KR101459437B1

KR101459437B1 - 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101459437B1
Application number: KR1020120148811A
Authority: KR
Inventors: 박준영; 최남일
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아자동차 주식회사
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-11-07
Also published as: US20140172213A1; US9346450B2; KR20140079157A; DE102013225391A1

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 방식을 차량 상태 및 주행 상황에 따라 적절히 선택할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 실시예는, 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 제어 방법으로서, 운전자의 요구토크를 검출하는 단계; 상기 싱크 결합을 위한 목표 속도에서 상기 구동모터가 출력할 수 있는 구동모터의 싱크 속도 토크를 산출하는 단계; 상기 하이브리드 차량의 배터리의 충전상태(SOC; Stage Of Charge)를 검출하는 단계; 상기 엔진의 동력으로 구동되는 상기 하이브리드 차량의 시동 발전기(ISG; Integrated Starter and Generator)의 충전 토크를 산출하는 단계; 상기 구동모터의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 이상이면, 상기 싱크 결합을 수행하는 단계; 상기 구동모터의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 미만이면, 상기 요구토크, 상기 구동모터의 싱크 속도 토크, 상기 SOC 및 상기 시동 발전기의 충전 토크를 기초로 상기 싱크 결합 또는 상기 런치 슬립 결합을 선택적으로 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법 및 시스템 {Method and system for controlling connection of engine clutch of hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 방식을 차량 상태 및 주행 상황에 따라 적절히 선택할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관 엔진(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관 엔진의 동력과 구동모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.

상기 하이브리드 차량은 일례로 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(10)과; 구동모터(20); 엔진(10)과 구동모터(20) 사이에서 동력을 단속하는 엔진클러치(30); 변속기(40); 차동기어장치(50); 배터리(60); 상기 엔진(10)를 시동하거나 상기 엔진(10)의 회전력에 의해 발전을 하는 시동 발전기(70); 및 차륜(80)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하이브리드 차량은, 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU; hybrid control unit)(200); 엔진(10)의 동작을 제어하는 엔진 제어기(ECU; engine control unit)(110); 구동모터(20)의 동작을 제어하는 모터 제어기(MCU; motor control unit)(120); 변속기(40)의 동작을 제어하는 변속 제어기(TCU; transmission control unit)(140); 및 배터리(60)를 제어하고 관리하는 배터리 제어기(BCU; battery control unit)(160);를 포함할 수 있다.

상기 배터리 제어기(160)는 배터리 관리 시스템(BMS; battery management system)으로 호칭될 수 있다. 상기 시동 발전기(70)는 ISG(integrated starter & generator) 또는 HSG(hybrid starter & generator)라 호칭되기도 한다.

상기와 같은 하이브리드 차량은 구동모터(20)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 구동모터(20)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 구동모터(20)의 발전을 통해 회수하여 배터리(60)에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode)(RB 모드); 등의 주행모드로 운행할 수 있다.

상기 HEV 모드와 EV 모드의 구현은, 엔진(10)과 구동모터(20) 사이에 있는 엔진클러치(30)의 결합(접합) 또는 해제(해지)에 따른다. 즉, 상기 HEV 모드는 엔진클러치(30)의 결합에 의해 구현되고, 상기 EV 모드는 엔진클러치(30)의 해제에 의해 구현된다.

상기 엔진클러치(30)의 결합에는 싱크(Sync) 결합과 런치 슬립(Launch slip) 결합이 있다.

상기 싱크 결합은, 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진클러치(30) 양단 간의 속도를 동기화한 후, 즉 엔진(10) 속도와 구동모터(20) 속도를 동기화 한 후에 엔진클러치(30)를 결합하는 방식이다.

상기 싱크 결합에 있어서, 엔진클러치(30)의 결합 전까지는 구동모터(30)가 하이브리드 차량의 구동력을 담당한다.

이러한 싱크 결합은, 차속이 낮을 경우에는 결합이 불가하다. 왜냐하면, 만일 구동모터(20)의 속도가 엔진(10)의 최저 속도(Minimum engine speed)(예; 엔진 아이들 최저 속도) 보다 낮을 경우, 엔진클러치(30)을 싱크 결합하면 엔진 스톨(stall)이 발생할 수 있기 때문이다.

상기 싱크 결합은, 엔진클러치(30)의 양단 간의 속도가 동기화된 후에 엔진클러치(30)가 결합되기 때문에 엔진클러치(30)의 내구성 측면에서 유리하다.

한편, 상기 런치 슬립 결합은, 도 3에 도시한 바와 같이, 엔진클러치(30)의 양단의 속도가 동기화되기 전에 엔진클러치(30)에 유압을 인가하여 엔진클러치(30)를 결합하는 방식이다.

상기 런치 슬립 결합에 따르면, 엔진클러치(30)가 완전 결합하기 전에 슬립 토크가 구동력으로 전달될 수 있다.

상기 런치 슬립 결합은, 도 3에 도시한 바와 같이, 차속이 낮은 경우(예; 구동모터 속도=0)에서부터 실시가 가능하다.

상기 런치 슬립 결합은, 싱크 결합에 비해 엔진클러치(30)의 슬립량이 많기 때문에 엔진클러치(30) 내구성 측면에서 불리하다.

또한, 상기 런치 슬립 결합을 위한 슬립 제어에서는 엔진클러치(30)의 편차 및 유압 응답 등에 대한 보상을 해야 하기 때문에 상기 싱크 결합에 비해서 운전성 측면에서 불리하다.

상기한 싱크 결합과 상기 런치 슬립 결합은, 상기 하이브리드 차량이 상기 EV 모드로 주행하다가 HEV 모드로의 전환시 주행 상황에 따라 적절히 선택된다.

종래기술에서는 EV 모드에서 HEV 모드로 전환시, 현재 구동모터(20)의 속도가 엔진(10)의 최소 속도 보다 큰 경우에는 상기 싱크 결합을 하고, 그 이외에는 런치 슬립 결합을 한다.

즉, 종래기술에서는 엔진클러치(30)가 결합되는 시점에서 상기 싱크 결합이 가능한데도 불구하고, 상기 엔진클러치(30)의 내구성 및 운전성에서 불리한 런치 슬립 결합을 위한 제어가 수행되는 문제가 있었다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 방식을 차량 상태 및 주행 상황 별로 차별화함으로써 운전성, 엔진클러치의 내구성 증대 및 배터리 관리성능 등을 향상시킨 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명이 해결하려는 과제는, 요구토크와 구동모터의 가용 파워를 고려하여 싱크 결합 또는 런치 슬립 결합을 선택적으로 결정할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법은, 하이브리드 차량의 엔진과 구동모터 사이에 있는 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 한 후에 상기 엔진클러치를 결합시키는 싱크(Sync) 결합과, 상기 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 하기 전에 상기 엔진클러치를 슬립 제어하면서 결합시키는 런치 슬립(Launch slip) 결합을 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 제어 방법으로서, 운전자의 요구토크를 검출하는 단계; 상기 싱크 결합을 위한 목표 속도에서 상기 구동모터가 출력할 수 있는 구동모터의 싱크 속도 토크를 산출하는 단계; 상기 하이브리드 차량의 배터리의 충전상태(SOC; Stage Of Charge)를 검출하는 단계; 상기 엔진의 동력으로 구동되는 상기 하이브리드 차량의 시동 발전기(ISG; Integrated Starter and Generator)의 충전 토크를 산출하는 단계; 상기 구동모터의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 이상이면, 상기 싱크 결합을 수행하는 단계; 상기 구동모터의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 미만이면, 상기 요구토크, 상기 구동모터의 싱크 속도 토크, 상기 SOC 및 상기 시동 발전기의 충전 토크를 기초로 상기 싱크 결합 또는 상기 런치 슬립 결합을 선택적으로 수행하는 단계;를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 구동모터의 싱크 속도 토크는 상기 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화하기 위한 동기화 결합 목표 속도에서의 상기 구동모터의 최대 토크일 수 있다.

상기 싱크 결합 목표 속도는 상기 엔진의 아이들 최저 속도 이상에서 설정될 수 있다.

상기 싱크 결합 또는 상기 런치 슬립 결합을 선택적으로 수행하는 단계는, 상기 요구토크와 상기 구동모터의 싱크 속도 토크를 비교하는 단계; 상기 요구토크가 상기 구동모터의 싱크 속도 토크 보다 크면, 상기 런치 슬립 결합을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 요구토크가 상기 구동모터의 싱크 속도 토크 보다 작으면, 상기 요구토크를 상기 시동 발전기의 충전 토크와 비교하는 단계; 상기 요구토크가 상기 시동 발전기의 충전 토크 보다 작으면, 상기 싱크 결합을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 요구토크가 상기 시동 발전기의 충전 토크 보다 크면, 상기 SOC가 설정량 이상인지 판단하는 단계; 상기 SOC가 상기 설정량을 초과하면, 상기 하이브리드 차량의 가속도(또는 차속 변화율)가 음수인지 양수인지 판단하는 단계; 상기 하이브리드 차량의 가속도가 양수이면, 상기 싱크 결합을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 SOC가 상기 설정량 이하이면, 상기 런치 슬립 결합을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 하이브리드 차량의 가속도가 음수이면, 상기 런치 슬립 결합을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 시동 발전기의 충전 토크는 상기 구동모터를 상기 싱크 결합을 위한 목표 속도까지 구동할 수 있는 크기의 충전량(직렬 충전량; series charging)일 수 있다.

그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 시스템은, 하이브리드 차량의 엔진과 구동모터 사이에 있는 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 한 후에 상기 엔진클러치를 결합시키는 싱크(Sync) 결합과, 상기 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 하기 전에 상기 엔진클러치를 슬립 제어하면서 결합시키는 런치 슬립(Launch slip) 결합을 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합을 제어하는 시스템으로서, 상기 하이브리드 차량의 가속페달 위치를 검출하는 가속페달 위치 센서(APS; Accelerator Position Sensor); 상기 하이브리드 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서; 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어기; 상기 구동모터를 제어하는 모터 제어기; 상기 하이브리드 차량의 배터리를 관리하고 제어하는 배터리 제어기; 상기 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 동력에 의해 발전을 하여 상기 배터리를 충전하는 시동 발전기; 및 상기 각 센서 및 각 제어기의 신호를 기초로 상기 엔진클러치의 결합을 제어하는 엔진클러치 결합 제어기;를 포함하되, 상기 엔진클러치 결합 제어기는 상기 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법을 수행하기 위한 설정된 프로그램에 의해 동작할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 방식을 차량 상태 및 주행 상황별로 차별화함으로써 운전성, 엔진클러치의 내구성 증대 및 배터리 관리성능 등을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 개략적인 블록 구성도이다.
도 2는 하이브리드 차량의 엔진클러치의 싱크(Sync) 결합을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3는 하이브리드 차량의 엔진클러치의 런치 슬립(Launch Slip) 결합을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 제어 시스템의 구성도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 제어 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치 결합 시스템이 적용되는 하이브리드 차량을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치 결합 제어 시스템이 적용되는 하이브리드 차량은, 엔진(10)과; 모터(20); 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력을 단속하는 엔진클러치(30); 변속기(40); 차동기어장치(50); 배터리(60); 및 상기 엔진(10)를 시동하거나 상기 엔진(10)의 출력에 의해 발전을 하는 시동 발전기(70);를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치 결합 제어 시스템이 적용되는 하이브리드 차량은, 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU)(200); 엔진(10)의 동작을 제어하는 엔진 제어기(ECU)(110); 모터(20)의 동작을 제어하는 모터 제어기(MCU)(120); 변속기(40)의 동작을 제어하는 변속 제어기(TCU)(140); 및 배터리(60)를 제어하고 관리하는 배터리 제어기(BCU)(160);를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치의 결합 제어 시스템을 도시한 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치 결합 제어 시스템은, 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 방식을 차량 상태 및 주행 조건별로 차별화하여 선택하는 시스템이다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치 결합 제어 시스템은, 하이브리드 차량의 가속페달 위치를 검출하는 가속페달 위치 센서(APS)(12); 상기 하이브리드 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서(14); 엔진(10)을 제어하는 엔진 제어기(110); 구동모터(20)를 제어하는 모터 제어기(120); 상기 하이브리드 차량의 배터리(60)를 관리하고 제어하는 배터리 제어기(160); 상기 엔진(10)을 시동하거나 상기 엔진(10)의 동력에 의해 발전을 하여 상기 배터리(60)를 충전하는 시동 발전기(70); 및 상기 각 센서 및 각 제어기의 신호를 기초로 상기 엔진클러치(30)의 결합을 제어하는 엔진클러치 결합 제어기(300);를 포함한다.

상기 APS(12)는, 본 발명의 실시예에서는 일례로 가속 페달과 연동하여 상기 가속 페달의 위치를 검출하는 센서로 할 수 있지만, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 상기 APS의 구성과 다른 구성이라고 하더라도 실질적인 가속페달의 위치에 상응하는 신호 값을 출력할 수 있는 구성이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

상기 APS(12)는 가속페달의 위치를 검출하여, 검출한 신호를 엔진클러치 제어기(300)에 입력한다.

상기 가속도 센서(14)는 일반적으로 하이브리드 차량에 적용되어 상기 하이브리드 차량의 가속도를 검출하는 센서로 형성될 수 있다.

상기 가속도 센서(14)는 상기 하이브리드 차량의 가속도를 검출하여, 검출한 가속도 신호를 엔진클러치 제어기(300)에 입력한다.

상기 엔진 제어기(110), 모터 제어기(120), 및 배터리 제어기(160)는, 도 1에 도시한 일반적인 하이브리드 차량에 장착되는 엔진 제어기, 모터 제어기 및 배터리 제어기에 상당하는 것으로 할 수 있다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 상기 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어로서, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치 결합 제어 방법을 수행하기 위한 일련의 명령으로 형성될 수 있다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는, 본 발명의 실시예에서는 일례로, 도 1에 도시된 하이브리드 제어기(200)를 포함하는 형태로 구성되거나, 또는 다른 예로는 상기 하이브리드 제어기(200)에 포함되는 형태로 구성될 수 있지만, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 이와 다른 구성이라고 하더라도 실질적으로 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 방식을 차량 상태 및 주행 상황별로 차별화하여 선택하는 구성이라면, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

후술하는 본 발명의 실시예에 따른 엔진클러치 결합 제어 방법에서 그 일부 프로세스는 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)에 의하여, 그 밖의 다른 일부 프로세스는 상기 모터 제어기 또는 상기 엔진 제어기 또는 상기 배터리 제어기에 의하여 수행되는 것으로 할 수 있다.

그러나 본 발명의 보호범위가 후술하는 실시에에서 설명되는 대로에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 발명의 실시예에서의 설명과 다른 조합으로 제어기를 구현할 수 있다. 또는 상기 엔진클러치 결합 제어기, 모터 제어기, 엔진 제어기 및 배터리 제어기가 실시예에서 설명된 것과는 다른 조합의 프로세스를 수행하는 것으로 할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에서, 싱크 결합이라 함은, 종래기술에서도 언급한 바와 같이, 하이브리드 차량의 엔진(10)과 구동모터(20) 사이에 있는 엔진클러치(30)의 양단 간의 속도를 동기화 한 후에 상기 엔진클러치(30)를 결합시키는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에서, 런치 슬립 결합이라 함은, 종래기술에서도 언급한 바와 같이, 하이브리드 차량의 엔진(10)과 구동모터(20) 사이에 있는 엔진클러치(30)의 양단 간의 속도를 동기화 하기 전에 상기 엔진클러치(30)를 슬립 제어하면서 결합시키는 것을 의미한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 엔진클러치 결합 제어기(300)는 운전자의 요구토크를 검출한다(S110).

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 APS(12)의 신호를 기초로 상기 요구토크를 검출할 수 있다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)가 상기 요구토크를 검출했으면, 싱크 결합을 위한 목표 속도에서 구동모터(20)가 출력할 수 있는 구동모터(20)의 싱크 속도 토크를 산출한다(S120).

상기 싱크 결합을 위한 목표 속도(싱크 결합 목표 속도)는, 엔진(10)의 아이들 최저 속도 이상에서 설정된다. 예를 들면, 상기 싱크 결합 목표 속도는 1000 rpm일 수 있다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는, 구동모터(20)의 현재 속도가 싱크 결합 목표 속도 미만일 때도, 상기 구동모터(20)가 현재 속도에서 싱크 결합 목표 속도에 이르렀을 때 출력할 수 있는 싱크 속도 토크를 산출한다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 모터 제어기(120)의 신호를 기초로 상기 싱크 속도 토크를 산출하거나, 상기 모터 제어기(120)를 통해 상기 싱크 속도 토크를 산출할 수 있다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)가 상기 구동모터(20)의 싱크 속도 토크를 산출했으면, 배터리(60)의 SOC를 검출한다(S130).

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 배터리 제어기(160)를 통해 상기 배터리(60)의 SOC를 검출할 수 있다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)가 상기 배터리(60)의 SOC를 검출했으면, 엔진클러치(30)가 해제된 상태에서, 시동 발전기(70)가 발전기로 동작되어 배터리(60)를 충전시킬 수 있는 시동 발전기(70)의 충전 토크를 산출한다(S140).

상기 시동 발전기(70)의 충전 토크는, 배터리(60)를 충전하는 전력에 상당하므로 직렬 충전량(series charging)으로 언급될 수 있다.

상기 직렬 충전량은 배터리(60)를 통해 구동모터(20)를 구동시키는 전력으로 사용될 수 있다.

상기와 같이 요구토크, 싱크 속도 토크, SOC 및 충전 토크가 구해졌으면, 엔진클러치 결합 제어기(300)는, 구동모터(20)의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 이상인지를 판단한다(S150).

S150에서 상기 구동모터(20)의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 이상이면, 도 2를 참조하면서 설명한 종래기술에서와 같이 싱크 결합이 가능하므로, 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 싱크 결합을 수행한다(S160).

그러나, S150에서 상기 구동모터(20)의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 미만이면, 도 3을 참조하면서 설명한 종래기술에서는 무조건 런치 슬립 결합을 수행했지만, 본 발명의 실시예에서는 후술하는 바와 같이 상기 요구토크, 싱크 속도 토크, SOC 및 충전 토크를 기초로 싱크 결합 또는 런치 슬립 결합을 선택적으로 수행한다(S200).

도 6은 도 5의 S200를 상세하게 도시한 흐름도이다.

상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는, 상기 구동모터(20)의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 미만이면, 상기 요구토크가 상기 구동모터(20)의 싱크 속도 토크 보다 큰지를 판단한다(S210).

상기 요구토크가 상기 구동모터(20)의 싱크 속도 토크 보다 크다는 것은, 상기 요구토크가 도 7의 런치 슬립 결합 영역(A)에 있는 경우이므로, 이 경우 엔진클러치 결합 제어기(300)는 런치 슬립 결합을 수행한다(S220).

S210에서 상기 요구토크가 상기 구동모터(20)의 싱크 속도 토크 보다 작으면, 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 상기 요구토크를 상기 시동 발전기(70)의 충전 토크와 비교한다(S230).

상기 요구토크가 상기 시동 발전기(70)의 충전 토크 보다 작으면, 이 경우는 도 7의 싱크 결합 영역(C)에 해당하므로, 즉 시동 발전기(70)에 의한 직렬 충전량이 충분히 공급되는 경우에 해당하므로, 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 슬립 결합을 수행한다(S240).

S210에서 상기 요구토크가 상기 시동 발전기(20)의 충전 토크 보다 크면, 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 상기 배터리(60)의 SOC가 설정량(예; 상기 구동모터의 속도를 상기 싱크 결합 목표 속도까지 올릴 수 있는 배터리 충전량)을 초과하는지 판단한다(S250).

S250에서 상기 배터리(60)의 SOC가 상기 설정량을 초과하면, 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 상기 하이브리드 차량의 가속도(또는 속도 변화율)가 음수인지 양수인지, 즉 상기 가속도가 설정값(예; 제로(0)) 보다 큰지 판단한다(S260).

S260에서 상기 하이브리드 차량의 가속도가 상기 설정값 이상이면, 즉 상기 가속도가 양수이면, 이 경우는 도 7의 싱크 결합 영역(B1)에 해당하므로, 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 슬립 결합을 수행한다(S240).

상기 배터리(60)의 SOC가 상기 설정량은 초과한다는 것은, 상기 구동모터(20)를 상기 싱크 결합 목표 속도까지 끌어 올릴 수 있는 여력이 있다는 것이다.

상기 하이브리드 차량의 가속도가 양수라는 것은, 상기 하이브리드 차량이 가속되고 있어 상기 배터리(60)의 SOC가 소진될 우려가 없는 상태이다. 반대로, 상기 하이브리드 차량의 가속도가 상기 설정값 미만이라는 것, 즉 상기 가속도가 음수라는 것은, 상기 하이브리드 차량이 가속이 안되고 있는 상태이고 이 상태에 계속 머물러 있으면 상기 배터리(60)의 SOC가 소진될 우려가 있는 상태이다.

따라서, S250에서 상기 배터리(60)의 SOC가 상기 설정량 이하이거나, S260에서 상기 하이브리드 차량의 가속도가 음수이면, 이 경우는 도 7의 런치 슬립 결합 영역(B2)에 해당하므로, 상기 엔진클러치 결합 제어기(300)는 런치 슬립 결합을 수행한다(S220).

이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 구동모터의 속도가 슬립 결합 목표 속도 이하에 있어도, 엔진클러치의 결합 방식을 차량 상태 및 주행 조건별로 차별화하여 선택할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 엔진 20: 구동모터
30: 엔진클러치 60: 배터리
70: 시동 발전기 110: 엔진 제어기
120: 모터 제어기 160: 배터리 제어기
300: 엔진클러치 결합 제어기

Claims

하이브리드 차량의 엔진과 구동모터 사이에 있는 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 한 후에 상기 엔진클러치를 결합시키는 싱크(Sync) 결합과, 상기 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 하기 전에 상기 엔진클러치를 슬립 제어하면서 결합시키는 런치 슬립(Launch slip) 결합을 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합 제어 방법으로서,
운전자의 요구토크를 검출하는 단계;
상기 싱크 결합을 위한 목표 속도에서 상기 구동모터가 출력할 수 있는 구동모터의 싱크 속도 토크를 산출하는 단계;
상기 하이브리드 차량의 배터리의 충전상태(SOC; Stage Of Charge)를 검출하는 단계;
상기 엔진의 동력으로 구동되는 상기 하이브리드 차량의 시동 발전기(ISG; Integrated Starter and Generator)의 충전 토크를 산출하는 단계;
상기 구동모터의 속도가 싱크 결합 목표 속도 이상이면, 상기 싱크 결합을 수행하는 단계;
상기 구동모터의 속도가 상기 싱크 결합 목표 속도 미만이면, 상기 요구토크, 상기 구동모터의 싱크 속도 토크, 상기 SOC 및 상기 시동 발전기의 충전 토크를 기초로 상기 싱크 결합 또는 상기 런치 슬립 결합을 선택적으로 수행하는 단계;를 포함하고,
상기 구동모터의 싱크 속도 토크는 상기 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화하기 위한 동기화 결합 목표 속도에서의 상기 구동모터의 최대 토크인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
제1항에서,
상기 싱크 결합 목표 속도는 상기 엔진의 아이들 최저 속도 이상에서 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
제1항에서,
상기 싱크 결합 또는 상기 런치 슬립 결합을 선택적으로 수행하는 단계는,
상기 요구토크와 상기 구동모터의 싱크 속도 토크를 비교하는 단계;
상기 요구토크가 상기 구동모터의 싱크 속도 토크 보다 크면, 상기 런치 슬립 결합을 수행하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
제3항에서,
상기 요구토크가 상기 구동모터의 싱크 속도 토크 보다 작으면, 상기 요구토크를 상기 시동 발전기의 충전 토크와 비교하는 단계;
상기 요구토크가 상기 시동 발전기의 충전 토크 보다 작으면, 상기 싱크 결합을 수행하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
제4항에서,
상기 요구토크가 상기 시동 발전기의 충전 토크 보다 크면, 상기 SOC가 설정량 이상인지 판단하는 단계;
상기 SOC가 상기 설정량을 초과하면, 상기 하이브리드 차량의 가속도가 설정값 이상인지 판단하는 단계;
상기 하이브리드 차량의 가속도가 상기 설정값 이상이면, 상기 싱크 결합을 수행하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
제5항에서,
상기 SOC가 상기 설정량 이하이면, 상기 런치 슬립 결합을 수행하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
제5항에서,
상기 하이브리드 차량의 가속도가 상기 설정값 미만이면, 상기 런치 슬립 결합을 수행하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
제1항에서,
상기 시동 발전기의 충전 토크는 상기 구동모터를 상기 싱크 결합을 위한 목표 속도까지 구동할 수 있는 크기의 충전량(직렬 충전량; series charging)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 방법.
하이브리드 차량의 엔진과 구동모터 사이에 있는 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 한 후에 상기 엔진클러치를 결합시키는 싱크(Sync) 결합과, 상기 엔진클러치의 양단 간의 속도를 동기화 하기 전에 상기 엔진클러치를 슬립 제어하면서 결합시키는 런치 슬립(Launch slip) 결합을 포함하는 하이브리드 차량의 엔진클러치의 결합을 제어하는 시스템으로서,
상기 하이브리드 차량의 가속페달 위치를 검출하는 가속페달 위치 센서(APS; Accelerator Position Sensor);
상기 하이브리드 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서;
상기 엔진을 제어하는 엔진 제어기;
상기 구동모터를 제어하는 모터 제어기;
상기 하이브리드 차량의 배터리를 관리하고 제어하는 배터리 제어기;
상기 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 동력에 의해 발전을 하여 상기 배터리를 충전하는 시동 발전기; 및
상기 각 센서 및 각 제어기의 신호를 기초로 상기 엔진클러치의 결합을 제어하는 엔진클러치 결합 제어기;를 포함하되,
상기 엔진클러치 결합 제어기는 상기 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 설정된 프로그램에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진클러치 결합 제어 시스템.