KR20230078848A - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 변속 제어 방법 - Google Patents

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KR20230078848A
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shift
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hybrid vehicle
controller
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이슬기
이수방
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 가속 페달 해제로 인한 상단 변속이 결정된 후 가속 페달이 조작됨에 따른 변속 지연 및 이질감을 방지할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 변속 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법은, 기 설정된 변속 조건이 만족되면 변속 클래스를 판단하는 단계; 상기 변속 클래스가 파워오프 업시프트인 경우, 엔진 운전 모드를 판단하는 단계; 상기 엔진 운전 모드가 공연비 조건에 따른 특정 모드인 경우, 모터 속도, 충전제한 가용 모터 토크 및 상기 특정 모드에서의 엔진 운전점 중 적어도 하나에 따른 보상값을 판단하는 단계; 및 상기 보상값을 엔진 토크에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 변속 제어 방법{HYBRID ELECTRIC VEHICLE AND METHOD OF TRANSMISSION CONTROL FOR THE SAME}
본 발명은 가속 페달 해제로 인한 상단 변속이 결정된 후 가속 페달이 조작됨에 따른 변속 지연 및 이질감을 방지할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 변속 제어 방법에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 높아짐과 함께, 전기 모터를 동력원으로 구비한 친환경 차량이 증가하는 추세이다. 친환경 차량은 전동화 차량이라고도 하며, 대표적인 예로 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)를 들 수 있다.
하이브리드 자동차는 주행 상황에 따라 전기 모터와 엔진을 선택적으로 구동하여 배기 가스 배출은 저감하고 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기 모터(또는 구동 모터, 140)와 엔진클러치(130)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차의 파워 트레인이 도시된다.
이러한 차량에서는 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우(즉, 가속 페달 센서 on), 엔진 클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 바퀴가 움직이게 된다(즉, EV 모드). 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 보조 모터(또는, 시동발전 모터, 121)가 동작하여 엔진(110)을 구동할 수 있다.
그에 따라 엔진(110)과 모터(140)의 회전속도 차이가 일정 범위 이내가 되면 비로소 엔진 클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께 차량을 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진 클러치(130)가 오픈되고 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 이때 차량은 휠의 구동력을 이용하여 모터(140)를 통해 배터리(미도시)를 충전하며 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다. 따라서, 시동발전 모터(120)는 엔진에 시동이 걸릴 때에는 스타트 모터의 역할을 수행하며, 시동이 걸린 후 또는 시동 오프시 엔진의 회전 에너지 회수시에는 발전기로 동작하기 때문에 하이브리드 스타터 제너레이터(HSG:Hybrid Starter Generator)라 칭할 수 있다.
일반적으로 변속기(150)는 유단 변속기나 다판클러치, 예컨대 듀얼클러치 변속기(DCT) 등 다단 변속기가 사용될 수 있다.
다단 변속기를 구비한 하이브리드 자동차가 정지 상태에서 가속 페달 조작에 의해 가속할 경우, 1단에서 2단으로, 다시 2단에서 3단으로 순차적으로 상단 변속이 이루어진다. 이러한 가속에 의한 상단 변속 형태(즉, 변속 클래스)는 파워온 업시프트(Power On Upshift, 또는 정구동 상향변속)이라 칭할 수 있다. 이와 달리, 가속 페달의 조작이 해제됨에 따른 상향 변속은 파워오프 업시프트(Power Off Upshift)라 칭할 수 있다.
다단변속기(AT/DCT)를 사용하는 하이브리드 자동차에서 파워오프 업시프트는 내연기관만 탑재한 일반적인 차량과 기본적으로 유사한 형태로 수행된다. 다만, 하이브리드 자동차는 변속감을 개선하기 위하여 모터(140)를 통한 변속기(150) 입력단의 속도 제어를 통해 보다 변속의 신속성과 강건성을 향상시키고 있다.
그런데, 낮은 배터리 충전 상태(SOC: State Of Charge) 조건, 높은 주행 부하 조건 또는 파워오프 업시프트 중 운전자의 가속 페달 조작에 의한 엔진(110)의 파트로드(PartLoad) 운전 유지 조건에서는 파워오프 업시프트 변속의 특성 상 변속기(150)의 입력 토크를 낮게 유지하기 위하여 엔진(110)에서 출력되는 토크의 상당 부분을 모터(140)로 충전하는 제어를 수행한다. 여기서, 엔진(110)의 파트로드 운전이란 하이브리드 자동차의 특성상 공연비를 λ=1로 제어하며, 제동연료소비율(BSFC: Brake specific fuel consumption)의 최적 운전점으로 제어하는 것을 말한다. 엔진이 파트로드로 제어되는 경우 엔진의 최적 운전점에 해당하는 토크가 비교적 높기 때문에, 배터리의 충전파워 제한이 적용되어 모터의 회생 토크가 엔진 토크를 충분히 저감하지 못하면 변속기 입력토크가 양(+)의 값으로 입력된다.
일반적으로 다단 변속은 현재 변속단의 유압이 완전히 해제되고 변속기 입력단의 속도가 목표 변속단(즉, 현재 변속단의 상단)의 속도에 동기화되어 목표 변속단에 체결 유압을 적용하도록 이루어지므로, 파워오프 업시프트에서는 현재 변속단 대비 목표 변속단에서 입력단의 속도가 하강해야 동기화가 가능하다. 그런데, 상술한 엔진(110)의 파트로드 제어 상황에서는 모터(140)의 충전 토크 제한으로 인해, 변속 과정에서 입력토크가 양의 값을 가지므로 입력단 속도가 원활히 하강되지 않아 변속 준비 구간이 길어져 변속이 지연되는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 관성변화가 발생하는 실변속의 발생 주체가 입력토크가 아닌 결합 유압으로 제어될 수밖에 없어 변속 이질감도 발생한다. 다시 말해, 입력토크가 양의 값을 가짐으로 인해 목표 변속단에 대하여 입력단의 속도가 동기화되지 못한(즉, 더 빠른) 상태에서 목표 변속단의 결합 유압이 인가되면, 유압 인가에 따른 전달 토크가 출력단으로 전달되어 가속감이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 가속 페달 해제로 인한 상단 변속이 결정된 후 가속 페달이 조작됨에 따른 변속 지연 및 이질감을 방지할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 변속 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
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.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법은, 기 설정된 변속 조건이 만족되면 변속 클래스를 판단하는 단계; 상기 변속 클래스가 파워오프 업시프트인 경우, 엔진 운전 모드를 판단하는 단계; 상기 엔진 운전 모드가 공연비 조건에 따른 특정 모드인 경우, 모터 속도, 충전제한 가용 모터 토크 및 상기 특정 모드에서의 엔진 운전점 중 적어도 하나에 따른 보상값을 판단하는 단계; 및 상기 보상값을 엔진 토크에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 특정 모드는 파트로드 모드를 포함하고, 상기 특정 모드에서의 엔진 운전점은 제동연료소비율(BSFC) 최적 운전점을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 특정 모드는, 상기 파워오프 업시프트의 변속 제어가 시작된 후 가속페달이 조작된 경우 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 방법은 변속 페이즈에 따라 상기 보상값이 적용된 엔진 토크와 모터 토크의 합이 음수가 되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어하는 단계는, 변속기 제어기로부터 전달되는 인터벤션 후 변속기 입력토크 명령과 무관하게 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 제어하는 단계의 시작 시점은, 현재 변속단에 대한 해제유압 제어가 완료되는 시점에 상응할 수 있다.
예를 들어, 상기 보상값을 판단하는 단계는, 기 설정된 테이블을 참조하여 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 변속기를 제어하며, 기 설정된 변속 조건이 만족되면 변속 클래스를 판단하는 제1 제어기; 및 상기 변속 클래스가 파워오프 업시프트인 경우, 엔진 운전 모드를 판단하고, 상기 엔진 운전 모드가 공연비 조건에 따른 특정 모드인 경우, 모터 속도, 충전제한 가용 모터 토크 및 상기 특정 모드에서의 엔진 운전점 중 적어도 하나에 따른 보상값을 판단하며, 상기 보상값을 엔진 토크에 적용하는 제2 제어기를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 특정 모드는 파트로드 모드를 포함하고, 상기 특정 모드에서의 엔진 운전점은 제동연료소비율(BSFC) 최적 운전점을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 특정 모드는, 상기 파워오프 업시프트의 변속 제어가 시작된 후 가속페달이 조작된 경우 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 제어기는, 변속 페이즈에 따라 상기 보상값이 적용된 엔진 토크와 모터 토크의 합이 음수가 되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 제어기는, 변속기 제어기로부터 전달되는 인터벤션 후 변속기 입력토크 명령과 무관하게 상기 합이 음수가 되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 합이 음수가 되도록 제어하는 시작 시점은, 현재 변속단에 대한 해제유압 제어가 완료되는 시점에 상응할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 제어기는, 기 설정된 테이블을 참조하여 상기 보상값을 판단할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 의해, 파워오프 업시프트 상황에서 엔진이 파트로드 제어 상태일 경우 엔진 토크에 보상 토크를 적용하여 엔진 토크가 저감되므로 신속히 변속히 이루어질 수 있으며, 그에 따라 가속감에 의한 이질감도 방지될 수 있다.
본 발명에서 얻은 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 일반적인 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구성의 일례를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어 계통 구성의 일례를 나타낸다.
도 3은 일반적인 파워오프 업시프트 과정의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워오프 업시프트 과정의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 변속 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 모터 제어기(MCU), 하이브리드 제어기(HCU) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다. 예컨대, 각 제어기는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 변속 제어 방법을 설명하기 앞서, 실시예들에 적용 가능한 하이브리드 자동차의 제어 계통을 먼저 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어 계통 구성의 일례를 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 파워 트레인을 제어함을 가정한 제어 계통일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차에서 내연기관(110)은 엔진 제어기(210)가 제어하고, 시동발전 모터(120) 및 구동 모터(140)는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 220)에 의해 토크가 제어될 수 있으며, 엔진 클러치(130)는 클러치 제어기(230)가 각각 제어할 수 있다. 여기서 엔진 제어기(210)는 엔진 제어 시스템(EMS: Engine Management System)이라도 한다. 또한, 변속기(150)는 변속기 제어기(250)가 제어하게 된다.
각 제어기는 그 상위 제어기로서 모드 전환 과정 전반을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Controller Unit, 240)와 연결되어, 하이브리드 제어기(240)의 제어에 따라 주행 모드 변경, 기어 변속시 엔진 클러치 제어에 필요한 정보, 및/또는 엔진 정지 제어에 필요한 정보를 그(240)에 제공하거나 제어 신호에 따른 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 하이브리드 제어기(240)는 차량의 운행 상태에 따라 EV-HEV 모드간 또는 CD-CS 모드간 전환 수행 여부를 결정한다. 이를 위해, 하이브리드 제어기는 엔진 클러치(130)의 해제(Open) 시점을 판단하고, 해제시에 유압제어를 수행한다. 또한, 하이브리드 제어기(240)는 엔진 클러치(130)의 상태(Lock-up, Slip, Open 등)를 판단하고, 엔진(110)의 연료분사 중단 시점을 제어할 수 있다. 또한, 하이브리드 제어기는 엔진 정지 제어를 위해 시동발전 모터(120)의 토크를 제어하기 위한 토크 지령을 모터 제어기(220)로 전달하여 엔진 회전 에너지 회수를 제어할 수 있다. 아울러, 하이브리드 제어기(240)는 주행 모드 전환 제어시 모드 전환 조건의 판단 및 전환을 위한 하위 제어기의 제어가 가능하다.
물론, 상술한 제어기간 연결관계 및 각 제어기의 기능/구분은 예시적인 것으로 그 명칭에도 제한되지 아니함은 당업자에 자명하다. 예를 들어, 하이브리드 제어기(240)는 그를 제외한 다른 제어기들 중 어느 하나에서 해당 기능이 대체되어 제공되도록 구현될 수도 있고, 다른 제어기들 중 둘 이상에서 해당 기능이 분산되어 제공될 수도 있다.
상술한 도 2의 구성은 하이브리드 자동차의 일 구성례일 뿐, 실시예에 적용 가능한 하이브리드 자동차는 이러한 구조에 한정되지 아니함은 당업자에 자명하다 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변속 제어 방법을 설명하기 앞서, 일반적인 파워오프 업시프트 상황에서 엔진이 파트로드로 제어됨에 따른 문제점을 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 일반적인 파워오프 업시프트 과정의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 운전자가 가속페달을 조작 중, 해제(APS off) 후 다시 가속 페달을 조작하는 상황에 따른 그래프가 도시된다. 만일, 변속이 발생하지 않는다면 변속기 입력 토크(즉, 모터 토크 + 엔진 토크)는 [인터벤션 전 변속기 입력토크]와 같이 APS에 상응하는 요구 토크로 제어될 것이나, 가속페달 조작 해제에 의해 변속기 제어기(250)에서는 파워오프 업시프트를 결정하고 변속제어를 시작한다. 그에 따라, 변속기 제어기(250)는 하이브리드 제어기(240)에 [인터벤션 후 변속기 입력토크 명령]을 전달하고, 하이브리드 제어기(240)는 변속기 제어기(250)의 요청에 따라 [실제 변속기 입력토크]가 변속기 입력단에 인가되도록 모터 토크와 엔진 토크를 배분한다. 이때, 파워오프 업시프트 변속제어가 시작된 상황에서 가속 페달이 조작되었으므로 엔진 운전 모드는 공연비 1을 유지하기 위한 파트로드(PartLoad)가 되며, 엔진 토크는 최적의 연비 효율을 위한 BSFC 기준 가장 효율이 좋은 최적운전점(Optimal Operating Point)로 결정된다. 이러한 엔진의 최적 운전점의 토크는 상당히 높은 경우가 많고, 하이브리드 제어기(240)는 변속기 제어기(250)의 [인터벤션 후 변속기 입력토크 명령]을 추종하기 위하여 모터(140)가 충전하도록 제어한다. 하지만, 모터(140)의 하드웨어 특성(RPM이 높을수록 최대 토크가 낮음)에 따라 [충전제한 가용 모터토크]에 의하여 모터의 충전 토크가 제한된다. 따라서, 엔진 토크는 [인터벤션 후 변속기 입력토크 명령]을 추종하기 위하여 [충전제한 적용 후 모터토크]가 고려된 [엔진토크]로 제어된다.
그런데, [실제 변속기 입력토크]가 양수(+) 영역의 토크이므로, 목표 변속단에 대한 결합유압이 충분히 생성되어 변속기 입력속도 변동을 발생시키기 전까지는 변속이 늘어지며, 실변속 중에도 전달토크에 의한 가속도가 생성되어, [결합유압 전달토크에 의한 가속도 이질감]이 발생한다.
보다 상세히, 파워오프 업시프트 변속의 제어 특성상 현재 변속단의 해방유압 제어에 의하여 현재 변속단이 완전히 해제(Release)된 상황에서 변속기 입력토크에 의하여 [변속기 입력속도]의 하강(즉, 실변속)이 발생해야 한다. 그리고 [변속기 입력속도]가 목표 변속단에 대한 속도 동기화가 완료되는 시점에서 결합유압이 인가되어 목표 변속단의 체결을 통해 목표 변속단으로의 변속이 완료된다.
하지만, [실제 변속기 입력토크]가 양수(+) 영역이므로, 해방유압 제어를 통한 현재 변속단의 해제(Release)가 완료되더라도 [변속기 입력속도]의 하강이 발생하지 않으므로, 변속이 지연된다. 또한, [변속기 입력속도]의 하강(실변속)을 발생시키는 요인이 [실제 변속기 입력토크]가 아닌 목표 변속단에 대한 결합유압의 인가에 의한 유압 전달토크가 되어야 하므로, 전달토크 발생에 의한 출력단으로의 토크 전달로 가속도 이질감이 발생할 수밖에 없다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 파워오프 업시프트 중 엔진의 파트로드 제어가 수행될 경우 엔진 토크에 충전제한 가용 토크를 고려한 보상값을 적용하여 신속히 변속이 수행되도록 할 것을 제안한다.
여기서, 변속기 입력속도의 신속한 하강을 위해 보상값이 적용된 엔진 토크에 의해 변속기 입력토크는 실변속 시작 시점(즉, 현재 변속단에 대한 해방 유압 제어가 완료되는 시점)에서 음의 값을 갖는 것이 바람직하다. 이를 위해, 변속기 제어기(250)는 실변속이 시작됨을 지시하는 신호를 하이브리드 제어기(240)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 실변속이 시작됨을 지시하는 신호는 변속 페이즈에 대한 신호일 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 보상값은 모터 충전제한 가용 토크(또는 파워), 모터 RPM 및 파트로드 제어시 디폴트 엔진 운전점(즉, 공연비 1 달성시 BSFC 최적효율 운전점)을 고려하여 결정될 수 있다. 즉, 보상값은 실변속 시작 시점에 변속기 입력토크가 음의 값을 가질 수 있도록, 모터 RPM에 의해 변동되는 충전제한 가용 토크((-)토크)와 보정값이 적용된 엔진 토크(즉, '파트로드 디폴트 운전점의 토크 - 보상값', (+)토크)의 합이 음수를 만족하도록 결정될 수 있다.
실제 적용에 있어서, 보상값의 판단은 하이브리드 제어기(240)가 모터 충전제한 가용 토크(또는 파워), 모터 RPM 및 파트로드 제어시 디폴트 엔진 운전점을 고려하여 기 작성된 테이블을 참조하는 형태가 될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 하이브리드 제어기(240)가 엔진 토크에 보상값을 적용하는 시점에서는 변속기 제어기(250)의 인터벤션 후 변속기 입력토크 명령과 무관하게 보상값이 적용된 엔진 토크가 출력되도록 할 수 있다.
도 3을 참조하여 전술한 일반 변속 제어 대비, 상술한 본 실시예에 따른 변속 제어의 효과를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워오프 업시프트 과정의 일례를 나타낸다.
도 4에서는, 도 3에서와 유사하게 운전자가 가속페달을 조작 중, 해제(APS off) 후 다시 가속 페달을 조작하는 상황을 가정한다.
일반 제어에서 엔진(110)의 파트로드 제어에 의한 BSFC 최적운전점 토크가 크고, 모터 토크는 [충전제한 가용 모터토크]에 의해 제한되어 [실제 변속기 입력토크가 양의 값을 가졌다.
그러나, 실시예에 따르면 실시간 [변속기 입력속도](즉, 모터 RPM과 동일), [충전제한 가용 모터토크]와 엔진토크를 고려하여 엔진토크를 추가적으로 하강시킬수 있는 보상값이 추가적으로 적용된다.
따라서, [엔진토크(실시예)]는 [엔진토크(일반제어)] 대비 낮게 제어되므로, 모터 토크를 제어함에 있어 [충전제한 가용 모터토크]에 대한 여유분이 확보되고, 이러한 여유분을 통해 실변속 시작지점에 실제 변속기 입력토크를 음의 값으로 제어할 수 있으므로 실변속 시작지점이 일반제어 대비 앞당겨진다. 따라서, 변속 늘어짐이 개선될 수 있다.
다시 말해, 본 실시예에서는 파워오프 업시프트 변속 제어가 시작되는 시점(①)으로부터 현재 변속단에 대한 해방유압이 완전히 해제(Release)되었다고 판단되는 시점(즉, 실변속 시작지점 ③, 전술한 바와 같이 변속 Phase로 판단 가능)까지 엔진의 운전 토크를 하강시켜 모터의 충전 가용 토크 여유분을 확보해 둔다. 이후로는 변속기 입력속도의 변동(실변속) 발생을 위한 [충전제한 적용 후 모터토크(실시예)]와 같이 모터의 충전 토크 제어를 통해 [실제 변속기 입력토크(실시예)]가 음수(-) 영역으로 거동되도록 제어되므로, 실변속 주체가 입력토크가 되어 변속 늘어짐이 개선된다. 뿐만 아니라, 실변속 주체가 입력토크가 되어 변속기 입력속도가 목표 변속단에 동기화되므로, 일반 제어에서와 같이 목표 변속단에 대한 결합유압에 의한 전달 토크로 인하 발생하는 가속감이 방지될 수 있다.
지금까지 설명한 변속 제어를 순서도로 설명하면 도 5와 같다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 변속 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 변속기 제어기(250)에서 변속 조건이 만족되면 변속 클래스를 판단할 수 있다(S510). 변속 조건은 차속과 가속 페달 조작량에 따라 정의된 변속 맵을 참조하여 만족 여부가 판단될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
변속 클래스가 파워오프 업시프트인 경우(S520의 Yes), 하이브리드 제어기(240)는 엔진 운전 모드가 파트로드 운전인지 여부를 판단한다(S530).
여기서 엔진 운전 모드가 파트로드 운전인 경우는 파워오프 업시프트 변속제어가 시작된 후 가속페달이 조작된 경우를 의미할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 배터리 SOC가 부족한 상황에서 엔진의 동력으로 배터리를 충전하는 상황에서도 파트로드 운전이 수행될 수도 있다. 물론, 이러한 경우 배터리 상황에 의한 모터 토크 제한이 상대적으로 약하므로 모터(140)의 충전 토크가 넉넉할 수는 있으나 이러한 상황이라도 엔진 토크의 보상값이 가속페달 조작이 원인인 경우 대비 작을 뿐 여전히 본 실시예의 적용이 가능할 수 있다.
엔진 운전 모드가 파트로드인 경우(S530의 Yes), 하이브리드 제어기(240)는 엔진 토크 보상을 위한 보상값을 판단할 수 있다(S540).
전술한 바와 같이, 보상값은 모터 충전제한 가용 토크(또는 파워), 모터 RPM 및 파트로드 제어시 디폴트 엔진 운전점(즉, 공연비 1 달성시 BSFC 최적효율 운전점)을 고려하여 결정될 수 있다.
보상값이 판단되면, 하이브리드 제어기(240)는 보상값을 적용한 엔진 토크를 판단하여(S550) 변속 과정중에 적용할 수 있다.
변속 과정 중에서, 상술한 보상값을 적용한 엔진 토크 제어를 통해 엔진 토크를 실변속 시작지점 이전까지 낮게 유지하여 충전제한 가용 모터토크에도 불구하고 실변속 시작지점에서 변속기 입력토크가 음의 값을 가지도록 모터토크 제어될 수 있다.
한편, 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.

Claims (15)

  1. 기 설정된 변속 조건이 만족되면 변속 클래스를 판단하는 단계;
    상기 변속 클래스가 파워오프 업시프트인 경우, 엔진 운전 모드를 판단하는 단계;
    상기 엔진 운전 모드가 공연비 조건에 따른 특정 모드인 경우, 모터 속도, 충전제한 가용 모터 토크 및 상기 특정 모드에서의 엔진 운전점 중 적어도 하나에 따른 보상값을 판단하는 단계; 및
    상기 보상값을 엔진 토크에 적용하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 특정 모드는 파트로드 모드를 포함하고,
    상기 특정 모드에서의 엔진 운전점은 제동연료소비율(BSFC) 최적 운전점을 포함하는, 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 특정 모드는,
    상기 파워오프 업시프트의 변속 제어가 시작된 후 가속페달이 조작된 경우 적용되는, 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    변속 페이즈에 따라 상기 보상값이 적용된 엔진 토크와 모터 토크의 합이 음수가 되도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    변속기 제어기로부터 전달되는 인터벤션 후 변속기 입력토크 명령과 무관하게 수행되는, 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계의 시작 시점은,
    현재 변속단에 대한 해제유압 제어가 완료되는 시점에 상응하는, 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 보상값을 판단하는 단계는,
    기 설정된 테이블을 참조하여 수행되는, 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 자동차의 변속 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  9. 변속기를 제어하며, 기 설정된 변속 조건이 만족되면 변속 클래스를 판단하는 제1 제어기; 및
    상기 변속 클래스가 파워오프 업시프트인 경우, 엔진 운전 모드를 판단하고, 상기 엔진 운전 모드가 공연비 조건에 따른 특정 모드인 경우, 모터 속도, 충전제한 가용 모터 토크 및 상기 특정 모드에서의 엔진 운전점 중 적어도 하나에 따른 보상값을 판단하며, 상기 보상값을 엔진 토크에 적용하는 제2 제어기를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 특정 모드는 파트로드 모드를 포함하고,
    상기 특정 모드에서의 엔진 운전점은 제동연료소비율(BSFC) 최적 운전점을 포함하는, 하이브리드 자동차.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 특정 모드는,
    상기 파워오프 업시프트의 변속 제어가 시작된 후 가속페달이 조작된 경우 적용되는, 하이브리드 자동차.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    변속 페이즈에 따라 상기 보상값이 적용된 엔진 토크와 모터 토크의 합이 음수가 되도록 제어하는, 하이브리드 자동차.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    변속기 제어기로부터 전달되는 인터벤션 후 변속기 입력토크 명령과 무관하게 상기 합이 음수가 되도록 제어하는, 하이브리드 자동차.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 합이 음수가 되도록 제어하는 시작 시점은,
    현재 변속단에 대한 해제유압 제어가 완료되는 시점에 상응하는, 하이브리드 자동차.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    기 설정된 테이블을 참조하여 상기 보상값을 판단하는, 하이브리드 자동차.
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