KR20090049135A - 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 가솔린 AT 차량 대비 전기모터가 추가되는 하이브리드 차량의 경우 시프트 패턴을 결정하기 위한 조건으로 모터 운전점 효율을 추가함으로써, 회생에너지의 효율적인 회수를 통해 동력성능, 연비 및 운전성을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 현재 차속 및 기어단을 감지하는 단계; 상기 차속 및 기어단으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산하는 단계; 상기 단계에서 계산된 값으로 현재 모터 운전점 효율(A)을 산출하는 단계; 현재 차속 및 (기어단-1)으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산하는 단계; 상기 단계에서 계산된 값으로 모터 운전점 효율(B)을 산출하는 단계; 상기 A가 B보다 큰 지 여부를 판단하여 큰 경우에는 기어변속을 수행하지 않고, A가 B보다 작거나 같은 경우에는 기어변속을 (현재 기어단-1)로 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법을 제공한다.

엔진, 엔진클러치, 모터, 변속기

Description

하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법{Shift pattern scheduling method for HEV}

본 발명은 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 가솔린 AT 차량 대비 전기모터가 추가되는 하이브리드 차량의 경우 시프트 패턴을 결정하기 위한 조건으로 모터 운전점 효율을 추가함으로써, 회생에너지의 효율적인 회수를 통해 동력성능, 연비 및 운전성을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 차량의 자동변속기(AT)의 경우에 시프트 패턴(Shift Pattern)을 결정할 때 동력 성능, 연비 및 운전성을 고려하여 최적의 기어단을 결정하게 된다.

특히, 다운 시프트 패턴을 설정할 때 도 1에 도시한 바와 같이 변속절도감, 비지 시프트(busy shift), 가속감, 변속지연감 등이 고려되어 진다.

한편, 도 2는 자동변속기가 적용된 병렬형 하브리드 차량의 회생제동을 설명 하기 위한 구성도로서, 하이브리드 차량의 경우에 제동시 엔진을 오프시키고 엔진 클러치를 개방한 후 자동변속기는 정해진 패턴에 따라 다운시프트를 수행하게 된다.

그런데, 하이브리드 차량의 경우에 기존의 자동변속기가 적용된 가솔린 차량에 전기모터가 추가되므로, 위에서 언급한 시프트 패턴을 결정하기 위한 조건으로 변속절도감, 비지 시프트, 가속감, 변속지연감 외에 추가로 고려해야 할 사항이 존재한다.

또한, 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle;HEV)에 있어 회생제동은, 연비를 향상시킬 수 있는 주요 기술 중 하나로, 모터의 파워 조력(Power-Assist)량을 결정하는 주요한 요소인 바, 차량 제동시 수행하게 되는 회생제동 에너지의 회수를 극대화하는 것은 HEV에 있어서 매우 중요하다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 현재 차속 및 기어단으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산하고, 이로부터 현재 모터 운전점 효율을 산출한 다음, 모터 운전점 효율에 따라 변속을 수행함으로써, 연비를 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법에 있어서,

회생제동시 엔진과 변속기 사이에 배치된 모터의 운전점 효율에 따라 다운시프트 패턴을 결정하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 현재 차속 및 기어단을 감지하는 단계; 상기 차속 및 기어단으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산하는 단계; 상기 단계에서 계산된 값으로 현재 모터 운전점 효율(A)을 산출하는 단계; 현재 차속 및 (기어단-1)으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산하는 단계; 상기 단계에서 계산된 값으로 모터 운전점 효율(B)을 산출하는 단계; 상기 A가 B보다 큰 지 여부를 판단하여 큰 경우에는 기어변속을 수행하지 않고, A가 B보다 작거나 같은 경우에는 기어변속을 (현재 기어단-1)로 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법에 의하면, 현재의 변속비에 따라 결정되는 모터의 회전속도와 토크를 계산하고, 이로부터 모터 운전점 효율을 산출하여 회생제동시 모터시스템의 가장 효율적인 구간을 고려한 다운 시프트 패턴을 수행함으로써, 회생제동에 의한 회생에너지를 효율적으로 회수할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 2는 자동변속기가 적용된 병렬형 하이브리드 차량의 회생제동 에너지 회수방법을 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 제동시 제동력 분배를 설명하기 위한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명은 회생제동시 모터시스템의 가장 효율적인 구간을 고려한 다운 시프트 패턴을 수행하여 연비를 개선한 점에 주안점이 있다.

하이브리드 차량의 경우 운전자가 제동을 위해 페달을 밟으면 차량에 걸리는 총제동력은 도 3에 도시한 바와 같이 유압제동력과 회생제동력으로 분배된다. 이때, 제동 시 엔진(10)을 오프시키고 엔진 클러치(11)를 개방한 후 자동변속기(12)는 정해진 패턴에 따라 다운 시프트(변속)를 수행하게 된다(도 2).

상기 다운 시프트 수행에 따라 회수되는 회생제동 에너지는 모터를 통해 배 터리로 충전되는데, 하이브리 차량의 구조상 휠(13)은 최종 기어비로 변속기(12)를 통해 모터(14)와 연결되고, 모터(14)의 회전속도와 토크는 변속비에 의해 결정되므로 변속패턴을 어떻게 결정하는가에 따라 모터의 운전점이 달라지게 된다.

따라서, 모터(14)의 회생에너지 흡수 시 운전점을 효율맵 상에서 가장 좋은 부분에서 움직일 수 있도록 변속 패턴을 선정하면 연비 향상에 크게 기여할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법은 먼저 차속센서 및 변속센서로부터 현재의 차속 및 기어단을 측정한다. 그다음, 측정된 차속 및 기어단으로부터 모터시스템의 모터 RPM 및 토크를 계산한 후, 현재의 모터 운전점 효율(A)을 산출한다.

계속해서, 현재의 차속과 현재의 기어단에서 1단을 다운 시프트한 기어단으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산한 후, 현재의 모터 운전점 효율(B)을 산출한다.

그 다음, 산출한 현재의 모터 운전점 효율(A)과 1단 다운 시프트한 경우의 모터 운전점 효율(B)을 서로 비교 판단하여, A가 B 보다 큰 경우에는 효율이 저하되었으므로, 기어변속을 수행하지 않고, A가 B 보다 작거나 같은 경우에는 효율이 유지되거나 증가된 경우이므로 기어변속을 현재 기어단에서 1단을 뺀 다운 시프트를 수행한다.

이와 같은 방법에 의해 변속 패턴을 결정함으로써, 모터의 회생에너지 흡수 시 운전점을 효율맵 상의 가장 좋은 부분에서 작동할 수 있게 된다.

도 5는 감속시 변속에 의한 모터 운전점이 변경되는 모습을 예시한 것이다.

도 5는 차속에 따른 토크값을 나타내고, 등고선은 모터시스템의 효율을 나타내며, 가운데의 등고선으로부터 각각 90, 85, 80, 75, 70%를 나타내고 있다.

여기서, 변속없이 감속이 수행될 경우에는 감속됨에 따라 모터시스템의 효율이 떨어짐을 알 수 있고(점선으로 표시), 모터 운전점을 고려한 변속을 수행할 경우에는 5단에서 2단으로 변속되는 경우에도 효율이 가장 좋은 부분(90%이상)에서 작동함을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래의 자동변속기가 적용된 가솔린 차량의 다운시프트 결정방법을 설명하기 위한 도면이고,

도 2는 자동변속기가 적용된 병렬형 하이브리드 차량의 회생제동 에너지 회수방법을 설명하기 위한 구성도이고,

도 3은 제동시 제동력 분배를 설명하기 위한 그래프이고,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법을 나타내는 순서도이고,

도 5는 감속시 변속에 의한 모터 운전점 변경을 예시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진 11 : 엔진클러치

12 : 변속기 13 : 휠

14 : 모터

Claims (2)

1. 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법에 있어서,

   회생제동시 엔진과 변속기 사이에 배치된 모터의 운전점 효율에 따라 다운시프트 패턴을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   현재 차속 및 기어단을 감지하는 단계;

   상기 차속 및 기어단으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산하는 단계;

   상기 단계에서 계산된 값으로 현재 모터 운전점 효율(A)을 산출하는 단계;

   현재 차속 및 (기어단-1)으로부터 모터 RPM 및 토크를 계산하는 단계;

   상기 단계에서 계산된 값으로 모터 운전점 효율(B)을 산출하는 단계;

   상기 A가 B보다 큰 지 여부를 판단하여 큰 경우에는 기어변속을 수행하지 않고, A가 B보다 작거나 같은 경우에는 기어변속을 (현재 기어단-1)로 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 시프트 패턴 결정방법.

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