KR102647187B1 - 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

엔진의 최대 토크가 요구되는 경우 엔진의 관성 토크를 보상하여 차량의 동력 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 하이브리드 차량의 토크 제어 방법은, 하이브리드 차량의 엔진, 모터 및 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하는 단계; 상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하는 단계; 및 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계;를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING TORQUE OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 최대 토크가 요구되는 경우 엔진의 관성 토크를 보상하여 차량의 동력 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 사용하는 자동차로써, 일반적으로 연료를 연소시켜 구동력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 구동력을 얻는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미한다.
하이브리드 차량은 엔진과 전기모터를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 그 중 변속기에 모터가 부착되어 있고 변속기와 엔진 사이에 엔진 클러치가 삽입된 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입의 하이브리드 차량은 엔진 클러치의 단절과 연결을 이용하여 EV 모드와 HEV 모드를 구현할 수 있다.
이러한 TMED 타입의 하이브리드 차량은 각 제조사별로 고유한 특징을 가지고 있는데, 이 중 일부 하이브리드 차량은 엔진에 벨트로 연결된 하이브리드 시동 발전기(Hybrid Starter Generator: HSG, 이하, 'HSG'라고도 함)를 구비한다. HSG는 엔진을 시동 시키거나 엔진이 시동된 상태에서 발전기로 작동하여 배터리를 충전한다. HSG가 장착된 하이브리드 차량은 EV 모드에서 HEV 모드로 전환할 때 구동 모터와 HSG를 이용하여 시동과 구동을 분리함으로써 시동 응답성을 확보하고, 진동을 최소화할 수 있다.
이러한 하이브리드 차량에서, 종래에는, WOT(Wide Open Throttle)시 엔진이 최대 토크를 출력하기 위해서 엔진의 최대 토크보다 큰 토크를 지령하고, 토크 지령과 엔진의 최대 토크의 차이를 출력 토크 기준으로 HSG를 이용하여 토크를 보상하는 방식의 제어 기법이 적용되고 있다. 그러나, 실제 변속기로 입력되는 엔진의 토크는 엔진의 관성 토크만큼 저하된 것으로 에이 따라 하이브리드 차량의 동력 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2001-0107648 A KR 10-2007-0054125 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엔진의 최대 토크가 요구되는 경우 엔진의 관성 토크를 보상하여 차량의 동력 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
하이브리드 차량의 엔진, 모터 및 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하는 단계;
상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하는 단계; 및
상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연산하는 단계 이전에, 상기 엔진의 토크 지령이 사전 설정된 기준값 이상인지 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 엔진의 토크 지령이 상기 기준값 이상인 경우 상기 연산하는 단계 및 상기 보상하는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 판단하는 단계는, 상기 엔진의 토크 지령이 사전 설정된 엔진의 최대 토크인지 판단하며, 상기 엔진의 토크 지령이 상기 엔진의 토크 지령이 상기 엔진의 최대 토크인 경우 상기 연산하는 단계 및 상기 보상하는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연산하는 단계는, 상기 엔진의 관성 모멘텀, 상기 모터의 관성 모멘텀, 상기 하이브리드 시동 발전기의 관성 모멘텀, 상기 엔진과 상기 모터를 연결하는 엔진 클러치의 관성 모멘텀 및 상기 엔진의 가속도를 기반으로 상기 관성 보상 토크를 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연산하는 단계는 식
에 의해 상기 관성 보상 토크를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법(Tcomp: 상기 관성 보상 토크, Ie: 상기 엔진의 관성 모멘텀, Im: 상기 모터의 관성 모멘텀, Ihsg: 상기 하이브리드 시동 발전기의 관성 모멘텀, Ic: 상기 엔진 클러치의 관성 모멘텀, γ: 상기 엔진과 상기 하이브리드 시동 발전기의 풀리비 또는 기어비, αe: 상기 모터의 가속도).
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크와 상기 모터의 여유 토크를 비교하는 단계; 및 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 모터의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 모터를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크와 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크를 비교하는 단계; 및 상기 관성 보상 토크가 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크와 상기 모터의 여유 토크를 비교하는 단계 이전에, 상기 모터의 토크 지령과 상기 모터의 최대 토크를 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작은 경우, 상기 관성 보상 토크와 상기 모터의 여유 토크를 비교하는 단계 및 상기 모터의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 모터를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보상하는 단계는, 상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 크거나 같은 경우, 상기 관성 보상 토크와 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크를 비교하는 단계; 및 상기 관성 보상 토크가 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크가 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크 보다 큰 경우, 상기 엔진의 관성 토크를 보상하지 않는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보상하는 단계는, 상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작고, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 큰 경우, 상기 관성 보상 토크를 분할하여 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 각각 합산하여 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계는, 상기 모터를 최대 토크로 구동하고 상기 관성 보상 토크에서 상기 모터의 여유 토크를 감산한 토크를 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크의 합보다 큰 경우, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기 각각을 각각의 최대 토크로 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
엔진 및 모터;
상기 엔진의 회전축과 연결되어 상기 엔진을 기동시키고 상기 엔진의 구동 시 엔진 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 하이브리드 시동 발전기;
상기 엔진의 회전축과 상기 모터의 회전축을 선택적으로 연결/분리하는 엔진 클러치;
상기 엔진 및 상기 모터의 회전축에 연결된 변속기; 및
상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하여 상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어하되, 상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하고, 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하도록 제어하는 컨트롤러;
를 포함하는 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작고, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 모터의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작고, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 모터를 최대 토크로 구동하고 상기 관성 보상 토크에서 상기 모터의 여유 토크를 감산한 토크를 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크의 합보다 큰 경우, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기 각각을 각각의 최대 토크로 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상할 수 있다.
상기 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템에 따르면, 하이브리드 차량의 엔진 구동 시 관성 토크에 의해 실제 엔진의 출력 토크가 엔진의 토크 지령 보다 작아지는 것을 모터 및/또는 하이브리드 시동 발전기의 토크로 보상함으로써, 하이브리드 차량을 구동하기 위한 토크 지령과 실제 변속기로 입력되는 토크를 일치시킬 수 있다. 이에 따라 상기 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템에 따르면, 하이브리드 차량의 동적 성능이 최대화 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템을 개략적으로 나타내는 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 방법 및 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템을 개략적으로 나타내는 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템은 엔진(11), 하이브리드 시동 발전기(HSG: Hybrid Start and Generator)(13), 엔진 클러치(15), 모터(17), 배터리(21) 및 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
엔진(11)은 엔진 클러치(15)에 의해 모터(17)와 연결되고, 엔진(11)과 모터(17)의 축은 변속기(19)와 연결될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 엔진(11)과 엔진 클러치(15) 사이에는 엔진(11)의 피스톤의 왕복 운동에 의한 진동 및 회전 진동을 감소시키기 위한 플라이 휠(fly wheel)이 배치될 수 있으며, 모터(17)와 변속기(19) 사이에는 제2 클러치인 듀얼 클러치 또는 AMT(Auto Manual Transmission)가 배치될 수 있다.
엔진(11)의 회전축에는 엔진(11) 내에 구비된 실린더의 연료를 점화하기 위한 하이브리드 시동 발전기(HSG)(13)가 풀리 방식 또는 기어 방식으로 연결될 수 있다. HSG(13)는 모터로 동작되어 상기 엔진(11)을 시동 시키거나, 하이브리드 차량의 시동 온을 유지하는 상태에서 엔진(11)이 구동되어 출력이 발생되는 경우 발전기로 작동되어 배터리를 충전할 수 있는 전기 에너지를 생성한다.
엔진 클러치(15)는 엔진(11)과 모터(17)의 사이에 배치되어 컨트롤러(100)의 제어 신호를 입력 받아 하이브리드 차량의 주행 모드에 따라 선택적으로 상기 엔진(11)과 모터(17)를 연결/분리 시킬 수 있다.
모터(17)는 전동기 및 발전기로 동작되며, 인버터(23)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 전동기로 동작되어 구동 토크를 발생시키고, 타행 주행에서 발전기로 동작되어 회생 에너지를 회수하여 인버터(23)를 통해 배터리(21)를 충전시킬 수 있다.
배터리(21)는 전기 에너지를 저장하기 위한 요소로서, 예를 들어 다수 개의 단위 셀로 이루어질 수 있으며, 모터(17)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압 출력을 가질 수 있다. 배터리(21)에서 공급되는 직류 고전압은 인버터(23)를 통해 3상 교류전압으로 변환되어 모터(17)로 공급되어 모터가(17) 구동될 수 있다.
컨트롤러(100)는 하이브리드 차량의 구동계를 구성하는 각 요소를 제어하기 위해 마련된 것으로, 제어에 필요한 정보를 저장하기 위한 메모리와 외부에서 입력되는 제어 명령이나 각종 정보 및 메모리에 저장된 정보를 사전 프로그래밍된 로직에 따라 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 컨트롤러(100)는 하이브리드 구동계의 제어를 위해 마련되는 HCU(Hybrid Control Unit) 또는 HPCU(Hybrid Power Control Unit)에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 여러 실시형태는, 엔진(11) 구동 시 엔진(11)의 관성 토크에 의한 토크 부족분을 보상하기 위한 것으로, 컨트롤러(100)는 차량의 운행 상태(차속, 등판 각도, 운전자에 조작에 의해 결정된 액셀러레이터 개도량 등)을 고려하여 사전 설정된 엔진의 토크 지령을 생성하여 엔진(11)을 제어하되, 엔진(11)의 관성 토크에 의해 토크 지령보다 항시 작은 출력 토크가 변속기(19) 입력 측에 인가되는 문제를 해소하기 위해 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 산출하고 모터(17) 및 HSG(13)를 제어하여 관성 보상 토크를 출력하게 하여 엔진의 관성 토크에 의한 출력 토크 저하를 해소할 수 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템의 작용 및 효과는 이하에서 이루어지는 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법에 대한 설명을 통해 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량의 토크 제어 방법은, 컨트롤러(100)에서 하이브리드 차량의 운행 정보들을 입력 받고 그에 대응되는 엔진(10), 모터(17) 및 HSG(13)의 토크 지령을 생성하여 설정하는 단계(S11)로부터 시작될 수 있다.
단계(S11)에서 컨트롤러(100)는, 운행 중인 하이브리드 차량의 차속, 등판 각도, 차량 환경 온도, 운전자에 조작에 의해 결정된 액셀러레이터 개도량, 배터리(21)의 충전 상태(State Of Charge: SOC) 등을 고려하여 엔진(10), 모터(17) 및 HSG(13)의 토크 지령을 생성할 수 있다. 단계(S11)에서 이루어지는 토크 지령 생성은, 컨트롤러(100)에 사전에 저장된 토크 지령맵 등에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(100)의 메모리에는 사전에 실험적인 방법에 의해 작성된 토크 지령맵이 저장될 수 있다. 토크 지령맵은 토크 지령을 결정하기 위해 적용되는 차량 운행 정보를 입력으로 하고 이 입력에 에 대응되는 출력인 토크 지령값이 사전에 결정되어 있는 데이터 맵이다.
이어, 컨트롤러(100)는 단계(S11)에서 결정된 엔진(11)의 토크 지령이 사전 설정된 기준값(A) 보다 큰지 판단할 수 있다(S12). 단계(S12)는 엔진(11)의 토크 이후의 관성 토크 보상 과정들의 수행 여부를 판단하기 위해 마련된 단계로서 선택적으로 수행될 수 있다. 특히 본 발명의 일 실시형태에서, 단계(S12)에서 컨트롤러(100)는 엔진의 토크 지령이 엔진이 출력할 수 있는 최대 토크인지 판단할 수 있다. 이는 엔진(11)이 최대 토크로 구동되는 경우가 관성 토크에 의한 손실이 더욱 크게 발생하여 관성 토크의 보상이 더욱 요구되는 상황이 되기 때문이다.
단계(S11) 이후, 또는 단계(S12) 이후 컨트롤러(100)는 엔진의 관성 토크 보상을 위한 관성 보상 토크를 연산할 수 있다(S13). 단계(S13)에서 컨트롤러(100)는 엔진(11)의 관성 모멘텀, 모터(17)의 관성 모멘텀, 하이브리드 시동 발전기(13)의 관성 모멘텀, 엔진(11)과 모터(17)를 연결하는 엔진 클러치(15)의 관성 모멘텀 및 엔진(11)의 가속도를 기반으로 관성 보상 토크를 연산할 수 있다.
더욱 구체적으로, 단계(S13)에서 컨트롤러(100)는 하기 식을 통해 관성 보상 토크를 연산할 수 있다.
[식]
상기 식에서, Tcomp는 관성 보상 토크이고, Ie는 엔진(11)의 관성 모멘텀이며, Im은 모터(17)의 관성 모멘텀이고, Ihsg는 하이브리드 시동 발전기(13)의 관성 모멘텀이며, Ic는 엔진 클러치(15)의 관성 모멘텀이고, γ는 엔진(11)과 하이브리드 시동 발전기(13)의 풀리비 또는 기어비이고, αe는 모터(11)의 가속도이다.
상기 식은 엔진(11)의 회전에 관여하는 모든 요소들의 관성 모멘텀을 고려하여 엔진(11)의 관성 토크를 산출하기 위한 것으로, 이 관성 토크가 결국 보상하여야 하는 관성 보상 토크가 되는 것이다.
이어, 단계(S13) 이후의 과정(S14 내지 S20)에서는 관성 보상 토크를 모터(17)와 HSG(15)를 통해 보상하기 위한 각종 제어가 수행될 수 있다.
단계(S14)에서는 단계(S11)에서 생성된 모터(17)의 토크 지령과 모터(17)가 출력 가능한 최대 토크를 비교한다. 단계(S14)는 모터(17)가 단계(S11)에서 결정된 토크 지령을 출력하고서도 여유분의 토크 출력이 가능한지 판단하기 위한 것으로, 단계(S13)에서 연산된 관성 보상 토크를 모터(17)를 통해 먼저 구현할 수 있는지를 판단하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서는 관성 보상 토크를 보상하기 위한 대상으로 모터(17)와 HSG(13) 중 모터(17)를 우선적으로 선택할 수 있다. 통상 HSG(13) 보다는 모터(17)의 출력이 상대적으로 크기 때문에 관성 보상 토크를 보상하기 위한 대상으로 모터(17)를 먼저 고려하는 것이다.
그러나 이러한 모터(17)를 우선 선택하는 것은 다양한 실시형태 중 하나에 해당하는 것으로 이에 의해 반드시 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 단계(S14)를 수행하지 않고 HSG(13)나 모터(17) 중 임의의 하나를 선택하여 관성 보상 토크를 출력하게 할 수 있으며, 임의로 선택된 하나에 의해 관성 보상 토크를 출력하는 것이 불가능한 경우 나머지 하나를 관성 보상 토크 출력에 사용할 수 있다.
모터(17)의 토크 지령이 모터의 최대 토크보다 작은 것으로 판단된 경우, 컨트롤러(100)는 단계(S13)에서 연산된 관성 보상 토크와 모터(17)의 여유 토크(즉, 모터(17)의 최대 토크에서 모터(17)의 토크 지령을 감산한 값)를 비교하고(S15), 관성 보상 토크가 모터(17)의 여유 토크 보다 작은 경우, 컨트롤러(100)는 모터(17)의 토크 지령에 관성 보상 토크를 합산한 값을 새로운 토크 지령으로 하여 모터(17)를 제어함으로써 엔진(11)의 관성 토크 보상을 수행할 수 있다(S16).
한편, 단계(S15)의 비교 결과 관성 보상 토크가 모터(17)의 여유 토크 보다 큰 경우에, 컨트롤러(100)는 관성 보상 토크를 분할 하여 각각을 모터(17) 및 HSG(13)의 토크 지령에 부가함으로써 관성 보상 토크를 모터(17) 및 HSG(13)에서 출력되게 할 수 있다(S19).
특히, 단계(S19)에서, 컨트롤러(100)는 모터(17)를 최대 토크로 구동하고 관성 보상 토크에서 모터(17)의 여유 토크를 감산한 토크를 하이브리드 시동 발전기(13)의 토크 지령에 합산하여 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써, 엔진의 관성 토크를 보상하는 데 모터(17)의 우선적으로 적용하고 모터(17)에 의해 부족한 보상분을 하이브리드 시동 발전기(13)가 보상하게 할 수 있다. 만약, 단계(S19)에서 관성 보상 토크에서 모터(17)의 여유 토크를 감산한 토크가 하이브리드 시동 발전기(13)의 여유 토크 보다 크다면, 컨트롤러(100)는 하이브리드 시동 발전기(13)도 최대 토크로 구동하여 가능한 최대로 엔진(11)의 관성 토크를 보상하게 할 수 있다.
한편, 단계(S14)에서, 컨트롤러(100)는 모터(17)의 토크 지령이 모터(17)의 최대 토크와 동일하여 모터(17)에 의한 관성 토크 보상이 불가능한 경우, 관성 보상 토크가 HSG(13)의 여유 토크 보다 작거나 같은 지 판단할 수 있다(S17).
단계(S17)에서, 관성 보상 토크가 HSG(13)의 여유 토크 보다 큰 것으로 판단된 경우, 컨트롤러(100)는 HSG(13)에 의한 관성 보상 토크의 보상도 불가능한 경우이므로 관성 토크 보상이 불가능한 것으로 판단할 수 있다(S20).
단계(S17)에서, 관성 보상 토크가 HSG(13)의 여유 토크 보다 작거나 같은 경우, HSG(17)의 토크 지령에 관성 보상 토크를 합산한 값을 새로운 토크 지령으로 하여 HSG(13)를 제어함으로써 엔진(11)의 관성 토크 보상을 수행할 수 있다(S18).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태는 하이브리드 차량의 엔진 구동 시 관성 토크에 의해 실제 엔진의 출력 토크가 엔진의 토크 지령 보다 작아지는 것을 모터 및/또는 하이브리드 시동 발전기의 토크로 보상함으로써, 하이브리드 차량을 구동하기 위한 토크 지령과 실제 변속기로 입력되는 토크를 일치시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명의 여러 실시형태는 차량의 동적 성능 저하 방지 및 동적 성능 최대화를 가능하게 한다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
11: 엔진 13: 하이브리드 시동 발전기(HSG)
15: 엔진 클러치 17: 모터
19: 변속기 21: 배터리
23: 인버터 100: 컨트롤러

Claims (17)

  1. 하이브리드 차량의 엔진, 모터 및 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하는 단계;
    상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하는 단계; 및
    상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계;를 포함하되,
    상기 연산하는 단계 이전에, 상기 엔진의 토크 지령이 사전 설정된 엔진의 최대 토크인지 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 엔진의 토크 지령이 상기 엔진의 최대 토크인 경우 상기 보상하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산하는 단계는, 상기 엔진의 관성 모멘텀, 상기 모터의 관성 모멘텀, 상기 하이브리드 시동 발전기의 관성 모멘텀, 상기 엔진과 상기 모터를 연결하는 엔진 클러치의 관성 모멘텀 및 상기 엔진의 가속도를 기반으로 상기 관성 보상 토크를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 연산하는 단계는 식

    에 의해 상기 관성 보상 토크를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법(Tcomp: 상기 관성 보상 토크, Ie: 상기 엔진의 관성 모멘텀, Im: 상기 모터의 관성 모멘텀, Ihsg: 상기 하이브리드 시동 발전기의 관성 모멘텀, Ic: 상기 엔진 클러치의 관성 모멘텀, γ: 상기 엔진과 상기 하이브리드 시동 발전기의 풀리비 또는 기어비, αe: 상기 모터의 가속도).
  6. 하이브리드 차량의 엔진, 모터 및 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하는 단계;
    상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하는 단계; 및
    상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계;를 포함하되,
    상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크와 상기 모터의 여유 토크를 비교하는 단계; 및 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 모터의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 모터를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  7. 하이브리드 차량의 엔진, 모터 및 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하는 단계;
    상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하는 단계; 및
    상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계;를 포함하되,
    상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크와 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크를 비교하는 단계; 및 상기 관성 보상 토크가 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크와 상기 모터의 여유 토크를 비교하는 단계 이전에, 상기 모터의 토크 지령과 상기 모터의 최대 토크를 비교하는 단계를 더 포함하며,
    상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작은 경우, 상기 관성 보상 토크와 상기 모터의 여유 토크를 비교하는 단계 및 상기 모터의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 모터를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 크거나 같은 경우, 상기 관성 보상 토크와 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크를 비교하는 단계; 및 상기 관성 보상 토크가 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크가 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크 보다 큰 경우, 상기 엔진의 관성 토크를 보상하지 않는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작고, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 큰 경우, 상기 관성 보상 토크를 분할하여 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 각각 합산하여 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계는, 상기 모터를 최대 토크로 구동하고 상기 관성 보상 토크에서 상기 모터의 여유 토크를 감산한 토크를 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 단계는, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크의 합보다 큰 경우, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기 각각을 각각의 최대 토크로 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 방법.
  14. 엔진 및 모터;
    상기 엔진의 회전축과 연결되어 상기 엔진을 기동시키고 상기 엔진의 구동 시 엔진 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 하이브리드 시동 발전기;
    상기 엔진의 회전축과 상기 모터의 회전축을 선택적으로 연결/분리하는 엔진 클러치;
    상기 엔진 및 상기 모터의 회전축에 연결된 변속기; 및
    상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하여 상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어하되, 상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하고, 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하도록 제어하는 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    상기 엔진의 토크 지령이 사전 설정된 엔진의 최대 토크인지 판단하여, 상기 엔진의 토크 지령이 상기 엔진의 최대 토크인 경우 상기 엔진의 관성 토크를 보상하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템.
  15. 엔진 및 모터;
    상기 엔진의 회전축과 연결되어 상기 엔진을 기동시키고 상기 엔진의 구동 시 엔진 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 하이브리드 시동 발전기;
    상기 엔진의 회전축과 상기 모터의 회전축을 선택적으로 연결/분리하는 엔진 클러치;
    상기 엔진 및 상기 모터의 회전축에 연결된 변속기; 및
    상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하여 상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어하되, 상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하고, 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하도록 제어하는 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작고, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 모터의 토크 지령에 상기 관성 보상 토크를 합산하여 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템.
  16. 엔진 및 모터;
    상기 엔진의 회전축과 연결되어 상기 엔진을 기동시키고 상기 엔진의 구동 시 엔진 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 하이브리드 시동 발전기;
    상기 엔진의 회전축과 상기 모터의 회전축을 선택적으로 연결/분리하는 엔진 클러치;
    상기 엔진 및 상기 모터의 회전축에 연결된 변속기; 및
    상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하여 상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어하되, 상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하고, 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하도록 제어하는 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    상기 모터의 토크 지령이 상기 모터의 최대 토크 보다 작고, 상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 보다 작은 경우, 상기 모터를 최대 토크로 구동하고 상기 관성 보상 토크에서 상기 모터의 여유 토크를 감산한 토크를 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령에 합산하여 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템.
  17. 엔진 및 모터;
    상기 엔진의 회전축과 연결되어 상기 엔진을 기동시키고 상기 엔진의 구동 시 엔진 회전에 의해 전기 에너지를 생성하는 하이브리드 시동 발전기;
    상기 엔진의 회전축과 상기 모터의 회전축을 선택적으로 연결/분리하는 엔진 클러치;
    상기 엔진 및 상기 모터의 회전축에 연결된 변속기; 및
    상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령을 설정하여 상기 엔진, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기를 제어하되, 상기 엔진의 관성 토크를 보상하기 위한 관성 보상 토크를 연산하고, 상기 모터의 토크 지령 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 토크 지령 중 적어도 하나에 상기 관성 보상 토크의 적어도 일부를 합산하여 상기 엔진의 관성 토크를 보상하도록 제어하는 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    상기 관성 보상 토크가 상기 모터의 여유 토크 및 상기 하이브리드 시동 발전기의 여유 토크의 합보다 큰 경우, 상기 모터 및 상기 하이브리드 시동 발전기 각각을 각각의 최대 토크로 제어함으로써 상기 엔진의 관성 토크를 보상하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 제어 시스템.
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