하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 출력 응답성이 향상되는 하이브리드 자동차 및 그 동력 제어 방법에 관한 것이다. 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법은, 운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 단계; 상기 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하는단계 및 상기 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 상기 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
기술분야
하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 출력 응답성이 향상되는 하이브리드 자동차 및 그 동력 제어 방법에 관한 것이다.
배경기술
차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle/Plug-in Hybrid Electric Vehicle, HEV/PHEV)이 제공되고 있다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 개의 동력원으로 주행하는 과정에서 엔진과 모터를 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력과 토크를 제공할 수 있다. 하이브리드 차량의 일반적인 상황에서는 초기 가속 시 전기에너지를 이용한다(즉, EV:Electric Vehicle 모드). 하지만, 전기에너지만으로는 운전자의 요구 파워를 충족시키는데 한계가 있기 때문에 결국 엔진을 주동력원으로 사용하기 위하여 HEV 모드로 천이하게된다.
그런데, 일반적으로 엔진과 모터는 효율 특성은 물론 응답성 특성도 상이하다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.
엔진과 모터의 응답성을 두개의 그래프가 도시되며, 가로축은 공통적으로 시간을, 상단 그래프 세로축은 엔진 토크를, 하단그래프 세로축은 모터 토크를 각각 나타낸다. 엔진은 토크 증가가 비선형적 특성을 보이므로, 평균 상승율(Average Increasing Rate)을 기반으로 제어될 수 있다. 이와 달리, 도 1 하단의 모터 토크는 엔진보다 빠른 최대 상승율(Max Increasing Rate)로 제어될 수 있으므로 목표 제어율(Rate for Control)을 만족시키는데 유리하다.
상술한 바와 같이 엔진 대비 전기 모터의 응답성이 우수하기 때문에, EV 모드와 HEV 모드 양측에서 운전자가 체감하는 주행 응답성을 동일하게 제공하기 위하여 상대적으로 응답성이 느린 엔진을 기준으로 토크 증가율을 설정하는 것이 보통이다.
그러나, 응답성이 느린 동력원 기준으로 토크 증가율을 설정할 경우, 고성능을 지향하는 하이브리드 자동차의성능 개선에 한계가 있으며, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는 등 주 동력원을 전환하는 상황에서 토크 블렌딩에 따른 응답성의 한계도 있어 문제된다.
해결하려는 과제
향상된 응답성을 제공할 수 있는 하이브리드 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법을 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
시스템 및 서비스 구성 정보 상세
- 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법에 있어서,운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 단계
- 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하는 단계
- 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 상기 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 단계를 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법
- 운전자 가속 의지에 대응되는 조작계 입력을 감지하는 단계
- 필터링되지 않은 가속페달 위치 센서(APS) 값을 기반으로 가속 시점을 판단하는 단계
- 빅데이터 또는 인공지능을 활용한 근미래 예측 모델을 기반으로 운전자의 가속 또는 재가속 의지를 예측하는 단계
- 전방의 코너링 구간 정보 취득을 기반으로 토크 벡터링 필요성 여부를 예측하는 단계;
- 자율 주행 제어를 기반으로 상기 엔진의 목표 가속량을 판단하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
- 재가속, 상기 모터만 활용하는 제1 주행 모드에서 적어도 상기 엔진을 활용하는 제2 주행 모드로의 천이 또는 사륜구동 구동력 분배 중 적어도 하나의 발생 여부를 기반으로 판단되는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법
- 구동축의 출력 저감 제어는 현재 요구 토크를 상회하는 상기 엔진의 출력으로 배터리를 충전하는 발전 제어를 포함하는, 하이브리드 자동차 의 동력 제어 방법
- 출력 증대 제어는 연소실로 투입되는 공기량 및 연료량의 증대를 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
구동축의 출력 저감 제어는 증대된 공기량 및 연료량과 현재 요구 토크를 고려한 점화각 지연을 포함하는, 하이브리드 자동차의 동력 제어 방법.
하이브리드 자동차의 동력 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
엔진과 상기 모터 각각의 목표 토크를 결정하는 하이브리드 제어기를 포함하되 하이브리드 제어기는 운전자 조작, 전방 주행상태 감지, 차량상태 계측 중 적어도 하나를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 예상하는 과도상태 판단부 구동력 증대가 예상되면, 상기 구동력 증대가 예상된 시점 이전에 상기 엔진의 출력 증대 제어 및 상기 엔진이 연결된 구동축의 출력 저감 제어를 함께 수행하고, 상기 구동력 증대가 발생하는 시점 도래에 대응하여 구동축의 출력 저감 제어를 해제하는 구동력 보정부를 포함하는, 하이브리드 자동차 과도상태 판단부는 운전자 가속 의지에 대응되는 조작계 입력, 필터링되지 않은 가속페달 위치 센서(APS) 값을 기반으로 하는 가속 시점 판단, 빅데이터 또는 인공지능을 활용한 근미래 예측 모델을 기반으로 운전자의 가속 또는 재가속 의지 예측, 전방의 코너링 구간 정보 취득을 기반으로 한 토크 벡터링 필요성 여부 예측, 또는 자율 주행 제어를 기반으로 상기 엔진의 목표 가속량 판단 중 적어도 하나를 기반으로 상기 예상을 수행한다.
하이브리드 자동차 과도상태 판단부는 재가속, 상기 모터만 활용하는 제1 주행 모드에서 적어도 상기 엔진을 활용하는 제2 주행 모드로의 천이 또는 사륜구동 구동력 분배 중 적어도 하나의 발생 여부를 기반으로 상기 엔진의 구동력 증대 여부를 판단한다.
하이브리드 자동차 구동축의 출력 저감 제어는 현재 요구 토크를 상회하는 상기 엔진의 출력으로 배터리를 충전하는 발전 제어를 포함하는, 하이브리드 자동차 엔진의 출력 증대 제어는 연소실로 투입되는 공기량 및 연료량의 증대를 포함한다.
하이브리드 자동차 구동축의 출력 저감 제어는 상기 증대된 공기량 및 연료량과 현재 요구 토크를 고려한 점화각 지연을 포함한다.
하이브리드 자동차 및 동력 제어 방법 현대자동차 특허에 대해서 정리하여 보았습니다.
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