KR20230148869A - 차량의 부스트 모드 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 부스트 모드 제어 방법에 관한 것으로서, 운전자로 하여금 최대한 능동적으로 부스트 운전을 사용할 수 있도록 하고, 이를 통해 차량 부스트 기능의 상품성을 극대화할 수 있는 차량의 부스트 모드 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 운전자의 부스트 모드 온(on) 입력이 있는 경우, 제어기에 의해, 부스트 운전이 실시될 수 있는 부스트 모드의 진입이 이루어지는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 부스트 모드의 진입 상태에서 차량 운전 동안의 실시간 운전 상태 변수 정보가 취득되는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 취득되는 실시간 운전 상태 변수 정보에 따라 부스트 대기시간이 증감되어 가변되는 단계; 및 상기 부스트 모드가 해제되는 경우, 상기 제어기에 의해, 상기 가변된 부스트 대기시간이 차량의 표시장치에 표시되는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 표시장치에 표시되는 부스트 대기시간이 시간이 경과함에 따라 점차 감소하는 상태로 표시되는 단계를 포함하는 차량의 부스트 모드 제어 방법이 개시된다.

Description

차량의 부스트 모드 제어 방법{Control method for boost mode of vehicle}

본 발명은 차량의 부스트 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자로 하여금 최대한 능동적으로 부스트 운전을 사용할 수 있도록 하고, 이를 통해 차량 부스트 기능의 상품성을 극대화할 수 있는 차량의 부스트 모드 제어 방법에 관한 것이다.

최근 차량의 퍼포먼스(performance)나 펀-드라이빙(fun-driving)을 중요시 하는 운전자가 늘고 있으며, 이러한 요구에 부응하여 동력 성능을 일시적으로 증대시키는 주행 모드, 즉 부스트 모드(boost mode)를 구현할 수 있는 고성능 차량이 출시되고 있다.

일반적으로 부스트 모드의 주행이 가능한 차량에서 운전자는 차량 가속을 위한 운전 조작시 스티어링휠 등에 부착된 버튼을 눌러 부스트 모드로 진입할 수 있다. 부스트 모드로 진입하게 되면 운전자가 운전 조작을 통해 차량의 부스트 운전 및 작동이 이루어지도록 할 수 있다.

차량에는 구동장치의 정격 제원이 있지만, 부스트 모드에서는 이러한 정격 제원을 약간 상회하는 성능을 일시적으로 구현할 수 있도록 하여 구동계의 손상을 방지하면서도 차량의 가속 성능이 최대화될 수 있도록 한다.

부스트 모드로 진입하게 되면 차량을 구동하는 구동장치(엔진, 모터 등의 동력장치)의 최고 출력을 순간적으로 증대시킬 수 있는데, 정해진 시간(예, 10초) 내에 출력을 정해진 최고 출력까지 증대시킬 수 있다.

한편, 구동계의 손상을 방지하면서 가속 성능을 최대화할 수 있는 부스트 모드가 차량에 적용되고 있지만, 구동계 내구성 확보를 위해 실제로는 부스트 운전의 지속 가능 시간 등을 보수적으로 운영하는 경우가 많다.

즉, 구동장치의 측면에서 사실상 부스트 운전을 더 오래 지속하여 사용할 수 있을지라도, 미리 정해진 단일 조건, 예를 들어 정해진 지속 가능 시간 조건만을 고려하여 부스트 운전을 중지시키는 경우가 발생할 수 있다.

이는 부스트 운전을 더 긴 시간 동안 사용할 수 있음에도 불구하고 구동계 내구성 확보 등의 이유로, 보수적으로 설정한 부스트 지속 가능 시간을 더 초과하여 사용하지 못하도록 차량 성능을 제한하는 것이다.

이와 같이 종래기술의 한계는 부스트 기능의 지속 가능 시간을 구동계 내구성 확보 차원에서 보수적으로 설정한 탓에 차량의 가속 성능 및 상품성을 최대화하지 못하는 것에 있다.

이에 부스트 운전 관련 시간의 효율적인 운영이 요구되고 있으며, 상기한 부스트 지속 가능 시간과 더불어, 부스트 종료 후 부스트 재사용이 가능할 때까지 대기해야 하는 부스트 대기시간에 대해서도 효율적인 운영이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 현재의 구동계 상태 정보와 운전자 운전 입력 정보를 모두 반영하여 부스트 대기시간을 가변적으로 운영함으로써, 운전자로 하여금 최대한 능동적으로 부스트 운전을 사용할 수 있도록 하고, 이를 통해 차량 부스트 기능의 상품성을 극대화할 수 있는 차량의 부스트 모드 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 운전자의 부스트 모드 온(on) 입력이 있는 경우, 제어기에 의해, 부스트 운전이 실시될 수 있는 부스트 모드의 진입이 이루어지는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 부스트 모드의 진입 상태에서 차량 운전 동안의 실시간 운전 상태 변수 정보가 취득되는 단계; 상기 제어기에 의해, 상기 취득되는 실시간 운전 상태 변수 정보에 따라 부스트 대기시간이 증감되어 가변되는 단계; 및 상기 부스트 모드가 해제되는 경우, 상기 제어기에 의해, 상기 가변된 부스트 대기시간이 차량의 표시장치에 표시되는 단계; 및 상기 제어기에 의해, 상기 표시장치에 표시되는 부스트 대기시간이 시간이 경과함에 따라 점차 감소하는 상태로 표시되는 단계를 포함하고, 상기 부스트 대기시간은 상기 부스트 모드의 해제 후 차기 부스트 모드의 재진입 및 부스트 운전의 재사용을 위해 대기해야 하는 시간인 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 차량의 부스트 모드 제어 방법에 의하면, 현재의 구동계 상태 정보와 운전자 운전 입력 정보를 모두 반영하여 부스트 대기시간을 가변적으로 운영함으로써, 운전자로 하여금 최대한 능동적으로 부스트 운전을 사용할 수 있고, 이를 통해 차량 부스트 기능의 상품성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 부스트 모드를 수행하기 위한 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부스트 모드 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 표시장치를 통해 부스트 대기시간이 표시되는 상태를 예시한 도면이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에서 부스트 대기시간을 결정하고 가변시키기 위한 운전점 맵 및 그 이용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 구동계 요소의 운전점 중 구동계 토크에 따라 부스트 대기시간이 증가하는 상태를 예시한 도면이다

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 의해 발명이 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명에서는 차량 운전 상황에 따라 부스트 이용을 위한 대기시간(부스트 대기시간)을 산출하여 운전자에게 부스트 모드 이용을 위한 정보로서 제공한다.

본 발명에서는 실시간 차량 운전 정보인 현재의 구동계 상태 정보와 운전자 운전 입력값을 반영하여 부스트 대기시간을 산출 및 가변시킬 수 있다. 즉, 부스트 대기시간이 현재의 구동계 상태 정보와 운전자 운전 입력값에 따라 줄거나 늘어나는 등 실시간으로 가변될 수 있는 것이다.

차량 운전 동안 부스트 모드 진입 상태에서 부스트 운전이 실제 실시되는 경우에만 부스트 대기시간이 감소할 수 있고, 부스트 모드 진입 상태라 하더라도 부스트 운전이 실제 실시되지 않은 경우 부스트 대기시간이 증가할 수 있다.

또한, 운전자에 의해 부스트 모드로 진입한 뒤 부스트 운전이 실시되는 동안 정해진 부스트 지속 가능 시간이 모두 경과하면 부스트 운전이 자동 종료되고, 이때 부스트 모드가 해제될 수 있다.

상기와 같이 부스트 운전 종료 및 부스트 모드 해제 후, 차기 부스트 모드의 재진입 및 부스트 운전을 위해서는 부스트 운전 종료 및 부스트 모드 해제 후 부스트 운전을 적정 시간 동안 중지시키는 것이 필요하다. 이러한 부스트 운전 중지는 차량을 구동하기 위한 구동장치를 포함하여 구동과 관련된 구동계 부품 및 장치의 내구성 확보와 보호를 위해 필요하다.

즉, 부스트 운전의 종료 및 부스트 모드의 해제 후 부스트 모드로의 재진입 및 부스트 운전의 재사용을 위해, 부스트 운전을 종료 이후 반드시 중지시킨 상태로 유지해야 하는 휴지기가 필요한 것이며, 차기 부스트 모드의 진입 및 부스트 운전의 실시를 위해 요구되는 휴지기 시간이 상기의 부스트 대기시간이라 할 수 있다.

상기 부스트 대기시간은 부스트 모드의 재진입 및 부스트 운전의 재사용을 위해 부스트 운전을 중지(휴지) 상태로 유지 및 대기해야 하는 휴지기 시간이라 정의할 수 있고, 차기 부스트 모드의 진입 및 부스트 운전의 사용이 가능할 때까지의 남은 대기시간이라 정의할 수 있다.

본 발명에서 이러한 부스트 대기시간을 '부스트 재사용 가능 잔여 시간' 또는 '쿨 타임(cool time)'이라 칭할 수 있고, 본 발명에서 '부스트 대기시간', '부스트 재사용 가능 잔여 시간', '쿨 타임'은 모두 같은 의미로 사용된다.

종래 기술에서는 부스트 운전의 종료 및 부스트 모드의 해제 후 부스트 운전의 재사용을 위해 일정한 부스트 대기시간이 설정되었으며, 미리 정해진 일정 부스트 대기시간 동안 대기한 후 부스트 모드의 진입 및 부스트 운전이 가능하도록 되어 있다.

반면, 본 발명은 부스트 대기시간(쿨 타임)을 가변적으로 운영함으로써 상황에 따라 운전자로 하여금 더 자주 부스트 운전을 사용할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.

본 발명에서는 차량 구동원, 즉 엔진이나 모터와 같이 차량을 구동하는 구동장치 및 이를 포함하는 구동계 내 다른 장치 및 부품에 손상이 가해지지 않는 범위 내에서 부스트 대기시간을 최소화하는 것을 목표로 하며, 이에 차량 구동원에 손상을 줄 가능성이 있는 인자들, 즉 손상 인자를 실시간으로 반영하여 부스트 대기시간을 산출한다.

본 발명에서는 상기 손상 인자에 따라 기본적으로 주어지는 부스트 대기시간이 가변적으로 조절되는데, 손상 인자의 증대로 인해 부스트 대기시간 값이 증가하거나 그 증가율이 커질 수도 있고, 반대로 손상 인자의 감소로 인해 부스트 대기시간 값이 감소할 수도 있다.

혹은, 운전자가 부스트 모드 진입을 위한 입력(부스트 모드 온 입력, 예를 들면, 버튼의 조작)을 한 경우이지만 부스트 운전의 사용이 필요 없는 경우 현재의 부스트 대기시간이 0까지 감소될 수도 있다. 부스트 대기시간이 0이라는 것은 부스트 운전의 즉시 재사용이 가능한 상태를 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 부스트 모드를 수행하기 위한 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에는 차량에서 부스트 모드의 제어를 수행하는 장치 요소에 더하여, 입력장치(20)와 표시장치(50), 차량의 주행 제어를 수행하는 장치 요소, 그리고 차량의 구동계가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부스트 모드를 수행하기 위한 장치는 차량에 탑재 및 설치되는 것으로서, 차량 운전 정보를 검출하는 운전정보 검출부(10), 상기 운전정보 검출부(10)에 의해 검출되는 차량 운전 정보를 기초로 차량을 구동하기 위한 토크 지령을 생성 및 출력하는 제어기(30), 그리고 상기 제어기(30)가 출력하는 토크 지령에 따라 차량을 구동하도록 제어되는 구동장치(41)를 포함한다.

상기 운전정보 검출부(10)는 차량의 부스트 모드 제어 및 수행, 그리고 차량의 주행 제어를 수행하는데 필요한 차량 운전 정보를 검출하는 구성부이며, 상기 운전정보 검출부(10)에 의해 검출되는 실시간 차량 운전 정보는 제어기(30)에 입력된다. 그리고, 본 발명에서 상기 운전정보 검출부(10)에 의해 검출되는 차량 운전 정보는 운전자 운전 입력 정보와 차량 상태 정보를 포함할 수 있다.

상기 운전정보 검출부(10)는 운전자의 가속페달 조작에 따른 가속페달 입력값을 검출하는 가속페달 검출부, 및 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 브레이크 페달 입력값을 검출하는 브레이크 페달 검출부를 포함할 수 있다.

여기서, 가속페달 검출부는 가속페달에 설치되어 운전자의 가속페달 조작 상태에 따른 전기적인 신호를 출력하는 통상의 가속페달 센서(Accelerator Position Sensor, APS)일 수 있다. 브레이크 페달 검출부는 브레이크 페달에 설치되어 운전자의 브레이크 페달 조작 상태에 따른 전기적인 신호를 출력하는 통상의 브레이크 페달 센서(Brake Pedal Sensor, BPS)일 수 있다.

이때 상기 차량 운전 정보 중 운전자 운전 입력 정보는, 운전자의 가속페달 조작에 따른 운전 입력값으로서 상기 가속페달 검출부에 의해 검출되는 가속페달 입력값(APS 값), 및 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 운전 입력값으로서 상기 브레이크 페달 검출부에 의해 검출되는 브레이크 페달 입력값(BPS 값)을 포함하는 것이 된다.

이에 더하여 운전정보 검출부(10)는 차량 구동계의 회전 속도를 검출하는 속도 검출부를 더 포함할 수 있고, 이때 차량 운전 정보 중 차량 상태 정보는 상기 속도 검출부에 의해 검출되는 차량 구동계의 회전속도(구동계 속도)를 포함한다.

본 발명에서 구동계 속도는 구동장치(41)의 회전속도, 즉 모터의 회전속도(모터 속도) 또는 엔진의 회전속도(엔진 속도)이거나, 구동륜(43)의 회전속도(구동륜 속도)이거나, 미도시된 드라이브 샤프트(driveshaft)의 회전속도(드라이브 샤프트 속도)일 수 있다.

이때 속도 검출부는 엔진 속도를 검출하는 통상의 엔진 회전수 센서이거나 모터에 설치된 통상의 레졸버일 수 있고, 또는 구동륜(43)에 설치된 통상의 휠속 센서일 수 있으며, 또는 드라이브 샤프트 속도를 검출할 수 있는 센서일 수 있다.

그리고, 본 발명에서 운전정보 검출부(10)는 구동계 온도를 검출하기 위한 온도센서를 더 포함할 수 있고, 이때 실시간 차량 운전 정보 중 차량 상태 정보는 구동계 온도를 더 포함하는 것이 된다. 상기 구동계 온도는 구동계 내 장치 또는 부품의 온도로서, 이는 상기 온도센서에 의해 검출된 것이 될 수 있다.

상기 구동계 온도는 차량 구동계 중 구동장치(41)의 온도, 구동계 부품인 드라이브 샤프트의 온도 등이 될 수 있고, 온도센서에 의해 검출된 것 외에, 다른 센서 검출 정보나 차량에서 수집된 정보를 기초로 추정되는 구동계 내 장치 또는 부품의 온도가 될 수 있다.

또한, 상기 구동계 온도는 전기자동차에서 전력전자(Power Electronic, PE) 부품의 온도일 수 있으며, 여기서 전력전자 부품은 상기 구동장치(41) 중 모터일 수 있고, 또는 상기 모터를 구동 및 제어하기 위한 인버터일 수도 있다.

또한, 실시간 차량 운전 정보 중 차량 상태 정보는, 구동계와 관련된 상태를 나타내는 구동계 상태 변수로서, 상기한 구동계 속도 및 구동계 온도에 더하여, 구동계 토크, 구동계 파워, 구동계 내구도, 배터리 충전 상태(State of Charge, 이하 '배터리 SOC'라 칭함) 정보를 포함할 수 있다.

상기 구동계 토크는 제어기(30)에서 실시간 차량 운전 정보로부터 결정되는 운전자 요구 토크(토크 지령)일 수 있다.

상기 구동계 파워는 구동계 속도와 구동계 토크로부터 얻어지는 값, 또는 운전자의 가속페달 입력값과 차속으로부터 구동 파워 맵에 의해 구해지는 운전자 요구 파워, 또는 운전자의 브레이크 페달 입력값과 차속으로부터 제동 파워 맵에 의해 구해지는 운전자 요구 파워 등이 될 수 있다.

그 밖에, 상기 구동계 파워는 전동화 차량에서 모터 충, 방전 파워이거나, 전력전자(PE) 부품(모터, 인버터 등)에 대한 정해진 파워 관련 변수, 차량 제어 또는 차량 내 장치의 제어를 위한 파워 관련 제어 변수, 또는 제어 과정에서 결정되는 구동계 파워 관련 변수 등일 수 있다.

상기 구동계 내구도는 구동계 내 장치나 부품의 내구도를 의미하며, 이러한 구동계 내구도는 제어기(30)에서 차량의 총 주행거리나 차량 연식, 또는 상기 총 주행거리나 연식으로부터 결정되는 내구도 관련 변수일 수 있고, 또는 제어기(30)에서 내부적으로 추정되는 구동계의 내구 상태 정보일 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 차량 제어 또는 차량 내 장치의 제어를 위해 내구 상태 정보를 이용하는 것, 그리고 내구 상태를 추정하기 위한 진단 과정 등이 통상의 기술자에게 알려져 있고, 이러한 내구 상태를 추정하기 위한 진단 과정은 공지의 기술 사항이므로, 진단 과정 등에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 배터리 SOC는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)로부터 수신되는 실시간 배터리 상태 정보이다. 여기서, 배터리는 구동장치(41)인 모터에 인버터를 매개로 충전 및 방전 가능하게 연결된 배터리로서, 모터의 작동을 위한 전력을 공급하는 배터리이다.

본 발명에 따른 부스트 모드 제어에 있어서, 부스트 운전 관련 시간을 가변시키기 위해, 상기 차량 상태 정보 중 구동계 상태 정보 및 진단 정보인, 상기 구동계 온도, 구동계 속도 및 토크, 구동계 파워, 구동계 내구도, 그리고 배터리 SOC 등 정보 정보들 중 하나 또는 둘 이상이 제어기(30)에서 선택적으로 이용될 수 있다.

그리고, 도 1에 상세히 예시하지는 않았지만, 제어기(30)는 실시간 차량 운전 정보를 기초로 토크 지령을 결정 및 생성하여 출력하는 제1 제어기, 및 상기 제1 제어기가 출력하는 토크 지령에 따라 구동장치(41)의 작동을 제어하는 제2 제어기를 포함하는 것일 수 있다.

상기 제1 제어기는 통상의 차량에서 차량 운전 정보에 기초하여 토크 지령을 생성 및 출력하는 상위 제어기, 예를 들어 전기자동차의 상위 제어기인 차량 제어기(Vehicle Control Unit, VCU)이거나, 하이브리드 자동차의 상위 제어기인 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)일 수 있다.

상기 제2 제어기는 상위 제어기인 제1 제어기와 협조 제어를 수행하는 하위 제어기로서, 제1 제어기에서 출력되는 토크 지령을 수신하여 구동장치(41)의 작동을 제어한다.

상기 제2 제어기는 전기자동차에서 인버터를 통해 모터를 구동시키고 모터의 작동을 제어하는 통상의 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)일 수 있다. 또는 엔진을 구동 및 제어하는 통상의 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU)일 수 있고, 또는 모터 제어기와 엔진 제어기 모두를 의미하는 것일 수 있다.

본 발명에서 구동장치(41)가 출력하는 토크 및 회전력은 도 1에 나타낸 바와 같이 감속기나 변속기, 드라이브 샤프트(미도시) 등의 구동계 요소(42)를 통해 구동륜(43)에 전달된다.

본 발명에서 제1 제어기와 제2 제어기는 차량의 부스트 모드 제어 및 주행 제어에 관여하는 제어기들로서, 이러한 복수 개의 제어기 대신, 본 발명에 따른 부스트 모드 제어 과정, 및 이를 포함하는 주행 제어 과정이 통합된 하나의 제어요소에 의해서도 수행될 수 있다.

복수 개의 제어기와 통합된 하나의 제어요소를 모두 제어기라 통칭할 수 있고, 이 통칭하는 제어기에 의해 본 발명의 제어 과정이 수행된다 할 수도 있다. 이하의 설명에서 제어기는 제1 제어기와 제2 제어기를 통칭하는 것이라 할 수 있다.

후술하는 바와 같이, 본 발명에서 제어기(30)는 운전정보 검출부(10)에 의해 검출되거나 그 밖에 차량에서 수집되는 실시간 차량 운전 정보, 특히 상기한 차량 상태 정보(구동계 상태 변수 등)와 운전자 운전 입력 정보(가속페달 입력값 등의 운전 입력값)에 따라 부스트 대기시간을 가변적으로 결정 및 운영한다.

상기 입력장치(20)는 운전자가 부스트 모드로 진입하기 위해 조작할 수 있도록 차량에 구비되는 것으로서 부스트 모드의 진입을 위해 조작할 수 있는 버튼을 포함할 수 있다.

운전자가 상기 입력장치(20)의 버튼을 조작할 경우, 버튼의 조작에 따른 전기적 신호가 제어기(30)에 입력되고, 이에 제어기(30)가 부스트 모드 진입을 위한 운전자 입력을 인지할 수 있는바, 이후 제어기(30)의 제어하에 부스트 모드 진입이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 입력장치(20)는 상기 버튼과 별개로 운전자가 부스트 모드에 대해 설정하거나 선택할 수 있도록 구비되는 별도 입력부를 더 포함할 수 있다. 상기 별도 입력부 또한 운전자에 의해 입력되는 정보를 제어기(30)에 전달할 수 있도록 구비되며, 이는 표시장치(50)와 통합된 형태로 구비되는 터치스크린 등이 될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에서 운전자는 상기 입력장치(20)의 입력부를 통해 부스트 모드에 대한 설정값을 입력 내지 선택하거나 복수 개의 부스트 모드 중 하나를 선택할 수 있다.

본 발명에서 부스트 모드는 부스트 운전이 가능한 모드이고, 부스트 운전은 구동장치(41)에서 설정된 정격 출력을 초과하는 출력을 내는 차량 운전 상태라 정의할 수 있다. 예를 들면, 부스트 운전 상태는 설정된 출력 제한치를 해제하여 정격 출력을 초과하는 출력을 내도록 구동장치(41)인 엔진 또는 모터의 작동이 이루어지는 상태일 수 있다.

구체적인 예로, 부스트 운전 상태는 정격 출력을 초과하도록 구동장치(41)의 출력을 증대시키기 위해 터보차저를 작동시켜 엔진의 부스트 압력을 증대시키는 동시에 엔진의 연료 분사량을 증가시키는 상태를 포함하는 것일 수 있다.

통상의 내연기관 자동차에서 운전자가 입력장치(20)로서 부스트 모드 진입을 위한 버튼을 누르게 되면 터보차저를 작동시키는 터보 부스트 모드로 진입하도록 되어 있고, 이는 본 발명에서도 동일하게 적용 가능하다.

상기 표시장치(50)는 현재의 부스트 모드에 관한 정보를 운전자에게 알려주기 위한 것으로서, 부스트 모드에 관한 실시간 정보, 예를 들어 현재의 부스트 가용 상태나 부스트 운전 관련 시간 정보, 부스트 작동 상태를 나타내는 정보 등을 표시하도록 상기 제어기(30)에 의해 제어된다.

상기 표시장치(50)는 차량에 설치된 다양한 표시장치 중 적어도 하나 이상일 수 있다. 예컨대, 상기 표시장치(50)는 운전자에게 정보를 표시하여 제공할 수 있는 클러스터(cluster)의 디스플레이와 헤드업 디스플레이(Head-up Display, HUD) 중 하나 또는 둘 모두일 수 있다.

이상으로 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 부스트 모드 및 그 제어를 수행하기 위한 장치의 구성에 대해 설명하였으며, 이하에서는 부스트 모드 수행 및 제어 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 부스트 모드 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

도시된 바와 같이, 제어기에서 직전 부스트 모드에서의 운전 상태 변수 정보 또는 직전 부스트 모드에서의 부스트 운전 사용량 정보에 따라 부스트 대기시간의 초기값(초기 부스트 대기시간)을 산출하며(S11), 직전 부스트 모드의 차량 운전 동안 운전 상태 변수를 이용하여 부스트 대기시간을 가변시킨다(S12).

이어 운전자에 의해 부스트 모드가 온(on) 되고 나면(S13), 제어기는 상기와 같이 최종 결정된 부스트 대기간이 경과하였는지를 확인하고(S14), 부스트 대기시간이 모두 경과하였다면 부스트 모드로 진입하게 된다(S15). 물론, 부스트 대기시간이 모두 경과하지 않았다면 부스트 모드의 진입 및 부스트 운전이 금지된다.

부스트 모드로 진입한 후에는 운전자가 부스트 운전을 실시할 수 있고, 부스트 운전이 실시됨에 따라 부스트 지속 가능 시간이 점차 소모된다. 이후 제어기는 부스트 지속 가능 시간이 0이 되는지를 확인하고(S16), 부스트 지속 가능 시간이 0이 되면 제어기(30)에 의해 부스트 운전 및 부스트 운전 모드를 종료한다(S17).

본 발명에서 상기 제어기(30)는 부스트 모드의 온(on) 상태(진입 상태)에서 부스트 지속 가능 시간이 표시장치(50)에 표시되도록 하는 동시에 실시간으로 가변되는 부스트 대기시간도 표시장치(50)에 표시되도록 할 수 있다.

또는 상기 제어기(30)가 부스트 모드의 해제 후에만 현재의 부스트 대기시간이 표시장치(50)에 표시되도록 할 수 있다. 이때 시간이 경과함에 따라 일정 감소치 또는 일정 감소율로 감소되는 부스트 대기시간이 표시장치(50)에 표시되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 부스트 모드 제어 과정은 차량에서 수집되는 실시간 차량 운전 정보를 기초로 부스트 대기시간을 결정하는 과정을 포함하며, 상기 실시간 차량 운전 정보로서 전술한 차량 상태 정보(특히 구동계 상태 변수)와 운전자 운전 입력 정보에 따라 부스트 대기시간을 가변시키는 특징을 가진다. 즉, 본 발명에 따른 부스트 모드 제어 과정은 부스트 대기시간을 가변시키는 과정을 포함한다 할 수 있다.

본 발명에서는 부스트 운전이 종료되고 부스트 모드가 해제되었을 때 항상 일관적인 부스트 대기시간을 적용하는 것이 아닌, 실시간 수집 및 취득되는 차량 운전 정보에 따라 부스트 대기시간을 가변시킨다. 여기서, 차량 운전 정보는 전술한 바와 같이 운전자 운전 입력 정보와 차량 상태 정보를 포함하고, 구체적으로 상기 차량 상태 정보는 상기한 구동계 상태 변수를 포함할 수 있다.

본 발명에서 부스트 대기시간을 결정하고 가변시키는 인자 중 운전자 운전 입력 정보는 운전자에 의한 운전 입력값 또는 설정값을 포함할 수 있고, 구체적인 예로서 운전자 가속 의지를 나타내는 가속페달 입력값을 포함할 수 있다. 이와 같이 운전자의 가속 의지와 그 정도에 따라 부스트 대기시간이 가변되도록 할 수 있다.

그리고, 본 발명에서 부스트 대기시간을 결정 및 가변시키는 인자 중 차량 상태 정보는 구동계 상태 변수를 포함할 수 있다. 여기서, 구동계 상태 변수는, 구동계의 상태를 나타내는 상태 정보 및 진단 정보로서, 구동계 온도, 구동계 토크 및 구동계 속도, 구동계 파워, 구동계 내구도, 배터리 SOC 등을 포함한다.

이하에서는 부스트 대기시간 가변 방법에 대해 더 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 운전자가 부스트 모드의 진입을 희망하여 부스트 모드의 진입을 위한 입력을 실시하였을 때, 예를 들어 운전자가 부스트 모드의 진입을 위한 버튼을 조작하였을 때, 제어기(30)에 의해 부스트 지속 가능 시간이 표시장치(50)를 통해 표시된다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 부스트 운전이 종료되고 부스트 모드가 해제되면, 제어기(30)에 의해 부스트 대기시간이 계산된 후 표시장치(50)를 통해 표시된다.

본 발명의 실시예에서, 부스트 지속 가능 시간 및 부스트 대기시간은 반드시 '초'나 '분'과 같은 시간 단위로 정의될 필요는 없으며, 예컨대 시간이 막대 그래프의 길이나 게이지의 지침 위치 등과 같이 개념적으로 표현 및 정의되는 것이면서 시간을 정량적으로 운전자가 인지할 수 있도록 나타내는 것이라면 부스트 지속 가능 시간 및 부스트 대기시간을 정의하는데 이용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에서 표시장치(50)를 통해 부스트 대기시간이 표시되는 상태를 예시한 도면으로, 부스트 운전 관련 시간으로서 상기한 부스트 대기시간이 예시된 바와 같이 다양한 방법으로 표시될 수 있다.

예컨대, 부스트 대기시간이 숫자(A)로 표시되거나, 직선 또는 원형의 막대 그래프(B)로 표시될 수 있고, 또는 게이지의 지침 등으로 표시될 수 있다. 그리고, 부스트 지속 가능 시간 또한 부스트 대기시간과 동일한 방법으로 표시될 수 있다.

트랙 레이싱(track racing)과 같은 특정 차량 운전 조건에서는 부스트 운전 및 부스트 작동을 일관적이고 반복적인 상황에 적용하는 경우가 많기 때문에 예측 가능한 초기 부스트 대기시간(부스트 대기시간의 초기값)을 부여하는 것이 중요할 수 있다.

그러므로 본 발명에서는 부스트 지속을 끝낸 후 추후 재사용까지 소요되는 시간인 부스트 대기시간(부스트 재사용 가능 잔여 시간, 쿨 타임)의 초기값, 즉 초기 부스트 대기시간을 항상 일관적인 값으로 부여하는 것이 아닌 차량 운전 정보에 따라 가변적으로 결정하여 표시하는 방법을 제시한다.

이때 초기 부스트 대기시간을 1회성으로 계산하여 운영할 수 있는데, 초기 부스트 대기시간을 계산함에 있어 직전 부스트 모드에서의 운전 상태 변수 정보 또는 직전 부스트 모드에서의 부스트 운전 사용량 정보를 이용할 수 있다.

즉, 제어기(30)가 직전 부스트 모드에서의 운전 상태 변수 정보 또는 직전 부스트 모드에서의 부스트 운전 사용량 정보를 이용하여 차기 부스트 모드의 재진입을 위한 초기 부스트 대기시간을 결정하도록 하는 것이다.

여기서, 운전 상태 변수 정보는 부스트 대기시간을 산출하는데 필요한 상기 차량 상태 정보와 운전자 운전 입력 정보일 수 있고, 구체적으로 상기 차량 상태 정보는 상기한 바와 같이 구동계 상태 변수를 포함하는 것일 수 있다. 상기 운전자 운전 입력 정보는 가속페달 입력값(APS 값)과 브레이크 페달 입력값(BPS 값) 중 하나 또는 둘 모두일 수 있다. 또한, 직전 부스트 모드에서의 부스트 운전 사용량 정보로서 직전 부스트 모드에서의 부스트 지속 가능 시간이 사용될 수 있다.

예를 들면, 부스트 모드의 진입시 예외적인 상황을 제외하고는 가능한 초기 부스트 대기시간으로서 20초를 표시장치(50)를 통해 표시하여 부스트 모드에 관한 실시간 정보로서 운전자에게 제공하도록 하고, 부스트 모드 진입 후 부스트 지속 가능 시간이 경과 및 종료된 후에는 차기 부스트 모드의 재진입을 위해서 새로운 초기 부스트 대기시간으로서 10초 동안 대기해야 한다고 가정하자.

이 경우, 직전의 부스트 모드에 있어 운전자에 의해 부스트 모드 진입을 위한 입력(예를 들면, 버튼의 조작)이 있은 후라도 실질적인 부스트 운전이 실시되지 않은 경우(부스트 미사용인 경우)에는, 차기 부스트 모드의 재진입을 위한 초기 부스트 대기시간이 상기한 10초가 아닌 0초로 단축될 수 있다.

즉, 부스트 모드의 진입을 위한 버튼 조작이 있은 후 운전자의 부스트 운전 조작(부스트 운전을 위한 운전자 입력)이 없었다면, 이후 부스트 모드가 해제된 뒤 초기 부스트 대기시간이 표시장치(50)를 통해 0초로 표시되도록 할 수 있는 것이다. 이는 부스트 운전을 즉시 재사용할 수 있음을 운전자에게 알리는 것이다.

반대로, 차량 주행 동안 부스트 모드의 진입 후 운전자가 부스트 운전을 유지하여 부스트 지속 가능 시간이 미리 정해진 설정시간 이하로 감소하게 되면, 운전자가 부스트 운전을 상당량 사용한 것으로 판단하여, 제어기(30)는 차기 부스트 모드의 재진입을 위한 초기 부스트 대기시간을 정해진 시간만큼 증가시킬 수 있고, 이때 증가된 부스트 대기시간이 표시장치(50)에 표시되도록 할 수 있다.

예로서, 제어기(30)는 운전자가 부스트 운전을 상기 상당량 사용한 후일 때 부스트 운전의 재사용을 위한 초기 부스트 대기시간을 30초로 연장할 수 있고, 상기 연장된 30초가 표시장치(50)에 초기 부스트 대기시간으로서 표시되도록 할 수 있다.

이와 같이 제어기(30)는 직전 부스트 모드에서 운전자가 부스트 운전을 실시하여 부스트 지속 가능 시간이 정해진 설정시간 이하로 감소한 경우 상기 부스트 대기시간의 초기값을 정해진 시간만큼 증가시킬 수 있다.

또한, 직전 부스트 운전의 사용이 종료된 시점을 기준으로 그 이전의 설정시간 동안의 운전 상태 변수를 기초로 초기 부스트 대기시간을 계산할 수도 있으며, 이때 입력 변수로 사용되는 값들의 카운트(count) 값이나 적분값을 이용할 수 있다.

예를 들어, 직전 부스트 운전의 사용이 종료된 시점을 기준으로 그 이전의 1분 간 WOT(Wide Open Throttle) 지속 시간이나 회생 토크 적분값 등을 이용하여, 상기 지속 시간 또는 회생 토크 적분값 등 산출값의 크기가 클수록 초기 부스트 대기시간을 증가키는 것을 고려할 수 있다.

앞에서 부스트 운전의 재사용이 가능할 때까지의 남은 잔여 시간의 초기값, 즉 초기 부스트 대기시간(쿨 타임)을 1회성으로 계산 및 결정하여 표시하는 것에 대해 설명하였고, 이후 초기값에서부터 부스트 대기시간을 실시간으로 계산하여 가변시킬 수 있다.

이때 부스트 대기시간을 실시간으로 계산하고 가변시키기 위해 이전 부스트 모드에서의 운전 상태 변수가 아닌, 현재 부스트 대기시간의 소모 및 경과가 진행 중일 때의 운전 상태 변수가 이용될 수 있다.

여기서, 현재 부스트 대기시간의 소모 및 경과가 진행 중이라 함은 부스트 대기시간이 감소하고 있는 상태라 할 수 있다. 또한, 부스트 대기시간의 소모 및 경과가 진행 중인 상태는 부스트 운전의 재사용을 위한 대기 상태, 및 부스트 운전의 재사용을 위해 부스트 운전이 중지된 상태(휴지 상태)라 할 수 있다.

먼저, 본 발명의 실시예에서, 운전자 운전 입력값에 연동하여 부스트 대기시간이 가변되도록 할 수 있으며, 여기서 가변 인자로는 운전 상태 변수 중 운전자 운전 입력값인 가속페달 입력값(APS 값)과 브레이크 페달 입력값(BPS 값)을 포함할 수 있다. 즉, 가속페달 입력값과 브레이크 페달 입력값에 따라 부스트 대기시간을 가변할 수 있는 것이다.

상기 부스트 대기시간 뿐만 아니라, 전술한 초기 부스트 대기시간(부스트 대기시간의 초기값)도 가속페달 입력값과 브레이크 페달 입력값에 연동하여 계산 및 가변되도록 할 수 있다.

일반적으로 전기자동차에서 운전자에 의한 가속페달 입력(조작) 및 브레이크 페달 입력(조작)에 따라 차량의 가속 토크(구동 토크)와 회생 토크가 모터를 통해 인가되기 때문에, 모터와 인버터, 배터리 등의 전력전자(Power Electronic, PE) 부품들이 상기 페달 입력에 따른 부하를 받는다.

따라서, 부하를 받는 만큼 부스트 대기시간은 증가되어야 하고, 상기 페달 입력량이 크고 페달 입력 지속량이 길수록 부스트 대기시간이 증가하는 방향으로 설정되어야 한다.

또한, 가속페달 입력 및 브레이크 페달 입력이 없는 경우 상기한 전력전자 부품에 부하가 걸리지 않기 때문에 그만큼 부스트 대기시간을 감소하는 방향으로 가변시킬 수 있다.

이를 위해 제어기(30)에서는 운전자의 운전 입력값인 페달 입력값(APS 값, BPS 값)에 상응하는 값으로 부스트 대기시간의 증감이 이루어지도록 할 수 있다. 이때 제어기(30)에서 맵(map)이 이용될 수 있으며, 운전자의 운전 입력값을 입력으로 하여 상기 맵에 의해 부스트 대기시간의 증감치 또는 증감율이 결정될 수 있다.

또한, 운전자 운전 입력값인 페달 입력값(APS 값, BPS 값)이 0일 때도 차량 속도나 설정값에 따라 코스팅 회생을 실시할 때가 있고, 크립(creep)시의 경우에는 페달 입력값이 0일 때도 구동력을 발생시킨다.

이와 같이 제어기(30)의 설정에 따라 상기 페달 입력값이 0일 때도 모터 등 전력전자(PE) 부품의 부하가 0이 되는 것이 아니기 때문에, 전력전자 부품의 부하 및 페달 입력값을 모두 고려하여 부스트 운전 관련 시간이 가변되도록 하는 것이 필요하다.

즉, 상기 맵에 전력전자 부품의 부하를 고려한 페달 입력값에 따라 부스트 대기시간의 증감치 또는 증감율 등 값이 설정될 수 있고, 이를 통해 부하를 고려한 페달 입력값에 따라 부스트 대기시간이 가변되도록 할 수 있다.

그리고, 제어기(30)에 복수 개의 부스트 모드가 설정될 수 있다. 이때 상기 복수 개의 부스트 모드는 부스트 폭과 초기 부스트 대기시간이 상이한 모드들일 수 있다.

본 발명에서 정격 출력 대비 초과 가능한 부스트량을 나타내는 값을 부스트 폭으로 정의한다. 즉, 상기 부스트 폭은 정격 출력을 초과할 수 있는 출력량(상기 부스트량)을 나타내는 값으로 정의되고, 상세하게는 부스트 모드가 아닌 일반 운전시의 최대 출력인 정격 출력이 제어기(30)에 설정된 상태에서 상기 정격 출력에 대한 상기 초과 가능한 출력량의 비율(%)로 정의될 수 있다.

본 발명에서 제어기(30)에는 부스트 모드별로 부스트 폭과 초기 부스트 대기시간이 미리 설정될 수 있다. 상기 복수 개의 부스트 모드에서 부스트 폭이 큰 모드일수록 모드별 초기 부스트 대기시간이 더 긴 시간으로 설정된다.

본 발명의 실시예로서, 복수 개의 부스트 모드는 디폴트 모드인 제1 부스트 모드, 최소 대기시간 모드인 제2 부스트 모드, 그리고 최대 부스트량 모드인 제3 부스트 모드를 포함할 수 있다.

상기 제1 부스트 모드는 부스트 폭과 초기 부스트 대기시간이 미리 설정된 각각의 가용 범위 내에서 최소값과 최대값 사이의 값으로 설정된 모드일 수 있고, 구체적으로 부스트 폭과 초기 부스트 대기시간이 각각의 가용 범위 내에서 최소값과 최대값 사이의 중간값으로 설정된 모드일 수 있다. 이러한 제1 부스트 모드는 제어기(30)에서 디폴트 모드로 사용될 수 있다.

또한, 상기 제2 부스트 모드는 초기 부스트 대기시간이 상기 설정된 가용 범위 내의 최대값으로 설정된 모드이고, 상기 제3 부스트 모드는 정격 출력 대비 초과 가능한 부스트량을 나타내는 부스트 폭이 상기 설정된 가용 범위 내의 최대값으로 설정된 모드이다.

복수 개의 부스트 모드 중에서 초기 부스트 대기시간이 가용 범위 내 최대값으로 설정된 모드인 경우 부스트 폭은 가용 범위 내 최소값으로 설정될 수 있고, 반대로 부스트 폭이 가용 범위 내 최대값으로 설정된 모드인 경우 초기 부스트 대기시간이 가용 범위 내 최소값으로 설정될 수 있다.

일례를 들어 설명하면, 제1 부스트 모드의 경우 정격 출력 대비 초과 출력량(부스트량) 10%까지 부스트 운전이 가능하고(부스트 폭 10%) 초기 부스트 대기시간이 20초로 설정될 수 있다.

이때 제2 부스트 모드의 경우 정격 출력에 대비 초과 출력량(부스트량) 5%까지의 부스트 운전이 가능하고(부스트 폭 5%) 초기 부스트 대기시간이 최소값인 5초로 설정될 수 있다.

또한, 제3 부스트 모드의 경우 정격 출력 대비 초과 출력량(부스트량) 15%까지의 부스트 운전이 가능하고(부스트 폭 15%) 초기 부스트 대기시간이 40초로 설정될 수 있다.

이와 같이 제어기(30)에 부스트 폭과 초기 부스트 대기시간이 상이한 복수 개의 부스트 모드가 미리 설정되어 사용될 수 있고, 운전자는 입력장치(20)를 통해 상기 복수 개의 부스트 모드 중 하나를 선택할 수 있다.

위에서 총 3개의 부스트 모드가 설정되는 예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 부스트 모드의 개수는 다양하게 변경 가능하다.

예로서, 총 3개의 부스트 모드를 가지는 것으로 한정되는 것은 아니며, 초기 부스트 대기시간이 최소값인 부스트 모드(최소 대기시간 모드)와, 부스트 폭이 최대값인 부스트 모드(최대 부스트량 모드) 사이에, 상기 디폴트 모드와 별개로, 초기 부스트 대기시간 또는 부스트 폭 중 하나가 각각의 최대값과 최소값 사이의 값으로 설정되는 적어도 1개 이상의 부스트 모드가 추가로 설정될 수 있다. 즉, 4개나 5개, 또는 그 이상의 부스트 모드가 설정될 수 있는 것이다.

또한, 제어기(30)에서의 부스트 모드별 설정값에 있어서, 최소 대기시간 모드와 최대 부스트량 모드 사이에서 각 부스트 모드의 부스트 폭과 초기 부스트 대기시간의 설정값을 운전자가 입력장치(20)를 통해 원하는 값으로 선택하거나 변경할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

또한, 제어기(30) 내에 프리셋 형태로 정해진 개수의 부스트 모드가 설정되어 운용되는 것 대신, 운전자가 입력장치(20)를 통해 부스트 운전시의 부스트 폭과 초기 부스트 대기시간을 모드별 구분 없이 각각의 최대값과 최소값 사이에서 연속적인 값으로 가변시킬 수 있도록 하는 것이 가능하다.

즉, 부스트 운전시의 초기 부스트 대기시간을 운전자가 입력장치(20)를 통해 최소값으로부터 연속적으로 증가시켜 설정할 수 있도록 하는 것이다. 이때 부스트 폭은 초기 부스트 대기시간의 증감에 연동하여 자동으로 가변되도록 하며, 초기 부스트 대기시간을 증감시킬 때 부스트 폭이 정해진 양 또는 비율로 자동 증감되도록 할 수 있다. 예컨대, 초기 부스트 대기시간이 증가되면 그 증가치 또는 증가율에 연동된 값의 증가치 또는 증가율에 따라 부스트 폭이 증가되도록 할 수 있다.

마찬가지로, 부스트 운전시의 부스트 폭을 설정할 때 운전자가 입력장치(20)를 통해 부스트 폭을 최대값으로부터 연속적으로 감소시킬 수 있게 하는 것이 가능하다. 이때 초기 부스트 대기시간은 부스트 폭의 증감에 연동하여 자동으로 가변되도록 하며, 부스트 폭을 증감시킬 때 초기 부스트 대기시간이 정해진 양 또는 비율로 자동 증감되도록 할 수 있다.

이와 같이 운전자가 입력장치(20)를 통해 제어기(30)의 부스트 운전시 설정값을 자신이 원하는 값으로 임의로 변경하도록 하는 것이 가능하다.

그리고, 본 발명의 실시예에서, 가상 변속 기능의 온(on)/오프(off) 여부에 따라 부스트 모드의 초기 부스트 대기시간이 이원화 될 수 있다.

전기자동차에서 운전자가 가상 변속 기능을 온(on) 시키는 경우 차량이 주행하는 동안 차량 운전 정보에 상응하는 가상 변속감을 생성 및 제공하는 방법이 알려져 있다.

공지의 가상 변속감 생성을 위한 제어 방법에서 가상 변속감을 생성하기 위해 차량을 구동하는 모터의 토크 지령을 보정하게 된다. 이에 가상 변속 기능을 운전자가 온(on) 시키게 되면 가상 변속감 생성을 위해 구동장치(41)인 모터 등 전력전자(PE) 부품의 운전점이 변경된다.

이러한 운전점 변경이 반영될 수 있도록 가상 변속 기능 오프(off) 시의 부스트 운전 관련 시간과 비교하여 가상 변속 기능 온(on) 시의 부스트 운전 관련 시간이 상이하게 적용될 수 있다.

일반적으로는 가상 변속감 생성 효과를 위해 가상 변속 이벤트와 시점에 연동하여 실질적인 부스트 사용의 온(on)/오프(off)가 반복되므로, 가상 변속 기능을 사용할 경우, 가상 변속 기능을 사용하지 않을 때 지속적으로 실질적인 부스트를 사용하는 경우에 비해, 부스트 대기시간이 단축되는 효과가 있다.

따라서, 가상 변속 기능의 온(on) 상태일 때 가상 변속 기능의 오프 시에 비해 초기 부스트 대기시간을 짧게 할 수 있다. 예컨대, 가상 변속 기능 오프 시의 초기 부스트 대기시간이 30초로 설정된다면, 가상 변속 기능 온 시의 초기 부스트 대기시간이 20초로 설정될 수 있다.

한편, 앞에서 구동계 상태 변수에 연동하여 부스트 운전 관련 시간(부스트 대기시간)이 가변됨을 설명하였다. 즉, 본 발명에서 구동계 온도, 구동계 속도 및 토크, 구동계 파워, 구동계 내구도, 배터리 SOC 등을 기초로 부스트 운전 관련 시간을 실시간으로 가변시킬 수 있는데, 이에 대해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

부스트 운전 관련 시간 중 부스트 대기시간이 구동계 상태 변수에 연동하여 가변될 수 있는데, 제어기(30)에서 구동계 상태 변수에 따라 실시간으로 가변되는 부스트 대기시간이 표시장치(50)에 표시되도록 할 수 있다.

이때 제어기(30)에서는 구동계 상태 변수에 따라 변화된 부스트 대기시간을 실시간으로 산출하기 위해 맵이 이용될 수 있으며, 상기 맵은 구동계 상태 변수에 상응한 값으로 부스트 대기시간의 증감치 또는 증감율이 설정된 맵이 될 수 있다.

즉, 상기 제어기(30)에서 맵에 의해 현재의 구동계 상태에 해당하는 증감치 또는 증감율이 결정될 수 있는 것이며, 상기 맵에 의해 증감치 또는 증감율이 결정되고 나면, 상기 제어기(30)는 현재의 부스트 대기시간에서 상기 결정된 증감치 또는 증감율에 따라 변화된 새로운 부스트 대기시간을 산출하고, 상기 산출된 새로운 부스트 대기시간이 표시장치(50)에 표시되도록 한다.

이와 같이 표시장치(50)에 표시되는 부스트 대기시간이 실시간 정보인 구동계 상태 변수에 따라 계속해서 갱신되도록 하며, 운전자가 표시장치(50)에 표시되는 부스트 대기시간을 확인할 수 있도록 한다.

구동계 상태 변수 중 구동계 온도와 관련하여, 구동계 온도가 정상 범위보다 높거나 낮은 영역에서 부하를 인가하게 되면, 구동계의 내구도가 저하될 수 있다. 따라서, 부스트 대기시간이 구동계 온도에 연동하여 가변되도록 하며, 설정된 정상 범위를 벗어난 온도 영역에서 부스트 대기시간이 증가될 수 있도록 한다.

여기서, 부스트 대기시간은 현재의 부스트 운전 종료 및 부스트 모드 해제 이후에 차기 부스트 운전 재사용 및 차기 부스트 모드의 재진입이 가능할 때까지의 대기시간(부스트 휴지기 시간)이다.

또한, 구동계 상태 변수 중 구동계 속도 및 구동계 토크, 그리고 구동계 파워는 구동계의 부하 혹은 출력과 관련된 상태 변수이다. 먼저, 제어기(30)는 실시간 구동계 속도 및 구동계 토크 정보로부터 구동계 운전점을 실시간으로 모니터링한다.

또한, 부스트 대기시간을 가변시키기 위해 제어기(30)에서 운전점 맵이 이용될 수 있고, 상기 운전점 맵은 구동장치(41)의 운전점을 기준으로 대기시간 연장 영역과 대기시간 미연장 영역이 미리 설정된 맵일 수 있다.

여기서, 상기 대기시간 연장 영역은 실제 부스트 운전이 수행되는 부스트 운전 영역이고, 상기 대기시간 미연장 영역은 부스트 운전이 수행되지 않는 정상(non-boost) 운전 영역이다.

도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에서 부스트 대기시간을 결정하고 가변시키기 위한 운전점 맵 및 그 이용 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 예시된 운전점 맵에서 양(+)의 토크 영역은 구동 토크 영역을, 음(-)의 토크 영역은 회생 토크 영역을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 운전점 맵에는 정격 운전점 상한치와 정격 운전점 하한치가 미리 설정되고, 대기시간 연장 영역(부스트 운전 영역)과 대기시간 미연장 영역(정상 운전 영역)이 상기 정격 운전점 상한치와 정격 운전점 하한치를 경계로 하여 구분되도록 설정된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 운전점 맵에서 정격 운전점 상한치와 정격 운전점 하한치가 구동계 속도에 따라 연속적으로 변화하는 구동계 토크 값으로 설정됨을 볼 수 있다. 이때 대기시간 연장 영역과 대기시간 미연장 영역은 각각 구동 토크 영역과 회생 토크 영역을 포함하여 구성된다.

상기 운전점 맵은 제어기(30)에 미리 입력 및 저장된 상태에서 부스트 대기시간을 결정하고 가변시키는데 이용되는데, 상기 제어기(30)는 실시간 구동계 속도 및 구동계 토크에 따라 정해지는 운전점을 모니터링하고, 모니터링 된 현재의 운전점을 기초로 현재의 구동계 상태가 상기 운전점 맵에서 대기시간 연장 영역과 대기시간 미연장 영역 중 어느 영역에 해당하는지를 판단한다.

운전점 맵의 구동 토크 영역에서 구동계 토크(구동 토크)가 정격 운전점 상한치를 초과하는 영역이 대기시간 연장 영역이고, 운전점 맵의 회생 토크 영역에서 구동계 토크(회생 토크)가 정격 운전점 하한치 미만인 영역이 대기시간 연장 영역이다. 구동 토크와 회생 토크를 구분하지 않고 정의한다면, 구동계 토크의 절대값이 상기 정격 운전점 상한치의 절대값 또는 정격 운전점 하한치의 절대값을 초과하는 경우 대기시간 연장 영역에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어기(30)는 운전점 맵에서 현재의 운전점이 대기시간 연장 영역에 위치한다면, 현재의 구동계 상태가 부스트 대기시간을 연장시켜야 하는 상태인 것으로 판단하고, 부스트 대기시간을 현재의 운전점에 따라 결정되는 증가치 또는 증가율에 따라 증가시킨다.

상기 제어기(30)에서 상기 부스트 대기시간의 증가치 또는 증가율은 현재의 구동계 토크와 정격 운전점 상한치 또는 정격 운전점 하한치와의 차이 값(정격 토크(출력) 대비 초과량임)에 상응하는 값으로 결정될 수 있다.

반면, 상기 제어기(30)는 현재의 운전점이 대기시간 미연장 영역에 위치한다면, 현재의 구동계 상태가 부스트 대기시간을 변화시키지 않는 상태인 것으로 판단하고, 부스트 대기시간을 변화시키지 않고 유지한다.

이와 같이 제어기(30)는 구동계 요소의 운전점을 실시간으로 모니터링하여, 현재의 운전점이 정격 운전점 범위 내에 있을 때에는 부스트 대기시간을 증가시키지 않고 유지한다. 또한, 제어기(30)는 현재의 운전점이 정격 운전점 범위를 벗어나 실제 부스트 운전이 수행될 경우에만 부스트 대기시간을 증가시킨다.

도 6 내지 도 8은 구동계 요소의 운전점 중 구동계 토크에 따라 부스트 대기시간이 증가하는 상태를 예시한 도면이다. 부스트 운전은 실제 정격 운전점 범위를 벗어난 운전을 의미하고, 부스트 운전이 부스트 모드에서만 수행되는 것이라 할 수 있지만, 실제 부스트 운전의 수행이 단순히 버튼을 조작하여 진입한 부스트 모드의 상태와 동일한 의미는 아니다. 즉, 부스트 모드에서 실제 부스트 운전이 수행되지 않을 수도 있는 것이다.

또한, '부스트 온(on)'은 부스트 모드에 진입하기 위한 운전자 입력, 즉 운전자의 버튼 조작이 있음을 의미하고, '부스트 오프(off)'는 부스트 지속 가능 시간이 모두 소모되어 부스트 운전이 종료되고 부스트 모드가 해제된 것을 의미한다.

또한, 도 6 내지 도 8에는 정격 운전점 상한치가 점선으로 표시되어 있으며, 실시간 구동계 토크가 정격 운전점 상한치 이하의 토크인 경우 부스트 모드로 진입했다 하더라도 정격 운전점 범위 내에서 운전이 이루어진 것이므로 실제 부스트 운전이 수행되지 않은 것을 나타낸다(정상 운전임).

도시된 바와 같이, 부스트 모드에 진입한 상태라 하더라도 정격 운전점 범위를 벗어나 실제 부스트 운전이 수행된 경우에만 부스트 대기시간이 연장된다. 이때, 부스트 대기시간은 정해진 증가율(기울기)에 따라 증가될 수도 있고, 부스트 대기시간의 증가율이 예시된 도면과 달리 정격 운전점 상한치 대비 구동계 토크 초과량에 상응하는 값으로 정해질 수도 있다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 부스트 오프 시점의 부스트 대기시간(쿨 타임, 부스트 재사용 가능 잔여 시간)이 부스트 오프 상태에서 다음의 부스트 온(부스트 재사용)이 가능한 시간 및 부스트 휴지기 시간임을 보여주고 있다.

또한, 도 6은 부스트 모드 진입 후 부스트 운전을 지속 사용하였을 때 부스트 대기시간이 빠르게 증가하여 부스트 오프 시점부터 긴 부스트 대기시간을 경과해야만 부스트 온(부스트 재사용)이 가능함을 보여주고 있다.

또한, 도 7은 부스트 모드 진입 후 부스트 운전을 간헐적으로 사용하였을 때 도 6의 부스트 운전 지속 사용 시에 비해 부스트 대기시간의 연장이 더 적어서 결국 부스트 오프 시점일 때 부스트 대기시간이 더 짧을 수 있음을 보여주고 있다.

또한, 도 8은 부스트 모드 진입 후 부스트 운전을 사용하지 않은 경우 부스트 대기시간이 증가되지 않고 최소값(예, 0)으로 유지되어, 이후 운전자가 희망시 즉시 부스트 온(부스트 재사용)이 가능함을 보여주고 있다.

다음으로, 구동계 내구도와 관련하여, 차량의 연식이나 내구 상태 또한 부스트 대기시간에 영향을 줄 수 있도록 하는 방법을 적용할 수 있다. 차량의 총 주행거리나 연식, 혹은 내부적으로 추정한 내구 상태 변수가 존재한다면, 이들 값으로부터 구해지는 구동계 내구도를 이용하여 내구도가 저하된 차량일수록 부스트 대기시간을 연장하는 방향으로 설정할 수 있다.

또한, 배터리 SOC와 관련하여, 배터리 수명 관리를 위해서는 특정 SOC 영역에서 출력량을 제한해야 하는 상황이 발생한다. 이와 같은 배터리의 특성을 고려할 수 있는데, 이를 위해 배터리 SOC 전체 범위를 여러 개의 영역으로 나누어 복수 개의 SOC 영역을 미리 설정해둔 뒤, 복수 개의 SOC 영역 중 현재의 배터리 SOC가 속하는 SOC 영역에 따라 부스트 대기시간을 실시간으로 가변시킬 수 있다.

또한, 현재의 배터리 SOC가 미리 설정된 배터리 SOC 영역 내에 있는 경우 제어기는 부스트 대기시간을 무한대로 설정할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 배터리 SOC 영역은 부스트 운전이 불가한 배터리 SOC 영역일 수 있다. 또한, 부스트 대기시간이 무한대인 것은 부스트 재사용이 불가한 상태, 즉 차기 부스트 모드의 재진입 및 부스트 운전의 재사용이 불가한 상태인 것을 의미한다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 부스트 모드 제어 방법에 대해 상세히 설명하였으며, 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 부스트 모드 제어는 차량의 운전 상태 변수 정보를 이용하여 부스트 대기시간을 가변시키는 것을 포함한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 운전정보 검출부
20 : 입력장치
30 : 제어기
41 : 구동장치
42 : 구동계 요소
43 : 구동륜
50 : 표시장치

Claims (17)

1. 운전자의 부스트 모드 온(on) 입력이 있는 경우, 제어기에 의해, 부스트 운전이 실시될 수 있는 부스트 모드의 진입이 이루어지는 단계;
   상기 제어기에 의해, 상기 부스트 모드의 진입 상태에서 차량 운전 동안의 실시간 운전 상태 변수 정보가 취득되는 단계;
   상기 제어기에 의해, 상기 취득되는 실시간 운전 상태 변수 정보에 따라 부스트 대기시간이 증감되어 가변되는 단계; 및
   상기 부스트 모드가 해제되는 경우, 상기 제어기에 의해, 상기 가변된 부스트 대기시간이 차량의 표시장치에 표시되는 단계; 및
   상기 제어기에 의해, 상기 표시장치에 표시되는 부스트 대기시간이 시간이 경과함에 따라 점차 감소하는 상태로 표시되는 단계를 포함하고,
   상기 부스트 대기시간은 상기 부스트 모드의 해제 후 차기 부스트 모드의 재진입 및 부스트 운전의 재사용을 위해 대기해야 하는 시간인 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어기에 의해, 상기 부스트 모드의 해제 후 상기 표시되는 부스트 대기시간이 0이 될 때까지 모두 경과하였는지 판단되는 단계; 및
   상기 부스트 대기시간이 모두 경과한 상태에서 운전자의 부스트 모드 온(on) 입력이 있는 경우, 상기 제어기에 의해, 부스트 모드의 재진입이 이루어지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어기에 의해, 상기 부스트 모드의 진입 후 정해진 부스트 지속 가능 시간이 모두 경과하는 경우 상기 부스트 모드가 해제되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 부스트 대기시간이 증감되어 가변되는 단계에서,
   상기 제어기는 상기 부스트 모드의 진입 상태에서 부스트 운전이 실제 실시되는 경우에만 상기 부스트 대기시간을 증가시키도록 설정된 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어기는 상기 부스트 모드의 진입 상태에서 상기 부스트 운전이 실제 실시되는 경우에만 상기 부스트 대기시간을 정해진 증가치 또는 증가율에 따라 증가시키도록 설정되고,
   여기서 상기 부스트 운전은 차량을 구동하는 구동장치를 포함한 차량의 구동계가 운전점 맵의 정격 출력을 초과하는 운전점으로 작동되는 운전 상태이며,
   상기 제어기에서 상기 증가치 또는 증가율은 상기 운전점 맵에 미리 설정된 정격 운전점의 상한치 또는 하한치 대비 현재의 운전점이 초과하는 토크 초과량에 상응하는 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어기는 상기 부스트 모드의 진입 상태에서 상기 부스트 운전이 실제 실시되지 않은 동안에는 상기 부스트 대기시간을 증감 없이 유지하도록 설정된 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 부스트 모드의 진입 후부터 부스트 모드의 해제시까지 부스트 운전이 실시되지 않은 경우에는, 상기 제어기에 의해, 상기 부스트 모드의 해제 후 부스트 모드의 즉시 재진입 및 부스트 운전의 즉시 재사용이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어기는 직전 부스트 모드에서의 운전 상태 변수 정보 또는 직전 부스트 모드에서의 부스트 운전 사용량 정보를 이용하여 차기 부스트 모드의 재진입을 위한 부스트 대기시간의 초기값을 결정하도록 설정된 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제어기는,
   운전자가 직전 부스트 모드에서 부스트 운전을 실시하여, 상기 직전 부스트 모드에서의 부스트 운전 사용량에 따른 부스트 지속 가능 시간이 미리 정해진 설정시간 이하로 감소한 경우,
   상기 부스트 대기시간의 초기값을 정해진 시간만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 직전 부스트 모드에서의 운전 상태 변수 정보로서, 직전 부스트 운전의 사용이 종료된 시점을 기준으로 그 이전의 설정시간 동안의 WOT(Wide Open Throttle) 지속 시간이나 회생 토크 적분값에 따라, 상기 부스트 대기시간의 초기값을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 운전 상태 변수 정보는 구동계 온도, 구동계 속도 및 토크, 구동계 파워, 구동계 내구도, 그리고 배터리 SOC(state of charge) 중 하나이거나 둘 이상인 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 부스트 대기시간이 증감되어 가변되는 단계에서,
    상기 제어기는,
    현재의 배터리 SOC가 미리 설정된 배터리 SOC 영역 내에 있는 경우,
    부스트 대기시간을 차기 부스트 모드의 재진입 및 부스트 운전의 재사용이 불가함을 나타내는 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 운전 상태 변수 정보는 운전자의 가속페달 입력값과 브레이크 페달 입력값 중 하나 또는 둘인 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기에 입력장치를 통해 운전자에 의해 선택될 수 있는 복수 개의 부스트 모드가 설정되고,
    상기 복수 개의 부스트 모드는,
    정격 출력 대비 초과 가능한 부스트량을 나타내는 값인 부스트 폭과, 상기 부스트 대기시간의 초기값이 상이하게 설정된 모드인 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수 개의 부스트 모드는,
    상기 부스트 폭과 부스트 대기시간의 초기값이 미리 설정된 각각의 가용 범위 내에서 최소값과 최대값 사이의 값으로 설정되는 제1 부스트 모드;
    상기 부스트 폭과 부스트 대기시간의 초기값이 상기 설정된 각각의 가용 범위 내에서 모두 최소값으로 설정된 제2 부스트 모드; 및
    상기 부스트 폭과 부스트 대기시간의 초기값이 상기 설정된 각각의 가용 범위 내에서 모두 최대값으로 설정된 제3 부스트 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기에서, 차량의 가상 변속 기능의 온 상태와 오프 상태에 따라, 차기 부스트 모드의 재진입을 위한 부스트 대기시간의 초기값이 다르게 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 부스트 대기시간이 증감되어 가변되는 단계에서,
    상기 제어기는 상기 가변되는 부스트 대기시간이 상기 표시장치에 실시간으로 표시되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 부스트 모드 제어 방법.
    

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