KR102458755B1 - 하이브리드 차량의 제어방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 엔진과 모터 사이에 엔진클러치가 구비된 TMED 타입의 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서, 제어부가 하이브리드 차량이 엔진 오프(OFF)된 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON) 상태인지 확인하는 확인단계; 상기 확인단계 수행결과, 차량이 엔진 오프(OFF) 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON)일 경우, 상기 제어부가 외기온을 제1설정온도와 비교하는 제1비교단계; 및 상기 제1비교단계 수행결과, 외기온이 제1설정온도 이하일 경우, 상기 제어부가 엔진클러치를 결합하고, 엔진을 온(ON) 제어하는 제어단계;를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 EV모드로 정차 중인 상황에서 난방장치가 온(ON) 조작될 경우에 난방효과를 증가시키면서도 엔진 동력 에너지를 낭비하는 것을 줄이는 TMED 타입 하이브리드 차량의 제어방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 일종의 친환경 차량으로서 엔진과 모터를 동력원으로 하는 다양한 동력전달장치를 구성할 수 있으며, 엔진클러치가 구비되는 동력전달장치의 경우 엔진 동력의 전달을 위해 엔진을 기동하고 엔진클러치의 양단 속도를 동기화하여 엔진 동력을 차륜으로 전달할 수 있도록 마련된다. 이때, 통상 운전자의 요구를 바탕으로 엔진 동력이 필요한 상황에 엔진을 기동하게 된다.
한편, 하이브리드 차량의 실내 공조를 위한 제어는 쿨링 제어 및 히팅 제어로 구분된다.
하이브리드 차량의 공조를 위한 제어, 즉 쿨링 제어와 히팅 제어는 그 방법에 있어서 차이가 있는데, 실내 냉방을 위한 쿨링 제어는 전동식 컴프레셔가 장착된 에어컨이 배터리를 에너지원으로 구동하여 이루어지고, 실내 난방을 위한 히팅 제어는 엔진의 구동열을 에너지원으로 사용하여 이루어진다.
상기 히팅 제어에 의해 승온된 엔진 냉각수가 공조장치의 히터코어를 통과하여 실내로 유입되는 외기와 열교환함으로써 실내 난방이 이루어진다.
이러한 히팅 제어의 경우, 배터리 충전상태나 차량의 주행패턴과 상관없이 실내 온도를 맞추기 위한 조건에 의해 엔진을 오프 상태에서 온 상태로 제어하게 된다. 이때, 엔진은 단순히 구동열을 발생시키기 위해 공회전하게 마련되는바, 엔진 동력이 낭비된다는 문제점이 발생한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-2015-0076328 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량이 EV모드로 정차한 상황에서 난방장치가 동작할 경우, 공회전하는 엔진 동력을 모터 측으로 전달하여 고전압 배터리를 충전함으로써, 엔진 동력 에너지가 낭비되는 상황을 방지하여 차량의 충전효율을 증대시키는 하이브리드 차량의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 엔진과 모터 사이에 엔진클러치가 구비된 TMED 타입의 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서, 제어부가 하이브리드 차량이 엔진 오프(OFF)된 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON) 상태인지 확인하는 확인단계; 상기 확인단계 수행결과, 차량이 엔진 오프(OFF) 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON)일 경우, 상기 제어부가 외기온을 제1설정온도와 비교하는 제1비교단계; 및 상기 제1비교단계 수행결과, 외기온이 제1설정온도 이하일 경우, 상기 제어부가 엔진클러치를 결합하고, 엔진을 온(ON) 제어하는 제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 제어단계에서, 상기 제어부는 엔진클러치의 결합을 완료한 후, 엔진을 온(ON) 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 확인단계 수행결과, 차량이 엔진 오프(OFF) 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON)일 경우, 상기 제1비교단계를 수행하기 전에 상기 제어부가 하이브리드 차량의 시동 후 주행여부를 판단하는 판단단계; 및 상기 판단단계 수행결과, 차량이 시동 후 주행이 이루어진 경우, 상기 제어부가 냉각수온을 상기 제1설정온도보다 높게 설정된 제2설정온도와 비교하는 제2비교단계;를 더 포함하고, 상기 제2비교단계 수행결과, 냉각수온이 제2설정온도 이하이면 상기 제어부는 상기 제어단계를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 판단단계 수행결과, 차량이 시동 후 주행이 이루어지지 않은 경우, 상기 제어부는 상기 제1비교단계만을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 하이브리드 차량의 제어방법에 따르면, 하이브리드 차량이 EV모드로 정차하고 있는 상황에서 난방장치가 동작할 경우, 외기온 및 냉각수온에 따라 엔진이 구동되면서 엔진클러치가 함께 결합되는바, 구동되는 엔진이 모터와 연결된 고전압 배터리를 충전시켜 동력 낭비가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어장치를 간략히 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 제어방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어장치를 간략히 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면 엔진(10)과 모터(30) 사이에 엔진클러치(20)가 구비된 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입의 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서, 본 발명은 제어부(50)가 하이브리드 차량이 엔진(10) 오프(OFF)된 상태로 정차 중이면서 난방장치(미도시)가 온(ON) 상태인지 확인하는 확인단계(S100); 상기 확인단계(S100) 수행결과, 차량이 엔진(10) 오프(OFF) 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON)일 경우, 상기 제어부(50)가 외기온을 제1설정온도와 비교하는 제1비교단계(S120); 및 상기 제1비교단계(S120) 수행결과, 외기온이 제1설정온도 이하일 경우, 상기 제어부(50)가 엔진클러치(20)를 결합하고, 엔진(10)을 온(ON) 제어하는 제어단계(S140);를 포함할 수 있다.
일반적으로 TMED 타입의 하이브리드 차량은 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(10), 엔진클러치(20), 모터(30), 변속기(40), 차동장치, 차륜 순으로 연결되는 파워트레인 구조를 가지도록 마련된다. 즉, 엔진(10)과 모터(30) 사이의 엔진클러치(20)는 체결/해제 제어됨으로써, 차량의 주행모드를 EV모드와 HEV모드로 절환하는 역할을 수행한다.
주로 차량의 주행모드가 EV(Electric Vehicle)모드이면, 엔진(10) 구동에 의한 소음발생 및 연비저하 현상을 최소화하기 위해 상기 엔진(10)은 오프(OFF)된 상태를 유지한다.
하지만, 만약 EV모드 중 승객에 의해 난방장치(미도시)가 온(ON) 제어되면, 엔진(10)이 오프(OFF) 상태이기 때문에 승객이 요구하는 난방온도를 구현하기에 어려움이 발생한다. 이는 엔진(10)이 오프(OFF) 상태일 때, 엔진냉각수 온도가 저하되는데, 상기 난방장치가 엔진(10) 냉각수를 이용하여 차량 난방을 수행하기 때문이다.
따라서, 본 발명에서 제어부(50)는 하이브리드 차량의 시동이 켜진 상태에서, 차량의 주행모드가 EV(Electric Vehicle)모드이고, 정차 중이며, 승객에 의해 난방장치가 온(ON)된 상태일 경우에 외기온을 제1설정온도와 비교하고, 외기온이 제1설정온도 이하일 경우에 정상적인 난방이 이루어질 수 있도록 엔진(10)을 온(ON) 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1설정온도는 차량이 극저온 상황인지 판단하기 위해 설정된 값으로 예컨대 -30℃와 같이 극저온의 온도로 설정될 수 있다. 즉, 제어부(50)는 차량이 시동된 직후 초기 주행이 이루어지지 않은 상태에서 정차 중일 경우, 차량의 극저온 상황을 극복하면서 난방장치를 통한 난방 요구를 충족시키기 위해, 엔진(10) 및 엔진클러치(20)를 동작시키도록 제어한다.
특히, 본 발명은 엔진(10)을 온(ON) 제어하면서 엔진클러치(20)도 결합함으로써, 엔진(10) 동력이 난방장치 승온을 위해서만 공회전하여 동력 에너지가 낭비되는 상황을 방지한다. 즉, 엔진클러치(20)가 결합되면, 공회전하는 엔진(10)의 동력이 모터(30)로 전달되고, 모터(30)와 연결된 배터리(35)가 회전하면서 배터리 충전이 이루어진다.
여기서, 하이브리드 차량은 정차 중인 상황이기 때문에 변속기(40) 측의 클러치가 모두 해제된 상태일 것이고, 그에 따라 엔진클러치(20)를 결합하더라도 엔진 동력이 차륜으로 전달되지 않아 EV모드가 강제적으로 종료되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제어부(50)는 하이브리드 차량이 정차 중일 경우에만 엔진클러치(20)를 결합하기 때문에, EV모드로 차량이 주행 중일 때에 엔진클러치(20)가 불필요하게 결합되어 EV모드가 종료되는 것을 막을 수 있다.
상기 제어부(50)는 엔진(10) 및 엔진(10)을 온/오프(ON/OFF)하는 HSG(Hybrid Start Generator,15)를 제어하도록 마련된 ECU(Engine Control Unit)일 수 있다. 본 발명에서 ECU는 엔진클러치(20)를 체결제어하기 위해 HCU(Hybrid Control Unit)에 전동유압식 액츄에이터(25)를 작동시키도록 제어신호를 출력하고, 제어신호에 따라 HCU는 LCU(Local Control Unit)에 동작신호를 출력하여 엔진클러치(20)를 작동시키도록 유도한다.
상기 제어부(50)는 별도의 차속센서나, HCU와의 통신을 통해서 차량이 정차중인지, 난방장치가 동작 중인지 확인할 수 있고, 온도센서를 통해 외기온 데이터를 수신할 수 있다.
본 발명의 상기 제어단계(S130)에서, 상기 제어부(50)는 엔진클러치(20)의 결합을 완료한 후, 엔진(10)을 온(ON) 제어할 수 있다. 즉, 엔진(10)을 구동시키기 전에 엔진클러치(20)를 모터(30)와 미리 연결함으로써, 엔진(10) 구동 중 모터(30)와의 결합으로 인해 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명에서 상기 확인단계(S100) 수행결과, 차량이 엔진(10) 오프(OFF) 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON)일 경우, 상기 제1비교단계(S120)를 수행하기 전에 상기 제어부(50)가 하이브리드 차량의 시동 후 주행여부를 판단하는 판단단계(S110); 및 상기 판단단계(S110) 수행결과, 차량이 시동 후 주행이 이루어진 경우, 상기 제어부(50)가 냉각수온을 상기 제1설정온도보다 높게 설정된 제2설정온도와 비교하는 제2비교단계(S130);를 더 포함하고, 상기 제2비교단계(S130) 수행결과, 냉각수온이 제2설정온도 이하이면 상기 제어부(50)는 상기 제어단계(S140)를 수행할 수 있다.
즉, 제어부(50)는 차량이 시동된 후 초기 주행이 수행되어, EV모드로 차량이 주행되다가 정차한 상황이라면, 외기온뿐만 아니라 엔진(10)의 냉각수온을 기반으로 하여 엔진(10) 및 엔진클러치(20)의 동작여부를 판단한다.
만약, 냉각수온이 설정된 제2설정온도 이하일 경우에는 난방장치를 통해 승객이 요구하는 온도를 충족할 수 없다고 판단하여, 제어부(50)는 엔진클러치(20)를 결합한 후 엔진(10)을 온(ON) 제어한다.
상기 제2설정온도는 난방장치의 목표온도와 비례하게 산출되는 값으로써, 냉각수온이 난방장치를 통해 목표온도를 구현할 수 있을 정도 온도인지 판별할 수 있는 기준값이라 할 수 있다. 이는 다수의 실험을 통해서 산출될 수 있고, 차량 또는 설계자에 따라 다양하게 설정될 수 있는바, 특정한 수치로 한정될 수 없다. 다만, 상기 제2설정온도는 극저온 상황을 판별하는 제1설정온도보다는 높은 값으로 설정되는 것이 바람직할 것이다.
한편, 상기 판단단계(S110) 수행결과, 차량이 시동 후 주행이 이루어지지 않은 경우라면, 상기 제어부(50)는 상기 제1비교단계(S120) 만을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명에서 제어부(50)는 차량이 초기 주행이 수행되지 전보다 후인 EV모드 주행 중인 상황에서 난방장치가 동작할 경우에 보다 적극적으로 엔진(10) 및 엔진클러치(20)를 구동한다.
따라서, EV모드 주행 중 승객이 요구하는 난방온도를 구현하면서도 고전압 배터리(35)의 충전이 이루어지도록 하여, EV모드 주행 중 난방성능을 확보하고, 방전상황을 효과적으로 예방할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 하이브리드 차량의 제어방법에 따르면, 하이브리드 차량이 EV모드로 정차하고 있는 상황에서 난방장치가 동작할 경우, 외기온 및 냉각수온에 따라 엔진이 구동되면서 엔진클러치가 함께 결합되는바, 구동되는 엔진이 모터와 연결된 고전압 배터리를 충전시켜 동력 낭비가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 엔진
15: HSG
20: 엔진클러치
25: 액츄에이터
30: 모터
35: 배터리
40: 변속기
50: 제어부

Claims (4)

  1. 엔진과 모터 사이에 엔진클러치가 구비된 TMED 타입의 하이브리드 차량의 제어방법에 있어서,
    제어부가 하이브리드 차량이 엔진 오프(OFF)된 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON) 상태인지 확인하는 확인단계;
    상기 확인단계 수행결과, 차량이 엔진 오프(OFF) 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON)일 경우, 상기 제어부가 외기온을 제1설정온도와 비교하는 제1비교단계;
    상기 확인단계 수행결과, 차량이 엔진 오프(OFF) 상태로 정차 중이면서 난방장치가 온(ON)일 경우, 상기 제1비교단계를 수행하기 전에 상기 제어부가 하이브리드 차량의 시동 후 주행여부를 판단하는 판단단계; 및
    상기 판단단계 수행결과, 차량이 시동 후 주행이 이루어진 경우, 상기 제어부가 냉각수온을 상기 제1설정온도보다 높게 설정된 제2설정온도와 비교하는 제2비교단계; 및
    상기 제1비교단계 수행결과, 외기온이 제1설정온도 이하일 경우, 또는 상기 제2비교단계 수행결과, 냉각수온이 제2설정온도 이하이면 상기 제어부가 엔진클러치를 결합하고, 엔진을 온(ON) 제어하는 제어단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어단계에서, 상기 제어부는 엔진클러치의 결합을 완료한 후, 엔진을 온(ON) 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단단계 수행결과, 차량이 시동 후 주행이 이루어지지 않은 경우, 상기 제어부는 상기 제1비교단계만을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어방법.
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