KR20240003397A - 하이브리드 차량, 그 주행모드 제어 방법 및 장치 - Google Patents

하이브리드 차량, 그 주행모드 제어 방법 및 장치 Download PDF

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김성덕
강구영
문성욱
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Abstract

차량의 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생하는 단계; 이전 엔진 기동 요청의 해제와 엔진 기동 요청의 발생 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 단계; 및 엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진을 제어하는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량과 그 주행모드 제어 방법 및 장치가 소개된다.

Description

하이브리드 차량, 그 주행모드 제어 방법 및 장치 {HYBRID ELECTRIC VEHICLE, METHOD AND APPARTUS FOR CONRTROLLING DRIVING MODE OF THE SAME}
본 발명은 난방제어기의 엔진 기동 요청 주기에 따라 하이브리드 차량의 주행모드의 변동 주기를 조절할 수 있도록 하는 전동화차량, 그 주행모드 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 높아짐과 함께, 전기 모터를 동력원으로 구비한 친환경차량이 증가하는 추세이다. 친환경차량은 전동화 차량이라고도 하며, EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electrice Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등이 여기에 해당한다.
전동화차량은 종래의 일반적인 내연기관차량과 달리 모터가 구비되어 있어, 모터를 통해 주행에 필요한 동력을 얻을 수 있다. 특히, HEV, PHEV 등과 같이 엔진이 모터와 함께 구비되어 있는 하이브리드 차량의 경우 엔진과 모터를 동력원으로 활용할 수 있으며, 동력전달 상태에 따른 다양한 주행모드를 상황에 따라 활용할 수 있게 된다.
이러한 주행모드에는 구동 모터만을 동력원으로 사용하는 EV 모드, 엔진을 구동하되 구동 모터를 선택적으로 사용하는 HEV 모드 등이 포함될 수 있다. 여기서, HEV 모드는 엔진의 동력은 시동발전 모터(HSG: Hybrid Starter Generator)로 충전하고, 구동 모터의 구동력을 휠에 전달하는 HEV-Series 모드, 엔진의 동력을 휠에 전달하는 HEV-Parallel 모드로 다시 구분될 수 있다. 차량에 따라, HEV 모드로의 전환을 어렵게 하여 보다 EV 모드를 적극적으로 이용하는 EV+ 모드가 제공되기도 한다. 주행모드는 운전자가 직접 선택할 수도 있고, 나아가 주행부하와 운전상황에 맞게 자동으로 변환될 수도 있다.
한편, 일반적으로 자동차의 난방은 엔진 구동을 통해 가열된 냉각수온을 이용한 공조를 통해 수행되는데, EV 모드의 경우 엔진을 기동하지 않고 모터만으로 동력을 공급받으므로 냉각수가 가열되지 않아 난방 측면에서 불리한 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 종래의 기술들은 목표한 난방온도에 대비하여 냉각수온이 낮은 경우 엔진을 기동하는 HEV 모드로 주행모드를 강제 전환되도록 하고, 이후 냉각수온이 충분히 상승한 경우 주행모드가 다시 원상태로 복귀되도록 하였다. 또한, 이와 같이 주행모드가 전환 또는 복귀되는 경우에는 운전자 등이 이를 인지할 수 있도록 하기 위해 클러스터 팝업과 소리 등을 통한 알림이 수반되었다.
다만, 외부기온이 매우 낮고, 차량의 주행으로 인해 냉각수온이 급격히 식게 되는 경우 위와 같은 주행모드의 강제 전환이 짧은 주기로 반복되게 되며, 이로 인해 주행모드 전환 알림 등 또한 빈번해져 운전자에게 불편함을 초래하고 주행을 방해하게 되는 문제점이 존재한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1807061 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량의 주행 시 난방을 위한 엔진 기동 요청의 발생과 해제가 반복되는 경우 엔진 기동 요청의 발생과 해제뿐만 아니라, 엔진 기동 요청 주기에 기반하여 엔진 기동을 제어함으로써, 주행모드의 전환 주기를 조절할 수 있도록 하는 하이브리드 차량, 그 주행모드 제어 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법은, 엔진 미기동 상태로 주행 중, 차량의 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생하면, 이전 엔진 기동 요청의 해제와 엔진 기동 요청의 발생 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 단계; 및 엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진을 제어하는 단계;를 포함한다.
제2 시간을 결정하는 단계는, 제1 시간이 작은 값을 가질 수록 큰 값을 갖도록 제2 시간을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 제어 방법은 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생한 경우 주행모드를 엔진 기동을 수반하는 특정 모드로 전환하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 엔진을 제어하는 단계는, 제2 시간 동안 특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 단계는, 제2 시간 동안 엔진의 동력으로 시동발전 모터가 충전하는 제1 모드를 통해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 단계는, 엔진의 구동력이 휠로 전달되는 제2 모드로의 진입 기준을 상향시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 제어 방법은 난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 경과 시 엔진을 오프하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 제어 방법은 난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청에 따라 엔진을 기동한 경우 엔진기동이유, 현재 주행모드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 엔진기동정보를 표시하는 단계; 및 엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 동안 엔진기동정보의 표시를 유지하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치는, 엔진 미기동 상태로 주행 중, 차량의 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생하면, 이전 엔진 기동 요청의 해제와 엔진 기동 요청의 발생 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 판단부; 및 엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진을 제어하는 제어부;를 포함한다.
판단부는, 제1 시간이 작은 값을 가질 수록 큰 값을 갖도록 제2 시간을 결정할 수 있다.
제어부는, 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생한 경우 주행모드를 엔진 기동을 수반하는 특정 모드로 전환하고, 제2 시간 동안 특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 할 수 있다.
특정모드는, 제2 시간 동안 엔진의 동력으로 시동발전 모터가 충전하는 제1 모드일 수 있다.
제어부는, 엔진의 구동력이 휠로 전달되는 제2 모드로의 진입 기준을 상향시켜 제1 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 할 수 있다.
제어부는 난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 경과 시 엔진을 오프할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량은, 엔진을 포함하는 파워트레인; 냉각수온에 기반하여 엔진 기동 요청의 발생 또는 해제를 제어하는 난방제어기; 및 파워트레인을 제어하는 주행모드 제어 장치;를 포함하되, 주행모드 제어 장치는, 엔진 미기동 상태로 주행 중, 차량의 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생하면, 엔진 기동 요청의 발생과 이전 엔진 기동 요청의 해제 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 판단부; 및 엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진을 제어하는 제어부;를 포함한다.
난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청에 따라 엔진을 기동한 경우 엔진기동이유, 현재 주행모드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 엔진기동정보를 표시하는 표시부;를 더 포함하되, 표시부는, 엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 동안 엔진기동정보의 표시를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 하이브리드 차량, 그 주행모드 제어 방법 및 장치에 따르면, 주행모드의 전환이 단시간 내에 빈번하게 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이를 통해 주행모드 전환으로 인해 클러스터 팝업, 소리 등이 반복되어 운전자의 집중을 방해하고, 불편감을 초래하는 문제를 방지할 수 있게 되며, 나아가 이로 인해 하이브리드 차량의 사용감이 증대되어 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 적용 가능한 하이브리드 차량의 파워트레인 구성의 일례를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 계통 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HEV-Parallel 진입라인 변경 형태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어에 따른 양상을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 시간 및 제2 시간의 관계를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "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.
또한, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법을 설명하기에 앞서, 실시예들에 적용 가능한 하이브리드 자동차의 구조 및 제어 계통을 먼저 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 적용가능한 하이브리드 차량의 파워트레인 구성의 일례를 나타낸 도면으로, 도 1을 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기 모터(또는 구동 모터, 140)와 엔진클러치(130)를 장착한 하이브리드 차량의 파워트레인(100)이 도시된다.
이러한 차량에서는 일반적으로 시동 후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우(즉, 가속 페달 센서 ON), 엔진클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 바퀴에 전달되어 바퀴가 움직이게 된다(즉, EV 모드). 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 보조 모터(또는 시동발전 모터, 120)가 동작하여 엔진(110)을 구동할 수 있다.
그에 따라 엔진(110)과 모터(140)의 회전속도 차이가 일정 범위 이내가 되면 비로소 엔진클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께 차량을 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진클러치(130)가 오픈되고, 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 이때 차량은 바퀴의 구동력을 이용하여 모터(140)를 통해 배터리(170)를 충전하며 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다. 따라서, 시동발전 모터(120)는 엔진에 시동이 걸릴 때에는 스타트 모터의 역할을 수행하며, 시동이 걸린 후 또는 시동 오프 시 엔진의 회전 에너지 회수 시에는 발전기로 동작하기 때문에 하이브리드 스타터 제네레이터(HSG: Hybrid Starter Generator)라 칭할 수 있다.
일반적으로 변속기(150)는 유단 변속기나 다판클러치, 예컨대 듀얼클러치 변속기(DCT)가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 계통 구성을 나타낸 도면으로, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 차량에서 내연기관(110)은 엔진 제어기(210)가 제어하고, 시동발전 모터(120) 및 구동 모터(140)는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 220)에 의해 토크가 제어될 수 있으며, 엔진클러치(130)는 클러치 제어기(230)가 각각 제어할 수 있다. 여기서 엔진 제어기(210)는 엔진 제어 시스템(EMS: Engine Management System)이라고도 한다. 또한, 변속기(150)는 변속기 제어기(250)가 제어하게 된다.
특히, 본 발명의 실시예들과 관련하여 난방제어기(260)는 냉각수온과 목표 난방온도에 기반하여 엔진 기동 필요 여부를 판단할 수 있으며, 판단결과에 따라 엔진 기동 요청의 발생 또는 해제를 제어할 수 있다. 예컨대, 엔진 기동 요청은 특정 신호를 '1'로, 해제 요청은 해당 신호를 '0'으로 설정하는 형태가 될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
각 제어기는 그 상위 제어기로서 모드 전환 과정 전반을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Controller Unit, 240)와 연결되어, 하이브리드 제어기(240)의 제어에 따라 주행 모드 변경, 기어 변속 시 엔진 클러치 제어에 필요한 정보, 및/또는 엔진 정지 제어에 필요한 정보를 그(240)에 제공하거나 제어신호에 따른 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 하이브리드 제어기(240)는 차량의 운행 상태에 따라 EV-HEV 모드간 또는 CD-CS 모드간 전환 수행 여부를 결정한다. 이를 위해, 하이브리드 제어기는 엔진 클러치(130)의 해제(Open) 시점을 판단하고, 해제 시에 유압제어를 수행한다. 또한, 하이브리드 제어기(240)는 엔진클러치(130)의 상태(Lock-up, Slip, Open 등)를 판단하고, 엔진(110)의 연료분사 중단 시점을 제어할 수 있다. 또한, 하이브리드 제어기(240)는 엔진 정지 제어를 위해 시동발전 모터(120)의 토크를 제어하기 위한 토크 지령을 모터 제어기(220)로 전달하여 엔진 회전 에너지 회수를 제어할 수 있다. 아울러, 하이브리드 제어기(240)는 주행모드 전환 제어 시 모드 전환 조건의 판단 및 전환을 위한 하위 제어기의 제어가 가능하다. 특히, 본 발명의 실시예들과 관련하여 하이브리드 제어기(240)는 난방제어기(260)로부터 엔진 기동 요청을 입력받아 엔진 기동 여부를 판단하고, 엔진 기동 요청의 해제 후에도 엔진 기동을 유지할지 여부 및 엔진 기동의 유지시간을 판단할 수 있다.
물론, 상술한 제어기간 연결관계 및 각 제어기의 기능/구분은 예시적인 것으로 그 명칭에도 제한되지 아니함은 당업자에 자명하다. 예를 들어, 하이브리드 제어기(240)는 그를 제외한 다른 제어기들 중 어느 하나에서 해당 기능이 대체되어 제공되도록 구현될 수도 있고, 다른 제어기들 중 둘 이상에서 해당 기능이 분산되어 제공될 수도 있다.
상술한 도 1 및 도 2의 구성은 하이브리드 차량의 일 구성례일 뿐, 실시예들에 적용 가능한 하이브리드 차량은 이러한 구조에 한정되지 아니함은 당업자에 자명하다 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 구성을 나타낸 도면으로서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치(300)는 차량의 현재 주행모드(EV+, EV, HEV, Auto 등)에 대한 정보, 엔진 기동 요청 On/Off에 대한 정보를 입력정보로 가질 수 있다. 또한, 주행모드 제어 장치(300)는 목표 주행모드, HEV-Parallel 진입기준 등을 출력값으로 가질 수 있다. 한편 본 발명의 실시예에 따른 주행모드에 있어서, EV(또는 EV+) 모드는 차량의 SOC를 주행 에너지로 먼저 사용하는 것을 목표로 하는 방전지향모드(CD, Charge Deplete)로, HEV 모드는 SOC를 유지하는 것을 목표하는 충전지향모드(CS, Charge Sustain)로 대체될 수 있다.
아울러, 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치(300)는 판단부(310)와 제어부(310)를 포함할 수 있으며, 판단부(310)는 다시 엔진기동 연장시간 결정부, 주행모드 결정부(312)를, 제어부(320)는 주행모드 제어부(321), 파워트레인 차별화 제어부(322)를 각각 포함할 수 있다.
구현에 있어서, 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치(300)는 파워트레인 제어에 관련된 출력값을 가지므로, 파워트레인(100)을 종합적으로 제어하는 상위 제어기로 구현될 수 있다. 예컨대, 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 하이브리드 차량에 적용될 경우, 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치(300)는 하이브리드 제어기(240)의 일 기능으로 구현될 수 있나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예로 하이브리드 차량의 주행모드 제어기(300)는 자율 주행 제어기나 전술한 제어기들과 상이한 별도의 제어기로 구현될 수 있음은 물론이다.
이하, 하이브리드 차량의 주행모드 제어장치(300)의 각 구성요소를 보다 상세히 설명한다.
먼저, 판단부(310)는 난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청을 입력받고, 이에 기반하여 엔진 기동 요청의 발생과 이젠 엔진 기동 요청의 해제 사이의 제1 시간을 계산한다. 이 경우 난방 제어기에서 발생하는 엔진 기동 요청은 강제 CS 모드 천이 요청, HEV 모드 천이 요청 등 냉각수온 상승을 위해 차량의 엔진 기동을 주문하는 모든 요청을 포함할 수 있다.
그리고, 제1 시간이 계산된 후 그에 기반하여 엔진 기동 요청이 해제된 이후에도 엔진 기동이 연장되도록 할 제2 시간을 결정한다. 이 경우 제2 시간의 결정은 엔진기동 연장시간 결정부(311)에서 수행되는 것으로 볼 수 있다.
판단부(310)는 엔진 기동 요청과 제2 시간에 기반하여 엔진 기동 여부 및 그에 따른 주행모드를 결정할 수 있으며, 이러한 작업은 주행모드 결정부(312)에서 수행되는 것으로 볼 수 있다.
이후, 결정 결과에 따른 엔진 기동 On/Off, 엔진기동 연장시간, 파워트레인 차별화에 관한 정보를 제어부로 전달할 수 있다. 여기서, 파워트레인 차별화는 엔진 기동 요청 해제 후 제2 시간 동안 엔진을 기동할 경우의 동력전달방식에 관한 것으로, 주행모드 결정부(312)에 의해 결정될 수 있다.
한편, 제어부(320)는 엔진 기동 On/Off, 엔진기동연장시간, 파워트레인 차별화에 관한 정보를 입력받고, 입력된 정보에 기반하여 엔진 기동에 따른 주행모드의 전환 또는 복귀, 파워트레인 차별화에 따른 HEV-Parallel 진입라인 상향 등을 수행한다. 이 경우 주행모드의 전환 또는 복귀는 주행모드 제어부(321)에서, 파워트레인 차별화는 파워트레인 차별화 제어부(322)에서 수행되는 것으로 볼 수 있다.
보다 상세하게는, 제어부(320)는 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생한 경우 판단부(310)로부터 엔진 기동 On을 입력받아 엔진이 기동되도록 하며, 엔진 기동 요청이 해제된 경우에는 판단부(310)로부터 엔진 기동 Off를 입력받아 차량이 엔진 기동을 중단하고 원래의 주행상태로 복귀하도록 할 수 있다.
또한, 난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청이 해제된 경우에도 엔진 기동이 유지되도록 할 수 있는데, 판단부(310)에서 결정된 엔진기동 연장시간인 제2 시간을 입력받아 엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진(110)을 제어할 수 있으며, 엔진 기동 요청 해제 후 제2 시간 경과 시에는 엔진을 오프할 수 있다.
엔진 기동 요청이 해제된 후에도 추가적으로 제2 시간 동안 엔진 기동을 더 유지함에 따라 증가한 엔진 기동 시간만큼 냉각수온이 상승하게 되고, 이를 통해 난방제어기(260)에서 다음 엔진 기동 요청이 발생하는 시기를 늦출 수 있게 된다. 결과적으로 엔진 기동 요청 주기가 길어지게 되어 차량의 엔진 기동 On/Off 반복 빈도를 줄일 수 있게 된다.
또한, 제어부(320)는 엔진 기동 요청이 발생하면 주행모드를 엔진 기동을 수반하는 특정 모드로 전환할 수 있으며, 이 경우 엔진 기동 요청이 해제된 이후에도 제2 시간 동안 특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 할 수 있다. 여기서, 엔진 기동을 수반하는 특정 모드에는 HEV 모드가 포함될 수 있다.
한편, 제어부(320)는 제2 시간 동안 HEV-Series 모드와 같이 엔진의 동력으로 시동발전 모터(120)가 충전하는 제1 모드를 통해 엔진(110)이 기동되도록 할 수 있다. 이러한 모드는 엔진클러치(130)가 오픈된 상태로 엔진(110)을 가동하여 발생된 동력은 시동발전 모터(120)가 충전에 이용하는 동력전달방식이다. 이에 반해, HEV-Parallel 모드와 같은 제2 모드는 엔진클러치(130)가 맞물린 상태로 엔진(110)을 기동하여 모터뿐만 아니라 엔진에 의한 동력을 휠에 함께 전달하는 동력전달방식이다. 본 발명에 따른 주행모드 제어는 엔진 기동이 불필요한 상태에서 난방을 위한 냉각 수온의 확보를 위해 엔진(110)이 구동되도록 하는 것으로, 파워트레인 차별화를 통해 제2 시간 동안 엔진의 동력으로 시동발전 모터(120)가 충전하는 제1 모드로 차량을 운용함에 따라 엔진 기동을 유지하여 냉각수온 하락을 방지하면서도, 주행속도와 무관하게 독립적으로 엔진(110)을 기동하여 최대 연비 효율 운점점으로 구동할 수 있게 된다.
또한 이를 위해 제어부(320)는 엔진의 구동력이 휠로 전달되는 제2 모드로의 진입 기준을 상향시켜 제1 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 할 수 있다. 이와 관련하여는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 HEV-Parallel 진입라인 변경 형태를 나타낸 도면으로, 제어부(320)에 의한 엔진의 구동력이 휠로 전달되는 제2 모드로의 진입 기준 상향 제어의 일례이다. 이하의 설명에서, 제2 모드는 HEV-Parallel 모드로 예를 들어 설명한다. 도 4를 참조하면, HEV-Parallel 진입라인은 일축이 차속이고 타축이 토크인 그래프 상에서 설정될 수 있으며, 운전자 요구 토크가 HEV-Parallel 진입라인을 상회할 경우 하이브리드 차량은 HEV-Series 모드에서 HEV-Parallel 모드로 천이하게 된다. 따라서, HEV-Parallel 진입라인을 상향할 경우 기존 HEV-Parallel 진입라인 적용 시 대비 상대적으로 낮은 요구 토크에서도 HEV-Series 모드를 유지할 수 있게 되며, 이를 통해 최대 연비 효율 운전점으로 엔진을 구동할 수 있게 된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 주행모드 제어의 구성과 방식에 대해 설명한 것으로 이러한 실시예들이 적용된 양상에 대하여는 도 5를 참조하여 이하 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어에 따른 양상을 나타낸 도면으로서, 도 5를 참조하면, 엔진 기동 요청은 냉각수온에 기반하여 On/Off 되게 되며, 엔진 기동 On 상태에서는 냉각수온이 상승하고, 엔진 기동 Off 상태에서는 냉각수온이 하강하게 되는 관계를 갖는다.
또한, 제2 시간(T2)를 제외한 구간에서는 엔진 기동 요청과 엔진 기동 간의 양상이 동일한 것을 볼 수 있다. 난방제어기(260)에서 냉각수온에 기반하여 엔진 기동 요청이 On된 경우 주행모드 제어 장치(300)는 이에 기반하여 엔진 기동 On 상태가 되도록 하고, 엔진 기동 요청이 Off된 경우 엔진 기동 Off 상태가 되도록 한다.
다만, 주행모드 제어 장치(300)는 제1 시간(T1)에 기반하여 결정되는 제2 시간(T2) 구간에서는 난방제어기(260)의 엔진 기동 요청이 Off 되었음에도 불구하고 엔진 기동 On 상태가 유지되도록 한다. 이에 따라 제2 시간(T2) 구간에서는 냉각수온이 계속 상승하게 되며, 상승된 냉각수온이 엔진 기동 요청이 발생하게 되는 온도로 하강하기까지의 시간이 증가되어 이번 엔진 기동 요청의 해제와 다음 엔진 기동 요청 발생 사이의 새로운 제1 시간(T1')가 증가하게 된다. 제1 시간은 엔진 기동 요청 주기와 같으므로, 결과적으로 엔진 기동 요청 주기가 증가되어 주행모드 전환 빈도를 낮출 수 있게 된다.
한편, 지금까지의 설명은 주행모드 제어 장치(300)의 판단부(310)에서 제2 시간이 결정된 것을 전제로 한 것으로 제2 시간에 대한 상세한 설명은 도 6을 통해 이하 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 시간과 제2 시간의 관계를 나타낸 도면으로, 제2 시간은 제1 시간이 작은 값을 가질 수록 큰 값을 갖도록 결정될 수 있으며, 도 6을 참조하면, 제1 시간(T1)과 제2 시간(T2)를 축으로 하여 음의 기울기를 갖는 그래프로 표현될 수 있고, 그래프 상의 수치는 하나의 예시로서 상세한 값은 차량시험에 의해 결정될 수 있으며, 제1 시간과 제2 시간이 반비례 관계를 갖는 경우도 포함될 수 있다.
제2 시간과 제1 시간의 그래프가 도 6에 도시된 것과 같은 경우 제1 시간(T1)이 최대값을 갖는 경우 제2 시간(T2)의 값이 0이 될 수 있다. 제2 시간(T2)가 0이 되는 경우에는 난방제어기(260)의 엔진 기동 요청이 해제된 후 주행모드 제어 장치(300)에 의해 엔진 기동이 유지되지 않으며, 이는 다시 말하자면 난방제어기(260)의 엔진 기동 요청 빈도가 작아져 엔진 기동 요청 주기가 충분히 커지게 되면 일반적인 경우와 같이 엔진 기동 요청의 On/Off와 엔진 기동 On/Off가 일치하게 된다는 것이다.
제1 시간(T1) 작은 값을 가질 수록 엔진 기동 Off 이후 냉각수온이 빠르게 하강한다는 것이므로, 제2 시간(T2)이 제1 시간이(T1)이 작을 수록 큰 값을 갖도록 하여 엔진 기동을 통해 냉각수온이 제2 시간(T2)만큼 더 상승하도록 하여 제2 시간(T2) 경과 후 냉각수온이 다시 하강하는데 걸리는 시간을 지연시킬 수 있게 된다. 제2 시간을 이와 같이 결정함으로써 냉각수온의 하강 속도를 반영하여 엔진 기동 요청 및 주행모드 전환 주기를 적절하게 조절할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성을 나타낸 도면으로서, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진(110)을 포함하는 파워트레인(100), 냉각수온에 기반하여 엔진 기동 요청의 발생 또는 해제를 제어하는 난방제어기(260), 파워트레인(100)을 제어하는 주행모드 제어 장치(300) 및 표시부(400)를 포함한다. 이하, 각 구성에 대해 설명한다.
먼저, 난방제어기(260)는 냉각수온이 난방에 필요한 온도 이하의 값을 갖는 경우 엔진 기동 요청이 발생되도록 하고, 냉각수온이 충분한 값을 갖도록 가열된 경우 엔진 기동 요청이 해제되도록 할 수 있다.
주행모드 제어 장치(300)는 엔진 미기동 상태로 주행 중, 차량의 난방제어기(260)에서 엔진 기동 요청이 발생하는 경우, 엔진 기동 요청의 발생과 이전 엔진 기동 요청의 해제 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 판단부(310) 및 엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진(110)을 제어하는 제어부(320)을 포함한다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량은 추가적으로 표시부(400)를 포함할 수 있으며, 표시부(400)는 난방제어기(260)에서 발생한 엔진 기동 요청에 따라 엔진을 기동한 경우 엔진기동이유, 현재 주행모드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 엔진기동정보를 표시하고, 엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 동안 엔진기동정보의 표시를 그대로 유지할 수 있다. 이와 같은 표시부(400)는 차량에 구비되는 클러스터로 구현될 수도 있다.
엔진기동정보를 표시함으로써 별도의 조작이 없는 상태에서 갑작스러운 엔진 기동 등으로 운전자가 당황하는 것을 방지하고 차량의 현재 상태에 대해 인지할 수 있도록 하며, 엔진 기동 요청의 해제에도 불구하고 제2 시간 동안 표시가 변경되지 않고 유지되도록 하여 계속되는 표시로 인해 운전자의 주행을 방해하고, 불편감을 주는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는 지금까지 설명한 주행모드 제어 과정을 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 과정을 나타낸 순서도로서, 본 발명의 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법은 엔진 미기동 상태로 주행 중 차량의 난방제어기(260)에서 엔진 기동 요청이 발생하면, 엔진 기동 요청의 발생과 이전 엔진 기동 요청의 해제 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 단계 및 엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진(110)을 제어하는 단계를 포함한다. 이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주행모드 제어방법을 보다 상세히 설명한다.
난방제어기(260) 또는 주행모드 제어 장치(300)의 판단부(310)는 EV(또는 EV+) 모드와 같이 차량이 엔진 미기동 상태로 주행 중인지 여부를 확인할 수 있다(S101). 차량이 이미 HEV 모드와 같이 엔진을 기동하며 주행하고 있는 경우에는 엔진 기동 또는 주행모드 변경을 위한 제어를 수행할 필요가 없으므로 본 발명에 따른 주행모드 제어는 엔진을 기동하지 않는 주행모드로 주행하는 경우 적용되는 것이 적절하다.
이후, EV(또는 EV+) 모드인 것이 확인된 경우(S101의 Yes) 주행모드 제어 장치(300)의 판단부(300)는 이전 엔진 기동 요청의 해제 시부터 제1 시간을 카운트하기 시작하며(S102), 난방제어기(260)에 의한 엔진 기동 요청이 발생한 경우(S103의 Yes) 그때까지의 카운트된 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정한다(S104).
이 경우, 판단부(320)는 제1시간과 제2시간이 음의 상관관계를 갖도록 제2 시간의 값을 결정할 수 있으며 이를 통해 난방제어기(260)의 엔진 기동 요청 주기가 짧을 수록 엔진을 기동하는 시간이 길어지도록 하여 냉각수온이 더 많이 가열될 수 있도록 하고, 결과적으로 다음 엔진 기동 요청 발생을 지연시킬 수 있게 된다.
난방제어기(260)에 의한 엔진 기동 요청이 발생한 경우(S103) 주행모드 제어 장치(300)의 제어부(320)는 엔진(110)이 기동되도록 파워트레인(100)을 제어하며, 이는 제어부(320)가 주행모드를 엔진 기동을 수반하는 HEV 모드로 전환하는 단계(S105)를 통해 수행될 수 있다. 주행모드가 HEV 모드로 전환된 경우에는 엔진기동이유, 현재 주행모드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 엔진기동정보가 클러스터 등의 표시부(400)를 통해 표시될 수 있다(S106).
주행모드가 HEV 모드로 전환된 후(S105), 난방제어기(260)에 의한 엔진 기동 요청이 해제된 경우(S107의 Yes) 제1 시간의 카운트를 종료하고(S108) 해제 시점에서부터 다시 제1 시간을 카운트하기 시작한다(S109). 난방제어기(260)에 의한 엔진 기동 요청이 해제된 경우에도 제2 시간이 경과되지 않았다면 HEV 모드를 유지하고(S110), 표시부(400)를 통한 엔진기동정보 표시 또한 엔진 기동 요청의 해제에도 불구하고 제2 시간 동안 유지된다.
엔진 기동 요청의 해제 후 HEV 모드를 유지하는 과정(S110)에서 제어부(320)에 의해 HEV-Parallel 진입라인이 조절될 수 있으며 이를 통해 HEV-Parallel 진입기준이 상향되어 제2 시간동안 HEV 모드가 HEV-Parallel 모드로 진입하는 것을 방지하고, HEV-Series 모드로 유지될 수 있도록 할 수 있다(S111).
난방제어기(260)의 엔진 기동 요청이 해제된 후 HEV 모드의 유지 중 제2 시간이 경과한 경우(S112의 Yes) 제어부(320)에 의해 엔진 기동이 중단되고 EV(또는 EV+) 모드와 같은 엔진 미기동 상태의 이전 주행모드로 복귀된다(S113).
이 과정(S113) 후에는 다시 주행모드 확인 단계(S101)로 돌아가게 되며, 다시 각 단계가 수행되는 경우에는 본 발명에 따른 주행모드 제어로 인해 제1 시간(T1') 즉, 난방제어기(260)의 엔진 기동 요청 주기가 길어지게 되어 그에 따라 결정되는 제2 시간은 짧아지게 된다.
본 발명의 하이브리드 차량, 그 주행모드 제어 방법 및 장치에 따르면, 주행모드의 전환이 단시간 내에 빈번하게 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
이를 통해 주행모드 전환으로 인해 클러스터 팝업, 소리 등이 반복되어 운전자의 집중을 방해하고, 불편감을 초래하는 문제를 방지할 수 있게 되며, 나아가 이로 인해 하이브리드 차량의 사용감이 증대되어 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 파워트레인
300 : 주행모드 제어 장치
310 : 판단부
320 : 제어부

Claims (15)

  1. 엔진 미기동 상태로 주행 중, 차량의 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생하면, 이전 엔진 기동 요청의 해제와 엔진 기동 요청의 발생 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 단계; 및
    엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진을 제어하는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제2 시간을 결정하는 단계는,
    제1 시간이 작은 값을 가질 수록 큰 값을 갖도록 제2 시간을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생한 경우 주행모드를 엔진 기동을 수반하는 특정 모드로 전환하는 단계;를 더 포함하고,
    엔진을 제어하는 단계는,
    제2 시간 동안 특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 단계는,
    제2 시간 동안 엔진의 동력으로 시동발전 모터가 충전하는 제1 모드를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 단계는,
    엔진의 구동력이 휠로 전달되는 제2 모드로의 진입 기준을 상향시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 경과 시 엔진을 오프하는 단계;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청에 따라 엔진을 기동한 경우 엔진기동이유, 현재 주행모드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 엔진기동정보를 표시하는 단계; 및
    엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 동안 엔진기동정보의 표시를 유지하는 단계;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  8. 엔진 미기동 상태로 주행 중, 차량의 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생하면, 이전 엔진 기동 요청의 해제와 엔진 기동 요청의 발생 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 판단부; 및
    엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진을 제어하는 제어부;를 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    판단부는,
    제1 시간이 작은 값을 가질 수록 큰 값을 갖도록 제2 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    제어부는,
    난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생한 경우 주행모드를 엔진 기동을 수반하는 특정 모드로 전환하고,
    제2 시간 동안 특정 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    제어부는,
    엔진의 동력으로 시동발전 모터가 충전하는 제1 모드를 통해 엔진 기동이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    제어부는,
    엔진의 구동력이 휠로 전달되는 제2 모드로의 진입 기준을 상향시켜 제1 모드를 통한 엔진 기동이 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    제어부는,
    난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 경과 시 엔진을 오프하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  14. 엔진을 포함하는 파워트레인;
    냉각수온에 기반하여 엔진 기동 요청의 발생 또는 해제를 제어하는 난방제어기; 및
    파워트레인을 제어하는 주행모드 제어 장치;를 포함하되,
    주행모드 제어 장치는,
    엔진 미기동 상태로 주행 중, 차량의 난방제어기에서 엔진 기동 요청이 발생하는 경우, 엔진 기동 요청의 발생과 이전 엔진 기동 요청의 해제 사이의 제1 시간에 기반하여 제2 시간을 결정하는 판단부; 및
    엔진 기동 요청이 해제된 후 제2 시간 동안 엔진 기동이 더 유지되도록 엔진을 제어하는 제어부;를 포함하는 하이브리드 차량.
  15. 청구항 14에 있어서,
    난방제어기에서 발생한 엔진 기동 요청에 따라 엔진을 기동한 경우 엔진기동이유, 현재 주행모드 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 엔진기동정보를 표시하는 표시부;를 더 포함하되,
    표시부는,
    엔진 기동 요청의 해제 후 제2 시간 동안 엔진기동정보의 표시를 유지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
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