KR101795221B1 - 하이브리드 차량의 제어방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명 하이브리드 차량의 제어방법은, 컨트롤러가 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크를 입력 받아 상기 토크가 소정의 소음발생 가능영역 내에 속하는지 판단하는 영역판단단계와; 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하면, 상기 컨트롤러가 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 값으로 변경하는 목표토크변경단계를 포함하여 구성된다.

Description

하이브리드 차량의 제어방법{CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 구동계에서 발생하는 소음을 저감하는 기술에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 내연기관인 엔진의 동력과, 전기 장치인 모터의 동력을 차량의 주행상황에 맞게 적절히 조합하여 사용하도록 함으로써, 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.
상기한 바와 같은 하이브리드 차량에서도 엔진의 동력과 모터의 동력을 구동륜으로 전달하기 위해 다수의 기어를 이용한 기어열을 사용하게 되는데, 이러한 기어열에 의한 동력 전달과정에서, 토크의 방향이 전환되는 경우에는 기어들 사이의 백래쉬 등에 의한 래틀(rattle) 소음 등이 발생된다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020070116194 A
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하이브리드 차량에서 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크 전환에 의해, 상기 모터제너레이터의 동력을 구동륜으로 전달하는 기어열에서 기어들 사이의 래틀 소음이 발생하는 것을 최소화할 수 있도록 하여, 차량의 정숙성을 극대화함으로써, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 제어방법은, 컨트롤러가 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크를 입력 받아 상기 토크가 소정의 소음발생 가능영역 내에 속하는지 판단하는 영역판단단계와;
상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하면, 상기 컨트롤러가 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 값으로 변경하는 목표토크변경단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 소음발생 가능영역은 토크값 0를 기준으로 양의 값을 가지는 제1기준토크와 음의 값을 가지는 제2기준토크 사이로 설정될 수 있다.
상기 목표토크변경단계에서는 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크 이하의 값으로 변경할 수 있고,
상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 작은 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크 이상의 값으로 변경할 수 있다.
상기 목표토크변경단계에서는 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크로부터 소정의 제2가중치를 뺀 값으로 변경할 수 있고,
상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 작은 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크에 소정의 제1가중치를 더한 값으로 변경할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 영역판단단계 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하지 않으면, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값인지 작은 값인지를 기억하는 이력기억단계를 수행할 수 있고,
상기 목표토크변경단계에 진입하면, 상기 이력기억단계에서 기억된 정보에 따라 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 변경할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어방법은,
컨트롤러가 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크를 입력 받아 상기 토크가 소정의 소음발생 가능영역 내에 속하는지 판단하는 영역판단단계와;
상기 영역판단단계 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 경우, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역의 상한을 벗어나면, 방향비트를 하강으로 설정하고, 상기 소음발생 가능영역의 하한을 벗어나면, 방향비트를 상승으로 설정하는 이력기억단계와;
상기 영역판단단계 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하면, 상기 이력기억단계에서 기억된 방향비트의 값에 따라, 상기 모터제너레이터의 토크를 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 값으로 변경하는 목표토크변경단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 목표토크변경단계에서는 상기 방향비트가 하강인 경우, 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크로부터 소정의 제2가중치를 뺀 값으로 변경할 수 있고,
상기 방향비트가 상승인 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크에 소정의 제1가중치를 더한 값으로 변경할 수 있다.
상기 제1가중치와 제2가중치는 0보다 크고 서로 동일한 값으로 설정될 수 있다.
본 발명은 하이브리드 차량에서 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크 전환에 의해, 상기 모터제너레이터의 동력을 구동륜으로 전달하는 기어열에서 기어들 사이의 래틀 소음이 발생하는 것을 최소화할 수 있도록 하여, 차량의 정숙성을 극대화함으로써, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 파워트레인을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 파워트레인에서 래틀성 소음이 발생하는 원리를 설명한 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 4는 도 3의 제어방법을 설명한 그래프이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 파워트레인을 도시한 것으로서, 제1모터제너레이터(MG1)와, 캐리어(C)가 입력축(IN)을 통해 엔진에 연결되고, 링기어(R)가 디퍼렌셜(D)에 외접기어 방식으로 연결되며 선기어(S)가 상기 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 유성기어장치(PG)와, 상기 선기어(S)의 회전을 구속시킬 수 있도록 구비된 오버드라이브브레이크(OD/B)와, 출력축(OUT)에 외접기어 방식으로 연결되는 제2모터제너레이터(MG2)를 포함하여 구성된다.
물론, 상기 출력축(OUT)은 상기 디퍼렌셜(D)에 외접기어 방식으로 연결되어 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 동력을 디퍼렌셜(D)로 인출할 수 있도록 구성된다.
상기 하이브리드 파워트레인은 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 구동에 의해 상기 디퍼렌셜(D)을 직접 구동함으로써, 구동륜으로 바로 동력을 인출하는 EV모드를 구현할 수 있으며, 그 상태에서 엔진을 구동하여, 엔진의 동력이 상기 유성기어장치(PG)의 캐리어(C)로 입력되어 링기어(R)를 통해 상기 디퍼렌셜(D)에서 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 동력과 합해지는 HEV모드를 구현할 수 있다.
물론, 상기와 같은 HEV모드에서는 상기 엔진의 동력 중 일부가 상기 유성기어장치(PG)에서 분기되어 선기어(S)를 통해 상기 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하여 발전이 이루어지는 파워스플릿(POWER SPLIT) 구동상태가 형성되도록 할 수 있다.
상기 선기어(S)에는 오버드라이브브레이크(OD/B)가 설치되어 있어서, 상기 오버드라이브브레이크(OD/B)를 작동시키면, 상기 제1모터제너레이터(MG1) 및 선기어(S)가 고정되어 엔진의 동력은 상기 링기어(R)를 통해 증속되어 상기 디퍼렌셜(D)을 구동하게 되어, 결국 오버드라이브 구동상태가 형성된다.
이때, 엔진만 구동하고, 제2모터제너레이터(MG2)를 구동하지 않으면, 엔진만에 의해 차량이 구동되는 엔진모드로 볼 수 있다.
상기와 같이 구성되어 작동되는 하이브리드 파워트레인은 상기 제2모터제너레이터(MG2)가 주로 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터로서, 상기 제2모터제너레이터(MG2)와 출력축(OUT)을 연결하는 A부위와 상기 출력축(OUT)과 디퍼렌셜(D)을 연결하는 B부위에서, 상술한 바와 같은 래틀성 소음이 발생하는 경우가 있다.
예컨대, 도 2를 참조하면, 제2모터제너레이터(MG2)의 토크가 라인 L1과 같이 상측으로부터 하측으로 변화하여, 제1기준값과 제2기준값 사이의 영역(이하 "소음발생 가능영역")을 지나거나, 라인 L2와 같이 하측으로부터 상측으로 변환하여 상기 소음발생 가능영역을 지나면, 상기 A부위를 이루는 기어들과 상기 B부위를 이루는 기어들은 서로 구동하는 기어에 피동되는 기어의 역할이 전환되면서 이들 기어 사이의 백래쉬에 의해 기어치가 부딪치면서 발생되는 래틀성 소음이 발생하게 되는 것이다.
본 발명에서는 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터에 초점을 두고 있으므로, 이하에서, 단순히 모터제너레이터로 칭하는 것은 상기 제2모터제너레이터(MG2)를 의미하는 것으로 한다.
상기한 바와 같은 원인에 의해 발생되는 소음을 저감시키기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 제어방법은, 도 3에 예시된 바와 같이, 컨트롤러가 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크를 입력 받아 상기 토크가 소정의 소음발생 가능영역 내에 속하는지 판단하는 영역판단단계(S10)와; 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하면, 상기 컨트롤러가 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 값으로 변경하는 목표토크변경단계(S30)를 포함하여 구성된다.
상기 소음발생 가능영역은 토크값 0를 기준으로 양의 값을 가지는 제1기준토크와 음의 값을 가지는 제2기준토크 사이로 설정되는데, 이 값의 절대값은 서로 같을 수도 있고 파워트레인의 특성에 따라 서로 다른 값으로 설정되는 것도 가능할 것이며, 그 취지에 따라 상기 모터제너레이터의 토크가 양과 음의 방향이 전환됨에 따라 소음이 발생하는 영역을 나타낼 수 있도록 실험 및 해석에 의해 설계적으로 설정된다.
상기 목표토크변경단계(S30)에서는 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크 이하의 값으로 변경하고, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 작은 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크 이상의 값으로 변경한다.
즉, 상기 목표토크변경단계(S30)는 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하면, 신속히 그 상태를 벗어나게 하여, 래틀 소음이 발생할 가능성이 있는 시간 자체를 최소화함으로써, 소음을 저감하도록 하는 것으로, 이러한 작용을 그래프로 표현하면 도 4와 같이 표시될 수 있을 것이다.
상기 목표토크변경단계(S30)에서 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값이었는지 작은 값이었는지를 알기 위해, 본 실시예에서는 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 밖에 있는 경우에, 방향비트라는 변수를 상승 또는 하강을 나타내는 값으로 설정했다가, 상기 목표토크변경단계(S30)에서 그 저장된 값을 이용하도록 하였다.
즉, 도 3을 참조하며, 본 발명을 다시 살펴보면, 컨트롤러가 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크를 입력 받아 상기 토크가 소정의 소음발생 가능영역 내에 속하는지 판단하는 영역판단단계(S10)와; 상기 영역판단단계(S10) 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 경우, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역의 상한을 벗어나면, 방향비트를 하강으로 설정하고, 상기 소음발생 가능영역의 하한을 벗어나면, 방향비트를 상승으로 설정하는 이력기억단계(S20)와; 상기 영역판단단계(S10) 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하면, 상기 이력기억단계(S20)에서 기억된 방향비트의 값에 따라, 상기 모터제너레이터의 토크를 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 값으로 변경하는 목표토크변경단계(S30)를 포함하여 구성된 것이다.
상기 목표토크변경단계(S30)에서는 상기 방향비트가 하강인 경우, 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크로부터 소정의 제2가중치를 뺀 값으로 변경하고, 상기 방향비트가 상승인 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크에 소정의 제1가중치를 더한 값으로 변경하여, 상기 모터제너레이터의 토크가 신속히 상기 소음발생 가능영역을 벗어나도록 하는 것이다.
여기서, 상기 제1가중치와 제2가중치는 0보다 크고 서로 동일한 값으로 설정될 수 있을 것이다.
즉, 상기 모터제너레이터의 응답성 등을 고려하여, 응답성이 좋은 경우에는 상기 제1가중치와 제2가중치는 0에 가까운 값으로 설정하고, 응답성이 상대적으로 떨어지는 경우에는 상대적으로 0으로부터 먼 큰 값으로 설정하여, 모터제너레이터의 토크가 신속히 상기 소음발생 가능영역을 벗어날 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상기 제1가중치와 제2가중치는 상기 모터제너레이터를 포함한 파워트레인의 특성이 어느 한 방향으로 편중된 성향을 보이는 경우, 그에 따라 다른 값이 되도록 설정하도록 할 수 있고, 동일한 성향을 보이는 경우에는 같은 값으로 제어하도록 하여, 적용되는 파워트레인의 특성에 손쉽게 최적화할 수 있도록 하는 것이다.
물론, 상기한 바와 같이 설정된 제어 목표토크에 따라 상기 모터제너레이터를 제어함에 의해, 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 머무르는 시간이 도 4에 도시된 바와 같이 매우 짧아짐에 따라, 소음의 발생이 현저히 저감되게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
MG1; 제1모터제너레이터
C; 캐리어
IN; 입력축
R; 링기어
D; 디퍼렌셜
S; 선기어
PG; 유성기어장치
OD/B; 오버드라이브브레이크
OUT; 출력축
MG2; 제2모터제너레이터
S10; 영역판단단계
S20; 이력기억단계
S30; 목표토크변경단계

Claims (8)

  1. 컨트롤러가 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크를 입력 받아 상기 토크가 소정의 소음발생 가능영역 내에 속하는지 판단하는 영역판단단계와;
    상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하면, 상기 컨트롤러가 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 값으로 변경하는 목표토크변경단계;를 포함하여 구성되고,
    상기 소음발생 가능영역은 토크값 0를 기준으로 양의 값을 가지는 제1기준토크와 음의 값을 가지는 제2기준토크 사이로 설정되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표토크변경단계에서는 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크 이하의 값으로 변경하고,
    상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 작은 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크 이상의 값으로 변경하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표토크변경단계에서는 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크로부터 소정의 제2가중치를 뺀 값으로 변경하고,
    상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역에 진입하기 직전에 상기 소음발생 가능영역보다 작은 값이었던 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크에 소정의 제1가중치를 더한 값으로 변경하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  5. 청구항 3 또는 4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 영역판단단계 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하지 않으면, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역보다 큰 값인지 작은 값인지를 기억하는 이력기억단계를 수행하고;
    상기 목표토크변경단계에 진입하면, 상기 이력기억단계에서 기억된 정보에 따라 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 변경하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  6. 컨트롤러가 차량의 구동력을 제공하는 모터제너레이터의 토크를 입력 받아 상기 토크가 소정의 소음발생 가능영역 내에 속하는지 판단하는 영역판단단계와;
    상기 영역판단단계 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 경우, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역의 상한을 벗어나면, 방향비트를 하강으로 설정하고, 상기 소음발생 가능영역의 하한을 벗어나면, 방향비트를 상승으로 설정하는 이력기억단계와;
    상기 영역판단단계 수행결과, 상기 모터제너레이터의 토크가 상기 소음발생 가능영역 내에 속하면, 상기 이력기억단계에서 기억된 방향비트의 값에 따라, 상기 모터제너레이터의 토크를 상기 소음발생 가능영역을 벗어나는 값으로 변경하는 목표토크변경단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 소음발생 가능영역은 토크값 0를 기준으로 양의 값을 가지는 제1기준토크와 음의 값을 가지는 제2기준토크 사이로 설정되고,
    상기 목표토크변경단계에서는 상기 방향비트가 하강인 경우, 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제2기준토크로부터 소정의 제2가중치를 뺀 값으로 변경하고,
    상기 방향비트가 상승인 경우에는 상기 모터제너레이터의 제어 목표토크를 상기 제1기준토크에 소정의 제1가중치를 더한 값으로 변경하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1가중치와 제2가중치는 0보다 크고 서로 동일한 값으로 설정된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
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