KR101684507B1

KR101684507B1 - 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101684507B1
Application number: KR1020140142796A
Authority: KR
Inventors: 이준혁
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-12-08
Also published as: KR20160046631A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 시스템은 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 엔진; 배터리로부터 공급되는 전력을 통해 동력을 발생시켜 상기 엔진의 동력을 보조하는 주행 모터; 대기 압력을 측정하는 대기 압력 센서; 상기 엔진으로 유입되는 흡기 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 구동하는 전장 부품; 가속 페달의 조작을 감지하는 가속 페달 센서; 브레이크 페달의 조작을 감지하는 브레이크 페달 센서; 상기 가속 페달 센서 및 상기 브레이크 페달로부터 감지되는 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작으로부터 운전자의 운전 성향을 판단하는 운전 성향 판단부; 및 상기 대기 압력 센서로부터 측정된 대기 압력과 상기 온도 센서를 통해 측정된 흡기 온도로부터 계산된 보정 계수, 상기 전장 부품의 부하, 또는 상기 운전 성향 판단부로부터 판단된 운전 성향에 기초하여 상기 배터리의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 제어 시스템 및 방법 {CONTROL SYSTEM AND METHOD OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하드웨어의 변경 없이 고지대를 주행 중인 차량의 연비를 향상시키고, 주행 모터의 가용 파워를 확보할 수 있는 하이브리드 차량의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량은 내연 엔진을 이용하는 차량과 전기 차량의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예를 들면 엔진의 동력과 배터리 동력을 사용하는 차량이다.

이러한 하이브리드 차량이 고지대를 운행할 때 엔진으로 흡입되는 공기의 밀도가 작기 때문에, 엔진의 출력이 떨어지는 문제가 발생한다. 일반적으로, 고도가 1000 미터 증가할수록 엔진의 출력은 약 10% 떨어지는 것으로 알려져 있다.

따라서, 동일한 요구 토크에 대해 평지에 비해 고지대에서는 엔진의 출력이 떨어지기 때문에, 저하된 엔진의 출력을 보완하기 위해 주행 모터를 구동시켜 엔진의 출력을 보완하게 된다.

그러나 지속적으로 주행 모터를 구동하게 되면, 배터리의 SOC(state of charge)가 감소하게 되고, 배터리를 충전시키기 위해 엔진의 동력을 사용하면 해수면 높이의 지표면을 주행할 때와 비교하여 배터리의 충전 시간이 늘어나게 된다.

그리고 배터리의 충전 시간이 늘어나기 때문에, 주행 모터의 지속적인 사용으로 인해 배터리의 SOC가 감소하고, 이로 인해 고지대를 주행하는 차량의 주행 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고지대를 주행 중인 하이브리드 차량의 주행 성능을 개선하고, 연비를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 하이브리드 차량이 고지대에서의 주행 성능을 개선할 때, 하드웨어의 변경 없이 하이브리드 차량의 제어 방법을 변경함으로써, 하이브리드 차량의 제조 원가를 절감하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 시스템은 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 엔진; 배터리로부터 공급되는 전력을 통해 동력을 발생시켜 상기 엔진의 동력을 보조하는 주행 모터; 대기 압력을 측정하는 대기 압력 센서; 상기 엔진으로 유입되는 흡기 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 구동하는 전장 부품; 가속 페달의 조작을 감지하는 가속 페달 센서; 브레이크 페달의 조작을 감지하는 브레이크 페달 센서; 상기 가속 페달 센서 및 상기 브레이크 페달로부터 감지되는 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작으로부터 운전자의 운전 성향을 판단하는 운전 성향 판단부; 및 상기 대기 압력 센서로부터 측정된 대기 압력과 상기 온도 센서를 통해 측정된 흡기 온도로부터 계산된 보정 계수, 상기 전장 부품의 부하, 또는 상기 운전 성향 판단부로부터 판단된 운전 성향에 기초하여 상기 배터리의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 상기 엔진의 운전점을 최적 운전점보다 상향시킬 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 상기 배터리의 충전 시작 SOC를 상향 조절할 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 상기 엔진의 아이들 RPM을 증가시켜 상기 배터리의 충전 파워를 증가시킬 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 운전자의 요구 토크에 따라 EV 모드에서 엔진을 구동시키기 위한 출력 토크인 EV 라인을 하향 조절할 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 변속단을 저단으로 변경할 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC를 하향 조절할 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 부분 부하(part load)에서 전부하(full load)로 진입하는 조건을 앞당길 수 있다.

상기 SOC 밸런싱 유지 제어는 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우, 상기 제어부는 상기 가속 페달 센서로부터 감지된 가속 페달의 변위에 따른 상기 엔진 출력 토크를 상향시킬 수 있다.

차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;를 더 포함하고, 상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 엔진의 운전점을 더 상향시킬 수 있다.

차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;를 더 포함하고, 상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 배터리의 충전 시작 SOC를 더 상향시킬 수 있다.

차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;를 더 포함하고, 상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 엔진의 아이들 RPM을 더 증가시킬 수 있다.

차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;를 더 포함하고, 상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 EV 라인을 더 하향 조절할 수 있다.

차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;를 더 포함하고, 상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC를 더 하향 조절할 수 있다.

차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;를 더 포함하고, 상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 부분 부하(part load)에서 전부하(full load)로 진입하는 조건을 더 앞당길 수 있다.

차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;를 더 포함하고, 상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 가속 페달 센서로부터 감지된 가속 페달의 변위에 따른 상기 엔진 출력 토크를 더 상향시킬 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어 시스템에 의하면, 하이브리드 차량이 고지대를 주행할 때, 제어 방법 변경을 통해 고지대 주행 성능과 연비를 개선할 수 있다.

또한, 하드웨어의 변경 없이 제어 방법 변경을 통해 고지대 주행 성능과 연비를 개선함으로써, 차량의 제조 원가를 절감할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어 시스템을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

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 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

하이브리드 자동차는 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 자동차로써, 일반적으로 엔진(10)과 주행 모터(30)를 사용하여 구동되는 하이브리드 전기 자동차를 말한다. 하이브리드 전기 자동차는 엔진(10)과 주행 모터(30)로 구성되는 두 가지 이상의 동력원을 사용하여 다양한 구조로 형성될 수 있다.

일반적으로 하이브리드 전기 자동차는 주행 모터(30)와 변속기(40) 및 구동축이 직렬 연결되어 있는 TMED((Transmission Mounted Electric Device) 방식의 파워 트레인이 사용되고 있다. 그리고 엔진(10)과 주행 모터(30)의 사이에는 클러치(20)가 구비되어, 클러치(20)의 결합 여부에 따라 하이브리드 전기 자동차는 EV(Electric Vehicle) 모드 또는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 운행된다.

HEV 모드는 엔진(10)의 동력과 주행 모터(30)의 동력을 이용하여 차량이 주행하는 모드이다. 이때, 엔진(10)과 주행 모터(30) 사이의 클러치(20)가 결합하여 엔진(10)과 주행 모터(30)의 동력에 의해 차량이 주행하게 된다.

EV 모드는 주행 모터(30)의 동력만으로 차량이 주행하는 모드이다. 이때, 엔진(10)과 주행 모터(30) 사이의 클러치(20)가 해제되고 엔진(10)은 오프(OFF)되면서 주행 모터(30)의 동력에 의해서만 차량이 주행하게 된다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어 시스템에 관하여, TMED 방식의 하이브리드 차량을 예로 들어 설명한다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 방식의 하이브리드 차량에도 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어 시스템을 도시한 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어 시스템은 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 엔진(10), 배터리(50)로부터 공급되는 전력을 통해 동력을 발생시켜 상기 엔진(10)의 동력을 보조하는 주행 모터(30), 대기 압력을 측정하는 대기 압력 센서(70), 상기 엔진(10)으로 유입되는 흡기 온도를 측정하는 온도 센서(12), 상기 배터리(50)로부터 전원을 공급받아 구동하는 전장 부품, 가속 페달의 조작을 감지하는 가속 페달 센서, 브레이크 페달의 조작을 감지하는 브페이크 페달 센서, 상기 가속 페달 센서 및 상기 브레이크 페달로부터 감지되는 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작으로부터 운전자의 운전 성향을 판단하는 운전 성향 판단부, 및 상기 각 구성 요소를 제어하는 제어부(90)를 포함한다.

상기 제어부(90)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법의 각 단계를 수행한다.

상기 제어부(90)는 상기 온도 센서(12)를 통해 측정된 흡기 온도로부터 계산된 보정 계수, 상기 전장 부품의 부하, 또는 상기 운전 성향 판단부로부터 판단된 운전 성향에 기초하여 상기 배터리(50)의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행한다.

상기 압력 센서로부터 측정된 대기 압력과 상기 온도 센서(12)로부터 측정된 흡기 온도는 상기 제어부(90)로 제공되고, 상기 제어부(90)는 측정된 대기 압력과 흡기 온도로부터 보정 계수를 계산한다.

상기 보정 계수는 대기 압력과 흡기 온도로부터 결정되는데, 차량이 주행 중인 장소가 고지대이거나 외부 환경이 고온 지역인 경우에는, 상기 보정 계수의 값이 작아진다.

상기 전장 부품은 상기 배터리(50)로부터 공급되는 전원을 이용하여 구동되는 부품으로, 공조기, 전후방 램프, 및 와이퍼 모터 등을 포함한다. 여기서 상기 전장 부품의 부하는 상기 전장 부품에서 소모되는 전력을 의미한다.

상기 운전 성향 판단부는 운전자가 상기 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작량으로부터 운전자의 운전 성향을 판단한다. 예를 들면, 상기 상기 가속 페달 및 브레이크 페달을 급하게 조작하는 운전자의 운전 성향은 공격적(aggressive)으로 판단하고, 상대적으로 상기 가속 페달 및 브레이크 페달을 완만하게 조작하는 운전자의 운전 성향을 방어적(defensive)으로 판단한다. 상기 운전 성향 판단부에서 판단된 운전 성향은 상기 제어부(90)로 제공된다.

상기 제어부(90)는 앞에서 산출된 보정 계수, 전장 부품의 부하, 운전 성향, 및 차량 부하를 기초로 하여 상기 배터리(50)의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행한다.

상기 배터리(50)의 SOC 유지 제어는 차량이 주행 중인 외부 환경 및 전장 부품의 부하 등을 고려하여 상기 배터리(50)의 SOC를 일정 수준 유지하도록 제어하는 것을 말한다. 이와 같이, 상기 배터리(50)의 SOC를 외부 환경 및 전장 부품의 부하에 따라 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행함으로써, 하이브리드 차량의 연비와 운전성을 개선할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서(60), 및 차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서(80)를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부(90)는 상기 차속 센서(60)로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서(80)로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면, 상기 배터리(50)의 SOC 밸런싱 유지 제어를 상기 장기 제어 조건을 만족할 때보다 더 엄격하게 설정한다. 즉, 장기 제어 조건을 만족할 때 보다 엔진(10)의 운전점을 더 상향시키고, 충전 시작 SOC를 더 상향시키며, 엔진(10)의 아이들 RPM을 더 증가시키고, EV 라인을 더 하향 조절하며, EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC를 더 하향 조절하고, 전부하 진입 조건을 더 앞당기고, 가속 페달 센서로부터 감지된 가속 페달의 변위에 따른 상기 엔진(10) 출력 토크를 더 상향시킨다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 의한 SOC 밸런싱 제어 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

상기 제어부(90)는 상기 보정 계수, 전장 부품의 부하, 및 운전자의 운전 성향을 산출한다(S10).

상기 제어부(90)는 상기 보정 계수, 전장 부품의 부하, 운전자의 운전 성향, 및 차량 부하로부터 상기 배터리(50)의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행할지 여부를 판단한다(S20).

구체적으로, 상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적이면(이하에서는, 상기 어느 하나의 조건을 만족하는 조건을 '장기 제어 조건'이라고 한다). 상기 제어부(90)는 상기 배터리(50)의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행한다(S40).

상기 제어 조건을 만족하지 않는 경우에는 정상 운전 제어를 수행한다(S30).

상기 보정 계수의 값이 작아진다는 것은 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기의 밀도가 작아진다는 것을 의미한다. 상기 엔진(10)으로 유입되는 공기의 밀도가 작아지면, 상기 엔진(10)에서 출력되는 파워가 작아진다.

상기 보정 계수가 설정값보다 작아지면, 상기 주행 모터(30)를 통해 상기 엔진(10) 출력을 보조해야 하기 때문에, 상기 배터리(50)의 SOC 밸런싱이 붕괴될 가능성이 크다. 따라서 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행한다.

상기 전장 부품의 부하가 크다는 것은 상기 배터리(50) 사용량이 크다는 것을 의미한다. 이러한 경우, 상기 배터리(50)의 SOC 밸런싱이 붕괴될 가능성이 크기 때문에, SOC 밸런싱 유지 제어를 수행한다.

상기 운전 성향이 공격적이라는 것은 운전자가 급가속 또는 급제동을 자주 수행한다는 것을 의미한다. 이러한 경우, 상기 배터리(50)의 사용량이 증가하고 상기 주행 모터(30)에 의한 회생 제동량이 줄어든다. 따라서, 상기 배터리(50)의 충전 상태가 악화되기 때문에, SOC 밸런싱 유지 제어를 수행한다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 엔진(10)의 운전점을 최적 운전점(OOL: optimal operating line)보다 일정값 상향시킨다. 상기 엔진(10)의 운전점을 최적 운전점보다 상향시킴으로써, 상기 엔진(10)에서 출력되는 여유 동력을 이용하여 상기 주행 모터(30)를 회생 제동시켜 상기 배터리(50)의 SOC를 확보할 수 있다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 배터리(50)의 충전 시작 SOC를 상향 조절한다. 상기 배터리(50)의 충전 시작 SOC는 상기 배터리(50)를 충전하기 시작하는 SOC를 말하는데, 상기 충전 시작 SOC를 상향시킴으로써, 상기 배터리(50)의 SOC를 확보할 수 있다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 엔진(10)의 아이들 RPM을 증가시켜 상기 배터리(50)의 충전 파워를 증가시킨다. 여기서 엔진(10)의 아이들 RPM은 충전 모드에서 배터리(50)를 충전하기 위한 엔진(10)의 RPM을 말한다. 이와 같이 엔진(10)의 아이들 RPM을 증가시키면, 엔진(10)의 토크가 증가하고 이에 따라 상기 배터리(50)의 충전 시간을 줄일 수 있다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 운전자의 요구 토크에 따라 EV 모드에서 엔진(10)을 구동시키기 위한 출력 토크인 EV 라인을 하향 조절한다. 여기서 EV 라인은 운전자의 요구 토크에 따라 EV 모드에서 엔진(10)을 구동시키기 위한 출력 토크를 지칭한다.

예를 들어 설명하면, 평상시의 경우, 배터리(50)의 SOC가 50%일 때 주행 모터(30)의 출력이 50킬로와트라고 가정한다. 이때, 운전자의 요구 토크가 50킬로와트보다 작으면, 하이브리드 차량은 EV 모드로 주행한다.

만약, 운전자의 요구 토크가 50킬로와트보다 큰 70킬로와트이면, 상기 제어부(90)는 상기 엔진(10)을 시동시키고, 하이브리드 차량은 엔진(10)의 동력과 주행 모터(30)의 동력을 이용하여 HEV 모드로 주행한다. 여기서 운전자의 요구 토크에 따라 엔진(10)이 온 되는 시점인 EV 라인은 50킬로와트이다.

그러나 하이브리드 차량이 상기 장기 제어 조건을 만족하는 경우에는, 상기 제어부(90)는 EV 라인을 일정 값 하향 조정한다. 예를 들면, EV 모드에서 엔진(10)을 구동시키기 위한 출력 토크를 50킬로와트에서 30킬로와트로 하향 조정한다.

즉, 상기 장기 제어 조건을 만족하는 경우에는 운전자의 요구 토크가 30킬로와트보다 작으면, 하이브리드 차량은 EV 모드로 주행하고, 운전자의 요구 토크가 30킬로와트보다 크면 엔진(10)을 구동시켜 HEV 모드로 주행한다.

이와 같은 방법을 통해, 하이브리드 차량의 SOC와 하이브리드 주행 성능을 확보할 수 있다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 평상시와 비교하여 변속단을 저단으로 변경한다. 상기 장기 제어 조건을 만족할 때, 변속단을 저단으로 변경하면, 상대적으로 높은 RPM 영역에서 엔진(10)이 구동하게 되고, 엔진(10)으로부터 출력되는 토크량이 감소하기 때문에, 상기 배터리(50)의 SOC를 확보할 수 있다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC를 하향 조절한다. 상기 기준 SOC를 하향 조절한다는 것은, HEV 모드에서 엔진(10)을 구동시키는 시점을 앞당긴다는 것을 말하는데, EV 모드로 주행하는 구간을 줄임으로써, 엔진(10) 구동력을 통해 상기 배터리(50)의 충전 기회를 제공하여 상기 배터리(50)의 SOC를 확보할 수 있다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 부분 부하(part load)에서 전부하(full load)로 진입하는 조건을 앞당긴다. 전부하는 상기 엔진(10)으로 연료량을 최대로 분사하여 상기 엔진(10)에서 최대 출력을 낼 수 있는 상태를 말하는데, 운전자가 상기 가속 페달을 일정량 이상 조작하면 전부하로 진입한다.

그러나 운전자가 상기 장기 제어 조건을 만족하지 않는 경우와 동일하게 가속 페달을 조작하는 경우와 비교하여, 상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하는 경우에는 상대적으로 작은 양의 상기 가속 페달을 조작하는 경우에도 전부하로 진입하도록 한다.

이와 같이, 전부하 진입 조건을 앞당기면, 엔진(10)의 효율은 상대적으로 나빠지지만, 전부하 운행으로 인해 발생하는 여유 동력을 통해 상기 배터리(50)를 회생제동시켜 배터리(50)의 SOC를 확보할 수 있다.

상기 어느 하나의 장기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 가속 페달 센서로부터 감지된 가속 페달의 변위에 따른 상기 엔진(10) 출력 토크를 상향시킨다.

예를 들면, 차량이 평지를 주행중인 경우에는 상기 보정 계수의 값이 1이라고 가정하면, 차량이 고지대를 주행하게 되면 외부 온도와 압력이 낮아지기 때문에, 상기 보정 계수의 값은 1보다 작아진다.

이러한 경우, 엔진(10)의 출력 토크가 평지와 비교하여 작아지기 때문에, 운전자가 평지와 동일하게 가속 페달을 조작하더라도 엔진(10)의 출력을 상향시켜 주행 성능을 유지하고, 상기 엔진(10)의 여유 동력을 통해 상기 배터리(50)를 회생제동시켜 배터리(50)의 SOC를 확보할 수 있다.

상기 차속 센서(60)로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서(80)로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면(S50)(이하에서는, 상기 조건을 '단기 제어 조건'이라고 한다), 상기 제어부(90)는 상기 S40 단계에서 수행되는 각 제어 방법의 기준점을 배터리(50)의 SOC를 확보하기 위한 방향으로 조절한다(S60).

여기서, 제어 방법의 기준점은 상기 제어부에 의해 제어되는 엔진의 운전점, 충전 시작 SOC, 엔진의 아이들 RPM, EV 라인, 기준 SOC, 전부하 진입 조건, 엔진 출력 토크를 포함하는 개념이다.

차량의 속도가 일정 속도 이상이거나 차량이 오르막 경사를 주행중인 경우에는, 주행 부하가 증가하기 때문에, SOC 밸런싱이 붕괴될 가능성이 높다. 이러한 경우, 장기 주행 조건을 만족하는 경우와 더불어, 상기 S40 단계에서 수행되는 각 제어 방법을 배터리(50)의 SOC를 확보하기 위한 방향으로 더 엄격하게 수행함으로써, 배터리(50)의 SOC를 밸런싱을 유지하여 차량의 연비와 운전 성능을 개선한다.

구체적으로, 상기 단기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 장기 제어 조건을 만족할 때와 비교하여 상기 엔진(10)의 운전점을 더 상향시킨다.

그리고 상기 단기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 장기 제어 조건을 만족할 때와 비교하여 상기 배터리(50)의 충전 시작 SOC를 더 상향시킨다.

그리고 상기 단기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 장기 제어 조건을 만족할 때와 비교하여 상기 엔진(10)의 아이들 RPM을 더 증가시킨다.

그리고 상기 단기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 장기 제어 조건을 만족할 때와 비교하여 상기 EV 라인을 더 하향 조절한다.

그리고 상기 단기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 장기 제어 조건을 만족할 때와 비교하여 EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC를 더 하향 조절한다.

그리고 상기 단기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 장기 제어 조건을 만족할 때와 비교하여 부분 부하(part load)에서 전부하(full load)로 진입하는 조건을 더 앞당긴다.

그리고 상기 단기 제어 조건을 만족하면, 상기 제어부(90)는 상기 장기 제어 조건을 만족할 때와 비교하여 상기 가속 페달 센서로부터 감지된 가속 페달의 변위에 따른 상기 엔진(10) 출력 토크를 더 상향시킨다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어 방법에 의하면, 장기 제어 조건을 통해 배터리(50)의 SOC 밸런싱 유지 제어를 구현한다. 이와 같은 장기 제어 조건을 이용하여 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행함으로써, 차량이 고지대 또는 고온 지대를 주행하는 경우, 전자 부품의 사용이 과다한 경우, 운전자의 성향이 공격적인 경우에 대비하여 SOC 밸런싱을 유지할 수 있고, 차량의 연비를 개선할 수 있다.

또한, 단기 제어 조건을 통해 배터리(50)의 SOC 밸런싱 유지 제어를 구현한다. 이와 같은 단기 제어 조건을 이용하여 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행함으로써, 차량의 속도가 고속이거나 경사로를 주행할 때, SOC 밸런싱을 유지할 수 있다.

이와 같이, 차량의 외부 환경(차량이 고지대 또는 고온 지대 주행하는 경우), 운전자의 성향, 및 전장 부품의 사용량과 같은 장기 제어 조건 및 차속 및 차량의 주행 경사와 같은 단기 제어 조건을 통해 SOC 밸런싱 유지 제어를 능동적으로 수행함으로써, 연비와 운전성을 향상시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 엔진
12: 온도 센서
20: 클러치
30: 주행 모터
40: 변속기
50: 배터리
60: 차속 센서
70: 대기 압력 센서
80: 기울기 센서
90: 제어부

Claims

연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 엔진;
배터리로부터 공급되는 전력을 통해 동력을 발생시켜 상기 엔진의 동력을 보조하는 주행 모터;
대기 압력을 측정하는 대기 압력 센서;
상기 엔진으로 유입되는 흡기 온도를 측정하는 온도 센서;
상기 배터리로부터 전원을 공급받아 구동하는 전장 부품;
가속 페달의 조작을 감지하는 가속 페달 센서;
브레이크 페달의 조작을 감지하는 브레이크 페달 센서;
상기 가속 페달 센서 및 상기 브레이크 페달로부터 감지되는 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작으로부터 운전자의 운전 성향을 판단하는 운전 성향 판단부; 및
상기 배터리의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행하기 위한 것으로 상기 대기 압력 센서로부터 측정된 대기 압력과 상기 온도 센서를 통해 측정된 흡기 온도로부터 결정되는 보정 계수, 상기 전장 부품의 부하, 또는 상기 운전 성향 판단부로부터 판단된 운전 성향에 기초하여 상기 배터리의 SOC 밸런싱 유지 제어를 수행하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는
상기 보정 계수와 설정값을 비교하거나, 상기 전장 부품의 부하를 설정 부하와 비교하거나, 또는 상기 운전 성향을 판단하여,
상기 엔진의 운전점, 상기 배터리의 충전 시작 SOC, 상기 엔진의 아이들 RPM, EV 모드에서 엔진을 구동시키기 위한 출력 토크인 EV 라인, 변속단, EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC, 부분 부하(part load)에서 전부하(full load)로 진입하는 조건, 및 가속 페달의 변위에 따른 엔진 출력 토크 중의 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 상기 엔진의 운전점을 최적 운전점보다 상향시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 상기 배터리의 충전 시작 SOC를 상향 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 상기 엔진의 아이들 RPM을 증가시켜 상기 배터리의 충전 파워를 증가시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 운전자의 요구 토크에 따라 EV 모드에서 엔진을 구동시키기 위한 출력 토크인 EV 라인을 하향 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 변속단을 저단으로 변경하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC를 하향 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 부분 부하(part load)에서 전부하(full load)로 진입하는 조건을 앞당기는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 SOC 밸런싱 유지 제어는
상기 보정 계수가 설정값보다 작거나, 상기 전장 부품의 부하가 설정 부하보다 크거나, 상기 운전 성향이 공격적인 경우,
상기 제어부는 상기 가속 페달 센서로부터 감지된 가속 페달의 변위에 따른 상기 엔진 출력 토크를 상향시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제2항에 있어서,
차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및
차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;
를 더 포함하고,
상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면,
상기 제어부는 상기 엔진의 운전점을 더 상향시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제3항에 있어서,
차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및
차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;
를 더 포함하고,
상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면,
상기 제어부는 상기 배터리의 충전 시작 SOC를 더 상향시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제4항에 있어서,
차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및
차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;
를 더 포함하고,
상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면,
상기 제어부는 상기 엔진의 아이들 RPM을 더 증가시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제5항에 있어서,
차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및
차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;
를 더 포함하고,
상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면,
상기 제어부는 상기 EV 라인을 더 하향 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제7항에 있어서,
차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및
차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;
를 더 포함하고,
상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면,
상기 제어부는 EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 기준 SOC를 더 하향 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제8항에 있어서,
차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및
차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;
를 더 포함하고,
상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면,
상기 제어부는 부분 부하(part load)에서 전부하(full load)로 진입하는 조건을 더 앞당기는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.
제9항에 있어서,
차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서; 및
차량의 경사각도를 측정하는 기울기 센서;
를 더 포함하고,
상기 차속 센서로부터 감지된 차량의 속도가 일정 속도 이상이거나, 상기 기울기 센서로부터 차량이 일정 시간 오르막 경사를 주행 중인 것으로 판단되면,
상기 제어부는 상기 가속 페달 센서로부터 감지된 가속 페달의 변위에 따른 상기 엔진 출력 토크를 더 상향시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 시스템.