KR20150129284A - 하이브리드 차량의 비상 운전 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 비상 운전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150129284A
KR20150129284A KR1020140191574A KR20140191574A KR20150129284A KR 20150129284 A KR20150129284 A KR 20150129284A KR 1020140191574 A KR1020140191574 A KR 1020140191574A KR 20140191574 A KR20140191574 A KR 20140191574A KR 20150129284 A KR20150129284 A KR 20150129284A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
engine
voltage
vehicle
link stage
Prior art date
Application number
KR1020140191574A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101646419B1 (ko
Inventor
배수현
김성규
곽무신
박홍극
Original Assignee
현대자동차주식회사
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 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to US14/706,684 priority Critical patent/US9481354B2/en
Priority to CN201510232399.0A priority patent/CN105083273B/zh
Publication of KR20150129284A publication Critical patent/KR20150129284A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101646419B1 publication Critical patent/KR101646419B1/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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • 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
    • 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
    • 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
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/02—Ensuring safety in case of control system failures, e.g. by diagnosing, circumventing or fixing failures

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것으로서, 차량 주행 중에 고전압 메인 릴레이가 비정상적으로 오프되었을 경우 차량을 비상 주행시킬 수 있는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공하고자 하는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 엔진, 엔진 클러치를 통해 엔진과 연결되고 차량 휠 측과 동력 전달 가능하게 연결된 제1모터, 및 엔진과 직접 동력 전달 가능하게 연결된 제2모터를 가지는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 있어서, 차량 주행 중 메인 릴레이가 오프된 경우 차량의 구동에너지 또는 엔진의 동력에 의해 발생되는 제1모터 및 제2모터의 역기전력으로 DC-링크단을 충전하는 단계; 엔진 구동 상태에서 DC-링크단과 제2모터 사이에 연결된 제2인버터를 이용하여 DC-링크단의 전압을 제어하는 전압 제어 단계; 및 전압 제어가 이루어지는 DC-링크단을 차량의 비상 운전을 위한 전원으로 이용하는 단계를 포함하고, 상기 전압 제어 단계에서 제1모터는 0(zero) 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법가 개시된다.

Description

하이브리드 차량의 비상 운전 방법{Method for emergency driving of hybrid electric vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 주행 중에 고전압 메인 릴레이가 비정상적으로 오프되었을 경우 차량을 비상 주행시킬 수 있는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 구동원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분은 연료를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리의 전기에너지로 회전력을 얻는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미한다.
하이브리드 차량에서는 엔진과 모터를 이용하여 다양한 동력전달 구조를 구성할 수 있으며, 하이브리드 차량의 대부분은 병렬형과 직렬형의 동력전달 구조 중 하나를 채택하고 있다.
또한, 하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 구동원으로 주행하는 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력 토크를 낼 수 있다.
또한, 하이브리드 차량은 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle; EV) 모드 또는 엔진의 동력과 모터의 동력을 함께 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle; HEV) 모드로 주행한다.
또한, 차량의 제동시 혹은 관성에 의한 타행 주행시에는 제동 및 관성에너지를 모터의 발전을 통해 회수하는 회생제동(Regenerative Braking, RB) 모드가 수행된다.
하이브리드 차량의 통상적인 파워트레인 형태는 엔진과 모터 사이에 엔진클러치를 갖는 타입으로, 엔진, 엔진과 모터 사이에 개재되는 엔진클러치, 모터(구동모터), 변속기가 차례로 배열된 구조를 가지며, 모터에는 전력변환장치인 인버터를 통해 배터리가 충, 방전 가능하게 연결된다.
도 1과 도 2는 두 개의 모터(MG1:3,MG2:5)를 가지는 하이브리드 차량의 주요 구성을 나타내는 도면으로, 차량 구동을 위한 엔진(1)과 제1모터(MG1:3) 사이에 엔진 클러치(2)가 개재되며, 상기 엔진 클러치(2)에 의해 엔진(1)과 제1모터(3)가 동력 전달 가능하게 기계적으로 연결되거나 동력 전달이 차단되도록 분리된다.
또한, 제1모터(3)가 변속기(8)를 통해 차량 휠(Wheel)(9) 측에 동력 전달 가능하도록 기계적으로 연결되고, 이에 엔진(1)과 제1모터(3)가 구동할 경우 변속기(8)를 통해 휠(9) 측으로 동력을 전달할 수 있게 되어 있다.
또한, 동력 전달이 가능하도록 벨트 등을 통해 엔진(1)에 기계적으로 연결되는 제2모터(MG2:5), 제1모터(3)를 구동하기 위한 제1인버터(4), 그리고 제2모터(5)를 구동하기 위한 제2인버터(6)를 포함하며, 제1인버터(4)와 제2인버터(6)는 커패시터(C)를 갖는 DC-링크(DC-Link)단(7)을 통해 고전압 배터리(메인 배터리)(10)에 연결된다.
상기 제1인버터(4)와 제2인버터(6)는 DC-링크단(7)을 통해 모터 회생시 모터(3,5)에 의한 회생 전력을 고전압 배터리(10)에 공급하거나, 모터(3,5)의 구동을 위해 고전압 배터리(10)로부터 DC-링크단(7)을 통해 전력을 공급받도록 되어 있다.
상기 제1인버터와 제2인버터뿐만 아니라, 후술하는 저전압 직류변환장치(LDC)(13)나 에어컨 컴프레서(A/C)(15), 전동식 오일 펌프(EOP)(16) 등의 고전압 부품 역시 DC-링크단(7)을 통해 고전압 전원의 전력을 공급받게 된다.
또한, 고전압 배터리(10)의 전력을 선택적으로 공급/차단하기 위한 메인 릴레이(11)가 설치되고, 상기 메인 릴레이(11)는 고전압 배터리(10)와 DC-링크단(7) 사이에 위치하여 전력의 흐름을 기구적으로 연결 혹은 차단하는 역할을 한다(고전압 배터리와 DC-링크단 사이에서 전력을 단속함).
이러한 메인 릴레이(11)는 BMS(Battery Management System)(12)에 의해 온(On)/오프(Off) 제어되며, 고전압 배터리(10)가 메인 릴레이(11)를 통해 전력을 공급하거나 공급받아 저장하게 된다.
그리고, DC-링크단(7)에는 저전압 직류변환장치(Low voltage DC to DC Converter; LDC)(13)를 통해 저전압(12V) 배터리(보조 배터리)(14) 및 저전압 전장부하(미도시)가 연결되고, 이와 더불어 에어컨 컴프레서(A/C)(15), 전동식 오일 펌프(Electric Oil Pump; EOP)(16) 등의 고전압 부품이 고전압 배터리(10)의 전력을 공급받을 수 있도록 DC-링크단(7)에 연결된다.
상기 저전압 직류변환장치(LDC)(13)는 하이브리드 차량에서 일반 가솔린 차량의 알터네이터와 같은 역할을 하는 장치로서, 고전압 전원과 저전압 전장부하(저전압 배터리나 그 밖의 차량 내 저전압 전장부하) 사이의 전력변환을 담당하며, 고전압 배터리(10) 등 차량 내 고전압 전원의 직류 전압을 강압하여 저전압 배터리(14) 및 그 밖의 저전압 전장부하에 공급한다.
즉, 저전압 직류변환장치(13)가 고전압 배터리(10)로부터 나오는 고전압 직류(DC) 전압, 모터(3,5)에 의한 회생에너지의 고전압 직류 전압을 저전압 직류(DC) 전압으로 변환하여 저전압 배터리(14)를 충전하거나 저전압 전장부하에 공급하는 것이다.
한편, 하이브리드 차량의 운행 중에 고전압 배터리(10)와 DC-링크단(7)/인버터(4,6) 사이에 고전압을 연결해주는 메인 릴레이(11)가 비정상적으로 오프될 경우 인버터(4,6)가 고전압 입력을 받지 못해 동작을 하지 않는다.
또한, 저전압 직류변환장치(13) 또한 고전압 입력을 받지 못하므로 동작하지 못하며, 저전압 직류변환장치(13)가 동작하지 않으면 저전압(12V) 배터리(14)의 충전이 불가하고, 저전압 직류변환장치(13)가 저전압 전장부하에 전력을 공급해주는 본연의 역할을 수행할 수 없다.
따라서, 저전압(12V) 전장부하가 저전압 배터리(14)의 전력을 계속해서 소비하게 되므로, 결국 저전압 배터리(14)가 방전되어 정상적인 차량 운행에 지장을 주게 되고, 운전자의 안전에도 위협이 따르게 된다.
특히, 차량 운행 중 저전압 배터리(14)의 방전이 일어나게 되면 저전압 배터리(14)로부터 전력을 공급받는 대부분의 차량 내 제어기들이 동작을 멈추게 된다.
일례로, 차량에서 전동식 파워 스티어링(Motor Driven Power Steering; MDPS) 장치는 저전압 배터리(14)가 일정 전압 이하로 방전되면 가장 민감하게 제어 전원이 오프되므로 저전압 배터리(14)의 방전시 핸들이 잠기게 되어 운전자의 안전에 큰 위협이 있게 된다.
또한, 고전압 메인 릴레이(12) 오프시 고전압 배터리(10) 측으로부터 전력을 공급받는 그 밖의 각종 고전압 부품, 예를 들어 에어컨 컴프레서(A/C)(15)나 전동식 오일 펌프(EOP)(16) 등의 작동도 불가능하게 된다.
특히, 전동식 오일 펌프(16)는 변속기(8)에 유압을 공급하도록 설치되는 것으로, 전동식 오일 펌프(16)의 작동이 이루어지지 않을 경우 변속기(8) 내 유압을 형성할 수 없기 때문에 차량 구동이 불가능해지는 문제점이 발생한다.
기계식 오일 펌프와 전동식 오일 펌프를 함께 사용하는 차량과 달리, 고전압 전동식 오일 펌프만을 장착한 차량에서는 주행 중 타 고전압 부품의 페일(Fail)로 인해 메인 릴레이가 오프된 경우, 전동식 오일 펌프 역시 구동 전원을 공급받지 못하므로 변속기 유압을 형성할 수 없고, 차량 구동이 불가해진다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 하이브리드 차량의 고전압 메인 릴레이가 비정상적으로 오프된 상황에서도 고전압으로 구동되는 저전압 직류변환장치 및 전동식 오일 펌프와 같은 고전압 부품이 원활하게 구동될 수 있도록 하고, 이러한 고전압 부품을 탑재한 하이브리드 차량에 대해서 림프 홈 모드(Limp-Home Mode)로 비상 운전이 가능하도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 엔진, 엔진 클러치를 통해 엔진과 연결되고 차량 휠 측과 동력 전달 가능하게 연결된 제1모터, 및 엔진과 직접 동력 전달 가능하게 연결된 제2모터를 가지는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 있어서, 차량 주행 중 메인 릴레이가 오프된 경우 차량의 구동에너지 또는 엔진의 동력에 의해 발생되는 제1모터 및 제2모터의 역기전력으로 DC-링크단을 충전하는 단계; 엔진 구동 상태에서 DC-링크단과 제2모터 사이에 연결된 제2인버터를 이용하여 DC-링크단의 전압을 제어하는 전압 제어 단계; 및 전압 제어가 이루어지는 DC-링크단을 차량의 비상 운전을 위한 전원으로 이용하는 단계를 포함하고, 상기 전압 제어 단계에서 제1모터는 0(zero) 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 엔진, 엔진 클러치를 통해 엔진과 연결되고 차량 휠 측과 동력 전달 가능하게 연결된 제1모터, 및 엔진과 직접 동력 전달 가능하게 연결된 제2모터를 가지는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 있어서, 차량 주행 중 메인 릴레이가 오프된 경우 차량의 구동에너지 또는 엔진의 동력에 의해 발생되는 제1모터 및 제2모터의 역기전력으로 DC-링크단을 충전하는 단계; 엔진 클러치가 접합된 상태인지를 판단하는 단계; 엔진 클러치가 접합된 상태일 경우 엔진 구동 상태에서 DC-링크단과 제1모터 사이에 연결된 제1인버터를 이용하여 DC-링크단의 전압을 제어하고 제2모터를 0(zero) 토크로 제어하는 단계; 및 전압 제어가 이루어지는 DC-링크단을 차량의 비상 운전을 위한 전원으로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공한다.
이에 따라, 본 발명의 비상 운전 방법에 의하면, 제1모터 및 제2모터에서 발생되는 역기전력으로 DC-링크단을 충전하고, 제2인버터를 통해 전압 제어되는 DC-링크단을 전원으로 이용하여 저전압 직류변환장치, 전동식 오일 펌프, 에어컨 컴프레서와 같은 고전압 부품을 구동시키는 것이 가능해진다.
또한, 고전압 부품의 구동과 더불어, DC-링크단을 전원으로 이용하여 제1모터를 구동원으로 하는 차량의 비상 주행이 가능해진다.
또한, 차량의 HEV 모드 주행뿐만 아니라 EV 모드 주행 중에도 메인 릴레이의 비정상적인 오프 발생시 차량을 비상 운전할 수 있고, DC-링크단 전압 제어시 고속 영역에서 전압 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1과 도 2는 하이브리드 차량의 주요 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 나타내는 순서도이다.
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 차량 주행 중에 고전압 메인 릴레이가 비정상적으로 오프되었을 경우 차량을 림프 홈 모드(Limp-Home Mode)(= 비상 운전 모드)로 비상 주행시킬 수 있는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 제공하고자 하는 것이다.
이러한 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 주요 구성 요소와 각 구성 요소의 역할 및 작용에 대해서는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 비교하여 차이가 없으며, 따라서 이하 본 명세서에서는 그에 대한 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 나타내는 순서도로서, 하이브리드 차량의 HEV 모드 주행뿐만 아니라 EV 모드 주행 중에도 메인 릴레이의 비정상적인 오프시 차량을 비상 운전할 수 있는 방법을 나타내고 있다.
다음의 설명에서 하이브리드 차량의 주요 구성에 대해서는 도 1 및 도 2를 함께 참조한다.
먼저, 차량의 주행 중에 고전압 메인 릴레이(11)가 오프되었는지 여부를 판단하며(S11), 메인 릴레이(11)가 오프되지 않은 정상 상태인 경우에는 정상 운전을 유지하고, 메인 릴레이(11)가 비정상적으로 오프된 경우에는 비상 운전 모드(림프 홈 모드)로 진입하여 비상 운전을 실시하게 된다.
여기서, 메인 릴레이(11)의 비정상적인 오프는 메인 릴레이의 자체 고장, 메인 릴레이 제어 관련 부품(BMS 등) 고장, 고전압 부품의 고장 등으로 인해 발생할 수 있다.
또한, 비정상 운전 모드로 진입한 경우, 차량의 구동에너지에 의해 발생되는 제1모터(MG1:3)의 역기전력 또는 엔진(1)의 동력에 의해 발생되는 제2모터(MG2:5)의 역기전력으로 DC-링크단(7)을 충전한다(S12).
다만, 이 단계에서 메인 릴레이(11)의 오프시 차량이 엔진 시동이 걸려 있지 않은 EV 모드로 주행하고 있었다면, 차량이 이동하는 동안 차량의 구동에너지에 의해 발생되는 제1모터(3)의 역기전력에 의해 DC-링크단(7)이 충전된다.
여기서, 제1모터(3)의 역기전력은 차량이 이동하고 있는 동안 차량의 휠로부터 전달되는 차량 구동에너지에 의해 제1모터(3)에서 발생되는 회생에너지로서, 이와 같이 차량의 구동에너지에 의해 제1모터(3)가 발전기로 동작하여 발생하는 회생에너지로 DC-링크단(7)을 충전한다.
비상 운전 모드인 경우에도 차량 주행 중에는 이동하고 있는 차량의 구동에너지 또는 엔진(1)의 동력에 의해 제1모터(3) 및 제2모터(5) 내의 회전자가 회전되고, 이에 제1모터(3)와 제2모터(5)에서는 고정자 코일의 플럭스(Flux) 변화에 의하여 역기전력이 발생하게 된다.
좀더 설명하면, 제1모터(3)는 차량이 이동하고 있는 동안 차량 휠(9)의 회전에 따라 휠(9) 측으로부터 회전력을 전달받을 수 있고, 제2모터(5)는 벨트 등에 의해 엔진(1)에 직접 연결되어 있으므로 엔진(1)이 구동하고 있는 동안(즉, 엔진의 시동이 걸려 있는 동안) 엔진(1)의 회전력을 전달받을 수 있다.
따라서, 메인 릴레이(11)가 비정상적으로 오프된 상황에서도 제1모터(3) 및 제2모터(5)의 회전자가 회전됨에 따라 고정자 코일의 플럭스 변화에 의하여 역기전력이 발생하며, 이러한 역기전력은 다이오드(인버터 내 각 스위칭 소자에 접속된 역병렬 다이오드) 회생을 통해 DC-링크단(7)에 충전된다.
상기 역기전력은 모터의 구동방향에 대해 반대방향의 힘으로서, 모터의 속도에 비례하며(엔진에 벨트 등으로 직결된 제2모터의 역기전력은 엔진 속도와도 비례함), 아래와 같은 수식으로 정의될 수 있다.
E = λpm ×ωr
여기서, E는 역기전력, λpm은 역기전력 상수, ωr은 모터의 회전각속도를 나타낸다.
본 발명에 따른 비상 운전 모드에서는 이러한 역기전력이 DC-링크단(7) 내 커패시터(C)에 충전되고, 역기전력에 의해 충전되는 DC-링크단(7)을 전원으로 이용하는 비상 운전이 실시된다.
또한, 메인 릴레이의 오프시 엔진(1)이 구동 상태인지(즉, 엔진의 시동이 걸려 있는지)를 판단하는데(S13), 엔진(1)이 구동하고 있지 않은 상태라면(메인 릴레이 오프시 EV 모드로의 차량 주행 및 엔진 클러치 분리 상태), 역기전력을 이용하여 엔진(1)의 시동을 시도한다.
즉, 차량이 움직이고 있는 동안 차량의 구동에너지에 의해 제1모터(3)에서는 역기전력이 발생하고, 이러한 제1모터(3)의 역기전력을 이용하여 제2모터(5)를 구동시켜 엔진(1)을 시동하는 것이다(S14).
이때, 차량의 구동에너지에 의한 제1모터(3)의 역기전력은 DC-링크단(7)을 통해 제2인버터(6)로 공급되고, 제2인버터(6)를 제어하여 제2모터(5)를 구동함으로써 엔진 시동이 가능해진다.
여기서, 역기전력을 이용한 엔진 시동이 실패하는 경우, 즉 제1모터(3)의 역기전력으로 제2모터(5)에서 엔진 시동에 필요한 충분한 구동력을 내지 못한 경우, 차량의 비상 운전이 이루어질 수 없으므로, 비상 운전 모드를 종료한다(S19).
반면, 메인 릴레이(11)의 오프시 엔진(1)이 구동하고 있는 상태였다면(메인 릴레이 오프시 HEV 모드로의 차량 주행 및 엔진 클러치 접합 상태), 또는 상기 역기전력을 이용한 엔진(1)의 시동이 성공하였다면(이 경우 엔진 클러치는 분리 상태임), 엔진(1)의 동력에 의해 제2모터(5)에서 역기전력이 발생되고, 이러한 역기전력이 다이오드 회생을 통해 DC-링크단(7)에 충전될 수 있다.
이와 같이 EV 모드로 차량의 주행이 이루어지는 상태에서 메인 릴레이(11)의 오프가 발생하고, 이어 엔진(1)의 시동을 시도하여 엔진(1)의 시동이 성공하였다면, HEV 모드 주행시였을 때와 마찬가지로 제2모터(5)에서 발생된 역기전력이 DC-링크단(7)에 충전될 수 있다.
이어 역기전력에 의한 DC-링크단(7)의 충전과 더불어 엔진(1)의 구동 상태 및 제2인버터(6)의 제어가 가능한 상태에서 제2모터(5) 및 제2인버터(6)를 이용하여 DC-링크단(7)의 전압을 제어하는 전압 제어가 수행된다(S15).
본 발명의 비상 운전 모드에서 전원으로 이용되는 DC-링크단(7)의 전압은 고전압 부품의 구동 및 출력의 안정성 등을 고려하여 일정하게 유지됨이 바람직하다.
이를 위해, 전압 제어기(미도시)에 의해 제2인버터(6)를 이용하여 일정한 전압 수준이 유지될 수 있도록 하는 DC-링크단(7)의 전압 제어가 수행되고, 이렇게 전압 제어되는 DC-링크단(7)을 전원으로 하여 고전압 부품이 구동된다.
이때, 전압 제어기에서 생성된 토크 지령에 따라 제2모터(5)에서 해당 토크가 출력되도록 전류 제어를 실시함으로써 DC-링크단(7)의 전압을 제어하게 되며, 전압 제어기가 제2인버터(6)에 요구되는 토크 지령을 출력하여 제2인버터(6)를 제어하게 된다.
여기서, 제2인버터(6)의 제어를 위한 토크 지령은 아래 함수식에서와 같이 DC-링크단(7)의 전압 목표값과 DC-링크단(7)의 실제 전압인 검출값에 따라 산출되는 값이 될 수 있고, 이에 더하여 제2모터(5)의 회전속도 등과 같은 인자를 참조하여 산출될 수 있다.
T* e2 = f(VDC_ref, VDC, Wrpm)
여기서, T* e2은 제2인버터(6)에 대한 전압 제어기의 토크 지령, VDC_ref은 DC-링크단(7)의 전압 목표값, VDC은 DC-링크단(7)의 실제 전압 검출값, Wrpm은 제2모터(5)의 회전속도를 나타낸다.
바람직하게는, 전압 제어기는 토크 지령을 생성함에 있어서 DC-링크단(7)의 전압 목표값(VDC_ref)과 DC-링크단(7)의 실제 전압 검출값(VDC)을 비교하여 그 차이에 따라 토크 지령을 가감하도록 구성될 수 있다.
또한, 전압 제어기에서 DC-링크단(7)의 실제 전압 검출값(VDC)이 DC-링크단(7)의 전압 목표값(VDC_ref) 보다 작은 경우에는 회생 토크를 생성하기 위한 회생 토크 지령을 생성하고, DC-링크단(7)의 실제 전압 검출값이 DC-링크단(7)의 전압 목표값(VDC_ref) 보다 큰 경우에는 구동 토크를 생성하기 위한 구동 토크 지령을 생성하도록 구성될 수 있다(전압 목표값과 전압 검출값이 같을 경우 토크 지령은 0임).
따라서, 고전압 부품으로 인한 DC-링크단(7) 측의 전압 강하나 입력되는 역기전력의 변화에 능동적으로 대응하여 전압 제어기에서 토크 지령을 조절함으로써 DC-링크단(7)의 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
이러한 전압 제어 과정에서 DC-링크단(7)에서의 전압은 고전압 부품의 구동에 적합한 수준으로 유지되어야 하므로 상기 DC-링크단(7)의 전압 목표값은 고전압 부품의 적정 구동 전압 범위 내에서 미리 설정된다.
이어 DC-링크단(7)의 충전 및 전압 제어가 이루어지는 상태에서, 제2인버터(6)에 의해 전압이 제어되는 DC-링크단(7)을 전원으로 이용하여, 고장이 발생하지 않은 저전압 직류변환장치(13), 전동식 오일 펌프(16) 등의 미고장 고전압 부품을 재가동한다(S17).
이와 더불어, 엔진(1)의 동력을 이용하여 차량을 구동시킴으로써 비상 운전 모드(림프 홈 모드)로 차량 주행이 이루어지도록 한다(S18).
이때, 엔진(1)의 동력이 제1모터(3) 및 변속기(8)를 통해 휠(9) 측에 전달될 수 있도록 하기 위해 엔진 클러치(2)는 접합 상태가 되어야 하며, 따라서 메인 릴레이(11)의 오프시에 차량이 EV 모드로 주행하고 있었다면, 도 3에 나타내지는 않았으나 엔진 클러치(2)를 접합시키는 과정이 진행된다.
물론, 메인 릴레이(11)의 오프시에 차량이 HEV 모드로 주행하고 있었다면, 이미 엔진 클러치(2)가 접합된 상태이므로 엔진 클러치(2)를 접합시키는 별도의 과정은 불필요하다.
또한, DC-링크단(7)의 전압 제어가 이루어지는 상태에서(S15), 제1모터(3)에 대해서는 제1인버터(4)를 이용하여 0(zero) 토크 제어를 실시하며(S16), 이를 통해 고속 영역에서 DC-링크단(7)의 전압 제어 성능을 향상시킨다.
상술한 바와 같이 제2모터(5) 및 제2인버터(6)를 이용하여 DC-링크단(7)의 전압 제어를 수행할 때, 고속 영역에서 제1모터(3)에 의해 과도한 역기전력(즉, 회생에너지)이 발생할 경우 DC-링크단(7)에 대한 전압 제어 성능이 저하될 수 있다.
특히, 제2모터(5)의 출력이 8kW(제2모터의 전압 제어 가능 용량)이고, 제1모터(3)의 출력이 35kW(제1모터의 전압 제어 가능 용량)라 할 때, 제1모터(3)에 의한 회생에너지가 8kW를 초과하는 경우 DC-링크단(7)의 전압 제어가 불가하다.
즉, DC-링크단(7)의 전압 제어시 제1모터(3)에 의한 회생에너지를 제2모터(5)에 의한 전압 제어 가능 범위인 최대 출력 용량 8kW 이하가 되도록 제어하는 것이 필요하고, 이를 위해 제1모터(3)의 토크 제어시 그 토크의 크기는 제1모터(3)의 출력이 8kW를 넘지 못하는 토크를 가지도록 제어해야 한다.
이를 고려하여, 저전압 직류변환장치(13), 전동식 오일 펌프(16) 등 고전압 부품의 구동을 통한 비상 운전, 그리고 엔진 동력을 이용한 차량 구동 과정에서, DC-링크단(7)의 전압 제어가 이루어질 수 있도록 하기 위해 제1모터(3)의 회생에너지가 제2모터(5)의 최대 출력 이하가 되도록 제1인버터(4)를 이용하여 제1모터(5)의 토크를 제어한다.
즉, 제2모터(5) 및 제2인버터(6)를 이용하여 DC-링크단(7)의 전압 제어를 수행할 때, 제1모터(3)의 토크가 제2모터(5)의 최대 출력을 넘지 못하는 토크를 가지도록 제어하는 것이다.
이때, 제1모터(3)에 대해서 제1인버터(4)를 이용하여 0 토크(Nm)로 제어하는 것이 바람직한데, 제1모터(3)의 토크가 0 토크가 아니면 그 토크의 크기만큼 제1모터가 회생을 수행하고 있는 것이므로, 그만큼을 DC-링크단(7)에 대한 전압 제어시에 추가로 반영해야 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 운전 방법에 대해 도 3을 조하여 대해 상술하였는바, 일 실시예에서는 제1모터(3) 및 제2모터(5)에서 발생되는 역기전력으로 DC-링크단(7)을 충전하고, 메인 릴레이(11)의 오프시 차량의 주행 모드가 EV 모드라면 제2모터(5)의 역기전력을 이용하여 엔진 시동을 시도하며, 이후 HEV 모드에서의 엔진 구동 상태 또는 EV 모드 후 엔진 시동이 성공한 상태에서 제2모터(5) 및 제2인버터(6)에 의해 전압 제어되는 DC-링크단(7)을 전원으로 이용하여 고전압 부품을 재가동하고, 엔진 클러치(2)가 접합된 상태에서 엔진(1)의 동력을 이용하여 차량을 림프 홈 모드(비상 운전 모드)로 구동시킨다.
결국, 본 발명에서 메인 릴레이(11)가 비정상적으로 오프되더라도 저전압 직류변환장치(13), 전동식 오일 펌프(16)와 같은 고전압 부품의 구동에 필요한 전력이 제공될 수 있고, 엔진(1)의 동력을 이용하여 차량을 구동시키는 비상 운전이 가능해진다.
아울러, 저전압 직류변환장치(13)를 작동시켜 저전압(12V) 배터리(14)의 방전을 방지할 수 있다.
도 3의 실시예는 메인 릴레이(11)의 오프시 차량이 EV 모드로 주행하였더라도 역기전력을 활용한 엔진 시동을 통해 차량의 즉각적인 비상 운전이 가능하도록 한 점에 주된 특징이 있으며, 더불어 제1모터(3) 및 제1인버터(4)를 이용한 DC-링크단(7)의 전압 제어 동안 제1모터(3)를 0 토크 제어하여 고속 영역에서 전압 제어 성능이 저하되는 것을 방지하는 점에 또 다른 특징이 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 나타내는 순서도로서, 도 3의 실시예와 비교할 때 메인 릴레이(11)의 오프시 EV 모드였을 경우 엔진(1)의 시동을 시도하는 과정이 없다는 점에 차이가 있다.
즉, 도 4의 실시예에서는 메인 릴레이(11)의 오프시 EV 모드로 주행한 경우(또는 현재 엔진 시동 불가 상태인 경우) 엔진(1)의 구동 상태가 아니므로 비상 운전 모드를 종료한다.
다만, 역기전력으로 DC-링크단(7)을 충전하고(S12'), 엔진(1)이 구동하고 있는 상태라면(메인 릴레이 오프시 HEV 모드로의 차량 주행 및 엔진 클러치 접합 상태), 역기전력에 의한 DC-링크단(7)의 충전과 더불어 제2인버터(6)의 제어가 가능한 상태에서 제2모터(5) 및 제2인버터(6)를 이용하여 DC-링크단(7)의 전압을 제어하는 전압 제어를 수행한다(S13',S14').
또한, DC-링크단(7)의 충전 및 전압 제어가 이루어지는 상태에서 DC-링크단(7)을 전원으로 이용하여 고전압 부품을 구동시키는 과정(S16'), 엔진 클러치(2)의 접합 상태에서 엔진(1)의 동력을 이용하여 차량을 구동시키는 과정(S17'), DC-링크단(7)의 전압 제어가 이루어지는 상태에서 제1모터(3)에 대해서는 제1인버터(4)를 이용하여 0(zero) 토크 제어를 실시하는 과정(S15')은 도 3의 실시예와 비교하여 차이가 없다.
이러한 도 4의 실시예는 EV 모드 주행 중 메인 릴레이(11)가 오프된 경우에서 차량의 즉시 구동이 불가능하지만, HEV 모드 주행 중 메인 릴레이(11)의 오프시에 대해서는 DC-링크단(7)의 충전 및 전압 제어를 통해 차량의 즉각적인 비상 운전을 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 도 4의 실시예에서도 DC-링크단(7)에 대한 전압 제어가 이루어지는 동안 제1모터(3)를 0 토크 제어하여 고속 영역에서 전압 제어 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 나타내는 순서도로서, DC-링크단의 전압 제어를 통한 비상 운전시에 고속 영역에서의 전압 제어 성능을 향상시킬 수 있는 비상 운전 방법을 나타내고 있다.
먼저, 차량의 주행 중에 고전압 메인 릴레이(11)가 오프되었는지 여부를 판단하며(S21), 메인 릴레이(11)가 오프되지 않은 정상 상태인 경우에는 정상 운전을 유지하고, 메인 릴레이(11)가 오프된 경우에는 비상 운전 모드(림프 홈 모드)로 진입하여 비상 운전을 실시하게 된다.
이와 같이 비정상 운전 모드로 진입한 경우, 차량의 구동에너지 혹은 엔진(1)의 동력에 의해 발생되는 제1모터(MG1:3) 및 제2모터(MG2:5)의 역기전력으로 DC-링크단(7)을 충전한다(S22).
또한, 고전압 메인 릴레이의 오프시 엔진(1)이 구동 상태인지(즉, 엔진의 시동이 걸려 있는지)를 판단하는데(S23), 엔진(1)이 구동하고 있지 않은 상태라면(메인 릴레이 오프시 EV 모드로의 차량 주행 및 엔진 클러치 분리 상태), 역기전력을 이용하여 엔진(1)의 시동을 시도한다(도 5에는 도시하지 않음).
여기서, 역기전력을 이용한 엔진 시동이 실패하는 경우, 즉 제1모터(3)의 역기전력으로 제2모터(5)에서 엔진 시동에 필요한 충분한 구동력을 내지 못한 경우, 차량의 비상 운전이 이루어질 수 없으므로, 비상 운전 모드를 종료한다.
반면, 메인 릴레이(11)의 오프시 엔진(1)이 구동하고 있는 상태였다면(메인 릴레이 오프시 HEV 모드로의 차량 주행 및 엔진 클러치 접합 상태), 또는 상기 역기전력을 이용한 엔진(1)의 시동이 성공하였다면(이 경우 엔진 클러치는 분리 상태임), 엔진(1)의 동력에 의해 제2모터(5)에서 역기전력이 발생되고, 이러한 역기전력이 다이오드 회생을 통해 DC-링크단(7)에 충전될 수 있다.
이와 같이 EV 모드로 차량의 주행이 이루어지는 상태에서 메인 릴레이(11)의 오프가 발생하고, 이어 엔진(1)의 시동을 시도하여 엔진(1)의 시동이 성공하였다면, HEV 모드 주행시였을 때와 마찬가지로 제2모터(5)에서 발생된 역기전력이 DC-링크단(7)에 충전된다.
상기의 과정은 도 3의 실시예에서와 차이가 없다.
물론, 상기와 같이 EV 모드 주행 동안 메인 릴레이(11)가 오프된 경우 엔진 시동을 시도하는 과정이 포함될 수 있으나, 도 4의 실시예와 같이 EV 모드의 메인 릴레이 오프시나 엔진 시동 불가 상태인 경우 비상 운전 모드를 종료하고(S31) HEV 모드의 메인 릴레이 오프시에는 비상 운전이 이루어지도록 하는 구성의 적용도 가능하다.
이어 도 5의 실시예에서는 기본적으로 엔진 클러치(2)가 접합된 상태에서 역기전력에 의한 DC-링크단(7)의 충전과 더불어 제1모터(3) 및 제1인버터(4)를 이용하여 DC-링크단(7)에 대한 전압 제어를 실시하고(S24,S25), DC-링크단(7)에 대한 전압 제어 상태에서 DC-링크단(7)을 전원으로 하여 차량을 비상 운전시키며(S27,S28), 제2모터(5)에 대해서는 제2인버터(6)를 이용한 0 토크 제어를 실시한다(S25).
즉, DC-링크단(7)을 전원으로 이용하여 저전압 직류변환장치(13), 전동식 오일 펌프(16) 등의 미고장 고전압 부품을 재가동함과 더불어(S27), 엔진(1)의 동력을 이용하여 차량을 비상 구동하는 것이다(S28).
여기서, 상기 도 3과 도 4의 실시예와 비교할 때, DC-링크단 전압 제어 주체가 제1모터(3) 및 제1인버터(4)인 점, 그리고 0 토크 제어 대상이 제2모터(5)인 점에서 차이가 있다.
즉, DC-링크단(7)의 전압 제어시 제2모터(5)에 의한 회생에너지를 제1모터(3)에 의한 전압 제어 가능 범위인 최대 출력 용량 이하가 되도록 제어하는 것이 필요하고, 이를 위해 제2모터(5)의 토크 제어시 그 토크의 크기는 제2모터(5)의 출력이 제1모터(5)의 최대 출력을 넘지 못하는 토크를 가지도록 제어해야 한다.
이를 고려하여, 저전압 직류변환장치(13), 전동식 오일 펌프(16) 등 고전압 부품의 구동을 통한 비상 운전, 그리고 엔진 동력을 이용한 차량 구동 과정에서, DC-링크단(7)의 전압 제어가 이루어질 수 있도록 하기 위해 제2모터(5)의 토크가 전압 제어를 담당하는 제1모터(3)의 최대 출력을 넘지 못하는 토크를 가지도록 제어한다.
이때, 제2모터(5)에 대해서 제2인버터(6)를 이용하여 0 토크(Nm)로 제어하는 것이 바람직한데, 제2모터(5)의 토크가 0 토크가 아니면 그 토크의 크기만큼 제2모터가 회생을 수행하고 있는 것이므로, 그만큼을 DC-링크단(7)에 대한 전압 제어시에 추가로 반영해야 한다.
도 5의 실시예에서, DC-링크단 전압 제어와 모터 0 토크 제어에 있어, 전압 제어 주체와 0 토크 제어 대상이 상기와 같이 변경된 점을 제외하고는, 그 방법적인 측면에 있어서 도 3과 도 4의 실시예와 비교할 때 차이가 없으며, 전압 제어 과정 및 방법 등에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 엔진 클러치(2)의 접합 여부를 판단하여(S24), EV 모드 주행 동안 메인 릴레이(11)가 오프된 경우처럼 엔진 클러치(2)가 분리된 상태라면, 도 3 및 도 4의 실시예와 마찬가지로, 제2모터(5) 및 제2인버터(6)를 이용한 DC-링크단 전압 제어 및 제1인버터(4)를 이용한 제1모터(3)의 0 토크 제어(S26), 그리고 DC-링크단(7)을 전원으로 하는 차량의 비상 운전(S27',S28')을 실시한다
이어 전동식 오일 펌프(16)가 구동되는 상태에서 유압 제어를 통해 엔진 클러치(2)를 접합하고, 이후 엔진 클러치(2)가 접합되고 나면 제1모터(3) 및 제1인버터(4)를 이용한 DC-링크단 전압 제어 및 제2인버터(6)를 이용한 제2모터(5)의 0 토크 제어(S29,S30), 그리고 DC-링크단(7)을 전원으로 하는 차량의 비상 운전을 실시한다.
하이브리드 차량의 구성에서, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1모터(3)가 엔진 클러치(2)를 개재한 상태로 엔진(1)에 연결되고 차량 휠(9) 측에 동력 전달 가능하게 연결되어 차량 구동을 위해 주로 이용되는 모터이고, 제2모터(5)가 엔진(1)에 벨트 등으로 직결되어 엔진 시동을 위해 주로 이용되는 모터라 할 때, 제1인버터(4)를 통한 전압 제어 가능 용량(예 35kW)이 제2인버터(6)를 통한 전압 제어 가능 용량(예, 8kW)보다 크고, 엔진 클러치(2)가 접합된 상태라면 제1인버터(4)를 통한 전압 제어가 파워 측면에서 우수하다.
이를 고려하여, 도 5의 실시예에서는 상술한 바와 같이 엔진 클러치(2)의 접합 여부를 판단하여, 엔진 클러치(2)가 접합되어 있다면, 제1인버터(4)를 이용하여 DC-링크단(7)의 전압 제어를 실시하고, 제2인버터(6)를 이용하여 제2모터(5)의 0 토크 제어를 실시한다.
반면, 엔진 클러치(2)가 분리되어 있다면 제2인버터(6)를 이용하여 DC-링크단(7)의 전압 제어를 실시하고, 제1인버터(4)를 이용하여 제1모터(3)의 0 토크 제어를 실시한다.
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 : 엔진 클러치
3 : 제1모터 4 : 제1인버터
5 : 제2모터 6 : 제2인버터
7 : DC-링크단 8 : 변속기
9 : 휠 10 : 고전압 배터리
11 : 메인 릴레이 12 : BMS
13 : 저전압 직류변환장치 14 : 저전압 배터리
15 : 에어컨 컴프레서 16 : 전동식 오일 펌프

Claims (23)

  1. 엔진, 엔진 클러치를 통해 엔진과 연결되고 차량 휠 측과 동력 전달 가능하게 연결된 제1모터, 및 엔진과 직접 동력 전달 가능하게 연결된 제2모터를 가지는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 있어서,
    차량 주행 중 메인 릴레이가 오프된 경우 차량 휠로부터 전달되는 차량의 구동에너지에 의해 발생되는 제1모터의 역기전력 또는 엔진의 동력에 의해 발생되는 제2모터의 역기전력으로 DC-링크단을 충전하는 단계;
    엔진 구동 상태에서 DC-링크단과 제2모터 사이에 연결된 제2인버터를 이용하여 제2모터의 DC-링크단의 전압을 제어하는 전압 제어 단계; 및
    전압 제어가 이루어지는 DC-링크단을 차량의 비상 운전을 위한 전원으로 이용하는 단계를 포함하고,
    상기 전압 제어 단계에서 제1모터의 토크는 제1모터의 출력이 제2모터의 최대 출력 용량 이하가 되는 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압 제어 단계에서 제1모터를 0(zero) 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    메인 릴레이의 오프시 엔진이 구동 상태인지를 판단하고, 엔진이 구동 상태가 아니면 차량의 구동에너지에 의한 역기전력을 이용하여 제2모터를 구동함으로써 엔진을 시동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 DC-링크단을 전원으로 이용하는 차량의 비상 운전 단계에서, 엔진 클러치가 접합된 상태에서 엔진의 동력을 이용하여 차량을 구동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    DC-링크단을 전원으로 이용하는 차량의 비상 운전 단계에서, DC-링크단을 전원으로 이용하여 고전압 부품을 구동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고전압 부품은 엔진 클러치 및 변속기 유압 형성을 위한 전동식 오일 펌프를 포함하는 것임을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압 제어 단계에서는 전압 제어기로부터 일정 전압을 유지하기 위한 토크 지령을 받아 제2모터에서 상기 토크 지령에 따른 토크가 출력되도록 제2인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전압 제어 단계에서 제2인버터의 제어를 위한 토크 지령은 DC-링크단의 전압 목표값과 DC-링크단의 전압 검출값, 제2모터의 회전속도에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전압 제어 단계에서 DC-링크단의 전압 검출값이 설정된 DC-링크단의 전압 목표값 보다 작은 경우 회생 토크 지령을 생성하고, DC-링크단의 전압 검출값이 DC-링크단의 전압 목표값 보다 큰 경우 구동 토크 지령을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 부품의 비상 구동 방법.
  10. 엔진, 엔진 클러치를 통해 엔진과 연결되고 차량 휠 측과 동력 전달 가능하게 연결된 제1모터, 및 엔진과 직접 동력 전달 가능하게 연결된 제2모터를 가지는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법에 있어서,
    차량 주행 중 메인 릴레이가 오프된 경우 차량 휠로부터 전달되는 차량의 구동에너지에 의해 발생되는 제1모터의 역기전력 또는 엔진의 동력에 의해 발생되는 제2모터의 역기전력으로 DC-링크단을 충전하는 단계;
    엔진 클러치가 접합된 상태인지를 판단하는 단계;
    엔진 클러치가 접합된 상태일 경우 엔진 구동 상태에서 DC-링크단과 제1모터 사이에 연결된 제1인버터를 이용하여 DC-링크단의 전압을 제어하고 제2모터의 토크는 제2모터의 출력이 제1모터의 최대 출력 용량 이하가 되는 토크로 제어하는 단계; 및
    전압 제어가 이루어지는 DC-링크단을 차량의 비상 운전을 위한 전원으로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전압 제어 단계에서 제2모터를 0(zero) 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    엔진 클러치가 분리된 상태일 경우 엔진 구동 상태에서 DC-링크단과 제2모터 사이에 연결된 제2인버터를 이용하여 DC-링크단의 전압을 제어하고 제1모터의 토크는 제1모터의 출력이 제2모터의 최대 출력 용량 이하가 되는 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    엔진 클러치가 분리된 상태의 전압 제어 단계에서 제1모터를 0(zero) 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    엔진 클러치가 분리된 상태에서 제2인버터를 이용한 DC-링크단 전압 제어가 이루어지는 동안 DC-링크단을 전원으로 이용하여 고전압 부품을 구동시키고, 엔진 클러치를 접합한 후, 엔진 클러치 접합 상태에서 DC-링크단과 제1모터 사이에 연결된 제1인버터를 이용하여 DC-링크단의 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1인버터를 이용한 DC-링크단 전압 제어시 제2모터의 토크는 제2모터의 출력이 제1모터의 최대 출력 용량 이하가 되는 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2모터를 0(zero) 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    메인 릴레이의 오프시 엔진이 구동 상태인지를 판단하고, 엔진이 구동 상태가 아니면 차량의 구동에너지에 의한 역기전력을 이용하여 제2모터를 구동함으로써 엔진을 시동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    DC-링크단을 전원으로 이용하는 차량의 비상 운전 단계에서, 엔진 클러치가 접합된 상태로 엔진의 동력을 이용하여 차량을 구동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 DC-링크단을 전원으로 이용하는 차량의 비상 운전 단계에서, DC-링크단을 전원으로 이용하여 고전압 부품을 구동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  20. 청구항 14 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 고전압 부품은 엔진 클러치 및 변속기 유압 형성을 위한 전동식 오일 펌프 를 포함하는 것임을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  21. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 DC-링크단의 전압을 제어함에 있어 전압 제어기로부터 일정 전압을 유지하기 위한 토크 지령을 받아 모터에서 상기 토크 지령에 따른 토크가 출력되도록 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 DC-링크단의 전압을 제어함에 있어 인버터의 제어를 위한 토크 지령은 DC-링크단의 전압 목표값과 DC-링크단의 전압 검출값, 모터의 회전속도에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 비상 운전 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 전압 제어 단계에서 DC-링크단의 전압 검출값이 설정된 DC-링크단의 전압 목표값 보다 작은 경우 회생 토크 지령을 생성하고, DC-링크단의 전압 검출값이 DC-링크단의 전압 목표값 보다 큰 경우 구동 토크 지령을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 고전압 부품의 비상 구동 방법.
KR1020140191574A 2014-05-08 2014-12-29 하이브리드 차량의 비상 운전 방법 KR101646419B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/706,684 US9481354B2 (en) 2014-05-08 2015-05-07 Emergency operation method of hybrid vehicle
CN201510232399.0A CN105083273B (zh) 2014-05-08 2015-05-08 混合动力车辆的紧急操作方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140054521 2014-05-08
KR20140054521 2014-05-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150129284A true KR20150129284A (ko) 2015-11-19
KR101646419B1 KR101646419B1 (ko) 2016-08-12

Family

ID=54843438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140191574A KR101646419B1 (ko) 2014-05-08 2014-12-29 하이브리드 차량의 비상 운전 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101646419B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200133105A (ko) * 2019-05-17 2020-11-26 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 비상 운전 방법
KR20210008971A (ko) * 2019-07-15 2021-01-26 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 bms 전원 단선시 제어 방법
KR20220049667A (ko) * 2020-10-14 2022-04-22 주식회사 현대케피코 전동 차량의 타력 주행 시 모터 제어 시스템 및 방법
KR102394655B1 (ko) * 2021-01-04 2022-05-09 주식회사 현대케피코 전동 차량의 타력 주행 시 발생하는 과전압에 의한 제어기 소손 방지 시스템 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080087487A (ko) * 2007-03-27 2008-10-01 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 전력변환장치 비상구동방법
KR20120005746A (ko) * 2010-07-09 2012-01-17 현대자동차주식회사 플러그인 하이브리드 자동차의 충전장치
KR20140087581A (ko) * 2012-12-31 2014-07-09 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 고전압 부품의 비상 구동 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080087487A (ko) * 2007-03-27 2008-10-01 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 전력변환장치 비상구동방법
KR20120005746A (ko) * 2010-07-09 2012-01-17 현대자동차주식회사 플러그인 하이브리드 자동차의 충전장치
KR20140087581A (ko) * 2012-12-31 2014-07-09 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 고전압 부품의 비상 구동 장치 및 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200133105A (ko) * 2019-05-17 2020-11-26 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 비상 운전 방법
KR20210008971A (ko) * 2019-07-15 2021-01-26 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 bms 전원 단선시 제어 방법
KR20220049667A (ko) * 2020-10-14 2022-04-22 주식회사 현대케피코 전동 차량의 타력 주행 시 모터 제어 시스템 및 방법
KR102394655B1 (ko) * 2021-01-04 2022-05-09 주식회사 현대케피코 전동 차량의 타력 주행 시 발생하는 과전압에 의한 제어기 소손 방지 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101646419B1 (ko) 2016-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101558757B1 (ko) 하이브리드 차량의 비상 운전 방법
US9481354B2 (en) Emergency operation method of hybrid vehicle
KR101509868B1 (ko) 하이브리드 차량의 고전압 부품의 비상 구동 장치 및 방법
CN111108681B (zh) 逆变器控制装置
CN110606074B (zh) 一种48v混合动力车辆的跛行控制方法
JP5152085B2 (ja) 電動車両の電源制御装置
KR101566752B1 (ko) 하이브리드 자동차의 제어 방법 및 제어 시스템
JP5010288B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
KR20120067339A (ko) 에너지 시스템에서 장애 발생 시 하이브리드 자동차의 구동 방법 및 장치
JP3333814B2 (ja) ハイブリッド自動車の制御装置
KR101646419B1 (ko) 하이브리드 차량의 비상 운전 방법
JP2010162996A (ja) ハイブリッド車両の電源システム
US9186998B2 (en) Method for operating an electrical system, and apparatus for controlling an electrical system
KR101234642B1 (ko) 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어장치
US10239406B2 (en) Hybrid vehicle
KR101274137B1 (ko) 하이브리드 자동차의 림프 홈 제어방법
JP6428563B2 (ja) 電源制御装置
KR101816448B1 (ko) 하이브리드 차량의 강제 방전 방법
CN111619350A (zh) 整车控制方法、整车控制***和一种车辆
KR101619668B1 (ko) 하이브리드 자동차의 제어장치
JP4285638B2 (ja) 車両の充電制御装置
JP4163072B2 (ja) 車両の充電制御装置
JP7115366B2 (ja) 電源システム
JP2017100661A (ja) 電動車両の制御装置
CN110463023B (zh) 旋转电机控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 4