KR101046201B1 - 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법 - Google Patents

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쌍용자동차 주식회사
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Abstract

대용량 커패시터의 충·방전 효율을 그대로 이용하면서 커패시터의 약점인 자기방전을 개선하고, 충·방전 시에 발생하는 전력변환 손실을 줄이도록 한 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법이 개시된다.
개시된 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법은, 키 입력이 발생하는지를 확인하는 제1단계와; 상기 키 입력이 발생하면 배터리와 연결되는 1단 릴레이를 온시키는 제2단계와; 엔진 냉각수 온도(ECT)를 검출하여 크랭킹 종류를 판별하고, 상기 판별한 크랭킹 종류에 따라 선택적으로 배터리 및 대용량 커패시터의 에너지를 출력시키는 제3단계와; 시동이 완료된 후 차량의 요구 모드를 판단하여, 가속(동력보조)이면 상기 1단 릴레이와 접속된 2단 릴레이는 오프(off)하고, 상기 대용량 커패시터와 연결된 3단 릴레이를 온시켜 대용량 커패시터의 에너지가 출력되도록 제어하는 제4단계와; 감속(회생제동)이면 3단 릴레이는 온시키고 2단 릴레이는 오프한 후, 커패시터가 충전 완료되었으면 상기 3단 릴레이는 오프하고, 2단 릴레이는 온시켜 회생 에너지를 지속적으로 저장하는 제5단계를 포함한다.

Description

대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법{fuel efficiency improving method of big capacity capacitor for automobile}
본 발명은 대용량 커패시터(Capacitor) 장착차량의 연비 개선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대용량 커패시터의 충·방전 효율을 그대로 이용하면서 커패시터의 약점인 자기방전을 개선하고, 충·방전 시에 발생하는 전력변환 손실을 줄이도록 한 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법에 관한 것이다.
기존 대용량 커패시터를 이용하는 차량 시스템에서는, 일반적으로 에너지 저장 장치(Battery)와 커패시터를 병렬 연결하여 사용하고 있으며, 충·방전 효율 및 동력 효율을 높이기 위해 배터리와 커패시터 사이에 양방향 전력변환기(DC/DC Converter)를 사용하고 있다.
이때 초기 크랭킹(Cranking)을 위해 항상 커패시터를 만 충전 상태로 대기시켜야 하기 때문에 차량 운행을 하지 않는 상황에서도 계속적인 전력 변환 손실과 커패시터의 자기방전 손실이 발생하는 단점이 있었다.
또한, Key-off시(시동 오프시) 전력변환을 차단한다고 하여도 시동 시 엔진 냉각수의 웜(Warm)과 콜드(cold)를 구분하지 않기 때문에 항상 커패시터를 충전 후 크랭킹이 가능하다. 차량 운행 상황에서도 커패시터의 용량한계로 인해 방전(동력보조)과 충전(회생제동)시에 효율을 극대화하기 어렵다는 단점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 대용량 커패시터 장착차량에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 대용량 커패시터의 충·방전 효율을 그대로 이용하면서 커패시터의 약점인 자기방전을 개선하도록 한 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 커패시터 충·방전 시에 발생하는 전력변환 손실을 줄이도록 한 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법"은,
키 입력이 발생하는지를 확인하는 단계와;
키 입력이 발생하면 1단 릴레이를 온시키는 단계와;
엔진 냉각수 온도(ECT: Engine Coolant Temperature)를 검출하고, 상기 검출한 엔진 냉각수 온도가 기설정된 일정온도 이상이면 웜 크랭킹(Warm Cranking)으로 2단 릴레이를 온시키는 단계와;
상기 엔진 냉각수 온도가 상기 일정온도 이하이면 콜드 크랭킹(Cold Cranking)으로 3단 릴레이를 온하는 단계와;
시동이 완료된 후 차량의 요구 모드를 판단하여, 가속(동력보조)이면 2단 릴레이는 오프(off)하고, 3단 릴레이를 통해 에너지가 출력되도록 하는 단계와;
감속(회생제동)이면 3단 릴레이는 온시키고 2단 릴레이는 오프한 후, 회생 에너지를 측정하여 커패시터가 충전 완료되었는지를 판단하고, 커패시터가 충전 완료되었으면 3단 릴레이는 오프하고, 2단 릴레이는 온시키는 단계와;
키가 오프되면 모든 릴레이를 오프하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대용량 커패시터가 장착된 차량에서 배터리와 커패시터를 적절히 이용하는 방법으로서, 릴레이를 이용하여 에너지 소모를 줄이고 효과적인 충전제어를 통해 차량의 연비를 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 릴레이 제어를 이용하여 커패시터의 자기방전을 최소화할 수 있으며, 크랭킹 종류를 구분하여 웜시 크랭킹 타임(cranking Time)을 최소로 가져가며, 콜드 시에는 실린더 예열기간 동안 커패시터를 충전하기 때문에 운전자는 크랭킹 지연을 느끼지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 양방향 컨버터를 사용하지 않고 단방향 충전기(Charger)만 사용하기 때문에 전력변환 손실을 줄일 수 있는 장점이 있으며, 충전시 커패시터만으로 에너지 100% 회수가 불가하기 때문에 배터리가 직접 충전하게 하여 회생에너지 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 대용량 커패시터 장착차량의 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법을 보인 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 대용량 커패시터 장착차량의 시스템 개략 구성도로서, 배터리(10)와, 대용량 커패시터(50)와, 배터리(10)와 대용량 커패시터(50) 사이에 구비된 1단 릴레이(20) 및 단방향 충전기(Charger)(30)와, 커패시터 출력을 선택하기 위한 3단 릴레이(60)와, 배터리(10) 출력을 선택하는 2단 릴레이(40)로 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법을 보인 흐름도로서, 키(key) 입력이 발생하는지를 확인하는 단계(S101)와; 키 입력이 발생하면 1단 릴레이(20)를 온(on)시키는 단계(S103)와; 엔진 냉각수 온도(ECT: Engine Coolant Temperature)를 검출하고, 상기 검출한 엔진 냉각수 온도가 기설정된 일정온도(a) 이상이면 웜 크랭킹(Warm Cranking)으로 2단 릴레이(40)를 온시키는 단계(S107)와; 상기 엔진 냉각수 온도가 상기 일정온도 이하이면 콜드 크랭킹(Cold Cranking)으로 3단 릴레이를 온하는 단계(S109 ~ S113)와; 시동이 완료된 후 차량의 요구 모드를 판단하여, 가속(동력보조)이면 2단 릴레이는 오프(off)하고, 3단 릴레이(60)를 통해 에너지가 출력되도록 하는 단계(S115 ~ S119)와; 감속(회생제동)이면 회생에너지를 측정하여 커패시터가 충전 완료되었는지를 판단하고, 충전 완료되었으면 3단 릴레이는 오프하고, 2단 릴레이는 온시키는 단계(S121 ~ S125)와; 키가 오프되면 모든 릴레이를 오프하는 단계(S127 ~ S129)로 이루어진다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법은, 키(key) 입력이 발생하는지를 확인하여(S101), 키 입력이 확인되면 1단 릴레이(20)를 온(on)시키게 된다(S103).
다음으로, 엔진 냉각수 온도(ECT: Engine Coolant Temperature)를 검출하고, 상기 검출한 엔진 냉각수 온도를 확인하여 웜과 콜드를 결정한다. 즉, 상기 검출한 엔진 냉각수 온도(ECT)가 기설정된 일정온도(a) 이상이면 웜 크랭킹(Warm Cranking)으로 판단하고, 이 경우에는 많은 출력이 필요 없으므로 대용량 커패시터(50)를 이용하지 않아도 되므로 2단 릴레이(40)만을 온시켜 배터리(10)의 출력만을 이용한다(S107).
아울러 상기 검출한 엔진 냉각수 온도가 상기 일정온도 이하이면 콜드 크랭킹(Cold Cranking)으로 판단하고, 이 경우에는 엔진 예열이 필요하므로, 충전기(30)를 온시키고(S109), 예열 시간을 이용하여 대용량 커패시터(50)를 충전한다. 이후 대용량 커패시터(50)가 충전 완료되면, 즉, 글로(GLOW) 종료되면 3단 릴레이를 온시켜 대용량 커패시터(50)의 출력을 이용하여 시동에 이용한다(S111 ~ S113).
한편, 시동이 완료된 후에는 차량의 요구 모드(Requirement)를 판단하여(S115 ~ S117), 가속(동력보조)이면(방전이면) 2단 릴레이는 오프(off)하고, 3단 릴레이(60)를 통해 에너지가 출력되도록 한다(S119).
이와는 달리 차량의 요구 모드가 감속(회생제동)이면(충전이면), 3단 릴레이(60)는 온시키고, 2단 릴레이(40)는 오프시키고(S121), 이후 회생에너지를 측정하여 커패시터가 충전 완료되었는지를 판단하고, 충전 완료되었으면 3단 릴레이(60)는 오프하고, 2단 릴레이(40)는 온시키게 된다(S123 ~ S125). 이것은 회생 에너지를 버리지 않고 지속적으로 저장하기 위한 방안이다.
아울러 키가 오프되는지를 지속적으로 확인하여, 상기 키가 오프된 경우에는 1단 내지 3단 릴레이(20, 40, 60)를 모두 오프한다(S127 ~ S129).
이러한 본 발명에 따르면, 릴레이 제어를 이용하여 커패시터의 자기방전을 최소화할 수 있으며, 크랭킹 종류를 구분하여 웜시 크랭킹 타임(cranking Time)을 최소로 가져가며, 콜드 시에는 실린더 예열기간 동안 커패시터를 충전하기 때문에 운전자는 크랭킹 지연을 느끼지 않게 되는 것이다.
또한, 양방향 컨버터를 사용하지 않고 단방향 충전기(Charger)만 사용하기 때문에 전력변환 손실을 줄일 수 있으며, 충전시 커패시터만으로 에너지 100% 회수가 불가하기 때문에 배터리가 직접 충전하게 하여 회생에너지 효율을 높일 수 있어, 결과적으로 차량의 연비를 극대화할 수 있게 되는 것이다.
10 : 배터리 20 : 1단 릴레이
30 : 충전기 40 : 2단 릴레이
50 : 대용량 커패시터 60 : 3단 릴레이

Claims (3)

  1. 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법에 있어서,
    키 입력이 발생하는지를 확인하는 제1단계와;
    상기 키 입력이 발생하면 배터리와 연결되는 1단 릴레이를 온시키는 제2단계와;
    엔진 냉각수 온도(ECT)를 검출하여 크랭킹 종류를 판별하고, 상기 판별한 크랭킹 종류에 따라 선택적으로 배터리 및 대용량 커패시터의 에너지를 출력시키는 제3단계와;
    시동이 완료된 후 차량의 요구 모드를 판단하여, 가속(동력보조)이면 상기 1단 릴레이와 접속된 2단 릴레이는 오프(off)하고, 상기 대용량 커패시터와 연결된 3단 릴레이를 온시켜 대용량 커패시터의 에너지가 출력되도록 제어하는 제4단계와;
    상기 차량의 요구 모드가 감속(회생제동)이면 상기 3단 릴레이는 온시키고 2단 릴레이는 오프한 후, 회생 에너지를 측정하여 커패시터가 충전 완료되었는지를 판단하고, 커패시터가 충전 완료되었으면 상기 3단 릴레이는 오프하고, 2단 릴레이는 온시켜 회생 에너지를 지속적으로 저장하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는,
    상기 검출한 엔진 냉각수 온도가 기설정된 일정온도 이상이면 웜 크랭킹(Warm Cranking)으로 판단하고 2단 릴레이를 온시키는 단계와;
    상기 엔진 냉각수 온도가 상기 일정온도 이하이면 콜드 크랭킹(Cold Cranking)으로 판단하고 3단 릴레이를 온시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제5단계 후 키가 오프되면 상기 1단 내지 3단 릴레이를 모두 오프하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 커패시터 장착차량의 연비개선방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050098678A (ko) * 2004-04-08 2005-10-12 현대자동차주식회사 병렬형 하이브리드 전기자동차의 아이들 스톱 제어장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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