KR20200010921A

KR20200010921A - 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법

Info

Publication number: KR20200010921A
Application number: KR1020180085568A
Authority: KR
Inventors: 이승한; 이창민; 정성환; 송준걸
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2020-01-31
Also published as: KR102602984B1; US20200023749A1; CN110745131A

Abstract

복수 개의 구동원을 포함하지만, 후진기어를 포함하지 않고 구동원 중 하나인 모터를 역구동함으로써 차량의 후진을 구현하는 모터 구동 차량을 제어하는 방법에 있어서, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단한 경우, 전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계; 및 확인한 전력저장장치의 충전량을 기반으로 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계;를 포함하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법이 소개된다.

Description

후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING STATE OF CHARGE OF MOTOR-DRIVEN VEHICLE WITHOUT REVERSE GEAR}

본 발명은 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법에 관한 것으로, 후진기어 없이 모터를 역회전시켜 후진 주행을 하는 모터 구동 차량의 전력충전량을 후진 주행에 충분하도록 확보하는 전력충전량 제어방법에 관한 것이다.

기존의 차량은 변속기에 후진 기어(Reverse Idle Gear)를 통하여 엔진 또는 모터의 동력을 역방향으로 변환시켜 전달하는 방식으로 후진 주행을 구현하였다. 이러한 원리는 차량의 주 동력원이 엔진이고, 엔진은 역회전이 불가능하기 때문이었다.

그러나 모터로 구동되는 차량인 하이브리드 차량(HEV), 연료전지 차량(FCEV) 또는 전기 차량(EV) 등에서는 역회전이 가능한 모터를 동력원으로 이용하는 점에서 후진 기어 없이 모터의 역회전 구동을 통하여 후진 주행을 구현할 수 있다.

다만, 플러그-인(Plug-In) 타입 하이브리드 차량을 포함한 하이브리드 차량에서는 역회전이 불가능한 엔진으로부터 엔진클러치를 통하여 동력을 차단한 상태에서 모터만을 역회전하여 후진 주행을 구현하여야 하는 점에서 모터 사양 및 모터에 충분한 전력을 공급할 수 있는 배터리의 성능이 중요하다.

도 1은 종래의 후진 기어를 포함한 하이브리드 차량의 동력전달흐름을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 후진 기어를 포함한 하이브리드 차량은 후진 기어를 통하여 동력을 역방향으로 변환시켜 전달하는 것이므로, 엔진(10) 및 모터(20)의 회전방향은 전진 주행시와 동일하다. 다만, 변속기(40)에서 동력을 역방향으로 변환하여 디퍼런셜 기어 등의 출력 측으로 동력을 전달한다.

따라서, 후진 주행을 위하여 요구되는 동력이 큰 상황에서 모터(20)의 출력 또는 배터리(50)의 전력량이 충분하지 않은 경우, 엔진클러치(30)가 결합되어 엔진(10)의 동력이 모터(20)로 직접적으로 전달되고, 이에 따라 엔진(10)의 동력을 직접적으로 활용할 수 있었다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후진기어를 포함하지 않는 하이브리드 차량의 동력전달흐름을 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 후진 기어를 포함하지 않은 하이브리드 차량의 경우에는 모터(20)를 역방향으로 구동해야 하는 점에서 엔진클러치(30)의 결합을 해제하여야 하고, 이에 따라 엔진(10)의 아이들 상태 구동에 따라 발전기(60, HSG: Hybrid Starter Generator)를 통한 배터리(50) 충전으로 간접적으로 엔진(10)의 동력을 활용할 수 밖에 없다. 따라서, 후진 주행시에는 엔진(10)의 동력을 직접적으로 전달받지 못하고, 배터리(50)에 의하여 공급받은 전력을 통한 모터(20)의 출력만으로 후진 주행을 구현하여야 한다.

따라서, 후진 등판 주행 등의 큰 동력이 요구되는 상황에서 모터(20)에서 충분한 출력이 확보되기 위하여 배터리(50)의 충전량(SOC: State Of Charge)이 충분하게 확보되어야 하는 문제가 있었다.

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 10-1113639 B KR 10-2015-0077732 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 후진 주행시 충분한 모터 출력을 확보하기 위하여 전력저장장치의 전력충전량을 제어하는 방법을 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법은 복수 개의 구동원을 포함하지만, 후진기어를 포함하지 않고 구동원 중 하나인 모터를 역구동함으로써 차량의 후진을 구현하는 모터 구동 차량을 제어하는 방법에 있어서, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계; 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단한 경우, 전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계; 및 확인한 전력저장장치의 충전량을 기반으로 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계;를 포함한다.

후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 메모리에 기저장되거나 외부로부터 입력받은 지도 정보를 기반으로 판단할 수 있다.

후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 지도 정보 중에서 도로의 구배도가 기설정된 최소 구배도 이상인 경우에 후진 등판 주행의 필요한 것으로 판단할 수 있다.

최소 구배도는, 기설정된 기준 차속으로 후진 등판 주행시 요구되는 모터 출력이 발전기의 아이들 상태 충전 전력에서 전장 부하의 소모 전력을 감산한 전력 이상인 구배도로 기설정될 수 있다.

후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 지도 정보 중에서 도로가 차량의 후진 주행 가능성이 없는 도로로 인식되면 후진 등판 주행이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다.

후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 메모리에 기저장된 차량의 주행기록을 기반으로 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.

전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계에서는, 예상되는 구배도로 기준이 되는 조건에서 후진 등판 주행시 요구되는 주행 에너지를 기반으로 산출된 전력저장장치의 필요충전량과 현재 전력저장장치의 충전량을 비교할 수 있다.

기준이 되는 조건은, 차량이 기준 가속도로 기준시간 동안 후진 등판 주행하는 조건일 수 있다.

전력저장장치의 필요충전량은 기설정된 전력저장장치의 최소충전량에 요구되는 주행 에너지에 해당하는 전력저장장치의 충전량을 합산하여 산출될 수 있다.

전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계에서는, 전력저장장치의 충전량 확인 결과를 기반으로 전력저장장치의 충전 또는 방전을 제어하여 전력저장장치의 충전량을 가변할 수 있다.

전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계에서는, 전력저장장치의 충전량이 전력저장장치의 필요충전량보다 작은 경우에는 전력저장장치를 충전하는 방향으로 전력 분배를 제어할 수 있다.

전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계에서는, 전력저장장치의 충전량이 전력저장장치의 필요충전량 이상인 경우에는 전력저장장치의 충전량을 유지하는 방향으로 전력 분배를 제어할 수 있다.

본 발명의 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법에 따르면, 후진 기어를 삭제함으로써 이에 따른 부품을 삭제함으로써 변속기의 중량을 감소시키면서 원가를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 변속기의 동력 전달 효율을 향상시킴에 따라 연비가 개선되는 효과를 갖는다.

또한, 배터리의 용량을 확대하지 않고 전력충전량을 효과적으로 사용하도록 제어함에 따라 연비를 개선하고 원가를 절감하는 효과를 갖는다.

또한, 전진 기어를 그대로 이용하여 후진 주행을 구현함으로써 후진 기어와 전진 기어를 반복하여 변속함에 따른 변속 지연감, 변속 충격 및 변속 이음의 현상을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 후진 기어를 포함한 하이브리드 차량의 동력전달흐름을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후진기어를 포함하지 않는 하이브리드 차량의 동력전달흐름을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 후진 등판 주행이 필요한 최소 구배도를 도시한 그래프이다.
도 5A는 일반적인 주행 상황에서 전력저장장치의 충전량(SOC)을 제어하는 SOC 제어 밴드를 도시한 것이고, 도 5B는 후진 등판 주행에 대비한 전력저장장치의 충전량(SOC)을 제어하는 SOC 제어 밴드를 도시한 것이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

먼저, 도 1 내지 2를 참조하면 하이브리드 차량의 동력계통은, 주행 구동원인 엔진(10) 및 모터(20), 동력 전달을 위한 엔진클러치(30) 및 변속기(40)를 포함하고, 엔진(10) 및 모터(20) 등의 구동을 위한 전력저장장치와 엔진을 시동할 때 전동기로 이용되고, 시동 후에는 엔진의 동력을 전력으로 변환하는 발전기(60, HSG: Hybrid Starter Generator)를 포함한다.

또한, 이들을 제어하기 위한 수단으로서 최상위 제어기인 하이브리드 제어기(HCU), 모터(20) 제어기(MCU), 배터리(50) 제어기(BMS) 등을 포함하고 있다.

특히, 엔진(10) 온/오프 및 엔진(10)과 모터(20)의 동력분배는 차속, 가속페달 위치(APS Depth), 변속단 등 여러 가지 요소에 의해 결정되지만, 그 중에서도 전력저장장치의 충전량 (SOC: State of Charge)이 가장 중요한 인자이다

전력저장장치는 하이브리드 차량의 모터(20)를 구동하는 에너지원이며, 전력저장장치를 제어하는 배터리(50) 제어기(BMS)는 배터리(50)의 전압, 전류, 온도를 모니터링하여 전력저장장치의 충전량 (SOC[%] : State of Charge))을 전반적으로 제어하고 관리하는 기능을 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법은 복수 개의 구동원을 포함하지만, 후진기어를 포함하지 않고 구동원 중 하나인 모터를 역구동함으로써 차량의 후진을 구현하는 모터 구동 차량을 제어하는 방법에 있어서, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S100); 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단한 경우, 전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계(S200); 및 확인한 전력저장장치의 충전량을 기반으로 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계(S300);를 포함한다.

후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S100)는, 차량이 현재 주행 중인 도로 및 주행할 것으로 예상되는 전방의 도로에서 후진 등판 주행이 필요할 가능성이 있는 여부를 판단할 수 있다. 후진 등판 주행이 필요한지 여부는 하이브리드 제어기(HCU)에서 도로 정보 또는 별도의 센서에서 센싱한 정보 등을 이용하여 판단할 수 있다.

전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계(S200)는, 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단한 경우에 전력저장장치의 충전량이 모터의 출력만으로 차량의 후진 등판 주행이 가능한 정도로 전력을 방전할 수 있는 상태인지 확인할 수 있다. 전력저장장치의 충전량은 전력저장장치를 제어하는 배터리 제어기(BMS)에서 확인할 수 있다.

확인한 전력저장장치의 충전량을 기반으로 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계(S300)는, 확인한 전력저장장치의 충전량에 따라 모터의 출력만으로 차량의 후진 등판 주행이 가능한 정도로 전력을 방전할 수 있는 상태가 되도록 전력저장장치의 충전량을 제어할 수 있다. 확인한 전력저장장치의 충전량을 기반으로 배터리 제어기(BMS)가 전력저장장치의 충전량을 제어할 수 있다.

후진 등판 주행을 대비하여 전력저장장치의 용량을 증대하거나, 발전기(HSG: Hybrid Starter Generator)의 충전 전력을 증대하면 부품의 원가 및 중량이 증대되고, 연비가 악화될 수 있다. 또한, 후진 등판 주행을 대비하여 항상 전력저장장치의 충전량을 높게 유지하는 경우에도 전력 분배시 배터리의 전력을 사용하는 영역이 축소되어 연비 및 주행 성능이 악화될 수 있다.

다만, 이 출원발명에 따르면 후진 기어 없이 모터를 역회전하여 후진 주행을 구현하는 경우, 부품의 용량을 증대하거나 연비를 악화시키지 않으면서 구배도를 갖는 도로에서 후진 등판 주행까지 가능하도록 전력저장장치의 충전량을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.

구체적으로, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S100)에서는, 메모리에 기저장되거나 외부로부터 입력받은 지도 정보를 기반으로 판단할 수 있다. 지도 정보는 현재 20[km] 전방의 도로 정보까지 예측 가능한 고정밀 지도일 수 있다. 지도 정보는 차량 내부에 포함된 메모리에 기저장될 수도 있고, 통신망 등을 이용하여 외부로부터 실시간으로 입력받을 수도 있다.

지도 정보 중에서 차량이 현재 주행 중인 도로 및 주행할 것으로 예상되는 전방의 도로의 구배도가 기설정된 최소 구배도(x %) 이상인 경우에 후진 등판 주행의 필요한 것으로 판단할 수 있다(S110). 즉, 구배도가 기설정된 최소 구배도(x %) 이하인 도로에서는 후진 주행을 하더라도 등판 주행이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다.

도 4는 후진 등판 주행이 필요한 최소 구배도를 도시한 그래프이다.

도 4를 더 참조하면, 기설정된 최소 구배도(x %)는, 기설정된 기준 차속으로 주행시 요구되는 모터 출력이 후진 등판 주행시 발전기의 아이들 상태 충전 전력에서 전장 부하의 소모 전력을 감산한 전력 이상인 구배도로 기설정될 수 있다. 즉, 기준 차속으로 주행시 후진 등판 주행시 발전기에 의해 전력저장장치가 충전되는 전력에서 전장 부하에 의해 소모되는 전력을 감산한 전력 이상의 모터 출력이 요구되어 전력저장장치의 방전이 요구되는 구배도로 기설정될 수 있다.

도로의 구배도는 지도 정보를 이용하지 않고, 차량 자체의 기울기 센서, 차속 센서, 토크 센서 등의 정보를 이용하여 도로의 구배도를 센싱하는 것도 가능하다.

또한, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S100)에서는, 지도 정보 중에서 도로가 차량의 후진 가능성이 없는 도로로 인식되면 후진 등판 주행이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다(S120). 예를 들어, 도로정보를 포함한 지도 정보를 기반으로 도로가 일방통행 도로이거나 고속도로 등으로 차량이 후진 주행할 가능성이 없는 도로로 인식되는 경우에는 후진 등판 주행이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다.

도로의 구배도를 기설정된 구배도와 비교하는 단계(S110) 이후에, 차량의 후진 가능성을 판단할 수 있다(S120). 도로의 구배도가 기설정된 구배도 이상으로 판단하더라도, 지도 정보 중에서 도로가 차량의 후진 가능성이 없는 도로로 인식되면 후진 등판 주행이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다.

따라서, 본 발명은 차량의 후진 등판 주행이 필요한지를 판단함에 따라 전력저장장치의 충전량을 제어하는 것으로, 후진 등판 주행을 대비하여 전력저장장치의 충전량을 높게 유지하는 제어 구간을 최소화하여 연비 및 주행 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

다른 실시예로, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S100)에서는, 메모리에 기저장된 주행기록을 기반으로 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.

구체적으로, 차량의 주행 중 후진 등판 주행이 발생하는 경우에 해당 도로의 지도 정보 및 주행 정보를 메모리에 저장하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 메모리에 저장된 정보를 이용하여 주행 중 후진 등판 주행이 발생한 주행기록이 메모리에 저장된 도로에서 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단할 수 있다.

이에 따라, 차량의 메모리에 기저장된 주행 기록을 통하여 운전자의 운전 패턴 또는 인식하지 못한 도로의 상황 등에 대비할 수 있는 효과를 갖는다. 즉, 후진 등판 주행이 발생하는 경우마다 메모리에 이를 기록할 수 있고, 추후 해당 도로를 주행할 때 메모리에 기저장된 후진 등판 주행 기록을 이용하여 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단할 수 있다.

또 다른 실시예로, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S100)에서는, 운전자로부터 후진 동작 신호가 입력된 경우에 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 후진 기어를 포함하지 않더라도 운전자가 변속단을 후진단(R)으로 입력하거나 별도의 조작 장치를 통하여 후진 동작 신호를 입력하는 경우에 후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단할 수 있다.

이에 따라, 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 별도의 복잡한 과정 없이 판단할 수 있고, 후진 등판 주행을 대비한 전력저장장치의 충전량 제어를 최소화함으로써 연비 및 주행성능 확보가 가능한 효과를 가질 수 있다.

전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계(S200)에서는, 예상되는 구배도로 기준이 되는 조건에서 후진 등판 주행시 요구되는 주행 에너지를 기반으로 산출된 전력저장장치의 필요충전량과 현재 전력저장장치의 충전량을 비교할 수 있다.

전력저장장치의 필요충전량은 기설정된 전력저장장치의 최소충전량에 요구되는 주행 에너지에 해당하는 전력저장장치의 충전량을 합산하여 산출될 수 있다. 최소충전량은 후술하는 것과 같이 전력저장장치가 최소로 유지해야 하는 충전량으로 기설정될 수 있다.

여기서, 기준이 되는 조건은, 차량이 기준 가속도로 기준시간 동안 후진 등판 주행하는 조건일 수 있다. 기준 가속도는 개발 기준으로 설정된 가속도로, 예를 들어 0.4[m/s2]로 설정될 수 있고, 기준시간 또한 개발 기준으로 설정된 시간으로 50[sec]로 설정될 수 있다.

예를 들어, 예상되는 구배도가 10[%]인 경우, 차량이 기준 가속도(0.4[m/s2])로 주행하기 위하여는 모터의 필요 출력이 20[kW]이고, 이러한 주행을 기준시간(50[sec]) 동안 유지하기 위한 주행 에너지는 1000[kJ]로 산출될 수 있다.

전력저장장치의 최대충전량에 따라 다르지만, 1000[kJ]에 해당하는 전력저장장치의 충전량이 전력저장장치의 최대충전량의 15.8[%]가 된다면, 전력저장장치의 필요충전량은 기설정된 최소충전량에 15.8[%]를 가산한 값으로 산출될 수 있다.

따라서, 전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계(S200)에서는 현재 전력저장장치의 충전량을 전력저장장치의 필요충전량과 비교하여 충전량을 가변할 필요가 있는지 여부를 판단할 수 있는 것이다.

도 5A는 일반적인 주행 상황에서 전력저장장치의 충전량(SOC)을 제어하는 SOC 제어 밴드를 도시한 것이고, 도 5B는 후진 등판 주행에 대비한 전력저장장치의 충전량(SOC)을 제어하는 SOC 제어 밴드를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계(S300)에서는, 전력저장장치의 충전량 확인 결과를 기반으로 전력저장장치의 충전 또는 방전을 제어하여 전력저장장치의 충전량을 가변할 수 있다.

차량의 제어시, 전력저장장치의 충전량이 최적 사용 영역으로 유지되도록 운전점을 설정해야 하고, 만약 전력저장장치의 충전량이 최적 사용 영역을 벗어난 경우에는 최적 사용 영역으로 회복되도록 제어해 주어야 한다.

구체적으로, 전력저장장치의 SOC 밴드(Band) 제어에 있어서, 전력저장장치의 충전량이 낮을수록 엔진을 요구파워보다 높은 운전점에서 동작되게 하여 전력저장장치의 충전량을 충전 지향으로 제어하고, 반면에 전력저장장치의 충전량이 높을수록 모터에 대한 방전량을 증대하여 전력저장장치의 충전량을 방전 지향으로 제어해야 한다.

구체적으로, 도 5A는 일반적인 주행 상황에서의 SOC 제어 밴드를 도시한 것으로, 최적 사용 영역이 SOC가 40% 이상 80% 미만으로 넓게 형성되어, 전력저장장치를 자유롭게 충전 또는 방전함으로써 연비 및 동력 성능을 확보할 수 있다.

다만, 도 5B와 같이 후진 등판 주행에 대비한 SOC 제어 밴드의 경우에는 최적 사용 영역을 SOC가 70% 이상 80% 미만으로 SOC가 높은 범위에서 좁게 형성할 수 있다. 즉, 전력저장장치의 충전량이 후진 등판 주행에 대비한 필요충전량보다 큰 상태를 유지하도록 전력저장장치의 충전량을 충전하는 방향 또는 충전량을 유지하는 방향으로 전력 분배를 제어할 수 있다. 전력 분배는 최상위 제어기인 하이브리드 제어기(HCU)에서 제어할 수 있고, 이에 따라 하위 제어기인 배터리 제어기(BMS)에서 전력저장장치의 충전 또는 방전을 제어할 수 있다.

구체적으로, 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계(S300)에서는, 전력저장장치의 충전량이 전력저장장치의 필요충전량보다 작은 경우에는 전력저장장치를 충전하는 방향으로 전력 분배를 제어할 수 있다(S310).

또한, 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계(S300)에서는, 전력저장장치의 충전량이 전력저장장치의 필요충전량 이상인 경우에는 전력저장장치의 충전량을 유지하는 방향으로 전력 분배를 제어할 수 있다(S320).

전력저장장치의 필요충전량은 기설정된 전력저장장치의 최소충전량에 요구되는 주행 에너지에 해당하는 전력저장장치의 충전량을 합산하여 산출될 수 있다. 기설정된 전력저장장치의 최소충전량은 최적 사용 영역과 충전 지향 영역의 경계일 수 있고, 또는 성능이 제한되는 영역과 충전지향 영역의 경계일 수도 있다.

즉, 전력저장장치의 최소충전량은 전력저장장치가 최소한으로 유지해야 하는 충전량이고, 필요충전량은 최소충전량에 후진 등판 주행에 요구되는 것으로 산출된 주행 에너지에 해당하는 충전량을 합산하여 산출될 수 있다.

차량의 후진 등판 주행을 대비하여 전력저장장치의 충전량을 제어함으로써, 후진 기어를 포함하지 않고도 모터의 역방향 구동만으로 후진 주행을 구현할 수 있다.

후진 등판 주행을 대비한 제어를 종료할지 여부를 판단하는 단계(S400)는 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S100)와 동일한 조건으로 판단할 수 있다. 즉, 더 이상 후진 등판 주행이 필요하지 않다고 판단하면 후진 등판 주행을 대비한 제어를 종료할 수 있다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 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.

10 : 엔진 20 : 모터
30 : 엔진클러치 40 : 변속기
50 : 배터리 60 : 발전기

Claims

복수 개의 구동원을 포함하지만, 후진기어를 포함하지 않고 구동원 중 하나인 모터를 역구동함으로써 차량의 후진을 구현하는 모터 구동 차량을 제어하는 방법에 있어서,
후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계;
후진 등판 주행이 필요한 것으로 판단한 경우, 전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계; 및
확인한 전력저장장치의 충전량을 기반으로 전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계;를 포함하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 1에 있어서,
후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 메모리에 기저장되거나 외부로부터 입력받은 지도 정보를 기반으로 판단하는 것을 특징으로 하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 2에 있어서,
후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 지도 정보 중에서 도로의 구배도가 기설정된 최소 구배도 이상인 경우에 후진 등판 주행의 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 3에 있어서,
최소 구배도는, 기설정된 기준 차속으로 후진 등판 주행시 요구되는 모터 출력이 발전기의 아이들 상태 충전 전력에서 전장 부하의 소모 전력을 감산한 전력 이상인 구배도로 기설정된 것을 특징으로 하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 2에 있어서,
후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 지도 정보 중에서 도로가 차량의 후진 주행 가능성이 없는 도로로 인식되면 후진 등판 주행이 필요하지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 1에 있어서,
후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 단계에서는, 메모리에 기저장된 차량의 주행기록을 기반으로 후진 등판 주행이 필요한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 1에 있어서,
전력저장장치의 충전량을 확인하는 단계에서는, 예상되는 구배도로 기준이 되는 조건에서 후진 등판 주행시 요구되는 주행 에너지를 기반으로 산출된 전력저장장치의 필요충전량과 현재 전력저장장치의 충전량을 비교하는 것을 특징으로 하는 후진기어를 포함하지 않는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 7에 있어서,
기준이 되는 조건은, 차량이 기준 가속도로 기준시간 동안 후진 등판 주행하는 조건인 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 7에 있어서,
전력저장장치의 필요충전량은 기설정된 전력저장장치의 최소충전량에 요구되는 주행 에너지에 해당하는 전력저장장치의 충전량을 합산하여 산출된 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 1에 있어서,
전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계에서는, 전력저장장치의 충전량 확인 결과를 기반으로 전력저장장치의 충전 또는 방전을 제어하여 전력저장장치의 충전량을 가변하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 10에 있어서,
전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계에서는, 전력저장장치의 충전량이 전력저장장치의 필요충전량보다 작은 경우에는 전력저장장치를 충전하는 방향으로 전력 분배를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.
청구항 10에 있어서,
전력저장장치의 충전량을 제어하는 단계에서는, 전력저장장치의 충전량이 전력저장장치의 필요충전량 이상인 경우에는 전력저장장치의 충전량을 유지하는 방향으로 전력 분배를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량의 전력충전량 제어방법.