KR101500389B1 - 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 유압지령 학습장치 및 방법 Download PDF

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박대로
정석민
이재호
안정언
서호원
이교범
임원식
김남웅
이희윤
차석원
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Abstract

본 발명은 엔진클러치의 유압 특성과 마찰 특성이 변화하는 상황에서 유압지령을 학습 보정하여 엔진클러치의 결합이 목표시간과 목표속도를 추종할 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법이 개시된다.
본 발명은 런치 제어 발진이 요구되면 엔진을 시동 온 시켜 아이들로 제어하고, 가속페달의 입력량으로 차량의 가속도를 결정하는 과정; 가속도를 변속비로 환산하여 변속기의 입력축 목표속도를 결정하고, 목표 속도를 추종하는 유압지령을 결정하여 엔진클러치의 결합을 제어하는 과정; 엔진클러치의 출력속도와 변속기의 입력축 목표속도를 비교하여 설정된 허용범위를 초과하는 성능 오차가 발생되는지 판단하는 과정; 성능오차가 발생되면 성능오차를 2차원 함수로 근사화하여 성분별로 분리하고, 분리된 각 성분을 유압지령의 보상지점으로 결정하는 과정; 유압지령 보상지점별로 유압지령을 조정하여 엔진클러치의 출력성능 변화를 분석하고, 엔진클러치의 출력성능이 변속기의 입력축 목표속도를 추종하면 해당 유압지령을 학습값으로 저장하는 과정을 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 유압지령 학습장치 및 방법{PRESSURE COMMAND LEARNING SYSTEM FOR HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진클러치의 유압 특성과 마찰 특성이 변화하는 상황에서 유압지령을 학습 보정하여 엔진클러치의 결합이 목표시간과 목표속도를 추종할 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량이 제공되고 있다.
하이브리드 차량은 동력원으로 엔진과 모터가 적용되며, 주행상황에 따라 엔진과 모터의 특성을 발휘되어 연비 향상과 배기가스 절감을 제공한다.
하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 동력원을 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력 토크가 제공될 수 있다.
하이브리드 차량은 통상적으로 모터의 구동으로 발진을 실행하는데, 배터리의 충전상태(SOC : State Of Charge)가 발진에 필요한 충분한 모터 토크를 낼 수 없는 상황에서는 엔진을 시동 온 시켜 아이들로 제어한 후 엔진클러치를 슬립시켜 엔진클러치를 통해 전달되는 엔진 토크로 발진을 제공한다.
이때, 엔진클러치를 통해 전달되는 토크는 현재 유압 출력분을 기준으로 모델 값으로 추정되는데, 엔진클러치의 키스 포인트(Kiss Point), 마찰계수, 부하, 오일의 온도 등을 포함하는 다양한 외란에 의해 실제 전달토크와 다를 경우 운전영역에 악영향을 미치게 된다.
엔진클러치의 특성을 보정하는 방법으로 실험을 통해 획득된 엔진클러치의 마찰특성을 마찰계수 등의 형태로 입력하여 전달토크를 추정하고, 엔진클러치의 입/출력 회전수를 예측한 후 설정된 회전수와 차이가 발생하면 특성 맵에서 실제 발생한 회전수에 가까운 특성 곡선을 선택하여 마찰특성을 보정하는 기술이 제공되고 있다.
상기의 특성 보정방법은 특성 맵을 선택함에 있어서 실제 전달토크와 오차가 발생될 수 있고, 엔진클러치의 마찰특성이 아닌 유압 작동시간 지연 등에 대응하기 어려운 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 엔진클러치의 단품간 편차를 반영하기 어려우며, 엔진클러치의 마찰특성 변화를 추정하기 위해서는 반드시 모터의 운전이 가능해야 하는 문제점이 발생될 수 있다.
그리고, 유압의 실제 작용 압력인 키스 포인트(Kiss Point)를 학습하는 방법으로 EV모드에서 감속시 엔진을 연료차단제어로 유지하고 엔진클러치에 유압을 인가하여 엔진속도가 발생하는 시점까지의 시간을 측정하고, 측정된 시간을 미리 설정된 목표시간과 비교하여 그 시간차에 따라 보정유압을 산출하며, 산출된 보정유압만큼을 초기 유압 학습량에서 가감하여 갱신 저장하고 이후 엔진클러치를 결합할 때 갱신 저장된 초기 유압을 적용하는 기술이 제공되고 있다.
상기의 방법은 엔진클러치의 실제 전달토크를 발생하기 위한 오프셋 유압을 정의하기 위한 기술로, 학습량을 결정하는데 있어서 유압특성의 반영이 필요하고, 운전조건 등에 따라서 학습량이 달라질 수 있으며, 부하 변동에 대한 학습 제어가 제공되지 않는 문제점이 발생될 수 있다.
공개특허공보 제10-2009-0061752호(2009.06.17) 공개특허공보 제10-2010-0056943호(2010.05.28)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 그 목적은 엔진클러치의 키스 포인트, 마찰계수, 단품 편차, 오일의 온도 등을 포함하는 외란의 영향으로 엔진클러치의 유압특성과 마찰특성이 변화하여 부적절한 거동이 발생될 때 목표 동적 성능과의 오차분석을 통해 유압지령을 학습 보정하여 목표시간과 목표속도를 최적으로 추종하는 엔진클러치의 결합을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 엔진과 모터를 포함하는 동력원; 상기 엔진과 모터의 사이에 적용되는 엔진클러치; 유압지령을 출력하여 상기 엔진클러치의 결합/해제를 제어하는 차량제어기를 포함하고, 상기 차량제어기는 런치 제어에서 엔진클러치의 출력 성능과 설정된 동적 목표성능을 비교하여 설정된 허용오차의 범위를 초과하면 성능 오차함수를 추출하고, 엔진클러치의 출력 성능이 설정된 허용오차의 범위에 포함되도록 보정하여 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치가 제공된다.
상기 차량제어기는 모터가 충분한 구동력을 출력하지 못할 때에 엔진클러치의 마찰토크를 이용하여 차량을 발진시키는 제어를 런치 제어로 실행할 수 있다.
상기 차량제어기는 상기 성능 오차함수를 2차 곡선으로 근사화하여 엔진클러치의 결합을 시작하는 초기유압을 1차 성분으로 정의하고, 기울기를 2차 성분으로 정의하며, 곡률을 3차 성분으로 정의하여 각 차수의 성분별로 유압지령의 보상지점을 설정하고, 각각 보상지점에 대한 성능오차를 보상하여 엔진클러치의 유압지령 학습 값으로 저장할 수 있다.
상기 차량제어기는 성능오차를 성분별로 분리하여 유압지령의 보상지점을 결정하고, 유압지령의 보정에 따른 성능 변화를 분석하여 허용오차의 범위 내에 포함되면 유압지령의 학습값으로 저장할 수 있다.
상기 차량제어기는 변속기 오일 온도, 노면 경사도, 가속페달 변위량에 따라 엔진클러치의 유압지령을 학습하여 학습값을 맵 형태로 저장할 수 있다.
상기 차량제어기는 런치 제어에서 가속페달의 입력량으로 차량의 가속도를 결정하고, 가속도를 변속비로 환산하여 변속기의 입력축 목표속도를 결정하며, 목표 속도를 추종하는 유압지령을 결정하여 엔진클러치의 결합을 제어할 수 있다.
상기 차량제어기는 엔진클러치의 유압지령에 대한 학습치가 없는 경우 가속페달의 변위량과 그에 따른 목표속도를 초기 유압지령으로 결정할 수 있다.
상기 차량제어기는 엔진클러치 결합의 시작에 해당하는 1차 성분의 초기오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 초기유압을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 초기유압을 학습 값으로 저장할 수 있다.
상기 차량제어기는 엔진클러치를 결합시키는 유압지령에서 기울기에 해당하는 2차 성분의 선형오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 보상유압을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 보상유압을 학습값으로 저장할 수 있다.
상기 차량제어기는 엔진클러치의 토크 전달구간에 해당하는 3차 성분의 곡률오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 기울기 유압을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 토크 전달구간의 기울기 유압을 학습값으로 저장할 수 있다.
상기 차량제어기는 엔진클러치의 마찰특성 변화로 인하여 결합시 피크 기울기가 설정된 허용치 이상인 경우 결속 종료 직전의 기울기를 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 결속 종료 직전의 기울기를 학습값으로 저장할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 특징은 런치 제어 발진이 요구되면 엔진을 시동 온 시켜 아이들로 제어하고, 가속페달의 입력량으로 차량의 가속도를 결정하는 과정; 가속도를 변속비로 환산하여 변속기의 입력축 목표속도를 결정하고, 목표 속도를 추종하는 유압지령을 결정하여 엔진클러치의 결합을 제어하는 과정; 엔진클러치의 출력속도와 변속기의 입력축 목표속도를 비교하여 설정된 허용범위를 초과하는 성능 오차가 발생되는지 판단하는 과정; 상기 성능오차가 발생되면 성능오차를 2차원 함수로 근사화하여 성분별로 분리하고, 분리된 각 성분을 유압지령의 보상지점으로 결정하는 과정; 상기 유압지령 보상지점별로 유압지령을 조정하여 엔진클러치의 출력성능 변화를 분석하고, 엔진클러치의 출력성능이 변속기의 입력축 목표속도를 추종하면 해당 유압지령을 학습값으로 저장하는 과정을 포함하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법이 제공된다.
상기 런지 제어 발진은 배터리의 충전상태, 노면 조건, 구배도에 의해 모터가 충분한 구동력을 출력하지 못할 때에 엔진클러치의 마찰토크를 이용하여 차량을 발진시키는 제어를 의미할 수 있다.
상기 성능 오차함수를 2차함수의 곡선으로 근사화하여 엔진클러치의 결합 시작에 해당하는 초기유압을 1차 성분으로 정의하고, 기울기에 해당하는 부분을 2차 성분으로 정의하며, 곡률에 해당하는 부분을 2차 성분으로 정의할 수 있다.
상기 엔진클러치 결합의 시작에 해당하는 1차 성분의 오차가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 초기유압을 보정하고, 1차 성분의 오차가 허용범위 이내로 포함되면 초기유압을 학습값으로 저장할 수 있다.
상기 엔진클러치를 결합시키는 유압지령에서 기울기에 해당하는 2차 성분의 선형오차가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 보상유압을 보정하고, 2차 성분의 오차가 허용범위 이내로 포함되면 보상유압을 학습값으로 저장할 수 있다.
상기 엔진클러치의 토크 전달구간에 해당하는 3차 성분의 곡률오차가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 기울기 유압을 보정하고, 3차 성분의 오차가 허용범위 이내로 포함되면 토크 전달구간의 기울기 유압을 학습값으로 저장할 수 있다.
상기 엔진클러치의 마찰특성 변화로 인하여 결합시 피크 기울기가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 결속 종료 직전의 기울기를 보정하고, 허용범위 이내로 포함되면 결속 종료 직전의 기울기를 학습값으로 저장할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 엔진클러치의 키스 포인트, 마찰계수, 부하 등의 예측, 측정치가 부정확하여 원치않는 부적절한 거동을 일으켰을 때 목표 동적 성능과의 오차분석을 통해 유압지령을 학습함으로써 적은 횟수의 학습으로 허용오차의 범위 이내로 만족시킬 수 있어 유압지령의 학습에 편리성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 유압지령 학습절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량에서 엔진클러치 성능오차를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량에서 엔진클러치를 결합시키는 유압지령을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 예비유압 조정에 따른 성능 변화를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 초기유압 조정에 따른 성능 변화를 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 보상유압 조정을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 보상유압 조정에 따른 성능 변화를 도시한 도면이다.
도 9는 도 4에 도시된 토크전달구간의 유압 조정을 도시한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 토크전달구간의 유압 조정에 따른 성능 변화를 도시한 도면이다.
도 11은 도 4에 도시된 제어변수조정에 따른 성능 변화를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 운전정보검출부(101)와 차량제어기(102), 인버터(103), 배터리(104), 배터리관리기(105), 엔진제어기(106), 모터(107), 엔진(108), HSG(Hybrid Starter and Generator : 109), 엔진클러치(110) 및 변속기(111)를 포함한다.
운전정보검출부(101)는 차속, 노면의 경사도, 가속페달의 변위량(개도량), 변속기(111)의 입력축 회전수, 변속기(111)의 오일온도 등을 포함하는 제반적인 운전정보를 검출하여 차량제어기(102)에 제공한다.
차량제어기(102)는 최상위 제어기로, 네트워크로 연결되는 제어기들을 통합 제어한다.
상기 차량제어기(102)는 EV모드로 주행되는 상태에서 운전정보검출부(101)에서 제공되는 운전 요구토크와 배터리관리기(105)에서 제공되는 배터리(104)의 충전상태(SOC) 등에 의해 HEV모드로의 전환이 요구되면 엔진(108)을 시동 온 시키고, 클러치제어기(106)를 통해 엔진(108)과 모터(107)의 사이에 장착되는 엔진클러치(110)를 접합시켜 HEV모드의 주행에 제공될 수 있도록 한다.
상기 차량제어기(102)는 정지 상태에서 발진이 요구될 때 런치(Launch) 제어조건을 만족하면 HSG(109)를 작동시켜 엔진(108)을 시동 온시킨 다음 아이들 상태로 제어하고, 가속페달의 입력량으로 하이브리드 차량의 가속도를 결정하며, 하이브리드 차량의 가속도를 변속비로 환산하여 변속기(111) 입력축의 목표속도를 결정한다.
상기 런치 제어는 배터리(104)의 충전상태나 노면 조건, 구배도 등에 의해 모터(107)가 충분한 구동력을 출력하지 못할 때에 엔진클러치(110)의 마찰토크만을 이용하여 차량을 정지상태에서 발진시키는 제어를 의미한다.
상기 차량제어기(102)는 상기 변속기(111) 입력축의 목표속도를 추종할 수 있는 유압 프로파일을 결정한 다음 유압지령을 출력하여 유압을 작동으로 엔진클러치(110)를 결합시킨다.
상기 차량제어기(102)는 엔진클러치(110)의 결합에 따라 엔진(108)의 회전수를 전달하는 출력성능을 검출하여 설정된 목표 출력 성능과 비교한다.
즉, 엔진클러치(110)의 결합에 따라 변속기(111)의 입력축에 입력되는 실제 회전수(속도)를 검출하여 설정된 목표 회전수(속도)와 비교한다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 변속기(111)의 입력축에 입력되는 실제출력성능(B)과 설정된 동적 목표성능(A)을 검출하여 설정된 허용오차의 범위를 초과하면 성능 오차함수(C)를 추출한다.
상기 성능 오차함수는 목표로 하는 동적 성능과 실제 성능의 차이를 의미하는 것으로, 목표 동적성능으로 정의된 변속기 입력축의 목표 회전수(속도)에서 변속기의 입력축에 입력되는 실제 회전수(속도)를 차감 하였을 때 음(-)의 값이면 실제 회전수(속도)가 목표 회전수(속도) 보다 빠른 상태이고, 양(+)의 값이면 목표 회전수(속도)가 실제 회전수(속도) 보다 빠른 상태를 의미한다.
상기 차량제어기(102)는 변속기(111)의 입력축에 입력되는 실제 회전수(속도)와 설정된 목표 회전수(속도)의 비교에서 성능오차가 설정된 허용오차 이상 발생되면 성능 오차함수를 초기오차로 분리한다.
상기 차량제어기(102)는 상기 성능 오차함수를 2차 곡선으로 근사화 하였을 때 엔진클러치의 결합을 시작하는 초기유압 성분을 1차로 정의하고, 기울기에 해당하는 성분을 2차 정의하며, 곡률에 해당하는 성분을 3차로 정의하여 각 차수의 성분별로 유압 지령의 보상지점을 변경한다.
상기 차량제어기(102)는 오차 성분별로 분리된 유압지령의 보상 지점별로 유압지령을 조정하고, 그에 따른 성능 변화를 분석하여 목표시간과 목표속도를 추종하는 엔진클러치(110)의 유압지령을 학습하여 보정한다.
상기 차량제어기(102)는 변속기(111) 오일의 온도, 노면의 경사도, 가속페달의 변위량(개도량)에 따라 엔진클러치(110)의 유압지령을 학습하여 학습값을 맵 형태로 메모리 영역에 저장한다.
상기 차량제어기(102)는 엔진클러치(110)의 유압지령에 대한 학습치가 없는 경우 유압지령 베이스 라인은 운전자의 요구토크 맵에서 가속페달의 변위량(개도량)과 그에 따른 목표속도 프로파일을 입력함으로써, 초기값으로 학습하고, 이를 적용하여 학습 보정한다.
인버터(103)는 복수개의 전력 스위칭소자로 구성되고, 상기 차량제어기(102)에서 인가되는 제어신호에 따라 배터리(104)에서 공급되는 직류전압을 3상 교류전압으로 변환시켜 모터(107)의 구동을 제어한다.
인버터(103)를 구성하는 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터, 릴레이 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
상기 인버터(103)는 보호회로를 포함하고, 보호회로는 전원의 흐름을 감시하고, 자동차의 추돌이나 충돌 등 다양한 원인에 의해 전원에 과전압, 과전류가 유입되는 경우 전원을 분산 혹은 차단시켜 하이브리드 차량에 구비되는 제반 시스템을 보호하고, 탑승자를 고압으로부터 안정되게 보호한다.
배터리(104)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 모터(107)에 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다.
배터리관리기(105)는 배터리(104)의 작동 영역 내에서 각 셀들의 전류, 전압, 온도 등을 검출하여 충전상태(SOC)를 관리하며, 배터리(104)의 충방전 전압을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충전되어 수명이 단축되는 것을 방지한다.
엔진제어기(106)는 차량제어기(102)로부터 네트워크를 통해 인가되는 제어신호에 따라 엔진(108)의 동작을 제어한다.
모터(107)는 인버터(103)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키고, 타행 주행에서 발전기로 동작되어 회생에너지를 배터리(104)에 공급한다.
엔진(108)은 동력원으로 시동 온 상태에서 제1동력을 출력한다.
HSG(109)는 차량제어기(102)에서 인가되는 제어신호에 따라 전동기로 동작되어 엔진(108)의 시동 온을 실행하고, 엔진(108)이 시동 온을 유지하는 상태에서 발전기로 동작되어 전압을 발전시키며 발전 전압을 인버터(103)를 통해 배터리(104)에 충전 전압으로 제공한다.
엔진클러치(110)는 엔진(108)과 모터(107)의 사이에 배치되어 엔진(108)의 동력을 전달하거나 차단시켜 EV모드와 HEV모드의 주행이 제공될 수 있도록 한다.
엔진클러치(110)는 유압에 의한 마찰력으로 엔진(108)의 출력토크를 모터(107)에 전달하는 습식 다판 클러치로 구성될 수 있으며, 유압지령에 따라 구동 성능이 좌우된다.
변속기(111)는 자동변속기 혹은 무단변속기로 적용되며, 유압의 작동으로 결합요소 및 해방요소가 동작되어 목표 변속단을 결합한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차에서 엔진클러치를 제어하는 동작은 다음과 같이 실행된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 유압지령 학습절차를 도시한 흐름도이다.
본 발명이 적용되는 하이브리드 차량에서 차량제어기(102)는 운전정보검출부(101)를 통해 차속, 노면의 경사도, 가속페달의 변위량(개도량) 등을 포함하는 제반적인 운전정보를 검출하여(S101) 런치 제어조건을 만족하는지 판단한다(S102).
상기 런치 제어조건은 배터리(104)의 충전상태나 노면 조건, 구배도 등에 의해 모터(107)가 충분한 구동력을 출력하지 못할 때에 엔진클러치(110)의 마찰토크만을 이용하여 차량을 정지상태에서 발진시키는 제어조건을 의미한다.
상기 차량제어기(102)는 상기 S102에서 런치 제어조건을 만족하면 HSG(109)를 작동시켜 엔진(108)을 시동 온 시킨 다음 아이들 상태로 제어하고 가속페달의 입력량으로 하이브리드 차량의 가속도를 결정한다(S103).
상기 차량제어기(102)는 상기 S103에서 결정된 가속도를 변속비로 환산하여 변속기(111) 입력축의 목표속도를 결정하고, 목표속도를 추종할 수 있는 유압 프로파일을 결정한다(S104).
상기 차량제어기(102)는 상기 S104에서 결정된 유압 프로파일로 유압지령을 출력하여 유압을 작동으로 엔진클러치(110)를 결합시킨다(S105).
상기 차량제어기(102)는 상기 S105에서 엔진클러치(110)의 결합에 따라 엔진(108)의 회전수를 전달하는 출력성능인 변속기(111)의 입력축에 입력되는 실제 회전수(속도)을 검출하여(S106) 설정된 목표 출력 성능과 비교한다(S107).
상기 차량제어기(102)는 상기 S107의 변속기(111)의 입력축에 입력되는 실제 회전수(속도)와 설정된 목표 회전수(속도)의 비교에서 성능오차가 설정된 허용오차를 초과하는지 판단한다(S108).
상기 차량제어기(102)는 상기 S108에서 성능오차가 설정된 허용오차를 초과하면 성능 오차함수를 추출하여 초기오차로 분리한다(S109).
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 변속기(111)의 입력축에 입력되는 실제출력성능(B)과 설정된 동적 목표성능(A)을 검출하여 설정된 허용오차의 범위를 초과하면 성능 오차함수(C)를 추출한다.
상기 성능 오차함수는 목표로 하는 동적 성능과 실제 성능의 차이를 의미하는 것으로, 목표 동적성능으로 정의된 변속기 입력축의 목표 회전수(속도)에서 변속기의 입력축에 입력되는 실제 회전수(속도)를 차감 하였을 때 음(-)의 값이면 실제 회전수(속도)가 목표 회전수(속도) 보다 빠른 상태이고, 양(+)의 값이면 목표 회전수(속도)가 실제 회전수(속도) 보다 빠른 상태를 의미한다.
상기 차량제어기(102)는 상기 성능 오차함수(C)를 2차 곡선으로 근사화 하였을 때 오프셋에 해당하는 성분을 1차로 정의하고, 기울기에 해당하는 성분을 2차 정의하며, 곡률에 해당하는 성분을 3차로 정의하여 각 차수의 성분별로 유압 지령의 보상지점을 변경한다(S110).
차량의 동력전달계의 회전방향 운동방정식은 T = Iω와 같이 선형으로 표현할 수 있으므로 오차의 각 성분을 중첩의 원리에 의해 오차함수로 표현할 수 있듯이 오차에 관계된 입력 파라메타의 선형 조합으로 전차 오차함수를 발생시키는 입력을 찾아 보상할 수 있다.
상기 차량제어기(102)는 상기 S110에서 오차 성분별로 분리된 유압지령의 보상 지점별로 유압지령을 조정하고, 그에 따른 성능 변화를 분석하여 목표시간과 목표속도를 추종하는 엔진클러치(110)의 유압지령을 학습하여 보정한다(S111).
상기 차량제어기(102)는 예를 들어 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 유압지령 프로파일 상에서 보상 지점을 다음과 같이 설정하여 학습할 수 있다.
상기 보상지점을 예를 들어, 엔진클러치(110)의 결합 대기하는 예비압력(Prd), 엔진클러치(110)의 결합을 시작하는 초기유압(P1), 엔진클러치(110)의 결합을 진행하는 과정에서의 보상유압(P2), 엔진클러치(110)가 결합되어 토크가 전달되는 구간에서의 유압 기울기(aP2), 엔진클러치(110)의 결합이 종료되기 직전의 유압기울기(aP3)로 설정할 수 있다.
상기 도 4에서 엔진클러치(110)의 결합 대기하는 예비압력(Prd)을 설정된 일정값, 예를 들어 0.5bar씩 증가시키는 학습을 실행하였을 때 도 5와 같이 화살표 방향으로 성능변화, 즉 변속기(111)의 입력축에 입력되는 회전수의 특성 변화가 나타난다.
상기 예비압력(Prd)의 조정은 1차 모드에 영향을 주게 되고, 키스 포인트 압력까지의 필링 타임(Filling Time)에 영향을 주게 되므로, 초기성능 향상과 측정 오차를 고려하여 예비압력(Prd)을 키스 포인트 대비 90% 수순으로 유지한다.
그리고, 도 4에서 엔진클러치(110)의 결합을 시작하는 초기유압(P1)을 설정된 일정값, 예를 들어 0.5bar씩 증가시키는 학습을 실행하였을 때 도 6과 같이 화살표 방향으로 성능변화, 즉 변속기(111)의 입력축에 입력되는 회전수의 특성 변화가 나타난다.
상기 초기압력(P1)의 조정은 1차 모드에 지배적인 영향을 주는 것이 확인되었다.
그리고, 도 4에서 엔진클러치(110)를 결합하는 과정에서의 보상유압(P2)을 도 7에서 알 수 있는 바와 같이 설정된 일정값으로 증가시키는 학습을 실행하였을 때 도 8과 같이 화살표 방향으로 성능변화, 즉 변속기(111)의 입력축에 입력되는 회전수의 특성 변화가 나타난다.
압력, 토크, 속도 관계에 따라 엔진클러치(110)에 공급되는 평균압력이 증가하면 평균 전달토크가 상승하고 출력축 가속도가 상승하므로 성능오차가 선형으로 변화되는 것을 알 수 있다.
그리고, 도 4에서 엔진클러치(110)가 결합되어 토크가 전달되는 구간에서의 유압 기울기(aP2)을 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 설정된 일정값으로 증가시키는 학습을 실행하였을 때 도 10과 같이 화살표 방향으로 성능변화, 즉 변속기(111)의 입력축에 입력되는 회전수의 특성 변화가 나타난다.
압력의 기울기 변화는 토크의 기울기 변화이고, 토크의 기울기 변화는 가속도의 기술이 변화이며, 가속도의 기울기 변화는 속도의 곡률 성분 변화로 정의될 수 있다.
또한, 도 4에서 엔진클러치(110)의 결합이 종료되기 직전의 유압 기울기(aP3)를 설정된 일정값으로 증가시키는 학습을 실행하였을 때 도 11과 같이 화살표 방향으로 성능변화, 즉 변속기(111)의 입력축에 입력되는 회전수의 특성 변화가 나타나는 것으로 알 수 있다.
상기 엔진클러치(110)의 결합이 종료되기 직전의 유압기울기(aP3)는 목표 속도의 추종에는 큰 영향을 주지 않으나 엔진클러치(110)의 결합시 충격에 영향을 미치며, 마찰계수의 특성 변화에 따른 성능 오차보상이 가능한 인자이다.
따라서, 차량제어기(102)는 엔진클러치(110)의 유압지령에서 오차 발생시 오차 함수를 오차 모드별로 분리한 다음 1차에 해당하는 초기오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 초기유압(P1)을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 초기유압(P1)을 학습값으로 저장한다.
상기 차량제어기(102)는 엔진클러치(110)를 결합시키는 유압지령에서 기울기에 해당하는 2차 성분의 선형오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 보상유압(P2)을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 보상유압(P2)을 학습값으로 저장한다.
또한, 상기 차량제어기(102)는 엔진클러치(110)의 토크 전달구간에 해당하는 3차 성분의 곡률오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 기울기 유압(aP2)을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 토크 전달구간의 기울기 유압(aP2)을 학습값으로 저장한다.
또한, 상기 차량제어기(102)는 엔진클러치(110)의 마찰특성 변화 등으로 인하여 결합시 피크 기울기가 설정된 허용치 이상인 경우 결속 종료 직전의 기울기(aP3)을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 결속 종료 직전의 기울기(aP2)를 학습값으로 저장한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
101 : 운전정보검출부 102 : 차량제어기
103 : 모터제어기 104 : 배터리
105 : 배터리관리기 106 : 엔진제어기
107 : 모터 108 : 엔진
109 : HSG 110 : 엔진클러치

Claims (19)

  1. 엔진과 모터를 포함하는 동력원;
    상기 엔진과 모터의 사이에 적용되는 엔진클러치;
    유압지령을 출력하여 상기 엔진클러치의 결합/해제를 제어하는 차량제어기;
    를 포함하고,
    상기 차량제어기는 런치 제어에서 엔진클러치의 출력 성능과 설정된 동적 목표성능을 비교하여 설정된 허용오차의 범위를 초과하면 성능 오차함수를 추출하고, 엔진클러치의 출력 성능이 설정된 허용오차의 범위에 포함되도록 보정하여 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어기는 모터가 충분한 구동력을 출력하지 못할 때에 엔진클러치의 마찰토크를 이용하여 차량을 발진시키는 제어를 런치 제어로 설정하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어기는 상기 성능 오차함수를 2차 곡선으로 근사화하여 엔진클러치의 결합을 시작하는 초기유압을 1차 성분으로 정의하고, 기울기를 2차 성분으로 정의하며, 곡률을 3차 성분으로 정의하여 각 차수의 성분별로 유압지령의 보상지점을 설정하고, 각각 보상지점에 대한 성능오차를 보상하여 엔진클러치의 유압지령 학습 값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어기는 성능오차를 성분별로 분리하여 유압지령의 보상지점을 결정하고, 유압지령의 보정에 따른 성능 변화를 분석하여 허용오차의 범위 내에 포함되면 유압지령의 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어기는 변속기 오일 온도, 노면 경사도, 가속페달 변위량(개도량)에 따라 엔진클러치의 유압지령을 학습하여 학습값을 맵 형태로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어기는 런치 제어에서 가속페달의 입력량으로 차량의 가속도를 결정하고, 가속도를 변속비로 환산하여 변속기의 입력축 목표속도를 결정하며, 목표 속도를 추종하는 유압지령을 결정하여 엔진클러치의 결합을 제어하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차량제어기는 엔진클러치의 유압지령에 대한 학습치가 없는 경우 가속페달의 변위량(개도량)과 그에 따른 목표속도를 초기 유압지령으로 결정하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  8. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량제어기는 엔진클러치 결합의 시작에 해당하는 1차 성분의 초기오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 초기유압을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 초기유압을 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  9. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량제어기는 엔진클러치를 결합시키는 유압지령에서 기울기에 해당하는 2차 성분의 선형오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 보상유압을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 보상유압을 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  10. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량제어기는 엔진클러치의 토크 전달구간에 해당하는 3차 성분의 곡률오차가 설정된 허용범위를 초과하였을 경우 기울기 유압을 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 토크 전달구간의 기울기 유압을 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  11. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량제어기는 엔진클러치의 마찰특성 변화로 인하여 결합시 피크 기울기가 설정된 허용치 이상인 경우 결속 종료 직전의 기울기를 보정하여 허용범위 이내에 포함되도록 유도하고, 허용범위 이내로 포함되면 결속 종료 직전의 기울기를 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
  12. 런치 제어 발진이 요구되면 엔진을 시동 온 시켜 아이들로 제어하고, 가속페달의 입력량으로 차량의 가속도를 결정하는 과정;
    가속도를 변속비로 환산하여 변속기의 입력축 목표속도를 결정하고, 목표 속도를 추종하는 유압지령을 결정하여 엔진클러치의 결합을 제어하는 과정;
    엔진클러치의 출력속도와 변속기의 입력축 목표속도를 비교하여 설정된 허용범위를 초과하는 성능 오차가 발생되는지 판단하는 과정;
    상기 성능오차가 발생되면 성능오차를 2차원 함수로 근사화하여 성분별로 분리하고, 분리된 각 성분을 유압지령의 보상지점으로 결정하는 과정;
    상기 유압지령 보상지점별로 유압지령을 조정하여 엔진클러치의 출력성능 변화를 분석하고, 엔진클러치의 출력성능이 변속기의 입력축 목표속도를 추종하면 해당 유압지령을 학습값으로 저장하는 과정;
    을 포함하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 런지 제어 발진은 배터리의 충전상태, 노면 조건, 구배도에 의해 모터가 충분한 구동력을 출력하지 못할 때에 엔진클러치의 마찰토크를 이용하여 차량을 발진시키는 제어를 의미하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 성능 오차함수를 2차함수의 곡선으로 근사화하여 엔진클러치의 결합 시작에 해당하는 초기유압을 1차 성분으로 정의하고, 기울기에 해당하는 부분을 2차 성분으로 정의하며, 곡률에 해당하는 부분을 2차 성분으로 정의하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 엔진클러치 결합의 시작에 해당하는 1차 성분의 오차가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 초기유압을 보정하고, 1차 성분의 오차가 허용범위 이내로 포함되면 초기유압을 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 엔진클러치를 결합시키는 유압지령에서 기울기에 해당하는 2차 성분의 선형오차가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 보상유압을 보정하고, 2차 성분의 오차가 허용범위 이내로 포함되면 보상유압을 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 엔진클러치의 토크 전달구간에 해당하는 3차 성분의 곡률오차가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 기울기 유압을 보정하고, 3차 성분의 오차가 허용범위 이내로 포함되면 토크 전달구간의 기울기 유압을 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 엔진클러치의 마찰특성 변화로 인하여 결합시 피크 기울기가 설정된 허용범위를 초과하면 엔진클러치의 출력성능이 목표속도를 추종하도록 결속 종료 직전의 기울기를 보정하고, 허용범위 이내로 포함되면 결속 종료 직전의 기울기를 학습값으로 저장하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습방법.
  19. 엔진과 모터를 포함하는 동력원;
    상기 엔진과 모터의 사이에 적용되는 엔진클러치;
    상기 유압지령을 출력하여 엔진클러치의 결합/해제를 제어하여 차량제어기;
    를 포함하고,
    상기 차량제어기는 설정된 프로그램에 따라 동작되어 상기 제12항 내지 제18항 중 어느 하나의 방법을 실행하여 런치제어에서 엔진클러치의 유압지령을 학습 보정하여 발진 가속감이 제공되는 엔진클러치의 결합을 제공하는 하이브리드 차량의 유압지령 학습장치.
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