KR20220062733A - 엔진 기동 여부 판단 시스템 및 방법 - Google Patents

엔진 기동 여부 판단 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20220062733A
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KR
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vehicle speed
vehicle
clutch
controller
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KR1020200148272A
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한훈
정권채
이준혁
최재영
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 엔진 기동 판단 여부 시스템을 제공한다. 엔진 기동 판단 여부 시스템은 연료의 연소를 통해 차량의 구동력을 제공하는 엔진, 전기에너지에 의해 차량의 구동력을 제공하는 모터, 상기 엔진과 구동축을 연결하는 엔진클러치 및 상기 엔진클러치의 체결 및 상기 엔진의 기동을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 차량의 패시브 런(Passive run) 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 엔진클러치 결합 시점에서의 예측 차속을 계산하고, 상기 제어기는 상기 예측 차속과 차량의 기준 차속의 비교를 통해 상기 엔진의 기동 여부를 제어할 수 있다.

Description

엔진 기동 여부 판단 시스템 및 방법{System and method for determining engine start}
본 발명은 패시브 런 주행 요청 시 엔진클러치가 체결되는 시점에서의 차량의 속도에 기초하여 엔진의 기동 여부를 판단하는 엔진 기동 여부 판단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 환경을 고려하여 차량 배출가스 규제를 강화하는 세계적인 추세에 힘입어, 친환경 차량에 대한 관심이 고조되고 있다. 하이브리드 차량은 좁은 의미로, 연료전지 차량, 순수 전기차량과 구별될 수 있으나, 본 명세서에서 하이브리드 차량은 엔진과 모터를 동력원으로 적용하는 차량을 지칭한다. 즉, 하이브리드 차량의 경우, 엔진 구동 모드인 하이브리드 주행 모드에서 연료의 소비를 절감을 위한 모터 구동 모드인 EV 주행 모드를 포함한다. 더욱이, 하이브리드 주행 모드와 EV 주행 모드는 상호 변경이 가능하도록 구성된다.
이처럼 주행모드 전환을 수행함에 있어서, EV 주행 모드로 전환되는 경우, 모터를 통한 차량 주행이 수행되는바, 구동력을 제공하지 않는 엔진과 구동부와의 체결 해제가 요구된다. 즉, 엔진과 구동부를 연결하는 엔진클러치의 해제 제어를 수행한다. 반대로, EV 주행 모드에서 하이브리드 차량이 패시브 런(Passive run) 주행에 진입하게 되면 엔진이 기동되고 엔진클러치가 엔진에 체결될 수 있다.
다만, 하이브리드 제어기가 엔진클러치의 체결을 명령하고 실제로 엔진클러치가 체결되기까지 일정 시간이 요구되는데, 일정 시간 동안 차량의 속도는 감속될 수 있다. 하이브리드 차량이 패시브 런 주행에 진입한 이후에 차량의 급격한 감속에 의해 실제 엔진클러치가 엔진에 체결되는 시점에서는 패시브 런 주행이 요구되지 않을 수 있다. 이런 경우, 하이브리드 차량이 패시브 런 주행에 진입하면서 엔진이 기동되었다가, 실제 엔진클러치가 엔진에 체결되는 시점에서는 엔진이 꺼지게 된다. 즉, 짧은 시간 내에 엔진의 온(ON)/오프(OFF)가 발생되어 운전자에게 위화감을 주고, 엔진의 불필요한 기동에 의해 연료가 낭비되는 문제점이 발생되었다.
본 발명의 기술적 과제는 차량의 패시브 런 주행 요청 시 엔진의 불필요한 온(ON)/오프(OFF)를 방지하기 위한 엔진 기동 여부 판단 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진 기동 판단 여부 시스템을 제공한다. 엔진 기동 판단 여부 시스템은 연료의 연소를 통해 차량의 구동력을 제공하는 엔진, 전기에너지에 의해 차량의 구동력을 제공하는 모터, 상기 엔진과 구동축을 연결하는 엔진클러치 및 상기 엔진클러치의 체결 및 상기 엔진의 기동을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 차량의 패시브 런(Passive run) 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 엔진클러치 결합 시점에서의 예측 차속을 계산하고, 상기 제어기는 상기 예측 차속과 차량의 기준 차속의 비교를 통해 상기 엔진의 기동 여부를 제어할 수 있다.
일 예에 의하여, 상기 예측 차속은 상기 현재 차속에 차량의 감속도와 상기 클러치의 결합 시간을 곱한 값을 더한 것이다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 상기 모터의 현재 RPM에 기초하여 상기 엔진클러치 체결 시 상기 엔진의 RPM 상승도를 예측하고, 상기 클러치 결합 시간은 상기 모터의 현재 RPM을 상기 엔진의 RPM 상승도로 나눈 값이다.
일 예에 의하여, 상기 기준 차속은 상기 차량의 기어단 별로 기설정된 차속을 의미하고, 상기 기준 차속은 기어의 단수가 낮아질수록 낮은 속도로 기설정된다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 차량의 감속도, 제동량 또는 브레이크 페달량의 변화에 따른 오차 차속값을 산출하고, 상기 제어기는 상기 오차 차속값에 상기 차량의 기어단 별로 기설정된 차속에 더한 값을 상기 기준 차속으로 설정한다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 상기 감속도의 절대값과 비례하는 오차 차속값을 산출하고, 상기 감속도가 음의 값을 가지면 상기 오차 차속값은 양의 값을 가진다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 상기 브레이크 페달량 또는 상기 제동량에 비례하는 오차 차속값을 산출한다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 차량의 배터리 충전상태(SOC), 상기 배터리의 충전 제한상태의 판단 및 다운시프트 요청 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 패시브 런 주행 조건이 만족되는지 여부를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 운전자의 다운시프트 요청 시 체결되는 기어의 목표 단수를 산출하고, 상기 제어기는 상기 목표 단수에서의 기설정된 기준 차속과 상기 예측 차속을 비교한다.
일 예에 의하여, 상기 배터리의 충전상태(SOC)가 완충 상태이거나 상기 배터리의 충전이 제한된 상태일 경우, 상기 제어기는 차량의 현재 기어 단수에 따라 기설정된 기준 차속과 차속과 상기 예측 차속을 비교한다.
일 예에 의하여, 상기 패시브 런 주행은 상기 엔진을 통해 감속도를 생성하는 주행 상태를 의미하고, 상기 패시브 런 주행이 지속되면 상기 엔진클러치의 체결을 통해 차량의 감속도가 형성된다.
일 예에 의하여, 상기 제어기는 상기 예측 차속이 차량의 기준 차속 이하인 경우 상기 패시브 런 주행이 필요하지 않는 것으로 판단하여 상기 엔진을 기동하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진 기동 여부 판단 방법을 제공한다. 엔진 기동 여부 판단 방법은 차량의 패시브 런(Passive run) 주행 조건을 판단하는 단계, 상기 패시브 런 주행 요청 시에 엔진클러치가 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시간을 예측하는 단계, 상기 패시브 런 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 상기 엔진클러치가 상기 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시점에서의 예측 차속을 계산하는 단계 및 상기 예측 차속과 차량의 기준 차속의 비교를 통해 상기 엔진의 기동을 제어하는 단계를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 패시브 런(Passive run) 주행 조건을 판단하는 단계는 차량의 배터리 충전상태(SOC), 상기 배터리의 충전 제한상태의 판단 및 다운시프트 요청 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 패시브 런 주행 조건이 만족되는지 여부를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 패시브 런 주행 요청 시에 엔진클러치가 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시간을 예측하는 단계는, 상기 모터의 현재 RPM에 기초하여 상기 엔진클러치가 체결되는 경우 상기 엔진의 RPM 상승도를 예측하는 단계 및 상기 모터의 현재 RPM을 상기 엔진의 RPM 상승도로 나누어 클러치 결합 시간을 산출하는 단계를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 예측 차속을 계산하는 단계는 상기 현재 차속에 차량의 감속도와 상기 클러치의 결합 시간을 곱하여 상기 예측 차속을 산출한다.
일 예에 의하여, 상기 엔진클러치의 체결을 제어하는 단계는 상기 예측 차속이 상기 기준 차속 이하인 경우 상기 패시브 런 주행이 필요하지 않는 것으로 판단하여 상기 엔진을 기동하지 않는다.
일 예에 의하여, 상기 기준 차속은 차량의 감속도, 제동량 또는 브레이크 페달량의 변화에 따라 산출된 오차 차속값을 차량의 기어단 별로 기설정된 차속에 더한 값이다.
일 예에 의하여, 상기 기준 차속을 산출하기 위한 기어단은 운전자의 다운시프트 요청 시 체결되는 기어의 목표 단수를 의미한다.
일 예에 의하여, 차량의 배터리의 충전상태(SOC)가 완충 상태이거나 상기 배터리의 충전이 제한된 상태인 것에 의해 상기 패시브 런 주행 요청이 발생된 경우, 상기 기준 차속은 차량의 현재 기어 단수를 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진클러치가 엔진에 체결되는 시점에서의 예측 차속과 목표 단수에 따라 달라지는 기준 차속과의 비교를 통해 엔진클러치의 체결 및 엔진의 기동을 제어할 수 있다. 이를 통해, 엔진클러치가 엔진에 결합되기 전에 패시브 런 주행 조건이 불만족되어 엔진의 온(ON)된 이후 짧은 시간 내에 엔진이 오프(OFF)되는 현상이 방지될 수 있다. 엔진의 불필요한 온(ON)/오프(OFF)를 방지함으로써 운전자에게 위화감이 발생되는 것이 방지될 수 있고, 엔진의 기동 연료 및 하이브리드 스타터 제너레이터를 동작 시키는 에너지를 절약하여 차량의 연비가 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진의 기동 여부를 결정하는 인자인 기준 차속을 설정함에 있어 기어의 목표 단수와 차량에 발생된 감속도, 제동력 및 브레이크 페달량을 고려함으로써 차량의 속도 변화를 예측한 기준 차속이 산출될 수 있다. 따라서, 차량의 속도가 빠르게 감속되고 있어 차량의 엔진 브레이크 작동이 요구되지 않는 상황 하에서, 기준 차속을 현재 차량의 기어 단수로만 산출한다면 기준 차속이 예측 차속 보다 작아 엔진의 시동이 불필요하게 켜지는 상황이 예방될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워 트레인의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 기동 여부 판단 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 기동 여부를 판단하는 판단하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 기동 여부 판단 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워 트레인의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 차량의 파워 트레인은 엔진(10), 모터(20), 엔진클러치(30), 하이브리드 스타터 제너레이터(40) 및 변속기(50)를 포함할 수 있다.
하이브리드 차량의 경우, 구동력을 생성하기 위해 엔진(10)과 모터(20)가 직렬로 배치되어 동시에 사용될 수 있다. 엔진(10)은 연료를 소진하여 차량의 구동력을 제공할 수 있다. 모터(20)는 전기 에너지를 이용하여 차량의 구동력을 제공할 수 있다. 하이브리드 주행 모드에서는 연료를 소진하여 차량을 구동하고, 전기 주행 모드에서는 모터(20)를 이용하여 차량을 주행하는 주행 형태를 갖는다. 엔진(10)과 모터(20) 사이에는 동력을 선택적으로 전달 또는 단절시키는 엔진클러치(30)가 배치될 수 있다. 엔진클러치(30)는 유압에 의한 접합(lock-up) 및 접합 해제(open) 작동을 통하여 엔진(10)과 구동축을 연결시킬 수 있다. 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되는 경우, 엔진(10)과 모터(20)를 통해 발생한 구동력은 변속기(50)를 통해 휠로 전달될 수 있다. 변속기(50)는 모터(20)의 출력 측에 연결되어 엔진(10) 및 모터(20)의 동력을 구동축으로 전달할 수 있다.
하이브리드 스타터 제네레이터(40)는 엔진(10)의 시동 시에는 전동기로 작용하고, 발전이 요구되는 경우 발전기로서 역할을 수행할 수 있다. 하이브리드 스타터 제네레이터(40)는 엔진(10)의 풀리(미도시)와 연결될 수 있다. 또한, 하이브리드 스타터 제네레이터(40)는 엔진(10)의 토크를 설정할 수 있다. 하이브리드 스타터 제네레이터(40)는 엔진(10)과 연결되는 풀리(미도시)를 통해, 엔진(10)의 실시간 토크를 측정할 수 있고, 엔진(10) 토크를 제어할 수 있다.
배터리(60)는 모터(20)에 전기 에너지를 제공할 수 있다. 배터리(60)는 배터리 충전량(state of charge: SOC)에 따라 차량의 타행 주행 시 모터(20)에 의해 충전될 수 있다. 이 때, 타행 주행은 운전자가 타행주행은 가속페달과 제동페달 모두 밟지 않고 차량 관성에 의한 주행을 의미하고, 타행 주행 시 모터(20)와 연결된 인버터(미도시)가 배터리(60)를 충전시킬 수 있다.
하이브리드 차량이 하이브리드 모드로 주행 시, 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합될 수 있다. 하이브리드 차량이 EV 모드로 주행 시, 엔진클러치(30)는 엔진(10)과의 결합이 해제될 수 있다. 즉, EV 모드에서 엔진(10)과 모터(20) 사이에 위치하는 엔진클러치(30)가 해제되고, 구동축과 모터(20)의 단일 결합을 통하여 순수 전기모드 주행이 가능할 수 있다. 참조하면, 차량이 엔진 클러치 해제 상태(clutch open)로 EV 모드 주행을 할 때, 브레이크 페달 및 엑셀 페달이 오프되어 차량 관성에 의한 타행 주행을 하게 되고, 모터(20)에 의한 회생파워(충전파워)가 인버터(미도시)를 통해 배터리(60)에 저장될 수 있다. 이때, 모터 토크(타행 주행 토크)는 현재의 변속기 입력축 속도(= 변속기 입력속도 = 모터 속도)에 상응하는 엔진 마찰 토크로 제어될 수 있다.
일 예로, 하이브리드 차량이 EV 모드로 주행 중에 운전자의 다운시프트 요청이 있거나 배터리(60) 충전상태(SOC)가 완충 상태이거나 배터리(60)의 충전이 제한된 상태일 경우, 차량은 패시브 런(Passive run) 주행에 진입할 수 있다. 패시브 런 주행은 엔진(10)을 통해 감속도를 생성하는 주행 상태를 의미할 수 있다. 다시 말해, 패시브 런 주행은 차량이 EV 모드 주행 중인 상태에서 엔진(10)과 엔진클러치(30)가 결합되어 엔진 브레이크가 작동되는 주행 상태를 의미할 수 있다. 패시브 런 주행이 지속되면 엔진클러치(30)의 체결을 통해 차량의 감속도가 형성되고, 엔진(10)에 제공하는 연료의 공급을 중단하는 퓨어 컷(Fuel Cut) 제어가 실시될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 기동 여부 판단 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 하이브리드 차량에는 차량의 하이브리드 주행 모드 또는 EV 주행 모드를 설정하기 위한 제어기(200)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제어기(200)는 하이브리드 유닛(Hybrid control unit: HCU)일 수 있다. 제어기(200)는 차량의 패시브 런 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 엔진클러치(30) 결합 시점에서의 예측 차속을 계산할 수 있고, 예측 차속과 차량의 기준 차속의 비교를 통해 엔진(10)의 기동을 제어할 수 있다. 이를 위해, 차량의 다양한 정보가 제어기(200)로 전송될 수 있다.
BPS(Brake Pedal Sensor, 110)는 브레이크 페달의 조작량을 감지할 수 있다. BPS(110)가 측정한 브레이크 페달의 조작량은 제어기(200)로 전송될 수 있다. 제어기(200)는 브레이크 페달의 조작량에 기초하여 차량의 제동량을 산출할 수 있다.
차속 센서(120)는 차량의 속도를 측정하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 차속 센서(120)는 차량의 휠속도를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 차속 센서(120)가 측정한 차량의 속도는 제어기(200)로 전송될 수 있다. 제어기(200)는 차량의 속도의 변화에 기초하여 차량의 감속도를 계산할 수 있다.
모터(20)는 모터(20)의 회전수에 대한 정보를 제어기(200)로 전송할 수 있다. 일 예로, 제어기(200)는 모터(20)의 회전수에 대한 정보에 기초하여 패시브 런 주행에 대한 요청이 있은 시점부터 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기까지의 시간을 계산할 수 있다. 다른 예로, 제어기(200)는 모터(20)의 현재 회전수에 대한 정보에 기초하여 모터(20)의 토크를 산출할 수 있고, 모터(20)의 토크, 엔진(10)의 회전관성, 모터(20)의 회전관성, 구동계(drive train)의 회전관성, 차량의 회전관성, 엔진(10) 마찰 토크, 구동계 마찰 토크, 차량의 주행 부하 등의 정보에 기초하여 차량의 감속도를 산출할 수 있다. 또한, 모터(20)가 회생제동이 제한된 상태인 경우, 모터(20)는 이에 대한 정보를 제어기(200)로 전송할 수 있다.
배터리(60)는 충전상태(SOC)를 제어기(200)로 전송할 수 있다. 제어기(200)는 배터리(60)의 충전상태(SOC)에 기초하여 배터리(60)가 완충되었다는 것을 파악할 수 있다 배터리(60)가 완충 상태인 경우, 제어기(200)는 모터(20)의 회생제동이 제한되고 배터리(60)의 충전이 제한된 상태라는 것을 파악할 수 있다.
변속 요청부(150)는 운전자의 다운시프트 요청을 제어기(200)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 다운시프트 요청은 기어 레버 매뉴얼 조작에 의한 다운시프트 요청 또는 패들시프트를 조작에 의한 다운시프트 요청을 포함할 수 있다. 즉, 변속 요청부(150)는 차량에 장착된 기어 레버 및 패들시프트를 포함할 수 있다.
추가적으로, 제어기(200)는 엔진(10)과 연결된 하이브리드 스타터 제네레이터(40)를 통해 엔진(10) 토크량 및 실시간 엔진 토크 변화율을 수신할 수 있다.
제어기(200)는 패시브 런 판단부(210), 엔진 기동 판단부(220) 및 구동 제어부(230)를 포함할 수 있다. 패시브 런 판단부(210), 엔진 기동 판단부(220) 및 구동 제어부(230)는 제어기(200)의 기능에 따라 구분될 구성들일 수 있다.
패시브 런 판단부(210)는 차량의 배터리(60)의 충전상태(SOC), 배터리(60)의 충전 제한상태의 판단 및 다운시프트 요청 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 패시브 런 주행 조건이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 배터리(60)의 충전상태(SOC)가 완충 상태이거나 배터리(60)의 충전이 제한된 상태일 경우, 모터(20)를 통한 드래그(Drag) 감을 생성할 수 없다. 따라서, 제어기(200)는 엔진클러치(30)를 엔진(10)에 결합하는 것을 통해 드래그(Drag) 감을 생성하게 된다. 다른 예로, 차량이 EV 모드로 주행 중이고 운전자의 다운시프트 요청이 있는 경우, 제어기(200)는 엔진 브레이크를 통한 드래그(Drag) 감을 생성하기 위해 엔진클러치(30)를 엔진(10)에 결합할 수 있다.
엔진 기동 판단부(220)는 차량의 패시브 런(Passive run) 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 엔진클러치(30) 결합 시점에서의 예측 차속을 계산하고, 기준 차속과 예측 차속의 비교를 통해 엔진(10)을 기동할지 여부를 결정할 수 있다.
일 예로, 예측 차속은 차량의 현재 차속에 차량의 감속도와 상기 클러치의 결합 시간을 곱한 값을 더한 것일 수 있다.
Figure pat00001
클러치 결합시간은 모터(20)의 현재 RPM을 엔진(10)의 RPM 상승도로 나눈 값일 수 있다. 엔진(10)의 RPM 상승도는 모터(20)의 현재 RPM에 따라 기설정된 엔진클러치 체결 시 엔진(10)의 RPM 상승도일 수 있다. 즉, 엔진(10)의 RPM 상승도는 모터(20)의 현재 RPM에 따라 미리 설정된 테이블에 따라 결정될 수 있다.
일 예로, 기준 차속은 차량의 기어단 별로 기설정된 차속을 의미할 수 있다. 이 때, 기준 차속은 기어의 단수가 낮아질수록 낮은 속도로 기설정될 수 있다. 차량의 기어 단수에 따라 기준 차속이 달라지게 되는데, 운전자가 다운시프트 요청을 하는 경우에는 목표로 하는 목표 단수에 따라 기준 차속이 달라질 수 있다. 엔진 기동 판단부(220)는 운전자의 다운시프트 요청 시 체결되는 기어의 목표 단수를 산출하고, 목표 단수에서의 기설정된 기준 차속과 예측 차속을 비교할 수 있다. 예를 들어, 운전자가 2단의 다운시프트 요청을 하더라도, 변속기(50)의 보호를 위해 1단만 단수가 내려갈수도 있다. 따라서, 엔진 기동 판단부(220)는 운전자의 다운시프트 요청에 따른 기어 단수가 아닌 다운시프트 요청 시 체결되는 기어의 목표 단수를 예측하고, 목표 단수에 따른 기준 차속을 도출할 수 있다.
엔진 기동 판단부(220)는 차량의 감속도, 제동량 또는 브레이크 페달량의 변화에 따라 달라지게 되는 기준 차속을 산출할 수 있다. 엔진 기동 판단부(220)는 차량의 감속도, 제동량 또는 브레이크 페달량의 변화에 따른 오차 차속값을 산출할 수 있다. 엔진 기동 판단부(220)는 상기 오차 차속값에 차량의 기어단 별로 기설정된 차속에 더한 값을 기준 차속으로 설정할 수 있다.
일 예로, 오차 차속값은 감속도의 절대값이 클수록 커질 수 있다. 오차 차속값과 감속도의 절대값은 서로 비례 관계에 있을 수 있다. 감속도가 음의 값을 가지면 오차 차속값은 양의 값을 가질 수 있다. 또한, 감속도가 0인 경우에는 오차 차속값은 0의 값을 가질 수 있다. 즉, 차량의 감속도가 크면 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합될 때까지 차량의 속도가 빠르게 감소될 수 있다. 차량의 속도가 빠르게 감소될수록 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기 전에 패시브 런 주행 조건이 불만족되어 엔진(10)이 온(ON)된 이후 짧은 시간 내에 엔진(10)이 오프(OFF)되는 현상이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 엔진 기동 판단부(220)는 감속도의 절대값이 클수록 기준 차속을 크게 설정할 수 있다.
일 예로, 제동량 또는 브레이크 페달량은 오차 차속값과 비례할 수 있다. BPS(110)로부터 수신한 정보에 기초하여 엔진 기동 판단부(220)는 브레이크 페달량의 변화를 파악할 수 있고, 엔진 기동 판단부(220)는 브레이크 페달량의 변화에 기초하여 차량의 제동량을 산출할 수 있다. 제동량 및 브레이크 페달량이 커질수록 차량의 속도가 빠르게 감소하므로 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기 전에 패시브 런 주행 조건이 불만족되어 엔진(10)이 온(ON)된 이후 짧은 시간 내에 엔진(10)이 오프(OFF)되는 현상이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 엔진 기동 판단부(220)는 제동량 및 브레이크 페달량이 클수록 기준 차속을 크게 설정할 수 있다.
엔진 기동 판단부(220)는 예측 차속이 차량의 기준 차속 이하인 경우 패시브 런 주행이 필요하지 않는 것으로 판단하여 엔진(10)을 기동하지 않을 수 있다. 다시 말해, 엔진 기동 판단부(220)는 예측 차속이 차량의 기준 차속보다 큰 경우에만 엔진(10)을 온(ON) 시킬 수 있다. 종래에, 패시브 런 주행 요청 시에 엔진(10)을 기동하였는데 차량의 속도 감소로 인해 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결되는 시점에서는 차량이 패시브 런 주행 조건을 만족하지 못하여 엔진(10)이 다시 오프(OFF)되는 현상이 빈번하였다. 차량의 차속이 급격히 감소되는 경우, 차량의 드래그(Drag) 감 구현이 필요하지 않게 되고, 이는 패시브 런 주행 조건의 불만족으로 이어질 수 있다. 제어기(200)는 차량의 현재 차속과 기준 차속을 비교하는 것이 아니라 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결되는 시점에서의 차량의 속도인 예측 차속과 기준 차속을 비교하여 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결되는 시점에서는 차량이 패시브 런 주행 조건을 만족할 것으로 예상되는 경우에만 엔진(10)을 기동시킬 수 있다. 이를 위해, 엔진 기동 판단부(220)는 예측 차속과 기준 차속의 비교를 수행할 수 있다.
구동 제어부(230)는 엔진 기동 판단부(220)가 예측 차속이 기준 차속 보아 큰 경우 엔진(10)을 온(ON)시키고 엔진클러치(30)를 엔진(10)에 체결할 수 있다. 구동 제어부(230)는 엔진(10)을 온(ON)시키기 위해 하이브리드 스타터 제너레이터(40)를 제어할 수 있다. 구동 제어부(230)는 엔진(10)을 온(ON)시키면서 연료 공급 장치(300)를 제어하여 연료 공급을 중단하는 퓨어 컷(Fuel Cut) 제어를 수행할 수 있다. 다만, 구동 제어부(230)는 엔진 기동 판단부(220)가 예측 차속이 기준 차속보다 작다고 판단한 경우 엔진(10)을 온(ON)시키지 않을 수 있다. 이 때, 구동 제어부(230)는 엔진(10)의 온(ON)시키지 않을 수 있고, 하이브리드 스타터 제너레이터(40)를 동작시키지 않을 수 있다.
상술한 예와 달리, 패시브 런 주행 요청이 있을 경우, 제어기(200)는 엔진클러치(30)를 엔진(10)에 체결하는 명령을 출력할 수 있다. 다만, 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결되는 시간 동안, 제어기(200)는 예측 차속과 기준 차속을 비교하여 엔진(10)의 기동 여부를 결정할 수 있다. 예측 차속이 기준 차속 이하인 경우, 제어기(200)는 엔진(10)을 온(ON)시키지 않을 수 있다. 엔진(10)이 오프(OFF) 상태에서 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결되더라도 차량에 불필요한 드래그(Drag) 감이 발생되지 않게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결되는 시점에서의 예측 차속과 목표 단수에 따라 달라지는 기준 차속과의 비교를 통해 엔진클러치(30)의 체결 및 엔진(10)의 기동을 제어할 수 있다. 이를 통해, 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기 전에 패시브 런 주행 조건이 불만족되어 엔진(10)의 온(ON)된 이후 짧은 시간 내에 엔진(10)이 오프(OFF)되는 현상이 방지될 수 있다. 엔진(10)의 불필요한 온(ON)/오프(OFF)를 방지함으로써 운전자에게 위화감이 발생되는 것이 방지될 수 있고, 엔진(10)의 기동 연료 및 하이브리드 스타터 제너레이터(40)를 동작 시키는 에너지를 절약하여 차량의 연비가 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엔진(10)의 기동 여부를 결정하는 인자인 기준 차속을 설정함에 있어 기어의 목표 단수와 차량에 발생된 감속도, 제동력 및 브레이크 페달량을 고려함으로써 차량의 속도 변화를 예측한 기준 차속이 산출될 수 있다. 만약, 차량의 속도가 빠르게 감속되고 있어 차량의 엔진 브레이크 작동이 요구되지 않는 상황 하에서, 기준 차속을 현재 차량의 기어 단수로만 산출한다면 기준 차속이 예측 차속 보다 작아 엔진(10)의 시동이 불필요하게 켜지는 상황이 발생될 수 있다. 이러한 경우, 제어기(200)는 차량의 감속도의 절대값, 제동량 및 브레이크 페달양이 클수록 기준 차속을 높게 설정하여, 차량의 속도가 빠르게 감속되는 상황에서도 기준 차속이 예측 차속 이상이 되도록 기준 차속을 설정할 수 있다. 따라서, 불필요하게 엔진(10)의 온(ON)/오프(OFF)가 빈번하게 변동되는 것이 방지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 기동 여부를 판단하는 판단하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제어기(200)는 모터(20)의 회전수에 대한 정보에 기초하여 패시브 런 주행에 대한 요청이 있은 시점부터 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기까지의 시간을 계산할 수 있다. 구체적으로, 모터(20)의 현재 RPM, 모터(20)의 현재 RPM에 따라 기설정된 엔진(10)의 RPM 상승도에 기초하여 엔진클러치(30)가 체결되는데 소요되는 시간이 계산될 수 있다. 도 3에서 패시브 런 주행에 대한 요청이 있은 시점은 t1이고, 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결될 것으로 예상되는 시점은 t2이고, 패시브 런 주행에 대한 요청이 있은 시점부터 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기까지의 시간은
Figure pat00002
일 수 있다.
운전자의 다운시프트 요청이 있는 것을 확인한 제어기(200)는 차량의 패시브 런 주행여부를 판단하게 된다. 제어기(200)는 패시브 런 주행에 대한 요청이 있은 시점에서의 현재 차속(
Figure pat00003
), 차량의 감속도 및 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기까지의 시간(
Figure pat00004
)에 기초하여 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결될 것으로 예상되는 시점(t2)에서의 차량의 예측 차속(
Figure pat00005
)을 산출할 수 있다. 또한, 제어기(200)는 기어의 목표 단수에 기초하여 도출된 기준 차속(
Figure pat00006
)과 예측 차속(
Figure pat00007
)을 비교할 수 있다.
일 예로, 종래 기술은 차량의 현재 차속(
Figure pat00008
)과 기준 차속(
Figure pat00009
)을 비교하여 엔진(10)의 기동 여부를 결정하였다. 따라서, 패시브 런 주행에 대한 요청이 있은 직후에 엔진(10)이 온(ON)되나, 차량의 속도가 지속적으로 감속됨에 따라 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 체결될 것으로 예상되는 시점(t2)에서 차량의 현재 차속(
Figure pat00010
와 유사한 속도까지 하강)이 기준 차속(
Figure pat00011
)보다 작아져서 엔진(10)이 오프(OFF)되게 된다. 따라서, 짧은 시간 동안 엔진(10)이 온(ON)되었다가 오프(OFF)되어 운전자에게 위화감을 주게 되고, 엔진(10) 기동에 따른 연료 낭비 및 하이브리드 스타터 제너레이터(40)의 동작에 따른 에너지 낭비가 발생되었다.
다른 예로, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 현재 차속(
Figure pat00012
)이 아닌 예측 차속(
Figure pat00013
)과 기준 차속(
Figure pat00014
)을 비교하여 엔진(10)의 기동 여부를 결정함에 따라, 엔진(10)의 시동이 무분별하게 온(ON)되는 현상이 방지될 수 있다. 패시브 런 주행에 대한 요청이 있은 시점(t1)에서 제어기(200)가 산출한 예측 차속(
Figure pat00015
)이 기준 차속(
Figure pat00016
)보다 작기 때문에, 제어기(200)는 엔진(10)의 시동을 온(ON)시키지 않는다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 기동 여부 판단 방법을 나타내는 순서도이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.
도 4를 참조하면, 제어기는 차량의 패시브 런(Passive run) 주행 조건을 판단할 수 있다. 제어기는 차량의 배터리 충전상태(SOC), 배터리의 충전 제한상태의 판단 및 다운시프트 요청 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 패시브 런 주행 조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다(S100).
제어기는 기어의 목표 단수를 판단할 수 있다. 운전자의 다운시프트 요청에 의해 기어의 단수는 패시브 런 주행 요청 시의 기어 단수보다 낮아질 수 있다. 기어의 목표 단수의 판단과 함께, 제어기는 패시브 런 주행 요청 시에 엔진클러치가 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시간을 예측할 수 있다. 엔진클러치가 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시간을 예측하기 위해서 제어기는 모터의 현재 RPM에 기초하여 엔진클러치 체결 시 엔진의 RPM 상승도를 예측하고, 모터의 현재 RPM을 상기 엔진의 RPM 상승도로 나누어 클러치 결합 시간을 산출할 수 있다(S200).
제어기는 패시브 런 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 엔진클러치가 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시점에서의 예측 차속을 계산할 수 있다. 예측 차속은 현재 차속에 차량의 감속도와 엔진클러치(30)가 엔진(10)에 결합되기까지의 시간을 곱한 값을 더한 것일 수 있다(S300).
제어기는 목표 단수에서의 기준 차속을 산출할 수 있고, 예측 차속과 기준 차속의 비교를 통해 엔진의 기동 여부를 제어할 수 있다(S400).
예측 차속이 기준 차속보다 큰 경우, 제어기는 엔진을 기동시킬 수 있다. 예측 차속이 기준 차속보다 큰 경우에는 제어기는 엔진 브레이크 동작을 통해 드래그(Drag) 감을 구현해야 한다. 제어기는 엔진의 기동을 위해 하이브리드 스타트 제너레이터를 동작시킬 수 있고, 엔진 기동 후 엔진클러치를 엔진에 체결할 수 있다. 이 때, 제어기는 퓨어 컷(Fuel Cut)을 통해 차량의 연비를 향상시킬 수 있다(S500).
예측 차속이 기준 차속 이하인 경우, 제어기는 엔진을 기동시키지 않을 수 있다. 예측 차속이 기준 차속 이하인 경우, 엔진이 오프(OFF)된 상태를 유지하는 것이 차량의 연비적인 측면과 운전자의 주행감 측면에서 유리할 수 있다. 따라서, 제어기는 엔진이 오프(OFF)된 상태를 유지할 수 있다(S600).
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 연료의 연소를 통해 차량의 구동력을 제공하는 엔진;
    전기에너지에 의해 차량의 구동력을 제공하는 모터;
    상기 엔진과 구동축을 연결하는 엔진클러치; 및
    상기 엔진클러치의 체결 및 상기 엔진의 기동을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 차량의 패시브 런(Passive run) 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 엔진클러치 결합 시점에서의 예측 차속을 계산하고,
    상기 제어기는 상기 예측 차속과 차량의 기준 차속의 비교를 통해 상기 엔진의 기동 여부를 제어하는,
    엔진 기동 판단 여부 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 예측 차속은 상기 현재 차속에 차량의 감속도와 상기 클러치의 결합 시간을 곱한 값을 더한 것인,
    엔진 기동 판단 여부 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 모터의 현재 RPM에 기초하여 상기 엔진클러치 체결 시 상기 엔진의 RPM 상승도를 예측하고,
    상기 클러치 결합 시간은 상기 모터의 현재 RPM을 상기 엔진의 RPM 상승도로 나눈 값인,
    엔진 기동 판단 여부 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 차속은 상기 차량의 기어단 별로 기설정된 차속을 의미하고,
    상기 기준 차속은 기어의 단수가 낮아질수록 낮은 속도로 기설정되는,
    엔진 기동 판단 여부 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 차량의 감속도, 제동량 또는 브레이크 페달량의 변화에 따른 오차 차속값을 산출하고,
    상기 제어기는 상기 오차 차속값에 상기 차량의 기어단 별로 기설정된 차속에 더한 값을 상기 기준 차속으로 설정하는,
    엔진 기동 판단 여부 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 감속도의 절대값과 비례하는 오차 차속값을 산출하고,
    상기 감속도가 음의 값을 가지면 상기 오차 차속값은 양의 값을 가지는,
    엔진 기동 판단 여부 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 브레이크 페달량 또는 상기 제동량에 비례하는 오차 차속값을 산출하는,
    엔진 기동 여부 판단 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 차량의 배터리 충전상태(SOC), 상기 배터리의 충전 제한상태의 판단 및 다운시프트 요청 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 패시브 런 주행 조건이 만족되는지 여부를 판단하는,
    엔진 기동 여부 판단 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어기는 운전자의 다운시프트 요청 시 체결되는 기어의 목표 단수를 산출하고,
    상기 제어기는 상기 목표 단수에서의 기설정된 기준 차속과 상기 예측 차속을 비교하는,
    엔진 기동 여부 판단 시스템.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 배터리의 충전상태(SOC)가 완충 상태이거나 상기 배터리의 충전이 제한된 상태일 경우, 상기 제어기는 차량의 현재 기어 단수에 따라 기설정된 기준 차속과 차속과 상기 예측 차속을 비교하는,
    엔진 기동 여부 판단 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 패시브 런 주행은 상기 엔진을 통해 감속도를 생성하는 주행 상태를 의미하고,
    상기 패시브 런 주행이 지속되면 상기 엔진클러치의 체결을 통해 차량의 감속도가 형성되는,
    엔진 기동 여부 판단 시스템.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 예측 차속이 차량의 기준 차속 이하인 경우 상기 패시브 런 주행이 필요하지 않는 것으로 판단하여 상기 엔진을 기동하지 않는,
    엔진 기동 여부 판단 시스템.
  13. 차량의 패시브 런(Passive run) 주행 조건을 판단하는 단계;
    상기 패시브 런 주행 요청 시에 엔진클러치가 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시간을 예측하는 단계;
    상기 패시브 런 주행 요청 시의 현재 차속에 기초하여 상기 엔진클러치가 상기 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시점에서의 예측 차속을 계산하는 단계; 및
    상기 예측 차속과 차량의 기준 차속의 비교를 통해 상기 엔진의 기동을 제어하는 단계를 포함하는,
    엔진 기동 여부 판단 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 패시브 런(Passive run) 주행 조건을 판단하는 단계는,
    차량의 배터리 충전상태(SOC), 상기 배터리의 충전 제한상태의 판단 및 다운시프트 요청 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 패시브 런 주행 조건이 만족되는지 여부를 판단하는,
    엔진 기동 여부 판단 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 패시브 런 주행 요청 시에 엔진클러치가 엔진에 결합될 것으로 예상되는 시간을 예측하는 단계는,
    상기 모터의 현재 RPM에 기초하여 상기 엔진클러치가 체결되는 경우 상기 엔진의 RPM 상승도를 예측하는 단계; 및
    상기 모터의 현재 RPM을 상기 엔진의 RPM 상승도로 나누어 클러치 결합 시간을 산출하는 단계를 포함하는,
    엔진 기동 여부 판단 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 예측 차속을 계산하는 단계는,
    상기 현재 차속에 차량의 감속도와 상기 클러치의 결합 시간을 곱하여 상기 예측 차속을 산출하는,
    엔진 기동 여부 판단 방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 엔진클러치의 체결을 제어하는 단계는,
    상기 예측 차속이 상기 기준 차속 이하인 경우 상기 패시브 런 주행이 필요하지 않는 것으로 판단하여 상기 엔진을 기동하지 않는,
    엔진 기동 여부 판단 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 기준 차속은 차량의 감속도, 제동량 또는 브레이크 페달량의 변화에 따라 산출된 오차 차속값을 차량의 기어단 별로 기설정된 차속에 더한 값인,
    엔진 기동 여부 판단 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 기준 차속을 산출하기 위한 기어단은 운전자의 다운시프트 요청 시 체결되는 기어의 목표 단수를 의미하는,
    엔진 기동 여부 판단 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    차량의 배터리의 충전상태(SOC)가 완충 상태이거나 상기 배터리의 충전이 제한된 상태인 것에 의해 상기 패시브 런 주행 요청이 발생된 경우, 상기 기준 차속은 차량의 현재 기어 단수를 의미하는,
    엔진 기동 판단 시스템.

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