KR101856415B1 - 하이브리드 차량용 변속 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 보조제동장치의 제동토크를 이용하여 변속과정에서 발생하는 불균일한 변속감을 개선하는 기술에 관한 것으로, AMT 변속기가 탑재된 차량의 다운시프트 변속시 리타더를 이용하여 차량에 제동토크를 제공함으로써, 차량의 변속 전 감속도를 균일하게 유지하게 되고, 이에 변속과정에서 발생하는 불균일한 변속감을 해소하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

하이브리드 차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLES}
본 발명은 보조제동장치의 제동토크를 이용하여 변속과정에서 발생하는 불균일한 변속감을 개선하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.
자동화 수동변속기는 차량의 운전중 액추에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어져서 자동변속기와 유사한 운전 편의성을 제공하고, 자동변속기보다 우수한 동력 전달 효율로 차량의 연비향상에 기여할 수 있다.
이 같은, 자동화 수동변속기는 기존의 수동 변속기에 유공압 액추에이터를 이용하여, 기어 컨트롤에 의한 변속과정을 운전자가 아닌 TCU(Transmission Control Unit)를 통해 자동으로 변속하게 하는 장치이다.
다만, 자동화 수동변속기 중에서 AMT의 경우는, 기존의 수동변속기와 동일한 변속매커니즘을 갖고 있기 때문에, 비록 자동으로 변속이 이루어지기는 하지만, 변속 과정에서 운전자는 순간적으로 동력이 단절되는 듯한 느낌을 받게 되는 문제가 있다.
특히, 엔진과 모터의 동력을 함께 구동원으로 사용하는 하이브리드 차량의 경우는, 차량이 감속 주행할 때에 연비 개선을 위해 모터를 이용하여 회생제동을 실시하게 된다.
하지만, 이 같은 회생제동 상황에서 하위단으로 변속을 실시하는 경우, 변속기입력축의 토크를 감소시키기 위해 회생제동을 해제하게 되는데, 회생제동이 해제되는 순간 차량의 감속도가 급격하게 감소되면서, 운전자는 마치 차량이 가속되는 느낌을 받게 되고, 이에 운전자에게 불안감을 유발하는 문제가 발생이 된다.
또한, 차량의 변속과정에서 회생제동을 해제하게 되는바, 이때에는 회생제동을 이용한 에너지회수 작용이 불가하여, 변속감 문제와는 별개로 연비 향상에 기여하지 못하는 단점도 있다.
즉, 차량의 변속과정에서 변속감을 향상시키기 위해서는 변속시 발생하는 차량의 가속도 변화를 운전자가 최소한 덜 느끼도록 하는 것이 매우 중요한 요소로서, 이에 대한 대책이 요구되고 있다.
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 10-1558811 B
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 보조제동장치의 제동토크를 이용하여 변속과정에서 발생하는 불균일한 변속감을 개선하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제어부가 차량의 회생제동 과정에서 차량의 감속도를 연산하는 감속도 연산단계; AMT 변속기의 다운시프트 변속에 따른 회생제동 해제시, 제어부가 변속 전 차량의 감속도를 유지하기 위한 요구감속토크를 연산하는 요구감속토크 연산단계; 및 제어부가 상기 다운시프트 변속과정에서 보조제동장치를 이용하여 상기 요구감속토크가 일정하게 유지되도록 제어하는 요구감속토크 유지단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 요구감속토크 유지단계에서, 상기 요구감속토크와, 모터의 회생제동에 따른 회생제동토크의 관계로서 보조제동장치에서 제공하는 보조제동토크가 결정될 수 있다.
상기 요구감속토크 유지단계에서는, 상기 회생제동토크가 감소하는 만큼 보조제동토크를 증가시켜 상기 요구감속토크가 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
상기 보조제동장치는, 회생제동이 가능한 리타더일 수 있다.
상기 요구감속토크 유지단계에서는, 상기 리타더를 이용하여 회생제동을 실시하도록 제어할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 다운시프트 변속시 리타더를 이용하여 제동토크를 제공함으로써, 차량의 변속 전 감속도를 균일하게 유지하게 되고, 이에 변속과정에서 발생하는 불균일한 변속감을 해소하여 차량의 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 변속 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 감속도의 변화가 없는 차속의 거동을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 하이브리드 차량용 변속 제어방법은, 감속도 연산단계와, 요구감속토크 연산단계 및 요구감속토크 유지단계를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 감속도 연산단계에서는, 제어부(5)가 차량의 회생제동 과정에서 차량의 감속도를 연산할 수 있다.
예컨대, 차량이 감속 주행하는 과정에서, 모터(1)에 의해 회생제동을 실시할 수 있는데, 이때에 차량의 감속도를 연산하게 된다.
상기 차량의 감속도는 하기의 수식에 의해 연산할 수 있다.
감속도 = (A[m/s]-B[m/s])/s
A : 1s 전 차속
B : 현재 차속
요구감속토크 연산단계에서는, 회생제동 과정에서 AMT변속기의 다운시프트 변속에 따른 회생제동 해제시, 제어부(5)가 변속 전 차량의 감속도를 유지하기 위한 요구감속토크를 연산할 수 있다.
즉, 다운시프트 변속을 위해 회생제동이 해제되면, 모터(1)의 회생제동토크가 순간적으로 감소되면서 차량의 감속도가 줄어들게 된다.
이에, 현재 차량의 감속도가 다운시프트 변속 전의 감속도를 그대로 유지할 수 있도록 상기 변속 전 감속도의 구현이 가능한 요구감속토크를 연산하게 된다.
상기 요구감속토크는 하기의 수식에 의해 연산할 수 있다.
요구감속토크= (차량 하중 * 차량의 감속도) / 타이어동반경
특히, 요구감속토크 유지단계에서는, 제어부(5)가 상기 다운시프트 변속과정에서 보조제동장치를 이용하여 상기 요구감속토크가 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
즉, 보조제동장치에 의해 변속기출력축에 제동토크를 제공하여 요구감속토크를 일정하게 유지할 수 있고, 이에 변속 전 차량의 감속도를 그대로 유지할 수 있게 된다.
따라서, 차량의 변속과정에서 발생하는 불균일한 감속도 문제를 개선함으로써, 차량이 순간적으로 가속되는 듯한 현상을 방지하고, 이에 차량의 상품성을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명의 상기 요구감속토크 유지단계에서는, 상기 요구감속토크와, 모터(1)의 회생제동에 따른 회생제동토크의 관계로서 보조제동장치에서 제공하는 보조제동토크가 결정될 수 있다.
변속기출력축을 기준으로 회생제동력 변화에 따른 보조제동토크는 아래의 수식에 의해 연산할 수 있다.
회생제동력 변화에 따른 보조제동토크 = (요구감속도/종감속비) - (모터토크*변속비)
조금 더 구체적으로, 상기 요구감속토크 유지단계에서는, 상기 회생제동토크가 감소하는 만큼 보조제동토크를 증가시켜 상기 요구감속토크가 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
즉, 다운시프트 변속시 회생제동토크가 감소하면, 보조제동토크를 증가시켜 감속도를 균일하게 유지하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 보조제동장치는, 회생제동이 가능한 리타더(3)일 수 있는 것으로, 상기 리타더(3)는 변속기출력축에 설치될 수 있다.
이에, 상기 요구감속토크 유지단계에서는, 상기 리타더(3)를 이용하여 회생제동을 실시하도록 제어할 수 있다.
부연하면, 본 발명의 하이브리드 AMT시스템은 상용 차량에 적용 가능할 수 있는 것으로, 상용 차량은 중량이 매우 크기 때문에 안전을 위하여 보조제동장치가 필요하며, 보조제동장치로서 리타더(3)가 장착될 수 있다.
특히, 본 발명의 리타더(3)는 유도전류를 이용한 전자식 리타더로서, 유압식 리타더에 비해 응답성이 매우 빠르면 정확한 토크제어가 가능하다.
그리고, 저전압으로 동작하고, 회생발전 기능이 있어 DC/DC 컨버터를 거쳐서 고전압 배터리의 충전도 가능할 수 있다.
즉, 본 발명은 변속과정에서 모터(1)의 회생제동토크가 감소하면 리타더 토크가 증가하여 요구감속토크를 유지하게 되고, 이에 감속도 유지 효과뿐 아니라, 리타더(3)에 의한 회생제동이 증가하여 연비향상에도 기여할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 모터 3 : 리타더
5 : 제어부

Claims (5)

  1. 제어부가 차량의 회생제동 과정에서 차량의 감속도를 연산하는 감속도 연산단계;
    AMT 변속기의 다운시프트 변속에 따른 회생제동 해제시, 제어부가 변속 전 차량의 감속도를 유지하기 위한 요구감속토크를 연산하는 요구감속토크 연산단계; 및
    제어부가 상기 다운시프트 변속과정에서 보조제동장치를 이용하여 상기 요구감속토크가 일정하게 유지되도록 제어하는 요구감속토크 유지단계;를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 요구감속토크 유지단계에서,
    상기 요구감속토크와, 모터의 회생제동에 따른 회생제동토크의 관계로서 보조제동장치에서 제공하는 보조제동토크가 결정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 요구감속토크 유지단계에서는,
    상기 회생제동토크가 감소하는 만큼 보조제동토크를 증가시켜 상기 요구감속토크가 일정하게 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조제동장치는, 회생제동이 가능한 리타더인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 요구감속토크 유지단계에서는,
    상기 리타더를 이용하여 회생제동을 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
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