KR20190085668A - 엔진 기동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 엔진 기동 제어 장치는, HEV 모드 전환 요청 시에 기 학습된 학습치가 저장된 룩업 테이블에 기초하여 엔진 기동 시점을 결정하는 결정부, 상기 엔진 기동 시점에 기동된 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 엔진 RPM 및 엔진 클러치 결합 가능한 제1 모터 RPM을 비교하여 엔진 클러치 결합 여부를 결정하는 판단부, 상기 엔진 기동 시점에 엔진을 기동하고, 상기 판단부의 결정에 따라 엔진 클러치 결합을 제어하는 구동 제어부, 및 상기 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 상기 엔진 기동 시점에 대한 학습 조건을 만족하면, 동기화 완료 시점의 제2 모터 RPM에 기초하여 상기 엔진 기동 시점을 학습하는 학습부를 포함한다.

Description

엔진 기동 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING OPERATION OF ENGINE}
본 발명은 엔진 기동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 친환경 차량의 경우 EV 모드에서 HEV 모드로 전환 시, 엔진 및 모터의 속도 동기화 완료 시점과 엔진 클러치 결합 가능 시점을 일치시키기 위해 엔진 기동 시간과 엔진 및 모터의 속도 동기화 시간을 고려하여 모터 속도의 상승 기울기 즉 모터의 가속도에 따라 엔진 클러치 결합 가능 시점 이전에 엔진을 미리 기동 하였다.
그러나, 엔진 기동 시간과 속도 동기화 완료 시점은 차량마다 그리고 차량의 상태에 따라 달라질 수 있어서 속도 동기화 완료 시점과 엔진 클러치 결합 가능 시점을 정확하게 일치 시키기 어려웠다.
이때, 엔진 클러치 가능 시점 이전에 엔진 및 모터의 속도가 동기화되는 경우, 엔진의 아이들 구동 시간이 증가되는 문제가 있었다.
또한, 엔진 클러치 가능 시점이 지나서 엔진 및 모터의 속도가 동기화되는 경우, EV 구동 시간이 증가되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 엔진 기동 시점을 학습치에 기초하여 결정함으로써 엔진의 아이들 구간을 최소화고, 엔진 클러치 결합 가능한 모터 RPM을 넘도록 EV 모드로 동작하는 시간을 최소화할 수 있도록 한, 엔진 기동 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 장치는, HEV 모드 전환 요청 시에 기 학습된 학습치가 저장된 룩업 테이블에 기초하여 엔진 기동 시점을 결정하는 결정부, 상기 엔진 기동 시점에 기동된 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 엔진 RPM 및 엔진 클러치 결합 가능한 제1 모터 RPM을 비교하여 엔진 클러치 결합 여부를 결정하는 판단부, 상기 엔진 기동 시점에 엔진을 기동하고, 상기 판단부의 결정에 따라 엔진 클러치 결합을 제어하는 구동 제어부, 및 상기 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 상기 엔진 기동 시점에 대한 학습 조건을 만족하면, 동기화 완료 시점의 제2 모터 RPM에 기초하여 상기 엔진 기동 시점을 학습하는 학습부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 학습부는, 엔진 냉각수온이 기준 온도(T)를 초과하는 제1 조건 및 HSG 가용 파워가 기준 파워(P)를 초과하는 제2 조건을 모두 만족하는 경우에 상기 엔진 기동 시점을 학습하는 것을 특징으로 한다.
상기 학습부는, 상기 제1 모터 RPM 및 상기 제2 모터 RPM 간 차이값을 연산하고, 상기 차이값이 기준 범위에 포함되는지 판단하여 상기 판단 결과에 따라 상기 차이값을 기반으로 엔진 기동 시점의 RPM 보정치를 학습하는 것을 특징으로 한다.
상기 학습부는, 상기 차이값의 절대값이 미리 학습된 RPM의 최소값을 초과하고, 미리 학습된 RPM의 최대값 미만이면, 상기 차이값이 기준 범위에 포함되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 RPM의 최소값은, 엔진과 모터의 속도 제어 시간의 편차에 기초하여 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 RPM의 최대값은, 엔진 시동 피크(Peak) RPM의 차이에 기초하여 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 학습부는, 상기 룩업 테이블에 저장된 엔진 기동 시점의 RPM 보정치를 호출하고, 상기 차이값의 소정 비율에 해당하는 값을 상기 호출된 RPM 보정치에 합산하여 상기 RPM 보정치를 학습하는 것을 특징으로 한다.
상기 학습부는, 상기 학습된 RPM 보정치를 상기 룩업 테이블에 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 소정 비율은, 미리 학습된 학습치에 의해 결정된 것을 특징으로 한다.
상기 룩업 테이블은, 경사도 및 엑셀 페달량(APS)에 따라 결정되는 제1 모터 RPM, 모터 RPM의 변화량에 따른 제1 RPM 보정치 및 상기 학습부에 의해 학습된 RPM 보정치에 대응하는 제2 RPM 보정치가 저장된 것을 특징으로 한다.
상기 결정부는, 상기 룩업 테이블에 저장된 상기 제1 모터 RPM, 상기 제1 RPM 보정치 및 상기 제2 RPM 보정치에 기초하여 상기 엔진 기동 시점의 모터 RPM을 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 방법은, HEV 모드 전환 요청 시에 기 학습된 학습치가 저장된 룩업 테이블에 기초하여 엔진 기동 시점을 결정하는 단계, 상기 엔진 기동 시점에 엔진을 기동하는 단계, 상기 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 상기 엔진 기동 시점에 대한 학습 조건을 만족하면, 동기화 완료 시점의 제2 모터 RPM에 기초하여 상기 엔진 기동 시점의 학습을 개시하는 단계, 상기 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화된 시점의 엔진 RPM 및 엔진 클러치 결합 가능한 제1 모터 RPM을 비교하여 엔진 클러치 결합 여부를 결정하는 단계, 및 상기 결정에 따라 엔진 클러치 결합을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 엔진 기동 시점을 학습치에 기초하여 결정함으로써 엔진의 아이들 구간을 최소화할 수 있으며, 또한 엔진 클러치 결합 가능한 모터 RPM을 넘도록 EV 모드로 동작하는 시간을 최소화할 수 있어 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시동 제어 장치가 적용된 차량 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 장치의 엔진 기동 시점 학습 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시동 제어 장치가 적용된 차량 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량 시스템은 엔진(Engine)(10), 모터 모터(Motor)(20), 엔진 클러치(Clutch)(30), HSG(Hybrid Starter Generator)(40), 배터리(Battery)(50), AT(Automatic Transmission)(60), FD(Front wheel Drive)(70) 및 wheel(80)과 같은 구동 유닛을 포함하며, 엔진(10) 및 모터(20) 사이의 엔진 클러치(30) 결합 및 엔진 기동 시점을 학습하고 제어하는 엔진 기동 제어 장치(100)를 포함한다.
여기서, 엔진 기동 제어 장치(100)는 엔진 기동 시점을 기준으로 엔진(10)-모터(20)의 속도 동기화 시점의 RPM과 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM의 차이값을 연산하고, 연산된 차이값으로부터 엔진 기동 시점의 보상값을 학습한다. 이때, 엔진 기동 제어 장치(100)는 다음 엔진 기동 시에 학습된 보상값에 기초하여 엔진 기동 시점을 결정하고, 결정된 엔진 기동 시점에 엔진(10)을 기동하도록 함으로써 엔진(10)-모터(20)의 속도 동기화 시점의 RPM과 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM의 차이값이 최소화되도록 한다.
엔진(10)-모터(20)의 속도 동기화 시점의 RPM과 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM의 차이값을 최소한으로 감소시키면 그만큼 연료 소모를 최소화할 수 있으며, 그로 인해 연비를 향상시킬 수 있게 된다.
엔진 기동 제어 장치(100)의 세부 구성에 대한 실시예는 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 엔진 기동 제어 장치(100)는 차량의 내부 제어유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 연결 수단에 의해 차량의 제어유닛들과 연결될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 엔진 기동 제어 장치(100)는 제어부(110), 통신부(120), 저장부(130), 결정부(140), 판단부(150), 학습부(160) 및 구동 제어부(170)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 엔진 기동 제어 장치(100)의 제어부(110), 결정부(140), 판단부(150), 학습부(160) 및 구동 제어부(170)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 구현될 수 있다.
제어부(110)는 엔진 기동 제어 장치(100)의 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다.
통신부(120)는 차량에 구비된 전장품 및/또는 제어유닛들과의 통신 인터페이스를 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 예로서, 통신모듈은 엔진(10), 모터(20), 엔진 클러치(30), HSG(40), 배터리(50) 등과 통신 연결되어 상태 정보를 수신할 수 있으며, 엔진(10), 모터(20), 엔진 클러치(30) 등으로 제어 정보를 송신할 수도 있다.
여기서, 통신모듈은 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등의 차량 네트워크 통신을 지원하는 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 통신모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈 또는 근거리 통신(Short Range Communication)을 위한 모듈을 포함할 수도 있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등이 포함될 수 있으며, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선통신(Infrared Data Association, IrDA) 등이 포함될 수 있다.
저장부(130)는 엔진 기동 제어 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등을 저장할 수 있다.
저장부(130)는 통신부(120)를 통해 수신된 엔진(10), 모터(20), 엔진 클러치(30), HSG(40), 배터리(50) 등의 상태 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 저장부(130)는 모터 RPM, 엔진 RPM, 엔진 냉각수온, HSG 가용 파워 등의 정보가 저장될 수 있다.
또한, 저장부(130)는 사전에 학습된 학습치를 기반으로 생성된 룩업 테이블이 저장될 수 있다. 여기서, 룩업 테이블은 엑셀 페달량(APS) 및 경사도 기반의 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM, 모터 RPM 변화율에 따른 엔진 기동 RPM 보정치 및 학습 결과에 따른 엔진 기동 RPM 보정치가 저장될 수 있다.
또한, 저장부(130)는 엔진 기동 시점의 학습을 수행하기 위한 조건 정보, 명령 및/또는 알고리즘이 저장될 수도 있다.
여기서, 저장부(130)는 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)와 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
결정부(140)는 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환 요청 시 저장부에 저장된 룩업 테이블을 호출하고, 호출된 룩업 테이블에 저장된 정보에 기초하여 엔진 기동 시점의 RPM(R2)을 결정한다.
여기서, 결정부(140)는 룩업 테이블에 저장된 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1)('제1 모터 RPM'), 모터 RPM 변화율에 따른 엔진 기동 RPM 보정치(R3)('제1 RPM 보정치') 및 학습 결과에 따른 엔진 기동 RPM 보정치(R5)('제2 RPM 보정치')에 기초하여 엔진 기동 시점(R2)을 결정할 수 있다.
일 예로서, 결정부(140)는 아래 [수학식 1]을 이용하여 엔진 기동 시점(R2)을 결정할 수 있다.
Figure pat00001
판단부(150)는 결정부(140)에 의해 결정된 엔진 기동 시점의 모터 RPM(R2)이 현재 모터 RPM 보다 작은지 판단한다. 이에, 구동 제어부(170)는 판단부(150)로부터 엔진 기동 시점의 모터 RPM(R2)이 현재 모터 RPM 보다 작은 것으로 확인되면, 엔진(10)을 기동한다.
또한, 판단부(150)는 엔진(10) 기동 후에 엔진(10)과 모터(20)의 속도(RPM)가 동기화되는 지를 판단한다. 만일, 엔진(10)과 모터(20)의 속도(RPM)가 동기화된 것으로 확인되면, 판단부(150)는 엔진 기동 시점에 대한 학습 조건을 만족하는지 판단한다.
다시 말해, 판단부(150)는 엔진 냉각수온이 기준 온도(T)를 초과하는 제1 조건을 만족하는지 판단한다. 또한, 판단부(150)는 HSG 가용 파워가 기준 파워(P)를 초과하는 제2 조건을 만족하는지 판단한다. 만일, 제1 조건 및 제2 조건을 모두 만족하는 것으로 확인되면, 판단부(150)는 학습부(160)로 학습 개시 신호를 송신한다.
여기서, 기준 온도(T)는 엔진 기동 시간의 편차가 없는 냉각수온으로 사전에 실험을 통해 결정될 수 있다. 또한, 기준 파워(P)는 엔진(10)과 모터(20)의 속도 동기화가 완료된 시점의 엔진(10)의 출력값에 속도 제어용 파워를 더한 값으로 설정될 수 있다
학습부(160)는 판단부(150)로부터 수신한 학습 개시 신호에 의해 엔진 기동 시점에 대한 학습을 개시한다.
제1 학습 단계로서, 학습부(160)는 엔진 기동 시점에 대한 학습 개시 시에 엔진(10)과 모터(20)의 속도(RPM)가 동기화 완료된 시점의 모터 RPM(R4)을 검출하고, 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1)과, 앞서 검출된 동기화 완료된 시점의 모터 RPM(R4) 간 차이값(Ra)을 연산한다.
여기서, 학습부(160)는 아래 [수학식 1]로부터 차이값(Ra)을 연산할 수 있다.
Figure pat00002
제2 학습 단계는 오학습을 방지하기 위해 실시된다.
제2 학습 단계로서, 학습부(160)는 [수학식 1]로부터 계산된 차이값(Ra)이 기준 범위 내의 값인지를 판단한다. 일 예로서, 학습부(160)는 차이값(Ra)이 Rb < |Ra| < Rc의 범위 조건을 만족하는지 판단한다.
여기서, Rb는 미리 학습된 RPM의 최소값이고, Rc는 미리 학습된 RPM의 최대값을 의미한다.
이때, RPM의 최소값(Rb) 및 최대값(Rc)은 사전에 차량 시험을 통해 결정된다. 다시 말해, 최소값(Rb)은 동일 차량의 동일 내구 시점에서 엔진(10)과 모터(20)의 속도 제어 시간을 반복적으로 시험하여 이 속도 제어 시간의 편차로 설정될 수 있다.
이와 같이, 동일 차량의 동일 내구 시점에서도 엔진(10)과 모터(20) 속도 제어 시간 편차가 발생하기 때문에, 그 편차가 설정된 RPM의 최소값(Rb) 이하인 경우에는 학습하는 의미가 없게 된다. 따라서, 학습부(160)는 차이값(Ra)의 절대값이 RPM의 최소값(Rb) 이하인 경우에는 학습을 종료하도록 한다.
또한, 최대값(Rc)은 동일 차량의 신차 시점의 엔진 시동 피크(Peak) RPM과 엔진(10)의 길들이기가 완료된 시점의 엔진 시동 피크 RPM의 차이로 결정된다.
만일, 차이값(Ra)이 설정된 RPM의 최대값(Rc) 이상인 경우, 그 차이값(Ra)은 엔진(10)의 길들이기와 차량 간 편차에 의해 발생한 것이 아니다. 따라서, 학습부(160)는 차이값(Ra)의 절대값이 최대값(Rc) 이상인 경우에는 학습을 종료하도록 한다.
제3 학습 단계로서, 학습부(160)는 제2 학습 단계에서 계산된 차이값(Ra)을 기존에 학습된 엔진 기동 RPM 보정치(R5)에 적용함으로써 엔진 기동 RPM 보정치(R5)를 학습한다.
여기서, 학습부(160)는 아래 [수학식 2]와 같이, 차이값(Ra)의 소정 비율(K)을 기존에 학습된 엔진 기동 RPM 보정치(R5OLD)에 더하여 새로 학습된 엔진 기동 RPM 보정치(R5new)를 구할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, 소정 비율(K) 값이 너무 큰 값으로 결정되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 학습된 엔진 기동 RPM 보정치(R5new)의 크기가 (+), (-) 방향으로 바뀌면서 오학습이 발생하게 된다.
또한, 소정 비율(K) 값이 너무 큰 값으로 결정되는 경우에도, 도 3에 도시된 바와 같이, 필요한 학습 횟수가 증가하게 된다.
따라서, 소정 비율(K)은 사전에 차량 시험을 통해 오 학습이 발생하지 않는 범위 내에서 학습 횟수를 최소한으로 할 수 있는 값으로 결정될 수 있다.
학습부(160)는 제3 학습 단계에서 학습된 엔진 기동 RPM 보정치(R5new)를 룩업 테이블에 저장한다. 따라서, 학습된 엔진 기동 RPM 보정치(R5new)는 다음 엔진(10) 기동 시에 엔진 기동 시점의 RPM(R2)을 결정하는데 반영될 수 있다.
따라서, 결정부(140)는 다음 엔진(10) 기동 시에 룩업 테이블을 호출하여 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1), 모터 RPM 변화율에 따른 엔진 기동 RPM 보정치(R3) 및 새로 학습된 엔진 기동 RPM 보정치(R5new)를 기초로 엔진 기동 시점의 모터 RPM(R2)을 결정할 수 있다.
판단부(150)는 엔진 기동 시점의 학습이 진행되는 동안 엔진 RPM 및 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1)을 비교한다.
한편, 판단부(150)는 엔진(10)과 모터(20)의 속도(RPM) 동기화가 완료된 후에 엔진 기동 시점의 학습 조건이 만족되지 않는 경우에도 엔진 속도(RPM) 및 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1)을 비교할 수 있다.
이때, 엔진 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1) 이상인 것으로 확인되면, 구동 제어부(170)는 엔진 클러치(30)가 결합되도록 제어한다.
반면, 엔진 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1) 보다 작은 것으로 확인되면, 구동 제어부(170)는 엔진 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1)과 같아질 때까지 엔진(10)을 아이들(IDLE) 상태로 대기하도록 제어한다.
도 4a는 고정된 엔진 기동 시점을 기준으로 엔진(10)을 기동하는 경우의 동작 그래프를 나타낸 것이다.
도 4a를 참조하면, 도면부호 411, 413, 415 그래프는 모터 RPM이 R2가 되는 시점에 기동되는 엔진(10)의 RPM 변화 그래프이다. 여기서, 도면부호 413 그래프를 살펴보면, 엔진(10)의 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM인 R1에서 모터(20)와 서로 동기화되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도면부호 411 그래프를 살펴보면, 엔진(10)의 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM인 R1이 되기 이전에 모터(20)와 서로 동기화되는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 엔진(10)과 모터(20)가 동기화된 이후 엔진(10)의 RPM이 R1이 되는 T1 시간 동안 엔진(10)을 아이들(IDLE) 상태로 구동하며 대기해야 한다.
여기서, 엔진 아이들 구간에 따라 연비가 크게 저하될 수 있다. 이에 대한 실시예는 도 5a 및 도 5b를 참조하도록 한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 엔진(10)의 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM에 도달하기 전에 모터 RPM과 동기화되면, 도면부호 511 구간 동안 엔진 아이들 상태로 동작하게 된다. 따라서, 도면부호 515에 해당하는 연료를 더 소비해야 한다.
일 예로, 엔진 아이들 구간이 200ms라 가정했을 때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 엔진 기동 제어 장치(100)는 엔진(10)을 6.3초 동안 아이들 상태로 구동해야 하며, 이 경우 엔진 아이들 구간의 총 연료 소모량은 3.9mL이 된다. 따라서, 도 4a의 도면부호 413 그래프에 비해 3.9mL의 연료를 더 소모해야 한다.
또한, 도면부호 415 그래프를 살펴보면, 엔진(10)의 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM인 R1을 넘어서 모터(20)와 서로 동기화되는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, R1 이후에 엔진(10)과 모터(20)가 동기화되기 때문에 R1 이후 T2 시간 동안 EV 모드의 동작 시간이 증가하게 된다.
이에, 엔진 기동 제어 장치(100)는 도면부호 411 그래프 및 415 그래프와 R1 간 차이값에 기초하여 엔진 기동 시점을 학습한다. 엔진 기동 제어 장치(100)는 학습된 엔진 기동 시점에 기초하여 엔진(10)을 기동하는 경우, 도 4b의 도면부호 421, 415 그래프와 같이 R1 또는 R1에 가까운 RPM에서 엔진(10)과 모터(20) 간 속도가 동기화되도록 한다. 이에 대한 실시예는 도 6a 및 도 6b를 참조하도록 한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 엔진 기동 제어 장치(100)는 학습된 엔진 기동 시점에 엔진(10)을 기동하는 경우 엔진(10) 및 모터(20) 간 속도 동기화 시점과 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 RPM 간 차이가 감소하면서 도면부호 521과 같이 엔진 아이들 구간이 도 5a의 엔진 아이들 구간에 비해 감소한 것을 확인할 수 있다.
이 경우, 도면부호 525와 같이 엔진 소모량이 도 5a의 엔진 소모량에 비해 감소한 것을 확인할 수 있다.
일 예로, 엔진 아이들 구간이 50ms라 가정했을 때, 도 6b에 도시된 바와 같이, 엔진 기동 제어 장치(100)는 엔진(10)을 4.1초 동안 아이들 상태로 구동해야 하며, 이 경우 엔진 아이들 구간의 총 연료 소모량은 2.6mL이 된다. 이와 같이, 엔진 아이들 구간이 좁아지면 도 5a의 실시예에 비해 엔진 아이들 구간을 2초 감소시킴에 따라 연료 소모량을 1.3mL 감소 시킴으로써 연비를 0.15% 상승시킬 수 있게 된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 기동 제어 장치(100)는 엔진 기동 시점을 학습치에 기초하여 결정함으로써 엔진 아이들 구간을 최소화할 수 있으며, 또한, 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM을 넘도록 EV 모드로 동작하는 시간을 최소화할 수 있어 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 엔진 기동 제어 장치(100)는 메모리와 각 동작을 처리하는 프로세서를 포함하는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 마이크로프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 엔진 기동 제어 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 기동 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 엔진 기동 제어 장치(100)는 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환 요청 시(S110), 기 학습된 학습치가 저장된 룩업 테이블을 호출하고(S120), 호출된 룩업 테이블에 저장된 학습치에 기초하여 엔진 기동 시점의 RPM(R2)을 결정한다(S130).
이때, 엔진 기동 제어 장치(100)는 'S130' 과정에서 결정된 엔진 기동 시점의 RPM(R2)이 현재의 모터 RPM 미만이면(S140), 엔진(10)을 기동하도록 한다(S150). 만일, S130' 과정에서 결정된 엔진 기동 시점의 RPM(R2)이 현재의 모터 RPM 미만이 아닌 경우, 엔진 기동 제어 장치(100)는 관련 동작을 종료하도록 한다.
엔진 기동 제어 장치(100)는 'S150' 과정에서 엔진(10)이 기동된 후 엔진(10)-모터(20) 간 속도(RPM)가 동기화 완료되면(S160), 동기화 완료된 시점에 엔진 기동 시점의 RPM(R2)에 대한 학습 조건을 만족하는지 판단한다(S170).
일 예로서, 엔진 기동 제어 장치(100)는 'S170' 과정에서, 동기화 완료 시점의 엔진 냉각수온이 기준 온도(T)를 초과하는 제1 조건을 만족하는지 판단하고, 또한 동기화 완료 시점의 HSG 가용 파워가 기준 파워(P)를 초과하는 제2 조건을 만족하는지 판단할 수 있다. 여기서, 엔진 기동 제어 장치(100)는 제1 조건 및 제2 조건을 모두 만족하는 경우에 엔진 기동 시점의 RPM(R2)에 대한 학습 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
만일, 'S170' 과정에서 엔진 기동 시점의 RPM(R2)에 대한 학습 조건을 만족하는 것으로 확인되면, 엔진 기동 제어 장치(100)는 동기화 완료 시점의 모터 RPM(R4)를 검출하고(S180), 엔진 기동 시점의 RPM(R2)에 대한 학습을 개시한다(S190).
엔진 기동 시점의 RPM(R2)에 대한 학습 동작은 도 8의 실시예를 참조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 엔진 기동 제어 장치(100)는 엔진 기동 시점의 RPM(R2)에 대한 학습이 개시되면, 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1)과, 'S180' 과정에서 검출된 동기화 완료된 시점의 모터 RPM(R4) 간 차이값(Ra)을 연산한다(S210).
이때, 'S210' 과정에서 연산된 차이값(Ra)의 절대값이 미리 학습된 RPM의 최소값(Rb) 이하이거나, 미리 학습된 RPM의 최대값(Rc) 이상인 경우(S220), 엔진 기동 제어 장치(100)는 엔진 기동 시점의 RPM(R2)에 대한 학습을 종료한다.
한편, 차이값(Ra)의 절대값이 미리 학습된 RPM의 최소값(Rb)을 초과하고 미리 학습된 RPM의 최대값(Rc) 미만인 경우(S220), 엔진 기동 제어 장치(100)는 계산된 차이값(Ra)을 기반으로 엔진 기동 RPM 보정치(R5)를 학습한다(S230).
엔진 기동 RPM 보정치(R5)의 학습은 앞서 설명한 [수학식 3]을 참조한다.
이후, 엔진 기동 제어 장치(100)는 'S230' 과정에서 학습된 엘진 기동 RPM 보정치(R5)를 기반으로 엔진 기동 시점의 RPM(R2)를 보상하고(S240), 학습치를 룩업 테이블에 저장한다(S250).
엔진 기동 제어 장치(100)는 도 8의 엔진 기동 시점의 학습 동작이 수행되는 동안, 현재의 엔진 RPM과 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1)을 비교한다. 비교 결과, 엔진 기동 제어 장치(100)는 현재의 엔진 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1) 이상인 것으로 확인되면(S200), 엔진 클러치(30)를 결합하여(S205), HEV 모드로 전환될 수 있도록 한다.
비교 결과, 엔진 기동 제어 장치(100)는 현재의 엔진 RPM이 엔진 클러치(30)의 결합 가능한 모터 RPM(R1) 미만인 것으로 확인되면(S200), 엔진(10)을 아이들 상태로 구동하도록 한다(S203). 다만, 'S130' 과정에서 학습치를 기반으로 엔진 기동 시점을 결정하기 때문에, 엔진 아이들 구간은 학습 전 보다 점차 감소될 수 있다.
한편, 'S170' 과정에서 엔진 기동 시점의 RPM(R2) 학습 조건을 만족하지 않는 경우에도, 엔진 기동 제어 장치(100)는 'S200' 과정을 수행하도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대해 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 엔진(Engine) 20: 모터(Motor)
30: 엔진 클러치(Cluch) 40: HSG
50: 배터리(Battery) 60: AT
70: FD 80: Wheel
100: 엔진 기동 제어 장치
110: 제어부 120: 통신부
130: 저장부 140: 결정부
150: 판단부 160: 학습부
170: 구동 제어부

Claims (20)

  1. HEV 모드 전환 요청 시에 기 학습된 학습치가 저장된 룩업 테이블에 기초하여 엔진 기동 시점을 결정하는 결정부;
    상기 엔진 기동 시점에 기동된 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 엔진 RPM 및 엔진 클러치 결합 가능한 제1 모터 RPM을 비교하여 엔진 클러치 결합 여부를 결정하는 판단부;
    상기 엔진 기동 시점에 엔진을 기동하고, 상기 판단부의 결정에 따라 엔진 클러치 결합을 제어하는 구동 제어부; 및
    상기 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 상기 엔진 기동 시점에 대한 학습 조건을 만족하면, 동기화 완료 시점의 제2 모터 RPM에 기초하여 상기 엔진 기동 시점을 학습하는 학습부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 학습부는,
    엔진 냉각수온이 기준 온도(T)를 초과하는 제1 조건 및 HSG 가용 파워가 기준 파워(P)를 초과하는 제2 조건을 모두 만족하는 경우에 상기 엔진 기동 시점을 학습하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 학습부는,
    상기 제1 모터 RPM 및 상기 제2 모터 RPM 간 차이값을 연산하고, 상기 차이값이 기준 범위에 포함되는지 판단하여 상기 판단 결과에 따라 상기 차이값을 기반으로 엔진 기동 시점의 RPM 보정치를 학습하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 학습부는,
    상기 차이값의 절대값이 미리 학습된 RPM의 최소값을 초과하고, 미리 학습된 RPM의 최대값 미만이면, 상기 차이값이 기준 범위에 포함되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 RPM의 최소값은,
    엔진과 모터의 속도 제어 시간의 편차에 기초하여 설정된 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 RPM의 최대값은,
    엔진 시동 피크(Peak) RPM의 차이에 기초하여 설정된 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 학습부는,
    상기 룩업 테이블에 저장된 엔진 기동 시점의 RPM 보정치를 호출하고, 상기 차이값의 소정 비율에 해당하는 값을 상기 호출된 RPM 보정치에 합산하여 상기 RPM 보정치를 학습하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 학습부는,
    상기 학습된 RPM 보정치를 상기 룩업 테이블에 저장하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 소정 비율은,
    미리 학습된 학습치에 의해 결정된 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    경사도 및 엑셀 페달량(APS)에 따라 결정되는 제1 모터 RPM, 모터 RPM의 변화량에 따른 제1 RPM 보정치 및 상기 학습부에 의해 학습된 RPM 보정치에 대응하는 제2 RPM 보정치가 저장된 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 룩업 테이블에 저장된 상기 제1 모터 RPM, 상기 제1 RPM 보정치 및 상기 제2 RPM 보정치에 기초하여 상기 엔진 기동 시점의 모터 RPM을 결정하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 장치.
  12. HEV 모드 전환 요청 시에 기 학습된 학습치가 저장된 룩업 테이블에 기초하여 엔진 기동 시점을 결정하는 단계;
    상기 엔진 기동 시점에 엔진을 기동하는 단계;
    상기 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화 시 상기 엔진 기동 시점에 대한 학습 조건을 만족하면, 동기화 완료 시점의 제2 모터 RPM에 기초하여 상기 엔진 기동 시점의 학습을 개시하는 단계;
    상기 엔진의 속도가 모터 속도와 동기화된 시점의 엔진 RPM 및 엔진 클러치 결합 가능한 제1 모터 RPM을 비교하여 엔진 클러치 결합 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 결정에 따라 엔진 클러치 결합을 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 학습을 개시하는 단계는,
    엔진 냉각수온이 기준 온도(T)를 초과하는 제1 조건 및 HSG 가용 파워가 기준 파워(P)를 초과하는 제2 조건을 모두 만족하지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 엔진 기동 시점의 학습이 개시되면, 상기 제1 모터 RPM 및 상기 제2 모터 RPM 간 차이값을 연산하는 단계;
    상기 차이값이 기준 범위에 포함되는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 차이값을 기반으로 엔진 기동 시점의 RPM 보정치를 학습하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 차이값의 절대값이 미리 학습된 RPM의 최소값을 초과하고, 미리 학습된 RPM의 최대값 미만이면, 상기 차이값이 기준 범위에 포함되는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 RPM 보정치를 학습하는 단계는,
    상기 룩업 테이블에 저장된 엔진 기동 시점의 RPM 보정치를 호출하는 단계; 및
    상기 차이값의 소정 비율에 해당하는 값을 상기 호출된 RPM 보정치에 합산하여 상기 RPM 보정치를 학습하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 학습된 RPM 보정치를 상기 룩업 테이블에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    경사도 및 엑셀 페달량(APS)에 따라 결정되는 제1 모터 RPM, 모터 RPM의 변화량에 따른 제1 RPM 보정치 및 상기 학습된 RPM 보정치에 대응하는 제2 RPM 보정치가 저장된 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 엔진 기동 시점을 결정하는 단계는,
    상기 룩업 테이블에 저장된 상기 제1 모터 RPM, 상기 제1 RPM 보정치 및 상기 제2 RPM 보정치에 기초하여 상기 엔진 기동 시점의 모터 RPM을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 엔진 클러치 결합 여부를 결정하는 단계는,
    상기 동기화된 시점의 엔진 RPM이 상기 제1 모터 RPM 이상이면 엔진 클러치 결합하는 것으로 결정하고, 그렇지 않으면 상기 엔진을 아이들 상태로 구동하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 기동 제어 방법.
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