KR20160139650A - System and method for energy regeneration of mild hybrid electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회생 제동 및 코스팅 모드에서 하이브리드 스타터-제너레이터(HSG)의 속도를 엔진의 속도와 관계없이 충전효율이 높은 속도 영역으로 제어할 수 있도록 하여 충전효율 및 연비 향상을 극대화할 수 있는 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an energy regenerating apparatus and method for a hybrid vehicle, and more particularly, to an energy regenerating apparatus and method for controlling the speed of a hybrid starter-generator (HSG) in a regenerative braking and a costing mode, The present invention relates to an energy recovery device and method for a hybrid vehicle capable of maximizing charging efficiency and fuel efficiency.
자동차에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 자동차가 제공되고 있다.The demand for environmentally friendly automobiles is increasing due to the demand for continuous improvement of fuel economy for automobiles and the strengthening of exhaust gas regulations of each country. Hybrid vehicles are being offered as a real alternative to this.
일반적인 하이브리드 자동차는 엔진과 모터를 구동원으로 이용하여 주행하는 차량이며, 주행을 위해 화석연료의 에너지와 더불어 전기에너지를 함께 이용하므로 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 친환경 자동차이다.A typical hybrid vehicle is a vehicle that travels by using an engine and a motor as its driving source. It is an eco-friendly vehicle that can reduce exhaust gas and improve fuel economy by using electric energy together with fossil fuel energy for traveling.
하이브리드 자동차는 동력원의 사용 비율에 따라 마일드(Mild) 타입과 하드(Hard) 타입으로 분류할 수 있으며, 마일드 타입의 하이브리드 자동차(Mild HEV)는 엔진을 기본 구동원으로 하여 주행하면서 모터가 토크를 보조하는 방식이고, 하드 타입의 하이브리드 자동차(Hard HEV)는 모터를 기본 구동원으로 하여 주행하면서 엔진이 토크를 보조하는 방식이다.Hybrid vehicles can be classified into Mild type and Hard type according to the usage ratio of the power source, and a mild type hybrid vehicle (Mild HEV) Type hard hybrid vehicle (Hard HEV) is a method in which the engine assists the torque while driving the motor as a basic drive source.
이 중에서 일반적인 마일드 하이브리드 자동차(Mild HEV)의 파워 트레인 구성을 도 1에 나타내었다.The power train configuration of a general mild hybrid vehicle (Mild HEV) is shown in FIG.
도 1에 나타낸 바와 같이, 마일드 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구성은, 차량 주행을 위한 구동원이 되는 엔진, 상기 엔진에 벨트 등을 통해 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진의 동력을 전달받아 발전을 수행하는 하이브리드 스타터-제너레이터(HSG:Hybrid Starter and Generator), 상기 엔진을 통해 출력되는 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기, 및 상기 엔진과 변속기 사이에 동력을 선택적으로 연결 또는 차단하는 엔진 클러치를 포함한다.1, a power train configuration of a mild hybrid vehicle includes an engine serving as a driving source for driving a vehicle, a power transmission system connected to the engine via a belt, for starting the engine or receiving power from the engine. A hybrid starter and generator (HSG) that performs power transmission, a transmission that shifts the power output from the engine to transmit the power to the drive shaft, and an engine clutch that selectively connects or disconnects power between the engine and the transmission do.
이러한 구성에서 하이브리드 스타터-제너레이터(이하 'HSG'라 칭함)는 엔진을 시동하는 스타터의 역할뿐만 아니라, 차량 제동시나 주행시에 엔진으로부터 전달되는 회전력으로 발전하여 배터리를 충전하는 제너레이터의 역할을 수행하고, 차량 가속시에는 차량 주행을 위한 보조적인 구동원으로서 엔진 출력(토크)을 보조하는 모터로도 이용된다. In this configuration, the hybrid starter-generator (hereinafter referred to as HSG) serves not only as a starter for starting the engine but also as a generator for generating the battery with the rotational force transmitted from the engine at the time of vehicle braking or running, When the vehicle is accelerated, it is also used as a motor that assists the engine output (torque) as an auxiliary driving source for driving the vehicle.
이와 같은 마일드 하이브리드 자동차는 출발시나 주행 중에 모터의 동력만을 이용하는 EV(Electric Vehicle) 모드가 존재하지 않으며, 차량 제동시 엔진 클러치를 접합한 상태로 HSG를 통해 차량의 에너지를 배터리로 회수하는 회생 제동(Regenerative Braking) 모드와, 타행 주행시 엔진을 오프(Engine Off)시키고 엔진 클러치의 접합을 해제하는 코스팅(Coasting) 모드를 가진다. In such a mild hybrid vehicle, there is no EV (Electric Vehicle) mode that uses only the power of the motor during departure or traveling, and the regenerative braking Regenerative Braking "mode and a" Coasting "mode in which the engine is turned off and the engine clutch is disengaged when the vehicle is traveling in the other direction.
일반적으로 운전자가 차량을 감속시킬 목적으로 가속페달에서 발을 떼고(Accel Pedal Off) 브레이크 페달을 밟게 되면(Brake Pedal On) 회생 제동 모드가 실행되고, 회생 제동 모드에서는 엔진이 퓨얼 컷(Fuel Cut) 상태가 됨과 더불어, 차량의 관성 주행 동안 엔진 클러치가 계속해서 접합된 상태를 유지하므로 구동륜 및 구동축의 회전력이 변속기를 통해 엔진에 전달된다.Generally, the regenerative braking mode is executed when the driver releases his / her foot from the accelerator pedal (Accel Pedal Off) and the brake pedal is depressed (Brake Pedal On). In the regenerative braking mode, State, the rotational force of the drive wheel and the drive shaft is transmitted to the engine through the transmission, so that the engine clutch is kept continuously connected during the inertial travel of the vehicle.
이때, 엔진의 마찰저항이 작용함과 동시에, HSG가 벨트를 통해 엔진의 회전력을 전달받아 발전동작하는 회생제동이 수행되는바, 엔진의 마찰저항력과 함께 모터(HSG)의 발전동작 및 회전저항에 의한 전기제동력(회생제동력)이 작용하게 되어 차량 감속이 이루어지고, 더불어 HSG의 발전으로 생성된 전기에너지가 배터리에 저장된다.At this time, regenerative braking is performed in which the frictional resistance of the engine acts and the HSG receives the rotational force of the engine via the belt and performs power generation operation. In addition to the frictional resistance of the engine, The electric braking force (regenerative braking force) generated by the HSG acts on the vehicle, so that the vehicle decelerates. Further, the electric energy generated by the development of the HSG is stored in the battery.
이와 같은 회생 제동 모드는 차량 제동을 목적으로 하므로 차량을 감속시켜 차량의 이동거리를 줄이지만 차량의 에너지를 전기에너지로 회수하므로 연비를 향상시킨다.Such a regenerative braking mode is intended to braking the vehicle, so it reduces the moving distance of the vehicle by decelerating the vehicle, but improves the fuel economy by recovering the energy of the vehicle as electric energy.
물론, 운전자 요구 제동력 중 회생제동력만으로 부족한 부분에 대해서는 차륜에 장착된 브레이크 장치(예, 유압브레이크)의 마찰제동력(유압제동력)을 이용하여 충족시킨다. Needless to say, of the driver's required braking force, only the regenerative braking force is satisfied by using the frictional braking force (hydraulic braking force) of the braking device (e.g., hydraulic brake) mounted on the wheel.
또한, 운전자가 가속페달과 브레이크 페달로부터 모두 발을 떼게 되면(Accel Pedal Off, Brake Pedal Off) 코스팅 모드가 실행되고, 코스팅 모드에서는 엔진이 오프(Engine Off)됨과 더불어, 차량의 관성 주행 동안 엔진 클러치가 분리되어 엔진과 변속기 간의 연결이 해제된 상태로 있게 되므로 엔진의 마찰저항력이 차량에 전달되지 않게 된다. In addition, when the driver releases his / her foot from both the accelerator pedal and the brake pedal (Accel Pedal Off, Brake Pedal Off), the costing mode is executed. In the costing mode, the engine is turned off, The engine clutch is disengaged and the connection between the engine and the transmission is released, so that the frictional resistance of the engine is not transmitted to the vehicle.
이와 같이 차량의 주행을 방해하는 엔진의 마찰저항력이 전달되지 않으므로 차량의 이동거리는 연장될 수 있지만, HSG를 구동해주는 구동력, 즉 엔진으로부터 벨트를 통해 전달되는 회전력이 존재하지 않으므로 HSG에 의한 배터리 충전은 이루어지지 못한다.Since the frictional resistance of the engine obstructing the running of the vehicle is not transmitted, the moving distance of the vehicle can be extended. However, since the driving force for driving the HSG, i.e., the rotational force transmitted from the engine through the belt, It can not be done.
한편, 하이브리드 자동차에서 HSG는 엔진의 축과 벨트로 연결되어 엔진의 속도(회전수)에 따라 HSG의 속도(회전수)가 결정된다.On the other hand, in the hybrid vehicle, the HSG is connected to the shaft of the engine and the belt, and the speed (revolution) of the HSG is determined according to the speed (revolution) of the engine.
이에 종래의 에너지 회생 과정에서는 코스팅 모드에서 HSG를 통한 에너지 회생이 불가할 뿐만 아니라, 회생 제동 모드에서도 엔진의 속도와 관계없이 HSG의 속도를 효율이 높은 속도 영역으로 제어할 수 없으므로 충전효율(발전효율)을 극대화하는 것이 불가능하다.
Therefore, in the conventional energy regeneration process, it is not possible to regenerate the energy through the HSG in the costing mode, and in the regenerative braking mode, the speed of the HSG can not be controlled in the high speed region regardless of the speed of the engine. Efficiency) can not be maximized.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 회생 제동 및 코스팅 모드에서 HSG의 속도를 엔진의 속도와 관계없이 충전효율이 높은 속도 영역으로 제어할 수 있도록 하여 충전효율 및 연비 향상을 극대화할 수 있는 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a hybrid vehicle which can control the speed of the HSG in the regenerative braking and the costing mode, And to provide an energy recovery device and method of a hybrid vehicle that can maximize the improvement.
또한, 차량이 타행 주행되는 동안의 코스팅 모드에서도 차량의 이동거리 손실을 최소화하면서도 배터리 충전이 가능한 상태에서 HSG의 구동을 제어하여 에너지를 회수할 수 있도록 함으로써 차량의 연비 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, it is possible to minimize the loss of moving distance of the vehicle while the vehicle is traveling in another running mode, and to recover the energy by controlling the driving of the HSG in a state in which the battery can be charged, And an object of the present invention is to provide an energy regenerating apparatus and method for an automobile.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 하이브리드 스타터-제너레이터; 상기 엔진으로부터 출력되는 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기; 상기 엔진과 변속기 사이에 동력을 선택적으로 연결 또는 차단하기 위한 엔진 클러치; 차량의 회생 제동 모드 및 코스팅 모드 동안 발전작동하여 배터리를 충전하는 하이브리드 스타터-제너레이터의 속도를 효율맵으로부터 구해지는 속도로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부가 출력하는 제어신호에 따라 구동축으로부터 상기 하이브리드 스타터-제너레이터로 전달되는 회전력의 속도를 가변시켜 하이브리드 스타터-제너레이터의 속도를 제어하는 가변 속도 제어 장치를 포함하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid starter-generator connected to an engine in a power transmitting manner, A transmission for shifting a power output from the engine and transmitting the power to a drive shaft; An engine clutch for selectively connecting or disconnecting power between the engine and the transmission; A control unit for outputting a control signal for controlling the speed of the hybrid starter-generator which is operated to generate power during the regenerative braking mode and the costing mode of the vehicle to charge the battery at a speed obtained from the efficiency map; And a variable speed control device for controlling a speed of a hybrid starter-generator by varying a speed of a rotational force transmitted from a drive shaft to the hybrid starter-generator according to a control signal output from the control part. to provide.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, 제어부가 회생 제동 모드 또는 코스팅 모드로 진입한 경우 발전작동하여 배터리를 충전하는 하이브리드 스타터-제너레이터의 속도를 효율맵으로부터 구해지는 속도로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 단계; 및 제어부가 출력하는 제어신호에 따라 가변 속도 제어 장치가 구동축으로부터 하이브리드 스타터-제너레이터로 전달되는 회전력의 속도를 가변시켜 하이브리드 스타터-제너레이터의 속도를 제어하는 단계를 포함하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a hybrid starter-generator, which operates when a control unit enters a regenerative braking mode or a costing mode, And outputting a control signal for controlling the control signal; And controlling the speed of the hybrid starter-generator by varying the speed of the rotational force transmitted from the drive shaft to the hybrid starter-generator according to the control signal output from the control unit. to provide.
이로써, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법에 의하면, 회생 제동 모드에서 HSG의 속도를 엔진의 속도와 관계없이 충전효율이 높은 속도 영역으로 제어함으로써 충전효율 및 연비 향상을 극대화할 수 있게 된다.Thus, according to the energy recovery apparatus and method of the hybrid vehicle according to the present invention, it is possible to maximize the charging efficiency and the fuel efficiency improvement by controlling the speed of the HSG in the regenerative braking mode to the speed region where the charging efficiency is high regardless of the speed of the engine do.
또한, 하이브리드 자동차의 코스팅 모드에서도 이동거리의 손실을 최소화하면서 배터리 충전상태에 따라 충전효율이 높은 영역에서 HSG를 구동시켜 배터리를 충전(에너지 회생)할 수 있으므로 차량의 연비 향상을 도모할 수 있게 된다.
Also, in the costing mode of the hybrid vehicle, the battery can be charged (energy regeneration) by driving the HSG in a region where the charging efficiency is high according to the battery charging state while minimizing the travel distance loss, thereby improving the fuel efficiency of the vehicle do.
도 1은 일반적인 마일드 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회생 장치를 포함하는 하이브리드 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 회생 장치를 포함하는 하이브리드 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 회생 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 에너지 회생 방법에서 운전 영역에 따른 충전효율을 나타내는 효율맵을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지 회생 방법의 작용효과를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram showing a power train configuration of a general mild hybrid vehicle.
2 is a schematic diagram showing a configuration of a hybrid system including an energy recovery device according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view showing a configuration of a hybrid system including an energy recovery device according to another embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing an energy recovery method according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an efficiency map showing a charging efficiency according to an operation region in the energy recovery method according to the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining an operation effect of the energy recovery method according to the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.
본 발명은 회생 제동 및 코스팅 모드에서 하이브리드 스타터-제너레이터(이하 'HSG'라 칭함)의 속도를 엔진의 속도와 관계없이 충전효율이 높은 속도 영역으로 제어할 수 있도록 하여 충전효율 및 연비 향상을 극대화할 수 있는 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention maximizes the charging efficiency and fuel efficiency by controlling the speed of the hybrid starter-generator (hereinafter referred to as HSG) in the regenerative braking and the costing mode in a high-charge-speed region regardless of the engine speed And to provide an energy regenerating apparatus and method for a hybrid vehicle that can be used in a hybrid vehicle.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회생 장치를 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 회생 장치를 포함하는 하이브리드 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a mild hybrid system including an energy regenerating device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing a configuration of a hybrid system including an energy regenerating device according to another embodiment of the present invention Fig.
도시된 바와 같이, 마일드 하이브리드 시스템의 구성은, 차량 주행을 위한 구동원이 되는 엔진(1), 상기 엔진(1)에 벨트(3) 등을 통해 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진의 동력을 전달받아 발전을 수행하는 HSG(2), 상기 엔진(1)을 통해 출력되는 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기(4), 및 상기 엔진(1)과 변속기(4) 사이에 동력을 선택적으로 연결 또는 차단하는 엔진 클러치(5)를 포함한다.As shown in the figure, the construction of the mild hybrid system includes an
이러한 구성에서 HSG(2)는 엔진(1)을 시동하는 스타터의 역할뿐만 아니라, 차량 주행시에 엔진(1)으로부터 전달되는 동력으로 발전하여 배터리(미도시)를 충전하는 제너레이터의 역할을 수행하고, 차량 가속시에는 주행을 위한 보조적인 구동원으로서 엔진 출력(토크)을 보조하는 모터로도 이용된다. In this configuration, the HSG 2 serves not only as a starter for starting the
또한, 회생 제동 모드와 코스팅 모드에서 HSG(2)가 엔진(1)과는 동력이 단절된 상태로 구동축으로부터 전달되는 회전력에 의해 발전작동하여 배터리를 충전하게 된다. Further, in the regenerative braking mode and the costing mode, the
또한, 상기한 마일드 하이브리드 시스템의 구성에 의해 엔진(1)의 구동만으로 차량이 주행하는 엔진 단독 모드와, 차량 주행시 엔진(1)의 구동과 동시에 HSG(2)가 엔진 출력(토크)을 보조하는 HEV 모드가 구현될 수 있으며, 엔진 단독 모드와 HEV 모드의 제어에 있어서는 통상의 하이브리드 자동차와 비교하여 차이가 없다.The configuration of the above-described mild hybrid system allows the HSG 2 to assist the engine output (torque) at the same time as the
한편, 본 발명에서는 HSG(2)의 로터(Rotor)에 일체로 연결된 회전축, 즉 벨트(3)를 통해 엔진(1)에 동력 전달 가능하게 연결된 HSG(2)의 회전축을 변속기(4)의 입력축(엔진 클러치를 통해 엔진 구동력이 입력되는 축)과 동력 전달 가능하게 연결한다.The rotation axis of the
또한, 차량 관성 주행 동안의 회전력을 차량의 구동축으로부터 HSG(2)에 선택적으로 전달함과 더불어 회전력을 HSG에 전달할 때 회전력의 속도를 가변시켜 전달함으로써 HSG의 속도를 제어할 수 있는 가변 속도 제어 장치를 구비한다. In addition, a variable speed control device capable of controlling the speed of the HSG by selectively transmitting the rotational force during the vehicle inertia traveling from the drive shaft of the vehicle to the
본 발명에서는 회생되는 에너지를 증대시키기 위해 가변 속도 제어 장치를 이용하여 에너지 회생시 HSG(2)의 속도를 충전효율이 높은 영역으로 이동시키게 된다.In the present invention, the speed of the
이때, 가변 속도 제어 장치는 기어비를 가변시키는 방식으로 차량의 구동축으로부터 HSG(2)에 전달되는 회전력 또는 구동축으로부터 변속기(4)를 통해 HSG(2)에 전달되는 회전력의 속도를 변속하도록 구성될 수 있다. At this time, the variable speed control device may be configured to change the rotational speed transmitted from the drive shaft of the vehicle to the
바람직한 일 실시예에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 가변 속도 제어 장치는 HSG(2)의 로터(Rotor)에 일체로 연결된 회전축, 즉 벨트(3)를 통해 엔진(1)에 동력 전달 가능하게 연결된 HSG(2)의 회전축을 변속기(4)의 입력축과 동력 전달 가능하게 연결하되, HSG(2)와 변속기(4) 사이에 기어비를 가변시켜 회전력의 속도를 가변시킬 수 있는 무단변속기(CVT:Continuously Variable Transmission)(6)를 개재하여 구성할 수 있다.In a preferred embodiment, as shown in Fig. 2, the variable speed control device is operable to transmit power to the
이때, HSG(2)에는 엔진(1)과의 사이에 동력이 선택적으로 연결되거나 차단될 수 있도록 벨트(3)가 결합되는 HSG의 풀리와 HSG의 회전축 사이에 별도의 클러치 수단(미도시)이 내장되며, 이러한 클러치 수단은 에어컨 컴프레서에서와 같이 전자식 클러치, 예컨대 마그네틱 클러치와 유사한 형태가 될 수 있다.At this time, the
이러한 마그네틱 클러치의 채용은 에어컨 컴프레서에서 컴프레서의 회전축과 풀리 사이에 기 적용되고 있는 구성이므로, 본 명세서에서 도면 예시나 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the adoption of such a magnetic clutch is applied between the rotary shaft of the compressor and the pulley in the air-conditioner compressor, the drawings and further detailed description thereof will be omitted in this specification.
상기 마그네틱 클러치의 제어는 후술하는 변속 제어기(TCU:Transmission Control Unit)나 기타 차량에 탑재된 제어기(HCU,ECU,MCU 등)가 담당하도록 설정될 수 있다. The magnetic clutch may be controlled by a transmission control unit (TCU) or a controller (HCU, ECU, MCU, etc.) mounted on the vehicle.
또는 다른 실시예로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 가변 속도 제어 장치는 엔진(1)을 통해 출력되는 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기로서 무단변속기(4a)를 적용하고, HSG(2)의 회전축와 무단변속기(4a)의 입력축을 별도의 클러치(7)를 개재한 상태로 연결하여 구성할 수 있다.3, the variable speed control device applies the continuously
상기 클러치(7)는 엔진(1)의 동력을 변속기(4)로 전달하거나 HSG(2)가 엔진(1)의 출력을 보조하게 될 때 접합 해제되며, 회생 제동 모드 또는 코스팅 모드에서만 접합이 이루어지도록 제어된다.The
도 2의 구성에서 HSG(2)와 변속기(4) 사이에 개재되는 무단변속기(6), 그리고 도 3의 구성에서 HSG(2)와 구동축 사이에 개재되는 클러치(7) 및 무단변속기(4a)는 모두 차량의 변속 제어기가 구동 제어하도록 구성될 수 있다.A continuously
이때, 후술하는 바와 같이, 차량의 주행 모드를 결정하는 최상위 제어기인 하이브리드 제어기(HCU:Hybrid Contol Unit), 엔진(1)을 제어하는 엔진 제어기(ECU:Engine Control Unit), 변속 제어기(TCU), 배터리 상태 정보를 수집하는 배터리 제어기(BMS:Battery Management System), HSG(2)의 구동을 제어하는 모터 제어기(MCU:Motor Control Unit) 간의 협조 제어하에, 주행 모드가 결정되면, 결정된 주행 모드에 따라 각 구성부가 제어될 수 있도록 하는 것이 가능하다.At this time, as will be described later, a hybrid control unit (HCU), which is a top-level controller for determining the running mode of the vehicle, an engine control unit (ECU) for controlling the
물론, 하나의 통합된 제어부가 주행 모드에 따라 각 구성부의 작동을 제어하도록 구성될 수도 있다.Of course, one integrated control unit may be configured to control the operation of each component according to the running mode.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 에너지 회생 방법을 나타내는 순서도이고, 도 5는 본 발명에 따른 에너지 회생 방법에서 운전 영역에 따른 충전효율을 나타내는 효율맵을 예시한 도면이다.FIG. 4 is a flowchart showing an energy regeneration method according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating an efficiency map showing a charging efficiency according to an operation region in the energy regeneration method according to the present invention.
또한, 도 6은 본 발명에 따른 에너지 회생 방법의 작용효과를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining the operation and effect of the energy recovery method according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 에너지 회생 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an energy regeneration method according to the present invention will be described.
먼저, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 통상의 회생 제동 진입 조건을 만족하면, 회생 제동 모드로 진입하여 HSG(2)를 이용한 에너지 회생 및 배터리 충전이 이루어지도록 하는데, 이때 발전동작하는 HSG(2)의 속도(회전수)를 회생 제동시 충전효율이 높은 영역으로 제어하며, HSG(2)의 속도를 제어하기 위해 가변 속도 제어 장치를 이용한다.First, when the driver depresses the brake pedal and satisfies the normal regenerative braking entry condition, the regenerative braking mode is entered to regenerate energy using the
이때, 도 5에 나타낸 바와 같은 효율맵이 이용될 수 있으며, 회생 제동시에는 엔진 클러치(5)가 접합된 상태에서 엔진 제어기(제어부)에 의해 엔진(1)이 퓨얼 컷 상태가 되고, 더불어 도 2의 실시예에서는 변속 제어기(제어부)가 HSG(2)에 내장된 클러치 수단(마그네틱 클러치)를 분리하여 엔진(1)과 HSG(2) 간의 동력을 차단한 상태로 무단변속기(6)의 기어비를 제어하여 HSG(2)의 속도를 충전효율이 높은 영역으로 이동시킨다.At this time, an efficiency map as shown in Fig. 5 can be used, and at the regenerative braking, the
도 3의 실시예에서는 변속 제어기(제어부)가 HSG(2)와 무단변속기(4a) 사이의 클러치(7)를 접합시킴과 더불어, 엔진(1)과 구동축 사이에 배치된 무단변속기(4a)의 기어비를 제어하여 HSG(2)의 속도를 충전효율이 높은 영역으로 이동시킨다.In the embodiment of Fig. 3, the transmission controller (control section) joins the clutch 7 between the
또한, 운전자가 가속페달과 브레이크 페달을 모두 밟고 있지 않은 상태에서는 회생 제동 모드가 아닌 코스팅 모드로 진입하며, 코스팅 모드에서는 변속 제어기(제어부)가 엔진 클러치(5)의 접합을 해제하고, 더불어 엔진 제어기(제어부)가 엔진(1)을 오프시킨다.When the driver does not depress both of the accelerator pedal and the brake pedal, the mode enters the costing mode instead of the regenerative braking mode. In the costing mode, the shift controller (control unit) releases the engagement of the
아울러, 이 상태에서 배터리 제어기로부터 수신한 배터리 충전상태로부터 배터리 충전이 가능한 상태인지를 확인하고, 만약 배터리 충전이 가능한 상태라면 회생 제동시와 마찬가지로 HSG(2)를 이용한 에너지 회생 및 배터리 충전이 이루어지도록 하는 제어가 수행된다.In addition, in this state, it is checked whether the battery is chargeable from the battery charging state received from the battery controller. If the battery is chargeable, the energy regeneration using the
즉, 도 2의 실시예에서는 변속 제어기(제어부)가 HSG(2)에 내장된 클러치 수단(마그네틱 클러치)를 분리하여 엔진(1)과 HSG(2) 간의 동력을 차단한 상태로 무단변속기(6)의 기어비를 제어하여 HSG(2)의 속도를 충전효율이 높은 영역으로 이동시키며, 도 3의 실시예에서는 변속 제어기(제어부)가 HSG(2)와 무단변속기(4a) 사이의 클러치(7)를 접합시킴과 더불어, 엔진(1)과 구동축 사이에 배치된 무단변속기(4a)의 기어비를 제어하여 HSG(2)의 속도를 충전효율이 높은 영역으로 이동시킨다.2, the transmission controller (control section) separates the clutch means (magnetic clutch) incorporated in the
반면, 배터리 충전이 불가한 상태라면 HSG(2)를 이용한 에너지 회생은 실시하지 않는다.On the other hand, if the battery can not be charged, energy regeneration using the HSG (2) is not performed.
물론, 엔진 단독 모드나 HSG(2)가 엔진(1)의 출력을 보조하는 HEV 모드에서는 차량 주행을 위한 구동력 생성 및 전달이 이루어질 수 있도록 도 2의 실시예의 경우 엔진 클러치(5)의 접합 상태 및 HSG(2)에 내장된 마그네틱 클러치의 접합 상태(무단변속기(6)와는 동력 차단 상태)에서, 그리고 도 3의 실시예의 경우 엔진 클러치(5)의 접합 상태 및 HSG(2)와 무단변속기(4a) 사이의 클러치(7) 분리 상태에서 엔진(1)이 구동하거나 엔진(1)과 HSG(2)가 함께 구동된다.Of course, in the case of the embodiment of FIG. 2, in the HEV mode in which the
그리고, 회생 제동 모드와 코스팅 모드에서 HSG(2)의 회생토크(충전토크,발전토크) 제어는 통상의 경우 마찬가지로 모터 제어기가 담당하도록 설정될 수 있다. The regenerative torque (charge torque, power generation torque) control of the
이와 같이 하여, 본 발명에서는 회생 제동 모드에서 HSG(2)의 속도를 엔진(1)의 속도와 관계없이 충전효율이 높은 속도 영역으로 제어함으로써 충전효율 및 연비 향상을 극대화할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the speed of the
또한, 하이브리드 자동차의 코스팅 모드에서도 도 6에 나타낸 바와 같이 이동거리의 손실을 최소화하면서 배터리 충전상태에 따라 충전효율이 높은 영역에서 HSG(2)를 구동시켜 배터리를 충전(에너지 회생)할 수 있으므로 차량의 연비 향상을 도모할 수 있게 된다.Also, in the costing mode of the hybrid vehicle, as shown in FIG. 6, the battery can be charged (energy regeneration) by driving the
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Forms are also included within the scope of the present invention.
1: 엔진
2 : HSG
3 : 벨트
4 : 변속기
4a : 무단변속기(CVT)
5 : 엔진 클러치
6 : 무단변속기(CVT)
7 : 클러치1: Engine 2: HSG
3: Belt 4: Transmission
4a: continuously variable transmission (CVT) 5: engine clutch
6: continuously variable transmission (CVT) 7: clutch
Claims (10)
상기 엔진으로부터 출력되는 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기;
상기 엔진과 변속기 사이에 동력을 선택적으로 연결 또는 차단하기 위한 엔진 클러치;
차량의 회생 제동 모드 및 코스팅 모드 동안 발전작동하여 배터리를 충전하는 하이브리드 스타터-제너레이터의 속도를 효율맵으로부터 구해지는 속도로 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및
상기 제어부가 출력하는 제어신호에 따라 구동축으로부터 상기 하이브리드 스타터-제너레이터로 전달되는 회전력의 속도를 가변시켜 하이브리드 스타터-제너레이터의 속도를 제어하는 가변 속도 제어 장치를 포함하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치.
A hybrid starter-generator coupled to the engine for power transmission;
A transmission for shifting a power output from the engine and transmitting the power to a drive shaft;
An engine clutch for selectively connecting or disconnecting power between the engine and the transmission;
A control unit for outputting a control signal for controlling the speed of the hybrid starter-generator which is operated to generate power during the regenerative braking mode and the costing mode of the vehicle to charge the battery at a speed obtained from the efficiency map; And
And a variable speed control device for controlling a speed of the hybrid starter-generator by varying a speed of a rotational force transmitted from the drive shaft to the hybrid starter-generator according to a control signal output from the control part.
상기 가변 속도 제어장치는,
하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축을 변속기의 입력축과 동력 전달 가능하게 연결하고,
상기 하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축과 변속기의 입력축 사이에 기어비를 가변시켜 회전력의 속도를 가변시킬 수 있도록 개재되는 무단변속기; 및
상기 하이브리드 스타터-제너레이터에서 엔진과의 사이에 동력이 선택적으로 연결되거나 차단될 수 있도록 엔진과의 사이에 벨트로 연결되는 풀리와 상기 회전축 사이에 개재되는 클러치 수단을 구비하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치.
The method according to claim 1,
The variable speed control device includes:
The hybrid starter-generator shaft is connected to the input shaft of the transmission for power transmission,
A continuously variable transmission interposed between the rotary shaft of the hybrid starter-generator and the input shaft of the transmission so as to vary the gear ratio to vary the rotational speed; And
And a clutch means interposed between the rotating shaft and a pulley connected to the engine by a belt so that power can be selectively connected or disconnected from the engine in the hybrid starter-generator. Energy recovery device of a hybrid vehicle.
상기 클러치 수단은 차량의 회생 제동 모드 및 코스팅 모드시 제어부가 출력하는 제어신호에 의해 풀리와 회전축 사이에 동력을 차단하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치.
The method of claim 2,
Wherein the clutch means is operated to shut off the power between the pulley and the rotary shaft by a control signal outputted from the control unit in the regenerative braking mode and the costing mode of the vehicle.
상기 가변 속도 제어 장치는,
하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축을 변속기의 입력축과 동력 전달 가능하게 연결하고,
상기 변속기로서 기어비를 가변시켜 회전력의 속도를 가변시킬 수 있도록 무단변속기를 구비하며,
상기 하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축와 무단변속기의 입력축 사이에 동력을 연결하거나 차단하기 위한 클러치를 개재하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치.
The method according to claim 1,
The variable speed control device includes:
The hybrid starter-generator shaft is connected to the input shaft of the transmission for power transmission,
And a continuously variable transmission for varying the speed of the rotational force by varying the gear ratio as the transmission,
And a clutch for connecting or disconnecting power between the rotary shaft of the hybrid starter-generator and the input shaft of the continuously variable transmission.
상기 가변 속도 제어 장치의 클러치는 차량의 회생 제동 모드 및 코스팅 모드시 제어부가 출력하는 제어신호에 의해 하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축과 무단변속기의 입력축 사이에 동력을 연결하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치.
The method of claim 4,
Wherein the clutch of the variable speed control device is operable to connect power between a rotation shaft of the hybrid starter-generator and an input shaft of the continuously variable transmission by a control signal output from the control unit in a regenerative braking mode and a costing mode of the vehicle. Energy recovery device of a hybrid vehicle.
제어부가 출력하는 제어신호에 따라 가변 속도 제어 장치가 구동축으로부터 하이브리드 스타터-제너레이터로 전달되는 회전력의 속도를 가변시켜 하이브리드 스타터-제너레이터의 속도를 제어하는 단계를 포함하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 방법.
Outputting a control signal for controlling the speed of the hybrid starter-generator, which operates when the control unit enters the regenerative braking mode or the costing mode, to charge the battery at a speed obtained from the efficiency map; And
And controlling the speed of the hybrid starter-generator by varying the speed of the rotational force transmitted from the drive shaft to the hybrid starter-generator according to the control signal output from the control unit.
상기 가변 속도 제어장치는,
하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축을 변속기의 입력축과 동력 전달 가능하게 연결하고,
상기 하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축과 변속기의 입력축 사이에 기어비를 가변시켜 회전력의 속도를 가변시킬 수 있도록 개재되는 무단변속기; 및
상기 하이브리드 스타터-제너레이터에서 엔진과의 사이에 동력이 선택적으로 연결되거나 차단될 수 있도록 엔진과의 사이에 벨트로 연결되는 풀리와 상기 회전축 사이에 개재되는 클러치 수단을 구비하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 방법.
The method of claim 6,
The variable speed control device includes:
The hybrid starter-generator shaft is connected to the input shaft of the transmission for power transmission,
A continuously variable transmission interposed between the rotary shaft of the hybrid starter-generator and the input shaft of the transmission so as to vary the gear ratio to vary the rotational speed; And
And a clutch means interposed between the rotating shaft and a pulley connected to the engine by a belt so that power can be selectively connected or disconnected from the engine in the hybrid starter-generator. Energy recovery method of hybrid vehicle.
상기 클러치 수단은 차량의 회생 제동 모드 및 코스팅 모드시 제어부가 출력하는 제어신호에 의해 풀리와 회전축 사이에 동력을 차단하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 방법.
The method of claim 7,
Wherein the clutch means is actuated to interrupt power between the pulley and the rotary shaft by a control signal output from the control unit in the regenerative braking mode and the costing mode of the vehicle.
상기 가변 속도 제어 장치는,
하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축을 변속기의 입력축과 동력 전달 가능하게 연결하고,
상기 변속기로서 기어비를 가변시켜 회전력의 속도를 가변시킬 수 있도록 무단변속기를 구비하며,
상기 하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축와 무단변속기의 입력축 사이에 동력을 연결하거나 차단하기 위한 클러치를 개재하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 방법.
The method of claim 6,
The variable speed control device includes:
The hybrid starter-generator shaft is connected to the input shaft of the transmission for power transmission,
And a continuously variable transmission for varying the speed of the rotational force by varying the gear ratio as the transmission,
And a clutch for connecting or disconnecting power between the rotary shaft of the hybrid starter-generator and the input shaft of the continuously variable transmission.
상기 가변 속도 제어 장치의 클러치는 차량의 회생 제동 모드 및 코스팅 모드시 제어부가 출력하는 제어신호에 의해 하이브리드 스타터-제너레이터의 회전축과 무단변속기의 입력축 사이에 동력을 연결하도록 동작되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 방법.The method of claim 9,
Wherein the clutch of the variable speed control device is operable to connect power between a rotation shaft of the hybrid starter-generator and an input shaft of the continuously variable transmission by a control signal output from the control unit in a regenerative braking mode and a costing mode of the vehicle. Energy recovery method of hybrid vehicle.
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