KR100575553B1 - 변화하는 시스템 부하의 존재하에서, 특정 배터리 충전상태를 유지하기 위한 발전기 전류를 확립하는 제어 시스템 - Google Patents

변화하는 시스템 부하의 존재하에서, 특정 배터리 충전상태를 유지하기 위한 발전기 전류를 확립하는 제어 시스템 Download PDF

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KR100575553B1
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채디크리스틴엠.
리온스아더피.
그루티모시엠.
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배 시스템즈 컨트롤즈 인코포레이티드
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Abstract

하이브리드 전기 자동차와 같은 하이브리드 전기 시스템용 제어기는 부하와, 배터리와 그리고 제어가능한 보조 전원을 포함한다. 배터리의 충전상태(SOC)는 추정되고, 소망의 SOC 와 실제 SOC 간의 차이를 나타내는 에러신호가 발생된다. 이 SOC 에러신호가 적어도 적분에 의해 처리되어, 소망의 보조원 전류를 나타내는 소스 신호를 생성한다. 상기 보조원으로부터의 실제 전류와 상기 보조원으로부터의 소망의 전류 간의 제 2 에러 신호가 발생된다. 이 제 2 에러 신호가 적어도 적분에 의해 처리되어, 보조 신호원을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
하이브리드 전기 자동차, 배터리 충전상태, 보조 신호원, 발전기, 충전상태 추정기

Description

변화하는 시스템 부하의 존재하에서, 특정 배터리 충전상태를 유지하기 위한 발전기 전류를 확립하는 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR, IN THE PRESENCE OF A VARYING SYSTEM LOAD, ESTABLISHING GENERATOR CURRENT TO MAINTAIN A PARTICULAR BATTERY CHARGE STATE}
도 1은 배터리 충전 추정 부분을 포함하는, 본 발명의 한 양상에 따른 시스템의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 도 1의 시스템의 배터리 충전 추정 부분의 개략적인 블럭도이다.
도 3은 도 1의 장치의 처리 부분의 보다 상세한 개략적인 블럭도이다.
본 발명은 전동 부하(electrically powered load), 배터리, 및 제어가능한 전력원을 포함하는 하이브리드(hybrid) 전기 시스템들에 관한 것으로, 특히, 배터리들의 충전상태에 따라 회전 엔진/발전기로부터의 상기 배터리들의 충전을 제어하는 제어 시스템들을 갖춘 하이브리드 전기 자동차들에 관한 것이다.
트랙션(traction) 모터와, (많은 개별 배터리 요소들을 포함할 수 있는)트랙션 배터리와, 그리고 배터리를 충전하기 위한 엔진-구동 전기 발전기를 포함하는 하이브리드 전기 자동차의 제어에 있어서, 변동이 심한(fluctuating) 배터리 또는 버스(bus) 전압의 존재하에서 제어 시스템 적분기들의 작용으로 인해, 배터리들이 동작중에 천천히 방전한다는 점에서, 배터리 전압에 응답하는 단순한 배터리 충전 제어기는 상기 배터리들을 제어된 충전레벨로 유지하지 못한다는 것이 판명되었다. 또한, 이러한 단순한 제어기는, 배터리 동작점이 제어될 수 없다는 점에서, 에너지 관점에서 불충분한데, 이는 배터리 임피던스가 제어될 수 없다고 말하는 것과 같다.
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본 발명의 목적은 하이브리드 전기 자동차들에 적합한 개선된 배터리 충전 제어 방법들을 제공하는 것이다.
완전 충전상태에 못 미친 설정 충전상태 부근에서 하이브리드 전기 자동차의 배터리의 충전상태를 제어하기 위한 방법이 설명된다. 제어는, 발전기(엔진/발전기 조합, 연료 전지, 태양 전지 등일 수 있음)를 제어하므로써 달성된다. 본 발명의 방법은 배터리의 충전상태를 추정하여, 상기 배터리의 기존(또는 현재 또는 지금)의 충전상태를 나타내는 신호를 발생시킨다. 완전 충전에 못 미친 상태인 소망의 배터리의 충전상태를 나타내는 신호가 발생된다. 현재의 충전상태를 나타내는 신호와 소망의 충전상태를 나타내는 신호 간의 차이를 취하여, 충전상태 에러 신호를 발생시킨다. 상기 충전상태 에러 신호가 적어도 적분에 의해 처리되어, 소망의 발전기 전류를 나타내는 소망의 발전기 전류 신호를 생성한다. 이 발전기 전류가 감지되어, 현재의 발전기 전류 신호를 생성한다. 현재의 발전기 전류 신호와 소망의 발전기 전류 신호 간의 차이를 취하여, 발전기 전류 에러 신호를 생성한다. 상기 발전기 전류 에러 신호가 적어도 적분에 의해 처리되어, 발전기 출력 전류 지령을 생성한다. 발전기 전류 출력은 상기 발전기 출력 전류 지령에 의해 제어된다. 본 발명에 따른 또다른 동등한 방법에서, 배터리 임피던스는 충전상태 보다는 소정치로 유지된다. 상기 배터리 임피던스는 버스 또는 배터리 전압을 그의 방전 전류로 나눈 몫을 취하므로써 결정된다. 상기 배터리 전압과 방전 전류는 평균화된다.
본 발명에 따른 방법의 특정 변형에서는, 전류 출력을 제어하는 단계는 연료전지의 전류 생성을 제어하는 단계를 포함하고, 또다른 변형에서는, 상기 전류 출력을 제어하는 단계는 회전-엔진-구동 발전기의 엔진 속도를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특정 표시에서는, 충전상태 에러 신호를 처리하는 단계는 적분 충전상태 에러 신호에 자동차 부하 전류를 승산해 승산 적분 충전상태 에러 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 특정 실시예에서는, 상기 승산 적분 충전상태 에러 신호를 처리하는 단계는 낮은 배터리 상태 신호의 발생의 단계와 상기 낮은 배터리 상태 신호를 상기 승산 적분 충전상태 에러 신호에 부가하는 단계를 더 포함한다. 상기 실시예의 특정 변형에서, 낮은 배터리 상태 신호의 발생의 단계는 상기 충전상태 에러 신호를 제한하여 제한 충전상태 에러 신호를 생성하는 단계와 상기 제한 충전상태 에러 신호에 이득값을 승산하는 단계를 포함한다.
한 특정 예에서, 상기 배터리의 충전상태를 추정하는 단계는 현재의 발전기 전류와 상기 부하 전류의 합계를 적분하는 단계를 포함한다.
상기 발전기 출력 전류 지령에 응답하여 상기 발전기의 전류 출력을 제어하는 단계는 상기 발전기 출력 전류 지령 신호를 부가하는 단계를 포함하여, 회전식 발전기에 결합된 내연기관의 회전 속도를 제어한다.
본 발명의 한 양상에 따른 장치는 제어가능한 보조 전력원 및 부하와 관련된 배터리의 충전상태를 제어한다. 이 장치는 배터리와 상기 배터리와 관련된 충전상태 추정기를 포함한다. 부하 전류 센서가 상기 부하에 결합된다. 상기 장치는 또한 제어가능한 전원과, 그리고 상기 제어가능한 전원에 결합된 소스 전류 센서를 포함하여, 상기 제어가능한 전원에 의해 발생된 전류를 나타내는 소스 전류 신호를 발생한다. 전력 전달 수단이 상기 배터리, 상기 부하에 결합되고 상기 제어가능한 전원에 결합되어, 전력이 상기 배터리, 전원 또는 상기 배터리 및 전원으로 부터 부하로 흐르게 한다.
본 발명의 한 양상에 따라, 신호원이 소망의 배터리 충전상태를 나타내는 신호를 발생한다. 제 1 에러 신호 발생기가 충전상태 추정기에 결합되고 소망의 배터리 충전상태를 나타내는 신호원에 결합되어, 상기 신호 간의 차이를 취하며, 이에 의해 충전상태 에러 신호를 발생시킨다. 제 1 처리 장치가 상기 제 1 에러 신호 발전기에 결합되어, 상기 충전상태 에러 신호를 적어도 적분하므로써 충전상태 에러 신호를 처리하며, 이에 의해 상기 제어가능한 전원에 의해 생성되어질 전류를 나타내는 소정의 소스-신호를 생성한다. 제 2 에러 신호 발생기가 상기 제 1 처리 장치와 상기 소스 전류 센서에 결합되어, 상기 소망의 소스-신호와 소스 전류 신호 간의 차이를 취하며, 이에 의해 소스 전류 에러 신호를 발생한다. 제 2 처리 장치가 상기 제 2 에러 신호 발생기에 결합되어, 적어도 적분에 의해 상기 소스 전류 에러 신호를 처리하며, 이에 의해 제어가능한 전원 제어 신호를 발생한다. 결합 장치가 상기 제 2 처리 장치 및 상기 제어가능한 전원에 결합되어, 상기 제어가능한 전원 제어 신호를 상기 제어가능한 전원에 결합시켜 상기 제어가능한 전원을 제어한다.
본 발명의 보다 특정 실시예에 따라, 상기 제 1 처리 장치는 제 1 스위칭 장치를 포함한다. 상기 제 1 스위칭 장치는 제어 포트와, 제 1 및 제 2 스위치가능한 포트들과, 그리고 상기 제 1 및 제 2 스위치가능한 포트들중 한 포트가 상기 제어 포트(320c)에 인가된 논리 신호의 제어하에서 접속되는 공통 포트를 포함한다. 제 1 경로가 상기 제 1 에러 신호 발생기와 그리고 상기 제 1 스위칭 장치의 상기 제 1 스위칭가능한 포트에 결합된다. 상기 제 1 경로는 상기 충전상태 에러 신호를 제 1 상수에 의해 제어된 속도에 대해 적분하여, 제 1 적분 충전상태 신호를 생성하는 제 1 적분기를 포함한다. 일정한 신호원이 상기 제 1 스위칭 장치의 제 2 스위치가능한 포트에 결합된다. 상기 일정한 신호는 부하 전류의 고정 백분율을 나타낸다. 본 발명의 한 실시예에서는, 상기 고정 백분율은 부하 전류의 100% 일 수 있다. 고속 적분기가 상기 제 1 에러 신호 발생기에 결합되어, 상기 충전상태 에러 신호를 상기 제 1 적분기의 제 1 상수 보다 더 큰 제 2 상수에 의해 제어된 속도에 대해 적분하여, 제 2 적분 충전상태 신호를 발생한다. 부하 전류의 100%를 나타내는 신호를 생성하는 신호원이 제공된다. 가산 회로는 상기 고속 적분기에 결합된 반전 입력 포트를 포함하고 또한 상기 부하 전류의 100%를 나타내는 신호원에 결합된 비 반전 입력 포트를 포함하여, 상기 가산 회로에 인가된 신호들을 가산하며, 이에 의해 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호들을 생성한다. 신호 비교 장치가 상기 가산 회로와 상기 부하 전류원에 결합되어, 상기 부하 전류를 나타내는 신호들을 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호들과 비교하며; 상기 비교에 응답하여 제 1 논리 레벨 신호를 생성하고; 상기 부하 전류가 더 클 때에는, 상기 제 1 논리 레벨을 상기 제 1 스위칭 장치의 제어 입력 포트에 결합시키며; 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호가 더 클 때에는, 상기 제 2 논리 레벨을 상기 제어 입력 포트에 결합시키며; 이에 의해 상기 부하 전류가 더 클 때에는, 상기 스위칭 장치가 상기 공통 포트를 상기 제 1 스위치가능한 포트에 결합시키고; 상기 배터리에 의해 공급되어질 부하 전류 부분을 나타내는 신호가 더 클 때에는, 상기 스위칭 장치가 상기 공통 포트를 상기 제 2 스위치가능한 포트에 결합시킨다. 가산 장치가 상기 부하 전류 센서에 결합된 제 1 입력 포트를 포함하고 또한 제 2 입력 포트를 포함하여, 상기 부하 전류를 나타내는 신호를 상기 가산 장치의 제 2 입력 포트에 인가된 신호와 함께 가산하며, 이에 의해 소망의 소스 전류 신호들을 생성 한다. 승산 장치는 상기 제 1 스위칭 장치의 공통 포트와 그리고 상기 가산 장치의 제 2 입력 포트에 결합되어, (a) 상기 적분 충전상태 신호들과 (b) 상기 제 1 스위칭 장치의 공통 포트에 결합되는 상기 부하 전류의 고정 백분율을 나타내는 신호들 중 한 신호와 상기 부하 전류 신호들을 승산한다.
본 발명의 특정 실시예에서는, 상기 제 1 적분기가 상태-제한 적분기이다. 또다른 특정 실시예에서는, 상기 제 1 처리 장치는 상기 가산 장치와 상기 제 2 에러 신호 발생기의 비반전 입력 포트에 결합된 리미터를 더 포함하여, 상기 제 2 에러 신호 발생기에 인가된 소망의 소스 전류 신호를 제한한다. 본 발명의 또다른 실시예에서는, 상기 제 1 처리 장치는 상기 배터리로부터 빼내어질 최대 전류를 나타내는 신호원과 상기 가산 회로에 그리고 상기 최대 전류를 나타내는 신호원에 결합된 승산기를 더 포함하여, 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을나타내는 신호를 상기 최대 전류를 나타내는 신호에 승산한다.
본 발명에 따른 장치 및 방법의 주요 이점은 배터리가 완전 충전상태에 못 미친 충전상태에서 항상 유지될 수 있다는 것이다. 이것은 에너지를 상기 배터리에 리턴하는 회생 제동이 과충전에 의해 상기 배터리를 손상시키는 일 없이 전기 구동 자동차의 대부분의 동작 조건들하에서 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 대부분의 조건하에서 회생 제동을 사용할 수 있어, 높은 동작 효율을 초래하기가 쉽다.
도 1은 본 발명의 한 양상에 따른 시스템의 개략적인 블럭도이다. 도 1에서, 상기 시스템은 관점과 일치하는 시스템의 간략화된 블럭도이다. 도 1에서, 상기 시스템은 발전기(12)를 포함하는 하이브리드 전기 자동차(10)이다. 본 발명의 한 실시예에서, 발전기(12)는 회전 발전기에 결합된 회전 내연기관이다. 발전기(12)에 의해 생성된 전류는 경로(14)를 통하여 홀-효과 발전기 전류 센서(16)에 인가되는데, 상기 센서(16)는 발전기 전류를 샘플화하여 경로(18) 상에 순간 발전기 전류를 나타내는 신호를 생성한다. 상기 발전기 전류는 버스(20)를 통하여 센서(16)로 부터 부하 전류 센서(23) 및 부하(24)의 직렬 조합과 병렬로 접속된 배터리 심볼 22에 의해 나타낸 트랜잭션 배터리에 인가되는데, 상기 트랙션 배터리는 본 발명의 특정 실시예에서는, 하이브리드 전기 자동차(10)용 트랙션 모터이다.
본 발명의 한 양상에 따라, 배터리 충전상태 추정기가 제공되는데, 상기 추정기는 도 1에서는 배터리(22)와 관련된 파선형 박스(26)내에 있는 것으로 도시된다. 충전상태 추정기(26)는 신호 경로(28) 상에 상기 배터리(28)의 충전상태의 추정을 나타내는 신호를 생성한다. 신호 경로(28) 상의 신호는 1점 쇄선 테두리(29) 내에 있는 것으로 묘사된 처리 장치에 인가된다. 에러 신호 발생기(30)는 신호 경로(28)를 통하여 수신된 충전상태 평가와 블럭(32)에 의해 발생된 소망의 충전상태를 나타내는 신호 간의 차이를 취하여, 신호 경로(28) 상에 충전상태 에러 신호를 생성한다. 상기 충전상태 에러 신호는 적어도 적분에 의해 블럭(36)에서 처리되어, 발전기(12)가 발생할 소망의 전류를 나타내는 신호를 신호 경로(38) 상에 생성한다.
또다른 에러 신호 발생기(40)는 신호 경로(38)로 부터 소망의 발전기 전류를 나타내는 신호를 수신하고, 또한 신호 경로(18)로 부터 상기 발전기 전류를 나타내는 신호도 수신하여 이들 간의 차이를 취하므로, 신호 경로(42) 상에 발전기 전류 에러 신호를 생성한다. 적어도 적분을 포함하는 또다른 처리가 처리 블럭(44)에서 수행되어, 발전기 제어 신호를 생성한다. 상기 발전기 에어 신호가 신호 경로(46)를 통하여 인가되어 발전기(12)의 전류 출력을 제어한다. 엔진/발전기와 관계하여, 상기 발전기 제어 신호는 엔진 속도를 지령한다.
언급된 바와같이, 하이브리드 전기 자동차에 관계하여 상기 발전기는 엔진/발전기 조합일 수 있다. 이에 관련해서, 부하(24)는 상기 자동차를 추진하는 트랙션 모터이고 배터리는 트랙션 배터리이다. 상기 트랙션 배터리는 공기 조절, 조명 등과 같은 보조 자동차 전력을 이러한 목적들을 위한 보조 배터리의 유무에 따라 제공하거나 또는 제공하지 않는다. 발전기 블럭(12)이 엔진/발전기 보다는 연료 전지일 수 있다는 것에 특히 유의해야 한다.
도 2는 도 1의 충전상태 추정기(26)의 개략적인 블럭도이다. 도 2에서, 도 1의 요소들에 대응하는 요소들은 동일 참조 번호들로 지정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 홀-효과 전류 센서(210)는 배터리 전류를 측정하고, 신호 경로(212) 상에 배터리 전류를 나타내는 신호를 생성한다. 배터리 전류를 나타내는 상기 신호가 이득 블럭(214)에 인가되어 적분기 상수와 승산되고, 그 후에 상기 승산 배터리 전류 신호가 상태-제한 적분기(216)에서 적분되어, 신호 경로(28) 상에 충전상태 신호를 생성한다.
도 3은 도 1의 블럭(29)의 처리 장치를 나타낸 개략적인 블럭도이다. 도 3에 나타나는 도 1의 요소들은 동일한 참조 번호들로 지정된다. 도 3에서, 추정 충전상태(SOC) 신호는 신호 경로(28)를 통하여 도면의 왼쪽에서의 단자(3)로 부터 가산 회로(30)의 반전(-) 입력 포트로 인가된다. 소망의 충전상태 신호가 블럭(32)에서 발생되고, 가산 회로(30)의 상기 반전 입력 포트에 인가된다. 가산 회로(30)에 의해 생성된 상기 충전상태 에러 신호가 전류 리미터(316), 승산기(314) 및 승산기(310)에 인가된다. 승산기(310)는 충전상태 에러 신호에 상태 제한 적분기(312)의 적분 속도를 제어하는 상수를 승산한다. 상태 제한 적분기(312)의 출력 포트에서 생성된 승산된 상태 제한 적분 SOC 에러 신호는 기계적 스위치 심볼(320)로 나타낸 단극쌍투스위치(single-pole double-throw switch)의 제 1 접점(320a)에 인가되는데, 상기 기계적 스위치(320)는 그의 제어 입력 포트(320c)에서 나타난 논리 레벨에 의해 제어된다. 이 분야의 기술에 숙련된 자에게는 명백한 바와같이, 제어 시스템의 목적으로의 스위치의 실행에는 기계적 스위치 보다는 고상 스위치가 바람직하다.
승산기(314)에 의해 수신된 충전상태(SOC) 에러 신호에 승산기(310)에 사용된 상수 보다 더 큰 적분기 상수를 승산하여, 출력값들을 0 과 1 값들 간에 놓이게 제한하는 상태 제한 적분기(318)에 의해 보다 고속의 적분을 행한다. 상태 제한 적분기(318)의 상태 제한 적분 출력은 가산 회로(322)의 반전 입력 포트에 인가된다.
도 3의 가산 회로(322)는 상태 제한 적분 신호와 1의 값 또는 발전기(324)에 의해 생성된 값을 가산한다. 소스 또는 발전기(324)에 의해 생성된 1의 값은 부하 전류의 전체를 나타내는 것으로서 보일 수 있고, 상태 제한 적분기(318)로 부터의 상태 제한 적분 신호는 발전기(12; 도 1)가 공급할 전류의 량에 관련하는 것으로서 보일 수 있다. 가산 회로(322)에 의해 생성된 합계는 부하 전류의 100%로 부터 배터리가 공급해야 하는 부하 전류인 상태 제한 적분이 나타내는 부하 전류의 백분율을 감산한 것을 나타낸다. 특히, 만약 적분기(318)의 출력 포트에서 상태 제한 적분의 값이 0.6 이라면, 이 값은 소스(324)에 의해 생성된 참조값 1의 60%를 나타낼 것이고, 가산 회로(322)의 결과로서 발생한 출력은 배터리들에 의해 공급되어질 부하 전류의 40%를 나타내는 0.4일 것이다. 그래서, 가산 회로(322)의 출력에서 생성된 값은 베터리들이 공급해야 하는 부하 전류의 백분율 또는 비율을 나타낸다.
가산 회로(322)로 부터의 출력 신호가 승산기(324)에 인가되며, 상기 승산기(324)에서 배터리에 의해 공급되어질 부하 전류의 백분율을 나타내는 신호는 트랙션 배터리(22; 도 1)가 공급할 수 있는 최대 전력을 나타내는 배터리 전력 임계 신호 발생기(326)에 의해 생성된 값과 승산된다. 그래서 가산 회로(322)로 부터의 출력 신호에 의해 나타낸 바와같은 배터리에 의해 공급되어질 부하 전류의 백분율에 상기 배터리가 공급하는 것이 허용되는 최대 전력을 나타내는 값이 승산되어, 상기 배터리에 의해 공급되어질 전류를 나타내는 승산기(324)의 출력에 승산 신호를 생성한다. 비교기(328)가 승산기(324)로 부터의 승산 출력과 부하 전류 신호를 수신하기 위한 신호 경로에 결합되고, 만약 승산기(324)로 부터의 승산 출력이 상기 부하 전류보다 더 작으면, 논리 하이(high) 또는 1을 생성하고, 그렇지 않으면, 논리 제로를 생성한다. 이 결과로서 발생한 논리 상태가 스위치(320)의 상태를 제어하기 위해 인가된다. 특히, 만약 승산기(324)로부터의 승산 출력이 경로(25) 상의 부하 전류보다 작으면, 비교기(328)가 참(TRUE) 또는 논리 하이를 생성하며, 도 3에 도시된 바와같이, 스위치(320)를 제어하여 이동 요소(320M)를 상부(T) 접점에 접속시킨다. 유사하게, 만약 승산기(324)로 부터의 승산 출력의 값이 신호 경로(25) 상의 신호에 의해 나타낸 부하 전류 보다 크기가 더 크면, 비교기(328)가 거짓(FALSE) 또는 논리 로우(low)를 생성하며, 그래서 상기 이동 요소(320M)가 T 단자보다는 F 단자에 접속되며, 그 결과 발전기에 의해 생성된 1 신호를 신호 경로(332)에 결합시킨다.
도 3의 가산 회로(30)에 의해 생성된 충전상태 에러 신호가 리미터(316)에서 제한되고, 승산기(334)에서 상수와 승산된다. 상기 승산기(334)의 출력이 보상기를 나타내는데, 상기 보상기는 배터리가 낮은 충전상태일 때에는 전류 지령을 증가시킨다.
도 3의 승산기(336)는 신호 경로(332)를 통하여 스위치(320)에 의해 선택된 부하 전류의 백분율 신호들중 1개를 수신하고 또한 부하 전류 신호도 수신하고, 이들 수신된 신호들을 함께 승산하여, 상기 발전기에 의해 제공되어질 부하 전류의 량을 나타내는 신호를 생성한다. 승산기(336)로 부터의 신호가 가산 회로(338)에 인가되는데, 상기 가산회로에서 발전기에 의해 제공되어질 부하 전류의 량을 나타내는 신호가 배터리 충전이 낮을 때에 상기 발전기 전류를 증가시키기 위한 보상신호와 가산되어, 이에 의해 총 발전기 전류 Itg 를 나타내는 신호를 생성한다.
상기 총 발전기 전류 Itg 가 리미터 회로(340)에 인가되어, 최대 발전기 전류 제한을 나타낸다. 상기 제한된 총 발전기 전류 신호가 리미터 회로(340)로 부터 가산 회로(40)의 비반전 입력 포트에 인가되고, 발전기 전류를 나타내는 신호가 신호 경로(18)를 통하여 반전 입력 포트에 인가된다. 가산 회로(40)는 신호 경로(42) 상에 소망의 발전기 전류와 실제 발전기 전류 간의 차이를 나타낸 에러 신로를 생성한다.
도 3의 에러 신호 발전기(40)에 의해 생성된 발전기 전류 에러 신호가 직렬로 연결된 블럭(44a 및 44b)에 인가되는데, 상기 블럭(44a 및 44b)은 함께 상태 제한 적분기의 이득 및 상기 상태 제한 적분기 그자체를 각기 나타낸다. 상태 제한 적분기(44b)의 출력에서의 적분 신호가 신호 경로(46)를 통하여 단자(4)에 인가되어, 도 1의 발진기(12)의 출력 전류를 제어한다. 엔진/발진기 조합과 관계하여, 이 신호는 상기 엔진/발진기 조합의 엔진 속도를 제어한다.
전술된 방법이 입력 전류 및 출력 전류를 적분하므로써 배터리의 충전상태을 추정하지만, 상기 충전상태는 배터리 임피던스 또는 저항을 측정하므로써 추정될 수 있으며, 이는 배터리 전압 또는 버스 전압과 같은 배터리 관련 전압의 측정을 배터리 방전 전류의 측정과 동시에 실시하여 이하식과 같은 평균몫을 결정하므로써 달성되는데,
Figure 112006002362700-pat00001
(1)
여기서, V1 및 V2 는 배터리 방전 샘플 간격들 1 및 2 동안의 배터리 관련 전압이고; i1 및 i2 는 각기 대응하는 샘플 간격들 1 및 2 동안의 대응하는 배터리 방전 전류이다.
본 발명의 다른 실시예들이 이 분야의 기술에 숙련되 자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 제어 시스템이 하이브리드 전기 자동차와 관계하여 설명 되었지만, 본 발명의 제어 시스템이 배터리들, 부하 및 상기 배터리를 재충전하기 위한 전력원을 포함하는 임의의 시스템에 사용될 수도 있다. 설명된 예의 부하가 직류 부하이지만, 부하가 교류 전류를 사용할 때에는 상기 부하와 버스 간에 인버터가 전기적으로 접속될 수도 있다. 본 발명의 실제 실시예에서, 상기 부하는 다상 FOC 유도 모터이나, 상기 모터의 세부사항은 본 발명을 이해하기에는 필요치 않다. 본 발명에 따른 방법이 전용의 하드웨어에 의해 수행될 수도 있지만, 신호 처리의 양호한 실행은 소프트웨어에 의해 실시하며, 특히 스위치(320)는 되도록이면 소프트웨어 스위치이다. 상기 제어기들의 디지탈 및 아나로그 특성이 설명되지는 않았지만, 대부분의 목적으로는 디지탈 처리가 바람직하다. 디지탈 신호들이 직렬 또는 병렬일 수 있지만, 처리 속도를 고려하면 병렬 처리가 보다 바람직하나, 상기 시스템의 일부 요소들은 직렬 데이타로 제한될 수 있으며, 이경우에는 적당한 변환이 사용되야 한다. 전류 센서들이 홀-효과로서 설명되었지만, 다른 형태의 센서들이 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 하이브리드 전기 자동차(10)의 배터리의 충전상태를 완전 충전에 못 미친 설정 충전상태 부근에서 제어하는 방법이다. 제어는 엔진/발전기 조합, 연료 전지, 태양 전지 등일 수 있는 전력 발진기(12)를 제어하므로써 달성된다. 상기 방법은 상기 배터리(22)의 충전상태를 추정하는 단계를 포함하며, 이에 의해 상기 배터리(22)의 기존의 또는 현재의 충전상태를 나타내는 신호를 발생시킨다(신호 경로(28) 상에). 상기 배터리(22)의 소망의 충전상태를 나타내는 신호가 발생되는데(블럭(32)에 의해), 상기 신호는 완전 충전에 못 미친다. 현재의 충전상태를 나타내는 신호와 소망의 충전상태를 나타내는 신호 간의 차이를 취하여(가산 회로(30)), 이에 의해 충전상태 에러 신호를 발생시킨다(신호 경로(34) 상에). 적어도 적분에 의해 상기 충전상태 에러 신호가 처리되어(블럭(36)에서), 소망의 발전기(12) 전류를 나타내는 소망의 발전기(12) 전류 신호를 생성한다(신호 경로(38) 상에). 상기 발전기(12) 전류가 감지되어(센서(16)에 의해), 현재의 발전기(12) 전류 신호를 생성한다(신호 경로(18) 상에). 상기 현재의 발전기(12) 전류 신호와 소망의 발전기(12) 전류 신호 간의 차이를 취하므로써(가산 회로(40)에서), 이에 의해 발전기 전류 에러 신호를 생성한다(신호 경로(42) 상에). 적어도 적분에 의해 상기 발전기 전류 에러 신호가 처리되어(블럭(44)에서), 발전기(12) 출력 전류 지령을 생성한다(신호 경로(46) 상에). 상기 발전기(12) 전류 출력은 상기 발전기(12) 출력 전류 지령에 의해 제어된다.
본 발명에 따른 방법의 특정 변형에서, 전류 출력을 제어하는 단계는 연료 전지의 전류 생성을 제어하는 단계를 포함하고, 또 다른 변형에서는, 상기 전류 출력을 제어하는 단계는 회전-엔진-구동 발전기의 엔진 속도를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특정 표시에서는, 충전상태 에러 신호를 처리하는 단계는 적분 충전상태 에러 신호에 자동차(10) 부하 전류를 승산해 승산 적분 충전상태 에러 신호를 생성하는(신호 경로(28) 상에) 단계를 더 포함한다. 본 발명의 상기 표시의 특정 실시예에서는, 상기 승산 적분 충전상태 에러 신호를 처리하는 단계는 낮은 배터리 상태 신호의 발생의 단계와 상기 낮은 배터리 상태 신호를 상기 승산 적분 충전상태 에러 신호에 부가하는 단계를 더 포함한다. 상기 실시예의 특정 변형에서 는, 낮은 배터리 상태 신호의 발생의 단계는 상기 충전상태 에러 신호를 제한하여 제한 충전상태 에러 신호를 생성하는 공정과 상기 제한 충전상태 에러 신호에 이득 값을 승산하는 단계를 포함한다.
한 구체화에서는, 상기 배터리(22)의 충전상태를 추정하는 단계는 현재의 발전기(12) 전류와 상기 부하 전류의 합계를 적분하는 단계를 포함한다.
상기 발전기(12) 출력 전류 지령에 응답하여 상기 발전기(12)의 전류 출력을 제어하는 단계는 상기 발전기(12) 출력 전류 지령 신호를 부가하는 단계를 포함하여, 회전식 발전기에 결합된 내연기관의 회전 속도를 제어한다.
또한, 본 발명의 한 양상에 따른 장치(10)는 제어가능한 보조 전력원(12) 및 부하(24)와 관련된 배터리(22)의 충전상태를 제어한다. 이 장치(10)는 배터리(22)와 배터리(22)와 관련된 충전상태 추정기(26)를 포함한다. 부하 전류 센서(23)가 상기 부하(24)에 결합된다. 상기 장치(10)는 또한 제어가능한 전원(12)과, 그리고 상기 제어가능한 전원(12)에 결합된 소스 전류 센서(16)를 포함하여, 상기 제어가능한 전원(12)에 의해 발생된 전류를 나타내는 소스 전류 신호를 발생한다. 전력 전달기(20)가 상기 배터리(22), 상기 부하(24)에 결합되고 상기 제어가능한 전원(12)에 결합되어, 전력이 상기 배터리(22) 및 상기 전원(12)으로 부터 부하(24)로 흐르게 한다. 신호원(32)이 소망의 배터리(22) 충전상태(완전 충전에 못 미친)를 나타내는 신호를 발생한다. 제 1 에러 신호 발생기(30)가 충전상태 추정기(26)에 결합되고 소망의 배터리(22) 충전상태를 나타내는 신호원(32)에 결합되어, 9충전상태 평가와 소망의 충전상태) 신호들 간의 차이를 취하며, 이에 의해 충전상태 에러 신호를 발생시킨다. 제 1 프로세서(36)가 상기 제 1 에러 신호 발생기(30)에 결합되어, 상기 충전상태 에러 신호를 적어도 적분하므로써 충전상태 에러 신호를 처리하며, 이에 의해 상기 제어가능한 전원(12)에 의해 생성되어질 전류를 나타내는 소정의 소스-신호를 생성한다. 제 2 에러 신호 발생기(40)가 상기 제 1 프로세서(36)와 상기 소스 전류 센서(16)에 결합되어, 상기 소망의 소스-신호와 소스 전류 신호 간의 차이를 취하며, 이에 의해 소스 전류 에러 신호를 발생한다. 제 2 프로세서(44)가 상기 제 2 에러 신호 발생기(40)에 결합되어, 적어도 적분에 의해 상기 소스 전류 에러 신호를 처리하며, 이에 의해 제어가능한 전원(12) 제어 신호를 발생한다. 결합 장치(46)가 상기 제 2 프로세서(44) 및 상기 제어가능한 전원(12)에 결합되어, 상기 제어가능한 전원(12) 제어 신호를 상기 제어가능한 전원(12)에 결합시켜 상기 제어가능한 전원(12)을 제어한다.
본 발명의 보다 특정 실시예에 따라, 상기 제 1 처리 장치(36)는 제 1 스위칭 장치(320)를 포함한다. 상기 제 1 스위칭 장치(320)는 제어 포트(320c)와, 제 1(320a) 및 제 2(320b) 스위치가능한 포트들과, 그리고 상기 제 1(320a) 및 제 2(320b) 스위치가능한 포트들중 한 포트가 상기 제어 포트(320c)에 인가된 논리 신호의 제어하에서 접속되는 공통 포트(320M)를 포함한다. 제 1 경로(310, 312)가 상기 제 1 에러 신호 발생기(30)와 그리고 상기 제 1 스위칭 장치(320)의 상기 제 1 스위칭가능한 포트(320a)에 결합된다. 상기 제 1 경로는 상기 충전상태 에러 신호를 제 1 상수에 의해 제어된 속도에 대해 적분하여, 제 1 적분 충전상태 신호를 생성하는 제 1 적분기(312)를 포함한다. 일정한 신호원(330)이 상기 제 1 스위칭 장치(320)의 제 2 스위치가능한 포트(320b)에 결합된다. 상기 일정한 신호는 부하 전류의 고정 백분율을 나타낸다. 본 발명의 한 실시예에서는, 상기 고정 백분율은 부하 전류의 100% 일 것이다. 고속 적분기(314, 318)가 상기 제 1 에러 신호 발생기(30)에 결합되어, 상기 충전상태 에러 신호를 상기 제 1 적분기의 제 1 상수 보다 더 큰 제 2 상수에 의해 제어된 속도에 대해 적분하여, 제 2 적분 충전상태 신호를 발생한다. 부하 전류의 100%를 나타내는 신호를 생성하는 신호원(324)이 제공된다. 가산 회로(322)는 상기 고속 적분기(314, 318)에 결합된 반전 입력 포트를 포함하고 또한 상기 부하 전류의 100%를 나타내는 신호원(324)에 결합된 비반전 입력 포트를 포함하여, 상기 가산 회로에 인가된 신호들을 가산하며, 이에 의해 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호들을 생성한다. 신호 비교 장치(328)가 상기 가산 회로(322)와 상기 부하 전류원(23)에 결합되어, 상기 부하 전류를 나타내는 신호들을 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호들과 비교하며; 상기 비교에 응답하여 제 1 논리 레벨 신호를 생성하고; 상기 부하 전류가 더 클 때에는, 상기 제 1 논리 레벨을 상기 제 1 스위칭 장치(320)의 제어 입력 포트(320c)에 결합시키며; 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호가 더 클 때에는, 상기 제 2 논리 레벨을 상기 제어 입력 포트(320c)에 결합시키며; 이에 의해 상기 부하 전류가 더 클 때에는, 상기 스위칭 장치(320)가 상기 공통 포트(320M)를 상기 제 1 스위치가능한 포트(320a)에 결합시키고; 상기 배터리에 의해 공급되어질 부하 전류 부분을 나타내는 신호가 더 클 때에는, 상기 스위칭 장치(320)가 상기 공통 포트(320M)를 상기 제 2 스위치가능한 포트(320b)에 결합시킨다. 가산 장치(338)가 상기 부하 전류 센서(23)에 결합된 제 1 입력 포트를 포함하고 또한 제 2 입력 포트를 포함하여, 상기 부하 전류를 나타내는 신호를 상기 가산 장치(338)의 제 2 입력 포트에 인가된 신호와 함께 가산하며, 이에 의해 소망의 소스 전류 신호들을 생성한다. 승산 장치(336)는 상기 제 1 스위칭 장치(320)의 공통 포트(320M)와 그리고 상기 가산 장치(338)의 제 2 입력 포트에 결합되어, (a) 상기 적분 충전상태 신호들과 (b) 상기 제 1 스위칭 장치(320)의 공통 포트(320M)에 결합되는 상기 부하 전류의 고정 백분율을 나타내는 신호들중 한 신호와 상기 부하 전류 신호들을 승산한다.
본 발명의 특정 실시예에서는, 상기 제 1 적분기가 상태-제한 적분기이다. 또다른 특정 실시예에서는, 상기 제 1 처리 장치는 상기 가산 장치(338)와 상기 제 2 에러 신호 발생기(40)의 비반전 입력 포트에 결합된 리미터(340)를 더 포함하여, 상기 제 2 에러 신호 발생기에 인가된 소망의 소스 전류 신호(Itg)를 제한한다. 본 발명의 또다른 실시예에서는, 상기 제 1 처리 장치는 상기 배터리로 부터 빼내어질 최대 전류를 나타내는 신호원(326)과 상기 가산 회로(322)에 그리고 상기 최대 전류를 나타내는 신호원에 결합된 승산기(324)를 더 포함하여, 상기 배터리(22)에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호를 상기 최대 전류를 나타내는 신호에 승산한다.
본 발명에 따른 방법 및 장치의 주요 이점은 배터리가 완전한 충전 조건을 만족시키지 못한 충전상태에서 일정하게 유지된다는 점이다. 이것은 배터리로 에너지를 귀환시키는 회생제동(regenerative braking)이 과충전에 의해 배터리를 손상시키지 않고, 전기 구동 차량의 최상의 동작조건아래서 이용 가능하다는 것을 의미한다. 최상의 조건하에 회생제동 이용 능력은 높은 동작효율성을 가져온다.

Claims (18)

  1. 발전기를 제어함으로써, 완전 충전에 못 미친 설정 충전상태 부근에서 하이브리드 전기 자동차의 배터리 충전상태를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 배터리의 충전상태를 추정하여 상기 배터리의 현재의 충전상태를 나타내는 신호들을 발생시키는 단계와;
    상기 배터리의 소망의 충전상태를 나타내는 신호들을 발생시키는 단계와;
    상기 현재의 충전상태를 나타내는 신호들과 상기 소망의 충전상태를 나타내는 신호들 간의 차이를 취하여, 충전상태 에러신호들을 발생시키는 단계와;
    적어도 적분에 의해 상기 충전상태 에러 신호들을 처리하여, 소망의 발전기 전류 신호들을 생성하는 단계와;
    발전기의 전류를 감지하여, 현재의 발전기 전류 신호들을 발생시키는 단계와;
    상기 현재의 발전기 전류 신호들과 상기 소망의 발전기 전류 신호들 간의 차이를 취하여, 발전기 전류 에러 신호들을 생성하는 단계와;
    적어도 적분에 의해 상기 발전기 전류 에러 신호들을 처리하여, 발전기 출력 전류 지령(command)을 생성하는 단계와; 그리고
    상기 발전기 출력 전류 지령에 응답하여, 상기 발전기의 전류 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기의 전류 출력을 제어하는 단계는 연료 전지의 전류 생성을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기의 전류 출력을 제어하는 단계는 엔진-구동 발전기의 엔진 속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 충전상태 에러신호들을 처리하는 단계는 상기 적분 충전상태에 자동차 부하 전류를 승산하여, 승산 적분 충전상태 에러 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 승산 적분 충전상태 에러 신호들을 처리하는 단계는 낮은 배터리 상태 신호들을 발생하는 단계와, 상기 낮은 배터리 상태 신호들을 상기 승산 적분 충전 상태 에러 신호들에 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 낮은 배터리 상태 신호들을 발생시키는 단계는, 상기 충전상태 에러 신호들을 제한하여 제한 충전상태 에러 신호들을 생성하는 단계와 상기 제한 충전상태 에러 신호들에 이득값을 승산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리의 충전상태를 추정하는 단계는, 상기 현재의 발전기 전류와 자동차 부하 전류의 합계를 적분하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리의 충전상태를 추정하는 단계는, 상기 배터리의 방전 전류를 측정하는 단계와 상기 방전 동안 배터리 전압을 측정하는 단계를 포함함과 아울러, 배터리 전압을 배터리 전류로 나누어 얻을 수 있는 몫으로서 배터리 임피던스를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 배터리 방전 전류 및 배터리 전압을 측정하는 단계를 반복적으로 실행하여 전류 데이터와 전압 데이터의 시간-양자화 스트림(time-quantized stream)을 생성하고, 상기 전압 데이터와 전류 데이터의 시간-양자화 스트림을 선택된 시간-양자화 발생의 수에 대해 평균화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기 출력 전류 지령에 응답하여 상기 발전기의 전류 출력을 제어하는 단계는, 상기 발전기 출력 전류 지령 신호들을 인가하여 발전기에 결합된 내연기관의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 충전상태 제어 방법.
  11. 발전기를 제어함으로써, 설정 임피던스 부근에서 하이브리드 전기 자동차의 배터리의 임피던스를 제어하는 방법으로서,
    상기 배터리의 임피던스를 추정하여, 상기 배터리의 현재의 임피던스를 나타내는 신호들을 발생시키는 단계와;
    상기 배터리의 소망의 임피던스를 나타내는 신호들을 발생시키는 단계와;
    상기 현재의 임피던스를 나타내는 상기 신호들과 상기 소망의 임피던스를 나타내는 상기 신호들 간의 차이를 취하여, 임피던스 에러신호를 발생시키는 단계와;
    적어도 적분에 의해 상기 임피던스 에러 신호들을 처리하여, 소망의 발전기 전류 신호들을 생성하는 단계와;
    상기 발전기 전류를 감지하여, 현재의 발전기 전류 신호들을 생성하는 단계와;
    상기 현재의 발전기 전류 신호들과 상기 소망의 발전기 전류 신호들 간의 차이를 취하여, 발전기 전류 에러 신호들을 생성하는 단계와;
    적어도 적분에 의해 상기 발전기 전류 에러 신호들을 처리하여, 발전기 속도 지령을 생성하는 단계와; 그리고
    상기 발전기 속도 지령에 응답하여, 상기 발전기의 전류 출력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 임피던스 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 배터리의 임피던스 추정은:
    배터리 방전 전류를 측정하여, 제 1 및 제 2 시간들에서 제 1 및 제 2 전류 샘플들을 생성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 시간에서 배터리 전압에서 관련된 전압을 측정하여, 제 1 및 제 2 배터리 전압 샘플들을 생성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 전류 샘플들을 평균화하여, 평균 배터리 방전 전류를 생성하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 배터리 전압 샘플들을 평균화하여, 평균 배터리 전압을 생성하는 단계와; 그리고
    상기 평균 배터리 전압을 상기 평균 배터리 방전 전류로 나누어 얻을 수 있는 몫으로서 배터리 임피던스를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차 배터리의 임피던스 제어 방법.
  13. 제어가능한 보조 전력원 및 부하와 관련된 배터리의 충전상태를 제어하는 장치로서,
    상기 배터리와 관련된 충전상태 추정기와;
    부하와;
    상기 부하에 결합된 부하 전류 센서와;
    제어가능한 전원과;
    상기 제어가능한 전원에 결합되며, 상기 제어가능한 전원에 의해 발생된 전류를 나타내는 소스 전류 신호들을 발생시키는 소스 전류 센서와;
    상기 배터리와, 상기 부하와 그리고 상기 제어가능한 전원에 결합되어, 상기 부하와 상기 배터리와 그리고 상기 전원 간에 전력이 흐르게 하는 전력 전달 수단과;
    소망의 배터리 충전상태를 나타내는 신호 소스들과;
    상기 배터리와 관련된 충전상태 추정기와 그리고 소망의 배터리 충전상태를 나타내는 상기 소스 신호들에 결합되며, 상기 배터리와 관련된 충전상태와 상기 소망의 배터리 충전 상태 간의 차이를 취하여 충전상태 에러 신호를 발생시키는 제 1 에러 신호 발생기와;
    상기 제 1 에러 신호 발생기에 결합되며, 상기 충전상태 에러 신호를 적어도 적분하며 상기 충전상태 에러 신호를 처리함으로써 상기 제어가능한 전원에 의해 생성되어질 전류를 나타내는 소망의 소스 전류 신호들을 생성하는 제 1 처리 수단과;
    상기 제 1 처리 수단과 상기 소스 전류 센서에 결합되며, 상기 소망의 소스 전류 신호와 상기 소스 전류 신호 간의 차이를 취함으로써 소스 전류 에러 신호들을 발생시키는 제 2 에러 신호 발생 수단과;
    상기 제 2 에러 신호 발생 수단에 결합되며, 적어도 적분에 의해 상기 소스 전류 에러 신호들을 처리함으로써 제어가능한 전원 제어 신호를 생성하는 제 2 처리 수단과; 그리고
    상기 제 2 처리 수단과 상기 제어가능한 전원에 결합되며, 상기 제어가능한 전원 제어 신호들을 상기 제어가능한 전원에 결합시켜 상기 제어가능한 전원을 제어하는 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전상태 제어 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 처리수단은:
    제어 포트와, 제 1 및 제 2 스위치가능한 포트와, 그리고 상기 제어 포트에 인가되는 논리 신호의 제어하에서 상기 제 1 및 제 2 스위치가능한 포트중 한 포트가 접속되는 공통 포트를 포함하는 제 1 스위칭 수단과;
    상기 제 1 에러 신호 발생기 및 상기 제 1 스위칭 수단의 상기 제 1 스위치가능한 포트에 결합되는 제 1 경로와, 여기서 상기 제 1 경로는 상기 충전상태 에러 신호들을 제 1 상수에 의해 제어된 속도로 적분하여 제 1 적분 충전상태 신호들을 생성하는 제 1 적분기를 포함하며;
    상기 제 1 스위칭 수단의 상기 제 2 스위치가능한 포트에 결합되는 일정한 신호(constant signal)의 신호원과, 여기서 상기 일정한 신호의 신호원은 상기 부하 전류의 고정 백분율을 나타내며;
    상기 제 1 에러 신호 발생기에 결합되며, 상기 충전상태 에러 신호를 상기 제 1 적분기의 상기 제 1 상수보다 큰 제 2 상수에 의해 제어된 속도로 적어도 적분하여 제 2 적분 충전상태 신호들을 생성하는 고속 적분기와;
    상기 부하 전류의 100%를 나타내는 신호원과;
    상기 고속 적분기에 결합되는 반전 입력 포트와 상기 부하 전류의 100%를 나타내는 상기 신호원에 결합되는 비반전 입력 포트를 포함하며, 상기 반전 및 비반전 입력 포트들에 인가된 신호들을 가산함으로써 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 신호들을 생성하는 가산회로와;
    상기 가산 회로와 상기 부하 전류 센서에 결합되며, 상기 부하 전류를 나타내는 신호들과 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 상기 신호들을 비교하고, 제 1 논리 레벨을 생성하고, 상기 부하 전류가 더 클 때에는 상기 제 1 논리 레벨을 상기 제 1 스위칭 수단의 상기 제어 입력 포트에 결합시키고, 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 상기 신호가 더 클 때에는 상기 제 2 논리 레벨을 상기 제어 입력 포트에 결합시켜 상기 부하 전류가 더 클 때에는 상기 제 1 스위칭 수단이 상기 공통 포트를 상기 제 1 스위치가능한 포트에 결합되게 하고, 그리고 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 상기 신호가 더 클 때에는 상기 제 1 스위칭 수단이 상기 공통 포트를 상기 제 2 스위치가능한 포트에 결합되게 하는 신호 비교 수단과;
    상기 부하 전류 센서에 결합된 제 1 입력 포트를 포함함과 아울러 제 2 입력 포트를 포함하며, 상기 부하 전류를 나타내는 상기 신호들을 상기 제 2 입력 포트에 인가되는 신호들과 함께 가산하여, 상기 소망의 소스 전류 신호들을 생성하는 가산 수단과; 그리고
    상기 제 1 스위칭 수단의 상기 공통 포트와 그리고 상기 가산 수단의 상기 제 2 입력 포트에 결합되며, 상기 부하 전류 신호들을 상기 제 1 스위칭 수단의 상기 공통 포트에 결합된 상기 적분 충전상태 신호들과 승산하거나 혹은 상기 부하 전류의 고정 백분율을 나타내는 상기 신호들과 승산하는 승산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전상태 제어 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 적분기는 상태 제한 적분기인 것을 특징으로 하는 배터리 충전상태 제어 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 가산 수단에 결합되고 상기 제 2 에러 신호 발생기의 상기 비반전 입력포트에 결합된 리미터를 포함하여, 상기 제 2 에러 신호 발생기에 인가된 상기 소망의 소스 전류 신호들을 제한하는 리미터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전상태 제어 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 배터리로부터 나타나는 최대 전류를 나타내는 신호원과; 그리고
    상기 가산 회로와 그리고 상기 최대 전류를 나타내는 상기 신호원에 결합되어, 상기 배터리에 의해 공급되어질 상기 부하 전류 부분을 나타내는 상기 신호들을 상기 최대 전류를 나타내는 상기 신호들과 승산하는 승산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전상태 제어 장치.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 일정한 신호는 상기 부하 전류의 100 퍼센트인 것을 특징으로 하는 배터리 충전상태 제어 장치.
KR1019990015015A 1998-04-29 1999-04-27 변화하는 시스템 부하의 존재하에서, 특정 배터리 충전상태를 유지하기 위한 발전기 전류를 확립하는 제어 시스템 KR100575553B1 (ko)

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