KR102450785B1 - P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

엔진 클러치에 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속이 발생했을 때 클러치 슬립을 억제할 수 있는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법은, P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift) 및 엔진 클러치의 슬립 발생 여부로부터 학습모드 진입조건을 충족하는지 판단하는 조건판단단계와, 차량 상태가 소정의 학습모드 진입조건을 충족하면 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 일어났을 때 발생하는 상기 슬립 다음 번 동일 변속 상황에서 발생하지 않도록 억제할 수 있는 학습 유압값을 도출하고 저장하는 학습단계 및 다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면, 학습 유압값에 보정 팩터를 곱해서 구해지는 유압 보정값을 목표 유압에 더해 최종 유압을 산출하고, 산출된 최종 유압으로 엔진 클러치를 제어하는 엔진 클러치 제어단계를 포함하는 것을 요지로 한다.

Description

P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법 및 시스템{Methods and systems for engine clutch control on P2 type parallel hybrid vehicles}
본 발명은 차량의 엔진 클러치 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 엔진, 모터, 변속기로 이루어지는 동력계가 일렬로 배치되고, 엔진과 모터 사이에 엔진 클러치가 개재되어 상기 엔진에서 모터 방향으로의 동력 전달을 단속하는 구성의 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하여 구동력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 구동되는 모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.
최근 연비를 개선하고 보다 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 하이브리드 전기 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다. 주지된 바와 같이, 하이브리드 전기 차량은 엔진과 모터를 동력원으로 하여 다양한 동력 전달 구조를 구성할 수 있으며, 현재까지 연구되고 있는 대부분의 차량은 병렬형이나 직렬형 중에 하나를 채택하고 있다.
엔진은 발전에만 이용되고 모터만으로 차량을 구동시키는 방식이 직렬형이다. 직렬형은 병렬형에 비해 상대적으로 구조가 간단하고 제어로직이 간단하다는 장점이 있다. 그러나 엔진으로부터의 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 배터리에 저장하였다 다시 모터를 이용해 차량을 구동하므로 에너지 변환시의 효율 측면에서 불리하다는 단점이 있다.
반면, 병렬형은 직렬형보다 상대적으로 구조도 복잡하고 제어로직도 복잡하다는 단점이 있다. 그러나 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 에너지를 동시에 사용할 수 있어서 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 또한 기존 내연기관 차량에서 구동계의 큰 변경 없이도 설계될 수 있어 제조비용이 저렴하다는 장점으로 인해 최근 개발 사례가 증가하고 있다.
병렬형 하이브리드 전기 차량의 대표적인 일례가 엔진 동력을 모터가 보조하는 방식의 마일드 하이브리드 차량이다. 마일드 하이브리드 방식은 모터(이 모터를 마일드 하이브리드 차량에서는 특히 MHSG, Mild Hybrid Starter & Generator라고 칭함)가 차량 동력계 내에서 어느 곳에 위치하는가 여부에 따라 P0, P1, P2, P3, P4 타입 등으로 구분하여 불리고 있다.
이 중 P2 타입 마일드 하이브리드 차량은 도 1에 도시한 바와 같이, 엔진(10), 모터(40), 변속기(50)로 이루어지는 동력계가 일렬로 배치되고, 엔진(10)과 모터(40) 사이에 엔진 클러치(30)가 개재되어 엔진(10)에서 모터(40) 방향으로의 동력 전달을 단속하는 구성으로 이루어져, 모터(40)의 출력과 엔진(10)의 출력이 차축으로 전달되는 형태의 시스템을 갖춘 차량을 말한다.
참고로, 도 1에 도시된 동력 전달 타입은 P2 타입 마일드 하이브리드 차량뿐만 아니라 일반적인 병렬형 하이브리드 차량의 경우에도 동일하게 적용되고 있다.
도면부호 20은 스타트 모터를 가리킨다. 스타트 모터(20)는 구동/발전(Motoring/Generating)이 가능한 모터로서, 엔진 시동을 위한 구동력을 제공하고, 경우에 따라서는 엔진 동력으로 구동되어 발전을 한다. 이러한 스타터 모터(20)는 엔진(10)과 벨트, 체인, 기어 등의 기계적인 동력전달장치로 연결될 수 있으며, 그 결합비는 필요에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
한편, 엔진(10)과 모터(40) 사이에서 동력 전달을 단속하는 상기 엔진 클러치(30)는 유압으로 작동되는 유압 클러치 방식이다. 이러한 엔진 클러치(30)는 유압제어 액츄에이터(Hydraulic Control Actuator, HCA)에 의한 오픈(open), 슬립(slip), 체결(close) 또는 락업(lock-up) 작동을 통해 엔진(10)과 모터(40) 사이에 동력 전달을 허용하거나 차단한다.
이와 같은 구성의 P2 타입의 종래 병렬형 하이브리드 시스템은, 엔진(10)으로부터 발생되는 토크를 차축으로 전달하기 위하여 유압으로 엔진 클러치(30)에 전달되는 토크를 제어한다. 이때 오픈(Open), 슬립(Slip), 체결(Close) 또는 락업(Lock-up) 등 현재의 클러치 상태를 정확히 판정한 뒤 슬립 및 동기화 제어 등의 클러치 제어가 수행되어야 한다.
그러나 종래 P2 타입 병렬형 하이브리드 시스템의 경우, 엔진 클러치 가변 유압제어가 실행되는 도중 오르막 주행에 따라 차량의 부하가 갑자기 커지거나 차량 급가속 조작 등으로 킥다운(Kick Down) 변속이 일어났을 때, 엔진 회전수와 엔진 토크의 급격한 변동으로 엔진 클러치에 슬립이 발생하고, 이로 인해 차량의 가속성이 떨어지고 변속감이 저하되는 문제가 있다.
참고로, ‘가변 유압제어’란 엔진 클러치에 대해 수행되는 유압제어로서, 변속 종료 시점에 슬립 및 그에 따른 동력 손실을 억제하기 위하여 엔진 클러치를 최대 유압(Max Pressure)으로 제어했다가, 정속 주행 상황과 같이 엔진 토크가 일정하여 변동성이 작아지면 엔진 클러치의 제어 압력을 서서히 낮춤으로써 불필요하게 과도한 유압 인가에 따른 에너지 손실을 방지하는 유압제어를 말한다.
한국공개특허 제2014-0078341호(공개일 2014. 06.25) 한국공개특허 제2009-0111175호(공개일 2009. 10.26)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운(Kick Down) 변속이 일어났을 때 엔진 클러치의 슬립을 미연에 방지할 수 있는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법 및 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,
(a) P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift) 여부 및 엔진 클러치의 슬립 발생 정도로부터 학습모드 진입조건을 충족하는지 판단하는 조건판단단계;
(b) 차량 상태가 소정의 학습모드 진입조건을 충족하면 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 일어났을 때 발생하는 상기 슬립이 다음 번 동일 변속 상황에서 발생하지 않도록 억제할 수 있는 학습 유압값을 도출하고 저장하는 학습단계; 및
(c) 다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면, 상기 학습 유압값에 보정 팩터를 곱해서 구해지는 유압 보정값을 목표 유압에 더해 최종 유압을 산출하고, 산출된 최종 유압으로 엔진 클러치를 제어하는 엔진 클러치 제어단계;를 포함하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법을 제공한다.
바람직하게는 상기 (a) 단계에서 차량의 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 일어났고, 엔진 클러치의 슬립량이 제1 설정값 이상이면 학습진입조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한 상기 (b) 단계는,
(b-1) 학습 진입 시점의 변속진행단계와 엔진 토크를 캡처(Capture)하는 단계;
(b-2) 킥다운 변속 중 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 차이로부터 계산되는 엔진 클러치의 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장하는 단계;
(b-3) 엔진 클러치의 슬립량이 제2 설정값 이하로 떨어지는 학습 종료 시점의 변속진행단계를 캡처(Capture)하는 단계; 및
(b-4) 전용 맵으로부터 상기 (b-2) 단계에서의 엔진 클러치 슬립 학습값에 대응되는 학습 유압값을 결정하는 단계;로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 (b-3) 단계에서 엔진 클러치의 슬립량이 제2 설정값 이하로 떨어지지 않으면, 직전 단계((b-2) 단계)로 돌아가 이후 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
또한, 다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면, 상기 (c) 단계에서는 이전 상기 학습 진입 시점의 변속진행단계부터 상기 학습 종료 시점의 변속진행단계까지의 변속 구간과 동일한 변속 구간에 대해 상기 최종 유압을 적용하여 엔진 클러치를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 보정 팩터는 엔진 토크 팩터 및 유온 팩터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 엔진 토크 팩터는 현재 엔진 토크와 학습 진입 시점의 엔진 토크의 비(현재 엔진 토크/학습 진입 시점의 엔진 토크)일 수 있으며, 상기 유온 팩터는 유온에 따른 엔진 클러치 반응 속도 차이를 보상하기 위한 팩터로서 유온 구간 별 다른 값으로 보상 팩터를 저장한 유온 맵으로부터 결정될 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,
엔진, 모터, 변속기가 일렬로 배치되고, 상기 엔진과 모터 사이에 엔진 클러치가 장착된 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량에 있어서,
상기 엔진 클러치의 구동에 필요한 유압을 제공하는 클러치 엑츄에이터;
상기 엔진의 토크를 검출하는 엔진 토크 검출부;
상기 엔진 클러치 내의 유온을 검출하는 유온 검출부; 및
상기 엔진 토크 검출부 및 유온 검출부가 제공하는 정보로부터 상기 엔진 클러치에 인가될 목표 유압을 산출하고, 산출된 목표 유압을 바탕으로 클러치 엑츄에이터의 작동을 통제하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 엔진 클러치에 대한 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 발생하고 상기 엔진 클러치에 일정값 이상의 슬립이 발생하면,
상기 슬립을 억제할 수 있는 학습 유압값을 학습을 통해 도출하고 저장하며,
다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면, 상기 학습 유압값에 보정 팩터를 곱해서 구해지는 유압 보정값을 목표 유압에 더해 최종 유압을 산출하고, 산출된 최종 유압으로 상기 엔진 클러치를 제어하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템을 제공한다.
바람직하게 상기 제어부는, 엔진 클러치에 대한 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 발생하고 상기 엔진 클러치에 일정값(제1 설정값) 이상의 슬립이 발생한 시점의 변속진행단계와 엔진 토크를 캡처(Capture)하고, 킥다운 변속 중 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 차이로부터 계산되는 엔진 클러치의 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장하며, 상기 엔진 클러치의 슬립량이 일정값(제2 설정값) 이하로 떨어지는 학습 종료 시점의 변속진행단계를 캡처(Capture)하고, 전용 맵으로부터 상기 엔진 클러치 슬립 학습값에 대응되는 유압값을 불러들여 상기 학습 유압값으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 엔진 클러치의 슬립량이 일정값(제2 설정값) 이하로 떨어지지 않으면, 엔진 클러치 슬립량을 다시 계산하고 계산된 클러치 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장하는 과정을 반복할 수 있다.
또한, 다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생했을 때 상기 제어부는, 상기 일정값(제1 설정값) 이상의 슬립이 발생한 시점의 변속진행단계에서 상기 학습 종료 시점의 변속진행단계까지의 변속 구간과 동일한 변속 구간에 대해 상기 최종 유압을 적용하여 엔진 클러치를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 보정 팩터는 엔진 토크 팩터 및 유온 팩터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 엔진 토크 팩터는 현재 엔진 토크와 학습 진입 시점의 엔진 토크의 비(현재 엔진 토크/학습 진입 시점의 엔진 토크)일 수 있으며, 상기 유온 팩터는 유온에 따른 엔진 클러치 반응 속도 차이를 보상하기 위한 팩터로서 유온 구간 별 다른 값으로 보상 팩터를 저장한 유온 맵으로부터 결정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운(Kick Down) 변속이 일어나 엔진 클러치에 슬립이 발생하면, 다음 번 동일 변속 상황에서 해당 슬립을 예방할 수 있는 보정값(엔진 클러치 유압 보정값)을 학습을 통해 도출하고, 보정값을 다음 번 동일한 변속 상황에서 엔진 클러치 제어에 적용함으로써 슬립을 효과적으로 예방 또는 대처할 수 있다.
즉 본 발명의 실시 예에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템 및 방법은, 이전 변속 상황에서의 슬립 경험을 바탕으로 가변 유압제어 시 킥다운 변속이 발생했을 때 생길 수 있는 엔진 클러치 슬립에 미리 대처함으로써, 엔진 클러치 슬립에 의한 가속성 및 운전성 저하를 방지하고 변속 품질을 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 동력 전달 구조를 보여주는 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 클러치 제어 시스템을 포함하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 주요 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도.
도 3은 엔진 클러치 제어를 위한 제어부 및 그 주변부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 가변 유압제어 도중 킥다운 변속이 일어났을 때 시간 경과에 따른 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도.
아래에서는 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템 및 방법은 기본적으로, P2 타입 병렬형 하이브리드 차량에서 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운(Kick Down) 변속이 일어났을 때 엔진 클러치의 슬립을 예방할 수 있는 보정값을 학습을 통해 도출하고, 도출된 보정값이 다음 번 동일한 조건의 변속 상황에 반영될 수 있도록 구성된다.
이를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템은, 특정 상황, 구체적으로는 가변 유압제어 시 킥다운 변속이 발생했을 때 생길 수 있는 엔진 클러치 슬립에 미리 대처함으로써, 엔진 클러치 슬립에 따른 가속성 및 운전성 저하를 방지하고 변속 품질을 개선하고자 하는 것이다.
참고로, ‘가변 유압제어’란 엔진 클러치에 대해 수행되는 유압제어로서, 변속 종료 시점에 슬립 및 그에 따른 동력 손실을 억제하기 위하여 엔진 클러치를 최대 유압(Max Pressure)으로 제어했다가, 정속 주행 상황과 같이 엔진 토크가 일정하여 변동성이 작아지면 엔진 클러치의 제어 압력을 서서히 낮춤으로써 불필요하게 과도한 유압 인가에 따른 에너지 손실을 방지하는 유압제어를 의미한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템부터 첨부 도면을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 클러치 제어 시스템을 포함하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 주요 구성을 개략적으로 도시한 개략 구성도이며, 도 3은 엔진 클러치 제어를 위한 제어부 및 그 주변부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 엔진 클러치 제어 시스템이 적용되는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량은 기본적으로, 엔진(110), 모터(140), 변속기로 이루어지는 동력계가 일렬로 배치되고, 엔진(110)과 모터(140) 사이에 엔진 클러치(130)가 개재되어 상기 엔진(110)에서 모터(140) 방향으로의 동력 전달을 단속하도록 구성된다.
엔진(110)에는 ISG(Integrated Starter & Generator, 120)가 연결된다. ISG(120)는 구동/발전(Motoring/Generating)이 가능한 모터로서, 엔진(110) 시동을 위한 구동력을 제공하고, 경우에 따라서는 엔진(110) 동력으로 구동되어 발전을 한다. 이러한 ISG는 상기 엔진(110)과 벨트, 체인, 기어 등의 기계적인 동력전달장치로 연결될 수 있으며, 그 결합비는 필요에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
이와 같은 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량에 적용되는 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 클러치 제어 시스템은, 클러치 엑츄에이터(160)와 엔진(110)의 토크를 검출하는 엔진 토크 검출부(112), 그리고 엔진 클러치(130) 내의 유온을 검출하는 유온 검출부(132)를 포함한다. 또한 엔진 토크 검출부(112)와 유온 검출부(132)가 제공하는 정보로부터 엔진 클러치(130)에 인가될 목표 유압을 산출하는 제어부(170)를 포함한다.
참고로, 앞서 언급된 ‘제어부’는 적어도 하나의 기능이나 동작 처리를 위한 일련의 과정을 단계적으로 수행할 수 있게 프로그래밍 된 하나 이상의 프로세서를 탑재한 제어 관련 구성을 통칭하는 용어로서, 본 발명에서는 기존의 ECU(Engine Control Unit), HCU(Hydraulic Control Unit), TCU(Transmission Control Unit)의 기능을 포괄적으로 포함하는 용어로 이해함이 바람직하다.
클러치 엑츄에이터(160)는 상기 제어부(170)의 통제로 엔진 클러치(130)의 구동에 필요한 유압을 제공한다. 이를 위해 제어부(170)는 앞서 언급한 엔진 토크와 유온 정보 등을 바탕으로 상기 엔진 클러치(130)에 인가될 적정 수준의 목표 유압을 산출하고, 산출된 목표 유압이 엔진 클러치(130)에 인가될 수 있도록 상기 클러치 엑츄에이터(160)의 작동을 통제 또는 제어한다.
저부하 운전, 예를 들어 정속 주행 상황과 같이 엔진 토크가 일정하여 변동성이 작은 경우에는 엔진 클러치(130)를 불필요하게 최대 유압(Max Pressure, 목표 유압)으로 제어할 필요가 없다. 엔진 토크가 일정하여 변동성이 작은 주행상황에서는 경사로 등판과 같은 고부하 운전에 비해 엔진 클러치(130)에 작용하는 부하가 작기 때문이다.
이에 제어부(170)는 엔진 토크 검출부(112)의 출력 정보(엔진 토크 정보) 및 그 정보의 출력이 지속되는 시간을 바탕으로 저부하 운전(엔진 토크 변동성이 작은 운전 범위)인지를 판단하고, 저부하 운전으로 판단되면 엔진 클러치(130)의 인가되는 유압을 서서히 낮춰 불필요하게 과도한 유압 인가에 따른 에너지 손실을 방지하는 가변 유압제어를 실행하게 된다.
그런데 가변 유압제어 실행 중 오르막 주행과 같이 차량의 부하가 갑자기 커지거나 차량 급가속 조작 등으로 킥다운(Kick Down) 변속이 실행되면 엔진 클러치(130)에 슬립이 발생할 수 있다. 가변 유압제어로 엔진 클러치(130)에 인가되는 유압을 서서히 낮추고 있는 상황에서 킥다운이 실행되면 슬립의 주된 요인인 엔진 회전수와 엔진 토크가 급격히 커지기 때문이다.
이에 제어부(170)는 엔진 클러치(130)에 대한 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속이 일어나고 엔진 클러치(130)에 일정값(이하, ‘제1 설정값’이라 함) 이상의 슬립이 발생하면, 해당 슬립을 억제할 수 있는 학습 유압값을 학습을 통해 도출하고 저장하며, 저장된 학습 보정값을 다음 번 동일한 변속 상황에서 엔진 클러치(130) 유압에 반영시키는 일련의 제어를 수행한다.
이를 위해 제어부(170)에는 후술할 일련의 제어 방법을 단계적으로 수행할 수 있도록 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서가 탑재될 수 있다.
설정된 프로그램은 가변 유압제어 시 킥다운 변속이 발생하고 엔진 클러치(130)에 제1 설정값 이상의 슬립이 발생하면, 후술할 일련의 학습 과정을 통해 학습 유압값을 도출하고, 도출된 학습 유압값에 소정의 보정 팩터를 곱해 유압 보정값을 구하며, 구해진 유압 보정값을 목표 유압에 더해 최종 유압을 산출하여 엔진 클러치(130)를 제어하도록 프로그래밍된 프로그램일 수 있다.
제어부(170)에 탑재된 프로세서에 의해 수행되는 프로그램 중 상기 학습 유압값을 도출하는 프로그램에는 다음과 같은 일련의 프로세스가 포함될 수 있다.
① 엔진 클러치(130)에 대한 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)과 함께 엔진 클러치에 상기 제1 설정값 이상의 슬립이 발생하면, 해당 슬립(제1 설정값 이상의 슬립)이 발생된 시점의 변속진행단계와 엔진 토크를 캡처(Capture)
② 킥다운 변속 중 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 차이로부터 계산되는 엔진 클러치(130)의 슬립량, 바람직하게는 킥다운 변속 중 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 차이의 절대값(┃엔진 회전수 - P2 모터(140)의 회전수┃)이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장
③ 엔진 클러치의 슬립량이 일정값(이하, ‘제2 설정값’이라 함) 이하로 떨어지는 학습 종료 시점의 변속진행단계를 캡처(Capture)
④ 전용 맵(유압 보정맵)으로부터 상기 엔진 클러치 슬립 학습값에 대응되는 유압값을 불러들여 학습 유압값으로 결정
만약, 위와 같은 일련의 프로세스(학습 과정)을 통한 학습 도중, 3번 단계에서 엔진 클러치(130)의 슬립량이 제2 설정값 이하로 떨어지지 않으면, 엔진 클러치(130) 슬립량을 다시 계산하고 계산된 클러치 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치(130) 슬립 학습값으로 저장하는 과정을 반복하도록 프로그래밍될 수 있다.
전술한 일련의 프로세스(학습 과정)을 통해 도출된 학습 유압값은 이미 언급한 바와 같이, 다음 번 엔진 클러치(130) 가변 유압제어 도중 동일한 킥다운 변속 상황이 일어났을 때 클러치 엑츄에이터(160)를 통해 상기 엔진 클러치(130)에 인가될 최종 유압을 결정함에 있어 보정값(유압 보정값)으로 반영된다. 이때 유압 보정값은 상기 학습 유압값에 보정 팩터를 곱한 값일 수 있다.
보정 팩터에는 엔진 토크 팩터와 유온 팩터가 포함될 수 있다. 엔진 토크 팩터는 현재 엔진 토크와 학습 진입 시점의 엔진 토크의 비(현재 엔진 토크/학습 진입 시점의 엔진 토크로서 캡처된 값)일 수 있으며, 상기 유온 팩터는 유온에 따른 엔진 클러치의 반응 속도 차이를 보상하기 위한 팩터로서 유온 구간 별 다른 값으로 보상 팩터를 저장한 유온 맵에서 읽어 들인 값일 수 있다.
제어부(170)는 구체적으로, 가변 유압제어 도중 직전과 동일한 킥다운 변속 상황이 일어나면, 전술한 일련의 프로세스(학습 과정)을 통해 도출되어 저장장치에 기록되어 있던 상기 학습 유압값을 불러온다. 또한 현재의 엔진 토크와 유온을 바탕으로 보정 팩터(엔진 토크 팩터, 유온 팩터)를 도출하며, 도출된 보정 팩터를 불러들인 상기 학습 유압값에 반영하여 최종 유압을 산출한다.
그리고 산출된 최종 유압을 상기 학습 유압값을 학습할 당시의 변속 구간(제1 설정값 이상의 슬립이 발생한 시점의 변속진행단계부터 제2 설정값 이하로 슬립이 떨어진 시점의 변속진행단계 사이의 구간)과 동일한 변속 구간에 적용하여 엔진 클러치(130)를 제어함으로써, 가변 유압제어 도중 킥다운 변속이 일어났을 때 발생할 수 있는 슬립을 미연에 방지한다.
참고로, ‘변속진행단계’는 운전자 요청 또는 주행 중 차량 부하의 변동으로 변속이 이행될 때, 변속진행 상태에 따라 제어부(170)에서 숫자 형태로 부여되는 변속 Phase를 의미한다. 변속기 사양에 따라 다소 차이는 있으나, 일반적인 자동 변속기의 경우 변속 지령이 떨어지는 순간 변속 준비에서부터 변속 완료까지 15단계에 걸쳐 변속이 진행되도록 변속 Phase가 설정되어 있다.
때문에 총 15단계 중 3단계에서 학습에 진입하고(엔진 클러치에 상기 제1 설정값 이상의 슬립이 발생한 시점), 학습 종료 시점(엔진 클러치의 슬립이 제2 설정값 이하로 떨어진 시점)이 13단계라고 가정하면, 본 발명의 엔진 클러치 제어 시스템은 다음 번 동일한 변속(가변 유압제어 도중 킥다운 변속) 상황이 발생했을 때 3 ~ 13단계에 걸친 변속 구간에 직전 학습 유압값이 반영된 최종 유압으로 엔진 클러치(130)를 제어하는 것이다.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 참고도로서, 가변 유압제어 도중 킥다운 변속이 일어났을 때 시간 경과에 따른 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4에서 엔진 회전수와 P2 모터 회전수 간 차이가 발생한 부분(도면의 빗금으로 표시된 부분)이 킥다운 변속 중 엔진 클러치에 슬립이 발생한 구간이다. 그리고 두 회전수의 차이가 일정값(제1 설정값) 이상 벌어지기 시작한 시점이 전술한 학습 유압값 도출을 위한 학습 진입 시점이며, 두 회전수의 차이가 일정값(제2 설정값) 이하로 떨어진 시점이 학습 종료 시점이 된다.
여기서 본 발명의 엔진 클러치 제어 시스템은, 학습 진입 시점과 종료 시점 각각의 변속진행단계(변속 Phase)를 캡처해 두었다가 이후 동일 조건의 변속 상황(가변 유압제어 도중 킥다운 변속이 발생한 상황)이 발생하면, 이전과 동일한 변속구간(도 3의 학습구간)에 대해 전술한 학습 유압값을 엔진 클러치 제어에 반영함으로써 슬립에 미리 대처하는 것이다.
이하 전술한 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템에 의해 행해지는 엔진 클러치 제어 과정을 도 5의 제어 흐름도를 참조하여 살펴보기로 한다. 설명의 편의를 위해 전술한 도 1 및 도 2에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템에 의해 행해지는 엔진 클러치 제어 과정은 조건판단단계(S100)부터 시작된다. 이 단계에서는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속 여부 및 엔진 클러치(130)의 슬립 정보를 가지고 학습모드 진입조건을 충족하는지 판단한다.
조건판단단계(S100)에서는 바람직하게, P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치(130)에 대한 가변 유압제어(엔진 클러치에 인가되는 유압을 서서히 낮추는 제어)가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 일어났고, 킥다운 변속에 의한 엔진 클러치(130)의 슬립량이 제1 설정값 이상이면 학습진입조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.
조건판단단계(S100)를 통한 판단 결과, 소정의 학습진입조건(가변 유압제어 & 킥다운 변속 & 제1 설정값 이상의 슬립 발생)이 충족되는 것으로 판단되면 학습단계(S200)에 진입한다. 이러한 학습단계(S200)에서는 변속(Kick down shift)이 일어났을 때 발생되는 상기 슬립이 다음 번 동일 변속 상황에서 발생하지 않도록 억제할 수 있는 학습 유압값을 도출하고 저장한다.
학습단계(S200)는 구체적으로, 학습 진입 시점의 변속진행단계(변속 Phase)와 엔진 토크를 캡처(Capture)하는 단계(S210), 킥다운 변속 중 엔진(110)의 회전수와 P2 모터(140)의 회전수 차이로부터 계산되는 엔진 클러치(130)의 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장하는 단계(S220)를 포함한다.
또한, 엔진 클러치(130)의 슬립량이 제2 설정값 이하로 떨어지는 학습 종료 시점의 변속진행단계(변속 Phase)를 캡처하는 단계(S230) 및 전용 맵(유압 보상맵)을 이용하여 상기 엔진 클러치 슬립 학습값에 대응되는 학습 유압값을 결정하는 단계(S240)를 포함하며, 만약 S230 단계에서 슬립량이 제2 설정값 이하로 떨어지지 않으면, 직전 S220 단계로 되돌아가 이후 과정을 반복 수행한다.
S210 ~ S240 단계에 걸친 학습 후 다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면, 상기 S210 ~ S240 단계에 걸친 학습과정에서 학습된 학습 유압값에 보정 팩터를 곱해서 구해지는 유압 보정값을 목표 유압에 더해 최종 유압을 산출하고, 산출된 최종 유압으로 엔진 클러치를 제어하는 엔진 클러치 제어단계(S300)가 수행된다.
S300 단계에서는 구체적으로, 이전 단계인 학습단계(S200)에서의 상기 학습 진입 시점의 변속진행단계(변속 Phase)부터 상기 학습 종료 시점의 변속진행단계(변속 Phase)까지의 변속 구간(도 3에서 학습구간으로 표시된 구간)과 동일한 변속 구간에 대하여 유압 보정값이 반영된 상기 최종 유압을 적용하여 엔진 클러치를 제어한다.
여기서, 보정 팩터는 엔진 토크 팩터 및 유온 팩터로 구성될 수 있다. 이 경우 엔진 토크 팩터는 현재 엔진 토크와 학습 진입 시점의 엔진 토크의 비(현재 엔진 토크/학습 진입 시점의 엔진 토크)이고, 상기 유온 팩터는 유온에 따른 엔진 클러치 반응 속도 차이를 보상하기 위한 팩터로서 유온 구간 별 다른 값으로 보상 팩터를 저장한 유온 맵에서 읽어 들인 값일 수 있다.
종래 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량에서는 엔진 클러치 가변 유압제어가 실행되는 도중 오르막 주행에 따라 차량의 부하가 갑자기 커지거나 차량 급가속 조작 등으로 킥다운(Kick Down) 변속이 일어났을 때, 엔진 회전수와 엔진 토크의 급격한 변동에 의한 엔진 클러치 슬립으로 인하여 차량의 가속성이 떨어지고 변속감이 저하되는 문제가 있다.
반면 본 발명은, 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운(Kick Down) 변속이 일어나 엔진 클러치에 슬립이 발생하면, 다음 번 동일 변속 상황에서 해당 슬립을 예방할 수 있는 보정값(엔진 클러치 유압 보정값)을 학습을 통해 도출하고, 보정값을 다음 번 동일한 변속 상황에서 엔진 클러치 제어에 적용함으로써 슬립을 효과적으로 예방 또는 대처할 수 있다.
즉 본 발명의 실시 예에 따른 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템 및 방법은, 이전 변속 상황에서의 슬립 경험을 바탕으로 가변 유압제어 시 킥다운 변속이 발생했을 때 생길 수 있는 엔진 클러치 슬립에 미리 대처함으로써, 엔진 클러치 슬립에 의한 가속성 및 운전성 저하를 방지하고 변속 품질을 개선할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
110 : 엔진 112 : 엔진 토크 검출부
120 : ISG 130 : 엔진 클러치
132 : 유온 검출부 140 : 모터
50 : 변속기 160 : 클러치 엑츄에이터
170 : 제어부

Claims (13)

  1. (a) P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift) 여부 및 엔진 클러치의 슬립 발생 정도로부터 학습모드 진입조건을 충족하는지 판단하는 조건판단단계;
    (b) 차량 상태가 소정의 학습모드 진입조건을 충족하면, 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 일어났을 때 발생되는 상기 슬립이 다음 번 동일 변속 상황에서 발생하지 않도록 억제할 수 있는 학습 유압값을 도출하고 저장하는 학습단계; 및
    (c) 다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면, 상기 학습 유압값에 보정 팩터를 곱해서 구해지는 유압 보정값을 목표 유압에 더해 최종 유압을 산출하고, 산출된 최종 유압으로 엔진 클러치를 제어하는 엔진 클러치 제어단계;를 포함하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서는,
    차량의 엔진 클러치 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 일어났고, 엔진 클러치의 슬립량이 제1 설정값 이상이면 학습진입조건을 충족하는 것으로 판단하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 학습 진입 시점의 변속진행단계와 엔진 토크를 캡처(Capture)하는 단계;
    (b-2) 킥다운 변속 중 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 차이로부터 계산되는 엔진 클러치의 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장하는 단계;
    (b-3) 엔진 클러치의 슬립량이 제2 설정값 이하로 떨어지는 학습 종료 시점의 변속진행단계를 캡처(Capture)하는 단계; 및
    (b-4) 전용 맵으로부터 상기 (b-2) 단계에서의 엔진 클러치 슬립 학습값에 대응되는 학습 유압값을 결정하는 단계;로 구성되는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (b-3) 단계에서 엔진 클러치의 슬립량이 제2 설정값 이하로 떨어지지 않으면, 직전 단계((b-2) 단계)로 돌아가 이후 과정을 반복적으로 수행하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면,
    상기 (c) 단계에서는 이전 상기 학습 진입 시점의 변속진행단계부터 상기 학습 종료 시점의 변속진행단계까지의 변속 구간과 동일한 변속 구간에 대해 상기 최종 유압을 적용하여 엔진 클러치를 제어하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 팩터는,
    엔진 토크 팩터 및 유온 팩터를 포함하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 엔진 토크 팩터는 현재 엔진 토크와 학습 진입 시점의 엔진 토크의 비(현재 엔진 토크/학습 진입 시점의 엔진 토크)이며,
    상기 유온 팩터는 유온에 따른 엔진 클러치 반응 속도 차이를 보상하기 위한 팩터로서 유온 구간 별 다른 값으로 보상 팩터를 저장한 유온 맵으로부터 결정되는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 방법.
  8. 엔진, 모터, 변속기가 일렬로 배치되고, 상기 엔진과 모터 사이에 엔진 클러치가 장착된 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량에 있어서,
    상기 엔진 클러치의 구동에 필요한 유압을 제공하는 클러치 엑츄에이터;
    상기 엔진의 토크를 검출하는 엔진 토크 검출부;
    상기 엔진 클러치 내의 유온을 검출하는 유온 검출부; 및
    상기 엔진 토크 검출부 및 유온 검출부가 제공하는 정보로부터 상기 엔진 클러치에 인가될 목표 유압을 산출하고, 산출된 목표 유압을 바탕으로 클러치 엑츄에이터의 작동을 통제하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 엔진 클러치에 대한 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 발생하고 상기 엔진 클러치에 일정값(제1 설정값) 이상의 슬립이 발생하면, 상기 슬립을 억제할 수 있는 학습 유압값을 학습을 통해 도출하고 저장하며,
    다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생하면, 상기 학습 유압값에 보정 팩터를 곱해서 구해지는 유압 보정값을 목표 유압에 더해 최종 유압을 산출하고, 산출된 최종 유압으로 상기 엔진 클러치를 제어하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    엔진 클러치에 대한 가변 유압제어가 진행되는 도중 킥다운 변속(Kick down shift)이 발생하고 상기 엔진 클러치에 일정값(제1 설정값) 이상의 슬립이 발생한 시점의 변속진행단계와 엔진 토크를 캡처(Capture)하고,
    킥다운 변속 중 엔진 회전수와 P2 모터 회전수의 차이로부터 계산되는 엔진 클러치의 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장하며,
    상기 엔진 클러치의 슬립량이 일정값(제2 설정값) 이하로 떨어지는 학습 종료 시점의 변속진행단계를 캡처(Capture)하고,
    전용 맵으로부터 상기 엔진 클러치 슬립 학습값에 대응되는 유압값을 불러들여 상기 학습 유압값으로 결정하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엔진 클러치의 슬립량이 일정값(제2 설정값) 이하로 떨어지지 않으면, 엔진 클러치 슬립량을 다시 계산하고 계산된 클러치 슬립량이 이전 최대 슬립량보다 크면 최대 슬립량을 갱신하고 갱신된 값을 엔진 클러치 슬립 학습값으로 저장하는 과정을 반복하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    다음 번 엔진 클러치 가변 유압제어 시 동일한 킥다운 변속 상황이 발생했을 때 상기 제어부는,
    상기 일정값(제1 설정값) 이상의 슬립이 발생한 시점의 변속진행단계에서 상기 학습 종료 시점의 변속진행단계까지의 변속 구간과 동일한 변속 구간에 대해 상기 최종 유압을 적용하여 엔진 클러치를 제어하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 보정 팩터는,
    엔진 토크 팩터 및 유온 팩터를 포함하는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 엔진 토크 팩터는 현재 엔진 토크와 학습 진입 시점의 엔진 토크의 비(현재 엔진 토크/학습 진입 시점의 엔진 토크)이며,
    상기 유온 팩터는 유온에 따른 엔진 클러치 반응 속도 차이를 보상하기 위한 팩터로서 유온 구간 별 다른 값으로 보상 팩터를 저장한 유온 맵으로부터 결정되는 P2 타입 병렬형 하이브리드 차량의 엔진 클러치 제어 시스템.




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