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KR101484200B1 - 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치 및 방법 Download PDF

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KR101484200B1
KR101484200B1 KR20130067342A KR20130067342A KR101484200B1 KR 101484200 B1 KR101484200 B1 KR 101484200B1 KR 20130067342 A KR20130067342 A KR 20130067342A KR 20130067342 A KR20130067342 A KR 20130067342A KR 101484200 B1 KR101484200 B1 KR 101484200B1
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KR
South Korea
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oil pump
control pressure
hsg
driving
fail
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이장미
송상록
이학성
김경철
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현대자동차 주식회사
기아자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 고전압 부품의 고장으로 메인 릴레이가 차단되는 경우 HSG(Hybrid Starter and Generator) 또는 구동모터의 발전 전압으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 페일 세이프(Fail Safe) 주행이 제공될 수 있도록 하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법이 개시된다.
본 발명은 하이브리드 자동차의 운행에서 고전압 부품의 고장에 따른 메인 릴레이의 오픈으로 페일 세이프 모드로 진입되는지 판정하는 과정; 페일 세이프 모드의 진입이 판정되면 HSG 혹은 구동모터의 발전 전압을 검출하는 과정; 페일 세이프 모드의 주행 혹은 정차 상태에서 HSG 혹은 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 오일압을 생성시키는 과정을 포함한다.

Description

하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치 및 방법{SYSTEM FOR FAIL SAFE CONTROLLING OF HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 고전압 부품의 고장으로 메인 릴레이가 차단되는 경우 HSG(Hybrid Starter and Generator) 또는 구동모터의 발전 전압으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 페일 세이프(Fail Safe) 주행이 제공될 수 있도록 하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
세계적인 고유가에 따라 차량에 대하여 끊임없는 연비 향상이 요구되고, 각 나라별 배출가스 규제의 강화로 친환경 차량에 대한 요구가 증가되고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 자동차가 제공되고 있다.
하이브리드 자동차는 좁은 의미로, 연료전지 자동차, 전기자동차와 구별될 수 있으나, 본 명세서에서 하이브리드 자동차의 의미는 순수 전기자동차와 연료전지 자동차를 포괄하는 것으로 하나 이상의 배터리가 구비되고, 배터리에 저장된 에너지가 자동차의 구동력으로 사용되는 자동차를 지칭한다.
하이브리드 자동차는 동력원으로 엔진과 모터가 적용되며, 주행상황에 따라 엔진과 모터의 특성을 발휘되어 연비 향상과 배기가스 절감을 제공한다.
하이브리드 자동차는 통상적으로 자동변속기가 장착되고 있으며, 엔진의 구동축에 연결되어 구동되는 기계식 오일펌프로 자동변속기에서 윤활이 필요한 저압부와 결합요소를 작동시키는 고압부에 오일을 공급하고 있다.
상기 기계식 오일펌프는 엔진의 시동에 따라 상시적으로 동작되므로, 불필요한 동력 손실을 유발시켜 연비 저하를 발생시킬 수 있다.
그리고, 엔진의 동작이 중지되면 기계식 오일펌프 역시 정지되어 자동변속기내의 저압부 및 고압부에 오일을 공급하지 못하게 되므로, 유성기어에서 전진 1속을 유지시키는 마찰요소(클러치 및 브레이크)의 결합이 해제된다.
하이브리드 자동차에서는 이러한 현상에 대비하여 기계식 오일펌프와 병렬로 배터리의 전압으로 구동되는 전동식 오일펌프를 추가로 장착하여 엔진과는 별개로 구동될 수 있도록 하고 있다.
상기 기계식 오일펌프는 엔진 구동축과 연결되어 엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 상시적으로 구동되어 동력 손실을 발생시키며, 이에 따라 연비 저하를 초래하는 단점이 있다.
따라서, 하이브리드 자동차에서는 기계식 오일펌프를 삭제하고, 전동식 오일펌프의 단독 구동으로 자동변속기에 오일을 공급하는 구조들이 개발되고 있다.
상기 전동식 오일펌프는 배터리의 전압을 공급받아 구동되므로, 고전압 부품의 고장으로 배터리의 전압 출력을 단속하는 메인 릴레이가 개방(Open)되면 전원 공급의 차단으로 인하여 전동식 오일펌프 및 오일펌프 제어기의 동작이 중단된다.
따라서, 자동변속기에 오일을 공급할 수 없는 상태가 되므로 더 이상 운행할 수 없는 셧 다운(Shut Down)이 발생된다.
공개특허공보 제10-2010-0064939호(2010.06.15.) 등록특허공보 제10-0877854호(2009.01.02.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 그 목적은 하이브리드 자동차에서 고전압 부품의 고장으로 메인 릴레이가 차단되는 경우 HSG 또는 구동모터의 발전 전압으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 페일 세이프 주행을 제공하고자 한다.
본 발명은 하이브리드 자동차에서 고전압 부품의 고장으로 메인 릴레이가 차단되는 경우 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 변속 압력 제어, 주행 압력 제어, 발진 압력 제어, 정차 압력 제어로 구분하여 페일 세이프 주행을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 구동원으로 엔진과 구동모터를 포함하는 하이브리드 자동차에 있어서, 전동기로 동작되어 엔진의 시동 온,오프를 실행하고, 엔진이 시동 온 상태에서 발전기로 동작되는 HSG; 변속기 및 엔진 클러치에 오일을 공급하는 전동식 오일펌프; 하이브리드 자동차의 전반적인 운전정보를 검출하는 운전정보검출부; 상기 운전정보검출부의 정보를 기반으로 제반적인 동작을 제어하고, 고전압 부품의 고장으로 메인 릴레이가 오픈되면 페일 세이프 모드로 주행을 제어하는 하이브리드 제어기; 상기 전동식 오일펌프를 구동시켜 운전조건에 따른 오일압을 변속기 및 클러치에 공급하여 업/다운 변속, 발진, 주행, 정차를 제어하는 오일펌프 제어기를 포함하고, 상기 오일펌프 제어기는 상기 하이브리드 제어기로부터 고전압 부품의 고장에 따른 페일 세이프 모드의 진입이 인지되면 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 단계별로 제어하여 오일압을 생성시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치가 제공된다.
상기 오일펌프 제어기는 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프를 변속제어압 생성, 주행제어압 생성, 발진제어압 생성, 정차제어압 생성으로 구분하여 제어할 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 전동식 오일펌프의 소모전력을 기준으로 제어압 생성을 단계적으로 구분할 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압의 생성이 가능한 상태이면 업/다운 변속요구에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 변속제어압을 생성시킬 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 변속제어압을 생성하는 과정에서 목표 변속단의 결합이 완료되면 전동식 오일펌프의 구동을 주행제어압 생성으로 제어할 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압 생성이 불가능하나 주행제어압 생성은 가능한 상태이면 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 주행제어압을 생성시킬 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 주행제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프의 구동을 정지시킬 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이고, 발진요구가 검출되면 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 발진제어압을 생성시킬 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이나 발진요구가 검출되지 않으면 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 정차제어압을 생성시킬 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프의 구동을 정지시킬 수 있다.
상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능하면 운전조건에 따라 전동식 오일펌프를 구동시켜 변속제어압, 발진제어압, 주행제어압, 정차제어압을 생성시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 하이브리드 자동차의 운행에서 고전압 부품의 고장에 따른 메인 릴레이의 오픈으로 페일 세이프 모드로 진입되는지 판정하는 과정; 상기 페일 세이프 모드의 진입이 판정되면 HSG 혹은 구동모터의 발전 전압을 검출하는 과정; 상기 페일 세이프 모드의 주행 혹은 정차 상태에서 HSG 혹은 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 오일압을 생성시키는 과정을 포함하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법이 제공된다.
상기 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 소모전력을 기준으로 변속제어압 생성 > 주행제어압 생성 > 발진제어압 생성 > 정차제어압 생성으로 구분하여 전동식 오일펌프의 구동을 제어할 수 있다.
상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압의 생성이 가능한 상태이면 차속 및 가속페달의 위치로 판정되는 업/다운 변속요구에 따라 변속제어압 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어할 수 있다.
상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압을 생성하는 과정에서 목표 변속단의 결합이 완료되면 전동식 오일펌프의 구동을 주행제어압 생성으로 제어할 수 있다.
상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압의 생성이 가능한 상태이나 차속 및 가속페달의 위치로 판정되는 업/다운 변속이 검출되지 않으면 전동식 오일펌프의 구동을 주행제어압 생성으로 제어할 수 있다.
상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압은 생성할 수 없으나 주행제어압 생성이 가능한 상태이면 주행제어압 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어할 수 있다.
상기 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이고, 가속페달의 팁 인 및 브레이크 페달의 오프로 발진요구가 검출되면 발진제어압의 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어할 수 있다.
상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태이나 차속과 가속페달의 위치로 판정되는 변속요구가 검출되지 않으면 주행제어압의 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어할 수 있다.
상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 주행제어압의 생성이 불가능하거나 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프의 구동을 정지시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 하이브리드 자동차에서 메인 릴레이가 차단된 페일 세이프 주행모드에서 HSG 혹은 구동모터의 발전전압으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 자동변속기의 작동에 필요한 압력을 형성할 수 있어 주행의 안전성 및 신뢰성을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 미리 설정된 3단계 구동조건으로 제한함으로써, HSG 혹은 구동모터로 발전되는 한정적인 전압을 효율적으로 이용 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 전동식 오일펌프 및 오일펌프 제어기에 별도의 하드웨어를 추가 장착하지 않은 상태에서 소프트웨어의 알고리즘으로 페일 세이프 모드를 안정되게 구현할 수 있어 원가절감 및 가격 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어절차를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 엔진(100)과 HSG(110), 엔진 클러치(130), 구동모터(200), 변속기(300), 전동식 오일펌프(400), 운전정보검출부(410), 하이브리드 제어기(420), 오일펌프 제어기(430), 인버터(440), 메인배터리(450) 및 메인 릴레이(460)를 포함한다.
엔진(100)는 하이브리드 자동차에서 제1구동원으로 동작되며, 운전모드 및 운전상황에 따라 시동이 온/오프 제어된다.
상기 엔진(100)은 EV모드에서 시동 오프를 되고, HEV모드에서 시동 온되며, HSG(Hybrid Starter Generator)기능의 실행으로 시동 온, 오프가 제어된다.
HSG(110)는 전동기(모터) 및 발전기(제너레이터)로, HSG기능의 실행에서 전동기(모터)로 동작되어 엔진(100)의 시동 온, 오프를 실행시키고, 엔진(100)이 시동 온을 유지하는 상태에서 잉여 출력이 발생되는 경우 발전기(제너레이터)로 동작되어 전압을 발전하며, 발전된 전압을 인버터(440)를 통해 메인 배터리(450)에 충전한다.
엔진 클러치(130)는 엔진(100)과 모터(200)의 사이에 장착되어 엔진(100)과 모터(200)의 동력전달을 단속한다.
상기 엔진 클러치(130)는 통상적으로 습식 클러치로 적용되어 전동식 오일펌프(400)에서 공급되는 오일에 의해 동작된다.
구동모터(200)는 하이브리드 자동차에서 제2구동원으로 동작되며, 인버터(440)에서 공급되는 3상 교류전류에 의해 구동되어 출력토크를 변속기(300)에 전달하고, 감속시 회생 에너지를 회수하여 전압을 발전하며, 발전된 전압을 인버터(440)를 통해 메인 배터리(450)에 충전한다.
변속기(300)는 자동변속기 혹은 무단변속기로 적용될 수 있으며, 운전요구 토크와 운전상황에 따라 변속비가 조정되며, 운전모드에 따라 엔진클러치(130)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 조정된 변속비로 출력하여 구동륜에 전달시켜 주행될 수 있도록 한다.
전동식 오일펌프(400)는 변속기(300) 및 엔진 클러치(130)에 오일 공급을 제공한다.
운전정보검출부(410)는 하이브리드 자동차의 운행에서 가속페달의 팁 인(Tip in)/팁 아웃(Tip out)에 따른 위치, 브레이크 페달의 온/오프 및 답력, 주행 차속, 변속단, 구동모터(200)의 속도 등을 포함하는 제반적인 운전정보를 검출하여 그에 대한 정보를 하이브리드 제어기(420)에 제공한다.
하이브리드 제어기(420)는 최상위 제어기로 상기 운전정보검출부(410)에서 검출되는 운전정보를 기반으로 제반적인 동작을 제어하며, 상기 구동모터 및 상기 HSG를 포함하는 고전압 부품의 고장으로 메인 릴레이(460)가 오픈되면 페일 세이프 모드로 진입하여 주행을 제어한다.
오일펌프 제어기(430)는 전동식 오일펌프(400)를 구동시켜 운전조건에 맞은 오일을 변속기(300)에 공급하여 업(Up)/다운(Down) 변속, 발진, 주행 및 정차 유지가 제공될 수 있도록 한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 상기 하이브리드 제어기(420)로부터 고전압 부품의 고장에 따른 메인 릴레이(460)의 오픈으로 페일 세이프 모드의 진입이 인지되면 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량에 따라 전동식 오일펌프(400)의 구동을 변속제어압 생성, 구동제어압 생성, 발진제어압 생성, 정차제어압 생성으로 구분하여 제어한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량에 따라 전동식 오일펌프(400)의 구동을 반복적으로 학습하여 변속제어압 생성, 구동제어압 생성, 발진제어압 생성, 정차제어압 생성으로 구분한다.
상기의 제어구분은 전동식 오일펌프(400)의 소모전력을 기준으로 설정되며, 소모전력이 큰 순서에 따라 ① 변속제어압 생성 ② 발진제어압 생성 ③ 구동제어압 생성 ④ 정차제어압 생성으로 구분할 수 있다.
그리고, 상기 오일펌프 제어기(430)는 운전정보검출부(410)에서 제공되는 정보를 분석하여 현재 주행중인지 혹은 정차중인지를 판정하고, HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량을 확인하여 전동식 오일펌프(400)의 구동 제어를 결정한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 현재 페일 세이프 모드로 주행중이고 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태이면 차속과 가속페달의 위치를 검출하여 업(Up)/다운(Down) 변속 요구가 검출되는지 판단한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 현재 페일 세이프 모드로 주행중이고 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태에서 차속과 가속페달의 조건이 업/다운 변속 요구로 검출되면 전동식 오일펌프(400)를 구동으로 변속제어압을 생성시켜 변속기(300)에 오일을 공급함으로서, 목표 변속단을 결합할 수 있게 된다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 변속기(300)가 목표 변속단으로 변속이 완료될 때까지 전동식 오일펌프(400)의 구동을 변속제어압 생성으로 제어하고, 목표 변속단의 변속이 완료되면 전동식 오일펌프(400)의 구동을 주행제어압 생성으로 제어한다.
예를 들어, 변속제어압 생성은 전동식 오일펌프(400)를 제1기준속도(RPM)로 구동시켜 제1기준압력(BAR)을 생성시키고, 제1기준토크(Nm)를 발생시키는 조건으로 설정될 수 있다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태에서는 발진제어압 생성, 주행제어압 생성 및 정차제어압 생성이 모두 가능하므로, 운전 상황에 따라 전동식 오일펌프(400)의 구동을 제어하여 변속기(300)에서 필요한 압력을 공급할 수 있다.
또한, 상기 오일펌프 제어기(430)는 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 불가능한 상태이면 주행제어압 생성이 가능한 상태인지를 판단하고, 주행제어압 생성이 가능한 상태이면 전동식 오일펌프(400)의 구동을 주행제어압 생성으로 제어하여 현재의 페일 세이프 주행을 유지하여 준다.
그러나, 오일펌프 제어기(430)는 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 주행제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량의 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프(400)의 구동을 중지한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 페일 세이프 모드에서 정차중이고 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이면 가속페달의 위치와 브레이크 페달의 작동을 검출하여 발진요구를 검출한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 가속페달의 위치와 브레이크 페달의 작동으로 발진요구가 검출되면 전동식 오일펌프(400)를 구동으로 발진제어압을 생성시켜 변속기(300)에 오일을 공급함으로서 차량의 발진이 가능하도록 한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 발진요구가 검출되지 않으면 전동식 오일펌프(400)의 구동으로 정차제어압을 생성시켜 정차상태를 유지한다.
상기 오일펌프 제어기(430)는 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 발진제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량의 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프(400)의 구동을 중지한다.
상기에서 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제1기준속도(RPM), 토출압력을 제1기준압력(BAR), 토크를 제1기준토크(Nm)로 제어하여 변속제어압을 생성할 수 있다.
그리고, 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제2기준속도(RPM), 토출압력을 제2기준압력(BAR), 토크를 제2기준토크(Nm)로 제어하여 발진제어압을 생성할 수 있다.
또한, 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제3기준속도(RPM), 토출압력을 제3기준압력(BAR), 토크를 제3기준토크(Nm)로 제어하여 주행제어압을 생성할 수 있다.
또한, 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제4기준속도(RPM), 토출압력을 제4기준압력(BAR), 토크를 제4기준토크(Nm)로 제어하여 정차제어압을 생성할 수 있다.
상기 제어압 생성 조건을 한정되는 수치가 아니고, 자동차의 종류와 프로그램의 설계에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
인버터(440)는 하이브리드 제어기(410)에서 인가되는 제어신호에 따라 메인 배터리(450)에서 공급되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 구동모터(200)의 토크 및 속도를 조정한다.
상기 인버터(440)는 구동모터(200)가 발전기로 동작되는 경우 회생 에너지로 회수되는 전압을 메인 배터리(450)에 공급하여 충전시킨다.
상기 인버터(440)는 정상운전 모드에서 메인 배터리(450)에서 공급되는 직류전압을 다운시켜 오일펌프 제어기(430) 및 전동식 오일펌프(400)에 구동 전압으로 공급한다.
메인 배터리(450)는 HEV모드에서 엔진(100)의 출력을 보조하기 위하여 구동모터(200)에 전원을 공급하고, 구동모터(200)의 발전 전압을 충전한다.
메인 릴레이(460)는 메인 배터리(450)의 출력을 단속하며, 고전압 부품의 고장이 발생되는 경우 하이브리드 제어기(420)의 제어에 의해 오픈되어 고전압이 누설되는 것을 방지한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명 따른 하이브리드 자동차에서 통상적인 동작은 일반 하이브리드 자동차와 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 하이브리드 자동차에서 메인 릴레이가 오픈되는 경우 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 페일 세이프 모드의 주행을 유지하는 기술로 이에 대해서만 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어절차를 도시한 흐름도이다.
본 발명이 적용되는 하이브리드 자동차가 운행되면 하이브리드 제어기(420)는 운전정보검출부(410)로부터 가속페달의 팁 인/팁 아웃에 따른 위치, 브레이크 페달의 온/오프 및 답력, 주행 차속, 변속단, 구동모터(200)의 속도 등을 포함하는 제반적인 운전정보를 검출한다(S101).
상기 하이브리드 제어기(420)는 상기 운전정보검출부(410)에서 검출되는 운전정보를 기반으로 제반적인 동작을 제어하며, 고전압 부품의 고장이 검출되는지 판단한다(S102).
상기 하이브리드 제어기(420)는 고전압 부품의 고장이 검출되지 않으면 운전정보검출부(410)에서 검출되는 운전정보를 기반으로 정상제어를 실행한다.
그러나, 상기 하이브리드 제어기(420)는 고전압 부품의 고장이 검출되면 메인 릴레이(460)를 오픈시켜 메인 배터리(450)의 출력을 차단시키고, 페일 세이프 모드로 진입하며 페일 세이프 모드의 진입을 오일펌프 제어기(430)에 통지한다(S104).
따라서, 오일펌프 제어기(430)는 상기 하이브리드 제어기(420)로부터 고전압 부품의 고장에 따른 메인 릴레이(460)의 오픈으로 페일 세이프 모드의 진입이 인지되면 하이브리드 제어기(420)와 연동하여 현재 주행중인지 혹은 정차중인지를 판정한다(S106).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S106에서 현재 페일 세이프 모드로 주행중이면 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량을 검출하고(S107), HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태인지를 판정한다(S108).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S108에서 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태이면 차속과 가속페달의 위치를 검출하여(S109) 업/다운 변속 요구가 검출되는지 판정한다(S110).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S110에서 업/다운 변속 요구가 검출되면 전동식 오일펌프(400)를 구동으로 변속제어압을 생성시켜 변속기(300)에 오일을 공급함으로서, 목표 변속단의 결합이 실행될 수 있게 한다(S111).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S111에서 변속기(300)가 목표 변속단으로 변속이 완료될 때까지 전동식 오일펌프(400)의 구동을 변속제어압 생성으로 제어하고, 목표 변속단의 변속이 완료되면(S112) 전동식 오일펌프(400)의 구동을 주행제어압 생성으로 제어한다(S113).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S110에서 변속요구가 검출되지 않으면 전동식 오일펌프(400)의 구동을 주행제어압 생성으로 제어하여 페일 세이프 모드의 주행을 유지한다(S113).
상기 오일펌프 제어기(430)는 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태에서는 발진제어압 생성, 주행제어압 생성 및 정차제어압 생성이 모두 가능하므로, 운전 상황에 따라 전동식 오일펌프(400)의 구동을 제어하여 변속기(300)에서 필요한 오일압을 공급할 수 있다.
또한, 상기 오일펌프 제어기(430)는 S108에서 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 변속제어압 생성이 불가능한 상태이면 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 주행제어압 생성이 가능한 상태인지를 판단한다(S114).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S114에서 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 주행제어압 생성이 가능한 상태이면 전동식 오일펌프(400)의 구동을 주행제어압 생성으로 제어하여 현재의 페일 세이프 모드의 주행을 유지하여 준다(S113).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S114에서 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 주행제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량의 셧다운으로 판정하고(S115), 전동식 오일펌프(400)의 구동을 중지한다(S116).
또한, 상기 오일펌프 제어기(430)는 S106에서 페일 세이프 모드의 정차중으로 판정되면 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량을 검출하여(S117), HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태인지를 판정한다(S118).
상기 오일펌프 제어기(430)는 S118에서 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이면 가속페달의 위치와 브레이크 페달의 작동을 검출하여 발진요구를 검출한다(S119).
상기 오일펌프 제어기(430)는 가속페달의 위치와 브레이크 페달의 작동으로 발진요구가 검출되면(S120) 전동식 오일펌프(400)를 구동으로 발진제어압을 생성시켜 변속기(300)에 오일을 공급함으로서 페일 세이프 모드에서 발진제어가 가능하도록 한다(S121).
그러나, 상기 오일펌프 제어기(430)는 S120에서 발진요구가 검출되지 않으면 전동식 오일펌프(400)의 구동으로 정차제어압을 생성시켜 페일 세이프 모드에서 정차상태를 유지한다(S122).
또한, 상기 오일펌프 제어기(430)는 S118에서 HSG(110) 또는 구동모터(200)의 발전량으로 발진제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량의 셧다운으로 판정하고(S123), 전동식 오일펌프(400)의 구동을 중지한다(S124).
상기에서 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제1기준속도(RPM), 토출압력을 제1기준압력(BAR), 토크를 제1기준토크(Nm)로 제어하여 변속제어압을 생성할 수 있다.
그리고, 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제2기준속도(RPM), 토출압력을 제2기준압력(BAR), 토크를 제2기준토크(Nm)로 제어하여 발진제어압을 생성할 수 있다.
또한, 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제3기준속도(RPM), 토출압력을 제3기준압력(BAR), 토크를 제3기준토크(Nm)로 제어하여 주행제어압을 생성할 수 있다.
또한, 오일펌프 제어기(430)는 예를 들어 전동식 오일펌프(400)의 구동속도를 제4기준속도(RPM), 토출압력을 제4기준압력(BAR), 토크를 제4기준토크(Nm)로 제어하여 정차제어압을 생성할 수 있다.
상기의 제어압 생성 조건은 한정되는 수치가 아니고, 자동차의 종류와 프로그램의 설계에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 엔진 200 : 모터
300 : 변속기 400 : 전동식 오일펌프
410 : 운전정보검출부 420 : 하이브리드 제어기
430 : 오일펌프제어기 440 : 인버터
450 : 메인 배터리 460 : 메인 릴레이

Claims (21)

  1. 구동원으로 엔진과 구동모터를 포함하는 하이브리드 자동차에 있어서,
    전동기로 동작되어 엔진의 시동 온,오프를 실행하고, 엔진이 시동 온 상태에서 발전기로 동작되는 HSG;
    변속기 및 엔진 클러치에 오일을 공급하는 전동식 오일펌프;
    하이브리드 자동차의 운전정보를 검출하는 운전정보검출부;
    상기 구동모터 및 상기 HSG로 전원을 공급하고, 상기 구동모터 및 상기 HSG에서 생성된 발전 전압을 충전하는 메인 배터리;
    상기 메인 배터리의 출력을 단속하는 메인 릴레이;
    상기 운전정보검출부의 정보를 기반으로 동작을 제어하고, 상기 메인 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하는 상기 구동모터와 상기 HSG를 포함하는 고전압 부품의 고장으로 상기 메인 릴레이가 오픈되면 페일 세이프 모드로 주행을 제어하는 하이브리드 제어기;
    상기 전동식 오일펌프를 구동시켜 운전조건에 따른 오일압을 변속기 및 클러치에 공급하여 업/다운 변속, 발진, 주행, 정차를 제어하는 오일펌프 제어기;
    를 포함하고,
    상기 오일펌프 제어기는 상기 하이브리드 제어기로부터 고전압 부품의 고장에 따른 페일 세이프 모드의 진입이 인지되면 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 단계별로 제어하여 오일압을 생성시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프를 변속제어압 생성, 주행제어압 생성, 발진제어압 생성, 및 정차제어압 생성으로 구분하여 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 전동식 오일펌프의 소모전력을 기준으로 제어압 생성을 단계적으로 구분하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압의 생성이 가능한 상태이면 업/다운 변속요구에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 변속제어압을 생성시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 변속제어압을 생성하는 과정에서 목표 변속단의 결합이 완료되면 전동식 오일펌프의 구동을 주행제어압 생성으로 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압 생성이 불가능하나 주행제어압 생성은 가능한 상태이면 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 주행제어압을 생성시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 주행제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프의 구동을 정지시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이고, 발진요구가 검출되면 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 발진제어압을 생성시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이나 발진요구가 검출되지 않으면 발전량으로 전동식 오일펌프를 구동시켜 정차제어압을 생성시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프의 구동을 정지시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 오일펌프 제어기는 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능하면 운전조건에 따라 전동식 오일펌프를 구동시켜 변속제어압, 발진제어압, 주행제어압, 및 정차제어압을 생성시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
  12. 하이브리드 자동차의 운행에서 구동모터와 HSG를 포함하는 고전압 부품의 고장에 따라 메인 배터리의 출력을 단속하는 메인 릴레이의 오픈으로 페일 세이프 모드로 진입되는지 판정하는 과정;
    상기 페일 세이프 모드의 진입이 판정되면 상기 HSG 혹은 상기 구동모터의 발전 전압을 검출하는 과정;
    상기 페일 세이프 모드의 주행 혹은 정차 상태에서 HSG 혹은 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 구동을 제어하여 오일압을 생성시키는 과정;
    을 포함하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 HSG 또는 구동모터의 발전량에 따라 전동식 오일펌프의 소모전력을 기준으로 변속제어압 생성 > 주행제어압 생성 > 발진제어압 생성 > 정차제어압 생성으로 구분하여 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압의 생성이 가능한 상태이면 차속 및 가속페달의 위치로 판정되는 업/다운 변속요구에 따라 변속제어압 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압을 생성하는 과정에서 목표 변속단의 결합이 완료되면 전동식 오일펌프의 구동을 주행제어압 생성으로 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압의 생성이 가능한 상태이나 차속 및 가속페달의 위치로 판정되는 업/다운 변속이 검출되지 않으면 전동식 오일펌프의 구동을 주행제어압 생성으로 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압은 생성할 수 없으나 주행제어압 생성이 가능한 상태이면 주행제어압 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 가능한 상태이고, 가속페달의 팁 인 및 브레이크 페달의 오프로 발진요구가 검출되면 발진제어압의 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 변속제어압 생성이 가능한 상태이나 차속과 가속페달의 위치로 판정되는 변속요구가 검출되지 않으면 주행제어압의 생성으로 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 페일 세이프 모드의 주행에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 주행제어압의 생성이 불가능하거나 페일 세이프 모드의 정차에서 HSG 또는 구동모터의 발전량으로 발진제어압 생성이 불가능한 상태이면 차량 셧다운으로 판정하고, 전동식 오일펌프의 구동을 정지시키는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어방법.
  21. 구동원으로 엔진과 구동모터;
    엔진의 시동 온을 실행하고, 시동 온 상태에서 발전기로 동작되는 HSG;
    변속기 및 엔진 클러치에 오일을 공급하는 전동식 오일펌프;
    하이브리드 자동차의 운전정보를 검출하는 운전정보검출부;
    상기 구동모터 및 상기 HSG로 전원을 공급하고, 상기 구동모터 및 상기 HSG에서 생성된 발전 전압을 충전하는 메인 배터리;
    상기 메인 배터리의 출력을 단속하는 메인 릴레이;
    운전정보를 기반으로 동작을 제어하고, 상기 메인 릴레이가 오픈되면 페일 세이프 주행을 제어하는 하이브리드 제어기;
    전동식 오일펌프를 구동시켜 변속기에 오일압을 공급하는 오일펌프 제어기;
    를 포함하고,
    상기 오일펌프 제어기는 설정된 프로그램에 따라 동작되어 상기 제12항 내지 제20항 중 어느 하나의 방법으로 메인 릴레이가 오픈된 페일 세이프 모드에서 전동식 오일펌프를 구동시켜 변속기에 오일압을 공급하는 하이브리드 자동차의 페일 세이프 제어장치.
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