KR20220085546A - 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220085546A
KR20220085546A KR1020200175699A KR20200175699A KR20220085546A KR 20220085546 A KR20220085546 A KR 20220085546A KR 1020200175699 A KR1020200175699 A KR 1020200175699A KR 20200175699 A KR20200175699 A KR 20200175699A KR 20220085546 A KR20220085546 A KR 20220085546A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
torque
hsg
change rate
engine
starting torque
Prior art date
Application number
KR1020200175699A
Other languages
English (en)
Inventor
김상준
조이형
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200175699A priority Critical patent/KR20220085546A/ko
Priority to US17/505,107 priority patent/US11801841B2/en
Publication of KR20220085546A publication Critical patent/KR20220085546A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/192—Mitigating problems related to power-up or power-down of the driveline, e.g. start-up of a cold engine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/101—Infinitely variable gearings
    • B60W10/107—Infinitely variable gearings with endless flexible members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • F02B67/04—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
    • F02B67/06—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus driven by means of chains, belts, or like endless members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0002—Automatic control, details of type of controller or control system architecture
    • B60W2050/0004—In digital systems, e.g. discrete-time systems involving sampling
    • B60W2050/0005—Processor details or data handling, e.g. memory registers or chip architecture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/02—Clutches
    • B60W2510/0241—Clutch slip, i.e. difference between input and output speeds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638—Engine speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0657—Engine torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • B60W2710/085—Torque change rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 엔진과 벨트로 연결되는 HSG, HSG 속도를 측정하는 센서, 및 상기 엔진 시동 시 상기 HSG에 시동 토크 인가 후 인가된 시동 토크에 기반하여 추정된 HSG 속도와 상기 HSG 속도를 이용하여 상기 벨트의 슬립량을 연산하고, 연산된 슬립량에 기반하여 토크 변화율 보정치를 연산하고, 상기 토크 변화율 보정치를 기반으로 상기 시동 토크의 변화율을 보정 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING ENGINE STARTING OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
엔진 시동 장치는 차량의 엔진을 회전시키기 위해 시동을 걸어 주는 역할을 한다. 이러한 엔진 시동 장치는 스타터 모터(starter motor) 및 발전기(generator)를 포함할 수 있다. 스타터 모터는 내연기관 차량에서 엔진 시동을 위해 사용될 수 있다. 스타터 모터는 기어에 의해 엔진과 연결되므로 엔진 시동 시 슬립(slip)으로 인한 문제가 발생하지 않는다. 발전기는 배터리 충전을 위해 전기에너지를 생산하는 역할을 할 수 있다. 발전기는 크랭크 축에 연결되어 엔진과 직접 연결되는 형태로 동력을 전달할 수 있다. 또한, 발전기와 엔진이 직접 연결되므로, 엔진 시동 시 슬립으로 인한 문제가 발생하지 않는다. 다만, 발전기가 엔진과 직접 연결됨에 따라 패키징 시 공간을 많이 필요로 한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해, 벨트(belt)를 이용하여 발전기와 엔진을 연결하는 구조가 제안되었다. 엔진과 발전기가 벨트로 연결되는 구조에서는 엔진과 발전기의 회전 속도 차이 즉, 슬립 발생으로 소음 및 진동이 발생할 수 있고 환경 조건에 따라 벨트의 마찰이 변하여 슬립이 과다하게 발생할 수 있으며, 벨트 내구성이 저하될 수 있다.
본 발명은 엔진과 시동발전기를 연결하는 벨트의 슬립 상황에서 시동발전기의 시동 토크 변화율을 능동적으로 제한하여 벨트 슬립을 최소화하여 안정적인 시동 성능을 제공할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치는 엔진과 벨트로 연결되는 HSG, HSG 속도를 측정하는 센서, 및 상기 엔진 시동 시 상기 HSG에 시동 토크 인가 후 인가된 시동 토크에 기반하여 추정된 HSG 속도와 상기 HSG 속도를 이용하여 상기 벨트의 슬립량을 연산하고, 연산된 슬립량에 기반하여 토크 변화율 보정치를 연산하고, 상기 토크 변화율 보정치를 기반으로 상기 시동 토크의 변화율을 보정 제어하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 공칭 모델을 기반으로 상기 인가된 시동 토크에 따른 HSG 속도를 추정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상태관측기를 이용하여 상기 추정된 HSG 속도를 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 슬립량이 클수록 토크 변화율을 크게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 슬립량이 작을수록 토크 변화율을 작게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 슬립량이 클수록 시동 토크의 변화가 적도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 슬립량이 작을수록 시동 토크의 변화가 크도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법은 엔진 시동 시 상기 엔진과 벨트로 연결되는 HSG에 시동 토크를 인가하는 단계, 상기 HSG에 시동 토크 인가 후 인가된 시동 토크에 기반하여 추정된 HSG 속도와 상기 HSG 속도를 이용하여 상기 벨트의 슬립량을 연산하는 단계, 상기 슬립량에 기반하여 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계, 및 상기 토크 변화율 보정치를 기반으로 상기 시동 토크의 변화율을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 벨트의 슬립량을 연산하는 단계는, 공칭 모델을 기반으로 상기 인가된 시동 토크에 따른 HSG 속도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 벨트의 슬립량을 연산하는 단계는, 상태관측기를 이용하여 상기 추정된 HSG 속도를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계는, 상기 슬립량이 클수록 토크 변화율을 크게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계; 및 상기 슬립량이 작을수록 토크 변화율을 작게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시동 토크의 변화율을 제어하는 단계는, 상기 슬립량이 클수록 시동 토크의 변화가 적도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 단계, 및 상기 슬립량이 작을수록 시동 토크의 변화가 크도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 엔진과 시동발전기를 연결하는 벨트의 슬립 상황에서 시동발전기의 시동 토크 변화율을 능동적으로 제한하여 벨트 슬립을 최소화하여 안정적인 시동 성능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 벨트의 슬립량에 기반하여 시동발전기의 시동 토크 변화율을 가변적으로 제어하여 벨트 슬립을 저감시킬 수 있으므로, 벨트 슬립으로 인해 발생되는 소음 및 진동을 줄이고, 벨트 내구성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 하이브리드 차량의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치를 도시한 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 시동 제어 장치를 도시한 기능블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 및 HSG의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 상태관측기를 도시한 구성도이다.
도 6a는 본 발명과 관련된 슬립량에 따른 상승 변화율을 도시한 그래프이다.
도 6b는 본 발명과 관련된 슬립량에 따른 시동 토크 변화를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 시동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 HSG 시동 토크 변화율 제한에 따른 벨트 슬립 변화를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명과 관련된 하이브리드 차량의 구성을 도시한 도면이다.
하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)은 서로 다른 두 종류 이상의 구동원을 사용하는 차량으로서, 일반적으로 연료를 연소시켜 구동력을 생성하는 엔진과 배터리의 전기에너지로 구동력을 생성하는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미한다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 차량은 엔진(10), 시동발전기(Hybrid Starter Generator, HSG)(20), 엔진 클러치(30), 모터(40), 변속기(50) 및 인버터(60)를 포함할 수 있다.
엔진(10)은 연료를 연소시켜 차량을 구동시키는데 필요한 동력(엔진 토크)을 발생시킬 수 있다. 엔진(10)으로는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등 공지된 각종 엔진이 이용될 수 있다. 엔진(10)은 EMS(Engine Management System)의 지령에 따라 출력 토크(즉, 엔진 토크)를 제어할 수 있다.
HSG(20)는 엔진(10)과 벨트(belt)로 연결될 수 있다. HSG(20)는 엔진(10)을 크랭킹(cranking)하여 시동을 걸 수 있다. HSG(20)는 전기차 모드에서 하이브리드 모드로 전환 시 엔진에 시동을 걸어주는 역할을 할 수 있다. HSG(20)는 엔진(10)이 시동된 상태에서 엔진(10)의 동력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 발전기(generator)로 작동할 수도 있다. HSG(20)에서 발생되는 전기에너지는 배터리(B)를 충전하는데 사용될 수 있다. HSG(20)는 엔진(10)과 함께 플랜트(plant)(G)로 통칭할 수 있다.
엔진 클러치(30)는 엔진(10)과 모터(40) 사이에 배치되어 엔진(10)의 동력(출력 토크)을 단속할 수 있다. 엔진 클러치(30)는 결합(engage) 또는 해제(disengage)를 통해 엔진(10)에 의해 발생되는 동력(엔진 토크)을 구동 바퀴(차륜)에 전달하거나 차단할 수 있다.
모터(40)는 인버터(60)로부터 전력을 공급받아 동력(모터 동력)을 발생시켜 구동 바퀴에 전달할 수 있다. 모터(40)가 MCU(Motor Control Unit)의 지시에 따라 회전 방향 및 회전 속도(Revolution Per Minute, RPM)를 변경하여 모터(40)의 출력 토크(모터 토크)를 제어할 수 있다. 모터(40)는 배터리 잔량(State of Charge, SOC)이 부족하거나 또는 회생 제동 시 역기전력을 발생시켜 배터리(B)를 충전하는 발전기로 사용될 수도 있다. 배터리(B)는 차량 구동에 필요한 전력을 공급하는 역할을 수행하는 것으로, 고전압 배터리로 구현될 수 있다. 배터리(B)는 모터(40)에서 발생되는 회생 에너지에 의해 충전될 수 있다.
변속기(50)는 모터 토크 또는 엔진 토크과 모터 토크를 변속단(기어단)에 매칭되는 변속비로 변환하여 출력할 수 있다. 변속기(50)는 TCU(Transmission Control Unit)의 지시에 따라 변속단을 변경할 수 있다. TCU는 차량 내 센서들을 통해 차량의 주행속도(즉, 차량 속도 또는 휠 속도), 가속페달 위치, 엔진 회전속도 및/또는 클러치 행정(clutch travel) 등의 정보에 근거하여 최적의 변속단을 결정할 수 있다.
인버터(60)는 모터(40)와 배터리(B) 사이에 배치되는 전력변환기(power converter)로, 배터리(B)로부터 출력되는 전력을 모터 구동 전력으로 변환하여 모터(40)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 인버터(60)는 배터리(B)로부터 출력되는 직류 전압을 모터 구동에 필요한 3상 교류 전압으로 변환하여 모터(40)에 공급할 수 있다. 인버터(60)는 MCU(Motor Control Unit)의 지시에 따라 모터(40)에 공급되는 전력(예: 출력 전압)을 조절하여 모터 토크를 제어할 수 있다. 본 실시 예에는 모터(40)와 배터리(B) 사이에 인버터(60)가 배치되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나 이에 한정되지 않는다. 차량에 적용된 모터(40)가 DC 모터인 경우 모터(40)와 배터리(B) 사이에 컨버터를 배치하거나 또는 전력변환기를 사용하지 않고 모터(40)와 배터리(B)를 직접 연결할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치를 도시한 블록구성도이다.
도 2를 참조하면, 엔진 시동 제어 장치(100)는 시동 버튼(110), HCU(Hybrid Control Unit)(120), 센서(130), 메모리(140) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 프로세서(150)는 차량 네트워크를 통해 시동 버튼(110), HCU(120) 및 센서(130)와 연결될 수 있다. 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크, LIN(Local Interconnect Network), 이더넷(ethernet) 및/또는 X-by-Wire(Flexray) 등에 의해 구현될 수 있다.
시동 버튼(110)은 사용자의 조작에 따라 차량 전원 온(on) 지령, 엔진 시동(엔진 온) 지령 또는 엔진 정지(엔진 오프) 지령 등을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 시동 버튼(110)은 사용자가 한번 누리면 차량 전원 온 신호를 발생시키며 다시 한번 누르면 엔진 시동 신호를 발생시키고, 변속레버를 P단에 두고 누르면, 엔진 정지 신호를 발생시킬 수 있다. 본 실시 예에서는 시동 버튼(110)이 누름 버튼(push button)으로 구현되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 당김 버튼(pull button), 토글 스위치(toggle switch), 회전 스위치 및/또는 터치 버튼(touch button) 등으로 구현될 수도 있다.
HCU(120)는 차량에 탑재되는 센서들(예: 속도 센서 및 변속레버 위치 센서 등)을 이용하여 주행 환경을 인식할 수 있다. HCU(120)는 차량의 주행 환경에 근거하여 엔진(10), HSG(20), 엔진 클러치(30), 모터(40), 변속기(50), 인버터(60) 및 배터리(B)를 제어할 수 있다. HCU(120)는 차량의 주행 환경에 기반하여 엔진 시동 또는 엔진 정지 등의 지령을 프로세서(150)로 전송할 수 있다. HCU(120)는 엔진 정지 상태에서 차량이 엔진 시동 조건을 만족하는 경우 엔진 시동을 프로세서(150)에 전송할 수 있다. HCU(120)는 엔진 구동(engine run) 상태에서 차량이 엔진 정지 조건을 만족하는 경우 엔진 정지를 프로세서(150)에 전송할 수 있다. 예컨대, HCU(120)는 차량의 주행 모드가 EV(Electric Vehicle) 모드에서 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 전환하는 경우 엔진 시동 지령을 전송하고, HEV 모드에서 EV 모드로 전환하는 경우 엔진 정지 지령을 전송할 수 있다. 이러한 HCU(120)는 적어도 하나의 프로세서, 메모리 및 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다.
센서(130)는 HSG(20)의 각속도(회전속도)를 측정할 수 있다. 센서(130)는 각속도 센서 및/또는 회전각 센서 등으로 구현될 수 있다. 센서(130)는 측정된 각속도(즉, HSG 속도)를 프로세서(150)에 전달할 수 있다.
메모리(140)는 프로세서(150)에 의해 실행되는 명령어들(instructions)을 저장하는 저장매체(non-transitory storage medium)일 수 있다. 메모리(140)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SSD(Solid State Disk), SD 카드(Secure Digital Card), RAM(Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 및/또는 레지스터(register) 등의 저장매체(기록매체) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
프로세서(150)는 엔진 시동 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(150)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로컨트롤러(microcontrollers) 및/또는 마이크로프로세서(microprocessors) 등의 처리장치 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
프로세서(150)는 시동 버튼(110) 또는 HCU(120)로부터 엔진 시동 지령 또는 엔진 정지 지령을 수신할 수 있다. 프로세서(150)는 엔진 시동 지령 수신 시 엔진 연료 분사 전 엔진 속도 상승을 위한 HSG(20)의 목표 시동 토크를 설정하여 HSG(20)에 지령(지시)할 수 있다. 프로세서(150)는 설정된 목표 시동 토크와 HSG(20)의 실제 출력 토크를 비교하고 그 비교결과에 따라 HSG(20)의 시동 토크를 조절할 수 있다. 다시 말해서, 프로세서(150)는 HSG(20)의 실제 출력 토크가 설정된 목표 시동 토크를 추종할 수 있도록 HSG(20)의 시동 토크(HSG 시동 토크)를 결정할 수 있다.
프로세서(150)는 엔진 시동 시 메모리(140)에 저장된 기준 토크 변화율에 근거하여 HSG(20)의 모터를 제어할 수 있다. 기준 토크 변화율은 사전에 시스템 설계자에 의해 디폴트(default)로 설정되는 것으로, 시간 변화에 따른 시동 토크로 정의될 수 있다.
프로세서(150)는 HSG 시동 토크 지령 후 센서(130)를 이용하여 HSG(20)의 각속도(HSG 속도)를 측정할 수 있다. 프로세서(150)는 HSG(20)에 시동 토크 인가 시 공칭 모델을 기반으로 인가된 시동 토크에 따른 HSG 속도를 추정할 수 있다.
프로세서(150)는 추정된 HSG 속도와 센서(130)에 의해 측정된 HSG 속도를 비교하여 슬립(외란) 발생을 감지할 수 있다. 프로세서(150)는 추정된 HSG 속도와 측정된 HSG 속도의 차이를 연산하여 슬립량을 산출할 수 있다.
프로세서(150)는 연산된 슬립량을 기반으로 시동 토크의 상승 변화율을 가변적(능동적)으로 제어할 수 있다. 프로세서(150)는 연산된 슬립량에 기반하여 HSG(20)의 토크 변화율 보정치를 연산할 수 있다. 프로세서(150)는 기 연산된 시동 토크가 변화율 보정치에 따라 변동하도록 시동 토크의 최대 허용 변화율(slew rate)을 제한할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 6b를 참조하여 슬립 감지 과정 및 제어 토크 연산 과정을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 시동 제어 장치를 도시한 기능블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 및 HSG의 등가회로를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 상태관측기를 도시한 구성도이고, 도 6a는 본 발명과 관련된 슬립량에 따른 상승 변화율을 도시한 그래프이며, 도 6b는 본 발명과 관련된 슬립량에 따른 시동 토크 변화를 도시한 그래프이다.
엔진 시동 제어 장치(100)는 플랜트(plant)(G), 슬립 감지기(310), 보상기(320) 및 제한기(330) 등을 포함할 수 있다.
플랜트(G)는 벨트로 연결되는 엔진(10)과 HSG(20)로 나타낼 수 있다. 엔진(10) 시동 시, HSG(20)는 엔진 시동 제어 장치(100)의 지령에 따라 토크를 발생시켜 엔진(10)의 회전 속도를 상승시킬 수 있다. 엔진 시동 제어 장치(100)는 엔진(10)의 RPM(Revolutions Per Minute)을 특정 RPM까지 상승시키기 위해 통상적으로 최대 토크를 HSG(20)에 인가할 수 있다.
슬립 감지기(310)는 플랜트(G)로 입력되는 시동 토크(최종 시동 토크)와 HSG(20)의 각속도(HSG 속도)를 이용하여 엔진(10)과 HSG(20)를 연결하는 벨트의 슬립을 감지할 수 있다. 슬립 감지기(310)는 공칭 모델 Gn을 기반으로 벨트의 슬립량을 연산할 수 있다. 슬립량 연산을 위해, 먼저 플랜트(G)의 목표 거동(기준 거동)을 나타내는 공칭 모델 Gn을 도출할 수 있다. 플랜트(G)의 등가회로는 도 3과 같이 나타낼 수 있다. 도 3에서 도시된 등가회로에서 K는 질량 댐퍼 스프링 모델(mass damper spring model)에서의 스프링 상수로, 무한대로 가정하고 관성만 가지는 시스템으로 공칭 모델을 도출할 수 있다. 등가회로에서 Th, dh 및 θh는 HSG(20)의 출력 토크(HSG 토크), 외란 및 회전각이고, Te, de 및 θe는 엔진(10)의 출력 토크(엔진 토크), 외란 및 회전각이고, R은 엔진(10)측 풀리(pulley)의 회전수 Ne 대비 HSG(20)측 풀리의 회전수 Nh의 비 즉, 엔진(10)과 HSG(20) 사이의 풀리비(pulley ratio)이다.
공칭 모델의 관성모멘트 Jeq는 다음 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기서, Jh는 HSG(20)의 관성모멘트, Je는 엔진(10)의 관성모멘트, λ는 슬립률(slip ratio)이다.
슬립률 λ를 최소화해야 하므로, [수학식 1]에 λ=0을 대입하면 공칭 모델의 관성모멘트 Jeq는 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
슬립 감지기(310)는 공칭 모델을 이용하여 HSG(20)의 각속도(HSG 속도)를 추정할 수 있다. 다시 말해서, 슬립 감지기(310)는 공칭 모델을 기반으로 HSG(20)의 시동 토크 u에 따른 HSG 속도 즉, 공칭 모델 속도
Figure pat00003
를 산출할 수 있다. 이때, 슬립 감지기(310)는 도 5에 도시된 상태관측기를 이용하여 공칭 모델 속도를 연산할 수 있다.
상태관측기는 시동 토크 u와 센서(130)에 의해 측정된 HSG 속도 ω를 입력받을 수 있다. 상태관측기는 공칭 모델을 이용하여 HSG(20)의 시동 토크 u(=
Figure pat00004
)에 따른 HSG(20)의 각가속도
Figure pat00005
를 산출할 수 있다. 다시 말해서, 상태관측기는 시동 토크 u에 1/Jeq를 곱하여 각가속도
Figure pat00006
를 구할 수 있다.
상태관측기는 측정된 HSG 속도 ω와 추정된 HSG 속도
Figure pat00007
의 차이 즉, 슬립량 e(=
Figure pat00008
)를 연산할 수 있다. 상태관측기는 슬립량 e에 보정 게인 L을 반영하여 보정할 수 있다.
상태관측기는 각가속도
Figure pat00009
와 보정된 슬립량을 연산하여 보정된 슬립량이 반영된 각가속도
Figure pat00010
를 산출할 수 있다. 다시 말해서, 상태관측기는 시동 토크 u에 따른 HSG(20)의 각가속도를 추정할 수 있다. 상태관측기는 추정된 각가속도를 적분하여 추정된 HSG 속도
Figure pat00011
를 산출할 수 있다.
보상기(320)는 슬립 감지기(310)에 의해 감지된 슬립량(외란)을 제한하기 위해 시동 토크 변화율을 제한할 수 있다. 보상기(320)는 슬립 감지기(310)에서 연산된 슬립량을 기반으로 시동 토크의 변화율 보정치(토크 변화율 보정치)를 연산할 수 있다. 다시 말해서, 보상기(320)는 슬립량에 따라 기정해진 시동 토크 변화율을 보정하여 토크 변화율 보정치를 구할 수 있다. 이때, 보상기(320)는 슬립량이 크면 시동 토크 변화율을 크게 제한하는 형태로 토크 변화율 보정치를 연산할 수 있다. 또한, 보상기(320)는 슬립량이 작으면 시동 토크 변화율을 작게 제한하는 형태로 토크 변화율 보정치를 연산할 수 있다. 예를 들어, 보상기(320)는 도 6a에 도시된 바와 같이 슬립량이 클수록 시동 토크의 상승 변화율을 작게 설정하고, 슬립량이 작을수록 시동 토크의 상승 변화율을 크게 설정할 수 있다.
제한기(330)는 기연산된 시동 토크가 토크 변화율 보정치에 따라 변동하도록 최대 허용 범위(slew rate)를 제한할 수 있다. 제한기(330)는 토크 변화율 보정치에 근거하여 시동 토크의 상승 변화율을 제한할 수 있다. 도 6b를 참조하면, 제한기(330)는 슬립량이 큰 경우, 시동 토크의 변화가 적게 시동 토크를 결정하고, 슬립량이 작은 경우, 시동 토크의 변화가 크게 시동 토크를 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 엔진 시동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 프로세서(150)는 엔진(10)을 시동하기 위해 HSG(20)에 시동 토크를 인가할 수 있다(S110). 프로세서(150)는 엔진(10)의 회전속도를 상승시키기 위한 HSG 시동 토크를 결정할 수 있다.
프로세서(150)는 시동 토크 인가 후 공칭 모델을 기반으로 슬립량을 연산할 수 있다(S120). 프로세서(150)는 센서(130)를 이용하여 HSG(20)의 회전속도(HSG 속도)를 획득할 수 있다. 프로세서(150)는 공칭 모델을 기반으로 시동 토크에 따른 HSG 속도를 추정할 수 있다. 프로세서(150)는 실제 HSG 속도와 추정된 HSG 속도의 차이를 연산하여 슬립량을 산출할 수 있다.
프로세서(150)는 연산된 슬립량에 기반하여 토크 변화율 보정치를 연산할 수 있다(S130). 프로세서(150)는 슬립량이 크면 시동 토크의 변화율을 크게 제한하는 형태로 토크 변화율 보정치를 연산하고, 슬립량이 작으면 시동 토크의 변화율을 적게 제한하는 형태로 토크 변화율 보정치를 연산할 수 있다.
프로세서(150)는 토크 변화율 보정치를 기반으로 시동 토크를 제어할 수 있다(S140). 프로세서(150)는 토크 변화율 보정치에 근거하여 시동 토크의 변화율을 제한할 수 있다. 프로세서(150)는 토크 변화율 보정치에 기반하여 토크 변화율이 제한된 시동 토크(HSG 시동 토크)를 연산할 수 있다. 프로세서(150)는 HSG 시동 토크를 HSG(20)에 지령할 수 있다. HSG(20)는 프로세서(150)의 지령에 따라 HSG 토크를 조절할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 HSG 시동 토크 변화율 제한에 따른 벨트 슬립 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 엔진(10)과 HSG(20)를 연결하는 벨트의 슬립이 감지되는 상황에서 슬립량을 연산하고 연산된 슬립량에 기반하여 HSG(20)의 시동 토크 변화율을 제한하므로, 벨트의 슬립을 저감시킬 수 있다. 따라서, 벨트의 슬립 저감으로 NVH(Noise, Vibration, Harshness), 벨트 내구성 및 에너지 저감 측면에서 엔진(10)과 HSG(20)의 제어 성능이 향상될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 엔진과 벨트로 연결되는 HSG;
    HSG 속도를 측정하는 센서; 및
    상기 엔진 시동 시 상기 HSG에 시동 토크 인가 후 인가된 시동 토크에 기반하여 추정된 HSG 속도와 상기 HSG 속도를 이용하여 상기 벨트의 슬립량을 연산하고, 연산된 슬립량에 기반하여 토크 변화율 보정치를 연산하고, 상기 토크 변화율 보정치를 기반으로 상기 시동 토크의 변화율을 보정 제어하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    공칭 모델을 기반으로 상기 인가된 시동 토크에 따른 HSG 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상태관측기를 이용하여 상기 추정된 HSG 속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 슬립량이 클수록 토크 변화율을 크게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 슬립량이 작을수록 토크 변화율을 작게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 슬립량이 클수록 시동 토크의 변화가 적도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 슬립량이 작을수록 시동 토크의 변화가 크도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치.
  8. 엔진 시동 시 상기 엔진과 벨트로 연결되는 HSG에 시동 토크를 인가하는 단계;
    상기 HSG에 시동 토크 인가 후 인가된 시동 토크에 기반하여 추정된 HSG 속도와 상기 HSG 속도를 이용하여 상기 벨트의 슬립량을 연산하는 단계;
    상기 슬립량에 기반하여 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계; 및
    상기 토크 변화율 보정치를 기반으로 상기 시동 토크의 변화율을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 벨트의 슬립량을 연산하는 단계는,
    공칭 모델을 기반으로 상기 인가된 시동 토크에 따른 HSG 속도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 벨트의 슬립량을 연산하는 단계는,
    상태관측기를 이용하여 상기 추정된 HSG 속도를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계는,
    상기 슬립량이 클수록 토크 변화율을 크게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계; 및
    상기 슬립량이 작을수록 토크 변화율을 작게 제한하는 형태로 상기 토크 변화율 보정치를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 시동 토크의 변화율을 제어하는 단계는,
    상기 슬립량이 클수록 시동 토크의 변화가 적도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 단계; 및
    상기 슬립량이 작을수록 시동 토크의 변화가 크도록 시동 토크의 변화율을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 방법.
KR1020200175699A 2020-12-15 2020-12-15 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법 KR20220085546A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200175699A KR20220085546A (ko) 2020-12-15 2020-12-15 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법
US17/505,107 US11801841B2 (en) 2020-12-15 2021-10-19 Engine start controller for hybrid electric vehicle and method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200175699A KR20220085546A (ko) 2020-12-15 2020-12-15 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220085546A true KR20220085546A (ko) 2022-06-22

Family

ID=81943106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200175699A KR20220085546A (ko) 2020-12-15 2020-12-15 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11801841B2 (ko)
KR (1) KR20220085546A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210142814A (ko) * 2020-05-19 2021-11-26 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 엔진클러치 접합 제어 시스템 및 방법
US12030480B2 (en) * 2022-02-01 2024-07-09 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods to coordinate clunk and shuffle management with engine starts in MHT drivetrains

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8447449B2 (en) * 2010-12-21 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Belt slip detection diagnostic
KR101241209B1 (ko) * 2011-01-06 2013-03-13 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 벨트 시스템
KR101371786B1 (ko) * 2011-11-30 2014-03-07 현대자동차주식회사 하이브리드 시스템의 엔진시동 안정화 방법
US9956951B2 (en) * 2016-09-01 2018-05-01 Hyundai Motor Company Method and apparatus for controlling cold starting of mild hybrid vehicle
KR102406066B1 (ko) * 2016-12-16 2022-06-08 현대자동차주식회사 모터-발전기 구동 벨트 슬립 시의 하이브리드 차량의 제어 방법
KR102478052B1 (ko) * 2018-05-10 2022-12-15 현대자동차주식회사 벨트 슬립 저감 장치
KR20200120807A (ko) * 2019-04-11 2020-10-22 현대자동차주식회사 밸브시스템을 갖는 2행정 사이클 엔진 및 그 엔진의 제어방법
KR20220084852A (ko) 2020-12-14 2022-06-21 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법
KR20220164102A (ko) * 2021-06-03 2022-12-13 현대자동차주식회사 엔진의 베어링이 손상된 하이브리드자동차의 비상구동시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20220185291A1 (en) 2022-06-16
US11801841B2 (en) 2023-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101836527B1 (ko) 하이브리드 차량의 전달토크 학습시스템 및 학습방법
US8655526B2 (en) Method and apparatus for controlling operation of a hybrid powertrain during a key-on crank start event
US11407402B2 (en) Driving torque command generating apparatus and method of operating hybrid electric vehicle
US9335234B2 (en) Method for determining deterioration of dry clutch for hybrid vehicle
RU2475919C2 (ru) Устройство управления разрядкой для вторичной батареи
EP3575168B1 (en) Driving force control method and device for hybrid vehicle
EP3575167B1 (en) Driving force control method and device for hybrid vehicle
KR20220085546A (ko) 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법
US20190276003A1 (en) Control device for hybrid vehicle
KR101724465B1 (ko) 하이브리드 차량의 엔진 기동 제어 방법 및 장치
EP3575164B1 (en) Driving force control method and device for hybrid vehicle
WO2018155623A1 (ja) ハイブリッド車両の動力制御方法及び動力制御装置
US9908524B2 (en) Control system for hybrid vehicle
KR20190067375A (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 변속 제어 방법
JP3614134B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
KR20220084852A (ko) 하이브리드 차량의 엔진 시동 제어 장치 및 방법
EP2593652B1 (en) In-vehicle internal combustion engine control device, and control method for internal combustion engine
EP3575169B1 (en) Driving force control method and device for hybrid vehicle
EP3575166B1 (en) Driving force control method and device for hybrid vehicle
JP7413910B2 (ja) 内燃機関の起動トルク推定方法及び内燃機関の起動トルク推定装置
CN111216704B (en) Apparatus and method for controlling hybrid electric vehicle
US20240166053A1 (en) Techniques for segmented monitoring of powertrain propulsive torque in electrified vehicles
JP2011230725A (ja) ハイブリッド車両
JP4263424B2 (ja) 発電機の制御装置
JP2018135048A (ja) ハイブリッド車両の動力制御方法及び動力制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination