KR20050048032A - 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법 - Google Patents
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Abstract
개시된 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법은, 엔진 및 제1,2모터를 각각 구동축에 분리 또는 결합이 가능하게 함으로써 다양한 주행 모드의 구현이 가능하도록 자동화 수동변속기를 구비하여 각 주행 모드에 따라 차량을 적절히 제어하기 위해 초기 엔진 시동 알고리즘과, 주행 중 엔진/전기자동차 모드 변환 알고리즘을 수행하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법에 있어서, 상기 초기 엔진 시동 알고리즘은, (a) 차량의 시동키가 시동 위치에 놓여져 있고, 전기차 모드로 주행이 불가능하면, 제어기에서 엔진 시동 신호를 출력하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 출력된 상기 엔진 시동 신호가 입력되면, 자동화 수동변속기의 변속단을 중립에 위치시키는 단계와; (c) 상기 클러치를 결합하여 엔진과 상기 제1모터를 연결시키고, 상기 제1모터를 이용하여 엔진을 시동하는 단계와; (d) 상기 엔진 시동이 완료되면 클러치를 분리하고, 상기 자동화 수동변속기를 1단으로 설정하고, 클러치를 결합하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전기차 모드 구현이 가능하고, 이 전기차 모드 구동으로 인한 NVH저감을 실현할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차의 모드 구현이 가능하게 하여 NVH 저감을 이루기 위한 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법에 관한 것이다.
하이브리드 전기자동차는 기존의 내연기관 차량과는 달리 엔진과 모터의 두 가지 동력원을 사용한다. 이에 따라 기존 내연기관 차량이 단순히 변속 모드의 차이만을 가지는 데 비해 하이브리드 전기자동차는 동력원의 조합에 따라 다양한 주행 모드를 구현하는 것이 가능하다.
따라서 하이브리드 전기자동차의 설계시에는 연/배기, 동력 성능 등의 차량 성능을 극대화하기 위해서는 적절한 주행 모드와 각 모드간의 천이 조건을 정의하는 것이 매우 중요하다.
그리고 종래의 하이브리드 전기자동차용 동력 전달 시스템으로 널리 채용되고 있는 방식은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진과 모터를 작동 중 분리할 수가 없기 때문에 다양한 주행 모드(mode)를 가질 수 없으며, 기존 내연 기관 차량과 동일한 동력 전달 구조에 단지 전기 모터에 의한 동력 보조/회생 제동 모드만을 구현할 수 있다.
또한 주행 모드간의 천이 조건도 단순하여 주행 모드에 의한 성능 향상도가 매우 낮은 구조이다.
그리고 종래의 하이브리드 전기자동차 구조가 아닌 새로운 형태의 동력 전달 구조를 개발하기 위해서는 주행 모드의 개발과 그 천이 조건의 정의가 필수적이다.
도 2a 내지 2d에는 하이브리드 전기자동차용 동력 전달 시스템으로 널리 채용되고 있는 SA(Starter-Alternator)형 하이브리드 자동차의 주행 모드를 표시하고 있다.
도면의 도 2a는 모터로 엔진을 시동하는 상태, 도 2b는 모터가 동력을 보조하는 통상의 주행 및 가속 상태, 도 2c는 운동에너지가 저장되는 감속상태 및 도 2d는 엔진 및 모터가 정지한 정차 상태를 각각 나타내 보인 것이다.
도시된 바와 같이, 상기한 SA형 하이브리드 자동차의 주행 전략은 매우 단순하며 따라서 시스템 전체의 자유도 변화는 없으며, 단지 모터의 충/방전에 의한 동력 변화만이 존재한다.
또한 이와 같은 구조는 주행시는 항상 엔진이 켜져 있는 상태이므로 별도의 모드 변환 알고리즘이 필요하지 않으며, 결과적으로 엔진의 성능이 매우 낮은 저속 구간에서도 엔진을 사용해야 하므로 연/배기 면에서 매우 불리한 구조이다.
또한 적용 주행 알고리듬에도 모드 변환을 위한 특별한 로직이 개발되어 있지 않으며, HEV 특유의 전기차 모드 또한 적용되어 있지 않다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전기자동차의 모드 구현이 가능하게 하여 NVH 저감이 이루어지도록 한 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법은, 엔진 및 제1,2모터를 각각 구동축에 분리 또는 결합이 가능하게 함으로써 다양한 주행 모드의 구현이 가능하도록 자동화 수동변속기를 구비하여 각 주행 모드에 따라 차량을 적절히 제어하기 위해 초기 엔진 시동 알고리즘과, 주행 중 엔진/전기자동차 모드 변환 알고리즘을 수행하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법에 있어서, 상기 초기 엔진 시동 알고리즘은, (a) 차량의 시동키가 시동 위치에 놓여져 있고, 전기차 모드로 주행이 불가능하면, 제어기에서 엔진 시동 신호를 출력하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 출력된 상기 엔진 시동 신호가 입력되면, 자동화 수동변속기의 변속단을 중립에 위치시키는 단계와; (c) 상기 클러치를 결합하여 엔진과 상기 제1모터를 연결시키고, 상기 제1모터를 이용하여 엔진을 시동하는 단계와; (d) 상기 엔진 시동이 완료되면 클러치를 분리하고, 상기 자동화 수동변속기를 1단으로 설정하고, 클러치를 결합하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법이 적용되는 동력 전달 시스템의 구조에 대하여 도 3을 이용하여 간략하게 설명한다.
도시된 바와 같이, 엔진(10)과, 제1모터(primary motor)(11)와, 제2모터(secondary motor)(12)와, 자동화 수동변속기(ASG : Automated Shift Gear)(도 3은 6속 ASG)(13)를 포함하여 구성되고, 상기 제1모터(11)는 클러치(14)의 출력축과 자동화 수동변속기(13)의 입력축 사이에 위치하고, 상기 제2모터(12)는 자동화 수동변속기(13) 출력축과 차동기어(15)의 입력축 사이에 위치하게 된다.
한편, 도 3에서 설명되지 않은 참조부호 16은 배터리를 나타내 보인 것이다.
그리고 상기 자동화 수동변속기(13) 및 클러치(14)의 동작에 의해 엔진(10), 제1모터(11) 및 제2모터(12)를 각각 구동축에 분리 또는 결합이 가능함으로써 다양한 주행 모드의 구현이 가능하며, 각 주행 모드에 따라 차량을 적절히 제어할 수 있는 제어 알고리즘이 필요하게 되어 후술하는 바와 같이 본 발명이 구현되었다.
따라서 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법은, 초기 엔진 시동 알고리즘과, 주행 중 엔진/전기자동차 모드 변환 알고리즘으로 구성된다. 각각의 알고리즘은 엔진(10), 제1,2모터 및 자동화 변속기(13)의 작동 순서 및 제어방법을 정의하여 운전자의 의지를 추종하면서 부드러운 모드 변환을 가능하게 하며, 결과적으로 다양한 주행 모드의 구현을 가능하게 한다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
도 4에는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법 중 상기한 초기 엔진 시동 알고리즘을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.
상기한 초기 엔진 시동 알고리즘의 설명에 앞서, 하이브리드 전기자동차는 기존의 내연기관 자동차와는 달리 별도의 스타터(starter)를 장비하지 않으며, 하이브리드 구동용 전기 모터를 사용하여 엔진(10)을 시동하게 된다.
도 4를 참조하면, 상기한 초기 엔진 시동 알고리즘은, 우선 차량의 시동키가 시동 위치에 놓여졌는지 판단한다.(단계 110)
상기 단계 110에서 상기 시동키가 시동 위치에 놓여졌으면, 전기차 모드로 주행이 불가능한지 판단하여 전기차 모드로 주행이 불가능할 때에는 엔진 제어기(ECU)에서 엔진(10) 시동 신호를 출력한다.(단계 120,130)
이어서, 상기 단계 130에서 출력된 엔진(10) 시동 신호가 입력되면 도 5a에 도시된 바와 같이, 자동화 수동변속기(13)의 변속단을 중립에 위치시킨다.(단계 140)
그리고 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 클러치(14)를 결합하여 엔진(10)과 제1모터(11)를 연결시키고, 이 제1모터(11)를 이용하여 엔진(10)을 시동한다.(단계 150,160)
또한 도 5c에 도시된 바와 같이, 엔진(10) 시동이 완료되면 클러치(14)를 분리하고, 이렇게 클러치(14)가 분리되면 도 5d에 도시된 바와 같이, 자동화 수동변속기(13)의 단을 1단으로 설정한다.(단계 170,180)
끝으로 도 5e에 도시된 바와 같이, 변속이 완료되면 클러치(14)를 결합하면서 차량을 출발시킨다.(단계 190)
도 6에는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법 중 상기한 주행 중 엔진(10)/전기자동차 모드 변환 알고리즘 중, 주행 중 전기차 모드에서 하이브리드 모드 변환 알고리즘을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 주행 중 전기차 모드에서 하이브리드 모드 변환 알고리즘은 우선, 도 7a와 같은 전기차 모드로 주행 중 하이브리드 모드 변환 여부를 판단한다.(단계 210)
이어서, 하이브리드 모드로의 변환이 시작되면 도 7b와 같이, 상기 제1모터(11)의 출력을 정지시키고 변속단을 중립으로 한다.(단계 220) 이때 상기 제2모터(12)의 출력을 증가시켜 전체 차량의 출력 요구량을 만족시킨다.
그리고 변속단이 중립이 되면 도 7c와 같이, 상기 클러치(14)를 결합시켜 엔진(10)과 제1모터(11)를 연결시키고, 상기 클러치(14) 결합이 완료되면 제1모터(11)를 이용하여 엔진(10)을 시동시킨다.(단계 230,240)
또한 도 7d와 같이, 엔진(10) 시동이 완료되면 클러치(14)를 분리하고, 이 클러치(14)가 분리되면 상기 제1모터(11)의 출력을 정지시키고 변속단을 주행 상황에 맞게 설정한다.(단계 250,260)
이어서, 도 7e와 같이, 변속이 종료되면 상기 제1모터(11)의 출력과 제2모터(12)의 출력을 제어하여 차량의 출력 요구량을 만족시킨다.(단계 270)
상기 단계 270의 과정이 진행되는 동안 엔진(10)을 제어하여 클러치(14) 양단의 속도 차를 일정 값 이하로 줄인다.(단계 280)
그리고 도 7f와 같이, 상기 단계 280의 과정이 종료되면 클러치(14)를 결합하고, 이 클러치(14) 결합이 종료되면 하이브리드 모드로의 변환이 완료된다.(단계 290)
도 8에는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법 중 상기한 주행 중 엔진(10)/전기자동차 모드 변환 알고리즘 중, 주행 중 하이브리드 모드에서 전기차 모드 변환 알고리즘을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 주행 중 하이브리드 모드에서 전기차 모드 변환 알고리즘은 우선, 도 9a에 도시된 바와 같은 하이브리드 모드로 주행 중 전기차 모드 변환 여부를 판단한다.(단계 310)
이어서, 전기차 모드로의 변환이 시작되면 도 9b에 도시된 바와 같이, 클러치(14)를 분리시키고 제1모터(11)와 제2모터(12)의 출력을 제어하여 차량의 출력 요구량을 만족시킨다.(단계 320,330)
상기 단계 320 및 330의 과정이 완료되면 도 9c에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 시동을 정지시키고, 하이브리드 모드에서 전기차 모드로의 변환을 완료한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법은, 새로운 하이브리드 동력 전달 시스템인 2-모터 하이브리드 동력 전달 시스템용 주행모드 변환과, 자동화 수동변속기(13)와 모터를 이용한 엔진 시동 알고리즘으로 자동화 수동변속기(13) 및 클러치(14)의 동작에 의해 엔진(10), 제1,2모터를 각각 구동축에 분리 또는 결합이 가능함으로써 다양한 주행모드의 구현이 가능하게 하며, 각 주행모드에 따라 적절히 차량을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
전기차 모드 구현이 가능하고, 이 전기차 모드 구동으로 인한 NVH저감을 실현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 기존의 하이브리드 전기자동차용 동력 전달 시스템의 개략적인 구조도.
도 2a 내지 도 2d는 SA형 하이브리드 전기자동차용 동력 전달 구조의 주행 모드를 각각 나타내 보인 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법이 적용되는 하이브리드 전기자동차용 동력 전달 시스템의 개략적인 구조도.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법 중 상기한 초기 엔진 시동 알고리즘을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.
도 5a 내지 도 5e는 초기 엔진 시동 알고리즘에 따른 시스템 작동도.
도 6에는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법 중 주행 중 전기차 모드에서 하이브리드 모드 변환 알고리즘을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.
도 7a 내지 도 7f는 주행 중 전기차 모드에서 하이브리드 모드 변환 알고리즘에 따른 시스템 작동도.
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법 중 주행 중 하이브리드 모드에서 전기차 모드 변환 알고리즘을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.
도 9a 내지 도 9c는 주행 중 하이브리드 모드에서 전기차 모드 변환 알고리즘에 따른 시스템 작동도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10. 엔진
11. 제1모터
12. 제2모터
13. 자동화 수동변속기
14. 클러치
15. 차동기어
16. 배터리
Claims (6)
- 엔진 및 제1,2모터를 각각 구동축에 분리 또는 결합이 가능하게 함으로써 다양한 주행모드의 구현이 가능하도록 자동화 수동변속기를 구비하여 각 주행모드에 따라 차량을 적절히 제어하기 위해 초기 엔진 시동 알고리즘과, 주행 중 엔진/전기자동차 모드 변환 알고리즘을 수행하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법에 있어서,상기 초기 엔진 시동 알고리즘은,(a) 차량의 시동키가 시동 위치에 놓여져 있고, 전기차 모드로 주행이 불가능하면, 제어기에서 엔진 시동 신호를 출력하는 단계와;(b) 상기 단계 (a)에서 출력된 상기 엔진 시동 신호가 입력되면, 자동화 수동변속기의 변속단을 중립에 위치시키는 단계와;(c) 상기 클러치를 결합하여 엔진과 상기 제1모터를 연결시키고, 상기 제1모터를 이용하여 엔진을 시동하는 단계와;(d) 상기 엔진 시동이 완료되면 클러치를 분리하고, 상기 자동화 수동변속기를 1단으로 설정하고, 클러치를 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 주행 중 엔진/전기자동차 모드 변환 알고리즘 중, 주행 중 전기차 모드에서 하이브리드 모드 변환 알고리즘은,(e) 상기 전기차 모드로 주행 중 하이브리드 모드 변환 여부를 판단하여 상기 하이브리드 모드로의 변환이 시작되면 상기 제1모터의 출력을 정지시키고 변속단을 중립으로 설정하는 단계와;(f) 상기 클러치를 결합시켜 상기 엔진과 상기 제1모터를 연결시키고, 상기 제1모터를 이용하여 엔진을 시동시키는 단계와;(g) 상기 클러치를 분리하고, 상기 제1모터의 출력을 정지시키며, 변속단을 주행 상황에 맞게 설정하는 단계와;(h) 변속이 종료되면 상기 제1모터의 출력과 제2모터의 출력을 제어하여 상기 차량의 출력 요구량을 만족시키는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법.
- 제2항에 있어서,상기 단계 (e)에서,상기 제2모터의 출력을 증가시켜 전체 차량의 출력 요구량을 만족시키도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법.
- 제2항에 있어서,(i) 상기 단계 (h) 과정이 진행되는 동안 상기 엔진을 제어하여 상기 클러치 양단의 속도 차를 일정 값 이하로 줄이는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계 (i)의 과정이 종료되면 상기 클러치를 결합하고, 상기 클러치 결합이 종료되면 하이브리드 모드로의 변환이 완료되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법.
- 제1항에 있어서,상기 주행 중 엔진/전기자동차 모드 변환 알고리즘 중, 주행 중 하이브리드 모드에서 전기차 모드 변환 알고리즘은,(j) 상기 하이브리드 모드로 주행 중 전기차 모드 변환 여부를 판단하여 상기 전기차 모드로의 변환이 시작되면 상기 클러치를 분리시키고 상기 제1모터와 상기 제2모터의 출력을 제어하여 차량의 출력 요구량을 만족시키는 단계와;(k) 상기 단계 (j)과정이 완료되면, 상기 엔진의 시동을 정지시키고 상기 하이브리드 모드에서 상기 전기차 모드로의 변환을 완료하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 주행 제어방법.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR100569013B1 KR100569013B1 (ko) | 2006-04-07 |
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ID=37246902
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100858621B1 (ko) * | 2007-08-17 | 2008-09-17 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | 하이브리드 차의 브레이크 제어 장치 및 방법 |
| KR100881256B1 (ko) * | 2005-12-12 | 2009-02-05 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | 하이브리드 차량의 엔진 정지 제어 장치 |
-
2003
- 2003-11-18 KR KR1020030081846A patent/KR100569013B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100858621B1 (ko) * | 2007-08-17 | 2008-09-17 | 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 | 하이브리드 차의 브레이크 제어 장치 및 방법 |
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| Publication number | Publication date |
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| KR100569013B1 (ko) | 2006-04-07 |
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