KR102247252B1 - 하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 변속 제어 장치에 관한 것으로, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 차량 정보를 센싱하는 센싱부; 및 리프트 풋 업(Lift Foot Up: LFU) 변속 시, 모터를 사용하여 변속기의 터빈 속도(Turbine Speed)의 기울기를 제어하며, 변속을 위한 목표 기어단과 터빈 스피드간의 슬립량을 계산하고, 지정된 최소 슬립량이 지정된 유지시간을 만족하면 변속을 완료하는 제어부;를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법{SHIFT CONTROLLING APPARATUS FOR HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 모터를 사용하여 LFU(Lift Foot Up) 변속을 제어할 수 있도록 하는, 하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배기가스 규제에 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle: HEV)가 제공되고 있다.
이러한 하이브리드 차량은 전기모터를 동력으로 하는 순수 전기 차량(Electric Vehicle: EV)와 연료전지 차량(Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV)를 포함하는 전기 차량의 한 분류이며, 구동모터와 엔진의 두 가지 이상의 동력원으로 동력을 공급받는다는 점에서 다른 전기차량과 구별된다.
본 실시예에 따른 하이브리드 차량은 구동모터와 엔진 두 가지 이상의 동력으로 구성된 차량을 의미하며, 넓은 의미에서 플러그인 하이브리드 차량(Plug in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)을 포괄한다.
상기 하이브리드 차량은 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 차량으로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있다.
이때, 동력원으로는 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 및 전기 에너지에 의해 구동되는 구동모터가 혼합되어 사용되며, 하이브리드 차량은 주행 상황에 따라 엔진과 구동모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력 토크가 제공될 수 있다.
예컨대 상기 하이브리드 차량은 AT(Automatic Transmission) 혹은 DCT(Dual Clutch Transmission)가 장착되는 TMED(Transmission Mounted Electric Device), 및 FMED(Flywheel Mounted Electric Device) 방식이 적용될 수 있다.
이러한 하이브리드 차량에서 주행 중 변속이 발생하면 HCU(Hybrid Control Unit)는 차량의 속도 등을 이용하여 변속 중 토크 제어를 하고, TCU(Transmission Control Unit)는 변속 시 변속기에 인가되는 토크와 변속 시작 RPM 및 엔진 클러치의 체결 상태에 따라 변속기 내 클러치 및 브레이크 요소 별 유압을 이용하여 현재 기어단의 유압 요소 해방 제어 및 목표 기어단의 유압요소 체결 제어를 하게 된다.
이에 따라 최근 하이브리드 차량에 적합한 다양한 변속 제어 방법이 개발되고 있으나, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 LFU(Lift Foot Up)에서의 변속감을 향상시킬 수 있는 개발되지 않고 있는 상황이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2018-0068153호(2018.06.21. 공개, 하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 모터를 사용하여 LFU(Lift Foot Up) 변속을 제어할 수 있도록 하는, 하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 장치는, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 차량 정보를 센싱하는 센싱부; 및 리프트 풋 업(Lift Foot Up: LFU) 변속 시, 모터를 사용하여 변속기의 터빈 속도(Turbine Speed)의 기울기를 제어하며, 변속을 위한 목표 기어단과 터빈 스피드간의 슬립량을 계산하고, 지정된 최소 슬립량이 지정된 유지시간을 만족하면 변속을 완료하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 가속 페달의 위치값을 바탕으로 리프트 풋 업(LFU) 변속을 체크하고, 리프트 풋 업 변속이면, SS(shift start) 단계(phase)로 진입하여, 상기 센싱부를 통해 지정된 복수의 차량 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 SS(shift start) 단계로 진입 후, 미리 지정된 제1 시간이 경과되면, SB(shift begin) 단계(phase)로 진입하고, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하되, 상기 SS(shift start) 단계(phase)에서 SB(shift begin) 단계(phase)까지는 변속을 위한 차량 정보를 수집하는 구간이며, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지는 실제 변속이 이루어지는 구간이며, 상기 SS 단계에서 SF 단계까지의 총 변속 시간은 미리 지정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 안정적으로 변속을 수행하기 위하여, 미리 지정된 패턴에 따라 변속기의 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하되, 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어는, 상기 제어부가 모터를 제어하여, 피드백 제어를 통해, 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율을 추종하도록 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 것을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, SB 단계에 진입하면, 제1 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시킨 후, 지정된 제2 시간까지는 제2 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키다가, 상기 지정된 제2 시간 이후로는 제3 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키는 패턴에 따라 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하는 것이며, 상기 제1 기울기는 수직 형태의 상승 기울기이고, 상기 제2 기울기는 수평 형태의 기울기이며, 상기 제3 기울기는 대각선 형태의 하강 기울기로서, 각 기울기의 크기는, 제1 기울기 > 제3 기울기 > 제2 기울기 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 중 목표 기어단과 현재의 터빈 속도(Turbine speed)간의 슬립량을 계산하고, 상기 계산한 슬립량이 지정된 최소 슬립량이 되고, 상기 최소 슬립량이 미리 지정된 시간 동안 유지하면 변속을 완료하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 방법은, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 제어부가 가속 페달의 위치값을 바탕으로 리프트 풋 업(LFU) 변속인지 체크하는 단계; 리프트 풋 업(LFU) 변속이면, 상기 제어부가 SS(shift start) 단계(phase)로 진입하여, 지정된 복수의 차량 정보를 검출하는 단계; 및 상기 SS(shift start) 단계로 진입 후, 미리 지정된 제1 시간이 경과되면, SB(shift begin) 단계(phase)로 진입하고, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 SS(shift start) 단계(phase)에서 SB(shift begin) 단계(phase)까지는 변속을 위한 차량 정보를 수집하는 구간이며, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지는 실제 변속이 이루어지는 구간이며, 상기 SS 단계에서 SF 단계까지의 총 변속 시간은 미리 지정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하기 위하여, 상기 제어부는, 미리 지정된 패턴에 따라 변속기의 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하되, 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어는, 상기 제어부가 모터를 제어하여, 피드백 제어를 통해, 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율을 추종하도록 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 것을 의미하는 것임을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하기 위하여, 상기 제어부는, SB 단계에 진입하면, 제1 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시킨 후, 지정된 제2 시간까지는 제2 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키다가, 상기 지정된 제2 시간 이후로는 제3 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키는 패턴에 따라 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하는 것이며, 상기 제1 기울기는 수직 형태의 상승 기울기이고, 상기 제2 기울기는 수평 형태의 기울기이며, 상기 제3 기울기는 대각선 형태의 하강 기울기로서, 각 기울기의 크기는, 제1 기울기 > 제3 기울기 > 제2 기울기 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하기 위하여, 상기 제어부는, 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 중 목표 기어단과 현재의 터빈 속도(Turbine speed)간의 슬립량을 계산하는 단계; 및 상기 계산한 슬립량이 지정된 최소 슬립량이 되고, 상기 최소 슬립량이 미리 지정된 시간 동안 유지하면 변속을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 모터를 사용하여 LFU(Lift Foot Up) 변속을 제어할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속 제어 장치가 적용된 TMED 타입 하이브리드 차량의 구성을 개략적으로 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 장치를 개략적으로 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 변속 단계(phase)별 터빈 속도와 가속도를 설명하기 위하여 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속 제어 장치가 적용된 TMED 타입 하이브리드 차량의 구성을 개략적으로 보인 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 변속 제어 장치가 적용된 TMED 타입 하이브리드 차량은, 모터와 엔진 사이에 클러치가 장착되며, 클러치 제어를 통해 모터로만 주행하는 EV 모드가 가능하다. 상기 EV 모드 구동이 가능한 TMED는 "hard type hybrid"라고도 부르며, 엔진의 시동을 걸어주는 HSG(Hybrid Starter Generator, 하이브리드 시동 발전기)가 있다. 이러한 TMED 방식의 하이브리드 자동차는 출발 및 저속 주행에서는 모터로만 주행하는 EV 모드로 주행한다.
그리고 고속 주행과 가속/등판 주행 시에는 모터가 엔진을 보조하여 모터와 엔진이 동시에 구동하게 되며, 엔진의 효율이 좋은 구간에서는 엔진으로만 주행하고, 주행 시 배터리가 부족할 때는 엔진을 통해 배터리를 충전하면서 주행할 수 있다. 또한 브레이크 페달을 밟거나 페달을 아무것도 밟지 않을 때는 회생제동 모드로 충전을 합니다. 또한 공회전 상태에서 고전압 배터리를 충전할 때는 HSG를 통해서 충전한다.
이때 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 상기 엔진을 제어하기 위한 엔진 제어기(ECU), 모터를 제어하기 위한 모터 제어기(MCU), 상기 변속기를 제어하기 위한 변속기 제어기(TCU), 및 상기 각 제어기(ECU, MCU, TCU)를 연계하여 하이브리드 차량을 제어하기 위한 하이브리드 제어기(HCU)를 포함할 수 있다.
참고로 상기 엔진은 연료를 연소시켜 동력을 발생시키며, 상기 HSG는 엔진을 시동시키거나, 엔진이 시동된 상태에서 제너레이터(Generator)로 작동하여 전기 에너지를 생성하며, 상기 클러치는 엔진과 모터(또는 모터발전기) 사이에 배치되어 엔진과 모터간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 상기 클러치는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진과 모터간의 동력을 연결하거나 차단한다.
상기 모터(또는 모터발전기)는 배터리에서 인버터를 통해 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키며, 상기 모터는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 회생 에너지를 배터리에 공급하여 충전한다.
상기 배터리는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 모터에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장되고, EV 모드나 HEV 모드에서 모터에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 모터에서 발전되는 전압으로 충전된다.
상기 변속기는 클러치의 결합 및 해제에 따라 결정되는 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 합이 입력 토크로 공급되며, 차속과 운행 조건에 따라 임의의 기어단이 선택되어 구동력을 구동휠에 출력함으로써 주행한다.
상기 도시되지 않은 엔진 제어기(ECU)는 네트워크를 통해 하이브리드 제기(HCU)와 연결되며, 하이브리드 제어기(HCU)와 연동되어 운전자의 요구토크 신호, 냉각수온, 엔진 회전수, 스로틀 밸브 개도, 흡기량, 산소량 및 엔진 토크 등 엔진 동작 상태에 따라 엔진의 전반적인 동작을 제어하며, 엔진 제어기(ECU)는 엔진의 동작 상태를 하이브리드 제어기(HCU)에 제공한다.
또한 모터 제어기(MCU)는 하이브리드 제어기(HCU)의 제어에 따라 모터의 구동 및 토크를 제어하고, 회생 제동 시 모터에서 발전되는 전압을 배터리에 저장하며, 운전자의 요구토크 신호와 차량의 주행 모드 및 배터리의 SOC(State Of Charge) 상태에 따라 모터의 전반적인 동작을 제어한다.
또한 변속기 제어기(TCU)는 엔진 제어기(ECU)와 모터 제어기(MCU)의 각 출력토크에 따라 변속비를 제어하고, 회생 제동량을 결정하는 등 변속기의 전반적인 동작을 제어하며, 변속기의 동작 상태를 하이브리드 제어기(HCU)로 제공한다.
또한 하이브리드 제어기(HCU)(이하에서는 간단히 제어부(120)로 기재할 수 있다)는 하이브리드 주행 모드 설정, 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기로서, 네트워크를 통해 연결된 하위 제어기들(예 : ECU, MCU, TCU)을 통합 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 장치를 개략적으로 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 장치는, TMED 타입 하이브리드 차량의 변속 제어를 위하여, 센싱부(110), 제어부(120), 및 변속기(130)를 포함한다.
상술한 바와 같이 상기 제어부(120)(또는 하이브리드 제어기(HCU))는, 하위 제어기들(예 : ECU, MCU, TCU)과 연계하여, 각 제어기들(예 : ECU, MCU, TCU)에 연결된 센싱부(110)를 통해 복수의 차량 정보(예 : 터빈 속도(RPM), 입력토크, 회생제동 토크, 차량 속도, 차량 가속도 등)를 센싱한다.
상기 변속기(130)는, 상기 제어부(120)(또는 하이브리드 제어기(HCU))의 제어에 따라, 모터로부터 전달되는 구동력에 의해 변속을 수행한다. 보다 구체적으로 상기 제어부(120)는 모터를 사용하여 터빈 스피드 기울기를 제어하며, 변속을 위한 목표 기어단과 터빈 스피드간의 슬립량을 계산하고, 지정된 최소 슬립(rpm)이 지정된 유지시간을 만족하는지 체크하여 변속을 수행한다. 여기서 터빈 스피드는 변속기의 입력축 속도를 의미하고, 목표 기어단은 실질적으로는 목표 기어단의 회전 속도(rpm)를 의미한다. 예컨대 변속 시점 발생 시 목표 기어단의 회전 속도가 계산되며, 이때 터빈 스피드(현재 기어단의 터빈 속도, rpm)와의 속도 차이가 발생되며, 이 속도 차이가 본 실시예에서 목표 기어단과 터빈 스피드간의 슬립량이라고 표현된다(도 4의 SB, SF 참조). 또한 최소 슬립량은 현재 터빈 스피드와 목표 기어단의 최전 속도 차이의 최소량을 의미하는 것으로, 일반적으로 최소 슬립량은 지정(설정)하여 사용된다. 참고로 목표 기어단의 회전속도는 다음(Next) 터빈 속도이며, 변속기 출력단의 속도(output speed)와는 다름에 유의한다.
이하 상기 제어부(120)의 동작에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 4는 상기 도 3에 있어서, 변속 단계(phase)별 터빈 속도와 가속도를 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 제어부(120)는 가속 페달의 위치값을 바탕으로 리프트 풋 업(Lift Foot Up: LFU) 변속인지 체크한다(S101).
상기 체크(S101) 결과, 리프트 풋 업 변속이면(S101의 예), 상기 제어부(120)는, SS(shift start) 단계(phase)로 진입하여(도 4 참조), 상기 센싱부(110)를 통해 복수의 차량 정보(예 : 터빈 속도(RPM), 입력토크, 회생제동 토크, 차량 속도, 차량 가속도 등)를 검출한다(S102).
그리고 상기 제어부(120)는 상기 SS 단계로 진입 후, 미리 지정된 시간(제1 시간)이 경과되면, SB(shift begin) 단계(phase)로 진입한다(S103).
여기서 상기 SS(shift start) 단계(phase)에서 SB(shift begin) 단계(phase)까지는 변속을 위한 차량 정보를 수집하는 구간이다. 그리고 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 실제 변속이 이루어지는 구간이며, 상기 리프트 풋 업 변속(LFU)의 감지(S101)로부터 실제 변속이 완료되기까지(즉, SF 단계까지)의 총 변속시간(즉, SS ~ SF까지의 시간)은 미리 지정된다.
따라서 상기 제어부(120)는 상기 지정된 총 변속시간(즉, SS ~ SF 단계까지의 시간) 내에서 안정적으로 변속을 수행하기 위하여, 미리 지정된 패턴에 따른 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행한다(S104)(도 4의 (b) 참조).
다만 도 4에 도시된 그래프는 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 그래프의 기울기(예 : 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율 그래프)가 일부 과장되게(즉, 수직으로) 도시되어 있으며, 이는 제어 가능한 범위 중 가장 큰 기울기(즉, 급경사)로 이해되어야 한다.
참고로 도 4의 (a)는 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화를 나타낸 그래프로서, SB 단계에서부터 변속이 완료될 때까지 지정된 기울기로 서서히 터빈 속도가 감소되는 상태를 나타낸 그래프이며, 도 4의 (b)는 시간에 대한 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율을 나타낸 그래프로서, 상단 그래프는 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율이며, 하단 그래프는 피드백 제어를 통해 상기 목표(target)에 추종하는 실제 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로서, SB 단계에 진입하면, 터빈 속도(Turbine Speed)를, 최대한 빠르게(제1 기울기 ①) 감속시킨 후, 지정된 시간(제2 시간)까지는 일정하게(제2 기울기 ②) 감속시키다가, 상기 지정된 시간(제2 시간) 이후로는 느리게(제3 기울기 ③) 감속시키는 그래프이며, 도 4의 (c)는 터빈 속도(Turbine Speed)를 제어하기 위한 모터의 제어 구간을 나타낸 그래프로서, 실제 변속이 이루어지는 구간(SB ~ SF 구간)에만 모터를 온(ON) 제어하는 것을 나타내는 그래프이다.
여기서 상기 제1 기울기는 수직 형태의 상승 기울기이고, 상기 제2 기울기는 수평 형태의 기울기이며, 상기 제3 기울기는 대각선 형태의 하강 기울기로서, 각 기울기의 크기는, 제1 기울기 > 제3 기울기 > 제2 기울기 이다.
상기와 같이 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어가 수행되면, 상기 제어부(120)는 모터를 사용하여, 피드백 제어를 통해, 상기 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율을 추종하도록 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행한다.
아울러 상기 제어부(120)는 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 중 목표 기어단(예 : 현재 기어단이 4단 이라면, 목표 기어단은 5단)과 터빈 속도(Turbine speed)간의 슬립량을 계산한다(S105).
상기 슬립량 계산을 통하여, 상기 계산한 슬립량이 지정된 최소 슬립량(rpm)이 되고, 상기 최소 슬립량이 미리 지정된 시간(즉, 지정된 유지시간) 동안 유지(만족)하면 변속을 완료한다(S106).
참고로 변속 제어에는 변속 완료에 대한 판단 로직이 있으며, 일반적으로 최소 슬립량으로 변속 완료를 판단하고 있다.
예컨대 변속 제어는 목표변속시작(SS)에서 실변속 시작(SB), 변속 완료(SF)까지 여러 단계(Phase)로 구분하여 제어하고 있으며, SB 시점 이후, 목표 기어단의 회전 속도(rpm)에 현재 터빈 스피드(rpm)가 최소 슬립량(즉, 설정치, rpm)을 일정시간(ms) 유지할 경우, 목표 기어단에 동기화가 사실상 완료되었다고 판단하여 변속 완료(SF)를 진행하게 된다. 따라서 만약 최소 슬립량 초과시 또는 일정시간 미유지시 변속 완료가 되지 않고 지연되는 것이다.
이에 따라 본 실시예에서 이미 상술한 바와 같이 슬립량은 현재 터빈 속도와 목표 기어단의 회전 속도의 차이를 의미하며, 지정된 최소 슬립량은 변속 중의 슬립량을 표현하고자 하는 것이 아니라 변속 완료를 판단하기 위해 지정된 설정치를 의미하는 것이며, 이에 따라 상기 최소 슬립량은, 단순히 슬립량과 구분되어, 목표 기어단의 회전수와 거의 동기화가 이루어진 정도로 매우 작은 값의 변속 완료를 판단하기 위해 지정된 설정치를 의미한다.
이때 상기 계산한 슬립량이 지정된 최소 슬립량(rpm)이 지정된 유지시간을 만족할 때 까지, S104 단계 내지 S106 단계를 반복하는 피드백 제어를 수행한다.
이에 따라 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율과 이를 추종하는 실제 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율간에 차이가 발생하게 되지만, 이러한 차이는 상기 피드백 제어를 통해 보완됨으로써, SF 단계에서는 최종적으로 변속이 안정적으로 완료된다.
상기와 같이 본 실시예는 모터의 빠른 응답성을 활용하여 터빈 속도(Turbine Speed)의 정밀 제어가 가능하며, 모터를 통해 터빈 속도(Turbine Speed)를 직접 제어어함으로써 변속 시간 단축 및 안정적인 변속을 통해 변속감을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
110 : 센싱부
120 : 제어부
130 : 변속기

Claims (11)

  1. TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 차량 정보를 센싱하는 센싱부; 및
    리프트 풋 업(Lift Foot Up: LFU) 변속 시, 모터를 사용하여 변속기의 터빈 속도(Turbine Speed)의 기울기를 제어하며, 변속을 위한 목표 기어단의 회전 속도와 터빈 스피드간의 슬립량을 계산하고, 지정된 최소 슬립량이 지정된 유지시간을 만족하면 변속을 완료하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    가속 페달의 위치값을 바탕으로 리프트 풋 업(LFU) 변속을 체크하고,
    리프트 풋 업 변속이면, SS(shift start) 단계(phase)로 진입하여, 상기 센싱부를 통해 지정된 복수의 차량 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 SS(shift start) 단계로 진입 후, 미리 지정된 제1 시간이 경과되면, SB(shift begin) 단계(phase)로 진입하고, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하되,
    상기 SS(shift start) 단계(phase)에서 SB(shift begin) 단계(phase)까지는 변속을 위한 차량 정보를 수집하는 구간이며, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지는 실제 변속이 이루어지는 구간이며,
    상기 SS 단계에서 SF 단계까지의 총 변속 시간은 미리 지정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제어부는,
    안정적으로 변속을 수행하기 위하여, 미리 지정된 패턴에 따라 변속기의 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하되,
    상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어는,
    상기 제어부가 모터를 제어하여, 피드백 제어를 통해, 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율을 추종하도록 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제어부는,
    SB 단계에 진입하면, 제1 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시킨 후, 지정된 제2 시간까지는 제2 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키다가, 상기 지정된 제2 시간 이후로는 제3 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키는 패턴에 따라 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하는 것이며,
    상기 제1 기울기는 수직 형태의 상승 기울기이고, 상기 제2 기울기는 수평 형태의 기울기이며, 상기 제3 기울기는 대각선 형태의 하강 기울기로서, 각 기울기의 크기는, 제1 기울기 > 제3 기울기 > 제2 기울기 인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 중 목표 기어단의 회전 속도와 현재의 터빈 속도(Turbine speed)간의 슬립량을 계산하고,
    상기 계산한 슬립량이 지정된 최소 슬립량이 되고, 상기 최소 슬립량이 미리 지정된 시간 동안 유지하면 변속을 완료하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
  7. TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 하이브리드 차량의 제어부가 가속 페달의 위치값을 바탕으로 리프트 풋 업(LFU) 변속인지 체크하는 단계;
    리프트 풋 업(LFU) 변속이면, 상기 제어부가 SS(shift start) 단계(phase)로 진입하여, 지정된 복수의 차량 정보를 검출하는 단계; 및
    상기 SS(shift start) 단계로 진입 후, 미리 지정된 제1 시간이 경과되면, SB(shift begin) 단계(phase)로 진입하고, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 SS(shift start) 단계(phase)에서 SB(shift begin) 단계(phase)까지는 변속을 위한 차량 정보를 수집하는 구간이며,
    상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지는 실제 변속이 이루어지는 구간이며,
    상기 SS 단계에서 SF 단계까지의 총 변속 시간은 미리 지정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하기 위하여,
    상기 제어부는,
    미리 지정된 패턴에 따라 변속기의 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하되,
    상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어는,
    상기 제어부가 모터를 제어하여, 피드백 제어를 통해, 목표(target) 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율을 추종하도록 상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 것을 의미하는 것임을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하기 위하여,
    상기 제어부는,
    SB 단계에 진입하면, 제1 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시킨 후, 지정된 제2 시간까지는 제2 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키다가, 상기 지정된 제2 시간 이후로는 제3 기울기에 따른 터빈 속도(Turbine Speed)의 변화율로 감속시키는 패턴에 따라 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기의 제어를 수행하는 것이며,
    상기 제1 기울기는 수직 형태의 상승 기울기이고, 상기 제2 기울기는 수평 형태의 기울기이며, 상기 제3 기울기는 대각선 형태의 하강 기울기로서, 각 기울기의 크기는, 제1 기울기 > 제3 기울기 > 제2 기울기 인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 SB(shift begin) 단계(phase)에서 SF(shift finish) 단계(phase)까지의 구간에서 변속을 수행하기 위하여,
    상기 제어부가,
    상기 터빈 속도(Turbine speed)의 기울기 제어를 수행하는 중 목표 기어단의 회전 속도와 현재의 터빈 속도(Turbine speed)간의 슬립량을 계산하는 단계; 및
    상기 계산한 슬립량이 지정된 최소 슬립량이 되고, 상기 최소 슬립량이 미리 지정된 시간 동안 유지하면 변속을 완료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
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