KR101423007B1 - 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

모드 전이를 수반하는 주행시 엔진 시동 및 정지의 헌팅 방지 및 연료 소비 개선의 양립이 도모된다. 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치는 엔진, 모터 발전기, 제1 클러치, 및 모드 전이 제어 수단을 포함한다. 상기 모터 발전기는 상기 엔진과 타이어 휠 사이의 구동 시스템(파워 트레인)에 배치되며, 모터 가속에 의한 상기 엔진의 시동 및 상기 타이어 휠의 구동과, 재생에 따른 발전을 수행한다. 상기 제1 클러치는 HEV 모드와 EV 모드로 전환한다. 상기 모드 전이 제어 수단은 엔진 정지 허가 조건이 성립한 때부터 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이가 개시되기까지의 지연 시간을 높은 차량 속도 영역에서 다른 차량 속도 영역에서의 지연 시간 보다 더 높게 실행한다.

Description

하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING HYBRID VEHICLE}
관련 출원의 교차 참조
본원은 2010년 7월 21일자로 출원된 일본 특허출원 제2010-164192 호를 우선권 주장하며, 이 출원은 인용에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합되었다.
본 발명은 주행 모드로 하이브리드 차량 모드(이하, "HEV 모드"라고도 지칭됨)와 전기 차량 모드(이하, "EV 모드"라고도 지칭됨)를 갖고, HEV 모드와 EV 모드간의 모드 전이를 행하는 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일본 특허출원공개 제2009-234565호(미국 특허출원공개 제2010/0312427호에 대응)는, 가속기가 HEV 모드 도중 제로(해제) 위치로 복귀하는 속도가 빨라짐에 따라 가속기의 후속 재-억제(re-depression)의 빈도(frequency)가 높다는 것을 추정함으로써 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이가 규정된 시간 동안 지연되는, 이전에 제안된 하이브리드 차량용 모드 전이 제어 장치를 예증한다.
이전에 제안된 이러한 모드 전이 제어 장치에서는, HEV 모드 주행시 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 빠를 때만 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이가 지연된다. 따라서, 높은 차량 속도 영역에서의 HEV 모드 주행시, 느린 가속기 복귀 작동에 따라 EV 모드로의 모드 전이가 즉시 수행된다. 그 후, EV 모드에서 구동력이 부족해지면, 다시 HEV 모드로 모드 전이가 수행된다. 그러한 상황에서, 엔진 시동 및 정지의 헌팅(hunting)이 발생한다. 또한, EV 모드로 모드 전이가 조기에 수행되는 것이 요구되는 낮은 차량 속도 영역에서 HEV 모드시 주행하는 경우 그리고 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 빠른 경우에, EV 모드로의 모드 전이가 지연되어 연료 소비가 악화된다.
따라서, 본 발명은 모드 전이를 수반하는 주행시 연료 소비(연료 경제)의 개선과 엔진 시동 및 정지의 헌팅 방지간의 양립성을 획득할 수 있는 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치의 실시예들은 엔진, 모터 발전기, 모드 전환 수단 또는 장치, 및 모드 전이 제어 수단을 포함할 수 있다.
상기 모터 발전기는 상기 구동 휠에 의해 구동되는 재생(regeneration)에 따른 발전과 모터 가속에 기초한 상기 구동 휠의 구동 및 상기 엔진의 시동을 수행하기 위해, 상기 엔진에서 구동 휠까지 연장하는 구동 시스템에 배치된다.
상기 모드 전환 수단은, 하이브리드 차량이 상기 엔진과 상기 모터 발전기 모두로부터 구동력을 받는 하이브리드 차량 모드와, 하이브리드 차량이 상기 모터 발전기로 부터 구동력을 받는 전기 차량 모드 간의 전환을 위해 상기 엔진과 상기 모터 발전기 사이의 연결부에 배치된다.
상기 모드 전이 제어 수단은, 차량이 높은 차량 속도 영역에서 작동하는지 또는 다른 차량 속도 영역에서 작동하는지의 여부에 기초하여 상기 하이브리드 차량 모드에서 상기 전기 차량 모드로의 모드 전이가 수행될 때, 엔진 정지 허가(또는 승인) 조건이 성립되는 시간으로부터 모드 전이가 개시되는 시간까지 연장하는 기간에 지연을 도입한다.
높은 차량 속도 영역에서의 HEV 모드 주행시, 상기 모드 전이 제어 수단은 하이브리드 차량 모드에서 전기 차량 모드로 모드 전이가 수행될 때, 엔진 정지 허가 조건이 성립되는 시간으로부터 모드 전이가 개시되는 시간까지의 지연 시간을 수행한다.
예를 들어, 높은 차량 속도 영역에서의 하이브리드 차량 모드 주행시 엔진 정지 허가 조건이 성립되는 경우에도, 상기 지연 시간 동안에 가속기 억제 작동이 수행되어 엔진 정지 허가 조건이 성립되지 않게 되는 경우를 가정해보자. 이 경우, 하이브리드 차량 모드가 계속된다. 따라서, 가속기 작동에 관계없이 차량이 높은 차량 속도 영역에서 주행하는 조건 하에서 전기 차량 모드로의 모드 전이가 지연됨으로써, 엔진 시동 및 정지의 헌팅이 방지될 수 있다.
반면에, 낮은 차량 속도 영역에서의 주행시, 상기 모드 전이 제어 수단은, 엔진 정지 허가 조건이 성립하면, 지연 없이 하이브리드 차량 모드에서 전기 차량 모드로의 모드 전이를 개시하도록 제어를 행한다.
예를 들어, 낮은 차량 속도 영역에서의 주행시 전기 차량 모드로의 모드 전이가 즉시 수행되면, 지연을 수반하는 모드 전이가 수행되는 경우에 비해 하이브리드 차량 모드에서의 유지 빈도가 감소된다. 또한, 모드 전이 후 전기 차량 모드에서는 엔진 마찰이 분리되기 때문에, 하이브리드 차량 모드에서의 재생에 비해 재생 에너지가 증가된다. 따라서, 낮은 차량 속도 영역 주행을 조건으로 하는 지연 없이 전기 차량 모드로의 모드 전이가 수행되면, 연료 소비(연료 경제)가 개선될 수 있다.
결과적으로, 모드 전이를 수반하는 주행시 엔진 시동 및 정지의 헌팅 방지 및 연료 소비 개선의 양립을 도모할 수 있다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 설명하며, 각각의 도면들에서 유사한 도면 번호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 명세서에 교시된 제어 장치의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 파워 트레인의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 특정 실시예들에 따른 제어 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 2에 따른 통합 컨트롤러의 일 실시예의 블록도이다.
도 4a는 도 2에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한 정상-상태 목표 토크 맵이다.
도 4b는 도 2에 따른 제어 시스템에서 사용하기 위한 MG 보조 토크 맵이다.
도 5는 도 2에 따른 제어 시스템에서 사용되는 엔진 시동 및 정지선을 나타내는 맵이다.
도 6은 주행중 필요한 발전 출력을 나타내는 그래프이다.
도 7은 도 2에 따른 제어 시스템에서 사용되는 최적의 연료 소비선을 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 1에 따른 자동 변속기에서의 변속선의 일 예를 나타내는 변속 맵이다.
도 9는 도 3에 따른 통합 컨트롤러에 의해 실행되는 모드 전이 제어 프로세스의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에서 모터 발전기의 EV 주행 가능 토크를 나타내는 그래프이다.
도 11은 일 실시예의 모드 전이 제어에서 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이시에 설정하는 지연 시간을 설명하기 위해 사용되는 맵이다.
도 12는 일 실시예의 모드 전이 제어에서 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이시에 설정하는 지연 시간을 설명하기 위해 사용되는 맵이다.
도 13은 도 11 및 도 12의 모드 전이 제어가 수행되는 주행 예의 타이밍 차트이다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예들의 제어 장치가 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 파워 트레인을 나타내는 파워 트레인의 구성도를 도시하고 있다. 도 1은 엔진(1), 모터 발전기(2), 자동 변속기(3), 제1 클러치(4)("모드 전환 수단"이라고도 함), 제2 클러치(5), 차동 기어(6) 및 타이어(또는 구동) 휠(7)을 포함한다.
파워 트레인의 구성은 엔진(1), 모터 발전기(2) 및 2개의(제1 및 제2) 클러치(4, 5)를 포함한다.
엔진(1)의 출력 샤프트가 토크 용량이 가변적인 제1 클러치(4)("CL1"이라 약칭됨)를 통해 모터 발전기(2)("MG"라 약칭됨)의 입력 샤프트에 커플링된다. 모터 발전기(2)의 출력 샤프트가 자동 변속기(3)("AT"라 약칭됨)의 입력 샤프트에 커플링된다. 자동 변속기(3)의 출력 샤프트가 차동 기어(6)를 통해 타이어 휠(7)에 커플링된다.
그 변속 상태(shift state)에 따라 자동 변속기(3) 내에서 다른 동력 전달을 담당하고 있는 토크 용량 가변 클러치 및 브레이크의 결합 요소가 상기 제2 클러치(4)("CL2"라 약칭됨)를 위해 사용된다. 따라서, 자동 변속기(3)는 제1 클러치(4)를 통해 입력되는 엔진(1)의 동력과 모터 발전기(2)로부터 입력되는 동력을 합성하여, 합성된 동력을 타이어 휠(7)로 출력한다.
제1 클러치(4)와 제2 클러치(5)는, 예를 들어, 비례 솔레노이드(proportional solenoid)로 오일 유동 양과 유압을 연속적으로 제어할 수 있는 습식 다중 판 클러치일 수 있다. 이 파워 트레인(구동 시스템)은 제1 클러치(4)의 연결 상태에 따라 2개의 구동(주행) 모드, 즉 제1 클러치(4)의 분리(해제) 상태에서 모터 발전기(2)의 동력만으로 차량이 주행하는 EV 모드와, 제1 클러치(4)의 연결(결합) 상태에서 엔진(1)과 모터 발전기(2) 모두의 동력으로 차량이 주행하는 HEV 모드를 갖는다.
이 파워 트레인을 위한 다양한 센서들은 엔진(1)의 회전 속도(revolution speed)를 검출하는 엔진 속도 센서(10), 모터 발전기(2)의 회전 속도를 검출하는 MG 회전 센서(11), 자동 변속기(3)의 입력 샤프트 회전 속도를 검출하는 AT 입력 회전 센서(12), 및 자동 변속기(3)의 출력 샤프트 회전 속도를 검출하는 AT 출력 회전 속도 센서(13)를 포함한다.
도 2는 바람직한 실시예의 제어 장치가 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 제어 시스템 구성도를 도시한다. 이하, 도 2에 기초하여 제어 시스템의 구성을 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특정 실시예들에 따른 제어 시스템(또는 제어 장치)은 통합 컨트롤러(integrated controller)(20), 엔진 컨트롤러(21), 모터 컨트롤러(22), 인버터(8), 배터리(9), 솔레노이드 밸브(14), 솔레노이드 밸브(15), 가속기 개방 각도(opening angle) 센서(17), 브레이크 유압 센서(23), 및 SOC 센서(16)를 포함한다.
통합 컨트롤러(20)는 파워 트레인(구동 시스템)의 작동점을 통합 제어한다. 이 통합 컨트롤러(20)는, 가속기 개방 각도(APO), 배터리 충전 상태(SOC) 및 (자동 변속기의 출력 샤프트 회전 속도에 비례하는) 차량 속도(VSP)에 따라, 차량 운전자가 원하는 구동력을 실현할 수 있는 운전 모드를 선택한다. 따라서, 상기 통합 컨트롤러(20)는 모터 컨트롤러(22)에 대해 목표 MG 토크 또는 목표 MG 회전 속도를 지령하고, 엔진 컨트롤러(21)에 대해 목표 엔진 토크를 지령하며, 솔레노이드 밸브(14, 15)들 각각에 대해 또는 어느 하나에 대해 구동 신호를 지령한다.
엔진 컨트롤러(21)는 엔진(1)을 제어한다. 상기 모터 컨트롤러(22)는 모터 발전기(2)를 제어한다. 상기 인버터(8)는 모터 발전기(2)를 구동한다. 상기 배터리(9)는 전기 에너지를 저장한다. 상기 솔레노이드 밸브(14)는 제1 클러치(4)의 유압을 제어한다. 상기 솔레노이드 밸브(15)는 제2 클러치(5)의 유압을 제어한다. 상기 가속기 개방 각도 센서(17)는 가속기 개방 각도(APO)를 검출한다. 상기 브레이크 유압 센서(23)는 브레이크 유압(BPS)을 검출한다. 상기 SOC 센서(16)는 배터리(9)의 충전 상태를 검출한다.
도 3은 일 실시예의 통합 컨트롤러(20)를 나타내는 블록도이다. 일반적으로, 통합 컨트롤러(2)와 본 명세서에 개시된 다른 컨트롤러들은, 중앙처리장치(CPU), 본 명세서에 개시된 특정 데이터를 수신하는 입출력 포트(I/O), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 킵 얼라이브 메모리(KAM), 공통 데이터 버스, 및 본 명세서에 논의된 특정 저장값들과 실행가능한 프로그램들을 위한 전자 저장 매체로서의 읽기 전용 메모리(ROM)를 포함하는 개별 마이크로컴퓨터로 구성된다. 본 명세서에 개시된 통합 컨트롤러(10)(및 적절한 다른 컨트롤러들)의 기능(또는 프로세싱)부들은, 예컨대, 실행가능한 프로그램들로서의 소프트웨어에서 실행될 수 있거나, 하나 이상의 집적 회로(IC)의 형태로 된 별도의 하드웨어에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 실행될 수 있다. 상기 통합 컨트롤러(10)는 본 명세서에 개시된 바와 같이 프로그램된 당업계에 공지된 엔진 제어 유닛(ECU)일 수 있다. 본 명세서에 개시된 다른 컨트롤러들도 유사하게 구성될 수 있다. 또한, 다수의 컨트롤러가 도시되어 있으나, 그보다 적거나 그보다 많은 컨트롤러도 가능하다.
통합 컨트롤러(20)는 목표 구동 토크 연산부(100), 모드 선택부(200), 목표 발전 출력 연산부(300), 작동점 지령부(400), 및 변속 제어부(500)를 포함한다.
목표 구동 토크 연산부(100)는, 도 4a에 도시된 목표 정상 상태 구동 토크 맵과 도 4b에 나타낸 MG 보조 토크 맵을 이용하여, 가속기 개방 각도(APO)와 차량 속도(VSP)로부터 목표 정상 상태 구동 토크와 MG 보조 토크를 연산한다. 도 4a 및 도 4b에 예로서 도시된 맵들에서, 차량 속도(VSP)는 회전수로 수평축에 표시되어 있다.
모드 선택부(200)는 도 5에 예로서 도시된 각각의 차량 속도에 대한 가속기 개방 각도(APO)에 따라 설정된 엔진 시동 및 정지 선 맵(engine start-and-stop line map)을 이용하여 HEV 모드 또는 EV 모드 중 원하는 구동 모드를 연산한다. 엔진 시동선과 엔진 정지선은 배터리 SOC가 낮아짐에 따라 가속기 개방 각도(APO)가 작아지는 방향으로 감소하도록 설정된다. 엔진 시동선들(높은 SOC, 낮은 SOC)과 엔진 정지선들(높은 SOC, 낮은 SOC)의 특성들로 대표되는 것과 같이, 엔진 시동/정지는 배터리 SOC(충전 상태)와 함께 변한다.
엔진 시동 프로세스에서, 통합 컨트롤러(20)는, 가속기 개방 각도(APO)가 EV 모드 상태에서 도 5에 도시된 엔진 시동선을 넘는 시점에 제2 클러치(5)가 슬립(slip)하도록, 제2 클러치(5)의 토크 용량을 제어한다. 따라서, 제2 클러치(5)가 슬립을 개시하는 것을 결정한 후, 제1 클러치(4)의 결합이 개시되어 엔진 회전을 상승시킨다. 엔진(1)이 최초 폭발 상태가 될 수 있는 회전 속도에 엔진 회전이 도달하면, 엔진(1)은 연소 상태가 된다. 모터 회전 속도와 엔진 회전 속도가 서로 근접하면, 제1 클러치(4)가 완전히 결합된다. 그 후, 제2 클러치(5)가 잠금되고, HEV 모드로의 전이가 수행된다.
목표 발전 출력 연산부(300)는 도 6에 예로서 도시된 주행 도중 필요 발전 출력 맵을 이용하여 배터리 SOC로부터 목표 발전 출력을 연산한다. 또한, 상기 목표 발전 출력 연산부(300)는 기존의 작동점에서, 예컨대, 도 7에 도시된 최적 연료 소비선(fuel consumption line)까지 엔진 토크를 증가시키는데 필요한 출력을 연산하여, 연산된 필요 출력을 목표 발전 출력과 비교한다. 그 후, 상기 목표 발전 출력 연산부(300)는 2개의 비교된 출력값들 중 더 작은 출력값을 엔진 출력에 가산한다.
작동점 지령부(400)는 가속기 개방 각도(APO), 목표 정상 상태 토크, 목표 MG 보조 토크, 목표 구동 모드, 차량 속도(VSP), 및 필요 발전 출력을 수신한다. 그 후, 상기 작동점 지령부(400)는 전이 목표 엔진 토크, 목표 MG 토크, 목표 CL2 토크 용량, 목표 기어 변속비, 및 CL1 솔레노이드 전류 지령을 연산한다.
변속 제어부(500)는 목표 CL2 토크 용량과 목표 기어 변속비(target gear shift ratio)를 달성하도록 자동 변속기(3) 내부의 솔레노이드 밸브를 구동 제어한다. 도 8은 기어 변속 제어에 사용되는 변속 선 맵의 일 예를 도시한다. 변속 제어부(500)는 변속 선 맵에서 차량 속도(VSP)와 가속기 개방 각도(APO)를 이용하여 차량이 현재 변속단에서 어느 변속단으로 변속되어야 하는지를 결정하고, 변속 요구가 발생하면, 변속 클러치를 제어하여 다음 단으로 기어 변속을 수행한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 통합 컨트롤러(20)에서 실행되는 모드 전이 제어 프로세스의 흐름도를 도시한다.
제1 단계(S1)에서, 통합 컨트롤러(20)는 차량 속도(VSP), 가속기 개방 각도(APO) 및 배터리 SOC를 연산한다.
그 다음, 단계 S2에서, 통합 컨트롤러(20)는 현재 선택되어있는 주행 모드가 HEV 모드인지 아닌지를 결정한다. "예"인 경우(HEV 모드 선택시)에는 단계 S7로 진행한다. "아니오"인 경우(EV 모드 선택시)에는 단계 S3으로 진행한다.
단계 S3에서, 통합 컨트롤러(20)는 배터리 SOC에 따라 도 5의 엔진 시동선 특성을 결정한다. 그리고, 엔진 시동선 특성과 차량 속도(VSP)에 기초하여, 엔진 시동 허가 개방 각도(engine start allowance opening angle)를 연산하고, 단계 S4로 진행한다. 엔진 시동 허가 개방 각도는 HEV 모드의 엔진(1)을 시동하기 위해 가속기 개방 각도(APO)가 만나거나 초과하여야 하는 각도이다.
이 연산 후, 단계 S4에서, 통합 컨트롤러(20)는 가속기 개방 각도(APO)가 연산된 엔진 시동 허가 개방 각도와 동일한지 또는 더 큰지(더 넓은지)를 결정한다. APO가 상기 엔진 시동 허가 개방 각도와 동일하거나 더 크면, 단계 S6로 진행하여, 엔진 시동 제어의 통과와 함께 EV 모드에서 HEV 모드로의 모드 전이를 실시한다. APO가 상기 엔진 시동 허가 개방 각도보다 더 작으면, 단계 S5로 진행하여, EV 모드에서 작동을 계속한다. S5가 실시되든 S6가 실시되든, 리턴으로 진행한다.
단계 S2로 복귀하여, HEV 모드가 선택되는 것을 결정한 후, S7에서 통합 컨트롤러(20)는 배터리 SOC에 따라 도 5의 엔진 정지선 특성을 결정한다. 그리고, 통합 컨트롤러(20)는 엔진 정지선 특성과 차량 속도(VSP)에 기초하여 엔진 정지 허가 개방 각도(engine stop allowance opening angle)를 연산하고, 단계 S8로 진행한다. 엔진 정지 허가 개방 각도는 EV 모드의 엔진(1)을 정지시키기 위해 가속기 개방 각도(APO)가 그보다 더 높지 않아야 하는 각도이다.
단계 S8에서, 통합 컨트롤러(20)는 가속기 개방 각도(APO)가 연산된 엔진 정지 허가 개방 각도와 동일한지 또는 더 작은지(더 좁은지)를 결정한다. APO가 상기 엔진 정지 허가 개방 각도와 동일하거나 더 작으면, 단계 S10으로 진행한다. 그렇지 않으면(APO＞엔진 정지 허가 개방 각도), 단계 S9로 진행하여, HEV 모드에서 작동을 계속하고, 리턴으로 진행한다.
APO가 상기 엔진 정지 허가 개방 각도와 동일하거나 더 작으면, 단계 S10에서, 통합 컨트롤러(20)는 자동 변속기(3)에서 선택된 범위 위치가 R 범위(후진 속도)인지의 여부를 결정한다.
단계 S10에서의 응답이 "예"인 경우(범위 선택이 R 범위인 경우), 단계 S11에서, 통합 컨트롤러(20)는 엔진 정지 허가 조건이 성립되는(즉, 단계 S8에서, APO≤엔진 정지 허가 개방 각도인) 시간으로부터 EV 모드로의 모드 전이가 개시되기까지의 지연 시간을 설정한다. 주어진 R 범위 선택에 대해 성립되는 지연 시간은 차량 속도의 크기와는 관계없이 긴 고정 시간임을 유의하여야 한다.
반대로, 단계 S12에서의 응답이 "아니오"인 경우(범위 선택이 R 범위 이외인 경우), 단계 S12에서, 통합 컨트롤러(20)는 엔진 정지 허가 조건이 성립되는 시간(단계 S8)으로부터 EV 모드로의 모드 전이가 차량 속도로부터 개시되는 시간까지의 지연 시간을 설정한다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, R 범위 이외의 어느 한 범위(예컨대, D 범위) 선택시의 지연 시간은 차량 속도가 높은 차량 속도 영역에서 차량 속도 역치값(또는 기준 차량 속도)보다 더 높아짐에 따라 더 길어지게 되는 시간으로서 연산된다. 그리고, 차량 속도 역치값은, EV 모드에서 등속 주행(소위, 크루즈)이 이루어질 수 있는 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도로 설정되거나, 또는 등가속이 EV 모드에서의 등속 주행으로부터 수행될 수 있는 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도로 설정된다. 바람직한 실시예들에서의 차량 속도 역치값은 등속 주행이 도 12에 도시된 바와 같이 각각의 차량 속도에서 수행될 수 있는 가속기 개방 각도선 위의 위치에 엔진 정지선이 놓일 때의 차량 속도로 설정되지만, 차량 속도 역치값은 도 11에 도시된 바와 같이 등가속이 수행될 수 있는 가속기 개방 각도선 위의 위치에 엔진 정지선이 놓일 때의 차량 속도로 설정될 수도 있다는 것을 유의하여야 한다.
단계 S11 또는 단계 S12에서 지연 시간 설정 후, 단계 S13에서, 통합 컨트롤러(20)는 타이머의 시간을 측정하기 위해 타이머에 의한 카운트를 개시한다.
다음 단계 S14에서, 통합 컨트롤러(20)는 (단계 S8에서) 엔진 정지 허가 조건이 성립되는 시간으로부터 측정된 타이머 시간이 단계 S11에서 설정되거나 단계 S12에서 연산된 지연 시간과 동일한지 또는 그보다 더 큰지의 여부를 결정한다. 단계 S14의 질문에 대한 응답이 "아니오"(타이머 시간＜지연 시간)이면, 단계 S9로 진행하여 HEV 모드에서 작동을 계속한 후, 리턴으로 진행한다.
단계 S14의 질문에 대한 응답이 "예"이면(타이머 시간≥지연 시간), S15로 진행하여 통합 컨트롤러(20)는 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이를 개시한다. 구체적으로, 통합 컨트롤러(20)는 차량의 상태와 운전자의 운전 상황을 파라미터로 하여 제1 및 제2 클러치(4, 5)들의 결합 상태를 결정하고 엔진(1)에 대한 연료 차단을 개시한다. 바람직하게는, 제2 클러치(5)의 결합 토크 용량이 엔진 정지와 함께 충격이 흡수될 수 있는 방식으로 감소한 후, 엔진(1)으로의 연료 공급이 정지되며, 결국, 제1 클러치(4)가 개방(해제)된다. 단계 S15의 이러한 모드 전이 후, 리턴으로 진행한다.
다음으로, 전술한 실시예의 작동은 작동들을 하기한 바와 같은 다양한 작용들로 분할하여 이루어진다. 먼저, 추정한 비교예에 대해 설명한다.
비교예에서, HEV 모드 주행시 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 빨라짐에 따라, 가속기 상의 후속하는 재-억제의 빈도가 증가된다는 것을 추정함으로써, HEV 모드에서 EV 모드로의 전이가 규정된 시간 동안 지연되는 모드 전이 제어가 수행된다.
그러나, 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 작은 경우에도, 높은 차량 속도 영역에서 가속기가 다시 제로 위치로 복귀할 때 HEV 모드 주행을 길게 하는 것이 종종 더 양호할 수도 있다. 예를 들어, 모터 회전 속도는 높은 차량 속도 영역에서 높고 도시된 실시예의 경우와 같이 1-모터 및 2-클러치 시스템 구조의 하이브리드 차량의 EV 모드 주행 도중 엔진 시동 토크를 확보할 필요가 있기 때문에, EV 모드 주행 도중 구동을 위해 사용되는 모터 토크가 감소하게 된다. 따라서, 차량이 EV 모드로 주행하는 주행 구역이 좁아지게 되고, 높은 차량 속도 영역에서는 일정한 크루즈 속도를 얻기 위해 필요한 구동력을 EV 모드 주행 도중 획득할 수 없다.
즉, 1-모터 및 2-클러치 구조의 하이브리드 차량에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, EV 모드 주행시 엔진 시동을 위해 요구되는 모터 토크를 남겨야 할 필요가 있다. 그리고, 모터 회전 속도가 높은 영역에서는 모터 최대 토크가 감소한다. 따라서, 모터 최대 토크에서 엔진 시동 토크를 차감한 토크(EV 가능 토크 상한)가 감소된다.
그러한 경우에서, 높은 차량 속도 영역에서의 연료 소비를 개선하기 위해, 가속기가 OFF 상태일 때(운전자가 가속기를 해제함) EV 모드로 모드를 전이하고자 하는 요구가 있다(감속시, 제1 클러치(CL1)가 해제되어 엔진 마찰을 분리하면, 재생 에너지가 증가하여 연료 소비가 개선된다). 한편, 연료 소비를 개선시키기 위해 높은 차량 속도 영역에서 가속기가 OFF인 상태일 때 EV 모드로의 모드 전이가 허용되면, 전술한 바와 같이 EV 모드에서의 주행 구역이 좁아지게 된다. 따라서, 운전자가 등속 주행하고자 한다면, 즉시 엔진을 시동하고 HEV 모드로의 모드 전이를 실시할 필요가 있다. 또한, 고속 영역에서는 그러한 등속 주행 빈도가 높다. 그러나, 가속기 개방 각도를 일정하게 하고 차량을 운전하는 운전자는 적다. 더 많은 운전자들이 가속기 해제와 억제를 반복하며 운전한다.
따라서, 높은 차량 속도 영역에서, 가속기 OFF 또는 가속기 복귀 속도(ΔAPO)와 관계없이, HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이가 수행될 때, 규정된 시간 동안 모드 전이를 지연시킬 필요가 있다. 그러나, 비교예에서는 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 빠를 때만 EV 모드로의 모드 전이가 지연될 수 없다. 따라서, 엔진 시동 및 정지(engine start-and-stop)의 헌팅(hunting)이 발생한다.
반대로, 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 큰 경우에도, HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이를 가능한 빨리 수행하는 것이 종종 더 양호할 수도 있다. 높은 차량 속도 영역에서와는 달리 낮은 차량 속도 영역에서는 모터 회전수가 작기 때문에, 엔진 시동 토크가 확보된 경우에도, 충분한 EV 구동력이 확보될 수 있다. 따라서, EV 모드로 모드 전이하는 가속기 개방 각도를 크게(넓게) 설정할 수 있다. 이 경우, 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 클 경우 즉시 EV 모드로의 모드 전이가 수행되어도, 엔진 시동 및 정지의 헌팅이 발생하기 어렵다.
그러나, 비교예에서는, 가속기 복귀 속도(ΔAPO)가 큰 경우, EV 모드로의 모드 전이가 규정된 시간 동안 지연된다. 따라서, HEV 모드 주행의 빈도가 늘어남에 따라 연료 소비가 악화된다. 또한, HEV 모드에서 동력의 재생이 수행되면, 엔진 마찰에 대응하는 에너지 소비로 인해 재생 에너지가 감소하게 된다. 연료 소비의 악화를 초래하게 된다.
비교예와 달리, 본 명세서에 개시된 실시예들은 가속기의 복귀 속도(가속기 복귀 속도(ΔAPO))와는 관계없이 지연 시간을 설정한다. 예컨대, 본 명세서의 일 실시예는 도 9를 참조하여 다음과 같이 EV 모드에서 HEV 모드로의 모드 전이 제어 작용을 실시한다.
EV 모드 주행시, 엔진 시동 허가 조건이 성립하지 않을 때, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S3 → 단계 S4 → 단계 S5 → 리턴으로 진행하는 흐름이 반복됨으로써, EV 모드가 계속된다.
EV 모드 주행시, 가속기 억제 작동 등을 실시하여 엔진 시동 허가 조건이 성립하면, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S3 → 단계 S4 → 단계 S6 → 리턴으로 진행하는 흐름이 반복된다. 단계 S6에서, 엔진 시동 허가 조건이 성립하면, 시간 대기 없이 전술한 엔진 시동 제어에 따라 EV 모드에서 HEV 모드로 모드 전이가 즉시 개시된다.
전술한 방식으로, EV 모드 주행시 가속기 억제 작동이 수행되거나, 배터리 SOC가 낮아져서 엔진 시동 허가 조건이 성립하면, 가속기가 억제 상태로 유지되어도, EV 모드에서 HEV 모드로 모드 전이가 즉시 수행된다. 따라서, 본 실시예의 제어 장치는 운전자의 구동력 요구와 배터리(9)로의 충전 요구에 대해 충분히 응답할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 높은 차량 속도 전진 주행시 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이 제어 작용을 또한 실시한다.
구체적으로, HEV 모드 전진 주행시 엔진 정지 허가 조건이 성립하지 않을 때, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S7 → 단계 S8 → 단계 S9 → 리턴으로 흐름이 반복되어, HEV 모드가 계속 된다.
반면에, HEV 모드 전진 주행시 엔진 정지 허가 조건이 성립하면, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S7 → 단계 S8 → 단계 S10 → 단계 S12로 흐름이 진행된다. 단계 S12에서, 주행 차량 속도가 차량 속도 역치값과 동일하거나 그 이상의 높은 차량 속도 영역에 있는 경우에는 차량 속도가 높아질수록 더 긴 지연 시간이 연산된다. 따라서, 연산된 지연 시간이 경과할 때까지, 단계 S12 → 단계 S13 → 단계 S14 → 단계 S9 → 리턴으로 흐름이 반복되어, HEV 모드가 계속된다.
그 후, 연산된 지연 시간이 경과하면, 단계 S13 → 단계 S14 → 단계 S15로 흐름이 진행된다. 그리고, 단계 S15에서, 엔진 정지 허가 조건이 성립한 때부터 지연 시간만큼 지연된 타이밍에서 HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이가 개시된다. 지연 시간 동안에는 엔진 정지 허가 조건이 성립되었는지 이루어질 수 없는지의 여부를 반복 판단한다는 것을 유의하여야 한다. 그 결과, 예를 들면, 지연 시간 동안 가속기 억제 작동이 실시되는 경우, 엔진 정지 허가 조건이 만족되지 않아서, HEV 모드가 계속된다.
이러한 방식으로, 본 실시예에서는 모드 전이 제어가 가속기 개방 각도(APO)와 모터 특성에 따라 설정된 엔진 정지 허가 조건(HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이 허가 조건)을 기초로 하고 있다. 그리고, HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이가 수행될 때, 엔진 정지 허가 조건이 성립한 때부터 모드 전이를 개시하기까지의 시간이 다른 차량 속도 영역에서 설정된 것보다 높은 차량 속도 영역에서 더 길게 설정되었다. 따라서, 차량이 EV 모드로 주행하는 주행 영역이 좁은 비교예에서의 문제점이 해소되고, 엔진 시동 및 정지의 헌팅을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 차량 속도 역치값은, EV 모드에서 등속 주행이 이루어질 수 있는 차량 속도 또는 등가속이 등속 주행으로부터 이루어질 수 있는 차량 속도와 동일하거나 그보다 높게 설정될 수 있다. 엔진 정지 허가 조건이 성립한 때부터 모드 전이를 개시하는 시간까지의 지연 시간을 차량 속도 역치값과 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도 영역에서 차량 속도가 더 높아질수록 더 길게 설정하였다. 도 11 및 도 12는 엔진 정지 허가 조건이 성립한 때부터 HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이를 개시하는 시간까지의 지연 시간을 다른 차량 속도 영역(예컨대, 낮은 차량 속도 영역)보다 높은 차량 속도 영역에서 더 길게 설정하는 이유를 설명하기 위해 사용된다.
엔진 시동선이 등속 주행이 이루어질 수 있는 가속기 개방 각도에 대해 충분한 마진을 가진 경우, 가속이 어느 정도 수행되지 않으면 엔진 시동이 발생되지 않는다. 따라서, 엔진 시동 헌팅이 발생하지 않는다. 그러나, 엔진 시동선이 등속 주행 또는 등속 주행으로부터의 등가속이 이루어질 수 있는 가속기 개방 각도에 근접하거나 그와 동일해지는 경우, 운전자가 차량 속도 또는 가속을 유지하려고 시도함으로써 ON과 OFF로 빈번히 전환되는 가속기에 반응하여 엔진 시동 및 정지가 빈번하게 발생하기 때문에, 작동이 더욱 복잡하게 된다.
더 구체적으로, 먼저 도 11을 참조하면, 높은 차량 속도 영역에서, 엔진 시동선과 등가속선(예컨대, 0.1G 선) 사이의 갭이 작아지므로, 시간 지연이 제공되지 않으면, 엔진 시동/정지 헌팅이 쉽게 발생한다. 예를 들면, 등가속선(점선)은 가속기 페달을 조절하여 운전자가 유지하고자 하는 특성선이다. 이 예에서, 등가속선은, 일정한 주행 속도를 유지하기 위해 필요한 필요 가속기 개방 각도를 나타내는 주행 특성 곡선인 R/L선(즉, 이는 각각의 차량 속도에서 등속 주행이 이루어질 수 있는 가속기 개방 각도를 나타냄)과 평행하게 그려졌다. 따라서, 등가속선은 등가속을 구현하는 R/L선으로부터의 속도를 나타낸다. 시간 지연 없이 높은 차량 속도 영역에서 작동할 때, EV 모드로의 모드 변환은 가속기 페달을 해제하는 운전자에 반응하여 엔진 정지선을 교차할 때 수행된다. 그리고, 운전자가 등가속선을 유지하고자 가속기 페달을 누르면, 차량은 등가속선에 도달하기 전에 엔진 시동선을 교차함으로써 HEV 모드로 복귀한다. 이러한 지그재그식 작동이 도 11에 도시되어 있다. 역치 속도(V1)에서 증가하는 시간 지연을 제공함으로써, 지그재그식 작동(빈번한 엔진 시동/정지)이 최소화된다. 차량 속도 역치는 등가속선이 엔진 시동선과 교차하는 차량 속도(V1)로 설정된다. 저속 영역에서, 모드가 EV로 전환되고 운전자가 후속하여 가속기 페달을 누르면, 차량은 엔진 시동선에 도달하기 전에 등가속선에 먼저 근접함으로써, 헌팅이 발생하지 않는다.
마찬가지로, 도 12는 차량 속도 역치를 설정하기 위해 R/L선이 사용되는 동일한 원리를 나타낸다. 높은 차량 속도 영역에서, 엔진 시동선과 R/L선 사이의 갭이 작아지므로, 시간 지연이 제공되지 않으면, 엔진 정지/시동 헌팅이 쉽게 발생한다. 시간 지연 없이 높은 차량 속도 영역에서 작동할 때, EV 모드로의 모드 변환은 가속기 페달을 해제하는 운전자에 반응하여 엔진 정지선을 교차할 때 수행된다. 그리고, 운전자가 가속기 페달을 누름으로써 등속 주행을 나타내는 R/L선을 유지하고자 하면, 차량은 R/L선에 도달하기 전에 엔진 시동선을 교차함으로써 HEV 모드로 복귀한다. 역치 속도(V2)에서 증가하는 시간 지연을 제공함으로써, 지그재그식 작동(빈번한 엔진 시동/정지)이 최소화된다. 차량 속도 역치는 R/L선이 엔진 시동선과 교차하는 차량 속도(V2)로 설정된다. 저속 영역에서, 모드가 EV로 전환되고 운전자가 후속하여 가속기 페달을 누르면, 차량은 엔진 시동선에 도달하기 전에 등속선 R/L에 먼저 근접함으로써, 헌팅이 발생하지 않는다.
일 실시예에서, 배터리 SOC가 낮아질수록 차량 속도 역치값이 더 낮은 차량 속도로 설정된다. 즉, 배터리 SOC가 낮아질수록, 도 5에 도시된 바와 같이, 등속 주행 또는 등가속이 이루어질 수 있는 가속기 개방 각도에 가까워지도록 엔진 시동선이 낮은 개방 각도 방향으로 이동한다. 따라서, 엔진 시동 허가 조건이 성립하여 모드 전이를 개시하기까지의 시간을 길게 하는 차량 속도 역치값을 낮은 차량 속도 측으로 설정할 필요가 있다. 따라서, 배터리 SOC가 낮아져도, 엔진 시동 및 정지를 초래하는 헌팅이 방지된다.
도 9를 참조하여 나타낸 바와 같이, 본 실시예는 다음과 같이 낮은 차량 속도 전진 주행시 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이 제어 작용을 실시한다.
HEV 모드 전진 주행시, 엔진 정지 허가 조건이 성립하지 않으면, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S7 → 단계 S8 → 단계 S9 → 리턴으로 흐름이 반복된다. 따라서, HEV 모드가 계속 된다.
HEV 모드 전진 주행시, 엔진 정지 허가 조건이 성립하면, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S7 → 단계 S8 → 단계 S10 → 단계 S12로 흐름이 진행된다.
단계 S12에서, 주행 차량 속도가 차량 속도 역치값보다 더 낮은 낮은 차량 속도 영역에 있으면, 지연 시간이 제로로 연산될 수 있다. 따라서, S8에서 엔진 정지 허가 조건이 만족되면, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S7 → 단계 S8 → 단계 S10 → 단계 S12 → 단계 S13 → 단계 S14 → 단계 S15로 흐름이 진행된다. 이 경우, S15에서, HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이가 즉시 개시된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서, HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이가 수행될 때, 낮은 차량 속도 영역에서, 엔진 정지 허가 조건이 성립하여 모드 전이가 개시될 때까지의 지연 시간이 제로 시간으로 설정된다. 따라서, EV 모드로의 모드 전이가 필요 이상 지연될 때 HEV 모드에서 더 자주 주행함으로써 초래되는 비교예에서의 연료 소비 악화가 해소된다. 또한, 엔진(1)을 사용하는 HEV 모드의 빈도 감소(EV 모드의 빈도 증가)로 인한 재생 에너지의 증가와 낮은 차량 속도 영역에서 제1 클러치(4)의 해제로 인한 엔진 마찰의 분리가 연료 소비를 개선한다.
본 실시예는 도 9를 참조하여 다음과 같이 후진시 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이 제어 작용을 또한 실시한다.
HEV 모드 후진시, 엔진 정지 허가 조건이 성립하지 않으면, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S7 → 단계 S8 → 단계 S9 → 리턴으로 흐름이 반복되며, HEV 모드가 계속된다.
HEV 모드 후진시, 엔진 정지 허가 조건이 성립하면, 단계 S1 → 단계 S2 → 단계 S7 → 단계 S8 → 단계 S10 → 단계 S11로 흐름이 진행된다. 단계 S11에서, 차량 속도에 관계없이 긴 지연 시간이 설정된다. 따라서, 지연 시간에 도달하지 않는 한, 단계 S11 → 단계 S13 → 단계 S14 → 단계 S9 → 리턴으로 흐름이 반복되며, HEV 모드가 계속된다. 지연 시간 동안에는 엔진 정지 허가 조건이 성립되었는지 불성립되었는지의 여부를 반복 판단한다는 것을 유의하여야 한다. 이러한 이유 때문에, 예를 들면, 지연 시간 동안 가속기 억제 작동이 실시되는 경우, 엔진 정지 허가 조건이 성립하지 않아서, HEV 모드가 계속된다.
일 실시예에서, R 범위가 선택되면, HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이가 수행될 때, 엔진 정지 허가 조건이 성립하여 모드 전이를 개시하기까지의 시간이 전체 차량 속도 영역에서 길어진다. 즉, R 범위(후진 속도 범위)에서는 운전 자세가 불안정하고 운전자의 시야가 좁아지기 때문에, 차량 거동을 변화시키는 것은 바람직하지 않다. 엔진 시동과 엔진 정지가 자주 반복되면, 엔진 시동시 또는 엔진 정지시 차량 거동이 흔히 흐트러진다. 따라서, EV 모드와 HEV 모드로의 전이를 가능한 한 적게 줄이고자 하는 요구가 있다. 따라서, R 범위에서는 차량 속도에 의존하지 않고 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이 개시를 일정 시간 동안 지연시킴으로써, 엔진 시동 및 정지 횟수를 억제할 수 있다. 이는 불안정한 차량 거동을 억제하여 후진을 쉽게 만든다.
다음으로, 도 13을 참조하여, 주행 예에서 모드 전이 제어 작용을 설명한다. 도 13은 일 실시예의 모드 전이 제어가 수행되는 주행 예에서 차량 속도, 가속기 개방 각도(APO) 및 주행 모드의 각 특성을 나타내는 타이밍 차트를 나타낸다.
영역(A)의 시간(t1)에서, 차량 속도는 낮고 가속기는 OFF 상태이다. 가속기 개방 각도가 감소하여 엔진 정지선을 교차할 때, HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이가 즉시 수행된다. 그 후, 시간(t2)에서, 가속기 억제 작동으로 인해 엔진 시동선과의 교차가 수행되기 때문에, EV 모드에서 HEV 모드로의 모드 전이가 발생한다. 영역(B)의 다음 시간(t3)에서는 차량 속도가 높다. 따라서, 가속기 개방 각도가 OFF 상태이고 가속기 개방 각도가 감소하여 엔진 정지선과 교차하여도, 연산된 지연 시간 동안 EV 모드로의 전이가 지연된다. 따라서, EV 모드로의 전이가 지연되는 동안 가속기가 억제되는 경우, HEV 모드가 계속된다.
시간(t4)에서는 차량 속도가 높기 때문에, 가속기가 OFF 상태이고 가속기 개방 각도가 감소하여 엔진 정지선과 교차하여도, 영역(C)에서 연산된 지연 시간 동안 EV 모드로의 모드 전이가 지연된다. 시간(t5)에 도달하고 가속기가 OFF 상태를 유지하고 있을 때, 연산된 지연 시간(즉, t4 내지 t5 사이의 시간)이 경과한 후, EV 모드로의 모드 전이가 수행된다.
즉, 영역(B)의 시간(t3)에서와 같이, 가속기가 OFF 상태가 됨으로써 가속기 개방 각도가 감소하여 엔진 정지선과 교차하여도, 차량 속도가 높기 때문에 연산된 지연 시간 동안 EV 모드로의 모드 전이가 지연된다. 여기서, EV 모드로의 모드 전이가 지연되는 동안, 가속기가 억제된다. 이 경우 HEV 모드가 계속되므로, 엔진 시동 및 정지의 헌팅을 방지할 수 있다.
또한, 영역(A)의 시간(t1)에서와 같이, 가속기가 OFF 상태이고, 이에 따라, 가속기 개방 각도가 감소하여 엔진 정지선과 교차하는 경우, 차량 속도가 낮기 때문에 HEV 모드에서 EV 모드로 즉시 전이가 수행된다. 따라서, 가속기 OFF 상태에 의한 감속시 재생으로 인해, 배터리(9)의 배터리 SOC가 효율적으로 높아지고, EV 모드의 시간량이 늘어나며, 연료 소비가 개선된다.
특정 실시예들의 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치는 다음에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.
일 실시예의 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치는 엔진(1)과, 상기 엔진(1)에서 구동 휠들(타이어 휠(7, 7)들)까지의 구동 시스템(파워 트레인)에 배치되어 모터 가속에 의한 상기 엔진(1)의 시동 및 상기 구동 휠들의 구동 및 상기 구동 휠들에 의해 구동되는 재생에 따른 발전을 행하는 모터 발전기(2)와, 상기 모터(1)와 상기 모터 발전기(2) 모두를 하이브리드 차량의 구동원으로 하는 하이브리드 차량 모드(HEV 모드)와 상기 모터 발전기(2)를 하이브리드 차량의 구동원으로 하는 전기 차량 모드(EV 모드)간의 전환을 위해 상기 엔진(1)과 상기 모터 발전기(2) 사이의 연결부에 배치되는 (제1 클러치(4)와 같은) 전이 전환 수단과, 상기 HEV 모드에서 상기 EV 모드로 모드 전이가 수행될 때, 엔진 정지 허가 조건이 성립하여 모드 전이가 개시되기까지의 시간을 지연시키는 모드 전이 제어 수단(도 9 참조)을 포함한다. 따라서, 모드 전이를 수반하는 주행시, 엔진 시동 및 정지의 헌팅 방지 및 연료 소비 개선의 양립을 도모할 수 있다.
상기 모드 전이 제어 수단은, EV 모드에서 등속 주행이 이루어질 수 있는 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도, 또는 EV 모드에서 등속 주행으로부터 등가속이 이루어질 수 있는 다른 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도 중 하나를 차량 속도 역치값으로 설정한다. 엔진 정지 허가 조건이 성립한 때부터 모드 전이를 개시하는 시간까지의 지연 시간이 차량 속도 역치값과 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도 영역에서 차량 속도가 더 높아질수록 더 길게 설정된다(도 11 및 도 12 참조).
따라서, HEV 모드 주행시, 엔진 시동 및 정지의 헌팅을 확실하게 방지할 수 있다.
상기 모드 전이 제어 수단은 배터리 충전 용량(배터리 SOC)이 낮아질수록 차량 속도 역치값을 낮은 차량 속도 측이 되도록 설정한다(도 5 참조).
따라서, 배터리 SOC가 낮아져도, 엔진 시동 및 정지의 헌팅을 방지할 수 있다.
상기 모드 전이 제어 수단은, 후진 범위(R 범위) 선택시, HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이가 수행될 때, 엔진 정지 허가 조건이 성립하여 모드 전이를 개시하기까지의 시간을 전체 차량 속도 영역(즉, 차량 속도의 전범위)에서 지연시킨다. 이는 단계 S10 → 단계 S11에서의 전이로 도 9에 도시되어 있다.
따라서, 후진(후진 속도)시, 불안정한 차량 거동이 억제되어, 후진 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 모드 전이 제어 수단은 엔진 정지 허가 조건이 성립하여 모드 전이를 개시하기까지의 시간을 차량 속도에 따른 지연 시간으로 추정한다. 엔진 정지 허가 조건 성립시 활성화되는 타이머가 설정된 지연 시간과 동일하거나 그보다 더 길어지면, 상기 모드 전이 제어 수단은 도 9의 단계 S11과 단계 S12에서 개시한 바와 같이 HEV 모드에서 EV 모드로 모드 전이를 개시한다. 따라서, 전술한 효과와 더불어, 엔진 정지 허가 조건이 성립하여 HEV 모드에서 EV 모드로의 모드 전이를 개시하기까지의 지연 시간을 정확하고 정밀하게 제어할 수 있다.
본 명세서에서 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치는 특정 실시예들에 기초하여 설명되었다. 그러나, 특수한 구조가 이 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 제2 클러치(CL2)는 본 명세서에 개시된 바와 같이 유단식 자동 변속기(AT)에 내장된 마찰 요소들 중에서 선택된다. 그러나, 제2 클러치(2)가 자동 변속기(AT)와는 별도로 설치될 수 있다. 제2 클러치(CL2)가 자동 변속기(AT)와 분리되도록, 제2 클러치(CL2)가 모터 발전기(MG)와 변속기 입력 샤프트 사이에 설치되거나, 제2 클러치(CL2)가 변속기 출력 샤프트와 구동 휠들 사이에 설치될 수 있다.
본 명세서에서는 엔진 정지 허가 조건이 성립하여 모드 전이를 개시하기까지의 시간이 차량 속도에 따른 지연 시간으로 설정되었다. 그러나, 이전의 엔진 정지선의 값보다 그 값이 더 작아지도록 엔진 정지선을 이동시킴으로써, EV 모드로의 전이를 지연시키는 시간이 설정될 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, HEV 모드와 EV 모드로 모드를 전환하기 위한 모드 전환 수단으로서 제1 클러치(4)가 사용되었다. 그러나, HEV 모드와 EV 모드로 모드를 전환하기 위한 모드 전환 수단은, 예컨대, 클러치를 사용하지 않고 클러치의 기능을 발휘하는 유성 기어 또는 차동 유닛 또는 동력 분할 기구일 수 있다.
본 명세서에 개시된 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치는 후륜 구동 방식의 하이브리드 차량에 적용되었다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 전륜 구동 방식의 하이브리드 차량에 대해서도 적용될 수 있다. 실제로, 본 발명은 주행 모드로서 HEV 모드와 EV 모드를 가진 하이브리드 차량이면 적용될 수 있다.
따라서, 전술한 실시예들은 본 발명을 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해 개시된 것이며 본 발명을 한정하지 않는다. 그와는 반대로, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위에 속하는 다양한 변형들과 등가의 배열체들을 포함하며, 그 범위는 법이 허용하는 그러한 모든 변형들과 등가의 구조들을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치이며,
    엔진;
    상기 엔진에서 구동 휠까지 연장하는 구동 시스템에 배치되는 모터 발전기로서, 모터 가속에 따라 상기 구동 휠의 구동 및 상기 엔진의 시동을 수행하고 상기 구동 휠에 의해 구동되는 재생에 따라 발전을 수행하는 모터 발전기;
    하이브리드 차량이 상기 엔진과 상기 모터 발전기 모두에 의해 구동되는 하이브리드 차량 모드와, 하이브리드 차량이 상기 모터 발전기에 의해 구동되는 전기 차량 모드 간의 전환을 위해, 상기 엔진과 상기 모터 발전기 사이의 연결부에 배치되는 모드 전환 수단; 및
    엔진 정지 허가 조건이 성립되는 시간으로부터 하이브리드 차량 모드에서 전기 차량 모드로의 모드 전이가 다른 차량 속도 영역에서의 지연 시간 보다 더 긴, 높은 차량 속도 영역에서 개시되는 시간까지의 지연 시간을 실행하는 모드 전이 제어 수단을 포함하고,
    상기 차량이 차량 속도 역치 레벨에서 또는 그보다 높은 레벨에서 주행할 때 상기 차량은 고속 영역에서 주행하고 있는 것이고, 상기 모드 전이 제어 수단은 차량 속도 역치값을, 전기 차량 모드에서 등속 주행이 이루어질 수 있는 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도로, 또는 등속 주행으로부터의 등가속이 이루어질 수 있는 다른 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도로, 설정하고, 상기 높은 차량 속도 영역은 상기 차량 속도 역치값과 동일하거나 그보다 더 높고, 상기 지연 시간은 차량 속도가 높은 차량 속도 영역에서 높아질 때 더 긴
    하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모드 전이 제어 수단은 배터리 충전 용량이 낮아짐에 따라 상기 차량 속도 역치값을 더 낮게 설정하는
    하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모드 전이 제어 수단은 차량이 후진 범위에 있을 때 모든 차량 속도 영역에서 동일한 지연 시간을 설정하는
    하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모드 전이 제어 수단은, 엔진 정지 허가 조건 성립시 활성화되는 타이머가 상기 지연 시간과 동일하거나 그보다 더 길어지는 경우, 하이브리드 차량 모드에서 전기 차량 모드로의 모드 전이를 개시하는
    하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 정지 허가 조건은 가속기 개방 각도가 미리 정해진 값과 동일하거나 그 미만일 때 성립되는
    하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미리 정해진 값은 차량 속도가 더 높아짐에 따라 더 작아지는
    하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다른 차량 속도 영역의 지연 시간은 제로로 설정되는,
    하이브리드 차량을 제어하기 위한 장치.
  8. 엔진과, 상기 엔진과 구동 휠 사이에 설치되어 상기 구동 휠에 의해 구동되는 재생 작동에 의해 전기를 발전하고 상기 엔진을 시동하는 모터 발전기를 포함하는 하이브리드 차량의 제어 방법이며,
    하이브리드 차량이 상기 엔진과 상기 모터 발전기 모두의 구동력에 의해 구동되는 하이브리드 구동 모드와, 하이브리드 차량이 상기 모터 발전기에 의해서만 구동되는 하는 전기 구동 모드 사이의 선택을 제어하는 단계;
    차량 작동 상태에 기초하여 상기 하이브리드 구동 모드에서 상기 전기 구동 모드로의 모드 전환을 가능하게 하는 단계; 및
    상기 모드 전환 개시의 시간 조절을 위해 지연 시간을 설정하는 단계로서, 상기 지연 시간은 차량이 차량 속도 역치값으로 또는 그보다 높은 속도로 전진 주행할 때의 차량 속도에 기초하며 차량이 상기 차량 속도 역치값 미만에서 차량이 전진 주행할 때의 지연 시간보다 더 길고, 상기 차량 속도 역치값은 전기 차량 모드에서 등속 주행이 이루어질 수 있는 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도이거나, 또는 등속 주행으로부터의 등가속도가 이루어질 수 있는 다른 차량 속도와 동일하거나 그보다 더 높은 차량 속도인, 지연 시간 설정 단계; 및
    상기 모드 전환이 가능해진 순간으로부터 상기 지연 시간이 경화된 후, 상기 모드 전환을 개시하는 단계를 포함하는,
    하이브리드 차량의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차량 속도가 상기 차량 속도 역치값을 초과하여 증가할 때 상기 지연 시간을 길어지게 하는 단계를 더 포함하는,
    하이브리드 차량의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차량 속도가 상기 차량 속도 역치값 미만이고 상기 모드 전환이 가능해졌음이 검출되는 즉시 상기 모드 전환을 개시하는 단계를 더 포함하는,
    하이브리드 차량의 제어 방법.
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