KR20170000992A - Tmed hev의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법 - Google Patents

Tmed hev의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법 Download PDF

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KR20170000992A
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Abstract

본 발명은 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법에 관한 것으로, 하이브리드 시동모터(Hybrid Starter Generator: HSG)인 제 2 모터(50)를 구비한 엔진(10), 변속기측에 제공된 제 1모터(30), 상기 엔진(10)과 제 1 모터(30) 사이에 개재된 엔진클러치(20), 및 제 1모터(30)의 출력단이 연결된 다단 변속기(35)를 구비한 TMED HEV에서, 엔진의 목표속도 유지를 위한 제어가 엔진 피드백 제어에 의한 경우인지 제 2 모터 토크 피드백 제어에 의한 경우인지를 확인하는 단계(S1), 차량 제어기(HCU)에 의해 유압으로 클러치 슬립을 위한 클러치 압력을 인가하는 단계(S3,S10), 상기 단계(S3,S10)에서 클러치 압력을 인가하면, 그 압력에 해당하는 엔진 클러치의 토크가 부하로 작용하는 클러치 슬립 전달 토크(T-clutch)를 추정하는 단계(S4,S11), 제 2 모터 방전가능 제한 토크(T-hsgDch)를 연산하는 단계(S5,S12), 제 2 모터 어시스트 토크와 엔진 토크를 연산하는 단계(S6,S13), 슬립제어를 실행하는 단계(S7,S14)를 포함하여 구성됨으로써, 엔진 클러치 슬립 발진시 엔진 거동이나 엔진 클러치 전달 토크 학습시 엔진 거동에서 제 2 모터에 의한 토크 어시스트로 엔진 토크(Te)가 크게 낮아져 엔진 운전시 NVH 개선 효과가 있다.

Description

TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법{A DRIVING FORCE CONTROL METHOD IN CASE OF CLUTCH SLIPPING OF TMED HEV ENGINE }
본 발명은 모터와 변속기가 붙어 있는 TMED(Transmission Mounted Electric Device) HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법에 관한 것으로, 특히 차량 발진시 NVH(Noise, Vibration and Harshness)가 불리한 영역에서의 저속 고토크 운전을 할 때 별도의 모터(HSG)가 부하를 감당하게 하여 엔진 운전을 NVH에서 유리한 영역에서 유지될 수 있도록 개선한 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법에 관한 것이다.
차량의 연비 향상에 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구 및 연료 절감의 요구로, 엔진과 전기모터 모두 동력으로 이용하는 하이브리드차에 대한 개발이 지속되고 있다.
하이브리드 차량은 엔진과 전기모터 모두를 차량의 구동력으로 사용되는 차량을 지칭하며, 전기모터와 엔진을 동시에 장착하고 있어서 시내에서 주행할 때는 전기모터만의 힘으로, 고속주행시에는 엔진이 구동하게 되고, 구동력 증가가 필요할 때는 엔진과 전기모터가 동시에 구동하도록 한다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 동력원으로 주행하며, 엔진과 모터로 구성되는 동력원의 사이에 엔진 클러치가 존재하여 엔진 클러치의 접합(결합) 여부에 따라 EV모드 혹은 HEV모드의 운행을 하게 되며, 이 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력 토크가 제공될 수 있다.
엔진 클러치 슬립시에는 엔진은 클러치 토크와 속도 유지를 위해 부가적인 토크를 출력해야 하고(도 1 참조), 엔진 클러치 전달 토크 학습시에는 엔진과 모터가 미리 정해진 속도 유지를 위한 제어가 수행되어 압력 인가시 엔진의 토크는 클러치 토크만큼 증가해야 한다(도 2 참조). 도 1과 2에서 We는 엔진 각속도이며, Wm은 모터 각속도이다. 엔진 클러치 슬립 발진시 거동에서나 엔진 클러치 전달 토크 학습시 거동 모두에서 높은 토크 영역의 클러치 슬립 전달 토크(T-clutch)에 따라 엔진 토크(Te)가 높은 토크 영역에 있어 NVH가 불리한 영역에서 운전됨을 알 수 있다.
통상 차량 발진시 엔진의 운전 속도를 공회전 rpm 부근에 맞추는데, 엔진 클러치의 슬립시 엔진은 클러치 토크와 엔진 속도 유지를 위해 부가적인 토크를 출력해야 한다. 엔진클러치 토크 부하를 이겨내야 하므로 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 저속 고토크 운전을 하게 된다. 이로 인하여 소음, 진동, 잡음(Noise, Vibration, Harshness:NVH)에 불리한 운전 영역에서 운전을 하게 되는 문제점이 있었다.
이와 관련하여, 본 출원인은 한국 등록특허 제10-1371482호(2014.03.03. 등록)에서 하이브리드 차량의 엔진클러치 전달토크 학습시, 엔진을 설정속도(예; 아이들 속도)로 유지하고 엔진클러치의 작용 유압에 따른 엔진클러치의 전달토크를 시동 발전기가 적절하게 감당하도록 하여 상기 전달토크 학습시의 저속 고토크 영역에서 엔진 부밍(booming)을 방지하고, NVH(Noise, Vibration and Harshness)를 개선할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진클러치의 전달토크 학습 시스템 및 방법을 개시한 바 있다.
다른 예로서, 일본 공개특허 제2005-325967호에는 내연기관과 전동기를 구비한 HEV에서, 내연기관의 보조에 이용되는 발전기를 구비한 구동장치 변속시에 내연기관에 대한 요구 토크와 내연기관의 출력 토크와의 편차에 상당하는 어시스트 토크를 전동기에서 발생시키는 전동기 어시스트 제어부를 구비하여 클러치 슬립의 발생시에 보정 토크를 이용하여 어시스트 토크를 보정하는 변속 제어장치 및 방법이 제안되었다.
또한, 미국 공개특허공보 제2013-0274969호에는 클러치 결합중에 클러치 슬립 속도값과 클러치 압력값에 기초한 엔진 관성 저항에 대해 보상하기 위하여 추가적인 모터 토크를 제공하도록 된 컨트롤러에 의해 구동라인에 선택적으로 연결되는 모터와 엔진을 갖는 하이브리드 전기 차량이 개시되어 있으며, 엔진은 추가적인 토크가 필요한 경우 엔진을 시동하는데 사용되는 스타터에 엔진이 연결된다.
일본 공개특허 제2005-325967호 미국 공개특허공보 제2013-0274969호 한국 등록특허 제10-1371482호
본 발명의 목적은 상기한 종래 TMED HEV의 저속운전시 NVH 특성이 좋지 않은 문제점을 제거하도록 엔진 슬립시 엔진 부하 증가분에 대해 통상 엔진에 연결된 별도의 제 2 모터로서의 하이브리드 시동 모터(Hybrid Starter Generator: HSG)가 부하를 감당하도록 하여 NVH에 유리한 영역에서 엔진을 운전할 수 있도록 제어하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법은, 하이브리드 시동 모터(Hybrid Starter Generator: HSG)로 될 수 있는 제 2 모터를 구비한 엔진, 변속기측에 제공된 제 1 모터, 상기 엔진과 모터 사이에 개재된 엔진클러치, 및 제 1 모터의 출력단이 연결된 다단 변속기를 구비한 TMED HEV에서,
엔진의 목표속도 유지를 위한 제어가 엔진 피드백 제어에 의한 경우인지 또는 제 2 모터 토크 피드백 제어에 의한 경우인지를 확인하는 단계(S1),
차량 제어기(HCU)에 의해 유압으로 클러치 슬립을 위한 클러치 압력을 인가하는 단계(S3,S10),
상기 단계(S3,S10)에서 클러치 압력을 인가하면, 그 압력에 해당하는 엔진 클러치의 토크가 부하로 작용하는 클러치 슬립 전달 토크(T-clutch)를 추정하는 단계(S4,S11),
제 2 모터 방전가능 제한 토크(T-hsgDch)를 연산하는 단계(S5,S12),
제 2 모터 어시스트 토크와 엔진 토크를 연산하는 단계(S6,S13)
슬립제어를 실행하는 단계(S7,S14)를
포함하여 구성된다.
상기 단계(S1)에서 엔진 목표속도 제어가 엔진의 피드백 제어에 의한 경우이면, 엔진 목표 속도 유지는 엔진의 출력 토크에 의해 이루어지고, 클러치 슬립시 클러치에 전달되는 토크에 대해서만 제 2 모터가 어시스트하여 수행된다.
또한, 상기 단계(S1)에서 엔진 속도 제어가 제 2 모터의 피드백 제어에 의한 경우 엔진의 목표속도 유지는 제 2 모터가 어시스트하는 토크에 의해 유지되고, 엔진 토크가 클러치 슬립시 클러치에 전달되도록 하는 단계(S2)를 더 포함한다.
상기 단계(S5)에서 제 1 모터 방전가능 제한 토크는 온도와 SOC를 포함한 배터리 시스템 상태와 모터 시스템의 상태 및 전장 부하의 소모 파워를 고려한 최대의 방전가능한 토크로 결정하는 것이 바람직하다.
상기 단계(S4)에서의 전달 토크(T-clutch) 추정은 엔진 클러치 양단의 마찰면이 물리적으로 접촉하여 전달되는 토크로서 추정한다.
또한, 상기 단계(S6)에서 제 2 모터의 어시스트 토크(T-hsg)는 상기 단계(S4)에서 추정된 클러치 전달 토크(T-clutch)와 단계(S5)에서 연산된 제 2 모터 방전가능 제한 토크(T-hsgDch) 중에서 작은 것을 선택하여 결정된다.
또한, 상기 단계(S6)에서 엔진 토크(T-eng)는 엔진 목표속도 유지를 위한 토크(T-spdctrl)와 클러치 슬립을 위한 클러치 전달 토크(T-clutch)를 더한 값에서 제 1 모터에 의해 어시스트되는 제 2 모터의 어시스트 토크(T-hsg)를 감하여 결정된다.
상기 단계(S13)에서 제 2 모터 어시스트 토크는 클러치 전달 토크(T-clutch)와, 제 2 모터의 방전가능 제한 토크(T-hsgDch)에서 속도제어마진 토크를 감한 값중 작은 값에 엔진 목표속도 유지를 위한 토크(T-spdctrl)를 더하여 결정되며, 상기 속도제어마진 토크는 제 2 모터의 토크에 의해 엔진을 구동할 때 실질적으로 에러와 전동에너지 소모에 의해 감소되는 토크이다.
또한, 상기 단계(S13)에서 엔진 토크는 클러치 전달 토크에서 상기한 제 2 모터 어시스트 토크값을 감하여 결정된다.
또한, 상기 단계(S7,S14)에 이어서, 슬립제어 실행을 중단 요청(단계 S8,S15)이 있는 경우 제어를 완료하며, 상기 슬립제어 중단 요청이 없는 경우 클러치 슬립을 위한 클러치 압력을 인가하는 단계(S3,S10) 앞으로 리턴하는 단계(S8,S15)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따라, 제 2 모터의 토크 어시스트를 통해 엔진 토크 피드백 제어에 의한 엔진 속도 제어나 제 2 모터 토크 피드백 제어방식에 의한 엔진 속도 제어의 경우들 모두에서, 엔진 클러치 슬립 발진시 엔진 거동이나 엔진 클러치 전달 토크 학습시 엔진 거동에서 제 2 모터에 의한 토크 어시스트로 엔진 토크(Te)가 크게 낮아져 엔진 운전시 NVH 개선 효과가 있다.
도 1은 종래 엔진 클러치 슬립 발진시의 엔진 거동을 보여주는 그래프.
도 2는 엔진 클러치 전달토크 피드백 제어시 엔진 거동을 보여주는 그래프.
도 3은 종래 HEV 차량에서의 클러치 토크 증가시 NVH 특성 변화를 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 방법이 적용되는 TMED HEV 차량의 개략적인 파워트레인 구성도.
도 5는 본 발명에 따라 TMED HEV의 엔진에 적용되는 본 발명에 의한 클러치 슬립시 구동력 제어방법의 흐름도.
도 6과 7은 본 발명의 적용된 TMED HEV 차량에서의 엔진 클러치 슬립 발진시의 거동 특성과, 엔진 클러치 전달 토크 피드백 제어시의 거동을 보여주는 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 적용시 TMED HEV 차량에서 제 2 모터 출력 토크만큼 엔진 토크 감소와 엔진 운전점에 따른 NVH 특성을 보여주는 그래프.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 TMED HEV 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법을 적용하는 하이브리드 차량의 TMED 방식의 파워트레인 구조는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 통상적으로 모터와 변속기가 붙어 있는 TMED(Transmission Mounted Electric Device)방식의 파워 트레인을 적용하고 있으며,
이러한 하이브리드 차량의 TMED방식의 파워트레인 구조는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 동력원으로 엔진(10), 구동모터인 제 1 모터(변속기측)(30), 상기 엔진(10)과 제 1 모터(30) 사이에 엔진클러치(20)가 개재되어 있으며, 상기 제 1 모터(30)의 출력단이 DCT등을 포함한 유단 변속기 또는 다단 변속기(35)에 연결되어 있다.
이러한 하이브리드 차량에서는 엔진클러치(20)의 접속 혹은 슬립의 상태에서 엔진(10)과 제 1 모터(30)를 병용하여 주행(HEV 주행)하거나 엔진만으로 주행(EG 주행)하고, 엔진(10)을 주행에 이용하지 않고 제 1 모터(30)만으로 주행(EV 주행)할 때에는 엔진클러치(20)를 개방하여 엔진을 분리한 상태로 주행한다.
예를 들어, 초기 출발 및 저속 주행시에는 저 rpm에서 효율이 좋은 제 1 모터(30)를 이용하여 차량을 출발시키고, 차량이 일정속도를 갖게 되면 시동 모터(Integrated Starter & Generator:HSG)인 제 2 모터(50)가 엔진(10)을 시동하여 엔진의 출력과 전동 발전기의 출력을 동시에 이용하게 된다.
엔진(10)과 제 1 모터(30)의 출력은 다단 변속기(35)를 통해 변속된 뒤 구동축에 전달되어 구동륜에 최종적으로 전달된다.
상기와 같이 초기 출발 및 저속 주행시에는 엔진클러치(20)를 개방함으로써 엔진(10) 연결이 해제된 상태로 제 1 모터(30)에 의해서만 차량 구동력을 얻으며, 차량의 초기 출발시 엔진(10)의 효율이 제 1 모터(30)의 효율에 비해 떨어지기 때문에 효율이 좋은 제 1 모터(30)를 이용하여 초기 출발을 시작하는 것이 차량의 연비 측면에서 유리하다.
또한 HEV 모드에서는 엔진클러치(20)를 접속시켜 엔진(10)을 제 1 모터(30)에 연결함으로써 엔진(10)과 제 1 모터(30)의 회전력이 함께 구동축에 전달되어 차량이 주행되도록 한다.
상기와 같이 EV 모드와 HEV 모드의 주행모드 선택이 엔진클러치의 작동을 제어함으로써 수행되는데, 엔진클러치의 작동은 통상 유압장치에 의해 제어된다.
일반적으로, 상기 엔진(10)의 연료분사 시점 결정을 비롯하여, 제 2 모터와 모터 토크 지령 결정 및 엔진 클러치 압력 결정은 차량제어기(HCU)에 의해 제어되며, 제 1 및 2 모터는 모터 제어기(MCU)에 의해 제어되고, 상기 제 1 모터는 인버터에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키고, 타행주행시에는 발전기로 동작되어 회생에너지를 배터리에 공급한다.
다단 변속기의 변속 제어는 변속 제어기(TCU)에 의해 제어되고, 엔진 토크 제어는 엔진 제어기(EMS)에 의해 제어되며, 상기 엔진제어기는 엔진의 시동 온/오프와 출력을 제어한다. 상기 제 2모터는 스타터 및 발전기로 동작하며, 인버터(40)에 의해 인가되는 제어신호에 따라 제 2모터(50)와 제 1 모터(30)가 제어된다. 상기 제 2 모터(50)는 인버터의 제어하에 엔진의 시동 온을 실행하고, 엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서는 발전기로서 동작하여 발전 전압을 인버터(40)를 통해 배터리(45)로 충전 전압으로 제공한다.
도 5를 참고하여 상기한 TMED HEV의 엔진에 적용되는 본 발명에 의한 클러치 슬립시 구동력 제어방법을 설명한다.
엔진 클러치의 슬립(Slip) 제어는 배터리가 로우 충전상태(LOW State Of Charge:LOW SOC)를 유지하는 경우, 배터리 및 모터의 온도가 설정된 기준 온도조건을 초과하는 경우, 운행되는 도로의 구배가 급격한 경사면을 갖는 경우 등의 조건에서 차량을 발진시켜야 하는 경우에 수행된다. 상기한 운전조건에서 엔진 클러치를 슬립 제어하기 위해서는 매우 정밀한 압력 제어가 요구된다.
통상적으로 엔진 클러치 슬립을 통한 차량 발진 및 엔진 클러치 전달 토크 학습을 위한 클러치 슬립시 엔진은 낮은 rpm 영역, 즉 공회전 rpm 영역에서 운전된다. 이에 따라, 엔진은 미리 설정된 목표 속도, 변속기가 "P단" 또는 "N단"으로 결합된 상태에서 예를들어 1200~1300 rpm의 공회전 속도를 유지하도록 제어된다.
이때, 엔진 속도 제어의 주체, 즉 엔진 피드백 제어에 의한 것인지 또는 제 2 모터에 의한 피드백 제어에 따라 엔진 속도가 제어되는 것인지에 따라 제어를 달리 수행하며, 이를 구분하여 아래에서 설명한다.
엔진 토크 피드백 제어에 의한 엔진 속도 제어
먼저, 엔진의 목표속도, 즉 공회전시 속도제어가 엔진 피드백 제어에 의한 경우인지(단계 S1)를 판단하여, 엔진 공회전시의 속도 제어가 엔진의 피드백 제어에 의한 경우이면, 엔진 공회전 속도는 엔진 토크에 의해 유지된다.
차량 제어기(HCU)에 의해 유압으로 클러치 슬립을 위한 클러치 압력을 인가한다(단계 S3).
차량 발진을 위한 엔진 클러치 슬립 및 엔진 클러치 전달 토크 학습을 위한 엔진 클러치 슬립의 경우와 같이, 상기 단계(S3)에서 클러치 압력을 인가하면, 엔진 클러치 슬립시 엔진 시스템에는 엔진 클러치에 인가된 압력에 해당하는 엔진 클러치의 토크가 부하로 작용한다.
이때 클러치 슬립 전달 토크(T-clutch)를 아래와 같이 추정한다(S4). 엔진 클러치에 전달되는 토크는 엔진 클러치 양단의 마찰면이 물리적으로 접촉하여 전달되는 토크로서, 기본적으로 유효압력과 마찰계수를 통해 추정할 수 있으며, 전달 토크는 통상 아래와 같은 식으로 표현된다.
T-clutch = μA·n·P·Δrpm
(여기서 T-clutch는 클러치에 전달되는 토크, μ는 마찰계수, A는 압력 인가 면적, n은 마찰면 갯수, P는 인가 압력 및 Δrpm는 엔진 클러치 양단의 회전수 차이)
상기 클러치 전달 토크 추정값(T-clutch)은 후술하는 제2 모터의 어시스트 토크량 결정을 위해 사용된다.
단계(S5)에서는 제 2 모터 방전가능 제한 토크(T-hsgDch)를 연산한다. 상기한 제 2 모터의 방전가능 제한 토크는 배터리 시스템 상태(온도, SOC 등)와 모터 시스템의 상태 및 전장 부하의 소모 파워를 고려한 최대의 방전가능한 토크로 결정한다.
그런 다음, 제 2모터의 어시스트 토크와 엔진 토크를 연산한다(단계 S6).
상기 단계(S1)의 엔진 피드백 제어에서는, 엔진 목표 속도 유지는 엔진의 출력 토크에 의해 이루어지고, 클러치 슬립시 클러치에 전달되는 토크에 대해서만 제 2 모터가 어시스트하여 수행된다.
이에 따라, 제 2 모터의 어시스트 토크(T-hsg)는, 클러치 슬립과 함께 방전가능 제한 조건을 모두 충족해야 하기 때문에, 상기 단계(S4)에서 추정된 클러치 전달 토크(T-clutch)와 단계(S5)에서 연산된 제 2 모터의 방전가능 제한 토크(T-hsgDch) 중에서 작은 것을 선택하여 결정된다.
T-hsg = min(T-clutch, T-hsgDch)
또한, 엔진 토크(T-eng)는 엔진목표속도, 즉 공회전 속도 유지를 위한 토크(T-spdctrl)와 클러치 슬립을 위한 클러치 전달 토크(T-clutch)를 더한 값에서 제 2 모터에 의해 어시스트되는 어시스트 토크(T-hsg)를 감하여 결정된다.
T-eng = T-spdctrl + T-clutch - T-hsg
그런 다음 클러치 슬립 제어가 수행되며(단계 S7), 클러치 슬립 제어 중단요청이 있으면(단계 S8) 종료하고, 상기한 클러치 슬립 제어 중단 요청이 없으면, 상기 단계(S3)의 앞으로 리턴되어 단계(S3-S8)들을 반복 수행한다.
제2 모터 토크 피드백 제어에 의한 엔진 속도 제어
상기 단계(S1)에서 엔진 속도 제어가 엔진 피드백 제어가 아닌 경우에는 제 2 모터의 피드백 제어에 의한 것으로 판단하여 제어를 진행한다(단계 S2).
상기 단계(S2)의 제 2 모터의 피드백 제어에서는 엔진의 목표속도, 즉 엔진 공회전은 제 2 모터가 어시스트하는 출력 토크에 의해 유지되며, 클러치 슬립시 클러치에 전달되는 토크는 엔진 토크에 의한 것인 점에서 상기한 엔진 피드백 제어와 다르다.
단계(S10)에서 클러치 슬립을 위해 유압에 의해 클러치 압력을 인가하며, 단계(S11)에서 클러치 슬립을 위한 전달 토크를 추정하고, 단계(S12)에서 제 2 모터 방전가능 제한 토크를 연산하며, 상기 단계(S10, S11, S12)들은 전술한 단계(S3, S4, S5)들에서와 유사하다.
그러나 엔진속도 제어가 제 2 모터 토크 피드백 제어에 의한 경우, 제 2 모터 토크 연산과 엔진 토크 연산을 수행하는 단계(S13)는, 전술한 엔진 토크 피드백 제어에 의한 엔진 속도 제어에서의 제 2 모터 토크 연산과 엔진 토크 연산을 수행하는 단계(S6)와는 실질적인 면에서 차이가 있다.
상기한 단계(S2, S10-S13)에서는 제 2 모터에 의해 엔진이 구동되며, 엔진 속도 제어 또한 제 2 모터에 의해 이루어지는 점에서 전술한 엔진 토크 피드백 제어에 의해 엔진 속도를 제어하는 단계(S1, S3-S7)와 다르다.
제 2 모터 어시스트 토크를 결정함에 있어서, 제 2 모터에 의해 엔진 목표 속도 유지를 위해 속도제어마진이 고려되어야 한다. 즉, 제 2 모터의 토크가 전달되어 구동되는 엔진이 목표로 하는 공회전 속도와 제 2 모터의 출력축에서의 실제 회전속도에 차이가 있으며, 예를들어 엔진 목표 공회전 속도가 1200rpm인 경우 제 2 모터에 의해 구동할 때 에러와 전동에너지 소모 등의 이유로 실제로 나타나는 엔진 공회전 속도는 약 1000rpm으로 차이가 발생되며, 이점을 감안한 실질적인 제 2 모터의 방전가능 제한 토크는 제 2 모터의 방전가능 제한 토크에서 속도제어마진 토크를 감하여 결정되며, 이에 따라 엔진 토크는 실질적으로 속도제어마진 토크만큼 증가하여 결정되어야 한다.
이를 위해 제 2 모터 어시스트 토크는 클러치 전달 토크(T-clutch)와 제 2 모터의 방전가능 제한 토크(T-hsgDch)에서 속도제어마진 토크를 감한 값중 작은 값에 엔진 목표속도 유지를 위한 토크(T-spdctrl)를 더하여 결정되며, 이에 따라 단계(13)에서의 제 2 모터 어시스트 토크 결정은 아래와 같이 표현될 수 있다:
T-hsg = min(T-clutch, T-hsgDch - 속도제어마진 토크) + T-spdctrl
이때, 엔진 토크는 클러치 전달 토크에서 상기한 제 2 모터 어시스트 토크값을 감하여 아래와 같이 표현된다.
T-eng = T-clutch - min(T-clutch, T-hsgDch - 속도제어마진 토크)
그런 다음, 단계(S14)에서 클러치 슬립 제어가 실행되고, 단계(S15)에서 클러치 슬립 제어 중단요청이 있으면 종료하고, 클러치 슬립제어 중단 요청이 없으면, 전술한 단계(S10) 앞으로 리턴되어 단계(S10 - S15)를 반복 수행한다.
상기 공회전 속도 유지를 위한 토크(T-spdctrl)와, 추정된 클러치 전달 토크(T-clutch), 제 2 모터 방전가능 제한 토크(T-hsgDch) 및 제 2 모터의 어시스트 토크(T-hsg)에 대한 데이타는 여러 엔진 공회전 속도들에서 엔진 클러치 전달 토크 학습시 또는 엔진 클러치 슬립 발진 거동시에 별도의 하이브리드 제어기나 차량 제어기에 저장하여 학습하도록 하는 것이 바람직하다.
도 5와 6에 있어서, 본 발명에 따라, 엔진 클러치 슬립 발진시와 엔진 클러치 전달 토크 학습시 거동 모두에서 종래의 도 1 그래프와 대조적으로 제 2 모터에 의한 토크 어시스트로 엔진 토크(Te)가 크게 낮아져 도 8에 도시된 바와 같이 NVH에 유리한 영역에서 운전될 있음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제어방법은, 제 2 모터의 토크 어시스트를 통해 엔진 토크 피드백 제어에 의한 엔진 속도 제어방식이나 제 2 모터 토크 피드백 제어방식에 의한 엔진 속도 제어의 경우들에서 제 2 모터 토크 어시스트를 통해 그만큼 엔진 토크가 저감되어 NVH가 양호한 상태에서 운전될 수 있다.
본 발명은 TMED HEV 차량에 적용하여 엔진 저속 운전시 NVH 향상에 이용될 수 있다.
10 : 엔진 20 : 엔진클러치
30 : 제 1 모터 35 : 다단 변속기
40 : 인버터 45 : 배터리
50 : 제 2 모터

Claims (10)

  1. 하이브리드 시동모터(Hybrid Starter Generator: HSG)인 제 1 모터(50)를 구비한 엔진(10), 변속기측에 제공된 제 1모터(30), 상기 엔진(10)과 제 1모터(30) 사이에 개재된 엔진클러치(20), 및 제 1 모터(30)의 출력단이 연결된 다단 변속기(35)를 구비한 TMED HEV에서,
    엔진의 목표속도 유지를 위한 제어가 엔진 피드백 제어에 의한 경우인지 제 2 모터 토크 피드백 제어에 의한 경우인지를 확인하는 단계(S1),
    차량 제어기(HCU)에 의해 유압으로 클러치 슬립을 위한 클러치 압력을 인가하는 단계(S3,S10),
    상기 단계(S3,S10)에서 클러치 압력을 인가하면, 그 압력에 해당하는 엔진 클러치의 토크가 부하로 작용하는 클러치 슬립 전달 토크(T-clutch)를 추정하는 단계(S4,S11),
    제 2 모터 방전가능 제한 토크(T-hsgDch)를 연산하는 단계(S5,S12),
    제 2 모터 어시스트 토크와 엔진 토크를 연산하는 단계(S6,S13)
    슬립제어를 실행하는 단계(S7,S14)를
    포함하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단계(S1)에서 엔진 목표속도 제어가 엔진의 피드백 제어에 의한 경우이면, 엔진 목표 속도 유지는 엔진의 출력 토크에 의해 이루어지고, 클러치 슬립시 클러치에 전달되는 토크에 대해서만 제 2 모터가 어시스트하여 수행되는 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 단계(S1)에서 엔진 속도 제어가 제 2 모터의 피드백 제어에 의한 경우 엔진의 목표속도 유지는 제 2 모터가 어시스트하는 토크에 의해 유지되고, 엔진 토크가 클러치 슬립시 클러치에 전달되도록 하는 단계(S2)를 더 포함하는 것을 특징으로 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  4. 제 2항 또는 3항에 있어서, 상기 단계(S5,S12)에서 제 2 모터 방전가능 제한 토크는 온도와 SOC를 포함한 배터리 시스템 상태와 모터 시스템의 상태 및 전장 부하의 소모 파워를 고려한 최대의 방전가능한 토크로 결정하는 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  5. 제 2항 또는 3항에 있어서, 상기 단계(S4,S11)에서의 전달 토크(T-clutch) 추정은 엔진 클러치 양단의 마찰면이 물리적으로 접촉하여 전달되는 토크로서 추정하는 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 단계(S6)에서 제 2 모터의 어시스트 토크(T-hsg)는 상기 단계(S4)에서 추정된 클러치 전달 토크(T-clutch)와 단계(S5)에서 연산된 제 2 모터 방전가능 제한 토크(T-hsgDch) 중에서 작은 것을 선택하여 결정되는 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 단계(S6)에서 엔진 토크(T-eng)는 엔진 목표속도 유지를 위한 토크(T-spdctrl)와 클러치 슬립을 위한 클러치 전달 토크(T-clutch)를 더한 값에서 제 2 모터에 의해 어시스트되는 제 2 모터의 어시스트 토크(T-hsg)를 감하여 결정되는 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  8. 제 3항에 있어서, 상기 단계(S13)에서 제 2 모터 어시스트 토크는 클러치 전달 토크(T-clutch)와, 제 2 모터의 방전가능 제한 토크(T-hsgDch)에서 속도제어마진 토크를 감한 값중 작은 값에 엔진 목표속도 유지를 위한 토크(T-spdctrl)를 더하여 결정되며, 상기 속도제어마진 토크는 제 2 모터의 토크에 의해 엔진을 구동할 때 실질적으로 에러와 전동에너지 소모에 의해 감소되는 토크인 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 단계(S13)에서 엔진 토크는 클러치 전달 토크에서 상기한 제 2 모터 어시스트 토크값을 감하여 결정되는 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 단계(S7,S14)에 이어서, 슬립제어 실행을 중단 요청(단계 S8,S15)이 있는 경우 제어를 완료하며, 상기 슬립제어 중단 요청이 없는 경우 클러치 슬립을 위한 클러치 압력을 인가하는 단계(S3,S10) 앞으로 리턴하는 것을 특징으로 하는 TMED HEV의 엔진 클러치 슬립시 구동력 제어방법.
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