KR20160084036A

KR20160084036A - 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법

Info

Publication number: KR20160084036A
Application number: KR1020150000432A
Authority: KR
Inventors: 김성덕; 김상준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2016-07-13
Also published as: US20160193995A1; KR101655642B1; US9789867B2

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 엔진과 모터 사이에 배치되는 엔진클러치의 키스포인트 학습빈도를 증대하고 키스포인트 정확성을 향상하기 위한 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법에 관한 것이다.
이에 본 발명에서는, 차량의 주행부하가 일정할 때 엔진클러치의 오픈 상태에서 클러치 유압을 점진적으로 증가시켜 모터토크가 변동되는 시점의 유압을 새로운 키스포인트로 학습함으로써 주행 중에도 엔진클러치의 키스포인트 학습을 수행하여 엔진클러치의 키스포인트 학습빈도를 증가시키고 키스포인트 정확성을 향상하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법을 제공한다.

Description

하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법 {Method for learning kisspoint of engine clutch in hybrid vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 엔진과 모터 사이에 배치되는 엔진클러치의 키스포인트 학습빈도를 증대하고 키스포인트 정확성을 향상하기 위한 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법에 관한 것이다.

친환경 차량 중 하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터를 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 차량으로서, 엔진 또는 모터 동력을 별로도 주행 휠로 전달하거나, 엔진 및 모터 동력을 함께 주행 휠로 전달하는 동력전달 시스템이 탑재되어 있다.

하이브리드 차량용 동력전달 시스템은 서로 직렬로 배열되는 엔진 및 모터, 엔진 및 모터 사이에 배열되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 엔진클러치와, 모터 또는 모터 및 엔진 동력을 주행 휠로 변속하여 출력하는 자동변속기와, 엔진의 크랭크 풀리와 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진시동 및 발전을 하는 일종의 모터인 HSG(16, Hybrid Starter Generator)와, 모터 제어 및 발전 제어를 위한 인버터와, 모터 등에 전력을 제공하도록 인버터와 충방전 가능하게 연결되는 고전압 배터리 등을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 하이브리드 차량용 동력전달 시스템은 모터가 자동변속기쪽에 붙어 있는 타입으로서, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식이라 불리우며, 모터 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 엔진을 주동력으로 하면서 모터를 보조동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle)모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드 등의 주행모드를 제공한다.

상기 HEV 모드시에는 엔진클러치의 접합(lock-up)과 동시에 엔진과 모터 출력토크의 합으로 차량이 주행하고, EV 모드시에는 엔진클러치의 접합 해제(open)와 동시에 모터의 출력토크에 의해서만 차량의 주행이 이루어진다.

한편, 모터와 엔진 사이의 동력 전달 및 분리를 위한 엔진클러치의 동작을 결정하는 엔진클러치의 동작 유압은, 엔진클러치의 양단(입력단과 출력단)이 접촉하여 토크 전달이 시작되는 초기 유압과, 엔진속도와 모터속도를 피드백 받아 엔진클러치의 유압을 조절해주는 피드백 유압에 의해서 결정될 수 있다.

이때 상기 엔진클러치의 양단이 접촉하여 토크 전달이 시작되는 유압을 키스포인트(kisspoint)라고 한다.

이러한 하이브리드 차량에서는 엔진클러치의 양단이 접촉하여 엔진클러치의 접합(lock-up) 상태에서 발생하는 전달토크를 학습하여 보다 정확한 전달토크 연산을 위해 사용하고 있다. 상기 전달토크 학습을 위해서는 엔진클러치의 정확한 키스포인트(KissPoint)를 알고 있어야 한다.

엔진클러치의 키스포인트는 클러치의 상태 판단과 전달토크의 연산, 이니셜 필(Initial Fill) 압력 산출에 사용되는 하이브리드 차량의 중요한 인자로서, 클러치의 유압에 따라 클러치 양단이 접촉하는 시점의 유압을 말하며, 단품 편차 및 엔진클러치의 마모 등에 의해 변하게 된다. 따라서 이러한 특성을 보정하기 위하여 주기적으로 정확한 키스포인트 시점을 파악하는 학습이 필요하다.

기존의 엔진클러치 키스포인트 학습 방법에서는 변속기 기어단을 파킹단(P단)에 놓고 브레이크를 오프 시킨 상황 또는 변속기 기어단을 중립단(N단)에 놓고 브레이크를 온(On) 시킨 상황에서 오픈 상태의 엔진클러치 유압을 점진적으로 증가시켜 모터토크(모터의 출력토크)가 변동되는 시점의 압력을 키스포인트로 학습하며, 이렇게 학습된 키스포인트는 엔진클러치의 전달 토크 학습과 전달 토크 연산에 사용된다.

좀더 설명하면, 기존의 엔진클러치 키스포인트 학습시에는 변속기 기어단을 파킹단(P단)에 놓고 브레이크를 오프 시킨 상황 또는 변속기 기어단을 중립단(N단)에 놓고 브레이크를 온(On) 시킨 상황에서 변속기를 강제로 중립(Neutral) 상태로 천이시킨 후 학습을 시작하며, 파킹단 또는 중립단에서 엔진과 모터를 각각 다른 속도로 속도제어 중에 엔진클러치를 오픈시킨 상황에서 엔진클러치의 유압을 점진적으로 증가시켜 모터토크가 변동되는 시점의 유압을 새로운 키스포인트로 학습한다(도 4 참조).

도 4는 종래 엔진클러치의 키스포인트 학습시 모터토크가 변동되는 시점의 유압이 새로운 키스포인트로 학습됨을 보여준다.

그러나, 기존의 엔진클러치 키스포인트 학습 방법에서는 엔진클러치 키스포인트 학습을 위한 진입 조건이 변속기 기어단을 파킹단(P단)에 놓고 브레이크를 오프 시킨 상황 또는 변속기 기어단을 중립단(N단)에 놓고 브레이크를 온(On) 시킨 상황이므로, 주행 중에는 학습 진입이 불가하여 충분한 학습 빈도 및 기회를 확보하기 어려운 단점이 있다.

또한, 엔진클러치 키스포인트의 학습 빈도가 낮은데 차량 시동 후 바로 출발하게 되면 차량의 시동 온 이후부터 시동 오프 이전까지의 드라이빙 사이클 내에서 키스포인트 학습을 수행하지 못할 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량의 주행부하가 일정할 때 엔진클러치의 오픈 상태에서 클러치 유압을 점진적으로 증가시켜 모터토크가 변동되는 시점의 유압을 새로운 키스포인트로 학습함으로써 주행 중에도 엔진클러치의 키스포인트 학습을 수행하여 엔진클러치의 키스포인트 학습빈도를 증가시키고 키스포인트 정확성을 향상하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 차량의 주행중 엔진클러치의 키스포인트 학습이 가능한지 판단하기 위하여 키스포인트 학습 진입 조건의 만족 여부를 판단하는 과정; 상기 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면 주행중 엔진클러치의 키스포인트 학습을 위한 키스포인트 검출을 수행하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 키스포인트 학습 진입 조건의 만족 여부를 판단하는 과정에서는, 차량의 시동 온 이후 오프 이전까지의 드라이빙 사이클 내에 엔진클러치 키스포인트의 학습 이력이 없고, 주행중 차량의 주행부하가 일정하게 유지되고, 배터리 SOC가 사전 설정된 일정 범위 내에 존재하면, 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는 것으로 판단한다.

그리고, 상기 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 키스포인트 검출을 수행하기 전에 엔진클러치의 상태를 파악하여, 엔진클러치가 락업(Lock Up) 상태일 경우 엔진클러치를 오픈 상태로 천이시킨다.

또한 상기 키스포인트 검출을 수행하는 과정에서는, 운전자 요구토크를 출력하도록 모터를 정속 제어하고, 모터회전속도와 모터토크변동임계값을 합산한 속도값으로 엔진을 속도 제어하는 동시에, 엔진클러치의 유압을 점진적으로 증가시켜, 정속을 유지하고 있는 모터의 토크가 변동되는 시점의 유압을 엔진클러치 키스포인트로서 학습한다.

여기서, 상기 모터회전속도는 운전자 요구토크를 출력하기 위한 속도로 제어되는 모터의 속도값이고, 상기 모터토크변동임계값은 엔진클러치의 양단이 접촉하는 시점에서 모터의 토크 변동을 유발할 수 있는 속도값이다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법에 의하면, 주행중에도 엔진클러치의 키스포인트를 학습함으로써 엔진클러치의 키스포인트 학습빈도가 증대되고 키스포인트 정확성이 향상되며, 이에 의해 엔진클러치의 전달토크 정확성이 향상되고 운전성이 향상되는 이점을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 2는 본 발명에 따른 엔진클러치의 키스포인트 학습시 키스포인트 검출 조건을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명에 따른 엔진클러치의 키스포인트 학습 과정에 따른 엔진클러치의 유압, 엔진과 모터의 회전속도 및 출력토크를 보여주는 도면
도 4는 종래 엔진클러치의 키스포인트 학습시 모터토크가 변동되는 시점의 유압이 새로운 키스포인트로 학습됨을 보여주는 도면

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명에서는 기존 기술과 같이 차량 정차 중에 엔진클러치의 키스포인트 학습을 수행함과 더불어, 주행 중에도 엔진클러치의 키스포인트 학습을 수행할 수 있도록 한다.

다만, 차량 정차 중에 즉, 변속기의 기어단이 파킹단(P단) 또는 중립단(N단)에 위치한 상태에서 엔진클러치의 키스포인트 학습을 수행하는 기술은 공지의 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 차량 주행중에 엔진클러치의 키스포인트 학습이 가능한지 여부를 판단하기 위하여, 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는지 여부를 판단한다.

상기 학습 진입 조건으로는 키스포인트 학습 이력, 주행중 차량의 주행부하, 주행중 배터리 SOC(State of charge) 등이 있다.

주행중 엔진클러치의 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는지 판단하기 위하여, 하나의 동일한 드라이빙 사이클(차량의 시동 온 이후 오프 이전까지임) 내에 엔진클러치의 키스포인트 학습 이력이 있는지 여부를 파악하고, 파악 결과 키스포인트 학습 이력이 없으면 주행중 차량의 주행부하가 일정한지 여부를 판단한다.

상기 차량의 주행부하가 일정한 것으로 판단되면, 주행중 배터리 SOC를 검출하여 배터리 SOC가 사전 설정된 일정 범위 이내에 포함되는지 여부를 판단한다. 이는 엔진클러치의 키스포인트 학습 진입시 모터로만 차량 구동력을 확보해야 하기 때문에 배터리 SOC가 충분한지를 확인하기 위한 것이다.

그리고, 상기 차량의 주행부하가 일정하지 않은 것으로 판단되면, 키스포인트 학습 진입을 수행하지 않는다.

이때, 차량의 주행부하가 일정한 주행모드로는 예를 들어, 오토크루즈(Auto Cruise) 모드로 정속 주행을 하는 주행모드 등이 있다.

상기 학습 진입 조건을 만족하는지 판단한 결과, 하나의 동일한 드라이빙 사이클 내에 엔진클러치 키스포인트의 학습 이력이 없고, 주행중 차량의 주행부하가 일정하게 유지되고, 배터리 SOC가 사전 설정된 일정 범위 내에 존재하면, 학습 진입 조건을 만족하는 것으로 판단한다.

여기서, 상기 배터리 SOC 조건을 판단하기 위해 사전 설정된 일정 범위는, 배터리 SOC 값이 엔진클러치의 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는지 판단하기 위한 기준 범위로서, 엔진클러치의 키스포인트 학습 진입시 모터로만 차량 구동력을 확보할 수 있도록 일정 범위로 결정된다.

이렇게 키스포인트 학습 진입 조건을 모두 만족하는 것으로 판단되면, 주행중 변속기의 현재 스텝(기어단)을 유지하고 엔진클러치의 키스포인트 학습에 진입한다.

이때 엔진클러치의 상태를 파악하여, 엔진클러치가 오픈 상태일 경우 즉시 키스포인트 학습을 위한 키스포인트 검출 과정을 수행하고, 엔진클러치가 락업(Lock Up)[혹은 클로즈(close)] 상태일 경우 엔진클러치를 오픈 상태로 천이시킨 뒤 키스포인트 학습을 위한 키스포인트 검출 과정을 수행한다.

즉, 엔진클러치의 오픈 상태에서 엔진클러치의 키스포인트 학습을 위한 키스포인트 검출 과정을 수행한다.

엔진클러치의 키스포인트 검출시, 모터는 변속기 출력속도를 유지시키기 위해 운전자 요구토크(차량 주행을 위해 운전자가 요구하는 토크)를 출력하도록 정속 제어되고, 엔진은 모터회전속도(모터 rpm)와 모터토크변동임계값(△rpm)을 합산한 속도값으로 속도 제어된다.

여기서, 상기 모터회전속도(모터 rpm)는 운전자 요구토크를 출력하기 위한 속도로 제어되는 모터의 속도값이고, 모터토크변동임계값(△rpm)은 엔진클러치의 키스포인트를 검출 가능하게 하기 위한 속도값으로서 엔진클러치 키스포인트의 검출시 모터토크를 변동시키되 운전성에 영향을 미치지 않는 범위 이내의 값으로 사전 설정된다.

이때 모터변동임계값(△rpm)은 실차 조건에서 엔진클러치의 양단이 접촉하는 시점에서 모터토크의 변동을 유발할 수 있도록 실험 등을 통해 도출된 값으로 결정된다.

상기와 같이 모터와 엔진을 속도 제어하면서, 엔진클러치의 유압을 점진적으로 증가시켜(도 2 참조), 다시 말해 엔진클러치의 유압을 일정 간격으로 단계적으로 증가시켜, 정속을 유지하고 있는 모터의 출력토크가 변동되는 시점을 검출하고 그 시점의 유압을 엔진클러치의 새로운 키스포인트로서 학습한다.

이렇게 하나의 드라이빙 사이클 내에서 새로운 키스포인트의 학습을 완료한 이후에 차량은 일반 주행 패턴으로 복귀한다.

차량이 일반 주행 패턴으로 복귀한 이후에는 키스포인트 학습 이전과 마찬가지로, 엔진은 주행중 엔진 운전점에 의해 출력 제어되고, 모터는 주행중 모터 운전점에 의해 출력 제어되고, 변속기는 주행중 차속에 맞게 스텝(기어단)이 제어되고, 엔진클러치는 주행모드(HEV 모드, EV 모드 등)에 따라 오픈 또는 락업 상태로 제어된다.

여기서, 도 3은 하이브리드 차량의 주행중 엔진클러치의 키스포인트 학습 과정에 따른 엔진클러치의 유압, 엔진과 모터의 회전속도 및 출력토크를 보여주는 것으로, 키스포인트 학습 진입 조건을 만족시 엔진클러치의 오픈 상태에서 키스포인트 학습을 준비하는 구간과 주행중 엔진클러치의 키스포인트 학습을 위한 키스포인트 검출 과정을 진행하는 구간 및 키스포인트 학습 완료후 일반 주행 패턴으로 복귀한 이후의 구간으로 구분하여 보여준다.

전술한 바와 같은 엔진클러치의 키스포인트 학습은 차량 내 제어부, 예를 들면 하이브리드제어부(HCU) 엔진제어부(ECU), 모터제어부(MCU), 변속기제어부(TCU) 등에 의해 수행될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

Claims

차량의 주행중 엔진클러치의 키스포인트 학습이 가능한지 판단하기 위하여 키스포인트 학습 진입 조건의 만족 여부를 판단하는 과정;
상기 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면 주행중 엔진클러치의 키스포인트 학습을 위한 키스포인트 검출을 수행하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 키스포인트 학습 진입 조건의 만족 여부를 판단하는 과정에서는, 차량의 시동 온 이후 오프 이전까지의 드라이빙 사이클 내에 엔진클러치 키스포인트의 학습 이력이 없고, 주행중 차량의 주행부하가 일정하게 유지되고, 배터리 SOC가 사전 설정된 일정 범위 내에 존재하면, 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 키스포인트 학습 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 키스포인트 검출을 수행하기 전에 엔진클러치의 상태를 파악하여, 엔진클러치가 락업(Lock Up) 상태일 경우 엔진클러치를 오픈 상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 키스포인트 검출을 수행하는 과정에서는,
운전자 요구토크를 출력하도록 모터를 정속 제어하고, 모터회전속도와 모터토크변동임계값을 합산한 속도값으로 엔진을 속도 제어하는 동시에, 엔진클러치의 유압을 단계적으로 증가시켜, 정속을 유지하고 있는 모터의 토크가 변동되는 시점의 유압을 엔진클러치 키스포인트로서 학습하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 모터회전속도는 운전자 요구토크를 출력하기 위한 속도로 제어되는 모터의 속도값이고, 상기 모터토크변동임계값은 엔진클러치의 양단이 접촉하는 시점에서 모터의 토크 변동을 유발할 수 있는 속도값인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진클러치의 키스포인트 학습 방법.