KR20170108199A - 전동식 오일펌프 제어방법 - Google Patents

전동식 오일펌프 제어방법 Download PDF

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송상록
이준호
김종현
김영철
이학성
강승재
김경철
김경주
김요한
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현대자동차주식회사
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Abstract

이 발명의 전동식 오일펌프 제어방법은 제어부가 변속기 내부의 브레이크 제어에 요구되는 EOP 회전수인 제1회전수와, 복수의 모터 냉각에 요구되는 EOP 회전수인 제2회전수와, 복수의 모터 윤활에 요구되는 EOP 회전수인 제3회전수를 산출하는 단계; 산출단계 후, 제어부가 제2회전수와 제3회전수를 비교하는 단계; 및 비교단계 수행결과, 제어부가 제2회전수와 제3회전수 중 더 큰 값과 제1회전수를 합산한 결과값으로 전동식 오일펌프를 구동하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

전동식 오일펌프 제어방법 {CONTROL METHOD OF ELECTRIC OIL PUMP}
본 발명은 전동식 오일펌프를 최적 제어함으로써 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 제어방법에 관한 것이다.
엔진과 모터 및 유성기어장치를 조합하여 구성된 하이브리드 변속기를 탑재한 하이브리드 차량은, 주로 출발 및 저속 구간에서 모터에 의해서만 구동하는 전기차 모드 주행을 하고, 이후 차량 속도가 증가하면 변속기를 EVT(Electrically Variable Transmission)로 작용하도록 하여 엔진의 동력과 모터의 동력을 보다 효율적으로 사용하도록 하는 동력분기모드로 주행하도록 할 수 있으며, 차량의 동력 성능을 보다 우수하게 하도록 하기 위해 기존 변속기처럼 고정단 기어비를 사용하도록 한다.
이러한 개념을 기반으로 하는 시스템은 아이들 스탑 기능과 회생제동의 극대화 구현 및 차량의 연비, 동력성능을 개선하도록 하고 있다.
또한, 하이브리드 차량은 모터 제너레이터만으로 구동되는 동안에는 엔진에 의한 배기가스가 발생할 여지가 없고 엔진을 최적의 연비점에서 구동할 수 있기 때문에 연비 개선과 배기가스 저감의 장점을 가진 친환경적인 자동차 기술로 인정받고 있다.
상기와 같은 하이브리드 차량의 동력전달장치는 보다 간단한 구성으로 다양한 운전모드를 구현할 수 있어, 차량의 주행 상황에 따라 그 운전모드를 변경하도록 함으로써, 보다 효율적인 운행으로 차량의 연비를 개선하고, 가속성능을 향상시키는 등 차량 주행성능의 향상을 가져오도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 도 1은 종래 하이브리드 차량의 변속기 레이아웃을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 모터(10)에 연결된 입력축(20)에는 브레이크(30)가 형성되어 있다.
상기 브레이크(30)를 입력축(20)에 마련하기 전에는 차량의 오버드라이브 주행을 위해 외부의 전력 공급원을 통해 모터 제너레이터 회전을 정지시키는 구속과정이 진행되었으나, 지속적인 전력 공급에 의한 차량의 효율 및 연비 저하 문제로, 모터(10)를 브레이크(30)로 구속하는 도 1과 같은 레이아웃이 마련되었다.
여기서, 브레이크(30)는 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump,이하 EOP)를 통한 유압제어에 의해 동작한다. 아울러, EOP는 변속기 브레이크가 필요로 하는 유압을 제공해주는 동시에, 모터 냉각 및 윤활에 필요한 오일을 공급하는 역할도 수행할 수 있다. 하지만, 종래에 EOP와 MOP가 동시에 적용된 하이브리드 차량에 있어서 변속기 브레이크의 제어 유압을 형성하고, 모터를 냉각 및 윤활하는데 소요되는 EOP의 RPM를 정밀하게 산출하고 제어하는 기술이 부재하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 2010-0095077 KR 2009-0129049 KR 2012-0140099
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 변속기에 유압을 제공하고 모터의 냉각 및 윤활에 필요한 전동식 오일펌프의 구동력을 정확하게 산출하여 적용시킴으로써 최적 효율의 EOP 구동을 구현하는 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동식 오일펌프 제어방법은 제어부가 변속기 내부의 브레이크 제어에 요구되는 EOP 회전수인 제1회전수와, 복수의 모터 냉각에 요구되는 EOP 회전수인 제2회전수와, 복수의 모터 윤활에 요구되는 EOP 회전수인 제3회전수를 산출하는 단계; 상기 산출단계 후, 상기 제어부가 상기 제2회전수와 제3회전수를 비교하는 단계; 및 상기 비교단계 수행결과, 상기 제어부가 상기 제2회전수와 제3회전수 중 더 큰 값과 제1회전수를 합산한 결과값으로 전동식 오일펌프를 구동하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1회전수는 오일유온과 변속기 라인압에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2회전수는 오일유온과 모터 온도에 기반하여 산출된 값에서 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP 회전수를 감산하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 모터 온도는 상기 복수의 모터 중 온도가 높은 모터의 온도값인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP회전수는 MOP회전수, MOP용량 및 MOP/EOP효율비를 곱한 값에서 EOP용량을 나눠서 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 MOP/EOP효율비는 오일유온과 냉각유로 크기에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3회전수는 오일유온과 모터 파워 또는 오일유온과 엔진 파워에 기반하여 산출된 값에서 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP회전수를 감산하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 모터 파워는 복수의 모터 중 구동파워가 큰 모터의 파워값으로 설정되고, 상기 제어부는 상기 모터 파워와 엔진 파워 중 더 큰 값을 사용하여 제3회전수를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP회전수는 MOP회전수, MOP용량 및 MOP/EOP효율비를 곱한 값에서 EOP용량을 나눠서 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 MOP/EOP효율비는 오일유온과 윤활유로의 크기에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전동식 오일펌프 제어방법에 따르면 전동식 오일펌프를 불필요하게 구동하는 것을 방지하고 최적의 전동식 오일펌프 구동을 구현할 수 있어 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 변속기 레이아웃을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 오일펌프 제어장치를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 오일펌프 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전동식 오일펌프 제어방법에 대하여 살펴본다.
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 오일펌프 제어장치를 도시한 블록도인데, 도 2를 참조하면 전동식 오일펌프 제어장치는 변속기 내부에 구비되는 브레이크(120)와 제1모터(130) 및 제2모터(140)에 변속기 오일을 공급하도록 마련된 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump, 이하 EOP, 110); 상기 제1모터(130)와 제2모터(140)에 별도로 오일을 공급하도록 마련된 기계식 오일펌프(Mechanical Oil Pump, 이하 MOP, 150); 상기 EOP(110)가 구동되어야할 회전수를 산출하고, 산출된 회전수에 따라 EOP(110)를 구동시키는 제어부(100);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 상기 EOP(110)는 제어부(100)의 전기적인 신호로 동작하도록 마련된다. 상술한 전동식 오일펌프 제어장치의 구체적인 동작 및 특징은 그 제어방법을 통해 후술하도록 하겠다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 오일펌프 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 전동식 오일펌프 제어방법은 제어부(100)가 변속기 내부의 브레이크(120) 제어에 요구되는 EOP 회전수인 제1회전수와, 복수의 모터(130,140) 냉각에 요구되는 EOP 회전수인 제2회전수와, 복수의 모터(130,140) 윤활에 요구되는 EOP 회전수인 제3회전수를 산출하는 단계(S200); 상기 산출단계(S200) 후, 상기 제어부(100)가 상기 제2회전수와 제3회전수를 비교하는 단계(S210); 및 상기 비교단계(S210) 수행결과, 상기 제어부(100)가 상기 제2회전수와 제3회전수 중 더 큰 값과 제1회전수를 합산한 결과값으로 전동식 오일펌프(EOP:Electric Oil Pump,110)를 구동하는 단계(S220);를 포함할 수 있다.
즉, 상기 브레이크(150)는 하이브리드 차량이 오버드라이브 주행을 실시할 수 있도록 상기 복수의 모터 즉, 제1모터(130)와 제2모터(140) 중 어느 하나와 연결되도록 마련되는데, 상기 브레이크(150)를 구동시키기 위해서는 변속기와 연결된 EOP(110)가 구동하여 유압을 형성시켜주어야 한다.
따라서, 제어부(100)는 일차적으로 브레이크(120)가 구동되어야 하는 상황인지 판단하고, 구동이 필요한 상황인 경우 브레이크(120) 구동에 필요한 EOP 회전수인 제1회전수를 산출하여 그에 따라 EOP(110)를 구동시키는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1회전수는 오일유온과 변속기 라인압에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 변속기 브레이크(120)를 구동시키는데 필요한 유압은 오일유온과 변속기 라인압에 따라 변동하는데, 예를 들어 오일은 온도가 낮을수록 점성이 증가하는바, 오일유온이 낮을수록 EOP(110)를 구동하기 위한 토크가 증대된다. 따라서, 오일유온이 낮게 감지될수록 제1회전수는 증가할 것이다. 아울러, 변속기 라인압은 낮을수록 브레이크(120)에 형성시켜주어야 할 유압이 많은바, 변속기 라인압이 낮을수록 제1회전수는 증가할 것이다.
결론적으로, 제어부(100)는 차량의 오버드라이브 구현하기 위해 브레이크(120)를 동작시켜야 하는 경우 오일유온과 변속기 라인압에 따른 맵에 의하여 EOP(110)의 회전수를 산출할 수 있다.
또한, 본 기술에서 제어부(100)는 산출단계(S200)시, 제1모터(130)와 제2모터(140) 냉각 및 윤활에 요구되는 EOP 회전수인 제2회전수와 제3회전수도 산출하여야 한다. 즉, EOP(110)는 별도의 냉각유로와 윤활유로를 통해 제1모터(130) 및 제2모터(140)와 연결됨으로써 복수의 모터(130,140)를 냉각 및 윤활시키도록 마련될 수 있다.
먼저, 상기 제2회전수는 오일유온과 모터온도에 기반하여 산출된 값에서 기계식 오일펌프(MOP:Mechanical Oil Pump,150)가 공급하는 오일유량만큼의 EOP 회전수를 감산하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 모터온도가 높게 측정된다면 복수의 모터(130,140)를 냉각하기 위해 소요되는 오일의 유량이 증가하는바, 제2회전수는 모터온도에 비례하여 산출될 수 있다.
특히, 상기 모터온도는 상기 복수의 모터(130,140) 중 온도가 높은 모터의 온도값으로 설정될 수 있다. 즉, 상기 제2회전수를 산출함에 있어 오일유온과 모터온도에 기반하여 산출되는 값은 모터들(130,140)의 냉각이 모두 완료하는데 요구되는 오일유량을 공급하기 위한 EOP(110)의 회전수인바, 온도가 높은 모터의 온도값을 제2회전수를 산출하는데 사용함으로써 EOP(110)에 의해 복수의 모터(130,140) 냉각이 충분히 이루어질 수 있게 마련한다.
아울러, 상기 MOP(150)가 공급하는 오일유량만큼의 EOP 회전수는 MOP회전수, MOP용량 및 MOP/EOP효율비를 곱한 값에서 EOP용량을 나눠서 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, MOP/EOP효율비는 오일유온과 냉각유로의 크기에 기반하여 산출될 수 있다. 즉, MOP/EOP효율비는 모터와 연결되는 MOP 측의 냉각유로와 EOP 측의 냉각유로의 크기차이에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, MOP 측의 냉각유로의 크기가 고정된 상태에서 EOP 측의 냉각유로의 크기가 커질수록 MOP/EOP효율비는 작아질 것이다.
또한, 상기 MOP(150)는 엔진 또는 모터에 의해 기계적으로 구동되기 때문에 MOP(150)가 구동되는 만큼 복수의 모터(130,140)에 냉각이 이루어진다. 하지만, 오일 유량에 따른 MOP(150)의 회전수와 EOP(110)의 회전수는 서로 차이가 있기 때문에 단순히 MOP RPM만으로는 제2회전수를 산출해낼 수 없다.
따라서, MOP(150)가 구동되어 모터(130,140)에 공급한 오일유량만큼 EOP 회전수를 산출하여야 하는데, 이에 따라 제2회전수를 산출하는 식을 정리하면 아래와 같다.
Figure pat00001
이때, MOP회전수는 복수의 모터(130,140) 중 MOP(150)와 연결된 모터의 회전수에 기반하여 산출될 수 있고, MOP(150)와 연결된 모터의 회전수가 0보다 작을 경우에 제2회전수는 오일유온과 모터온도에 기반하여 산출된 값이라고 설정한다.
한편, 제어부(100)는 EOP(110)를 통해 복수의 모터(130,140)를 윤활하는데 요구되는 오일 유량을 공급하기 위한 EOP 회전수인 제3회전수를 산출한다. 상기 제3회전수는 오일유온과 모터파워 또는 오일유온과 엔진파워에 기반하여 산출된 값에서 MOP(150)가 공급하는 오일유량만큼의 EOP회전수를 감산하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 모터파워 또는 엔진파워는 그 값이 클수록 모터(130,140) 윤활에 요구되는 오일의 유량이 증가하는바, 제3회전수를 산출하는데 필수적으로 고려하여야 한다.
특히, 상기 모터파워는 복수의 모터(130,140) 중 구동파워가 큰 모터의 파워값으로 설정될 수 있고, 상기 제어부(100)는 상기 모터파워와 엔진파워 중 더 큰 값을 사용하여 제3회전수를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 복수의 모터(130,140)들과 엔진 중 그 구동파워에 따라 요구되는 EOP회전수값이 가장 큰 값을 기준으로 하여 제3회전수를 산출하는바 모터(130,140)를 윤활하는데 필요한 오일이 부족해지는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 MOP(150)가 공급하는 오일 유량만큼의 EOP회전수는 MOP회전수, MOP용량 및 MOP/EOP효율비를 곱한 값에서 EOP용량을 나눠서 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, MOP/EOP효율비는 오일유온과 윤활유로의 크기에 기반하여 산출될 수 있다. 상기 제3회전수를 산출하는 식을 정리하면 아래와 같다.
Figure pat00002
이때, MOP회전수는 복수의 모터(130,140) 중 MOP(150)와 연결된 모터의 회전수에 기반하여 산출될 수 있고, MOP(150)와 연결된 모터의 회전수가 0보다 작을 경우에 제2회전수는 오일유온과 모터파워 또는 오일유온과 엔진파워에 기반하여 산출된 값이라고 설정한다.
결론적으로 제어부(100)는 산출단계(S200)에서 변속기 브레이크(120)를 제어하기 위한 EOP(110) 회전수와, 복수의 모터(130,140)들을 냉각하거나 윤활하는데 필요한 EOP(110) 회전수를 정밀하게 산출함으로써 EOP(110)를 최적 제어할 수 있어 차량의 연비 효율을 개선할 수 있다.
상기 제어부(100)는 산출단계(S200) 후, 모터(130,140) 냉각에 필요한 EOP RPM인 제2회전수와, 모터(130,140) 윤활에 필요한 EOP RPM인 제3회전수를 비교하고(S210), 제2회전수와 제3회전수 중 더 큰 값을 제1회전수와 합산하여 EOP(110)를 구동할 회전수를 산출함으로써 EOP(110)를 통한 변속기 브레이크(120) 제어 및 모터의 냉각과 윤활을 위한 유압 형성을 정밀하게 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 전동식 오일펌프 제어방법에 따르면 전동식 오일펌프를 불필요하게 구동하는 것을 방지하고 최적의 전동식 오일펌프 구동을 구현할 수 있어 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100: 제어부 110: EOP
120: 브레이크 130: 제1모터
140: 제2모터 150: MOP

Claims (10)

  1. 제어부가 변속기 내부의 브레이크 제어에 요구되는 EOP 회전수인 제1회전수와, 복수의 모터 냉각에 요구되는 EOP 회전수인 제2회전수와, 복수의 모터 윤활에 요구되는 EOP 회전수인 제3회전수를 산출하는 단계;
    상기 산출단계 후, 상기 제어부가 상기 제2회전수와 제3회전수를 비교하는 단계; 및
    상기 비교단계 수행결과, 상기 제어부가 상기 제2회전수와 제3회전수 중 더 큰 값과 제1회전수를 합산한 결과값으로 전동식 오일펌프를 구동하는 단계;를 포함하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1회전수는 오일유온과 변속기 라인압에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2회전수는 오일유온과 모터 온도에 기반하여 산출된 값에서 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP 회전수를 감산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 모터 온도는 상기 복수의 모터 중 온도가 높은 모터의 온도값인 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP회전수는 MOP회전수, MOP용량 및 MOP/EOP효율비를 곱한 값에서 EOP용량을 나눠서 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 MOP/EOP효율비는 오일유온과 냉각유로 크기에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3회전수는 오일유온과 모터 파워 또는 오일유온과 엔진 파워에 기반하여 산출된 값에서 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP회전수를 감산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 모터 파워는 복수의 모터 중 구동파워가 큰 모터의 파워값으로 설정되고,
    상기 제어부는 상기 모터 파워와 엔진 파워 중 더 큰 값을 사용하여 제3회전수를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 MOP가 공급하는 오일유량만큼의 EOP회전수는 MOP회전수, MOP용량 및 MOP/EOP효율비를 곱한 값에서 EOP용량을 나눠서 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 MOP/EOP효율비는 오일유온과 윤활유로의 크기에 기반하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어방법.
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