KR20190046078A

KR20190046078A - 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법

Info

Publication number: KR20190046078A
Application number: KR1020170139206A
Authority: KR
Inventors: 조진국
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-05-07
Also published as: KR102383370B1

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법에 관한 것으로서, HSG가 삭제되고 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서 모터를 이용하여 엔진을 시동할 수 있는 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 TMED 하이브리드 시스템에서 구동모터를 이용하여 엔진을 시동하기 위한 제어 방법에 있어서, 구동모터가 구동하고 있는 상태에서 변속기의 락업 클러치를 해제하는 단계; 엔진 클러치를 접합하기 위한 엔진 클러치 접합 제어를 시작하는 단계; 엔진 클러치 접합 제어 시작 후 엔진 회전수가 상승하는 동안 엔진 클러치 접합 제어에 의해 엔진 회전수 상승 기울기가 제어되는 단계; 엔진 회전수가 상승하는 동안 엔진 회전수 변동으로 인해 발생하는 토크의 보상이 이루어지도록 모터의 토크 출력을 제어하는 단계; 및 연료 분사 제어가 시작되고 엔진으로부터 토크 출력이 이루어지면 상기 락업 클러치를 접합하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법이 개시된다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법{Control method for engine start of hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서 모터(구동모터)를 이용하여 엔진을 시동하기 위한 제어 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)은 서로 다른 두 종류 이상의 구동원을 이용하는 차량을 의미하나, 일반적으로는 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진(Internal Combustion Engine, ICE)과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 모터를 이용하여 구동하는 차량을 의미한다.

하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 종류의 구동원으로 주행하는 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 작동시키느냐에 따라 최적의 토크를 출력할 수 있음은 물론 차량 연비를 극대화할 수 있다.

하이브리드 차량은 엔진과 모터를 사용하여 다양한 구조로 구동계를 구성할 수 있는데, 엔진과 모터를 엔진 클러치를 통해 연결하고 모터의 출력 측에 변속기를 연결한 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입이 알려져 있다.

구성을 상세히 살펴보면, 도 1에 나타낸 바와 같이, TMED 하이브리드 시스템은 차량 주행을 위한 구동원이 되는 엔진(1)과 모터(3), 이 엔진(1)과 모터(3) 사이에 개재되는 엔진 클러치(2), 모터(3)의 출력 측에 연결된 변속기(4), 모터(3)를 구동시키기 위한 인버터(5), 인버터(5)를 통해 모터(3)에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리(6)를 포함한다.

이에 더하여, TMED 하이브리드 시스템은 엔진(1)과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진으로부터 전달되는 회전력으로 발전을 수행하는 모터, 즉 HSG(Hybrid Starter and Generator)(7)를 포함할 수 있다.

HSG(7)는 모터(3)로 작동하거나 발전기로 작동하는데, 벨트와 풀리 등의 동력전달장치를 통해 엔진(1)과는 상시 동력 전달 가능하게 연결되어 있으므로 엔진 속도를 제어하는데 이용되기도 한다.

엔진 클러치(2)는 유압에 의해 접합(close) 또는 해제(open) 작동하여 엔진(1)과 모터(3) 사이를 동력 전달 가능하게 연결하거나 차단한다.

또한, 인버터(5)는 모터 구동을 위해 배터리(7)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터(3,7)에 인가한다.

변속기(4)는 모터(3)의 동력 또는 엔진(1)과 모터(3)의 복합 동력을 변속하여 구동축을 통해 구동휠로 전달하며, 자동변속기(Automatic Transmission, AT) 또는 DCT(Double Clutch Transmission)가 사용될 수 있다.

도 1은 자동변속기를 탑재한 예를 나타낸 것으로, 자동변속기(4)는 토크 컨버터(4a), 그리고 미도시된 클러치 및 브레이크, 유성기어장치, 유압제어장치 등을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 하이브리드 시스템을 탑재한 차량, 즉 HEV나 PHEV(Plug-in HEV) 등의 하이브리드 차량은 모터(구동모터)의 동력만을 이용하는 순수 전기차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드, 또는 엔진의 동력과 모터의 동력을 복합적으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행할 수 있다.

또한, 차량의 제동 시나 관성에 의한 타행 주행(coasting) 시에는 차량의 운동에너지를 모터를 통해 회수하여 배터리(6)를 충전하는 회생 모드가 수행된다.

회생 모드에서는 차량의 운동에너지를 전달받은 모터가 발전기로 작동하여 인버터(5)를 통해 연결된 배터리(6)를 충전한다.

한편, 원가 절감 및 엔진룸 패키지 개선을 위해 TMED 하이브리드 시스템에서 HSG(7)를 삭제하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.

하지만, HSG를 삭제하게 되면 엔진을 시동할 수 있는 기구가 사라지기 때문에, 이를 대체할 수 있는 엔진 시동 기구를 장착하거나, 제어 기술로 엔진 시동을 구현해야 한다.

일부 자동차 회사에서는 HSG 대신 12V 스타터(starter)를 장착하여 엔진 시동을 구현하거나, 엔진 클러치와 DCT 클러치 제어를 통해 엔진 시동을 구현하고 있다.

이 중에서 특정의 TMED 하이브리드 시스템, 보다 상세하게는 공지의 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서는 변속기로 DCT를 사용하여야 한다.

DCT는 변속 속도가 빠른 장점이 있으나, 승차감에서 불리한 단점을 갖고 있으며, 따라서 승차감이 중요시되는 고급 세단 등에서는 DCT의 사용이 제한되고 있다.

이는 고급 세단 등에서 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템을 사용할 수 없다는 의미가 된다.

따라서, DCT를 대신하여 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 적용한 1 모터 2 클러치 시스템의 개발이 필요한 실정이다.

하지만, 해당 시스템은 토크 컨버터의 특성으로 인해 DCT가 장착된 1 모터 2 클러치 시스템의 엔진 시동 제어 기술을 활용하기 어렵다.

이에, 도 1에 나타낸 바와 같이 토크 컨버터(4a)가 장착된 자동변속기(4)를 사용하는 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서 엔진을 시동할 수 있는 제어 기술, 특히 HSG(7)가 삭제된 시스템에서 차량의 운전성에 영향을 미치지 않고 구동모터(3)를 이용하여 엔진(1)을 시동할 수 있는 제어 기술이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창출한 것으로서, HSG가 삭제되고 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서 모터를 이용하여 엔진을 시동할 수 있는 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 TMED 하이브리드 시스템에서 구동모터를 이용하여 엔진을 시동하기 위한 제어 방법에 있어서, 구동모터가 구동하고 있는 상태에서 변속기의 락업 클러치를 해제하는 단계; 엔진 클러치를 접합하기 위한 엔진 클러치 접합 제어를 시작하는 단계; 엔진 클러치 접합 제어 시작 후 엔진 회전수가 상승하는 동안 엔진 클러치 접합 제어에 의해 엔진 회전수 상승 기울기가 제어되는 단계; 엔진 회전수가 상승하는 동안 엔진 회전수 변동으로 인해 발생하는 토크의 보상이 이루어지도록 모터의 토크 출력을 제어하는 단계; 및 연료 분사 제어가 시작되고 엔진으로부터 토크 출력이 이루어지면 상기 락업 클러치를 접합하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 엔진 시동 제어 방법에 의하면, HSG가 삭제되고 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서 운전성에 영향을 주지 않고 모터(구동모터)를 이용하여 엔진을 시동할 수 있게 된다.

도 1은 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 TMED 하이브리드 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 DCT를 채용한 TMED 하이브리드 시스템에서 엔진 시동을 위한 제어 시의 모터 속도(rpm) 및 엔진 속도(rpm)를 나타낸 도면이다.
도 3은 통상의 토크 컨버터 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 엔진 시동을 위한 제어 과정의 타이밍 차트를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 엔진 시동을 위한 제어 과정의 순서도이다.

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

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하의 설명에서 TMED 하이브리드 시스템의 구성에 대해서는 도 1을 참조하여 설명하기로 하며, 다만 본 발명이 적용되는 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템은 토크 컨버터(4a)가 장착된 자동변속기(4)를 사용하는 하이브리드 시스템으로서, 도 1의 구성 중 HSG(7)가 삭제될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 엔진 시동 제어 방법은 HSG(7)가 아닌 구동모터(3)를 이용하여 엔진을 시동할 수 있는 제어 방법이다.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위해, DCT(Double Clutch Transmission)가 장착된 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서 엔진 시동을 위한 제어 방법을 설명하기로 한다.

DCT가 장착된 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서, 우선 DCT 입력축의 클러치에 대한 슬립(slip) 제어를 수행하고, 상기 DCT 입력축의 클러치에 대한 슬립 제어가 수행되는 동안 구동모터(도 1에서 도면부호 3임)의 속도(rpm)를 목표 속도까지 상승시키는 속도 제어를 수행한다.

이와 같이 모터 구동 및 모터에 대한 속도 제어가 수행되는 동안 엔진 클러치(도 1에서 도면부호 2임)를 접합하여 모터(2)의 동력으로 엔진(1)을 시동한다.

이어 엔진 시동 후에는 DCT 입력축의 클러치에 대한 슬립 제어를 종료한다.

위와 같은 제어 수행 중 모터의 목표 속도는 아래의 수식을 바탕으로 결정될 수 있다.

(1)

여기서, I_eng는 엔진 관성 모멘트를, I_mot는 모터 관성 모멘트를 나타내고, I_clutch는 엔진 클러치 관성 모멘트를 나타낸다.

또한, ω_after는 엔진 클러치 접합 후의 엔진 및 모터 회전속도를 나타내고, ω_mot는 엔진 클러치 접합 전의 모터 회전속도를 각각 나타낸다.

위의 수식은 회전체의 운동에너지에 대한 관계식으로서, 엔진 클러치 접합 시점을 기준으로 접합 전 운동에너지가 접합 후 운동에너지와 동일하다는 에너지 보존법칙을 근거로 하고 있다.

도 2는 DCT를 채용한 TMED 하이브리드 시스템에서 엔진 시동을 위한 제어 시의 모터 속도(rpm)와 엔진 속도(rpm)를 나타낸 것으로, 위에서 언급한 제어 과정 동안의 모터 속도와 엔진 속도를 그래프로 나타낸 것이다.

한편, 전술한 DCT 기반의 1 모터 2 클러치 시스템의 엔진 시동 제어 방법을, 토크 컨버터가 장착된 1 모터 2 클러치 시스템에 적용하게 되면(시동 제어 과정에서 구동모터를 이용하여 엔진을 시동함), 토크 컨버터의 특성으로 인해 차량 구동 토크가 변동된다.

좀더 설명하면, 토크 컨버터(4a)는 도 3과 같은 구조로 구성되어 있으며, 임펠러(11), 드라이브 허브(12), 스테이터(13), 터빈 런너(14), 댐퍼 클러치(15), 프런트 커버(16)를 포함한다.

이러한 토크 컨버터(4a)는 임펠러(11)와 스테이터(13), 터빈 런너(14)에 의해 입력축의 속도가 출력축의 속도보다 높으면 입력축의 토크가 증배되어 출력축으로 전달되는 특성을 갖는다.

이러한 특성으로 인해 모터의 회전수(모터 속도)를 상향시키는 제어를 적용하게 되면 모터의 구동 토크가 토크 컨버터에 의해 증배되어 변속기 입력축으로 전달된다.

이는 운전자가 요구하는 구동력보다 큰 구동력이 발생하는 것이므로, 이와 같은 상황은 피해야 하며, 따라서 토크 컨버터로 인한 토크 증배를 제한하면서 엔진을 시동할 수 있는 방법이 필요하다.

이하, 본 발명에 따른 엔진 시동을 위한 제어 방법에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 제어부(미도시)는 EV 모드에서 소정의 HEV 모드 진입 조건을 만족하는지를 판단하고(S11), 상기 조건을 만족하면 HEV 모드로의 전환 요구가 있는 것으로 판단하여 EV 모드에서 HEV 모드로 전환하기 위한 본 발명의 엔진 시동 제어 과정을 시작한다.

이때, 구동모터가 구동하고 있는 상태에서 변속기(4)의 토크 컨버터(4a) 내 또는 변속기 입력단의 락업(lock-up) 클러치가 결합되어 있다면, 이를 해제한다(도 4의 'Lock Up' 상태에서 'Slip' 상태로 전환).

락업 클러치가 결합이 되어 있는 상태에서 엔진 클러치(2)를 접합하여 엔진(1)을 시동하게 되면, 엔진 클러치(2)의 접합 시에 발생하는 토크의 변동 및 진동이 변속기(4)로 전달되어 운전성을 해치게 된다.

이를 방지하기 위해 락업 클러치를 먼저 해제하여 토크 컨버터(4a)가 댐퍼 역할을 할 수 있도록 하고, 이로써 엔진 클러치(2)의 접합 시에 발생하는 진동의 일부가 토크 컨버터(4a)에 의해 흡수될 수 있도록 한다.

이어 제어부는 모터 속도(rpm)를 정해진 기울기로 상승시키면서 후술하는 토크 보상 전까지의 초기 동안에는 모터 토크를 일정하게 유지하며, 엔진 시동을 위해 엔진 클러치(2)를 접합 제어를 시작한다(S14).

이와 같이 엔진 클러치(2)에 대한 접합 제어가 시작되고 나면, 모터의 회전력을 엔진 클러치를 통해 엔진이 전달받게 되면서 엔진의 회전속도, 즉 엔진 속도(엔진 회전수)(rpm)가 상승하게 된다.

이때, 엔진 클러치가 접합 제어되는 상태에 따라서 엔진이 시동되는 속도, 즉 엔진 회전수(엔진 속도)가 상승하는 기울기(= 엔진 회전 가속도)가 결정 및 제어되고, 이러한 엔진 회전수의 상승 기울기는 엔진 시동 제어의 중요한 요소가 된다.

엔진 회전수의 상승 기울기가 엔진이 생성하는 토크를 좌우하고, 이러한 토크가 엔진 클러치의 입력단으로 전달되기 때문이다.

엔진 회전수 변동으로 인해 발생하는 토크는 모터가 보상을 해주어야 하는데, 하지만 엔진 회전수의 상승 기울기가 너무 급하면 엔진 회전수 변동으로 인해 발생하는 토크가 커지게 되고, 이는 모터가 보상할 수 있는 토크의 한계를 넘어설 가능성이 있다.

따라서, 제어부는 모터의 보상이 가능한 토크의 여유 정도를 고려하여 엔진 클러치 접합 제어를 수행하고, 이러한 엔진 클러치 접합 제어를 통해 엔진 회전수의 상승 기울기를 결정한다.

즉, 변속기의 락업 클러치(토크 컨버터의 락업 클러치) 해제 이후 모터의 여유 토크를 확인한 뒤(S13), 엔진 클러치 접합 제어를 수행하고(S14), 이때 엔진 클러치 접합 제어를 통해 엔진 회전수의 상승 기울기가 결정되도록 하며, 이후 엔진 회전수가 상승하는 동안 모터의 여유 토크를 고려하여 모터 토크 보상 제어를 수행한다(S15,S16).

여기서, 제어부는 모터 최대 출력 가능 토크(T_mot _{_max})와 차량 구동을 위한 모터 요구 토크(T_mot _{_demand})로부터 상기 보상을 위해 추가로 출력 가능한 모터 여유 토크를 확인할 수 있다.

이때, 상기 모터 여유 토크는 모터 최대 출력 가능 토크와 차량 구동을 위한 모터 요구 토크의 차이 값으로 계산될 수 있다(하기 식 (2) 참조).

그리고, 상기 모터 여유 토크를 기초로 엔진 클러치 접합 제어를 수행하고, 이때 모터 여유 토크에 상응하는 엔진 회전수 상승 기울기에 따라 엔진 회전수가 제어될 수 있도록 엔진 클러치 접합 제어를 수행한다.

제어부에서 모터의 여유 토크는 아래 식을 기초로 확인할 수 있고, 아래 식으로부터 모터의 여유 토크에 상응하는 엔진 회전수 상승 기울기가 정해질 수 있다.

(2)

여기서, I_eng는 엔진 관성 모멘트를 나타내고, I_clutch는 엔진 측 엔진 클러치 관성 모멘트를 나타내며,

는 엔진 회전수 상승 기울기(= 엔진 회전 가속도)를 나타낸다.

또한, T_mot _{_max}는 모터 최대 출력 가능 토크를, T_mot _{_demand}는 운전자가 요구하는 차량 구동을 위한 모터 요구토크를 각각 나타낸다.

상기 식에서 엔진 관성 모멘트 I_eng, 엔진 측 엔진 클러치 관성 모멘트 I_clutch는 설계 시 결정되는 것으로, 제어부에 미리 입력 및 저장되어 설정되는 기지의 값이다.

또한, 현재 회전속도에서의 모터 최대 출력 가능 토크 값인 T_mot _{_max} 역시 제어부(예를 들어, 모터 제어기(MCU))에서 알고 있는 값이며, 차량 구동을 위한 모터 요구토크인 T_mot _{_demand} 또한 제어부(예를 들어, 하이브리드 제어기(HCU))에서 결정하기 때문에 알고 있는 값이다.

즉, 엔진 회전수 상승 기울기를 제외하고는 제어부에서 모두 알고 있는 기지의 값이기 때문에, 제어부가 상기 알고 있는 기지의 값들로부터 상기 식 (2)를 만족하는 엔진 회전수 상승 기울기를 결정할 수 있다.

이어 제어부는 엔진 회전수가 일정 값에 도달하면(즉 엔진에서 첫 번째로 연료 분사가 이루어지도록 할 실린더 판별이 이루어지면) 연료 분사 가능 상태인지를 확인하고(S17), 연료 분사가 가능한 상태이면 연료 분사(Fuel Injection)를 위한 제어를 수행하는바(S18), 이로써 엔진은 토크를 출력하게 된다.

이때, 제어부는 연료 분사가 시작되면 엔진 클러치로 전달되는 토크, 즉 엔진 클러치 전달토크를 관측 및 추정하여 상기 추정된 전달토크에 상응하는 보상 토크(전달토크의 음의 값에 해당하는 토크)를 출력하도록 모터를 제어하고(S18), 이로써 토크 컨버터의 입력축으로는 모터의 차량 구동 토크만이 전달될 수 있도록 한다.

상기 엔진 클러치 전달토크를 관측 및 추정, 계산하는 방법에 대해서는 다양한 방법이 알려져 있고, 엔진 클러치 전달토크 추정 기술이 공지 기술이므로, 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이어 엔진 속도와 모터 속도의 동기화가 완료되고(S19), 엔진 시동이 완료되어 엔진이 구동용 토크를 출력할 수 있게 되면, 제어부는 토크 컨버터의 락업 클러치의 접합이 가능한 상태인지를 확인하고, 락업 클러치의 접합이 가능한 조건이면 락업 클러치의 접합을 위한 제어를 수행한다(도 4의 'Slip' 상태에서 'Lock Up' 상태로 전환)(S20).

여기서, 토크 컨버터의 락업 클러치의 접합이 가능한 상태인지를 확인하는 것은 당업자 수준에서 알려져 있는 공지의 과정이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 간단히 설명하면, 락업 클러치의 접합 가능 여부를 판단하는 방법의 예로서, 터빈과 임펠러의 속도 차이를 확인하여 그 속도 차이가 일정 값 이하이면 락업 클러치의 접합이 가능한 상태인 것으로 판단할 수 있다.

또는 터빈과 임펠러의 속도비(= 터빈 속도/임펠러 속도)가 일정 값 이상이면 락업 클러치의 접합이 가능한 상태인 것으로 판단할 수 있다.

이와 동시에 제어부는 엔진과 모터의 토크를 블렌딩(Torque Blending)하는 제어를 수행하는데(S21), 통상의 하이브리드 모드 제어를 수행하여 차량이 하이브리드 모드로 주행될 수 있도록 한다.

이와 같이 하여, 상기한 본 발명의 제어 방법에 따르면, 토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 1 모터 2 클러치 TMED 하이브리드 시스템에서 운전성에 영향을 주지 않고 엔진을 시동할 수 있게 된다.

본 발명에서 1 모터 2 클러치 특성상 엔진 시동을 위한 모터의 토크가 필요하여 EV 영역이 축소될 수 있으나 엔진 회전수의 상승 속도를 제어하면 이를 최소화할 수 있다.

또한, 엔진 시동 시 엔진 회전수가 상승하는 구간 중 엔진을 크랭킹하는 구간만 모터가 토크를 양의 방향으로 출력하므로 차량 거동의 응답성을 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 엔진 2: 엔진 클러치
3 : 모터 4 : 변속기
4a : 토크 컨버터 5 : 인버터
6 : 배터리 7 : HSG
11 : 임펠러 12 : 드라이브 허브
13 : 스테이터 14 : 터빈 런너
15 : 댐퍼 클러치 16 : 프론트 커버

Claims

토크 컨버터가 장착된 자동변속기를 사용하는 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 하이브리드 시스템에서 구동모터를 이용하여 엔진을 시동하기 위한 제어 방법에 있어서,
구동모터가 구동하고 있는 상태에서 변속기의 락업 클러치를 해제하는 단계;
엔진 클러치를 접합하기 위한 엔진 클러치 접합 제어를 시작하는 단계;
엔진 클러치 접합 제어 시작 후 엔진 회전수가 상승하는 동안 엔진 클러치 접합 제어에 의해 엔진 회전수 상승 기울기가 제어되는 단계;
엔진 회전수가 상승하는 동안 엔진 회전수 변동으로 인해 발생하는 토크의 보상이 이루어지도록 모터의 토크 출력을 제어하는 단계; 및
연료 분사 제어가 시작되고 엔진으로부터 토크 출력이 이루어지면 상기 락업 클러치를 접합하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 엔진 클러치 접합 제어를 수행하는 동안 모터 속도(rpm)를 정해진 기울기로 상승시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 변속기의 락업 클러치를 해제하는 단계 이후 구동모터 최대 출력 가능 토크와 차량 구동을 위한 구동모터 요구 토크로부터 상기 보상을 위해 추가로 출력 가능한 구동모터 여유 토크를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 구동모터 여유 토크에 상응하는 엔진 회전수 상승 기울기로 엔진 회전수가 제어될 수 있도록 상기 엔진 클러치 접합 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 구동모터 여유 토크는 상기 구동모터 최대 출력 가능 토크와 구동모터 요구 토크의 차이 값으로 계산될 수 있고, 하기 식으로부터 구동모터 여유 토크에 상응하는 엔진 회전수 상승 기울기가 정해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법.
식 :

여기서, I_eng는 엔진 관성 모멘트, I_clutch는 엔진 클러치 관성 모멘트,
는 엔진 회전수 상승 기울기, T_mot _{_max}는 모터 최대 출력 가능 토크, T_mot _{_demand}는 차량 구동을 위한 모터 요구토크임.
청구항 1에 있어서,
상기 연료 분사 제어에 의해 연료 분사가 시작되면, 엔진 클러치 전달토크를 추정하고, 연료 분사 동안 상기 추정된 엔진 클러치 전달토크에 상응하는 보상 토크를 출력하도록 구동모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 연료 분사 제어가 시작된 후, 엔진 속도와 모터 속도의 동기화가 이루어졌는지를 확인하여 동기화가 완료되면, 상기 락업 클러치의 접합을 위한 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동을 위한 제어 방법.