KR102214582B1

KR102214582B1 - 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법

Info

Publication number: KR102214582B1
Application number: KR1020190160095A
Authority: KR
Inventors: 조현재; 윤희수
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2021-02-15

Abstract

마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법은, 마일드 하이브리드 시스템의 MHSG(Mild Hybrid Starter generator) 충전 영역에서의 실제 회생 에너지양을 목표 회생 에너지양의 차이를 계산하고, 계산된 차이값(목표 회생 에너지양 - 실제 회생 에너지양)을 기 설정된 임계값들과 비교하며, 비교 결과에 따라 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하여 회생 빈도를 늘리는 것을 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 주행 중 실제 회생량(주행 구간에서 누적된 회생량의 평균값)과 목표값의 차이값을 다른 값으로 저장된 복수의 임계값과 순서대로 비교하여 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하고 충전 토크를 늘린다. 즉 실제 회생량이 설정 목표치에 미치지 못하면, 기존의 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하여 회생 빈도를 늘리고 충전 토크를 증대시킴으로써 연비 이득을 실현할 수 있다.

Description

마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법{Regenerative control method of Mild hybrid system}

본 발명은 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법에 관한 것으로, 특히 주행 중 회생 제동에 따른 실제 회생량(주행 구간에서 누적된 회생량의 평균값)이 설정 목표치에 미치지 못하는 경우 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하여 회생 빈도를 늘리는 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법에 관한 것이다.

하이브리드 시스템은 엔진과 모터의 파워 분담비에 따라 마일드(mild) 타입과 하드(hard) 타입으로 구분될 수 있다. 마일드 타입은 알터네이터 대신에 엔진 출력을 보조하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(Mild Hybrid Starter generator)를 구비하며, 하드 타입은 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기와 차량을 구동하는 구동 모터가 각각 구비된다.

마일드 하이브리드 시스템은 MHSG의 토크만으로 차량을 구동시키는 주행 모드는 없지만, MHSG를 이용하여 주행 상태에 따라 엔진 토크를 보조할 수 있으며, 회생 제동을 통해 배터리(예를 들어, 48V 배터리)를 충전할 수 있다. 즉 엔진 토크에 MHSG 토크를 더해 운전자 요구 토크에 대응함으로써 빠른 응답성과 함께 회생제동으로 얻은 전력을 사용하기 때문에 연비도 향상될 수 있다.

마일드 하이브리드 시스템은 일반적으로, 운전 영역 및 운전자 요구 토크에 따라 맵핑된 최적 비율로 엔진과 MHSG가 담당하게 될 토크를 결정한다. 예를 들어, 설정 차속을 초과하는 고속 주행에서는 엔진 출력만으로 운전자 요구 토크에 대응하고, 설정 차속 내 저속 주행에서는 맵핑된 비율로 엔진 출력을 MHSG가 보조함으로써 운전자 요구 토크에 대응한다.

한편, 마일드 하이브리드 시스템에서의 회생은 매 제동 상황에서 수행되는 것은 아니다. 회생에 적절한 제동 상황 조건이 충족되어야만 회생이 실행된다. 좀 더 구체적으로는, 브레이크 페달 및 차속 조건의 기 설정된 소정의 조건을 만족해야 회생이 실행된다. 또한 시동 꺼짐 방지를 위해 엔진 RPM 조건도 따지게 된다.

이에 따라 종래에는 위와 같은 회생 진입 조건 때문에 도로 상황이나 운전 습관에 따라 회생 수행 빈도가 현저히 낮은 경우가 발생할 수 있다. 회생 빈도가 낮으면 그만큼 배터리 충전량이 줄어 MHSG의 사용 시간 또는 영역이 큰 폭으로 줄게 되고, 결과적으로 목적하는 만큼의 충분한 연비 이득을 실현시키지 못해 차량 신뢰도를 떨어뜨리는 문제가 있다.

한국공개특허 제2019-0062975호(공개일 2019.06.07)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 주행 중 실제 회생량(주행 구간에서 누적된 회생량의 평균값)과 목표값의 차이값을 다른 값으로 저장된 복수의 임계값과 순서대로 비교하여 회생 진입 조건을 단계적으로 완화시킴으로써, 회생 수행 빈도를 크게 향상시킬 수 있는 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

마일드 하이브리드 시스템의 MHSG(Mild Hybrid Starter generator) 충전 영역에서의 실제 회생 에너지양을 목표 회생 에너지양의 차이를 계산하고,

계산된 차이값(실제 회생 에너지양 - 목표 회생 에너지양)을 기 설정된 임계값들과 비교하며,

비교 결과에 따라 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하여 회생 빈도를 늘리는 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.

여기서 상기 실제 회생 에너지양은, 네비게이션에 저장된 각 경로 마다 실제 주행을 통해 각각 도출되되, 동일 경로를 소정의 횟수 이상 반복 주행 후 누적된 총 회생 에너지양을 주행 횟수로 나눈 평균값일 수 있다.

그리고 상기 목표 회생 에너지양은, 현재 네비게이션이 안내하는 경로에 대해 미리 수집된 제한 속도, 정체 빈도 및 주행 거리 정보에 따라 전용 맵으로부터 추출되는 값일 수 있다.

이때 상기 전용 맵은, ⅰ) 네비게이션에 저장된 각 구간 마다 미리 수집된 제한 속도, 정체 시간을 준수하며 일정 거리를 주행하고, ⅱ) 일정 거리를 주행하면서 측정된 회생 에너지양을 해당 구간의 거리로 나누어 Km 단위로 환산(Km 당 회생 에너지양으로 환산)하며, 상기 ⅰ), ⅱ) 과정을 동일 구간에 대해 반복 수행하여 도출된 평균 환산값(Km 당 회생 에너지양의 평균값)을 데이터 형태로 저장한 것일 수 있다.

바람직하게는, 상기 차이값을 회생 진입 조건을 완화하는 프로세스 실행의 기준이 되는 제1 임계값과 비교하고, 상기 차이값이 제1 임계값보다 크면, 제1 임계값보다 큰 값인 제2 임계값과 비교하며, 비교 결과, 상기 차이값이 제2 임계값보다 작으면(제1 임계값〈차이값〈제2 임계값), 회생 진입 조건 중 차속 조건을 완화할 수 있다.

또한, 상기 차이값이 제2 임계값보다 크면, 제2 임계값보다 큰 값인 제3 임계값과 비교하고, 비교 결과, 상기 차이값이 제3 임계값보다 작으면(제2 임계값〈차이값〈제3 임계값), 차속 조건 완화에 더하여 브레이크 페달 조건을 완화할 수 있다.

또한, 상기 차이값이 제3 임계값보다 크면(제3 임계값〈차이값), 차속 조건 및 브레이크 페달 조건 완화에 더하여 충전 영역에서의 엔진 토크를 증대시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 주행 중 실제 회생량(주행 구간에서 누적된 회생량의 평균값)과 목표값의 차이값을 다른 값으로 저장된 복수의 임계값과 순서대로 비교하여 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하고 충전 토크를 늘린다. 즉 실제 회생량이 설정 목표치에 미치지 못하면, 기존의 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하여 회생 빈도를 늘리고 충전 토크를 증대시킴으로써 연비 이득을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법을 나타내는 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 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 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 회생제어 방법은, 주행 중 실제 회생량(주행 구간에서 누적된 회생량의 평균값)이 목표값에 미치지 못할 경우 회생 진입 조건을 설정 순서에 따라 단계적으로 완화하여 회생 진입 장벽을 낮추고 회생 빈도를 늘림으로써, 연비 이득을 실현하고자 하는 것이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법에 대해 자세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법은, 마일드 하이브리드 시스템의 MHSG(Mild Hybrid Starter generator) 충전 영역에서의 실제 회생 에너지양을 목표 회생 에너지양의 차이를 계산하는 단계(S100) 및 계산된 차이값(목표 회생 에너지양 - 실제 회생 에너지양), 바람직하게는 차이값의 절대값을 기 설정된 임계값들과 비교하는 단계(S200)를 포함한다.

또한, 차이값(목표 회생 에너지양 - 실제 회생 에너지양)을 기 설정된 임계값들과 비교한 결과에 따라, 회생 진입 조건을 단계적으로 완화시키는 단계(S300)를 포함한다.

본 발명에 적용된 상기 실제 회생 에너지양은, 네비게이션에 저장된 각 경로 마다 실제 주행을 통해 각각 도출되되, 동일 경로를 소정의 횟수 이상 반복 주행 후 누적된 총 회생 에너지양을 주행 횟수로 나눈 평균값일 수 있다.

또한 상기 목표 회생 에너지양은, 현재 네비게이션이 안내하는 경로에 대해 미리 수집된 제한 속도, 정체 빈도 및 주행 거리 정보에 따라 전용 맵으로부터 추출되는 값일 수 있다.

이때 상기 전용 맵은, ⅰ) 네비게이션에 저장된 각 구간 마다 미리 수집된 제한 속도, 정체 시간을 준수하며 일정 거리를 주행하고, ⅱ) 일정 거리를 주행하면서 측정된 회생 에너지양을 해당 구간의 거리로 나누어 Km 단위로 환산(Km 당 회생 에너지양으로 환산, 예컨대 5Km 주행 시의 회생 에너지량이 100kWh라면, 20kWh/Km로 환산함)하며, 상기 ⅰ), ⅱ) 과정을 동일 구간에 대해 반복 수행하여 도출된 평균 환산값(Km 당 회생 에너지양의 평균값)을 데이터 형태로 저장한 것일 수 있다.

만약, 네비게이션 길 안내 기능을 사용하지 않는 경우에는, 최악 조건(예컨대, 극심한 정체가 발생하는 도로 조건)에서 통상적인 주행을 통해 얻은 시험데이터를 목표 회생 에너지양으로 사용할 수 있다.

전용 맵에서 목표값, 즉 목표 회생 에너지양은 다음과 같은 과정을 통해 추출될 수 있다.

가. 네비게이션에 안내 중인 경로를 제한 속도에 따라 구간 별로 구분

나. 각 구간의 거리와 제한 속도 기준으로 '기본 소요 시간' 계산

다. 네비게이션으로부터 전달 받은 구간 별 예상 소요 시간에서 상기 기본 소요 시간을 차감하여 정체 시간 계산

라. 계산된 정체 시간과 제한 속도 이용하여 각 구간의 Km 당 목표값 추출(아래 예시 참고: 주행 거리 8Km / 정체 시간 15min / 제한 속도 40 Km 구간으로 가정)

a. 주행 거리 5Km 맵에서 보간법 이용 Km 당 목표값 추출

b. 주행 거리 10Km 맵에서 보간법 이용 Km 당 목표값 추출

c. a, b 결과 및 보간법 이용하여 구간 거리에 해당하는 Km 당 목표값 추출

마. 각 구간의 거리에 추출된 Km 당 목표값을 곱하여 구간 별 목표값 추출

사. 목표값의 총합을 실제 회생 에너지양과의 비교를 위한 최종 목표값(목표 회생 에너지양)으로 추출

상기 S200 단계에는 구체적으로, 상기 차이값(목표 회생 에너지양 - 실제 회생 에너지양)의 절대값을 회생 진입 조건을 완화하는 프로세스 실행의 기준이 되는 제1 임계값과 비교하는 단계(S210), 상기 차이값이 제1 임계값보다 크면, 제1 임계값보다 큰 값인 제2 임계값과 비교하는 단계(S220)를 포함한다.

S220 단계를 통한 비교 결과, 상기 차이값(목표 회생 에너지양 - 실제 회생 에너지양)의 절대값이 제2 임계값보다 작으면, 즉 제1 임계값〈차이값〈제2 임계값이면 S310 단계로 넘어가 회생 진입 조건 중 차속 조건을 완화한다.

만약, S220 단계에서의 비교 결과, 상기 차이값의 절대값이 제2 임계값보다 크면, 제2 임계값보다 큰 값인 제3 임계값과 비교하는 단계(S230)를 거치고, 비교 결과, 상기 차이값의 절대값이 제3 임계값보다 작으면(제2 임계값〈차이값〈제3 임계값), S320 단계로 진입하여 차속 조건 완화에 더하여 브레이크 페달 조건까지 완화한다.

한편, 상기 차이값의 절대값이 제3 임계값보다 크면(제3 임계값〈차이값), S330 단계로 진입하여 차속 조건 및 브레이크 페달 조건 완화에 더하여 충전 영역에서의 엔진 토크를 증대시킴으로써 실제 회생 에너지량을 늘린다.

종래에는 까다로운 회생 진입 조건 때문에 도로 상황이나 운전 습관에 따라 회생 수행 빈도가 현저히 낮은 경우가 발생할 수 있다. 회생 빈도가 낮으면 그만큼 배터리 충전량이 줄어 MHSG의 사용 시간 또는 영역이 큰 폭으로 줄게 되고, 결과적으로 목적하는 만큼의 충분한 연비 이득을 실현시키지 못해 차량 신뢰도를 떨어뜨리는 문제가 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.

Claims

마일드 하이브리드 시스템의 MHSG(Mild Hybrid Starter generator) 충전 영역에서의 실제 회생 에너지양을 목표 회생 에너지양의 차이를 계산하고,
계산된 차이값(목표 회생 에너지양 - 실제 회생 에너지양)을 기 설정된 임계값들과 비교하며,
비교 결과에 따라 회생 진입 조건을 단계적으로 완화하여 회생 빈도를 늘리는 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 실제 회생 에너지양은,
네비게이션에 저장된 각 경로 마다 실제 주행을 통해 각각 도출되되,
동일 경로를 소정의 횟수 이상 반복 주행 후 누적된 총 회생 에너지양을 주행 횟수로 나눈 평균값인 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 목표 회생 에너지양은,
현재 네비게이션이 안내하는 경로에 대해 미리 수집된 제한 속도, 정체 빈도 및 주행 거리 정보에 따라 전용 맵으로부터 추출되는 값인 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 전용 맵은,
ⅰ) 네비게이션에 저장된 각 구간 마다 미리 수집된 제한 속도, 정체 시간을 준수하며 일정 거리를 주행하고,
ⅱ) 일정 거리를 주행하면서 측정된 회생 에너지양을 해당 구간의 거리로 나누어 Km 단위로 환산(Km 당 회생 에너지양으로 환산)하며,
상기 ⅰ), ⅱ) 과정을 동일 구간에 대해 반복 수행하여 도출된 평균 환산값(Km 당 회생 에너지양의 평균값)을 데이터 형태로 저장한 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 차이값을 회생 진입 조건을 완화하는 프로세스 실행의 기준이 되는 제1 임계값과 비교하고,
상기 차이값이 제1 임계값보다 크면, 제1 임계값보다 큰 값인 제2 임계값과 비교하며,
비교 결과, 상기 차이값이 제2 임계값보다 작으면(제1 임계값〈차이값〈제2 임계값), 회생 진입 조건 중 차속 조건을 완화하는 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 차이값이 제2 임계값보다 크면, 제2 임계값보다 큰 값인 제3 임계값과 비교하고,
비교 결과, 상기 차이값이 제3 임계값보다 작으면(제2 임계값〈차이값〈제3 임계값), 차속 조건 완화에 더하여 브레이크 페달 조건을 완화하는 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 차이값이 제3 임계값보다 크면(제3 임계값〈차이값), 차속 조건 및 브레이크 페달 조건 완화에 더하여 충전 영역에서의 엔진 토크를 증대시키는 마일드 하이브리드 시스템의 회생 제어 방법.