KR20150001983A - 하이브리드차량의 주행모드 제어방법 - Google Patents

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Abstract

배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계; 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계; 엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계; 및 운전자의 요구파워를 보정된 엔진온제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진온제어레벨을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계;를 포함하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법이 소개된다.

Description

하이브리드차량의 주행모드 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING DRIVING MODE FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드차량의 평균 차속과 경사도 조건을 이용하여 주행부하조건을 구분하고 구분된 영역으로 엔진 기동 천이 제어를 수행하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에 관한 것이다.
병렬형 하이브리드의 컨셉은 엔진과 구동모터 사이에 엔진클러치가 위치해 있어서, 엔진의 동력전달을 휠까지 전달하는 제어가 용이하고, 특히 감속 시에 엔진을 정지시키고 엔진클러치를 해제하여 순수하게 제동에너지를 모터로 흡수하는 회생제동모드로 진입하는 것이 큰 특징이다.
SOC (State Of Charge)는 고전압 배터리 충전 상태 즉, 충전량을 의미한다. 이때 고전압 배터리의 역할은 엔진이 최적 운전 효율점으로 운영되도록 모터의 충방전을 통한 댐퍼 역할한다.
그러나 엔진의 기동과 정지를 여러번 반복하게 될 경우 연비의 저하와 시스템의 부하로 작용하는바, 적절한 제어 입력과 결과를 통해 운전자의 의지를 최대한 반영하며 안정적으로 엔진의 온/오프를 구현할 필요가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2004-0105482 A
본 발명은 하이브리드차량의 평균 차속과 경사도 조건을 이용하여 주행부하조건을 구분하고 구분된 영역으로 엔진 기동 천이 제어를 수행하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계; 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계; 엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계; 및 운전자의 요구파워를 보정된 엔진온제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진온제어레벨을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계;를 포함한다.
레벨설정단계는 배터리 SOC에 따라 모드를 결정하고, 결정된 모드에서 차속에 따라 엔진온제어레벨을 설정할 수 있다.
보정산출단계는 차속과 경사도를 입력으로 하고 보정팩터를 출력으로 하는 데이터맵에 차속과 경사도를 입력하여 보정팩터를 산출할 수 있다.
보정산출단계는 차속을 복수의 모드로 구분하되, 차속 모드의 경우 단위시간 동안의 평균차속과 정차 횟수를 기준으로 구분할 수 있다.
보정산출단계는 경사도가 높아질수록 보정팩터를 증가시킴으로써 엔진온제어레벨이 증가되도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계; 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계; 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계; 및 운전자의 요구파워가 보정된 제2엔진온제어레벨을 넘거나 또는 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계; 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계; 제1엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 제1엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계; 및 운전자의 요구파워가 보정된 제2엔진온제어레벨을 넘거나 또는 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계;를 포함한다.
제2엔진온제어레벨은 제1엔진온제어레벨 보다 클 수 있다.
본 발명의 또 다른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 엔진오프제어레벨을 설정하는 오프레벨설정단계; 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 오프보정산출단계; 엔진오프제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진오프제어레벨을 산출하는 오프보정반영단계; 및 운전자의 요구파워를 보정된 엔진오프제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진오프제어레벨보다 떨어지는 경우 엔진 기동을 정지하는 엔진제어단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 차속과 배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 설정하고, 이에 차속과 경사도를 함께 고려한 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 산출하고, 운전자 요구파워와 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 대비하여 엔진의 기동 또는 정지를 제어한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에 따르면, 엔진의 잦은 기동/정지를 방지하여 그에 따른 연비절감의 효과가 있다.
또한 엔진과 클러치를 보호할 수 있으며, 배터리 충전량을 유효하게 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 엔진 기동 제어를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 보정팩터를 산출하는 방안을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 보정팩터를 산출하는 방안을 나타낸 테이블.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 엔진 정지 제어를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법의 효과를 나타낸 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 엔진 기동 제어를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 보정팩터를 산출하는 방안을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 보정팩터를 산출하는 방안을 나타낸 테이블이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 엔진 정지 제어를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법의 효과를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 엔진 기동 제어를 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계(S100); 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계(S200); 엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계(S300); 및 운전자의 요구파워를 보정된 엔진온제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진온제어레벨을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계(S400);를 포함한다.
즉, 먼저 배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계(S100)를 수행한다. 여기서 레벨설정단계는 배터리 SOC에 따라 모드를 결정하고, 결정된 모드에서 차속에 따라 엔진온제어레벨을 설정할 수 있다. 즉, 기본적으로 SOC에 따라 VERY HIGH 부터 VERY LOW까지 6가지의 모드를 정해두고 충전량을 파악하여 모드를 구분한 후에 각 모드에 마련된 데이터맵에 차속을 대입하여 엔진온제어레벨을 설정하는 것이다.
그리고 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계(S200)를 수행한다.
또한, 엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계(S300)를 수행하고, 운전자의 요구파워를 보정된 엔진온제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진온제어레벨을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계(S400)를 수행한다.
즉, 현재 배터리의 SOC를 기본으로 엔진온제어레벨을 설정하는데 이를 차속을 통해 더욱 세밀하게 설정한다. 그 후 현재 차량의 운행상태인 차속과 경사도를 반영한 보정팩터를 산출하고 보정팩터를 엔진온제어레벨에 반영하여 보정함으로써 배터리의 상태, 차량의 상태, 주행로의 상태가 모두 반영된 형태의 엔진온제어레벨을 도출할 수 있는 것이다. 그리고 운전자의 요구파워를 APS 등을 통하여 도출하고 이를 엔진온제어레벨과 비교하여 운전자의 요구파워가 엔진온제어레벨을 넘을 경우 엔진을 기동하도록 하는 것이다.
한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 보정팩터를 산출하는 방안을 나타낸 도면으로서, 보정산출단계는 차속과 경사도를 입력으로 하고 보정팩터를 출력으로 하는 데이터맵에 차속과 경사도를 입력하여 보정팩터를 산출할 수 있다. 즉, 단위시간동안의 평균 차속을 구하여 차속을 복수의 모드로 구분하되, 해당 모드에서 경사도 레벨을 조합하여 하나의 보정팩터를 도출하는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 보정팩터를 산출하는 방안을 나타낸 테이블로서, 보정산출단계는 차속을 복수의 모드로 구분하되, 차속 모드의 경우 단위시간 동안의 평균차속과 정차 횟수를 기준으로 구분할 수 있다. 즉, 경사도의 경우 등판, 평지, 강판에 따라 -3 부터 +3까지 마련하고, 차속의 경우 극정체에서부터 고속까지 5단계로 구분하여 각각의 케이스마다 보정팩터를 미리 마련하여 둘 수 있는 것이다. 그리고 일정한 경우에는 경사정도 또는 차속의 경우를 우선순위로 설정하여 보정팩터를 마련할 수 있다.
한편, 보정산출단계는 경사도가 높아질수록 보정팩터를 증가시킴으로써 엔진온제어레벨이 증가되도록 할 수 있다. 그리고 극정체와 도심의 경우에는 단위시간 동안 정차한 횟수를 기준으로 구분할 경우 유효하게 도출할 수도 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계(S100); 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계(S200); 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계(S300); 및 운전자의 요구파워가 보정된 제2엔진온제어레벨을 넘거나 또는 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계(S400);를 포함한다.
즉, 이 경우에는 엔진온제어레벨을 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨로서 이원화하여 운영하는 경우를 나타낸다. 이 경우 제2엔진온제어레벨은 제1엔진온제어레벨 보다 클 수 있다.
구체적으로, 보정팩터의 산출시 이를 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨에 모두 반영하고, 운전자의 요구파워가 보정된 제2엔진온제어레벨을 넘는 경우 엔진을 기동하도록 한다.
또한, 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하도록 함으로써 요구파워의 급작스런 증가시와 완만한 증가시를 나누어 급작스런 증가시에는 엔진을 빠르게 기동하여 운전자의 의지에 부합하도록 하는 것이다.
한편, 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하도록 하는 방안은 제2엔진온제어레벨을 구비하지 않고 제1엔진온제어레벨만으로 운용할 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다.
한편, 본 발명의 또 다른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계(S100); 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계(S200); 제1엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 제1엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계(S300); 및 운전자의 요구파워가 보정된 제2엔진온제어레벨을 넘거나 또는 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계(S400);를 포함한다. 즉, 보정팩터는 제1엔진온제어레벨에만 반영하여 제1엔진온제어레벨만이 환경적인 요인에 따라 가변될 수 있도록 하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에서 엔진 정지 제어를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 또 다른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법은, 배터리 SOC에 따라 엔진오프제어레벨을 설정하는 오프레벨설정단계(S100'); 차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 오프보정산출단계(S200'); 엔진오프제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진오프제어레벨을 산출하는 오프보정반영단계(S300'); 및 운전자의 요구파워를 보정된 엔진오프제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진오프제어레벨보다 떨어지는 경우 엔진 기동을 정지하는 엔진제어단계(S400');를 포함한다.
즉, 이 경우에는 엔진 기동과 마찬가지로, 정지의 경우에도 엔진오프제어레벨을 설정하되 이를 보정팩터로 보정함으로써 엔진의 잦은 기동 정지 상황을 방지하도록 하는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드차량의 주행모드 제어방법의 효과를 나타낸 그래프로서, 종래와 같이 일률적인 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 두고 제어할 경우 운전자의 요구파워가 그 기준을 자주 들락날락하면서 엔진의 기동/정지가 심하게 반복되는 현상을 발견할 수 있다. 이는 연비와 차량에 큰 악영향을 미친다.
본 발명의 경우 차속과 배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 설정하고, 이에 차속과 경사도를 함께 고려한 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 산출하고, 운전자 요구파워와 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 대비하여 엔진의 기동 또는 정지를 제어함으로써, 엔진의 기동 후 일정시간 유지되다가 엔진이 정지하는 것을 볼 수 있다. 그리고 중요한 것은 그러함에도 불구하고 배터리의 SOC는 안정적으로 운용될 수 있다는 점이며 오히려 엔진의 시동부하가 줄어들어 연비가 상승된다는 점이다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 하이브리드차량의 주행모드 제어방법에 따르면, 엔진의 잦은 기동/정지를 방지하여 그에 따른 연비절감의 효과가 있다.
또한 엔진과 클러치를 보호할 수 있으며, 배터리 충전량을 유효하게 확보할 수 있게 된다.
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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100 : 레벨설정단계 S200 : 보정산출단계
S300 : 보정반영단계 S400 : 엔진제어단계

Claims (10)

  1. 배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계;
    차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계;
    엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계; 및
    운전자의 요구파워를 보정된 엔진온제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진온제어레벨을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계;를 포함하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    레벨설정단계는 배터리 SOC에 따라 모드를 결정하고, 결정된 모드에서 차속에 따라 엔진온제어레벨을 설정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    보정산출단계는 차속과 경사도를 입력으로 하고 보정팩터를 출력으로 하는 데이터맵에 차속과 경사도를 입력하여 보정팩터를 산출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    보정산출단계는 차속을 복수의 모드로 구분하되, 차속 모드의 경우 단위시간 동안의 평균차속과 정차 횟수를 기준으로 구분하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    보정산출단계는 경사도가 높아질수록 보정팩터를 증가시킴으로써 엔진온제어레벨이 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  6. 배터리 SOC에 따라 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계;
    차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계;
    제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계; 및
    운전자의 요구파워가 보정된 제2엔진온제어레벨을 넘거나 또는 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계;를 포함하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  7. 배터리 SOC에 따라 제1엔진온제어레벨 및 제2엔진온제어레벨을 설정하는 레벨설정단계;
    차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 보정산출단계;
    제1엔진온제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 제1엔진온제어레벨을 산출하는 보정반영단계; 및
    운전자의 요구파워가 보정된 제2엔진온제어레벨을 넘거나 또는 운전자의 요구파워가 보정된 제1엔진온제어레벨을 넘는 시간 동안의 적산된 값이 일정값을 넘는 경우 엔진을 기동하는 엔진제어단계;를 포함하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
    제2엔진온제어레벨은 제1엔진온제어레벨 보다 큰 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  9. 배터리 SOC에 따라 엔진오프제어레벨을 설정하는 오프레벨설정단계;
    차속과 경사도를 함께 고려하여 보정팩터를 산출하는 오프보정산출단계;
    엔진오프제어레벨에 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진오프제어레벨을 산출하는 오프보정반영단계; 및
    운전자의 요구파워를 보정된 엔진오프제어레벨과 비교하여 요구파워가 보정된 엔진오프제어레벨보다 떨어지는 경우 엔진 기동을 정지하는 엔진제어단계;를 포함하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
  10. 차속과 배터리 SOC에 따라 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 설정하고, 이에 차속과 경사도를 함께 고려한 보정팩터를 반영하여 보정된 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 산출하고, 운전자 요구파워와 엔진온제어레벨 또는 엔진오프제어레벨을 대비하여 엔진의 기동 또는 정지를 제어하는 하이브리드차량의 주행모드 제어방법.
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