KR101592440B1 - 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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KR101592440B1 KR1020150029321A KR20150029321A KR101592440B1 KR 101592440 B1 KR101592440 B1 KR 101592440B1 KR 1020150029321 A KR1020150029321 A KR 1020150029321A KR 20150029321 A KR20150029321 A KR 20150029321A KR 101592440 B1 KR101592440 B1 KR 101592440B1
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법은 엔진이 정지된 상태에서 엔진 시동 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 상기 엔진 시동 조건을 만족하면, 엔진 클러치를 슬립시키는 단계; 상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에, 모터의 현재 속도를 기초로 명목 역수 모델과 저역통과필터를 이용하여 외란 제어 입력을 계산하는 단계; 운전자 요구 토크와 상기 외란 제어 입력을 이용하여 모터 토크 지령을 계산하는 단계; 상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에, 엔진 클러치 접합 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및 상기 엔진 클러치 접합 조건을 만족하면, 상기 엔진 클러치를 접합시키는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING ENGINE START FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관 (internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.
상기 하이브리드 차량은 엔진, 모터, 엔진과 모터 사이에서 동력을 단속하는 엔진 클러치, 변속기, 차동기어장치, 고전압 배터리, 상기 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 HSG(hybrid starter & generator), 및 차륜을 통상적으로 포함한다. 상기 HSG는 시동 발전기(integrated starter & generator; ISG)라 호칭될 수 있다.
상기 하이브리드 차량은 운전자의 가속 페달과 브레이크 페달의 조작에 따른 가감속 의지, 차속, 배터리의 충전 상태(SOC; state of charge) 등에 따라 엔진 클러치를 접합하거나 해제하여, 모터의 동력만을 이용하는 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진의 동력을 주동력으로 하면서 모터의 동력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 모터의 발전을 통해 회수하여 고전압 배터리에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode); 등의 주행모드의 운행을 제공한다.
상기 하이브리드 차량은 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 함께 이용하고, 엔진과 모터의 최적 작동영역을 이용함은 물론 제동시에는 에너지를 회수하므로 연비 향상 및 효율적인 에너지 이용이 가능하다.
상기 하이브리드 차량은 HSG의 고장시 상기 모터의 구동력을 이용하여 엔진을 시동할 수 있다. 이에 따라, 원가 등의 이유로 HSG를 삭제하는 경우도 있다.
도 5는 종래의 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 HSG를 이용하지 않는 엔진 시동 제어 방법에 따르면, 엔진이 정지된 상태에서 엔진 클러치에 유압을 인가하여 엔진 클러치를 슬립시키고 모터의 구동력을 이용하여 엔진을 시동한다. 이때, 엔진 클러치 슬립시 엔진 클러치의 부하 토크를 고려하지 않으면 모터 속도가 저하되고 접합 충격이 발생하여 하이브리드 차량의 가속 선형성을 확보하기 어렵다. 이에 따라, 종래의 엔진 시동 방법의 경우, 엔진 클러치 슬립시 엔진 클러치의 부하 토크를 추정하고 추정된 부하 토크만큼 모터 토크 지령을 보정하였다.
그러나, 종래의 엔진 시동 방법의 경우, 엔진 클러치의 부하 토크를 정확하게 추정하기 위해서는 엔진 클러치의 특성(마찰 특성, 압력 특성 등)을 알아야 하지만, 이러한 엔진 클러치의 특성을 정확하게 알 수 없어 정확한 모터 토크 지령을 계산하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 엔진 클러치 슬립시 발생하는 외란을 고려하여 모터 토크 지령을 계산함으로써 모터의 구동력만으로 엔진을 시동시킬 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법은, 엔진이 정지된 상태에서 엔진 시동 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 상기 엔진 시동 조건을 만족하면, 엔진 클러치를 슬립시키는 단계; 상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에, 모터의 현재 속도를 기초로 명목 역수 모델과 저역통과필터를 이용하여 외란 제어 입력을 계산하는 단계; 운전자 요구 토크와 상기 외란 제어 입력을 이용하여 모터 토크 지령을 계산하는 단계; 상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에, 엔진 클러치 접합 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및 상기 엔진 클러치 접합 조건을 만족하면, 상기 엔진 클러치를 접합시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 명목 역수 모델에는 상기 모터의 현재 속도가 입력되고, 상기 명목 역수 모델
Figure 112015020682345-pat00001
은
Figure 112015020682345-pat00002
의 수학식을 만족하도록 설계될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00003
는 엔진 클러치의 입력축의 이너샤이다.
상기 저역통과필터에는 상기 모터 토크 지령과 상기 명목 역수 모델에서 출력되는 토크값의 차이값이 입력되고, 상기 저역통과필터는 상기 외란 제어 입력을 출력할 수 있다.
상기 저역통과필터(
Figure 112015020682345-pat00004
)는
Figure 112015020682345-pat00005
의 식을 만족하도록 설계될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00006
이고,
Figure 112015020682345-pat00007
와
Figure 112015020682345-pat00008
는 설계 파라미터로서 외란에 포함된 최대주파수(Wd) 이하에서
Figure 112015020682345-pat00009
의 수학식을 만족하도록 설계될 수 있다.
상기 엔진 클러치 접합 조건은
Figure 112015020682345-pat00010
의 수학식이 만족되는 경우 만족될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00011
는 모터 속도이고,
Figure 112015020682345-pat00012
는 엔진 속도이며,
Figure 112015020682345-pat00013
는 제1 설정값이다.
상기 엔진 클러치 접합 조건은
Figure 112015020682345-pat00014
의 수학식과
Figure 112015020682345-pat00015
의 수학식이 동시에 만족되는 경우 만족될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00016
는 모터 속도이고,
Figure 112015020682345-pat00017
는 엔진 속도이며,
Figure 112015020682345-pat00018
는 제2 설정값이다.
본 발명이 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치는, 하이브리드 차량의 구동력을 발생시키는 모터; 엔진과 상기 모터 사이에 배치된 엔진 클러치; 상기 엔진의 시동 제어를 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및 상기 데이터를 기초로 상기 엔진의 시동을 제어하도록 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 제어 유닛;을 포함하되, 상기 제어 유닛은 엔진이 정지된 상태에서 엔진 시동 조건을 만족하면 상기 엔진 클러치를 슬립시키고, 모터의 현재 속도를 기초로 명목 역수 모델과 저역통과필터를 이용하여 외란 제어 입력을 계산하며, 운전자 요구 토크와 상기 외란 제어 입력을 이용하여 모터 토크 지령을 계산하고, 상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에 엔진 클러치 접합 조건을 만족하면 상기 엔진 클러치를 접합시킬 수 있다.
상기 명목 역수 모델에는 상기 모터의 현재 속도가 입력되고, 상기 명목 역수 모델
Figure 112015020682345-pat00019
은
Figure 112015020682345-pat00020
의 수학식을 만족하도록 설계될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00021
는 하이브리드 차량의 이너샤이다.
상기 저역통과필터에는 상기 모터 토크 지령과 상기 명목 역수 모델에서 출력되는 토크값의 차이값이 입력되고, 상기 저역통과필터는 상기 외란 제어 입력을 출력할 수 있다.
상기 저역통과필터(
Figure 112015020682345-pat00022
)는
Figure 112015020682345-pat00023
의 식을 만족하도록 설계될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00024
이고,
Figure 112015020682345-pat00025
와
Figure 112015020682345-pat00026
는 설계 파라미터로서 외란에 포함된 최대주파수(Wd) 이하에서
Figure 112015020682345-pat00027
의 수학식을 만족하도록 설계될 수 있다.
상기 엔진 클러치 접합 조건은
Figure 112015020682345-pat00028
의 수학식이 만족되는 경우 만족될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00029
는 모터 속도이고,
Figure 112015020682345-pat00030
는 엔진 속도이며,
Figure 112015020682345-pat00031
는 제1 설정값이다.
상기 엔진 클러치 접합 조건은
Figure 112015020682345-pat00032
의 수학식과
Figure 112015020682345-pat00033
의 수학식이 동시에 만족되는 경우 만족될 수 있다. 여기서,
Figure 112015020682345-pat00034
는 모터 속도이고,
Figure 112015020682345-pat00035
는 엔진 속도이며,
Figure 112015020682345-pat00036
는 제2 설정값이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 클러치의 특성을 정확하게 추정할 필요없이 엔진 클러치 슬립시 발생하는 외란을 고려하여 모터 토크 지령을 계산함으로써 하이브리드 차량의 가속 선형성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, HSG의 고장시 또는 HSG가 삭제된 경우에도 모터의 구동력만으로 엔진 클러치의 접합 충격 없이 엔진을 시동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 지령을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 종래의 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
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 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진(10), 모터(20), 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력을 단속하는 엔진 클러치(30), 변속기(40), 배터리(50), HSG(60), 차동기어장치(70), 휠(80), 데이터검출부(90), 및 제어 유닛(100)을 포함할 수 있다.
엔진(10)은 연료를 연소하여 동력을 생성하는 것으로, 가솔린 엔진, 디젤 엔진, LPI 엔진 등 다양한 엔진이 사용될 수 있다.
하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(10)과 모터(20)에서 발생된 동력이 변속기(40)의 입력축에 선택적으로 전달되고, 변속기(40)의 출력축으로부터 출력된 동력이 차동기어장치(70)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 휠(80)을 회전시킴으로써 엔진(10) 또는 모터(20)에서 발생된 동력에 의해 하이브리드 차량이 주행하게 된다.
배터리(50)는 EV 모드 및 HEV 모드에서 모터(20)에 전기를 공급하고, 회생제동 모드에서 모터(20)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다.
HSG(hybrid starter & generator)(60)는 상기 엔진(10)을 시동하거나 상기 엔진(10)의 출력에 의해 발전한다. 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법은 HSG(60)의 고장시 수행될 수 있다. 그러나, 실시예에 따라서는 하이브리드 차량은 HSG(60)를 포함하지 않을 수 있으며, 엔진(10) 시동시 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법이 수행될 수 있다.
엔진 클러치(30)는 엔진(10)과 모터(20) 사이에 배치된다. 엔진 클러치(30)의 입력축은 엔진(10)과 연결되고, 출력축은 모터(20)와 연결된다.
데이터 검출부(90)는 엔진 시동을 제어하기 위한 데이터를 검출하며, 데이터 검출부(90)에서 검출된 데이터는 제어 유닛(100)으로 전달된다.
데이터 검출부(90)는 가속 페달 위치 검출부(91), 브레이크 페달 위치 검출부(92), 차속 검출부(93), SOC 검출부(94), 모터 속도 검출부(95), 엔진 속도 검출부(96)를 포함할 수 있다.
가속 페달 위치 검출부(91)는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 검출하여 이에 대한 신호를 제어 유닛(100)에 전달한다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%이다.
브레이크 페달 위치 검출부(92)는 브레이크 페달의 위치값(브레이크 페달이 눌린 정도)을 검출하여 이에 대한 신호를 제어 유닛(100)에 전달한다. 브레이크 페달이 완전히 눌린 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 100%이고, 브레이크 페달이 눌리지 않은 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 0%이다.
차속 검출부(93)는 차속을 검출하고 이에 대한 신호를 제어 유닛(100)에 전달한다. 차속 검출부(93)는 휠(80)에 장착될 수 있다.
SOC 검출부(94)는 배터리(50)의 SOC를 검출하고 이에 대한 신호를 제어 유닛(100)에 전달한다. 배터리(50)의 SOC를 직접 검출하는 대신 배터리(50)의 전류 및 전압을 측정하고 이로부터 배터리(50)의 SOC를 예측할 수도 있다.
모터 속도 검출부(95)는 모터 속도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어 유닛(100)에 전달한다.
엔진 속도 검출부(96)는 엔진 속도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어 유닛(100)에 전달한다.
제어 유닛(100)은 하이브리드 차량의 운전 조건에 따라 엔진(10), 모터(20), 엔진 클러치(30), 변속기(40), 배터리(50), 및 HSG(60)의 작동을 제어하고, EV 모드와 HEV 모드 사이의 전환을 제어한다.
상기 제어 유닛(100)은 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시동 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참고로, 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법을 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법의 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 지령을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법은 엔진(10)이 정지된 상태에서 엔진 시동 조건을 만족하는지 판단함으로써 시작된다(S10). 상기 엔진 시동 조건은 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환이 요구되는 조건을 포함한다. 예를 들어, 상기 엔진 시동 조건은, 이에 한정되지는 않지만, 운전자의 요구 파워, 배터리(50)의 SOC(state of charge) 등을 고려하여 설정될 수 있다. 상기 운전자의 요구 파워는 운전자의 요구 토크 및 차속을 기초로 계산될 수 있다.
상기 S10 단계에서 상기 엔진 시동 조건을 만족하지 않으면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법은 종료된다. 즉, 엔진(10)은 정지된 상태를 유지한다.
상기 S10 단계에서 상기 엔진 시동 조건을 만족하면, 제어 유닛(100)은 엔진 클러치(30)를 슬립시킨다(S20). 구체적으로, 제어 유닛(100)은 엔진 클러치(30)에 설정된 유압을 인가하여 엔진 클러치(30)를 슬립시킨다.
상기 엔진 클러치(30)를 슬립시키는 중에, 제어 유닛(100)은 모터의 현재 속도(
Figure 112015020682345-pat00037
)를 기초로 외란 제어 입력(
Figure 112015020682345-pat00038
)을 계산한다(S30).
엔진 클러치(30)가 슬립하게 되면 엔진 클러치(30)의 부하 토크에 의해 외란(즉, unknown term)이 발생하여 운전자 요구 토크(
Figure 112015020682345-pat00039
)만큼만 모터 토크 지령(
Figure 112015020682345-pat00040
)을 계산하면 하이브리드 차량의 가속 선형성이 저하된다. 따라서, 엔진 클러치 슬립 구간에서 모터 속도의 저하를 방지하기 위하여 모터 토크의 보상이 필요하다.
모터 토크 지령(
Figure 112015020682345-pat00041
) 계산시 상기 외란을 고려하기 위하여, 제어 유닛(100)은 모터(20)의 명목 역수 모델(nominal inverse model)(110a)과 저역통과필터(110b)를 포함하는 외란 관측기(110)를 포함할 수 있다.
제어 유닛(100)은 운전자 요구 토크(
Figure 112015020682345-pat00042
)와 상기 외란 제어 입력(
Figure 112015020682345-pat00043
)을 이용하여 모터 토크 지령(
Figure 112015020682345-pat00044
)을 계산한다(S40). 상기 모터 토크 지령(
Figure 112015020682345-pat00045
)에 따라 모터(20)가 토크를 발생시킨다.
도 4을 참고하여 상기 S30 단계와 S40 단계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제어 유닛(100)은 모터(20)의 현재 속도(
Figure 112015020682345-pat00046
)를 모터 속도 검출부(95)로부터 입력 받는다.
상기 명목 역수 모델(110a)에는 모터(20)의 현재 속도(
Figure 112015020682345-pat00047
)가 입력되고, 명목 역수 모델(110a)은 현재 속도(
Figure 112015020682345-pat00048
)에 대응하는 토크값(
Figure 112015020682345-pat00049
)을 출력할 수 있다.
이를 위하여, 상기 명목 역수 모델(110a)은 아래의 수학식 1을 만족하도록 설계된다.
[수학식 1]
Figure 112015020682345-pat00050
여기서,
Figure 112015020682345-pat00051
는 하이브리드 차량의 이너샤(inertia)이다.
즉, 모터(20)의 명목 모델(nominal model)은 아래의 수학식 2를 만족하도록 설계된다.
[수학식 2]
Figure 112015020682345-pat00052
상기 명목 역수 모델(110a)을 이용함으로써 실제 하이브리드 차량의 세부적인 메커니즘을 모델링할 필요 없이, 모터(20)의 현재 속도(
Figure 112015020682345-pat00053
)를 기초로 상기 외란을 고려할 수 있다.
상기 저역통과필터(110b)에는 모터 토크 지령(
Figure 112015020682345-pat00054
)과 상기 명목 역수 모델(110a)에서 출력되는 토크값(
Figure 112015020682345-pat00055
)의 차이값이 입력된다. 저역통과필터(110b)는 상기 차이값을 신호 처리하여 상기 외란 제어 입력(
Figure 112015020682345-pat00056
)을 출력한다.
상기 저역통과필터(110b)는 아래의 수학식 3을 만족하도록 설계될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112015020682345-pat00057
여기서,
Figure 112015020682345-pat00058
이고,
Figure 112015020682345-pat00059
와
Figure 112015020682345-pat00060
는 설계 파라미터(design parameter)로서 상기 외란에 포함된 최대 주파수(Wd) 이하에서 아래의 수학식 4를 만족하도록 설계될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112015020682345-pat00061
이에 따라, 엔진 클러치(30) 슬립 중에 모터 토크를 보상함으로써 모터 속도의 저하를 방지할 수 있다.
제어 유닛(100)은 엔진(10)의 현재 속도(
Figure 112015020682345-pat00062
)를 엔진 속도 검출부(96)로부터 입력 받는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 엔진 클러치(30) 슬립 중에, 엔진 속도(
Figure 112015020682345-pat00063
)는 모터 속도(
Figure 112015020682345-pat00064
)와 동일해질 때까지 증가한다.
상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에, 제어 유닛(100)은 엔진 클러치 접합 조건을 만족하는지 판단한다(S50). 상기 엔진 클러치 접합 조건은 아래의 수학식 5가 만족되는 경우 만족되는 것으로 할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112015020682345-pat00065
여기서,
Figure 112015020682345-pat00066
는 모터 속도이고,
Figure 112015020682345-pat00067
는 엔진 속도이며,
Figure 112015020682345-pat00068
는 제1 설정값이다. 상기 제1 설정값(
Figure 112015020682345-pat00069
)은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시동 제어 방법이 구현될 차량 및 엔진(10)의 제원에 따라 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다.
즉, 제어 유닛(100)은 모터 속도와 엔진 속도가 동기화 되는 시점에 엔진 클러치(30)를 접합시킬 수 있다.
이와 달리, 상기 엔진 클러치 접합 조건은 수학식 5와 아래의 수학식 6을 동시에 만족하는 경우 만족되는 것으로 할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112015020682345-pat00070
여기서,
Figure 112015020682345-pat00071
는 제2 설정값이다. 상기 제2 설정값(
Figure 112015020682345-pat00072
)은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시동 제어 방법이 구현될 차량 및 엔진(10)의 제원에 따라 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다.
즉, 제어 유닛(100)은 모터 속도의 기울기와 엔진속도의 기울기가 동기화 되는 시점에 엔진 클러치(30)를 접합시킴으로써, 모터 속도와 엔진 속도만 동기화하는 경우 보다 더 접합 충격을 저감할 수 있다.
상기 S50 단계에서 상기 엔진 클러치 접합 조건을 만족하지 않으면, 제어 유닛(100)은 상기 S20 단계 내지 S40 단계를 계속하여 수행한다.
상기 S50 단계에서 상기 엔진 클러치 접합 조건을 만족하면, 제어 유닛(100)은 엔진 클러치를 접합시킨다(S60). 구체적으로, 제어 유닛(100)은 엔진 클러치(30)에 설정된 최대 유압을 인가하여 빠르게 엔진 클러치(30)를 접합시킨다. 그후, 제어 유닛(100)은 연료 분사 및 점화를 통해 엔진(10)의 작동을 제어한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진 클러치(30)의 특성을 정확하게 추정할 필요없이 엔진 클러치(30) 슬립시 발생하는 외란을 고려하여 모터 토크 지령을 계산함으로써 하이브리드 차량의 가속 선형성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, HSG(60)의 고장시 또는 HSG가 삭제된 경우에도 모터의 구동력만으로 엔진 클러치(30)의 접합 충격 없이 엔진(10)을 시동시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 엔진 20: 모터
30: 엔진 클러치 40: 변속기
50: 배터리 60: HSG
70: 차동기어장치 80: 휠
90: 데이터 검출부 100: 제어 유닛
110: 외란 관측기

Claims (12)

  1. 엔진이 정지된 상태에서 엔진 시동 조건을 만족하는지 판단하는 단계;
    상기 엔진 시동 조건을 만족하면, 엔진 클러치를 슬립시키는 단계;
    상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에, 모터의 현재 속도를 기초로 명목 역수 모델과 저역통과필터를 이용하여 외란 제어 입력을 계산하는 단계;
    운전자 요구 토크와 상기 외란 제어 입력을 이용하여 모터 토크 지령을 계산하는 단계;
    상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에, 엔진 클러치 접합 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
    상기 엔진 클러치 접합 조건을 만족하면, 상기 엔진 클러치를 접합시키는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 명목 역수 모델에는 상기 모터의 현재 속도가 입력되고, 상기 명목 역수 모델
    Figure 112015020682345-pat00073
    은
    Figure 112015020682345-pat00074
    의 수학식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00075
    는 하이브리드 차량의 이너샤이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저역통과필터에는 상기 모터 토크 지령과 상기 명목 역수 모델에서 출력되는 토크값의 차이값이 입력되고, 상기 저역통과필터는 상기 외란 제어 입력을 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저역통과필터(
    Figure 112015020682345-pat00076
    )는
    Figure 112015020682345-pat00077
    의 식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00078
    이고,
    Figure 112015020682345-pat00079
    와
    Figure 112015020682345-pat00080
    는 설계 파라미터로서 외란에 포함된 최대주파수(Wd) 이하에서
    Figure 112015020682345-pat00081
    의 수학식을 만족하도록 설계된다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 클러치 접합 조건은
    Figure 112015020682345-pat00082
    의 수학식이 만족되는 경우 만족되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00083
    는 모터 속도이고,
    Figure 112015020682345-pat00084
    는 엔진 속도이며,
    Figure 112015020682345-pat00085
    는 제1 설정값이다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 클러치 접합 조건은
    Figure 112015020682345-pat00086
    의 수학식과
    Figure 112015020682345-pat00087
    의 수학식이 동시에 만족되는 경우 만족되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00088
    는 모터 속도이고,
    Figure 112015020682345-pat00089
    는 엔진 속도이며,
    Figure 112015020682345-pat00090
    는 제2 설정값이다.
  7. 하이브리드 차량의 구동력을 발생시키는 모터;
    엔진과 상기 모터 사이에 배치된 엔진 클러치;
    상기 엔진의 시동 제어를 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및
    상기 데이터를 기초로 상기 엔진의 시동을 제어하도록 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 제어 유닛;
    을 포함하되,
    상기 제어 유닛은 엔진이 정지된 상태에서 엔진 시동 조건을 만족하면 상기 엔진 클러치를 슬립시키고, 모터의 현재 속도를 기초로 명목 역수 모델과 저역통과필터를 이용하여 외란 제어 입력을 계산하며, 운전자 요구 토크와 상기 외란 제어 입력을 이용하여 모터 토크 지령을 계산하고, 상기 엔진 클러치를 슬립시키는 중에 엔진 클러치 접합 조건을 만족하면 상기 엔진 클러치를 접합시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 명목 역수 모델에는 상기 모터의 현재 속도가 입력되고, 상기 명목 역수 모델
    Figure 112015020682345-pat00091
    은
    Figure 112015020682345-pat00092
    의 수학식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00093
    는 하이브리드 차량의 이너샤이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 저역통과필터에는 상기 모터 토크 지령과 상기 명목 역수 모델에서 출력되는 토크값의 차이값이 입력되고, 상기 저역통과필터는 상기 외란 제어 입력을 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저역통과필터(
    Figure 112015020682345-pat00094
    )는
    Figure 112015020682345-pat00095
    의 식을 만족하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00096
    이고,
    Figure 112015020682345-pat00097
    와
    Figure 112015020682345-pat00098
    는 설계 파라미터로서 외란에 포함된 최대주파수(Wd) 이하에서
    Figure 112015020682345-pat00099
    의 수학식을 만족하도록 설계된다.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 엔진 클러치 접합 조건은
    Figure 112015020682345-pat00100
    의 수학식이 만족되는 경우 만족되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00101
    는 모터 속도이고,
    Figure 112015020682345-pat00102
    는 엔진 속도이며,
    Figure 112015020682345-pat00103
    는 제1 설정값이다.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 엔진 클러치 접합 조건은
    Figure 112015020682345-pat00104
    의 수학식과
    Figure 112015020682345-pat00105
    의 수학식이 동시에 만족되는 경우 만족되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
    여기서,
    Figure 112015020682345-pat00106
    는 모터 속도이고,
    Figure 112015020682345-pat00107
    는 엔진 속도이며,
    Figure 112015020682345-pat00108
    는 제2 설정값이다.
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