KR100623756B1 - 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법 - Google Patents

엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량에서 모터를 이용하여 차량의 부압을 일정하게 유지하여 안정적인 제동력을 확보하여 주는 것으로, 하이브리드 차량의 모터가 차량 가속시 엔진 힘을 보조해주거나, 감속시 차량의 동력을 회수하는 하이브리드 모터 본래의 기능과는 별도로 차량의 브레이크 부압이 목표 부압 이하로 떨어지는 것을 방지하고, 차량의 부압을 일정하게 유지하여 안정적 제동력을 확보하도록 브레이크 부압이 일정 값 이하로 떨어지는 시점에서 모터 보조 토크값을 계산하여 모터 제어를 시작하여 차량의 부하로 인한 부압 감소를 모터 보조를 통해 보상해준다.
하이브리드, 차량, 부압, 제어

Description

엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법{VACUUM PRESSURE CONTROL METHOD OF HYBRID VEHICLE}
도 1은 종래 기술에 따라 차량에 적용되는 부스터의 동작원리를 도시한 도면.
도 2는 무단 변속기(CVT)가 장착된 하이브리드 차량의 기본 구성을 도시한 도면.
도 3은 브레이크 부압과 모터 보조 시간의 관계를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 개선 로직을 도시한 신호 흐름도.
본 발명은 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법에 관한 것이다.
통상적으로, 하이브리드 차량은 차량의 동력을 발생시키는 엔진과 엔진의 동력을 보조하는 모터, 엔진과 모터의 동력을 바퀴로 전달하는 변속기(무단 변속기(CVT))를 포함하여 이루어진다.
모터는 가속시 엔진의 힘을 보조하거나 초기 시동시 엔진을 구동하는 기능만 을 가지고 있다.
그런데, 종래 기술에 따른 하이브리드 차량의 경우 차량의 특성으로 인해 부압 형성에 어려움이 있으며 이로 인해 차량의 안정적 제동력 확보에 어려움이 있다.
부압 형성 어려움의 주요 원인은 다음과 같다.
아트킨슨 사이클(Atkinson Cycle, 기존 오토 사이클 대비 팽창비를 크게 한 고효율 사이클)을 사용하며, 무단 변속기(CVT) 부하와 알터네이터(Alternator) 부하가 그 원인이다.
도 1은 종래 기술에 따라 차량에 적용되는 부스터의 동작원리를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 부스터는 대기압과 진공원리를 응용하여, 바퀴에 전달되는 힘을 엔진 흡기쪽의 부압을 이용 증폭(약7배)하여 사용한다.
먼저, 부스터가 브레이크에 연결된 상태를 가정하면, 처음부터 부스터 내부는 진공상태 페달을 밟으면 밸브가 움직인다.
이때, 릴레이 밸브는 공기밸브를 열어 공기를 유입한다.
그러면, 유입된 공기는 마스터 실린더를 움직인다.
기압차이에 의한 대기의 이동(공기가 진공으로 이동하는 성질)을 이용한 부스터는 페달을 밟는 힘을 증폭하게 된다.
본 발명의 목적은 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량에서 모터를 이용하여 차량의 부압을 일정하게 유지하여 안정적 제동력을 확보할 수 있는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법에 있어서, 하이브리드 차량의 모터가 차량 가속시 엔진 힘을 보조해주거나, 감속시 차량의 동력을 회수하는 하이브리드 모터 본래의 기능과는 별도로 차량의 브레이크 부압이 목표 부압 이하로 떨어지는 것을 방지하고, 차량의 부압을 일정하게 유지하여 안정적 제동력을 확보하도록 브레이크 부압이 일정 값 이하로 떨어지는 시점에서 모터 보조 토크값을 계산하여 모터 제어를 시작하여 차량의 부하로 인한 부압 감소를 모터 보조를 통해 보상해주는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량에서 모터를 이용하여 차량이 일정한 부압을 유지할 수 있도록 하는 것으로, 기존 하이브리드 차량의 기능 외에 모터를 이용하여 차량의 부압을 일정하게 유지하여 안정적 제동력을 확보하도록 하는 것이다.
도 2는 무단 변속기(CVT)가 장착된 하이브리드 차량의 기본 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 브레이크 부압과 모터 보조 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 브레이크 부압이 일정 값 이하로 떨어지기 시작하면 모터제어를 시작한다.
이는 모터가 차량의 동력을 보조하여 구동력을 발생시키기 위함이 아니라 차량의 부하로 인한 부압 감소를 모터 보조를 통해 보상해주기 위함이다.
모터 보조를 통해 부압이 발생되는 원리는 다음과 같다.
모터 보조 토크 발생 → 요구 엔진 토크 감소 → 아이들 스피드 컨트롤러(ISC) 개도량 감소 → 흡기 포트 내 부압 상승 → 부스터 부압 상승
필요한 모든 모터 보조 토크 계산은 다음과 같다.
브레이크 부압이 목표 부압 이하로 떨어지기 시작해서 로우(Low) 판정 부압에 도달하면 제어를 시작한다.
엔진 시동이 유지될 수 있는 엔진 저항토크와 무단 변속기(CVT) 클러치 부하값을 제어부(ECU)로부터 받는다.
모든 부하를 포함한 엔진 아이들 요구 토크에 목표 부압 및 엔진 회전수(RPM)를 유지하는데 필요한 엔진토크 값을 감산하여 보조 토크값을 계산한다.
계산된 보조 토크값이 모터가 차량에 보조해주어야 하는 토크이며 여기에 목표 부압과 현재 부압의 차이를 이용한 피아이(PI) 제어값을 추가한다.
모터의 과부하와 엔진 회전수 변동을 막기 위해 최대, 최소값을 정하고 모터 토크 상승 비율을 제한한다.
모터 제어부(MCU)는 모터가 엔진에 보조해 주어야 하는 토크값을 엔진 제어 부(ECU)와 하이브리드 제어부(HCU)로 보낸다.
브레이크 부압이 종료 부압에 도달하면 제어를 종료한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 개선 로직을 도시한 신호 흐름도(Signal Flow)이다.
도 4를 참조하여 모터 제어부(MCU)로부터 엔진 제어부(ECU)로 공급되는 신호와 하이브리드 제어부(HCU)로 공급되는 신호를 구분하여 각각의 제어동작 흐름을 설명한다.
먼저, 모터 제어부(MCU)로부터 엔진 제어부(ECU)로 공급되는 신호에 따른 제어동작 흐름을 설명한다.
부압유지 모터 보조 토크(To ECU) → 요구 엔진 토크 감소 → ISC 개도량 감소 → 흡기포트내 부압 상승 → 부스터 부압 상승 → 부스터내 부압 상승으로 브레이크 페달 작동 가능.
이러한 상태에서 모터 제어부(MCU)로부터 하이브리드 제어부(HCU)로 공급되는 신호에 따른 제어동작 흐름은 다음과 같다.
부압유지 모터 보조 토크(To HCU) → 모터 구동 토크 증가 → 모터 구동 토크 증가로 엔진 토크 감소분 보상.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량 부압 개선 로직은 모터가 차량 가속시 엔진 힘을 보조해주거나, 감속시 차량의 동력을 회수하는 하이브리드 모터 본래의 기능과는 별도로 차량의 브레이크 부압이 목표 부압 이하로 떨어지는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법은 하이브리드 차량의 제동 성능을 향상시킬 수 있으며, 별도의 제동 보조 장치가 불필요한 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법에 있어서,
    차량 가속시 엔진 힘을 보조해주거나 감속시 차량의 동력을 회수하는 모터 본래의 기능과는 별도로 브레이크 부압이 목표 부압 이하로 떨어지는 것을 방지하고, 부압을 상시 일정하게 유지하여 안정된 제동력을 확보하도록 브레이크 부압이 일정 값 이하로 떨어지는 시점에서 모터 보조 토크값을 계산하여 모터 제어를 시작하여 차량의 부하로 인한 부압 감소를 모터의 보조를 통해 보상해주는 것을 특징으로 하는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    브레이크 부압이 목표 부압 이하로 떨어지기 시작해서 로우(Low) 판정 부압에 도달하는 가를 비교하는 단계와;
    브레이크 부압이 로우 판정 부압에 도달하면 엔진 시동이 유지될 수 있는 엔진 저항 토크와 무단 변속기(CVT) 클러치 부하값을 제어부(ECU)로부터 입력받는 단계와;
    모든 부하를 포함한 엔진 아이들 요구 토크에 목표 부압 및 엔진 회전수(RPM)를 유지하는데 필요한 엔진 토크 값을 감산하여 보조 토크값을 계산하는 단계와;
    계산된 보조 토크값으로 차량에 토크를 보조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 계산된 보조 토크값에 목표 부압과 현재 부압의 차이를 이용한 피아이(PI) 제어값을 추가하는 것을 특징으로 하는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    모터의 과부하와 엔진 회전수 변동을 막기 위해 최대, 최소값을 정하고 모터 토크 상승 비율을 제한하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법.
  5. 제2항에 있어서,
    모터가 엔진에 보조해 주어야 하는 토크값을 엔진 제어부와 하이브리드 제어부로 공급하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법.
  6. 제2항에 있어서,
    브레이크 부압이 종료 부압에 도달하면 부압 제어를 종료하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진과 모터가 탑재되는 하이브리드 차량의 부압 제어방법.
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