KR20130012524A - 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어를 포함하는 제1 유성 기어 세트; 상기 제1 선기어와 연결된 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어를 포함하는 제2 유성 기어 세트; 상기 제1 캐리어에 연결된 엔진; 상기 제1 링기어에 연결된 제1 모터/제너레이터; 및 상기 제2 선기어에 연결된 제2 모터/제너레이터;를 포함하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 상기 제1 캐리어와 상기 제2링기어가 선택적으로 연결된 복합 분기 모드의 제어 방법에 있어서, 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비, 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비, 상기 파워트레인의 출력 토크 및 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크를 연산하여 계산된 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크에 엔진의 목표 속도와 실제 엔진의 속도를 기초로 계산된 보정 상수를 더한 값;을 기초로 제2 모터/제너레이터의 최종 토크를 설정하여 상기 제2 모터/제너레이터를 제어하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법에 관한 것이다.

Description

하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법{CONTROL METHOD FOR POWERTRAIN OF HYBRID VEHICLE IN COMPOUND SPLIT MODE}
본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법에 관한 것이다.
예컨대, 하이브리드 자동차라고 함은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동하는 것을 의미하는 것으로, 대부분의 경우에는 연료를 사용하여 동력을 얻는 엔진과 전기로 구동되는 전기 모터로 구성된 시스템으로서, 일명 하이브리드 전기 자동차라고 일컬어지고 있다.
이러한 하이브리드 자동차는 엔진의 동력을 주 동력원으로 사용하고, 모터의 동력을 보조적인 동력으로 사용하기 때문에 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 비율이 적고, 동력전달 효율이 높다는 장점을 가지고 있다.
일반적으로 하이브리드 차량은 차량의 운전 상태에 따라 다양한 제어 모드를 갖는다.
즉, 복수개의 유성기어 세트를 조합하여, 모터의 구동력으로 주행하는EV(electric mode)모드와, 엔진의 구동력으로 주행하며, 복수개의 유성기어 세트 및 모터/제터레이터를 이용하여 속도 및 토크를 제어하는 EVT (electric variable transmission) 모드 및 유단 모드 등의 다양한 주행 제어 모드가 적용된다.
상기 EVT 모드 중에서, 제1 모터/제너레이터(MG1)으로 엔진의 운전점 제어(속도 제어)를 수행하고, 제2 모터/제너레이터(MG2)로 엔진 토크와 더불어 요구 토크를 충족시키기 위한 제어를 일명 복합 분기 모드(compound split mode 또는 EVT2)라 한다.
그런데, 복합 분기 모드(EVT2 모드) 주행 시 엔진의 운전점이 상승하는 경우, MG1은 엔진 운전점을 추종하기 위하여 속도제어를 실시하는데, 이 때 MG2의 제어 기술에 따라 엔진운전점 추종성 및 요구토크 출력이 상이하게 된다.
기존의 MG2 제어 기술은 EVT2 모드의 동력원 토크관계식에서 엔진토크를 상쇄하여 사용하는데, 엔진의 실제 속도가 목표운전점을 추종하지 못할 경우 엔진의 목표속도를 맞추기 위해 MG1은 최대 출력을 내며 속도 제어를 한다. 동시에 엔진속도 미추종으로 인한 요구토크 불만족을 해결하기 위해 MG2 역시 최대 출력을 지속하게 된다. 여기서 발생할 수 있는 문제점은 엔진속도 미추종 시 MG2에 의한 보상토크 증가로 인해 엔진 추종성이 더욱 저하되며, SOC Balancing에 불리한 문제점을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하이브리드 차량의 복합 분기 모드주행 시 엔진의 실제 속도가 목표운전점을 추종하지 못할 경우 제2 모터/제너레이터의 제어 방법에 보상 값을 더해 최적의 운전점을 갖는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법은, 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어를 포함하는 제1 유성 기어 세트; 상기 제1 선기어와 연결된 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어를 포함하는 제2 유성 기어 세트; 상기 제1 캐리어에 연결된 엔진; 상기 제1 링기어에 연결된 제1 모터/제너레이터; 및 상기 제2 선기어에 연결된 제2 모터/제너레이터;를 포함하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 상기 제1 캐리어와 상기 제2링기어가 선택적으로 연결된 복합 분기 모드의 제어 방법에 있어서, 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비, 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비, 상기 파워트레인의 출력 토크 및 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크를 연산하여 계산된 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크에 엔진의 목표 속도와 실제 엔진의 속도를 기초로 계산된 보정 상수를 더한 값;을 기초로 제2 모터/제너레이터의 최종 토크를 설정하여 상기 제2 모터/제너레이터를 제어할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크는 TMG2=1/(1+R2)*TOUT+1/R1 *TMG1 로 계산되며, 여기서, 상기 R1은 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비이고, 상기 R2는 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비이고, 상기 TOUT은 상기 파워트레인의 출력 토크이고, 상기 TMG1 은 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크로 할 수 있다.
상기 보정 상수는 엔진의 목표 속도와 엔진의 현재 속도를 연산한 차이와 상기 엔진 목표 속도를 기초로 제1 맵에서 얻은 비례 이득값을 조정한 값; 및 운전자의 운전 요구를 반영한 요구 토크;를 기초로 제2 맵을 통해 얻은 제1 모터/제너레이터의 저감 토크로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 상기 보정 상수 및 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크를 합산한 값으로 할 수 있다.
상기 보정 상수는 상기 보정 상수가 급변하는 것을 방지하도록 상기 제1 모터/제너레이터의 저감 토크를 로우 패스 필터(low pass filter)를 경유하여 연산된 값으로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 제1 모터/제너레이터의 출력 토크와 동일 방향인 경우 그 값을 "0"으로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최소토크보다 작은 경우, 상기 설정된 최소 토크로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최대토크보다 큰 경우, 상기 설정된 최대 토크로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법은 현재 운전 모드가 복합 분기 모드인지를 판단하는 단계; 엔진의 목표 속도를 설정하는 단계; 엔진의 목표 속도와 현재 엔진 속도가 설정된 오차 범위를 벗어나는지 판단하는 단계; 제1 모터/제너레이터의 출력 토크를 연산하여 제1 모터/제너레이터를 제어하는 단계; 및 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비, 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비, 파워트레인의 출력 토크 및 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크를 연산하여 계산된 제2 모터/제너레이터의 목표 토크와 엔진의 목표 속도와 실제 엔진의 속도 및 운전자의 요구를 반영한 요구 토크를 기초로 계산된 보정 상수를 더한 값을 기초로 제2 모터/제너레이터의 최종 토크를 계산하고, 제2 모터/제너레이터를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크는 TMG2=1/(1+R2)*TOUT+1/R1 *TMG1 로 계산되며, 여기서, 상기 R1은 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비이고, 상기 R2는 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비이고, 상기 TOUT은 상기 파워트레인의 출력 토크이고, 상기 TMG1 은 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크로 할 수 있다.
상기 보정 상수는 엔진의 목표 속도와 엔진의 현재 속도를 연산한 차이와 상기 엔진 목표 속도를 기초로 제1 맵에서 얻은 비례 이득값을 조정한 값; 및 운전자의 운전 요구를 반영한 요구 토크;를 기초로 제2 맵을 통해 얻은 제1 모터/제너레이터의 저감 토크로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 상기 보정 상수 및 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크를 합산한 값으로 할 수 있다.
상기 보정 상수는 상기 보정 상수가 급변하는 것을 방지하도록 상기 제1 모터/제너레이터의 저감 토크를 로우 패스 필터(low pass filter)를 경유하여 연산된 값으로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 제1 모터/제너레이터의 출력 토크와 동일 방향인 경우 그 값을 "0"으로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최소토크보다 작은 경우, 상기 설정된 최소 토크 값으로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최대토크보다 큰 경우, 상기 설정된 최대 토크 값으로 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법에 의하면, 엔진 목표 속도의 추종성이 향상될 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 구성도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 레버 선도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 MG2 제어방법을 나타낸 레버 선도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 MG2 최종 토크를 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 제어 방법을 설명하는 플로우 챠트이다.
도6은 일반적인 하이브리드 차량의 파워트레인의 제어 방법에 따른 레버 선도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 구성도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인은 제1 선기어(S1), 제1 캐리어(C1), 제1 링기어(RG1)를 포함하는 제1 유성 기어 세트(PG1); 상기 제1 선기어(S1)와 연결된 제2 선기어(S2), 제2 캐리어(C2), 제2 링기어(RG2)를 포함하는 제2 유성 기어 세트(PG2); 상기 제1 캐리어(C1)에 연결된 엔진(E); 상기 제1 링기어(RG1)에 연결된 제1 모터/제너레이터(MG1); 및 상기 제2 선기어(S2)에 연결된 제2 모터/제너레이터(MG2);를 포함한다.
상기 제1 모터/제너레이터(MG1)와 상기 제2 모터/제너레이터(MG2) 사이에 배터리(B)가 개재되어 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)와 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)가 모터로 작동하거나 제너레이터로 작동하는지 여부에 따라 전기를 공급 또는 저장한다.
상기 제1 캐리어(C1)와 상기 제1 링기어(RG1) 사이에는 제1 클러치(CL1)가 개재되고, 상기 제1 캐리어(C1)와 상기 제2 링기어(RG2) 사이에는 제2 클러치(CL2)가 개재되고, 상기 제1 링기어(RG1)와 변속기 하우징(H) 사이에는 제1 브레이크(BK1)가 개재되며, 상기 제2 링기어(RG2)와 상기 변속기 하우징(H) 사이에는 제2 브레이크(BK2)가 개재된다.
여기서, 각각의 클러치(CL1, CL2) 및 브레이크(BK1, BK2)의 결속 해제에 따라 상기 하이브리드 차량의 파워트레인은 모터의 구동력으로 주행하는 EV(electric mode)모드와, 엔진의 구동력으로 주행하며, 복수개의 유성기어 세트 및 모터/제터레이터를 이용하여 속도 및 토크를 제어하는 EVT (electric variable transmission) 모드 및 유단 모드 등의 다양한 주행 제어 모드가 가능하다.
이러한 다양한 주행 모드 중, 특히 상기 EVT 모드 중 일명 복합 분기 모드(compound split mode 또는 EVT2)는 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)으로 상기 엔진(E)의 운전점 제어(속도 제어)를 수행하고, 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)로 엔진 토크와 더불어 요구 토크를 충족시키기 위한 제어를 실행한다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 레버 선도이다.
도2를 참조하여 속도 선도를 힘평형, 모멘트 평형 방정식으로 해석하면,
<식1>
(1+R1+R2+R1 *R2)*TMG1+R1 *(1+R2)*TENG=R1 *R2 *TOUT
<식2>
(1+R2)*TENG+(1+R1+R2+R1 **R2)*TMG2=(1+R1+R2)*TOUT
를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 R1 은 상기 제1 선기어(S1)와 상기 제1 링기어(RG1)의 기어비이고, R2 는 상기 제2 선기어(S2)와 상기 제2 링기어(RG2)의 기어비이고, TOUT은 상기 파워트레인의 출력 토크(요구 토크)이고, TMG1 는 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 출력 토크이고, TMG2 는 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)의 출력 토크(목표 토크)이다.
상기 <식1> 및 <식2>로부터 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크를 계산하면,
<식3>
TMG2=1/(1+R2)*TOUT+1/R1 *TMG1
를 얻을 수 있다.
그런데, 복합 분기 모드(EVT2 모드) 주행 시 엔진의 운전점이 상승하는 경우, MG1은 엔진 운전점을 추종하기 위하여 속도제어를 실시하며, MG2의 제어에 따라 엔진운전점 추종성 및 요구토크 출력이 상이하게 된다.
기존의 MG2 제어 기술은 EVT2 모드의 동력원 토크관계식에서 엔진토크를 상쇄하여 사용하는데, 엔진의 실제 속도가 목표운전점을 추종하지 못할 경우 엔진의 목표속도를 맞추기 위해 MG1은 최대 출력을 내며 속도 제어를 한다.
동시에 엔진속도 미추종을 해결하기 위해 MG2 역시 최대 출력을 지속하게 된다. 여기서 발생할 수 있는 문제점은 엔진속도 미추종 시 MG2에 의한 보상토크 증가로 인해 엔진 추종성이 더욱 저하되며, SOC Balancing에 불리한 문제점을 갖고 있다
즉, 도6에 도시된 바와 같이, 엔진의 목표속도를 맞추기 위해 MG1은 최대 출력을 내며, MG2 역시 요구 토크 보상을 위해 방전 토크를 출력하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법은 EVT2 모드에서 엔진 속도가 목표속도를 미추종 시, 추종성 향상을 위해 MG2토크는 MG1 토크의 반대방향의 보상 토크를 인가하여 제어한다.
여기서, MG2 보상 토크는 엔진목표 속도와 실제 속도에 관련된 보정Term (α)를 상기 <식3>에서 계산된 값에 보정 상수로서 합산하여 제어한다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 MG2 최종 토크를 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
먼저 엔진의 목표 속도(ES_target)와 엔진의 현재 엔진 속도(ES_current)를 연산한 차이값(ΔES), 즉 에러를 구하고, 상기 엔진 목표 속도(ES_target)를 기초로 제1 맵(Map1)에서 얻은 비례 이득값(ES_P_gain)을 구한 후, 상기 차이값(ΔES)과 비례 이득값(ES_P_gain)을 조정한 조절한 값(ES_mod)값을 구한다. 여기서 상기 조절한 값(ES_mod)값은 상기 에러를 줄이거나 늘려 제어에 적합하도록 조절한 실험치로 할 수 있다.
다시, 운전자의 가감속 의지를 반영한 요구 토크(TOUT)와 상기 조절한 값(ES_mod)값을 제2 맵(Map2)에 대입하여 MG2 저감 토크(T_MG2_reduced)를 구한다.
상기 제2 맵(Map2)은 실험을 통해 설정된 것으로, EVT2 모드에서 엔진 속도가 목표속도를 미추종 시, 추종성을 향상하도록 설정된다.
상기 MG2 저감 토크(T_MG2_reduced)는 앞서 설명한 상기 보정 상수 (α)로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 상기 보정 상수 및 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크를 합산한 값으로 할 수 있다.
즉, 상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는 앞선 <식3>의 TMG2 식에 앞서 구한 보정 상수(α)를 더하여 구해진다.
<식4>
TMG2 _ final =1/(1+R2)*TOUT+1/R1*TMG1 + α
본 발명의 실시예에서, 상기 보정 상수(α)는 상기 보정 상수(α)가 급변하는 것을 방지하도록 상기 제1 모터/제너레이터의 저감 토크(T_MG2_reduced)를 로우 패스 필터(LPF; low pass filter)를 경유하여 연산된 값으로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크(TMG2_final)는 제1 모터/제너레이터의 출력 토크(TMG1)와 동일 방향인 경우 그 값을 "0"으로 할 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 MG2 제어방법을 나타낸 레버 선도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는, EVT2 모드에서 엔진 속도가 목표속도를 미추종 시, 추종성 향상을 위해 MG2토크는 MG1 토크의 반대방향의 보상 토크를 인가하여 제어하며, 만약, 상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크(TMG2_final)가 제1 모터/제너레이터의 출력 토크(TMG1)와 동일 방향인 경우 그 값을 "0"으로 제한하여 엔진 속도가 목표속도를 추종하도록 한다.
상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크(TMG2_final)는 상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최소토크(T_min)보다 작은 경우, 상기 설정된 최소 토크(T_min)로 할 수 있다.
여기서, 상기 설정된 최소 토크(T_min)는 시스템의 안정을 위해 설정된 값으로 운전 환경에 따라 가변 되는 값으로 할 수 있다.
상기 제2 모터/제너레이터의 (TMG2)는 상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최대토크(T_max)보다 큰 경우, 상기 설정된 최대 토크(T_max)로 할 수 있다.
여기서, 상기 설정된 최대 토크(T_max)는 시스템의 안정을 위해 설정된 값으로 운전 환경에 따라 가변 되는 값으로 할 수 있다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 제어 방법을 설명하는 플로우 챠트이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법은 현재 운전 모드가 복합 분기 모드인지를 판단하는 단계(S10); 엔진의 목표 속도(ES_target)를 설정하는 단계(S20); 엔진의 목표 속도(ES_target)와 현재 엔진 속도(ES_current)가 설정된 오차 범위를 벗어나는지 판단하는 단계(S30); 제1 모터/제너레이터(MG1)의 출력 토크(TMG1)를 연산하여 제1 모터/제너레이터(MG1)를 제어하는 단계(S40); 및 제1 선기어(S1)와 상기 제1 링기어(RG1)의 기어비(R1), 제2 선기어(S2)와 상기 제2 링기어(RG2)의 기어비(R1), 파워트레인의 출력 토크(Tout) 및 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 출력 토크(Tout)를 연산하여 계산된 제2 모터/제너레이터(MG2)의 목표 토크(TMG2)와 엔진의 목표 속도(ES_target)와 실제 엔진의 속도(ES_current) 및 운전자의 요구를 반영한 요구 토크(TOUT)를 기초로 계산된 보정 상수(α)를 더한 값을 기초로 제2 모터/제너레이터의 최종 토크(TMG2_final)를 계산하고, 제2 모터/제너레이터(MG2)를 제어하는 단계(S50);를 포함한다.
상기 엔진의 목표 속도(ES_target)는 엔진의 현재 속도(ES_current), 차량의속도(VS), 운전 모드(drive mode)를 기초로 맵을 통해 구한다.
상기 엔진의 목표 속도와 현재 엔진 속도가 설정된 오차 범위를 벗어나는지 판단하는 단계(S30)는 엔진의 목표 속도(ES_target)와 엔진의 현재 속도(ES_current)를 연산한 차이값(ΔES)이 설정된 MG2 제어 기준(ΔST; speed threshold) 보다 크면 상기 보정 상수 (α)를 포함하여 상기 MG2 제어를 실행한다.
상기 보정 상수 (α)를 구하는 방법은 앞선 설명과 도4에서 설명하였으므로, 반복되는 설명은 생략 하기로 한다.
여기서, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 출력 토크(TMG1)는 엔진의 목표 속도(ES_target)와 엔진의 현재 속도(ES_current)를 연산한 차이값(ΔES)을 기초로 비례이득, 적분이득, 안티 와인드업 콘트롤 텀으로 다음과 같이 구한다.
<식5>
TMG1= ΔES ⅹP Gain + ∫(△Engine Speedⅹ(I Gain -Anti Wind Up Control Term))
본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법은 복합 분기 모드주행 시 엔진의 실제 속도가 목표운전점을 추종하지 못할 경우 제2 모터/제너레이터의 제어 방법에 보상 값을 더해 최적의 운전점을 갖도록 한다.
본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인의 각각의 요소는 미도시한 ECU(electric control unit)에 의해 제어된다.
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.
S1: 제1 선기어 S2: 제2 선기어
C1: 제1 캐리어 C2: 제2 캐리어
RG1: 제1 링기어 RG2: 제2 링기어
CL1: 제1 클러치 CL2: 제2 클러치
BK1: 제1 브레이크 BK2: 제2 브레이크
PG1: 제1 유성 기어 세트 PG2: 제2 유성 기어 세트
MG1: 제1 모터/제너레이터 MG2: 제2 모터/제너레이터
E: 엔진 B: 배터리

Claims (16)

  1. 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어를 포함하는 제1 유성 기어 세트;
    상기 제1 선기어와 연결된 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어를 포함하는 제2 유성 기어 세트;
    상기 제1 캐리어에 연결된 엔진;
    상기 제1 링기어에 연결된 제1 모터/제너레이터; 및
    상기 제2 선기어에 연결된 제2 모터/제너레이터;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 상기 제1 캐리어와 상기 제2링기어가 선택적으로 연결된 복합 분기 모드의 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비, 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비, 상기 파워트레인의 출력 토크 및 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크를 연산하여 계산된 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크에 엔진의 목표 속도와 실제 엔진의 속도를 기초로 계산된 보정 상수를 더한 값;
    을 기초로 제2 모터/제너레이터의 최종 토크를 설정하여 상기 제2 모터/제너레이터를 제어하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크는
    TMG2=1/(1+R2)*TOUT+1/R1*TMG1
    로 계산되며,
    여기서, 상기 R1은 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비이고,
    상기 R2는 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비이고,
    상기 TOUT은 상기 파워트레인의 출력 토크이고,
    상기 TMG1 은 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크,
    인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 보정 상수는
    엔진의 목표 속도와 엔진의 현재 속도를 연산한 차이와 상기 엔진 목표 속도를 기초로 제1 맵에서 얻은 비례 이득값을 조정한 값; 및
    운전자의 운전 요구를 반영한 요구 토크;
    를 기초로 제2 맵을 통해 얻은 제1 모터/제너레이터의 저감 토크인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    상기 보정 상수 및 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크를 합산한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 보정 상수는
    상기 보정 상수가 급변하는 것을 방지하도록 상기 제1 모터/제너레이터의 저감 토크를 로우 패스 필터(low pass filter)를 경유하여 연산된 값으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  6. 제4항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    제1 모터/제너레이터의 출력 토크와 동일 방향인 경우 그 값을 "0"으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  7. 제4항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최소토크보다 작은 경우, 상기 설정된 최소 토크로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  8. 제4항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최대토크보다 큰 경우, 상기 설정된 최대 토크로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  9. 현재 운전 모드가 복합 분기 모드인지를 판단하는 단계;
    엔진의 목표 속도를 설정하는 단계;
    엔진의 목표 속도와 현재 엔진 속도가 설정된 오차 범위를 벗어나는지 판단하는 단계;
    제1 모터/제너레이터의 출력 토크를 연산하여 제1 모터/제너레이터를 제어하는 단계; 및
    제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비, 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비, 파워트레인의 출력 토크 및 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크를 연산하여 계산된 제2 모터/제너레이터의 목표 토크와 엔진의 목표 속도와 실제 엔진의 속도 및 운전자의 요구를 반영한 요구 토크를 기초로 계산된 보정 상수를 더한 값을 기초로 제2 모터/제너레이터의 최종 토크를 계산하고, 제2 모터/제너레이터를 제어하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크는
    TMG2=1/(1+R2)*TOUT+1/R1*TMG1
    로 계산되며,
    여기서, 상기 R1은 상기 제1 선기어와 상기 제1 링기어의 기어비이고,
    상기 R2는 상기 제2 선기어와 상기 제2 링기어의 기어비이고,
    상기 TOUT은 상기 파워트레인의 출력 토크이고,
    상기 TMG1 은 상기 제1 모터/제너레이터의 출력 토크,
    인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 보정 상수는
    엔진의 목표 속도와 엔진의 현재 속도를 연산한 차이와 상기 엔진 목표 속도를 기초로 제1 맵에서 얻은 비례 이득값을 조정한 값; 및
    운전자의 운전 요구를 반영한 요구 토크;
    를 기초로 제2 맵을 통해 얻은 제1 모터/제너레이터의 저감 토크인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    상기 보정 상수 및 상기 제2 모터/제너레이터의 목표 토크를 합산한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 보정 상수는
    상기 보정 상수가 급변하는 것을 방지하도록 상기 제1 모터/제너레이터의 저감 토크를 로우 패스 필터(low pass filter)를 경유하여 연산된 값으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  14. 제12항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    제1 모터/제너레이터의 출력 토크와 동일 방향인 경우 그 값을 "0"으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  15. 제12항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최소토크보다 작은 경우, 상기 설정된 최소 토크로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
  16. 제12항에서,
    상기 제2 모터/제너레이터의 최종 토크는
    상기 하이브리드 차량의 파워트레인의 시스템 안정을 위해 미리 설정된 최대토크보다 큰 경우, 상기 설정된 최대 토크로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법.
KR1020110073805A 2011-07-25 2011-07-25 하이브리드 차량의 파워트레인의 복합 분기 모드의 제어 방법 KR101294055B1 (ko)

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