JP2014114003A - ハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法およびシステム - Google Patents

ハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法およびシステム Download PDF

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Abstract

【課題】トルクコンバータのないハイブリッド車両の変速時に変速振動および衝撃を駆動モータの逆位相制御を通して低減するハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法およびシステムを提供する。
【解決手段】トルクコンバータのないハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法において、前記ハイブリッド車両の変速制御器から変速指令があるかを判断する段階S110と、前記変速指令があると、前記変速指令による少なくとも3つのフェーズ(phase)に細分化された変速区間を確認する段階S120と、前記細分化された該当変速区間がアンチジャーク許容変速区間であるか判断する段階S130と、前記該当変速区間がアンチジャーク許容変速区間であれば、前記該当変速区間で発生する振動および衝撃を低減または減殺させるために前記ハイブリッド車両の駆動モータを設定された値で逆位相制御する段階S140とを含むことができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、トルクコンバータのないハイブリッド車両の変速時に変速振動および衝撃を駆動モータの逆位相制御を通して低減するハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法およびシステムに関する。
周知のように、ハイブリッド車両(hybrid electric vehicle)は内燃機関エンジン(internal combustion engine)とバッテリー電源を共に使用する。つまり、ハイブリッド車両は内燃機関エンジンの動力と駆動モータの動力を効率的に組み合わせて使用する。
前記ハイブリッド車両は一例として図1に示したように、エンジン10と、駆動モータ20と、エンジン10と駆動モータ20の間で動力を断続するエンジンクラッチ30と、変速機40と、差動ギヤ装置50と、バッテリー60と、前記エンジン10を始動させるか、前記エンジン10の回転力によって発電をする始動発電機70と、車輪80を含むことができる。
また、前記ハイブリッド車両は、ハイブリッド車両の全体動作を制御するハイブリッド制御器(HCU;hybrid control unit)200と、エンジン10の動作を制御するエンジン制御器(ECU;engine control unit)110と、駆動モータ20の動作を制御するモータ制御器(MCU;motor control unit)120と、変速機40の動作を制御する変速制御器(TCU;transmission control unit)140と、バッテリー60を制御し管理するバッテリー制御器(BCU;battery control unit)160を含むことができる。
前記バッテリー制御器160は、バッテリー管理システム(BMS;battery management system)と称することができる。前記始動発電機70は、ISG(integrated starter & generator)またはHSG(hybrid starter & generator)と称されることもある。
前記のようなハイブリッド車両は、駆動モータ20の動力のみを利用する純粋なハイブリッド自動車モードであるEVモード(electric vehicle mode)、エンジン10の回転力を主動力としながら駆動モータ20の回転力を補助動力として利用するHEVモード(hybrid electric vehicle mode)、車両の制動あるいは慣性による走行時に制動および慣性エネルギーを前記駆動モータ20の発電を通して回収してバッテリー60を充電する回生制動モード(regenerative braking mode)(RBモード)などの走行モードで運行することができる。
このようにハイブリッド車両は、エンジンの機械的エネルギーとバッテリーの電気エネルギーを共に利用し、エンジンと駆動モータの最適作動領域を利用することはもちろん制動時には駆動モータでエネルギーを回収するため、燃費向上および効率的なエネルギーの利用が可能となる。
しかし、前記のようなハイブリッド車両では、トルクコンバータ(torque converter)の代わりにエンジンクラッチを利用してエンジンと自動変速機が結合されることにより、既存のトルクコンバータが有する機械的(passive)ダンピング効果を得ることができない短所がある。
このようにハイブリッド車両では別途のダンピング手段が排除されるかまたはダンピング手段が小さくなることによって、変速時、チップ−イン/アウト(Tip−in/out、加速ペダルを踏むか加速ペダルから足を離す動作)時、そしてエンジンクラッチ結合時、駆動軸の振動発生と共にショックおよびジャーク(Shock & Jerk:瞬間的な急激な動き)のような衝撃現象が発生して、乗車感および運転性の低下を招く問題点がある。
つまり、前記ハイブリッド車両は、トルクソース(torque sorce)(エンジン、モータ)と駆動系の間に存在するダンピング手段が排除されるかまたはダンピング手段が小さいために、前記トルクソースからの振動、変速時振動および外部からの振動がよく減殺されない問題点がある。
したがって、前記ハイブリッド車両は、前記トルクソースからの振動や外部からの振動を効果的に低減させない場合に、運転性および乗車感が良くないこともある。
このような問題点を解決するための従来の技術の実施形態は、エンジン制御器(ECU;engine control unit)を通して点火時期を遅延させる方法でアンチジャークを行った。
このような従来の技術の一例は、日本公開特許特開2006−97622号に開示されている。
しかし、前記日本公開特許は、アンチジャークによる意図しない衝撃を解消しようとクリープ(creep)発進時や変速時にアンチジャークを停止することを目的とするため、実質的にジャークを低減させることができない問題点がある。
この背景技術部分に記載された事項は発明の背景に対する理解を増進させるために作成されたものであって、この技術が属する分野における通常の知識を有する者にすでに知られた従来の技術でない事項を含むことができる。
特開2006−97622号公報(2006年4月13日公開)
したがって、本発明が解決しようとする課題は、コンバータのないハイブリッド車両の変速時に変速衝撃を駆動モータの逆位相制御を通して低減するハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法およびシステムを提供することである。
また、本発明が解決しようとする課題は、変速区間をアンチジャークを許容する区間および禁止する区間に細分化して、アンチジャークを許容する区間でモータ制御器(MCU;motor control unit)を利用して駆動モータを逆位相制御して変速による衝撃を低減するハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法およびシステムを提供することである。
前記課題を解決するための本発明の実施形態によるハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法は、トルクコンバータのないハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法において、前記ハイブリッド車両の変速制御器から変速指令があるかを判断する段階と、前記変速指令があると、前記変速指令による少なくとも3つのフェーズ(phase)に細分化された変速区間を確認する段階と、前記細分化された該当変速区間がアンチジャーク許容変速区間であるか判断する段階と、前記該当変速区間がアンチジャーク許容変速区間であれば、前記該当変速区間で発生する振動および衝撃を低減または減殺させるために前記ハイブリッド車両の駆動モータを設定された値で逆位相制御する段階とを含むことができる。
前記変速指令は、車速信号および加速ペダル位置センサー(APS;accelerator pedal sensor)信号に基づいて発生することができる。
前記変速区間は、少なくとも変速準備区間と実変速区間および変速終了区間に細分化されてもよい。
前記変速準備区間および変速終了区間はアンチジャーク許容区間に設定し、前記実変速区間はアンチジャーク禁止区間に設定することができる。
前記変速準備区間および変速終了区間は、変速遂行時にギヤ比の変更はなく油圧制御による変速機のトルクレベルのみ変動する区間に設定され、前記実変速区間は、変速遂行時に目標ギヤ比を追従するためにギヤ比が変動する区間に設定されてもよい。
前記細分化された変速区間は、それぞれアンチジャーク許容区間またはアンチジャーク禁止区間にマッチングされてマップに形成されてもよい。
また、前記課題を解決するための本発明の他の実施形態によるハイブリッド車両のアンチジャーク制御システムは、エンジンおよび駆動モータの動力が適切に組み合わせられて運行されるハイブリッド車両のアンチジャーク制御システムにおいて、前記エンジンと駆動モータの動力連結を断続するエンジンクラッチと、運転者によって操作される加速ペダルと、前記ハイブリッド車両の車速を感知する車速センサーと、前記ハイブリッド車両の変速機を制御する変速制御器と、前記ハイブリッド車両の駆動モータを制御するモータ制御器と、前記加速ペダル、車速センサー、変速制御器およびモータ制御器の信号に基づいて変速遂行時にアンチジャークを制御するアンチジャーク制御器とを含み、前記アンチジャーク制御器は、前記本発明の実施形態によるハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法を遂行するための設定されたプログラムによって動作することができる。
前述のように本発明の実施形態によれば、コンバータのないハイブリッド車両の変速時に変速衝撃を駆動モータの逆位相制御を通して効果的に正確に低減することができる。
本発明の実施形態によれば、変速区間をアンチジャークを許容する区間および禁止する区間に細分化して、アンチジャークを許容する区間でモータ制御器(MCU;motor control unit)を利用して駆動モータを逆位相制御して変速による衝撃を効率的に低減することができる。
本発明の実施形態によれば、エンジンより応答性と制御性に優れた駆動モータを使用してアンチジャーク制御を行うことによってアンチジャーク性能を向上させることができる。
一般的なハイブリッド車両の概略的な構成図である。 本発明の実施形態によるハイブリッド車両のアンチジャーク制御システムの構成図である。 本発明の実施形態によるハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法のフローチャートである。 本発明の実施形態による細分化された変速区間を示したグラフである。 本発明の実施形態による細分化された変速区間に対応するアンチジャーク許容および禁止区間を示したグラフである。
以下、添付した図面を参考として、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態に具体化することもできる。
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を含むというとき、これは特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。
明細書全体にわたって同一の参照番号で表示された部分は同一の構成要素を意味する。
図1は本発明の実施形態によるアンチジャーク制御システムが適用されるハイブリッド車両を概略的に示した図面である。
図1に示されているように本発明の実施形態によるアンチジャーク制御システムが適用されるハイブリッド車両は、エンジン10と、モータ20と、エンジン10とモータ20の間で動力を断続するエンジンクラッチ30と、変速機40と、差動ギヤ装置50と、バッテリー60と、前記エンジン10を始動させるか前記エンジン10の出力によって発電をする始動/発電モータ70と、車輪80と、ハイブリッド車両の全体動作を制御するハイブリッド制御器(HCU;hybrid control unit)110と、バッテリー60を管理制御するバッテリー制御器(BCU;battery control unit)120と、モータ20の動作を制御するモータ制御器(MCU;motor control unit)200とを含むことができる。
図2は本発明の実施形態によるアンチジャーク制御システムを示したブロック図である。
本発明の実施形態によるアンチジャーク制御システムは、変速遂行中に発生する振動および衝撃を抑制したり低減させるアンチジャーク制御システムである。
このような本発明の実施形態によるアンチジャーク制御システムは、エンジン10と駆動モータ20の動力連結を断続するエンジンクラッチ30と、運転者によって操作される加速ペダル310と、前記ハイブリッド車両の車速を感知する車速センサー330と、変速機の入力軸速度を感知する変速機入力軸速度センサー42と、前記ハイブリッド車両の変速機40を制御する変速制御器(TCU;transmission control unit)140と、前記ハイブリッド車両の駆動モータを制御するモータ制御器(MCU;motor control unit)120と、前記加速ペダル310、車速センサー330、変速制御器140、およびモータ制御器120の信号に基づいて変速遂行時にアンチジャークを制御するアンチジャーク制御器300とを含む。
前記エンジンクラッチ30は、一般的なハイブリッド車両に装着されるエンジンクラッチにすることができる。
前記エンジンクラッチ30によって一般自動車の変速機に装着されるトルクコンバータが、本発明の実施形態によるアンチジャーク制御システムが適用されるハイブリッド車両では削除される。
つまり、本発明の実施形態によるアンチジャーク制御システムが適用されるハイブリッド車両にはトルクコンバータがない。
前記加速ペダル310は自動車に適用される一般的な加速ペダルである。前記加速ペダル310の操作による加速ペダルの位置は、加速ペダル位置センサー(APS;accelerator position sensor)320によって検出される。
前記加速ペダル位置センサー320は、自動車に適用される一般的な加速ペダル位置センサーにすることができる。
前記車速センサー330は、本発明の実施形態では一例としてホイールに付着されて回転速度を検出する車速センサーであるか、他の例としては変速機の終減速ギヤに付着される車速センサーにすることができるが、本発明の保護範囲が必ずしもこれに限定されると理解されてはいけない。これと異なる車速センサーであっても、実質的な車速に相応する値の計算を可能にするセンサーであれば本発明の技術的な思想を適用することができる。
前記変速機入力軸速度センサー42は、一般的なハイブリッド車両に設置されて変速機40入力軸の速度を感知するセンサーにすることができる。
前記変速制御器140は、図4および図5に示したように、変速機40に変速指令を下して変速が行われるようにする。
前記変速制御器140は、車速情報および加速ペダル位置情報などに基づいて前記変速指令を下すことができる。
前記変速制御器140は、現在変速段および目標変速段、エンジン10トルクおよび駆動モータ20トルクなどの様々な情報を利用して変速機40内部のクラッチに油圧を伝達して変速制御を行うことができる。
前記変速制御器140は、図4および図5に示したように、変速区間を細分化して変速制御を行う。
前記変速区間は、変速制御器(TCU)の開発企業によって様々なフェーズ(phase)に細分化されることができる。
前記変速制御器140は、変速特性によってフェーズ別にアンチジャーク許容信号または禁止信号を設定してモータ制御器120に提供することができる。
本発明の実施形態によるアンチジャーク制御器300は、前記変速制御器140および/またはモータ制御器120から前記細分化された変速区間別にアンチジャーク許容信号または禁止信号の伝達を受けて、変速遂行中にアンチジャークを行う。
図4および図5に示した変速フェーズは、変速制御器開発企業によってその用途が異なって使用することができるが、図示された3つの区間(変速準備区間−実変速区間−変速終了区間)は変速制御器で共通的に提供される。
一般に、変速遂行中の変速振動および衝撃は、変速準備区間と変速終了区間に相当するトルクフェーズ区間で発生すると知られている。
したがって、本発明の実施形態によるアンチジャーク制御器300は、トルクフェーズ区間ではアンチジャークを行い、実変速区間に相当するイナーシャ(inertia)区間ではアンチジャークを行わない。
本発明の実施形態で、前記トルクフェーズ区間は、変速制御時にギヤ比の変更なしに変速機クラッチの油圧制御によるトルクレベルのみ変動される変速制御区間と定義することができる。
本発明の実施形態で、前記イナーシャフェーズ区間は、目標ギヤ比を追従するようにギヤ比が変動され、クラッチスリップが発生する変速制御区間と定義することができる。
前記アンチジャーク制御器300は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のマイクロプロセッサーまたは前記マイクロプロセッサーを含むハードウェアであって、前記設定されたプログラムは後述する本発明の実施形態によるアンチジャーク制御方法を遂行するための一連の命令で形成される。
本発明の実施形態で、前記アンチジャーク制御器300は、駆動モータ20を制御するモータ制御器(MCU)と、変速機40を制御する変速制御器(TCU)と、ハイブリッド車両の全体動作を制御するハイブリッド制御器(HCU)とを含むことができる。
後述する本発明の実施形態によるアンチジャーク制御方法で、その一部プロセスは前記アンチジャーク制御器によって、他の一部プロセスは前記モータ制御器、前記変速制御器または前記ハイブリッド制御器によって遂行されることにすることができる。
しかし、本発明の保護範囲が後述する実施形態で説明されるとおりのものに限定されると理解されてはいけない。本発明の実施形態での説明と異なる組み合わせで制御器を実現することができる。または前記アンチジャーク制御器、モータ制御器、変速制御器およびハイブリッド制御器が実施形態で説明されたものとは異なる組み合わせのプロセスを遂行することにすることができる。
以下、本発明の実施形態によるハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法を添付された図面を参照して詳しく説明する。
図3は本発明の実施形態によるハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法を示したフローチャートである。
図3に示されているように、アンチジャーク制御器300は変速制御器140から変速のための変速指令が出力されるかを判断する(S110)。
前記変速制御器140は、前記変速指令を従来の技術のように、車速信号および加速ペダル位置センサー(APS;accelerator pedal sensor)信号に基づいて発生することができる。
前記車速信号は、車速センサー330で感知されて出力される。前記加速ペダル位置センサー信号は、加速ペダル位置センサー320から出力される。
前記変速制御器140は前記変速指令を出力する時、モータ制御器120に図4および図5に示したような変速準備区間、実変速区間および変速終了区間に関する情報を提供する。
図4に示した変速指令はダウンシフト(down shift)変速指令であり、図5に示した変速指令はアップシフト(up shift)変速指令である。
S110段階で前記変速制御器140から変速指令が出力されたと判断されると、前記アンチジャーク制御器300は前記モータ制御器120に提供される変速準備区間、実変速区間および変速終了区間に関する情報を確認する(S120)。
図5で変速準備区間の開始点はシフトスタート(shift start)と定義され、変速準備区間の終了点(または実変速区間の開始点)はシフトビギン(shift begin)と定義され、実変速区間の終了点(または変速終了区間の開始点)はシフトフィニッシュ(shift finish)と定義され、変速終了区間の終了点はシフトエンド(shift end)と定義される。
前記シフトスタートは変速制御開始指令発生時点であり、シフトビギンは変速機で実質的なギヤ比変動が発生する変速機クラッチのスリップ開始点であり、シフトフィニッシュは実質的な変速機のギヤ比変動が完了した時点であり、シフトエンドは変速制御が完了した時点である。
前記アンチジャーク制御器300は、前記変速準備区間と変速終了区間をアンチジャーク許容区間に設定し、実変速区間をアンチジャーク禁止区間に設定する。
前記アンチジャーク制御器300は、前記変速準備区間および変速終了区間を変速遂行時にギヤ比の変更はなく油圧制御による変速機のトルクレベルのみ変動される区間に設定し、実変速区間を変速遂行時に目標ギヤ比を追従するためにギヤ比が変動される区間に設定する。
前記変速準備区間と変速終了区間および実変速区間はそれぞれ図5に示したようにさらに細分化された区間に分けることができる。
例えば、前記変速準備区間は図5で1区間から4区間に細分化することができ、実変速区間は5区間から6区間に細分化することができ、変速終了区間は7区間から9区間に細分化することができる。
前記細分化した変速区間は、図5に示された表のように、アンチジャーク許容区間またはアンチジャーク禁止区間とマッチングされてマップに形成されることができる。前記マップはアンチジャーク制御器300に保存されて利用できるのはもちろんである。
S120で、前記各変速区間の情報が確認されたら、アンチジャーク制御器300は変速制御器140による変速制御遂行中に該当変速区間がアンチジャーク許容区間であるかを判断する(S130)。
S130で、該当変速区間がアンチジャーク許容区間であると判断されると、アンチジャーク制御器300は前記該当変速区間で発生する振動および衝撃を低減または減殺させるために前記ハイブリッド車両の駆動モータ20を設定された値で逆位相駆動制御する(S140)。
前記アンチジャーク制御器300は、駆動モータ20に印加される電流を制御することによって前記逆位相駆動制御を達成することができる。
したがって、本発明の実施形態によれば、ハイブリッド車両の変速時に変速振動および衝撃を駆動モータの逆位相制御を通して効果的に低減および減殺することができる。
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
10 エンジン
20 駆動モータ
30 エンジンクラッチ
40 変速機
120 エンジン制御器
140 変速制御器
300 アンチジャーク制御器

Claims (7)

  1. トルクコンバータのないハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法において、
    前記ハイブリッド車両の変速制御器から変速指令があるかを判断する段階と、
    前記変速指令があると、前記変速指令による少なくとも3つのフェーズ(phase)に細分化された変速区間を確認する段階と、
    前記細分化された該当変速区間がアンチジャーク許容変速区間であるかを判断する段階と、
    前記該当変速区間がアンチジャーク許容変速区間であれば、前記該当変速区間で発生する振動および衝撃を低減または減殺させるために前記ハイブリッド車両の駆動モータを設定された値で逆位相制御する段階とを含むハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法。
  2. 前記変速指令は、車速信号および加速ペダル位置センサー(APS;accelerator pedal sensor)信号に基づいて発生することを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法。
  3. 前記変速区間は、少なくとも変速準備区間と実変速区間および変速終了区間に細分化されたことを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法。
  4. 前記変速準備区間および変速終了区間はアンチジャーク許容区間に設定し、前記実変速区間はアンチジャーク禁止区間に設定することを特徴とする、請求項3に記載のハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法。
  5. 前記変速準備区間および変速終了区間は、変速遂行時にギヤ比の変更はなく油圧制御による変速機のトルクレベルのみ変動する区間に設定され、
    前記実変速区間は、変速遂行時に目標ギヤ比を追従するためにギヤ比が変動する区間に設定されることを特徴とする、請求項4に記載のハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法。
  6. 前記細分化された変速区間は、それぞれアンチジャーク許容区間またはアンチジャーク禁止区間にマッチングされてマップに形成されることを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド車両のアンチジャーク制御方法。
  7. エンジンおよび駆動モータの動力が適切に組み合わせられて運行されるハイブリッド車両のアンチジャーク制御システムにおいて、
    前記エンジンと駆動モータの動力連結を断続するエンジンクラッチと、
    運転者によって操作される加速ペダルと、
    前記ハイブリッド車両の車速を感知する車速センサーと、
    前記ハイブリッド車両の変速機を制御する変速制御器と、
    前記ハイブリッド車両の駆動モータを制御するモータ制御器と、
    前記加速ペダル、車速センサー、変速制御器およびモータ制御器の信号に基づいて変速遂行時にアンチジャークを制御するアンチジャーク制御器とを含み、
    前記アンチジャーク制御器は、請求項1乃至6のうちのいずれか一項の方法を遂行するための設定されたプログラムによって動作することを特徴とするハイブリッド車両のアンチジャーク制御システム。
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