KR100193424B1 - 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보조동력장치를 항상 최대효율점에서 동작할 수 있도록 정속제어하며, 부하량 변동에 따른 보조동력장치의 상태변동을 최대한 억제할 수 있도록 된 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 엔진의 구동으로 전기자코일에 유기되는 전압을 밧데리에 충전시키는 영구자석형 발전기를 구비한 하이브리드 차량용 보조동력장치에 있어서, 상기 밧데리(28)에 충전된 전압의 잔존용량을 감지하는 잔존용량감지부(24), 상기 잔존용량감지부(24)의 감지결과를 입력받아 밧데리의 잔존용량과 기설정된 하한치 및 상한치를 비교하고, 그 비교결과에 따라 엔진의 구동온오프여부를 제어하는 제어부(25), 상기 제어부(25)의 제어신호에 따라 상기 엔진(20)을 일정 회전속도로 정속제어하며, 엔진(20)의 구동온오프시에 기설정된 소정시간동안 엔진의 구동을 서서히 온오프시키는 엔진정속제어부(23)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템

본 발명은 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보조동력장치를 항상 최대효율점에서 동작할 수 있도록 정속제어하며, 부하량 변동에 따른 보조동력장치의 상태변동을 최대한 억제할 수 있도록 된 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템에 관한 것이다.

종래 하이브리드 차량용 전압조정장치는 영구자석형 발전기의 출력전압을 미리 정해진 일정한 값으로 조정하고, 배터리로의 충전전류, 이때의 배터리의 전압을 감지하여 보호회로를 구성하고 있었다.

도 1은 종래기술에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템의 블럭구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 영구자석형 발전기(11)는 엔진(10)과 직결되고, 소정 위치에 고정설치되어 있는 전기자코일이 회전하는 영구자석과 소정 간격 이격되어 형성되며, 상기 영구자석형 발전기(11)내의 전기자코일의 각 상에 접속되어 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 정류회로(12)와, 영구자석형 발전기(11)에서 출력되는 교류전압의 위상을 제어하여 발전기의 출력전압을 일정하게 유지하는 전압조정회로(13)가 마련된다.

또한, 상기 영구자석형 발전기(11)에서 출력되는 전압을 충전하는 배터리(16)와, 상기 배터리(16)로 공급되는 발전기의 출력전압을 감지하고, 상기 출력전압을 소정의 기준전압과 비교하여 그 비교결과에 따라 과전압이 발생된 경우에는 상기 전압조정회로(13)에 발전기의 출력전압을 감소시키도록 제어신호를 출력하는 전압감지회로(14)와, 배터리(16)의 충전전류를 감지하고, 감지된 충전전류가 소정의 기준전류이상으로 과전류임이 판단되면 발전기의 충전동작을 중지시키도록 상기 전압조정회로(13)에 제어신호를 출력하는 전류감지회로(15)를 구비한다.

이러한 구성의 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템에서의 주요기능은 엔진을 정속 RPM으로 유지하는 기능으로, 엔진을 필요에 따라 온오프시키며 엔진의 구동이 온되는 시점에서는 항상 많은 부하를 필요로 하게 된다.

부하가 많은 상태에서 정상상태의 RPM으로 급격히 엔진 RPM을 상승시키면, 부하에 의해 엔진에 무리가 가해져 매연증가와 연비면에서 좋지 않은 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 급격한 부하변동에 영향을 받지 않으며 엔진의 정속주행으로 연료의 효율증대 및 매연감소를 꾀할 수 있도록 된 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템의 블럭구성도,

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템의 블럭구성도,

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어방법을 보인 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 엔진, 21 : 영구자석형 발전기,

22 : 정류부, 23 : 엔진정속제어부,

24 : 잔존용량감지부, 25 : 제어부,

26 : 마그네트스위치, 27 : 전류감지부,

28 : 밧데리.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템은 엔진의 구동으로 전기자코일에 유기되는 전압을 밧데리에 충전시키는 영구자석형 발전기를 구비한 하이브리드 차량용 보조동력장치에 있어서, 상기 밧데리에 충전된 전압의 잔존용량을 감지하는 잔존용량감지부, 상기 잔존용량감지부의 감지결과를 입력받아 밧데리의 잔존용량과 기설정된 하한치 및 상한치를 비교하고, 그 비교결과에 따라 엔진의 구동온오프여부를 제어하는 제어부, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 엔진을 일정 회전속도로 정속제어하며, 엔진의 구동온오프시에 기설정된 소정시간동안 엔진의 구동을 서서히 온오프시키는 엔진정속제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템의 구성을 보인 블럭도로써 하이브리드 차량용 보조동력장치는 엔진 및 영구자석형 발전기로 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 영구자석형 발전기(21)는 소정위치에 고정되어 설치되어 있는 전기자 코일이 회전하는 영구자석과 소정간격 이격되어 형성되며, 상기 영구자석형 발전기(21)내의 전기자코일의 각 상에 접속되어 영구자석형 발전기(21)에서 출력되는 교류전압을 직류전압으로 변환시키고, 영구자석형 발전기(21)에서 출력되는 교류전압의 위상을 제어하여 발전기의 출력전압을 일정하게 유지하도록 하는 정류부(22)가 마련된다.

또한, 상기 영구자석형 발전기(21)에서 출력되는 전압을 충전하는 밧데리(28)와, 상기 밧데리(28)의 충전전류를 감지하는 전류감지부(27), 상기 밧데리(28)의 잔존용량(SOC : state of charge)을 감지하는 잔존용량감지부(24), 상기 정류부(22)와 밧데리(28) 사이의 전기적인 연결을 차단시켜 발전기(21) 및 밧데리(28)를 보호하는 마그네트 스위치(26), 상기 엔진(20)을 최대효율점에서 동작하도록 정속구동시키는 엔진정속제어부(23)가 마련된다.

한편, 제어부(25)는 상기 잔존용량감지부(24)로부터의 밧데리(28)의 잔존용량신호를 받아 밧데리(28)의 잔존용량이 기준하한치 예컨데, 약 40%이하이면 엔진(20)을 구동시킨다. 또한, 제어부(25)는 엔진의 회전속도(RPM)를 제어하여 부하량의 변동이 있어도 항상 일정한 속도로 구동시켜 엔진이 최대효율점에서 동작할 수 있도록 한다.

이하에는 상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템의 동작을 설명하며, 도 3은 이러한 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어방법을 보인 플로우차트이다. 이를 참조하여 설명하면 먼저, 밧데리가 100%충전된 상태에서 차량이 주행을 개시하였다고 가정하면 운전자가 시동키를 온시킴과 동시에 제어부(25)는 전원을 공급받게 된다. 또, 상기 제어부(25)는 밧데리(28)의 상태를 감지하여 밧데리(28)의 충,방전전류 및 전압, 밧데리의 잔존용량에 대한 정보를 입력받아 주행중에 엔진(20) 및 발전기(21)의 구동을 제어하게 된다.

차량이 주행함에 따라 밧데리(28)에 충전된 전압이 계속 방전되어 미리 설정된 소정의 하한치 즉 예컨데, 밧데리(28)의 잔존용량이 약 40%에 도달할 때까지는 엔진(20)을 구동시키지 않고 밧데리(28)에 의한 순수한 전기에너지에 의해서만 동작하고, 밧데리(28)의 잔존용량이 기설정된 하한치에 이르면 엔진 스타트 모터를 구동시키게 된다. 따라서, 차량은 엔진(20) 및 밧데리(28)의 양쪽으로부터 구동전원을 공급받게 된다.

이때 엔진(20)은 시동과 동시에 최대효율점(이는 약 3000[RPM]으로 설정됨)에서 동작하는 것이 아니라 제어부(25)에 의해 일정한 시간동안의 웜업(warm up)시간을 갖는다. 상기 웜업시간이 경과되면 엔진의 회전속도를 최대효율점까지 상승시키게 되는 데, 이때에도 최대효율점으로 급격하게 상승시키는 것이 아니라 미리 지정된 시간동안 서서히 상승시킨다. 이것은 소프트 스타트(soft start)라 불리며, 방전되어 있는 밧데리로 인하여 발전기가 최대한으로 전력을 공급해야 하는 문제점을 방지하기 위한 것이다.

엔진(20)이 최대효율점 즉 3000[RPM]으로 동작하는 경우에 제어부(25)는 엔진 구동시의 RPM을 감지하여 그 감지결과에 따라 엔진정속제어부(23)를 제어하여 엔진의 RPM을 3000[RPM]으로 정속제어한다.

한편, 밧데리(28)의 잔존용량이 80%에 달하면 제어부(25)는 엔진정속제어부(23)를 제어하여 엔진(20)의 구동을 오프시키게 되며, 이때에도 역시 엔진의 구동개시시점과 마찬가지로 급작스럽게 엔진의 구동을 오프시키는 것이 아니라 미리 정해진 시간동안 엔진의 구동을 서서히 오프시키며 이를 소프트 스탑(soft stop)이라고 한다. 따라서, 차량은 밧데리(28)의 잔존용량이 미리 정해진 하한치에 이를 때까지 밧데리에 충전된 구동전원만을 인가받아 구동되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템에 의하여 동력을 발생하는 보조동력장치인 엔진 및 영구자석형 발전기를 항상 최대효율점에서 동작할 수 있도록 정속제어함으로써 연료의 효율증대 및 매연감소의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 밧데리 잔존용량의 상하한치에 따른 엔진의 구동제어시에 소프트 스타트 및 소프트 스탑을 수행함으로써 부하량의 변동에 따른 엔진의 손상을 방지할 수 있는 이점을 제공하게 된다.

Claims (3)

1. 엔진의 구동으로 전기자코일에 유기되는 전압을 밧데리에 충전시키는 영구자석형 발전기를 구비한 하이브리드 차량용 보조동력장치에 있어서, 상기 밧데리(28)에 충전된 전압의 잔존용량을 감지하는 잔존용량감지부(24), 상기 잔존용량감지부(24)의 감지결과를 입력받아 밧데리의 잔존용량과 기설정된 하한치 및 상한치를 비교하고, 그 비교결과에 따라 엔진의 구동온오프여부를 제어하는 제어부(25), 상기 제어부(25)의 제어신호에 따라 상기 엔진(20)을 일정 회전속도로 정속제어하며, 엔진(20)의 구동온오프시에 기설정된 소정시간동안 엔진의 구동을 서서히 온오프시키는 엔진정속제어부(23)를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(25)는 상기 밧데리의 잔존용량이 기설정된 하한치이하이면 엔진(20)의 구동을 온시키고, 밧데리의 잔존용량이 기설정된 상한치이상이면 엔진(20)의 구동을 오프시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밧데리 잔존용량의 하한치 및 상한치는 각각 밧데리 충전가능용량의 30% 및 80%로 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 보조동력장치의 제어시스템.