KR102659236B1

KR102659236B1 - 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102659236B1
Application number: KR1020190052481A
Authority: KR
Inventors: 윤석영
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-05-03
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2024-04-22
Also published as: KR20200128475A

Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템은, 상기 차량의 속도, 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 따른 변속맵과 상기 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량 정보가 저장된 저장부; 및 상기 모터의 고장 여부를 판단하고, 상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하면 기 저장된 상기 변속맵 및 상기 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROTECTING HIGH VOLTAGE BATTERY OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터가 고장난 경우 모터의 비정상적인 고속회전에 의해 고전압 배터리가 과충전되는 것을 방지함으로써 고전압 배터리를 보호할 수 있는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템 및 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량의 주요 구성은 엔진, 변속기, 모터, 고전압 배터리, 고전압 배터리에서 공급되는 전압을 변환하여 모터에 전달하는 인버터 시스템을 포함한다. 여기서 모터 및 인버터 시스템은 고전압 배터리에서 공급되는 전원에 의해 구동되므로, 모터 및 인버터 시스템의 효율이 더욱 중요하다.

한편, 모터 및 인버터 시스템의 고장이 발생할 시 모터 내의 영구자석의 고속회전에 고전압이 발생하게 되고, 발생된 고전압은 인버터 시스템을 통해 고전압 배터리에 공급되어 해당 고전압 배터리가 과도한 충전파워로 인해 수명이 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 아울러, 고전압 배터리가 과충전될 시 그로 인한 화재 등의 위험 때문에 운전자가 안전사고에 노출되는 문제가 있었다.

KR 10-2018-0057123

상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은 모터가 고장난 경우 모터의 비정상적인 고속회전에 의해 고전압 배터리가 과충전되는 것을 방지함으로써 고전압 배터리를 보호할 수 있는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템은, 상기 차량의 속도, 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 따른 변속맵과 상기 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량 정보가 저장된 저장부; 및 상기 모터의 고장 여부를 판단하고, 상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하면 기 저장된 상기 변속맵 및 상기 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.

상기 차량의 속도를 검출하는 속도 센서; 상기 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서; 및 상기 가속페달의 답입량을 검출하는 가속페달 센서;를 더 포함할 수 있다.

상기 가상의 가속페달의 답입량은, 상기 모터의 고장이 발생하였을 시 발생할 수 있는 상기 모터의 속도별 충전파워 및 변속맵에 기반하여 고전압 배터리가 과충전되지 않도록 하는 가상의 가속페달의 답입량일 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 모터에서 고장이 발생한 것으로 판단하면, 상기 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 상기 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 큰 경우, 상기 제1 변속단을 상기 제2 변속단으로 변경할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 모터에서 고장이 발생한 것으로 판단하면, 상기 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 상기 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 작은 경우, 상기 제1 변속단을 유지할 수 있다.

상기 저장부는 기 설정된 상기 엔진의 최대 회전수 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 크면, 상기 엔진의 제어모드를 속도 제어로 할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 작으면, 상기 엔진의 제어 모드를 토크제어로 할 수 있다.

상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법은, 차량의 속도, 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 따른 변속맵과 상기 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량 정보를 저장하는 단계; 모터의 고장 여부를 판단하는 단계; 및 상기 모터가 고장난 것으로 판단되면 기 저장된 상기 변속맵 및 상기 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달의 답입량은, 상기 모터의 고장이 발생하였을 시 발생할 수 있는 상기 모터의 속도별 충전파워 및 변속맵에 기반하여 고전압 배터리가 과충전되지 않도록 하는 가상의 가속페달의 답입량일 수 있다.

상기 모터가 고장난 것으로 판단되면 기 저장된 상기 변속맵 및 상기 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 제어하는 단계에서는,

상기 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 상기 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 큰 경우, 상기 제1 변속단을 상기 제2 변속단으로 변경할 수 있다.

상기 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 상기 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 작은 경우, 상기 제1 변속단을 유지할 수 있다.

상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 크면, 상기 엔진의 제어모드를 속도 제어로 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 작으면, 상기 엔진의 제어 모드를 토크제어로 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템에 따르면, 모터에 고장이 발생할 시, 일차적으로 기 설정된 가상의 가속페달의 답입량에 기반하여 차량의 변속을 제어하고, 변속을 한 후 엔진의 회전수가 기 설정된 엔진의 최대 회전수를 초과하지 못하도록 제어하여 모터가 고장난 경우라도 모터가 비정상적으로 고속회전하는 것을 방지함으로써, 과충전으로 인한 손상으로부터 고전압 배터리를 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템에서, 고장 발생 시 현재의 목표 변속맵을 고정한 후 가상의 가속페달의 답입량에 따라 변속이 이루어지는 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법의 흐름을 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템 및 방법에 대해 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템에서, 고장 발생 시 현재의 목표 변속맵을 고정한 후 가상의 가속페달의 답입량에 따라 변속이 이루어지는 것을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모터가 구비된 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템은, 저장부(100) 및 컨트롤러(200)를 포함하여 구성될 수 있으며, 속도 센서(300), 엔진 회전수 센서(400) 및 가속페달 센서(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 저장부(100)는 차량의 속도, 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 따른 변속맵과 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량 정보가 저장될 수 있다. 여기서, 변속맵은 도 2와 같이 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 기반하여 차량의 변속이 이루어지는 기 설정된 변속맵일 수 있다. 아울러, 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량은, 모터에 고장이 발생하였을 시 발생할 수 있는 모터의 속도별 충전파워 및 변속맵에 기반하여 고전압 배터리가 과충전되지 않도록 하는 가상의 가속페달의 답입량으로, 복수의 실험을 통해 설정된 실험 값일 수 있다. 더 나아가, 저장부(100)는 기 설정된 엔진의 최대 회전수 정보를 더 포함할 수 있다. 여기서, 기 설정된 엔진의 최대 회전수는 모터에 고장이 발생하였을 시 고전압 배터리가 과충전되지 않도록 하는 엔진의 최대 회전수를 의미한다.

컨트롤러(200)는 모터의 고장 여부를 판단하고, 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하면 저장부(100)에 기 저장된 변속맵 및 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 차량의 변속을 제어한다.

구체적으로, 컨트롤러(200)는 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하면, 모터의 고장 발생 시 가속페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 제1 변속단이 제2 변속단 보다 큰 경우, 제1 변속단을 제2 변속단으로 변경할 수 있다.

아울러, 컨트롤러(200)는 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하면, 모터의 고장 발생 시 가속페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 제1 변속단이 제2 변속단 보다 작은 경우, 제1 변속단이 유지되도록 할 수 있다.

도 2를 참조하여, 컨트롤러(200)에서 모터에 고장이 발생하였을 시 기 저장된 변속맵과 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 차량의 변속을 제어하는 것을 설명하면 다음과 같다. 도 2에서 A 또는 B 포인트는 모터에 고장이 발생하였을 시의 가속페달 답입량에 따른 제1 변속단을 나타내고, A' 또는 B' 포인트는 모터에 고장이 발생하였을 시의 가상의 가속페달 답입량에 따른 제2 변속단을 나타낸다. 즉, 컨트롤러(200)는 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하면, 모터에 고장이 발생였을 시의 가속페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하고, 비교 결과에 따라 제1 변속단을 제2 변속단으로 변경하거나 제1 변속단을 유지할 수 있다.

더 나아가, 컨트롤러(200)는 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 도 2에 도시된 바와 같이 가상의 가속페달의 답입량에 기반하여 차량의 변속을 수행한 후, 엔진 회전수 센서(400)에서 검출된 엔진의 회전수를 저장부(100)에 기 저장된 엔진의 최대 회전수를 비교할 수 있다. 이때, 엔진 회전수 센서(400)에서 검출된 엔진의 회전수가 저장부(100)에 기 저장된 엔진의 최대 회전수 보다 크면, 컨트롤러(200)는 엔진의 제어모드를 속도제어로 할 수 있다. 다시 말해, 엔진 회전수 센서(400)에서 검출된 엔진의 회전수가 저장부(100)에 기 저장된 엔진의 최대 회전수 보다 크면, 컨트롤러(200)는 속도제어를 하여 엔진의 회전수가 기 저장된 엔진의 최대 회전수를 초과하지 않도록 제어할 수 있다.

반대로, 엔진 회전수 센서(400)에서 검출된 엔진의 회전수가 저장부(100)에 기 저장된 엔진의 최대 회전수 보다 작으면, 컨트롤러(200)는 엔진의 제어모드를 토크제어로 제어할 수 있다.

한편, 속도 센서(300)는 차량의 속도를 검출하는 센서로서 실시예에 따라 속도 센서(300)는 휠속 센서일 수 있다. 또한, 엔진 회전수 센서(400)는 엔진의 회전수를 검출하는 센서일 수 있으며, 가속페달 센서(500)는 가속페달의 답입량을 검출하는 센서일 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템에 따르면, 모터에 고장이 발생할 시, 일차적으로 기 설정된 가상의 가속페달의 답입량에 기반하여 차량의 변속을 제어하고, 변속을 한 후 엔진의 회전수가 기 설정된 엔진의 최대 회전수를 초과하지 못하도록 제어하여 모터가 고장난 경우라도 모터가 비정상적으로 고속회전하는 것을 방지함으로써, 과충전으로 인한 손상으로부터 고전압 배터리를 보호할 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법의 흐름을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법은 차량의 속도, 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 따른 변속맵과 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량 정보를 저장하는 단계, 모터의 고장 여부를 판단하는 단계 및 모터가 고장난 것으로 판단되면 기 저장된 변속맵 및 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 차량의 변속을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달의 답입량은, 상기 모터의 고장이 발생하였을 시 발생할 수 있는 상기 모터의 속도별 충전파워 및 변속맵에 기반하여 고전압 배터리가 과충전되지 않도록 하는 가상의 가속페달의 답입량일 수 있다.

구체적으로, 모터가 고장난 것으로 판단되면 기 저장된 변속맵 및 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 차량의 변속을 제어하는 단계에서는, 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 제1 변속단이 제2 변속단 보다 큰 경우, 제1 변속단을 제2 변속단으로 변경할 수 있다.

반대로, 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하여, 제1 변속단이 제2 변속단 보다 작은 경우, 제1 변속단을 유지할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법은, 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 크면, 상기 엔진의 제어모드를 속도 제어로 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

아울러, 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 작으면, 상기 엔진의 제어 모드를 토크제어로 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

100: 저장부 200: 컨트롤러
300: 속도 센서 400: 엔진 회전수센서
500: 가속페달 센서

Claims

모터가 구비된 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템에 있어서,
상기 차량의 속도, 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 따른 변속맵과 상기 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량 정보가 저장된 저장부; 및
상기 모터의 고장 여부를 판단하고, 상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하면 기 저장된 상기 변속맵 및 상기 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 컨트롤러는 상기 모터에서 고장이 발생한 것으로 판단하면, 상기 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 상기 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제1 변속단을 상기 제2 변속단으로 변경하거나 상기 제1 변속단을 유지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 차량의 속도를 검출하는 속도 센서;
상기 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서; 및
상기 가속페달의 답입량을 검출하는 가속페달 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템
청구항 1에 있어서,
상기 가상의 가속페달의 답입량은, 상기 모터에 고장이 발생하였을 시 발생할 수 있는 상기 모터의 속도별 충전파워 및 변속맵에 기반하여 고전압 배터리가 과충전되지 않도록 하는 가상의 가속페달의 답입량인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 큰 경우, 상기 제1 변속단을 상기 제2 변속단으로 변경하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 작은 경우, 상기 제1 변속단을 유지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 저장부는 기 설정된 상기 엔진의 최대 회전수 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 크면, 상기 엔진의 제어모드를 속도 제어로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 컨트롤러는, 상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 작으면, 상기 엔진의 제어 모드를 토크제어로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 시스템.
차량의 속도, 엔진의 회전수 및 가속페달의 답입량에 따른 변속맵과 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달 답입량 정보를 저장하는 단계;
모터의 고장 여부를 판단하는 단계; 및
상기 모터가 고장난 것으로 판단되면 기 저장된 상기 변속맵 및 상기 가상의 가속페달 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 제어하는 단계에서는, 상기 모터의 고장 발생 시 가속 페달의 답입량에 따른 제1 변속단과 상기 가상의 가속페달의 답입량에 따른 제2 변속단을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제1 변속단을 상기 제2 변속단으로 변경하거나 상기 제1 변속단을 유지하는 것을 특징으로 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 모터가 고장난 경우에 대한 가상의 가속페달의 답입량은, 상기 모터에 고장이 발생하였을 시 발생할 수 있는 상기 모터의 속도별 충전파워 및 변속맵에 기반하여 고전압 배터리가 과충전되지 않도록 하는 가상의 가속페달의 답입량인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제어하는 단계에서는, 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 큰 경우, 상기 제1 변속단을 상기 제2 변속단으로 변경하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제어하는 단계에서는, 상기 제1 변속단이 상기 제2 변속단 보다 작은 경우, 상기 제1 변속단을 유지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 크면, 상기 엔진의 제어모드를 속도 제어로 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 모터에 고장이 발생한 것으로 판단하여 상기 가상의 가속페달의 답입량 정보에 기반하여 상기 차량의 변속을 수행한 후, 검출된 상기 엔진의 회전수가 기 저장된 상기 엔진의 최대 회전수 보다 작으면, 상기 엔진의 제어 모드를 토크제어로 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 배터리 보호 방법.