KR20070089205A - 자동차 및 그 제어 방법 - Google Patents

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구니히코 진노
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

이코노미 스위치 신호가 들어와 연비 우선 지시가 내려지면, 엔진 냉각수 온도의 변화에 대한 공기조절 장치의 송풍기 레벨의 변화율이 낮아지도록, 연비용 송풍기 특성 맵을 이용하여 공기조절 장치의 송풍기가 작동된다. 또한, 엔진이 정지하기 쉽도록, 연비용 엔진 작동 맵을 이용하여 엔진의 작동 또는 정지가 필요한지 여부를 결정한다.
자동차, 차량, 연비

Description

자동차 및 그 제어 방법{VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING SAME}
본 발명은 자동차 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
연비를 우선하는 이코노미 모드를 설정하는 자동차가 제안되었다. 일본 특허출원공개공보 JP-A-11-180137 에 이러한 자동차의 예가 개시되어 있다. 상기 공보의 자동차에서는, 자동차의 구동력을 출력하는 엔진이 공기조절용 열원으로서 작용하며, 이코노미 스위치를 온 오프함으로써 자동차의 엔진의 기동 빈도가 변경된다. 이 자동차에서는, 이코노미 스위치가 온 되면, 공기조절용 압축기의 기동 온도가 높게 설정되어, 압축기가 단속적으로 오프됨으로써, 공기조절을 위한 엔진 기동 빈도가 감소한다. 이로써, 연료소비율이 감소한다.
상기 자동차에서는, 압축기가 오프되는 빈도가 증가하면, 공기조절 성능이 저하될 수 있다. 한편, 차실 (vehicle compartment) 이 가열되면, 점유자의 체감 온도를 고려하여, 공기조절용 열원인 엔진의 온도 (즉, 냉각수의 온도) 에 기초하여, 차실로 송풍되는 공기의 송풍량을 변경하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 연비가 우선될 때 차실을 적절하게 가열할 수 있는 자동차 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 양태는 내연기관, 가열 수단, 연비 우선 지시 수단, 및 제어 수단을 포함하는 자동차와 관련된다. 내연기관은 자동차의 구동력을 출력할 수 있다. 가열 수단은, 열원으로서 작용하는 내연기관에 의해 가열 공기를 차실에 송풍함으로써 차실을 가열할 수 있다. 연비 우선 지시 수단은, 연비 우선 지시를 제공하거나 중단한다. 제어 수단은, 연비 우선 지시가 있는 경우, 연비 우선 지시가 없을 때와 비교하여, 연비가 좋아지도록 가열 공기의 송풍량을 설정하고 내연기관의 운전 또는 정지를 요구하며, 설정한 가열 공기의 송풍량 및 내연기관의 운전이나 정지 요구에 기초하여 가열 수단과 내연기관을 제어한다.
상기 자동차에서, 차실을 가열하는 경우, 가열 공기의 송풍량을 고려한다. 따라서, 연비가 우선되는 경우, 차실이 적절하게 가열된다.
상기 자동차에서, 제어 수단은, 연비 우선 지시가 있는 경우, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 내연기관의 냉각수 온도 변화에 대한 가열 공기의 송풍량의 변화율이 낮아지도록 가열 공기의 송풍량을 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어 수단은, 지시가 없는 경우와 비교하여, 냉각수의 온도에 대하여 송풍량이 증가할 때의 제 1 냉각수 온도 (송풍량의 대응 값) 및 냉각수의 온도에 대하여 송풍량이 감소할 때의 제 2 냉각수 온도 (송풍량의 동일한 대응 값) 사이의 온도차가 커지도록, 가열 공기의 송풍량을 설정할 수 있다. 이렇게 하여, 연비 우선 지시가 있는 경우, 내연기관의 냉각수 온도 변화에 대하여, 가열 공기의 송풍량의 변화율이 낮아진다. 따라서, 가열 공기의 송풍량의 큰 변화로 인하여 점유자의 체감 온도가 급격하게 변화할 가능성이 낮아질 수 있다. 결과적으로, 차실을 적절하게 가열할 수 있다.
상기 자동차는 차실의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 더 포함할 수 있으며, 제어 수단은 검출된 차실의 온도에 기초하여 가열 공기의 송풍량을 설정할 수 있다. 이렇게 하여, 차실의 온도에 기초하여 가열 공기의 송풍량이 설정되기 때문에, 차실을 적절하게 가열할 수 있다.
또한, 상기 자동차에서, 제어 수단은 내연기관에 대하여 작동 또는 정지 요구를 할 수 있으므로, 연비 우선 지시가 있는 경우, 그 지시가 없을 때와 비교하여, 내연기관이 정지하기 쉽다. 이렇게 하여, 연비 우선 지시 있는 경우에 내연기관의 기동 빈도를 줄일 수 있다. 이로써, 연비가 향상된다.
상기 자동차에서, 제어 수단은, 연비 우선 지시가 있는 경우, 그 지시가 없을 때와 비교하여, 차실로 송풍되는 공기의 온도가 낮을 때에 내연기관이 정지하도록 내연기관에 대하여 작동 또는 정지 요구를 할 수 있다.
또한, 상기 자동차에서, 제어 수단은 자동차의 운전 조작에 기초하여 내연기관의 작동 또는 정지를 요구할 수 있다.
상기 자동차는 주행용 전력을 출력할 수 있는 모터, 및 그 모터로부터 전력을 수용하고, 모터로 전력을 전송할 수 있는 저장 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 내연기관, 가열 장치, 연비 우선 지시부, 및 제어부를 포함하는 자동차에 관한 것이다. 내연기관은 자동차의 구동력을 출력할 수 있다. 가열 장치는 열원으로서 작용하는 내연기관에 의해 가열된 공기를 차실로 송풍함으로써 차실을 가열할 수 있다. 연비 우선 지시부는 연비 우선 지시를 제공하거나 중단시킨다. 제어부는, 연비 우선 지시가 있는 경우에, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 연비가 향상되도록 가열 공기의 송풍량을 설정하고 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하며, 설정된 가열 공기의 송풍량 및 내연기관의 작동 또는 정지 요구에 기초하여 가열 수단과 내연기관을 제어한다.
본 발명의 또 다른 양태는 내연기관, 가열 수단 및 연비 우선 지시 수단을 포함하는 자동차를 포함하는 자동차의 제어 방법에 관한 것이다. 내연기관은 자동차의 구동력을 출력할 수 있다. 가열 장치는 열원으로서 작용하는 내연기관에 의해 가열된 공기를 차실로 송풍함으로써 차실을 가열할 수 있다. 연비 우선 지시부는 연비 우선 지시를 제공하거나 중단시킨다. 상기 방법은, 연비 우선 지시가 있는 경우에, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 연비가 향상되도록 가열 공기의 송풍량을 설정하고 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하는 단계, 및 설정된 가열 공기의 송풍량 및 내연기관의 작동 또는 정지 요구에 기초하여 가열 수단 및 내연기관을 제어하는 단계를 포함한다.
자동차의 제어 방법에서, 차실이 가열되면 가열 공기의 송풍량을 고려하게 된다. 이로써, 연비를 우선할 때에, 차실을 적절하게 가열할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는, 연비 우선 지시가 있는 경우에, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 연비가 향상되도록 가열 공기의 송풍량을 설정하고 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하는 단계, 및 설정된 가열 공기의 송풍량 및 내연기관의 작동 또는 정지 요구에 기초하여 가열 수단과 내연기관을 제어하는 단계를 포함하는 자동차의 제어 방법에 관한 것이다.
상기 및/또는 추가적인 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 이하의 실시예의 설명을 통해 명확해 질 것이며, 도면에는 동일하거나 대응되는 부분은 동일한 참조 번호를 이용하여 표기하였다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 (hybrid) 자동차 (20) 의 구성을 나타내는 개략도이며,
도 2 는 실시예의 공기조절용 ECU (98) 에 의해 실행되는 송풍기 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이며,
도 3 은 통상용 엔진 작동 맵의 일례를 나타내며,
도 4 는 연비 우선용 엔진 작동 맵의 일례를 나타내며,
도 5 는 통상용 송풍기 특성 맵의 일례를 나타내며,
도 6 은 연비 우선용 송풍기 특성 맵의 일례를 나타내며,
도 7 은 송풍기 레벨 설정 맵의 일례를 나타낸다.
도 1 은 본개명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차 (20) 의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 하이브리드 자동차 (20) 는, 엔진 (22); 3축식 동력 전달 기구 (30); 발전 가능한 모터 (MG1); 감속 기어; 공기조절 장치 (90); 및 하이브리드용 전자 제어 유닛 (70, 이하 "하이브리드 ECU" 라고 함) 을 포함한다. 3축식 동력 전달 기구 (30) 는 엔진 (22) 의 출력 축인 크랭크축 (26) 을 통해 댐퍼 (28) 에 연결된다. 모터 (MG1) 는 동력 전달 기구 (30) 에 연결된다. 감속 기어 (35) 는 링 기어축 (32a) 에 장착된다. 구동축으로서 작용하는 링 기어축 (32a) 은 동력 전달 기구 (30) 에 연결된다. 모터 (MG2) 는 감속 기어 (35) 에 연결된다. 공기조절 장치 (90) 는 차실 (21) 을 냉각 및 가열한다. 하이브리드 ECU (70) 는 차량 전체를 제어한다.
엔진 (22) 은, 가솔린 또는 경유 등의 탄화수소계 연료를 이용하여 동력을 출력하는 내연기관이다. 엔진의 전자 제어 유닛 (24, 이하 "엔진 ECU"라고 함) 은 엔진 (22) 에 대한 각종 제어를 수행한다. 즉, 엔진 ECU (24) 는 연료 분사, 점화, 흡기량 등을 제어한다. 엔진 ECU (24) 는 엔진 냉각수의 온도 (Tw) 를 검출하는 냉각수 온도 센서 (23) 등의 엔진 (22) 의 운전 상태를 검출하는 각종 센서로부터 신호를 수신한다. 엔진 ECU (24) 는 하이브리드 ECU (70) 와 통신한다. 엔진 ECU (24) 는 하이브리드 ECU (70) 로부터 전송된 제어 신호에 따라 엔진 (22) 을 제어한다. 또한, 엔진 ECU (24) 는 필요에 따라 엔진 (22) 의 운전 상태에 관한 데이터를 하이브리드 ECU (70) 에 출력한다.
동력 전달 기구 (30) 는, 외부 치형 태양 기어 (31, external-tooth sun gear); 내부 치형 링 기어 (32); 복수의 피니언 (33); 및 캐리어 (34) 를 포함한다. 내부 치형 링 기어 (32) 는 태양 기어 (31) 와 동심원상에 배치된다. 복수의 피니언 (33) 은 태양 기어 (31) 와 맞물림 된다. 또한, 복수의 피니언 (33) 은 링 기어 (32) 와 맞물림 된다. 캐리어 (34) 는 피니언 (33) 을 지지하 여, 각 피니언이 그 축 상에서 회전하여, 태양 기어 (31) 둘레를 이동할 수 있게 된다. 동력 전달 기구 (30) 는, 회전 요소로서 태양 기어 (31), 링 기어 (32), 및 캐리어 (34) 를 이용하여 다른 효과를 유발하는 유성 기어 기구 (planetary gear mechanism) 로 구성된다. 엔진 (22) 의 크랭크축 (26) 은 캐리어 (34) 에 연결된다. 모터 (MG1) 는 태양 기어 (31) 에 연결된다. 감속 기어 (35) 는 링 기어축 (32a) 을 통하여 링 기어 (32) 에 연결된다. 모터 (MG1) 가 발전기로서 작용할 경우에는, 엔진 (22) 으로부터 캐리어 (34) 로 전달되는 동력이, 태양 기어 (31) 및 링 기어 (32) 로 그 기어비에 따라 분배된다. 모터 (MC1) 가 전동기로서 작용할 경우에는, 엔진 (22) 으로부터 캐리어 (34) 에 전달되는 동력이, 모터 (MG1) 로부터 태양 기어 (31) 로 전송되는 동력과 결합되어, 그 결합된 동력이 링 기어 (32) 에 출력된다. 링 기어 (32) 에 전달된 동력은, 링 기어축 (32a), 기어 기구 (60), 및 차동 기어 (62) 를 통해, 구동륜 (63a, 63b) 으로 출력된다.
각 모터 (MG1, MG2) 는, 발전기 및 전동기로서 작용할 수 있는 공지의 동기 발전 전동기로서 구성된다. 전력은, 전력 라인 (54) 에 연결된 인버터 (41, 42) 를 통해 모터 (MG1, MG2) 와 배터리 (50) 사이에서 전송된다. 각 모터 (MG1, MG2) 는, 모터용 전자 제어 유닛 (40, 이하, "모터 ECU" 라고 함) 에 의해 제어된다. 모터 ECU (40) 는 모터 (MG1, MG2) 의 제어에 요구되는 신호를 수신한다. 예를 들어, 모터 ECU (40) 는 모터 (MG1, MG2) 의 회전자의 회전 위치에 관한 신호, 모터 (MG1, MG2) 에 인가되는 상전류 (phase current) 에 관한 신호를 수신한다. 모터 (MG1, MG2) 의 회전자의 회전 위치는 회전 위치 검출 센서 (43, 44) 에 의해 검출된다. 상전류는 전류 센서 (미도시) 에 의해 검출된다. 모터 ECU (40) 는 인버터 (41, 42) 에 스위칭 제어 신호를 출력한다. 모터 ECU (40) 는 하이브리드 ECU (70) 와 통신한다. 모터 ECU (40) 는 하이브리드 ECU (70) 로부터 전송되는 제어 신호에 따라 모터 (MGl, MG2) 를 제어한다. 또한, 필요에 따라, 모터 ECU (40) 는 모터 (MGl, MG2) 의 운전 상태에 관한 데이터를 하이브리드 ECU (70) 에 출력한다.
배터리용 전자 제어 유닛 (52, 이하, "배터리 ECU" 라고 함) 은 배터리 (50) 를 제어한다. 배터리 ECU (52) 는 배터리 (50) 의 제어에 필요한 신호를 수신한다. 예를 들어, 배터리 ECU (52) 는 단자 사이의 전압에 관한 신호, 충전/방전 전류에 관한 신호, 및 배터리 온도 (Tb) 에 관한 신호를 수신한다. 단자 사이의 전압은, 배터리 (50) 의 단자 사이에 설치된 전압 센서 (미도시) 에 의해 검출된다. 충전/방전 전류는 배터리 (5O) 의 출력 단자에 연결된 전력 라인 (54) 에 장착된 전류 센서 (미도시) 에 의해 검출된다. 배터리 온도 (Tb) 는 배터리 (50) 에 장착된 온도 센서 (51) 에 의해 검출된다. 필요에 따라, 배터리 ECU (52) 는 배터리 (50) 의 상태에 관한 데이터를 하이브리드 ECU (70) 에 출력한다. 배터리 (50) 를 제어하기 위하여, 배터리 ECU (52) 는, 전류 센서에 의해 검출된 충전/방전 전류 값의 축적에 의해 얻어진 축적값에 기초하여, 배터리 (50) 의 충전 상태 (SOC) 를 연산한다. 나아가, 배터리 ECU (52) 는 배터리 (50) 의 충전 상태 (SOC) 및 배터리 온도 (Tb) 에 기초하여 배터리 (50) 의 입력 제한 (Win) 및 출력 제한 (Wout) 을 연산한다.
공기조절 장치 (90) 는 열교환기 (91); 송풍기 (93); 전환 기구 (92); 조작 패널 (94); 및 공기조절용 전자 제어 유닛 (98, 이하, "공기조절용 ECU" 라고 함) 을 포함한다. 열교환기 (91) 는 엔진 (22) 의 냉각 시스템에 장착된다. 열은 열교환기 (91) 와 냉각수 사이에서 교환된다. 송풍기 (93) 는 외부 공기 및 차실 (21) 내의 공기를 흡입하여, 그 공기를 열교환기 (91) 에 제공한다. 또한, 송풍기 (93) 는 열교환기 (91) 에 의한 열교환에 의해 가열된 공기를 배출한다. 송풍기 (93) 는 본 발명에 따른 가열 수단 또는 가열 장치에 대응한다. 전환 기구 (92) 는 송풍기 (93) 가 외부 공기 또는 차실 (21) 내의 공기를 흡입하게 한다. 조작 패널 (94) 은 차실 (21) 에 장착된다. 공기조절용 ECU (98) 는 전체 공기조절 장치 (90) 를 제어한다. 공기조절용 ECU (98) 는 본 발명에 따른 제어 수단 또는 제어부에 대응한다. 공기조절용 ECU (98) 는 송풍기 스위치 신호 (BSW), 설정 온도 (T*) 에 관한 신호, 차실 온도 (Tin) 에 관한 신호, 일사량 (Q) 에 관한 신호, 이코노미 스위치 신호 (ESW), 외부 기온 (Tout) 에 관한 신호 등을 수신한다. 송풍기 스위치 신호 (BSW) 는 송풍기 스위치 (94a) 로부터 전송된다. 송풍기 스위치 (94a) 는 조작 패널 (94) 에 장착되어 히터를 온, 오프시킨다. 설정 온도 (T*) 에 관한 신호는 설정 온도 스위치 (94b) 로부터 전송된다. 설정 온도 스위치 (94b) 는 조작 패널 (94) 에 장착되어 차실 (21) 내의 온도를 설정한다. 일사량 (Q) 에 관한 신호는 일사 센서 (94d) 로부터 전송된 다. 일사 센서 (94d) 는 조작 패널 (94) 에 장착되어 차실 (21) 내의 일사량을 검출한다. 이코노미 스위치 신호 (ESW) 는 이코노미 스위치 (94e) 로부터 전송된다. 이코노미 스위치 (94e) 는 조작 패널 (94) 에 장착된다. 이코노미 스위치 신호 (ESW) 는 히터의 기능보다 차량의 연비가 우선되어야 함을 지시한다. 이코노미 스위치 (94e) 는 본 발명에 따른 연비 우선 지시 수단 또는 연비 우선 지시부에 대응한다. 외부 공기 (Tout) 에 관한 신호는 외부 기온 센서 (95) 로부터 전송된다. 외부 기온 센서 (95) 는 차실 (21) 의 외부에 장착되어, 외부 기온을 검출한다. 공기조절용 ECU (98) 는, 이들 입력 신호에 기초하여 차실 온도 (Tin) 가 설정 온도 (T*) 와 동일해 지도록 송풍기 (93) 를 제어한다. 또한, 공기조절용 ECU (98) 는 하이브리드 ECU (70) 와 통신한다. 필요에 따라, 공기조절용 ECU (98) 는 공기조절 장치 (90) 의 상태에 관한 데이터를 하이브리드 ECU (70) 에 출력한다.
하이브리드 ECU (70) 는, CPU (72), ROM (74), RAM (76), 입력/출력 포트 (미도시), 및 통신 포트 (미도시) 를 포함한다. 프로그램은 ROM (74) 에 저장된다. 데이터는 일시적으로 RAM (76) 에 저장된다. 하이브리드 ECU (70) 는, 점화 신호, 쉬프트 위치 (SP) 에 관한 신호, 가속 페달 조작량 (Acc) 에 관한 신호, 브레이크 페달 위치 (BP) 에 관한 신호, 차량 속도 (V) 에 관한 신호 등을 입력 포트를 통해 수신한다. 점화 신호는 점화 스위치 (80) 로부터 전송된다. 쉬프트 위치 (SP) 에 관한 신호는, 쉬프트 레버 (81) 의 위치를 검출하는 쉬프 트 위치 센서 (82) 로부터 전송된다. 가속 페달 조작량 (Acc) 에 관한 신호는, 가속 페달 (83) 의 조작량을 검출하는 가속 페달 위치 센서 (84) 로부터 전송된다. 브레이크 페달 위치 (BP) 에 관한 신호는, 브레이크 페달 (85) 의 조작량을 검출하는 브레이크 페달 위치 센서 (86) 로부터 전송된다. 차량 속도 (V) 에 관한 신호는 차속 센서 (88) 로부터 전송된다. 전술한 바와 같이, 하이브리드 ECU (70) 는, 통신 포트를 통해 엔진 ECU (24), 모터 ECU (40), 및 배터리 ECU (52) 와 연결된다. 제어 신호 및 데이터는 하이브리드 ECU (70) 와, 엔진 ECU (24), 모터 ECU (4O), 및 배터리 ECU (52) 와의 사이에서 전송된다.
실시예에 따른 하이브리드 자동차 (20) 에 있어서, 가속 페달 (83) 의 조작량에 해당하는 가속 페달 조작량 (Acc) 및 차량 속도 (V) 에 기초하여 구동 축에 해당하는 링 기어축 (32a) 에 출력되어야 할 요구 토크를 계산한다. 다음으로, 이 요구 토크에 대응하는 동력이 링 기어축 (32a) 에 출력되도록, 엔진 (22) 과 모터 (MG1, MG2) 가 제어된다. 예를 들어, 엔진 (22) 은 요구 동력과 동일한 동력이 엔진 (22) 으로부터 출력되도록 제어되며; 모터 (MG1, MG2) 는 엔진 (22) 으로부터 출력되는 모든 동력이, 동력 전달 기구 (30) 및 모터 (MG1, MG2) 에 의해 토크 변환된 후에, 링 기어축 (32a) 에 전달되도록 제어된다. 또한, 예컨대 엔진 (22) 은 요구 동력과 배터리 (50) 의 충전/방전에 필요한 전력의 합과 동일한 동력이 엔진 (22) 으로부터 출력되도록 제어되며; (i) 모터 (MG1, MG2) 는, 동력 전달 기구 (30) 와 모터 (MG1, MG2) 에 의한 토크 변환된 후에, 엔진 (22) 으로부터 출력되는 동력의 전부 또는 그 일부가 링 기어축 (32a) 에 출력되어, 배터리 (50) 가 충전/방전되도록 제어된다. 따라서, 요구 동력과 동일한 동력이 링 기어축 (32a) 에 전달되거나; (ii) 엔진 (22) 이 정지하고, 모터 (MG2) 로부터 요구 동력과 동일한 동력이 링 기어축 (32a) 에 전달되도록 모터 (MG1, MG2) 가 제어된다. 상기 (i) 에서 설명한 제어를 "엔진 주행 모드" 라 한다. 상기 (ii) 에서 설명한 제어를 "모터 주행 모드" 라 한다.
주행 모드는, 하기하는 2개의 결정 결과에 따라 엔진 주행 모드와 모터 주행 모드 사이에서 전환된다. 첫째로, 주행에 필요한 동력과 배터리 (50) 의 충전/방전에 필요한 동력의 합인, 차량에 요구되는 동력이 가변 임계치보다 큰 지의 여부에 기초하여 엔진 (22) 의 작동 필요성이 결정된다. 둘째로, 공기조절 장치 (90) 가 차실 (21) 을 가열할 수 있도록, 엔진 (22) 이 열원으로서 작동할 필요가 있는지가 결정된다. 실시예에서는, 자동차가 모터 주행 모드로 주행하고 있을 때, 제 1 결정 또는 제 2 결정에 따라 엔진 (22) 이 작동될 필요가 있는지가 결정되면, 주행 모드가 모터 주행 모드에서 엔진 주행 모드로 전환된다. 한편, 자동차가 엔진 주행 모드로 주행하고 있을 때, 제 1 결정 및 제 2 결정에 따라 엔진 (22) 이 작동될 필요가 없는 것으로 결정되면, 주행 모드가 엔진 주행 모드에서 모터 주행 모드로 전환된다. 엔진 주행 모드와 모터 주행 모드 각각에 대한 제어, 및 요구 동력에 기초하는 엔진 (22) 의 작동 필요성에 대한 결정은, 본 발명의 중요한 특징과 관련이 없으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 본 실시예의 하이브리드 자동차 (20) 의 작동을 설명한다. 공기조절 장치 (90) 가 차실 (21) 을 가열할 때의 하이브리드 자동차 (20) 의 작동 을 상세하게 설명한다. 또한, 이코노미 스위치 (94e) 의 온, 오프 상태에 기초하는 엔진 (22) 의 작동 필요성에 대한 결정을 상세하게 설명한다.
도 2 는, 공기조절용 ECU (98) 에 의해 실행되는 송풍기 구동 제어 루틴의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 루틴은, 송풍기 스위치 신호 (BSW) 가 온 되었을 때에 소정 시간마다 (예컨대, 수십 밀리초마다) 반복 실행된다.
송풍기 구동 제어 루틴이 실행되면, 공기조절 ECU (98) 는, 공기조절 장치 (90) 의 제어에 요구되는 데이터를 수신한다. 즉, 공기조절 ECU (98) 는 설정온도 스위치 (94b) 로부터 설정 온도 (T*) 를, 온도 센서 (94c) 로부터 차실 온도 (Tin) 를, 일사 센서 (94d) 로부터 일사량 (Q) 을, 이코노미 스위치 (94e) 로부터 이코노미 스위치 신호 (ESW) 를, 외부 기온 센서 (95) 로부터 외부 기온 (Tout) 을, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 등을 수신한다 (단계 S1OO). 엔진 냉각수 온도 (Tw) 는 냉각수 온도 센서 (23) 에 의해 검출되며, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 에 관한 신호는 냉각수 온도 센서 (23) 로부터 엔진 ECU (24) 로 전송된다. 다음으로, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 에 관한 신호는 엔진 ECU (24) 로부터 공기조절용 ECU (98) 로 전송된다. 요구 데이터를 수신한 후, 공기조절용 ECU (98) 는, 설정 온도 (T*), 차실 온도 (Tin), 외부 기온 (Tout), 일사량 (Q) 등에 기초하여, 차실 (21) 로 송풍될 공기의 목표 온도 {이하, "목표 기온 (TAO)" 이라 함} 를 연산한다 (단계 S11O). 목표 기온 (TAO) 은 이하의 식 (1) 에 의해 계산된다. 식 (1) 에서, k1, k2, k3, 및 k4 는 설정 온도 (T*), 차실 온도 (Tin), 외부 기온 (Tout), 및 일사량 (Q) 에 대한 증대치 (gain) 이며, C 는 보정 상수이다.
TAO = k1·T* - k2·Tin - k3·Tout - k4·Q + C ... (1)
다음으로, 이코노미 스위치 신호 (ESW) 를 오프할 지 여부를 결정한다 (단계 S120).
이코노미 스위치 신호 (ESW) 가 오프되면, 엔진 (22) 의 작동 필요 여부를 판정하기 위하여 통상용 엔진 작동 맵이 선택된다 (단계 S130). 나아가, 송풍기 (93) 의 레벨 (이하, "송풍기 레벨" 이라 함) 을 결정하기 위하여 통상용 송풍기 특성 맵을 선택한다 (단계 S14O). 송풍기 레벨은 본 발명에 따른 가열 공기의 송풍량에 대응한다.
이코노미 스위치 신호 (ESW) 가 온으로 되면, 연비용 엔진 작동 맵이 선택된다 (단계 S150). 연비용 엔진 작동 맵을 이용하는 결정이 내려지는 경우에는, 통상용 엔진 작동 맵을 이용하는 결정이 내려질 때에 비하여, 엔진 (22) 이 정지되기 쉽다. 나아가, 연비용 송풍기 특성 맵이 선택된다 (단계 S160). 연비용 송풍기 특성 맵을 이용하여 송풍기 레벨이 결정되는 경우에는, 통상용 송풍기 특성 맵을 이용하여 송풍기 레벨이 결정될 때보다, 송풍기 레벨이 낮아지기 쉬워서 송풍기 레벨이 적게 변화한다.
도 3 에는 통상용 엔진 작동 맵의 일례가 나타나 있다. 도 4 에는 연비용 엔진 작동 맵의 일례가 나타나 있다. 각 맵에서, "A" 영역은 엔진 (22) 의 정지를 요구한다. 또한, 각 맵에서, "C" 영역은 엔진 (22) 의 작동을 요구한 다. "B" 영역은 "히스테리시스 영역" 이라고 부른다. 양 맵의 가로축과 세로축의 스케일은 동일하다. 연비용 엔진 작동 맵에서, 엔진 (22) 의 정지를 요구하는 목표 공기 온도 (TAO) 의 하한치는 통상의 엔진 작동 맵에 비하여 낮다. 따라서, 연비용 엔진 작동 맵을 이용하는 결정이 내려진 경우에는, 통상의 엔진 작동 맵을 이용하는 결정이 내려진 경우에 비하여, 엔진 (22) 이 정지되기 쉽다.
도 5 는 통상용 송풍기 특성 맵의 일례를 나타낸다. 도 6 은 연비용 송풍기 특성 맵의 일례를 나타낸다. 양 맵의 가로축과 세로축의 스케일은 동일하다. 연비용 송풍기 특성 맵에서는, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 가 낮을 때에, 통상용 송풍기 특성 맵과 비교하여, 송풍기 레벨의 상승률이 낮다. 또한, 연비용 송풍기 특성 맵에서는, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 증가에 대한 송풍기 레벨의 증가를 나타내는 직선이, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 감소에 대한 송풍기 레벨의 감소를 나타내는 직선과 매우 다르다. 따라서, 연비용 송풍기 특성 맵이 사용되는 경우, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 변화로 인하여 송풍기 (93) 가 빈번하게 정지되는 것이 방지된다.
엔진 작동 맵과 송풍기 특성 맵이 선택된 후, 선택된 엔진 작동 맵을 이용하여 엔진 (22) 의 작동 또는 정지를 요구한다 (단계 S17O). 다음으로, 엔진 (22) 의 작동 또는 정지 요구가 하이브리드 ECU (70) 로 출력된다 (단계 S180). 하이브리드 ECU (70) 는, 수신한 엔진 (22) 의 작동 또는 정지 요구, 및 자동차의 요구 동력에 기초하여, 엔진 주행 모드와 모터 주행 모드 사이에서 주행 모드를 선택한다. 즉, 자동차가 모터 주행 모드에 있을 때 엔진 (22) 의 작동 요구가 수 신되는 경우, 또는 자동차의 요구 동력에 기초하여 엔진 (22) 이 작동될 필요가 있다는 결정이 있는 경우, 하이브리드 ECU (70) 는 엔진 주행 모드를 선택한다. 자동차가 엔진 주행 모드로 주행할 때 엔진 (22) 의 정지 요구가 있는 경우, 및 자동차의 요구 동력에 기초하여 엔진 (22) 이 정지할 필요가 있다는 결정이 있는 경우, 하이브리드 ECU (70) 는 모터 주행 모드를 선택한다.
계속하여, 수신한 엔진 냉각수 온도 (Tw) 및 선택한 송풍기 특성 맵을 이용하여 송풍기 레벨 (BL1) 이 설정된다 (단계 S190). 다음으로, 목표 공기 온도 (TAO) 에 기초하여 송풍기 레벨 (BL2) 이 설정된다 (단계 S200). 이 실시예에서는, 목표 공기 온도 (TAO) 와 송풍기 레벨 (BL2) 사이의 관계를 나타내는 송풍기 레벨 설정 맵을 만들어 미리 공기조절용 ECU (98) 에 저장한다. 목표 공기 온도 (TAO) 가 수신되면, 목표 공기 온도 (TAO) 에 대응하는 송풍기 레벨 (BL2) 의 값이 맵으로부터 얻어진다. 따라서, 송풍기 레벨 (BL2) 은 맵으로부터 얻어진 값으로 설정된다. 도 7 은 송풍기 레벨 설정 맵의 일예를 나타낸다.
송풍기 레벨 (BL1, BL2) 이 설정된 후, 그 송풍기 레벨 (BL1, BL2) 중 더 작은 것을 송풍기 (93) 의 작동에 이용되는 송풍기 레벨 (BL) 로서 선택한다 (단계 S210). 송풍기 (93) 는 송풍기 레벨이 송풍기 레벨 (BL) 과 동일해 지도록 작동된다 (단계 S22O). 다음으로, 본 루틴이 종료된다. 송풍기 (93) 를 이러한 방식으로 작동시킴으로써, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 가 낮은 때에는 송풍기 (93) 가 높은 송풍기 레벨로 작동되는 것이 방지된다. 또한, 목표 공기 온도 (TAO) 가 낮을 때에는, 송풍기 (93) 가 높은 송풍기 레벨로 작동되는 것이 방지된다. 전술한 바와 같이, 송풍기 레벨 (BL1) 은, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 와 선택된 송풍기 특성 맵을 이용하여 설정된다. 따라서, 연비용 송풍기 특성 맵이 선택될 때에는, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 변화에 대한 송풍기 레벨의 변화율이 낮아진다. 결과적으로, 엔진 냉각수 (Tw) 의 변화에 따른 송풍기 (93) 의 빈번한 작동 또는 정지가 방지된다. 결과적으로, 공기조절 장치 (90) 의 송풍기 (93) 는 적절하게 작동할 수 있다. 환언하면, 이코노미 스위치 신호 (ESW) 가 온으로 되어 있을 때, 차실 (21) 이 적절하게 가열될 수 있다.
본 실시예에 따른 하이브리드 자동차 (20) 에서, 이코노미 스위치 (ESW) 가 온으로 되어 있을 때에는, 연비용 송풍기 특성 맵을 이용하여 공기조절 장치 (90) 의 송풍기 (93) 가 작동하게 된다. 또한, 연비용 엔진 작동 맵을 이용하여 엔진 (22) 의 작동 필요성 여부가 결정된다. 이렇게 하여, 차실 (21) 이 가열될 때 연비가 개선된다. 또한, 연비가 우선될 때 차실 (21) 이 적절하게 가열된다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 자동차 (20) 에 이용되는 연비용 송풍기 특성 맵에서는, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 가 낮을 때에, 통상용 송풍기 특성 맵과 비교하여 송풍기 레벨의 상승률이 낮다. 또한, 연비용 송풍기 특성 맵에서는, 통상의 송풍기 특성 맵과 비교할 때, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 증가에 대한 송풍기 레벨의 증가를 나타내는 직선이, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 감소에 대한 송풍기 레벨의 감소를 나타내는 직선과 상당히 다르다. 그러나, 연비용 송풍기 특성 맵은, 엔진 냉각수 (Tw) 가 낮을 때, 통상의 송풍기 특성 맵과 비교하여 송풍기 레 벨의 상승률이 낮지만, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 증가에 대한 송풍기 레벨의 증가를 나타내는 직선이 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 감소에 대한 송풍기 레벨의 감소를 나타내는 직선과 일치하도록 구성될 수 있다. 또한, 연비용 송풍기 특성 맵은, 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 증가에 대한 송풍기 레벨의 증가를 나타내는 직선이 엔진 냉각수 온도 (Tw) 의 감소에 대한 송풍기 레벨의 감소를 나타내는 직선과 크게 다른 것을 제외하고는 통상용 송풍기 특성 맵과 동일하게 구성될 수 있다.
실시예에서는, 엔진 (22), 동력 전달 기구 (30), 및 2개의 모터 (MG1, MG2) 를 포함하는 동력 시스템을 포함하는 하이브리드 자동차 (20) 에 본 발명을 적용하였다. 그러나, 본 발명은 엔진이 차실의 가열을 위한 열원으로서 이용되며, 엔진이 즉각적으로 작동할 수 있는 임의의 자동차에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은, 자동차가 정지되어 있을 때, 엔진을 자동으로 정지시키는 조건이 충족되면 엔진이 자동으로 정지하고, 엔진을 자동으로 시동하는 조건이 충족되면 자동으로 정지한 엔진이 자동으로 시동되는 자동차에 적용될 수 있다.
실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 실시예 또는 구성예에 제한되지 않는다. 또한, 본 발명은 각종 개조물 및 등가물을 포함한다. 또한, 실시예의 각종 요소들이 다양한 조합 및 구성으로 도시되어 있지만, 단일 요소만을, 또는 그보다 더 많이, 혹은 더 적게 포함하는 다른 조합 및 구성도, 본 발명의 사상 및 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 자동차의 구동력을 출력할 수 있는 내연기관;
    열원으로서 작용하는 상기 내연기관을 이용하여 차실에 가열 공기를 송풍함으로써 상기 차실을 가열할 수 있는 가열 수단;
    연비 우선 지시를 제공하거나 중단시키는 연비 우선 지시 수단; 및
    연비 우선 지시가 있을 때에, 그 연비 우선 지시가 없을 때와 비교하여, 연비가 개선되도록, 가열 공기의 송풍량을 설정하여 상기 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하며, 설정된 상기 가열 공기의 송풍량 및 상기 내연기관의 작동 또는 정지 요구에 기초하여 상기 가열 수단 및 상기 내연기관을 제어하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 연비 우선 지시가 있을 때에, 그 지시가 없을 때와 비교하여, 상기 내연기관의 냉각수 온도 변화에 대한 가열 공기의 송풍량의 변화율이 낮아지도록, 가열 공기의 송풍량을 설정하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 지시가 없는 경우와 비교하여, 냉각수의 온도에 대하여 송풍량이 증가할 때의 제 1 냉각수 온도 (송풍량의 대응 값) 및 냉각수의 온도에 대하여 송풍량이 감소할 때의 제 2 냉각수 온도 (송풍량의 동일한 대응 값) 사이의 온도차가 커지도록, 가열 공기의 송풍량을 설정하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차실의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 더 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 차실의 온도에 기초하여 가열 공기의 송풍량을 설정하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 연비 우선 지시가 있는 경우에, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 상기 내연기관이 정지하기 쉽도록, 상기 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 연비 우선 지시가 있는 경우에, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 상기 차실에 송풍되는 공기의 온도가 낮을 때에, 상기 내연기관이 정지하도록, 상기 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 자동차의 운전 조작에 기초하여 상기 내연기관의 작 동 또는 정지를 요구하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동차의 구동력을 출력할 수 있는 모터; 및
    상기 모터로부터 전력을 공급받고, 상기 모터에 전력을 전송할 수 있는 저장 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  9. 자동차의 구동력을 출력할 수 있는 내연기관;
    열원으로서 작용하는 상기 내연기관을 이용하여 차실에 가열 공기를 송풍함으로써 상기 차실을 가열할 수 있는 가열 장치;
    연비 우선 지시를 제공하거나 정지시키는 연비 우선 지시부; 및
    연비 우선 지시가 있을 때에, 그 연비 우선 지시가 없을 때와 비교하여, 연비가 개선되도록, 가열 공기의 송풍량을 설정하여 상기 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하며, 설정된 상기 가열 공기의 송풍량 및 상기 내연기관의 작동 또는 정지 요구에 기초하여 상기 가열 장치 및 상기 내연기관을 제어하는 제어부를 포함하는 자동차.
  10. 자동차의 구동력을 출력할 수 있는 내연기관; 열원으로서 작용하는 상기 내연기관을 이용하여 차실에 가열 공기를 송풍함으로써 상기 차실을 가열할 수 있는 가열 수단; 및 연비 우선 지시를 제공하거나 정지시키는 연비 우선 지시 수단을 포 함하는 자동차의 제어 방법으로서,
    연비 우선 지시가 있는 경우에, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 연비가 개선되도록, 가열 공기의 송풍량을 설정하고 상기 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하는 단계; 및
    설정된 상기 가열 공기의 송풍량 및 상기 내연기관의 작동 또는 정지 요구에 기초하여 상기 가열 수단 및 상기 내연기관을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 제어 방법.
  11. 자동차의 제어 방법으로서,
    연비 우선 지시가 있는 경우에, 그 지시가 없는 경우와 비교하여, 연비가 개선되도록, 가열 장치에 의한 가열 공기의 송풍량을 설정하고 상기 내연기관의 작동 또는 정지를 요구하는 단계; 및
    설정된 상기 가열 공기의 송풍량 및 상기 내연기관의 작동 또는 정지 요구에 기초하여 상기 가열 수단 및 상기 내연기관을 제어하는 단계를 포함하는 자동차의 제어 방법.
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