KR20090062871A - Ｔｍｅｄ 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법에 관한 것으로, 배터리와, 엔진의 구동축에 결합되는 구동축 전기모터와, 변속기에 결합되는 전기 모터와, 상기 엔진과 전기 모터를 연결 또는 연결 해제하는 엔진 클러치가 구비된 TMED 방식 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 엔진과 전기 모터가 함께 구동되는 HEV 모드로 주행중에 운전자 요구 토크가 0Nm보다 작거나 같고, 엔진의 실 토크가 5Nm보다 작거나 같은지 판단하는 단계; 상기 단계에서 운전자 요구 토크가 0Nm보다 작거나 같고, 엔진의 실 토크가 5Nm보다 작거나 같으면 EV 주행 모드 신호를 발생하는 단계; 모터 토크와 운전자 요구 토크가 같아지고, 엔진의 스탑 비트(stop bit)가 1이 되어 엔진이 정지함과 동시에 엔진 클러치 오픈 명령을 내리는 단계; 및 엔진 클러치가 오픈되면서 엔진이 오프되어 EV 모드로 주행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

TMED 방식, 하이브리드 자동차, 엔진 오프 쇼크, 전기 모터, 구동축 전기 모터, 배터리

Description

ＴＭＥＤ 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법{Engine off shock reducing method of transmission mounted electric device type hybrid vehicle}

본 발명은 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TMED 방식이 적용된 하이브리드 전기 자동차의 주행 중 운전모드 천이시 발생되는 엔진 오프에 의한 쇼크 현상을 저감 및 개선함으로써 차량의 운전성을 향상시킬 수 있는 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법에 관한 것이다.

하이브리드 자동차는 기존 내연 엔진에 전기 자동차의 모터를 적용하거나, 내연 엔진과 연료전지를 혼합하여 사용하는 등 2가지 이상의 구동원을 혼합 적용한 것으로, 기존의 차량에 비해 친환경적이고 연비나 성능면에서 많은 부분이 개선된 자동차로 인식되고 있다.

TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식이란 자동 변속기에 전기 모터가 장착된 방식으로, TMED 방식이 적용된 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)의 운전 모드는 크게 엔진과 전기 모터가 함께 구동되는 HEV 운전모드와, 전기모터만 구동되는 EV 운전모드로 구분된다.

이러한 운전모드는 엔진의 온/오프에 의해 구분되며, 운전모드를 선택할 수 있다는 것은 연비 측면에서 하이브리드 자동차의 큰 장점이 된다.

첨부된 도 1은 일반적인 TMED 방식 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 종래의 TMED 방식 하이브리드 자동차에 따른 엔진 오프시 제어 흐름을 도시한 순도서이며, 도 3은 종래의 TMED 방식 하이브리드 자동차에 따른 엔진 쇼크 발생 구간을 도시한 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 TMED 방식 하이브리드 자동차에는 엔진(100)과, 자동 변속기(200)에 결합되는 전기 모터(300)와, 엔진(100) 및 전기 모터(300)를 연결하는 엔진 클러치(400)와, 엔진(100)에 연결되는 구동축 전기 모터(500) 등이 파워 트레인 구조를 형성하고 있으며, 엔진 클러치(400)의 작동에 의해 EV 운전모드와 HEV 운전모드가 구현된다.

도 2에 도시된 바와 같이, HEV 모드 주행중 운전자 요구 토크가 0보다 크면 HEV 모드를 유지하고(S60), 운전자 요구 토크가 0보다 작거나 같으면(S10) EV 운전모드 신호를 발생한다(S20). 이때 엔진의 토크와 모터의 토크를 제어하기 위하여 전환(Blend Over) 구간을 갖게 되며(아직은 엔진 클러치가 close 상태로 엔진의 토크는 구동축에 전달됨), 엔진 스탑 비트(Stop Bit)가 1이면(엔진이 off인 상태)(S30) 엔진 클러치 오픈 명령을 내리고(S40) EV 모드로 전환된다(S50).

그러나 이와 같은 방식으로 제어할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진 요구 토크가 '0' 인 부근에서 차량에 쇼크(Shock)가 발생하게 된다. 이것은 엔진 요 구 토크가 '0'인 지점에서 엔진 클러치 해제 지연으로 인해 엔진 과도 상태의 충격이 그대로 차량의 구동축에 전달되는 것이 원인이며, 엔진 클러치의 해제가 지연되는 이유는 HEV 모드에서 EV 모드로 전환시 전기모터를 제어하기 위한 전환 구간이 있기 때문이다.

잦은 엔진 온/오프에 의한 쇼크는 하이브리드 자동차의 운전성 측면에서 단점이 되므로, 이를 저감할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 TMED 방식이 적용된 하이브리드 전기 자동차의 주행 중 운전모드 천이시 발생되는 엔진 오프에 의한 쇼크 현상을 저감 및 개선함으로써 차량의 운전성을 향상시킬 수 있는 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배터리와, 엔진의 구동축에 결합되는 구동축 전기모터와, 변속기에 결합되는 전기 모터와, 상기 엔진과 전기 모터를 연결 또는 연결 해제하는 엔진 클러치가 구비된 TMED 방식 하이브리드 자동차에 있어서, 상기 엔진과 전기 모터가 함께 구동되는 HEV 모드로 주행중에 운전자 요구 토크가 0Nm보다 작거나 같고, 엔진의 실 토크가 5Nm보다 작거나 같은지 판단하는 단계; 상기 단계에서 운전자 요구 토크가 0Nm보다 작거나 같고, 엔진의 실 토크가 5Nm보다 작거나 같으면 EV 주행 모드 신호를 발생하는 단계; 모터 토크와 운전자 요구 토크가 같아지고, 엔진의 스탑 비트(stop bit)가 1이 되어 엔진이 정지함과 동시에 엔진 클러치 오픈 명령을 내리는 단계; 및 엔진 클러치가 오픈되면서 엔진이 오프되어 EV 모드로 주행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법을 제공한다.

상기 엔진 클러치는 실제 오픈 작동이 상기 EV 주행 모드 신호를 발생하는 단계에서 수행되도록 제어되어 상기 엔진의 완전 정지 이전에 EV 모드로의 실질적 인 전환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진 클러치의 실제 오픈 작동 후 상기 엔진의 완전 정지 이전까지의 상기 엔진의 잉여 토크는 상기 구동축 전기모터로 전달되어 상기 배터리의 충전에 사용되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법은 엔진이 오프되면서 발생하는 전환 구간을 없애고 엔진이 오프되기 이전에 차량의 운전 모드를 EV 모드로 전환하며 엔진의 잉여 토크를 구동축 모터로 전달하여 배터리 충전에 사용함으로써 엔진 오프에 따른 쇼크를 저감 및 개선하여 주행성이 향상되는 효과가 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다(단, 종래 기술과 동일한 구성 요소에 대해서는 종래 도면과 동일한 도면 부호를 참조하여 설명하기로 한다).

첨부된 도 4는 본 발명의 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법을 적용한 경우의 실험 결과를 도시한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법에 따른 제어 로직을 도시한 순서도이다.

본 발명의 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식 하이브리드 자 동차에는 엔진(100)과, 자동 변속기(200)에 결합되는 전기 모터(300)와, 엔진(100) 및 전기 모터(300)를 연결하는 엔진 클러치(400)와, 엔진(100)의 구동축에 연결되는 구동축 전기 모터(500) 등이 파워 트레인 구조를 형성하고 있으며, 엔진 클러치(400)의 작동에 의해 EV 운전모드와 HEV 운전모드가 구현된다. 구동축 전기 모터(500)는 배터리(도시하지 않음)와 연결되어 엔진(100)의 잉여 토크 발생시 배터리를 충전하는 역할을 한다(도 1 참조).

본 발명의 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법은 다음과 같은 로직에 의해 구현된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 TMED 방식 하이브리드 자동차가 엔진(100)과 전기 모터(300)가 함께 구동되는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행중에 하이브리드 컨트롤 유닛(HCU)은 운전자의 요구 토크가 0Nm보다 작거나 크고, 엔진의 실제 토크가 5Nm보다 작거나 큰지를 판단한다(S100).

운전자의 요구 토크가 0Nm보다 작거나 크고, 엔진의 실제 토크가 5Nm보다 작거나 크면 EV 주행 모드 신호를 발생하여(S200) 차량의 주행 모드를 EV 모드로 전환시킨다.

하이브리드 컨트롤 유닛은 EV 주행 모드 신호 발생 후 전기 모터(300)의 토크와 운전자의 요구 토크가 같아지고, 엔진의 스탑 비트(Stop Bit)가 1이 되어 엔진이 정지하면 이와 동시에 엔진 클러치(400)의 오픈(open) 명령을 내려 전기 모터(300)와 엔진(100)의 연결을 해제한다(S300).

엔진 클러치(400)의 연결이 해제되면서 전기 모터(300)로만 차량이 구동되는 EV 모드로 차량의 주행 모드가 변경된다(S400).

그러나 실제로는 상기 S200의 단계에서 EV 주행 모드 신호 발생 후 차량은 바로 EV 모드로 전환되어 전기 모터(300)로 차량이 구동되도록 제어되고, 구동축 전기 모터(500)는 발전기로 작동하여 엔진(100)이 완전히 정지하기 전까지 엔진(100)의 잉여 토크로 배터리가 충전되도록 한다. 그 후 엔진(100)은 토크가 서서히 감소되어 완전히 정지된다.

또한, 엔진 클러치(400)의 작동 역시 실제로는 상기 S200의 단계에서 EV 주행 모드 신호 발생 후 바로 오픈되도록 제어되는 것이 바람직하다.

이와 같이 EV 주행 모드(EV 주행모드 비트=1)로의 전환 시점과 실제 엔진 클러치(400)의 작동 시점에 차이가 발생하는 것은 하이브리드 컨트롤 유닛과 엔진 클러치 제어기간의 통신 지연(delay)에 의한 것으로, 도 4에는 엔진(100)의 정지 후 엔진 클러치(400)의 오픈 명령이 발생하는 것으로 도시하였으나(도 4는 전체적인 제어 흐름의 관점에서 표현한 것임) 실제 엔진 클러치(400)의 작동은 EV 주행 모드 신호 발생 시점이다.

이렇게 실제 엔진 클러치(400)의 작동 시점을 EV 모드로의 전환 시점 이전으로 앞당김으로써 엔진(100)이 오프되고 전기 모터(300)의 작동으로 전환되면서 발생하는 전환(Blend Over) 구간을 없애고 엔진(100)의 과도 상태가 구동축으로 전달되는 것을 개선하는 효과가 있으며, 엔진(100)의 잉여 토크를 배터리 충전에 이용함으로써 비효율적인 에너지 소모를 방지하는 효과가 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법을 적용한 결과, 전기 모터(300)의 토크가 엔진 토크를 추종하면서 발전기로서의 역할을 수행하는 것을 확인할 수 있다(도 4의 모터1 토크 참조).

이는 도 3에서 전기 모터(300)가 동작하지 않고 토크가 '0' 인 상태로 일정 시간 머무는 것과 대비된다(도 3의 모터1 토크 참조).

한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1은 일반적인 TMED 방식 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조를 도시한 사시도.

도 2는 종래의 TMED 방식 하이브리드 자동차에 따른 엔진 오프시 제어 흐름을 도시한 순도서.

도 3은 종래의 TMED 방식 하이브리드 자동차에 따른 엔진 쇼크 발생 구간을 도시한 그래프.

도 4는 본 발명의 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법을 적용한 경우의 실험 결과를 도시한 그래프.

도 5는 본 발명의 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법에 따른 제어 로직을 도시한 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 엔진 200 : 자동 변속기

300 : 전기모터 400 : 엔진 클러치

500 : 구동축 전기모터

Claims (3)

1. 배터리와, 엔진(100)의 구동축에 결합되는 구동축 전기 모터(500)와, 자동 변속기(200)에 결합되는 전기 모터(300)와, 상기 엔진(100)과 전기 모터(300)를 연결 또는 연결 해제하는 엔진 클러치(400)가 구비된 TMED 방식 하이브리드 자동차에 있어서,

   상기 엔진(100)과 전기 모터(300)가 함께 구동되는 HEV 모드로 주행중에 운전자 요구 토크가 0Nm보다 작거나 같고, 엔진의 실 토크가 5Nm보다 작거나 같은지 판단하는 단계(S100);

   상기 단계에서 운전자 요구 토크가 0Nm보다 작거나 같고, 엔진(100)의 실 토크가 5Nm보다 작거나 같으면 EV 주행 모드 신호를 발생하는 단계(S200);

   모터 토크와 운전자 요구 토크가 같아지고, 엔진(100)의 스탑 비트(stop bit)가 1이 되어 엔진(100)이 정지함과 동시에 엔진 클러치 오픈 명령을 내리는 단계(S300); 및

   엔진 클러치(400)가 오픈되면서 엔진(100)이 오프되어 EV 모드로 주행하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 엔진 클러치(400)는 실제 오픈 작동이 상기 EV 주행 모드 신호를 발생 하는 단계에서 수행되도록 제어되어 상기 엔진(100)의 완전 정지 이전에 EV 모드로의 실질적인 전환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 엔진 클러치(400)의 실제 오픈 작동 후 상기 엔진(100)의 완전 정지 이전까지의 상기 엔진(100)의 잉여 토크는 상기 구동축 전기 모터(500)로 전달되어 상기 배터리의 충전에 사용되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 TMED 방식 하이브리드 자동차의 엔진 오프 쇼크 개선 방법.

Images