KR101766078B1 - 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치 및 그 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치 및 그 방법에 관한 것으로, TMED 타입의 병렬형 하이브리드 차량이 1단이 아닌 상태에서 급경사 등판로를 저속으로 주행시, 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면 다운 시프트 변속을 수행함으로써, 엔진클러치의 슬립제어 과정에서 발생하는 고온으로부터 엔진클러치를 보호할 수 있는 것은 물론, 고전압배터리의 SOC가 부족한 상황에서도 하이브리드 차량의 주행을 가능하게 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 모터가 변속기 쪽에 장착되고 모터와 엔진 사이에 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치에 있어서, 하이브리드 차량의 주행시 변속단을 검출하는 변속단 검출부; 엔진클러치의 온도를 검출하는 온도 검출부; 변속단의 변속을 수행하는 변속부; 및 상기 변속단 검출부에 의해 검출된 변속단이 1단이 아니고, 상기 온도 검출부에 의해 검출된 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면, 다운 시프트 변속을 수행하도록 상기 변속부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR PROTECTING ENGINE CLUTCH OF HEV AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터가 변속기 쪽에 장착되고 모터와 엔진 사이에 엔진클러치가 구비된 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입의 병렬형 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이 급경사 등판로를 저속으로 주행시 엔진클러치의 슬립제어에 의해 발생하는 고온으로부터 엔진클러치를 보호하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 병렬형 TMED 방식의 HEV는 그 특성상 급경사 등판로를 저속으로 주행할 경우, 엔진 스톨(Engine Stall)을 방지하기 위해 지속적으로 엔진클러치의 슬립제어를 수행한다.
이러한 엔진클러치의 슬립제어는 주로 1단 주행시에 사용되지만, 메뉴얼 모드로 주행시나 2/3단 주행중에 등판로 저속주행으로 바로 연결될 경우에도, 2/3단 주행을 유지하면서 엔진클러치의 슬립제어가 사용하게 된다. 이때, 기어가 고단으로 갈수록 큰 전달 토크가 필요하기 때문에 1단 대비 2/3단에서의 엔진클러치의 슬립량이 커져서 엔진클러치의 온도가 급상승하게 된다.
엔진클러치의 온도모델이 특정온도에 도달하게 되면 엔진클러치의 열화를 방지하기 위해 과온 보호 로직이 동작하게 된다.
종래의 엔진클러치의 과온 보호 로직은, 엔진클러치의 슬립시간을 판단하여 인가유압 조정 또는 엔진 RPM 제한과 같은 소극적인 조치를 취하거나, 엔진클러치를 완전히 오픈(Open)시켜 EV 주행을 유도하는 적극적인 조치를 취한다.
이러한 종래의 엔진클러치의 과온 보호 로직은, 엔진클러치의 온도가 매우 높아 엔진클러치를 완전히 오픈시켜야 하는 상황이 발생하는 경우, 고전압배터리의 SOC(State Of Charge)가 충분하면 아무런 문제가 없으나, 고전압배터리의 SOC가 부족한 상황에서는 엔진클러치의 오픈시 차량 주행이 불가능한 문제점이 있다.
대한민국등록특허공보 제10-0858183호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 TMED 타입의 병렬형 하이브리드 차량이 1단이 아닌 상태에서 급경사 등판로를 저속으로 주행시, 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면 다운 시프트 변속을 수행함으로써, 엔진클러치의 슬립제어 과정에서 발생하는 고온으로부터 엔진클러치를 보호할 수 있는 것은 물론, 고전압배터리의 SOC가 부족한 상황에서도 하이브리드 차량의 주행을 가능하게 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 모터가 변속기 쪽에 장착되고 모터와 엔진 사이에 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치에 있어서, 하이브리드 차량의 주행시 변속단을 검출하는 변속단 검출부; 엔진클러치의 온도를 검출하는 온도 검출부; 변속단의 변속을 수행하는 변속부; 및 상기 변속단 검출부에 의해 검출된 변속단이 1단이 아니고, 상기 온도 검출부에 의해 검출된 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면, 다운 시프트 변속을 수행하도록 상기 변속부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 모터가 변속기 쪽에 장착되고 모터와 엔진 사이에 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 방법에 있어서, 변속단 검출부가 하이브리드 차량의 주행시 변속단을 검출하는 단계; 온도 검출부가 엔진클러치의 온도를 검출하는 단계; 제어부가 상기 검출된 변속단이 1단이 아니면서 상기 검출된 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면, 다운 시프트 변속을 수행하도록 변속부를 제어하는 단계; 및 변속부가 다운 시프트 변속을 수행하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, TMED 타입의 병렬형 하이브리드 차량이 1단이 아닌 상태에서 급경사 등판로를 저속으로 주행시, 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면 다운 시프트 변속을 수행함으로써, 엔진클러치의 슬립제어 과정에서 발생하는 고온으로부터 엔진클러치를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 TMED 타입의 병렬형 하이브리드 차량이 1단이 아닌 상태에서 급경사 등판로를 저속으로 주행시, 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면 다운 시프트 변속을 수행함으로써, 고전압배터리의 SOC가 부족한 상황에서도 하이브리드 차량의 주행을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 TMED 타입의 병렬형 하이브리드 차량에 대한 일예시도,
도 2 는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 TMED 타입의 병렬형 하이브리드 차량에 대한 일예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 TMED 타입의 병렬형 하이브리드 차량은, 운전요구 검출부(10), ECU(20), TCU(30), 배터리(40), BMS(50), HCU/MCU(60), 인버터(70), 엔진(80), 엔진클러치(90), 모터(100), 변속기(110) 및 구동륜(120)을 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 운전요구 검출부(10)는 운전자의 주행 요구인 APS(Accel Position Sensor) 변위, 스로틀 밸브의 변위, 브레이크 페달의 변위를 포함하는 운전자의 요구신호를 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.
ECU(20)는 상위 제어기인 HCU/MCU(60)의 요구에 따라 엔진(80)의 제반적인 동작을 제어한다.
TCU(30)는 현재의 차속과 스로틀 밸브의 변위에 따라 업/다운을 위한 목표 변속단을 결정하여 변속기(110)의 변속비를 제어하며, 목표 변속단이 결정되면 상위 제어기인 HCU/MCU(60)에 엔진클러치(90)의 슬립제어를 요청한다.
배터리(40)는 하이브리드 모드 및 모터 모드에서 모터(100)에 동작 전압을 공급하고, 브레이크 제동에 의한 회생제동 모드에서 모터(100)를 통해 회수되는 회생 에너지에 의해 충전된다.
BMS(50)는 상기 배터리(40)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 SOC(State Of Charge) 상태 및 충/방전 전류량을 관리 제어한다.
HCU/MCU(60)는 운전자의 주행요구 및 차량의 상태정보에 따라 각 제어기들을 통합 제어하여 엔진(80) 및 모터(100)의 출력 토크를 제어함으로써 차량의 전반적인 거동을 제어한다.
상기 HCU/MCU(60)는 TCU(30)로부터 엔진클러치(90)의 슬립제어가 요청되면 목표 슬립제어를 위한 유압을 결정하고 해당 유압에 상응하는 전류로 엔진클러치(90)를 단속하는 유압제어 솔레노이드를 작동시켜 엔진클러치(90)의 슬립제어를 수행한다.
인버터(70)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위치 소자로, 상기 HCU/MCU(60)에서 인가되는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호에 따라 배터리(40)의 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 모터(100)를 구동시킨다.
엔진(80)은 상위 제어기인 HCU/MCU(60)의 제어를 받는 ECU(20)의 제어에 의해 그 출력이 제어되며, 도시되지 않은 ETC(Electric Throttle Control)를 통해 흡입 공기량이 조정된다.
엔진클러치(90)는 엔진(80)과 모터(100)의 사이에 배치되어, 하이브리드 모드에서 엔진(80)의 출력토크와 모터(100)의 출력 토크를 합산하여 변속기(110)에 인가한다.
모터(100)는 상기 인버터(70)를 통해 인가되는 배터리(40)의 전압에 의해 구동된다.
변속기(110)는 상기 TCU(30)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 엔진클러치(90)를 통해 합산되어 인가되는 토크를 동기된 변속단 변속비로 분배하여 구동륜(120)에 전달시켜 자동차가 주행 될 수 있도록 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치는, 변속단 검출부(210), 온도 검출부(220), 제어부(230), 및 변속부(240)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 변속단 검출부(210)는 주행중인 하이브리드 차량의 변속단을 검출한다.
다음으로, 온도 검출부(220)는 엔진클러치(90)의 온도를 검출한다.
다음으로, 제어부(230)는 하이브리드 차량의 주행시 변속단 검출부(210)에 의해 검출된 변속단이 1단이 아니고, 온도 검출부(220)에 의해 검출된 엔진클러치(90)의 온도가 임계치를 초과하면, 다운 시프트 변속을 수행하도록 변속부(240)를 제어한다. 이때, 다운 시프트 변속시 엔진클러치(90)를 완전히 오픈시킨 후 다운 시프트 변속을 수행하고, 다운 시프트 변속이 완료되면 엔진클러치를 락업(Lock-Up) 한다.
다음으로, 변속부(240)는 제어부(230)의 제어하에 다운 시프트 변속을 수행하는 모듈로서, TCU(30)를 의미한다.
본 발명에서 주행은 전진을 의미한다.
또한, 본 발명에서는 하이브리드 차량의 엔진클러치를 보호가 위해 변속단 검출부(10), 온도 검출부(20), 제어부(30)를 각각의 구성요소로 구현한 예를 설명했지만, 변속단 검출부(10), 온도 검출부(20), 제어부(30)의 기능을 HCU/MCU(60)가 수행하도록 구현할 수도 있다.
또한, 본 발명에서 다운 시프트 변속은 현재 변속단에서 하나의 단을 낮추는 것을 의미한다. 예를 들어, 현재 변속단이 3단인 경우에는 2단으로 변속하고, 2단인 경우에는 1단으로 변속한다.
도 3 은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 모터가 변속기 쪽에 장착되고 모터와 엔진 사이에 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 과정을 나타낸다.
먼저, 변속단 검출부(210)가 하이브리드 차량의 주행시 변속단을 검출한다(301).
이후, 온도 검출부(220)가 엔진클러치의 온도를 검출한다(302).
이후, 제어부(230)가 변속단 검출부(210)에 의해 검출된 변속단이 1단이 아니면서 온도 검출부(220)에 의해 검출된 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면, 다운 시프트 변속을 수행하도록 변속부(240)를 제어한다(303).
이후, 변속부(240)가 다운 시프트 변속을 수행한다(304).
이러한 과정을 통해, 엔진클러치의 슬립제어 과정에서 발생하는 고온으로부터 엔진클러치를 보호할 수 있는 것은 물론, 고전압배터리의 SOC가 부족한 상황에서도 하이브리드 차량의 주행을 가능하게 한다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
210 : 변속단 검출부
220 : 온도 검출부
230 : 제어부
240 : 변속부

Claims (6)

  1. 모터가 변속기 쪽에 장착되고 모터와 엔진 사이에 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치에 있어서,
    하이브리드 차량의 주행시 변속단을 검출하는 변속단 검출부;
    엔진클러치의 온도를 검출하는 온도 검출부;
    변속단의 변속을 수행하는 변속부; 및
    상기 변속단 검출부에 의해 검출된 변속단이 1단이 아니고, 상기 온도 검출부에 의해 검출된 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면, 다운 시프트 변속을 수행하도록 상기 변속부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    엔진클러치를 완전히 오픈시킨 후 다운 시프트 변속을 수행하도록 상기 변속부를 제어하고, 다운 시프트 변속이 완료되면 엔진클러치를 락업(Lock-Up) 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속부는,
    현재 변속단에서 하나의 단을 다운 시프트 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 장치.
  4. 모터가 변속기 쪽에 장착되고 모터와 엔진 사이에 엔진클러치가 구비된 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 방법에 있어서,
    변속단 검출부가 하이브리드 차량의 주행시 변속단을 검출하는 단계;
    온도 검출부가 엔진클러치의 온도를 검출하는 단계;
    제어부가 상기 검출된 변속단이 1단이 아니면서 상기 검출된 엔진클러치의 온도가 임계치를 초과하면, 다운 시프트 변속을 수행하도록 변속부를 제어하는 단계; 및
    변속부가 다운 시프트 변속을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 제어 단계는,
    엔진클러치를 완전히 오픈시키는 단계와, 다운 시프트 변속을 수행하도록 상기 변속부를 제어하는 단계와, 다운 시프트 변속이 완료되면 엔진클러치를 락업(Lock-Up) 하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 다운 시프트 변속 과정은,
    현재 변속단에서 하나의 단을 다운 시프트 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 보호 방법.
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