KR100569139B1

KR100569139B1 - 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법

Info

Publication number: KR100569139B1
Application number: KR1020030093231A
Authority: KR
Inventors: 김용기; 조성태
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2006-04-07
Also published as: KR20050061792A

Abstract

본 발명은 운전자 가속 지수를 고려한 최적 모터 보조를 구현하여 연비 및 운전성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법에 관한 것으로, 하이브리드 전기 차량의 배터리 밸런스 및 연비 측면에서의 모터 최적화 알고리즘과 가속 성능 측면에서의 모터 최적화 알고리즘을 통해 운전자 가속 지수를 고려한 최적 모터 보조를 구현한다.

하이브리드, 전기, 차량, 모터, 보조

Description

하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법{MOTOR ASSISTANCE CONTROL METHOD OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법을 도시한 흐름도.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 퍼지 로직 제어기의 신호 흐름을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 퍼지화기(Fuzzifier) 모듈의 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 운전자의 의지를 구별한 퍼지 룰(Rule)을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 비퍼지화기(Defuzzifier) 모듈의 구성을 도시한 도면.

본 발명은 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법에 관한 것이다.

통상적으로, 하이브리드 전기 차량에서 연료 소모량을 최소화하기 위해 모터 보조량을 최적화하는 것은 매우 중요한 개발 목표 중의 하나이다.

이러한 최적의 모터 보조량을 결정하기 위해 특정 주행 모드 상에서의 수학적 최적화 기법을 이용하여 최적의 모터 보조 패턴을 찾거나, 엔진의 과도 특성을 고려하여 빠른 응답은 모터로, 정상 상태에서의 응답은 엔진으로 부담하는 등의 다양한 최적의 모터 보조 알고리즘들이 제안되고 있다.

위와 같은 방법을 사용할 때 종래의 모터 보조 알고리즘들은 연비 향상에만 목표를 맞추어 차량의 가속 성능을 충분히 발휘하지 못하는 경우가 많다.

또한, 종래의 모터 보조 알고리즘은 연비 향상에만 목표를 맞추어 차량의 가속 성능을 충분히 발휘하기가 어려우며, 차량의 가속 성능을 위주로 작성된 알고리즘은 배터리 밸런스를 맞추지 못하거나 연비 최적화에 위배되기 쉽다.

또한, 이 두 가지 성능 지수(연비, 가속 성능)를 동시에 최적화시키기 위해서는 다목적 최적화(Multi-Objective Optimization)가 필요하나 이는 매우 비용이 많이 드는 방법이며, 사용자의 직관이 상당 부분 작용해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 운전자 가속 지수를 고려한 최적 모터 보조를 구현하여 연비 및 운전성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기 차량의 배터리 밸런스 및 연비 측면에서의 모터 최적화 알고리즘과 가속 성능 측면에서의 모터 최적화 알고리즘을 통해 운전자 가속 지수를 고려한 최적 모터 보조를 구현하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 퍼지 로직 제어기의 신호 흐름을 도시한 도면으로, 도 2는 운전자 가속 지수(Driver Sport Index, 운전자 가속성 지수) 결정을 위한 퍼지 로직 제어기를 도시한 것이며, 도 3은 신호 조절(Signal Conditioning)을 도시한 도면이다.

도 4와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 퍼지화기(Fuzzifier) 모듈과 비퍼지화기(Defuzzifier) 모듈의 구성을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 운전자의 의지를 구별한 퍼지 룰(Rule)을 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예는 운전자 가속 지수를 고려한 최적 모터 보조를 구현하기 위해 하이브리드 전기 차량의 배터리 밸런스 및 연비 측면에서의 모터 최적화 알고리즘과 가속 성능 측면에서의 모터 최적화 알고리즘을 구성한다.

먼저, 배터리 밸런스 및 연비 측면에서의 모터 최적화 알고리즘이다.

하이브리드 전기 차량의 주행 제어 알고리즘을 구성할 때는 주행 전후의 배터리 충전량(SOC)을 반드시 유지하도록 제어 전략을 구성해야 한다.

따라서, 대상 모드에서의 시뮬레이션 또는 시험을 통하여 획득될 수 있는 회생 제동량을 구한다.

회생 제동량이 구해지면 이 값 내에서 최적의 모터 보조량을 결정한다.

그리고, 결정된 최적의 모터 보조량을 차속과 운전자의 가속 페달 개도에 따라 맵 데이터 형태로 구한다(S110, S112).

다음은 본 발명의 요지인 가속 성능 측면에서의 추가적인 모터 보조 토크 결정에 대한 알고리즘이다.

먼저, 운전자의 가속 의지가 강한 상황에서 추가적인 가속력을 얻기 위해 모터의 추가 토크량을 정한다(S114).

모터의 추가 토크량은 일반적으로 모터의 정격 최대 토크로 결정되나, 차량 시험을 통해 튜닝되어야 한다.

운전자의 가속 의지를 판단하기 위해 다음과 같은 입력을 받는다(S120).

a) 가속 페달 개도

b) 엔진 속도

c) 차량 속도

d) 브레이크 스위치

가속 페달 개도에 대한 입력으로부터 운전자 가속 지수를 결정하기 위해 도 2에 도시된 바와 같은 퍼지 로직 제어기(Fuzzy Logic Controller, 또는 퍼지 제어기)를 구성한다.

퍼지 제어기로부터 운전자 가속 지수(0, 0.5, 1)가 결정된다(S122).

그리고, 결정된 모터의 추가 토크량에 운전자 가속 지수를 곱하여 최종적인 모터 보조량을 결정한다(S124).

4가지의 입력을 하나의 운전자 가속 지수로 표현하기 위해 퍼지 제어기를 사용한다.

퍼지 제어기는 다음의 4가지 입력을 사용하여 퍼지화기(Fuzzifier)와 비퍼지화기(Defuzzifier)로 구성이 된다.

퍼지 제어기에 입력되는 4가지 신호는 가속 페달 개도(DD_IP), 엔진 속도(N_Eng_IP), 차속(VS_IP), 브레이크 스위치(Brake_IP) 신호이다.

즉, 퍼지 제어기는 가속 페달 개도(DD_IP), 엔진 속도(N_Eng_IP), 차속 (VS_IP), 브레이크 스위치(Brake_IP)의 4가지 입력을 사용하여 퍼지화기 (Fuzzifier)와 비퍼지화기(Defuzzifier)로 이루어진다.

예를 들어, 가속 페달 개도(DD_IP)의 경우 0.1보다 작으면 로우(Low), 0.2보다 크면 하이(High)로 결정한다.

운전자 의지 판단을 위한 4가지 입력은 도 4에 도시된 바와 같이 각각 2수준으로 디지털화되고, 퍼지(Fuzzy)화를 위한 퍼지 룰(Rule)은 도 5에 도시된 바와 같다.

도 5에 도시된 퍼지 룰(Rule)에 의해 운전자의 의지는 가속 의지에 따라 이코노미(Economy), 노멀(Normal), 스포츠(Sport)로 구별된다.

각각의 퍼지 룰(Rule)은 다음과 같다.

먼저, 이코노미(Economy) 퍼지 룰은 다음과 같은 조건으로 이루어진다.

IF 가속 페달 개도 = Low

AND

차속 변화량 = Low

AND

가속 페달 개도 변화량 = Low

AND

엔진 속도 = Low

THEN 운전자 가속 지수 = Economy(0.0)

노멀(Normal) 퍼지 룰은 다음과 같은 조건으로 이루어진다.

IF NOT 운전자 가속 지수 = Economy

AND

NOT 운전자 가속 지수 = Sport

THEN 운전자 가속 지수 = Normal(0.5)

스포츠(Sport) 퍼지 룰은 다음과 같은 조건으로 이루어진다.

IF 가속 페달 개도 = High

AND

차속 변화량 = High

OR

엔진 속도 = High

OR

가속 페달 개도 변화량 = High

THEN 운전자 가속 지수 = Sport(1.0)

상기한 바와 같이 이코노미(Economy), 노멀(Normal), 스포츠(Sport)로 결정된 운전자의 의지는 도 6에 도시된 바와 같이 각각 0, 0.5, 1의 운전자 가속 지수로 표현된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법은 연비 관점에서의 모터 보조 최적화 방안을 제시하며, 최적화 맵을 그대로 사용하면서 운전자의 가속 의지를 반영할 수 있는 운전자 가속 지수를 개발할 수 있는 효과가 있다.

Claims

하이브리드 전기 차량의 배터리 밸런스 및 연비 측면에서의 모터 최적화 알고리즘과 가속 성능 측면에서의 모터 최적화 알고리즘을 통해 운전자 가속 지수를 고려한 최적 모터 보조를 구현하는 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법에 있어서,

하이브리드 전기 차량의 배터리 밸런스 측면에서의 모터 최적화 알고리즘은,

하이브리드 전기 차량의 주행 전후의 배터리 충전량(SOC)을 유지하도록 회생 제동량을 구하는 단계와;

회생 제동량이 구해지면 이 값 내에서 최적의 모터 보조량을 결정하는 단계와;

결정된 최적의 모터 보조량을 차속과 가속 페달 개도에 따라 맵 데이터 형태로 구하는 단계를 포함하고,

가속 성능 측면에서의 모터 최적화 알고리즘은,

운전자의 가속 의지를 판단하기 위해 가속 페달 개도, 엔진 속도, 차량 속도, 브레이크 스위치 입력을 받는 단계와;

가속 페달 개도에 대한 입력으로부터 운전자 가속 지수를 결정하는 단계와;

운전자의 가속 의지에 따른 추가적인 가속력을 얻기 위해 모터의 추가 토크량을 계산하는 단계와;

계산된 모터의 추가 토크량에 운전자 가속 지수를 곱하여 최종적인 모터 보조량을 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 운전자 가속 지수는 가속 페달 개도(DD_IP), 엔진 속도(N_Eng_IP), 차속(VS_IP), 브레이크 스위치(Brake_IP)의 4가지 입력 조건에 따라 퍼지 로직 제어기에 설정된 퍼지 룰을 통해 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법.
삭제
삭제
제4항에 있어서, 퍼지 룰(Rule)에 의해 운전자의 의지는 가속 의지에 따라 이코노미(Economy), 노멀(Normal), 스포츠(Sport)로 구별하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 모터 보조 제어방법.