KR20110044565A

KR20110044565A - 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110044565A
Application number: KR1020090101306A
Authority: KR
Inventors: 김정은
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-04-29
Also published as: KR101048142B1

Abstract

본 발명은 제동요구에 따라 회생제동이 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 일어나는 경우 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 계산하고, 이에 따라 회생제동토크를 제어함으로서 토크의 연속성과 일정한 감속도를 제공하는 것이다.

본 발명은 회생제동이 실행되는 도중에 업/다운 변속이 실행되었는지 판단하는 과정, 변속이 실행되었으면 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 결정하는 과정, 상기 회생제동 실행량으로 모터 토크 및 브레이크 유압을 제어하여 회생제동토크를 제어하는 과정을 포함한다.

하이브리드 차량, 회생제동, 실제 변속비, 회생제동 실행량

Description

하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING REGENERATION TORQUE OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제동요구에 따라 회생제동이 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 일어나는 경우 실제 변속비를 반영하여 회생제동토크를 제어하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 하이브리드 차량은 동력원으로 동작되는 엔진과 고전압 배터리로 동작되어 엔진의 출력토크를 보조하는 모터가 적용되며, 주행 상황에 따라 두 동력원이 각각의 특성을 발휘할 수 있는 영역에서 작동되어 높은 에너지 효율과 배기가스의 절감을 제공한다.

하이브리드 차량에는 동력성능과 연비, 운전성 등을 고려하여 최적의 변속비가 자동으로 결정되어 변속이 실행되는 자동변속기가 통상적으로 적용된다.

자동변속기는 변속 제어가 정밀하게 실행되지 못하면 쇼크가 발생되고 내구성에도 문제를 발생시키므로, 변속이 실행될 때 충격은 작게 응답은 빠르게 제어하는 기능이 요구된다.

하이브리드 차량은 주행 중에서 브레이크 페달에 의한 제동 제어가 실행되면 엔진의 출력토크를 보조하는 모터는 회생제동(Regeneration)으로 진입하여 제동 제어에 따라 버려지는 감속 에너지를 회생시켜 배터리를 충전시킨다.

ABS(Anti-lock Brake System)를 통해 운전자의 제동 요구가 HCU(Hybrid Control Unit)에 검출되면 회생제동토크를 계산하고, MCU(Motor Control Unit)를 통해 모터의 동작을 제어하여 회생제동토크를 제어한다.

그리고, 회생제동 실행량에 따라 ABS를 통해 각 구동 휠에 공급되는 유압을 목표압력으로 제어한다.

자동변속기는 차속에 따라 변속비가 단계적으로 변화되는 특성이 있으므로 회생제동에 따른 감속으로 업/다운 변속이 발생하여 변속비에 변경이 발생한다.

그러나, 종래의 하이브리드 차량에 적용된 회생제동 실행량의 계산은 감속에 따라 급변하는 실제의 변속비가 정확하게 반영되지 못하여 신뢰성이 있는 회생제동이 실행되지 못하는 문제점이 발생한다.

또한, 이로 인하여 토크의 연속성이 확보되지 못하여 쇼크가 발생되며, 일정한 감속도가 유지되지 못하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 제동요구에 따라 회생제동이 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 일어나는 경우 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 계산하고, 이에 따라 회생제동토크를 제어함 으로서 토크의 연속성과 일정한 감속도를 유지시켜 주는데 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량의 회생제동토크 제어장치는, 모터의 구동 및 토크를 제어하는 모터 제어기; 마스터 실린더의 유압으로부터 제동토크를 계산하여 구동 휠의 유압 실린더에 공급되는 압력을 제어하는 브레이크 제어기; 회생제동이 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 검출되면 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 연산하고, 모터 제어기 및 브레이크 제어기를 연동시켜 회생제동토크를 제어하는 하이브리드 제어기를 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어방법은, 회생제동이 실행되는 도중에 업/다운 변속이 실행되었는지 판단하는 과정; 변속이 실행되었으면 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 결정하는 과정; 상기 회생제동 실행량으로 모터 토크 및 브레이크 유압을 제어하여 회생제동토크를 제어하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 제동요구에 따른 회생제동의 실행에서 회생제동토크의 연속성이 확보되어 제어에 안정성이 제공되고, 토크의 급변구간이 없어짐으로써 정확한 회생제동 실행량이 연산되어 일정한 감속도가 유지되어 운행에 안정성 및 신뢰성이 제공되는 효과가 있다.

아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 ECU(Engine Control Unit : 10), HCU(Hybrid Control Unit : 20), MCU(Motor Control Unit : 30), 배터리(40), BMS(Battery Management System : 50), ABS(Anti-lock Brake System : 60), 모터(70), 엔진(80), 엔진 클러치(90), 변속기(100), 차속검출부(110) 및 구동 휠(120)을 포함한다.

ECU(10)는 네트워크를 통해 HCU(20)와 연결되며, HCU(20)와 연동하여 엔진()의 제반적인 동작을 제어한다.

HCU(20)는 주행요구 및 차량 상태에 따라 네트워크를 통해 각 제어기들을 통합 제어하여 엔진(80) 및 모터(70)의 출력 토크를 제어하고, ABS(60)로부터 검출되는 제동요구에 따라 회생제동 실행량을 연산하여 MCU(30)를 통해 모터(70)의 토크를 제어함과 동시에 ABS(60)를 통해 각 구동 휠(120)에 공급되는 제동 유압을 제어하여 회생제동토크 및 감속 제어를 실행한다.

상기 HCU(20)는 회생제동이 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 실행되면 현재 동기된 변속단의 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 연산한 다음 MCU(30)를 통해 모터(70)의 토크를 제어하여 회생제동 제어를 실행한다.

MCU(30)는 HCU(30)의 제어에 따라 모터(70)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생제동 제어시에 모터(70)에서 발전되는 전기를 배터리(40)에 저장한다.

배터리(40)는 하이브리드 모드(HEV) 및 모터모드(EV)에서 모터(70)에 전원을 공급하고, 회생제동 제어시 모터(70)를 통해 회수되는 전기를 충전된다.

BMS(50)는 상기 배터리(40)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 SOC(State Of Charge) 상태 및 충방전 전류량을 관리 제어하며, 그에 대한 정보를 네트워크를 통해 HCU(20)에 제공한다.

ABS(60)는 운전자의 제동요구가 검출되면 페달 스트로크 및 마스터 실린더의 유압으로부터 요구되는 제동토크를 계산하고, 제동토크에 따라 구동 휠(120)의 유압 실린더에 공급되는 압력을 제어하여 제동 제어를 실행한다.

상기 ABS(60)는 HCU(60)에서 제공되는 실제 변속비가 적용되는 회생제동토크에 따라 구동 휠(120)의 유압 실린더에 공급되는 압력을 제어하여 제동 제어를 실행한다.

모터(70)는 상기 MCU(30)의 제어에 따라 구동토크가 조정된다.

엔진(80)은 ECU(20)의 제어에 의해 출력이 제어되며, 미도시된 ETC(Electric Throttle Control)를 통해 흡입 공기량이 조정된다.

엔진 클러치(90)는 엔진(80)과 모터(70)의 사이에 배치되어, HCU(20)의 제어에 따라 동작되어 운전모드를 결정한다.

변속기(100)는 자동변속기로, 도시되지 않은 TCU에서 차속, 스로틀 개도, 입 력토크 등의 조건에 따라 결정된 목표 변속단을 자동으로 결합하여 현재의 운전조건에 적합한 차속을 유지한다.

속도검출부(110)는 변속기의 출력축에 연결되는 출력축의 회전속도로부터 현재의 주행차속을 검출하여 그에 대한 정보를 ABS(60)에 제공한다.

전술한 바와 같은 기능이 포함되는 하이브리드 차량의 제동 제어는 다음과 같이 실행된다.

하이브리드 차량의 각 모드별 운행에 따른 제어동작은 통상적인 동작과 동일하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 회생제동제어 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 발생되는 경우 회생제동토크를 결정하는 동작에 대해서만 설명한다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량이 임의의 변속단을 결합하여 소정의 속도로 주행하는 과정에서 HCU(20)는 제반적인 운전정보를 검출하며(S111) 브레이크 페달을 통한 제동요구가 ABS(60)로부터 검출되어 회생제동 제어가 요구되는지 판단한다(S112).

상기 S112에서 회생제동 제어가 요구되지 않으면 현재의 주행 조건을 유지하고, 회생제동 제어가 요구되었으면 회생제동 실행량을 결정하기 위하여 MCU(30)로부터 제공되는 모터(70)의 토크 실행량과 엔진 클러치(90)를 통해 전달되는 엔진(80)의 토크를 합 연산하여 그 결과(A)를 추출한다(S113).

그리고, 도시되지 않은 TCU로부터 변속기(100)의 정보를 검출하여(S114), 회생제동이 실행되는 과정에서 감속에 따른 업/다운 변속이 발생되었는지 판단한 다(S115).

상기 S115에서 업/다운 변속이 발생되지 않았으면 상기 S113에서 연산을 통해 추출한 결과(A)에 현재 변속단의 변속기(기어비)를 곱 연산하여 그 결과(F)를 추출한다(S121).

그리고 상기 S121에서 연산을 통해 추출한 결과(F)에서 모터(70)의 크리프 토크 실행량을 감산하여 그 결과(G)를 추출하고(S122), 상기 S122의 연산된 결과(G)를 설정된 변속기의 효율로 나누어 회생제동 제어값을 결정한다(S123).

이후, 상기 결정된 회생제동 제어값을 MCU(30)를 통해 모터(70)의 회생제동토크를 제어하고, 동시에 ABS(60)를 통해 각 구동 휠(120)의 유압 실린더에 공급되는 압력을 제어하여 제동 제어를 실행한다(S130).

그러나, 상기 S115의 판단에서 감속에 따른 업/다운 변속이 발생되었으면 엔진 클러치(90)를 통해 엔진(80)과 모터(70)의 합으로 변속기(100)에 입력되는 회전속도와 차속검출부(110)에서 검출되는 차속의 관계로부터 변속기(100)의 실제 변속비를 연산하여 그 결과(B)를 추출한다(S116).

그리고, 상기 S113에서 연산을 통해 추출한 결과(A)에 상기 S116에서 연산을 통해 추출한 결과(B)를 곱 연산하여 그 결과(C)를 추출하고(S117), 상기 S117의 연산을 통해 추출한 결과(C)에서 모터(70)의 크리프 토크를 감산하여 그 결과(D)를 추출한다(S118).

이후, 상기 S118에서 연산을 통해 추출한 결과(D)를 설정된 변속기의 효율로 나누어 최종적인 회생제동 제어값을 결정한 다음(S119) MCU(30)를 통해 모터(70)의 회생제동토크를 제어하고 동시에 ABS(60)를 통해 각 구동 휠(120)의 유압 실린더에 공급되는 압력을 제어하여 제어 제어를 실행한다(S130).

따라서, 회생제동이 제어가 실행되는 도중에 업/다운 변속이 발생하는 경우 실제 변속비가 적용되는 회생제동토크를 결정하여 회생제동을 제어함으로써, 토크의 연속성이 확보되고, 일정한 감속도가 확보되어 운행에 안정성이 제공된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 회생 제동토크 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량에서 회생 제동토크 제어절차를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : ECU 20 : HCU

30 : MCU 40 : 배터리

50 : BMS 60 : ABS

70 : 모터 80 : 엔진

90 : 엔진 클러치 100 : 변속기

110 : 차속검출부

Claims

하이브리드 차량에 있어서,

모터의 구동 및 토크를 제어하는 모터 제어기;

마스터 실린더의 유압으로부터 제동토크를 계산하여 구동 휠의 유압 실린더에 공급되는 압력을 제어하는 브레이크 제어기;

회생제동이 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 검출되면 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 연산하고, 모터 제어기 및 브레이크 제어기를 연동시켜 회생제동토크를 제어하는 하이브리드 제어기;

를 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 하리브리드 제어기는 변속기에 입력되는 입력속도와 변속기에서 출력되는 출력속도의 비로부터 실제 변속비를 추출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 하이브리드 제어기는 모터의 토크 실행량과 엔진 클러치를 통해 전달되는 엔진 토크, 실제 변속비, 모터의 크리프 토크 실행량, 변속기 효율을 적용하여 회생제동 실행량을 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 하이브리드 제어기는 {[(모터 토크 실행량 + 클러치 전달 토크) * 실제 변속기] - 크리프 토크 실행량} / 변속기 효율로 회생제동 실행량을 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어장치.
회생제동이 실행되는 도중에 업/다운 변속이 실행되었는지 판단하는 과정;

변속이 실행되었으면 실제 변속비를 반영하여 회생제동 실행량을 결정하는 과정;

상기 회생제동 실행량으로 모터 토크 및 브레이크 유압을 제어하여 회생제동토크를 제어하는 과정;

을 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 회생제동 실행량의 결정은 모터의 토크 실행량, 엔진 클러치를 통해 전달되는 엔진 토크, 실제 변속비, 모터의 크리프 토크 실행량, 변속기 효율이 적용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 회생제동이 실행되는 도중에 실행된 변속단의 실제 변속비는 엔진과 모터의 합으로 결정되어 변속기에 입력되는 속도와 변속기에서 출력되는 출력속도의 비로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 회생제동 제어가 실행되는 상태에서 변속이 발생되지 않으면 모터의 토크 실행량, 엔진 클러치를 통해 전달되는 엔진 토크, 제동요구시점의 변속비, 모터의 크리프 토크 실행량, 변속기 효율이 적용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생제동토크 제어방법.