KR102515388B1 - 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 및 그 제어 방법을 제안한다. 플러그인 하이브리드 차량의 Charge depleting 구간에서 운전자의 운전 성향을 고려하여 엔진 동력을 보조하는 기준을 가변하는 제어를 통해 연비를 향상시킬 수 있다. 이는 최적화 기법(Dynamic Programming)의 결과를 토대로 운전 성향이 과격한 경우 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 낮추고, 운전 성향이 마일드한 경우 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 상대적으로 높여 연비 효과를 극대화할 수 있다. 이에 따라 중, 장거리 주행을 위한 Auto 모드 제어 시 시스템 효율을 향상시킬 수 있고 나아가 운전자의 만족도를 높일 수 있으며 제품의 경쟁력을 확보할 수 있게 된다.

Description

차량 및 그 제어 방법{VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
차량은 구동력을 발생시키는 동력원의 형태에 따라 내연 기관 차량(일반 엔진 차량)과 하이브리드 차량, 수소 연료 전지 차량을 포함할 수 있다.
하이브리드 차량은 모터와 내연 기관 엔진을 구비하고, 엔진의 기계적인 동력과 모터의 전기적인 동력을 사용하여 주행하며, 배터리를 이용하여 모터를 구동할 수 있다.
이러한 하이브리드 차량은 모터의 전기 동력만을 사용하는 EV(Electric Vehicle) 모드로 주행하거나, 엔진 동력과 모터의 전기 동력을 혼합해서 사용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행하거나, 엔진 동력과 모터의 전기 동력을 적절히 배분하여 사용하는 Auto 모드로 주행할 수 있다.
하이브리드 차량의 배터리는 주행 상태에 따른 엔진 운용에 의해 충전 상태(SOC: State Of Charge)가 가변 제어되나 엔진 운용이 유동적이어서 배터리의 SOC 제어에 주행 상태를 즉각적으로 반영하지 못한다. 이에 개선된 형태의 플러그인 하이브리드 차량이 개발되고 있다.
플러그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)은 기존의 하이브리드 차량 대비 큰 배터리 용량을 가지고 있어 연비 제어 측면에서 자유도가 높기 때문에 이를 활용한 다양한 제어가 가능하다. 예를 들어, 통근을 위한 근거리 주행 시에는 외부 전원을 이용하여 고전압 배터리를 충전하여 EV 모드(또는 CD(Charge Depleting) 모드)로 주행하며, 중, 장거리 주행 시에는 Auto 모드를 통해 목적지에 도달하기까지 엔진과 전기 동력을 적절히 배분하여 사용함으로써 최적의 효율을 얻을 수 있다.
통상 Auto 모드는 요구 파워 또는 토크를 기준으로 요구 파워가 큰 경우에는 엔진 동력을 사용하고, 요구 파워가 낮은 경우에는 전기 동력을 사용하여 순시 효율이 최대가 되는 동력원을 선택하는 방식으로 제어를 수행할 수 있다. 또한 전방의 경로에 대한 정보를 모두 수신하여 경로에 대한 부하 모델링을 통해 전 영역 최적화 또는 일부 영역 최적화를 실시간으로 수행하여 최적의 동력 분배(엔진 기동 여부, 엔진/모터 간 토크 분배)를 수행하도록 고전압 배터리의 SOC를 제어할 수 있다.
그러나, 플러그인 하이브리드 차량에서 단순히 순시 효율 기준으로 동력원 제어를 선택하는 경우 연비 효과가 크지 않으며, 전방 경로에 대한 도로 모델링 및 실시간 최적화를 수행할 경우 기술적으로 정보를 수신하는데 제약이 있거나, 실시간 최적화를 위해 고성능 마이크로프로세서를 장착해야 하는 문제가 있다. 또한 운전 성향을 고려하지 않아 마일드(Mild)한 운전자와 과격(Aggressive)한 운전자에 따른 제어 차별화가 되지 않으므로 운전자에 따른 연비 효과가 상이할 수 있는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은, 플러그인 하이브리드 차량에서 Auto 모드 주행 시 운전자의 운전 성향을 고려하여 동력원을 제어할 수 있는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 엔진과 모터를 구비하고, 엔진 동력과 모터의 전기 동력을 사용하여 주행하는 플러그인 하이브리드 차량에 있어서, 모터의 구동 에너지를 공급하는 배터리; 운전자의 조작에 의해 차량을 가속하는 가속 페달; 가속 페달의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단하고, 판단된 운전 성향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 제어하는 제어부;를 포함하고, 제어부는, 배터리의 충전량(SOC)에 따라 엔진 동력과 전기 동력을 배분해서 사용하는 Auto 모드 주행 시, 운전자의 운전 성향을 고려하여 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어할 수 있다.
제어부는, 판단된 운전 성향에 따라 차량의 Charge Depleting 구간에서 배터리를 소모하면서 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어할 수 있다.
제어부는, 차량의 APS(Accelerator Position Sensor) 개도가 기준치 이상이고, 차량의 가속도가 기준 값보다 큰가를 확인하여 운전자의 운전 성향을 판단할 수 있다.
제어부는, 운전자의 운전 성향을 마일드(Mild), 노멀(Normal), 과격(Aggressive) 등의 단계로 분류할 수 있다.
마일드 운전은, 급격한 가, 감속을 지양하고, 부드러운 운전을 지향하는 스타일의 운전 성향을 나타낼 수 있다.
과격 운전은, 급격한 가, 감속을 지향하는 스타일의 운전 성향을 나타낼 수 있다.
노멀 운전은, 마일드 운전과 과격 운전의 중간 성향을 나타낼 수 있다.
제어부는, 과격 운전의 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 마일드 운전 대비 낮게 제어할 수 있다.
제어부는, 마일드 운전의 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 과격 운전 대비 높게 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 측면은 엔진 동력과 모터의 전기 동력을 사용하여 주행하는 차량에 있어서, 모터의 구동 에너지를 공급하는 배터리; 배터리의 충전량(SOC)을 측정하는 배터리 센서; 운전자의 조작에 의해 차량을 가속하는 가속 페달; 측정된 충전량(SOC)에 따라 엔진 동력과 전기 동력을 배분해서 사용하는 Auto 모드 주행 시, 가속 페달의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단하고, 판단된 운전 성향에 따라 차량의 Charge depleting 구간에서 배터리를 소모하면서 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
제어부는, 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 운전자의 운전 성향에 따라 가변 제어하되, 운전 성향이 과격할수록 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 낮게 제어할 수 있다.
제어부는, 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 운전자의 운전 성향에 따라 가변 제어하되, 운전 성향이 마일드할수록 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 높게 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 측면은 엔진, 모터 및 배터리를 구비하고, 엔진 동력과 모터의 전기 동력을 사용하여 주행하는 차량에 있어서, 배터리의 충전량(SOC)을 측정하는 배터리 센서; 운전자의 조작에 의해 차량을 가속하는 가속 페달; 측정된 충전량(SOC)에 따라 엔진 동력과 전기 동력을 배분해서 사용하는 Auto 모드 주행 시, 가속 페달의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단하고, 판단된 운전 성향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 제어하는 제어부;를 포함하고, 제어부는, 차량의 Charge depleting 구간에서 배터리를 소모하면서 운전 성향을 고려하여 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 측면은 엔진, 모터 및 배터리를 구비하고, 엔진 동력과 모터의 전기 동력을 사용하여 주행하는 차량의 제어 방법에 있어서, 차량의 주행 모드가 Auto 모드인가를 판단하고; Auto 모드 주행이면, 가속 페달의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단하고; 운전 성향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 것;을 포함하되, 차량의 Charge depleting 구간에서 배터리를 소모하면서 운전 성향을 고려하여 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어할 수 있다.
운전 성향을 판단하는 것은, 차량의 APS(Accelerator Position Sensor) 개도가 기준치 이상이고, 차량의 가속도가 기준 값보다 큰가를 확인하여 운전 성향을 판단할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 측면은 엔진, 모터 및 배터리를 구비하고, 엔진 동력과 모터의 전기 동력을 사용하여 주행하는 차량의 제어 방법에 있어서, 차량의 주행 모드가 Auto 모드인가를 판단하고; Auto 모드 주행이면, 가속 페달의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단하고; 차량의 Charge depleting 구간에서 운전 성향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 것;을 포함하되, 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 것은, 운전 성향이 과격할수록 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 낮게 제어하고, 운전 성향이 마일드할수록 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 높게 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의한 차량 및 그 제어 방법에 의하면, 플러그인 하이브리드 차량의 Charge depleting 구간에서 운전자의 운전 성향을 고려하여 엔진 동력을 보조하는 기준을 가변하는 제어를 통해 연비를 향상시킬 수 있다. 이는 최적화 기법(Dynamic Programming)의 결과를 토대로 운전 성향이 과격한 경우 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 낮추고, 운전 성향이 마일드한 경우 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 상대적으로 높여 연비 효과를 극대화할 수 있다. 이에 따라 중, 장거리 주행을 위한 Auto 모드 제어 시 시스템 효율을 향상시킬 수 있고 나아가 운전자의 만족도를 높일 수 있으며 제품의 경쟁력을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 제어 구성도이다.
도 4는 목적지까지의 주행 거리 정보를 기반으로 엔진 기동 요구 파워를 가변하는 그래프이다.
도 5는 운전 성향을 고려하지 않은 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 운전 성향을 고려한 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 나타낸 그래프이다.
도 7은 목적지까지의 거리에 따른 배터리의 충전량(SOC)을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 운전 성향을 고려한 Auto 모드 제어 알고리즘을 설명하는 동작 순서도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 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 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 개시된 차량 및 그 제어 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 외관을 형성하는 차체(10), 차체(10) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(14), 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(16), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(18), 차량(1)을 이동시키는 차륜(21, 22), 차륜(21, 22)을 회전시키는 구동 장치(30)를 포함할 수 있다.
도어(14)는 차체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다. 도어(14)는 도어 핸들(15)을 이용하여 잠금/해제할 수 있다. 도어 핸들(15)의 잠금/해제는 운전자가 차량(1)에 접근하여 도어 핸들(15)의 버튼이나 레버를 직접 조작하는 방법과 차량(1)으로부터 떨어진 위치에서 원격 제어기(Remote Controller) 등을 이용하여 원격으로 잠금/해제하는 방법이 있다.
전면 유리(16)는 차체(10)의 전방 상측에 마련되어 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글래스(windshield glass)로 구현될 수 있다.
또한, 사이드 미러(18)는 차체(10)의 좌측 및 우측에 마련되며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
이외에도 차량(1)은 차체(10)의 상면에 안테나(20)를 포함할 수 있다.
안테나(20)는 텔레매틱스(Telematics)와 DMB, 디지털 TV, GPS(Global Positioning System) 등의 방송/통신 신호 등을 수신하기 위한 것으로서, 다양한 종류의 방송/통신 신호를 수신하는 다기능 안테나이거나 또는 어느 하나의 방송/통신 신호를 수신하기 위한 단일 기능 안테나일 수 있다.
차륜(21, 22)은 차체(10)의 전방에 마련되는 전륜(21), 차체(10)의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함하며, 구동 장치(30)는 차체(10)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(21) 또는 후륜(22)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 구동 장치(30)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(300, 도 3 참조) 또는 배터리(200, 도 3 참조)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 채용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 엔진(300, 도 3 참조), 배터리(200, 도 3 참조) 및 모터(30, 도 3 참조)를 구비하고, 엔진(300)의 기계적인 동력과 모터(30)의 전기적인 동력을 사용하여 주행하는 플러그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)이다. 플러그인 하이브리드 차량(PHEV)은 외부에서 충전한 배터리(200)의 전기 동력으로 주행하다가 배터리(200) 방전 시 기존의 하이브리드 차량처럼 내연 기관 엔진(300)과 배터리(200)의 전기 동력을 동시에 사용하여 운행하는 자동차이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 2에서, 차량(1)의 내부에는 탑승자가 착석하기 위한 좌석(51, 52), 탑승자 중 운전자가 착석하는 운전석(51)에 마련된 스티어링 휠(62), 스티어링 휠(62)로부터 차체(10)의 전방을 향해 마련되고, 차량(1)의 동작 정보를 표시하는 클러스터(Cluster, 61) 및 클러스터(61)와 연결되어 차량(10)을 조작하기 위한 각종 기기가 설치되는 대시 보드(Dashboard, 60)를 포함할 수 있다.
구체적으로 대시 보드(60)는 전면 유리(16)의 하부로부터 좌석(51, 52)을 향하여 돌출되게 마련되며, 운전자가 전방을 주시한 상태로 대시 보드(60)에 설치된 각종 기기를 조작할 수 있도록 한다.
일 예로 대시 보드(60)에 마련된 각종 기기는 대시 보드(60)의 중앙 영역인 센터페시아(Center Fascia)에 AVN 장치(80), AVN 장치(80)의 터치 스크린(81)의 측면에 마련된 공조 장치(90, 도 3 참조)의 통풍구(91) 및 AVN 장치(80)의 하단에 마련된 각종 입력 장치 등을 포함할 수 있다.
AVN 장치(Audio Video Navigation, 80)는 탑승자의 조작에 따라 오디오 기능, 비디오 기능 및 내비게이션 기능을 수행할 수 있는 장치로서, 차량(1)의 전반을 제어하는 제어부, 즉 헤드 유닛(Head Unit)과 연결될 수 있다.
AVN 장치(80)는 둘 이상의 기능을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 오디오를 온 시켜 CD 또는 USB에 기록된 음악을 재생시킴과 동시에 내비게이션 기능을 수행하도록 할 수 있고, 비디오를 온 시켜 DMB 영상을 표시함과 동시에 내비게이션 기능을 수행하도록 할 수도 있다.
AVN 장치(80)는 터치 스크린(81)을 통해 오디오 기능과 관련된 화면, 비디오 기능과 관련된 화면 또는 내비게이션 기능과 관련된 화면을 표시할 수 있다. 일 예에 따른 터치 스크린(81)은 차량(1)의 충전 상태를 표시할 수 있다.
터치 스크린(81)은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널, 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 구현될 수 있으며, 화면 표시 기능 및 지시나 명령의 입력 기능을 수행할 수 있다.
터치 스크린(81)은 AVN 장치(80)을 구동 및 제어하기 위한 운영 체계(OS, operation system), AVN 장치(80)에서 실행 중인 애플리케이션(application)에 따라 소정의 화상을 포함하는 화면을 외부로 출력하거나 또는 지시나 명령을 입력 받을 수 있다.
터치 스크린(81)은 실행 중인 애플리케이션에 따라서 기본 화면을 표시할 수 있다. 기본 화면은 터치 조작이 수행되지 않는 경우 터치 스크린(81)이 표시하는 화면을 의미한다.
터치 스크린(81)은 상황에 따라서 터치 조작 화면을 표시할 수도 있다. 터치 조작 화면은 사용자로부터 터치 조작을 입력 받을 수 있는 화면을 의미한다.
터치 스크린(81)의 입력 방식은 사용자의 터치 조작을 감지하는 저항식 터치 스크린 방식, 정전 용량 커플링 효과를 이용하여 사용자의 터치 조작을 감지하는 정전식 터치 스크린 방식, 적외선을 이용하는 광학식 터치 스크린 방식이나 초음파를 이용하는 초음파 터치 스크린 방식을 이용한 것일 수도 있다. 이외에도 다양한 입력 방식을 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 터치 스크린(81)은 차량(1)에 마련된 AVN 장치(80)와 사용자 간에 상호 작용이 가능하도록 하는 장치로, 터치 인터렉션 등을 이용하여 사용자 명령을 입력 받고, 터치 스크린(81) 상에 표시되는 문자나 메뉴가 선택됨으로써 사용자 명령을 입력 받는 장치이다.
여기서, AVN 장치(80)는 내비게이션 단말 또는 디스플레이 장치로 지칭될 수 있으며, 그 밖에 당업자들에게 사용되는 다양한 용어로 지칭될 수 있다.
또한, AVN 장치(80)는 USB(Universal Serial Bus) 포트 등을 장착하여 스마트 폰, PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3) 플레이어, PDA(Personal Digital Assistants) 등의 통신 단말기와 연결되며 오디오 및 비디오 파일을 재생시킬 수도 있다.
대시 보드(60)에서 터치 스크린(81)의 양 측면에는 공조 장치(90)의 통풍구(91)가 마련될 수 있다. 공조 장치(90)는 차량(1)의 실내/외 환경 조건, 공기의 흡/배기, 순환, 냉/난방 상태 등을 포함한 공조 환경을 자동으로 제어하거나 또는 사용자의 제어 명령에 대응하여 제어하는 장치를 의미한다.
예를 들어, 공조 장치(90)는 난방 및 냉방을 모두 수행할 수 있으며, 가열되거나 냉각된 공기를 통풍구(91)를 통해 배출하여 차량(1) 내부의 온도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공조 장치(90)는 탑승자가 차량(1)의 탑승 전, 차체(10)의 내부 온도를 조절하도록 동작할 수 있다.
한편, 차량(1)의 내부는 좌석(51, 52) 사이에 위치한 센터 콘솔(110) 및 센터 콘솔(110)과 연결된 트레이(112)를 포함할 수 있다. 센터 콘솔(110)은 기어 레버(111) 및 죠그 셔틀 타입 또는 키 타입의 각종 입력 버튼(113) 등을 포함할 수 있으며, 제한은 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 제어 구성도이다.
도 3에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량(1)은 도 1 및 도 2에 도시한 구성 요소 외에도 배터리(200), 배터리 센서(210), 제어부(220), 인버터(230), 컨버터(240), 메모리(250), 가속 페달(260), 엔진(300) 및 클러치(310)를 더 포함할 수 있다.
제어부(220)와 AVN 장치(80), 배터리(200), 인버터(230), 메모리(250) 사이의 점선으로 표시된 화살표는 CAN(Control Area Network)을 통해 전송되는 제어 신호의 흐름을 나타낸 것이고, 배터리(200)와 공조 장치(90), 인버터(230), 컨버터(240), 모터(30) 사이의 실선으로 표시된 화살표는 배터리(200)로부터 공급되는 전력(Electric Power)의 흐름을 나타낸 것이다.
배터리(200)는 엔진(300)의 회전력으로부터 생성된 전기 에너지를 저장하고, 차량(1)에 포함된 각종 전장 요소들에 전력을 공급하는 고전압 배터리로 구성할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)의 주행 중에 발전기는 엔진(300)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있으며, 배터리(200)는 발전기(제너레이터)로부터 전기 에너지를 공급받아 저장할 수 있다. 또한, 배터리(200)는 차량(1)의 주행을 위하여 시동 모터에 엔진(300)의 시동을 위한 전력을 공급하거나 전장 요소들에 전력을 공급할 수 있다.
또한, 배터리(200)는 외부 충전기(미도시)로부터 공급되는 전력을 저장할 수 있다.
배터리(200)에 저장되는 전력은 모터(30)의 구동 에너지로 사용될 수 있다.
배터리 센서(210, BS: Battery Sensor)는 배터리(200)에 장착되어 배터리(200)와 관련된 상태 정보 즉, 배터리(200)의 충전 상태를 측정하여 제어부(220)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 배터리 센서(210)는 배터리(200)의 전압 및 전류 잔량을 측정하여 제어부(220)에 전달할 수 있다.
배터리 센서(210)는 배터리(200)의 전압, 전류 및 온도를 측정하여, 배터리(200)의 잔존 용량(state of charge, SOC), 배터리(200)의 잔존 수명(state of health, SOH) 및 배터리(200)의 성능(state of function, SOF)을 측정한다. 배터리 센서(210)에서 측정된 전압, 전류, SOC, SOF, 온도 등의 배터리 충전 상태 정보는 LIN 통신을 통해 제어부(220)에 전달될 수 있다.
SOC(이하, ‘충전량’이라 한다)는 현재 배터리(200)가 완전 충전된 배터리와 어느 정도 다른지를 백분율(%)로 나타낸 것으로, 내연 기관 엔진을 탑재한 차량의 연료 게이지와 같은 개념이다.
SOH는 현재 배터리(200)가 새로운 배터리와 얼마나 다른지를 나타낸다.
SOF는 배터리(200)를 사용하는 도중에 배터리(200) 성능이 실제 요구 조건에 얼마나 부합하는지를 나타내기 때문에, 충전량(SOC), SOH, 배터리(200) 작동 온도 및 충/방전 이력에 의해 결정될 수 있다.
제어부(220)는 차량(1)의 제반 동작을 제어하는 프로세서로서, 동력 계통의 동작 전반을 제어하는 전자 장치(ECU; Electronic Control Unit)의 프로세서일 수 있다. 또한 제어부(220)는 차량(1) 내에 내장된 각종 모듈, 기기 등의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 의하면 제어부(220)는 차량(1) 내에 내장된 각종 모듈, 기기 등을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각 구성 요소들의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 차량(1)의 CAN(Controller Area Network) 네트워크를 이용할 수 있다. CAN 네트워크는 차량(1)의 ECU 간의 데이터 전송 및 제어에 사용되는 네트워크 시스템을 의미한다. 구체적으로 CAN 네트워크는 꼬여 있거나 또는 피복에 의해 차폐되어 있는 2가닥 데이터 배선을 통해 데이터를 전송한다. CAN은 마스터/슬레이브 시스템에서 다수의 ECU가 마스터(master) 기능을 수행하는 멀티-마스터(multi-master) 원리에 따라 작동한다. 이외에도 제어부(220)는 차량(1)의 LIN(Local Interconnect Network), MOST(Media Oriented System Transport)등과 같은 차량(1) 내 유선망 또는 블루투스(bluetooth) 등과 같은 무선망을 통해 통신할 수도 있다.
또한, 제어부(220)는 전술 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램 및 이와 관련된 각종 데이터가 저장된 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서, 유압조정장치인 HCU(hydraulic control unit), MCU(Micro controller unit)등을 포함 할 수 있다. 또한 제어부(220)는 차량(1)에 내장된 시스템 온 칩(System On Chip)에 집적될 수 있으며, 프로세서(processor)에 의해 동작될 수 있다. 다만, 차량(1)에 내장된 시스템 온 칩이 하나만 존재하는 것은 아니고, 복수 개일 수도 있으므로, 하나의 시스템 온 칩에만 집적되는 것으로 제한되지 않는다.
제어부(220)는 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 통해 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있다.
또한, 제어부(220)는 배터리 센서(210)를 통해 배터리(200)의 충전량(SOC)을 모니터링할 수 있으며, 배터리(200)의 SOC 레벨에 따라 차량(1)의 EV 주행 가능 거리를 연산할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 배터리(200)의 SOC와 충전 예상 시간을 내비게이션 화면에 표시하여 배터리(200)를 충전할 수 있도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제어부(220)는 플러그인 하이브리드 차량(1)에서 Auto 모드 주행 시 운전 성향(구체적으로, 운전자의 주행 성향)을 고려하여 동력원을 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(220)는 가속 페달(260)의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단할 수 있다.
운전자의 운전 성향을 판단하는 방법은, 차량(1)의 액셀 페달 위치 센서(Accelerator Position Sensor: 이하, ‘APS’라 한다) 개도가 기준치 이상인지를 판단하고, APS 개도가 기준치 이상이면 APS 개도가 기준치 이상인 시점의 차량 시점 속도를 확인한다. 확인된 차량 시점 속도에서부터 설정 속도만큼 증가된 기준 속도까지 도달하는 속도 도달 시간을 확인하고, 속도 도달 시간을 이용하여 운전 성향을 판단할 수 있다. 이때 설정 속도는 차량(1)의 속도에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
이와 같이, 제어부(220)는 운전자가 가속 페달(260)을 밟고 있는 경우 가속 페달(260)에 가해지는 힘의 크기 및 가속 페달(260)에 의해 발생되는 답력의 크기를 감지하여 전기적 신호를 전송하는 APS 개도가 기준치 이상이고, 차량(1)의 가속도가 가속도 기준 값보다 큰가를 확인하여 기준 값을 넘은 횟수를 카운트하여 단위 시간 또는 거리 당 횟수의 값에 따라 운전자의 운전 성향을 마일드(Mild), 노멀(Normal), 과격(Aggressive) 등의 단계로 분류할 수 있다.
마일드(Mild)한 운전은 급격한 가, 감속을 지양하고, 부드러운 운전을 지향하는 스타일의 운전 성향을 나타낸다.
과격(Aggressive)한 운전은 급격한 가, 감속을 지향하는 스타일의 운전 성향을 나타낸다.
노멀(Normal) 운전은 마일드(Mild)한 운전과 과격(Aggressive)한 운전의 중간 성향을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서는 운전자의 운전 성향을 크게 3가지로 분류하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 보다 다양하게 분류할 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 제어부(220)는 가속 페달(260)의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단하고, 판단된 운전 성향에 따라 Auto 모드 주행 시 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하여 동력원을 제어할 수 있다. 이를 도 4 내지 도 7을 참조하여 이후에 설명하기로 한다.
인버터(230)는 배터리(200)의 전압을 다상 교류 전력(예를 들면 U, V, W의 3상 교류 전력)으로 변환하여 모터(30)에 제공한다. 이를 위해 인버터(230)에서 만들어지는 다상 교류 전력의 형태를 제어하기 위한 제어 신호가 인버터(230)로 인가된다.
모터(30)는 인버터(230)의 다상 교류 전력에 의해 구동하여 동력(회전력)을 발생시킨다. 모터(30)의 회전력은 차량(1)의 전륜(21) 또는 후륜(22)을 회전시키는데 사용된다.
컨버터(240)는 배터리(200)로부터 공급되는 직류 전력을 미리 설정된 소정의 레벨로 승압 또는 강압한다. 컨버터(240)에서 출력되는 직류 전력은 차량(1)에 구비되는 다양한 전장 요소(예를 들어, 등화류나 제어부, 멀티미디어 기기 등)에 공급된다.
일 실시예에 의하면, 컨버터(240)는 차량(1) 내에서 멀티 미디어 즉, 내비게이션 화면을 사용자에게 제공하는 터치 스크린(81; 도 2 참조)에 전력을 제공할 수 있다.
메모리(250)는 제어부(220)가 제어를 수행하는데 필요한 데이터 또는 소프트웨어/펌웨어 등을 저장하기 위한 것이다. 특히 메모리(250)에는 차량(1)의 운행 일정이나 공조 장치(90)의 설정 온도, 배터리(200)의 SOC에 대한 정보 등이 저장될 수 있다.
메모리(250)는 캐쉬(Cache), ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 메모리(250)는 제어부(220)와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
가속 페달(260)은 운전자에 의해 조작되어 차량(1)을 가속시킬 수 있다.
엔진(300)은 휘발유, 경유와 같은 석유 연료를 연소시켜 기계적인 동력을 발생시키고 발생된 동력을 클러치(310)에 전달할 수 있다.
클러치(310)는 엔진(300)과 모터(30) 사이에 배치될 수 있다.
클러치(310)는 엔진(300)과 모터(30)를 이용하여 차륜(21, 22)의 구동력을 발생시킬 때 폐쇄(Close 또는 Lock)될 수 있고, 모터(30)만을 이용하여 차륜(21, 22)의 구동력을 발생시킬 때 액추에이터(HCA: Hydraulic Clutch Actuator)의 구동에 의해 생성된 유압에 의해 스프링(미도시)이 밀리면서 개방(Open)될 수 있다.
즉, 클러치(310)는 차량(1)의 주행 모드에 따라 오픈 상태 또는 클로즈 상태가 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 클러치(310)는 모터(30)를 이용하여 감속 주행이나 저속 주행을 할 때 개방(Open)될 수 있고 제동을 수행할 때에도 개방(Open)될 수 있으며, 등판(Climbing) 주행, 가속 주행 및 일정 속도 이상의 정속 주행을 수행할 때 폐쇄(Close)될 수 있고 배터리(200)의 보호 모드일 때 폐쇄될 수도 있다.
이러한 클러치(310)는 차량(1)의 전원이 오프(OFF)될 때 엔진(300)과 모터(30)가 연결되도록 하는 노멀 클로즈 타입(Normal Close)의 클러치일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 차량(1)의 동력원은 차량(1)의 차축(axle)에 엔진(300)과 모터(30)가 함께 연결되어 엔진(300)과 모터(30)가 동시에 차량(1)을 구동시킬 수 있는 병렬 구조를 이룬다.
이러한 차량(1)은 모터(30)로만 주행(EV 모드)할 때는 클러치(310)를 오픈시켜 모터(30)와 엔진(300)이 기계적으로 연결되지 않도록 하여 모터(30)의 회전이 바로 변속기에 전달되도록 한다. 이때 엔진(300)은 구동 오프일 수 있고 배터리(200) 충전 시에는 구동 온 상태가 될 수 있다.
또한, 차량(1)은 엔진(300)과 모터(30)가 함께 동작하여 주행(HEV 모드)할 때는 클러치(310)를 클로즈시켜 엔진(300)의 회전력이 모터(30)의 회전력과 더해진 후 변속기에 전달되도록 할 수 있다.
아울러 차량(1)은 엔진(300)으로만 주행할 경우에도 엔진(300)을 차축에 연결해야 하기 때문에 클러치(310)를 클로즈시켜 모터(30)와 함께 회전하도록 한다.
일 실시예에 의하면, AVN 장치(80)는 공조 장치(90)와 연동하여 터치 스크린(81)을 통해 공조 장치(90)의 제어와 관련된 각종 제어 화면을 표시할 수 있다. 뿐만 아니라, AVN 장치(80)는 공조 장치(90)의 동작 상태를 제어하여 차량(1) 내의 공조 환경을 조절할 수 있다. 또한, AVN 장치(80)는 터치 스크린(81)를 통해 운전자가 목적지를 설정할 수 있도록 하고, 운전자에게 목적지까지의 경로가 표시된 지도를 표시할 수도 있다.
AVN 장치(80)에는 내비게이션 화면이나 오디오 화면, 공조 장치(90)의 상태 등 차량(1)의 현재 상태를 나타내는 다양한 정보를 표출하기 위한 터치 스크린(81)이 마련되어 있다. 터치 스크린(81)은 차량(1)의 EV 주행 가능 거리와 충전소 검색, 배터리 충전 상태 등을 표출하여 사용자가 차량(1)의 배터리(200)를 운용하는데 필요한 정보를 제공할 수 있다. EV 주행 가능 거리는 배터리(200)의 현재 SOC로 주행할 수 있는 최대 거리를 표시한다. 충전소 검색은 차량(1)의 주변에 위치한 전기 충전소의 위치를 안내한다. 배터리 충전 상태는 배터리(200)의 SOC를 백분율(%)로 나타낸다.
또한, 터치 스크린(81)은 배터리(200)를 충전시키는 시작 시간을 나타내는 충전 시간 및 충전 시작 시간을 사용자가 변경할 수 있는 충전 시간 설정을 표출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 터치 스크린(81)은 운전자가 목적지를 설정할 수 있도록 내비게이션의 사용자 설정 화면을 표출할 수 있다.
이러한 플러그인 하이브리드 차량(1)의 주행 모드는 EV 모드, HEV 모드, Auto 모드를 포함할 수 있다.
EV 모드는 모터(30)의 전기 동력만을 사용하여 주행하는 모드로, 운전자 요구 파워가 전기 동력의 최대 파워를 초과할 경우에는 엔진 동력을 사용할 수 있다. 따라서, EV 모드는 고전압 배터리(200)의 SOC가 일정 값 이상인 경우에만 사용 가능하다.
EV 모드는 전기 동력을 사용하여 주행하므로, 소음이 적고 승차감이 좋으며, 외부 충전 후 EV로 주행할 수 있는 거리 내 운전(즉, 근거리 운전) 시 연비 이득이 있다.
HEV 모드(CS 모드: Charge Sustaining Mode)는 엔진 동력과 모터(30)의 전기 동력을 혼합해서 사용하는 모드로, 기존 HEV 차량과 동일한 동력 분배 전략을 사용할 수 있다. 따라서, HEV 모드는 SOC 밴드(Band)를 고전압 배터리(200)의 전 범위(range)를 사용하지 않고 특정 범위(HEV 수준)만 사용할 수 있다.
HEV 모드는 엔진 동력과 전기 동력을 혼합해서 사용하므로, 고전압 배터리(200)의 SOC가 EV 모드의 진입이 불가한 SOC 영역인 경우에 가장 효율적인 주행 모드이다.
Auto 모드는 EV 모드 진입이 가능한 고전압 배터리(200)의 SOC 상태에서 고 연비를 위해 주행 상황 등을 고려하여 전기 동력과 엔진 동력을 적절히 배분하여 사용할 수 있다. Auto 모드는 통상 목적지가 정해진 경우 목적지까지 고전압 배터리(200)의 SOC를 충분히 사용하여 즉, EV 모드 해제 SOC 상태까지 연비를 올리는 전략을 사용할 수 있다.
Auto 모드는 EV 모드로 주행할 수 없는 중, 장거리 운전 시 연비 이득이 있다.
일 실시예에 의하면, EV 모드, HEV 모드, Auto 모드 외에도 차량(1)의 특징을 살려 적절한 운전 모드(예를 들어, 강제 충전 모드 등)를 만들 수도 있다.
차량(1)은 통상적으로 단거리는 EV 모드(CD 모드: Charge Depleting mode)로 주행하는데, EV 모드 주행 시, 제어부(220)는 엔진(300)으로 동작이 시작되는 요구 파워량을 모터(30)로 확보하는 전기 동력의 최대 파워(Max Power)로 설정한다.
또한, 차량(1)은 HEV 모드(CS 모드: Charge Sustaining mode)로 전환되는데, CS 모드로 주행 시, 제어부(220)는 엔진(300)으로 동작이 시작되는 엔진 파워가 낮게 설정될 수 있다.
기본적으로 플러그인 하이브리드 차량은 목적지까지 주행 시, 배터리(200)의 SOC를 하강시키는 전략을 가져간다고 가정하고(예를 들어, 시작 SOC: 90%, 도착 SOC: 20%), 최적화 기법(Dynamic programming)을 이용한 최적화 결과 거리에 따라 대체로 선형적으로 SOC를 하강시키는 것이 최고 연비를 달성하는 것으로 나온다. 이를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 목적지까지의 주행 거리 정보를 기반으로 엔진 기동 요구 파워를 가변하는 그래프이다.
도 4에서, 플러그인 하이브리드 차량(1)의 Charge depleting 구간에서 운전자의 운전 성향을 고려하여 엔진 동력을 보조하는 기준을 가변하는 제어를 통해 연비를 향상시킬 수 있다.
도 4에서 보듯이, 마일드한 운전, 노멀한 운전, 과격한 운전을 반복하여 주행한 결과, 모든 최적화 기법(Dynamic Programming)의 결과에서 충전량(SOC)의 거동은 과격한 운전이나 마일드한 운전에 상관없이 대체적으로 선형적인 SOC 하강을 확인할 수 있다.
실제 경로 상의 모든 정보를 아는 경우에는 도로 모델링 및 실시간 최적화의 방법으로 엔진(300) 기동 및 동력 분배 제어를 할 수 있으나, 이는 현실적인 제약이 있다. 따라서 목적지까지의 주행 거리 정보를 기반으로 엔진 기동 요구 파워를 가변할 경우 연비 효과를 얻을 수 있다는 점을 고려하여 본 발명에서는 운전자의 운전 성향을 고려한 동력원 제어를 제안하였다.
그러나, 엔진 동력을 사용하는 기준인 엔진(300) 기동을 위한 요구 파워 기준 값의 경우에는 과격한 운전이 마일드한 운전에 비해 낮게 설정되기 때문에 마일드한 운전 대비 과격한 운전 시에는 엔진(300) 사용을 늘리기 위해 엔진(300) 기동을 위한 요구 파워 기준 값을 낮추어 엔진(300)의 개입을 좀더 빈번하게 하는 것이 연비 측면에서 유리하다.
다음에는, 플러그인 하이브리드 차량(1)의 Charge Depleting 구간에서 고전압 배터리(300)를 적절하게 사용하면서 동력원을 제어하는 방법에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 운전 성향을 고려하지 않은 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 나타낸 그래프이고, 도 6은 운전 성향을 고려한 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 나타낸 그래프이다.
도 5에서 보듯이, 운전자의 운전 성향을 고려하지 않은 경우에는 운전 성향 외 다른 값을 이용하여 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 일정하게 설정할 수 있다.
반면, 운전자의 운전 성향을 고려하여 Charge Depleting 구간에서의 거리에 따른 배터리(200) 충전량(SOC)의 사용률(하강 기울기)을 선정하기 위한 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 설정할 수 있다.
즉, 운전자의 운전 상향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변할 수 있다. 이는 설정된 고전압 배터리(300) 충전량(SOC)의 사용률을 준수하기 위해 운전 성향을 고려하는 것이 필요하다.
도 6에서 보듯이, 마일드한 운전, 노멀한 운전, 과격한 운전 등의 운전 성향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값이 가변될 수 있다. 운전 성향이 과격한 운전자의 경우 마일드한 운전자 대비 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 낮추어 엔진(300)의 개입을 좀더 빈번하게 하고, 운전 성향이 마일드한 경우 과격한 운전자 대비 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 상대적으로 높여 엔진(300)의 개입을 상대적으로 줄이는 것이 연비 측면에서 유리하다.
이와 같이, 플러그인 하이브리드 차량(1)에서 경로 설정 시 EV 주행 가능 거리보다 목적지까지의 거리가 긴 경우 즉, 중, 장거리 주행 시 운전자의 운전 성향을 고려한 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 설정할 수 있다. 이를 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 목적지까지의 거리에 따른 배터리의 충전량(SOC)을 도시한 그래프이다.
도 7에서 보듯이, ①의 그래프 보다는 ②가 목적지까지의 거리가 먼 경우로 가정한다. 이와 동일하게, ① < ② < ③ < ④ <⑤의 순서로 목적지까지의 거리가 먼 경우를 나타내는 그래프이다.
일 예로, ①의 그래프는 배터리(200)의 충전량(SOC)의 기울기가 가파르게 감소하는 경우로 EV 모드에 따라 주행하는 것으로 예상되며, 목적지까지의 거리가 멀수록 배터리(200)의 충전량(SOC) 기울기가 점차 작아지는 것으로, EV 모드 및 HEV 모드를 차량(1)의 상태에 따라 자동적으로 변경하여 운행되는 것을 알 수 있다.
따라서, 목적지까지의 거리가 멀수록 배터리(200)의 충전량(SOC)이 완만하게 줄어들 수 있도록 엔진(300)의 기동이 시작되는 임계 값을 가변시킬 수 있다. 이는 다시 말해서 적절하게 엔진 동력을 사용하는 것이 연비에 효과적이라고 할 수 있으며, 목적지까지 거리가 길수록 엔진(300)을 기동하기 위해 요구되는 파워의 기준 값(즉, 엔진 기동 요구 파워 기준 값)이 하강하는 것으로 알 수 있다.
이와 같이, 목적지까지 충전량(SOC)을 선형적으로 하강하도록 제어하며, 이때 운전자의 운전 성향을 고려하여 과격한 운전자는 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 마일드한 운전자보다 상대적으로 낮추어 제어할 수 있다.
즉, 제어부(220)는 운전자의 운전 성향을 판단할 수 있다.
다음, 제어부(220)는 중, 장거리의 주행 모드 선택, 목적지 설정 여부, 목적지까지의 거리와 EV 주행 가능 거리 비교 등을 통해 Auto 모드의 제어 진입을 판단할 수 있다.
따라서, 제어부(220)는 Auto 모드 주행 시 운전자의 운전 성향에 따라 엔진 기동을 위한 요구 파워 기준 값을 다음과 같이 가변 제어할 수 있다.
먼저, 과격한 운전자의 경우에는 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 상대적으로 낮추어 설정할 수 있다.
다음, 마일드한 운전자의 경우에는 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 상대적으로 높여 설정할 수 있다.
그리고, 노멀한 운전자의 경우에는 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 과격한 운전자와 마일드한 운전자 사이에서 설정할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 및 그 제어 방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 운전 성향을 고려한 Auto 모드 제어 알고리즘을 설명하는 동작 순서도이다.
도 8에서, 차량(1)이 주행을 시작하면, 운전자가 차량(1)의 주행 모드로 Auto 모드를 선택하였는가를 판단한다(400).
단계 400의 판단 결과, Auto 모드가 선택되면, 제어부(220)는 운전자의 운전 성향을 판단한다(402). 운전자의 운전 성향을 판단하는 방법은 다음과 같다.
제어부(220)는 가속 페달(260)의 조작으로 운전자의 운전 성향을 다음과 같이 판단할 수 있다.
먼저, 차량(1)의 액셀 페달 위치 센서(Accelerator Position Sensor: 이하, ‘APS’라 한다) 개도가 기준치 이상인지를 판단하고, APS 개도가 기준치 이상이면 APS 개도가 기준치 이상인 시점의 차량 시점 속도를 확인한다. 확인된 차량 시점 속도에서부터 설정 속도만큼 증가된 기준 속도까지 도달하는 속도 도달 시간을 확인하고, 속도 도달 시간을 이용하여 운전 성향을 판단할 수 있다.
이와 같이, 제어부(220)는 운전자가 가속 페달(260)을 밟고 있는 경우 가속 페달(260)에 가해지는 힘의 크기 및 가속 페달(260)에 의해 발생되는 답력의 크기를 감지하여 전기적 신호를 전송하는 APS 개도가 기준치 이상이고, 차량(1)의 가속도가 가속도 기준 값보다 큰가를 확인하여 기준 값을 넘은 횟수를 카운트하여 단위 시간 또는 거리 당 횟수의 값에 따라 운전자의 운전 성향을 마일드(Mild), 노멀(Normal), 과격(Aggressive) 등의 단계로 판단할 수 있다.
이어서, 제어부(220)는 운전 성향이 과격한 운전자인가를 판단한다(404).
단계 404의 판단 결과, 운전 성향이 과격한 운전자이면, 제어부(220)는 엔진 기동 기준 파워를 타 성향 대비 낮게 설정하여 구동력을 제어할 수 있다(406).
한편, 단계 404의 판단 결과, 운전 성향이 과격한 운전자가 아니면, 제어부(220)는 운전 성향이 마일드한 운전자인가를 판단한다(408).
단계 408의 판단 결과, 운전 성향이 마일드한 운전자이면, 제어부(220)는 엔진 기동 기준 파워를 타 성향 대비 높게 설정하여 구동력을 제어할 수 있다(410).
한편, 단계 408의 판단 결과, 운전 성향이 마일드한 운전자가 아니면, 제어부(220)는 운전 성향이 노멀한 운전자라고 판단하고, 엔진 기동 기준 파워를 과격한 운전자와 마일드한 운전자의 중간 영역으로 설정하여 구동력을 제어할 수 있다(412).
한편, 단계 400의 판단 결과, Auto 모드가 선택되지 않으면, 제어부(220)는 엔진 기동 기준 파워를 선택된 주행 모드에 맞는 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 사용하여 구동력을 제어할 수 있다(414).
이와 같이, 제어부(220)는 운전자의 운전 성향에 따라 엔진(300)을 기동하는 시점의 기준 파워 값을 가변 제어함으로써 Auto 모드의 연비 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아닌 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명이 아닌 특허청구 범위에 나타나며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 차량 30 : 모터
80 : AVN 장치 81 : 터치 스크린
200 : 배터리 210 : 배터리 센서
220 : 제어부 230 : 인버터
240 : 컨버터 250 : 메모리
260 : 가속 페달 300 : 엔진
310 : 클러치

Claims (20)

  1. 엔진과 모터를 구비하고, 엔진 동력과 상기 모터의 전기 동력을 사용하여 주행하는 플러그인 하이브리드 차량에 있어서,
    상기 모터의 구동 에너지를 공급하는 배터리;
    운전자의 조작에 의해 상기 차량을 가속하는 가속 페달;
    상기 배터리의 충전량(SOC)에 대응하는 주행 가능 거리와 목적지까지의 거리에 기초하여 EV 모드로의 주행 가능 여부를 판단하고, 상기 EV 모드로 상기 목적지까지 주행이 불가능하다고 판단되면 오토(Auto) 모드로 주행을 제어하고, 상기 오토 모드로 주행 제어 시 상기 가속 페달의 조작으로 상기 운전자의 운전 성향을 판단하고, 상기 판단된 운전 성향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 오토 모드는, 상기 배터리의 충전량(SOC)에 따라 상기 엔진 동력과 상기 전기 동력을 배분해서 주행하는 모드이고,
    상기 엔진 기동 요구 파워 기준값은, 상기 배터리 충전량의 사용률을 선정하기 위한 값인 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 판단된 운전자의 운전 성향에 따라 상기 차량의 Charge Depleting 구간에서 상기 배터리를 소모하면서 상기 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 APS(Accelerator Position Sensor) 개도가 기준치 이상이고, 상기 차량의 가속도가 기준 값보다 큰가를 확인하여 상기 운전 성향을 판단하는 차량.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전자의 운전 성향을 마일드(Mild), 노멀(Normal), 과격(Aggressive) 등의 단계로 분류하는 차량.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마일드 운전은,
    급격한 가, 감속을 지양하고, 부드러운 운전을 지향하는 스타일의 운전 성향을 나타내는 차량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 과격 운전은,
    급격한 가, 감속을 지향하는 스타일의 운전 성향을 나타내는 차량.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노멀 운전은,
    상기 마일드 운전과 상기 과격 운전의 중간 성향을 나타내는 차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 과격 운전의 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 상기 마일드 운전 대비 낮게 제어하는 차량.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 마일드 운전의 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 상기 과격 운전 대비 높게 제어하는 차량.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 엔진, 모터 및 배터리를 구비하고, 엔진 동력과 상기 모터의 전기 동력을 사용하여 주행하는 차량의 제어 방법에 있어서,
    상기 배터리의 충전량(SOC)에 대응하는 주행 가능 거리와 목적지까지의 거리에 기초하여 EV 모드로의 주행 가능 여부를 판단하고,
    상기 EV 모드로 상기 목적지까지 주행이 불가능하다고 판단되면 오토(Auto) 모드로 주행을 제어하고,
    상기 오토 모드로 주행이면, 가속 페달의 조작으로 운전자의 운전 성향을 판단하고;
    상기 운전 성향에 따라 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 것;을 포함하되, 상기 차량의 Charge depleting 구간에서 상기 배터리를 소모하면서 상기 운전 성향을 고려하여 상기 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하고,
    상기 오토 모드는, 상기 배터리의 충전량(SOC)에 따라 상기 엔진 동력과 상기 전기 동력을 배분해서 주행하는 모드이고,
    상기 엔진 기동 요구 파워 기준값은, 상기 배터리 충전량의 사용률을 선정하기 위한 값인 차량의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 운전 성향을 판단하는 것은,
    상기 차량의 APS(Accelerator Position Sensor) 개도가 기준치 이상이고, 상기 차량의 가속도가 기준 값보다 큰가를 확인하여 상기 운전 성향을 판단하는 차량의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 운전자의 운전 성향은,
    마일드(Mild), 노멀(Normal), 과격(Aggressive) 등의 단계를 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 것은,
    상기 운전 성향이 과격할수록 상기 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 낮게 제어하는 차량의 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 가변 제어하는 것은,
    상기 운전 성향이 마일드할수록 상기 엔진 기동 요구 파워 기준 값을 높게 제어하는 차량의 제어 방법.

  20. 삭제
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