KR20180024773A - 하이브리드 차량의 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

하이브리드 차량의 제어 장치 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치는 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도를 기초로 차량 출력 맵을 이용하여 차량 요구 출력을 산출하는 요구출력 산출부; 현재의 차량의 운행 상태를 기초로 가중치 맵을 이용하여 배터리소모량에 대한 제1가중치(w1) 및 배기가스 배출량에 대한 제2가중치(w2)를 산출하는 가중치 산출부; 모터 및 엔진의 출력비율에 대한 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량의 합을 상기 제1가중치(w1) 및 상기 제2가중치(w2)를 적용하여 가중치 함수로서 연산하는 가중치 함수 연산부; 상기 연산된 가중치 함수의 값이 최소일 때의 출력비율을 상기 모터 및 엔진의 출력값으로 결정하는 출력 결정부; 및 상기 차량 출력 맵 및 상기 가중치 맵이 저장되는 맵 저장부;를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치 및 그 방법{Apparatus and method for controlling hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로, 특히, 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감을 구현할 수 있는 하이브리드 차량의 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 연료를 통한 엔진과 배터리의 전력을 통한 전기모터에 의해 구동된다. 이러한 하이브리드 차량은 타력 주행이나 브레이킹에 의해 에너지를 회수하여 배터리를 충전시키고, 충전된 배터리를 동력원으로 사용하고 있다.
따라서, 하이브리드 차량은 배터리를 필요에 따라 사용하기 위해서는 배터리의 충전 상태를 일정 수준을 유지해야할 필요가 있으므로, 이에 대한 방안들에 관심이 증대되고 있다.
한편, 하이브리드 차량이 동력원으로서 연료만을 사용하는 기존의 가솔린 또는 디젤 차량보다 연비 개선 및 배기가스 배출량의 절감 효과가 우수하지만, 유가의 상승 및 환경 문제로 인해 추가적인 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감에 대한 노력이 지속적으로 이루어지고 있다.
그러나, 종래의 하이브리드 차량은 배터리 충전 상태 유지, 연비 개선, 및 배기가스 배출량 절감을 총체적으로 관리 및 제어하기 위한 방안이 없는 실정이다.
KR 10-1114381 B1
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감을 구현할 수 있는 하이브리드 차량의 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도를 기초로 차량 출력 맵을 이용하여 차량 요구 출력을 산출하는 요구출력 산출부; 현재의 차량의 운행 상태를 기초로 가중치 맵을 이용하여 배터리소모량에 대한 제1가중치(w1) 및 배기가스 배출량에 대한 제2가중치(w2)를 산출하는 가중치 산출부; 모터 및 엔진의 출력비율에 대한 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량의 합을 상기 제1가중치(w1) 및 상기 제2가중치(w2)를 적용하여 가중치 함수로서 연산하는 가중치 함수 연산부; 상기 연산된 가중치 함수의 값이 최소일 때의 출력비율을 상기 모터 및 엔진의 출력값으로 결정하는 출력 결정부; 및 상기 차량 출력 맵 및 상기 가중치 맵이 저장되는 맵 저장부;를 포함하는 하이브리드 차량의 제어 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 가중치 산출부는 회생제동에너지, 전장부하에너지 및 엔진누적 효율에 대한 제1파라미터(P1)를 기초로 상기 제1가중치(w1)를 산출하고 NOx 누적량 및 CO2 누적량에 대한 제2파라미터(P2)를 기초로 상기 제2가중치(w2)를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1파라미터(P1) 및 상기 제2파라미터(P2)는 하기의 식으로 산출되고,
P1 = (회생제동에너지 - 전장부하에너지)/회생제동에너지 * 엔진누적효율
P2 = NOx 누적량 / CO2 누적량
여기서, 엔진누적효율은 엔진 기계 에너지와 소모된 연료가 갖는 화학 에너지의 비율일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가중치 함수는 하기의 식으로 산출될 수 있다:
가중치 함수(F) = 연료소모량 + w1 × 배터리소모량 + w2 × NOx 배출량.
상기 맵 저장부는 BSFC(Brake Specific Fuel Consumption) 맵, 모터효율 맵, 및 NOx 맵을 더 포함하고, 상기 가중치 함수 연산부는 상기 BSFC 맵, 상기 모터효율 맵, 및 상기 NOx 맵을 이용하여 상기 연료소모량, 상기 배터리소모량 및 상기 배기가스 배출량을 각각 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 출력 결정부는 상기 모터의 온도가 비정상인 경우, 디레이팅 보상하여 상기 결정된 출력값을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도를 기초로 차량 출력 맵을 이용하여 차량 요구 출력을 산출하는 단계; 현재의 차량의 운행 상태를 기초로 가중치 맵을 이용하여 배터리소모량에 대한 제1가중치(w1) 및 배기가스 배출량에 대한 제2가중치(w2)를 산출하는 단계; 모터 및 엔진의 출력비율에 대한 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량의 합을 상기 제1가중치(w1) 및 상기 제2가중치(w2)를 적용하여 가중치 함수로서 연산하는 단계; 및 상기 연산된 가중치 함수의 값이 최소일 때의 출력비율을 상기 모터 및 엔진의 출력값으로 결정하는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 제어 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 가중치를 산출하는 단계는 회생제동에너지, 전장부하에너지 및 엔진누적 효율에 대한 제1파라미터(P1)를 기초로 상기 제1가중치(w1)를 산출하고 NOx 누적량 및 CO2 누적량에 대한 제2파라미터(P2)를 기초로 상기 제2가중치(w2)를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1파라미터(P1) 및 상기 제2파라미터(P2)는 하기의 식으로 산출되고,
P1 = (회생제동에너지 - 전장부하에너지)/회생제동에너지 * 엔진누적효율
P2 = NOx 누적량 / CO2 누적량
여기서, 엔진누적효율은 엔진 기계 에너지와 소모된 연료가 갖는 화학 에너지의 비율일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가중치 함수는 하기의 식으로 산출될 수 있다:
가중치 함수(F) = 연료소모량 + w1 × 배터리소모량 + w2 × NOx 배출량.
일 실시예에서, 상기 연산하는 단계는 BSFC 맵, 모터효율 맵, 및 NOx 맵을 이용하여 상기 연료소모량, 상기 배터리소모량 및 상기 배기가스 배출량을 각각 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모터의 온도가 정상인지를 판단하는 단계; 및 상기 모터의 온도가 비정상인 경우, 상기 결정된 출력값을 감소시키는 디레이팅 보상 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치 및 그 방법은 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 연비를 개선하므로, 하이브리드 차량의 경제성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 배기가스 배출량을 절감시키므로, 배기가스 절감을 위한 별도의 수단을 부가하거나 부가된 수단의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 하이브리드 차량의 친환경성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 가중치 함수에 대한 최적 출력비율을 결정하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법의 순서도이다.
도 5는 도 4에서 차량 요구출력을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에서 가중치를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4에서 연료소모량, 배터리소모량, NOx 배출량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량(1)은 엔진(10), 모터-발전기(20), HCU(Hybrid Control Unit)(30), 인버터(40), 컨버터(50), 고전압 배터리(60), 및 저전압 배터리(70)를 포함할 수 있다.
엔진(10)과 모터-발전기(20)는 벨트(14)를 통하여 연동되며, 엔진(10)은 엔진 속도를 감지하는 엔진 속도 센서(12)가 구비되고, 모터-발전기(20)는 모터 온도를 감지하는 모터 온도 센서(22)가 구비될 수 있다.
모터-발전기(20)는 엔진(10)의 시동을 위한 스타트 모터와 교류 전압을 발전할 수 있는 발전기로서 기능할 수 있다. 구체적으로 모터-발전기(20)는 스타트 모터로 기능할 경우, 인버터(40)를 통해 구동 전압을 공급 받아 엔진 동력의 보조 역할을 하고, 발전기로서 기능할 경우, 차량 제동시 발생되는 전기 에너지를 고전압 배터리(60)에 공급하여 충전할 수 있다.
HCU(30)는 각 구성들을 제어하며, 필요에 따라 맵 저장부(32)와 연동하여 현재의 차량 상태 또는 주행 정보를 기초로 제어 대상에 대한 맵을 이용하여 제어값을 결정할 수 있다.
이러한 HCU(30)는 후술하는 바와 같은 제어 장치(100)를 포함할 수 있다. HCU(30)는 배터리의 충전 상태를 일정하게 유지하면서도 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감을 구현할 수 있도록 차량 요구출력에 따른 엔진(10) 및 모터-발전기(20)의 출력비율을 결정하고, 결정된 출력비율에 따라 엔진(10) 및 모터-발전기(20)를 제어할 수 있다.
인버터(40)는 교류를 직류로 변환하거나 직류를 교류로 변환하는 양방향 변환기로서, 고전압 배터리(60)로부터 공급되는 전기에너지를 변환하여 모터-발전기(20)에 공급하거나, 모터-발전기(20)에서 발전된 전기에너지를 변환하여 고전압 배터리(60)에 공급하여 충전할 수 있다.
컨버터(50)는 직류의 레벨을 변환하는 DC-DC 컨버터로서, 고전압 배터리(60)의 전압을 변환하여 저전압 배터리(70)로 공급하여 충전할 수 있다.
고전압 배터리(60)는 복수의 슈퍼커패시터로 구성되며, 차량 감속시 모터-발전기(20)로부터 회생제동된 전기에너지가 공급되어 충전되고, 차량 가속시 엔진 토크를 보조하도록 모터-발전기(20)로 충전된 전기 에너지를 공급할 수 있다.
저전압 배터리(70)는 컨버터(50)에 의해 변환된 전기에너지가 공급되어 충전되고, 차량 전장 부하로 충전된 전력을 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 블록도이다.
제어 장치(100)는 제어부(110) 및 맵 저장부(32)를 포함한다. 여기서, 제어부(110)는 도 1의 HCU(30)에 의해 구현되고, 맵 저장부(120)는 도 1의 맵 저장부(32)에 의해 구현될 수 있다.
제어부(110)는 요구출력 산출부(112), 가중치 산출부(114), 가중치 함수 연산부(116), 및 출력 결정부(118)를 포함한다.
요구출력 산출부(112)는 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도를 기초로 차량 출력 맵을 이용하여 차량 요구 출력을 산출할 수 있다. 여기서, 요구출력 산출부(112)는 액셀 위치 센서(APS; Accelerator Position Sensor)(80)로부터 액셀 페달량을 감지하고, 엔진 속도 센서(12)로부터 엔진 속도를 감지할 수 있다.
가중치 산출부(114)는 현재의 차량의 운행 상태를 기초로 가중치 맵을 이용하여 배터리소모량에 대한 제1가중치(w1) 및 배기가스 배출량에 대한 제2가중치(w2)를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 차량의 상태 정보는 회생제동에너지, 전장부하에너지, 엔진누적 효율, NOx 누적량, 및 CO2 누적량 등을 포함하며, 이들에 대한 파라미터는 아래와 같이 정의될 수 있다.
P1 = (회생제동에너지 - 전장부하에너지)/회생제동에너지 * 엔진누적효율
P2 = NOx 누적량 / CO2 누적량
여기서, 엔진누적효율은 엔진 기계 에너지와 소모된 연료가 갖는 화학 에너지의 비율일 수 있다.
즉, 제1파라미터(P1)는 회생제동에너지, 전장부하에너지 및 엔진누적 효율에 대한 파라미터이고, 제2파라미터(P2)는 NOx 누적량 및 CO2 누적량에 대한 파라미터이다.
가중치 산출부(114)는 제1파라미터(P1)를 기초로 가중치 맵을 이용하여 제1가중치(w1)를 산출하고, 제2파라미터(P2)를 기초로 가중치 맵을 이용하여 제2가중치(w2)를 산출할 수 있다.
한편, 가중치 맵은 시뮬레이션을 통하여 구성될 수 있다. 일례로, 전장부하 변경, 오르막 또는 내리막 등의 다양한 주행 상황에 대하여 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 변경하면서 충전율(SOC)을 체크하여 초기 충전율(SOC)과 말기 충전율(SOC)이 오차 범위 내인 경우의 제1파라미터(P1) 및 제2파라미터(P2) 값을 역으로 산출함으로써 가중치 맵을 구성할 수 있다.
가중치 함수 연산부(116)는 모터 및 엔진의 출력비율에 대한 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량의 합을 가중치 함수로서 연산할 수 있다. 이러한 가중치 함수 연산부(116)는 아래와 같이, 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 적용하여 가중치 함수를 연산할 수 있다.
가중치 함수(F) = 연료소모량 + w1 × 배터리소모량 + w2 × NOx 배출량.
이와 같이, 가중치 함수 연산부(116)는 현재의 차량 상태 정보를 반영하는 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 적용함으로써, 현재 차량 요구출력에 대한 최적 모터 및 엔진의 출력비율을 결정할 수 있는 가중치 함수를 연산할 수 있다.
결과적으로, 가중치 함수(F)에서, 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 운전 상태에 따라 실시간으로 제어함으로써, 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감을 구현할 수 있다.
또한, 가중치 함수 연산부(116)는 모터 및 엔진 출력비율에 대한 상기 연료소모량, 상기 배터리소모량 및 상기 배기가스 배출량을 맵 저장부(120)의 BSFC 맵, 모터효율 맵, 및 NOx 맵을 이용하여 각각 산출할 수 있다.
따라서, 가중치 함수 연산부(116)는 도 3에 도시된 바와 같이, 모터 및 엔진 출력비율에 대한 가중치 함수(F)를 산출할 수 있다.
출력 결정부(118)는 연산된 가중치 함수의 값이 최소일 때의 출력비율을 상기 모터 및 엔진의 출력값으로 결정할 수 있다.
이와 같은 모터 및 엔진의 출력값의 결정에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 가중치 함수에 대한 최적 출력비율을 결정하기 위한 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 출력 결정부(118)는 가중치 함수(F)의 값이 최소일 때의 출력비율(M)을 모터 및 엔진의 최적 출력으로 결정할 수 있다. 즉, 출력 결정부(118)는 요구출력 산출부(112)에서 산출된 차량 요구출력에 대하여 연료소모량, 배터리소모량, 및 NOx 배출량이 최소가 되도록 하여 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감을 위한 최적 출력을 결정할 수 있다.
또한, 출력 결정부(118)는 모터 온도 센서(22)로부터 모터(20)의 온도를 감지하여 모터(20)의 온도가 비정상인 경우, 디레이팅(derating) 보상하여 출력 결정부(118)에서 결정된 출력값을 감소시킬 수 있다.
맵 저장부(120)는 요구출력 산출부(112), 가중치 산출부(114), 및 가중치 함수 연산부(116)에서 해당 값들을 산출하거나 연산하는 경우 참조되는 각종 맵이 저장된다. 이러한 맵 저장부(120)는 상기 차량 출력 맵, 상기 가중치 맵, BSFC 맵, 모터효율 맵, 및 NOx 맵을 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 제어 장치(100)는 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 연비를 개선하므로, 하이브리드 차량의 경제성을 향상시킬 수 있고, 또한, 배기가스 배출량을 절감시키므로, 배기가스 절감을 위한 별도의 수단을 부가하거나 부가된 수단의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 하이브리드 차량의 친환경성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 하이브리드 차량의 제어 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법의 순서도이고, 도 5는 도 4에서 차량 요구출력을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 4에서 가중치를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 4에서 연료소모량, 배터리소모량, NOx 배출량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
하이브리드 차량의 제어 방법(400)은 차량 요구출력을 산출하는 단계(S410), 가중치를 산출하는 단계(S420), 가중치 함수를 연산하는 단계(S430), 및 최적 엔진/모터 출력을 산출하는 단계(S440)로 구성된다.
보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도를 기초로 차량 출력 맵을 이용하여 차량 요구출력을 산출할 수 있다(단계 S401).
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 액셀 페달량 및 엔진 속도와 차량 요구출력의 관계를 정의하는 차량 출력 맵을 이용하여 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도에 대응하는 차량 요구출력을 산출할 수 있다. 여기서, 차량 출력 맵은 사전 시뮬레이션으로 제작된 것일 수 있다.
다음으로, 현재의 차량의 운행 상태를 기초로 가중치 맵을 이용하여 배터리소모량에 대한 제1가중치(w1) 및 배기가스 배출량에 대한 제2가중치(w2)를 산출할 수 있다(단계 S420).
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 차량의 운행 상태에 대한 제1파라미터(P1) 및 제2파라미터(P2)와 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)의 관계를 정의하는 가중치 맵(1) 및 가중치 맵(2)을 이용하여 현재의 차량의 운행 상태에 대응하는 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 산출할 수 있다. 여기서, 가중치 맵(1) 및 가중치 맵(2)은 사전 시뮬레이션으로 제작될 것일 수 있다.
이때, 제1파라미터(P1) 및 제2파라미터(P2)는 하기의 식으로 정의될 수 있다:
P1 = (회생제동에너지 - 전장부하에너지)/회생제동에너지 * 엔진누적효율
P2 = NOx 누적량 / CO2 누적량
여기서, 엔진누적효율은 엔진 기계 에너지와 소모된 연료가 갖는 화학 에너지의 비율일 수 있다.
다음으로, 모터 및 엔진의 출력비율에 대한 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량의 합을 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 적용하여 하기와 같은 가중치 함수로서 연산할 수 있다(단계 S430).
가중치 함수(F) = 연료소모량 + w1 × 배터리소모량 + w2 × NOx 배출량.
이와 같이, 회생제동에너지, 전장부하에너지, 엔진누적 효율, NOx 누적량, 및 CO2 누적량 등과 같은 차량 상태 정보를 반영하는 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 적용함으로써, 현재 차량 요구출력에 대한 최적 모터 및 엔진의 출력비율을 결정할 수 있는 가중치 함수를 연산할 수 있다.
결과적으로, 가중치 함수(F)에서, 제1가중치(w1) 및 제2가중치(w2)를 운전 상태에 따라 실시간으로 제어함으로써, 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감을 구현할 수 있다.
여기서, 가중치 함수(F)의 연료소모량, 배터리소모량, 및 NOx 배출량은 도 7에 도시된 바와 같이, 모터 및 엔진의 출력비율과 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량 각각의 관계를 정의하는 BSFC 맵, 모터효율 맵, 및 NOx 맵을 이용하여 각각 산출할 수 있다. 여기서, 상기 BSFC 맵, 상기 모터효율 맵, 및 상기 NOx 맵은 사전 시뮬레이션으로 제작될 것일 수 있다.
이와 같은 방법에 의해, 도 3에 도시된 바와 같은 모터 및 엔진 출력비율에 대한 가중치 함수(F)를 산출할 수 있다.
다음으로, 연산된 가중치 함수(F)의 값이 최소일 때의 출력비율(M)을 최적 모터 및 엔진의 출력값으로 결정할 수 있다(단계 S440). 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 가중치 함수(F)의 값이 최소일 때의 출력비율(M)을 모터 및 엔진의 최적 출력으로 결정할 수 있다.
이와 같이, 기 산출된 차량 요구출력에 대하여 연료소모량, 배터리소모량, 및 NOx 배출량이 최소가 되도록 하여 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 연비 개선 및 배기가스 배출량 절감을 위한 최적 출력을 결정할 수 있다.
이러한 하이브리드 차량의 제어 방법(400)은 디레이팅 보상 단계(S450 내지 S470)를 더 포함할 수 있다.
최적 모터 및 엔진 출력비율이 산출된 이후, 모터(20)의 온도가 정상인지의 여부를 판단하여(단계 S450), 모터의 온도가 정상이라고 판단한 경우, 단계 S440에서 산출된 최적 모터 및 엔진의 출력을 최종 모터 및 엔진 출력으로 결정할 수 있다(단계 S460).
단계 S450의 판단 결과, 모터의 온도가 비정상이라고 판단한 경우, 단계 S440에서 산출된 최적 모터 및 엔진의 출력을 감소시키도록 디레이팅 보상을 수행할 수 있다(단계 S470).
여기서, 디레이팅 보상은 모터의 온도에 기반하는 것으로 설명되고 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 배터리 및 인버터 상태 등과 같이 여러 요인에 의해 모터 출력을 감소시킬 필요가 있는 경우 수행될 수 있다.
다음으로, 최적 모터 및 엔진 출력에 대하여 디레이팅 보상된 값만큼 감소된 출력을 최종 모터 및 엔진 출력으로 결정할 수 있다(단계 S460).
다음으로 시동이 오프되었는지를 판단하여(단계 S480), 시동이 오프되지 않은 경우, 단계 S410으로 복귀하여 일련의 단계를 반복적으로 수행하고, 시동이 오프된 경우, 제어 방법(400)을 종료할 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 하이브리드 차량의 제어 방법(400)은 배터리의 충전 상태를 일정 수준으로 유지하면서도 연비를 개선하므로, 하이브리드 차량의 경제성을 향상시킬 수 있고, 또한, 배기가스 배출량을 절감시키므로, 배기가스 절감을 위한 별도의 수단을 부가하거나 부가된 수단의 수명을 연장시킬 수 있을 뿐만 아니라 하이브리드 차량의 친환경성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 방법들은 도 2에 도시된 바와 같은 제어 장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
이때, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 하이브리드 차량 10 : 엔진
12 : 엔진 속도 센서 14 : 벨트
20 : 모터-발전기 22 : 모터 온도 센서
30 : HCU 32 : 맵 저장부
40 : 인버터 50 : 컨버터
60 : 고전압 배터리 70 : 저전압 배터리
80 : 액셀 위치 센서 100 : 제어 장치
110 : 제어부 112 : 요구출력 산출부
114 : 가중치 산출부 116 : 가중치 함수 연산부
118 : 출력 결정부 120 : 맵 저장부

Claims (12)

  1. 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도를 기초로 차량 출력 맵을 이용하여 차량 요구 출력을 산출하는 요구출력 산출부;
    현재의 차량의 운행 상태를 기초로 가중치 맵을 이용하여 배터리소모량에 대한 제1가중치(w1) 및 배기가스 배출량에 대한 제2가중치(w2)를 산출하는 가중치 산출부;
    모터 및 엔진의 출력비율에 대한 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량의 합을 상기 제1가중치(w1) 및 상기 제2가중치(w2)를 적용하여 가중치 함수로서 연산하는 가중치 함수 연산부;
    상기 연산된 가중치 함수의 값이 최소일 때의 출력비율을 상기 모터 및 엔진의 출력값으로 결정하는 출력 결정부; 및
    상기 차량 출력 맵 및 상기 가중치 맵이 저장되는 맵 저장부;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가중치 산출부는 회생제동에너지, 전장부하에너지 및 엔진누적 효율에 대한 제1파라미터(P1)를 기초로 상기 제1가중치(w1)를 산출하고 NOx 누적량 및 CO2 누적량에 대한 제2파라미터(P2)를 기초로 상기 제2가중치(w2)를 산출하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1파라미터(P1) 및 상기 제2파라미터(P2)는 하기의 식으로 산출되고,
    P1 = (회생제동에너지 - 전장부하에너지)/회생제동에너지 * 엔진누적효율
    P2 = NOx 누적량 / CO2 누적량
    여기서, 엔진누적효율은 엔진 기계 에너지와 소모된 연료가 갖는 화학 에너지의 비율인 하이브리드 차량의 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가중치 함수는 하기의 식으로 산출되는 하이브리드 차량의 제어 장치.
    가중치 함수(F) = 연료소모량 + w1 × 배터리소모량 + w2 × NOx 배출량
  5. 제4항에 있어서,
    상기 맵 저장부는 BSFC 맵, 모터효율 맵, 및 NOx 맵을 더 포함하고,
    상기 가중치 함수 연산부는 상기 BSFC 맵, 상기 모터효율 맵, 및 상기 NOx 맵을 이용하여 상기 연료소모량, 상기 배터리소모량 및 상기 배기가스 배출량을 각각 산출하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력 결정부는 상기 모터의 온도가 비정상인 경우, 디레이팅 보상하여 상기 결정된 출력값을 감소시키는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  7. 현재의 액셀 페달량 및 엔진 속도를 기초로 차량 출력 맵을 이용하여 차량 요구 출력을 산출하는 단계;
    현재의 차량의 운행 상태를 기초로 가중치 맵을 이용하여 배터리소모량에 대한 제1가중치(w1) 및 배기가스 배출량에 대한 제2가중치(w2)를 산출하는 단계;
    모터 및 엔진의 출력비율에 대한 연료소모량, 배터리소모량 및 배기가스 배출량의 합을 상기 제1가중치(w1) 및 상기 제2가중치(w2)를 적용하여 가중치 함수로서 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 가중치 함수의 값이 최소일 때의 출력비율을 상기 모터 및 엔진의 출력값으로 결정하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량의 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가중치를 산출하는 단계는 회생제동에너지, 전장부하에너지 및 엔진누적 효율에 대한 제1파라미터(P1)를 기초로 상기 제1가중치(w1)를 산출하고 NOx 누적량 및 CO2 누적량에 대한 제2파라미터(P2)를 기초로 상기 제2가중치(w2)를 산출하는 하이브리드 차량의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1파라미터(P1) 및 상기 제2파라미터(P2)는 하기의 식으로 산출되고,
    P1 = (회생제동에너지 - 전장부하에너지)/회생제동에너지 * 엔진누적효율
    P2 = NOx 누적량 / CO2 누적량
    여기서, 엔진누적효율은 엔진 기계 에너지와 소모된 연료가 갖는 화학 에너지의 비율인 하이브리드 차량의 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가중치 함수는 하기의 식으로 산출되는 하이브리드 차량의 제어 방법.
    가중치 함수(F) = 연료소모량 + w1 × 배터리소모량 + w2 × NOx 배출량
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연산하는 단계는 BSFC 맵, 모터효율 맵, 및 NOx 맵을 이용하여 상기 연료소모량, 상기 배터리소모량 및 상기 배기가스 배출량을 각각 산출하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 모터의 온도가 정상인지를 판단하는 단계; 및
    상기 모터의 온도가 비정상인 경우, 상기 결정된 출력값을 감소시키는 디레이팅 보상 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량의 제어 방법.
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