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KR101776724B1 - 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법 Download PDF

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KR101776724B1
KR101776724B1 KR1020150178811A KR20150178811A KR101776724B1 KR 101776724 B1 KR101776724 B1 KR 101776724B1 KR 1020150178811 A KR1020150178811 A KR 1020150178811A KR 20150178811 A KR20150178811 A KR 20150178811A KR 101776724 B1 KR101776724 B1 KR 101776724B1
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KR
South Korea
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engine clutch
motor
hybrid vehicle
clutch
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KR1020150178811A
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박송일
문성욱
오종한
김연복
Original Assignee
현대자동차 주식회사
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Publication date
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Abstract

하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은, 제어기가 엔진 및 모터의 정지를 확인한 후 엔진과 모터를 연결 또는 분리하는 엔진 클러치를 결합하고 엔진 클러치의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 엔진 클러치를 제어하는 단계와, 안정화 동작이 수행된 후, 제어기가 모터가 일정 속도를 가지도록 제어하는 단계와, 모터의 속도가 안정화된 후, 제어기가 엔진 클러치가 연결되도록 제어하는 단계와, 제어기가 엔진 클러치가 연결될 때 발생하는 모터의 토크 변화가 기준값 이상인 지 여부를 판단하는 단계와, 제어기가 모터의 토크 변화가 기준값일 때의 유압을 엔진 클러치의 접합점으로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법{Method for learning engine clutch kiss point of hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량(하이브리드 전기차(hybrid electric vehicle))에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법에 관한 것이다.
친환경 자동차는 연료전지 자동차, 전기자동차, 플러그인 전기자동차, 및 하이브리드 자동차를 포괄하는 것으로, 통상적으로 구동력 발생을 위한 모터를 구비한다.
이러한 친환경 자동차의 일례인 하이브리드 자동차(hybrid vehicle)는 내연기관 엔진(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 자동차는 내연기관 엔진의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.
하이브리드 자동차는, 엔진, 모터, 엔진과 모터 사이에서 동력을 단속하는 엔진 클러치, 변속기, 차동기어장치, 배터리, 상기 엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전을 하는 시동 발전기, 및 차륜으로 구성될 수 있다.
또한, 하이브리드 자동차는, 하이브리드 자동차의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(hybrid control unit), 엔진의 동작을 제어하는 엔진 제어기(engine control unit), 모터의 동작을 제어하는 모터 제어기(motor control unit), 변속기의 동작을 제어하는 변속 제어기(transmission control unit), 및 배터리를 제어하고 관리하는 배터리 제어기(battery control unit)로 구성될 수 있다.
상기 배터리 제어기는 배터리 관리 시스템(battery management system)으로 호칭될 수 있다. 상기 시동 발전기는 ISG(integrated starter & generator) 또는 HSG(hybrid starter & generator)라 호칭되기도 한다.
상기와 같은 하이브리드 자동차는 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode), 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode), 자동차의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 제동 및 관성 에너지를 모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode)의 주행모드로 운행할 수 있다.
하이브리드 차량은 모드 변환을 위해서, 모터와 엔진 사이의 동력 전달 및 분리를 위해서 엔진 클러치를 동작시킨다. 엔진 클러치의 동작을 결정하는 엔진 클러치의 동작 유압은 하이브리드 차량의 운전성, 동력성능, 및 연비를 크게 좌우할 수 있으므로, 정확하게 제어되어야 한다.
엔진 클러치의 동작 유압은 엔진 클러치에 포함된 두 개의 마찰재들이 접촉하여 토크 전달이 시작되는 초기 유압과, 엔진의 속도와 모터의 속도를 수신하여 엔진 클러치의 유압을 조절하는 피드백(feedback) 유압에 의해서 결정될 수 있다. 상기 초기 유압은 키스 포인트(kiss point)로 언급될 수 있다.
키스 포인트(kiss point)는 엔진 클러치의 사용 중에 변동될 수 있다. 따라서, 키스 포인트(kiss point)에 대한 학습을 실시하여 엔진 클러치가 정확한 지점에서 토크전달을 할 수 있도록 엔진 클러치의 유압을 제어할 필요가 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제(목적)는, 차량 정지 중 또는 차량 주행 중 모터를 이용하여 엔진의 접합점(kiss point)을 학습할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결(달성)하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은, 제어기가 엔진 및 모터의 정지를 확인한 후 상기 엔진과 상기 모터를 연결 또는 분리하는 엔진 클러치를 결합하고 상기 엔진 클러치의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 상기 엔진 클러치를 제어하는 단계; 상기 안정화 동작이 수행된 후, 상기 제어기가 상기 모터가 일정 속도를 가지도록 제어하는 단계; 상기 모터의 속도가 안정화된 후, 상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 연결되도록 제어하는 단계; 상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 연결될 때 발생하는 상기 모터의 토크 변화가 기준값 이상인 지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어기가 상기 모터의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압을 상기 엔진 클러치의 접합점으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 P단이고 하이브리드 차량은 정차 상태인 조건을 포함할 수 있다.
상기 엔진 클러치의 접합점을 결정하기 위한 접합점 진입 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 P단이고 하이브리드 차량은 정차 상태인 조건을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은, 제어기가 엔진에 연결된 제2 모터가 일정 속도를 가지도록 제어하는 단계; 상기 제2 모터의 속도가 안정화된 후, 상기 제어기가 상기 엔진과 하이브리드 차량을 EV 모드(electric vehicle mode)로 발진시킨 제1 모터를 연결 또는 분리하는 엔진 클러치가 연결되도록 제어하는 단계; 상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 연결될 때 발생하는 상기 제2 모터의 토크 변화가 기준값 이상인 지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어기가 상기 제2 모터의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압을 상기 엔진 클러치의 접합점으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은, 상기 하이브리드 차량이 EV 모드(electric vehicle mode)로 동작하기 전에, 상기 제어기가 상기 엔진 및 상기 제1 모터의 정지를 확인한 후 상기 엔진 클러치를 결합하여 상기 엔진 클러치의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 상기 엔진 클러치를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단, R단, 또는 N단이고 상기 하이브리드 차량은 정차 상태인 조건을 포함할 수 있다.
상기 엔진 클러치의 접합점을 결정하기 위한 접합점 진입 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단 또는 R단인 조건을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은, 제어기가 엔진에 연결된 제2 모터가 일정 속도를 가지도록 제어하는 단계; 상기 제2 모터의 속도가 안정화된 후, 상기 제어기가 상기 엔진과 제1 모터를 연결 또는 분리하고 하이브리드 차량이 EV 모드(electric vehicle mode)로 타력 주행(coasting drive)하도록 해제되는 엔진 클러치가 연결되도록 제어하는 단계; 상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 연결될 때 발생하는 상기 제2 모터의 토크 변화가 기준값 이상인 지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어기가 상기 제2 모터의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압을 상기 엔진 클러치의 접합점으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은, 상기 하이브리드 차량이 EV 모드로 타력 주행하기 전에, 상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 결합된 상태에서 상기 엔진 클러치의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 상기 엔진 클러치를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단 또는 R단이고 상기 하이브리드 차량은 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode)로 주행하는 조건을 포함할 수 있다.
상기 엔진 클러치의 접합점을 결정하기 위한 접합점 진입 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단 또는 R단인 조건을 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은, 차량 주행 중 발생 빈도가 높은 발진(start)과 타력 주행(coasting drive)(또는 타행 주행) 상태에서 엔진 클러치 접합점 학습을 통해 다른 학습방법보다 학습 빈도를 높여 엔진 클러치 결합 및 해제 시 운전성 향상의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예는 건식 엔진 클러치 및 습식 엔진 클러치에 모두 적용될 수 있고, 클러치 마찰면 특성이 실시간으로 크게 변동해서 학습 빈도가 높아야 하는 건식 엔진 클러치가 적용된 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 시스템인 하이브리드 차량에 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 차량 정차 시(또는 변속기가 P단 또는 N 단 시)뿐만 아니라, 차량 주행(예, 변속기가 D단 또는 R 단) 중에도 엔진 클러치 접합점 학습을 수행할 수 있으므로 클러치 특성 변화에 빠르게 대응할 수 있다.
본 발명의 실시예는 차량 주행 중 모터가 차량 구동력을 담당하고 있는 상태에서 제2 모터인 HSG(hybrid starter & generator, 하이브리드 시동 발전기)로 엔진 속도를 제어하면서 접합점 학습을 진행하므로 운전성 악화 없이 접합점을 학습할 수 있다. 따라서 운전자 요구토크가 실제 구동토크와 동일해질 수 있다.
본 발명의 실시예는 학습 전 유압 안정화 과정(또는 리필링(Refilling) 과정)을 선(먼저) 진행해서 DCT(Dual clutch transmission) TMED(Transmission Mounted Electric Device) 시스템인 하이브리드 차량에 적용된 엔진 클러치의 유압라인이 엔진 클러치에 미치는 영향을 제거할 수 있으므로 정확한 학습값을 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 유압 안정화 과정을 생략(삭제)하면 자동 변속기(AT, automatic transmission) 및 습식 엔진 클러치를 포함하는 TMED 시스템에도 적용될 수 있다. 즉, 자동 변속기(AT) 및 습식 엔진 클러치를 포함하는 TMED 시스템에서도 학습이 필요한 상황에서 본 발명의 실시예를 통해 주행 중 엔진클러치 상태를 추정할 수 있다. 본 발명의 실시예는 높은 학습 빈도와 높은 학습값 정확성을 가지므로 DCT TMED 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 건식 엔진클러치 시스템의 예를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 장치를 포함하는 하이브리드 차량을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법의 실시예를 설명하는 도면(timing chart)이다.
도 4는 도 2에 도시된 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법의 다른 실시예를 설명하는 도면(timing chart)이다.
도 5는 도 2에 도시된 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법의 다른 실시예를 설명하는 도면(timing chart)이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다.
본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "전기적 또는 기계적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
병렬형 하이브리드 차량(Parallel type hybrid electric vehicle)의 엔진 동력을 휠로 전달하는 엔진 클러치(Engine clutch)의 신속하고 정확한 전달 토크 응답을 유지하기 위해서는, 엔진클러치의 접합점(Touch point 또는 Kiss point)을 추정하는 것이 필수적이고, 이를 위해 엔진클러치의 접합점을 추정하기 위한 학습 방법이 필요하다.
관련 기술에 따른TMED(Transmission Mounted Electric Device) 구조를 가지는 하이브리드 차량의 엔진클러치 접합점 학습(Touch point adaptation)이 다음과 같이 설명된다. 변속기의 기어단이 P단 또는 N단이고 차량이 정차 시, 접합점 학습조건에 해당되면 접합압력을 서서히 증가시켜 모터의 토크 변화량이 관찰되고, 상기 토크 변화량이 미리 정한 기준값(Threshold value)를 초과하는 변화가 나타나는 지점이 접합점(Touch point)으로 감지되고, 그 값이 저장된다.
TMED 구조(TMED 시스템)를 가지며 습식 엔진클러치 및 자동 변속기(Auto Transmission)를 포함하는 하이브리드 차량의 경우, 습식 엔진클러치의 특성에 의해 P단 또는 N단에서만 학습이 수행될 수 있다.
다른 관련 기술에 따른 DCT(Dual clutch transmission) TMED 구조의 엔진클러치 접합점 학습이 다음과 같이 설명된다. 변속기의 기어단이 P단이고 정차 시, 학습조건에 해당되면, 엔진 기동 후 엔진 아이들(Idle) 속도제어, 모터 0속 속도제어 후 엔진클러치가 결합되면서 모터 토크 변화량이 미리 정한 기준값(Threshold)을 초과하는 지점이 접합점으로 감지되고 그 값이 저장된다.
DCT TMED 구조를 가지며 건식 엔진클러치 및 듀얼 클러치 변속기(Dual clutch transmission)를 포함하는 하이브리드 차량의 경우, 건식 엔진클러치의 불안정한 특성 상 습식 엔진클러치에 비해 더 빈번한 학습을 필요로 한다.
DCT TMED 시스템은 P단에서만 접합점 학습이 수행된다. 이로 인해 차량 연속 주행과 같은 주행 환경이 나쁠 경우, 접합점 학습이 불가능해서 접합점값을 사용하는 전달토크 연산에 오차가 발생한다. 이로 인해 주행 중 엔진클러치 슬립(slip)이 발생하여 차량 운전성 및 연비 측면 손실을 유발할 수 있다.
TMED 시스템은 학습값 수렴 후에는 일반적인 상황에서 10,000km의 학습주기마다 Kiss point 학습을 수행한다. DCT TMED 시스템은 일반적인 상황에서 2시간의 학습주기마다 Kiss point 학습이 수행될 필요가 있다. 따라서 변속기가 P단이고 차량 정차 중뿐만 아니라 주행 중에도 Kiss point 학습이 수시로 수행되어야 한다.
TMED 시스템에서 도 1에 도시된 엔진 클러치의 유압 안정화는 필요 없다. 도 1은 건식 엔진클러치 시스템의 예를 설명하는 도면이다. DCT TMED 시스템에서 도 1에 도시된 클러치 액츄에이터(HCA)와 엔진클러치 사이에 유압라인(pipe)으로 연결되어 있는 구조에 대해 5분마다 유압라인 안정화 작업(또는 Refilling 작업)이 수행될 필요가 있다. 따라서 접합점 학습 전 유압라인 안정화 상태 확인이 필요하고, Refilling 작업이 필요할 경우, Refilling 작업을 선(먼저) 수행 후 학습을 수행해야 유압라인 상태의 영향성을 접합점 학습에서 배제할 수 있다.
TMED 시스템에서 1가지 학습방법(즉, 변속기가 P단이고 정차 중 학습 방법)만 사용하므로 엔진 클러치를 기준으로 한 상대속도 방향에 따른 학습값 히스테리시스(Hysteresis)를 고려할 필요가 없다. DCT TMED 시스템에서 엔진클러치에 대한 상대속도 방향에 따라 동일조건에서 학습값이 다르게 계산된다. 즉, 엔진속도-모터속도 > 0와 엔진속도-모터속도 < 0의 학습값에 차이가 있다. 따라서 엔진클러치의 입력단 및 출력단에 각각 배치된 엔진과 모터 사이의 상대속도 방향에 대해 동일하게 접합점 학습을 수행해야 Hysteresis 영향이 제거될 수 있다.
TMED 시스템에서 학습값 계산을 위한 토크변동 확인 주체(확인 대상)인 모터의 토크변동으로 학습값이 계산될 수 있다. DCT TMED 시스템에서 토크변동 정확도는 모터>HSG(hybrid starter & generator)>>엔진 순일 수 있다. 따라서 정확한 학습값 계산을 위해서는 모터나 HSG를 사용해서 토크변동을 확인할 필요가 있다.
엔진클러치에 포함된 유압라인의 열팽창(Thermal expansion)은 유체의 체적 (Volume) 변화를 유발한다. 체적이 너무 커지면(Volume too large) 엔진클러치가 락업(Lockup)이 안 되고 체적이 너무 작아지면(Volume too small) 엔진클러치가 오픈(Open)이 안 된다. 체적 변화는 결국 엔진클러치의 특성 곡선(Characteristic clutch curve 또는 Torque-Stroke curve)의 변화로 이어질 수 있다.
유압 안정화(Refilling)의 방법은 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진클러치 내 E-motor(electric motor)가 피스톤을 Orifice(구멍)이 열리는 -4.5mm까지 이동시킬 수 있다. Orifice(구멍)가 열리면 유압라인과 리저버(reservoir) 사이에 압력 균등화와 체적 균등화(Equalization)가 발생할 수 있다. 이 때, 에어 블리딩(Air bleeding) 현상에 의해, 유압라인 내 공기들도 빠져나갈 수 있다.
Normal close type 엔진클러치의 경우, 도 1에 도시된 Travel sensor 값이 크면 엔진클러치가 오픈(Open)되고, Travel sensor 값이 작으면 엔진클러치가 락업(Lockup)된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 장치를 포함하는 하이브리드 차량을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 하이브리드 차량(100)은, 제어기(controller)(105), 엔진(110), 하이브리드 시동 발전기(hybrid starter & generator, HSG)(120), 엔진 클러치(engine clutch)(125), 전기 모터일 수 있는 모터(또는 구동 모터)(130), 배터리(140), 변속기(150), 및 차륜인 구동 휠들(driving wheels)(190)을 포함한다.
상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 장치는 엔진 클러치(125) 및 제어기(105)를 포함할 수 있다. 차량(100)이 주행 중 특정 주행 상황을 만족하는 경우, 제어기(105)는 제1 모터인 모터(130)가 차량 구동력을 담당하는 EV 상태(EV 모드(electric vehicle mode))에서 제2 모터인 HSG(120)로 엔진을 특정속도로 속도제어하고 엔진 클러치를 서서히 결합하면서 HSG의 토크 변동량이 일정값을 초과할 때의 지점을 접합점으로 저장할 수 있다. 상기 특정 주행 상황은 EV(electric vehicle) 발진 주행 또는 EV Coasting 주행(타력 주행)을 의미할 수 있다.
접합점(kiss point)은 엔진 클러치(125)에 포함된 두 개의 마찰재들(friction members)이 접촉하여 토크 전달이 시작되는 초기 유압(initial hydraulic pressure)을 의미할 수 있다. 접합점(kiss point)에서 엔진 클러치(125)의 슬립(slip) 상태가 시작될 수 있다. 접합점(kiss point)은 토크 전달 시작점으로서 엔진 클러치의 상태를 클러치가 마찰을 시작하는 슬립(slip) 상태로 변환시키는 유압일 수 있다.
하이브리드 차량(100)은 하이브리드 전기차(hybrid electric vehicle)로서, 동력원(power source)으로 엔진(110)과 모터(130)를 사용할 수 있고, 모터(130)와 엔진(110) 사이에 엔진 클러치(125)가 존재하여 엔진 클러치(125)가 열린 상태에서는 모터(130)에 의하여 주행하는 EV(Electric Vehicle) 모드로 작동되고 엔진 클러치(125)가 닫힌 상태에서는 모터(130)와 엔진(110) 모두에 의한 주행이 가능한 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 작동될 수 있다.
하이브리드 차량(100)은 모터(130)와 변속기(150)가 붙어 있는 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식의 파워 트레인(power train)을 포함할 수 있으며, 엔진(110)과 모터(130)로 구성되는 동력원 사이에 엔진 클러치(125)가 존재하여 엔진 클러치(125)의 접합(engagement)(결합) 여부에 따라 모터(130)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode) 혹은 엔진(110)의 회전력을 주동력으로 하면서 모터(130)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode)의 운행(주행)을 제공할 수 있다. 부연하여 설명하면, 모터(130)는 변속기(150)와 직결되어 있는 구조를 가지는 하이브리드 차량(100)에서, 하이브리드 시동 발전기(HSG)(120)의 기동을 통해 엔진RPM(revolutions per minute)이 끌어올려지고, 엔진(110)의 동력 전달 및 차단은 클러치(125)의 접합(결합) 및 분리를 통해 수행되며, 변속기(150)를 포함할 수 있는 동력전달계를 통해 휠들(wheels)(190)에 구동력이 발생되고, 엔진(110)의 토크전달 요구 시 클러치(125)의 접합을 통해 엔진 토크가 전달될 수 있다.
제어기(105)는 하이브리드 제어기(hybrid control unit, HCU), 모터 제어기(motor control unit, MCU), 엔진 제어기(engine control unit)(ECU), 및 변속 제어기(transmission control unit, TCU)를 포함할 수 있다.
하이브리드 제어기(HCU)는 엔진(110)의 정지 시 하이브리드 시동 발전기(HSG)(120)의 제어를 통해 엔진의 기동(시동)을 제어할 수 있다. 하이브리드 제어기(HCU)는 최상위 제어기로서 차량 네트워크(network)인 CAN(Controller Area Network)와 같은 네트워크로 연결되는 모터 제어기(MCU)와 같은 제어기들을 통합 제어할 수 있고, 하이브리드 차량(100)의 전체 동작을 제어할 수 있다.
모터 제어기(MCU)는 하이브리드 시동 발전기(HSG)(120) 및 모터(130)를 제어할 수 있다. 모터 제어기(MCU)는 상기 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(HCU)로부터 출력되는 제어신호에 따라 구동모터(130)의 출력토크를 제어하여 최대의 효율을 갖는 영역으로 구동될 수 있도록 할 수 있다. 모터 제어기(MCU)는 복수개의 전력 스위칭소자로 구성되는 인버터(inverter)를 포함하며, 인버터를 구성하는 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, FET, 트랜지스터(TR), 및 릴레이(relay) 중 하나로 구성될 수 있다. 인버터는 배터리(140)에서 공급되는 DC 전압(직류 전압)을 3상 교류 전압으로 변환시켜 구동 모터(130)를 구동한다. 모터 제어기(MCU)는 배터리(140)와 모터(130) 사이에 배치될 수 있다.
엔진 제어기(ECU)는 엔진(110)의 토크를 제어할 수 있다. 엔진 제어기(ECU)는 상기 네크워크를 통해 하이브리드 제어기(HCU)로부터 출력되는 제어신호에 따라 엔진(110)의 운전점을 제어하여 최적의 토크가 출력될 수 있도록 할 수 있다. 변속 제어기(TCU)는 변속기(150)의 동작을 제어할 수 있다.
제어기(105)는 변속기(150)에 연결(부착)될 수 있는 센서(sensor)를 이용하는 것에 의해 엔진(110)의 출력과 모터(130)의 출력을 전달하는 변속기(150)의 동력전달이 차단된 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 제어기(105)는 변속기(150)가 P(Parking, 주차)단 또는 N(Neutral, 중립)단일 때 변속기(150)의 동력전달이 차단된 상태인 것으로 판단할 수 있다.
변속기의 기어단이 P단 또는 N단일 때, 엔진(110) 및 모터(130)는 무부하 상태이고, 하이브리드 차량(100)은 움직이지 않는 상태일 수 있다. 즉, 변속기의 기어단이 P단 또는 N단일 때는 액셀 페달(accelerator pedal)이 조작되지 않아 차량이 운행되지 않는 상태일 수 있다. 예를 들어, 제어기(105)는 인히비터 스위치(inhibitor switch)를 이용하여 변속기의 기어단이 P단 또는 N단인 지 여부를 판단할 수 있다.
제어기(105)는, 예를 들어, 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 상기 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어일 수 있고, 상기 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
엔진(110)은 디젤엔진, 가솔린 엔진, LPG엔진, 및 LNG엔진 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 엔진 제어기로부터 출력되는 제어신호에 따른 운전점으로 토크를 출력하여 HEV모드에서 구동모터(130)와의 구동력 조합을 적정하게 유지할 수 있다.
하이브리드 시동 발전기(HSG)(120)는 전동기 또는 발전기로 동작하며, 모터 제어기(MCU)로부터 출력되는 제어신호에 따라 전동기로 동작되어 엔진(110)의 시동 온(on)을 실행하고, 엔진(110)이 시동 온 유지하는 상태에서 발전기로 동작되어 전압을 발전시키며 발전 전압을 인버터를 통해 배터리(140)에 충전 전압으로 제공할 수 있다. 하이브리드 시동 발전기(HSG)(120)는 엔진(110)에 벨트(belt)로 연결될 수 있다. HSG(120)는 엔진을 크랭크(Cranking)하기 위한 모터로서, 엔진과 직접 연결 또는 벨트로 연결될 수 있다. HSG(120)가 엔진을 특정 속도로 제어하고 있는 안정된 상태에서 엔진클러치를 서서히 결합해서 외란이 들어오면, HSG는 목표 엔진속도를 유지하기 위해 토크를 추가(증가) 또는 감소시킬 수 있다.
엔진 클러치(125)는 엔진(110)과 구동모터(130) 사이에 배치(장착)되어, 동력 전달(동력 연결)을 단속시켜 EV모드와 HEV모드의 운행이 제공될 수 있도록 할 수 있다. 엔진 클러치(125)는 엔진 토크를 휠로 전달 또는 단절하는 장치로 습식 엔진 클러치 또는 도 1에 도시된 건식 엔진 클러치를 포함할 수 있다. 엔진 클러치(125)의 동작은 제어기(105)에 의해 제어될 수 있다.
엔진 클러치(125)는 유압 안정화를 위해 유압 액추에이터(Hydrostatic actuator)를 포함할 수 있다. 엔진 클러치의 유압 안정화(Refilling)가 필요한 경우, 접합점 학습 전 유압 안정화 작업을 선 수행할 수 있다. 차량 정차 상태이고 변속기(150)의 기어단이 P단, D단, R단, 또는N단이고 브레이크 페달(브레이크 페달의 동작)이 On 상태 또는 off 상태이고 엔진 및 모터가 정지한 상태에서 엔진 클러치를 완전히 결합해서 유압 안정화가 실시될 수 있다. HEV 모드로 차량(100)이 주행 중이고 변속기의 기어단이 D단 또는 R단이고 가속 페달이 온(On) 상태에서 엔진 클러치를 락-업(Lock-up)시키는 것(또는 엔진클러치를 완전히 결합하는 것)에 의해 유압 안정화가 실시될 수 있다. 엔진 클러치가 락-업(Lock-up)인 상태에서는 엔진 속도와 모터 속도가 일치될 수 있다.
가속 페달의 온(On) 상태 또는 오프(off) 상태는 차량(100)에 포함된 가속 페달 센서(acceleration pedal sensor)(acceleration position sensor 또는 acceleration pedal position sensor, APS)에 의해 감지(또는 검출)될 수 있다. 가속 페달 센서는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 지속적으로 측정할 수 있다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%일 수 있다. 브레이크 페달의 온(On) 상태 또는 오프(off) 상태는 브레이크 페달 센서(Brake pedal Sensor 또는Brake pedal Position Sensor, BPS)에 의해 감지될 수 있다. 브레이크 페달 센서는 브레이크 페달의 위치값(브레이크 페달이 눌린 정도)을 지속적으로 측정할 수 있다. 브레이크 페달이 완전히 눌린 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 100%이고, 브레이크 페달이 눌리지 않은 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
엔진 클러치(125)은 엔진 클러치에 공급되는 유체(예, 오일(oil))의 압력(유압)에 의해 접합될 수 있다. 엔진 클러치(125)를 접합시키는 유체의 압력은 엔진 클러치의 접합 시작 압력인 접합점(kiss point)을 초과하는 압력일 수 있고, 제어기(105)에 의해 제어될 수 있다.
구동 모터(130)는 모터 제어기(MCU)로부터 출력되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키고, 타행 주행(coasting drive) 또는 회생제동(regenerative braking)에서 발전기로 동작되어 회생에너지를 배터리(140)에 공급할 수 있다. 모터(130)는 EV 모드 발진 상황에서 가속페달에 의해 결정되는 주행 요구토크를 담당하고, EV 모드 Coasting 주행 상황에서는 엔진 마찰토크(엔진의 마찰토크)에 해당하는 회생제동 토크(regeneration brake torque)를 담당할 수 있다.
배터리(140)는 다수개의 단위 셀(unit cell)로 이루어지며, 휠들(190)에 구동력을 제공하는 구동모터(130)에 전압을 제공하기 위한, 예를 들어, 직류 350(Volt) 내지 450V의 고전압이 저장될 수 있다.
변속기(150)는 자동 변속기(automatic transmission) 또는 듀얼 클러치 변속기(dual clutch transmission, DCT)와 같은 다단 변속기(multiple speed transmission), 혹은 무단 변속기(continuously variable transmission, CVT)로 구현될 수 있으며, 변속 제어기(TCU)의 제어에 따른 유압의 작동으로 결합요소 및 해방요소가 동작되어 임의의 변속단을 결합(선택)할 수 있다. 변속기(150)는 엔진(110) 및/또는 모터(130)의 구동력을 휠들(190)에 전달 또는 차단할 수 있다. 변속기(150)는 기어 박스(gear box)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법의 실시예를 설명하는 도면(timing chart)이다. 상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은 하이브리드 차량(100)이 정차 중 제1 모터(130)를 이용한 접합점 학습 방법일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 엔진 클러치(125)의 유압 라인에 대한 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 엔진(110)의 출력과 모터(130)의 출력을 전달하는 변속기(150)의 레버(lever)(또는 변속기 기어단)가 P단 또는 N단이고 차량(100)은 정차 상태이고 배터리(140)의 SOC(State Of Charge)는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터(130)는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진은 정지 상태인 조건을 포함할 수 있다. 상기 안정화 동작은 리필링 동작(refilling operation)으로도 언급될 수 있고, 엔진 클러치(125)의 유압 라인에 유체를 리필(refill, 충전)하는 동작을 의미할 수 있다. 상기 안정화 동작 진입 조건의 만족 여부는 제어기(105)에 의해 판단될 수 있다.
안정화 동작 진입 조건이 만족될 때, 제어기(105)는 엔진(110) 및 모터(130)의 정지를 확인(check)한 후 엔진(110)과 모터(130)를 연결 또는 분리하는 엔진 클러치(125)를 결합하고 상기 안정화 동작을 수행하도록 엔진 클러치를 제어할 수 있다. 제어기(105)는 안정화 동작 완료 후 엔진클러치가 해제(release)(또는 개방(open))되도록 제어할 수 있다.
상기 안정화 동작 후 수행되는 엔진 클러치(125)의 접합점을 결정(학습)하기 위한 접합점 진입 조건은 변속기 레버가 P단 또는 N단이고 차량(100)은 정차 상태이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진(110)은 정지 상태인 조건을 포함할 수 있다. 상기 접합점 진입 조건의 만족 여부는 제어기(105)에 의해 판단될 수 있다.
접합점 진입 조건이 만족될 때, 제어기(105)는 모터(130)가 일정 속도(특정 속도)(예, 100 RPM)를 가지도록 제어할 수 있다. 모터(130)의 속도가 안정화된 후, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 연결(슬립(slip) 결합)되도록 제어할 수 있다. 제어기(105)는 엔진 클러치가 연결될 때 발생하는 모터의 토크 변화(변동)가 기준값(예, 5(Nm)) 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 제어기(105)는 모터의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압(지점)을 엔진 클러치(125)의 접합점(Kiss point 위치)으로 결정할 수 있다. 제어기(105)는 학습 완료 후 엔진클러치를 해제시킬 수 있다.
상기 접합점 학습 방법은 엔진(110)이 정지되고, 모터가 극저속 속도로 제어되므로 소음 감소에 유리할 수 있다. 학습완료 후 모터 0속 제어(모터의 속도를 0으로 조절하는 제어)는 D 단 또는R 단 발진(start) 문제를 해결할 수 있고 모터 프리휠링(Free-wheeling) 시 코깅 토크(cogging torque)에 의한 소음 문제를 회피(방지)시킬 수 있다.
도 3에서, 클러치 오픈(Open) 상태는 엔진 클러치 양단 축이 서로 간섭을 받지 않으며, 클러치가 물리적으로 떨어져 있는 상태를 말하고, 슬립(Slip) 상태는 클러치가 마찰을 시작하며, 클러치 양단의 속도 차이가 일정 값 이상이 되는 상태를 말하며, 락업(Lock-up) 상태는 클러치 양단의 속도 차이가 없으며 입력축으로 인가된 토크가 출력축으로 100% 전달되는 상태를 말할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법의 다른 실시예를 설명하는 도면(timing chart)이다. 상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은 하이브리드 차량(100)이 EV 모드로 발진 중 제2 모터인 HSG(120)를 이용한 접합점 학습 방법일 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 엔진 클러치(125)의 유압 라인에 대한 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 변속기 레버가 D단(drive stage 또는 driving stage), R단(reverse stage, 후진단), 또는 N단이고 차량(100)은 정차 상태이고 배터리(140)의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 온(On) 상태이고 엔진(110)은 정지 상태인 조건을 포함할 수 있다. 상기 안정화 동작 진입 조건의 만족 여부는 제어기(105)에 의해 판단될 수 있다.
안정화 동작 진입 조건이 만족되고 하이브리드 차량(100)이 EV 모드로 동작하기 전에, 제어기(105)는 엔진(120) 및 제1 모터(130)의 정지를 확인한 후 엔진 클러치(125)를 결합하여 엔진 클러치(125)의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 엔진 클러치(125)를 제어할 수 있다. 제어기(105)는 안정화 동작 완료 후 엔진클러치가 해제(release)(또는 개방(open))되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 안정화 동작은 상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법에서 생략(제거)될 수 있다.
상기 안정화 동작 후 수행되는 엔진 클러치(125)의 접합점을 결정(학습)하기 위한 접합점 진입 조건은 변속기 레버가 D단 또는 R단이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 온(On) 상태이고 일정 범위 내(급가속이 아닌 가속 상태)이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진은 정지 상태이고 제1 모터(130)가 발진되도록 하는 것에 의해 하이브리드 차량(100)이 EV 모드로 동작(주행)하는 상태인 조건을 포함할 수 있다. 상기 접합점 진입 조건의 만족 여부는 제어기(105)에 의해 판단될 수 있다. 상기 D단에서, 변속기(150)에 포함된 클러치는 해제(release)(또는 개방(open))될 수 있다.
접합점 진입 조건이 만족될 때, 제어기(105)는 엔진(110)에 연결된 제2 모터(120)가 일정 속도(예, 엔진은 점화(Firing) 되지 않고 제2 모터(120)가 엔진을 1000 (RPM)으로 만드는 속도)를 가지도록 제어할 수 있다. 제2 모터(120)의 속도가 안정화된 후, 제어기(105)는 엔진(110)과 하이브리드 차량(100)을 EV 모드(electric vehicle mode)로 발진시킨 제1 모터(130)를 연결 또는 분리하는 엔진 클러치(125)가 연결(슬립(slip) 결합)되도록 제어할 수 있다. 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 연결될 때 발생하는 제2 모터(120)의 토크 변화가 기준값(예, 5/2.48(Nm)) 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 제어기(105)는 제2 모터(120)의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압(지점)을 엔진 클러치(125)의 접합점(Kiss point 위치)으로 결정할 수 있다. 제어기(105)는 학습 완료 후 엔진클러치를 해제시킬 수 있고, 제2 모터(120)에 대한 속도 제어를 해제(완료)할 수 있다.
상기 접합점 학습 방법은 DCT기어비를 고려할 때 D단 중 2단에서 접합점 학습에 유리한 방법일 수 있다. 상기 본 발명의 실시예는 엔진속도 < 모터속도 영역에서 접합점 학습을 수행할 수 있으므로 상대속도 방향에 따른 학습값 히스테리시스(Hysteresis) 문제를 회피(방지)할 수 있고, 차량 지정체 구간 또는 차량 정지 및 발진 반복 구간에서 접합점 학습을 수행할 수 있다. 엔진 기동 시 제2 모터(120)에 외란이 유입되어 학습 부정확이 발생할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법의 다른 실시예를 설명하는 도면(timing chart)이다. 상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은 하이브리드 차량(100)이 EV 모드로 Coasting 주행 중 제2 모터(120)를 이용한 접합점 학습 방법일 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 엔진 클러치(125)의 유압 라인에 대한 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 변속기 레버가 D단 또는 R단(reverse stage)이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off) 상태이고 엔진 클러치는 결합 상태이고 하이브리드 차량(100)은 HEV 모드로 주행하는 조건을 포함할 수 있다. 상기 안정화 동작 진입 조건의 만족 여부는 제어기(105)에 의해 판단될 수 있다.
안정화 동작 진입 조건이 만족되고 하이브리드 차량(100)이 EV 모드로 타력 주행하기 전에, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 결합된 상태에서 엔진 클러치의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 엔진 클러치(125)를 제어할 수 있다. 엔진 클러치(125)가 결합된 상태에서 엔진 속도와 모터 속도는 서로 동일할 수 있다. 제어기(105)는 안정화 동작 완료 후 엔진 클러치(125)의 결합을 유지시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 안정화 동작은 상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법에서 생략(제거)될 수 있다.
상기 안정화 동작 후 수행되는 엔진 클러치(125)의 접합점을 결정(학습)하기 위한 접합점 진입 조건은 변속기 레버가 D단 또는 R단이고 변속이 아닌 상태이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진은 정지 상태이고 엔진 클러치는 해제되어 차량(100)은 EV 모드로 타력(coasting) 주행하는 상태인 조건을 포함할 수 있다. 상기 접합점 진입 조건의 만족 여부는 제어기(105)에 의해 판단될 수 있다. 상기 D단에서, 변속기(150)에 포함된 클러치는 해제(release)(또는 개방(open))될 수 있다.
접합점 진입 조건이 만족될 때, 제어기(105)는 엔진(110)에 연결된 제2 모터(120)가 일정 속도(예, 엔진은 점화(Firing) 되지 않고 제2 모터(120)가 엔진을 1000 RPM으로 만드는 속도)를 가지도록 제어할 수 있다. 제2 모터(120)의 속도가 안정화된 후, 제어기(105)는 엔진 클러치가 연결(슬립(slip) 결합)되도록 제어할 수 있다. 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 연결될 때 발생하는 제2 모터(120)의 토크 변화가 기준값(예, 5/2.48(Nm)) 이상인 지 여부를 판단할 수 있다. 제어기(105)는 제2 모터(120)의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압(지점)을 엔진 클러치의 접합점(Kiss point 위치)으로 결정할 수 있다. 제어기(105)는 학습 완료 후 엔진클러치를 해제시킬 수 있고, 제2 모터(120)에 대한 속도 제어를 해제(완료)할 수 있다.
상기 본 발명의 실시예는 EV 모드 Coasting 주행 중 각 기어단별 변속구간이 아닌 차속에서 접합점 학습을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예는 엔진속도 < 모터속도 영역에서 학습을 수행할 수 있어 상대속도 방향에 따른 학습값 히스테리시스(Hysteresis) 문제를 회피(방지)시킬 수 있다. EV 모드 Coasting 주행 중 모터(130)는 프리휠링(Free-wheeling) 상태는 아니고 -(마이너스) 엔진의 마찰토크를 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예는 차량 중고속 주행 상태에서 접합점을 학습시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다.
상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습방법은 도 2에 도시된 엔진 클러치 접합점 학습장치를 포함하는 하이브리드 차량(100)에 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 리필 요청 판단 단계(S205)에서 제어기(105)는 엔진 클러치(125)의 유압 라인(line)에 대한 안정화 동작이 수행되도록 엔진 클러치(125)에 요청할 지 여부를 판단할 수 있다. 상기 안정화 동작은 리필링 동작(refilling operation)으로도 언급될 수 있고, 엔진 클러치(125)의 유압 라인에 유체를 리필(refill, 충전)하는 동작을 의미할 수 있다.
정지 상태 리필링 판단 단계(S210)에 따르면, 엔진 클러치(125)의 유압 라인(line)에 대한 안정화 동작이 수행되도록 요청될 때, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 차량(100)의 정지 상태에서 리필링이 가능한 지 여부를 판단할 수 있다. 리필링이 가능한 조건은 변속기 레버(lever)가 P단, D단, R단, 또는 N단이고 차량(100)은 정차 상태이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진은 정지 상태인 조건을 포함할 수 있다.
정지 상태 리필링 단계(S215)에 따르면, 정지 상태에서 리필링이 가능한 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 엔진(110) 및 모터(130)의 정지를 확인한 후 엔진 클러치(125)를 결합하고 리필링(Refilling)을 수행할 수 있고, 리필링 완료 후 엔진클러치(125)를 해제할 수 있다.
HEV 상태 리필링 판단 단계(S220)에 따르면, 정지 상태에서 리필링이 가능하지 않은 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 차량(100)의 HEV 상태(HEV 모드)에서 리필링이 가능한 지 여부를 판단할 수 있다. 리필링이 가능한 조건은 변속기 레버(lever)가 D단 또는 R단이고 배터리(140)의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off) 상태이고 엔진 클러치는 결합 상태이고 차량(100)은 HEV 모드로 주행하는 조건을 포함할 수 있다.
HEV 상태 리필링 단계(S225)에 따르면, HEV 상태에서 리필링이 가능한 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 엔진 클러치가 결합 상태인 지 여부를 확인한 후 리필링(Refilling)을 수행하고 리필링 완료 후 엔진 클러치(125)의 결합은 유지되도록 제어할 수 있다. 엔진 클러치의 결합 상태에서 엔진 속도와 모터 속도가 동일할 수 있다.
엔진 클러치 접합점 학습 요청 판단 단계(S230)에 따르면, 엔진 클러치(125)의 유압 라인(line)에 대한 안정화 동작이 수행되도록 요청되지 않을 때 또는 S215 및 S215 단계 후, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)에 접합점 학습을 요청할 지 여부를 판단할 수 있다.
정차 학습 조건 판단 단계(S231)에 따르면, 접합점 학습이 요청될 때, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 정차 학습이 가능한 지 여부를 판단할 수 있다. 정차 학습이 가능한 조건은 변속기 레버가 P단 또는 N단이고 차량(100)은 정차 상태이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진(110)은 정지 상태인 조건을 포함할 수 있다.
정차 학습 단계(S232 및 S255)에 따르면, 정차 학습이 가능한 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 모터(130)가 일정 속도(예, 100 RPM)를 가지도록 속도 제어하고 모터(130)의 속도가 안정화된 후 엔진 클러치(125)를 결합하면서 모터의 토크 변동이 일정 값(예, 5(Nm)) 이상인 지점을 Kiss point 위치로 결정(또는 업데이트(update))하고 학습 완료 후 엔진클러치를 해제할 수 있다.
EV발진 학습 조건 판단 단계(S235)에 따르면, 정차 학습이 가능하지 않은 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 EV모드 발진 학습이 가능한 지 여부를 판단할 수 있다. EV발진 학습이 가능한 조건은 변속기 레버가 D단 또는 R단이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 온(On) 상태이고 일정 범위 내 (예를 들어, 급가속이 아닌 가속 상태)이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진은 정지 상태이고 차량(100)은 EV 모드로 발진하는 상태인 조건을 포함할 수 있다.
EV발진 학습 단계(S240 및 S255)에 따르면, EV모드 발진 학습이 가능한 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 제2 모터인 HSG(120)를 일정 속도(예, 엔진은 점화(Firing) 되지 않고 HSG(120)가 엔진을 1000RPM으로 만드는 속도)로 속도제어하고 HSG 속도 안정화 후 엔진클러치를 결합하면서 HSG 토크 변동이 일정 값(예, 5/2.48(Nm)) 이상인 지점을 Kiss point 위치로 결정(또는 업데이트(update))하고 학습 완료 후 엔진클러치를 해제할 수 있고, HSG 속도 제어를 해제(완료)할 수 있다.
EV coasting 학습 조건 판단 단계(S245)에 따르면, EV모드 발진 학습이 가능하지 않은 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 엔진 클러치(125)가 EV 모드 coasting 주행 학습이 가능한 지 여부를 판단할 수 있다. EV 모드 coasting 주행 학습이 가능한 조건은 변속기 레버가 D단 또는 R단이고 변속이 아닌 상태이고 배터리의 SOC는 정상 범위 내이고 배터리 및 모터는 제한 상태가 아니고 가속 페달은 오프(Off) 상태이고 브레이크 페달은 오프(Off)상태이고 엔진은 정지 상태이고 엔진 클러치(125)는 해제되어 차량(100)은 EV 모드로 타력(coasting) 주행하는 상태인 조건을 포함할 수 있다.
EV coasting 학습 단계(S250 및 S255)에 따르면, EV 모드 coasting 주행 학습이 가능한 것으로 판단될 때, 제어기(105)는 제2 모터인 HSG를 일정 속도(예, 엔진은 점화(Firing) 되지 않고 HSG(120)가 엔진의 속도를 1000RPM으로 만드는 속도)로 속도제어하고 HSG 속도 안정화 후 엔진클러치를 결합하면서 HSG 토크 변동이 일정 값(예, 5/2.48(Nm)) 이상인 지점을 Kiss point 위치로 결정하고 학습 완료 후 엔진클러치를 해제할 수 있고, HSG 속도 제어를 해제(완료)할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 “~부(unit)” 또는 블록 또는 모듈은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(fieldprogrammable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부' 등은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
105: 제어기
110: 엔진
120: 제2 모터
125: 엔진 클러치
130: 제1 모터
150: 변속기

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법에 있어서,
    제어기가 엔진에 연결된 제2 모터가 일정 속도를 가지도록 제어하는 단계;
    상기 엔진에 연결된 제2 모터의 속도가 안정화된 후, 상기 제어기가 상기 엔진과 하이브리드 차량을 EV 모드(electric vehicle mode)로 발진시킨 제1 모터인 구동 모터를 연결 또는 분리하는 엔진 클러치가 연결되도록 제어하는 단계;
    상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 연결될 때 발생하는 상기 엔진에 연결된 제2 모터의 토크 변화가 기준값 이상인 지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제어기가 상기 엔진에 연결된 제2 모터의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압을 상기 엔진 클러치의 접합점으로 결정하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은,
    상기 하이브리드 차량이 EV 모드(electric vehicle mode)로 동작하기 전에, 상기 제어기가 상기 엔진 및 상기 제1 모터의 정지를 확인한 후 상기 엔진 클러치를 결합하여 상기 엔진 클러치의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 상기 엔진 클러치를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단, R단, 또는 N단이고 상기 하이브리드 차량은 정차 상태인 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 엔진 클러치의 접합점을 결정하기 위한 접합점 진입 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단 또는 R단인 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
  8. 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법에 있어서,
    제어기가 엔진에 연결된 제2 모터가 일정 속도를 가지도록 제어하는 단계;
    상기 엔진에 연결된 제2 모터의 속도가 안정화된 후, 상기 제어기가 상기 엔진과 제1 모터인 구동 모터를 연결 또는 분리하고 하이브리드 차량이 EV 모드(electric vehicle mode)로 타력 주행(coasting drive)하도록 해제되는 엔진 클러치가 연결되도록 제어하는 단계;
    상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 연결될 때 발생하는 상기 엔진에 연결된 제2 모터의 토크 변화가 기준값 이상인 지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제어기가 상기 엔진에 연결된 제2 모터의 토크 변화가 상기 기준값일 때의 유압을 상기 엔진 클러치의 접합점으로 결정하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법은,
    상기 하이브리드 차량이 EV 모드로 타력 주행하기 전에, 상기 제어기가 상기 엔진 클러치가 결합된 상태에서 상기 엔진 클러치의 유압 라인에 대한 안정화 동작을 수행하도록 상기 엔진 클러치를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안정화 동작에 진입하기 위한 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단 또는 R단이고 상기 하이브리드 차량은 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode)로 주행하는 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 엔진 클러치의 접합점을 결정하기 위한 접합점 진입 조건은 상기 엔진의 출력과 상기 모터의 출력을 전달하는 변속기가 D단 또는 R단인 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 클러치 접합점 학습 방법.
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