KR101836690B1 - 하이브리드 차량의 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어방법은 엔진 및 제1,2모터제너레이터가 유성기어세트에 연결되어 변속비가 연속적으로 변화하도록 마련된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서, 변속제어부가 차속 및 가속페달 답입량에 기반하여 차량의 변속이 요구되는지 확인하는 변속요구확인단계; 변속요구확인단계 수행결과, 차량 변속이 요구될 경우, 엔진목표속도결정부가 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비 및 차속에 기반하여 엔진목표속도를 산출하는 엔진목표속도산출단계; 및 엔진목표속도산출단계 이후, 엔진속도제어부가 엔진목표속도와 현재 엔진속도의 차이에 기반하여 엔진속도제어토크를 산출하고, 산출된 엔진속도제어토크를 제1모터제너레이터에 인가하여 엔진속도가 엔진목표속도를 추종하도록 제어하는 엔진속도제어단계;를 포함하고, 엔진속도제어단계 이후, 제1,2모터제너레이터의 토크를 가변제어함으로써 가상으로 설정된 목표변속단을 구현하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 제어방법 및 제어장치 {CONTROL METHOD AND CONTROL APPARATUS FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 변속비가 연속적으로 변화되도록 마련된 하이브리드 차량에 가상변속단을 설정하여 차량 주행감을 향상시키는 하이브리드 차량의 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.
종래의 하이브리드 차량용 변속장치는 엔진의 출력 측과 연결되는 입력축; 모터와 제너레이터 기능을 가지며, 변속기 하우징에 구성되는 제1, 제2모터/제너레이터; 상기 입력축 상에 배치되며, 3개의 회전요소 중, 제1회전요소가 상기 제1모터/제너레이터와 직접 연결됨과 동시에 상기 입력축과 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2회전요소가 상기 입력축과 직접 연결되며, 제3회전요소가 출력기어와 연결됨과 동시에 상기 제2모터/제너레이터와 연결되는 유성기어세트; 상기 선택적 연결부에 배치되는 연결수단을 포함하는 파워스플릿-패러럴(Power Split-Parallel) 시스템을 제공하였다.
여기서, 파워스플릿 모드는 엔진의 회전속도와 차속의 속도 비를 무한으로 변경할 수 있어 CVT(Countinuos Variable Transmission)변속기와 같은 주행감을 주게된다. 하지만, 이는 CVT 변속기 특성에 익숙하지 않은 사용자에게 주행이질감을 느끼게 하여 차량의 감성품질을 저하시키는 요인이 되었다.
따라서 본 제안은 파워스플릿 시스템 및 파워스플릿-패러럴 시스템에서 가상의 다단기어비를 형성하여 제어하는 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1509706 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 변속비가 연속적으로 변화되도록 마련된 EVT 하이브리드 차량에 있어서 차량 주행상황에 따라 엔진속도, 제1,2모터제너레이터의 토크를 가변함으로써 가상으로 설정된 변속을 실시하여 차량 주행감을 향상시키는 하이브리드 차량의 제어방법 및 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어방법은 엔진 및 제1,2모터제너레이터가 유성기어세트에 연결되어 변속비가 연속적으로 변화하도록 마련된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서, 변속제어부가 차속 및 가속페달 답입량에 기반하여 차량의 변속이 요구되는지 확인하는 변속요구확인단계; 상기 변속요구확인단계 수행결과, 차량 변속이 요구될 경우, 엔진목표속도결정부가 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비 및 차속에 기반하여 엔진목표속도를 산출하는 엔진목표속도산출단계; 및 상기 엔진목표속도산출단계 이후, 엔진속도제어부가 상기 엔진목표속도와 현재 엔진속도의 차이에 기반하여 엔진속도제어토크를 산출하고, 산출된 상기 엔진속도제어토크를 제1모터제너레이터에 인가하여 엔진속도가 상기 엔진목표속도를 추종하도록 제어하는 엔진속도제어단계;를 포함하고, 상기 엔진속도제어단계 이후, 상기 제1,2모터제너레이터의 토크를 가변제어함으로써 상기 가상으로 설정된 목표변속단을 구현하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 변속요구확인단계 수행 중에, 운전자요구토크결정부가 상기 가속페달 답입량 및 제동페달 답입량에 기반하여 운전자요구토크를 산출하는 요구토크산출단계; 상기 엔진목표속도산출단계 이후, 엔진운전점결정부가 상기 운전자요구토크, 엔진목표속도 및 고전압배터리SOC에 기반하여 엔진목표토크를 산출하는 엔진토크산출단계; 상기 엔진토크산출단계 이후, 엔진운전점결정부가 산출된 상기 엔진목표토크로 엔진을 구동시키는 엔진토크제어단계:를 더 포함하고, 상기 엔진속도제어단계는 상기 엔진토크제어단계 이후에 실시되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 엔진토크산출단계 이후, 제1토크결정부가 상기 엔진목표토크에 기반하여 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 제1토크산출단계; 상기 제1토크산출단계 이후, 산출된 상기 제1모터제너레이터의 반력토크로 제1모터제너레이터를 구동하는 제1토크제어단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진토크산출단계 이후, 제2토크결정부가 상기 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 상기 엔진목표토크 및 엔진속도제어토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 제2토크산출단계; 상기 제2토크산출단계 이후, 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크와 반력토크의 토크합으로 제2모터제너레이터를 구동하는 제2토크제어단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 변속요구확인단계 수행결과, 차량 변속이 요구될 경우, 토크인터벤션제어부가 차량의 변속시점에 제2모터제너레이터의 토크를 기설정된 비율만큼 저감시키는 토크인터벤션값을 산출하는 토크인터벤션결정단계;를 더 포함하고,
상기 제2토크산출단계 시, 상기 제2토크결정부는 상기 운전자요구토크와 토크인터벤션값을 합하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 엔진토크제어단계 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 미만일 경우에, 오버드라이브제어부가 제1모터제너레이터와 연결된 브레이크를 작동시키는 오버드라이브제어단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 오버드라이브제어단계 이후, 제2토크결정부가 상기 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 제3토크산출단계;를 더 포함하고, 상기 제2토크결정부는 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크로 제2모터제너레이터를 구동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 엔진토크제어단계 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우에, 상기 제1토크산출단계를 실시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 엔진토크제어단계 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우에, 상기 제2토크산출단계를 실시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어장치는 유성기어세트의 선기어에는 제1모터제너레이터와 브레이크, 캐리어에는 엔진, 링기어에는 제2모터제너레이터와 출력축이 각각 연결되어 변속비가 연속적으로 변화하는 하이브리드 차량의 제어장치에 있어서, 차량 상태 신호처리부로부터 수신된 차속 및 가속페달 답입량 신호에 기반하여 차량 변속이 요구되는지 확인하는 변속제어부; 상기 변속제어부로부터 수신된 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비 및 차속에 기반하여 엔진목표속도를 산출하는 엔진목표속도결정부; 상기 엔진목표속도결정부로부터 수신된 엔진목표속도와 현재 엔진속도의 차이에 기반하여 엔진속도제어토크를 산출하고, 산출된 상기 엔진속도제어토크를 상기 제1모터제너레이터에 인가하여 엔진속도가 상기 엔진목표속도를 추종하도록 제어하는 엔진속도제어부; 및 상기 엔진속도제어부가 엔진속도를 제어한 경우, 상기 제1,2모터제너레이터의 토크를 가변함으로써 상기 가상으로 설정된 목표변속단을 구현하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
상기 차량 상태 신호처리부로부터 수신된 가속페달 답입량 및 제동페달 답입량에 기반하여 운전자요구토크를 산출하는 운전자요구토크결정부; 상기 운전자요구토크결정부로부터 수신된 운전자요구토크, 상기 엔진목표속도결정부로부터 수신된 엔진목표속도 및 상기 차량 상태 신호처리부로부터 수신된 고전압배터리SOC에 기반하여 엔진목표토크를 산출하고, 상기 엔진목표토크로 엔진을 구동시키는 엔진운전점결정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 엔진운전점결정부로부터 수신된 엔진목표토크에 기반하여 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하고, 산출된 제1모터제너레이터의 반력토크로 제1모터제너레이터를 구동하는 제1토크결정부;로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 운전자요구토크결정부로부터 수신된 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 상기 엔진운전점결정부로부터 수신된 엔진목표토크 및 상기 엔진속도제어부로부터 수신된 엔진속도제어토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 반력토크를 산출하며, 상기 제2모터제너레이터의 구동토크 및 반력토크의 토크합으로 제2모터제너레이터를 구동시키는 제2토크결정부;로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 변속제어부로부터 수신된 변속시점에 제2모터제너레이터의 토크를 기설정된 비율만큼 저감시키는 토크인터벤션값을 산출하는 토크인터벤션제어부;를 더 포함하고, 상기 제2토크결정부는 상기 토크인터벤션제어부로부터 토크인터벤션값을 수신하고, 상기 토크인터벤션값을 운전자요구토크와 합산하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값과 설정속도를 비교하고, 상기 절대값이 설정속도 미만일 경우, 상기 브레이크를 작동시키는 오버드라이브제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 운전자요구토크결정부로부터 수신된 운전자요구토크에 기반하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크로 제2모터제너레이터를 구동시키는 제2토크결정부;로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1토크결정부는 상기 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우, 상기 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2토크결정부는 상기 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우, 상기 제2모터제너레이터의 구동토크 및 반력토크를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 하이브리드 차량의 제어방법 및 제어장치에 따르면 변속비가 연속적으로 변화하는 하이브리드 차량임에도 가상의 다단기어비를 구현할 수 있는바, 다단변속기에 익숙한 운전자에게 만족스러운 주행감을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스플릿 시스템이 적용된 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스프릿-패러럴 시스템이 적용된 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 변속장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어장치를 도시한 블록도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 제어방법 및 제어장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 하이브리드 차량의 제어방법은 엔진 및 제1,2모터제너레이터가 유성기어세트에 연결되어 변속비가 연속적으로 변화하도록 마련된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서, 변속제어부가 차속 및 가속페달 답입량에 기반하여 차량의 변속이 요구되는지 확인하는 변속요구확인단계(S10); 상기 변속요구확인단계(S10) 수행결과, 차량 변속이 요구될 경우, 엔진목표속도결정부가 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비 및 차속에 기반하여 엔진목표속도를 산출하는 엔진목표속도산출단계(S20); 및 상기 엔진목표속도산출단계(S20) 이후, 엔진속도제어부가 상기 엔진목표속도와 현재 엔진속도의 차이에 기반하여 엔진속도제어토크를 산출하고, 산출된 상기 엔진속도제어토크를 제1모터제너레이터에 인가하여 엔진속도가 상기 엔진목표속도를 추종하도록 제어하는 엔진속도제어단계(S30);를 포함하고, 상기 엔진속도제어단계 이후(S30), 상기 제1,2모터제너레이터의 토크를 가변제어함으로써 상기 가상으로 설정된 목표변속단을 구현하는 것을 특징으로 할 수 있다.
변속비가 연속적으로 변화하는 EVT(Electric Variable Transmission)시스템의 하이브리드 차량에 있어서, 종래에는 시스템 효율이 가장 우선시 되었기 때문에 차속에 관계없이 엔진의 회전속도를 최적의 효율지점으로 구동하는 제어를 실시하였다.
하지만, 본 기술은 변속비가 연속적으로 변화하는 하이브리드 차량에서 구현 가능한 기어비들로부터 서로 다른 기어비를 가지는 변속단들을 가상으로 구분하고, 현재 차속과 가속페달 답입량에 대응되는 가상변속단에 따라 엔진속도를 가변함으로써 다단변속이 이루어지도록 하도록 마련된다.
이에 따라 EVT 시스템에 익숙하지 않고, 다단변속감에 익숙한 운전자에게 만족스러운 변속감 및 주행감을 제공할 수 있는바, 차량의 상품성을 극대화할 수 있다.
여기서, 상기 변속제어부는 하이브리드 차량에서 구현가능한 최소기어비와 최대기어비를 확인하고, 상기 최소기어비와 최대기어비의 차이를 설계자 및 차량에 따라 구분함으로써 가상의 변속단에 따른 기어비들을 설정할 수 있다. 예를 들어, 차량에서 구현 가능한 기어비에서 종감속기어비를 뺀 기어비가 5일 경우에 이 기어비가 최대기어비가 되고, 최소기어비를 0.7이라 가정하면 0.7와 5 사이의 기어비를 6개로 분할한다. 즉, 1단기어비는 5, 2단기어비는 3, 3단기어비는 2, 4단기어비는 1.5, 5단기어비는 1, 6단기어비는 0.7과 같이 구분하여 설정할 수 있다.
이와 같이 가상변속단에 대응되는 기어비들을 설정하였다면, 차속과 가속페달 답입량에 따라 업시프트 또는 다운시프트를 수행할지 판단하고 목표변속단 및 변속시점을 판단할 수 있도록 변속패턴맵을 정립함으로써 주행상황에 대응되는 변속이 이루어지도록 마련할 수 있다.
만약, 상기 변속제어부가 변속이 요구된다고 판단한 경우, 상기 엔진목표속도결정부는 상기 변속제어부로부터 변속시점 및 목표변속단 신호를 수신한다.
이때, 상기 엔진목표속도결정부는 수신된 목표변속단에 대응되는 기어비와 차속에 기반하여 변속응답성을 향상시키기 위한 엔진목표속도를 산출하는데, 구체적으로 엔진목표속도는 다음의 식으로 산출된다.
N eng = N wheel * γ FGR * γ PGR
위 식에서 N eng 는 엔진목표속도이고, N wheel 는 현재 구동바퀴의 회전속도이고, γ FGR 는 종감속기어비(FGR:Final Gear Ratio), γ PGR 는 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비(PGR:Pseudo Gear Ratio)이다. 상기 N wheel 은 차속에 기반하여 구할 수 있다.
여기서, 상기 엔진목표속도를 산출하다보면 차속이 낮을 때에는 Idle rpm 이하로 산출되는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에 상기 엔진목표속도결정부는 엔진목표속도를 0rpm 또는 Idle rpm으로 설정함으로써 엔진의 구동상태를 유지할 수 있다. 만약, 엔진목표속도를 0rpm으로 설정한 경우라면 차량의 연비가 향상될 것이고, 엔진목표속도를 idle rpm으로 설정한 경우라면 차량의 주행응답성이 향상될 것이다.
한편, 상기 엔진속도제어부는 제1모터제너레이터로 엔진의 속도를 제어하는데, 현재 엔진속도와 엔진목표속도의 차이를 error로 인식하여 엔진속도가 엔진목표속도를 추종하도록 피드백 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다. 보다 정확한 속도 제어를 위해 외란 관측기 등을 추가 장착하여 제어를 실시할 수 있다.
더 나아가, 본 기술은 상기 변속요구확인단계(S10) 수행 중에, 운전자요구토크결정부가 상기 가속페달 답입량 및 제동페달 답입량에 기반하여 운전자요구토크를 산출하는 요구토크산출단계(S40); 상기 엔진목표속도산출단계(S20) 이후, 엔진운전점결정부가 상기 운전자요구토크, 엔진목표속도 및 고전압배터리SOC에 기반하여 엔진목표토크를 산출하는 엔진토크산출단계(S50); 상기 엔진토크산출단계(S50) 이후, 엔진운전점결정부가 산출된 상기 엔진목표토크로 엔진을 구동시키는 엔진토크제어단계(S55):를 더 포함하고, 상기 엔진속도제어단계(S30)는 상기 엔진토크제어단계(S55) 이후에 실시되는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 운전자요구토크결정부는 운전자요구토크를 가속페달 답입량에 비례하면서도, 제동페달 답입량에 반비례한 값으로 산출한다(S40).
상기 엔진운전점결정부는 고전압배터리SOC가 일정량 이하로 저하되지 않도록 하면서도 상기 운전자요구토크와 엔진목표속도를 만족시키는 엔진목표토크를 산출하고(50), 산출된 엔진목표토크로 엔진을 구동시킴으로써 차량 가상변속단에 대응되는 엔진의 회전속도를 구현할 수 있다(S55).
하지만, 본 기술의 하이브리드 차량은 유성기어세트의 각 회전요소가 엔진, 제1,2모터제너레이터와 연결되도록 구성된바, 엔진에 인가했던 토크의 반력토크를 제1,2모터제너레이터에 인가함으로써 차량이 원하는 변속단의 기어비를 형성할 수 있다.
본 기술은 상기 엔진토크산출단계(S50) 이후, 제1토크결정부가 상기 엔진목표토크에 기반하여 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 제1토크산출단계(S60); 상기 제1토크산출단계(S60) 이후, 산출된 상기 제1모터제너레이터의 반력토크로 제1모터제너레이터를 구동하는 제1토크제어단계(S65);를 더 포함할 수 있다.
즉, 엔진이 출력하는 파워를 제1모터제너레이터로 분배하기 위해서는 유성기어세트의 선기어에 장착되어 있는 제1모터제너레이터에서 엔진목표토크에 대한 반력토크제어를 수행해야 한다. 상기 제1모터제너레이터의 반력토크는 다음의 식으로 산출된다.
Figure 112016085653176-pat00001
위 식에서 Tsun은 제1모터제너레이터의 반력토크이고, Tcarrier는 엔진목표토크이며, R은 링기어의 잇수이다.
또한, 상기 엔진토크산출단계(S50) 이후, 제2토크결정부가 상기 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 상기 엔진목표토크 및 엔진속도제어토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 제2토크산출단계(S70); 상기 제2토크산출단계(S70) 이후, 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크와 반력토크의 토크합으로 제2모터제너레이터를 구동하는 제2토크제어단계(S75);를 더 포함할 수 있다.
즉, 제2토크결정부는 운전자의 조작에 따른 운전자요구토크를 만족시키기 위한 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 엔진에 인가되는 엔진속도제어토크 및 제1모터제너레이터에 인가되는 엔진목표토크에 대한 각각의 반력토크를 산출하여 상기 제2모터제너레이터에 인가함으로써 운전자에 의해 요구되는 가상 목표변속단의 변속이 가능하도록 엔진의 회전속도를 제어할 수 있다.
한편, 다단 변속기 시스템은 변속 시 엔진 또는 구동모터의 토크가 순간적으로 저하되는 제어가 수행된다. 이러한 제어를 토크인터벤션(Torque Intervention)이라하는데, 본 기술에서는 이를 적용하고자 한다.
이에 따라 본 기술은 상기 변속요구확인단계(10) 수행결과, 차량 변속이 요구될 경우, 토크인터벤션제어부가 차량의 변속시점에 제2모터제너레이터의 토크를 기설정된 비율만큼 저감시키는 토크인터벤션값을 산출하는 토크인터벤션결정단계(S80);를 더 포함하고, 상기 제2토크산출단계(S70) 시, 상기 제2토크결정부는 상기 운전자요구토크와 토크인터벤션값을 합하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 토크인터벤셕제어부가 토크인터벤션값을 제2모터제너레이터에 인가함으로써 차량이 가상으로 설정된 목표변속단으로 변속제어되는 시점에 토크인터벤션(Torque Intervention)이 이루어져 운전자가 다단변속기 주행감을 느낄 수 있도록 유도한다. 따라서, 다단변속기차량에 익숙한 운전자들의 주행만족감을 충족시켜줄 수 있다.
상술한 제어방법은 파워스플릿(Power Split) 시스템만을 적용한 하이브리드 차량에 대한 것이었다. 만약, 하이브리드 차량이 파워 스플릿-패러럴(Power Split-Parallel) 시스템을 지원한다면 도 2와 같은 제어방법을 수행하는 것이 바람직할 것이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스플릿-패러럴모드를 지원하는 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면 상기 엔진토크제어단계(S55) 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 미만일 경우에, 오버드라이브제어부가 제1모터제너레이터와 연결된 브레이크를 작동시키는 오버드라이브제어단계(S90);를 더 포함할 수 있다.
즉, 차량 주행 중 제1모터제너레이터의 회전속도가 0rpm 근처에서 머무르게 되면 상기 브레이크를 작동시켜 제1모터제너레이터와 선기어의 회전속도를 0rpm으로 고정시킴으로써 제1모터제너레이터가 더 이상 토크를 출력하지 않도록 한다. 따라서, 캐리어로 입력되는 회전동력이 증속되어 링기어로 출력될 수 있도록 할 수 있다.
더 나아가 상기 오버드라이브제어단계(S90) 이후, 제2토크결정부가 상기 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 제3토크산출단계(S95);를 더 포함하고, 상기 제2토크결정부는 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크로 제2모터제너레이터를 구동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 브레이크가 락업(lock up) 완료되면 브레이크와 연결된 선기어와 제1모터제너레이터는 더 이상 토크를 출력하지 않게 된다. 따라서, 제1모터제너레이터에 대한 반력토크를 구할 필요없이 제2토크결정부가 운전자요구토크에 기반한 제2모터제너레이터의 구동토크만을 산출하여 제2모터제너레이터를 구동시키면 된다. 따라서, 본 제어로직 수행에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
만약, 상기 엔진토크제어단계(S55) 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우에, 상기 제1토크산출단계(S60)를 실시하고, 상기 제2토크산출단계(S70)를 실시할 수 있다.
즉, 상기 브레이크가 락업 상태가 아니라면 종래와 같이 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하고, 제2모터제너레이터의 구동토크 및 반력토크를 산출하여 각 모터제너레이터에 인가하여 원활한 변속제어가 이루어지도록 유도할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 변속장치의 구성도 이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어장치를 도시한 블록도이다. 도 3 내지 도 4를 참조하면, 하이브리드 차량의 제어장치는 유성기어세트(PG)의 선기어(S)에는 제1모터제너레이터(MG1)와 브레이크(OD-B), 캐리어(C)에는 엔진(E), 링기어(R)에는 제2모터제너레이터(MG2)와 출력축(OUT)이 각각 연결되어 변속비가 연속적으로 변화하는 하이브리드 차량의 제어장치에 있어서, 차량 상태 신호처리부(400)로부터 수신된 차속 및 가속페달 답입량 신호에 기반하여 차량 변속이 요구되는지 확인하는 변속제어부(410); 상기 변속제어부(410)로부터 수신된 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비 및 차속에 기반하여 엔진목표속도를 산출하는 엔진목표속도결정부(420); 상기 엔진목표속도결정부(420)로부터 수신된 엔진목표속도와 현재 엔진속도의 차이에 기반하여 엔진속도제어토크를 산출하고, 산출된 상기 엔진속도제어토크를 상기 제1모터제너레이터(MG1)에 인가하여 엔진속도가 상기 엔진목표속도를 추종하도록 제어하는 엔진속도제어부(430); 및 상기 엔진속도제어부(430)가 엔진속도를 제어한 경우, 상기 제1,2모터제너레이터(MG1,MG2)의 토크를 가변함으로써 상기 가상으로 설정된 목표변속단을 구현하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
더 나아가, 본 기술은 상기 차량 상태 신호처리부(400)로부터 수신된 가속페달 답입량 및 제동페달 답입량에 기반하여 운전자요구토크를 산출하는 운전자요구토크결정부(440); 상기 운전자요구토크결정부(440)로부터 수신된 운전자요구토크, 상기 엔진목표속도결정부(420)로부터 수신된 엔진목표속도 및 상기 차량 상태 신호처리부(400)로부터 수신된 고전압배터리SOC에 기반하여 엔진목표토크를 산출하고, 상기 엔진목표토크로 엔진(E)을 구동시키는 엔진운전점결정부(450);를 더 포함한다.
상기 컨트롤러는, 상기 엔진운전점결정부(450)로부터 수신된 엔진목표토크에 기반하여 제1모터제너레이터(MG1)의 반력토크를 산출하고, 산출된 제1모터제너레이터(MG1)의 반력토크로 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하는 제1토크결정부(460);와 상기 운전자요구토크결정부(450)로부터 수신된 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터(MG2)의 구동토크를 산출하고, 상기 엔진운전점결정부(450)로부터 수신된 엔진목표토크 및 상기 엔진속도제어부(430)로부터 수신된 엔진속도제어토크에 기반하여 제2모터제너레이터(MG2)의 반력토크를 산출하며, 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 구동토크 및 반력토크의 토크합으로 제2모터제너레이터(MG2)를 구동시키는 제2토크결정부(470);로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 변속제어부(410)로부터 수신된 변속시점에 제2모터제너레이터(MG2)의 토크를 기설정된 비율만큼 저감시키는 토크인터벤션값을 산출하는 토크인터벤션제어부(480);를 더 포함하고, 상기 제2토크결정부(470)는 상기 토크인터벤션제어부(480)로부터 토크인터벤션값을 수신하고, 상기 토크인터벤션값을 운전자요구토크와 합산하여 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 구동토크를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 기술은 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 회전속도 절대값과 설정속도를 비교하고, 상기 절대값이 설정속도 미만일 경우, 상기 브레이크를 작동시키는 오버드라이브제어부(490);를 더 포함할 수 있다.
위의 경우에 상기 컨트롤러는, 상기 운전자요구토크결정부(440)로부터 수신된 운전자요구토크에 기반하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 산출된 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 구동토크로 제2모터제너레이터를 구동시키는 제2토크결정부(470);로 구성된다.
반대로 상기 제1토크결정부(460)는 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우, 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 반력토크를 산출하고, 상기 제2토크결정부(470)는 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우, 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 구동토크 및 반력토크를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 하이브리드 차량의 제어방법 및 제어장치에 따르면 변속비가 연속적으로 변화하는 하이브리드 차량임에도 가상의 다단기어비를 구현할 수 있는바, 다단변속기에 익숙한 운전자에게 만족스러운 주행감을 제공할 수 있다.
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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S10: 변속요구확인단계
S20: 엔진목표속도산출단계
S30: 엔진속도제어단계
S40: 요구토크산출단계
S50: 엔진토크산출단계
S55: 엔진토크제어단계
S60: 제1토크산출단계
S65: 제1토크제어단계
S70: 제2토크산출단계
S75: 제2토크제어단계
S80: 토크인터벤션결정단계
S90: 오버드라이브제어단계
S95: 제3토크산출단계

Claims (18)

  1. 엔진 및 제1,2모터제너레이터가 유성기어세트에 연결되어 변속비가 연속적으로 변화하도록 마련된 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서,
    변속제어부가 차속 및 가속페달 답입량에 기반하여 차량의 변속이 요구되는지 확인하는 변속요구확인단계;
    상기 변속요구확인단계 수행 중에, 운전자요구토크결정부가 상기 가속페달 답입량 및 제동페달 답입량에 기반하여 운전자요구토크를 산출하는 요구토크산출단계;
    상기 변속요구확인단계 수행결과, 차량 변속이 요구될 경우, 엔진목표속도결정부가 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비 및 차속에 기반하여 엔진목표속도를 산출하는 엔진목표속도산출단계;
    상기 엔진목표속도산출단계 이후, 엔진운전점결정부가 상기 운전자요구토크, 엔진목표속도 및 고전압배터리SOC에 기반하여 엔진목표토크를 산출하는 엔진토크산출단계;
    상기 엔진토크산출단계 이후, 엔진운전점결정부가 산출된 상기 엔진목표토크로 엔진을 구동시키는 엔진토크제어단계: 및
    상기 엔진토크제어단계 이후, 엔진속도제어부가 상기 엔진목표속도와 현재 엔진속도의 차이에 기반하여 엔진속도제어토크를 산출하고, 산출된 상기 엔진속도제어토크를 제1모터제너레이터에 인가하여 엔진속도가 상기 엔진목표속도를 추종하도록 제어하는 엔진속도제어단계;를 포함하고,
    상기 엔진속도제어단계 이후, 상기 제1,2모터제너레이터의 토크를 가변제어함으로써 상기 가상으로 설정된 목표변속단을 구현하며,
    상기 엔진토크산출단계 이후, 제2토크결정부가 상기 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 상기 엔진목표토크 및 엔진속도제어토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 제2토크산출단계; 및
    상기 제2토크산출단계 이후, 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크와 반력토크의 토크합으로 제2모터제너레이터를 구동하는 제2토크제어단계;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진토크산출단계 이후, 제1토크결정부가 상기 엔진목표토크에 기반하여 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 제1토크산출단계;
    상기 제1토크산출단계 이후, 산출된 상기 제1모터제너레이터의 반력토크로 제1모터제너레이터를 구동하는 제1토크제어단계;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속요구확인단계 수행결과, 차량 변속이 요구될 경우, 토크인터벤션제어부가 차량의 변속시점에 제2모터제너레이터의 토크를 기설정된 비율만큼 저감시키는 토크인터벤션값을 산출하는 토크인터벤션결정단계;를 더 포함하고,
    상기 제2토크산출단계 시, 상기 제2토크결정부는 상기 운전자요구토크와 토크인터벤션값을 합하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진토크제어단계 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 미만일 경우에, 오버드라이브제어부가 제1모터제너레이터와 연결된 브레이크를 작동시키는 오버드라이브제어단계;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 오버드라이브제어단계 이후, 제2토크결정부가 상기 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 제3토크산출단계;를 더 포함하고,
    상기 제2토크결정부는 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크로 제2모터제너레이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 엔진토크제어단계 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우에, 상기 제1토크산출단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진토크제어단계 이후, 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우에, 상기 제2토크산출단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  10. 유성기어세트의 선기어에는 제1모터제너레이터와 브레이크, 캐리어에는 엔진, 링기어에는 제2모터제너레이터와 출력축이 각각 연결되어 변속비가 연속적으로 변화하는 하이브리드 차량의 제어장치에 있어서,
    차량 상태 신호처리부로부터 수신된 차속 및 가속페달 답입량 신호에 기반하여 차량 변속이 요구되는지 확인하는 변속제어부;
    상기 변속제어부로부터 수신된 가상으로 설정된 목표변속단의 기어비 및 차속에 기반하여 엔진목표속도를 산출하는 엔진목표속도결정부;
    상기 엔진목표속도결정부로부터 수신된 엔진목표속도와 현재 엔진속도의 차이에 기반하여 엔진속도제어토크를 산출하고, 산출된 상기 엔진속도제어토크를 상기 제1모터제너레이터에 인가하여 엔진속도가 상기 엔진목표속도를 추종하도록 제어하는 엔진속도제어부;
    상기 엔진속도제어부가 엔진속도를 제어한 경우, 상기 제1,2모터제너레이터의 토크를 가변함으로써 상기 가상으로 설정된 목표변속단을 구현하는 컨트롤러;
    상기 차량 상태 신호처리부로부터 수신된 가속페달 답입량 및 제동페달 답입량에 기반하여 운전자요구토크를 산출하는 운전자요구토크결정부; 및
    상기 운전자요구토크결정부로부터 수신된 운전자요구토크, 상기 엔진목표속도결정부로부터 수신된 엔진목표속도 및 상기 차량 상태 신호처리부로부터 수신된 고전압배터리SOC에 기반하여 엔진목표토크를 산출하고, 상기 엔진목표토크로 엔진을 구동시키는 엔진운전점결정부;를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 운전자요구토크결정부로부터 수신된 운전자요구토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 상기 엔진운전점결정부로부터 수신된 엔진목표토크 및 상기 엔진속도제어부로부터 수신된 엔진속도제어토크에 기반하여 제2모터제너레이터의 반력토크를 산출하며, 상기 제2모터제너레이터의 구동토크 및 반력토크의 토크합으로 제2모터제너레이터를 구동시키는 제2토크결정부;로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 엔진운전점결정부로부터 수신된 엔진목표토크에 기반하여 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하고, 산출된 제1모터제너레이터의 반력토크로 제1모터제너레이터를 구동하는 제1토크결정부;로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어장치.
  13. 삭제
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 변속제어부로부터 수신된 변속시점에 제2모터제너레이터의 토크를 기설정된 비율만큼 저감시키는 토크인터벤션값을 산출하는 토크인터벤션제어부;를 더 포함하고,
    상기 제2토크결정부는 상기 토크인터벤션제어부로부터 토크인터벤션값을 수신하고, 상기 토크인터벤션값을 운전자요구토크와 합산하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값과 설정속도를 비교하고, 상기 절대값이 설정속도 미만일 경우, 상기 브레이크를 작동시키는 오버드라이브제어부;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 제어장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 운전자요구토크결정부로부터 수신된 운전자요구토크에 기반하여 상기 제2모터제너레이터의 구동토크를 산출하고, 산출된 상기 제2모터제너레이터의 구동토크로 제2모터제너레이터를 구동시키는 제2토크결정부;로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어장치.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1토크결정부는 상기 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우, 상기 제1모터제너레이터의 반력토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어장치.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2토크결정부는 상기 제1모터제너레이터의 회전속도 절대값이 설정속도 이상일 경우, 상기 제2모터제너레이터의 구동토크 및 반력토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어장치.
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