KR101534749B1 - 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법 Download PDF

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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System)이 작동하여 TCS 요구 토크가 발생하는 경우, TCS 요구 토크에 따라 엔진과 모터를 이용하여 하이브리드 차량의 토크를 제어하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 모터와 엔진을 동력원으로 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 트랙션 제어 시스템(TCS)의 요구 토크가 발생하였는지를 판단하는 단계; 상기 TCS 요구 토크가 있는 경우, TCS 요구 토크와 모터 출력 토크를 비교하는 단계; 그리고 상기 비교 결과를 기초로, 모터 토크와 엔진 토크 중 하나만을 이용하여 토크 저감을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING TORQUE REDUCTION OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System)이 작동하여 TCS 요구 토크가 발생하는 경우, TCS 요구 토크에 따라 엔진과 모터를 이용하여 하이브리드 차량의 토크를 제어하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 사용하는 자동차로써, 일반적으로 연료를 연소시켜 구동력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 구동력을 얻는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미한다.
하이브리드 차량에는 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있는데, 하이브리드 차량의 전반의 제어를 담당하는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit)를 비롯하여 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(ECU: Engine Control Unit), 구동모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 변속기를 제어하는 변속기 제어기(TCU: Transmission Control Unit), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 제어기(BMS: Battery Management System) 등이 구비되어 있다.
한편, 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System)는 눈길이나 빙판길 또는 비대칭 노면에서의 출발이나 가속시에 브레이크와 엔진을 자동으로 제어하여 바퀴가 헛도는 현상을 방지하고 조종 안정성을 향상시키는 안전 시스템으로, 이 역시 하이브리드 차량에 탑재되어 미끄러운 노면에서 출발하거나 가속시에 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 미끄러질 때 토크 저감을 요청한다.
종래의 하이브리드 차량에서는 TCS가 작동되어 TCS 요구 토크가 발생하는 경우, 보다 빠르게 제어를 하기 위하여 엔진 토크는 그대로 두고 모터만을 이용하여 토크 저감을 수행한다.
그러나 위와 같은 방법은 TCS 요구 토크가 상당히 낮아 모터 토크를 저감하는 것만으로는 TCS 요구 토크를 만족시킬 수 없는 경우 또는 배터리 SOC 상태가 높아 모터가 음의 토크를 충분히 낼 수 없는 경우 등이 발생하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 하이브리드 차량의 TCS가 작동하여 TCS 요구 토크가 발생하는 경우, TCS 요구 토크에 따라 엔진 토크와 모터 토크를 적절히 분배하여 하이브리드 차량의 토크를 제어하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 모터와 엔진을 동력원으로 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 트랙션 제어 시스템(TCS)의 요구 토크가 발생하였는지를 판단하는 단계; 상기 TCS 요구 토크가 있는 경우, TCS 요구 토크와 모터 출력 토크를 비교하는 단계; 그리고 상기 비교 결과를 기초로, 모터 토크와 엔진 토크 중 하나만을 이용하여 토크 저감을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 토크 저감을 수행하는 단계는 모터 토크 지령과 엔진 토크 지령이 동시에 설정될 수 있다.
상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 작은 경우, 모터 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크의 값으로 설정하고 엔진 토크 지령은 0으로 설정하여 토크 저감이 수행될 수 있다.
상기 엔진 토크 지령은 엔진 축에 걸리는 토크(Net Torque)가 0이 되도록 설정되어 토크 저감이 수행될 수 있다.
상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우, 모터 토크 지령은 모터 출력 토크 값으로 설정하고, 엔진 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크에서 모터 출력 토크를 뺀 값으로 설정하여 토크 저감이 수행될 수 있다.
상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크 보다 작은 경우에는 모터 토크만을 이용하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우에는 엔진 토크만을 이용하여 토크 저감이 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치는 휠의 구동을 가속시키는 동력원으로 작동되는 엔진; 상기 휠을 구동시키는 동력원으로 작동되는 모터; 상기 휠의 슬립을 방지하는 트랙션 제어 시스템(TCS); 그리고 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크를 제어하는 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 TCS에서 조정 토크를 요구하는 경우, 상기 TCS의 요구 토크와 모터 출력 토크를 비교한 후, 그 결과를 기초로 모터 토크와 엔진 토크 중 하나만을 이용하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 제어기는 모터 토크 지령과 엔진 토크 지령을 동시에 설정하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 제어기는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 작은 경우, 상기 모터 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크의 값으로 설정하고 상기 엔진 토크 지령은 0으로 설정하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 제어기는 엔진 축에 걸리는 토크(Net Torque)가 0이 되도록 엔진 토크 지령을 0으로 설정하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 제어기는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우, 상기 모터 토크 지령은 모터 출력 토크 값으로 설정하고, 상기 엔진 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크에서 모터 출력 토크를 뺀 값으로 설정하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 제어기는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크 보다 작은 경우에는 모터 토크만을 이용하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 제어기는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우에는 엔진 토크만을 이용하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 토크를 보다 정확하게 저감할 수 있어, 하이브리드 차량의 연비와 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법이 적용되는 하이브리드 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 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 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법이 적용되는 하이브리드 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 1의 하이브리드 시스템은 설명의 편의를 위하여 실시예로 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 도 1의 하이브리드 시스템뿐만 아니라 다른 모든 하이브리드 시스템에도 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용되는 하이브리드 시스템은 HCU(10), ECU(12), MCU(14), TCU(16), 엔진(20), 엔진 클러치(22), 모터(24), 변속기(26) 및 배터리(28)를 포함할 수 있다.
HCU(10)는 다른 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 주행 모드 설정, 그리고 하이브리드 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기로, 각 제어기들을 고속 CAN 통신라인으로 연결하여 상호간의 정보를 주고 받으며, 협조 제어를 실행하여 엔진(20)과 모터(24)의 출력 토크를 제어한다.
ECU(12)는 운전자의 요구토크 신호와 냉각수온 및 엔진 토크 등의 엔진 상태 정보에 따라 엔진(20)의 전반적인 동작을 제어한다.
MCU(14)는 운전자의 요구토크 신호와 하이브리드 차량의 운행 모드 및 배터리(28)의 SOC 상태에 따라 모터(24)의 전반적인 동작을 제어한다.
TCU(16)는 ECU(12)와 MCU(14)의 각 출력 토크에 따라 변속비를 제어하고 회생 제동량을 결정하는 등 변속기(26)의 전반적인 동작을 제어한다.
상기에 언급된 것을 비롯한 하이브리드 시스템은 일반적으로 당업자에게 널리 알려진 것이므로 각 구성에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 실시예가 적용되는 하이브리드 차량은 적어도 하나의 엔진(20)과 적어도 하나의 모터(24)를 포함한다. 또한 상기 하이브리드 차량은 엔진(20)과 모터(24)가 별개로 또는 동시에 동력원으로 작동하는 주행 모드를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치는 TCS(30), 제어기(11), 엔진(20) 및 모터(24)를 포함한다.
후술하는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 열 충격 방지 방법의 일부 프로세스는 ECU(12)에 의하여, 다른 일부 프로세스는 HCU(10)에 의하여 수행되는 것으로 할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서 ECU(12) 및 HCU(10)를 하나의 제어기(11)로 하여 설명이 가능한바, 설명의 편의상 본 명세서 및 특허청구범위에서는 특별한 언급이 없는 한, 상기 ECU(12) 및 HCU(10)를 제어기(11)로 지칭하기로 한다.
상기 TCS(30)는 눈길이나 빙판길 또는 비대칭 노면에서의 출발이나 가속시에 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 미끄러지지 않도록 차량의 구동력을 제어하는 안전 시스템이다. 따라서 하이브리드 차량이 미끄러운 노면에서 출발하거나 가속시에 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 미끄러지는 경우 상기 TCS(30)는 조정 토크를 출력하여 토크 저감을 요청한다.
상기 제어기(11)는 TCS(30)에서 조정 토크를 요구하는 경우, 상기 TCS(30)의 요구 토크와 모터 출력 토크를 비교한 후, 그 결과를 기초로 모터 토크와 엔진 토크 중 하나만을 이용하여 토크 저감을 수행한다.
특히 제어기(11)는 TCS(30)와 서로 협조하여 연료 분사량, 점화 시기, 스로틀 밸브 등을 조절하여 엔진(20)의 출력 토크를 제어할 수 있으며, 동력 분배를 통하여 모터(24)의 출력 토크를 동시에 제어할 수 있다. 따라서 상기 제어기(11)는 엔진(20)의 출력 토크를 제어하는 엔진 토크 지령과 모터(24)의 출력 토크를 제어하는 모터 출력 토크를 동시에 설정하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 제어기(11)는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 작은 경우, 상기 모터 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크의 값으로 설정하고 상기 엔진 토크 지령은 0으로 설정하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
상기 엔진 토크 지령이 0으로 설정되면, 엔진 축 입력 토크가 0으로 제어될 수 있다. 즉, 엔진의 연료 분사를 유지한 채로 엔진 마찰 토크(Friction Torque)에 해당하거나 그 이상의 토크를 발생시켜 엔진 축에 걸리는 토크(Net Torque)가 0이 되도록 제어될 수 있다.
반면, 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우에 상기 제어기(11)는 상기 모터 토크 지령은 모터 출력 토크 값으로 설정하고, 상기 엔진 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크에서 모터 출력 토크를 뺀 값으로 설정하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 상기 제어기(11)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.
이하, 도 3을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법은 제어기(11)가 TCS(30)에서 요구 토크가 발생하였는지를 판단함으로써 시작된다(S10).
상기 S10 단계에서 TCS 요구 토크가 발생된 경우, 제어기(11)는 TCS 요구 토크와 모터 출력 토크를 비교한다(S20).
상기 S20 단계에서 TCS 요구 토크가 모터 출력 토크보다 작은 경우, 제어기(11)는 모터 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크의 값으로 설정하고 엔진 토크 지령은 0으로 설정한다(S30).
이 때, 제어기(11)는 엔진 토크 지령을 0으로 설정함으로써 모터 토크만을 이용하여 토크 저감을 수행할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 엔진 토크 지령이 0으로 설정되면 엔진에 걸리는 마찰 토크를 상쇄할 수 있도록 엔진 축에 걸리는 토크가 0으로 설정된다. 즉, 제어기(11)는 엔진의 연료 분사가 유지되는 상황에서도 엔진 축에 걸리는 토크를 0으로 설정하도록 제어할 수 있다.
이와는 반대로, 상기 S20 단계에서 TCS 요구 토크가 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우, 제어기(11)는 모터 토크 지령은 모터 출력 토크 값으로 설정하고, 엔진 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크에서 모터 출력 토크를 뺀 값으로 설정한다(S40).
여기서 제어기(11)는 모터는 기존 모터 출력 토크를 그대로 출력하면서, 엔진 토크만을 이용하여 토크를 저감함으로써, TCS 요구 토크를 만족시킬 수 있다.
즉, 제어기(11)는 모터 토크 지령과 엔진 토크 지령을 동시에 설정함으로써 토크 저감을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 차량의 토크를 보다 정확하게 저감할 수 있어, 하이브리드 차량의 연비와 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (14)

  1. 모터와 엔진을 동력원으로 포함하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법에 있어서,
    트랙션 제어 시스템(TCS)의 요구 토크가 발생하였는지를 판단하는 단계;
    상기 TCS 요구 토크가 있는 경우, TCS 요구 토크와 모터 출력 토크를 비교하는 단계; 그리고
    상기 비교 결과를 기초로, 모터 토크 지령과 엔진 토크 지령을 동시에 설정하고 모터 토크와 엔진 토크 중 하나만을 이용하여 토크 저감을 수행하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 토크 저감을 수행하는 단계는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우, 모터 토크 지령은 모터 출력 토크 값으로 설정하고, 엔진 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크에서 모터 출력 토크를 뺀 값으로 설정하여 토크 저감이 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 작은 경우, 모터 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크의 값으로 설정하고 엔진 토크 지령은 0으로 설정하여 토크 저감이 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 엔진 토크 지령은 엔진 축에 걸리는 토크(Net Torque)가 0이 되도록 설정되어 토크 저감이 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크 보다 작은 경우에는 모터 토크만을 이용하여 토크 저감이 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우에는 엔진 토크만을 이용하여 토크 저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 방법.
  8. 휠의 구동을 가속시키는 동력원으로 작동되는 엔진;
    상기 휠을 구동시키는 동력원으로 작동되는 모터;
    상기 휠의 슬립을 방지하는 트랙션 제어 시스템(TCS); 그리고
    상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크를 제어하는 제어기;
    를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 TCS에서 조정 토크를 요구하는 경우, 상기 TCS의 요구 토크와 모터 출력 토크를 비교한 후, 그 결과를 기초로 모터 토크 지령과 엔진 토크 지령을 동시에 설정하여 모터 토크와 엔진 토크 중 하나만을 이용하고, 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우, 상기 모터 토크 지령은 모터 출력 토크 값으로 설정하고, 상기 엔진 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크에서 모터 출력 토크를 뺀 값으로 설정하여 토크 저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 작은 경우, 상기 모터 토크 지령은 상기 TCS 요구 토크의 값으로 설정하고 상기 엔진 토크 지령은 0으로 설정하여 토크 저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 엔진 축에 걸리는 토크(Net Torque)가 0이 되도록 엔진 토크 지령을 0으로 설정하여 토크 저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크 보다 작은 경우에는 모터 토크만을 이용하여 토크 저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 TCS 요구 토크가 상기 모터 출력 토크보다 크거나 같은 경우에는 엔진 토크만을 이용하여 토크 저감을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 저감 제어 장치.
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