KR20210123495A

KR20210123495A - 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법

Info

Publication number: KR20210123495A
Application number: KR1020200040667A
Authority: KR
Inventors: 이준혁; 정권채; 박성익
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-14
Also published as: US20210309225A1; US11260862B2

Abstract

본 발명은 터레인 모드 상태에서 엔진 클러치의 결합 제어를 엔진의 시간당 회전수 변화율 및 모터의 전기에너지 사용율에 따라 엔진과 모터 동력을 함께 사용하는 발진 결합 제어 방법으로 적용하고, 또한 터레인 모드 상태에서 엔진 클러치의 해제 제어를 엔진의 시간당 회전수 변화율 및 엔진클러치 축 토크에 따라 조기 해제시키는 제어 방법으로 적용함으로써, 엔진 클러치의 결합 제어 및 해제 제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING ENGINE CLUTCH OF VEHICLE}

본 발명은 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오프로드 주행모드인 터레인 모드에서의 엔진 클러치 결합 및 해제 제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 하이브리드 차량, 전기자동차, 수소 연료전지 차량 등은 주행 구동원으로서 전기모터가 탑재되어 있으며, 이러한 차량을 전동화 차량이라 칭한다.

첨부한 도 1은 전동화 차량에 적용되는 파워트레인의 일례를 도시한 동력전달 계통도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전동화 차량의 파워트레인은 엔진(10) 및 모터(20), 엔진(10)과 모터(20) 사이에 배열되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 엔진 클러치(30), 동력을 주행용 휠로 변속하여 출력하는 변속기(40), 엔진(10)의 크랭크 풀리와 연결되어 엔진 시동 및 발전을 하는 시동발전기(50, HSG: Hybrid Starter Generator), 모터(20) 및 시동발전기(50)의 구동 제어를 위한 인버터(60), 인버터(60)를 통해 모터(20)와 시동발전기(50)에 충전 및 방전 가능하게 연결되는 배터리(70) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 전동화 차량의 주행 모드는 모터 토크만을 이용하는 EV 모드(electric vehicle mode)와, 엔진의 토크를 주 토크로 하면서 모터의 토크를 보조 토크로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode)와, 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생 제동 모드(regenerative braking mode) 등을 포함한다.

상기 전동화 차량이 위와 같은 주행 모드에 의하여 온로드를 주행하는 중, 눈길, 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드가 나타나면, 오프로드에서의 미끄러짐 현상 등을 효과적으로 제어하기 위하여 오프로드용 터레인(TERRAIN) 모드가 사용될 수 있다.

이를 위해, 운전자가 드라이브 모드 선택 스위치를 조작하여 터레인 모드를 선택하고, 연이어 터레인 모드 중 지면 조건에 따라 스노우(SNOW) 모드, 머드(MUD) 모드, 샌드(SAND) 모드 중 하나를 선택하게 된다.

따라서, 상기 터레인 모드를 선택하게 되면, 지면 조건에 따라 각 바퀴의 미끄러짐 여부를 검출하고, 미끄러지지 않는 바퀴쪽으로 구동력을 적절히 분배하는 등의 제어가 이루어짐으로써, 안전한 험로 주행이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 엔진 클러치의 결합을 위한 제어 방법은 동기화(Synchronizing) 결합 제어 방법과 발진(Launch) 결합 제어 방법이 있다.

상기 동기화 결합 제어 방법은 예를 들어, 차량이 모터 구동에 따른 EV 모드로 발진한 후, 가속을 위해 모터 외에 엔진 구동력을 함께 사용하는 HEV 모드로의 전환하고자, 엔진과 모터의 회전수를 동기화시킨 후, 엔진 클러치를 결합시키는 방법을 말한다.

상기 발진 결합 제어 방법은 EV 모드만으로 차량의 발진 가속감 확보가 어려운 경우 사용하는 방법으로서, 엔진 클러치의 슬립 제어를 통하여 엔진 토크가 모터쪽으로 전달되는 상태에서 엔진 구동에 따른 시동발전기의 충전 동작으로 배터리 충전이 이루어지는 동시에 배터리로부터 모터로 파워 어시스트가 이루어지도록 함으로써, 결국 차량이 HEV 모드로 발진하여 발진 가속성능을 향상시킬 수 있도록 한 방식을 말한다.

반면, 상기 엔진 클러치의 해제를 위한 제어는 차량의 주행부하와 무관하게 일정한 시퀀스로 이루어진다.

즉, 운전자의 가속의지인 운전자 요구토크가 일정 수준 미만으로 감소하고, 배터리 충전량(SOC, State of Charge)이 일정 수준 이상이면, 엔진 토크를 하향 조절하는 단계와, 엔진 클러치의 축 토크가 기준치 미만이면 엔진 클러치에 결합을 위해 공급된 유압을 해제하는 단계를 통하여, 엔진 클러치의 결합 해제가 이루어지게 된다.

그러나, 상기 전동화 차량의 터레인 모드 주행 중 엔진 클러치의 결합 제어 및 해제 제어가 이루어질 때, 다음과 같은 문제점이 발생될 수 있다.

첫째, 상기 터레인 모드가 주로 활용되는 머드(MUD) 및 샌드(SAND) 지면은 일반 노면 대비 주행 부하가 매우 크기 때문에 모터 구동에 따른 전기에너지 사용량이 증가하여 배터리 충전 상태를 일정 수준 이상으로 유지시키기 어렵고, 매우 큰 주행 부하로 인하여 엔진 클러치의 결합을 위하여 엔진과 모터의 회전수를 동기화시키는데 어려움이 있다.

둘째, 엔진 클러치의 해제 제어의 경우, 매우 큰 주행 부하로 인하여 HEV 모드 상태에서의 엔진 회전수가 빠르게 감소하는 현상이 발생되고, 더욱이 엔진클러치가 해제되기 전에 엔진 회전수가 거의 제로(0)에 가까워지면 운전자가 엔진 스톨(STALL) 상태로 오인지하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 터레인 모드 상태에서 엔진 클러치의 결합 제어를 엔진의 시간당 회전수 변화율 및 모터의 전기에너지 사용율에 따라 엔진과 모터 동력을 함께 사용하는 발진 결합 제어 방법으로 적용하고, 또한 터레인 모드 상태에서 엔진 클러치의 해제 제어를 엔진의 시간당 회전수 변화율 및 엔진클러치 축 토크에 따라 조기 해제시키는 제어 방법으로 적용함으로써, 엔진 클러치의 결합 제어 및 해제 제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 전동화 차량의 주행 모드가 터레인 모드로 선택되었는지 여부를 확인하는 단계; 상기 터레인 모드가 선택된 것으로 확인되면, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부 및 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과하였는지 여부를 확인하는 단계; 상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 상기 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과한 것으로 확인되면, 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건을 조절하는 단계; 및 상기 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건이 조절되면, 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 진행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법을 제공한다.

특히, 상기 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건을 조절하는 단계는: 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)을 미리 설정된 수준까지 상향 조절하는 제어 과정과; 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절하는 제어 과정과; 배터리 SOC의 기준값(E)을 미리 설정된 수준으로 하향 조절하는 배터리 SOC 기준값 보정 제어 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)을 미리 설정된 수준까지 상향 조절하는 제어 과정은 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 조건을 만족시키기 위하여 진행되는 것임을 특징으로 한다.

상기 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절하는 제어 과정은 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 조건을 만족시키기 위하여 진행되는 것임을 특징으로 한다.

상기 배터리 SOC의 기준값(E)을 미리 설정된 수준으로 하향 조절하는 배터리 SOC 기준값 보정 제어 과정은 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 빠르게 전환시키기 위하여 진행되는 것임을 특징으로 한다.

따라서, 상기 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)이 미리 설정된 수준까지 상향 조절되고, 상기 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절되며, 배터리 SOC의 기준값(E)이 미리 설정된 수준으로 하향 조절되면, 발진 결합 제어 방법에 의한 엔진 클러치 결합이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 발진 결합 제어 방법은: 엔진 클러치 슬립 제어를 통하여 엔진 클러치가 결합되어 엔진 토크가 모터쪽으로 전달되는 단계와; 엔진 구동에 따른 시동발전기의 충전 작동으로 배터리 충전이 이루어진 후 충전된 전기에너지가 모터로 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어지거나, 시동발전기의 충전 작동에 의하여 생산된 전기에너지가 인버터를 통해 모터로 직접 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어지는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법은 상기 전동화 차량의 주행 모드가 터레인 모드로 유지되고 있는지 여부를 확인하는 단계; 상기 터레인 모드가 유지되는 것으로 확인되면, 엔진 클러치 결합 상태에서의 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부 및 엔진클러치의 축 토크가 미리 결정된 기준값(F)을 초과하는지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 엔진클러치의 축 토크가 미리 결정된 기준값(F)을 초과하면, 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어 또는 엔진 클러치를 강제 해제시키는 제어가 진행되는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에, 상기 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어 또는 엔진 클러치를 강제 해제시키는 제어에 의하여 엔진 클러치에 공급되었던 유압이 해제되어 엔진 클러치의 결합 상태가 조기 해제되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어 또는 엔진 클러치를 강제 해제시키는 제어가 진행될 때, 엔진 클러치의 빠른 해제를 위하여 엔진 토크의 기울기 및 엔진 클러치의 해제 유압 기울기를 증가시키는 제어가 함께 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 과제 해결 수단을 통하여 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 터레인 모드시 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진(Launch) 결합 제어 방법으로 적용함으로써, 엔진 토크 및 모터 파워 어시스트를 통한 차량의 발진 및 가속이 용이하게 이루어질 수 있다.

둘째, 터레인 모드시 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진(Launch) 결합 제어 방법으로 적용함으로써, 엔진 구동에 따른 시동발전기의 충전 작동으로 배터리 충전이 이루어지거나 전기에너지가 모터로 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어질 수 있으므로, 전동화 차량이 터레인 모드 상태로 모터 단독 구동으로 일정 시간 이상 주행하여 배터리 SOC의 고갈로 인한 주행 불가 상태가 초래될 수 있는 점을 방지할 수 있다.

셋째, 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 계속 유지되고 있는 험로 주행 상태에서 엔진 RPM의 하락이 빠르거나 급제동이 요구되는 경우, 엔진 클러치의 조기 해제가 이루어지도록 함으로써, 험로 주행시 주행 안정성을 도모할 수 있다.

넷째, 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 계속 유지되고 있는 험로 주행 상태에서 엔진 클러치의 조기 해제가 이루어지도록 함으로써, 매우 큰 주행 부하로 인하여 HEV 모드 상태에서의 엔진 회전수가 빠르게 감소하여 엔진클러치가 해제되기 전에 엔진 회전수가 거의 제로(0)에 가까워지면서 엔진 스톨(STALL) 상태로 오인지하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 전동화 차량에 적용되는 파워트레인의 일례를 도시한 동력전달 계통도,
도 2는 본 발명에 따른 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법으로서, 엔진 클러치의 접합 제어 과정을 도시한 순서도,
도 3은 전동화 차량의 엔진 클러치 결합을 위한 제어 방법 중 발진 결합 제어 방법을 설명하는 동력전달 계통도,
도 4는 본 발명에 따른 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법으로서, 엔진 클러치의 조기 해제 제어 과정을 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법을 위한 제어 구성도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 전동화 차량의 주행 모드 중 터레인 모드는 눈길, 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드에서의 미끄러짐 현상 등을 효과적으로 제어하기 위하여 사용될 수 있다.

그러나, 상기 터레인 모드가 사용되는 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드는 그 지면 특성상 주행 부하가 매우 크기 때문에 터레인 모드시 차량의 가속 발진이 원활하게 이루어질 수 없는 단점이 있다.

다시 말해서, 상기 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드는 그 지면 특성상 일반 노면 대비 주행 부하가 매우 크기 때문에 타이어의 회전수가 급감할 수 있고, 터레인 모드시 엔진 클러치의 결합이 요구되는 차량의 가속 발진이 원활하게 이루어질 수 없는 단점이 있다.

또한, 전동화 차량이 터레인 모드 상태로 일정 시간 이상 주행하게 되면, 모터 구동에 의한 전기에너지 소모량이 크게 증가함에 따라, 배터리 SOC가 급격하게 감소하여, 결국 배터리 SOC의 고갈로 인한 주행 불가 상태가 초래될 수 있다.

이에, 본 발명은 터레인 모드 상태에서 엔진 클러치의 결합 제어를 엔진과 모터 동력을 함께 사용하는 발진 결합 제어 방법으로 적용함으로써, 배터리 SOC 감소 등을 최소화할 수 있고, 또한 터레인 모드 상태에서 엔진 클러치의 해제가 엔진의 시간당 회전수 변화율 및 엔진클러치 축 토크에 따라 조기 해제되도록 함으로써, 엔진 스톨(STALL) 오인지 등과 같은 현상을 방지하여 안정적인 주행감을 제공할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

여기서, 본 발명에 따른 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 엔진 클러치 제어와 관련된 제어 주체로서, 도 5에 도시된 바와 같이 엔진 클러치(30)의 결합 및 해제 제어는 상위 제어기인 하이브리드 제어기(100)에 의하여 이루어지고, 엔진 구동 관련 제어는 하이브리드 제어기(100)의 명령을 받는 엔진 제어기(110)에 의하여 이루어지며, 모터 구동 관련 제어는 하이브리드 제어기의 명령을 받는 모터 제어기(120)에 의하여 이루어지며, 배터리 SOC 관리는 배터리 제어기(130)에서 이루어질 수 있음을 밝혀둔다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법으로서, 엔진 클러치의 접합 제어 과정을 도시한 순서도이다.

먼저, 터레인 모드에서의 엔진 클러치의 접합 제어를 위하여 전동화 차량의 주행 모드가 터레인 모드로 선택되었는지 여부를 확인한다(S101).

연이어, 상기 터레인 모드가 선택된 후, 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 선택되었는지 여부를 확인한다(S102).

예를 들어, 하이브리드 제어기에서 운전자가 드라이브 모드 선택 스위치를 조작하여 터레인 모드를 선택하고, 연이어 터레인 모드 중 지면 조건에 따라 머드 모드 또는 샌드 모드 중 하나를 선택하였는지 여부를 확인하게 된다.

다음으로, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 선택된 것으로 확인되면, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부 및 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과하였는지 여부를 확인한다(S103).

예를 들어, 상기 하이브리드 제어기에서 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부에 대한 정보를 엔진 제어기로부터 수신하여 확인할 수 있고, 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과하였는지 여부 모터 제어기로부터 수신하여 확인할 수 있다.

상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부를 확인하는 이유는, 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드는 그 지면 특성상 일반 노면 대비 주행 부하가 매우 크기 때문에 엔진 회전수가 급감할 수 있으므로 터레인 모드시 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건을 조절하기 위함에 있고, 이를 통해 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진(Launch) 결합 제어 방법으로 적용하여 차량의 발진 및 가속이 용이하게 이루어지도록 함에 있다.

상기 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과하였는지 여부를 확인하는 이유는, 모터 구동에 따른 전기에너지 소모량 증가로 배터리 방전을 방지하고자, 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진(Launch) 결합 제어 방법으로 적용하여 엔진 구동에 따른 시동발전기의 충전을 통한 모터 파워 어시스트가 이루어지도록 함에 있다.

이어서, 상기 단계 S103에서의 확인 결과, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 더불어 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과한 것으로 확인되면, 엔진 클러치의 결합 조건 중 하나인 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)을 미리 설정된 수준까지 상향 조절하는 제어가 이루어진다(S104).

즉, 상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 더불어 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과한 것으로 확인되면, 하이브리드 제어기에서 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 조건을 만족시키기 위하여 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)을 미리 설정된 수준까지 상향 조절하는 제어가 이루어진다.

일반적인 노면에서는 통상 1100 RPM 정도에서 엔진의 구동력을 사용하더라도 엔진 회전수가 빠르게 감소하지 않지만, 주행 부하가 매우 높은 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드는 그 지면 특성상 주행 부하가 매우 크기 때문에 엔진 회전수의 급격한 하락이 초래될 수 있다.

이에, 상기 엔진 클러치 결합 제어 방법을 동기화 결합 제어 방법이 아닌 발진 결합 제어 방법으로 적용할 수 있도록 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 조건을 만족시키기 위하여 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)을 미리 설정된 수준까지 상향 조절하는 제어가 이루어지게 된다.

또한, 상기 단계 S103에서의 확인 결과, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 더불어 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과한 것으로 확인되면, 상기 하이브리드 제어기에 의하여 엔진 클러치의 결합 제어 방법을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절하는 제어가 이루어진다(S105).

상기 차량의 주행 부하는 예를 들어, 통상적으로 차량 제원을 통해 얻어질 수 있고, 상기 차량의 가속도 변화율은 엔진 클러치의 결합이 가능한 엔진 회전수에서의 모터 토크(예를 들어, 배터리 파워를 통해 연산 가능함) 및 타이어 동반경 등을 활용하여 연산할 수 있지만, 특수한 지면(진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드)에서는 가속도 변화 여부를 정확하게 판단할 수 없으므로, 상기 단계 S105에서 언급한 바와 같이 엔진 클러치의 결합 제어 방법을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 조건으로서 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준까지 조절하는 제어가 이루어진다.

또한, 상기 단계 S103에서의 확인 결과, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 더불어 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과한 것으로 확인되면, 엔진 클러치의 결합 제어 방법을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 배터리 SOC의 기준값(E)을 미리 설정된 수준으로 하향 조절하는 배터리 SOC 기준값 보정 제어가 이루어진다(S106).

예를 들어, 상기 배터리 SOC 보정 제어는 하이브리드 제어기의 명령에 따른 배터리 제어기에 의하여 이루어질 수 있다.

통상, 엔진 클러치 결합 제어 방법 중 동기화 결합 제어 방법은 소정의 제어 시간 동안만 진행되고, 소정의 제어 시간 이후 엔진 클러치 결합이 이루어지지 않으면, 엔진 클러치 결합 제어 방법이 가속 발진을 위하여 모터 구동력 어시스트가 이루어지는 발진 결합 제어 방법으로 전환된다.

이때, 상기 엔진 클러치 결합을 위한 소정의 제어 시간은 배터리 SOC 별로 차별화되어 있는 바, 배터리 SOC가 낮을 경우 그 제어 시간이 축소되는 캘리브레이션이 이루어진다.

이를 감안하여, 상기 배터리 SOC의 기준값(E)을 미리 설정된 수준으로 하향 조절하면, 낮게 조절된 배터리 SOC에서의 축소된 제어 시간을 활용할 수 있고, 그에 따라 엔진 클러치 결합 제어 방법이 발진 결합 제어 방법으로 전환되는 것을 빠르게 유도할 수 있다.

다음으로, 상기한 단계 S104, S105, S106가 진행된 후, 엔진 클러치 결합이 발진 결합 제어 방법에 의하여 이루어진다(S107).

즉, 상기 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 진행하기 위한 사전 단계인 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건을 조절하는 단계로서, 상기 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)이 미리 설정된 수준까지 상향 조절되는 단계와, 상기 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절되는 단계와, 배터리 SOC의 기준값(E)이 미리 설정된 수준으로 하향 조절되는 단계가 진행되면, 하이브리드 제어기에 의한 엔진 클러치 결합이 발진 결합 제어 방법에 의하여 이루어진다.

상기 발진 결합 제어 방법은 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, 하이브리드 제어기에 의한 엔진 클러치 슬립 제어를 통하여 엔진 클러치가 결합되어 엔진 토크가 모터쪽으로 전달되는 단계와; 엔진 구동에 따른 시동발전기의 충전 작동으로 배터리 충전이 이루어진 후 충전된 전기에너지가 모터로 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어지거나 시동발전기의 충전 작동에 의하여 생산된 전기에너지가 인버터를 통해 모터로 직접 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어지는 단계를 포함한다.

이와 같이, 터레인 모드시 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진(Launch) 결합 제어 방법으로 적용함으로써,, 엔진 토크 및 모터 파워 어시스트를 통한 차량의 발진 및 가속이 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 터레인 모드시 엔진 클러치 결합 제어 방법을 발진(Launch) 결합 제어 방법으로 적용함으로써, 엔진 구동에 따른 시동발전기의 충전 작동으로 배터리 충전이 이루어지거나 전기에너지가 모터로 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어질 수 있으므로, 전동화 차량이 터레인 모드 상태로 모터 구동으로 일정 시간 이상 주행하여 배터리 SOC의 고갈로 인한 주행 불가 상태가 초래될 수 있는 점을 방지할 수 있다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법으로서, 엔진 클러치의 조기 해제 제어 과정을 도시한 순서도이다.

먼저, 터레인 모드에서의 엔진 클러치의 조기 해제 제어를 위하여 전동화 차량의 주행 모드가 터레인 모드로 유지되고 있는지 여부를 확인한다(S201).

연이어, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 계속 선택되고 있는지 여부를 확인한다(S202).

다음으로, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 선택 유지된 것으로 확인되면, 엔진 클러치 결합 상태에서의 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부를 확인한다(S203).

이어서, 상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하면, 엔진 클러치 결합 상태에서의 엔진클러치의 축 토크가 시험을 통해 미리 결정된 기준값(F)을 초과하였는지 여부를 확인한다(S204).

상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부를 확인하는 이유는, 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드는 그 지면 특성상 일반 노면 대비 주행 부하가 매우 크기 때문에 엔진 클러치 결합 상태에서의 엔진 회전수가 급감하는 상황의 발생 여부를 확인하고자 함에 있고, 엔진 클러치 해제 금지 제어의 해제(중지)를 판단하기 위함에 있다.

통상, 전동화 차량의 일정 차속 이상에서 운전자가 가속페달에서 발을 떼어 운전자 요구토크가 없어지거나 운전자가 브레이크를 밟더라도, HEV 모드로의 주행 상태를 유지시키기 위한 엔진 클러치 해제 금지 제어(엔진 클러치의 결합 상태가 강제로 유지되도록 한 로직)가 이루어질 수 있으며, 이 엔진 클러치 해제 금지 제어의 목적은 재가속시 엔진 기동 및 클러치 결합의 시퀀스를 없앰으로써, 빠른 주행 응답성을 확보하고자 함에 있다.

그러나, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 계속 유지되고 있는 험로 주행 상태에서 엔진 RPM의 하락이 빠르거나 급제동이 요구되는 경우에는 주행 안정성을 위하여 상기 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제하는 것이 바람직하다.

이에, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 선택 유지된 상태에서, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 엔진클러치의 축 토크가 미리 결정된 기준값(F)을 초과하면, 엔진 클러치의 결합 상태를 조기에 해제하기 위한 제1방법으로서, 상기 하이브리드 제어기에 의하여 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어가 진행될 수 있다(S205).

예를 들어, 엔진 회전수를 제동유압/차속별 2-D맵에 대입하여 엔진 회전수가 일정 수준 이하가 될 경우, 상기 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어가 이루어질 수 있다.

이때, 상기 하이브리드 제어기에 의하여 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어가 진행되면, 바로 엔진 클러치에 공급되었던 유압이 해제되어 엔진 클러치의 결합 상태가 해제될 수 있다.

따라서, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 계속 유지되고 있는 험로 주행 상태에서 엔진 RPM의 하락이 빠르거나 급제동이 요구되는 경우, 상기와 같이 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제하는 제어가 이루어지도록 함으로써, 엔진 클러치의 조기 해제가 이루어질 수 있고, 그에 따라 험로 주행시 주행 안정성을 도모할 수 있다.

한편, 일반적인 온로드 주행모드에서의 엔진 클러치 해제 제어는 운전자의 가속의지인 운전자 요구토크가 일정 수준 미만으로 감소하고, 배터리 충전량(SOC, State of Charge)이 일정 수준 이상이면, 엔진 토크를 하향 조절하는 단계와; 엔진 클러치의 축 토크가 기준치 미만이면 엔진 클러치에 결합을 위해 공급된 유압을 해제하는 단계로 이루어진다.

하지만, 상기 엔진클러치의 축 토크가 미리 결정된 기준값(F)을 초과하는 경우라 하더라도, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 선택 유지된 상태이면서 상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하여 엔진 회전수가 급감하는 상황에서는 주행 안정성을 위하여 엔진 클러치의 강제 해제를 통한 조기 해제가 필요하다.

이에, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 선택 유지된 상태에서, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 엔진클러치의 축 토크가 미리 결정된 기준값(F)을 초과하는 상태라 하더라도, 엔진 클러치의 결합 상태를 조기에 해제하기 위한 제2방법으로서, 상기 하이브리드 제어기에 의하여 엔진 클러치 강제 해제 제어가 진행될 수 있다(S206).

따라서, 상기 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 계속 유지되고 있는 험로 주행 상태에서 엔진 RPM의 하락이 빠르거나 급제동이 요구되는 경우, 엔진 클러치의 결합 상태를 조기에 해제하기 위한 제2방법에 의하여 엔진 클러치에 걸리는 토크 수준과 무관하게, 즉시 엔진 클러치에 공급되었던 유압이 강제 해제됨으로써, 엔진 클러치의 조기 해제가 이루어질 수 있고, 그에 따라 험로 주행시 주행 안정성을 도모할 수 있다.

아울러, 터레인 모드 중 머드(MUD) 모드 또는 샌드(SAND) 모드가 계속 유지되고 있는 험로 주행 상태에서 엔진 클러치의 조기 해제가 이루어지도록 함으로써, 기존의 터레인 모드시 매우 큰 주행 부하로 인하여 HEV 모드 상태에서의 엔진 회전수가 빠르게 감소하여 엔진클러치가 해제되기 전에 엔진 회전수가 거의 제로(0)에 가까워지면서 엔진 스톨(STALL) 상태로 오인지하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

한편, 상기 전동화 차량이 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드를 주행할 때, 그 지면 특성상 일반 노면 대비 운전자는 차량의 주행 이질감을 크게 느끼지 못하는 점을 감안하여, 상기한 단계 S205 및 S206에 따른 엔진 클러치 결합 해제시 엔진 토크의 기울기 및 엔진 클러치의 해제 유압 기울기를 증가시키는 제어를 함으로써, 엔진 클러치의 빠른 해제를 유도할 수 있도록 한다(S207).

바람직하게는, 엔진의 시간당 회전수 변화율 증가 수준에 맞추어 상기한 단계 S205 및 S206에 따른 엔진 클러치 결합 해제시 엔진 토크의 기울기 및 엔진 클러치의 해제 유압 기울기를 증가시키는 제어를 함으로써, 엔진 클러치의 빠른 해제가 이루어질 수 있다.

또한, 상기 전동화 차량이 진흙길, 모래길 등과 같은 오프로드를 주행하여 운전자가 차량의 주행 이질감을 크게 느끼지 못하는 상태이므로, 엔진 클러치의 빠른 해제로 인한 이질감 또한 느끼지 못하게 되어, 결국 상기한 단계 S205 및 S206에 따른 엔진 클러치 결합 해제가 이질감없이 빠르게 이루어질 수 있다.

10 : 엔진
20 : 모터
30 : 엔진 클러치
40 : 변속기
50 : 시동발전기
60 : 인버터
70 : 배터리
100 : 하이브리드 제어기
110 : 엔진 제어기
120 : 모터 제어기
130 : 배터리 제어기

Claims

전동화 차량의 주행 모드가 터레인 모드로 선택되었는지 여부를 확인하는 단계;
상기 터레인 모드가 선택된 것으로 확인되면, 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부 및 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과하였는지 여부를 확인하는 단계;
상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 상기 모터의 시간당 전기에너지 사용율이 기준값(B)을 초과한 것으로 확인되면, 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건을 조절하는 단계;
상기 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건이 조절되면, 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 진행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가속 발진을 위한 엔진 클러치의 결합 조건을 조절하는 단계는:
모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)을 미리 설정된 수준까지 상향 조절하는 제어 과정과;
차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절하는 제어 과정과;
배터리 SOC의 기준값(E)을 미리 설정된 수준으로 하향 조절하는 배터리 SOC 기준값 보정 제어 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)을 미리 설정된 수준까지 상향 조절하는 제어 과정은 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 조건을 만족시키기 위하여 진행되는 것임을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절하는 제어 과정은 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 적용하기 위한 조건을 만족시키기 위하여 진행되는 것임을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 배터리 SOC의 기준값(E)을 미리 설정된 수준으로 하향 조절하는 배터리 SOC 기준값 보정 제어 과정은 엔진 클러치 결합을 발진 결합 제어 방법으로 빠르게 전환시키기 위하여 진행되는 것임을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 모터 속도와의 동기화가 가능한 엔진 RPM의 기준값(C)이 미리 설정된 수준까지 상향 조절되고, 상기 차량의 주행 부하 및 가속도 변화율에 대한 기준값(D)을 미리 설정된 수준으로 조절되며, 배터리 SOC의 기준값(E)이 미리 설정된 수준으로 하향 조절되면, 발진 결합 제어 방법에 의한 엔진 클러치 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 발진 결합 제어 방법은:
엔진 클러치 슬립 제어를 통하여 엔진 클러치가 결합되어 엔진 토크가 모터쪽으로 전달되는 단계와;
엔진 구동에 따른 시동발전기의 충전 작동으로 배터리 충전이 이루어진 후 충전된 전기에너지가 모터로 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어지거나, 시동발전기의 충전 작동에 의하여 생산된 전기에너지가 인버터를 통해 모터로 직접 전달되어 모터 파워 어시스트가 이루어지는 단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전동화 차량의 주행 모드가 터레인 모드로 유지되고 있는지 여부를 확인하는 단계;
상기 터레인 모드가 유지되는 것으로 확인되면, 엔진 클러치 결합 상태에서의 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하였는지 여부 및 엔진클러치의 축 토크가 미리 결정된 기준값(F)을 초과하는지 여부를 확인하는 단계;
상기 엔진의 시간당 회전수 변화율이 기준값(A)을 초과하고, 엔진클러치의 축 토크가 미리 결정된 기준값(F)을 초과하면, 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어 또는 엔진 클러치를 강제 해제시키는 제어가 진행되는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어 또는 엔진 클러치를 강제 해제시키는 제어에 의하여 엔진 클러치에 공급되었던 유압이 해제되어 엔진 클러치의 결합 상태가 조기 해제되는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 엔진 클러치 해제 금지 제어를 해제시키는 제어 또는 엔진 클러치를 강제 해제시키는 제어가 진행될 때, 엔진 클러치의 빠른 해제를 위하여 엔진 토크의 기울기 및 엔진 클러치의 해제 유압 기울기를 증가시키는 제어가 함께 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 엔진 클러치 제어 방법.