KR101500407B1 - 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차의 구동을 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 실시예는, 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법으로, 냉각수 온도를 검출하는 단계; 대기 온도를 검출하는 단계; 상기 검출된 냉각수 온도와 대기 온도를 비교하는 단계; 상기 하이브리드 자동차의 엔진의 시동 후 경과 시간을 산출하는 단계; 상기 냉각수 온도와 대기 온도의 비교 결과 및 상기 엔진 시동 후 경과 시간을 토대로 상기 하이브리드 자동차의 엔진 및 모터의 토크를 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차의 구동을 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
주지하고 있는 바와 같이, 세계적인 고유가 및 배기 가스 규제로 친환경 정책과 연비 향상이 자동차 개발에서 핵심 과제가 되고 있다. 이에 따라 자동차 메이커들은 친환경 정책에 부응하고, 연비 향상을 위해 연료 절감 및 배기 가스 저감을 위한 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
상기와 같은 배경 하에서 자동차 메이커들은 고 연비 달성을 위하여 엔진과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용하는 하이브리드 자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)의 기술 개발에 많은 관심과 노력을 기울이고 있다.
하이브리드 자동차는 고 연비와 친환경 이미지로 많은 고객들의 구매 요구를 충족시켜 주고 있다.
하이브리드 자동차의 개념적인 구성을 도 1에 나타내 보였다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 자동차는, 엔진(10)과; 모터(20); 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력을 결합하거나 해제하는 엔진클러치(30); 변속기(40); 차동기어장치(50); 배터리(60); 상기 엔진(10)를 시동하거나 상기 엔진(10)의 출력에 의해 발전을 하는 시동/발전 모터(70); 및 차륜(80)를 포함할 수 있다. 상기 엔진(10)이 디젤 엔진인 경우에는 엔진의 출력 향상 및 에너지 효율을 위해 터보 차져(15)가 설치될 수 있다.
그리고, 하이브리드 자동차는, 엔진클러치(30) 및 하이브리드 자동차의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU; hybrid control unit)(100), 배터리(60)를 관리 및 제어하는 배터리 제어기(BCU; battery control unit)(160)를 포함할 수 있다. 배터리 제어기(160)은 배터리 관리 시스템(BMS; battery management system)으로 호칭될 수 있다. 상기 시동/발전 모터(70)는 자동차 업계에서 ISG(integrated starter & generator) 또는 HSG(hybrid starter & generator)라 호칭되기도 한다.
상기한 하이브리드 자동차의 구성요소들은 당업자에게 자명하므로 더욱 상세한 개시는 생략한다.
상기와 같은 하이브리드 자동차는 모터(20)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 모터(20)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 모터(20)의 발전을 통해 회수하여 배터리(60)에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode)(RB 모드); 등의 주행모드로 주행할 수 있다.
이러한 하이브리드 자동차는 전술한 바와 같이 친환경 정책에 부응하고, 연비 향상을 위해 연료 절감 및 배기 가스 저감을 달성하고 있지만, 엔진이 냉간 상태인 운행 초기에 모터(20)로 운행하다가 엔진이 시동되면, 엔진이 냉간 상태이고 시동과 동시에 부하가 걸리기 때문에 배출가스가 과다 발생하고, 디젤 엔진인 경우에는 윤활 부족으로 인한 엔진의 내구성이 저하되는 문제가 있었다.
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.
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 터보 차져가 설치된 디젤 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차에서 모터 주행 중 엔진 시동 후 토크 보조 시에 냉간 상태 배출 가스를 저감할 수 있는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 하이브리드 자동차에서 엔진의 냉간 시동시 터보차져 윤활 부족에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법은, 냉각수 온도를 검출하는 단계; 대기 온도를 검출하는 단계; 상기 검출된 냉각수 온도와 대기 온도를 비교하는 단계; 상기 하이브리드 자동차의 엔진의 시동 후 경과 시간을 산출하는 단계; 상기 냉각수 온도와 대기 온도의 비교 결과 및 상기 엔진 시동 후 경과 시간을 토대로 상기 하이브리드 자동차의 엔진 및 모터의 토크를 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차이가 설정값 보다 크면, 상기 엔진 및 모터의 토크를 보정하지 않을 수 있다.
상기 엔진 시동 후 경과 시간이 설정값 보다 크면, 상기 엔진 및 모터의 토크를 보정하지 않을 수 있다.
상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차이가 섭씨 30도 미만이면, 상기 엔진의 시동후 경과 시간을 산출할 수 있다.
그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템은, 냉각수 온도를 검출하기 위한 냉각수 온도 센서; 대기 온도를 검출하기 위한 대기 온도 센서; 상기 하이브리드 자동차의 엔진 및 모터를 제어하고, 상기 엔진의 시동 후 경과시간을 산출하며, 상기 냉각수 온도, 대기 온도 및 엔진의 시동 후 경과 시간을 토대로 상기 엔진 및 모터의 토크를 보정하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법을 수행하기 위해 설정된 프로그램에 의해 동작할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차에서 모터 주행 중 엔진 시동 후 토크 보조 시에 냉간 상태 배출 가스를 저감할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하이브리드 자동차에서 엔진의 냉간 시동시 터보차져 윤활 부족에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 하이브리드 자동차의 개략적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 냉각수 온도와 대기 온도의 차이에 따른 보정 토크 맵의 일례이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 적용되는 냉각수 온도와 대기 온도의 차이에 따른 보정 토크 맵의 적용 시간의 일례이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 냉각수 온도와 대기 온도의 차이에 따른 보정 토크 맵의 일례이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 적용되는 냉각수 온도와 대기 온도의 차이에 따른 보정 토크 맵의 적용 시간의 일례이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템은, 냉각수 온도, 대기 온도 및 엔진의 시동 후 경과 시간을 토대로 하이브리드 자동차의 엔진(특히 터보 차져가 설치된 디젤 엔진) 및 모터의 토크를 보정하는 시스템이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템은, 엔진(10)(또는 디젤 엔진)과; 모터(20); 엔진(10)과 모터(20) 사이에서 동력을 결합하거나 해제하는 엔진클러치(30); 변속기(40); 차동기어장치(50); 배터리(60); 상기 엔진(10)를 시동하거나 상기 엔진(10)의 출력에 의해 발전을 하는 시동/발전 모터(70); 배터리(60)를 관리 및 제어하는 배터리 제어기(160), 터보 차져(15) 및 차륜(80)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템은, 엔진 냉각수 온도를 검출하기 위한 냉각수 온도 센서(202); 대기 온도를 검출하기 위한 대기 온도 센서(204); 상기 하이브리드 자동차의 엔진(10) 및 모터(20)를 제어하고, 상기 엔진(10)의 시동 후 경과시간을 산출하며, 상기 냉각수 온도, 대기 온도 및 엔진(10)의 시동 후 경과 시간을 토대로 상기 엔진(10) 및 모터(20)의 토크를 보정하는 제어기(200)를 포함한다.
상기 엔진으로서 디젤 엔진(10), 터보 차져(15), 모터(20), 엔진클러치(30), 변속기(40), 차동기어장치(50), 배터리(60), 배터리 제어기(160), 냉각수 온도 센서(202), 및 대기 온도 센서(204)는 각각 기존의 것으로 할 수 있으므로, 본 명세서에서 이들의 상세한 설명은 생략한다.
상기 제어기(200)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서 및/또는 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어로서, 상기 설정된 프로그램은 후술할 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법을 수행하기 위한 일련의 명령으로 형성될 수 있다.
상기 제어기(100)는 도 1에 도시된 하이브리드 자동차의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU; 100)를 포함하거나, 상기 하이브리드 제어기(100)에 포함되는 구성으로 할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어기(200)는 키(key)가 온(on)되어 차량이 운행되면(S110), 냉각수 온도 센서(202)를 통해 엔진 냉각수 온도를 검출하고, 대기 온도 센서(204)를 통해 대기 온도를 검출한다(S120).
냉각수 온도 센서(202) 및 대기 온도 센서(204)를 통해 엔진 냉각수 온도 및 대기 온도를 검출하는 것은 기존의 방법에 따를 수 있다.
그 다음, 제어기(200) 엔진 시동 후, 바람직하게는 모터(20)에 의한 운행 중 엔진 시동 후 경과시간을 산출한다(S130).
상기 경과시간의 산출은 당업자가 공지된 기술을 통해 용이하게 할 수 있는 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 냉각수 온도와 대기 온도가 검출되면, 제어기(200)는 이들 온도를 비교한다. 예를 들면, 제어기(200)는 상기 냉각수 온도에서 상기 대기 온도를 차감하여, 그 차감된 값이 설정값(Tcol-amb) 미만인지를 판단한다(S140).
상기 설정값(Tcol-amb)은 도 4에 도시한 냉각수 온도와 대기 온도 차이에 따른 보정 토크맵에 있는 값으로 바람직하게 섭씨 30도일 수 있다. 도 4에 도시한 보정 토크맵은 제어기(200)의 메모리(미도시)에 저장되어 이용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차감 값이 상기 설정값(Tcol-amb) 미만이면, 제어기(200)는 상기 산출된 엔진 시동 후 경과시간이 설정값(Tstart) 미만인지를 판단한다(S150).
상기 설정값(Tstart)은 도 5에 도시한 냉각수 온도와 대기 온도의 차이에 따른 보정 토크 맵의 적용 시간에 있는 10초일 수 있다. 도 5에 도시한 토크 맵의 적용 시간은 제어기(200)의 메모리(미도시)에 저장되어 이용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차감 값이 설정값(Tcol-amb) 미만이고, 상기 엔진 시동 후 경과시간이 설정값(Tstart) 미만이면, 제어기(200)는 엔진(10)이 냉간 상태라고 판단하여, 엔진 냉간 상태시의 배출가스 과다 발생 및 터보차져의 윤활 부족 문제를 해소하기 위해, 엔진 토크를 줄이고, 그 대신 모터 토크를 증가시키는 보정을 수행한다.
즉, 제어기(200)는 상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차감 값이 설정값(Tcol-amb) 미만이고, 상기 엔진 시동 후 경과시간이 설정값(Tstart) 미만이면, 엔진(10)의 토크를 설정된 보정토크 만큼 차감하고, 상기 차감된 보정토크를 모터(20)에서 증가되도록 상기 엔진(10) 및 모터(20)를 제어한다(S160).
한편, S140 단계에서 상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차이가 설정값(Tcol-amb) 보다 크면, 제어기(200)는 상기 엔진(10) 및 모터(20)의 토크를 보정하지 않고 기존의 방법에 따라 상기 엔진(10) 및 모터(20)를 제어한다. 또한, S150 단계에서, 상기 엔진 시동 후 경과 시간이 설정값(Tstart) 보다 크면, 제어기(200)는 상기 엔진(10) 및 모터(20)의 토크를 보정하지 않고 기존의 방식에 따라 상기 엔진(10) 및 모터(20)를 제어한다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 터보 차져가 설치된 디젤 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차에서 모터 주행 중 엔진 시동 후 토크 보조 시에 냉간 상태 배출 가스를 저감할 수 있고, 터보차져 윤활 부족에 의한 내구성 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 엔진
15: 터보 차져
20: 모터
200: 제어기
202: 냉각수 온도 센서
204: 대기 온도 센서
15: 터보 차져
20: 모터
200: 제어기
202: 냉각수 온도 센서
204: 대기 온도 센서
Claims (5)
- 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법으로,
냉각수 온도를 검출하는 단계;
대기 온도를 검출하는 단계;
상기 검출된 냉각수 온도와 대기 온도를 비교하는 단계;
상기 하이브리드 자동차의 엔진의 시동 후 경과 시간을 산출하는 단계;
상기 냉각수 온도와 대기 온도의 비교 결과 및 상기 엔진 시동 후 경과 시간을 토대로 상기 하이브리드 자동차의 엔진 및 모터의 토크를 보정하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
- 제1항에서,
상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차이가 설정값 보다 크면, 상기 엔진 및 모터의 토크를 보정하지 않는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
- 제2항에서,
상기 엔진 시동 후 경과 시간이 설정값 보다 크면, 상기 엔진 및 모터의 토크를 보정하지 않는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
- 제1항에서,
상기 냉각수 온도와 대기 온도의 차이가 섭씨 30도 미만이면, 상기 엔진의 시동후 경과 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
- 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템으로,
냉각수 온도를 검출하기 위한 냉각수 온도 센서;
대기 온도를 검출하기 위한 대기 온도 센서;
상기 하이브리드 자동차의 엔진 및 모터를 제어하고, 상기 엔진의 시동 후 경과시간을 산출하며, 상기 냉각수 온도, 대기 온도 및 엔진의 시동 후 경과 시간을 토대로 상기 엔진 및 모터의 토크를 보정하는 제어기를 포함하되,
상기 제어기는 상기 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항의 방법을 수행하기 위해 설정된 프로그램에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템.
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- 2013-12-19 KR KR20130159345A patent/KR101500407B1/ko active IP Right Grant
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