KR20170008066A - 차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20170008066A
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최용각
온형석
송민석
신동준
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
차량의 엔진 운전 제어장치는, 엔진을 통과하는 냉각수 라인의 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출부, 차량의 차속, 기어단, 운전자 요구토크 및 전장 부하량에 따라 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 제1 및 제2맵, 상기 냉각수온을 기 설정된 임계치와 비교한 결과에 따라서, 상기 제1 및 제2맵 중 어느 하나를 이용하여 후보 운전점을 획득하는 운전점 획득부, 그리고 상기 후보 운전점을 이용하여 상기 엔진의 최적 운전점을 결정하는 운전점 결정부를 포함할 수 있다.

Description

차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPERATION CONTROL OF ENGINE}
본 발명은 차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 서로 다른 두 가지 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 구동하는 차량을 나타낸다. 통상적으로 하이브리드 차량은 저속에서는 상대적으로 저속토크특성이 좋은 모터를 주 동력원으로 사용하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크특성이 좋은 엔진을 주 동력원으로 사용한다. 이에 따라, 하이브리드 차량은 저속구간에서 화석 연료를 사용하는 엔진의 작동이 정지되고 모터를 주 동력원으로 사용함으로써, 연비 개선과 배기가스의 저감에 우수한 효과가 있다.
기본적으로 차량 엔진의 운전점은 운전자의 조작에 따른 요구토크, 차속, 기어단 등을 고려하여 결정된다. 하이브리드 차량의 경우, 엔진의 운전점은 연료 소비가 최소가 되도록 선정된 시스템 최적 운전 라인(Optimal Operating Line, OOL)을 기준으로 결정된다. 시스템 최적 운전 라인은, 각 부품(엔진, 모터, 변속기, 배터리 등)의 대표 온도에서의 효율을 고려하여 설정된다. 즉, 하이브리드 차량에서의 시스템 최적 운전 라인은, 엔진의 풀 웜업(full warm up) 상태에서의 효율, 모터의 풀 웜업 상태에서의 효율, 변속기의 풀 웜업 상태에서의 전달 효율, 배터리의 최적온도에서의 충방전 효율 등을 고려하여 선정된다.
한편, 차량이 실제 도로에서 주행 시에는 차량 간 편차, 차량의 주행 거리, 그리고 외기온 등의 주변 환경에 의해 각 부품의 효율 변동이 발생한다. 기존의 시스템 최적 운전 라인은, 이러한 각 부품의 효율 변동을 반영하지 못해, 시스템 최적 운전 라인을 기준으로 결정된 엔진 운전점이 실제로는 연비를 최소로 하는 영역이 아닌 다른 영역에서 결정되어, 연비를 하락시키는 요인으로 작용하기도 한다.
본 발명의 실시 예를 통해 해결하려는 과제는 엔진의 운전점 선정 시 부품의 효율 변동을 반영함으로써, 연비를 개선시킨 차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치는, 엔진을 통과하는 냉각수 라인의 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출부, 차량의 차속, 기어단, 운전자 요구토크 및 전장 부하량에 따라 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 제1 및 제2맵, 상기 냉각수온을 기 설정된 임계치와 비교한 결과에 따라서, 상기 제1 및 제2맵 중 어느 하나를 이용하여 후보 운전점을 획득하는 운전점 획득부, 그리고 상기 후보 운전점을 이용하여 상기 엔진의 최적 운전점을 결정하는 운전점 결정부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 엔진 운전 제어방법은, 엔진을 통과하는 냉각수 라인의 냉각수온을 검출하는 단계, 상기 냉각수온에 따라서, 차량의 차속, 기어단, 운전자 요구토크 및 전장 부하량에 따라 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 제1 및 제2맵 중 어느 하나를 이용하여 제1후보 운전점을 획득하는 단계, 그리고 상기 제1후보 운전점을 이용하여 상기 엔진의 최적 운전점을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 엔진 운전점 결정 시 엔진의 효율을 변동 시키는 요인들을 고려하여 엔진 운전점을 보정함으로써, 엔진 운전점이 연비가 최소인 영역 내에서 결정되도록 하여 연비를 개선하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주행모드 제어방법을 수행하는 하이브리드 차량의 개략적인 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치의 엔진 운전 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 차량의 구동력 및 엔진의 효율적인 운전점을 만족시키는 방향으로 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 엔진 운전 제어장치 및 그 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어방법을 수행하는 하이브리드 차량의 개략적인 구성도(block diagram)이다.
도 1에서는 듀얼 엔진 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission, DCT)를 탑재한 후륜 구동형 하이브리드 차량을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 도 1은 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상은, 엔진과 모터가 별도로 분리된 동력 전달 경로를 가지도록 구현되는 모든 종류의 하이브리드 차량에 적용이 가능하다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량은, 엔진(10), 모터(20), 변속기(30), 배터리(40), 시동발전기(50), 차륜(61, 62), 차량 전장부(70) 등을 포함할 수 있다.
엔진(10)은 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다.
모터(20)는 제동 시 발전기로 동작하여 차륜(62) 구동을 위한 구동력을 제공할 수 있다. 모터(20)에 의해 생성된 전기 에너지는 배터리(40)에 저장될 수 있다.
변속기(30)는 복수의 엔진 클러치(미도시)를 포함하는 듀얼 엔진 클러치 변속기로 구현되면, 엔진(10)과 연결되어 엔진(10)에서 발생하는 동력을 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 차륜(61)으로 전달할 수 있다.
시동발전기(50)는 엔진(10)을 시동하거나, 엔진(10)의 동력을 보조하는 기능을 수행할 수 있다. 시동발전기(50)는 ISG(integrated starter & generator) 또는 HSG(hybrid starter & generator)를 포함한다.
차량 전장부(70)는 내비게이션(Navigation), GPS(Global Positioning System) 장치, DMB(Digital Multimedia Broadcasting, DMB) 장치 등 차량에서 전기 에너지를 소모하는 전자 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량은, 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)(200), 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU)(110), 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(120), 변속 제어기(Transmission Control Unit, TCU)(130), 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)(140) 등 적어도 하나의 제어기를 포함할 수 있다.
하이브리드 제어기(200)는 최상위 제어기로, 네트워크로 연결되는 하위 제어기들을 통합 제어하고, 각 하위 제어기들의 정보를 수집 분석하여 하이브리드 차량의 전체 동작을 제어할 수하는 있다.
엔진 제어기(110)는 네트워크로 연결되는 HCU(200)와 연동하여 엔진(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
모터 제어기(120)는 네트워크로 연결되는 HCU(200)와 연동하여 모터(20)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
변속 제어기(130)는 네트워크로 연결되는 HCU(200)의 제어에 따라 변속기(30)에 구비되는 전기식 액추에이터 또는 유압식 액추에이터를 제어하여 목표 변속단의 기어 결합을 제어한다. 즉, 변속 제어기(130)는 액추에이터를 통해 변속기(30)를 구성하는 복수의 엔진 클러치를 제어함으로써, 엔진(10)에서 발생하는 동력의 단속을 제어할 수 있다.
배터리 제어기(140)는, 배터리(40)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 충전상태(State Of Charge, SOC)를 관리 제어하며, 배터리(40)의 충방전 전류량을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충전되지 않도록 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량은, 전력변환기(Low voltage DC-DC Converter, LDC, 170)를 더 포함할 수 있다.
전력변환기(170)는 배터리(40)와 차량 전장부(70) 사이에 연결되며, 배터리(40)로부터 출력되는 고전압 전력을 차량 전장부(70)에서 사용하는 저전압 전력으로 변환하여 전달할 수 있다. 또한, 전력변환기(170)는 매터리(40)의 출력을 모니터링하여 차량에서 소모하는 전기 에너지를 나타내는 차량 전장 부하량을 검출할 수도 있다.
전술한 구조의 하이브리드 차량은, 모터(20)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode), 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 모터(20)의 회전력을 보조동력으로 이용하는 하이브리드 차량 모드인 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode), 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 제동 및 관성 에너지를 모터(20)의 발전을 통해 회수하여 배터리(40)에 충전하는 회생제동 모드인 RB 모드(regenerative braking mode) 등의 주행모드로 운행할 수 있다.
전술한 구조의 하이브리드 차량은, 엔진 운전 제어장치(후술하는 도 2의 도면부호 300 참고)를 포함하며, 엔진 운전 제어장치를 통해 엔진(10)의 운전점을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 엔진 운전 제어장치(300)는 하이브리드 차량을 구성하는 적어도 하나의 제어기(110, 120, 130, 140, 200)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 엔진 운전 제어장치(300)는 하이브리드 제어기(200) 또는 엔진 제어기(110)에 포함될 수 있다.
아래에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치 및 그 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치(300)는, 냉각수온 검출부(311), 고지 검출부(312), 흡기온 검출부(313), 웜업(warm up) 제어맵(321), 콜드(cold) 제어맵(322), 운전점 획득부(331), 고지 보정부(333), 흡기온 보정부(333), 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 보정부(340), 운전점 결정부(350), 학습 데이터 저장부(360) 등을 포함할 수 있다.
냉각수온 검출부(311)는 수온 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 냉각수온 검출부(311)는 수온 센서를 이용하여 엔진(10)을 냉각하는 냉각수 라인의 냉각수온을 검출한다. 냉각수 라인을 통해 순환되는 냉각수는 엔진(10)을 통과하면서 엔진(10)과의 열교환을 통해 엔진(10)에서 발생하는 열을 흡수한다. 이에 따라, 냉각수온 검출부(311)를 통해 검출되는 냉각수온으로부터 엔진(10)의 온도를 추정할 수 있다.
고지 검출부(312)는 압력 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 고지 검출부(312)는 압력 센서를 이용하여 대기압을 검출하며, 이로부터 차량의 고지 운행 정보를 획득한다. 고지 검출부(312)에 포함되는 압력 센서로는, 대기압 센서, 부압 센서 등이 포함될 수 있다.
흡기온 검출부(313)는 차량의 흡기계에 배치되는 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 흡기온 검출부(313)는 온도 센서를 통해 차량의 흡기온(또는 외기 온도)을 검출한다.
웜업 제어맵(321) 및 콜드 제어맵(322)은 차량의 차속, 기어단 및 운전자 요구토크 별로 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵이다. 웜업 제어맵(321) 및 콜드 제어맵(322)은 차량의 현재 차속, 현재 기어단 및 현재 운전자 요구토크가 입력되면, 이에 대응하는 엔진 운전점을 출력한다.
운전자 요구토크는 가속페달 조작상태, 차속, 브레이크페달 조작상태, 현재 기어단, 차량의 전장 부하량 등을 토대로 산출될 수 있다.
가속페달 조작상태는, 운전자의 가속페달 조작에 따른 가속페달의 밟힌 정도를 나타내며, 가속페달가속페달센서(Accelerator Pedal position Sensor, APS)로부터 출력되는 APS 신호에 대응한다.
브레이크페달 조작상태는, 운전자의 브레이크페달 조닥에 따른 브레이크페달의 온/오프(on/off) 상태를 나타내며, 브레이크페달 센서(Break Pedal position Sensor, BPS)로부터 출력되는 BPS 신호에 대응된다.
차속은 엔진(10)의 RPM(Revolution Per Minute)과 변속기(30)의 기어비 관계를 통해 검출할 수 있다.
기어단은, 현재 기어단 위치를 나타낸다.
차량의 전장 부하량, 차량에서 사용하는 전력 소모량으로, 차량 전장부(70)의 소비 전력과 전동식 에어컨(미도시)의 소비 전력을 합산하여 획득될 수 있다.
엔진(10)은 그 동작 온도가 어느 온도 영역에 포함되는지에 따라서 웜업 상태와 콜드 상태로 구분된다. 엔진(10)의 동작 온도는 엔진(10)을 통과하는 냉각수 라인의 냉각수온으로부터 추정이 가능하다. 이에 따라, 엔진 운전 제어장치(300)는 냉각수온을 이용하여 엔진(10)의 동작 온도가 웜업 상태인지 아니면 콜드 상태인지를 구분하는 것이 가능하다. 예를 들어, 냉각수온 검출부(311)에 의해 검출된 냉각수온이 기준 목표 온도 (α) 보다 높으면 엔진(10)의 동작 온도는 웜웝 상태로 구분되고, 냉각수온이 기준 목표 온도 (α) 이하이면 엔진(10)의 동작 온도는 콜드 상태로 구분될 수 있다.
웜업 제어맵(321)은 엔진(10)의 웜업 상태에서 엔진(10)의 운전점을 결정하기 위한 맵이다. 웜업 제어맵(321)에 포함되는 엔진 운전점들은 엔진(10)의 웜업 상태에서의 효율을 토대로 선정된 시스템 최적 운전 라인(Optimal Operating Line, OOL)에 의해 설정될 수 있다. 시스템 최적 운전 라인(OOL)은, 차속, 기어단 및 운전자 요구토크 별로 엔진(10)의 최적 운전점으로 선정된 엔진 운전점들을 포함하도록 선정된 엔진 운전 영역에 해당한다. 엔진(10)의 최적 운전점은 차량의 연비가 최소인 운전점이 선정된다.
콜드 제어맵(322)은 엔진(10)의 콜드 상태에서 엔진(10)의 운전점을 결정하기 위한 맵이다. 콜드 제어맵(322)에 포함되는 엔진 운전점들은 엔진(10)의 콜드 상태에서의 효율을 토대로 선정된 시스템 최적 운전 라인(OOL)에 의해 설정될 수 있다.
운전점 획득부(331)는 냉각수온 검출부(311)로부터 냉각수온을 수신하며, 이를 토대로 엔진(10)의 동작 온도를 판단한다. 즉, 운전점 획득부(331)는 냉각수온 검출부(311)로부터 수신되는 냉각수온을 토대로 엔진(10)이 웜업 상태인지 아니면 콜드 상태인지를 판단한다. 예를 들어, 운전점 획득부(331)는 냉각수온이 기준 목표 온도 (α)보다 높으면 엔진(10)이 웜업 상태인 것으로 판단하고 냉각수온이 기준 목표 온도 (α)이하이면 엔진(10)이 콜드 상태인 것으로 판단한다.
운전점 획득부(331)는 엔진(10)의 동작 온도에 따라서 웜업 제어맵(321) 및 콜드 제어맵(322) 중 어느 하나를 이용하여 엔진 운전점을 획득한다. 운전점 획득부(331)는 엔진(10)의 동작 온도가 웜업 상태인 것으로 판단되면, 웜업 제어맵(321)을 이용하여 엔진 운전점을 획득한다. 반면에, 운전점 획득부(331)는 엔진(10)의 동작 온도가 콜드 상태로 판단되면, 콜드 제어맵(322)을 이용하여 엔진 운전점을 획득한다.
운전점 획득부(331)에서 웜업 제어맵(321) 또는 콜드 제어맵(322)을 이용하여 엔진 운전점을 획득하면, 이를 엔진(10)의 운전점을 결정하기 위한 후보 운전점으로 출력한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 운전점 획득부(331)에서 웜업 제어맵(321) 또는 콜드 제어맵(322)을 이용하여 획득한 엔진 운전점을 '제1후보 운전점'이라 명명하여 사용한다.
고지 보정부(333)는 고지 검출부(312)로부터 수신되는 차량의 고지 운행 정보에 대응하여 엔진 운전점을 획득한다.
고지 보정부(333)는 차량의 차속, 기어단 및 운전자 요구토크 별로 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵을 이용하여 엔진 운전점을 획득하고, 차량의 고지 운행 정보를 토대로 이를 보정함으로써 차량의 현재 고지 운행 정보에 대응하는 엔진 운전점을 획득할 수 있다. 이 경우, 고지 보정부(333)는 현재 차량의 차속, 기어단 및 운전자 요구토크에 대응하는 엔진 운전점을 획득하기 위해, 웜업 제어맵(321) 또는 콜드 제어맵(322)을 사용할 수 있다. 고지 보정부(333)는 웜업 제어맵(321) 또는 콜드 제어맵(322)를 이용하여 엔진 운전점이 획득되면, 차량의 현재 고지 운행 정보에 따라서 엔진 운전점을 증가시키거나 감소시킴으로써, 차량의 현재 고지 운행 정보에 대응하는 엔진 운전점을 획득할 수 있다.
고지 보정부(333)는 차속, 기어단 및 운전자 요구토크뿐만 아니라, 고지 별로도 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵을 별도로 포함하며, 이를 이용하여 고지 운행 정보에 대응하는 엔진 운전점을 획득할 수도 있다. 이 경우, 고지 보정부(333)에서 사용되는 엔진 운전점 맵은, 고지에 따른 차량의 엔진(10) 효율 변동을 반영하여, 고지 별로 엔진 운전점을 다르게 매핑하여 설정된다.
고지 보정부(333)는 차량의 고지 운행 정보에 따른 엔진 운전점을 획득하면, 이를 엔진(10)의 운전점을 결정하기 위한 후보 운전점으로 출력한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 고지 보정부(333)에서 고지 운행 정보에 대응하여 획득한 엔진 운전점을 '제2후보 운전점'이라 명명하여 사용한다.
흡기온 보정부(333)는 흡기온 검출부(313)로부터 차량의 현재 흡기온을 수신하며, 이에 대응하는 엔진 운전점을 출력한다.
흡기온 보정부(333)는 차량의 차속, 기어단 및 운전자 요구토크 별로 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵을 이용하여 엔진 운전점을 획득하고, 차량의 현재 흡기온을 토대로 이를 보정함으로써 흡기온에 대응하는 엔진 운전점을 획득할 수 있다. 이 경우, 흡기온 보정부(333)는 현재 차량의 차속, 기어단 및 운전자 요구토크에 대응하는 엔진 운전점을 획득하기 위해, 웜업 제어맵(321) 또는 콜드 제어맵(322)을 사용할 수 있다. 흡기온 보정부(333)는 웜업 제어맵(321) 또는 콜드 제어맵(322)를 이용하여 엔진 운전점이 획득되면, 획득한 엔진 운전점을 차량의 현재 흡기온에 따라서 증가시키거나 감소시킴으로써, 현재 흡기온에 대응하는 엔진 운전점을 획득할 수 있다.
흡기온 보정부(333)는 차속, 기어단 및 운전자 요구토크뿐만 아니라, 흡기온 별로도 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵을 포함하며, 이를 이용하여 차량의 현재 흡기온에 대응하는 엔진 운전점을 획득할 수도 있다. 이 경우, 흡기온 보정부(334)에서 사용되는 엔진 운전점 맵은, 흡기온에 따른 차량의 엔진(10) 효율 변동을 반영하여, 흡기온 별로 엔진 운전점을 다르게 매핑하여 설정된다.
흡기온 보정부(332)는 흡기온에 따른 엔진 운전점을 획득하면, 이를 엔진(10)의 운전점을 결정하기 위한 후보 운전점으로 출력한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 흡기온 보정부(333)에서 흡기온에 대응하여 획득한 엔진 운전점을 '제3후보 운전점'이라 명명하여 사용한다.
EGR 보정부(340)는 EGR 보정부(340)는 EGR(미도시) 장치로부터 EGR율을 수신한다. EGR율은, EGR 장치에서의 배기가스 재 순환율에 대응하며, EGR 솔레노이드 밸브를 여는 시간 특성치를 나타낸다.
EGR 보정부(340)는 운전점 획득부(331), 고지 보정부(333) 및 흡기온 보정부(333)로부터 출력되는 후보 운전점들을 수신하며, EGR 장치의 EGR율에 따라서 이를 보정하여 출력한다.
EGR 보정부(340)는 EGR 장치로부터 수신되는 EGR율에 따라서, 대응하는 엔진(10)의 운전 영역을 설정한다. 그리고, 운전점 획득부(331), 고지 보정부(333) 및 흡기온 보정부(333)로부터 출력되는 엔진 운전점들이, EGR율에 대응하는 운전 영역 내에 포함되도록 후보 운전점들을 보정하여 운전점 결정부(350)로 출력한다.
한편, 차량이 EGR 장치를 포함하지 않는 경우, EGR 보정부(340)는 생략될 수 있다. 이 경우, 운전점 획득부(331), 고지 보정부(333) 및 흡기온 보정부(333)로부터 출력되는 후보 운전점들은 EGR 보정부(340)를 거치지 않고, 운전점 결정부(350)로 전달된다.
운전점 결정부(350)는 EGR 보정부(340), 또는 운전점 획득부(331), 고지 보정부(333) 및 흡기온 보정부(333)로부터 후보 운전점들을 수신하며, 이를 이용하여 엔진(10)의 최적 운전점을 결정한다.
운전점 결정부(350)는 후보 운전점들이 수신되면, 후보 운전점들 간의 내샵(interpolation)함으로써, 엔진(10)의 최적 운전점을 획득할 수 있다.
운전점 결정부(350)는 수신되는 복수의 후보 운전점들 중 어느 하나를 엔진(10)의 운전점으로 선택할 수도 있다. 예를 들어, 운전점 결정부(350)는 엔진(10)의 동작 온도가 콜드 상태인 경우, 후보 운전점들의 내샵을 생략하고 운전점 획득부(331)를 통해 획득한 제1후보점을 최적 운전점으로 획득할 수도 있다.
운전점 결정부(350)는 후보 운전점들로부터 최적 운전점이 획득되면, 변속기(30), 배터리(40) 및 모터(20)의 동작 온도에 따라서 이를 추가 보정할 수 있다. 여기서, 변속기(30)의 동작 온도는, 변속기(30)의 오일 온도로부터 획득되며, 모터(20)의 동작 온도는 모터(20)를 통과하는 냉각수 라인의 냉각수 온도로부터 획득될 수 있다.
운전점 결정부(350)는 운전점 결정부(350)에 의해 이전에 선택된 최적 운전점을 토대로 현재 선택된 최적 운전점을 보정하는 운전점 학습을 수행하고, 운전점 학습을 통해 엔진(10)의 최적 운전점을 최종 결정할 수도 있다.
학습 데이터 저장부(360)는 운전점 결정부(350)에 의해 엔진(10)의 최적 운전점이 결정되면, 이를 현재 차속 및 기어단에 대응시켜 저장한다. 그리고, 운전점 결정부(350)가 다음 최적 운전점을 결정 시, 이를 학습 데이터로 제공한다.
운전점 결정부(350)는 학습 데이터 저장부(360)에 저장된 최적 운전점들 중, 현재 차량의 차속 및 기어단과 동일한 차속 및 기어단에서 선택된 최적 운전점들을 읽어오고, 이들을 이용하여 현재 선택된 최적 운전점을 보정한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치의 엔진 운전 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 운전 제어장치(300)는 엔진(10)을 통과하는 냉각수 라인의 냉각수온을 검출한다(S100).
엔진 운전 제어장치(300)는 상기 S100 단계를 통해 검출한 냉각수온을 토대로 웜업 제어맵(321) 및 콜드 제어맵(322) 중 어느 하나를 제1후보 운전점을 획득하기 위한 엔진 운전점 맵으로 선택한다(S101). 즉, 엔진 운전 제어장치(300)는, 냉각수온을 기 설정된 임계치와 비교하고, 비교 결과에 따라서 엔진(10)이 웜업 상태인지 아니면 콜드 상태인지 판단한다. 그리고, 엔진(10)이 웜업 상태로 판단되면 웜업 제어맵(321)을 제1후보 운전점을 획득하기 위한 엔진 운전점 맵으로 선택하고, 엔진(10)이 콜드 상태로 판단되면 콜드 제어맵(322)을 제1후보 운전점을 획득하기 위한 엔진 운전점 맵으로 선택한다.
엔진 운전 제어장치(300)는 상기 S101 단계를 통해 선택된 웜업 제어맵(321) 또는 콜드 제어맵(322)이 선택되면, 선택된 엔진 운전점 맵을 토대로 엔진(10)의 제1후보 운전점을 획득한다(S102).
상기 S102 단계에서, 웜업 제어맵(321) 및 콜드 제어맵(322)은 차량의 차속, 기어단 및 운전자 요구토크 별로 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵이다. 또한, 웜업 제어맵(321)는 엔진(10)의 웜업 상태에서의 효율을 토대로 설정된 엔진 운전점 맵이고, 콜드 제어맵(322)은 엔진(10)의 콜드 상태에서의 효율을 토대로 설정된 엔진 운전점 맵이다.
엔진 운전 제어장치(300)는 차량의 현재 고지 운행 정보에 대응하여 제2후보 운전점을 획득하고, 차량의 현재 흡기온에 대응하여 제3후보 운전점을 획득한다(S103).
상기 S103 단계에서, 엔진 운전 제어장치(300)는 차량의 현재 차속, 기어단 및 운전자 요구토크를 토대로 엔진 운전점을 획득하고, 이를 차량의 현재 고지 운행 정보를 토대로 보정함으로써 제2후보 운전점을 획득할 수 있다. 상기 S103 단계에서, 엔진 운전 제어장치(300)는 차속, 기어단 및 운전자 요구토크뿐만 아니라, 고지 별로도 대응하는 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵을 이용하여, 제2후보 운전점을 획득할 수도 있다.
상기 S103 단계에서, 엔진 운전 제어장치(300)는 차량의 현재 차속, 기어단 및 운전자 요구토크를 토대로 엔진 운전점을 획득하고, 이를 차량의 현재 흡기온을 토대로 보정함으로써 제3후보 운전점을 획득할 수 있다. 상기 S103 단계에서, 엔진 운전 제어장치(300)는 차속, 기어단 및 운전자 요구토크뿐만 아니라, 흡기온 별로도 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 엔진 운전점 맵을 이용하여, 제3후보 운전점을 획득할 수도 있다.
상기 S102 단계 및 S103 단계를 통해, 제1 내지 제3후보 운전점이 획득되면, 엔진 운전 제어장치(300)는 EGR 장치의 EGR율에 따라서 제1 내지 제3후보 운전점을 보정하는 EGR 보정을 수행한다(S104). 즉, 엔진 운전 제어장치(300)는 현재 EGR율에 대응하는 엔진(10)의 운전 영역을 설정하고, 제1 내지 제3후보 운전점이 EGR율에 대응하여 설정된 운전 영역 내에 포함되도록 보정한다.
이후, 엔진 운전 제어장치(300)는 EGR 보정된 제1 내지 제3운전점 중 적어도 하나를 이용하여 엔진(10)의 최적 운전점을 획득한다(S105).
상기 S105 단계에서, 엔진 운전 제어장치(300)는 EGR 보정된 제1 내지 제3운전점들 간의 내삽(interpolation)을 통해 최적 운전점을 획득할 수 있다.
상기 S105 단계에서, 엔진 운전 제어장치(300)는 EGR 보정된 제1 내지 제3후보 운전점들 중 어느 하나를 엔진(10)의 최적 운전점으로 선택할 수도 있다. 예를 들어, 엔진 운전 제어장치(300)는 엔진(10)의 동작 온도가 콜드 상태인 경우, 제1후보점을 엔진 운전점으로 선택할 수도 있다.
한편, 차량에 EGR 장치가 장착되지 않은 경우, 제1 내지 제3후보점을 EGR 보정하는 단계(S104)는 생략될 수 있다. 이 경우, 엔진 운전 제어장치(300)는 상기 S105 단계에서 EGR 보정을 거치지 않은 제1 내지 제3후보점을 이용하여 엔진(10)의 최적 운전점을 획득할 수 있다
엔진 운전 제어장치(300)는 상기 S105 단계를 통해 최적 운전점이 획득되면, 변속기(30), 배터리(40) 및 모터(20)이 동작 온도에 따라서 이를 보정한다(S106). 또한, 이전에 선택된 최적 운전점들을 학습 데이터로 사용한 운전점 학습을 통해, 상기 S106 단계를 통해 보정된 최적 운전점을 추가 보정함으로써, 엔진(10)의 최적 운전점으로 최종 결정한다(S107).
이와 같이 결정된 엔진 운전점은, 엔진 제어기(110)에서 엔진(10)의 출력을 제어하기 위해 사용된다.
한편, 도 3에서는 제1후보 운전점을 획득하는 단계(S102)를 수행한 후에, 제2 및 제3후보 운전점을 획득하는 단계(S103)를 수행하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. 제1후보 운전점을 획득하는 단계와, 제2 및 제3운전점을 획득하는 단계를 수행하는 순서는 변경이 가능하며, 제1후보 운전점을 획득하는 단계와, 제2 및 제3운전점을 획득하는 단계는 병렬로 수행될 수도 있다.
기존에는 엔진(10)의 효율이 엔진(10)의 동작 온도에 따라서 달라짐에도 불구하고, 대표 동작 온도(웜업 상태)에서의 엔진(10)의 효율을 기준으로 시스템 최적 라인(OOL)을 선정하였다. 이에 따라, 기존의 시스템 최적 운전 라인(OOL)은, 엔진(10)의 동작 온도에 따른 효율 변동을 반영하지 못해, 이를 기준으로 결정된 엔진 운전점이 실제로는 연비를 최소로 하는 영역이 아닌 다른 영역에서 결정되어, 연비를 하락시키는 요인으로 작용하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 예에서는 전술한 바와 같이 엔진(10)의 웜업 상태에서 엔진 운전점을 결정하는 웜업 제어맵(321)과, 엔진(10)의 콜드 상태에서 엔진 운전점을 결정하는 콜드 제어맵(322)을 별도로 마련한다. 그리고, 엔진(10)의 동작 온도에 따라서 둘 중 하나를 선택적으로 사용하여 엔진 운전점을 획득함으로써, 동작 온도에 따른 엔진(10)의 효율 변동을 엔진 운전점 결정에 반영하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 엔진 운전점 결정 시 고지 및 흡기온에 따른 엔진(10)의 효율 변동을 반영하고, 운전점 학습을 통해 차량의 주행 거리에 따른 엔진(10)의 효율 변동을 반영함으로써, 최적의 엔진 운전점을 획득하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 엔진 운전점 결정 시 엔진(10)의 효율을 변동 시키는 요인들을 고려하여 엔진 운전점을 보정함으로써, 엔진 운전점이 연비가 최소인 영역 내에서 결정되도록 하여 연비를 개선하는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 엔진 운전 제어방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 기능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD_ROM, DVD_RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 엔진을 통과하는 냉각수 라인의 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출부,
    차량의 차속, 기어단, 운전자 요구토크 및 전장 부하량에 따라 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 제1 및 제2맵,
    상기 냉각수온을 기 설정된 임계치와 비교한 결과에 따라서, 상기 제1 및 제2맵 중 어느 하나를 이용하여 후보 운전점을 획득하는 운전점 획득부, 그리고
    상기 후보 운전점을 이용하여 상기 엔진의 최적 운전점을 결정하는 운전점 결정부
    를 포함하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1맵은 상기 엔진의 동작 온도가 제1영역에 포함되는 경우의 엔진 효율을 토대로 설정된 맵이고,
    상기 제2맵은 상기 엔진의 동작 온도가 상기 제1영역보다 낮은 제2영역에 포함되는 경우의 엔진 효율을 토대로 설정된 맵인 엔진 운전 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 운전점 획득부는,
    상기 냉각수온이 상기 임계치보다 크면, 상기 제1맵을 이용하여 상기 후보점을 획득하고,
    상기 냉각수온이 상기 임계치 이하이면, 상기 제2맵을 이용하여 상기 후보점을 획득하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 고지 운행 정보를 검출하는 고지 운행 정보 검출부, 그리고
    상기 고지 운행 정보에 대응하는 엔진 운전점을 후보 운전점으로 획득하는 고지 보정부를 더 포함하며,
    상기 운전점 결정부는, 상기 운전점 획득부를 통해 획득한 후보 운전점과 상기 고지 보정부를 통해 획득한 후보 운전점 중 적어도 하나를 이용하여 상기 최적 운전점을 획득하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운전점 결정부는, 상기 운전점 획득부를 통해 획득한 후보 운전점과 상기 고지 보정부를 통해 획득한 후보 운전점 간의 내삽을 통해 상기 최적 운전점을 획득하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 흡기온을 검출하는 흡기온 검출부, 그리고
    상기 흡기온에 대응하는 엔진 운전점을 후보 운전점으로 획득하는 흡기온 보정부를 더 포함하며,
    상기 운전점 결정부는, 상기 운전점 획득부를 통해 획득한 후보 운전점과 상기 흡기온 보정부를 통해 획득한 후보 운전점 중 적어도 하나를 이용하여 상기 최적 운전점을 결정하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 운전점 결정부는, 상기 운전점 획득부를 통해 획득한 후보 운전점과 상기 흡기 보정부를 통해 획득한 후보 운전점 간의 내삽을 통해 상기 최적 운전점을 획득하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치의 EGR율을 토대로 상기 후보 운전점을 보정하는 EGR 보정부를 더 포함하며,
    상기 운전점 결정부는, 상기 EGR 보정부에 의해 보정된 상기 후보 운전점을 이용하여 상기 최적 운전점을 결정하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 운전점 결정부는, 변속기, 배터리 및 모터의 동작 온도에 따라서 상기 최적 운전점을 보정하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  10. 제1항에 있어서,
    이전에 선택된 적어도 하나의 최적 운전점을 저장하는 학습 데이터 저장부를 더 포함하며,
    상기 운전점 결정부는, 상기 학습 데이터 저장부에 저장된 적어도 하나의 최적 운전점을 이용한 운전점 학습을 통해 상기 최적 운전점을 결정하는 차량의 엔진 운전 제어장치.
  11. 차량의 엔진 운전 제어방법에 있어서,
    엔진을 통과하는 냉각수 라인의 냉각수온을 검출하는 단계,
    상기 냉각수온에 따라서, 상기 차량의 차속, 기어단, 운전자 요구토크 및 전장 부하량에 따라 대응하는 엔진 운전점이 매핑된 제1 및 제2맵 중 어느 하나를 이용하여 제1후보 운전점을 획득하는 단계, 그리고
    상기 제1후보 운전점을 이용하여 상기 엔진의 최적 운전점을 결정하는 단계
    를 포함하는 엔진 운전 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1맵은 상기 엔진의 동작 온도가 제1영역에 포함되는 경우의 엔진 효율을 토대로 설정된 맵이고,
    상기 제2맵은 상기 엔진의 동작 온도가 상기 제1영역보다 낮은 제2영역에 포함되는 경우의 엔진 효율을 토대로 설정된 맵인 엔진 운전 제어방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 후보 운전점을 획득하는 단계는,
    상기 냉각수온이 기 설정된 임계치보다 크면, 상기 제1맵을 이용하여 상기 후보점을 획득하는 단계, 그리고
    상기 냉각수온이 상기 임계치 이하이면, 상기 제2맵을 이용하여 상기 후보점을 획득하는 단계를 포함하는 엔진 운전 제어방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 차량의 고지 운행 정보에 대응하는 엔진 운전점을 제2후보 운전점으로 획득하는 단계를 더 포함하며,
    상기 최적 운전점을 결정하는 단계는, 상기 제1 및 제2후보 운전점 중 적어도 하나를 이용하여 상기 최적 운전점을 획득하는 엔진 운전 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차량의 흡기온에 대응하는 엔진 운전점을 제3후보 운전점으로 획득하는 단계를 더 포함하며,
    상기 최적 운전점을 결정하는 단계는, 상기 제1, 제2 및 제3후보 운전점 중 적어도 하나를 이용하여 상기 최적 운전점을 획득하는 엔진 운전점 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 최적 운전점을 결정하는 단계는, 상기 제1, 제2 및 제3후보 운전점들 간의 내삽을 통해 상기 최적 운전점을 획득하는 엔진 운전 제어방법.
  17. 제11항에 있어서,
    EGR(Exhaust Gas Recirculation) 장치의 EGR율을 토대로 상기 제1후보 운전점을 보정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 최적 운전점을 결정하는 단계는, 상기 EGR율을 토대로 보정된 상기 제1후보 운전점을 이용하여 상기 최적 운전점을 결정하는 엔진 운전 제어방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 변속기, 배터리 및 모터의 동작 온도에 따라서 상기 최적 운전점을 보정하는 단계를 더 포함하는 엔진 운전 제어방법.
  19. 제11항에 있어서,
    이전에 선택된 적어도 하나의 최적 운전점을 토대로 통해 상기 최적 운전점을 보정하는 단계를 더 포함하는 엔진 운전 제어방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위해 기록매체에 저장된 프로그램.
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