KR20130024413A

KR20130024413A - 하이브리드 차량의 운전 제어 방법

Info

Publication number: KR20130024413A
Application number: KR1020110087857A
Authority: KR
Inventors: 김용기; 김달철; 조성태; 이근석; 최룡
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-03-08
Also published as: KR101305653B1

Abstract

본 발명은 차량의 고도에 대한 정보를 이용하여 하이브리드 차량의 SOC 관리 방법을 가변적으로 구현하도록 함으로써, 차량의 에너지 활용 능력을 보다 능동적이고 지능화하여 효율적인 에너지 사용으로 차량의 연비를 더욱 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 운전 제어 방법을 제공한다.

Description

하이브리드 차량의 운전 제어 방법{DRIVING CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 운전 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량이 주행하는 고도의 변화와 배터리의 SOC(State of Charge)를 고려하여 하이브리드 차량을 제어하는 기술에 관한 것이다.

자동차 연비 향상의 지속적인 요구와 각국의 배출 규제의 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량이 주목 받고 있다.

이러한 하이브리드 차량은 내연기관인 엔진 이외에 전기 에너지를 사용하는 모터를 함께 동력원으로 사용하는 관계로, 전기 에너지의 저장 장치인 배터리의 SOC(State of Charge) 관리가 중요한 의미를 가지게 된다.

따라서, 하이브리드 차량은 SOC의 높고 낮은 상태를 고려하면서 동시에 최적의 연비 수준을 달성할 수 있는 운전 전략을 적용하도록 노력하고 있는 바, 종래에는 주로 도 1에 도시된 바와 같은 제어 전략을 사용하고 있다.

도 1을 참조하면, 배터리의 충전상태인 SOC를 도시된 바와 같이 일련의 다수의 영역으로 나누고, 각 SOC영역별로 별도의 동력배분전략을 적용하는 바, 각 영역별로 마련된 별도의 운전맵 등과 같은 동력배분전략을 통해 엔진에서 발생시켜야 할 토크와 모터에서 발생시켜야 할 토크 등을 선정할 수 있도록 구성하고, 현재의 SOC가 어느 SOC영역에 속하는지를 판단하여 그에 따라 대응되는 동력배분전략을 따라 차량의 주행이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 동력배분전략은 기본적으로 낮은 SOC영역에서는 모터에 발생시키는 토크를 줄여서 SOC의 추가 저하를 억제하고 엔진에서 발생되는 동력으로 차량의 주행 및 배터리의 충전이 이루어지도록 하여 SOC상승을 허용 내지는 유발하고, 높은 SOC영역에서는 SOC의 저하를 허용 내지는 유발함으로써 모터에서 발생시키는 토크의 비중을 높여서 엔진의 사용을 가급적 억제하여 차량의 연비를 향상시키도록 하는 것이다.

한편, 최근에는 차량에 관련한 IT(information technology)의 급속한 발전에 따라 차량은 당해 차량이 주행하는 도로에 대한 다양한 정보를 비교적 용이하게 입수할 수 있고, 이를 반영하면 차량의 운전 전략을 개선하여 연비의 추가적인 향상 등이 가능할 수 있다.

본 발명은 차량의 고도에 대한 정보를 이용하여 하이브리드 차량의 SOC 관리 방법을 가변적으로 구현하도록 함으로써, 차량의 에너지 활용 능력을 보다 능동적이고 지능화하여 효율적인 에너지 사용으로 차량의 연비를 더욱 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 운전 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 운전 제어 방법은

일련의 다수 영역으로 나뉘어 있는 SOC영역들과, 상기 SOC영역들에 상응하게 각각 마련된 일련의 동력배분전략들을 구비하고, 현재의 SOC가 속하는 SOC영역에 대응하는 동력배분전략을 적용하여 차량을 제어하도록 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법에 있어서,

차량이 주행함에 따라 고도가 상승 또는 하강하게 되면, 상기 고도의 승강에 따라, 현재 SOC에 대해 적용될 동력배분전략을 변화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량의 고도에 대한 정보를 이용하여 하이브리드 차량의 SOC 관리 방법을 가변적으로 구현하도록 함으로써, 차량의 에너지 활용 능력을 보다 능동적이고 지능화하여 효율적인 에너지 사용으로 차량의 연비를 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 차량의 운전 제어 방법을 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 운전 제어 방법을 도시한 것으로서, 고도보정치를 사용한 방법을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 운전 제어 방법을 도시한 것으로서, 영역보정치를 사용한 방법을 설명한 도면이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 운전 제어 방법은, 일련의 다수 영역으로 나뉘어 있는 SOC영역들과, 상기 SOC영역들에 상응하게 각각 마련된 일련의 동력배분전략들을 구비하고, 현재의 SOC가 속하는 SOC영역에 대응하는 동력배분전략을 적용하여 차량을 제어하도록 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법에 있어서, 차량이 주행함에 따라 고도가 상승 또는 하강하게 되면, 상기 고도의 승강에 따라, 현재 SOC에 대해 적용될 동력배분전략을 변화시키도록 구성된다.

도 2의 실시예에서는, 차량이 주행함에 따라 고도가 상승 또는 하강하게 되면, 상기 고도의 승강에 따라, 현재 SOC에 소정의 고도보정치를 가감하여 보정SOC를 구하고, 상기 보정SOC가 속하는 SOC영역에 대응하는 동력배분전략을 사용하여 차량을 제어하도록 하는 것이다.

즉, 차량이 주행함에 따라 고도가 상승하게 되면, 현재SOC에 상기 고도보정치를 가산하여 상기 보정SOC를 구하고, 차량이 주행함에 따라 고도가 하강하게 되면, 현재 SOC에 상기 고도보정치를 감산하여 상기 보정SOC를 구하여, 상기 보정SOC가 속하는 SOC영역에 대응하는 동력배분전략에 따라 차량을 제어하는 것이다.

도 2에는 실질적으로 차량이 주행하면서, 고도가 상승하는 것으로 판단된 경우에, 현재SOC에 고도보정치를 가산함으로써, 보정SOC는 현재SOC보다 커지게 되고, 이렇게 커진 보정SOC는 SOC영역의 HIGH영역에 상당하여, 결국 차량은 동력배분전략H에 따라 제어되는 것이다.

물론, 이 경우 본 발명을 적용하지 않았다면, 도 1의 종래 기술과 같이 현재SOC가 속하는 SOC영역은 NOMAL영역이므로, 이 영역에 대응하는 동력배분전략N으로 차량의 제어가 이루어졌을 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 제어는, 차량이 주행함에 따라 고도가 상승한다면, 멀지 않은 장래에 고도가 하강할 것이라는, 또한 차량이 주행함에 따라 고도가 하강한다면, 멀지 않은 장래에 고도가 상승할 것이라는 경험칙에 근거한 것이다.

즉, 고도가 일정 수준 이상 상승하면, 곧 내리막길을 주행하여 고도가 하강하게 될 것이며, 이와 같은 내리막길 주행에서는 회생제동에 의해 에너지를 회수하는 양이 증대할 것이므로, 이를 미리 고려하여 고도가 상승하지 않는 통상의 상황이었다면 적용되었을 동력배분전략 대신에, 비교적 SOC 저하를 더 허용 내지는 유발함으로써 배터리의 보다 적극적인 사용 및 연료소모량의 저감을 꾀할 수 있는 상위 단계의 동력배분전략을 사용하도록 하는 것이다.

물론, 차량의 주행에 따라 반대로 고도가 일정 수준 이상 하강하면, 곧 오르막길을 주행하여 고도가 상승하게 될 것이며, 이와 같은 오르막길 주행에서는 회생제동에 의한 에너지 회수량이 감소할 것이므로, 이를 미리 고려하여 고도가 하강하지 않는 통상의 상황이었다면 적용되었을 동력배분전략 대신에, 비교적 SOC 증가를 더 허용 내지는 유발할 수 있는 하위 단계의 동력배분전략을 사용하도록 한다.

참고로, 여기서, 상기 상위 단계 또는 하위 단계는 도면에 도시된 동력배분전략의 상하 방향에 따라 상대적으로 상측인지 하측인지를 의미하는 것이다.

도 3의 실시예에서는, 차량이 주행함에 따라 고도가 상승 또는 하강하게 되면, 상기 고도의 승강에 따라, 상기 SOC영역들이 구획된 범위를 소정의 영역보정치를 가감하여 재구획함으로써 일련의 SOC영역들이 함께 상하로 이동되도록 하여 보정SOC영역을 구하고, 현재 SOC가 속하는 보정SOC영역에 대응하는 동력배분전략을 사용하여 차량을 제어하도록 하는 것이다.

즉, 차량이 주행함에 따라 고도가 상승하면, 상기 SOC영역들이 구획된 범위를 상기 소정의 영역보정치를 감산하여 재구획함으로써 일련의 SOC영역들이 함께 하측으로 이동되도록 하여 보정SOC영역을 구하고, 차량이 주행함에 따라 고도가 하강하면, 상기 SOC영역들이 구획된 범위를 상기 소정의 영역보정치를 가산하여 재구획함으로써 일련의 SOC영역들이 함께 상측으로 이동되도록 하여 보정SOC영역을 구하여, 현재 SOC가 속하는 보정SOC영역에 대응하는 동력배분전략에 따라 차량을 제어하는 것이다.

도 3에서는 차량이 주행함에 따라 고도가 상승하여, 그에 따라 상기 영역보정치를 감산함으로써, 실질적으로는 SOC영역들이 도시된 바와 같이 하측으로 이동한 상태가 되도록 하면, 현재SOC는 NORMAL영역이 아니라 HIGH영역에 속하는 것이 되고, 이 HIGH영역은 동력배분전략H에 대응되어 있으므로, 차량은 동력배분전략N이 아니라 동력배분전략H를 따라 제어되도록 함으로써, 상대적으로 SOC 저하를 더 허용 내지 유발하여 배터리의 보다 적극적인 사용 및 연료소모량의 저감을 꾀할 수 있도록 하는 것이다.

물론, 차량의 주행에 따라 반대로 고도가 일정 수준 이상 하강하면, 곧 오르막길을 주행하여 고도가 상승하게 될 것이며, 이와 같은 오르막길 주행에서는 회생제동에 의한 에너지 회수량이 감소할 것이므로, 이를 미리 고려하여 SOC영역들의 구획된 범위가 이동되도록 재구획하여, 고도가 하강하지 않는 통상의 상황이었다면 적용되었을 동력배분전략 대신에, 비교적 SOC 증가를 더 허용 내지는 유발할 수 있는 하위 단계의 동력배분전략을 사용하도록 한다.

참고로, 상기 고도보정치 또는 영역보정치는 각각 실험 및 해석 등에 의해 적절히 결정되어 미리 입력되어 있거나 간단한 맵이나 연산을 통해 구할 수 있는 상태로 저장하여 두고, 컨트롤러가 이를 사용하도록 할 수 있을 것이다.

한편, 차량이 주행함에 따라 고도가 승강하는지의 여부는, 당해 차량이 주로 운행될 것으로 판단되는 소정의 운전지역에 대한 평균고도를 기준고도로 하고, 차량의 현재 고도를 상기 기준고도와 비교하여 결정하도록 한다.

여기서, 상기 소정의 운전지역은 다양한 방법으로 결정될 수 있을 것인 바, 차량이 출하된 국가나 지역에 따라 정해지도록 하거나, 차량이 소정기간 동안 운행한 지역을 포괄하는 범위로 결정하거나 하는 방법 등으로 정할 수 있을 것이며, 그에 따라 그 운전지역에 대한 평균고도를 구하여 상기 기준고도로 하는 것이다.

차량의 현재 고도가 상기 기준고도에 비하여 높으면, 곧 차량의 고도가 하강할 것을 예상할 수 있고, 상기 기준고도에 비하여 낮으면, 곧 차량의 고도가 상승할 것을 예상할 수 있는 것이다.

이와는 별도로, 상기 차량이 주행함에 따라 고도가 승강하는지의 여부는, 당해 차량이 주로 운행될 것으로 판단되는 소정의 운전지역에 대한 평균고도를 기준고도로 하고, 차량의 현재 고도를 상기 기준고도와 비교함과 아울러, 차량의 주행거리에 따른 고도의 변화율을 고려하여 결정할 수 있을 것이다.

즉, 차량의 현재 고도가 상기 기준고도보다 높고, 상기 고도변화율이 양수이면, 차량의 고도가 상승하고 있는 것으로 판단하고, 차량의 현재 고도가 상기 기준고도보다 낮고, 상기 고도변화율이 음수이면, 차량의 고도가 하강하고 있는 것으로 판단하는 것으로, 단순히 현재 차량의 고도와 기준고도만을 비교하는 경우보다 좀 더 적절한 판단이 가능할 것이다.

물론, 상기한 바와 같은 방법들을 적용함에 있어서, 차량의 현재 고도가 상승하거나 하강하였다가 다시 상기 기준고도와 같아지는 상태로 복귀하면, 현재 SOC에 대해 적용될 동력배분전략을 원래의 초기값으로 복원시킨다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

Claims

일련의 다수 영역으로 나뉘어 있는 SOC영역들과, 상기 SOC영역들에 상응하게 각각 마련된 일련의 동력배분전략들을 구비하고, 현재의 SOC가 속하는 SOC영역에 대응하는 동력배분전략을 적용하여 차량을 제어하도록 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법에 있어서,
차량이 주행함에 따라 고도가 상승 또는 하강하게 되면, 상기 고도의 승강에 따라, 현재 SOC에 대해 적용될 동력배분전략을 변화시키는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
차량이 주행함에 따라 고도가 상승 또는 하강하게 되면, 상기 고도의 승강에 따라,
현재 SOC에 소정의 고도보정치를 가감하여 보정SOC를 구하고, 상기 보정SOC가 속하는 SOC영역에 대응하는 동력배분전략을 사용하여 차량을 제어하도록 하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
차량이 주행함에 따라 고도가 상승하게 되면, 현재SOC에 상기 고도보정치를 가산하여 상기 보정SOC를 구하고;
차량이 주행함에 따라 고도가 하강하게 되면, 현재 SOC에 상기 고도보정치를 감산하여 상기 보정SOC를 구하여;
상기 보정SOC가 속하는 SOC영역에 대응하는 동력배분전략에 따라 차량을 제어하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
차량이 주행함에 따라 고도가 상승 또는 하강하게 되면, 상기 고도의 승강에 따라,
상기 SOC영역들이 구획된 범위를 소정의 영역보정치를 가감하여 재구획함으로써 일련의 SOC영역들이 함께 상하로 이동되도록 하여 보정SOC영역을 구하고, 현재 SOC가 속하는 보정SOC영역에 대응하는 동력배분전략을 사용하여 차량을 제어하도록 하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 4에 있어서,
차량이 주행함에 따라 고도가 상승하면, 상기 SOC영역들이 구획된 범위를 상기 소정의 영역보정치를 감산하여 재구획함으로써 일련의 SOC영역들이 함께 하측으로 이동되도록 하여 보정SOC영역을 구하고;
차량이 주행함에 따라 고도가 하강하면, 상기 SOC영역들이 구획된 범위를 상기 소정의 영역보정치를 가산하여 재구획함으로써 일련의 SOC영역들이 함께 상측으로 이동되도록 하여 보정SOC영역을 구하여;
현재 SOC가 속하는 보정SOC영역에 대응하는 동력배분전략에 따라 차량을 제어하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
차량이 주행함에 따라 고도가 승강하는지의 여부는, 당해 차량이 주로 운행될 것으로 판단되는 소정의 운전지역에 대한 평균고도를 기준고도로 하고, 차량의 현재 고도를 상기 기준고도와 비교하여 결정하도록 하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
차량이 주행함에 따라 고도가 승강하는지의 여부는, 당해 차량이 주로 운행될 것으로 판단되는 소정의 운전지역에 대한 평균고도를 기준고도로 하고, 차량의 현재 고도를 상기 기준고도와 비교함과 아울러, 차량의 주행거리에 따른 고도의 변화율을 고려하여 결정하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
차량의 현재 고도가 상기 기준고도보다 높고, 상기 고도변화율이 양수이면, 차량의 고도가 상승하고 있는 것으로 판단하고;
차량의 현재 고도가 상기 기준고도보다 낮고, 상기 고도변화율이 음수이면, 차량의 고도가 하강하고 있는 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.
청구항 6 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
차량의 현재 고도가 상기 기준고도와 같아지면, 현재 SOC에 대해 적용될 동력배분전략을 초기값으로 복원시키는 것
을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 운전 제어 방법.