KR102212573B1

KR102212573B1 - 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102212573B1
Application number: KR1020150088626A
Authority: KR
Inventors: 권기영
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아자동차 주식회사
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2021-02-04
Also published as: KR20160150516A

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 엔진에 연결되어 엔진의 시동을 온 시키는 스타트 모터로 동작하고, 엔진이 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG, 구동 모터 및 HSG와 전기적으로 연결된 배터리, 감속 페달의 변위량을 검출하는 감속 페달 검출부, 가속 페달의 변위량을 검출하는 가속 페달 검출부, 변속단의 위치를 검출하는 변속단 검출부, 차속을 검출하는 차속 검출부, 및 감속 페달의 변위량, 변속단의 위치 및 차속으로부터 주행 중 정차 상태로 검출되면 배터리의 SOC에 따라 엔진을 온 시켜 HSG를 통해 아이들 충전을 수행하고, 감속 페달의 변위량에 따라 엔진을 오프 시켜 아이들 충전을 중지시키는 하이브리드 제어기를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 아이들 충전 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IDLE CHARGE OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치 및 방법에 관한 기술이다.

최근에는 차량의 연비 향상을 위하여 전기 차량 또는 하이브리드 차량이 개발되어 주목을 받고 있다. 전기 차량은 모터 만에 의하여 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말하고, 하이브리드 차량은 엔진과 모터에 의하여 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말한다.

하이브리드 차량은 운전 조건에 따라 다양한 모드(예를 들어, 전기차 모드, 하이브리드 모드, 엔진 모드 등)로 운행된다. 전기차 모드는 모터에 의하여만 구동 토크가 발생되는 모드이고, 하이브리드 모드는 모터와 엔진에 의하여 구동 토크가 발생되는 모드이며, 엔진 모드는 엔진에 의하여만 구동 토크가 발생되는 모드이다.

변속기에 모터가 부착되어 있고 변속기와 엔진 사이에 습식 클러치(엔진 클러치)가 삽입된 TMED HEV(Transmission Mounted Electric Device Hybrid Electric Vehicle)는 엔진 클러치의 단절과 연결을 이용하여 EV 모드와 HEV 모드를 구현할 수 있다.

이러한 TMED 시스템에서는 운전자의 요구 토크가 높으면 EV → HEV 모드의 변환이 발생하고, 이때 HEV 모드에서는 엔진과 모터의 동력을 이용하여 차량을 구동한다. 반대로, 운전자의 요구 토크가 낮으면 HEV → EV 모드의 변환이 발생하고, 이때 EV 모드에서는 모터의 동력만으로 차량을 구동한다.

한편, TMED 시스템에서는 주행 또는 정차 중에 아이들(Idle) 충전을 한다. 아이들(Idle) 충전은 주행 또는 정차 중에 배터리 충전 상태(State Of Charge, 이하 SOC라 함)이 일정 기준 이하로 낮아지는 경우 SOC 밸런스 유지를 위해 엔진을 이용하여 배터리로 충전하는 방식이다.

즉, SOC가 일정 기준 이하로 낮아지면 HSG(Hybrid Starter and Generator)는 엔진을 시동 온(on) 시키고, 엔진 토크를 이용하여 배터리 충전을 시작한다. 그리고, SOC가 일정 기준 이상이 되면 엔진을 시동 오프(off) 시켜 아이들(Idle) 충전을 종료한다.

그런데, 주행 도로 상황에 따라 아이들(Idle) 충전이 불필요한 상황이 발생할 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 주행 도로가 경사가 급한 오르막길(a)에서 내리막길(b)로 변하는 도로인 경우 차량은 오르막길(a)에서 HEV 모드로 진입하여 급가속한다. 이때, 신호 대기 등으로 차량이 정차 상태가 되고, 배터리의 SOC가 기준 이하로 낮아진 경우 아이들 충전 조건을 만족하므로, HSG로 아이들 충전을 시작한다.

그러나, HSG에 의한 아이들 충전 보다 모터의 회생 제동에 의한 충전이 충전 효율이 높다. 따라서, 차량의 정차 상태에서 아이들 충전을 하지 않고, 내리막길(b)에서 모터의 회생 제동으로 배터리를 충전하면 충전 효율을 높일 수 있다. 이에, 차량의 정차 상태에서 아이들 충전 조건을 만족하더라도 인위적으로 해제시킬 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명의 실시 예는 차량이 주행 중 정차 상태에서 아이들 충전이 수행되는 경우 운전자의 감속 페달 조작만으로 엔진을 수동으로 오프(off) 시켜 아이들 충전을 중지시킬 수 있는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 엔진 및 구동 모터를 동력원으로 이용하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치는 상기 엔진에 연결되어 상기 엔진의 시동을 온 시키는 스타트 모터로 동작하고, 상기 엔진이 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG; 상기 구동 모터 및 상기 HSG와 전기적으로 연결된 배터리; 감속 페달의 변위량을 검출하는 감속 페달 검출부; 가속 페달의 변위량을 검출하는 가속 페달 검출부; 변속단의 위치를 검출하는 변속단 검출부; 차속을 검출하는 차속 검출부; 및 상기 감속 페달의 변위량, 상기 변속단의 위치 및 상기 차속으로부터 주행 중 정차 상태로 검출되면 상기 배터리의 SOC에 따라 상기 엔진을 온 시켜 상기 HSG를 통해 상기 아이들 충전을 수행하고, 상기 감속 페달의 변위량에 따라 상기 엔진을 오프 시켜 상기 아이들 충전을 중지시키는 하이브리드 제어기를 포함한다.

여기서, 상기 하이브리드 제어기는 상기 감속 페달의 변위량이 제로보다 크고, 상기 차속이 제로이고, 상기 변속단이 주행단 및 후진단 중 어느 하나에 위치한 경우 상기 주행 중 정차 상태로 검출한다.

그리고, 상기 하이브리드 제어기는 상기 배터리의 SOC가 제1 목표 충전량 미만인 노멀 충전 조건을 만족하면 상기 아이들 충전을 수행한다. 그리고, 상기 하이브리드 제어기는 상기 노멀 충전 조건을 만족하고, 상기 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 금지시킨다.

또한, 상기 하이브리드 제어기는 상기 엔진이 오프 상태로 전환된 이후에 상기 배터리의 SOC가 제2 목표량 미만인 제1 강제 충전 조건, 상기 엔진이 오프된 횟수가 1회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제1 기준 시간을 초과하는 제2 강제 충전 조건 및 상기 엔진이 오프된 횟수가 2회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제2 기준 시간을 초과하는 제3 강제 충전 조건 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 아이들 충전을 수행한다.

그리고, 상기 하이브리드 제어기는 상기 제1 내지 제3 강제 충전 조건 중 어느 하나에 따라 충전된 상기 배터리의 SOC가 제3 목표 충전량을 초과하고, 상기 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 중지시킨다.

또한, 상기 하이브리드 제어기는 상기 감속 페달의 변위량이 제로이거나, 상기 차속이 미리 설정된 기준 속도보다 크거나, 상기 가속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 가속 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 리셋시킨다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 엔진에 연결되어 상기 엔진의 시동 온을 수행하는 스타트 모터로 동작하고, 상기 엔진이 시동 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG 및 구동 모터 및 상기 HSG와 전기적으로 연결된 배터리를 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법은, 감속 페달의 변위량, 차속 및 변속단 위치로부터 주행 중 정차 상태를 검출하는 단계; 배터리의 SOC 및 엔진의 온 상태로부터 아이들 충전 중인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 아이들 충전 중인 경우 상기 감속 페달의 변위량에 따라 상기 아이들 충전을 중지시키는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 주행 중 정차 상태를 판단하는 단계는 상기 감속 페달의 변위량이 제로보다 크고, 상기 차속이 제로이고, 상기 변속단이 주행단 및 후진단 중 어느 하나에 위치하였는지 여부를 검출하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 아이들 충전을 중지시키는 단계는 상기 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량보다 큰 경우 상기 엔진을 오프 상태로 전환한다.

또한, 상기 아이들 충전이 중지된 이후에 상기 배터리의 SOC가 제1 목표 충전량 미만인 제1 강제 충전 조건, 상기 엔진이 오프된 횟수가 1회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제1 기준 시간을 초과하는 제2 강제 충전 조건 및 상기 엔진이 오프된 횟수가 2회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제2 기준 시간을 초과하는 제3 강제 충전 조건 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 엔진을 온 상태로 전환하는 단계를 더 포함한다.

그리고, 상기 제1 내지 제3 강제 충전 조건 중 어느 하나에 따라 충전된 상기 배터리의 SOC가 제3 목표 충전량을 초과하면, 상기 감속 페달의 변위량에 따라 상기 아이들 충전을 중지시키는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 감속 페달의 변위량이 제로이거나, 상기 차속이 미리 설정된 기준 속도보다 크거나, 가속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 가속 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 리셋시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 차량이 주행 중 정차 상태에서 아이들 충전이 수행되는 경우 운전자의 감속 페달 조작만으로 엔진을 수동으로 오프(off) 시켜 아이들 충전을 중지시킴으로써 주행 도로의 상황에 따라 HSG 대신 모터의 회생 제동으로 배터리를 충전시킬 수 있어 충전 효율을 향상시킨다.

또한, 차량이 주차장과 같은 밀폐된 공간에서 아이들 충전에 의한 배기가스 배출을 차단시킬 수 있다.

도 1은 통상의 아이들 충전을 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법을 도시한 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법을 시간 및 배터리의 SOC로 나타낸 그래프.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량(1)은 감속 폐달 검출부(10), 가속 페달 검출부(12), 차속 검출부(20), 변속단 검출부(30), 배터리 관리기(40), 배터리(50), 하이브리드 제어기(60), 인버터(70), HSG(80), 엔진(90), 엔진 제어기(100), 엔진 클러치(110), 모터(120) 및 자동 변속기(130)를 포함한다.

감속 페달 검출부(10)는 감속 페달의 변위량을 검출하여 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(60)에 전달한다. 가속 페달 검출부(12)는 가속 페달의 변위량을 검출하여 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(60)에 전달한다. 차속 검출부(20)는 차속을 검출하여 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(60)에 전달한다.

변속단 검출부(30)는 자동 변속기(130)의 현재 변속단의 위치를 검출하여 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(60)에 전달한다.

배터리 관리기(40)는 배터리(50)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 SOC를 관리하며, 배터리(50)의 SOC를 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(60)에 전달한다.

또한, 배터리 관리기(40)는 배터리(50)의 충방전 전압을 제어하여 한계 전압 이하로 과방전되거나 한계 전압 이상으로 과충전되어 배터리(50)의 수명이 단축되는 것을 방지한다. 배터리(50)는 다수개의 단위 셀로 구성되며, 모터(120)에 구동 전원을 제공하기 위한 고전압이 저장된다.

하이브리드 제어기(60)는 최상위 제어기로, 네트워크로 연결되는 하위 제어기들을 통합 제어하여 출력 토크를 제어하고, 엔진 클러치(110)를 결합 또는 해제시켜 HEV 모드와 EV 모드의 운행을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달의 변위량, 주행 속도, 변속단의 위치 및 배터리(50)의 SOC에 따라 엔진(90)의 온/오프(on/off)를 제어한다. 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달의 변위량, 차속 및 변속단의 위치에 따라 차량이 주행 중 정차 상태인지 여부를 검출하고, 차량이 주행 중 정차 상태인 경우 배터리(50)의 SOC에 따라 HSG(80)를 통해 아이들 충전을 수행하고, 감속 페달의 변위량에 따라 아이들 충전을 중지한다.

구체적으로, 하이브리드 제어기(60)는 차량이 주행 중 정차 상태인 경우 노멀 충전 조건 및 제1 내지 제3 강제 충전 조건에 따라 엔진(90)을 온(on) 시켜 HSG(80)를 통해 배터리(50)를 충전한다. 여기서, 노멀 충전 조건은 배터리(50)의 SOC가 제2 목표 충전량(SOC_S) 미만인 상태이다. 제1 강제 충전 조건은 엔진(90)이 오프(off) 된 이후에 배터리(50)의 SOC가 제4 목표 충전량(SOC_B) 미만인 상태이다.

제2 강제 충전 조건은 제1 충전 금지 조건에 의해 엔진(90)의 시동이 오프(off)된 횟수가 1회이고, 엔진 오프 시간이 미리 설정된 제1 기준 시간(T1)을 초과한 상태이다. 여기서, 제1 기준 시간(T1)은 약 90초로 설정될 수 있다.

제3 강제 충전 조건은 제1 및 제2 충전 금지 조건에 의해 엔진(90)이 오프(off)된 횟수가 2회이고, 엔진 오프 시간이 미리 설정된 제2 기준 시간(T2)을 초과한 상태이다. 여기서, 제2 기준 시간(T2)은 약 60초로 설정될 수 있다.

그리고, 하이브리드 제어기(60)는 차량이 주행 중 정차 상태인 경우 제1 및 제2 충전 금지 조건에 따라 엔진(90)을 오프(off) 시킨다. 여기서, 제1 충전 금지 조건은 노멀 충전 조건을 만족하고, 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량(A%) 보다 큰 조건이다.

제2 충전 금지 조건은 제1 내지 제3 강제 충전 조건 중 어느 하나에 따라 충전된 배터리(50)의 SOC가 제3 목표 충전량(SOC_C)을 초과하고, 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량(A%) 보다 큰 조건이다.

또한, 하이브리드 제어기(60)는 리셋 조건에 따라 아이들 충전을 리셋시킨다. 여기서, 리셋 조건은 감속 페달의 변위량이 제로(0)이거나, 차속이 미리 설정된 기준 속도(예컨대, 5km/h)보다 크거나, 또는 가속 페달(12)의 변위량이 미리 설정된 기준 가속 변위량보다 큰 조건이다.

인버터(70)는 하이브리드 제어기(60)로부터 네트워크로 제공되는 제어 신호에 따라 배터리(50)의 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환시켜 운전자의 요구 출력에 따라 모터(120)의 출력 토크 및 속도를 제어한다. 인버터(70)는 복수개의 전력 스위칭 소자로 구성되며, 전력 스위치 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터, 릴레이 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

또한, 인버터(70)는 엔진(90)에 연결된 HSG(80)이 구동되어 발전 전압을 출력하는 경우 HSG(80)로부터 출력되는 발전 전압을 DC/DC 컨버팅을 통해 승압시켜 배터리(50)에 충전 전압으로 공급한다. 인버터(70)는 브레이크 또는 리젠 조건에서 모터(120)의 회생 토크로 발생되는 발전 전압을 DC/DC 컨버팅을 통해 승압시켜 배터리(50)에 충전 전압으로 공급한다.

HSG(80)는 스타트 모터 및 발전기로 동작하며, 하이브리드 제어기(60)로부터 네트워크를 통해 인가되는 제어 신호에 따라 엔진(90)의 시동 온(on)을 실행하고, 엔진(90)의 시동 온(on)이 유지되는 상태에서 발전하여 발전 전압을 인버터(70)를 통해 배터리(50)에 충전 전압을 공급한다.

엔진(90)은 엔진 제어기(100)에 의해 제어되어 시동 온/오프(on/off)와 출력이 제어된다. 엔진 제어기(100)는 하이브리드 제어기(60)로부터 네트워크를 통해 인가되는 제어 신호에 따라 엔진(90)의 모든 동작을 제어한다.

엔진 클러치(110)는 엔진(90)과 모터(120) 사이에 배치되어 운전 모드에 따라 엔진(90)과 모터(120) 간의 동력 연결을 단속한다. 모터(120)는 인버터(104)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작하여 토크를 발생시키고, 제동 시 회생 토크가 제어되어 배터리(50)에 충전 전압을 공급한다. 자동 변속기(130)는 하이브리드 제어기(60)와 네트워크로 연결되는 목표 변속단을 결합한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법을 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달 검출부(10)를 통해 감속 페달이 밟히는 변위량을 검출하고, 속도 검출부(20)를 통해 차속을 검출한다. 하이브리드 제어기(60)는 변속단 검출부(30)를 통해 변속단 위치를 검출한다.

그 다음, 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달의 변위량, 차속 및 변속단 위치로부터 차량의 주행 중 정차 상태를 검출한다(S1 단계). 즉, 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달의 변위량이 0보다 크고, 차속이 0km/h이며, 변속단이 주행단(D단) 및 후진단(R단) 중 적어도 어느 하나에 위치한 경우 차량이 주행 중 정차 상태인 것으로 검출한다.

그 다음, 하이브리드 제어기(60)는 배터리 관리기(40)를 통해 배터리(50)의 SOC를 검출한다. 그리고, 하이브리드 제어기(60)는 엔진 제어기(100)를 통해 엔진(90)의 온/오프 상태를 검출한다.

하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E) 보다 낮고, 엔진(90)이 온(on) 상태(제1 아이들 충전 상태)이거나 배터리(50)의 SOC가 제2 목표 충전량(SOC_S) 보다 낮고, 엔진(90)이 온(on) 상태(제2 아이들 충전 상태)인지 여부를 판단한다(S2 단계). 즉, 하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)를 충전시키기 위해 엔진(90)이 온(on) 상태로 전환되었는지 여부를 판단한다.

판단 결과, 제1 및 제2 아이들 충전 상태 중 적어도 하나를 만족하는 경우 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달 검출부(10)를 통해 감속 페달의 변위량이 기준 변위량(A%) 보다 큰지 여부(제1 충전 금지 조건)를 판단한다(S3 단계).

판단 결과, 감속 페달의 변위량이 기준 변위량(A%) 보다 큰 경우 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 오프(off) 상태로 제어한다(S4 단계). 예컨대, 기준 변위량(A%)이 30%로 설정되고, 주행 중 정차 상태일 때 운전자가 감속 페달을 30%만큼 밟고 있다가 70% 이상으로 밟는 경우 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달의 변위량이 기준 변위량보다 크다고 판단한다.

마찬가지로, 주행 중 정차 상태일 때 운전자가 감속 페달을 90%만큼 밟고 있다가 발을 떼어 50%만큼 밟는 경우에도 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달의 변위량이 기준 변위량보다 크다고 판단한다.

즉, 주행 중 정차 상태일 때 운전자는 감속 페달을 밟는 답력의 크기를 변화시킴으로써 수동으로 엔진(90)을 오프(off) 시키고자 하는 의지를 차량 제어에 반영할 수 있다. 그리고, 하이브리드 제어기(60)는 감속 페달의 변위량에 따라 운전자가 수동 엔진 오프 제어를 하고자 하는 의지를 판정하여 아이들 충전을 중지시킨다.

이와 같이, 엔진(90)이 오프(off) 되면 배터리(50)의 충전량은 점차 낮아진다. 이 상태에서 하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)의 SOC가 제4 목표 충전량(SOC_B) 미만이거나(제1 강제 충전 조건), 엔진(90)이 오프(off)된 횟수가 1회(cnt=1)이고, 엔진(90)이 오프(off) 된 시간(Toff)이 미리 설정된 제1 기준 시간(T1)을 초과하거나(제2 강제 충전 조건), 또는 엔진(90)이 오프(off)된 횟수가 2회(cnt=2)이고, 엔진(90)이 오프(off)된 시간(Toff)이 미리 설정된 제2 기준 시간(T2)을 초과하는지(제3 강제 충전 조건) 여부를 판단한다(S5 단계).

판단 결과, 제1 내지 제3 강제 충전 조건 중 어느 하나도 만족하지 않는 경우 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)의 오프 상태를 유지한다. 반면, 제1 내지 제3 강제 충전 조건 중 어느 하나를 만족하는 경우 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 온(on) 상태로 전환하여 아이들 충전을 시작한다(S6 단계).

그 다음, 하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)의 SOC가 미리 설정된 제3 목표 충전량(SOC_C)을 초과하는지 여부를 판단한다(S7 단계). 판단 결과, 제3 목표 충전량(SOC_C)를 초과하지 않는 경우 계속 아이들 충전을 진행한다.

반면, 판단 결과, 제3 목표 충전량(SOC_C)을 초과하는 경우 하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E) 미만으로 엔진(90)이 온(on) 상태를 유지하는 아이들 SOC에서 차량의 정차 상태가 유지되고 있는지 여부(제2 충전 금지 조건)를 판단한다(S8 단계). 이때, 하이브리드 제어기(60)는 차량의 주행 속도가 0km/h이며, 변속단이 주행단(D단) 및 후진단(R단) 중 적어도 어느 하나에 위치한 경우 차량의 정차 상태가 유지되고 있는 것으로 판단한다.

판단 결과, 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E) 미만으로 엔진(90)이 온(on) 상태를 유지하는 아이들 SOC에서 차량의 정차 상태가 유지되는 경우 하이브리드 제어기(60)는 S3 단계부터 다시 진행한다. 즉, 하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E) 미만이나, 제3 목표 SOC(SOC_C)는 초과한 상태이므로 강제 충전을 중지하고, 운전자에 의한 엔진 수동 오프를 허가한다.

반면, 판단 결과, 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E) 미만으로 엔진(90)이 온(on) 상태를 유지하는 아이들 SOC에서 차량의 정차 상태가 유지되지 않는 경우 하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E) 이상인지 여부를 판단한다(S9 단계).

판단 결과, 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E) 이상인 경우 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 오프(off) 상태로 제어하여 아이들 충전을 종료한다(S10 단계).

한편, S3 단계의 판단 결과, 감속 페달의 변위량이 기준 변위량(A%) 보다 작은 경우 하이브리드 제어기(60)는 S9 단계를 진행한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법을 시간 및 배터리의 SOC로 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 먼저 차량이 주행 중 정차 상태이고, t1 시점에 배터리(50)의 SOC가 제2 목표 충전량(SOC_S) 보다 낮아지면 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 온(on) 시키고, HSG(80)를 통해 배터리(50)를 충전한다. 그러면, 배터리(50)의 SOC는 상승하기 시작한다. 이때, t2 시점에 감속 페달의 변위량이 기준 변위량(A%) 보다 커지면(BPS>A), 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 오프(off) 시킨다.

이로 인해, 배터리(50)의 SOC가 낮아지기 시작하여 t3 시점에 배터리(50)의 SOC가 제4 목표 충전량(SOC_B) 보다 낮아지면 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 온(on) 시키고, HSG(80)를 통해 배터리(50)를 강제 충전시킨다.

그러면, 배터리(50)의 SOC가 상승하여 t4 시점에 제3 목표 충전량(SOC_C)을 초과한다. 이때, 하이브리드 제어기(60)는 t3 시점부터 t4 시점까지 운전자에 의한 엔진 수동 오프를 허가하지 않는다.

그 다음, t5 시점에 감속 페달의 변위량이 기준 변위량(A%) 보다 커지면(BPS>A), 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 오프(off) 시킨다. 그러면, 배터리(50)의 SOC가 낮아지기 시작하고, t6 시점에 제4 목표 충전량(SOC_B) 보다 낮아지면 하이브리드 제어기(60)는 다시 배터리(50)를 강제 충전시킨다. 그리고, 운전자의 엔진 수동 오프 조작이 없으면 하이브리드 제어기(60)는 배터리(50)의 SOC가 제1 목표 충전량(SOC_E)을 초과할 때까지 배터리(50)를 충전시킨다.

한편, t2 시점에 엔진(90)이 오프(off)된 이후에 배터리(50)의 SOC가 제4 목표 충전량(SOC_B) 이상이지만, 첫번째로 엔진(90)이 오프(off)된 시간(Toff1)이 제1 기준 시간(T1)을 초과한 경우 하이브리드 제어기(60)는 t7 시점에 엔진(90)을 온(on) 시키고, HSG(80)를 통해 배터리(50)를 강제 충전시킨다.

그리고, 배터리(50)의 SOC가 제3 목표 충전량(SOC_C)을 초과하고, t8 시점에 감속 페달의 변위량이 기준 변위량(A%) 보다 커지면(BPS>A), 하이브리드 제어기(60)는 엔진(90)을 오프(off) 시킨다.

그리고, 배터리(50)의 SOC가 제4 목표 충전량(SOC_B) 이상이지만, 두번째로 엔진(90)이 오프(off)된 시간(Toff2)이 제2 기준 시간(T2)을 초과한 경우 하이브리드 제어기(60)는 t9 시점에 엔진(90)을 온(on) 시키고, HSG(80)를 통해 배터리(50)를 강제 충전시킨다.

즉, 본 발명의 실시 예는 차량이 주행 중 정차 상태일 때 아이들 충전이 수행되는 경우 운전자의 감속 페달 조작에 의해 수동으로 엔진(90)을 오프(off) 시켜 아이들 충전을 중지시킬 수 있다. 이로 인해, HSG(80)가 아닌 모터(120)의 회생 제동으로 배터리(50)를 충전시킬 수 있어 충전 효율이 향상된다. 또한, 주차장과 같이 밀폐된 공간에서 주차 중일 때 배기가스 배출 등에 의한 위험을 감소시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 감속 페달 검출부
20: 차속 검출부
30: 변속단 검출부
40: 배터리 관리기
50: 배터리
60: 하이브리드 제어기
70: 인버터
80: HSG
90: 엔진
100: 엔진 제어기
110: 엔진 클러치
120: 모터
130: 자동 변속기

Claims

엔진 및 구동 모터를 동력원으로 이용하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치에 있어서,
상기 엔진에 연결되어 상기 엔진의 시동을 온 시키는 스타트 모터로 동작하고, 상기 엔진이 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG;
상기 구동 모터 및 상기 HSG와 전기적으로 연결된 배터리;
감속 페달의 변위량을 검출하는 감속 페달 검출부;
가속 페달의 변위량을 검출하는 가속 페달 검출부;
변속단의 위치를 검출하는 변속단 검출부;
차속을 검출하는 차속 검출부; 및
상기 감속 페달의 변위량, 상기 변속단의 위치 및 상기 차속으로부터 주행 중 정차 상태로 검출되면 상기 배터리의 SOC에 따라 상기 엔진을 온 시켜 상기 HSG를 통해 상기 아이들 충전을 수행하고, 상기 감속 페달의 변위량에 따라 상기 엔진을 오프 시켜 상기 아이들 충전을 중지시키는 하이브리드 제어기
를 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치.
제1 항에 있어서,
상기 하이브리드 제어기는
상기 감속 페달의 변위량이 제로보다 크고, 상기 차속이 제로이고, 상기 변속단이 주행단 및 후진단 중 어느 하나에 위치한 경우 상기 주행 중 정차 상태로 검출하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치.
제1 항에 있어서,
상기 하이브리드 제어기는
상기 배터리의 SOC가 제1 목표 충전량 미만인 노멀 충전 조건을 만족하면 상기 아이들 충전을 수행하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치.
제3 항에 있어서,
상기 하이브리드 제어기는
상기 노멀 충전 조건을 만족하고, 상기 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 금지시키는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치.
제1 항에 있어서,
상기 하이브리드 제어기는
상기 엔진이 오프 상태로 전환된 이후에 상기 배터리의 SOC가 제2 목표량 미만인 제1 강제 충전 조건, 상기 엔진이 오프된 횟수가 1회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제1 기준 시간을 초과하는 제2 강제 충전 조건 및 상기 엔진이 오프된 횟수가 2회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제2 기준 시간을 초과하는 제3 강제 충전 조건 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 아이들 충전을 수행하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치.
제5 항에 있어서,
상기 하이브리드 제어기는
상기 제1 내지 제3 강제 충전 조건 중 어느 하나에 따라 충전된 상기 배터리의 SOC가 제3 목표 충전량을 초과하고, 상기 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 중지시키는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치.
제1 항에 있어서,
상기 하이브리드 제어기는
상기 감속 페달의 변위량이 제로이거나, 상기 차속이 미리 설정된 기준 속도보다 크거나, 상기 가속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 가속 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 리셋시키는 하이브리드 차량의 아이들 충전 장치.
엔진에 연결되어 상기 엔진의 시동 온을 수행하는 스타트 모터로 동작하고, 상기 엔진이 시동 온 되면 아이들 충전을 수행하는 발전기로 동작하는 HSG 및 구동 모터 및 상기 HSG와 전기적으로 연결된 배터리를 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법에 있어서,
감속 페달의 변위량, 차속 및 변속단 위치로부터 주행 중 정차 상태를 검출하는 단계;
배터리의 SOC 및 엔진의 온 상태로부터 아이들 충전 중인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 아이들 충전 중인 경우 상기 감속 페달의 변위량에 따라 상기 아이들 충전을 중지시키는 단계
를 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법.
제8 항에 있어서,
상기 주행 중 정차 상태를 판단하는 단계는
상기 감속 페달의 변위량이 제로보다 크고, 상기 차속이 제로이고, 상기 변속단이 주행단 및 후진단 중 어느 하나에 위치하였는지 여부를 검출하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법.
제8 항에 있어서,
상기 아이들 충전을 중지시키는 단계는
상기 감속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 변위량보다 큰 경우 상기 엔진을 오프 상태로 전환하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법.
제8 항에 있어서,
상기 아이들 충전이 중지된 이후에
상기 배터리의 SOC가 제1 목표 충전량 미만인 제1 강제 충전 조건, 상기 엔진이 오프된 횟수가 1회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제1 기준 시간을 초과하는 제2 강제 충전 조건 및 상기 엔진이 오프된 횟수가 2회이고, 상기 엔진이 오프된 시간이 미리 설정된 제2 기준 시간을 초과하는 제3 강제 충전 조건 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 엔진을 온 상태로 전환하는 단계
를 더 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법.
제11 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 강제 충전 조건 중 어느 하나에 따라 충전된 상기 배터리의 SOC가 제3 목표 충전량을 초과하면, 상기 감속 페달의 변위량에 따라 상기 아이들 충전을 중지시키는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법.
제11 항에 있어서,
상기 감속 페달의 변위량이 제로이거나, 상기 차속이 미리 설정된 기준 속도보다 크거나, 가속 페달의 변위량이 미리 설정된 기준 가속 변위량보다 크면 상기 아이들 충전을 리셋시키는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 아이들 충전 방법.