KR101198801B1 - 하이브리드 차량의 아이들 충전장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주행 상황에 따른 아이들 충전제어의 진입 횟수를 고려하여 아이들 충전제어의 진입 시점과 해제시점이 가변되어 제어될 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 아이들 충전장치 및 방법이 개시된다.
본 발명은 배터리의 SOC와 아이들 충전제어 진입 횟수를 검출하는 과정, 일정시간 동안의 아이들 충전제어 진입 횟수에 따라 아이들 충전제어의 진입 시점 및 해제 시점의 SOC 값을 가변 설정하는 과정, 배터리의 SOC가 가변 설정된 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달되면 엔진을 강제 온시켜 아이들 충전을 실행하고, 아이들 충전에 따라 배터리가 SOC가 가변 설정된 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되면 엔진을 오프시키는 과정을 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 아이들 충전장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR IDLE CHARGE OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행 상황에 따른 아이들 충전제어의 진입 횟수를 고려하여 아이들 충전제어의 진입 시점과 해제시점이 가변되어 제어될 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 아이들 충전장치 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과 같은 엔진과, 엔진 출력을 사용하여 전력을 발생시키고 배터리 등 내에 저장된 전력에 의해 구동될 때 엔진 출력을 보조하는 모터(모터/발전기)가 적용된다.
하이브리드 차량은 엔진이 비효율적인 주행 환경일 때 모터에 의한 배터리의 충방전으로 효율성을 높이고, 감속시 모터의 역회전을 통한 회생제동으로 전기를 생산하여 배터리에 저장함으로써 연비를 향상시킨다.
하이브리드 차량은 엔진의 온, 오프 여부와 엔진과 모터의 동력 분배에 따라 연비와 운전성에 큰 영향을 미친다.
엔진의 온, 오프 여부와 엔진과 모터의 동력 분배는 차속, 가속페달의 변위(APS), 변속단 등을 포함하여 여러 가지의 요소에 의해 결정되며, 그 중에서 배터리의 SOC(State Of Charge)가 가장 중요한 펙터(Factor)이다.
상기와 같이 중요한 배터리의 SOC 관리 전략 중에 배터리의 SOC가 일정 전압 이하로 떨어지는 경우 강제로 엔진 구동시켜 모터를 발전기로 동작시키고, 모터의 발전 동작을 통해 배터리의 SOC를 상승시키는 아이들 충전제어가 실행된다.
그리고, 효율적인 아이들 충전제어를 통해 배터리의 SOC가 최적으로 유지될 수 있도록 한다.
종래의 하이브리드 차량에 적용되어 있는 아이들 충전제어는 아이들 충전제어 진입을 위한 SOC의 값(%)과 아이들 충전제어 해지를 위한 SOC의 값(%)이 임의의 값으로 고정된다.
예를 들어, 아이들 충전제어 진입을 위한 SOC를 배터리 충전량의 50% 이하로 고정시켜 설정하고, 아이들 충전제어 해지를 위한 SOC를 배터리 충전량의 55% 이상으로 고정시켜 설정한다.
따라서, 배터리의 SOC가 50% 이하로 떨어지는 경우 강제로 엔진을 구동시켜 아이들 충전제어를 실행하고, 아이들 충전제어에 따라 배터리의 SOC가 55% 이상으로 상승되면 아이들 충전제어를 해제한다.
이와 같이 SOC를 임의의 값으로 고정시켜 아이들 충전제어를 실행하는 경우 시내 정체 구간을 주행할 때 저속 및 모터의 구동만으로 주행(EV모드)이 실행되므로, 아이들 충전제어를 위하여 엔진 온, 오프가 빈번하게 발생된다.
따라서, 운전자에게 위화감을 조성시키고, 이에 따라 상품성을 악화시키는 문제점을 발생시킨다.
아이들 충전제어를 위해 엔진 온, 오프가 빈번하게 발생되는 것을 방지하기 위하여 단순하게 아이들 충전영역을 확대하는 방법을 적용할 수 있다.
예를 들어, 아이들 충전제어의 진입을 배터리 충전량의 40% 이하로 고정시켜 설정하고, 아이들 충전제어의 해제를 배터리 충전량의 70% 이상으로 고정시켜 설정할 수 있다.
그러나, 단순한 아이들 충전영역의 확대는 균등한 동력 분배가 이루어지지 못하여 연비적으로 불리한 단점을 내포하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 주행상황에 따른 아이들 충전제어의 진입 횟수를 고려하여 아이들 충전제어의 진입시점과 해제시점을 가변 제어할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 주행 상황에 따라 가변되는 배터리의 SOC를 검출하는 SOC검출부; 아이들 충전제어에 진입하는 횟수를 카운터하는 아이들 충전 카운터; 배터리의 SOC와 일정시간 동안의 아이들 충전제어 진입 횟수를 설정된 맵에 적용하여 아이들 충전제어의 진입 시점과 해제 시점을 가변 결정하는 충전제어기; 충전제어기의 제어에 따라 모터로 동작되어 엔진을 강제로 온시키고, 엔진의 시동이 온 되면 발전기로 동작되어 아이들 충전을 실행시키는 HSG를 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전장치가 제공된다.
상기 충전제어기는 배터리의 SOC가 가변 결정된 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달되면 HSG를 통해 엔진을 강제로 온시켜 아이들 충전을 실행하고, 가변 결정된 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되면 엔진을 오프할 수 있다.
상기 충전제어기는 일정시간 동안 아이들 충전제어에 진입한 횟수가 많을수록 아이들 충전 제어의 진입 시점 및 해제 시점을 확대 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 배터리의 SOC와 아이들 충전제어 진입 횟수를 검출하는 과정; 일정시간 동안의 아이들 충전제어 진입 횟수에 따라 아이들 충전제어의 진입 시점 및 해제 시점의 SOC 값을 가변 설정하는 과정; 배터리의 SOC가 가변 설정된 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달되면 엔진을 강제 온시켜 아이들 충전을 실행하고, 아이들 충전에 따라 배터리가 SOC가 가변 설정된 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되면 엔진을 오프시키는 과정을 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전방법이 제공된다.
상기 일정시간 동안 아이들 충전제어 진입 횟수가 많을수록 아이들 충전제어의 진입 시점 및 해제 시점을 확대시켜 가변 설정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 아이들 충전제어의 진입 시점과 해제 시점을 가변 제어함으로써, 엔진의 빈번한 온, 오프가 발생되지 않아 운전자의 위화감 조성이 방지되고, 이에 따라 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전절차를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 SOC검출부(10)와 아이들 충전 카운터(20), 충전제어기(30) 및 HSG(40)를 포함한다.
SOC검출부(10)는 주행상황에 따라 가변되는 배터리의 SOC를 검출하여 그에 대한 정보를 충전제어기(30)에 제공한다.
아이들 충전 카운터(20)는 주행상황에 따라 아이들 충전제어에 진입하는 횟수를 카운터하여 그에 대한 정보를 충전 제어기(30)에 제공한다.
충전제어기(30)는 SOC검출부(10)에서 제공되는 배터리의 SOC와 아이들 충전 카운터(20)에서 제공되는 일정시간 동안에 발생된 아이들 충전제어의 진입 횟수를 반영하여 아이들 충전제어의 진입 시점과 해제 시점을 가변 결정한다.
상기 충전제어기(30)는 배터리의 SOC가 가변 결정된 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달되면 HSG(40)를 통해 엔진을 강제로 온시켜 아이들 충전을 실행하고, 가변 결정된 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되면 엔진을 오프하여 아이들 충전을 해제한다.
상기 충전제어기(30)는 일정시간 동안 아이들 충전제어에 진입한 횟수가 많으면 많을수록 아이들 충전 제어의 진입 시점 및 해제 시점을 확대하여 준다.
즉, 아이들 충전제어의 실행 구간을 확대하여 준다.
HSG(Hybrid Start and Generator : 40)는 상기 충전제어기(30)의 제어에 따라 모터로 동작되어 엔진을 강제로 온시키고, 엔진의 시동이 온 되는 경우 발전기로 동작되어 엔진의 동력으로 발전을 실행하여 아이들 충전을 실행시킨다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전절차를 도시한 도면이다.
본 발명이 적용되는 하이브리드 차량에서 충전제어기(30)는 주행중인 상태에서 SOC검출부(10)를 통해 배터리의 SOC를 검출하고(S101), 아이들 충전 카운터(20)를 통해 주행 상황에 따라 일정시간 동안 아이들 충전제어에 진입하는 횟수를 검출한다(S102).
이후, 충전제어기(30)는 일정시간 동안 아이들 충전제어에 진입하는 횟수에 따른 최저 및 최고의 가변영역(△L,△H)을 산출 한 다음(S103), 배터리의 SOC에 아이들 충전제어에 진입하는 횟수로부터 결정된 가변영역(△L,△H)을 적용하여 아이들 충전제어 구간을 설정한다(S104).
상기 S104에서 아이들 충전제어 구간이 설정되면 충전제어기(30)는 배터리의 SOC가 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달되었는지 판단한다(S105).
상기 S105에서 배터리의 SOC가 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달하였으면 HSG(40)를 통해 엔진의 시동을 강제로 온 시킨다(S106).
상기 S106에서 엔진의 시동이 온 되면 HSG(40)는 발전기로 동작되어 엔진의 동력으로 발전을 실행함으로써, 아이들 충전을 실행한다(S107).
상기한 아이들 충전에 따라 충전제어기(30)는 배터리의 SOC가 아이들 충전제어의 진입 횟수로 결정된 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되었는지 판단한다(S108).
상기 S108에서 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되었으면 충전제어기(30)는 엔진의 시동을 오프시켜 아이들 충전을 완료한다(S109).
상기한 동작에 대하여 도 3을 참조하여 예를 들어 설명한다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이 초기의 아이들 충전제어의 진입 시점은 예를 들어 배터리 SOC의 50%로 설정되고, 아이들 충전제어의 해제 시점은 배터리 SOC의 55%로 설정된다.
따라서, 시내 정체구간의 주행, 저속 및 EV 주행에 따라 충전제어기(30)는 SOC검출부(10)에서 검출되는 배터리의 SOC가 아이들 충전제어의 진입 시점인 50% 미만으로 도달되면 HSG(40)를 제어하여 엔진을 강제로 온 시키며, HSG(40)를 발전기로 동작시켜 아이들 충전을 실행시킨다.
상기한 아이들 충전의 진행에 따라 배터리의 SOC가 아이들 충전제어의 해제 시점인 55%를 초과하면 충전제어기(30)는 엔진의 시동을 오프시켜 아이들 충전제어를 해제한다.
이때, 충전제어기(30)는 아이들 충전제어에 진입하는 횟수를 카운터하며, 예를 들어 설정된 일정시간 동안 누적된 아이들 충전제어의 진입 횟수를 설정된 맵에 적용하여 아이들 충전제어에 진입 및 해제를 위한 가변영역을 결정한다.
예를 들어, 일정시간 동안 아이들 충전제어에 진입한 횟수가 2회라 가정하면, 설정된 맵에 따라 가변영역(△L = 5, △H = 5)을 결정한다.
따라서, 아이들 충전제어의 진입 시점의 SOC는 50-△L로 SOC 45%로 가변되고, 아이들 충전제어의 해제 시점의 SOC는 50+△H로 SOC 55%로 가변된다.
그러므로, 이후부터 SOC 45%에서 엔진이 강제 온 되어 아이들 충전제어에 진입되고, SOC 60%에서 엔진이 오프되어 아이들 충전제어가 해제된다.
상기에서 SOC의 진입 시점 및 해제 시점과 가변영역의 결정은 일 예를 들어 설명한 것으로, 이에 한정되지 않는다.
그리고, 상기 일정시간 동안 아이들 충전제어의 진입 횟수가 많아질수록 가변 영역은 확대되어 빈번한 엔진 온, 오프가 발생되는 것을 방지한다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : SOC검출부 20 : 아이들 충전 카운터
30 : 충전제어기 40 : HSG

Claims (5)

  1. 주행 상황에 따라 가변되는 배터리의 SOC를 검출하는 SOC검출부;
    아이들 충전제어에 진입하는 횟수를 카운터하는 아이들 충전 카운터;
    배터리의 SOC와 일정시간 동안의 아이들 충전제어 진입 횟수를 설정된 맵에 적용하여 아이들 충전제어의 진입 시점과 해제 시점을 결정하는 충전제어기;
    충전제어기의 제어에 따라 모터로 동작되어 엔진을 강제로 온시키고, 엔진의 시동이 온 되면 발전기로 동작되어 아이들 충전을 실행시키는 HSG;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전제어기는 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달되면 HSG를 통해 엔진을 강제로 온시켜 아이들 충전을 실행하고, 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되면 엔진을 오프시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 아이들 충전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전제어기는 일정시간 동안 아이들 충전제어에 진입한 횟수가 많을수록 아이들 충전 제어의 진입 시점 및 해제 시점을 확대 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 아이들 충전장치.
  4. 배터리의 SOC와 아이들 충전제어 진입 횟수를 검출하는 과정;
    일정시간 동안의 아이들 충전제어 진입 횟수에 따라 아이들 충전제어의 진입 시점 및 해제 시점의 SOC 값을 설정하는 과정;
    배터리의 SOC가 설정된 아이들 충전제어의 진입 시점에 도달되면 엔진을 강제 온시켜 아이들 충전을 실행하고, 아이들 충전에 따라 배터리의 SOC가 설정된 아이들 충전제어의 해제 시점에 도달되면 엔진을 오프시키는 과정;
    을 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 일정시간 동안 아이들 충전제어 진입 횟수가 많을수록 아이들 충전제어의 진입 시점 및 해제 시점을 확대시켜 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 아이들 충전방법.
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