KR20170022219A - 하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 변속 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 자동화 수동변속기가 존재하는 하이브리드 차량에서 모터와 변속기의 제어를 통해 후진에 필요한 기구들 없이 후진할 수 있는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 장치는 동력원인 엔진; 상기 엔진과 연결되는 제1 및 제2 모터, 상기 엔진과 상기 제1 모터 사이에 위치하여 상기 엔진과 제1 모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치, 상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합에 의해 상기 엔진 및 제1 모터 중 적어도 하나로부터 구동력을 전달 받는 변속기 및 후진 요청 신호를 입력받으면 상기 엔진 클러치를 해제하고, 차량의 속도가 기준 속도 이하일 경우 후진 토크량을 확인하며, 상기 차량이 후진하도록 상기 후진 토크량을 기반으로 상기 제1 모터를 제어하는 차량 제어기를 포함한다.

Description

하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법{SHIFT CONTROL APPARATUS FOR HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 차량용 변속 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 자동화 수동변속기가 존재하는 하이브리드 차량에서 모터와 변속기의 제어를 통해 후진에 필요한 기구들 없이 후진할 수 있는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배기가스 규제에 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 자동차 (Hybrid Electric Vehicle: HEV)가 제공되고 있다.
하이브리드 자동차는 좁은 의미로 연료전지 자동차, 전기자동차와 구별될 수 있으나, 본 명세서에서 하이브리드 자동차의 의미는 순수 전기 자동차(Electric Vehicle: EV)와 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV)를 포괄하는 것이다.
하이브리드 자동차는 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있다. 이때, 동력원으로는 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 및 전기 에너지에 의해 구동되는 모터가 혼합되어 사용된다. 하이브리드 자동차는 주행 상황에 따라 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력 토크가 제공될 수 있다.
하이브리드 자동차는 DCT(Dual Clutch Transmission), DSG(Direct Shift Gearbox) 등을 포함하는 듀얼 클러치 방식의 변속기가 장착되는 TMED(Transmission Mounted Electric Device), FMED(Frywheel Mounted Electric Device)가 적용될 수 있다.
일반적으로 후진을 위해 회전 방향을 역전시키는 장치는 방향 역전 기어(Idler), 후진 기어(R단 기어), 기어류가 축상에서 회전 가능하도록 베어링들, 후진 기어를 치합시킬 때 속도 동기에 필요한 동기 장치(싱크로나이저링: synchronizer ring)가 존재한다.
동력 입력측 기어는 입력축 회전 시 관성으로 작용하며 방향 역전 기어 및 동력 출력측 기어, 싱크로나이저링(이하 '싱크로링'으로 통칭함)은 후진이 필요하지 않은 상황에서도 자유 회전을 하게 된다. 기어 및 싱크로링의 자유 회전은 회전 저항(drag force)으로 작용하여 동력 손실을 유발하게 된다.
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.
공개특허공보 제10-2012-0054322호(2012.05.30.) 등록특허공보 제10-1063654호(2011.09.01.)
본 발명의 실시 예는 자동화 수동변속기를 장착한 하이브리드 차량에서 모터와 변속기의 제어를 통해 후진에 필요한 기구들 없이 후진할 수 있는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 엔진 클러치를 해제한 후 모터를 제어하여 후진을 수행하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 동력원인 엔진; 상기 엔진과 연결되는 제1 및 제2 모터; 상기 엔진과 상기 제1 모터 사이에 위치하여 상기 엔진과 제1 모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치; 상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합에 의해 상기 엔진 및 제1 모터 중 적어도 하나로부터 구동력을 전달 받는 변속기; 및 후진 요청 신호를 입력받으면 상기 엔진 클러치를 해제하고, 차량의 속도가 기준 속도 이하일 경우 후진 토크량을 확인하며, 상기 차량이 후진하도록 상기 후진 토크량을 기반으로 상기 제1 모터를 제어하는 차량 제어기를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 후진 요청 신호를 입력받으면 상기 엔진 클러치를 해제하는 엔진클러치 제어부; 및 상기 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하고, 상기 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 후진 토크량을 확인하는 모터 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터 구동부는 상기 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하는 판단부; 상기 차량의 속도가 기준 속도를 초과하면 제1 및 제2 모터를 통해 상기 차량을 제동하기 위한 제동 토크량을 설정하는 제동 수행부; 및 상기 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 차량의 후진을 위한 후진 토크량을 확인하는 후진 수행부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제동 수행부는 상기 차량을 제동하기 위해 R단을 진입하기 이전 기어단 또는 미리 설정된 변속맵을 기반으로 기어단을 선정하는 제동 기어단 선정부; 상기 제1 모터의 모터 속도 및 변속기의 주축 속도를 기반으로 모터 속도를 변속기의 입력축 속도에 동기화한 후 변속기 클러치를 접합시키거나 변속기 클러치를 일정 속도로 접합시키는 변속기 클러치 제어부; 및 상태 정보를 기반으로 운전자의 감속 요구를 확인하면 상기 상태 정보에 따른 제동 토크량을 확인하는 제동 토크 확인부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 후진 수행부는 상기 변속기에 체결된 기어단을 확인하고, 확인한 기어단이 기준 단수가 아닐 경우 변속기에 체결된 기어단을 기준 단수로 하향 변속하는 후진 기어단 제어부; 및 상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구를 확인하면 전진용 토크맵 또는 후진용 토크맵을 통해 후진 토크량을 확인하는 후진 토크 확인부를 포함할 수 있다.
또한, 하이브리드 차량용 변속 제어 장치는 상기 제1 및 제2 모터에 구동 전압을 제공하는 배터리를 더 포함하되, 상기 차량 제어기는 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준 레벨 이하일 경우에 상기 엔진에 시동을 요청하고, 상기 엔진이 시동된 상태에서 상기 제2 모터를 통해 상기 배터리를 충전하는 충전 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 동력원인 엔진, 제1 및 제2 모터; 상기 제1 및 제2 모터에 구동 전압을 제공하는 배터리; 상기 엔진과 상기 제1 모터 사이에 위치하여 상기 엔진과 제1 모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치; 상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합에 의해 상기 엔진 및 제1 모터 중 적어도 하나로부터 구동력을 전달 받는 변속기; 및 상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합을 제어하여 운행 모드를 구현하는 차량 제어기를 포함하되, 상기 차량 제어기는 후진 요청 신호를 입력받으면 상기 엔진 클러치를 해제하는 엔진클러치 해제부; 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하고, 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 후진 토크량을 확인하는 모터 구동부; 및 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준 레벨 이하일 경우에 상기 제2 모터를 이용하여 상기 배터리를 충전시키는 충전 제어부를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치를 제공할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 후진 요청 신호가 입력되면 엔진 클러치를 해제하는 단계; 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하는 단계; 상기 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 변속기에 체결된 기어단을 확인하고, 확인한 기어단이 기준 단수인지를 확인하는 단계; 상기 변속기에 체결된 기어단이 기준 단수이면 상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구가 있는지를 판단하는 단계; 상기 운전자의 후진 가속 요구가 있으면 상태 정보에 따른 후진 토크량을 확인하는 단계; 및 상기 후진 토크량을 기반으로 모터를 제어하여 차량을 후진시키는 단계를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 후진 기구들을 삭제하여 원가를 절감하고 중량을 저감할 수 있으며, 후진 기구들에 의한 마찰 저항의 감소로 변속기의 효율을 높일 수 있고, 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예는 후진 시 전진단 기어에서 후진단 기어로의 기어 변속이 불필요하므로 기어 변동으로 인한 소음 및 진동을 제거할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 장치의 차량 제어기를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량에서 변속을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량에서 충전을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 차량용 변속 제어 장치(100)는 정보 검출부(50), 엔진(110), 엔진 클러치(120), 제1 모터(130), 제2 모터(140), 변속기(150), 배터리(160) 및 차량 제어기(200)를 포함한다.
정보 검출부(50)는 차량의 상태를 검출하여 상태 정보를 차량 제어기(200)에 제공한다. 이를 위해, 정보 검출부(50)는 속도 센서(60), APS(Accelerator Position Sensor: APS, 70) 및 BPS(Brake Position Sensor: BPS, 80)를 포함한다.
속도 센서(60)는 차량의 속도를 감지하여 감지한 신호를 차량 제어기(200)에 제공한다.
APS(70)는 운전자가 가속 페달을 누른 정도를 측정한다. 즉, APS(70)는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 측정하여 이에 대한 신호를 차량 제어기(200)에 전달한다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%이다.
APS(70)를 사용하는 대신 흡기 통로에 장착된 스로틀 밸브 개도 검출부를 사용할 수 있다. 따라서, 본 명세서 및 특허청구범위에서 APS(70)는 스로틀 밸브 개도 검출부를 포함하는 것으로 보아야 할 것이다.
BPS(80)는 운전자가 브레이크 페달을 누른 정도를 측정한다. 즉, BPS(80)는 브레이크 페달의 위치값(브레이크 페달이 눌린 정도)을 측정하여 이에 대한 차량 제어기(200)에 전달한다. BPS(80)가 완전히 눌린 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 100%이고, 브레이크 페달이 눌리지 않은 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
엔진(110)은 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다. 즉, 엔진(110)은 기존의 화석연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지된 각종 엔진(110)이 이용될 수 있다. 엔진(110)에서 발생된 회전 동력은 변속기(150) 측으로 전달된다.
엔진 클러치(120)는 엔진(110)과 제1 모터(130) 사이에 배치되고, 차량 제어기(200)의 제어에 따라 동작되어 엔진(110)과 제1 모터(130) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(120)는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진(110)과 제1 모터(130) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.
제1 모터(130)는 차량 제어기(200)에서 인가되는 3상 교류 전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 제1 모터(130)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(160)에 공급한다.
제2 모터(140)는 엔진(110)을 시동시키거나, 엔진(110)이 시동된 상태에서 제너레이터(Generator)로 작동하여 전기 에너지를 생성하는 시동 발전기일 수 있다.
이때, 제2 모터(140)는 HSG(Hybrid Starter & Generator)일 수 있다.
변속기(150)는 차량 제어기(200)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 운전 모드에 따라 엔진 클러치(120)를 통해 합산되어 인가되는 출력 토크를 변속비로 분배하여 구동휠에 전달시켜 차량이 주행될 수 있도록 한다.
이때, 변속기(150)는 수동 변속기(150)로 적용될 수 있으며, 듀얼 클러치 변속기(150)(Dual Clutch Transmission: DCT)일 수 있다.
배터리(160)는 다수 개의 단위 셀로 이루어지며, 제1 모터(130) 및 제2 모터(140)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(160)는 구동 모드에 따라 제1 모터(130) 및 제2 모터(140)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 제1 모터(130) 및 제2 모터(140)에서 발전되는 전압으로 충전된다.
배터리(160)는 상용전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전 장치를 통해 공급되는 전압 및 전류에 의해 충전될 수 있다.
차량 제어기(200)는 정보 검출부(50), 엔진(110), 엔진 클러치(120), 제1 모터(130), 제2 모터(140), 변속기(150), 배터리(160)를 포함하는 하이브리드 차량의 구성 요소를 제어한다. 즉, 차량 제어기(200)는 하이브리드 주행 모드 설정 및 하이브리드 차량의 전반적인 동작을 제어한다.
차량 제어기(200)는 정보 검출부(50), 엔진(110), 엔진 클러치(120), 제1 모터(130), 제2 모터(140), 변속기(150), 배터리(160)에 대한 정보들을 수집 및 분석하며, 협조 제어를 실행하여 엔진 및 제1 모터(130)의 출력 토크를 제어한다.
이러한 차량 제어기(200)는 도 2를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
차량 제어기(200)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
후술하는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 방법의 일부 프로세서는 모터를 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit: MCU), 다른 일부 프로세서는 엔진(110)을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit: ECU), 다른 일부 프로세서는 변속기(150)를 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit: TCU), 또 다른 일부 프로세서는 하이브리드 자동차의 전체적인 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit: HCU)에 의하여 수행될 수도 있다. 즉, 본 발명에서는 차량 제어기(200)가 변속 제어를 수행하는 것을 예를 들어 설명하지만 이에 한정되지 않으며, 상황에 따라, MCU, ECU, TCU, HCU 중 적어도 하나에서 변속 제어를 수행할 수도 있다.
상기한 기능을 포함하는 본 발명의 따른 하이브리드 차량에서 통상적인 동작은 종래의 하이브리드 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 장치의 차량 제어기를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량 제어기(200)는 엔진클러치 해제부(210), 모터 구동부(220) 및 충전 제어부(280)를 포함한다.
엔진클러치 해제부(210)는 운전자로부터 후진 요청 신호를 입력받으면 엔진(110)과 제1 모터(130) 사이에 위치하는 엔진 클러치(120)를 해제한다.
모터 구동부(220)는 차량의 제동 또는 후진 구동을 위한 동력 전달계 제어와 제1 모터(130)를 제어한다. 이를 위해, 모터 구동부(220)는 판단부(230), 제동 수행부(240) 및 후진 수행부(260)를 포함한다.
판단부(230)는 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단한다. 이때, 기준 속도는 차량이 정지하고 있는지 움직이고 있는지를 확인하기 위한 속도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기준 속도는 0일 수 있다.
제동 수행부(240)는 차량의 속도가 기준 속도를 초과하면 차량을 제동한다. 이를 위해, 제동 수행부(240)는 제동 기어단 선정부(253), 변속기 클러치 제어부(255) 및 제동 토크 확인부(257)를 포함한다.
제동 기어단 선정부(253)는 제동하기 위한 기어단을 선정한다. 즉, 제동 기어단 선정부(253)는 변속단 클러치를 결합하기 이전에 기어단을 선정하다. 제동 기어단 선정부(253)는 차량을 제동하기 위해 R단을 진입하기 이전에 위치한 기어단을 선정한다. 제동 기어단 선정부(253)는 미리 설정된 변속맵을 기반으로 기어단을 선정할 수 있다. 이때, 변속맵은 차량 속도와 부하의 관계를 기반으로 설정된 맵일 수 있다.
또한, 제동 기어단 선정부(253)는 제1 모터(130)의 제동 시 회생 에너지 효율이 가장 좋은 운전점으로 운전하도록 제동 전용 변속맵을 기반으로 기어단을 선정할 수도 있다.
변속기 클러치 제어부(255)는 변속기 클러치를 접합하도록 제어한다. 즉, 변속기 클러치 제어부(255)는 제1 모터(130)의 모터 속도 및 변속기(150)의 주축 속도를 기반으로 모터 속도를 변속기(150)의 입력출 속도에 동기화환 후 변속기 클러치를 접합한다.
변속기 클러치 제어부(255)는 변속기 클러치를 일정 속도로 서서히 접합시키는 슬립 접합 제어를 통해 변속기 클러치를 접합시킬 수 있다.
제동 토크 확인부(257)는 운전자 감속 요구를 확인하고 운전자 감속 요구에 따라 제동 토크량을 확인한다. 구체적으로, 제동 토크 확인부(257)는 상태 정보를 기반으로 운전자의 감속 요구를 확인한다. 이때, 상태 정보는 차량의 상태를 나타낸 정보이며, 정보 검출부(50)에서 검출한 정보를 나타낼 수 있다. 상태 정보는 차량의 속도, 가속 페달 위치값, 브레이크 페달 위치값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제동 토크 확인부(257)는 운전자의 감속 요구를 확인하면 미리 설정된 제동 토크맵에서 상태 정보에 따른 제동 토크량을 확인한다.
후진 수행부(260)는 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 차량을 후진하도록 제어한다. 이를 위해, 후진 수행부(260)는 후진 기어단 제어부(273) 및 후진 토크 확인부(275)를 포함한다.
후진 기어단 제어부(273)는 후진을 위해 기어단을 제어한다. 다시 말하면, 후진 기어단 제어부(273)는 변속기(150)에 체결된 기어단을 확인하고, 확인한 기어단이 기준 단수가 아닐 경우 변속기(150)에 체결된 기어단을 기준 단수로 하향 변속한다. 이때, 기준 단수는 후진을 위해 체결되어야 할 기어단을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기준 단수는 1단일 수 있다.
후진 토크 확인부(275)는 후진 토크량을 확인하고, 후진 토크량을 기반으로 제1 모터(130)를 제어하여 차량을 후진시킨다. 즉, 후진 토크 확인부(275)는 상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구를 확인하고, 운전자가 후진 가속을 원하면 전진용 토크맵 또는 후진용 토크맵을 통해 후진 토크량을 확인한다. 이때, 전진용 토크맵은 전진할 때 속도에 따라 필요한 제1 모터(130)의 토크량을 나타내며, 후진 토크맵은 후진할 때 속도에 따라 필요한 제1 모터(130)의 토크량을 나타낼 수 있다.
충전 제어부(280)는 배터리(160)가 충전하도록 제어한다. 다시 말하면, 충전 제어부(280)는 배터리(160)의 SOC(State Of Charge)를 확인하고, SOC가 기준 레벨 이하인지를 판단한다. 이때, 기준 레벨은 배터리(160)를 충전하기 위해 기준이 되는 레벨을 나타내며 배터리(160)의 용량 등에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
충전 제어부(280)는 배터리(160)의 SOC가 기준 레벨 이하이면 엔진(110)에 시동을 요청하고, 엔진(110)이 시동된 상태에서 제2 모터(140)를 제어하여 배터리(160)를 충전한다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 변속 제어 방법을 설명하기로 한다. 앞서, 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어기(200)의 구성 요소들은 통합되거나 세분화될 수 있는 바, 해당 명칭에 구애받지 아니하고, 상술한 기능을 수행한 차량 제어기(200)의 구성 요소들은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어기(200)의 구성이 될 수 있음을 명확히 한다. 따라서, 이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 변속 제어 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 차량 제어기(200)의 구성 요소들이 아닌 차량 제어기(200)를 주체로 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량에서 변속을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 차량 제어기(200)는 운전자로부터 후진 요청 신호를 입력받는지 확인한다(S310).
한편, 차량 제어기(200)는 운전자로부터 후진 요청 신호를 입력받지 않았으면 후진 요청 신호가 입력되는지를 모니터링한다.
차량 제어기(200)는 운전자로부터 후진 요청 신호를 입력받으면 엔진 클러치(120)를 해제한다(S315). 이렇게 엔진 클러치(120)를 해제하는 이유는 EV 구동 시 구동 저항을 줄이고 배터리(160)의 충전 상황이 발생할 경우 엔진(110)의 동력 전달을 차단하기 위함이다.
차량 제어기(200)는 차량 속도가 기준 속도 이하인지를 판단한다(S320). 즉, 차량 제어기(200)는 차량의 진행 방향을 판단하고, 차량 속도가 기준 속도 이하인지를 판단한다.
한편, 차량 제어기(200)는 차량 속도가 기준 속도 이하이면 하기 단계 S410에서 설명하기로 한다.
차량 제어기(200)는 차량 속도가 기준 속도 이상이면 차량의 속도를 감속하기 위해 기어단을 선정한다(S325). 다시 말하면, 차량 제어기(200)는 R단을 진입하기 이전 기어단으로 선정한다. 즉, 차량 제어기(200)는 R단을 진입하기 이전에 치합되어 있던 기어(예를 들어, N단)를 해제하지 않고 그대로 차량을 제동할 때 사용할 수 있다.
차량 제어기(200)는 차속과 부하의 관계로 미리 설정된 변속맵에 의한 기어단을 선택한 후 차량의 속도에 따라 하향 변속할 수 있다.
또한, 차량 제어기(200)는 제1 모터(130)의 제동 시 회생 에너지 효율이 가장 좋은 운전점으로 운전하도록 제동 전용 변속맵에 따라 기어단을 선정할 수도 있다.
차량 제어기(200)는 모터 속도와 변속기 주축 속도의 기반으로 연산한 연산 속도가 일정 속도 이상인지를 판단한다(S330). 다시 말하면, 차량 제어기(200)는 모터 속도에서 변속기 주축 속도를 빼기 연산하여 연산 속도를 생성하고, 연산 속도가 일정 속도 이상인지를 판단한다.
차량 제어기(200)는 연산 속도가 일정 속도 이상이면 변속기 클러치의 슬립 제어 또는 모터 속도 제어를 수행하여 변속기 클러치를 접합한다(S335, S340). 즉, 차량 제어기(200)는 연산 속도가 일정 속도 이상이면 변속기 클러치를 서서히 접합시키면서 슬립 접합 제어를 수행할 수 있다. 이에 변속기 클러치의 접합 충격은 완화될 수 있다.
또한, 차량 제어기(200)는 변속기 클러치를 접합하기 이전에 제1 모터(130)를 변속기 입력축 속도와 동기화시킨 후 변속기 클러치를 접합시킬 수 있다. 이렇게 클러치를 접합할 경우에는 차량 운전성을 향상시킬 수 있다.
한편, 차량 제어기(200)는 연산 속도가 일정 속도 이하이면 변속기 클러치를 접합한다.
차량 제어기(200)는 상태 정보를 기반으로 운전자의 감속 요구를 확인한다(S345). 이때, 상태 정보를 가속 페달의 위치값, 브레이크 페달의 위치값 등을 포함할 수 있다.
차량 제어기(200)는 상태 정보를 기반으로 운전자의 감속 요구를 확인하면 제동 토크량을 확인한다(S350). 다시 말하면, 차량 제어기(200)는 가속 페달의 위치값 및 브레이크 페달의 위치값을 기반으로 운전자의 감속 요구를 확인하면 미리 설정된 제동 토크맵을 기반으로 상태 정보에 따른 제동 토크량을 확인할 수 있다.
차량 제어기(200)는 운전자의 감속 요구가 없으면 미리 설정된 제동 설정 토크량을 확인한다(S355). 이때, 제동 설정 토크량은 차량을 제동하기 위해 제1 모터(130)를 구동시키는 토크량을 나타낼 수 있다.
차량 제어기(200)는 차량이 후진으로 최초 진입하는 것인지를 판단한다(410).
차량 제어기(200)는 차량이 후진으로 최초 진입하는 것이 아니면 변속 패턴맵을 통해 기어단을 선정한다(S415).
차량 제어기(200)는 차량이 후진으로 최초 진입하는 것이면 변속기(150)에 체결된 기어단을 확인하고, 변속기(150)에 체결된 기어단이 기준 단수인지를 판단한다(S420). 이때, 기준 단수는 후진을 수행하기 위한 기어단을 나타낼 수 있다. 기준 단수는 저단 기어일 수 있으며, 1단일 수 있다.
차량 제어기(200)는 변속기(150)에 체결된 기어단이 기준 단수가 아니면 기준 단수로 기어단을 선정한다(S425). 이후, 차량 제어기(200)는 변속기(150)에 체결된 기어단을 기준 단수로 하향 변속한다.
차량 제어기(200)는 상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구를 판단한다(S430). 즉, 차량 제어기(200)는 상태 정보의 가속 페달 위치값, 브레이크 페달 위치값을 기반으로 운전자가 후진 방향으로 가속을 원하는지를 판단할 수 있다.
차량 제어기(200)는 운전자가 후진 가속 요구를 하지 않았으면 미리 설정된 후진 설정 토크량을 확인한다(S435). 이때, 후진 설정 토크량은 운전자가 후진에 대한 가속을 요청하지 않았을 때 차량을 후진하기 위한 제1 모터(130)의 토크량을 나타낼 수 있다.
차량 제어기(200)는 상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구를 확인하면 후진 토크량을 확인한다(S440). 구체적으로, 차량 제어기(200)는 운전자가 후진 가속을 요청하면 전진용 토크맵을 통해 상태 정보에 따른 전진 토크량을 확인한다. 차량 제어기(200)는 전진 토크량을 음수로 변환하여 후진 토크량으로 설정한다.
그리고 차량 제어기(200)는 운전자가 후진 가속을 요청하면 후진용 토크맵을 통해 상태 정보에 따른 후진 토크량을 확인한다.
차량 제어기(200)는 단계 S440에서 확인한 후진 토크량을 기반으로 제1 모터(130)를 제어하여 차량을 후진시킨다(S445).
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량에서 충전을 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 차량 제어기(200)는 엔진 클러치(120)가 분리되었는지를 판단한다(S510).
차량 제어기(200)는 엔진 클러치(120)가 분리되어 있지 않으면 엔진(110)과 제1 모터(130) 사이에 위치한 엔진 클러치(120)를 분리시킨다(S520).
차량 제어기(200)는 엔진 클러치(120)가 해제된 상태에서 배터리(160)의 SOC가 기준 레벨 이하인지를 판단한다(S530).
차량 제어기(200)는 배터리(160)의 SOC가 기준 레벨 이하이면 배터리(160)를 충전한다(S540). 다시 말하면, 차량 제어기(200)는 배터리(160)의 SOC가 기준 레벨 이하이면 엔진(110)에 시동을 요청하고, 시동이 완료되면 배터리(160) 충전을 위한 출력을 발생시키도록 엔진(110)을 제어하며, 제2 모터(140)를 통해 배터리(160)의 SOC가 목표 SOC가 될 때까지 배터리(160)를 충전한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
50: 정보 검출부
110: 엔진
120: 엔진 클러치
130, 140: 모터
150: 변속기
160: 배터리
200: 차량 제어기
210: 엔진클러치 해제부
220: 모터 구동부
230: 판단부
240: 제동 수행부
260: 후진 수행부
280: 충전 제어부

Claims (18)

  1. 동력원인 엔진;
    상기 엔진과 연결되는 제1 및 제2 모터;
    상기 엔진과 상기 제1 모터 사이에 위치하여 상기 엔진과 제1 모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치;
    상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합에 의해 상기 엔진 및 제1 모터 중 적어도 하나로부터 구동력을 전달 받는 변속기; 및
    후진 요청 신호를 입력받으면 상기 엔진 클러치를 해제하고, 차량의 속도가 기준 속도 이하일 경우 후진 토크량을 확인하며, 상기 차량이 후진하도록 상기 후진 토크량을 기반으로 상기 제1 모터를 제어하는 차량 제어기;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 후진 요청 신호를 입력받으면 상기 엔진 클러치를 해제하는 엔진클러치 제어부; 및
    상기 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하고, 상기 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 후진 토크량을 확인하는 모터 구동부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 모터 구동부는
    상기 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하는 판단부;
    상기 차량의 속도가 기준 속도를 초과하면 제1 및 제2 모터를 통해 상기 차량을 제동하기 위한 제동 토크량을 설정하는 제동 수행부; 및
    상기 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 차량의 후진을 위한 후진 토크량을 확인하는 후진 수행부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제동 수행부는
    상기 차량을 제동하기 위해 R단을 진입하기 이전 기어단 또는 미리 설정된 변속맵을 기반으로 기어단을 선정하는 제동 기어단 선정부;
    상기 제1 모터의 모터 속도 및 변속기의 주축 속도를 기반으로 모터 속도를 변속기의 입력축 속도에 동기화한 후 변속기 클러치를 접합시키거나 변속기 클러치를 일정 속도로 접합시키는 변속기 클러치 제어부; 및
    상태 정보를 기반으로 운전자의 감속 요구를 확인하면 상기 상태 정보에 따른 제동 토크량을 확인하는 제동 토크 확인부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 후진 수행부는
    상기 변속기에 체결된 기어단을 확인하고, 확인한 기어단이 기준 단수가 아닐 경우 변속기에 체결된 기어단을 기준 단수로 하향 변속하는 후진 기어단 제어부; 및
    상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구를 확인하면 전진용 토크맵 또는 후진용 토크맵을 통해 후진 토크량을 확인하는 후진 토크 확인부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 모터에 구동 전압을 제공하는 배터리를 더 포함하되,
    상기 차량 제어기는 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준 레벨 이하일 경우에 상기 엔진에 시동을 요청하고, 상기 엔진이 시동된 상태에서 상기 제2 모터를 통해 상기 배터리를 충전하는 충전 제어부를 더 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  7. 동력원인 엔진, 제1 및 제2 모터;
    상기 제1 및 제2 모터에 구동 전압을 제공하는 배터리;
    상기 엔진과 상기 제1 모터 사이에 위치하여 상기 엔진과 제1 모터를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치;
    상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합에 의해 상기 엔진 및 제1 모터 중 적어도 하나로부터 구동력을 전달 받는 변속기; 및
    상기 엔진 클러치의 해제 혹은 접합을 제어하여 운행 모드를 구현하는 차량 제어기를 포함하되,
    상기 차량 제어기는
    후진 요청 신호를 입력받으면 상기 엔진 클러치를 해제하는 엔진클러치 해제부;
    차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하고, 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 후진 토크량을 확인하는 모터 구동부; 및
    상기 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준 레벨 이하일 경우에 상기 제2 모터를 이용하여 상기 배터리를 충전시키는 충전 제어부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 모터 구동부는
    상기 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하는 판단부;
    상기 차량의 속도가 기준 속도를 초과하면 제1 및 제2 모터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 차량을 제동하기 위한 제동 토크량을 확인하는 제동 수행부; 및
    상기 챠량의 속도가 기준 속도 이하이면 차량의 후진을 위한 후진 토크량을 확인하는 후진 수행부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제동 수행부는
    상기 차량을 제공하기 위해 R단을 진입하기 이전 기어단 또는 미리 설정된 변속맵을 기반으로 기어단을 선정하는 제동 기어단 선정부;
    상기 제1 모터의 모터 속도 및 상기 변속기의 주축 속도를 기반으로 모터 속도를 변속기의 입력축 속도에 동기화한 후 변속기 클러치를 접합시키거나, 변속기 클러치를 일정 속도로 접합시키는 변속기 클러치 제어부; 및
    상태 정보를 기반으로 운전자의 감속 요구를 확인하면 미리 설정된 제동 토크맵을 통해 상기 상태 정보에 따른 제동 토크량을 확인하는 제동 토크 확인부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 후진 수행부는
    상기 변속기에 체결된 기어단을 확인하고, 확인한 기어단이 기준 단수가 아닐 경우 변속기에 체결된 기어단을 기준 단수로 하향 변속하는 후진 기어단 제어부; 및
    상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구를 확인하면 전진용 토크맵 또는 후진용 토크맵을 통해 후진 토크량을 확인하는 후진 토크 확인부;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 후진 토크 확인부는
    상기 전진용 토크맵을 통해 상기 상태 정보를 기반으로 전진 토크량을 확인하고, 상기 전진 토크량을 음수로 변환하여 후진 토크량을 설정하는 하이브리드 차량용 변속 제어 장치.
  12. 후진 요청 신호가 입력되면 엔진 클러치를 해제하는 단계;
    차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하는 단계;
    상기 차량의 속도가 기준 속도 이하이면 변속기에 체결된 기어단을 확인하고, 확인한 기어단이 기준 단수인지를 확인하는 단계;
    상기 변속기에 체결된 기어단이 기준 단수이면 상태 정보를 기반으로 운전자의 후진 가속 요구가 있는지를 판단하는 단계;
    상기 운전자의 후진 가속 요구가 있으면 상태 정보에 따른 후진 토크량을 확인하는 단계; 및
    상기 후진 토크량을 기반으로 모터를 제어하여 차량을 후진시키는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 기어단이 기준 단수인지를 확인하는 단계 이후에
    상기 기어단이 기준 단수가 아니면 상기 변속기에 체결된 기어단을 기준 단수로 하향 변속하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 차량의 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하는 단계 이후에
    상기 차량의 속도가 기준 속도를 초과하면 R단을 진입하기 이전 기어단 또는 미리 설정된 변속맵을 기반으로 기어단을 선정하는 단계;
    상기 모터의 속도 및 변속기의 주축 속도를 기반으로 모터 속도를 변속기의 입력축 속도에 동기화한 후 변속기 클러치를 접합시키거나 변속기 클러치를 일정 속도로 접합시키는 단계;
    상기 상태 정보를 기반으로 운전자의 감속 요구가 있는지를 판단하는 단계; 및
    상기 운전자의 감속 요구가 있으면 미리 설정된 제동 토크맵을 통해 상기 상태 정보에 따른 제동 토크량을 확인하여 모터를 제어하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 운전자의 감속 요구가 있는지를 판단하는 단계 이후에
    상기 운전자의 감속 요구가 없으면 제동 설정 토크량을 기반으로 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 방법.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 후진 토크량을 확인하는 단계는
    상기 운전자의 후진 가속 요구가 있으면 전진용 토크맵 또는 후진용 토크맵을 통해 후진 토크량을 확인하는 단계인 하이브리드 차량용 변속 제어 방법.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 상태 정보를 기반으로 상기 운전자의 후진 가속 요구가 있는지를 판단하는 단계 이후에
    상기 운전자의 후진 가속 요구가 없으면 미리 설정된 후진 설정 토크량을 기반으로 차량을 모터를 제어하여 차량을 후진시키는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 방법.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 엔진 클러치를 해제하는 단계 이후에
    배터리의 SOC가 기준 레벨 이하인지를 판단하는 단계;
    상기 배터리의 SOC가 기준 레벨 이하이면 엔진에 시동을 요청하고, 엔진이 시동된 상태에서 모터를 통해 배터리를 충전하는 단계;
    를 더 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어 방법.
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