KR101985308B1 - 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차의 엔진 클러치 유압 제어 장치 및 방법이 개시된다. 이러한 본 발명은, 엔진 회전수에 목표치에 도달하여 차속이 일정 속도 이상이 되면 엔진 클러치의 슬립 제어를 위해 기 설정된 유압 듀티 패턴의 제어압을 토대로 엔진 클러치를 제어함에 따라 변속기의 출력측 토크 변동을 최소로 줄일 수 있고, 따라서 변속 말기 시점에서 발생하는 변속 충격 및 변속 쇼크를 최소로 줄여 승차감 및 변속감을 더욱 향상할 수 있게 된다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OIL PRESSURE OF HYBRID ELECTRICAL VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 변속기의 유압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행하여 변속 말기 시점에서 발생하는 변속 충격 및 진동을 개선하여 승차감을 향상할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 하이브리드 차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)는 내연 엔진과 모터의 출력을 함께 사용하는 차량으로서, 내연 엔진만을 장착한 일반적인 자동차에 비해 유해 가스 배출량을 획기적으로 줄이는 것이 가능하여, 일반적으로 환경 자동차(echo-car)로 부른다.

종래의 하이브리드차는 차속에 따라 주행 모드가 다르게 선택되어 주행이 이루어지는 것이 가능하다.

하이브리드차는 차량은 출발 또는 저속 주행 시에는 배터리의 전원을 공급받는 전동모터에 의해 출력을 제공받아 구동 휠이 회전하며, 통상 주행 시에는 차속에 따라 내연 엔진과 전동모터를 조합하여 운행이 이루어지는데, 특히 고속 운행시에는 전동모터에 동력이 내연 엔진의 동력을 보조하여 내연 엔진과 전동모터에 의한 동력이 함께 구동 휠(W)을 회전시킨다.

그리고 감속 시에는 전동 모터를 발전기로 이용하여 배터리를 충전시킴으로써 에너지를 회수하게 되며, 정지 시에는 자동적으로 정지하여 불필요한 연료 소비 및 배출 가스를 저감시키게 된다.

즉, 엔진의 시동되고 엔진 회전수가 목표치로 도달하여 차속이 일정치 이상이 되면, 엔진 클러치가 직결되어 엔진에 의해 생성된 구동력이 변속기로 전달하게 된다.

이때 엔진 클러치의 직결 중에 엔진 클러치의 슬립(slip)이 발생하고 이러한 엔진 클러치의 슬립에 따라 엔진 회전수와 상기 변속기의 입력측 회전수의 차가 발생하게 되고, 이러한 엔진 회전수 및 변속기의 입력측 회전수의 오차로 인해 변속기의 출력측 토크가 급격하게 변하게 된다.

즉, 토크 컨버터가 존재하지 아니한 하이브리드 차량의 경우 상기 엔진 회전수와 엔진 클러치의 슬립에 의해 변속기의 출력측 토크가 급격하게 변동하여 변속기의 변속 말기 시점에서 변속 충격 및 진동이 발생하게 되어 변속감이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 변속 중 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행하여 변속기의 출력측 토크 변동을 최소로 감소함에 따라 변속 말기 시점에서 발생하는 변속 충격 및 진동을 근본적으로 제거할 수 있고 그에 따라 승차감 및 변속감을 더욱 향상할 수 있는 하이브리드 차의 엔진 클러치의 유압 제어 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 제1 기술적 과제는,

엔진 제어부 및 엔진, 발전기 제어부 및 발전기, TCU(Transmission Control Unit), 전동 모터 제어부(MCU) 및 전동모터, 및 전체적인 동작을 제어하는 IPM(Integrated Powertrain Management)을 포함하는 하이브리드 차의 엔진 클러치의 유압 제어 장치에 있어서,

상기 IPM은,

변속 중 엔진 회전수가 기 설정된 목표치 도달하고 차속이 기 정의된 일정 속도 이상인 경우 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행하기 위한 엔진 클러치의 제어압으로 엔진 클러치를 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 엔진 클러치는,

엔진 클러치 슬립 제어 시작 시점에서 기 설정된 소정 시간 동안 엔진 클러치의 출력 토크를 엔진 토크로 감소하기 위해 기 설정된 제어압으로 엔진 클러치를 구동되고,

상기 소정 시간이 경과되면 기 설정된 제1 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 실행하여 도출된 제어압으로 엔진 클러치를 구동하며,

이후 기 설정된 제2 소정 시간 동안 기 설정된 제2 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하고,

상기 제2 소정 시간 경과 후 기 설정된 제3 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하도록 구비될 수도 있다.

상기 제1 목표 슬립량은, 15 rpm으로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.

바람직하게 상기 제2 목표 슬립량은, 45 rpm으로 설정될 수도 있다.

상기 제3 목표 슬립량은 0 rpm으로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.

상기 실제 슬립량은 모터 회전수와 엔진 회전수의 차로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 제2 기술적 과제는,

변속 중 엔진 회전수 및 차속 정보를 수신하는 단계; 및

수신된 엔진 회전수가 기 설정된 목표치에 도달하고 차속이 기 정의된 일정 속도 이상인 경우 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행하기 위한 엔진 클러치의 제어압으로 엔진 클러치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

바람직하게 상기 엔진 클러치는,

엔진 클러치 슬립 제어 시작 시점에서 기 설정된 제1 소정 시간 동안 엔진 클러치의 출력 토크를 엔진 토크로 감소하기 위해 기 설정된 제어압으로 구동되고,

상기 소정 시간이 경과되면 기 설정된 제1 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 실행하여 도출된 제어압으로 구동하며,

이후 기 설정된 제2 소정 시간 동안 기 설정된 제2 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하고,

상기 제2 소정 시간 경과 후 기 설정된 제3 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하도록 구비될 수도 있다.

상기 제1 목표 슬립량은, 15 rpm으로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.

바람직하게 상기 제2 목표 슬립량은, 45 rpm으로 설정될 수도 있다.

상기 제3 목표 슬립량은 0 rpm으로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.

상기 실제 슬립량은 모터 회전수와 엔진 회전수의 차로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차의 엔진 클러치의 유압 제어 장치 및 방법에 따르면, 변속 중 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행하여 변속기의 출력측 토크 변화를 최소로 줄일 수 있고, 따라서 변속 말기 시점에서 발생하는 변속 충격 및 변속 쇼크를 최소로 줄여 승차감 및 변속감을 더욱 향상할 수 있는 효과를 얻는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차의 엔진 클러치 유압 제어 장치의 구성을 보인 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 엔진 클러치의 제어압을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드 차의 엔진 클러치 유압 제어 과정을 보인 흐름도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 구성을 보인 도면으로서, 본 발명에 따른 엔진 클러치의 전반적인 작동을 제어하는 하이브리드 차량은, 변속 중 외부로부터 공급되는 차속 정보에 따라 엔진 클러치의 제어를 실행하기 위한 엔진 클러치의 제어압을 기 설정하여 저장하는 IPM(10)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 엔진 클러치를 제어하는 TCU(20)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 엔진(40) 토크를 제어하는 엔진 제어부(ECU: 30)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 전동 모터(60)의 토크를 제어하는 전동 모터 제어부(CCU : 50)를 포함한다.

여기서, 상기 IPM(10)는 운전자의 가속 의지에 따라 엔진 시동을 요구하고, 엔진 시동 요구를 받은 엔진 제어부(30)는 엔진(40) 시동 후 상기 엔진 시동 신호를 상기 TCU(20) 및 IPM(10)로 제공한다.

이때 엔진 시동 신호를 수신한 상기 IPM(10)는 우선 전동 모터 제어부(50)를 구동하기 위한 제어 신호를 발생하여 전동 모터(60)의 구동력으로 주행하게 된다. 이 후 외부로부터 공급되는 차속 정보에 의거하여 차속이 일정 속도 이상인 경우 엔진 클러치(70)를 직결하여 엔진(40) 구동력으로 주행하게 된다.

여기서, 상기 TCU(20)는 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 기 설정된 소정 범위 내에 존재하는 경우 상기 IPM(10)에 설정된 유압 듀티 패턴에 따른 제어압으로 엔진 클러치(70)를 구동하도록 구비된다.

즉, 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 기 설정된 소정 범위 내에 존재하는 경우 엔진 클러치의 슬립 제어를 위해 미리 정해진 유압 듀티 패턴의 제어압으로 엔진 클러치는 구동된다.

여기서, 상기 엔진 클러치(70)의 유압 듀티 패턴은 도 2에 도시된 바와 같다.

즉, 상기 엔진 클러치(70)는, 변속 중, A-B 구간(A: 엔진 클러치의 슬립 제어 시작 시점)에서 기 설정된 제1 소정 시간 동안 엔진 클러치의 출력 토크를 엔진 토크로 감소하기 위해 기 설정된 제어압으로 구동되고, 상기 소정 시간이 경과되면 B-C 구간에서 기 설정된 제1 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 실행하여 도출된 제어압으로 구동하며, C-D 구간에서 기 설정된 제2 소정 시간 동안 기 설정된 제2 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하고, 상기 제2 소정 시간 경과 후 D-E 구간에서 기 설정된 제3 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하도록 구비된다.

여기서, 상기 제1 목표 슬립량은 15 rpm으로 설정되고, 상기 제2 목표 슬립량은 45 rpm으로 설정되며, 상기 제3 목표 슬립량은 0 rpm으로 설정된다. 그리고, 상기 실제 슬립량은 모터 회전수와 엔진 회전수의 차로 설정된다. 상기의 제1 목표 슬립량 내지 제3 목표 슬립량은 다수의 실험을 통해 얻어진 결과값으로서 최적의 상태로 엔진 클러치의 제어압을 설정할 수 있게 된다.

또한, 상기 실제 슬립량 및 목표 슬립량의 오차를 기반으로 피드백 제어의 일종인 PI 제어를 실행하는 일련의 과정은 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성에 의하면, 엔진 회전수의 목표치에 도달하여 차속이 일정 속도 이상이 되면 변속 중 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행함에 따라 변속기의 출력측 토크 변동을 최소로 줄일 수 있고, 따라서 변속 말기 시점에서 발생하는 변속 충격 및 변속 쇼크를 최소로 줄여 승차감 및 변속감을 더욱 향상할 수 있게 된다.

엔진 회전수의 목표치에 도달하여 차속이 일정 속도 이상이 되면 엔진 클러치의 슬립 제어를 위한 유압 듀티 패턴를 토대로 엔진 클러치를 직결 제어하는 일련의 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 과정을 보인 흐름도로서, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 과정을 설명한다.

우선, 상기 IPM(10)은 단계(101)를 통해 외부로부터 공급되는 차속 정보 및 엔진 회전수를 수신하고 수신된 엔진 회전수가 기 설정된 목표치에 도달하고 차속 정보가 기 설정된 일정 속도 이상인 지를 판단하고(단계 103), 판단 결과 엔진 회전수가 목표치에 도달하고 차속 정보가 일정 속도 이상인 경우 변속 중 상기 엔진 클러치 슬립 제어를 위해 기 설정된 제어압을 TCU(20)에 공급한다(단계 105).

여기서, 상기 엔진 클러치는, 변속 중 엔진 클러치 슬립 제어 시작 시점에서 기 설정된 제1 소정 시간 동안 엔진 클러치의 출력 토크를 엔진 토크로 감소하기 위해 기 설정된 제어압으로 구동되고, 상기 소정 시간이 경과되면 기 설정된 제1 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 실행하여 도출된 제어압으로 구동하며, 이후 기 설정된 제2 소정 시간 동안 기 설정된 제2 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하고, 상기 제2 소정 시간 경과 후 기 설정된 제3 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동한다.

상기 TCU(20)는 단계(107)를 통해 상기 IPM(10)으로부터 공급되는 엔진 클러치의 슬립 제어용 유압 듀티 패턴의 제어압을 토대로 엔진 클러치를 구동한다(단계 107).

그리고, 상기 엔진 제어부(30)는 엔진 클러치의 구동을 통해 엔진의 구동력을 TCU(20)로 전달하여 상기 TCU(20)는 엔진 회전수를 토대로 변속 실행 후 바퀴로 전달하여 차량은 엔진의 구동력으로 주행하게 된다(단계 109).

본 발명의 실시 예에 따르면, 엔진 회전수의 목표치에 도달하여 차속이 일정 속도 이상이 되면 변속 중 엔진 클러치의 슬립 제어를 위해 기 설정된 유압 듀티 패턴의 제어압을 토대로 엔진 클러치를 제어함에 따라 변속기의 출력측 토크 변동을 최소로 줄일 수 있고, 따라서 변속 말기 시점에서 발생하는 변속 충격 및 변속 쇼크를 최소로 줄여 승차감 및 변속감을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

엔진 회전수의 목표치에 도달하여 차속이 일정 속도 이상이 되면 엔진 클러치의 슬립 제어를 위해 기 설정된 유압 듀티 패턴의 제어압을 토대로 엔진 클러치를 제어함에 따라 변속기의 출력측 토크 변동을 최소로 줄일 수 있고, 따라서 변속 말기 시점에서 발생하는 변속 충격 및 변속 쇼크를 최소로 줄여 승차감 및 변속감을 더욱 향상할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 차량의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (12)

1. 엔진 제어부, 엔진, 발전기 제어부, 발전기, TCU(Transmission Control Unit), 전동 모터 제어부(MCU), 전동모터, 및 IPM(Integrated Powertrain Management)을 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치의 유압 제어 장치에 있어서,
   상기 IPM은,
   변속 중 엔진 회전수가 기 설정된 목표치 도달하고 차속이 기 정의된 일정 속도 이상인 경우 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행하기 위한 엔진 클러치의 제어압으로 엔진 클러치를 제어하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 엔진 클러치는,
   엔진 클러치 슬립 제어 시작 시점에서 기 설정된 제1 소정 시간 동안 엔진 클러치의 출력 토크를 엔진 토크로 감소하기 위해 기 설정된 제어압으로 구동되고,
   상기 소정 시간이 경과되면 기 설정된 제1 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 실행하여 도출된 제어압으로 구동하며,
   이후 기 설정된 제2 소정 시간 동안 기 설정된 제2 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하고,
   상기 제2 소정 시간 경과 후 기 설정된 제3 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 목표 슬립량은, 15 rpm으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 목표 슬립량은, 45 rpm으로 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제3 목표 슬립량은 0 rpm으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 실제 슬립량은 모터 회전수와 엔진 회전수의 차로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 장치.
7. 변속 중 엔진 회전수 및 차속 정보를 수신하는 단계; 및
   수신된 엔진 회전수가 기 설정된 목표치에 도달하고 차속이 기 정의된 일정 속도 이상인 경우 엔진 클러치의 슬립 제어를 실행하기 위한 엔진 클러치의 제어압으로 엔진 클러치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 엔진 클러치는,
   엔진 클러치 슬립 제어 시작 시점에서 기 설정된 제1 소정 시간 동안 엔진 클러치의 출력 토크를 엔진 토크로 감소하기 위해 기 설정된 제어압으로 구동되고,
   상기 소정 시간이 경과되면 기 설정된 제1 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 실행하여 도출된 제어압으로 구동하며,
   이후 기 설정된 제2 소정 시간 동안 기 설정된 제2 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하고,
   상기 제2 소정 시간 경과 후 기 설정된 제3 목표 슬립량과 실제 슬립량의 오차를 기반으로 PI 제어를 통해 도출된 제어압으로 구동하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 목표 슬립량은, 15 rpm으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제2 목표 슬립량은, 45 rpm으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제3 목표 슬립량은 0 rpm으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 방법.
12. 제8항에 있어서, 실제 슬립량은 모터 회전수와 엔진 회전수의 차로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 유압 제어 방법.
    
    
    

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