KR20210113502A - 하이브리드 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20210113502A
KR20210113502A KR1020200028246A KR20200028246A KR20210113502A KR 20210113502 A KR20210113502 A KR 20210113502A KR 1020200028246 A KR1020200028246 A KR 1020200028246A KR 20200028246 A KR20200028246 A KR 20200028246A KR 20210113502 A KR20210113502 A KR 20210113502A
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KR
South Korea
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soc
mode
battery
hybrid vehicle
control unit
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KR1020200028246A
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이준혁
박성익
두광일
한훈
정권채
최재영
이혁진
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0803—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by means for initiating engine start or stop
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
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Abstract

일 실시예에 따른 하이브리드 차량은 터레인 모드에 대한 사용자의 선택을 입력받는 입력부와 엔진에 연결되어 엔진의 시동을 온 시키는 스타트 모터로 동작하고, 엔진이 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG와 HSG와 전기적으로 연결된 배터리와 엔진을 온 시켜 HSG를 통해 배터리의 SOC 가 제1 SOC 이하이면, 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

하이브리드 차량 및 그 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
개시된 발명은 하이브리드 차량 및 그 제어 방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 터레인 모드(Terrain Mode)에서 배터리의 SOC(State of Charge)를 관리하는 것이다.
최근 들어, 수요자들은 다양한 활용도 측면을 고려하여 SUV(Sport Utility Vehicle)에 대하여 높은 선호도를 보이고 있다. SUV의 주요 기능 중 하나로써, 터레인 모드(Terrain Mode)는 모래, 진흙 및 눈길 등과 같은 오프로드 주행에서 구동력을 적절하게 배분하여 안정적인 주행을 할 수 있도록 한다.
한편, SUV는 하이브리드 방식으로 구현되는 경우, 가솔린 차량 또는 디젤 차량과는 달리 배터리의 충전 상태, 즉 SOC(State of Charge)에 따라 주행 성능에 영향을 받는다.
따라서, 하이브리드 차량이 터레인 모드에서 주행 중일 때에는 배터리의 SOC 를 일반 도로에서와는 달리 취급할 필요가 있다.
개시된 발명의 일 측면은 터레인 모드에서 배터리의 SOC를 최적화 할 수 있는 하이브리드 차량 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진 및 모터를 동력원으로 하고, 터레인 모드에 대한 사용자의 선택을 입력받는 입력부; 상기 엔진에 연결되어 상기 엔진의 시동을 온 시키는 HSG로 동작하고, 상기 엔진이 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG; 상기 HSG와 전기적으로 연결된 배터리; 및 상기 엔진을 온 시켜 상기 HSG를 통해 상기 배터리의 SOC 가 제1 SOC 이하이면, 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제1 SOC 보다 높은 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어한다.
상기 제어부는 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC를 유지하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 가속 페달 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 변위량이 검출되지 않으면 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하고, 상기 변위량이 검출되면, HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 변위량이 검출되지 않아도 상기 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차속을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 차속 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 정차 상태에서부터 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 터레인 모드에서 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC 이상이면 상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 상기 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 엔진의 운전점이 상향 조정되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지면의 경사도를 산출하도록 종가속도 센싱값을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 종가속도 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 지면의 경사도가 등판 경사로인 것으로 판단하면, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 경사도에 비례하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 가속 페달 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 변위량이 검출되지 않을 때의 차륜의 회전수의 감소량을 검출하고, 상기 감소량에 기초하여 로드 레벨을 판단하고, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 로드 레벨에 비례하도록 제어하되, 상기 로드 레벨과 상기 경사도는 비례하는 관계일 수 있다
개시된 발명의 일 실시예에 따른 제어 방법은 엔진 및 모터를 동력원으로 하고, 터레인 모드에 대한 사용자의 선택을 입력받는 단계; 상기 엔진을 온 시켜 상기 HSG를 통해 상기 배터리의 SOC 가 제1 SOC 이하이면, 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 단계; 및 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제1 SOC 보다 높은 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 단계를 포함한다.
상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 단계는 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC를 유지하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및 상기 변위량이 검출되지 않으면 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하고, 상기 변위량이 검출되면, HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 변위량이 검출되지 않아도 상기 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차속을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및 상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 정차 상태에서부터 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 터레인 모드에서 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC 이상이면 상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 상기 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 엔진의 운전점이 상향 조정되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지면의 경사도를 산출하도록 종가속도 센싱값을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및 상기 지면의 경사도가 등판 경사로인 것으로 판단하면, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 경사도에 비례하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및 상기 변위량이 검출되지 않을 때의 차륜의 회전수의 감소량을 검출하고, 상기 감소량에 기초하여 로드 레벨을 판단하고, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 로드 레벨에 비례하도록 제어하되, 상기 로드 레벨과 상기 경사도는 비례하는 관계인 단계를 더 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면 터레인 모드에서 배터리의 충분한 SOC 수준을 확보하므로, 오프로드에서 모터의 구동력을 최대화할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 터레인 모드의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 터레인 모드의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 일 실시예에 따른 터레인 모드에서 엔진 운전점 상향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터레인 모드에서 로드 레벨을 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제어 방법의 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 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.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 구성도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
일 실시예에 따른 하이브리드 차량(1)은 변속기(10), 모터(20), 클러치(30), 엔진(40), 인버터(50), HSG(Hybrid Starter and Generator, 60), 배터리(70) 및 연료 탱크(80)를 포함한다.
클러치(30)는 모터(20)와 엔진(40) 사이에 장착되며, 모터(20)의 출력단에는 변속기(10)가 연결된다. 이와 같이, 일 실시예에 따른 하이브리드 차량(1)은 모터(20)의 출력단이 변속기(10)에 직접 연결되는 TMED(Transmission Mounted Electric Device)방식이 적용될 수 있다.
인버터(50)는 모터(20)가 동작하도록 배터리(70)에 저장된 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하여 공급할 수 있다. 또한, 인버터(50)는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 배터리(70)에 에너지를 저장할 수 있다.
HSG(60)는 배터리의 SOC(State of Charge)가 일정 기준 이하로 낮아지면, 엔진(40)을 시동 온(on)시키고, 엔진 토크를 이용하여 배터리(70)가 충전을 수행하도록 제어한다. 또한, HSG(60)는 배터리의 SOC가 일정 기준 이상이 되면, 엔진을 시동 오프(off)시키고, 아이들(Idle) 충전을 종료한다. 이 때, 아이들 충전은 주행 또는 정차 중에 배터리 충전 상태가 일정 기준 이하로 낮아지는 경우 SOC 밸런스 유지를 위해 엔진을 이용하여 배터리(70)를 충전하는 방식이다.
HSG(60)는 엔진(40)에 연결되어 엔진(40)의 시동을 온 시키는 스타트 모터로 동작할 수 있고, 엔진(40)이 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작할 수 있다.
연료 탱크(80)는 가솔린 또는 디젤과 같은 액체 연료를 저장하고, 엔진(40)이 구동되도록 화학 에너지를 제공할 수 있다.
제어부(200)는 네트워크로 연결되는 하이브리드 차량(1)의 구성들을 통합 제어하여 출력 토크를 제어하고, 클러치(30)를 결합 또는 해제시켜 HEV 모드와 EV 모드의 운행을 제공한다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 가속 페달의 변위량, 주행 속도, 변속단의 위치 및 배터리(70)의 SOC에 따라 엔진(40)의 온/오프(on/off)를 제어한다. 제어부(200)는 가속 페달의 변위량, 차속 및 변속단의 위치에 따라 하이브리드 차량(1)이 주행 중 정차 상태인지 여부를 검출하고, 차량이 주행 중 정차 상태인 경우 배터리(70)의 SOC에 따라 HSG(60)를 통해 아이들 충전을 수행하고, 가속 페달의 변위량에 따라 아이들 충전을 중지한다.
가속 페달 검출부(110)는 가속 페달의 변위량을 검출하여 네트워크를 통해 제어부(200)에 전달하고, 차속 검출부(120)는 차속을 검출하여 네트워크를 통해 제어부(200)에 전달한다.
변속기 검출부(130)는 변속기(10)의 현재 변속단의 위치를 검출하여 네트워크를 통해 제어부(200)에 전달한다.
배터리 관리기(140)는 배터리(70)의 전압, 전류 및 온도 등의 정보를 종합적으로 검출하여 SOC를 관리하며, 배터리(70)의 SOC를 네트워크를 통해 제어부(200)에 전달한다.
종가속도 검출부(150)는 종가속도 센싱값을 검출하여, 네트워크를 통해 제어부(200)에 전달한다. 이 때, 제어부(200)는 종가속도 센싱값을 기초로 차량이 위치한 지면의 경사도를 산출할 수 있다.
배터리 관리기(140)는 배터리(70)의 충방전 전압을 제어하여 한계 전압 이하로 과방전되거나 한계 전압 이상으로 과충전되어 배터리(70)의 수명이 단축되는 것을 방지한다. 배터리(70)는 다수개의 단위 셀로 구성되며, 모터(20)에 구동 전원을 제공하기 위한 고전압이 저장된다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 엔진(40)을 온 시켜 HSG(60)를 통해 배터리(70)의 SOC 가 제1 SOC 이하이면, 아이들 충전을 수행하도록 제어한다. 이 때, 제1 SOC는 터레인 모드가 아닌 경우에 이이들 충전이 시작되는 기준을 가리킨다. 예를 들어, 제어부(200)는 SOC 가 제1 SOC 보다 큰 값을 가지면, 아이들 충전을 중지할 수 있으며, 배터리(70)의 SOC 가 제1 SOC 를 유지하도록 HSG(60)를 제어할 수 있다. 이 때, 제어부(200)는 터레인 모드에 진입하면, 아이들 충전이 시작되는 기준인 제1 SOC 를 제2 SOC로 변경할 수 있다. 제어부(200)는 제1 SOC 보다 높은 제2 SOC 를 기준으로 하여 아이들 충전을 수행하도록 제어한다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 터레인 모드에서 기존 보다 높은 SOC 상태를 유지할 수 있으며, 험로 탈출에 경우 응답 속도가 높은 모터(20)를 통해 구동력을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 터레인 모드에 진입하면 배터리(70)의 SOC 가 제2 SOC 를 유지하도록 제어할 수 있다.
제어부(200)는 전술한 동작 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리(220) 및 저장된 프로그램을 실행시키는 적어도 하나의 프로세서(210)를 포함할 수 있다. 메모리와 프로세서가 복수인 경우에, 이들이 하나의 칩에 집적되는 것도 가능하고, 물리적으로 분리된 위치에 마련되는 것도 가능하다.
도 3은 일 실시예에 따른 터레인 모드의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 상단에 도시된 바와 같이, TMED(Transmission Mounted Electric Device) 시스템은 엔진이 구동되고, 엔진 클러치가 결합되기 전까지 모터 구동량이 증가한다. 또한, 엔진 구동은 가속 페달의 변위량이 검출되지 않으면 발생하지 않음에 따라 차량의 구동력은 모터에 의존한다. 이 때, 배터리의 SOC 는 엔진 클러치가 결합되기 전까지 낮아지게 되어, 충분한 SOC 를 유지할 수 없다.
본 실시예는 터레인 모드에서 일정 차속 이상에서 엔진 클러치를 항상 엔진과 결속함으로써, 발진/가속 조건에서 상시 엔진 구동력을 활용할 수 있도록 한다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 가속 페달 검출부(110)로부터 가속 페달의 변위량을 전달받고, 변위량이 검출되지 않으면 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하고, 변위량이 검출되면 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어한다. 이 때, 제어부(200)는 터레인 모드에 진입한 경우에는 가속 페달의 변위량이 검출되지 않아도 클러치(30)와 엔진(40) 간의 결속을 유지함으로써, HEV 주행 모드로 진입하도록 제어한다. 따라서, 본 실시예에 따른 하이브리드 차량(1)은 운전자의 가속 페달에 대한 입력이 없이도, 엔진(40)이 구동되도록 하여 아이들 충전을 통해 일정 수준 이상의 SOC 를 확보할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 터레인 모드에 진입하면 HEV 주행 모드에서 제2 SOC 를 기준으로 아이들 충전을 수행하여 배터리(70)의 SOC 를 제2 SOC로 유지하도록 제어할 수 있다. 도 3의 하단에 도시된 바와 같이, 가속 페달의 변위량이 검출되지 않아도, 엔진 구동력이 유지되므로, 일정 수준 이상의 SOC 를 확보할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 터레인 모드의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
TMED 시스템은 차량이 발진을 시작하는 경우, 초기에 모터만을 사용하고, 차속이 상승한 이후에 엔진의 동력을 사용하는 싱크 제어 방식(도 4의 상단 참조)과 초기 발진시부터 모터와 엔진를 사용하는 런치 제어 방식(도 4의 하단 참조)을 포함할 수 있다. 여기서, 런치 제어 방식은 배터리의 SOC 상태가 일정 수준을 만족하지 못하는 경우(예를 들어, SOC 부족, 저온 또는 고온 상태)에 모터의 동력이 부족할 때 사용된다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 차속 검출부(120)로부터 차속을 전달 받고, 하이브리드 차량(1)의 정차 상태에서 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 터레인 모드에 진입하면 정차 상태에서부터 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어할 수 있다. 따라서, 배터리(70)는 차량의 발진이 시작되는 순간부터 엔진(40)이 구동되어 아이들 충전을 통해 일정 수준 이상의 SOC 를 확보할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 터레인 모드에 진입하면 HEV 주행 모드에서 제2 SOC 를 기준으로 아이들 충전을 수행하도록 제어한다. 이 때, 제어부(200)는 배터리(70)의 SOC 를 제2 SOC로 유지하도록 제어한다.
다만, 일 실시예에 따른 제어부(200)는 배터리(70)의 SOC 가 필요 이상으로 충전되는 것을 방지하기 위해, 터레인 모드에서 배터리(70)의 SOC 가 제2 SOC 이상이면 하이브리드 차량(1)의 정차 상태에서 제1 차속에 도달할 때까지 HEV 주행 모드 대신에 EV 주행 모드로 진입하도록 제어할 수 있다.
도 5 는 일 실시예에 따른 터레인 모드에서 엔진 운전점 상향을 설명하기 위한 도면이다.
하이브리드 차량은 연비에 중점을 두는 특성 상, 일반적인 주행 상황에서는 엔진의 효율이 극대화되는 최적의 운전점에서 엔진이 구동된다. 한편, 일반적인 주행이 아닌, 터레인 모드가 구현되는 험로 주행의 경우 연비보다는 탈출 성능이 중요시된다. 이 경우에는 엔진의 운전 영역을 상향하여 SOC 를 충분히 확보하는 것이 필요하다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 터레인 모드에 진입하면 엔진(40)의 운전점이 상향 조정되도록 제어할 수 있다. 이 때, 모터(20)의 구동력은 엔진(40)의 운전점이 상향됨에 따라 낮아질 수 있다. 따라서, 배터리(70)는 엔진(40)의 구동력이 올라감에 따라 기존보다 높은 수준 이상의 SOC 를 확보할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 터레인 모드에서 로드 레벨을 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
터레인 모드가 구현되는 차량은 도로의 상태에 따라 부하를 받게된다. 이 때, 도로의 상태는 차량이 위치한 도로의 경사도 또는 노면 상태(모래, 진흙 및 눈길)를 포함하며, 차량은 도로의 상태를 나타내는 로드 레벨에 기초하여 각종 제어를 수행한다. 이 때, 배터리의 SOC 의 소모량은 도로 상태로 인한 부하에 따라 증가한다.
한편, 차량은 경사진 도로에서 주행 중인 경우에는 차량에 탑재된 종가속도 센서를 통해 종가속도 센싱값을 검출하고, 종가속도 센싱값을 경사도 함수에 적용하여 경사도를 산출할 수 있다. 이 때, 차량은 경사도의 정도에 따라 받는 추가적인 부하를 추정할 수 있으며, 차량이 받는 부하를 고려하여 터레인 모드에서 개별적인 제어 수준을 결정할 수 있다.
그러나, 차량은 모래, 진흙 또는 눈길에서 주행 중인 경우에는 경사진 도로와 달리 추가적인 부하를 추정하기 어렵다. 따라서, 노면 상태에 의한 로드 레벨은 경사진 도로에서 추정된 부하를 참조하여 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 종가속도 검출부(150)로부터 종가속도 센싱값을 전달받고, 지면의 경사도를 산출한다. 이 때, 제어부(200)는 지면의 경사도가 등판 경사로인 것으로 판단되면, 터레인 모드에서 제2 SOC 크기를 경사도에 비례하도록 제어할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 차량이 받는 부하는 경사도에 비례할 수 있다.
이 때, 차량이 받는 부하는 차륜의 회전수의 감소를 야기한다. 차량은 오프로드에 있는 경우에도 경사진 지면에 있는것과 마찬가지로 부하가 발생하며 차륜의 회전수 감소가 발생된다. 도 6은 경사도에 의한 부하와 차량의 회전수에 의한 부하의 관계도를 도시한다. 오프로드에서는 차량의 회전수가 증가할수록 차륜의 회전수가 감소되며, 차량이 받는 부하도 증가하게 된다.
일 실시예에 따른 제어부(200)는 가속 페달 검출부(110)로부터 가속 페달의 변위량을 전달받고, 차량의 회전수 및 차륜의 회전수의 감소량을 검출한다. 이 때, 제어부(200)는 변위량이 검출되지 않을 때의 차륜의 회전수의 감소량을 검출하고, 감소량에 기초하여 로드 레벨을 판단한다. 제어부(200)는 터레인 모드에서 제2 SOC 의 크기를 로드 레벨에 비례하도록 제어한다. 이 때, 로드 레벨은 경사도는 비례하는 관계이며, 도 6에 도시된 비례 관계를 참조할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 제어 방법의 순서도이다.
제어부(200)는 터레인 모드에 대한 사용자 입력을 수신하다(701). 구체적으로, 운전자는 터레인 모드 스위치에 대한 입력을 통해 지형에 따른 주행 모드를 선택할 수 있다. 이 때, 제어부(200)는 사용자가 입력한 주행 모드에 따라 각종 제어를 수행한다. 만약, 제어부(200)는 터레인 모드에 대한 사용자의 입력이 감지되지 않으면, 일반 제어를 수행한다(703).
제어부(200)는 터레인 모드에 대한 사용자의 입력이 감지되면, 기존 배터리의 SOC 보다 높은 수준의 전기 에너지를 확보하기 위해, 아이들 충전의 기준인 제1 SOC 를 제2 SOC 로 변경한다(702). 이 때, 제2 SOC 는 터레인 모드가 아닌 경우보다 높은 에너지 저장량을 가리키며, 제작사의 초기 제작 단계 및 사용자의 설정에 따라 다양한 용량에 의할 수 있다.
제어부(200)는 배터리의 SOC 를 판단하고(704). 배터리의 SOC 가 제2 SOC 이하이면(705), 배터리의 SOC 가 제2 SOC 에 도달하도록 아이들 충전을 수행한다(706).
배터리의 SOC 가 제2 SOC 를 유지하도록 제어한다(707).
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 엔진 및 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 차량에 있어서,
    터레인 모드에 대한 사용자의 선택을 입력받는 입력부;
    상기 엔진에 연결되어 상기 엔진의 시동을 온 시키는 스타트 모터로 동작하고, 상기 엔진이 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG;
    상기 HSG와 전기적으로 연결된 배터리; 및
    상기 엔진을 온 시켜 상기 HSG를 통해 상기 배터리의 SOC 가 제1 SOC 이하이면, 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제1 SOC 보다 높은 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC를 유지하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  3. 제 1 항에 있어서,
    가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 가속 페달 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 변위량이 검출되지 않으면 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하고, 상기 변위량이 검출되면, HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 변위량이 검출되지 않아도 상기 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  5. 제 1 항에 있어서,
    차속을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 차속 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 정차 상태에서부터 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 터레인 모드에서 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC 이상이면 상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 상기 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 엔진의 운전점이 상향 조정되도록 제어하는 하이브리드 차량.
  9. 제 1 항에 있어서,
    지면의 경사도를 산출하도록 종가속도 센싱값을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 종가속도 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 지면의 경사도가 등판 경사로인 것으로 판단하면, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 경사도에 비례하도록 제어하는 하이브리드 차량.
  10. 제 9 항에 있어서,
    가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 가속 페달 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 변위량이 검출되지 않을 때의 차륜의 회전수의 감소량을 검출하고, 상기 감소량에 기초하여 로드 레벨을 판단하고, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 로드 레벨에 비례하도록 제어하되, 상기 로드 레벨과 상기 경사도는 비례하는 관계인 하이브리드 차량.
  11. 엔진 및 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 차량의 제어 방법에 있어서,
    터레인 모드에 대한 사용자의 선택을 입력받는 단계;
    상기 엔진을 온 시켜 상기 HSG를 통해 상기 배터리의 SOC 가 제1 SOC 이하이면, 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 단계; 및
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제1 SOC 보다 높은 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 아이들 충전을 수행하도록 제어하는 단계는,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC를 유지하도록 제어하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및
    상기 변위량이 검출되지 않으면 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하고, 상기 변위량이 검출되면, HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 변위량이 검출되지 않아도 상기 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    차속을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및
    상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하되, 상기 터레인 모드에 진입하면 상기 정차 상태에서부터 HEV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 HEV 주행 모드에서 상기 제2 SOC 를 기준으로 상기 아이들 충전을 수행하여 상기 배터리의 SOC 를 상기 제2 SOC로 유지하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 터레인 모드에서 상기 배터리의 SOC 가 상기 제2 SOC 이상이면 상기 하이브리드 차량의 정차 상태에서 상기 제1 차속에 도달할 때까지 EV 주행 모드로 진입하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 터레인 모드에 진입하면 상기 엔진의 운전점이 상향 조정되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    지면의 경사도를 산출하도록 종가속도 센싱값을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및
    상기 지면의 경사도가 등판 경사로인 것으로 판단하면, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 경사도에 비례하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    가속 페달의 변위량을 검출하여 상기 제어부에 전달하는 단계; 및
    상기 변위량이 검출되지 않을 때의 차륜의 회전수의 감소량을 검출하고, 상기 감소량에 기초하여 로드 레벨을 판단하고, 상기 터레인 모드에서 상기 제2 SOC 의 크기를 상기 로드 레벨에 비례하도록 제어하되, 상기 로드 레벨과 상기 경사도는 비례하는 관계인 단계를 더 포함하는 제어 방법.
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