KR20150071784A

KR20150071784A - 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법

Info

Publication number: KR20150071784A
Application number: KR1020130158407A
Authority: KR
Inventors: 조진국; 이재왕; 최금림; 김경주; 이근석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-29
Also published as: KR101558359B1; US20150166056A1; US9463792B2

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법은, 고전압 배터리의 방전 파워, 복수의 전장 부하의 소모 파워, 및 모터 속도를 토대로 모터의 출력 토크를 연산하는 단계; 모터 토크 지령과 상기 연산된 모터의 출력 토크 사이의 제1 차이값을 연산하는 단계; 상기 제1 차이값을 설정된 제1 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 제1 차이값이 상기 제1 기준값보다 크면 페일 세이프 모드로 진입하는 단계;를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법{METHOD FOR MONITORING TORQUE IN HYBRID ELECRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량의 토크를 모니터링 하는 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관 (internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.

상기 하이브리드 차량은 엔진, 모터, 엔진과 모터 사이에서 동력을 단속하는 엔진 클러치, 변속기, 차동기어장치, 고전압 배터리, 상기 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(integrated starter & generator; ISG), 및 차륜을 통상적으로 포함한다.

또한, 상기 하이브리드 차량은, 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(hybrid control unit; HCU), 엔진의 동작을 제어하는 엔진 제어기(engine control unit; ECU), 모터의 동작을 제어하는 모터 제어기(motor control unit; MCU), 변속기의 동작을 제어하는 변속 제어기(transmission control unit; TCU), 및 고전압 배터리를 제어하고 관리하는 배터리 제어기(battery control unit; BCU)를 포함할 수 있다.

상기 엔진 제어기는 엔진 관리 시스템(engine management system; EMS)으로 호칭될 수 있다. 상기 배터리 제어기는 배터리 관리 시스템(battery management system; BMS)으로 호칭될 수 있다. 상기 시동 발전기는 HSG(hybrid starter & generator)라 호칭될 수 있다.

상기 하이브리드 차량은 운전자의 가속 페달과 브레이크 페달의 조작에 따른 가감속 의지, 차속, 배터리의 충전 상태(state of charge) 등에 따라 엔진 클러치를 결합하거나 해제하여, 모터의 동력만을 이용하는 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 모터의 발전을 통해 회수하여 고전압 배터리에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode); 등의 주행모드의 운행을 제공한다.

상기 하이브리드 차량은 EV모드에서 HEV모드로 전환될 때 엔진 속도와 모터 속도가 동기화된 이후 엔진 클러치를 결합함으로써, 서로 다른 동력원인 엔진과 모터간의 동력 전달 과정에서 토크 변동이 발생되지 않도록 하여 운전성이 확보될 수 있도록 하고 있다.

이와 같이 하이브리드 차량은 엔진의 기계적 에너지와 고전압 배터리의 전기 에너지를 함께 이용하고, 엔진과 모터의 최적 작동영역을 이용함은 물론 제동 시에는 모터로 에너지를 회수하므로 연비 향상 및 효율적인 에너지 이용이 가능해진다.

하이브리드 차량의 페일 세이프 모드(fail safe mode)의 주행을 제공하기 위해서는 엔진이 엔진 토크 지령을 추종하는지, 모터가 모터 토크 지령을 추종하는지 판단할 필요가 있다. 이를 위해서는 엔진의 토크와 속도, 모터의 토크와 속도를 알아야 한다.

이러한 하이브리드 차량에서는 토크를 제어하는 것이 운전성 향상에 중요한 요소로 작용하므로, 토크 제어에 관한 연구가 진행되고 있다.

하지만 일반적으로 하이브리드 차량에 엔진 속도를 측정하는 엔진 속도 센서와 모터 속도를 측정하는 모터 속도 센서는 장착되나, 엔진 토크를 측정하는 토크 센서와 모터 토크를 측정하는 토크 센서는 비용 등의 문제로 장착되지 않고 있다. 따라서, 종래에는 엔진으로 유입되는 공기와 연료량 등을 토대로 엔진 토크를 예측하고, 모터로 입력되는 전압과 전류를 토대로 모터 토크를 예측하여 예측값에 따라 차량을 제어하였지만 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 별도의 토크 센서 없이도 엔진과 모터 각각의 토크를 모니터링하여 페일 세이프 모드로 주행을 제어하거나, 모니터링한 값을 학습값으로 이용하여 엔진 토크 맵과 모터 토크 맵을 보정하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법은, 고전압 배터리의 방전 파워, 복수의 전장 부하의 소모 파워, 및 모터 속도를 토대로 모터의 출력 토크를 연산하는 단계; 모터 토크 지령과 상기 연산된 모터의 출력 토크 사이의 제1 차이값을 연산하는 단계; 상기 제1 차이값을 설정된 제1 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 제1 차이값이 상기 제1 기준값보다 크면 페일 세이프 모드로 진입하는 단계;를 포함한다.

상기 토크 모니터링 방법은, 상기 제1 차이값이 상기 제1 기준값보다 작거나 같으면 상기 제1 차이값을 저장하는 단계; 저장된 설정 개수의 제1 차이값의 평균을 연산하는 단계; 상기 제1 차이값의 평균을 설정된 제2 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 제1 차이값의 평균이 상기 제2 기준값보다 크면 모터 토크 지령 맵을 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 토크 모니터링 방법은, 상기 제1 차이값의 평균이 상기 제2 기준값보다 크면 모터 토크 맵을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 토크 모니터링 방법은, 상기 제1 차이값의 평균이 상기 제2 기준값보다 작거나 같으면 연산된 모터의 출력 토크를 토대로 엔진의 출력 토크를 연산하는 단계; 엔진 토크 지령과 상기 연산된 엔진의 출력 토크 사이의 제2 차이값을 연산하는 단계; 상기 제2 차이값을 설정된 제3 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 제2 차이값이 상기 제3 기준값보다 크면 페일 세이프 모드로 진입하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 엔진의 출력 토크를 연산하는 단계는, 상기 모터와 상기 엔진이 동기화된 상태에서 모터 토크 지령이 상기 엔진 토크 지령의 음의 값을 추종하도록 하는 단계; 및 모터 속도와 엔진 속도가 일정한 값에 수렴하면, 연산된 모터의 출력 토크의 절대값을 상기 엔진의 출력 토크로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 토크 모니터링 방법은, 상기 제2 차이값이 상기 제3 기준값보다 작거나 같으면 상기 제2 차이값을 저장하는 단계; 저장된 설정 개수의 제2 차이값의 평균을 연산하는 단계; 상기 제2 차이값의 평균을 설정된 제4 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 제2 차이값의 평균이 상기 제4 기준값보다 크면 상기 엔진 토크 지령 맵을 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 토크 모니터링 방법은, 상기 제2 차이값의 평균이 상기 제4 기준값보다 크면 엔진 토크 맵을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 모터의 출력 토크는

의 식으로부터 연산되는 값으로 결정될 수 있다. 여기서, P_Batt는 고전압 배터리의 방전 파워, P_Load는 복수의 전기 부하의 소모 파워, ω_Mot는 모터의 속도, μ_Mot는 모터의 방전효율, 그리고 μ_Inverter는 인버터의 방전효율이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 토크 센서 없이도 엔진 토크와 모터 토크를 모니터링할 수 있고, 원가를 줄일 수 있다.

엔진 토크와 모터 토크를 학습함으로써, 엔진 토크 맵과 모터 토크 맵을 보정하여 엔진과 모터를 정밀하게 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성을 개념적으로 도시한 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 모니터링 시스템의 블록다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크를 모니터링하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 2의 메모리의 데이터 구조를 나타낸 개략도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성을 개념적으로 도시한 블록다이어그램이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은, 엔진(10), 모터(20), 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력을 단속하는 엔진 클러치(30), 변속기(40), 차동기어장치(50), 고전압 배터리(60), 및 상기 엔진(10)을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(ISG; integrated starter & generator)(70), 및 차륜(80)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은, 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU)(200), 엔진(10)의 동작을 제어하는 엔진 제어기(ECU)(110), 모터(20)의 동작을 제어하는 모터 제어기(MCU)(120), 변속기(40)의 동작을 제어하는 변속 제어기(TCU)(140), 및 고전압 배터리(60)를 제어하고 관리하는 배터리 제어기(BCU)를 포함한다.

HCU(200), ECU(110), MCU(120), TCU(140), 및 BCU(160) 사이의 통신은 CAN(controller area network)에 의해 실현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 모니터링 시스템의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 모니터링 시스템은, 모터의 출력 토크 및/또는 엔진의 출력 토크를 연산하여 이에 대응되는 각각의 모터 토크 지령 및/또는 엔진 토크 지령과 비교하고, 페일 세이프 모드로 주행을 제어하거나 모터 토크 맵 및/또는 엔진 토크 맵을 보정하는 시스템이다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 모니터링 시스템은, 하이브리드 제어기(HCU)(200), 엔진 제어기(ECU)(110), 및 모터 제어기(MCU)(120)를 포함한다. 상기 토크 모니터링 시스템은, 배터리 제어기(BCU)(160), 저잔압 DC-DC 변환기(low voltage DC-DC converter; LDC)(170), FATC(full automatic temperature controller)(180), 및 OPU(oil pump unit)(190) 등을 더 포함할 수 있다.

ECU(110)는 HCU(200)로부터 인가되는 엔진 토크 지령에 따라 엔진(10)의 출력 토크를 제어한다. ECU(110)는 엔진 토크 맵을 포함하며, 상기 엔진 토크 맵에는 엔진 토크 지령에 대응하는 엔진 목표 토크가 저장되어 있다.

MCU(120)는 HCU(200)로부터 인가되는 모터 토크 지령에 따라 모터(20)의 출력 토크를 제어한다. MCU(120)는 모터 토크 맵을 포함하며, 상기 모터 토크 맵에는 모터 토크 지령에 대응하는 모터 목표 토크가 저장되어 있다. MCU(120)는 복수개의 전력 스위칭 소자로 구성되는 인버터를 포함하며, 전력 스위칭 소자는 IGBT(insulated gate bipolar transistor), MOSFET, 및 트랜지스터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

BCU(160)는 고전압 배터리(60)의 출력 전압과 출력 전류를 검출하여, 이에 대한 신호를 상기 HCU(200)에 전달한다.

LDC(170)는 고전압 배터리(60)에서 공급되는 직류 고전압을 직류 저전압으로 변환하여 직류 저전압을 사용하는 복수의 전기 부하에 동작 전원으로 공급한다. LDC(170)는 상기 직류 저전압을 사용하는 복수의 전기 부하의 입력 전압과 입력 전류를 검출하여, 이에 대한 신호를 HCU(200)에 전달한다. HCU(200)는 직류 저전압을 사용하는 복수의 전기 부하에서 소모되는 소모 파워를 산출할 수 있다.

FATC(180)는 공조 장치의 구동을 제어한다. FATC(180)는 상기 공조 장치의 입력 전압과 입력 전류를 검출하여, 이에 대한 신호를 HCU(200)에 전달한다.

OPU(190)는 TCU(140)와 연결되고, TCU(140)로부터 전달받은 변속기(40)의 상태에 대한 정보에 따라 전동식 오일펌프(electric oil pump; EOP)(미도시)의 구동을 제어한다. OPU(190)는 상기 EOP의 입력 전압과 입력 전류를 검출하여, 이에 대한 신호를 HCU(200)에 전달한다.

도 2에는 복수의 전기 부하의 소모 파워를 검출하는 제어기로서 LDC(170), FATC(180), 및 OPU(190) 만을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

HCU(200)는 운전자의 주행 요구 및 차량 상태에 따라 복수의 제어기들을 통합 제어하여 엔진(10)의 출력 토크 및 모터(20)의 출력 토크를 제어하고, 엔진 클러치(30)를 제어하여 EV모드, HEV모드, 및 회생제동모드의 주행을 제어한다.

HCU(200)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 토크 모니터링 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

그러나 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 실시예의 구성과는 다른 다양한 변형예가 가능하다. 일예로, 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 토크 모니터링 방법에서 일부 프로세스는 HCU(200)에 의하여, 다른 일부 프로세스는 ECU(110)에 의하여, 또 다른 일부 프로세스는 MCU(120)에 의하여 수행되는 것으로 할 수 있다.

즉, ECU(110), MCU(120), TCU(140), BCU(160), LDC(170), FATC(180), OPU(190), 및 HCU(200)를 그 작동기능에 따라 각각 분리하였으나, 하나의 제어기가 모든 구성요소의 작동을 관리 및 제어할 수도 있다.

HCU(200)는 모터 토크 연산부(210), 엔진 토크 연산부(220), 메모리(230), 및 토크 지령 보상부(240)를 포함할 수 있다.

모터 토크 연산부(210)는 고전압 배터리(60)의 방전 파워 및 복수의 전기 부하의 소모 파워를 토대로 모터(20)의 출력 토크를 연산한다.

상기 모터(20)의 출력 토크는 다음의 식에 의하여 연산되는 값으로 결정될 수 있다.

여기서, P_Batt는 고전압 배터리(60)의 방전 파워, P_Load는 복수의 전기 부하의 소모 파워, ω_Mot는 모터(20)의 속도, μ_Mot는 모터(20)의 방전효율, 그리고 μ_Inverter는 인버터의 방전효율이다.

상기 고전압 배터리의 방전 파워(P_Batt)는 고전압 배터리의 출력 전압(Vout_batt)과 출력 전류(Iout_batt)를 곱하여 연산될 수 있다. 상기 복수의 전기 부하의 소모 파워(P_Load)는 직류 저전압을 사용하는 복수의 전기 부하에서 소모되는 LDC(170)의 소모 파워(P_LDC), 공조 장치에서 소모되는 FATC(180)의 소모 파워(P_FATC), 및 상기 EOP에서 소모되는 OPU(190)의 소모 파워(PEOP)를 합하여 연산될 수 있다.

이때, 모터 토크 연산부(210)는 정확도를 고려하여 모터(20)의 속도가 변하는 과도 상태에서는 모터(20)의 출력 토크를 연산하지 않고, 모터(20)의 속도가 설정 시간 동안 유지되면 상기 모터(20)의 출력 토크를 연산할 수 있다.

엔진 토크 연산부(220)는 연산된 모터(20)의 출력 토크를 토대로 엔진(10)의 출력 토크를 연산한다. 상기 엔진의 출력 토크를 연산하는 과정에 대하여는 도 3을 참조하여 후술한다.

메모리(230)는 비휘발성 메모리로서 제1 메모리(230a), 모터 토크 지령 맵(230b), 제2 메모리(230c), 및 엔진 토크 지령 맵(230d)을 포함한다.

제1 메모리(230a)와 제2 메모리(230c)에 대하여는 도3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

모터 토크 지령 맵(230b)에는 모터 목표 토크에 대응하는 모터 토크 지령이 저장되어 있다. 엔진 토크 지령 맵(230d)에는 엔진 목표 토크에 대응하는 엔진 토크 지령이 저장되어 있다.

모터 출력 토크 및/또는 엔진 출력 토크를 학습함으로써 모터 토크 지령 및/또는 엔진 토크 지령의 보상이 필요하다고 판단되면, 토크 지령 보상부(240)는 모터 토크 지령 맵(230b) 및/또는 엔진 토크 지령 맵(230d)을 보정한다.

이때, 상기 토크 지령 보상부(240)는 MCU(120)에 저장된 모터 토크 맵 및/또는 ECU(110)에 저장된 엔진 토크 맵을 보정하도록 할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참고로, 하이브리드 차량의 토크를 모니터링하는 방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크를 모니터링하는 방법의 흐름도이다. 도 4는 도 2의 메모리의 데이터 구조를 나타낸 개략도이다.

도 3을 참조하면, BCU(160)가 고전압 배터리(60)의 출력 전압(Vout_batt)과 출력 전류(Iout_batt)를 HCU(200)로 전달하면, HCU(200)는 고전압 배터리의 방전 파워(P_Batt)를 연산한다(S100). 고전압 배터리의 방전 파워(P_Batt)는 고전압 배터리(60)의 출력 전압(Vout_batt)과 출력 전류(Iout_batt)를 곱하여 연산될 수 있다.

HCU(200)는 복수의 전기 부하의 소모 파워(P_Load)를 연산한다(S110). 상기 복수의 전기 부하의 소모 파워(P_Load)는 직류 저전압을 사용하는 복수의 전기 부하에서 소모되는 LDC(170)의 소모 파워(P_LDC), 공조 장치에서 소모되는 FATC(180)의 소모 파워(P_FATC), 및 상기 EOP에서 소모되는 OPU(190)의 소모 파워(P_EOP)를 합하여 연산될 수 있다.

HCU(200)는 상기 고전압 배터리의 방전 파워(P_Batt)와 상기 복수의 전기 부하의 소모 파워(P_Load)의 차이를 연산한다(S120).

이후, HCU(200)는 모터(20)의 출력 토크를 연산한다(S130). 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc})는 다음의 식에 의하여 연산되는 값으로 결정될 수 있다.

HCU(200)는 모터 토크 지령(T_{Mot_com})과 상기 연산된 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc}) 사이의 제1 차이값(T_{Mot_diff})을 연산한다(S140).

HCU(200)는 제1 차이값(T_{Mot_diff})을 설정된 제1 기준값(T_ref1)과 비교한다(S150). 상기 제1 기준값(T_ref1)은 당업자가 바람직하다고 판단하는 값으로 실험을 통해 결정될 수 있다.

S150 단계에서 제1 차이값(T_{Mot_diff})이 제1 기준값(T_ref1)보다 크면, HCU(200)는 페일 세이프 모드로 진입하여 주행을 제어한다(S300).

S150 단계에서 제1 차이값(T_{Mot_diff})이 제1 기준값(T_ref1)보다 작거나 같으면, HCU(200)는 모터 토크 지령(T_{Mot_com}), 상기 연산된 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc}), 및 제1 차이값(T_{Mot_diff})을 저장한다(S160).

도 4에 도시한 바와 같이 제1 메모리(230a)는 n개의 셀이 구비되어 있으며, 각 셀에는 모터 토크 지령(T_{Mot_com}), 연산된 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc}), 및 제1 차이값(T_{Mot_diff})이 저장되어 있다. 즉, i번째 셀에는 i번째 모터 토크 지령(T_{Mot_com_i}), i번째 연산된 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc_i}), 및 i번째 제1 차이값(T_{Mot_diff_i})이 저장되어 있다. 새로운 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc_1})가 연산되면 i번째 연산된 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc_i})는 i+1번째 연산된 모터의 출력 토크로서 새로 저장되고, 이전의 n번째 연산된 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc_n})는 삭제된다. 즉, 제1 메모리(230a)는 항시 최근 n개의 연산된 모터의 출력 토크만이 저장된다. 모터 토크 지령과 제1 차이값 또한 같은 방식으로 저장된다.

HCU(200)는 n개의 제1 차이값의 평균(T_{Mot_diff_avg})을 연산한다(S170).

HCU(200)는 제1 차이값의 평균(T_{Mot_diff_avg})을 제2 기준값(T_ref2)과 비교한다(S180). 상기 제2 기준값(T_ref2)은 당업자가 바람직하다고 판단하는 값으로 실험을 통해 결정될 수 있다.

S180 단계에서 제1 차이값의 평균(T_{Mot_diff_avg})이 제2 기준값(T_ref2)보다 크면, HCU(200)는 제1 차이값의 평균(T_{Mot_diff_avg})을 기초로 모터 토크 지령 맵(230b)을 보정한다(S190). 이때, HCU(200)는 MCU(120)에 저장된 모터 토크 맵을 보정할 수 있다. MCU(120)는 보정된 모터 토크 맵에 따라 모터(20)을 제어할 수 있다.

따라서, 하이브리드 차량의 노후화에 따라 특성 편차를 갖는 모터의 출력 토크를 학습함으로써, 모터를 더 정밀하게 제어할 수 있다.

S200 단계에서 제1 차이값의 평균(T_{Mot_diff_avg})이 제2 기준값(T_ref2)보다 작거나 같으면, HCU(200)는 모터(20)가 정상적으로 구동되는 것으로 판단하고, 엔진(10)의 출력 토크를 모니터링한다.

HCU(200)는 모터(20)와 엔진(10)이 동기화된 상태(예를 들면, 변속단이 P단 또는 N단이고, 엔진 클러치(30)가 접합되어 있는 상태)에서, 모니터링하고자 하는 엔진 토크 지령(T_{Eng_com})을 ECU(110)로 인가한다(S200). HCU(200)는 변속단이 P단 또는 N단이면 하이브리드 차량이 운행하지 않는 상태, 즉 학습을 진행해도 운행에 영향을 미치지 않는 상태라 판단하여 엔진 토크를 모니터링할 수 있다.

HCU(200)는 모터 토크 지령(T_{Mot_com})이 엔진 토크 지령(T_{Eng_com})의 음의 값을 추종하도록 한다(S210). 즉, 모터 토크 지령(T_{Mot_com})의 절대값을 엔진(10)과 모터(20)의 출력 토크 합이 0이 되는 지점까지 증가시키면, 엔진 속도와 모터 속도는 증가를 하다가 일정한 값에서 수렴하게 된다.

엔진 속도와 모터 속도가 일정한 값에 수렴하면(S220), HCU(200)는 엔진의 출력 토크를 연산한다(S230). 즉, HCU(200)는 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc})를 연산하고, 연산된 모터의 출력 토크(T_{Mot_calc})의 절대값을 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc})로 결정한다.

HCU(200)는 엔진 토크 지령(T_{Eng_com})과 상기 연산된 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc}) 사이의 제2 차이값(T_{Eng_diff})을 연산한다(S240).

HCU(200)는 제2 차이값(T_{Eng_diff})을 설정된 제3 기준값(T_ref3)과 비교한다(S250). 상기 제3 기준값(T_ref3)은 당업자가 바람직하다고 판단하는 값으로 실험을 통해 결정될 수 있다.

S250 단계에서 제2 차이값(T_{Eng_diff})이 제3 기준값(T_ref3)보다 크면, HCU(200)는 페일 세이프 모드로 진입하여 주행을 제어한다(S300).

S250 단계에서 제2 차이값(T_{Eng_diff})이 제3 기준값(T_ref3)보다 작거나 같으면, HCU(200)는 엔진 토크 지령(T_{Eng_com}), 상기 연산된 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc}), 및 제2 차이값(T_{Eng_diff})을 저장한다(S260).

도 4에 도시한 바와 같이 제2 메모리(230c)는 n개의 셀이 구비되어 있으며, 각 셀에는 엔진 토크 지령(T_{Eng_com}), 연산된 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc}), 및 제2 차이값(T_{Eng_diff})이 저장되어 있다. 즉, i번째 셀에는 i번째 엔진 토크 지령(T_{Eng_com_i}), i번째 연산된 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc_i}), 및 i번째 제2 차이값(T_{Eng_diff_i})이 저장되어 있다. 새로운 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc_1})가 연산되면 i번째 연산된 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc_i})는 i+1번째 연산된 엔진의 출력 토크로서 새로 저장되고, 이전의 n번째 연산된 엔진의 출력 토크(T_{Eng_calc_n})는 삭제된다. 즉, 상기 제2 메모리(230c)는 항시 최근 n개의 엔진의 출력 토크만이 저장된다. 엔진 토크 지령과 제2 차이값 또한 같은 방식으로 저장된다.

HCU(200)는 n개의 제2 차이값의 평균(T_{Eng_diff_avg})을 연산한다(S270).

HCU(200)는 제2 차이값의 평균(T_{Eng_diff_avg})을 제4 기준값(T_ref4)과 비교한다(S280). 상기 제4 기준값(T_ref4)은 당업자가 바람직하다고 판단하는 값으로 실험을 통해 결정될 수 있다.

S280 단계에서 제2 차이값의 평균(T_{Eng_diff_avg})이 제4 기준값(T_ref4)보다 크면, HCU(200)는 제2 차이값의 평균(T_{Eng_diff_avg})을 기초로 엔진 토크 지령 맵(230d)을 보정한다(S290). 이때, HCU(200)는 ECU(110)에 저장된 엔진 토크 맵을 보정할 수 있다. ECU(110)는 보정된 엔진 토크 맵에 따라 엔진(10)을 제어할 수 있다.

따라서, 하이브리드 차량의 노후화에 따라 특성 편차를 갖는 엔진의 출력 토크를 학습함으로써, 엔진을 더 정밀하게 제어할 수 있다.

S300 단계에서 제2 차이값의 평균(T_{Eng_diff_avg})이 제4 기준값(T_ref4)보다 작거나 같으면, HCU(200)는 엔진(10)이 정상적으로 구동되는 것으로 판단할 수 있다.

엔진 토크와 모터 토크를 학습함으로써, 엔진 토크 지령 맵과 모터 토크 지령 맵을 보정하여 엔진과 모터를 정밀하게 제어할 수 있다.

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

10: 엔진 20: 모터
30: 엔진 클러치 40: 변속기
50: 차동기어장치 60: 고전압 배터리
70: ISG 80: 차륜
110: ECU 120: MCU
140: TCU 160: BCU
170: LDC 180: FATC
190: OPU 200: HCU
210: 모터 토크 연산부 220: 엔진 토크 연산부
230: 메모리 240: 토크 지령 보상부

Claims

고전압 배터리의 방전 파워, 복수의 전장 부하의 소모 파워, 및 모터 속도를 토대로 모터의 출력 토크를 연산하는 단계;
모터 토크 지령과 상기 연산된 모터의 출력 토크 사이의 제1 차이값을 연산하는 단계;
상기 제1 차이값을 설정된 제1 기준값과 비교하는 단계; 및
상기 제1 차이값이 상기 제1 기준값보다 크면 페일 세이프 모드로 진입하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 차이값이 상기 제1 기준값보다 작거나 같으면 상기 제1 차이값을 저장하는 단계;
저장된 설정 개수의 제1 차이값의 평균을 연산하는 단계;
상기 제1 차이값의 평균을 설정된 제2 기준값과 비교하는 단계; 및
상기 제1 차이값의 평균이 상기 제2 기준값보다 크면 모터 토크 지령 맵을 보정하는 단계;
를 더 포함하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 차이값의 평균이 상기 제2 기준값보다 크면 모터 토크 맵을 보정하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 차이값의 평균이 상기 제2 기준값보다 작거나 같으면 연산된 모터의 출력 토크를 토대로 엔진의 출력 토크를 연산하는 단계;
엔진 토크 지령과 상기 연산된 엔진의 출력 토크 사이의 제2 차이값을 연산하는 단계;
상기 제2 차이값을 설정된 제3 기준값과 비교하는 단계; 및
상기 제2 차이값이 상기 제3 기준값보다 크면 페일 세이프 모드로 진입하는 단계;
를 더 포함하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
제4항에 있어서,
상기 엔진의 출력 토크를 연산하는 단계는,
상기 모터와 상기 엔진이 동기화된 상태에서 모터 토크 지령이 상기 엔진 토크 지령의 음의 값을 추종하도록 하는 단계; 및
모터 속도와 엔진 속도가 일정한 값에 수렴하면, 연산된 모터의 출력 토크의 절대값을 상기 엔진의 출력 토크로 결정하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
제4항에 있어서,
상기 제2 차이값이 상기 제3 기준값보다 작거나 같으면 상기 제2 차이값을 저장하는 단계;
저장된 설정 개수의 제2 차이값의 평균을 연산하는 단계;
상기 제2 차이값의 평균을 설정된 제4 기준값과 비교하는 단계; 및
상기 제2 차이값의 평균이 상기 제4 기준값보다 크면 상기 엔진 토크 지령 맵을 보정하는 단계;
를 더 포함하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
제6항에 있어서,
상기 제2 차이값의 평균이 상기 제4 기준값보다 크면 엔진 토크 맵을 보정하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
제1항에 있어서,
상기 모터의 출력 토크는

의 식으로부터 연산되는 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 모니터링 방법.
여기서, P_Batt는 고전압 배터리의 방전 파워, P_Load는 복수의 전기 부하의 소모 파워, ω_Mot는 모터의 속도, μ_Mot는 모터의 방전효율, 그리고 μ_Inverter는 인버터의 방전효율이다.