KR20130072710A - 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 ｅｖ 제어를 통한 연비향상방법 - Google Patents

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Abstract

브레이크가 해제되면서 APS 입력이 인가되는 단계; HCU에 의해 입력분기 모드 명령이 인가되면 제 2 클러치가 해제되었는지의 여부를 체크하는 단계; 제 2 클러치가 해제되었는지의 여부를 판단하는 단계; 엔진의 목표 RPM을 생성하는 단계; 엔진의 목표 RPM과 실제 엔진 RPM을 비교하여, 엔진 RPM의 차이에 응하여 피드백제어 및 피드포워드 제어를 통해 제 1 모터 토크가 발생되도록 하는 단계; 엔진 RPM이 상승하면 인젝션 신호를 인가하는 단계; 엔진토크가 HCU 엔진토크 제한량에 따라 인가되면서 시동조건이 완료되는 단계; 및 엔진토크 제한 요구정보가 없는 경우 시동 완료로 인식하는 단계를 포함하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법이 제공된다.

Description

다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 ＥＶ 제어를 통한 연비향상방법{Method improve fuel economy by controlling EV with hybrid vehicles}
본 발명은 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 입력 분기 및 복합 분기에서의 시동 온 또는 오프 전략을 통해 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 모터를 동력원으로 사용하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있다.
이와 같은 하이브리드 차량은 구동 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행할 수 있다. 그리고 EV모드에서는 상기 구동 모터가 배터리의 출력 전압으로 동력을 생성한다. 또한 상기 하이브리드 차량은 연료를 통해 동력을 생성하는 엔진의 회전력과 상기 구동 모터의 회전력을 모두 동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행할 수 있다. 또한 상기 하이브리드 차량은 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 구동 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드로 주행할 수 있다.
이와 같은 하이브리드 차량의 연비는 엔진의 회전력을 통해 동력을 생성할 때 소모되는 연료의 소모량을 클러스터(cluster)를 통해 게이지(gauge)로 보여주는 순간적인 연비와, 이를 누적한 누적 연비로 이루어진다. 그리고 EV 모드로 주행할 경우에는 배터리의 전력을 통해 차량이 출력할 수 있는 배터리의 최대 연비를 클러스터를 통해 표시한다.
즉, 상술한 HEV 시스템은 도 1 에 도시된 바와 같이 여러 개의 클러치와 브레이크로 구성되어 있으며, 다양한 형태의 EV를 구현할 수 있으며, 입력분기에 해당되는 형태에서 시동을 걸게 되는 경우 제 2 브레이크(BK2)만 구속된 상태에서 시동이 구현된다.
이러한 주행모드는 입력분기, 복합분기, 고정기어 1단, 고정기어 2단 및 고정기어 3단 모드인 5가지의 주행모드로 구현된다.
그러나 위에 기술한 기존의 5가지 주행모드는 입력분기 모드에서만 EV가 가능하고, 나머지 모드에서 EV로 진입하고자 하는 경우 반드시 입력분기 모드를 거쳐야 EV로 진입하게 된다는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 입력 분기 및 복합 분기에서의 시동 온 또는 오프 전략을 통해 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 브레이크가 해제되면서 APS 입력이 인가되는 단계; 하이브리드제어기(HCU)에 의해 입력분기 모드 명령이 인가되면 제 2 클러치가 해제되었는지의 여부를 체크하는 단계; 제 2 클러치가 해제되었는지의 여부를 판단하는 단계; 엔진의 목표 RPM을 생성하는 단계; 엔진의 목표 RPM과 실제 엔진 RPM을 비교하여, 엔진 RPM의 차이에 응하여 피드백제어 및 피드포워드 제어를 통해 제 1 모터 토크가 발생되도록 하는 단계; 엔진 RPM이 상승하면 인젝션 신호를 인가하는 단계; 엔진토크가 하이브리드제어기의 엔진토크 제한량에 따라 인가되면서 시동조건이 완료되는 단계; 및 엔진토크 제한 요구정보가 없는 경우 시동 완료로 인식하는 단계를 포함하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면. 브레이크가 해제되면서 APS 입력이 인가되는 단계; 하이브리드제어기(HCU)에 의해 복합분기 모드 명령이 인가되면 제 2 브레이크(BK2)가 해제되었는지의 여부를 체크하는 단계; 제 2 브레이크가 해제되었는지의 여부를 판단하는 단계; 엔진의 목표 RPM을 생성하는 단계; 엔진의 목표 RPM과 실제 엔진 RPM을 비교하여, 엔진 RPM의 차이에 응하여 피드백제어 및 피드포워드 제어를 통해 제 1 모터 토크가 발생되도록 하는 단계; 엔진 RPM이 상승하면 인젝션 신호를 인가하는 단계; 엔진토크가 하이브리드제어기(HCU)의 엔진토크 제한량에 따라 인가되면서 시동조건이 완료되는 단계; 및 엔진토크 제한 요구정보가 없는 경우 시동 완료로 인식하는 단계를 포함하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법이 제공된다.
상기 체크하는 단계에서 APS 량에 따라 EV 주행모드의 해제 여부가 결정되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 모터 토크가 발생되도록 하는 단계에서 제 2 모터(MG2)의 반력제어는 제 1 모터(MG1) 토크량과 운전자의 총 구동 요구량에 의해 제한되는 값을 설정되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 인젝션 신호를 인가하는 단계에서 인젝션 신호가 입력될 때 엔진의 토크 상승을 제한하는 엔진토크 상승 제한이 공기량 제한과 점화제한을 동시에 하면서 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 입력 분기 및 복합 분기에서의 시동 온 또는 오프 전략을 통해 연비를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 하이브리드 차량의 상품성을 향상시킬 수 있으며, 운전성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 하이브리드 차량의 EV 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 EV 주행 모드 및 회생제동모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 EV 주행 모드 및 회생제동모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래 기술에 따른 시동모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 시동모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 EV 주행 모드 중 브레이크를 고정시킨 상태에서의 시동모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 EV 주행 모드 중 클러치를 고정시킨 상태에서의 시동모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 EV 주행 모드 중 브레이크를 고정시킨 상태에서의 시동모드에 적용되는 신호 파형도이다.
도 11은 본 발명에 따른 EV 주행 모드 중 브레이크를 고정시킨 상태에서의 시동모드의 동작흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 EV 주행 모드 중 클러치를 고정시킨 상태에서의 시동모드에 적용되는 신호 파형도이다.
도 13은 본 발명에 따른 EV 주행 모드 중 클러치를 고정시킨 상태에서의 시동모드의 동작흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 발명에 따른 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법에 대해서 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
( EV 주행 및 회생 제동)
도 2에 도시된 바와 같이 기존에 EV 제어를 수행할 경우 하나의 모터만을 이용하여 주행 및 회생 제동이 이루어지도록 하나, 본 발명이 적용될 경우 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 모터(MG1, MG2)를 이용하여 주행 및 회생 제동이 가능하도록 하여 두 모터 중 효율이 더 좋은 영역을 분배하여 EV 주행 및 회생 제동의 효율을 높일 수 있다.
또한, 2개의 모터(MG1, MG2)의 EV 주행 분배율을 조정하여 기존의 제 2 모터(MG2) 만을 이용한 EV 주행모드와 대비해 볼 때 제 1 모터(MG1)를 포함하는 EV를 구현함으로써, 자유도를 높일 수 있다.
(시동)
도 4에 도시된 바와 같이 종래에는 제 1 모터(MG1)를 이용하여 시동이 가능하도록 구현하였으며, 특히 EV 주행 모드에서는 모드를 구분하는 브레이크(B2)의 유압이 고정된 상태에서 시동된다. 즉 제 2 모터(MG2)의 기동조건에서 제 1 모터(MG1)을 이용하여 엔진을 시동하게 된다.
이에 반해, 본 발명이 적용될 경우 도 5에 도시된 바와 같이 2가지의 방식으로 시동이 가능하다. 즉, 제 2 브레이크(BK2)를 고정한 상태에서 제 2 클러치(CL2)를 놓으며 시동하는 경우와 제 2 클러치(CL2)를 고정한 상태에서 제 2 브레이크(BK2)를 놓으면 시동하는 경우로 구분할 수 있다.
(브레이크를 고정한 상태에서 클러치를 놓으며 시동하는 모드 )
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 운전자가 브레이크(BK2)를 고정한 상태에서 클러치(CL2)를 놓으며 시동하게 되어 제 2 모터(MG2)로 구동되면서 하이브리드제어기(HCU)를 통해 시동 명령이 나가면 미션제어기(TCU)에서 제 2 클러치(CL2)를 해제하게 되고, 제 2 클러치(CL2) 해제 완료 후 엔진의 목표 RPM과 목표 토크 엔진 목표 RPM을 추종하기 위해 제 1 모터(MG1)의 목표 RPM과 제 1 모터(MG1)의 목표 토크를 생성하여 시동한다.
이때, 제 2 클러치(CL2)의 해제로 제 2 클러치(Cl2)의 미해제시 엔진 RPM 0속으로 고정되어 제 1 모터(MG1)을 이용한 시동이 불가능할 뿐만 아니라 제 1 모터(MG1)를 이용한 시동시 차량의 구동조건을 위한 제 2 모터(MG2)의 반력제어가 필요하며, 차량의 구동력 조건과 관련된다. 즉, 차량의 요구 구동력이 클 경우 제 1 모터(MG1) 시동시 제 2 모터(MG2) 반력 제어가 적게 필요하며, 요구 구동력이 작을 경우 제 1 모터(MG1) 시동시 제 2 모터(MG2) 반력 제어가 크게 필요하게 된다.
복합분기모드에서의 주행모드는 제 2 클러치(CL2)를 고정한 상태에서 주행하는 경우로서, 엔진 RPM을 제 1 모터(MG1)를 이용하여 Fuel Cut 상태에서 엔진 RPM을 저감하여 일정 RPM 이하 영역에 진입하면, 트랜스미션 제어기(TCU)에 EV 주행 모드 진입명령을 전달하고 트랜스미션 제어기(TCU)는 제 2 브레이크(BK2)의 압력을 인가하여 EV 주행모드 진입을 완료하게 된다.
위에 기술한 내용들을 도 8 및 도 9를 참조하여 좀 더 상세히 기술하면, 먼저 브레이크가 해제되면서 APS 입력이 인가되고, 하이브리드 제어기(HCU)에 의해 입력분기 모드 명령이 인가(S100)되면 제 2 클러치가 해제되었는지의 여부를 체크하여 제 2 클러치(CL2)가 해제되었는지의 여부를 판단한다(S110).
엔진의 목표 RPM을 생성하고(S120), 엔진의 목표 RPM과 실제 엔진 RPM을 비교하여(S130), 엔진 RPM의 차이에 응하여 피드백제어 및 피드포워드 제어를 통해 제 1 모터(MG1) 토크가 발생되도록 한다(S140).
이때 엔진속도가 연료분사속도보다 빠른지의 여부를 판단(S150)하고, 판단 결과 엔진속도가 연료분사속도보다 빠르면 연료 분사를 시작하고(S160), 엔진토크 요구를 제한하고(S170) 일정 시간 동안 냉각수온을 고려하여 엔진 토크 상승율을 제한하도록 한다(S180).
즉, 엔진 RPM이 상승하면 인젝션 신호를 인가하고, 엔진토크가 HCU 엔진토크 제한량에 따라 인가되면서 시동조건이 완료되면, 엔진토크 제한 요구정보가 없는 경우 시동 완료로 인식한다.
상기 APS 량에 따라 EV 주행모드의 해제 여부가 결정되고, 제 2 모터(MG2)의 반력제어는 제 1 모터(MG1) 토크량과 운전자의 총 구동 요구량에 의해 제한되는 값을 설정되며, 인젝션 신호가 입력될 때 엔진의 토크 상승을 제한하는 엔진토크 상승 제한이 공기량 제한과 점화제한을 동시에 하면서 인가된다.
(클러치를 고정한 상태에서 브레이크를 놓으며 시동하는 모드 )
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 운전자가 클러치(CL2)를 고정한 상태에서 브레이크(BK2)를 놓으며 시동하게 되어 제 2 모터(MG2)로 구동되면서 하이브리드제어기(HCU)를 통해 시동 명령이 나가면 미션제어기(TCU)에서 제 2 클러치(CL2)를 해제하게 되고, 제 2 클러치(CL2) 해제 완료 후 엔진의 목표 RPM과 목표 토크 엔진 목표 RPM을 추종하기 위해 제 1 모터(MG1)의 목표 RPM과 제 1 모터(MG1)의 목표 토크를 생성하여 시동한다.
이때 제 2 브레이크(BK2)의 해제로 제 2 브레이크(BK2) 미해제시 엔진 RPM 0속으로 고정되어 제 1 모터(MG1)를 이용한 시동이 불가능해지게 된다.
입력분기모드에서의 주행모드는 제 2 브레이크(BK2)를 고정한 상태에서 주행하는 경우로서, 엔진 RPM을 제 1 모터(MG1)를 이용하여 Fuel Cut 상태에서 엔진 RPM을 저감하여 일정 RPM 이하 영역에 진입하면, 트랜스미션 제어기(TCU)에 EV 주행 모드 진입명령을 전달하고 트랜스미션 제어기(TCU)는 제 2 클러치(CL2)의 압력을 인가하여 EV 주행모드 진입을 완료하게 된다.
(브레이크를 고정한 상태에서 클러치를 놓으며 시동하는 모드 )
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 브레이크가 해제되면서 APS 입력이 인가되어, 하이브리드제어기(HCU)에 의해 복합분기 모드 명령이 인가(S200)되면 제 2 브레이크(BK2)가 해제되었는지의 여부를 체크하여 제 2 브레이크(BK2)가 해제되었는지의 여부를 판단한다(S210).
그리고 엔진의 목표 RPM을 생성하고(S220), 엔진의 목표 RPM과 실제 엔진 RPM을 비교하여(S230), 엔진 RPM의 차이에 응하여 피드백제어 및 피드포워드 제어를 통해 제 1 모터(MG1) 토크가 발생되도록 한다(S240).
이때 엔진속도가 연료분사속도보다 빠른지의 여부를 판단하고(S250), 판단 결과 엔진속도가 연료분사속도보다 빠르면 연료 분사를 시작하고(S260), 엔진토크 요구를 제한하고(S270) 일정 시간 동안 냉각수온을 고려하여 엔진 토크 상승율을 제한하도록 한다(S280).
즉, 엔진 RPM이 상승하면 인젝션 신호를 인가하고, 엔진토크가 HCU 엔진토크 제한량에 따라 인가되면서 시동조건이 완료되면, 엔진토크 제한 요구정보가 없는 경우 시동 완료로 인식한다.
상기 APS 량에 따라 EV 주행모드의 해제 여부가 결정되고, 제 2 모터(MG2)의 반력제어는 제 1 모터(MG1) 토크량과 운전자의 총 구동 요구량에 의해 제한되는 값을 설정되며, 인젝션 신호가 입력될 때 엔진의 토크 상승을 제한하는 엔진토크 상승 제한이 공기량 제한과 점화제한을 동시에 하면서 인가된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있을 것이지만, 이는 첨부된 청구항에서 포함되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
MG1 : 제 1 모터 MG2 : 제 2 모터
BK2 : 제 2 브레이크 CL2 : 제 2 클러치

Claims (5)

  1. 브레이크가 해제되면서 APS 입력이 인가되는 단계;
    하이브리드제어기(HCU)에 의해 입력분기 모드 명령이 인가되면 제 2 클러치가 해제되었는지의 여부를 체크하는 단계;
    제 2 클러치가 해제되었는지의 여부를 판단하는 단계;
    엔진의 목표 RPM을 생성하는 단계;
    엔진의 목표 RPM과 실제 엔진 RPM을 비교하여, 엔진 RPM의 차이에 응하여 피드백제어 및 피드포워드 제어를 통해 제 1 모터 토크가 발생되도록 하는 단계;
    엔진 RPM이 상승하면 인젝션 신호를 인가하는 단계;
    엔진토크가 하이브리드제어기(HCU)의 엔진토크 제한량에 따라 인가되면서 시동조건이 완료되는 단계; 및
    엔진토크 제한 요구정보가 없는 경우 시동 완료로 인식하는 단계;
    를 포함하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법.
  2. 브레이크가 해제되면서 APS 입력이 인가되는 단계;
    하이브리드제어기(HCU)에 의해 복합분기 모드 명령이 인가되면 제 2 브레이크가 해제되었는지의 여부를 체크하는 단계;
    제 2 브레이크가 해제되었는지의 여부를 판단하는 단계;
    엔진의 목표 RPM을 생성하는 단계;
    엔진의 목표 RPM과 실제 엔진 RPM을 비교하여, 엔진 RPM의 차이에 응하여 피드백제어 및 피드포워드 제어를 통해 제 1 모터 토크가 발생되도록 하는 단계;
    엔진 RPM이 상승하면 인젝션 신호를 인가하는 단계;
    엔진토크가 HCU 엔진토크 제한량에 따라 인가되면서 시동조건이 완료되는 단계; 및
    엔진토크 제한 요구정보가 없는 경우 시동 완료로 인식하는 단계;
    를 포함하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 체크하는 단계에서 APS 량에 따라 EV 주행모드의 해제 여부가 결정되는 단계를 더 포함하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제 1 모터 토크가 발생되도록 하는 단계에서 제 2 모터의 반력제어는 제 1 모터 토크량과 운전자의 총 구동 요구량에 의해 제한되는 값을 설정되는 단계를 더 포함하는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 인젝션 신호를 인가하는 단계에서 인젝션 신호가 입력될 때 엔진의 토크 상승을 제한하는 엔진토크 상승 제한이 공기량 제한과 점화제한을 동시에 하면서 인가되는 다양한 모드를 갖는 하이브리드 차량의 EV 제어를 통한 연비향상방법.
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