KR100276239B1 - 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템에 관한 것으로, 하이브리드 전기 자동차에는 하이브리드 제어 유니트가 장착되어 엔진과 주 모터를 구동하며, 배터리의 잔존용량에 따라 엔진을 자동적으로 온(on)/오프(off)하며 쓰로틀의 열림 각도를 제어함으로써, 엔진에 직렬로 연결된 발전기의 출력전력을 공급함으로써, 가솔린이나 디젤 연료를 사용하는 자동차로부터 배기되는 가스에 의하여 발생되는 대기 오염을 방지할 수 있는 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템
본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 제어 유니트가 장착되어 엔진과 주 모터에 의해 가동되는 하이브리드 전기 자동차는 배터리의 잔존용량에 따라 엔진이 자동적으로 온(on)/오프(off)되는 동시에 쓰로틀의 열림 각도가 제어되도록 하는 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 디젤이나 가솔린 엔진의 연료로서 경유 또는 휘발유를 사용하는 자동차에서 배기되는 배기 가스 즉, 탄화 수소나 일산화탄소및 질소산화물은 환경 오염의 원인이 된다.
따라서, 환경 오염을 방지하기 위한 노력이 진행중에 있는 근래에는 배기 가스가 배기되지 않는 전기 자동차에 대한 개발이 한창 진행중이다.
한편, 이러한 개발에 의한 하이브리드 전기 자동차를 살펴보면, 엔진에 발전기를 장착하여 발전 전력을 얻는 보조 전력 장치와 주 에너지인 배터리에 의한 주 모터가 장착되어 있는 전기 자동차를 의미하며, 종래의 디젤이나 가솔린 엔진을 장착한 자동차에 있어서 그 제어와, 시동, 점화 등을 엔진 제어 유니트에서 운전자의 키 온(Key On), 엔진의 상태에 따라 제어하였다.
본 발명에서는 상기 기술한 디젤이나 가솔린 엔진을 장착한 차량과는 달리, 하이브리드 전기 자동차를 제어하는 하이브리드 전기차 제어장치(MCU)를 구성하여 운전자의 키 온(Key On), 베터리의 잔존용량에 따라 엔진회전수 및 엔진의 온/오프 제어를 자동적으로 수행하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템에 관한 것으로서, 기존의 제어를 위한 하이브리드 제어 유니트가 장착되어 배터리의 잔존 용량에 따라 엔진이 자동적으로 온(on)/오프(off)되도록 제어함과 동시에, 쓰로틀의 열림 각도를 제어하여 엔진 출력을 제어함으로써, 엔진의 동력으로서 사용되는 가솔린이나 디젤로부터 발생되는 배기 가스에 의한 대기 오염을 조금이나마 줄이도록 하기 위해 개발된 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템의 전체 계통도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템의 플로우 차트.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 전원 스위치 12 : 전압조정기
14 : 배터리 16 : 제 1 OP Amp
18 : 연료 센서 20 : 제 2 OP Amp
22 : 전자 제어 유니트 24 : 신호감지 시스템
26 : 하이브리드 제어 유니트 28 : 전자 제어 유니트 구동 시스템
34 : 엔진의 구동 시스템 36 : 엔진 구동 모터
42 : 모터의 정방향 가동 시스템 44 : 모터의 역방향 가동 시스템
46 : 모터
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따라 하이브리드 제어 유니트가 장착됨으로서 엔진과 주 모터에 의해 구동되는 하이브리드 전기 자동차는, 하이브리드 제어 유니트(26) 입력단에는 배터리 전압 12V를 조정하기 위한 전압조정기(12), 배터리(14)의 잔존 용량(SOC,State of Charge)에 따라 엔진의 온(on)/오프(off)의 시기를 결정하는 제 1 OP Amp, 연료의 양에 따라 제어되는 제 2 OP Amp가 연결되고, 출력단에는 전자 제어 유니트 구동 시스템(28), 엔진 제어용 모터(46)가 작동되기 위한 구동 모터(36)를 제어하는 엔진 구동 시스템(34)으로 구성되는 동시에, 전자 제어 유니트(22)의 작동 여부에 따라 감지되는 RPM값이 안정되게 하이브리드 제어 유니트(26)에 인가되도록 하기 위한 신호감지 시스템(24)을 하이브리드 제어 유니트(26)의 입력단에 연결하고, 쓰로틀에 장착되는 모터(46)의 정·역 방향을 제어하기 위한 모터의 정방향 가동 시스템(42)과 모터의 역방향 가동 시스템(44)이 하이브리드 제어 유니트(26)의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상기 모터(46)는 DC 모터를 사용하며 엔진의 쓰로틀에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작용에 관하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 하이브리드 전기자동차 구동시 전원장치(10)가 연결되어 시스템이 구동되고, 전원 장치(10)를 온(on)함에 따라 배터리(14)에서 인가되는 기준 전압 12V가 전압조정기(12)을 통하여 하이브리드 제어 유니트(26)에 기준전원(5V)을 공급하게 된다.
또한, 배터리(14)의 잔존용량(SOC)에 따라 감지되어지는 값으로 본 시스템의 구동 여부를 제어하는 제 1 OP Amp(16)가 연결되고 또한, 연료 센서(18)로부터 본 시스템의 구동 여부를 제어하는 제 2 OP Amp(20)가 연결되어 하이브리드 제어 유니트(26)의 입력이 된다.
그리고, 상기 하이브리드 제어 유니트(26)로부터 출력되는 신호에 의해 전자 제어 유니트(22)가 작동됨에 따라 엔진의 쓰로틀 개도(TPS)가 측정되어 하이브리드 제어 유니트(26)의 입력 신호가 되고, 또한 전자 제어 유니트(22)의 출력단에 연결되는 신호감지 시스템(24)은, 전자 제어 유니트(22)로부터 출력되는 엔진 RPM값이 하이브리드 제어 유니트(26)의 입력 신호로 인가됨으로서 전자 제어 유니트(22)와 하이브리드 제어 유니트(26)사이의 신호 불균형과 신호전달을 용이하게 한다.
한편, 하이브리드 제어 유니트(26)의 출력단에는 전자 제어 유니트(22)의 온(on)/오프(off)를 제어하기 위한 전자 제어 유니트 구동 시스템(28)과, 엔진을 구동하기 위해서 사용되는 구동 모터(36)를 제어하기 위한 엔진의 구동 시스템(34)이 연결된다.
또한, 상기 모터(46)의 정·역 방향을 결정하고 엔진 쓰로틀 열림 각도를 제어하는 모터의 정방향 가동 시스템(42)과 역방향 가동 시스템(44)이 하이브리드 제어 유니트(26)의 출력단에 각각 연결되도록 구성하며, 정·역 방향 가동 시스템(42),(44)에 의해 제어되고 엔진 쓰로틀 열림 각도를 제어하는 상기 DC 모터(46)가 엔진의 쓰로틀에 직렬로 연결된다.
이하, 첨부 도면 도 3에 도시한 본 시스템의 플로우 차트를 참조로 하여 로직 과정을 설명하면 다음과 같다.
단계 100에서, 본 시스템을 장착한 하이브리드 전기 자동차가 구동되기 위해서는 전원을 온(on)한다.
단계 110에서, 하이브리드 전기 자동차의 전력 공급 수단을 결정하기 위하여 배터리(14)의 잔존 용량(SOC)을 검사하는데, 상기 잔존 용량(SOC)이 배터리(14) 용량의 하한 설정값 이하이면 시스템이 계속 작동되는 상태이므로 단계 120이 수행되며, 배터리(14)의 잔존 용량이 하한 설정값 이상이면 배터리(14)의 잔존용량이 충분한 것이므로 하이브리드 전기자동차는 엔진을 구동하지 않는 전기 자동차가 작동되게 하며, 하이브리드 제어 유니트(26)의 전원이 오프(off)될 때까지 잔존 용량(SOC)을 계속 검사하므로 단계 110을 반복한다.
다음 단계인 120에서는, 연료의 양을 체크하는 단계로서 연료가 기준값 보다 많을 경우에 단계 130으로 가고, 적으면 단계 110으로 가서 배터리(14)의 잔존 용량을 계속 검사한다.
단계 130, 140에서는 상기에서의 조건이 만족되는 상황이므로 전자 제어 유니트 구동 시스템(28)이 작동되어 전자 제어 유니트(22)가 온(on)됨과 동시에, 엔진의 구동 시스템(34)이 동작되고 엔진을 구동하기 위한 구동 모터(36)가 가동된다.
단계 150에서, 가동되는 전자 제어 유니트(22)로부터 엔진 공회전수를 읽어들이며, 다음 단계인 160에서는 읽혀진 RPM값은 일반적인 엔진 공회전수값인 700에서 800사이의 값을 기준으로 함으로서 800보다 많은 경우에는 다음 단계 170으로 넘어가고, 800보다 적은 경우에는 단계 150으로 넘어가서 엔진 공회전수값을 읽는다.
단계 170에서, 상기에서 검사하는 RPM값이 규정 RPM값, 예를 들어 0.8L 엔진의 경우의 13㎾ 발전기는 2000RPM 값과 같고, 전자 제어 유니트(22)에서 파악되는 쓰로틀 열림 각도의 크기가 기준값보다 작은 경우에는 단계 180으로 넘어간다.
이때, 규정 RPM값은 발전기를 구동하기 위하여 세팅(setting)되는 값이다.
단계 180과 190에서는, 검사된 쓰로틀 열림 각도와 RPM 값을 이용하여 하이브리드 제어 유니트(26)에서 연산함에 따라 증가된 PWM 값으로 인해 모터(46)가 정방향으로 회전된다.
그러나, 쓰로틀 열림 각도의 크기가 기준값보다 크고, RPM 값이 규정 RPM 값과 다르다면 이때는, 쓰로틀이 많이 열려 있고 엔진의 회전 속도가 규정으로 정해진 값과 같지 않은 상태이므로 단계 200에서는 하이브리드 제어 유니트(26)에서 연산한 결과값 PWM 값이 감소되고, 단계 210을 수행하므로 모터(46)가 역 방향으로 회전된다.
이하 단계 220에서는 상기에서 모터(46)가 알맞게 회전되어 쓰로틀의 열림 각도가 맞추어진 상태이므로 자동차의 운행이 가능해지기 때문에, 다시 잔존 용량을 검사하는 단계이므로, 배터리(14)의 잔존 용량이 배터리(14) 총 용량의 상한 설정값 이상이 되면, 단계 240에서 배터리(14)의 양이 자동차를 운행하기에 충분한 양이므로 전자 제어 유니트(22)가 오프(off)된다.
또한, 잔존 용량(SOC)이 배터리(14)의 총 용량의 상한 설정값 이하이면 단계 230을 수행하여 연료의 양과 기준량을 비교한 후, 연료의 양이 기준량보다 적으면 단계 240을 수행하여 전자 제어 유니트를 오프(off)한다.
단계 230에서, 비교된 연료의 양이 기준 값보다 많으면 단계 150으로 가서 다시 엔진 RPM을 읽어 시스템을 반복한다.
전자 제어 유니트가 오프(off)되고 난후, 다음으로 수행할 단계는 배터리(14)의 잔존 용량을 검사하는 단계 110으로서 하이브리드 전기 자동차의 보조동력을 제어하기 위한 배터리(14)에 의해 작동되는 주 모터인지 엔진인지를 선택하기 위하여 배터리(14)의 잔존 용량을 검사한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템으로서, 하이브리드 제어 유니트가 장착되어 엔진과 주 모터에 의해 작동되는 하이브리드 전기 자동차가 배터리의 잔존 용량에 따라, 엔진이 자동적으로 온(on)/오프(off)되도록 구성하고 쓰로틀의 열림 각도가 제어되도록 구성함으로서, 가솔린이나 디젤 연료를 사용하는 자동차를 이용하였을 때 발생하는 배기 가스에 의한 대기 오염을 방지되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 하이브리드 제어 유니트가 장착됨으로서 엔진과 주 모터에 의해 구동되는 하이브리드 전기 자동차는, 하이브리드 제어 유니트(26) 입력단에는 배터리 전압 12V를 조정하기 위한 전압조정기(12), 배터리(14)의 잔존 용량(SOC,State of Charge)에 따라 엔진의 온(on)/오프(off)의 시기를 결정하는 제 1 OP Amp, 연료의 양에 따라 제어되는 제 2 OP Amp가 연결되고, 출력단에는 전자 제어 유니트 구동 시스템(28), 엔진 모터(46)가 작동되기 위한 구동 모터(36)를 제어하는 엔진 구동 시스템(34)으로 구성되는 동시에, 전자 제어 유니트(22)의 작동 여부에 따라 감지되는 RPM값이 안정되게 하이브리드 제어 유니트(26)에 인가되도록 하기 위한 신호감지 시스템(24)을 하이브리드 제어 유니트(26)의 입력단에 연결하고, 쓰로틀에 장착되는 모터(46)의 정·역 방향을 제어하기 위한 모터의 정방향 가동 시스템(42)과 모터의 역방향 가동 시스템(44)이 하이브리드 제어 유니트(26)의 출력단에 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모터(46)는 DC 모터를 사용하며 엔진의 쓰로틀에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 엔진 제어 시스템.
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