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KR101745259B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템 - Google Patents

하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템 Download PDF

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Publication number
KR101745259B1
KR101745259B1 KR1020160046372A KR20160046372A KR101745259B1 KR 101745259 B1 KR101745259 B1 KR 101745259B1 KR 1020160046372 A KR1020160046372 A KR 1020160046372A KR 20160046372 A KR20160046372 A KR 20160046372A KR 101745259 B1 KR101745259 B1 KR 101745259B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
intervention
torque
hsg
engine
maximum
Prior art date
Application number
KR1020160046372A
Other languages
English (en)
Inventor
이영준
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020160046372A priority Critical patent/KR101745259B1/ko
Priority to US15/254,362 priority patent/US10272897B2/en
Priority to CN201610867754.6A priority patent/CN107303902B/zh
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    • B60W20/30—Control strategies involving selection of transmission gear ratio
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    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/19—Improvement of gear change, e.g. by synchronisation or smoothing gear shift
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0657—Engine torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템(100)에 관한 것으로, HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우, 제어부는 엔진이 최적운전점에 해당되는지 판단하는 엔진판단단계; 인터벤션 요구량이 구동모터 및 HSG의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하는 제1요구량판단단계; 및 상기 구동모터 및 HSG에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터 및 HSG 각각의 인터벤션토크를 결정하는 제1인터벤션단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법이 소개된다.

Description

하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템{CONTROL METHOD OF POWER TRAIN FOR HYBRID VEHICLE AND CONTROL SYSTEM FOR THE SAME}
본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상향변속을 위한 인터벤션 요구시 파워트레인의 시스템 효율을 최적화하기 위한 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템에 관한 것이다.
하이브리드 차량이란, 2가지 이상의 에너지원을 이용하는 차량을 말한다. 특히, 전기에너지를 이용한 구동모터 및 연료를 이용한 엔진을 통해 구동력을 제공받는 방식이 하이브리드 차량의 대표적인 예이다.
한편, 상기한 바와 같이 엔진 및 구동모터를 이용하는 하이브리드 차량의 경우, 연비 향상을 도모하기 위해 차량의 타력 주행 또는 감속 요구 시 차량의 운동에너지 일부를 전기에너지로 회수하여 구동모터의 구동시 이용할 수 있다.
이에 따라, 구동모터는 물론 엔진 크랭킹을 위한 스타터모터 또한 제네레이터의 역할을 수행하며 스스로 구동력을 제공할 때를 제외하고 필요에 따라 출력축으로부터 전달되는 토크 일부를 전기에너지로 회수한다. 하이브리드 차량에서 사용되는 엔진 스타터는 HSG(HYBRID STARTER GENERATOR)로 불린다.
위와 같이, 하이브리드 차량에 있어서 구동모터 또는 HSG를 통한 에너지 회수 효율을 향상시키고 그 연비를 향상시키는 것은 하이브리드 차량 파워트레인 제어에 있어서 중요한 과제가 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2010-0028403 A1
본 발명은 하이브리드 차량에 있어서 상향변속에 따라 동력원에 인터벤션이 요청된 경우, 인터벤션 요구량에 따라 동력원의 시스템 효율을 최적화하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법은 HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우, 제어부는 엔진이 최적운전점에 해당되는지 판단하는 엔진판단단계; 상기 엔진이 상기 최적운전점에 해당하는 경우, 상기 제어부는 인터벤션 요구량이 구동모터 및 HSG의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하는 제1요구량판단단계; 및 상기 제1요구량판단단계에서 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터 및 HSG에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터 및 HSG 각각의 인터벤션토크를 결정하는 제1인터벤션단계;를 포함한다.
상기 전체에너지회수율은 상기 구동모터 및 HSG 각각의 에너지회수율과 상기 구동모터 및 HSG의 인터벤션토크비에 의해 결정되며, 상기 각각의 에너지회수율은 상기 구동모터 및 HSG 각각의 RPM 및 인터벤션토크에 의해 결정될 수 있다.
상기 제어부는 상기 HSG에서 상기 엔진측으로의 토크전달비를 반영한 상기 HSG의 상기 인터벤션토크를 결정할 수 있다.
상기 제1요구량판단단계에서 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값을 초과한 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터 및 HSG가 각각의 최대 인터벤션토크를 구현하도록 제어하며, 상기 엔진은 상기 인터벤션 요구량과 상기 합산값의 차이값에 해당하는 인터벤션토크를 구현하도록 제어되는 제3인터벤션단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진판단단계에서 상기 엔진이 상기 최적운전점에 해당하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 제어부는 인터벤션 상황에서 상기 엔진이 상기 최적운전점을 이루도록 하기 위한 보정 인터벤션 요구량을 결정하는 보정단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 엔진이 상기 최적운전점을 이루기 위한 최적엔진토크와 현재 엔진토크간의 편차값을 상기 인터벤션 요구량에 합산하여 상기 보정 인터벤션 요구량을 결정할 수 있다.
상기 보정단계에서 결정된 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 구동모터 및 HSG의 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하는 제2요구량판단단계; 및 상기 제2요구량판단단계에서 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우, 상기 제어부는 상기 엔진이 상기 최적운전점을 이루도록 엔진토크를 제어하고, 상기 구동모터 및 HSG에 의한 전체에너지회수율이 상기 보정 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 보정 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터 및 HSG 각각의 인터벤션토크를 결정하는 제3인터벤션단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2요구량판단단계에서 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터 및 HSG가 각각의 최대 인터벤션토크를 구현하도록 제어하며, 상기 엔진이 상기 보정 인터벤션 요구량과 상기 최대 인터벤션토크 합산값간의 차이값만큼 인터벤션토크를 구현하도록 제어하는 제4인터벤션단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어시스템은 차량의 구동력을 제공하도록 마련된 엔진; 차량의 구동력을 제공하도록 마련된 구동모터; 상기 엔진에 연결된 HSG; 및 HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우 상기 엔진이 최적운전점에 해당되는지 판단하고, 상기 엔진이 상기 최적운전점에 해당하는 경우 인터벤션 요구량이 상기 구동모터 및 HSG의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하며, 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우 상기 구동모터 및 HSG에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터 및 HSG 각각의 인터벤션토크를 결정하도록 마련된 제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같은 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법 및 그 제어시스템에 따르면, 상향변속에 따라 동력원에 인터벤션이 요청된 경우, 인터벤션 요구량에 따라 동력원의 시스템 효율을 최적화할 수 있다.
특히, 엔진이 최적운전점에 해당하는 경우, 인터벤션 요구량을 충족시키면서 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 하는 구동모터 및 HSG의 인터벤션토크를 결정함으로써, 인터벤션 수행 시 최적의 에너지효율을 구현할 수 있다.
또한, 엔진이 최적운전점에 해당하지 않는 경우, 인터벤션 요구량을 보정하여 인터벤션이 수행됨과 동시에 엔진이 최적운전점에 해당할 수 있도록 함으로써 최적 에너지효율을 효과적으로 구현한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 패워트레인 제어방법을 나타낸 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어시스템을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법은 도 1 내지 2와 같이, HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우, 제어부(150)는 엔진(10)이 최적운전점에 해당되는지 판단하는 엔진판단단계(S100); 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점에 해당하는 경우, 상기 제어부(150)는 인터벤션 요구량이 구동모터(20) 및 HSG(30)의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하는 제1요구량판단단계(S200); 및 상기 제1요구량판단단계(S200)에서 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우, 상기 제어부(150)는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 인터벤션토크를 결정하는 제1인터벤션단계(S300);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 엔진판단단계(S100)에서는 HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우, 제어부(150)는 엔진(10)이 최적운전점에 해당되는지 판단한다.
인터벤션이란, 변속이 요구되는 경우, 목표변속단의 동기치합에 의해 형성되는 변속기(40) 입력축 회전속도와 동력축의 회전속도가 동기화되기 쉽도록 동력원의 토크를 제어하는 것을 말한다.
여기서 동력원이란 차량 주행을 위한 구동력을 제공하는 장치를 모두 포함하는 것으로서, 본 발명의 경우 도 2와 같이 엔진(10) 및 구동모터(20)가 동력원에 해당한다. 또한, 동력축이란 변속기(40)측으로 동력을 제공하는 동력원의 회전축을 의미한다.
상기한 바와 같은 엔진(10), 구동모터(20) 및 변속기(40) 등의 결합구조는 다양하게 존재할 수 있는데, 본 발명은 바람직한 실시예로서 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(10) 및 구동모터(20)가 단일의 동력전달계를 형성하며, 더 바람직하게는 엔진(10)으로부터 구동모터(20)로 구동력이 전달되며, 구동모터(20)로부터 변속기(40)로 구동력이 전달되는 구조로 마련된다.
한편, 차량 주행 중 상향변속이 일어나면 기어비 변화에 따라 동력축의 회전속도가 감소될 것이 요구되는데, 동력원의 동력축에 형성되는 구동토크가 높을수록 동력축 회전속도 감소가 지연되는 바, 구동토크를 감소시키도록 인터벤션이 요청되고, 이 때 동력축에서 감소가 요구되는 토크량이 인터벤션 요구량이며, 각 동력원 내지는 HSG(30)에서 흡수 또는 감소시키는 토크량이 각각의 인터벤션토크에 해당한다.
차량이 전기에너지만을 이용하여 구동모터(20)를 통한 구동력으로 주행하는 EV모드인 경우, 구동모터(20) 내지는 엔진(10)에 연결된 HSG(30)를 통해 상기 인터벤션 요구량을 충족시킬 수 있고, 차량이 엔진(10) 및 구동모터(20)를 함께 구동하여 주행하는 HEV모드에서는 엔진(10), 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 인터벤션토크를 통해 상기 인터벤션 요구량을 충족시킬 수 있게 된다.
특히, 구동모터(20) 또는 HSG(30)의 인터벤션토크는 전기에너지로 회수되는 회생토크로서 이용되어 에너지효율 향상을 도모할 수 있다.
다만, 종래의 경우 HEV모드가 수행되면 우선적으로 구동모터(20)가 인터벤션토크를 형성하고, 인터벤션 요구량이 구동모터(20)에서 감당할 수 있는 인터벤션토크의 최대값 이상인 경우에는 구동모터(20)와 함께 HSG(30)에서도 인터벤션토크를 형성한다. 또한, 인터벤션 요구량이 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 인터벤션토크 최대값 이상인 경우에는 엔진(10)에서 토크 저감을 실시하여 인터벤션 요구량을 충족시키는 것이 일반적이었다.
그러나, 위와 같은 종래의 인터벤션 방식은 현재 차속에 대한 엔진토크의 관계에서 엔진(10)이 최적 운전점에 해당되지 않는 경우라도 엔진토크를 유지한채 구동모터(20) 또는 HSG(30)를 통해 인터벤션 요구량을 충족시키는 바, 엔진효율이 최적화되지 못하게 된다.
이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 엔진판단단계(S100)에서 우선 엔진(10)이 해당 차속에서의 연비효율을 고려한 최적 엔진토크로 구동되는 상황인지 파악하는 것이다.
한편, 제1요구량판단단계(S200)에서는 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점에 해당하는 경우, 상기 제어부(150)는 인터벤션 요구량이 구동모터(20) 및 HSG(30)의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단한다.
앞서 설명한 바와 같이, 엔진(10)이 이미 최적 운전점에서 구동중인 상황이라면 엔진(10)의 현재 구동상태를 유지하면서 구동모터(20) 및 HSG(30)를 이용하여 인터벤션 요구량을 충족시키는 것이 전체 효율에 있어서 유리하므로, 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각에서 구현가능한 인터벤션토크를 통해 인터벤션 요구량을 충족할 수 있는지 판단하는 것이다.
한편, 제1인터벤션단계(S300)에서는 상기 제1요구량판단단계(S200)에서 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우, 상기 제어부(150)는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 인터벤션토크를 결정한다.
종래에는 구동모터(20) 또는 HSG(30)를 이용하여 인터벤션 요구량을 충족시키는 경우, 구동모터(20)가 우선하여 인터벤션토크를 형성하도록 하였으나, 동일한 상황에서 구동모터(20) 및 HSG(30)가 동시에 인터벤션토크를 형성하는 것이 더 높은 에너지회수율을 이루는 경우도 있기 때문에 상기 종래의 방식은 비효율적일 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 구동모터(20) 및 HSG(30)의 인터벤션토크를 통해 현재 요구된 인터벤션 요구량을 충족시킬 수 있는 경우라면, 구동모터(20)의 인터벤션토크를 우선하여 형성하지 않고, 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에 있어서 최대값을 이루게 하는 구동모터(20) 및 HSG(30)의 인터벤션토크를 각각 결정하여 인터벤션을 수행한다.
위와 같은 경우, 종래에는 구동모터(20)만으로 인터벤션 요구량을 충족시키는 상황에서도 HSG(30)가 함께 인터벤션토크를 형성할 수 있고, 오히려 구동모터(20)보다 HSG(30)의 인터벤션토크가 더 높게 형성될 수도 있는 것이다.
결국, 본 발명은 HEV모드로 주행 중 상향변속이 필요하여 인터벤션이 요청된 경우, 단순히 인터벤션토크를 형성하는 동력원의 순서가 미리 정해져 인터벤션을 수행하는 종래와는 달리, 에너지효율적인 측면에서 인터벤션을 수행하기 위해 엔진(10)의 최적 운전점 해당여부를 판단하고, 구동모터(20) 및 HSG(30)를 이용하여 인터벤션을 수행하는 경우라도 전체에너지회수율이 최대값을 이룰 수 있도록 구동모터(20) 및 HSG(30)의 인터벤션토크를 결정함으로써, 파워트레인 전체에 있어 그 에너지효율이 최대가 될 수 있도록 하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법에서 상기 전체에너지회수율은 상기 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 에너지회수율과 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)의 인터벤션토크비에 의해 결정되며, 상기 각각의 에너지회수율은 상기 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 RPM 및 인터벤션토크에 의해 결정된다.
앞서 살핀 바와 같이, 구동모터(20) 및 HSG(30)에서 형성되는 인터벤션토크는 전기에너지를 생성하기 위한 회생토크로 사용된다. 이 때, 구동모터(20) 및 HSG(30)의 에너지회수율은 각각의 RPM 및 인터벤션토크량에 따라 변동된다.
한편, 전체에너지회수율을 판단하기 위해서는 전체 인터벤션토크에서 구동모터(20) 또는 HSG(30)에 의해 형성되는 인터벤션토크의 비율이 고려되야 할 것인데, 이는 전체 인터벤션토크 대비 구동모터(20) 또는 HSG(30) 각각에 형성된 인터벤션토크비에 따라 전체에너지회수율에 각각의 에너지회수율이 기여하는 수준이 나타나기 때문이다.
즉, 제어부(150)는 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 인터벤션토크가 그 합산값이 인터벤션 요구량을 만족하고, 상기한 방식으로 결정되는 전체에너지회수율이 최대값을 이룰 수 있도록 하는 인터벤션토크를 결정하여 구동모터(20) 및 HSG(30)를 제어하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법에서 상기 제어부(150)는 상기 HSG(30)에서 상기 엔진(10)측으로의 토크전달비를 반영한 상기 HSG(30)의 상기 인터벤션토크를 결정한다.
구체적으로, HSG(30)가 파워트레인의 동력전달에 기여하는 정도는 결국 엔진(10)과의 연결에서 형성되는 토크전달비에 해당될 것이다. 즉, HSG(30)에서 임의의 인터벤션토크를 감당한다고 할 때, 이는 엔진(10)에 적용되는 토크값에 해당되며 풀리 등을 통해 직접 HSG(30)의 회전축으로 전달되는 토크량은 풀리비에 따라 변화한다는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 HSG(30)의 인터벤션토크를 산정함에 있어 HSG(30)와 엔진(10)간에 형성되는 토크전달비를 반영하여 상기 HSG(30)의 인터벤션토크를 결정하고 이를 통해 제어를 수행함으로써, 전체에너지회수율을 포함한 파워트레인의 에너지효율을 보다 정확하게 파악하고 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법은 상기 제1요구량판단단계(S200)에서 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값을 초과한 경우, 상기 제어부(150)는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)가 각각의 최대 인터벤션토크를 구현하도록 제어하며, 상기 엔진(10)은 상기 인터벤션 요구량과 상기 합산값의 차이값에 해당하는 인터벤션토크를 구현하도록 제어되는 제2인터벤션단계(S320);를 더 포함한다.
구체적으로, 엔진토크가 엔진(10)의 최적운전점에 해당하는 상황이라도 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 최대 인터벤션토크 합산값보다 인터벤션 요구량이 큰 경우에는, 인터벤션 요구량 충족을 위해 엔진(10)에서 인터벤션토크가 형성되어야 한다.
엔진(10)에서 구현하는 인터벤션토크는 구동모터(20) 및 HSG(30)와는 달리 에너지회수를 위한 토크로 사용되지 않으므로, 가능한 최소한의 양으로 제어되는 것이 유리하다.
따라서, 구동모터(20) 및 HSG(30)는 각각의 최대 인터벤션토크를 구현하고, 엔진(10)은 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의해 구현된 인터벤션토크 합산값과 인터벤션 요구량의 차이값만큼을 인터벤션토크로서 구현하게 된다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법은 상기 엔진판단단계(S100)에서 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점에 해당하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 제어부(150)는 인터벤션 상황에서 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점을 이루도록 하기 위한 보정 인터벤션 요구량을 결정하는 보정단계(S150);를 더 포함한다.
구체적으로, 인터벤션 요청 전 엔진(10)이 현재 차속에 대한 최적의 엔진토크를 이루지 못하는 상황에서는 인터벤션과 동시에 엔진토크가 최적의 값을 이루어야 파워트레인 전체 효율 향상에 유리하다.
따라서, 엔진(10)이 최적운전점에 해당되는 않는 경우, 제어부(150)는 인터벤션과 동시에 엔진토크를 제어하여 엔진(10)이 최적운전점에서 구동될 수 있도록 하기 위해 인터벤션 요구량을 보정하는 것이다. 이러한 보정 인터벤션 요구량은 엔진토크, 현재 차속 및 구동모터(20)와 HSG(30)의 최대 인터벤션토크를 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법에서는 상기 제어부(150)가 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점을 이루기 위한 최적엔진토크와 현재 엔진토크간의 편차값을 상기 인터벤션 요구량에 합산하여 상기 보정 인터벤션 요구량을 결정한다.
구체적으로, 엔진(10)의 구동상태가 최적운전점에 해당하는지 여부는 앞서 살핀 바와 같이 해당 엔진RPM에서 엔진토크가 최적엔진토크를 이루는지로 판단할 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 본 발명의 실시예에서는 현재의 엔진토크와 최적엔진토크의 편차값을 고려하여 보정 인터벤션 요구량을 결정함으로써, 인터벤션의 수행과 동시에 엔진(10)이 최적운전점에서 구동되도록 한다.
즉, 현재 엔진토크와 최적엔진토크의 편차값을 인터벤션 요구량에 합산하여 보정 인터벤션 요구량을 결정함으로써, 인터벤션 수행 시 엔진토크를 최적엔진토크로 변화시키면서도 보정 전의 인터벤션 요구량을 충족할 수 있어 엔진(10) 효율 상승에 유리해지는 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법은 상기 보정단계(S150)에서 결정된 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)의 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하는 제2요구량판단단계(S250); 및 상기 제2요구량판단단계(S250)에서 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우, 상기 제어부(150)는 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점을 이루도록 엔진토크를 제어하고, 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 전체에너지회수율이 상기 보정 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 보정 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 인터벤션토크를 결정하는 제3인터벤션단계(S340);를 더 포함한다.
구체적으로, 제2요구판단단계에서 보정 인터벤션 요구량이 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 최대 인터벤션토크의 합산값보다 작은 것으로 판단되면, 제3인터벤션단계(S340)에서는 제어부(150)가 엔진토크가 최적엔진토크를 이루도록 제어한다. 이 때 발생되는 엔진토크 변화량은 보정 전의 인터벤션 요구량과 합산되어 보정 인터벤션 요구량이 되는 것이다.
즉, 엔진(10)이 최적운전점에 해당되도록 엔진토크를 제어하고, 이 때 발생되는 엔진토크 변화량은 인터벤션 요구량에 준하여 구동모터(20) 및 HSG(30)가 상쇄시키므로, 결국 변속기(40)로 전달되는 구동토크은 일정하게 유지되는 것이다.
한편, 구동모터(20) 및 HSG(30)는 보정 전의 인터벤션 요구량과 함께 엔진토크 변화량을 포함하여 인터벤션토크로서 감당함으로써, 엔진(10)이 최적운전점에 해당되도록 제어되더라도 실제 변속기(40)로 전달되는 구동토크는 변속기(40)측에서 요구한 인터벤션 요구량을 온전히 충족할 수 있게 된다.
이 때, 앞서 설명한 바와 같이 제어부(150)는 그 합산값이 보정 인터벤션 요구량을 만족하면서 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 전체에너지회수율이 최대값을 이루게 하는 각각의 인터벤션토크를 결정하고, 이에 따라 엔진(10), 구동모터(20) 및 HSG(30)를 제어하게 된다.
이와 같은 구동모터(20) 및 HSG(30)의 인터벤션토크 결정방식은 미리 저장된 데이터맵을 이용할 수도 있고, 인터벤션 요청시 실시간으로 산출하여 결정할 수도 있을 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법은 상기 제2요구량판단단계(S250)에서 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값을 초과하는 경우, 상기 제어부(150)는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)가 각각의 최대 인터벤션토크를 구현하도록 제어하며, 상기 엔진(10)이 상기 보정 인터벤션 요구량과 상기 최대 인터벤션토크 합산값간의 차이값만큼 인터벤션토크를 구현하도록 제어하는 제4인터벤션단계(S360);를 더 포함한다.
구체적으로, 엔진(10)을 최적운전점으로 제어하기 위해 보정 인터벤션 요구량을 결정하였더라도, 상기 보정 인터벤션 요구량이 구동모터(20) 및 HSG(30)의 최대 인터벤션토크 합산값 이상이라면 결국 그 차이값은 엔진(10)에서 감당해야하는 인터벤션토크가 된다.
따라서, 이러한 경우 구동모터(20) 및 HSG(30)는 최대 인터벤션토크를 이루도록 제어되되, 엔진(10)은 상기 최대 인터벤션토크 합산값과 보정 인터벤션 요구량의 차이값만큼 인터벤션토크가 구현되도록 한다.
이러한 경우라도, 엔진(10)이 인터벤션토크를 감당한 결과로서의 엔진토크가 인터벤션 요구량의 보정없이 인터벤션을 수행한 결과로서의 엔진토크보다 최적엔진토크에 가까운 값을 가질 수 있어 결국 인터벤션 요구량을 보정함으로써 엔진 효율을 향상되는 것이다.
한편, 도 2와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 제어시스템은 차량의 구동력을 제공하도록 마련된 엔진(10); 차량의 구동력을 제공하도록 마련된 구동모터(20); 상기 엔진(10)에 연결된 HSG(30); 및 HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우 상기 엔진(10)이 최적운전점에 해당되는지 판단하고, 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점에 해당하는 경우 인터벤션 요구량이 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하며, 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 인터벤션토크를 결정하도록 마련된 제어부(150);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 엔진(10) 및 구동모터(20)는 차량의 구동력을 제공하도록 마련된다. 특히, 본 발명에서 엔진(10) 및 구동모터(20)는 도 2와 같이 변속기(40)로 전달되는 단일의 구동토크를 형성하는 구조로 마련됨이 바람직하다. 도 2에는 엔진(10)의 회전축에 구동모터(20)가 연결되며, 구동모터(20)의 회전축에는 변속기(40) 입력축이 연결되어 엔진(10)과 구동모터(20)에 의한 구동토크가 변속기(40)를 통해 전달되는 구조가 도시되어 있다.
한편, HSG(30)는 상기 엔진(10)에 연결되어 엔진(10) 크랭킹을 수행하는 역할을 한다. 엔진(10) 시동 이후에는 필요에 따라 엔진(10)의 회전축에 형성되는 토크 일부를 소비하여 전기에너지를 생성하는 제너레이터로서 기능하게 된다.
한편, 제어부(150)는 HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우 상기 엔진(10)이 최적운전점에 해당되는지 판단하고, 상기 엔진(10)이 상기 최적운전점에 해당하는 경우 인터벤션 요구량이 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하며, 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우 상기 구동모터(20) 및 HSG(30)에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터(20) 및 HSG(30) 각각의 인터벤션토크를 결정하도록 마련된다. 상기 제어부(150)는 엔진(10) 및 구동모터(20)를 제어하는 것으로서, 변속기제어부로부터 인터벤션 요청이 수신되면 본 발명에서의 인터벤션 과정을 수행하도록 한다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100 : 엔진판단단계 S200 : 제1요구량판단단계
S300 : 제1인터벤션단계 150 : 제어부

Claims (9)

  1. HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우, 제어부는 엔진이 최적운전점에 해당되는지 판단하는 엔진판단단계;
    상기 엔진이 상기 최적운전점에 해당하는 경우, 상기 제어부는 인터벤션 요구량이 구동모터 및 HSG의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하는 제1요구량판단단계; 및
    상기 제1요구량판단단계에서 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터 및 HSG에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터 및 HSG 각각의 인터벤션토크를 결정하는 제1인터벤션단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전체에너지회수율은 상기 구동모터 및 HSG 각각의 에너지회수율과 상기 구동모터 및 HSG의 인터벤션토크비에 의해 결정되며, 상기 각각의 에너지회수율은 상기 구동모터 및 HSG 각각의 RPM 및 인터벤션토크에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 HSG에서 상기 엔진측으로의 토크전달비를 반영한 상기 HSG의 상기 인터벤션토크를 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1요구량판단단계에서 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값을 초과한 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터 및 HSG가 각각의 최대 인터벤션토크를 구현하도록 제어하며, 상기 엔진은 상기 인터벤션 요구량과 상기 합산값의 차이값에 해당하는 인터벤션토크를 구현하도록 제어되는 제2인터벤션단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진판단단계에서 상기 엔진이 상기 최적운전점에 해당하지 않는 것으로 판단한 경우, 상기 제어부는 인터벤션 상황에서 상기 엔진이 상기 최적운전점을 이루도록 하기 위한 보정 인터벤션 요구량을 결정하는 보정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는 상기 엔진이 상기 최적운전점을 이루기 위한 최적엔진토크와 현재 엔진토크간의 편차값을 상기 인터벤션 요구량에 합산하여 상기 보정 인터벤션 요구량을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 보정단계에서 결정된 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 구동모터 및 HSG의 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하는 제2요구량판단단계; 및
    상기 제2요구량판단단계에서 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우, 상기 제어부는 상기 엔진이 상기 최적운전점을 이루도록 엔진토크를 제어하고, 상기 구동모터 및 HSG에 의한 전체에너지회수율이 상기 보정 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 보정 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터 및 HSG 각각의 인터벤션토크를 결정하는 제3인터벤션단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2요구량판단단계에서 상기 보정 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값을 초과하는 경우, 상기 제어부는 상기 구동모터 및 HSG가 각각의 최대 인터벤션토크를 구현하도록 제어하며, 상기 엔진이 상기 보정 인터벤션 요구량과 상기 최대 인터벤션토크 합산값간의 차이값만큼 인터벤션토크를 구현하도록 제어하는 제4인터벤션단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어방법.
  9. 차량의 구동력을 제공하도록 마련된 엔진;
    차량의 구동력을 제공하도록 마련된 구동모터;
    상기 엔진에 연결된 HSG; 및
    HEV모드 주행 중 상향변속을 위한 인터벤션이 요청된 경우 상기 엔진이 최적운전점에 해당되는지 판단하고, 상기 엔진이 상기 최적운전점에 해당하는 경우 인터벤션 요구량이 상기 구동모터 및 HSG의 최대 인터벤션토크 합산값 이하인지 판단하며, 상기 인터벤션 요구량이 상기 최대 인터벤션토크 합산값 이하인 경우 상기 구동모터 및 HSG에 의한 전체에너지회수율이 해당 인터벤션 요구량에서의 최대값을 이루도록 함과 동시에 그 합산값이 상기 인터벤션 요구량을 충족시키는 상기 구동모터 및 HSG 각각의 인터벤션토크를 결정하도록 마련된 제어부;를 포함하는 하이브리드 차량의 파워트레인 제어시스템.
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