KR101664076B1 - 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템 및 그 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템 및 그 방법 Download PDF

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현대자동차 주식회사
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Abstract

하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템 및 그 방법 이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템은, 하이브리드 차량의 회생제동판단을 위한 운전정보를 수집하는 운정정보 검출기; 인가되는 제어신호에 따라 모터의 구동 및 토크를 제어하고, 회생제동 시 상기 모터에서 발전되는 전기를 배터리에 저장하는 모터 제어기; 두 개의 클러치를 이용하여 변속비를 조절하는 듀얼 클러치 변속기(DCT); 회생 중 변속이 이루어지면 상기 듀얼 클러치 변속기의 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 토크비를 고려한 분담비(Hand Over Ratio)를 검출하는 변속기 제어기; 및 상기 토크 페이즈 구간의 분담비를 이용하여 계산된 기어비와 모터토크를 토대로 회생제동실행량을 계산하는 하이브리드 제어기를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CALCULATING AMOUNT OF REGENERATIVE BRAKING OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 친환경 차량의 회생제동실행량 산출 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 듀얼 클러치 트랜스미션을 장착한 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle/Plug-in Hybrid Electric Vehicle, HEV/PHEV)은 동력원으로 동작되는 엔진과 고전압 배터리로 동작되어 엔진의 출력토크를 보조하는 모터가 적용된다. 그리고, 주행 상황에 따라 두 동력원이 각각의 특성을 발휘할 수 있는 영역에서 작동되어 높은 에너지 효율과 배기가스의 절감을 제공한다.
통상적으로 하이브리드 차량에는 동력성능과 연비, 운전성 등을 고려하여 최적의 변속비가 자동으로 결정되어 변속이 실행되는 자동변속기(Automatic Transmission, AT)가 적용된다.
하이브리드 차량은 주행 중에서 브레이크 페달에 의한 제동 제어가 실행되면 엔진의 출력토크를 보조하는 모터는 회생제동으로 진입하여 제동 제어에 따라 버려지는 감속 에너지를 회생시켜 배터리를 충전시킨다.
가령, 종래의 하이브리드 차량은 운전자의 제동 요구가 HCU(Hybrid Control Unit)에 검출되면 회생제동토크를 계산하고, MCU(Motor Control Unit)를 통해 모터의 동작을 제어하여 회생제동토크를 제어한다. 그리고, 회생제동실행량에 따른 브레이크 제어를 위해 각 구동 휠에 공급되는 유압을 목표압력으로 제어한다.
이 때, AT는 차속에 따라 변속비가 단계적으로 변화되는 특성이 있으므로 회생제동에 따른 감속으로 업/다운 변속이 발생하여 기어비에 변경이 발생한다.
그러나, 종래의 하이브리드 차량에 적용된 회생제동실행량의 계산은 감속에 따라 급변하는 실제의 기어비가 정확하게 반영되지 못하여 신뢰성이 있는 회생제동이 실행되지 못하는 문제가 지적되고 있다.
특히, 종래의 회생제동실행량 계산방법은 AT의 특성을 고려한 방법으로 출력 축에 전달되는 토크를 정확히 추정할 수 없을 뿐만 아니라 맵핑에도 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
예컨대, 도 1은 종래의 자동변속기 적용 하이브리드 차량의 변속시 회생제동방법을 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래에는 출력축 토크 변화를 최소화하고, 제동 선형성을 확보하기 위하여 HCU에서 회생제동실행량 계산 시 사용되는 기어비를 임의로 변속 전구간(Torque Phase + Inertia Phase)에서 천천히 상승하도록 하고 있다.
이는 맵핑할 변수가 광장히 많을 뿐 아니라 맵핑을 하더라도 정확한 회생제동실행량을 출력하는데 한계가 있음을 부정할 수 없으며, 실질적인 회생제동구간이 짧아짐으로써 연비확보에도 불리한 문제가 있다.
또한, 종래의 방식으로 회생제동실행량을 계산하면 AT는 시험을 통해 제동선형성을 확보할 수 있도록 맵핑하게 되는데, 그 맵핑 시 많은 시간이 소요될 뿐 아니라 특이 모드 시 대응할 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 실시 예는 듀얼 클러치 변속기(DCT)를 장착한 하이브리드 차량의 회생제동실행량 계산 방법을 개선하여 차량의 연비 향상 및 운전성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템은, 하이브리드 차량의 회생제동판단을 위한 운전정보를 수집하는 운정정보 검출기; 인가되는 제어신호에 따라 모터의 구동 및 토크를 제어하고 회생제동 시 상기 모터에서 발전되는 전기를 배터리에 저장하는 모터 제어기; 두 개의 클러치를 이용하여 변속비를 조절하는 듀얼 클러치 변속기(DCT); 회생 중 변속이 이루어지면 상기 듀얼 클러치 변속기의 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 토크비를 고려한 분담비(Hand Over Ratio)를 검출하는 변속기 제어기; 및 상기 토크 페이즈 구간의 분담비를 이용하여 계산된 기어비와 모터토크를 토대로 회생제동실행량을 계산하는 하이브리드 제어기를 포함한다.
또한, 회생제동용 브레이크 시스템(Active Hydraulic Booster, AHB)이 적용되어, 브레이크 페달 작동으로 결정되는 총제동량에서 상기 회생제동실행량을 뺀 유압제동량으로 각 구동 휠의 브레이크 실린더에 공급되는 유압을 제어하여 제동제어를 하는 브레이크 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 변속기 제어기는, 상기 듀얼 클러치 변속기의 변속이전단과 변속이후단의 출력 축 토크뿐만 아니라 변속 중의 토크를 계산할 수 있다.
또한, 상기 변속기 제어기는, 상기 하이브리드 차량이 리프트 풋 업(Lift Foot Up), 등판 주행 및 스포츠 모드 중 어느 하나인 경우 회생제동 금지 요청을 상기 하이브리드 제어기로 전달할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 제어기는, 토크 페이즈 구간에서의 변속이후단 기어비에서 변속이전단 기어비를 빼어 상기 토크 페이즈 구간의 분담비에 곱한 값을 상기 변속이후단 기어비에서 차감하여 토크 페이즈 구간에서의 기어비를 계산할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 제어기는, 상기 토크 페이즈 구간 이후의 관성 페이즈(Inertia Phase) 구간에 진입하면 회생제동을 실행할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 제어기는, 회생제동 중 변속이 이루어 지지 않는 경우 실제 적용중인 모터토크와 기어비로부터 회생제동실행량을 계산할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 듀얼 클러치 변속기(DCT)가 장착된 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법은, a) 차량의 브레이크 페달 작동에 따른 차속이 감소하면 회생제동을 결정하는 단계; b) 상기 차속 감소에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속이 발생하면, 회생제동 결정에 따른 모터 토크지령 및 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)를 검출하는 단계; c) 상기 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단 기어비, 변속이후단 기어비 및 분담비(Hand Over Ratio)를 토대로 기어비를 산출하는 단계; 및 d) 상기 분담비(Hand Over Ratio)를 이용한 토크 페이즈 구간에서의 기어비와 모터 토크 지령을 참조하여 회생제동실행량을 연산하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 b) 단계는, 상기 듀얼 클러치 변속기의 변속이 발생하지 않으면, 실제 모터 토크 실행량과 상기 듀얼 클러치 변속기의 실제 기어비를 토대로 회생제동실행량을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는, 상기 토크 페이즈 구간에서의 변속이후단 기어비에서 변속이전단 기어비를 빼어 상기 토크 페이즈 구간의 분담비에 곱한 값을 상기 변속이후단 기어비에서 차감하여 토크 페이즈 구간에서의 기어비를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 회생제동실행량을 브레이크 제어기로 전달하여 브레이크 페달 작동에 따른 총제동량에서 회생제동량을 제외한 나머지로 각 구동 휠의 유압 제동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 관성 페이즈(Inertia Phase) 구간에 진입하면 모터의 토크를 제어하여 회생제동 제어를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, DTC가 적용된 하이브리드 차량의 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)를 이용하여 회생제동실행량을 계산함으로써 변속기의 입력축 회생제동실행량을 보다 정확하고 간단하게 계산할 수 있다.
또한, DCT 변속 전후의 출력 축 토크뿐만 아니라 변속 중 토크를 정확히 검출하여 회생제동실행량을 산출함으로써 그 정확도를 높일 수 있을 뿐 아니라 맵핑 소요시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 토크 페이즈 구간에서만 회생제동실행량의 연산을 수행하고 관성구간(Inertia Phase)에서는 회생제동이 이루어짐으로써 전구간에서 회생제동실행량연산을 수행하는 종래대비 회생제동구간이 증대되는 연비 개선 효과가 있다.
도 1은 종래의 자동변속기 적용 하이브리드 차량의 변속시 회생제동방법을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동실향량 산출 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 DTC 특성을 고려한 회생제동실행량 연산 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동실향량 산출 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템(100)은 운전 정보 검출기(101), 배터리(102), 배터리 관리기(103), 듀얼 클러치 변속기(104), 변속기 제어기(105), 모터(106), 모터 제어기(107), 엔진 클러치(108), 엔진(109), 엔진 제어기(110), 구동 휠(111), 브레이크 제어기(112) 및 하이브리드 제어기(113)를 포함한다.
운전 정보 검출기(101)는 운전자가 요구하는 감가속의 정보를 검출하고, 검출한 정보를 하이브리드 제어기(113)에 제공한다.
운전 정보 검출기(101)는 브레이크 페달의 작동 변위를 검출하는 BPS(Brake Pedal Sensor), 가속 페달의 작동 변위를 검출하는 APS(Accelerator Pedal Sensor), 차량의 속도를 검출하는 차속 센서, 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서, 현재 체결되어 있는 변속단을 검출하는 변속단 센서, 엔진(109)의 회전수를 검출하는 RPM(Revolutions Per Minute) 센서 및 모터(106)의 속도 및 회전자 각도를 검출하는 레졸버(Resolver) 중 적어도 하나로부터 차량의 운행에 따른 운전정보를 수집할 수 있다.
배터리(102)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 모터(106)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(102)는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드나, EV(Electric Vehicle) 모드에서 모터(106)에 구동 전압을 공급하고, 회생제동 시 모터(106)에서 발전되는 전압으로 충전된다.
배터리(102)는 플러그인 하이브리드 차량에서 상용전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전장치를 통해 공급되는 전압 및 전류에 의해 충전될 수 있다.
배터리 관리기(103)는 배터리(102)의 작동 영역 내에서 각 셀들의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 충전 상태(State Of Charge, SOC)를 관리한다.
이러한 관리를 위해, 배터리 관리기(103)는 배터리(102)의 전압을 제어하여 한계 전압 이하로 과방전되거나 한계 전압 이상으로 과충전되지 않도록 할 수 있다.
듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission, DCT)(104)는 두 개의 클러치를 이용해 수동 변속기의 효율성과 자동 변속기의 편리성을 모두 갖춘 변속기로 하이브리드 제어기(113)의 제어에 따라 변속비가 조정된다.
DCT(104)는 운전모드에 따라 엔진 클러치(108)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 기어비로 분배하여 구동 휠(111)에 전달시켜 차량이 주행될 수 있도록 한다.
변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU)(105)는 차속, 스로틀 개도, 입력토크 등의 조건에 따라 결정된 DCT(104)의 목표 변속단을 자동으로 제어하여 현재의 운전조건에 적합한 차속을 유지한다.
본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량은 DCT(104)를 구비하여 두 개의 기어비를 동시에 체결하는 것이 가능한 구조이므로, 변속기 제어기(105)는 회생제동 시 임의로 한 개의 기어를 제어함으로써 모터(106)의 입력축 속도를 가변적으로 제어할 수 있다.
특히, 변속기 제어기(105)는 DCT(104)의 변속이전단과 변속이후단의 출력축 토크뿐만 아니라 변속 중에도 정확한 토크를 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 DTC 특성을 고려한 회생제동실행량 연산 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
첨부된 도 3을 참조함면, 변속기 제어기(105)는 DCT(104)의 변속 중 토크가 변동하는 토크 페이즈(Torque Phase)구간 동안 변속이전단과 변속이후단의 토크비를 고려한 분담비(Hand Over Ratio)를 검출하여 하이브리드 제어기(113)로 전달한다.
DCT(104)의 변속은 기어비가 변동되는 과정으로 우선적으로 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서는 변속이전단에서 변속이후단으로의 토크 변동이 먼저 일어나고, 관성 페이즈(Inertia Phase) 구간에서는 변속이후단으로의 토크 변동 후 속도(rpm) 변동이 일어나게 된다.
이 때, 토크 페이즈(Torque Phase)구간의 변속이전단에서 변속이후단으로 변속하는 기어비에 의해 토크가 변동하게 되는데, 이는 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)만큼 일정하게 변동하게되며, 본 발명의 실시 예에 따른 변속기 제어기(105)는 단간 변속에 따른 정확한 토크를 검출 할 수 있다.
여기서, 앞서 도 1을 통해 설명한 종래의 AT가 장착된 하이브리드 차량에 용된 회생제동실행량의 계산방법에서는 감속에 따라 급변하는 실제의 기어비가 정확하게 반영되지 못하여 신뢰성이 있는 회생제동이 실행되지 못하는 문제가 존재하였다. 또한, 종래에는 제동 선형성을 확보하기 위하여 회생제동실행량 계산 시 사용되는 기어비를 임의로 변속 전영역(Torque Phase + Inertia Phase)에서 천천히 상승하도록 하고 있어 연비절감에 불리한 문제가 존재하였다.
반면에 본 발명의 실시 예에 따른 변속기 제어기(105)는 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)를 검출하여 회생제동실행량 연산을 위해 하이브리드 제어기(113)로 제공한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 변속기 입력축의 회생제동실행량을 보다 정확하고 간단하게 계산할 수 있도록 하는 이점이 있으며, 토크 페이즈 구간에서만 회생제동실행량의 연산을 수행하여 실질적인 변속 중 회생제동실행량이 종래대비 증대됨으로써 연비 개선 효과가 있다.
또한, 변속기 제어기(105)는 차량이 리프트 풋 업(Lift Foot Up), 등판 주행 및 스포츠 모드 등의 변속 중 회생제동 금지 요청을 하이브리드 제어기(113)로 전달할 수 있다.
모터(106)는 모터 제어기(111)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 모터(106)는 타행 주행 또는 회생제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(102)에 공급한다.
모터 제어기(111)는 하이브리드 제어기(113)의 제어에 따라 모터(106)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생제동 시 모터(106)에서 발전되는 전기를 배터리(102)에 저장한다.
엔진 클러치(108)는 엔진(109)과 모터(106)의 사이에 배치되고, 하이브리드 제어기(113)의 제어에 따라 동작되어 엔진(109)과 모터(106) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(108)는 EV 모드와 HEV 모드의 절환에 따라 엔진(109)과 모터(106) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.
엔진(109)은 엔진 제어기(110)의 제어에 의해 출력이 제어되며, 엔진 제어기(110)의 제어에 따라 최적의 운전점으로 구동이 제어된다.
엔진 제어기(110)는 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(113)와 연결되며, 하이브리드 제어기(113)와 연동되어 요구토크 신호, 냉각수온 및 엔진 토크 등 엔진(109)의 동작에 따라 엔진(109)의 전반적인 동작을 제어한다. 엔진 제어기(110)는 엔진(109)의 동작 상태를 하이브리드 제어기(113)로 제공한다.
브레이크 제어기(112)는 운전자의 제동요구가 검출되면 페달 스트로크 및 마스터 실린더의 유압으로부터 요구되는 총제동량을 결정하여 각 구동 휠(111)의 브레이크 실린더에 공급되는 유압을 제어하는 제동 제어를 수행한다.
이 때, 브레이크 제어기(112)는 전기회생율을 극대화한 회생제동용 브레이크 시스템(Active Hydraulic Booster, AHB)이 적용될 수 있으며, 브레이크 페달 작동으로 결정되는 총제동량에서 하이브리드 제어기(113)에서 계산된 회생제동실행량을 뺀 유압제동량으로 각 구동 휠(111)의 브레이크 실린더에 공급되는 유압을 제어하여 제동 제어를 수행한다.
하이브리드 제어기(113)는 친환경 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기이다.
하이브리드 제어기(113)는 운전자의 주행요구 및 차량 상태에 따라 네트워크를 통해 각 제어기들을 통합 제어하여 엔진(109) 및 모터(106)의 출력 토크를 제어한다.
하이브리드 제어기(113)는 브레이크 제어기(112)로부터 검출되는 제동요구에 따른 회생제동실행량을 연산하여 MCU(107)를 통해 모터(106)의 토크를 제어함과 동시에 브레이크 제어기(112)를 통해 각 구동 휠(111)에 공급되는 제동 유압을 제어하여 회생제동토크 및 감속 제어를 수행한다.
또한, 하이브리드 제어기(113)는 회생제동이 실행되는 도중에 감속에 따른 변속이 실행되면 변속기 제어기(105)로부터 제공받은 변속이전단과 변속이후단의 토크비를 고려한 분담비(Hand Over Ratio)를 이용하여 계산된 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 기어비와 모터토크로부터 회생제동실행량을 계산하여 모터 제어기(107)를 통해 모터(106)의 토크를 제어하여 회생제동 제어를 실행한다.
이 때, 하이브리드 제어기(113)는 상기 분담비(Hand Over Ratio)를 이용한 토크 페이즈 구간에서의 기어비를 아래의 수학식1을 통해 계산할 수 있다.
Figure 112015058235452-pat00001
(여기서, RTP는 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 기어비, RB는 변속이후단 기어비, RA는 변속이전단 기어비 및 RHO는 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)를 각각 의미한다.)
하이브리드 제어기(113)는 변속이후단 기어비(RB)에서 변속이전단 기어비(RA)를 빼어 토크 페이즈 분담비(RHO)에 곱한 값을 변속이후단 기어비(RB)에서 차감하여 토크 페이즈 구간에서의 기어비(RTP)산출할 수 있다.
하이브리드 제어기(113)는 상기 분담비(Hand Over Ratio)를 이용한 토크 페이즈 구간에서의 기어비와 모터 토크를 참조하여 회생제동실행량을 계산하고, 이를 바탕으로 모터 제어기(107)를 통해 모터(106)의 회생토크를 제어한다.
그리고, 하이브리드 제어기(113)는 계산된 회생제동실행량을 브레이크 제어기(112)로 전달하여 총제동량에서 회생제동량을 제외한 나머지로 각 구동 휠(111)의 유압 제동을 수행하도록 한다.
한편, 전술한 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템(100)의 구성을 바탕으로 하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법을 설명한다.
앞서 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 회생제동실행량 산출 시스템(100)의 각 제어기들이 통합되거나 또는 세분화될 수 있으며, 해당 명칭에 구애받지 아니하고, 상술한 기능을 수행하는 구성 요소는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회생제동실행량 산출 시스템(100)의 구성이 될 수 있음을 명확히 한다.
따라서, 이하 본 발명의 실시 예에 따른 회생제동실행량 산출 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 제어기들이 아닌 회생제동실행량 산출 시스템(100)을 주체로 하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회생제동실행량 산출 시스템(100)은 차량이 주행하는 상태에서의 제반적인 운전 정보를 검출한다(S101).
회생제동실행량 산출 시스템(100)은 브레이크 페달 작동에 따라 차속이 감소하면 차량의 회생제동을 결정하고(S102; 예), 그렇지 않으면 현재의 주행 조건을 유지한다(S102; 아니오).
회생제동실행량 산출 시스템(100)은 회생제동이 실행되는 과정에서 감속에 따른 DCT(104)의 업/다운 변속이 발생하는 것을 검출하여 변속이 발생되지 않으면(S103; 아니오), 모터(106)의 실제 모터 토크 실행량과 DCT(104)의 실제 기어비를 수집하여(S104), 이를 토대로 회생제동실행량을 연산한다(S105).
이 때, 상기 회생제동실행량의 연산은 변속이 이루어지지 않는 상태에의 실제 적용중인 모터토크와 기어비로부터 계산되는 것이다.
반면, 상기 S103 단계에서, 회생제동실행량 산출 시스템(100)은 감속에 따른 DCT(104)의 업/다운 변속이 발생하면(S103; 예), 회생제동 결정에 따른 모터 토크지령 및 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)를 검출한다(S105).
회생제동실행량 산출 시스템(100)은 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단 기어비, 변속이후단 기어비 및 분담비(Hand Over Ratio)를 이용한 기어비를 산출하고(S106), 상기 분담비(Hand Over Ratio)를 이용한 토크 페이즈 구간에서의 기어비와 모터 토크 지령을 참조하여 회생제동실행량을 연산한다(S107).
이후, 도면에서는 생략되었으나 회생제동실행량 산출 시스템(100)은 관성 페이즈(Inertia Phase) 구간에 진입하면 모터 제어기(107)를 통해 모터(106)의 토크를 제어하여 회생제동 제어를 수행하고, 상기 회생제동실행량을 브레이크 제어기(112)로 전달하여 총제동량에서 회생제동량을 제외한 나머지로 각 구동 휠(111)을 유압 제동 제어를 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, DTC가 적용된 하이브리드 차량의 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)를 이용하여 회생제동실행량을 계산함으로써 변속기의 입력축 회생제동실행량을 보다 정확하고 간단하게 계산할 수 있는 효과가 있다.
또한, DCT 변속 전후의 출력 축 토크뿐만 아니라 변속 중 토크를 정확히 검출하여 회생제동실행량을 산출함으로써 그 정확도를 높일 수 있을 뿐 아니라 맵핑 소요시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한, 토크 페이즈 구간에서만 회생제동실행량의 연산을 수행하고 관성구간(Inertia Phase)에서는 회생제동이 이루어짐으로써 전구간에서 회생제동실행량연산을 수행하는 종래대비 회생제동구간이 증대되는 연비 개선 효과가 있다.
이는 도심 연비인증 모드인 FTP 기준으로 1% 이상의 연비 개선 및 고속도로 연비인증 모드인 HWY 기준으로 0.8% 이상의 연비가 개선되는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 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.
100: 회생제동실행량 산출 시스템 101: 운전 정보 검출기
102: 배터리 103: 배터리 관리기
104: 듀얼 클러치 변속기(DCT) 105: 변속기 제어기
106: 모터 107: 모터 제어기
108: 엔진 클러치 109: 엔진
110: 엔진 제어기 111: 구동 휠
112: 브레이크 제어기 113: 하이브리드 제어기

Claims (12)

  1. 하이브리드 차량의 회생제동판단을 위한 운전정보를 수집하는 운전정보 검출기;
    인가되는 제어신호에 따라 모터의 구동 및 토크를 제어하고, 회생제동 시 상기 모터에서 발전되는 전기를 배터리에 저장하는 모터 제어기;
    두 개의 클러치를 이용하여 변속비를 조절하는 듀얼 클러치 변속기(DCT);
    회생 중 변속이 이루어지면 상기 듀얼 클러치 변속기의 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 토크비를 고려한 분담비(Hand Over Ratio)를 검출하는 변속기 제어기; 및
    상기 토크 페이즈 구간의 분담비를 이용하여 계산된 기어비와 모터토크를 토대로 회생제동실행량을 계산하는 하이브리드 제어기
    를 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    회생제동용 브레이크 시스템(Active Hydraulic Booster, AHB)이 적용되어, 브레이크 페달 작동으로 결정되는 총제동량에서 상기 회생제동실행량을 뺀 유압제동량으로 각 구동 휠의 브레이크 실린더에 공급되는 유압을 제어하여 제동제어를 하는 브레이크 제어기를 더 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속기 제어기는,
    상기 듀얼 클러치 변속기의 변속이전단과 변속이후단의 출력 축 토크뿐만 아니라 변속 중의 토크를 계산하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속기 제어기는,
    상기 하이브리드 차량이 리프트 풋 업(Lift Foot Up), 등판 주행 및 스포츠 모드 중 어느 하나인 경우 회생제동 금지 요청을 상기 하이브리드 제어기로 전달하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서
    상기 하이브리드 제어기는,
    토크 페이즈 구간에서의 변속이후단 기어비에서 변속이전단 기어비를 빼어 상기 토크 페이즈 구간의 분담비에 곱한 값을 상기 변속이후단 기어비에서 차감하여 토크 페이즈 구간에서의 기어비를 계산하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 토크 페이즈 구간 이후의 관성 페이즈(Inertia Phase) 구간에 진입하면 회생제동을 실행하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    회생제어 중 변속이 이루어 지지 않는 경우 실제 적용중인 모터토크와 기어비로부터 회생제동실행량을 계산하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 시스템.
  8. 듀얼 클러치 변속기(DCT)가 장착된 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법에 있어서,
    a) 차량의 브레이크 페달 작동에 따른 차속이 감소하면 회생제동을 결정하는 단계;
    b) 상기 차속 감소에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속이 발생하면, 회생제동 결정에 따른 모터 토크지령 및 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단과 변속이후단의 분담비(Hand Over Ratio)를 검출하는 단계;
    c) 상기 토크 페이즈(Torque Phase)구간에서의 변속이전단 기어비, 변속이후단 기어비 및 분담비(Hand Over Ratio)를 토대로 기어비를 산출하는 단계; 및
    d) 상기 분담비(Hand Over Ratio)를 이용한 토크 페이즈 구간에서의 기어비와 모터 토크 지령을 참조하여 회생제동실행량을 연산하는 단계
    를 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 듀얼 클러치 변속기의 변속이 발생하지 않으면, 실제 모터 토크 실행량과 상기 듀얼 클러치 변속기의 실제 기어비를 토대로 회생제동실행량을 연산하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 토크 페이즈 구간에서의 변속이후단 기어비에서 변속이전단 기어비를 빼어 상기 토크 페이즈 구간의 분담비에 곱한 값을 상기 변속이후단 기어비에서 차감하여 토크 페이즈 구간에서의 기어비를 계산하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    상기 회생제동실행량을 브레이크 제어기로 전달하여 브레이크 페달 작동에 따른 총제동량에서 회생제동량을 제외한 나머지로 각 구동 휠의 유압 제동을 제어하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    관성 페이즈(Inertia Phase) 구간에 진입하면 모터의 토크를 제어하여 회생제동 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동실행량 산출 방법.
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