KR101054765B1 - 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법에 관한 것으로서, 배터리 충전 제한 상태에서 운전자의 가감속 작동에 따라 팁-인에서 팁-아웃으로 전환될 때, 연료 컷에 의한 쇼크 현상이 발생되는 것을 저감시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 클러치 결합 상태에서 연료 컷 시점과 연료 컷 직전까지의 엔진 토크 프로파일을 설정하는 단계와; 주행중 배터리의 충전 가능 상태인지 충전 제한 상태인지를 확인하는 단계와; 배터리 충전 제한 상태이면서 팁-인 상태에서 팁-아웃 상태로 전환될 때, 엔진 마찰 토크를 미리 설정된 토크 프로파일로 제어하는 단계와; 엔진 마찰 토크가 일정 수준까지 떨어졌는가를 확인하여, 일정 수준까지 떨어진 경우 엔진 연료 컷을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법을 제공한다.

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Description

하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법{The method of reducing tip-out shock in HEV}

본 발명은 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법에 관한 것으로서, 배터리 충전 제한 상태에서 운전자의 가감속 작동에 따라 팁-인에서 팁-아웃으로 전환될 때, 연료 컷에 의한 쇼크 현상이 발생되는 것을 저감시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터 구동원을 보조 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로서, 병렬형 하이브리드 차량의 시스템 구성을 살펴보면, 첨부한 도 1의 구성도에서 보는 바와 같이, 엔진(10), 모터(20), 자동변속기(30)가 일축상에 직결되어 있고, 상기 엔진(10) 및 모터(20)간에는 클러치(40)가 배열되어 있으며, 또한 이들의 동작을 위한 구성으로서 ISG(70: Integrated Starter Generator)가 벨트에 의해 엔진의 크랭크 풀리와 직결되고, 고전압배터리(50)가 인버터(60)를 통해 상기 모터(20)와 충방 전 가능하게 연결되어 있다.

이러한 하이브리드 차량에서는, 예를 들어, 차량 초기 출발시 모터를 이용하여 엔진 시동을 걸고, 이후 정속시 엔진의 동력을 이용하며, 조건에 따라 모터를 구동 및 발전시켜 배터리 충전량을 관리하게 된다.

또한, 상기 하이브리드 차량에서는, 중속 또는 고속 주행시 차량 구동이 엔진 동력과 모터의 동력으로 이루어지는 데, 예를 들어 급가속 시에는, 배터리 동력까지 차량 구동으로 사용하게 된다.

반면, 감속시에는 모터를 발전시켜 차량의 관성 에너지를 배터리에 저장하는 충전 동작 즉, 회생제동을 수행하게 된다.

즉, 클러치에 의해 엔진 동력 절환이 가능한 구조로서, 배터리 충전 제한이 걸리지 않는 경우(클러치가 결합되지 않은 상태)에서 타행 주행시 발전기가 되는 모터에 의해 에너지를 회수하여 배터리를 충전하게 된다.

이와 달리, 클러치가 결합된 충전 제한 상태에서는 엔진의 마찰 토크에 의하여 타행 주행(오버드라이브)이 이루어진다.

위와 같은 충전 제한 상황에서 운전자가 팁-인(Tip-in: 가속) 및 팁-아웃(Tip-out: 감속)을 반복하는 경우, 엔진은 연료 분사 수행 및 정지(fuel cut)를 반복하게 된다.

그러나, 팁-인에서 팁-아웃으로 전환될 때, 엔진은 연료 분사를 곧바로 정지(fuel cut)하게 되고, 그 순간 엔진의 구동토크 부호가 바뀌게 되어 쇼크 현상이 발생되는 문제점이 있고, 이러한 쇼크 현상으로 인해 운전자 및 승객이 불쾌한 승 차감을 느끼게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 클러치가 결합된 배터리 충전 제한 상태에서 운전자의 가감속 작동에 따라 팁-인에서 팁-아웃으로 전환될 때, 엔진 토크 변화를 완만하게 하는 토크 프로파일을 부여하여, 연료 컷에 의한 쇼크 현상이 발생되는 것을 저감시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 클러치 결합 상태에서 연료 컷 시점과 연료 컷 직전까지의 엔진 토크 프로파일을 설정하는 단계와; 주행중 배터리의 충전 가능 상태인지 충전 제한 상태인지를 확인하는 단계와; 배터리 충전 제한 상태이면서 팁-인 상태에서 팁-아웃 상태로 전환될 때, 엔진 마찰 토크를 미리 설정된 토크 프로파일로 제어하는 단계와; 엔진 마찰 토크가 일정 수준까지 떨어졌는가를 확인하여, 일정 수준까지 떨어진 경우 엔진 연료 컷을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법을 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 엔진 토크 프로파일은 운전자 요구토크에 따른 엔진 구동상태에서 타행 주행 상태로 전환되는 시점의 토크값에서 축 토크 기준으로 0에 근접할 때까지 토크 변화를 완만하게 제어하는 범위로 설정된 것을 특징으로 한다.

특히, 엔진 마찰 토크가 축 토크 기준으로 0에 근접하는 시점까지 연료 인젝션을 유지하다가, 엔진 마찰 토크가 0에 근접하는 수준까지 떨어지면 엔진 연료 컷을 수행하는 것을 특징으로 한다.

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

본 발명에 따르면, 하이브리드 차량의 배터리 충전 제한 상태에서 운전자의 가감속 작동에 따라 팁-인에서 팁-아웃으로 전환될 때, 타행 주행을 위한 엔진 마찰 토크 변화를 완만하게 하는 토크 프로파일로 제어하여, 연료 컷에 의한 쇼크 현상이 드라이브 샤프트로 전달되는 것을 크게 저감시킬 수 있고, 그에 따른 승차감 향상을 도모할 수 있다.

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

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 먼저 하이브리드 차량의 파워트레인 및 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 1을 참조하면, 하이브리드 차량의 파워트레인 구성에 대한 일례로서, 엔진(10), 모터(20), 자동변속기(30)가 일축상에 직결되어 있고, 상기 엔진(10) 및 모터(20)간에는 클러치(40)가 배열되어 있으며, 이 구성들의 동작을 위하여 ISG(70: Integrated Starter Generator)가 벨트에 의해 엔진의 크랭크 풀리와 직결되고, 고전압배터리(50)가 인버터(60)를 통해 상기 모터(20)와 충방전 가능하게 연결되어 있다.

이러한 구성을 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 모터 동력만을 이용하는 드라이브 샤프트를 구동시켜 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle) 주행모드가 구현되고, 상기 모터의 구동에 의하여 엔진의 기동 및 아이들시 배터리에 대한 충전 모드가 구현된다.

또한, 엔진의 동력을 구동축에 전달하기 위하여 상기 엔진과 모터 사이에 배열된 클러치를 연결하게 되면, 엔진 및 모터의 동력을 함께 이용한 HEV 주행 모드, 즉 엔진의 동력을 주동력으로 하면서 모터의 동력을 보조동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle) 주행모드가 구현될 수 있고, 감속시에는 모터를 발전시켜 차량의 관성 에너지를 배터리에 저장하는 충전 동작 즉, 회생제동을 수행하게 된다.

이러한 하이브리드 차량의 배터리 충전 제한 상태 즉, 클러치 결합 상태에서 운전자가 팁-인(Tip-in: 가속) 및 팁-아웃(Tip-out: 감속)을 반복하는 경우, 팁-인에서 팁-아웃으로 전환되는 순간, 엔진의 연료 분사 정지(fuel cut)로 인해 쇼크 현상이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 팁-인에서 팁-아웃으로 전환되는 순간, 엔진의 연료 분사 정지(fuel cut)로 인해 구동축 즉, 드라이브 샤프트에 쇼크가 발생되는 것을 방지하고자, 팁-인에서 팁-아웃으로 전환되는 시점의 엔진 토크에 완만하게 변화되는 토크 프로파일을 부여한 점에 특징이 있다.

이러한 토크 프로파일이 부여된 엔진 토크가 축 토크를 기준으로 0(제로)으로 근접할 때까지 연료 인젝션을 유지하고, 0에 근접할 때 연료 컷을 수행하여 쇼크 현상을 저감시킬 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감을 위한 엔진 토크 프로파일을 설명하는 제어도이다.

먼저, 클러치 결합 상태에서 연료 컷 시점과 연료 컷 직전까지의 엔진 토크 프로파일을 설정한다(S101).

상기 엔진 토크 프로파일은 운전자 요구토크에 따른 목표 엔진 구동상태가 유지되다가(예를 들어, 가속을 위해 가속페달을 밟는 팁-인 상태), 타행 상태(가속페달을 떼어 감속이 이루어지는 팁-아웃 상태)로 전환되는 시점의 값에서 축 토크 기준으로 0에 근접할 때까지 필터링 효과를 주어 토크 변화를 완만하게 제어할 수 있는 범위로 설정된다.

이때, 상기 필터링을 위한 필터계수는 운전성 및 연비를 고려하여 결정된다.

다음으로, 주행중 배터리의 충전 가능 상태인지 충전 제한 상태인지를 확인한다(S102).

배터리 충전 가능 상태 즉, 클러치가 해제되고, 클러치 해제에 따라 엔진의 연료컷이 수행되며, 모터의 충전 토크에 의한 타행 주행(coasting)이 이루어지는 상태이면, 다시 말해서 배터리 충전 가능 상태이면서 팁-인 상태에서 팁-아웃 상태로 전환되는 상태이면, 엔진과 드라이브 샤프트가 단절된 상태이므로, 엔진 연료컷(fuel cut)에 의한 쇼크가 드라이브 샤프트로 전달되지 않는다.

반면, 배터리 충전 제한 상태 즉, 모터에 의한 충전 토크 발생 불가 상태(모터는 0 토크)이면서 클러치의 결합에 의한 엔진 마찰 토크가 드라이브 샤프트로 전달되어 타행 주행이 이루어지는 상태이면, 다시 말해서 배터리 충전 제한 상태이면서 팁-인 상태에서 팁-아웃 상태로 전환되면서 엔진 연료컷이 이루어지는 상태이면, 엔진과 드라이브 샤프트는 클러치에 의하여 연결된 상태이므로, 엔진 연료컷에 의한 쇼크가 드라이브 샤프트로 전달된다.

이에, 배터리 충전 제한 상태이면서 팁-인 상태에서 팁-아웃 상태로 전환될 때, 엔진 마찰 토크를 미리 설정된 토크 프로파일로 제어한다(S103)

따라서, 엔진 모드가 운전자 요구에 따라 엔진 구동에서 엔진 타행으로 가는 상황 즉, 배터리 충전 제한 상태이면서 팁-인 상태에서 팁-아웃 상태로 전환되는 시점에 맞추어 엔진 마찰 토크를 미리 설정된 토크 프로파일로 제어하되, 축 토크 기준으로 0에 근접할 때까지 필터링 효과를 주어 토크 변화를 완만하게 제어한다.

연이어, 엔진 마찰 토크를 미리 설정된 토크 프로파일로 제어한 후, 엔진 마 찰 토크가 일정 수준까지 떨어졌는가를 확인하여(S104), 일정 수준까지 떨어진 경우 엔진 연료 컷을 수행한다(S105).

보다 상세하게는, 엔진 마찰 토크가 축 토크 기준으로 0에 근접하는 시점까지 연료 인젝션을 유지하다가, 엔진 마찰 토크가 0에 근접하는 수준까지 떨어지면 엔진 연료 컷을 수행한다.

물론, 엔진 마찰 토크가 0에 근접하는 시점까지 연료 인젝션이 이루어짐에 따른 다소의 연비 저하가 있지만, 상당히 짧은 시간이기 때문에 연비저하 및 요구토크 미추종의 영향은 매우 작다 할 것이다.

이와 같이, 엔진 연료컷에 따른 충격이 엔진 마찰 토크가 크게 낮아진 수준에서 이루어지게 되므로, 엔진 마찰 토크에 의하여 전달되는 쇼크가 드라이브 샤프트까지 전달되지 않게 되어, 승차감을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 하이브리드 차량의 파워 트레인 구성을 설명하는 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법을 설명하는 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감을 위한 엔진 토크 프로파일을 설명하는 제어도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진

20 : 모터

30 : 자동변속기

40 : 클러치

50 : 배터리

60 : 인버터

70 : ISG

Claims (3)

1. 삭제
2. 클러치 결합 상태에서 연료 컷 시점과 연료 컷 직전까지의 엔진 토크 프로파일을 설정하는 단계와;

   주행중 배터리의 충전 가능 상태인지 충전 제한 상태인지를 확인하는 단계와;

   배터리 충전 제한 상태이면서 팁-인 상태에서 팁-아웃 상태로 전환될 때, 엔진 마찰 토크를 미리 설정된 토크 프로파일로 제어하는 단계와;

   엔진 마찰 토크가 일정 수준까지 떨어졌는가를 확인하여, 일정 수준까지 떨어진 경우 엔진 연료 컷을 수행하는 단계;

   를 포함하며,

   상기 엔진 토크 프로파일은 운전자 요구토크에 따른 엔진 구동상태에서 타행 주행 상태로 전환되는 시점의 토크값에서 축 토크 기준으로 0에 근접할 때까지 토크 변화를 완만하게 제어하는 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   엔진 마찰 토크가 축 토크 기준으로 0에 근접하는 시점까지 연료 인젝션을 유지하다가, 엔진 마찰 토크가 0에 근접하는 수준까지 떨어지면 엔진 연료 컷을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 팁-아웃 쇼크 저감 방법.

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