KR20100057374A - 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클러치가 록업 이후 일정 시간동안 엔진토크지령 및 모터토크지령이 최적엔진토크 및 최적모터토크로 안정적으로 변할 수 있도록 안정화 시간을 둠으로써, 운전성을 향상시키고 파워트레인을 안정적으로 제어할 수 있는 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 EV 모드에서 HEV 모드로의 변환을 요구받고, 클러치 록업 요구를 받았는지 여부를 판단하는 단계; 상기 HEV 모드로의 변환 및 클러치 록업 요구를 받은 경우 기설정된 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는지를 판단하는 단계; 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는 경우 엔진토크지령에 최적엔진토크를 입력하고, 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오지 않은 경우 일정한 범위 내로 들어올 때까지 최적엔진토크에 레이트 리미터를 적용하여 엔진토크지령이 일정한 기울기로 상승하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법을 제공한다.
클러치, 록업, 엔진토크, 모터토크, 레이트 리미터(Rate limiter)

Description

병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법{Driving force control method for parallel HEV}
본 발명은 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 EV 모드에서 HEV 모드로의 모드 변환시 클러치 결합이 이루어지는 시점에서 엔진토크와 모터토크를 결정하는 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 관한 것이다.
통상적으로, 2개 이상의 동력원을 사용하는 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터를 동력원으로 하여 다양한 동력 전달 구조를 구성할 수 있으며, 현재 하이브리드 차량의 대부분은 병렬형이나 직렬형의 동력전달 구성중 하나를 채택하고 있다.
직렬형은 엔진과 모터가 직결된 형태로서 병렬형에 비하여 상대적으로 구조가 간단하고, 제어로직이 간단하다는 장점은 있으나, 엔진으로부터의 기계적 에너지를 배터리에 저장하였다 다시 모터를 이용하여 차량을 구동하여야 하기 때문에 에너지 변환시의 효율 측면에서 불리하다는 문제점이 있으며, 반면에 병렬형 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고, 제어로직이 복잡하다는 단점은 있지만, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문에 승용차등에 채택되고 있는 추세에 있다.
병렬형 하이브리드 전기 차량의 시스템 구성은 그 일례로서, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(10)과 모터(13)가 엔진클러치(12)에 의하여 연결되고, 엔진(10) 및 모터(13)의 축에는 자동변속기(14)가 연결되어 있으며, 또한 모터(13)에는 충전을 위한 배터리가 연결되고, 엔진(10)에는 일체형 스타트 제너레이터(Integrated Start Generator : ISG(11))가 부착된 것으로 되어 있다.
하이브리드 전기 차량용의 주요 주행모드는 주지된 바와 같이, 모터(13) 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 상기 모터(13)의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조모드인 HEV(hybrid electric vehicle)모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터(13)에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드로 이루어진다.
상기 EV 모드와 HEV 모드 간의 변환은 하이브리드 차량의 주요한 기능 중의 하나로서, 하이브리드 차량의 운전성능, 연비 및 동력성능에 영향을 미치는 요소이다.
특히, EV 모드에서 HEV 모드로의 변환시 클러치(12) 결합을 통해 엔진(10)과 모터(13)동력이 구동축에 전달된다. 클러치(12)가 록업(Lock-up;엔진(10)과 모터(13)의 결합)이 되기 전까지는 모터(13)에 의해 총요구토크를 만족시키고, 록업 직후에는 시스템 효율을 고려하여 최적연비가 나오도록 엔진(10)과 모터(13)에 토크지령을 통해 최적 엔진토크, 최적 모터토크로 분배한다.
그러나, 록업 직후 이를 바로 적용하여 토크 분배를 할 경우 파워트레인 단품의 응답성에 따라 총요구토크를 만족하지 못할 수도 있고, 토크의 급변으로 인해 운전성에 영향을 줄 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 클러치가 록업 이후 일정 시간동안 엔진토크지령 및 모터토크지령이 최적엔진토크 및 최적모터토크로 안정적으로 변할 수 있도록 안정화 시간을 둠으로써, 운전성을 향상시키고 파워트레인을 안정적으로 제어할 수 있는 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적은 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 있어서,
EV 모드에서 HEV 모드로의 변환을 요구받고, 클러치 록업 요구를 받았는지 여부를 판단하는 단계; 상기 HEV 모드로의 변환 및 클러치 록업 요구를 받은 경우 기설정된 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는지를 판단하는 단계; 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는 경우 엔진토크지령에 최적엔진토크를 입력하고, 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오지 않은 경우 일정한 범위 내로 들어올 때까지 최적엔진토크에 레이트 리미터를 적용하여 엔진토크지령이 일정한 기울기로 상승하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는 경우 모터토크지령에 최적모터토크를 입력하고, 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오지 않은 경우 일정한 범위 내로 들어올 때까지 모터토크지령이 총요구토크에서 엔진토크지령을 뺀 값으로 하강하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명에 따른 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 의하면, EV 모드에서 HEV 모드로의 변환시 클러치 록업이 판단되면 최적엔진토크값에 레이트 리미터를 적용하여 엔진토크지령이 일정한 기울기로 상승하도록 설정하여 엔진토크지령이 최적엔진토크에 도달하기까지 안정화 시간을 둠으로써, 엔진 및 토크제어에 대한 운전성을 향상시킬 수 있고, 파워트레인을 안정적으로 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
본 발명은 EV 모드에서 HEV 모드로의 변환시 클러치 결합이 이루어지는 시점에서 엔진 및 모터 토크 결정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 클러치의 록업 이후 이후 일정시간 동안 엔진토크지령 및 모터토크지령이 최적엔진토크 및 최적모터토크지령으로 변할 수 있도록 안정화 시간을 둠으로써, 토크의 급변으로 인한 운전성에 악영향을 미치는 요인을 제거할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 클러치 록업 이후 토크 안정화 제어방법을 설명하기 위한 그래프이다.
HEV 모드에서는 엔진과 모터가 클러치에 의해 결합(클러치 록업)됨으로써, 엔진을 주동력원으로 그리고 모터를 보조동력원으로 하여 동시에 사용한다. 따라서, 운전자의 총요구토크는 엔진토크와 모터토크의 합으로 계산될 수 있다.
그러나, 도 2에 도시한 바와 같이 최적엔진토크는 클러치 록업 이후 급격히 증가한 후 완만한 기울기로 증가하며, 최적모터토크는 클러치 록업 이후 총요구토크에서 최적엔진토크를 뺀 부족한 토크를 보충해준다.
여기서, 본 발명에서는 클러치 록업 이후 급변하는 토크의 증감을 완화시키기 위한 안정화 시간을 둔다.
도 3은 클러치 록업 이후 엔진토크지령의 결정방법을 설명하기 위한 설명도이다.
클러치 록업이 판단되면, 최적 엔진토크 값에 레이트 리미터(Rate limiter)를 적용하여 토크 지령이 일정한 기울기로 상승하도록 설정한다. 즉, 엔진토크가 0에서 최적엔진토크에 도달할 때까지 일정한 기울기로 상승하게 한다.
이때, 레이트 리미터의 적용시간은 최적엔진토크와 엔진토크지령치의 차가 일정한 범위 내로 들어올 때까지 수행한다. 엔진토크지령치가 증가하면 할 수록 최적엔진토크와 엔진토크지령치의 차이가 줄어들게 되고, 이 값이 일정범위에 들어올 때까지 레이트 리미터가 적용된다.
따라서 도 2에 도시한 바와 같이 엔진토크가 최적엔진토크로 급격하게 증가 하지 않고 일정한 기울기로 증가하여 최적엔진토크에 도달하게 된다.
도 4는 클러치 록업 이후 엔진토크지령의 결정방법을 설명하기 위한 설명도이다.
최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내로 들어오기 전까지, 총요구토크에서 엔진토크지령치를 뺀 값이 모터토크지령치가 되며, 모터토크지령치가 일정한 범위 내로 들어온 이후에는 최적 모터토크로 지령한다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이 총요구토크는 엔진토크와 모터토크의 합으로 계산되므로, 엔진토크지령이 증가하는 기울기로 모터토크지령이 감소하게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 구동제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
HCU가 EV모드에서 HEV 모드로의 변환을 요구받았는지 그리고 클러치 록업을 요구받았는지 여부를 판단한다. 상기 HEV모드로의 변환 및 클러치 록업 요구를 받은 경우 최적엔진토크와 엔진토크지령치의 차가 일정범위(C1) 내로 들어오는지를 판단한다.
상기 최적엔진토크와 엔진토크지령치의 차가 일정범위 내로 들어오지 않은 경우 최적엔진토크에 레이트 리미터를 적용하여 엔진토크지령치가 일정한 기울기로 증가하도록 하고, 모터토크지령은 총요구토크에서 엔진토크지령을 뺀 값으로 한다.
따라서, 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령치의 차가 일정범위 내로 들어오는 경우 엔진토크지령에 최적엔진토크를 입력하고, 모터토크지령에 최적모터토크를 입력한다.
도 1은 병렬형 하이브리드 차량의 주요구성도,
도 2는 본 발명에 따른 클러치 록업 이후 토크 안정화제어를 설명하기 위한 그래프,
도 3은 클러치 록업 이후 엔진토크지령의 결정방법을 설명하기 위한 설명도,
도 4는 클러치 록업 이후 모터토크지령의 결정방법을 설명하기 위한 설명도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 구동제어방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 엔진 11 : ISG
12 : 엔진클러치 13 : 모터
14 : 변속기

Claims (2)

  1. 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법에 있어서,
    EV 모드에서 HEV 모드로의 변환을 요구받고, 클러치 록업 요구를 받았는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 HEV 모드로의 변환 및 클러치 록업 요구를 받은 경우 기설정된 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는지를 판단하는 단계;
    상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는 경우 엔진토크지령에 최적엔진토크를 입력하고, 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오지 않은 경우 일정한 범위 내로 들어올 때까지 최적엔진토크에 레이트 리미터를 적용하여 엔진토크지령이 일정한 기울기로 상승하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오는 경우 모터토크지령에 최적모터토크를 입력하고, 상기 최적엔진토크와 엔진토크지령의 차가 일정한 범위 내에 들어오지 않은 경우 일정한 범위 내로 들어올 때까지 모터토크지령이 총요구토크에서 엔진토크지령을 뺀 값으로 하강하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬형 하이브리드 차량의 구동제어방법.
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