KR102042289B1

KR102042289B1 - Torque Intervention System For Hybrid Electric Vehicle

Info

Publication number: KR102042289B1
Application number: KR1020140156842A
Authority: KR
Inventors: 최금림
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2019-12-02
Also published as: KR20160056527A

Abstract

본 발명은 종래 TCS의 제어기가 휠슬립과 차량가속도를 판단하여 TCS를 작동시키는 것과 동일하게 TCS의 Intervention 실행 여부를 판단하고, HCU의 Tq(Torque) Reference를 참조하여 TCS의 Direct Intervention 값을 계산한 후에 엔진 및 모터 제어 주체를 HCU의 제어기에서 TCS의 제어기로 변경하여 TCS의 작동 Bit가 True가 되면 HCU의 토크 명령을 무시하고 TCS의 토크 명령에 의해 ECU 및 MCU가 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 하이브라드차량의 토크 중재방법을 제공함으로써, TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.The present invention determines whether the TCS Intervention is executed in the same way as the conventional TCS controller determines the wheel slip and the vehicle acceleration, and calculates the Direct Intervention value of the TCS by referring to the Tq (Torque) Reference of the HCU. After the engine and motor control subjects are changed from the controller of the HCU to the controller of the TCS, when the operation bit of the TCS becomes True, the high torque including ignoring the torque command of the HCU and controlling the ECU and the MCU by the torque command of the TCS is included. By providing a torque arbitration method of the braided vehicle, the TCS controller can directly control the torque of the engine and the motor during the TCS operation, thereby improving the performance of the TCS.

Description

Torque Intervention System For Hybrid Electric Vehicle

본 발명은 TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 하이브라드차량의 토크 중재방법에 관한 것이다.The present invention relates to a torque arbitration method of a high-speed vehicle in which the performance of the TCS is improved by directly controlling the torque of the engine and the motor during the TCS operation.

최근 들어, 연비 향상의 요구와 강화되는 배출가스 규제에 따라 친환경 자동차가 제공되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 하이브리드자동차, 연료전지자동차, 전기자동차, 플러그인전기자동차를 모두 포함하는 것으로 하나 이상의 모터와 엔진이 구비되고, 모터를 구동시키는 배터리, 배터리의 직류 전압을 교류전압으로 변환시키는 인버터, 엔진 시동과 발전을 실행하는 HSG(Hybrid Starter Generator), 엔진과 모터 사이에 장착되어 EV모드 혹은 HEV모드를 제공하는 엔진 클러치가 장착된다.In recent years, eco-friendly vehicles are being provided in accordance with the demand for improved fuel economy and tightening emission regulations. Such eco-friendly vehicles include hybrid vehicles, fuel cell vehicles, electric vehicles, and plug-in electric vehicles. A battery for driving a motor, an inverter for converting a DC voltage of the battery into an alternating voltage, a hybrid starter generator (HSG) for starting and generating an engine, and an EV mode or a HEV mode mounted between an engine and a motor. The engine clutch is fitted.

친환경 자동차는 가속페달과 브레이크 페달의 조작에 따른 가감속 의지, 도로의 구배도, 배터리 및 모터의 조건에 따라 모터만의 작동으로 주행을 제공하는 EV모드, 엔진 클러치로 엔진과 모터를 결합하여 엔진과 모터의 효율이 가장 좋은 영역으로 주행을 제공하는 HEV모드가 제공된다.The eco-friendly vehicle combines the engine and the motor with an engine mode, an EV mode that provides driving by driving only the motor according to the acceleration / deceleration will according to the operation of the accelerator pedal and the brake pedal, the road gradient, the battery and the motor conditions. And HEV mode is provided to provide driving to the area where the efficiency of the motor is the best.

일반차량의 경우 도 1에 도시된 바와 같이, TCS(traction?control?system: 눈길, 빗길 따위의 미끄러지기 쉬운 노면에서 차량을 출발하거나 가속할 때 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 공회전하지 않도록 차량의 구동력을 제어하는 시스템.) 작동 시 TCS의 Torque Intervention 명령을 ECU에서 받아서 엔진토크 제어를 실시하게 되며, 이 과정 중에 TCS와 ECU(Electronic Control Unit, 전자제어장치: 자동차의 엔진, 변속기, 조향장치, 제동장치, 현가장치 등의 기계장치를 컴퓨터로 제어하는 장치.)간의 통신시간 10ms, ECU의 제어로직 수행시간 10ms가 소요되어 총 반응시간은 20ms 가 된다.In the case of a general vehicle, as shown in FIG. 1, excessive driving force is generated when the vehicle starts or accelerates on a slippery road surface such as a traction control system (TCS), such as snow and rain, so that tires do not idle. The system controls the driving force.) During operation, it receives the TCS Torque Intervention command from the ECU and executes engine torque control. During this process, the TCS and ECU (Electronic Control Unit, electronic control unit: automobile engine, transmission, steering system, Communication time between the braking device and the suspension device is controlled by a computer.) 10ms communication time, ECU control logic execution time 10ms, total response time is 20ms.

한편, 종래 HEV(Hybrid Electric Vehicle ,하이브리드자동차)는 도 2에 도시된 바와 같이, TCS와 HCU(hydraulic control units , 유압 제어 장치: 자동차 변속기에서 유압에 의해 유성 기어의 기어 비, 출력축의 토크 변동 및 변속을 원활하게 하는 장치.)의 통신시간 10ms, HCU의 로직수행시간 10ms, HCU-ECU/ MCU(microprocessor control unit, 마이크로프로세서 조정 유닛: 기화식 시스템에서 사용하는 포드(Ford)의 컴퓨터화된 엔진 조정 시스템)의 통신시간 10ms, ECU/MCU의 수행시간 10ms가 소요되어 총 반응시간은 40ms가 되므로 일반차량에 비해 반응시간이 오래 걸림에 따라 TCS성능이 더 나빠지는 결과를 초래한다.On the other hand, the conventional HEV (Hybrid Electric Vehicle, hybrid vehicle), as shown in Figure 2, TCS and HCU (hydraulic control units, hydraulic control device: the gear ratio of the planetary gear, the torque fluctuation of the output shaft by hydraulic in the vehicle transmission and 10ms communication time for smooth shifting), 10ms logic execution time for HCU, HCU-ECU / microprocessor control unit (Microprocessor control unit: Ford's computerized engine used in evaporative systems) It takes 10ms communication time and 10ms execution time of ECU / MCU, so the total response time is 40ms, resulting in worse TCS performance as the reaction time is longer than that of general vehicles.

이와 같이, Delay가 발생하더라도 HCU를 거쳐 TCS Intervention을 했던 이유는, HCU가 운전자 요구토크를 엔진과 모터토크로 적절히 배분해야 하기 때문이므로 이를 개선하기 위해 TCS Intervetion 작동 시 Torque 제어 주체를 HCU에서 TCS로 변경하여 반응 성능을 향상시키는 것이 시급하다.As such, the reason why the TCS Intervention is performed through the HCU even if the delay occurs is because the HCU needs to distribute the driver's required torque to the engine and the motor torque properly, so that the torque control subject is changed from the HCU to the TCS during the TCS Intervetion operation. It is urgent to change the reaction performance to improve it.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 TCS 작동 시 상위제어기(HNC)를 거치지 않고, TCS Intervetion 작동시 Torque 제어 주체를 HCU에서 TCS로 변경하여 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 하이브라드차량의 토크 중재방법을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention does not go through the upper controller (HNC) during TCS operation, and during the TCS Intervetion operation, the torque control subject is changed from HCU to TCS to directly control the torque of the engine and motor by the TCS controller to control the TCS. It is an object of the present invention to provide a torque arbitration method of a high-speed vehicle that improves the performance of the vehicle.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 종래 TCS의 제어기가 휠슬립과 차량가속도를 판단하여 TCS를 작동시키는 것과 동일하게 TCS의 Intervention 실행 여부를 판단하고, HCU의 Tq(Torque) Reference를 참조하여 TCS의 Direct Intervention 값을 계산한 후에 엔진 및 모터 제어 주체를 HCU의 제어기에서 TCS의 제어기로 변경하여 TCS의 작동 Bit가 True가 되면 HCU의 토크 명령을 무시하고 TCS의 토크 명령에 의해 ECU 및 MCU가 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 하이브라드차량의 토크 중재방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention determines whether the TCS Intervention is executed in the same way as the conventional TCS controller determines the wheel slip and the vehicle acceleration, and operates the TCS, referring to the Tq (Torque) Reference of the HCU. After calculating the Direct Intervention value of the engine, change the engine and motor control subjects from the controller of the HCU to the controller of the TCS. If the operation bit of the TCS becomes True, the torque command of the HCU is ignored and the ECU and MCU are controlled by the torque command of the TCS. It provides a torque arbitration method of a high-charge vehicle comprising a step.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 효과가 있다.By providing the present invention configured as described above, the TCS controller directly controls the torque of the engine and the motor during the TCS operation has the effect of improving the performance of the TCS.

도 1은 일반 차량의 TCS 토크 중재 구성도.
도 2는 종래 하이브리드차량의 TCS 토크 중재 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드차량의 TCS 토크 중재 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드차량의 TCS 중재 종료 시 토크 명령도.
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드차량의 TCS 토크를 중재하는 흐름도.1 is a TCS torque arbitration configuration of a general vehicle.
2 is a diagram illustrating a TCS torque arbitration configuration of a conventional hybrid vehicle.
3 is a TCS torque arbitration configuration diagram of a hybrid vehicle according to the present invention.
4 is a torque command diagram at the end of TCS arbitration of a hybrid vehicle according to the present invention;
5 is a flowchart for arbitrating TCS torque of a hybrid vehicle according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

본 발명의 하이브라드차량의 토크 중재방법은 도 5를 통해 실시예를 설명하면, 우선, TCS(100)의 Intervention이 실행 되어야 하는지 여부를 판단 해야 한다.(S100)In the torque arbitration method of the high-velocity vehicle of the present invention, the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

이는 기존의 TCS(100) 제어기가 휠슬립과 차량가속도 등을 판단하여 TCS(100)를 작동시키는 것과 동일하게 작동한다.This works in the same way as the conventional TCS 100 controller to operate the TCS 100 by determining the wheel slip and vehicle acceleration.

다음으로 HCU(200)의 Tq Reference를 참조하여 TCS(100)의 Direct Intervention 값을 계산한다.(S200)Next, a direct interference value of the TCS 100 is calculated by referring to the Tq Reference of the HCU 200 (S200).

즉, TCS(100)는 휠슬립이 발생하면 휠토크를 Intervention 하여 휠슬립을 방지하는데, 이때 전체 휠토크 Intervention량은 기존의 TCS(100)의 제어기가 계산하는 것과 동일하게 계산된다.That is, when wheel slip occurs, the TCS 100 prevents wheel slip by intervening wheel torque. In this case, the total wheel torque interruption amount is calculated in the same manner as the controller of the conventional TCS 100 calculates.

단, HEV는 엔진과 모터에 얼마만큼의 토크가 인가되고 있는지 모르기 때문에 엔진과 모터에서 발생하고 있는 토크를 수신해서 Direct Intervention량을 결정해야 하며, 이를 위해 HCU(200)의 Tq Reference를 사용하는데, HCU(200)의 Tq Reference는 TCS(100)가 작동되지 않았을 때(정상적인 차량 상황일 때) 엔진과 모터토크 명령이다.However, since the HEV does not know how much torque is applied to the engine and the motor, it is necessary to determine the amount of direct interference by receiving the torque generated from the engine and the motor, and for this purpose, the Tq Reference of the HCU 200 is used. The Tq Reference of the HCU 200 is an engine and motor torque command when the TCS 100 is not in operation (in normal vehicle conditions).

따라서, 한 수행주기 이전의 Data이고, 이 Data를 기초로 TCS(100)는 Direct Intervention에 필요한 토크를 계산한다.Therefore, the data before one execution cycle, and based on this data, the TCS 100 calculates the torque required for direct interaction.

예를 들어, 현재의 휠토크는 200Nm(엔진 120, 모터80Nm)이고, TCS(100)가 휠슬립이 발생해서 실행되어야 한다고 판단되고, 휠토크를 85Nm만큼 감소시켜 총115Nm로 만들어야 한다고 판단하면, 엔진을 115Nm, 모터는 0Nm로 Intervention 값을 계산한다.For example, if the current wheel torque is 200 Nm (engine 120, motor 80 Nm), and the TCS 100 determines that wheel slip should occur and is executed, and determines that the wheel torque should be reduced to 85 Nm to be 115 Nm in total, Calculate Intervention value as 115Nm for engine and 0Nm for motor.

이 경우 모터의 반응 성능이 엔진에 비해 빠르기 때문에 모터부터 토크를 감소시키는 것이 가장 유리하다.In this case, it is most advantageous to reduce the torque from the motor because the motor's reaction performance is faster than that of the engine.

따라서, 도 3에 의하면, 엔진 및 모터 제어 주체를 TCS(100)의 제어기로 변경하게 된다.(S300)Thus, according to Figure 3, the engine and motor control principal is changed to the controller of the TCS (100) (S300).

이로 인해, TCS(100)가 작동한다고 판단되면 ECU(300) 및 MCU(400)는 HCU(200)의 토크 명령을 따르는 것이 아니고, TCS(100)의 명령을 따르게 된다.For this reason, when it is determined that the TCS 100 operates, the ECU 300 and the MCU 400 do not follow the torque command of the HCU 200, but follow the command of the TCS 100.

즉, TCS(100)의 제어기가 TCS(100) 실행이 판단되면 CAN 신호중에 TCS(100) 작동 Bit True로 만들고, 계산된 Direct Intervention 값을 함께 CAN 신호로 송신하고, 이를 ECU(300) 및 MCU(400)가 수신하는 것이다.That is, when the controller of the TCS 100 determines that the TCS 100 is executed, the controller makes the TCS 100 operation bit True in the CAN signal, and transmits the calculated Direct Intervention value as a CAN signal together with the ECU 300 and the MCU. 400 is to receive.

그 후에 ECU(300) 및 MCU(400)는 TCS(100) 작동 Bit가 True가 되면 HCU(200)의 토크 명령을 무시하고 TCS(100)의 토크 명령을 따르게 함으로써, 기존 TCS(100)의 반응시간이 40ms였던 것에 비하여 TCS(100)에서 ECU(300) 및 MCU(400)의 통신시간인 10ms, ECU(300) 및 MCU(400)의 수행시간 인 10ms를 줄일 수 있으므로, 기존 40ms에서 20ms로 반응시간을 줄일 수 있어 TCS(100)의 반응 성능이 향상된다.(S400)Thereafter, when the TCS 100 operation bit becomes True, the ECU 300 and the MCU 400 ignore the torque command of the HCU 200 and follow the torque command of the TCS 100, thereby reacting the existing TCS 100. Compared to 40ms, the TCS 100 can reduce the communication time of the ECU 300 and the MCU 400 to 10ms, and the execution time of the ECU 300 and the MCU 400 to 10ms. Since the reaction time can be reduced, the reaction performance of the TCS 100 is improved. (S400)

한편, 도 4에 의하면, TCS(100)의 Intervention이 종료되는지 판단되며, (S500) ECU(300) 및 MCU(400)는 TCS(100)의 명령을 따르던 것을 HCU(200)로 다시 바꿔야 한다.On the other hand, according to Figure 4, it is determined whether the Intervention of the TCS (100) is terminated, (S500) ECU 300 and MCU 400 must follow the instructions of the TCS 100 to the HCU (200) again.

즉, TCS(100)의 Intervention 종료는 기존의 TCS(100)의 제어기가 휠슬립 등을 판단하여 이루어 지는 것과 동일하다.That is, the termination of the intervention of the TCS 100 is the same as that of the controller of the existing TCS 100 by determining a wheel slip.

이 후 TCS(100)의 Tq Intervetion 최종 값에서 HCU(200)의 Tq Reference로 토크를 서서히 회복하도록 계산한다. (S600)Thereafter, the torque is gradually recovered from the final value of Tq Intervetion of the TCS 100 to the Tq Reference of the HCU 200. (S600)

예를 들어, HCU(200)로 토크 제어권이 넘어올 때, HCU(200)의 Tq Reference는 총 200Nm(엔진120, 모터80)이었고, TCS(100)의 Tq Intervention은 115Nm(엔진115, 모터0)이었을 경우, TCS(100)가 종료되면서 HCU(200)의 Tq Reference 값대로 ECU(300) 및 MCU(400)에서 토크를 출력하면 쇽이 발생하게 된다.For example, when the torque control right is transferred to the HCU 200, the total Tq reference of the HCU 200 is 200 Nm (engine 120, motor 80), and the Tq Intervention of the TCS 100 is 115 Nm (engine 115, motor 0). ), When the TCS 100 ends and outputs torque from the ECU 300 and the MCU 400 according to the Tq Reference value of the HCU 200, 쇽 occurs.

따라서, TCS(100)의 Intervention이 종료되면 TCS(100)는 작동 Bit 를 False로 출력하고, 이를 HCU(200)가 수신하고, TCS(100)의 Tq Intervention 최종 값인 115Nm 부터 200Nm 까지 서서히 토크를 올리도록 ECU(300) 및 MCU(400)의 토크를 계산한다.Therefore, when the Intervention of the TCS 100 is terminated, the TCS 100 outputs an operation bit as False, and the HCU 200 receives it, gradually increasing the torque from 115Nm to 200Nm, which is the final value of the Tq Intervention of the TCS 100. The torque of the ECU 300 and the MCU 400 is calculated.

그러므로 엔진 및 모터 제어 주체를 TCS(100)에서 HCU(200)로 변경함으로 인해 ECU(300) 및 MCU(400)는 TCS(100)의 작동 False Bit를 수신하면 HCU(200)의 Tq Command에 의해 작동하게 된다.(S700)Therefore, when the engine and motor control subjects are changed from the TCS 100 to the HCU 200, the ECU 300 and the MCU 400 receive the operation false bit of the TCS 100 by the Tq Command of the HCU 200. It will work (S700).

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, TCS Intervetion 작동시 Torque 제어 주체를 HCU에서 TCS로 변경하여 TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하므로 반응 성능이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
By providing the present invention configured as described above, the TCS controller can directly control the torque of the engine and the motor during the TCS operation by changing the torque control subject from the HCU to the TCS when the TCS Intervetion operation can be expected to improve the reaction performance.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the specification and claims described above should not be construed as being limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly introduce the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts in accordance with the technical spirit of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the drawings and embodiments described herein are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, it is possible to replace them at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.

100: TCS 200: HCU
300: ECU 400: MCU
S100: TCS Intervention 실행 단계
S200: TCS Direct Intervention 값 계산 단계
S300: TCS제어기로 제어주체 변경 단계
S400: HCU 또는 TCS의 토크 명령으로 ECU 및 MCU 제어 단계
S500: TCS Intervention 종료 단계
S600: HCU의 Tq Reference 토크 값 계산 단계
S700: HCU제어기로 제어주체 변경 단계100: TCS 200: HCU
300: ECU 400: MCU
S100: TCS Intervention Execution Steps
S200: TCS Direct Intervention Value Calculation Step
S300: Step of changing control subject to TCS controller
S400: ECU and MCU control steps with torque command from HCU or TCS
S500: End of TCS Intervention
S600: Calculating the Tq Reference Torque Value of the HCU
S700: Step of changing control subject to HCU controller

Claims

Determining whether or not to perform the intervention of the TCS (100) by the controller of the conventional TCS (100) to determine the wheel slip and vehicle acceleration (S100);
Calculating a Direct Intervention value of the TCS 100 by referring to the Tq Reference of the HCU 200 (S200);
Changing the engine and motor control subjects from the controller of the HCU 200 to the controller of the TCS 100 (S300);
When the operating bit of the TCS 100 becomes True, the torque command of the HCU 200 is ignored and the ECU 300 and the MCU 400 are controlled by the torque command of the TCS 100. Torque arbitration method of a hybrid vehicle, characterized in that.

The method according to claim 1,
After the control subject change step (S300), the controller of the conventional TCS 100 determines whether to stop the intervention of the TCS 100 in the same way as to terminate the intervention of the TCS 100 by determining the wheel slip and the vehicle acceleration. (S500);
Calculating a Tq Reference value of the HCU 200 to gradually recover torque from the Tq Intervetion final value of the TCS 100 (S600);
Operation of the TCS 100 Upon receiving a false bit, the engine and motor control subjects are transferred from the TCS 100 to the HCU 200 so that the ECU 300 and the MCU 400 can operate according to the Tq command of the HCU 200. Torque arbitration method of a hybrid vehicle, characterized in that it further comprises the step of changing (S700).