KR20190081379A - Management method for battery SOC of hybrid electric vehicle - Google Patents

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KR20190081379A
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이용훈
손동진
이준혁
허지욱
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to a battery state of charge (SOC) management method for a hybrid electric vehicle (HEV) and an objective of the present invention is to provide a battery SOC management method for an HEV, which expands an electric vehicle (EV) drive section not operating an engine while managing a battery SOC at a predetermined level or more during driving in a congested section and therethrough non-driving fuel loss is reduced and mileage is increased. To this end, the battery SOC management method for an HEV comprises the following steps of a control unit: receiving information about a front road placed in the front side of the vehicle on a driving path from a navigator to determine whether the front road is a congested section; predicting and determining an SOC change when driving the congested section in an EV mode when the front road is determined to be a congested section; comparing a preset reference SOC value with a (battery SOC - ΔSOC), which is an SOC prediction value when driving the congested section in the EV mode, as a difference between the current battery SOC and the determined SOC change (ΔSOC); and controlling the vehicle to drive the congested section in the EV mode when the (battery SOC - ΔSOC) is greater than the reference SOC value.

Description

하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법{Management method for battery SOC of hybrid electric vehicle} [0001] The present invention relates to a method of managing a battery SOC of a hybrid vehicle,

본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정체 구간 주행 동안 배터리 SOC를 일정 수준 이상으로 관리할 수 있으면서도 엔진을 구동하지 않는 EV 주행 구간을 확대할 수 있고, 이를 통해 비구동 연료 손실 축소 및 연비 향상이 가능해지는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of managing a battery SOC of a hybrid vehicle, and more particularly, to a method of managing a battery SOC of a hybrid vehicle in which a battery SOC can be maintained at a predetermined level or more during a congestion zone travel, To a method of managing battery SOC of a hybrid vehicle in which driving fuel loss can be reduced and fuel economy can be improved.

최근 연비가 우수한 전기 차량과 하이브리드 차량이 개발되어 주목을 받고 있다. Recently, electric vehicles and hybrid vehicles with excellent fuel efficiency have been developed and are attracting attention.

전기 차량은 모터만으로 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말하고, 하이브리드 차량은 엔진과 모터에 의해 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말한다.An electric vehicle refers to a vehicle that generates driving torque of the vehicle only by a motor, and a hybrid vehicle refers to a vehicle that generates driving torque of the vehicle by an engine and a motor.

이 중 하이브리드 차량에서는 주행 과정에서 차량을 구동하는 구동원인 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 작동시키느냐에 따라 최적의 토크를 출력할 수 있는 것은 물론 차량 연비의 극대화가 가능해진다.In the hybrid vehicle, it is possible to maximize the fuel consumption of the hybrid vehicle as well as to output the optimum torque according to how the engine and the motor that drive the vehicle are operated in harmony.

하이브리드 차량은 엔진과 모터를 사용하여 다양한 구조로 구동계를 구성할 수 있는데, 일례로 엔진과 모터를 엔진 클러치를 통해 연결하고 모터 출력 측에 변속기를 연결한 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입의 하이브리드 시스템이 알려져 있다.Hybrid vehicles can be composed of engines and motors in various structures. For example, TMED (Transmission Mounted Electric Device) type hybrid system in which an engine and a motor are connected through an engine clutch and a transmission is connected to a motor output side Is known.

TMED 타입의 하이브리드 시스템은 차량 주행을 위한 구동원이 되는 엔진과 모터, 엔진과 모터 사이에 개재되는 엔진 클러치, 모터 출력 측에 연결된 변속기, 모터를 구동시키기 위한 인버터, 인버터를 통해 모터에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리를 포함한다.The TMED type hybrid system is composed of an engine and a motor which are driving sources for running the vehicle, an engine clutch interposed between the engine and the motor, a transmission connected to the motor output side, an inverter for driving the motor, Lt; / RTI >

이에 더하여 TMED 타입의 하이브리드 시스템은 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진으로부터 전달되는 회전력으로 발전을 수행하는 모터, 즉 시동발전기(Hybrid Starter and Generator, 이하 'HSG'라 칭함)를 포함할 수 있다.In addition, the hybrid system of the TMED type includes a hybrid starter and generator (hereinafter, referred to as 'HSG') connected to the engine so as to be able to transmit power and to start the engine or to generate power by the torque transmitted from the engine can do.

HSG는 모터로 작동하거나 발전기로 작동하는데, 엔진과는 상시 동력 전달 가능하게 연결되어 있으므로 엔진 속도를 제어하는데 이용되기도 한다.HSG can be used to control the engine speed because it is connected to the engine so that it can be always powered.

엔진 클러치는 접합 또는 해제 작동되어 엔진과 모터 사이를 동력 전달 가능하게 연결하거나 분리하며, 인버터는 모터 구동을 위해 배터리의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터에 인가한다.The engine clutch is connected or disconnected to connect or disconnect the engine and the motor in a power-transferable manner. The inverter converts the direct current of the battery into a three-phase alternating current for driving the motor and applies the alternating current to the motor.

변속기는 모터의 동력 또는 엔진과 모터의 복합 동력을 변속하여 구동축을 통해 구동휠로 전달하며, 자동변속기(Automatic Transmission, AT) 또는 DCT(Double Clutch Transmission)가 사용될 수 있다.The transmission transmits the power of the motor or the combined power of the engine and the motor to the driving wheel through the driving shaft, and an automatic transmission (AT) or a double clutch transmission (DCT) may be used.

이와 같은 하이브리드 시스템을 탑재한 차량, 즉 HEV나 PHEV 등의 하이브리드 차량은 모터의 동력만을 이용하여 주행하는 순수 전기차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드, 또는 엔진의 동력과 모터의 동력을 복합적으로 이용하여 주행하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행할 수 있다.Vehicles equipped with such hybrid systems, that is, hybrid vehicles such as HEVs and PHEVs, use an EV (Electric Vehicle) mode, which is a pure electric vehicle mode that uses only the power of a motor, or a combination of engine power and motor power The vehicle can be driven in a HEV (Hybrid Electric Vehicle) mode.

예컨대, 운전자 요구 토크가 크면 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환이 이루어질 수 있고, 반대로 운전자 요구 토크가 작으면 HEV 모드에서 EV 모드로의 전환이 이루어질 수 있다.For example, if the driver's requested torque is large, the EV mode can be switched to the HEV mode, and conversely, if the driver's requested torque is small, the HEV mode can be switched to the EV mode.

또한, 차량의 제동시나 관성에 의한 타행 주행(coasting)시에는 차량의 운동에너지를 모터를 통해 회수하여 배터리를 충전하는 회생 모드가 수행되고, 회생 모드에서는 차량의 운동에너지를 차량 휠을 통해 전달받은 모터가 발전기로 작동하여 인버터를 통해 연결된 배터리를 충전한다.When the vehicle is braked or coasting due to inertia, a regenerative mode is performed in which the kinetic energy of the vehicle is recovered through a motor to charge the battery. In the regenerative mode, kinetic energy of the vehicle is transmitted through the vehicle wheel The motor operates as a generator to charge the battery connected through the inverter.

한편, 하이브리드 차량에서는 배터리 충전 상태(State Of Charge, 이하 'SOC'라 함)가 낮을 경우 아이들 충전 SOC까지 도달하지 않도록 SOC를 방어하는 제어가 수행된다.On the other hand, in the hybrid vehicle, when the state of charge (hereinafter referred to as SOC) is low, control to defend SOC is performed so that the SOC is not reached.

예를 들면, 차량이 주행 중이거나 정차하고 있을 때 현재의 배터리 SOC가 정해진 아이들 충전 SOC보다 낮을 경우 SOC 방어를 위해 아이들(idle) 충전이 수행될 수 있다.For example, if the current battery SOC is lower than the predetermined idle charge SOC when the vehicle is running or stopping, idle charging can be performed for SOC protection.

여기서, SOC 방어는 배터리 보호 등을 목적으로 배터리 SOC가 일정 수준 아래로 내려가지 않게 유지시키는 것을 의미한다.Here, the SOC defense means that the battery SOC is kept not lowered to a certain level for the purpose of battery protection or the like.

또한, 아이들 충전은 차량 주행 또는 정차 중에 배터리 SOC가 아이들 충전 SOC 이하로 낮아진 경우 배터리 보호를 위해 엔진을 아이들 상태로 운전하여 배터리를 충전하는 것을 말한다.The charging of the idle means charging the battery by driving the engine in an idle state to protect the battery when the battery SOC becomes lower than the idle charge SOC during driving or stopping the vehicle.

즉, TMED 하이브리드 차량에서 배터리 보호를 위해 배터리 SOC가 아이들 충전 SOC 이하로 낮아지면, 정차 중에도 HSG로 엔진을 시동 온(on) 한 뒤 엔진을 아이들 상태로 운전하고, 이때 HSG가 엔진 토크를 전달받아 배터리를 충전한다.That is, if the battery SOC is lower than the idle charging SOC for battery protection in the TMED hybrid vehicle, the engine is operated in the idle state after the engine is started by the HSG during the stoppage, and then the HSG receives the engine torque Charge the battery.

이러한 아이들 충전 과정에서는 엔진 클러치가 해제된 상태로 HSG가 엔진 토크를 전달받아 발전기로 작동하며, 이후 배터리 SOC가 아이들 충전 SOC보다 높아지면 엔진을 오프(off) 시켜 아이들 충전을 종료한다.In this idle charging process, when the engine clutch is released, the HSG receives the engine torque and operates as a generator. Then, when the battery SOC becomes higher than the idle charging SOC, the engine is turned off to terminate the idle charging.

이때, 엔진 동력이 차량을 구동하는데 사용되지 않으므로 아이들 충전시의 엔진 연료 소모는 비구동 연료 손실이 된다.At this time, since the engine power is not used to drive the vehicle, the engine fuel consumption at idle charging becomes a non-driven fuel loss.

그리고, SOC 방어를 위해 EV 라인(EV line)을 하향 조정(엔진 온 시점을 당김)하는 것이 알려져 있으며, 저 차속 및 저 APS(Acceleration Position Sensor) 값 상황에서도 엔진을 시동한 후 엔진 클러치를 접합하여 엔진 토크로 모터(구동모터)를 발전기로 작동시키는 엔진 록-업(lock-up)을 유도한다.It is known that the EV line is down-adjusted (pulling the engine-on point) to defend the SOC, and the engine is started even after the low vehicle speed and low APS (Acceleration Position Sensor) The engine torque induces an engine lock-up which causes the motor (drive motor) to operate as a generator.

상기 EV 라인은 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환 조건을 규정하고 있는 것으로서, 다양한 변수에 대해 EV 모드와 HEV 모드가 상호 전환되는 그래프상의 경계선을 EV 라인이라 정의하고 있다. The EV line defines the conversion condition from the EV mode to the HEV mode, and the boundary line on the graph in which the EV mode and the HEV mode are switched for various variables is defined as an EV line.

EV 모드에서 HEV 모드로 전환되기 위한 조건은 다양한 변수를 포함할 수 있으며, EV 라인을 하향 조정한다는 것은 보다 낮은 변수 조건에서 HEV 모드로의 전환이 이루어지도록 EV 라인을 조정하는 것을 의미한다. The conditions for switching from EV mode to HEV mode may include various variables, and downgrading the EV line means adjusting the EV line to switch from HEV mode to lower variable conditions.

EV 라인의 예로 차속과 SOC에 따라 요구 파워가 맵핑되어 있는 파워 맵에서 EV 모드와 HEV 모드 간 상호 전환이 이루어지는 차속 및 SOC별 맵 값을 연결한 경계선이 될 수 있다.An example of the EV line may be a boundary line connecting the vehicle speed at which the EV mode and the HEV mode are switched in the power map in which the required power is mapped according to the vehicle speed and the SOC, and the map value for each SOC.

이때, EV 라인의 하향은 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환이 이루어지는 조건, 즉 엔진 시동이 이루어지는 차속 및 SOC별 파워 값을 낮추는 것을 의미하는 것이 될 수 있다.At this time, the downward direction of the EV line may be a condition for switching from the EV mode to the HEV mode, that is, lowering the power value for the vehicle speed at which the engine is started and the power value for each SOC.

이와 같이 EV 라인을 하향시켜 엔진 온/오프를 반복하는 동안 배터리 SOC를 아이들 충전 SOC보다 높게 유지하기 위한 SOC 방어가 이루어질 수 있다.In this way, while the EV line is turned down and the engine is turned on / off repeatedly, SOC protection can be performed to maintain the battery SOC higher than the idle charging SOC.

이때, 엔진을 시동 후 운전하는 동안의 엔진 동력 일부는 구동모터를 발전기로 작동시키는 사용하고(배터리 충전 및 SOC 관리를 위해 사용), 나머지는 차량을 구동하기 위한 구동력으로 사용한다. At this time, part of the engine power during the operation after starting the engine is used to drive the driving motor as a generator (used for battery charging and SOC management), and the other is used as driving power for driving the vehicle.

그 밖에 배터리 보호를 위해 SOC 사용 최저 영역으로 갈수록 EV 라인 하향, 엔진 운전점 상향, 상향 변속 시점 딜레이(delay) 등의 순으로 단계적인 SOC 방어 제어를 수행하고 있다.In addition, to protect the battery, stepwise SOC defense control is performed in the order of the EV line down, the engine operation point up, and the upshift delay in the order of the SOC use area.

그러나, 종래에는 전방 도로의 상황을 전혀 고려하지 않은 현재의 배터리 SOC 만을 이용하여 SOC 방어 제어를 수행하고 있으며, 특히 현재 차량이 정체 구간을 주행하고 있는 저 차속 상황에서 배터리 SOC가 낮다면 무조건 SOC 방어 제어에 진입한다.However, in the related art, SOC defense control is performed using only the current battery SOC that does not consider the situation of the front road at all. Particularly, when the battery SOC is low in a low vehicle speed condition where the vehicle is currently traveling in a stagnant region, And enters control.

하지만, 전술한 바와 같이 SOC 방어를 위한 제어 동안에는 비구동 연료 손실이 발생하는 문제가 있으므로, 종래와 같이 현재의 배터리 SOC만을 고려하여 SOC 방어 진입이 이루어지도록 한다면, 불필요함에도 배터리 충전을 위해 엔진을 시동하고 운전하는 영역(정체 구간 주행시 등)이 존재하고, 이는 불필요한 연료 소모로 인한 차량 연비 저하의 문제점을 야기한다.However, as described above, there is a problem in that non-driving fuel loss occurs during the control for SOC defense. Therefore, if the SOC defense entry is made taking into consideration only the current battery SOC as in the prior art, (Such as when driving in a stagnant region), which causes a problem of lowering fuel efficiency of the vehicle due to unnecessary fuel consumption.

예로, SOC 방어를 위한 아이들 충전시 엔진이 아이들로 운전되어 연료를 소모하지만, 이때의 엔진 동력이 차량 구동을 위해 사용되는 것이 아니므로 비구동 연료 손실의 문제가 있다.For example, when an idle charge for SOC protection is used, the engine is operated as idle to consume fuel, but the engine power at this time is not used for driving the vehicle, so there is a problem of non-driven fuel loss.

또한, SOC 방어를 위해 EV 라인이 하향 조정되면 짧은 시간 간격으로 엔진의 온/오프가 자주 반복되는데, 정체 구간에서 짧고 잦은 엔진 온/오프 반복이 있게 되면 HSG가 엔진 시동을 위해 배터리 전력을 자주 소모해야 하므로 전력 과다 사용의 문제점이 있다.In addition, if the EV line is adjusted downward for SOC protection, the engine is frequently turned on / off in a short time interval. If there is a short and frequent engine on / off repetition in the stagnant region, the HSG frequently consumes battery power There is a problem of power overuse.

또한, 정체 구간에서는 운전자가 가속페달과 브레이크 페달을 자주 조작하게 되는데, 가속페달 조작 후 짧은 시간 내에 브레이크 페달을 조작하는 가속 후 감속의 잦은 반복이 나타난다.In addition, in the congestion section, the driver often operates the accelerator pedal and the brake pedal. Frequent repetition of deceleration after acceleration occurs when the brake pedal is operated within a short time after the accelerator pedal is operated.

만약, SOC 방어를 위해 EV 라인이 하향 조정된 상태에서 가속 후 짧은 시간 내에 감속이 이루어진다면, 예를 들어 운전자가 가속페달을 조작한 뒤 짧은 시간 내에 브레이크 페달을 조작한다면, 엔진 록-업 및 배터리 충전이 불가하고 비구동 연료 손실만 발생하는 문제점이 있다.If, for example, the driver operates the brake pedal within a short time after operating the accelerator pedal, if the deceleration is performed within a short time after acceleration with the EV line down for SOC protection, There is a problem that charging is impossible and only non-driving fuel loss occurs.

즉, 엔진을 짧은 시간 동안만 온 시켰다가 다시 오프 시키므로, 엔진 시동을 위한 HSG의 전력 소모가 있는 것은 물론, 엔진 시동 후 엔진 클러치가 접합되기 전에 엔진이 오프될 수도 있는바, 이때는 엔진이 잠시 연료를 소모하였지만 모터(구동모터)로 배터리를 충전하지 못한 상태가 된다.That is, since the engine is turned on for a short time and then turned off again, not only the power consumption of the HSG for starting the engine but also the engine may be turned off before the engine clutch is connected after starting the engine. But the battery is not charged by the motor (drive motor).

또한, 종래에는 정체 구간을 탈출한 후 엔진 부분 부하(part load) 모드에서 SOC를 상승시킬 수 있는 가능성이 있음에도, 차량이 정체 구간을 주행하고 있는 저 차속 상황에서 배터리 SOC가 낮으면 무조건 SOC 방어 제어에 진입하고 있기 때문에, 즉 현재의 SOC 상황만으로 SOC 방어 제어 진입을 판단하므로 연비가 악화하는 문제점이 있다.Further, although there is a possibility that the SOC can be raised in the engine part load mode after escaping the stagnant region in the past, if the battery SOC is low in the low vehicle speed state where the vehicle is traveling in the stagnant region, There is a problem that the fuel economy is deteriorated because it is determined that the SOC defense control is entered only in the current SOC situation.

도 1은 종래기술에 따른 배터리 SOC 관리 상태를 예시한 도면으로서, EV 라인 하향 조정을 통해 짧은 엔진 온/오프를 반복함으로써 SOC 방어가 이루어짐을 보이고 있다.FIG. 1 is a diagram illustrating a battery SOC management state according to the prior art, showing that SOC protection is achieved by repeating short engine on / off through EV line down adjustment.

예시한 바와 같이, 차량이 정체 구간을 주행하는 동안, 엔진 온/오프가 반복되어 배터리 SOC가 아이들 충전 SOC보다 높게 유지되고 있으나, SOC 방어를 위해 EV 라인이 하향된 상태에서, 'A' 부분과 같이 엔진 온 후 엔진 클러치가 접합되기 전에 바로 엔진이 오프되면, 엔진 록-업 후의 모터 발전 및 배터리 충전이 불가하므로, 연료만 소모하는 비구동 연료 손실이 증가한다. As shown in the figure, while the vehicle is traveling in the congestion section, the engine SOC is maintained higher than the idle charging SOC by repeating the engine on / off. However, in a state where the EV line is downward for SOC defense, Similarly, if the engine is immediately turned off before the engine clutch is engaged after the engine is turned on, the motor power generation after the engine lock-up and the battery charging are impossible, so that the non-driving fuel loss consuming only the fuel increases.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 배터리 SOC 방어 제어를 수행하는 하이브리드 차랑에서 내비게이션 정보를 이용하여 전방의 도로 상황을 판단하고, 정체 도로 주행 동안 SOC 방어 제어의 진입 기준이 되는 SOC를 하향시킴으로써, 엔진을 구동하지 않는 EV 주행 구간을 종래에 비해 확대할 수 있고, 이를 통해 비구동 연료 손실 축소 및 연비 향상이 가능해지는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a navigation system and a navigation system, which are capable of detecting a road situation ahead by using navigation information in a hybrid vehicle performing battery SOC defense control, The present invention provides a method of managing a battery SOC of a hybrid vehicle in which an EV running period in which an engine is not driven can be expanded as compared with the prior art, have.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부가 내비게이션 장치로부터 주행 경로상의 차량 전방에 위치한 전방 도로에 대한 정보를 수신하여 전방 도로가 정체 구간인지를 판단하는 단계; 상기 제어부가 정체 구간인 것으로 판단한 경우 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC 변화량을 예측하여 결정하는 단계; 상기 제어부가 현재의 배터리 SOC와 상기 결정된 SOC 변화량(ΔSOC)의 차이 값으로서 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC 예측 값인 '배터리 SOC - ΔSOC'을 미리 정해진 SOC 기준 값과 비교하는 단계; 및 상기 '배터리 SOC - ΔSOC'가 상기 SOC 기준 값보다 높으면, 상기 제어부가 정체 구간에서 EV 모드로 주행하도록 차량을 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, there is provided a navigation system comprising: a control unit receiving information on a forward road located in front of a vehicle on a driving route from a navigation device, and determining whether the forward road is a congestion period; Estimating and determining an SOC change amount in the EV mode driving of the congestion section when it is determined that the control section is the congestion section; Comparing the current battery SOC and the determined SOC change amount (DELTA SOC) with a predetermined SOC reference value, which is an SOC predicted value at the EV mode running time of the congestion section; And controlling the vehicle so that the controller travels in an EV mode in a congestion section if the battery SOC -? SOC 'is higher than the SOC reference value.

이로써, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법에 의하면, 배터리 SOC 방어 제어를 수행하는 하이브리드 차랑에서 내비게이션 정보를 이용하여 전방의 도로 상황을 판단하고, 정체 도로 주행 동안 SOC 방어 제어의 진입 기준이 되는 SOC를 하향시킴으로써, 엔진을 구동하지 않는 EV 주행 구간을 종래에 비해 확대할 수 있고, 이를 통해 비구동 연료 손실 축소 및 연비 향상이 가능해지는 효과가 있다.
Thus, according to the method for managing the battery SOC of the hybrid vehicle according to the present invention, the hybrid road which performs the battery SOC defense control judges the road condition ahead by using the navigation information, and the entry criterion of the SOC defense control during the congestion road running It is possible to expand the EV running period in which the engine is not driven, compared to the conventional EV running period, thereby reducing the non-driving fuel loss and improving the fuel consumption.

도 1은 종래기술에 따른 배터리 SOC 관리 상태를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SOC 관리 방법을 수행하는 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SOC 관리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 SOC 관리 상태를 예시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a battery SOC management state according to the prior art.
2 is a configuration diagram of a system for performing an SOC management method according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart showing an SOC management method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a battery SOC management state according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명은 정체 구간 주행 동안 배터리 SOC를 일정 수준 이상으로 관리할 수 있으면서도 엔진을 구동하지 않는 EV 주행 구간을 확대할 수 있고, 이를 통해 비구동 연료 손실 축소 및 연비 향상이 가능해지는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention can extend the EV traveling period in which the battery SOC can be maintained at a certain level or higher during the idle running and can not drive the engine, thereby reducing the non-driving fuel loss and improving the fuel economy. And to provide a management method.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SOC 관리 방법을 수행하는 시스템의 구성도이고, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 SOC 관리 방법을 나타내는 순서도이며, 도 4는 본 발명에 따른 배터리 SOC 관리 상태를 예시한 도면이다.FIG. 2 is a configuration diagram of a system for performing an SOC management method according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart illustrating an SOC management method according to an embodiment of the present invention, Fig.

도 2를 참조하면, 내비게이션 장치(10), 제어부(20), 차량의 구동원인 엔진(31)과 구동모터(33), 엔진(31)과 구동모터(33) 사이에 개재되는 엔진 클러치(32), 엔진 시동 및 발전(배터리 충전)을 위한 시동발전기인 HSG(34), 구동모터(33) 및 HSG(34)를 구동시키기 위한 인버터(41), 그리고 인버터(41)를 통해 구동모터(33)와 HSG(34)에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리(42)가 도시되어 있다.2, the navigation apparatus 10, the control unit 20, the engine 31 and the drive motor 33 that are the driving source of the vehicle, and the engine clutch 32 (interposed between the engine 31 and the drive motor 33) An inverter 41 for driving the HSG 34 as a starter generator for starting the engine and charging the battery (charging the battery), a drive motor 33 and an HSG 34, and a drive motor 33 And a battery 42 connected to the HSG 34 in a dischargeable manner.

먼저, 본 발명의 배터리 SOC 관리 방법은 사용자(예를 들어, 운전자)가 하이브리드 차량의 현재 위치로부터 목적지까지의 경로를 설정함으로써 시작될 수 있다.First, the battery SOC management method of the present invention can be started by a user (for example, a driver) setting a route from a current position of the hybrid vehicle to a destination.

이때, 사용자가 내비게이션 장치(10)를 통해 목적지를 선택하면, 내비게이션 장치(10)는 GPS 수신기를 통해 수신한 GPS 신호로부터 차량의 현재 위치를 확인한 뒤, 3D 맵 데이터 및 외부에서 수신된 실시간 교통 정보를 이용하여 차량의 현재 위치로부터 사용자가 선택한 목적지까지의 경로를 산출할 수 있다.At this time, if the user selects a destination via the navigation device 10, the navigation device 10 confirms the current position of the vehicle from the GPS signal received through the GPS receiver, and then transmits the 3D map data and the real- The route from the current position of the vehicle to the destination selected by the user can be calculated.

상기 실시간 교통 정보는 예로서 TPEG(Transport Protocol Expert Group) 데이터가 될 수 있다.The real-time traffic information may be TPEG (Transport Protocol Expert Group) data, for example.

또한, 내비게이션 장치(10)는 GPS 수신기를 구비하고 있으므로 GPS 수신기를 통해 수신한 GPS 신호로부터 차량 위치 정보, 즉 차량의 현재 위치 정보를 취득하여 제어부(20)로 전달하고, 상기 설정된 목적지까지의 경로 정보, 및 차량의 현재 위치를 기준으로 상기 경로를 따르는 전방 도로에 대한 정보를 제어부(20)로 전달한다.Since the navigation device 10 includes the GPS receiver, the navigation device 10 acquires the vehicle position information, that is, the current position information of the vehicle, from the GPS signal received through the GPS receiver, and transmits the information to the control unit 20, And information on the front road along the route based on the current position of the vehicle.

여기서, 상기 전방 도로에 대한 정보는 도로 경사각과 실시간 교통 정보인 평균 차속을 포함할 수 있다.Here, the information on the forward road may include a road inclination angle and an average vehicle speed, which is real-time traffic information.

이에 따라 제어부(20)는 내비게이션 장치(10)로부터 차량 위치 정보와 경로 정보, 전방 도로에 대한 정보 등 필요 정보를 수신하고, 현재 차량 위치에서 전방 도로에 대한 정보 중 평균 차속을 설정 차속과 비교하여 평균 차속이 설정 차속 이하이면 전방 도로가 정체 구간인 것으로 판단한다(S11).Accordingly, the control unit 20 receives the necessary information such as the vehicle position information, the route information and the information about the front road from the navigation device 10, compares the average vehicle speed among the information about the front road at the current vehicle position with the set vehicle speed If the average vehicle speed is equal to or lower than the set vehicle speed, it is determined that the front road is the congestion section (S11).

여기서, 제어부(20)는 평균 차속이 설정 차속보다 높으면 기존의 SOC 방어 제어를 수행하며, 예를 들면, 엔진(31)을 온(on) 한 후 HSG(34)에 의한 배터리 충전(아이들 충전)을 하거나, 엔진(31) 온 및 엔진 클러치(32) 접합 후 구동모터(33)에 의한 배터리 충전(엔진 록-업 충전)을 하는 등 엔진(20)을 이용하여 배터리 SOC를 관리할 수 있다.If the average vehicle speed is higher than the set vehicle speed, the control unit 20 performs the existing SOC defense control. For example, after the engine 31 is turned on, the controller 20 charges the battery by the HSG 34 (Engine lock-up charging) by the drive motor 33 after the engine 31 is turned on and the engine clutch 32 is connected to the engine 20, and the battery SOC can be managed using the engine 20.

반면, 전방 도로가 정체 구간임을 판단한 경우, 후술하는 과정을 통해 차량이 전방의 정체 구간을 EV 모드로 주행할 때의 SOC 변화량(ΔSOC)을 예측하여 결정한다(S12).On the other hand, if it is determined that the front road is the congestion section, the SOC variation amount (ΔSOC) when the vehicle travels in the EV mode in the forward congestion section is predicted and determined in a step S12.

상기 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC 변화량(ΔSOC)을 예측 및 결정하기 위해, 제어부(20)는 전방 도로가 정체 구간인 것으로 판단하였을 때, 평균 차속(v)이 설정 차속 이하인 정체 구간의 거리(즉 정체 구간의 길이)(d)를 결정하고, 정체 구간의 거리(d)를 평균 차속(v)으로 나누어, 상기 정체 구간을 평균 차속으로 통과할 때 걸리는 시간(t)을 계산한다. In order to predict and determine the SOC change amount? SOC during the EV mode running of the congestion section, when the controller 20 determines that the forward road is a congestion section, the controller 20 determines whether the average vehicle speed v is equal to or greater than the settling speed The length d of the congestion section is determined and the time t required for passing the congestion section at the average vehicle speed is calculated by dividing the distance d of the congestion section by the average vehicle speed v.

정체 구간을 통과할 때 걸리는 시간(t)은 하기 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.The time (t) taken to pass through the congestion section can be calculated by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

t = d/vt = d / v

여기서, v는 평균 차속을, d는 정체 구간의 거리(즉 정체 구간의 길이)를 나타낸다. Here, v represents the average vehicle speed and d represents the distance of the congestion section (i.e., the length of the congestion section).

또한, 제어부(20)는 내비게이션 장치(10)로부터 수신되는 차량 위치 정보와 전방 도로에 대한 정보, 그리고 기 저장된 설정 정보에 기초하여 전방 도로 상황 및 교통 상황이 반영된 차량의 주행 에너지(E)를 계산한다.Further, the control unit 20 calculates the travel energy E of the vehicle that reflects the forward road situation and the traffic situation on the basis of the vehicle position information and the forward road information received from the navigation device 10 and the pre-stored setting information do.

즉, 본 발명에서는 제어부(20)가 내비게이션 장치(10)로부터 전달되는 차량 위치 정보, 경로상의 전방 도로에 대한 정보, 그리고 기 저장된 설정 정보를 이용하여 차량이 전방의 정체 구간을 통과할 때 필요한 주행 에너지(E)를 계산한다.That is, in the present invention, when the control unit 20 uses the vehicle position information transmitted from the navigation device 10, information about the forward road on the route, and pre-stored setting information, And calculates the energy (E).

여기서, 상기 설정 정보는 차량의 주행저항을 계산하는데 이용하기 위해 제어부(20)에 미리 입력 및 저장되는 정보들, 예컨대 공기밀도(ρ), 공기저항계수(Cd), 차량 전면의 면적(A), 차량의 중량(m), 중력가속도(g), 타이어 반경(또는 동반경)(r), 도로의 노면 마찰계수(또는 타이어 마찰계수)(μ)를 포함하는 것이 될 수 있다. Here, the setting information includes information to be inputted and stored in advance in the control unit 20 for use in calculating the running resistance of the vehicle, such as air density p, air resistance coefficient C d , The weight of the vehicle m, the acceleration of gravity g, the radius of the tire r or the radius r of the road and the road surface friction coefficient (or tire friction coefficient).

하이브리드 차량을 포함하여 차량이 정해진 경로를 따라 이동하는 동안의 주행 에너지(E)를 계산하는 방법에 대해서는 다양하게 알려져 있으며, 본 발명에서는, 차량이 평균 차속(v)으로 전방의 정체 구간을 주행한다고 가정하여, 상기 정체 구간의 거리(d)를 통과하는데 걸리는 시간(t) 동안 주행저항(Rt)을 받으면서 주행할 때 필요한 주행 에너지(E)가 후술하는 수학식에 의해 실시간으로 구해져서 이용될 수 있다.Various methods are known for calculating the travel energy E while the vehicle travels along a predetermined path including the hybrid vehicle. In the present invention, the vehicle travels in the front congestion section at the average vehicle speed v Assuming that the travel energy E required for traveling while receiving the travel resistance R t for the time t required for passing through the distance d of the congestion section is obtained in real time by the following equation and used .

본 발명에서 주행 에너지(E)는 내비게이션 장치(10)를 통해 설정된 주행 경로를 따라서 차량이 전방 도로의 정체 구간을 통과하는 동안 필요한 구동 에너지를 의미한다.In the present invention, the traveling energy E means driving energy necessary for the vehicle to pass through the stagnation zone of the front road along the traveling route set through the navigation device 10. [

또한, 주행 에너지(E)는 정체 구간을 통과하는 동안 필요한 에너지를 예측 및 계산하여 추정한 값이며, 전방의 도로 상황 및 교통 상황이 고려된 주행저항(Rt)에 상응하는 값으로 계산될 수 있다.Also, the travel energy E is a value estimated by calculating and estimating the energy required while passing through the stagnation region, and can be calculated as a value corresponding to the running resistance R t considering the road situation ahead and the traffic situation have.

하기 수학식 2는 본 발명에서 주행 에너지(E)를 계산할 수 있는 식이다.Equation (2) below is an equation that can calculate the traveling energy (E) in the present invention.

[수학식 2] &Quot; (2) "

E = Rt × v × tE = R t x v x t

여기서, v는 평균 차속을, t는 상기 수학식 1에 의해 계산된 시간, 즉 정체 구간을 통과할 때 걸리는 시간을 나타내고, Rt는 주행저항, 즉 정체 구간을 통과할 때의 총 주행저항을 나타낸다.Here, v represents an average vehicle speed, t represents a time calculated by the above equation (1), that is, a time taken to pass through a stagnation zone, and R t represents a total running resistance when passing through a stagnation zone .

상기 수학식 2에서 주행 에너지(E)를 산출하기 위해 파워(power)(W)를 적분하는 개념이 이용되고 있으며, 파워(P)는 'P = F ×v = Rt ×v'의 식으로 나타낼 수 있고, 여기서 주행저항(Rt)는 힘(F)의 값으로서, 상기 주행저항(Rt)의 단위 또한 힘(F)의 단위가 된다.The concept of integrating the power W to calculate the traveling energy E in the above Equation 2 is used and the power P is expressed by the equation of P = F x v = R t x v Where the running resistance R t is the value of the force F and the unit of the running resistance R t is the unit of the force F. [

차량의 주행저항(Rt)은 하기 수학식 3과 같이 차속에 따른 공기저항(Ra), 차속에 따른 구동계의 마찰저항(Rf), 타이어와 노면 사이의 마찰로 인한 구름저항(Rr), 도로 경사각에 따른 경사저항(Rg)의 합으로 정의될 수 있다.Running resistance (R t) are to the frictional resistance of the driving system according to the air resistance (R a), the vehicle speed according to the vehicle speed as shown in equation (3) of the vehicle (R f), the rolling resistance due to friction between the tire and the road surface (R r ), And a slope resistance (R g ) according to a road inclination angle.

상기 주행저항(Rt)은 내비게이션 장치(10)로부터 전달되는 차량 위치 정보, 경로상의 전방 도로에 대한 정보, 그리고 기 저장된 설정 정보를 이용하여 계산한다.The running resistance R t is calculated using the vehicle position information transmitted from the navigation device 10, information about the front road on the route, and pre-stored setting information.

여기서, 전방 도로에 대한 정보는 평균 차속(v)과 도로 경사각(θ)을 포함할 수 있다.Here, the information on the front road may include the average vehicle speed v and the road inclination angle [theta].

주행저항(Rt)은 하기 수학식 3으로 나타낼 수 있으며, 평균 차속(v)과 도로 경사각(θ), 그리고 설정 정보를 이용하여 주행저항(Rt)을 계산할 수 있다.The running resistance R t can be expressed by the following equation 3 and the running resistance R t can be calculated using the average vehicle speed v, the road inclination angle θ, and setting information.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Rt = Rr + Ra + Rf + Rg R t = R r + R a + R f + R g

여기서, Rr은 구름저항, Ra는 공기저항, Rf는 마찰저항, Rg는 경사저항을 나타낸다. Here, R r represents the rolling resistance, R a represents the air resistance, R f represents the frictional resistance, and R g represents the slant resistance.

상기 구름저항(Rr), 공기저항(Ra), 마찰저항(Rf), 경사저항(Rg)은 하기 수학식 4 ~ 7에 의해 계산될 수 있다.The rolling resistance R r , air resistance R a , frictional resistance R f and slope resistance R g can be calculated by the following equations (4) to (7).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure pat00002
Figure pat00002

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure pat00003
Figure pat00003

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure pat00004
Figure pat00004

구름저항(Rr)과 경사저항(Rg)을 계산함에 있어서 μ는 도로의 노면 마찰계수(또는 타이어 마찰계수)를, m은 차량의 중량을, g는 중력가속도를, θ는 도로 경사각을 나타낸다.In calculating the rolling resistance (R r ) and the slope resistance (R g ), μ is the road friction coefficient (or tire friction coefficient), m is the weight of the vehicle, g is the gravitational acceleration, .

또한, 공기저항(Ra)을 계산함에 있어서 ρ는 공기밀도를, Cd는 공기저항계수를, A는 차량 전면의 면적을 나타내고, v는 차속, 즉 평균 차속을 나타낸다.In calculating the air resistance R a , ρ represents the air density, C d represents the air resistance coefficient, A represents the area of the front surface of the vehicle, and v represents the vehicle speed, ie, the average vehicle speed.

차속 v는 전방 도로의 교통 상황을 나타내는 실시간 교통 정보인 정체 구간의 평균 차속이 될 수 있고, 제어부(20)가 내비게이션 장치(10)로부터 TPEG 데이터에 포함된 평균 차속에 대한 정보를 전달받아 주행저항(Rt)을 계산하는데 이용할 수 있다.The vehicle speed v may be an average vehicle speed of the congestion period, which is real-time traffic information indicating traffic conditions on the road ahead. The control unit 20 receives information on the average vehicle speed included in the TPEG data from the navigation device 10, (R t ).

마찰저항(Rf)은 하이브리드 차량의 구동계 마찰저항을 의미하며, 예로서 수학식 6에 의해 구해질 수 있다.The frictional resistance R f means the frictional resistance of the driving system of the hybrid vehicle, and can be obtained, for example, by Equation (6).

수학식 6은 차속의 함수로서, 이러한 수학식 6에 의해 마찰저항(Rf)이 차속에 따른 값, 즉 정체 구간에서의 평균 차속(v)에 따른 값으로 구해질 수 있다.Equation (6) is a function of the vehicle speed, and the friction resistance R f can be obtained from the value according to the vehicle speed, that is, the value according to the average vehicle speed v in the congestion section.

수학식 6에서 μb는 베어링을 포함한 차량 내부 구동계의 마찰 계수를 나타내는 것으로, 해당 차량의 구동계에 대하여 미리 구해져서 사용되는 값이다.In Equation (6), " b " represents the coefficient of friction of the in-vehicle driving system including the bearing, and is a value previously obtained and used for the driving system of the vehicle.

또한, 상기 ρ와 Cd, A, μ, m, g은 제어부(20)에 미리 입력 및 저장되는 설정 정보이다.The above-mentioned ρ and C d , A, μ, m, and g are setting information previously input and stored in the control unit 20.

도로 경사각(θ)은 차량 현재 위치를 기준으로 경로상 전방에 위치한 도로의 경사각을 의미하며, 제어부(20)가 내비게이션 장치(10)로부터 수신하여 전방 도로 상황 및 교통 상황이 반영된 주행저항 및 주행 에너지(E)를 계산하는데 이용한다. The road inclination angle? Refers to the inclination angle of the road ahead of the vehicle on the basis of the present position of the vehicle. The control unit 20 receives from the navigation device 10 a traveling resistance and traveling energy (E).

상기 도로 경사각(θ)은 내비게이션 장치(10)로부터 수신한 전방 도로에 대한 정보로부터 취해지는 정체 구간에서의 평균 경사각이 될 수 있다.The road inclination angle? May be an average inclination angle in the congestion section taken from the information on the front road received from the navigation device 10. [

본 발명에서 하이브리드 차량의 주행 에너지를 계산함에 있어서 상기 수학식을 이용하는 방법은 예시적인 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 주행 에너지를 계산하는 방법으로서 통상의 기술자에게 알려져 있는 공지의 방법들 중 하나가 채택되어 이용될 수 있다.The method of calculating the travel energy of the hybrid vehicle according to the present invention is not limited to the above-described method. For example, the calculation method of the travel energy may be a known method known to those skilled in the art One can be adopted and used.

다음으로, 상기와 같이 주행 에너지가 구해지면, 제어부(20)는 주행 에너지를 배터리 총 에너지로 나누어서 정체 구간을 주행하는 동안의 배터리 SOC 변화량 값인 ΔSOC를 예측하여 산출한다.Next, when the travel energy is obtained as described above, the controller 20 divides the travel energy by the total battery energy, and estimates and calculates? SOC, which is the value of the battery SOC change amount during traveling in the stagnation region.

여기서, 배터리 총 에너지는 차량에 탑재된 배터리 고유의 스펙 정보로서, 이는 알고 있는 값이며, 제어부(20)에 미리 저장되어 사용된다.Here, the total battery energy is specification information unique to the battery mounted on the vehicle, which is a known value, and is stored and used in advance in the control unit 20. [

이어 상기와 같이 ΔSOC 값이 결정되면, 다음 단계에서, 제어부(20)는 현재의 배터리 SOC와 ΔSOC의 차이 값, 즉 '배터리 SOC - ΔSOC' 값을 설정된 SOC 기준 값(제1 SOC 기준 값)인 아이들 충전 SOC와 비교하여 정체 구간 동안 EV 모드의 주행이 가능한지를 판단하고(S13), 만약 '배터리 SOC - ΔSOC' 값이 아이들 충전 SOC보다 높으면 차량의 EV 모드 주행이 이루어지도록 제어한다(S14).If the ΔSOC value is determined as described above, the controller 20 determines the difference between the present battery SOC and ΔSOC, that is, the battery SOC-ΔSOC value as the set SOC reference value (first SOC reference value) (S13). If the value of battery SOC -? SOC is higher than the idle charging SOC, control is made so that the vehicle is driven in the EV mode (S14).

즉, '배터리 SOC - ΔSOC' 값이 아이들 충전 SOC보다 높으면 배터리 SOC가 충분한 상태이므로, 차량이 전방의 정체 구간을 주행할 때 엔진(31) 구동 없이 배터리(42) 전력으로 구동하는 구동모터(33)만을 이용하는 EV 모드의 주행이 이루어지도록 한다.That is, when the value of the battery SOC -? SOC is higher than the idle charging SOC, the battery SOC is in a sufficient state. Therefore, when the vehicle travels in the stagnation region ahead of the vehicle, the driving motor 33 In the EV mode.

그리고, '배터리 SOC - ΔSOC' 값이 아이들 충전 SOC 이하이면, 제어부(20)는 '배터리 SOC - ΔSOC' 값을 또 다른 SOC 기준 값(제2 SOC 기준 값)인 배터리 사용 가능 최소 SOC와 비교하여 EV 모드의 주행이 가능한지를 판단한다(S15,S16).If the value of the battery SOC -? SOC is below the idle charge SOC, the controller 20 compares the value of the battery SOC -? SOC with the minimum SOC of the battery, which is another SOC reference value (second SOC reference value) It is determined whether the vehicle can travel in the EV mode (S15, S16).

여기서, 만약 '배터리 SOC - ΔSOC' 값이 배터리 사용 가능 최소 SOC보다 높으면 제어부(20)는 마찬가지로 EV 모드로 차량 주행이 이루어지도록 제어한다(S17). Here, if the value of battery SOC -? SOC is higher than the minimum SOC of the battery, the controller 20 controls the vehicle to travel in the EV mode (S17).

반면, '배터리 SOC - ΔSOC' 값이 배터리 사용 가능 최소 SOC 이하이면 기존의 SOC 방어 제어를 수행하며, 예를 들면, 엔진(31)을 온(on) 한 후 HSG(34)에 의한 배터리 충전(아이들 충전)을 하거나, 엔진(31) 온 및 엔진 클러치(32) 접합 후 구동모터(33)에 의한 배터리 충전(엔진 록-업 충전)을 하는 등 엔진(20)을 이용하여 배터리 SOC를 관리할 수 있다.On the other hand, if the value of the battery SOC -? SOC is less than the minimum SOC of the battery usable, the conventional SOC defense control is performed. For example, after charging the battery 31 by the HSG 34 (Engine lock-up charging) by the drive motor 33 after the engine 31 is turned on and the engine clutch 32 is engaged, and the battery SOC is managed using the engine 20 .

본 발명에서 상기 배터리 사용 가능 최소 SOC는 차량에 탑재된 배터리 고유의 스펙 값인 최소 SOC 값에 마진 값 α를 더한 값으로 결정되어 제어부(20)에서 사용된다.In the present invention, the minimum usable SOC of the battery is determined as a value obtained by adding a margin value? To a minimum SOC value, which is a specific value of a battery mounted on the vehicle, and is used in the control unit 20.

상기 마진 값 α는 배터리(42)에서 HSG(34)에 전력을 공급하여 HSG로 엔진 기동을 정해진 횟수만큼 할 수 있는 SOC 값, 즉 HSG(34)가 엔진(31)을 정해진 횟수만큼 시동할 수 있는 전력에 해당하는 배터리 SOC 값으로 설정될 수 있다.The margin value? Is an SOC value by which the HSG 34 can supply the electric power to the HSG 34 by the HSG 34 for a predetermined number of times, that is, the HSG 34 can start the engine 31 a predetermined number of times Lt; RTI ID = 0.0 > SOC < / RTI >

이와 같이 본 발명에서는 전방 도로 상황 및 교통 상황을 반영한 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC 예측 값, 즉 상기 '배터리 SOC - ΔSOC' 값을 이용하되, 상기 SOC 예측 값이 아이들 충전 SOC 및 배터리 사용 가능 최소 SOC보다 높다면 EV 모드의 주행이 이루어지도록 한다. As described above, according to the present invention, the SOC predicted value at the time of the EV mode driving of the congestion section reflecting the forward road situation and the traffic situation, that is, the battery SOC -? SOC value is used, The vehicle is driven in the EV mode.

즉, 상기 '배터리 SOC - ΔSOC'가 아이들 충전 SOC보다 높으면 EV 모드로 제어하고, 나아가 아이들 충전 SOC보다 낮더라도 배터리 사용 최소 SOC보다 높으면 EV 모드로 제어하는 것이다.That is, if the 'battery SOC -? SOC' is higher than the idle charging SOC, it is controlled to the EV mode, and if it is lower than the idle charging SOC,

이와 같이 본 발명에서는 현재의 배터리 SOC가 아닌 정체 구간을 EV 모드로 주행하였을 때의 SOC 예측 값을 이용하여 EV 모드 주행이 가능한지를 판단하는데, SOC 예측 값을 아이들 충전 SOC와 비교하여 EV 모드 주행이 가능하면 EV 모드로 주행하고, EV 모드로 주행하여 SOC 예측 값이 아이들 충전 SOC에 도달한다면 배터리 사용 최소 SOC와 비교하여 EV 모드 주행 가능 여부를 판단한 후 가능하면 EV 모드로 주행할 수 있다.As described above, in the present invention, it is determined whether or not the EV mode can be traveled by using the SOC predicted value when the congestion period is not the current battery SOC but the EV congestion period. When the EV mode travel is compared with the SOC predicted value, If possible, the vehicle travels in the EV mode. If the SOC predicted value reaches the idle charge SOC, the vehicle travels in the EV mode to determine whether the vehicle can travel in the EV mode.

종래에는 전방 도로의 상황에 대한 고려 없이 단지 현재의 배터리 SOC를 아이들 충전 SOC와 비교하거나, EV 라인을 하향 조정한 뒤 하향 조정된 EV 라인에 의해 배터리 충전을 위한 엔진 온 시점이 결정되었다.Conventionally, the engine ON time for charging the battery is determined by comparing the present battery SOC with the idle charging SOC or adjusting the EV line downward without considering the situation of the front road, and then downgrading the EV line.

따라서, EV 모드로 좀더 주행이 가능한 상태이지만 HSG(34)로 엔진 시동 후 배터리(42)를 아이들 충전하거나 엔진 시동 후 엔진 클러치(32) 접합 상태에서 구동모터(33)로 배터리(42)를 충전하였으며, 결국 배터리 충전 및 SOC 관리를 위해 불필요한 연료 소모가 발생하였다.The battery 42 is charged by the HSG 34 idle after the engine is started or the battery 42 is charged by the drive motor 33 in the state of engagement of the engine clutch 32 after the engine is started , Which resulted in unnecessary fuel consumption for battery charging and SOC management.

그러나, 본 발명에서는 전방 도로 상황 및 교통 상황을 반영한 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC 예측 값을 이용하여 아이들 충전 SOC보다 낮더라도 배터리 사용 최소 SOC보다 높으면 EV 모드의 주행이 이루어지도록 함으로써, 배터리 보호를 위한 SOC 방어 및 관리가 이루어질 수 있으면서도 비구동 연료 손실을 효과적으로 줄일 수 있게 된다.However, in the present invention, when the SOC predicted value of the EV mode during the congestion section reflecting the front road situation and the traffic condition is used, the EV mode travel is performed when the SOC is lower than the SOC of the idle charging but is higher than the SOC of the battery, SOC protection and management can be achieved, but the non-driving fuel loss can be effectively reduced.

도 4을 참조하여 설명하면, 정체 구간 동안 차량이 EV 모드로 주행하므로 엔진(31)에 의한 비구동 연료 손실을 줄여 차량 연비를 향상시킬 수 있고, 정체 구간 탈출 후에는 엔진 부분 부하(part load) 모드에서 효율이 좋은 운전점으로 엔진(31)을 운전하는 동시에 엔진 동력으로 구동모터(33)를 발전기로 작동시켜 배터리(42)를 충전함으로써 배터리 SOC를 상향시킬 수 있다.4, since the vehicle travels in the EV mode during the stagnation period, it is possible to improve the fuel efficiency of the vehicle by reducing the loss of non-driving fuel by the engine 31, and after the stagnation section, Mode, the engine 31 is operated at an efficient operating point, and at the same time, the engine SOC is raised by charging the battery 42 by operating the drive motor 33 as a generator with engine power.

도 3의 과정에서 기존 SOC 방어 제어 단계는 기존의 SOC 방어 제어 진입 조건을 만족할 경우 아이들 충전이나 EV 라인 하향 등과 같은 공지의 SOC 방어 제어가 수행되는 단계이다.In the process of FIG. 3, when the existing SOC defense control entry condition is satisfied, a known SOC defense control step such as idle charging or EV line down control is performed.

그리고, 본 발명에서 EV 모드 주행시에는 기존 EV 라인이 아닌 조정된 EV 라인, 즉 기존 EV 라인에 비해 상향된 EV 라인을 사용하여 엔진 온 시점을 결정한다.In the present invention, the engine-on time is determined by using an adjusted EV line rather than an existing EV line, that is, an upward EV line compared to the existing EV line.

상기 EV 라인을 상향 조정한다는 것은 보다 높은 변수 조건에서 HEV 모드로의 전환이 이루어지도록 EV 라인을 조정하는 것을 의미하며, 이렇게 상향된 EV 라인은 '기존 EV 라인 + β(β>0임)'의 형태로 표현될 수 있다. Upward adjustment of the EV line means adjusting the EV line so as to switch to the HEV mode at a higher variable condition, and the upwardly upgraded EV line has a value of " existing EV line + Can be expressed in the form.

EV 라인의 예로 차속과 SOC에 따라 요구 파워가 맵핑되어 있는 파워 맵에서 EV 모드와 HEV 모드 간 상호 전환이 이루어지는 차속 및 SOC별 맵 값을 연결한 경계선이 될 수 있다.An example of the EV line may be a boundary line connecting the vehicle speed at which the EV mode and the HEV mode are switched in the power map in which the required power is mapped according to the vehicle speed and the SOC, and the map value for each SOC.

이때, EV 라인의 상향은 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환이 이루어지는 조건, 즉 엔진 시동이 이루어지는 차속 및 SOC별 파워 값을 기존 EV 라인에 비해 β만큼 높이는 것을 의미하는 것이 될 수 있다.At this time, the upward direction of the EV line may be a condition for switching from the EV mode to the HEV mode, that is, a power value for the vehicle speed at which the engine is started and a power value for each SOC are increased by?

이와 같이 상향된 EV 라인을 사용하는 이유는 운전자의 운전 조작으로 차량이 내비게이션 장치가 안내하는 경로를 이탈한 뒤 가속이 필요할 때 엔진을 온(on) 시켜 운전자 요구를 만족시키기 위함이다.The reason why the upwardly upgraded EV line is used is to satisfy the driver's demand by turning the engine on when the vehicle needs to accelerate after leaving the route guided by the navigation device by the driving operation of the driver.

무조건 EV로 주행할 경우 운전자가 내비게이션 장치가 안내하는 경로를 이탈하였을 때 높은 요구 파워에서도 EV로 주행하여 운전자의 요구 파워를 맞출 수 없다.When the driver unconditionally drives the EV, when the driver leaves the route guided by the navigation device, the driver can not adjust the required power by running on the EV at a high required power.

또한, 도 3의 과정에서 제어부는 내비게이션 장치로부터 경로를 이탈하였음을 알리는 메시지를 전달받은 경우(S18) 기존의 방법으로 제어를 수행하고, S14 및 S17 단계의 EV 모드 주행 상태였다면 이후 기존 SOC 방어 제어로 전환하여 배터리 SOC를 관리하게 된다.3, when the control unit receives a message informing that the vehicle has departed the route from the navigation device (S18), the control unit performs control according to the conventional method. If the vehicle is in the EV mode driving state in steps S14 and S17, So as to manage the battery SOC.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 배터리 SOC 관리 방법에서는 내비게이션 정보를 이용하여 전방 정체 구간을 판단한 후 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC를 예측하여 SOC 방어 제어 진입 여부를 판단한다.In this manner, in the battery SOC management method according to the present invention, after determining the forward congestion period using the navigation information, the SOC defense control is judged whether or not the SOC defense control is entered by predicting the SOC during the EV mode traveling in the congestion period.

특히, EV 모드 주행시의 SOC 예측 값을 아이들 충전 SOC와 비교하여 EV 모드 주행 가능 여부를 판단한 후 가능할 경우 EV 모드로 주행하도록 함으로써, EV 모드 주행시에도 배터리 SOC를 아이들 충전 SOC보다 높은 값으로 유지할 수 있도록 한다.In particular, it is possible to compare the SOC predicted value at the time of the EV mode running with the idle charging SOC to determine whether the EV mode can be traveled, and if possible, to travel in the EV mode so that the battery SOC can be maintained at a value higher than the idle charging SOC do.

나아가, 필요시 SOC 예측 값을 배터리 사용 최소 SOC와 비교하여 EV 모드 주행 가능 여부를 판단한 후 가능할 경우 EV 모드로 주행하도록 함으로써, EV 모드로 주행하더라도 배터리 SOC를 배터리 사용 최소 SOC보다 높은 값으로 유지할 수 있도록 한다.Furthermore, if necessary, the SOC predicted value is compared with the minimum battery SOC to determine whether or not EV mode travel is feasible, and if possible, the vehicle travels in the EV mode so that the battery SOC can be maintained at a value higher than the battery use minimum SOC .

이를 통해 배터리를 보호하면서도 SOC 방어 제어의 진입 기준이 되는 SOC를 하향시키는 효과를 얻을 수 있고, 엔진을 구동하지 않는 EV 주행 구간을 종래에 비해 확대할 수 있는바, 이를 통해 비구동 연료 손실 축소 및 연비 향상이 가능해진다.Accordingly, it is possible to obtain an effect of reducing the SOC, which is a criterion for the entry of the SOC defensive control, while protecting the battery, and it is possible to enlarge the EV running period without driving the engine, Fuel efficiency can be improved.

또한, 정체 구간에서 짧은 시간의 잦은 엔진 온/오프를 반복하는 것에 비해 EV 모드로 주행할 수 있으므로 엔진 소음을 줄일 수 있고, 저속에서 엔진 온/오프가 짧은 시간 자주 반복될 때 운전자가 느낄 수 있는 이질감이 발생하지 않으므로 운전성 향상의 효과가 있게 된다. In addition, it is possible to reduce the engine noise because the engine can be driven in the EV mode as compared with repeating frequent engine on / off in a short period of time in a congestion section, and the engine can be turned on / It is possible to improve the driving performance because there is no sense of heterogeneity.

또한, 내비게이션 정보를 이용하여 정체 구간에서 가능한 한 EV 모드로 주행하였다가 정체 구간을 탈출하게 되면 엔진 부분 부하 모드에서 효율이 좋은 운전점을 이용하여 배터리 SOC를 상승시킬 수 있다.Also, if the vehicle travels in the EV mode as much as possible in the congestion section using the navigation information and then escapes the congestion section, the battery SOC can be increased by using an efficient operating point in the engine partial load mode.

또한, 정체 구간에서 가능한 한 EV 모드로 주행하였다가 목적지에 도착한 후 차량 정차시나 주차시(짧은 시간의 잦은 엔진 온/오프 반복이 필요 없음)에 아이들 충전을 시행하여 배터리 SOC를 상향시킬 수 있다.Also, it is possible to increase the battery SOC by running the vehicle in the EV mode as much as possible in the congestion period, and then charging the vehicle after the vehicle arrives at the destination and the vehicle is stopped or parked (frequent engine on / off repetition is not required for a short period of time).

또는 하이브리드 차량이 플러그인 하이브리드 차량인 경우 목적지에 도착한 후 외부 전원을 이용하여 배터리를 충전하게 된다면 주유 비용 대비 배터리 충전 비용이 낮으므로 차량 유지 비용을 절감하는 것이 가능하다.
Or if the hybrid vehicle is a plug-in hybrid vehicle, if the battery is charged by using an external power source after arriving at the destination, it is possible to reduce the maintenance cost of the vehicle because the battery charging cost is lower than the fuel cost.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. And are also included in the scope of the present invention.

10 : 내비게이션 장치 20 : 제어부
31 : 엔진 32 : 엔진 클러치
33 : 구동모터 34 : HSG
41 : 인버터 42 : 배터리
10: navigation device 20: control unit
31: engine 32: engine clutch
33: drive motor 34: HSG
41: Inverter 42: Battery

Claims (8)

제어부가 내비게이션 장치로부터 주행 경로상의 차량 전방에 위치한 전방 도로에 대한 정보를 수신하여 전방 도로가 정체 구간인지를 판단하는 단계;
상기 제어부가 정체 구간인 것으로 판단한 경우 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC 변화량을 예측하여 결정하는 단계;
상기 제어부가 현재의 배터리 SOC와 상기 결정된 SOC 변화량(ΔSOC)의 차이 값으로서 정체 구간의 EV 모드 주행시 SOC 예측 값인 '배터리 SOC - ΔSOC'을 미리 정해진 SOC 기준 값과 비교하는 단계; 및
상기 '배터리 SOC - ΔSOC'가 상기 SOC 기준 값보다 높으면, 상기 제어부가 정체 구간에서 EV 모드로 주행하도록 차량을 제어하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
Determining whether the front road is a congestion period by receiving information on a front road ahead of the vehicle on the driving route from the navigation device;
Estimating and determining an SOC change amount in the EV mode driving of the congestion section when it is determined that the control section is the congestion section;
Comparing the current battery SOC and the determined SOC change amount (DELTA SOC) with a predetermined SOC reference value, which is an SOC predicted value at the EV mode running time of the congestion section; And
And controlling the vehicle such that the control unit travels in an EV mode in a congestion period if the 'battery SOC -? SOC' is higher than the SOC reference value.
청구항 1에 있어서,
상기 전방 도로에 대한 정보는 실시간 교통 정보인 평균 차속을 포함하고,
상기 제어부는 상기 평균 차속을 정해진 설정 차속과 비교하여 평균 차속이 설정 차속 이하이면 전방 도로가 정체 구간인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
The method according to claim 1,
The information about the forward road includes an average vehicle speed, which is real-time traffic information,
Wherein the controller compares the average vehicle speed with a predetermined vehicle speed and determines that the front road is a congestion section if the average vehicle speed is equal to or lower than the set vehicle speed.
청구항 1에 있어서,
상기 전방 도로에 대한 정보는 실시간 교통 정보인 평균 차속을 포함하고,
상기 제어부가 EV 모드 주행시 SOC 변화량을 예측하여 결정하는 단계는,
상기 정체 구간의 거리를 결정하고, 상기 결정된 정체 구간의 거리를 상기 평균 차속으로 나누어, 차량이 정체 구간을 평균 차속으로 통과할 때 걸리는 시간을 계산하는 과정;
상기 전방 도로에 대한 정보 및 기 저장된 설정 정보에 기초하여 차량이 상기 정체 구간을 주행할 때의 주행저항을 계산하는 과정;
상기 계산된 주행저항과 시간을 곱하여 차량이 상기 정체 구간을 통과하는 동안의 주행 에너지를 계산하는 과정; 및
상기 계산된 주행 에너지와 배터리 고유의 스펙 정보인 배터리 총 에너지를 이용하여 상기 EV 모드 주행시 SOC 변화량을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
The method according to claim 1,
The information about the forward road includes an average vehicle speed, which is real-time traffic information,
Wherein the step of predicting and determining the amount of change in SOC at the time of driving the EV mode comprises:
Determining a distance of the congestion section, dividing the determined congestion section distance by the average vehicle speed, and calculating a time required for the vehicle to pass through the congestion section at an average vehicle speed;
Calculating traveling resistance when the vehicle travels in the congestion section based on the information about the forward road and pre-stored setting information;
Calculating travel energy while the vehicle passes through the stagnant region by multiplying the calculated travel resistance by time; And
And calculating an SOC change amount when the vehicle is traveling in the EV mode using the calculated travel energy and the battery total energy which is battery specific specification information.
청구항 3에 있어서,
상기 EV 모드 주행시 SOC 변화량은 상기 주행 에너지를 배터리 총 에너지로 나눈 값으로 구해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
The method of claim 3,
Wherein the SOC change amount during the EV mode running is obtained by dividing the travel energy by the total battery energy.
청구항 3에 있어서,
상기 전방 도로에 대한 정보는 도로 경사각을 더 포함하고,
상기 주행저항은 상기 평균 차속에 따른 공기저항, 상기 평균 차속에 따른 구동계의 마찰저항, 타이어와 노면 사이의 마찰로 인한 구름저항, 상기 도로 경사각에 따른 경사저항의 합으로 구해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
The method of claim 3,
Wherein the information about the forward road further includes a road inclination angle,
Wherein the running resistance is determined by a sum of an air resistance according to the average vehicle speed, a frictional resistance of the driving system according to the average vehicle speed, a rolling resistance due to friction between the tire and the road surface, and a tilt resistance according to the road inclination angle. A method for managing the battery SOC of a vehicle.
청구항 3에 있어서,
상기 SOC 기준 값은 제1 SOC 기준 값과, 상기 제1 SOC 기준 값보다 낮은 값으로 설정된 제2 SOC 기준 값을 포함하고,
상기 제어부가 상기 '배터리 SOC - ΔSOC'을 상기 제1 SOC 기준 값과 비교하여 상기 '배터리 SOC - ΔSOC'이 상기 제1 SOC 기준 값 이하이면, 상기 '배터리 SOC - ΔSOC'을 상기 제2 SOC 기준 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
The method of claim 3,
Wherein the SOC reference value includes a first SOC reference value and a second SOC reference value set to a value lower than the first SOC reference value,
The controller compares the 'battery SOC -? SOC' with the first SOC reference value and if the 'battery SOC -? SOC' is below the first SOC reference value, the 'battery SOC -? SOC' Value of the battery SOC of the hybrid vehicle.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 SOC 기준 값은 배터리 고유의 스펙 값으로 정해진 최소 SOC 값에 마진 값을 더한 값으로 결정되는 배터리 사용 가능 최소 SOC인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
The method of claim 6,
Wherein the second SOC reference value is a battery usable minimum SOC determined by a value obtained by adding a margin value to a minimum SOC value determined as a specific value of a battery.
청구항 7에 있어서,
상기 마진 값은 시동발전기가 엔진을 정해진 횟수만큼 시동할 수 있는 전력에 해당하는 배터리 SOC 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 SOC 관리 방법.
The method of claim 7,
Wherein the margin value is set to a battery SOC value corresponding to a power at which the starting generator can start the engine a predetermined number of times.
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KR20230029088A (en) 2021-08-23 2023-03-03 경북대학교 산학협력단 Battery SOC Estimation method and system using Artificial Neural Networks and Vehicle Simulator

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