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KR102644617B1 - 엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법 - Google Patents

엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법 Download PDF

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KR102644617B1
KR102644617B1 KR1020190060898A KR20190060898A KR102644617B1 KR 102644617 B1 KR102644617 B1 KR 102644617B1 KR 1020190060898 A KR1020190060898 A KR 1020190060898A KR 20190060898 A KR20190060898 A KR 20190060898A KR 102644617 B1 KR102644617 B1 KR 102644617B1
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KR
South Korea
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torque
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reference value
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이경택
권기영
신동준
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법은 현재 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값 설정하는 단계, 제어부가 배터리의 상태정보에 따라 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계, 제 1엔진 토크 변동량이 산출되면, 제어부가 측정된 엔진 에러량에 따라 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계 및 제어부가 상기 산출된 제 1엔진 토크 변동량과 제 2엔진 토크 변동량을 고려하여 부분부하 토크 제한값을 보상하는 단계를 포함한다.

Description

엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법{Apparatus for Controlling Part Load Mode Engine Torque and Method thereof}
본 발명은 엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법에 관한 것으로, 더 바람직하게, 엔진의 부분부하 구동모드에서 배터리 상태정보 및 엔진 에러량을 기반으로 기 설정되어 있는 엔진 부분부하 토크 제한값의 보상을 수행하여 부분부하 엔진 구동환경에 따라 배터리의 방전을 방지하고, 차량의 연비 향상을 제공하기 위한 엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법에 관한 것이다
하이브리드 차량은 엔진과 구동모터를 동력원으로 하며, 모터는 구동력 필요 시 방전(assist)을 통해 엔진 출력을 보조 하는 역할을 하고, 구동력이 적은 경우 충전(charging)의 역할을 수행하게 된다.
하이브리드 차량의 구동 시 부하의 정도에 따라 부분부하(PartLoad) 또는 전부하(FullLoad) 모드로 구분된다. 엔진 제어 특성상 부분부하 시 최대 출력가능한 토크(엔진 부분부하 최대 출력 토크)가 있고, 그 이상의 요구 토크가 필요하면 엔진은 연료 증량을 통해서 공연비를 리치(rich)하게 하게 제어하고 최대 출력모드인 전부하 모드로 돌입하게 된다.
전부하 모드에선 엔진의 최대 성능을 구현하는 것이 목적으로 엔진 효율은 급격히 저하되고, 연료 소모량도 가파르게 증가한다.
이처럼, 하이브리드 차량은 부분부하 영역에서는 엔진 람다가 1을 만족하여 엔진의 완전연소가 가능하도록 주행되고, 전부하 영역에서는 람다가 0.8 내지 0.9를 유지하여 화염속도가 높아 엔진출력을 가장 높게 출력되는 영역이다.
종래 기술로서, 제어부는 엔진노킹이 발생하거나, 흡기온이 높고, 대기압 조건이 낮아지면 엔진의 부분부하 영역의 토크 제한값을 추가적으로 낮게 설정하는 로직을 제공하였다.
다만, 배터리의 상태정보 및 엔진의 에러량을 고려할 경우, 부분부하 영역의 토크 제한값은 실제 높은 제한값을 설정할 수 있었음에도, 설정된 부분부하 토크 제한값을 보상하지 않아 전부하 영역이 증대되는 문제점이 존재하였다.
더욱이, 배터리 상태정보를 고려하지 않고 엔진의 부분부하 영역의 토크 제한값을 설정함에 따라 배터리가 과방전되는 문제점이 존재하였다.
특허문헌1: 제10-2011-0131204호 (2011.12.08)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 배터리 상태 정보와 엔진 에러량 정보를 기반으로 엔진의 부분부하 토크 제한값을 보상하는 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 부분부하 엔진 구동시제한값이 설정됨에 있어서, 배터리의 상태정보를 고려하여 토크제한값을 변경하여 배터리 방전을 방지하는 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 엔진의 부분부하 주행에 있어서 엔진 에러량에 따라 토크제한값을 변경하여 전부하 영역이 증대되어 연비가 악화되는 것을 최소화하기 위한 제어장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 엔진 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 엔진 부분부하 토크 제어 방법에서, 제어부는 현재 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값 설정하는 단계; 제어부가 배터리의 상태정보에 따라 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계; 제 1엔진 토크 변동량이 산출되면, 제어부가 측정된 엔진 에러량에 따라 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계; 및 제어부가 상기 산출된 제 1엔진 토크 변동량과 제 2엔진 토크 변동량을 고려하여 부분부하 토크 제한값을 보상하는 단계;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법을 제공한다.
또한, 제어부가 배터리 상태정보에 따라 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계에서, 배터리의 SOC값이 제 1기준값 미만인지 판단하는 단계; 배터리의 SOC값이 제 1기준값 미만인 경우, 제어부는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 초과인지 판단하는 단계; 및 상기 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 초과인 경우, 상기 배터리 상태정보에 대응하여 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법을 제공한다.
또한, 상기 제어부가 배터리의 SOC값이 제 1기준값 이상 또는 제어부는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 이하인 경우, 현재 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값을 설정하는 단계;를 더 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법을 제공한다.
또한, 제어부가 측정된 엔진 에러량에 따라 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계에서, 제어부는 단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 제어부는 단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값을 초과하는 경우, 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 및 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값을 초과하는 경우, 제어부는 상기 엔진 에러량에 대응하여 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법을 제공한다.
또한, 단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값 이하 또는 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값 이하인 경우, 상기 제 1엔진토크 제한치를 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성되는 단계;를 더 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법을 제공한다.
또한, 상기 주행환경은 엔진 노킹, 흡기온, 대기압조건 및 오일온도 중 적어도 하나 이상의 인자를 고려하여 상기 엔진의 부분부하 토크 제한값을 설정하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법을 제공한다.
또한, 배터리의 상태정보는 배터리의 SOC, 배터리의 전류값 누적량 및 단위거리당 구동에너지 중 적어도 하나 이상을 통해 측정되는 정보를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 엔진 부분부하 토크 제어장치에서, 하이브리드 차량 엔진의 부분부하 제어장치에 있어서, 차량의 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값을 산출하는 요구 토크 산출부; 배터리의 상태정보를 기반으로 제 1엔진 토크 변동량을 산출하고, 엔진 에러량을 기반으로 제 2엔진 토크 변동량을 산출하여 상기 엔진의 부분부하 토크 제한값을 보상하는 토크 보상부;를 포함하고, 상기 산출된 토크 변동량에 따라 보상된 부분부하 토크 제한값을 엔진 구동 토크 제한값으로 설정하여 차량의 엔진을 구동하는 엔진 제어부;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 토크 보상부는 배터리의 SOC값이 제 1기준값 미만이고 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값을 초과하는 경우 제 1엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성되는 엔진 부분부하 토크 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 엔진 에러량은, 람다 에러량 또는 EGR 에러량 중 적어도 하나 이상을 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 토크 보상부는 람다 에러량이 제 3기준값을 초과하고 EGR 에러량이 제 4기준값을 초과하는 경우 제 2엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성되는 엔진 부분부하 토크 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 토크 보상부는 람다 에러량이 제 3기준값을 이하 또는 EGR 에러량이 제 4기준값 이하인 경우 제 1엔진 토크 변동량을 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성되는 엔진 부분부하 토크 제어장치를 제공한다.
또한, 배터리의 상태정보는 배터리의 SOC, 배터리의 전류값 누적량, 단위거리당 구동에너지 중 적어도 하나 이상을 통해 측정되는 정보를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 차량의 주행환경은, 엔진 노킹, 흡기온, 대기압조건 및 오일온도 중 적어도 하나 이상의 인자를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치를 제공한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 배터리의 상태정보를 기반으로 엔진 부분부하 토크 제한값을 보상하는바, 배터리 방전을 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 엔진 에러량에 따른 보상량을 고려하는바, 부분부하 주행에 따라 발생하는 연비 악화영역에 대응한 보상을 수행하여 차량의 주행 연비 개선의 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 엔진 부분부하 토크 제어장치의 블록도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 엔진 부분부하 토크 제어장치의 제어부 구성을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 제 1엔진 토크 변동량 설정을 수행한 그래프를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 제 2엔진 토크 변동량 설정을 수행한 그래프를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 람다 에러량의 누적값을 주행거리에 따라 그래프로 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, EGR 에러량의 누적값을 주행거리에 따라 그래프로 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예로서, 보상 전후의 엔진 부분부하 제한값에 따른 비교 그래프를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 엔진 부분부하 토크 제어 방법의 흐름도를 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제 1, 제 2등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 기준값은 제어부에 미리 설정되어 있는 값으로서, 적용 환경 및 조건에 따라 변경될 수 있는 값이다.
또한, 본 발명의 하이브리드 제어부(114), 요구 토크 산출부(111) 및 토크 보상부(112)는 제어부의 하위 구성으로서, 제어부와 혼용하여 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 엔진 에러량은 엔진 (310)의 이상적인 엔진 추종 그래프와의 차이를 의미하는 것으로, 이하 사용되는 엔진 에러는 측정을 수행하는 각각의 시점 또는 단위거리에서 람다 목표값과 람다 실제값의 차이 및 EGR 목표값과 EGR 실제값의 차이의 절대값을 의미한다.
본 발명은 하이브리드 차량(100)의 주행환경에 있어서, 엔진 (310)의 부분부하 구동영역에서 설정되는 엔진 (310) 부분부하 토크 제한값의 보상과 관련된 기술로서, 더 바람직하게, 도 1에 도시된 바와 같이, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식의 파워 트레인(power train)을 포함하는 하이브리드 차량(100)의 엔진 (310) 부분부하 토크 제어장치 및 제어 방법이다. 도시된 바와 같이, 하이브리드 차량(100)은 엔진(310)과 모터(330)로 구성되는 동력원 사이에 엔진 클러치(325)가 존재하여 엔진 클러치(325)의 접합(engagement)(결합) 여부에 따라 모터(330)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode) 혹은 엔진(310)의 회전력을 주동력으로 하면서 모터(330)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode)의 운행(주행)을 제공할수 있다. 부연하여 설명하면, 모터(330)는 변속기(350)와 직결되어 있는 구조를 가지는 하이브리드 차량(100)에서, 하이브리드 시동 발전기(HSG)(320)의 기동을 통해 엔진RPM(revolutions per minute)이 끌어 올려지고, 엔진(310)의 동력 전달 및 차단은 클러치(325)의 접합(결합) 및 분리를 통해 수행되며, 변속기(350)를 포함할 수 있는 동력전달계를 통해 휠들(wheels)(390)에 구동력이 발생되고, 엔진(310)의 토크전달 요구 시 클러치(325)의 접합을 통해 엔진 토크가 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 엔진 (310)의 부분부하 구동환경에서 주행환경을 고려하여 설정되는 엔진 (310)의 부분부하 토크 제한값을 산출하고, 산출된 상기 엔진 (310)의 부분부하 토크 제한값을 배터리(340)의 상태정보 및 엔진 에러량에 따라 보상을 수행하는 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
도 2에서는 본 발명의 일 실시예로서, 엔진 부분부하 토크 제어장치의 제어부(110)의 구성을 도시하고 있는바, 제어부(110)는 하이브리드 제어부(hybrid control unit, HCU)(114), 모터 제어부(motor control unit, MCU(미도시)), 엔진 제어부(engine control unit, ECU)(113), 및 변속 제어부(transmission control unit, TCU(미도시))를 포함할 수 있다.
하이브리드 제어부(114)는 차량(100)의 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값을 산출하는 요구 토크 산출부(111), 배터리(340) 상태정보를 기반으로 제 1엔진 토크 변동량을 산출하고 및 엔진 에러량을 기반으로 제 2엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성되는 토크 보상부(112)를 포함한다.
또한, 토크 보상부(112)는 이렇게 산출된 제 1엔진 토크 변동량 및 제 2엔진 토크 변동량을 요구 토크 산출부(111)에서 산출된 엔진 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성된다. 더욱이, 엔진 제어부(113)는 차량(100)이 엔진 부분부하 영역으로 주행 시 토크 보상부(112)로부터 산출된 토크 변동량을 통해 보상된 부분부하 토크 제한값을 기준으로 엔진 (310)의 구동을 수행한다.
더 바람직하게, 토크 보상부(112)는 제 1엔진 토크 변동량을 선행하여 산출하고, 이후 제 2엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성되는바, 산출된 제 1엔진 토크 변동량 및 제 2엔진 토크 변동량을 대상으로 엔진 부분부하 토크 제한값을 보상하도록 구성된다.
토크 보상부(112)에서 산출되는 제 1엔진 토크 변동량 및 제 2엔진 토크 변동량은 배터리(340) 상태정보 및 엔진 에러량 데이터를 기반으로 맵 형태로 산출될 수 있으며, 산출된 맵 데이터값을 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 토크 보상부(112)는 배터리(340)의 SOC, 배터리(340)의 전류값 누적량, 단위거리당 구동에너지 중 적어도 하나 이상을 통해 측정되는 정보를 기반으로 배터리(340)의 상태정보를 수신하여 제 1엔진 토크 변동량을 산출할 수 있으며, 엔진 (310)의 람다 측정값, EGR 구동값을 수신하여 제 2엔진 토크 변동량을 산출할 수 있도록 구성된다.
더 바람직하게, 토크 보상부(112)는 단위거리당 구동에너지를 측정함에 있어서, 단위거리에 따라 구동 요구파워를 적분하여 주행거리로 나누어 산출될 수 있다.
더욱이, 요구 토크 산출부(111)는 엔진 노킹 센서(미도시), 대기압 센서(미도시), 오일온도 센서(미도시), 흡기온 센서(미도시) 등을 통해 엔진 노킹, 흡기온, 대기압조건 및 오일온도 중 적어도 하나 이상의 측정값을 수신하여 차량(100)의 주행환경에 따른 엔진의 부분부하 토크 제한값을 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 토크 보상부(112)에 의해 제 1엔진 토크 변동량을 산출하고 요구 토크 산출부(111)에서 산출된 엔진 부분부하 토크 제한값을 보상하여 출력된 토크 제한값을 도시하고 있다.
차량(100)의 주행환경에 따라 요구 토크 산출부(111)는 엔진의 부분부하 토크 제한값을 설정할 수 있도록 구성되며, 상기 설정된 부분부하 토크 제한값 내 범위에서 엔진의 부분부하 주행을 수행한다.
더욱이, 도시된 바와 같이, 상기 주행환경에 따라 설정된 부분부하 토크 제한값은 배터리(340)의 상태정보를 기반으로 토크 보상부(112)를 통해 산출되는 제 1엔진 토크 변동량에 의해 부분부하 토크 제한값은 보상된다.
더 바람직하게, 토크 보상부(112)는 배터리(340)에 위치하는 다수의 센서(미도시)를 기반으로 배터리(340)의 SOC, 배터리(340)의 전류값 누적량, 단위거리당 구동에너지 등 배터리(340) 상태정보를 수신하고, 수신된 상태정보를 기반으로 최초 주행환경에 따라 설정된 부분부하 토크 제한값을 보상하도록 구성된다.
제어부(110)는 배터리(340) 상태정보로서, 본 발명은 배터리(340) SOC값이 제어부(110)에 기 설정되어 있는 제 1기준값 미만인지 판단하고, 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 미만인 경우, 제어기는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값을 초과하는지 판단하고, 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 미만이고, 제어기는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값을 초과인 경우 제 1엔진 토크 변동량을 산출한다.
이와 반대로, 상기 제어부(110)는 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 이상 또는 제어기는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 이하인 경우, 현재 주행환경에 따라 엔진 (310)의 구동이 가능한 부분부하 토크 제한값을 설정하도록 구성되는바, 보상을 수행할 제 1엔진 토크 변동량을 산출하지 않고, 최초 주행환경에 따라 설정된 부분부하 토크 제한값에 따라 운행을 수행한다.
더 바람직하게, 제어부(110)는 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 이상인 경우, 보상을 수행할 제 1엔진 토크 변동량을 산출하지 않고, 최초 주행환경에 따라 설정된 부분부하 토크 제한값에 따라 운행을 수행하고, 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 미만인 경우 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 초과인지 판단하는 과정을 수행한다.
제 1엔진 토크 변동량은 배터리(340)의 과방전을 방지하기 위한 보상량을 산출하는 것으로, 배터리(340) 상태정보를 기반으로 배터리(340)의 과방전 위험이 존재하는 경우 엔진 부분부하 토크 제한값을 상승시켜 배터리(340)의 방전량을 줄이도록 구성된다.
정리하면, 제 1엔진 토크 변동량은 주행환경에 따라 설정되는 부분부하 토크 제한값이 상승하도록 보상되는바, 배터리(340)의 SOC의 방전을 방지할 수 있다. 더욱이, 배터리(340)의 SOC값이 미리 설정된 제 1기준값 이상에서 엔진 부분부하 토크 제한값을 상향시키는 제 1엔진 토크 변동량을 산출하지 않도록 구성되는바, 엔진의 최적운행선(optimum operation line: OOL)의 엔진 운행 토크 영역보다 높은 토크 제한치가 설정될 수 있어 엔진 (310)의 효율이 하락하기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 토크 보상부(112)에 의해 제 2엔진 토크 변동량을 산출하여 엔진 부분부하 토크 제한값이 보상된 그래프를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 토크 보상부(112)에서 산출되는 제 2엔진 토크 변동량은 엔진 에러량의 측정값을 기반으로 제 1엔진 토크 변동량이 보상된 엔진 부분부하 토크 제한값 보다 낮은 엔진 부분부하 토크 제한값을 갖도록 설정된다.
즉, 위에 도시된 도 3과 도 4에서는 주행환경에 따라 설정되는 엔진의 부분부하 토크 제한값을 보상하도록 구성되는 배터리(340) 상태정보를 기반으로 하는 제 1엔진 토크 변동량을 통해 상기 엔진의 부분부하 토크 제한값을 상승하도록 제어되고, 엔진 에러량을 기반으로 산출되는 제 2엔진 토크 변동량을 통해서 상승한 엔진의 부분부하 토크 제한값이 하강하도록 제어된다.
제 2엔진 토크 변동량은 제 1엔진 토크 변동량에 의해 상승하는 엔진의 부분부하 토크 제한값에 의거 람다 목표값의 추종성과 EGR 목표값의 추종성이 악화되어 주행상 연비의 악화 요인이 발생을 방지하기 위함이다.
더 바람직하게, 본 발명의 토크 보상부(112)는 단위거리당 람다 추종성이 나빠지거나(단위거리당 람다 에러량이 증가) 또는 엔진 (310) 에 유입되는 공기량 증가에 따라 EGR량이 변동되고 이때 EGR 구동성(단위거리당 EGR 에러량 증가)이 악화되는 경우, 제 2엔진 토크 변동량을 통해 엔진 부분부하 토크 제한값이 하향 보상되도록 제어한다.
도 5 내지 6은 본 발명의 일 실시예로서, 토크 보상부(112)에서 엔진 에러량을 판단하는 과정을 주행거리에 따라 그래프로 도시하고 있다.
도 5은 이상적인 람다값을 갖는 부분부하 구동 엔진 (310)의 추종 람다 목표값과 실제 주행에 의해 발생하는 람다 실제값을 비교하여 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 설정된 람다 목표값을 개시하고 있으며, 바람직하게, 부분부하 엔진 (310) 구동 RPM에 따라 람다가 1인 목표값을 가질 수 있다.
본 발명의 제어부(110)는 람다 에러량을 판단함에 있어서, 단위거리당 람다 에러량을 산출하여 미리 설정된 제 3기준값과 비교하도록 구성되는바, 단위거리당 람다 목표값과 람다 실제값의 차이의 절대값의 적분값을 주행거리로 나누어 산출할 수 있다.
따라서, A구간으로 표시된 영역에서는 람다 에러량이 타 주행구간과 비교하여 상대적으로 높도록 구성되는바, 토크 보상부(112)는 상기 제 3기준값 초과하는 람다 에러량이 측정되는 A구간의 경우, 제 2엔진 토크 변동량을 산출하여 엔진 부분부하 토크 제한값의 보상을 수행한다.
이와 비교하여, B구간은 람다 목표값과 람다 실제값의 차이가 상대적으로 작은 영역으로, 람다 에러량이 제 3기준값 이하로서 제 2엔진 토크 변동량의 보상을 수행하지 않는 구간이다.
도 6에서는 이상적인 EGR 목표값과 실제 주행에 따라 발생하는 EGR 실제값을 비교하여 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 주행환경을 고려하여 토크 보상부(112)는 최초 설정된 이상적인 EGR 목표값과 비교하여 실제 주행에서 사용되는 EGR 실제값간의 차이를 통해 EGR 에러량을 산출하도록 구성된다.
즉, EGR은 배기가스 재순환 장치로 NOx저감이 가능하며, 하이브리드차량의 엔진효율 향상을 위해 적용된다. 기본적인 EGR값은 흡입공기량과 엔진RPM의 값에 따라서 결정되며 냉각수 및 대기압 등의 조건을 보정하여 최종 목표 EGR값이 선정된다. 즉, 본 발명의 최종 EGR 목표값은 차량의 주행에 따른 냉각수 온도, 대기압력 등을 기반으로 제어부에서 설정되는 기준값을 의미한다.
또한, EGR 목표값은 기본적으로 EGR유량은 모델링 값이며 공기량이 변해서 엔진토크가 급변하는 과도(Transient)구간에서 결정된 EGR 목표값 대비 실제 EGR 값의 편차가 발생할 수 있다. 즉, EGR장치는 배기가스를 엔진실린더로 유동하도록 구성되는 장치이기 때문에 EGR 목표값과 실제 EGR값이 다를 경우 엔진연소 안정성이 떨어지게 된다. 이에, EGR 목표값과 실제 EGR값과의 변동량에 따른 엔진연소 안정성을 확인하기 위해 EGR에러량을 산출한다.
본 발명의 일 실시예에서는 토크 보상부(112)는 단위거리당 EGR 목표값과 EGR 실제값 차이의 절대값을 적분하고, 상기 적분값을 주행거리로 나누어 EGR 에러량을 산출하도록 구성된다. 이렇게 산출되는 EGR 에러량이 토크 보상부(112)에 미리 설정되어 있는 제 4기준값을 초과하는 경우 제 2엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성된다.
더 바람직하게, 제 2엔진 토크 변동량을 산출함에 있어서, 람다 에러량이 제 3기준값을 초과하는지 여부를 선행하여 판단하고, 상기 람다 에러량이 제 3기준값을 초과하는 경우 EGR 에러량이 제 4기준값을 초과하는 경우에 제 2엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성된다.
토크 보상부(112)는 람다 에러량이 제 3기준값을 이하이거나 또는 EGR 에러량이 제 4기준값 이하인 경우에는 배터리(340)의 상태정보에 따라 산출되는 제 1엔진 토크 변동량을 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성된다.
더 바람직하게, 토크 보상부(112)는 람다 에러량이 제 3기준값을 이하인 경우, 제 1엔진 토크 변동량을 엔진 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성된다. 또한, 람다 에러량이 제 3기준값을 초과하는 경우 EGR 에러량이 제 4기준값 이하인 경우 제 1엔진 토크 변동량을 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성된다.
즉, 제 1엔진 토크 변동량이 선행하여 산출되고, 이후 제 2엔진 토크 변동량이 산출되는바, 토크 보상부(112)는 일정한 조건에 따라 산출되는 제 1엔진 토크 변동량과 제 2엔진 토크 변동량을 최초 주행환경에 따라 산출되는 엔진의 부분부하 토크 제한값을 보상하도록 구성된다.
더욱이, 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 조건으로서, 람다 에러량을 선행하여 판단하고, 일정 조건하에서 EGR 에러량을 판단하도록 구성된다.
그래프 상에 C 구간은 EGR 목표값과 EGR 실제값의 차이가 상대적으로 작은 구간으로서, EGR 에러량이 제 4기준값 이하인 것으로 판단되는바, 토크 보상부(112)는 제 2엔진 토크 변동량을 산출하지 않는다.
이와 비교하여, D 구간은 EGR 목표값과 EGR 실제값의 차이가 상대적으로 큰 구간으로서, EGR 에러량이 제 4기준값을 초과하는 영역으로서, 토크 보상부(112)는 제 2엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성된다.
제어부(110)는 이렇게 산출된 제 2엔진 토크 변동량은 선행하여 산출된 제 1엔진 토크 변동량과 더불어 최초 엔진 부분부하 토크 제한값을 보상하도록 구성된다.
도 7에서는 제 1엔진 토크 변동량 내지 제 2엔진 토크 변동량의 보상을 수행한 이후, 엔진의 부분부하 토크 제한값의 변경을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 그래프의 최상단에는 전부하 토크 제한값이 엔진의 회전수에 따라 도시되어 있으며, 최하단에는 엔진의 최적운행선(optimum operation line: OOP)의 토크 그래프를 도시하고 있다.
종래 부분부하 토크 제한값과 보상된 부분부하 토크 제한값을 비교하여 살펴보면, 엔진 회전수가 1500 RPM 내지 3000RPM 사이의 구간에서 부분부하 토크 제한값이 상향 보상되는 것을 보여주고 있다.
즉, 엔진 회전수가 1500 RPM 내지 3000RPM 사이의 구간에서 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 미만이며, 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 초과인 것으로, 제 1엔진 토크 변동량에 의해 주행환경에 따라 설정되는 엔진 부분부하 토크 제한값이 상향되도록 구성된다.
더 바람직하게, 엔진 회전수가 1500 RPM 내지 3000RPM 사이의 구간에서 제 1엔진 토크 변동량이 산출되고, 엔진 회전수가 2000RPM 내지 2500RPM 영역에서는 제 2엔진 토크 변동량이 산출되어 최초 설정된 엔진 부분부하 토크 제한값과 보상된 엔진 부분부하 토크 제한값과의 차이가 작아지는 구간을 포함한다.
상기 그래프를 해석할 경우, 배터리(340) 상태정보에 기인하여 제 1엔진 토크 변동량은 엔진 회전수가 1500 RPM 내지 3000RPM 사이의 구간에서 산출되고 엔진 회전수가 2000RPM 내지 2500RPM 영역에서는 엔진 에러량에 기인하는 제 2엔진 토크 변동량이 산출되는바, 산출된 제 1엔진 토크 변동량 및 제 2엔진 토크 변동량에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값이 보상되도록 구성된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 엔진 부분부하 토크 제어 방법의 흐름도를 도시하고 있다.
엔진 (310)의 부분부하 구동에 있어서, 주행시 요구 토크 산출부(111)는 현재 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값을 설정하는 단계를 포함하고(S110), 토크 보상부(112)는 배터리(340)의 상태정보를 수신하여 제 1엔진 토크 변동량을 산출한다(S120).
배터리(340)의 상태정보에 따라 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계에서(S120)는 배터리(340)의 SOC 값이 제 1기준값(A) 미만인지를 선행하여 판단하고(S121) 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 미만인 경우, 제어기는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값(B) 초과인지 판단한다(S122).
배터리(340)의 SOC 값이 제 1기준값 미만에서 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값을 초과하는 경우, 제 1엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성된다(S123).
다만, 토크 보상부(112)는 배터리(340)의 SOC값이 제 1기준값 이상이거나 또는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 이하인 경우, 현재 주행환경에 따라 엔진 (310)의 구동이 가능한 부분부하 토크 제한값을 설정하도록 구성된다(S300).
토크 보상부(112)는 제 1엔진 토크 변동량을 산출한(S123) 이후, 엔진 에러량을 기반으로 제 2엔진 토크 변동량을 측정하도록 구성된다(S130).
더 바람직하게, 제어기가 측정된 엔진 에러량에 따라 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계에서(S130), 토크 보상부(112)는 단위거리당 람다 에러량이 제 3기준값(C)을 초과하는지 판단하고(S131), 단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값을 초과하는 경우(S131), 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값을 초과하는지 판단하는 단계를 수행한다(S132).
토크 보상부(112)에서 상기 람다 에러량이 제 3기준값을 초과하고(S131), 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값(D)을 초과하는 경우(S132), 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계를 수행한다(S133).
이와 비교하여, 토크 보상부(112)는 단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값 이하이거나(S131) 또는 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값 이하인 경우(S132), 상기 제 1엔진토크 변동량을 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성된다(S200).
개시된 바와 같이, 본 발명의 제어부(110)는 배터리(340) 상태정보를 기반으로 제 1엔진 토크 변동량이 존재하는지 선행하여 판단하고, 제 1엔진 토크 변동량이 산출되는 경우 제 2엔진 토크 변동량의 산출조건을 판단하도록 구성된다.
토크 보상부(112)에서는 상기 과정에서 산출된 제 1엔진 토크 변동량(S123)과 제 2엔진 토크 변동량(133)을 주행환경을 고려하여 엔진 (310)의 부분부하 구동에 따른 부분부하 토크 제한값의 보상을 수행하고(S140) 로직을 종료한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 차량
110: 제어부
111: 요구 토크 산출부
112: 토크 보상부
113: 엔진 제어부
114: 하이브리드 제어부
310: 엔진
320: HSG
325: 엔진 클러치
330: 모터
340: 배터리
350: 변속기
360: 휠

Claims (14)

  1. 제어부는 현재 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값 설정하는 단계;
    제어부가 배터리의 상태정보에 따라 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계;
    제 1엔진 토크 변동량이 산출되면, 제어부가 측정된 엔진 에러량에 따라 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계; 및
    제어부가 상기 산출된 제 1엔진 토크 변동량과 제 2엔진 토크 변동량을 고려하여 부분부하 토크 제한값을 보상하는 단계;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제어부가 배터리 상태정보에 따라 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계에서,
    배터리의 SOC값이 제 1기준값 미만인지 판단하는 단계;
    배터리의 SOC값이 제 1기준값 미만인 경우, 제어부는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 초과인지 판단하는 단계; 및
    상기 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 초과인 경우, 상기 배터리 상태정보에 대응하여 제 1엔진 토크 변동량을 산출하는 단계;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부가 배터리의 SOC값이 제 1기준값 이상 또는 제어부는 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값 이하인 경우, 현재 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값을 설정하는 단계;를 더 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    제어부가 측정된 엔진 에러량에 따라 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계에서,
    제어부는 단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값을 초과하는지 판단하는 단계;
    제어부는 단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값을 초과하는 경우, 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값을 초과하는지 판단하는 단계; 및
    단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값을 초과하는 경우, 제어부는 상기 엔진 에러량에 대응하여 제 2엔진 토크 변동량을 산출하는 단계;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    단위거리당 람다 에러량의 절대값이 제 3기준값 이하 또는 단위거리당 EGR 에러량의 절대값이 제 4기준값 이하인 경우, 상기 제 1엔진 토크 변동량을 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성되는 단계;를 더 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 주행환경은 엔진 노킹, 흡기온, 대기압조건 및 오일온도 중 적어도 하나 이상의 인자를 고려하여 상기 엔진의 부분부하 토크 제한값을 설정하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    배터리의 상태정보는 배터리의 SOC, 배터리의 전류값 누적량 및 단위거리당 구동에너지 중 적어도 하나 이상을 통해 측정되는 정보를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어 방법.
  8. 하이브리드 차량 엔진의 부분부하 제어장치에 있어서,
    차량의 주행환경에 따라 엔진의 부분부하 토크 제한값을 산출하는 요구 토크 산출부;
    배터리의 상태정보를 기반으로 제 1엔진 토크 변동량을 산출하고, 엔진 에러량을 기반으로 제 2엔진 토크 변동량을 산출하여 상기 엔진의 부분부하 토크 제한값을 보상하는 토크 보상부;를 포함하고,
    상기 산출된 토크 변동량에 따라 보상된 부분부하 토크 제한값을 엔진 구동 토크 제한값으로 설정하여 차량의 엔진을 구동하는 엔진 제어부;를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 토크 보상부는 배터리의 SOC값이 제 1기준값 미만이고 단위거리당 구동에너지가 제 2기준값을 초과하는 경우 제 1엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성되는 엔진 부분부하 토크 제어장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 엔진 에러량은,
    람다 에러량 또는 EGR 에러량 중 적어도 하나 이상을 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 토크 보상부는 람다 에러량이 제 3기준값을 초과하고 EGR 에러량이 제 4기준값을 초과하는 경우 제 2엔진 토크 변동량을 산출하도록 구성되는 엔진 부분부하 토크 제어장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 토크 보상부는 람다 에러량이 제 3기준값 이하 또는 EGR 에러량이 제 4기준값 이하인 경우 제 1엔진 토크 변동량을 부분부하 토크 제한값에 보상하도록 구성되는 엔진 부분부하 토크 제어장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    배터리의 상태정보는 배터리의 SOC, 배터리의 전류값 누적량, 단위거리당 구동에너지 중 적어도 하나 이상을 통해 측정되는 정보를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 차량의 주행환경은,
    엔진 노킹, 흡기온, 대기압조건 및 오일온도 중 적어도 하나 이상의 인자를 포함하는 엔진 부분부하 토크 제어장치.
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