KR102598416B1

KR102598416B1 - 친환경차량의 차량부하구분방식 연비향상방법

Info

Publication number: KR102598416B1
Application number: KR1020180089036A
Authority: KR
Inventors: 김상준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2023-11-06
Also published as: KR20200013869A

Abstract

본 발명의 친환경차량에서 전장부하구분방식 연비향상이 이루어지는 제어방법은 오토모드(Auto Mode)에서 검출된 보조전장부하 소모파워를 보정하고, 보조전장부하 소모파워에 대한 선형성(linearity)을 이용하여 엔진기동 기준파워의 설정치를 낮 게 가져간 상태로 오토모드(Auto Mode)가 제어됨으로써 설정치가 유지되는 오토모드 대비 엔진 활용성을 크게 높여 순수전기주행거리(All Electric Range) 보다 긴 중장거리 주행시 연비 개선이 이루어지는 특징을 갖는다.

Description

친환경차량의 차량부하구분방식 연비향상방법{Method for Improving Fuel Efficiency Based On Air Conditioning Load On Eco Friendly Vehicle}

본 발명은 친환경차량의 연비향상제어에 관한 것으로, 특히 오토모드(Auto Mode)의 제어 효율성 향상으로 연비 개선이 가능한 친환경차량의 공조부하기반 연비향상이 이루어지는 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 친환경차량 중 플러그인 하이브리드 차량((Plug-in hybrid electric vehicle, 이하 PHEV)은 배터리의 용량 및 성능을 크게 개선하여 다양한 장점을 가질 수 있다.

따라서 상기 PHEV는 내연기관을 사용하는 장거리 주행 대비 단거리 주행 시엔 외부 전원을 이용한 배터리 충전만으로 주행 가능하므로 차량 주행의 상당 부분을 배터리의 전기 에너지로만 운행할 수 있는 장정을 구현할 수 있고, 이러한 장점은 기존의 하이브리드 차량((hybrid electric vehicle)이나 전기자동차(electric vehicle)에서 배터리가 저속/저 토크 구간의 동력원으로만 적용되던 한계성을 극복하여 준다.

또한 상기 PHEV는 큰 배터리 용량으로 기존의 하이브리드 차량 대비 연비제어 측면의 높은 자유도 활용으로 오토모드(Auto Mode)의 제어 다양성을 구현할 수 있다.

일례로 요구파워 또는 토크 기준 전략으로 제어 다양성을 구현할 경우, 상기 요구파워 또는 토크 기준 전략은 엔진 동력을 큰 요구파워에서 반면 전기 동력을 낮은 요구파워에서 사용함으로써 순간효율(instantaneous efficiency)이 최대가 되는 동력원의 선택을 가능하게 한다.

다른 예로 고전압 배터리 SOC(State Of Charge) 제어 전략으로 제어 다양성을 구현할 경우, 상기 고전압 배터리 SOC 제어 전략은 주행 전방의 경로에 대해 수신된 모든 정보가 활용된 부하 모델링으로 경로에 대한 전 영역 최적화 또는 일부 최적화의 실시간 수행으로 최적의 동력 분배(엔진 기동 여부, 엔진/모터 간 토크 분배)를 가능하게 한다.

국내공개특허 10-2012-0023409(2012년03월13일)

하지만 상기 PHEV는 동력원 제어에 기반 된 제어 다양성 구현 전략으로 인해 다음과 같은 개선 사항을 요구하고 있다.

첫째, 단순히 순간효율(instantaneous efficiency) 기준의 동력원 제어를 개선하여 크지 않은 연비 효과를 높여줄 필요성이 있다. 둘째, 여름철 에어컨 작동을 고려하여 에어컨 작동 하에서도 연비 효과가 줄어들지 않도록 할 필요성이 있다. 셋째, 전방 경로에 대한 도로 모델링 및 실시간 최적화를 위한 필요 정보 수신이 기술적으로 제약되므로 이를 극복할 필요성이 있다. 넷째, 수신된 필요 정보에 대한 실시간 최적화에 고성능 마이크로 프로세서가 요구되므로 이를 해소할 필요성이 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 엔진기동 기준파워의 설정에 전장부하 구분 전략을 적용하고, 특히 구동모터와 구분된 전장부하 소모량을 이용한 최적화 기법(Dynamic Programming)로 엔진기동 기준파워 설정 값이 변화됨으로써 순수전기주행거리(All Electric Range) 보다 긴 중장거리에 대한 높은 제어 효율성으로 연비 개선이 이루어지는 친환경차량의 전장부하구분방식 연비향상방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제어방법은 엔진기동 기준파워의 설정에 맞춰진 엔진의 가동 상태에서 구동 모터를 주행 동력으로 이용하는 오토모드를 컨트롤러가 인식하면, 보조전장부하의 작동에 따른 보조전장부하 소모파워 검출이 이루어지고, 상기 엔진기동 기준파워가 상기 보조전장부하 소모파워 검출에 맞춰 설정치 다운되는 보조전장부하 소모파워 보정이 이루어지며, 상기 오토모드에서 상기 엔진기동 기준파워의 적용대비 엔진 활용성이 상기 엔진기동 기준파워를 낮게 가져간 만큼 높아지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 오토모드는 버튼스위치와 음성명령 및 (P)HEV 전용모드와 함께 AVN 등을 입력장치로 하여 동작된다.

바람직한 실시예로서, 상기 보조전장부하 소모파워는 상기 보조전장부하를 구성하는 에어컨 및 LDC의 모니터링을 통해 검출되고, 상기 에어컨과 상기 LDC의 동작에 따른 상기 보조전장부하 소모파워 보정은 보조전장부하 팩터(factor)를 적용하고, 상기 보조전장부하 팩터(factor)는 상기 LDC의 LDC 소모 파워에 비해 상기 에어컨의 소모 파워에 가중치를 부여하여 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 보조전장부하 소모파워 보정은 Dynamic programming 기법을 이용한 최적화 결과로 얻어진 에어컨 작동에 따른 배터리 SOC의 선형적 하강 특성을 추종하도록 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 보조전장부하 소모파워 보정은 low pass filter 기법 또는 moving average 기법을 적용하여 소모 파워의 순간적인 변동으로 발생되는 제어 민감성을 둔감 시켜준다. 상기 low pass filter 기법은 상기 보조전장부하 소모파워의 검출값(raw value)을 low pass filter 처리하여 필터 게인(filter gain)이 부여된다. 상기 moving average 기법은 상기 보조전장부하 소모파워의 검출값(raw value)을 moving average 처리하여 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 설정치 다운에는 상기 보조전장부하 소모파워에 대한 선형성(linearity)을 이용하며, 상기 보조전장부하 소모파워에 대한 상기 선형성은 상기 보조전장부하 소모파워의 크기를 반영하고, 상기 구동모터만 사용하여 주행하는 CD모드, 상기 엔진을 상기 구동모터와 함께 혼합해서 주행하는 CS모드의 사이 구간에 적용된다. 특히 상기 선형성의 엔진기동 기준파워는 공조부하 미 사용 시 엔진기동 기준파워를 시작점으로 적용하여 상기 CD모드의 엔진기동 기준파워 보다 낮고, 상기 CS모드의 엔진기동 기준파워 보다 높게 유지된다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 오토모드를 인식하지 않은 경우 상기 구동 모터만 사용하여 주행하는 CD모드 제어 또는 상기 엔진과 상기 구동모터와 함께 혼합해서 주행하는 CS모드 제어로 전환되고, 상기 CD모드 제어 및 상기 CS모드 제어의 각각에선 상기 엔진기동 기준파워의 설정치가 유지된다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 엔진기동 기준파워가 맵핑된 엔진기동 기준파워 맵을 구비하고, 상기 엔진기동 기준파워 맵은 상기 설정치를 반영한 설정 엔진기동 기준파워와 상기 설정치 다운을 반영한 산출 엔진기동 기준파워로 상기 엔진기동 기준파워를 구분하여 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 오토모드의 인지를 위해 오토모드 입력장치와 연계되고, 상기 오토모드 입력장치는 버튼스위치와 음성명령 및 (P)HEV 전용모드와 함께 AVN 등을 포함한다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 친환경차량은 오토모드(Auto Mode)에서 검출된 보조전장부하 소모파워를 보정하고, 보조전장부하 소모파워에 대한 선형성(linearity)을 이용하여 엔진기동 기준파워의 설정치를 낮게 가져가 상기 오토모드(Auto Mode)의 엔진 활용성이 상기 엔진기동 기준파워 대비 높여 주는 컨트롤러; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러에는 설정 엔진기동 기준파워와 산출 엔진기동 기준파워를 제어하도록 상기 설정 엔진기동 기준파워와 상기 산출 엔진기동 기준파워를 테이블 또는 기동-소모 파워 맵 선도가 구축된 엔진기동 기준파워 맵이 구비된다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 CD(EV)/CS(HEV)모드 제어에서 상기 설정 엔진기동 기준파워에 대한 기준 값을 유지하여 준다.

이러한 본 발명의 친환경차량은 전장부하를 구분한 연비향상제어로 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, PHEV의 오토모드(Auto Mode)에 대한 제어 다양성이 순수전기주행거리(All Electric Range) 보다 긴 중장거리에서 연비 개선을 통해 크게 향상된다. 둘째, PHEV의 오토모드(Auto Mode)가 최적화 결과를 위한 Dynamic Programming 기법의 제어전략으로 큰 공조부하 소모량에서 엔진기동 기준 파워를 낮춤으로써 엔진 동력의 사용빈도가 높아져 연비 측면을 유리하게 한다. 셋째, 연비 측면에 유리한 엔진 동력 사용으로 중장거리 주행을 위한 오토모드(Auto Mode)의 제어 시 시스템 효율이 향상된다. 넷째, 구동모터 대비 에어컨과 LDC(Low Voltage DC/DC Converter)의 작동에 따른 소모파워를 전장 부하로 모니터링 하므로 엔진기동 기준파워를 낮추는 제어전략이 보다 정밀하게 수립된다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경차량에 적용된 전장부하구분방식 연비향상방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전장부하구분방식 연비향상제어가 수행되는 친환경차량의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 에어컨 작동여부(ON/OFF)로 인한 엔진 동력을 사용하는 기준인 엔진 기동을 위한 요구파워 기준 값의 설정 선도의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 전장부하구분을 적용한 엔진기동 기준파워 선도이며, 도 5는 본 발명에 따른 최적화 기법(Dynamic Programming)을 통한 에어컨과 배터리 SOC(State Of Charge)의 선형 하강선도의 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

그리고 본 발명의 실시 예에서 친환경차량은 오토 모드(Auto Mode), CD(EV)모드, CS(HEV)모드 외에 강제 충전 모드가 가능한 플러그인 하이브리드 차량((Plug-in hybrid electric vehicle)으로 설명되나, 일반적인 하이브리드 차량도 포함한다.

이 경우 오토 모드(Auto Mode), CD(EV)모드, CS(HEV)모드의 정의 및 주행 모드 별 특징은 하기와 같다.

오토 모드(Auto Mode) : EV Mode 진입 가능 고전압 배터리 SOC 상태에서 고 연비를 위해 주행상황 등이 고려되고, 전기 동력과 엔진 동력을 적절히 배분하여 사용 하는 기능이며, 통상 목적지가 정해진 경우 목적지까지 고전압 배터리의 SOC 를 충분히 사용하여(예, EV 모드 해제 SOC 까지) 연비를 올리는 전략을 사용할 수 있다.

CD모드(Charge Depleting Mode) : 전기 동력만 사용하여 주행하는 모드로서 고전압 배터리의 SOC 가 일정 값 이상인 경우에만 가능하며, 요구파워가 전기 동력의 최대 파워를 초과할 경우는 엔진 동력 사용할 수 있다. 그러므로 오토모드(Auto Mode)는 EV 로 주행할 수 없는 중장거리 운전 시 연비 이득이 가능하다. 그러므로 CD(EV)모드는 전기 동력을 주로 하여 주행하므로 소음, 승차감 우위, 외부 충전 후 EV 로 주행할 수 있는 거리 내 운전 시(근거리) 연비 이득이 가능하다.

CS모드(Charge Sustaining Mode) : 엔진과 전기 동력을 혼합해서 사용하는 모드로서 하이브리드 차량과 동일한 동력 분배 전략을 사용하고, SOC Band를 고전압 배터리의 전 range로 사용하지 않고 특정 범위(예, HEV 수준)로만 사용하며, EV모드 진입 불가의 SOC 상황에서는 무조건 진입된다. 그러므로 CS(HEV)모드는 EV 모드 진입 불가 SOC 상황에서 가장 효율적인 운전이 가능하다.

도 1을 참조하면, 전장부하구분방식 연비향상방법은 보조전장부하의 작동상태에 맞춘 산출 엔진기동 기준파워로 오토모드(Auto Mode) 제어(S10~S80)를 수행함으로써 설정 엔진기동 기준파워가 적용되는 CD(EV)/CS(HEV)모드 제어(S10-1,S70-1,S80-1)와 차별화함에 그 특징이 있다.

특히 상기 전장부하구분방식 연비향상방법을 통한 오토모드는 보조 전장부하의 에너지 소모량에 대해 동적 프로그래밍(Dynamic Programming)(부분 문제의 중복으로 부분문제가 다시 부분문제를 공유하는 경우 최적화 방식)의 기법)을 이용한 최적화 결과로 CD(EV)/CS(HEV) 천이 요구파워 기준 값을 가변시키고, 이를 CD(EV)/CS(HEV) 천이 시 CD(EV)/CS(HEV) 천이 요구파워 기준 값에 적용하여 연비를 향상시켜 준다.

그러므로 상기 오토모드(Auto Mode)는 산출 엔진기동 기준파워를 설정 엔진기동 기준파워 대비 기준 값을 낮추어 주행 시 엔진 사용량을 늘려 줌으로써 기존의 EV Auto, Adaptive CD/CS, Auto CD 대비 다음과 같은 차이를 가질 수 있다.

일례로 상기 오토모드(Auto Mode)는 CD(EV)/CS(HEV) 천이에 대해 EV Auto의 운전자 요구기준 주행조건을 고려할 필요가 없고, Adaptive CD/CS의 고부하 CS 및 저부하 CD와 같이 부하 별 CD/CS 모드 천이 조건이 필요 없으며, Auto CD의 “CS < Auto CD < CD”와 같이 별도의 EV Line 설정이 필요 없다. 나아가 상기 오토모드는 EV Auto와 같이 고 부하 엔진 기동 전략으로 한정되지 않고, Adaptive CD/CS 및 Auto CD와 같이 낮은 연비 효과에 대한 보완 전략을 요구하지 않는다.

도 2를 참조하면, 친환경차량(1)에는 엔진 ECU(Electronic Control Unit)(3), MCU(Motor Control Unit)(5), 보조전장부하 시스템(7), AVN(Audio & Video Navigation System)(8), 오토모드 입력장치(9) 및 설정 엔진기동 기준파워와 산출 엔진기동 기준파워를 제어하도록 엔진기동 기준파워 맵(10-1)과 연계된 컨트롤러(10)가 포함된다. 또한 상기 친환경차량(1)에는 도시되지 않았으나 엔진과 모터 및 기타 차량 시스템의 정보를 검출하여 엔진 ECU(3), MCU(5), 컨트롤러(10)로 전송하는 차량탑재센서를 포함한다.

일례로 상기 엔진 ECU(3)는 엔진을 제어하며, 상기 MCU(5)는 모터를 제어한다.

일례로 상기 보조전장부하 시스템(7)은 모터이외의 에너지 소모 파워를 가져오는 보조전장부하를 발생하고, FATC(Full Auto Temperature Control System)과 LDC(Low Voltage DC/DC Converter) 및 PTC(Positive Temperature Coefficient)로 구성되어 그 동작시 보조전장부하를 발생시킨다. 이 경우 상기 FATC는 송풍방향과 송풍량, 실내 공기 및 외기 공기의 유입상태를 자동으로 조절하여 외부 상태에 관계없이 쾌적한 실내 공간을 유지 하는 시스템이나, 단순히 차량의 에어컨일 수 있다. 상기 LDC는 48V 배터리와 함께 배터리 시스템을 구성하는 12V 배터리의 충방전 제어 및 12V 전압 변환 제어를 수행한다. 상기 PTC는 히터이다.

일례로 상기 AVN(8) 및 상기 오토모드 입력장치(9)는 오토모드의 동작을 위한 신호를 생성한다. 상기 AVN(8)은 차량의 출발지와 도착지에 의한 주행경로 설정 및 GPS 신호 기반 차량 위치 음성정보안내 등의 기본기능을 수행하고, 컨트롤러(10)와 네비게이션 정보를 공유한다. 상기 오토모드 입력장치(9)는 중장거리 주행 모드 선택, 목적지 설정 여부, 목적지까지 거리와 EV 주행가능거리 비교 등이 이루어지는 오토모드 제어 진입 판단이 이루어지게 하고, 이를 위해 운전자 선택을 위한 선택 버튼(즉, 버튼 스위치 입력), 운전자 음성인식을 위한 마이크(즉, 음성명령 입력) 등의 장치를 구비하여 오토모드(Auto Mode) 진입 해제 수행 또는 경로 설정 시 경로에 적절한 PHEV 전용모드 추천(즉, 오토모드 전용 신호)시 오토모드(Auto Mode) 선택 등을 가능하게 한다.

일례로 상기 컨트롤러(10)는 차량탑재센서의 검출 신호를 입력데이터로 처리하고, GPS 신호를 수신하며, 엔진기동 기준파워를 계산하고, 오토모드(Auto Mode) 제어에서 산출 엔진기동 기준파워로 기준 값을 설정 엔진기동 기준파워보다 낮추어주는 반면 CD(EV)/CS(HEV)모드 제어에서 기존의 설정 엔진기동 기준파워로 기준 값을 유지하여 준다. 상기 엔진기동 기준파워 맵(10-1)은 설정 엔진기동 기준파워와 산출 엔진기동 기준파워를 테이블이나 기동-소모 파워 맵 선도로 구축한다.

이하 도 1의 친환경차량에 적용된 전장부하구분방식 연비향상방법은 도 2 내지 도 5를 참조로 상세히 설명된다. 이 경우 제어 주체는 엔진 ECU(3) 및 MCU(5)에 연계된 컨트롤러(10)이고, 제어 대상은 엔진 ECU(3)로 제어되는 엔진과 MCU(5)로 제어되는 모터이다.

먼저 컨트롤러(10)는 S10의 오토모드 선택에 대한 판단을 수행한다. 도 2를 참조하면, 컨트롤러(10)는 오토모드 선택의 판단에 AVN(8)과 오토모드 입력장치(9)를 적용한다. 그러므로 컨트롤러(10)는 오토모드 선택을 AVN(8)로 판단할 수 있고, 오토모드 입력장치(9)의 운전자 선택의 버튼스위치 조작 또는 운전자의 음성 명령 또는 PHEV 전용모드로 판단할 수 있다. 이 단계에서 오토모드가 선택되지 않은 경우, 컨트롤러(10)는 이후 상세 설명될 CD(EV)/CS(HEV)모드 제어(S10-1,S70-1,S80-1)를 유지하거나 전환한다. 반면 이 단계에서 오토모드가 선택된 경우, 컨트롤러(10)는 오토모드 제어 진입을 위한 중장거리 주행 모드 선택, 목적지 설정 여부, 목적지까지 거리와 EV 주행가능거리 비교 등을 수행하며, 이러한 수행 절차는 기존과 동일하다.

이어 컨트롤러(10)는 S20의 보조전장부하 작동 상태 모니터링을 수행한다. 도 2를 참조하면, 컨트롤러(10)는 보조전장부하 시스템(7)의 작동 상태를 적용한다. 이 경우 보조전장부하는 에어컨 및 LDC의 동작에 따른 에어지 소모 파워로 설명되나, 이로 한정되지 않는다.

계속해서 컨트롤러(10)는 보조전장부하 모니터링을 통해 S30의 에어컨 단독 보조전장부하에 대해 판단한다. 이 경우 에어컨이 보조전장부하로 우선 적용됨에 대해 도 3을 근거로 한다.

도 3을 참조하면, 최고 연비가 되는 배터리의 SOC 프로파일(profile)은 에어컨 작동 여부에 따라 크게 달라지지 않으나 엔진 동력을 사용하는 기준인 엔진 기동을 위한 요구파워 기준 값의 경우는 에어컨을 켠 상황이 에어컨을 끈 상황보다 낮게 설정되어 있음에 기인된다. 따라서 에어컨과 같은 공조부하가 큰 상황에서는 그렇지 않은 상황보다 엔진 사용을 늘리기 위해 엔진 기동을 위한 요구파워 기준 값을 낮추는 것이 연비 측면에 유리함이 증명된다.

이어 컨트롤러(10)는 S40과 같이 에어컨이 단독으로 작동한 경우 에어컨 소모 파워를 검출한다. 반면 컨트롤러(10)는 S50과 에어컨과 LDC가 함께 작동한 경우 에어컨 소모 파워와 LDC 소모 파워를 검출하고, S51과 에어컨과 LDC의 작동에 따른 에너지 소모량이 반영되도록 보조전장부하 팩터(factor)를 부여하여 준다. 이 경우 상기 보조전장부하 팩터(factor)는 LDC 소모 파워에 비해 에어컨 소모 파워의 비율을 더 높여주기 위해 적용된다.

나아가 컨트롤러(10)는 S60의 보조전장부하 소모파워 보정을 수행하되, S60-1의 low pass filter 기법 또는 S60-2의 moving average 기법을 적용한다. 이러한 이유는 에어컨 및 LDC를 포함한 기타 전장의 소모 파워는 제어를 민감하게 하는 순간적인 변동 특성이 있고, low pass filter 기법과 moving average 기법에 의한 소모파워 가공은 순간 변화에서도 둔감한 제어를 가능하게 하기 때문이다.

일례로 상기 low pass filter 기법(S60-1)을 통한 보조전장부하 소모파워 보정값 산출은 “보조전장부하 소모파워 보정값 = low pass filter(보조전장부하 소모파워 raw value) x 필터 게인(filter gain) 설정”을 적용한다. 그리고 상기 moving average 기법(S60-2)을 통한 보조전장부하 소모파워 보정값 산출은 “보조전장부하 소모파워 보정값 = moving average(보조전장부하 소모파워 raw value)”을 적용한다.

여기서 상기 보조전장부하 소모파워는 에어컨이고, 상기 low pass filter(보조전장부하 소모파워 raw value)의 raw value는 에어컨 소모파워의 검출값이며, 상기 필터 게인 설정은 도 4의 선형적인 SOC 하강 선도가 반영된 값이고, 상기 moving average(보조전장부하 소모파워 raw value)의 raw value는 에어컨/LDC 소모파워의 검출값이다.

이후 컨트롤러(10)는 S70의 산출 엔진기동 기준파워를 적용하고, 이를 통해 S80의 오토모드(Auto Mode)제어를 수행하여 준다.

도 4를 참조하면, 엔진기동 기준파워는 설정 엔진기동 기준파워와 산출 엔진기동 기준파워로 구분된다.

일례로 상기 설정 엔진기동 기준파워는 구동 모터 최대 출력이 이루어지는 CD(EV)모드 엔진기동기준파워, 공조부하 미사용(즉, 보조전장부하 미 작동) 엔진기동 기준파워, 구동 모터 최소 출력이 이루어지는 CS(HEV)모드 엔진기동기준파워로 구분되고, 가장 높게 설정된 CD(EV)모드 엔진기동기준파워와 가장 낮게 설정된 CS(HEV)모드 엔진기동기준파워의 사이에 공조부하 미사용 엔진 기동 기준 파워가 설정된다. 이러한 설정은 기존 경우와 동일하다.

반면 상기 산출 엔진기동 기준파워는 공조부하 미사용 엔진기동 기준파워와 CS(HEV)모드 엔진기동기준파워의 구간 사이에서 보조전장부하 소모 파워량으로 산출되되, 보조전장부하 소모 파워량의 크기에 대해 선형적으로 낮춰지는 관계로 설정된다. 즉, 상기 산출 엔진기동 기준파워의 변화는 보조전장부하 소모 파워량에 대해 선형성(linearity)을 갖도록 설정되고, 상기 선형성(linearity)은 산출 엔진기동 기준파워를 에어컨 작동 시 보다 에어컨 및 LDC 작동 시 더 낮춰준다. 특히 상기 선형성(linearity)의 시작은 상기 CD모드(Charge Depleting Mode)의 엔진기동 기준파워 보다 낮고, 상기 CS모드(Charge Sustaining Mode)의 엔진기동 기준파워 보다 높게 유지된다.

그 결과 보조 전장부하 소모파워가 증가할수록 엔진 기동 요구파워 기준 값을 낮 게 가져갈 수 있어 주행 시 연비에 좋은 엔진 사용량이 늘어날 수 있다.

또한 도 5를 참조하면, Dynamic programming 기법을 이용한 최적화 결과로부터 에어컨의 작동이 선형적인 SOC 하강 선도로 도출됨을 예시한다. 이 경우 상기 dynamic programming 기법은 동일 주행 사이클(cycle)에서 에어컨(즉, 공조 부하)의 작동 여부에 따른 해석 수행 결과이고, 이는 SOC 프로파일의 하강 비율이 공조 작동에 의존됨이 없이 선형적으로 나타나므로 공조 작동 시 엔진 기동을 위한 요구파워의 기준 값이 낮 아 엔진 동력을 자주 사용하는 것이 연비 측면에서 유리하다는 측면을 입증한다. 그러므로 상기 결과는 기존의 오토모드(Auto Mode)의 엔진 기동 기준 파워에 공조부하 사용량(즉, 보조전장부하)을 반영하여 부하가 큰 경우 엔진 기동 기준 파워를 낮추는 제어전략 수립이 가능하고, 이러한 제어전략은 중장거리 주행 위한 오토모드(Auto Mode) 제어 시 친환경차량(1)의 시스템 효율이 향상될 수 있음을 증명한다.

다시 도 1을 참조하면, 컨트롤러(10)는 S10에서 오토모드가 선택되지 않은 경우 S70-1의 설정 엔진기동 기준파워를 적용하고, 이를 통해 S80-1의 CD모드 제어 또는 CS모드 제어를 수행하여 준다. 이 경우 도 4를 참조하면, 상기 CD모드 제어는 엔진기동기준파워를 가장 높게 가져가므로 주행에 최대 구동 모터 출력을 이용하는 반면 상기 CS모드 제어는 엔진기동기준파워를 가장 낮 게 가져가므로 주행에 최소 구동 모터 출력을 이용하면서 엔진 사용량을 최대로 이용한다.

그러므로 상기 CD모드 제어는 기존의 정의 및 동작 특성과 같이 전기 동력을 주로 하여 주행하므로 소음, 승차감 우위, 외부 충전 후 EV 로 주행할 수 있는 거리 내 운전 시(근거리) 연비 이득이 이루어진다. 또한 상기 CS모드 제어는 기존의 정의 및 동작 특성과 같이 EV 모드 진입 불가 SOC 상황에서 가장 효율적인 운전이 이루어진다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 친환경차량의 전장부하구분방식 연비향상방법은 오토모드(Auto Mode)에서 검출된 보조전장부하 소모파워를 보정하고, 보조전장부하 소모파워에 대한 선형성(linearity)을 이용하여 엔진기동 기준파워의 설정치를 낮게 가져간 상태로 오토모드(Auto Mode)가 제어됨으로써 설정치가 유지되는 오토모드 대비 엔진 활용성을 크게 높여 순수전기주행거리 보다 긴 중장거리 주행시 연비 개선이 이루어진다.

1 : 친환경차량 3 : 엔진 ECU(Electronic Control Unit)
5 : MCU(Motor Control Unit)
7 : 보조전장부하 시스템 8 : AVN(Audio & Video Navigation System)
9 : 오토모드 입력장치 10 : 컨트롤러
10-1 : 엔진기동 기준파워 맵

Claims

엔진기동 기준파워의 설정에 맞춰진 엔진의 가동 상태에서 구동 모터를 주행 동력으로 이용하는 오토모드(Auto Mode)를 컨트롤러(10)가 인식하면, 보조전장부하의 작동에 따른 보조전장부하 소모파워 검출이 이루어지고, 상기 엔진기동 기준파워가 상기 보조전장부하 소모파워 검출에 맞춰 설정치 다운되는 보조전장부하 소모파워 보정이 이루어지며, 상기 오토모드(Auto Mode)에서 상기 엔진기동 기준파워의 적용대비 엔진 활용성이 상기 엔진기동 기준파워를 낮게 가져간 만큼 높아지고;
상기 보조전장부하 소모파워 보정은 low pass filter 기법 또는 moving average 기법을 적용하여 소모 파워의 순간적인 변동으로 발생되는 제어 민감성을 둔감 시켜주며,
상기 moving average 기법은 상기 보조전장부하 소모파워의 검출값(raw value)을 moving average 처리하여 주는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 오토모드(Auto Mode)는 신호에 의해 동작되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 2에 있어서, 상기 신호는 버튼스위치, AVN(Audio & Video Navigation System), 음성명령 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 보조전장부하 소모파워는 상기 보조전장부하의 모니터링을 통해 검출되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 4에 있어서, 상기 보조전장부하는 에어컨 및 LDC(Low Voltage DC/DC Converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 5에 있어서, 상기 에어컨과 상기 LDC의 동작에 따른 상기 보조전장부하 소모파워 보정은 보조전장부하 팩터(factor)를 적용하고, 상기 보조전장부하 팩터(factor)는 상기 LDC의 LDC 소모 파워에 비해 상기 에어컨의 소모 파워에 가중치를 부여하여주는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 보조전장부하 소모파워의 보정은 배터리 SOC의 선형적 하강 특성에 맞춰지고, 상기 선형적 하강 특성은 에어컨 가동을 반영하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 7에 있어서, 상기 선형적 하강 특성은 Dynamic programming 기법의 최적화로 도출되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 low pass filter 기법은 상기 보조전장부하 소모파워의 검출값(raw value)을 low pass filter 처리하여 필터 게인(filter gain)이 부여되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 설정치 다운에는 상기 보조전장부하 소모파워에 대한 선형성(linearity)을 이용하 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 12에 있어서, 상기 선형성(linearity)은 상기 보조전장부하 소모파워의 크기를 반영하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 13에 있어서, 상기 선형성(linearity)은 상기 구동모터만 사용하여 주행하는 CD모드(Charge Depleting Mode), 상기 엔진을 상기 구동모터와 함께 혼합해서 주행하는 CS모드(Charge Sustaining Mode)의 사이 구간에 적용되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 14에 있어서, 상기 선형성(linearity)의 엔진기동 기준파워는 상기 CD모드(Charge Depleting Mode)의 엔진기동 기준파워 보다 낮고, 상기 CS모드(Charge Sustaining Mode)의 엔진기동 기준파워 보다 높게 유지되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 14에 있어서, 상기 선형성(linearity)은 공조부하 미사용 시 엔진기동 기준파워를 시작점으로 적용해 주는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 오토모드를 인식하지 않은 경우 상기 구동 모터만 사용하여 주행하는 CD모드 제어 또는 상기 엔진과 상기 구동모터와 함께 혼합해서 주행하는 CS모드 제어로 전환되고, 상기 CD모드 제어 및 상기 CS모드 제어의 각각에선 상기 엔진기동 기준파워의 설정치가 유지되는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 엔진기동 기준파워가 맵핑된 엔진기동 기준파워 맵을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 18에 있어서, 상기 엔진기동 기준파워 맵은 상기 엔진기동 기준파워를 설정 엔진기동 기준파워와 산출 엔진기동 기준파워로 구분하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 19에 있어서, 상기 설정 엔진기동 기준파워는 상기 설정치를 반영하여 주고, 상기 산출 엔진기동 기준파워는 상기 설정치 다운을 반영하여 주는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 오토모드(Auto Mode)의 인지를 위해 입력장치와 연계되고, 상기 입력장치는 버튼스위치와 음성명령 및 AVN을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
청구항 1 내지 8, 청구항 10 및 청구항 12 내지 21 중 어느 한 항에 의한 제어방법으로 차량부하구분방식 연비향상이 이루어지는 친환경차량에 있어서,
오토모드(Auto Mode)에서 검출된 보조전장부하 소모파워를 보정하고, 보조전장부하 소모파워에 대한 선형성(linearity)을 이용하여 엔진기동 기준파워의 설정치를 낮게 가져가 상기 오토모드(Auto Mode)의 엔진 활용성이 상기 엔진기동 기준파워 대비 높여 주는 컨트롤러;
가 포함된 것을 특징으로 하는 친환경차량.
청구항 22에 있어서, 상기 컨트롤러에는 설정 엔진기동 기준파워와 산출 엔진기동 기준파워를 제어하는 엔진기동 기준파워 맵이 구비되는 것을 특징으로 하는 친환경차량.
청구항 23에 있어서, 상기 엔진기동 기준파워 맵에는 상기 설정 엔진기동 기준파워와 상기 산출 엔진기동 기준파워를 테이블 또는 기동-소모 파워 맵 선도가 구축 되는 것을 특징으로 하는 친환경차량.
청구항 23에 있어서, 상기 컨트롤러는 CD(EV)/CS(HEV)모드 제어에서 상기 설정 엔진기동 기준파워에 대한 기준 값을 유지하여 주는 것을 특징으로 하는 친환경차량.