KR20130042967A - 하이브리드 차량의 크리프 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량이 완전하게 정지된 상태에서 전방차량과의 거리에 따라 모터의 구동이 제어되어 크리프 주행이 제공될 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 크리프 제어방법이 개시된다.
본 발명은 운행정보를 검출하여 하이브리드 차량이 아이들 스톱 및 완전 정지된 상태인지를 판단하는 과정; 하이브리드 차량이 아이들 스톱 및 완전 정지된 상태이면 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었는지 판단하는 과정; 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었으면 모터를 구동시켜 크리프 주행을 실행하는 과정을 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 크리프 제어장치 및 방법{CREEPING CONTROL SYSTEM FOR HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 차량이 완전하게 정지된 상태에서 전방차량과의 거리에 따라 모터의 구동을 제어하여 크리프(Creep) 주행이 제공될 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 크리프 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 차량에 장착되는 자동변속기는 토크 컨버터에 의해 엔진의 동력이 전달되므로, 변속레버(Shift Lever)가 주행 변속단(D레인지) 혹은 후진 변속단(R레인지)을 선택한 저속구간에서 가속페달을 밟지 않아도 차량이 조금씩 움직이는 크리프 주행이 제공된다.
이는 차량이 부드럽게 출발할 수 있도록 도와주고, 차량이 언덕길에서 아주 천천히 서행하거나 잠시 정차 후 출발할 때 차가 뒤로 밀리지 않도록 도와주는 기능을 제공할 수 있다.
하이브리드 차량은 원가 절감과 자동변속기에 전달되는 토크의 손실을 최소화하기 위하여 토크 컨버터 대신에 엔진과 모터 사이에 엔진 클러치가 장착된다.
이와 같이 토크 컨버터가 장착되지 않는 하이브리드 차량은 정지 상태에서 엔진이 아이들 정지에 진입하므로, 모터의 구동으로 크리프 주행을 실행시켜 일반 승용 차량과의 이질감을 줄이고, 편안한 운전성이 제공될 수 있도록 한다.
하이브리드 차량은 브레이크 페달의 동작 및 차량의 정지여부에 따라 크리프 토크가 가변될 수 있다.
예를 들어, 브레이크 페달이 작동되고, 차량이 정지중인 상태에서는 토크의 출력이 필요없는 상태이므로 크리프 토크를 최소로 제어하는데, 차량의 출발 응답성을 고려하여 크리프 토크를 "0"으로 하지는 않고 있다.
이와 같이 하이브리드 차량은 정지중인 상태에서도 출발 응답성을 고려하여 크리프 토크 발생을 상시적으로 유지하고 불필요한 모터의 구동이 발생되며, 이에 따라 배터리 소모를 발생시킨다.
따라서, 엔진을 통한 배터리의 반복적인 충방전이 제공되어 연비 저하를 초래하고, 반복적인 충방전으로 배터리 효율을 악화시키는 단점을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 하이브리드 차량이 완전하게 정지된 상태에서 전방차량과의 거리에 따라 모터의 구동이 제어되어 능동적인 크리프 주행을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 엔진과 모터를 갖는 하이브리드 차량에 있어서, 주행차속을 검출하는 차속검출부; 전방차량과의 거리를 검출하는 차간거리검출부; 배터리의 전압으로 모터의 구동을 제어하는 모터제어기; 운행중 차속검출부의 정보가 완전 정지로 검출되면 차간거리검출부에서 제공되는 전방차량과의 거리를 분석하여 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격된 것으로 판정되면 모터제어기를 통해 모터의 구동을 제어하여 크리프 주행을 실행하는 하이브리드제어기를 포함하는 하이브리드 차량의 크리프 제어장치가 제공된다.
상기 하이브리드제어기는 모터 구동으로 크리프 주행을 실행하는 상태에서 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이내로 진입되면 모터의 구동을 중지시킬 수 있다.
상기 차간거리검출부는 거리측정센서로 구성되며, 실내의 룸미러 혹은 프론트 범퍼의 소정 위치에 장착될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 운행정보를 검출하여 하이브리드 차량이 아이들 스톱 및 완전 정지된 상태인지를 판단하는 과정; 하이브리드 차량이 아이들 스톱 및 완전 정지된 상태이면 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었는지 판단하는 과정; 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었으면 모터를 구동시켜 크리프 주행을 실행하는 과정을 포함하는 하이브리드 차량의 크리프 제어방법이 제공된다.
상기 운행정보는 주행 차속, 엔진회전수, 브레이크 페달 변위, 가속페달 변위 정보를 포함할 수 있다.
상기 모터의 구동으로 크리프 주행이 실행되는 상태에서 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이내에 포함되면 크리프 주행을 중지할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르는 하이브리드 차량은 모터의 구동에 의한 크리프 주행이 차간거리에 따라 실행됨으로써, 크리프 토크가 필요없는 정지상태 및 저속구간에서 모터의 구동이 실행되지 않아 배터리 소모를 최소화하고, 이에 따라 EV(전기자동차)모드에서 주행 안정성을 제공할 수 있다.
또한, 불필요한 배터리의 소모가 발생되지 않아 궁극적으로 연비 향상을 제공하고, 배터리의 효율을 안정되어 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 운전자가 요구하는 차간거리를 안정되게 유지할 수 있어 운전에 편리성 및 안정성이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 크리프 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 크리프 제어절차를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명은 하이브리드 차량의 크리프 제어에 대한 기술이므로, 하이브리드 차량의 운전 동작은 통상적인 동작과 동일하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 크리프 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명은, 차간거리검출부(10), 차속검출부(11), HCU(Hybrid Control Unit - 하이브리드제어기 : 20), MCU(Motor Control Unit - 모터제어기 : 30), 배터리(40), BMS(Battery Management System - 배터리관리기 : 50), ECU(Engine Control Unit - 엔진제어기 : 60), 모터(70), 엔진(80), HSG(Hybrid Start and Generator : 81), 클러치(90), 변속기(100)를 포함한다.
차간거리검출부(10)는 선행하는 전방차량과의 거리를 검출하여 그에 대한 정보를 HCU(20)에 제공한다.
상기 차간거리검출부(10)는 거리측정센서로 적용될 수 있으며, 실내의 룸미러 혹은 프론트 범퍼의 소정 위치에 장착될 수 있다.
차속검출부(11)는 변속기의 출력축으로부터 주행차속을 검출하여 그에 대한 정보를 HCU(20)에 제공한다.
HCU(20)는 주행요구 및 차량 상태에 따라 네트워크를 통해 각 제어기들을 통합 제어하여 출력 토크를 제어하고, 운전조건에 따라 클러치(90)를 제어하여 EV모드와 HEV모드의 주행을 제공한다.
또한, HCU(20)는 운행중에 차속검출부(11)에서 제공되는 정보가 차량의 완전 정지로 검출되면 차간거리검출부(10)에서 제공되는 전방차량과의 거리가 분석하여 자차와 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었는지 판단하고, 설정된 일정거리 이상 이격된 것으로 판정되면 MCU(30)를 통해 모터(70)의 구동을 제어하여 크리프 주행을 실행한다.
상기 HCU(20)는 MCU(30)를 통한 모터(70)의 구동으로 크리프 주행을 실행하는 상태에서 차간거리검출부(10)에서 제공되는 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이내로 진입되면 모터(70)의 구동을 중지시켜 불필요한 배터리(40)의 소모가 발생되지 않도록 한다.
상기에서 HCU(20)는 차속과 차간거리의 정보 이외에 가속페달의 정보와 브레이크 페달의 정보를 더 포함할 수 있다.
MCU(30)는 네트워크를 통해 HCU(20)에서 제공되는 제어신호에 따라 배터리(40)의 직류전압을 3상 교류전압 변환시켜 모터(70)의 구동을 제어함으로써, 크리프 주행을 실행한다.
상기 MCU(30)는 복수개의 전력 스위칭 소자로 구성되는 인버터를 포함하며, 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
배터리(40)는 디수개의 단위 셀로 이루어지며, 예를 들어 직류 350V의 고전압이 저장된다.
BMS(50)는 배터리(40)의 작동 영역내에서 각 셀들의 전류, 전압, 온도 등을 검출하여 충전상태(SOC : State Of Charge)를 관리하며, 배터리(40)의 충방전 전압을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충되어 수명이 단축되는 것을 방지한다.
ECU(60)는 네트워크를 통해 HCU(20)에서 인가되는 제어신호에 따라 HSG(81)를 구동시켜 엔진(80)의 시동 온을 실행시켜 배터리(40) 충전 및 HEV(하이브리드)모드의 운전이 제공될 수 있도록 한다.
모터(70)는 MCU(30)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 크리프 토크를 발생시킨다.
엔진(80)은 ECU(60)의 제어에 의해 엔진의 시동 온/오프와 출력이 제어되며, 미도시된 ETC(Electric Throttle Control)를 통해 흡입 공기량이 조정된다.
HSG(81)는 스타터 및 제너레이터로 동작되어 엔진(80)의 시동 온과 전압을 발전시켜 배터리(40)의 충전을 제공한다.
클러치(90)는 엔진(80)과 모터(70)의 사이에 배치되어 운전모드에 따라 엔진(80)과 모터(70)의 동력 연결을 단속한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 크리프 제어절차는 다음과 같이 실행된다.
본 발명이 적용되는 하이브리드 차량이 운행되는 상태에서(S101) HCU(20)는 차간거리검출부(10)에서 제공되는 전방차량과의 거리를 검출하고, 차속검출부(11)는 주행차속을 검출한다(S102).
이외에 엔진회전수, 가속페달의 정보, 브레이크 페달의 정보 등을 검출한다.
HCU(20)는 상기 검출되는 정보를 분석하여 엔진 시동이 오프된 상태이고, 차속검출부(11)의 정보가 차량의 완전 정지로 검출되는지 판단한다(S103).
상기 S103에서 HCU(20)는 엔진 시동 오프이고, 차량이 완전히 정지된 상태로 판단되면 차간거리검출부(10)에서 제공되는 전방차량과의 거리가 분석하여(S104) 자차와 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었는지 판단한다(S105).
상기 S105에서 HCU(20)는 차량이 완전이 정지된 상태에서 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격된 것으로 판정되면 MCU(30)를 통해 모터(70)의 구동을 제어하여 크리프 주행을 실행한다(S106)(S107).
상기 모터(70)의 구동을 통한 크리프 주행 속도는 예를 들어 1 ~ 3KPH 정도가 유지되도록 한다.
상기와 같이 HCU(20)가 MCU(30)를 통해 모터(70)의 구동을 제어하여 크리프 주행을 실행하는 상태에서 차간거리검출부(10)에서 제공되는 전방차량과의 거리를 분석하여 설정된 일정거리 이내로 진입되면 모터(70)의 구동을 중지시켜 불필요한 배터리(40)의 소모가 발생되지 않도록 한다(S108).
상기에서는 차량이 완전이 정지된 상태에서 전방차량과의 거리에 따라 크리프 주행이 자동으로 제어되는 것을 예로 설명하였다.
이외에 크리프 주행을 선택하는 별도의 스위치를 차량에 장착하여 스위치의 선택에 따라 크리프 주행이 실행될 수 있으며, 스위치의 선택 동작 이외에는 전술한 동작과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 기술도 본 발명의 범위에 포함된다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 차간거리검출부 11 : 차속검출부
20 : HCU 30 : MCU
70 : 모터

Claims (6)

  1. 엔진과 모터를 갖는 하이브리드 차량에 있어서,
    주행차속을 검출하는 차속검출부;
    전방차량과의 거리를 검출하는 차간거리검출부;
    배터리의 전압으로 모터의 구동을 제어하는 모터제어기;
    운행중 차속검출부의 정보가 완전 정지로 검출되면 차간거리검출부에서 제공되는 전방차량과의 거리를 분석하여 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격된 것으로 판정되면 모터제어기를 통해 모터의 구동을 제어하여 크리프 주행을 실행하는 하이브리드제어기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 크리프 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드제어기는 모터 구동으로 크리프 주행을 실행하는 상태에서 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이내로 진입되면 모터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 크리프 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차간거리검출부는 거리측정센서로 구성되며, 실내의 룸미러 혹은 프론트 범퍼의 소정 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 크리프 제어장치.
  4. 운행정보를 검출하여 하이브리드 차량이 아이들 스톱 및 완전 정지된 상태인지를 판단하는 과정;
    하이브리드 차량이 아이들 스톱 및 완전 정지된 상태이면 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었는지 판단하는 과정;
    전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이상 이격되었으면 모터를 구동시켜 크리프 주행을 실행하는 과정;
    을 포함하는 하이브리드 차량의 크리프 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운행정보는 주행 차속, 엔진회전수, 브레이크 페달 변위, 가속페달 변위 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 크리프 토크 제어장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 모터의 구동으로 크리프 주행이 실행되는 상태에서 전방차량과의 거리가 설정된 일정거리 이내에 포함되면 크리프 주행을 중지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 크리프 토크 제어장치.
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