KR100887797B1 - 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 클러치 및 자동변속기를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 오토크루즈 상황에서 EV모드와 HEV모드간의 잦은 천이를 방지하면서, 오르막 및 내리막길에서 모터에 의한 동력 보조 또는 저단 변속 등의 주행 운전점 결정을 제어할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 엔진, 모터, 6속 자동변속기가 일축상에 직결되어 있고, 엔진 및 모터간에 엔진 클러치가 배열된 형태의 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법에 있어서, 정상주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값과, 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 차별화시켜 그 설정값을 엔진 클러치 제어부에 입력하는 단계와; 정상주행모드인지, 오토크루즈 주행모드인지를 판단하는 단계와; 정상주행모드인 경우에는 정상주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치 제어부에 의한 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어가 이루어지는 단계와; 오토크루즈 주행모드인 경우에는 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치 제어부에 의한 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어가 이루어지는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법을 제공한다.
하이브리드, 차량, 오토크루즈, EV모드, HEV모드, 엔진 클러치, 모터, 변속

Description

하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법{Method for controlling Auto Cruise mode of HEV}
본 발명은 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 클러치 및 자동변속기를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 오토크루즈 상황에서 EV모드와 HEV모드간의 잦은 천이를 방지하면서, 오르막 및 내리막길에서 모터에 의한 동력 보조 또는 저단 변속 등의 주행 운전점 결정을 제어할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법에 관한 것이다.
향후 출시될 하이브리드 차량의 시스템 구성을 간략하게 살펴보면, 첨부한 도 1의 구성도에서 보는 바와 같이, 엔진(10), 모터(20), 6속 자동변속기(30)가 일축상에 직결되어 있고, 엔진(10) 및 모터(20)는 클러치(40)에 의하여 연결되어 있으며, 물론 이들의 동작을 위한 인버터, ISG(50), 고전압배터리 등을 포함하며, 제어수단으로서 미도시되었지만 HCU(Hybrid Control Unit), MCU(Motor Control Unit), BMS(Battery Management System) 등을 포함하고 있다.
이러한 구성을 기반으로 하는 하이브리드 차량의 주요 주행모드는 주지된 바와 같이, 모터 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 상기 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조모드인 HEV(hybrid electric vehicle)모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드를 포함한다.
도 1에 도시된 하이브리드 차량은 EV/HEV 모드가 있는 하이브리드 차량으로서, EV모드에서 HEV모드로 모드 변환시, 엔진 클러치(Engine Clutch)의 결합이 이루어지고, 엔진의 운전점 결정을 위해 자동변속기(Auto Transmission)를 사용하는 타입이다.
그러나, 하이브리드 차량이 오토크루즈 주행과 함께 EV모드에서 HEV모드로 모드 변환시, 다음과 같은 문제점이 있다.
주지된 바와 같이, 오토크루즈(Auto Cruise)는 정속주행장치로서, 간단한 작동 스위치 조작에 의해 자동으로 주행 속도가 일정하게 유지되도록 함으로써, 가속 페달 조작력을 대폭 저하시켜 운전의 편의성을 제공하는 장치이다.
물론, 오토크루즈 제어기(Auto Cruise Controller)에 의해 발생된 운전자의 요구 토크의 변화는 운전자가 직접적인 의사가 반영되는 APS에 의한 운전자의 요구토크 변화와 상이하다.
예를 들어, 오토크루즈 작동중에 운전자가 가속페달을 밟으면, 운전자가 현재 상태보다 더욱 가속을 필요로 하고 있다고 판단하여, 오토크루즈 제어기에 의한 밸브구동량을 넘은 시점에서부터 그 이상의 개방도에서는 운전자가 드로틀밸브를 직접 조작할 수 있도록 되어 있다.
이러한 오토크루즈 주행 모드에 의한 정속 주행속도가 하이브리드 차량의 EV모드와 HEV모드간의 천이가 이루어지는 경계 부근에서 설정될 경우, 잦은 엔진 클러치의 온/오프 현상이 발생되는 등 잦은 모드간 천이가 일어날 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 오르막 및 내리막과 같은 주행 상황에서 모터에 의한 동력 보조 또는 저단 변속 등의 주행 전략 필요하고, 특히 오토크루즈 상황에서의 운전점 결정을 위한 설정이 필요하다 하겠다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 오토크루즈 주행시 하이브리드 차량의 EV모드와 HEV 모드간의 잦은 천이가 일어날 수 있는 점을 방지하고자 그 히스테리시스 범위를 다르게 정해주고, 오투 크루즈 상황에서의 일반적인 변속 맵은 일반 주행 중의 변속 맵과 차이가 있으므로 언덕 등판 및 내리막 주행 시 기준 차속을 실제 차속이 못맞추는 상황이 발생되는 것을 방지하기 위해 모터 동력 및 변속단 변경(downshift)를 하여 속도 추종이 가능하도록 한 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 엔진, 모터, 6속 자동변속기가 일축상에 직결되어 있고, 엔진 및 모터간에 엔진 클러치가 배열된 형태의 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법에 있어서, 정상주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값과, 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 차별화시켜 그 설정값을 엔진 클러치 제어부에 입력하는 단계와; 정상주행모드인지, 오토크루즈 주행모드인지를 판단하는 단계와; 정상주행모드인 경우에는 정상주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치 제어부에 의한 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어가 이루어지는 단계와; 오토크루즈 주행모드인 경우에는 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치 제어부에 의한 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어가 이루어지는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법을 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 오토크루즈 주행 상황에서, 언덕 및 내리막 주행시 모터가 정지되는 단계 및 변속단 제어 단계가 동시에 더 이루어지되, 1단에서는 변속 맵에 의하여 변속단 제어가 이루어지고, 2단 이상에서는 다운 시프트 변속이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
1) 오토 크루즈 상황시, 일반 주행 상황과 EV모드와 HEV모드 천이를 결정하는 기준을 달리하여, 엔진 클러치의 잦은 오픈/클로즈(open/close)를 방지하여 운전성 향상을 제공할 수 있다.
2) 모터 보조 및 속도 추종성 저하시, 변속이 다운 시프트되도록 함으로써, 정해진 차속의 추종성을 향상시켜 동력 성능 향상을 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법중 엔진 클러치 거동 제어를 설명하는 제어 블럭도이고, 도 3은 운전점 결정 단계를 설명하는 제어 블럭도이며, 도 4는 EV/HEV 모드의 임계값 변경을 설명하는 순서도이다.
본 발명은 엔진(10), 모터(20), 6속 자동변속기(30)가 일축상에 직결되어 있고, 엔진(10) 및 모터(20)간에 엔진 클러치(40)가 배열된 형태의 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법으로서, 오토크루즈 주행 상황시, 엔진 클러치 거동 제어와, 주행로에 따른 운전점 결정 제어 단계로 대별된다.
상기 엔진 클러치 거동 제어는 잦은 EV모드와 HEV모드간의 천이에 의한 엔진 클러치의 잦은 오픈/클로즈를 방지하여 운전성 향상을 도모할 수 있는 제어 단계로 서, 그 제어 개념은 도 2의 제어 블럭도에 나타낸 바와 같다.
오토 크루즈 작동시, 운전자의 요구는 정해진 차속을 추종하기 위한 오토크루즈 제어기를 통해 결정되므로, 일반주행 상황시 APS의 개도에 의해 결정되는 운전자 요구와는 그 성향이 다를 수 밖에 없다.
즉, 일반주행 상황시에는 운전자 요구토크의 급격한 변화를 제한하기 위해 그 제어부에 필터(Filter)를 포함시켜 사용하나, 오토크루즈의 경우는 PI 제어기를 사용하여 운전자의 요구토크를 결정하므로 추가의 필터를 사용하지 않는다.
이로 인해, 오토크루즈 주행 상황의 경우, 운전자의 요구 토크 변화가 급격히 변할 수 있으며, 이 경우 EV모드 및 HEV모드 간의 잦은 모드 천이가 일어날 수 있으므로, 그 히스테리시스(Hysteresis)의 범위를 일반 주행과 다르게 설정해 줄 필요가 있다.
이에, 운전자 요구토크가 APS 개도에 의하여 결정되는 정상(일반)주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값과, 그리고 운전자 요구토크가 정해진 차속을 추종하는 오토크루즈 제어기에 의하여 결정되는 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 차별화시켜, 그 설정값을 엔진 클러치 제어부에 입력하여 엔진 클러치 제어시 기준값으로 사용할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 천이 임계값은 말 그대로 EV모드와 HEV모드 변환을 결정짓는 기준값으로서, FTP모드 연비 최적화에 의해 값을 정하며, 이때 이 값은 운전자 요구 토크 또는 파워가 될 수 있다.
만약, 정해진 값 부근에서 요구 토크나 파워가 머물 경우 모드의 잦은 천이가 일어날 수 있으므로 히스테리시스를 구현하게 되며, 오토크루즈 시에는 피드백 컨트롤러에 의해 그 값을 정하기 때문에 일반 주행에 비해 더 잦은 천이가 일어날 수 있으므로 그 범위를 더 크게 설정할 수 구조로 구현하게 된다.
실제 값은 시험을 통한 캘리브레이션에 의해 결정된다.
따라서, 상기 하이브리드 차량의 주행시 정상주행모드인지, 오토크루즈 주행모드인지를 예를들어, 하이브리드 차량의 주제어기인 HCU에서 판단하여, 그 결과를 엔진 클러치 제어부에 전송한다.
이에, 상기 엔진 클러치 제어부에는 정상주행모드인 경우에는 정상주행모드 에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어를 하게 되고, 반면에 오토크루즈 주행모드인 경우에는 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어가 이루어지도록 함으로써, 잦은 EV모드와 HEV모드간의 천이에 의한 엔진 클러치의 잦은 오픈/클로즈를 방지하여 운전성 향상을 도모할 수 있게 된다.
한편, 오토크루즈 주행시, 상기와 같은 엔진 클러치 제어와 함께 언덕 및 내리막 주행시 운전점 결정 제어가 하기와 같이 이루어져 동력 성능 향상을 도모할 수 있다.
오토크루즈 주행 상황에서의 일반적인 변속 맵은 정상(일반) 주행 중의 변속 맵과 차이가 있으며, 그 이유는 오토크루즈 주행시 요구토크가 급변할 수 있으므로 필요없는 변속이 일어나지 않도록 할 필요가 있기 때문이다.
그러나, 위와 같은 변속맵을 가지고 있는 경우, 언덕 등판 및 내리막 주행시 기준 차속을 실제 차속이 못맞추는 상황이 발생할 수 있으므로, 이러한 점을 해결하고자 본 발명은 모터 동력 및 변속단 변경(downshift)를 하여 속도 추종이 가능한 운전점 결정 제어를 실시하게 된다.
정상주행시에는 엔진 운전점 및 모터 운전점 결정이 이루어지고, 이에 맞는 변속단 제어가 변속 맵에 의해 결정된다.
반면에, 오토크루즈 주행상황중 언덕 등판 및 내리막 주행시, 기준 차속을 실제 차속이 못맞추는 상황이 발생할 수 있으므로, 엔진 운전점만을 결정하고, 모 터를 정지시켜 사용하지 않는 상태가 되도록 한다.
즉, 엔진 구동에 의한 주행이 이루어지도록 한다.
이때, 변속단 제어 단계로서, 1단에서는 변속 맵에 의하여 변속단 제어가 이루어지고, 2단 이상에서는 다운 시프트 변속이 이루어지도록 함으로써, 언덕 등판 및 내리막 주행시에도 기준 차속을 실제 차속이 따라가는 차속 추종성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 상황시, 잦은 EV모드와 HEV모드간의 천이에 의한 엔진 클러치의 잦은 오픈/클로즈를 방지하여 운전성 향상을 도모하고, 또한 언덕 및 내리막길에서 모터 보조에 의한 속도 추종성 저하시 추가적인 변속 다운 시프트가 이루어지도록 하여 정해진 차속의 추종성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 시스템 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법중 엔진 클러치 거동 제어를 설명하는 제어 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법중 운전점 결정 단계를 설명하는 제어 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법중 EV/HEV 모드의 임계값 변경을 설명하는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 엔진
20 : 모터
30 : 자동변속기
40 : 엔진 클러치
50 : ISG

Claims (2)

  1. 엔진, 모터, 6속 자동변속기가 일축상에 직결되어 있고, 엔진 및 모터간에 엔진 클러치가 배열된 형태의 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법에 있어서,
    정상주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값과, 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 차별화시켜 그 설정값을 엔진 클러치 제어부에 입력하는 단계와;
    정상주행모드인지, 오토크루즈 주행모드인지를 판단하는 단계와;
    정상주행모드인 경우에는 정상주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치 제어부에 의한 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어가 이루어지는 단계와;
    오토크루즈 주행모드인 경우에는 오토크루즈 주행모드에서의 EV모드 및 HEV모드간의 천이 임계값을 기준으로 엔진 클러치 제어부에 의한 엔진 클러치의 오픈 또는 클로즈 제어가 이루어지는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 오토크루즈 주행 상황에서, 언덕 및 내리막 주행시 모터가 정지되는 단계 및 변속단 제어 단계가 동시에 더 이루어지되, 1단에서는 변속 맵에 의하여 변속단 제어가 이루어지고, 2단 이상에서는 다운 시프트 변속이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 오토크루즈 주행 제어 방법.
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