KR20130037473A - 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는, 엔진의 냉각수 온도, 배터리 충전상태량, 페달값을 검출하여, 엔진의 공회전 제어를 시작하는 제1단계와, 상기 엔진의 현재 엔진회전수를 검출하여 엔진제어기로 전송하는 제2단계와, 상기 현재 엔진회전수와 목표 엔진회전수를 비교하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 상기 현재 엔진회전수가 상기 목표 엔진회전수보다 낮은 것으로 판단되면 전기모터를 구동시켜 상기 현재 엔진회전수를 증가시키는 제4단계를 포함하며, 엔진의 공회전 제어시 전기모터를 구동하여 엔진회전수를 증가시키거나 배터리를 충전함으로써, 연료가 소비되는 것을 방지할 수 있어, 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법 {METHOD FOR CONTROLLING ENGINE IDLING OF HYBRID VEHICLES}

본 발명은 차량의 엔진 공회전 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 공회전시 토크 리저브를 사용하지 않고, 엔진의 회전수가 감소되는 것을 전기모터의 구동으로 방지하여, 연비를 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과, 배터리 전력으로 회전력을 얻는 전기모터에 의해 구동하는 차량을 의미하며, 이를 통상 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.

하이브리드 차량에는 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit : HCU)가 탑재되어 있고, 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있다.

예컨대, 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU), 변속기(CVT)를 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS), 전기모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU), 실내 온도 제어를 담당하는 에어컨 제어기(Auto Temperature Controller, ATC) 등이 구비되어 있다.

여기서, 하이브리드 제어기(HCU)는 각 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드 설정, 그리고 차량 전반의 제어를 담당하는 최상위 제어기로서, 상기한 각 제어기들이 최상위 제어기인 하이브리드 제어기를 중심으로 고속 CAN(Controller Area Network : 이하 'CAN'이라 한다) 통신라인으로 연결되며, 제어기들 상호 간에 정보를 주고 받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.

이러한 하이브리드 차량은 연비 향상 및 배기가스 저감으로 친환경 차량을 구현하고 있으며, 친환경 차량의 목적을 달성하기 위하여, 불필요한 부분에서 소모되는 엔진의 손실을 최대한 조절하는 기능이 필요하다.

이렇게 하이브리드 차량이 운행 도중에 신호대기, 차량의 정체 또는 기타 목적으로 차량을 일시 정지하게 되는데, 이때 엔진은 통상적으로 구동이 정지되도록 구성되어 연료 소모량을 줄이도록 되어있다.

이러한 종래의 하이브리드 차량은 배터리 충전상태량(SOC(%) , State Of Charge ; 이하 'SOC'라 한다)가 낮으면 엔진이 구동되도록 구성되는데, 엔진이 구동됨에 따라 차량의 정지시 엔진의 구동이 안정되도록 엔진의 공회전 제어를 실시하게 된다.

이와 같은 종래 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어는 대한민국 특허등록 제10-0471223호(이하 '참고문헌'이라 한다)에 개시되어 있는 것과 같이, 일반적인 차량의 엔진 공회전 제어를 사용하였다.

즉, 상기 참고 문헌과 같이, 자동변속기의 변속레버 위치변경 등과 같이 비교적 큰 부하 변동을 대처하기 위하여 엔진에 흡입되는 공기량을 제어하거나, 전기부하 발생 등과 같이 부하의 변동이 작고 신속한 대처가 필요한 부하 변동에 대처하기 위해서는 점화시기를 조절하여 엔진 회전수를 제어하게 된다. 여기서, 엔진의 공기 흡입량을 증가시키거나 점화시기를 조절하는 것을 토크리저브라 한다.

그러나, 종래의 하이브리드 차량은 상기와 같이 엔진의 공회전 제어시 공기흡입량을 증가시키거나 점화시기를 조절하여 엔진의 공회전을 제어하게 되면, 연료가 소모되어 연비가 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 하이브리드 차량에서 토크리저브를 사용하지 않고, 전기모터의 구동력을 이용하여 엔진 회전수를 증가시켜서 엔진의 공회전을 제어함으로써, 연비를 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 냉각수 온도, 배터리 충전상태량, 페달값을 검출하여, 엔진의 공회전 제어를 시작하는 제1단계; 상기 엔진의 현재 엔진회전수를 검출하여 엔진제어기로 전송하는 제2단계; 상기 현재 엔진회전수와 목표 엔진회전수를 비교하는 제3단계; 상기 제3단계에서 상기 현재 엔진회전수가 상기 목표 엔진회전수보다 낮은 것으로 판단되면 전기모터를 구동시켜 상기 현재 엔진회전수를 증가시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1단계는, 엔진의 현재 냉각수온, 현재 배터리 SOC, 현재 페달값을 검출하는 단계; 상기 검출된 현재 엔진의 냉각수온, 현재 배터리 SOC, 현재 페달값과 설정된 엔진의 냉각수온, 배터리 SOC, 페달값을 각각 비교하는 단계; 상기 비교단계에서 현재 엔진의 냉각수온이 설정된 엔진의 냉각수온보다 낮고, 현재 배터리 SOC가 설정된 배터리 SOC보다 작으며, 페달값이 0일 때 엔진의 공회전 제어를 시작하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계는 상기 목표 엔진회전수와 상기 현재 엔진회전수를 비교한 후에, 그 차이값을 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4단계는 상기 제3단계에서 상기 현재 엔진회전수가 상기 목표 엔진회전수보다 높은 것으로 판단되면 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 현재 엔진회전수와 목표 엔진회전수의 차이가 초과량(+ 값)일 경우에는 상기 현재 엔진회전수의 초과량만큼 배터리를 충전하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 하이브리드 차량에서 엔진의 공회전 제어시 전기모터를 구동하여 엔진회전수를 증가시키거나 배터리를 충전함으로써, 연료가 소비되는 것을 방지할 수 있어, 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 장치를 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법을 보인 순서도이다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 장치를 보인 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법을 보인 순서도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량에는 엔진을 제어하기 위한 엔진제어기(ECU)(10), 하이브리드 제어기(HCU)(20), 전기모터 제어기(MCU)(21), 배터리의 충전과 상태 등의 전반적인 것을 제어하는 배터리 제어기(22), 냉각수온 검출기(11), 페달값 검출기(12), 배터리 SOC 검출기(13), 엔진 회전수 검출기(14)가 장착된다.

이러한 하이브리드 차량은 운행중 신호대기, 차량의 정체 또는 기타 목적으로 차량을 일시 정지할 때, 통상 엔진(30)을 정지하도록 구성되는데 배터리 SOC가 낮거나 전장부하가 많으면 엔진(30)을 구동하도록 구성되고, 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 공회전 제어 방법을 통해 엔진(30)의 공회전 제어가 이루어지도록 구성된다.

상기와 같은 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어에 대한 본 발명의 일실시예는 다음과 같다.

우선, 엔진 공회전 제어의 모든 제어 과정은 엔진 제어기(ECU)(10), 하이브리드 제어기(20), 모터 제어기(22), 배터리 제어기(21) 등과 같은 제어기들의 협조제어 하에 수행되도록 구성된다. 또한, 상기 제어기들은 CAN 통신으로 상호 정보를 송수신할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법은, 엔진 공회전 제어 시작단계, 현재 엔진회전수 검출 전송단계, 엔진회전수 비교단계, 현재 엔진회전수 증가 단계를 포함한다.

엔진 공회전 제어 시작단계는 전기모터(23)의 구동과 엔진(30)의 구동으로 운행중인 차량의 일시 정지시 엔진(30)의 구동을 정지시키지 않고, 엔진 공회전 제어를 시작하기 위한 것으로, 현재 냉각수온, 현재 배터리 SOC, 현재 페달값을 각각 검출하는 단계(S110)와, 현재 냉각수온, 현재 배터리 SOC, 현재 페달값을 설정된 냉각수온, 배터리SOC, 페달값과 비교하는 단계(S120)와, 엔진 공회전 제어를 시작하는 단계(S130)를 포함한다.

먼저, 차량에 구비되는 냉각수온 검출기(11), 페달값 검출기(12), 배터리 SOC 검출기(13)는 각각 현재의 냉각수온, 페달값, 배터리 SOC를 검출하게 된다.(S110)

이후에, 냉각수온 검출기(11)는 엔진(30)을 냉각시키기 위한 냉각수의 온도를 검출한 후에 냉각수의 현재 온도를 엔진제어기(10)로 전송하게 된다. 그리고, 페달값 검출기(12)는 상기에서 검출한 현재 페달값을 엔진제어기(10)로 전송하게 되고, 배터리 SOC 검출기(13)는 상기에서 검출한 현재의 배터리 SOC를 엔진제어기(10)로 전송하게 된다.

그러면, 엔진제어기(10)는 기설정된 냉각수온과 현재 냉각수온을 비교하고, 기설정된 페달값과 현재 페달값을 비교하며, 기설정된 배터리 SOC와 현재 배터리 SOC를 비교하게 된다.(S120)

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진 공회전 제어에 관련하여 다양한 조건 즉, 냉각수온, 페달값, 배터리 SOC가 각각 설정되어 있는 엔진제어기(10)를 포함하고 있으며, 엔진제어기(10)에는 설정된 냉각수온, 페달값, 배터리 SOC가 저장되어 있는 것이 바람직하다.

여기서, 엔진제어기(10)는 냉각수온 검출기(11)로부터 전송된 현재 냉각수온과 기설정된 냉각수온을 비교하여, 현재 냉각수온이 기설정된 냉각수온보다 낮은 지를 판단하게 된다. 즉, 엔진(30)의 냉각수온이 설정된 냉각수온보다 높게 되면 엔진(30)이 과열된 상태로서, 엔진(30)의 구동을 중지시킬 필요가 있다. 따라서, 엔진제어기(10)는 검출된 현재의 냉각수온이 기설정된 냉각수온보다 낮을 때만 엔진(30)의 구동을 중단시키지 않고 엔진 공회전 제어를 시작할 수 있도록 구성되는 것이다.

또한, 엔진제어기(10)는 페달값 검출기(12)로부터 전송된 현재 페달값과 기설정된 페달값을 비교하여, 현재 페달값(12)이 '0'인지를 판단하게 된다. 이때, 페달값은 '0'로 설정되어 엔진제어기(10)에 저장되어 있으며, 엔진제어기(10)는 현재 페달값이 '0'인 경우에만 엔진 공회전 제어를 시작할 수 있도록 구성된다.

또한, 엔진제어기(10)는 배터리 SOC 검출기(13)로부터 전송된 현재 배터리 SOC와 기설정된 배터리 SOC를 비교하여, 현재 배터리 SOC가 기설정된 배터리 SOC보다 적은 지를 판단하게 된다.

이후, 엔진제어기(10)는 현재 냉각수온이 기설정된 냉각수온보다 낮고, 현재 페달값이 '0(zero)'이며, 현재 배터리 SOC가 기설정된 배터리 SOC 보다 적은 것으로 판단되면 엔진 공회전 제어를 시작하게 된다.(S130)

엔진회전수 검출기(14)는 엔진(30)의 현재 엔진회전수를 검출하여 엔진제어기(10)로 전송하게 된다.(S140)

그러면, 엔진제어기(10)는 현재 엔진회전수와 목포 엔진회전수를 비교한다.(S150)

여기서, 엔진제어기(10)에는 엔진 공회전 제어에 필요한 목표 엔진회전수가 저장되어 있으며, 이 목표 엔진회전수는 엔진(30)이 멈추는 등의 불안정한 상황을 방지할 수 있도록 최소의 엔진 공회전 회전수보다는 크게 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 엔진제어기(10)는 현재 엔진회전수와 목표 엔진회전수를 비교할 때, 현재 엔진회전수와 목표 엔진회전수의 차이값을 연산하여, 현재 엔진회전수가 목표 엔진회전수보다 작다고 판단되면, 목표 엔진회전수에 대하여 현재 엔진회전수의 차이값을 연산한 후 그 차이값을 CAN통신으로 하이브리드 제어기(20)로 전송한다.(S160)

이후에, 하이브리드 제어기(20)는 엔진제어기(10)로부터 전송된 엔진회전수의 차이값이 감소량('-'값)인지 증가량('+'값)인지를 판단하게 된다.(S170)

하이브리드 제어기(20)는 엔진회전수의 차이값이 감소량('-'값)이면, 전기모터(23)가 구동되도록 모터제어기(21)를 제어하고, 전기모터(23)는 모터제어기(21)에 의해 구동되어 엔진(30)를 회전시키게 된다.(S180) 즉, 전기모터(23)에 의해 엔진(30)이 회전됨으로써, 엔진회전수가 증가되는 것이다.

또한, 하이브리드 제어기(20)는 엔진회전수의 차이값이 증가량('+'값)이면, 배터리 제어기(22)를 구동하고, 배터리 제어기(22)는 배터리(24)의 충전 작업을 수행하게 된다.(S190)

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진의 공회전 제어시 전기모터를 구동하여 엔진회전수를 증가시키거나 배터리를 충전함으로써, 연료가 소비되는 것을 방지할 수 있어, 연비를 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 엔진제어기 11 : 냉각수온 검출기
12 : 페달값 검출기 13 : 배터리 SOC 검출기
14 : 엔진회전수 검출기
20 : 하이브리드 제어기 21 : 모터제어기
22 : 배터리 제어기 23 : 전기모터
24 : 배터리
30 : 엔진

Claims (5)

1. 엔진의 냉각수 온도, 배터리 충전상태량, 페달값을 검출하여, 엔진의 공회전 제어를 시작하는 제1단계;
   상기 엔진의 현재 엔진회전수를 검출하여 엔진제어기로 전송하는 제2단계;
   상기 현재 엔진회전수와 목표 엔진회전수를 비교하는 제3단계;
   상기 제3단계에서 상기 현재 엔진회전수가 상기 목표 엔진회전수보다 낮은 것으로 판단되면 전기모터를 구동시켜 상기 현재 엔진회전수를 증가시키는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1단계는,
   엔진의 현재 냉각수온, 현재 배터리 SOC(State Of Charge), 현재 페달값을 검출하는 단계;
   상기 검출된 현재 엔진의 냉각수온, 현재 배터리 SOC, 현재 페달값과, 설정된 엔진의 냉각수온, 배터리 SOC, 페달값을 각각 비교하는 단계;
   상기 비교결과 현재 엔진의 냉각수온이 설정된 엔진의 냉각수온보다 낮고, 현재 배터리 SOC가 설정된 배터리 SOC보다 작으며, 페달값이 0일 때 엔진의 공회전 제어를 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3단계에는 상기 목표 엔진회전수와 상기 현재 엔진회전수를 비교한 후에, 그 차이값을 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제4단계에는,
   상기 제3단계에서 상기 현재 엔진회전수가 상기 목표 엔진회전수보다 높은 것으로 판단되면 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 현재 엔진회전수와 상기 목표 엔진회전수의 차이가 초과량(+ 값)일 경우에는 상기 현재 엔진회전수의 초과량만큼 배터리를 충전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 엔진 공회전 제어 방법.
   

Images