KR101550620B1 - 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

하이브리드 자동차의 구동 제어 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING DRIVING OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 배기 가스 순환(EGR; exhaust gas recirculation) 장치가 장착된 디젤 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 질소산화물(NOx) 배기가스를 저감시키기 위한 EGR(exhaust gas recirculation) 장치(12), 및 엔진의 출력 향상 및 에너지 효율을 위힌 터보 차져(15)가 장착될 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, 디젤 엔진인 경우 과도 구간에서는 부스트 압력이 목표 부스트 압력을 추종하지 못하기 때문에 EGR율 저하로 질소산화물이 상대적으로 많이 배출될 수 있다.
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.
공개특허공보 제10-1999-0039936호 (1999.06.05) 공개특허공보 제10-2004-0031185호 (2004.04.13)
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는, 디젤 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차에서 디젤 엔진의 과도 구간에서 엔진 토크를 저감하고 대신 모터 토크를 증가시킴으로써 디젤 엔진의 과도구간에서 배기 가스 및/또는 질소산화물의 배출을 줄일 수 있는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법은, 설정된 목표 부스트 압력을 확인하는 단계; 상기 목표 부스트 압력에 대응하는 실제 부스트 압력을 측정하는 단계; 상기 하이브리드 자동차의 디젤 엔진이 과도 구간에서 구동되고 있는지 판단하는 단계; 상기 디젤 엔진이 상기 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력을 기초로 판단하는 과도 구간에서 구동되고 있으면, 상기 디젤 엔진을 제어하여 상기 디젤 엔진의 토크를 설정된 값만큼 저감하고, 상기 저감된 디젤 엔진의 토크 만큼 상기 하이브리드 자동차의 모터를 제어하여 상기 모터의 토크를 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 디젤 엔진의 과도 구간은 상기 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력 간의 차이에 기초하여 판단할 수 있다.
상기 디젤 엔진의 과도 구간에서 상기 엔진 토크 및 모터 토크를 선형식(linear)으로 증감시킬 수 있다.
상기 디젤 엔진의 과도 구간에서 상기 엔진 토크 및 모터 토크를 계단식으로증감시킬 수 있다.
그리고, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템은, 배기가스순환(EGR) 장치 및 터보 차져가 설치된 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템으로, 상기 하이브리드 자동차의 디젤 엔진의 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서; 및 상기 하이브리드 자동차의 디젤 엔진 및 모터를 제어하고, 설정된 목표 부스트 압력과 상기 부스트 압력 센서에 의해 측정된 실제 부스트 압력을 기초로 판단하는 상기 디젤 엔진의 과도 구간에서 상기 디젤 엔진 및 모터의 토크를 제어하는 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, 디젤 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차에서 디젤 엔진의 과도 구간에서 엔진 토크를 저감하고 대신 모터 토크를 증가시킴으로써 디젤 엔진의 과도구간에서 배기 가스 및/또는 질소산화물의 배출을 줄일 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 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 적용되는 엔진 토크 및 모터 토크를 도시한 그래프이다.
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, 디젤 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차에서 디젤 엔진의 과도 구간에서 엔진 토크를 저감하고 대신 모터 토크를 증가시키는 시스템이다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템은, 디젤 엔진(10)과; 모터(20); 디젤 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), EGR 장치(12), 터보 차져(15) 및 차륜(80)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템은, 디젤 엔진(10)의 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서(202); 상기 디젤 엔진(10) 및 모터(20)를 제어하고, 상기 디젤 엔진(10)의 과도 구간에서 설정된 목표 부스트 압력과 상기 부스트 압력 센서(202)에 의해 측정된 실제 부스트 압력을 기초로 상기 디젤 엔진(10) 및 모터(20)의 토크를 제어하는 제어기(200)를 포함한다.
상기 디젤 엔진(10), EGR 장치(12), 터보 차져(15), 모터(20), 엔진클러치(30), 변속기(40), 차동기어장치(50), 배터리(60), 배터리 제어기(160), 및 부스트 압력 센서 (202)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(S100), 미리 설정된 목표 부스트 압력을 확인하고, 상기 목표 부스트 압력에 대응하는 실제 부스트 압력을 부스트 압력 센서(202)를 통해 측정한다(S200).
상기 미리 설정된 목표 부스트 압력의 확인 및 부스트 압력 센서(202)에 의한 실제 부스트 압력의 측정은 기존의 방식에 따를 수 있으므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 실제 부스트 압력이 측정되었으면, 제어기(200)는 디젤 엔진(10)이 과도 구간에서 구동되고 있는지 판단한다(S300).
디젤 엔진(10)이 과도 구간에서 구동되고 있는지의 판단은 상기 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력을 기초로 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력의 차이가 설정값 이상일 때 과도 구간으로 설정하거나 또는 기존의 과도 구간 판단 기준에 따를 수 있다.
상기 디젤 엔진(10)의 과도 구간에서 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력 간에 차이가 있는 것을 도 4에 나타내 보였다.
상기에서 디젤 엔진(10)이 과도 구간에 있는 것으로 판단되면, 제어기(200)는, 실제 부스트 압력이 목표 부스트 압력을 추종하지 못하여 EGR율 저하로 질소산화물을 과다 배출하는 것으로 판단하여, 디젤 엔진(10)의 토크를 저감시키고, 그 대신 모터(20)의 토크를 증가시키는 제어를 디젤 엔진(10)의 과도 구간이 종료할 때까지 실시한다(S400, S500).
제어기(200)는 상기 저감되는 엔진 토크의 크기와 증가되는 모터 토크의 크기를 동일하게 할 수 있다.
제어기(200)는 저감되는 엔진 토크의 크기와 증가되는 모터 토크의 크기를 도 5에 도시한 바와 같이 선형적으로 증감시킬 수 있다.
택일적으로, 제어기(200)는 제어의 효율적인 측면을 고려하여 상기 저감되는 엔진 토크의 크기와 증가되는 모터 토크의 크기를 계단식으로 증감시킬 수도 있다.
이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 디젤 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차에서 디젤 엔진의 과도 구간에서 엔진 토크를 저감하고 대신 모터 토크를 증가시킴으로써 디젤 엔진의 과도구간에서 배기 가스 및/또는 질소산화물의 배출을 줄일 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
12: EGR(exhaust gas recirculation) 장치
15: 터보 차져
20: 모터
200: 제어기
202: 부스트 압력 센서

Claims (5)

  1. 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법으로,
    설정된 목표 부스트 압력을 확인하는 단계;
    상기 목표 부스트 압력에 대응하는 실제 부스트 압력을 측정하는 단계;
    상기 하이브리드 자동차의 디젤 엔진이 과도 구간에서 구동되고 있는지 판단하는 단계;
    상기 디젤 엔진이 상기 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력을 기초로 판단하는 과도 구간에서 구동되고 있으면, 상기 디젤 엔진을 제어하여 상기 디젤 엔진의 토크를 설정된 값만큼 저감하고, 상기 저감된 디젤 엔진의 토크 만큼 상기 하이브리드 자동차의 모터를 제어하여 상기 모터의 토크를 증가시키는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 디젤 엔진의 과도 구간은 상기 목표 부스트 압력과 실제 부스트 압력 간의 차이에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 디젤 엔진의 과도 구간에서 상기 엔진 토크 및 모터 토크를 선형식(linear)으로 증감시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 디젤 엔진의 과도 구간에서 상기 엔진 토크 및 모터 토크를 계단식으로증감시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 구동 제어 방법.
  5. 배기가스순환(EGR) 장치 및 터보 차져가 설치된 하이브리드 자동차의 구동 제어 시스템으로,
    상기 하이브리드 자동차의 디젤 엔진의 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서; 및
    상기 하이브리드 자동차의 디젤 엔진 및 모터를 제어하고, 설정된 목표 부스트 압력과 상기 부스트 압력 센서에 의해 측정된 실제 부스트 압력을 기초로 판단하는 상기 디젤 엔진의 과도 구간에서 상기 디젤 엔진 및 모터의 토크를 제어하는 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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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