KR102598417B1

KR102598417B1 - 하이브리드 차량의 난방 제어 방법

Info

Publication number: KR102598417B1
Application number: KR1020180119327A
Authority: KR
Inventors: 신동준; 강형석; 박준연; 이준혁
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2023-11-06
Also published as: US11691613B2; US20200108820A1; KR20200039413A

Abstract

본 발명은 동절기 난방 열원 확보를 위한 엔진의 가동을 줄여 연비가 저하되는 것을 방지하도록 한 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법은, 외부로부터 하이브리드 차량의 실내로 공기를 도입하는 덕트(31)와, 상기 덕트(31)의 내부에 엔진(11)으로부터 가열된 냉각수가 순환하는 히터코어(12)와, 상기 덕트(31)의 내부 상기 하이브리드 차량의 고전압 배터리로부터 공급된 전원에 의해 발열되는 PTC 히터(41)와, 상기 엔진(11)의 작동유무와 상기 PTC 히터(41)의 작동유무를 제어하는 제어부(50)를 구비하고, 상기 덕트(31)를 통하여 상기 하이브리드 차량의 실내로 도입되는 공기를 가열하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 있어서, 상기 엔진(11)과 상기 차량의 전장부분에 전원을 공급하는 보조배터리의 상태에 따라, LDC(low voltage DC-DC converter)로부터 상기 PTC 히터(41)로 공급되는 전압을 가변하여, 상기 PTC 히터(41)로 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 차량의 난방 제어 방법{CONTROLLING METHOD FOR HEATING OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 엔진과 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동절기 난방 열원 확보를 위한 엔진의 가동을 줄여 연비가 저하되는 것을 방지하도록 한 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량(Hybrid Vehicle, HEV)은 엔진과 모터를 동력원으로 하여 차량의 구동에 필요한 동력을 발생시킨다.

상기 하이브리드 차량은 차량의 주행 상태에 따라서, 상기 엔진 또는 모터 중 어느 하나만 작동하거나, 상기 엔진과 모터가 동시에 작동될 수 있다. 최근에는 별도의 충전 유닛을 구비하여, 모터로 주항할 수 있는 거리를 늘인 플러그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Vehicle, PHEV)의 보급도 늘어나고 있다.

상기 하이브리드 차량 및 플러그인 하이브리드 차량(이하, '하이브리드 차량'이라고 함)은 시스템 효율을 고려하여 엔진의 출력 및 가동여부를 결정하게 된다.

동절기와 같이, 외기가 저온인 경우, 난방이 필요한 경우에는 난방을 위한 열원 확보를 위하여, 상온 대비 상기 엔진의 가동이 늘어나게 되고, 이에 따라, 고전압 배터리의 SOC(state of charge)도 충전위주로 운용된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 외기가 저온인 경우, 냉각수의 온도가 하강함에 따라 상기 냉각수의 온도를 상승시키기 위한 엔진의 작동이 요구된다(음영으로 표시된 영역). 냉각수온이 하강함에 따라 엔진 작동 요청(엔진 ON Request)이 FATC(Full Automatic Temperature Controller)로부터 HCU(Hybrid Control Unit)으로 전달되고, 상기 엔진은 열량확보를 목적으로 작동된다.

그러나, 상기 엔진은 아이들링하거나, 낮은 토크를 발생하도록 작동되기 때문에 시스템 효율은 저하되고, 필요 이상으로 고전압배터리가 충전된다.

한편, 상기 하이브리드 차량 중에는 엔진의 작동유무와 상관없이 전원에 의해 가열되는 PTC(positive temperature coefficient)히터를 구비한 예가 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 외부로부터 실내로 공기가 유입되는 덕트(31)의 내부에는 엔진(11)에 의해 가열된 냉각수가 순환하는 히터코어(12)가 구비되어 상기 하이브리드 차량의 실내로 유입되는 공기를 난방시킨다. 또한, 증발기(23)가 구비되어, 냉매가 압축기(22)-응축기(21)-팽창밸브(24)-증발기(23)를 순환하면서 냉각되면, 상기 공기가 상기 증발기(23)에서 열교환하여 냉각된 상태로 상기 실내로 공급된다. 아울러, 상기 덕트(31)에는 전원에 의해 발열되는 PTC 히터(41)가 구비될 수 있으며, 공기조화시, 공기의 유동경로를 제어하기 위한 템프도어(32)가 설치된다.

이와 같이 PTC 히터(41)가 구비된 하이브리드 차량에서는 냉각수가 유동하는 상기 히터코어(12)와 전원으로 발열되는 PTC 히터(41)에 의해 실내로 유입되는 공기를 난방시킴으로써, 엔진(11)의 열원만으로 난방시키는 경우에 비하여 연비가 개선된다.

도 3에는 PTC 히터(41)가 적용된 하이브리드 차량의 냉각수온도와 실내온도 및 엔진 작동 사이의 관계가 도시되어 있다. 상기 PTC 히터(41)의 적용에 의해서, 냉각수의 온도가 하강하더라도, PTC 히터(41)를 통하여 난방에 필요한 열원을 확보할 수 있기 때문에 엔진의 가동하는 횟수와 시간이 줄어들게 되어 연비가 향상되는 효과를 얻는다.

상기 하이브리드 차량에서 상기 PTC 히터(41)가 장착되더라도, LDC(low voltage DC-DC converter)는 가변 전압제어를 중지하고, 고전장 부하 모드로 진입하게 된다. 그러나, 상기 LDC를 고전장 부하 모드로 제어하면, 보조배터리의 SOC와 온도를 입력받고, 이를 토대로 목표전압을 산출하게 되어 있어서, 상기 PTC 히터(41)의 특성 및 상기 차량의 주행상태를 고려하지 않는 문제점이 있었다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '하이브리드 차량의 실내 난방 방법 및 장치'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2015-0065409 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 하이브리드 차량에서 난방이 필요한 주행상황에서 PTC히터를 고려한 LDC의 고전장 부하 전압제어를 개선하여, 난방을 위한 엔진 작동요구를 최소화한 하이브리드 차량의 난방 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법은, 외부로부터 하이브리드 차량의 실내로 공기를 도입하는 덕트와, 상기 덕트의 내부에 엔진으로부터 가열된 냉각수가 순환하는 히터코어와, 상기 덕트의 내부 상기 하이브리드 차량의 고전압 배터리로부터 공급된 전원에 의해 발열되는 PTC 히터와, 상기 엔진의 작동유무와 상기 PTC 히터의 작동유무를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 덕트를 통하여 상기 하이브리드 차량의 실내로 도입되는 공기를 가열하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 있어서, 상기 엔진과 상기 차량의 전장부분에 전원을 공급하는 보조배터리의 상태에 따라, LDC(low voltage DC-DC converter)로부터 상기 PTC 히터로 공급되는 전압을 가변하여, 상기 PTC 히터로 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진과 차량의 전장부품에 전원을 공급하는 보조배터리의 상태에 따라 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터로 출력되어야 할 목표 출력 전압을 결정하는 고전장 부하 목표 전압 결정 단계와, 상기 덕트를 통과하는 공기가 승온되도록 상기 LDC에서 상기 PTC 히터로 상기 목표 출력 전압을 인가하여 상기 PTC 히터를 가열시키는 PTC 히터 전원 인가 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

고전장 부하 목표 전압 결정 단계는, 기준 전압에 상기 엔진과 상기 보조배터리의 상태에 따라 상기 PTC 히터에 초기조건으로 인가되는 것으로 설정된 기준 전압을 보정할 보정 전압으로 산출하는 보정전압 산출 단계와, 상기 보정 전압을 상기 기준 전압에 더하여, 목표전압을 산출하는 목표전압 산출 단계와, 상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압을 상기 PTC 히터에 인가되는 목표 출력 전압으로 설정하는 목표 출력 전압 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보정전압 산출 단계에서 상기 엔진의 출력과 상기 보정 전압은 정비례하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 보정전압 산출 단계에서 상기 보조배터리의 온도와 상기 보정 전압은 정비례하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 보정전압 산출 단계에서, 상기 보조배터리의 SOC(state of charge)와 상기 보정 전압은 정비례하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 보정전압 산출 단계에서는, 상기 엔진의 출력에 의해 설정되는 보정전압과 상기 보조배터리의 온도에 의해 설정되는 보정전압과 상기 보조배터리의 SOC에 의해 설정되는 보정전압을 합하여, 상기 기준 전압에 더 해질 보정 전압으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 목표전압 산출 단계와 상기 목표 출력 전압 결정 단계 사이에, 상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압이 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터로 출력가능한 최대전압과 최소전압 사이 인지를 확인하고, 상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압이 상기 최대전압보다 높으면 상기 최대전압을 상기 목표 출력 전압으로 설정하고, 상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압이 상기 최소전압보다 낮으면 상기 목표 출력 전압으로 설정하는 전압범위 설정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계 이전에, 상기 제어부가 고전압 배터리의 전원을 PTC 히터에 공급가능한 상태로 변환하는 LDC가 정상적으로 작동하는지를 판단하는 LDC 제어 가능 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

LDC 제어 가능 판단 단계와 상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계 사이에, 상기 제어부가 상기 히터코어로 내부로 순환하는 냉각수만으로 탑승자로부터 설정된 온도에 맞게 상기 실내로 공급되는 공기를 가열하지 못하여 상기 PTC 히터를 상기 PTC 히터를 작동시켜야 하는지를 판단하는 PTC 히터 작동 요구 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

LDC 제어 가능 판단 단계와 상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계 사이에, 상기 제어부가 상기 LDC를 고전장 부하 모드로 진입가능한지를 판단하는 고전장 부하 모드 진입 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 PTC 히터 전원 인가 단계 이후에, 상기 하이브리드 차량의 시동이 오프되었는지를 판단하는 시동 오프 판단 단계를 더 포함하고, 상기 시동 오프 판단 단계에서 상기 하이브리드 차량의 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.

상기 LDC 제어 가능 판단 단계에서 상기 제어부가 상기 LDC가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단되면, 상기 시동 오프 판단 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계에서, 상기 제어부가 상기 히터코어의 열만으로 충분히 상기 탑승자가 설정된 온도에 도달 하도록 상기 덕트를 유동하는 공기를 승온시킬 수 있는 것으로 판단하면, 상기 시동 오프 판단 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

고전장 부하 모드 진입 판단 단계에서 상기 제어부가 상기 LDC를 고전장 부하 모드로 진입가능하지 못한 것으로 판단하면, 상기 시동 오프 판단 단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 따르면, 하이브리드 차량(플러그인 하이브리드 차량 포함)에서 외기의 온도가 낮은 경우, 난방을 위한 열원의 확보를 위한 잦은 엔진의 작동이 필요가 없어진다.

이에 따라, 난방을 위해 엔진이 작동하는 회수와 시간을 줄여 연비가 향상되도록 한다.

뿐만 아니라, 엔진의 작동은 줄어들지만, 실내의 난방은 탑승자의 요구에 맞게 수용할 수 있으므로, 차량의 실내를 쾌적하게 유지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 하이브리드 차량의 난방시 주행상황을 도시한 그래프.
도 2는 종래기술에 따른 하이브리드 차량의 공조시스템을 도시한 개략도.
도 3은 종래기술에 따른 하이브리드 차량의 난방시 PTC 히터의 적용에 따른 냉각수온도와 실내온도 및 엔진 작동 사이의 관계를 도시한 그래프.
도 4는 종래기술에 따른 하이브리드 차량이 PTC 히터를 장착한 상태에서의 난방시 주행상황을 도시한 그래프.
도 5는 종래기술에 따른 하이브리드 차량에서 LDC의 출력전압을 결정하는 상태를 도시한 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법을 도시한 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에서 고전장 부하 목표 전압 결정 단계를 상세히 도시한 순서도.
도 8은 PTC 히터의 작동 특성을 도시한 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 따른 하이브리드 차량의 상태를 도시한 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법은, 제어부(50)가 고전압 배터리의 전원을 PTC 히터(41)에 공급가능한 상태로 변환하는 LDC가 정상적으로 작동하는지를 판단하는 LDC 제어 가능 판단 단계(S110)와, 상기 제어부(50)가 상기 히터코어(12)로 내부로 순환하는 냉각수만으로 탑승자로부터 설정된 온도에 맞게 상기 실내로 공급되는 공기를 가열하지 못하여 상기 PTC 히터(41)를 상기 PTC 히터(41)를 작동시켜야 하는지를 판단하는 PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120)와, 상기 제어부(50)가 상기 LDC를 고전장 부하 모드로 진입가능한지를 판단하는 고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130)와, 상기 엔진(11)과 차량의 전장부품에 전원을 공급하는 보조배터리의 상태에 따라 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터(41)로 출력되어야 할 목표 출력 전압(V_T)을 결정하는 고전장 부하 목표 전압 결정 단계(S140)와, 상기 덕트(31)를 통과하는 공기가 승온되도록 상기 LDC에서 상기 PTC 히터(41)로 상기 목표 출력 전압(V_T)을 인가하여 상기 PTC 히터(41)를 가열시키는 PTC 히터 전원 인가 단계(S150)를 포함한다.

하이브리드 차량은 엔진(11)과 모터를 구동원으로 하여, 상기 하이브리드 차량의 주행 상태에 따라 상기 엔진(11)과 상기 모터 중 어느 하나만 구동력을 발휘하는데 사용되거나, 상기 엔진(11)과 상기 모터를 모두 사용하여 동력을 발생시킨다. 상기 엔진(11)은 통상적인 내연기관이 적용되고 있다. 상기 모터는 상기 하이브리드 차량에 탑재된 고전압 배터리에 충전된 전원에 의해 구동하며, 상기 고전압 배터리는 상기 엔진(11)에 의해 구동되는 HSG(Hybrid Starter Generator)에 의해 충전되거나, 상기 하이브리드 차량으로부터 회생제동 등에 의해 충전된다. 만약, 상기 하이브리드 차량이 플러그인 하이브리드 차량이라면, 직접 충전기로부터 충전될 수 있다. 아울러, 상기 하이브리드 차량에는 상기 하이브리드 차량의 각종 제어기, 오디오, 등화류, 도어록 등에 전원을 공급하는 보조배터리가 장착되고, 상기 보조배터리는 상기 고전압 배터리로부터 LDC(low voltage DC-DC converter)에 의해 변환된 전원에 의해 충전된다.

또한, 상기 하이브리드 차량에는 후술되는 로직을 수행하기 위한 제어부(50)가 구비되며, 상기제어부(50)는 상기 엔진(11), PTC 히터(41), 에어컨디셔너의 압축기(22), 덕트(31)에 설치된 팬, 템프도어(32)의 작동을 제어한다.

LDC 제어 가능 판단 단계(S110)는 상기 제어부(50)가 상기 LDC가 정상적으로 작동하는지를 판단한다. 상기 엔진(11)의 출력이 크면, 난방량도 커지기 때문에 상기 LDC로부터 출력되는 목표 출력 전압(V_T)은 낮아지게 된다. 또한, 상기 하이브리드 차량의 다른 전장부품에 전원을 공급하는 보조배터리의 SOC(state of charge)가 높아질수록 상기 LDC로부터 출력되는 목표 출력 전압(V_T)을 낮추어지도록 설정하여 상기 보조배터리의 충전량을 줄이도록 한다. 따라서, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110)에서는 상기 LDC가 정상적으로 작동하는지, 상기 제어부(50)에 의해 정상적으로 제어가 가능한지를 판단한다.

PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120)는 상기 하이브리드 차량의 실내로 유입되는 공기를 난방하기 위하여 상기 PTC 히터(41)의 작동이 요구되는지를 판단한다. 탑승자가 난방을 위하여 상기 실내온도를 설정하는 경우, 상기 엔진(11)에 의해 가열되어 상기 엔진(11)과 상기 히터코어(12)를 순환하는 냉각수만으로도 충분히 덕트(31)의 내부를 유동하는 공기를 승온시킬 수 있는지를 판단한다. 만약, 상기 히터코어(12)로 유입되는 냉각수만으로 상기 덕트(31)를 유동하는 공기를 승온시킬 수 없다면, 상기 제어부(50)는 상기 PTC 히터(41)의 작동이 요구되는 것으로 판단한다.

고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130)는 상기 제어부(50)가 상기 LDC를 고전장 부하 모드로 진입가능한지를 판단한다.

상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110), 상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120) 및 상기 고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130)가 모두 조건을 만족하는 경우에만, 고전장 부하 목표 전압 결정 단계(S140)가 수행되므로, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110), 상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120) 및 상기 고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130)는 어느 것이 먼저 수행되어도 무방하다. 다만, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110), 상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120) 및 상기 고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130)는 반드시 한 번씩은 수행되도록 한다.

한편, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110), 상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120) 또는 상기 고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130) 중 어느 하나라도 조건을 만족하지 않는다면, 후술되는 PTC 히터 전원 인가 단계(S150) 이후의 과정이 수행된다.

고전장 부하 목표 전압 결정 단계(S140)는 상기 엔진(11)과 차량의 전장부품에 전원을 공급하는 보조배터리의 상태에 따라 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터(41)로 출력되어야 할 목표 출력 전압(V_T)을 결정한다.

앞서 살펴본 조건에 따라 상기 PTC 히터(41)에 전원을 인가하는 것으로 결정이 되면, 상기 LDC로부터 출력되어 상기 PTC 히터(41)로 인가되어야 할 전압, 즉 상기 LDC의 목표 출력 전압(V_T)을 결정해야 한다. 이에 따라, 상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계(S140)에서는 상기 엔진(11)과 상기 보조배터리의 상태에 따라 상기 LDC의 목표 출력 전압(V_T)을 결정한다.

상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계(S140)는, 기준 전압(V₀)에 상기 엔진(11)과 상기 보조배터리의 상태에 따라 기준 전압(V₀)을 보정할 보정 전압(V_A)을 산출하는 보정전압 산출 단계(S141)와, 상기 보정 전압(V_A)을 상기 기준 전압(V₀)에 더하여, 상기 목표전압을 산출하는 목표전압 산출 단계(S142)와, 상기 목표전압 산출 단계(S142)에서 산출된 목표전압을 상기 PTC 히터(41)에 인가되는 목표 출력 전압(V_T)으로 설정하는 목표 출력 전압 결정 단계(S144)를 포함할 수 있다.

보정전압 산출 단계(S141)에서는 기준 전압(V₀), 즉 상기 PTC 히터(41)에 초기조건으로 인가되는 것으로 설정된 기준 전압(V₀)에 상기 엔진(11)과 상기 보조배터리의 상태에 따라 보정해야 할 보정 전압(V_A)을 산출한다. 상기 기준 전압(V₀)에 상기 보정 전압(V_A)을 더하여 상기 PTC 히터(41)에 인가된다. 다만, 상기 보정 전압(V_A)이 음수가 되는 경우에는 상기 기준전압보다 낮은 전압이 상기 PTC 히터(41)에 인가된다.

상기 보정전압 산출 단계(S141)에서는 상기 엔진(11)의 출력에 정비례하여 보정전압을 산출하도록 한다.

또한, 상기 보조배터리의 온도와 상기 보정 전압(V_A)은 정비례한다.

아울러, 보조배터리의 SOC(state of charge)와 상기 보정 전압(V_A)도 정비례한다.

그리고, 상기 보정전압 산출 단계(S141)에서는, 상기 엔진의 출력에 의한 보정 전압(V_A), 상기 보조배터리의 온도에 의한 보정전압 및 상기 보조배터리의 SOC에 의한 보정전압을 합산하여 최종적인 보정 전압(V_A)을 산출하게 된다.

목표전압 산출 단계(S142)에서는 상기 보정전압 산출 단계(S141)에서 구한 보정 전압(V_A)을 상기 기준 전압(V₀)에 더하여 목표전압을 산출한다. 상기 목표전압 산출 단계(S142)에서 구한 목표전압은 잠정적으로 목표 출력 전압(V_T)이 될 수 있다. 즉, 상기 목표전압 산출 단계(S142)에서 구한 목표전압은 후술되는 전압범위 설정단계(S143)에서의 최대전압과 최소전압 범위에 있다면 목표 출력 전압(V_T)이 된다.

전압범위 설정단계(S143)는 상기 목표전압 산출 단계(S142)에서 산출된 목표전압이 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터(41)로 출력가능한 최대전압과 최소전압 사이 인지를 확인한다. 만약, 상기 목표전압 산출 단계(S142)에서 산출된 목표전압이 상기 최대전압보다 높으면, 상기 목표전압을 상기 최대전압으로 하향시키고, 상기 목표전압 산출 단계(S142)에서 산출된 목표전압이 상기 최소전압보다 낮으면 상기 목표전압을 상기 최소전압으로 상향시킨다.

목표 출력 전압 결정 단계(S144)는 상기 목표전압 산출 단계(S142)에서 산출된 목표전압을 상기 PTC 히터(41)에 인가되는 목표 출력 전압(V_T)으로 설정한다. 다만, 앞서 살펴본 전압범위 설정단계(S143)를 통하여, 상기 목표전압이 상기 최대전압보다 높으면, 상기 최대전압이 목표 출력 전압(V_T)으로 설정되고, 상기 목표전압이 상기 최소전압보다 낮으면, 상기 최소전압이 목표 출력 전압(V_T)으로 설정되며, 상기 목표전압이 상기 최대전압과 상기 최소전압 사이에 있다면, 상기 목표전압이 그대로 상기 목표 출력 전압(V_T)으로 설정된다.

이와 같이, 상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계(S140)에서 상기 엔진(11)과 상기 보조배터리의 상태에 따라 보정 전압(V_A)을 반영하여 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터(41)로 출력되어야 할 목표 출력 전압(V_T)을 결정함으로써, 상기 PTC 히터(41)로 인가되는 전압을 최적화함으로써, 난방을 위한 엔진 연료소모를 최대한 방지하면서, 연비를 개선할 수 있다.

PTC 히터 전원 인가 단계(S150)에서는 상기 목표 출력 전압(V_T)으로 상기 LDC에서 상기 PTC 히터(41)로 전원을 인가하여, 상기 PTC 히터(41)를 가열시킨다.

상기 PTC 히터(41)는 도 8에 도시된 바와 같은 특성을 갖는다. 즉, 일정수준까지는 인가되는 전압이 상승할수록 출력파워, 즉 발열량이 증가하지만, 일정수준 이상에서는 인가되는 전압이 상승하더라도, 출력파워는 실질적으로 증가하지 않는데, 도 8에서는 중간의 꺾인 부분을 기준으로 발열량이 증가하는 부분과 발열량이 정체되는 부분이 나뉜다. 또한, 풍량이 적거나, 주변온도가 높으면 전체적인 발열량이 하향되고, 풍량이 많거나 주변온도가 높으면 전체적인 발열량은 상향된다.

한편, 상기 PTC 히터 전원 인가 단계(S150)가 수행된 이후에는 상기 하이브리드 차량의 시동이 오프(OFF)되었는지를 판단하는 시동 오프 판단 단계(S160)가 수행된다.

만약, 상기 하이브리드 차량의 시동이 오프되었다면, 상기 로직은 종료된다.

하지만, 상기 하이브리드 차량의 시동이 오프되지 않았다면, 상기 로직은 가장 처음, 예컨대, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110)로 리턴된다. 만약, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110)가 가장 먼저 수행되지 않고, 상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120) 또는 상기 고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130)가 가장 먼저 수행되다면, 그 단계로 리턴된다.

상기 시동 오프 판단 단계(S160)는, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계(S110), 상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계(S120) 또는 상기 고전장 부하 모드 진입 판단 단계(S130) 중 어느 하나라도 조건을 만족하지 않는 경우에도 수행된다.

도 9에는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 따른 하이브리드 차량의 상태를 도시한 그래프가 도시되어 있다. 도 9를 보면, PTC 히터(41)를 장착하였더라도, 본 발명에 따르면, 상기 엔진(11)의 작동되는 회수와 시간을 줄이도록 되어 있음을 알 수 있고, 이로부터 연비가 향상된다.

11 : 엔진
12 : 히터코어
21 : 응축기
22 : 압축기
23 : 증발기
24 : 팽창밸브
31 : 덕트
32 : 템프도어
41 : PTC 히터
50 : 제어부
S110 : LDC 제어 가능 판단 단계
S120 : PTC 히터 작동 요구 판단 단계
S130 : 고전장 부하 모드 진입 판단 단계
S140 : 고전장 부하 목표 전압 결정 단계
S141 : 보정전압 산출 단계
S142 : 목표전압 산출단계
S143 : 전압범위 설정단계
S144 : 목표 출력 전압 결정 단계
S150 : PTC 히터 전원 인가 단계
S160 : 시동 오프 판단 단계

Claims

외부로부터 하이브리드 차량의 실내로 공기를 도입하는 덕트와, 상기 덕트의 내부에 엔진으로부터 가열된 냉각수가 순환하는 히터코어와, 상기 덕트의 내부 상기 하이브리드 차량의 고전압 배터리로부터 공급된 전원에 의해 발열되는 PTC 히터와, 상기 엔진의 작동유무와 상기 PTC 히터의 작동유무를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 덕트를 통하여 상기 하이브리드 차량의 실내로 도입되는 공기를 가열하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법에 있어서,
상기 엔진과 상기 차량의 전장부분에 전원을 공급하는 보조배터리의 상태에 따라, LDC(low voltage DC-DC converter)로부터 상기 PTC 히터로 공급되는 전압을 가변하여, 상기 PTC 히터로 전원을 인가하고,
상기 엔진과 차량의 전장부품에 전원을 공급하는 보조배터리의 상태에 따라 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터로 출력되어야 할 목표 출력 전압을 결정하는 고전장 부하 목표 전압 결정 단계를 포함하고,
고전장 부하 목표 전압 결정 단계는, 기준 전압에 상기 엔진과 상기 보조배터리의 상태에 따라 상기 PTC 히터에 초기조건으로 인가되는 것으로 설정된 기준 전압을 보정할 보정 전압으로 산출하는 보정전압 산출 단계와, 상기 보정 전압을 상기 기준 전압에 더하여, 목표전압을 산출하는 목표전압 산출 단계와, 상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압을 상기 PTC 히터에 인가되는 목표 출력 전압으로 설정하는 목표 출력 전압 결정 단계를 포함하며,
상기 목표전압 산출 단계와 상기 목표 출력 전압 결정 단계 사이에는,
상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압이 상기 LDC로부터 상기 PTC 히터로 출력가능한 최대전압과 최소전압 사이 인지를 확인하고, 상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압이 상기 최대전압보다 높으면 상기 최대전압을 상기 목표 출력 전압으로 설정하고, 상기 목표전압 산출 단계에서 산출된 목표전압이 상기 최소전압보다 낮으면 상기 목표 출력 전압으로 설정하는 전압범위 설정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계 이후,
상기 덕트를 통과하는 공기가 승온되도록 상기 LDC에서 상기 PTC 히터로 상기 목표 출력 전압을 인가하여 상기 PTC 히터를 가열시키는 PTC 히터 전원 인가 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 보정전압 산출 단계에서
상기 엔진의 출력과 상기 보정 전압은 정비례하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 보정전압 산출 단계에서
상기 보조배터리의 온도와 상기 보정 전압은 정비례하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 보정전압 산출 단계에서,
상기 보조배터리의 SOC(state of charge)와 상기 보정 전압은 정비례하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 보정전압 산출 단계에서는,
상기 엔진의 출력에 의해 설정되는 보정전압과 상기 보조배터리의 온도에 의해 설정되는 보정전압과 상기 보조배터리의 SOC에 의해 설정되는 보정전압을 합하여, 상기 기준 전압에 더 해질 보정 전압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계 이전에,
상기 제어부가 고전압 배터리의 전원을 PTC 히터에 공급가능한 상태로 변환하는 LDC가 정상적으로 작동하는지를 판단하는 LDC 제어 가능 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
제12항에 있어서,
LDC 제어 가능 판단 단계와 상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계 사이에,
상기 제어부가 상기 히터코어로 내부로 순환하는 냉각수만으로 탑승자로부터 설정된 온도에 맞게 상기 실내로 공급되는 공기를 가열하지 못하여 상기 PTC 히터를 상기 PTC 히터를 작동시켜야 하는지를 판단하는 PTC 히터 작동 요구 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
제13항에 있어서,
LDC 제어 가능 판단 단계와 상기 고전장 부하 목표 전압 결정 단계 사이에,
상기 제어부가 상기 LDC를 고전장 부하 모드로 진입가능한지를 판단하는 고전장 부하 모드 진입 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
제14항에 있어서,
상기 PTC 히터 전원 인가 단계 이후에,
상기 하이브리드 차량의 시동이 오프되었는지를 판단하는 시동 오프 판단 단계를 더 포함하고,
상기 시동 오프 판단 단계에서 상기 하이브리드 차량의 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 상기 LDC 제어 가능 판단 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 LDC 제어 가능 판단 단계에서 상기 제어부가 상기 LDC가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단되면, 상기 시동 오프 판단 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 PTC 히터 작동 요구 판단 단계에서,
상기 제어부가 상기 히터코어의 열만으로 충분히 상기 탑승자가 설정된 온도에 도달하도록 상기 덕트를 유동하는 공기를 승온시킬 수 있는 것으로 판단하면, 상기 시동 오프 판단 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.
제15항에 있어서,
고전장 부하 모드 진입 판단 단계에서 상기 제어부가 상기 LDC를 고전장 부하 모드로 진입가능하지 못한 것으로 판단하면, 상기 시동 오프 판단 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 난방 제어 방법.