KR102331765B1 - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 사용자의 충전 패턴을 고려하여 배터리의 충전량 변동에 관련된 주행 모드 변경을 수행할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다. 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법은, 충전 후 제1 모드 주행을 수행하는 단계; 및 배터리 SOC 값이 기 설정된 모드 전환 기준값 미만이 되는 경우 제2 모드 주행을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 제2 모드 주행을 수행하는 단계는 운전자의 충전 성향을 판단하는 단계; 및 상기 판단된 충전 성향에 따라 상기 제2 모드 주행 중 배터리 충전 허용 범위를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND METHOD OF CHANGING OPERATION MODE FOR THE SAME}

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 사용자의 충전 패턴을 고려하여 배터리의 충전량 변동에 관련된 주행 모드 변경을 수행할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다.

하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)란 일반적으로 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차를 말하며, 두 가지 동력원은 주로 엔진과 전기모터가 된다. 이러한 하이브리드 자동차는 내연기관만을 구비한 차량에 비해 연비가 우수하고 동력성능이 뛰어날 뿐만 아니라 배기가스 저감에도 유리하기 때문에 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.

이러한 하이브리드 자동차는 어떠한 동력계통(Power Train)을 구동하느냐에 따라 두 가지 주행 모드로 동작할 수 있다. 그 중 하나는 전기모터만으로 주행하는 전기차(EV) 모드이고, 다른 하나는 전기모터와 엔진을 함께 가동하여 동력을 얻는 하이브리드 전기차(HEV) 모드이다. 하이브리드 자동차는 주행 중 조건에 따라 두 모드 간의 전환을 수행한다. 이러한 하이브리드 파워 트레인의 에너지 효율 특성을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 파워트레인 에너지 효율 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서 가로축은 파워트레인의 출력(POWER)을, 세로축은 파워트레인의 시스템 효율을 각각 나타낸다.

도 1을 참조하면, 출력이 낮은 구간에서는 전기 모터를 이용한 EV 모드 주행이 효과적이나, EV 모드의 효율과 HEV 모드의 효율이 서로 교차되는 지점(A) 이후로는 HEV 모드 주행이 더 효과적이다. 또한, 일반적으로 전기 모터는 엔진보다 최대 출력 지점(C)에 먼저 도달하게 된다.

도 2는 일반적인 하이브리드 차량에서 HEV 모드의 로드 레벨링을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, HEV 모드에서는 전기 모터와 엔진이 함께 구동되는데, 이러한 경우 엔진 효율을 중심으로 운전점(예컨대, 도 1의 (B) 지점)이 결정된다. 그에 따라, 최적 엔진 효율점보다 높은 파워가 필요한 경우에는 전기 모터의 출력이 더해지므로 전기 모터는 방전 모드로 동작하고, 그 반대의 경우 전기 모터가 엔진의 잉여 출력으로 충전을 수행하게 된다.

따라서, HEV 모드에서는 배터리에 잉여 에너지를 저장하고 필요시 사용하여 전반적 주행 효율 향상시키는 로드 레벨링(Load levelling)이 가능하게 된다. 이러한 로드 레벨링은 에너지를 저장하는 버퍼 역할을 수행하는 배터리의 용량이 커질수록 그 효과가 증대된다.

상술한 동력계통에 따른 주행 모드의 구분 외에, 특히 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV)의 경우 배터리의 충전 상태(SOC: State Of Charge)의 변동을 기준으로, 방전(CD: Charge Depleting) 모드와 충전 유지(CS: Charge Sustaining) 모드로 주행 모드를 구분할 수도 있다. 일반적으로 CD 모드에서는 배터리의 전력으로 전기 모터를 구동하여 주행하게 되며, CS 모드에서는 배터리 SOC가 더 낮아지지 않도록 엔진의 동력을 주로 이용하게 된다. 이러한 모드 구분에서는 도 1의 파워트레인 효율 관점에서, (A) 지점이 CS 모드에서 엔진 기동의 기준이 될 수 있으며, HEV 모드의 효율이 최대가 되는 지점(B)이 CD 모드에서 엔진 기동의 기준이 될 수 있다.

일반적인 PHEV의 경우 주행 부하, 충전 가능 여부, 목적지까지의 거리 등 주행조건과 무관하게 CD 모드로 주행한 후 SOC 소진에 따라 CS 모드로 전환을 수행한다. 이를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3 및 도 4는 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 SOC 기반의 모드 전환이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.

도 3에서 가로축은 거리를, 상단 그래프의 세로축은 PHEV의 배터리 충전 상태(SOC)를, 하단 그래프의 세로축은 주행 부하를 각각 나타낸다.

도 3의 하단 그래프를 먼저 참조하면, 출발지와 목적지 사이에 도심, 국도, 고속도로 구간이 혼재하며, 고속도로-국도-도심 순으로 주행부하가 상대적으로 낮은 경로가 나타나 있다. 이러한 경로를 주행함에 있어 일반적인 PHEV는 주행 부하의 변동에 대한 고려 없이 출발시에는 CD 모드로 시작하여, SOC가 기 설정된 기준 밑으로 떨어지는 경우 CS 모드로의 전환을 수행한다.

그런데, CD 모드는 저속/저부하 주행시에, CS 모드는 고속/고부하 주행시에 상대적으로 유리한 효율을 보인다. 따라서, 상술한 바와 같이 SOC 값에만 기반하여 모드 전환을 수행하게 되는 경우, 주행 부하와 하이브리드 파워 트레인의 에너지 효율 특성이 고려되지 않기 때문에 경로에 따라 효율이 크게 떨어질 수 있다.

이뿐만 아니라, 도 4에서와 같이, CD 모드 주행 시 배터리 SOC 가 CS 모드로의 전환 기준이 되는 SOC 까지 주행하면 CS 모드로 전환되기 때문에 전환 기준이 되는 SOC 부근에서 HEV 모드로 주행이 지속된다. 따라서, 외부 전력을 이용한 플러그인 충전이 수행되지 않는 이상, CS 모드에서 실제 배터리 사용범위가 좁게 제한되어, HEV 주행의 로드 레벨링 효율도 저하될 수 밖에 없다.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 플러그인 하이브리드 차량에서 CS 모드 지속 주행 시에 발생할 수 있는 문제점을 계속하여 설명한다.

도 5 및 도 6은 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 CS 모드 지속 주행시의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 배터리 효율은 최대 SOC 대비 중간 지점 부근에서 최고 효율을 보이고, 최고 효율점에서 멀어질수록 효율이 저하됨을 알 수 있다. 그런데, SOC 기반으로 CD 모드에서 CS 모드로 전환된 후 CS 모드 주행이 지속되는 경우 SOC가 낮은 상황이 유지되므로 배터리 효율 관점에서도 바람직하지 못하다.

반대로, 도 6에 도시된 바와 같이, 운전자의 충전 패턴을 고려하지 않고 임의로 CS 구간에서 배터리 사용량을 높일 경우, 정작 외부 전력을 통해 충전 가능한 전력량이 제한된다. 즉, 외부 전력을 이용한 충전 시기를 예측하지 못하고 연료를 사용하여 배터리를 충전하게 된다면 상대적으로 비용 효율이 더 낮은 연료 소모를 통한 충전을 불필요하게 이용하는 상황이 되는 문제점이 있다.

본 발명은 보다 효율적으로 모드 전환 제어를 수행하는 방법 및 그를 수행하는 하이브리드 차량을 제공하기 위한 것이다.

특히, 본 발명은 최적의 모드 전환 기준을 가변적으로 설정할 수 있는 방법 및 그를 수행하는 차량을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법은, 충전 후 제1 모드 주행을 수행하는 단계; 및 배터리 SOC 값이 기 설정된 모드 전환 기준값 미만이 되는 경우 제2 모드 주행을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 제2 모드 주행을 수행하는 단계는 운전자의 충전 성향을 판단하는 단계; 및 상기 판단된 충전 성향에 따라 상기 제2 모드 주행 중 배터리 충전 허용 범위를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 엔진을 제어하는 엔진 제어기; 배터리로부터 전력을 공급받거나 상기 엔진의 동력을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 전기 모터를 제어하는 모터 제어기; 및 상기 엔진 제어기와 상기 모터 제어기를 제어하는 하이브리드 제어기를 포함하되, 상기 하이브리드 제어기는 외부 전력을 이용한 상기 배터리의 충전 이후 제1 모드 주행이 수행되도록 하고, 상기 배터리의 SOC 값이 기 설정된 모드 전환 기준값 미만이 되는 경우 제2 모드 주행이 수행되도록 제어하되, 상기 제2 모드 주행의 제어는 운전자의 충전 성향을 판단하고, 상기 판단된 충전 성향에 따라 상기 제2 모드 주행 중 배터리 충전 허용 범위를 제어하도록 수행될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 자동차는 보다 효율적으로 모드 전환 제어를 수행할 수 있다.

특히, 사용자의 충전 패턴을 고려하여 로드 레벨링의 범위가 결정되므로, 보다 배터리 효율이 높은 SOC 구간을 로드 레벨링에 사용할 수 있게 되어 연비가 향상될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 파워트레인 에너지 효율 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 하이브리드 차량에서 HEV 모드의 로드 레벨링을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 SOC 기반의 모드 전환이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 5 및 도 6은 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 CS 모드 지속 주행시의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 충전 성향 판단 방법의 일례를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 레벨링 범위가 변경되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 성향 판단에 따라 로드 레벨링 범위가 제어되는 경우 SOC 변동 형태의 일례를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 패턴 판단에 기반한 로드 레벨링 변경 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따른 모드 전환 방법을 설명하기 앞서, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차 구조를 먼저 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기 모터(또는 구동용 모터, 140)와 엔진클러치(EC: Engine Clutch, 130)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차의 파워 트레인이 도시된다.

이러한 차량에서는 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우, 엔진 클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 바퀴가 움직이게 된다(즉, EV 모드). 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 보조 모터(또는, 시동발전 모터, 120)가 동작하여 엔진(110)을 구동할 수 있다.

그에 따라 엔진(110)과 모터(140)의 회전속도가 동일해 지면 비로소 엔진 클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께, 또는 엔진(110)이 차량를 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진 클러치(130)가 오픈되고 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 또한, 하이브리드 차량에서는 제동시 휠의 구동력을 전기 에너지로 변환하여 배터리를 충전할 수 있으며, 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다.

시동발전 모터(120)는 엔진에 시동이 걸릴 때에는 스타트 모터의 역할을 수행하며, 시동이 걸린 후 또는 시동 오프시 엔진의 회전 에너지 회수시에는 발전기로 동작하기 때문에 "하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)"라 칭할 수 있으며, 경우에 따라 "보조 모터"라 칭할 수도 있다.

상술한 파워 트레인이 적용되는 차량에서 제어기 간의 상호관계가 도 8에 도시된다.

도 8은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차에서 내연기관(110)은 엔진 제어기(210)가 제어하고, 시동발전 모터(120) 및 전기 모터(140)는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 220)에 의해 토크가 제어될 수 있으며, 엔진 클러치(130)는 클러치 제어기(230)가 각각 제어할 수 있다. 여기서 엔진 제어기(210)는 엔진 제어 시스템(EMS: Engine Management System)이라도 한다. 또한, 변속기(150)는 변속기 제어기(250)가 제어하게 된다. 경우에 따라, 시동발전 모터(120)의 제어기와 전기 모터(140) 각각을 위한 제어기가 별도로 구비될 수도 있다.

각 제어기는 그 상위 제어기로서 모드 전환 과정 전반을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Controller Unit, 240)와 연결되어, 하이브리드 제어기(240)의 제어에 따라 주행 모드 변경, 기어 변속시 엔진 클러치 제어에 필요한 정보, 및/또는 엔진 정지 제어에 필요한 정보를 그(240)에 제공하거나 제어 신호에 따른 동작을 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 하이브리드 제어기(240)는 차량의 운행 상태에 따라 모드 전환 수행 여부를 결정한다. 일례로, 하이브리드 제어기는 엔진 클러치(130)의 해제(Open) 시점을 판단하고, 해제시에 유압(습식 EC인 경우)제어나 토크 용량 제어(건식 EC인 경우)를 수행한다. 또한, 하이브리드 제어기(240)는 EC의 상태(Lock-up, Slip, Open 등)를 판단하고, 엔진(110)의 연료분사 중단 시점을 제어할 수 있다. 또한, 하이브리드 제어기는 엔진 정지 제어를 위해 시동발전 모터(120)의 토크를 제어하기 위한 토크 지령을 모터 제어기(220)로 전달하여 엔진 회전 에너지 회수를 제어할 수 있다. 아울러, 하이브리드 제어기(240)는 EV-HEV 및 CS-CD 모드 간의 전환 제어시 모드 전환 조건의 판단 및 전환을 위한 하위 제어기의 제어가 가능하다.

물론, 상술한 제어기간 연결관계 및 각 제어기의 기능/구분은 예시적인 것으로 그 명칭에도 제한되지 아니함은 당업자에 자명하다. 예를 들어, 하이브리드 제어기(240)는 그를 제외한 다른 제어기들 중 어느 하나에서 해당 기능이 대체되어 제공되도록 구현될 수도 있고, 다른 제어기들 중 둘 이상에서 해당 기능이 분산되어 제공될 수도 있다.

이하에서는 상술한 차량 구조를 바탕으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 보다 효율적인 모드 전환 제어 방법을 설명한다.

전술된 바와 같이, SOC 기반으로 CD-CS 모드간 전환을 수행하는 경우, CS 모드에서 실제 배터리 사용범위가 제한되며, 일률적으로 배터리 사용범위를 높이는 경우에도 외부 전력을 이용한 충전 범위가 제한될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 사용자의 충전 패턴 또는 충전 성향을 고려하여 로드 레벨링의 범위가 결정되도록 하여, 가변적으로 보다 배터리 효율이 높은 SOC 구간을 로드 레벨링에 사용할 수 있도록 할 것을 제안한다.

이를 위해서는 사용자의 충전 성향이 먼저 판단되어야 한다. 이를 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자의 충전 성향 판단 방법의 일례를 나타낸다. 도 9에서, 충전 성향의 판단은 외부 충전이 실시되고 있지 않은 상태에서 수행됨을 전제로 한다.

도 9를 참조하면, 충전 성향 판단은 크게 차량 운행 정보와 SOC 변동의 감지를 통해 수행될 수 있다.

차량 운행 정보는 다시 네비게이션 정보, 드라이빙 사이클, 시간 및 거리 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서 네비게이션 정보는 일정 주행 거리 내에 충전이 가능한 시설(예컨대, 가정용 충전기, 공용 충전소 등)이 있는지 여부가 될 수 있다. 또한, 드라이빙 사이클은 외부 충전 후 시동 오프까지의 거리가 될 수 있다. 아울러, 시간 및 거리 정보는 외부 충전 후 총 주행거리, 기존 충전 이력으로부터 추출된 충전과 충전 사이의 운행 거리의 평균값, 분산 등을 활용하여 예측된 충전 예상 시점 혹은 예상 거리 중 적어도 하나가 될 수 있다.

SOC 변동의 감지는 외부 충전에 따른 충전 정보 및 실제 SOC 값의 측정 중 적어도 하나를 통해 수행될 수 있다.

상술한 정보를 통해 해당 운전자가 장기간 충전을 하지 않는 장기 미충전 성향인지 여부가 판단될 수 있다.

보다 구체적으로, 1) 외부 충전후 주행거리 ≥ C1인 경우, 2) 외부 충전후 드라이빙 사이클 ≥ C2인 경우, 3) 사용자 입력 장치를 통해 직접 설정된 경우, 4) 일정 주행 거리 안에 충전 가능 시설이 없는 경우, 또는 5) 다음 충전까지의 잔여거리 >= C3, 즉, (충전 예상 시점 or 거리)-실주행거리≥ C3일 경우에 로드 레벨링 범위가 확대 제어될 수 있다. 여기서, C1, C2, C3은 미리 설정된 거리 값으로, 각 값은 서로 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 레벨링 범위가 변경되는 형태의 일례를 나타낸다.

도 9에 도시된 충전 성향 판단 결과, 해당 운전자가 장기 미충전 성향으로 판단된 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 로드 레벨링 범위가 디폴트 값보다 확대(즉, 엔진을 활용한 배터리 충전범위 확대)될 수 있으며, 그렇지 않은 것으로 판단된 경우 로드 레벨링 범위가 디폴트 값으로 유지될 수 있다.

운전자가 장기 미충전 성향으로 판단됨에 따라, 로드 레벨링 범위가 디폴트 값보다 확대된 경우 SOC 변동을 도 11을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자 성향 판단에 따라 로드 레벨링 범위가 제어되는 경우 SOC 변동 형태의 일례를 나타낸다.

도 11에서, 외부 전력을 통해 배터리가 충전된 후, 해당 충전으로부터 다음 충전까지 평균 운행거리가 전체 가로축에 해당하며, 세로축은 SOC를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 충전 직후에는 SOC가 높기 때문에 CD 모드 주행이 수행되며, SOC가 모드 전환 기준에 도달함에 따라 CS 모드로 변경된다. 그런데, 전술한 운전자의 충전 성향 판단에 따라 로드 레벨링 구간이 확대되면, 확대된 구간동안 CS 모드에서 엔진 효율이 좋은 구간에서 엔진의 잉여 동력으로 적극적인 충전을 수행하여 SOC를 높일 수 있다. 로드 레벨링 확대 구간은 충전과 충전간 평균 운행 거리에서 충전 이후 실제 주행거리를 뺀 값이 C3 미만인 경우 종료되고, C3에 해당하는 거리만큼은 로드레벨링 범위가 디폴트 값으로 원상복귀된다.

로드레벨링 범위가 디폴트 값으로 원상 복귀되는 경우, 로드레벨링 확대 구간에서 높아진 배터리 SOC가 C3에 해당하는 거리를 주행하면서 낮아지게 된다. 따라서, 다음 충전이 수행될 때 낮은 SOC로 인해 외부 전력을 충분히 이용할 수 있게 된다.

지금까지 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 패턴 판단에 기반한 로드 레벨링 변경 제어 과정을 순서도로 설명하면 도 12와 같다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 패턴 판단에 기반한 로드 레벨링 변경 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다. 도 12의 각 판단 과정은 하이브리드 제어기에서 수행될 수 있으나, 반드시 이러한 판단 주체에 한정되는 것은 아니다.

도 12를 참조하면, 먼저 배터리 SOC가 CD->CS 모드로의 전환 기준 이상인지 여부가 판단될 수 있다(S1210).

판단 결과, 전환 기준 이상인 경우 CD 모드 주행이 수행된다(S1220).

반대로, 전환 기준 미만인 경우 운전자의 충전 패턴이 판단될 수 있다(S1230). 충전 패턴 판단 결과, 장기 미충전 성향에 해당하는 경우 로드 레벨링 범위를 확대하기 위하여 SOC 충전 한계값은 디폴트 값(A1)보다 높은 값(A2)으로 설정될 수 있다(S1240A). 이와 달리, 장기 미충전 성향에 해당하지 않는 경우에는 SOC 충전 한계값은 디폴트 값(A1)으로 설정될 수 있다(S1240B).

물론, S1240A 단계에서 설정된 A2 값은 전술된 바와 같이 다음 충전이 예상되는 지점까지 남은 거리가 C3 미만인 경우 A1 값으로 다시 설정될 수 있다. 또한, A2 값은 해당 차량에 탑재되는 배터리의 최고 효율 구간을 적어도 일부 포함하는 것이 바람직하다.

지금까지 설명한 본 실시예에 따른 충전 패턴 판단에 기반한 로드 레벨링 변경 제어를 통해 다음과 같은 효과가 기대될 수 있다.

먼저, 로드 레벨링의 범위 확대로 인해 배터리의 효율이 최대인 SOC 구간을 사용할 수 있기 때문에 연비 향상 효과가 기대될 수 있다.

또한, 외부 전력을 통한 충전을 거의 하지 않는 운전자는 클러스터 상에 SOC가 낮음을 경고하는 알림을 계속 보게되는 불만이 생길 수 있는데, 로드 레벨링의 범위 확대를 통해 경고치 이상으로 SOC를 올릴 수 있기 때문에 이러한 운전자 불만이 해소될 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (17)

1. 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법에 있어서,
   충전 후 제1 모드 주행을 수행하는 단계; 및
   배터리 SOC 값이 기 설정된 모드 전환 기준값 미만이 되는 경우 제2 모드 주행을 수행하는 단계를 포함하되,
   상기 제2 모드 주행을 수행하는 단계는,
   운전자의 충전 성향을 판단하는 단계; 및
   상기 판단된 충전 성향에 따라 상기 제2 모드 주행 중 배터리 충전 허용 범위를 제어하는 단계를 포함하되,
   상기 제어하는 단계는,
   상기 판단된 충전 성향이 장기 미충전 성향이면 상기 배터리 충전 허용 범위를 디폴트 값인 제1 값과 상이한 제2 값으로 설정하는 단계; 또는
   상기 판단된 충전 성향이 장기 미충전 성향에 해당하지 않는 경우 상기 배터리 충전 허용 범위를 상기 제1 값으로 유지하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 판단하는 단계는,
   차량 운행 정보 및 상기 SOC의 변동 감지 정보를 이용하여 수행되는, 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 차량 운행 정보는,
   네비게이션 정보, 드라이빙 사이클 정보, 주행 거리 정보, 주행 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 SOC의 변동 감지 정보는,
   상기 SOC의 측정값 및 외부 전력을 이용한 충전 관련 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제어하는 단계는,
   상기 배터리 충전 허용 범위가 상기 제2 값으로 설정된 후, 충전간 평균 운행 거리에서 상기 충전 후 주행한 거리를 차감한 값이 제1 임계 거리 미만인 경우, 상기 배터리 충전 허용 범위를 상기 제1 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 값은, 상기 제1 값보다 큰, 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 판단하는 단계는,
   상기 충전 후 주행거리가 제1 임계거리 이상인 경우, 상기 충전 후 드라이빙 사이클이 제2 임계거리 이상인 경우, 사용자 입력 장치를 통해 직접 장기 미충전 성향을 설정한 경우, 일정 주행 거리 안에 충전 가능 시설이 없는 경우 및 다음 충전까지의 잔여거리가 제3 임계거리 이상인 경우 중 어느 하나에 해당하는 경우, 상기 장기 미충전 성향으로 판단하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 모드는 CD(Charge Depleting) 모드를 포함하고, 상기 제2 모드는 CS(Charge Sustaining) 모드를 포함하는, 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법.
9. 제1 항 내지 제3 항, 제5항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
10. 하이브리드 자동차에 있어서,
    엔진을 제어하는 엔진 제어기;
    배터리로부터 전력을 공급받거나 상기 엔진의 동력을 이용하여 상기 배터리를 충전하는 전기 모터를 제어하는 모터 제어기; 및
    상기 엔진 제어기와 상기 모터 제어기를 제어하는 하이브리드 제어기를 포함하되,
    상기 하이브리드 제어기는,
    외부 전력을 이용한 상기 배터리의 충전 이후 제1 모드 주행이 수행되도록 하고, 상기 배터리의 SOC 값이 기 설정된 모드 전환 기준값 미만이 되는 경우 제2 모드 주행이 수행되도록 제어하되,
    상기 제2 모드 주행의 제어는,
    운전자의 충전 성향을 판단하고, 상기 판단된 충전 성향에 따라 상기 제2 모드 주행 중 배터리 충전 허용 범위를 제어하도록 수행되며,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 판단된 충전 성향이 장기 미충전 성향이면 상기 배터리 충전 허용 범위를 디폴트 값인 제1 값과 상이한 제2 값으로 설정하고, 상기 판단된 충전 성향이 장기 미충전 성향에 해당하지 않는 경우 상기 배터리 충전 허용 범위를 상기 제1 값으로 유지하는, 하이브리드 자동차.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    차량 운행 정보 및 상기 SOC의 변동 감지 정보를 이용하여 상기 충전 성향을 판단하는, 하이브리드 자동차.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 차량 운행 정보는,
    네비게이션 정보, 드라이빙 사이클 정보, 주행 거리 정보, 주행 시간 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 SOC의 변동 감지 정보는,
    상기 SOC의 측정값 및 외부 전력을 이용한 충전 관련 정보 중 적어도 하나를 포함하는, 하이브리드 자동차.
13. 삭제
14. 제10 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 배터리 충전 허용 범위가 상기 제2 값으로 설정된 후, 충전간 평균 운행 거리에서 상기 충전 후 주행한 거리를 차감한 값이 제1 임계 거리 미만인 경우, 상기 배터리 충전 허용 범위를 상기 제1 값으로 설정하는, 하이브리드 자동차.
15. 제10 항에 있어서,
    상기 제2 값은, 상기 제1 값보다 큰, 하이브리드 자동차.
16. 제10 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 충전 후 주행거리가 제1 임계거리 이상인 경우, 상기 충전 후 드라이빙 사이클이 제2 임계거리 이상인 경우, 사용자 입력 장치를 통해 직접 장기 미충전 성향을 설정한 경우, 일정 주행 거리 안에 충전 가능 시설이 없는 경우 및 다음 충전까지의 잔여거리가 제3 임계거리 이상인 경우 중 어느 하나에 해당하는 경우, 상기 장기 미충전 성향으로 판단하는, 하이브리드 자동차.
17. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 모드는 CD(Charge Depleting) 모드를 포함하고, 상기 제2 모드는 CS(Charge Sustaining) 모드를 포함하는, 하이브리드 자동차.

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