KR20170058472A - 하이브리드 차량의 발진 제어방법 - Google Patents

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명 하이브리드 차량의 발진 제어방법은, 차량의 발진이 시작된 경우, 컨트롤러는 모터만에 의한 발진이 가능한지 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황인지를 판단하는 엔진필요판단단계와; 상기 엔진필요판단단계 수행결과, 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진시동을 개시함과 아울러 구동단의 기어 치합을 개시하며, 모터의 토크를 최대토크를 향해 선형적으로 상승시키는 엔진동력준비단계와; 상기 엔진동력준비단계에 의해 엔진 동력을 구동륜에 전달할 수 있는 상황이 되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 상승시키면서 클러치토크를 상승시켜서 나머지 발진과정을 완료시키는 발진완성단계를 포함하여 구성된다.

Description

하이브리드 차량의 발진 제어방법{LAUNCHING CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 발진 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전륜 또는 후륜 중 어느 하나는 내연기관인 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나는 전기로 작동되는 모터에 의해 구동되도록 구성된 하이브리드 차량의 발진 제어방법에 관한 기술이다.
하이브리드 차량 중에는 차량의 4개의 구동륜 중 2개의 전륜과 2개의 후륜을 각각 다른 동력원에 의해 구동하도록 구성되는 차량이 있다.
즉, 전륜 2개는 내연기관인 엔진에 의해 구동되고, 후륜 2개는 모터에 의해 구동되어 필요에 따라서는 엔진만에 의해 차량이 구동되거나 모터만에 의해 EV주행이 이루어지거나, 전륜 및 후륜이 모두 구동되면서 4륜구동 HEV주행을 구현하도록 구성된 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 하이브리드 차량에서 상기 엔진의 동력은 AMT나 DCT 등을 통해 구동륜으로 동력을 전달하도록 구성되는데, 이러한 차량의 발진시 상기 AMT나 DCT에 탑재된 클러치의 과열이나 발진 선형감이 문제되는 경우가 있다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0059202 A
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일부 구동륜은 모터에 의해 구동되고 다른 일부 구동륜은 엔진에 의해 구동되는 하이브리드 차량에서, 차량의 발진 시에 신속한 발진이 이루어지도록 하면서도 차량의 발진 선형감을 확보하고, 변속기에 사용되는 클러치의 과열을 방지할 수 있도록 하여, 차량의 내구성 및 주행감을 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 발진 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 발진 제어방법은,
차량의 발진이 시작된 경우, 컨트롤러는 모터만에 의한 발진이 가능한지 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황인지를 판단하는 엔진필요판단단계와;
상기 엔진필요판단단계 수행결과, 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진시동을 개시함과 아울러 구동단의 기어 치합을 개시하며, 모터의 토크를 최대토크를 향해 선형적으로 상승시키는 엔진동력준비단계와;
상기 엔진동력준비단계에 의해 엔진 동력을 구동륜에 전달할 수 있는 상황이 되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 상승시키면서 클러치토크를 상승시켜서 나머지 발진과정을 완료시키는 발진완성단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 엔진필요판단단계는 운전자 요구토크가 소정의 기준토크 초과이거나 배터리충전용량이 소정의 기준량 미만인 경우, 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황인 것으로 판단하도록 할 수 있다.
상기 엔진동력준비단계에서는 모터 토크를 선형적으로 상승시키면서 모터토크 상승율을 저장하도록 할 수 있다.
상기 발진완성단계는 엔진 RPM이 아이들 RPM에 도달하고, 구동단 기어치합이 완료된 경우 상기 엔진 동력을 구동륜에 전달할 수 있는 상황으로 판단하도록 할 수 있다.
상기 엔진 RPM이 아이들 RPM에 도달하면, 엔진에 연결된 HSG로 발전을 개시하도록 할 수 있다.
상기 발진완성단계에서 상기 엔진토크는 상기 운전자 요구토크에서 모터토크를 뺀 부족분만큼을 상승시키도록 할 수 있다.
상기 발진완성단계에서 상기 클러치토크는 상기 모터토크와 클러치 전달토크의 합산토크가 상기 저장된 모터토크 상승율을 따라 선형적으로 증가하도록 상승제어되도록 할 수 있다.
본 발명은 일부 구동륜은 모터에 의해 구동되고 다른 일부 구동륜은 엔진에 의해 구동되는 하이브리드 차량에서, 차량의 발진 시에 신속한 발진이 이루어지도록 하면서도 차량의 발진 선형감을 확보하고, 변속기에 사용되는 클러치의 과열을 방지할 수 있도록 하여, 차량의 내구성 및 주행감을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 발진 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 도 1의 제어방법에 따른 차량의 거동을 시간의 변화에 따라 설명한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량은 전륜은 엔진(1)의 동력으로 구동되고 후륜은 모터(3)의 동력으로 구동될 수 있도록 구성되어 있으며, 전륜은 엔진(1)의 동력을 변속기(5)를 통해 구동륜으로 전달하게 되고, 상기 변속기(5)는 DCT(Dual Clutch Transmission) 또는 AMT(Automated Manual Transmission) 등일 수 있으며, 클러치(CL)를 포함하고 있다.
상기 엔진(1)에는 HSG(Hybrid Starter Generator)가 연결되어 엔진의 시동 및 엔진의 동력을 이용한 발전이 가능하다.
여기서, 상기 엔진, HSG, 클러치, 변속기 및 모터는 하나의 컨트롤러(CR)에 의해 제어가 이루어지고, 상기 컨트롤러는 운전자의 요구를 입력받기 위해 APS(Accelerator Position Sensor) 신호를 입력 받도록 구성되어 있다.
물론, 상기 컨트롤러(CR)는 다수의 개별적인 컨트롤러로 나뉘어져서 구성될 수도 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 하이브리드 차량의 발진 제어방법의 실시예는, 차량의 발진이 시작된 경우, 컨트롤러(CR)는 모터만에 의한 발진이 가능한지 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황인지를 판단하는 엔진필요판단단계(S10)와; 상기 엔진필요판단단계(S10) 수행결과, 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진시동을 개시함과 아울러 구동단의 기어 치합을 개시하며, 모터의 토크를 최대토크를 향해 선형적으로 상승시키는 엔진동력준비단계(S20)와; 상기 엔진동력준비단계에 의해 엔진 동력을 구동륜에 전달할 수 있는 상황이 되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 상승시키면서 클러치토크를 상승시켜서 나머지 발진과정을 완료시키는 발진완성단계(S30)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명은 운전자의 가속페달 조작에 의해 차량의 발진이 개시되면, 상기 엔진필요판단단계(S10)에 의해, 우선적으로 모터만에 의해 차량의 발진이 가능한지 확인하고, 엔진의 동력이 함께 필요한 상황으로 판단되면, 엔진동력준비단계(S20)로 엔진 동력을 준비하면서 일단 차량의 발진을 모터 동력으로 개시하고, 엔진동력의 준비가 완료되면 엔진토크와 클러치토크를 제어하여 엔진 동력을 차량의 발진주행에 추가함으로써 발진과정을 완료시키도록 하는 것이다.
상기 엔진필요판단단계(S10)는 운전자 요구토크가 소정의 기준토크 초과이거나 배터리충전용량(SOC: Storage Of Charge)이 소정의 기준량 미만인 경우, 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황인 것으로 판단한다.
여기서, 상기 운전자 요구토크는 상기 컨트롤러가 입력받는 APS신호에 의해 알 수 있으며, 상기 운전자 요구토크를 비교하는 기준토크는 상기 모터가 발휘할 수 있는 토크 이내의 범위에서, 차량의 설계 컨셉에 따라 신속한 발진이 필요한 차량의 경우라면 상대적으로 더 낮은 값으로 선정되고, 그렇지 않은 차량에서는 상대적으로 높은 값으로 선정될 수 있을 것이다.
또한 상기 배터리충전용량을 비교하는 상기 기준량은, 모터만으로 발진을 수행하기에 충분한지의 여부를 판단할 수 있는 충전량으로 정해질 수 있을 것이다.
물론, 상기 운전자 요구토크가 소정의 기준토크 초과이거나 배터리충전용량이 소정의 기준량 미만이 아닌 경우에는, 상기 모터만에 의해 차량의 발진을 도모하도록 하는 모터단독발진단계(S40)를 수행하며, 이러한 모터만에 의한 발진 중에도 상기 엔진필요판단단계를 반복적으로 수행하여 필요한 경우 즉시 상기 엔진동력준비단계로 전환될 수 있도록 한다.
상기 엔진동력준비단계(S20)에서는 모터 토크를 선형적으로 상승시키면서 모터토크 상승율을 저장한다.
이때, 상기 모터 토크는 최대로 발휘할 수 있는 토크까지 선형적으로 상승시켜서 엔진동력을 전달하게 될 상기 클러치의 발열을 가급적 최소화시킬 수 있도록 한다.
상기 발진완성단계(S30)는 엔진 RPM이 아이들 RPM에 도달하고, 구동단 기어치합이 완료된 경우 상기 엔진 동력을 구동륜에 전달할 수 있는 상황으로 판단한다.
여기서, 상기 구동단은 통상 1단 기어가 될 것이다.
상기 엔진 RPM이 아이들 RPM에 도달하면, 엔진에 연결된 HSG로 발전을 개시하도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 모터의 구동에 필요한 전기를 가급적 많이 확보할 수 있도록 하는 것이다.
상기 발진완성단계(S30)에서 상기 엔진토크는 상기 운전자 요구토크에서 모터토크를 뺀 부족분만큼을 상승시키도록 하여, 운전자의 요구토크가 확보될 수 있도록 한다.
또한, 상기 발진완성단계(S30)에서 상기 클러치토크는 상기 모터토크와 클러치 전달토크의 합산토크가 상기 저장된 모터토크 상승율을 따라 선형적으로 상승되도록 제어한다.
즉, 상기 엔진동력준비단계(S20)에서 모터만을 구동하여 발진이 개시된 이후, 계속되어온 모터 토크의 선형적인 상승율을 그대로 유지하면서, 엔진토크를 추가로 구동륜에 제공할 수 있도록 함으로써, 차량 발진시 가속감에 변화가 발생하지 않고 연속적이고 선형적인 가속감을 확보하여 차량의 주행감을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 엔진
3; 모터
5; 변속기
CR; 컨트롤러
CL; 클러치
S10; 엔진필요판단단계
S20; 엔진동력준비단계
S30; 발진완성단계
S40; 모터단독발진단계

Claims (7)

  1. 차량의 발진이 시작된 경우, 컨트롤러는 모터만에 의한 발진이 가능한지 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황인지를 판단하는 엔진필요판단단계와;
    상기 엔진필요판단단계 수행결과, 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진시동을 개시함과 아울러 구동단의 기어 치합을 개시하며, 모터의 토크를 최대토크를 향해 선형적으로 상승시키는 엔진동력준비단계와;
    상기 엔진동력준비단계에 의해 엔진 동력을 구동륜에 전달할 수 있는 상황이 되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 상승시키면서 클러치토크를 상승시켜서 나머지 발진과정을 완료시키는 발진완성단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진필요판단단계는 운전자 요구토크가 소정의 기준토크 초과이거나 배터리충전용량이 소정의 기준량 미만인 경우, 엔진의 동력이 함께 필요한 발진 상황인 것으로 판단하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진동력준비단계에서는 모터 토크를 선형적으로 상승시키면서 모터토크 상승율을 저장하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 발진완성단계는 엔진 RPM이 아이들 RPM에 도달하고, 구동단 기어치합이 완료된 경우 상기 엔진 동력을 구동륜에 전달할 수 있는 상황으로 판단하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 엔진 RPM이 아이들 RPM에 도달하면, 엔진에 연결된 HSG로 발전을 개시하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 발진완성단계에서 상기 엔진토크는 상기 운전자 요구토크에서 모터토크를 뺀 부족분만큼을 상승시키는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 발진완성단계에서 상기 클러치토크는 상기 모터토크와 클러치 전달토크의 합산토크가 상기 저장된 모터토크 상승율을 따라 선형적으로 증가하도록 상승제어되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 발진 제어방법.

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