KR101836687B1 - 하이브리드 자동차의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은. 하이브리드 자동차의 제어방법에 관한 것으로서, (a) 차량이 구동 모터의 동력에 의해 구동되는 EV 모드인 경우에, 상기 차량의 정차 여부를 판단하는 단계; 및 (b) 상기 차량의 주행 여부에 따라 배터리의 목표 SOC를 조절하는 단계를 포함하고; 상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 주행 중이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 미리 정해진 주행 SOC로 조절하여 수행하며, 상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 정차 중이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮도록 미리 정해진 정차 SOC로 조절하여 수행한다.

Description

하이브리드 자동차의 제어방법{Control method for hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 자동차의 제어방법에 관한 것이다.
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.
도 1은 하이브리드 자동차의 개략적인 구성을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 자동차는, 서로 직렬로 배열되는 엔진(10) 및 구동 모터(12)와, 엔진(10)과 구동 모터(12) 사이에서 엔진(10)과 구동 모터(12)를 동기화 접합 또는 접합 해제하는 엔진 클러치(13)와, 구동 모터(12) 또는 구동 모터(12)와 엔진(10)의 동력을 주행 휠(30)로 변속하여 출력하는 자동변속기(14)와, 벨트(11)에 의해 엔진(10)의 크랭크 풀리와 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진 시동 및 발전을 하는 일종의 모터인 HSG(Hybrid Starter Generator)(16)와, 모터(12, 16)의 제어 및 발전 제어를 위한 인버터(18)와, 모터(12, 16)와 차량의 전장 부품 등에 전력을 제공하도록 인버터(18)와 충방전 가능하게 연결되는 고전압 배터리(20)를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 자동차는, 구동 모터(12)가 자동변속기(14) 쪽에 붙어 있는 타입으로서, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식으로 호칭될 수 있다.
상기 하이브리드 자동차는, 하이브리드 자동차의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU; hybrid control unit) 및 배터리(20)를 관리 및 제어하는 배터리 제어기(BCU; battery control unit)를 더 포함할 수 있다. 배터리 제어기는 배터리 관리 시스템(BMS; battery management system)으로 호칭될 수 있다.
상기 하이브리드 자동차는, 구동 모터(12)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle) 모드와, 엔진(12)을 주동력으로 하면서 구동 모터(12)를 보조동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle) 모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 차량의 제동 및 관성 에너지를 구동 모터(12)에서 발전을 통하여 회수하여 배터리(20)에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking) 모드 등의 구동 모드를 제공할 수 있다.
상기 HEV 모드 시에는 엔진 클러치(13)의 동기화 접합(lock-up)을 통해 엔진(10)의 출력토크와 구동 모터(12)의 출력토크의 합으로 차량이 주행한다. 상기 EV 모드 시에는 엔진 클러치(13)의 접합 해제(open)을 통해 구동 모터(12)의 출력토크에 의해서만 차량의 주행이 이루어진다.
한편, 종래의 하이브리드 자동차는, 차량이 EV 모드로 구동 중일 때 배터리의 SOC(Stage of Charge)가 미리 설정된 목표 SOC 이하가 되면, 엔진의 동력을 이용해 HSG를 구동하여 발전을 실시함으로써 배터리를 충전한다. 즉, 엔진이 구동 모터와 동기화 접속되지 않아 공회전되는 상태에서, 엔진과 연결된 HSG에 발전 부하를 주어 배터리를 충전하는 것이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 이러한 발전 방식을 아이들 발전(idle generation)라고 명명하기로 한다.
그런데, 아이들 발전을 할 때 엔진은 저회전수 및 저토크로 구동되며, 일반적으로 HSG는 구동 모터에 비해 용량이 작다. 따라서, 종래의 하이브리드 자동차는, 아이들 발전으로 인해 엔진의 연비가 감소되고 발전 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아이들 발전으로의 진입을 최소화할 수 있도록 개선한 하이브리드 자동차의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 차량의 주행 또는 정차 여부에 따라 발전 및 충전 전략을 다변화할 수 있도록 개선한 하이브리드 자동차의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은, 배터리의 충방전으로 인한 손실을 최소화할 수 있도록 개선한 하이브리드 자동차의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법은, (a) 차량이 구동 모터의 동력에 의해 구동되는 EV 모드인 경우에, 상기 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계; 및 (b) 상기 차량의 주행 또는 정차 여부에 따라 배터리의 목표 SOC를 조절하는 단계를 포함하고; 상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 주행 중이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 미리 정해진 주행 SOC로 조절하여 수행하며, 상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 정차 중이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮도록 미리 정해진 정차 SOC로 조절하여 수행한다.
바람직하게, (c) 상기 (b) 단계에서 상기 목표 SOC가 상기 주행 SOC로 조절된 경우에, 상기 목표 SOC와 상기 배터리의 SOC를 비교하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계에서 상기 배터리의 SOC가 상기 목표 SOC 미만이라고 판단된 경우에, 엔진의 동력을 이용해 발전을 실시하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 (d) 단계는, 미리 정해진 지연 조건이 충족된 경우에, 미리 정해진 지연 시간 동안 대기하였다가 상기 발전을 실시하여 수행한다.
바람직하게, 상기 지연 조건은, 상기 차량과 상기 차량의 바로 전방에 위치한 다른 차량 사이의 차간 거리가 미리 정해진 기준 거리 이상인 것이며, 상기 지연 시간은, 상기 차간 거리가 멀수록 길게 정해진다.
바람직하게, 상기 지연 조건은, 상기 차량의 바로 전방에 위치한 다른 차량의 주행 속도가 미리 정해진 기준 속도 이상인 것이며, 상기 지연 시간은, 상기 주행 속도가 빠를수록 길게 정해진다.
바람직하게, 상기 지연 조건은, 상기 차량이 주행 중인 도로가 내리막길인 것이며, 상기 지연 시간은, 상기 내리막길의 경사도가 커질수록 길게 정해진다.
바람직하게, 상기 지연 조건은, 상기 차량의 전장 부하가 미리 정해진 기준 부하 미만인 것이며, 상기 지연 시간은, 상기 전장 부하가 작을수록 길게 정해진다.
바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 지연 시간 동안 대기 중인 상태에서 상기 구동 모터의 회전 속도가 미리 정해진 엔진 최소 회전수 이상으로 상승된 경우에, 엔진 클러치를 이용해 상기 구동 모터와 상기 엔진을 동기화 접합한 후 상기 엔진을 이용해 구동 모터를 구동하여, 상기 구동 모터를 이용해 발전을 실시하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 발전을 실시하여 얻은 전기를 상기 배터리에 충전하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 지연 시간이 경과될 때까지 상기 구동 모터의 회전 속도가 미리 정해진 엔진 최소 회전수 이상으로 상승되지 못한 경우에, 상기 엔진의 동력을 이용해 HSG를 구동하여, 상기 HSG를 이용해 발전을 실시하여 수행한다.
바람직하게, 상기 (d) 단계는, 상기 발전을 실시하여 얻은 전기를 상기 배터리보다 상기 구동 모터와 상기 차량의 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 공급하여 수행한다.
바람직하게, (e) 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에 수행하며, 상기 (a) 단계에서 차량이 정차 중이라고 판단된 경우에, 상기 차량의 전장 부하와 미리 정해진 기준 부하를 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 (b) 단계는, 상기 (e) 단계에서 상기 전장 부하가 상기 기준 부하 미만이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮도록 미리 정해진 제1 정차 SOC로 조절하여 수행하고, 상기 (b) 단계는, 상기 (e) 단계에서 상기 전장 부하가 상기 기준 부하 이상이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮음과 동시에 상기 제1 정차 SOC에 비해 높도록 미리 정해진 제2 정차 SOC로 조절하여 수행한다.
바람직하게, (f) 상기 (b) 단계에서 상기 목표 SOC가 상기 정차 SOC로 조절된 경우에, 상기 목표 SOC와 상기 배터리의 SOC를 비교하는 단계; 및 (g) 상기 (f) 단계에서 상기 배터리의 SOC가 상기 목표 SOC 미만이라고 판단된 경우에, 엔진의 동력을 이용해 HSG를 구동하여, 상기 HSG를 이용해 발전을 실시하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 (g) 단계는, 상기 발전을 실시하여 얻은 전기를 상기 배터리보다 상기 구동 모터와 상기 차량의 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 공급하여 수행한다.
본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 본 발명은, 차량의 주행 또는 정차 여부에 따라 목표 SOC를 상이하게 조절해 HSG를 이용한 아이들 발전의 빈도를 줄여 줌으로써 엔진의 연비와 발전의 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명은, 차량이 주행 중인 상태에서 배터리의 SOC가 목표 SOC 미만으로 하강된 경우에, HSG를 이용해 바로 아이들 발전을 수행하지 않고 구동 모터와 엔진을 동기화 접속하여 구동 모터를 이용해 발전을 수행할 수 있을 때까지의 소정의 지연 시간 동안 대기한다. 이를 통해 본 발명은, 아이들 발전의 빈도를 더욱 줄여 줌으로써 엔진의 연비와 발전의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
셋째, 본 발명은, 차량이 정차 중인 상태에서 전장 부하가 미리 정해진 기준 부하 미안인 경우에는 전장 부하가 상기 기준 부하 이상인 경우에 비해 목표 SOC를 낮게 조절한다. 이를 통해 본 발명은, 아이들 발전의 빈도를 더욱 줄여 줌으로써 엔진의 연비와 발전의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 하이브리드 자동차의 개략적인 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 차량이 주행 중인 상태에서 발전을 진행할 때 지연 시간을 도입하는 배경을 설명하기 위한 도면.
도 4는 구동 모터를 이용해 발전을 실시하여 얻은 전기를 배터리에 저장하는 양상을 나타내는 도면.
도 5는 HSG를 이용해 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기를 구동 모터와 전장 부품들에 공급하는 양상을 나타내는 도면.
도 6은 차량의 주행 여부와 전장 부하의 크기에 따라 목표 SOC를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에 있어서, 본 차량이란 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법이 적용된 차량을 말하고, 전방 차량이란 본 차량의 바로 전방에서 주행 중인 다른 차량을 말한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 목표 SOC(SOCt)란 구동 모터(12)나 HSG(16)를 이용해 발전을 시작하기 위한 기준점에 해당하는 배터리(20)의 SOC(State of Charge)를 말한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 본 차량이 EV 모드로 구동 중인 경우에, 본 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단한다(S 10). 본 차량의 주행 또는 정차 여부는 차속 센서를 이용해 판단하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법은, 본 차량의 주행 또는 정차 여부를 기준으로 배터리(20)의 SOC의 제어방법을 달리한다.
도 3은 차량이 주행 중인 상태에서 발전을 진행할 때 지연 시간을 도입하는 배경을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법에 있어서, 본 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계(S 10)에서 본 차량이 주행 중이라고 판단된 경우의 배터리(20)의 SOC의 제어방법을 설명하기로 한다.
먼저, 목표 SOC(SOCt)를 미리 정해진 주행 SOC(SOC1)로 조절한다(S 20). 주행 SOC(SOC1)는 본 차량의 메모리에 미리 저장된다.
다음으로, 주행 SOC(SOC1)로 조절된 목표 SOC(SOCt)를 배터리(20)의 현재 SOC와 비교한다(S 30).
이후에, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 이상인 경우에, 본 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계(S 10)로 다시 돌아간다. 또한, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 미만인 경우에, 본 차량의 현재 상태가 미리 정해진 지연 조건을 만족하는지 판단한다(S 40).
일반적으로 하이브리드 자동차는, EV 모드로 중인 경우에, 배터리(20)의 SOC가 목표 SOC(SOCt) 미만으로 하강되면 아이들 발전을 실시한다. 이러한 아이들 발전은, 엔진(10)이 저회전수 및 저토크로 구동되는 상태에서 구동 모터(12)에 비해 용량이 작은 HSG(16)에 엔진(10)의 동력을 이용해 발전 부하를 인가하여 실시한다. 따라서, 아이들 발전은, 엔진(10)과 구동 모터(12)가 동기화 접속된 상태에서 구동 모터(12)를 이용해 발전을 실시하는 경우에 비해 엔진(10)의 연비와, 발전 및 충전의 효율이 떨어진다. 따라서, 엔진(10)의 연비와, 발전 및 충전의 효율을 향상시키기 위해서는, 전체 발전 중 구동 모터(12)를 이용한 발전의 비율을 최대화시키고 아이들 발전의 비율을 최소화시키는 것이 바람직하다.
지연 조건은, 엔진(10)의 연비와, 발전 및 충전 효율을 향상시키기 위해 마련된 것으로서, 엔진(10)과 구동 모터(12)의 동기화 접합이 곧 가능할 것으로 예상되는 상황이거나 아이들 발전을 진행하여도 상대적으로 효율이 좋을 것으로 예상되는 상황을 말한다.
예를 들어, 지연 조건은, 본 차량과 전방 차량 사이의 차간 거리가 미리 정해진 기준 거리 이상인 상황일 수 있다. 이는, 본 차량과 전방 차량의 차간 거리가 길 경우에는 본 차량이 가속하여 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승될 확률이 높음을 고려한 것이다. 여기서, 엔진 최소 회전수(RPMmin)란, 구동 모터(12)와 엔진(10)을 엔진 클러치(13)를 이용해 동기화 접합할 수 있는 엔진(10)의 최소 회전수를 말한다.
예를 들어, 지연 조건은, 전방 차량의 주행 속도가 미리 정해진 기준 속도 이상인 상황일 수 있다. 이는, 전방 차량이 빠르게 주행할 경우에는 본 차량이 가속하여 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승될 확률이 높음을 고려한 것이다.
예를 들어, 지연 조건은, 본 차량이 주행 중인 도로가 내리막길인 상황일 수 있다. 이는, 도로가 내리막길인 경우에는 본 차량이 가속하여 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승될 확률이 높음을 고려한 것이다.
예를 들어, 지연 조건은, 본 차량의 전장 부하(L)가 미리 정해진 기준 부하(Lr) 이상인 상황일 수 있다. 이는, 전장 부하(L)가 작은 경우에는 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기의 대부분을 배터리(20)에 충전할 수밖에 없어 배터리(20)의 충방전에 따른 에너지 손실이 크지만, 전장 부하(L)가 높은 경우에는 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기의 대부분을 배터리(20)를 거치지 않고 구동 모터(12)와, 차량에 구비된 에어컨 기타 전장 부품들에 바로 공급하여 소비함으로써 배터리(20)의 충방전에 따른 에너지 손실이 작음을 고려한 것이다.
다음으로, 차량의 현재 상태가 지연 조건을 만족하는 경우에, 지연 시간(Tp)이 경과되었는지 여부를 판단한다(S 50).
지연 시간(Tp)은, 아이들 발전의 실시 빈도를 줄이기 위해 마련된 것으로서, 배터리(20)의 SOC가 목표 SOC(SOCt) 미만이라고 판단되는 즉시 HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 시작하지 않고 엔진(10)과 구동 모터(12)를 동기화 접속하여 구동 모터(12)를 이용해 발전을 시작할 수 있을 때까지 대기하는 소정의 시간을 말한다. 이러한 지연 시간(Tp)은 엔진(10)과 구동 모터(12)의 동기화 접합 가능성이 높을수록 길어지게 정해질 수 있다.
예를 들어, 지연 시간(Tp)은, 본 차량과 전방 차량 간의 차간 거리가 멀수록 길게 정해질 수 있다. 이는, 본 차량과 전방 차량 간의 차간 거리가 멀수록 본 차량이 가속하여 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승될 가능성이 높음을 고려한 것이다.
예를 들어, 지연 시간(Tp)은, 전방 차량의 속도가 빠를수록 길게 정해질 수 있다. 이는, 전방 차량의 속도가 빠를수록 본 차량이 가속하여 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승될 가능성이 높음을 고려한 것이다.
예를 들어, 지연 시간(Tp)은, 본 차량이 주행 중인 내리막길의 경사도가 커질수록 길게 정해질 수 있다. 이는, 본 차량이 주행 중인 내리막길의 경사도가 커질수록 본 차량이 가속하여 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승될 가능성이 높음을 고려한 것이다.
예를 들어, 지연 시간(Tp)은, 본 차량의 전장 부하(L)가 작을수록 길게 설정될 수 있다. 이는, 본 차량의 전장 부하(L)가 큰 경우에는, 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기의 대부분을 구동 모터(12)와 전장 부품들에 공급하여 소비함으로써 배터리(20)의 충방전에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있으므로, 엔진(10)과 구동 모터(12)의 동기화 접합이 가능할 때까지 대기할 필요 없이 바로 아이들 발전을 실시하여도 발전 및 충전 효율을 높일 수 있음을 고려한 것이다.
이러한 지연 시간(Tp) 동안 대기 중일 때에는, 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)와 엔진 최소 회전수(RPMmin)를 비교한 후(S 60), 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)에 비해 작으면 미리 정해진 단위 시간 동안 대기(S 70)하기를 반복할 수 있다. 이러한 비교 및 대기 횟수는 카운트 회로(미도시)를 이용해 카운팅할 수 있고, 카운트 회로에 의해 카운팅된 비교 및 대기 횟수를 기준으로 지연 시간(Tp)의 경과 여부를 판단할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법은, 지연 시간(Tp) 동안 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승되었는지 여부를 기준으로 배터리(20)의 SOC의 제어방법을 달리한다.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 지연 시간(Tp) 동안 대기 중인 동안에 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승된 경우에는, 엔진 클러치(13)를 이용해 엔진(10)과 구동 모터(12)를 동기화 접합하여 본 차량의 구동 모드를 HEV로 전환한 후, 엔진(10)의 동력을 이용해 구동 모터(12)에 발전 부하를 인가하여, 구동 모터(12)를 이용해 발전을 실시할 수 있다(S 80). 즉, 지연 시간(Tp) 동안 대기 중인 동안에 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승된 경우에는, 본 차량의 구동 모드를 HEV 모드로 전환한 후, 구동 모터(12)를 이용해 발전을 실시하는 것이다. 그러면, HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시하는 경우에 비해 엔진(10)의 연비와, 발전 및 충전 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 구동 모터(12)를 이용해 얻은 전기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(20)에 충전하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진(10)과 구동 모터(12)를 동기화 접합하는 경우에는, 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)에 근접할 때까지 엔진(10)을 기동하지 않고 대기시키며, 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)에 근접하면 비로서 엔진(10)을 기동하여 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)와 엔진(10)의 회전수(RPMe)를 동시에 엔진 최소 회전수(RPMmin)에 도달시킬 수 있다. 그러면, 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승할 때까지 엔진(10)이 공회전됨으로 인해 발생하는 연비 손실을 최소화시킬 수 있다.
예를 들어, 지연 시간(Tp)이 경과될 때까지 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승되지 않은 경우에는, 엔진(10)과 구동 모터(12)가 접합 해제된 상태에서 엔진(10)의 동력을 이용해 HSG(16)에 발전 부하를 인가하여, HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시할 수 있다(S 90). 즉, 지연 시간(Tp)이 경과될 때까지 구동 모터(12)의 회전수(RPMt)가 엔진 최소 회전수(RPMmin)까지 상승되지 않은 경우에는, 본 차량의 구동 모드를 EV 모드로 유지한 상태에서 엔진을 기동하여, HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시하는 것이다.
이처럼 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기는, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 모터(12)와 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 공급하여 사용한 후 잔량이 남으면 비로서 배터리(20)에 충전하는 것이 바람직하다. 그러면, 배터리(20)의 충방전에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.
한편, 차량의 현재 상태가 상기 지연 조건을 만족하지 않는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 지연 시간(Tp)이 경과될 때까지 대기할 필요 없이 엔진(10)과 구동 모터(12)가 접합 해제된 상태에서 엔진(10)의 동력을 이용해 HSG(16)에 발전 부하를 인가하여, HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시할 수 있다(S 100). 이처럼 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기는 구동 모터(12)와 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 공급한 후 잔량이 남으면 비로서 배터리(20)에 충전하는 것이 바람직하다. 그러면, 배터리(20)의 충방전에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.
도 6은 차량의 주행 여부와 전장 부하의 크기에 따라 목표 SOC(SOCt)를 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법에 있어서, 상기 본 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계(S 10)에서 본 차량이 정차 중이라고 판단된 경우의 배터리(20)의 SOC의 제어방법을 설명하기로 한다.
본 차량이 정차 중인 경우에는 본 차량이 주행 중인 경우에 비해 구동 모터(12)의 필요 전력이 작으므로 배터리(20)의 완전 방전의 우려가 상대적으로 낮다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 차량이 정차 중인 경우에는 목표 SOC(SOCt)를 주행 SOC(SOC1)에 비해 낮도록 미리 정해진 정차 SOC(S0C1, SOC2)로 조절하여, 아이들 발전의 실시 빈도를 줄인다. 이를 전제로, 본 차량이 정차 중이라고 판단된 경우의 배터리(20)의 SOC의 제어방법에 대한 더욱 자세한 내용을 설명하기로 한다.
먼저, 본 차량의 전장 부하(L)와 미리 정해진 기준 부하(Lr)를 비교한다(S 110). 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 제어방법은, 이러한 전장 부하(L)와 기준 부하(Lr)의 비교 결과를 기준으로 배터리(20)의 SOC의 제어방법을 달리한다.
예를 들어, 전장 부하(L)가 기준 부하(Lr) 미만인 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 목표 SOC(SOCt)를 주행 SOC(SOC1)에 비해 낮도록 미리 정해진 제1 정차 SOC(SOC2)로 조절한다(S 120). 이를 통해, 아이들 발전의 실시 빈도를 감소시켜 엔진(10)의 연비와, 발전 및 충전 효율을 향상시킬 수 있다. 제1 정차 SOC(SOC2)는 본 차량의 메모리에 미리 저장된다.
다음으로, 제1 정차 SOC(SOC2)로 조절된 목표 SOC(SOCt)를 배터리(20)의 현재 SOC와 비교한다(S 130). 이후에, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 이상인 경우에, 본 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계(S 10)로 다시 돌아간다. 또한, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 미만인 경우에, 엔진(10)과 구동 모터(12)가 접합 해제된 상태에서 엔진(10)의 동력을 이용해 HSG(16)에 발전 부하를 인가하여, HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시한다(S 140). 즉, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 미만인 경우에, 본 차량의 구동 모드를 EV 모드로 유지한 상태에서 HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시하는 것이다. 이처럼 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기는, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 모터(12)와 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 공급하여 사용한 후 잔량이 남으면 비로서 배터리(20)에 충전하는 것이 바람직하다. 그러면, 배터리(20)의 충방전에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.
예를 들어, 전장 부하(L)가 기준 부하(Lr) 이상인 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 목표 SOC(SOCt)를 주행 SOC(SOC1)에 비해 낮음과 동시에 제1 정차 SOC(SOC2)에 비해 높도록 미리 정해진 제2 정차 SOC(SOC3)로 조절한다(S 150). 즉, 전장 부하(L)가 기준 부하(Lr) 이상인 경우에는 전장 부하(L)가 기준 부하(Lr) 미만인 경우에 비해 아이들 발전의 실시 빈도가 높아지도록 목표 SOC(SOCt)를 제1 정차 SOC(SOC2)에 비해 높은 제2 정차 SOC(SOC3)로 조절하는 것이다. 이는, 전장 부하(L)가 높은 경우에는, 전장 부하(L)가 낮은 경우에 비해 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기 중 배터리(20)를 거치지 않고 구동 모터(12)와 전장 부품들에 바로 공급하여 소비 가능한 전기의 비중을 높일 수 있으므로, 아이들 발전의 빈도를 높여도 효율적인 발전 및 충전이 가능함을 고려한 것이다.
다음으로, 제2 정차 SOC(SOC3)로 조절된 목표 SOC(SOCt)를 배터리(20)의 현재 SOC와 비교한다(S 160). 이후에, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 이상인 경우에, 본 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계(S 10)로 다시 돌아간다. 또한, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 미만인 경우에, 엔진(10)과 구동 모터(12)가 접합 해제된 상태에서 엔진(10)의 동력을 이용해 HSG(16)에 발전 부하를 인가하여, HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시한다(S 170). 즉, 배터리(20)의 현재 SOC가 목표 SOC(SOCt) 미만인 경우에는, 본 차량의 구동 모드를 EV 모드로 유지한 상태에서 HSG(16)를 이용해 아이들 발전을 실시하는 것이다. 이처럼 아이들 발전을 실시하여 얻은 전기는, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 모터(12)와 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 사용하여 소비한 후 잔량이 남으면 비로서 배터리(20)에 충전하는 것이 바람직하다. 그러면, 배터리(20)의 충방전에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 엔진
11 : 벨트
12 : 구동 모터
13 : 엔진 클러치
14 : 자동변속기
16 : HSG
18 : 인버터
20 : 배터리
30 : 주행 휠
SOCt : 목표 SOC
SOC1 : 주행 SOC
SOC2 : 제1 정차 SOC
SOC3 : 제2 정차 SOC
RPMt : 모터 회전수
RPMe : 엔진 회전수
RPMmin : 엔진 최소 회전수
L : 전장 부하
Lr : 기준 부하

Claims (14)

  1. (a) 차량이 구동 모터의 동력에 의해 구동되는 EV 모드인 경우에, 상기 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계; 및
    (b) 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 주행 중이라고 판단된 경우에 배터리의 목표 SOC를 미리 정해진 주행 SOC로 조절하고, 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 정차 중이라고 판단된 경우에 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮도록 미리 정해진 정차 SOC로 조절하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계에서 상기 목표 SOC가 상기 주행 SOC로 조절된 경우에, 상기 목표 SOC와 상기 배터리의 SOC를 비교하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계에서 상기 배터리의 SOC가 상기 목표 SOC 미만이라고 판단된 경우에, 엔진의 동력을 이용해 발전을 실시하는 단계를 포함하고,
    상기 (d) 단계는, 미리 정해진 지연 조건이 충족된 경우에, 미리 정해진 지연 시간 동안 대기하였다가 상기 발전을 실시하여 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지연 조건은, 상기 차량과 상기 차량의 바로 전방에 위치한 다른 차량 사이의 차간 거리가 미리 정해진 기준 거리 이상인 것이며,
    상기 지연 시간은, 상기 차간 거리가 멀수록 길게 정해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지연 조건은, 상기 차량의 바로 전방에 위치한 다른 차량의 주행 속도가 미리 정해진 기준 속도 이상인 것이며,
    상기 지연 시간은, 상기 주행 속도가 빠를수록 길게 정해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지연 조건은, 상기 차량이 주행 중인 도로가 내리막길인 것이며,
    상기 지연 시간은, 상기 내리막길의 경사도가 커질수록 길게 정해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지연 조건은, 상기 차량의 전장 부하가 미리 정해진 기준 부하 미만인 것이며,
    상기 지연 시간은, 상기 전장 부하가 작을수록 길게 정해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 지연 시간 동안 대기 중인 상태에서 상기 구동 모터의 회전 속도가 미리 정해진 엔진 최소 회전수 이상으로 상승된 경우에, 엔진 클러치를 이용해 상기 구동 모터와 상기 엔진을 동기화 접합한 후 상기 엔진을 이용해 구동 모터를 구동하여, 상기 구동 모터를 이용해 발전을 실시하여 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 발전을 실시하여 얻은 전기를 상기 배터리에 충전하여 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 지연 시간이 경과될 때까지 상기 구동 모터의 회전 속도가 미리 정해진 엔진 최소 회전수 이상으로 상승되지 못한 경우에, 상기 엔진의 동력을 이용해 HSG를 구동하여, 상기 HSG를 이용해 발전을 실시하여 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 상기 발전을 실시하여 얻은 전기를 상기 배터리보다 상기 구동 모터와 상기 차량의 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 공급하여 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  12. 제1항에 있어서,
    (e) 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계 사이에 수행하며, 상기 (a) 단계에서 차량이 정차 중이라고 판단된 경우에, 상기 차량의 전장 부하와 미리 정해진 기준 부하를 비교하는 단계를 더 포함하며,
    상기 (b) 단계는, 상기 (e) 단계에서 상기 전장 부하가 상기 기준 부하 미만이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮도록 미리 정해진 제1 정차 SOC로 조절하여 수행하고,
    상기 (b) 단계는, 상기 (e) 단계에서 상기 전장 부하가 상기 기준 부하 이상이라고 판단된 경우에, 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮음과 동시에 상기 제1 정차 SOC에 비해 높도록 미리 정해진 제2 정차 SOC로 조절하여 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  13. (a) 차량이 구동 모터의 동력에 의해 구동되는 EV 모드인 경우에, 상기 차량의 주행 또는 정차 여부를 판단하는 단계; 및
    (b) 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 주행 중이라고 판단된 경우에 배터리의 목표 SOC를 미리 정해진 주행 SOC로 조절하고, 상기 (a) 단계에서 상기 차량이 정차 중이라고 판단된 경우에 상기 목표 SOC를 상기 주행 SOC에 비해 낮도록 미리 정해진 정차 SOC로 조절하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계에서 상기 목표 SOC가 상기 주행 SOC로 조절된 경우에, 상기 목표 SOC와 상기 배터리의 SOC를 비교하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 상기 배터리의 SOC가 상기 목표 SOC 미만이라고 판단된 경우에, 엔진의 동력을 이용해 발전을 실시하는 단계;
    (e) 상기 (b) 단계에서 상기 목표 SOC가 상기 정차 SOC로 조절된 경우에, 상기 목표 SOC와 상기 배터리의 SOC를 비교하는 단계; 및
    (f) 상기 (e) 단계에서 상기 배터리의 SOC가 상기 목표 SOC 미만이라고 판단된 경우에, 엔진의 동력을 이용해 HSG를 구동하여, 상기 HSG를 이용해 발전을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (f) 단계는, 상기 발전을 실시하여 얻은 전기를 상기 배터리보다 상기 구동 모터와 상기 차량의 전장 부품들 중 적어도 하나에 우선적으로 공급하여 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 제어방법.
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