[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102200102B1 - 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법 - Google Patents

마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102200102B1
KR102200102B1 KR1020200116719A KR20200116719A KR102200102B1 KR 102200102 B1 KR102200102 B1 KR 102200102B1 KR 1020200116719 A KR1020200116719 A KR 1020200116719A KR 20200116719 A KR20200116719 A KR 20200116719A KR 102200102 B1 KR102200102 B1 KR 102200102B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
speed
generator
engine
hybrid
transmission
Prior art date
Application number
KR1020200116719A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200108812A (ko
Inventor
이명준
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200116719A priority Critical patent/KR102200102B1/ko
Publication of KR20200108812A publication Critical patent/KR20200108812A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102200102B1 publication Critical patent/KR102200102B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • B60W20/14—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion in conjunction with braking regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B60W10/196—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems acting within the driveline, e.g. retarders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638—Engine speed
    • B60W2510/0647—Coasting condition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638—Engine speed
    • B60W2510/0652—Speed change rate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법에 관한 것으로서, 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 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 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 장치, 및 그 방법이 개시된다.

Description

마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법{System and method for energy regeneration of mild hybrid electric vehicle}
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.
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.
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.
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.
이 중에서 일반적인 마일드 하이브리드 자동차(Mild HEV)의 파워 트레인 구성을 도 1에 나타내었다.
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.
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.
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.
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.
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.
이와 같은 회생 제동 모드는 차량 제동을 목적으로 하므로 차량을 감속시켜 차량의 이동거리를 줄이지만 차량의 에너지를 전기에너지로 회수하므로 연비를 향상시킨다.
물론, 운전자 요구 제동력 중 회생제동력만으로 부족한 부분에 대해서는 차륜에 장착된 브레이크 장치(예, 유압브레이크)의 마찰제동력(유압제동력)을 이용하여 충족시킨다.
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.
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.
한편, 하이브리드 자동차에서 HSG는 엔진의 축과 벨트로 연결되어 엔진의 속도(회전수)에 따라 HSG의 속도(회전수)가 결정된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
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.
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.
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.
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.
또한, 회생 제동 모드와 코스팅 모드에서 HSG(2)가 엔진(1)과는 동력이 단절된 상태로 구동축으로부터 전달되는 회전력에 의해 발전작동하여 배터리를 충전하게 된다.
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.
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.
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.
본 발명에서는 회생되는 에너지를 증대시키기 위해 가변 속도 제어 장치를 이용하여 에너지 회생시 HSG(2)의 속도를 충전효율이 높은 영역으로 이동시키게 된다.
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.
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.
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.
이러한 마그네틱 클러치의 채용은 에어컨 컴프레서에서 컴프레서의 회전축과 풀리 사이에 기 적용되고 있는 구성이므로, 본 명세서에서 도면 예시나 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
물론, 하나의 통합된 제어부가 주행 모드에 따라 각 구성부의 작동을 제어하도록 구성될 수도 있다.
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.
또한, 도 6은 본 발명에 따른 에너지 회생 방법의 작용효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 에너지 회생 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
반면, 배터리 충전이 불가한 상태라면 HSG(2)를 이용한 에너지 회생은 실시하지 않는다.
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.
그리고, 회생 제동 모드와 코스팅 모드에서 HSG(2)의 회생토크(충전토크,발전토크) 제어는 통상의 경우 마찬가지로 모터 제어기가 담당하도록 설정될 수 있다.
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.
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.
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.
1: 엔진 2 : HSG
3 : 벨트 4 : 변속기
4a : 무단변속기(CVT) 5 : 엔진 클러치
6 : 무단변속기(CVT) 7 : 클러치

Claims (4)

  1. 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 포함하고,
    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.
  2. 청구항 1에 있어서,
    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.
  3. 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 포함하고,
    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.
  4. 청구항 3에 있어서,
    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.
KR1020200116719A 2020-09-11 2020-09-11 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법 KR102200102B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116719A KR102200102B1 (ko) 2020-09-11 2020-09-11 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200116719A KR102200102B1 (ko) 2020-09-11 2020-09-11 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150074902A Division KR102200095B1 (ko) 2015-05-28 2015-05-28 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200108812A KR20200108812A (ko) 2020-09-21
KR102200102B1 true KR102200102B1 (ko) 2021-01-07

Family

ID=72707908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200116719A KR102200102B1 (ko) 2020-09-11 2020-09-11 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102200102B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005096569A (ja) 2003-09-24 2005-04-14 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
JP4401284B2 (ja) 2003-12-24 2010-01-20 現代自動車株式会社 ハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機
JP2012056366A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140044686A (ko) * 2012-10-05 2014-04-15 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차 및 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005096569A (ja) 2003-09-24 2005-04-14 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
JP4401284B2 (ja) 2003-12-24 2010-01-20 現代自動車株式会社 ハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機
JP2012056366A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置
JP5581915B2 (ja) 2010-09-06 2014-09-03 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200108812A (ko) 2020-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6712165B1 (en) Hybrid vehicle
JP3211626B2 (ja) ハイブリッド車
US20070227791A1 (en) Hybrid vehicle driving mode transition controller
JPH11125328A (ja) ハイブリッド車両
JPS6157204B2 (ko)
US7328763B2 (en) Hybrid drive system of vehicle
KR102200095B1 (ko) 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법
CN1853999A (zh) 用于复合车辆的模式转换控制系统
JP2000301959A (ja) 自動車の動力伝達装置
JP3190887B2 (ja) ハイブリッド自動車
CN103328291B (zh) 车辆及车辆用控制方法
WO2002032711A1 (fr) Systeme de vehicule hybride
CN104010873A (zh) 车辆的控制系统
CN103287426A (zh) 一种并联式轻度混合动力摩托车的控制装置
JPH11513878A (ja) ハイブリッド駆動装置
JP2018052320A (ja) ハイブリッド車両システムの制御装置及び制御方法
WO2003082619A1 (fr) Dispositif de commande pour vehicule hybride
JP2001206084A (ja) ハイブリッド自動車
JP4455572B2 (ja) ハイブリッド車両
KR102200102B1 (ko) 마일드 하이브리드 자동차의 에너지 회생 장치 및 방법
JP2004090686A (ja) ハイブリッド自動車の操舵装置
JP2001287555A (ja) 自動車の動力伝達装置
JP3490420B2 (ja) ハイブリッド自動車
JPH02101903A (ja) 電動車両
JP4253937B2 (ja) 車両用駆動装置の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant