KR101500245B1 - Control method for mode change and shift of hybrid electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 차량의 모드 전환 및 변속시 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 모터와 2단 감속기구를 가지는 하이브리드 차량에서 직-병렬 간 모드 전환시나 변속시에 손실되는 에너지를 최소화하고 운전성을 극대화할 수 있는 제어 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a hybrid vehicle having a hybrid vehicle having two motors and a two-stage deceleration mechanism, in which energy lost during switching between direct and parallel modes and during shifting is minimized And a control method capable of maximizing the driving performance.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 구동원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분은 연료를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리의 전기에너지로 회전력을 얻는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미한다.The hybrid vehicle means to drive the vehicle by efficiently combining two or more kinds of driving sources, but most means a vehicle driven by an engine that obtains the rotational force by burning the fuel and a rotational force by the electric energy of the battery .
하이브리드 차량에서는 엔진과 모터를 이용하여 다양한 동력전달 구조를 구성할 수 있으며, 하이브리드 차량의 대부분은 병렬형과 직렬형의 동력전달 구조 중 하나를 채택하고 있다.In hybrid vehicles, various power transmission structures can be constructed using engines and motors. Most hybrid vehicles adopt one of parallel and series power transmission structures.
또한, 하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 구동원으로 주행하는 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력 토크를 낼 수 있다. In addition, the hybrid vehicle can generate an optimum output torque according to how the engine and the motor are operated in harmony in the course of running on two driving sources composed of an engine and a motor.
하이브리드 자동차의 통상적인 파워트레인 형태는 엔진과 모터 사이에 엔진클러치를 갖는 타입으로, 엔진, 엔진 시동 및 발전을 위한 시동발전기, 엔진과 모터 사이에 개재되는 엔진클러치, 모터(구동모터), 변속기가 차례로 배열된 구조를 가지며, 상기 모터와 시동발전기에는 인버터를 통해 배터리가 충방전 가능하게 연결된다.A typical type of powertrain of a hybrid vehicle is a type having an engine clutch between the engine and the motor, and includes an engine, a starter generator for engine starting and power generation, an engine clutch interposed between the engine and the motor, And the battery is connected to the motor and the starting generator through an inverter in a chargeable and dischargeable manner.
한편, 자동변속기가 탑재된 하이브리드 차량에서 변속 과정 중에는 유체(변속기 오일)를 이용하여 클러치 및 브레이크의 최적 슬립제어를 통한 변속시간 단축을 도모하고, 변속시 발생하는 이질감을 최소화하게 된다.On the other hand, in a hybrid vehicle equipped with an automatic transmission, the shifting time is shortened through the optimal slip control of the clutch and the brake by using the fluid (transmission oil) during the shifting process, and the heterogeneity in shifting is minimized.
또한, 변속 과정 중 변속기 내 클러치를 붙이거나 뗄 때 발생하는 충격을 줄이기 위해 변속기 입력 토크를 순간적으로 줄이는 토크 인터벤션(intervention) 제어가 수행된다.In addition, a torque intervention control is performed in which the transmission input torque is instantaneously reduced to reduce the impact generated when the clutch is engaged or disengaged during the shifting process.
일반적인 자동변속기 하이브리드 차량에서 토크 인터벤션 요구시 변속기 입력 토크를 줄이기 위한 토크 제어 대상은 엔진과 모터가 되며, 변속기 입력 토크를 줄이기 위해 엔진 토크 자체를 줄이거나, 엔진 운전 토크를 모터로 전달하여 모터의 발전 동작(배터리 충전을 통한 엔진 출력 흡수)이 이루어지는 동안 변속기 입력 토크를 줄이는 제어가 이루어지고 있다.In order to reduce the input torque of the transmission, the torque control target is an engine and a motor. In order to reduce the input torque of the transmission, the engine torque itself is reduced, or the engine operation torque is transmitted to the motor, Control is performed to reduce the transmission input torque during the operation (the engine output is absorbed through the battery charging).
이에 대해 좀더 설명하면, 발전 동작하는 모터의 최대 토크(여기서의 토크는 토크 절대값을 의미하며, 발전시 토크는 실제 음의 토크임) 또는 배터리 충전상태(SOC:State of charge)를 고려한 모터의 최대 토크(음의 토크, 최대 발전 가능 토크)가 'abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)' 이상인 경우, 엔진은 토크 축소 없이 인터벤션 전 지령값의 엔진 운전 토크로 제어된다(여기서, 'abs()'는 절대값을 나타냄).More specifically, a motor that takes into account the maximum torque of the motor (the torque here is the torque absolute value and the torque during power generation is the actual negative torque) or the battery state of charge (SOC: state of charge) If the maximum torque (negative torque, maximum possible torque) is more than 'abs (engine target revolution - engine current revolution) x engine inertia) + abs (engine operation torque - intervention request torque) (&Quot; abs () " represents an absolute value).
이때, 발전 동작하는 모터는 'abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'의 값으로 토크 제어가 이루어진다.At this time, the torque control is performed on the motor for generating power by the value of abs ((engine target rotation speed - engine current rotation speed) × engine inertia) + abs (engine operation torque - intervention required torque).
반면, 발전 동작하는 모터의 최대 토크 또는 배터리 충전상태(SOC) 등을 고려한 모터의 최대 토크가 'abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'보다 작은 경우, 엔진에 대해서는 점화시기 제어를 통해 인터벤션 요크값에 따라 출력 토크를 줄이는 인터벤션 요구 토크 제어가 이루어지고, 이때 모터에 대해서는 0 토크 제어를 하게 된다.On the other hand, when the maximum torque of the motor in consideration of the maximum torque of the motor operating in the power generation or the state of charge (SOC) of the generator is' abs (engine target revolution speed - engine current revolution speed) Quot; required torque "), the intervention request torque control for reducing the output torque according to the intervention yoke value is performed through the ignition timing control for the engine, and at this time, the torque control is performed on the motor.
그러나, 상기한 종래의 변속 제어 방식은 토크 인터벤션을 위한 엔진 토크 제어 과정에서 연료를 공급 및 소모하면서 점화시기를 지연시키는 방식으로 엔진 토크를 줄이게 되므로 엔진 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다(연비 저하 초래).However, the above-described conventional shift control system reduces the engine torque by reducing the ignition timing while supplying and consuming the fuel in the engine torque control process for the torque intervention, which results in a problem of lowering the engine efficiency (fuel efficiency deteriorates) .
더욱이, 최근 2개의 모터를 갖는 하이브리드 차량이 개발되고 있는바, 이러한 하이브리드 차량에서 직-병렬(series-parallel) 모드 전환시나 병렬 변속 제어시에 에너지 손실을 최소화하고 운전성을 극대화할 수 있는 토크 인터벤션 제어 및 구동원 제어 전략이 제시된 바가 없다.
Recently, a hybrid vehicle having two motors has been developed. In this type of hybrid vehicle, torque intervention which minimizes energy loss and maximizes driving performance during series-parallel mode switching or parallel shift control, Control and drive source control strategies have not been proposed.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 2개의 모터와 2단 감속기구를 가지는 하이브리드 차량에서 직-병렬 간 모드 전환시나 변속시에 손실되는 에너지를 최소화하고 운전성을 극대화할 수 있는 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a hybrid vehicle having two motors and a two-stage speed reduction mechanism, And to provide a control method that can be used.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 엔진과 제1모터가 동력 전달 가능하게 직결되고 엔진과 제2모터(MG2) 사이에 변속기가 개재된 파워트레인 구성을 가지는 하이브리드 차량의 직-병렬 모드 전환 및 변속시 제어 방법에 있어서, 상기 직-병렬 모드 전환 또는 변속 요구시, 변속기 입력 토크를 저감시키는 토크 인터벤션을 위해, 배터리 충전상태(SOC)를 고려한 제1모터의 음의 최소 토크가 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)' 이상인 경우, 엔진 토크를 변속기 입력 요구 토크와 제1모터의 토크(음의 토크) 합으로 제어하고, 제1모터의 토크는 배터리 충전상태를 고려한 음의 최소 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 모드 전환 및 변속시 제어 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hybrid vehicle having a power train configuration in which an engine and a first motor are directly connected to each other for power transmission and a transmission is interposed between an engine and a second motor (MG2) A control method in a switching and shifting mode, characterized in that, for the torque intervention to reduce the transmission input torque at the time of the direct-parallel mode switching or shift request, the negative minimum torque of the first motor in consideration of the battery charge state (SOC) If the engine torque is higher than or equal to 1 × abs (engine target speed - engine current speed) × engine inertia) + abs (engine operation torque - intervention request torque) And the torque of the first motor is controlled to a negative minimum torque in consideration of the state of charge of the battery.
여기서, 상기 엔진 토크 제어는 흡입 공기량의 제어를 통해 이루어지도록 함이 바람직하다.Here, it is preferable that the engine torque control is performed by controlling the amount of intake air.
또한, 변속기 입력 토크를 저감시키는 토크 인터벤션을 위해, 배터리 충전상태(SOC)를 고려한 제1모터의 음의 최소 토크가 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'보다 작은 경우, 엔진 토크를 최적 운전점으로 설정된 토크값으로 제어하고, 제1모터의 토크는 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'로 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, for the torque intervention in which the transmission input torque is reduced, the negative minimum torque of the first motor in consideration of the battery charge state (SOC) is -1x abs (engine target revolution speed - engine current revolution speed) ) + abs (engine operation torque - intervention required torque) ', the engine torque is controlled to the torque value set as the optimum operation point, and the torque of the first motor is controlled to be -1x abs Current engine speed) " x engine inertia) + abs (engine operation torque-intervention request torque) '.
또한, 상기 제2모터의 토크는 변속기 출력 요구 토크와 변속기 출력 토크의 차에 해당하는 토크로 제어하는 것을 특징으로 한다.
The torque of the second motor is controlled by the torque corresponding to the difference between the transmission output demand torque and the transmission output torque.
이에 따라, 본 발명의 모드 전환 및 변속시 제어 방법에 의하면, 토크 인터벤션 제어시 각 구동원에 대한 적절한 토크 제어가 이루어지도록 함으로써, 모드 전환시나 변속시에 손실되는 에너지를 최소화하고 운전성을 극대화할 수 있게 된다.Therefore, according to the mode switching and shifting control method of the present invention, appropriate torque control for each drive source is performed during torque intervention control, thereby minimizing energy loss during mode switching or shifting and maximizing operability. .
특히, 모드 전환이나 변속시에 변속기 입력 회전수 및 토크를 제1모터를 이용하여 제어하면서 엔진의 최적 토크 제어를 수행하여 과도 손실을 축소하고, 변속시 유체(변속기 오일)를 이용한 슬립 손실을 줄이면서 회전수 제어로 늘어난 과도 제어 시간 동안 제2모터를 활용하여 구동력의 이질감을 보상할 수 있다.Particularly, when the mode is switched or the speed of the transmission is changed, the transmission rotation speed and the torque are controlled by using the first motor, and the optimal torque control of the engine is performed to reduce the excessive loss and reduce the slip loss using the fluid And the second motor can be utilized during the transient control time extended by the control of the rotation speed to compensate the heterogeneity of the driving force.
또한, 토크 인터벤션을 위한 제1모터의 출력 제한이 있을 경우 공기량을 이용한 엔진 토크 제어를 수행함으로써, 종래의 점화시기 제어로 인한 엔진 효율 저하를 개선할 수 있고, 운전성을 개선하면서 연비를 향상시키는 모드 전환 및 변속 제어가 이루어질 수 있게 된다.
Further, by performing the engine torque control using the air amount when the output of the first motor for torque intervention is limited, it is possible to improve the efficiency of the engine due to the ignition timing control, Mode switching and shift control can be performed.
도 1은 본 발명에 따른 모드 전환 및 변속시 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2와 도 3은 2단 감속기구를 갖는 직-병렬 하이브리드 시스템에서 모드 전환 및 변속 제어 개념도이다.
FIG. 1 is a flowchart showing a mode switching and shifting control method according to the present invention.
2 and 3 are conceptual diagrams of mode switching and shift control in a serial-parallel hybrid system having a two-stage speed reduction mechanism.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.
본 발명은 2개의 모터와 2단 감속기구를 가지는 하이브리드 차량에서 직-병렬 간 모드 전환시나 변속시에 손실되는 에너지를 최소화하고 운전성을 극대화할 수 있는 모드 전환 및 변속시 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a mode switching and a shift control method capable of minimizing energy lost during a direct-to-parallel mode switching operation or a shift operation and maximizing operability in a hybrid vehicle having two motors and a two- will be.
본 발명이 적용되는 하이브리드 차량은 엔진과 2개의 모터(MG1,MG2)를 이용하여 직-병렬 간 모드 전환이 이루어지는 차량으로서, 엔진과 제1모터(MG1)가 동력 전달 가능하게 직결되고, 엔진과 제2모터(MG2) 사이에 2단 감속기구(변속기)가 개재되는 파워트레인 구성을 갖는다.The hybrid vehicle to which the present invention is applied is a vehicle in which mode switching between direct and parallel using an engine and two motors MG1 and MG2 is performed. The hybrid vehicle is directly connected to the engine and the first motor MG1 so as to transmit power, And a two-stage reduction mechanism (transmission) is interposed between the first and second motors MG2.
상기와 같이 엔진과 2개의 모터를 사용하는 하이브리드 시스템에서는 변속기 입력 측에 엔진과 제1모터가 배치되고, 변속기 출력 측에 제2모터가 배치된다. As described above, in the hybrid system using the engine and the two motors, the engine and the first motor are disposed on the transmission input side, and the second motor is disposed on the transmission output side.
또한, 상기한 하이브리드 시스템에서는 차량 구동을 위해 모터의 동력만이 사용되는 직렬(series) 모드와, 엔진 동력이 사용되는 병렬(parallel) 모드의 구현이 가능하고, 운전 조건에 따라 직렬 모드와 병렬 모드의 선택적인 이용이 가능하다.In the hybrid system described above, it is possible to implement a series mode in which only the power of the motor is used for driving the vehicle and a parallel mode in which the engine power is used, and in the serial mode and the parallel mode Can be selectively used.
직렬 모드에서는 변속기의 클러치가 분리되어 변속기 전단의 동력이 차량의 구동축에 전달되지 않으며, 이때 제2모터의 동력만이 차량의 구동축에 전달되면서 차량 구동을 위해 사용된다.In the series mode, the clutch of the transmission is disengaged so that the power of the front end of the transmission is not transmitted to the driving shaft of the vehicle. At this time, only the power of the second motor is transmitted to the driving shaft of the vehicle and used for driving the vehicle.
이러한 직렬 모드에서는 제2모터만 구동되거나, 또는 변속기에 의해 동력이 단절된 상태로 엔진을 구동시켜 엔진 동력이 제1모터에 전달됨과 동시에 제1모터가 엔진으로부터 전달되는 동력에 의해 발전 동작하여 배터리를 충전시킬 수 있다.In this series mode, only the second motor is driven, or the engine is driven in a state where the power is disconnected by the transmission, so that the engine power is transmitted to the first motor, and at the same time, the first motor is driven by the power transmitted from the engine, Can be charged.
반면, 병렬 모드에서는 변속기의 클러치가 접합되어 엔진의 동력이 변속기를 통해 차량의 구동축으로 전달될 수 있는바, 엔진과 제2모터의 동력을 함께 이용하여 운전자 요구 토크를 충족시키는 것이 가능하다. On the other hand, in the parallel mode, the clutch of the transmission is joined, and the power of the engine can be transmitted to the drive shaft of the vehicle through the transmission. It is possible to satisfy the driver's required torque by using the power of the engine and the second motor together.
또한, 변속기가 2단 감속기구로 구현되므로 병렬 모드에서는 1단(UD:Underdrive), 2단(OD:Overdrive)의 변속 제어가 가능하다.In addition, since the transmission is implemented as a two-speed reduction gear mechanism, it is possible to perform shift control in one stage (UD: Underdrive) and two stages (OD: Overdrive) in the parallel mode.
이와 같이 2개의 모터와 2단 변속기(감속기구)를 가지는 하이브리드 시스템에서 직-병렬 간 모드 전환 또는 병렬 변속 요구시에는 변속기 입력 토크를 줄이는 토크 인터벤션 제어가 필요하고, 토크 인터벤션 제어시 각 구동원에 대한 적절한 제어 전략이 필요하다.In a hybrid system having two motors and a two-speed transmission (deceleration mechanism) as described above, torque intervention control for reducing the input torque of the transmission is required when switching between direct-parallel modes or parallel transmission is required. In the torque intervention control, Appropriate control strategies are needed.
따라서, 본 발명에서는 연비와 운전성을 극대화할 수 있는 모드 전환 및 변속 제어 방법과 토크 인터벤션 제어 방법, 그리고 모드 전환 및 변속 요구시 각 구동원에 대한 최적의 토크 제어 방법을 제시하고자 한다.Accordingly, the present invention proposes a mode switching and shift control method and a torque intervention control method that maximize fuel consumption and driving performance, and an optimal torque control method for each drive source when a mode is switched and a shift is requested.
본 발명에서는 모드 전환 및 변속 요구시 엔진과 제1모터의 토크 제어를 통해 토크 인터벤션이 이루어지며(토크 인터벤션 주체가 엔진과 제1모터임), 엔진과 제1모터의 토크 인터벤션 제어시 제2모터에 대한 적절한 토크 제어를 통해 구동력 이질감 및 운전성 개선을 도모하게 된다. In the present invention, the torque intervention is performed through the torque control of the engine and the first motor when the mode switching and the shift is requested (the torque intervention is the engine and the first motor), and when the torque intervention control of the engine and the first motor is performed, So that it is possible to improve the drivability and drivability.
도 1을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면, 모드 전환 또는 변속 요구시 변속기 입력 토크를 저감시키는 토크 인터벤션 제어가 이루어진다.More specifically, referring to FIG. 1, a torque intervention control for reducing a transmission input torque at the time of a mode change or a shift is required.
먼저, 배터리 충전상태(SOC)를 고려한 제1모터의 최소 토크(음의 토크임)가 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'보다 작은 경우, 변속기 입력 토크의 축소를 제1모터의 발전 동작만으로 감당할 수 있으므로, 엔진 토크를 줄이지 않으면서 제1모터의 발전 동작만으로 변속기 입력 토크를 줄이게 된다.First, the minimum torque (negative torque) of the first motor in consideration of the battery charge state (SOC) is -1x abs ((engine target revolution speed - engine current revolution speed) x engine inertia) + abs - Intervention request torque) ', the reduction of the input torque of the transmission can be compensated only by the power generation operation of the first motor, so that the transmission input torque is reduced only by the power generation operation of the first motor without reducing the engine torque.
이때, 엔진 토크는 최적 운전점으로 설정된 토크값, 즉 연비 최적 토크로 제어하며, 제1모터에 대해서는 발전시 토크로서 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'의 토크로 제어하고, 제2모터에 대해서는 변속기 출력 요구 토크와 변속기 출력 토크의 차이에 해당하는 토크로 제어한다.At this time, the engine torque is controlled to a torque value set as the optimum operating point, that is, the fuel efficiency optimum torque. In the case of the first motor, the torque at the time of power generation is controlled to be -1x abs (engine target revolution speed - engine current revolution speed) ) + abs (engine operation torque-intervention request torque) ", and for the second motor, the torque corresponding to the difference between the transmission output demand torque and the transmission output torque is controlled.
여기서, 'abs()'는 절대값을 나타낸다.Here, 'abs ()' represents an absolute value.
또한, 변속 및 모드 전환시 통상의 클러치 및 브레이크의 슬립제어를 통한 회전수 제어가 이루어지게 된다.In addition, during shift and mode switching, the rotational speed control is performed through slip control of a normal clutch and brake.
한편, 모드 전환 또는 변속 요구시, 배터리 충전상태(SOC)를 고려한 제1모터의 발전시 최소 토크(음의 토크임)가 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)' 이상인 경우, 엔진 토크를 줄이면서 제1모터의 발전시 토크를 가능한 범위 이내로 제한한다.On the other hand, when the mode switching or the shift is requested, the minimum torque (negative torque) during power generation of the first motor in consideration of the battery charge state (SOC) is -1x abs Engine inertia) + abs (engine operation torque - intervention request torque) ', limit the torque at the time of power generation of the first motor within the allowable range while reducing the engine torque.
즉, 엔진 토크는 변속기 입력 요구 토크와 제1모터의 토크(음의 토크) 합으로 제어되며, 이때 종래와 같이 점화시기 제어를 통한 토크 제어가 아닌, 흡입 공기량 제어에 의한 엔진 토크 제어가 수행된다. That is, the engine torque is controlled by the sum of the transmission input required torque and the torque of the first motor (negative torque). At this time, the engine torque control by the intake air amount control is performed instead of the torque control through the ignition timing control .
이와 같이 엔진의 출력 토크를 줄이기 위해 흡입 공기량 제어를 이용하여 토크 제어를 수항하는 경우 종래와 같이 점화시기 제어를 통해 엔진 토크를 제어하는 것에 비해 불필요한 연료 소모를 줄일 수 있고, 차량 연비가 개선될 수 있다.When the torque control is performed by using the intake air amount control to reduce the output torque of the engine as described above, unnecessary fuel consumption can be reduced compared to controlling the engine torque through the ignition timing control as in the prior art, have.
또한, 제1모터의 토크는 배터리 충전상태를 고려한 제1모터의 최소 토크로 제어하고, 제2모터에 대해서는 변속기 출력 요구 토크와 변속기 출력 토크의 차이에 해당하는 토크로 제어한다. The torque of the first motor is controlled by the minimum torque of the first motor in consideration of the state of charge of the battery and the torque of the second motor is controlled by the torque corresponding to the difference between the transmission output demand torque and the transmission output torque.
또한, 변속 및 모드 전환시 통상의 클러치 및 브레이크의 슬립제어를 통한 회전수 제어가 이루어지게 된다.In addition, during shift and mode switching, the rotational speed control is performed through slip control of a normal clutch and brake.
이어 모드 전환 또는 변속이 완료되면, 구동원에 대한 통상의 토크 제어, 즉 엔진 토크는 연비 최적 토크로, 제1모터는 변속기 입력 요구 토크와 엔진 토크의 차이에 해당하는 토크로, 제2모터는 변속기 출력 요구 토크와 변속기 출력 토크의 차이에 해당하는 토크로 각각 제어된다.When the mode changeover or the shifting is completed, the normal torque control for the drive source, that is, the engine torque is the fuel efficiency optimum torque, the first motor is the torque corresponding to the difference between the transmission input required torque and the engine torque, And is controlled by the torque corresponding to the difference between the output demand torque and the transmission output torque.
이러한 본 발명에서는 모드 전환 및 변속시에 변속기 입력측의 토크 인벤션 필요량 및 엔진 회전수 제어시 필요한 토크와 제1모터의 최소 토크(음의 토크, 절대값으로 표현시에는 최대 토크임)를 비교하여 연비를 개선할 수 있는 토크 인터벤션 제어가 이루어지며, 변속기 출력 측에 장착된 제2모터의 제어를 통한 운전성 세부 튜닝에 의해 운전상 향상이 가능해진다.In the present invention, when the mode switching and the shifting are performed, the torque required for the transmission input side and the torque required for controlling the engine speed are compared with the minimum torque of the first motor (negative torque and maximum torque when expressed in absolute value) So that it is possible to improve the driving performance by the detailed performance tuning through the control of the second motor mounted on the output side of the transmission.
도 2는 2단 감속기구를 갖는 직-병렬 하이브리드 시스템에서 모드 전환 및 변속 제어 개념도로서, 도 2는 직렬 모드에서 병렬 모드로의 전환이 이루어질 때 엔진 및 제2모터의 속도와 토크 제어상태를 예시한 도면이다(엔진 및 모터 출력축 기준).FIG. 2 is a conceptual view of mode switching and shift control in a serial-parallel hybrid system having a two-stage speed reduction mechanism. FIG. 2 illustrates the speed and torque control state of the engine and the second motor when switching from the serial mode to the parallel mode is performed. (Based on engine and motor output shaft).
도 2를 참조하면, ②의 엔진 속도 제어 구간에서, 엔진은 직렬 모드의 토크를 유지하도록 제어되고, 이때 제1모터의 속도는 엔진 속도로 제어되며, 제2모터는 직렬 모드의 구동 토크로 제어된다.Referring to FIG. 2, in the engine speed control section of (2), the engine is controlled so as to maintain the torque in the series mode, wherein the speed of the first motor is controlled at the engine speed, and the second motor is controlled at the drive torque in the serial mode do.
또한, ③의 토크 블렌딩(blending) 구간에서는, 엔진 토크가 병렬 모드 토크를 추종하도록 상승 제어되며, 이때 제1모터의 토크는 배터리 충전 동작(발전 동작)을 통해 필요한 토크 인터벤션을 충족시키도록 제어되며, 제2모터의 출력은 저감 제어된다.Further, in the torque blending period of (3), the engine torque is controlled so as to follow the parallel mode torque, wherein the torque of the first motor is controlled to satisfy the required torque intervention through the battery charging operation (power generation operation) , The output of the second motor is controlled to be reduced.
한편, 도 3은 1단(UD)에서 2단(OD)으로의 변속이 이루어질 때 엔진 및 제2모터의 속도와 토크 제어상태를 예시한 도면이다(엔진 및 모터 출력축 기준).3 is a diagram illustrating speed and torque control states of the engine and the second motor when shifting from the first stage (UD) to the second stage (OD) is performed (on the basis of the engine and the motor output shaft).
도 3을 참조하면, ②의 토크 블렌딩 구간에서, 엔진은 변속단 1단 토크를 유지하도록 제어되고, 이때 제1모터는 배터리 충전 동작(발전 동작)을 통해 필요한 토크 인터벤션을 충족시키도록 제어되며, 제2모터의 토크는 휠 요구 출력을 추종하도록 상승 제어된다. Referring to FIG. 3, in the torque blending period of (2), the engine is controlled so as to maintain the one-step torque at the speed change end, wherein the first motor is controlled to satisfy the required torque intervention through the battery charging operation The torque of the second motor is controlled so as to follow the wheel demand output.
또한, ③의 속도 제어 구간에서, 엔진은 변속단 1단 토크를 유지하도록 제어되고, 제1모터는 충전(발전)을 통한 엔진 출력을 흡수하며, 제2모터의 토크는 휠 요구 출력으로 제어된다.Further, in the speed control period of (3), the engine is controlled so as to maintain the one-step torque at the speed change end, the first motor absorbs the engine output through charging (power generation), and the torque of the second motor is controlled to the wheel required output .
또한, ④의 토크 블렌딩 구간에서는, 엔진이 변속단 2단 토크를 출력하도록 제어되고, 이때 제1모터는 충전(발전 동작)을 통해 토크 인터벤션을 충족시키도록 제어되며, 제2모터의 출력은 저감 제어된다.Further, in the torque blending period of (4), the engine is controlled so as to output the two-step torque at the speed change end, wherein the first motor is controlled to satisfy the torque intervention through charging (power generation operation), and the output of the second motor Respectively.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 제어 방법에서는 모드 전환이나 변속시에 변속기 입력 회전수 및 토크를 제1모터를 이용하여 제어하면서 엔진의 최적 토크 제어를 수행하여 과도 손실을 축소하고, 변속시 유체(변속기 오일)를 이용한 슬립 손실을 줄이면서 회전수 제어로 늘어난 과도 제어 시간 동안 제2모터를 활용하여 구동력의 이질감을 보상하게 된다.As described above, in the control method according to the present invention, the optimal torque control of the engine is performed to control the transmission input rotation speed and the torque at the time of mode switching or shifting using the first motor to reduce the excessive loss, The second motor is used during the transient control time increased by the rotation speed control while reducing the slip loss using the transmission oil.
또한, 토크 인터벤션을 위한 제1모터의 출력 제한이 있을 경우 공기량을 이용한 엔진 토크 제어를 수행함으로써, 종래의 점화시기 제어로 인한 엔진 효율 저하를 개선할 수 있고, 운전성을 개선하면서 연비를 향상시키는 모드 전환 및 변속 제어가 이루어질 수 있게 된다. Further, by performing the engine torque control using the air amount when the output of the first motor for torque intervention is limited, it is possible to improve the efficiency of the engine due to the ignition timing control, Mode switching and shift control can be performed.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Forms are also included within the scope of the present invention.
Claims (4)
상기 직-병렬 모드 전환 또는 변속 요구시,
변속기 입력 토크를 저감시키는 토크 인터벤션을 위해,
배터리 충전상태(SOC)를 고려한 제1모터의 음의 최소 토크가 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)' 이상인 경우,
엔진 토크를 변속기 입력 요구 토크와 제1모터의 토크(음의 토크) 합으로 제어하고, 제1모터의 토크는 배터리 충전상태를 고려한 음의 최소 토크로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 모드 전환 및 변속시 제어 방법.
A method of controlling a direct-to-parallel mode switching and a speed change of a hybrid vehicle having a power train configuration in which an engine and a first motor are directly connected to each other so as to be able to transmit power and a transmission is interposed between an engine and a second motor (MG2)
In the case of the direct-parallel mode switching or shift request,
For torque intervention to reduce the transmission input torque,
The minimum negative torque of the first motor in consideration of the battery charge state (SOC) is -1 x abs (engine target revolution speed - engine current revolution number) x engine inertia) abs (engine operation torque - intervention required torque) Or more,
The engine torque is controlled by the sum of the transmission input required torque and the torque of the first motor (negative torque), and the torque of the first motor is controlled to the negative minimum torque in consideration of the state of charge of the battery. And a control method for shifting.
상기 엔진 토크 제어는 흡입 공기량을 제어함에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 모드 전환 및 변속시 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the engine torque control is performed by controlling the amount of intake air.
변속기 입력 토크를 저감시키는 토크 인터벤션을 위해,
배터리 충전상태(SOC)를 고려한 제1모터의 음의 최소 토크가 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'보다 작은 경우,
엔진 토크를 최적 운전점으로 설정된 토크값으로 제어하고, 제1모터의 토크는 '-1× abs((엔진 목표 회전수-엔진 현재 회전수)×엔진 관성) + abs(엔진 운전 토크-인터벤션 요구 토크)'로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 모드 전환 및 변속시 제어 방법.
The method according to claim 1,
For torque intervention to reduce the transmission input torque,
The minimum negative torque of the first motor in consideration of the battery charge state (SOC) is -1 x abs (engine target revolution speed - engine current revolution number) x engine inertia) abs (engine operation torque - intervention required torque) If less,
The engine torque is controlled to a torque value set as the optimum operating point, and the torque of the first motor is -1 x abs ((engine target revolution number - engine current revolution number) x engine inertia) + abs Torque ")".< / RTI >
상기 제2모터의 토크는 변속기 출력 요구 토크와 변속기 출력 토크의 차에 해당하는 토크로 제어하는 것을 특징으로 하이브리드 차량의 모드 전환 및 변속시 제어 방법.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the torque of the second motor is controlled by a torque corresponding to the difference between the transmission output demand torque and the transmission output torque.
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