KR101755515B1

KR101755515B1 - 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101755515B1
Application number: KR1020160106113A
Authority: KR
Inventors: 김성재; 오지원; 어정수; 현바로
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-07-07
Anticipated expiration: 2036-08-22

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 하이브리드 차량에서 아이들 충전 시 엔진의 운전점을 최적으로 제어하여 배터리를 충전할 수 있는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치는 동력원인 엔진과 구동모터, 상기 엔진과 연결된 시동 발전기, 하이브리드 차량의 충전을 제어하기 위한 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기, 및 상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하면 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인하고, 상기 시동 발전기의 충전 토크를 제어하여 기준 엔진 토크를 설정 토크만큼 가감하며, 상기 기준 엔진 토크 및 설정 토크만큼 가감한 엔진 토크 각각에 따른 연료량 및 충전파워를 이용하여 연산값을 생성하고, 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 차량 제어기를 포함한다.

Description

하이브리드 차량용 엔진 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD CONTROLLING ENGINE FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 하이브리드 차량에서 아이들(idle) 충전 시 엔진의 운전점을 최적으로 제어하여 배터리를 충전할 수 있는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배기가스 규제에 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle: HEV)가 제공되고 있다.

하이브리드 차량은 좁은 의미로 연료전지 자동차, 전기자동차와 구별될 수 있으나, 본 명세서에서 하이브리드 차량의 의미는 순수 전기 자동차(Electric Vehicle: EV)와 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV)를 포괄하는 것이다.

하이브리드 차량은 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 차량으로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있다. 이때, 동력원으로는 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 및 전기 에너지에 의해 구동되는 모터가 혼합되어 사용된다. 하이브리드 차량은 주행 상황에 따라 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력 토크가 제공될 수 있다.

하이브리드 차량은 엔진의 동력을 구동축에 전달하기 위하여 엔진과 구동모터 사이에 엔진 클러치가 장착된다.

하이브리드 차량은 엔진 클러치의 접합 여부에 따라 구동모터의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드, 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 제동 및 관성 에너지로 구동모터를 발전시킴으로써 에너지를 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(Regenerative Braking, RB) 모드 등의 주행모드로 주행이 가능하다.

이러한 하이브리드 차량은 차량이 정차 시 엔진의 동작을 오프시키고, 초기 주행 시 모터로 주행하므로 연비를 향상시킬 수 있다. 하이브리드 차량은 차량이 정차 시에 배터리의 SOC(State Of Charge)가 설정값 보다 낮을 경우에 배터리를 충전시키기 위해 엔진을 제어하여 시동 발전기로 배터리를 충전한다.

그러나, 종래의 경우에는 미리 설정된 운전점을 기반으로 엔진을 제어하였으나, 운전점에 오류가 발생하거나, 엔진 단품의 내구성에 의해 엔진을 부정확하게 제어하는 경우가 발생하여 연비가 하락되는 문제가 발생하였다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 아이들 충전 시 엔진 운전점을 최적으로 제어하여 배터리를 충전할 수 있는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치 및 방법을 제공한다.

그리고, 본 발명의 실시 예는 연료량과 충전 파워를 기반으로 엔진 운전점을 변경할 수 있는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 동력원인 엔진과 구동모터; 상기 엔진과 연결된 시동 발전기; 하이브리드 차량의 충전을 제어하기 위한 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기; 및 상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하면 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인하고, 상기 시동 발전기의 충전 토크를 제어하여 기준 엔진 토크를 설정 토크만큼 가감하며, 상기 기준 엔진 토크 및 설정 토크만큼 가감한 엔진 토크 각각에 따른 연료량 및 충전파워를 이용하여 연산값을 생성하고, 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 차량 제어기를 포함하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 복수의 연산값 중 가장 작은 연산값을 확인하고, 가장 작은 연산값에 대한 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 미리 설정된 토크맵을 기반으로 엔진 회전 속도에 매칭된 기준 엔진 토크를 추출하여 확인할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 엔진 토크를 기반으로 설정 시간 동안 엔진을 구동시킨 후 연료량 및 충전파워를 확인하고, 상기 연료량 및 충전파워를 이용하여 연산값을 생성할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 기준 엔진 토크에 대한 제1 연산값을 생성하고, 상기 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 가산한 가산 엔진 토크에 대한 제2 연산값을 생성하며, 상기 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 감산한 감산 엔진 토크에 대한 제3 연산값을 생성할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 제2 연산값이 상기 제1 연산값 보다 작으면 상기 가산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 제3 연산값이 상기 제1 연산값 보다 작으면 상기 감산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경할 수 있다.

또한, 상기 차량 제어기는 상기 연료량을 상기 충전파워로 나누기 연산하여 연산값을 생성할 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 하이브리드 차량에서 엔진을 제어하는 방법에 있어서, 상태 데이터를 검출하는 단계; 상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하는지를 판단하는 단계; 상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하면 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인하는 단계; 시동 발전기의 충전 토크를 통해 기준 엔진 토크를 설정 토크만큼 가감하여 엔진을 구동시킨 후 상기 기준 엔진 토크 및 설정 토크만큼 가감한 엔진 토크 각각에 따른 연료량 및 충전파워를 이용하여 복수의 연산값을 생성하는 단계; 및 상기 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 아이들 충전 시 엔진 운전점을 최적으로 제어하여 배터리를 충전하므로 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 연료량과 충전 파워를 기반으로 엔진 운전점을 변경하여 엔진을 제어하므로 엔진의 내구성을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 토크맵을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 및 HSG의 토크를 나타낸 예시도이다.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 엔진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량은 엔진(110), 하이브리드 시동 발전기(Hybrid Starter & Generator: 이하 ' HSG '로 통칭함, 115), 엔진 클러치(120), 구동모터(130), 배터리(140), 변속기(150), 엔진 제어기(Engine Control Unit: 이하 ' ECU '로 통칭함, 160), 모터 제어기(Motor Control Unit: 이하 'MCU'로 통칭함, 170), 변속기 제어기(Transmission Control Unit: 이하 'TCU'로 통칭함, 180) 및 차량 제어기(Hybrid Control Unit: 이하 'HCU'로 통칭함, 190)를 포함한다.

엔진(110)은 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다. 즉, 엔진(110)은 기존의 화석연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지된 각종 엔진(110)이 이용될 수 있다.

엔진(110)은 ECU(160)의 제어에 의해 추력이 제어되며, ECU(160)의 제어에 따라 최적의 운전점으로 구동이 제어된다.

HSG(115)는 엔진(110)을 시동시키거나, 엔진(110)이 시동된 상태에서 제너레이터(Generator)로 작동하여 전기 에너지를 생성한다.

엔진 클러치(120)는 엔진(110)과 구동모터(130) 사이에 배치되고, HCU(190)의 제어에 따라 동작되어 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(120)는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.

엔진 클러치(120)가 오픈(Open)되어 있으면, 하이브리드 차량은 구동모터(130)에 의해서만 구동되므로 구동모터(130)에 의해 구동되고, 엔진 클러치(120)가 락(Lock)되어 있으면 엔진(110)으로만 또는 엔진(110)과 구동모터(130)에 의해 구동될 수 있다.

구동모터(130)는 MCU(170)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(130)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(140)에 공급한다.

배터리(140)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 구동모터(130)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(140)는 EV 모드나, HEV 모드에서 구동모터(130)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 모터에서 발전되는 전압으로 충전된다.

배터리(140)는 상용 전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전장치를 통해 공급되는 전압 및 전류에 의해 충전될 수도 있다.

변속기(150)는 TCU(180)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 운전모드에 따라 엔진 클러치(120)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 변속비로 분배하여 구동휠에 전달시켜 하이브리드 차량이 주행될 수 있도록 한다.

ECU(160)는 네트워크를 통해 HCU(190)와 연결되며, HCU(190)와 연동되어 운전자의 요구토크 신호, 냉각수온, 엔진 회전수, 스로틀 밸브 개도, 흡기량, 산소량 및 엔진 토크 등 엔진 동작 상태에 따라 엔진(110)의 전반적인 동작을 제어한다. ECU(160)는 엔진(110)의 동작 상태를 HCU(190)에 제공한다.

MCU(170)는 HCU(190)의 제어에 따라 구동모터(130)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생 제동 시 구동모터(130)에서 발전되는 전압을 배터리(140)에 저장한다.

TCU(180)는 ECU(160)와 MCU(170)의 각 출력토크에 따라 변속비를 제어하고, 회생 제동량을 결정하는 등 변속기(150)의 전반적인 동작을 제어한다. TCU(180)는 변속기(150)의 동작 상태를 HCU(190)로 제공한다.

HCU(190)는 하이브리드 주행 모드 설정, 하이브리드 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기이다. HCU(190)는 네트워크를 통해 연결된 하위 제어기들을 통합 제어하고, 각 하위 제어기들의 정보를 수집 및 분석하며 협조 제어를 실행하여 엔진(110) 및 구동모터(130)의 출력토크를 제어한다.

상기한 기능을 포함하는 본 발명의 따른 하이브리드 차량에서 통상적인 동작은 종래의 하이브리드 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다. 후술하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 모터 제어 방법의 일부 프로세스는 ECU(160)와 MCU(170)에 의하여, 다른 일부 프로세스는 HCU(190)에 의하여 수행되는 것으로 할 수 있다. 따라서, ECU(160), MCU(170) 및 HCU(190)를 하나의 차량 제어기(200)로 하여 설명이 가능한 바, 설명의 편의상 본 명세서 및 특허청구범위에서는 특별한 언급이 없는 한 상기 ECU(160), MCU(170) 및 HCU(190)를 차량 제어기(200)로 지칭하기로 한다.

도 2를 참조하면, 엔진 제어 장치(200)는 엔진(110), HSG(115), 데이터 검출기(210) 및 차량 제어기(230)를 포함한다.

데이터 검출기(210)는 엔진(110)을 제어하기 위한 차량 상태를 검출한다. 이를 위해, 데이터 검출기(210)는 SOC 검출부(221), 온도 측정부(223), 차량 속도 측정부(225), APS(227) 및 엔진 속도 측정부(229)를 포함한다.

SOC 검출부(221)는 배터리(140)의 SOC(State Of Charge)를 검출하고, 검출한 배터리 SOC를 차량 제어기(230)에 제공한다. 이러한 SOC 검출부(221)는 주기적 또는 비 주기적으로 배터리 SOC를 검출할 수 있다.

온도 측정부(223)는 엔진(110)의 냉각수 온도를 측정하고, 측정한 냉각수 온도를 차량 제어기(230)에 제공한다. 이때, 온도 측정부(223)는 주기적으로 냉각수 온도를 측정하거나, 차량 제어기(230)의 제어에 따라 비 주기적으로 냉각수 온도를 측정할 수도 있다.

차량 속도 측정부(225)는 차량의 속도를 측정하여 차량 제어기(230)에 제공한다. 즉, 차량 속도 측정부(225)는 주기적 또는 차량 제어기(230)의 제어에 따라 비주기적으로 차량 속도를 측정하여 차량 제어기(230)에 제공한다.

APS(227)는 운전자가 가속 페달을 누른 정보를 측정한다. 즉, APS(227)는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 측정하여 이에 대한 신호를 차량 제어기(230)에 전달한다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%이다.

엔진 속도 측정부(229)는 엔진(110)의 회전 속도를 측정하고, 측정한 엔진 회전 속도를 차량 제어기(230)에 제공한다. 이러한 엔진 속도 측정부(229)는 차량 제어기(230)의 제어에 따라 비 주기적으로 엔진 회전 속도를 측정하거나, 주기적으로 엔진 회전 속도를 측정할 수도 있다.

차량 제어기(230)는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치(200)의 구성 요소인 엔진(110), HSG 및 데이터 검출기(210)를 제어한다. 구체적으로, 차량 제어기(230)는 데이터 검출기(210)에서 검출한 상태 데이터가 아이들(idle) 충전 조건에 만족하면 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인한다. 여기서, 아이들 충전 조건은 아이들 충전 제어를 실시하기 위한 조건을 나타낼 수 있으며, 미리 설정된 것일 수 있다.

차량 제어기(230)는 HSG(115)의 충전 토크를 제어하여 기준 엔진 토크를 설정 토크만큼 가감한다. 차량 제어기(230)는 기준 엔진 토크 및 설정 토크만큼 가감한 엔진 토크 각각에 대한 연료량 및 충전파워를 이용하여 복수의 연산값을 생성한다. 여기서, 설정 토크는 기준 엔진 토크를 가산하거나 감산하기 위해 설정된 값으로, 미리 설정된 값이다.

차량 제어기(230)는 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경한다. 즉, 차량 제어기(230)는 복수의 연산값 중 가장 작은 연산값을 확인하고, 가장 작은 연산값에 해당하는 기준 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경한다. 여기서, 엔진 운전점은 최적 운전점(Optimal Operating Line)일 수 있다.

이러한 목적을 위하여 차량 제어기(230)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다. 이러한 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법은 도 3 내지 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 하이브리드 차량에서 엔진을 제어하는 방법을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 토크맵을 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엔진 및 HSG(115)의 토크를 나타낸 예시도이다.

도 3을 참조하면, 차량 제어기(230)는 상태 데이터를 확인한다(S310). 다시 말하면, 데이터 검출기(210)는 차량의 상태를 나타내는 배터리 SOC, 냉각수 온도, 차량 속도, 가속 페달의 위치값 등을 포함하는 상태 데이터를 검출한다. 데이터 검출기(210)는 검출한 상태 데이터를 차량 제어기(230)에 제공한다. 차량 제어기(230)는 데이터 검출기(210)로부터 제공받은 상태 데이터를 확인한다.

차량 제어기(230)는 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하는지를 판단한다(S320).

구체적으로, 차량 제어기(230)는 상태 데이터의 배터리 SOC가 기준값 이하인지를 판단한다. 여기서, 기준값은 충전을 시작해야 하는 기준이 되는 값일 수 있다.

차량 제어기(230)는 배터리 SOC가 기준값 이하이면 가속 페달의 위치값이 설정 범위 이내에 존재하는지를 판단한다. 이때, 설정 범위는 하이브리드 차량이 정차하고 있음을 확인하기 위해 설정된 범위일 수 있다.

한편, 차량 제어기(230)는 차량 속도를 기반으로 하이브리드 차량이 정차하고 있음을 판단할 수 있다.

차량 제어기(230)는 가속 페달의 위치값이 설정 범위 이내에 존재하면 냉각수 온도가 기준 온도 이상인지를 판단한다. 여기서, 기준 온도는 아이들 충전을 수행할 수 있는 온도인지를 판단하기 위해 기준이 되는 엔진(110)의 냉각수 온도를 나타낼 수 있다.

이러한 기준값, 설정 범위 및 기준 온도는 미리 설정된 값으로, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다.

차량 제어기(230)는 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하면 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인한다(S330). 다시 말하면, 차량 제어기(230)는 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하면 아이들 충전을 수행하기 위해 엔진(110)이 회전하고 있는 회전 속도를 확인하고, 토크맵을 통해 엔진 회전 속도에 매칭된 기준 엔진 토크를 확인한다.

여기서, 토크맵은 엔진 회전 속도 및 엔진 토크에 엔진(110)의 효율이 나타낸 맵을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 토크맵은 도 4에 도시된 도면번호 400번과 같이 나타낼 수 있다. 이러한 토크맵(400)은 도 4에 도시된 바와 같이 엔진 효율이 가장 좋은 최적 엔진 운전점(405)을 포함할 수 있다.

그리고 기준 엔진 토크는 엔진(110)의 회전 속도에서 엔진(110)의 효율이 가장 좋은 엔진(110)의 토크를 나타낼 수 있다.

차량 제어기(230)는 기준 엔진 토크 및 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 가감한 엔진 토크를 기반으로 엔진(110)을 구동시킨 후 연료량 및 충전파워를 이용하여 연산값을 생성한다(S340, S350).

구체적으로, 차량 제어기(230)는 HSG(115)의 충전 토크를 제어하여 설정 시간 동안 기준 엔진 토크를 기반으로 엔진(110)을 구동시킨 후 연료량 및 충전파워를 확인한다. 여기서, 설정 시간은 엔진(110)을 구동시키기 위해 설정된 시간일 수 있다. 연료량은 엔진(110)이 분사한 연료의 량을 나타내며, 충전 파워는 HSG(115)의 충전 토크와 HSG(115)의 회전 속도를 기반으로 확인할 수 있다. 즉, 충전 파워는 HSG(115)의 충전 토크와 HSG(115)의 회전 속도를 곱하기 연산하여 생성될 수 있다.

차량 제어기(230)는 연료량 및 충전파워를 이용하여 제1 연산값을 생성한다. 즉, 차량 제어기(230)는 연료량을 충전파워로 나누기 연산하여 제1 연산값을 생성할 수 있다.

그리고 차량 제어기(230)는 HSG 충전 토크를 높여 설정 시간 동안 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 가산한 가산 엔진 토크를 기반으로 엔진(110)을 구동시킨 후 연료량 및 충전파워를 확인한다. 차량 제어기(230)는 연료량 및 충전파워를 이용하여 제2 연산값을 생성한다.

또한, 차량 제어기(230)는 HSG 충전 토크를 낮춰 설정 시간 동안 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 감산한 감산 엔진 토크를 기반으로 엔진(110)을 구동시킨 후 연료량 및 충전파워를 확인하고, 연료량 및 충전파워를 이용하여 제3 연산값을 생성한다.

예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 엔진(110)의 회전 속도가 100rpm일 때, 기준 엔진 토크가 80Nm이면 설정 시간인 10초 동안 기준 엔진 토크(410)를 기반으로 엔진(110)을 구동시키고, HSG(115)의 충전 토크를 높여 10초 동안 기준 엔진 토크에서 설정 토크인 10만큼 가산한 가산 엔진 토크(420)를 기반으로 엔진(110)을 구동시키고, HSG(115)의 충전 토크를 낮춰 10초 동안 기준 엔진 토크에서 10만큼 감산한 감산 엔진 토크(430)를 기반으로 엔진(110)을 구동시킬 수 있다.

여기서는 설정 토크를 10으로 설정하여 설명했지만 이에 한정되지 않으며, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 변경될 수도 있다.

차량 제어기(230)는 제2 연산값 또는 제3 연산값이 제1 연산값 보다 작은지를 판단한다(S360).

한편, 차량 제어기(230)는 제1 연산값 내지 제3 연산값 중 제2 연산값이 가장 낮으면 엔진 운전점을 변경하지 않고 단계 S330으로 리턴하여 단계 S330 이후의 단계를 수행한다.

차량 제어기(230)는 제2 연산값 또는 제3 연산값이 제1 연산값 보다 작으면 엔진 운전점을 변경한다(S370). 다시 말하면, 차량 제어기(230)는 제2 연산값이 제1 연산값 보다 작으면 가산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경할 수 있다. 예를 들어, 차량 제어기(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 기준 엔진 토크(410)를 포함하는 엔진 운전점(405)을 가산 엔진 토크(420)를 포함하도록 엔진 운전점(405)을 변경할 수 있다.

또한, 차량 제어기(230)는 제3 연산값이 제1 연산값 보다 작으면 감산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경할 수 있다. 예를 들어, 차량 제어기(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 기준 엔진 토크(410)를 포함하는 엔진 운전점(405)을 감삼 엔진 토크(430)를 포함하도록 엔진 운전점(405)을 변경할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 엔진
115: HSG
130: 모터
140: 배터리
150: 변속기
160: ECU
170: MCU
180: TCU
190: HCU
200: 엔진 제어 장치
210: 데이터 검출기
230: 차량 제어기

Claims

동력원인 엔진과 구동모터;
상기 엔진과 연결된 시동 발전기;
하이브리드 차량의 충전을 제어하기 위한 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기; 및
상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하면 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인하고, 상기 시동 발전기의 충전 토크를 제어하여 기준 엔진 토크를 설정 토크만큼 가감하며, 상기 기준 엔진 토크 및 설정 토크만큼 가감한 엔진 토크 각각에 따른 연료량 및 충전파워를 이용하여 연산값을 생성하고, 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 차량 제어기;
를 포함하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 제어기는
상기 복수의 연산값 중 가장 작은 연산값을 확인하고, 가장 작은 연산값에 대한 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 제어기는
미리 설정된 토크맵을 기반으로 엔진 회전 속도에 매칭된 기준 엔진 토크를 추출하여 확인하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 제어기는
상기 엔진 토크를 기반으로 설정 시간 동안 엔진을 구동시킨 후 연료량 및 충전파워를 확인하고, 상기 연료량 및 충전파워를 이용하여 연산값을 생성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 제어기는
상기 기준 엔진 토크에 대한 제1 연산값을 생성하고, 상기 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 가산한 가산 엔진 토크에 대한 제2 연산값을 생성하며, 상기 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 감산한 감산 엔진 토크에 대한 제3 연산값을 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
제5항에 있어서,
상기 차량 제어기는
상기 제2 연산값이 상기 제1 연산값 보다 작으면 상기 가산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
제5항에 있어서,
상기 차량 제어기는
상기 제3 연산값이 상기 제1 연산값 보다 작으면 상기 감산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 차량 제어기는
상기 연료량을 상기 충전파워로 나누기 연산하여 연산값을 생성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 장치.
하이브리드 차량에서 엔진을 제어하는 방법에 있어서,
상태 데이터를 검출하는 단계;
상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하는지를 판단하는 단계;
상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하면 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인하는 단계;
시동 발전기의 충전 토크를 통해 기준 엔진 토크를 설정 토크만큼 가감하여 엔진을 구동시킨 후 상기 기준 엔진 토크 및 설정 토크만큼 가감한 엔진 토크 각각에 따른 연료량 및 충전파워를 이용하여 복수의 연산값을 생성하는 단계; 및
상기 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 단계는
상기 복수의 연산값 중 가장 작은 연산값을 확인하는 단계; 및
상기 가장 작은 연산값에 해당하는 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경하는 단계;
를 포함하는 것을 특징하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 복수의 연산값을 생성하는 단계는
상기 기준 엔진 토크를 기반으로 설정 시간 동안 구동시킨 후 연료량 및 충전 파워를 확인하고, 상기 연료량 및 충전파워를 이용하여 제1 연산값을 생성하는 단계;
상기 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 가산한 가산 엔진 토크를 기반으로 설정 시간 동안 구동시킨 후 연료량 및 충전 파워를 확인하고, 상기 연료량 및 충전파워를 이용하여 제2 연산값을 생성하는 단계;
상기 기준 엔진 토크에서 설정 토크만큼 감산한 감산 엔진 토크를 기반으로 설정 시간 동안 구동시킨 후 연료량 및 충전 파워를 확인하고, 상기 연료량 및 충전파워를 이용하여 제3 연산값을 생성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 단계는
상기 제1 연산값 내지 제3 연산값 중 제2 연산값이 가장 작으면 가산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경하는 단계인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 연산값을 이용하여 엔진 운전점을 변경하는 단계는
상기 제1 연산값 내지 제3 연산값 중 제3 연산값이 가장 작으면 감산 엔진 토크를 기반으로 엔진 운전점을 변경하는 단계인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 연산값은
상기 연료량을 상기 충전파워로 나누기 연산하여 생성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 엔진 회전 속도에 따른 기준 엔진 토크를 확인하는 단계는
미리 설정된 토크맵에서 엔진 회전 속도에 매칭된 기준 엔진 토크를 추출하여 확인하는 단계인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 상태 데이터가 아이들 충전 조건에 만족하는지를 판단하는 단계는
상기 상태 데이터의 배터리 SOC가 기준값 이하인지를 판단하는 단계;
상기 배터리 SOC가 기준값 이하이면 가속 페달의 위치값이 설정 범위 이내에 존재하는지를 판단하는 단계; 및
상기 가속 페달의 위치값이 설정 범위 이내에 존재하면 냉각수 온도가 기준 온도 이상인지를 판단하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 엔진 제어 방법.