KR20100088815A - 하이브리드 차의 주행 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

하이브리드 차의 주행 제어 장치 및 방법이 개시되어 있고, 이러한 본 발명은, 엑셀 페달의 조작에 따라 발생된 가속 요구 신호가 수신되는 경우 엔진 시동 후 전동 모터 토오크를 증가하여 엔진 회전수가 증가되고, 엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크를 감소 제어하고 상기 전동 모터 토오크의 감소 제어 시점에서 엔진 토오크 요구 신호를 발생하며, 상기 엔진 토오크 요구 신호에 의거하여 엔진 클러치를 직결하여 엔진 토오크를 증가하는 IPM을 포함하고, 본 발명에 의하면, 엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크의 감소 제어를 실행하고 상기 전동 모터 토오크 감소 시점에서 엔진 클러치를 직결 제어함에 따라, 전동 모터 토오크의 제어와 엔진 토오크의 동시 제어로 인해 발생하는 엔진 토오크의 이상 거동을 미연에 방지하고 이러한 엔진 토오크의 이상 거동으로 인한 승차감 저하를 최소로 줄일 수 있게 된다.

자동차, 하이브리드, ISG, 엔진 클러치

Description

하이브리드 차의 주행 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DRIVING HYBRID ELECTRICAL VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 주행 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, ISG(integrated Starter and Generator)가 장착되는 하이브리드 차량에 있어 주행 중 전동 모터 토오크 제어와 엔진 토오크 제어 간의 엔진 토오크의 이상 거동을 제거할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 하이브리드 차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)는 내연 엔진과 모터의 출력을 함께 사용하는 차량으로서, 내연 엔진만을 장착한 일반적인 자동차에 비해 유해 가스 배출량을 획기적으로 줄이는 것이 가능하여, 일반적으로 환경 자동차(echo-car)로 부른다.

종래의 하이브리드차는 차속에 따라 주행 모드가 다르게 선택되어 주행이 이루어지는 것이 가능하다.

하이브리드차는 차량은 출발 또는 저속 주행시에는 배터리의 전원을 공급받는 전동모터에 의해 출력을 제공받아 구동 휠이 회전하며, 통상 주행시에는 차속에 따라 내연 엔진과 전동모터를 조합하여 운행이 이루어지는 데, 특히 고속 운행시에는 전 동모터에 동력이 내연 엔진의 동력을 보조하여 내연 엔진과 전동모터에 의한 동력이 함께 구동 휠(W)을 회전시킨다. 그리고 감속 시에는 전동 모터를 발전기로 이용하여 배터리를 충전시킴으로써 에너지를 회수하게 되며, 정지 시에는 자동적으로 정지하여 불필요한 연료 소비 및 배출 가스를 저감시키게 된다.

즉, 주행 중 차속이 증가되면, 저속 주행 시 전동 모터의 구동력을 엔진 구동력으로 전환하기 위한 브랜드 오버(Blend over) 제어를 실행한다.

즉, 도 1의 a)에 도시된 바와 같이 엔진이 시동되고 엔진 회전수가 목표치에 도달하면 엔진 클러치가 직결되어 전동 모터의 구동력을 엔진으로 전달하게 된다.

이러한 엔진 클러치의 직결 후 도 1의 b)에 도시된 바와 같이, 소정 시점에서 전동 모터(5)의 토오크를 감소하고 엔진(1) 토오크를 증가하는 브랜드 오버 제어(blend over)가 실행된다. 이러한 브랜드 오버 제어는 상기 전동 모터(5)의 토오크 감소와 엔진 토오크의 증가 제어가 동시에 실행된다.

이때 엔진은 폭발 행정을 통해 엔진 토오크가 발생되므로 정밀 제어가 불가능하고 따라서, 엔진 클러치의 직결 시점에서 충격이 발생한다. 또한, 엔진과 전동 모터를 동시에 제어하기 되므로 벨트 시스템을 구성하는 오토 텐셔너에 의해 엔진 토오크의 이상 거동이 발생하고, 이러한 엔진 토오크의 이상 거동으로 승차감이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로서, 본 발명의 목 적은, 엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크의 감소 제어를 실행하고 상기 전동 모터 토오크 감소 시점에서 엔진 클러치를 직결 제어함에 따라, 전동 모터 토오크의 제어와 엔진 토오크의 동시 제어로 인해 발생하는 엔진 토오크의 이상 거동을 미연에 방지하고 이러한 엔진 토오크의 이상 거동으로 인한 승차감 저하를 최소로 줄일 수 있는 하이브리드 차의 주행 제어 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 과제는,

엔진 제어부 및 엔진, 발전기 제어부 및 발전기, TCU(Transmission Control Unit), 전동 모터 제어부(MCU) 및 전동모터, 및 전체적인 동작을 제어하는 IPM(Integrated Powertrain Management)로 구성된 하이브리드 차의 브레이크 제어 장치에 있어서,

상기 IPM은,

엑셀 페달의 조작에 따라 발생된 가속 요구 신호가 수신되는 경우 엔진 시동 후 전동 모터 토오크를 증가하고,

엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크를 감소 제어하고 상기 전동 모터 토오크의 감소 제어 시점에서 엔진 토오크 요구 신호를 발생하며,

상기 엔진 토오크 요구 신호에 의거하여 엔진 클러치를 직결하여 엔진 토오크를 증가하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 기술적 과제는,

a) IPM(Integrated Powertrain Management)에서 엑셀 페달의 작동에 따라 가속 요 구 신호를 수신되었는 지를 판단하고 판단 결과 가속 요구 신호가 수신된 경우 엔진 시동하는 단계;

b) TCU(transmission Control Unit)에서 엔진 시동 후 상기 전동 모터의 구동력으로 발생된 전동 모터 토오크로 엔진 회전수가 상승하는 단계;

c) 상기 IPM에서 외부로부터 공급되는 차속 신호와 엔진 회전수가 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크를 감소하고 이어 엔진 토오크 요구 신호를 발생하는 단계;

d) 상기 IPM에서 상기 엔진 토오크 요구 신호에 따라 엔진 클러치를 직결하여 엔진 토오크를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크의 감소 제어를 실행하고 상기 전동 모터 토오크 감소 시점에서 엔진 클러치를 직결 제어함에 따라, 전동 모터 토오크의 제어와 엔진 토오크의 동시 제어로 인해 발생하는 엔진 토오크의 이상 거동을 미연에 방지하고 이러한 엔진 토오크의 이상 거동으로 인한 승차감 저하를 최소로 줄일 수 있는 효과를 얻는다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차의 브레이크 제어 장치의 구성을 보인 블럭 구성도가 도시되어 있고, 도 3은 도 2의 각 부의 출력 신호를 보인 파형도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드차의 브레이크 제어 장치의 구성은, 엑셀 위치 센서(미도시됨)로부터 공급되는 가속 요구 신호가 수신될 때 외부로부터 공급되는 엔진 회전수에 따라 브랜드 오버(Blend Over) 제어를 실행하는 IPM(10)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 엔진 클러치 직결을 제어하는 TCU(20)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 엔진(40) 토오크를 제어하는 엔진 제어부(30)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 전동 모터(60)의 토오크를 제어하는 전동 모터 제어부(50)를 포함한다.

여기서, 상기 IPM(10)는 운전자의 가속 의지에 따라 엔진 시동을 요구하고, 엔진 시동 요구를 받은 엔진 제어부(30)는 엔진(40) 시동 후 상기 엔진 시동 신호를 상기 TCU(20) 및 IPM(10)로 제공한다.

이때 엔진 시동 신호를 수신한 상기 TCU(20)는 각 엔진 제어부(30)와 전동 모터 제어부(50)를 구동하여 전동 모터에서 발생한 구동력으로 전동 모터 토오크가 증가된다. 이때 상기 엔진 회전수는 증가하게 되어 차속과 동기된다.

또한, 상기 IPM(10)는 전동 모터 제어부(50)의 제어를 통해 전동 모터 토오크를 감소 제어한 후 엔진 토오크 요구 신호를 발생하여 TCU(20)로 제공한다.

상기 TCU(20)는 엔진 토오크 요구 신호에 따라 엔진 클러치를 직결하고, 이러한 엔진 클러치에 따라 엔진 토오크는 증가하게 된다.

이러한 구성에 의하면, 본 발명에 따른 하이브리드 차의 주행 제어 장치의 IPM(10)는 운전자의 가속 의지에 따라 발생한 엔진 시동 요구를 엔진 제어부(30)에 전달하면 상기 엔진 제어부(30)는 도 3의 A)에 도시된 바와 같이 엔진 시동한다.

이때 상기 엔진 제어부(30)의 엔진 시동 신호는 상기 TCU(20)와 IPM(10)로 공급하고, 상기 엔진 시동 신호를 수신한 IPM(10)는 전동 모터(60)를 구동하고, 이러한 전동 모터(60)의 구동력으로 발생한 전동 모터 토오크는 도 3의 B)에 도시된 바와 같이 증가하게 된다. 또한, 전동 모터(60)의 구동력으로 도 3의 A)에 도시된 바와 같이 엔진 회전수가 증가하게 된다.

그리고, 상기 엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점(T1)에서 상기 IPM(10)은 상기 전동 모터(60)의 구동을 정지하여 전동 모터 토오크는 도 3의 B)에 도시된 바와 같이 감소된다.

이 후 도 3의 C)에 도시된 바와 같은 엔진 토오크 요구 신호를 발생하여 상기 TCU(20)에 제공하고, 상기 TCU(20)는 도 3의 D)에 도시된 바와 같이 엔진 토오크 요구 신호에 따라 엔진 클러치를 직결한다. 따라서, 도 3의 E)에 도시된 바와 같이, 상기 엔진 토오크는 증가하게 된다.

따라서, 엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크는 감소 제어되고, 전동 모터 토오크 감소 제어 시점에서 엔진 토오크 요구 신호에 따라 엔진 클러치가 직결되어 엔진 토오크가 증가함에 따라 전동 모터 토오크와 엔진 토오크의 반응 속도 차로 인한 엔진 토오크의 이상 거동을 미연에 방지하고 이러한 엔진 토오크의 이상 거동으로 인한 승차감 저하를 최소로 줄일 수 있게 된다.

도 4에 도시된 IPM(10)에 의해 하이브리드 차의 주행 제어 과정을 보인 흐름도가 도시되어 있다. 도면을 참조하여 하이브리드 차의 주행 제어 과정을 설명한다.

우선, 상기 IPM(10)는 운전자의 엔진 시동 신호를 수신한 후(101), 엔진 시동 요구 신호를 상기 엔진 제어부(30)로 공급하여 엔진 제어부(30)의 제어에 따라 엔진 시동된다(103).

이때 상기 엔진 제어부(30)의 엔진 시동 신호는 TCU(20)와 IPM(10)에 제공되며, 상기 TCU(20)는 단계(105)를 통해 전동 모터 제어부(50)를 통해 전동 모터(60)를 구동하여 엔진 회전수를 증가한다.

이어 상기 IPM(10)은 증가된 엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터(60)의 구동 제어를 통해 전동 모터 토오크를 감소 제어하고(단계 107), 엔진 토오크 요구 신호를 발생한다(단계 109).

상기 엔진 토오크 요구 신호를 수신한 TCU(20)는 단계(111)를 통해 엔진 클러치를 직결하고, 이에 따라 엔진 토오크가 증가한다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차의 출력 신호를 보인 파형도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차의 주행 제어 장치의 구성을 보인 도이다.

도 3은 도 2에 도시된 IPM의 출력 신호들을 보인 도이다.

도 4는 본 발명에 따른 주행 제어 과정을 보인 흐름도를 보인 도이다.

Claims (2)

1. 엔진 제어부 및 엔진, 발전기 제어부 및 발전기, TCU(Transmission Control Unit), 전동 모터 제어부(MCU) 및 전동모터, 및 전체적인 동작을 제어하는 IPM(Integrated Powertrain Management)로 구성된 하이브리드 차의 주행 제어 장치에 있어서,

   상기 IPM은,

   엑셀 페달의 조작에 따라 발생된 가속 요구 신호가 수신되는 경우 엔진 시동 후 전동 모터 토오크를 증가하고,

   엔진 회전수가 차속에 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크를 감소 제어하고 상기 전동 모터 토오크의 감소 제어 시점에서 엔진 토오크 요구 신호를 발생하며,

   상기 엔진 토오크 요구 신호에 의거하여 엔진 클러치를 직결하여 엔진 토오크를 증가하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 주행 제어 장치.
2. a) IPM(Integrated Powertrain Management)에서 엑셀 페달의 작동에 따라 가속 요구 신호를 수신되었는 지를 판단하고 판단 결과 가속 요구 신호가 수신된 경우 엔진 시동하는 단계;

   b) TCU(transmission Control Unit)에서 엔진 시동 후 상기 전동 모터의 구동력으로 발생된 전동 모터 토오크로 엔진 회전수가 상승하는 단계;

   c) 상기 IPM에서 외부로부터 공급되는 차속 신호와 엔진 회전수가 동기되는 시점에서 전동 모터 토오크를 감소하고 이어 엔진 토오크 요구 신호를 발생하는 단계;

   d) 상기 IPM에서 상기 엔진 토오크 요구 신호에 따라 엔진 클러치를 직결하여 엔진 토오크를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차의 주행 제어 방법.

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