KR102310382B1 - Gpf 재생 시스템 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 GPF 재생 시스템은 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능 여부를 판단하여 관성 주행으로 전환하고, 운전자에게 관성 주행을 안내하고, GPF 재생을 제어하는 차량제어기 및 상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하고, 상기 차량제어기의 출력에 대응하여 상기 GPF 재생을 수행하는 엔진제어기를 포함한다.

Description

GPF 재생 시스템 및 그것의 동작 방법 {SYSTEM OF REGENERATION GASOLINE PARTICULATE FILTER AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 GPF 재생 시스템 및 그것의 동작방법에 관한 것이다.
차량의 엔진이 배출하는 배기가스에는 유해 물질이 포함 되어있고, 각 국 별로 유해물질 배출량이 제한되고 있다.
GPF란 gasoline particulate filter의 약자로, 엔진에서 연료 연소 후 남은 불완전 연소 물질(수트, soot)를 포집한다.
GPF내에 포집된 수트는 가스의 온도를 높여 완전 연소되며, 이를 GPF의 재생이라 한다.
GPF에 의한 수트 포집 및 GPF재생은 배기가스 온도 및 산소농도와 밀접한 연관이 있다. GPF 재생을 위해서는 일정 온도 이상의 온도 도달이 필수적이므로, 하이브리드 차량과 같이 엔진을 끄고 주행하는 차량의 경우, GPF 재생을 위한 조건을 만족하기 어려운 실정이다.
종래에 GPF 재생을 위해, GPF가 연소 가능한 온도가 되었을 경우 수트를 연소하는 제어를 수행하는 passive 제어, 승온을 위해 HCU 제어를 통해 보다 적극적으로 GPF 승온 제어를 수행하는 HCU 제어, 엔진 제어를 통해 적극적으로 GPF 승온을 유도하여 수트를 태우는 EMS 제어 등의 제어 방법이 제안된 바 있다.
GPF가 기 설정된 온도에 도달할 경우, 차량 전체를 제어하는 hybrid control unit을 통해 엔진의 승온 제어를 유도하여 GPF 재생을 수행 하는 HCU 제어는, GPF 재생을 위한 엔진 온도범위에 도달하기 어려운 하이브리드 차량에서 특히 유용하다.
그러나 종래 기술의 경우 HCU와 엔진 제어부 간의 GPF재생을 위한 유기적 관계가 개시되지 않아 활용에 한계가 있었다.
관성 주행이란 전방 감속 이벤트 발생 시 운전자에게 감속을 유도하여 연비를 향상시키는 기술로, 목표 차속에 이를 때까지 현재 차속을 감속함으로써 목표 지점까지 효율적인 운행을 가능케 한다.
본 발명의 실시 예는 차량의 관성 주행을 제어하는 차량제어기(HCU, hybride control unit)와 GPF 재생을 제어하는 엔진제어기를 통해, 차량의 관성 주행 시 GPF 내에 포집된 불완전 연소 물질(수트, soot)을 효율적으로 제거하는GPF 재생 시스템 및 그 재생 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 관성 주행 중에 GPF 재생을 수행함으로써 에너지 손실 및 연비 손실을 최소화하고, 쾌적한 운전 환경을 제공하는 GPF 재생 시스템 및 그 재생 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 효과적인 불완전 연소 물질 제거와 더불어 운전자에게 쾌적한 운전 환경을 제공함으로써 사용자의 편리성을 증대시킬 수 있는 GPF 재생 시스템 및 그 재생 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 GPF 재생 시스템은 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능 여부를 판단하여 관성 주행으로 전환하고, 운전자에게 관성 주행을 안내하고, GPF 재생을 제어하는 차량제어기 및 상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하고, 상기 차량제어기의 출력에 대응하여 상기 GPF 재생을 수행하는 엔진제어기를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 차량제어기는, 외부로부터 상기 관성 주행 가능 여부 판단의 기초가 되는 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 상기 관성 주행 가능 여부를 판단할 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 차량의 GPF 재생 시스템은, 상기 관성 주행 가능 여부 판단의 기초가 되는 정보를 상기 차량제어기에 제공하는 내비게이션을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량제어기는, 상기 정보에 기초하여, 목표 차속, 예상 차속 및 현재 차속을 바탕으로 관성 주행 전환 지점을 결정하고, 관성 주행으로 전환된 경우, 상기 GPF 재생 수행 가능 여부를 판단하여, 상기 엔진제어기에 GPF 재생을 수행하라는 명령을 전달할 수 있다.
또한, 상기 차량제어기는, 관성 주행으로 전환 확률이 기 설정된 값보다 높은 경우, 상기 엔진제어기에 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 전달할 수 있다.
또한, 상기 엔진제어기는, 측정된 엔진 온도를 바탕으로, GPF 재생 가능 온도 도달 여부 및 GPF 재생 가능 여부의 판단 결과를 상기 차량제어기에 전달할 수 있다.
또한, 상기 차량제어기는, 관성 주행 시 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양에 따라, 상기 엔진제어기에 상기 GPF 재생을 수행하라는 명령을 전달할 수 있다.
또한, 상기 차량제어기는, 상기 GPF 재생을 수행하라는 명령과 함께, 엔진클러치를 해제하고, 상기 GPF 재생이 종료될 때까지 상기 해제를 유지할 수 있다.
본 발명의 GPF 재생 시스템의 동작 방법의 일 실시 예는, 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계, 운전자에게 관성 주행을 안내하는 단계, 관성 주행으로 전환하는 단계, GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계, GPF 재생을 제어하는 단계 및 GPF 재생을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계는, 외부로부터 상기 관성 주행 가능 여부 판단의 기초가 되는 정보를 수신하는 단계 및 수신된 정보에 기초하여 상기 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계는, 상기 외부에서 수신되는 정보에 기초하여 목표 차속 및 예상 차속을 결정하는 단계, 상기 목표 차속, 예상 차속 및 현재 차속을 바탕으로 관성 주행 시작 시점을 결정하는 단계 및 상기 관성 주행 전환 지점을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계는, 상기 관성 주행으로 전환될 확률을 판단하여, 관성 주행으로 전환될 확률이 기 설정된 값보다 높은 경우, 상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계는, 측정된 엔진 온도를 바탕으로, GPF 재생 가능 온도 도달 여부를 판단하는 단계 및 상기 도달 여부에 따라, 상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 GPF 재생을 제어하는 단계는, 관성 주행 시 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양에 따라, 상기 GPF 재생을 수행하라는 명령을 전달할 수 있다.
또한, 상기 GPF 재생을 수행하는 단계는, 관성 주행 시 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양에 따라 상기 GPF의 승온 제어 명령을 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 GPF 재생을 제어하는 단계는, 상기 GPF 재생을 수행하라는 명령과 함께, 엔진클러치를 해제하고, 상기 GPF 재생이 종료될 때까지 상기 해제를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 차량의 관성 주행을 제어하는 차량제어기와 GPF 재생을 제어하는 엔진제어기를 통해, 차량의 관성 주행 시 GPF 내에 포집된 불완전 연소 물질(수트, soot)을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 기술은 관성 주행 중에 GPF 재생을 수행 함으로써 에너지 손실 및 연비 손실을 최소화하고, 쾌적한 운전 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 기술은 효과적인 불완전 연소 물질 제거와 더불어 운전자에게 쾌적한 운전 환경을 제공함으로써 사용자의 편리성을 증대시킬 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템에서의 관성 주행을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 차량제어기와 엔진제어기간의 GPF 재생을 위한 협조 제어에 대해 구체적으로 개시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 GPF 재생 시스템에 있어서, 관성 주행 판단 및 차량제어기의 능동 제어를 통한 GPF 재생 수행 방법에 관한 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래에서 소개하는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것 일 뿐, 본 발명이 제시하는 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시 형태로도 구체화될 수 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기 등을 다소 과장하여 표현할 수 있다.
또한, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 차량의 GPF 재생 시스템에 관한 발명으로, 하이브리드 차량(HEV)에 관한 내용을 실시 예로 개시하고 있으나, 반드시 하이브리드 차량에 적용되는 것으로 한정되지 않으며, 차량제어기를 포함하는 플러그인 하이브리드 차량(PHEV), 가솔린 차량 등에서도 본 발명이 적용될 수 있다.
본 발명에서 개시하는 하이브리드 차량은 차량 주행용 구동부로 엔진, 모터 등을 구비하고 있고, 이들의 동작을 위한 인버터, DC/DC컨버터, 고전압배터리 등을 포함할 수 있다.
또한, 구동부 및 차량에 대한 제어수단으로 HCU(Hybrid Control Unit), MCU(Motor Control Unit), BMS(Battery Management System) 등을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템(100)을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 GPF 재생 시스템(100)은 차량제어기(110) 및 엔진제어기(120)를 포함할 수 있다.
차량제어기(110)는 차량이 하이브리드 차량인 경우, 하이브리드 차량을 전반적으로 제어하는 최상위 제어기인 하이브리드 컨트롤 유닛(Hybrid Control Unit, HCU)을 의미할 수 있다.
차량제어기(110)는, 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능여부를 판단할 수 있다. 이때 관성 주행 가능 여부의 판단은 차량의 목표 차속 및 예상 차속을 결정하고, 현재 차속을 산출하여 판단될 수 있으며, 이는 도 2를 통해 자세히 설명된다.
차량제어기(110)는 외부로부터 관성 주행 가능 여부 판단의 기초가 되는 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 관성 주행 가능 여부를 판단할 수 있다.
차량제어기(110)는, 관성 주행으로 전환하고, 이를 운전자에게 안내할 수 있다.
여기서, 운전자에 대한 관성 주행의 안내는 관성 주행 가능 여부 안내, 관성 주행 전환 준비 시점의 안내 및 관성 주행 전환의 안내 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
차량제어기(110)는, GPF 재생을 제어할 수 있다. 차량제어기(110)는 엔진제어기(120)에 대해 GPF 재생에 대한 명령을 전달할 수 있고, 엔진제어기(120)는 이에 대응하여 GPF의 재생을 수행할 수 있다.
차량제어기(110)는 엔진제어기(120)로부터 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질의 양, GPF 재생 가능 온도 도달 여부 및 GPF 재생 가부 판단 중 적어도 어느 하나를 참조하여 엔진제어기(110)에 GPF 재생 명령을 전달할 수 있다.
하이브리드 차량의 차량제어기(110)에는, 일반적으로 인버터를 통해 구동모터의 작동을 제어하는 모터제어기가 탑재되고 있으며, 차량제어기(110)가 모터 토크 지령을 결정할 수 있다. 이때, 모터제어기는 차량제어기(110)로부터 수신되는 모터 토크 지령에 따라 구동모터에 대한 토크 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.
차량제어기(110)는 모터제어기 이외에도, 엔진제어기(120)를 제어하여 하이브리드 차량의 구동을 제어하도록 구성될 수 있다.
엔진제어기(120)는 엔진의 전반적인 온도, RPM, 엔진 내부 수트의 양, 연료량 및 산소량 등을 종합적으로 센싱하고, 엔진의 구동을 제어할 수 있다. 뿐만 아니라 엔진에 결합된 GPF의 재생을 수행할 수 있다.
엔진제어기(120)는 차량제어기(110)와의 협조 제어 및 제어 로직을 통해 GPF의 재생을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템 에서의 관성 주행을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량제어기(110)는 관성 주행 가능 여부를 판단하여 관성 주행으로 전환할 수 있다.
차량제어기(110)는 외부에서 수신되는 정보에 기초하여, 목표 차속 및 예상 차속을 결정하고, 현재 차속을 바탕으로 관성 주행 시작 시점을 결정할 수 있다.
차량제어기(110)는 관성 주행(타력 주행)으로 전환 지점을 결정하고, 이를 운전자에게 안내할 수 있다.
차량제어기(110)는 관성 주행 전환 지점을 결정하고, 관성 주행으로 전환할 경우, 모터제어기 및 엔진제어기(120)에 대한 제어 명령을 전달할 수 있다.
차량제어기(110)는 도 2에 도시된 관성 주행 전환 지점부터, 목표지점까지(관성 주행 단계), 모터제어기가 회생제동 모드(RB; regenerative braking)를 수행하도록 제어 명령을 전달할 수 있다.
회생제동 모드란 주행중인 차량의 관성 주행 시, 관성에너지를 모터 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 과정을 의미한다.
따라서 일반적인 하이브리드 차량은 관성 주행 시 엔진이 오프되며, GPF 재생을 위한 온도에 도달하기 어렵다.
가솔린 엔진은 이론 공연비(Theoretical Air Fuel Ratio 14.7:1)로 동작 하기 때문에, GPF에 쌓인 수트를 강제로 재생할 경우, 배기가스에 포함된 산소가 부족하여 재생이 어려우며 매우 긴 재생기간이 요구되는 문제점이 발생할 수 있다.
차량제어기(110)는 도 2의 관성 주행 전환 지점에 도달하기 전, 관성 주행 전환 준비 시점을 결정할 수 있다.
관성 주행 전환 준비 시점을 결정하는 단계에서 관성 주행으로 전환 확률이 기 설정된 값보다 높은 경우, 차량제어기(110)는 엔진제어기(120)에 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 전달할 수 있다.
차량제어기(110)는 관성 주행으로 전환 확률을 판단할 수 있다. 관성 주행으로 전환 확률은 외부에서 수신되는 정보에 기초하여 판단될 수 있다.
예를 들어, 차량제어기(110)는 차량의 현재 차속이 산출된 목표지점에서의 목표 차속보다 높고, 예상 차속에 대해 기 설정된 기준 범위 내로 판단된 경우, 관성 주행으로 전환 확률이 높은 것으로 판단할 수 있다.
다른 실시 예로 차량제어기(110)는, 도 2와 같이 예상 차속이 결정된 관성 주행 전환 지점에서 목표 차속 보다 높을 것으로 판단되는 경우, 관성 주행으로 전환 확률이 높은 것으로 판단할 수 있다.
엔진제어기(120)는 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 받은 경우, 측정된 엔진 온도를 바탕으로, GPF 재생 가능 온도 도달 여부 및 GPF 재생 가능 여부를 판단하고, 판단된 결과를 차량제어기(110)에 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 차량제어기(110)는 관성 주행 전환 준비 시점을 결정한 경우, 엔진제어기(120)에 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령 없이 곧바로 GPF 재생 수행 명령을 전달할 수 있다.
도 3은 차량제어기(110)와 엔진제어기(120)간의 GPF 재생을 위한 협조 제어에 대해 구체적으로 개시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템은 내비게이션(130)을 더 포함할 수 있다. 차량제어기(110)는 차량의 관성 주행을 위해 외부에서 수신되는 관성 주행 가능 여부 판단의 기초가 되는 정보를 내비게이션(130)으로부터 수신할 수 있다.
관성 주행 판단의 기초가 되는 정보란, 차량의 현재 속도, 현재위치, 목적지까지의 거리 및 주행도로의 상황(이벤트) 등을 의미할 수 있다.
차량제어기(110)는 내비게이션(130)으로부터 수신한 정보에 기초하여, 목표 차속 및 예상 차속을 결정하고, 현재 차속을 바탕으로 관성 주행 시작 시점을 결정하여, 관성 주행으로 전환 지점을 결정하고, 이를 운전자에게 안내할 수 있다.
내비게이션(130)으로부터 수신한 정보는 차량의 운행정보를 포함하는 정보일 수 있다. 관성 주행 가능 여부 판단의 기초가 되는 정보는 반드시 내비게이션(130)에 의해서만 제공받을 수 있는 것은 아니다.
차량제어기(110)는 관성 주행으로 전환 시, 운전자에게 관성 주행을 안내할 수 있다. 관성 주행으로 전환하는 경우 차량제어기(110)는 GPF 재생을 제어할 수 있다.
엔진제어기(120)는 GPF 재생 가능 여부를 판단하고, 차량제어기(110)의 명령(출력)에 대응하여 GPF 재생을 수행할 수 있다.
내비게이션(130)은 차량제어기(110)에 관성 주행 가능 여부 판단의 기초가 되는 정보를 차량제어기에 제공할 수 있다. 차량제어기(110)는 내비게이션(130)이 제공한 정보에 기초하여, 목표 차속 및 예상 차속을 결정하고, 현재 차속을 바탕으로 관성 주행 시작 시점을 결정할 수 있다.
도 3을 참조하면, GPF 재생 시스템의 차량제어기(110)와 엔진제어기(120)간의 GPF 재생에 대한 협조가 구체적으로 개시된다.
차량제어기(110)는 내비게이션(130)을 통해 획득한 정보를 바탕으로 관성 주행을 제어할 수 있다. 관성 주행 제어는 구체적으로, 관성 주행 가능 여부를 판단하고, 관성 주행 시작 시점을 결정하는 것을 의미할 수 있다.
차량제어기(110)는 관성 주행 시작 시점을 결정하고, 이를 바탕으로 관성 주행으로 전환 지점을 결정할 수 있다. 관성 주행 제어에 대한 판단은 도 4를 통해 구체적으로 개시된다.
차량제어기(110)는 관성 주행 시작 시점 및 전환 지점을 결정했거나, 관성 주행 전환 확률이 높은 것으로 판단한 경우, GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 엔진제어기(120)에 전달할 수 있다.
엔진제어기(120)는 GPF 온도 및 엔진 온도 등을 종합적으로 판단하여 GPF 재생 가능 여부를 판단 할 수 있다.
엔진제어기(120)는 측정된 엔진 온도를 바탕으로, GPF 재생 가능 온도 도달 여부 및 GPF 재생 가능 여부의 판단 결과를 차량제어기(110)에 전달할 수 있다.
엔진제어기(120)는 GPF 내에 잔존하는 불완전 연소 물질인 수트양의 을 GPF 재생 가능 여부 판단의 기초로 고려할 수 있다.
차량제어기(110)는 엔진제어기(120)로부터 GPF 재생 가능 여부의 판단 결과를 수신 받아 GPF의 재생을 준비할 수 있다.
차량제어기(110)는 엔진제어기(120)로부터 GPF 재생 가능 여부의 판단 결과를 수신 받은 경우, 운전자에게 관성 주행을 안내할 수 있다. 운전자에게 관성 주행이 안내 됨으로써, 운전자는 액셀 페달을 오프하고, 회생 제동으로 인한 소음이 발생하더라도 이에 대비할 수 있다. 또한 운전자는 GPF 재생으로 인한 소음 및 진동 발생 등에 대비하는 것이 가능하다.
엔진제어기(120)가 GPF 재생 가능 온도에 도달하지 못했다고 판단한 경우, 차량제어기(110)는 엔진 온도 제어를 통해 엔진을 GPF 재생 가능 온도로 승온하라는 명령을 출력할 수 있다. 차량제어기(110)는 엔진 온도의 능동적 제어를 통해 GPF 재생을 수행하도록 할 수 있다.
차량제어기(110)는 운전자에게 관성 주행 안내를 표출한 후, GPF 재생 수행 가능 여부를 판단할 수 있다. 차량제어기(110)는 GPF 재생 수행이 가능하다고 판단한 경우, 엔진제어기(120)에 GPF 재생 명령을 전달할 수 있다.
차량제어기(110)는 관성 주행 시 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질인 수트의 양을 고려하여 엔진제어기(120)에 GPF 재생 명령을 전달할 수 있다.
차량제어기(110)는 엔진 온도 및 수트량 등을 종합적으로 판단하여 GPF 재생 명령을 전달할 수 있다.
엔진 온도가 GPF 재생이 가능한 기준 온도 미만일 경우, 차량제어기(110)는 엔진 온도를 상승시키는 명령과 함께 GPF 재생 명령을 전달할 수 있다.
엔진제어기(120)는 차량제어기(110)로부터 GPF 재생 명령을 받은 경우, GPF 재생을 수행할 수 있다. 이때 GPF 재생은 관성 주행 종료 시점까지 유지될 수 있고, 설정에 따라 관성 주행 종료 시점으로부터 기 설정된 시간 전에 종료될 수도 있다.
차량 제어기(110)는 GPF 재생 명령과 함께, 엔진클러치를 해제할 수 있다. 엔진클러치가 해제되는 경우, 엔진 동력원이 단속되어 엔진 동력원이 모터로 불필요하게 전달되는 것을 막을 수 있다. 또한 엔진이 아이들 RPM으로 구동될 수 있어 GPF에 과도한 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
차량 제어기(110)에 의한 엔진클러치 해제는 GPF 재생에 필수적인 과정은 아니며, 엔진클러치를 접합한 상태에서 GPF를 재생하는 것도 가능하다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템은 엔진클러치를 접합한 상태에서 GPF 재생가능 온도 도달 시 GPF를 재생하는 passive run, 또는 엔진클러치를 접합한 상태에서 엔진은 fuel cut 상태를 유지하고 모터를 구동시켜 엔진 회전 상태를 유지하여 GPF를 재생하는 모터 구동 방식을 통해 GPF를 재생하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPF 재생 시스템의 동작 방법은 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계(S110), 관성 주행으로 전환하는 단계(S120), 운전자에게 관성 주행을 안내하는 단계(S130), GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계(S140), GPF 재생을 제어하는 단계(S150) 및 GPF 재생을 수행하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
이하에서 S110 단계 내지 S160단계가 도 1을 참조하여 구체적으로 설명된다.
S110 단계에서, 차량제어기(110)는 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능 여부를 판단할 수 있다. 외부에서 수집되는 정보에 기초하여 차량제어기(110)는 목표 차속 및 예상 차속을 결정하고 목표 차속, 예상 차속 및 현재 차속을 바탕으로 관성 주행 시작 시점을 결정할 수 있다. 관성 주행 시작 시점이 결정된 경우 관성 주행 전환 지점을 결정할 수 있다. 관성 주행이 가능하다고 판단된 경우, 관성 주행으로 전환하는 단계(S120)로 진행할 수 있다.
관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계(S110)에서 차량제어기(110)는 관성 주행으로 전환될 확률을 판단하여 기 설정된 값보다 높은 경우, 엔진제어기(120)에 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 전달할 수 있다.
S120 단계에서 차량제어기(110)는 관성 주행으로 전환할 수 있다. 관성 주행으로 전환 시 차량제어기(110)는 모터제어기를 통해 회생제동 모드를 시행할 수 있다. 관성 주행으로 전환된 경우 S130 단계로 진행할 수 있다.
S130 단계는 운전자에게 관성 주행을 안내하는 단계로, 관성 주행이 시작 되었음을 알리는 단계이다. 차량제어기(110)는 운전자에게 관성 주행을 알림으로써, 운전자가 액셀 페달을 오프하게 할 수 있다.
S130 단계 이후 또는 S110 단계에서 차량제어기(110)는 엔진제어기(120)에 대해 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 전달할 수 있다.
S140 단계에서, 차량제어기(110)의 명령을 받은 엔진제어기(120)는 GPF 재생 가능 여부를 판단할 수 있다. 이때 엔진제어기(120)는 측정된 엔진 온도를 바탕으로, GPF 재생 가능 온도 도달 여부 및 GPF 재생 가능 여부를 판단하여 그 판단 결과를 차량제어기(110)에 전달할 수 있다.
엔진 제어기(120)의 판단 결과를 수신 받은 차량제어기(110)는 이를 바탕으로 GPF 재생을 제어할 수 있다(S150)
S150 단계에서, 차량제어기(110)는 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양에 따라 엔진제어기(110)에 GPF 재생을 수행하라는 명령을 전달할 수 있다.
또한, GPF 재생을 수행하라는 명령과 함께 엔진클러치를 해제하고 GPF 재생이 종료될 때까지 해제 상태를 유지하도록 할 수 있다.
S150 단계에서 차량제어기(110)의 GPF 재생을 수행하라는 명령이 있는 경우, S160 단계에서 엔진제어기(120)는 GPF 재생을 수행한다.
도 5는 본 발명의 GPF 재생 시스템에 있어서, 관성 주행 판단 및 차량제어기(110)의 능동 제어를 통한 GPF 재생 수행 방법에 관한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 차량제어기(110)는 현재 차속이 하한속도(x) 미만이거나, 상한속도(y)를 초과할 경우, 이후 단계의 제어를 수행하지 않을 수 있다(S11). 이는 현재 차속이 너무 높거나 낮을 경우, 관성 주행을 위한 제어가능 속도영역을 벗어나기 때문이다. 그 외에도 설정에 따라 기 설정된 속도에서 관성 주행 진입이 제한될 수 있다.
관성 주행 진입의 제한은 반드시 속도에 의해서만 발생하는 것은 아니며, 사용자 설정에 따라 특정구간에서 관성 주행 진입 제한이 발생할 수 있다.
차량제어기(110)는 주행하고 있는 도로에서 주행차량의 전방에 감속이 요구되는 이벤트의 존재 여부를 판단하여 목적지까지 목표 차속을 결정한다(S12).
감속이 요구되는 이벤트에 대한 정보는 내비게이션의 지도데이터 및 GPS를 통해 취득할 수 있다. 내비게이션은 차량의 현재위치, 주행 중 이벤트 정보, 주행 도로의 경사도 정보 등을 차량제어기(110)에 제공하도록 구성될 수 있다.
예상 차속은 목표 차속이 결정된 후, 차량이 현재 차속에서 관성 주행 상태로 감속하는 동안의 차속을 의미한다.
차량제어기(110)는 목표 차속 결정 단계(S12) 이후, 예상 차속을 결정하는 단계로 진행할 수 있다(S13).
예상 차속은 관성 주행 시작 후 감속이 이루어진 차량 속도를 의미한다. 즉, 예상 차속은 차량의 현재 차속에서 공기저항, 노면과의 마찰저항 등의 주행저항에 의해 감속이 이루어진 차량 속도로, 목적지까지의 위치에 따라 정해지는 차량 속도의 감속 프로필을 의미할 수 있다.
예상 차속이 결정되면, 차량제어기(110)는 관성 주행을 시작하기 위한 시작 시점을 결정할 수 있다. 이때, 시작 시점은 액셀러레이터를 통한 가속이 더 이상 이루어지지 않아야 하는 시점을 의미할 수 있다.
관성 주행 시작 시점이 결정되면, 차량제어기(110)는 운전자에게 이를 알림으로써 액셀 패달을 오프하도록 지시할 수 있다.
관성 주행 시작 시점이 결정되면 차량제어기(110)는 관성 주행 전환 지점을 결정할 수 있다(S15). 차량제어기(110)는 관성 주행 시작 시점 및 목표 위치에 대한 차량의 현재 거리 정보를 종합하여 관성 주행 전환 지점을 결정할 수 있다.
관성 주행 전환 지점을 결정함에 있어서, 차량제어기(110)는 차량의 현재 차속과 목표위치에서 예상 차속을 바탕으로 관성 주행 전환 지점을 결정할 수 있다.
차량제어기(110)는 정보제공장치를 통해 운전자에게 관성 주행 안내를 할 수 있다. 정보제공장치는 운전자가 관성 주행에 대한 안내를 인지할 수 있게 해주는 것이면 족하고 실시 예에 한정되지 않는다. 예를 들면 AVN(Audio, Video, Navigation) 장치의 디스플레이, HUD(Head-Up Display) 또는 계기판 내 디스플레이 등이 정보제공장치가 될 수 있다.
관성 주행 전환 지점이 결정된 후, 차량제어기(110)는 차량제어기 능동제어(HCU active 제어)가 가능한지 판단할 수 있다(S16).
차량제어기 능동제어란, 승온을 위해 차량제어기(110)가 연비 및 운전성을 고려하여 적극적으로 GPF 재생을 제어하는 단계로, GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양을 고려하여 GPF 재생을 제어하는 단계 및 측정된 엔진 온도를 바탕으로 GPF 재생 가능 온도 도달 여부를 판단하는 단계, 온도 도달 여부에 따라 GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계 등이 포함될 수 있다.
차량제어기 능동제어(HCU active 제어)가 가능한 경우, 관성 주행 전환 지점 도달 여부 및 운전자에게 관성 주행 안내 여부를 판단하는 단계로 진행할 수 있다(S17).
S17 단계에서, 차량제어기(110)는 차량의 현재 주행 지점이 α+β 지점이거나, α*γ 지점일 경우, 관성 주행 전환 지점에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
차량제어기(110)는 차량의 현재 주행 지점이 α+β 지점이거나, α*γ 지점일 경우, 운전자에게 관성 주행을 안내할 수 있다. 즉, 차량제어기(110)는 관성 시작 시점을 결정하고, 관성 주행 전환 지점에서 관성 주행으로 전환할 수 있다.
다른 실시 예에서, 차량 제어기(110)는 설정된 값에 따라 미리 관성 주행 전환 지점에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 차량제어기(110)는 관성 주행으로 전환하고 GPF 재생의 가능 여부 판단 및 GPF 재생을 제어하는 것도 가능하다.
α는 S15 단계에서 결정한 관성 주행 전환 지점을 의미할 수 있다. α는 일반적으로 관성 주행이 수행되는 지점이 될 것이나, 실재 주행 환경에 따라 관성 주행으로 전환되는 지점에 변동이 발생할 수 있다.
β는 변수 값으로, 임의의 설정된 값일 수 있다. 즉, 차량제어기(120)는 차량의 현재 주행 지점이 관성 주행 전환 지점에 대해 설정된 범위 내에 도달한 경우, 관성 주행 단계로 판단할 수 있다.
β는 관성 주행 안정성을 고려하여, 관성 주행 제어가 안정적으로 진행될 수 있고, 운전자가 인지할 수 있는 거리 수준인 -200m내에서 결정될 수 있다.
γ는 임의의 변수로 사용자 설정에 따라 달라질 수 있다. γ의 범위는 관성 주행 제어가 안정적으로 진행될 수 있고, 운전자가 인지할 수 있는 수준인 2 이내에서 결정될 수 있다.
S17 단계에서, 차량제어기(110)는 현재 지점이 관성 주행 전환 지점에 해당하는 위치가 아니라고 판단한 경우, S15 단계로 돌아가 관성 주행 전환 지점을 다시 결정할 수 있다.
S17 단계에서, 차량제어기(110)는 현재 지점이 관성 주행 전환 지점에 해당한다고 판단한 경우, 차량제어기(110)는 관성 주행으로 전환 할 수 있다.
관성 주행으로 전환한 경우, 차량제어기(110)는 엔진클러치에 해제 지령을 전달하고, 엔진클러치로부터 엔진클러치 해제를 확인 받을 수 있다(S18 및 S19).
본 발명의 일 실시 예에 따르면 S18 및 S19 단계를 생략하는 것도 가능하며, 이 경우 차량제어기(110)는 엔진클러치의 해제 여부와 별도로 GPF 재생을 수행하는 명령을 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서, 엔진클러치 해제 지령은 GPF 재생을 수행하라는 명령과 함께 전달될 수 있다.
S20 단계에서 차량제어기(110)는 엔진제어기(120)에 GPF를 재생을 수행하라는 명령을 전달할 수 있다. 엔진제어기(120)는 차량제어기(110)의 명령에 따라 GPF 재생을 수행할 수 있다.
GPF 재생을 수행하라는 명령은 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질의 양 및 엔진온도를 종합적으로 판단하여 내려질 수 있다. 또한 차량제어기(110)는 GPF 재생을 수행하는 도중에도 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양에 따라 GPF의 승온 제어 명령을 전달할 수 있다.
위와 같은 과정을 통해 차량의 관성 주행 시 GPF 재생이 수행될 수 있으며, 차량이 목적지에 도달하면 관성 주행이 종료되고, GPF 재생도 종료될 수 있다. 경우에 따라서 GPF 재생의 종료 시점은 설정에 따라 관성 주행 종료 시점보다 기 설정된 시점 이전이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 GPF 재생 시스템은 GPF 재생이 종료될 때까지 엔진클러치의 해제 상태를 유지할 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 차량의 GPF 재생 시스템 및 그 동작 방법에 대해 상술하였다.
본 발명에 의하면, 관성 주행 시 GPF 재생을 수행함으로써, 하이브리드 차량에서 보다 효율적인 GPF 재생 및 수트 저감이 가능해진다.
또한, 엔진에 무리가 가지 않는 GPF 재생이 가능하고, GPF 재생으로 인한 차량유동을 방지하여 쾌적한 주행 환경을 제공할 수 있다.
종래에는 관성 주행 시 GPF 재생에 대한 협조 로직 및 GPF 재생을 위한 제어 로직이 부재하여, 하이브리드 차량에서 GPF 재생을 위한 최적의 조건을 갖춘 관성 주행 시, GPF 재생이 제한적이라는 문제가 있었다.
또한 기존 기술에서는 HCU active 제어를 적극적으로 활용하지 못함으로써 GPF 재생을 위한 별도의 제어가 필요했으므로, 연비 악화의 요인이 되었다.
본 발명에서 이러한 문제점을 해결함으로써, 관성 주행 시 GPF 재생을 적극적으로 수행할 수 있게 되어, 차량 연비 개선 및 오염물질 배출량 저감에 기여할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 대해 상세하게 설명했으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이므로, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : GPF 재생 시스템
110 : 차량제어기
120 : 엔진제어기
130 : 내비게이션

Claims (14)

  1. 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능 여부를 판단하여 관성 주행으로 전환하고, 운전자에게 관성 주행을 안내하고, GPF 재생을 제어하는 차량제어기; 및
    상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하고, 상기 차량제어기의 출력에 대응하여 상기 GPF 재생을 수행하는 엔진제어기를 포함하고,
    상기 차량 제어기는 상기 정보에 기초하여 관성 주행 전환 지점의 예상 차속 및 목표 차속을 결정하고, 상기 예상 차속과 상기 목표 차속을 비교하여 상기 관성 주행으로 전환될 전환 확률을 결정하고, 상기 전환 확률에 기초하여 상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 상기 엔진제어기에 전달하고,
    상기 엔진제어기는, 엔진 온도를 바탕으로 GPF 재생 가능 여부를 판단하고, 상기 GPF 재생 가능 여부 판단 결과를 상기 차량 제어기에 전달하는 차량의 GPF 재생 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 정보를 상기 차량제어기에 제공하는 내비게이션을 더 포함하는 차량의 GPF 재생 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 차량제어기는,
    상기 정보에 기초하여, 상기 목표 차속, 현재 차속 및 상기 예상 차속을 결정하고,
    상기 목표 차속, 상기 현재 차속 및 상기 예상 차속을 바탕으로 상기 관성 주행 전환 지점을 결정하고, 관성 주행으로 전환된 경우, 상기 GPF 재생 수행 가능 여부를 판단하여, 상기 엔진제어기에 GPF 재생을 수행하라는 명령을 전달하는 차량의 GPF 재생 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 차량제어기는,
    관성 주행 시 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양에 따라, 상기 엔진제어기에 상기 GPF 재생을 수행하라는 명령을 전달하는 차량의 GPF 재생 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 차량제어기는,
    상기 GPF 재생을 수행하라는 명령과 함께, 엔진클러치를 해제하고, 상기 GPF 재생이 종료될 때까지 상기 해제를 유지하는 차량의 GPF 재생 시스템.
  8. 외부에서 수신되는 정보를 통해 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계;
    관성 주행으로 전환하는 단계;
    운전자에게 관성 주행을 안내하는 단계;
    GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계;
    GPF 재생을 제어하는 단계; 및
    GPF 재생을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계는,
    상기 정보에 기초하여 관성 주행 전환 지점의 예상 차속 및 목표 차속을 결정하고, 상기 예상 차속 및 상기 목표 차속을 비교하여 상기 관성 주행으로 전환될 전환 확률을 결정하는 단계; 및
    상기 전환 확률이 기 설정된 값보다 높은 경우, 상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하라는 명령을 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계는,
    엔진 온도를 측정하는 단계; 및 측정된 상기 엔진 온도를 바탕으로 GPF 재생 가능 여부를 판단하는 단계를 포함하는 차량의 GPF 재생 시스템의 동작방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 관성 주행 가능 여부를 판단하는 단계는,
    상기 외부에서 수신되는 정보에 기초하여 목표 차속 및 예상 차속을 결정하는 단계;
    상기 목표 차속 및 현재 차속을 바탕으로 상기 예상 차속을 결정하는 단계; 및
    상기 목표 차속, 상기 현재 차속 및 상기 예상 차속을 바탕으로 상기 관성 주행 전환 지점을 결정하는 단계를 포함하는 차량의 GPF 재생 시스템의 동작 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 GPF 재생을 제어하는 단계는,
    관성 주행 시 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)의 양에 따라, 상기 GPF 재생을 수행하라는 명령을 전달하는 단계를 포함하는 차량의 GPF 재생 시스템의 동작 방법.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 GPF 재생을 수행하는 단계는,
    관성 주행 시 GPF에 잔존하는 불완전 연소 물질(수트)양에 따라 상기 GPF의 승온 제어 명령을 전달하는 단계를 포함하는 차량의 GPF 재생 시스템의 동작 방법.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 GPF 재생을 제어하는 단계는,
    상기 GPF 재생을 수행하라는 명령과 함께, 엔진클러치를 해제하고, 상기 GPF 재생이 종료될 때까지 상기 해제를 유지하는 단계를 포함하는 차량의 GPF 재생 시스템의 동작 방법.
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