KR20120069414A - 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20120069414A
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이승호
홍성우
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콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은, 하이브리드 차량에서 업 쉬프트 변속 시 기존의 유압 제어와 더불어 모터의 역 토크를 제어하여 변속 제어를 수행함으로써 업 쉬프트 변속 시의 변속감을 효과적으로 개선할 수 있는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 변속제어모듈이 목표 터빈 회전수를 결정하여 모터제어모듈로 전달하고 변속기로의 해방 유압을 감소시키도록 제어하며, 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우, 상기 변속제어모듈이 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공하여, 상기 변속제어모듈로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터제어모듈이 역 토크를 발생하도록 모터를 제어하여 변속을 유도하는 구성을 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법{SYSTEM ANS METHOD FOR SHIFT CONTROLLING A HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량에서 업 쉬프트 변속 시 기존의 유압 제어와 더불어 모터의 역 토크를 제어하여 변속 제어를 수행함으로써 업 쉬프트 변속 시의 변속감을 효과적으로 개선할 수 있는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
기존의 가솔린 차량에서 파원 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속 시 유압 제어를 간략히 설명하자면, 운전자가 APS를 줄이고 가속 의지가 없다고 판단했을 때 업 쉬프트 변속 제어가 시작되고, user demand torque가 감소(APS가 감소함에 따라)함에 따라 엔진은 출력토크를 줄이며 엔진 회전수(RPM)은 서서히 떨어지게 된다. 이때 TCU는 업 쉬프트 변속 제어를 위해 해방 유압을 점차 줄이고 떨어지는 엔진 회전수(RPM)를 결합 유압으로 잡는 역할만 한다. 즉, 업 쉬프트 변속을 유도하기 위해 유압 간섭을 작용시키지 않고 neutral상태로 유지하면서 결합은 업 쉬프트 변속 동기시점에서 잡아주는 역할만 한다.
한편, 하이브리드 차량은 주동력원으로 동작되는 엔진과 배터리로 동작되어 주동력원을 보조하는 모터가 적용되어 주행 상황에 따라 연비가 가장 높게 운전된다. 이러한 하이브리드 차량은 엔진에 큰 부하가 걸리는 발진/가속 및 등판 주행에서는 하이브리드 모드로 동작되어 모터가 엔즌의 출력 토크를 보조하게 된다.
이러한 하이브리드 차량의 경우, 브레이크 ON/OFF 등에 따라 회생 토크를 모터가 출력시키면서 터빈 회전수(RPM)가 급격히 떨어지거나(도 1의 경우) 회생 토크 즉 역 토크의 양 변동으로 인해 회전수(RPM)가 fluctation되는 현상(도 2의 경우)이 발생할 수 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 하이브리드 차량에서 회생제동에 의해 변속감이 저하되는 경우 및 회생제동량 변화에 의해 변속 중 회전수가 변화하는 경우를 설명하도록 한다.
도 1은 기존의 하이브리드 차량에서 회생제동에 의해 역 토크 즉 (-)토크가 크게 걸려 변속감이 저하된 경우를 나타낸다. 기존 가솔린 차량의 경우 회생제동 토크가 존재하지 않으므로 엔진 friction torque(약 -30Nm)정도의 토크만 존재할 뿐이다. 그러나 하이브리드 차량의 경우 브레이크 ON시 브레이크 유압에 의한 제동뿐만 아니라 모터의 역 토크를 통해 브레이킹하기 때문에 약 -200 Nm까지 역 토크가 존재할 수 있다. 이러한 역 토크는, 기존 가솔린 차량과 비교할 때 존재하지 않는 상황으로서 유압제어를 통해 변속감을 유지하는데 어려움이 있다.
도 2는 기존의 하이브리드 차량에서 회생 제동량의 변화에 의해 변속 중에 토크가 -80~-15Nm까지 유동적으로 변화는 경우를 나타낸다. 이러한 토크 변화는 유압제어와는 관련없이 터빈 회전수(RPM)를 변화시키므로 유압 제어만을 통한 변속감 개선은 한계가 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 변속제어모듈이 목표 터빈 회전수를 결정하여 모터제어모듈로 전달하고 변속기로의 해방 유압을 감소시키도록 제어하며, 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우, 상기 변속제어모듈이 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공하여, 상기 변속제어모듈로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터제어모듈이 역 토크를 발생하도록 모터를 제어하여 변속을 유도하는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법을 제공하여, 업 쉬프트 변속 시 기존의 유압 제어와 더불어 모터의 역 토크를 제어하여 변속 제어를 수행함으로써 업 쉬프트 변속 시의 변속감을 효과적으로 개선하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, 엔진의 출력토크를 보조하는 모터; 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 해방 유압 및 결합 유압 제어를 통해 변속기의 업 쉬프트 변속을 제어하며 상기 업 쉬프트 변속 제어에 대한 제어관련신호를 제공하는 변속제어모듈; 및 상기 변속제어모듈로부터 제공되는 상기 제어관련신호에 근거하여, 상기 변속제어모듈에 의한 상기 업 쉬프트 변속 제어에 따라 유압간섭이 해제되면 역 토크를 발생하도록 상기 모터를 제어하는 모터제어모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 변속제어모듈은, 상기 업 쉬프트 변속상황이 발생되면 목표 터빈 회전수를 결정하여 상기 모터제어모듈로 전달하고 상기 변속기로의 해방 유압을 감소시키도록 제어하며, 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 변속제어모듈은, 감소되는 상기 터빈 회전수가 상기 목표 터빈 회전수에 도달하는 것으로 판단되면 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 상기 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공하며 상기 변속기로의 결합 유압을 인가하도록 제어할 수 있다.
바람직하게는, 모터제어모듈은, 상기 변속제어모듈로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 역 토크를 발생하도록 상기 모터를 제어하여 변속을 유도할 수 있다.
바람직하게는, 모터제어모듈은, 상기 변속제어모듈로부터 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터를 제어하여 상기 역 토크 발생을 감소시켜 변속 유도를 종료할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 방법은, 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 변속제어모듈이 목표 터빈 회전수를 결정하여 모터제어모듈로 전달하고 변속기로의 해방 유압을 감소시키도록 제어하는 단계; 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우, 상기 변속제어모듈이 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공하는 단계; 및 상기 변속제어모듈로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터제어모듈이 역 토크를 발생하도록 모터를 제어하여 변속을 유도하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 감소되는 상기 터빈 회전수가 상기 목표 터빈 회전수에 도달하는 것으로 판단되면, 상기 변속제어모듈이 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제어하며 상기 변속기로의 결합 유압을 인가하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 변속제어모듈로부터 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터제어모듈이 상기 모터를 제어하여 상기 역 토크 발생을 감소시켜 변속 유도를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이에, 본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법에 의하면, 하이브리드 차량에서 업 쉬프트 변속 시 기존의 유압 제어와 더불어 모터 속도 제어 즉 모터의 역 토크를 제어하여 변속 제어를 수행함으로써, 업 쉬프트 변속 시의 변속감을 효과적으로 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 하이브리드 차량에서 회생제동에 의해 변속감이 저하되는 경우를 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래의 하이브리드 차량에서 회생제동량 변화에 의해 변속 중 회전수가 변화하는 경우를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템을 나타내는 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 업 쉬프트 변속 시의 유압 제어 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 업 쉬프트 변속 시의 구체적인 제어 예를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 방법을 나타내는 제어 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, 엔진(10)과, 클러치(20)와, 엔진(10)의 출력토크를 보조하는 모터(30)와, 인버터(60)와, 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 해방 유압 및 결합 유압 제어를 통해 변속기(40)의 업 쉬프트 변속을 제어하며 상기 업 쉬프트 변속 제어에 대한 제어관련신호를 제공하는 변속제어모듈(80)과, 변속제어모듈(80)로부터 제공되는 상기 제어관련신호에 근거하여, 변속제어모듈(80)에 의한 상기 업 쉬프트 변속 제어에 따라 유압간섭이 해제되면 역 토크를 발생하도록 모터(30)를 제어하는 모터제어모듈(70)을 포함한다.
변속기(40)는 변속제어모듈(80))의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 클러치(20)를 통해 합산되어 인가되는 토크를 동기된 변속단 변속비로 분배하여 바퀴(50)에 전달시켜 차량이 주행될 수 있도록 한다.
인버터(60)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위치 소자로, 모터제어모듈(70)에서 인가되는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호에 따라 배터리(미도시)의 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 모터(30)를 구동시킨다.
엔진(10)은 상위 제어기인 HCU/MCU(미도시)의 제어를 받는 ECU(미도시)의 제어에 의해 그 출력이 제어되며, 도시되지 않은 ETC(Electric Throttle Control)를 통해 흡입 공기량이 조정된다.
클러치(20)는 엔진(10)과 모터(30)의 사이에 배치되어, 하이브리드 모드에서 엔진(10)의 출력토크와 모터(30)의 출력 토크를 합산하여 변속기(40)에 인가한다.
모터(30)는 인버터(60)를 통해 인가되는 배터리(미도시)의 전압에 의해 구동된다.
변속제어모듈(80)은, 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 해방 유압 및 결합 유압 제어를 통해 변속기(40)의 업 쉬프트 변속을 제어하며, 업 쉬프트 변속 제어에 대한 제어관련신호를 모터제어모듈(70)로 제공한다. 이러한 변속제어모듈(80)은, 현재의 차속과 스로틀 밸브(미도시)의 변위에 따라 업/다운을 위한 목표 변속단 즉 목표 기어단을 결정하여 변속기(40)의 변속비를 제어하는 TCU에 대응될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 변속제어모듈(80)은, 기 정의된 업 쉬프트 변속상황 특히 파워 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속상황이 발생되면 목표 터빈 회전수를 결정하고, 결정한 목표 터빈 회전수를 모터제어모듈(70)로 전달한다. 여기서, 변속제어모듈(80)은, CAN 통신을 통해 모터제어모듈(70)와 연결되어 통신이 가능한 것이 바람직하다.
그리고 변속제어모듈(80)은, 파워 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속상황이 발생됨에 따라 변속기(40)로의 해방 유압을 감소시키도록 제어한다.
이에, 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수(RPM)가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우, 변속제어모듈(80)은 유압에 의한 간섭이 끝나고 neutral 상태가 되었다고 판단하고 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호를 모터제어모듈(70)로 제공한다.
그리고, 변속제어모듈(80)은, 감소되는 터빈 회전수(RPM)가 전술에서 결정한 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달하는 것으로 판단되면 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호를 모터제어모듈(70)로 제공하고, 변속기(40)로의 결합 유압을 인가하도록 제어한다.
즉, 변속제어모듈(80)은, 감소되는 현재의 터빈 회전수(RPM) 및 목표 터빈 회전수(RPM)를 비교하여 동기가 되기 전에 미리 동기시점이 다가오고 있음을 판단하고 이를 CAN통신을 통해 지속적으로 모터제어모듈(70)에 알릴 수 있다.
그리고, 감소되는 현재의 터빈 회전수(RPM) 및 목표 터빈 회전수(RPM)를 비교 결과 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달하는 것으로 판단되면, 변속제어모듈(80)은, 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호를 모터제어모듈(70)로 제공한다.
물론, 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달하는 것으로 판단되면, 변속제어모듈(80)은 변속기(40)로의 결합 유압을 인가하도록 제어함으로써 유압을 통해 결합 제어를 시작하여, 파워 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속 제어를 마무리할 수 있다.
모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 제공되는 제어관련신호에 근거하여, 변속제어모듈(80)에 의한 업 쉬프트 변속 제어에 따라 유압간섭이 해제되면 역 토크를 발생하도록 모터(30)를 제어한다.
이러한 모터제어모듈(70)은, 운전자의 주행요구 및 차량의 상태정보에 따라 각 기능부들을 통합 제어하여 엔진(10) 및 모터(30)의 출력 토크를 제어함으로써 차량의 전반적인 거동을 제어하는 HCU/MCU에 포함될 수 있다.
모터제어모듈(70)에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 전달되는 목표 터빈 회전수(RPM)를 기억하고, 변속제어모듈(80)로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호가 수신되면 역 토크 즉 (-) 토크를 발생하도록 모터(30)를 제어하여 변속을 유도한다.
다시 말해, 모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호가 수신되면, 인버터(60)를 제어하여 모터(30)가 역 토크 즉 (-) 토크 발생을 늘이도록 함으로써, 변속을 유도할 수 있다.
그리고, 모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호가 수신되면, 모터(30)를 제어하여 역 토크 즉 (-) 토크 발생을 감소시켜 변속 유도를 종료한다.
다시 말해, 모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 전달되는 정보 즉 현재의 터빈 회전수(RPM) 및 목표 터빈 회전수(RPM)를 비교한 결과 동기시점이 다가오고 있음을 나타내는 정보를 토대로 모터(30)의 역 토크를 줄이면서 동기시킬 준비를 하고 있다가, 변속제어모듈(80)로부터 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호가 수신되면 인버터(60)를 제어하여 모터(30)가 역 토크 즉 (-) 토크 발생을 감소하도록 함으로써, 동기시키는 최소한의 토크 제어만을 실행하고 변속 유도를 종료할 수 있다.
이에, 도 4를 참조하여 업 쉬프트 변속 시의 변속제어모듈(80)에 따른 유압 제어 패턴을 설명하면 다음과 같다.
STEP 1. 물리적으로 유압간섭이 해제되기 전까지 대기시간이다. in-gear 상태에서의 토크 변화는 운전자의 의지와 관계없이 차량의 진동 혹은 위화감을 발생시킬 수 있기 때문에 이 기간의 토크 변동은 위험하다.
따라서, 파워 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속상황이 발생되면 변속제어모듈(80)는 해방 유압을 감소시키고, 모터(30)는 이전의 운전자 요구 토크를 유지시키며 기다린다.
STEP 2. 터빈 스피드가 현재 기어단의 회전수(RPM)을 벗어나 감소되기 시작하면 변속제어모듈(80)는 유압에 의한 간섭이 끝나고 neutral 상태가 됐다고 판단하고 이를 모터제어모듈(70)에 알리는 제어관련신호를 제공한다. 이 신호를 시작으로 모터제어모듈(70)은 변속을 위한 목표 터빈 회전수(RPM)까지 역 토크를 통해 빠른 업 쉬프트 변속을 유도하기 시작한다.
STEP 3. 현재 기어단의 목표 터빈 회전수(RPM)과 목표 기어단의 목표 터빈 회전수(RPM)의 차이는 같은 기어단이라 할지라도 차량 속도에 따라 차이가 있다. 변속제어모듈(80)은 목표 기어단의 목표 터빈 회전수(RPM)과 현재 터빈 회전수(RPM)을 비교하여 동기가 되기 전에 미리 동기시점이 다가오고 있음을 판단하고 이를 CAN통신을 통해 모터제어모듈(70)로 제공한다. 이 신호를 통해 모터제어모듈(70)은 모터(30)에서의 역 토크를 줄이면서 동기시킬 준비를 시작한다.
STEP 4. 현재 터빈 회전수(RPM)이 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달했다고 판단하고 변속제어모듈(80)은 유압을 통해 결합 제어를 시작한다. 모터제어모듈(70)은 변속제어모듈(80)에서 결합유압이 작용되면, 즉 변속제어모듈(80)로부터 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호가 수신되면, 동기시킬 수 있는 최소한의 토크제어만을 실행하여 차량에 토크가 영향을 끼치지 않을 수 있게 만든다.
이러한 일련의 유압 제어는, 가능한 유압의 간섭의 영향을 줄이는 방향으로 제어한다. 도 4를 살펴보면 해방 유압은 서서히 줄여가는 방향으로 결합 유압은 서서히 늘여가는 방향으로 이루어지지만 변속 중의 변속 시에 대응하기 위하여 최소한의 유압은 유지하는 방향으로 이루어진다는 것을 확인할 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 업 쉬프트 변속 시의 구체적인 제어 예를 설명하도록 한다.
APS를 운전자가 떼게 되면 파워 업 쉬프트(power-off upshift) 변속상황이 발생되고, 이 때 변속제어모듈(80)은 CAN통신을 통해 모터 스피드 컨트롤을 실행함을 알리고 결정한 목표 터빈 회전수(RPM)을 모터제어모듈(70)에 제공한다.
STEP 1동안에 모터제어모듈(70)은 APS를 뗌에 따른 demand 토크를 따라 토크 제어를 실시하고 변속제어모듈(80)은 해방유압을 점차 줄여가며 유압의 간섭이 없어짐을 기다린다. 이 시간 동안의 토크는 일반 가솔린 차량 경우의 토크 제어와 같다.
그리고 터빈 스피드 즉 터빈 회전수(RPM)이 현재 기어단의 회전수(RPM)를 벗어나 감소되기 시작하면 변속제어모듈(80)은 유압이 물리적으로 해방되었다고 판단하고 STEP 2 제어로 넘어가라고 지시하고 모터제어모듈(70)은 역 토크를 늘이면서 목표 터빈 회전수(RPM)로 빠르게 도달하기 위한 제어를 시작한다. 도 5를 통해 역 토크가 증가됨을 확인할 수 있다. 변속제어모듈(80)은 목표 터빈 회전수(RPM)까지 도달하고 있다고 판단되면 STEP 3 지령을 내리고 모터제어모듈(70)은 토크를 줄이면서 동기시키기 위한 제어를 시작한다. 변속제어모듈(80)은 동기까지 도달했다고 판단되면 STEP 4 명령을 내리고 결합유압을 인가하며, 모터제어모듈(70)은 토크를 줄여 변소 유도를 마무리한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은 다음과 같은 장점을 가질 수 있다.
본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, 유압으로 대처할 수 없는 역 토크의 변동과 양을 토크출력 주체인 모터(30)가 목표 rpm까지 제어해주면서 upshift의 변속감을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, 유압제어가 아닌 토크출력에 의한 rpm제어이므로 skip upshift 또는 sequential upshift가 자유로워진다. 가솔린 차량의 경우 LFU upshift시 engine rpm의 선형성을 위해 sequentail upshift를 제한적으로 사용하고 있지만, 전술과 같이 모터(30) 속도제어를 사용할 경우 클러치 조합 변형을 통해 1-6/2-6 등 모든 upshift변속을 이뤄낼 수 있다. 즉, 클러치 결합/해방의 자유도가 높아진다. neutral 제어가 가능하기 때문에 두개의 클러치를 놓고, 두개의 클러치를 결합할 수도 있다.
본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, upshift의 시간을 단축할 수 있다. 가솔린 차량은 engine rpm이 감소되지 않으면 변속제어모듈(80)은 이를 제어할 방안이 없었지만, 본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, 전술과 같이 모터(30) 속도제어를 사용할 경우 빠른 upshift를 이뤄낼 수 있고, 이러한 시간 단축은 return downshift등 응용 변속 제어에도 도움이 된다.
본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, neutral 제어를 하는 power-off upshift개념 상 neutral 상태를 의도적으로 만들고 모터(30) 속도제어를 함으로써 제어상으로는 개념이 다르지만 운전자는 변속 속도가 빨라짐을 느낄 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템은, 하이브리드 차량에서 업 쉬프트 변속 시 기존의 유압 제어와 더불어 모터 속도 제어 즉 모터의 역 토크를 제어하여 변속 제어를 수행함으로써, 업 쉬프트 변속 시의 변속감을 효과적으로 개선할 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 하이브리드 차량의 변속 제어 방법을 설명하도록 한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 3 내지 도 5에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하겠다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 방법을 설명하면, 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 변속제어모듈(80)이 목표 터빈 회전수를 결정하여 모터제어모듈(70)로 전달하고 변속기(40)로의 해방 유압을 감소시키도록 제어한다.
보다 구체적으로 설명하면, 변속제어모듈(80)은 기 정의된 업 쉬프트 변속상황 특히 파워 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속상황이 발생되는지 여부를 판단하고(S10), 파워 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속상황이 발생되면 목표 터빈 회전수를 결정하여(S20), 결정한 목표 터빈 회전수를 모터제어모듈(70)로 전달한다. 여기서, 변속제어모듈(80)은, CAN 통신을 통해 모터제어모듈(70)와 연결되어 통신이 가능한 것이 바람직하다.
그리고 변속제어모듈(80)은, 파워 오프 업 쉬프트(Power-off upshift) 변속상황이 발생됨에 따라 변속기(40)로의 해방 유압을 감소시키도록 제어한다(S30).
이때, 모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 전달되는 목표 터빈 회전수(RPM)를 기억하고, 이전의 운전자 요구 토크를 유지시키며 기다린다.
변속제어모듈(80)은, 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수(RPM)가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하여 유압 간섭이 해제되는지 여부를 판단한다(S40).
S40단계의 판단 결과, 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수(RPM)가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우, 즉 도 5의 STEP 2 에서 변속제어모듈(80)은 유압에 의한 간섭이 끝나고 neutral 상태가 되었다고 판단하고 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호를 모터제어모듈(70)로 제공한다.
모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호가 수신되면 역 토크 즉 (-) 토크를 발생하도록 모터(30)를 제어하여 변속을 유도한다(S50).
다시 말해, 모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호가 수신되면, 인버터(60)를 제어하여 모터(30)가 역 토크 즉 (-) 토크 발생을 늘이도록 함으로써, 변속을 유도할 수 있다. 이에 모터제어모듈(70)은 변속을 위한 목표 터빈 회전수(RPM)까지 역 토크를 통해 빠른 업 쉬프트 변속을 유도하기 시작한다.
변속제어모듈(80)은, 감소되는 터빈 회전수(RPM)가 전술에서 결정한 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달하는지 여부를 판단하여(S60), 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달하는 것으로 판단되면 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호를 모터제어모듈(70)로 제공하고, 변속기(40)로의 결합 유압을 인가하도록 제어한다(S70).
모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호가 수신되면, 모터(30)를 제어하여 역 토크 즉 (-) 토크 발생을 감소시켜 변속 유도를 종료한다(S80).
다시 말해, 모터제어모듈(70)는, 변속제어모듈(80)로부터 전달되는 정보 즉 현재의 터빈 회전수(RPM) 및 목표 터빈 회전수(RPM)를 비교한 결과 동기시점이 다가오고 있음을 나타내는 정보를 토대로 모터(30)의 역 토크를 줄이면서 동기시킬 준비를 하고 있다가, 변속제어모듈(80)로부터 목표 터빈 회전수(RPM)에 도달함을 나타내는 제어관련신호가 수신되면 인버터(60)를 제어하여 모터(30)가 역 토크 즉 (-) 토크 발생을 감소하도록 함으로써, 동기시키는 최소한의 토크 제어만을 실행하고 변속 유도를 종료할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 차량의 변속 제어 방법은, 하이브리드 차량에서 업 쉬프트 변속 시 기존의 유압 제어와 더불어 모터 속도 제어 즉 모터의 역 토크를 제어하여 변속 제어를 수행함으로써, 업 쉬프트 변속 시의 변속감을 효과적으로 개선할 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
하이브리드 차량에서 업 쉬프트 변속 시 기존의 유압 제어와 더불어 모터 속도 제어 즉 모터의 역 토크를 제어하여 변속 제어를 수행함으로써, 업 쉬프트 변속 시의 변속감을 효과적으로 개선하는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템 및 방법을 적용할 경우, 변속감 개선으로 인한 운전자 만족 및 안정성, 변속 속도 개선 측면에서 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 변속제어모듈 및 모터제어모듈 및 차량 및 서비스 솔루션의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있다.
10 : 엔진 20 : 클러치
30 : 모터 40 : 변속기
50 : 바퀴 60 : 인버터
70 : 모터제어모듈 80 : 변속제어모듈

Claims (8)

  1. 엔진의 출력토크를 보조하는 모터;
    주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 해방 유압 및 결합 유압 제어를 통해 변속기의 업 쉬프트 변속을 제어하며 상기 업 쉬프트 변속 제어에 대한 제어관련신호를 제공하는 변속제어모듈; 및
    상기 변속제어모듈로부터 제공되는 상기 제어관련신호에 근거하여, 상기 변속제어모듈에 의한 상기 업 쉬프트 변속 제어에 따라 유압간섭이 해제되면 역 토크를 발생하도록 상기 모터를 제어하는 모터제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속제어모듈은,
    상기 업 쉬프트 변속상황이 발생되면 목표 터빈 회전수를 결정하여 상기 모터제어모듈로 전달하고 상기 변속기로의 해방 유압을 감소시키도록 제어하며, 해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변속제어모듈은,
    감소되는 상기 터빈 회전수가 상기 목표 터빈 회전수에 도달하는 것으로 판단되면 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 상기 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공하며 상기 변속기로의 결합 유압을 인가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    모터제어모듈은,
    상기 변속제어모듈로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 역 토크를 발생하도록 상기 모터를 제어하여 변속을 유도하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    모터제어모듈은,
    상기 변속제어모듈로부터 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터를 제어하여 상기 역 토크 발생을 감소시켜 변속 유도를 종료하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템.
  6. 주행 중 업 쉬프트 변속상황이 발생되면, 변속제어모듈이 목표 터빈 회전수를 결정하여 모터제어모듈로 전달하고 변속기로의 해방 유압을 감소시키도록 제어하는 단계;
    해방 유압 감소로 인해 터빈 회전수가 현재 기어단에 대응되는 회전수를 벗어나 감소하는 경우, 상기 변속제어모듈이 유압간섭이 해제됨을 나타내는 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제공하는 단계; 및
    상기 변속제어모듈로부터 유압간섭이 해제됨을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터제어모듈이 역 토크를 발생하도록 모터를 제어하여 변속을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    감소되는 상기 터빈 회전수가 상기 목표 터빈 회전수에 도달하는 것으로 판단되면, 상기 변속제어모듈이 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 제어관련신호를 상기 모터제어모듈로 제어하며 상기 변속기로의 결합 유압을 인가하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 변속제어모듈로부터 목표 터빈 회전수에 도달함을 나타내는 상기 제어관련신호가 수신되면, 상기 모터제어모듈이 상기 모터를 제어하여 상기 역 토크 발생을 감소시켜 변속 유도를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210046985A (ko) * 2019-10-21 2021-04-29 현대트랜시스 주식회사 하이브리드 차량의 변속 제어 장치 및 방법

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