KR0163263B1 - 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치 - Google Patents

하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진(100)의 구동으로 전기자코일에 유기되는 출력전압을 밧데리(50)에 충전시키는 영구자석형 발전기(10)를 구비한 하이브리드차량용 보조동력장치에 있어서, 상기 영구자석형 발전기(10)의 출력전압을 정류 및 스위칭하여 일정전압으로 유지하는 정류 및 스위칭부(140), 상기 밧데리(50)의 충전전류 및 충전전압을 감지하는 전류 및 전압감지부(170)(180), 발전기(10)의 상주파수를 감지하여 RPM을 감지하는 RPM감지부(120), 상기 발전기(10)와 엔진(100)의 구동시 과열여부를 감지하는 온도감지부(130), 엔진(100)의 연료분사량을 조절하는 엔진구동제어부(110), 상기 각 감지부의 감지결과에 따라 상기 엔진구동제어부(110) 및 상기 정류 및 스위칭부(140)에 제어신호를 출력하여 발전기(10)의 출력전압을 일정하게 유지시키는 마이크로컨트롤러(200)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치
본 발명은 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구자석형 발전기 및 엔진의 구동을 효율적으로 제어할 수 있도록 된 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 하이브리드차량용 보조동력장치의 구성을 보인 개략적인 제어블럭도이다. 이는 도 1에 도시한 바와 같이, 영구자석형 발전기(10)는 소정 위치에 고정설치되어 있는 전기자코일이 회전하는 영구자석과 소정간격이 이격되어 형성되며, 상기 영구자석형 발전기(10)내의 전기자코일의 각 상에 접속되어 영구자석형 발전기(10)에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시키고, 영구자석형 발전기(10)에서 출력되는 교류전압의 위상을 제어하여 발전기의 출력전압을 일정하게 유지하도록 하는 전압조정회로부(20)가 마련된다.
또한, 상기 영구자석형 발전기(10)에서 출력되는 전압을 충전하는 밧데리(50)와, 상기 밧데리(50)로 공급되는 발전기(10)의 출력전압을 감지하고, 상기 출력전압을 소정의 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 따라 과전압이 발생된 경우에는 상기 전압조정회로부(20)에 발전기의 출력전압을 감소시키도록 소정의 제어신호를 출력하는 전압감지 및 보호부(30)와, 밧데리(50)의 충전전류를 감지하고 감지된 충전전류를 소정 기준전류와 비교하여 그 비교결과에 따라 과전류임이 판단되면, 발전기의 충전동작을 중지시키도록 상기 전압조정회로부(20)에 소정 제어신호를 출력하는 전류감지 및 보호부(40)를 구비한다.
이와 같은 구성에서 전압조정회로부(20)는 영구자석형 발전기(10)의 출력전압의 위상을 다이리스터를 이용하여 제어함으로써 전압조정을 하게 된다. 또한, 영구자석형 발전기(10)의 보호와 밧데리(50)의 전압을 조정하기 위하여 전압 및 전류를 감지하여 과전류 및 과전압시 밧데리(50)와 발전기(10)사이를 기계적으로 차단하는 기능 및 정전류상태를 유지하기 위한 전류제한기능이 추가되었다. 그러나, 종래의 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치는 기능적인 면에서 발전기의 보호를 위하여 전류 및 전압을 감지하고 기계적인 차단을 함으로써 발전기를 보호한다. 하지만, 실제적으로 발전기는 엔진과 직결식으로 체결되어 엔진이 발전기 부하의 직접적인 영향을 받게 되고, 이것은 엔진의 동작에 영향을 미치게 되므로 발전기 및 밧데리의 구동상태 뿐만 아니라 엔진의 상태를 감지하는 기능이 추가되고 부하량 변동에 따른 엔진의 구동 제어 또한 필요하게 되었다.
따라서, 본 발명은 이러한 점에 착안하여 안출된 것으로 더욱 상세하게는 다이리스터를 이용한 영구자석형 발전기의 전압조정장치에서 구현되지 못하던 엔진제어기능을 제공하고, 더 나아가서는 마이크로컨트롤러에 의하여 발전기 및 엔진의 전체 제어를 수행할 수 있도록 된 하이브리드 차량용 보조동력장치의 구동제어장치를 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래 하이브리드차량용 보조동력장치의 개략적인 제어블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치를 보인 제어블럭도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 엔진 110 : 엔진구동제어부
120 : RPM감지부 130 : 온도감지부
140 : 정류 및 스위칭부 150 : 마그네트스위치
160 : 구동회로부 170 : 전압감지부
180 : 전류감지부 200 : 마이크로컨트롤러
이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치는 엔진의 구동으로 전기자코일에 유기되는 출력전압을 밧데리에 충전시키는 영구자석형 발전기를 구비한 하이브리드차량용 보조동력장치에 있어서, 상기 영구자석형 발전기의 출력전압을 정류 및 스위칭하여 일정전압으로 유지하는 정류 및 스위칭부, 상기 밧데리의 충전전류 및 충전전압을 감지하는 전류 및 전압감지부, 발전기의 상주파수를 감지하여 RPM을 감지하는 RPM감지부, 상기 발전기와 엔진의 구동시 과열여부를 감지하는 온도감지부, 엔진의 연료분사량을 조절하는 엔진구동제어부, 상기 각 감지부의 감지결과에 따라 상기 엔진구동제어부 및 상기 정류 및 스위칭부에 제어신호를 출력하여 발전기의 출력전압을 일정하게 유지시키는 마이크로컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치를 보인 구성블럭도이다. 이는 도 2에 도시한 바와 같이 먼저, 하이브리드차량용 보조동력장치는 엔진(100) 및 영구자석형 발전기(10)로 구성된다. 영구자석형 발전기(10)는 소정위치에 고정되어 설치되어 있는 전기자코일이 회전하는 영구자석과 소정간격이 이격되어 형성되며, 상기 영구자석형 발전기(10)내의 전기자코일의 각 상에 접속되어 영구자석형 발전기에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시키고, 영구자석형 발전기에서 출력되는 교류전압의 위상을 제어하여 발전기의 출력전압을 일정하게 유지하도록 하는 정류 및 스위칭부(140)가 마련된다.
또한, 상기 영구자석형 발전기(10)에서 출력되는 전압을 충전하는 밧데리(50)와, 상기 밧데리(50)의 충전전류를 감지하는 전류감지부(180), 상기 밧데리(50)에 공급되는 발전기(10)의 출력전압을 감지하는 전압감지부(170), 발전기(10)와 밧데리(50)사이의 전기적인 연결을 차단시켜 발전기 및 밧데리를 보호하는 마그네트 스위치(150)가 마련된다.
이러한 구성에 의하여 마이크로컨트롤러(200)는 전압감지부(170) 및 전류감지부(180)의 감지신호를 입력받아 구동회로부(160)의 구동여부를 결정하게 되며, 구동회로부(160)가 동작할 시에는 발전기(10)와 밧데리(50)간의 전기적 연결을 차단시키도록 마그네트 스위치(160)를 오프시키게 된다.
또한, 영구자석형 발전기(10)를 보호하기 위하여 발전기의 온도를 감지하는 온도감지부(130), RPM을 감지하는 RPM감지부(120)를 구비하며, 마이크로컨트롤러(200)는 감지된 발전기의 온도 및 발전기의 RPM이 기설정된 소정의 기준값이상이 되면, 발전기(10)의 과다구동에 의한 감자(減磁)현상을 방지하도록 정류 및 스위칭부(140)에 소정 제어신호를 출력하여 발전기의 출력전압을 조정하게 된다.
한편, 엔진(100)을 보호하기 위하여 엔진(100)의 온도를 감지하는 온도감지부(130)를 구비하여 엔진(100)의 과다구동에 의하여 온도감지부(130)에 의해 감지된 전압이 소정 기준치이상이 되면 엔진구동제어부(110)를 통해 엔진의 연료분사량을 조정하여 엔진이 정속운전가능토록 제어하게 된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 구동제어장치의 동작을 더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 운전자가 시동키를 온시킴과 동시에 엔진(100)이 구동되게 되고, 마이크로컨트롤러(200)는 온도감지부(130)에 의해 감지된 운전초기의 엔진의 온도를 입력받게 된다. 또한, 마이크로컨트롤러(200)에서는 기설정된 소정 정지시간(idling time)이 경과되면 엔진구동제어부(110)를 통해 엔진이 최적 효율을 낼 수 있는 적정 RPM까지 엔진 RPM을 증가시키게 된다. 이때 엔진 RPM이 적정 RPM까지 상승되는 데 걸리는 RPM상승시간은 밧데리(50)로의 충전전류량과 발전기(10)의 상주파수에 의한 신호에 의해 제어되어 엔진이 급격한 부하를 받게 되는 경우를 방지할 수 있게 된다. 또한, 엔진이 정속운전 상태에 도달하게 되면 밧데리(50)로의 충전전류는 일정하게 유지되게 된다.
또한, 급작스런 부하의 변동에 따라서는 RPM감지와 온도감지에 의하여 엔진구동제어부(110)에 의한 엔진의 연료분사량을 조절하여 엔진의 정속운전을 제어하게 되며, 발전기(10)의 출력전압이상의 전류량이 요구되어 밧데리(50)의 전류가 부하로 공급될 경우에는 출력의 한계내에서 발전기(100의 출력전류 제한이 이루어진다. 단, 부하의 급격한 변동에도 RPM을 같은 시상수로 제어하는 것이 아니라 약간의 지연시간을 두어 엔진(100) 및 발전기(10)의 급격한 부하변동을 피하도록 제어하게 된다.
이때 정류 및 스위칭부(140)는 기존의 다이오드 및 다이리스터를 이용한 상제어방식이 아닌 정류소자로서는 다이오드를 사용하고, 스위칭소자로서는 IGBT를 이용하는 쵸퍼(chopper)방식을 사용한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치에 의하여 엔진의 정속운전을 가능케하여 매연감소 및 엔진의 효율을 증대시킬 수 있으며, 마이크로컨트롤러를 이용하여 엔진 및 발전기를 통합적으로 제어할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Claims (1)

  1. 엔진(100)의 구동으로 전기자코일에 유기되는 출력전압을 밧데리(50)에 충전시키는 영구자석형 발전기(10)를 구비한 하이브리드차량용 보조동력장치에 있어서, 상기 영구자석형 발전기(10)의 출력전압을 정류 및 스위칭하여 일정전압으로 유지하는 정류 및 스위칭부(140), 상기 밧데리(50)의 충전전류 및 충전전압을 감지하는 전류 및 전압감지부(170)(180), 발전기(10)의 상주파수를 감지하여 RPM을 감지하는 RPM감지부(120), 상기 발전기(10)와 엔진(100)의 구동시 과열여부를 감지하는 온도감지부(130), 엔진(100)의 연료분사량을 조절하는 엔진구동제어부(110), 상기 각 감지부의 감지결과에 따라 상기 엔진구동제어부(110) 및 상기 정류 및 스위칭부(140)에 제어신호를 출력하여 발전기(10)의 출력전압을 일정하게 유지시키는 마이크로컨트롤러(200)를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드차량용 보조동력장치의 구동제어장치.
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