KR20130037924A - 하이브리드 차량의 진동 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동시에 엔진과 변속기 사이에서 발생하는 비틀림 공진에 의한 변속기 입력축의 파손을, 별도의 추가적인 부품 없이, 효과적으로 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 내구성을 향상시키고 원가를 절감하여 궁극적으로 차량의 상품성을 극대화시킬 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 하이브리드 차량의 진동 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진과 변속기 사이의 비틀림 진동을 제어하는 방법에 관한 기술이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 파워트레인을 개략적으로 도시하고 있는 바, 엔진(500)은 댐퍼(502)를 통하여 변속기(504)에 연결되고, 상기 변속기(504)에는 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)가 연결되어, 상기 엔진(500)과 제1모터제너레이터(MG1) 및 제2모터제너레이터(MG2)로부터의 동력을 적절히 변속하여 구동륜(506)으로 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
상기한 바와 같은 하이브리드 차량에서 엔진(500)의 시동시에 상기 변속기(504)의 입력축이 파단되는 경우가 있는데, 이는 엔진(500)의 시동시에 약 500 RPM 내외의 특정 회전수 영역에서 엔진(500)과 변속기(504) 사이의 비틀림 공진에 의해 변속기(504) 입력축에 작용하는 과도한 토크에 의한 것이다.
상기한 바와 같은 변속기(504) 입력축의 파단현상을 해결하기 위하여, 종래에는 일정한 토크 이상이 입력되면 슬립되면서 충격적인 토크를 저감하도록 하는 토크리미터 기능이 구비된 댐퍼(502)를 사용하는 방법이 있으나, 이는 차량의 원가를 상승시키는 요인이 되는 등 다수의 문제점을 내포하고 있다.
상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하이브리드 차량의 엔진 시동시에 엔진과 변속기 사이에서 발생하는 비틀림 공진에 의한 변속기 입력축의 파손을, 별도의 추가적인 부품 없이, 효과적으로 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 내구성을 향상시키고 원가를 절감하여 궁극적으로 차량의 상품성을 극대화시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 진동 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 진동 제어 방법은
엔진의 크랭크축 회전속도와 변속기 입력축의 회전속도를 감지하는 속도감지단계와;
상기 측정된 엔진 크랭크축 회전속도와 변속기 입력축의 회전속도 차이를 계산하는 속도차계산단계와;
상기 계산된 회전속도의 차이로부터 엔진 크랭크축과 변속기 입력축 사이의 상대 변위 및 위상차를 계산하는 변위계산단계와;
상기 계산된 상대변위 및 위상차에 따라 상기 변속기 입력축에 작용하는 토크를 계산하는 토크계산단계와;
상기 변속기 입력축에 작용하는 것으로 계산된 토크를 상쇄시키도록 하는 역토크가 상기 변속기 입력축에 작용하도록 상기 변속기에 연결된 모터제너레이터를 구동하는 모터구동단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 하이브리드 차량의 진동 제어 방법을 수행하기 위한 본 발명의 하이브리드 차량의 진동 제어 장치는
엔진의 크랭크축 회전속도를 측정하는 엔진속도센서와;
변속기 입력축의 회전속도를 측정하는 변속기속도센서와;
상기 엔진속도센서와 변속기속도센서의 신호를 받아, 상기 속도감지단계로부터 상기 토크계산단계에 이르는 일련의 과정을 수행하고, 상기 변속기에 연결된 복수의 모터제너레이터를 구동하여 상기 모터구동단계를 수행하도록 구성된 제어부;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동시에 엔진과 변속기 사이에서 발생하는 비틀림 공진에 의한 변속기 입력축의 파손을, 별도의 추가적인 부품 없이, 효과적으로 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 내구성을 향상시키고 원가를 절감하여 궁극적으로 차량의 상품성을 극대화시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 파워트레인을 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 진동 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 진동 제어 방법을 수행하는 진동 제어 장치의 실시예를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 진동 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 진동 제어 방법을 수행하는 진동 제어 장치의 실시예를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 하이브리드 차량의 진동 제어 방법의 실시예는 엔진의 크랭크축 회전속도와 변속기 입력축의 회전속도를 감지하는 속도감지단계(S10)와; 상기 측정된 엔진 크랭크축 회전속도와 변속기 입력축의 회전속도 차이를 계산하는 속도차계산단계(S20)와; 상기 계산된 회전속도의 차이로부터 엔진 크랭크축과 변속기 입력축 사이의 상대 변위 및 위상차를 계산하는 변위계산단계(S30)와; 상기 계산된 상대변위 및 위상차에 따라 상기 변속기 입력축에 작용하는 토크를 계산하는 토크계산단계(S40)와; 상기 변속기 입력축에 작용하는 것으로 계산된 토크를 상쇄시키도록 하는 역토크가 상기 변속기 입력축에 작용하도록 상기 변속기에 연결된 모터제너레이터를 구동하는 모터구동단계(S50)를 포함하여 구성된다.
즉, 엔진 크랭크축의 회전속도와 변속기 입력축 회전속도의 속도차로부터 상기 변속기 입력축에 가해지고 있는 토크를 계산하여, 이 토크를 상쇄시켜줄 수 있도록 하는 역토크를 변속기에 연결된 모터제너레이터에서 발생시킴으로써, 결과적으로 상기 변속기 입력축에 과도한 토크가 작용하는 상황을 해소시키도록 하는 것이다.
본 실시예에서는 상기 속도차감지단계 이전에 엔진의 시동이 이루어지는 상황인지를 판단하는 엔진시동판단단계(S5)를 구비하고, 상기 엔진시동판단단계(S5) 수행결과, 엔진의 시동이 이루어지는 경우에만, 상기 속도감지단계(S10)로부터 상기 모터구동단계(S50)에 이르는 일련의 과정을 수행한다.
또한, 상기 속도차계산단계(S20)로부터 상기 모터구동단계(S50)에 이르는 일련의 과정은 엔진의 시동시 소정의 엔진회전수 영역 내에서, 반복적으로 수행되고, 엔진회전수가 이 영역을 벗어나면 본 발명의 제어를 해제하도록 한다.
상기 소정의 엔진회전수 영역은 엔진의 시동시에 엔진과 변속기의 공진이 일어나는 회전수영역으로 설정되는 것으로서, 예컨대 450±100rpm의 범위로 설정될 수 있을 것이다.
한편, 상기 모터구동단계(S50) 이전에, 차속이 0인지를 판단하는 차속판단단계(S45)를 수행하고, 상기 모터구동단계(S50)에서는 상기 차속판단단계(S45) 수행결과, 차속이 0가 아닌 경우에는 상기 변속기에 연결된 모터제너레이터 중 어느 하나만으로 상기 역토크를 발생시키도록 하고, 차속이 0인 경우에는 상기 변속기에 연결된 복수개의 모터제너레이터로 상기 역토크를 발생시키도록 한다.
즉, 차량이 정지상태에서 엔진의 시동이 이루어지는 경우인지, 차량이 전기차모드로 주행하다가 엔진을 시동시키는 경우인지를 구분하여 제어하도록 하는 것이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 변속기에 상대적으로 용량이 작은 제1모터제너레이터(MG1)와 상대적으로 용량이 큰 제2모터제너레이터(MG2)가 연결된 경우, 상기 모터구동단계(S50)에서는 차속이 0가 아닌 경우, 즉 차량이 전기차 모드로 주행하다가 엔진 시동이 이루어지는 경우에는 상대적으로 용량이 작은 제1모터제너레이터(MG1)만으로 상기 역토크를 발생시키고, 차속이 0인 경우에는, 즉 차량이 정지상태에 엔진의 시동이 이루어지는 경우에는 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)를 함께 구동하여 상기 역토크를 발생시키도록 하는 것이다.
상기한 바와 같이 차량이 주행중에 엔진의 시동이 이루어지는 경우와 차량이 정지상태에서 엔진의 시동이 이루어지는 경우를 구별하여 제어하는 이유는, 차량이 전기차 모드로 주행중에 엔진의 시동이 이루어지는 경우에는, 엔진의 시동에 의한 차체진동이 상대적으로 작게 느껴지는 경향이 있고, 모터제너레이터의 역토크에 의해 차량의 울컥거림이 발생할 가능성이 있으므로, 가급적 용량이 작은 제1모터제너레이터(MG1)만으로 역토크를 발생시켜서 차량의 주행감을 가급적 부드럽게 유지할 수 있도록 하는 것이다.
차량이 정지상태에서 엔진의 시동이 이루어지는 경우에는, 엔진 시동에 의해 차체가 흔들릴 정도로 큰 진동을 느끼는 경우가 일반적이며, 주행감에 영향을 주지 않는 상황이므로, 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2) 모두를 구동하여 상기 역토크를 발생시킴으로써, 신속하게 변속기 입력축에 작용하는 과도한 토크를 상쇄시킬 수 있도록 한 것이다.
참고로, 도 3에는 상기의 진동 제어 방법을 수행하기 위한, 본 발명의 하이브리드 차량의 진동 제어 장치가 예시된 바, 본 발명의 지동 제어 장치는 엔진(1)의 크랭크축 회전속도를 측정하는 엔진속도센서(3)와; 변속기(5)의 입력축 회전속도를 측정하는 변속기속도센서(7)와; 상기 엔진속도센서(3)와 변속기속도센서(7)의 신호를 받아, 상기 속도감지단계(S10)로부터 상기 토크계산단계(S40)에 이르는 일련의 과정을 수행하고, 상기 변속기에 연결된 복수의 모터제너레이터를 구동하여 상기 모터구동단계(S50)를 수행하도록 구성된 제어부(9)를 포함하여 구성된다.
물론, 상기 복수의 모터제너레이터는 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)로 구성되며, 상기 변속기 내부에는 다수의 유성기어장치를 통하여, 상기 엔진으로부터의 동력과 상기 제1모터제너레이터(MG1) 및 제2모터제너레이터(MG2)의 동력을 적절히 조합하여 구동륜으로 동력을 인출할 수 있도록 구성된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 엔진
3; 엔진속도센서
5; 변속기
7; 변속기속도센서
9; 제어부
S5; 엔진시동판단단계
S10; 속도감지단계
S20; 속도차계산단계
S30; 변위계산단계
S40; 토크계산단계
S45; 차속판단단계
S50; 모터구동단계
MG1; 제1모터제너레이터
MG2; 제2모터제너레이터
3; 엔진속도센서
5; 변속기
7; 변속기속도센서
9; 제어부
S5; 엔진시동판단단계
S10; 속도감지단계
S20; 속도차계산단계
S30; 변위계산단계
S40; 토크계산단계
S45; 차속판단단계
S50; 모터구동단계
MG1; 제1모터제너레이터
MG2; 제2모터제너레이터
Claims (7)
- 엔진의 크랭크축 회전속도와 변속기 입력축의 회전속도를 감지하는 속도감지단계(S10)와;
상기 측정된 엔진 크랭크축 회전속도와 변속기 입력축의 회전속도 차이를 계산하는 속도차계산단계(S20)와;
상기 계산된 회전속도의 차이로부터 엔진 크랭크축과 변속기 입력축 사이의 상대 변위 및 위상차를 계산하는 변위계산단계(S30)와;
상기 계산된 상대변위 및 위상차에 따라 상기 변속기 입력축에 작용하는 토크를 계산하는 토크계산단계(S40)와;
상기 변속기 입력축에 작용하는 것으로 계산된 토크를 상쇄시키도록 하는 역토크가 상기 변속기 입력축에 작용하도록 상기 변속기에 연결된 모터제너레이터를 구동하는 모터구동단계(S50);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 진동 제어 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 속도차계산단계(S20)로부터 상기 모터구동단계(S50)에 이르는 일련의 과정은 엔진의 시동시 소정의 엔진회전수 영역 내에서, 반복적으로 수행되는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 진동 제어 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 소정의 엔진회전수 영역은 엔진의 시동시에 엔진과 변속기의 공진이 일어나는 회전수영역으로 설정되는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 진동 제어 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 모터구동단계(S50) 이전에, 차속이 0인지를 판단하는 차속판단단계(S45)를 더 수행하고;
상기 모터구동단계(S50)에서는 상기 차속판단단계(S45) 수행결과, 차속이 0가 아닌 경우에는 상기 변속기에 연결된 모터제너레이터 중 어느 하나만으로 상기 역토크를 발생시키도록 하고, 차속이 0인 경우에는 상기 변속기에 연결된 복수개의 모터제너레이터로 상기 역토크를 발생시키도록 하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 진동 제어 방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 변속기에 상대적으로 용량이 작은 제1모터제너레이터(MG1)와 상대적으로 용량이 큰 제2모터제너레이터(MG2)가 연결된 경우, 상기 모터구동단계(S50)에서는 차속이 0가 아닌 경우에는 상대적으로 용량이 작은 제1모터제너레이터(MG1)만으로 상기 역토크를 발생시키고, 차속이 0인 경우에는 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)를 함께 구동하여 상기 역토크를 발생시키도록 하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 진동 제어 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 속도감지단계(S10) 이전에 엔진의 시동이 이루어지는 상황인지를 판단하는 엔진시동판단단계(S5)를 더 구비하고;
상기 엔진시동판단단계(S5) 수행결과, 엔진의 시동이 이루어지는 경우에만, 상기 속도감지단계(S10)로부터 상기 모터구동단계(S50)에 이르는 일련의 과정을 수행하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 진동 제어 방법. - 청구항 1 내지 6항 중 어느 한 항의 진동 제어 방법을 수행하기 위하여,
엔진의 크랭크축 회전속도를 측정하는 엔진속도센서(3)와;
변속기 입력축의 회전속도를 측정하는 변속기속도센서(7)와;
상기 엔진속도센서(3)와 변속기속도센서(7)의 신호를 받아, 상기 속도감지단계(S10)로부터 상기 토크계산단계(S40)에 이르는 일련의 과정을 수행하고, 상기 변속기에 연결된 복수의 모터제너레이터를 구동하여 상기 모터구동단계(S50)를 수행하도록 구성된 제어부(9);
를 포함하여 구성된 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 진동 제어 장치.
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