KR101103945B1

KR101103945B1 - 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법

Info

Publication number: KR101103945B1
Application number: KR1020090070418A
Authority: KR
Inventors: 박지열
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2012-01-12
Also published as: KR20110012625A

Abstract

하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법에 있어서, 모터 속도와 엔진 속도의 차이가 특정 값보다 작은 경우에는 타이머의 시간을 증가시키고, 상기 모터 속도와 엔진 속도의 차이가 상기 특정 값보다 큰 경우에는 타이머의 시간을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법에 관한 것이다.

엔진 클러치, 동기화, 하이브리드

Description

하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법{METHOD FOR DETERMINING BOTH ENDS VELOCITY SYNCHRONIZATION OF HYBRID VEHICLE ENGINE CLUTCH}

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터 속도와 엔진 속도의 차이가 특정 값보다 작은 경우에는 타이머의 시간을 증가시키고, 상기 모터 속도와 엔진 속도의 차이가 상기 특정 값보다 큰 경우에는 시간 타이머의 시간을 감소시키는 것을 특징으로 하며, 시간 타이머의 시간이 특정 시간 이상인 경우에는 동기화가 되었다고 판단한 후 판단을 종료하고, 시간 타이머의 시간이 특정 시간 이하인 경우에는 동기화 되지 않았다고 판단한 후 판단을 다시 반복하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법에 관한 것이다.

본 기술에서 다루는 하이브리드 차량의 기계적 구성은 도 1의 (a)와 같다. 도면을 참고하면 엔진과 모터 사이에 클러치가 있어서 클러치가 오픈 되어 있으면 모터에 의해 구동축이 구동되고, 클러치가 락(lock) 되어 있으면 엔진과 모터에 의해 구동축이 구동된다.

상기와 같은 하이브리드 차량에서 EV 주행 중 운전자 요구 토크가 EV 주행 가능 영역을 초과하거나 SOC가 높아서 EV 주행으로는 감속이 불가한 경우 등 필요에 따라 엔진 클러치를 결합시켜야 하는 경우가 있다. 도 1의 (b)의 그래프는 EV 주행 중 운전자 요구 토크가 커서 엔진을 기동시키고 엔진클러치를 결합시키는 과정을 나타낸 것이다. 클러치 결합 시 목표 유압은 그래프와 같이 A ~ E까지 5단계로 제어를 한다. A는 클러치 오픈 단계, B는 스피드 제어 단계, C는 슬립 제어 단계, D는 최대 압력 제어 단계, E는 클러치가 락 되는 단계이다. 자세히 설명하면, 결합 초기 비어 있는 클러치 유압시스템에 오일을 채우기 위해 Initial Fill 이라는 제어를 하고, 클러치 슬립 전까지 클러치 시스템의 리턴 스프링 반력을 상쇄시키는 유압을 주게 되는데 이를 초기 유압이라고 한다. 즉 Initial Fill과 초기 유압을 줌으로써 클러치 슬립 직전 상태를 만들어 놓는다.(A) 이 후 클러치 양단의 속도 차가 어느 정도 동기화되면(B) 유압 피드백 제어로 슬립 제어를 하여 클러치 양단의 속도를 완전히 동기화 시키고(C) 속도 차가 거의 없어지면 최대 유압을 가하여(D) 클러치를 록 상태로 만든다.(E)

클러치 양단의 속도를 어느 정도 동기화 시킨 후 유압 제어를 시작하는 이유는 유압 또는 유온 편차의 영향을 최소화 하기 위함이고, 유압 피드백 제어로 슬립 제어를 하기 위해서는 클러치 양단 간의 속도가 어느 정도 동기화 되어야 하며, 이를 판단하기 위한 방법이 다양하게 제안될 수 있다.

기존의 기술은 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법에 있어서 클러치 양단 속도 동기화 여부를 도 2와 같이 판단한다. 먼저 판단 방법은 클러치 양단의 속도 차이가 일정값 이내로 일정 시간 동안 유지되면 동기화 된 것으로 판단한다. 즉, 클러치 양단 간 속도 차이가 일정값 이내이면 시간 타이머를 증가시키고 일정값을 벗어나면 시간 타이머를 리셋시킨다. 이 후 시간 타이머가 일정 시간이 되면 동기화 되었다고 판단한다. 도 2를 통해 살펴보면, 먼저 도 2의 (a)에서 x 축은 시간을 나타내고 y 축은 모터와 엔진의 속도차이를 나타낸다. (b)는 엔진속도 1의 시간타이머를 나타내고, (c)는 엔진속도 2의 시간타이머를 나타낸다. (a)에서 나타나는 바와 같이 엔진속도 1과 엔진속도 2의 차이점은, 엔진속도 2는 속도 차이가 일정값을 벗어났다가 이후 다시 일정값 이내로 진입하는 반면, 엔진속도 1은 계속 일정값 이내에서 머물게 된다. 그 결과, (b)에서 나타나는 바와 같이 엔진속도 1의 경우에는 시간 타이머가 일정 시간이 되는 순간 슬립 제어가 시작되지만, (c)에서 나타나는 바와 같이 엔진 속도 2의 경우에는 일정 값을 벗어났기 때문에 시간 타이머가 리셋되고 그 결과 엔진 속도 1에 비해 늦은 시간에 슬립제어가 시작된다. 결론적으로 클러치 양단의 속도 차이가 일정값을 조금만 벗어나도 시간 타이머가 리셋되므로 속도 차이가 다시 일정값 이내로 들어와도 다시 일정 시간이 유지되어야 동기화가 되었다고 판단을 하기 때문에 속도 차이에 큰 차이가 없음에도 슬립제어로 진행하지 못해 이 시간만큼 지연이 발생하여 클러치 접합 시간에 큰 편차를 유 발하는 문제점이 발생한다. 동일한 운전 상황에서도 엔진 속도는 편차가 존재하기 마련인데, 상기의 기존 기술은 속도 편차에 대해 적절하게 대처할 수 없기 때문에 속도 편차보다 오히려 더 큰 편차를 유발시키는 원인이 되기도 한다. 즉 동일 운전 상황에 대한 속도 편차에 대해 강건하게 대응할 수 있는 판단 방법이 필요하게 되었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하이브리드 차량의 엔진과 모터 사이에 위치한 클러치의 양단 속도 동기화 판단 방법에 있어서, 상기 모터의 속도와 상기 엔진의 속도의 차이를 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 측정값이 특정 값보다 작은 경우에는, 상기 클러치 양단 속도 차가 상기 특정 값 이내인 기간을 측정하는 타이머의 시간을 증가시키고, 상기 제1 단계에서 측정된 측정값이 상기 특정 값보다 큰 경우에는 상기 타이머의 시간을 감소시키는 제 2단계를 포함하는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법을 제공한다. 또한 상기 제 2단계 후, 상기 타이머의 시간이 특정 시간 초과인 경우에는 판단을 종료하고, 상기 타이머의 시간이 상기 특정 시간 이하인 경우에는 상기 제1 단계로 돌아가는 제 3단계를 더 포함하는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법을 제공하고, 상기 타이머의 시간 최소 값은 0으로 제한하는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법을 제공한다.

기존 기술에 비해 클러치 양단 속도 동기화 여부를 좀 더 합리적으로 판단할 수 있고, 속도 편차에 의한 클러치 접합 시간 편차를 줄일 수 있어 클러치 접합 성능을 균일하게 할 수 있다.

기존의 기술은 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법에 있어서 클러치 양단 속도 동기화 여부를 도 2와 같이 판단한다. 먼저 판단 방법은 클러치 양단의 속도 차이가 일정값 이내로 일정 시간 동안 유지되면 동기화 된 것으로 판단한다. 즉, 클러치 양단 간 속도 차이가 일정값 이내이면 시간 타이머를 증가시키고 일정값을 벗어나면 시간 타이머를 리셋시킨다. 이 후 시간 타이머가 일정 시간이 되면 동기화 되었다고 판단한다. 도 2를 통해 살펴보면, 먼저 도 2의 (a)는 엔진속도와 모터 속도의 차이를 나타내는 값을 도시한 그래프이다. 이 그래프에서, x 축은 시간을 나타내고 y 축은 모터와 엔진의 속도차이를 나타낸다. 그래프를 살펴보면, 엔진속도 1과 2는 엔진 클러치의 결합이 시작됨에 따라 엔진과 모터의 속도 차이가 점점 줄기 시작한다. 그러다가 T1 시간부터는 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도인 N이하로 줄어들기 시작한다. 이후 T2부터 엔진 속도 1과 2의 차이점이 나타난다. 엔진속도 1의 경우에는 시간 T2 이후에도 그 속도 차이가 특정 속도 N 이하로 유지된다. 그러나 엔진속도 2의 경우에는 T2 ~ T4 시간동안은 특정 속도 N을 약간 넘게 된다. 다시말해서, 엔진속도 1과 2는 그 속도차이 그래프가 거의 유사하지만, T2 ~ T4 구간에서 특정 속도 N을 중심으로 속도 차이가 약간 있다. 도 2의 (b)는 엔진속도 1에서 타이머의 시간그래프를 나타낸다. 상기 서술한 바와 같이, 타이머는 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 이하인 구간에서는 타이머의 시간을 증가 시키고, 특정 속도를 벗어나면 타이머의 값을 리셋시킨다. 그러므로, 엔진속도 1은 T1부터 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N 이하가 되므로, 이 시점부터 타이머의 시간이 증가한다. 이 후, T3가 될 때까지, 엔진속도 1에서 엔진과 모터의 속도 차이는 계속 특정 속도 N 이하이므로, 타이머의 시간은 계속해서 증가하게 되고, 타이머의 시간이 특정 값인 M에 도달하게 되어, 이때부터 엔진 클러치 양단의 속도가 동기화 되었다고 판단하고, 슬립제어가 시작된다. 도 2의 (c)는 엔진속도 2에서 타이머의 시간그래프를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 엔진속도 1과 마찬가지로 T1 부터 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 특정 속도 N이하가 되므로 타이머의 시간이 증가한다. 이후 T2 까지도 엔진속도 2에서 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N 이하이므로 계속해서 타이머의 시간이 증가한다. 그러나 T2 ~ T4 에서는 엔진속도 2에서 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N을 넘어서게 된다. 그러므로 이 구간에서는 타이머의 시간이 리셋 된다. 그 결과 T1 ~ T2 구간 동안 증가 되었던 엔진속도 2에서의 타이머의 시간이 초기화된다. T4 구간 이후 다시 엔진속도 2에서 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N 이하가 되어, 타이머의 시간이 증가하게 되고, 이후는 계속해서 특정 속도 N 이하를 유지하게 된다. 타이머의 시간은 T5가 되었을 때 특정 값 M에 도달하게 되어, 이때부터 엔진 클러치 양단의 속도가 동기화 되었다고 판단하고, 슬립제어가 시작된다. 이와 같이 엔진 속도 1과 엔진 속도 2에 있어서 속도 차이가 거의 없음에도 불구하고, 엔진속도 2에서 엔진과 모터의 속도 차이가 T2 ~ T4 구간 동안 특정 속도 N을 약간 넘었기 때문에, 엔진 속도 1은 T3부터 슬립제어가 시작되고, 엔진속도 2는 T5 부터 슬립제어가 시작되어, T3 ~ T5 만큼의 시간차이가 발생하게 된다. 다시 말해서 클러치 양단의 속도 차이가 특정 속도를 조금만 벗어나도 타이머가 리셋되므로 속도 차이가 다시 특정 속도 이내로 들어와도 다시 일정 시간이 유지되어야 동기화가 되었다고 판단을 하기 때문에 속도에 큰 차이가 없음에도 슬립제어로 진행하지 못해 이 시간만큼 지연이 발생하여 클러치 접합 시간에 큰 편차를 유발하는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 도 3을 통하여 설명한다. 먼저 본 발명은 클러치 양단 간 속도 차이가 일정 값 이내이면 시간 타이머를 증가시키고 일정 값을 벗어나면 시간 타이머를 감소시킨다. 그리고 시간 타이머가 일정 시간이 되면 동기화가 되었다고 판단한다. 한편, 시간 타이머의 최소값은 0으로 제한한다. 도 3을 통해 살펴보면, 먼저 도 3의 (a)는 엔진속도와 모터 속도의 차이를 나타내는 값을 도시한 그래프이다. 이 그래프에서 x축은 시간을 나타내고 y축은 모터와 엔진의 속도차이를 나타낸다. 그래프를 살펴보면, 이 그래프는 도 2의 (a)그래프와 동일하다. 즉, 엔진속도 1과 2는 엔진 클러치의 결합이 시작됨에 따라 엔진과 모터의 속도 차이가 점점 줄기 시작한다. 그러다가 T1 시간부터는 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도인 N이하로 줄어들기 시작한다. 이후 T2부터 엔진 속도 1과 2의 차이점이 나타난다. 엔진속도 1의 경우에는 시간 T2 이후에도 그 속도 차이가 특정 속도 N 이하로 유지된다. 그러나 엔진속도 2의 경우에는 T2 ~ T4 시간동안은 특정 속도 N을 약간 넘게 된다. 다시 말해서, 엔진속도 1과 2는 그 속도차이 그래프가 거의 유사하지만, T2 ~ T4 구간에서 특정 속도 N을 중심으로 속도 차이가 약간 있다. 도 3의 (b)는 엔진속도 1에서 타이머의 시간그래프를 나타낸다. 상기 서술한 바와 같이, 타이머는 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 이하인 구간에서는 타이머의 시간을 증가시키고, 특정 속도를 벗어나는 구간에서는 타이머의 시간을 감소시킨다. 즉, 특정 속도를 벗어나면 타이머의 값을 리셋시키는 도 2와 다르다. 그러므로, 엔진속도 1은 T1부터 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N이하가 되므로, 이 시점부터 타이머의 시간이 증가한다. 이 후, T3가 될 때까지, 엔진속도 1에서 엔진과 모터의 속도 차이는 계속 특정 속도 N 이하이므로, 타이머의 시간은 계속해서 증가하게 되고, 타이머의 시간이 특정 값인 M에 도달하게 되어, 이때부터 엔진 클러치 양단의 속도가 동기화 되었다고 판단하고, 슬립제어가 시작된다. 이는 도 2의 엔진속도 1의 경우와 동일하다. 도 3의 (c)는 엔진속도 2에서 타이머의 시간그래프를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 엔진속도 1과 마찬가지로 T1 부터 엔진 속도와 모터 속도의 차이가 특정 속도 N 이하가 되므로 타이머의 시간이 증가한다. 이후 T2 까지도 엔진속도 2에서 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N 이하이므로 계속해서 타이머의 시간이 증가한다. 그러나 T2 ~ T4 에서는 엔진속도 2에서 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N을 넘어서게 된다. 그러므로 이 구간에서는 타이머의 시간이 감소하게 된다. 그 결과 T1 ~ T2 구간 동안은 타이머의 시간이 증가되는 반면, T2 ~ T4 구간에서는 타이머의 시간이 감소된다. 도 2에서 타이머의 시간이 T2 ~ T4 구간에서 리셋되는 것과 다르다. T4 구간 이후 다시 엔진속도 2에서 엔진과 모터의 속도 차이가 특정 속도 N 이하가 되어, 타이머의 시간이 다시 증가하게 되고, 이후는 계속해서 특정 속도 N 이하를 유지하게 된다. 타이머의 시간은 T5 가 되었을 때 특정값 M에 도달하게 되어, 이때부터 엔진 클러치 양단 의 속도가 동기화 되었다고 판단하고, 슬립제어가 시작된다. 그러므로 T4 ~ T5 구간만큼의 시간 차이를 가지고 엔진속도 1과 2는 슬립제어가 시작되는 것이다. 도면에서 나타나는 바와 같이 도 3의 T4 ~ T5 구간은 도 2의 T4 ~T5 구간보다 짧은 것을 알 수 있다. 즉, 본원 발명은 기존 발명과 달리, 엔진 속도가 특정 속도를 벗어나도 리셋되는 것이 아니라, 시간 타이머가 감소 되기 때문에, 엔진 속도 1과 2의 슬립제어 시작 시간의 차이가 감소하게 된다. 결국 기존 발명에서 속도에 큰 차이가 없음에도 슬립제어로 진행하지 못해 이 시간만큼 지연이 발생하던 문제가 해결 가능하게 된다. 다시 말해서 기존 기술에 비해 클러치 양단 속도 동기화 여부를 좀더 합리적으로 판단할 수 있어 속도 편차에 의한 클러치 접합 시간 편차를 줄일 수 있어 클러치 접합 성능을 균일하게 할 수 있다. 상기 특정값 M, 특정속도 N, 시간 타이머의 증감률 등은 사용자에 의해 바뀔 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로서, 이를 도 4를 통해 설명한다.

클러치 양단 동기화를 판단하기 위하여(S400) 먼저 클러치 접합 시작시 타이머의 시간을 0으로 초기화한다. 이 후, 모터 속도와 엔진 속도의 차이 값을 산출한다(S405). 이렇게 산출된 값이 일정 값(특정 속도) 이하인지를 판단한다(S410). 이러한 판단 결과, 산출된 값이 일정 값 이하이면 타이머의 시간을 증가시키고(S415), 일정 값 초과이면 타이머의 시간을 감소시킨다(S420). 다만 여기서 타이머의 시간이 감소한다고 하여도, 타이머의 시간이 0보다 작을 수는 없다. 상기와 같은 방법으로 산출된 타이머의 시간이 특정 시간 초과인지를 판단하고(S425), 특정 시간을 초과하는 경우에는 동기화가 되었다고 판단한 후(S430), 판단을 종료한 다(S440). 그러나 특정 시간보다 작은 경우에는 아직 동기화가 되지 않았다고 판단한 후(S435), 모터속도와 엔진속도의 차이 값을 산출하는 단계(S405)부터 다시 반복하게 된다. 이러한 단계를 통하여 타이머의 시간이 계속적으로 증감하고, 결국 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도가 동기화 되었는지 판단 할 수 있게 된다. 또한 전술했던바와 같이, 모터속도와 엔진 속도의 차이가 특정 속도를 넘는 경우에 타이머의 시간을 리셋시키는 것이 아니라, 타이머의 시간을 감소시킴으로써, 기존 발명의 시간 지연 문제를 해결 가능하게 된다.

이상, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 전술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 방식으로 변경, 수정될 수 있다는 것은 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 후술하는 특허 청구의 범위 및 그 등가물에 의해서만 제한된다.

도 1의 (a)는 본 기술에서 다루는 하이브리드 차량의 기계적 구성을 나타내는 구성도이고, (b)는 EV 주행 중 운전자 요구 토크가 커서 엔진을 기동시키고 엔진 클러치를 결합할 때, 클러치 유압을 제어하는 과정을 나타내는 그래프이다.

도 2는 기존 기술의 클러치 양단 속도 동기화 여부 판단 방법에 관한 그래프이다.

도 3은 본 기술에 따른 클러치 양단 속도 동기화 여부 판단 방법에 관한 그래프이다.

도 4는 본 기술에 따른 클러치 양단 속도 동기화 여부 판단 방법에 관한 순서도이다.

Claims

하이브리드 차량의 엔진과 모터 사이에 위치한 클러치의 양단 속도 동기화 판단 방법에 있어서,

상기 모터의 속도와 상기 엔진의 속도의 차이를 측정하는 제1 단계;

상기 제1 단계에서 측정된 측정값이 특정 값보다 작은 경우에는, 상기 클러치 양단의 모터의 속도와 엔진의 속도가 동기화되는 과정이므로 상기 클러치 양단 속도 차가 상기 특정 값 이내인 시간을 측정하는 타이머의 시간을 증가시키고, 상기 제1 단계에서 측정된 측정값이 상기 특정 값보다 큰 경우에는, 상기 클러치 양단의 모터의 속도와 엔진의 속도가 동기화되는 과정이 아니므로 상기 타이머의 시간을 감소시키는 제 2단계;

를 포함하는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제 2단계 후,

상기 타이머의 시간이 특정 시간 초과인 경우에는 모터의 속도와 엔진의 속도 차이를 비교하여 그 차이를 판단하는 것을 종료하여 슬립제어를 진행하고,

상기 타이머의 시간이 상기 특정 시간 이하인 경우에는 상기 제1 단계로 돌아가는 제 3단계를 더 포함하는,

하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법.
청구항 1항에 있어서,

상기 타이머의 시간 최소 값은 0으로 제한하는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 양단 속도 동기화 판단 방법.