KR20220014456A

KR20220014456A - 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법

Info

Publication number: KR20220014456A
Application number: KR1020200093632A
Authority: KR
Inventors: 박준성; 이재빈; 황태원
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2022-02-07
Also published as: DE102020131709A1; US20220032901A1; US11845418B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법은, 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법으로서, 제어기가 차량의 NCC(Neutral Coasting Control; 중립 제어) 인지 여부를 판단하는 단계와, 상기 차량의 NCC로 판단되었다면, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계와, 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하는 단계와, 상기 제어기가 차량의 엔진 목표 RPM을 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계 및, 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 조건에 따라 상기 MHSG를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법{METHOD OF CONTROLLING ENGINE AND TRANSMISSION OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로 중립 제어(NCC) 해제 후 차량 가속시 엔진 RPM을 엔진 목표 RPM을 추종하도록 제어하고 이후에 저 RPM 영역에서 MHSG 모터를 이용하여 MHSG RPM을 MHSG 목표 RPM을 추종하도록 제어함으로써, NCC 해제 후 차량 가속시 차량 가속감을 부드럽게 개선시킬 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.

하이브리드 차량은 엔진과 모터의 파워 분담비에 따라 마일드(mild) 타입과 하드(hard) 타입으로 구분할 수 있다. 마일드 타입의 하이브리드 차량(이하, 마일드 하이브리드 차량이라 한다)은 알터네이터 대신에 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(mild hybrid starter & generator; MHSG)가 구비된다. 하드 타입의 하이브리드 차량은 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기와 차량을 구동하는 구동 모터가 각각 별도로 구비된다.

마일드 하이브리드 차량은 MHSG를 이용하여 주행 상태에 따라 엔진 토크를 보조할 수 있으며, 회생제동을 통해 배터리(예를 들어, 48 V 배터리)를 충전할 수 있다. 이에 따라, 마일드 하이브리드 차량의 연비가 향상될 수 있다.

한편, 48V 하이브리드 시스템에서는, 특정 조건에서 변속기 클러치를 OFF하고, 엔진의 시동을 OFF하여 연비 및 친환경 규제를 만족하는 SSC(Start & Stop coasting; 타력 주행) 기술, 그리고, 특정 조건에서 변속기 클러치만 OFF하는 NCC(Neutral Coasting Control; 중립 제어) 기술을 이용한다. SSC는 페달을 뗀 후, 특정조건에서 클러치와 엔진 RPM이 계속 감소하여 엔진 시동을 완전 OFF하는 제어 기술이며, NCC는 클러치만 OFF함으로써 클러치 RPM은 계속 감소하고 엔진 RPM은 어느 정도 감소된 후 유지되는 제어 기술이다.

그런데, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, NCC 진입후 차량 가속시 응답이 지연되고 RPM이 과다 상승되며, RPM 과다 상승에 따른 소음 발생 및 연비가 악화된다. 그리고, 클러치 제어에 의한 차량의 울컥거림이 발생되는 문제가 있다.

따라서, NCC 해제 후 차량 가속시 엔진 RPM 거동의 일관성이 요구되고, 그에 따라 승차감/운전성/연비/NVH(Noise, viabration, harshness)가 모두 개선될 수 있는 엔진 및 변속기 제어 기술이 필요하다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 중립 제어(NCC) 해제 후 차량 가속시 저 RPM 영역에서 엔진 RPM 제어를 하고, 이후에 특정 RPM 영역에서는 시동 발전기(MHSG)를 이용하여 MHSG RPM을 MHSG 목표 RPM을 추종하도록 제어함으로써 차량 가속감을 부드럽게 개선시킬 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법은, 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법으로서, 제어기가 차량의 NCC(Neutral Coasting Control; 중립 제어) 인지 여부를 판단하는 단계와, 상기 차량의 NCC로 판단되었다면, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계와, 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하는 단계와, 상기 제어기가 차량의 엔진 목표 RPM을 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계, 및 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 조건에 따라 상기 MHSG를 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법은, 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계 후에, 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 제어 시점에 미도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계와, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단하면, 상기 제어기가 상기 엔진 목표 RPM 추종을 위해 PID 제어를 수행하는 단계, 및 상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법은, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 미도달한 것으로 판단하면, 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계와, 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하는 단계와, 상기 제어기가 차량의 MHSG 목표 RPM을 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계와, 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 상기 MHSG 목표 RPM 추종을 위해 모터 스피드 제어를 수행하는 단계, 및 상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법은, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계 후에, 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하는 단계와, 상기 제어기가 차량의 MHSG 목표 RPM을 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계와, 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 상기 MHSG 목표 RPM 추종을 위해 모터 스피드 제어를 수행하는 단계, 및 상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법은, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계 후에, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하면, 상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 엔진 목표 RPM을 결정하는 단계는, 상기 제어기가 현재 차속을 파악하고, 상기 제어기가 상기 현재 차속과 기어단에 대해 미리 설정된 제1 맵 테이블에 의해 상기 엔진 목표 RPM을 설정하는 것일 수 있다.

상기 엔진 목표 RPM 추종을 위해 PID 제어하는 단계는, 응답성이 빠른 엔진 점화 시기 조정과 지속성이 강한 스로틀 열림량 조정을 통해 수행될 수 있다.

상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 오버슛(overshoot) 상황에서는, 상기 제어기가 상기 엔진 점화 시기를 지각시키고, 상기 스로틀 열림량을 감소시키도록 제어하는 것일 수 있다.

상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 언더슛(undershoot) 상황에서는, 상기 제어기가 상기 엔진 점화 시기를 진각시키고, 상기 스로틀 열림량을 증가시키도록 제어하는 것일 수 있다.

상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계는, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 700rpm/sec 이하이면, 상기 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단하는 것일 수 있다.

상기 모터 스피드 제어는, 모터 전류 제어에 의한 목표 스피드 추종 제어를 이행하는 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 중립 제어(NCC) 해제 후 차량 가속시 엔진 RPM 거동의 일관성을 확보하고, 차량의 가속감을 부드럽게 개선시킬 수 있고, 연비, 환경규제, 및 운전성을 모두 향상시킬 수 있다.

도 1은 기존의 NCC 해제 후 엔진 재시동시 응답 지연 및 엔진 RPM 과다의 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 기존의 NCC 해제 후 엔진 재시동시 엔진 RPM 과다에 따른 소음 및 연비 악화의 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 기존의 NCC 해제 후 엔진 재시동시 클러치 제어에 의해 불안정한 엔진 RPM의 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 MHSG 또는 엔진 목표 RPM 추종 제어에 따른 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되는 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되고 클러치 토크가 사전 인가된 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 MHSG 또는 엔진 목표 RPM 추종 제어 및 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되는 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 MHSG 또는 엔진 목표 RPM 추종 제어 및 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되고 클러치 토크가 사전 인가된 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에서, 엔진 목표 RPM 결정을 위한 예시적인 제1 맵 테이블을 나타내는 표이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에서, 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM 대비 오버슛(overshoot) 상황에서의 엔진 목표 RPM 추종을 위한 PID 제어를 나타내는 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에서, 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM 대비 언더슛(undershoot) 상황에서의 엔진 목표 RPM 추종을 위한 PID 제어를 나타내는 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 4 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에 관하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 MHSG 또는 엔진 목표 RPM 추종 제어에 따른 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법은 우선, 제어기가 차량의 NCC(Neutral Coasting Control; 중립 제어) 인지 여부를 판단한다(S101). 이 때, 제어기는 예를 들어, 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서(microprocessor)(예를 들어, ECU (Engine Control Unit 또는 Electronic Control Unit) 또는 상기 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어일 수 있고, 상기 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법을 수행하기 위한 일련의 명령(instruction)을 포함할 수 있다.

그 후, 차량의 NCC로 판단되었다면, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지 판단한다(S102). 이 때, 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계는 차량/48V 시스템의 특성에 따라 결정될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가속 페달에서 발을 뗀 후, 엔진 RPM이 하락되고(①), 적절한 시점에 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지 판단한다.

그 후, 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단한다(S103). 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지에 대한 판단은 차량의 운전성(tip-out shock)에 따라 설정될 수 있다. 차량의 가속 페달에서 발을 떼는 팁 아웃 실행시 쇼크 측면에서 차량에 무리가 없는 경우를 엔진 RPM 제어 시점으로 설정할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가속 페달에서 발을 뗀 후 엔진 RPM이 선형적으로 감소하는 과정에서, 팁 아웃 실행시 쇼크 측면에서 차량에 무리가 없는 임의의 시점이 엔진 RPM 제어 시점으로 설정되고, NCC 제어 영역으로 절환된다.

그 후, 제어기가 차량의 엔진 목표 RPM을 결정한다(S104). 이 때, 차량의 엔진 목표 RPM 은 엔진의 하드웨어적 특성에 따라 미리 설정된 맵 테이블을 이용하여 결정될 수 있다. 상기 제어기가 현재 차속을 파악하고, 상기 제어기가 상기 현재 차속과 기어단에 대해 미리 설정된 제1 맵 테이블에 의해 상기 엔진 목표 RPM을 설정할 수 있다.

도 10은 엔진 목표 RPM 결정을 위한 예시적인 제1 맵 테이블을 나타내는 표이다. 도 10을 참조하면, 단순 N단 수준의 낮은 고정 엔진 RPM으로 엔진 목표 RPM을 700RPM으로 설정할 수 있으며, 이에 따라 도 4의 차량의 NCC 중 MHSG 또는 엔진 목표 RPM 추종 제어에 따른 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면에서와 같은 제어를 따를 수 있다.

그 후, 제어기가 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단한다(S105). 엔진 RPM이 상기 MHSG 제어 시점에 미도달한 것으로 판단되면, 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단한다(S106). 도 4에 도시된 바와 같은, NCC 제어 중 엔진 RPM의 슬립(튐) 현상이 발생(②)되었는지 제어기가 판단한다.

상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단하면, 상기 제어기가 상기 엔진 목표 RPM 추종을 위해 PID 제어를 수행한다(S107). 이 때, 엔진 목표 RPM 추종을 위해 PID 제어하는 단계는, 응답성이 빠른 엔진 점화 시기 조정과 지속성이 강한 스로틀 열림량 조정을 통해 수행될 수 있다.

상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 오버슛(overshoot) 상황에서는, 상기 제어기가 상기 엔진 점화 시기를 지각시키고, 상기 스로틀 열림량을 감소시키도록 제어할 수 있다.

상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 언더슛(undershoot) 상황에서는, 상기 제어기가 상기 엔진 점화 시기를 진각시키고, 상기 스로틀 열림량을 증가시키도록 제어할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에서, 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM 대비 오버슛(overshoot) 상황에서의 엔진 목표 RPM 추종을 위한 PID 제어를 나타내는 개념도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법에서, 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM 대비 언더슛(undershoot) 상황에서의 엔진 목표 RPM 추종을 위한 PID 제어를 나타내는 개념도이다.

도 11을 참조하면, 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM 대비 오버슛(overshoot) 상황에서, 제어기는 응답성이 빠른 P, D 게인 중 점화시기 위주 제어 구간(①)에서, 점화시기를 지각시키고, 응답성이 느리지만 지속성 측면에서 유리한 P, D 게인 중 스로틀 열림량(TPS; Throttle position sensor) 위주 제어 구간(②)에서, 스로틀 열림량을 감소시키도록 제어하며, 이 후 ③ 구간에서는 스로틀 열림량 편차를 I 게인에 반영하여 보정을 완료한다.

도 12를 참조하면, 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM 대비 언더슛(undershoot) 상황에서, 제어기는 점화시기 위주 제어 구간(①)에서, 엔진 점화 시기를 진각시키고, 스로틀 열림량 위주 제어 구간(②)에서, 스로틀 열림량을 증가시키도록 제어하며, 이 후 ③ 구간에서는 스로틀 열림량 편차를 I 게인에 반영하여 보정을 완료한다.

도 11 및 도 12에 따른 PID 제어에 의해, 도 4 내지 8의 엔진 RPM의 슬립(튐) 현상을 제거하여 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM을 추종하도록 제어함으로써, 차량의 울컥거림을 제거하고 감속감을 부드럽게 개선할 수 있다.

그 후, 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단한다(S108). 이 때, 제어 탈출 조건은 D단 탈출시, 운전자가 페달을 조작하여 가속 발생시, 더 이상 NCC 제어를 할 수 없는 차속 조건(특히 감속시) 도달시, 급 감속 제동시 등을 예로 들 수 있다.

그 후, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료한다(S109).

위와 같은 엔진 RPM의 엔진 목표 RPM 추종 제어가 종료된 후, 운전자가 페달을 조작하여 가속이 발생되어 도 4에 도시된 ③ 영역에 진입하고, 엔진 RPM과 변속기 RPM이 동기화된다.

한편, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계(S102) 후에, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 미도달한 것으로 판단하면, 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단한다(S110). 이 때, 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지에 대한 판단은 기어단별/ 차속별 미리 설정된 MHSG 제어 가능 영역 내에 속하게 되는 경우, MHSG 제어로 절환하는 것으로 판단될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 700rpm/sec 이하이면, 상기 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단할 수 있다.

엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단한다(S111).

그리고, 제어기가 차량의 MHSG 목표 RPM을 결정한다(S112). 이 때, 차량의 MHSG 목표 RPM 은 MHSG의 하드웨어적 특성에 따라 미리 설정된 맵 테이블을 이용하여 결정될 수 있고, 엔진 목표 RPM을 결정하기 위한 도 10의 제1 맵 테이블과 동일한 표를 이용할 수 있다.

그 후, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단한다(S113). 도 4에 도시된 바와 같은, 엔진 RPM의 MHSG 목표 RPM 대비 슬립(튐) 현상이 발생(②)되었는지 제어기가 판단한다.

상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 상기 MHSG 목표 RPM 추종을 위해 모터 스피드 제어를 수행한다(S114). 이 때, 모터 스피드 제어는 모터 전류 제어에 의한 목표 스피드 추종 제어를 이행하는 것일 수 있다.

그 후, 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고(S115), 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료한다(S109). 이 때, 제어 탈출 조건은 D단 탈출시, 운전자가 페달을 조작하여 가속 발생시, 더 이상 NCC 제어를 할 수 없는 차속 조건(특히 감속시) 도달시, 급 감속 제동시 등을 예로 들 수 있다.

상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 미발생한 것으로 판단되면, 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고(S117), 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료한다(S109).

한편, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계(S105) 후에, 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, S110 단계로 넘어가 앞서 설명한 단계를 수행할 수 있다. 즉, 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하고(S111), 차량의 MHSG 목표 RPM을 결정한다(S112).

또한, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계(S106) 후에, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하면, 상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고(S116), 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료한다(S109). 제어 탈출 조건은 앞서 설명한 것과 마찬가지로, D단 탈출시, 운전자가 페달을 조작하여 가속 발생시, 더 이상 NCC 제어를 할 수 없는 차속 조건(특히 감속시) 도달시, 급 감속 제동시 등을 예로 들 수 있다.

또한, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계(S113) 후에, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하면, 상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고(S117), 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료한다(S109).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되는 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 도 4의 일반적인 NCC 제어에 AT와 유사한 감속직결 제어가 추가로 개입되는 경우로서, 차량의 재가속시 응답 지연이나 쇼크/저크를 개선해야 하는 영역에서 선택적으로 이용될 수 있다. 도 5의 ① 영역에서는 도 4에서와 같이, 엔진 RPM이 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생되었는지 판단하고, 슬립이 발생되었으면, 엔진 목표 RPM을 추종하도록 PID 제어가 수행된다. 또한, ③ 영역에서 클러치 제어 토크가 보정 형태로 개입될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되고 클러치 토크가 사전 인가된 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 제어는 도 5와 동일하고, 다만, 클러치 토크가 사전에 인가되어, ③ 영역에서 클러치 제어시 응답성이 빨라진다. 이는 급 가속시 일수록 효과가 더 커진다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 MHSG 또는 엔진 목표 RPM 추종 제어 및 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되는 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 4의 NCC 중 제어와 도 5의 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되는 경우의 절충형으로서, 재가속시 응답 지연이나 쇼크/저크를 개선해야 하는 영역 및 도 6의 제어를 이행시 연비 악화가 큰 영역에서 엔진 목표 RPM을 조정하여 제어가 수행될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 NCC 중 MHSG 또는 엔진 목표 RPM 추종 제어 및 AT와 유사한 감속 직결 제어가 개입되고 클러치 토크가 사전 인가된 경우의 엔진 RPM 변화를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 제어는 도 7과 동일하고, 다만, 클러치 토크가 사전에 인가되어, ③ 영역에서 클러치 제어시 응답성이 빨라지는 효과가 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 중립 제어(NCC) 해제 후 차량 가속시 저 RPM 영역에서 엔진 RPM 제어를 하고, 이후에 특정 RPM 영역에서는 시동 발전기(MHSG)를 이용하여 MHSG RPM을 MHSG 목표 RPM을 추종하도록 제어하고, AT 수준의 감속 직결 제어를 선택적으로 추가함으로써 차량의 가속감을 부드럽게 개선시킬 수 있고, 연비, 환경규제, 및 운전성을 모두 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법으로서,
제어기가 차량의 NCC(Neutral Coasting Control; 중립 제어) 인지 여부를 판단하는 단계;
상기 차량의 NCC로 판단되었다면, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계;
상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하는 단계;
상기 제어기가 차량의 엔진 목표 RPM을 결정하는 단계;
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 조건에 따라 상기 MHSG를 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 1 항에서,
상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계 후에,
상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 제어 시점에 미도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계;
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단하면, 상기 제어기가 상기 엔진 목표 RPM 추종을 위해 PID 제어를 수행하는 단계; 및
상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 1 항에서,
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 엔진 RPM 제어 시점에 미도달한 것으로 판단하면, 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계;
상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하는 단계;
상기 제어기가 차량의 MHSG 목표 RPM을 결정하는 단계;
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계;
상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 상기 MHSG 목표 RPM 추종을 위해 모터 스피드 제어를 수행하는 단계; 및
상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 1 항에서,
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계 후에,
상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 현재 차량 변속기의 RPM과 기어단을 판단하는 단계;
상기 제어기가 차량의 MHSG 목표 RPM을 결정하는 단계;
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계;
상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제어기가 상기 MHSG 목표 RPM 추종을 위해 모터 스피드 제어를 수행하는 단계; 및
상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 2 항에서,
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하였는지 판단하는 단계 후에,
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 상기 MHSG 목표 RPM 대비 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하면,
상기 제어기가 제어 탈출 조건을 만족하는지 판단하고, 제어 탈출 조건을 만족하면, 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 1 항에서,
상기 엔진 목표 RPM을 결정하는 단계는,
상기 제어기가 현재 차속을 파악하고, 상기 제어기가 상기 현재 차속과 기어단에 대해 미리 설정된 제1 맵 테이블에 의해 상기 엔진 목표 RPM을 설정하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 2 항에서,
상기 엔진 목표 RPM 추종을 위해 PID 제어하는 단계는,
응답성이 빠른 엔진 점화 시기 조정과 지속성이 강한 스로틀 열림량 조정을 통해 수행되는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 7 항에서,
상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 오버슛(overshoot) 상황에서는,
상기 제어기가 상기 엔진 점화 시기를 지각시키고, 상기 스로틀 열림량을 감소시키도록 제어하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 7 항에서,
상기 엔진 RPM이 상기 엔진 목표 RPM 대비 언더슛(undershoot) 상황에서는,
상기 제어기가 상기 엔진 점화 시기를 진각시키고, 상기 스로틀 열림량을 증가시키도록 제어하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 1 항에서,
상기 엔진 RPM이 MHSG 제어 시점에 도달하였는지 판단하는 단계는,
상기 제어기가 상기 엔진 RPM이 700rpm/sec 이하이면, 상기 MHSG 제어 시점에 도달한 것으로 판단하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.
제 3 항에서,
상기 모터 스피드 제어는, 모터 전류 제어에 의한 목표 스피드 추종 제어를 이행하는 하이브리드 차량의 엔진 및 변속기 제어 방법.