KR102455915B1 - 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법은, 차량이 현재 타력 주행 중인지 판단하는 단계와, 차량이 타력 주행 중이면 현재 차량의 위치를 기준으로 전방의 도로 정보를 네비게이션으로부터 취득하는 단계와, 네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 이용하여 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 타력 주행의 지속 가능 정도를 추출하는 단계 및 타력 주행의 지속 가능 정도에 따라 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 연비에 유리한 하나의 제어를 선택하는 단계를 포함하는 것을 요지로 한다.

Description

마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법 및 장치{Start Stop Coasting and Coast Regeneration Control method and device of Mild Hybrid system}

본 발명은 마일드 하이브리드 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량이 타력 주행(Coasting) 중 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 현재 주행중인 구간의 도로 상황을 기준으로 연비에 유리한 제어를 선택하여 연비를 개선하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 공인된 인증 연비와 실제 도로 주행시 연비 간의 차이로 인하여, 소비자들의 불만이 가중되면서 실제 도로 주행시 연비 개선이 매우 중요해지고 있고, 따라서 자동차 업계에서는 차량 시스템만을 제어하는 것이 아니라, 운전자의 운전조건, 주변 교통상황 및 도로 정보 등을 이용하여 실제 도로 주행시 연비를 극대화할 수 있는 기술을 연구 및 개발하고 있다.

예로서, IT 및 교통정보를 활용하여 경제운전 경로를 탐색하고 안내하는 기술, 도로의 경사정보 및 과거 주행패턴을 기억하여 효과적인 연비 운전을 안내하는 기술, 도로 구배 및 교통 정보를 예측 및 판단하여 배터리의 SOC(State Of Charge) 수준에 따라 충/방전을 제어하는 기술, 맵(Map) 정보 DB를 이용하여 연료 소비가 최소화되도록 주행모드를 선택 제어하는 기술 등을 들 수 있다.

최근 실차에 적용되는 SSC(Start Stop Coasting) 기술 역시 연비 개선을 위한 기술 중 하나이다. SSC는 운전자의 요구 출력이 없는 타력 주행(Coasting) 시 시동을 오프(OFF)시켜 불필요한 연료 소모를 방지하고, 엔진과 변속기 사이의 클러치를 오픈(Open)시켜 엔진 관성에 의한 타력 손실을 제거, 즉 엔진 드래그 토크를 차단하여 일반적인 타력 주행에 비해 주행거리를 증가시키는 기술이다.

엔진은 시동 시 많은 에너지를 소모하며 클러치 오픈(Open)에도 에너지가 소모된다. 이에 따라 SSC 유지시간이 짧은 경우, 다시 말해 SSC가 짧게 유지된 후 해제되어 재시동을 하는 경우처럼 연비 이득 대비 에너지 소모가 더 큰 경우가 있다. 그럼에도 종래 기술은 이러한 부분에 대한 고려 없이 SSC를 사용하므로 연비 측면에서 불리하다는 문제가 있다.

Coast Regeneration(코스트 회생 제동)도 연비를 향상시키기 위해 적용되는 기술 중 하나이다. Coast Regeneration은 연비 향상을 위해 타력 주행(Coasting, 가속페달과 브레이크 페달을 모두 밟지 않은 상태로 차량의 관성 에너지만으로 주행하는 것) 시 차량의 관성을 이용하여 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator)로 발전을 수행하여 배터리를 충전하는 기술이다.

그러나 Coast Regeneration은 충전 효율이 운전 영역에 따라 상이하다는 MHSG 특유의 구동 특성 때문에 Coast Regeneration 사용 시 소모하는 차량 관성 에너지가 온전히 배터리를 충전하는데 사용될 수 없다. 때문에 타력 주행이 충분히 유지될 수 있는 상황에서는 Coast Regeneration을 사용하지 않고 관성 에너지를 온전히 타력 주행에만 사용하여 주행거리를 늘리는 것이 연비 측면에서 유리하다.

그럼에도 불구하고 종래에는 타력 주행 시 Coast Regeneration을 적극 사용하고 있다. 타력 주행 이후 감속을 위해 운전자가 브레이크를 조작할 경우 버려지는 에너지를 배터리 충전에 적극 사용하기 위함인데, 이는 운전자가 실제로 브레이크를 조작할지 여부가 전혀 고려되지 않아 타력 주행이 유지될 상황임에도 Coast Regeneration을 사용함으로써 연비를 오히려 저하시킬 수 있다.

미국공개특허공보 US2013-0131948 (2013.05.23)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 타력 주행(Coasting) 중일 때 네비게이션 정보와 이전 동일 구간에서 학습된 정보(브레이크 페달 조작 횟수)를 바탕으로 타력 주행이 얼마나 유지될지 예측하고, 예측 결과에 따라 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 현재 주행중인 구간의 도로 상황에서 연비에 유리한 제어를 선택하여 연비 향상을 도모할 수 있는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

(a) 차량이 현재 타력 주행 중인지 판단하는 단계;

(b) 차량이 타력 주행 중이면 현재 차량의 위치를 기준으로 전방의 도로 정보를 네비게이션으로부터 취득하는 단계;

(c) 네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 이용하여 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 타력 주행의 지속 가능 정도를 추출하는 단계; 및

(d) 타력 주행의 지속 가능 정도에 따라 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 연비에 유리한 하나의 제어를 선택하는 단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법을 제공한다.

바람직하게 상기 (c) 단계에서는, 현재 주행 구간에서 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수 정보와, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간에서의 허용 속도와 현재 차량 속도의 차이에 관한 정보와, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 정체 정보와, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 커브 정보를 이용하여 상기 타력 주행의 지속 가능 정도를 정량화된 수치로 변환하여 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 예측 결과, 타력 주행이 유지될 가능성이 크면 상기 SSC(Start Stop Coasting) 제어를 선택하고, 반대의 경우 Coast Regeneration 제어를 선택할 수 있다.

바람직하게 상기 (d) 단계는,

(d-1) 상기 타력 주행의 지속 가능 정도를 설정된 제1 임계값과 비교하는 단계;

(d-2) 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 상기 제1 임계값에 못 미치면, 상기 제1 임계값보다 작은 제2 임계값과 다시 한번 비교하는 단계;

(d-3) 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 상기 제2 임계값보다 작으면 목표 차속을 설정하는 단계;

(d-4) 설정된 목표 차속을 현재 차속과 비교하는 단계;

(d-5) 현재 차속이 목표 차속보다 크면 Coast Regeneration을 실행하고, 현재 차속이 목표 차속보다 작으면 SSC를 실행하는 단계;를 포함하며,

상기 (d-1) 단계에서 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다 크면, 이후 단계를 생략하고 곧바로 SSC를 실행할 수 있다.

여기서 상기 (d-3) 단계에서 목표 차속은, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 허용 차속, 네비게이션에서 취득된 정보로부터 도출되는 정체 고려 목표 차속, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 주간의 커브 정도에 따라 전용 맵에서 결정되는 커브 고려 목표 차속 중 가장 작은 값에 현재 주행 구간에서 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수를 입력으로 하여 출력되는 팩터(Factor)를 곱한 값으로 결정될 수 있다.

이때 상기 정체 고려 목표 차속은, 주행 구간의 거리(D)를 주행 구간을 허용 차속으로 주행했을 때 소요 시간(T1)에 정체 시간(T2)을 더한 값으로 나눈 값(D /T1+T2)이며, 여기서 정체 시간(T2)은 네비게이션으로부터 취득되는 정보일 수 있다.

그리고 상기 커브 고려 목표 차속은, 주행 구간의 커브에 관한 정보를 입력으로 하는 상기 전용 맵으로부터 출력되되, 상기 커브에 관한 정보(커브 정도)는 네비게이션으로부터 취득되는 정보이며, 전용 맵은 다양한 커브 조건에서 반복시험 또는 시뮬레이션을 통해 운전자가 쏠림이나 위화감 없이 주행할 수 있는 최적의 속도 값을 도출하여 커브 정도를 인자로 테이블 형태로 맵핑시킨 것일 수 있다.

바람직하게는, (d-2') 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다는 작고 제2 임계값보다 크면, MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 성능맵으로부터 현재 차속에 대한 MHSG의 충전 효율을 불러들여 설정값과 비교하고, MHSG의 충전 효율이 설정값보다 크면 상기 (d-3) 단계로 전환하고, 설정값보다 작으면 MHSG의 충전 효율이 상기 설정값보다 커지는 차속이 될 때까지 일반 타력 주행을 유지하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 (d-5) 단계에서는, 현재 차속이 목표 차속보다 크면 Coast Regeneration을 실행하되, 현재 차속이 목표 차속에 도달 직전까지 Coast Regeneration을 실행하고, 현재 차속이 목표 차속에 도달한 시점부터 SSC 제어로 전환할 수 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

현재 차량의 위치를 기준으로 전방 도로에 관한 정보를 제공하는 네비게이션;

네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 바탕으로 시스템을 제어하는 제어기;

상기 제어기에 의해 정지하거나 재시동되는 엔진; 및

상기 엔진의 출력축과 동력을 주고 받을 수 있도록 연결된 MHSG;를 포함하며,

상기 제어기는 APS(Accelerator Position Sensor) 및 BPS(Brake Position Sensor) 출력과 차속 및 엔진 회전수(rpm) 정보를 바탕으로 차량이 현재 타력 주행 중인지 판단하고,

타력 주행 중이면 네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 이용하여 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 타력 주행의 지속 가능 정도를 정량화된 수치 형태로 추출하며,

타력 주행의 지속 가능 정도에 따라 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 연비에 유리한 하나의 제어를 실행하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치를 제공한다.

여기서, 상기 타력 주행이 유지될 가능성이 클 경우 상기 제어기는 SSC(Start Stop Coasting) 제어를 실행하고, 반대의 경우 Coast Regeneration 제어를 실행할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 타력 주행(Coasting) 중 네비게이션 정보와 이전 동일 구간에서 학습된 정보(브레이크 페달 조작 횟수)를 바탕으로 타력 주행이 얼마나 유지될지 예측하고, 예측 결과에 따라 SSC와 Coast Regeneration 중 현재 주행중인 구간의 도로 상황에서 연비에 유리한 제어를 선택함으로써 마일드 하이브리드 차량의 연비를 크게 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치의 개략 구성도.
도 2는 목표 차속 결정 과정을 개략 도시한 도면.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리스 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법을 설명하기 위한 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.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치의 개략 구성도로서, 이를 참조하여 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치의 구성부터 살펴보기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 에에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치는, 네비게이션(10)과 제어기(20), 그리고 엔진(30)과 MHSG(40)(Mild Hybrid Starter and Generator)를 포함한다. 네비게이션(10)은 현재 차량의 위치를 기준으로 전방 도로에 관한 정보를 제어기(20)에 제공하며, 제어기(20)는 제공받은 도로 정도를 바탕으로 엔진(30)의 시동 온/오프 및 MHSG(40)의 충/방전을 제어한다.

MHSG(40)는 엔진(30)의 출력축과 동력을 주고 받을 수 있도록 연결된다. 이에 따라 엔진(30) 출력을 보조하거나 엔진(30) 출력으로 전기를 발생시켜 배터리를 충전한다. 엔진(30)은 네비게이션(10)이 제공하는 전방 도로에 관한 정보 및 이전에 현재 주행 구간과 동일한 구간을 주행했을 때 학습된 정보에 기초한 상기 제어기(20)의 지령에 따라 정지하거나 재시동될 수 있다.

학습된 정보는 브레이크 페달 조작 횟수의 평균값일 수 있다. 여기서 구간은 네비에기션 상 설정된 주행 경로를 임의 거리로 나눈 것일 수 있으며, 본 발명에서는 네비게이션(10)과 제어기(20)가 협조하여 각 구간(설정된 주행 경로를 임의 거리로 나눈 구간)마다 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수를 학습하여 메모리와 같은 저장 매체(도시 생략)에 저장할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 제어기(20)는 구체적으로, APS(Accelerator Position Sensor, 50) 및 BPS(Brake Position Sensor, 60) 출력과 차속 및 엔진(30) 회전수(rpm) 정보를 바탕으로 차량이 현재 타력 주행 중인지 판단한다. 그리고 타력 주행으로 판단 시 네비게이션(10) 정보와 상기 학습된 정보(현재 구간에서의 평균 브레이크 페달 조작 횟수)를 바탕으로 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 판단한다.

또한 그 판단 결과에 따라 SSC(Start Stop Coast)와 Coast Regeneration 중 하나를 선택한다. 좀 더 구체적으로는, 현재 주행중인 구간의 도로 정보와 이전에 학습된 동일 구간의 운전 데이터를 기반으로 타력 주행이 얼마나 지속 가능 한지 판단하며, 이를 바탕으로 SSC와 Coast Regeneration 중 연비에 유리한 제어를 선택하고 선택된 제어를 실행시키기 위한 프로그램을 구동시킨다.

이를 위해 제어기(20)는 이후 설명하게 될 일련의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 과정을 단계적으로 수행할 수 있도록 프로그래밍 된 프로그램에 의해 동작하는 둘 이상 복수의 프로세서를 포함할 수 있다.

가속 페달 및 브레이크 조작이 없는 상태에서 차량의 주행 관성만으로 차량이 일정 속도 이상으로 주행하는 상황이면 상기 제어기(20)가 차량이 타력 주행중인 것으로 인식할 수 있다. 좀 더 구체적으로는, APS 및 BPS 출력이 제로(0)이고, 차속(Vehicle Speed)과 엔진(30) 회전수(rpm)가 미리 설정된 차속과 회전수 이상이면 제어기(20)가 타력 주행으로 판단할 수 있다.

타력 주행으로 판단되면 제어기(20)는 앞서 언급한 바와 같이, 네비게이션(10) 정보와 학습한 운전 데이터를 기반으로 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 예측한다. 현재 주행중인 구간의 도로 환경이나 상황, 현재 주행 구간에서의 이전의 학습 데이터를 바탕으로 타력 주행의 지속 가능 정도를 판단한 결과, 타력 주행이 유지될 가능성이 크면 SSC 제어를 실행시키고, 아니면 Coast Regeneration 제어를 실행시킨다.

타력 주행이 충분히 유지될 수 있을 것으로 판단된 경우, 즉 타력 주행 상황이 계속해서 유지될 가능성이 클 경우에는 SSC 제어(엔진(30) 시동 OFF & 엔진 클러치(70)(70) OPEN시켜 타력 손실을 제거하는 제어)를 통해 주행거리를 늘리는 것이 연비 측면에서 유리하고, 그 외에는 Coast Regeneration 제어(타력 주행 시 MHSG(40) 발전시켜 배터리를 충전시키는 제어)가 연비 측면에서 유리하기 때문이다.

제어기(20)는 바람직하게, 현재 주행 구간에서의 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수, 네비게이션(10)으로부터 취득되는 현재 주행 구간에서의 허용 속도와 현재 차량 속도의 차이, 네비게이션(10)으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 정체도, 네비게이션(10)으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 커브 정도로부터 타력 주행의 지속 가능 정도를 정량화된 수치로 변환하여 출력할 수 있다.

즉 제어기(20)는 타력 주행 지속 가능 정도 판단에 있어 기준이 되는 위에 언급된 정보를 정량화된 수치로 변환하여 출력할 수 있다. 예컨대, 현재 주행 구간에서 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수가 0이면 타력 주행 지속 가능 정도는 3이고, 평균 브레이크 페달 조작 횟수가 1이면 타력 주행 지속 가능 정도 2이며, 평균 브레이크 페달 조작 횟수가 2이면 타력 주행 지속 가능 정도를 1로 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다..

이때 제어기(20)는 정량화된 수치로 변환된 값 중 가장 작은 값을 선택하고, 메모리와 같은 저장 매체에 미리 설정된 임계값을 불러들여 상기 선택된 값과 비교함으로써 SCC 혹은 Coast Regeneration 제어 중 하나를 결정한다. 그리고 그 결정된 제어(SCC 제어와 Coast Regeneration 제어 중 하나)가 실행될 수 있도록 엔진(30) 및 MHSG(40), 그리고 엔진 클러치(70)를 제어한다.

예를 들어, 현재 주행 구간에서의 평균 브레이크 페달 조작 횟수로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 2, 현재 주행 구간에서의 허용 속도와 현재 차량 속도의 차이로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 3, 현재 주행 구간의 정체도로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 3, 현재 주행 구간의 커브 정도로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 1이라면, 가장 작은 값인 1을 타력 주행 지속 가능 정도에 상응하는 값으로 선택하고, 선택된 값을 임계값과 비교하여 SCC 제어를 선택할지 Coast Regeneration 제어를 선택할지 결정하는 것이다.

물론, 위에 언급된 수치는 어디까지나 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 언급한 수치일 뿐, 예시된 수치로 한정됨을 의미하는 것은 아니다.

타력 주행 지속 가능 정도를 임계값과 비교하여 SCC 제어와 Coast Regeneration 중 어느 하나의 제어를 제어기(20)가 선택하는 과정에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

앞서 언급한 바와 같이, 제어기(20)는 일련의 처리를 거쳐 정량화된 수치로 변환된 값 중 가장 작은 값을 선택한다. 그리고 메모리와 같은 저장 매체에 미리 설정된 제1 임계값을 불러들여 상기 선택된 값과 비교한다. 그리고 비교 결과 타력 주행의 지속 가능 정도가 기 설정된 제1 임계값보다 크면, 타력 주행이 계속해서 유지될 가능성이 큰 상황으로 판단하여 SSC를 실행한다.

타력 주행이 일정 시간이상 유지되는 상황에서는, 엔진(30)의 시동을 오프(OFF)하여 불필요한 연료 공급을 차단한 상태에서 엔진 클러치(70)를 오픈(Open)시켜 엔진(30) 관성에 의한 타력 손실을 제거, 즉 엔진(30) 드래그 토크를 차단함으로써 주행거리를 증가시키는 SSC가 Coast Regeneration이나 일반 타력 주행에 비해 연비 측면에서 유리하기 때문이다.

반대로, 제1 임계값과 비교한 결과, 타력 주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다 작으면, 제1 임계값보다 작은 제2 임계값을 불러와 다시 한번 비교하게 된다. 그 결과 타력 주행의 지속 가능 정도가 상기 제2 임계값보다도 작으면, 즉 타력 주행이 유지될 가능성이 낮은 상황이면 네비게이션(10) 정보를 이용하여 목표 차속을 설정하고, 설정된 목표 차속을 현재 차속과 비교하게 된다.

그리고 현재 차속이 목표 차속보다(현재 차속 > 목표 차속) 크면 Coast Regeneration을 실행하되, 목표 차속에 도달하기까지 Coast Regeneration의 토크(회생 제동 토크)를 PID 제어함으로써, 불필요한 관성 소모나 혹은 과도한 Coast Regeneration에 의한 큰 폭의 차속 감속에 따른 이질감 및 운전성 저하를 완화 내지 방지한다.

이와는 다르게, 목표 차속을 현재 차속과 비교한 결과, 현재 차속이 목표 차속보다 작거나, 상기 Coast Regeneration에서의 PID 제어에 의해 현재 차속이 목표 차속까지 감속된 경우에는 더 이상 운전자의 제동 의지가 없는 것으로 간주하고 SSC로 제어를 전환함으로써 타력 주행에 따른 관성 에너지가 불필요하게 소모되지 않도록 한다.

한편, 타력주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다는 작고 제2 임계값보다 큰 경우 제어기(20)는, MHSG(40)(Mild Hybrid Starter and Generator) 성능맵으로부터 현재 차속에 대한 MHSG(40)의 충전 효율을 불러들여 설정값과 비교한다. MHSG(40)의 충전 효율이 설정값보다 크면, 앞선 목표 차속을 설정하는 과정으로 프로세스를 전환하고, 충전 효율이 설정값보다 작으면 MHSG(40)의 충전 효율이 상기 설정값보다 커지는 차속이 될 때까지 일반 타력 주행 상황을 유지한다.

이는 타력 주행 지속 정도가 SSC를 사용할 정도는 아니고 Coast Regeneration을 사용할 정도는 되지만, 차속에 상관 없는 Coast Regeneration 사용에 따른 종래 기술의 단점을 보완하기 위한 것으로, MHSG(40)의 효율이 높은 영역에서만 Coast Regeneration을 수행함으로써 차량의 관성 에너지 손실을 조금이라도 줄이기 위한 것이다.

참고로, MHSG(40)는 대체적으로 높은 RPM에서 충전 효율이 떨어지는 특성이 있다. 따라서 타력 주행 진입 후 고속 영역에서는 일반 타력 주행을 유지하다가 차속이 어느 정도 수준으로 감속이 되었을 때, 좀 더 구체적으로는 충전 효율을 높일 수 있는 차속 영역 대에 진입하는 순간 Coast Regeneration으로 제어를 전환하면 관성 에너지 손실을 조금이라도 줄일 수 있게 되는 것이다.

도 2는 제어기(20)에 의해 행해지는 목표 차속 결정 과정을 개략 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 목표 차속은 네비게이션(10)으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 허용 차속, 네비게이션(10)에서 취득된 정보로부터 도출되는 정체 고려 목표 차속, 네비게이션(10)으로부터 취득되는 현재 주행 주간의 커브 정도에 따라 전용 맵에서 결정되는 커브 고려 목표 차속 중 가장 작은 값에 현재 주행 구간에 대해 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수를 입력으로 하여 출력되는 팩터(Factor)를 곱한 값으로 결정될 수 있다.

여기서 정체 고려 목표 차속은 주행 구간의 거리(D)를 주행 구간을 허용 차속으로 주행했을 때 소요 시간(T1)에 정체 시간(T2)을 더한 값으로 나눈 값(D /T1+T2)이며, 여기서 정체 시간(T2)은 네비게이션(10)으로부터 취득될 수 있다.

그리고 커브 고려 목표 차속은, 주행 구간의 커브에 관한 정보를 입력으로 하는 상기 전용 맵으로부터 출력될 수 있다. 이때 커브에 관한 정보(커브 정도)는 네비게이션(10)으로부터 취득되며, 전용 맵은 다양한 커브 조건에서 반복시험 또는 시뮬레이션을 통해 운전자가 쏠림이나 위화감 없이 주행할 수 있는 최적의 속도 값을 도출하여 커브 정도를 인자로 테이블 형태로 맵핑시킨 것일 수 있다.

이하에서는, 전술한 마일드 하이브리스 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치에 의해 행해지는 SSC 및 Coast Regeneration 제어 과정을 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다. 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다.

도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 마일드 하이브리스 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 마일드 하이브리스 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법은, 차량이 현재 타력 주행 중인지 판단하는 단계(S100)부터 시작한다. S100 단계에서는 APS 및 BPS 출력이 제로(0)이고, 차속(Vehicle Speed)과 엔진 회전수(rpm)가 각각에 대응하여 미리 설정된 차속과 회전수 이상이면 타력 주행으로 판단할 수 있다.

S100 단계를 통한 판단결과, 차량이 현재 타력 주행중인 것으로 판단되면, 현재 차량의 위치를 기준으로 전방의 도로 정보를 네비게이션으로부터 취득하고(S200), 네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 평균 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 이용하여 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 타력 주행의 지속 가능 정도를 추출하는 단계(S300)가 연이어 수행된다.

S300 단계에서는 바람직하게, 현재 주행 구간에서 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수 정보와, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간에서의 허용 속도와 현재 차량 속도의 차이에 관한 정보와, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 정체 정보와, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 커브 정보를 이용하여 상기 타력 주행의 지속 가능 정도를 정량화된 수치로 변환하여 출력할 수 있다.

예컨대, 현재 주행 구간에서 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수가 0이면 타력 주행 지속 가능 정도는 3이고, 평균 브레이크 페달 조작 횟수가 1이면 타력 주행 지속 가능 정도 2이며, 평균 브레이크 페달 조작 횟수가 2이면 타력 주행 지속 가능 정도를 1로 변환하여 출력하도록 설정될 수 있다..

타력 주행의 지속 가능 정도가 정량화된 수치로 변환되어 출력되면, 그 출력된 값(타력 주행 지속 가능 정도)에 따라 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 연비에 유리한 하나의 제어를 선택하는 단계(S400)가 연이어 수행된다.

S400 단계에서는 바람직하게, 출력된 값(평균 브레이크 페달 조작 횟수로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도, 허용 속도와 현재 차량 속도의 차이로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도, 현재 주행 구간의 정체도로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도, 현재 주행 구간의 커브 정도로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도)들 중 제일 작은 값을 선택한다. 그리고 미리 설정된 임계값을 불러들여 상기 선택된 값과 비교함으로써 SCC 혹은 Coast Regeneration 제어 중 하나의 제어를 결정한다.

예를 들어, 현재 주행 구간에서의 평균 브레이크 페달 조작 횟수로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 2, 현재 주행 구간에서의 허용 속도와 현재 차량 속도의 차이로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 3, 현재 주행 구간의 정체도로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 3, 현재 주행 구간의 커브 정도로부터 변환된 타력 주행 지속 가능 정도가 1이라면, 가장 작은 값인 1을 타력 주행 지속 가능 정도에 상응하는 값으로 선택하고, 선택된 값을 임계값과 비교하여 SCC 제어를 선택할지 Coast Regeneration 제어를 선택할지 결정하는 것이다.

타력 주행 지속 가능 정도를 임계값과 비교하여 SCC 제어와 Coast Regeneration 중 어느 하나의 제어를 제어기가 선택하는 S400 단계를 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

타력 주행의 지속 가능 정도(일련의 처리를 거쳐 정량화된 수치로 변환된 값 중 가장 작은 값)가 결정되면 먼저, 저장 매체로부터 제1 임계값을 불러들여 타력 주행의 지속 가능 정도와 비교한다(S410). 비교 결과 타력 주행의 지속 가능 정도가 상기 제1 임계값보다 크면, 타력 주행이 계속해서 유지될 가능성이 큰 상황이므로 이후 단계 진행 없이 곧바로 SSC를 실행시키는 단계(S470)로 넘어간다.

타력 주행이 일정 시간이상 유지되는 상황에서는, 엔진 시동을 오프(OFF)하여 불필요한 연료 공급을 차단한 상태에서 엔진 클러치를 오픈(Open)시켜 엔진 관성에 의한 타력 손실을 제거, 즉 엔진 드래그 토크를 차단함으로써 주행거리를 증가시키는 SSC가 Coast Regeneration이나 일반 타력 주행에 비해 연비 측면에서 유리하기 때문이다.

반대로, 제1 임계값과 비교한 결과, 타력 주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다 작으면, 제1 임계값보다 작은 제2 임계값을 불러와 다시 한번 비교하는 과정(S420)을 거친다. 그 결과 타력 주행의 지속 가능 정도가 제2 임계값보다도 작으면, 즉 타력 주행이 유지될 가능성이 낮은 상황이면 네비게이션 정보를 이용하여 목표 차속을 설정하고(S440), 설정된 목표 차속을 현재 차속과 비교한다(S440).

S440 단계를 통한 비교 결과, 현재 차속이 목표 차속보다(현재 차속 > 목표 차속) 크면 Coast Regeneration 제어를 실행(S450)하되, 현재 차속이 목표 차속에 도달하기까지 Coast Regeneration의 토크(회생 제동 토크)를 PID 제어함으로써, 불필요한 관성 소모나 혹은 과도한 Coast Regeneration에 의한 큰 폭의 차속 감속에 따른 이질감 및 운전성 저하를 완화 내지 방지한다.

이와는 달리 S540 단계를 통한 비교 결과, 현재 차속이 목표 차속보다 작거나, 상기 S450 단계에서의 PID 제어에 의해 현재 차속이 목표 차속까지 감속된 경우(S460)에는 더 이상 운전자의 제동 의지가 없는 것으로 간주하고 SSC로 제어를 전환(S470)함으로써 관성 에너지가 불필요하게 소모되지 않도록 한다.

한편, S420 단계를 통한 비교결과, 타력주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다는 작고 제2 임계값보다 큰 경우에는 MHSG 성능맵으로부터 현재 차속에 대한 MHSG의 충전 효율을 불러들여 설정값과 비교하고(S422), MHSG의 충전 효율이 설정값보다 크면 S530 단계로 프로세스를 전환한다. 반대로 설정값보다 작으면 MHSG의 충전 효율이 상기 설정값보다 커지는 차속이 될 때까지 일반 타력 주행 상황을 유지한다(S424).

이는 타력 주행 지속 정도가 SSC를 사용할 정도는 아니고 Coast Regeneration을 사용할 정도는 되지만, 차속에 상관 없는 Coast Regeneration 사용에 따른 종래 기술의 단점을 보완하기 위한 것으로, MHSG의 효율이 높은 영역에서만 Coast Regeneration을 수행함으로써 차량의 관성 에너지 손실을 조금이라도 줄여 연비를 개선시키기 위한 것이다.

참고로, MHSG는 대체적으로 높은 RPM에서 충전 효율이 떨어지는 특성이 있다. 따라서 타력 주행 진입 후 고속 영역에서는 일반 타력 주행을 유지하다가 차속이 어느 정도 수준으로 감속이 되었을 때, 좀 더 구체적으로는 충전 효율을 높일 수 있는 차속 영역 대에 진입하는 순간 Coast Regeneration으로 제어를 전환하면 관성 에너지 손실을 조금이라도 줄일 수 있게 되는 것이다.

다른 한편, S430 단계에서 목표 차속을 설정하는 과정에 대해서는 앞서 도 2를 참조하여 이미 설명하였기 때문에 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 타력 주행(Coasting) 중 네비게이션 정보와 이전 동일 구간에서 학습된 정보(브레이크 페달 조작 횟수)를 바탕으로 타력 주행이 얼마나 유지될지 예측하고, 예측 결과에 따라 SSC와 Coast Regeneration 중 현재 주행중인 구간의 도로 상황에서 연비에 유리한 제어를 선택함으로써 마일드 하이브리드 차량의 연비를 크게 개선할 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 : 네비게이션
20 : 제어기
30 : 엔진
40 : MHSG(Mild Hybrid Starter and Generation)
50 : APS(Accelerator Position Sensor)
60 : BPS(Brake Position Sensor)

Claims (11)

1. (a) 차량이 현재 타력 주행 중인지 판단하는 단계;
   (b) 차량이 타력 주행 중이면 현재 차량의 위치를 기준으로 전방의 도로 정보를 네비게이션으로부터 취득하는 단계;
   (c) 네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 이용하여 타력 주행의 지속 가능 정도를 추출하는 단계; 및
   (d) 타력 주행의 지속 가능 정도에 따라 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 연비에 유리한 하나의 제어를 선택하는 단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 (c) 단계에서는,
   현재 주행 구간에서 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수 정보와,
   네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간에서의 허용 속도와 현재 차량 속도의 차이에 관한 정보와,
   네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 정체 정보와,
   네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 커브 정보를 이용하여 상기 타력 주행의 지속 가능 정도를 정량화된 수치로 변환하여 추출하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 타력 주행이 유지될 가능성이 크면 상기 (d) 단계에서 SSC(Start Stop Coasting) 제어를 선택하고, 반대의 경우 Coast Regeneration 제어를 선택하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 (d) 단계는,
   (d-1) 상기 타력 주행의 지속 가능 정도를 설정된 제1 임계값과 비교하는 단계;
   (d-2) 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 제1 임계값보다 작은 제2 임계값과 다시 한번 비교하는 단계;
   (d-3) 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 상기 제2 임계값보다 작으면 목표 차속을 설정하는 단계;
   (d-4) 설정된 목표 차속을 현재 차속과 비교하는 단계;
   (d-5) 현재 차속이 목표 차속보다 크면 Coast Regeneration을 실행하고, 현재 차속이 목표 차속보다 작으면 SSC를 실행하는 단계;를 포함하며,
   상기 (d-1) 단계에서 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다 크면, 이후 단계를 생략하고 곧바로 SSC를 실행하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 (d-3) 단계에서 목표 차속은,
   네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 구간의 허용 차속, 네비게이션에서 취득된 정보로부터 도출되는 정체 고려 목표 차속, 네비게이션으로부터 취득되는 현재 주행 주간의 커브 정도에 따라 전용 맵에서 결정되는 커브 고려 목표 차속 중 가장 작은 값에 현재 주행 구간에서 이전에 학습된 운전자의 평균 브레이크 페달 조작 횟수를 입력으로 하여 출력되는 팩터(Factor)를 곱한 값으로 결정되는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 정체 고려 목표 차속은,
   주행 구간의 거리(D)를 주행 구간을 허용 차속으로 주행했을 때 소요 시간(T1)에 정체 시간(T2)을 더한 값으로 나눈 값(D /T1+T2)이며, 여기서 정체 시간(T2)은 네비게이션으로부터 취득되는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 커브 고려 목표 차속은,
   주행 구간의 커브에 관한 정보를 입력으로 하는 상기 전용 맵으로부터 출력되되, 상기 커브에 관한 정보(커브 정도)는 네비게이션으로부터 취득되는 정보이며, 전용 맵은 다양한 커브 조건에서 반복시험 또는 시뮬레이션을 통해 운전자가 쏠림이나 위화감 없이 주행할 수 있는 최적의 속도 값을 도출하여 커브 정도를 인자로 테이블 형태로 맵핑시킨 것이 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
8. 제 4 항에 있어서,
   (d-2') 상기 타력 주행의 지속 가능 정도가 제1 임계값보다는 작고 제2 임계값보다 크면, MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator) 성능맵으로부터 현재 차속에 대한 MHSG의 충전 효율을 불러들여 설정값과 비교하고, MHSG의 충전 효율이 설정값보다 크면 상기 (d-3) 단계로 전환하고, 설정값보다 작으면 MHSG의 충전 효율이 상기 설정값보다 커지는 차속이 될 때까지 일반 타력 주행을 유지하는 단계;를 더 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 (d-5) 단계에서는,
   현재 차속이 목표 차속보다 크면 Coast Regeneration을 실행하되, 현재 차속이 목표 차속에 도달 직전까지 Coast Regeneration을 실행하고, 현재 차속이 목표 차속에 도달한 시점부터 SSC 제어로 전환하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 방법.
   
10. 현재 차량의 위치를 기준으로 전방 도로에 관한 정보를 제공하는 네비게이션;
    네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 바탕으로 시스템을 제어하는 제어기;
    상기 제어기에 의해 정지하거나 재시동되는 엔진; 및
    상기 엔진의 출력축과 동력을 주고 받을 수 있도록 연결된 MHSG;를 포함하며,
    상기 제어기는 APS(Accelerator Position Sensor) 및 BPS(Brake Position Sensor) 출력과 차속 및 엔진 회전수(rpm) 정보를 바탕으로 차량이 현재 타력 주행 중인지 판단하고,
    타력 주행 중이면 네비게이션으로부터 취득된 전방의 도로 정보와 이전에 동일 구간 주행 시 학습된 브레이크 페달 조작 횟수 정보를 이용하여 타력 주행이 얼마나 지속 가능한지 타력 주행의 지속 가능 정도를 정량화된 수치 형태로 추출하며,
    타력 주행의 지속 가능 정도에 따라 SSC(Start Stop Coasting)와 Coast Regeneration 중 연비에 유리한 하나의 제어를 실행하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 타력 주행이 유지될 가능성이 클 경우 상기 제어기는 SSC(Start Stop Coasting) 제어를 실행하고, 반대의 경우 Coast Regeneration 제어를 실행하는 마일드 하이브리드 시스템의 SSC 및 Coast Regeneration 제어 장치.
    
    

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