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KR100664427B1 - 하이브리드 차량용 제어 시스템 - Google Patents

하이브리드 차량용 제어 시스템 Download PDF

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KR100664427B1
KR100664427B1 KR1020050005996A KR20050005996A KR100664427B1 KR 100664427 B1 KR100664427 B1 KR 100664427B1 KR 1020050005996 A KR1020050005996 A KR 1020050005996A KR 20050005996 A KR20050005996 A KR 20050005996A KR 100664427 B1 KR100664427 B1 KR 100664427B1
Authority
KR
South Korea
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internal combustion
abnormality
combustion engine
torque
oil pump
Prior art date
Application number
KR1020050005996A
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English (en)
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KR20050076769A (ko
Inventor
이토마사토시
오제키다츠야
Original Assignee
도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Publication date
Application filed by 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 filed Critical 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Publication of KR20050076769A publication Critical patent/KR20050076769A/ko
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Abstract

내연 엔진 (10) 이 동력 분배 메카니즘을 통해 제 1 전동기 및 출력 부재에 연결되고, 제 2 전동기가 유압에 따라 토크 용량이 변화되는 변속기를 통해 출력 부재에 연결되고, 그리고 상기 변속기의 토크 용량을 설정하기 위해 유압을 발생시키는 전동 오일 펌프를 구비하는 하이브리드 차량용 제어 시스템은, 상기 전동 오일 펌프의 이상을 검출하는 이상 검출 수단; 및 상기 이상 검출 수단에 의해 이상이 검출되는 경우에, 상기 내연 엔진을 기동하는 내연 엔진 기동 수단을 구비한다.
내연 엔진, 변속기, 전동 오일 펌프, 하이브리드 차량용 제어 시스템

Description

하이브리드 차량용 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR HYBRID VEHICLES}
도 1은 본 발명의 제어 시스템에 의한 제어 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 구동 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 구동 장치를 도시하는 개요도이다.
도 4는 유압 제어 시스템에서 기계식 오일 펌프와 전동 오일 펌프 사이의 연결 관계를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 구동 장치에 대한 노모그래픽 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 주 동력원 2 : 출력 부재
3 : 차동 기어 4 : 휠
5 : 제 1 모터 제너레이터 6 : 변속기
10 : 내연 엔진 11 : 제 1 모터 제너레이터
12 : 유성 기어 메카니즘
14 : 인버터 15 : 축전 장치
16 : 전자 제어 장치 17 : 선 기어
18 : 링 기어 19 : 캐리어
20 : 댐퍼 21 : 제 1 선 기어
22 : 제 2 선 기어 23 : 제 1 피니언
24 : 제 2 피니언
본 발명은 일반적으로 차량을 주행하기 위한 복수의 동력원을 구비한 하이브리드 차량용의 제어 시스템에 관한 것이고, 특히, 동력 운송 라인의 토크 용량을 설정하기 위해 유압을 발생시키는 전동 오일 펌프을 갖는 하이브리드 차량용의 제어 시스템에 관한 것이다.
"기계식 분배형 구동 유닛"을 탑재한 하이브리드 차량의 일 예가 일본 특허 공개 공보 2002-225578 호에 개시되어 있고, 이하, 이것의 구성을 간략히 설명한다. 개시한 하이브리드 차량에서, 엔진 토크는 분배 메카니즘을 구성하는 싱글 피니언형 유성 기어 메카니즘의 캐리어에 입력되고, 제 1 모터 제너레이터가 선 (sun) 기어에 연결되고, 카운터 드라이브 기어 등과 같은 출력 부재가 링 기어에 연결된다. 제 2 모터 제너레이터는 변속기를 통해 출력 부재 또는 링 기어에 연결된다. 변속기는 전체 변속기가 일체로 회전하는 다이렉트 기어 스테이지와, 출력 회전수가 입력 회전수 보다 낮은 저속 기어 스테이지 사이에서 기어 스테이지를 스위칭할 수 있다. 이들 기어 스테이지는 유압에 의해 동작되는 계합( 係合) 기구를 적절하게 동작시킴으로써 설정된다.
이러한 종류의 하이브리드 차량은 엔진 및 제 1 모터 제너레이터의 동력 뿐만 아니라 어시스트 토크로서 제 2 모터 제너레이터로부터 출력된 토크를 사용함으로써 구동될 수 있다. 그렇지 않으면, 제 2 모터 제너레이터의 출력 토크에 의해서만 구동될 수 있다.
또한, 일본 특허 공개 공보 제 2003-230442 호에, 전동 오일 펌프의 누적 부하 및 엔진의 레이싱 상태로부터 전동 펌프의 이상을 검출하고, 전동 오일 펌프가 이상 상태일 때 엔진의 중지를 금지함으로써 엔진 구동 오일 펌프의 구동을 유지하도록 구성된 하이브리드 차량의 일 예가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 공보 제 2002-225578 호에 개시되어 있는 하이브리드 차량에서, 엔진이 중지될 때 유압을 확보하기 위해, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프에 부가하여, 엔진이 중지될 때에도 유압을 발생시킬 수 있는 전동 유압 펌프를 더 제공하는 것을 생각할 수 있다.
전동기에 의해 이러한 하이브리드 차량을 구동하는 경우에, 전동기의 출력 토크는 변속기를 통해 출력축으로 전달된다. 그러나, 엔진이 중지되기 때문에, 전동 오일 펌프로부터 유압을 공급함으로써 변속기를 소정의 토크 용량으로 설정할 필요가 있다. 따라서, 전동기에 의해 전기 차량과 같은 차량을 구동 (즉, EV 구동) 하는 경우에서, 전동 오일 펌프가 어떤 종류의 문제를 가져서 출력 압력 또는 유압의 배출량이 불충분한 경우에, 변속기의 토크 용량은 0이 되거나 불충분하게 된다. 그 결과, 전동기의 출력은 출력 부재로 전달될 수 없고, 이것은 차량은 주행을 방해할 수도 있다. 또한, 일본 공개 공보 제 2000-230422 호에 제안된 시스템은 출력축으로 엔진 토크를 전달함으로써 변속기의 토크 용량을 확보하는 시스템이고, 이 시스템은 엔진 이외의 다른 동력원이 변속기를 통해 출력 부재에 연결되는 하이브리드 차량에 적용될 수 없다.
본 발명의 목적은 전동 오일 펌프가 이상 상태에 있을 때 전동 오일 펌프를 갖는 하이브리드 차량의 주행을 확보하는 것이다.
따라서, 본 발명의 제어 시스템은 차량의 현재 주행 상태에 기초하여 엔진의 시동을 제어하도록 구성된다. 더욱 구체적으로는, 본 발명에 따르면, 내연 엔진이 동력 분배 메카니즘을 통해 제 1 전동기 및 출력 부재에 연결되고, 제 2 전동기가 토크 용량이 유압에 따라 변화되는 변속기를 통해 출력 부재에 연결되며, 그리고 변속기의 토크 용량을 설정하기 위해 유압을 발생시키는 전동 오일 펌프를 구비하는 하이브리드 차량용 제어 시스템이 제공되고, 이 제어 시스템은, 전동 오일 펌프의 이상을 검출하는 이상 검출 수단; 및 이상이 이상 검출 수단에 의해 검출되는 경우에 내연 엔진을 기동하는 내연 엔진 기동 수단을 구비한다.
전동 오일 펌프의 이상은 전동 오일 펌프의 속도 또는 전류값의 이상, 또는 이상이 발생된 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여 판단될 수 있다. 이상이 검출된 경우에, 제 2 전동기에 의한 하이브리드 차량을 주행하는 것을 금지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내연 엔진은 전동 오일 펌프의 이상이 검출된 경우에 구 동된다. 따라서, 전동 오일 펌프가 고장일 때에도 차량을 주행할 수 있다.
상기 언급한 구성에 더하여, 본 발명의 하이브리드 차량용 제어 시스템은, 변속기의 토크 용량을 설정하기 위해 유압을 발생시키는, 내연 엔진에 의해 구동되는 기계식 오일 펌프; 및 이상이 이상 검출 수단에 의해 검출되는 경우에, 기계식 오일 펌프로부터 변속기로 유압을 공급하는 기계식 오일 펌프 동작 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 이러한 구성을 사용하면, 유압은 전동 오일 펌프의 이상이 검출될 때에도, 내연 엔진과 연결된 기계식 오일 펌프로 공급된다. 따라서, 전동 오일 펌프가 고장인 경우에도 유압을 계속 공급할 수 있다.
또한, 내연 엔진 기동 수단은 제 1 전동기에 의해 내연 엔진을 크랭킹하는 크랭킹 수단, 및 변속기의 유압이 소정값 보다 높으면서 제 2 전동기에 의해 토크를 출력하는 토크 출력 제어 수단을 구비한다.
따라서, 이러한 구성을 사용하면, 내연 엔진의 크랭킹 시간에서의 제 1 전동기의 반발력이 제 2 전동기에 의해 상쇄되면서, 변속기의 유압이 소정값 보다 높게 된다. 따라서, 크랭킹 시간에서 출력 부재로 전달되는 토크를 억제할 수 있다.
상기 언급한 임의의 구성에 더하여, 본 발명의 하이브리드 차량용 제어 시스템은 차량 속도에 기초하여 내연 엔진의 기동 가부를 결정하는 기동 가부 결정 수단을 더 구비할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 내연 엔진의 기동 가부 결정은 차량 속도에 기초하여 이루어진다. 따라서, 토크 변동이 쉽게 체감되지 않은 차량 속도에서 내 연 엔진을 기동할 수 있다.
기동 가부 결정 수단은 낮은 차량 속도에서 크랭킹을 금지하고 높은 차량 속도에서 크랭킹을 허용하는 수단일 수도 있다.
따라서, 이러한 구성을 사용하면, 내연 엔진은 낮은 차량 속도에서 구동하는 것이 금지되고, 높은 차량 속도에서 구동된다. 따라서, 토크 변동이 쉽게 체감되지 않도록 차량 속도가 높을 때 내연 엔진을 기동할 수 있다.
본 발명의 상기 및 또 다른 목적과 신규한 특징은 첨부한 도면을 참조함으로써 아래의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 그러나, 도면은 예시하기 위한 목적이고 본 발명을 제한하는 정의로서 의도되지 않는다.
본 발명을 특정한 실시예와 관련하여 설명한다. 먼저, 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 구동 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 하이브리드 구동 장치 또는 애플리케이션 타겟에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 주동력원 (1) (즉, 제 1 동력원) 의 토크가 휠 (4) 을 구동하기 위해 토크가 차동기어 (3) 를 통해 전달되는 출력 부재 (2) 로 전달된다. 한편, 구동을 위해 구동력을 출력하는 전력 제어 및 에너지를 회수하기 위한 재생 제어를 할 수 있는 어시스트 동력원 (즉, 제 2 동력원) (5) 이 제공된다. 이 어시스트 동력원 (5) 은 변속기 (6) 를 통해 출력 부재 (2) 에 연결된다. 따라서, 어시스트 동력원 (5) 과 출력 부재 (2) 사이에서, 전달 토크 용량은 변속기 (6) 에 의해 설정되는 변속비에 따라 증감된다.
변속기 (6) 는 "1" 이상의 변속비로 설정되도록 구성될 수 있다. 이러한 구성으로, 어시스트 동력원 (5) 에 토크를 출력하는 역행 (力行) 시에, 이 토크가 출력 부재 (2) 로 출력될 수 있어서, 어시스트 동력원 (5) 은 낮은 용량 또는 소형 사이즈를 갖도록 이루어질 수 있다. 그러나, 어시스트 동력원 (5) 의 운전 효율을 양호한 상태로 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 출력 부재 (2) 의 속도가 차량 속도에 따라 증가하는 경우에, 변속비는 낮아지고 어시스트 동력원 (5) 의 속도는 감소한다. 한편, 출력 부재 (2) 의 속도가 저하하는 경우에, 변속비가 증가할 수도 있다.
전술한 하이브리드 구동 장치를 더욱 구체적으로 설명한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 주동력원 (1) 은 내연 엔진 (10) ("엔진"이라 칭함), 모터 제너레이터 ("제 1 모터 제너레이터" 또는 "MG 1"라고 임시적으로 칭함) (11), 및 이들 내연 엔진 (10) 과 제 1 모터 제너레이터 (11) 사이에서 토크를 합성 또는 분배하는 유성 기어 메카니즘 (12) 을 포함하도록 구성된다. 엔진 (10) 은 연료를 연소함으로써 동력을 출력하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과 같은 널리 공지된 동력 장치이고, 스로틀 개방 정도 (흡기량), 연료 공급량 또는 점화 시기와 같은 운전 상태가 전기적으로 제어될 수 있도록 구성된다. 이러한 제어는 예를 들어, 주로 마이크로컴퓨터로 이루어지는 전자 제어 장치 (E-ECU) (13) 로 구성된다.
한편, 제 1 모터 제너레이터 (11) 가 영구 자석식 동기 전동기에 의해 예시되고 전동기 및 발전기로서 기능하도록 구성된다. 제 1 모터 제너레이터 (11) 는 인버터 (14) 를 통해 배터리와 같은 축전 장치 (15) 와 연결된다. 또한, 인 버터 (14) 를 제어함으로써, 제 1 모터 제너레이터 (11) 의 출력 토크 또는 회생 토크가 적절하게 설정된다. 이러한 제어를 위해, 주로 마이크로컴퓨터로 이루어지는 전자 제어 장치 (MG1-ECU) (16) 가 제공된다. 여기서, 제 1 모터 제너레이터 (11) 의 스테이터 (도시 생략) 는 회전하지 않도록 고정된다.
또한, 유성 기어 메카니즘 (12) 은 3개의 회전 요소 : 선 기어 (17) 또는 외부 기어; 선 기어 (17) 와 동심적으로 배치된 내부 기어 또는 링 기어 (18); 및 피니언 기어가 그것의 축사에서 회전하고 캐리어 (19) 주위에서 공전할 수도 있도록 상기 선 기어 (17) 및 링 기어 (18) 와 맞물리는 피니언 기어를 유지하는 캐리어 (19) 와의 차동 작용을 설정하는 것으로 널리 공지되어 있다. 엔진 (10) 은 댐퍼 (20) 를 통해 제 1 회전 요소로서 상기 캐리어 (19) 에 연결된 출력 샤프트를 갖는다. 다시 말해서, 캐리어 (19) 는 입력 요소로서 작용한다.
한편, 제 1 모터 제너레이터 (11) 의 로터 (도시 생략) 는 제 2 회전 요소로서 선 기어 (17) 에 연결된다. 따라서, 이 선 기어 (17) 는 소위 "반발 요소"이고, 제 3 회전 요소로서 링 기어 (18) 는 출력 요소이다. 그리고, 이 링 기어 (18) 는 출력 부재 (즉, 출력축) (2) 에 연결된다.
한편, 도 3에 도시한 실시예에서, 변속기 (6) 는 한 세트의 라비뇨 (Ravignaux) 형 유성 기어 메카니즘으로 구성된다. 유성 기어 메카니즘에는 외부 기어, 즉, 제 1 선 기어 (S1) (21) 및 제 2 선 기어 (S2) (22) 가 설치되고, 상기 제 1 선 기어 (21) 는 제 1 피니언 (23) 과 맞물리고, 상기 제 1 피니언은 제 2 피니언 (24) 과 맞물리고, 상기 제 2 피니언은 상기 각 선 기어 (21 및 22) 와 동 심적으로 배치된 링 기어 (R) (25) 와 맞물린다. 여기서, 각 피니언 (23 및 24) 은 축에 대해 회전하고 캐리어 (26) 주위를 공전하도록 캐리어 (C) (26) 에 의해 유지된다. 또한, 제 2 선 기어 (22) 는 제 2 피니언 (24) 과 맞물린다. 따라서, 제 1 선 기어 (21) 및 링 기어 (25) 는 각 피니언 (23 및 24) 과 함께 이중-피니언형 유성 기어 메카니즘에 대응하는 메카니즘을 구성하고, 제 2 선 기어 (22) 및 링 기어 (25) 는 제 2 피니언 (24) 과 함께 싱글 피니언형 유성 기어 메카니즘에 대응하는 메카니즘을 구성한다.
또한, 제 1 선 기어 (21) 를 선택적으로 고정하는 제 1 브레이크 (B1), 및 링 기어 (25) 를 선택적으로 고정하는 제 2 브레이크 (B2) 가 제공된다. 이들 브레이크 (B1 및 B2) 는 마찰력에 의해 맞물림력을 생성하는 소위 "마찰 맞물림 장치"이고, 다중-디스크형 맞물림 장치 또는 밴드형 맞물림 장치를 채용할 수 있다. 브레이크 (B1) 및 브레이크 (B2) 는 유압의 맞물림력에 따라 토크 용량을 연속적으로 변화시키도록 구성된다. 또한, 전술한 어시스트 동력원 (5) 이 제 2 선 기어 (22) 에 연결되고, 캐리어 (26) 는 출력축 (2) 에 연결된다. 또한, 차량을 파킹 상태로 유지하기 위한 파킹 기어 (37) 가 출력축 (2) 에 설치된다. 또한, 파킹 위치가 도시되지 않은 시프트 장치에 의해 선택되는 경우에, 맞물림으로써 파킹 기어 (37) 의 회전을 중지시키는 파킹 락 폴 (pawl) (38) 이 제공된다.
따라서, 전술한 변속기 (6) 에서, 선 기어 (22) 는 소위 "입력 요소"이고, 캐리어 (26) 는 출력 요소이다. 변속기 (6) 는 브레이크 (B1) 를 적용함으로써 "1" 보다 큰 변속비의 고속단을 설정하고, 제 1 브레이크 (B1) 대신에 제 2 브레 이크 (B2) 를 적용함으로써 고속단의 변속비 보다 높은 변속비의 저속단을 설정하도록 구성된다. 이들 각 변속단 사이의 시프팅 동작은 차량 속도 또는 주행 요구 (또는 액셀러레이터 개구의 정도) 와 같은 주행 상태에 기초하여 실행된다. 더욱 구체적으로는, 시프팅 동작은 맵 (또는 시프팅 다이어그램) 으로서 변속단 영역을 사전 결정하고 검출된 주행 상태에 따라 임의의 변속단을 설정함으로써 제어된다. 이들 제어를 위해, 주로 마이크로컴퓨터로 구성된 전자 제어 장치 (T-ECU) (27) 가 제공된다.
도 3에 도시한 실시예에서, 토크를 출력하기 위한 전력 모드 및 에너지를 회수하기 위한 회생 모드를 가질 수 있는 어시스트 동력원 (5) 으로서 모터 제너레이터 (임시적으로 "제 2 모터 제너레이터" 또는 "MG2"라고 칭한 바와 같은) 가 채용될 수 있다. 이 제 2 모터 제너레이터 (5) 가 영구 자석식 동기 전동기의 예이며, 그것의 로터 (도시 생략) 는 제 2 선 기어 (22) 에 연결된다. 또한, 제 2 모터 제너레이터 (5) 는 인버터 (28) 를 통해 배터리 (29) 와 연결된다. 또한, 모터 제너레이터 (5) 는 전력 모드, 회생 모드, 및 주로 마이크로컴퓨터로 구성된 전자 제어 장치 (MG2-ECU) (30) 를 사용하여 인버터 (28) 를 제어함으로써 각 모드에서의 토크를 제어하도록 구성된다. 여기서, 배터리 (29) 및 전자 제어 장치 (30) 는 전술한 제 1 모터 제너레이터 (11) 용의 인버터 (14) 및 배터리 (축전 장치) (15) 와 또한 집적될 수 있다. 추가로, 제 2 모터 제너레이터 (5) 의 스테이터 (도시 생략) 는 회전하지 않도록 고정된다.
전술한 토크 합성/분배 메카니즘으로서 싱글 피니언형 유성 기어 메카니즘 (12) 의 모노그래픽 다이어그램이 도 5의 (A) 에 제공된다. 제 1 모터 제너레이터 (11) 의 반발 토크가 캐리어 (C) (19) 로 입력되고 엔진 (10) 에 의해 출력될 토크에 대하여 선 기어 (S) (17) 로 입력될 때, 이들 토크의 추가 또는 감산으로부터 유도된 크기의 토크가 출력 요소로서 동작하는 링 기어 (R) (18) 에서 나타난다. 이 경우에, 제 1 모터 제너레이터의 로터가 이 토크에 의해 회전되고, 제 1 모터 제너레이터 (11) 는 다이너모로서 기능한다. 한편, 링 기어 (18) 의 속도 (또는 출력 속도) 가 일정한 경우에, 엔진 (10) 의 속도는 제 1 모터 제너레이터 (11) 의 속도를 증가/감소시킴으로써 연속적으로 (또는 무단계로) 변화될 수 있다. 구체적으로는, 최상의 연비를 위한 값에서 엔진 (10) 의 속도를 설정하는 제어가 제 1 모터 제너레이터 (11) 를 제어함으로써 이루어질 수 있다.
도 5 (A) 에 일점 쇄선으로 표시한 바와 같이, 제 1 모터 제너레이터 (11) 는 차량이 주행하면서 엔진 (10) 이 정지될 때 역회전한다. 이러한 상태에서, 토크가 전동기로서 제 1 모터 제너레이터 (11) 를 동작시킴으로써 순방향으로 출력되는 경우에, 토크는 순방향으로 회전시키기 위해 캐리어 (19) 에 연결된 엔진 (10) 에 작용한다. 그 결과, 엔진 (10) 은 제 1 모터 제너레이터 (11) 에 의해 시동 (즉, 모터되거나 크랭크된다) 될 수 있다. 이러한 경우에, 토크는 출력축 (2) 의 회전을 중지시키기 위해 방향에서 출력축 (2) 에 작용한다. 따라서, 주행하기 위한 구동 토크가 제 2 모터 제너레이터 (5) 로부터 출력된 토크를 제어함으로써 유지될 수 있고, 동시에, 엔진 (10) 의 시동이 평활하게 실행될 수 있다. 여기서, 이러한 종류의 하이드리브형을 "기계 분배식" 또는 "스플릿형"이라 칭한 다.
한편, 변속기 (6) 를 구성하는 라비뇨형 유성 기어 메카니즘의 모노그래픽 다이어그램이 도 5의 (B) 에 제공된다. 링 기어 (25) 가 제 2 브레이크 (B2) 에 고정될 때, 저속단 (L) 은 제 2 모터 제너레이터 (5) 로부터 출력된 토크가 변속 비율에 따라 증폭되고 출력축 (2) 에 인가되도록 설정된다. 한편, 제 1 선 기어 (21) 가 제 1 브레이크 (B1) 에 의해 고정될 때, 저속단 (L) 의 변속 비율 보다 낮은 변속 비율을 갖는 고속단 (H) 이 설정된다. 이 고속단에서의 변속 비율은 "1" 보다 높아서, 제 2 모터 제너레이터 (5) 로부터 출력된 토크가 상기 변속 비율에 따라 증대되고 출력축 (2) 에 인가된다.
여기서, 각 변속단 (L 및 H) 이 정상적으로 설정되는 상태에서, 출력축 (2) 에 인가될 토크는 변속비에 따라 제 2 모터 제너레이터 (5) 의 출력 토크로부터 증대될 만큼의 토크이다. 그러나, 시프팅 과도 상태에서, 토크는 브레이크 (B1) 에서의 토크 용량과 속도 변화에 수반하는 관성 토크에 의해 영향받을 만큼의 토크이다. 다른 한편, 출력축 (2) 에 인가될 토크는 제 2 모터 제너레이터 (5) 의 구동 상태에서는 포지티브이지만, 피구동 상태에서는 네가티브이다.
유압을 공급/배출함으로써 상기 언급한 브레이크 (B1 및 B2) 의 맞물림/해제를 제어하는 유압 제어 시스템 (31) 이 제공된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 유압 제어 시스템 (31) 은 기계식 오일 펌프 (32), 전동 오일 펌프 (33), 및 유압 회로 (34) 를 포함한다. 유압 회로 (34) 는 라인 압력으로 이들 오일 펌프 (32 및 33) 에 의해 설정된 유압을 조정하고, 브레이크 (B1 및 B2) 로/로부터 초기 압력으로서 라인 압력으로부터 조정된 유압을 공급 및 배출하고, 그리고 필요한 부분에 윤활을 공급하도록 구성된다. 기계식 오일 펌프 (32) 는 유압을 발생시키기 위해 엔진 (10) 에 의해 구동되고 예를 들어, 댐퍼 (20) 의 출력측에 동축적으로 배치된다. 기계식 오일 펌프 (32) 는 엔진 (10) 의 토크에 의해 동작된다. 다른 한편, 전동 오일 펌프 (33) 는 모터 (33M) 에 의해 구동되고, 케이싱 (도시 생략) 의 외측과 같은 적절한 장소에 배치된다. 전동 오일 펌프 (33) 는 배터리와 같은 축전기로부터의 전력에 의해 동작되어 유압을 생성한다.
유압 회로 (34) 는 복수의 솔레노이드 밸브, 전환 밸브 또는 압력 조정 밸브 (도시 생략) 를 구비하고, 유압의 조정 및 공급/배출은 전기적으로 제어될 수 있다. 여기서, 각 오일 펌프 (32 및 33) 의 배출측상에 체크 밸브 (35 및 36) 가 제공된다. 이들 체크 밸브 (35 및 36) 는 이들 오일 펌프 (32 및 33) 의 배출 압력에 의해 열리고 반대 방향으로 폐쇄된다. 오일 펌프 (32 및 33) 는 유압 회로 (34) 에 연결되고 이들 펌프는 서로 평행하게 배치된다. 또한, 라인 압력을 조정하는 밸브 (도시 생략) 는 배출량을 증가시킨 고압단, 및 배출량을 감소시킨 저압단과 같은 2개의 단으로 라인 압력을 제어한다.
전술한 하이브리드 구동 장치는 주 동력원 (1) 및 어시스트 동력원 (5) 과 같은 2개의 동력원을 구비한다. 차량은 이들 동력원을 양호하게 사용함으로써 낮은 연비 및 낮은 배기가스로 구동한다. 또한, 엔진 (10) 을 구동하는 경우에도, 엔진 (10) 의 속도는 제 1 모터 제너레이터 (11) 에 의해 최적의 연비로 제어된다. 더욱이, 차량의 관성 에너지는 코스팅 (coasting) 시간에서 전력으로서 회생된다. 토크가 제 2 모터 제너레이터를 구동함으로서 어시스트되는 경우에, 출력축 (2) 에 부가되는 토크는 차량 속도가 저속일 때 변속기 (6) 를 저속단 (L) 에 설정함으로써 증대된다. 한편, 제 2 모터 제너레이터 (5) 의 속도는 상대적으로 낮아서 차량 속도가 상승될 때 변속기 (6) 를 고속단 (H) 에 설정함으로써 손실을 감소시킨다. 따라서, 토크 어시스트가 효과적으로 수행된다.
전술한 하이브리드 차량은 엔진 (10) 의 전력에 의해, 엔진 (10) 및 제 2 모터 제너레이터 (5) 의 전력 모두에 의해, 및 제 2 모터 제너레이터 (5) 의 전력에 의해서만 구동할 수 있다. 이들 주행 패턴은 액셀러레이터 개도 (開度), 차량 속도 등에 의해 표시되는 주행 요구에 기초하여 결정 및 선택된다. 예를 들어, 배터리 충전이 충분하고 주행 요구가 상대적으로 작은 경우, 또는 조용한 발진이 수동 동작에 의해 선택되는 경우에서, 제 2 모터 제너레이터 (5) 를 사용하는 전기 차량의 주행 패턴 (이하, 임시적으로 "EV 주행"이라함) 과 유사한 주행 패턴이 선택되고, 엔진 (10) 은 정지된다. 이 상태에서, 예를 들어, 액셀러레이터 페달을 강하게 밟을 때 주행 요구가 증가되는 경우, 배터리 충전이 감소되는 경우, 또는 주행 상태가 수동 동작에 의해 조용한 발진으로부터 통상의 주행으로 시프트되는 경우에서, 엔진 (10) 이 시동되고 주행 패턴은 엔진 (10) 을 사용하는 주행 패턴 (이하, 임시적으로 "E/G 주행"이라함) 으로 시프트된다.
전술한 실시예에서, 엔진 (10) 의 시동은 모터로서 기능하는 제 1 모터 제너레이터 (11), 및 유성 기어 메카니즘 (12) 을 통해 엔진 (10) 으로 토크를 전달함으로서 수행되어서, 모터링 (또는 크랭킹) 을 수행한다. 이러한 경우에서, 토 크가 선 기어 (17) 를 순방향 회전시키기 위한 방향으로 제 1 모터 제너레이터 (11) 에 의해 선 기어 (17) 에 인가되는 경우에, 토크는 링 기어 (18) 를 역방향 회전시키기 위한 방향으로 링 기어 (18) 상에 작용한다. 링 기어 (18) 가 출력축 (2) 에 연결되기 때문에, 엔진 (10) 의 시동에 포함된 토크는 차량 속도를 감소시키는 방향으로 작용한다. 따라서, 엔진 (10) 의 시동시에, 토크는 "반발 토크"를 상쇄하기 위해 (또는 반발력을 캔슬하기 위해) 제 2 모터 제너레이터 (5) 로부터 출력된다.
그러나, 어떤 이유로 전동 오일 펌프 (33) 에서 이상이 발생하는 경우에, 기계식 오일 펌프 (32) 에 의해 유압을 발생시키도록 전동 오일 펌프 (33) 를 기계식 오일 펌프 (32) 로 대체할 필요가 있다. 이러한 이유로, 설명될 오일 펌프의 전환 제어가 수행된다.
도 1은 상기 언급한 제어의 실시예를 설명하는 흐름도이다. 먼저, 전동 오일 펌프 (33) (OPM) 가 고장인지 여부가 판정, 즉, 전동 오일 펌프 (33) 가 이상 상태에 있는지 여부가 판정된다 (단계 S1). 이러한 판정은 전동 오일 펌프 (33) 의 속도 또는 전류값에서의 이상을 검출함으로써 이루어진다. 또한, 이러한 이상은 속도 또는 전류값에서의 이상이 검출된 시간으로부터 소정의 시간이 경과된 경우에 고장으로서 고려될 수도 있다. 전동 오일 펌프 (33) 가 정상으로 작동하는 경우에, 단계 S1의 응답은 아니오이고 반발력 캔슬을 포함하는 통상의 제어가 수행된다 (단계 S8).
반대로, 전동 오일 펌프 (33) 가 이상을 갖는 경우에, 구체적으로는, 단계 S1의 응답이 예인 경우에, 차량이 현재 시점에서 엔진 (10) 에 의해 주행하고 있는지 여부가 판정된다 (단계 S2). 단계 S2의 응답이 예인 경우에, 구체적으로는, 차량이 현재 시점에서 엔진 (10) 에 의해 주행하고 있는 경우에, 제 2 전동기 (5) 에 의한 주행, 즉, EV 주행이 금지되고, 차량은 엔진 (10) 에 의해 주행된다 (단계 S6). 이러한 경우에, 엔진 (10) 이 기동되기 때문에, 유압은 엔진 (10) 과 연결된 기계식 오일 펌프 (32) 에 의해 공급된다.
반대로, 단계 S2의 응답이 아니오인 경우에, 구체적으로는, EV 주행의 경우에, 공급될 유압이 소정의 값 (PO) 보다 높은지 여부가 판정된다 (단계 S3). 단계 S3의 응답이 예인 경우에, 구체적으로는, 변속기 (6) 의 유압이 충분하다고 판정되는 경우에, 반발력 캔슬을 포함하는 통상의 제어가 수행된다 (단계 S8).
단계 S3의 응답이 아니오인 경우에, 구체적으로는, 변속기 (6) 의 유압이 불충분한 경우에, 차량의 현재 속도가 소정의 값 (V1) 보다 높은지 여부가 판정된다 (단계 S4). 단계 S4의 응답이 아니오인 경우에, 구체적으로는, 차량 속도가 느린 경우에, 차량 전체의 메인 스위치 (또는 기동 스위치) 가 턴 오프되고 차량 전체의 기동이 금지된다 (단계 S7).
반대로, 단계 S4의 응답이 예인 경우에, 구체적으로는, 차량 속도가 높은 경우에, 반발력을 캔슬하지 않은 기동 제어가 수행된다 (단계 S5). 반발력을 캔슬하기 위해 요구되는 토크가 변속기 (6) 에 인가되는 경우에, 미끄러짐 (slippage) 이 변속기 (6) 에서 발생하고, 이것은 토크 용량이 유압의 저하의 결과로 감소되기 때문에 발생할 수도 있는 시즈 (seizing) 와 같은 이상을 초래할 수도 있다. 이것은 반발력을 캔슬하지 않았기 때문이고, 따라서, 제 2 모터 제너레이터가 토크를 출력하는 것이 방지된다. 그 결과, 변속기 (6) 는 시즈되는 것이 방지된다.
따라서, 전동 오일 펌프 (33) 의 이상이 검출되는 경우에, 엔진 (10) 이 구동된다. 따라서, 차량은 전동 오일 펌프 (33) 가 고장인 경우에도 엔진 (10) 에 의해 주행될 수도 있다.
또한, 유압은, 전동 오일 펌프 (33) 의 이상이 검출되는 경우에도, 엔진 (10) 과 연결된 기계식 오일 펌프 (32) 에 의해 공급된다. 따라서, 전동 오일 펌프 (33) 가 고장인 경우에도 변속기 (6) 로 유압을 계속 공급할 수 있다.
또한, 반발력은 변속기 (6) 의 토크 용량, 즉 공급된 유압이 소정의 값 보다 높으면서, 엔진 (10) 의 크랭킹 시간에서 제 2 모터 제너레이터 (5) 에 의해 캔슬된다. 따라서, 제 2 모터 제너레이터 (5) 의 토크에 의해 엔진 (10) 측으로부터 출력축 (2) 으로 크랭킹 시간에서 전달된 토크를 캔슬할 수 있다.
또한, 엔진 (10) 을 구동하는 여부가 차량 속도에 기초하여 결정된다. 따라서, 토크 변동이 쉽게 체감되지 않는 차량 속도에서 엔진 (10) 을 기동할 수 있다.
또한, 엔진이 낮은 차량 속도에서 구동되는 것이 금지되고, 높은 차량 속도에서 구동된다. 따라서, 토크 변동이 쉽게 체감되지 않도록 차량 속도가 높을 때 엔진 (10) 을 기동할 수 있다.
전술한 특정 실시예와 본 발명 사이의 관계를 간단히 설명한다. 단계 S1의 기능적 수단 또는 동일한 기능을 제공하는 전자 제어 장치는 본 발명의 "이상 검출 수단"에 대응하고; 단계 S5 및 S6의 기능적 수단 또는 동일한 기능을 제공하는 전자 제어 장치는 본 발명의 "내연 엔진 기동 수단"에 대응하고; 단계 S5의 기능적 수단 또는 동일한 기능을 제공하는 전자 제어 장치는 본 발명의 "기계식 오일 펌프 동작 수단"에 대응한다. 또한, 단계 S8의 기능적 수단 또는 동일한 기능을 제공하는 전자 제어 장치는 본 발명의 "토크 출력 제어 수단"에 대응하고; 그리고 단계 S4의 기능적 수단 또는 동일한 기능을 제고하는 전자 제어 장치는 본 발명의 "기동 여부 결정 수단"에 대응한다.
이상, 본 발명에 따르면, 전동 오일 펌프가 이상 상태에 있을 때 전동 오일 펌프를 갖는 하이브리드 차량의 주행을 확보할 수 있다.

Claims (15)

  1. 내연 엔진 (10) 이 동력 분배 메카니즘 (12) 을 통해 제 1 전동기 (11) 및 출력 부재 (2) 에 연결되고, 제 2 전동기 (5) 가 유압에 따라 토크 용량이 변화되는 변속기 (6) 를 통해 출력 부재 (2) 에 연결되고, 그리고 상기 변속기의 토크 용량을 설정하기 위해 유압을 발생시키는 전동 오일 펌프 (33) 를 구비하는 하이브리드 차량용 제어 시스템으로서,
    상기 전동 오일 펌프 (33) 의 이상을 검출하는 이상 검출 수단 (31); 및
    상기 이상 검출 수단 (31) 에 의해 이상이 검출되는 경우에, 상기 내연 엔진 (10) 을 기동하는 내연 엔진 기동 수단 (13) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이상 검출 수단 (31) 은 상기 전동 오일 펌프 (33) 의 속도 또는 전류값의 이상, 또는 상기 이상을 검출한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여 상기 이상을 검출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이상 검출 수단 (31) 에 의해 상기 이상을 검출할 경우에, 상기 제 2 전동기 (5) 에 의해 주행을 금지하는 전동 주행 금지 수단 (30) 을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속기 (6) 의 토크 용량을 설정하기 위해 유압을 발생시키는, 상기 내연 엔진 (10) 에 의해 구동되는 기계식 오일 펌프 (32); 및
    상기 이상 검출 수단 (31) 에 의해 상기 이상을 검출할 경우에, 상기 기계식 오일 펌프 (32) 로부터 상기 변속기 (6) 로 유압을 공급하는 기계식 오일 펌프 동작 수단 (34) 을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내연 엔진 기동 수단 (13) 은,
    상기 제 1 전동기 (11) 에 의해 상기 내연 엔진 (10) 을 크랭킹하는 크랭킹 수단; 및
    상기 변속기 (6) 의 유압이 소정의 값 보다 높으면서, 상기 제 2 전동기(5) 에 의해 토크를 출력하는 토크 출력 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량 속도에 기초하여 상기 내연 엔진 기동 수단 (13) 에 의해 상기 내연 엔진 (10) 의 크랭킹 허용 여부를 결정하는 기동 여부 결정 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기동 여부 결정 수단은 낮은 차량 속도에서는 크랭킹을 금지하고 높은 차량 속도에서는 크랭킹을 허용하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기동 여부 결정 수단은 낮은 차량 속도에서는 상기 하이브리드 차량의 기동을 금지하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력 분배 메카니즘 (12) 은 상기 내연 엔진 (10) 의 출력 토크를 상기 제 1 전동기 (11) 와 상기 출력 부재 (2) 에 분배하기 위해 차동 작용을 수행하는 기어 메카니즘 (17, 18, 19) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 전동기 (11) 에 의해 상기 내연 엔진 (10) 을 크랭킹하는 경우에, 상기 출력 부재 (2) 의 회전을 중지시키는 고정 메카니즘 (37, 38) 을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 기어 메카니즘 (17, 18, 19) 은,
    상기 내연 엔진 (10) 의 토크가 입력되는 입력 요소 (19),
    상기 제 1 모터 제너레이터 (11) 가 연결되는 반발력 요소 (17), 및
    상기 출력 부재 (2) 가 연결되는 출력 요소 (18) 를 구비하는 유성 기어 메카니즘 (12) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 기어 메카니즘 (17, 18, 19) 은,
    상기 내연 엔진 (10) 의 토크가 입력되는 캐리어 (19),
    상기 제 1 모터 제너레이터 (11) 가 연결되는 선 기어 (17), 및
    상기 출력 부재 (2) 가 연결되는 링 기어 (18) 를 구비하는 싱글 피니언형 유성 기어 메카니즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속기 (6) 는 변속비를 적어도 하이와 로우 사이에서 전환할 수 있는 메카니즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 메카니즘은 라비뇨 (Ravigneaux) 형 유성 기어 메카니즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속기 (6) 는,
    선택적으로 고정되는 제 1 선 기어 (21),
    상기 제 1 선 기어 (21) 와 동심으로 배치되는 링 기어 (25),
    상기 제 1 선 기어 (21) 와 맞물리는 제 1 피니언 기어 (23),
    상기 제 1 피니언 기어 (23) 및 상기 링 기어 (25) 와 맞물리는 제 2 피니언 기어 (24),
    상기 피니언 기어 (23, 24) 를 유지하고, 상기 출력 부재 (2) 에 연결되는 캐리어 (26), 및
    상기 제 2 피니언 기어 (24) 와 맞물리고 상기 제 2 전동기 (5) 가 연결되는 제 2 선 기어 (22) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 제어 시스템.
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