KR101507955B1

KR101507955B1 - 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101507955B1
Application number: KR20090010734A
Authority: KR
Inventors: 정후용
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2015-04-06
Also published as: KR20100091512A

Abstract

엔진 클러치의 직결 중 발생하는 충격 및 진동과 브랜드 오버 제어 중 발생하는 쇼크를 최소로 줄일 수 있도록 한 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 장치 및 방법이 개시되어 있고, 이러한 본 발명은, 하이브리드 차의 IPM은, 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치 이하일 때 슬립 제어를 통해 산출된 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하고, 상기 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제1 소정치 보다 작은 값을 가지는 제2 소정치 이하이고 상기 제2 소정치 이하로 미리 정해진 소정 시간 이상 유지되는 경우 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하도록 구비된다.

자동차, 하이브리드, ISG, 엔진 클러치

Description

하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING LINK OF ENGINE CLUTCHD OF HYBRID ELECTRICAL VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, ISG(integrated Starter and Generator)가 장착되는 하이브리드 차량에 있어 주행 중 엔진 클러치의 직결 중에 발생하는 충격 및 진동을 방지하고 브랜드 오버 제어 중 발생하는 쇼크를 제거하여 승차감을 향상할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 하이브리드 차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)는 내연 엔진과 모터의 출력을 함께 사용하는 차량으로서, 내연 엔진만을 장착한 일반적인 자동차에 비해 유해 가스 배출량을 획기적으로 줄이는 것이 가능하여, 일반적으로 환경 자동차(echo-car)로 부른다.

종래의 하이브리드차는 차속에 따라 주행 모드가 다르게 선택되어 주행이 이루어지는 것이 가능하다.

하이브리드차는 차량은 출발 또는 저속 주행시에는 배터리의 전원을 공급받는 전동모터에 의해 출력을 제공받아 구동 휠이 회전하며, 통상 주행시에는 차속에 따라 내연 엔진과 전동모터를 조합하여 운행이 이루어지는 데, 특히 고속 운행시에는 전동모터에 동력이 내연 엔진의 동력을 보조하여 내연 엔진과 전동모터에 의한 동력이 함께 구동 휠(W)을 회전시킨다. 그리고 감속 시에는 전동 모터를 발전기로 이용하여 배터리를 충전시킴으로써 에너지를 회수하게 되며, 정지 시에는 자동적으로 정지하여 불필요한 연료 소비 및 배출 가스를 저감시키게 된다.

즉, 상기의 차속이 일정치 이상이 되면, 도 3의 a)에 도시된 바와 같이 엔진(1)의 시동되고 엔진 회전수가 목표치에 도달하면 엔진 클러치가 직결되어 전동 모터의 구동력을 엔진으로 전달하게 된다.

이러한 엔진 클러치의 직결 후 도 3의 b)에 도시된 바와 같이, 소정 시점에서 전동 모터(5)의 토오크를 감소하고 엔진(1) 토오크를 증가하는 브랜드 오버 제어(blend over)가 실행된다.

상기 엔진 클러치는 엔진 회전수와 모터 회전수가 동기되는 시점부터 직결 제어가 시작되는데, 이때 모터 회전수와 엔진 회전수의 차를 근거로 엔진 클러치의 직결 속도가 빠른 경우 직결 시 충격 및 진동이 발생하고, 엔진 클러치의 직결 속도가 느린 경우 브랜드 오버 제어 시 응답성 지연으로 브랜드 오버 충격이 발생하게 된다.

즉, 상기 브랜드 오버 제어 시 상기 전동 모터의 토오크 제어 시작 시점과 엔진 토오크의 제어 시작 시점이 다르게 된다. 따라서, 도 3의 c)에 도시된 바와 같이 비동기 충격이 발생하고, 이러한 비 동기 충격으로 인해 승차감이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 모터 회전수와 엔진 회전수의 차에 따라 엔진 클러치의 직결 속도를 제어함에 따라 엔진 클러치의 직결에서 발생하는 충격 및 진동을 제거할 수 있고 브랜드 오버 제어 시 응답성 저하로 인해 발생하는 브랜드 오버 충격을 제어할 수 있으며, 나아가 나아가 엔진 클러치의 유압 듀티를 최적화하여 승차감을 향상할 수 있도록 한 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 과제는,

엔진 제어부 및 엔진, 발전기 제어부 및 발전기, TCU(Transminssion Control Unit), 전동 모터 제어부(MCU) 및 전동모터, 및 전체적인 동작을 제어하는 IPM(Integrated Powertrain Management) 으로 구성된 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 장치에 있어서,

상기 IPM은,

모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치 이하일 때 슬립 제어를 통해 산출된 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하고,

상기 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제1 소정치 보다 작은 값을 가지는 제2 소정치 이하이고 상기 제2 소정치 이하로 미리 정해진 소정 시간 이상 유지되는 경우 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이어 상기 IPM은,

상기 모터 회전수가 및 엔진 회전수의 차가 상기 미리 정해진 제1 소정치 보다 큰 제3 소정치 이상일 때 현재 유압 제어 듀티값으로 엔진 클러치의 직결 상태를 유지하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 기술적 과제는,

외부로부터 공급되는 차속 신호가 일정치 이상으로 엔진 주행 요구된 경우 엔진 클러치의 현재 위치 정보를 수신하는 단계;

수신된 현재 위치 정보를 근거로 엔진 클러치의 유압 듀티 제어를 통해 소정치로 고속 직결한 후 소정 속도로 직결하는 단계;

엔진 회전수 및 모터 회전수를 수신하여 수신된 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치 이상인 경우 현재 엔진 클러치의 직결 상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 방법은,

상기 엔진 클러치 유지 단계에서 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치 이상이 아닌 경우 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제1 소정치 보다 작은 값으로 설정된 제2 소정치 이하인 경우 슬립 제어를 통해 산출된 유압 듀티값을 엔진 클러치를 직결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 방법은,

이어 상기 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제2 소정치보다 작은 값으로 설정된 제3 소정치 이하이고, 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제3 소정치 이하로 미리 정해진 소정 시간 유지되는 경우 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 엔진 시동 후 전동 모터 토오크 및 엔진 토오크 각각에 대한 브랜드 오버 제어 시 엔진 회전수와 모터 회전수의 차가 기 설정된 제1 소정치 이하인 경우 슬립 제어를 통해 얻어진 유압 듀티값 제어를 통해 엔진 클러치를 직결하고 이어 엔진 회전수 및 모터 회전수의 차가 상기 제1 소정치 보다 작은 값을 가지는 제2 소정치 이하이고 미리 정해진 소정 시간 유지되는 경우 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결함에 따라, 브랜드 오버 제어 시 전동 모터 토오크 제어 시점과 엔진 토오크 제어 시점의 비동기로 인해 발생하는 충격을 미연에 방지하고 나아가 엔진 클러치의 유압 듀티를 최적화하여 승차감을 향상시킬 수 효과를 얻는다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 구성을 보인 도면으로서, 본 발명에 따른 엔진 클러치의 전반적 인 작동을 제어하는 하이브리드 자동차는, 외부로부터 공급되는 차속 정보에 따라 엔진 클러치의 직결 후 브랜드 오버(Blend Over) 제어를 실행하는 IPM(10)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 엔진 클러치 직결을 제어하는 TCU(20)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 엔진(40) 토오크를 제어하는 엔진 제어부(30)와, 상기 IPM(10)의 제어에 따라 전동 모터(60)의 토오크를 제어하는 전동 모터 제어부(50)를 포함한다.

여기서, 상기 IPM(10)는 운전자의 가속 의지에 따라 엔진 시동을 요구하고, 엔진 시동 요구를 받은 엔진 제어부(30)는 엔진(40) 시동 후 상기 엔진 시동 신호를 상기 TCU(20) 및 IPM(10)로 제공한다.

이때 엔진 시동 신호를 수신한 상기 TCU(20)는 우선 전동 모터 제어부(50)를 구동하기 위한 제어 신호를 발생하여 전동 모터(60)의 구동력으로 주행하게 된다. 이 후 외부로부터 공급되는 차속 정보에 의거하여 차속이 일정값 이상인 경우 엔진 클러치(미도시됨)를 직결한 후 브랜드 오버 제어를 통해 엔진(40) 구동력으로 주행하게 된다.

여기서, 상기 TCU(20)는 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차를 근거로 슬립 제어를 통해 연산된 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하거나 또는 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하거나 또는 현지 유압 듀티값으로 엔진 클러치는 직결하도록 구비된다.

즉, 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치(200 rpm) 이상이 면 현재 유압 듀티값으로 제어되어 엔진 클러치는 현재 직결 상태로 유지되고, 상기 제1 소정치 이하 제2 소정치 이상(100 rpm)인 경우 슬립 제어를 통해 연산된 유 압 듀티값으로 엔진 클러치는 직결되며, 상기 제3 소정치(50 rpm) 이하로 미리 정해진 소정 시간(60초) 동안 유지되는 경우 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치는 직결된다.

도 3은 도 2에 도시된 IPM(10)에 의해 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 과정을 보인 흐름도가 도시되어 있다. 도면을 참조하여 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 과정을 설명한다.

우선, 상기 IPM(10)는 엔진 클러치의 위치 정보를 수신하고(단계 101), 단계(103)를 통해 수신된 엔진 클러치의 위치 정보를 근거로 엔진 클러치의 직결 상태를 25%까지 최대 유압 듀티값으로 고속 직결한다.

이어 상기 IPM(10)은 단계(105)를 통해 미리 설정된 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 기 설정된 속도(150%/sec)로 직결한다.

이때 상기 IPM(10)은 모터 회전수 및 엔진 회전수를 수신하고(단계 107) 단계(108)를 통해 수신된 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 기 설정된 제1 소정치(200 rpm) 이상인 지를 판단하며, 상기 단계(108)의 판단 결과 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제1 소정치 이상인 경우 현재 엔진 클러치의 직결 상태를 유지한다(단계 109).

한편, 상기 단계(108)의 판단 결과 상기 제1 소정치(200 rpm) 이상이 아닌 경우 상기 IPM(10)은 단계(111)를 통해 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 기 설정된 제2 소정치(100 rpm) 이하인 지를 판단하고, 상기 단계(111)의 판단 결과 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제2 소정치 이하인 경우 단계(113)로 진행하고, 상기 단계(113)에서, 슬립 제어를 통해 연산된 유압 듀티값으로 엔진 클러치는 직결된다.

이어, 상기 IPM(10)은 단계(114)를 통해 상기 모터 회전수 및 엔진 회전수를 수신하고, 상기 단계(114)에서 수신된 모터 회전수 및 엔진 회전수가 기 설정된 제3 소정치(50 rpm) 이하인 지를 판단하며(단계 115), 상기 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제3 소정치 이하인 경우 단계(117)를 통해 기 설정된 소정 시간(60 msec)이 경과하였는 지를 판단하고, 이어 상기 단계(117)를 통해 소정 시간이 경과된 경우 단계(119)를 통해 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결한다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차의 출력 신호를 보인 파형도이다.

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차의 구성을 보인 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 과정을 보인 흐름도를 보인 도이다.

<도면이 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : IPM(Integrated Power Train)

20 : TCU(Transmission Control Unit)

30 : 엔진 제어부

40 : 엔진

50 : 전동 모터 제어부

60 : 전동 모터

Claims

엔진 제어부 및 엔진, 발전기 제어부 및 발전기, TCU(Transminssion Control Unit), 전동 모터 제어부(MCU) 및 전동모터, 및 전체적인 동작을 제어하는 IPM(Integrated Powertrain Management) 으로 구성된 하이브리드 차의 엔진 클러치 직결 제어 장치에 있어서,

상기 IPM은,

모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치 이하일 때 슬립 제어를 통해 산출된 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하고,

상기 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제1 소정치 보다 작은 값을 가지는 제2 소정치 이하이고 상기 제2 소정치 이하로 미리 정해진 소정 시간 이상 유지되는 경우 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 클러치 직결 제어 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 IPM은,

상기 모터 회전수가 및 엔진 회전수의 차가 상기 미리 정해진 제1 소정치 보다 큰 제3 소정치 이상일 때 현재 유압 제어 듀티값으로 엔진 클러치의 직결 상태를 유지하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진 클러치 직결 제어 장치.
외부로부터 공급되는 차속 신호가 일정치 이상으로 엔진 주행 요구된 경우 엔진 클러치의 현재 위치 정보를 수신하는 단계;

수신된 현재 위치 정보를 근거로 엔진 클러치의 유압 듀티 제어를 통해 소정치로 고속 직결한 후 소정 속도로 직결하는 단계;

엔진 회전수 및 모터 회전수를 수신하여 수신된 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치 이상인 경우 현재 엔진 클러치의 직결 상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 제어 방법은,

상기 엔진 클러치 유지 단계에서 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 미리 정해진 제1 소정치 이상이 아닌 경우 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제1 소정치 보다 작은 값으로 설정된 제2 소정치 이하인 경우 슬립 제어를 통해 산출된 유압 듀티값을 엔진 클러치를 직결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 제어 방법은,

이어 상기 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제2 소정치보다 작은 값으로 설정된 제3 소정치 이하이고, 모터 회전수 및 엔진 회전수의 차가 상기 제3 소정치 이하로 미리 정해진 소정 시간 유지되는 경우 최대 유압 듀티값으로 엔진 클러치를 직결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.