KR20200113131A - 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량 - Google Patents

하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량 Download PDF

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오능섭
온형석
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제 시에 발생하는 출력 토크 변화를 일정하게 제어할 수 있는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량에 관한 것으로, 모터 토크를 제어하는 모터 제어부와, 엔진 토크를 제어하는 엔진 제어부와, 차량의 주행 모드에 따라 모터 제어부 및 엔진 제어부를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함하고, 하이브리드 제어부는, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 산출된 출력 토크에 상응하여 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.

Description

하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량 {APPARATUS FOR CONTROLLING OUTPUT TORQUE FOR HYBRID VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING OUTPUT TORQUE THEREOF AND HYBRID VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제 시에 발생하는 출력 토크 변화를 일정하게 제어할 수 있는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량(HEV: Hybrid Electric Vehicle)은, 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차를 말하며, 두 가지 동력원은, 주로 엔진과 전기 모터가 된다.
이러한 하이브리드 차량은, 내연기관만을 구비한 차량에 비해 연비가 우수하고 동력성능이 뛰어날 뿐만 아니라 배기가스 저감에도 유리하기 때문에 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.
하이브리드 차량은, 어떠한 동력계통(Power Train)을 구동하느냐에 따라 두 가지 주행 모드로 동작할 수 있다.
그 중 하나는, 전기 모터만으로 주행하는 전기차(EV) 모드이고, 다른 하나는 전기 모터와 엔진을 함께 가동하여 동력을 얻는 하이브리드 전기차(HEV) 모드이다.
따라서, 하이브리드 차량은, 주행 중 조건에 따라 두 모드 간의 전환을 수행할 수 있다.
하지만, 하이브리드 차량은, 전기차(EV) 모드에서 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 전환하거나 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드에서 전기차(EV) 모드로 전환하기 위해 엔진 클러치를 체결 또는 해제하는 경우, 구동계(엔진, 모터, 변속기)의 관성 변화에 의한 출력 토크 변화로 인하여 울컥거림 현상이 발생할 수 있다.
즉, 차량이 멈췄다 출발하는 가속 상황에서는, 계속 정지하려는 관성 특성에 의해 구동력의 손실로 작용하지만, 차량이 감속하는 상황에서는, 계속 운동을 유지하는 관성 특성에 의해 엔진/모터를 구동하지 않아도 계속 주행하게 된다.
일 예로, 단일 구동원(가솔린/디젤 등)에서는 변속이 없을 경우, 엔진-변속기가 항상 연결되어 있으므로, 가속 및 감속시 구동계의 관성이 일정하므로, 관성 변화가 회전 속도만의 연속 함수 특성을 가질 수 있다.
하지만, 하이브리드 차량은, 회전 속도 이외에 엔진 클러치 체결/해제 시 관성 요소의 변화가 발생하고, 출력 토크의 불연속 특성이 발생함으로써, 차량의 울컥거림(감속감 또는 밀림감)이 발생할 수 있다.
따라서, 향후, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제 시에 발생하는 출력 토크 변화를 일정하게 제어하여 안정적인 제어 강건성을 확보할 수 있는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제 시에 발생하는 관성의 변화를 보상하여 산출한 출력 토크를 토대로 모터 토크 및 엔진 토크를 제어함으로써, 출력 토크를 일정하게 제어하여 안정적인 제어 강건성을 확보할 수 있는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량을 제공하는데 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치는, 모터 토크를 제어하는 모터 제어부와, 엔진 토크를 제어하는 엔진 제어부와, 차량의 주행 모드에 따라 모터 제어부 및 엔진 제어부를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함하고, 하이브리드 제어부는, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 산출된 출력 토크에 상응하여 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법은, 모터 제어부 및 엔진 제어부를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법으로서, 하이브리드 제어부가 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하는 단계와, 하이브리드 제어부가 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하는 단계와, 하이브리드 제어부가 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 단계와, 하이브리드 제어부가 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하는 단계와, 하이브리드 제어부가 산출된 출력 토크에 상응하여 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 상기 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법에서 제공된 과정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량은, 모터와 엔진을 포함하는 하이브리드 동력원과, 하이브리드 동력원의 출력 토크를 제어하는 출력 토크 제어 장치를 포함하고, 출력 토크 제어 장치는, 모터의 토크를 제어하는 모터 제어부와, 엔진의 토크를 제어하는 엔진 제어부와, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 산출된 출력 토크에 상응하여 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량은, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제 시에 발생하는 관성의 변화를 보상하여 산출한 출력 토크를 토대로 모터 토크 및 엔진 토크를 제어함으로써, 출력 토크를 일정하게 제어하여 안정적인 제어 강건성을 확보할 수 있다.
즉, 본 발명은, 하이브리드 차량 주행 중에 요구 토크의 변화가 없는 경우, 엔진 클러치 체결/해제 시에 관성의 변화를 능동 보상함으로써, 변속기 출력 토크의 변화가 없도록 하여 엔진 클러치 체결/해제 전/후의 운전 이질감(감속감 또는 밀림감)을 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 토크 제어 장치를 포함하는 하이브리드 차량을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치을 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 3은 도 2의 하이브리드 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 4는 하이브리드 차량의 구동계의 관성 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제에 따른 출력 토크 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 관성 변화의 반영 유무에 따른 변속기 전달 효율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 관성 변화의 반영 유무에 따른 변속기 출력 토크를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 적용될 수 있는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치 및 그의 출력 토크 제어 방법과 그를 포함하는 하이브리드 차량에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 토크 제어 장치를 포함하는 하이브리드 차량을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 차량은, 모터(320)와 엔진(310)을 포함하는 하이브리드 동력원(200)과, 하이브리드 동력원(200)의 출력 토크를 제어하는 출력 토크 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.
그리고, 하이브리드 차량은, 하이브리드 동력원(200)을 포함하는 파워 트레인(300)을 포함할 수 있다.
여기서, 파워 트레인(300)은, 내연기관 엔진(310)과 변속기(350) 사이에 모터(320)와 엔진 클러치(330)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용할 수 있다.
이러한 하이브리드 차량에서는, 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우, 엔진 클러치(330)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(320)가 구동되고, 모터(320)의 동력이 변속기(350) 및 종감속기(FD: Final Drive, 360)를 거쳐 바퀴가 움직이게 된다(즉, EV 모드).
그리고, 하이브리드 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator, 340)가 동작하여 엔진(310)을 구동할 수 있다.
그에 따라 엔진(310)과 모터(320)의 회전속도가 동일해 지면 비로소 엔진 클러치(330)가 맞물려 엔진(310)과 모터(320)가 함께 차량를 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이).
이어, 하이브리드 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진 클러치(330)가 오픈되고 엔진(310)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이).
이때, 하이브리드 차량은, 휠의 구동력을 이용하여 모터(320)를 통해 배터리를 충전하며 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다.
따라서, 하이브리드 스타트 제너레이터(340)는, 엔진(310)에 시동이 걸릴 때에는 스타트 모터의 역할을 수행하며, 시동이 걸린 후 또는 시동 오프시 엔진(310)의 회전 에너지 회수시에는 발전기로 동작할 수 있다.
그리고, 하이브리드 차량에서, 엔진(310)은, 출력 토크 제어 장치(100)의 엔진 제어기에 의해 엔진 토크가 제어될 수 있고, 하이브리드 스타트 제너레이터(340)와 모터(320)는, 출력 토크 제어 장치(100)의 모터 제어기에 의해 모터 토크가 제어될 수 있으며, 엔진 클러치(330)는, 클러치 제어기에 의해 제어될 수 있다.
또한, 변속기(350)는, 변속기 제어기에 의해 제어될 수 있고, 변속기(350)와 모터(320)에는 듀얼 클러치(370)가 장착될 수 있다.
여기서, 변속기(350)는, 일반적인 다단 자동 변속기(AT)일 수도 있고, 듀얼클러치 변속기(DCT)일 수도 있다.
각 제어기는, 그 상위 제어기로서, 주행 모드 전환 과정 전반을 제어하는 출력 토크 제어 장치(100)의 하이브리드 제어기와 연결되고, 하이브리드 제어기의 제어에 따라 주행 모드 변경, 기어 변속시 엔진 클러치 제어에 필요한 정보, 및/또는 엔진 정지 제어에 필요한 정보를 수신할 수 있거나 제어 신호에 따른 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 출력 토크 제어 장치(100)는, 모터(320)의 토크를 제어하는 모터 제어부와, 엔진(310)의 토크를 제어하는 엔진 제어부와, 차량의 주행 모드에 따라 모터 제어부 및 엔진 제어부를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 출력 토크 제어 장치(100)의 하이브리드 제어부는, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 산출된 출력 토크에 상응하여 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 출력 토크 제어 장치를 포함하는 하이브리드 차량은, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제 시에 발생하는 관성의 변화를 보상하여 산출한 출력 토크를 토대로 모터 토크 및 엔진 토크를 제어함으로써, 출력 토크를 일정하게 제어하여 안정적인 제어 강건성을 확보할 수 있다.
즉, 본 발명은, 하이브리드 차량 주행 중에 요구 토크의 변화가 없는 경우, 엔진 클러치 체결/해제 시에 관성의 변화를 능동 보상함으로써, 변속기 출력 토크의 변화가 없도록 하여 엔진 클러치 체결/해제 전/후의 운전 이질감(감속감 또는 밀림감)을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치을 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 출력 토크 제어 장치(100)는, 모터 토크를 제어하는 모터 제어부(110)와, 엔진 토크를 제어하는 엔진 제어부(120)와, 차량의 주행 모드에 따라 모터 제어부(110) 및 엔진 제어부(120)를 제어하는 하이브리드 제어부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 하이브리드 제어부(130)는, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 산출된 출력 토크에 상응하여 모터 제어부(110) 및 엔진 제어부(120) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
또한, 하이브리드 제어부(130)는, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출할 때, 가속 페달 센서(APS)로부터 가속 페달 위치를 검출하고, 검출된 가속 페달 위치를 토대로 차량 휠에서 요구되는 현재 요구 토크를 산출하며, 산출된 현재 요구 토크를 토대로 변속기 입력 토크를 산출할 수 있다.
그리고, 하이브리드 제어부(130)는, 차량의 현재 주행 모드를 확인하기 이전에, 모터와 엔진에 연결되는 구동축의 각 가속도를 산출할 수 있다.
일 예로, 구동축의 각 가속도는, 모터 회전 속도의 각 가속도와 동일할 수 있다.
또한, 하이브리드 제어부(130)는, 각 가속도 = 모터 속도값/시간인 수식에 의해 각 가속도를 산출할 수 있다.
이어, 하이브리드 제어부(130)는, 차량의 현재 주행 모드를 확인할 때, 엔진 클러치의 체결 또는 해제 동작에 따라 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인할 수 있다.
여기서, 하이브리드 제어부(130)는, 모터와 엔진의 구동축을 분리하도록 엔진 클러치가 해제되면 현재 주행 모드를 전기차(EV) 모드로 확인하고, 모터와 엔진의 구동축을 연결하도록 엔진 클러치가 체결되면 현재 주행 모드를 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인할 수 있다.
다음, 하이브리드 제어부(130)는, 관성 보상 토크를 산출할 때, 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Iev * α, Iev = Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 전기차(EV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출할 수 있다.
여기서, 전기차 모드의 관성 토크 Iev는, Iev
Figure pat00001
(0.2 ~ 0.4) * Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 산출할 수 있다.
이어, 하이브리드 제어부(130)는, 관성 보상 토크를 산출할 때, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Ihev * α, Ihev = IHSG + Ieng + Ieng_clutch + Imot (여기서, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, IHSG는 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)의 관성 토크, Ieng는 엔진의 관성 토크, Ieng_clutch는 엔진 클러치의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 하이브리드 전기차(HEV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출할 수 있다.
그리고, 하이브리드 제어부(130)는, 출력 토크를 산출할 때, 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드이면, 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
여기서, 하이브리드 제어부(130)는, 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출할 때, TQmot = TQTM in demanded + Iev * α(여기서, TQmot는 모터 단독 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
이어, 하이브리드 제어부(130)는, 출력 토크를 산출할 때, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드이면, 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출하고, 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 큰지를 확인하며, 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 크면 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
여기서, 하이브리드 제어부(130)는, 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 크지 않으면 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크를 유지할 수 있다.
그리고, 하이브리드 제어부(130)는, 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출할 때, TQmot = (TQTM in demanded - TQeng) + Ihev * α(여기서, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
또한, 하이브리드 제어부(130)는, 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출할 때, TQeng = (TQTM in demanded - TQmot - I'hev * α) + I"hev * α, Ihev = I'hev + I"hev (여기서, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
다음, 하이브리드 제어부(130)는, 모터 제어부(110) 및 엔진 제어부(120) 중 적어도 어느 하나를 제어할 때, 산출된 출력 토크가 모터 단독 보상용 출력 토크이면 모터 단독 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부(110)로 출력할 수 있다.
경우에 따라, 하이브리드 제어부(130)는, 모터 제어부(110) 및 엔진 제어부(120) 중 적어도 어느 하나를 제어할 때, 산출된 출력 토크가 모터 우선 보상용 출력 토크이면 모터 우선 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부(110)로 출력할 수 있다.
다른 경우로서, 하이브리드 제어부(130)는, 모터 제어부(110) 및 엔진 제어부(120) 중 적어도 어느 하나를 제어할 때, 산출된 출력 토크가 엔진 보조 보상용 출력 토크이면 엔진 보조 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 제1 토크 지령을 모터 제어부(110)로 출력하고 엔진 토크를 제어하는 제2 토크 지령을 엔진 제어부(120)로 출력할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 엔진 클러치 체결/해제 시에 발생하는 관성의 변화를 엔진/모터가 보상하여 출력토크가 일정하도록 제어하는 기술이다.
첫째, 본 발명은, 하이브리드 차량에서 관성 변화가 발생하는 대상을 정의할 수 있다.
여기서, 본 발명은, 동력 발생원인 엔진과 모터를 대상으로 할 수 있는데, 하이브리드 차량은, 전기차(EV) 모드에서의 관성과 하이브리드 전기차(HEV) 모드에서의 관성을 가질 수 있다.
모드에 따른 관성 토크는 하기과 같은 수식으로 표현될 수 있다.
Iev = Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)
Ihev = IHSG + Ieng + Ieng_clutch + Imot (여기서, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, IHSG는 하이브리드 스타트 제너레이터의 관성 토크, Ieng는 엔진의 관성 토크, Ieng_clutch는 엔진 클러치의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)
일반적으로, Iev
Figure pat00002
(0.2 ~ 0.4) * Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)일 수 있다.
둘째, 본 발명은, 관성 보상 토크를 계산할 수 있다.
여기서, 엔진과 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG)는, 벨트로 연결되고, 엔진/엔진클러치/모터는, 하나의 구동축으로 연결될 수 있다.
따라서, 관성 보상 토크는 다음 수식으로 산출될 수 있다.
관성 보상 토크 = Iev * α (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)
여기서, EV/HEV 모드에 상관없이 구동시 모터가 회전하고, 모터가 엔진과 하나의 구동축으로 연결되어 있으므로, 엔진과 모터의 속도는 동일할 수 있다.
따라서, α는, 모터속도 만으로도 계산할 수 있다.
셋째, 본 발명은, 엔진과 모터 중 적어도 어느 하나의 관성 보상 주체를 결정할 수 있다.
일 예로, EV 주행 모드인 경우에는, 항상 모터가 관성 변화를 보상할 수 있다.
그리고, HEV 주행 모드인 경우에는, 모터가 우선적으로 관성 변화를 보상할 수 있다.
하지만, 모터 출력이 관성 보상량을 감당하지 못할 경우에는, 엔진이 보조적으로 관성 변화를 보상할 수 있다.
넷째, 본 발명은, 관성을 보상할 수 있는데, 관성 보상은, 회전 속도가 변동하고 엔진 클러치 체결/해제 시에 적용될 수 있다.
현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드인 경우, 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 단독 보상용 출력 토크는, 하기 수식과 같이 산출할 수 있다.
TQmot = TQTM in demanded + Iev * α(여기서, TQmot는 모터 단독 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)
여기서, 본 발명은, 산출된 모터 단독 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부로 출력할 수 있다.
또한, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드인 경우, 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 우선 보상용 출력 토크는, 하기 수식과 같이 산출할 수 있다.
TQmot = (TQTM in demanded - TQeng) + Ihev * α(여기서, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)
여기서, 본 발명은, 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부로 출력할 수 있다.
또한, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드인 경우, 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 클 때, 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 엔진 보조 보상용 출력 토크는, 하기 수식과 같이 산출할 수 있다.
TQeng = (TQTM in demanded - TQmot - I'hev * α) + I"hev * α, Ihev = I'hev + I"hev (여기서, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)
여기서, 본 발명은, 산출된 엔진 보조 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 제1 토크 지령을 모터 제어부로 출력하고 엔진 토크를 제어하는 제2 토크 지령을 엔진 제어부로 출력할 수 있다.
도 3은 도 2의 하이브리드 제어부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하이브리드 제어부(130)는, 제1 산출부(132), 제2 산출부(134), 주행 모드 판단부(136), 제3 산출부(137), 제4 산출부(138), 그리고 제어부(139)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 산출부(132)는, 가속 페달 센서(APS)로부터 입력되는 가속 페달 위치를 토대로 차량 휠에서 요구되는 현재 요구 토크를 산출할 수 있다.
그리고, 제2 산출부(134)는, 산출된 현재 요구 토크를 토대로 변속기 입력 토크를 산출할 수 있다.
경우에 따라, 제2 산출부(134)는, 모터와 엔진에 연결되는 구동축의 각 가속도를 산출할 수 있다.
일 예로, 구동축의 각 가속도는, 모터 회전 속도의 각 가속도와 동일할 수 있다.
또한, 제2 산출부(134)는, 하기 수식에 의해 각 가속도를 산출할 수 있다.
각 가속도 = 모터 속도값/시간
다음, 주행 모드 판단부(136)는, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인할 수 있다.
여기서, 주행 모드 판단부(136)은, 엔진 클러치의 체결 또는 해제 동작에 따라 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인할 수 있다.
일 예로, 주행 모드 판단부(136)는, 모터와 엔진의 구동축을 분리하도록 엔진 클러치가 해제되면 현재 주행 모드를 전기차(EV) 모드로 확인하고, 모터와 엔진의 구동축을 연결하도록 엔진 클러치가 체결되면 현재 주행 모드를 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인할 수 있다.
이어, 제3 산출부(137)는, 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출할 수 있다.
여기서, 제3 산출부(137)는, 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Iev * α, Iev = Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 전기차(EV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출할 수 있다.
경우에 따라, 제3 산출부(137)는, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Ihev * α, Ihev = IHSG + Ieng + Ieng_clutch + Imot (여기서, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, IHSG는 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)의 관성 토크, Ieng는 엔진의 관성 토크, Ieng_clutch는 엔진 클러치의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 하이브리드 전기차(HEV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출할 수 있다.
그리고, 제4 산출부(138)는, 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출할 수 있다.
여기서, 제4 산출부(138)는, 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드이면, 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 단독 보상용 출력 토크를 하기 수식과 같이 산출할 수 있다.
TQmot = TQTM in demanded + Iev * α(여기서, TQmot는 모터 단독 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)
경우에 따라, 제4 산출부(138)는, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드이면, 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출하고, 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 큰지를 확인하며, 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 크면 엔진 보조 보상용 출력 토크를 하기 수식과 같이 산출할 수 있다.
TQmot = (TQTM in demanded - TQeng) + Ihev * α(여기서, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)
TQeng = (TQTM in demanded - TQmot - I'hev * α) + I"hev * α, Ihev = I'hev + I"hev (여기서, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)
다음, 제어부(139)는, 산출된 출력 토크에 상응하여 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(139)는, 산출된 출력 토크가 모터 단독 보상용 출력 토크이면 모터 단독 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부로 출력할 수 있다.
경우에 따라, 제어부(139)는, 산출된 출력 토크가 모터 우선 보상용 출력 토크이면 모터 우선 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부로 출력할 수 있다.
다른 경우로서, 제어부(139)는, 산출된 출력 토크가 엔진 보조 보상용 출력 토크이면 엔진 보조 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 제1 토크 지령을 모터 제어부로 출력하고 엔진 토크를 제어하는 제2 토크 지령을 엔진 제어부로 출력할 수 있다.
도 4는 하이브리드 차량의 구동계의 관성 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 단일 구동원(가솔린/디젤 등)을 갖는 차량은, 변속이 없을 경우, 엔진-변속기가 항상 연결되어 있으므로, 가속 및 감속시 구동계의 관성이 일정하므로, 관성 변화가 회전 속도만의 연속 함수 특성을 가질 수 있다.
하지만, 하이브리드 차량은, 전기차(EV) 모드에서 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 전환하거나 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드에서 전기차(EV) 모드로 전환하기 위해 엔진 클러치를 체결 또는 해제하는 경우, 구동계(엔진, 모터, 변속기)의 관성 변화에 의한 출력 토크 변화로 인하여 울컥거림 현상이 발생할 수 있다.
일 예로, 전기차(EV) 모드에서 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 전환하는 경우(a)에는, 관성 손실이 증가할 수 있다.
따라서, 운전자 요구 토크가 일정한 조건에서, 엔진 클러치 체결(EV → HEV)시, 휠(wheel) 전달 토크가 감소하여 차량 감속감이 발생할 수 있다.
또한, 하이브리드 전기차(HEV) 모드에서 전기차(EV) 모드로 전환하는 경우(b)에는, 관성 손실이 감소할 수 있다.
따라서, 운전자 요구 토크가 일정한 조건에서, 엔진 클러치 해제(HEV → EV)시, 휠 전달 토크가 증가하여 차량 밀림감이 발생할 수 있다.
이처럼, 기존의 하이브리드 차량은, 회전 속도 이외에 엔진 클러치 체결/해제 시 관성 요소의 변화가 발생하고, 출력 토크의 불연속 특성이 발생함으로써, 차량의 울컥거림(감속감 또는 밀림감)이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 하이브리드 차량 주행 중에 요구 토크의 변화가 없는 경우, 엔진 클러치 체결/해제 시에 관성의 변화를 능동 보상함으로써, 변속기 출력 토크의 변화가 없도록 하여 엔진 클러치 체결/해제 전/후의 운전 이질감(감속감 또는 밀림감)을 방지할 수 있다.
도 5는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제에 따른 출력 토크 변화를 보여주는 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기존의 하이브리드 차량은, 엔진 체결 전/후의 관성 변화에 따라 변속기 출력 토크가 가변될 수 있다.
엔진 클러치가 체결되는 A 시점과 엔진 클러치가 체결되는 B 시점에 지령 토크와 실제 토크와의 차이가 크게 발생함으로써, 운전 이질감이 발생할 수 있지만,
C 시점과 같이, 지령 토크와 실제 토크와의 차이가 작으면 운전 이질감이 발생하지 않을 수 있다.
여기서, 지령 토크와 실제 토크와의 차이는, 전기차(EV) 모드 시의 관성보다 관성이 큰 하이브리드 전기차(HEV) 모드 시에 상대적으로 크게 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명은, 하이브리드 차량 주행 중에 요구 토크의 변화가 없는 경우, 엔진 클러치 체결/해제 시에 관성의 변화를 능동 보상함으로써, 변속기 출력 토크의 변화가 없도록 하여 엔진 클러치 체결/해제 전/후의 운전 이질감(감속감 또는 밀림감)을 방지할 수 있다.
도 6은 관성 변화의 반영 유무에 따른 변속기 전달 효율을 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 차속이 일정한 Steady 조건(관성 변화량 없음)과 차속이 변하는 Transient 조건(관성 변화량 있음) 비교를 통하여 관성 영향을 확인할 수 있다.
여기서, 변속기 입력 에너지는, 하이브리드 전기차 모드인 경우, 엔진 + 모터 - 관성변화인 수식에 의해 산출되고, 전기차 모드인 경우, 모터 관성변화와 동일할 수 있다.
그리고, 변속기 입력 에너지가 동일할 때, 변속기 전달 효율은, 관성 변화량이 없는 Steady 조건에 비해 관성 변화량이 있는 Transient 조건에서, 관성 변화에 의한 손실 발생으로 인하여 변속기 출력 에너지가 감소하여 변속기 전달 효율이 작아질 수 있다.
또한, 전기차 모드보다 하이브리드 전기차 모드의 관성이 크기 때문에, 하이브리드 전기차 모드 주행 시의 전달 효율 차이가 전기차 모드 주행 시의 전달 효율 차이보다 더 클 수 있다.
따라서, 본 발명은, 변속기 입력 토크에 구동계 관성 변화를 반영함으로써, Transient 조건의 전달 효율과 Steady 조건의 전달 효율의 차이가 거의 없거나 또는 서로 동일할 수 있다.
도 7은 관성 변화의 반영 유무에 따른 변속기 출력 토크를 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기존의 하이브리드 차량은, 엔젠 클러치 체결 또는 해제 시에 관성 변화로 인하여 변속기 출력 토그 및 차량 속도가 가변될 수 있지만, 본 발명의 하이브리드 차량은, 엔젠 클러치 체결 또는 해제 시에 발생하는 관성 변화를 능동적으로 보상함으로써, 변속기 출력 토그 및 차량 속도가 일정하게 유지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치는, 모터 제어부 및 엔진 제어부를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 하이브리드 제어부는, 가속 페달 센서(APS)로부터 가속 페달 위치를 검출하고, 검출된 가속 페달 위치를 토대로 차량 휠에서 요구되는 현재 요구 토크를 산출할 수 있다(S10).
이어, 하이브리드 제어부는, 산출된 현재 요구 토크를 토대로 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출할 수 있다(S20).
그리고, 하이브리드 제어부는, 모터와 엔진에 연결되는 구동축의 각 가속도를 산출할 수 있다(S30).
다음, 하이브리드 제어부는, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인할 수 있다(S40).
여기서, 하이브리드 제어부는, 엔진 클러치의 체결 또는 해제 동작에 따라 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인할 수 있다.
일 예로, 하이브리드 제어부는, 모터와 엔진의 구동축을 분리하도록 엔진 클러치가 해제되면 현재 주행 모드를 전기차(EV) 모드로 확인하고, 모터와 엔진의 구동축을 연결하도록 엔진 클러치가 체결되면 현재 주행 모드를 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인할 수 있다.
그리고, 하이브리드 제어부는, 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Iev * α, Iev = Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 전기차(EV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출할 수 있다(S50).
또한, 하이브리드 제어부는, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Ihev * α, Ihev = IHSG + Ieng + Ieng_clutch + Imot (여기서, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, IHSG는 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)의 관성 토크, Ieng는 엔진의 관성 토크, Ieng_clutch는 엔진 클러치의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 하이브리드 전기차(HEV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출할 수 있다(S60).
다음, 하이브리드 제어부는, 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드이면, 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다(S70).
여기서, 하이브리드 제어부는, TQmot = TQTM in demanded + Iev * α(여기서, TQmot는 모터 단독 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
이어, 하이브리드 제어부는, 산출된 출력 토크가 모터 단독 보상용 출력 토크이면 모터 단독 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부로 출력할 수 있다(S120).
한편, 하이브리드 제어부는, 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드이면, 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다(S80).
여기서, 하이브리드 제어부는, TQmot = (TQTM in demanded - TQeng) + Ihev * α(여기서, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
그리고, 하이브리드 제어부는, 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 큰지를 확인할 수 있다(S90).
이어, 하이브리드 제어부는, 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 크면 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다(S100).
여기서, 하이브리드 제어부는, TQeng = (TQTM in demanded - TQmot - I'hev * α) + I"hev * α, Ihev = I'hev + I"hev (여기서, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출할 수 있다.
다음, 하이브리드 제어부는, 산출된 출력 토크가 엔진 보조 보상용 출력 토크이면 엔진 보조 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 제1 토크 지령을 모터 제어부로 출력하고 엔진 토크를 제어하는 제2 토크 지령을 엔진 제어부로 출력할 수 있다(S130).
또한, 하이브리드 제어부는, 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 크지 않으면 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크를 유지할 수 있다(S110).
이어, 하이브리드 제어부는, 모터 우선 보상용 출력 토크에 상응하여 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 모터 제어부로 출력할 수 있다(S140).
또한, 본 발명은, 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법에서 제공된 과정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량은, 모터와 엔진을 포함하는 하이브리드 동력원과, 하이브리드 동력원의 출력 토크를 제어하는 출력 토크 제어 장치를 포함하고, 출력 토크 제어 장치는, 모터의 토크를 제어하는 모터 제어부와, 엔진의 토크를 제어하는 엔진 제어부와, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 산출된 출력 토크에 상응하여 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 체결 및 해제 시에 발생하는 관성의 변화를 보상하여 산출한 출력 토크를 토대로 모터 토크 및 엔진 토크를 제어함으로써, 출력 토크를 일정하게 제어하여 안정적인 제어 강건성을 확보할 수 있다.
즉, 본 발명은, 하이브리드 차량 주행 중에 요구 토크의 변화가 없는 경우, 엔진 클러치 체결/해제 시에 관성의 변화를 능동 보상함으로써, 변속기 출력 토크의 변화가 없도록 하여 엔진 클러치 체결/해제 전/후의 운전 이질감(감속감 또는 밀림감)을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 출력 토크 제어 장치
110: 모터 제어부
120: 엔진 제어부
130: 하이브리드 제어부

Claims (31)

  1. 모터 토크를 제어하는 모터 제어부;
    엔진 토크를 제어하는 엔진 제어부; 그리고,
    차량의 주행 모드에 따라 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함하고,
    상기 하이브리드 제어부는,
    현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 상기 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 상기 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 상기 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 상기 산출된 출력 토크에 상응하여 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출할 때, 가속 페달 센서(APS)로부터 가속 페달 위치를 검출하고, 상기 검출된 가속 페달 위치를 토대로 차량 휠에서 요구되는 현재 요구 토크를 산출하며, 상기 산출된 현재 요구 토크를 토대로 상기 변속기 입력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 차량의 현재 주행 모드를 확인하기 이전에, 모터와 엔진에 연결되는 구동축의 각 가속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 차량의 현재 주행 모드를 확인할 때, 엔진 클러치의 체결 또는 해제 동작에 따라 상기 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 관성 보상 토크를 산출할 때, 상기 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Iev * α, Iev = Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 상기 전기차(EV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 관성 보상 토크를 산출할 때, 상기 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Ihev * α, Ihev = IHSG + Ieng + Ieng_clutch + Imot (여기서, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, IHSG는 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)의 관성 토크, Ieng는 엔진의 관성 토크, Ieng_clutch는 엔진 클러치의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 상기 하이브리드 전기차(HEV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 출력 토크를 산출할 때, 상기 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드이면, 상기 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출할 때, TQmot = TQTM in demanded + Iev * α (여기서, TQmot는 모터 단독 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 출력 토크를 산출할 때, 상기 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드이면, 상기 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출하고, 상기 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 큰지를 확인하며, 상기 모터 우선 보상용 출력 토크가 상기 모터 최대 토크보다 더 크면 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출할 때, TQmot = (TQTM in demanded - TQeng) + Ihev * α (여기서, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 상기 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출할 때, TQeng = (TQTM in demanded - TQmot - I'hev * α) + I"hev * α, Ihev = I'hev + I"hev (여기서, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 상기 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어할 때, 상기 산출된 출력 토크가 모터 단독 보상용 출력 토크이면 상기 모터 단독 보상용 출력 토크에 상응하여 상기 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어할 때, 상기 산출된 출력 토크가 모터 우선 보상용 출력 토크이면 상기 모터 우선 보상용 출력 토크에 상응하여 상기 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어할 때, 상기 산출된 출력 토크가 엔진 보조 보상용 출력 토크이면 상기 엔진 보조 보상용 출력 토크에 상응하여 상기 모터 토크를 제어하는 제1 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하고 상기 엔진 토크를 제어하는 제2 토크 지령을 상기 엔진 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어부는,
    입력되는 가속 페달 위치를 토대로 차량 휠에서 요구되는 현재 요구 토크를 산출하는 제1 산출부;
    상기 산출된 현재 요구 토크를 토대로 변속기 입력 토크를 산출하는 제2 산출부;
    상기 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하는 주행 모드 판단부;
    상기 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 제3 산출부;
    상기 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하는 제4 산출부; 그리고,
    상기 산출된 출력 토크에 상응하여 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치.
  16. 모터 제어부 및 엔진 제어부를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함하는 하이브리드 차량용 출력 토크 제어 장치의 출력 토크 제어 방법에 있어서,
    상기 하이브리드 제어부가, 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하는 단계;
    상기 하이브리드 제어부가, 상기 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하는 단계;
    상기 하이브리드 제어부가, 상기 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 단계;
    상기 하이브리드 제어부가, 상기 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하는 단계; 그리고,
    상기 하이브리드 제어부가, 상기 산출된 출력 토크에 상응하여 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하는 단계는,
    가속 페달 센서(APS)로부터 가속 페달 위치를 검출하는 단계;
    상기 검출된 가속 페달 위치를 토대로 차량 휠에서 요구되는 현재 요구 토크를 산출하는 단계; 그리고,
    상기 산출된 현재 요구 토크를 토대로 상기 변속기 입력 토크를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  18. 제16 항에 있어서, 상기 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하는 단계 이전에,
    모터와 엔진에 연결되는 구동축의 각 가속도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  19. 제16 항에 있어서, 상기 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하는 단계는,
    엔진 클러치의 체결 또는 해제 동작에 따라 상기 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  20. 제16 항에 있어서, 상기 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 단계는,
    상기 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Iev * α, Iev = Imot (여기서, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 상기 전기차(EV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  21. 제16 항에 있어서, 상기 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 단계는,
    상기 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드로 확인되면, 관성 보상 토크 = Ihev * α, Ihev = IHSG + Ieng + Ieng_clutch + Imot (여기서, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도, IHSG는 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)의 관성 토크, Ieng는 엔진의 관성 토크, Ieng_clutch는 엔진 클러치의 관성 토크, Imot는 모터의 관성 토크)인 수식에 의해 상기 하이브리드 전기차(HEV) 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  22. 제16 항에 있어서, 상기 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 단계는,
    상기 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드이면, 상기 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출하는 단계는,
    TQmot = TQTM in demanded + Iev * α (여기서, TQmot는 모터 단독 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, Iev는 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 모터 단독 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  24. 제16 항에 있어서, 상기 확인된 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하는 단계는,
    상기 현재 주행 모드가 하이브리드 전기차(HEV) 모드이면, 상기 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크가 보상된 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출하는 단계;
    상기 산출된 모터 우선 보상용 출력 토크가 모터 최대 토크보다 더 큰지를 확인하는 단계; 그리고,
    상기 모터 우선 보상용 출력 토크가 상기 모터 최대 토크보다 더 크면 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  25. 제24 항에 있어서, 상기 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출하는 단계는,
    TQmot = (TQTM in demanded - TQeng) + Ihev * α (여기서, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 상기 모터 우선 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  26. 제24 항에 있어서, 상기 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출하는 단계는,
    TQeng = (TQTM in demanded - TQmot - I'hev * α) + I"hev * α, Ihev = I'hev + I"hev (여기서, TQeng는 엔진 보조 보상용 출력 토크, TQTM in demanded는 변속기 입력 토크, TQmot는 모터 우선 보상용 출력 토크, Ihev는 하이브리드 전기차 모드의 관성 토크, α는 구동축의 각 가속도)인 수식에 의해 상기 엔진 보조 보상용 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  27. 제16 항에 있어서, 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는,
    상기 산출된 출력 토크가 모터 단독 보상용 출력 토크이면 상기 모터 단독 보상용 출력 토크에 상응하여 상기 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  28. 제16 항에 있어서, 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는,
    상기 산출된 출력 토크가 모터 우선 보상용 출력 토크이면 상기 모터 우선 보상용 출력 토크에 상응하여 상기 모터 토크를 제어하는 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  29. 제16 항에 있어서, 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 단계는,
    상기 산출된 출력 토크가 엔진 보조 보상용 출력 토크이면 상기 엔진 보조 보상용 출력 토크에 상응하여 상기 모터 토크를 제어하는 제1 토크 지령을 상기 모터 제어부로 출력하고 상기 엔진 토크를 제어하는 제2 토크 지령을 상기 엔진 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 출력 토크 제어 방법.
  30. 제16 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  31. 출력 토크 제어 장치를 포함하는 하이브리드 차량에 있어서,
    모터와 엔진을 포함하는 하이브리드 동력원; 그리고,
    상기 하이브리드 동력원의 출력 토크를 제어하는 출력 토크 제어 장치를 포함하고,
    상기 출력 토크 제어 장치는,
    상기 모터의 토크를 제어하는 모터 제어부;
    상기 엔진의 토크를 제어하는 엔진 제어부; 그리고,
    현재 요구 토크에 상응하는 변속기 입력 토크를 산출하고, 상기 차량의 현재 주행 모드가 전기차(EV) 모드 또는 하이브리드 전기차(HEV) 모드인지를 확인하며, 상기 확인된 현재 주행 모드에 상응하는 관성 보상 토크를 산출하고, 상기 산출된 관성 보상 토크와 변속기 입력 토크를 토대로 출력 토크를 산출하며, 상기 산출된 출력 토크에 상응하여 상기 모터 제어부 및 엔진 제어부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 하이브리드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
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