KR102355425B1 - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 엔진 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 엔진 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 정차중 비구동 연료 소모를 최소화할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 엔진 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법은, 전방 신호등의 신호 정보를 포함하는 교통 정보를 수신하는 단계; 정차 중 상기 수신된 신호 정보를 기반으로 주행 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 서로 다른 엔진 기동 조건들 중 어느 하나를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 엔진 기동 조건과 현재 차량 상태를 비교하여 엔진 기동 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 엔진 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING ENGINE FOR THE SAME}
본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 엔진 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 정차중 비구동 연료 소모를 최소화할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 엔진 제어 방법에 관한 것이다.
차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle/Plug-in Hybrid Electric Vehicle, HEV/PHEV)이 제공되고 있다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 동력원으로 주행하는 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력과 토크를 제공할 수 있다. 특히, 엔진과 변속기 사이에 전기모터와 엔진클러치(EC: Engine Clutch)를 장착한 병렬형(Parallel Type, 또는 TMED: Transmission Mounted Electric Device 방식) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차에서는, 엔진과 모터의 출력이 동시에 구동축으로 전달될 수 있다.
하이브리드 차량의 일반적인 상황에서는 초기 가속 시 전기에너지를 이용한다(즉, EV 모드). 하지만, 전기에너지만으로는 운전자의 요구 파워를 충족시키는데 한계가 있기 때문에 결국 엔진을 주동력원으로 함께 사용(즉, HEV 모드)해야 하는 순간이 발생한다. 이러한 경우, 하이브리드 차량에서는 모터의 회전수와 엔진의 회전수 차이가 소정 범위 이내일 때 엔진클러치를 결합시켜 모터와 엔진이 함께 회전하도록 한다.
물론, HEV 모드라고 하더라도 반드시 엔진이 주동력원으로 사용되는 것은 아니다. 예컨대, HEV 모드 중 패러럴(Pararell) 모드에서는 엔진의 동력이 구동력으로 작용하나, 시리즈(Series) HEV 모드에서는 엔진이 저부하로 구동되어 엔진 구동력이 발전에 사용된다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 하이브리드 차량에서 발전을 위해 시리즈 HEV 모드로 전환되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 차량은 EV 모드로 주행하던 중, SOC 값이 소정 값(discharge limit)이하로 떨어지면 엔진을 기동하고, 엔진의 동력으로 충전을 수행한다. 이때, 차량이 정차중이면 엔진의 동력은 주행에 기여하지 못할뿐 아니라, 낮은 엔진 운전점으로 인해 더욱 큰 비구동 연료 손실을 발생시키는 상황이 된다.
이러한 엔진 운전점에 의한 문제점을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 일반적인 하이브리드 차량의 HEV 모드별 운전점과 효율 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 그래프는 엔진 효율을 나타내는 BSFC(Brake specific fuel consumption) 그래프로, 가로축은 엔진 RPM을 나타내고, 세로축은 차속을 나타내며, 대체로 원형을 갖는 등효율선의 중심으로 갈수록 효율이 높다.
도시된 바와 같이, 페러럴 운전 영역(10)은 상대적으로 효율이 높은 영역에 설정된다. 반면에, 시리즈 엔진 운전 영역(20)은 진동과 노이즈(NVH), 그리고 발전을 수행할 모터(예컨대, HSG: Hybrid Starter Generator)의 출력을 고려하여 낮은 RPM 영역(1100~1300)에 설정되는 것이 일반적이다.
한편, 최근 출시되는 차량에는 자동 온도 제어기(FATC: Full Automatic Temperature Control)가 공조 제어를 담당하는데, 하이브리드 차량의 경우 필요에 따라 FATC가 엔진의 열로 데워진 엔진 냉각수로 실내 난방이 수행되도록 제어하기도 한다. 보다 상세히, PTC 히터(Positive Temperature Coefficient Heater)가 하이브리드 차량에 장착되지 않았거나, 장착되더라도 용량이 충분하지 않은 경우, FATC에서 엔진 냉각수를 활용할 것을 결정할 수 있다. 이때, FATC가 난방을 위해 필요한 수온보다 엔진냉각 수온이 낮은 경우, FATC는 하이브리드 제어기(HCU)에 엔진 기동을 요청하게 된다.
그에 따라, HCU는 엔진을 기동하게 되는데, 상황에 따라 패러럴 모드와 시리즈 모드 중 어느 하나를 선택하게 된다. 그런데, 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이 패러럴 모드가 시리즈 모드보다 엔진 효율면에서 우수하기 때문에, 패러럴 모드가 가능한 상황(주로, 일정 차속 이상의 주행시)에서는 패러럴 모드가 우선 선택되는 것이 바람직하다.
그런데, 패러럴 모드가 가능한 상황 중에서 짧은 정차 상황이 발생하면, 짧은 정차 시간동안 엔진의 운전점을 기준으로 시리즈 모드로 전환되는 경우 비효율적인 제어 결과가 발생한다. 이를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 일반적인 하이브리드 차량에서 차속 기반의 HEV 모드 전환 제어에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서는 상단 그래프와 하단 그래프가 도시된다. 두 그래프의 가로축은 공통적으로 시간을 나타내며, 상단 그래프의 세로축은 차속을, 하단 그래프의 세로축은 하이브리드 파워트레인의 주행 모드를 각각 나타낸다. 즉, 하단 그래프에서 세로축의 최하단 지점은 EV 모드를, 중간 지점은 시리즈 HEV 모드를, 상단 지점은 패러럴 HEV 모드를 각각 나타낸다.
도 3을 참조하면, 시리즈 모드로 정차 중에 차량이 출발한 후, 차속이 패러럴 모드로 진입 가능한 차속이 됨에 따라 차량의 주행 모드는 패러럴 모드로 전환될 수 있다. 패러럴 모드로 주행 중에, 신호등과 같은 이유로 비교적 짧은 시간 동안 정차를 하게 되더라도, 정차로 인해 패러럴 모드로 진입 가능한 차속이 만족되지 못하면 일시적으로 시리즈 모드로 전환된다. 결국, 시리즈 모드 전환으로 인해 해당 구간 동안은 효율이 낮은 운전점에서 엔진이 기동하며, 낮은 엔진 출력으로 인해 냉각수온 상승효과도 미미한 문제점이 있다.
본 발명은 보다 효율적으로 엔진 기동을 제어할 수 있는 방법 및 그를 수행하는 하이브리드 차량을 제공하기 위한 것이다.
특히, 본 발명은 비구동 연료 손실을 최소화할 수 있는 엔진 제어 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 엔진 기동 제어 방법은, 전방 신호등의 신호 정보를 포함하는 교통 정보를 수신하는 단계; 정차 중 상기 수신된 신호 정보를 기반으로 녹색 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 따라 서로 다른 엔진 기동 조건들 중 어느 하나를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 엔진 기동 조건과 현재 차량 상태를 비교하여 엔진 기동 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 전방 신호등의 신호 정보를 포함하는 교통 정보를 수신하는 제1 제어기; 및 정차 중 상기 수신된 신호 정보를 기반으로 녹색 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 서로 다른 엔진 기동 조건들 중 어느 하나를 설정하여, 상기 설정된 엔진 기동 조건과 현재 차량 상태를 비교하여 엔진 기동 여부를 결정하는 제2 제어기를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 자동차는 보다 효율적으로 엔진 기동 여부를 제어할 수 있다.
특히, 교통 신호 정보를 이용하여 엔진 기동이 효율적인 시점에 수행되도록 엔진 기동 시점을 제어할 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 차량에서 발전을 위해 시리즈 HEV 모드로 전환되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 하이브리드 차량의 HEV 모드별 운전점과 효율 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일반적인 하이브리드 차량에서 차속 기반의 HEV 모드 전환 제어에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 방법이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 기동 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 엔진 제어 방법을 설명하기 앞서, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 구조를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 4를 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 5에 도시된다.
도 5는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 5를 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 후술할 본 발명의 실시예들에 따른 적응형 모드 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. 아울러, 도 4 및 도 5에서는 TMED 방식의 병렬형 하이브리드 차량을 기준으로 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 실시예들은 하이브리드 차량의 형식에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명의 실시예들은 효율적인 엔진 기동 시점을 제어할 수 있다면, 어떠한 방식의 하이브리드 차량에도 적용이 가능하다.
이하에서는 상술한 차량 구조를 바탕으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 보다 효율적인 엔진 제어 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서는 정차시 불필요한 비구동 연료 손실을 방지하기 위하여, 교통 신호 정보를 이용하여 엔진 기동 시점을 제어할 것을 제안한다.
본 실시예의 일 양상에 의하면, 교통 신호 정보는 정차시 전방 신호등의 정지 신호에서 주행신호로의 변경(즉, 녹색불 점등)까지 남은 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예의 일 양상에 의하면, 교통 신호 정보의 이용을 위하여 현재 정차 상황이 신호등에 의한 것인지 여부를 판단하는 과정이 포함될 수 있다.
또한, 본 실시예의 일 양상에 의하면, 전방 신호등이 소정 시간 내에 정지 신호에서 주행 신호로 변경됨을 교통 신호 정보가 지시하는 경우, 해당 시간동안 엔진 기동을 지연시킬 수 있다. 다만, 전방 신호등이 소정 시간 내에 주행 신호로 변경되는 경우라도, 배터리 SOC나 냉각수온이 각각에 대하여 설정된 하한값보다 낮은 경우에는 바로 엔진 기동이 수행될 수도 있다.
이하의 기재에서 편의상 주행 신호는 녹색불로, 정지 신호는 빨간불인 것으로 가정하나, 이는 예시적인 것으로 주행 경로나 신호등에 따라 주행 신호는 녹색불 외에도 좌회전 신호, 우회전 허용 신호, 유턴이 가능한 신호(예컨대, 유턴 허용 신호나 횡단보도의 보행자 녹색불 등) 등을 포함할 수 있으며, 정지 신호는 빨간불 외에 노란불이나 좌회전 신호, 우회전 불가 신호, 유턴 금지 신호 등을 포함할 수 있다.
상술한 본 실시예에 따른 엔진 기동 제어 방법을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 방법이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 6에서는 네 개의 그래프가 도시되며, 위에서 아래 방향으로 세로축은 배터리 SOC/냉각수온, 전방 신호등의 녹색불 점등 여부, 요구 파워, 엔진 기동 여부를 각각 나타내며, 가로축은 네 개의 그래프 모두에 공통적으로 적용되는 시간을 나타낸다. 여기서, 최상단의 SOC/냉각수온 그래프에서는 두 개의 서로 다른 임계값(Threshold1, Threshold2)이 준비되며, SOC/냉각수온이 둘 중 적용 대상이 되는 어느 하나 이하로 떨어지면 엔진 기동이 수행됨을 의미할 수 있다.
구체적으로, SOC의 경우 Threshold1은 엔진 시동에 소모되는 파워와 보조부하 사용 전력을 안정적으로 공급해 줄 수 있는 SOC가 될 수 있으며, Threshold2는 그 SOC 이하에서는 엔진 시동에 소모되는 파워와 보조부하 사용 전력을 감당할 시 배터리 전압 강하가 일어나 파워공급이 원활하지 않은 값이 될 수 있다.
또한, 온도의 경우 Threshold1은 탑승자가 온도변화를 감지하기 힘든 온도로 설정될 수 있고, Threshold2는 탑승자가 온도변화 및 경미한 수준의 불편함을 느끼는 온도로 설정될 수 있다. 물론, 이러한 설정 조건은 예시적인 것으로, SOC와 온도별로 설정되는 각 임계값은 다양한 기준에 따라 설정될 수 있음은 당업자에 자명하다.
현재 상황에 적용되는 임계값(즉, 엔진 기동 조건)은 신호등 녹색 점등까지 남은 시간(△time)에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 신호등 녹색 점등까지 남은 시간(△time)이 기준값(Threshold3)보다 작은 경우에는 낮은 임계값(Threshold2)이 엔진 기동 조건이 되고, 반대의 경우에는 높은 임계값(Threshold1)이 엔진 기동 조건이 된다. 즉, 신호등 녹색 점등이 곧 된다면, 엔진 기동이 어려운 조건을 적용하여 실질적으로 엔진 기동을 지연시키는 효과가 있는 것이다. 물론, 신호등이 변경되어도 정차가 계속되는 경우에는 낮은 임계값에 의해 엔진이 기동되어 SOC나 냉각수온이 지나치게 떨어지는 현상이 방지될 수 있다.
이하, 도 6과 관련하여 편의상 최상단 그래프는 SOC를 기준으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 하이브리드 차량은 ①시점까지는 HEV 모드로 주행하나, 전방 신호등이 적색인 관계로 점차 감속하게 되고, 그에 따라 요구 토크가 HEV/EV 모드 전환 기준 이하로 떨어져 ①시점부터는 EV 모드로 전환하게 된다.
감속이 계속되면서 ②시점에서는 요구파워가 0으로 수렴함에 따라 실질적으로 정차 상태가 된다. 이때, 신호등 녹색 점등(즉, ③시점)까지 남은 시간(△time)이 기준값(Threshold3)보다 작기 때문에, SOC에 대한 임계값 중 낮은 임계값(Threshold2)이 엔진 기동 조건이 된다. SOC는 신호등이 녹색으로 바뀌는 ③시점까지 낮은 임계값(Threshold2) 이상으로 유지되었기 때문에 신호등 점등까지 엔진이 기동되지 않는다.
녹색 신호등이 켜짐에 따라 운전자는 가속을 하게 되고, ④ 시점에서 요구 파워가 HEV/EV 모드 전환 기준을 넘어섬에 따라 엔진 기동 및 HEV 모드 전환이 수행될 수 있다.
전술한 기재에서, 높은 임계값(Threshold1)은 일반적인 제어에서 SOC나 냉각수온에 따른 엔진 기동 조건에 대응될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 낮은 임계값(Threshold2)은 배터리/시스템 보호를 위한 최저 SOC 및 운전자가 불편함을 느낄 수 있는 실내 온도와 설정 온도의 차이를 고려하여 설정될 수 있다. 아울러, 설정에 있어서, 2개의 임계값은 SOC와 냉각수온 각각에 대하여 별도로 설정될 수 있으며, SOC와 냉각수온 둘 중 어느 하나라도 현재 상황에서 적용되는 임계값(즉, 엔진 기동 조건) 이하가 되는 경우 엔진이 바로 기동될 수 있다.
전술한 본 실시예에 따른 엔진 기동 제어 방법을 순서도로 정리하면 도 7과 같다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 기동 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 7에서는 차량에 교통 정보가 무선으로 수신되며, 교통 정보에는 적어도 전방 신호등에 대한 신호 변경 주기, 녹색불 점등 시점 중 적어도 하나의 정보가 포함되는 것으로 가정한다. 교통 정보에는 그 외에도 녹색불 지속 시간, 전방 신호등까지의 거리 정보, 구간별 정체도, 구간별 평균 속도 등의 정보가 추가로 포함될 수도 있다. 이러한 교통 정보의 수신은 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템을 통해 수행되는 것으로 가정하나, 이는 예시적인 것으로 교통 정보를 제공하는 주체와 무선 통신이 가능하다면 어떠한 제어기/시스템에도 제한되지 아니한다.
도 7을 참조하면, 차량이 소통이 원활한 구간에서, 적색 신호에 의한 정차중인지 여부가 판단될 수 있다(S710, S720). 소통 원활 여부 및 적색 신호에 의한 정차 여부를 판단하는 이유는, 소통이 원활한 곳에서 적색 신호에 의해 정차를 했을 경우에 녹색 신호로 변경될 때 운전자가 가속할 개연성이 높기 때문이다. 다시 말하면, 소통이 원활하지 않은 곳에서는 녹색 신호로 변경되더라도 HEV/EV 모드 전환 기준이 되는 요구 파워가 발생하지 않을 가능성이 높아, 엔진 기동을 지연시키는 효과를 기대하기 어렵고 SOC 하락 및 난방성능 저하만 가져올 수 있다.
구체적인 판단 방법으로, 차속이 정차 여부 판단을 위한 제1 임계값보다 낮고, 해당 구간 평균 속도가 원활한 차량 소통 속도에 상응하는 제2 임계값보다 높은 경우 차량 소통이 원활한 구간에서의 정차한 것으로 판단될 수 있다.
여기서 제1 임계값 및 제2 임계값은 미리 결정된 값일 수도 있고, 도로의 종류나 위치별로 상이하게 설정될 수도 있다.
또한, 전방 신호등까지의 거리가 제3 임계값 미만이고, 현재 적색 신호등 상태인 경우 적색 신호등에 의한 정차인 것으로 판단될 수 있다.
소통이 원활한 구간에서, 적색 신호에 의한 정차중인것으로 판단되면, 녹색 신호 점등까지 남은 시간에 따라 엔진 기동 조건이 설정될 수 있다(S730). 구체적으로, 녹색 신호 점등까지 남은 시간이 일정 시간 미만인 경우 엔진 기동 조건은 낮은 임계값으로 설정되고(S740A), 그렇지 않은 경우 엔진 기동 조건은 높은 임계값으로 설정된다(S740B). 여기서 각 임계값은 도 6을 참조하여 전술한 바와 같으므로 명세서의 간명함을 위하여 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
설정된 엔진 기동 조건은 차량의 상태 변수(즉, 현재 SOC 또는 현재 냉각수온)와 비교되어(S750), 차량의 상태 변수가 엔진 기동 조건보다 낮아지면 엔진이 기동되고(S760), 그렇지 않은 경우 엔진은 기동되지 않는다(S770). 여기서 엔진이 기동되지 않는다고 함은, SOC/냉각수온에 따른 엔진 기동 조건이 만족되지 않음을 의미하며, 다른 엔진 기동 조건(예컨대, 요구 파워 상승 등)이 만족된다면 엔진은 기동될 수 있다.
도 7을 참조하여 상술한 과정은 구현의 일례에 있어서, S710 및 S720 단계 또는 S710 내지 S730 단계는 AVN 시스템에서 수행되고, 나머지 단계는 AVN 시스템에서의 판단 수행 결과를 이용하여 하이브리드 제어기에서 수행될 수 있다. 또한, 냉각수온은 엔진 제어기나 FATC로부터 획득될 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 (20)

  1. 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법에 있어서,
    전방 신호등의 신호 정보를 포함하는 교통 정보를 수신하는 단계;
    정차 중 상기 수신된 신호 정보를 기반으로 주행 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과에 따라 서로 다른 엔진 기동 조건들 중 어느 하나를 설정하는 단계;
    상기 설정된 엔진 기동 조건과 현재 차량 상태를 비교하여 엔진 기동 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 설정된 엔진 기동 조건보다 상기 현재 차량 상태에 대응되는 값이 낮은 경우 엔진을 기동하고, 그렇지 않은 경우 상기 엔진을 기동하지 않는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주행 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하는 단계는,
    상기 전방 신호등의 주행 신호 점등까지 남은 제1 시간이 기 설정된 제2 시간 미만인지 판단하는 단계;를 포함하는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 제1 시간이 상기 제2 시간 이상인 경우, 제1 임계값을 상기 엔진 기동 조건으로 설정하는 단계; 또는
    상기 제1 시간이 상기 제2 시간 미만인 경우, 상기 제1 임계값보다 낮은 제2 임계값을 상기 엔진 기동 조건으로 설정하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 현재 차량 상태는,
    배터리의 충전 상태 및 난방 설정에 따른 냉각수온 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값은, 상기 충전 상태 및 상기 냉각수온 각각에 대하여 설정되는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    소통 원활 구간에서의 정차인지 여부를 판단하는 단계; 및
    정지 신호에 의한 정차인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 주행 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하는 단계는,
    상기 소통 원활 구간에서의 정차이며, 상기 정지 신호에 의한 정차인 경우에 수행되는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 소통 원활 구간에서의 정차인지 여부를 판단하는 단계는,
    현재 차속 및 구간 평균 속도를 판단하는 단계; 및
    상기 현재 차속이 제1 속도 미만이고, 상기 구간 평균 속도가 제2 속도 이상인 경우 상기 소통 원활 구간에서의 정차로 판단하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 정지 신호에 의한 정차인지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 전방 신호등까지의 거리 및 상기 전방 신호등의 현재 신호를 판단하는 단계; 및
    상기 전방 신호등까지의 거리가 기 설정된 거리 이하이고, 상기 현재 신호가 정지 신호인 경우, 상기 정지 신호에 의한 정차로 판단하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 자동차의 엔진 기동 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  11. 하이브리드 자동차에 있어서,
    전방 신호등의 신호 정보를 포함하는 교통 정보를 수신하는 제1 제어기; 및
    정차 중 상기 수신된 신호 정보를 기반으로 주행 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 서로 다른 엔진 기동 조건들 중 어느 하나를 설정하여, 상기 설정된 엔진 기동 조건과 현재 차량 상태를 비교하여 엔진 기동 여부를 결정하는 제2 제어기를 포함하되,
    상기 제2 제어기는,
    상기 설정된 엔진 기동 조건보다 상기 현재 차량 상태에 대응되는 값이 낮은 경우 엔진이 기동되도록 제어하고, 그렇지 않은 경우 상기 엔진이 기동되지 않도록 제어하는, 하이브리드 자동차.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    상기 전방 신호등의 주행 신호 점등까지 남은 제1 시간이 기 설정된 제2 시간 미만인지 여부로 상기 주행 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하는, 하이브리드 자동차.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    상기 제1 시간이 상기 제2 시간 이상인 경우 제1 임계값을 상기 엔진 기동 조건으로 설정하고, 상기 제1 시간이 상기 제2 시간 미만인 경우, 상기 제1 임계값보다 낮은 제2 임계값을 상기 엔진 기동 조건으로 설정하는, 하이브리드 자동차.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 현재 차량 상태는,
    배터리의 충전 상태 및 난방 설정에 따른 냉각수온 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제1 임계값 및 상기 제2 임계값은, 상기 충전 상태 및 상기 냉각수온 각각에 대하여 설정되는, 하이브리드 자동차.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    소통 원활 구간에서의 정차인지 여부 및 정지 신호에 의한 정차인지 여부를 판단하는, 하이브리드 자동차.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    상기 소통 원활 구간에서의 정차이며, 상기 정지 신호에 의한 정차인 경우에 상기 주행 신호 변경 조건의 만족 여부를 판단하는, 하이브리드 자동차.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    현재 차속이 제1 속도 미만이고, 구간 평균 속도가 제2 속도 이상인 경우 상기 소통 원활 구간에서의 정차로 판단하는, 하이브리드 자동차.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 전방 신호등까지의 거리가 기 설정된 거리 이하이고, 현재 신호가 정지 신호인 경우, 상기 정지 신호에 의한 정차로 판단하는, 하이브리드 자동차.
  19. 삭제
  20. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템을 포함하고,
    상기 제2 제어기는 하이브리드 제어기(HCU)를 포함하는, 하이브리드 자동차.
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