KR102042289B1

KR102042289B1 - 하이브리드차량의 토크 중재방법

Info

Publication number: KR102042289B1
Application number: KR1020140156842A
Authority: KR
Inventors: 최금림
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2019-12-02
Also published as: KR20160056527A

Abstract

본 발명은 종래 TCS의 제어기가 휠슬립과 차량가속도를 판단하여 TCS를 작동시키는 것과 동일하게 TCS의 Intervention 실행 여부를 판단하고, HCU의 Tq(Torque) Reference를 참조하여 TCS의 Direct Intervention 값을 계산한 후에 엔진 및 모터 제어 주체를 HCU의 제어기에서 TCS의 제어기로 변경하여 TCS의 작동 Bit가 True가 되면 HCU의 토크 명령을 무시하고 TCS의 토크 명령에 의해 ECU 및 MCU가 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 하이브라드차량의 토크 중재방법을 제공함으로써, TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

Description

하이브라드차량의 토크 중재방법{Torque Intervention System For Hybrid Electric Vehicle}

본 발명은 TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 하이브라드차량의 토크 중재방법에 관한 것이다.

최근 들어, 연비 향상의 요구와 강화되는 배출가스 규제에 따라 친환경 자동차가 제공되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 하이브리드자동차, 연료전지자동차, 전기자동차, 플러그인전기자동차를 모두 포함하는 것으로 하나 이상의 모터와 엔진이 구비되고, 모터를 구동시키는 배터리, 배터리의 직류 전압을 교류전압으로 변환시키는 인버터, 엔진 시동과 발전을 실행하는 HSG(Hybrid Starter Generator), 엔진과 모터 사이에 장착되어 EV모드 혹은 HEV모드를 제공하는 엔진 클러치가 장착된다.

친환경 자동차는 가속페달과 브레이크 페달의 조작에 따른 가감속 의지, 도로의 구배도, 배터리 및 모터의 조건에 따라 모터만의 작동으로 주행을 제공하는 EV모드, 엔진 클러치로 엔진과 모터를 결합하여 엔진과 모터의 효율이 가장 좋은 영역으로 주행을 제공하는 HEV모드가 제공된다.

일반차량의 경우 도 1에 도시된 바와 같이, TCS(traction?control?system: 눈길, 빗길 따위의 미끄러지기 쉬운 노면에서 차량을 출발하거나 가속할 때 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 공회전하지 않도록 차량의 구동력을 제어하는 시스템.) 작동 시 TCS의 Torque Intervention 명령을 ECU에서 받아서 엔진토크 제어를 실시하게 되며, 이 과정 중에 TCS와 ECU(Electronic Control Unit, 전자제어장치: 자동차의 엔진, 변속기, 조향장치, 제동장치, 현가장치 등의 기계장치를 컴퓨터로 제어하는 장치.)간의 통신시간 10ms, ECU의 제어로직 수행시간 10ms가 소요되어 총 반응시간은 20ms 가 된다.

한편, 종래 HEV(Hybrid Electric Vehicle ,하이브리드자동차)는 도 2에 도시된 바와 같이, TCS와 HCU(hydraulic control units , 유압 제어 장치: 자동차 변속기에서 유압에 의해 유성 기어의 기어 비, 출력축의 토크 변동 및 변속을 원활하게 하는 장치.)의 통신시간 10ms, HCU의 로직수행시간 10ms, HCU-ECU/ MCU(microprocessor control unit, 마이크로프로세서 조정 유닛: 기화식 시스템에서 사용하는 포드(Ford)의 컴퓨터화된 엔진 조정 시스템)의 통신시간 10ms, ECU/MCU의 수행시간 10ms가 소요되어 총 반응시간은 40ms가 되므로 일반차량에 비해 반응시간이 오래 걸림에 따라 TCS성능이 더 나빠지는 결과를 초래한다.

이와 같이, Delay가 발생하더라도 HCU를 거쳐 TCS Intervention을 했던 이유는, HCU가 운전자 요구토크를 엔진과 모터토크로 적절히 배분해야 하기 때문이므로 이를 개선하기 위해 TCS Intervetion 작동 시 Torque 제어 주체를 HCU에서 TCS로 변경하여 반응 성능을 향상시키는 것이 시급하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 TCS 작동 시 상위제어기(HNC)를 거치지 않고, TCS Intervetion 작동시 Torque 제어 주체를 HCU에서 TCS로 변경하여 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 하이브라드차량의 토크 중재방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 종래 TCS의 제어기가 휠슬립과 차량가속도를 판단하여 TCS를 작동시키는 것과 동일하게 TCS의 Intervention 실행 여부를 판단하고, HCU의 Tq(Torque) Reference를 참조하여 TCS의 Direct Intervention 값을 계산한 후에 엔진 및 모터 제어 주체를 HCU의 제어기에서 TCS의 제어기로 변경하여 TCS의 작동 Bit가 True가 되면 HCU의 토크 명령을 무시하고 TCS의 토크 명령에 의해 ECU 및 MCU가 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 하이브라드차량의 토크 중재방법을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하여 TCS의 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일반 차량의 TCS 토크 중재 구성도.
도 2는 종래 하이브리드차량의 TCS 토크 중재 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드차량의 TCS 토크 중재 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드차량의 TCS 중재 종료 시 토크 명령도.
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드차량의 TCS 토크를 중재하는 흐름도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 하이브라드차량의 토크 중재방법은 도 5를 통해 실시예를 설명하면, 우선, TCS(100)의 Intervention이 실행 되어야 하는지 여부를 판단 해야 한다.(S100)

이는 기존의 TCS(100) 제어기가 휠슬립과 차량가속도 등을 판단하여 TCS(100)를 작동시키는 것과 동일하게 작동한다.

다음으로 HCU(200)의 Tq Reference를 참조하여 TCS(100)의 Direct Intervention 값을 계산한다.(S200)

즉, TCS(100)는 휠슬립이 발생하면 휠토크를 Intervention 하여 휠슬립을 방지하는데, 이때 전체 휠토크 Intervention량은 기존의 TCS(100)의 제어기가 계산하는 것과 동일하게 계산된다.

단, HEV는 엔진과 모터에 얼마만큼의 토크가 인가되고 있는지 모르기 때문에 엔진과 모터에서 발생하고 있는 토크를 수신해서 Direct Intervention량을 결정해야 하며, 이를 위해 HCU(200)의 Tq Reference를 사용하는데, HCU(200)의 Tq Reference는 TCS(100)가 작동되지 않았을 때(정상적인 차량 상황일 때) 엔진과 모터토크 명령이다.

따라서, 한 수행주기 이전의 Data이고, 이 Data를 기초로 TCS(100)는 Direct Intervention에 필요한 토크를 계산한다.

예를 들어, 현재의 휠토크는 200Nm(엔진 120, 모터80Nm)이고, TCS(100)가 휠슬립이 발생해서 실행되어야 한다고 판단되고, 휠토크를 85Nm만큼 감소시켜 총115Nm로 만들어야 한다고 판단하면, 엔진을 115Nm, 모터는 0Nm로 Intervention 값을 계산한다.

이 경우 모터의 반응 성능이 엔진에 비해 빠르기 때문에 모터부터 토크를 감소시키는 것이 가장 유리하다.

따라서, 도 3에 의하면, 엔진 및 모터 제어 주체를 TCS(100)의 제어기로 변경하게 된다.(S300)

이로 인해, TCS(100)가 작동한다고 판단되면 ECU(300) 및 MCU(400)는 HCU(200)의 토크 명령을 따르는 것이 아니고, TCS(100)의 명령을 따르게 된다.

즉, TCS(100)의 제어기가 TCS(100) 실행이 판단되면 CAN 신호중에 TCS(100) 작동 Bit True로 만들고, 계산된 Direct Intervention 값을 함께 CAN 신호로 송신하고, 이를 ECU(300) 및 MCU(400)가 수신하는 것이다.

그 후에 ECU(300) 및 MCU(400)는 TCS(100) 작동 Bit가 True가 되면 HCU(200)의 토크 명령을 무시하고 TCS(100)의 토크 명령을 따르게 함으로써, 기존 TCS(100)의 반응시간이 40ms였던 것에 비하여 TCS(100)에서 ECU(300) 및 MCU(400)의 통신시간인 10ms, ECU(300) 및 MCU(400)의 수행시간 인 10ms를 줄일 수 있으므로, 기존 40ms에서 20ms로 반응시간을 줄일 수 있어 TCS(100)의 반응 성능이 향상된다.(S400)

한편, 도 4에 의하면, TCS(100)의 Intervention이 종료되는지 판단되며, (S500) ECU(300) 및 MCU(400)는 TCS(100)의 명령을 따르던 것을 HCU(200)로 다시 바꿔야 한다.

즉, TCS(100)의 Intervention 종료는 기존의 TCS(100)의 제어기가 휠슬립 등을 판단하여 이루어 지는 것과 동일하다.

이 후 TCS(100)의 Tq Intervetion 최종 값에서 HCU(200)의 Tq Reference로 토크를 서서히 회복하도록 계산한다. (S600)

예를 들어, HCU(200)로 토크 제어권이 넘어올 때, HCU(200)의 Tq Reference는 총 200Nm(엔진120, 모터80)이었고, TCS(100)의 Tq Intervention은 115Nm(엔진115, 모터0)이었을 경우, TCS(100)가 종료되면서 HCU(200)의 Tq Reference 값대로 ECU(300) 및 MCU(400)에서 토크를 출력하면 쇽이 발생하게 된다.

따라서, TCS(100)의 Intervention이 종료되면 TCS(100)는 작동 Bit 를 False로 출력하고, 이를 HCU(200)가 수신하고, TCS(100)의 Tq Intervention 최종 값인 115Nm 부터 200Nm 까지 서서히 토크를 올리도록 ECU(300) 및 MCU(400)의 토크를 계산한다.

그러므로 엔진 및 모터 제어 주체를 TCS(100)에서 HCU(200)로 변경함으로 인해 ECU(300) 및 MCU(400)는 TCS(100)의 작동 False Bit를 수신하면 HCU(200)의 Tq Command에 의해 작동하게 된다.(S700)

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, TCS Intervetion 작동시 Torque 제어 주체를 HCU에서 TCS로 변경하여 TCS 작동 시 엔진과 모터의 토크를 TCS제어기가 직접 제어하므로 반응 성능이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: TCS 200: HCU
300: ECU 400: MCU
S100: TCS Intervention 실행 단계
S200: TCS Direct Intervention 값 계산 단계
S300: TCS제어기로 제어주체 변경 단계
S400: HCU 또는 TCS의 토크 명령으로 ECU 및 MCU 제어 단계
S500: TCS Intervention 종료 단계
S600: HCU의 Tq Reference 토크 값 계산 단계
S700: HCU제어기로 제어주체 변경 단계

Claims

종래 TCS(100)의 제어기가 휠슬립과 차량가속도를 판단하여 TCS(100)를 작동시키는 것과 동일하게 TCS(100)의 Intervention 실행 여부를 판단하는 단계(S100)와;
HCU(200)의 Tq Reference를 참조하여 TCS(100)의 Direct Intervention 값을 계산하는 단계(S200)와;
엔진 및 모터 제어 주체를 HCU(200)의 제어기에서 TCS(100)의 제어기로 변경하는 단계(S300)와;
TCS(100)의 작동 Bit가 True가 되면 HCU(200)의 토크 명령을 무시하고 TCS(100)의 토크 명령에 의해 ECU(300) 및 MCU(400)가 제어되는 단계(S400)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 토크 중재방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제어주체 변경단계(S300) 후에는 종래 TCS(100)의 제어기가 휠슬립 및 차량가속도를 판단하여 TCS(100)의 Intervention을 종료하는 것과 동일하게 TCS(100)의 Intervention 종료 여부를 판단하는 단계(S500)와;
TCS(100)의 Tq Intervetion 최종 값에서 토크를 서서히 회복할 수 있게 HCU(200)의 Tq Reference 값을 계산하는 단계(S600)와;
TCS(100)의 작동 False Bit를 수신하면 HCU(200)의 Tq Command에 따라 ECU(300) 및 MCU(400) 이 작동할 수 있게 엔진 및 모터 제어 주체를 TCS(100)에서 HCU(200)로 변경 하는 단계(S700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 토크 중재방법.