KR20200115781A - 하이브리드 차량의 후진 제어방법 - Google Patents

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이준호
김현진
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 운전자의 후진 조작 시, 컨트롤러가 모터의 정방향 회전속도가 소정의 기준속도 초과이고, 상기 모터의 토크가 소정의 기준토크 초과인지 판단하는 조건판단단계와; 상기 모터의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러가 변속기의 후진구현장치로 후진단을 구현하는 1차후진단계와; 상기 모터의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러가 상기 모터의 토크를 0로 수렴시키는 제로토크제어단계와; 상기 컨트롤러가 상기 모터의 토크가 0로 수렴된 것으로 판단되면, 상기 변속기를 전진단으로 전환하는 전진전환단계와; 상기 컨트롤러가 상기 전진단 전환이 완료되면, 상기 모터를 역방향으로 구동하여 후진단을 구현하는 2차후진단계를 포함하여 구성된다.

Description

하이브리드 차량의 후진 제어방법{REVERSE DRIVING CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 후진 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터만에 의한 차량의 구동이 가능한 하이브리드 차량에서 후진을 구현하는 기술에 관한 것이다.
TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식의 하이브리드 차량은 엔진과 모터 사이에 동력을 단속하는 엔진클러치가 구비되어 있고, 모터는 변속기의 입력축에 연결된 구성이다.
따라서, 엔진클러치를 해제한 상태에서는 모터만에 의해 변속기를 통해 차량의 구동륜으로 구동력을 공급할 수 있다.
한편, 종래 변속기에는 엔진으로부터 입력되는 정방향 회전력을 이용하여 후진단을 구현할 수 있도록 후진구현장치가 별도로 구비되어 있는데, 요구되는 수준의 후진 등판 성능을 확보하기 위해서는 그에 따른 기어비의 확보 및 후진구현장치의 용량이 필요하다.
예컨대, 자동변속기의 경우에는 후진단의 구현이 유성기어장치를 이용하여 이루어지게 되므로, 후진단만 기어비를 높게 형성할 수는 없어서 설계 자유도가 떨어지며, 후진단을 구현하기 위한 클러치나 브레이크의 마찰재 매수 및 유압제어장치의 라인압 등의 사양이 요구 후진 등판 성능에 따라 비교적 높게 설정될 필요가 있다.
한편, 모터는 엔진과 달리 역회전이 가능하여, 변속기에서 상기 후진구현장치를 사용하지 않고도 모터를 역회전시킴에 의해 후진단의 구현이 가능하도록 할 수 있다.
그런데, 상기와 같이 모터만에 의해 차량을 구동할 수 있도록 구성된 하이브리드 차량은 상기 모터의 용량이 비교적 크고, 그에 따라 모터의 회전관성이 상대적으로 커서, 모터의 역회전에 의해 후진단을 구현하도록 하는 경우, 예컨대 전진 주행 중 또는 직후 운전자가 후진으로 변속레인지를 바꾸는 경우에는 응답성이 떨어지게 된다.
특히, 모터의 높은 회전수로 전진 주행을 하다가 후진 변속하는 경우에는, 모터의 회전관성이 커서 모터의 토크를 0로 하는 0토크 제어를 수행 후, 모터의 회전방향을 바꾸어 후진단을 구현하게 되므로, 종래의 일반적인 차량에 비하여 긴 응답시간으로 고객의 불만을 초래할 수 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 1020170022219 A
본 발명은 모터만에 의해서도 차량의 구동이 가능하도록 구성된 하이브리드 차량에서, 변속기의 후진구현장치 사양을 비교적 낮게 구성하면서도 차량의 요구 후진 등판 성능을 충족시킬 수 있으며, 아울러 후진 변속 응답성을 향상시켜서 궁극적으로 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 후진 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 후진 제어방법은,
운전자의 후진 조작 시, 컨트롤러가 모터의 정방향 회전속도가 소정의 기준속도 초과이고, 상기 모터의 토크가 소정의 기준토크 초과인지 판단하는 조건판단단계와;
상기 모터의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러가 변속기의 후진구현장치로 후진단을 구현하는 1차후진단계와;
상기 모터의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러가 상기 모터의 토크를 0로 수렴시키는 제로토크제어단계와;
상기 컨트롤러가 상기 모터의 토크가 0로 수렴된 것으로 판단되면, 상기 변속기를 전진단으로 전환하는 전진전환단계와;
상기 컨트롤러가 상기 전진단 전환이 완료되면, 상기 모터를 역방향으로 구동하여 후진단을 구현하는 2차후진단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 변속기가 유성기어장치들의 상태를 변경시켜 변속을 수행하도록 구성되고, 전진단이 구현되고 있는 상태로부터 후진단 전환을 위해서는 유압이 공급되는 마찰요소들을 변경시키도록 구성된 경우, 상기 1차후진단계에서는 전진단 구현에 사용되던 마찰요소들에 인가하던 유압을 후진단 구현에 사용되는 마찰요소들로 변경하여 인가하도록 할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 1차후진단계와 제로토크제어단계를 동시에 개시하도록 할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 조건판단단계에서 상기 모터의 정방향 회전속도가 상기 기준속도 이하이거나, 상기 모터의 토크가 상기 기준토크 이하이면, 상기 1차후진단계를 수행하지 않고, 상기 모터를 역방향으로 구동하여 후진단을 구현하도록 할 수 있다.
본 발명은 모터만에 의해서도 차량의 구동이 가능하도록 구성된 하이브리드 차량에서, 변속기의 후진구현장치 사양을 비교적 낮게 구성하면서도 차량의 요구 후진 등판 성능을 충족시킬 수 있으며, 아울러 후진 변속 응답성을 향상시켜서 궁극적으로 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 파워트레인을 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 후진 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 후진 제어방법의 실시예를 시간의 경과에 따른 그래프로 설명한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 파워트레인은, 엔진(E)으로부터의 동력을 엔진클러치(EC)를 통해 변속기(TM)로 전달하도록 구성되어 있으며, 상기 엔진클러치(EC)와 변속기(TM) 사이에는 모터(M)가 구비되어 있어서, 상기 엔진클러치(EC)를 해제한 상태에서는 상기 모터(M)만에 의해 차량이 구동될 수 있도록 구성되어 있다.
상기 변속기(TM)는 다양한 변속메커니즘이 사용될 수 있지만, 도 1에서는 종래 자동변속기와 유사하게 다수의 유성기어장치(PG)를 구비하고, 클러치나 브레이크와 같은 다수의 마찰요소(FR)로 상기 유성기어장치(PG)들의 회전요소들의 연결상태 및 회전 가능 상태를 변경시켜서 변속을 수행하도록 구성되어 있다.
한편, 상기 마찰요소(FR)들은 습식다판클러치의 구성을 가지고 있어서, 이를 구동하기 위해서는 유압을 공급해야 하는 바, 상기 유압을 형성하고 제어하여 공급하기 위한 유압제어장치(HP)가 상기 변속기에 함께 구비되어 있다.
참고로, 종래 자동변속기에는 상기와 같은 유압제어장치(HP)로 공급될 유압을 변속기의 입력축에 연동되는 기계식펌프로 형성하도록 구성되어 있는 경우가 일반적인데, 본 발명은 상기 변속기 입력축이 상기 모터에 의해 역방향으로 구동되는 상황이 있으므로, 상기 유압제어장치(HP)로 공급될 유압은 양방향 구동이 가능한 기계식펌프나 전동식펌프 등으로 형성하도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.
참고로, 도 1에서는 상기 모터(M)와 변속기(TM)를 제어하는 컨트롤러(CLR)를 표현하고 있지만, 상기 모터(M)는 별도의 제어장치로 제어하도록 구성할 수도 있을 것이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 하이브리드 차량의 후진 제어방법의 실시예는, 운전자의 후진 조작 시, 컨트롤러(CLR)가 모터(M)의 정방향 회전속도가 소정의 기준속도 초과이고, 상기 모터(M)의 토크가 소정의 기준토크 초과인지 판단하는 조건판단단계(S10)와; 상기 모터(M)의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러(CLR)가 변속기의 후진구현장치로 후진단을 구현하는 1차후진단계(S20)와; 상기 모터(M)의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 모터(M)의 토크를 0로 수렴시키는 제로토크제어단계(S30)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 모터(M)의 토크가 0로 수렴된 것으로 판단되면, 상기 변속기를 전진단으로 전환하는 전진전환단계(S40)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 전진단 전환이 완료되면, 상기 모터(M)를 역방향으로 구동하여 후진단을 구현하는 2차후진단계(S50)를 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명 실시예는 운전자가 변속레버 등으로 후진 조작 시의 모터(M) 상태에 따라, 상기 1차후진단계(S20)와 2차후진단계(S50)의 2단계에 의해 후진단을 구현하도록 한 것이다.
여기서, 상기 모터(M)의 정방향이란, 상기 엔진의 회전 방향과 동일한 방향으로서, 차량의 전진단 구현 시, 상기 모터(M)는 엔진과 마찬가지로 정방향으로 구동되어 동력을 상기 변속기로 공급하도록 되어 있다.
상기 기준속도와 기준토크는, 운전자의 후진 조작 직전까지 차량의 전진단 주행이 이루어져서, 상기 모터(M)의 토크를 0로 수렴시킨 후 모터(M)를 역회전시켜서 후진단을 구현하기에는 모터(M)의 큰 회전관성 등의 영향으로 응답성이 떨어져서 차량의 상품성을 저해할 것으로 판단되는 상황을 알아내기 위한 것으로서, 이와 같은 취지에 따라 다수의 실험 및 해석에 따라 각각 설정한다.
상기 변속기가 도 1에 예시된 바와 같이 유성기어장치(PG)들의 상태를 변경시켜 변속을 수행하도록 구성되고, 전진단이 구현되고 있는 상태로부터 후진단 전환을 위해서는 유압이 공급되는 마찰요소(FR)들을 변경시키도록 구성된 경우, 상기 1차후진단계(S20)에서는 전진단 구현에 사용되던 마찰요소(FR)들에 인가하던 유압을 후진단 구현에 사용되는 마찰요소(FR)들로 변경하여 인가함으로써, 후진단을 구현한다.
상기 컨트롤러(CLR)는 상기 1차후진단계(S20)를 개시함과 동시에 상기 제로토크제어단계(S30)를 개시하는 것이 바람직하다. 즉, 보다 빠른 후진 응답성을 확보하기 위해, 상기와 같이 마찰요소(FR)들의 유압 인가 상태를 변경시켜서 변속기 자체적으로 후진단을 구현하도록 하면서, 동시에 상기 모터(M)의 토크를 0가 되도록 제어하여, 이후의 전진전환단계(S40)와 2차후진단계(S50)의 개시 시점을 가급적 앞당기도록 하는 것이다.
상기와 같이 1차후진단계(S20) 및 제로토크제어단계(S30)가 완료되면, 상기 전진전환단계(S40)를 수행하여, 상기 변속기는 전진단으로 전환하는 바, 바람직하게는 전진 1단 변속단(D1)이 형성되도록 하는 것이 요구 후진 등판 성능 확보에 유리할 것이다.
상기 컨트롤러(CLR)는 상기와 같이 전진전환단계(S40)에 의해 변속기가 전진단을 형성한 상태에서 상기 모터(M)를 역회전시킴으로써, 상기 변속기가 형성하고 있는 전진단의 변속비로 후진단을 구현하여, 차량에서 요구하는 후진 등판 성능을 확보하도록 한다.
상기 1차후진단계(S20)는 상술한 바와 같이 운전자의 후진 요구 시점부터 모터(M)의 토크가 0가 될 때까지의 시간 동안만 차량의 후진단 형성을 담당하게 되므로, 상기 1차후진단계(S20)를 수행하기 위한 후진구현장치는 차량의 요구 후진 등판 성능을 모두 충족시킬 수 있는 수준의 사양이 필요 없어서, 후진 기어비가 상대적으로 낮아도 되며, 라인압 및 마찰요소(FR)들의 마찰재 매수도 일반적인 차량의 변속기 보다 낮게 구성할 수 있도록 하는 장점이 있다.
한편, 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 조건판단단계(S10)에서 상기 모터(M)의 정방향 회전속도가 상기 기준속도 이하이거나, 상기 모터(M)의 토크가 상기 기준토크 이하이면, 상기 1차후진단계(S20)를 수행하지 않고, 바로 상기 모터(M)를 역방향으로 구동하여 후진단을 구현하도록 하여 후진 응답성을 향상시키도록 할 수 있다.
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.
E; 엔진
EC; 엔진클러치
TM; 변속기
M; 모터
PG; 유성기어장치
FR; 마찰요소
HP; 유압제어장치
CLR; 컨트롤러
S10; 조건판단단계
S20; 1차후진단계
S30; 제로토크제어단계
S40; 전진전환단계
S50; 2차후진단계

Claims (4)

  1. 운전자의 후진 조작 시, 컨트롤러가 모터의 정방향 회전속도가 소정의 기준속도 초과이고, 상기 모터의 토크가 소정의 기준토크 초과인지 판단하는 조건판단단계와;
    상기 모터의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러가 변속기의 후진구현장치로 후진단을 구현하는 1차후진단계와;
    상기 모터의 회전속도와 토크가 상기 기준속도 및 기준토크를 각각 초과하는 경우, 상기 컨트롤러가 상기 모터의 토크를 0로 수렴시키는 제로토크제어단계와;
    상기 컨트롤러가 상기 모터의 토크가 0로 수렴된 것으로 판단되면, 상기 변속기를 전진단으로 전환하는 전진전환단계와;
    상기 컨트롤러가 상기 전진단 전환이 완료되면, 상기 모터를 역방향으로 구동하여 후진단을 구현하는 2차후진단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기가 유성기어장치들의 상태를 변경시켜 변속을 수행하도록 구성되고, 전진단이 구현되고 있는 상태로부터 후진단 전환을 위해서는 유압이 공급되는 마찰요소들을 변경시키도록 구성된 경우, 상기 1차후진단계에서는 전진단 구현에 사용되던 마찰요소들에 인가하던 유압을 후진단 구현에 사용되는 마찰요소들로 변경하여 인가하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 1차후진단계와 제로토크제어단계를 동시에 개시하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 조건판단단계에서 상기 모터의 정방향 회전속도가 상기 기준속도 이하이거나, 상기 모터의 토크가 상기 기준토크 이하이면, 상기 1차후진단계를 수행하지 않고, 상기 모터를 역방향으로 구동하여 후진단을 구현하는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후진 제어방법.


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