KR20210099671A

KR20210099671A - 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법

Info

Publication number: KR20210099671A
Application number: KR1020200012870A
Authority: KR
Inventors: 김태진; 최성원
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-08-13

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 관한 것으로서, 후진단(R단)이 삭제된 변속기를 장착한 하이브리드 차량에서 메인 배터리의 고장으로 인해 메인 릴레이가 오프된 상황에서도 차량의 후진 주행이 가능하도록 하기 위한 후진 주행 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 차량의 구동원인 엔진, 차량의 또 다른 구동원으로서 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 제1 모터, 및 상기 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 제2 모터를 구비한 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 있어서, 차량에서 수집되는 정보를 기초로 정해진 진단 로직에 따라 고전압 계통의 고장 발생을 판단하는 단계; 고장 발생을 판단한 경우 변속레버의 조작위치를 감지하는 단계; 상기 감지된 변속레버의 조작위치로부터 후진단 입력 상태를 판단한 경우 엔진 구동 상태에서 엔진 동력에 의해 회전되는 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 단계; 및 상기 제2 모터에서 발생하는 역기전력으로 제1 모터를 역회전 구동하여 차량을 후진시키는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법이 개시된다.

Description

하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING REVERSE DRIVE OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 R단(후진단)이 삭제된 변속기를 장착한 하이브리드 차량이 모터를 이용하여 후진할 수 있도록 하기 위한 후진 주행 제어 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)은 서로 다른 두 종류 이상의 구동원을 사용하는 차량이며, 일반적으로 엔진과 모터에 의해 구동될 수 있는 차량을 의미한다.

도 1은 하이브리드 차량의 파워 트레인 구성을 예시한 도면으로, 도시된 바와 같이 차량 주행을 위한 모터(3)의 출력 측에 변속기(4)가 장착될 수 있고, 이때 모터의 출력축이 변속기의 입력축과 연결되어 있다.

구성을 좀 더 살펴보면, 하이브리드 차량은 차량 주행을 위한 구동원이 되는 엔진(1)과 모터(3), 엔진(1)과 모터(3) 사이에 개재되는 엔진 클러치(2), 모터(3)의 출력 측에 연결된 변속기(4), 모터(3)를 구동시키기 위한 인버터(5), 그리고 모터(3)의 동력원(전력원)으로서 인버터(5)를 통해 모터(3)에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리(6)를 구비한다.

도 1에서 도면부호 7은 엔진(1)과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진에서 전달되는 동력으로 발전을 수행하는 모터, 즉 HSG(Hybrid Starter and Generator)를 나타낸다.

엔진 클러치(2)는 유압에 의해 락업(lockup) 또는 오픈(open) 작동하여 엔진(1)과 모터(3) 사이를 동력 전달 가능하게 연결하거나 분리하고, 인버터(5)는 모터 구동을 위해 배터리(6)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터(3,7)에 인가한다.

또한, 변속기(4)는 모터(3)에서 전달되는 회전동력을 변속하여 구동축을 통해 구동륜으로 전달한다.

이와 같은 구성의 하이브리드 차량은 모터(3)의 동력만을 이용하는 순수 전기차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드, 또는 엔진(1)의 동력과 모터(3)의 동력을 복합적으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행할 수 있다.

또한, 제동 시나 관성에 의한 타행 주행(coasting) 시 차량의 운동에너지를 모터(3)를 통해 회수하여 배터리(6)를 충전하는 에너지 회생 모드가 수행될 수 있다.

에너지 회생 모드에서는 구동륜으로부터 구동축을 통해 차량의 운동에너지를 전달받은 모터(3)가 발전 작동하여 인버터(5)를 통해 연결된 배터리(6)를 충전하게 된다.

한편, 통상의 하이브리드 차량에서는 차량을 후진시킬 때 변속기(4)를 후진단(R단)으로 제어하고, 변속기 후진단 상태에서 엔진(1) 또는 모터(4)의 회전동력을 이용하여 차량을 후진시킨다.

또한, 메인 배터리(6)에서 과온이나 과전압, 과전류 등의 고장이 발생하면, 메인 배터리(6)의 전력을 단속하는 메인 릴레이를 오프하게 되므로 메인 배터리(6)의 전력을 이용할 수 없고, 이때 엔진(1)의 구동 및 엔진 클러치(2)의 락업 상태에서 변속기(4)를 후진단으로 제어하여 엔진의 회전동력으로 차량을 후진시킨다.

나아가, 최근에는 하이브리드 차량에서 변속기의 후진단(R단)을 삭제하는 방안이 연구되고 있는데, 이를 위해 변속기(4)의 후진단 기어들을 이용하여 차량을 후진시키는 것이 아니라 모터(즉, 구동모터)(3)를 이용하여 차량을 후진시키는 것이 알려져 있다.

즉, 하이브리드 차량은 일반 내연기관 차량과 달리 역방향으로 회전될 수 있는 구동모터(3)를 가지고 있으므로 후진 시 변속기 전진단(D단)의 저단기어(1단이나 2단)를 체결한 뒤 구동모터(3)를 역방향으로 구동함으로써 차량의 후진 주행이 가능하다.

이렇게 모터(3)를 역회전시켜 차량을 후진시킬 때 배터리(6)의 SOC(state of charge)가 낮은 상태인 경우 HSG(7)에 의한 충전을 위해 엔진(1)을 시동하는데, 엔진(1)은 역회전이 불가하므로 엔진(1)과 모터(3) 사이의 엔진 클러치(2)는 오픈 상태로 유지한다.

이와 같이 모터(3)를 이용하여 차량 후진을 구현하면 변속기(4)에서 후진을 위한 기어들을 삭제하는 것이 가능하여 원가 절감 및 중량 저감을 도모할 수 있다.

하지만, 후진 시 모터(3)의 역회전 구동을 위해서는 메인 배터리(6)의 전력을 이용하는 방법 외에는 없다.

이와 같이 후진 시 모터(3)의 역회전 구동을 위한 동력원은 고전압 메인 배터리(6)이므로, 만약 메인 배터리 등 고전압 계통에 이상이 발생하여 메인 릴레이를 오프한 경우라면 배터리 전력으로 모터(3)를 구동할 수 없고, 결국 차량의 후진 주행이 불가능하다.

따라서, 고전압 계통의 고장으로 인해 메인 릴레이를 오프하는 경우 제어기는 클러스터에 후진 불가를 표시하는데, 메인 릴레이를 오프한 림프홈(limp-home) 상황에서도 차량을 후진시켜야 하는 상황이 존재할 수 있고, 이에 비상 시 차량의 후진 주행을 가능하게 하는 방법이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창출한 것으로서, 후진단(R단)이 삭제된 변속기를 장착한 하이브리드 차량에서 메인 배터리의 고장으로 인해 메인 릴레이를 오프한 상황에서도 차량의 후진 주행이 가능하도록 하기 위한 후진 주행 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 구동원인 엔진, 차량의 또 다른 구동원으로서 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 제1 모터, 및 상기 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 제2 모터를 구비한 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 있어서, 차량에서 수집되는 정보를 기초로 정해진 진단 로직에 따라 고전압 계통의 고장 발생을 판단하는 단계; 고장 발생을 판단한 경우, 변속레버의 조작위치를 감지하는 단계; 상기 감지된 변속레버의 조작위치로부터 후진단 입력 상태를 판단한 경우, 엔진 구동 상태에서 엔진 동력에 의해 회전되는 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 단계; 및 상기 제2 모터에서 발생하는 역기전력으로 제1 모터를 역회전 구동하여 차량을 후진시키는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예로서, 상기 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 단계에서, 엔진 오프 상태이면 메인 배터리의 전력으로 제2 모터를 구동하여 엔진을 시동한 후, 메인 배터리의 전력이 차단되도록 메인 릴레이를 오프하고, 이후 엔진 구동 상태로 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예로서, 상기 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 단계에서, 엔진 오프 상태이고 차량이 이동하고 있는 상태이면, 엔진과 제1 모터 사이에 배치된 엔진 클러치의 락업하여 구동륜의 회전력으로 엔진을 시동하고, 이후 엔진 구동 상태로 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 할 수 있다.

여기서, 상기 엔진을 시동한 후 제2 모터에서 발생하는 역기전력이 증가하도록 엔진 속도를 미리 정해진 속도로 상승시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 모터와 제2 모터가 인버터를 통해 DC 링크단에 연결된 상태에서, 상기 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 동안, 상기 DC 링크단에 연결된 저전압 DC-DC 컨버터 및 에어컨 컴프레서의 작동을 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고전압 계통의 고장은 제1 모터에 구동 전력을 공급하는 메인 배터리의 고장일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법은, 상기 감지된 변속레버의 조작위치로부터 후진단 입력 상태를 판단한 경우, 엔진 구동 상태에서 메인 배터리의 전력을 단속하는 메인 릴레이를 오프시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법은, 상기 감지된 변속레버의 조작위치로부터 후진단 입력 상태를 판단한 경우, 엔진과 제1 모터 사이에 배치된 엔진 클러치를 오픈시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

이로써, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 의하면, 후진단(R단)이 삭제된 변속기를 장착한 하이브리드 차량에서, 메인 배터리의 고장으로 인해 메인 릴레이가 오프된 상황인 경우, 엔진 시동 상태에서 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 제2 모터의 역기전력을 이용하여, 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 제1 모터를 역회전시킴으로써 차량의 후진 주행이 가능해진다.

도 1은 하이브리드 차량의 파워 트레인 구성을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 후진 주행 제어를 수행하는 하이브리드 차량의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 후진 주행 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 하이브리드 차량의 후진 주행을 위한 제어 방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 R단(후진단)이 삭제된 변속기가 장착된 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 관한 것으로, 변속기의 후진단 기어(삭제됨)들을 이용하는 것이 아닌, 모터를 역회전시켜 차량을 후진시키는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 고전압 메인 배터리의 고장으로 메인 릴레이를 오프한 림프홈(limp-home) 상황에서도 차량을 후진시킬 수 있는 후진 주행 제어 방법에 관한 것이다.

R단이 삭제된 변속기, 즉 원가 절감 및 중량 저감을 위해 후진을 위한 기어들이 삭제된 변속기를 장착한 하이브리드 차량의 경우, 모터를 역회전시켜 차량을 후진시킬 수 있으나, 배터리의 전력을 모터에 공급하기 어려운 상황에서는 모터를 이용하여 차량을 후진시킬 수 없다.

따라서, 메인 배터리의 고장으로 메인 릴레이를 오프한 상황에서도 모터를 역회전시켜 차량을 후진시킬 수 있는 기술이 필요하다.

이를 위해, 본 발명에서는 통상의 하이브리드 차량에서 구동모터와 별개로 구비되어 시동발전기로 사용되는 모터, 즉 HSG의 역기전력을 이용하여 후진 시 구동모터를 역방향으로 구동한다.

본 발명을 설명함에 있어 하이브리드 차량의 파워 트레인 구성 및 전력 계통은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 후진 주행 제어를 수행하는 하이브리드 차량의 구성도로서, 하이브리드 차량의 전력 계통 및 부하, 그리고 제어기들을 나타내고 있다.

본 발명에 따른 후진 주행 제어가 수행되는 하이브리드 차량의 파워 트레인 하드웨어 구성 자체는 공지된 것일 수 있고, 앞에서 도 1을 참조로 설명한 것일 수 있다.

도 2를 참조하면, 차량의 구동원인 엔진(1); 엔진(1)의 작동을 제어하는 엔진 제어기(Engine Management System, EMS)(9), 고전압 메인 배터리(6), 하나 이상의 모터(3,7); 모터(3,7)의 작동 및 그 제어를 위한 인버터(도 1에서 도면부호 5임)를 포함하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(10); 메인 배터리(6)에 연결된 DC 링크단(20)에 설치되어 메인 배터리의 전력을 단속하는 메인 릴레이(21); 메인 배터리(6)의 전력을 변환하여 전장부하(40)에 공급하는 DC-DC 컨버터(Low voltage DC-DC Converter)(30); 하이브리드 시스템 전반의 작동을 제어하는 상위 제어기인 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)(8); 배터리의 상태 및 작동을 감시 및 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(13)이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 메인 배터리(6)와 인버터 사이의 회로인 DC 링크단(20)에 메인 배터리 전원 연결 및 차단을 위한 메인 릴레이(21)가 설치되고, 인버터에는 스위칭 소자를 포함하는 파워 모듈(11)과 고전압 커패시터(12)가 탑재된다.

상기 하나 이상의 모터는 차량 주행을 위한 구동원이 되는 구동모터(3)와, 엔진(1)에 연결된 모터인 HSG(Hybrid Starter and Generator)(7)를 포함하는 것이 될 수 있다.

상기 구동모터(3)는 변속기(4) 및 구동축을 통해 차량의 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 모터이고, 상기 HSG(7)는 엔진(1)에 상시 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진에서 전달되는 회전동력으로 발전을 수행하는 모터이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 구동모터(3)가 엔진 클러치(도 1에서 도면부호 2임)를 통해 엔진(1)에 동력 전달 가능하게 연결될 수 있고, HSG(7)가 벨트 및 풀리 등의 동력전달기구를 통해 엔진(1)에 상기 연결되어 있으므로, 두 모터(3,7) 모두 엔진(1)에 동력 전달 가능하게 연결되는 모터가 된다.

이하의 설명에서는 차량의 구동원인 구동모터(3)를 제1 모터, 그 외에 엔진(1)에 상시 동력 전달 가능하게 연결되어 있는 모터, 즉 HSG(7)를 제2 모터라 칭하기로 한다.

도 2를 참조하면, 제1 모터(3)와 제2 모터(7)가 인버터를 통해 DC 링크단(20)에 병렬로 연결됨을 볼 수 있다.

상기 제1 모터(3)와 제2 모터(7)는 DC 링크단(20)을 통해 메인 배터리(6)의 전력을 공급받아 구동되며, 모터 제어기(10)가 인버터의 파워 모듈(11) 내 스위칭 소자들의 구동을 제어하여 DC 전압을 3상 AC 전압으로 변환해줌으로써 각 모터(3,7) 측에 상 전류가 인가될 수 있도록 한다.

제2 모터(7)는 엔진(1)의 회전동력을 전달받아 회전하여 발전기로 작동할 수 있고, 메인 배터리(6)의 SOC가 낮을 경우에는 차량에서 엔진(1)을 구동하여 제2 모터(7)에서 발생하는 역기전력으로 메인 배터리(6)를 충전한다.

또한, 메인 릴레이(21)를 오프한 림프홈 주행 시 제2 모터(7)에서 발생한 역기전력을 이용하여 DC 링크단(20)에 연결된 고전압 오일펌프(미도시)나 저전압 DC-DC 컨버터(이하 'LDC'라 칭함)(30)를 구동할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 하이브리드 제어기(HCU)(8)가 배터리 제어기(13)로부터 메인 배터리(6)의 상태 정보를 수신하여 소정의 진단 로직에 따라 메인 배터리의 고장 여부를 판단한다.

상기 판단 과정에서 하이브리드 제어기(8)가 메인 배터리(6)의 고장(예, 과온, 과전압, 과전류 등) 발생을 판단한 경우, 이때 엔진(1)이 오프 상태(정지 상태)라면 엔진을 먼저 시동해야 한다.

따라서, 하이브리드 제어기(8)는 메인 배터리(6)의 과온이나 과전압, 과전류 상태라 하더라도 메인 릴레이(21)를 바로 오프시키지 않고 메인 배터리(6)의 전력을 제2 모터(7)로 공급하여 제2 모터(7)를 구동시킴으로써 엔진(1)을 먼저 시동한다.

이렇게 엔진(1)이 시동되고 나면, 하이브리드 제어기(8)와 배터리 제어기(13)가 메인 릴레이(21)를 오프시켜 메인 배터리(6)의 전원을 차단하고, 이후 엔진 시동 상태에서 엔진 동력으로 제2 모터(7)를 발전기로 작동시킨다.

이때, 제2 모터(7)에서 발생한 역기전력을 이용하여 제1 모터(3)를 역방향으로 구동하여 차량을 후진시킨다.

만약, 차량이 이동하고 있는 상태에서 고전압 계통의 고장 발생을 판단하게 되면, 하이브리드 제어기(8)는 엔진 클러치(2)의 락업 상태에서 구동륜의 회전력이 엔진 클러치(2)를 통해 엔진(1)에 전달되도록 하여 엔진을 시동할 수 있다.

이러한 엔진 시동 상태로 제2 모터(7)에서 발생한 역기전력을 이용하여 차량의 림프홈 주행을 하게 된다.

상기 LDC(30)는 친환경 자동차에서 일반 가솔린 차량의 알터네이터 역할을 하는 장치로서, 메인 배터리(6)와 저전압 전장부하(40) 사이의 전력변환을 담당하고, 메인 배터리(6)의 고전압을 강압하여 12V 보조 배터리(저전압 배터리) 및 그 밖의 차량 내 저전압 전장부하(40)에 공급한다.

상기 배터리 제어기(BMS)(13)는 센서 또는 회로를 통해 배터리 상태 정보를 수집하면서 충, 방전 제어 등 배터리 관리를 위한 각종 제어를 수행하고, 더불어 메인 릴레이(21)의 온/오프를 제어한다.

예를 들면, 배터리 제어기(13)는 배터리의 전압, 전류, 온도, SOC(state of charge) 등의 배터리 상태 정보를 수집하고, 이들 정보를 타 제어기에 제공한다.

하이브리드 제어기(HCU)(8)는 운전 조작에 따른 엔진(1), 제1 모터(3), 제2 모터(7)의 요구 토크를 결정하고, LDC(30) 및 에어컨 컴프레서(미도시) 등의 작동을 허용하거나 제한한다.

또한, 배터리 제어기(13)는 메인 배터리(6) 등 고전압 계통의 고장이 발생한 경우 하이브리드 제어기(8)의 명령에 따라 메인 릴레이(6)를 오프시킨다.

이하에서는 본 발명에 따른 후진 주행 제어 과정을 단계별로 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 후진 주행 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

먼저, 하이브리드 제어기(8)가 차량에서 수집되는 정보에 기초하여 소정의 진단 로직에 따라 정해진 고전압 계통의 고장 발생 여부를 판단한다.

여기서, 고전압 계통의 고장은 메인 배터리(6)의 고장을 포함할 수 있으며, 메인 배터리(6)의 고장 발생을 판단하기 위해, 하이브리드 제어기(8)가 배터리 제어기(13)에서 배터리 상태 정보를 수신하고, 상기 수신된 배터리 상태 정보로부터 소정의 진단 로직에 따라 메인 배터리(6)의 고장 발생 여부를 판단할 수 있다(S11).

만약, 메인 배터리(6)를 포함하여 미리 정해진 고전압 계통의 고장이 발생한 것으로 판단한 경우에는 본 발명에 따른 비상 시 후진 주행 제어 과정이 수행되는데, 먼저 하이브리드 제어기(8)가 현재 후진단 입력 상태인지를 판단한다(S12).

이때, 하이브리드 제어기(8)는 미도시된 변속레버의 조작위치를 감지하고, 감지 수행 결과 변속레버가 R단에 위치할 경우 후진단 입력 상태인 것으로 판단할 수 있다.

상기와 같이 후진단 입력 상태인 것으로 판단한 경우, 하이브리드 제어기(8)는 엔진 오프 상태인 경우 엔진 제어기(9) 및 모터 제어기(10)와의 협조 제어를 통해 제2 모터(7)를 이용하여 엔진(1)을 시동한다(S13).

엔진 시동이 완료되면, 하이브리드 제어기(8)는 제1 모터(3)의 출력을 중지한 상태에서(S14) 비상 후진 전환 상태임을 미도시된 클러스터를 통해 표시하여 알려주며, 메인 릴레이(21)를 오프한 뒤(S15) 엔진 클러치(2)를 오픈한다(S16).

또한, 하이브리드 제어기(8)와 엔진 제어기(9)는 역기전력을 증가시키기 위해 엔진 속도(RPM)를 미리 정해진 속도(역기전력 최적 제어 속도)로 상승시키며(S16), 이로써 엔진(1)의 회전동력이 제2 모터(7)로 전달되고, 제2 모터(7)는 발전기로 작동하여 역기전력을 생성하게 된다.

이때, LDC(30) 및 에어컨 컴프레서(미도시) 등과 같이 주행에 불필요한 고전압 부품의 작동을 금지하여 역기전력의 부족으로 인한 제1 모터(3)의 구동 불가 상태를 방지한다(S17).

또한, 하이브리드 제어기(8)는 엔진 제어기(9), 모터 제어기(10) 등과 협조 제어하여 엔진(1)의 구동 상태에서 제2 모터(7)에 의해 생성되는 역기전력이 인버터를 통해 제1 모터(3)로 공급되도록 하며, 이때 제1 모터(3)를 역회전시켜 제1 모터의 역회전에 의한 차량 후진이 이루어지도록 한다(S18).

만약, 메인 배터리(6) 등 고전압 계통의 고장이 발생하지 않은 상태라면, 통상의 정상 시 전, 후진 주행 제어가 수행된다(S32).

한편, 메인 배터리(6)의 고장이 발생한 것으로 판단한 상태에서, 하이브리드 제어기(8)가 변속레버의 조작위치를 감지하여 변속레버의 조작위치로부터 전진단(D단) 입력 상태인 것으로 판단한 경우, 엔진 제어기(9) 및 모터 제어기(10)와의 협조 제어를 통해 제2 모터(7)를 이용하여 엔진(1)을 시동하고(S19), 이어 엔진 클러치(2)를 락업 상태로 전환 내지 유지한 뒤(S20), 메인 릴레이(21)를 오프시킨다(S21).

이어 하이브리드 제어기(8)는 통상의 과정대로 타 제어기와 협조 제어를 수행하여 변속기(4)의 전진단(D단) 상태로 엔진(1)의 회전동력에 의해 차량이 전진되도록 하는 전진 주행 제어를 수행하게 된다(S22).

이후 변속레버의 조작위치에 따라 차량 내 제어기 간 협조 제어에 의해 상기한 방법과 동일하게 엔진 구동 상태에서 차량을 후진시키는 후진 주행 제어(S23-S27) 또는 차량을 전진시키는 전진 주행 제어를 수행하게 된다(S28-S31).

위에서 배터리 고장 발생 상태에서 차량이 후진하는 동안 LDC(30)의 작동을 금지하는 것으로 설명하였는데, LDC(30)의 작동이 금지되더라도 차량에서는 12V 보조 배터리(미도시)를 이용할 수 있으므로 각 제어기나 전장부하의 작동에는 문제가 없다.

하지만, 운전자가 변속레버를 후진단(R단)으로 조작한 상태에서 차량을 장시간 정차시킨 경우라면 보조 배터리의 SOC가 지속적으로 하락하여 제어 불가 상태로 갈 수 있다.

또한, 후진 주행을 장시간 동안 한다면 그 시간만큼 LDC(30)의 작동을 금지한 상태에서 보조 배터리가 이용될 수 있고, 그로 인해 보조 배터리의 SOC가 하락하면 제어 불가 상태가 될 수 있다.

따라서, 정해진 시간(예, 1분) 이상 후진 주행을 하는 경우에는 보조 배터리의 방전 우려가 있으므로 하이브리드 제어기(8)가 클러스터나 차량 내 경고장치를 통해 비상 시 장시간 동안 후진 주행을 하지 말 것을 운전자에게 안내하도록 할 수 있다.

위의 설명 및 도 3에서 메인 배터리(6)의 고장 상태에서 본 발명에 따른 비상 시 후진 주행 제어가 수행되는 것으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 비상 시 후진 주행 제어는, 메인 배터리(6)의 고장 상태뿐만 아니라, 메인 배터리(6)의 전력은 이용할 수 없지만, 엔진 구동으로 제2 모터(7)에 역기전력이 생성될 수 있고, 동시에 제2 모터(7)의 역회전력으로 제1 모터(3)의 역회전 구동이 가능한 상태라면, 다른 고장 발생 시에도 수행될 수 있다.

예를 들면, 메인 배터리 측의 고전압 휴즈 단선이나 열화로 인한 메인 릴레이의 오프 고장 상태 등에서도 제2 모터의 역기전력을 이용하여 제1 모터의 역회전 구동이 가능하므로 본 발명에 따른 비상 시 후진 주행 제어가 수행될 수 있다.

물론, 고전압 휴즈 단선이나 메인 릴레이의 오프 고장이 발생한 경우에는, 이미 엔진이 구동하고 있는 상태이거나, 엔진 오프 상태이면 엔진 클러치를 락업하고 차량 관성에 의한 구동륜의 회전력으로 엔진을 시동할 수 있어야 하므로 차량이 이동하고 있는 상태일 때에만, 엔진 구동에 의한 전, 후진 주행(림프홈 주행)이 가능하다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 엔진 2 : 엔진 클러치
3 : 제1 모터(구동모터) 4 : 변속기
5 : 인버터 6 : 메인 배터리
7 : 제2 모터(HSG) 8 : 하이브리드 제어기(HCU)
9 : 엔진 제어기(EMS) 10 : 모터 제어기(MCU)
11 : 파워 모듈 12 : 커패시터
13 : 배터리 제어기 20 : DC 링크단
21 : 메인 릴레이 30 : LDC
40 : 전장부하

Claims

차량의 구동원인 엔진, 차량의 또 다른 구동원으로서 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 제1 모터, 및 상기 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 제2 모터를 구비한 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법에 있어서,
차량에서 수집되는 정보를 기초로 정해진 진단 로직에 따라 고전압 계통의 고장 발생을 판단하는 단계;
고장 발생을 판단한 경우, 변속레버의 조작위치를 감지하는 단계;
상기 감지된 변속레버의 조작위치로부터 후진단 입력 상태를 판단한 경우, 엔진 구동 상태에서 엔진 동력에 의해 회전되는 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 단계; 및
상기 제2 모터에서 발생하는 역기전력으로 제1 모터를 역회전 구동하여 차량을 후진시키는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 단계에서,
엔진 오프 상태이면 메인 배터리의 전력으로 제2 모터를 구동하여 엔진을 시동한 후, 메인 배터리의 전력이 차단되도록 메인 릴레이를 오프하고, 이후 엔진 구동 상태로 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 단계에서,
엔진 오프 상태이고 차량이 이동하고 있는 상태이면, 엔진과 제1 모터 사이에 배치된 엔진 클러치의 락업하여 구동륜의 회전력으로 엔진을 시동하고, 이후 엔진 구동 상태로 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 엔진을 시동한 후 제2 모터에서 발생하는 역기전력이 증가하도록 엔진 속도를 미리 정해진 속도로 상승시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 모터와 제2 모터가 인버터를 통해 DC 링크단에 연결된 상태에서, 상기 제2 모터에서 역기전력이 발생하도록 하는 동안, 상기 DC 링크단에 연결된 저전압 DC-DC 컨버터 및 에어컨 컴프레서의 작동을 제한하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 고전압 계통의 고장은 제1 모터에 구동 전력을 공급하는 메인 배터리의 고장인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 감지된 변속레버의 조작위치로부터 후진단 입력 상태를 판단한 경우, 엔진 구동 상태에서 메인 배터리의 전력을 단속하는 메인 릴레이를 오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 감지된 변속레버의 조작위치로부터 후진단 입력 상태를 판단한 경우, 엔진과 제1 모터 사이에 배치된 엔진 클러치를 오픈시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 주행 제어 방법.