KR101235461B1 - 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 및 차량 실내 온도에 따라 배터리 잔존 용량(SOC:State Of Charge)의 최소 임계점을 효율적으로 제어하여 에어컨이 가동될 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 하이브리드 차량의 에어컨이 가동중일 때, 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있으면, 배터리 온도 검출부와 실내 온도 검출부를 통해 배터리 온도와 실내 온도를 각각 검출한 후, 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 배터리 온도와 실내 온도 검출부를 통해 검출된 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때부터 배터리를 충전시키도록 구성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 하이브리드 차량이 높은 동력을 필요로 하는 경우에도 에어컨을 가동시킬 수 있게 됨에 따라, 배터리를 적정 온도로 유지시킬 수 있게 되고, 그로 인해 배터리의 수명 및 효율을 최대화할 수 있게 된다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 배터리 및 차량 실내 온도에 따라 배터리 잔존 용량(SOC:State Of Charge)의 최소 임계점을 효율적으로 제어하여 에어컨이 가동될 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드(Hybrid) 차량이란 두 개의 동력원을 이용하여 구동되는 차량을 일컫는 것으로, 하이브리드 차량의 에너지 저장 장치로 배터리를 사용한다.

전술한 바와 같은 하이브리드 차량은 높은 연비를 달성하기 위하여 기존의 내연기관의 구성에 추가적으로 발전기와 충전 배터리, 모터 등이 포함되며, 이러한 구성을 통해서 엔진으로부터 발생되는 차량 구동을 위한 기계적 에너지가 차량의 동력으로 사용되는 동시에 발전기 입력으로 사용된다. 발전기에 전달된 엔진의 기계적 에너지는 발전기의 회전자를 회전시켜 전기적 에너지로 출력되는 데, 발전기에서 출력된 전기적 에너지는 배터리에 저장되고, 엔진에서 연료 연소를 통해 발생한 기계적 에너지인 동력과 함께 또는 독자적으로 차량을 구동하는 구동력으로 작용한다.

한편, 하이브리드 차량이 주행 중에 높은 동력을 필요로 하는 경우, 예를 들어 다른 차량을 추월하거나, 경사로를 주행하는 경우에는 엔진 출력을 주행에만 사용할 수 있도록 에어컨의 가동을 중단시키거나, 에어컨을 중단시키지 않아도 빠른 속도로 배터리 잔존 용량이 작아져 최소 임계점에 이르게 되면 에어컨의 가동이 불가능해진다.

또한, 하이브리드 차량에서 배터리는 가장 중요한 구성 요소 중 하나로, 일정 온도를 유지하지 않으면 성능이나 효율이 떨어지게 되는 데, 배터리 사용시나 충전시에는 열이 발생하므로, 배터리를 냉각시켜 배터리의 온도를 낮출 필요가 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 하이브리드 차량이 높은 동력을 필요로 하는 경우에는, 에어컨의 가동을 중단시키거나, 짧은 시간 안에 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되어 에어컨 가동이 불가능해짐에 따라, 배터리의 냉각 또한 불가능해지게 되며, 이로 인해 배터리의 효율도 떨어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 및 차량 실내 온도가 기설정된 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때 배터리를 충전시켜, 하이브리드 차량이 높은 동력을 필요로 하는 경우에도 에어컨을 가동할 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치는, 운전자의 요청에 따라 배터리 모드를 최대 견인력 모드와 최적 배터리 관리 모드 중에서 어느 하나로 설정하는 배터리 제어 모드 설정부와; 배터리의 온도를 검출하는 배터리 온도 검출부와; 차량의 실내 온도를 검출하는 실내 온도 검출부와; 에어컨이 가동중일 때, 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있는 경우, 상기 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 배터리 온도와 실내 온도 검출부를 통해 검출된 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리가 완전 방전되기 전에 미리 배터리를 충전시키는 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법은, 하이브리드 차량의 에어컨이 가동중일 때, 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있으면, 배터리 온도 검출부와 실내 온도 검출부를 통해 배터리 온도와 실내 온도를 각각 검출하는 과정과; 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 배터리 온도와 실내 온도 검출부를 통해 검출된 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높은 지를 판단하는 과정과; 상기 판단결과 배터리 온도와 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리가 완전 방전되기 전에 미리 배터리를 충전시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법에 따르면, 하이브리드 차량이 높은 동력을 필요로 하는 경우에도 에어컨을 가동시킬 수 있게 됨에 따라, 배터리를 적정 온도로 유지시킬 수 있게 되고, 그로 인해 배터리의 수명 및 효율을 최대화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법을 설명하기 위한 처리도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 구성을 개략적으로 보인 도이다.

도 1에서, 엔진(10)은 화석 연료(예를 들어, 휘발유, 경유, 가스 등)를 연소시켜 하이브리드 차량의 구동에 필요한 기본적인 동력을 발생시킨다.

모터/발전기(20)는 제어부(80)의 제어하에 모터로 가동되어 엔진(10)에 추가 동력을 전달하거나, 발전기로 가동되어 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력 제어부(30)로 전달한다.

전력 제어부(30)는 모터/발전기(20)에서 발생한 전기 에너지를 배터리(40)에 저장하기 위해 전기 에너지의 형태와 크기를 변환시켜 주는 것으로, 인버터, 컨버터 등으로 구현될 수 있다.

배터리(40)는 전력 제어부(30)로부터 전달받은 전기 에너지를 저장한다.

배터리 제어 모드 설정부(50)는 운전자의 요청에 따라 하이브리드 차량의 배터리 모드를 최대 견인력 모드와 최적 배터리 관리 모드 중에서 어느 하나로 설정한다.

전술한, 배터리 제어 모드 설정부(50)는 스위치 형태로 구현되어 운전자의 조작에 따라 배터리 모드를 최대 견인력 모드 또는 최적 배터리 관리 모드로 설정할 수 있다.

배터리 온도 검출부(60)는 배터리의 적소에 설치되어 배터리의 온도를 검출한다.

실내 온도 검출부(70)는 차량의 실내 적소에 설치되어 차량 실내의 온도를 검출한다.

전술한, 배터리 온도 검출부(60)와 실내 온도 검출부(70)는 온도 센서로 구현될 수 있다.

제어부(80)는 하이브리드 차량의 에어컨(90)이 가동중일 때, 배터리 제어 모드 설정부(50)에 의해 설정된 하이브리드 차량의 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있는 경우에는, 배터리 온도 검출부(60)를 통해 검출된 배터리 온도와 실내 온도 검출부(70)를 통해 검출된 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리가 완전 방전되기 전에 미리 즉, 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때부터 배터리(40)를 충전시킨다.

예를 들어, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점이 80%라고 했을 때, 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있는 경우, 배터리 온도 또는 실내 온도가 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 90%로 상승시킨 후, 배터리 잔존 용량이 90%이면 모터/발전기(20)를 발전기로 가동하여 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때부터 배터리(40)를 충전시킨다. 이에 따라, 배터리 잔존 용량에 여유가 있게 되어 에어컨(90)을 계속 가동시킬 수 있게 된다.

반면, 하이브리드 차량의 에어컨이 가동중일 때, 배터리 제어 모드 설정부(50)에 의해 설정된 하이브리드 차량의 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있으면, 제어부(80)는 종래와 동일한 방법으로 동작하게 된다. 즉, 하이브리드 차량의 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있는 경우, 모터/발전기(20)를 모터로 사용하게 되면, 에어컨(90)의 가동을 바로 중지시키거나, 배터리 잔존 용량을 체크하여 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되면, 에어컨(90)의 가동을 중지시킨다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어 방법을 설명하기 위한 처리도이다.

우선, 하이브리드 차량의 에어컨이 가동중이면(S10), 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있는 지를 확인한다(S12).

상기한 과정 S12의 확인결과 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있으면, 제어부(80)는 배터리 적소에 설치되어 있는 배터리 온도 검출부(60)를 통해 배터리 온도를 검출하고(S14), 차량의 실내 적소에 설치되어 있는 실내 온도 검출부(70)를 통해 실내 온도를 검출한다(S16).

이후에는, 상기한 과정 S14를 통해 검출된 배터리 온도가 기설정된 온도보다 높거나, 상기한 과정 S16을 통해 검출된 실내 온도가 기설정된 온도보다 높은 지를 판단한다(S18).

상기한 과정 S18의 판단결과 배터리 온도가 기설정된 온도보다 높거나, 실내 온도가 기설정된 온도보다 높으면, 제어부(80)는 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시킨다(S20).

상기한 과정 S20을 통해 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시키게 되면, 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때부터 배터리를 충전시킬 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 최적 배터리 관리 모드에서는 배터리 온도 또는 실내 온도에 따라 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때 미리 배터리(40)를 충전시킬 수 있게 됨에 따라, 배터리 잔존 용량에 여유가 있게 되어 에어컨(90)을 계속 가동시킬 수 있게 된다.

한편, 상기한 과정 S12의 확인결과 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있으면, 제어부(80)는 주기적으로 배터리 잔존 용량을 체크하여(S22), 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되면, 에어컨(90)의 가동을 중지시킨다(S26).

또한, 제어부(80)는 상기한 과정 S12의 확인결과 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있는 경우, 모터/발전기(20)를 모터로 사용하게 되면, 에어컨(90)의 가동을 바로 중지시킨다.

전술한 바와 같이, 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있을 때, 모터/발전기(20)를 모터로 사용하게 되면, 에어컨(90)의 가동을 바로 중지시키거나, 배터리 잔존 용량을 체크하여 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되었을 때 에어컨(90)의 가동을 중지시킴에 따라, 하이브리드 차량은 최대 동력을 낼 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

하이브리드 차량이 다른 차량을 추월하거나, 경사로를 주행하는 경우와 같이 높은 동력을 필요로 하는 경우에는, 모터/발전기(20)를 모터로 사용하여 엔진(10)의 보조 역할로서 차량을 구동하게 된다. 이와 같이, 모터/발전기(20)를 모터로 가동하게 되면, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이 견인력을 높일 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 모터/발전기(20)를 모터로 가동하게 되면, 견인력은 높일 수 있게 되나, 도 3의 (c), (d)에 도시하는 바와 같이 배터리 잔존 용량이 감소하게 된다. 이외에도, 배터리(40)를 냉각하여 배터리(40)를 적정 온도로 유지시키는 경우와 에어컨(90)을 가동시키는 경우에도 배터리 잔존 용량이 감소하게 된다.

반면, 모터/발전기(20)를 발전기로 가동하게 되면, 도 3의 (c), (d)에 도시하는 바와 같이 배터리 잔존 용량이 증가하게 된다.

전술한 바와 같이, 배터리(40)를 충전 또는 방전하는 동안에는 배터리(40)에 열이 발생하게 되어, 배터리 온도가 상승하게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 하이브리드 차량이 높은 동력을 필요로 하게 되면, 모터/발전기(20)를 모터로 사용하게 되므로, 도 3의 (c), (d)에 도시하는 바와 같이 배터리 잔존 용량이 감소하게 되는 데, 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있는 경우에는, 배터리 온도 또는 실내 온도가 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이 상승시켜, 배터리가 완전 방전되기 전에 즉, 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때 모터/발전기(20)를 발전기로 가동하여 배터리(40)를 충전시킨다. 이와 같이, 배터리 잔존 용량에 여유가 있을 때 모터/발진기(20)를 발전기로 가동시켜 배터리(40)를 충전시킴에 따라, 에어컨(90)을 계속 가동시킬 수 있게 되고, 이로 인하여 배터리 온도도 적정 온도로 유지시킬 수 있게 된다.

반면, 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있는 경우에는, 종래와 동일하게 동작한다. 즉, 하이브리드 차량이 높은 동력을 필요로 하게 되면, 모터/발전기(20)를 모터로 사용하게 됨에 따라, 도 3의 (d)에 도시하는 바와 같이, 배터리 잔존 용량이 빠른 속도로 감소하게 되어 짧은 시간 안에 최소 임계점에 이르게 된다. 이와 같이, 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있는 경우, 모터/발전기(20)를 모터로 사용하게 되면, 제어부(80)는 에어컨(90)의 가동을 바로 중지시키거나, 배터리 잔존 용량을 체크하여 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되면 에어컨(90)의 가동을 중지시키고, 모터/발진기(20)를 발전기로 가동시켜 배터리(40)를 충전시킨다.

이와 같이, 에어컨(90)의 가동을 중지시키게 되면, 배터리(40)의 온도를 적정 온도로 유지하기는 어려우나, 최대 동력을 낼 수는 있게 된다.

본 발명의 하이브리드 차량의 제어 장치 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10. 엔진, 20. 모터/발전기,
30. 전력 제어부, 40. 배터리,
50. 배터리 제어 모드 설정부, 60. 배터리 온도 검출부,
70. 실내 온도 검출부, 80. 제어부,
90. 에어컨

Claims (6)

1. 운전자의 요청에 따라 하이브리드 차량의 배터리 모드를 최대 견인력 모드와 최적 배터리 관리 모드 중에서 어느 하나로 설정하는 배터리 제어 모드 설정부와;
   배터리의 온도를 검출하는 배터리 온도 검출부와;
   차량의 실내 온도를 검출하는 실내 온도 검출부와;
   하이브리드 차량의 에어컨이 가동중일 때, 하이브리드 차량의 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있는 경우, 상기 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 배터리 온도와 상기 실내 온도 검출부를 통해 검출된 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리가 완전 방전되기 전에 미리 배터리를 충전시키는 제어부를 포함하여 이루어지는 하이브리드 차량의 제어 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
   에어컨이 가동중일 때, 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있는 경우, 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되면, 에어컨의 가동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
   에어컨이 가동중일 때, 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있는 경우, 모터를 사용하게 되면, 에어컨의 가동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 장치.
   
4. 하이브리드 차량의 에어컨이 가동중일 때, 하이브리드 차량의 배터리 모드가 최적 배터리 관리 모드로 설정되어 있으면, 배터리 온도 검출부와 실내 온도 검출부를 통해 배터리 온도와 실내 온도를 각각 검출하는 과정과;
   상기 배터리 온도 검출부를 통해 검출된 배터리 온도와 상기 실내 온도 검출부를 통해 검출된 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높은 지를 판단하는 과정과;
   상기 판단결과 배터리 온도와 실내 온도 중에서 어느 하나라도 기설정되어 있는 온도보다 높으면, 배터리 잔존 용량의 최소 임계점을 상승시켜 배터리가 완전 방전되기 전에 미리 배터리를 충전시키는 과정을 포함하여 이루어지는 하이브리드 차량의 제어 방법.
   
5. 제 4항에 있어서, 하이브리드 차량의 에어컨이 가동중일 때, 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있으면, 주기적으로 배터리 잔존 용량을 체크하여 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되는 지를 판단하는 과정과;
   상기 판단결과 배터리 잔존 용량이 최소 임계점에 이르게 되면, 에어컨의 가동을 중지시키는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 방법.
   
6. 제 4항에 있어서, 하이브리드 차량의 에어컨이 가동중일 때, 배터리 모드가 최대 견인력 모드로 설정되어 있는 경우, 모터를 사용하게 되면, 에어컨의 가동을 중지시키는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제어 방법.

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