KR101827160B1 - 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진에 걸리는 부하에 따라 엔진 운전점을 가변 제어할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 도로의 기울기, 대기압 등을 고려한 엔진 부하를 판단하고, 부하 정도에 따라 엔진 속도제어구간에서 엔진 운전점을 가변 제어하여 HSG 발전에 따른 배터리 충전이 이루어지도록 함으로써, 엔진클러치 접합 제어 중 엔진 떨림 및 그에 따른 승객 이질감 발생을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING ENGINE OPERATING POINT DURING CLUTCH LOCK-UP IN HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진에 걸리는 부하에 따라 엔진 운전점을 가변 제어할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법에 관한 것이다.

친환경 차량 중 하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터를 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 차량으로서, 엔진 또는 모터 동력을 별로도 주행 휠로 전달하거나, 엔진 및 모터 동력을 함께 주행 휠로 전달하는 동력전달 시스템이 탑재되어 있다.

하이브리드 차량용 동력전달 시스템은 그 일례로서, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 서로 직렬로 배열되는 엔진(10) 및 모터(12), 엔진(10) 및 모터(12) 사이에 배열되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 엔진클러치(13)와, 모터 또는 모터 및 엔진 동력을 주행 휠로 변속하여 출력하는 자동변속기(14)와, 엔진의 크랭크 풀리와 연결되어 엔진시동 및 배터리 발전을 하는 일종의 모터인 HSG(16, Hybrid Starter Generator)와, 모터 제어 및 발전 제어를 위한 인버터(18)와, 모터(12) 등에 전력을 제공하도록 인버터와 충방전 가능하게 연결되는 고전압 배터리(20) 등을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 하이브리드 차량용 동력전달 시스템은 모터가 자동변속기쪽에 붙어 있는 타입으로서, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식이라 불리우며, 모터 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 엔진을 주동력으로 하면서 모터를 보조동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle)모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드 등의 주행모드를 제공한다.

상기 HEV 모드시에는 엔진클러치의 접합(lock-up)과 동시에 엔진과 모터 출력토크의 합으로 차량이 주행하고, EV 모드시에는 엔진클러치의 접합 해제(open)와 동시에 모터의 출력토크에 의해서만 차량의 주행이 이루어진다.

여기서, 종래의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 제어 과정을 첨부한 도 2를 참조로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 HEV 모드를 위하여 트로틀 밸브의 개도가 약 75% 이상을 말하는 HTI(Heavy Tip-In) 발진에 따라 엔진이 기동한다.

연이어, 엔진클러치 접합을 위한 엔진속도제어가 이루어지며, 모터속도와 엔진속도가 동기화될 때 엔진클러치의 접합이 이루어짐으로써, 엔진과 모터 동력에 의한 차량 발진감이 확보된다.

이때, 상기 엔진클러치 접합 제어 중, 엔진속도 제어 구간은 차량의 발진과는 관련이 크게 없고, 엔진 속도제어시 엔진 운전점을 설정하여 HSG의 발전 구동에 따른 배터리 충전량을 확보하는 제어가 이루어진다.

실제 엔진과 모터가 동기화되어 차량이 발진하기 전까지 엔진 속도제어를 실시함으로써, 해당 구간의 엔진 운전점 제어로 HSG 발전 구동에 따른 배터리 충전이 가능하고, 충전량이 많으면 많을수록 연비에 유리하나, 엔진 떨림 등의 부작용도 발생한다.

첨부한 도 3을 참조하면, 평지 주행시 HTI(Heavy Tip-In) 발진에 따라 엔진이 기동한 후, 엔진클러치 접합을 위해 엔진속도 제어 구간에 진입하고, 이 엔진속도 제어 구간에서 엔진 운전점을 높게 가져갈수록 여유파워가 커지며, 이를 HSG를 통해 배터리로 충전할 수 있다.

그러나, 상기 엔진 속도제어구간에서 엔진 운전점을 높이는 것은 충전량을 늘리는 것으로서, 소모되는 에너지를 다시 회수하는 이득이 있으나, 엔진 운전점을 높일수록 엔진 떨림이 발생하고, 이는 곧 차량의 발진시 이질감으로 작용하게 된다.

특히, 차량의 고구배 등판 상황 중, 엔진 속도제어구간이 길게 발생하게 되고, 결국 엔진 속도제어구간이 길어짐에 따라 엔진 떨림에 따른 이질감은 더욱 크게 발생한다.

이때, 상기 차량의 고구배 등판 상황 중, 엔진 속도제어구간이 길게 발생하는 이유는 엔진클러치 접합을 위하여 엔진속도까지 모터속도가 도달하여야 하는데, 이 구간은 모터의 파워 만으로 도달하여야 하는 바, 차량의 부하가 크면 클수록 모터파워의 한계로 속도 상승이 늦어지기 때문이다.

실제 등판로(33%)에서 실차 등판 주행시험을 한 결과, 첨부한 도 4에서 보듯이 차량의 부하가 클수록 모터속도 상승이 늦어져 결국 엔진 속도제어시간이 길어짐을 알 수 있고, 그에 따라 엔진 속도제어구간에서 높은 엔진운전점을 사용하면 엔진 떨림이 관찰됨을 알 수 있으며, 이러한 엔진 떨림은 차량으로 그대로 전달되어 승객이 진동으로 느껴지는 이질감으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 도로의 기울기, 대기압 등을 고려한 엔진 부하를 판단하고, 부하 정도에 따라 엔진 속도제어구간에서 엔진 운전점을 가변 제어하여 HSG 발전에 따른 배터리 충전이 이루어지도록 함으로써, 엔진클러치 접합 제어 중 엔진 떨림 및 그에 따른 승객 이질감 발생을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: ⅰ) HTI 발진에 따라 엔진이 기동한 후, 엔진클러치 접합을 위하여 엔진 속도제어가 시작되는 단계; ⅱ) 상기 엔진 속도제어시, 엔진 부하에 따라 엔진운전점을 가변 제어하는 단계; 및 ⅲ) 상기 엔진운전점에 따라 HSG의 충전 파워가 가변되는 단계; 를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 엔진 속도제어시, 엔진부하가 클수록 엔진운전점이 낮게 제어되고, 엔진부하가 작을수록 엔진운전점이 높게 제어되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 엔진부하는 도로 기울기 및 대기압을 고려하기 전과 후의 상태로 결정되고, 상기 엔진운전점은 도로 기울기 및 대기압이 고려된 엔진 고부하시와 도로 기울기 및 대기압이 고려되지 않은 엔진 저부하시로 구분되어 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔진운전점이 높게 제어되면 HSG의 충전 파워가 증가하고, 엔진운전점이 낮게 제어되면 HSG의 충전 파워가 감소되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 엔진클러치 접합시 엔진 속도제어구간에서 엔진 운전점을 제어할 때, 도로의 기울기, 대기압 등을 고려한 엔진 부하에 따라 가변 제어하여 HSG 발전에 따른 배터리 충전이 이루어지도록 함으로써, 엔진클러치 접합 제어 중 엔진 떨림 및 그에 따른 승객 이질감 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 하이브리드 차량의 동력전달 계통도,
도 2는 종래의 엔진클러치 접합 제어시 엔진 운전점 제어 과정을 도시한 순서도,
도 3은 종래의 평지 주행 중 엔진클러치 접합 제어시 엔진 속도제어구간에서의 동력선도,
도 4는 종래의 등판 주행 중 엔진클러치 접합 제어시 엔진 속도제어구간에서의 동력선도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법을 도시한 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법을 도시한 동력선도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 제어 과정을 도시한 순서도이다.

먼저, 상기 HEV 모드를 위하여 트로틀 밸브의 개도가 약 75% 이상을 말하는 HTI(Heavy Tip-In) 발진에 따라 엔진이 기동한다.

이어서, 엔진클러치 접합을 위한 엔진 속도제어가 이루어지며, 모터속도와 엔진속도가 동기화될 때 엔진클러치의 접합이 이루어짐으로써, 엔진과 모터 동력에 의한 차량 발진감이 확보된다.

이때, 본 발명에 따르면 상기 엔진클러치 접합을 위한 엔진 속도제어구간에서의 엔진 운전점이 엔진 부하에 따라 가변되도록 한다.

좀 더 상세하게는, 엔진이 기동한 후, 엔진제어기에 의하여 엔진클러치 접합을 위한 엔진 속도제어시 엔진 부하에 따라 엔진운전점을 가변 제어하되, 엔진제어기에서 엔진부하가 클수록 엔진운전점을 낮게 제어하게 되고, 엔진부하가 작을수록 엔진운전점을 높게 제어하게 된다.

바람직하게는, 상기 엔진부하는 도로 기울기(등판각) 및 대기압을 고려하기 전과 후의 상태로 결정되고, 상기 엔진운전점은 도로 기울기 및 대기압이 고려된 엔진 고부하시와 도로 기울기 및 대기압이 고려되지 않은 엔진 저부하시로 구분되어 설정될 수 있다.

따라서, 상기 엔진제어기에 도로 기울기가 일정각 이상이고 대기압이 고기압(주행 저항으로 작용)인 상태의 신호가 입력되면, 엔진제어기는 현재 엔진부하가 일정수준 이상으로 증가한 것으로 판정하여, 엔진운전점을 임계점보다 낮게 제어하게 된다.

반면, 상기 엔진제어기에 도로 기울기가 일정각 이하(예, 평지 주행시)이고 대기압이 저기압인 상태의 신호가 입력되면, 엔진제어기는 현재 엔진부하가 일정수준 미만인 것으로 판정하여, 엔진운전점을 임계점보다 높게 제어하게 된다.

첨부한 도 6은 차량의 고구배 등판상황에서 본 발명의 엔진 운전점 가변제어를 실차에 적용하여 시험한 동력선도이다.

도 6에서 보듯이, 차량이 고구배구간을 주행함에 따라 엔진부하가 고부하상태일 때, 상기와 같이 엔진운전점을 임계점보다 낮게 제어하는 가변 제어가 이루어짐으로써, 차량의 진동없이 부드러운 발진을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 상기 엔진운전점이 가변 제어됨에 따라 HSG의 충전 파워도 가변될 수 있다.

즉, 상기 엔진운전점이 높게 제어되면 HSG의 충전 파워가 증가하여 배터리 충전량이 증가하게 되고, 엔진 고부하 상태 동안 엔진운전점이 낮게 제어되면 HSG의 충전 파워가 일시적으로 감소된다.

이와 같이, 하이브리드 차량의 엔진과 모터가 동기화되어 차량이 발진하기 전까지 엔진 속도제어를 실시할 때, 엔진운전점을 엔진부하에 따라 가변 제어함으로써, 배터리 충전에 따른 에너지 회수는 물론 엔진 떨림 방지로 인하여 차량이 진동없이 부드럽게 발진할 수 있다.

10 : 엔진
12 : 모터
13 : 엔진클러치
14 : 자동변속기
16 : HSG
18 : 인버터
20 : 배터리

Claims (4)

1. HTI 발진에 따라 엔진이 기동한 후, 엔진클러치 접합을 위하여 엔진 속도제어가 시작되는 단계;
   상기 엔진 속도제어시, 엔진 부하에 따라 엔진운전점을 가변 제어하는 단계;
   상기 엔진운전점에 따라 HSG의 충전 파워가 가변되는 단계;
   를 포함하고,
   상기 엔진 속도제어시, 엔진부하가 클수록 엔진운전점이 임계점보다 낮게 제어되고, 엔진부하가 작을수록 엔진운전점이 임계점보다 높게 제어되며,
   상기 HSG의 충전 파워가 엔진운전점이 높게 제어되면 증가하고, 엔진운전점이 낮게 제어되면 감소되도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔진부하는 도로 기울기 및 대기압을 고려하기 전과 후의 상태로 결정되고, 상기 엔진운전점은 도로 기울기 및 대기압이 고려된 엔진 고부하시와 도로 기울기 및 대기압이 고려되지 않은 엔진 저부하시로 구분되어 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합시 엔진 운전점 가변 제어 방법.
4. 삭제

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