KR20170036858A - 연료전지차량의 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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이규일
김선학
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현대자동차주식회사
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Abstract

제어부에서 차량의 가감속도 정보를 포함하는 주행정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하는 주행성향파악단계; 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부에서 연료전지의 아이들 스탑 진입 조건을 설정하는 진입조건설정단계; 및 연료전지의 아이들 스탑 진입 조건이 만족된 경우 제어부에서 차량의 연료전지 발전을 중지시키는 아이들스탑단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법이 소개된다.

Description

연료전지차량의 제어 방법 및 시스템{CONTROL METHOD AND SYSTEM OF FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 연료전지 차량의 아이들 스탑 진입 및 해제 조건을 운전자의 성향에 따라 다르게 적용하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 연료전지차량의 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 연료전지 스택 내에서 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지로 변환시키는 일종의 발전장치이며, 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력을 공급할 뿐만 아니라 소형이 전자제품 및 휴대용 전력 공급에도 적용될 수 있다.
특히, 차량 구동용 전력으로 공급되는 연료전지는 기존 자동차에 사용되는 엔진과 조합되어 차량용 연료전지 하이브리드 시스템을 구성할 수 있는데, 이 시스템은 반응가스와 전기화학 반응으로부터 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료인 수소를 공급하는 수소공급장치, 연료전지 스택에 전기화학 반응에 필요한 산화제인 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치, 및 연료전지 스택의 전기화학 반응 부산물인 열을 외부로 방출시켜 연료전지 스택의 운전온도를 최적으로 제어하고 물 관리 기능을 수행하는 열 및 물 관리 시스템을 포함한다.
한편, 차량용 연료전지 하이브리드 시스템에서는 차량의 아이들 상태에서 연료전지의 발전을 정지하는 아이들 스탑 기술이 적용되고 있다. 특히 연료전지 시스템의 효율 향상, 내구성 증대를 위해서는 저출력 구간의 회피 운전이 꼭 필요하며, 그 구현 방법에 있어서는 다양한 기술이 제안되어 있다.
공개특허공보 KR 10-2010-0005768 "연료전지 하이브리드 차량의 아이들 스탑/해제 제어 방법"에서도 연료전지 저효율 구간에서 연료전지 보기류의 작동을 중지시켜 연비 및 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 제어 방법을 제시하고 있다.
그러나 이는 차량의 아이들 스탑 모드 혹은 아이들 스탑 해제 모드시 차량의 제어 방법에 관한 것일 뿐이고 차량의 상태에 따라 아이들 스탑 진입 및 해제 모드의 조건을 유연하게 적용할 수 있는 기술이 아니므로 차량이 어떤 상태에 있든 간에 아이들 스탑 모드 진입 및 해제는 애초에 고정된 조건에 의하여 이루어 지게 된다. 따라서 아이들 스탑 진입 및 해제에 있어서 연료전지의 상태 또는 운전자의 성향등 다양한 변수를 고려하지 못한다는 문제점이 존재하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2010-0005768 A
본 발명은 운전자의 성향에 따라 연료전지 차량의 아이들 스탑 진입 및 해제 조건을 다르게 적용하여 차량의 연비를 향상시키고 운전자가 원하는 차량의 응답성을 얻을 수 있는 연료전지차량의 제어 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연료전지차량의 제어 방법은 제어부에서 차량의 가감속도 정보를 포함하는 주행정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하는 주행성향파악단계; 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부에서 연료전지의 아이들 스탑 진입 조건을 설정하는 진입조건설정단계; 및 연료전지의 아이들 스탑 진입 조건이 만족된 경우 제어부에서 차량의 연료전지 발전을 중지시키는 아이들스탑단계;를 포함한다.
주행성향파악단계는, 제어부에서 차량의 가속도 값들의 평균 또는 감속도 값들의 평균을 도출하는 가감속도도출단계; 도출한 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기를 미리 설정되어 있는 제1기준값과 비교하는 크기비교단계; 및 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함한다.
주행성향파악단계는, 제어부에서 차량의 가속도 값들의 평균 또는 감속도 값들의 평균을 도출하는 가감속도도출단계; 도출한 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기를 미리 설정되어 있는 제1기준값 및 그보다 작은 제2기준값과 비교하는 크기비교단계; 및 제어부에서 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하고 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값 이하이면서 제2기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제2성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함한다.
성향파악단계에서는 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제2기준값 이하인 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제3성향으로 파악하는 것을 특징으로 한다.
주행성향파악단계는, 제어부에서 차량의 가감속도 크기의 평균을 도출하는 가감속도도출단계; 도출한 가감속도 크기의 평균을 미리 설정되어 있는 제1기준값과 비교하는 크기비교단계; 및 가감속도 크기의 평균이 제1기준값을 초과하는 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함한다.
가감속도도출단계 이후에는, 도출한 가감속도 크기의 평균을 미리 설정되어 있는 제1기준값 및 그보다 작은 제2기준값과 비교하는 크기비교단계; 및 제어부에서 가감속도 크기의 평균이 제1기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행성향을 제1성향으로 파악하고 가감속도 크기의 평균이 제1기준값 이하이면서 제2기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제2성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함한다.
성향파악단계에서는 가감속도 크기의 평균이 제2기준값 이하인 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제3성향으로 파악하는 것을 특징으로 한다.
복수의 운전자 주행 성향별로 대응되는 SOC기준값과 요구토크기준값을 설정하는 준비단계;를 더 포함하고, 진입조건설정단계에서는 현재 차량 배터리의 SOC가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 SOC기준값을 초과하고, 현재 차량의 요구토크가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 요구토크기준값 미만인 경우를 아이들 스탑 진입 조건으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
아이들스탑단계 이후에는, 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부에서 연료전지 아이들 스탑 해제 조건을 설정하는 해제조건설정단계; 및 연료전지 아이들 스탑 해제 조건이 만족된 경우 제어부에서 차량의 연료전지를 발전시키는 아이들스탑해제단계;를 포함한다.
복수의 운전자 주행 성향별로 대응되는 SOC기준값을 설정하는 준비단계;를 더 포함하고, 해제조건설정단계에서는 현재 차량 배터리의 SOC가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 SOC기준값 미만인 경우를 아이들 스탑 해제 조건으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
복수의 운전자 주행 성향별로 대응되는 요구토크기준값을 설정하는 준비단계;를 더 포함하고, 해제조건설정단계에서는 현재 차량의 요구토크가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 요구토크기준값을 초과하는 경우를 아이들 스탑 해제 조건으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료전지차량의 제어 시스템은 차량의 가감속도 정보를 도출하는 가감속도도출부; 및 도출된 차량의 가감속도 정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하고, 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 연료전지의 아이들 스탑 조건을 설정하며, 연료전지의 아이들 스탑 조건이 만족된 경우 차량의 연료전지 발전을 중지시키는 제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 운전자의 성향 파악을 통하여 연료전지차량의 운전모드를 달리 적용할 수 있으므로 운전자의 성향에 맞는 효율적인 차량 제어가 가능하다.
둘째, 운전자의 성향이 급가속을 자주 하지 않는 경우에는 연료전지차량의 운전모드중 아이들 스탑 모드의 비율을 넓게 적용하여 차량의 연비 향상이 가능하다.
셋째, 운전자의 성향이 급가속을 자주 하는 경우에는 아이들 스탑 모드 비율을 좁게 적용하여 차량의 응답성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지차량 제어 방법의 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주행성향파악단계의 순서도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연료전지차량 제어 시스템의 구성도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도1에서 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 연료전지차량의 제어 방법의 첫 단계는 제어부(100)에서 차량의 가감속도 정보를 포함하는 주행정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하는 주행성향파악단계(S100)이다. 본 발명의 주 목적은 운전자의 주행성향에 부합되도록 연료전지 차량의 아이들 스탑 진입 및 해제조건을 설정하는 것이므로 아이들 스탑 조건을 설정하기에 앞서 선결적으로 운전자의 성향을 파악하는 기술이 필요하다. 따라서 본 단계를 이용하여 운전자의 주행성향을 파악하게 되는데 주행성향파악단계에 대한 구체적인 단계(S100)는 도2를 통하여 확인할 수 있다.
운전자의 주행성향은 다양한 방식으로 파악이 가능할 것이다. 운전자가 자신의 운전성향을 직접적으로 제어부(100)에 입력하는 방법이 있을 수도 있으며, 운전자가 차량을 운전할 때 기록되는 다양한 주행 정보 등을 이용하여 운전자의 성향을 간접적으로 도출하는 방법도 있을 수 있다. 도2에서는 이러한 다양한 방법 중 주행 정보를 이용하여 간접적으로 운전자의 성향을 도출하는 방법에 대해서 도시하고 있다. 특히 본 단계에서 주행 정보는 차량의 가속도 또는 감속도를 이용하게 되는데, 이는 차량의 가속도 또는 감속도가 운전자의 성향을 가장 손쉽게 파악할 수 있는 인자이기 때문이다. 공격적인 성향이 강한 운전자일수록 가속과 감속의 변화폭이 클 것이며, 온순한 성향의 운전자일수록 가속과 감속의 변화폭은 크지 않을 것이다. 따라서 본 발명에서도 이를 이용하여 운전자의 주행성향을 파악하고 있는데 이를 더 자세히 살펴보면 제어부(100)에서 차량의 가속도 값들의 평균 또는 감속도 값들의 평균을 도출하는 가감속도도출단계(S600); 도출한 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기를 미리 설정되어 있는 제1기준값과 비교하는 크기비교단계(S630); 및 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 제어부(100)에서 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하는 성향파악단계(S660); 순으로 진행이 된다.
가감속도도출단계(S600)는 앞서 언급하였듯이 운전자의 성향을 파악하기 위하여 차량의 가속도 값들의 평균과 감속도 값들의 평균을 도출하는 단계이다. 가속도와 감속도값의 평균은 다양한 방법으로 도출이 가능하나 차량의 속도를 감지하는 센서로부터 차량의 가속도 및 감속도 정보를 제어부(100)가 전달받아 그 평균을 도출하는 방법이 정확성 측면에서 가장 바람직할 것이다. 이 외에도 브레이크 페달 및 가속 페달의 답입량등 다양한 방법을 이용하여 제어부(100)에서 차량의 가속도 및 감속도의 평균을 도출할 수 있을 것이다.
가감속도도출단계(S600)에 의하여 도출된 가속도 평균과 감속도 평균의 크기를 크기비교단계(S630)에서 미리 설정되어 있는 제1기준값과 비교하게 된다. 그리고 만약 그 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하게 된다. 여기서 제1기준값이란 공격적인 성향을 가진 운전자에게서 나타나는 가속도 평균 및 감속도 평균의 크기를 말한다. 제1기준값은 차량의 종류 및 상태에 따라 다양한 값으로 설정이 가능할 것이나, 공격적인 성향을 가진 운전자는 차량의 급가속과 급감속을 자주 하기 때문에 가속도 평균과 감속도 평균의 크기가 클 수 밖에 없으므로 제1기준값은 비교적 큰 값으로 설정하는 것이 바람직할 것이며, 그 일례로써 20kph/s 정도를 제1기준값으로 설정하는 것을 고려해 볼 수 있다.
크기비교단계(S630)에 의해서 가속도 또는 감속도 평균의 크기와 제1기준값의 비교결과 가속도 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 성향파악단계(S660)에서 운전자의 성향을 제1성향으로 파악하게 되는데, 여기서의 제1성향이란 공격적인 성향을 가진 운전자를 의미한다. 앞서 언급하였듯이 제1기준값은 급가속 및 급감속을 자주 하는 운전자를 검출하기 위한 기준값이므로 이를 초과한 운전자는 공격적인 성향의 운전자로 구분하고 있는 것이다.
그러나 앞선 경우와 달리 크기비교단계(S630)에서 가속도 또는 감속도 평균 크기가 제1기준값 이하일 경우가 있다. 즉 운전자의 성향이 공격적이지 않은 경우에 해당하는데, 본 발명에서는 공격적인 않은 경우에 있어서도 보통의 경우와 온순한 성향의 운전자를 구분하여 더욱더 효율적인 연료전지 제어를 실시하고자 한다. 따라서 가감속도도출단계(S600) 이후에 도출한 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기를 미리 설정되어 있는 제1기준값 및 그보다 작은 제2기준값과 비교하는 크기비교단계(S630); 및 제어부(100)에서 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하고 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값 이하이면서 제2기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제2성향으로 파악하는 성향파악단계(S660);를 수행하게 되며, 만약 성향파악단계(S660)에서는 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제2기준값 이하인 경우에는 제어부(100)에서 운전자의 주행 성향을 제3성향으로 파악하게 된다.
전체적인 단계의 구성은 앞서 설명한 제1기준값과의 비교를 통해 운전자의 성향을 제1성향으로 파악하는 단계 구성과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠다. 다만 여기서 제2기준값은 제1기준값 보다는 작은 값으로 설정되는 값으로써, 운전자의 성향을 일반적인 성향과 온순한 성향으로 구분하는 기준이 되는 값이다. 따라서 제2기준값도 제1기준값과 마찬가지로 차량의 종류 및 상태에 따라 다양한 값으로 설정이 가능할 것이며, 앞서 언급한 제1기준값과 비교해 볼 때, 10kph/s 정도를 제2기준값으로 설정하는 것을 고려해 볼 수 있을 것이다.
가속도 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값 이하이면서 제2기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 성향을 제2성향으로 파악하고 있으므로 제2성향은 제1성향인 공격적인 성향보다는 온순한 일반적인 운전자 성향이라고 볼 수 있을 것이며, 가속도 또는 감속도 평균의 크기가 제2기준값 이하인 경우에는 운전자가 거의 급가속 및 급감속을 하지 않는 경우에 해당하므로 온순한 운전자 성향이라고 볼 수 있으므로 제3성향은 온순한 운전자 성향이라고 볼 수 있을 것이다.
지금까지는 가감속도도출단계(S600)에서 가속도 또는 감속도 평균의 크기를 도출하여 이를 제1기준값 및 제2기준값과 비교하는 방법을 제시하였으나, 이와 약간 다른 방법을 생각해 볼 수도 있다. 가속도는 속도가 증가하는 경우에 해당하는 값이므로 양수값에 해당하며 감속도는 속도가 감소하는 경우에 해당하는 값이므로 음수값에 해당한다. 따라서 차량이 가속과 감속을 번갈아가면서 반복하는 경우에 있어서 가속도값과 감속도값을 동일선상에서 놓고 평균값을 도출한다면 가속도값과 감속도값이 서로 상쇄되어 예상과는 전혀 다른 값이 도출될 수 있다. 따라서 이전 단계에서는 감속도와 감속도의 평균 크기를 각각 따로 도출하는 방법을 이용하였다. 그러나 이는 제어부(100)에서 가속하는 경우와 감속하는 경우를 나누어서 판단을 하여야 하는바, 제어과정이 복잡하고 그만큼 에러가 발생할 확률이 높다. 따라서 본 발명에서는 앞서 언급한 방법 외에 차량이 가속 중인 경우와 감속 중인 경우로 나누어 판단할 필요 없이 운전자의 주행성향을 파악할 수 있는 방법을 제시하고자 하며, 그 방법은 바로 도2의 가감속도도출단계(S600)시 제어부(100)에서 차량의 가감속도 크기의 평균을 도출하는 것이다.
가속도값이든 감속도값이든 그 크기값은 도출된 가속도 또는 감속도값에 절대값을 취하게 되므로 항상 양수값이 될 수 밖에 없다. 따라서 가속도값과 감속도값을 동일 선상에서 놓고 연산을 하더라도 서로 상쇄될 우려가 없으므로 본 방법에 따를 경우와 가속도와 감속도를 나누어 가감속도를 도출한 필요가 없으므로 간단하게 운전자 성향의 판단기준이 되는 가감속도 정보를 도출할 수 있다.
이후에 크기비교단계(S630) 및 성향파악단계(S660)에서의 수행절차는 앞서 설명한 방식과 동일하게 제1기준값 및 제2기준값과 비교하는 단계를 거치며 이에 따라 운전자의 성향을 제1성향, 제2성향 또는 제3성향으로 파악하게 된다. 가감속도도출단계(S600)에서 어떤 방법을 이용하여 가감속도를 도출하던 간에 이를 통하여 주행성향을 파악하였다면 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부(100)에서 연료전지의 아이들 스탑 진입 조건을 설정하는 진입조건설정단계(S200); 및 연료전지의 아이들 스탑 진입 조건이 만족된 경우 제어부(100)에서 차량의 연료전지 발전을 중지시키는 아이들스탑단계(S250);를 수행하게 된다.
다만 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 주행성향 파악단계(S100) 이후 진입조건설정단계(S200) 이전에 준비단계(S150)를 수행하게 되는데, 준비단계는 복수의 운전자 주행 성향별로 대응되는 SOC기준값과 요구토크기준값을 설정하는 단계에 해당한다. 즉 주행성향파악단계(S100)에서 파악된 운전자의 제1성향, 제2성향 및 제3성향에 대응되는 SOC기준값과 요구토크기준값을 설정해 놓는 단계이다. 본 단계에서 연료전지의 여러 요소 중 SOC기준값과 요구토크기준값을 설정하는 이유는 바로 이 두 조건이 연료전지 차량의 아이들 스탑 진입조건에 있어서 가장 핵심적인 요소에 해당하기 때문이다.
아이들 스탑은 연료전지 차량의 시스템 효율 향상을 위한 기술로써, 차량의 요구출력이 높지 않은 경우에 연료전지의 구동을 정지시키고 EV(Electric Vehicle)모드로 차량을 주행하게 된다. 따라서 아이들 스탑 진입 조건을 결정하기 위한 요소로써 차량의 요구토크를 보는 것은 당연한 것이라고 볼 수 있으며, 고전압배터리의 SOC를 보는 이유는 SOC가 지나치게 낮아진 경우에는 고전압배터리의 방전 우려가 있으므로 고전압배터리 충전을 위하여 연료전지의 구동이 필요하기 때문이다.
그러므로 본 단계에서는 운전자의 성향에 따른 아이들 스탑 진입 조건을 설정하기 위한 요소로써 주행성향 파악단계(S100)를 통하여 파악된 운전자 주행 성향에 대응되는 SOC기준값 및 요구토크기준값을 설정하게 되는 것이다. SOC기준값 및 요구토크기준값은 차량의 성능 및 종류에 따라 다양한 값으로 존재할 수 있을 것이다. 그러나 주행성향 파악단계(S100)에서 파악한 운전자의 성향에 따라 SOC기준값과 요구토크기준값도 어느 정도의 경향성을 가진다. 주행성향 파악단계(S100)에서 파악된 운전자의 성향이 공격적인 성향에 해당할수록 연료전지 차량의 아이들 스탑 모드 비율을 낮추는 것이 운전자가 원하는 차량의 응답성을 확보할 수 있는 방안이므로, 이런 경우에는 아이들 스탑 모드에 진입하는 기준을 높이기 위해서 SOC기준값은 높게 설정하고 요구토크기준값은 낮게 설정하는 것이 바람직할 것이다. 반면에 운전자의 성향이 온순한 성향에 해당한다면 앞서 언급한 방식과 반대로 SOC기준값은 낮게 설정하고 요구토크기준값은 높게 설정할 것이다.
이와 같은 방식으로 준비단계(S150)를 수행하였다면 도1에서 도시한 바와 같이 진입조건설정단계(S200)를 수행하게 되는데, 진입조건설정단계에서는 현재 차량 배터리의 SOC가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 SOC기준값을 초과하고, 현재 차량의 요구토크가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 요구토크기준값 미만인 경우를 아이들 스탑 진입 조건으로 설정하게 된다.
즉, 준비단계(S150)에 의하여 준비된 SOC기준값과 요구토크기준값을 아이들 스탑 진입 조건으로 설정하는 단계이며, 아이들 스탑 진입은 고전압배터리의 충분이 충분하고 운전자가 원하는 차량의 요구출력이 낮은 경우에 이루어져야 하므로, 본 단계에 의하여 아이들 스탑 진입 조건을 배터리SOC가 SOC기준값을 초과하고 차량 요구토크가 요구토크기준값 미만인 경우로 설정하였다. 또한 SOC기준값과 요구토크기준값 조건을 모두 만족하는 경우에만 아이들 스탑 진입을 허용하는 것이 바람직하므로 두 조건을 앤드(AND)조건으로 아이들 스탑 진입 조건으로 설정하여 SOC기준값과 요구토크기준값을 모두 만족하는 경우에만 차량이 아이들 스탑에 진입할 수 있도록 하였다.
본 발명은 앞서 언급한 바와 같이 운전자의 성향에 따라 아이들 스탑 진입 조건을 설정하는 방법 외에 아이들 스탑 해제 조건도 운전자의 성향에 따라 설정하는 방법을 제시하여 차량의 응답성 개선 및 연료전지차량의 가속성능 개선을 통한 연비향상을 도모하고 있다.
아이들 스탑 해제 조건을 설정하는 단계는 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부(100)에서 연료전지 아이들 스탑 해제 조건을 설정하는 해제조건설정단계(S300); 및 연료전지 아이들 스탑 해제 조건이 만족된 경우 제어부(100)에서 차량의 연료전지를 발전시키는 아이들스탑해제단계(S350);로 구성되어 있다.
아이들 스탑 해제 조건을 설정하는 단계도 앞서 언급한 아이들 스탑 진입 조건을 설정하는 단계와 동일한 방식으로 진행이 되나, 준비단계 및 아이들 스탑 해제 조건을 설정하는 기준에서 약간 상이하다.
해제 조건 설정단계는 준비단계에 있어서 SOC기준값과 요구토크기준값을 앤드(AND)조건이 아닌 오어(OR)조건으로 설정하기 때문에 준비단계에서 운전자의 성향별로 대응되는 SOC기준값과 요구토크기준값을 동시에 설정할 필요는 없다. 왜냐하면 아이들 스탑 모드 중 고전압배터리의 충전이 필요한 경우이든 차량의 요구출력이 높은 경우이든 어느 경우에나 아이들 스탑 모드는 해제되어야 하기 때문이다. 따라서 본 발명에서도 준비단계에서 SOC기준값을 설정하는 것과 요구토크기준값을 설정하는 것을 각각 별개의 제어방법으로 구성하고 있다. 다만, 본 발명에 따를 경우SOC기준값과 요구토크기준값을 별개의 제어방법으로 구성하고 있으나 해제 조건 설정 준비단계에 있어서 SOC기준값과 요구토크기준값도 진입 조건 설정 준비단계에 따른 SOC기준값과 요구토크기준값과 마찬가지로 차량의 성능 및 종류에 따라 다양한 값을 가질 수 있으며, 운전자의 성향이 공격적인 성향일수록 SOC기준값은 높아질 것이고 요구토크기준값은 낮아질 것이다.
준비단계에 의한 기준값들은 이용하여 아이들 스탑 해제 조건을 설정하는 경우에 있어서, SOC기준값을 이용하는 경우에는 차량 배터리의 SOC가 주행성향 파악단계(S100)에서 도출된 운전자의 주행성향에 대응되는 SOC기준값 미만인 경우를 아이들 스탑 해제 조건으로 설정하게 될 것이다. 이에 대한 이유는 앞서 설명한 바와 같이 차량 배터리 SOC가 SOC기준값 미만인 경우에는 차량 배터리의 방전우려가 있는바, 이를 방지하기 위하여 아이들 스탑 모드를 해제하는 것이다.
이와 더불어, 요구토크기준값을 이용하는 경우에는 차량의 요구토크가 주행성향 파악단계(S100)에서 도출된 운전자의 주행성향에 대응되는 요구토크기준값을 초과하는 경우를 아이들 스탑 해제 조건으로 설정하게 될 것이다. 이 같은 경우에는 운전자가 자신의 필요에 따라 높은 출력을 요구하는 경우로 연료전지의 구동이 필요하므로 아이들 스탑 모드를 해제하게 되는 것이다.
결국, 이에 따라 연료전지 차량은 운전자의 주행성향을 이용하여 차량 아이들 스탑 진입 및 해제 조건을 조절할 수 있게 되므로, 공격적인 성향을 가진 운전자에게는 이전보다 더욱더 응답성이 좋은 차량을 제공할 수 있게 되고, 온순한 성향을 가진 운전자에게는 연비가 향상된 차량을 제공할 수 있게 되는 것이다.
앞서 언급한 기재와 더불어 본 발명에서는 제어부(100)에서 운전자의 주행성향을 제어부(100)의 예기치 못한 에러 등 여러 가지 사정에 의하여 파악하지 못한 경우를 대비하여 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 차량 시동 오프 시 파악한 운전자의 주행성향을 메모리부에 저장하는 저장단계(S430); 및 시동 오프 후 재시동이 이루어지고 일정시간 차량의 운행이 이루어진 이후, 제어부(100)에서 차량의 가속도 또는 감속도 정보를 포함하는 주행정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하는 재시동파악단계(S460);를 수행하게 된다.
저장단계(S430)는 차량이 시동 오프되는 경우, 시동 오프 이전에 파악된 운전자의 주행성향을 메모리부에 저장하는 단계로써, 앞서 언급하였듯이 재시동시 제어부(100)에서 운전자의 주행성향을 파악하지 못한 경우에 운전자의 주행성향으로 이용하기 위함이다. 메모리부는 별도로 운전자 성향을 위한 메모리 공간을 두어 마련될 수도 있으나, 운전자의 성향과 같은 간단한 메모리 정보는 데이터양이 많지 않으므로 제어부(100)에 마련된 메모리부를 활용하는 것이 더 바람직할 것이다.
메모리부에 시동오프이전의 운전자 주행성향을 저장하였다면, 재시동파악단계(S460)를 통하여 재시동 후 일정시간동안 운전자의 주행성향을 파악하게 된다. 여기서 일정시간이란 제어부(100)에서 운전자의 주행성향을 파악하기에 충분한 시간으로 차량의 종류 및 운전자의 성향에 따라 일정시간의 값은 다양한 값을 가질 수 있을 것이다. 다만 본 단계에서 운전자의 주행성향을 차량의 가속도 또는 감속도 정보를 포함하는 주행정보를 이용하여 파악하고 있으므로, 차량이 시동만 온 된 상태에서 주행하지 않는 시간은 본 단계에서의 일정시간에 포함되지 않을 것이다.
차량의 주행이 시작하고 난 후 제어부(100)가 운전자의 성향을 파악할 수 있는 충분한 시간이 흐른 후에, 제어부(100)가 운전자의 주행성향 파악을 성공했는지 판단하는 단계(S500)를 수행하게 되며, 본 단계에서 주행성향 파악에 실패로 판단된 경우에는 도1에서도 볼 수 있듯이 저장단계(S430)를 통해 메모리부에 저장된 운전자 주행성향을 이용하여 제어부(100)에서 차량의 아이들 스탑 조건을 설정하는 재시동설정단계(530);를 수행하게 된다. 따라서 재시동후 제어부(100)가 운전자의 주행성향을 파악하지 못하더라도, 메모리부에 저장되어 있는 이전 운전자의 주행성향을 이용하여 적절하게 차량의 제어가 가능해지는 것이다.
반면에, 운전자의 주행성향 파악 성공여부를 판단하는 단계(S500)에서 운전자의 주행 성향 파악을 성공하는 경우에는 도1에서 도시한 바와 같이 저장단계(S430)를 통해 메모리부에 저장된 운전자 주행성향을 삭제하는 삭제단계(S560); 및 재시동파악단계에서 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부(100)에서 차량의 아이들 스탑 진입 조건을 설정하는 진입조건 설정단계(S200)를 수행하게 된다.
운전자의 주행 성향 파악을 성공한 경우에는 더 이상 운전자의 이전 주행성향을 메모리부에 저장할 필요가 없는 것이므로, 삭제단계(S560)를 통하여 이전 운전자의 주행성향을 삭제하고, 다시 앞서 언급한 진입조건 설정단계(S200)로 돌아가 제어부(100)에서 새로 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 차량 아이들 스탑 진입 및 해제 조건을 설정하게 될 것이다.
따라서, 본 발명에 따를 경우 재시동시마다 운전자의 주행 성향을 지속적으로 파악하여 이를 아이들 스탑 진입 및 해제 조건에 반영할 수 있으므로, 시시각각으로 변하는 운전자의 주행 성향에 맞추어 차량 제어가 가능해지므로, 운전자에게 더욱더 상품성이 높은 연료전지차량 제공이 가능해 지는 것이다.
본 발명에 따른 연료전지차량의 제어 시스템은 도3에서 도시한 바와 같이 차량의 가감속도 정보를 도출하는 가감속도도출부(200); 및 도출된 차량의 가감속도 정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하고, 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 연료전지의 아이들 스탑 조건을 설정하며, 연료전지의 아이들 스탑 조건이 만족된 경우 차량의 연료전지 발전을 중지시키는 제어부(100);로 구성될 수 있을 것이다. 가감속도도출부(200)는 앞서 언급한 바와 같이 차량의 액셀, 브레이크 페달에 마련되어 페달의 답입량에 따라 가감속도를 도출할 수도 있으며, 차량의 속도를 감지할 수 있는 센서를 이용하여 가감속도를 도출할 수도 있을 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100: 주행성향 파악단계 S200: 진입조건 설정단계
S300: 해제조건 설정단계 S430: 저장단계
S460: 재시동 파악단계 S530: 재시동 설정단계
S560: 삭제단계 S600: 가감속도 도출단계
S630: 크기 비교단계 S660: 성향 파악단계
100: 제어부 200: 가감속도 도출부

Claims (14)

  1. 제어부에서 차량의 가감속도 정보를 포함하는 주행정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하는 주행성향파악단계;
    파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부에서 연료전지의 아이들 스탑 진입 조건을 설정하는 진입조건설정단계; 및
    연료전지의 아이들 스탑 진입 조건이 만족된 경우 제어부에서 차량의 연료전지 발전을 중지시키는 아이들스탑단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    주행성향파악단계는,
    제어부에서 차량의 가속도 값들의 평균 또는 감속도 값들의 평균을 도출하는 가감속도도출단계;
    도출한 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기를 미리 설정되어 있는 제1기준값과 비교하는 크기비교단계; 및
    가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    주행성향파악단계는,
    제어부에서 차량의 가속도 값들의 평균 또는 감속도 값들의 평균을 도출하는 가감속도도출단계;
    도출한 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기를 미리 설정되어 있는 제1기준값 및 그보다 작은 제2기준값과 비교하는 크기비교단계; 및
    제어부에서 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하고 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제1기준값 이하이면서 제2기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제2성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    성향파악단계에서는 가속도 평균의 크기 또는 감속도 평균의 크기가 제2기준값 이하인 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제3성향으로 파악하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    주행성향파악단계는,
    제어부에서 차량의 가감속도 크기의 평균을 도출하는 가감속도도출단계;
    도출한 가감속도 크기의 평균을 미리 설정되어 있는 제1기준값과 비교하는 크기비교단계; 및
    가감속도 크기의 평균이 제1기준값을 초과하는 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제1성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    가감속도도출단계 이후에는,
    도출한 가감속도 크기의 평균을 미리 설정되어 있는 제1기준값 및 그보다 작은 제2기준값과 비교하는 크기비교단계; 및
    제어부에서 가감속도 크기의 평균이 제1기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행성향을 제1성향으로 파악하고 가감속도 크기의 평균이 제1기준값 이하이면서 제2기준값을 초과하는 경우에는 운전자의 주행 성향을 제2성향으로 파악하는 성향파악단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    성향파악단계에서는 가감속도 크기의 평균이 제2기준값 이하인 경우에는 제어부에서 운전자의 주행 성향을 제3성향으로 파악하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 제어 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    복수의 운전자 주행 성향별로 대응되는 SOC기준값과 요구토크기준값을 설정하는 준비단계;를 더 포함하고,
    진입조건설정단계에서는 현재 차량 배터리의 SOC가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 SOC기준값을 초과하고, 현재 차량의 요구토크가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 요구토크기준값 미만인 경우를 아이들 스탑 진입 조건으로 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    아이들스탑단계 이후에는,
    파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부에서 연료전지 아이들 스탑 해제 조건을 설정하는 해제조건설정단계; 및
    연료전지 아이들 스탑 해제 조건이 만족된 경우 제어부에서 차량의 연료전지를 발전시키는 아이들스탑해제단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    복수의 운전자 주행 성향별로 대응되는 SOC기준값을 설정하는 준비단계;를 더 포함하고,
    해제조건설정단계에서는 현재 차량 배터리의 SOC가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 SOC기준값 미만인 경우를 아이들 스탑 해제 조건으로 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 제어 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    복수의 운전자 주행 성향별로 대응되는 요구토크기준값을 설정하는 준비단계;를 더 포함하고,
    해제조건설정단계에서는 현재 차량의 요구토크가 주행성향파악단계에서 파악된 주행 성향에 대응되는 요구토크기준값을 초과하는 경우를 아이들 스탑 해제 조건으로 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 제어 방법.
  12. 청구항 1 에 있어서,
    주행성향파악단계 이후에는,
    차량 시동 오프 시 파악한 운전자의 주행성향을 메모리부에 저장하는 저장단계;
    시동 오프 후 재시동이 이루어지고 일정시간 차량의 운행이 이루어진 이후, 제어부에서 차량의 가속도 또는 감속도 정보를 포함하는 주행정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하는 재시동파악단계; 및
    재시동파악단계에서 운전자의 주행 성향 파악에 실패하는 경우, 저장단계를 통해 메모리부에 저장된 운전자 주행성향을 이용하여 제어부에서 차량의 아이들 스탑 조건을 설정하는 재시동설정단계;를 포함하는 연료전지차량의 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    재시동파악단계 이후에는,
    운전자의 주행 성향 파악을 완료하는 경우, 저장단계를 통해 메모리부에 저장된 운전자 주행성향을 삭제하는 삭제단계;를 더 포함하고,
    재시동설정단계에서는 재시동파악단계에서 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 제어부에서 차량의 아이들 스탑 조건을 설정하는 것을 특징으로 하는 연료전지차량의 제어 방법.
  14. 차량의 가감속도 정보를 도출하는 가감속도도출부; 및
    도출된 차량의 가감속도 정보를 이용하여 운전자의 주행 성향을 파악하고, 파악한 운전자의 주행 성향을 이용하여 연료전지의 아이들 스탑 조건을 설정하며, 연료전지의 아이들 스탑 조건이 만족된 경우 차량의 연료전지 발전을 중지시키는 제어부;를 포함하는 연료전지차량의 제어 시스템.


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