KR102515553B1 - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102515553B1
KR102515553B1 KR1020180144563A KR20180144563A KR102515553B1 KR 102515553 B1 KR102515553 B1 KR 102515553B1 KR 1020180144563 A KR1020180144563 A KR 1020180144563A KR 20180144563 A KR20180144563 A KR 20180144563A KR 102515553 B1 KR102515553 B1 KR 102515553B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
condition
charging
engine
satisfied
efficiency
Prior art date
Application number
KR1020180144563A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200059612A (ko
Inventor
박일권
이승한
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180144563A priority Critical patent/KR102515553B1/ko
Publication of KR20200059612A publication Critical patent/KR20200059612A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102515553B1 publication Critical patent/KR102515553B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/18009Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/181Preparing for stopping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/06Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2510/0638Engine speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/04Vehicle stop
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/18Propelling the vehicle
    • B60Y2300/18008Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60Y2300/18091Preparing for stopping
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 엔진 회전수별 충전 효율을 학습하여 최적 효율 운전점에서 충전이 가능한 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법은, 제1 조건에 따라 엔진의 동력으로 모터를 구동하여 배터리를 충전하는 충전 모드의 진입 여부를 결정하는 단계; 상기 충전 모드로의 진입이 결정된 경우, 제2 조건에 따른 학습 개시 조건의 만족 여부를 판단하는 단계; 상기 학습 개시 조건이 만족된 경우, 복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대하여 시스템 충전 효율을 연산하는 단계; 및 상기 연산된 시스템 충전 효율을 기반으로 최고 효율 엔진 회전수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND METHOD OF CHARGING CONTROL FOR THE SAME}
본 발명은 엔진 회전수별 충전 효율을 학습하여 최적 효율 운전점에서 충전이 가능한 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법에 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 가동하는 하이브리드 전기차(HEV) 모드이다. 하이브리드 자동차는 주행 중 조건에 따라 두 모드 간의 전환을 수행한다.
이러한 주행 모드 간 전환은 파워트레인의 효율 특성에 따라, 연비 또는 구동 효율을 최대화하기 위한 목적으로 수행되는 것이 일반적이다.
먼저, 도 1을 참조하여 하이브리드 자동차 구조를 설명한다. 도 1은 일반적인 병렬형 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 1을 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.
그런데, 하이브리드 자동차는 모터(140)의 사용량이 많아 배터리의 충전 상태(SOC: State Of Charge)가 낮아지면, 배터리의 충전을 위해 엔진(110)은 동력을 발생시키고 모터(120 또는 140)는 충전토크를 발생시킴으로써 발전이 이루어져 배터리를 충전하게 된다. 특히, 정차중 엔진을 강제로 기동하여 충전을 수행하는 충전 모드에서는, 정차로 인해 엔진(110)의 회전수는 차량 속도와 독립되므로 일반적인 하이브리드 자동차는 주행 부하와 무관하게 충전을 수행할 수 있다.
이때 엔진(110)과 모터(140)는 엔진 클러치(130)로 연결되므로 동일한 회전수를 갖게 되며, HSG(120)의 경우도 기어나 풀리로 엔진과 연결되므로 기어비나 풀리비에 따라 회전수가 엔진(110)의 회전수에 종속된다. 따라서, 동일한 파워로 충전이 수행되도록 하더라도, 엔진의 회전수에 모터(120 또는 140)의 회전수가 종속되고, 엔진(110)과 모터(120 또는 140)의 토크 또한 달라지며, 그로 인해 배터리 충전시 시스템 효율도 달라진다.
이를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 일반적인 하이브리드 자동차의 시스템 충전 효율을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상단에는 엔진 효율맵과 모터 효율맵이, 하단에는 시스템 충전 효율맵이 도시되며, 공통적으로 가로축은 회전수를, 세로축은 토크를 나타낸다. 또한, 타원형 폐곡선은 동일한 효율을 갖는 운전점을 나타내고, 폐곡선들의 중심으로 갈수록 효율이 높음을 의미한다.
시스템 충전 효율은 엔진의 특정 운전점에서의 효율에 모터의 특정 운전점에서의 효율을 곱하여 구해질 수 있다. 따라서, 하단의 충전 효율맵에서 충전에 적용될 파워와 동일한 파워를 갖는 운전점을 연결한 충전 파워 곡선 상에서, 가장 효율이 높은 지점에 해당하는 엔진 회전수가 최적 충전 회전수(즉, 최고 효율 엔진 회전수)가 된다.
일반적인 하이브리드 자동차에서는 충전 모드에서 사전에 도 2에 도시된 원리로 결정된 최적 충전 회전수를 적용하여 충전을 수행된다. 그러나, 엔진과 모터의 효율 특성은 차종마다 상이하고, 동일 차종이라 하더라도 차량의 주행 거리와 누적 주행 환경에 효율 특성이 변화한다. 따라서, 사전에 선정된 최고 효율 엔진 회전수는 특정 차량의 특정 시점에서는 최적일 수 있으나, 다른 차량에서는 물론 동일 차량이라도 시점에 따라서는 최고 효율 엔진 회전수가 달라지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 엔진의 동력으로 충전을 수행할 때 보다 높은 충전 효율을 갖는 하이브리드 자동차 및 그 제어 방법을 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 충전 제어 방법은, 제1 조건에 따라 엔진의 동력으로 모터를 구동하여 배터리를 충전하는 충전 모드의 진입 여부를 결정하는 단계; 상기 충전 모드로의 진입이 결정된 경우, 제2 조건에 따른 학습 개시 조건의 만족 여부를 판단하는 단계; 상기 학습 개시 조건이 만족된 경우, 복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대하여 시스템 충전 효율을 연산하는 단계; 및 상기 연산된 시스템 충전 효율을 기반으로 최고 효율 엔진 회전수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 모터; 엔진; 및 제1 조건에 따라 상기 엔진의 동력으로 상기 모터를 구동하여 배터리를 충전하는 충전 모드의 진입 여부를 결정하고, 상기 충전 모드로의 진입이 결정된 경우, 제2 조건에 따른 학습 개시 조건의 만족 여부를 판단하여, 상기 학습 개시 조건이 만족된 경우, 복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대하여 시스템 충전 효율을 연산하며, 상기 연산된 시스템 충전 효율을 기반으로 최고 효율 엔진 회전수를 결정하는 하이브리드 제어기를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 자동차는 보다 우수한 충전 효율을 가질 수 있다.
특히, 기 설정된 조건이 만족될 때 다양한 엔진의 충전 회전수에 따른 효율을 실측하여 최고 효율 엔진 회전수를 학습하므로 차량의 상태가 변화하더라도 최적 효율의 충전이 수행될 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 병렬형 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 하이브리드 자동차의 시스템 충전 효율을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 제어기의 충전 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 제어기의 충전 제어 과정과 비교례에 따른 차량별 충전 효율을 설명하기 위한 도면이다.
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 충전을 위한 최고 효율 엔진 회전수의 학습이 가능한 하이브리드 자동차 및 그 제어 방법을 설명하기 앞서, 실시예들에 적용 가능한 하이브리드 차량의 제어 계통을 먼저 설명한다. 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 기본적인 하이브리드 차량의 파워트레인 구조는 도 1에 도시된 구조일 수 있다. 이러한 파워 트레인이 적용되는 차량에서 제어기 간의 상호관계가 도 3에 도시된다.
도 3은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3을 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 엔진 클러치(130)의 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 주행 모드 전환 제어시 모드 전환 조건의 판단 및 전환을 위한 하위 제어기의 제어가 가능하다. 특히, 하이브리드 제어기(240)는 본 실시예에 따른 최고 효율 엔진 회전수의 학습을 위한 진입 조건의 만족 여부의 판단, 회전수별 시스템 충전 효율 연산 및 최고 효율 엔진 회전수의 결정을 통한 충전 모드 제어 등을 실행할 수 있다.
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.
상술한 도 3의 구성은 하이브리드 자동차의 일 구성례일 뿐, 실시예에 적용 가능한 하이브리드 자동차는 이러한 구조에 한정되지 아니함은 당업자에 자명하다 할 것이다.
본 발명의 실시예에서는 미리 설정된 학습 실행 조건이 만족되면, 동일 목표 충전 파워를 만족하는 복수의 엔진 회전수에 대하여 시스템 충전 효율을 연산하여 학습 실행 시점에서 최고 효율 엔진 회전수를 선정하도록 할 것을 제안한다. 이하의 설명에서 별도의 언급이 없는 한, 엔진의 동력을 이용한 충전의 수행 주체는 HSG(120)일 수도 있고, 구동력을 제공하는 모터(140)일 수도 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 제어기의 충전 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 하이브리드 제어기(240)는 충전 모드 진입 여부를 결정할 수 있다(S410). 예컨대, 하이브리드 제어기(240)는 기 설정된 기준 이하로 배터리 SOC가 하락하고, 정차 상황이 되면 엔진(110)을 강제 기동하여 모터(140)를 통한 충전이 수행되도록 할 수 있다.
충전 모드 진입 상황에서(S410의 Yes), 하이브리드 제어기(240)는 기 설정된 학습 개시 조건의 만족여부를 판단할 수 있다(S420). 여기서 학습 개시 조건은 엔진과 모터의 상태, 배터리 충전 허용 파워 및 마지막 학습으로부터의 누적 운행 거리 중 적어도 하나를 포함하되, 하이브리드 제어기(240)는 포함된 조건이 모두 만족될 경우 학습 개시를 결정할 수 있다.
예컨대, 엔진과 모터의 상태는 과온 상태일 때에는 최적의 충전 효율을 달성하기 어려우므로 냉각수 온도와 모터 온도의 범위일 수 있다. 냉각수온의 일반적인 수렴 온도는 70도 내지 110도에 해당할 수 있으며, 모터의 일반 동작 온도는 50도 내지 120도일 때 학습 개시 조건을 만족하는 것으로 볼 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 차량마다 상이할 수 있음은 물론이다.
또한, 배터리 충전 허용 파워 조건은 배터리의 충전 허용 파워가 모터의 목표 충전 파워 이상인 경우 만족되도록 설정될 수 있다. 이는 배터리 과온이나 기타 이유로 배터리의 충전 허용 파워가 현재 충전 모드에서의 목표 충전 파워를 받아들이지 못할 경우 학습이 무의미하기 때문이다.
아울러, 누적 운행 거리 조건을 두는 것은 나머지 조건이 만족될 때마다 학습을 수행하게 되면 이전 학습 결과와 큰 차이가 없으면서도 학습을 위한 운전점 변경으로 최고 효율 엔진 회전수가 아닌 운전점에서의 충전이 수행되어 오히려 학습 과정에서 충전 효율이 저하될 수 있기 때문이다. 따라서, 누적 운행 거리는 차량의 운행에 따라 파워 트레인의 효율 변화가 유의미하게 발생할 수 있는 거리로 설정될 수 있다. 이를 위해, 하이브리드 제어기(240)는 운행 거리를 적산하되, 학습에 의해 새로운 최고 효율 엔진 회전수가 결정되면 리셋되는 누적 운행 거리 카운터를 관리할 수 있다.
하이브리드 제어기(240)는 학습 개시 조건이 만족되면(S420의 Yes), 복수의 후보 엔진 회전수 각각에 따라 충전을 수행하고, 엔진 회전수별로 시스템 충전 효율을 연산할 수 있다(S430). 예컨대, 하이브리드 제어기(240)는 복수의 후보 엔진 회전수를 선정하고, 선정된 엔진 회전수 각각에 대하여 기 설정된 시간만큼 충전을 순차적으로 수행하여 엔진 회전수별로 충전 효율을 연산할 수 있다. 여기서, 복수의 후보 엔진 회전수는 차량 제조시 미리 결정된 값일 수도 있고, 미리 결정된 최고 효율 엔진 회전수나 마지막으로 저장된 최고 효율 엔진 회전수를 전후로 단위 RPM(예컨대, 100RPM)만큼 변경시킨 것일 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 엔진 회전수별 시스템 충전 효율은 아래 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112018116215425-pat00001
수학식 1을 참조하면, 배터리 입력 에너지를 기준 시간으로 나누면 시스템 충전의 출력에 해당하는 모터의 충전 효율이 되고, 엔진 사용 연료 에너지를 동일한 기준 시간으로 나누면 시스템 충전의 입력에 해당하는 엔진의 출력 효율이 된다. 따라서, 시스템 충전의 출력을 입력으로 나누면 시스템 충전 효율이 구해질 수 있다.
하이브리드 제어기(240)는 복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대한 시스템 충전 효율을 구하면, 그 중 가장 효율이 높은 엔진 회전수를 최고 효율 엔진 회전수로 결정하고, 이를 저장해둘 수 있다(S440). 또한, 하이브리드 제어기(240)는 새로운 최고 효율 엔진 회전수가 결정되면 누적 운행 거리 카운터를 초기화시킬 수 있다.
학습이 완료된 경우 또는 학습 조건이 만족되지 않은 경우(S420의 No), 하이브리드 제어기(240)는 필요한 충전량이 채워질 때까지, 또는 정차중 충전 상황인 경우 차량이 출발할 때까지 현재 저장된 최고 효율 엔진 회전수로 엔진을 구동하여 배터리가 충전되도록 제어할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 상술한 실시예에 따른 충전 효과를 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 제어기의 충전 제어 과정과 비교례에 따른 차량별 충전 효율을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서는 최고 효율 엔진 회전수가 서로 다른 세 대의 차량에 대하여 엔진의 동력으로 충전을 수행할 경우의 시스템 효율맵이 도시된다. 예컨대, 차량 1은 엔진 회전수 A에서, 차량 2는 엔진 회전수 B에서, 차량 3은 엔진 회전수 C에서 각각 현재 시스템 효율이 최대가 되는 경우가 가정된다.
먼저, 도 5의 (a)와 같이 기 설정된 최고 효율 엔진 회전수가 B에 해당할 경우 차량 2는 현재 시스템 효율이 최대가 되는 운전점의 엔진 회전수와 기 설정된 최고 효율 엔진 회전수가 동일하므로 충전 효율이 우수하나, 차량 1과 차량 3의 경우 현재 시스템 효율이 최대가 되는 운전점의 엔진 회전수와 기 설정된 최고 효율 엔진 회전수가 상이하여 충전 효율이 차량 2 대비 저하된다.
이에 반해, 도 5의 (b)와 같이 학습을 통해 최고 효율 엔진 회전수가 결정되면, 세 차량 모두 각각의 현재 시스템 효율이 최대가 되는 운전점의 엔진 회전수와 학습된 최고 효율 엔진 회전수가 매칭되므로 차량의 종류나 상태에 무관하게 충전 효율이 보장될 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 (15)

  1. 제1 조건에 따라 엔진의 동력으로 모터를 구동하여 배터리를 충전하는 충전 모드의 진입 여부를 결정하는 단계;
    상기 충전 모드로의 진입이 결정된 경우, 제2 조건에 따른 학습 개시 조건의 만족 여부를 판단하는 단계;
    상기 학습 개시 조건이 만족된 경우, 복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대하여 시스템 충전 효율을 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 시스템 충전 효율을 기반으로 최고 효율 엔진 회전수를 결정하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 조건은,
    상기 배터리의 충전 상태(SOC)가 일정 값 이하이고, 정차중일 경우 만족되는, 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 조건은,
    상기 엔진의 냉각수온 조건, 상기 모터의 동작 온도 조건, 상기 배터리의 충전 허용 파워 조건 및 최종 학습으로부터의 누적 운행 거리 조건 중 적어도 하나를 포함하는, 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 냉각수온 조건은 냉각수온이 통상 주행시 수렴 온도에 해당하는 제1 범위 내에 있을 경우 만족되고,
    상기 동작 온도 조건은 상기 모터의 동작 온도가 통상 주행시 동작 온도에 해당하는 제2 범위 내에 있을 경우 만족되는, 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 충전 허용 파워 조건은,
    상기 충전 모드에서의 목표 충전 파워보다 상기 충전 허용 파워가 클 경우 만족되고,
    상기 누적 운행 거리 조건은,
    상기 최고 효율 엔진 회전수가 마지막으로 결정된 이후 누적 운행 거리가 기 설정된 값을 넘어서는 경우 만족되는, 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 시스템 충전 효율을 연산하는 단계는,
    복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대하여 기준 시간당 배터리 입력 에너지를 기준 시간당 엔진 사용 연료 에너지로 나누는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 후보 엔진 회전수는,
    미리 설정된 최고 효율 엔진 회전수 또는 마지막으로 결정된 최고 효율 엔진 회전수를 전후로 소정의 단위 회전수만큼 변경한 값을 포함하는, 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 충전 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  9. 모터;
    엔진; 및
    제1 조건에 따라 상기 엔진의 동력으로 상기 모터를 구동하여 배터리를 충전하는 충전 모드의 진입 여부를 결정하고, 상기 충전 모드로의 진입이 결정된 경우, 제2 조건에 따른 학습 개시 조건의 만족 여부를 판단하여, 상기 학습 개시 조건이 만족된 경우, 복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대하여 시스템 충전 효율을 연산하며, 상기 연산된 시스템 충전 효율을 기반으로 최고 효율 엔진 회전수를 결정하는 하이브리드 제어기를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 조건은,
    상기 배터리의 충전 상태(SOC)가 일정 값 이하이고, 정차중일 경우 만족되는, 하이브리드 자동차.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 조건은,
    상기 엔진의 냉각수온 조건, 상기 모터의 동작 온도 조건, 상기 배터리의 충전 허용 파워 조건 및 최종 학습으로부터의 누적 운행 거리 조건 중 적어도 하나를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 냉각수온 조건은 냉각수온이 통상 주행시 수렴 온도에 해당하는 제1 범위 내에 있을 경우 만족되고,
    상기 동작 온도 조건은 상기 모터의 동작 온도가 통상 주행시 동작 온도에 해당하는 제2 범위 내에 있을 경우 만족되는, 하이브리드 자동차.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 충전 허용 파워 조건은,
    상기 충전 모드에서의 목표 충전 파워보다 상기 충전 허용 파워가 클 경우 만족되고,
    상기 누적 운행 거리 조건은,
    상기 최고 효율 엔진 회전수가 마지막으로 결정된 이후 누적 운행 거리가 기 설정된 값을 넘어서는 경우 만족되는, 하이브리드 자동차.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    복수의 후보 엔진 회전수 각각에 대하여 기준 시간당 배터리 입력 에너지를 기준 시간당 엔진 사용 연료 에너지로 나누어 상기 시스템 충전 효율을 연산하는, 하이브리드 자동차.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 후보 엔진 회전수는,
    미리 설정된 최고 효율 엔진 회전수 또는 마지막으로 결정된 최고 효율 엔진 회전수를 전후로 소정의 단위 회전수만큼 변경한 값을 포함하는, 하이브리드 자동차.
KR1020180144563A 2018-11-21 2018-11-21 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법 KR102515553B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180144563A KR102515553B1 (ko) 2018-11-21 2018-11-21 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180144563A KR102515553B1 (ko) 2018-11-21 2018-11-21 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200059612A KR20200059612A (ko) 2020-05-29
KR102515553B1 true KR102515553B1 (ko) 2023-03-29

Family

ID=70911623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180144563A KR102515553B1 (ko) 2018-11-21 2018-11-21 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102515553B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101619632B1 (ko) 2014-11-05 2016-05-10 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 배터리 충전 제어 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101339247B1 (ko) * 2011-11-30 2014-01-06 기아자동차 주식회사 하이브리드 자동차의 배터리 충전 방법 및 상기 방법을 사용하는 하이브리드 자동차
KR101360500B1 (ko) * 2011-12-14 2014-02-10 기아자동차주식회사 하이브리드 전기 자동차의 배터리 충전 방법
KR101354287B1 (ko) * 2011-12-16 2014-02-05 기아자동차주식회사 전기자동차의 강제 충전 시스템 및 그 방법
KR101592722B1 (ko) * 2014-07-04 2016-02-12 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 후륜 모터 발전 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101619632B1 (ko) 2014-11-05 2016-05-10 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 배터리 충전 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200059612A (ko) 2020-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10768635B2 (en) Hybrid electric vehicle and platooning control method therefor
KR101703613B1 (ko) 하이브리드 차량의 엔진 기동 시점 제어 방법 및 그 제어 장치
US11110908B2 (en) Hybrid vehicle and method of controlling mode transition thereof
CN108725430B (zh) 混合动力车辆及其模式切换方法
US10562518B2 (en) Apparatus and method for controlling a powertrain in a vehicle
KR102343955B1 (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법
US11584355B2 (en) Hybrid electric vehicle and method of controlling the same
KR20200143592A (ko) 친환경 자동차 및 그를 위한 충전량 안내 방법
US10814859B2 (en) Hybrid electric vehicle and method of controlling shift thereof
KR102524295B1 (ko) 플러그인 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법
US20180354497A1 (en) Hybrid electric vehicle and method of controlling shift pattern therefor
KR20180070341A (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 모드 전환 제어 방법
CN109318887B (zh) 混合动力车辆及控制其马达的方法
KR102515553B1 (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 충전 제어 방법
KR102343956B1 (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법
KR102331765B1 (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법
US20230365121A1 (en) Hybrid electric vehicle and driving control method therefor
US11713791B1 (en) Hybrid electric vehicle and touchpoint learning method therefor
KR102602223B1 (ko) 친환경 자동차 및 그를 위한 방향 전환 제어 방법
US20230373464A1 (en) Hybrid electric vehicle and shift control method thereof
US20240025410A1 (en) Hybrid electric vehicle and method for controlling creep torque therefor
US20240174213A1 (en) Hybrid electric vehicle and method of driving control for same
US20230406112A1 (en) Hybrid electric vehicle and method of regenerative braking control for same
KR20220144425A (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 등판 주행 제어 방법
KR20240036774A (ko) 하이브리드 차량 및 그를 위한 엔진 정지 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right