KR20200075062A - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 배기 가스 배출 저감이 권장 또는 강제되는 특정 지역을 고려한 배터리 상태 관리를 수행할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법은, 경로 상 전방에 배기가스 배출과 관련된 특정 지역이 존재하는 경우, 배터리의 현재 충전상태(SOC: State Of Charge)가 제1 값 보다 큰지 판단하는 단계; 상기 현재 충전상태가 상기 제1 값보다 큰 경우, 상기 특정 지역에 진입하기 전에 배치된 제1 구간에서 상기 배터리를 엔진의 동력으로 충전하는 제1 모드로 주행하는 단계; 상기 특정 지역에 해당하는 제2 구간에 진입하면, 모터의 동력으로만 주행하는 제2 모드로 전환하는 단계; 및 상기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태의 변동에 따라 적어도 하나의 단계로 배터리 소모 저감 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND METHOD OF DRIVING CONTROL FOR THE SAME}
본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 배기 가스 배출 저감이 권장 또는 강제되는 특정 지역을 고려한 배터리 상태 관리를 수행할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)란 일반적으로 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차를 말하며, 두 가지 동력원은 주로 엔진과 전기모터가 된다. 이러한 하이브리드 자동차는 내연기관만을 구비한 차량에 비해 연비가 우수하고 동력성능이 뛰어날 뿐만 아니라 배기가스 저감에도 유리하기 때문에 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.
이러한 하이브리드 자동차는 어떠한 동력계통(Power Train)을 구동하느냐에 따라 두 가지 주행 모드로 동작할 수 있다. 그 중 하나는 전기모터만으로 주행하는 전기차(EV) 모드이고, 다른 하나는 전기모터와 엔진을 함께 가동하여 동력을 얻는 하이브리드 전기차(HEV) 모드이다. 하이브리드 자동차는 주행 중 조건에 따라 두 모드 간의 전환을 수행한다.
이러한 주행 모드 간 전환은 파워트레인의 효율 특성에 따라, 연비 또는 구동 효율을 최대화하기 위한 목적으로 수행되는 것이 일반적이다. 결국, 주행 모드 간의 전환을 위한 제어 방식들은 친환경 차량의 운용에 있어서 효율성에만 치중한 것으로, 친환경 차량이 앞으로 나아가야 할 궁극적인 목표와는 거리가 있다.
물론, 수동 모드 변경 버튼을 구비하여 특정 구간에서 운전자의 선택에 따라 강제로 EV 모드로 주행하도록 하는 방법도 고려될 수 있으나, 이러한 방식은 편의성이 떨어지며 배출가스 저감이 바람직한 지역을 최대한 EV 모드로 주행하는데 필요한 SOC를 미리 확보하기도 어렵다. 뿐만 아니라, 해당 지역을 일반적인 EV 모드만으로 완주하는데 필요한 SOC를 확보하지 못한 상태에서 진입하게 될 경우, 엔진을 기동해야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 엔진 기동이 제한되는 지역을 주행함에 있어서 모터만을 이용한 주행 거리를 극대화할 수 있는 방법 및 그를 수행하는 하이브리드 차량을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법은, 경로 상 전방에 배기가스 배출과 관련된 특정 지역이 존재하는 경우, 배터리의 현재 충전상태(SOC: State Of Charge)가 제1 값 보다 큰지 판단하는 단계; 상기 현재 충전상태가 상기 제1 값보다 큰 경우, 상기 특정 지역에 진입하기 전에 배치된 제1 구간에서 상기 배터리를 엔진의 동력으로 충전하는 제1 모드로 주행하는 단계; 상기 특정 지역에 해당하는 제2 구간에 진입하면, 모터의 동력으로만 주행하는 제2 모드로 전환하는 단계; 및 상기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태의 변동에 따라 적어도 하나의 단계로 배터리 소모 저감 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 엔진; 모터; 및 경로 상 전방에 배기가스 배출과 관련된 특정 지역이 존재하는 경우, 배터리의 현재 충전상태(SOC: State Of Charge)가 제1 값 보다 큰지 판단하고, 상기 현재 충전상태가 상기 제1 값보다 큰 경우, 상기 특정 지역에 진입하기 전에 배치된 제1 구간에서 상기 배터리를 상기 엔진의 동력으로 충전하는 제1 모드로 주행이 수행되도록 제어하고, 상기 특정 지역에 해당하는 제2 구간에 진입하면 상기 모터의 동력으로만 주행하는 제2 모드로 전환하며, 상기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태의 변동에 따라 적어도 하나의 단계로 배터리 소모 저감 제어를 수행하는 하이브리드 제어기를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 자동차는 배터리 상태를 고려하여 엔진 기동이 제한되는 지역에 진입하기 전에 충전량을 확보하고, 진입 후에는 배터리 소모를 저감하여 모터만을 이용한 주행 거리가 극대화될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 특정 지역의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그린존 준비 구간 및 그린존 구간의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 관리 방법이 수행되는 형태의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그린존 진입에 따른 주행 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
본 발명의 실시예들에서는, 배기가스 배출로 인해 영향을 받는 지역이 주행 경로 상에 위치할 경우, 배터리 상태를 고려하여 전력 소모를 감소시킴으로써 해당 지역을 주행함에 있어 EV 모드 주행 거리를 극대화할 수 있는 방법 및 그를 수행하기 위한 하이브리드 차량을 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 주행 제어 방법을 설명하기 앞서, 배기가스 배출로 인해 영향을 받는 지역의 개념과 실시예들에 적용 가능한 하이브리드 차량의 구조와 제어 계통을 먼저 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 엔진 가동이 억제되어야 하는 지역의 개념을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 특정 지역의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에서는 출발지(10)와 목적지(20) 사이에 배기 가스 배출 저감 또는 배출 금지가 요구되는 특정 지역(30)이 존재하는 경우를 가정한다. 이러한 특정 지역(30)은 미리 설정되어 있는 지역일 수도 있고, 현재/최근 상황에 따라 가변적으로 설정되는 것일 수도 있다. 여기서, 미리 설정되는 경우라 함은, 법규나 정부 정책 등에 의해 설정된 지역(예컨대, 런던이나 서울 등의 배출가스 관리 지역)일 수도 있고, 지역 특성에 의해 배출가스 저감이 필요한 지역(예컨대, 어린이 보호 구역, 실내 주차장, 주거지역 등) 등이 이에 해당할 수 있다. 또한, 가변적으로 설정되는 지역이라 함은, 텔레매틱스 등의 무선 정보를 통해 현재 설정 여부를 확인할 수 있는 지역, 차량에 구비된 화상(Vision) 정보 획득장치(ADAS 시스템 등)를 통해 판단된 보행자 밀집지역 등이 이에 해당할 수 있다. 예컨대, 스마트폰의 위치 정보를 활용한 빅데이터 기반으로 보행자가 밀집한 지역으로 판단된 경우, 텔레매틱스 서비스 등을 통해 수집된 차량 평균속도와 통행량을 기반으로 배출가스가 다량 발생할 것으로 추정되는 경우 등에 해당 지역이 특정 지역(30)으로 설정될 수 있다.
특정 지역(30)은 임의의 행정 구역 단위로 설정될 수도 있고, 경계점이 되는 복수의 좌표들을 잇는 구역으로 설정될 수도 있으며, 특정 시설 자체/일부 또는 특정 시설/좌표로부터 일정 반경 거리 내의 구역으로 설정될 수도 있다.
물론, 상술한 특정 지역의 설정례는 예시적인 것으로, 본 발명은 실시예들은 이러한 특정 지역의 설정 기준, 설정 범위, 설정 기간 등에 의해 한정되지 아니한다. 또한, 특정 지역(30)은 출발지(10)와 목적지(20) 사이에 위치함을 상정하나, 반드시 목적지(20)가 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템의 네비게이션 기능 상에서 명시적으로 사용자에 의해 설정될 것이 요구되는 것은 아니다. 예컨대, 목적지(20)는 운전자의 운행 패턴이나 미리 설정된 운행 조건(시간, 지역 등)에 따라 차량에서 임의로 설정한 것일 수도 있다. 이러한 특정 지역(30)의 경로 내 존재 여부 및 범위는 해당 지역에 진입하기 전에 차량에 획득될 수도 있고, 주변 상황에 따라 동적으로 인지될 수도 있다.
보다 구체적인 특정 지역(30)의 판단 방법은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다. 이하의 기재에서는 편의상 배기 가스 저감/배출 금지가 요구되는 특정 지역을 "그린존(Green Zone)"이라 칭하기로 한다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차 구조를 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기 모터(또는 구동용 모터, 140)와 엔진클러치(EC: Engine Clutch, 130)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차의 파워 트레인이 도시된다.
이러한 차량에서는 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우, 엔진 클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 바퀴가 움직이게 된다(즉, EV 모드). 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 보조 모터(또는, 시동발전 모터, 120)가 동작하여 엔진(110)을 구동할 수 있다.
그에 따라 엔진(110)과 모터(140)의 회전속도가 동일해 지면 비로소 엔진 클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께, 또는 엔진(110)이 차량를 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진 클러치(130)가 오픈되고 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 또한, 하이브리드 차량에서는 제동시 휠의 구동력을 전기 에너지로 변환하여 배터리를 충전할 수 있으며, 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다.
시동발전 모터(120)는 엔진에 시동이 걸릴 때에는 스타트 모터의 역할을 수행하며, 시동이 걸린 후 또는 시동 오프시 엔진의 회전 에너지 회수시에는 발전기로 동작하기 때문에 "하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)"라 칭할 수 있으며, 경우에 따라 "보조 모터"라 칭할 수도 있다.
상술한 파워 트레인이 적용되는 차량에서 제어기 간의 상호관계가 도 3에 도시된다.
도 3은 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차에서 내연기관(110)은 엔진 제어기(210)가 제어하고, 시동발전 모터(120) 및 전기 모터(140)는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 220)에 의해 토크가 제어될 수 있으며, 엔진 클러치(130)는 클러치 제어기(230)가 각각 제어할 수 있다. 여기서 엔진 제어기(210)는 엔진 제어 시스템(EMS: Engine Management System)이라도 한다. 또한, 변속기(150)는 변속기 제어기(250)가 제어하게 된다. 경우에 따라, 시동발전 모터(120)의 제어기와 전기 모터(140) 각각을 위한 제어기가 별도로 구비될 수도 있다.
각 제어기는 그 상위 제어기로서 모드 전환 과정 전반을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Controller Unit, 240)와 연결되어, 하이브리드 제어기(240)의 제어에 따라 주행 모드 변경, 기어 변속시 엔진 클러치 제어에 필요한 정보, 및/또는 엔진 정지 제어에 필요한 정보를 그(240)에 제공하거나 제어 신호에 따른 동작을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 하이브리드 제어기(240)는 차량의 운행 상태에 따라 모드 전환 수행 여부를 결정한다. 일례로, 하이브리드 제어기는 엔진 클러치(130)의 해제(Open) 시점을 판단하고, 해제시에 유압(습식 EC인 경우)제어나 토크 용량 제어(건식 EC인 경우)를 수행한다. 또한, 하이브리드 제어기(240)는 EC의 상태(Lock-up, Slip, Open 등)를 판단하고, 엔진(110)의 연료분사 중단 시점을 제어할 수 있다. 또한, 하이브리드 제어기는 엔진 정지 제어를 위해 시동발전 모터(120)의 토크를 제어하기 위한 토크 지령을 모터 제어기(220)로 전달하여 엔진 회전 에너지 회수를 제어할 수 있다. 아울러, 하이브리드 제어기(240)는 주행 모드 전환 제어시 모드 전환 조건의 판단 및 전환을 위한 하위 제어기의 제어가 가능하다.
물론, 상술한 제어기간 연결관계 및 각 제어기의 기능/구분은 예시적인 것으로 그 명칭에도 제한되지 아니함은 당업자에 자명하다. 예를 들어, 하이브리드 제어기(240)는 그를 제외한 다른 제어기들 중 어느 하나에서 해당 기능이 대체되어 제공되도록 구현될 수도 있고, 다른 제어기들 중 둘 이상에서 해당 기능이 분산되어 제공될 수도 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 주행 제어 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그린존 준비 구간 및 그린존 구간의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 하이브리드 자동차의 현재 위치에서 그린존(GZ) 구간의 시작점까지 남은 거리를 그린존(GZ) 준비 구간이라 칭할 수 있다. 이때, GZ 구간을 EV 모드로만 주행하기 위한 에너지와 기 설정된 배터리 최소 충전 상태(이하, "Ext. Min SOC"라 칭함)의 합에 해당하는 SOC가 GZ구간 진입 전 확보된다면, 하이브리드 자동차는 GZ 구간 전체를 EV 모드로 완주할 수 있다.
따라서, 현재 하이브리드 자동차의 위치에서 GZ 구간 전체를 EV 모드로 완주할 수 있는 SOC가 확보되어 있다면, 하이브리드 자동차는 GZ 준비구간에 SOC가 더이상 낮아지지 않도록 관리하는 것만으로도 GZ 구간 전체를 EV 모드로 완주할 수 있다. 이와 달리, 현재 하이브리드 자동차의 위치에서 GZ 구간 전체를 EV 모드로 완주할 수 있는 SOC가 확보되어 있지 않다면, 하이브리드 자동차는 GZ 준비구간에서 엔진(110)의 동력 중 일부를 모터(120 및/또는 140)를 통해 배터리를 충전(즉, HEV 시리즈 모드 충전)함으로써 부족한 SOC를 확보해야 한다. 그런데, GZ 준비구간에서 상황이 허락하는 최대한의 충전을 수행하더라도 GZ 구간 전체를 EV 모드로 완주할 수 있는 SOC가 확보되지 못할 경우, 하이브리드 자동차는 부족한 SOC에 해당하는 거리를 엔진을 기동하여 통과해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 전방에 그린존이 위치하며 그린존의 EV 모드 완주를 위한 SOC가 확보되지 못한 경우, 그린존 준비구간에서 충전을 수행하되, 적어도 그린존 진입 후에는 EV 모드로 주행함에 있어서 전장 부하 비활성화 및 모터의 운전점 제어를 통해 EV 모드 주행 거리를 증대시킬 것을 제안한다. 실시예에 따른 EV 모드 주행 거리 증대를 위한 배터리 상태 관리 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 관리 방법이 수행되는 형태의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 5에서 가로축은 거리(Distance)를, 세로축은 배터리의 SOC를 각각 나타내며, 총 세 종류의 배터리 관리 케이스(Case 1, Case 2, Case 3) 각각에 대응되는 그래프가 도시된다. 특히, 세로축의 Ext. Min SOC는 전술한 바와 같이 기 설정된 최소 SOC 값으로, 해당 값에 SOC가 도달하면 하이브리드 자동차는 엔진을 기동하게 된다.
여기서, 제1 케이스(Case 1)는 일반적인 주행 제어가 수행되는 경우를 나타낸다. 또한, 제2 케이스(Case 2)는 GZ 준비구간 시작시점의 SOC가 제1 임계값(Thres 1) 이상인 경우 실시예에 따른 주행 제어가 수행되는 경우를, 제3 케이스(Case 3)는 GZ 준비구간 시작시점의 SOC가 제1 임계값(Thres 1) 미만인 경우 실시예에 따른 주행 제어가 수행되는 경우를 각각 나타낸다.
이때, 제1 임계값(Thres 1)은, GZ 준비구간에서 HEV 모드로 최대한의 충전을 수행할 경우 GZ구간 전체를 EV 모드로 완주할 수 있는 최소한의 SOC가 확보될 수 있도록 하는 GZ 준비 구간 진입 전 SOC를 의미할 수 있다. 즉, 제1 임계값에 GZ 준비구간의 충전량을 더하면 GZ구간 전체를 EV 모드로 완주할 수 있는 최소한의 SOC를 만족할 수 있도록 제1 임계값이 설정될 수 있다. 다시 말해, GZ 준비구간의 시작점에서 제1 임계값에 해당하는 SOC가 확보된 경우, GZ 준비구간에 엔진의 동력으로 충전을 수행한 후 GZ구간 전체를 EV 모드로 주행할 경우, GZ 구간의 종료 지점에서 SOC는 Ext. Min SOC가 될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 임계값은 상술한 조건을 만족하는 SOC에 소정의 마진 SOC를 더하거나 차감한 값으로 설정될 수도 있다.
이를 위해, 실시예에 따른 하이브리드 제어기(240)는 네비게이션 시스템이나 텔레매틱스 서비스를 통해 GZ 준비구간 및 GZ 구간에 대한 도로 정보(즉, 길이, 구배, 정체도 등)를 획득하고, 이를 기반으로 GZ 준비구간의 충전가능량과 GZ 구간 전체를 EV 모드로 주행하는데 요구되는 SOC를 판단할 수 있다.
한편, GZ 준비구간은 GZ 구간의 시작점으로부터 기 설정된 거리만큼 설정될 수도 있고, 하이브리드 자동차에서 전방의 GZ 구간을 탐지한 시점일 수도 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, GZ 구간 내의 4개의 서브 구간(GZ1, GZ2, GZ3, GZ4)는 설명의 편의를 위해 각 케이스에서 SOC가 제2 임계값이나 제3 임계값에 도달하는 지점을 기준으로 설정된 것이다. 아울러, 제2 임계값(Thres 2)은 제1 임계값(Thre1)보다 낮으며, 제3 임계값(Thres 3)은 제2 임계값(Thres 2)보다 낮다는 조건만 만족하면 족하므로, 당업자에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
이하, 각 케이스별 SOC 관리 형태를 상세히 설명한다.
먼저, Case 1에서는 GZ 준비 구간에서 엔진의 동력을 이용한 충전이 수행되는 점을 제외하면 전술한 바와 같이 실시예에 따른 SOC 관리가 수행되지 않는다. 따라서, 제1 임계값(Thres 1)보다 낮은 SOC로 GZ 준비 구간에 진입하면, 일반적인 하이브리드 자동차는 GZ 준비구간동안 충전을 수행하더라도 GZ 구간을 EV 모드로 완주하지 못하고 GZ 3 구간에서 Ext. Min SOC에 도달하여 GZ 4 구간을 엔진을 기동하여 주행하는 문제점이 있다.
Case 2에서는 실시예에 따른 하이브리드 자동차가 제1 임계값(Thres 1) 이상의 SOC로 GZ 준비 구간에 진입하므로, GZ 준비 구간에서 일반적인 방식으로 충전을 수행할 수 있다. 이후 GZ 구간에 진입하면, 하이브리드 자동차는 SOC가 제2 임계값(Thres 2) 이상인 동안(즉, GZ 1 및 GZ 2 구간)은 일반적인 EV 모드로 주행하게 된다. 따라서, GZ 준비 구간과 GZ1, GZ2 구간에서 SOC의 변동 기울기는 Case 1과 유사하게 된다. 다만, SOC가 제2 임계값(Thres 2) 미만이 되면(즉, GZ 3 구간 및 그 이후) 하이브리드 자동차는 EV 모드의 주행 거리 증대를 위해 주행과 무관한 전장 부하를 차단할 수 있다. 주행과 무관한 전장부하는 멀티미디어 부하, 공조 부하 등을 들 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그에 따라, GZ 3 및 그 이후 구간에는 SOC의 변동 기울기가 이전 구간 대비 완만해짐을(즉, SOC 소모율 저감) 알 수 있으며, 그로 인해 EV 모드의 주행 가능 거리가 증대될 수 있다.
한편, Case 3에서는 실시예에 따른 하이브리드 자동차가 제1 임계값(Thres 1) 미만의 SOC로 GZ 준비 구간에 진입한다. 그에 따라, 하이브리드 자동차는 GZ 준비 구간에서 주행과 무관한 적어도 일부 전장 부하를 1차적으로 차단할 수 있다. 이때, 차단되는 전장 부하의 종류는 Case 2에서 SOC가 제2 임계값(Thres 2) 미만이 될 때 차단되는 부하보다 적은 범위를 가질 수도 있고, 동일한 범위를 가질 수도 있다. 전장 부하의 차단에 따라 GZ 준비구간에서 SOC 상승 기울기는 Case 1 및 Case 2보다 가파르게 된다. 이러한 1차적 전장 부하 차단은 GZ 구간 진입 후에도 유지될 수 있다. 그에 따라 GZ 1 구간에서 SOC 감소 기울기는 Case 1 및 Case 2보다 완만하게 된다. 이후, SOC가 제2 임계값(Thres 2) 미만이 되면(즉, GZ 2 및 GZ 3 구간), 하이브리드 자동차는 주행과 무관한 전장 부하를 2차적으로 차단할 수 있다. 이때, 차단되는 전장 부하의 범위는 Case 2에서 OC가 제2 임계값(Thres 2) 미만이 될 때 차단되는 범위와 동일할 수 있다. 그후 다시 SOC가 제3 임계값(Thres 3) 미만이 되면(즉, GZ 4 구간), 하이브리드 자동차는 모터(140)의 운전점을 제한할 수 있다. 여기서 운전점이 제한된다고 함은, 모터(140)의 운전점 중 일정 효율 이하의 효율을 갖는 운전점을 사용하지 않도록 함을 의미할 수 있다. 이를 위해, 하이브리드 제어기(240)는 가속력, 최고 속도를 일정 값 이내로 제한하거나, 가속 페달 조작에 따른 요구 토크를 모터 저효율 영역에 진입하도록 하지 않는 값으로 변경할 수도 있다. 전장 부하 차단이 유지되면서 모터 운전점까지 저효율 영역에 진입하지 않도록 함으로써 해당 구간(즉, GZ 4 구간)에서 SOC 감소 기울기는 이전보다 더욱 완만해질 수 있다.
결국, Case 3에서는 GZ 준비구간 진입시 Case 1보다 SOC가 낮았으나, 더 먼 거리를 EV 모드로 주행할 수 있게 된다.
한편, 도시되지는 않았으나, CASE 2의 경우에도 GZ 구간 진입 후 SOC가 제3 임계값(Thres 3) 미만으로 낮아지면 모터의 운전점이 제한될 수 있음은 물론이다. 또한, 전장부하가 차단되기 전에 차단되는 부하의 종류나 그로 인해 운전자가 겪을 수 있는 불편함의 종류가 다양한 출력부를 통해 운전자에 안내될 수 있다. 유사하게, 실시예에 따른 하이브리드 자동차는 모터의 운전점이 제한될 때에도 운전자에게 이를 알릴 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 하이브리드 자동차는 공조 불만족이나 가속 불만족이 발생할 수 있음을 나타내는 알림 정보를 클러스터나 AVN 시스템의 디스플레이 등을 통해 시각적으로 출력할 수도 있고, 스피커를 통해 음향 경고 메시지를 출력할 수도 있다.
지금까지 설명한 실시예에 따른 SOC 관리 방법을 순서도로 정리하면 도 6과 같다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그린존 진입에 따른 주행 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다. 도 6에서 각 임계값의 의미는 도 5를 참조하여 전술한 바와 같으므로 중복되는 기재는 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 전방에 그린존이 존재할 경우 하이브리드 제어기(240)에서 그린존 전체를 현재 SOC를 이용하여 EV 모드로 주행할 수 있는지 여부가 판단될 수 있다(S601). 주행이 가능하다고 판단된 경우(S601의 Yes), 현재 SOC를 유지하는 방향으로 일반적인 주행 제어가 수행될 수 있다(S602). 예컨대, 일반적인 주행 제어는 충전량 유지(CS: Charge Sustaining) 모드 주행일 수 있다.
이와 달리, 그린존 전체를 현재 SOC를 이용하여 EV 모드로 주행이 불가한 경우, 현재 SOC가 제1 임계값(Thres 1)보다 큰지 여부가 판단된다(S603). SOC가 제1 임계값보다 작은 경우(S603의 No), 1단계 전장부하 소모제한 제어가 활성화되어, 주행과 무관한 전장부하 중 일부가 차단된 후(S604) 배터리 충전 제어가 개시될 수 있다(S605). 현재 SOC가 제1 임계값(Thres 1)보다 큰 경우에는(S603의 Yes), 1단계 전장부하 차단 없이 바로 배터리 충전 제어가 개시된다(S605). 전술된 바와 같이, 배터리 충전 제어는 엔진의 동력 중 적어도 일부를 이용하여 HSG(120)와 모터(140) 중 적어도 하나를 통한 충전을 수행함을 의미할 수 있다.
배터리 충전 제어가 수행되던 중 그린존에 진입하게 되면(S606), EV 모드 주행이 수행된다(S607). 그린존을 EV 모드로 주행하던 중 현재 SOC가 제2 임계값 미만이 되면(S608의 Yes), 2단계 전장부하 소모제한 제어가 활성화될 수 있다(S609). 여기서 2단계 전장부하 소모제한은 1단계 전장부하 소모제한보다 더 많은 범위의 전장 부하를 차단하는 형태일 수 있으나, 실시예에 따라 두 단계의 전장 부하 차단의 범위는 동일할 수도 있다.
2단계 전장부하 소모제한 제어가 활성화된 상태에서 EV 모드 주행을 이어 가던 중, 현재 SOC가 제3 임계값(Thres 3) 미만이 되면(S610의 Yes), 모터 저효율 영역 사용이 억제될 수 있다(S611).
2단계 전장부하 소모제한 제어 및 모터 저효율 영역 사용 억제 제어가 활성화된 상태에서 EV 모드 주행을 이어가던 중, 현재 SOC가 Ext. Min SOC 미만이 되면(S612), 엔진이 기동되면서 HEV 모드로 전환될 수 있다(S613).
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

  1. 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법에 있어서,
    경로 상 전방에 배기가스 배출과 관련된 특정 지역이 존재하는 경우, 배터리의 현재 충전상태(SOC: State Of Charge)가 제1 값 보다 큰지 판단하는 단계;
    상기 현재 충전상태가 상기 제1 값보다 큰 경우, 상기 특정 지역에 진입하기 전에 배치된 제1 구간에서 상기 배터리를 엔진의 동력으로 충전하는 제1 모드로 주행하는 단계;
    상기 특정 지역에 해당하는 제2 구간에 진입하면, 모터의 동력으로만 주행하는 제2 모드로 전환하는 단계; 및
    상기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태의 변동에 따라 적어도 하나의 단계로 배터리 소모 저감 제어를 수행하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 판단 결과, 상기 현재 충전상태가 상기 제1 값 이하인 경우, 상기 제1 구간부터 미리 설정된 제1 범위의 전장 부하를 차단하는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 배터리 소모 저감 제어를 수행하는 단계는,
    상기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태가 제2 값 미만이면, 미리 설정된 제2 범위의 전장 부하를 차단하는 단계를 포함하되,
    상기 제2 값은 상기 제1 값보다 작은, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 배터리 소모 저감 제어를 수행하는 단계는,
    상기 기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태가 제3 값 미만이면, 미리 설정된 모터 저효율 구간 사용을 제한하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제3 값은 상기 제2 값보다 작은, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 범위는 상기 제1 범위보다 더 많은 종류의 전장 부하를 포함하는, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 현재 충전상태를 기반으로 상기 제2 구간 전체를 상기 제2 모드로 주행할 수 없을 경우 수행되는, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 값은,
    상기 제1 구간에서 상기 충전이 수행됨을 가정할 때 상기 제2 구간을 상기 엔진의 기동 없이 상기 제2 모드로 완주할 수 있는 충전상태를 기반으로 결정되는, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 소모 저감 제어에 의한 기능 제한 안내 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 특정 지역은,
    상기 배기가스 배출 저감이 강제 또는 권장되는 지역을 포함하는, 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 자동차의 주행 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  11. 하이브리드 자동차에 있어서,
    엔진;
    모터; 및
    경로 상 전방에 배기가스 배출과 관련된 특정 지역이 존재하는 경우, 배터리의 현재 충전상태(SOC: State Of Charge)가 제1 값 보다 큰지 판단하고, 상기 현재 충전상태가 상기 제1 값보다 큰 경우, 상기 특정 지역에 진입하기 전에 배치된 제1 구간에서 상기 배터리를 상기 엔진의 동력으로 충전하는 제1 모드로 주행이 수행되도록 제어하고, 상기 특정 지역에 해당하는 제2 구간에 진입하면 상기 모터의 동력으로만 주행하는 제2 모드로 전환하며, 상기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태의 변동에 따라 적어도 하나의 단계로 배터리 소모 저감 제어를 수행하는 하이브리드 제어기를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 현재 충전상태가 상기 제1 값 이하인 경우, 상기 제1 구간부터 미리 설정된 제1 범위의 전장 부하를 차단하는, 하이브리드 자동차.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태가 제2 값 미만이면, 미리 설정된 제2 범위의 전장 부하를 차단하되, 상기 제2 값은 상기 제1 값보다 작은, 하이브리드 자동차.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 기 제2 구간 내에서 상기 현재 충전상태가 제3 값 미만이면, 미리 설정된 모터 저효율 구간 사용을 제한하되, 상기 제3 값은 상기 제2 값보다 작은, 하이브리드 자동차.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 범위는 상기 제1 범위보다 더 많은 종류의 전장 부하를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 현재 충전상태를 기반으로 상기 제2 구간 전체를 상기 제2 모드로 주행할 수 없을 경우 상기 제1 값과 상기 현재 충전상태를 비교하는, 하이브리드 자동차.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 값은,
    상기 제1 구간에서 상기 충전이 수행됨을 가정할 때 상기 제2 구간을 상기 엔진의 기동 없이 상기 제2 모드로 완주할 수 있는 충전상태를 기반으로 결정되는, 하이브리드 자동차.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 배터리 소모 저감 제어에 의한 기능 제한 안내 정보를 출력하는 출력부를 더 포함하는, 하이브리드 자동차.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 특정 지역은,
    상기 배기가스 배출 저감이 강제 또는 권장되는 지역을 포함하는, 하이브리드 자동차.
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