KR20210143368A

KR20210143368A - 하이브리드 차량의 주행 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210143368A
Application number: KR1020200059704A
Authority: KR
Inventors: 허지욱
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2020-05-19
Publication date: 2021-11-29
Also published as: KR102360170B1

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 주행 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 등판 또는 강판 시의 주행 저항을 계산하는 주행 저항 계산부, 차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 엔진 속도 추정부, 배터리 및 HSG의 파워를 반영하여 모터의 가용 파워를 계산하는 모터 파워 계산부, 및 상기 주행 저항, 엔진 속도 및 모터 가용 파워에 기초하여 엔진 타행 주행 적용 제어 차속을 결정하고, 차량의 현재 차속 및 상기 제어 차속을 비교하여 엔진 타행 주행 제어를 수행할지에 대해 결정하는 제어부를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 주행 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVE CONTROLLING OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 주행 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량은 모터의 동력만을 이용하는 EV(Electric Vehicle) 모드로 주행하거나, 엔진의 동력과 모터의 동력을 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행할 수 있다.

일반적으로, 하이브리드 차량은 고속에서 모터만으로 구동 시(EV) 배터리의 SOC(State Of Charge)의 방전 속도가 빨라서 짧은 시간만 EV 주행이 가능하다.

이때, 하이브리드 차량은 EV 모드에서 HEV 모드로 전환 시 엔진 재구동에 많은 에너지가 소요되며, 엔진의 재구동이 어려운 속도에서는 EV 대신 엔진 타행 주행 제어를 수행하여 엔진의 on/off를 방지한다.

다만, 종래의 고속 영역에서의 엔진 타행 주행 제어는 차량의 부하나 엔진 속도를 전혀 고려하지 않고 있으며, 배터리 파워 및 모터 파워와 등/강판 정도에 따라 엔진 타행 주행 속도를 설정하는데, 이 경우 맵핑 오류가 발생할 수 있고 그로 인해 제어의 정확도가 떨어질 수 있는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은, 차량의 부하 및 엔진 속도를 고려하여 엔진 타행 주행 제어를 수행할 지에 대해 결정함으로써 제어의 정확도를 더욱 향상시키도록 한, 하이브리드 차량의 주행 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 하이브리드 차량의 주행 제어 장치는, 등판 또는 강판 시의 주행 저항을 계산하는 주행 저항 계산부, 차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 엔진 속도 추정부, 배터리 및 HSG의 파워를 반영하여 모터의 가용 파워를 계산하는 모터 파워 계산부, 및 상기 주행 저항, 엔진 속도 및 모터 가용 파워에 기초하여 엔진 타행 주행 적용 제어 차속을 결정하고, 차량의 현재 차속 및 상기 제어 차속을 비교하여 엔진 타행 주행 제어를 수행할지에 대해 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 주행 저항 계산부는, 공기 저항, 구름 저항 및 등판 저항에 기초하여 주행 저항을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진 속도 추정부는, 차속 및 기어 단수를 추정하고, 상기 추정된 차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진 속도 추정부는, 차속 변화에 따른 변속 단수를 정의한 변속맵을 이용하여 차속에 대응되는 기어 단수를 추정하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터 파워 계산부는, 모터가 이용할 수 있는 배터리 가용 파워 및 엔진 구동 시 요구되는 HSG 구동 파워를 계산하고, 상기 배터리 가용 파워 및 HSG 구동 파워를 반영하여 모터 가용 파워를 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터 파워 계산부는, 엔진 속도별 엔진 마찰 토크를 정의한 맵으로부터 상기 추정된 엔진 속도에 대응되는 엔진 마찰 토크 정보를 획득하고, 상기 엔진 마찰 토크 및 상기 추정된 엔진 속도에 따른 목표 엔진 가속도에 기초하여 상기 HSG 구동 파워를 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 모터 가용 파워에 기초하여 복수의 제어 영역을 구분하고, 각 제어 영역별 모터 가용 최대 파워를 해당 제어 영역의 기준 파워로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 주행 저항을 파워로 환산하고, 각 제어 영역별로 상기 환산된 파워가 해당 제어 영역의 기준 파워가 되는 구배를 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 각 제어 영역별 구배를 기준으로 주행 가능한 최대 차속을 결정하고, 상기 결정된 최대 차속을 최종 제어 영역별 제어 차속으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 현재 차속이 상기 제어 차속을 초과하는 경우에 엔진 타행 주행 제어를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 EV 주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 방법은, 등판 또는 강판 시의 주행 저항을 계산하는 단계, 차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 단계, 배터리 및 HSG의 파워를 반영하여 모터의 가용 파워를 계산하는 단계 및 상기 주행 저항, 엔진 속도 및 모터 가용 파워에 기초하여 엔진 타행 주행 적용 제어 차속을 결정하고, 차량의 현재 차속 및 상기 제어 차속을 비교하여 엔진 타행 주행 제어를 수행할지에 대해 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 차량의 부하 및 엔진 속도를 고려하여 엔진 타행 주행 제어를 수행할 지에 대해 결정함으로써 제어의 정확도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 효율도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 11은 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.

본 발명은 하이브리드 차량의 주행 제어 장치에 관한 것이다. 여기서, 하이브리드 차량은 HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid EV) 등과 같이 엔진과 모터를 동력원으로 갖는 차량을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 장치(100)(이하에서는 ‘주행 제어 장치’라 칭하도록 한다.)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 주행 제어 장치(100)는 차량 내부의 제어 유닛들 및/또는 구동 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들 및/또는 구동 유닛들과 연결될 수도 있다.

이에, 도 1을 참조하면, 주행 제어 장치(100)는 주행 저항 계산부(110), 엔진 속도 추정부(120), 모터 파워 계산부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(140)는 주행 제어 장치(100)의 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다.

주행 저항 계산부(110)는 차량의 주행 중 공기 저항, 구름 저항 및 등판 저항을 계산하고, 계산된 공기 저항, 구름 저항 및 등판 저항을 이용하여 주행 저항을 계산한다.

공기 저항은 차량이 주행하면서 공기로부터 받는 저항으로 Cd(공력계수)로 나타낼 수 있다. 구름 저항은 타이어가 도로에 마찰하면서 생기는 저항으로 타이어의 RRc(저항 계수)로 나타낼 수 있다.

공기 저항 및 구름 저항은 평지에서 코스트 다운(Coast Down) 수행 시 도출되는 값을 이용한다. 코스트 다운은 차량의 인증 연비 시험을 위해 수행되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 2차원 곡선으로 차량의 속도별 주행 부하를 N이나 lb 단위로 인증기관에 제출하는데, 이는 평지 기준의 차량의 부하로 공기 저항 및 구름 저항이 반영된 수치이다.

등판 저항은 차량이 등판 혹은 강판 주행 시 등판(강판) 각도에 의해 차량에 걸리는 저항을 의미한다.

주행 저항 계산부(110)는 차량의 센서로부터 등판(강판) 정보를 수신하여 등판 저항을 계산할 수 있다. 여기서, 주행 저항 계산부(110)는 도로의 구배(%)에 따라 등판 저항을 계산할 수 있다. 이때, 주행 저항 계산부(110)는 도로의 구배(%) 외에도 등판 각도 또는 가속도(G) 값에 따라 등판 저항을 계산할 수도 있다.

여기서, 주행 저항 계산부(110)는 부하 영역을 설정하고 각 영역별로 등판 영역 제어를 수행할 수 있다. 이때, 주행 저항 계산부(110)는 등판 영역의 중간값을 이용하여 구배(또는 등판 각도)를 결정하나, 평균값, 최소값 또는 최대값을 이용하여 결정할 수도 있다.

주행 저항 계산부(110)는 공기 저항, 구름 저항 및 등판 저항을 모두 합한 값으로 계산할 수 있다.

엔진 속도 추정부(120)는 EV 모드로 주행 중 HEV 모드로 전환 시 엔진 기동을 위한 HSG 구동 파워를 확보하기 위해 엔진 속도를 추정한다.

먼저, 엔진 속도 추정부(120)는 차량의 가속도 정보를 이용하여 현재 차속을 추정한다.

이때, 엔진 속도 추정부(120)는 현재 등판 각도에서 타력 주행 시 차량의 가속도를 산출하고, 산출된 가속도를 이용하여 현재 차속을 추정할 수 있다.

차량의 가속도는 차량의 주행 저항을 중량값으로 나눈 값으로 산출할 수 있다. 또한, 엔진 속도 추정부(120)는 차량의 가속도 센서로부터 가속도 정보를 수신하여 현재 차속을 추정하는데 이용할 수도 있다.

차량의 현재 차속으로부터 기어 단수를 추정하는 실시예를 도 3을 참조하도록 한다.

도 3을 참조하면, 엔진 속도 추정부(120)는 차량(1)이 등판(강판) 주행하는 경우 차량의 현재 차속을 기반으로 기어 단수를 추정할 수 있다.

여기서, 주행 제어 장치(100)는 차량의 APS 및 차속 변화에 따른 변속 단수가 정의된 변속맵을 이용하여 현재 차속에 대응되는 기어 단수를 추정할 수 있다. 변속맵에 대한 실시예는 도 4를 참조하도록 한다.

변속맵은 도 4에 도시된 바와 같이, APS 및 차속 변화에 따라 변화하는 변속 단수가 정의되어 있다.

이에, 엔진 속도 추정부(120)는 앞서 추정된 현재 차속을 변속맵에 적용하여 기어 단수를 추정할 수 있다.

일 예로, 엔진 속도 추정부(120)는 동작 310과 같이 현재 차속이 30kph인 경우 변속맵으로부터 기어 단수를 2단으로 추정할 수 있다. 또한, 엔진 속도 추정부(120)는 동작 320과 같이 현재 차속이 35kph인 경우 변속맵으로부터 기어 단수를 2단으로 추정할 수 있다. 또한, 엔진 속도 추정부(120)는 동작 330과 같이 현재 차속이 38kph이거나, 동작 340과 같이 현재 차속이 40kph인 경우 변속맵으로부터 기어 단수를 3단으로 추정할 수 있다. 또한, 엔진 속도 추정부(120)는 동작 350과 같이 현재 차속이 45kph인 경우 변속맵으로부터 기어 단수를 4단으로 추정할 수 있다.

한편, 엔진 속도 추정부(120)는 현재 차속이 동일하더라도 APS에 따라 기어 단수를 다르게 추정할 수 있다.

다시 말해, 엔진 속도 추정부(120)는 동작 340와 같은 상향변속 시 40kph에 대해 기어 단수를 3단으로 추정하였으나, 동작 360와 같이 하향변속 시 40kph에 대해 기어 단수를 4단으로 추정할 수도 있다. 또한, 엔진 속도 추정부(120)는 동작 320와 같은 상향변속 시 35kph에 대해 기어 단수를 2단으로 추정하였으나, 동작 370와 같이 하향변속 시 35kph에 대해 기어 단수를 3단으로 추정할 수도 있다.

엔진 속도 추정부(120)는 앞서 추정된 차량의 현재 차속 및 기어 단수로부터 엔진 속도를 추정할 수 있다. 엔진 속도 추정 결과에 대한 실시예는 도 5를 참조하도록 한다.

도 5에 도시된 엔진 속도 추정 결과는 기어비가 2단: 9.84, 3단: 6.09, 4단: 4.13이라 가정 했을 때, 도 3의 현재 차속 및 기어 단수로부터 추정된 결과를 나타낸 것이다.

이때, 추정된 엔진 속도는 모터 가용 최대 파워를 결정하는데 반영될 수 있다.

모터 파워 계산부(130)는 위에서 추정된 모터 가용 최대 파워를 이용하여 모터 가용 최대 파워를 결정할 수 있다. 여기서, 모터 가용 최대 파워는 현재 차량의 주행 상태를 반영한 파워로, 배터리 파워 및 HSG 파워가 반영된다.

따라서, 모터 파워 계산부(130)는 배터리 가용 파워 및 HSG 구동 파워를 각각 계산하고, 계산된 배터리 사용 파워 및 HSG 가용 파워를 반영하여 모터 가용 최대 파워를 결정할 수 있다.

이때, 모터 파워 계산부(130)는 배터리 최대 파워 정보를 이용하여 배터리의 가용 파워를 계산한다. 배터리 최대 파워 정보는 배터리로부터 수신할 수 있다. 여기서, 배터리 가용 파워는 현재 배터리가 낼 수 있는 최대 파워 중 모터가 사용할 수 있는 최대 파워를 의미한다.

모터 파워 계산부(130)는 배터리의 방전 효율을 고려하여 모터가 사용할 수 있는 배터리의 가용 파워를 계산한다.

이에, 모터 파워 계산부(130)는 배터리 최대 파워와 모터 효율을 곱한 값으로부터 배터리 가용 파워를 계산한다.

HSG 구동 파워는 HSG가 엔진을 구동하는데 필요한 구동 파워를 의미한다.

모터 파워 계산부(130)는 엔진 속도 추정부(120)에 의해 추정된 엔진 속도에서의 엔진 마찰 토크(engine friction torque)와 목표 엔진 속도를 만족할 수 있는 HSG 파워를 계산한다.

모터 파워 계산부(130)는 엔진 속도별 엔진 마찰 토크를 정의한 엔진 마찰 토크 맵으로부터 추정된 엔진 속도에 대응되는 엔진 마찰 토크를 확인할 수 있다.

이에, 모터 파워 계산부(130)는 목표 엔진 가속도, 단위 시간 및 추정된 엔진 속도에 대응되는 엔진 마찰 토크를 곱한 값으로부터 HSG 구동 파워를 계산할 수 있다.

여기서, 목표 엔진 가속도는 추정된 엔진 속도를 단위 시간마다 엔진이 ON된 시간을 나누어 계산할 수 있다. 일 예로, 단위 시간은 10ms 일 수 있다.

모터 파워 계산부(130)는 HSG 구동 파워를 배터리 파워로 환산하여 배터리 가용 파워에 반영하고, HSG 반영된 배터리 가용 파워를 이용하여 모터 가용 최대 파워를 계산한다.

HSG 반영된 배터리 가용 파워는 배터리 가용 파워에서 HSG 파워의 최대값에 마진율을 곱한 값을 차감하여 계산할 수 있다.

또한, 모터 가용 최대 파워는 HSG 반영된 배터리 가용 파워에 모터 효율을 곱한 값으로 계산할 수 있다. 이때, 모터 가용 최대 파워는 모터가 가용할 수 있는 최대 파워와 배터리로부터 허용된 최대 파워의 최소값으로 결정할 수 있다.

제어부(140)는 모터 파워 계산부(130)에 의해 결정된 모터 가용 최대 파워를 기준으로 제어 영역을 복수 영역으로 구분한다. 여기서, 제어 영역은 EV 주행 중 HSG가 엔진을 켜기 위해 파워를 사용하는 영역을 제외한 영역이 해당될 수 있다.

일 예로, 제어부(140)는 모터 가용 파워가 0~16kW인 경우, 제어 영역을 2kW 단위의 여덟 개 영역으로 구분할 수 있다.

이 경우, 제1 영역은 0~2kW, 제2 영역은 2~4kW, 제3 영역은 4~6kW, 제4 영역은 6~8kW, 제5 영역은 8~10kW, 제6 영역은 10~12kW, 제7 영역은 12~14kW, 그리고 제8 영역은 14~16kW로 구분할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 제어 영역을 여덟 개로 구분하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 제어부(140)는 각 제어 영역의 최대 파워를 해당 제어 영역의 기준 파워로 결정할 수 있다.

또한, 제어부(140)는 각 제어 영역별 기준 파워를 이용하여 제어 영역별 구배를 계산한다. 이때, 제어부(140)는 주행 저항을 파워로 환산했을 때 환산된 파워가 각 제어 영역별 기준 파워가 되는 구배를 실시간으로 계산할 수 있다.

일 예로, 차량이 120kph로 주행하는 경우, 각 제어 영역별 구배는 제1 영역이 -3.3%, 제2 영역이 -2.9%, 제3 영역이 -2.5%, 제4 영역이 -2.1%, 제5 영역이 -1.7%, 제6 영역이 -1.3%, 제7 영역이 -0.9%, 그리고 제8 영역이 -0.5%가 될 수 있다.

또한, 제어부(140)는 각 제어 영역별 구배 및 기준 파워로 주행할 수 있는 최대 차속을 결정한다.

일 예로, 제1 영역의 경우, -3.3% 구배에서 2kW 파워로 주행할 수 있는 최대 차속은 157kph가 될 수 있다. 제2 영역의 경우, -2.9% 구배에서 4kW 파워로 주행할 수 있는 최대 차속은 152kph가 될 수 있다. 제3 영역의 경우, -2.5% 구배에서 6kW 파워로 주행할 수 있는 최대 차속은 147kph가 될 수 있다. 제4 영역의 경우, -2.1% 구배에서 8kW 파워로 주행할 수 있는 최대 차속은 142kph가 될 수 있다.

이와 같은 방식으로, 제어부(140)는 제1 내지 제8 영역의 최대 차속을 산출할 수 있다.

차량은 각 제어 영역별로 최대 차속까지 주행이 가능하기 때문에, 제어부(140)는 각 제어 영역별로 산출된 최대 차속을 해당 제어 영역의 제어 차속으로 결정한다. 여기서, 제어 차속은 엔진 타행 주행 제어에 적용되는 차속을 의미한다.

여기서, 엔진 타행 주행 제어는 EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는 경우에 차량의 현재 차속이 엔진의 재구동이 어려운 속도에서 엔진 클러치를 붙이고 엔진으로 공급되는 연료를 차단(Fuel cut)하는 상태로 유지하는 것을 말한다.

각 제어 영역별로 결정된 구배 및 제어 차속은 아래 [표 1]과 같이 나타낼 수 있다.

제어부(140)는 [표 1]의 제어 영역별 제어 차속을 기준으로 엔진 타행 주행 제어를 수행할 지를 결정할 수 있다.

다시 말해, 제어부(140)는 현재 도로의 등판(강판) 구배에 대응되는 제어 영역을 선택하고, 선택된 제어 영역의 제어 차속과 차량의 현재 차속을 비교한다.

이때, 제어부(140)는 차량의 현재 차속이 제어 차속을 초과하면 엔진 타행 주행 제어를 수행하는 것으로 결정한다. 한편, 제어부(140)는 차량의 현재 차속이 제어 차속 이하이면 EV 주행 제어를 계속 수행하는 것으로 결정한다.

따라서, 제어부(140)는 상기 결정에 따라 엔진 타행 주행 제어 또는 EV 주행 제어를 수행할 수 있다.

상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 주행 제어 장치(100), 주행 제어 장치(100)를 구성하는 주행 저항 계산부(110), 엔진 속도 추정부(120), 모터 파워 계산부(130) 및/또는 제어부(140)는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.

한편, 도 1에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 제어 장치(100)는 차량 내 제어유닛들 및/또는 구동유닛들과의 통신 인터페이스를 지원하는 통신부(미도시), 주행 제어 장치(100)의 동작을 위한 데이터, 명령 및/또는 알고리즘 등이 저장되는 저장부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

여기서, 통신부는 차량 네트워크 통신을 위한 통신모듈을 구비할 수 있다. 차량 네트워크 통신 기술로는 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등이 포함될 수 있다.

또한, 통신부는 무선 인터넷 접속을 위한 모듈 또는 근거리 통신(Short Range Communication)을 위한 통신모듈을 더 포함할 수도 있다.

저장부는 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.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 주행 제어 장치(100)는 등판(강판) 주행 중 엔진 타행 주행 제어를 수행할 지, 아니면 EV 주행 제어를 수행할 지를 결정하기에 앞서 소정의 동작들을 수행할 수 있다.

먼저, 주행 제어 장치(100)는 주행 저항을 계산한다(S110).

‘S110’ 과정에 대한 세부 동작 흐름은 도 7을 참조하도록 한다.

도 7을 참조하면, 주행 제어 장치(100)는 공기 저항 및 구름 저항을 계산하고(S210, S210), 등판 저항을 계산한다(S220). 이때, 주행 제어 장치(100)는 코스트 다운을 실시하여 공기 저항 및 구름 저항을 획득할 수 있다.

또한, ‘S220’ 과정에서 등판 저항은 등판(강판)의 구배%에 따라 차량에 걸리는 저항으로 계산될 수 있다. 주행 제어 장치(100)는 구배% 대신에 가속도 또는 등판 각도를 이용하여 등판 저항을 계산할 수도 있다. 이때, 등판각도는 제어 영역의 중간 값으로 결정하지만, 실시 형태에 따라 제어 영역의 평균값, 최소값 또는 최대값으로 결정할 수도 있다.

이후, 주행 제어 장치(100)는 공기 저항, 구름 저항 및 등판 저항을 모두 합한 값으로부터 주행 저항을 계산한다(S230).

또한, 주행 제어 장치(100)는 엔진 속도를 추정한다(S120).

‘S120’ 과정에 대한 세부 동작 흐름은 도 8을 참조하도록 한다.

도 8을 참조하면, 주행 제어 장치(100)는 현재 등판 각도에서의 차속을 추정한다(S310).

‘S310’ 과정에서, 주행 제어 장치(100)는 현재 등판 각도에서 타행 주행 시의 주행 저항 및 중량을 이용하여 가속도를 계산하고, 이때 계산된 가속도로부터 단위 시간에 대한 차속을 추정한다. 일 예로, 단위 시간은 1000ms 일 수 있다.

또한, 주행 제어 장치(100)는 ‘S310’ 과정에서 추정된 차속 정보를 기 정의된 변속맵에 적용하여 차속에 대응되는 기어 단수를 추정한다.

여기서, 변속맵은 x축이 차속이고, y축이 APS이며, 차속 및 APS의 변화에 따라 하향변속 혹은 상향 변속을 정의한 맵이다.

주행 제어 장치(100)는 ‘S310’ 과정에서 추정된 차속 및 ‘S320’ 과정에서 추정된 기어 단수를 이용하여 엔진 속도를 추정할 수 있다(S330).

또한, 주행 제어 장치(100)는 모터 가용 최대 파워를 계산한다(S130).

‘S130’ 과정에 대한 세부 동작 흐름은 도 9를 참조하도록 한다.

도 9를 참조하면, 주행 제어 장치(100)는 배터리 파워 중 모터가 사용할 수 있는 배터리 가용 파워를 계산한다(S410).

‘S410’ 과정에서, 주행 제어 장치(100)는 배터리로부터 배터리 최대 파워 정보를 수신하고, 수신된 배터리 최대 파워 및 방전 효율을 고려하여 배터리 가용 파워를 계산한다.

또한, 주행 제어 장치(100)는 HSG가 엔진을 구동하는데 필요한 HSG 구동 파워를 계산한다(S420).

‘S420’ 과정에서, 주행 제어 장치(100)는 ‘S120’ 과정에서 추정된 엔진 속도를 이용하여 목표 엔진 가속도를 구하고, 사전에 정의된 엔진 속도별 엔진 마찰 토크 맵으로부터 ‘S120’ 과정에서 추정된 엔진 속도에 대응되는 엔진 마찰 토크 정보를 획득한다. 이때, 주행 제어 장치(100)는 목표 엔진 가속도 및 엔진 마찰 토크를 이용하여 HSG 구동 파워를 계산한다.

이후, 주행 제어 장치(100)는 ‘S410’ 과정에서 계산된 배터리 가용 파워 및 ‘S420’ 과정에서 계산된 HSG 구동 파워를 이용하여 모터 가용 최대 파워를 계산한다(S430).

‘S430’ 과정에서, 주행 제어 장치(100)는 배터리 가용 파워에서 마진율을 반영한 HSG 구동 파워의 최대값을 차감한 값에 모터 효율을 반영하여 계산할 수 있다.

주행 제어 장치(100)는 도 7 내지 도 9의 세부 과정들을 통해 주행 저항, 엔진 속도 및 모터 가용 최대 파워가 획득되면, 이들을 이용하여 엔진 타행 주행 적용 제어차속을 결정한다(S140).

‘S140’ 과정에 대한 세부 동작 흐름은 도 10을 참조하도록 한다.

도 10을 참조하면, 주행 제어 장치(100)는 모터 가용 파워를 기준으로 제어 영역을 복수 영역으로 구분하고(S510), 각 제어 영역별 모터 가용 최대 파워에 기초하여 구배 및 주행 가능 차속을 결정한다(S520, S530).

일 예로서, 주행 제어 장치(100)는 제어 영역을 모터 가용 파워에 따라 여덟 개의 제어 영역으로 구분할 수 있다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니며 실시 형태에 따라 제어 영역의 개수를 다르게 결정할 수도 있음은 당연한 것이다.

‘S520’ 과정에서, 주행 제어 장치(100)는 주행 저항을 파워로 환산하고, 각 제어 영역별로 환산된 파워가 각 제어 영역별 모터 가용 최대 파워가 되는 구배를 각각 결정한다.

또한, ‘S530’ 과정에서, 주행 제어 장치(100)는 각 제어 영역별로 결정된 구배에서 모터 가용 최대 파워로 주행 가능한 최대 차속을 결정한다.

이때, 주행 제어 장치(100)는 각 제어 영역별로 결정된 최대 차속을 엔진 타행 주행 적용 제어 차속으로 결정할 수 있다(S540).

주행 제어 장치(100)는 ‘S140’ 과정에서 엔진 타행 주행 적용 제어차속이 결정되면, 현재 차속과 제어차속을 비교한다. 이때, 주행 제어 장치(100)는 현재 차속이 제어 차속을 초과하면 엔진 타행 주행 제어를 수행한다(S160).

한편, 주행 제어 장치(100)는 현재 차속이 제어 차속 이하인 것으로 판단되면 EV 주행 제어를 수행할 수 있다(S170).

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.

도 11을 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 대한 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) 및 RAM(Random Access Memory)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.

100: 주행 제어 장치
110: 주행 저항 계산부
120: 엔진 속도 추정부
130: 모터 파워 계산부
140: 제어부

Claims

등판 또는 강판 시의 주행 저항을 계산하는 주행 저항 계산부;
차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 엔진 속도 추정부;
배터리 및 HSG의 파워를 반영하여 모터의 가용 파워를 계산하는 모터 파워 계산부; 및
상기 주행 저항, 엔진 속도 및 모터 가용 파워에 기초하여 엔진 타행 주행 적용 제어 차속을 결정하고, 차량의 현재 차속 및 상기 제어 차속을 비교하여 엔진 타행 주행 제어를 수행할지에 대해 결정하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 주행 저항 계산부는,
공기 저항, 구름 저항 및 등판 저항에 기초하여 주행 저항을 계산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 엔진 속도 추정부는,
차속 및 기어 단수를 추정하고, 상기 추정된 차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 엔진 속도 추정부는,
차속 변화에 따른 변속 단수를 정의한 변속맵을 이용하여 차속에 대응되는 기어 단수를 추정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 모터 파워 계산부는,
모터가 이용할 수 있는 배터리 가용 파워 및 엔진 구동 시 요구되는 HSG 구동 파워를 계산하고, 상기 배터리 가용 파워 및 HSG 구동 파워를 반영하여 모터 가용 파워를 계산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 모터 파워 계산부는,
엔진 속도별 엔진 마찰 토크를 정의한 맵으로부터 상기 추정된 엔진 속도에 대응되는 엔진 마찰 토크 정보를 획득하고, 상기 엔진 마찰 토크 및 상기 추정된 엔진 속도에 따른 목표 엔진 가속도에 기초하여 상기 HSG 구동 파워를 계산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 모터 가용 파워에 기초하여 복수의 제어 영역을 구분하고, 각 제어 영역별 모터 가용 최대 파워를 해당 제어 영역의 기준 파워로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주행 저항을 파워로 환산하고, 각 제어 영역별로 상기 환산된 파워가 해당 제어 영역의 기준 파워가 되는 구배를 계산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제어부는,
각 제어 영역별 구배를 기준으로 주행 가능한 최대 차속을 결정하고, 상기 결정된 최대 차속을 최종 제어 영역별 제어 차속으로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
현재 차속이 상기 제어 차속을 초과하는 경우에 엔진 타행 주행 제어를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 EV 주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 장치.
등판 또는 강판 시의 주행 저항을 계산하는 단계;
차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 단계;
배터리 및 HSG의 파워를 반영하여 모터의 가용 파워를 계산하는 단계; 및
상기 주행 저항, 엔진 속도 및 모터 가용 파워에 기초하여 엔진 타행 주행 적용 제어 차속을 결정하고, 차량의 현재 차속 및 상기 제어 차속을 비교하여 엔진 타행 주행 제어를 수행할지에 대해 결정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 엔진 속도를 추정하는 단계는,
차속을 추정하는 단계;
차속 변화에 따른 변속 단수를 정의한 변속맵을 이용하여 차속에 대응되는 기어 단수를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 차속 및 기어 단수에 기초하여 엔진 속도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 모터의 가용 파워를 계산하는 단계는,
모터가 이용할 수 있는 배터리 가용 파워를 계산하는 단계;
엔진 속도별 엔진 마찰 토크를 정의한 맵으로부터 상기 추정된 엔진 속도에 대응되는 엔진 마찰 토크 정보를 획득하고, 상기 엔진 마찰 토크 및 상기 추정된 엔진 속도에 따른 목표 엔진 가속도에 기초하여 상기 HSG 구동 파워를 계산하는 단계; 및
상기 배터리 가용 파워 및 HSG 구동 파워를 반영하여 모터 가용 파워를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 엔진 타행 주행 제어를 수행할지에 대해 결정하는 단계는,
상기 모터 가용 파워에 기초하여 복수의 제어 영역을 구분하고, 각 제어 영역별 모터 가용 최대 파워를 해당 제어 영역의 기준 파워로 결정하는 단계;
상기 주행 저항을 파워로 환산하고 각 제어 영역별로 상기 환산된 파워가 해당 제어 영역의 기준 파워가 되는 구배를 계산하는 단계; 및
각 제어 영역별 구배를 기준으로 주행 가능한 최대 차속을 결정하고, 상기 결정된 최대 차속을 최종 제어 영역별 제어 차속으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
현재 차속이 상기 제어 차속을 초과하는 경우에 엔진 타행 주행 제어를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 EV 주행 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행 제어 방법.