KR100213866B1

KR100213866B1 - 직렬식 하이브리드 전기자동차의 감속시 충전 제어장치

Info

Publication number: KR100213866B1
Application number: KR1019960077198A
Authority: KR
Inventors: 성기택
Original assignee: 류정열; 기아자동차주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR19980057892A

Abstract

본 발명은 엔진으로 주배터리를 충전하면서 모터로 주행하는 직렬식 하이브리드 전기자동차에 관한 것으로, 특히 감속시 회생제동에 의한 충전 전류만을 주배터리에 충전하고, 엔진에 의해 발전된 발전량이 주배터리에 충전되는 것을 방지하여 감속시 주배터리에 과전류가 흐르지 않도록 하기 위한 것으로, 직렬식 하이브리드 전기자동차에 있어서, 상기 주배터리(1)와 발전기(6)의 출력단자 사이에 접속되어, 제어신호에 따라 발전기(6)의 출력 전류를 단속하는 충전 제한부(20)와; 제어신호에 따라 엔진의 구동력을 발전기에 전달/차단하는 마그네트 클러치(30)를 추가하여 구성되는 직렬식 하이브리드 전기자동차의 감속시 충전 제어장치이다.

Description

직렬식 하이브리드 전기자동차의 감속시 충전 제어장치

본 발명은 엔진으로 주배터리를 충전하면서 모터로 주행하는 직렬식 하이브리드 전기자동차에 관한 것으로, 특히 감속시 모터에 의해 발전된 발전량만을 주배터리에 충전하기 위한 직렬식 하이브리드 전기자동차의 감속시 충전 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 전기자동차는 모터와 내연기관인 엔진을 함께 가진 전기자동차로써 주행거리가 부족한 전기자동차의 단점을 엔진으로 보충하려는 것이다.

이러한 하이브리드 전기자동차는 두 가지 종류로 나누어진다. 하나는 도 1a와 같이, 엔진(7)은 오로지 발전기(6)를 회전하여 주배터리(1)를 충전하는 데만 사용되고 실제 주행에는 모터(4)를 사용하는 직렬식 하이브리드 전기자동차로써 주행거리를 늘린다. 또 다른 하나는 도 1b와 같이, 모터(4) 외 엔진(7)도 주행 동력으로 사용하는 병렬식 하이브리드 전기자동차이다.

일반적으로, 직렬식 하이브리드 전기자동차는 도 2에서와 같이, 고전압을 충전하고 있는 주배터리(1)와, 공급되는 전기에너지에 따라 회전하여 변속기(2)를 통해 구동륜(3)에 구동력을 발생하는 모터(4)와, 상기 주배터리(1)로부터 모터(4)에 흐르는 전류를 제어하여 모터(4)의 출력토오크를 가변시키는 인버터(5)와, 발전기(6)를 회전시켜서 주배터리(1)를 충전하는 엔진(7)과, 운전자가 액셀러레이터 페달을 밟는 양을 검출하는 액셀러레이터 페달 센서(8)와, 브레이크 페달을 밟는 양을 검출하는 브레이크 페달 센서(9)에서 인가되는 신호에 따라 상기 인버터(5)를 제어하고, 주배터리(1)의 충전량에 따라 엔진(7)을 작동시키는 차량제어부(10)로 구성된다.

상기 차량제어부(10)는 보통 2가지 모드로 주행한다. 그 하나는 배터리 모드로써, 주배터리(1)의 고전압을 인버터(5)에 공급하여 주행을 하여 제로 에미션(Zero Emission) 상태가 되어 오염물질을 발생하지 않는다. 또 하나는 하이브리드 모드로써, 주배터리(1)의 고전압으로 주행을 하는 동시에 엔진(7)을 작동시켜서 발전기(6)를 통해 주배터리(1)를 충전한다. 이때, 상기 엔진(7)은 주배터리(1)를 충전하면서 오염물질을 적게 발생하기 위한 회전속도로 작동하므로 하이브리드 모드는 클린 에미션(Clean Emission) 상태가 되어 오염물질을 적게 발생하게 된다.

또한, 상기 차량제어부(10)는 전기자동차의 효율을 높이기 위해서 감속하면(운전자가 액셀러레이터 페달에서 발을 떼면) 회생제동을 하게 된다. 즉, 차량제어부(10)는 상기 회생제동을 위해 먼저, 주배터리(1)로부터 인버터(5)에 공급되는 전원을 차단하고, 구동륜(2)의 회전에 연동되어 모터(4)가 회전되어 발전된 전기량을 주배터리(1)에 저장한다. 상기 회생제동은 엔진자동차의 엔진 브레이크와 같이 발 브레이크의 보조 역할을 하게 된다.

여기에서 만약 주배터리(1)의 전원으로 주행을 하는 동시에 엔진(7)을 작동시켜서 주배터리(1)를 충전하다가 감속을 하게 되면, 상기 주배터리(1)에는 회생제동에 의해 충전 전류(A)와 엔진에 의해 충전 전류(B)가 동시에 공급된다. 이때, 두 충전 전류의 합(A+B)이 주배터리(1)를 충전하는데 필요한 전류 보다 커지게 되면 과전류로 인해 고장이 발생한다(over current fault).

이와 같이, 종래의 직렬식 하이브리드 전기자동차는 엔진으로 주배터리를 충전하면서 주배터리의 전원으로 주행하는 경우, 주배터리의 충전 허용 전류 보다 회생제동에 의한 충전 전류와 엔진의 작동에 의한 충전 전류의 합이 더 큰 경우 주배터리에 과전류가 흐르는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 특히 감속시 모터에 의해 발전된 발전량을 주배터리에 충전하고, 엔진에 의해 발전된 발전량이 주배터리에 충전되는 것을 방지하여 주배터리를 보호하기 위한 직렬식 하이브리드 전기자동차의 감속시 충전 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 고전압을 충전하고 있는 주배터리와; 구동력을 발생하는 모터와; 주배터리로부터 모터에 흐르는 전류를 제어하여 모터의 출력토오크를 가변시키는 인버터와; 발전기를 회전시켜서 주배터리를 충전하는 엔진과; 액셀러레이터 페달을 밟는 양을 검출하는 액셀러레이터 페달 센서와, 브레이크 페달을 밟는 양을 검출하는 브레이크 페달 센서에서 인가되는 신호에 따라 상기 인버터를 제어하고, 주배터리의 충전량에 따라 엔진을 작동시키는 차량제어부로 구성된 직렬식 하이브리드 전기자동차에 있어서, 상기 주배터리와 발전기의 출력단자 사이에 접속되어, 제어신호에 따라 발전기의 출력 전류를 단속하는 충전 제한부와; 제어신호에 따라 엔진의 구동력을 발전기에 전달/차단하는 마그네트 클러치를 추가하여 구성되며, 상기 차량제어부는 엔진 작동시 마그네트 클러치를 작동시켜서 엔진의 구동력을 발전기에 전달하여 발전기의 출력 전류를 충전 제한부를 통해 주배터리에 충전하고, 엔진 작동중 액셀러레이터 페달 센서에서 운전자가 액셀러레이터 페달에서 발을 뗀 것이 검출되면, 마그네트 클러치를 작동중지시켜서 엔진의 구동력이 발전기에 도달되지 않도록 하고 충전 제한부를 작동시켜서 발전기의 출력 전류가 주배터리에 도달되지 않도록 차단하는 것을 특징으로 한다.

도 1a 는 종래 직렬식 하이브리드 전기자동차의 주행 동력을 나타낸 블럭도,

도 1b 는 종래 병렬식 하이브리드 전기자동차의 주행 동력을 나타낸 블럭도,

도 2 는 종래 직렬식 하이브리드 전기자동차의 구성을 나타낸 블럭도,

도 3 은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 블럭도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 차량제어부 20 : 충전 제한부

30 : 마그네트 클러치

본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예는 도 3에서와 같이, 직렬식 하이브리드 전기자동차에 있어서, 상기 주배터리(1)와 발전기(6)의 출력단자 사이에 접속되어, 제어신호에 따라 발전기(6)의 출력 전류를 단속하는 충전 제한부(20)와; 제어신호에 따라 엔진의 구동력을 발전기에 전달/차단하는 마그네트 클러치(30)를 추가하여 구성된다.

상기 충전 제한부(20)는 릴레이(RY)로 구성할 수 있으며, 소자시에는 주배터리(1)와 발전기(6)의 출력단자를 연결하여 발전기(6)의 출력 전류가 주배터리(1)에 흘러 충전되도록 하고, 여자시에는 주배터리(1)와 발전기(6)의 출력단자를 단락시켜서 발전기(6)의 출력 전류가 주배터리(1)에 흐르지 못하도록 차단한다.

그리고 상기 마그네트 클러치(30)는 전류가 흐르는 경우에는 엔진(7)의 구동력을 발전기(6)에 전달하여 발전기(6)가 발전을 할 수 있도록 하고, 전류가 흐르지 않는 경우에는 엔진(7)의 구동력이 발전기(6)에 도달되지 않도록 차단하여 발전기(6)가 발전을 중단하게 된다.

즉, 상기 차량제어부(10)는 주배터리(1)를 충전하기 위해서 엔진(7)을 작동시키는 경우 마그네트 클러치(30)를 작동시킨다. 이에 따라, 엔진(7)의 구동력이 발전기(6)에 전달되어 발전기(6)는 발전을 하고, 충전 제한부(20)는 소자되어 있으므로 발전기(6)의 출력 전류는 충전 제한부(20)를 통해 주배터리(1)에 흘러 충전된다.

이와 같이, 엔진(7) 작동중 액셀러레이터 페달 센서(8)로부터 운전자가 액셀러레이터 페달에서 발을 뗀 것이 검출되면 마그네트 클러치(30)를 작동중지시키고, 충전 제한부(20)를 여자시킨다. 이에 따라, 엔진(7)의 구동력이 발전기(6)에 전달되지 않으므로 발전기(6)는 더 이상을 발전을 하지 않고, 충전 제한부(20)는 여자되어 주배터리(1)와 발전기(6)의 출력단자를 단락시켜서 발전기(6)의 출력 전류가 주배터리(1)에 흐르지 못하도록 차단한다.

결과적으로, 감속시 회생제동에 의해 발전된 충전 전류만 인버터(5)를 통해 주배터리(1)에 충전되므로 과전류가 흐르는 것을 방지하게 된다.

본 발명 직렬식 하이브리드 전기자동차의 감속시 충전 제어장치는 감속시 회생제동에 의한 충전 전류만을 주배터리에 충전하고, 엔진에 의해 발전된 발전량이 주배터리에 충전되는 것을 방지하는 것으로, 감속시 주배터리에 과전류가 흐르지 않도록 하여 주배터리를 보호하는 유용한 것이다.

Claims

고전압을 충전하고 있는 주배터리와; 구동력을 발생하는 모터와; 주배터리로부터 모터에 흐르는 전류를 제어하여 모터의 출력토오크를 가변시키는 인버터와; 발전기를 회전시켜서 주배터리를 충전하는 엔진과; 액셀러레이터 페달을 밟는 양을 검출하는 액셀러레이터 페달 센서와, 브레이크 페달을 밟는 양을 검출하는 브레이크 페달 센서에서 인가되는 신호에 따라 상기 인버터를 제어하고, 주배터리의 충전량에 따라 엔진을 작동시키는 차량제어부로 구성된 직렬식 하이브리드 전기자동차에 있어서,

상기 주배터리와 발전기의 출력단자 사이에 접속되어, 제어신호에 따라 발전기의 출력 전류를 단속하는 충전 제한부와;

제어신호에 따라 엔진의 구동력을 발전기에 전달/차단하는 마그네트 클러치를 추가하여 구성되며,

상기 차량제어부는 엔진 작동시 마그네트 클러치를 작동시켜서 엔진의 구동력을 발전기에 전달하여 발전기의 출력 전류를 충전 제한부를 통해 주배터리에 충전하고, 엔진 작동중 액셀러레이터 페달 센서에서 운전자가 액셀러레이터 페달에서 발을 뗀 것이 검출되면, 마그네트 클러치를 작동중지시켜서 엔진의 구동력이 발전기에 도달되지 않도록 하고 충전 제한부를 작동시켜서 발전기의 출력 전류가 주배터리에 도달되지 않도록 차단하는 것을 특징으로 하는 직렬식 하이브리드 전기자동차의 감속시 충전 제어장치.