KR101558815B1

KR101558815B1 - 하이브리드 자동차의 제어 방법

Info

Publication number: KR101558815B1
Application number: KR1020140130777A
Authority: KR
Inventors: 조진국
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-10-07

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차의 제어 방법에 관한 것으로서, 운전자의 운전 성향 및 도로의 주행 상황을 고려한 아이들 스탑 및 세일링 모드 제어가 이루어지도록 함으로써 운전자가 원하는 연비 향상은 물론 운전자 개별 성향에 따른 운전감 충족, 나아가 차량의 상품성 향상에 기여할 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 엔진과 변속기, 상기 엔진과 변속기 사이의 엔진 클러치, 및 상기 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 시동발전기를 탑재한 하이브리드 자동차에서 차량 내부 또는 차량 내부 및 외부로부터 취득되는 정보를 이용하여 주행 도로의 교통량에 따른 주행 상황을 판단하는 단계; 차량 주행 동안 취득된 가속페달과 브레이크 페달의 조작 상태 정보 및 차량 가감속도 정보로부터 운전자의 운전 성향을 판단하는 단계; 차량 주행 중 가속페달 오프 입력시 상기 운전 성향에 해당하는 세일링 모드 진입을 위한 차속 조건을 만족하는지를 판단하는 단계; 및 상기 운전 성향에 해당하는 차속 조건을 만족하면, 상기 주행 상황 정보로부터 주행 도로가 정체 중인 도로가 아님을 판단한 경우, 엔진 클러치의 접합을 해제하고 엔진을 정지시키는 세일링 모드 제어를 수행하는 단계를 포함하는 하이브리드 자동차의 제어 방법이 개시된다.

Description

하이브리드 자동차의 제어 방법{Control method for hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 자동차의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 운전 성향 및 도로의 주행 상황을 고려한 아이들 스탑 및 세일링 모드 제어가 이루어지도록 함으로써 운전자가 원하는 연비 향상은 물론 운전자 개별 성향에 따른 운전감 충족, 나아가 차량의 상품성 향상에 기여할 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 자동차는 주행을 위해 화석연료의 에너지와 전기에너지를 이용하는 친환경자동차로서, 도 1은 엔진과 모터를 차량 주행을 위한 구동원으로 이용하는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구성의 예를 개략적으로 나타내고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 하이브리드 자동차에서 동력전달장치를 포함하는 파워 트레인 구성은, 차량 주행을 위한 동력원으로서 직렬로 배치되는 엔진(10) 및 모터(12), 엔진(10)과 모터(12) 사이에 배치되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 엔진 클러치(14), 모터(12)의 구동을 위해 배터리(30)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터(12)에 인가하는 인버터(20), 엔진(10) 및 모터(12)의 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기(16), 엔진(10)과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진(10)을 시동하거나 엔진 동력으로 발전을 수행하는 시동발전기(HSG, Hybrid Starter and Generator)(18)를 포함하여 구성된다.

이러한 구성 중 모터(12)는 차량 제동시나 관성에 의한 타행 주행시 발전 동작을 통해 제동 및 관성 에너지를 회수하여 배터리(30)를 충전하며(회생 제동), 시동발전기(HSG)(18) 역시 엔진 동력에 의해 발전기로 동작하거나 회생 제동 조건에서 발전기로 동작하여 배터리(미도시)를 충전한다.

한편, 하이브리드 자동차는 동력원의 사용 비율에 따라 마일드(Mild)(=Soft) 타입과 하드(Hard) 타입으로 분류할 수 있으며, 마일드 타입의 하이브리드 자동차(Mild HEV)는 엔진을 기본 동력원으로 하여 구동하면서 모터(여기서 모터는 HSG임)가 출력을 보조하는 방식이고, 하드 타입의 하이브리드 자동차(Hard HEV)는 모터를 기본 동력원으로 하여 구동하면서 엔진이 출력을 보조하는 방식이다.

이 중에서 일반적인 마일드 하이브리드 자동차(Mild HEV)의 파워 트레인 구성을 도 2에 나타내었다.

도 2를 참조하면, 마일드 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구성은 엔진(10), 엔진(10)에 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진(10)을 시동하거나 엔진(10)으로부터 동력을 전달받아 발전을 수행하는 시동발전기(HSG)(18), 엔진(10)을 통해 출력되는 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기(16), 엔진(10)과 변속기(16) 사이에서 동력을 선택적으로 전달 또는 단절시키는 엔진 클러치(14)를 포함한다.

도 2에서 변속기로 수동변속기(MT, Manual Transmission)를 예시하고 있으나, 자동변속기(AT, Automatic transmission) 또는 DCT(Double Clutch Transmistion) 등이 적용될 수 있다.

이러한 마일드 하이브리드 자동차는 출발시나 주행 중 모터의 동력만을 이용하는 EV(Electric Vehicle) 모드가 존재하지 않으며, 차량 제동시나 타행 주행시 시동발전기(18)를 통해 에너지를 회수하는 회생 제동 모드와, 타행 주행시 엔진 클러치(14)의 접합을 해제하고 엔진(10)을 오프시키는 세일링(Sailing) 모드를 가진다.

또한, 차량 정차시 아이들 상태의 엔진을 정지시키고 출발시 엔진을 자동 시동하는 아이들 스탑 앤 고(Idle Stop & Go) 시스템이 적용된다.

상기 마일드 하이브리드 자동차에서 시동발전기(HSG)가 엔진 시동과 회생 제동에 사용되며, 엔진(10)을 기본 동력원으로 사용하면서 필요시에 시동발전기(18)가 출력을 보조하게 된다.

상기 세일링 모드는, 차량 주행 중 운전자가 가속페달에서 발을 떼고 차량이 관성으로 주행할 때, 차량 관성으로 인해 엔진이 퓨얼 컷(Fuel Cut) 상태로 회전하는 통상의 차량과 달리, 엔진 클러치를 제어(클러치 접합 해제)하여 엔진과 변속기 간의 연결을 해제하고 엔진을 오프시켜 엔진의 회전마찰력이 차량에 전달되지 않도록 하는 모드이다.

이러한 세일링 모드는 타행 주행시 엔진이 오프(정지) 상태로 회전하지 않으므로 엔진 회전력으로 구동하는 각종 펌프들의 전동화가 필수적이다.

여기서, 종래의 세링링 모드 및 아이들 스탑 앤 고(Idle Stop & Go) 제어에 대해 좀더 설명하면 다음과 같다.

자동변속기가 적용된 마일드 하이브리드 자동차에서 차량 주행 중 일정 차속 범위 내에서 운전자가 가속페달로부터 발을 떼면(Accel Pedal Off) 세일링 모드로 진입하고, 이때 엔진 클러치(14)를 통해 엔진(10)과 변속기(16) 간의 연결이 해제됨과 동시에 엔진(10)이 오프(Off) 된다.

또한, 세일링 모드 주행 중에 운전자가 가속페달을 다시 밟게 되면(Accel Pedal On) 세일링 모드가 해제되어 엔진 시동과 함께 엔진 클러치(14)의 접합이 이루어지게 된다.

또한, 아이들 스탑 앤 고 시스템에서 운전자가 브레이크 페달을 밟고 있는 상태(Brake Pedal On)로 차량 정차시 일정 시간 엔진을 오프(Off) 시키는 아이들 스탑(Idle Stop) 상태로 진입하고(에어컨 미작동시), 이후 운전자가 브레이크 페달로부터 발을 떼면(Brake Pedal Off) 엔진이 자동 시동되면서 아이들 스탑 상태가 해제된다.

그러나, 마일드 하이브리드 자동차에서 종래의 경우에는 도로의 주행 상황이나 운전자 성향의 고려 없이 상기와 같이 고정된 조건에 따라 세일링 모드 및 아이들 스탑 제어가 이루어지므로 운전자가 원하는 연비 향상이나 운전감 등을 만족시키기 어려운 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 운전자의 운전 성향 및 도로의 주행 상황을 고려한 아이들 스탑 및 세일링 모드 제어가 이루어지도록 함으로써 운전자가 원하는 연비 향상은 물론 운전자 개별 성향에 따른 운전감 충족, 나아가 차량의 상품성 향상에 기여할 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 엔진과 변속기, 상기 엔진과 변속기 사이의 엔진 클러치, 및 상기 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 시동발전기를 탑재한 하이브리드 자동차에서 차량 내부 또는 차량 내부 및 외부로부터 취득되는 정보를 이용하여 주행 도로의 교통량에 따른 주행 상황을 판단하는 단계; 차량 주행 동안 취득된 가속페달과 브레이크 페달의 조작 상태 정보 및 차량 가감속도 정보로부터 운전자의 운전 성향을 판단하는 단계; 차량 주행 중 가속페달 오프 입력시 상기 운전 성향에 해당하는 세일링 모드 진입을 위한 차속 조건을 만족하는지를 판단하는 단계; 및 상기 운전 성향에 해당하는 차속 조건을 만족하면, 상기 주행 상황 정보로부터 주행 도로가 정체 중인 도로가 아님을 판단한 경우, 엔진 클러치의 접합을 해제하고 엔진을 정지시키는 세일링 모드 제어를 수행하는 단계를 포함하는 하이브리드 자동차의 제어 방법을 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 주행 도로의 교통량에 따른 주행 상황은 과거 설정시간 동안의 정차횟수와 평균차속 정보를 이용하여 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 평균차속은 상기 설정시간 동안의 평균차속을 계산하되, 상기 설정시간보다 짧은 업데이트 주기로 평균차속을 업데이트하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 평균차속이 기준차속 이하이고 정차횟수가 기준횟수 이상인 조건일 경우 주행 도로가 정체 중인 도로인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주행 도로의 교통량에 따른 주행 상황 판단시, GPS 신호 및 내비게이션 맵 데이터로부터 현재의 차량 위치 및 주행 도로를 확인하고, 외부 교통 정보 제공 시스템으로부터 전송되는 실시간 교통 정보로부터 주행 도로의 교통량을 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 운전 성향에 해당하는 차속 조건을 만족하면서 상기 주행 상황 정보로부터 주행 도로가 정체 중인 도로임을 판단한 경우, 엔진 클러치가 접합된 상태에서 엔진을 퓨얼 컷(Fuel Cut) 상태로 제어하여, 엔진 브레이크를 통한 차량의 제동력을 발생시키는 제 1 제어 모드와; 엔진 클러치가 접합된 상태에서 엔진을 퓨얼 컷 상태로 제어하고 시동발전기를 회생 제동 제어하여, 시동발전기에서 생성된 전력에 의해 배터리가 충전되도록 하는 제 2 제어 모드;중 어느 하나를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 제어 모드와 제 2 제어 모드 중에 운전자가 차량 내 조작수단을 통해 미리 선택한 어느 하나의 제어 모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 운전 성향을 판단하는 단계에서, 가속페달검출부, 브레이크페달검출부, 차속검출부로부터 취득되는 가속페달 및 브레이크 페달의 조작빈도, 각 페달의 조작속도, 차량의 가감속도 정보를 이용하여 급출발 및 급가속, 급정차 및 급제동 정도에 해당하는 운전 성향을 판단하되, 상기 조작빈도는 과거 설정시간 동안의 각 페달의 조작횟수를 카운트하여 구해지고, 상기 각 페달의 조작속도는, 상기 가속페달 온(On) 및 브레이크 페달 온(On) 입력시마다 가속페달검출부 신호 및 브레이크페달검출부 신호의 기울기로 구해지는 조작속도를 구한 뒤, 매 페달 조작시마다 이전 정해진 개수 또는 상기 설정시간 동안의 조작속도를 합산 및 평균하여 구한 평균값인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 가감속도는, 상기 가속페달 온(On) 및 브레이크 페달 온(On) 입력시마다 시간 변화값에 따른 차속 변화값으로 구해지는 차량의 가속도와 감속도를 구한 뒤, 매 페달 조작시마다 이전 정해진 개수 또는 정해진 설정시간 동안의 가속도와 감속도를 각각 합산 및 평균하여 구한 평균값인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 운전 성향을 판단하는 단계에서 각 페달의 조작빈도 및 조작속도, 차량의 가감속도 정보를 이용하여 급출발 및 급가속, 급정차 및 급제동 정도를 나타내는 운전 성향 지수를 구하고, 상기 운전 성향 지수가 미리 설정된 중간범위에 해당하는 노멀(Normal) 성향과, 상기 중간범위 미만의 온순한(Calm) 성향과, 상기 중간범위를 초과하는 와일드(Wild)한 성향에 각각 해당하는 차속 조건이 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 운전 성향 지수가 노멀 성향과 온순한 성향에 해당하는 경우 제 1 제어 모드와 제 2 제어 모드 중 어느 하나가 선택 수행되고, 상기 운전 성향 지수가 와일드한 성향에 해당하는 경우 엔진 구동 상태를 구동 유지 설정시간 동안 유지하되, 상기 구동 유지 설정시간 동안 운전자의 가속페달 및 브레이크 페달 조작 입력이 없을 경우 주행 도로의 정체 여부와 상관없이 세일링 모드 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위의 값 미만일 경우에는 상기 차속 조건이 A<차속<E으로, 그리고 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위 이내일 경우 상기 차속 조건이 B<차속<E으로, 그리고 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위의 값을 초과할 경우 상기 차속 조건이 C<차속<D으로 설정되고, 여기서 차속 A, B, C, D, E는 A<B<C<D<E의 관계로 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 차량 정차 상태에서 상기 운전 성향 지수가 상기 중간범위를 초과하는 와일드(Wild)한 성향인 것으로 판단된 경우, 엔진 구동 상태를 유지시간 동안 유지한 후, 아이들 스탑 상태로 진입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유지시간은 운전자 성향 지수에 따른 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 제어 방법에 의하면, 운전자의 운전 성향 및 도로의 주행 상황을 고려한 아이들 스탑 및 세일링 모드 제어가 이루어지도록 함으로써 운전자가 원하는 연비 향상은 물론 운전자 개별 성향에 따른 운전감 충족, 나아가 차량의 상품성 향상에 기여할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 일반적인 마일드 하이브리드 자동차(Mild HEV)의 파워 트레인 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 운전자의 운전 성향 및 도로의 주행 상황을 고려한 아이들 스탑 및 세일링 모드 제어가 이루어지도록 함으로써 운전자가 원하는 연비 향상은 물론 운전자 개별 성향에 따른 운전감 충족, 나아가 차량의 상품성 향상에 기여할 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에서 도로의 주행 상황은 현재 차량이 주행 중인 도로의 교통량 정보에 따른 주행 상황이 될 수 있으며, 차량 내부 또는 내부 및 외부로부터 취득되는 정보, 즉 과거의 정차횟수와 평균차속 정보를 이용하여 판단하거나, GPS 신호 및 내비게이션 맵 데이터와 함께 외부 교통 정보 제공 시스템으로부터 전송되는 실시간 교통 정보로부터 판단한다.

또한, 본 발명에서 운전자의 운전 성향은 차량 내 센서로부터 취득되는 정보인 가속페달과 브레이크 페달의 조작빈도 및 조작속도, 차량의 가감속도 정보로부터 판단한다.

이러한 본 발명의 제어 방법은 마일드 하이브리드 자동차(Mild HEV), 즉 EV 모드가 불가능하고 엔진 시동과 발전, 엔진 출력의 동력 보조가 가능한 시동발전기(HSG)가 장착된 시스템에 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

먼저, 차량이 주행하는 동안 제어기는 현재 차량이 주행하고 있는 도로의 주행 상황과 운전자의 운전 성향을 판단한다(S11,S12).

상기 도로의 주행 상황을 판단함에 있어서(S11), 제어기는 과거의 평균차속과 정차횟수를 이용하며, 평균차속을 계산하기 위해 차속검출부의 출력신호로부터 현재의 차속을 실시간으로 계산한다.

이때, 제어기는 차속검출부에 의해 검출되는 현재의 차속을 기초로 설정시간 동안의 과거 평균차속을 계산하고, 상기 설정시간보다 짧은 업데이트 주기로 평균차속을 업데이트한다.

여기서, 평균차속을 계산하기 위한 설정시간과 평균차속을 업데이트하기 위한 업데이트 주기는 서로 달리 설정되며, 더욱 구체적으로는 업데이트 주기가 설정시간보다 짧은 시간으로 설정된다.

즉, 상기 설정시간은 속도의 평균이 지나치게 요동하지 않고 주행 상황을 나타내기 위한 평균으로서의 의미를 유지할 수 있도록 어느 정도의 긴 시간(예, 5분 또는 7분)으로 정해지나, 상기 업데이트 주기는 현재 주행하고 있는 도로의 주행 상황을 실시간으로 판단하기 위한 충분히 짧은 시간(예, 10초 또는 20초)으로 정해진다.

또한, 상기 평균차속을 업데이트할 때, 설정시간 중 초기의 업데이트 주기에 해당하는 차속을 차감하고 설정시간 중 말기의 업데이트 주기에 해당하는 차속을 더한 뒤 평균함으로써 매 업데이트 주기마다의 평균차속을 구할 수 있다.

이때, 일 예로, 10초 단위로 차속을 측정하여 이를 설정시간 5분에 대해 평균하는 경우, 평균에 사용되는 차속 데이터는 300×10=3,000개가 되고, 3,000개의 차속 데이터를 매번 새로이 더하고 개수로 나누는 계산이 필요하지만, 업데이트 주기 10초마다 업데이트하도록 설정되었을 때 첫 번째 초기 차속을 차감하고 마지막 말기 차속을 새로이 누적하는 방식으로 합산 차속을 구한 뒤 이를 개수(3,000개)로 나누어 평균을 구한다면 계산이 보다 간단해질 수 있다.

또한, 제어기는 정해진 시간 동안의 정차횟수를 카운트하며, 이때 평균차속 계산 과정에서와 같은 설정시간 동안의 정차횟수를 카운트하고, 같은 업데이트 주기로 업데이트한다.

정차횟수를 카운트하기 위한 정차 조건으로, 본 발명의 실시예에서는 차속이 1km/h 이하인 경우 차량이 정차한 것으로 판단하도록 설정될 수 있으나, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것은 아니며, 정차 조건은 다양하게 변경하여 정해질 수 있다.

상기와 같이 평균차속과 정차횟수가 구해지면, 평균차속이 기준차속 이하이고 정차횟수가 기준횟수 이상이면 현재 주행 중인 도로가 정체 중인 도로로 판단한다.

상기와 같이 본 발명에서 평균차속과 정차횟수로부터 주행 도로의 정체 여부를 판단하도록 설정될 수 있으나, GPS 신호 및 내비게이션 맵 데이터, 외부 교통 정보 제공 시스템으로부터 전송되는 실시간 교통 정보로부터 주행 도로가 정체 구간에 해당하는지를 판단하도록 설정될 수도 있다.

즉, 제어기가 GPS 신호와 내비게이션 맵 데이터로부터 현재의 차량 위치 및 주행 도로를 확인하고, 외부 교통 정보 제공 시스템으로부터 전송되는 실시간 교통 정보로부터 확인된 주행 도로의 정체 여부를 판단하도록 하는 것이다.

한편, 운전자의 운전 성향을 판단함에 있어서(S12), 가속페달검출부, 브레이크페달검출부, 차속검출부로부터 취득되는 가속페달 및 브레이크 페달의 조작빈도, 각 페달의 조작속도, 차량의 가감속도 정보 등이 이용될 수 있다,

여기서, 가속페달검출부는 APS(Accel-pedal Position Sensor)가 될 수 있고, 브레이크페달검출부는 BPS(Brake-pedal Position Sensor)가 될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에서 제어기는 입력되는 APS 신호와 BPS 신호로부터 가속페달 및 브레이크 페달의 온(On)/오프(Of) 조작빈도와 조작속도를 구할 수 있고, 차속검출부에 의해 검출되는 차속 정보로부터 차량의 가감속도를 계산할 수 있다.

이때, 상기 조작빈도는 ABS 신호 및 BPS 신호로부터 설정시간 동안 가속페달 및 브레이크 페달의 조작횟수를 카운트하여 구해질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 조작속도는, 가속페달 온(On) 및 브레이크 페달 온(On) 입력시마다 시간 변화값에 따른 ABS 신호 및 BPS 신호의 변화값, 즉 ABS 신호 및 BPS 신호의 기울기로 구해지는 조작속도를 구한 뒤, 매 페달 조작시마다 이전 정해진 개수 또는 정해진 설정시간 동안의 조작속도를 합산 및 평균하여 구한 평균값이 될 수 있다.

여기서, 설정시간은 페달의 조작빈도를 구하는데 사용되는 설정시간과 동일한 시간이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 상기 차량의 가감속도는, 가속페달 온 및 브레이크 페달 온 입력시마다 시간 변화값에 따른 차속 변화값, 즉 차속검출부 출력신호의 기울기로 구해지는 차량의 가속도와 감속도를 구한 뒤, 매 페달 조작시마다 이전 정해진 개수 또는 정해진 설정시간 동안의 가속도와 감속도를 각각 합산 및 평균하여 구한 평균값이 될 수 있다.

이때, 제어기는 상기 설정시간 동안의 조작횟수를 정해진 업데이트 주기로 업데이트하고, 정해진 개수의 조작속도와 가감속도의 평균값 역시 매 페달 조작시마다 새로이 평균값을 구하여 업데이트하며, 업데이트된 이들 과거 정보를 기초로 운전자의 운전 성향을 새로이 판단하여 지속적으로 업데이트한다.

여기서, 상기 과거 조작속도와 가감속도의 평균값을 구함에 있어서, 페달 조작시마다 이들 값을 업데이트하되, 상기 정해진 개수 중 첫 번째의 조작속도와 가감속도는 누적값에서 차감하고 새로이 페달 조작시 구해지는 마지막 조작속도와 가감속도를 새로이 누적한 뒤 페달의 조작횟수로 나누어 평균함으로써 매 페달 조작시마다 평균값을 업데이트한다.

또한, 페달의 조작속도와 차량의 가감속도를 상기 설정시간 동안의 평균값으로 결정하도록 설정된 경우에는 조작속도와 가감속도 역시 조작빈도(설정시간 동안의 조작횟수) 업데이트시와 동일한 업데이트 주기마다 평균값을 새로이 업데이트한다.

이때, 상기 조작속도와 가감속도의 평균값을 구함에 있어서, 설정시간 중 초기의 업데이트 주기에 해당하는 조작속도와 가감속도는 차감하고 설정시간 중 말기의 업데이트 주기에 해당하는 조작속도와 가감속도를 더한 뒤 설정시간 동안의 페달 조작횟수로 나누어 평균함으로써 매 업데이트 주기마다의 평균값을 구할 수 있다.

그리고, 제어기가 과거 주행 동안에 취득 및 업데이트되는 정보를 기초로 운전자의 운전 성향을 판단함에 있어서, 각 페달의 조작빈도 및 조작속도, 차량의 가감속도 정보로부터 운전자의 급제동 및 급정차, 급출발 및 급가속 정도를 나타내는 운전 성향 지수값을 구한다.

상기 운전 성향 지수값은 페달의 조작빈도(설정시간 동안 카운트된 조작횟수) 및 조작속도, 차량의 가감속도 정도에 따라 운전 성향을 여러 단계로 구분하여 수치로 나타낸 지수값으로, 페달의 조작빈도가 많고 페달의 조작속도와 차량의 가감속 정도가 클수록 큰 지수값으로 설정될 수 있다.

또한, 제어기는 운전 성향 지수값이 정해진 중간범위 이내인 경우 운전 성향을 중간값인 '노멀(Normal)'로 결정하도록 설정될 수 있고, 이때 상기 중간범위를 초과할 경우 운전 성향을 '와일드(Wild)', 그리고 상기 중간범위 미만인 경우 운전 성향이 '온순(Calm)'인 것으로 결정하도록 설정된다.

즉, 제어기가 운전자의 운전 성향을 급출발 및 급가속이 많거나 급정차 및 급제동이 많은 와일드한 성향, 반대로 급출발 및 급가속이 적거나 급정차 및 급제동이 적은 온순한 성향, 그리고 그 중간인 노멀한 성향으로 구분하도록 하는 것이다.

한편, 상기와 같이 도로의 주행 상황과 운전자의 운전 성향이 판단되고 나면, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 차량이 정차하였을 때(S13), 차량의 아이들 스탑 앤 고 기능이 활성화된 상태에서(S14), 운전자의 운전 성향이 와일드한 성향, 즉 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간값 범위를 초과할 경우 바로 아이들 스탑 상태로 진입하지 않고 엔진 구동을 정해진 유지시간 동안 유지한 뒤(S15,S16), 유지시간이 경과하면 엔진을 정지시키는 아이들 스탑 상태로 진입한다(S17,S18).

이와 같이 본 발명에서는, 운전자의 운전 성향이 와일드할수록 급출발 및 급가속, 급정차 및 급제동을 하는 경우가 많음을 고려하여, 차량이 정차하더라도 바로 엔진을 정지시키지 않고 상기 유지시간 동안은 엔진을 구동 상태로 유지시킨다.

다만, 정차 상태에서 엔진을 구동한 상태로 계속 유지하면 연비가 악화되므로, 이를 방지하기 위해 정해진 유지시간이 경과하면 아이들 스탑 상태로 진입하여 엔진을 정지시키며, 이때 유지시간은 운전자의 운전 성향에 따라 달라지도록 설정될 수 있다.

즉, 엔진 구동 유지시간은 운전 성향 지수에 따른 값으로 결정되도록 할 수 있는바, 운전자가 와일드한 성향이 강하여 운전 성향 지수가 큰 값일수록 유지시간은 큰 값으로 설정될 수 있는 것이며, 운전 성향이 와일드할수록 엔진을 구동한 상태로 대기하는 시간이 길어지도록 한다.

또한, 상기한 아이들 스탑 상태로의 진입은 기본적으로 운전자가 브레이크 페달을 밟고 있는 상태이면서(브레이크 페달 온(On)) 에어컨 미작동시에 이루어진다.

또한, 상기 아이들 스탑 상태로 진입하고 나면, 미리 설정된 유지시간이 경과하거나, 운전자가 브레이크 페달로부터 발을 뗀 브레이크 페달 오프시에, 시동발전기를 구동시켜 엔진을 기동시킨다(S19,S20).

물론, 상기 S15 단계에서, 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위 및 그 이하인 경우, 종래와 동일하게 차량이 정차하면 아이들 상태로 바로 진입한 후(S18), 배터리 상태(SOC:State of Charge)를 고려하여 상기 유지시간 동안 엔진 정지 상태인 아이들 스탑 상태를 유지하고, 유지시간이 경과한 후 엔진 기동을 수행한다(S19,S20).

한편, 본 발명에서는 S12 단계에서 판단한 운전 성향에 따라 세일링 모드(Sailing Mode)의 진입을 결정하는 차속과 시점이 차별화된다.

일반적으로 하이브리드 자동차에서 세일링 모드는 일정 범위의 차속 조건을 만족한 경우 진입하도록 설정되는데, 이러한 차속 조건을 모든 운전자에게 동일하게 적용하면 와일드(Wild)한 운전자는 운전성에 대한 불만을, 온순한(Calm) 운전자는 연비에 대한 불만을 가질 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 운전자 성향에 따라 세일링 모드 진입 차속 조건을 차별화하여 적용함으로써 운전자의 만족도를 향상시킨다.

먼저, 상기 S13 단계에서 차량이 정차 상태가 아닌 경우, 차량의 세일링 모드(Sailing Mode) 기능이 활성된 상태에서(S21), 운전자가 가속페달로부터 발을 떼어 가속페달이 오프된 상태가 되면(S22), 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위의 값 미만일 경우 차속이 A<차속<E인 조건을(S24), 그리고 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위 이내일 경우 차속이 B<차속<E인 조건을(S30), 그리고 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위의 값을 초과할 경우 차속이 C<차속<D인 조건을 우선적으로 만족해야 세일링 모드로 진입할 수 있다(S32).

여기서, 차속 A, B, C, D, E는 A<B<C<D<E로 설정될 수 있고, 예를 들면 A=40km/h, B=50km/h, C=70km/h, D=130km/h, E=160km/h과 같이 설정될 수 있다.

만약, 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위 미만인 온순한 성향의 운전자일 때('운전 성향 지수 < Normal'), S23 단계에서 A<차속<E인 경우, S11에서 판단한 도로의 주행 상황 정보로부터 주행 중인 도로가 정체 중인 도로가 아닐 경우 세일링 모드로 진입한다(S25,S29).

반면, A<차속<E인 경우이면서 주행 중인 도로가 정체 중인 도로인 경우, 가속페달 오프시 아래와 같은 두 가지의 가변 제어 모드 중 어느 하나, 즉 방법1과 방법2 중 운전자가 차량 내 조작수단을 통해 미리 선택한 방법이 적용된다(S25,S26).

정체 중인 도로에서 운전자는 가속페달과 브레이크 페달을 번갈아가며 조작하는데, 이러한 번거로움을 덜기 위해 정체 중인 도로를 주행하고 있다고 판단되면, 운전자가 방법1을 조작수단을 통해 선택하였을 때, 제어기는, 운전자가 가속페달에서 발을 뗀 가속페달 오프(Off) 상태에서, 엔진 클러치가 접합된 상태로 엔진을 퓨얼 컷(Fuel Cut) 상태로 제어하여, 엔진 브레이크를 통해 차량의 제동력을 발생시키는 방법1이 적용된다(S27).

반면, 운전자가 방법2를 선택하였을 때, 정체 구간에서 운전자가 가속 후 바로 제동을 할 것이므로, 제어기는, 세일링 모드로의 진입을 제한하면서, 엔진 클러치가 접합된 상태로 엔진을 퓨얼 컷 상태로 제어하고 시동발전기를 회생 제동 모드로 제어하여, 시동발전기에서 생성된 전력에 의해 배터리가 충전되도록 함으로써 연비를 확보한다(S28).

다만, 상기 두 방법 중 어느 하나를 운전자가 차량 내 조작수단을 통해 선택하도록 하므로, 상기 두 방법 중 어느 한 모드로 진입하게 되는 경우 차량의 제동감이 변하기 때문에 모드 진입 상태가 클러스터에 표시되도록 한다.

예를 들어, 방법2로 선택되어 제어되는 경우, "현재 연비 향상 모드에 진입하였습니다" 등과 같은 메시지가 표시되도록 하는 것이다.

물론, 교통 상황이 원활한 도로인 경우, 즉 현재 주행 도로가 정체 중인 도로가 아닌 경우, 가속페달 오프시 상기한 가변 제어 모드로 진입하지 않고 바로 세일링 모드로 진입한다(S29).

여기서, 세일링 모드는 종래와 같이 엔진 클러치를 제어(클러치 접합 해제)하여 엔진과 변속기 간의 연결을 해제하고 엔진을 오프(정지)시켜 엔진의 회전마찰력이 차량에 전달되지 않도록 하는 모드이다.

또한, 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위 미만인 경우('운전 성향 지수 < Normal') A<차속<E인 차속 조건에서 도로의 주행 상황에 따라 가변 제어 모드의 방법1 또는 방법2를 수행하거나 세일링 모드로 진입하지만, 가속페달 오프시 운전 성향 지수가 중간범위 이내인 노멀한 성향의 운전자일 경우('운전 성향 지수 = Normal') S31 단계에서 B<차속<E인 차속 조건일 때 동일하게 도로의 주행 상황에 따라 가변 제어 모드의 방법1 또는 방법2를 수행하거나 세일링 모드로 진입한다.

반면, 와일드(Wild) 영역('운전 성향 지수> Normal')에서는 세일링 모드로 진입하는 차속 범위가 온순한(Calm) 영역과 달리 노멀(Normal) 영역 대비 좁게 설정되는데, 이는 세일링 모드의 진입을 제한하여 와일드한 성향의 운전자가 원하는 스포티(Sporty)한 운전성을 충족시키기 위함이다.

즉, 와일드 영역에 해당하는 운전자의 경우, 노멀 영역의 제어와 달리 운전자가 가속페달에서 발을 떼더라도 일정 시간 동안 운전자의 조작을 모니터링한 후 운전자가 타행 주행을 원한다는 정확한 판단이 들면 세일링 모드로 진입하는 것이다.

좀더 설명하면, 가속페달 오프시 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위를 초과하는 와일드한 성향의 운전자일 때('운전 성향 지수> Normal'), C < 차속 < D인 차속 조건에서, 주행 도로의 정체 여부와 상관없이, 엔진 구동을 일정 시간 동안 유지하면서 유지시간을 카운트하고(S32,S33), 이후 운전자의 가속페달, 브레이크 페달 등의 조작을 모니터링한다(S34).

만약, 일정 시간 동안 가속페달 및 브레이크 페달의 추가적인 조작이 없다면, 즉 가속페달 및 브레이크 페달의 추가적인 조작 없이 카운트된 유지시간이 미리 정해진 구동 유지 설정시간을 경과하게 되면, 운전자의 타행 주행 의지가 있는 것으로 판단하여, 차량의 타행 주행시 이루어지는 세일링 모드로 진입하게 된다(S35,S36,S29).

이와 같이 와일드 영역에 해당하는 운전자의 경우, 노멀 영역에 해당하는 운전자와 달리 운전자가 가속페달에서 발을 떼더라도 일정 시간 동안 운전자의 조작을 모니터링한 후 운전자의 타행 주행 의지를 확인하여 세일링 모드로 진입한다.

이는 세일링 모드 진입 상태에서 상기 일정 시간 경과 전에 운전자가 가속페달을 밟을 경우 엔진을 기동하여 변속기와 회전속도를 동기화한 뒤 운전자가 요구하는 출력을 발생시키는 시점까지 시간이 걸리므로, 와일드한 성향의 운전자인 경우 타행 주행이 확실하지 않은 경우에서 세일링 모드에 진입하지 않도록 하여 와일드한 운전자의 요구를 충족시킬 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 하이브리드 자동차에서 세일링 모드 기능의 활성화와 더불어 아이들 스탑 앤 고 기능의 활성화는 운전자가 차량 내 조작수단을 조작하여 선택하게 되는 것으로, 운전자가 조작수단을 통해 두 기능을 활성화한 경우에만 본 발명에 따른 세일링 모드 제어 및 아이들 스탑 앤 고 제어가 수행되며, 제어기는 S13 단계 및 S21 단계에서 운전자에 의해 각 기능이 활성화되어 있는지를 판단하게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 엔진 12 : 모터
14 : 엔진 클러치 16 : 변속기
18 : 시동발전기 20 : 인버터

Claims

엔진과 변속기, 상기 엔진과 변속기 사이의 엔진 클러치, 및 상기 엔진에 동력 전달 가능하게 연결된 시동발전기를 탑재한 하이브리드 자동차에서 차량 내부 또는 차량 내부 및 외부로부터 취득되는 정보를 이용하여 주행 도로의 교통량에 따른 주행 상황을 판단하는 단계;
차량 주행 동안 취득된 가속페달과 브레이크 페달의 조작 상태 정보 및 차량 가감속도 정보로부터 운전자의 운전 성향을 판단하는 단계;
차량 주행 중 가속페달 오프 입력시 상기 운전 성향에 해당하는 세일링 모드 진입을 위한 차속 조건을 만족하는지를 판단하는 단계; 및
상기 운전 성향에 해당하는 차속 조건을 만족하면, 상기 주행 상황 정보로부터 주행 도로가 정체 중인 도로가 아님을 판단한 경우, 엔진 클러치의 접합을 해제하고 엔진을 정지시키는 세일링 모드 제어를 수행하는 단계를 포함하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 주행 도로의 교통량에 따른 주행 상황은 과거 설정시간 동안의 정차횟수와 평균차속 정보를 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 평균차속은 상기 설정시간 동안의 평균차속을 계산하되, 상기 설정시간보다 짧은 업데이트 주기로 평균차속을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 평균차속이 기준차속 이하이고 정차횟수가 기준횟수 이상인 조건일 경우 주행 도로가 정체 중인 도로인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 1에 있어서
상기 주행 도로의 교통량에 따른 주행 상황 판단시, GPS 신호 및 내비게이션 맵 데이터로부터 현재의 차량 위치 및 주행 도로를 확인하고, 외부 교통 정보 제공 시스템으로부터 전송되는 실시간 교통 정보로부터 주행 도로의 교통량을 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 운전 성향에 해당하는 차속 조건을 만족하면서 상기 주행 상황 정보로부터 주행 도로가 정체 중인 도로임을 판단한 경우,
엔진 클러치가 접합된 상태에서 엔진을 퓨얼 컷(Fuel Cut) 상태로 제어하여, 엔진 브레이크를 통한 차량의 제동력을 발생시키는 제 1 제어 모드와;
엔진 클러치가 접합된 상태에서 엔진을 퓨얼 컷 상태로 제어하고 시동발전기를 회생 제동 제어하여, 시동발전기에서 생성된 전력에 의해 배터리가 충전되도록 하는 제 2 제어 모드;
중 어느 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제 1 제어 모드와 제 2 제어 모드 중에 운전자가 차량 내 조작수단을 통해 미리 선택한 어느 하나의 제어 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
운전 성향을 판단하는 단계에서,
가속페달검출부, 브레이크페달검출부, 차속검출부로부터 취득되는 가속페달 및 브레이크 페달의 조작빈도, 각 페달의 조작속도, 차량의 가감속도 정보를 이용하여 급출발 및 급가속, 급정차 및 급제동 정도에 해당하는 운전 성향을 판단하되,
상기 조작빈도는 과거 설정시간 동안의 각 페달의 조작횟수를 카운트하여 구해지고,
상기 각 페달의 조작속도는,
상기 가속페달 온(On) 및 브레이크 페달 온(On) 입력시마다 가속페달검출부 신호 및 브레이크페달검출부 신호의 기울기로 구해지는 조작속도를 구한 뒤, 매 페달 조작시마다 이전 정해진 개수 또는 상기 설정시간 동안의 조작속도를 합산 및 평균하여 구한 평균값인 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 차량의 가감속도는,
상기 가속페달 온(On) 및 브레이크 페달 온(On) 입력시마다 시간 변화값에 따른 차속 변화값으로 구해지는 차량의 가속도와 감속도를 구한 뒤, 매 페달 조작시마다 이전 정해진 개수 또는 정해진 설정시간 동안의 가속도와 감속도를 각각 합산 및 평균하여 구한 평균값인 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 운전 성향을 판단하는 단계에서 각 페달의 조작빈도 및 조작속도, 차량의 가감속도 정보를 이용하여 급출발 및 급가속, 급정차 및 급제동 정도를 나타내는 운전 성향 지수를 구하고,
상기 운전 성향 지수가 미리 설정된 중간범위에 해당하는 노멀(Normal) 성향과, 상기 중간범위 미만의 온순한(Calm) 성향과, 상기 중간범위를 초과하는 와일드(Wild)한 성향에 각각 해당하는 차속 조건이 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 운전 성향 지수가 노멀 성향과 온순한 성향에 해당하는 경우 제 1 제어 모드와 제 2 제어 모드 중 어느 하나가 선택 수행되고, 상기 운전 성향 지수가 와일드한 성향에 해당하는 경우 엔진 구동 상태를 구동 유지 설정시간 동안 유지하되, 상기 구동 유지 설정시간 동안 운전자의 가속페달 및 브레이크 페달 조작 입력이 없을 경우 주행 도로의 정체 여부와 상관없이 세일링 모드 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위의 값 미만일 경우에는 상기 차속 조건이 A<차속<E으로, 그리고 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위 이내일 경우 상기 차속 조건이 B<차속<E으로, 그리고 운전 성향 지수가 'Normal'에 해당하는 중간범위의 값을 초과할 경우 상기 차속 조건이 C<차속<D으로 설정되고, 여기서 차속 A, B, C, D, E는 A<B<C<D<E의 관계로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
차량 정차 상태에서 상기 운전 성향 지수가 상기 중간범위를 초과하는 와일드(Wild)한 성향인 것으로 판단된 경우, 엔진 구동 상태를 유지시간 동안 유지한 후, 아이들 스탑 상태로 진입하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 유지시간은 운전자 성향 지수에 따른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어 방법.