KR20010022530A - 하이브리드 구동차량의 제어장치 - Google Patents

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후카시 겐스케
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Abstract

요약
차량용 구동원으로서 내연기관 및 발전전동기를 구비한 하이브리드 구동차량의 제어장치에 있어서, 엔진으로의 공급혼합기의 공연비가 희박측의 값으로 변화한 것이 검출된 때(S44∼S46)에는 그 직후에 엔진의 출력을 보조하기 위하여 발전전동기(2)가 전동기로서 작동되고(S47, S48), 또한, 공급혼합기의 공연비가 농후측의 값으로 변화한 것이 검출된 때(S44, S52, S53)에는 그 직후에 회생제동을 위해 발전전동기(2)가 발전기로서 작동된다(S54, S55). 이것에 의해, 공급혼합기의 공연비의 변화시의 엔진의 출력토크차를 시간지연없이 충분히 보상하는 것이 가능하다.

Description

하이브리드 구동차량의 제어장치{CONTROL DEVICE OF HYBRID DRIVE VEHICLE}
구동원으로서 엔진 및 모터를 구비한 하이브리드 구동차량은 종래부터 알려져 있고, 예컨대, 일본특개평 3-121928호공보에는 그러한 하이브리드 구동차량의 제어장치가 개시되어 있다.
이러한 제어장치에 있어서는, 차량의 운전상태에 따라 모터가 구동되고 동시에 엔진의 출력이 제어된다. 구체적으로는, 차량의 운전상태에 따라서 모터의 동작모드를 판정하여, 가속모드시에는 모터에 구동전력을 공급하여 엔진의 출력의 보조를 하고, 감속모드시에는 모터를 회생제동상태에 있게 하여 모터에 의해 회생전력을 축전기에 축전시킨다. 또한, 그 축전기에 축전된 전력은 가속모드시의 모터구동전력으로서 사용된다.
이러한 하이브리드 구동차량에 있어서도 엔진에 공급하는 혼합기의 공연비가 차량의 운전상태에 따라서 제어된다. 예컨대, 운전상태가 순항운전에 있을 때에는 연비향상을 위해 목표공연비가 희박한 값의 공연비(예컨대, 16)에 설정되어 희박 연소(lean burn)제어가 행하여지고, 또한, 엔진출력이 필요한 운전상태의 경우에는 이론공연비(예컨대, 14. 7)에 설정되어 이론(stoichiometric)연소제어가 행하여진다. 희박연소제어시에는 엔진의 출력토크는 이론연소제어시에 비교하여 저하하기 때문에, 희박연소제어로부터 이론연소제어로, 또는 이론연소제어로부터 희박연소제어로 갑자기 변화하는 운전시에는 엔진의 출력토크의 차가 크기 때문에 토크 쇼크가 생긴다.
이러한 토크 쇼크의 완화를 위해, 내연기관의 스로틀밸브의 개도(開度)를 제어하는 전자스로틀밸브 제어장치를 이용하는 것이 공지되어 있다. 전자스로틀밸브 제어장치는, 통상, 운전자가 가속페달을 조작할 때에 그 조작에 대응하여 적절한 속도감각을 얻을 수 있도록 스로틀밸브의 개도를 제어하는 것이다. 한편, 상기한 바와 같은 공연비의 급변시에는, 가속페달의 조작과는 무관하게 스로틀밸브의 개도를 제어하여 엔진의 출력토크가 급변하지 않도록 동작한다. 또한, 2차공기를 스로틀밸브 하류의 흡기관내에 공급하는 2차공기공급장치를 마찬가지의 토크 쇼크의 완화를 위해 쓰는 것도 있다.
그렇지만, 공연비의 급변시에 전자스로틀밸브 제어장치 또는 2차공기공급장치가 엔진의 출력토크의 변화를 방지하기 위해서 동작하더라도, 엔진으로의 공기공급의 지연에 의해 제어결과가 반영되기까지의 시간지연 때문에 토크쇼크가 생기지 않도록 출력토크차를 충분히 보상할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
그래서, 본 발명의 목적은 공급혼합기의 공연비의 급변시의 엔진의 출력토크차를 시간지연없이 충분히 보상할 수 있는 하이브리드 구동차량의 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 차량용구동원으로서 내연기관 및 모터(발전전동기)를 구비한 하이브리드 구동차량의 제어장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 도시하는 블록선도;
도 2는 도 1의 장치중의 MOTECU의 내부구성을 도시하는 블록선도;
도 3은 모터제어루틴를 도시하는 흐름도;
도 4는 도 3의 모터제어루틴의 계속되는 부분을 도시하는 흐름도;
도 5는 어시스트 트리거 테이블에 따른 가속플래그(FMAST)의 설정특성을 도시하는 도면;
도 6은 가속모드처리를 도시하는 흐름도;
도 7은 가속시 ASTPWR 데이터 맵을 도시하는 도면;
도 8은 감속모드처리를 도시하는 흐름도
도 9는 제1감속시 REGEN 데이타 맵을 도시하는 도면;
도 10은 제2감속시 REGEN 데이타 맵을 도시하는 도면;
도 11은 토크제어루틴를 도시하는 흐름도;
도 12는 도 11의 토크제어루틴의 계속된 부분을 도시하는 흐름도;
도 13은 이론토크 데이타 맵을 도시하는 도면;
도 14는 추정 토크차와 어시스트양 또는 회생양과의 관계를 도시하는 도면;
도 15는 희박연소제어시의 출력토크 보조량의 변화 및 이론제어시의 출력토크 저하량의 변화를 도시하는 도면이다.
본 발명의 하이브리드 구동차량의 제어장치는, 차량용 구동원으로서의 내연기관과, 차량용 구동원으로서 내연기관의 츨력을 보조하는 전동기로서 작동하고, 또한 차량의 주행에너지를 회생하여 축전수단을 충전하는 발전기로서 작동하는 발전전동기를 구비한 하이브리드 구동차량의 제어장치로서, 엔진에 공급되는 혼합기의 공연비의 변화를 검출하는 공연비검출수단과, 공연비검출수단에 의해서 공연비가 농후측의 값으로부터 희박측의 값으로 변화한 것을 검출한 경우에는 발전전동기를 전동기로서 작동시키고, 공연비가 희박측의 값으로부터 농후측의 값으로 변화한 것을 검출한 경우에는 발전전동기를 발전기로서 작동시키는 발전전동기 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하고있다.
이러한 본 발명의 하이브리드 구동차량의 제어장치에 의하면, 예컨대, 이론연소제어로부터 희박연소제어로 변화한 때문에 엔진으로의 공급혼합기의 공연비가 희박측의 값으로 변화한 것이 검출될 때에는 그 직후에 엔진의 출력을 보조하기 위해서 발전전동기를 전동기로서 작동시키고, 또한, 예컨대, 희박연소제어로부터 이론연소제어로 변화한 때문에 공급혼합기의 공연비가 농후측의 값으로 변화한 것이 검출된 경우에는 그 직후에 회생제동을 위해 발전전동기를 발전기로서 작동시키기 때문에, 공급혼합기의 공연비의 변화시의 엔진의 출력토크차를 시간지연없이 충분히 보상할 수 있다.
또한, 본 발명의 하이브리드 구동차량의 제어장치에 있어서는, 차량의 운전상태에 따라서 공연비의 변화를 검출한 때의 내연기관의 출력토크차를 추정하고, 그 추정한 출력토크차에 따라서 발전전동기의 구동력 또는 회생제동력을 제어함에 의해, 공급혼합기의 공연비의 변화시의 엔진의 출력토크차에 대하여 적절한 모터의 구동상태 또는 회생상태를 얻을 수 있다.
더우기, 본 발명의 하이브리드 구동차량의 제어장치에 있어서는, 공연비검출수단에 의해서 공연비가 희박측의 값으로 변화한 것이 검출되면, 발전전동기를 전동기로서 작동시킨 후, 전동기의 구동력을 서서히 감소시키고, 공연비검출수단에 의해서 공연비가 농후측의 값으로 변화한 것이 검출되면, 발전전동기를 발전기로서 작동시킨 후, 발전기의 회생제동력을 서서히 감소시키는 것에 의해, 공연비의 급변 후의 적절한 출력토크로 토크 쇼크를 생기지 않게 일치시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 구동차량의 제어장치를 도시하고 있다. 이 하이브리드 구동차량의 제어장치에 있어서는, 엔진(1)의 크랭크축은 발전전동기인 직류모터(2)의 회전축과 직결되어 있고, 모터(2)의 회전축의 회전은 변속기구(3)를 매개로 구동륜(4)에 전달되게 되어 있다. 변속기구(3)는 수동식이다. 모터(2)에는 PDU(power drive unit)(5)가 접속되고, PDU(5)는 엔진(1)의 출력의 보조를 하도록 모터(2)를 구동하여 전동기로서 작동시키는 어시스트동작시에 모터(2)에 구동전력을 공급하고, 그 구동전력을 공급하지 않고서 모터(2)를 발전기로서 작동시키는 회생동작시에 모터(2)의 회생전력을 예컨대, 캐패시터로 이루어지는 고전압축전기(6)에 공급한다.
PDU(5)의 고전압축전기(6)와의 접속라인에는 DV(down converter)(7)가 접속되어 있다. DV(7)는 그 접속라인의 고전압을 12V정도의 저전압으로 전압변환한다. DV(7)의 출력에는 저전압축전기로서 배터리(8)가 접속됨과 함께 차량의 저전압부하(9)가 접속되어 있다.
모터(2)의 회전제어는 MOTECU(motor electronic control unit)(11)에 의해서 PDU(5)를 통해서 행하여진다. MOTECU(11)는, 제 2도에 도시한 바와 같이 CPU(31), RAM(32), ROM(33), 카운터(34), 입력인터페이스(I/F)회로(35), 출력인터페이스회로(36), 입출력인터페이스회로(37) 및 A/D변환기(38)를 구비하고 있다. CPU(31), RAM(32), ROM(33), 카운터(34), 입력인터페이스회로(35), 출력인터페이스회로(36), 입출력인터페이스회로(37) 및 A/D변환기(38)는 함께 버스(bus)에 공통접속되어 있다.
카운터(34)는 크랭크각센서(41)로부터 출력된 크랭크펄스에 의해 리세트되고 도시하지 않은 클록(clock)발생기로부터 출력된 클록펄스를 계수하여, 그 클록펄스발생수를 계수하는 것에 의해 엔진회전수(Ne)를 나타내는 신호를 발생한다.
입력인터페이스회로(35)에는 엔진(1)의 시동을 검출하는 스타터스위치(42), 변속기구(3)내의 클러치(도시되지 않음)의 ON/OFF상태를 검출하는 클러치스위치(43), 변속기구(3)의 뉴트럴상태를 검출하는 뉴트럴스위치(44) 및 브레이크페달의 조작을 검출하는 브레이크스위치(45)가 접속되어 있다. 입력인터페이스회로(35)는 이들 스위치(42∼45) 각각의 ON/OFF상태를 나타내는 데이타를 유지하고 출력한다.
A/D변환기(38)는 흡기관내압(PB), 냉각수온도(TW), 스로틀밸브개도(TH), 차량속도(Vs), 가속페달개도(AP) 등의 차량운전 파라미터를 검출하는 복수의 센서로부터의 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하기 위해서 설치되어 있다. 흡기관내압(PB)은 스로틀밸브(50) 하류의 흡기관(51)에 설치된 흡기관내압센서(52)에 의해서 검출된다. 냉각수온도(Tw)는 냉각수온도센서(53)에 의해서 검출된다. 스로틀밸브개도(TH)는 스로틀개도센서(54)에 의해서 검출된다. 더우기, 차량속도(Vs)는 차량속도센서(55)에 의해서 검출되고, 가속페달(10)의 조작개도인 가속페달개도(AP)는 가속페달센서(56)에 의해서 검출된다. 또한, A/D변환기(38)에는 고전압축전기(6)의 양단전압이 공급되고, A/D변환기(38)의 출력으로부터는 고전압축전기(6)의 양단전압(QCAP)이 디지탈값으로서 얻어진다.
출력인터페이스회로(36)는 후술하는 CPU(31)의 동작에 의해서 생성되는 어시스트량 명령 또는 회생량 명령에 따라 PDU(5)의 동작을 설정한다. 입출력인터페이스회로(37)는 ENGECU(engine electronic control unit)(12)와의 데이타통신을 위한 회로이다. 어시스트량 명령이 나타내는 어시스트량(ASTPWR)에 따른 어시스트전력(구동전력)이 PDU(5)로부터 모터(2)에 공급된다. 또한, 회생량 명령이 나타내는 회생량(REGEN)에 따른 회생전력을 PDU(5)는 모터(2)로부터 얻어서 고전압축전기(6) 및 DV(7)에 공급한다.
ENGECU(12)는 엔진(1)의 연료분사제어 및 점화시기제어 등의 엔진제어를 한다. ENGECU(12)에는, 제 2도에 있어서는 접속라인을 생략하고있지만, 상기의 크랭크각센서(41), 스위치(41∼45) 및 각종 센서(52∼56)가 접속되어 있는 것 외, 산소농도센서(61)가 접속되어 있다. 산소농도센서(61)는 배기관(62)에 설치되어, 배기가스 중의 산소농도(02)를 검출한다. 이 산소농도센서(61)는 이론공연비를 역치로 하여 농후측 및 희박측의 공연비로 다른 레벨을 발생하는 2치출력형의 산소농도센서이다. ENGECU(12)의 내부구성은 상기의 MOTECU(11)와 유사하기 때문에 여기서 설명은 생략한다. ENGECU(12)에 있어서는 연료분사제어루틴이 CPU(도시되지 않음)에 의해 처리되어, 상기의 차량운전 파라미터 및 엔진회전수(Ne)를 이용하여 연료분사시간(Tout)이 결정된다. 연료분사시간(Tout)은 예컨대, 다음 산출식을 이용하여 산출된다.
Tout= Ti × KO2× KWOT× KLS× KTW× KTA
+ TACC+ TDEC
여기서, Ti는 엔진회전수(Ne) 및 흡기관내압력(PB)에 따라서 ENGECU(12) 내의 ROM으로부터의 데이타 맵 검색에 의해 결정되는 공연비기준제어치인 기본연료분사시간이다. KO2는 공연비 피드백제어에 있어서 산출되는 공연비보정계수이다. KWOT는 스로틀밸브의 완전개방시와 같은 고부하시의 연료증가량보정계수, KLS는 희박화계수, KTW는 냉각수온도(Tw)에 따라서 설정되는 냉각수온도보정계수, KTA는 흡기온도(TA)에 따라서 설정되는 흡기온도보정계수, TACC는 엔진회전수(Ne)의 가속의 정도에 따라서 설정되는 가속증량치, TDEC는 엔진회전수(Ne)의 감속의 정도에 따라서 설정되는 감속감량치이다. 보정계수(KWOT, KLS, KTW, KTA), 가속증량치(TACC), 감속감량치(TDEC)는, 상기의 ROM에서의 데이타 맵 검색에 의해 결정된다.
연료분사시간(Tout)의 결정을 위해서는, 적어도 농후연소제어, 희박연소제어 및 이론연소제어가 있다. 차량의 운전상태에 따라서 농후연소제어, 희박연소제어 및 이론연소제어 중의 어느 제어를 할것인지가 결정된다. 농후연소제어시에는, 목표공연비는 이론공연비(예컨대 14. 7)보다 작은 값(예컨대 11)에 설정되어, 그 목표공연비가 되도록 공연비보정계수(KO2) 및 연료증가량보정계수(KWOT)가 결정된다. 희박연소제어시에는 목표공연비는 이론공연비(예컨대, 14. 7)보다 큰 값(예컨대, 16)에 설정되어, 그 목표공연비가 되도록 공연비보정계수(KO2) 및 희박화계수(KLS)가 결정된다. 또한, 이론연소제어에 있어서는, 산소농도센서(61)의 출력레벨로부터 공연비가 목표공연비로서의 이론공연비보다 농후 또는 희박함이 판별되어, 그 판별결과에 따라서 공연비보정계수(KO2)가 설정된다. 이와 같이 설정된 공연비보정계수(KO2)가 상기의 연료분사시간(Tout)의 산출식으로 사용되고 연료분사시간(Tout)이 결정된다.
그리고, 그 결정된 연료분사시간(Tout)에 대해서만 인젝터(63)가 구동된다. 인젝터(63)는 내연기관의 흡기관(51)의 흡기포트 근방에 설치되어, 구동될 때에 연료를 분사한다. 또한, ENGECU(12)에 있어서는 점화시기제어루틴이 CPU에 의해서 처리되어, 그 점화시기제어에 따라서 점화장치(64)의 점화플러그(도시되지 않음)의 점화방전이 행하여진다.
더우기, 상기의 스로틀밸브(50)는 소위 드라이브-바이-와이어(DBW)형의 것이기 때문에, 엔진(1)에는 스로틀밸브(50)를 개방하는 스로틀액츄에이터(13)가 설치되어 있다. ENGECU(12)에 있어서는, 스로틀밸브개도제어루틴이 CPU에 의해서 처리되어, 상기의 스로틀밸브개도(TH), 차량속도(Vs), 가속페달개도(AP) 등의 차량운전 파라미터에 따라서 목표스로틀밸브개도(θth)가 결정되고, 그 목표스로틀밸브개도(θth)로 되기 위하여 스로틀액츄에이터(13)를 통하여 스로틀밸브(50)의 개도가 제어된다.
다음에, 모터(2)의 제어동작에 관해서 CPU(31)의 동작을 중심으로 설명한다. MOTECU(11)의 CPU(31)는, 모터제어루틴을 예컨대, 10msec 마다 되풀이하는 식으로 실행하여, 이하에서 나타내듯이 그 시점의 동작모드를 판정하고, 판정한 동작모드에 대응하는 어시스트량(ASTPWR) 또는 회생량(REGEN)을 설정한다.
이러한 모터제어루틴에 있어서, CPU(31)는 도 3 및 도 4에 도시하듯이, 우선 스타터스위치(42)가 ON인지 아닌지를 판별한다(스텝 S1). 엔진(1)의 시동을 위해 스타터스위치(42)가 ON인 경우에는, 엔진회전수(Ne)가 엔진이 정지하고 있는 것으로 간주할 수 있는 스톨회전수(NCR)(예컨대, 50rpm)이하 인지 아닌지를 판별한다(스텝 S2). Ne≤ NCR의 경우에는, 모터동작으로서 엔진(1)을 시동시키기 위해서 시동모드를 실행한다(스텝 S3).
스텝 S1에 있어서 스타터스위치(42)가 OFF인 것으로 판별한 경우에는, 엔진정지명령이 생성되어 있는지 아닌지를 판별한다(스텝 S4). 엔진정지명령은 엔진정지판별루틴의 실행에 있어서, 엔진의 운전을 정지시켜야만 하는 운전상태인 것으로 판별될시 엔진정지명령플래그의 세트로서 생성된다. 엔진정지명령이 생성되어 있지 않으면, 스텝 S2로 진행하여 엔진회전수(Ne)가 스톨회전수(NCR) 이하 인가 아닌가를 판별한다. 엔진정지명령이 생성되어 있으면, A/D변환기(38)의 출력으로부터 스로틀밸브(50)의 개도(TH)를 획득하여, 그 스로틀밸브(50)의 스로틀밸브개도(TH)가 소정 아이들개도(THIDLE)(거의 완전 폐쇄의 개도) 이상인가 아닌가를 판별한다(스텝 S5). 스텝 S2에 있어서 Ne>NCR의 경우, 즉 엔진(1)이 운전중인 경우에는 스텝 S5를 실행한다. TH≥THIDLE의 경우에는 어시스트트리거테이블로부터 가속플래그(FMAST)를 검색한다(스텝 S6).
어시스트트리거테이블은, ROM(33)에 미리 기록되어 있고, 도 5에서 도시한 바와 같이, 엔진회전수(Ne)와 스로틀밸브개도(TH)에 따라서 가속플래그(FMAST)를 설정하도록 되어 있다. 즉, 역치(MASTH, MASTL)는 엔진회전수(Ne)의 상승에 따라서 서서히 커지고, 스로틀밸브개도(TH)가 역치(MASTL) 이하로부터 커지는 때에는 역치(MASTH)를 넘을때 까지는 FMAST=0이고, 역치(MASTH)를 넘으면 가속하여야만 하는 운전상태로서 FMAST=1로 된다. 반대로 스로틀밸브개도(TH)가 역치(MASTH) 이상으로부터 작게 될 때에는, 역치(MASTL)를 하회할때 까지는 FMAST=l이고, 역치(MASTL)를 하회하면 FMAST=0으로 된다.
스텝 S6의 실행 후, 그 검색한 가속플래그(FMAST)가 1인지 여부를 판별한다(스텝 S7). FMAST=0의 경우에는, 동작모드를 순항모드로 한다(스텝 S8). FMAST= l의 경우에는, 동작모드를 가속모드로 한다(스텝 S9).
스텝 S5에 있어서 TH ＜ THIDLE 로 판별한 경우에는, 스로틀밸브(50)는 거의 완전히 폐쇄되기 때문에, 다음에 차량속도(Vs)가 0 km/h 와 같은가 아닌가를 판별한다(스텝 S10). Vs=0 km/h 이면, 차량은 정지하고있기 때문에, 엔진정지명령이 생성되어 있는가 아닌가를 판별한다(스텝 S11). 이것은 스텝 S4 와 유사하다. 엔진정지명령이 생성되어 있는 경우에는, 엔진(1)의 운전을 정지하기 위해서 동작모드를 아이들정지모드로 한다(스텝 S12). 한편, 엔진정지명령이 생성되어 있지 않은 경우에는, 엔진(1)의 아이들운전을 계속하기 위해서 동작모드를 아이들모드로 한다(스텝 S13).
스텝 S10에 있어서 Vs≠0 km/h 이면, 차량은 주행하고 있기 때문에, 엔진정지명령이 생성되어 있는가 아닌가를 판별한다(스텝 S14). 이것은 스텝 S4 와 유사하다. 엔진정지명령이 생성되어있는 경우에는, 엔진(1)의 운전을 감속하기 위해서 동작모드를 감속모드로 한다(스텝 S15). 한편, 엔진정지명령이 생성되어있지 않은 경우에는, 엔진(1)은 아이들운전이 요구되는가 아닌가를 판별한다(스텝 S16). 아이들운전요구는, 엔진 아이들판별루틴의 실행에 있어서, 엔진(1)을 아이들운전상태에 있어야만 하는 것으로 판별될 시 아이들플래그의 세트로서 생성된다. 엔진(1)의 아이들운전요구가 있는 경우에는 동작모드를 아이들모드로 하고(스텝 S13), 아이들운전요구가 없는 경우에는 동작모드를 감속모드로 한다(스텝 S15).
스텝 S8, S9, S12, S13 및 S15의 각 동작모드처리에 있어서는, 어시스트량(ASTPWR) 또는 회생량(REGEN)이 설정된다. 예컨대, 후술하는 가속모드처리에 있어서는 어시스트량(ASTPWR)이 설정되고, 감속모드처리에 있어서는 회생량(REGEN)이 설정된다. CPU(31)는 설정한 어시스트량(ASTPWR) 또는 회생량(REGEN)을 출력인터페이스회로(36)에 대하여 출력한다(스텝 S17). 출력인터페이스회로(36)는 CPU(31)로부터 공급된 어시스트량(ASTPWR) 또는 회생량(REGEN)에 따라서 PDU(5)의 동작을 제어한다. 어시스트량(ASTPWR)의 경우에는 PDU(5)는 어시스트량(ASTPWR)에 따른어시스트전력을 모터(2)에 공급한다. 회생량(REGEN)의 경우에는 모터(2)는 회생제동상태로 되고, PDU(5)는 회생량(REGEN)에 따른 회생전력을 모터(2)로부터 얻어서 고전압축전기(6) 또는 DV(7)에 공급한다.
가속모드처리에 있어서는, CPU(31)은 도 6에 도시된 바와 같이, 우선 RAM 초기화동작을 실행한다(스텝 S21). 이 초기화동작에서는 예컨대, RAM(32) 내에 일시적으로 기억된 회생량(REGEN) 등의 값이 0으로 된다. 초기화동작 후, CPU(31)는 클러치스위치(43)의 ON/OFF 를 판독하고 클러치가 동력전달상태인가 아닌가를 판별한다(스텝 S22). 클러치스위치(43)가 ON이면, 클러치는 동력단절상태이기 때문에, 어시스트량(ASTPWR)을 0으로 한다(스텝 S23). 그리고, 모터(2)로부터 회생전력을 저전압부하(9)에 공급하도록 DV(7)를 제어한다(스텝 S24).
클러치스위치(43)가 OFF이면, 클러치는 동력전달상태이기 때문에, 다음에, 뉴트럴스위치(44)의 ON/OFF 를 판독하여 변속기구(3)가 뉴트럴상태인 가 아닌가를 판별한다(스텝 S25). 뉴트럴스위치(44)가 ON이기 때문에 변속기구(3)가 뉴트럴상태인 경우에는, 처리루틴은 스텝 S23로 진행하여 어시스트량(ASTPWR)을 0으로 한다.
뉴트럴스위치(44)가 OFF이기 때문에 변속기구(3)가 인-기어(in-gear)상태인 경우에는, 고전압축전기(6)의 양단전압(QCAP) 을 판독하여 그 양단전압(QCAP)이 하한역치(QCAPLMTL)보다 큰가 아닌가를 판별한다(스텝 S26). 하한역치(QCAPLMTL)는 모터(2)에 의한 유효한 어시스트가능전압, 예컨대 축전기(6)의 완전충전 전압의 70%정도에 설정하더라도 좋고, 축전기(6)의 용량에 의해서 적절하게 설정가능하다. QCAP≤ QCAPLMTL 이면, 스텝 S23로 진행하여 어시스트량(ASTPWR)을 0으로 한다. 한편, QCAP> QCAPLMTL 이면, 어시스트량(ASTPWR)을 맵 검색하여 구한다(스텝 S27). ROM(33)에는, 도 7에 나타내듯이, 엔진회전수(Ne)와 스로틀밸브개도(TH)에 따라서 정해지는 어시스트량(ASTPWR)이 ASTPWR#nll∼ ASTPWR#n2010로 표시된 바와 같이 가속시 ASTPWR 데이타 맵으로서 미리 기록되어 있다. 따라서, 그 때의 엔진회전수(Ne)와 스로틀밸브개도(TH)에 대응하는 어시스트량(ASTPWR)을 가속시 ASTPWR 데이타 맵으로부터 검색할 수가 있다. 스텝 S27의 실행후, CPU(31)는 고전압축전기(6)의 축전전력을 저전압부하(9)에 공급하도록 DV(7)을 제어한다(스텝 S28).
감속모드처리에 있어서는, CPU(31)는 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저 RAM 초기화동작을 실행한다(스텝 S31). 이 초기화동작에서는 예컨대, RAM(32) 내에 일시적으로 기억된 어시스트량(ASTPWR) 등의 값이 0으로된다. 초기화동작후, CPU(31)는 클러치스위치(43)의 ON/OFF를 판독하여 클러치가 동력전달상태인가 아닌가를 판별한다(스텝 32). 클러치스위치(43)가 ON이면, 클러치는 동력단절상태이기 때문에, 회생량(REGEN)을 0으로 한다(스텝 S33).
클러치 스위치(43)가 OFF이면, 클러치는 동력전달상태이기 때문에, 다음에, 뉴트럴스위치(44)의 ON/OFF를 판독하여 변속기구(3)가 뉴트럴상태인가 아닌가를 판별한다(스텝 S34). 뉴트럴스위치(44)가 ON이기 때문에 변속기구(3)가 뉴트럴상태인 경우에는 스텝 S33으로 진행하여 회생량(REGEN)을 0으로 한다.
뉴트럴스위치(44)가 OFF이기 때문에 변속기구(3)가 인기어상태인 경우에는, 모터(2)로부터 회생전력을 저전압부하(9)에 공급하도록 DV(7)을 제어하고(스텝 S35), 그리고, 고전압축전기(6)의 양단전압(QCAP)을 판독하여 그 양단전압(QCAP)이 상한역치(QCAPLMTH)보다 큰가 아닌가를 판별한다(스텝 S36). 상한역치(QCAPLMTH)는, 회생에 의해 충전가능한 예컨대, 축전기(6)의 완전충전전압의 90%정도로 설정하더라도 좋고, 축전기(6)의 용량에 따라 적절하게 설정가능하다. QCAP≥ QCAPLMTH 이면, 스텝 S33으로 진행하여 회생량(REGEN)을 0으로 한다. 한편, QCAP＜QCAPLMTH 이면, 브레이크스위치(45)의 ON/OFF를 판독하여 브레이크페달이 조작된 브레이크상태로 있는가 아닌가를 판별한다(스텝 S37). 브레이크스위치(45)가 OFF이기 때문에 차량이 비-브레이크상태인 경우에는, 회생량(REGEN)을 제1감속시 REGEN 데이타 맵으로부터 맵검색하여 구한다(스텝 S38). 또한, 브레이크스위치(45)가 ON이기 때문에 차량이 브레이크상태인 경우에는, 회생량(REGEN)을 제2감속시 REGEN 데이타 맵으로부터 맵검색하여 구한다(스텝S39). ROM(33)에는, 도 9에 나타내듯이, 엔진회전수(Ne)와 흡기관내압(PB)에 따라서 정해지는 비-브레이크 시의 회생량(REGEN)이 REGEN#nll∼ REGEN#n2010 와 같이 제1감속시REGEN 데이타 맵으로서 미리 기록되고, 또 제10도에 나타내듯이, 엔진회전수(Ne)와 흡기관내압(PB)에 따라서 정해지는 브레이크시의 회생량(REGEN)이 REGENBR#nll∼ REGENBR#n2010 와 같이 제2감속시 REGEN 데이타 맵으로서 미리 기록되어 있다. 따라서, 그 때의 엔진회전수(Ne)와 흡기관내압(PB) 에 대응하는 회생량(REGEN)을 제1 또는 제2감속시 REGEN 데이타 맵으로부터 검색할 수가 있다. 또, 도 9 및 도 10의 데이타 맵에 있어서는, 엔진회전수(Ne)가 클수록, 더우기, 흡기관내압(PB)이 클수록 회생량(REGEN)이 커지어, 브레이크 OFF시의 제1감속시 REGEN 데이타 맵보다 브레이크 ON시의 제2감속시 REGEN 데이타 맵의 회생량(REGEN)이 더 커진다.
CPU(31)는, 모터제어루틴과는 달리 예컨대, 10msec 마다 토크제어루틴을 처리한다. 이 토크제어루틴에 있어서는, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 우선, 희박연소토크보정을 나타내는 플래그(FLEAN)가 1인가 아닌가를 판별한다(스텝 S41). FLEAN=0이면, 이론연소토크보정을 나타내는 플래그(FST)가 1인가 아닌가를 판별한다(스텝 S42). FST=0이면, 이론연소제어시의 엔진(1)의 출력토크(TrqST)와 희박연소제어시의 엔진(1)의 출력토크(TrqLean)와의 토크차(△Trq)를 추정한다(스텝 S43). ROM(33)에는, 도 13에 나타내듯이, 엔진회전수(Ne)와 흡기관내압(PB)에 따라서 추정되는 이론연소제어시의 출력토크(TrqST)가 TrqST#nll∼ TrqST#n2010 과 같이 이론토크 데이타 맵으로서 기록되고, 또한, 비록 도시하지 않았지만 마찬가지로, 엔진회전수(Ne)와 흡기관내압(PB)에 따라서 추정되는 희박연소제어시의 출력토크(TrqLean)가 TrqLean#nll∼ TrqLean#n2010 과 같이 희박토크 데이타 맵으로서 기록되고, 게다가 엔진회전수(Ne)와 흡기관내압(PB)에 따라서 추정되는 농후연소제어시의 출력토크(TrqRich)가 TrqRich#nll∼TrqRich#n2010과 같이 농후토크 데이타 맵으로서 기록되어 있다. 각 토크 데이타 맵의 추정토크는 엔진회전수(Ne)가 클수록, 또한 흡기관내압(PB)이 클수록 커지고, 또한, 공연비가 희박치로부터 농후치로 될수록 추정토크는 커진다. 스텝 S43에 있어서는 그 때의 엔진회전수(Ne)와 흡기관내압(PB)에 대응하는 출력토크 (TrqST, TrqLean)가 이론토크 데이타 맵 및 희박토크 데이타 맵으로부터 각각 검색된다. 그 검색결과로서 얻는 출력토크(TrqST, TrqLean)의 차가 추정토크차(△Trq)로서 산출된다.
CPU(31)는 스텝 S43의 실행 후, 전회의 연소제어가 농후연소제어또는 이론연소제어인가 아닌가를 판별한다(스텝S44). 이것은, 현재의 연소제어가 농후연소제어, 이론연소제어 및 희박연소제어의 어느 것인가를 나타내는 정보신호를 ENGECU(12)로부터 얻는 수 있기 때문에, 그 정보신호의 내용으로부터 판단된다. 예컨대, 상기의 연료분사제어루틴에서는 현재의 연소제어가 농후연소제어, 이론연소제어 및 희박연소제어의 어느 것인가는 목표공연비로부터 알기 때문에, 연료분사제어루틴의 처리중에 정보신호를 CPU(31)에 출력할 수가 있다. CPU(31)는 전회의 연소제어가 농후연소제어 또는 이론연소제어이면, 현재의 연소제어가 희박연소제어인가 아닌가를 판별한다(스텝S45). 전회의 연소제어가 농후연소제어 또는 이론연소제어이고, 현재의 연소제어도 농후연소제어 또는 이론연소제어인 경우에는, 현재의 처리루틴을 종료한다.
한편, 전회의 연소제어가 농후연소제어 또는 이론연소제어이고, 현재의 연소제어가 희박연소제어인 경우에는, 공연비의 희박 측의 값으로의 급변시이기때문에, 희박연소토크보정을 나타내는 플래그(FLEAN)를 l 과 같게 설정하고(스텝 S46), 추정토크차(△Trq)에 대응하는 어시스트량(ASTPWR)을 설정한다(스텝 S47). 추정토크차(△Trq)와 어시스트량(ASTPWR)과의 관계에 있어서는 제14도에 도시한 바와 같이 추정토크차(△Trq)가 클수록 어시스트량(ASTPWR)이 커진다. 이러한 관계가 데이타 맵으로서 ROM(33)에 미리 기록되어있기 때문에, CPU(31)는 추정토크차(△Trq)에 대응하는 어시스트량(ASTPWR)을 그 데이타 맵으로부터 검색하여 구하고, 그 어시스트량(ASTPWR)을 출력인터페이스회로(36)에 대하여 출력한다(스텝 S48).
스텝 S41에 있어서 FLEAN=1 로 판별한 경우에는 엔진이 희박연소제어에로의 변화 직후의 출력토크보정중에 있기 때문에, 어시스트량(ASTPWR)을 소정치만큼 감소시키고(스텝 S49), 그 어시스트량(ASTPWR)이 0으로 되었는가 아닌가 판별한다(스텝 S50). ASTPWR＞0이면, 스텝 S48로 진행하고, ASTPWR=0이면, 희박연소토크보정을 나타내는 플래그(FLEAN)를 리세트하여 0으로 만들고(스텝 S51), 현재의 처리루틴을 종료한다.
이와 같이 설정된 어시스트량(ASTPWR)에 따른 어시스트전력이 PDU(5)로부터모터(2)에 공급되고, 모터(2)는 엔진(1)의 출력토크의 저하분을 보조하기 위해 구동되는 전동기로서 작동한다. 또한, 그 어시스트량(ASTPWR)은 서서히 감소하기 때문에, 모터(2)에 의한 엔진(1)의 출력토크보조량도 도 15에 도시하는 바와 같이 서서히 감소한다. 어시스트량(ASTPWR)의 감소량 및 그 감소시간은 적절하게 설정할 수 있지만, 감소량은 일정치로 설정될 수 있다.
CPU(31)는 스텝 S44의 판별에 있어서 전회의 연소제어가 농후연소제어 또는 이론연소제어가 아니고 희박연소제어인 것으로 판별하였으면, 현재의 연소제어가 농후연소제어 또는 이론연소제어인가 아닌가를 판별한다(스텝 S52). 전회의 연소제어가 희박연소제어이고 현재도 희박연소제어인 경우에는 현재의 처리루틴을 종료한다.
한편, 전회의 연소제어가 희박연소제어이고, 현재의 연소제어가 농후연소제어 또는 이론연소제어인 경우에는, 공연비가 희박 측의 값에서 농후 측의 값으로의 급변시이기 때문에, 이론연소토크보정을 나타내는 플래그(FST)를 세트하여 1로 만들고(스텝 S53), 추정토크차(△Trq)에 대응하는 회생량(REGEN)을 설정한다(스텝 S54). 추정토크차(△Trq)와 회생량(REGEN)의 관계는 도 14에 도시한 추정토크차(△Trq)와 어시스트량(ASTPWR)의 관계와 유사하게, 즉 추정토크차(△Trq)가 클수록 회생량(REGEN)이 커진다. 이러한 관계가 데이타 맵으로서 ROM(33)에 미리 기록되어있기 때문에, CPU(31)는 추정토크차(△Trq)에 대응하는 회생량(REGEN)을 그 데이타 맵으로부터 검색하여 구하고, 그 회생량(REGEN)을 출력인터페이스회로(36)에 대하여 출력한다(스텝 S55).
스텝 S42에 있어서 FST=1 로 판별한 경우에는 이론연소제어로의 변화 직후의 출력토크보정중에 있기 때문에, 회생량(REGEN)을 소정량만큼 감소시키고(스텝 S56), 그 회생량(REGEN)이 0으로 되었는가 아닌가를 판별한다(스텝 S57). REGEN＞0이면, 스텝 S55로 진행하고, REGEN=0이면, 이론연소토크보정을 나타내는 플래그(FST)를 리세트하여 0으로 만들고(스텝S58), 현재의 처리루틴을 종료한다.
PDU(5)는 이와 같이, 설정된 회생량(REGEN)에 따른 회생전력을 모터(2)로부터 얻기 위하여 동작하고, 모터(2)는 엔진(1)의 출력토크의 상승분을 저하시키도록 회생동작하는 발전기로서 작동한다. 또한, 그 회생량(REGEN)은 서서히 소멸하기 때문에, 모터(2)에 의한 엔진(1)의 출력토크저하량도 도 15에 도시된 바와 같이 서서히 감소한다. 회생량(REGEN)의 감소량 및 그 감소시간은 적절하게 설정할 수 있지만, 감소량은 일정치로 설정될 수 있다.
상기의 연료분사제어루틴에 있어서는, 내연기관(1)의 가속시의 연료증량시에제어가 일시적으로 농후연소제어로되고, 크루즈주행이든지 저부하의 경우에 희박연소제어, 기타 통상은 이론연소제어로 되기 때문에, 이론공연비보다 작은 농후 공연비(이론공연비에 대하여 연료과다의 상태)로부터 희박치로의 공연비의 변화시에는, 전동기 및 발전기 각각에서 모터를 제어 하게 된다.
또, 희박연소토크보정을 나타내는 플래그(FLEAN) 또는 이론연소토크보정을 나타내는 플래그(PST)가 세트되어 1로 되었을 때에는, 상기의 모터제어루틴의 처리가 정지된다. 또한, 희박연소토크보정을 나타내는 플래그(FLEAN) 및 이론연소토크보정을 나타내는 플래그(FST)의 각 초기치는 0이다.
상기한 실시예에 있어서는, 공급혼합기의 공연비가 희박공연비로 제어되는 희박연소제어, 이론공연비로 제어되는 이론연소제어 및 농후공연비로 제어되는 농후연소제어의 어느 것인가 하나를 선택적으로 행하는 제어장치에 본 발명을 적용한 경우에 관해서 설명하였지만, 공연비가 단지 희박 측의 값으로 또는 농후 측의 값으로 크게 급변하는 경우에도 본 발명을 적용할 수가 있다.
또한, 상기한 실시예에 있어서는, 이론공연비보다 농후한 공연비 또는 이론공연비로부터 이론공연비보다 희박한 공연비로 변화한 경우에, 모터(2)는 전동기로서 작동하고, 이론공연비보다 희박한 공연비로부터 이론공연비보다 농후한 공연비 또는 이론공연비로 변화한 경우에, 모터(2)는 발전기로서 작동하게 되지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 공연비가 희박한 방향으로 단지 변화한 경우에 모터(2)를 전동기로서 작동시키고, 공연비가 농후한 방향으로 단지 변화한 경우에 모터(2)를 발전기로서 작동시킬 수 있다. 예컨대, 공연비가 이론공연비보다 농후한 영역내에서 희박한 방향으로 변화한 경우에 모터(2)를 전동기로서 작동시킬 수 있고, 또한, 공연비가 이론공연비보다 농후한 영역내에서 더욱 농후한 방향으로 변화한 경우에 모터(2)를 발전기로서 작동시킬 수 있다. 더우기, 공연비가 이론공연비보다 희박한 영역내에서 더욱 희박한 방향으로 변화한 경우에 모터(2)를 전동기로서 작동시킬 수 있고, 또한, 공연비가 이론공연비보다 희박한 영역내에서 농후한 방향으로 변화한 경우에 모터(2)를 발전기로서 작동시킬 수 있다. 이와 같이 공연비가 희박한 방향으로 또는 농후한 방향으로 변화하는 경우에 있어서는, 모터(2)가 전동기로서 작동하는 때에는 전동기의 구동력을 서서히 감소시키고, 모터(2)가 발전기로서 작동하는 때로는 발전기의 회생제동력를 서서히 감소시킨다.
상기한 실시예에서 사용된 도 7, 도 9 및 도 10도에 있어서는, 엔진회전수 및 흡기부압이 커질수록 모터(2)의 어시스트량 및 회생량이 커진다.
또, 상기의 실시예로서는, 차량의 변속기구(3)가 수동식의 경우에 관해서 설명하였지만, 변속기구(3)가 자동식(무단변속기구를 포함한다)의 경우에도 본 발명을 동일하게 적용할 수가 있다. 단지, 자동식 변속기구에서는 예컨대, 엔진회전수(Ne)와 차략속도(Vs)에 따라서 제7도의 ASTPWR 데이타 맵과 도 9 및 도 10의 REGEN 데이타 맵으로부터 어시스트량 또는 회생량을 검색하도록 해도 된다. 또한, 마찬가지로 엔진회전수(Ne)와 차량속도(Vs)에 따라서 도 13의 이론토크 데이타 맵 및 농후토크 데이타 맵(도시되지 않음) 및 희박토크 데이타 맵(도시되지 않음)으로부터 추정출력토크를 검색할 수도 있다.
더우기, 상기의 실시예에 있어서는, 모터제어용의 MOTECU(11)와 엔진제어용의 ENGECU(12)가 개별적으로 설치되고 있지만, 단일의 ECU에서 모터 및 엔진의 양쪽을 제어할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 하이브리드구동차량의 제어장치에 있어서는, 예컨대, 제어가 이론연소제어로부터 희박연소제어로 변화하였기 때문에 엔진으로의 공급혼합기의 공연비가 희박측의 값으로 변화한 것이 검출된 때에는 그 직후에 엔진의 출력의 보조를 하기 위해서 발전전동기를 전동기로서 작동시키고, 그리고 제어가 희박연소제어로부터 이론연소제어로 변화하였기 때문에 엔진으로의 공급혼합기의 공연비가 농후측의 값으로 변화한 것이 검출된 때에는 그 직후에 회생제동을 위해 발전전동기를 발전기로서 작동시켜서, 공급혼합기의 공연비의 변화시의 엔진의 출력토크차를 시간지연없이 충분히 보상할 수 있다.
또한, 본 발명의 하이브리드구동차량의 제어장치에 있어서는, 차량의 운전상태에 따라서 공연비의 변화를 검출한 때의 내연기관의 출력토크차를 추정하고, 그 추정한 출력토크차에 따라서 발전전동기의 구동력 또는 회생제동력을 제어하는 것에 의해, 공급혼합기의 공연비의 변화시의 엔진의 출력토크차에 대하여 적절한 모터의 구동상태 또는 회생상태를 얻을 수 있다.
더우기, 본 발명의 하이브리드구동차량의 제어장치에 있어서는, 공연비검출수단에 의해서 공연비가 희박측의 값으로 변화한 것이 검출된 경우에, 발전전동기를 발전기로서 작동시킨 후, 전동기의 구동력을 서서히 감소시키고, 공연비검출수단에 의해서 공연비가 농후측의 값으로 변화한 것이 검출된 경우에, 발전전동기를 발전기로서 작동시킨 후, 발전기의 회생제동력을 서서히 감소시키는것에 의해, 출력토크를 공연비의 급변 후의 적절한 출력토크에 토크쇼크가 생기지 않게 일치시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 하이브리드구동차량의 제어장치로서 유용하다.

Claims (3)

  1. 차량용 구동원으로서의 내연기관과 차량용 구동원으로서 상기 내연기관의 출력을 보조하는 전동기로서 작동하고, 또한 차량의 주행에너지를 회생하여 축전수단을 충전하는 발전기로서 작동하는 발전전동기를 구비한 하이브리드 구동차량의 제어장치에 있어서,
    상기 엔진에 공급되는 혼합기의 공연비의 변화를 검출하는 공연비검출수단; 그리고
    상기 공연비검출수단에 의해서 공연비가 농후측의 값으로부터 희박측의 값으로 변화한 것을 검출한 경우에는 상기 발전전동기를 전동기로서 작동시키고, 공연비가 희박측의 값으로부터 농후측의 값으로 변화한 것을 검출한 경우에는 상기 발전전동기를 발전기로서 작동시키는 발전전동기제어수단;
    을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동차량의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 발전전동기제어수단은, 상기 차량의 운전상태에 따라서 공연비의 변화를 검출한 시의 상기 내연기관의 출력토크차를 추정하고, 상기 추정한 출력토크차에 따라서 상기 발전전동기의 구동력과 회생제동력을 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동차량의 제어장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발전전동기제어수단은, 상기 공연비검출수단에 의해서 공연비가 농후측의 값으로부터 희박측의 값으로 변화한 것을 검출한 경우에는 상기 발전전동기를 전동기로서 작동시켜, 그 후, 전동기의 구동력을 서서히 감소시키고, 그리고 상기 공연비검출수단에 의해서 공연비가 희박측의 값으로부터 농후측의 값으로 변화한 것을 검출한 경우에는 상기 발전전동기를 발전기로서 작동시켜, 그 후, 발전기의 회생제동력을 서서히 감소시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동차량의 제어장치.
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