KR20200050027A

KR20200050027A - 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20200050027A
Application number: KR1020180131488A
Authority: KR
Inventors: 오지원; 장영준; 어정수; 정연광; 김성재
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-05-11
Also published as: CN111114523A; KR102529590B1; US11407402B2; US20200130672A1

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 운전자의 운전 입력으로 인해 급격한 구동력 변화가 있더라도 구동계의 비틀림 및 백래시로 인한 NVH 발생이 효과적으로 억제될 수 있으면서 운전자의 운전 입력에 대한 차량의 빠른 반응성 및 응답성이 확보될 수 있는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 엔진 속도 검출부와 모터 속도 검출부, 휠속 검출부에 의해 검출된 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 이전 주기에 생성된 구동토크 지령을 이용하여 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측한 값인 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득하고, 운전 입력 검출부에서 입력된 운전 입력 값과 상기 비틀림 상태 관측 값 정보에 기초하여 구동토크 지령인 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하도록 구성된 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치, 및 그 방법이 개시된다.

Description

하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법{Control apparatus and method for generating drive torque command of hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 운전 입력으로 인해 급격한 구동력 변화가 있더라도 구동계의 비틀림 및 백래시로 인한 NVH 발생이 효과적으로 억제될 수 있으면서 운전자의 운전 입력에 대한 차량의 빠른 반응성 및 응답성이 확보될 수 있는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.

하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)는 엔진과 모터를 구동원으로 이용하여 주행하는 차량으로서, 엔진과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 주행할 수 있다.

도 1은 하이브리드 자동차(HEV)에서 하이브리드 시스템의 구성을 예시한 도면으로, 구동모터(MG1:13)의 출력측에 변속기(14)가 배치된 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식의 파워트레인 구성을 예시하고 있다.

도시된 바와 같이, 하이브리드 시스템은 차량 주행을 위한 구동원으로서 직렬로 배치되는 엔진(11)과 구동모터(13), 엔진(11)과 구동모터(13) 사이에 동력을 연결하거나 차단하도록 배치되는 엔진 클러치(12), 엔진(11) 및 구동모터(13)의 회전동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기(14), 엔진(11)과 동력 전달 가능하게 연결된 스타터-제너레이터(MG2:15)를 포함한다.

이러한 구성에 더하여, 구동모터(13)의 작동 및 제어를 위한 인버터(16)와 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(17), 구동모터(13)에 작동전력을 공급하는 고전압 배터리(18), 배터리 제어 및 관리를 수행하는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)(19)가 구비된다.

이러한 구성에서 엔진 클러치(12)는 결합(close) 또는 분리(open) 작동을 통해 차량을 구동하는 엔진(11)과 구동모터(13) 사이에서 동력을 연결하거나 차단한다.

또한, 차량의 동력원(전력원)이 되는 배터리(18)가 인버터(16)를 통해 구동모터(13)와 스타터-제너레이터(15)에 충, 방전 가능하게 연결되고, 인버터(16)는 구동모터와 스타터-제너레이터의 작동을 위해 배터리(18)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 구동모터(13)와 스타터-제너레이터(15)에 인가한다.

스타터-제너레이터(15)는 시동모터와 발전기의 통합된 기능을 수행하는 장치로서, 구동시 자체 동력을 동력전달기구(예, 벨트 및 풀리)를 통해 엔진(11)에 전달하여 엔진을 시동하거나, 엔진으로부터 회전력을 전달받아 발전을 수행하며, 발전 작동시 생성되는 전기에너지로 배터리(18)를 충전한다.

배터리 제어기(19)는 배터리 전압, 전류, 온도, 충전 상태(State of Charge, SOC)(%) 등의 배터리 상태 정보를 수집하면서 수집된 배터리 상태 정보를 차량 내 타 제어기에 제공하거나 배터리 충, 방전 제어에 이용한다.

한편, 자동차에서 운전자의 가속페달 조작이나 브레이크 페달 조작과 같은 운전 입력에 대한 차량의 반응성을 확보하는 것과 급격한 구동력 변화로 인한 NVH 문제를 저감하는 것은 서로 상충 관계에 있다.

또한, 자동차에서 차량 구동원에 대한 구동토크 지령(구동력 지령), 예를 들어 엔진에 대한 토크 지령과 구동모터에 대한 토크 지령을 생성함에 있어서, 상기한 상충 관계를 해결할 수 있는 최적의 토크 지령을 생성하기 위해 다양한 조건을 인자로 하는 레이트 리미터(rate limiter)나 필터가 사용되고 있다.

그러나 다양한 상황을 고려한 레이트 리미터나 필터를 개발하는데 과다한 공수가 요구되는 문제점이 있다.

최근에는 운전자의 성향에 따른 운전성 맞춤형 제어를 위해 주행 모드나 상황에 따라 이원화 혹은 다양화된 방법으로 구동토크 지령을 생성하는데, 이러한 경우 다양화된 종류의 개수에 따라 개발 공수가 급증하는 어려움이 있다.

본 발명과 관련된 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허 제10-1795285호(2017.11.1.)('특허문헌 1')에는, 엔진측 회전속도를 기반으로 진동성분을 추출하고, 이를 모터측 회전속도와 비교하여 역위상 토크를 모터로 발생시키는 방식으로 엔진-모터 간 진동을 감쇄하는 장치 및 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1의 장치 및 방법에서는 주파수 영역에서 직접 위상을 조정하여 엔진 폭발에 의해 발생하는 진동을 능동적으로 저감한다.

그러나 이러한 방법은 엔진 폭발에 의한 진동에 해당하는 주파수만을 다룰 수 있는 것으로, 폭발에 의한 진동이 아닌, 운전자의 운전 입력에 의해 발생한 NVH 대응 기술은 포함하고 있지 않으며, 따라서 토셔널 댐퍼(torsional damper)의 비틀림 완화 및 구동계 백래시 완화를 위한 제어가 어렵다.

또한, 시간 영역이 아닌 주파수 영역에서만 역위상 제어를 수행하기 때문에 운전자의 운전 입력에 의해 발생한 토셔널 댐퍼의 비틀림을 시간 영역에서 완화시킬 수 없다.

이것이 가능하도록 하려면 실시간 역위상 제어를 수행해야 하는데, 이는 엔진의 토크 추종 능력이 충분하지 않아 어렵다.

상기의 배경 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것을 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여서는 아니 될 것이다.

한국 등록특허 제10-1795285호(2017.2.1.)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 운전자의 운전 입력으로 인해 급격한 구동력 변화가 있더라도 구동계의 비틀림 및 백래시로 인한 NVH 발생을 효과적으로 억제할 수 있으면서 운전자의 운전 입력에 대한 차량의 빠른 반응성 및 응답성을 확보할 수 있는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들이 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 가속페달 조작에 따른 페달 입력 값을 포함하는 운전자의 운전 입력 값을 검출하는 운전 입력 검출부; 엔진 속도를 검출하는 엔진 속도 검출부; 차량 구동원인 모터의 속도를 검출하는 모터 속도 검출부; 차량 휠속을 검출하는 휠속 검출부; 및 상기 엔진 속도 검출부와 모터 속도 검출부, 휠속 검출부에 의해 검출된 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 이전 주기에 생성된 구동토크 지령을 이용하여 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측한 값인 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득하고, 상기 운전 입력 검출부에서 입력된 운전 입력 값과 상기 비틀림 상태 관측 값 정보에 기초하여 구동토크 지령인 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 제어기를 포함하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치를 제공한다.

그리고 본 발명의 다른 양태에 따르면, 운전 입력 검출부에 의해 가속페달 조작에 따른 페달 입력 값을 포함하는 운전자의 운전 입력 값이 검출되는 단계; 엔진 속도 검출부에 의해 엔진 속도가 검출되는 단계; 모터 속도 검출부에 의해 차량 구동원인 모터의 속도가 검출되는 단계; 휠속 검출부에 의해 차량 휠속이 검출되는 단계; 제어기가 상기 엔진 속도 검출부와 모터 속도 검출부, 휠속 검출부에 의해 검출된 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 이전 주기에 생성된 구동토크 지령을 이용하여 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측한 값인 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득하는 단계; 및 상기 제어기가 상기 운전 입력 검출부에서 입력된 운전 입력 값과 상기 비틀림 상태 관측 값 정보에 기초하여 구동토크 지령인 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 단계를 포함하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법에 의하면, 운전자의 운전 입력에 대한 차량의 빠른 반응성 및 응답성을 확보할 수 있고, 운전 입력으로 인해 급격한 구동력 변화가 있더라도 구동계의 비틀림 및 백래시로 인한 NVH 발생이 효과적으로 억제될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 구동계의 비틀림 및 백래시로 인한 NVH 문제를 해결함에 있어서 토크 기울기 제어 및 필터를 이용하던 종래 기술의 문제점, 즉 많은 인자를 고려하여 각 상황별 토크 지령 필터나 기울기를 설정해야 하는 번거로움과 공수 과다의 문제가 해결될 수 있고, 실시간으로 그 순간에 적합한 토크 지령을 생성할 수 있으므로 개발 효율성의 향상도 기대할 수 있다.

특히, 본 발명에 의하면, 토크 변동에 따른 백래시나 구동계 진동의 결과를 토크가 실제로 생성되기 전에 미리 관측하여 구동토크 지령을 생성함으로써 엔진이나 모터가 고유하게 지니고 있는 제어 지연 시간이 존재하더라도 효과적으로 NVH가 억제될 수 있다.

도 1은 일반적인 하이브리드 자동차(HEV)의 시스템 구성을 예시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래의 토크 기울기 제한이 이루어지는 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따라 생성된 구동토크 지령으로 피드백 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 구동토크 지령 생성 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 구동토크 지령 생성 장치에서 비틀림 관측부의 엔진 속도 관측기와 모터 속도 관측기를 도시한 블록도이다.

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.

하이브리드 자동차에서 차량 구동원인 엔진과 구동모터(이하 '모터'라 약칭함) 사이에는 플라이휠(flywheel)과 일체인 토셔널 댐퍼(torsional damper)가 존재하여 엔진 진동을 감쇄하는 역할을 수행한다.

그러나 급작스러운 엔진 토크나 모터 토크의 변화는 댐퍼의 과도한 비틀림 및 그로 인한 구동계의 NVH 문제를 초래하고, 이러한 현상을 방지하고자 레이트 리미터(rate limiter)나 필터 등의 제한수단을 이용하여 엔진 토크 및 모터 토크의 변화율(토크 지령의 변화율)을 제한하고 있다.

즉, 하이브리드 자동차에서 구동계의 비틀림으로 인한 문제점을 해결할 수 있는 최적의 구동토크 지령(구동력 지령)을 생성하는데 다양한 조건을 인자로 하는 레이트 리미터나 필터를 이용하고 있는 것이다.

하지만, 이러한 변화율(즉 기울기) 제한 방법에서는 빠른 응답성을 제공하지 못하기 때문에 운전자가 기대하는 차량 거동과 실제 차량 거동 사이의 차이가 크고, 가감속 이질감이 나타나므로 운전성이 저하되는 문제점이 있다.

도 2 및 도 3은 종래의 토크 기울기 제한이 이루어지는 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3에서 APS(Acceleration Position Sensor)와 BPS(Brake Pedal Sensor)는 각각 가속페달 센서와 브레이크 페달 센서를 의미한다.

토크 기울기 제한을 적용하는 공지의 방법에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 운전자가 가속페달을 급격히 조작하더라도(APS 값 급상승) 레이트 리미터(rate limiter)를 이용하여 엔진 토크 지령이 완만하게 상승하도록 하는 토크 기울기 제어가 수행된다.

그러나 이러한 토크 기울기 제어가 수행되더라도 구동축 등의 비틀림으로 인해 엔진 속도와 모터 속도 사이에 차이가 발생할 수 있다.

또한, 상기와 같은 토크 기울기 제어가 수행되므로 운전자가 가속페달을 밟은 상태와 다르게 엔진 토크 지령은 완만히 상승하도록 생성되고, 결국 완만히 상승하는 토크 지령에 따라 엔진 작동이 제어되므로 가속도(종가속도) 상승의 차량 반응은 더디게 나타난다.

도 3을 참조하면, 제어기(10)가 운전자의 가속페달 조작 및 브레이크 페달 조작과 같은 운전 입력(APS 및 BPS 값)에 응답하여 차량을 제어하는데, 이때 엔진 토크 출력을 제어하기 위한 목표 토크가 결정되면, 제어기(10) 내 레이트 리미터(9)에서 기어단, 보정 전 엔진 토크 지령, 휠속, 모드, 변속 클래스(class)/페이즈(phase), 모터 충/방전 상태 등의 변수에 따라 엔진 토크 지령의 기울기를 제한하는 제어가 수행된다.

만일, 댐퍼의 비틀림이 엔진 속도와 모터 속도의 차이로만 계산된다면, 측정된 비틀림과 그 비틀림을 완화하기 위한 엔진 토크 및 모터 토크가 지령을 추종하기까지 시간 지연이 발생한다.

그로 인해 비틀림 완화 효과가 미미하거나 오히려 위상차로 인해 비틀림이 증가할 수 있고, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 시간 지연을 고려하여 미리 비틀림 양을 예측하는 것이 필요하다.

또한, 외란으로 인한 것을 제외한, 구동계에서의 NVH 문제는 대부분 구동계의 기어 치합 간 공차에 의한 백래시와 구동축의 비틀림 현상으로 인해 나타나며, 이에 백래시로 인한 문제를 해소하기 위한 제어, 즉 백래시 저감 제어 기술이 요구되고 있다.

운전자가 가속페달을 조작하였을 때 토크 지령이 최대한 완만하고 느리게 변화하도록 토크 지령의 기울기를 제어한다면 구동계에서의 백래시와 비틀림으로 인한 NVH 문제는 어느 정도 해소할 수 있다.

그러나 전술한 바와 같이 완만하고 느린 토크 변화는 빠른 응답성을 제공하지 못하기 때문에 운전자가 기대하는 차량 거동과 실제 차량 거동 사이의 차이가 크고, 가감속시 이질감이 생겨 운전성이 저하된다.

도 2를 참조하면, 운전자가 가속페달을 급하게 밟았음에도(APS 값 급상승) 엔진 토크 지령은 완만한 기울기로 상승하고, 이에 가속페달을 밟은 후 시간 지연을 두고 차량 가속도(종가속도)가 상승함을 볼 수 있다.

차량 반응성 확보와 급격한 구동력 변화로 인한 NVH 저감의 상충 관계를 해결하고자, 종래에는 레이트 리미터나 필터 적용을 위해 최적의 토크 기울기 값과 필터 상수를 상황마다 실험적으로 찾는 작업이 요구되었고, 이때 상황별 변수로 기어단, 엔진 토크(토크 지령), 휠속, 모드, 변속 클래스/페이즈, 모터 충/방전 상태 등을 모두 고려해야 했다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 구동계의 비틀림을 기반으로 하여 엔진 토크 지령을 생성하는 방법을 제시하고, 이를 통해 NVH 문제를 해소할 수 있는 최적의 토크 지령을 실시간으로 생성할 수 있도록 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 구동토크 지령 생성 장치 및 방법에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따라 생성된 구동토크 지령으로 피드백 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 구동토크 지령 생성 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 구동토크 지령 생성 장치에서 비틀림 관측부의 엔진 속도 관측기와 모터 속도 관측기를 도시한 블록도이다.

본 발명에 따른 구동토크 지령 생성 장치는, 운전자가 차량에 대한 운전 입력을 수행한 경우 운전 입력 값을 검출하는 운전 입력 검출부(101); 엔진 속도를 검출하는 엔진 속도 검출부(104); 모터 속도를 검출하는 모터 속도 검출부(105); 휠속을 검출하는 휠속 검출부(106); 그리고 상기 엔진 속도 검출부(104)와 모터 속도 검출부(105), 휠속 검출부(106)에 의해 검출되어 입력된 엔진 속도와 모터 속도, 휠속 정보를 이용하여 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측한 값인 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득하고, 상기 운전 입력 검출부(101)에서 입력된 운전 입력 값과 상기 비틀림 상태 관측 값 정보에 기초하여 구동토크 지령을 생성하는 제어기(110)를 포함한다.

여기서, 구동토크 지령은 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 포함한다.

운전 입력 검출부(101)는 운전자의 가속페달 입력 값과 브레이크 페달 입력 값을 검출하는 통상의 가속페달 센서(APS)(102)와 브레이크 페달 센서(BPS)(103)가 될 수 있다.

이때, 운전 입력 값은 가속페달 조작 및 브레이크 페달 조작에 따른 운전자 페달 입력 값, 즉 페달 위치나 페달 조작 변위 등을 나타내는 APS 값 및 BPS 값이 된다.

상기 APS 값과 BPS 값은 각 센서인 APS와 BPS로부터 출력되는 전기 신호(센서 신호)가 나타내는 신호 값(센서 값)을 의미한다.

엔진 속도를 검출하는 엔진 속도 검출부(104)는 통상의 엔진 회전수 센서가 될 수 있고, 모터 속도를 검출하는 모터 속도 검출부(105)와 휠속을 검출하는 휠속 검출부(106)는 통상의 하이브리드 자동차에서 모터에 설치되는 레졸버와 차량 휠에 설치되는 휠속 센서가 될 수 있다.

그리고 상기 제어기(110)는 하이브리드 자동차에 탑재되는 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)가 될 수 있다.

상기 제어기(110)는 운전자 입력 검출부(101)에 의해 검출되는 운전자의 운전 입력 값, 즉 APS 값과 BPS 값을 입력받는 목표 토크 생성부(111)를 포함하고, 상기 목표 토크 생성부(111)는 상기 검출된 운전 입력 값으로부터 엔진 제어와 모터 제어를 위한 목표 토크를 생성하여 출력한다.

여기서, 목표 토크는 목표 엔진 토크와 목표 모터 토크를 포함하는 것으로, 엔진과 모터를 제어함에 있어 각각 목표로 하는 엔진 토크와 모터 토크이며, 운전자의 운전 입력 값에 따라 결정되는 토크 값이다.

이에 더하여, 상기 제어기(110)는 차량에서 수집되는 현재의 차량 상태 정보에 기초하여 토크 기울기를 결정하고 상기 목표 토크 생성부(111)가 생성하여 출력하는 목표 토크로부터 상기 결정된 토크 기울기로 변화하도록 제한한 토크 값인 피드포워드(feedforward) 토크 지령을 생성하여 출력하는 제1 토크 지령 생성부(112)를 더 포함한다.

여기서, 제1 토크 지령 생성부(112)는 토크 기울기 제한 및 제어를 위한 레이트 리미터(rate limiter)(112a)를 포함하는 것으로, 상기 레이트 리미터(112a)에서 차량 상태 정보에 따른 토크 기울기가 결정되면, 상기 목표 토크 생성부(111)로부터 출력된 목표 토크로부터 상기 결정된 토크 기울기에 따라 변화되는 토크 값을 결정하여 피드포워드 토크 지령으로 출력한다.

이때, 제1 토크 지령 생성부(112)는 목표 토크 생성부(111)에서 입력되는 목표 토크, 즉 목표 엔진 토크와 목표 모터 토크를 입력으로 하여 상기 결정된 토크 기울기에 따라 변화되는 엔진 토크 값과 모터 토크 값을 결정하고, 이 엔진 토크 값과 모터 토크 값을 피드포워드 토크 지령으로 출력한다.

따라서, 피드포워드 토크 지령은 목표 엔진 토크에 대해 레이트 리미터(112a)에 의해 기울기 제한이 이루어진 피드포워드 엔진 토크 지령과, 목표 모터 토크에 대해 레이트 리미터(112a)에 의해 기울기 제한이 이루어진 피드포워드 모터 토크 지령을 포함하는 것이 된다.

상기 레이트 리미터(112a)에서 토크 기울기(즉 토크 지령의 기울기)를 결정하기 위한 변수인 차량 상태 정보로는 기어단 및 휠속이 이용될 수 있고, 이들 기어단 및 휠속에 기초하여 토크 기울기가 결정될 수 있다.

본 발명에서 레이트 리미터에 대해서는 토크 기울기를 변수에 따라 어느 정도 제어할 수 있는 것이라면, 토크 기울기를 제한 및 제어하는 방식에 있어 특정한 방식을 이용하는 것으로 한정하지는 않으며, 공지의 레이트 리미터이거나, 본 발명이 적용되는 차량 조건 및 제어기 조건 등을 고려하여 변수 등을 단순화한 변형된 형태의 레이트 리미터가 적용될 수 있다.

그리고 상기 제어기(110)는 엔진 속도 검출부(104)와 모터 속도 검출부(105), 휠속 검출부(106)에 의해 검출된 엔진 속도와 모터 속도, 휠속, 그리고 후술하는 구동토크 지령 생성부(115)에서 이전 주기에 생성된 구동토크 지령을 피드백 입력받아, 상기 검출된 엔진 혹도와 모터 속도, 휠속, 그리고 상기 구동토크 지령으로부터 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측(예측)하여 비틀림 상태 관측 값을 생성 및 출력하는 비틀림 관측부(113)를 더 포함한다.

본 발명에서 상기 비틀림 상태 관측 값은 상기 검출된 엔진 속도와 모터 속도, 휠속, 그리고 구동토크 지령부로부터의 피드백 입력 값인 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령으로부터 구해지는 구동계에서의 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각을 포함한다.

상기 구동계에서의 비틀림 상태 관측 값은 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값과 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값을 포함하고, 이러한 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값과 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값이 각각 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각을 포함한다.

아울러, 상기 제어기(110)는 상태 관측기인 비틀림 관측부(113)에서 출력되는 비틀림 상태 관측 값에 기초하여 차량 구동계의 비틀림을 감소시키기 위한 피드백(feedback) 토크 지령을 생성하여 출력하는 제2 토크 지령 생성부(114)를 더 포함한다.

또한, 상기 제어기(110)는 상기 제1 토크 지령 생성부(112)가 출력하는 피드포워드 토크 지령과 상기 제2 토크 지령 생성부(114)가 출력하는 피드백 토크 지령으로부터 최종의 구동토크 지령을 생성하는 구동토크 지령 생성부(115)를 더 포함한다.

이때, 구동토크 지령 생성부(115)는 피드포워드 토크 지령을 비틀림 감소를 위한 피드백 토크 지령만큼 보정하여 최종의 구동토크 지령을 생성하게 된다.

상기 제2 토크 지령 생성부(114)에서 생성되는 피드백 토크 지령은, 피드포워드 토크 지령과 마찬가지로, 제1 피드백 토크 지령으로서 엔진에 대한 토크 지령인 피드백 엔진 토크 지령과, 제2 피드백 토크 지령으로서 모터에 대한 토크 지령인 피드백 모터 토크 지령을 포함하는 것이 될 수 있다.

상기 피드백 엔진 토크 지령과 피드백 모터 토크 지령은, 댐퍼 및 변속기를 포함하는 구동계의 비틀림을 감소시킬 수 있는 방향의 엔진 토크와 모터 토크를 생성하기 위한 지령으로 결정되는데, 이때 구동토크 지령 생성부(115)는 피드포워드 토크 지령과 피드백 토크 지령을 합산한 값으로 최종의 구동토크 지령을 결정한다.

즉, 구동토크 지령 생성부(115)에서 제1 토크 지령 생성부(112)의 출력인 피드포워드 엔진 토크 지령과 제2 토크 지령 생성부(114)의 출력인 피드백 엔진 토크 지령의 합이 최종의 엔진 토크 지령으로 결정되는 것이다.

또한, 구동토크 지령 생성부(115)에서 제1 토크 지령 생성부(112)의 출력인 피드포워드 모터 토크 지령과 제2 토크 지령 생성부(114)의 출력인 피드백 모터 토크 지령의 합이 최종의 모터 토크 지령으로 결정되는 것이다.

이하, 구동토크 지령 생성 장치의 각 구성 및 생성 과정에 대해 좀더 설명하면, 운전자가 가속페달 또는 브레이크 페달을 조작하는 경우, 운전 입력 검출부(101)에 의해 운전자의 가속페달 조작 또는 브레이크 페달 조작에 따른 운전 입력 값이 검출되고, 운전 입력 검출부(101)에 의해 검출되는 운전 입력 값이 실시간으로 제어기(110)에 입력된다.

한편으로, 차량 주행 동안 엔진 속도 검출부(104)와 모터 속도 검출부(105), 휠속 검출부(106)에서는 각각 엔진 속도와 모터 속도, 휠속이 검출되고, 상기 검출된 엔진 속도와 모터 속도, 휠속이 실시간으로 제어기(110)에 입력된다.

이때, 상기 검출된 운전 입력 값은 제어기(110)의 목표 토크 생성부(111)에 입력되어 목표 토크를 생성하는데 이용되고, 상기 검출된 엔진 속도와 모터 속도, 휠속은 제어기(110)의 비틀림 관측부(113)에 입력되어 구동계(댐퍼, 변속기)에 대한 비틀림 상태 관측 값을 결정 및 생성하는데 이용된다.

본 발명에서 목표 토크 생성부(111)가 운전자의 운전 입력 값에 따라 목표 토크를 생성하는 과정은, 통상의 하이브리드 자동차에서 제어기가 운전자의 운전 입력 값에 따라 모터 토크의 목표 값을 생성하는 공지의 방법과 비교하여 차이가 없다.

이와 같이 목표 토크 생성부(111)에서 목표 토크를 생성하는 방법에 대해서는 공지의 기술 사항이라 할 수 있으므로 본 명세서에서 상세한 설명을 생략하기로 한다.

그리고 제1 토크 지령 생성부(112)는 목표 토크 생성부(111)에서 생성된 목표 토크를 입력으로 하여 전술한 바와 같이 토크 기울기에 따라 정해지는 값으로 피드포워드 토크 지령을 생성한다.

이로써, 제1 토크 지령 생성부(112)에서 생성된 피드포워드 토크 지령이 구동토크 지령 생성부(115)로 전달되고, 구동토크 지령 생성부(112)에서 피드포워드 토크는 최종의 구동토크 지령을 생성하는데 이용된다.

제어기(110)에서 상태 관측기인 비틀림 관측부(113)는 엔진 속도와 모터 속도, 휠속, 그리고 구동토크 지령 생성부(115)에서의 피드백 입력 정보인 이전 주기의 구동토크 지령을 이용하여 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득한다.

이러한 비틀림 관측부(113)는 도 7에 나타낸 바와 같이 엔진 속도를 관측하는 엔진 속도 관측기(113a)와, 모터 속도를 관측하는 모터 속도 관측기(113b)를 포함하여 구성될 수 있다.

이하의 설명에서 엔진 속도 관측기(113a)의 출력 값이면서 엔진 속도 관측 값, 즉 상기 엔진 속도 관측기가 관측하여 출력하는 엔진 속도를 '관측 엔진 속도'라 칭하기로 하고, 모터 속도 관측기(113b)의 출력 값이면서 모터 속도 관측 값, 즉 상기 모터 속도 관측기(113b)가 관측하여 출력하는 모터 속도를 '관측 모터 속도'라 칭하기로 한다.

아울러, 이하의 설명에서는 관측 값과의 구분을 위해 검출 값(측정 값)들, 즉 엔진 속도 검출부(104)가 검출하는 엔진 속도를 '측정 엔진 속도'라 칭하기로 하고, 모터 속도 검출부(105)가 검출하는 모터 속도를 '측정 모터 속도'라 칭하기로 한다.

이와 함께 휠속 검출부(106)가 검출하는 휠속을 '측정 휠속'이라 칭하기로 한다.

상기 비틀림 관측부(113)에서는 구동토크 지령(엔진 토크 지령과 모터 토크 지령)을 기준으로 비틀림 상태를 관측 및 예측하여 비틀림 상태의 양 또는 정도를 나타내는 비틀림 상태 관측 값을 결정하는데, 비틀림 상태를 관측 및 예측하는 과정에서 실시간 검출 값인 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 그리고 구동토크 지령 생성부(115)에서의 피드백 입력 정보인 이전 주기의 구동토크 지령(엔진 토크 지령과 모터 토크 지령)을 입력받아 이용한다.

보다 상세하게는, 엔진 속도 관측기(113a)에서는 현재의 엔진 속도를 관측하기 위하여 이전 주기의 속도 관측 값을 피드백 정보로 이용하며, 이 피드백 정보인 이전 주기의 관측 엔진 속도와 함께, 실제 측정 속도인 측정 엔진 속도, 그리고 구동토크 지령 생성부(115)에서의 피드백 정보인 엔진 토크 지령을 이용하여 모델 방정식을 기반으로 현재의 엔진 속도를 관측한다.

이에 더하여, 엔진 속도 관측기(113a)에서는 현재의 엔진 속도를 관측하기 위하여 측정 모터 속도를 추가로 더 이용할 수 있다.

또한, 엔진 속도 관측기(113a)에서는 출력 토크(관측 댐퍼 토크임)를 관측하며, 엔진 속도 관측기(113a)에서 관측되는 출력 토크는 모터 속도 관측기(113b)에서 댐퍼 전달 토크로 이용될 수 있다.

또한, 상기 엔진 속도 관측기(113a)에서는 후술하는 바와 같이 토션 댐퍼 강성 등의 정보를 이용하여 출력 토크를 관측한다.

이하의 설명에서 엔진 속도 관측기(113a)에서 관측되는 출력 토크는 '관측 출력 토크'라 칭하기로 한다.

마찬가지로, 모터 속도 관측기(113b)에서는 현재의 모터 속도를 관측하기 위하여 이전 주기의 속도 관측 값을 피드백 정보로 이용하며, 이 피드백 정보인 이전 주기의 관측 모터 속도와 함께, 실제 측정 속도인 측정 모터 속도와 측정 휠속, 구동토크 지령 생성부(115)에서의 피드백 정보인 모터 토크 지령, 그리고 댐퍼 전달 토크를 이용하여 모델 방정식을 기반으로 현재의 모터 속도를 관측한다.

상기 모터 속도 관측기(113b)에서 댐퍼 전달 토크로는 엔진 속도 관측기(113a)에서 관측되어 출력되는 관측 출력 토크가 사용될 수 있다.

또한, 모터 속도 관측기(113b)에서도 후술하는 바와 같이 변속기 구동계 강성 등의 정보를 이용하여 출력 토크를 관측한다.

하기 식 (1) 내지 (5)는 비틀림 관측부(113)에서 비틀림 상태를 관측 및 예측하는데 이용되는 수식으로서, 엔진 속도 관측기(113a)와 모터 속도 관측기(113b)에 미리 입력 및 설정되어 각각 엔진 속도와 모터 속도를 관측하는데 이용되는 모델 방정식이다.

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

여기서, 상기 수식에 사용된 기호를 정의하면 아래와 같다.

J_e : 엔진 회전 관성 J_m : 모터 회전 관성

k_d : 토션 댐퍼 강성 k_t : 변속기 구동계 강성

ω_e : 측정 엔진 속도

: 관측 엔진 속도

ω_m : 측정 모터 속도

: 관측 모터 속도

T_e : 엔진 토크 지령

: 관측 댐퍼 토크

T_m : 모터 토크 지령

: 관측 출력 토크

L_d,p, L_t,p : 관측기 피드백 P-게인

L_d,i, L_t,i : 관측기 피드백 I-게인

r : 현재 기어비 α : 휠속 옵셋 보정 변수

ω_w : 측정 휠속 ω_w ^*: 등가 휠속

위에서 엔진 회전 관성(T_e)과 모터 회전 관성(T_m), 토션 댐퍼 강성(k_d), 변속기 구동계 강성(k_t), 관측기 피드백 P-게인(L_d,p,L_t,p)과 I-게인(L_d,i,L_t,i) 등은 각 관측기에 미리 입력 및 저장되는 설정 정보이다.

상기 엔진 속도 관측기(113a)에서는 상기 식 (1) 및 식 (2)를 기반으로 엔진 속도(

)를 관측할 수 있고, 이때 구동토크 지령 생성부(115)에서의 피드백 입력 값인 엔진 토크 지령(T_e), 및 엔진 속도 검출부(104)에 의해 검출된 상기 측정 엔진 속도(ω_e)와 함께, 식 (1)에서와 같이 이전 주기의 관측 엔진 속도(

)를 피드백 정보로 이용함으로써, 현재의 관측 값인 관측 엔진 속도(

)가 실측 값인 측정 엔진 속도(ω_e)로부터 발산하지 않도록 하면서 엔진 속도를 관측하게 된다.

이때, 입력을 실제 엔진 토크 값을 이용하는 것이 아닌, 구동토크 지령 생성부(115)에서의 지령(T_e) 값을 이용하여 엔진 속도(

)를 관측 및 예측할 수 있도록 한다.

여기서, 필요에 따라서는 관측 엔진 속도(엔진 속도 관측치)는 측정 엔진 속도(엔진 속도 측정치)와 측정 모터 속도(모터 속도 측정치)의 차이로 정의할 수도 있다.

또한, 엔진 속도 관측기(113a)에서 출력 토크(관측 댐퍼 토크임)(

)의 관측을 위하여, 식 (2)에서와 같이 측정 엔진 속도(ω_e)와 관측 엔진 속도(

) 사이의 차이가 적분 피드백항으로서 이용되는데, 관측 응답성 향상을 위하여 토션 댐퍼 강성(k_d)을 이용한 모델이 피드포워드항으로서 이용되고, 이때 식 (2) 및 도 7에서 알 수 있듯이 측정 엔진 속도(ω_e)와 함께 측정 모터 속도(ω_m)가 이용될 수 있다.

상기 식 (1)을 참조하면, 엔진 속도 관측기(113a)에서 관측 엔진 속도(

)를 결정하는데 상기 출력 토크, 즉 관측 댐퍼 토크(

)가 이용됨을 알 수 있다.

상기 모터 속도 관측기(113b)에서는 상기 식 (3) 및 식 (4)를 기반으로 모터 속도(

)를 관측할 수 있고, 현재의 모터 속도(

)를 관측하기 위하여, 구동토크 지령 생성부(115)에서의 피드백 입력 값인 모터 토크 지령(T_m)과, 모터 속도 검출부(105)에 의해 검출된 측정 모터 속도(ω_m), 휠속 검출부(106)에 의해 검출된 측정 휠속(ω_w), 그리고 이전 주기의 관측 모터 속도(

)를 피드백 정보로 이용하고, 이와 함께 댐퍼 전달 토크를 입력으로 이용한다.

상기 모터 속도 관측기(113b)에서도 식 (3)에서와 같이 이전 주기의 관측 모터 속도(

)를 피드백 정보로 이용함으로써, 현재의 관측 값인 관측 모터 속도(

)가 실측 값인 측정 모터 속도(ω_m)로부터 발산하지 않도록 하면서 모터 속도를 관측하게 된다.

모터 속도 관측기(113b)에서 댐퍼 전달 토크로는 전술한 바와 같이 엔진 속도 관측기(113a)에서 얻어진 관측 출력 토크(즉 관측 댐퍼 토크)(

)를 이용한다.

또한, 모터 속도 관측기(113b)에서의 입력을 실제 모터 토크 값을 이용하는 것이 아닌, 구동토크 지령 생성부(115)에서의 지령(T_m) 값을 이용하여 모터 속도(

)를 관측 및 예측할 수 있도록 한다.

또한, 모터 속도 관측기(113b)에서 출력 토크(관측 출력 토크,

)의 관측을 위하여, 식 (4)에서와 같이 측정 모터 속도(ω_m)와 관측 모터 속도(

) 사이의 차이가 적분 피드백항으로서 이용되는데, 관측 응답성 향상을 위하여 변속기 구동계 강성(k_t)을 이용한 모델이 피드포워드항으로서 이용되고, 이때 식 (4)에서 알 수 있듯이 측정 모터 속도(ω_m)와 함께 측정 휠속(ω_w)으로부터 구해진 등가 휠속(ω_w ^*)이 이용될 수 있다.

여기서, 등가 휠속(ω_w ^*)은 측정 휠속(ω_w)을 변속기의 현재 기어단에 해당하는 기어비를 이용하여 모터에서의 속도로 환산한 속도(즉 모터에서의 등가 속도)로 정의될 수 있다.

상기 식 (3)을 참조하면, 모터 속도 관측기(113b)에서 관측 모터 속도(

)를 결정하는데 상기 출력 토크, 즉 관측 출력 토크(

)가 이용됨을 알 수 있다.

여기서, 필요에 따라서는 관측 모터 속도(모터 속도 관측치)를 측정 모터 속도(모터 속도 측정치)와 등가 휠속의 차이로 정의할 수도 있다.

상기 식 (5)는 등가 휠속(ω_w ^*)을 계산하기 위한 수식으로서, 측정 휠속(ω_w)으로부터 현재의 기어비(r)와 휠속 옵셋 보정 변수(α)를 이용하여 등가 휠속(ω_w ^*)을 계산할 수 있다.

상기 측정 휠속(ω_w)은 차량의 구동륜을 기준으로 하여 취득된 것이 될 수 있고, 좌측 휠과 우측 휠의 편차 또는 전측 휠과 후측 휠의 편차가 보정된 것이 될 수 있다.

예를 들어, 측정 휠속(ω_w)은 좌측 휠속과 우측 휠속의 평균속도 또는 전측 휠속과 후측 휠속의 평균속도가 될 수 있다.

또한, 제어기(110)의 비틀림 관측부(113)에서 이용되는 휠속은 모터에서의 등가 휠속(ω_w ^*), 즉 좌측 휠과 우측 휠의 편차 또는 전측 휠과 후측 휠의 편차가 보정된 후 모터-휠 간의 기어비(r)를 고려하여 계산되는 모터 관점에서의 휠속이 될 수 있다.

즉, 식 (5)와 같이, 휠속 검출부(106)에 의해 검출된 휠속인 측정 휠속(ω_w)에 모터와 휠 간의 기어비(r)와 휠속 옵셋 보정 변수(α)를 곱하여 등가 휠속(ω_w ^*)이 계산될 수 있고, 이렇게 계산된 등가 휠속(ω_w ^*)이 식 (4)에서 이용될 수 있다.

모터와 휠 간의 기어비(r)는 유단 변속기가 장착된 차량인 경우 변속기의 기어비, 즉 현재 변속단의 기어비를 반영하고 있는 것이므로, 등가 휠속(ω_w ^*)은 변속기의 현재 변속단을 고려하여 변환된 것이면서 모터 속도에 등가적인 휠속이 된다.

상기 휠속 옵셋 보정 변수(α)는 타이어 마모나 교체 등으로 인해 나타나는 실제 기어비의 미세한 변동에 대응하고 기어비의 미세한 변동을 반영하기 위한 보정계수이다.

이러한 휠속 옵셋 보정 변수(α)는 초기값이 1이며, 초기값 1부터 시작하여 시간이 경과함에 따라 관측 모터 속도와 등가 휠속의 차이를 평균하고 이를 적산하여 얻는다.

단, 변속기의 변속 상태가 실 변속 구간인 경우와 같이 변속이 이루어지는 상태이거나 차량의 크립 주행 상태 등 모터-휠 간 슬립 발생시에 얻어지는 차이는 제외한다.

그리고 제어기(110)의 비틀림 관측부(113)는 식 (1) 내지 (5)를 이용하는 연산 과정을 통해 얻어진 관측 속도를 기준으로 구동계(댐퍼와 변속기)의 비틀림 상태를 예측 및 관측하게 된다.

즉, 엔진 속도 관측기(113a)에서 구해진 관측 엔진 속도(

)와, 모터 속도 관측기(113b)에서 구해진 관측 모터 속도(

)와 등가 휠속(ω_w ^*)으로부터 구동계의 비틀림 상태 관측 값을 결정하는 것이다.

이때, 관측 엔진 속도(

)와 관측 모터 속도(

)로부터 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값이 결정되고, 관측 모터 속도(

)와 등가 휠속(ω_w ^*)으로부터 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값이 결정된다.

상기 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값과 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값은 각각 비틀림 각속도(비틀림 속도), 비틀림 각가속도(비틀림 각가속도), 비틀림 각을 포함하는 것으로서, 상기 관측 엔진 속도(

)와 관측 모터 속도(

)의 차이가 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값 중 비틀림 각속도가 된다.

또한, 상기 관측 모터 속도(

)와 등가 휠속(ω_w ^*)의 차이가 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값 중 비틀림 각속도가 된다.

또한, 식 (1) 내지 (4)에서 볼 수 있듯이, 비틀림 각속도뿐 아니라 비틀림 각가속도 또한 관측되고 있으며, 비틀림 각은 관측된 비틀림 각속도를 적분하여 얻을 수 있다.

이와 같이 비틀림 관측부(113)에서 얻어지는 구동계(댐퍼와 변속기)의 비틀림 각속도, 비틀림 각가속도, 비틀림 각은, 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 그리고 구동토크 지령(엔진 토크 지령과 모터 토크 지령)으로부터 구동계의 비틀림 상태를 관측(예측)하여 얻어지는 비틀림 상태 관측 값으로서, 이러한 비틀림 상태 관측 값은 제2 토크 지령 생성부(114)로 입력된다.

제2 토크 지령 생성부(114)에서는 비틀림 상태 관측 값에 기반하여 각 관측 값에 제어 게인을 곱한 것의 합을 피드백 토크 지령으로 설정한다.

즉, 제2 토크 지령 생성부(114)에서는 구동계(댐퍼와 변속기)에 대한 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 기초하여 비틀림 상태에 상응하는 피드백 토크 지령을 생성하는데, 비틀림 가속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 미리 결정된 각각의 제어 게인을 곱한 값을 합산하여 그 합산 값을 피드백 토크 지령으로 생성한다.

이때, 상기 댐퍼에 대한 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 각각 제어 게인을 곱하여 합산한 값이 피드백 엔진 토크 지령으로 결정된다.

또한, 상기 변속기에 대한 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 각각 제어 게인을 곱하여 합산한 값이 피드백 모터 토크 지령으로 결정된다.

이와 같이 제2 토크 지령 생성부(114)에서 결정된 피드백 엔진 토크 지령과 피드백 모터 토크 지령은 구동토크 지령 생성부(115)에 입력되는데, 구동토크 지령 생성부(115)에서는 제1 토크 지령 생성부(112)가 출력하는 피드포워드 토크 지령과 제2 토크 지령 생성부(114)가 출력하는 피드백 토크 지령을 입력받아, 입력된 피드포워드 토크 지령과 피드백 토크 지령으로부터 최종의 모터 토크 지령을 생성한다.

이때, 구동토크 지령 생성부(115)는 피드포워드 엔진 토크 지령과 피드백 엔진 토크 지령을 합한 값으로 엔진 토크 지령을 생성하고, 피드포워드 모터 토크 지령과 피드백 모터 토크 지령을 합한 값으로 모터 토크 지령을 생성한다.

즉, 운전자의 운전 입력 값에 기초하여 결정된 피드포워드 토크 지령과 비틀림 상태 관측 값에 기초하여 결정된 피드백 토크 지령을 합산하여 그 합산한 값을 구동토크 지령(엔진 토크 지령과 모터 토크 지령)으로 결정하는 것이다.

결국, 구동토크 지령 생성부(115)에서 최종 결정된 엔진 토크 지령은 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU)(미도시)로 입력되고, 엔진 제어기에서 엔진의 작동을 제어하는데 이용된다.

또한, 구동토크 지령 생성부(115)에서 최종 결정된 모터 토크 지령은 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(미도시)로 입력되고, 모터 제어기에서 모터의 작동을 제어하는데 이용된다.

위의 설명에서 댐퍼에 대한 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 각각 제어 게인을 곱하여 합산한 값이 피드백 엔진 토크 지령으로 결정되고, 변속기에 대한 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 각각 제어 게인을 곱하여 합산한 값이 피드백 모터 토크 지령으로 결정되는 예를 설명하였다.

이는 댐퍼와 변속기에 대해 관측된 비틀림 값(즉 비틀림 상태 관측 값)이 각각 엔진과 모터에 대한 토크 피드백으로 작용하도록 하는 방법으로서, 기본적으로 댐퍼의 비틀림으로부터 산출된 피드백 제어 입력(즉 제1 피드백 토크 지령)을 엔진 토크를 제한하는 방향으로 적용하고, 변속기의 비틀림으로부터 산출된 피드백 제어 입력(즉 제2 피드백 토크 지령)을 모터 토크를 제한하는 방향으로 적용한 것이다.

다시 정리하면, 상기한 실시예에서는, 상기 구동토크 지령 생성부(115)가, 상기 제1 토크 지령 생성부(112)에서 생성된 피드포워드 엔진 토크 지령을 제1 피드백 토크 지령만큼 보정하여 최종의 엔진 토크 지령으로 생성하고, 상기 제2 토크 지령 생성부(114)에서 생성된 피드포워드 모터 토크 지령을 제2 피드백 토크 지령만큼 보정하여 최종의 모터 토크 지령을 생성한다.

이와 다른 실시예로서, 구동토크 지령 생성부(115)에서 제2 토크 지령 생성부(114)가 출력하는 피드백 토크 지령을 모두 제1 토크 지령 생성부(12)가 생성하여 출력하는 피드포워드 모터 토크에 합산한 값으로 최종의 모터 토크 지령이 계산될 수 있다.

즉, 댐퍼에 대한 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 각각 제어 게인을 곱하여 합산한 피드백 토크 지령과, 변속기에 대한 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 각각 제어 게인을 곱하여 합산한 피드백 토크 지령을 모두 피드포워드 모터 토크에 합산하는 것이다.

이때, 제1 토크 지령 생성부(112)가 생성하여 출력하는 피드포워드 엔진 토크가 구동토크 지령 생성부(115)에서 최종의 엔진 토크 지령으로 결정된다.

그리고, 이러한 실시예에서, 댐퍼의 비틀림 값으로부터 산출된 피드백 제어 입력(피드백 토크 지령)을 모터 토크를 보조하는 방향으로 적용하고, 변속기의 비틀림 값으로부터 산출된 피드백 제어 입력(피드백 토크 지령)을 모터 토크를 제한하는 방향으로 적용할 수 있다.

이는 각각(댐퍼와 변속기)의 관측된 비틀림 값이 모터 토크의 피드백으로만 작용하게 하는 방안이다.

정리하면, 이 실시예에서는 상기 구동토크 지령 생성부(115)가, 상기 제1 토크 지령 생성부(112)에서 생성된 피드포워드 모터 토크 지령을, 제1 피드백 토크 지령과 제2 피드백 토크 지령으로 보정하여, 그 보정한 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하고, 대신 최종의 엔진 토크 지령은 제1 토크 지령 생성부(114)에서 생성된 피드포워드 엔진 토크 지령으로 결정한다.

또 다른 실시예로, 위의 실시예와 마찬가지로 각각의 관측된 비틀림 값이 모터 토크의 피드백으로만 작용하게 하되, 모터 용량의 허용량 내에서만 피드백 토크를 적용하고, 토크 잉여분은 엔진 토크를 제한하는 방향으로 작용하도록 하는 것이 가능하다.

즉, 상기 구동토크 지령 생성부(115)는, 상기 제1 토크 지령 생성부(112)에서 생성된 피드포워드 모터 토크 지령을, 제1 피드백 토크 지령과 제2 피드백 토크 지령으로 보정하여, 그 보정한 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하되, 최종의 모터 토크 지령이 모터 용량의 기 설정된 허용량 이내가 되도록 최종의 모터 토크 지령을 제한하고, 대신 상기 허용량을 초과하는 만큼의 제1 피드백 토크 지령의 잉여분 또는 제2 피드백 토크 지령의 잉여분으로 상기 피드포워드 엔진 토크 지령을 보정하여 보정된 지령 값을 최종의 엔진 토크 지령으로 결정한다.

추가적으로, 엔진에 구동모터 외에 벨트식이나 직결식으로 연결되어있는 다른 모터(예, 스타터-제너레이터, 도 1에서 MG2, 도면부호 '15'임)가 있는 경우에는 모든 상황에서 엔진 토크 지령 피드백에 해당하는 부분, 즉 피드백 엔진 토크 지령은 상기 다른 모터를 제어하기 위한 토크 지령이 될 수 있다.

추가적으로, 엔진에 구동모터 외에 벨트식이나 직결식으로 연결되어있는 다른 모터(예, 스타터-제너레이터, 도 1에서 MG2, 도면부호 '15'임)가 있는 경우에는 모든 상황에서 제1 피드백 토크 지령이나 제2 피드백 토크 지령, 혹은 이들의 조합은 상기 다른 모터를 제어하기 위한 보상 토크 지령이 될 수 있다.

또한, 이러한 보상 토크 지령을 복수의 모터(예, 도 1에서 MG1과 MG2)에 분산시켜 보상 제어를 수행할 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치 및 방법에 의하면, 운전자의 운전 입력(예, 운전자의 가속페달 조작)에 대한 차량의 빠른 반응성 및 응답성을 확보할 수 있고, 운전 입력으로 인해 급격한 구동력 변화가 있더라도 구동계의 비틀림 및 백래시로 인한 NVH 발생이 효과적으로 억제될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 구동계의 비틀림 및 백래시로 인한 NVH 문제를 해결함에 있어서 레이트 리미터나 필터를 이용하던 종래 기술의 문제점, 즉 많은 인자를 고려하여 각 상황별 토크 지령 필터나 기울기를 설정해야 하는 번거로움과 공수 과다의 문제가 해결될 수 있고, 실시간으로 그 순간에 적합한 토크 지령을 생성할 수 있으므로 개발 효율성의 향상도 기대할 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.

101 : 운전 입력 검출부
102 : 가속페달 센서
103 : 브레이크 페달 센서
104 : 모터 속도 검출부
105 : 휠속 검출부
110 : 제어기
111 : 목표 토크 생성부
112 : 제1 토크 지령 생성부
112a : 레이트 리미터
113 : 비틀림 관측부
113a : 엔진 속도 관측기
113b : 모터 속도 관측기
114 : 제2 토크 지령 생성부
115 : 구동토크 지령 생성부

Claims

가속페달 조작에 따른 페달 입력 값을 포함하는 운전자의 운전 입력 값을 검출하는 운전 입력 검출부;
엔진 속도를 검출하는 엔진 속도 검출부;
차량 구동원인 모터의 속도를 검출하는 모터 속도 검출부;
차량 휠속을 검출하는 휠속 검출부; 및
상기 엔진 속도 검출부와 모터 속도 검출부, 휠속 검출부에 의해 검출된 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 이전 주기에 생성된 구동토크 지령을 이용하여 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측한 값인 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득하고, 상기 운전 입력 검출부에서 입력된 운전 입력 값과 상기 비틀림 상태 관측 값 정보에 기초하여 구동토크 지령인 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 제어기를 포함하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 운전자 입력 검출부에서 입력된 운전 입력 값으로부터 엔진과 모터 제어를 위한 목표 엔진 토크와 목표 모터 토크를 생성하는 목표 토크 생성부;
차량 상태 정보에 따라 결정된 토크 기울기를 이용하여 상기 목표 엔진 토크와 목표 모터 토크로부터 피드포워드 엔진 토크 지령과 피드포워드 모터 토크 지령을 생성하는 제1 토크 지령 생성부;
상기 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 그리고 하기 구동토크 지령 생성부에서 생성된 이전 주기의 구동토크 지령으로부터 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측하여 비틀림 상태 관측 값을 생성하는 비틀림 관측부;
상기 비틀림 관측부에서 생성된 비틀림 상태 관측 값에 기초하여 차량 구동계의 비틀림을 감소시키기 위한 피드백 토크 지령을 생성하는 제2 토크 지령 생성부; 및
상기 제1 토크 지령 생성부에서 생성된 피드포워드 엔진 토크 지령 및 피드포워드 모터 토크 지령과 상기 제2 토크 지령 생성부에서 생성된 피드백 토크 지령으로부터 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 구동토크 지령 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 구동토크 지령 생성부는 상기 피드포워드 엔진 토크 지령과 피드포워드 모터 토크 지령을 상기 차량 구동계의 비틀림 감소를 위한 피드백 토크 지령만큼 보정한 값으로 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 비틀림 관측부는,
상기 측정 엔진 속도와 피드백 정보인 이전 주기의 엔진 속도 관측 값인 관측 엔진 속도, 상기 구동토크 지령 생성부에서 생성된 이전 주기의 엔진 토크 지령으로부터 엔진 속도를 관측하는 엔진 속도 관측기; 및
상기 측정 모터 속도와 측정 휠속, 피드백 정보인 이전 주기의 모터 속도 관측 값인 관측 모터 속도, 상기 구동토크 지령 생성부에서 생성된 이전 주기의 모터 토크 지령으로부터 모터 속도를 관측하는 모터 속도 관측기를 포함하고,
상기 비틀림 상태 관측 값은 엔진 속도 관측기에서 관측된 관측 엔진 속도와 모터 속도 관측기에서 관측된 관측 모터 속도로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 차량 구동계에서의 비틀림 상태 관측 값은
엔진과 모터 사이의 댐퍼에 대한 비틀림 상태를 관측한 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값; 및
모터 출력측에 위치되는 변속기에 대한 비틀림 상태를 관측한 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값은 댐퍼에서의 비틀림 각속도, 비틀림 각가속도 및 비틀림 각을 포함하고,
상기 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값은 변속기에서의 비틀림 각속도, 비틀림 각가속도 및 비틀림 각을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 댐퍼에서의 비틀림 각속도는 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도의 차이 값으로 결정되고, 상기 댐퍼에서의 비틀림 각은 상기 댐퍼에서의 비틀림 각속도를 적분하여서 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 비틀림 관측부에서는, 하기 식 (1) 내지 식 (5)를 이용하는 연산 과정을 통해, 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도가 계산되고, 상기 계산된 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도의 차이 값인 상기 댐퍼에서의 비틀림 각속도, 및 상기 댐퍼에서의 비틀림 각가속도가 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
식 (1) :

식 (2) :

식 (3) :

식 (4) :

식 (5) :

여기서, J_e는 엔진 회전 관성, J_m은 모터 회전 관성, k_d는 토션 댐퍼 강성, k_t는 변속기 구동계 강성, ω_e는 측정 엔진 속도,
는 관측 엔진 속도, ω_m은 측정 모터 속도,
는 관측 모터 속도, T_e는 엔진 토크 지령,
는 관측 댐퍼 토크, T_m 은 모터 토크 지령,
는 관측 출력 토크, L_d,p, L_t,p는 관측기 피드백 P-게인, L_d,i, L_t,i는 관측기 피드백 I-게인, r은 변속기의 현재 기어단에 해당하는 기어비, α는 휠속 옵셋 보정 변수, ω_w는 측정 휠속, ω_w ^*는 등가 휠속임.
청구항 6에 있어서,
상기 변속기에서의 비틀림 각속도는 관측 엔진 속도와 등가 휠속의 차이 값으로 결정되고, 상기 변속기에서의 비틀림 각은 상기 변속기에서의 비틀림 각속도를 적분하여서 계산되며, 상기 등가 휠속은 측정 휠속을 변속기의 현재 기어단에 해당하는 기어비를 이용하여 모터에서의 속도로 환산한 속도인 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 비틀림 관측부에서는, 하기 식 (1) 내지 식 (5)를 이용하는 연산 과정을 통해, 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도, 등가 휠속이 계산되고, 상기 계산된 관측 모터 속도와 등가 휠속의 차이 값인 상기 변속기에서의 비틀림 각속도, 및 상기 변속기에서의 비틀림 각가속도가 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
식 (1) :

식 (2) :

식 (3) :

식 (4) :

식 (5) :

여기서, J_e는 엔진 회전 관성, J_m은 모터 회전 관성, k_d는 토션 댐퍼 강성, k_t는 변속기 구동계 강성, ω_e는 측정 엔진 속도,
는 관측 엔진 속도, ω_m은 측정 모터 속도,
는 관측 모터 속도, T_e는 엔진 토크 지령,
는 관측 댐퍼 토크, T_m 은 모터 토크 지령,
는 관측 출력 토크, L_d,p, L_t,p는 관측기 피드백 P-게인, L_d,i, L_t,i는 관측기 피드백 I-게인, r은 변속기의 현재 기어단에 해당하는 기어비, α는 휠속 옵셋 보정 변수, ω_w는 측정 휠속, ω_w ^*는 등가 휠속임.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 토크 지령 생성부는,
상기 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값인 댐퍼에서의 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 미리 정해진 각각의 제어 게인을 곱한 값을 합산하여 그 합산한 값인 제1 피드백 토크 지령을 생성하고,
상기 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값인 변속기에서의 비틀림 각속도, 비틀림 각가속도 및 비틀림 각에 미리 정해진 각각의 제어 게인을 곱한 값을 합산하여 그 합산한 값인 제2 피드백 토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 구동토크 지령 생성부는,
상기 제1 토크 지령 생성부에서 생성된 피드포워드 엔진 토크 지령을 상기 제1 피드백 토크 지령으로 보정하여 보정한 지령 값을 최종의 엔진 토크 지령으로 생성하고,
상기 제2 토크 지령 생성부에서 생성된 피드포워드 모터 토크 지령을 상기 제2 피드백 토크 지령으로 보정하여 보정한 지령 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 구동토크 지령 생성부는,
상기 제1 토크 지령 생성부에서 생성된 피드포워드 모터 토크 지령을, 상기 제1 피드백 토크 지령과 상기 제2 피드백 토크 지령으로 보정한 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하고,
상기 제1 토크 지령 생성부에서 생성된 피드포워드 엔진 토크 지령을 최종의 엔진 토크 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동토크 지령 생성 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 구동토크 지령 생성부는,
상기 제1 토크 지령 생성부에서 생성된 피드포워드 모터 토크 지령을, 상기 제1 피드백 토크 지령과 상기 제2 피드백 토크 지령으로 보정한 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하되,
최종의 모터 토크 지령이 모터 용량의 기 설정된 허용량 이내가 되도록 최종의 모터 토크 지령을 제한하고,
상기 허용량을 초과하는 만큼의 제1 피드백 토크 지령의 잉여분 또는 제2 피드백 토크 지령의 잉여분으로 상기 피드포워드 엔진 토크 지령을 보정하여 보정된 지령 값을 최종의 엔진 토크 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동토크 지령 생성 장치.
운전 입력 검출부에 의해 가속페달 조작에 따른 페달 입력 값을 포함하는 운전자의 운전 입력 값이 검출되는 단계;
엔진 속도 검출부에 의해 엔진 속도가 검출되는 단계;
모터 속도 검출부에 의해 차량 구동원인 모터의 속도가 검출되는 단계;
휠속 검출부에 의해 차량 휠속이 검출되는 단계;
제어기가 상기 엔진 속도 검출부와 모터 속도 검출부, 휠속 검출부에 의해 검출된 측정 엔진 속도와 측정 모터 속도, 측정 휠속, 이전 주기에 생성된 구동토크 지령을 이용하여 차량 구동계의 비틀림 상태를 관측한 값인 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득하는 단계; 및
상기 제어기가 상기 운전 입력 검출부에서 입력된 운전 입력 값과 상기 비틀림 상태 관측 값 정보에 기초하여 구동토크 지령인 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 단계를 포함하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 제어기가 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 단계는,
상기 운전자 입력 검출부에서 입력된 운전 입력 값으로부터 엔진과 모터 제어를 위한 목표 엔진 토크와 목표 모터 토크를 생성하는 단계;
차량 상태 정보에 따라 결정된 토크 기울기를 이용하여 상기 목표 엔진 토크와 목표 모터 토크로부터 피드포워드 엔진 토크 지령과 피드포워드 모터 토크 지령을 생성하는 단계;
상기 비틀림 상태 관측 값에 기초하여 차량 구동계의 비틀림을 감소시키기 위한 피드백 토크 지령을 생성하는 단계;
상기 피드포워드 엔진 토크 지령 및 피드포워드 모터 토크 지령과 상기 피드백 토크 지령으로부터 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동 토크 지령 생성 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 제어기는 상기 피드포워드 엔진 토크 지령과 피드포워드 모터 토크 지령을 상기 차량 구동계의 비틀림 감소를 위한 피드백 토크 지령만큼 보정한 값으로 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 제어기가 비틀림 상태 관측 값 정보를 취득하는 단계는,
상기 엔진 속도 관측기에 의해 측정 엔진 속도와 피드백 정보인 이전 주기의 엔진 속도 관측 값인 관측 엔진 속도, 이전 주기의 엔진 토크 지령으로부터 엔진 속도가 관측되는 단계;
상기 모터 속도 관측기에 의해 측정 모터 속도와 측정 휠속, 피드백 정보인 이전 주기의 모터 속도 관측 값인 관측 모터 속도, 이전 주기의 모터 토크 지령으로부터 모터 속도가 관측되는 단계; 및
상기 엔진 속도 관측기에서 관측된 관측 엔진 속도와 모터 속도 관측기에서 관측된 관측 모터 속도로부터 상기 비틀림 상태 관측 값이 결정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 차량 구동계에서의 비틀림 상태 관측 값은,
엔진과 모터 사이의 댐퍼에 대한 비틀림 상태를 관측한 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값; 및
모터 출력측에 위치되는 변속기에 대한 비틀림 상태를 관측한 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값은 댐퍼에서의 비틀림 각속도, 비틀림 각가속도 및 비틀림 각을 포함하고,
상기 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값은 변속기에서의 비틀림 각속도, 비틀림 각가속도 및 비틀림 각을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 20에 있어서,
상기 댐퍼에서의 비틀림 각속도는 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도의 차이 값으로 결정되고, 상기 댐퍼에서의 비틀림 각은 상기 댐퍼에서의 비틀림 각속도를 적분하여서 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 20에 있어서,
상기 제어기에서, 하기 식 (1) 내지 식 (5)를 이용하는 연산 과정을 통해, 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도가 계산되고, 상기 계산된 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도의 차이 값인 상기 댐퍼에서의 비틀림 각속도, 및 상기 댐퍼에서의 비틀림 각가속도가 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
식 (1) :

식 (2) :

식 (3) :

식 (4) :

식 (5) :

여기서, J_e는 엔진 회전 관성, J_m은 모터 회전 관성, k_d는 토션 댐퍼 강성, k_t는 변속기 구동계 강성, ω_e는 측정 엔진 속도,
는 관측 엔진 속도, ω_m은 측정 모터 속도,
는 관측 모터 속도, T_e는 엔진 토크 지령,
는 관측 댐퍼 토크, T_m 은 모터 토크 지령,
는 관측 출력 토크, L_d,p, L_t,p는 관측기 피드백 P-게인, L_d,i, L_t,i는 관측기 피드백 I-게인, r은 변속기의 현재 기어단에 해당하는 기어비, α는 휠속 옵셋 보정 변수, ω_w는 측정 휠속, ω_w ^*는 등가 휠속임.
청구항 20에 있어서,
상기 변속기에서의 비틀림 각속도는 관측 엔진 속도와 등가 휠속의 차이 값으로 결정되고, 상기 변속기에서의 비틀림 각은 상기 변속기에서의 비틀림 각속도를 적분하여서 계산되며, 상기 등가 휠속은 측정 휠속을 변속기의 현재 기어단에 해당하는 기어비를 이용하여 모터에서의 속도로 환산한 속도인 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 20에 있어서,
상기 엔진 속도 관측기와 모터 속도 관측기에서는, 하기 식 (1) 내지 식 (5)를 이용하는 연산 과정을 통해, 관측 엔진 속도와 관측 모터 속도, 등가 휠속이 계산되고, 상기 계산된 관측 모터 속도와 등가 휠속의 차이 값인 상기 변속기에서의 비틀림 각속도, 및 상기 변속기에서의 비틀림 각가속도가 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
식 (1) :

식 (2) :

식 (3) :

식 (4) :

식 (5) :

여기서, J_e는 엔진 회전 관성, J_m은 모터 회전 관성, k_d는 토션 댐퍼 강성, k_t는 변속기 구동계 강성, ω_e는 측정 엔진 속도,
는 관측 엔진 속도, ω_m은 측정 모터 속도,
는 관측 모터 속도, T_e는 엔진 토크 지령,
는 관측 댐퍼 토크, T_m 은 모터 토크 지령,
는 관측 출력 토크, L_d,p, L_t,p는 관측기 피드백 P-게인, L_d,i, L_t,i는 관측기 피드백 I-게인, r은 변속기의 현재 기어단에 해당하는 기어비, α는 휠속 옵셋 보정 변수, ω_w는 측정 휠속, ω_w ^*는 등가 휠속임.
청구항 20에 있어서,
상기 제어기는,
상기 댐퍼에서의 비틀림 상태 관측 값인 댐퍼에서의 비틀림 각속도와 비틀림 각가속도, 비틀림 각에 미리 정해진 각각의 제어 게인을 곱한 값을 합산하여 그 합산한 값인 제1 피드백 토크 지령을 생성하고,
상기 변속기에서의 비틀림 상태 관측 값인 변속기에서의 비틀림 각속도, 비틀림 각가속도 및 비틀림 각에 미리 정해진 각각의 제어 게인을 곱한 값을 합산하여 그 합산한 값인 제2 피드백 토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 25에 있어서,
상기 제어기는,
상기 피드포워드 엔진 토크 지령을 상기 제1 피드백 토크 지령으로 보정하여 보정한 지령 값을 최종의 엔진 토크 지령으로 생성하고,
상기 피드포워드 모터 토크 지령을 상기 제2 피드백 토크 지령으로 보정하여 보정한 지령 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 25에 있어서,
상기 제어기는,
상기 피드포워드 모터 토크 지령을 상기 제1 피드백 토크 지령과 상기 제2 피드백 토크 지령으로 보정한 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하고,
상기 피드포워드 엔진 토크 지령을 최종의 엔진 토크 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동토크 지령 생성 방법.
청구항 25에 있어서,
상기 제어기는,
상기 피드포워드 모터 토크 지령을 상기 제1 피드백 토크 지령과 상기 제2 피드백 토크 지령으로 보정한 값을 최종의 모터 토크 지령으로 생성하되,
최종의 모터 토크 지령이 모터 용량의 기 설정된 허용량 이내가 되도록 최종의 모터 토크 지령을 제한하고,
상기 허용량을 초과하는 만큼의 제1 피드백 토크 지령의 잉여분 또는 제2 피드백 토크 지령의 잉여분으로 상기 피드포워드 엔진 토크 지령을 보정하여 보정된 지령 값을 최종의 엔진 토크 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 구동토크 지령 생성 방법.