KR20160037254A - 하이브리드 차량의 충전 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시스템의 효율이 저하되지 않도록 엔진과 모터 사이에서 동력을 단속하는 클러치의 동작을 제어하여 시동모터-발전기를 이용하여 충전되도록 하는 하이브리드 차량의 충전 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 충전 제어 방법은, 하이브리드 자동차에서 EV(Electric Vehicle)모드에서 엔진(11)의 동력으로 시동모터-발전기(16)를 구동시켜 배터리(19)를 충전시켜야 하는 것으로 요청되는 충전 제어 결정단계(S110)와, 엔진(11)의 토크를 시동모터-발전기 충전토크를 감당할 수 있는 수준으로 설정된 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 하강시키고 상기 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 유지하고, 상기 시동모터-발전기(16)의 토크는 충전 목표 시동모터-발전기 토크로 천이시키는 토크조정단계(S120)와, 상기 엔진으로부터 구동모터로 동력이 전달되는 것을 차단하도록 상기 엔진과 상기 차량의 구동모터 사이에 설치된 클러치의 압력을 해제하는 클러치 압력 해제단계(S130)와, 상기 엔진으로부터 출력되는 구동력에 의해 상기 시동모터-발전기가 회전하면서 상기 시동모터-발전기(16)로부터 전력이 출력되어 상기 배터리를 충전시키는 아이들 충전 제어단계(S150)를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 충전 제어 방법{Method for controlling of charge in hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량에서 시동모터-발전기(HSG ; Hybrid Starter Generator)의 작동을 제어하여 하이브리드 차량의 충전을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시스템의 효율이 저하되지 않도록 엔진과 모터 사이에서 동력을 단속하는 클러치의 동작을 제어하여 시동모터-발전기를 이용하여 충전되도록 하는 하이브리드 차량의 충전 제어 방법에 관한 것이다.
엔진과 모터의 동력을 이용하여 주행하는 하이브리드 자동차에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 엔진(11)과 모터(12) 사이에 클러치(13)가 구비되어, 상기 엔진(11)이 상기 모터(12)의 동력을 선택적으로 보조할 수 있도록 한다. 즉, 상기 클러치(13)가 접합된 상태에서는 엔진(11)과 모터(12)의 구동력이 트랜스미션(14)과 종감속기어(15)를 거쳐 구동휠(W)로 전달되고(HEV모드), 상기 클러치(13)가 해제된 상태에서는 엔진(11)의 동력이 차단된 상태에서 배터리(19)에 충전된 전력에 의해 모터(12)의 구동력만 트랜스미션(14)과 종감속기어(15)를 거쳐 구동휠(W)로 전달된다(EV모드). 상기 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드 또는 EV(Electric Vehicle)모드에서는 배터리(19)에 저장된 전원이 인버터(18)를 거쳐 모터(12)으로 공급된다.
상기 엔진(11)은 벨트(17) 등을 통하여 시동모터-발전기(HSG ; Hybrid Starter Generator)와 연결되어, 상기 엔진(11)을 시동시키거나, 상기 엔진(11)에 의해 회전하면서 배터리(19)를 충전하는 기능을 담당한다.
즉, 상기 시동모터-발전기(16)는 상기 클러치(13)가 해제된 상태에서는 엔진(11)의 구동력을 이용하여 발전하면서 인버터(18)를 거쳐 상기 배터리(19)를 충전시키고, 상기 클러치(13)가 접속된 경우에 상기 배터리(19)의 SOC(state of charge)가 낮으면 상기 엔진(11)의 구동을 유지하면서 상기 배터리(19)의 충전을 위한 발전을 한다.
한편, 상기 시동모터-발전기(16) 충전을 위해 상기 클러치(13)를 해제는 과정에서 효율 저하가 발생되는 문제점이 있다. 상기 클러치(13)를 해제하기 위해서는 상기 엔진으로부터 출력되는 실 토크가 '0'이 되도록 한 후, 상기 클러치(13)가 해제되면 상기 시동모터-발전기(16)의 충전부하만큼의 토크로 상기 엔진(11)의 토크를 상승시키는데, 이 과정에서 상기 엔진의 운전점이 비효율 구간에 머물게 되어, 효율 저하가 발생하는 문제가 있다.
즉, 상기 클러치의 물리적 슬립 차단을 위해 엔진 클러치 입력 토크가 '0'이 되도록 연료분사를 유지한 채, 상기 클러치(13)의 압력을 해제한 후, 상기 엔진(11)의 토크를 시동모터-발전기 충전토크를 감당할 수 있는 토크로 상승시켰는데, 이 과정에서, 도 1에 'A'로 도시된 바와 같이 엔진(11)이 저토크 영역 운전을 수행하여 비효율 구간이 발생하였다.
한편, 하기의 선행기술문헌은 '하이브리드 자동차의 배터리 충전 방법 및 시스템'에 관한 것으로서, 차량의 타력주행하고 SOC가 설정값 이하이면, 엔진을 구동상태로 유지시키고, 엔진의 동력으로 구동모터를 회전시켜 구동모터의 발전전력으로 배터리를 충전하는 것에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 13-1371476 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 하이브리드 자동차에서 배터리 충전이 필요하면서 EV모드로 주행시 엔진과 모터사이에 설치된 클러치를 해제하기 이전에 상기 엔진의 구동토크를 시동모터-발전기를 구동시킬 수 있는 시동모터-발전기 구동토크로 상승시킨 상태에서 상기 클러치가 해제되도록 함으로써, 엔진의 비효율 구간에서 운전되지 않도록 하는 하이브리드 차량의 충전 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 충전 제어 방법은, 하이브리드 자동차에서 EV(Electric Vehicle)모드에서 엔진의 동력으로 시동모터-발전기를 구동시켜 배터리를 충전시켜야 하는 것으로 요청되는 충전 제어 결정단계와, 엔진의 토크를 시동모터-발전기 충전토크를 감당할 수 있는 수준으로 설정된 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 하강시키고 상기 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 유지하고, 상기 시동모터-발전기의 토크는 충전 목표 시동모터-발전기 토크로 천이시키는 토크조정단계와, 상기 엔진으로부터 구동모터로 동력이 전달되는 것을 차단하도록 상기 엔진과 상기 차량의 구동모터 사이에 설치된 클러치의 압력을 해제하는 클러치 압력 해제단계와, 상기 엔진으로부터 출력되는 구동력에 의해 상기 시동모터-발전기가 회전하면서 상기 시동모터-발전기로부터 전력이 출력되어 상기 배터리를 충전시키는 아이들 충전 제어단계를 포함한다.
상기 충전 제어 결정단계는, 상기 하이브리드 차량이 EV모드로 주행하면서, 상기 배터리의 SOC(State of Charge)가 미리 설정된 값보다 낮으면 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치 압력 해제단계가 수행된 이후에는, 상기 클러치의 압력이 해제되었는지를 확인하는 클러치 압력 해제 확인단계를 더 포함하고, 상기 클러치의 압력이 해제되면 상기 아이들 충전 제어단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치 압력 해제 확인단계에서 상기 클러치의 압력이 해제된 것으로 확인되지 않으면, 상기 클러치 압력 해제단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 충전 제어 방법에 따르면, 하이브리드 자동차에서 배터리 충전이 필요하면서 EV모드로 주행시 엔진과 모터사이에 설치된 클러치를 해제하기 이전에 상기 엔진의 구동토크를 시동모터-발전기를 구동시킬 수 있는 시동모터-발전기 구동토크로 상승시킨 상태에서 상기 클러치가 해제되도록 함으로써, 엔진의 비효율 구간에서 운전되지 않도록 한다.
이와 같이, 엔진이 비효율 구간에서 운전되지 않음으로써, 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 통상적인 하이브리드 자동차의 구조를 도시한 블록도.
도 2는 종래기술에 따른 하이브리드 자동차에서 충전시 엔진토크, 시동모터-발전기 토크, 클러치 상태, 클러치 압력 및 엔진과 구동모터의 회전수의 상태를 도시한 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 충전 제어 방법을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 충전 제어 방법에 따른 하이브리드 자동차에서 충전시 엔진토크, 시동모터-발전기 토크, 클러치 상태, 클러치 압력 및 엔진과 구동모터의 회전수의 상태를 도시한 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 충전 제어 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 충전 제어 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 하이브리드 자동차에서 EV(Electric Vehicle)모드에서 엔진(11)의 동력으로 시동모터-발전기(16)를 구동시켜 배터리(19)를 충전시켜야 하는 것으로 요청되는 충전 제어 결정단계(S110)와, 엔진(11)의 토크를 시동모터-발전기 충전토크를 감당할 수 있는 수준으로 설정된 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 하강시키고 상기 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 유지하고, 상기 시동모터-발전기(16)의 토크는 충전 목표 시동모터-발전기 토크로 천이시키는 토크조정단계(S120)와, 상기 엔진으로부터 상기 구동모터로 동력이 전달되는 것을 차단하도록 상기 엔진과 상기 차량의 구동모터 사이에 설치된 클러치의 압력을 해제하는 클러치 압력 해제단계(S130)와, 상기 엔진으로부터 출력되는 구동력에 의해 상기 시동모터-발전기가 회전하면서 상기 시동모터-발전기(16)로부터 전력이 출력되어 상기 배터리를 충전시키는 아이들 충전 제어단계(S150)를 포함한다.
충전 제어 결정단계(S110)는 하이브리드 자동차에서 EV(Electric Vehicle)모드에서 엔진(11)의 동력으로 시동모터-발전기(16)를 구동시켜 배터리(19)를 충전시켜야 하는지를 판단한다.
하이브리드 차량에서 연료분사시점, 엔진(11)의 토크, 시동모터-발전기(16)의 토크, 구동모터(12)의 토크 및 클러치의 압력을 결정하는 HCU(Hybrid Control Unit)는, 상기 차량이 EV모드로 주행하면서, 상기 배터리(19)의 SOC(State of Charge)가 미리 설정된 값보다 낮으면, 후술되는 충전제어를 수행하게 된다.
토크조정단계(S120)는 엔진(11)의 토크는 상기 시동모터-발전기(16)를 충전시키기 위한 시동모터-발전기 충전토크가 되도록 하고, 상기 시동모터-발전기(16)의 토크는 충전 목표 시동모터-발전기 토크가 되도록 한다.
상기 토크조정단계(S120)에서는 상기 충전 제어 결정단계(S110)에서 EV모드에서 상기 엔진(11)으로부터 상기 구동모터(12)로 전달되는 동력은 차단시키고, 상기 시동모터-발전기(16)를 이용하여 상기 배터리(19)를 충전시키고자 할 때, 상기 엔진(11)과 상기 시동모터-발전기(16)의 토크를 미리 정해진 값으로 조정되도록 한다.
즉, 상기 토크조정단계(S120)에서는 상기 엔진(11)의 토크를 발전을 위해 상기 시동모터-발전기(16)를 구동시킬 수 있도록 미리 설정된 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 하강시키고, 이를 유지한다. 또한, 상기 시동모터-발전기(16)는 충전을 위해 미리 설정된 충전 목표 토크로 천이되도록 한다.
클러치 압력 해제단계(S130)는 상기 엔진(11)으로부터 상기 구동모터(12)로 전달되는 구동력이 차단되도록 상기 엔진(11)과 상기 구동모터(12) 사이에 설치된 클러치(13)의 압력이 해제되도록 한다. 상기 클러치(13)의 압력이 해제되면, 상기 클러치(13)를 통하여 동력전달이 불가능해지므로, 상기 엔진(11)으로부터 상기 구동모터(12)로 동력전달이 중단되고, 상기 차량은 EV모드로 주행한다.
클러치 압력 해제 확인단계(S140)는 상기 클러치(13)의 압력이 해제되었는지를 확인한다. 상기 엔진(11)으로부터 상기 구동모터(12)로 전달되는 동력이 차단되도록 상기 HCU에 의해 제어되는 상기 클러치(13)의 압력이 완전히 해제되었는지를 확인한다.
만약, 상기 클러치 압력 해제 확인단계(S140)에서 상기 클러치(13)의 압력이 완전히 해제되지 않은 것으로 판단되면, 상기 클러치 압력 해제단계(S130)로 리턴된다.
아이들 충전 제어단계(S150)는 상기 엔진(11)의 아이들시, 즉 상기 엔진(11)에 의해 상기 차량이 주행하지 않는 EV상태에서 상기 엔진(11)을 상기 시동모터-발전기(16)를 구동시킬 수 있을 정도로만 작동하도록 하여 상기 차량의 배터리(19)를 충전시키도록 한다.
상기 토크조정단계(S120)를 통하여 미리 엔진(11)과 시동모터-발전기(16)의 토크를 충전에 유리한 상태로 조정한 상태에서 상기 시동모터-발전기(16)를 통하여 충전되도록 함으로써, 종래기술의 문제점으로 지적된 상기 클러치(13)가 해제된 이후에 상기 엔진(11)의 토크를 상기 시동모터-발전 충전토크를 감당할 수 있을 정도로 상승시킴으로써 발생하는 시스템 효율 저하를 방지할 수 있다.
즉, 도 4에 'A'로 도시된 바와 같이, 상기 엔진(11)의 구동토크를 시동모터-발전기 충전토크를 감당할 수 있을 정도로 상기 클러치(13)의 해제 이전에 상승되도록 함으로써, 시스템의 효율 저하를 방지한다.
11 : 엔진 12 : 구동모터
13 : 클러치 14 : 트랜스미션
15 : 종감속기어
16 : 시동모터-발전기(HSG; Hybrid Starter Generator)
17 : 벨트 18 : 인터버
19 : 배터리 S110 : 충전 제어 결정단계
S120 : 토크조정단계 S130 : 클러치 압력 해제단계
S140 : 클러치 압력 해제 확인단계 S150 : 아이들 충전 제어단계

Claims (4)

  1. 하이브리드 자동차에서 EV(Electric Vehicle)모드에서 엔진의 동력으로 시동모터-발전기를 구동시켜 배터리를 충전시켜야 하는 것으로 요청되는 충전 제어 결정단계와,
    엔진의 토크를 시동모터-발전기 충전토크를 감당할 수 있는 수준으로 설정된 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 하강시키고 상기 시동모터-발전기 충전 엔진토크로 유지하고, 상기 시동모터-발전기의 토크는 충전 목표 시동모터-발전기 토크로 천이시키는 토크조정단계와,
    상기 엔진으로부터 구동모터로 동력이 전달되는 것을 차단하도록 상기 엔진과 상기 차량의 구동모터 사이에 설치된 클러치의 압력을 해제하는 클러치 압력 해제단계와,
    상기 엔진으로부터 출력되는 구동력에 의해 상기 시동모터-발전기가 회전하면서 상기 시동모터-발전기로부터 전력이 출력되어 상기 배터리를 충전시키는 아이들 충전 제어단계를 포함하는 하이브리드 차량의 충전 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 제어 결정단계는, 상기 하이브리드 차량이 EV모드로 주행하면서, 상기 배터리의 SOC(State of Charge)가 미리 설정된 값보다 낮으면 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 압력 해제단계가 수행된 이후에는, 상기 클러치의 압력이 해제되었는지를 확인하는 클러치 압력 해제 확인단계를 더 포함하고,
    상기 클러치의 압력이 해제되면 상기 아이들 충전 제어단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클러치 압력 해제 확인단계에서 상기 클러치의 압력이 해제된 것으로 확인되지 않으면, 상기 클러치 압력 해제단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 충전 제어 방법.
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