KR102621562B1 - 하이브리드 차량의 발진 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 발진 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 가속 의지를 반영하기 위한 발진 제어 모드로의 진입을 판단한 후, 엔진과 모터 속도와의 동기화 및 엔진 클러치 락업 과정, 슬립 요소에 대한 슬립 제어 과정, 엔진 프리 부스팅 제어 과정, 변속기 입력단에 입력되는 토크를 조절하는 테이크업 제어 및 슬립 요소에 대한 락업 과정 등을 통하여, 엔진 및 모터 동력을 이용하는 HEV 모드로 발진할 수 있도록 함으로써, 하이브리드 차량의 발진 가속성능을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

하이브리드 차량의 발진 제어 방법{LAUNCH CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 발진 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 가속의지를 반영하여 차량의 발진 가속 성능을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 발진 제어 방법에 관한 것이다.
첨부한 도 1 내지 도 3의 동력전달 계통도에 도시된 바와 같이, 하이브리드 차량의 파워트레인은 엔진(10) 및 모터(20), 엔진(10)과 모터(20) 사이에 배열되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 엔진 클러치(30)와, 동력을 주행용 구동축(60)으로 변속하여 출력하는 변속기(40)와, 엔진(10)의 크랭크 풀리와 연결되어 엔진 시동 및 발전을 하는 시동발전기(50, HSG: Hybrid Starter Generator)와, 모터(20) 및 시동발전기(50)에 충방전 가능하게 연결되는 배터리(70) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 변속기의 입력단에는 슬립(slip) 요소로서, 도 1에서 보듯이 5단 이상의 고단 변속을 구현하기 위한 듀얼 클러치(40-1), 또는 도 2에 보듯이 변속기에 입력되는 동력을 단속하기 위한 단일 클러치(40-2), 또는 도 3에서 보듯이 유체 클러치의 일종인 토크 컨버터(40-3)가 연결될 수 있다.
이러한 하이브리드 차량은 모터 토크만을 이용하는 EV 모드(electric vehicle mode)와, 엔진의 토크를 주 토크로 하면서 모터의 토크를 보조 토크로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode)와, 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생 제동 모드(regenerative braking mode) 등과 같은 주행 모드를 제공한다.
이와 같이, 상기 하이브리드 차량은 대개 EV 모드로 발진을 하고, 가속 중에 엔진 시동 및 속도 제어를 하여 엔진 클러치를 결합한 후, 엔진의 출력을 변속기를 통해 구동축으로 전달하고 있지만, 상기 변속기의 입력 허용 토크가 모터의 최대 토크보다 크고, 변속기의 입력 허용 최대 토크가 차량 바퀴에 그대로 전달되어 발진 성능을 향상시킬 수 있다면, EV 모드로 차량을 발진하는 것에 비하여 모터와 엔진의 토크를 변속기의 입력 허용 최대 토크에 맞추어 출력을 하는 것이 가속 성능에 유리할 것이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 가속 의지를 반영하기 위한 발진 제어 모드로의 진입을 판단한 후, 엔진과 모터 속도와의 동기화 및 엔진 클러치 락업 과정, 슬립 요소에 대한 슬립 제어 과정, 엔진 프리 부스팅 제어 과정, 변속기 입력단에 입력되는 토크를 조절하는 테이크업 제어 및 슬립 요소에 대한 락업 과정 등을 통하여, HEV 모드로 발진할 수 있도록 함으로써, 하이브리드 차량의 발진 가속성능을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 모터와 변속기 사이에 슬립 제어가 가능한 슬립 요소를 갖는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법에 있어서, 엔진 시동이 오프된 상태에서 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 HCU에서 확인하는 단계; 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정되면, ECU에 의하여 엔진 시동 및 엔진 속도 제어가 이루어지는 단계; 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어가 TCU에 의하여 이루어지는 단계; 상기 ECU에서 엔진 속도와 모터 속도가 동기화되거나, 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 일정 범위 이하이면 엔진 클러치를 락업시키는 단계; 상기 엔진 클러치가 락업되면, 상기 ECU에 의하여 모터에 의한 배터리 충전이 가능한 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅 제어가 이루어지는 단계; 상기 TCU에서 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 테이크업 제어를 수행하는 단계; 및 상기 테이크 업 제어 과정이 종료되면, 상기 TCU에서 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 HCU는 주행 모드는 EV 모드 상태, 엔진은 오프 상태, 모터 속도는 제로(0) 상태, 엔진 클러치는 오픈 상태, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태임을 만족하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 가속페달 온 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 주행모드 선택 스위치가 스포츠 모드로 선택된 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 ECU에 의한 엔진 시동 및 엔진 속도 제어는 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태로 유지되고, 엔진 클러치는 오픈 상태로 유지되는 상태에서 엔진 크랭킹 후에 엔진이 미리 설정된 토크를 출력할 수 있는 엔진 목표 속도로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어는 엔진 클러치가 오픈된 상태에서 상기 TCU에 의하여 슬립 요소가 락업(lock up) 상태에서 슬립(slip) 상태로 전환되어 이루어지고, 상기 슬립 요소가 슬립 상태가 되면 MCU에 의한 모터 속도 제어에 의하여 모터 속도가 엔진 목표 속도에 맞게 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 변속기로부터 구동축으로 전달하는 전달 토크는 0Nm 또는 차량이 크립(creep) 발진할 수 있는 토크로 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진 프리 부스팅 제어 단계에 의하여 모터는 엔진 토크를 이용하여 배터리 충전을 위한 발전 구동을 하는 동시에 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 구동축으로 크립 발진 가능한 토크를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 테이크 업 제어를 수행하는 단계는 상기 TCU에서 변속기 입력단에 입력되는 토크의 상승 기울기를 결정하는 과정과, 결정된 토크의 상승 기울기로 변속기 입력단에 입력되는 토크를 운전자 요구토크까지 상승시키는 과정으로 진행되고, 상기 TCU에서 결정되는 토크의 상승 기울기는 모터 토크의 상승 기울기를 제어하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계는 변속기 입력단에 입력되는 토크가 운전자 요구토크까지 상승됨과 함께 모터 속도와 변속기 입력단의 속도가 동기화된 것으로 확인될 때 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 모터와 변속기 사이에 슬립 제어가 가능한 슬립 요소를 갖는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법에 있어서, 엔진이 온 상태이면서 아이들 상태에서 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 HCU에서 확인하는 단계; 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정되면, ECU에 의하여 엔진 속도 제어가 이루어지는 단계; 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어가 TCU에 의하여 이루어지는 단계; 상기 ECU에서 엔진 속도와 모터 속도가 동기화되거나, 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 일정 범위 이하이면 엔진 클러치를 락업시키는 단계; 상기 엔진 클러치가 락업되면, 상기 ECU에 의하여 모터에 의한 배터리 충전이 가능한 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅 제어가 이루어지는 단계; 상기 TCU에서 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 테이크업 제어를 수행하는 단계; 및 상기 테이크 업 제어 과정이 종료되면, 상기 TCU에서 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 HCU는 주행 모드는 EV 모드 상태, 엔진의 온 상태 및 아이들 상태, 모터 속도는 제로(0) 상태, 엔진 클러치는 오픈 상태, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태임을 만족하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 가속페달 온 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 주행모드 선택 스위치가 스포츠 모드로 선택된 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 ECU에 의한 엔진 속도 제어는 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태로 유지되고, 엔진 클러치는 오픈 상태로 유지되는 상태에서 엔진이 미리 설정된 토크를 출력할 수 있는 엔진 목표 속도로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어는 엔진 클러치가 오픈된 상태에서 상기 TCU에 의하여 슬립 요소가 락업(lock up) 상태에서 슬립(slip) 상태로 전환되어 이루어지고, 상기 슬립 요소가 슬립 상태가 되면 MCU에 의한 모터 속도 제어에 의하여 모터 속도가 엔진 목표 속도에 맞게 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 변속기로부터 구동축으로 전달하는 전달 토크는 0Nm 또는 차량이 크립(creep) 발진할 수 있는 토크로 출력되는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진 프리 부스팅 제어 단계에 의하여 모터는 엔진 토크를 이용하여 배터리 충전을 위한 발전 구동을 하는 동시에 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 구동축으로 크립 발진 가능한 토크를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 테이크업 제어를 수행하는 단계는 상기 TCU에서 변속기 입력단에 입력되는 토크의 상승 기울기를 결정하는 과정과, 결정된 토크의 상승 기울기로 변속기 입력단에 입력되는 토크를 운전자 요구토크까지 상승시키는 과정으로 진행되고, 상기 TCU에서 결정되는 토크의 상승 기울기는 모터 토크의 상승 기울기를 제어하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계는 변속기 입력단에 입력되는 토크가 운전자 요구토크까지 상승됨과 함께 모터 속도와 변속기 입력단의 속도가 동기화된 것으로 확인될 때 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, EV 모드 설정 상태에서 운전자의 가속 의지를 반영하기 위한 발진 제어 모드로의 진입을 판단한 후, 엔진 시동 과정, 엔진과 모터 속도와의 동기화 및 엔진 클러치 락업 과정, 슬립 요소에 대한 슬립 제어 과정, 그리고 변속기 입력단에 입력되는 토크를 조절하는 테이크 업 제어 및 슬립 요소에 대한 락업 과정 등을 통하여, HEV 모드로 발진할 수 있도록 함으로써, 차량의 발진 가속성능을 향상시킬 수 있고, 차량의 최대 가속도 발생 지연 시점을 앞당길 수 있다.
둘째, 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 엔진 시동이 걸려 있는 상태에서 발진을 하고자 하는 경우에도 운전자의 가속 의지를 반영하기 위한 발진 제어 모드로의 진입을 판단한 후, 엔진과 모터 속도와의 동기화 및 엔진 클러치 락업 과정, 슬립 요소에 대한 슬립 제어 과정, 그리고 변속기 입력단에 입력되는 토크를 조절하는 테이크 업 제어 및 슬립 요소에 대한 락업 과정 등을 통하여, HEV 모드로 발진할 수 있도록 함으로써, 차량의 발진 가속성능을 향상시킬 수 있고, 차량의 최대 가속도 발생 지연 시점을 앞당길 수 있다.
셋째, 엔진 프리 부스팅 제어를 통하여 상승된 엔진 토크를 모터에서 회수하여 발전하고, 발전된 전기에너지를 배터리에 저장하여 충전 효율 및 전체 시스템 효율을 향상시킬 수 있고, 엔진의 토크 발생 지연(예, 터보 엔진을 사용하는 경우 터보랙)을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 하이브리드 차량의 파워트레인 구성을 도시한 동력전달 계통도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 위한 제어기 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 도시한 속도 및 토크 선도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 단계별로 구분한 도표,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 도시한 순서도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 도시한 속도 및 토크 선도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 단계별로 구분한 도표.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조로 전술한 바와 같이, 하이브리드 차량의 파워트레인은 엔진(10) 및 모터(20), 엔진(10)과 모터(20) 사이에 배열되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 엔진 클러치(30)와, 동력을 주행용 구동축(60)으로 변속하여 출력하는 변속기(40)와, 엔진(10)의 크랭크 풀리와 연결되어 엔진 시동 및 발전을 하는 시동발전기(50, HSG: Hybrid Starter Generator)와, 모터(20) 및 시동발전기(50) 에 충방전 가능하게 연결되는 배터리(70) 등을 포함하여 구성될 수 있고, 상기 변속기(40)의 입력단에는 슬립 제어가 가능한 슬립(slip) 요소로서, 도 1에서 보듯이 5단 이상의 고단 변속을 구현하기 위한 듀얼 클러치(40-1), 또는 도 2에 보듯이 변속기에 입력되는 동력을 단속하기 위한 단일 클러치(40-2), 또는 도 3에서 보듯이 유체 클러치의 일종인 토크 컨버터(40-3)가 연결될 수 있다.
본 발명은 위와 같이 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 운전자의 가속 의지를 반영한 발진 제어를 통하여 발진 가속성능을 향상시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있고, 이를 위한 제어 주체로서 도 4에 도시된 바와 같이 하위 제어기로서 엔진 및 엔진클러치를 제어하는 ECU(101, Engine Control Unit)와, 모터 및 시동 발전기를 제어하는 MCU(102, Motor Control Unit)과, 변속기 및 슬립 요소를 제어하는 TCU(103, Transmission Control Unit)를 포함하고, 상위 제어기로서 하위 제어기에 대한 전반적인 제어(예를 들어, 엔진 및 모터가 출력해야 하는 토크 지령, 또는 엔진의 목표 속도 지령 등을 출력)를 담당하는 HCU(100, Hybrid Control Unit)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 상기 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량이 EV 모드 설정 상태에서 발진 제어 모드(launch control mode)에 의하여 HEV 모드로 발진할 수 있도록 한 것으로서, 이를 위한 참조 도면으로서 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 도시한 속도 및 토크 선도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 단계별로 구분한 도표이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 엔진 시동이 오프된 상태에서 운전자의 발진 제어 모드(launch control mode)로의 진입 의지를 확인한다(도 5 및 도 6의 ① 구간 참조)
이를 위해, 상기 HCU(100)에서 엔진 시동이 오프된 상태에서 차량이 정차 상태이고, 엔진 클러치가 오픈 상태임을 확인한 후(S101), 운전자의 가속 의지 즉, 운전자의 발진 제어 모드(launch control mode)로의 진입 의지를 확인한다(S102).
더욱이, 운전자의 발진 제어 모드(launch control mode)로의 진입 의지를 확인하기 위한 전제 조건으로서, 상기 HCU(100)는 주행 모드는 EV 모드 상태, 엔진은 오프 상태, 모터 속도는 제로(0) 상태, 엔진 클러치는 오픈 상태, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태임을 만족하는지 여부를 확인하고, 이를 만족하는 경우 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인한다.
바람직하게는, 상기 HCU(100)에서 ECU(101) 및 MCU(102), TCU(103) 등으로부터 제공된 차량 정보를 통하여 주행 모드는 EV 모드 상태, 엔진은 오프 상태, 모터 속도는 제로(0) 상태, 엔진 클러치는 오픈 상태, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태인지 여부를 확인할 수 있고, 여기에 더하여 TCS(Traction Control System) 온/오프 신호, 브레이크 페달 센서 및 가속페달 센서의 감지 신호 등을 기반으로 발진 제어 모드(launch control mode)로의 진입 의지를 확인한다.
상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 방법의 일례로서, 운전자가 출발 또는 주행 중 가속할 때 타이어가 헛도는 것을 막아주기 위한 제동 제어 장치의 일종인 TCS(Traction Control System)를 오프시킨 상태임을 나타내는 TCS off 신호와, 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 브레이크 페달 센서(BPS, Brake Pedal Sensor)에서 감지된 브레이크 페달 온(Brake pedal on) 신호와, 운전자가 가속페달을 일정 수준 밟았을 때의 가속페달 센서(APS, Accelerator Pedal Sensor)에서 감지된 가속페달 온 신호(예, APS = 100%)를 HCU(100)에서 동시에 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정할 수 있다.
예를 들어, 브레이크 페달 온 신호와 가속페달 온 신호는 운전자가 한 발로 브레이크 페달을 밟고, 다른 한 발로 가속페달을 밟는 동작을 취할 때 센싱될 수 있다.
상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 방법의 다른 예로서, 운전자가 출발 또는 주행 중 가속할 때 타이어가 헛도는 것을 막아주기 위한 제동 제어 장치의 일종인 TCS(Traction Control System)를 오프시킨 상태임을 나타내는 TCS off 신호와, 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 브레이크 페달 센서(BPS, Brake Pedal Sensor)에서 감지된 브레이크 페달 온(Brake pedal on) 신호와, 운전자가 주행모드 선택 스위치의 에코 모드/노멀 모드/스포츠 모드 중 스포츠 모드를 선택한 신호를 HCU(100)에서 동시에 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정할 수 있다.
이러한 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 방법은 위의 두 가지 조건 외에 여러 조건의 조합으로 정할 수 있고, 예를 들어 연구 개발자가 일반적인 운전자의 주행 조작 패턴과 확연히 구분되는 다양한 조작 패턴으로 정할 수 있으며, 또는 브레이크 페달을 밟은 상태에서 조작 가능한 별도의 발진 제어 모드진입용 스위치를 운전석 주변에 설치할 수 있다.
다음으로, 상기와 같이 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정되면, 엔진 시동 및 속도 제어가 이루어진다(도 5 및 도 6의 ② 구간 참조).
예를 들어, 상기 HCU(100)에서 ECU(101)로부터 엔진 정보를 수신하여 엔진이 온 또는 오프 상태인지 여부를 확인한 후(S103), 엔진이 오프 상태이면 ECU(101)에 엔진 크랭킹 신호를 명령함으로써, ECU(101)의 엔진 시동 제어에 의한 엔진 크랭킹이 이루어진 다음(S104), 엔진 속도 제어가 이루어진다(S105).
바람직하게는, 상기 ECU(101)에서 엔진 크랭킹 후에 엔진이 충분한 토크를 출력할 수 있는 목표 속도(rpm) 즉, 엔진이 미리 설정된 토크를 출력할 수 있는 엔진 목표 속도로 엔진 속도 제어를 수행한다.
더욱 바람직하게는, 상기 ECU(101)에서 엔진 속도 제어를 하지만, 상기 엔진 속도 제어가 가능한 시동발전기(HSG)가 장착된 경우에는 시동발전기를 이용하여 엔진 속도 제어를 할 수도 있고, 물론 시동발전기가 장착되어 있지 않은 경우에는 ECU(101)에서 엔진 속도 제어를 수행한다.
이때, 엔진 및 모터는 온 상태이고, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태이며, 엔진은 아이들 운전점 또는 부분부하 운전점(Part Load)으로 구동되지만, 엔진 클러치가 오픈 상태로 유지되어 엔진 동력이 변속기 입력단으로 전달되지 않는다.
참고로, 하이브리드 차량의 엔진 구동력(엔진 운전점)은 엔진의 아이들(Idle) 운전점 외에 엔진 람다(이론 공연비) < 1 에서 엔진이 구동될 때 최적 엔진토크 이상이 출력되는 부분부하(Part Load) 운전점과, 엔진이 낼 수 있는 최대 토크를 출력하는 풀부하(Full Load) 운전점 등으로 구분된다.
다음으로, 상기 변속기 입력단의 슬립 요소(예, 클러치 또는 토크 컨버터)에 대한 슬립 제어가 진행된다(도 5 및 도 6의 ③ 구간 참조).
예를 들어, 상기와 같이 엔진 속도를 엔진목표속도로 제어함과 동시에 HCU(100)에서 TCU(103)에 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어를 요청하면(S106), TCU(103)에서 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업(lock up) 상태에서 슬립(slip) 상태로 전환하는 제어를 하게 되고, 연이어 상기 HCU(100)에서 슬립 요소의 슬립 상태 여부를 확인한 후(S107) 슬립 요소가 슬립 상태이면, MCU(102)에 모터 속도 제어 명령을 전달하게 되어, MCU(102)에 의한 모터 속도 제어에 의하여 모터 속도가 엔진목표속도에 맞게 제어된다(S108).
이때, 상기 엔진 클러치는 계속 오픈 상태이고, 엔진은 엔진 속도를 엔진목표속도로 증가시키기 위해 부분 부하 또는 풀 부하 운전점으로 구동된다.
특히, 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 변속기(40)로부터 구동축(60)으로 전달되는 전달 토크 값은 운전자가 가속페달을 밟은 양에 의해 결정되는 운전자 요구토크가 아닌 0Nm 또는 차량이 크립(creep) 발진을 할 수 있는 토크 정도로 출력되며, 그 이유는 모터의 출력을 운전자 가속의지를 반영한 발진 가속을 위해 엔진 출력과 함께 이용하여 발진 효율을 향상시키기 위함이다.
다음으로, 상기 엔진(10)과 모터(50) 사이에 있는 엔진 클러치(30)를 결합(lock up) 시킨다(도 5 및 도 6의 ④ 구간 참조).
즉, 상기 엔진 속도와 모터 속도가 동기화되거나, 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 일정 범위(예를 들어, 300 rpm 이하) 안에 들어온 경우, 엔진과 모터 사이에 있는 엔진 클러치(30)를 락업(lock up) 시킨다.
예를 들어, 상기 ECU(101)에서 엔진 속도가 엔진목표속도에 도달되었는지 여부를 확인하고(S109), 동시에 MCU(102)로부터의 정보를 기반으로 모터 속도가 엔진 목표속도와 일치하는 모터목표속도에 도달되었는지 여부를 확인한 후(S110), 엔진 속도와 모터 속도가 동기화된 것으로 확인되면 엔진 클러치(30)를 락업(lock up) 시키는 제어를 하게 된다(S111).
특히, 상기 엔진 클러치(30)의 결합(lock up) 여부를 확인한 후(S112), 엔진 클러치(30)가 결합된 것으로 확정되면 모터(50)에 의한 배터리 충전이 가능한 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅 제어가 이루어진다(S113).
예를 들어, 상기 ECU(101)에서 엔진 클러치(30)의 결합이 이루어진 후, 엔진출력축과 모터의 회전축이 동기화되며 연결된 상태가 되므로, 엔진 토크를 모터가 변속기 입력단의 슬립 요소를 통하여 구동축(60)으로 전달되는 전달 토크(예, 운전자 요구토크가 아닌 차량이 크립(creep) 발진을 할 수 있는 토크) 외에 모터가 배터리 충전을 할 수 있는 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅(Pre Boosting) 제어를 하게 된다.
이때, 엔진은 계속해서 부분 부하 또는 풀 부하 운전점으로 구동되고, 모터는 상기 엔진 프리 부스팅 제어에 의하여 엔진 프리 부스팅 부하를 받는 상태가 된다.
이에, 상기 모터(50)는 엔진 클러치 결합에 따라 프리 부스팅 제어에 의한 엔진 토크를 이용하여 배터리 충전을 하는 발전 구동을 하면서 동시에 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 구동축(60)으로 전달 토크(예, 운전자 요구토크가 아닌 차량이 크립(creep) 발진을 할 수 있는 토크)를 출력한다.
이와 같이, 엔진 토크가 슬립 요소에서의 슬립을 통해 열에너지로 낭비되던 점과 달리, 상기 엔진 프리 부스팅 제어를 통하여 미리 상향된 엔진 토크를 모터에서 회수하여 발전하고, 발전된 전기에너지를 배터리에 저장하여 충전 효율을 높일 수 있고, 성능 측면에서 엔진의 토크 발생 지연(예, 터보 엔진을 사용하는 경우 터보랙)을 방지할 수 있다.
다음으로, 운전자 발진 의지 즉, 운전자 요구토크의 유무를 확인한 후(S114), 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 테이크업(Take up) 제어(S115)가 진행된다(도 5 및 도 6의 ⑤ 구간 참조).
상기 테이크업 제어 과정은 엔진과 모터 동력을 함께 이용하는 HEV 모드에서 차량이 발진할 준비가 완료되었음을 인지하고, 발진을 시도하는 과정을 말한다.
예를 들어, 상기 HCU(100)에서 운전자의 가속페달 밟음량에 따라 운전자 요구토크를 확인한 후, 상기 ECU(101)와 MCU(102)로부터의 수신되는 정보를 기반으로 엔진과 모터 속도가 동기화되어 HEV 모드에서의 발진이 가능한 상태임을 인지하면, 상기 TCU(103)에 대하여 테이크업 제어 과정의 수행을 명령하게 된다.
상기 테이크업 제어 과정은 변속기 입력단의 슬립 요소를 슬립 상태에서 운전자 요구토크(모터 토크와 엔진 토크의 합) 수준에서 락업시키기 위한 제어 과정을 말하며, 이 테이크업 제어 과정에서도 변속기 입력단의 슬립 요소는 슬립 상태를 유지한다.
이에, 상기 TCU(103)에서 테이크 업 제어 과정으로서, 변속기 입력단에 입력되는 토크의 상승 기울기를 결정하고, 결정된 토크의 상승 기울기로 변속기 입력단에 입력되는 토크를 운전자 요구토크까지 상승시킨다.
바람직하게는, 상기 TCU(103)가 결정한 토크의 상승 기울기를 만족하기 위한 제어는 상기 모터 토크의 상승 기울기를 제어하여 이루어질 수 있고, 이는 엔진보다 모터의 토크 상향 기울기 제어 자유도가 높아 엔진 토크를 이용하는 것에 비하여 가속 지연을 단축시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기 TCU(103)가 결정하는 토크의 상승 기울기는 변속기 입력단의 구동요소(엔진, 모터)의 회전속도가 발산하는 것을 방지하고, 구동축으로 전달되는 토크로 인한 차량의 발진 운전성을 확보하기 위한 값으로 정해진다.
또한, 상기 테이크업 제어 과정에서 테이크업의 신속 진행 등 필요한 경우 엔진 토크를 엔진 최대 토크까지 상향 조절할 수 있다.
다음으로, 상기한 테이크 업 제어 과정이 종료되면, 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시킨다(도 5 및 도 6의 ⑥ 구간 참조).
즉, 상기 TCU(103)에서 변속기 입력단에 입력되는 토크가 운전자 요구토크까지 상승됨과 함께 상기 모터 속도와 변속기 입력단의 속도가 동기화된 것으로 확인되면(S116), 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시킨다(S117).
따라서, 상기 변속기 입력단의 회전 속도와 엔진과 모터의 회전 속도 차이가 작아지면서 동기화되고, 상기 변속기 입력단의 슬립 요소가 락업되어 엔진과 모터의 출력 토크가 손실 없이 구동축으로 전달됨으로써, 차량이 HEV 모드로 발진을 하게 된다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량의 발진 제어를 위하여 EV 모드 설정 상태에서 발진 제어 모드로의 진입을 판단한 후, 엔진 시동 과정, 엔진과 모터 속도의 동기화 및 엔진 클러치 접합 과정, 그리고 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어 과정, 변속기 입력단에 입력되는 토크를 조절하는 테이크업 제어 과정 등을 통하여, HEV 모드로 발진할 수 있도록 함으로써, 차량의 발진 가속성능을 향상시킬 수 있고, 차량의 최대 가속도 발생 지연 시점을 앞당길 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 엔진 프리 부스팅 제어를 통하여 미리 상향된 엔진 토크를 모터에서 회수하여 발전하고, 발전된 전기에너지를 배터리에 저장하여 시스템 효율을 향상시킬 수 있고, 엔진의 토크 발생 지연(예, 터보 엔진을 사용하는 경우 터보랙)을 방지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 살펴보기로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 엔진이 구동되는 상황에서 정차 중일 때 상기한 발진 제어 모드(launch control mode)에 의하여 HEV 모드로 발진할 수 있도록 한 점에 특징이 있으며, 이를 위한 참조 도면으로서 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 도시한 속도 및 토크 선도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어 방법을 단계별로 구분한 도표를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발진 제어 방법은 상기한 일 실시예와 달리 엔진이 이미 온되어 아이들 상태에서 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 과정과, 엔진의 속도 제어 과정만이 달리 진행되고, 이후 과정은 상기한 일 실시예와 동일하게 진행된다.
먼저, 엔진이 온 상태이면서 아이들 상태에서 운전자의 가속 의지 즉, 운전자의 발진 제어 모드(launch control mode)로의 진입 의지를 확인한다(도 8 및 도 9의 ① 구간 참조).
예를 들어, 상기 HCU(100)에서 ECU(101)로부터 전송되는 데이터를 근거로 엔진 웜업, 시동 발전기를 통한 배터리 충전 등을 위하여 엔진 시동이 걸려서 아이들 상태임을 확인하고, 이와 동시에 엔진 클러치가 오픈 상태로 확인되면, 운전자의 발진 제어 모드(launch control mode)로의 진입 의지를 확인한다.
바람직하게는, 상기 HCU(100)에서 ECU(101) 및 MCU(102), TCU(103) 등으로부터 제공된 차량 정보를 통하여 주행 모드는 EV 모드 상태, 엔진의 온 상태 및 아이들 상태, 모터 속도는 제로(0) 상태, 엔진 클러치는 오픈 상태, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태인지 여부를 확인할 수 있고, 여기에 더하여 TCS(Traction Control System) 온/오프 신호, 브레이크 페달 센서 및 가속페달 센서의 감지 신호 등을 기반으로 발진 제어 모드(launch control mode)로의 진입 의지를 확인한다.
상기한 바와 같이, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 방법의 일례로서, 운전자가 출발 또는 주행 중 가속할 때 타이어가 헛도는 것을 막아주기 위한 제동 제어 장치의 일종인 TCS(Traction Control System)를 오프시킨 상태임을 나타내는 TCS off 신호와, 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 브레이크 페달 센서(BPS, Brake Pedal Sensor)에서 감지된 브레이크 페달 온(Brake pedal on) 신호와, 운전자가 가속페달을 일정 수준 밟았을 때의 가속페달 센서(APS, Accelerator Pedal Sensor)에서 감지된 가속페달 온 신호(예, APS = 100%)를 HCU(100)에서 동시에 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정할 수 있다.
상기한 바와 같이, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 방법의 다른 예로서, 운전자가 출발 또는 주행 중 가속할 때 타이어가 헛도는 것을 막아주기 위한 제동 제어 장치의 일종인 TCS(Traction Control System)를 오프시킨 상태임을 나타내는 TCS off 신호와, 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 브레이크 페달 센서(BPS, Brake Pedal Sensor)에서 감지된 브레이크 페달 온(Brake pedal on) 신호와, 운전자가 주행모드 선택 스위치의 에코 모드/노멀 모드/스포츠 모드 중 스포츠 모드를 선택한 신호를 HCU(100)에서 동시에 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정할 수 있다.
다음으로, 상기와 같이 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 확인되면, 엔진 속도 제어가 이루어진다(도 8 및 도 9의 ② 구간 참조).
예를 들어, 상기 HCU(100)에서 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 확인한 후, ECU(101)에 엔진 속도 제어 신호를 명령함으로써, ECU(101)에서 엔진이 충분한 토크를 출력할 수 있는 목표속도(rpm) 즉, 엔진이 미리 설정된 토크를 출력할 수 있는 엔진 목표 속도로 엔진 속도 제어를 수행한다.
이때, 엔진은 아이들 운전점 또는 부분부하 운전점(Part Load)으로 구동되지만, 엔진 클러치가 오픈 상태로 유지되어 엔진 동력이 변속기 입력단으로 전달되지 않는다.
다음으로, 상기 변속기 입력단의 슬립 요소(예, 클러치 또는 토크 컨버터)에 대한 슬립 제어가 상기한 일 실시예와 동일하게 진행된다(도 8 및 도 9의 ③ 구간 참조).
예를 들어, 상기와 같이 엔진 속도를 엔진목표속도로 제어함과 동시에 HCU(100)에서 TCU(103)에 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어를 요청하면, TCU(103)에서 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업(lock up) 상태에서 슬립(slip) 상태로 전환하는 제어를 하게 되고, 연이어 상기 HCU(100)에서 슬립 요소의 슬립 상태 여부를 확인한 후 슬립 요소가 슬립 상태이면, MCU(102)에 모터 속도 제어 명령을 전달하게 되어, MCU(102)에 의한 모터 속도 제어에 의하여 모터 속도가 엔진목표속도에 맞게 제어된다.
이때, 상기 엔진 클러치는 계속 오픈 상태이고, 엔진은 엔진 속도를 엔진목표속도로 증가시키기 위해 부분 부하 또는 풀 부하 운전점으로 구동된다.
특히, 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 변속기(40)로부터 구동축(60)으로 전달하는 전달 토크 값은 운전자가 가속페달을 밟은 양에 의해 결정되는 운전자 요구토크가 아닌 0Nm 또는 차량이 크립(creep) 발진을 할 수 있는 토크 정도로 결정되며, 그 이유는 모터의 출력을 운전자 가속의지를 반영한 발진 가속을 위해 엔진 출력과 함께 이용하여 발진 효율을 향상시키기 위함이다.
다음으로, 상기 엔진(10)과 모터(50) 사이에 있는 엔진 클러치(30)를 결합(lock up) 시킨다(도 8 및 도 9의 ④ 구간 참조).
즉, 상기 엔진 속도와 모터 속도가 동기화되거나, 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 일정 범위(예를 들어, 300 rpm 이하) 안에 들어온 경우, 엔진과 모터 사이에 있는 엔진 클러치(30)를 락업(lock up) 시킨다.
예를 들어, 상기 ECU(101)에서 엔진 속도가 엔진목표속도에 도달되었는지 여부를 확인하고, 동시에 MCU(102)로부터의 정보를 기반으로 모터 속도가 엔진 목표속도와 일치하는 모터목표속도에 도달되었는지 여부를 확인한 후, 엔진 속도와 모터 속도가 동기화된 것으로 확인되면 엔진 클러치(30)를 락업(lock up) 시키는 제어를 하게 된다.
특히, 상기 엔진 클러치(30)의 결합 여부를 확인한 후, 엔진 클러치(30)가 결합된 것으로 확정되면 모터(50)에 의한 배터리 충전이 가능한 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅 제어가 이루어진다.
예를 들어, 상기 ECU(101)에서 엔진 클러치(30)의 결합이 이루어진 후, 엔진출력축과 모터의 회전축이 동기화되며 연결된 상태가 되므로, 엔진 토크를 모터가 변속기 입력단의 슬립 요소를 통하여 구동축(60)으로 전달되는 전달 토크(예, 운전자 요구토크가 아닌 차량이 크립(creep) 발진을 할 수 있는 토크) 외에 모터가 배터리 충전을 할 수 있는 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅(Pre Boosting) 제어를 하게 된다.
이때, 엔진은 계속해서 부분 부하 또는 풀 부하 운전점으로 구동되고, 모터는 상기 엔진 프리 부스팅 제어에 의하여 엔진 프리 부스팅 부하를 받는 상태가 된다.
이에, 상기 모터(50)는 엔진 클러치 결합에 따라 프리 부스팅 제어에 의한 엔진 토크를 이용하여 배터리 충전을 하는 발전 구동을 하면서 동시에 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 구동축(60)으로 전달 토크(예, 운전자 요구토크가 아닌 차량이 크립(creep) 발진을 할 수 있는 토크)를 출력한다.
이와 같이, 엔진 토크가 슬립 요소에서의 슬립을 통해 열에너지로 낭비되던 것과 달리, 상기 엔진 프리 부스팅 제어를 통하여 미리 상향된 엔진 토크를 모터에서 회수하여 발전하고, 발전된 전기에너지를 배터리에 저장하여 충전 효율을 높일 수 있고, 성능 측면에서 엔진의 토크 발생 지연(예, 터보 엔진을 사용하는 경우 터보랙)을 방지할 수 있다.
다음으로, 운전자 발진 의지 즉, 운전자 요구토크의 유무를 확인한 후, 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 테이크업(Take up) 제어가 진행된다(도 8 및 도 9의 ⑤ 구간 참조).
예를 들어, 상기 HCU(100)에서 운전자의 가속페달 밟음량에 따라 운전자 요구토크를 확인한 후, 상기 ECU(101)와 MCU(102)로부터의 수신되는 정보를 기반으로 엔진과 모터 속도가 동기화되어 HEV 모드에서의 발진이 가능한 상태임을 인지하면, 상기 TCU(103)에 대하여 테이크업 제어 과정의 수행을 명령하게 된다.
상기 테이크업 제어 과정은 변속기 입력단의 슬립 요소를 슬립 상태에서 운전자 요구토크(모터 토크와 엔진 토크의 합) 수준에서 락업시키기 위한 제어 과정을 말하며, 이 테이크업 제어 과정에서도 변속기 입력단의 슬립 요소는 슬립 상태를 유지한다.
이에, 상기 TCU(103)에서 테이크 업 제어 과정으로서, 변속기 입력단에 입력되는 토크의 상승 기울기를 결정하고, 결정된 토크의 상승 기울기로 변속기 입력단에 입력되는 토크를 운전자 요구토크까지 상승시킨다.
바람직하게는, 상기 TCU(103)가 결정한 토크의 상승 기울기를 만족하기 위한 제어는 상기 모터 토크의 상승 기울기를 제어하여 이루어질 수 있고, 이는 엔진보다 모터의 토크 상향 기울기 제어 자유도가 높아 엔진 토크를 이용하는 것에 비하여 가속 지연을 단축시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기 TCU(103)가 결정하는 토크의 상승 기울기는 변속기 입력단의 구동요소(엔진, 모터)의 회전속도가 발산하는 것을 방지하고, 구동축으로 전달되는 토크로 인한 차량의 발진 운전성을 확보하기 위한 값으로 정해진다.
또한, 상기 테이크업 제어 과정에서 테이크업의 신속 진행 등 필요한 경우 엔진 토크를 엔진 최대 토크까지 상향 조절할 수 있다.
다음으로, 상기한 테이크 업 제어 과정이 종료되면, 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시킨다(도 8 및 도 9의 ⑥ 구간 참조).
즉, 상기 TCU(103)에서 변속기 입력단에 입력되는 토크가 운전자 요구토크까지 상승됨과 함께 상기 모터 속도와 변속기 입력단의 속도가 동기화된 것으로 확인되면, 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시킨다.
따라서, 상기 변속기 입력단의 회전 속도와 엔진과 모터의 회전 속도 차이가 작아지면서 동기화되고, 상기 변속기 입력단의 슬립 요소가 락업되어 엔진과 모터의 출력 토크가 손실 없이 구동축으로 전달됨으로써, 차량이 HEV 모드로 발진을 하게 된다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 모터와 변속기 사이에 슬립(slip) 제어가 가능한 슬립(slip) 요소를 갖는 하이브리드 차량의 발진 제어를 위하여 엔진 시동 및 아이들 상태에서 발진 제어 모드로의 진입을 판단한 후, 엔진과 모터 속도의 동기화 및 엔진 클러치 접합 과정, 그리고 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어 과정, 변속기 입력단에 입력되는 토크를 조절하는 테이크업 제어 과정 등을 통하여, HEV 모드로 발진할 수 있도록 함으로써, 차량의 발진 가속성능을 향상시킬 수 있고, 차량의 최대 가속도 발생 지연 시점을 앞당길 수 있다.
마찬가지로, 상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 엔진 프리 부스팅 제어를 통하여 미리 상향된 엔진 토크를 모터에서 회수하여 발전하고, 발전된 전기에너지를 배터리에 저장하여 시스템 효율을 향상시킬 수 있고, 엔진의 토크 발생 지연(예, 터보 엔진을 사용하는 경우 터보랙)을 방지할 수 있다.
10 : 엔진 20 : 모터
30 : 엔진 클러치 40 : 변속기
50 : 시동발전기 60 : 구동축
70 : 배터리 40-1 : 듀얼 클러치
40-2 : 단일 클러치 40-3 : 토크 컨버터
100 : HCU 101 : ECU
102 : MCU 103 : TCU

Claims (20)

  1. 모터와 변속기 사이에 슬립 제어가 가능한 슬립 요소를 갖는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법에 있어서,
    엔진 시동이 오프된 상태에서 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 HCU에서 확인하는 단계;
    운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정되면, ECU에 의하여 엔진 시동 및 엔진 속도 제어가 이루어지는 단계;
    변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어가 TCU에 의하여 이루어지는 단계;
    상기 ECU에서 엔진 속도와 모터 속도가 동기화되거나, 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 일정 범위 이하이면 엔진 클러치를 락업시키는 단계;
    상기 엔진 클러치가 락업되면, 상기 ECU에 의하여 모터에 의한 배터리 충전이 가능한 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅 제어가 이루어지는 단계;
    상기 TCU에서 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 테이크업 제어를 수행하는 단계; 및
    상기 테이크 업 제어 과정이 종료되면, 상기 TCU에서 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 HCU는 주행 모드는 EV 모드 상태, 엔진은 오프 상태, 모터 속도는 제로(0) 상태, 엔진 클러치는 오픈 상태, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태임을 만족하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 것을 특징으로 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 가속페달 온 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 주행모드 선택 스위치가 스포츠 모드로 선택된 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 ECU에 의한 엔진 시동 및 엔진 속도 제어는 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태로 유지되고, 엔진 클러치는 오픈 상태로 유지되는 상태에서 엔진 크랭킹 후에 엔진이 미리 설정된 토크를 출력할 수 있는 엔진 목표 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어는 엔진 클러치가 오픈된 상태에서 상기 TCU에 의하여 슬립 요소가 락업(lock up) 상태에서 슬립(slip) 상태로 전환되어 이루어지고, 상기 슬립 요소가 슬립 상태가 되면 MCU에 의한 모터 속도 제어에 의하여 모터 속도가 엔진 목표 속도에 맞게 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 변속기로부터 구동축으로 전달하는 전달 토크는 0Nm 또는 차량이 크립(creep) 발진할 수 있는 토크로 출력되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진 프리 부스팅 제어 단계에 의하여 모터는 엔진 토크를 이용하여 배터리 충전을 위한 발전 구동을 하는 동시에 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 구동축으로 크립 발진 가능한 토크를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이크 업 제어를 수행하는 단계는 상기 TCU에서 변속기 입력단에 입력되는 토크의 상승 기울기를 결정하는 과정과, 결정된 토크의 상승 기울기로 변속기 입력단에 입력되는 토크를 운전자 요구토크까지 상승시키는 과정으로 진행되고, 상기 TCU에서 결정되는 토크의 상승 기울기는 모터 토크의 상승 기울기를 제어하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계는 변속기 입력단에 입력되는 토크가 운전자 요구토크까지 상승됨과 함께 모터 속도와 변속기 입력단의 속도가 동기화된 것으로 확인될 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  11. 모터와 변속기 사이에 슬립 제어가 가능한 슬립 요소를 갖는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법에 있어서,
    엔진이 온 상태이면서 아이들 상태에서 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 HCU에서 확인하는 단계;
    운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정되면, ECU에 의하여 엔진 속도 제어가 이루어지는 단계;
    변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어가 TCU에 의하여 이루어지는 단계;
    상기 ECU에서 엔진 속도와 모터 속도가 동기화되거나, 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 일정 범위 이하이면 엔진 클러치를 락업시키는 단계;
    상기 엔진 클러치가 락업되면, 상기 ECU에 의하여 모터에 의한 배터리 충전이 가능한 토크까지 엔진 토크를 상향시키는 엔진 프리 부스팅 제어가 이루어지는 단계;
    상기 TCU에서 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 테이크업 제어를 수행하는 단계; 및
    상기 테이크 업 제어 과정이 종료되면, 상기 TCU에서 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 HCU는 주행 모드는 EV 모드 상태, 엔진의 온 상태 및 아이들 상태, 모터 속도는 제로(0) 상태, 엔진 클러치는 오픈 상태, 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태임을 만족하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 가속페달 온 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지를 확인하는 단계에서, 상기 HCU는 TCS off 신호와, 브레이크 페달 온 신호와, 주행모드 선택 스위치가 스포츠 모드로 선택된 신호를 함께 수신하는 경우, 운전자의 발진 제어 모드로의 진입 의지가 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 ECU에 의한 엔진 속도 제어는 변속기 입력단의 슬립 요소는 락업 상태로 유지되고, 엔진 클러치는 오픈 상태로 유지되는 상태에서 엔진이 미리 설정된 토크를 출력할 수 있는 엔진 목표 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어는 엔진 클러치가 오픈된 상태에서 상기 TCU에 의하여 슬립 요소가 락업(lock up) 상태에서 슬립(slip) 상태로 전환되어 이루어지고, 상기 슬립 요소가 슬립 상태가 되면 MCU에 의한 모터 속도 제어에 의하여 모터 속도가 엔진 목표 속도에 맞게 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 변속기로부터 구동축으로 전달하는 전달 토크는 0Nm 또는 차량이 크립(creep) 발진할 수 있는 토크로 출력되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 엔진 프리 부스팅 제어 단계에 의하여 모터는 엔진 토크를 이용하여 배터리 충전을 위한 발전 구동을 하는 동시에 상기 변속기 입력단의 슬립 요소에 대한 슬립 제어에 의하여 구동축으로 크립 발진 가능한 토크를 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 테이크 업 제어를 수행하는 단계는 상기 TCU에서 변속기 입력단에 입력되는 토크의 상승 기울기를 결정하는 과정과, 결정된 토크의 상승 기울기로 변속기 입력단에 입력되는 토크를 운전자 요구토크까지 상승시키는 과정으로 진행되고, 상기 TCU에서 결정되는 토크의 상승 기울기는 모터 토크의 상승 기울기를 제어하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 변속기 입력단의 슬립 요소를 락업시키는 단계는 변속기 입력단에 입력되는 토크가 운전자 요구토크까지 상승됨과 함께 모터 속도와 변속기 입력단의 속도가 동기화된 것으로 확인될 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어 방법.
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