KR20210077083A - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210077083A
KR20210077083A KR1020190168085A KR20190168085A KR20210077083A KR 20210077083 A KR20210077083 A KR 20210077083A KR 1020190168085 A KR1020190168085 A KR 1020190168085A KR 20190168085 A KR20190168085 A KR 20190168085A KR 20210077083 A KR20210077083 A KR 20210077083A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
increase
control
output
driving force
Prior art date
Application number
KR1020190168085A
Other languages
English (en)
Inventor
박준영
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190168085A priority Critical patent/KR20210077083A/ko
Publication of KR20210077083A publication Critical patent/KR20210077083A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18145—Cornering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/182—Selecting between different operative modes, e.g. comfort and performance modes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/10—Interpretation of driver requests or demands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/18—Four-wheel drive vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/10—Accelerator pedal position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/24—Energy storage means
    • B60W2710/242—Energy storage means for electrical energy
    • B60W2710/244—Charge state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00—Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/18—Propelling the vehicle
    • B60Y2300/18008—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60Y2300/1815—Cornering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/82—Four wheel drive systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 출력 응답성이 향상되는 하이브리드 자동차 및 그 동력 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법은, 운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 단계; 상기 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하는 단계; 및 상기 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 상기 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING DRIVING POWER FOR THE SAME}
본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 출력 응답성이 향상되는 하이브리드 자동차 및 그 동력 제어 방법에 관한 것이다.
차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle/Plug-in Hybrid Electric Vehicle, HEV/PHEV)이 제공되고 있다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 동력원으로 주행하는 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력과 토크를 제공할 수 있다. 하이브리드 차량의 일반적인 상황에서는 초기 가속 시 전기에너지를 이용한다(즉, EV:Electric Vehicle 모드). 하지만, 전기에너지만으로는 운전자의 요구 파워를 충족시키는데 한계가 있기 때문에 결국 엔진을 주동력원으로 사용하기 위하여 HEV 모드로 천이하게 된다.
그런데, 일반적으로 엔진과 모터는 효율 특성은 물론 응답성 특성도 상이하다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 엔진과 모터의 응답성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서는 두 개의 그래프가 도시되며, 가로축은 공통적으로 시간을, 상단 그래프 세로축은 엔진 토크를, 하단 그래프 세로축은 모터 토크를 각각 나타낸다.
도 1의 상단을 먼저 참조하면, 엔진은 토크 증가가 비선형적 특성을 보이므로, 평균 상승율(Average Increasing Rate)을 기반으로 제어될 수 있다. 이와 달리, 도 1 하단의 모터 토크는 엔진보다 빠른 최대 상승율(Max Increasing Rate)로 제어될 수 있으므로 목표 제어율(Rate for Control)을 만족시키는데 유리하다.
상술한 바와 같이 엔진 대비 전기 모터의 응답성이 우수하기 때문에, EV 모드와 HEV 모드 양측에서 운전자가 체감하는 주행 응답성을 동일하게 제공하기 위하여 상대적으로 응답성이 느린 엔진을 기준으로 토크 증가율을 설정하는 것이 보통이다.
그러나, 응답성이 느린 동력원 기준으로 토크 증가율을 설정할 경우, 고성능을 지향하는 하이브리드 자동차의 성능 개선에 한계가 있으며, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는 등 주 동력원을 전환하는 상황에서 토크 블렌딩에 따른 응답성의 한계도 있어 문제된다.
본 발명은 보다 향상된 응답성을 제공할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법을 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 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법은, 운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 단계; 상기 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하는 단계; 및 상기 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 상기 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 엔진; 모터; 및 상기 엔진과 상기 모터 각각의 목표 토크를 결정하는 하이브리드 제어기를 포함하되, 상기 하이브리드 제어기는 운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 과도상태 판단부; 및 상기 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하고, 상기 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 상기 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 구동력 보정부를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 자동차는 내연 기관 기동시 응답성이 향상될 수 있다.
특히, 내연 기관의 출력 증대 필요 여부를 미리 예측하고 동력 필요 시점보다 먼저 출력을 향상시킨 후 점화각 지연이나 전기동력원의 충전량 조절을 수행함으로써 내연 기관의 출력 응답성이 향상된다.
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 엔진과 모터의 응답성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 제어를 수행하는 하이브리드 자동차의 제어 계통도 구성의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 하이브리드 파워 트레인을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 동력 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 하이브리드 시스템에서 응답성 향상을 위한 동력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 하이브리드 시스템에서 응답성 향상을 위한 동력 제어 형태의 다른 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 e4WD 하이브리드 시스템에서 응답성 향상을 위한 동력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
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 일 실시예에 따르면, 내연 기관의 출력 증대 필요 여부를 미리 예측하고 동력 필요 시점보다 먼저 내연 기관의 출력을 향상시킨 후 점화각 지연이나 전기동력원의 충전량 조절을 수행함으로써 내연 기관의 출력 응답성을 향상시킬 것을 제안한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 제어를 수행하는 하이브리드 자동차의 제어 계통도 구성의 일례를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 하이브리드 자동차는 엔진 제어기(EMS: Engine Management System, 210), 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 220) 및 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit, 230)를 포함할 수 있다.
엔진 제어기(210)와 모터 제어기(220)는 각각 하이브리드 제어기(240)로부터 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 수신하여 파워트레인(100)을 구성하는 엔진과 모터를 각각 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
하이브리드 제어기(240)는 목표 운전점 결정부(241), 과도상태 판단부(242), 구동력 보정부(243), 엔진 제어 보정부(244) 및 모터 제어 보정부(245)를 포함할 수 있다. 이하, 하이브리드 제어기(240)의 각 구성 요소의 동작을 설명한다.
먼저 목표 운전점 결정부(241)는 내연기관 및 전기모터의 동력분배비를 결정할 수 있다. 보다 상세히, 목표 운전점 결정부(241)는 차속과 배터리 충전상태(SOC: State Of Charge), 가속페달 위치 센서(APS: Accelerator Position Sensor) 값 등을 기반으로 구동 요구 토크를 산출하고, 산출된 구동 요구 토크를 실현하기 위한 엔진과 모터의 운전점(즉, 토크와 RPM)을 결정한다. 이때, 목표 운전점 결정부(241)는 동력성능, 연비향상, 운전감, 배출가스 저감, 배터리 충전상태 유지 등의 목표를 위한 최적 알고리즘에 의해 엔진과 모터 각각의 운전점을 결정할 수 있다.
결정된 엔진과 모터 각각의 목표 운전점(즉, 구동 요구 토크)은 엔진 제어 보정부(244) 및 모터 제어 보정부(245)로 전달될 수 있다.
과도상태 판단부(242)는 주행상황 등에 기반하여 내연기관의 급격한 동력 증대가 필요한 과도상태의 발생 여부를 판단할 수 있다. 이를 위하여, 과도상태 판단부(242)는 운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측에 따른 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 과도상태 판단부(242)는 네비게이션/GPS(Global Positioning System) 정보, 차량 주변 장애물 감지를 위한 레이더/라이다/비전센서(Radar/Lidar/VisionSensor) 정보, V2X 통신을 통해 획득된 정보, 조작계(HMI: Human Machine Interface) 조작 정보 등을 참조할 수 있다. 구체적인 과도상태 판단은 다음과 같이 수행될 수 있다.
1) NOS(Nitrous Oxide System) 활성화 스위치 조작이나 스포츠 모드 전환과 같은 운전자 가속의지에 관련된 조작계를 운전자가 직접 수동 입력하는 경우, 과도상태 판단부(242)는 급격한 동력 증대가 필요할 것으로 판단할 수 있다.
2) 일반적으로 APS 값은 실사용구간의 세분화된 감지를 위해 스케일링 등의 필터링 처리되니 값을 사용하나, 과도상태 판단부(242)는 필터링되지 않은 APS 값이나 변화율을 기반으로 가속이나 엔진 기동 시점을 미리 판단할 수도 있다.
3) 빅데이터나 인공지능을 활용한 근미래예측 모델로 주변 상황 감지 등에 따른 운전자의 가속/재가속 의지 예측을 통해 과도상태 판단부(242)가 급격한 동력 증대 필요 여부를 판단할 수 있다.
4) 정밀지도, 비전 센서 등을 활용하여 전방의 코너링 구간 정보 취득하여, 파워트레인 타입(예컨대, e4WD)에 따른 토크 벡터링 필요성의 사전 인지를 통해 과도상태 판단부(242)가 급격한 동력 증대 필요 여부를 판단할 수 있다.
5) 과도상태 판단부(242)에는 스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 등을 포함한 자율주행 로직을 기반으로 엔진의 목표 가/감속량이 활용될 수도 있다.
구동력 보정부(243)는 내연기관의 응답성을 향상시키기 위해 실제 동력 증대가 필요한 시점 이전에 미리 내연기관의 동력을 증대시키는 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 구동력 보정부(243)는 현재의 목표 운전점과 근미래에 요구될 것으로 예상되는 엔진 운전점을 비교하여 증가가 필요한 경우, 파워 트레인(100)이 즉각적으로 엔진의 동력을 출력할 수 있는 상태로 제어할 수 있다. 여기서 즉각적으로 엔진의 동력을 출력할 수 있는 상태란, 엔진의 연소실 내 연료 및 공기 주입량을 늘린 상태에서 현재 요구토크에 대응하도록 분사시기나 점화시키를 제어하는 상태와, 엔진의 동력을 미리 증가시킨 상태에서 현재 요구토크를 상회하는 출력은 모터를 통해 발전으로 흡수하는 상태를 포함할 수 있다.
엔진 제어 보정부(244)와 모터 제어 보정부(245)는 평시에는 목표 운전점 결정부(241)가 결정한 엔진 목표 토크와 모터 목표 토크를 기반으로 엔진 제어기(210)와 모터 제어기(220) 각각에 토크 지령을 전달한다. 그러나, 과도상태 판단부(242)가 급격한 출력 증대를 예상함에 따른 구동력 보정부(243)의 제어 요청이 있을 경우, 구동력 보정부(243)의 제어에 대응되는 보정된 엔진 목표 토크와 보정된 모터 목표 토크를 엔진 제어기(210)와 모터 제어기(220) 각각에 전달하게 된다.
이하에서는 도 3을 참조하여 실시예에 적용될 수 있는 다양한 하이브리드 파워 트레인(100)의 구성을 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 하이브리드 파워 트레인을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)에는 엔진과 하나의 모터를 포함하는 병렬형 하이브리드 시스템이, 도 3의 (b)에는 도 3의 (a) 대비 엔진 클러치(E/C)와 하이브리드 스타터 제너레이터(HSG: Hybrid Starter Generator)를 더 포함하는 병렬형 하이브리드 시스템이 도시된다. 도 3의 (a)와 같은 형태에서는 엔진과 모터가 상시 함께 회전하나, 도 3의 (b)와 같은 형태에서는 엔진 클러치(E/C)가 해제된 동안은 엔진과 모터가 독립적으로 구동될 수 있으며, 엔진은 HSG의 동력으로 시동이 걸릴 수 있다.
도 3의 (c)에는 이른바 'e4WD' 형태의 하이브리드 시스템이 도시된다. 이러한 형태에서는 전륜은 엔진과 모터1로부터 구동력으로 공급받고, 후륜은 모터2로부터 구동력을 공급받아 전륜과 후륜이 독립적으로 제어될 수 있다.
지금까지 설명한 동력 제어 과정을 순서도로 정리하면 도 4와 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 동력 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 목표 운전점 결정부(241)와 과도상태 판단부(242) 각각에서 주행 환경 감지가 수행될 수 있다. 예를 들어, 목표 운전점 결정부(241)는 차속, SOC, APS 값 등에 따라 목표 운전점을 결정할 수 있다. 또한, 과도상태 판단부(242)는 운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 등을 기반으로 내연 기관 동력의 증대 필요성 여부가 판단될 수 있다.
과도상태 판단부(242)에서 내연 기관 동력 증대가 예측된 경우(S420의 Yes), 구동력 보정부(243)는 동력 증대가 예측되는 이점 이전에 미리 엔진 출력 증대 제어(또는 즉각적 출력 증대가 가능한 상태로 제어)와 현재 요구 출력에 대응한 구동축의 출력 저감 제어(예컨대, 점화각 지연, 모터 발전 등)를 함께 수행할 수 있다(S430).
이후 구동력 보정부(243)는 실제 출력 증대 시점이 도래하면 구동축 출력 저감 제어를 해제하여 엔진 응답성을 향상시킬 수 있다(S440).
만일, 과도상태 판단부(242)에서 내연 기관 동력 증대가 예측되지 않은 경우(S420의 No)에는 목표 운전점 결정부(241)가 결정한 목표 운전점대로 파워트레인 제어가 수행될 수 있다(S450).
이하에서는 도 3의 파워트레인 구성별로 적용될 수 있는 구체적인 실시예들을 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 3의 (a)에 도시된 병렬형 하이브리드 시스템에서 실시예에 따른 동력 제어 형태는 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 하이브리드 시스템에서 응답성 향상을 위한 동력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 5에서는 엔진만 구동력을 내고 있는 상황에서 가속이 예측된 경우를 가정한다.
도 5를 참조하면, 예상 시점에서 근미래 시점(즉, 실제 가속시점)의 엔진 동력 증대가 예상된 경우, 도 5의 상단과 같이 실제 가속시점 이전에 엔진의 토크를 증대시키면서 토크 증대분은 모터의 발전량으로 회수하여 실제 가속시점 이전의 구동축 출력토크(Output Torque)를 현재 요구 토크 수준으로 유지할 수 있다. 실제 가속 시점에서는 모터의 발전 제어만 해제하면 되므로, 구동축 출력토크의 응답성은 모터의 응답성에 상응하게 된다.
이러한 제어는 모든 병렬형 하이브리드 시스템에 적용될 수 있으며, 모터의 발전을 통한 배터리 충전이 가능하므로 배터리의 SOC가 낮은 상황에서도 활용이 가능하다.
이와 달리, 도 5의 하단에서는 모터의 토크를 제어하는 대신 예상 시점에서 미리 엔진의 연소실에 유입되는 공기량/연료량(Intake Air)을 증대시켜두고, 증대량만큼 점화각을 지연시켜 실제 가속시점 이전의 구동축 출력토크(Output Torque)를 현재 요구 토크 수준으로 유지할 수 있다. 실제 가속 시점에서는 점화각 지연 제어만 해제하면 되므로, 구동축 출력토크의 응답성이 향상된다. 이러한 점화각 제어를 통한 엔진의 자체적 토크 리저브 방식은 도 5의 상단에 도시된 형태 대비 연비가 다소 하락하나, 모터나 배터리의 용량이 부족할 경우 유용할 수 있다.
다음으로, 도 3의 (b)에 도시된 병렬형 하이브리드 시스템에서 실시예에 따른 동력 제어 형태를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬형 하이브리드 시스템에서 응답성 향상을 위한 동력 제어 형태의 다른 일례를 나타낸다.
도 6의 상단에는 엔진 클러치를 구비한 병렬형 하이브리드 시스템의 일반적인 HEV 모드 천이 과정이, 도 6의 하단에는 실시예에 따른 구동력 증대가 필요한 상황에서의 HEV 모드 천이 과정이 각각 나타나 있다.
먼저, 도 6의 상단에서는 동력 증대가 필요한 것으로 판단된 시점(즉, 판단 시점)부터 모터와 엔진의 속도 동기화 이후 엔진 클러치 결합완료 후 토크 블렌딩(엔진의 응답성에 따른 시간 소요)을 거쳐 엔진의 출력이 증대되므로 엔진의 출력이 실제로 증대되는 시점까지 많은 시간이 소요된다.
그러나, 도 6의 하단과 같이 구동력 증대를 예상한 예상 시점에 미리 엔진 토크를 증대하고, 잉여분은 HSG로 발전하면서 구동력 증대가 필요한 판단 시점 이전에 제1 토크 블렌딩을 마치게 된다. 판단 시점부터 엔진과 모터의 속도 동기화 이후 엔진 클러치가 결합되면 엔진의 토크는 그대로 유지하면서 HSG와 모터 간의 제2 토크 블렌딩이 수행될 수 있다. HSG와 모터는 엔진 대비 응답성이 모두 우수한 바, 엔진과 모터의 토크 블렌딩 대비 토크 블렌딩 시간이 단축된다. 따라서 전환 시간이 단축되어 결과적으로 구동축의 출력 토크 응답성이 향상된다.
다음으로, 도 3의 (c)에 도시된 e4WD 하이브리드 시스템에서 실시예에 따른 동력 제어 형태를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 e4WD 하이브리드 시스템에서 응답성 향상을 위한 동력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 7에서는 e4WD 시스템이 적용된 하이브리드 자동차에서 가속 주행 상황에서 급격한 코너링 구간 진입 예상 등, 토크 벡터링 응답성 향상을 위해 전륜 구동력은 높이고 후륜 구동력을 바로 낮출 필요가 있는 상황이 가정된다.
이러한 경우, 예상 시점부터 엔진의 출력을 미리 높이면서 전륜의 모터로 발전을 수행하다가, 실제 분배 시점에서 후륜 모터(모터2)의 토크 하락분만큼 전륜 모터(모터 1)의 발전량을 감소시킴에 따라 전륜의 즉각적인 구동력 증대가 가능하다. 이를 통해 자세제어장치(ESP) 등의 개입 전에 안정적인 선회 주행이 가능하다.
지금까지 설명한 동력 제어 방법에 의하면, 주행상황을 예측하여 내연기관의 출력을 필요 시점보다 먼저 향상시킨 후, 전기동력원의 충전량 조절 또는 점화각 조절을 통해 내연기관의 출력 응답성이 향상될 수 있다. 이를 통해, 출력 응답성 향상을 통한 차량 동력성능 향상되며, 충전량 조절 방식은 배터리의 SOC가 낮은 상황에서도 적용될 수 있으며, 휠출력 변화 뿐아니라 엔진클러치 접합, e4WD 구동력 분배 등 다양한 적용이 가능한 장점이 있다.
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 전환은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

  1. 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법에 있어서,
    운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 단계;
    상기 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하는 단계; 및
    상기 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 상기 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 예상하는 단계는,
    운전자 가속 의지에 대응되는 조작계 입력을 감지하는 단계;
    필터링되지 않은 가속페달 위치 센서(APS) 값을 기반으로 가속 시점을 판단하는 단계;
    빅데이터 또는 인공지능을 활용한 근미래 예측 모델을 기반으로 운전자의 가속 또는 재가속 의지를 예측하는 단계;
    전방의 코너링 구간 정보 취득을 기반으로 토크 벡터링 필요성 여부를 예측하는 단계; 또는
    자율 주행 제어를 기반으로 상기 엔진의 목표 가속량을 판단하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 상기 엔진의 구동력 증대 여부는,
    재가속, 상기 모터만 활용하는 제1 주행 모드에서 적어도 상기 엔진을 활용하는 제2 주행 모드로의 천이 또는 사륜구동 구동력 분배 중 적어도 하나의 발생 여부를 기반으로 판단되는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 구동축의 출력 저감 제어는,
    현재 요구 토크를 상회하는 상기 엔진의 출력으로 배터리를 충전하는 발전 제어를 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 엔진의 출력 증대 제어는,
    연소실로 투입되는 공기량 및 연료량의 증대를 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 구동축의 출력 저감 제어는,
    상기 증대된 공기량 및 연료량과 현재 요구 토크를 고려한 점화각 지연을 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  8. 엔진;
    모터; 및
    상기 엔진과 상기 모터 각각의 목표 토크를 결정하는 하이브리드 제어기를 포함하되,
    상기 하이브리드 제어기는,
    운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 과도상태 판단부; 및
    상기 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하고, 상기 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 상기 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 구동력 보정부를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 과도상태 판단부는,
    운전자 가속 의지에 대응되는 조작계 입력, 필터링되지 않은 가속페달 위치 센서(APS) 값을 기반으로 하는 가속 시점 판단, 빅데이터 또는 인공지능을 활용한 근미래 예측 모델을 기반으로 운전자의 가속 또는 재가속 의지 예측, 전방의 코너링 구간 정보 취득을 기반으로 한 토크 벡터링 필요성 여부 예측, 또는 자율 주행 제어를 기반으로 상기 엔진의 목표 가속량 판단 중 적어도 하나를 기반으로 상기 예상을 수행하는, 하이브리드 자동차.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 과도상태 판단부는,
    재가속, 상기 모터만 활용하는 제1 주행 모드에서 적어도 상기 엔진을 활용하는 제2 주행 모드로의 천이 또는 사륜구동 구동력 분배 중 적어도 하나의 발생 여부를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 판단하는 하이브리드 자동차.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 구동축의 출력 저감 제어는,
    현재 요구 토크를 상회하는 상기 엔진의 출력으로 배터리를 충전하는 발전 제어를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 엔진의 출력 증대 제어는,
    연소실로 투입되는 공기량 및 연료량의 증대를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 구동축의 출력 저감 제어는,
    상기 증대된 공기량 및 연료량과 현재 요구 토크를 고려한 점화각 지연을 포함하는, 하이브리드 자동차.
KR1020190168085A 2019-12-16 2019-12-16 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법 KR20210077083A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190168085A KR20210077083A (ko) 2019-12-16 2019-12-16 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190168085A KR20210077083A (ko) 2019-12-16 2019-12-16 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210077083A true KR20210077083A (ko) 2021-06-25

Family

ID=76628981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190168085A KR20210077083A (ko) 2019-12-16 2019-12-16 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210077083A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240050487A (ko) * 2022-10-11 2024-04-19 주식회사 현대케피코 하이브리드 전기 상용 차량의 동력 분배 제어 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240050487A (ko) * 2022-10-11 2024-04-19 주식회사 현대케피코 하이브리드 전기 상용 차량의 동력 분배 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210276528A1 (en) System and method for controlling hybrid electric vehicle using driving tendency of driver
US10532743B2 (en) Method for controlling motor torque in electric vehicle
JP3568941B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
CN106256627B (zh) 用于在混合动力车辆中控制发动机启动时间的方法和装置
US9067583B2 (en) Vehicle travel control system
KR101722869B1 (ko) 하이브리드 전기 차량 제어 시스템 및 방법
KR100901591B1 (ko) 전기자동차용 회생제동 제어 방법
KR102343953B1 (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 변속 제어 방법
GB2508669A (en) A speed control system for a hybrid electric vehicle
US9371069B2 (en) Apparatus and method for controlling engine clutch of hybrid electric vehicle
JP2005253126A (ja) ハイブリッド車両の制動力制御装置および該制御装置を搭載した車両
KR20190067376A (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 군집 주행 제어 방법
US20130151044A1 (en) System and method of controlling torque in hybrid vehicle
CN111278700B (zh) 混合动力车辆的控制方法及控制装置
KR20130063271A (ko) 하이브리드 차량의 엔진 제어 방법
US20210171011A1 (en) Hybrid Vehicle and Method of Controlling Gear Shifting for the Same
US9731703B2 (en) Hybrid electric vehicle controller and method
US20110130903A1 (en) Torque command structure for an electric motor
KR20220048509A (ko) 하이브리드 자동차 및 그 제어 방법
KR20080037342A (ko) 전기자동차용 회생제동 제어 방법
JP2019199098A (ja) ハイブリッド自動車の制御装置
KR20210077083A (ko) 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법
US20200139955A1 (en) Hybrid vehicle and driving control method therefor
US11926310B2 (en) Hybrid electric vehicle and method for controlling speed limit for the same
US20120166027A1 (en) Method for operating a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal