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KR101923933B1 - 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법 Download PDF

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KR101923933B1
KR101923933B1 KR1020160172734A KR20160172734A KR101923933B1 KR 101923933 B1 KR101923933 B1 KR 101923933B1 KR 1020160172734 A KR1020160172734 A KR 1020160172734A KR 20160172734 A KR20160172734 A KR 20160172734A KR 101923933 B1 KR101923933 B1 KR 101923933B1
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김성덕
박준영
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 엔진의 예열을 고려하여 배터리의 충전량 변동에 관련된 주행 모드 변경을 수행할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법은, 현재 주행 모드를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 제 1 모드이거나 현재 주행 부하가 상기 제 1 모드로의 전환 기준을 만족하는 경우 제 1 주행 모드에서의 예상 주행 거리를 판단하는 단계; 엔진 예열 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단된 예상 주행 거리 및 엔진 예열 여부에 따라 상기 제 1 모드로의 주행 또는 제 2 모드로의 주행여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법{HYBRID VEHICLE AND METHOD OF CHANGING OPERATION MODE FOR THE SAME}
본 발명은 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 엔진의 예열을 고려하여 배터리의 충전량 변동에 관련된 주행 모드 변경을 수행할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)란 일반적으로 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차를 말하며, 두 가지 동력원은 주로 엔진과 전기모터가 된다. 이러한 하이브리드 자동차는 내연기관만을 구비한 차량에 비해 연비가 우수하고 동력성능이 뛰어날 뿐만 아니라 배기가스 저감에도 유리하기 때문에 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.
이러한 하이브리드 자동차는 어떠한 동력계통(Power Train)을 구동하느냐에 따라 두 가지 주행 모드로 동작할 수 있다. 그 중 하나는 전기모터만으로 주행하는 전기차(EV) 모드이고, 다른 하나는 전기모터와 엔진을 함께 가동하여 동력을 얻는 하이브리드 전기차(HEV) 모드이다. 하이브리드 자동차는 주행 중 조건에 따라 두 모드 간의 전환을 수행한다.
상술한 동력계통에 따른 주행 모드의 구분 외에, 특히 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV)의 경우 배터리의 충전 상태(SOC: State Of Charge)의 변동을 기준으로, 방전(CD: Charge Depleting) 모드와 충전 유지(CS: Charge Sustaining) 모드로 주행 모드를 구분할 수도 있다. 일반적으로 PHEV의 CD 모드에서는 배터리의 방전을 유도하고, CS 모드에서는 SOC의 유지를 유도하는 방향으로 주행 제어가 이루어진다. CS 모드와 CD 모드 모두 배터리 SOC의 관리 방향에 따라 해당 모드 내에서 EV 모드 주행이 수행될 수도 있고, HEV 모드 주행이 수행될 수도 있음은 당업자에 자명하다. 그러나, CD 모드에서는 배터리의 방전을 위해 EV 모드 주행이 주가 되며, CS 모드에서는 SOC의 유지를 위해 HEV 모드 주행이 주가 됨 또한 당업자에 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 명세서에서는 간헐적인 EV/HEV 모드간 전환이 발생할 수는 있으나, 설명의 편의상 CD 모드에서는 EV 모드 주행이 수행됨을 가정하고, CS 모드에서는 HEV 모드 주행이 수행됨을 가정한다. 즉, 이하의 기재에서 PHEV가 CD 모드에서는 엔진의 동력 없이 배터리의 전력으로 전기 모터를 구동하여 주행하게 되며, CS 모드에서는 배터리 SOC가 더 낮아지지 않도록 엔진의 동력을 이용하게 된다.
일반적인 PHEV의 경우 주행 부하, 충전 가능 여부, 목적지까지의 거리 등 주행조건과 무관하게 CD 모드로 주행한 후 SOC 소진에 따라 CS 모드로 전환을 수행한다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 플러그인 하이브리드 차량의 모드 전환이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 1에서 가로축은 거리를, 상단 그래프의 세로축은 PHEV의 배터리 충전 상태(SOC)를, 하단 그래프의 세로축은 주행 부하를 각각 나타낸다.
도 1의 하단 그래프를 먼저 참조하면, 출발지와 목적지 사이에 도심, 국도, 고속도로 구간이 혼재하며, 고속도로-국도-도심 순으로 주행부하가 상대적으로 낮은 경로가 나타나 있다. 이러한 경로를 주행함에 있어 일반적인 PHEV는 주행 부하의 변동에 대한 고려 없이 출발시에는 CD 모드로 시작하여, SOC가 기 설정된 기준 밑으로 떨어지는 경우 CS 모드로의 전환을 수행한다.
그런데, CD 모드는 저속/저부하 주행시에, CS 모드는 고속/고부하 주행시에 상대적으로 유리한 효율을 보인다. 따라서, 상술한 바와 같이 SOC 값에만 기반하여 모드 전환을 수행하게 되는 경우, 주행 부하가 고려되지 않기 때문에 경로에 따라 효율이 크게 떨어질 수 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 적응형 모드 전환(Adaptice CD/CS) 방식이 고려될 수 있다. 적응형 모드 전환 방식은 전기 모터만으로 주행 가능한 거리(AER: All Electric Range) 보다 장거리를 주행 하는 경우에 다음 충전 전까지의 주행거리(DUC: Distance Until Charge)와 EV 모드 주행가능거리(DTE: Drive To Empty) 및 주행조건, 내비게이션 정보 등을 이용하여 CD/CS모드를 최적 효율에 따라 자동 전환하는 제어 방식이다.
예컨대, 적응형 모드 전환 방식이 적용되는 경우, 차량은 주행 조건에 기반하여 현재의 주행부하가 일정값 이상인 경우 CS 모드로 주행하고, 주행 부하가 낮을 경우 CD 모드로 주행할 수 있다. 물론, 차량은 주행 부하가 큰 구간이라도 DUC≤DTE인 경우, CD 주행으로 SOC를 소진하여 DUC 내에서 SOC를 소진하도록 유도할 수도 있다. 이러한 적응형 모드 전환 방식을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2은 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 적응형 모드 전환 방식이 적용된 경우 모드 전환이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 2에서 가로축과 세로축의 의미 및 경로 구성은 도 1과 동일한 것으로 가정한다.
도 2를 참조하면, 처음 주행은 CD 모드로 시작되나, 기 설정된 주행 부하를 넘는 구간(여기서는 고속도로)에 진입하는 경우 SOC가 일정 값 이상이라도 CS 모드로 전환하게 되며, DUC≤DTE인 구간에서 다시 CD 모드로 전환되어 효율적인 주행이 가능하다.
CD 모드로 주행이 시작되는 경우 차량은 CS 모드로 전환되기 전까지 엔진에 시동을 걸지 않은 상태로 주행하기 때문에, CS 모드로 전환되는 시점에 엔진이 냉각 상태로 있게 된다. 따라서, 바로 엔진의 동력을 이용하게 되면 엔진 촉매정화장치의 촉매(Catalyst) 온도가 낮아 배기가스 법규 만족이 어렵다. 결국, 법규 만족을 위해 차량은 촉매정화장치를 정상작동 온도까지 올리는 엔진 예열(warmup) 제어를 수행 후 엔진을 사용하게 된다. 이를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 모드 전환시 엔진 예열이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다. 도 3을 참조하면, SOC를 기준으로 모드 전환을 수행하는 PHEV에서는 CD 모드에서 CS 모드로 전환시 한 번 예열 제어를 수행하게 된다.
그런데, 적응형 모드 전환 방식에서는 모드간 전환이 주행 조건에 따라 수회 이상 반복될 수 있고, CS 주행 거리 또한 주행 경로에 따라 가변적이다. 따라서, CD 모드에서 CS 모드로 전환 시 배기가스법규 만족을 위해 촉매 가열(Catalyst Heating), 즉, 엔진 예열(Warmup) 제어를 하게 되나, 짧은 CS 모드 주행 후 바로 CD 모드로 다시 전환될 경우 예열에 소모되는 연료로 인해 연비가 악화되는 문제점이 있다. 또한, CS 모드에서 CD 모드로 전환된 후 다시 CS 모드에 재진입하게 되는 경우, 차량에서 촉매 온도를 알기 어렵기 때문에 일괄적으로 CS 모드 진입시 엔진 예열을 하게 되면, CD 모드가 짧아 촉매 온도가 충분히 높더라도 엔진 예열이 재수행되어 연료가 낭비되는 문제점도 있다.
본 발명은 하이브리드 자동차에서 보다 효율적으로 모드 전환 제어를 수행하는 방법 및 그를 수행하는 차량을 제공하기 위한 것이다.
특히, 본 발명은 엔진의 예열을 위한 효율을 고려하여 주행 모드 변경을 수행하는 방법 및 그를 수행하는 차량을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법은, 현재 주행 모드를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 제 1 모드이거나 현재 주행 부하가 상기 제 1 모드로의 전환 기준을 만족하는 경우 제 1 주행 모드에서의 예상 주행 거리를 판단하는 단계; 엔진 예열 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단된 예상 주행 거리 및 엔진 예열 여부에 따라 상기 제 1 모드로의 주행 또는 제 2 모드로의 주행여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는, 엔진; 및 현재 주행 모드가 제 1 모드이거나 현재 주행 부하가 상기 제 1 모드로의 전환 기준을 만족하는 경우, 제 1 주행 모드에서의 예상 주행 거리 및 엔진 예열 여부를 판단하고, 상기 판단된 예상 주행 거리 및 상기 엔진의 엔진 예열 여부에 따라 상기 제 1 모드로의 주행 또는 제 2 모드로의 주행여부를 결정하는 하이브리드 제어기를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 하이브리드 자동차는 보다 효율적으로 모드 전환 제어를 수행할 수 있다.
특히, 적응형 모드 전환 제어를 수행함에 있어 불필요한 엔진 예열이 방지될 수 있어 실도로 연비가 향상될 수 있다.
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 일반적인 플러그인 하이브리드 차량의 모드 전환이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 적응형 모드 전환 방식이 적용된 경우 모드 전환이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 3은 일반적인 플러그인 하이브리드 차량에서 모드 전환시 엔진 예열이 수행되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 모드 전환 제어가 수행되는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 모드 전환 제어가 수행될 때 주행 부하 별로 모드 전환이 발생하는 형태의 일례를 나타낸다.
이하, 본 발명과 관련된 하이브리드 자동차 및 그를 위한 효율적인 변속 제어 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 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.
먼저, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차 구조를 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기 모터(또는 구동용 모터, 140)와 엔진클러치(130)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차의 파워 트레인이 도시된다.
이러한 차량에서는 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우, 엔진 클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 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 회전속도가 동일해 지면 비로소 엔진 클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께 차량를 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진 클러치(130)가 오픈되고 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 이때 차량은 휠의 구동력을 이용하여 모터를 통해 배터리를 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 오프시 엔진의 회전 에너지 회수시에는 발전기로 동작하기 때문에 하이브리드 스타트 제너레이터(HSG: Hybrid Start Generator)라 칭할 수 있다.
상술한 파워 트레인이 적용되는 차량에서 제어기 간의 상호관계가 도 5에 도시된다.
도 5는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 제어 계통의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차에서 내연기관(110)은 엔진 제어기(210)가 제어하고, 시동발전 모터(120)는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 220)에 의해 토크가 제어될 수 있으며, 엔진 클러치(130)는 클러치 제어기(230)가 각각 제어할 수 있다. 여기서 엔진 제어기(210)는 엔진 제어 시스템(EMS: Engine Management System)이라도 한다. 또한, 변속기(150)는 변속기 제어기(250)가 제어하게 된다.
각 제어기는 그 상위 제어기로서 모드 전환 과정 전반을 제어하는 모드 전환 제어기(또는 하이브리드 제어기, 240)와 연결되어, 모드 전환 제어기(240)의 제어에 따라 주행 모드 변경, 기어 변속시 엔진 클러치 제어에 필요한 정보, 및/또는 엔진 정지 제어에 필요한 정보를 그(240)에 제공하거나 제어 신호에 따른 동작을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 모드 전환 제어기(240)는 차량의 운행 상태에 따라 모드 전환 수행 여부를 결정한다. 일례로, 모드 전환 제어기는 엔진 클러치(130)의 해제(Open) 시점을 판단하고, 해제시에 유압(습식 EC인 경우)제어나 토크 용량 제어(건식 EC인 경우)를 수행한다. 또한, 모드 전환 제어기(240)는 EC의 상태(Lock-up, Slip, Open 등)을 판단하고, 엔진(110)의 연료분사 중단 시점을 제어할 수 있다. 또한, 모드 전환 제어기는 엔진 정지 제어를 위해 시동발전 모터(120)의 토크를 제어하여 엔진 회전 에너지 회수를 제어할 수 있다. 아울러, 모드 전환 제어기(240)는 적응형 모드 전환 제어시 모드 전환 조건의 판단 및 전환을 위한 하위 제어기의 제어가 가능하다.
물론, 상술한 제어기간 연결관계 및 각 제어기의 기능/구분은 예시적인 것으로 그 명칭에도 제한되지 아니함은 당업자에 자명하다. 예를 들어, 모드 전환 제어기(240)는 그를 제외한 다른 제어기들 중 어느 하나에서 해당 기능이 제공되도록 구현될 수도 있고, 다른 제어기들 중 둘 이상에서 해당 기능이 분산되어 제공될 수도 있다.
이하에서는 상술한 차량 구조를 바탕으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 보다 효율적인 모드 전환 제어 방법을 설명한다.
전술된 바와 같이, 일반적인 적응적 모드 전환 방식에서는 모드간(CD<->CS) 전환이 주행 조건에 따라 빈번하게 일어날 수 있는 상황에서 엔진을 사용하는 CS 모드 진입 시마다 엔진 예열을 수행하게 되는 비효율적인 제어가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 실시예에서는 차량에서 CD 모드에서 CS 모드로 전환 판단 시 예상 CS 모드 주행거리를 판단하고, 그를 통해 연비와 시스템 효율을 고려하여 엔진의 예열 제어를 수행할 것을 제안한다.
즉, 본 실시예에서는 차량에서 현재의 엔진의 상태(즉, 온도) 및 내비게이션을 통해 획득된 전방도로 정보를 이용하여 앞으로의 CS 모드 주행거리를 예측하여, 1) 그 예측 거리가 짧은 경우는 CD 모드를 유지하여 불필요한 엔진 예열을 방지하고, 2) 예측거리가 길 경우는 엔진 예열 후 CS 모드로 주행하도록 할 것을 제안한다. 또한, 엔진의 상태 판단을 위해 엔진의 온도 모델링을 적용하여 촉매정화장치 온도추정를 추정하고, 추정된 온도로 촉매가 충분히 가열된 경우 CS 모드 주행 예측 거리가 짧은 경우라도 CS 모드 전환을 바로 수행하여 시스템 효율이 향상될 수 있다.
먼저, 본 실시예에 따른 CS 모드 주행 예측 거리 판단 방법을 이하 설명한다.
하이브리드 제어기는 적응형 모드 전환(Adaptive CDCS) 제어 중, 네비게이션으로부터 전방도로의 종류, 길이, 구배, 정체정보를 바탕으로 CS 모드 주행 예측 거리를 판단한다.
CS 모드 주행 예측 거리(이하, 편의상 "CSpred"라 칭함)는 전방도로의 종류, 길이, 구배 및 정체 정보 중 적어도 하나를 고려한 함수를 통해 판단될 수 있다. 예컨대, CSpred를 구하는 방식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
CSpred= f(전방도로 종류, 길이, 구배, 정체정보)
다음으로, 본 실시예에 따른 엔진 예열 여부를 판단하기 위한 엔진 온도 모델링을 설명한다.
본 실시예에서 모델링을 도입하는 이유는 보통 차량 엔진에는 촉매정화장치에 촉매 온도를 직접 측정하기 위한 센서가 장착되지 않기 때문이다. 물론, 온도 센서가 촉매정화장치에 구비되는 경우 온도 모델링 대신 센싱값을 직접 사용해도 무방하다.
촉매정화장치의 온도(이하, 편의상 "Cattemp"라 칭함)는 엔진의 냉각수온, 차량속도 조건으로부터 엔진의 촉매정화장치의 온도를 추정하고 엔진 정지 이후의 촉매온도 감소를 고려하여 예측될 수 있다. 예컨대, Cattemp를 구하는 방식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Cattemp = f(냉각수온,차속,엔진정지이후 시간)
상술한 CSpred 및 Cattemp를 이용한 적응형 모드 전환 제어에서 본 실시예에 따른 엔진 예열 제어 방법은 다음과 같다.
기존의 일반적인 차량 주행 부하 조건에 따른 모드 전환 기준과 함께, CSpred 및 Cattemp 값을 추가로 모드 전환 기준으로 이용하여, CS 모드로의 전환 여부가 아래와 같은 4 가지 케이스에 따라 3가지 제어 형태로 결정될 수 있다.
- Case1 : CSpred < 특정값, Cattemp <특정값
-> 제어형태 1: CS 모드 전환을 금지하고, CD 모드로 유지된다. 이는 기 설정된 거리보다 CS 모드 주행 예측 거리가 짧고, 엔진 예열도 되지 않은 상태를 의미하므로 엔진 예열 후 바로 CD 모드로 전환될 가능성이 높아, 불필요한 예열을 방지하기 위함이다.
- Case2 : CSpred > 특정값, Cattemp <특정값
-> 제어형태 2: 비록 엔진 예열이 필요하나, CS 모드 주행 예측 거리가 충분히 긴 경우로, 예열 제어로 연료를 소모하더라도 효율 저하가 크지 않다. 따라서, 예열 제어를 거쳐 CS 모드로 전환될 수 있다.
- Case3 : CSpred < 특정값, Cattemp >특정값 & Case4 : CSpred > 특정값, Cattemp >특정값
-> 제어형태 3: 두 경우 모두 엔진이 이미 예열된 상태이므로 CS 모드로 전환하더라도 예열이 필요없다. 따라서, 주행 부하에 따라 바로 CS 모드로 전환하되, 엔진 예열 제어는 수행되지 않는다.
상술한 모드 전환 제어 및 그에 따른 엔진 예열 제어 방법을 순서도로 설명하면 도 6과 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 모드 전환 제어가 수행되는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 모터 토크가 결정되는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 적응형 모드 전환(Adaptive CDCS) 제어가 개시될 수 있다(S610). 본 제어의 개시는 운전자의 모드 설정, 소정 조건의 만족에 따른 하이브리드 제어기의 본 모드 채택, 하이브리드 제어기의 디폴트 설정, 네비게이션에 목적지 입력 등의 조건에 따라 수행될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 실시예는 이에 한정되지 아니한다.
적응형 모드 전환 제어 수행 중, 하이브리드 제어기는 주행 부하 기준으로 현재 모드를 판단한다. 판단 결과, CS 모드이거나 CS 모드로 전환될 필요가 있는 경우(S620), 하이브리드 제어기는 CSpred값과 Cattemp값을 획득하여 기 설정된 특정 기준 값과 비교할 수 있다(S630, S640A, S640B).
여기서 주행 부하 기준이라 함은, 차속, 요구 토크, 로드 레벨 등의 조합으로 추정되는 주행 부하를 CS 모드로의 1차적 전환 기준으로 삼되, DUC≤DTE 인 경우 CD 주행으로 SOC를 소진하여 DUC 내에서 SOC를 소진하도록 유도하는 제어가 추가적으로 수행될 수 있음을 의미할 수 있다. DUC는 차량의 과거정보나 네비게이션 목적지 등 활용하여 추정될 수 있다.
또한, 기 설정된 특정 값은 CSpred값과 Cattemp값 각각에 대하여 모터 출력, 배터리 용량, 엔진 특성 등 파워트레인 구성에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
한편, 판단 결과 CSpred < 특정 값이고 Cattemp <특정 값인 경우 하이브리드 제어기는 CD 모드로 주행할 것을 결정할 수 있다(S650A).
또는, CSpred < 특정 값이고 Cattemp >특정 값인 경우나, CSpred > 특정 값이고 Cattemp >특정 값인 경우에 하이브리드 제어기는 엔진 예열 제어 없이 CS 모드로 주행할 것을 결정할 수 있다(S650B).
이와 달리, 판단 결과 CSpred > 특정 값이고, Cattemp <특정 값인 경우 하이브리드 제어기는 엔진 예열 제어와 함께 CS 모드로 주행할 것을 결정할 수 있다(S650C).
전술된 모드 전환 제어 및 그에 따른 엔진 예열 제어 방법이 수행되는 구체적인 형태를 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 모드 전환 제어가 수행될 때 주행 부하 별로 모드 전환이 발생하는 형태의 일례를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 하이브리드 차량에 적응형 모드 전환 제어가 적용되어, 주행 시작시 도심에서는 주행 부하가 CS 모드 전환 기준 이하이므로 도심 구간 동안은 CD 모드로 주행한다(CD 1 구간).
이후 주행 부하가 CS 모드 전환 기준을 초과하는 국도가 등장하여 하이브리드 제어기는 CSpred값과 Cattemp값 각각을 특정 값과 비교한다. 국도 구간이 비교적 짧고 바로 뒤에 주행 부하가 낮은 도심 구간이 등장(즉, CSpred < 특정 값)하며, 이고, 처음부터 CD 모드로 주행하여 엔진 예열이 되지 않은 상태(즉, Cattemp값 < 특정 값)이므로 하이브리드 제어기는 부행 부하 기준으로는 CS 주행이 유리하나 CD 모드로 국도 구간을 주행하기로 결정할 수 있다(CD 2 구간).
다음 도심 구간(CD 3 구간)은 주행 부하가 낮으므로 CD 모드가 유지된다.
이후 고속도로는 주행부하기준이 높기 때문에 하이브리드 제어기는 모드 전환 여부를 판단하고, 엔진 예열이 되지 않았으나(즉, Cattemp값 < 특정 값) 고속도로 구간이 충분히 길기 때문에(즉, CSpred > 특정 값), 엔진 예열 제어와 함께 CS 모드로 전환하게 된다(CS 1 구간).
고속도로 구간이 종료된 후에는 주행부하가 낮은 도심 구간이 등장하여 하이브리드 제어기는 CD 모드로 전환을 결정한다(CD 4 구간).
이후 다시 주행 부하가 높으나 비교적 짧은(즉, CSpred > 특정 값) 국도 구간이 등장하면, 하이브리드 제어기는 촉매가 아직 식지 않은 경우(즉, Cattemp값 > 특정 값) 엔진 예열 제어 없이 CS 모드로 전환하게 된다(CS 2 구간).
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

  1. 하이브리드 자동차의 모드 전환 제어 방법에 있어서,
    현재 주행 모드를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 제 1 모드이거나 현재 주행 부하가 상기 제 1 모드로의 전환 기준을 만족하는 경우 제 1 주행 모드에서의 예상 주행 거리를 판단하는 단계;
    엔진 예열 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 예상 주행 거리 및 엔진 예열 여부에 따라 상기 제 1 모드로의 주행 또는 제 2 모드로의 주행여부를 결정하는 단계를 포함하는, 모드 전환 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 현재 주행 부하는,
    차속, 요구 토크, 로드 레벨 중 적어도 하나를 통해 판단되는, 모드 전환 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 예상 주행 거리는,
    전방도로의 종류, 상기 전방도로의 길이, 상기 전방도로의 구배, 정체 정보 중 적어도 하나를 통해 판단되는, 모드 전환 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진 예열 여부는,
    배기 가스 촉매 정화 장치의 촉매 온도를 이용하여 판단되는, 모드 전환 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 촉매 온도는,
    냉각수온, 차속, 엔진 정지 이후 경과 시간 중 적어도 하나를 이용하여 판단되는, 모드 전환 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 주행여부를 결정하는 단계는,
    상기 예상 주행 거리가 특정 값 보다 작고, 상기 엔진 예열이 수행되지 않은 경우 상기 제 2 모드로 주행을 결정하는 단계를 포함하는, 모드 전환 제어 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 주행여부를 결정하는 단계는,
    상기 예상 주행 거리가 특정 값 보다 크고, 상기 엔진 예열이 수행되지 않은 경우 상기 제 1 모드로 주행을 결정하는 단계; 및
    엔진 예열 제어를 수행하는 단계를 포함하는, 모드 전환 제어 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 주행여부를 결정하는 단계는,
    상기 엔진 예열이 수행된 경우 엔진 예열 제어 없이 상기 제 1 모드로 주행을 결정하는 단계를 포함하는, 모드 전환 제어 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 모드는 충전 유지(CS) 모드를 포함하고,
    상기 제 2 모드는 방전(CD) 모드를 포함하는, 모드 전환 제어 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 모드 전환 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  11. 하이브리드 자동차에 있어서,
    엔진; 및
    현재 주행 모드가 제 1 모드이거나 현재 주행 부하가 상기 제 1 모드로의 전환 기준을 만족하는 경우, 제 1 주행 모드에서의 예상 주행 거리 및 엔진 예열 여부를 판단하고, 상기 판단된 예상 주행 거리 및 상기 엔진의 엔진 예열 여부에 따라 상기 제 1 모드로의 주행 또는 제 2 모드로의 주행여부를 결정하는 하이브리드 제어기를 포함하는, 하이브리드 자동차.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 현재 주행 부하는,
    차속, 요구 토크, 로드 레벨 중 적어도 하나를 통해 판단되는, 하이브리드 자동차.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 예상 주행 거리는,
    전방도로의 종류, 상기 전방도로의 길이, 상기 전방도로의 구배, 정체 정보 중 적어도 하나를 통해 판단되는, 하이브리드 자동차.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 엔진 예열 여부는,
    배기 가스 촉매 정화 장치의 촉매 온도를 이용하여 판단되는, 하이브리드 자동차.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 촉매 온도는,
    냉각수온, 차속, 엔진 정지 이후 경과 시간 중 적어도 하나를 이용하여 판단되는, 하이브리드 자동차.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 예상 주행 거리가 특정 값 보다 작고, 상기 엔진 예열이 수행되지 않은 경우 상기 제 2 모드로 주행을 결정하는, 하이브리드 자동차.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 예상 주행 거리가 특정 값 보다 크고, 상기 엔진 예열이 수행되지 않은 경우 상기 제 1 모드로 주행을 결정하고, 상기 엔진의 엔진 예열 제어를 수행하는, 하이브리드 자동차.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 하이브리드 제어기는,
    상기 엔진 예열이 수행된 경우 상기 엔진의 엔진 예열 제어 없이 상기 제 1 모드로 주행을 결정하는, 하이브리드 자동차.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 모드는 충전 유지(CS) 모드를 포함하고,
    상기 제 2 모드는 방전(CD) 모드를 포함하는, 하이브리드 자동차.
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