KR102572840B1 - 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다. 제어 시스템의 동작 방법은, 사용자의 구동 토크 요구량을 입력받는 단계, 현재 배터리 SOC를 제공받는 단계, ECMS(Equivalent Consumtion Minimization Strategy) 및 상기 배터리 SOC에 기초하여 상기 사용자의 구동 토크 요구량에 대응하도록 상기 하이브리드 차량의 엔진(110)의 출력 토크와 모터(160)의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계를 포함하되, 상기 하이브리드 차량의 엔진(110)의 출력 토크와 모터(160)의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는, 상기 배터리 SOC의 수치가 미리 정해진 범위 이하인 경우 상기 모터(160)의 출력 토크를 제한하는 것을 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템 및 그 동작 방법{CONTROL SYSTEM FOR DISTRIBUTING OUTPUT TORQUE OF ENGINE AND MOTOR OF HYBRID VEHICLE AND OPERATING METHOD THEREFOR}
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 하이브리드 차량에서 엔진 및 모터의 출력 토크를 ECMS(Equivalent Consumption Minimization Strategy)에 따라 분배하되, 배터리의 SOC(State of Charge)에 따라 차량의 엔진 또는 모터에 의해 공급되는 토크를 공급 및 제한할 수 있는 알고리즘을 포함하는 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템 및 그 동작 방법에 관한 발명이다.
최근 차량의 운행에 필요한 구동력을 제공함에 있어서 전통적인 내연 기관을 사용한 차량 대신에, 하이브리드(hybrid) 자동차, 전기 자동차, 수소 연료전지 자동차 등 전기 에너지를 주된 또는 보조 동력원으로 이용하는 친환경 차량이 증가하고 있다.
종래에는 이와 같은 친환경 차량의 구동 시 엔진으로부터 출력되는 토크와 모터로부터 출력되는 토크를 제어하기 위해 사용자의 구동 토크 요구량에 대한 모터 출력 토크를 맵핑하여 제어하거나, ECMS(Equivalent Consumption Minimization Strategy) 제어에 의해 최적 제어점을 찾는 구성 등이 소개된 바 있었다.
그런데, ECMS와 같이 엔진으로부터 출력되는 에너지와 배터리로부터 출력되는 에너지를 등가화시켜 최적 운전점을 도출하는 방식에서도 수동 제어와 동일하거나 오히려 더 낮은 주행 연비를 기록하는 경우가 발생하는 바, 이와 같은 주행 특성을 해결할 수 있는 제어 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리 SOC(State of Charge)의 수치에 따라 모터 제어 또는 엔진 제어의 방법을 구체적으로 제어함으로써 배터리의 불필요한 충전으로 발생하는 주행연비 감소를 개선할 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법은, 사용자의 구동 토크 요구량을 입력받는 단계, 현재 배터리 SOC를 제공받는 단계, ECMS(Equivalent Consumtion Minimization Strategy) 및 상기 배터리 SOC에 기초하여 상기 사용자의 구동 토크 요구량에 대응하도록 상기 하이브리드 차량의 엔진(110)의 출력 토크와 모터(160)의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계를 포함하되, 상기 하이브리드 차량의 엔진(110)의 출력 토크와 모터(160)의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는, 상기 배터리 SOC의 수치가 미리 정해진 범위 이하인 경우 상기 모터(160)의 출력 토크를 제한하는 것을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 배터리 SOC의 수치를 낮은 순서로부터 차례대로 1단계 내지 4단계로 구분하되, 상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는, 상기 배터리 SOC가 1단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 상기 엔진의 출력 토크에 의해 상기 배터리를 충전시키고, 상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 회생제동을 통해 상기 배터리를 충전시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는, 상기 배터리 SOC가 3단계인 경우, 상기 모터와 엔진이 모두 출력 토크를 제공하되 상기 ECMS에 따라 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 하이브리드 차량의 엔진(110)의 출력 토크와 모터(160)의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는, 상기 배터리 SOC가 4단계인 경우, 상기 ECMS에 따라 상기 엔진(110)의 출력 토크와 상기 모터(160)의 출력 토크의 비율을 결정하되, 상기 배터리 SOC가 3단계에 이르기 전까지는 상기 모터의 출력 토크을 우선하여 공급할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 하이브리드 차량의 엔진(110)의 출력 토크와 모터(160)의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는, 상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 회생제동을 통해 상기 배터리(120)를 충전시키되 상기 배터리(120)가 충전되어 배터리 SOC가 3단계에 진입한 경우, 상기 모터(160)의 출력 토크 제한을 해제하는 것을 포함할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템은, 출력 토크를 발생시키는 엔진 및 모터, 상기 모터에 전력을 공급하고, 상기 엔진의 출력 토크로부터 발생하는 전력으로 충전되는 배터리, 및 ECMS(Equivalent Consumtion Minimization Strategy) 및 배터리의 SOC에 기초하여 구동 토크 요구량에 대응하도록 상기엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 배터리 SOC의 수치가 미리 정해진 범위 이하인 경우 상기 모터의 출력 토크를 제한하도록 제어한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 배터리 SOC의 수치를 낮은 순서로부터 차례대로 1단계 내지 4단계로 구분하되, 상기 제어부는, 상기 배터리 SOC가 1단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 상기 엔진의 출력 토크에 의해 상기 배터리를 충전시키도록 제어하고, 상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 회생제동을 통해 상기 배터리를 충전시키도록 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리 SOC가 3단계인 경우, 상기 모터와 엔진이 모두 출력 토크를 제공하되 상기 ECMS에 따라 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크의 비율을 결정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리 SOC가 4단계인 경우, 상기 ECMS에 따라 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크의 비율을 결정하되, 상기 배터리 SOC가 3단계에 이르기 전까지는 상기 모터 토크의 출력 토크을 우선하여 공급할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 회생제동을 통해 상기 배터리를 충전시키되 상기 배터리가 충전되어 배터리 SOC가 3단계에 진입한 경우, 상기 모터의 출력 토크 제한을 해제시킬 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템은, 배터리 SOC를 복수의 단계로 나누고, 배터리 SOC가 미리 정한 단계 이하인 경우에, 모터에 의한 출력을 제한하고, 회생 제동에 의한 배터리의 충전을 우선적으로 수행할 수 있다. 이를 통해 엔진에 의한 배터리의 충전을 우선적으로 수행하지 않음으로써 주행 연비가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템이 수신하는 배터리 SOC의 단계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템(100)은 엔진(110), 배터리(120), 인버터(130), HSG(140), 제어부(150), 모터(160) 및 구동계(170) 등을 포함할 수 있다.
도 1에서 도시된 제어 시스템(100)은 하이브리드 차량, 더욱 구체적으로 48V 배터리를 포함하여 구성되는 마일드 하이브리드(Mild Hybrid) 차량에 구비될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제어 시스템(100)은 다양한 종류의 하이브리드 자동차 시스템에 구비될 수 있다.
엔진(110)은 제어부의 출력 토크 지령을 제공받고, 휘발유 또는 경유를 소비하여 구동됨으로써 출력 토크를 발생시킬 수 있다. 엔진(110)으로부터 제공된 출력 토크는 HSG(Hybrid Starter Generator, 140) 및 인버터(130)를 거쳐 배터리(120)에 제공되거나, 모터(160)와 함께 구동계(170)를 통해 차륜을 구동시킬 수 있다.
HSG(140)는 엔진(110)을 시동시키는 한편, 엔진(110)의 구동력에 의해 발전하여 전력을 생산할 수 있다. HSG(140)에 의하여 생성된 전력은 배터리(120)를 충전시킬 수 있다.
인버터(130)는 배터리(120)로부터 제공되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 모터(160)를 동작시킬 수 있는 스위치 소자를 포함할 수 있다.
모터(160)는 배터리(120)로부터 전력을 제공받아 구동함으로써 구동계(170)에 연결된 차륜을 구동시킬 수 있는 출력 토크를 생성할 수 있다. 구동계(170)는 엔진(110) 및/또는 모터(160)로부터 제공된 출력 토크를 차량의 구동에 필요한 회전력으로 변환하는 변속기 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템(100)에서, 제어부(150)는 엔진(110)과 모터(160)를 대상으로 출력 토크 지령을 제공하여 엔진(110)과 모터(160)가 각각의 출력 토크를 생성할 수 있도록 제어할 수 있다. 이 때, 사용자로부터 제공받은 출력 토크 요구량에 대응하는 출력 토크를 생성하기 위하여, 제어부(150)는 기본적으로 엔진(110)과 모터(160) 사이의 최적 구동점을 도출하는 ECMS(Equivalent Consumption Minimization Strategy)에 의하여 엔진(110)과 모터(160)의 출력 토크 분배를 수행할 수 있다.
그런데, 앞서 서술한 것과 같이, 제어부(150)에 의해 ECMS가 수행되어 엔진(110)과 모터(160)의 출력 토크 분배를 제어하는 경우, 주행 연비의 값이 수동 제어가 이루어지는 경우보다 낮게 나오는 경우가 발생할 수 있다. 이는 배터리(120)의 충전량, 즉 배터리 SOC가 낮은 경우 배터리 충전이 최우선 사항이 되어 엔진(110)이 연료를 소모하여 배터리를 충전하는 경우가 빈번하게 발생하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 제어 시스템(100)은 배터리 SOC가 낮은 경우에 엔진(110)을 구동시켜 배터리의 충전을 우선적으로 수행하는 것이 아닌, 배터리 SOC가 일정 범위에 있을 때에는 모터(160)에 의한 출력 토크 발생을 제한시키고 회생 제동에 의해 배터리(120)를 충전하는 것을 우선적으로 수행할 수 있다. 이에 관련된 설명은 이하 도 2, 3 등을 이용하여 더욱 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법은, 사용자의 구동 토크 요구량을 수신하는 단계(S110), 현재 배터리의 SOC를 수신하는 단계(S120) 및 ECMS 및 배터리 SOC에 기초하여 사용자의 구동 토크 요구량에 대응하는 엔진과 모터의 출력 토크 비율을 결정하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
우선, 사용자의 구동 토크 요구량을 수신하는 단계(S110)가 수행된다. 사용자의 구동 토크 요구량은 사용자가 가속 페달을 밟는 정도에 따라 출력이 필요한 구동 토크의 량이 결정될 수 있으며, 차량이 자율 주행 모드에 진입한 경우 현재 속도와 목표 속도 사이의 차이, 앞차와의 거리 등에 기초하여 구동 토크의 량이 결정될 수 있다.
이어서, 현재 배터리 SOC를 수신하는 단계(S120)가 수행될 수 있다. 배터리(120) 및 배터리(120)의 동작을 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS, 미도시)은 현재 배터리의 충전량을 의미하는 SOC를 제어부(150)로 출력할 수 있다.
제어부(150)는 ECMS 및 배터리 SOC에 기초하여 사용자의 구동 토크 요구량에 대응하는 엔진과 모터의 출력 토크 비율을 결정할 수 있다(S130). 이 때, 제어부(150)는 ECMS 및 배터리 SOC에 기초하여 엔진의 출력 토크 또는 모터의 출력 토크를 제한하거나 허용할 수 있다. 이와 같은 제어부(150)의 동작과 관련하여 도 3을 이용하여 더욱 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(150)에 의해 사용자의 구동 토크 요구량의 수신하는 단계(S201)와 현재 배터리 SOC를 수신하는 단계(S202)가 수행되는 것은 앞서 도 2를 이용한 설명과 동일하다. 따라서 현재 배터리 SOC의 단계에 기초하여 판단하는 단계들(S203) 이후 단계를 중심으로 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 배터리의 SOC는 충전량 0%부터 100%에 이르기까지 낮은 순서로부터 차례대로 1단계 내지 4단계로 구분될 수 있다. 도 4는 이와 같이 나눠진 배터리 SOC를 시각화하여 도시한 것이다. 본 발명의 어느 실시예에서, 1단계는 배터리 SOC가 0~25%, 2단계는 26~50%, 3단계는 51~75% 및 4단계는 76%~100%인 경우를 포함할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 아래 설명하는 것과 같이 1단계는 배터리 충전을 최우선으로 하기 위해 엔진(110)으로부터 발생한 출력 토크를 이용하여 배터리(120)의 충전을 진행하므로, 1단계는 배터리 SOC가 0~5%, 2단계는 6~50%와 같은 비율로 구분될 수 있다.
이와 같이 구분된 배터리 SOC를 이용하여, 제어부(150)는 사용자의 구동 토크 요구량에 대응하는 엔진과 모터의 출력 토크 비율의 결정과 함께, 모터의 출력 토크 및 배터리 충전 정책을 결정할 수 있다.
먼저, 제어부(150)는 현재 배터리 SOC가 2단계 이하인지 여부를 판단한다(S203). 즉, 현재 배터리 SOC가 1단계 또는 2단계인 경우, 제어부(150)는 모터(160)로부터 출력 토크를 생성하는 것을 제한시킬 수 있다(S204). 이는, 배터리(120)의 빠른 충전을 위해 모터(160)가 배터리(120)의 전력을 이용하여 출력 토크를 생성하는 것을 제한하기 위한 제어에 해당한다.
또한, 제어부(150)는 차량의 회생 제동으로 인해 발생하는 에너지를 이용하여 배터리(120)를 충전하도록 HSG(140) 등을 제어할 수 있다(S205). 제어부(150)는 엔진(110)에서 발생하는 출력 토크는 주행에 필요한 구동 토크에만 사용하고, 배터리(120)를 충전하는 것은 오로지 회생 제동에 의해 발생한 전력에 의해 진행되도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 배터리 SOC가 낮은 경우에 제어부(150)는 모터 토크 발생으로 인한 배터리(120) 전력 소모를 방지하고, 빠른 충전이 이루어지도록 엔진(110) 및 모터(160)
만약, 현재 배터리 SOC가 1단계인 경우, 제어부(150)는 빠른 배터리(120)의 충전을 최우선으로 하도록 엔진(110)으로부터 발생한 출력 토크를 인버터(130)를 통해 직류 전원으로 변환한 후, 배터리(120)에 제공하여 충전을 개시할 수 있다. 이러한 엔진(110)의 출력 토크를 이용한 배터리(120)의 충전은 배터리 SOC가 2단계로 진입할 때까지 계속될 수 있으며, 2단계에 진입하면 엔진(110)의 출력 토크가 아닌 회생 제동으로 발생한 전력을 이용하여 배터리(120)의 충전을 지속하게 된다.
만약 배터리 SOC가 2단계에서 충전이 지속되어 3단계에 진입한 경우, 제어부(150)는 모터(160)의 출력 토크 발생 제한을 해제할 수 있다(S207). 제어부(150)는 모터(160)의 출력 토크 제한을 종료하고, 단계(S208)와 같이 제어되는 최적 운전점 제어를 시작할 수 있다.
최적 운전점 제어(S208)는, ECMS에 의해 도출된 엔진(110)에 의한 에너지 소모량과, 모터(160)에 의한 에너지 소모량의 최소가 되는 최적 운전점을 도출함으로써 수행될 수 있다. 이는 연료에 기반하여 얻을 수 있는 파워와, 모터의 전압/전류 기반한 파워에 배터리 SOC값을 곱한 값을 더함으로써 얻을 수 있는 비용 함수(cost function)로부터 얻어질 수 있다. 제어부(150)는 상기 비용 함수의 값이 최소가 되도록 ECMS 제어를 수행하며, 회생 제동 등으로 인해 배터리(120)가 충전되어 현재 배터리 SOC가 4단계로 진입하는 경우(S209), 모터(160)로부터 발생한 출력 토크를 최우선적으로 이용하도록 제어할 수 있다(S210).
정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템(100)은, 배터리 SOC를 복수의 단계로 나누고, 배터리 SOC가 미리 정한 단계 이하인 경우에, 모터(160)에 의한 출력을 제한하고, 회생 제동에 의한 배터리(120)의 충전을 우선적으로 수행할 수 있다. 이를 통해 엔진(110)에 의한 배터리(120)의 충전을 우선적으로 수행하지 않음으로써 주행 연비가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 제어 시스템 110: 엔진
120: 배터리 130: 인버터
140: HSG 150: 제어부
160: 모터 170: 구동계

Claims (10)

  1. 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법에 있어서,
    사용자의 구동 토크 요구량을 입력받는 단계;
    현재 배터리 SOC를 제공받는 단계;
    ECMS(Equivalent Consumtion Minimization Strategy) 및 상기 배터리 SOC에 기초하여 상기 사용자의 구동 토크 요구량에 대응하도록 상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는,
    상기 배터리 SOC의 수치가 미리 정해진 범위 이하인 경우 상기 모터의 출력 토크를 제한하는 것을 포함하고,
    상기 배터리 SOC의 수치를 낮은 순서로부터 차례대로 1단계 내지 4단계로 구분하되,
    상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는,
    상기 배터리 SOC가 1단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 상기 엔진의 출력 토크에 의해 상기 배터리를 충전시키고,
    상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 회생제동을 통해 상기 배터리를 충전시키는 것을 포함하는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는,
    상기 배터리 SOC가 3단계인 경우, 상기 모터와 엔진이 모두 출력 토크를 제공하되 상기 ECMS에 따라 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 것을 포함하는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는,
    상기 배터리 SOC가 4단계인 경우, 상기 ECMS에 따라 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크의 비율을 결정하되, 상기 배터리 SOC가 3단계에 이르기 전까지는 상기 모터의 출력 토크을 우선하여 공급하는 것을 포함하는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량의 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 단계는,
    상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 회생제동을 통해 상기 배터리를 충전시키되 상기 배터리가 충전되어 배터리 SOC가 3단계에 진입한 경우, 상기 모터의 출력 토크 제한을 해제하는 것을 포함하는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템의 동작 방법.
  6. 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템에 있어서,
    출력 토크를 발생시키는 엔진 및 모터;
    상기 모터에 전력을 공급하고, 상기 엔진의 출력 토크로부터 발생하는 전력으로 충전되는 배터리; 및
    ECMS(Equivalent Consumtion Minimization Strategy) 및 배터리 SOC에 기초하여 구동 토크 요구량에 대응하도록 상기 엔진의 출력 토크와 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 배터리 SOC의 수치가 미리 정해진 범위 이하인 경우 상기 모터의 출력 토크를 제한하도록 제어하고,
    상기 배터리 SOC의 수치를 낮은 순서로부터 차례대로 1단계 내지 4단계로 구분하되,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 SOC가 1단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 상기 엔진의 출력 토크에 의해 상기 배터리를 충전시키도록 제어하고,
    상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 모터의 출력 토크를 제한하고 회생제동을 통해 상기 배터리를 충전시키도록 제어하는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 SOC가 3단계인 경우, 상기 모터와 엔진이 모두 출력 토크를 제공하되 상기 ECMS에 따라 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크의 비율을 결정하는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 SOC가 4단계인 경우, 상기 ECMS에 따라 상기 엔진의 출력 토크와 상기 모터의 출력 토크의 비율을 결정하되, 상기 배터리 SOC가 3단계에 이르기 전까지는 상기 모터의 출력 토크을 우선하여 공급하는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 SOC가 2단계인 경우, 상기 회생제동을 통해 상기 배터리를 충전시키되 상기 배터리가 충전되어 배터리 SOC가 3단계에 진입한 경우, 상기 모터의 출력 토크 제한을 해제시키는,
    하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 출력 토크를 분배하는 제어 시스템.
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