KR102237064B1 - Hybrid electric vehicle and controlling method thereof - Google Patents
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Abstract
하이브리드 차량은, EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서, 운전자 요구 토크 및 가용 모터 토크에 기초하여 모터 토크 기울기의 절대값 및 엔진 토크 기울기가 최소가 되도록 결정하는 하이브리드 제어기; 상기 모터 토크 기울기에 따라 모터 토크가 변화하도록 모터를 제어하는 모터 제어기; 및 상기 엔진 토크 기울기에 따라 엔진 토크가 변화하도록 엔진을 제어하는 엔진 제어기를 포함한다.The hybrid vehicle includes: a hybrid controller configured to determine an absolute value of a motor torque gradient and an engine torque gradient such that an absolute value of a motor torque gradient and an engine torque gradient are minimized based on a driver's required torque and an available motor torque, in a mode conversion section that is converted from an EV mode to an HEV mode; A motor controller controlling a motor to change a motor torque according to the motor torque slope; And an engine controller that controls the engine so that the engine torque changes according to the engine torque slope.
Description
본 발명은 하이브리드 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method thereof.
하이브리드 차량은 서로 다른 2 개 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 구동한다. 동력원은 엔진과 모터를 포함할 수 있다.Hybrid vehicles are driven by efficiently combining two or more different power sources. The power source may include an engine and a motor.
하이브리드 차량은 저속에서 상대적으로 저속 토크 특성이 좋은 모터를 주 동력원으로 사용하는 EV 모드(Electric Vehicle mode)로 구동되고, 고속에서 상대적으로 고속 토크 특성이 좋은 엔진을 주 동력원으로 사용하는 HEV 모드(Hybrid Electric Vehicle mode)로 구동될 수 있다.Hybrid vehicles are driven in the EV mode (Electric Vehicle mode), which uses a motor with relatively good low-speed torque characteristics as the main power source at low speed, and the HEV mode (Hybrid Mode), which uses an engine with relatively good high-speed torque characteristics as the main power source at high speed. Electric Vehicle mode).
EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서 모터 토크가 점차적으로 감소되고 엔진 토크가 점차적으로 증가한다. 기존 하이브리드 차량은 엔진 토크가 최대한 빠르게 엔진 최적 운전점에 추종하도록 엔진 토크를 급격히 증가시킨다. 단기간에 엔진 토크를 급격히 증가시키기 위해서, 필요이상의 연료량이 소모되고 점화각이 지각되므로, 연비 효율이 떨어지는 문제점이 있다.In the mode conversion section from EV mode to HEV mode, the motor torque gradually decreases and the engine torque gradually increases. Existing hybrid vehicles rapidly increase the engine torque so that the engine torque follows the optimum engine operating point as quickly as possible. In order to rapidly increase the engine torque in a short period of time, there is a problem in that fuel efficiency is deteriorated because an excess amount of fuel is consumed and the ignition angle is perceived.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서 연비 대비 효율적으로 엔진 토크와 모터 토크를 제어할 수 있는 하이브리드 차량 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid vehicle capable of efficiently controlling engine torque and motor torque compared to fuel economy in a mode conversion section that is converted from EV mode to HEV mode, and a control method thereof.
본 발명의 한 실시 예에 따른 하이브리드 차량은, EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서, 운전자 요구 토크 및 가용 모터 토크에 기초하여 모터 토크 기울기의 절대값 및 엔진 토크 기울기가 최소가 되도록 결정하는 하이브리드 제어기; 상기 모터 토크 기울기에 따라 모터 토크가 변화하도록 모터를 제어하는 모터 제어기; 및 상기 엔진 토크 기울기에 따라 엔진 토크가 변화하도록 엔진을 제어하는 엔진 제어기를 포함한다.In the hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention, in the mode conversion section in which the EV mode is converted to the HEV mode, the absolute value of the motor torque slope and the engine torque slope are determined to be minimum based on the driver's requested torque and the available motor torque. A hybrid controller; A motor controller controlling a motor to change a motor torque according to the motor torque slope; And an engine controller that controls the engine so that the engine torque changes according to the engine torque slope.
상기 하이브리드 제어기는 상기 모터의 개수 및 배터리의 가용 전력 중 적어도 하나에 기초하여 상기 가용 모터 토크를 연산할 수 있다.The hybrid controller may calculate the available motor torque based on at least one of the number of motors and the available power of a battery.
상기 하이브리드 제어기는 엑셀페달 조작상태, 브레이크페달 조작상태, 차속 및 기어단 상태 중 적어도 하나에 기초하여 상기 운전자 요구 토크를 연산할 수 있다.The hybrid controller may calculate the driver's requested torque based on at least one of an accelerator pedal operation state, a brake pedal operation state, a vehicle speed, and a gear stage state.
상기 가용 모터 토크가 클수록 허용 모터 토크 기울기의 절대값이 작고, 상기 하이브리드 제어기는 상기 허용 모터 토크 기울기의 절대값보다 크도록 상기 모터 토크 기울기의 절대값를 결정할 수 있다.The larger the available motor torque is, the smaller the absolute value of the allowable motor torque gradient is, and the hybrid controller may determine the absolute value of the motor torque gradient to be greater than the absolute value of the allowable motor torque gradient.
상기 운전자 요구 토크가 작을수록 제1 허용 엔진 토크 기울기가 작고, 상기 하이브리드 제어기는 상기 제1 허용 엔진 토크 기울기보다 크도록 상기 엔진 토크 기울기를 결정할 수 있다.The smaller the driver's required torque is, the smaller the first allowable engine torque gradient, and the hybrid controller may determine the engine torque gradient to be greater than the first allowable engine torque gradient.
제2 허용 엔진 토크 기울기는 상기 엔진 토크가 엔진 최적 운전점을 추종하는데 필요한 최적 연료량 및 대응하는 최적 점화각에 기초하여 결정되고, 상기 하이브리드 제어기는 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정할 수 있다.The second allowable engine torque slope is determined based on an optimum fuel amount required for the engine torque to follow the engine optimum operating point and a corresponding optimum ignition angle, and the hybrid controller converts the second allowable engine torque slope to the engine torque slope. You can decide.
상기 최적 연료량 및 상기 최적 점화각은 상기 엔진 토크 및 요구 토크에 대응하여 LUT(lookup table)에 기록되어 있을 수 있다.The optimum fuel amount and the optimum ignition angle may be recorded in a lookup table (LUT) corresponding to the engine torque and the required torque.
상기 제2 허용 엔진 토크 기울기는 복수 개이고, 상기 하이브리드 제어기는 복수의 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기 중 가장 큰 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정할 수 있다.The second allowable engine torque gradient is plural, and the hybrid controller may determine the largest second allowable engine torque gradient among the plurality of second allowable engine torque gradients as the engine torque gradient.
상기 하이브리드 제어기는 상기 모터 토크 및 상기 엔진 토크의 합이 요구 토크가 되도록 상기 모터 토크 기울기 및 상기 엔진 토크 기울기를 결정할 수 있다.The hybrid controller may determine the motor torque slope and the engine torque slope so that the sum of the motor torque and the engine torque becomes a required torque.
본 발명의 한 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법은, EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서, 운전자 요구 토크 및 가용 모터 토크를 연산하는 단계; 상기 운전자 요구 토크 및 상기 가용 모터 토크에 기초하여 모터 토크 기울기의 절대값 및 엔진 토크 기울기가 최소가 되도록 결정하는 단계; 상기 모터 토크 기울기에 따라 모터 토크가 변화하도록 모터를 제어하는 단계; 및 상기 엔진 토크 기울기에 따라 엔진 토크가 변화하도록 엔진을 제어하는 단계를 포함한다.A method for controlling a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention includes: calculating a driver's required torque and an available motor torque in a mode conversion section in which an EV mode is converted to an HEV mode; Determining an absolute value of a motor torque slope and an engine torque slope to be minimum based on the driver's requested torque and the available motor torque; Controlling the motor to change the motor torque according to the motor torque slope; And controlling the engine so that the engine torque changes according to the engine torque slope.
상기 가용 모터 토크를 연산하는 단계에서, 상기 가용 모터 토크는 모터의 개수 및 배터리의 가용 전력 중 적어도 하나에 기초하여 연산될 수 있다.In the step of calculating the available motor torque, the available motor torque may be calculated based on at least one of the number of motors and the available power of the battery.
상기 운전자 요구 토크를 연산하는 단계에서, 상기 운전자 요구 토크는 엑셀페달 조작상태, 브레이크페달 조작상태, 차속 및 기어단 상태 중 적어도 하나에 기초하여 연산될 수 있다.In the step of calculating the driver's requested torque, the driver's requested torque may be calculated based on at least one of an accelerator pedal operation state, a brake pedal operation state, a vehicle speed, and a gear stage state.
상기 가용 모터 토크가 클수록 허용 모터 토크 기울기의 절대값이 작도록 결정하는 단계; 및 상기 허용 모터 토크 기울기의 절대값보다 크도록 상기 모터 토크 기울기의 절대값를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Determining that the absolute value of the allowable motor torque slope is smaller as the available motor torque increases; And determining the absolute value of the motor torque slope to be greater than the absolute value of the allowable motor torque slope.
상기 운전자 요구 토크가 작을수록 제1 허용 엔진 토크 기울기가 작도록 결정하는 단계; 및 상기 제1 허용 엔진 토크 기울기보다 크도록 상기 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Determining that the first allowable engine torque slope is smaller as the driver's requested torque is smaller; And determining the engine torque slope to be greater than the first allowable engine torque slope.
상기 엔진 토크가 엔진 최적 운전점을 추종하는데 필요한 최적 연료량 및 대응하는 최적 점화각에 기초하여 제2 허용 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계; 및 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Determining a second allowable engine torque slope based on an optimum fuel quantity and a corresponding optimum ignition angle required for the engine torque to follow the engine optimum operating point; And determining the second allowable engine torque slope as the engine torque slope.
상기 최적 연료량 및 상기 최적 점화각은 상기 엔진 토크 및 요구 토크에 대응하여 LUT에 기록되어 있을 수 있다.The optimum fuel amount and the optimum ignition angle may be recorded in the LUT corresponding to the engine torque and the required torque.
상기 제2 허용 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계에서, 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기는 복수 개이고, 복수의 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기 중에서 가장 큰 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정할 수 있다.In the step of determining the second allowable engine torque gradient, the second allowable engine torque gradient is plural, and the largest second allowable engine torque gradient among the plurality of second allowable engine torque gradients may be determined as the engine torque gradient. have.
상기 모터 토크 및 상기 엔진 토크의 합이 요구 토크가 되도록 상기 모터 토크 기울기 및 상기 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.It may further include determining the motor torque slope and the engine torque slope so that the sum of the motor torque and the engine torque becomes a required torque.
본 발명의 실시 예에 따르면 EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서 연비 대비 효율적으로 엔진 토크와 모터 토크를 제어할 수 있는 하이브리드 차량 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a hybrid vehicle capable of efficiently controlling engine torque and motor torque compared to fuel economy in a mode conversion section in which an EV mode is converted to an HEV mode, and a control method thereof.
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 모드 변환 구간의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 모드 변환 구간의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 LUT를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a conventional method for controlling a mode conversion section.
3 is a diagram illustrating a method of controlling a mode conversion section according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an LUT according to an embodiment of the present invention.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the embodiments of the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are attached to the same or similar components throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. .
도 1은 본 발명의 한 실시 예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면 본 발명의 한 실시 예에 따른 하이브리드 차량은 엔진(10), 모터(20), 엔진 클러치(30), 변속기(40), 인버터(50), 배터리(60), 시동발전기(70) 및 차륜(80)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention includes an
엔진(10)은 엔진 제어기(110)의 제어에 따라 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다.The
모터(20)는 모터 제어기(120)의 제어에 따라 엔진(10)의 동력을 보조하며, 제동 시 발전기로 동작하여 전력을 생성할 수 있다. 모터(20)에 의해 생성된 전력은 배터리(60)에 저장될 수 있다. The
엔진 클러치(30)는 엔진(10)과 모터(20) 사이에 연결되며, 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력 전달을 단속한다.The
변속기(40)는 모터(20)와 직렬 연결되며, 엔진(10)에서 발생하는 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 차륜(80)으로 전달할 수 있다. 변속기(40)는 자동변속기(Automatic Transmission, AT) 또는 듀얼클러치변속기(Dual Clutch Transmission, DCT)로 구현될 수 있다. 변속기(40)에 의해 변속된 구동력은 차륜(80)으로 전달되어 차륜(80)을 구동시킬 수 있다. The
인버터(50)는 배터리(60)에서 출력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터(20) 또는 시동발전기(70)로 전달한다. The
배터리(60)는 인버터(50)를 통해 모터(20)의 구동 전원과 시동발전기(70)의 시동 전원을 제공할 수 있다. The
시동발전기(70)는 엔진(10)을 시동하거나, 엔진(10)의 회전력에 의해 발전을 수행할 수 있다. 하편, 도 1에서는 시동발전기(70)가 HSG(hybrid starter & generator)로 호칭되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 시동발전기(70)는 ISG(integrated starter & generator)라 호칭되기도 한다.The
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량은, 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)(200), 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU)(110), 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(120), 변속 제어기(Transmission Control Unit, TCU)(140), 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)(160) 등 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다. In addition, the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention, a hybrid controller (Hybrid Control Unit, HCU) 200, an engine controller (Engine Control Unit, ECU) 110, a motor controller (Motor Control Unit, MCU) 120 ), a transmission control unit (TCU) 140, a battery management system (BMS) 160, and the like.
하이브리드 제어기(200)는 최상위 제어기로, 네트워크로 연결되는 하위 제어기들을 통합 제어하고, 각 하위 제어기들의 정보를 수집 분석하여 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어할 수 있다. 또한, 하이브리드 제어기(200)는 엔진 클러치(30)의 체결 압력을 제어하여 엔진 클러치(30)의 결합 및 해제를 실행함으로써, 엔진(10)의 동력 전달을 단속할 수 있다.The
하이브리드 제어기(200)는 요구 토크에 따라 EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서, 운전자 요구 토크 및 가용 모터 토크에 기초하여 모터 토크 기울기의 절대값 및 엔진 토크 기울기가 최소가 되도록 결정한다.The
엔진 제어기(110)는 하이브리드 제어기(200)로부터 지시받은 엔진 토크 기울기에 따라 엔진 토크가 변화하도록 엔진(10)을 제어한다.The
모터 제어기(120)는 하이브리드 제어기(200)로부터 지시받은 모터 토크 기울기에 따라 모터 토크가 변화하도록 모터(20)를 제어한다. 또한, 모터 제어기(120)는 시동발전기(70)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The
변속 제어기(140)는 하이브리드 제어기(200)의 제어에 따라 변속기(40)에 구비되는 액추에이터를 제어하여 목표 변속단의 기어 결합을 제어할 수 있다. The
배터리 제어기(160)는, 배터리(60)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 충전상태(State Of Charge, SOC)를 관리 제어하며, 배터리(60)의 충방전 전류량을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충전되지 않도록 한다.The
전술한 구조의 하이브리드 차량은, 모터(20)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(Electric Vehicle mode), 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 모터(20)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(Hybrid Electric Vehicle mode), 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 제동 및 관성 에너지를 모터(20)의 발전을 통해 회수하여 배터리(60)에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode)(RB 모드) 등의 주행 모드로 운행할 수 있다.In the hybrid vehicle of the above-described structure, the electric vehicle mode (EV mode), which is a pure electric vehicle mode using only the power of the
도 2는 종래의 모드 변환 구간의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a conventional method for controlling a mode conversion section.
도 2를 참조하면, 상부에 시간에 따른 토크의 변화가 그래프로 도시되고, 중간 부분에 시간에 따른 연료량의 변화가 그래프로 도시되고, 하부에 시간에 따른 점화각의 변화가 그래프로 도시된다.Referring to FIG. 2, a change in torque over time is shown in a graph at the top, a change in fuel amount over time is shown in a graph in a middle portion, and a change in ignition angle over time is shown in a graph at the bottom.
하이브리드 차량이 EV 모드로 주행 중인 경우, 엔진 토크는 0이고 모터 토크는 요구 토크와 같다. 따라서 하이브리드 차량은 모터로부터 발생되는 동력을 이용하여 주행하고 있으며, 연료량과 점화각은 각각 0이다.When the hybrid vehicle is running in the EV mode, the engine torque is zero and the motor torque is equal to the required torque. Therefore, the hybrid vehicle is traveling by using the power generated from the motor, and the amount of fuel and the ignition angle are each zero.
EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에서, 엔진 토크는 엔진 토크 기울기(θ1)에 따라 점차적으로 상승하고, 모터 토크는 모터 토크 기울기(θ2)에 따라 점차적으로 감소한다. 전술한 바와 같이, 종래의 하이브리드 차량은 엔진 토크가 최대한 빠르게 엔진 최적 운전점(EE)에 추종하도록 엔진 토크를 급격히 증가시킨다. 또한 모터 토크는 모터 최적 운전점(ME)에 추종하도록 감소된다. 엔진 토크와 모터 토크의 합은 요구 토크가 될 수 있도록 제어된다.In the mode conversion section that is converted from the EV mode to the HEV mode, the engine torque gradually increases according to the engine torque slope θ 1 , and the motor torque gradually decreases according to the motor torque slope θ 2. As described above, the conventional hybrid vehicle rapidly increases the engine torque so that the engine torque follows the engine optimum operating point EE as quickly as possible. Also, the motor torque is reduced to follow the motor optimum operating point ME. The sum of the engine torque and the motor torque is controlled to become the required torque.
모드 변환 구간에서, 급격한 엔진 토크의 상승을 뒷받침하기 위해 연료량이 과다하게 필요하게 되고, 증가한 연료량의 완전연소를 위해 점화각은 지각(retard)되게 된다. 따라서 소모한 연료량에 비해 엔진이 발생시키는 동력이 작고, 연비 효율이 낮은 문제점이 있다.In the mode change section, an excessive amount of fuel is required to support a rapid increase in engine torque, and the ignition angle is retarded for complete combustion of the increased amount of fuel. Accordingly, there is a problem in that the power generated by the engine is small compared to the amount of fuel consumed, and fuel efficiency is low.
도 3은 본 발명의 한 실시 예에 따른 모드 변환 구간의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram illustrating a method of controlling a mode conversion section according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 상부에 시간에 따른 토크의 변화가 그래프로 도시되고, 중간 부분에 시간에 따른 연료량의 변화가 그래프로 도시되고, 하부에 시간에 따른 점화각의 변화가 그래프로 도시된다.Referring to FIG. 3, a change in torque over time is shown in a graph at the top, a change in fuel amount over time is shown in a graph in a middle portion, and a change in ignition angle over time is shown in a graph at the bottom.
하이브리드 차량이 EV 모드로 주행 중인 경우, 엔진 토크는 0이고 모터 토크는 요구 토크와 같다. 따라서 하이브리드 차량은 모터(20)로부터 발생되는 동력을 이용하여 주행하고 있으며, 연료량과 점화각은 각각 0이다.When the hybrid vehicle is running in the EV mode, the engine torque is zero and the motor torque is equal to the required torque. Accordingly, the hybrid vehicle is traveling using power generated from the
EV 모드에서 HEV 모드로 변환되는 모드 변환 구간에 진입하면, 하이브리드 제어기(200)는 운전자 요구 토크 및 가용 모터 토크에 기초하여 모터 토크 기울기(θM)의 절대값 및 엔진 토크 기울기(θE)가 최소가 되도록 결정한다. 모터 토크 기울기(θM)는 모터 토크가 현재 모터 토크로부터 모터 최적 운전점(ME)에 추종하는 데에 필요한 시간 대비 기울기이다. 엔진 토크 기울기(θE)는 엔진 토크가 현재 엔진 토크로부터 엔진 최적 운전점(EE)에 추종하는 데에 필요한 시간 대비 기울기이다. 따라서, 모터 토크 기울기(θM)의 절대값 및 엔진 토크 기울기(θE)가 최소가 된다는 것은, 도 2의 경우와 비교했을 때, 엔진 토크가 더 천천히 증가한다는 것이고, 모드 변환 구간이 더 길어짐을 의미한다.When entering the mode conversion section that is converted from the EV mode to the HEV mode, the hybrid controller 200 determines the absolute value of the motor torque slope (θ M ) and the engine torque slope (θ E ) based on the driver's required torque and the available motor torque. Decide to be minimal. The motor torque slope θ M is the slope versus time required for the motor torque to follow the motor optimum operating point ME from the current motor torque. The engine torque slope θ E is the slope versus time required for the engine torque to follow the engine optimum operating point EE from the current engine torque. Therefore, that the absolute value of the motor torque slope (θ M ) and the engine torque slope (θ E ) become minimum, compared to the case of FIG. 2, the engine torque increases more slowly, and the mode conversion section becomes longer. Means.
엔진 최적 운전점(EE)은 요구 토크에 대해서 엔진(10)에 요구되는 최적의 엔진 토크를 의미한다. 모터 최적 운전점(ME)은 엔진 최적 운전점(EE)과 요구 토크의 차이를 보충하도록 모터(20)에 요구되는 모터 토크를 의미한다. 도 3에서는 엔진 최적 운전점(EE)이 요구 토크보다 높으므로 여분의 토크가 발생하고, 하이브리드 제어기(200)는 모터 최적 운전점(ME)을 음의 값으로 설정하여, 여분의 토크를 모터(20)의 전력 발전에 사용할 수 있다.The engine optimum operating point EE means an optimum engine torque required for the
가용 모터 토크는 현재 시점에서 모터(20)가 발생시킬 수 있는 최대 모터 토크를 의미한다. 하이브리드 제어기(200)는 모터(20)의 개수 및 배터리(60)의 가용 전력 중 적어도 하나에 기초하여 가용 모터 토크를 연산할 수 있다.The available motor torque means the maximum motor torque that the
가용 모터 토크가 클수록 모터(20)로부터 생산될 수 있는 동력이 크고, 허용될 수 있는 모터 토크 기울기(θM)의 절대값이 작아질 수 있다. 즉, 가용 모터 토크가 클수록 엔진 토크를 더욱 천천히 증가시키더라도 모터(20)가 이를 보조할 수 있다. 허용될 수 있는 모터 토크 기울기는 허용 모터 토크 기울기(θAM)로 도 3에 도시되었으며, 하이브리드 제어기(200)는 허용 모터 토크 기울기(θAM)의 절대값보다 크도록 모터 토크 기울기(θM)의 절대값을 결정할 수 있다. 만약 모터 토크 기울기(θM)의 절대값이 허용 모터 토크 기울기(θAM)의 절대값보다 작은 경우, 모터(20)가 요구되는 모터 토크를 감당할 수 없거나 비효율적으로 감당하게 될 수 있으므로 바람직하지 않다.The greater the available motor torque, the greater the power that can be produced from the
운전자 요구 토크는 운전자의 조작에 의해 요구되는 토크를 의미한다. 하이브리드 제어기(200)는 엑셀페달 조작상태, 브레이크페달 조작상태, 차속 및 기어단 상태 중 적어도 하나에 기초하여 운전자 요구 토크를 연산할 수 있다. 운전자 요구 토크는 요구 토크에 반영될 수 있다.The driver's required torque means the torque required by the driver's operation. The
운전자 요구 토크가 작을수록 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1)가 작고, 하이브리드 제어기(200)는 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1)보다 크도록 엔진 토크 기울기(θE)를 결정할 수 있다.The smaller the driver's required torque is, the smaller the first allowable engine torque gradient θ AE1 is, and the
반면에 운전자 요구 토크가 크다면 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1) 또한 크게 설정된다. 즉, 운전자의 요구에 따라 엔진 토크를 급격하게 증가시킬 필요가 있다면 연비 효율이 낮더라도, 운전자의 요구에 부응하기 위해 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1)를 크게 설정한다. 따라서, 하이브리드 제어기(200)는 엔진 토크 기울기(θE)가 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1)보다 크도록 제어하므로, 사용자의 요구에 부응할 수 있다.On the other hand, if the driver's required torque is large, the first allowable engine torque slope θ AE1 is also set large. That is, if there is a need to rapidly increase the engine torque according to the driver's request, the first allowable engine torque slope θ AE1 is set to be large in order to meet the driver's demand, even if fuel efficiency is low. Accordingly, since the
지금까지의 설명에 따르면, 하이브리드 제어기(200)는 모터 토크 기울기(θM)의 절대값 및 엔진 토크 기울기(θE)가 최소가 되도록 제어하되, 각각 허용 모터 토크 기울기(θAM)의 절대값 및 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1)로 그 하한선을 두고 제한한다.According to the description so far, the
따라서 모터 토크 기울기(θM)의 절대값 및 엔진 토크 기울기(θE)가 무작정 최소가 되는 것은 아니며, 도 2의 경우와 달리, 엔진 토크가 천천히 증가하게 되어 연료량이 과다하게 필요하지 않고, 점화각은 진각(advance)될 수 있다. 따라서 불필요하게 소모되는 연료가 최소화되므로 연비 효율이 높게 된다.Therefore, the absolute value of the motor torque slope (θ M ) and the engine torque slope (θ E ) are not randomly minimized, and unlike the case of FIG. 2, the engine torque slowly increases so that an excessive amount of fuel is not required, and ignition The angle can be advanced. Therefore, fuel consumption efficiency is high because unnecessary fuel is minimized.
본 발명의 한 실시 예에 따른 하이브리드 차량은 제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)를 도입하여 엔진 토크 기울기(θE)를 더 제어할 수 있다.The hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention may further control the engine torque slope θ E by introducing the second allowable engine torque slope θ AE2.
제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)는 엔진 토크가 엔진 최적 운전점(EE)을 추종하는데 필요한 최적 연료량 및 대응하는 최적 점화각에 기초하여 결정될 수 있다. 하이브리드 제어기(200)는 결정된 제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)를 엔진 토크 기울기(θE)로 할 수 있다.The second allowable engine torque slope θ AE2 may be determined based on an optimal amount of fuel required for the engine torque to follow the engine optimal operating point EE and a corresponding optimal ignition angle. The
즉, 허용 모터 토크 기울기(θAM)의 절대값 및 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1)가 모터 토크 기울기(θM)의 절대값 및 엔진 토크 기울기(θE)의 하한선을 설정한다면, 제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)는 그 하한선 위에서 최적 연료량 및 최적 점화각에 대응하는 바람직한 엔진 토크 기울기(θE)일 수 있다. 제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)는 제1 허용 엔진 토크 기울기(θAE1)보다 크거나 같을 수 있다.That is, if the absolute value of the allowable motor torque slope (θ AM ) and the first allowable engine torque slope (θ AE1 ) set the absolute value of the motor torque slope (θ M ) and the lower limit of the engine torque slope (θ E ), 2 The allowable engine torque slope θ AE2 may be a desirable engine torque slope θ E corresponding to the optimum amount of fuel and the optimum ignition angle above its lower limit. The second allowable engine torque slope θ AE2 may be greater than or equal to the first allowable engine torque slope θ AE1.
어느 정도가 최적 연료량 및 최적 점화각인지 여부는 제조사, 차량, 엔진, 모터 등 구체적인 구성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 일반적인 운전자는 엑셀페달의 조작에 따라 엔진 토크가 엔진 최적 운전점(EE)까지 빠르게 상승하는 것을 원할 수 있고, 이러한 운전자의 요구를 어느 정도까지 반영하느냐는 제조사에 따라 달라질 수 있다. 한 실시 예로, 최적 점화각은 모드 변환 구간에서 최소한 지각되지 않고 진각되는 점화각일 수 있고, 이에 대응하여 최적 연료량이 결정될 수 있다.How much is the optimum fuel amount and the optimum ignition angle may vary depending on the specific configuration such as the manufacturer, vehicle, engine, and motor. For example, a general driver may want the engine torque to rapidly increase to the engine optimum operating point (EE) according to the operation of the accelerator pedal, and the degree to which the driver's request is reflected may vary depending on the manufacturer. As an example, the optimum ignition angle may be an ignition angle that advances without being perceived at least in the mode conversion section, and an optimum fuel amount may be determined corresponding thereto.
최적 연료량 및 대응하는 최적 점화각은 차량 제조 단계에서 LUT(LookUp Table)에 미리 기록될 수 있다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 더 상세히 설명한다. The optimum fuel quantity and the corresponding optimum ignition angle may be recorded in advance in a LUT (LookUp Table) at the vehicle manufacturing stage. This will be described in more detail with reference to FIG. 4.
다른 실시 예로서, 최적 연료량 및 대응하는 최적 점화각은 엔진 토크와 요구 토크에 기초하여 하이브리드 제어기(200)에서 계산될 수 있다. 엔진 토크 및 요구 토크를 입력으로 하여 최적 연료량 및 최적 점화각을 출력으로 하는 수학식은 제조사, 차량, 엔진, 모터 등 구체적인 구성에 따라 달리 정해질 수 있다.As another embodiment, the optimum fuel amount and the corresponding optimum ignition angle may be calculated by the
제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)는 복수 개일 수 있고, 하이브리드 제어기(200)는 복수의 제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2) 중 가장 큰 제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)를 엔진 토크 기울기(θE)로 결정할 수 있다. 따라서, 하이브리드 차량은 연비의 비효율이 없는 한도에서 엔진 토크를 빠르게 상승시킬 수 있다.Second allowable engine torque gradient (θ AE2) has a plurality clear up can,
도 4는 본 발명의 한 실시 예에 따른 LUT를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an LUT according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면 LUT(400)에는 엔진 토크(ET0, ET1, ... ETn) 및 요구 토크(RT0, RT1, ... RTn)에 기초한 최적 연료량(FE00, FE01, ... FE0n, FE10, FE11, ... FE1n, FEn0, FEn1, ... FEnn) 및 이에 대응하는 최적 점화각(IE00, IE01, ... IE0n, IE10, IE11, ... IE1n, IEn0, IEn1, ... IEnn)의 복수 세트가 기록될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
따라서, 하이브리드 제어기(200)는 엔진 토크(ET0, ET1, ... ETn) 및 요구 토크(RT0, RT1, ... RTn)를 LUT(400)의 입력으로 하고, LUT(400)의 출력인 최적 연료량(FE00, FE01, ... FE0n, FE10, FE11, ... FE1n, FEn0, FEn1, ... FEnn) 및 이에 대응하는 최적 점화각(IE00, IE01, ... IE0n, IE10, IE11, ... IE1n, IEn0, IEn1, ... IEnn)을 이용하여 제2 허용 엔진 토크 기울기(θAE2)를 결정할 수 있다. 연료량 및 점화각에 따라 발생되는 엔진 토크는 주지 기술이므로 별도로 설명하지 않는다.Therefore, the
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings referenced so far and the detailed description of the invention described are merely illustrative of the present invention, which are used only for the purpose of describing the present invention, but are used to limit the meaning or the scope of the invention described in the claims It is not. Therefore, those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 엔진
20: 모터
30: 엔진 클러치
40: 변속기
50: 인버터
60: 배터리
70: 시동 발전기
80: 차륜
110: 엔진 제어기
120: 모터 제어기
140: 변속 제어기
160: 배터리 제어기
200: 하이브리드 제어기10: engine
20: motor
30: engine clutch
40: transmission
50: inverter
60: battery
70: starting generator
80: wheel
110: engine controller
120: motor controller
140: shift controller
160: battery controller
200: hybrid controller
Claims (18)
운전자 요구 토크 및 가용 모터 토크에 기초하여 모터 토크 기울기의 절대값 및 엔진 토크 기울기가 최소가 되도록 결정하는 하이브리드 제어기;
상기 모터 토크 기울기에 따라 모터 토크가 변화하도록 모터를 제어하는 모터 제어기; 및
상기 엔진 토크 기울기에 따라 엔진 토크가 변화하도록 엔진을 제어하는 엔진 제어기를 포함하고,
상기 가용 모터 토크가 클수록 허용 모터 토크 기울기의 절대값이 작고, 상기 하이브리드 제어기는 상기 허용 모터 토크 기울기의 절대값보다 크도록 상기 모터 토크 기울기의 절대값을 결정하는,
하이브리드 차량.In the mode conversion section from EV mode to HEV mode,
A hybrid controller that determines the absolute value of the motor torque slope and the engine torque slope to be minimum based on the driver's required torque and the available motor torque;
A motor controller controlling a motor to change a motor torque according to the motor torque slope; And
Including an engine controller for controlling the engine to change the engine torque according to the engine torque slope,
The larger the available motor torque, the smaller the absolute value of the allowable motor torque gradient, and the hybrid controller determines the absolute value of the motor torque gradient so that it is greater than the absolute value of the allowable motor torque gradient,
Hybrid vehicle.
상기 하이브리드 제어기는 상기 모터의 개수 및 배터리의 가용 전력 중 적어도 하나에 기초하여 상기 가용 모터 토크를 연산하는,
하이브리드 차량.The method of claim 1,
The hybrid controller calculates the available motor torque based on at least one of the number of motors and available power of the battery,
Hybrid vehicle.
상기 하이브리드 제어기는 엑셀페달 조작상태, 브레이크페달 조작상태, 차속 및 기어단 상태 중 적어도 하나에 기초하여 상기 운전자 요구 토크를 연산하는,
하이브리드 차량.The method of claim 2,
The hybrid controller calculates the driver's requested torque based on at least one of an accelerator pedal operation state, a brake pedal operation state, a vehicle speed and a gear stage state,
Hybrid vehicle.
상기 운전자 요구 토크가 작을수록 제1 허용 엔진 토크 기울기가 작고,
상기 하이브리드 제어기는 상기 제1 허용 엔진 토크 기울기보다 크도록 상기 엔진 토크 기울기를 결정하는,
하이브리드 차량.The method of claim 1,
The smaller the driver's required torque, the smaller the first allowable engine torque slope,
The hybrid controller determines the engine torque slope to be greater than the first allowable engine torque slope,
Hybrid vehicle.
제2 허용 엔진 토크 기울기는 상기 엔진 토크가 엔진 최적 운전점을 추종하는데 필요한 최적 연료량 및 대응하는 최적 점화각에 기초하여 결정되고,
상기 하이브리드 제어기는 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정하는,
하이브리드 차량.The method of claim 5,
The second allowable engine torque slope is determined based on the optimum fuel amount required for the engine torque to follow the engine optimum operating point and the corresponding optimum ignition angle,
The hybrid controller determines the second allowable engine torque slope as the engine torque slope,
Hybrid vehicle.
상기 최적 연료량 및 상기 최적 점화각은 상기 엔진 토크 및 요구 토크에 대응하여 LUT(lookup table)에 기록되어 있는,
하이브리드 차량.The method of claim 6,
The optimum fuel amount and the optimum ignition angle are recorded in a lookup table (LUT) corresponding to the engine torque and required torque,
Hybrid vehicle.
상기 제2 허용 엔진 토크 기울기는 복수 개이고,
상기 하이브리드 제어기는 복수의 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기 중 가장 큰 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정하는
하이브리드 차량.The method of claim 6,
The second allowable engine torque slope is plural,
The hybrid controller determines the largest second allowable engine torque gradient among the plurality of second allowable engine torque gradients as the engine torque gradient.
Hybrid vehicle.
상기 하이브리드 제어기는 상기 모터 토크 및 상기 엔진 토크의 합이 요구 토크가 되도록 상기 모터 토크 기울기 및 상기 엔진 토크 기울기를 결정하는,
하이브리드 차량.The method of claim 6,
The hybrid controller determines the motor torque slope and the engine torque slope such that the sum of the motor torque and the engine torque becomes a required torque,
Hybrid vehicle.
운전자 요구 토크 및 가용 모터 토크를 연산하는 단계;
상기 운전자 요구 토크 및 상기 가용 모터 토크에 기초하여 모터 토크 기울기의 절대값 및 엔진 토크 기울기가 최소가 되도록 결정하는 단계;
상기 모터 토크 기울기에 따라 모터 토크가 변화하도록 모터를 제어하는 단계;
상기 엔진 토크 기울기에 따라 엔진 토크가 변화하도록 엔진을 제어하는 단계;
상기 가용 모터 토크가 클수록 허용 모터 토크 기울기의 절대값이 작도록 결정하는 단계; 및
상기 허용 모터 토크 기울기의 절대값보다 크도록 상기 모터 토크 기울기의 절대값을 결정하는 단계를 포함하는
하이브리드 차량의 제어 방법.In the mode conversion section from EV mode to HEV mode,
Calculating a driver's required torque and an available motor torque;
Determining an absolute value of a motor torque slope and an engine torque slope to be minimum based on the driver's requested torque and the available motor torque;
Controlling the motor to change the motor torque according to the motor torque slope;
Controlling the engine so that the engine torque changes according to the engine torque slope;
Determining that the absolute value of the allowable motor torque slope is smaller as the available motor torque increases; And
Including the step of determining the absolute value of the motor torque slope to be greater than the absolute value of the allowable motor torque slope
Hybrid vehicle control method.
상기 가용 모터 토크를 연산하는 단계에서,
상기 가용 모터 토크는 모터의 개수 및 배터리의 가용 전력 중 적어도 하나에 기초하여 연산되는,
하이브리드 차량의 제어 방법.The method of claim 10,
In the step of calculating the available motor torque,
The available motor torque is calculated based on at least one of the number of motors and the available power of the battery,
Hybrid vehicle control method.
상기 운전자 요구 토크를 연산하는 단계에서,
상기 운전자 요구 토크는 엑셀페달 조작상태, 브레이크페달 조작상태, 차속 및 기어단 상태 중 적어도 하나에 기초하여 연산되는,
하이브리드 차량의 제어 방법.The method of claim 11,
In the step of calculating the driver's required torque,
The driver's requested torque is calculated based on at least one of an accelerator pedal operation state, a brake pedal operation state, a vehicle speed and a gear stage state,
Hybrid vehicle control method.
상기 운전자 요구 토크가 작을수록 제1 허용 엔진 토크 기울기가 작도록 결정하는 단계; 및
상기 제1 허용 엔진 토크 기울기보다 크도록 상기 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계를 더 포함하는
하이브리드 차량의 제어 방법.The method of claim 10,
Determining that the first allowable engine torque slope is smaller as the driver's requested torque is smaller; And
Further comprising the step of determining the engine torque slope to be greater than the first allowable engine torque slope
Hybrid vehicle control method.
상기 엔진 토크가 엔진 최적 운전점을 추종하는데 필요한 최적 연료량 및 대응하는 최적 점화각에 기초하여 제2 허용 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계; 및
상기 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정하는 단계를 더 포함하는
하이브리드 차량의 제어 방법.The method of claim 14,
Determining a second allowable engine torque slope based on an optimum fuel quantity and a corresponding optimum ignition angle required for the engine torque to follow the engine optimum operating point; And
Further comprising the step of determining the second allowable engine torque slope as the engine torque slope
Hybrid vehicle control method.
상기 최적 연료량 및 상기 최적 점화각은 상기 엔진 토크 및 요구 토크에 대응하여 LUT에 기록되어 있는,
하이브리드 차량의 제어 방법.The method of claim 15,
The optimum fuel amount and the optimum ignition angle are recorded in the LUT corresponding to the engine torque and the required torque,
Hybrid vehicle control method.
상기 제2 허용 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계에서,
상기 제2 허용 엔진 토크 기울기는 복수 개이고, 복수의 상기 제2 허용 엔진 토크 기울기 중에서 가장 큰 제2 허용 엔진 토크 기울기를 상기 엔진 토크 기울기로 결정하는,
하이브리드 차량의 제어 방법.The method of claim 15,
In the step of determining the second allowable engine torque slope,
The second allowable engine torque gradient is plural, and the largest second allowable engine torque gradient among the plurality of second allowable engine torque gradients is determined as the engine torque gradient,
Hybrid vehicle control method.
상기 모터 토크 및 상기 엔진 토크의 합이 요구 토크가 되도록 상기 모터 토크 기울기 및 상기 엔진 토크 기울기를 결정하는 단계를 더 포함하는
하이브리드 차량의 제어 방법.
The method of claim 16,
Further comprising the step of determining the motor torque slope and the engine torque slope such that the sum of the motor torque and the engine torque becomes a required torque
Hybrid vehicle control method.
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