KR100901558B1 - 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진이 연속적인 토크 제어 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 주기적으로 바꿔줌으로써, 엔진의 소프트웨어 변경없이 하이브리드 시스템의 엔진을 제어할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 APS로부터 신호를 입력받아 HCU가 엔진 ECM에 토크를 요구하는 단계; 상기 엔진 ECM이 연속적인 토크 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 변경시키고, 토크리미트 및 스피드 리미트를 일정한 값으로 설정하는 단계; 및 상기 제어모드, 토크 및 스피드 리미트를 원래대로 재변경하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 제어모드의 변경 및 토크/스피드 리미트의 설정은 주기적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법을 제공한다.
하이브리드, 엔진, 토크
Description
본 발명은 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진이 연속적인 토크 제어 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 주기적으로 바꿔줌으로써, 엔진의 소프트웨어 변경없이 하이브리드 시스템의 엔진을 제어할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법에 관한 것이다.
자동차의 총 엔진 비용에서 전자 시스템이 차지하는 비중이 해마다 지속적으로 증가하고 있다. 전자 시스템 없이는 현행 법률 및 고객의 요구사항을 충족시킬 수 없게 되었다. 실제 엔진의 설계 변경으로 10배 이상의 배기가스 저감이 이루어졌다. 엔진 자동차에서 전자 장치의 효시는 가속린 엔진용 엔진 제어장치인 모트로닉과 디젤 엔진용 EDC(Electronic Diesel Control)이다. 오늘날 연비와 배기가스 저감은 엔진 설계의 가장 중요한 목표가 되고 있으며, 이와 관련하여 전자 시스템 의 역할이 크게 부각되고 있다.
최근에는 제어 시스템이 점차 복잡해지고 지능화됨과 동시에 마이크로프로세서 등과 같은 반도체 장치의 성능이 향상하고 가격이 낮아짐에 따라서 분산 제어 시스템에 대한 요구가 점차로 높아져 제어용 실시간 네트워크에 대한 필요성이 부각되고 있다.
이러한 제어용 실시간 네트워크의 통신을 지원하는 통신망으로 이용되는 것으로 캔(Controller Area Network ; 이하, 'CAN'이라 칭함)이 있다. 상기 CAN은 원래 1980년대에 차량용 네트워크 프로토콜로 개발된 것으로 성능이 우수하면서도 비용이 저렴하여 ISO에 의해서 직렬 통신 규약 ISO11898 국제 표준으로 지정되어 다른 산업 분야로의 적용이 활발하게 적용되고 있다.
특히, 1980년대에 최초로 자동변속기와 트랙션 컨트롤 시스템(TCS;Traction Control System)에 PWM 신호를 통해 엔진 제어 시스템과 다른 부품과의 상호 연결이 가능해졌다. 1991년에는 캔 버스가 새로운 디지털 데이터 통신을 실현했다.
한편, 90년대 중반까지, 엔진 제어장치의 기능은 제어하는 입출력 신호의 함수를 정정하는 정도였으며, 개별 엔진조건에 맞춰 조정되었다. 단지 외부와의 통신, 차량용 테스트 장비나 이모빌라이저와의 통신에만 표준화가 필요했다.
자동차에서 증가하는 통신 요구 때문에 차량의 다양한 제어 장치 간에 캔버스 같은 표준화된 빠른 통신 규격의 필요성이 대두되고 있다.
90년대 중반 이래, 기능들은 표준화 되고 포괄적인 코멘드 파라미터(command parameter)와 함께 물리적인 프로세스로 조정되었다. 예를 들면 토크는 이전의 수 량 계산을 대체했다. 또한 체계는 보쉬가 개발한 카트로닉 구조에 의해 표준화되었다.
처음으로 일정한 규칙을 사용함으로써 기능적인 관계에 따라 자동차의 완전한 전자 시스템을 기술할 수 있었다. 이와 함께 자동차 제조사들은 캔 표준에 기반한 특정 용도의 프로토콜을 개발하였다.
또한, 이것은 자동차 산업용 국제 표준인 SAE J1939로 제안되었고, 특히 차량의 캔통신은 SAE J1939의 범위 안에서 사용하게 되어 있다.
그런데, 차량의 엔진이 연속적인 토크(Torque) 제어명령을 요구(request)받고 설정된 시간이 지난 후에는 급출발 또는 비정상적인 상태로 인식하여 토크제어명령을 실행하지 않아 차량이 주행불가 상태에 이르는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 엔진이 연속적인 토크제어 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 주기적으로 바꿔줌으로써, 엔진의 소프트웨어 변경없이 엔진을 제어하여 종래의 토크제어명령 불수행으로 인한 주행불가현상의 발생을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법에 있어서,
APS로부터 신호를 입력받아 HCU가 엔진 ECM에 토크를 요구하는 단계;
상기 엔진 ECM이 연속적인 토크 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 변경시키고, 토크리미트 및 스피드 리미트를 일정한 값으로 설정하는 단계; 및
상기 제어모드, 토크 및 스피드 리미트를 원래대로 재변경하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 제어모드의 변경 및 토크/스피드 리미트의 설정은 주기적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 제어모드의 변경은 오버라이드 컨트롤 모드를 변경함으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 토크 리미트는 100%로 설정되는 것을 특징 으로 한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법에 의하면, 엔진이 연속적인 토크제어 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 주기적으로 바꿔줌으로써, 엔진의 소프트웨어 변경없이 엔진을 제어하여 종래의 토크제어명령 불수행으로 인한 주행불가현상의 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오버라이드 컨트롤 모드 변경 및 토크 리미트 제어를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 2는 도 1을 설명하기 위한 그래프이다.
통상적으로 하이브리드 버스의 캔통신은 J1939의 범위안에서 이루어지고, 이 J1939 규약에 따라 엔진 ECM은 하이브리드 제어기로부터 출력토크를 요구받게 된다.
그런데, 상기 엔진 ECM이 오버라이드 컨트롤 모드 2에서 연속적인 토크 제어를 요구받게 되면, 차량에 이상이 있는 것으로 판단하여 토크 제어를 중단하게 되어 주행이 불가능한 상태로 된다.
본 발명은 엔진이 연속적인 토크제어 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 주 기적으로 바꿔주도록 한 점에 주안점이 있다.
먼저, 제어모드를 오버라이드 컨트롤 모드(override control mode)=2로 설정하고, 운전자가 액셀 페달을 밟음에 따라 APS로부터 신호를 입력받아, 모터 토크와 엔진 토크를 계산한 다음, 하이브리드 제어기(HCU)가 엔진 ECM(Electronic Control Module)에 토크를 요구(request)한다.
계속해서 일정시간이 지나면 즉, 연속적인 토크 제어가 일정시간 지나게 되면 엔진 ECM이 차량 이상이라고 판단하여, HCU의 토크 요구 제어가 불가능하게 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 제어방법은 일정시간이 지나기 전에 J1938 스팩(spec)에 따라 오버라이드 컨트롤 모드=3으로 변경시키고, 스피드 리미트는 2500 ~ 3000rpm, 토크리미트를 100%로 설정한다.
이는 오버라이드 컨트롤 모드를 2에서 3으로 변경함으로써, 엔진 ECM로 하여금 짧은 시간동안에 제어모드의 변경으로 연속적인 토크제어라고 인식하지 못하도록 하여 계속해서 토크제어를 수행할 수 있게 된다.
예를 들어 연속적 토크제어라고 인식하는 시간이 260초라고 한다면, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 오버라이드컨트롤모드를 엔진스피드토크리미트 모드(EngineSpeedTorqueLimit mode)로 10ms 동안 변경하여 엔진이 설정된 기준값(threshold)을 넘어서지 않도록 제어한다.
그 다음, 상기 오버라이드 컨트롤 모드=2로 다시 변경하여 토크제어를 실시하고, 주기적으로 상기 오버라이드 컨트롤 모드를 변경한다.
이와 같이 엔진 소프트웨어의 변경없이도 간단한 로직 변경으로 상용차량의 엔진 토크 제어를 수행할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오버라이드 컨트롤 모드 변경 및 토크 리미트 제어를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 도 1을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 4a는 종래의 제어방법에 따른 요구 토크 및 실제 토크를 나타내는 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 제어방법을 적용한 후 상태를 나타내는 그래프이다.
Claims (3)
- 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법에 있어서,APS로부터 신호를 입력받아 HCU가 엔진 ECM에 토크를 요구하는 단계;상기 엔진 ECM이 연속적인 토크 요구라고 인식하기 전에 제어모드를 변경시키고, 토크리미트 및 스피드 리미트를 일정한 값으로 설정하는 단계;상기 제어모드, 토크 및 스피드 리미트를 원래대로 재변경하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 제어모드의 변경 및 토크/스피드 리미트의 설정은 주기적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 제어모드의 변경은 오버라이드 컨트롤 모드를 변경함으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,상기 토크 리미트는 100%로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진의 연속토크 제어방법.
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