KR20210088779A - 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법 및 장치 - Google Patents

마일드 하이브리드 차량의 제어 방법 및 장치 Download PDF

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KR20210088779A
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vehicle speed
control
battery
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장화용
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명의 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법은, 운전자 인터페이스를 통해 입력되는 신호에 기초하여 크루즈 모드의 설정 여부를 판단하는 단계; 상기 크루즈 모드가 설정되면 SSC 진입조건을 만족하는지 판단하는 단계; 상기 SSC 진입조건을 만족하여 SSC 모드에 진입하면 연료 공급을 차단하여 엔진을 오프시키는 단계; 상기 엔진이 오프되면 감지부로부터 전달된 감지신호에 기초하여 가속 제어 또는 제동 제어가 필요한지 판단하는 차속 모니터링 단계; 및 상기 차속 모니터링에 기초하여 상기 엔진, MHSG 또는 ESC를 제어하여 차속을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함한다.

Description

마일드 하이브리드 차량의 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPRATUS FOR CONTROLING MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은, 마일드 하이브리드 차량의 가속 또는 감속을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
치솟는 유가와 환경에 대한 사회적 관심의 증가는 자동차 업계로 하여금 차량의 연비 향상과 친환경 차량의 개발이 매우 중요하게 여겨지고 있다. 이를 만족시키기 위해 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle: HEV)에 대한 기술개발이 활발히 이루어지고 있다.
하이브리드 차량은 엔진과 구동모터의 파워 분담비에 따라 하드(Hard) 미들(Middle), 마일드(Mild), 타입으로 분류된다. 엔진의 용량에 비해 구동모터의 용량이 큰 형태를 하드 타입, 엔진과 구동모터의 용량이 비슷한 형태를 미들 타입, 엔진의 용량에 비해 모터의 용량이 적은 형태가 마일드 타입이다.
마일드 타입의 하이브리드 차량(이하, 마일드 하이브리드 차량이라 한다)은 12V 배터리와 함께 48V 배터리를 사용함으로써 일반 하이브리드 차량과의 차별성을 갖는다. 예를 들어, 12V 배터리를 사용하는 일반 하이브리드 차량은 실내 디스플레이의 크기 확대, 디지털 모니터로 변화하는 계기판, 스마트폰 무선 충전, 카메라 및 각종 센서를 이용한 자율주행 시스템을 탑재 등을 요하는 자동차 변화의 흐름에 대응하기 어렵다. 반면, 48V 배터리를 추가로 탑재한 마일드 하이브리드 차량은 에어컨 모터로만 작동할 수 있는 등 최근 자동차 변화의 흐름에 대응 가능하고, 종래 겨울철 배터리 수명이 다 되어 시동이 안 걸리는 등 종래 낮은 전력 사용으로 발생하였던 문제들이 해결될 수 있다.
구체적으로 마일드 하이브리드 차량은 기존 차량에 48V 배터리를 추가하고, 48V/12V를 변환하는 인버터, 그리고 기존 엔진에 장착되어 있는 알터네이터 대신 엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(mild hybrid starter generator; MHSG)를 구비한다. MHSG는 마일드 하이브리드 차량의 핵심 부품이다.
마일드 하이브리드 차량의 구조를 단순하게 형상화해 보면 엔진과 밸트로 연결되어 있는 MHSG가 가속 시에는 엔진의 동력을 보조하다가 감속 시에는 회생발전을 통해 전기를 발생시킨다. 발생된 전기는 인버터를 통해 증폭되어 전압을 변환해주는 컨버터를 거쳐 48V 배터리와 12V 배터리에 각각 저장되고 이후 차량 내부의 전장부품들을 구동시키는데 활용된다.
한편, 최근에는 운전자 주행의 편의성을 증대시키는 크루즈 컨트롤(Cruise Control) 기능과 차량 연비를 극대화할 수 있는 스타트/스탑 컨트롤(Start Stop Control; SSC) 기능에 대한 대중의 관심이 증가하고 있다.
그러나, 48V 마일드 하이브리드 차량에 크루즈 기능과 SSC 기능이 동시에 적용될 때 이들을 통합하여 효율적으로 제어하는 방법에 대한 연구가 없다.
본 발명은 48V 마일드 하이브리드 차량의 크루즈 모드 및 SSC 모드 동시 적용 상황에서 MHSG, 엔진 또는 ESC를 제어하여 차속을 유지하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법은, 운전자 인터페이스를 통해 입력되는 신호에 기초하여 크루즈 모드의 설정 여부를 판단하는 단계; 상기 크루즈 모드가 설정되면 SSC 진입조건을 만족하는지 판단하는 단계; 상기 SSC 진입조건을 만족하여 SSC 모드에 진입하면 연료 공급을 차단하여 엔진을 오프시키는 단계; 상기 엔진이 오프되면 감지부로부터 전달된 감지신호에 기초하여 가속 제어 또는 제동 제어가 필요한지 판단하는 차속 모니터링 단계; 및 상기 차속 모니터링에 기초하여 상기 엔진, MHSG 또는 ESC를 제어하여 차속을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함한다.
상기 차속 모니터링 단계는, 주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이상이면 가속 제어가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 상기 가속 제어가 필요하면, 배터리의 SOC가 충분하여 방전 가능한지 판단하는 제1 SOC 검토 단계를 포함할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 상기 제1 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 충분하면 목표 증가 속도에 따른 보상 토크를 결정하고 상기 결정된 보상 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 상기 제1 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 불충분하면 상기 SSC 모드를 해제하고 목표 증가 속도에 따른 연료량을 계산하고 상기 계산된 연료량에 따라 연료를 분사하여 상기 엔진을 턴 온 시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 상기 제동 제어가 필요하면, 배터리의 SOC의 상태가 불충분하여 충전 가능한지 판단하는 제2 SOC 검토 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 상기 제2 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 불충분하면 목표 감속 속도에 따른 회생 토크를 결정하고 상기 결정된 회생 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 상기 제2 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 충분하면 브레이크 부압의 정상상태 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 브레이크 부압이 비정상 상태로 판단되면 상기 SSC 모드를 해제하고 상기 엔진을 턴 온 시켜 브레이크 부압을 확보하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는, 상기 브레이크 부압이 정상 상태로 판단되면 ESC 시스템의 정상상태를 검토하는 단계; 및 상기 ESC 시스템이 정상상태이면 ESC 제동 제어를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치는, 운전자 인터페이스를 통해 입력되는 신호, 차량속도 신호, 전방거리 신호, 등판/강판 신호, 엑셀 페달 감지신호 및 브레이크 페달 감지신호 중 적어도 하나의 감지신호를 출력하는 감지부; 및 상기 감지신호를 수신하여 크루즈 모드 설정 및 SSC 모드의 진입여부를 판단하고 상기 크루즈 모드 및 상기 SSC 모드가 적용되면 엔진에 연료공급을 차단하여 상기 엔진을 오프시키는 제어부를 포함하고 상기 제어부는, 상기 감지신호에 기초하여 가속 제어 또는 제동 제어의 필요성을 판단하고 상기 판단결과에 따라 상기 엔진, MHSC 또는 ESC를 제어하여 차속을 증가 또는 감소시킨다.
상기 제어부는, 주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이상이면 가속 제어가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 가속 제어가 필요하면, 배터리의 SOC가 충분하여 방전 가능한지 검토하고 상기 배터리의 SOC가 충분하면 목표 증가 속도에 따른 보상 토크를 결정하고 상기 결정된 보상 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 배터리의 SOC가 불충분하면 상기 SSC 모드를 해제하고 목표 증가 속도에 따른 연료량을 계산하고 상기 계산된 연료량에 따라 연료를 분사하여 상기 엔진을 턴 온 시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제동 제어가 필요하면, 배터리의 SOC의 상태가 불충분하여 충전 가능한지 검토하고 상기 배터리의 SOC가 불충분하면 목표 감속 속도에 따른 회생 토크를 결정하고 상기 결정된 회생 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 배터리의 SOC가 충분하면 브레이크 부압의 정상상태 여부를 판단하고 브레이크 부압이 비정상 상태로 판단되면 상기 SSC 모드를 해제하고 상기 엔진을 턴 온 시켜 브레이크 부압을 확보할 수 있다.
상기 제어부는, 브레이크 부압이 충분하여 정상 상태로 판단되거나 또는 상기 엔진 턴 온으로 브레이크 부압이 확보되면 ESC 시스템의 정상상태를 검토하고 상기 ESC 시스템이 정상상태이면 ESC 제동 제어를 수행할 수 있다.
본 발명은 48V 마일드 하이브리드 차량에서 크루즈 모드 및 SSC 모드 동시 주행 중 차속의 증가/감속을 MHSG를 통해 먼저 수행하여 지연감을 해소할 수 있다.
본 발명은 ESC 브레이크 제동 또는 MHSG 회생제동을 배터리 SOC에 기초하여 실질적으로 판단하고 ESC 브레이크 제동 전에 브레이크 부압 상태 및 ESC 시스템 상태를 점검하여 제동 제어의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 제어장치의 구성 일부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량에서 크루즈 모드 및 SSC 모드의 동시 적용 상황에서 차량의 가속 또는 감속 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 제어장치의 구성 일부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참고하면, 마일드 하이브리드 차량은 엔진(410), 클러치(420), 변속기(430), MHSG(Mild Hybrid Starter Generator)(440), 배터리(450), 차동기어장치(460), 휠(470)를 포함한다.
마일드 하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(410)에서 발생된 토크가 변속기(430)의 입력축(431)에 전달되고, 변속기(430)의 출력축(433)으로부터 출력된 토크가 차동기어장치(460)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 휠(470)을 회전시킴으로써 엔진(410)에서 발생된 토크에 의해 마일드 하이브리드 차량이 주행하게 된다.
엔진(410)은 연료와 공기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 점화시기, 공기량, 연료량, 및 공연비(air/fuel ratio) 등을 제어하여 엔진(410)의 연소 토크를 발생시킬 수 있다.
클러치(420)는 엔진(410)과 변속기(430) 사이에 배치되고, 엔진(410)과 변속기(430)를 체결 또는 분리하여 선택적으로 연결한다. 예를 들어, 클러치(420)는 엔진(410)에서 발생된 토크를 변속기(430)에 선택적으로 전달한다.
변속기(430)는 마일드 하이브리드 차량의 주행 상태에 따라 기어비를 변경하여 목표 변속단으로의 변속이 구현되게 한다.
MHSG(440)는 엔진(410)을 기동하거나 엔진(410)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 예를 들어, MHSG(440)는 엔진(410)의 토크를 보조할 수 있다. 그러면, 마일드 하이브리드 차량은 엔진(410)의 연소 토크를 주동력으로 사용하면서 MHSG(440)의 토크를 보조동력으로 이용할 수 있다. 도 1에서 MHSG(440)는 엔진(410)과 벨트(411)를 통해 연결되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 엔진(410)과 클러치(420) 사이 또는 클러치(420)와 차동기어장치(460) 사이에 위치할 수 있다.
배터리(450)는 MHSG(440)에 전기를 공급하거나, 회생제동 모드에서 MHSG(440)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다. 예를 들어, 배터리(450)는 48V 배터리, 48V 배터리로부터 공급되는 전압을 저전압으로 변환하는 LDC(low voltage DC-DC converter) 및 저전압을 사용하는 전장 부하에 저전압을 공급하는 12V 배터리를 포함할 수 있다.
도 2를 참고하면, 마일드 하이브리드 차량의 제어장치는 저장매체(100), 감지부(200), 제어부(300) 및 피제어부(400)를 포함한다.
저장매체(100)는 크루즈(Cruise) 모드 및 스타트/스탑 컨트롤(Start Stop Control; SSC) 모드(이하, SSC 모드)의 동시 적용 상황에서 차량의 가속 또는 감속을 제어하는 방법이 저장된다.
감지부(200)는, 운전자 인터페이스(210), 속도 감지부(220), 거리 감지부(230), 등/강판 감지부(240), APS(Accelerator Pedal Position Sensor)(250) 및 BPS(Brake Pedal Position Sensor)(260)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지부(200)는 운전자 인터페이스(210)를 통해 입력되는 신호, 차량속도 신호, 전방거리 신호, 등판/강판 신호, 엑셀 페달 감지신호 및 브레이크 페달 감지신호 중 적어도 하나의 감지신호를 제어부(300)로 출력할 수 있다.
운전자 인터페이스(210)는 운전자와 인터페이스를 수행하며, 운전자 조작에 따라 입력되는 신호들을 제어부(300)에 전달한다. 예를 들어, 운전자 인터페이스(210)는 차량의 크루즈 모드 설정/해제를 위한 버튼, 키패트, 마이크로폰(microphone), 터치 스크린 등을 포함할 수 있다. 운전자는 운전자 인터페이스(210)를 통해 크루즈 모드를 설정/해제하거나, 목표 속도를 설정할 수 있다.
속도 감지부(220)는 차량의 속도를 검출하고 검출된 차량속도 신호를 제어부(300)에 전달한다. 예를 들어, 속도 감지부(220)는 속도 센서를 포함할 수 있다.
거리 감지부(230)는 전방차량과의 거리를 감지하고, 감지된 전방거리 신호를 제어부(300)에 전달한다. 예를 들어, 거리 감지부(230)는 ADAS(Advanced Driver Assistance system) 센서, ITS(Intelligent Transport Systems) 장치 등을 이용하여 전방차량과의 거리를 감지할 수 있다.
등/강판 감지부(240)는 차량이 운행 중인 도로 경사의 등판(오르막) 또는 강판(내리막)인지 여부를 판단하고, 등판 신호 또는 강판 신호를 제어부(300)에 전달한다. 예를 들어, 등/강판 감지부(240)는 가속도 센서를 포함하고, 차량의 가속도가 소정 기준값 미만인 경우 등판, 그리고 소정 기준값 이상이면 강판으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 등/강판 감지부(240)는 네비게이션을 포함하고, GPS에 기반하여 차량이 운행 중인 도로 경사가 등판(오르막) 인지 강판(내리막)인지 여부를 판단할 수 있다.
APS(250)는 엑셀 페달의 작동 여부를 감지하고, 엑셀 페달 감지신호를 제어부(300)에 전달한다.
BPS(260)는 브레이크 작동 여부를 감지하고, 브레이크 페달 감지신호를 제어부(300)에 전달한다.
제어부(300)는 감지부(200)로부터 감지신호를 수신하여 크루즈 모드 설정 및 SSC 모드의 진입여부를 판단하고, 크루즈 모드 및 SSC 모드가 적용되면 엔진(410)에 연료공급을 차단하여 엔진(410)을 오프시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는 ECU(Electronic Control Unit)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)는 크루즈 모드가 설정된 상태에서 차속이 설정된 목표 속도 이하로 떨어지면 가속 제어로 차속을 증가시키고 설정된 목표 속도 이상으로 증가하면 제동 제어로 차속을 감소시켜 설정된 목표 속도를 유지할 수 있다. 이하, 설정된 차속을 유지하는 크루즈(Cruise) 모드를 전제로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 설정된 차속 및 전방차량과의 거리를 유지하는 스마트 크루즈(Smart Cruise Control; SSC) 모드 하에서도 적용될 수 있다.
우선, 제어부(300)는 엔진(410)이 오프 상태이면 연료를 공급하여 엔진(410)을 구동하고, 이미 엔진(410)이 구동 중이면 현재 온 상태를 유지한다.
다음으로, 제어부(300)는 운전자 인터페이스(210)를 통해 입력되는 신호에 기초하여 크루즈 모드가 설정되었는지를 판단한다. 예를 들어, 제어부(300)는 스티어링 휠 등에 장착되는 버튼, 키패트, 마이크로폰(microphone), 터치 스크린 등의 입력을 통해 전달된 신호를 기초로 크루즈 모드 설정 여부를 판단할 수 있다.
다음으로, 크루즈 모드가 설정되면, 제어부(300)는 기 설정된 SSC 진입조건을 만족하는지 여부를 판단하여 SSC 모드의 진입 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는 엑셀 페달 감지신호, 브레이크 페달 감지신호 및 차량속도 신호에 기초하여 엑셀 페달 및 브레이크 페달이 작동하지 않고 차량의 속도가 소정 속도 이상인 경우 SSC 진입조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
다음으로, 기 설정된 SSC 진입조건을 만족하지 못한 경우, 제어부(300)는 SSC 모드에 진입하지 못한 것으로 판단하고 크루즈-SSC 통합 제어를 종료한다. 이때, 엔진(410)은 온(ON) 상태가 유지된다.
다음으로, 기 설정된 SSC 진입조건을 만족하여 SSC 모드에 진입하면, 제어부(300)는 엔진(410)에 연료공급을 차단(Fuel Cut)하여 엔진(410)을 오프시키고, 클러치(420)를 제어하여 변속기(430)에 동력 전달을 차단(Clutch Off)한다.
다음으로, 크루즈 모드 및 SSC 모드의 동시 적용 상태에서, 제어부(300)는 감지부(200)로부터 전달된 운전자 인터페이스(210)를 통해 입력되는 신호, 차량속도 신호, 전방거리 신호 및 등판/강판 신호 중 적어도 하나의 감지신호에 기초하여 가속 제어가 필요한지를 판단한다.
예를 들어, 크루즈 모드가 설정된 상태에서 차량이 주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이상인 등판(오르막) 환경에 있으면 차량 속도가 설정된 목표 속도 이하로 떨어질 수 있고, 제어부(300)는 설정된 목표 속도에 도달하기 위해 가속 제어가 필요하다고 판단할 수 있다. 다만, 차속이 감소하는 경우가 위 예시에 한정되는 것은 아니며, 차량 운행 중 발생할 수 있는 다양한 상황이 포함될 수 있다.
다음으로, 가속 제어가 필요한 경우, 제어부(300)는 배터리(450)의 SOC(State of Charge)가 충분하여 방전 가능한지 검토한다. 구체적으로, SSC 모드에서 엔진(410)은 오프 상태이므로, 제어부(300)는 배터리(450)의 방전에 의한 MHSG(440)의 보상 토크로 차량 속도 증대가 가능한지 여부를 검토한다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하지 않아 방전할 수 없는 경우 MHSG(440)를 통한 차속 증대가 불가하므로, 제어부(300)는 SSC 모드를 해제하고 목표 증가 속도에 따른 연료량을 계산하고 계산된 연료량에 따라 연료를 분사하여 엔진(410)을 턴 온 시킨다. 그러면, 엔진(410) 토크로 차속이 증가한다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하면, 제어부(300)는 목표 증가 속도에 따른 보상 토크를 결정하고, 결정된 보상 토크를 출력하도록 MHSG(440)를 제어한다. 그러면, MHSG(440)의 모터링으로 차속이 증가한다.
가속 제어가 필요하지 않는 경우, 제어부(300)는 감지부(200)로부터 전달된 운전자 인터페이스(210)를 통해 입력되는 신호, 차량속도 신호, 전방거리 신호 및 등판/강판 신호 중 적어도 하나의 감지신호에 기초하여 제동 제어가 필요한지를 판단한다.
예를 들어, 크루즈 모드가 설정된 상태에서 차량이 주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이하인 강판(내리막) 환경에 있으면 설정된 목표 속도 이상으로 증가할 수 있고, 제어부(300)는 설정된 목표 속도에 도달하기 위해 제동 제어가 필요하다고 판단할 수 있다. 다만, 차속이 증가하는 경우가 위 예시에 한정되는 것은 아니며, 차량 운행 중 발생할 수 있는 다양한 상황이 포함될 수 있다.
다음으로, 제동 제어가 필요하지 않는 경우, 가속 제어의 필요성을 검토하는 단계부터 다시 검토한다.
다음으로, 제동 제어가 필요한 경우, 배터리(450)의 SOC의 상태가 MHSG(440)의 회생제동으로 충전 가능한지 검토한다. 배터리(450)의 SOC가 충분한 상태에서 MHSG(440)의 회생제동이 있으면 배터리 열화 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 제어부(300)는 배터리(450)의 SOC가 충분하면 MHSG(440)의 회생제동을 수행하지 않는다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하지 않는 경우, 제어부(300)는 목표 감속 속도에 따른 회생 토크를 결정하고, 결정된 회생 토크를 출력하도록 MHSG(440)를 제어한다. 그러면, MHSG(440)의 회생제동으로 차속은 감소하고, 배터리(450)는 충전된다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하면, 제어부(300)는 브레이크 부압의 정상상태 여부를 판단한다. 구체적으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하면 MHSG(440)를 통한 차속 감소가 불가하므로 ESC(440) 또는 브레이크(490)를 통한 제동 제어가 필요하다. 이때, 제어부(300)는 그 전제로 브레이크 부압의 정상상태를 검증한다.
다음으로, 브레이크 부압이 불충분하여 정상 상태로 판단되지 않으면, 운전자가 브레이크(490)를 밟아도 운전자의 제동의지를 명확히 알 수 없으므로, 제어부(300)는 SSC 모드를 해제하고 엔진(410)을 턴 온 시켜 브레이크 부압을 확보한다.
다음으로, 브레이크 부압이 충분하여 정상 상태로 판단되거나 또는 엔진(410) 턴 온으로 브레이크 부압이 확보되면, 제어부(300)는 ESC(Electronic Stability Control) 시스템의 정상상태를 검토한다. ESC 시스템은 차량의 자세가 불안정할 경우 바퀴의 제동력 및 엔진(410) 토크를 제어하여 제동 및 조향 안전성을 유지하는 장치로, 운전자가 브레이크(490)를 밟지 않아도 작동된다.
다음으로, ESC 시스템의 정상상태이면, 제어부(300)는 ESC 제동 제어로 차량 속도를 감소시킨다. ESC 시스템의 비정상상태이면, 제어부(300)는 운전자의 브레이크(490) 조작을 유도하여 차량 속도를 감소시킨다.
도 3은 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량에서 크루즈 모드 및 SSC 모드의 동시 적용 상황에서 차량의 가속 또는 감속 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 제어부(300)는 엔진(410)이 오프 상태이면 연료를 공급하여 엔진(410)을 구동하고, 이미 엔진(410)이 구동 중이면 현재 온 상태를 유지한다(S101).
다음으로, 제어부(300)는 운전자 인터페이스(210)를 통해 입력되는 신호에 기초하여 크루즈 모드가 설정되었는지를 판단한다(S102). 예를 들어, 제어부(300)는 스티어링 휠 등에 장착되는 버튼, 키패트, 마이크로폰(microphone), 터치 스크린 등의 입력을 통해 전달된 신호를 기초로 크루즈 모드 설정 여부를 판단할 수 있다.
다음으로, 크루즈 모드가 설정되면(S102, Yes), 제어부(300)는 기 설정된 SSC 진입조건을 만족하는지 여부를 판단하여 SSC 모드의 진입 여부를 판단할 수 있다(S103).
예를 들어, 제어부(300)는 엑셀 페달 감지신호, 브레이크 페달 감지신호 및 차량속도 신호에 기초하여 엑셀 페달 및 브레이크 페달이 작동하지 않고 차량의 속도가 소정 속도 이상인 경우 SSC 진입조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
다음으로, 기 설정된 SSC 진입조건을 만족하지 못한 경우(S102, No), 제어부(300)는 SSC 모드에 진입하지 못한 것으로 판단하고 크루즈-SSC 통합 제어를 종료한다. 이때, 엔진(410)은 온(ON) 상태가 유지된다.
다음으로, 기 설정된 SSC 진입조건을 만족하여 SSC 모드에 진입하면(S103, Yes), 제어부(300)는 엔진(410)에 연료공급을 차단(Fuel Cut)하여 엔진(410)을 오프시키고, 클러치(420)를 제어하여 변속기(430)에 동력 전달을 차단(Clutch Off)한다(S104).
다음으로, 크루즈 모드 및 SSC 모드의 동시 적용 상태에서, 제어부(300)는 감지부(200)로부터 전달된 운전자 인터페이스(210)를 통해 입력되는 신호, 차량속도 신호, 전방거리 신호 및 등판/강판 신호 중 적어도 하나의 감지신호에 기초하여 가속 제어가 필요한지를 판단한다(S105).
예를 들어, 크루즈 모드가 설정된 상태에서 차량이 주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이상인 등판(오르막) 환경에 있으면 차량 속도가 설정된 목표 속도 이하로 떨어질 수 있고, 제어부(300)는 설정된 목표 속도에 도달하기 위해 가속 제어가 필요하다고 판단할 수 있다. 다만, 차속이 감소하는 경우가 위 예시에 한정되는 것은 아니며, 차량 운행 중 발생할 수 있는 다양한 상황이 포함될 수 있다.
다음으로, 가속 제어가 필요한 경우(S105, Yes), 제어부(300)는 배터리(450)의 SOC(State of Charge)가 충분하여 방전 가능한지 검토한다(S106). 구체적으로, SSC 모드에서 엔진(410)은 오프 상태이므로, 제어부(300)는 배터리(450)의 방전에 의한 MHSG(440)의 보상 토크로 차량 속도 증대가 가능한지 여부를 검토한다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하지 않아 방전할 수 없는 경우 MHSG(440)를 통한 차속 증대가 불가하므로(S106, No), 제어부(300)는 SSC 모드를 해제하고 목표 증가 속도에 따른 연료량을 계산하고 계산된 연료량에 따라 연료를 분사하여 엔진(410)을 턴 온 시킨다(S107). 그러면, 엔진(410) 토크로 차속이 증가한다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하면(S106, Yes), 제어부(300)는 목표 증가 속도에 따른 보상 토크를 결정하고, 결정된 보상 토크를 출력하도록 MHSG(440)를 제어한다(S108). 그러면, MHSG(440)의 모터링으로 차속이 증가한다.
가속 제어가 필요하지 않는 경우(S105, No), 제어부(300)는 감지부(200)로부터 전달된 운전자 인터페이스(210)를 통해 입력되는 신호, 차량속도 신호, 전방거리 신호 및 등판/강판 신호 중 적어도 하나의 감지신호에 기초하여 제동 제어가 필요한지를 판단한다(S109).
예를 들어, 크루즈 모드가 설정된 상태에서 차량이 주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이하인 강판(내리막) 환경에 있으면 설정된 목표 속도 이상으로 증가할 수 있고, 제어부(300)는 설정된 목표 속도에 도달하기 위해 제동 제어가 필요하다고 판단할 수 있다. 다만, 차속이 증가하는 경우가 위 예시에 한정되는 것은 아니며, 차량 운행 중 발생할 수 있는 다양한 상황이 포함될 수 있다.
다음으로, 제동 제어가 필요하지 않는 경우(S109, No), 가속 제어의 필요성을 검토하는 단계부터 다시 검토한다.
다음으로, 제동 제어가 필요한 경우(S109, Yes), 배터리(450)의 SOC의 상태가 MHSG(440)의 회생제동으로 충전 가능한지 검토한다(S110). 배터리(450)의 SOC가 충분한 상태에서 MHSG(440)의 회생제동이 있으면 배터리 열화 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 제어부(300)는 배터리(450)의 SOC가 충분하면 MHSG(440)의 회생제동을 수행하지 않는다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하지 않는 경우(S110, No), 제어부(300)는 목표 감속 속도에 따른 회생 토크를 결정하고, 결정된 회생 토크를 출력하도록 MHSG(440)를 제어한다(S116). 그러면, MHSG(440)의 회생제동으로 차속은 감소하고, 배터리(450)는 충전된다.
다음으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하면(S110, Yes), 제어부(300)는 브레이크 부압의 정상상태 여부를 판단한다(S111). 구체적으로, 배터리(450)의 SOC가 충분하면 MHSG(440)를 통한 차속 감소가 불가하므로 ESC(440) 또는 브레이크(490)를 통한 제동 제어가 필요하다. 이때, 제어부(300)는 그 전제로 브레이크 부압의 정상상태를 검증한다.
다음으로, 브레이크 부압이 불충분하여 정상 상태로 판단되지 않으면(S111, No), 운전자가 브레이크(490)를 밟아도 운전자의 제동의지를 명확히 알 수 없으므로, 제어부(300)는 SSC 모드를 해제하고 엔진(410)을 턴 온 시켜 브레이크 부압을 확보한다(S112).
다음으로, 브레이크 부압이 충분하여 정상 상태로 판단되거나(S111, Yes) 또는 엔진(410) 턴 온으로 브레이크 부압이 확보되면, 제어부(300)는 ESC(Electronic Stability Control) 시스템의 정상상태를 검토한다(S113). ESC 시스템은 차량의 자세가 불안정할 경우 바퀴의 제동력 및 엔진(410) 토크를 제어하여 제동 및 조향 안전성을 유지하는 장치로, 운전자가 브레이크(490)를 밟지 않아도 작동된다.
다음으로, ESC 시스템의 정상상태이면(S113, Yes), 제어부(300)는 ESC 제동 제어로 차량 속도를 감소시킨다(S115). ESC 시스템의 비정상상태이면(S113, No), 제어부(300)는 운전자의 브레이크(490) 조작을 유도하여 차량 속도를 감소시킨다(S114).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100: 저장매체
200: 감지부
300: 제어부
400: 피제어부

Claims (17)

  1. 운전자 인터페이스를 통해 입력되는 신호에 기초하여 크루즈 모드의 설정 여부를 판단하는 단계;
    상기 크루즈 모드가 설정되면 SSC 진입조건을 만족하는지 판단하는 단계;
    상기 SSC 진입조건을 만족하여 SSC 모드에 진입하면 연료 공급을 차단하여 엔진을 오프시키는 단계;
    상기 엔진이 오프되면 감지부로부터 전달된 감지신호에 기초하여 가속 제어
    또는 제동 제어가 필요한지 판단하는 차속 모니터링 단계; 및
    상기 차속 모니터링에 기초하여 상기 엔진, MHSG 또는 ESC를 제어하여 차속을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차속 모니터링 단계는,
    주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이상이면 가속 제어가 필요한 것으로 판단하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    상기 가속 제어가 필요하면, 배터리의 SOC가 충분하여 방전 가능한지 판단하는 제1 SOC 검토 단계를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    상기 제1 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 충분하면 목표 증가 속도에 따른 보상 토크를 결정하고 상기 결정된 보상 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어하는 단계를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    상기 제1 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 불충분하면 상기 SSC 모드를 해제하고 목표 증가 속도에 따른 연료량을 계산하고 상기 계산된 연료량에 따라 연료를 분사하여 상기 엔진을 턴 온 시키는 단계를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    상기 제동 제어가 필요하면, 배터리의 SOC의 상태가 불충분하여 충전 가능한지 판단하는 제2 SOC 검토 단계를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    상기 제2 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 불충분하면 목표 감속 속도에 따른 회생 토크를 결정하고 상기 결정된 회생 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어하는 단계를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    상기 제2 SOC 검토 단계에서 판단결과 상기 배터리의 SOC가 충분하면 브레이크 부압의 정상상태 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    브레이크 부압이 비정상 상태로 판단되면 상기 SSC 모드를 해제하고 상기 엔진을 턴 온 시켜 브레이크 부압을 확보하는 단계를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차속을 증가 또는 감소시키는 단계는,
    상기 브레이크 부압이 정상 상태로 판단되면 ESC 시스템의 정상상태를 검토하는 단계; 및
    상기 ESC 시스템이 정상상태이면 ESC 제동 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법.
  11. 운전자 인터페이스를 통해 입력되는 신호, 차량속도 신호, 전방거리 신호, 등판/강판 신호, 엑셀 페달 감지신호 및 브레이크 페달 감지신호 중 적어도 하나의 감지신호를 출력하는 감지부; 및
    상기 감지신호를 수신하여 크루즈 모드 설정 및 SSC 모드의 진입여부를 판단하고 상기 크루즈 모드 및 상기 SSC 모드가 적용되면 엔진에 연료공급을 차단하여 상기 엔진을 오프시키는 제어부를 포함하고
    상기 제어부는,
    상기 감지신호에 기초하여 가속 제어 또는 제동 제어의 필요성을 판단하고 상기 판단결과에 따라 상기 엔진, MHSC 또는 ESC를 제어하여 차속을 증가 또는 감소시키는 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    주행 중인 도로의 경사도가 소정 각도 이상이면 가속 제어가 필요한 것으로 판단하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가속 제어가 필요하면 배터리의 SOC가 충분하여 방전 가능한지 검토하고 상기 배터리의 SOC가 충분하면 목표 증가 속도에 따른 보상 토크를 결정하고 상기 결정된 보상 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 SOC가 불충분하면 상기 SSC 모드를 해제하고 목표 증가 속도에 따른 연료량을 계산하고 상기 계산된 연료량에 따라 연료를 분사하여 상기 엔진을 턴 온 시키는 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제동 제어가 필요하면 배터리의 SOC의 상태가 불충분하여 충전 가능한지 검토하고 상기 배터리의 SOC가 불충분하면 목표 감속 속도에 따른 회생 토크를 결정하고 상기 결정된 회생 토크를 출력하도록 상기 MHSG를 제어하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 SOC가 충분하면 브레이크 부압의 정상상태 여부를 판단하고 브레이크 부압이 비정상 상태로 판단되면 상기 SSC 모드를 해제하고 상기 엔진을 턴 온 시켜 브레이크 부압을 확보하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는,
    브레이크 부압이 충분하여 정상 상태로 판단되거나 또는 상기 엔진 턴 온으로 브레이크 부압이 확보되면 ESC 시스템의 정상상태를 검토하고 상기 ESC 시스템이 정상상태이면 ESC 제동 제어를 수행하는 마일드 하이브리드 차량의 제어 장치.
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