KR101664570B1 - 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법 - Google Patents

하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더 센서를 이용하여 자차량과 전방차량과의 차간 거리가 확인 가능하거나, 전방 차량이 없는 경우 또는 자차량이 신호대기 중인 경우에 아이들 충전 시에 구동모터를 이용함으로써 충전 효율을 향상시킬 수 있고, 발진 응답 지연을 최소화할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법은 배터리 SOC가 기준값 이하인지 여부를 판단하여 아이들 충전을 요청하는 단계, 상기 하이브리드 전기자동차의 정차 여부를 판단하는 단계 및 상기 하이브리드 전기자동차가 정차 중이면, 상기 하이브리드 전기자동차와 전방 차량과의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 미만인지 여부를 판단하되, 상기 하이브리드 전기자동차와 상기 전방 차량의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 미만이면 구동모터를 이용하여 아이들을 충전하는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법{Method for controlling Idle Charging of Hybrid Electric Vehicle}
본 발명은 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 시 구동모터를 이용하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 병렬형 하이브리드 전기자동차는 엔진과 모터를 포함하여 구성되며, 주행 상황에 대응하여 엔진의 연비가 가장 높게 운전되도록 제어되고 제동 시와 감속 시에 회생 제동 에너지를 전기 에너지로 회수하여 배터리에 충전하고 있다.
즉, 브레이크에 의한 제동으로 정차 시에 엔진을 아이들 정지 제어하고, 이때 모터를 발전기로 제어하여 배터리를 충전한다.
종래의 하이브리드 전기자동차에서는 차량이 아이들 정지 진입 조건, 예를 들어 배터리의 SOC(State of Charge)가 설정된 기준값 이상, 차량의 정차 등의 조건을 만족하게 되면 엔진을 정지 제어하고 있다.
따라서, 엔진이 정지 상태를 유지함에 따라 모터의 역회전에 의한 배터리 충전이 수행되지 못하게 된다.
또한, 주행 중에 브레이크 입력이 있는 경우 모터의 역회전으로 발생되는 전압으로 배터리를 충전시키고, 이를 사용하도록 함으로써 연비 향상을 제공하고 있으나, 역회전 토크가 브레이킹(Braking) 역할을 담당하므로, 운전 충격이 발생되고 가속성을 저하시킨다.
따라서, 하이브리드 전기자동차가 교통 혼잡도가 큰 지역을 운행하는 경우 차량이 저속을 유지함에 따라 모터의 역회전에 의한 배터리의 충전 효과가 저하되어 배터리의 지속적인 방전이 수행되므로, 주행 이후 배터리의 SOC가 설정된 기준값 이하로 저하되면 엔진에 의한 주행만을 수행하게 되므로, 연비 저하를 초래하게 되는 단점이 있다.
본 발명은 레이더 센서를 이용하여 자차량과 전방차량과의 차간 거리가 확인 가능하거나, 전방 차량이 없는 경우 또는 자차량이 신호대기 중인 경우에 아이들 충전 시에 구동모터를 이용함으로써 충전 효율을 향상시킬 수 있고, 발진 응답 지연을 최소화할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법은 배터리 SOC가 기준값 이하인지 여부를 판단하여 아이들 충전을 요청하는 단계, 상기 하이브리드 전기자동차의 정차 여부를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 하이브리드 전기자동차가 정차 중이면, 상기 하이브리드 전기자동차와 전방 차량과의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 미만인지 여부를 판단하되, 상기 하이브리드 전기자동차와 상기 전방 차량의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 미만이면 구동모터를 이용하여 아이들을 충전하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 하이브리드 전기자동차가 주행 중이면, HSG를 이용하여 아이들을 충전할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 전기자동차와 상기 전방 차량의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 이상이면, 상기 하이브리드 전기자동차의 신호 대기 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 전기자동차가 신호 대기 중이면, 구동모터를 이용하여 아이들을 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 전기자동차가 신호 대기 중이 아니면, HSG를 이용하여 아이들을 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 전기자동차와 전방 차량의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 미만인지 여부의 판단은 상기 하이브리드 전기자동차에 구비된 레이더 센서를 이용하여 판단될 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 전기자동차의 신호 대기 여부의 판단은 전방 신호등의 정보를 이용하여 판단될 수 있다.
본 기술은 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 시에 구동모터를 이용하여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 시에 구동모터를 이용함으로써, 발진 응답 지연을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법을 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터를 이용한 아이들 충전 시 효과를 설명하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법을 설명하는 순서도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법을 설명하는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 전기자동차의 구성에 대해 설명하면, 엔진(100), 구동모터(110, 전기모터), 자동 변속기(120)가 일렬로 배열되는 레이아웃을 갖는다.
특히, 엔진(100)과 구동모터(110)는 엔진 클러치(130)를 개재한 상태로 동력 전달이 가능하도록 연결되고, 구동모터(110)와 자동변속기(120)는 서로 직결된다. 그 외, 엔진(100)과 연결되는 엔진 제어기(미도시), 구동모터(110)와 연결되는 구동모터 제어기(미도시), 자동 변속기와 연결되는 자동 변속기 제어기(미도시) 외에 HSG와 연결되는 HSG제어기, 배터리(140)와 연결되는 배터리 제어기(미도시) 및 각각의 제어기를 제어하는 하이브리드 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.
하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)는 각 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드 설정 그리고 차량 전반의 제어를 담당하는 최상위 제어기로서, 상기한 각 제어기들이 최상위 제어기인 하이브리드 제어기를 중심으로 고속 CAN 통신라인으로 연결되어, 제어기들 상호 간에 정보를 주고받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.
이러한 구성에서 차량 출발 시 또는 저속 주행 시에는 구동모터(110)에 의해서만 구동력을 얻게 되는데, 초기 출발 시에는 엔진(100) 효율이 구동모터(110) 효율에 비해 떨어지기 때문에 엔진(100)보다는 효율이 좋은 구동모터(110)를 사용하여 차량의 초기 출발(차량 발진)을 시작하는 것이 차량의 연비 측면에서 유리하다. 차량 출발 후에는 HSG(150)가 엔진을 시동하여 엔진(100)의 출력과 구동모터(110)의 출력을 동시에 이용할 수 있다.
여기서, 하이브리드 전기자동차를 자세하게 살펴보면 다음과 같다.
엔진(100)은 하이브리드 전기자동차에 동력을 공급하는 내연기관이다.
구동모터(110)는 전력을 공급하기 위한 주 동력원으로 고전압 배터리와 연결된다. 구동모터(110)의 파워는 순간적으로 출력 가능한 파워와 연속적으로 출력 가능한 파워로 구분되는데, 순간적으로 출력 가능한 파워는 파워의 양은 크지만 사용 가능한 시간이 짧은 반면, 연속적으로 출력 가능한 파워는 파워의 양은 작지만 사용 가능한 시간이 길다.
변속기(120)는 토크 컨버터를 삭제한 6단 자동변속기가 가능하고, 엔진(100)의 아이들 정지(idle stop) 상태에서 시동 또는 모드 변환 시 엔진 크랭킹(cranking)을 위하여 HSG(150)를 사용할 수 있다.
클러치(130)는 구동모터(110)의 동력을 잇거나 끊는 장치로서, 그 동력의 축을 임의로 이었다가 끊기도 한다. 클러치 종류에는 맞물림 클러치, 마찰 클러치, 유체 클러치 또는 전자기 클러치 등이 있다.
배터리(140)는 전기를 저장하고, 차량 시스템에 전기를 공급하기 위한 장치이다.
HSG(150, Hybrid Starter & Generator)는 시동 시 엔진(100)으로 회전력을 제공하는(즉, 크랭킹 토크를 출력하는) 하이브리드 시동발전기로써, 상기 엔진(100)에 연결되어 구비된다. 이러한 HSG(150)는 엔진(100)의 토크 제어를 보조하여 응답성을 향상시키는데, HSG(150)가 엔진(100)과 연결되도록 벨트(Belt)를 이용하되, 벨트 장력을 고려하여 토크 제어를 할 수 있다.
인버터(160)는 구동모터(110), 배터리(140) 및 HSG(150)와 연결된 전류변환장치이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터를 이용한 아이들 충전 시 효과를 설명하는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 하이브리드 전기자동차는 운행 중 신호대기, 차량의 정체 또는 기타 목적으로 차량이 일시 정지될 때, 차량의 아이들 충전 시 구동모터를 이용한 충전을 하거나 HSG를 이용한 충전을 할 수 있다.
구체적으로, 구동모터를 이용한 충전 방법은 HSG를 이용한 충전 방법보다 토크의 제어범위가 넓기 때문에 엔진의 최대효율라인(A, Optimal Operating Line, OOL) 또는 근접한 영역에서 운전이 가능하다. 이러한 엔진의 최대효율라인(A)에서 충전하는 방법은 차량 시스템의 효율을 증대시켜 연비를 향상시킬 수 있다.
여기서, 구동모터의 최대 충전토크(B)는 HSG 최대 충전토크(C)보다 속도(rpm)에 따른 토크의 크기가 크고, 구동모터의 최대 충전토크(B)는 엔진 최대효율라인(A)과 중첩되거나 HSG 최대 충전토크(C)보다 토크의 크기가 더 크기 때문에 충전효율이 HSG 최대 충전토크(C)보다 좋다. 여기서, 구동모터의 최대 충전토크(B) 및 HSG 최대 충전토크(C)는 절대값으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법을 설명하는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 하이브리드 전기자동차는 운전자보조시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS) 정보를 이용하여 빠른 발진 응답이 필요하지 않은 상황 여부를 판단할 수 있다.
특히, 하이브리드 전기자동차는 운행 중 신호 대기 시 또는 전방 차량과 거리가 일정 거리 미만일 경우에는 빠른 발진 응답이 필요하지 않기 때문에 구동모터를 이용하여 아이들 충전이 가능하다.
즉, 하이브리드 전기자동차는 차량 신호(신호 대기 혹은 기타 목적으로 차량이 일시 정지되는 것으로 파악될 수 있는 신호)를 확인하거나, 레이더 센서를 이용하여 전방 차량과의 거리를 확인하여 구동모터를 이용한 아이들 충전이 가능하다.
하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법은 하기와 같다.
먼저, 하이브리드 전기자동차의 배터리 제어기는 배터리 SOC(State of Charge)의 상태를 파악하여 배터리 SOC가 기준 이하일 경우, 아이들 충전을 요청한다(S300).
다음으로, 하이브리드 제어기(HCU)는 자차량의 정차 여부를 판단한다(S310).
그리고, 하이브리드 제어기를 이용하여 자차량의 정차 여부를 판단하여 자차량이 정차 중이라면, 하이브리드 제어기와 연결된 라이다 센서는 자차량과 전방 차량의 차간 거리가 임계값(C1, 일정 거리) 미만인지 여부를 판단한다(S320).
그러나, 자차량이 주행 중이면, HSG를 이용하여 충전한다(S330).
다음에는, 자차량과 전방 차량의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 미만이면, 구동모터를 이용하여 아이들을 충전한다(S340).
그러나, 자차량과 전방 차량의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 이상이면, 자차량의 신호 대기 여부를 판단한다(S350). 여기서, 전방의 신호등 정보를 수신할 수 있는 교통정보 신호처리 장치 등을 이용하여 자차량의 신호 대기 여부를 판단할 수 있다. 이러한 교통정보 신호처리 장치는 하이브리드 전기자동차 내부에 구비될 수도 있고, 외부로부터 신호로 수신되어 신호 대기 여부를 판단할 수도 있다.
다음으로, 자차량이 신호 대기 중이면, 구동모터를 이용하여 아이들을 충전한다(S360).
그러나, 자차량이 신호 대기 중이 아니면, HSG를 이용하여 아이들을 충전한다(S370).
이러한 구동모터를 이용하여 아이들을 충전하거나, HSG를 이용하여 아이들을 충전한 다음에 다시 아이들 충전 요청되면, 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법을 반복하여 실시할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 시에 구동모터를 이용하여 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 시에 구동모터를 이용함으로써, 발진 응답 지연을 최소화할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (7)

  1. 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법에 있어서,
    배터리 SOC가 기준값 이하인지 여부를 판단하여 아이들 충전을 요청하는 단계;
    상기 하이브리드 전기자동차의 정차 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 하이브리드 전기자동차가 정차 중이면, 상기 하이브리드 전기자동차와 전방 차량의 차간 거리가 임계값 미만인지 여부를 판단하여 상기 하이브리드 전기자동차와 상기 전방 차량의 차간 거리가 임계값 미만이면 구동모터를 이용하여 아이들을 충전하고, 상기 하이브리드 전기자동차와 상기 전방 차량의 차간 거리가 임계값 이상이면, 상기 하이브리드 전기자동차의 신호 대기 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 전기자동차가 주행 중이면, HSG를 이용하여 아이들을 충전하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 전기자동차가 신호 대기 중이면, 구동모터를 이용하여 아이들을 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 전기자동차가 신호 대기 중이 아니면, HSG를 이용하여 아이들을 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 전기자동차와 전방 차량의 차간 거리가 임계값(일정 거리) 미만인지 여부의 판단은 상기 하이브리드 전기자동차에 구비된 레이더 센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 아이들 충전 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 전기자동차의 신호 대기 여부의 판단은 전방 신호등의 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 아이틀 충전 제어방법.
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