KR101704574B1 - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 효율적인 토크 관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 전기 모터 발진이 불가능한 상황에서 효율적으로 발진할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 토크 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터와 엔진 사이에 엔진 클러치를 장착한 하이브리드 자동차의 슬립 발진 제어 방법은, 상기 엔진의 목표 회전수에서 발생하는 최대 토크인 제 1 토크에서, 발전 모드로 동작하는 엔진 보조 모터의 제 2 토크 및 마진 토크인 제 3 토크를 차감하여 슬립 발진 토크인 제 4 토크를 구하는 단계; 및 상기 제 4 토크를 상기 엔진 클러치에 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 상기 제 4 토크를 구하는 단계는, 현재 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 편차가 감소됨에 따라 상기 엔진의 유보 토크인 제 5 토크를 감소시키는 단계; 및 상기 감소된 토크에 해당하는 제 6 토크를 상기 제 3 토크에서 차감하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 효율적인 토크 관리방법{HYBRID VEHICLE AND METHOD FOR EFFICIENTLY MANAGING TORQUE}

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 전기 모터 발진이 불가능한 상황에서 효율적으로 발진할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 토크 제어방법에 관한 것이다.

하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)란 일반적으로 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차를 말하며, 두 가지 동력원은 주로 엔진과 전기모터가 된다. 이러한 하이브리드 자동차는 내연기관만을 구비한 차량에 비해 연비가 우수하고 동력성능이 뛰어날 뿐만 아니라 배기가스 저감에도 유리하기 때문에 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.

이러한 하이브리드 자동차는 어떠한 동력계통(Power Train)을 구동하느냐에 따라 두 가지 주행 모드로 동작할 수 있다. 그 중 하나는 전기모터만으로 주행하는 전기차(EV) 모드이고, 다른 하나는 전기모터와 엔진을 함께 가동하여 동력을 얻는 하이브리드 전기차(HEV) 모드이다. 하이브리드 자동차는 주행 중 조건에 따라 두 모드 간의 전환을 수행하는데, 엔진과 변속기 사이에 전기모터와 엔진클러치(EC:Engine Clutch)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차에서는 일반적으로 전기차 모드에서 차량이 출발(발진)하게 된다.

그런데, 전기 모터를 구동하는 배터리의 충전 상태(SOC : State Of Charge)가 일정량 이하로 떨어지거나 배터리 온도가 극저온(-20℃ 이하)까지 떨어지면 배터리 방전량 부족으로 인하여 모터 구동을 통한 차량의 발진이 불가능해진다. 이런 경우 차량은 발진을 위해 엔진을 구동하고, 그로 인한 동력의 일부를 전기 모터 구동을 위한 발전에 사용하고, 나머지 일부 동력을 엔진 클러치에 전달하게 된다. 이때, 엔진의 토크가 충분하지 못한 상태(즉, 낮은 RPM)에서 엔진 클러치가 락업(lock up)되면, 엔진 클러치의 출력단에서 모터를 거쳐 변속기까지 이어지는 축의 회전 관성에 엔진의 관성이 훨씬 못미치기 때문에 시동이 꺼지는 등 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 상태에서는 엔진 클러치는 유압 제어를 통해 슬립(SLIP) 상태로 동작하는 것이 보통이며, 이러한 방식의 발진을 "슬립 발진"이라 칭할 수 있다.

상술한 바와 같이 엔진의 회전수가 낮을 때는 엔진 시동이 꺼지는 문제가 발생하고, 슬립 상태에서 엔진의 회전수(RPM)가 너무 커도 소음 발생의 문제 등이 수반될 수 있다. 결국, 엔진의 회전수를 적정하게 유지하면서 차량이 발진할 수 있도록 엔진클러치의 유압을 제어하는 것이 슬립 발진의 핵심이라 할 수 있다.

엔진의 회전수 유지를 위하여, 엔진 제어기는 속도 제어를 위한 토크의 마진을 유보해둔다. 그러나, 일반적인 병렬형 하이브리드 차량에서는 엔진의 단품 편차 및 환경 편차를 고려하여 속도 제어를 위한 토크의 마진을 고정된 수치로 두고 있다. 따라서, 엔진의 회전수가 목표 회전수에 안정적으로 다가가고 있는 상태에서는 마진이 고정된 수치만큼 클 필요가 없음에도 엔진은 항상 같은 크기의 마진을 유보하게 되므로 효율적이지 못하다.

본 발명은 보다 효율적으로 슬립 발진을 수행할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 토크 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

특히, 본 발명은 슬립 발진시 엔진의 회전수에 대응하여 속도 제어를 위한 토크의 마진을 조절할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 토크 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터와 엔진 사이에 엔진 클러치를 장착한 하이브리드 자동차의 슬립 발진 제어 방법은, 상기 엔진의 목표 회전수에서 발생하는 최대 토크인 제 1 토크에서, 발전 모드로 동작하는 엔진 보조 모터의 제 2 토크 및 마진 토크인 제 3 토크를 차감하여 슬립 발진 토크인 제 4 토크를 구하는 단계; 및 상기 제 4 토크를 상기 엔진 클러치에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서 상기 제 4 토크를 구하는 단계는, 현재 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 편차가 감소됨에 따라 상기 엔진의 유보 토크인 제 5 토크를 감소시키는 단계; 및 상기 감소된 토크에 해당하는 제 6 토크를 상기 제 3 토크에서 차감하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터와 엔진 사이에 엔진 클러치를 장착한 하이브리드 자동차는, 상기 엔진을 제어하는 제 1 제어기; 및 상기 전기 모터를 구동하는 배터리의 방전 용량이 부족한 경우 상기 제 1 제어기에 상기 엔진이 목표 회전수를 유지할 것을 지시하며, 상기 엔진의 목표 회전수에서 발생하는 최대 토크인 제 1 토크에서, 발전 모드로 동작하는 엔진 보조 모터의 제 2 토크 및 마진 토크인 제 3 토크를 차감하여 상기 엔진 클러치에 전달될 제 4 토크를 구하는 제 2 제어기를 포함할 수 있다.

여기서 제 1 제어기는, 현재 엔진 회전수와 상기 목표 회전수의 편차가 감소됨에 따라 상기 엔진의 유보 토크인 제 5 토크를 감소시키고, 상기 감소된 토크에 해당하는 제 6 토크의 값이 상기 제 3 토크에서 차감될 수 있도록 상기 제 2 제어기에 피드백해줄 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 엔진; 상기 엔진의 시동을 걸거나 상기 엔진의 동력으로 발전하는 엔진 보조 모터; 상기 엔진과 엔진 클러치를 통해 연결되는 전기 모터; 상기 엔진을 제어하는 제 1 제어기; 및 상기 전기 모터를 구동하는 배터리의 방전 용량이 부족한 경우 상기 제 1 제어기에 상기 엔진이 목표 회전수를 유지할 것을 지시하는 제 2 제어기를 포함할 수 있다.

여기서 상기 전기 모터는, 상기 엔진에 시동이 걸린 후 발생되는 토크의 제 1 부분 토크를 이용하여 상기 엔진 보조 모터가 발전한 전기로 구동되고, 상기 제 2 제어기는, 상기 엔진의 목표 회전수에서 발생하는 최대 토크에서, 상기 제 1 부분 토크 및 마진 토크를 차감하여 상기 엔진 클러치에 전달될 제 2 부분 토크를 구할 수 있다. 또한, 상기 제 1 제어기는, 현재 엔진 회전수와 상기 목표 회전수의 편차가 감소됨에 따라 유보한 토크를 감소시키고, 상기 감소된 토크가 상기 마진 토크에서 차감될 수 있도록 상기 감소된 토크를 상기 제 2 제어기에 피드백할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 자동차는 보다 효율적으로 슬립 발진을 수행할 수 있다.

특히, 엔진이 속도 제어를 위한 마진 토크를 회전수에 대응하여 엔진 클러치에 전달되는 토크로 전환할 수 있기 때문에 슬립 발진시의 가속성 및 등판 성능이 향상될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차에서 슬립 발진이 수행되는 과정의 일례를 나타낸다.
도 4는 엔진의 아이들 속도 제어시 타겟 회전수와 아이들 토크 리저브 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 회전수, 타겟 회전수 및 엔진 제어기에서 유보된 토크 마진의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 발진 제어의 효과를 일반적인 슬립 발진 제어와 비교하기 위한 그래프의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 발진 제어 과정을 통해 획득된 슬립 발진 토크가 엔진 클러치 유압 제어로 이어지는 과정의 일례를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차 구조를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기모터(140)와 엔진클러치(130)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차의 파워 트레인이 도시된다.

이러한 차량에서는 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우, 엔진 클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 바퀴가 움직이게 된다(즉, EV 모드). 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 엔진 보조 모터(120)가 동작하여 엔진(110)에 시동이 걸리도록 할 수 있다. 그에 따라 엔진(110)과 모터(140)의 회전속도가 동일해 지면 비로소 엔진 클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께 차량를 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되면 엔진 클러치(130)가 오픈되고, 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 이때 차량은 휠의 구동력을 이용하여 모터를 통해 배터리를 충전하며 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다. 여기서 엔진 보조 모터(120)는 시동을 위해 엔진을 회전시키기도 하지만, 시동이 걸린 후에는 엔진의 동력으로 배터리 충전을 위한 발전을 수행하기도 하므로, 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG:Hybrid Start Generator)라 칭할 수 있다.

상술한 파워 트레인을 이용하는 차량의 주행 모드 변경을 위한 제어기 간의 상호관계가 도 2에 도시된다.

도 2는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차에서 내연기관(110)은 엔진 제어기(210)가 제어하고, 엔진 보조 모터(120)는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 220)에 의해 토크가 제어될 수 있으며, 엔진 클러치(130)는 클러치 제어기(230)가 각각 제어할 수 있다. 여기서 엔진 제어기(210)는 엔진 제어 시스템(EMS: Engine Management System)이라도 하며, 클러치 제어기(230)는 트랜스미션 제어기(TCU: Transmission Control Unit)이라 칭할 수 있다. 각 제어기는 모드 전환 과정 전반을 제어하는 모드 전환 제어기(240)와 연결되어, 모드 전환 제어기(240)의 제어에 따라 주행 모드 변경에 필요한 정보를 그에 제공하거나 제어 신호에 따른 동작을 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 모드 전환 제어기(240)는 차량의 운행 상태에 따라 모드 전환 수행 여부를 결정한다. 일례로, 모드 전환 제어기는 엔진 클러치(130)의 해제(Open) 시점을 판단하고, 해제시에 유압 제어를 수행한다. 또한, 모드 전환 제어기(240)는 EC의 상태(Lock-up, Slip, Open 등)을 판단하고, 엔진(110)의 연료분사 중단 시점을 제어할 수 있다. 아울러, 엔진 제어기(210)는 엔진 토크 제어 및 모드 전환 제어기(240)의 제어에 따른 연료 분사 중단(Fuel cut) 제어를 수행할 수 있다.

물론, 상술한 제어기간 연결관계 및 각 제어기의 기능/구분은 예시적인 것으로 그 명칭에도 제한되지 아니함은 당업자에 자명하다. 예를 들어, 모드 전환 제어기(240)는 그를 제외한 다른 제어기들 중 어느 하나에서 해당 기능이 제공되도록 구현될 수도 있고, 다른 제어기들 중 둘 이상에서 해당 기능이 분산되어 제공될 수도 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여 슬립 발진 과정을 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차에서 슬립 발진이 수행되는 과정의 일례를 나타낸다.

도 3의 (a)를 참조하면, SOC 나 온도 저하로 인해 배터리(310)가 방전량이 부족한 상황이 되면, 바로 모터(140)를 이용한 발진이 불가하기 때문에, HSG(120)가 동작하여 엔진(110)에 시동을 걸게 된다. 엔진(110)에 시동이 걸리면, 엔진의 동력으로 다시 HSG(120)로 발전이 수행되고, 발전된 전력은 다시 배터리(310) 충전 및 모터(140) 구동에 사용된다.

이후 엔진(110) RPM이 올라감에 따라 더 큰 토크가 발생하게 되고, 엔진이 발생시키는 총 토크에서 HSG(120)의 발전 용량을 넘어서는 토크는 도 3의 (b)와 같이 슬립상태의 엔진 클러치(130)를 거쳐 모터(140)가 물려있는 회전축으로 전달된다. 이와 같이 엔진의 토크를 발전을 위한 HSG와 슬립 상태의 엔진 클러치로 나누어 전달하여 차량을 발진시키는 슬립 발진에 있어 엔진 클러치로 전달되는 토크를 구하는 과정은 다음과 같다.

엔진(110)은 아이들(Idle) 혹은 파트로드(part-load) 제어 상태로 HCU(240)가 지령한 RPM(이하, 편의상 "S1")을 슬립 발진 동안 유지해야 한다. 여기서 S1은 엔진이 토크를 안정적으로 낼 수 있는 RPM으로 설정하며 차량이 위치한 고도 등 특정 조건에 의하여 가변적일 수 있다. S1으로 엔진(110)의 RPM이 유지된 상태에서 엔진(110)이 낼 수 있는 최대 토크(이하, 편의상 "T1")가 도출될 수 있으며, T1에서 현재 발전에 사용되고 있는 HSG 토크(이하, 편의상 "T2")를 뺀 값이 현재 최대로 사용할 수 있는 슬립 발진을 위한 토크 값(이하, 편의상 "T3", 즉, T3=T1-T2)이 된다.

이러한 T3에서 엔진 클러치(130)의 유압 센서 편차에 따른 마진, 엔진클러치 유압제어 부정확에 따른 마진, EMS에서 유보하고 있는 속도 제어 마진용 토크 등(이하, "T4")을 차감하면, 각 요구 토크별 슬립 발진 토크(이하, "T5") 값이 구해질 수 있다. 다시 정리하면, "T5(Slip발진토크)"는 "T1(엔진최대토크)-T2(HSG토크)-T4(EMS 속도제어 마진용 토크 등)"와 같이 구해질 수 있다.

그런데, 일반적으로 T4값의 설정에 있어서는 현재 차량 내외의 환경을 모두 고려한 계산 값이 아니라 극저온 챔버 에서 슬립 주행 및 고구배 등판 슬립 주행, 차간 편차 등을 고려해서 엔진 스톨 및 오버런이 발생하지 않는 최대값을 경험에 의해서 선정하였다. 이런 도전과 시행착오(Trial&Error) 방법으로 찾아낸 T4값은 EMS(210)에 의한 아이들(Idle) 제어가 정상적으로 되고 있고 엔진 스톨 위험성이 없는 상태에서도 항상 적용되기 때문에, RPM이 안정화된 상황에서는 불필요하게 높게 유지되고 있는 것이다.

보다 상세히, EMS(210)는 아이들(Idle) 속도 제어시 급격한 RPM 변동에 대비하여 여분의 토크를 유보해두고 있는데, 이것을 아이들 토크 리저브(Idle Torque Reserve, 이하 편의상 "T8")라 한다. T8은 엔진의 아이들(Idle) 속도 제어시 타겟 RPM에 대해서만 변동하며, 엔진의 타겟 RPM이 동일할 경우 일정한 값으로 계산된다. 이 T8을 HCU에서 모사한 값이 T4라고 할 수 있다. 타겟 RPM과 T8의 관계는 도 4와 같다.

도 4는 엔진의 아이들 속도 제어시 타겟 회전수와 아이들 토크 리저브 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.

도 4를 참조하면, 일반적으로 가솔린 엔진에서는 RPM이 높아질수록 토크가 높아지는 경향이 있기 때문에, 엔진 타겟 RPM이 높아지면 T8 또한 상승하게 된다.

그런데, 전술한 바와 같이, 슬립 발진 제어시 엔진의 RPM이 타겟 RPM에 근접하여 안정될 수록 엔진 회전수 유지를 위한 토크 마진은 줄어들게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 타겟 RPM과 실제 RPM의 편차가 감소함에 따라 유보된 토크 마진이 감소되도록 하여, 줄어든 토크 마진 만큼의 엔진 추가 가용 토크(이하, "T6")를 엔진 클러치에 추가로 전달되도록 할 것을 제안한다. 본 실시예에 따른 RPM과 T8의 관계를 그래프로 표현하여 T8이 유지되는 경우와 비교하면 도 5와 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 회전수, 타겟 회전수 및 엔진 제어기에서 유보된 토크 마진의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5의 (a)를 참조하면, 일반적인 슬립 발진 제어에서는 EMS 리저브 토크, 즉, T8이 실제 엔진 RPM과 타겟 RPM의 편차에 무관하게 유지되었다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 엔진 타겟 RPM에 실제 엔진 RPM이 근접하게 됨에 따라 T8 값을 T6 만큼 단계적으로 감소시키게 된다. 따라서 T6이 단계적으로 증가되어 보다 많은 토크가 엔진 클러치로 전달될 수 있게 된다.

상술한 본 실시예에 따른 슬립 발진시 토크 제어를 다시 정리하면 다음과 같다.

본 실시예에 따르면, 각 요구 토크별 슬립 발진 토크(T5)를 선정하는데 있어서 경험 및 시험에 의해서 설정되었던 EMS 속도 제어 마진(T4)이 조절된다. 보다 구체적으로, HCU(240)는 일반적으로 사용되었던 T4값에 EMS(210)에서 현재 RPM에 따라 계산한 T6(엔진 추가 가용 토크)을 더하여 새로운 EMS 속도 제어 토크 마진(이하, "T7", T7=T4-T6)을 선정한다. 이를 위해, EMS(210)는 타겟 RPM과 실제 RPM의 편차가 줄어듦에 따라 유보된 토크 마진을 줄이고, 줄어든 토크 마진을 HCU(240)에 T6로 피드백할 수 있다.

결국, 본 실시예에 의하면 엔진 속도제어에 영향을 주지 않는 범위에서 기존의 T4보다 작은 T7값이 적용되기 때문에 궁극적으로 T5가 T6만큼 커지므로 일반적인 슬립 발진 제어시와 대비할 때 높은 가속성능 및 등판 성능이 획득될 수 있다. 이러한 효과를 그래프로 나타내면 도 6과 같다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 발진 제어의 효과를 일반적인 슬립 발진 제어와 비교하기 위한 그래프의 일례를 나타낸다.

일반적인 슬립 발진 제어에서는 도 6의 (a)와 같이, 먼저 HSG가 엔진 시동을 위해 엔진을 회전시키고, 시동이 걸린 후에는 엔진의 토크로 발전을 수행하기 때문에 그 토크 값이 음수(-)가 된다. 시동이 걸린 후에는 HSG에서 발전되는 전력으로 모터 RPM이 서서히 올라가게 되며, 엔진 RPM이 안정화되면서 엔진 클러치가 오픈 상태에서 슬립 상태가 되어 HSG 토크(T2) 및 각종 마진 토크(T4)를 뺀 엔진의 토크(T5)가 엔진 클러치로 전달된다. 이때, 엔진 RPM 안정화와 무관하게 T4를 구성하는 T8의 변화가 없기 때문에 엔진 클러치에 전달되는 슬립 토크와 엔진 클러치의 유압은 시간이 지나도 고정된다.

반면에, 본 실시예에 따른 슬립 발진 제어에서는 도 6의 (b)와 같이 엔진 RPM이 안정화된 후에는 엔진 아이들 마진 토크의 감소량(T6)이 기존의 슬립토크(T5)에 추가되기 때문에 보다 큰 토크가 엔진 클러치에 전달될 수 있다. 전달 토크가 커지게 되면 차량의 주행 파워가 커지게 되고 일반적인 슬립 발진 제어와 대비하여 더 높은 차속까지 슬립 주행이 가능해지게 된다. 더 높은 차속까지 주행이 가능해진다는 것은 기존 특정 구배에서 차속 조건에 의하여 락업이 불가능해서 오직 슬립 주행만 가능했던 상황에서, 락업 가능 차속까지 증가되서 차량 락업 주행이 가능해지는 것을 뜻할 수 있다. 따라서, 일반적인 슬립 발진시 소비자가 가속 불량을 느꼈던 상황에서 발진 지연 정도의 상황으로 개선이 가능해진다는 것을 의미할 수 있다.

지금까지 설명한 과정을 통해 계산된 슬립 발진 토크(T5)가 엔진 클러치 유압 제어로 이어지는 과정을 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬립 발진 제어 과정을 통해 획득된 슬립 발진 토크가 엔진 클러치 유압 제어로 이어지는 과정의 일례를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 엔진의 S1에 대응되는 RPM에서 엔진이 낼 수 있는 최대(MAX) 토크(T1)과 HSG 부하 토크(T2), 그리고 현재 엔진 RPM 및 일반적으로 결정된 T4에 의해 일반적인 슬립 토크(T5)가 HCU에서 구해진다. 여기에서 EMS가 T8에서 현재 RPM에 대응하여 차감시킨 토크 마진에 대응되는 T6를 피드백하면, HCU는 T6만큼 증가된 개선된 T5를 클러치 제어기로 전달한다. 클러치 제어기는 토크를 압력으로 변환하고, 키스포인트 유압을 고려하여 엔진 클러치의 목표 유압을 계산한다. 목표 유압은 기 설정된 전류-유압 맵(710)에 대입되어 전류 값으로 환산되고, 클러치 제어기는 환산된 전류 값에 따라 엔진 클러치(130)의 유압 밸브(720)를 동작시켜 엔진 클러치의 슬립 유압을 제어할 수 있다.

상술한 슬립 발진 제어를 통해, 배터리 방전량이 부족한 상황에서 주행 파워가 향상되므로 발진시 가속 선형성 및 발진감이 향상 되어 운전성이 개선될 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (21)

1. 전기 모터와 엔진 사이에 엔진 클러치를 장착한 하이브리드 자동차의 슬립 발진 제어 방법에 있어서,
   상기 엔진의 목표 회전수에서 발생하는 최대 토크인 제 1 토크에서, 발전 모드로 동작하는 엔진 보조 모터의 제 2 토크 및 마진 토크인 제 3 토크를 차감하여 슬립 발진 토크인 제 4 토크를 구하는 단계; 및
   상기 제 4 토크를 상기 엔진 클러치에 전달하는 단계를 포함하되,
   상기 제 4 토크를 구하는 단계는,
   현재 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 편차가 감소됨에 따라 상기 엔진의 유보 토크인 제 5 토크를 감소시키는 단계; 및
   상기 감소된 토크에 해당하는 제 6 토크를 상기 제 3 토크에서 차감하는 단계를 포함하는, 슬립 발진 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 3 토크는,
   상기 제 5 토크, 상기 엔진 클러치의 유압센서 편차 마진 및 상기 엔진 클러치의 유압 제어 마진 중 적어도 하나를 포함하는, 슬립 발진 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제 5 토크는,
   아이들 토크 리저브(Idle torque reserve)를 포함하는, 슬립 발진 제어방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제 4 토크는,
   상기 엔진 클러치가 슬립 상태일 때 전달되는, 슬립 발진 제어방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제 5 토크를 감소시키는 단계는,
   상기 편차의 감소에 대응하여 복수의 단계로 상기 제 5 토크를 감소시키는 단계를 포함하는, 슬립 발진 제어방법.
6. 전기 모터와 엔진 사이에 엔진 클러치를 장착한 하이브리드 자동차의 슬립 발진 제어 방법에 있어서,
   상기 엔진에 시동이 걸리는 단계;
   상기 엔진의 토크의 제 1 부분 토크를 이용하여 엔진 보조 모터에서 발전이 수행되어 상기 모터가 구동되는 단계; 및
   상기 엔진의 토크에서 상기 제 1 부분 토크 및 마진 토크가 제외된 제 2 부분 토크가 상기 엔진 클러치에 전달되는 단계를 포함하되,
   상기 마진 토크는 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어기에서 유보한 토크를 포함하며,
   상기 엔진 제어기에서 유보한 토크는,
   현재 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 편차가 감소됨에 감소되는, 슬립 발진 제어 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 마진 토크는,
   상기 엔진 클러치의 유압센서 편차 마진 및 상기 엔진 클러치의 유압 제어 마진 중 적어도 하나를 더 포함하는, 슬립 발진 제어방법.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 엔진 제어기에서 유보한 토크는,
   아이들 토크 리저브(Idle torque reserve)를 포함하는, 슬립 발진 제어방법.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 제 2 부분 토크는,
   상기 엔진 클러치가 슬립 상태일 때 전달되는, 슬립 발진 제어방법.
10. 제 6항에 있어서,
    상기 엔진 제어기에서 유보한 토크는,
    상기 편차의 감소에 대응하여 복수의 단계로 감소되는, 슬립 발진 제어방법.
11. 전기 모터와 엔진 사이에 엔진 클러치를 장착한 하이브리드 자동차에 있어서,
    상기 엔진을 제어하는 제 1 제어기; 및
    상기 전기 모터를 구동하는 배터리의 방전 용량이 부족한 경우 상기 제 1 제어기에 상기 엔진이 목표 회전수를 유지할 것을 지시하며, 상기 엔진의 목표 회전수에서 발생하는 최대 토크인 제 1 토크에서, 발전 모드로 동작하는 엔진 보조 모터의 제 2 토크 및 마진 토크인 제 3 토크를 차감하여 상기 엔진 클러치에 전달될 제 4 토크를 구하는 제 2 제어기를 포함하되,
    상기 제 1 제어기는,
    현재 엔진 회전수와 상기 목표 회전수의 편차가 감소됨에 따라 상기 엔진의 유보 토크인 제 5 토크를 감소시키고, 상기 감소된 토크에 해당하는 제 6 토크의 값이 상기 제 3 토크에서 차감될 수 있도록 상기 제 2 제어기에 피드백하는, 하이브리드 자동차.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 3 토크는,
    상기 제 5 토크, 상기 엔진 클러치의 유압센서 편차 마진 및 상기 엔진 클러치의 유압 제어 마진 중 적어도 하나를 포함하는, 하이브리드 자동차.
13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 5 토크는,
    아이들 토크 리저브(Idle torque reserve)를 포함하는, 하이브리드 자동차.
14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 4 토크는,
    상기 엔진 클러치가 슬립 상태일 때 전달되는, 하이브리드 자동차.
15. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 제어기는,
    상기 편차의 감소에 대응하여 복수의 단계로 상기 제 5 토크를 감소시키는, 하이브리드 자동차.
16. 엔진;
    상기 엔진의 시동을 걸거나 상기 엔진의 동력으로 발전하는 엔진 보조 모터;
    상기 엔진과 엔진 클러치를 통해 연결되는 전기 모터;
    상기 엔진을 제어하는 제 1 제어기; 및
    상기 전기 모터를 구동하는 배터리의 방전 용량이 부족한 경우 상기 제 1 제어기에 상기 엔진이 목표 회전수를 유지할 것을 지시하는 제 2 제어기를 포함하되,
    상기 전기 모터는,
    상기 엔진에 시동이 걸린 후 발생되는 토크의 제 1 부분 토크를 이용하여 상기 엔진 보조 모터가 발전한 전기로 구동되고,
    상기 제 2 제어기는,
    상기 엔진의 목표 회전수에서 발생하는 최대 토크에서, 상기 제 1 부분 토크 및 마진 토크를 차감하여 상기 엔진 클러치에 전달될 제 2 부분 토크를 구하고,
    상기 제 1 제어기는,
    현재 엔진 회전수와 상기 목표 회전수의 편차가 감소됨에 따라 유보한 토크를 감소시키고, 상기 감소된 토크가 상기 마진 토크에서 차감될 수 있도록 상기 감소된 토크를 상기 제 2 제어기에 피드백하는, 하이브리드 자동차.
17. 제 16항에 있어서,
    상기 마진 토크는,
    상기 엔진 클러치의 유압센서 편차 마진 및 상기 엔진 클러치의 유압 제어 마진 중 적어도 하나를 더 포함하는, 하이브리드 자동차.
18. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 제어기에서 유보한 토크는,
    아이들 토크 리저브(Idle torque reserve)를 포함하는, 하이브리드 자동차.
19. 제 16항에 있어서,
    상기 제 2 부분 토크는,
    상기 엔진 클러치가 슬립 상태일 때 전달되는, 하이브리드 자동차.
20. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 제어기에서 유보한 토크는,
    상기 편차의 감소에 대응하여 복수의 단계로 감소되는, 하이브리드 자동차.
21. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 슬립 발진 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.

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