KR102008923B1 - 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법 - Google Patents

마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 코스팅 제어 장치는, 엔진 출력축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치된 모터제너레이터, 엔진과 변속기 사이의 동력 접속 단속하는 전자제어클러치, 차량의 각부 센서들로부터 수집된 정보에 기초하여 모터제너레이터와 전자제어클러치, 그리고 엔진의 온/오프를 제어하는 전자제어유닛(ECU)를 포함하며, 전자제어유닛은 차량이 주행 관성만으로 움직이는 코스팅(타력 주행) 주행 중 가속 페달이 조작되면, 가속 페달의 조작량에 상응하는 차량의 요구 파워(Power demand)를 결정하고 전자제어클러치를 연결하며, 결정된 요구 파워 값이 미리 입력된 설정 범위(Threshold) 안에 있으면, 엔진 오프 상태에서 모터제너레이터의 출력만으로 차량이 구동되도록 제어하여 연비 개선을 도모할 수 있도록 한 것을 요지로 한다.

Description

마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법{Coasting system control device and method of Mild hybrid vehicle}
본 발명은 엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 차량의 주행 관성만으로 움직이는 코스팅(타력 주행) 도중 운전자의 가속의지를 반영하여 코스팅 시스템을 적절히 제어하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
코스팅(Coasting, 타력 주행)은 차량 가속 후 일정 속도 이상에서 엔진의 조력 없이 주행 관성만으로 차량이 움직이는 것을 말한다. 연비에 대한 관심이 높아지는 최근의 추세에서 최소 연료로 최대 주행거리를 이동할 수 있는 코스팅을 효과적으로 이용하는 차량의 개발은 현재 자동차 업계의 주요 관심사 중 하나이다.
코스팅(Coasting)은 운전자의 가속 의지 없이 주행하고 있던 주행 에너지를 이용하여 서서히 차량을 감속시키는 것이므로, 엔진의 출력을 모터제너레이터(Motor-generator)가 보조하는 마일드 하이브리드 차량(Mild hybrid vehicle)에서의 코스팅은 고출력 모터제너레이터를 통해 엔진의 시동 ON/OFF를 빠르게 할 수 있어 유리하다.
일반적으로 대부분의 하이브리드 차량은 소정의 코스팅 조건(예컨대, 차속이 일정 속도 이상이며 가속 페달 조작이 없는 경우)이 만족되면 제어기가 이를 판단하여 엔진과 변속기 사이의 동력 전달을 단속하는 클러치를 릴리즈(Release) 시키는 동시에 엔진 오프를 통해 불필요한 연료 분사를 차단함으로써 주행거리를 늘리고 연비를 향상시키는 시스템을 갖추고 있다.
특히 연비향상을 극대화하기 위하여, 시스템의 특성상 문제가 발생할 우려가 있는 경우를 제외하고는, 차량의 현재 상태가 코스팅 조건을 만족하여 코스팅 모드로 진입하게 되면, 그 즉시 엔진 연료 컷 및 엔진 기통 정지에 들어가는 방법을 취하도록 설정되어 있다. 그러나 이러한 방법은 경우에 따라 다음과 같은 문제점을 야기할 수 있다.
첫째, 코스팅(타력 주행) 도중 운전자가 가속 페달을 밟으면 운전자의 가속 의지를 반영하기 위해 엔진을 다시 켜야 하는데, 이때 엔진 시동이 다시 걸리는 시간 동안은 운전자의 가속 의지가 반영되지 않기 때문에 가속이 지연될 수 밖에 없다. 즉 코스팅 도중 운전자의 변심으로 인한 재가속 상황에서 가속 지연이 발생할 수 있다.
둘째, 코스팅 도중 재가속을 위해 가속 페달을 밟으면 짧은 시간에 요구 파워에 상응하는 토크를 발휘할 수 있는 수준까지 엔진 출력을 끌어올려야 하기 때문에 배기 가스에 악영향을 미치는 문제가 있으며, 이처럼 코스팅 도중 운전자의 변심에 대응하기 위해서는 엔진 온/오프를 반복해야 하므로 그에 따른 연비 손실이 불가피하다.
한국등록특허 제10-1646369호(공개일 2016. 08. 01)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 코스팅(타력 주행) 도중 가속 페달을 밟았을 때 운전자의 출력 요구 값이 일정 값 이하이면 엔진 시동 없이 모터의 출력만으로 대응하여 연료 사용구간을 줄이고 배기 가스에 악영향을 미치는 문제를 개선할 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,
엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 시스템에 있어서,
엔진 출력축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치된 모터제너레이터;
상기 엔진과 변속기 사이의 동력 접속 단속하는 전자제어클러치;
차량 각부의 센서들로부터 수집된 정보에 기초하여 상기 모터제너레이터와 전자제어클러치, 그리고 상기 엔진의 온/오프를 제어하는 전자제어유닛(ECU);를 포함하며,
상기 전자제어유닛은, 상기 센서들로부터 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집하고, 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하면, 상기 전자제어클러치를 릴리즈(Release) 시키고 엔진을 오프(Off)시켜 주행 관성만으로 차량이 움직일 수 있도록 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환하고,
코스팅 모드로 주행 중 가속 페달이 조작되면, 가속 페달의 조작량에 상응하는 차량의 요구 파워(Power demand)를 결정하고 상기 전자제어클러치를 연결하며, 결정된 요구 파워 값이 미리 입력된 설정 범위(Threshold) 안에 있으면, 엔진 오프 상태에서 상기 모터제너레이터의 출력만으로 차량이 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치를 제공한다.
여기서 상기 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보는, 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값, 차량의 현재 속도, 변속기의 기어 체결 상태 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 코스팅(Coasting) 진입 조건은, 현재의 차량 속도가 일정 속도 이상인 상태에서의 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값이 '0'인 경우를 포함하며, 더하여 변속기가 3단 이상 어느 한 변속단 기어에 체결되어 있는 상태를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 적용된 상기 전자제어유닛은, 코스팅 모드로 주행 중 운전자의 가속 페달 조작에 따라 결정되는 요구 파워 값이 상기 설정 범위(Threshold)를 초과하면, 상기 설정 범위까지는 모터제너레이터만으로 차량을 구동시키고, 설정 범위를 초과하는 시점부터 엔진 구동(On)을 시작하여 차량이 엔진으로 구동되도록 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전자제어유닛은, 상기 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집하는 정보 수집부, 상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하는지 판단하며, 코스팅 모드로 주행 중에는 코스팅 모드 해제 요청이 있는지를 판단하는 판단부, 상기 판단부의 판단 결과에 따라 상기 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키거나 코스팅 모드를 해제시키기 위한 제어 신호를 출력하는 신호 출력부;로 구성될 수 있다.
여기서 상기 신호 출력부는, 상기 판단부의 판단 결과 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하는 경우, 전자제어클러치에 릴리즈(Release) 신호를 보내고 엔진에 오프(Off) 신호를 보내 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키고, 코스팅 모드로 주행 중 가속 페달 조작에 따라 상기 판단부로부터 코스팅 모드 해제 요청이 있는 경우, 상기 전자제어클러치를 접속(Engage)시키기 위한 신호를 출력하고, 가속 페달 조작량에 따라 모터제너레이터에만 출력 신호를 보내거나 모터제너레이터에 출력 신호를 보낸 후 소정의 출력에 도달하면 엔진 구동을 위한 신호를 출력하도록 설정될 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,
엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 시스템에 있어서,
코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집하는 정보 수집 단계;
상기 정보 수집 단계에서 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하는지 판단하는 코스팅 진입 판단 단계;
상기 코스팅 진입 판단 단계를 통한 판단 결과 현재 차량의 상태가 코스팅 진입 조건을 만족하는 경우, 주행 관성만으로 차량이 움직일 수 있도록 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키는 코스팅 모드 진입 단계;
코스팅 모드로 주행 중 코스팅 모드 해제 요청이 있는지를 판단하는 코스팅 해제 판단 단계;
코스팅 해제 판단 결과 코스팅 해제 요청이 있는 경우, 전자제어클러치를 연결하고 가속 페달의 조작량에 상응하는 차량의 요구 파워(Power demand)를 결정하는 코스팅 해제 단계;
상기 코스팅 해제 단계에서 결정된 요구 파워 값에 따라 모터제너레이터와 엔진 중 하나 이상을 제어하여 상기 요구 파워를 충족시키도록 하는 구동 제어 단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법을 제공한다.
여기서 상기 정보 수집 단계에서의 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보는, 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값, 차량의 현재 속도, 변속기의 기어 체결 상태 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 코스팅(Coasting) 진입 조건은, 현재의 차량 속도가 일정 속도 이상인 상태에서의 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값이 '0'인 경우를 포함하며, 더하여 변속기가 3단 이상 어느 한 변속단 기어에 체결되어 있는 상태를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 코스팅 모드 진입 단계에서는, 엔진과 변속기 사이의 동력 접속을 단속하는 전자제어클러치를 릴리즈(Release) 시키고 엔진을 오프(Off)시킴으로써 주행 관성만으로 차량이 움직이는 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서의 상기 코스팅 해제 판단 단계에서는, 코스팅 모드로 주행 중 가속 페달 조작신호가 입력되면 코스팅 모드 해제 요청이 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 구동 제어 단계에서는, 상기 코스팅 해제 단계에서 결정된 요구 파워 값에 따라 미리 입력된 설정 범위(Threshold) 안에 있으면, 엔진 오프 상태에서 상기 모터제너레이터의 출력만으로 차량이 구동되도록 하고, 요구 파워 값이 상기 설정 범위(Threshold)를 초과하면, 설정 범위까지는 모터제너레이터만으로 차량을 구동시키고, 설정 범위를 초과하는 시점부터 엔진 구동(On)을 시작하여 차량이 엔진으로 구동되도록 하는 제어가 행해질 수 있다.
본 발명에 따른 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법에 의하면, 코스팅(Coasting, 타력 주행) 도중 운전자의 변심으로 가속 페달을 조작할 경우, 가속 페달 조작에 따른 재가속 요구에 대응하기 위하여 엔진을 끄고 켜고를 반복해야 함에 따른 연비 손실과 배기 가스에 악영향을 미치는 종래의 문제를 개선할 수 있다.
즉 엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅(타력 주행) 도중 가속 페달을 밟았을 때 운전자의 출력 요구 값이 일정 값 이하이면, 엔진 구동 없이 모터제너레이터의 출력만으로 대응하도록 구성됨으로써, 연료 사용구간과 에미션 발생을 줄일 수 있어 연비 개선 및 배기 가스 문제를 해소할 수 있으며, 가속 지연 문제 또한 해소할 수 있다.
또한, 종래의 기술에서는 재가속 시 짧은 시간에 엔진 출력을 끌어올려야 했기 때문에 재가속 상황에서 진동이 발생하였으나, 본 발명은 요구 파워 값에 따라 미리 입력된 설정 범위(Threshold)까지는 모터제너레이터의 출력으로 대응하고 이후 출력 구간에 대해서만 엔진 출력으로 대응함으로써 재가속 상황에서 급격한 출력 증대에 따른 진동 발생을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치의 개념도.
도 2는 코스팅 시스템 제어를 위한 구체적인 제어 알고리즘을 포함하는 순서도.
도 3은 코스팅 모든 진입 또는 해제 시 차량 상태와 그 상태에서 거리에 따른 속도 변화를 보여주는 참고도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 동일 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 코스팅(Coasting, 타력 주행) 도중 운전자의 변심으로 가속 페달을 조작할 경우, 가속 페달 조작에 따른 재가속 요구에 대응함에 있어 발생하는 연비 손실과 배기 성능에 악영향을 미치는 종래의 문제를 개선하기 위한 것으로, 운전자의 출력 요구가 일정 값 이하이면 엔진 오프 상태에서 모터제너레이터의 출력만으로 출력 요구에 대응할 수 있도록 한 것이다.
도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 코스팅 시스템 제어 장치는, 모터제너레이터(20)를 포함한다. 모터제너레이터(20)는 엔진(10) 출력축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치되어 일정 속도 이하에서는 고전압 배터리(25) 전기로부터 엔진(10) 출력을 보조하며, 일정 속도 이상에서는 반대로 엔진(10) 출력으로 전기를 생산하여 상기 고전압 배터리(25)에 제공한다.
마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치는 또한, 전자제어클러치(30)를 포함한다. 엔진(10)이 출력한 동력이 상기 전자제어클러치(30)를 거쳐 변속기(40)에 제공되고, 변속기(40)에서 주행 상황에 맞게 적절히 변속된 후 차륜으로 전달된다. 이때 전자제어클러치(30)는, 전자제어유닛(50)(ECU)과 같은 제어기의 통제를 받아 상기 엔진(10)과 변속기(40) 사이의 동력 접속 단속한다.
본 발명에서 상기 전자제어유닛(50)은 구체적으로, 차량 각부의 센서들로부터 수집된 정보에 기초하여 코스팅(Coasting, 타력 주행) 상황 또는 코스팅 해제 상황에서의 상기 모터제너레이터(20)와 전자제어클러치(30), 그리고 엔진(10)의 온/오프를 제어한다. 바람직하게는, 상기 센서들로부터 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족시키는지 여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집한다.
코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족시키는지 여부를 파악하는데 필요한 정보는, 가속 페달(70)과 브레이크 페달(80)의 위치 값, 차량의 현재 속도, 변속기(40)의 기어 체결 상태 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건에 부합되면, 차량이 주행 관성만으로 움직일 수 있도록 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환한다.
코스팅 모드(타력 주행 모드)로의 전환은 주행 중 상기 전자제어클러치(30)를 릴리즈(Release or Disengage) 시키고 엔진(10)을 오프(Off)시키는 제어에 의해 구현될 수 있다. 그리고 상기 코스팅(Coasting) 진입 조건은, 현재의 차량 속도가 일정 속도 이상인 상태에서의 가속 페달(70) 및 브레이크 페달(80)의 위치 값이 '0'인 경우를 포함할 수 있다.
경우에 따라서는, 변속기(40)가 3단 이상 어느 한 변속단 기어에 체결되어 있는 상태를 더 포함할 수 있다. 물론, 차량의 변속 매커니즘에 따라, 예컨대 수동 변속기(40)인지 자동 변속기(40)인지에 따라 코스팅 진입 조건이 달라질 수 있으므로, 전자제어유닛(50)은 앞서 열거한 조건들 중 일부만을 가지고 코스팅 진입을 판단하거나, 열거한 조건들 외에 다른 조건을 추가로 요구할 수도 있다.
한편, 코스팅 모드로 주행 중 운전자의 재가속 의지에 따라 가속 페달(70)이 조작된 경우 전자제어유닛(50)은, 운전자의 재가속 의지를 신속하게 반영하기 위하여 코스팅 모드를 해제한다. 바람직하게는, 가속 페달 센서(APS, Accelerating pedal Position Sensor, 도시 생략)로부터 검출 신호가 입력된 시점에 전자제어클러치(30)를 연결하고 요구 파워(Power demand)를 결정한다.
즉 코스팅 도중 운전자의 재가속 의지에 따라 가속 페달(70)이 조작되면 전자제어유닛(50)은 가속 페달(70)의 조작량에 상응하는 차량의 요구 파워(Power demand)를 결정하고 상기 전자제어클러치(30)를 연결한다. 그리고 결정된 요구 파워 값이 미리 입력된 설정 범위(Threshold)에 속하는지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 동력원을 결정한다.
가속 페달(70)의 조작량에 상응하는 상기 요구 파워(Power demand)는 예컨대, 가속 페달(70)의 조작량에 따른 차량 속도별 출력 데이터를 저장한 엔진(10) 출력 맵을 이용하는 방식으로 결정될 수 있으며, 상기 설정 범위(Threshold)는 차량 하중, 모터 사양, 배터리 용량 등에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 한정되는 것은 아니나, 엔진(10) 출력을 대체할 수 있는 출력 범위로 결정될 수 있다.
차량의 요구 파워(Power demand)가 설정 범위(Threshold)에 속하는지에 대한 판단 결과, 코스팅에 따른 엔진(10) 오프 상태에서 가속 페달(70) 조작량에 상응하여 결정된 요구 파워 값이 미리 입력된 설정 범위(Threshold)에 속하면, 모터제너레이터(20)를 동력원으로 결정한다. 즉 엔진(10)은 오프 상태 그대로 유지시키면서 상기 모터제너레이터(20)의 출력만으로 차량이 구동되도록 제어한다.
이와는 다르게, 코스팅 도중 운전자의 가속 페달(70) 조작에 따라 결정되는 상기 요구 파워 값이 상기 설정 범위(Threshold)를 초과할 경우 전자제어유닛(50)은, 상기 설정 범위까지는 모터제너레이터(20)만으로 차량을 구동시키고, 설정 범위를 초과하는 시점부터 엔진(10) 구동(On)을 시작하여 차량이 엔진(10) 출력으로 구동되도록 제어한다.
전자제어유닛(50)은 구체적으로, 정보 수집부(52)를 포함한다. 정보 수집부(52)와 판단부(54)를 포함한다. 상기 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집하는 역할을 하며, 판단부(54)는 정보 수집부(52)를 통해 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 전술한 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하는지 여부를 판단한다.
판단부(54)는 또한, 코스팅 도중 코스팅 모드 해제 요청이 있는지를 판단한다. 코스팅 모드 해제 요청은 예컨대, 코스팅 도중 가속 페달(70) 조작으로 상기 가속 페달 센서(APS, Accelerating pedal Position Sensor)로부터 검출 신호가 입력된 경우 코스팅 모드 해제 요청이 있는 것으로 판단할 수 있다. 즉 운전자의 재가속 의지가 반영된 가속 페달(70) 조작 여부로부터 코스팅 모드 해제를 결정할 수 있다.
판단부(54)에 의한 코스팅 모드 진입 여부 및 코스팅 모드에서의 코스팅 모드 해제에 대한 판단 결과는 신호 출력부(56)로 제공된다. 신호 출력부(56)는 상기 판단부(54)에 의한 판단 결과에 따라 차량의 주행 모드를 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키거나 코스팅 모드를 해제시키기 위한 제어 신호를 코스팅에 관여하는 구성요소에 출력한다.
신호 출력부(56)는 구체적으로, 상기 판단부(54)의 판단 결과 현재 차량의 상태가 전술한 코스팅(Coasting) 진입 조건(예컨대, 현재의 차속이 일정 속도 이상인 상태에서 가속 페달(70) 조작량이 '0'인 경우)을 만족하는 경우, 전자제어클러치(30)에 릴리즈(Release) 신호를 보내고 엔진(10)에 오프(Off) 신호를 보냄으로써 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시킬 수 있다.
한편, 코스팅 도중 가속 페달(70)이 조작되면, 즉 판단부(54)로부터 코스팅 모드 해제 요청이 있는 경우 상기 신호 출력부(56)는, 전자제어클러치(30)를 접속(Engage)시키기 위한 신호를 출력하고, 가속 페달(70) 조작량에 따라 모터제너레이터(20)에만 출력 신호를 보내거나 모터제너레이터(20)에 출력 신호를 보낸 후 소정의 출력에 도달하면 엔진(10) 구동을 위한 신호를 출력할 수 있다.
도면에서 미설명 부호 55는 저전압 배터리이며, 60은 엔진 시동을 위한 스타터 모터이다. 그리고 70은 상기 고전압 배터리(25)와 저전압 배터리(55) 사이에서 고전압 배터리(25)의 고전압을 상기 저전압 배터리(55)에 적합한 저전압으로 강압 처리하는 저전압 직류변환장치(LDC, Low voltage DC-DC convertor)를 가리킨다.
이하에서는 전술한 본 발명의 일 측면에 따른 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치에 의하여 수행되는 코스팅 시스템 제어 과정을 상기 코스팅 시스템 제어 장치의 작동과 연계하여 살펴보기로 한다.
도 2는 코스팅 시스템 제어를 위한 구체적인 제어 알고리즘을 포함하는 순서도이며, 도 3은 코스팅 모든 진입 또는 해제 시 차량 상태와 그 상태에서 거리에 따른 속도 변화를 보여주는 참고도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법은 코스팅 도중 본 운전자의 변심, 바람직하게는 재가속 의지에 효과적으로 대응하기 위한 것으로, 정보 수집 단계(S100), 코스팅 진입 판단 단계(S200), 코스팅 모드 진입 단계(S300), 코스팅 해제 판단 단계(S400), 코스팅 해제 단계(S500) 및 구동 제어 단계(S600)를 포함한다.
정보 수집 단계(S100)에서는 차량의 각부 센서들로부터 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집한다. 여기서 상기 정보 수집 단계에서의 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보는, 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값, 차량의 현재 속도, 변속기의 기어 체결 상태 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
코스팅 진입 판단 단계(S200)에서는 S100 단계에서 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅 진입 조건을 만족하는지 판단한다. 이때 코스팅 진입 조건은, 차량 속도가 일정 속도 이상인 상태에서 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값이 '0'인 경우를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서 변속기가 3단 이상 어느 한 변속단 기어에 체결되어 있는 상태도 조건에 포함될 수 있다.
S200 단계를 통한 코스팅 진입 판단 결과 현재 차량의 상태가 코스팅 진입 조건을 만족하는 경우, 코스팅 모드 진입 단계(S300)에서 차량의 현재 주행 관성만으로 차량이 움직일 수 있도록 코스팅 모드로 전환시키는 제어가 행해진다. 바람직하게는, 동력 접속을 단속하는 전자제어클러치를 릴리즈(Release) 시킨 뒤 소정시간 동안 가속 의지가 없는 것으로 판단되면(가속 페달 조작이 없으면) 엔진을 오프(Off)시킴으로써 코스팅 모드로 전환시킨다.
코스팅 해제 판단 단계(S400)에서는 코스팅 모드, 즉 엔진은 오프이고 전자제어클러치가 릴리즈 된 상태에서 차량의 관성으로만 주행 중 코스팅 모드 해제 요청이 있는지를 판단한다. 바람직하게는, 코스팅 해제 판단 단계(S400)에서는, 코스팅 모드로 주행 중 상기 가속 페달 센서(APS)로부터 신호가 입력되면 코스팅 모드 해제 요청이 있는 것으로 판단할 수 있다.
코스팅 해제 판단 결과 가속 페달 센서(APS)로부터 신호가 입력되어 코스팅 해제 요청이 있으면 상기 코스팅 해제 단계(S500)로 넘어간다. 코스팅 해제 단계에서는 구체적으로, 전자제어클러치에 연결신호를 보내 전자제어클러치를 동력 접속(Apply) 측으로 전환시키고 가속 페달의 조작량에 상응하는 차량의 요구 파워(Power demand)를 결정한다.
가속 페달의 조작량에 상응하는 상기 차량의 요구 파워(Power demand)는 예컨대, 가속 페달의 조작량에 따른 차량 속도별 출력 데이터를 저장한 엔진 출력 맵을 이용하는 방식으로 결정될 수 있으며, 후술하는 설정 범위(Threshold)는 차량 하중, 모터 사양, 배터리 용량 등에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 한정되는 것은 아니나, 엔진 출력을 대체할 수 있는 출력 범위로 결정될 수 있다.
마지막으로, 구동 제어 단계(S600)에서는 상기 S500 단계에서 결정된 요구 파워 값에 따라 모터제너레이터와 엔진 중 하나 이상을 제어하여 상기 요구 파워를 충족시키도록 한다. 바람직하게는, 요구 파워(Power demand)와 미리 입력된 상기 설정 범위(Threshold) 에 속하는지를 판단하고, 그 결과에 따라 다른 양태로 동력원을 제어한다.
구체적으로, 요구 파워 값이 미리 입력된 설정 범위(Threshold) 안에 있으면, 엔진 오프 상태에서 상기 모터제너레이터의 출력만으로 차량이 구동되도록 제어하고(S602), 요구 파워 값이 상기 설정 범위(Threshold, A)를 초과하면, 설정 범위(A)까지는 모터제너레이터만으로 차량을 구동시키고, 설정 범위를 초과하는 시점부터 엔진 구동(On)을 시작하여 차량이 엔진으로 구동되도록 제어한다(S604).
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치 및 방법에 의하면, 코스팅(Coasting, 타력 주행) 도중 운전자의 변심으로 가속 페달을 조작할 경우, 가속 페달 조작에 따른 재가속 요구에 대응하기 위하여 엔진을 끄고 켜고를 반복해야 함에 따른 연비 손실과 배기 가스에 악영향을 미치는 종래의 문제를 개선할 수 있다.
즉 엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅(타력 주행) 도중 가속 페달을 밟았을 때 운전자의 출력 요구 값이 일정 값 이하이면, 엔진 구동 없이 모터제너레이터의 출력만으로 요구 출력에 대응함으로써, 연료 사용구간과 에미션 발생을 줄일 수 있어 연비 개선 및 배기 가스 문제를 해소할 수 있으며, 가속 지연 문제 또한 해소할 수 있다.
또한, 종래의 기술에서는 재가속 시 짧은 시간에 엔진 출력을 끌어올려야 했기 때문에 재가속 상황에서 진동이 발생하였으나, 본 발명은 요구 파워 값에 따라 미리 입력된 설정 범위(Threshold)까지는 모터제너레이터의 출력으로 대응하고 이후 출력 구간에 대해서만 엔진 출력으로 대응함으로써 재가속 상황에서 급격한 출력 증대에 따른 진동 발생을 최소화할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 엔진
20 : 모터제너레이터
25 : 고전압 배터리
30 : 전자제어클러치
40 : 변속기
50 : 전자제어유닛
55 : 저전압 배터리
60 : 스타터 모터
70 : 저전압 직류변환장치(LDC)

Claims (14)

  1. 엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 시스템에 있어서,
    엔진 출력축과 동력을 주고 받을 수 있도록 설치된 모터제너레이터;
    상기 엔진과 변속기 사이의 동력 접속을 단속하는 전자제어클러치;
    차량 각부의 센서들로부터 수집된 정보에 기초하여 상기 모터제너레이터와 전자제어클러치, 그리고 상기 엔진의 온/오프를 제어하는 전자제어유닛(ECU);를 포함하며,
    상기 전자제어유닛은, 상기 센서들로부터 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집하고, 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하면, 상기 전자제어클러치를 릴리즈(Release) 시키고 엔진을 오프(Off)시켜 주행 관성만으로 차량이 움직일 수 있도록 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환하고,
    코스팅 모드로 주행 중 가속 페달이 조작되면, 가속 페달의 조작량에 상응하는 차량의 요구 파워(Power demand)를 결정하고 상기 전자제어클러치를 연결하며, 결정된 요구 파워 값이 미리 입력된 설정 범위(Threshold) 안에 있으면, 엔진 오프 상태에서 상기 모터제너레이터의 출력만으로 상기 요구 파워에 대응하고,
    코스팅 모드로 주행 중 운전자의 가속 페달 조작에 따라 결정되는 요구 파워 값이 상기 설정 범위(Threshold)를 초과하면, 상기 설정 범위까지는 모터제너레이터만으로 요구 파워에 대응하고 설정 범위를 초과하는 시점부터 엔진 구동(On)을 시작하여 요구 파워에 대응하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보는,
    가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값, 차량의 현재 속도, 변속기의 기어 체결 상태 정보 중 일부 또는 전부를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코스팅(Coasting) 진입 조건은,
    현재의 차량 속도가 일정 속도 이상인 상태에서의 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값이 '0'인 경우를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코스팅(Coasting) 진입 조건은,
    변속기가 3단 이상 어느 한 변속단 기어에 체결되어 있는 상태를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어유닛은,
    상기 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집하는 정보 수집부;
    상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하는지 판단하며, 코스팅 모드로 주행 중에는 코스팅 모드 해제 요청이 있는지를 판단하는 판단부;
    상기 판단부의 판단 결과에 따라 상기 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키거나 코스팅 모드를 해제시키기 위한 제어 신호를 출력하는 신호 출력부;로 구성됨을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호 출력부는,
    상기 판단부의 판단 결과 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하는 경우, 전자제어클러치에 릴리즈(Release) 신호를 보내고 엔진에 오프(Off) 신호를 보내 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키고,
    코스팅 모드로 주행 중 가속 페달 조작에 따라 상기 판단부로부터 코스팅 모드 해제 요청이 있는 경우, 상기 전자제어클러치를 접속(Engage)시키기 위한 신호를 출력하고, 가속 페달 조작량에 따라 모터제너레이터에만 출력 신호를 보내거나 모터제너레이터에 출력 신호를 보낸 후 소정의 출력에 도달하면 엔진 구동을 위한 신호를 출력하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 장치.
  8. 엔진 출력을 모터제너레이터가 보조하는 마일드 하이브리드 시스템에 있어서,
    코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보를 수집하는 정보 수집 단계;
    상기 정보 수집 단계에서 수집된 정보로부터 파악되는 현재 차량의 상태가 코스팅(Coasting) 진입 조건을 만족하는지 판단하는 코스팅 진입 판단 단계;
    상기 코스팅 진입 판단 단계를 통한 판단 결과 현재 차량의 상태가 코스팅 진입 조건을 만족하는 경우, 주행 관성만으로 차량이 움직일 수 있도록 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키는 코스팅 모드 진입 단계;
    코스팅 모드로 주행 중 코스팅 모드 해제 요청이 있는지를 판단하는 코스팅 해제 판단 단계;
    코스팅 해제 판단 결과 코스팅 해제 요청이 있는 경우, 전자제어클러치를 연결하고 가속 페달의 조작량에 상응하는 차량의 요구 파워(Power demand)를 결정하는 코스팅 해제 단계; 및
    상기 코스팅 해제 단계에서 결정된 요구 파워 값에 따라 모터제너레이터와 엔진 중 하나 이상을 제어하여 상기 요구 파워를 충족시키도록 하는 구동 제어 단계;를 포함하며,
    상기 구동 제어 단계에서는,
    상기 코스팅 해제 단계에서 결정된 요구 파워 값이 미리 입력된 설정 범위(Threshold) 안에 있으면, 엔진 오프 상태에서 모터제너레이터의 출력만으로 요구 파워에 대응하고,
    요구 파워 값이 상기 설정 범위(Threshold)를 초과하면, 설정 범위까지는 모터제너레이터만으로 대응하고 설정 범위를 초과하는 시점부터 엔진 구동(On)을 시작하여 요구 파워에 대응하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정보 수집 단계에서의 코스팅(Coasting) 진입 조건 만족여부를 파악하는데 필요한 정보는,
    가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값, 차량의 현재 속도, 변속기의 기어 체결 상태 정보 중 일부 또는 전부를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 코스팅(Coasting) 진입 조건은,
    현재의 차량 속도가 일정 속도 이상인 상태에서의 가속 페달 및 브레이크 페달의 위치 값이 '0'인 경우를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 코스팅(Coasting) 진입 조건은,
    변속기가 3단 이상 어느 한 변속단 기어에 체결되어 있는 상태를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 코스팅 모드 진입 단계에서는,
    엔진과 변속기 사이의 동력 접속을 단속하는 전자제어클러치를 릴리즈(Release) 시키고 엔진을 오프(Off)시킴으로써 주행 관성만으로 차량이 움직일 수 있는 코스팅 모드(타력 주행 모드)로 전환시키는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    코스팅 해제 판단 단계에서는, 코스팅 모드로 주행 중 가속 페달 조작신호가 입력되면 코스팅 모드 해제 요청이 있는 것으로 판단하는 마일드 하이브리드 차량의 코스팅 시스템 제어 방법.
  14. 삭제
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