KR102417546B1

KR102417546B1 - 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법

Info

Publication number: KR102417546B1
Application number: KR1020170170475A
Authority: KR
Inventors: 소현준; 신정민; 임정빈; 임성엽; 이영준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2022-07-05
Also published as: KR20190070023A

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법에 관한 것으로서, 엔진 시동 및 발전을 위한 HSG가 엔진과 엔진 클러치 사이에 배치되어 엔진에 직결된 구조의 TMED 하이브리드 차량에서 토션 댐퍼 등 엔진 진동을 저감시킬 수 있는 기구의 삭제 내지 축소시 엔진 진동을 감쇄 및 저감할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 운전자 요구 토크를 만족시키는 엔진과 구동모터의 동력 분배를 통해 엔진 토크가 결정되는 단계; 상기 결정된 엔진 토크로부터 엔진 점화 토크를 예측하여 결정하는 단계; 엔진 회전수로부터 엔진 점화시기를 예측하여 결정하는 단계; 엔진에 직결된 HSG(Hybrid Starter and Generator)의 목표 토크가 결정되는 단계; 상기 결정된 엔진 점화 토크 예측 값과 상기 결정된 엔진 점화시기 예측 값으로부터 설정 정보를 이용하여 평균 엔진 점화 토크를 결정하는 단계; 상기 결정된 평균 엔진 점화 토크와 상기 결정된 HSG 목표 토크를 이용하여 엔진 진동 상쇄용 출력을 발생시키기 위한 HSG 토크 지령을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 HSG 토크 지령에 따라 HSG를 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법이 개시된다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법{Method for controlling engine vibration of hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 시동 및 발전을 위한 HSG가 엔진과 엔진 클러치 사이에 배치되어 엔진에 직결된 구조의 TMED 하이브리드 차량에서 토션 댐퍼 등 엔진 진동을 저감시킬 수 있는 기구의 삭제 내지 축소시 엔진 진동을 감쇄 및 저감할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감 제어 방법에 관한 것이다.

최근 연비가 우수한 전기 차량과 하이브리드 차량이 개발되어 주목을 받고 있다.

전기 차량은 모터만으로 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말하고, 하이브리드 차량은 엔진과 모터에 의해 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말한다.

이 중 하이브리드 차량에서는 주행 과정에서 차량을 구동하는 구동원인 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 작동시키느냐에 따라 최적의 토크를 출력할 수 있는 것은 물론 차량 연비의 극대화가 가능해진다.

하이브리드 차량은 엔진과 모터를 사용하여 다양한 구조로 구동계를 구성할 수 있는데, 일례로 엔진과 모터를 엔진 클러치를 통해 연결하고 모터 출력 측에 변속기를 연결한 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 하이브리드 시스템이 알려져 있다.

TMED 하이브리드 시스템은 차량 주행을 위한 구동원이 되는 엔진과 구동모터, 엔진과 구동모터 사이에 개재되는 엔진 클러치, 구동모터 출력 측에 연결된 변속기, 구동모터를 구동시키기 위한 인버터, 인버터를 통해 구동모터에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리를 포함한다.

이에 더하여 TMED 하이브리드 시스템은 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진으로부터 전달되는 회전력으로 발전을 수행하는 모터인 시동발전기, 즉 HSG(Hybrid Starter and Generator)를 포함할 수 있다.

HSG는 모터로 작동하거나 발전기로 작동하는데, 엔진과는 상시 동력 전달 가능하게 연결되어 있으므로 엔진 속도를 제어하는데 이용되기도 한다.

엔진 클러치는 접합 또는 해제 작동되어 엔진과 구동모터 사이를 동력 전달 가능하게 연결하거나 분리하며, 인버터는 모터 구동을 위해 배터리의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터에 인가한다.

변속기는 구동모터의 동력 또는 엔진과 구동모터의 복합 동력을 변속하여 구동축을 통해 구동휠로 전달하며, 자동변속기(Automatic Transmission,AT) 또는 DCT(Double Clutch Transmission)가 사용될 수 있다.

이와 같은 하이브리드 시스템을 탑재한 차량, 즉 HEV나 PHEV 등의 하이브리드 차량은 구동모터의 동력만을 이용하여 주행하는 순수 전기차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드, 또는 엔진의 동력과 구동모터의 동력을 복합적으로 이용하여 주행하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행할 수 있다.

예컨대, 운전자 요구 토크가 크면 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환이 이루어질 수 있고, 반대로 운전자 요구 토크가 작으면 HEV 모드에서 EV 모드로의 전환이 이루어질 수 있다.

또한, 차량의 제동시나 관성에 의한 타행 주행(coasting)시에는 차량의 운동에너지를 구동모터를 통해 회수하여 배터리를 충전하는 회생 모드가 수행되고, 회생 모드에서는 차량의 운동에너지를 차량 휠을 통해 전달받은 구동모터가 발전기로 작동하여 인버터를 통해 연결된 배터리를 충전한다.

한편, 통상의 TMED 하이브리드 시스템에서 시동모터 및 발전기로 사용하는 HSG는 풀리 및 벨트 또는 유성기어장치와 같은 동력전달장치를 통해 엔진과 상시 동력 전달 가능하게 연결될 수 있다.

최근에는 엔진과 구동모터/변속기(또는 엔진 클러치) 사이에 HSG를 배치한 TEMD 하이브리드 시스템이 알려져 있다.

즉, 동력 손실 저감 등의 목적으로 HSG를 동력축에 직접 연결하는 것이다.

도 1은 엔진과 구동모터 사이에 HSG를 배치한 TMED 하이브리드 시스템의 구성도로, 파워 트레인 구성을 살펴보면, 차량을 구동하기 위한 구동원이 되는 엔진(11)과 구동모터(14), 엔진(11)과 구동모터(14) 사이에 개재되는 엔진 클러치(13), 구동모터(14) 출력 측에 연결된 변속기(15)를 포함한다.

이에 더하여 엔진 시동 및 발전(배터리 충전)을 위한 HSG(12)가 엔진(11)과 엔진 클러치(13) 사이에 개재되고, 이때 HSG(12)의 회전축은 엔진 축과 상시 동력 전달 가능하게 직결된 구조로 되어 있다.

또한, TMED 하이브리드 시스템은, HSG(12)와 구동모터(14)를 구동시키기 위한 인버터(INV1,INV2)(16,17), 상기 인버터(INV1,INV2)(16,17)를 통해 HSG(12)와 구동모터(14)에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리(18), 배터리(18)와 인버터(INV1)(17) 사이에 배치되는 고전압 직류변환장치(High voltage DC-DC Conveter,HDC)(19)를 더 포함할 수 있다.

또한, 통상의 TMED 하이브리드 시스템에서 엔진 진동은 플라이 휠, 토션 댐퍼 등의 물리적 기구를 이용하여 엔진 토크를 평활화시킴으로써 제어할 수 있다.

그러나, 상기와 같이 엔진(11)과 구동모터(14) 사이에 HSG(12)를 집적시킨 TMED 하이브리드 시스템에서는 HSG(12)가 엔진(11)과 구동모터(14) 사이의 시스템 내부에 위치하므로 공간 협소의 문제가 발생한다.

이러한 공간 협소의 문제를 극복하기 위해 토션 댐퍼를 삭제하는 것을 고려할 수 있으나, 토션 댐퍼의 삭제시 엔진 진동을 제어할 수 없으며, 이에 토션 댐퍼 외에 엔진 진동을 감쇄 및 저감할 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 엔진 시동 및 발전(배터리 충전)을 위한 모터인 HSG가 엔진과 엔진 클러치 사이에 배치되어 엔진과 상시 동력 전달 가능하게 직결된 구조를 가지는 TMED 하이브리드 차량에서 토션 댐퍼 등 엔진 진동을 저감시킬 수 있는 기구의 삭제 내지 축소시 엔진 진동을 감쇄 및 저감할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 운전자 요구 토크를 만족시키는 엔진과 구동모터의 동력 분배를 통해 엔진 토크가 결정되는 단계; 상기 결정된 엔진 토크로부터 엔진 점화 토크를 예측하여 결정하는 단계; 엔진 회전수로부터 엔진 점화시기를 예측하여 결정하는 단계; 엔진에 직결된 HSG(Hybrid Starter and Generator)의 목표 토크가 결정되는 단계; 엔진 점화 토크 및 엔진 점화시기와 평균 엔진 점화 토크 간의 상관 관계를 정의하고 있는 설정 정보를 이용하여, 상기 결정된 엔진 점화 토크 예측 값과 상기 결정된 엔진 점화시기 예측 값으로부터 평균 엔진 점화 토크를 결정하는 단계; 상기 결정된 평균 엔진 점화 토크와 상기 결정된 HSG 목표 토크를 이용하여 엔진 진동 상쇄용 출력을 발생시키기 위한 HSG 토크 지령을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 HSG 토크 지령에 따라 HSG를 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법에 의하면, 엔진 점화 토크와 엔진 점화시기에 관한 정보를 예측하여 취득하고, 상기 취득된 정보를 기초로 엔진 진동 상쇄용 출력을 발생시키도록 HSG의 작동을 제어함으로써, 토션 댐퍼 등 엔진 진동을 저감시킬 수 있는 기구의 삭제 내지 축소시에도 엔진 진동을 효과적으로 감쇄 및 저감시킬 수 있게 된다.

도 1은 엔진과 엔진 클러치 사이에 HSG가 배치된 TMED 하이브리드 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 엔진 점화시 발생 토크를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에서 엔진과 모터의 발생 토크를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 엔진 진동 저감 제어시 HSG의 토크 지령을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명에서 구동 또는 회생시 엔진 진동 저감을 위한 HSG의 토크 지령을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 엔진 진동 저감을 위한 제어 과정을 나타낸 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 엔진 시동 및 발전(배터리 충전)을 위한 모터인 시동발전기, 즉 HSG(Hybrid Starter and Generator)가 엔진과 엔진 클러치 사이에 설치되어 엔진과 상시 동력 전달 가능하게 직결된 구조를 가지는 TMED 하이브리드 차량에서 토션 댐퍼 등 엔진 진동을 저감시킬 수 있는 기구의 삭제 내지 축소시 엔진 진동을 감쇄 및 저감할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감 제어 방법을 제공하고 하는 것이다.

이하의 설명에서 하이브리드 시스템의 구성에 대해서는 도 1을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 플라이 휠, 토션 댐퍼 등 엔진 진동을 저감시킬 수 있는 기구의 삭제 내지 축소함으로써 야기될 수 있는 엔진 진동의 문제를 개선하기 위해 엔진(11)과 직결된 모터인 HSG(12)의 토크 제어를 이용하여 엔진 진동을 감쇄 및 저감하는 것에 주된 특징이 있다.

상기 HSG(12)는 시동모터와 발전기의 기능을 통합한 모터로서, 엔진(11)과 구동모터 사이에 집적된 모터이며, 더욱 상세히는 엔진(11)과 엔진 클러치(13) 사이의 동력축에 설치되어 엔진에 직결된 구조를 가지는 모터이고, 이에 엔진(11)의 회전축과 HSG(12)의 회전축이 일체의 축을 이루도록 연결된 구조를 가진다.

상기 HSG(12)는 엔진(11)에 직결되어 있기 때문에 HSG(12)의 회전위치 및 속도는 엔진(11)의 회전위치 및 속도와 동일한 상태, 즉 항상 동기화된 상태를 나타낸다.

따라서, 엔진 진동을 제어할 HSG의 토크를 빠르게 제어하면 엔진의 점화 토크를 상쇄할 수 있다.

도 2는 엔진 점화시 발생 토크를 나타내는 도면으로서, 엔진(11)의 점화 토크는 상사점 전후의 일정 각 범위에서 발생하는 강한 토크를 의미한다.

하이브리드 차량에서 주로 사용되는 4기통 엔진은 각 기통에서 2회전당 1회의 점화가 발생하고, 4기통 전체 시스템은 1회전에 2회의 점화가 발생한다.

또한, 720도의 회전을 하는 동안 각 기통은 각 1회씩 점화를 마쳐 한 사이클을 이룬다.

4기통 엔진에서는 점화가 일어나는 순간 강한 폭발력이 발생하며, 엔진의 상사점을 기준으로 크랭크각으로 약 -20도 ~ 60도의 범위에서 엔진의 점화 토크가 발생하게 된다.

엔진 점화에 의한 폭발력은 도 2와 같은 형태를 나타내며, 강한 폭발력 및 강한 점화 토크를 포함하는 엔진 토크는 통상 토션 댐퍼 등의 장치에 의해 비교적 평탄한(flat) 토크 형태로 변하게 된다.

본 발명에서는 하이브리드 시스템을 콤팩트하게 구성하기 위해 엔진의 토션 댐퍼를 삭제하고, 대신 엔진(11)과 직결된 HSG(12)를 이용하여 엔진 토크의 변동을 줄임으로써 엔진 진동 및 이의 부수적인 충격을 최소화한다.

이를 위해 점화로 인한 진동 및 토크 변동이 나타나는 엔진 회전축에 힘으로 작용할 수 있는 HSG(12)의 출력 토크를 제어하는데, 통상의 하이브리드 시스템에 장착되는 HSG(12)는 8쌍의 N극과 S극을 가지는 모터로서(도 3 참조), 기계적 1회전에 전기적 8회전을 하게 된다.

따라서, 엔진(11)의 1회 점화시간 동안에 HSG(12)는 전기적 4회전을 한다.

또한, 엔진(11)과 HSG(12)는 직결되어 있기 때문에 엔진의 회전위치와 HG의 회전위치는 고정되어 있으며(엔진과 모터는 동일한 회전각을 갖도록 양측이 서로 고정되어 있음), 엔진(11)과 HSG(12)의 회전속도 또한 항상 동일하다.

엔진(11)은 상위 제어기인 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, 이하 'HCU'라 칭함)의 동력 분배 신호를 받은 엔진 제어기(Engine Control Unit, 이하 'ECU'라 칭함)에 의해 출력이 제어된다.

이때, HCU는 분배된 동력(토크)을 출력하도록 엔진(11)과 구동모터(14)를 제어하기 위한 동력 분배 신호, 즉 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 ECU와 MCU(Motor Control Unit)에 각각 전달한다.

또한, HSG 제어기는 HSG(12)와 동일한 회전각을 갖는 엔진(11)의 회전위치와 회전속도를 정확하게 알 수 있으며, HCU에서 동력 분배 신호를 전달받을 수 있으므로, 엔진 점화 시기 및 폭발력의 크기를 예측하는 것이 가능하다.

따라서, 엔진 점화각을 기준으로 하여 진동 상쇄용 출력을 생성하도록 HSG(12)를 제어하게 되면 엔진(11)의 진동을 저감할 수 있다.

도 3은 본 발명에서 엔진(11)과 HSG(12)의 발생 토크를 예시한 것으로, 예시된 바와 같이, 4기통 엔진(11)의 1회전마다 2회의 점화가 이루어지고, HSG(12)가 8쌍의 N극과 S극을 가지는 8극 모터인 경우 엔진(11) 및 HSG(12)가 기계적 1회전을 할 때 HSG(12)가 전기적 8회전을 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 제어 방법에 의거 HSG의 출력 토크에 의해 엔진 토크가 평탄해지는(flat) 상태를 개념적으로 보여주고 있으며, 8극 모터인 HSG에서 N-S 극성 변화로 인해 토크 변동이 발생하여 엔진 토크가 평탄해질 수 있고, 엔진 진동이 감쇄 내지 저감될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 엔진 진동 저감 제어시 HSG의 토크 지령을 예시한 도면이고, 도 5는 구동 또는 회생시 HSG의 토크 지령을 예시한 도면이다.

도 4는 목표 토크가 0일 때를, 도 5는 목표 토크가 양(+)의 토크이거나 음(-)의 토크인 경우를 나타낸다.

엔진(11)과 HSG(12)는 회전각이 서로 고정되어 있고, 양측의 회전위치 및 회전속도가 서로 동일하므로, 엔진(11)이 180도의 기계적 회전을 할 때, HSG(12) 또한 180도의 기계적 회전을 한다.

또한, 상기와 같이 180도의 기계적 회전을 할 때, HSG(12)는 도 4 및 도 5와 같이 양(+)의 토크 발생과 음(-)의 토크 발생을 반복하며, 이때 HSG(12)가 전기적 4회전을 하게 된다.

이와 같이 전기적 4회전을 하는 동안 HSG(12)는 음(-)의 토크와 양(+)의 토크를 반복하여 출력하고, 이때 HSG(12)의 토크 지령의 크기는 다음과 같다.

HSG(12)의 토크를 이용하여 엔진(11)의 진동을 상쇄하기 위해서는 HSG가 음(-)의 토크를 출력해야 하고, 목표 토크가 0일 때 도 4에서와 같이 HSG의 토크 지령에 있어서 HSG의 음의 토크 구간의 적분 크기는 엔진의 점화 토크의 적분 크기와 같다(① = ②).

또한, 목표 토크가 0인 경우, 도 4에서와 같이 엔진의 점화 토크의 출력이 발생하지 않는 구간에서의 HSG의 양의 토크 구간의 적분 크기가 상기 HSG의 음의 토크 구간의 적분 크기와 동일하다(② = ③).

그리고, 목표 토크가 양의 방향(구동) 또는 음의 방향(회생)으로 이동할 경우 HSG의 토크 지령은 목표 토크의 크기만큼 상하로 이동(Shift)한다.

도 6은 본 발명에 따른 엔진 진동 저감을 위한 제어 과정을 나타낸 순서도이다.

위에서 HSG(12)의 음의 토크 구간의 적분 크기가 엔진(11)의 점화 토크의 적분 크기와 같고(①의 면적 = ②의 면적), HSG의 양의 토크 구간의 적분 크기가 HSG의 음의 토크 구간의 적분 크기와 동일함을 설명하였다(②의 면적 = ③의 면적).

이를 적용하기 위해서는 엔진의 1회 점화시 발생하는 점화 토크를 알아야 한다.

엔진(11)의 점화 토크는 도 4 및 도 5에서와 같이 곡선 형태를 나타내는 값이지만, 본 발명에서는 평탄한(flat) HSG(12)의 토크 지령을 결정하기 위해 엔진 1회 점화시 평균적인 엔진 점화 토크의 크기를 계산한 뒤, 계산된 평균 엔진 점화 토크와 구간 1, 2에 해당하는 회전각 위치를 이용하여 HSG의 음(-) 및 양(+)의 토크 지령을 각각 산출한다.

먼저, 공지의 과정으로서, 운전자의 운전 조작에 따라 요구 토크가 결정되면(S11), 상위 제어기인 HCU에서는 운전자 요구 토크를 만족시키는 엔진(11)과 구동모터(14)의 동력 분배가 이루어진다(S12).

즉, HCU가 동력 분배의 결과로서 운전자 요구 토크를 만족하는 동력 분배 값인 엔진 토크와 구동모터 토크를 계산하고, 상기 계산된 엔진 토크로부터 1회 점화시의 엔진 점화 토크 크기를 예측하여 계산한다(S12).

또한, 엔진 회전수(rpm)에 따라 엔진 점화 시기의 차이가 있으므로 ECU(엔진 제어기) 또는 HSG 제어기(MCU가 될 수 있음)가 엔진 회전수로부터 도 4 및 도 5에 나타낸 바의 엔진 점화시기(도 2 내지 4에서 '엔진 점화시점')(또는 점화각)를 예측하여 결정한다.

여기서, 엔진 회전수는 HSG의 회전수와 동일하므로, ECU가 엔진 회전수로부터 엔진 점화시기(또는 점화각)를 결정하거나, HSG 제어기가 HSG의 회전수로부터 엔진 점화시기(또는 점화각)를 결정하는 것이 가능하다(S12).

다음으로, 공지의 과정으로서, HCU에서 HSG 목표 토크가 결정되고(S12), 이와 함께 HCU는 상기 계산된 엔진 점화 토크 예측 값과, ECU에서 결정된 후 전달된 상기 엔진 점화시기(또는 점화각)의 예측 값으로부터 설정 정보를 이용하여 평균 엔진 점화 토크 값을 산출한다(S13).

여기서, 설정 정보는 HCU에 미리 입력 및 저장되어 사용되는 것으로서, 엔진 점화 토크 및 엔진 점화시기와 평균 엔진 점화 토크 간의 상관 관계를 정의하고 있는 맵 또는 수식이 될 수 있다.

이어 HCU는 센서에 의해 검출되는 HSG의 현재 회전각 위치로부터 HSG의 회전위치가 도 4 및 도 5의 구간 1과 구간 2 중 어느 하나에 위치하는지를 판별하고(S14), 이어 구간 1과 구간 2에 대한 HSG의 토크 지령을 산출한다.

여기서, HSG의 회전각은 엔진의 회전각과 동일하므로, 센서에 의해 검출된 엔진의 회전각 정보를 HCU가 센서로부터 직접 입력받거나 ECU로부터 입력받아 HSG의 회전각 정보로 이용한다.

또는 HCU가 HSG의 회전각을 검출하는 센서로부터 검출된 HSG의 회전각을 직접 입력받거나 HSG 제어기(또는 MCU)를 통해 입력받아 이용할 수 있다.

그리고, HCU에서 구간 1은 엔진 회전각을 기준으로 하는 엔진 점화 1 사이클 구간 중 엔진 점화 토크가 발생하는 구간으로서, 상기 결정된 엔진 점화시기(또는 점화각)의 예측 값으로부터 정해질 수 있으며, 엔진 점화시기를 중심으로 하여 정해지는 엔진 회전각 범위 또는 엔진 점화시기에 관계된 엔진 점화각을 기준으로 하여 정해지는 엔진 회전각 범위의 구간으로 정의될 수 있다.

상기 구간 2는 엔진 회전각을 기준으로 구간 1과 구분되는 구간으로, 1회 점화 사이클 구간 중 구간 1을 제외한 나머지 구간으로 정해질 수 있다.

또한, HCU는 HSG의 회전위치로부터 회전각을 기준으로 구분된 구간을 판별하여, 만약 HSG의 회전위치가 구간 1에 위치할 경우, HSG의 토크가 양(+)의 토크인 엔진 토크를 상쇄시킬 수 있는 역 토크가 되어야 하므로, 즉 음(-)의 토크여야 하므로, HSG의 토크 지령을 음의 토크 값인 ' - 평균 엔진 점화 토크 + 목표 토크'로 결정한다(S15).

반면, HSG의 토크가 엔진 토크를 평탄하게 만들어줄 수 있어야 하고, 더불어 구간 1에서 엔진 토크의 역방향 토크인 음(-)의 토크를 HSG가 발생시키므로, 구간 2에서는 엔진 진동을 감쇄 및 저감하고 평탄하게 만들어주기 위해 HSG의 토크 지령이 양(+)의 토크여야 한다.

또한, 도 4에서 '②의 면적 = ③의 면적'의 관계이므로, HSG의 회전위치가 구간 2에 위치할 경우에는 엔진 진동의 감쇄 및 저감을 위한 HSG의 토크 지령은 '평균 엔진 점화 토크 ×(구간 1의 회전각 변화량/구간 2의 회전각 변화량) + 목표 토크'로 정해진다(S16).

결국, HSG 제어기가 HCU로부터 전달된 토크 지령에 따라 인버터를 제어하여 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같은 토크 지령에 상응하는 토크가 출력되도록 HSG를 제어하면 엔진 진동을 감쇄 및 저감시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

11 : 엔진
12 : HSG
13 : 엔진 클러치
14 : 구동모터
15 : 변속기
16, 17 : 인버터
18 : 직류변환장치(HDC)

Claims

운전자 요구 토크를 만족시키는 엔진과 구동모터의 동력 분배를 통해 엔진 토크가 결정되는 단계;
상기 결정된 엔진 토크로부터 엔진 점화 토크를 예측하여 결정하는 단계;
엔진 회전수로부터 엔진 점화시기를 예측하여 결정하는 단계;
엔진에 직결된 HSG(Hybrid Starter and Generator)의 목표 토크가 결정되는 단계;
엔진 점화 토크 및 엔진 점화시기와 평균 엔진 점화 토크 간의 상관 관계를 정의하고 있는 설정 정보를 이용하여, 상기 결정된 엔진 점화 토크 예측 값과 상기 결정된 엔진 점화시기 예측 값으로부터 평균 엔진 점화 토크를 결정하는 단계;
상기 결정된 평균 엔진 점화 토크와 상기 결정된 HSG 목표 토크를 이용하여 엔진 진동 상쇄용 출력을 발생시키기 위한 HSG 토크 지령을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 HSG 토크 지령에 따라 HSG를 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 HSG가 엔진과 엔진 클러치 사이에 배치되고 상기 HSG의 회전축이 상기 엔진의 회전축에 일체의 축을 이루도록 연결되어 엔진의 회전축과 상시 동력 전달 가능하게 직결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 HSG 토크 지령을 결정하는 단계는,
상기 결정된 엔진 점화시기 예측 값으로부터 엔진 점화 1 사이클 구간 중 회전각을 기준으로 엔진 점화 토크 발생 구간인 구간 1과, 상기 엔진 점화 1 사이클 구간 중 상기 구간 1을 제외한 구간 2를 구분하는 단계;
센서에 의해 검출되는 HSG의 현재 회전각 위치가 상기 구간 1과 구간 2 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 단계; 및
상기 평균 엔진 점화 토크와 상기 목표 토크를 이용하여 상기 구간 1과 구간 2 중 상기 HSG의 현재 회전각 위치가 속하는 구간에 해당하는 HSG 토크 지령을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 HSG의 현재 회전각 위치가 구간 1에 속하는 경우 구간 1에 해당하는 토크 지령은 음의 토크 값인 ' - 평균 엔진 점화 토크 + 목표 토크'의 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 HSG의 현재 회전각 위치가 구간 2에 속하는 경우 구간 2에 해당하는 토크 지령은 '평균 엔진 점화 토크 ×(구간 1의 회전각 변화량/구간 2의 회전각 변화량) + 목표 토크'의 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 엔진 점화 토크 발생 구간인 구간 1은, 엔진 점화시기를 중심으로 하여 정해지는 엔진 회전각 범위, 또는 엔진 점화시기에 관계된 엔진 점화각을 기준으로 하여 정해지는 엔진 회전각 범위의 구간인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 진동 저감을 위한 제어 방법.