KR20230081866A - 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법은 변속기의 인기어 시 APS(Accelerator Position Stroke) 조건, 토크 조건 및 ATF(Auto Transmission Fluid) 온도 조건의 충족 상태에서 토크 영역별로 실제 터빈 속도와 현재 기어단 목표속도의 속도 차이 값이 설정 값과 비교되고, 속도 차이 값이 설정 값보다 작은 토크 영역에서 라인압 하향 제어로 학습값을 획득하여 저장 후 활용되는 반면 큰 토크 영역에서 모터 회전수 보정으로 라인압 상향이 이루어짐으로써 모터 개입에 의한 터빈속도제어로 펌프 손실 축소에 의한 연비 향상이 이루어지고, 특히 모터의 회전수 제어가 라인압 하향 도중 터빈 스피드와 목표단 스피드가 벗어나지 않도록 목표단 스피드로 제어함으로써 변속기 라인압이 학습을 통해서 최소까지 낮추어 주는 특징이 구현된다.

Description

하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법{Method of Controlling Transmission Line Pressure of Hybrid Vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 변속기 제어에 관한 것으로, 특히 하이브리드 차량(TMED)에서는 모터 개입에 의한 터빈속도 제어가 가능한 특성을 이용한 학습으로 라인압을 낮춤으로써 연비를 향상하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 변속기 라인압은 연비 향상의 주요 요소이지만, 이를 위한 변속기 라인압 제어는 변속기 라인압이 한 값으로 고정되어 있기 때문에 초기 설정된 값으로만 제어한다.

그러므로 상기 변속기 라인압이 초기 설정 값에서 조금이라도 하향할 수 있는 경우 연비 향상을 가져올 수 있으나, 낮은 변속기 라인압에서 터빈속도와 목표단의 속도 차이로 발생되는 슬립(Slip)은 하드웨워(H/W)에 큰 문제를 가져옴으로써 내연기관 차량과 하이브리드 차량에서 변속기 라인압 하향은 한계를 가지고 있다.

일례로 내연기관 차량에서 변속기 라인압 제어는 차속과 토크에 관해 값이 고정된 차속과 토크 축으로써 라인압을 설정하고, 이에 변속기의 터빈속도를 제어할 수 있는 요소가 없는 특성을 반영한 안전율이 하드웨어(H/W)의 설정값보다 높게 설정함으로써 슬립 발생이 방지되도록 한다.

또한 하이브리드 차량에서는 모터가 개입하여 터빈속도를 제어할 수 있는 특성을 갖지만 고정된 라인압을 높게 사용함으로써 슬립 발생이 방지되도록 한다.

일본등록특허 JP 6150036 B2 (2017.06.02)

하지만, 하이브리드 차량은 모터 개입에 의한 터빈속도 제어로 고정된 라인압이 조금이라도 하향될 수 있는 특성을 갖지만, 이러한 특성과 차량 편차를 반영하지 못하고 고정된 라인압이 초기 설정 값 그대로 적용함으로써 연비 향상이 가능한 장점을 구현하지 못하고 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 모터 개입에 의한 터빈속도 제어가 가능한 특성을 이용하여 라인압을 낮춤으로써 펌프 손실 축소로 연비 향상이 이루어지고, 특히 연비 향상을 위한 라인압 낮춤에 모터 개입에 의한 터빈속도 제어가 가능한 특성을 이용함으로써 모터가 라인압 하향 도중 터빈 스피드와 목표단 스피드가 벗어나지 않도록 목표단 스피드로 제어하여 변속기 라인압이 학습을 통해서 최소까지 낮출 수 있는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법은 변속기의 인기어 시 라인압 가변 제어로 진입되는 단계; 토크 영역별로 상기 라인압 가변 제어에 대한 라인압 학습 여부가 판단되는 단계; 및 토크 영역에 따라 라인압 하향이 이루어지는 단계 또는 라인압 상향이 이루어지는 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 라인압 가변 제어의 진입 조건은 APS 조건, 토크 조건 및 ATF 온도 조건 중 하나 이상이 적용된다.

바람직한 실시예로서, 상기 라인압 학습 여부의 판단은 실제 터빈 속도에서 현재 기어단 목표속도를 뺀 속도 차이 값으로 이루어진 후 상기 속도 차이 값은 설정 값과 비교되고, 상기 속도 차이 값이 상기 설정 값보다 작은 토크 영역을 상기 라인압 하향에 적용하는 반면 큰 토크 영역을 상기 라인압 상향에 적용한다.

바람직한 실시예로서, 상기 라인압 하향은 모터의 회전수 제어로 현재 기어단 목표속도 보다 높은 실제 터빈 속도를 상기 현재 기어단 목표속도와 일치시켜 주는 단계, 및 상기 실제 터빈 속도와 상기 현재 기어단 목표속도의 일치를 학습값으로 하고, 상기 학습값을 저장하여 활용하는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 모터의 회전수는 상기 라인압을 단계적으로 하향시켜 주도록 제어되고, 상기 학습값의 저장은 상기 토크 영역별의 저장영역을 사용한다.

바람직한 실시예로서, 상기 라인압 상향은 모터의 회전수 보정 제어로 현재 기어단 목표속도를 조정하는 단계, 및 상기 회전수 보정 제어로 상기 현재 기어단 목표속도 보다 낮은 실제 터빈 속도를 상기 현재 기어단 목표속도와 일치시켜 주는 단계로 수행되며, 상기 모터의 회전수 보정은 상기 라인압을 단계적으로 상향시켜 주도록 제어된다.

바람직한 실시예로서, 상기 변속기는 TMED이다.

이러한 본 발명의 하이브리드 차량에 적용된 변속기 라인압 제어 방법은 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 모터의 터빈속도 제어에 의한 변속기 라인압 학습으로 라인압 제어가 가변 라인압으로 이루어질 수 있다. 둘째, 라인압이 하드웨워(H/W)의 손상을 가져오는 슬립(Slip)이 고려된 고정된 라인압을 사용하였더라도 모터의 목표단 스피드로 제어로 하향됨으로써 펌프 손실 축소와 연비 향상이 이루진다. 셋째, 차량의 편차가 존재함에도 고정된 라인압을 사용하던 문제가 해소된다. 넷째, 하이브리드 차량이 갖는 모터의 터빈 회전수 제어로 라인압 학습 개념이 구현될 수 있다. 다섯째, 변속기 라인압 하향 제어로 연비 향상 효과가 하향시킨 라인압 만큼 크게 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 라인압 하향 학습 토크 영역의 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법은 변속기 라인압 가변 진입 단계(S10~S20)를 통해 라인압 학습 토크 영역 확인 단계(S30)로 진입한 후 토크 영역에 따라 라인압 하향 제어 단계(S40) 또는 라인압 상향 제어 단계(S50)로 구현된다. 이 경우 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle)은 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입 차량이며, 변속기 라인압 제어의 각 단계들은 TCU(Transmission Control Unit)로 제어되면서 메모리 또는 제어 맵을 통해 저장되며, 변속기 터빈 속도 조절을 위한 모터의 회전수를 제어한다.

그러므로 상기 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법은 모터의 터빈 회전수 제어 특성을 변속기 라인압 학습 개념으로 적용함으로써 차량 편차가 무시된 높은 라인압을 목표속도에 맞춘 라인압 하향으로 펌프 손실을 축소하면서 그 만큼의 연비 향상이 이루어질 수 있다.

구체적으로 상기 변속기 라인압 가변 진입(S10~S20)은 S10의 인기어 상태 확인 단계, S20의 학습조건 충족 단계로 수행된다.

일례로 상기 인기어 상태 확인(S10)은 변속기의 변속 진입을 의미하며, 상기 인기어는 변속기의기어가 물림 상태이므로 인기어 상태가 아난 경우 S10-1과 같이 변속기 라인압 제어로 진입하지 않고, 반면 인기어 상태인 경우 S20의 학습조건 충족 단계로 진입된다.

이어 상기 학습조건 충족(S20)은 인기어 조건에서 APS 조건, 토크 조건 및 ATF 온도 조건 등을 학습조건으로 적용한다. 이 경우 상기 APS는 스로틀 개도량과 연관된 엑셀페달 답입량(Accelerator Position Stroke)이므로 특정한 APS 값으로 예시되지 않고, 상기 토크는 인기어에 따른 변속단에 적용된 변속기의 토크이므로 특정한 토크 값으로 예시되지 않으며, 상기 ATF(Auto Transmission Fluid) 온도는 정상적인 온도 영역인 약 100~130℃를 적용한다.

그 결과 상기 학습조건 충족(S20)은 인기어 조건에서 APS 조건, 토크 조건 및 ATF 온도 조건이 확인되고, 이들 조건이 미 충족 상태인 경우 S20-1과 같이 변속기 라인압 제어로 진입하지 않는 반면 충족 상태인 경우 S30의 라인압 학습 토크 영역 확인 단계로 전환된다.

구체적으로 상기 라인압 학습 토크 영역 확인(S30)은 라인압 학습을 토크별로 영역에서 수행하기 위한 것으로, 이와 같이 토크 영역대를 나눠서 학습 적용을 다르게 함은 다른 토크 영역에서는 라인압 학습 값이 맞지 않아서 인기어 상태가 풀릴 수도 있음에 따른 것이다.

이를 위해 상기 라인압 학습 토크 영역 확인(S30)은 하기의 토크 영역 판단식을 적용한다.

토크 영역 판단식 : |터빈속도 - 현재기어의 목표속도| < 설정값 ?

여기서 “터빈속도”는 인기어 상태에서 검출된 변속기 터빈(1)의 실제 터빈 속도이고, “현재기어의 목표속도”는 인기어 상태에서 검출된 현재기어단 목표속도이며, "설정값“은 실제 터빈 속도와 현재 기어단 목표속도의 허용 차이값이다. 이 경우 상기 터빈속도, 상기 현재기어의 목표속도 및 상기 설정값은 인기어 상태의 현재 기어단이 특정되지 않으므로 특정 값으로 한정되지 않는다.

그 결과 상기 라인압 학습 토크 영역 확인(S30)은 실제 터빈 속도와 현재 기어단 목표속도의 차이 값을 설정 값과 비교한 후, 상기 차이 값이 설정 값보다 작은 경우 S40의 라인압 하향 제어 단계로 진입하는 반면 큰 경우 S50의 라인압 상향 제어 단계로 전환된다.

구체적으로 상기 라인압 하향 제어(S40)는 S41의 라인압 하향 학습 수행 단계, S42의 학습 값 활용 단계로 수행된다. 반면 상기 라인압 상향 제어(S50)는 라인압 하향 제어(S40)와 반대방향으로 이루어지는 방식으로서, S51의 모터 회전수 제어 단계, S52의 라인압 상향 학습 단계로 수행된다.

도 2의 토크 영역 선도를 참조하면, 인기어 상태에서 변속기 터빈(1)의 터빈 스피드(즉, 실제 터빈 속도)가 목표단 스피드(즉, 현재 기어단 목표속도) 보다 높은 위치인 돌출 부위(즉, 차이 값이 설정 값보다 작은 경우)를 라인압 하향 제어 단계(S40)에 적용되는 반면 그 반대 상태(즉, 차이 값이 설정 값보다 큰 경우)를 라인압 상향 제어 단계(S50)에 적용된다.

일례로 상기 라인압 하향 학습 수행(S41)에서 모터는 회전수 다운(Down) 제어로 상대적으로 높은 터빈 스피드(즉, 실제 터빈 속도)를 상대적으로 낮은 목표단 스피드(즉, 현재 기어단 목표속도)와 일치시킴으로써 라인압 하향이 이루어지고, 이때 모터는 회전수 제어로 급격한 회전수 변경이 끼치는 변속기 내구 영향을 주지 않도록 라인압을 조금씩 하향시켜 준다.

최종적으로 상기 학습 값 활용(S42)은 라인압 하향 학습 수행(S41)의 결과로 획득한 학습 값을 토크별 저장영역에 저장 후 적용함으로써 차후 단계에서 이를 활용하여 동일 상황에서 라인압 하향 제어에 학습 값을 적용한다.

그러므로 상기 라인압 하향 제어(S40)는 라인압 하향의 학습 값을 저장한 후 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어로직을 종료한다.

반면 상기 모터 회전수 제어(S51)에서 모터는 회전수 보정 제어로 현재 기어단 목표속도를 조정하는데, 이는 인기어 상태에서 라인압이 부족할 경우 현재 기어단 목표 스피드에서 터빈이 벗어남을 방지하기 위함이다.

최종적으로 상기 라인압 상향 학습(S52)은 모터의 회전수 상승을 통해 상대적으로 낮은 터빈 스피드(즉, 실제 터빈 속도)를 상대적으로 높은 목표단 스피드(즉, 현재 기어단 목표속도)와 일치시킴으로써 라인압 상향이 이루어지고, 이때 모터는 회전수 제어로 급격한 회전수 변경이 끼치는 변속기 내구 영향을 주지 않도록 라인압을 조금씩 상향시켜 준다.

그러므로 상기 라인압 상향 제어(S50)는 라인압을 상향한 후 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어로직을 종료한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법은 변속기의 인기어 시 APS(Accelerator Position Stroke) 조건, 토크 조건 및 ATF(Auto Transmission Fluid) 온도 조건의 충족 상태에서 토크 영역별로 실제 터빈 속도와 현재 기어단 목표속도의 속도 차이 값이 설정 값과 비교되고, 속도 차이 값이 설정 값보다 작은 토크 영역에서 라인압 하향 제어로 학습값을 획득하여 저장 후 활용되는 반면 큰 토크 영역에서 모터 회전수 보정으로 라인압 상향이 이루어짐으로써 모터 개입에 의한 터빈속도제어로 펌프 손실 축소에 의한 연비 향상이 이루어지고, 특히 모터의 회전수 제어가 라인압 하향 도중 터빈 스피드와 목표단 스피드가 벗어나지 않도록 목표단 스피드로 제어함으로써 변속기 라인압이 학습을 통해서 최소까지 낮추어 준다.

1 : 변속기 터빈

Claims (10)

1. 변속기의 인기어 시 라인압 가변 제어로 진입되는 단계;
   토크 영역별로 상기 라인압 가변 제어에 대한 라인압 학습 여부가 판단되는 단계; 및
   토크 영역에 따라 라인압 하향이 이루어지는 단계 또는 라인압 상향이 이루어지는 단계
   로 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 라인압 가변 제어의 진입 조건은 APS(Accelerator Position Stroke) 조건, 토크 조건 및 ATF(Auto Transmission Fluid) 온도 조건 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 라인압 학습 여부의 판단은 실제 터빈 속도에서 현재 기어단 목표속도를 뺀 속도 차이 값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 속도 차이 값은 설정 값과 비교되고,
   상기 속도 차이 값이 상기 설정 값보다 작은 토크 영역을 상기 라인압 하향에 적용하는 반면 큰 토크 영역을 상기 라인압 상향에 적용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 라인압 하향의 단계는
   모터의 회전수 제어로 현재 기어단 목표속도 보다 높은 실제 터빈 속도를 상기 현재 기어단 목표속도와 일치시켜 주는 단계, 및
   상기 실제 터빈 속도와 상기 현재 기어단 목표속도의 일치를 학습값으로 하고, 상기 학습값을 저장하여 활용하는 단계
   로 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 모터의 회전수는 상기 라인압을 단계적으로 하향시켜 주도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
7. 청구항 5에 있어서, 상기 학습값의 저장은 상기 토크 영역별의 저장영역을 사용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
8. 청구항 1에 있어서, 상기 라인압 상향의 단계는
   모터의 회전수 보정 제어로 현재 기어단 목표속도를 조정하는 단계, 및
   상기 회전수 보정 제어로 상기 현재 기어단 목표속도 보다 낮은 실제 터빈 속도를 상기 현재 기어단 목표속도와 일치시켜 주는 단계
   로 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 모터의 회전수 보정은 상기 라인압을 단계적으로 상향시켜 주도록 제어되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.
   
10. 청구항 1에 있어서, 상기 변속기는 TMED(Transmission Mounted Electric Device)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기 라인압 제어 방법.

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