KR101664074B1 - 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법 Download PDF

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김도희
두광일
박준영
조태환
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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진과 모터의 구동 토크 기여도에 따라 총 토크 저감 요청량을 분배하여 토크 저감을 수행하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 모터와 엔진을 동력원으로 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 토크 저감 요청이 있으면, 총 토크 저감 요청량을 연산하는 단계; 상기 엔진이 작동 중이면, 엔진 및 모터의 구동 토크 기여도를 연산하는 단계; 상기 구동 토크 기여도를 기초로 상기 총 토크 저감 요청량을 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량으로 분배하는 단계; 상기 엔진 및 모터 토크 저감량에 따라 엔진 및 모터 토크 지령을 결정하는 단계; 그리고 상기 엔진 및 모터 토크 지령에 따라 토크 저감을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING TORQUE REDUCTION OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진과 모터의 구동 토크 기여도에 따라 총 토크 저감 요청량을 분배하여 토크 저감을 수행하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 사용하는 자동차로써, 일반적으로 연료를 연소시켜 구동력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 구동력을 얻는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미한다.
하이브리드 차량에는 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있는데, 하이브리드 차량의 전반의 제어를 담당하는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit)를 비롯하여 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(ECU: Engine Control Unit), 구동모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 변속기를 제어하는 변속기 제어기(TCU: Transmission Control Unit), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 제어기(BMS: Battery Management System) 등이 구비되어 있다.
이 중에서, TCU는 변속시 엔진 속도의 과도한 상승 또는 충격을 방지하고 변속기 보호 등을 위해 토크 저감(Torque Reduction)을 요청한다.
한편, 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System)는 눈길이나 빙판길 또는 비대칭 노면에서의 출발이나 가속시에 브레이크와 엔진을 자동으로 제어하여 바퀴가 헛도는 현상을 방지하고 조종 안정성을 향상시키는 안전 시스템으로, 이 역시 하이브리드 차량에 탑재되어 미끄러운 노면에서 출발하거나 가속시에 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 미끄러질 때 토크 저감을 요청한다.
이와 같이 TCU/TCS가 토크 저감을 요청할 경우, 기존에는 보다 빠른 제어를 위하여 모터 토크를 우선적으로 저감하고, 필요한 경우에 엔진 토크를 이용하여 토크 저감을 수행하는 방법을 이용한다.
그러나 위와 같은 제어 방법으로는 지속적인 모터 사용으로 인해 배터리 SOC 방어에 취약하고, 엔진 이음이 발생되는 등의 문제점이 발생하였다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 엔진과 모터의 구동 토크 기여도에 따라 총 토크 저감 요청량을 분배하여 토크 저감을 수행하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 모터와 엔진을 동력원으로 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 토크 저감 요청이 있으면, 총 토크 저감 요청량을 연산하는 단계; 상기 엔진이 작동 중이면, 엔진 및 모터의 구동 토크 기여도를 연산하는 단계; 상기 구동 토크 기여도를 기초로 상기 총 토크 저감 요청량을 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량으로 분배하는 단계; 상기 엔진 및 모터 토크 저감량에 따라 엔진 및 모터 토크 지령을 결정하는 단계; 그리고 상기 엔진 및 모터 토크 지령에 따라 토크 저감을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 구동 토크 기여도에 따라 상기 총 토크 저감 요청량을 분배한 후, 상기 방법은 모터 추가 가용 저감량을 연산하는 단계; 상기 모터 추가 가용 저감량을 반영하여 엔진 및 모터의 토크 저감 실행량을 연산하는 단계; 및 상기 엔진 및 모터의 토크 저감 실행량에 따라 엔진 및 모터 토크 지령을 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 모터 추가 가용 저감량은 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 연산될 수 있다.
상기 엔진의 토크 저감 실행량은 상기 엔진 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 빼서 연산될 수 있다.
상기 모터의 토크 저감 실행량은 상기 모터 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 더하여 연산될 수 있다.
상기 엔진의 구동 토크 기여도는 엔진 토크를 엔진 토크와 모터 토크의 합으로 나누어 연산될 수 있다.
상기 모터의 구동 토크 기여도는 1에서 상기 엔진의 구동 토크 기여도를 빼서 연산될 수 있다.
엔진이 작동 중이 아니면, 상기 방법은 모터 가용 저감량을 연산하는 단계; 상기 모터 가용 저감량을 기초로 모터의 토크 저감 실행량을 연산하는 단계; 그리고 모터의 토크 저감 실행량에 따라 모터 토크 지령을 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 모터 가용 저감량은 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 연산될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치는 하이브리드 차량의 현재 주행 상태 및 운전자의 요구 정보를 검출하는 운전 정보 검출부; 및 상기 운전 정보 검출부의 신호를 기초로 토크 저감 요청이 있으면, 엔진 출력 토크 및 모터 출력 토크를 제어하여 토크 저감을 수행하는 제어기;를 포함하며, 상기 제어기는 총 토크 저감 요청량을 연산하고, 엔진이 작동 중이면 엔진 및 모터의 구동 토크 기여도를 연산하여 상기 총 토크 저감 요청량을 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량으로 분배한 후, 상기 엔진 및 모터 토크 저감량에 따라 엔진 및 모터 토크 지령을 결정할 수 있다.
상기 제어기는 모터 추가 가용 저감량을 연산하고, 상기 모터 추가 가용 저감량을 반영한 엔진 및 모터의 토크 저감 실행량을 연산하여 엔진 및 모터 토크 지령을 결정할 수 있다.
상기 제어기는 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 상기 모터 추가 가용 저감량을 연산할 수 있다.
상기 제어기는 상기 엔진 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 빼서 상기 엔진의 토크 저감 실행량을 연산할 수 있다.
상기 제어기는 상기 모터 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 더하여 상기 모터의 토크 저감 실행량을 연산할 수 있다.
상기 제어기는 엔진 토크를 엔진 토크와 모터 토크의 합으로 나누어 상기 엔진의 구동 토크 기여도를 연산할 수 있다.
상기 제어기는 1에서 상기 엔진의 구동 토크 기여도를 빼서 상기 모터의 구동 토크 기여도를 연산할 수 있다.
상기 제어기는 엔진이 작동 중이 아니면, 모터 가용 저감량을 연산하고, 상기 모터 가용 저감량을 기초로 모터의 토크 저감 실행량을 연산하여 모터 토크 지령을 결정할 수 있다.
상기 제어기는 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 상기 모터 가용 저감량을 연산할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진과 모터의 구동 토크 기여도를 고려하여 토크 저감량을 연산함으로써, 토크 저감 후에도 요구 토크 추종에 유리하다. 이에 따라, 하이브리드 차량의 연비 및 토크 응답성이 향상될 수 있다.
또한, 모터 추가 가용 저감량을 고려하여 엔진 및 모터의 토크 저감량을 능동적으로 조절할 수 있어, 모터의 충전 에너지를 추가적으로 확보할 수 있고, 배터리의 SOC를 효과적으로 방어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법이 적용되는 하이브리드 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법이 적용된 토크 저감량을 나타내는 그래프이다.
아래에서는 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 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(sports utility vehicles; SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량을 포함한다.
추가적으로, 몇몇 방법들은 적어도 하나의 제어기에 의하여 실행될 수 있다. 제어기라는 용어는 메모리와, 알고리즘 구조로 해석되는 하나 이상의 단계들을 실행하도록 된 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 언급한다. 상기 메모리는 알고리즘 단계들을 저장하도록 되어 있고, 프로세서는 아래에서 기재하는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위하여 상기 알고리즘 단계들을 특별히 실행하도록 되어 있다.
더 나아가, 본 발명의 제어 로직은 프로세서, 제어기 또는 이와 유사한 것에 의하여 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단 상의 일시적이지 않고 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단의 예들은, 이에 한정되지는 않지만, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래쉬 드라이브, 스마트 카드 및 광학 데이터 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 재생 매체는 네트웍으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 예를 들어 텔레매틱스 서버나 CAN(Controller Area Network)에 의하여 분산 방식으로 저장되고 실행될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법이 적용되는 하이브리드 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 1의 하이브리드 시스템은 설명의 편의를 위하여 실시예로 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 도 1의 하이브리드 시스템뿐만 아니라 다른 모든 하이브리드 시스템에도 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예가 적용되는 하이브리드 시스템은 HCU(10), ECU(12), MCU(14), TCU(16), 엔진(20), 엔진 클러치(22), 모터(24), 변속기(26) 및 배터리(28)를 포함할 수 있다.
HCU(10)는 다른 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 주행 모드 설정, 그리고 하이브리드 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기로, 각 제어기들을 고속 CAN 통신라인으로 연결하여 상호간의 정보를 주고 받으며, 협조 제어를 실행하여 엔진(20)과 모터(24)의 출력 토크를 제어한다.
ECU(12)는 운전자의 요구토크 신호와 냉각수온 및 엔진 토크 등의 엔진 상태 정보에 따라 엔진(20)의 전반적인 동작을 제어한다.
MCU(14)는 운전자의 요구토크 신호와 하이브리드 차량의 운행 모드 및 배터리(28)의 SOC 상태에 따라 모터(24)의 전반적인 동작을 제어한다.
TCU(16)는 ECU(12)와 MCU(14)의 각 출력 토크에 따라 변속비를 제어하고 회생 제동량을 결정하는 등 변속기(26)의 전반적인 동작을 제어한다.
엔진(20)은 동력원으로 시동 온 상태에서 동력을 출력한다.
엔진 클러치(22)는 엔진(20)과 모터(24) 사이에 배치되어 HCU(10)의 제어 신호를 입력 받아 하이브리드 차량의 주행 모드에 따라 선택적으로 엔진(20)과 모터(24)를 연결시킨다.
모터(24)는 배터리(30)에서 인버터를 통해 인가되는 3상 교류 전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키고, 타행 주행에서 발전기로 동작되어 회생 에너지를 배터리(30)에 공급한다.
변속기(26)는 엔진 클러치(22)의 결합 및 해제에 따라 결정되는 엔진(20)의 출력 토크와 모터(24)의 출력 토크의 합이 입력 토크로 공급되며, 차속과 운행 조건에 따라 임의의 변속단이 선택되어 구동력을 구동 휠에 출력함으로써 주행을 유지한다.
배터리(28)는 다수 개의 단위 셀로 이루어지며, 모터(24)에 전압을 제공하기 위한 고전압, 예를 들어 직류 400V 내지 450V의 전압이 저장된다.
상기에 언급된 것을 비롯한 하이브리드 시스템은 일반적으로 당업자에게 널리 알려진 것이므로 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치는 운전정보 검출부(30), 제어기(11), 엔진(20) 및 모터(24)를 포함한다.
후술하는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법의 프로세스는 각 제어기들에 의하여 세분화되거나 통합되어 수행될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 해당 명칭에 구애 받지 아니하고, 상술한 기능을 수행하는 구성 요소를 하나의 제어기(11)로 하여 설명이 가능한바, 설명의 편의상 본 명세서 및 특허청구범위에서는 특별한 언급이 없는 한, 각 제어기들을 제어기(11)로 지칭하기로 한다.
본 발명의 실시예가 적용되는 하이브리드 차량은 적어도 하나의 엔진(20)과 적어도 하나의 모터(24)를 포함한다. 또한 상기 하이브리드 차량은 엔진(20)과 모터(24)가 별개로 또는 동시에 동력원으로 작동하는 주행 모드를 제공한다. 이를 위하여 엔진의 동력을 휠로 전달하거나 단속하는 동력 전달 장치인 엔진 클러치(22)가 엔진(20)과 모터(24)에 연결되어 있다.
운전 정보 검출부(30)는 하이브리드 차량의 주행 상태와 운전자의 운행 요구를 검출하는 것으로, 차속을 검출하는 차속 센서(31), 모터의 속도를 검출하는 모터 속도 센서(32), 엔진의 속도를 검출하는 엔진 속도 센서(33), 그리고 가속 페달의 위치를 검출하는 가속 페달 위치 센서(APS; Accelerator Position Sensor)(34)를 포함한다.
차속 센서(31)는 차량의 휠 등에 장착되어 차속을 지속적으로 검출하여 그 모니터링한 신호를 제어기(11)에 전달한다.
모터 속도 센서(32)는 모터의 회전 속도를 검출하여 그 모니터링한 신호를 제어기(11)에 전달한다.
엔진 속도 센서(33)는 엔진의 회전 속도를 검출하여 그 모니터링한 신호를 제어기(11)에 전달한다.
가속 페달 위치 센서(34)는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 지속적으로 측정하여 그 모니터링한 신호를 제어기(11)에 전달한다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
상기 가속 페달 위치 센서(34)는 APS 대신에 흡기 통로에 장착된 스로틀 밸브 개도 센서(TPS: Throttle Position Sensor)를 사용할 수도 있다. 따라서, 본 명세서 및 특허청구범위에서 가속 페달 위치 센서(34)는 스로틀 밸브 개도 센서를 포함하고, 가속 페달의 위치값은 스로틀 밸브의 개도를 포함하는 것으로 보아야 할 것이다.
제어기(11)는 토크 저감 요청이 있으면, 엔진 출력 토크 및 모터 출력 토크를 제어하여 토크 저감을 수행한다.
여기서, 상기 제어기(11)는 총 토크 저감 요청량을 연산하고, 엔진이 작동 중이면 엔진 및 모터의 구동 토크 기여도를 연산하여 상기 총 토크 저감 요청량을 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량으로 분배할 수 있다.
또한, 상기 제어기(11)는 상기 분배된 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량에 따라 엔진 토크 지령 및 모터 토크 지령을 각각 결정하여 엔진 출력 토크 및 모터 출력 토크를 제어할 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 상기 제어기(11)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 제어기(11)가 토크 저감이 요청이 있는지를 판단함으로써 시작된다(S100).
상기 S100 단계에서 토크 저감 요청이 있으면, 제어기(11)는 총 토크 저감 요청량을 연산한다(S110).
상기 총 토크 저감 요청량은 운전 정보 검출부(30)의 신호를 기초로 연산될 수 있다. 즉, 현재의 엔진 토크 및 모터 토크와 토크 제한량을 통해 연산될 수 있다.
상기 S110 단계에서 총 토크 저감 요청량이 연산되면, 제어기(11)는 엔진(20)이 작동 중인지를 판단한다(S120).
상기 S120 단계에서 엔진(20)이 작동 중이면, 제어기(11)는 엔진(20)의 구동 토크 기여도 및 모터(24)의 구동 토크 기여도를 연산한다(S130).
상기 엔진(20)의 구동 토크 기여도는 엔진 토크를 엔진 토크와 모터 토크의 합으로 나누어 연산될 수 있다. 이 때, 상기 모터 토크는 모터(24)가 충전 중인 경우에 0으로 설정될 수 있다.
한편, 상기 모터(24)의 구동 토크 기여도는 1에서 상기 엔진(20)의 구동 토크 기여도를 빼서 연산될 수 있다.
상기 S130 단계에서 엔진(20)의 구동 토크 기여도 및 모터(24)의 구동 토크 기여도가 연산되면, 제어기(11)는 상기 S110 단계에서 연산된 총 토크 저감 요청량을 연산된 엔진(20)의 구동 토크 기여도 및 모터(24)의 구동 토크 기여도에 따라 분배한다(S140).
즉, 제어기(11)는 상기 총 토크 저감 요청량에 엔진(20)의 구동 토크 기여도를 곱하여 엔진 토크 저감량을 연산하고, 상기 총 토크 저감 요청량에 모터(24)의 구동 토크 기여도를 곱하여 모터 토크 저감량을 연산할 수 있다.
이후, 제어기(11)는 추가적인 충전 에너지를 확보하고 배터리(28)의 SOC를 방어하기 위하여 모터 추가 가용 저감량을 연산한다(S150).
상기 모터 추가 가용 저감량은 배터리(28)의 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 연산될 수 있다.
상기 S150 단계에서 모터 추가 가용 저감량이 연산되면, 제어기(11)는 엔진(20)의 토크 저감 실행량 및 모터(24)의 토크 저감 실행량을 연산한다(S160).
상기 엔진(20)의 토크 저감 실행량은 상기 기여도에 따른 엔진 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 빼서 연산될 수 있고, 상기 모터(24)의 토크 저감 실행량은 상기 기여도에 따른 모터 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 더하여 연산될 수 있다.
상기 S160 단계에서 엔진(20)의 토크 저감 실행량 및 모터(24)의 토크 저감 실행량이 연산되면, 제어기(11)는 연산된 엔진(20)의 토크 저감 실행량 및 모터(24)의 토크 저감 실행량과 현재의 엔진 토크 및 모터 토크를 기초로 엔진(20)의 목표 토크 지령 및 모터(24)의 목표 토크 지령을 결정한다(S170).
이와는 달리, 상기 S120 단계에서 엔진(20)이 작동 중이 아니면, 모터(24)만을 이용하여 토크 저감을 수행하여야 한다. 따라서, 제어기(11)는 모터(24)의 가용 저감량을 연산한다(S180).
상기 모터(24)의 가용 저감량은 배터리(28)의 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 연산될 수 있다.
상기 S180 단계에서 모터(24)의 가용 저감량을 연산되면, 제어기(11)는 연산된 모터(24)의 가용 저감량을 기초로 모터(24)의 토크 저감 실행량을 연산한다(S190).
상기 S190 단계에서 모터(24)의 토크 저감 실행량이 연산되면, 제어기(11)는 모터의 목표 토크 지령을 결정한다(S200).
이와 같이, 상기 S170 단계 또는 상기 S200 단계에서 엔진(20)의 목표 토크 지령 및 모터(24)의 목표 토크 지령이 결정되면, 제어기(11)는 상기 엔진(20)의 목표 토크 지령 및 모터(24)의 목표 토크 지령에 따라 토크 저감을 수행한다(S210).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법이 적용된 토크 저감량을 나타내는 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어기(11)는 총 토크 저감 요청량을 연산하고, 이를 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량으로 분배한다. 이후, 엔진 출력 토크와 모터 출력 토크를 각각 조절하여 총 토크 저감 요청량을 만족시키게 된다.
예를 들어, 엔진 토크가 100Nm, 모터 토크가 20Nm, 모터의 방전 제한 토크가 -30Nm인 경우를 살펴보기로 한다. 여기서 제한되어야 할 토크가 50Nm이라고 가정하면, 총 토크 저감 요청량은 50Nm - (100Nm + 20Nm) = -70Nm이 된다.
엔진(20)의 구동 토크 기여도는 100 Nm / (100m + 20Nm) = 0.83으로 연산되고, 모터(24)의 구동 토크 기여도는 1 - 0.83 = 0.17으로 연산된다.
따라서, 엔진(20)의 구동 토크 기여도에 따른 엔진(20)의 토크 저감량은 총 토크 저감 요청량에 엔진(20)의 구동 토크 기여도를 곱한 -70Nm * 0.83 = -58.33Nm이 된다. 또한, 모터(24)의 구동 토크 기여도에 따른 모터(24)의 토크 저감량은 총 토크 저감 요청량에 모터(24)의 구동 토크 기여도를 곱한 -70Nm * 0.17 = -11.67Nm이 된다.
한편, 모터의 추가 가용 저감량은 모터의 방전 제한 토크에서 모터 토크 및 기여도에 따른 모터의 토크 저감량을 빼고, 배터리(28)의 SOC에 따른 팩터 A를 곱함으로써 연산될 수 있다. 따라서 상기와 같은 경우에는 -30Nm - (20Nm - 11.67Nm) = -38.33Nm으로 연산되어 모터의 추가 가용 저감량은 -38.33A Nm으로 연산된다. 그러므로, 엔진(20)의 토크 저감 실행량은 (-58.33 + 38.33A)Nm 이고, 모터(24)의 토크 저감 실행량은 (-11.67 - 38.33A)Nm이 된다.
결국, 엔진(20)의 토크 저감 실행량과 모터(24)의 토크 저감 실행량을 합하면 (-58.33 + 38.33A)Nm + (-11.67 - 38.33A)Nm = -70Nm이 되어 총 토크 저감 요청량을 만족시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진과 모터의 구동 토크 기여도를 고려하여 토크 저감량을 연산함으로써, 토크 저감 후에도 요구 토크 추종에 유리하다. 또한, 모터 추가 가용 저감량을 고려하여 엔진 및 모터의 토크 저감량을 능동적으로 조절할 수 있어, 모터의 충전 에너지를 추가적으로 확보할 수 있고, 배터리의 SOC를 효과적으로 방어할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (18)

  1. 모터와 엔진을 동력원으로 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법에 있어서,
    토크 저감 요청이 있으면, 총 토크 저감 요청량을 연산하는 단계;
    상기 엔진이 작동 중이면, 엔진 및 모터의 구동 토크 기여도를 연산하는 단계;
    상기 구동 토크 기여도를 기초로 상기 총 토크 저감 요청량을 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량으로 분배하는 단계;
    상기 엔진 및 모터 토크 저감량에 따라 엔진 및 모터 토크 지령을 결정하는 단계; 그리고
    상기 엔진 및 모터 토크 지령에 따라 토크 저감을 수행하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 토크 기여도에 따라 상기 총 토크 저감 요청량을 분배한 후,
    모터 추가 가용 저감량을 연산하는 단계;
    상기 모터 추가 가용 저감량을 반영하여 엔진 및 모터의 토크 저감 실행량을 연산하는 단계; 및
    상기 엔진 및 모터의 토크 저감 실행량에 따라 엔진 및 모터 토크 지령을 결정하는 단계;
    를 더 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모터 추가 가용 저감량은 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 연산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 엔진의 토크 저감 실행량은 상기 엔진 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 빼서 연산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 모터의 토크 저감 실행량은 상기 모터 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 더하여 연산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 구동 토크 기여도는 엔진 토크를 엔진 토크와 모터 토크의 합으로 나누어 연산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모터의 구동 토크 기여도는 1에서 상기 엔진의 구동 토크 기여도를 빼서 연산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    엔진이 작동 중이 아니면,
    모터 가용 저감량을 연산하는 단계;
    상기 모터 가용 저감량을 기초로 모터의 토크 저감 실행량을 연산하는 단계; 그리고
    모터의 토크 저감 실행량에 따라 모터 토크 지령을 결정하는 단계;
    를 더 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모터 가용 저감량은 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 연산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  10. 하이브리드 차량의 현재 주행 상태 및 운전자의 요구 정보를 검출하는 운전 정보 검출부; 및
    상기 운전 정보 검출부의 신호를 기초로 토크 저감 요청이 있으면, 엔진 출력 토크 및 모터 출력 토크를 제어하여 토크 저감을 수행하는 제어기;
    를 포함하되,
    상기 제어기는 총 토크 저감 요청량을 연산하고, 엔진이 작동 중이면 엔진 및 모터의 구동 토크 기여도를 연산하여 상기 총 토크 저감 요청량을 엔진 토크 저감량 및 모터 토크 저감량으로 분배한 후, 상기 엔진 및 모터 토크 저감량에 따라 엔진 및 모터 토크 지령을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 모터 추가 가용 저감량을 연산하고, 상기 모터 추가 가용 저감량을 반영한 엔진 및 모터의 토크 저감 실행량을 연산하여 엔진 및 모터 토크 지령을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 상기 모터 추가 가용 저감량을 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 엔진 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 빼서 상기 엔진의 토크 저감 실행량을 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 모터 토크 저감량에 상기 모터 추가 가용 저감량을 더하여 상기 모터의 토크 저감 실행량을 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 엔진 토크를 엔진 토크와 모터 토크의 합으로 나누어 상기 엔진의 구동 토크 기여도를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는 1에서 상기 엔진의 구동 토크 기여도를 빼서 상기 모터의 구동 토크 기여도를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 엔진이 작동 중이 아니면, 모터 가용 저감량을 연산하고, 상기 모터 가용 저감량을 기초로 모터의 토크 저감 실행량을 연산하여 모터 토크 지령을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어기는 배터리 SOC에 따른 모터 충전 제한을 고려하여 상기 모터 가용 저감량을 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
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