KR20140081697A

KR20140081697A - 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치

Info

Publication number: KR20140081697A
Application number: KR1020130158113A
Authority: KR
Inventors: 가츠노리 우에다; 유스케 사사키; 시게토시 히라노
Original assignee: 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-07-01
Also published as: JP6070934B2; JP2014121962A; EP2746083B1; US9376103B2; EP2746083A1; CN103879399B; KR101508446B1; CN103879399A; RU2566805C2; US20140180516A1; RU2013156856A

Abstract

본 발명은, 속도 검출 유닛과, 충전율 검출 유닛과, 제1 내지 상기 제3 주행 모드 중 어느 하나를 선택하여 전환하는 전환 제어 유닛을 갖는, 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치에 관한 것이다. 제1 주행 모드에서는, 엔진의 작동이 정지되고, 구동 모터는 구동륜을 구동하도록 구동된다. 제2 주행 모드에서는, 엔진이 구동 모터를 구동하도록 제너레이터를 구동한다. 제3 주행 모드에서는, 엔진이 구동 휠을 구동한다. 충전율이 제1 충전율 미만일 때에는 제1 속도로 상기 제2 주행 모드와 상기 제3 주행 모드를 전환한다. 충전율이 제1 충전율 이상일 때에는 제1 속도보다 높은 소정의 속도로 제1 주행 모드와 제3 주행 모드를 전환한다.

Description

하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치{TRAVELING MODE SWITCHING CONTROLLER OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은, 하이브리드 차량에 있어서의 주행 모드의 전환 제어 기술에 관한 것이다.

최근 개발되고 있는 하이브리드 차량에 있어서, 엔진을 작동시키지 않고 구동용 배터리로부터의 전력에 의해 구동용 모터(전기 모터)로 주행 구동하는 EV 모드와, 엔진에 의해 제너레이터를 구동하여 발전하면서 전기 모터로 주행 구동하는 정렬 모드와, 엔진 및 전기 모터의 양쪽에 의해 주행 구동 가능한 병렬 모드로 전환 가능한 차량이 알려져 있다.

병렬 모드가 가능한 하이브리드 차량에서는, 엔진으로부터 전달된 구동력은 변속기 및 클러치를 통하여 구동축에 전달 가능하다. 병렬 모드에서는 클러치를 접속하는 동시에 변속기의 변속 제어를 행하여, 상기 구동력을 구동륜에 전달한다.

특허문헌 1에는, 구동용 배터리의 충전율과 주행 속도에 기초하여, EV 모드, 정렬 모드 및 병렬 모드 사이에서 자동적으로 선택 전환하는 하이브리드 차량이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 1에서는, 제너레이터의 고장 등에 의해 배터리의 충전율이 이상하게 저하되었을 때에, 병렬 모드로 전환하여 긴급적으로 주행 가능하게 하는 기술이 개시되어 있다.

국제 공개 WO2011/129196

상기 특허문헌 1에서는, 제너레이터의 고장 등의 이상시에서의 병렬 모드로의 전환 제어에 대해서 제안되어 있다. 그러나, 이와 같은 이상시뿐만 아니라, 정상시에서도 주행 모드를 적절하게 전환하는 것이 요구되어 있다. 특히, 병렬 모드에서 주행이 가능한 하이브리드 차량에 있어서, 주행 모드의 적절한 전환에 의해 연비를 향상시키는 것이 요구되어 있다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 병렬 모드로 주행 가능한 하이브리드 차량에 있어서, 주행 모드의 전환을 적절히 행하여, 연비의 향상이 가능해지는 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 차량의 구동륜 및 제너레이터를 구동하는 엔진과, 제너레이터로부터 전력을 공급받아 충전 가능한 구동용 배터리와, 구동용 배터리로부터 공급되는 전력 또는 제너레이터로부터 공급되는 전력에 의해 구동륜을 구동하는 구동용 모터와, 엔진으로부터 구동륜에 전달되는 구동력을 단접하는 클러치를 구비하고, 클러치를 개방하는 동시에 엔진의 작동을 정지하고, 구동용 배터리로부터 공급된 전력에 의해 구동용 모터를 구동하여 구동륜을 구동하는 제1 주행 모드와, 클러치를 개방하는 동시에 엔진에 의해 제너레이터를 구동하여 발전한 전력에 의해 구동용 모터를 구동하여 구동륜을 구동하는 제2 주행 모드와, 클러치를 접속하여 엔진으로 구동륜을 구동하는 제3 주행 모드를 전환하여 주행하는 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치가 제공되며, 주행 모드 전환 제어 장치는, 차량의 주행 속도를 검출하는 속도 검출 유닛과, 구동용 배터리의 충전율을 검출하는 충전율 검출 유닛과, 차량의 주행 속도 및 구동용 배터리의 충전율에 기초하여, 제1 주행 모드와 제2 주행 모드와 제3 주행 모드 중 어느 하나를 선택하여 전환하는 전환 제어 유닛을 갖고, 전환 제어 유닛은 충전율이 제1 충전율 미만일 때에는 제1 속도로 제2 주행 모드와 제3 주행 모드를 전환하고, 충전율이 제1 충전율 이상일 때에는 제1 속도보다 높은 소정의 속도로 제1 주행 모드와 제3 주행 모드를 전환한다.

하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치는, 차량에 요구되는 요구 출력을 검출하는 요구 출력 검출 유닛을 더 구비하고, 전환 제어 유닛은 충전율이 제1 충전율보다 높은 경우는, 요구 출력이 소정의 요구 출력 이상시에 제1 속도보다 높은 제2 속도로 제2 주행 모드와 상기 제3 주행 모드를 전환하고, 요구 출력이 소정의 요구 출력 미만 시에 제2 속도보다 높은 제3 속도로 제1 주행 모드와 제3 주행 모드를 전환한다.

하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치는, 충전율이 제1 충전율보다 낮은 제2 충전율 미만인 경우에, 전환 제어 유닛은 제3 속도로 제2 주행 모드와 제3 주행 모드를 전환한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플러그 인 하이브리드 차량의 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시 형태의 하이브리드 컨트롤 유닛에서의 전환 차속의 설정 요령을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 실시 형태에서의 병렬 모드의 전환 설정 상태를 도시하는 맵이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플러그 인 하이브리드 차량[이하, 차량(1)이라고 함]의 개략 구성도이다.

본 실시 형태의 차량(1)은, 엔진(2)의 출력에 의해 전륜(3)을 구동하여 주행 가능한 동시에, 전륜(3)을 구동하는 전동의 프론트 모터(4)(구동용 모터) 및 후륜(5)을 구동하는 전동의 리어 모터(6)(구동용 모터)를 구비한 4륜 구동차이다.

엔진(2)은 감속기(7)를 통하여 전륜(3)의 구동축(8)을 구동 가능한 동시에, 감속기(7)를 통하여 제너레이터(9)를 구동하여 발전시키는 것이 가능하게 되어 있다.

프론트 모터(4)는 프론트 인버터(10)를 통하여, 차량(1)에 탑재된 구동용 배터리(11) 및 제너레이터(9)로부터 고전압의 전력을 공급받아 구동하고, 감속기(7)를 통하여 전륜(3)의 구동축(8)을 구동한다. 감속기(7)에는 엔진(2)의 출력축과 전륜(3)의 구동축(8) 사이의 동력의 전달을 단접(斷接) 전환 가능한 클러치(7a)가 내장되어 있다.

리어 모터(6)는 리어 인버터(12)를 통하여 구동용 배터리(11) 및 제너레이터(9)로부터 고전압의 전력을 공급받아 구동하고, 감속기(13)를 통하여 후륜(5)의 구동축(14)을 구동한다.

제너레이터(9)에 의해 발전된 전력은 프론트 인버터(10)를 통하여 구동용 배터리(11)를 충전 가능한 동시에, 프론트 모터(4) 및 리어 모터(6)에 전력을 공급 가능하다.

구동용 배터리(11)는, 리튬 이온 전지 등의 이차 전지로 구성되고 복수의 전지 셀을 통합하여 구성된 도시하지 않은 전지 모듈을 갖는다. 또한, 구동용 배터리(11)는 전지 모듈의 온도 및 충전율(이하, "SOC"라 칭함)을 감시하는 배터리 모니터링 유닛(11a)(충전율 검출 유닛 포함)을 구비하고 있다. 또한, 배터리 모니터링 유닛은 온도, 충전율, 사용 상황으로부터 구동용 배터리(11)에의 수용 가능 전력 W를 연산하는 기능을 갖는다. 사용 상황은 입출력 전류의 적산값일 수도 있다. 수용 가능 전력 W는 충전을 위해 구동용 배터리(11)에 입력 가능한 전력이며, 저온시에 저하된다. 또한, SOC가 만충전 상태 근방에 도달하면, 수용 가능 전력 W는 저하된다. 또한, 수용 가능 전력 W은 배터리의 사용 시간 경과에 수반하는 열화에 의해서도 저하된다.

프론트 인버터(10)는 프론트 모터 컨트롤 유닛(10a)과 제너레이터 컨트롤 유닛(10b)을 갖고 있다. 프론트 모터 컨트롤 유닛(10a)은 하이브리드 컨트롤 유닛(20)으로부터의 제어 신호에 기초하여 프론트 모터(4)의 출력을 제어한다. 하이브리드 컨트롤 유닛(20)은 전환 제어 유닛 및 드라이버 요구 출력 검출 유닛을 포함한다. 제너레이터 컨트롤 유닛(10b)은 하이브리드 컨트롤 유닛(20)으로부터의 제어 신호에 기초하여 제너레이터(9)의 발전량을 제어하는 기능을 갖는다.

리어 인버터(12)는 리어 모터 컨트롤 유닛(12a)을 갖고 있다. 리어 모터 컨트롤 유닛(12a)은 하이브리드 컨트롤 유닛(20)으로부터의 제어 신호에 기초하여 리어 모터(6)의 출력을 제어하는 기능을 갖는다.

또한, 차량(1)에는 구동용 배터리(11)를 외부 전원에 의해 충전하는 충전기(21)가 구비되어 있다.

하이브리드 컨트롤 유닛(20)은 차량(1)의 종합적인 제어를 행하기 위한 제어 장치이며, 입출력 장치, 기억 장치, 중앙 연산 처리 장치(CPU) 및 타이머 등을 포함하여 구성된다. 기억 장치는 ROM, RAM, 비휘발성 RAM 등일 수도 있다.

하이브리드 컨트롤 유닛(20)의 입력측에는, 구동용 배터리(11)의 배터리 모니터링 유닛(11a), 프론트 인버터(10)의 프론트 모터 컨트롤 유닛(10a)과 제너레이터 컨트롤 유닛(10b), 리어 인버터(12)의 리어 모터 컨트롤 유닛(12a), 엔진(2)의 구동 제어를 행하는 엔진 컨트롤 유닛(22) 및 액셀레이터 페달 조작량을 검출하는 액셀레이터 포지션 센서(40)가 접속되어 있다. 이들의 기기로부터의 검출 및 작동 정보가 하이브리드 컨트롤 유닛(20)에 입력된다. 또한, 차량의 속도를 검출하는 속도 검출 유닛에서 검출된 정보도 하이브리드 컨트롤 유닛(20)에 보내진다.

한편, 하이브리드 컨트롤 유닛(20)의 출력측에는, 프론트 인버터(10)의 프론트 모터 컨트롤 유닛(10a)과 제너레이터 컨트롤 유닛(10b), 리어 인버터(12)의 리어 모터 컨트롤 유닛(12a), 클러치(7a)를 갖는 감속기(7) 및 엔진 컨트롤 유닛(22)이 접속되어 있다.

하이브리드 컨트롤 유닛(20)은, 상기 각종 검출 및 작동 정보에 기초하여, 차량(1)의 주행 구동에 필요하게 되는 요구 출력 P를 연산하고, 엔진 컨트롤 유닛(22), 프론트 모터 컨트롤 유닛(10a), 제너레이터 컨트롤 유닛(10b), 리어 모터 컨트롤 유닛(12a) 및 감속기(7)에 제어 신호를 송신하여, 주행 모드를 전환하고, 엔진(4)과 프론트 모터(9)와 리어 모터(11)의 출력 및 제너레이터(9)에서의 발전량을 제어한다. 주행 모드는 EV 모드(전기 차량 모드), 정렬 모드 및 병렬 모드를 포함한다.

EV 모드(제1 주행 모드)에서는 감속기(7)의 클러치(7a)를 개방하는 동시에, 엔진(2)을 정지한다. 구동용 배터리(11)로부터 공급되는 전력에 의해 프론트 모터(4)나 리어 모터(6)를 구동하여 차량을 주행시킨다.

정렬 모드(제2 주행 모드)에서는 감속기(7)의 클러치(7a)를 개방하고, 엔진(2)에 의해 제너레이터(9)를 작동한다. 그리고, 제너레이터(9)에 의해 발전된 전력 및 구동용 배터리(11)로부터 공급되는 전력에 의해 프론트 모터(4)나 리어 모터(6)를 구동하여 차량을 주행시킨다. 또한, 정렬 모드에서는 엔진(2)의 회전 속도를 고효율, 즉 연비의 양호한 범위로 유지시켜, 잉여 출력에 의해 발전된 전력을 구동용 배터리(11)에 공급하여 구동용 배터리(11)를 충전한다.

병렬 모드(제3 주행 모드)에서는 감속기(7)의 클러치(7a)가 접속되어, 감속기(7)를 통하여 엔진(2)으로부터의 동력을 기계적으로 전달하여 전륜(3)을 구동시킨다. 또한, 엔진(2)에 의해 제너레이터(9)를 작동시켜 발전한 전력 및 구동용 배터리(11)로부터 공급되는 전력에 의해 프론트 모터(4)나 리어 모터(6)를 구동하여 차량을 주행시킨다.

하이브리드 컨트롤 유닛(20)은 주행 모드의 전환을, 구동용 배터리(11)의 SOC, 요구 출력 P, 주행 속도 V 및 수용 가능 전력 W에 기초하여 행한다.

EV 모드와 정렬 모드의 전환은, 액셀레이터 페달 조작량으로부터 연산되는 요구 출력 P와, 구동용 배터리(11)의 SOC에 기초하여 행해진다. 예를 들어, 요구 출력 P가 높은 경우에 주행 모드는 정렬 모드로 전환된다. 요구 출력 P가 낮고 SOC가 높은 경우에 주행 모드는 EV 모드로 전환된다. 요구 출력 P 및 SOC 모두가 낮은 경우에 주행 모드는 정렬 모드로 전환된다.

병렬 모드와 다른 모드(정렬 모드 및 EV 모드)의 전환은, 차속 Vn, 구동용 배터리(11)의 SOC 및 수용 가능 전력 W에 기초하여 행해진다. 상세하게는, 실제의 차속 V가, 구동용 배터리(11)의 SOC 및 수용 가능 전력 W에 기초하여 설정되는 전환 차속 Vn 이상인 경우에 병렬 모드로 설정된다. 이와 달리, 실제의 차속 V가 전환 차속 Vn 미만인 경우에 다른 모드(정렬 모드 및 EV 모드)로 설정된다.

도 2는, 하이브리드 컨트롤 유닛(20)에서의 전환 차속 Vn의 설정 요령을 나타내는 흐름도이다.

본 루틴은, 차량(1)의 전원이 ON일 때 소정 시간마다 반복 행해진다.

처음에 스텝 S10에서, 구동용 배터리(11)의 수용 가능 전력 W이 배터리 모니터링 유닛(11a)으로부터 하이브리드 컨트롤 유닛(20)에 입력되고, 해당 수용 가능 전력 W가 소정값 W1 미만인지 여부를 판별한다. 소정값 W1은, 예를 들어 병렬 모드에서 구동용 배터리(11)에 소모없이 충전할 수 있는 값으로 설정될 필요가 있다. 수용 가능 전력 W가 소정값 W1 미만이 아닌, 즉 수용 가능 전력 W가 소정값 W1 이상인 경우에는, 스텝 S20으로 진행한다.

스텝 S20에서는, 배터리 모니터링 유닛(11a)으로부터 하이브리드 컨트롤 유닛(20)에 구동용 배터리(11)의 SOC을 입력하고, 해당 SOC가 제1 임계값[CSL(제2 SOC)] 미만인지 여부를 판별한다. 예를 들어, 제1 임계값(CSL)은 구동용 배터리(11)의 SOC의 허용 범위의 하한값 SOC CSL로 설정된다. SOC가 제1 임계값(CSL) 미만이 아닌, 즉 SOC가 제1 임계값(CSL) 이상인 경우에는, 스텝 S30으로 진행한다.

스텝 S30에서는, 스텝 S20에서 입력한 SOC가 제2 임계값[CSH(제1 충전율)]보다 높은지 여부를 판별한다. 제2 임계값(CSH)은 제1 임계값(CSL)보다 약간 높은값이다. 예를 들어, 제2 임계값(CSH)은, 병렬 모드 또는 정렬 모드에서의 하이브리드 차량 주행 시, SOC을 유지할 때의 목표값 SOC CSH로 설정된다. 또한, 제1 임계값(CSL)과 제2 임계값(CSH) 사이의 영역은 하이브리드 주행시에서의 구동용 배터리(11)의 SOC의 목표 유지 범위에 상당한다. SOC가 제1 임계값(CSL)보다 높지 않은, 즉 SOC가 제1 임계값(CSL) 이하인 경우에는, 스텝 S40으로 진행한다.

스텝 S40에서는, 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있는지 여부를 판별한다. 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S50으로 진행한다. 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있는 경우에는, 스텝 S60으로 진행한다.

스텝 S50에서는, 병렬 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 설정 차속 A(H)(제1 속도)로 설정한다. 또한, 설정 차속 A(H)는, 예를 들어 65㎞/h로 설정하면 된다. 그리고, 본 루틴을 종료한다.

스텝 S60에서는, 병렬 모드로부터 다른 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 설정 차속 A(L)로 설정한다. 또한, 설정 차속 A(L)는 설정 차속 A(H)보다 약간 낮은값, 예를 들어 60㎞/h로 설정하면 된다. 그리고, 본 루틴을 종료한다.

스텝 S30에서, SOC가 제1 임계값(CSL)보다 높다고 판정된 경우에는, 스텝 S70으로 진행한다.

스텝 S70에서는, 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있는지 여부를 판별한다. 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S80으로 진행한다. 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있는 경우에는, 스텝 S90으로 진행한다.

스텝 S80에서는, 병렬 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 설정 차속 B(H)(제2 속도)로 설정한다. 또한, 설정 차속 B(H)는 설정 차속 A(H)보다도 높은값이다. 예를 들어, 설정 속도 B(H)는 110㎞/h로 설정하면 된다. 그리고, 본 루틴을 종료한다.

스텝 S90에서는, 병렬 모드로부터 다른 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 설정 차속 B(L)로 설정한다. 또한, 설정 차속 B(L)는 설정 차속 B(H)보다 약간 낮은값, 예를 들어 105㎞/h로 설정하면 된다. 그리고, 본 루틴을 종료한다.

스텝 S10에서 수용 가능 전력 W가 소정값 W1 미만이라고 판정된 경우, 또는 스텝 S20에서 SOC가 제1 임계값(CSL) 미만이라고 판정된 경우에는, 스텝 S100으로 진행한다.

스텝 S100에서는, 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있는지 여부를 판별한다. 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S110으로 진행한다. 주행 모드가 현재 병렬 모드로 설정되어 있는 경우에는, 스텝 S120으로 진행한다.

스텝 S110에서는, 병렬 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 설정 차속 C(H)(제3 속도)로 설정한다. 또한, 설정 차속 C(H)는 설정 차속 B(H)보다도 높은값일 수 있다. 설정 차속 C(H)은 실질적으로 도달하지 않는 값, 예를 들어 150㎞/h로 설정하면 된다. 그리고, 본 루틴을 종료한다.

스텝 S120에서는, 병렬 모드로부터 다른 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 설정 차속 C(L)로 설정한다. 설정 차속 C(L)는 설정 차속 C(H)보다 약간 낮은 값, 예를 들어 145㎞/h로 설정하면 된다. 그리고, 본 루틴을 종료한다.

도 3은, 병렬 모드의 전환 설정 상태를 도시하는 맵이다. 도 3 중의 굵은 실선이 병렬 모드 이외의 주행 모드로부터 병렬 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 나타내고, 굵은 파선이 병렬 모드로부터 다른 주행 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 나타낸다.

도 2에 도시하는 흐름도에 나타낸 바와 같이, 병렬 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 설정함으로써, 병렬 모드와 다른 주행 모드의 전환에 대해서는, 차속 V 및 SOC에 기초하여 미세하게 변경된다.

주행 모드가 현재 병렬 모드가 아닌 경우, 즉 SOC가 제1 임계값(CSL) 이상 제2 임계값(CSH) 이하인 경우, 정렬 모드(혹은 EV 모드)로부터 병렬 모드로 전환하는 전환 차속 Vn에 대해서는, 설정 차속 A(H), B(H) 및 C(H) 중 가장 낮은 설정 차속이 선택된다.

SOC가 허용 범위 내에서 목표값(SOC CSH)보다 낮은 영역에서는, 전환 차속 Vn이 비교적 낮은값인 설정 차속 A(H)로 설정된다. 따라서, 저차속은 병렬 모드로 전환된다. 병렬 모드에서, 엔진(2)의 구동력의 일부는 기계적으로 구동축(8)에 전달된다. 따라서, 엔진(2)의 구동력의 모두를 제너레이터(9) 및 구동용 모터[프론트 모터(4) 및 리어 모터(6)]를 통하여 구동축(8, 14)에 전달하는 정렬 모드보다도 전달 효율이 양호하다. 또한, 정렬 모드보다도 구동용 모터[프론트 모터(4) 및 리어 모터(6)]에서 소비하는 전력이 적다. 따라서, 구동용 배터리(11)의 SOC가 저하되기 어려워져, 허용 범위[즉, 제1 임계값(CSL)] 아래로 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있다.

또한, SOC가 제2 임계값(CSH)보다 높은 경우는, 전환 차속 Vn이 설정 차속 A(H)보다도 높은 설정 차속 B(H)로 설정된다.

SOC가 목표값(SOC CSH)보다 높은 영역에서는, 전환 차속 Vn이 비교적 높은값으로 설정되므로, 고차속으로 될 때까지 병렬 모드로 전환되지 않게 된다. 따라서, 다른 모드, 특히 EV 모드로 설정되는 기회가 증가하여, 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, SOC가 목표값(SOC CSH)보다 높은 영역에서는, 요구 출력 P가 EV 모드에 의해 출력 가능한 소정의 요구 출력 미만인 경우, 전환 차속 Vn이 가장 높은 설정 차속 C(H)로 설정된다. 이에 의해, 주행 모드가 EV 모드로 설정되는 기회를 더욱 증가시켜, 연비를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 요구 출력 P이 소정의 요구 출력보다 이상인 경우, 즉 EV 모드에서의 출력이 부족한 경우, 상기와 같이 전환 차속 Vn이 설정 차속 B(H)로 설정된다. 차속 V가 전환 차속 Vn[설정 차속 B(H)] 이상에서는 병렬 모드로 선택된다. 이와 달리, 차속 V가 전환 차속 Vn[설정 차속 B(H)] 미만이면 정렬 모드로 선택된다. EV 모드에서 출력이 부족한 고출력시에는, 병렬 모드 및 정렬 모드 중 어느 하나로 선택할 필요가 있다. 한편, 저차속에서 병렬 모드로 전환하면 엔진(2)의 회전 속도가 저하된다. 따라서, 엔진(2)이 효율이 낮은 영역에서 구동되어 연료 소비율이 상승하여, 연비가 저하될 수 있다. 이점을 감안하여, 본 실시 형태에서는, 설정 차속 B(H)보다 낮은 저차속시에 정렬 모드로 선택함으로써, 엔진(2)의 회전 속도를 고효율, 즉 연료 소비율이 낮은 범위로 유지할 수 있어, 연비를 향상시킬 수 있다. 한편, 설정 차속 B(H) 이상의 고차속시에는, 병렬 모드로 선택해도 엔진(2)의 회전 속도를 고효율의 범위 내로 유지할 수 있다. 따라서, 주행 모드를 전달 효율이 양호한 병렬 모드로 설정함으로써 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, SOC가 제2 임계값(CSL) 미만인 경우에는, 설정 차속 A(H), B(H) 및 C(H) 중 가장 높은 설정 차속인 C(H)가 선택된다.

이에 의해, SOC가 제2 임계값(CSL) 미만인 경우에는, 차속 V가 전환 차속 Vn으로 설정되는 설정 차속 C(H)으로 증가할 때까지 병렬 모드로 설정되지 않는다. 상기와 같이 설정 차속 C(H)는 예를 들어 150㎞/h이므로, 병렬 모드로의 전환이 실질적으로 규제된다. 이때, SOC가 허용 범위[제2 임계값(CSL)]를 초과하여 저하되어 있으므로 주행 모드는 정렬 모드로 설정된다. 병렬 모드에서는 클러치(7a)를 접속하므로, 엔진(2)의 회전 속도 및 제너레이터(9)에서의 발전량이 제한되어 버린다. 이에 반해, 정렬 모드는 클러치(7a)가 접속되지 않으므로, 엔진(2)의 회전 속도를 자유롭게 설정할 수 있다. 이러한 이유로, 엔진(2)의 회전 속도를 증가시켜 발전량을 증가시킬 수 있고, 구동용 배터리(11)의 충전량을 빠르게 증가시킬 수 있다.

또한, 주행 모드가 현재 병렬 모드에 있는 경우, 즉 병렬 모드로부터 다른 주행 모드(정렬 모드 및 EV 모드)로 전환하는 전환 차속 Vn에 대해서는, 상기 다른 모드(정렬 모드 및 EV 모드)로부터 병렬 모드로 전환하는 차속 Vn과 마찬가지로 차속 V 및 SOC에 기초하여 변경한다. 그러나, 양 차속 모두는 각각 5㎞/h 정도 낮게 설정되어 있다. 따라서, 상기 다른 주행 모드(정렬 모드 및 EV 모드)로부터 병렬 모드로 전환하는 경우와 마찬가지인 효과가 초래되는 동시에, 주행 모드 전환시의 헌팅(hunting) 발생이 방지된다.

또한, 도 2의 스텝 S10에 도시하는 바와 같이, 구동용 배터리(11)의 수용 전력 W가 저하되어 있는 이상시에는, 전환 차속 Vn이 가장 높은 설정 차속 C(H)로 설정된다. 이에 의해, 병렬 모드가 실질적으로 규제된다. 이것은, 예를 들어 구동용 배터리(11)가 저온 혹은 열화되어 있는 경우에는, 병렬 모드로 전환하기 위해 클러치(7a)를 작동시키는 전력이 부족할 우려가 있기 때문이다. 또한, 구동용 배터리(11)가 만충전인 경우에는, 이 이상 구동용 배터리(11)에 충전할 수 없다. 따라서, EV 모드로 전환하여 엔진(2)을 정지하거나, 또는 정렬 모드로 전환하여 엔진(2)의 회전 속도를 저하시켜 제너레이터(9)에 의한 발전량을 저하시킴으로써, 불필요한 발전을 억제하는 동시에, 구동용 배터리(11)의 보호를 도모할 수 있다. 또한, 병렬 모드로 전환되는 경우에는, 클러치(7a)의 접속시에 회전 속도의 변동을 억제하기 위해, 클러치(7a) 전후의 회전 속도를 일치시키도록, 예를 들어 엔진(2)의 회전 속도가 조정하는 것이 일반적이다. 그러나, 만충전시에는 조정에 의해 엔진(2)의 회전 속도가 증가하여 제너레이터(9)에서의 발전량이 증가해도, 발전된 전력을 수용할 여지가 없다. 그러나, 병렬 모드로의 전환을 규제함으로써, 이 불필요한 발전을 방지시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 병렬 모드와 다른 모드의 전환이 차속 V와 구동용 배터리(11)의 SOC에 기초하여 행해진다. 특히, 병렬 모드로 전환하는 전환 차속 Vn을 SOC에 기초하여 세밀하게 설정함으로써, 연비가 향상된다. 또한, 배터리의 SOC을 목표 유지 범위[제1 임계값(CSL)로부터 제2 임계값(CSH)까지의 사이]로 유지시킬 수 있다. 또한, 구동용 배터리(11)가 전력을 충분히 수용할 수 없는 이상시에도, 병렬 모드로의 전환을 규제함으로써, 불필요한 발전을 억제하는 동시에, 구동용 배터리(11)의 보호를 도모할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치에서는, 배터리의 SOC가 소정의 SOC 미만일 때에는 제1 속도로 제2 주행 모드와 제3 주행 모드로 전환된다. SOC가 소정의 SOC 이상일 때에는 제1 속도보다 높은 속도로 제1 주행 모드와 제3 주행 모드로 전환된다. 주행 속도가 고속일 때에는 제3 주행 모드가 선택된다. 이로써, 배터리의 SOC가 소정의 SOC 미만일 때에는, 저속으로부터 제3 주행 모드가 선택되어, 제3 주행 모드의 선택 기회를 증가시킬 수 있다. 따라서, 효율이 양호한 동력의 전달에 의한 연비의 향상을 도모하는 동시에, 구동용 모터에서의 전력 소비를 억제하여, 구동용 배터리의 SOC의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 배터리의 SOC가 소정의 SOC 이상일 때에는, 소정의 SOC 미만일 때에 비해 높은 주행 속도로 전환된다. 따라서, 제3 주행 모드의 선택 기회를 억제하여, 제1 주행 모드의 선택 기회를 증가시켜 연료 소비를 억제할 수 있다.

배터리의 SOC가 소정의 SOC보다 높은 경우에는, 요구 출력이 소정의 요구 출력 이상시에 제1 속도보다 높은 제2 속도로 제2 주행 모드와 제3 주행 모드로 전환이 행해진다. 따라서, 고속 주행을 제3 주행 모드로 선택함으로써, 저속에서의 제3 주행 모드로의 전환을 억제하여, 엔진을 효율이 양호한 고회전으로 유지하고, 엔진으로부터 효율적으로 구동륜을 구동시킬 수 있다. 또한, 요구 출력이 소정의 요구 출력 미만일 때에는, 제2 속도보다 높은 제3 속도로 제1 주행 모드와 제3 주행 모드가 전환된다. 따라서, 저속 주행을 제1 주행 모드로 선택함으로써, 제1 주행 모드의 선택 기회를 증가시켜, 연비를 향상시킬 수 있다.

배터리의 SOC가 제2 SOC 미만인 경우에는, 제1 속도 및 제2 속도보다도 높은 제3 속도로 제2 주행 모드와 제3 주행 모드로 전환된다. 따라서, 저속측을 제2 주행 모드로 선택함으로써, 제2 주행 모드의 선택 기회를 증가시켜, 엔진의 회전 속도를 높게 설정한다. 따라서, 제너레이터에 의한 발전량을 증가시켜, 배터리의 SOC의 빠른 회복을 도모할 수 있다.

또한, 본원 발명은, 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 전환 차속 Vn의 설정값[A(H), A(L), B(H), B(L), C(H), C(L)]의 수치와, SOC의 임계값[제1 임계값(CSL), 제2 임계값(CSH)]의 수치는, 그 대소의 순서가 동일한 한, 변경 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 4륜 구동의 플러그 인 하이브리드 차량에 본 발명을 적용하고 있지만, 적어도 EV 모드, 정렬 모드 및 병렬 모드로 전환 가능한 하이브리드 차량에 널리 적용 가능하다.

1 : 차량
2 : 엔진
4 : 프론트 모터(구동용 모터)
6 : 리어 모터(구동용 모터)
7a : 클러치
9 : 제너레이터
11 : 구동용 배터리
20 : 하이브리드 컨트롤 유닛(전환 제어 유닛, 드라이버 요구 출력 검출 유닛)

Claims

차량의 구동륜 및 제너레이터를 구동하는 엔진과, 상기 제너레이터로부터 전력을 공급받아 충전 가능한 구동용 배터리와, 상기 구동용 배터리로부터 공급되는 전력 또는 상기 제너레이터로부터 공급되는 전력에 의해 구동륜을 구동하는 구동용 모터와, 상기 엔진으로부터 상기 구동륜에 전달되는 동력을 단접하는 클러치를 구비하고,
상기 클러치를 개방하는 동시에 상기 엔진의 작동을 정지하고, 상기 구동용 배터리로부터 공급된 전력에 의해 상기 구동용 모터를 구동하여 상기 구동륜을 구동하는 제1 주행 모드와,
상기 클러치를 개방하는 동시에 상기 엔진에 의해 상기 제너레이터를 구동하여 발전한 전력에 의해 상기 구동용 모터를 구동하여 상기 구동륜을 구동하는 제2 주행 모드와,
상기 클러치를 접속하여 상기 엔진에 의해 상기 구동륜을 구동하는 제3 주행 모드를 전환하여 주행하는, 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치이며,
상기 주행 모드 전환 제어 장치는,
상기 차량의 주행 속도를 검출하는 속도 검출 유닛과,
상기 구동용 배터리의 충전율을 검출하는 충전율 검출 유닛과,
상기 차량의 주행 속도 및 상기 구동용 배터리의 충전율에 기초하여, 상기 제1 주행 모드와 상기 제2 주행 모드와 상기 제3 주행 모드 중 어느 하나를 선택하여 전환하는 전환 제어 유닛을 갖고,
상기 전환 제어 유닛은,
상기 충전율이 제1 충전율 미만일 때에는 제1 속도로 상기 제2 주행 모드와 상기 제3 주행 모드를 전환하고,
상기 충전율이 상기 제1 충전율 이상일 때에는 상기 제1 속도보다 높은 소정의 속도로 상기 제1 주행 모드와 상기 제3 주행 모드를 전환하는, 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량에 요구되는 요구 출력을 검출하는 요구 출력 검출 유닛을 더 구비하고,
상기 전환 제어 유닛은,
상기 충전율이 상기 제1 충전율보다 높은 경우에서,
상기 요구 출력이 소정의 요구 출력 이상시에는 상기 제1 속도보다 높은 제2 속도로 상기 제2 주행 모드와 상기 제3 주행 모드를 전환하고,
상기 요구 출력이 상기 소정의 요구 출력 미만시에는 상기 제2 속도보다 높은 제3 속도로 상기 제1 주행 모드와 상기 제3 주행 모드를 전환하는, 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치.
제2항에 있어서,
상기 전환 제어 유닛은,
상기 충전율이 상기 제1 충전율보다 낮은 제2 충전율 미만인 경우에는,
상기 제3 속도로 상기 제2 주행 모드와 상기 제3 주행 모드를 전환하는, 하이브리드 차량의 주행 모드 전환 제어 장치.