KR101372506B1 - Batteries and super-capacitors are used in power management method for electric vehicle of hybrid types - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 관한 것으로, 차량을 주행시키는 동력을 제공하는 구동모터에 전력을 전달하는 배터리 장치와 슈퍼커패시터가 마련된 전기자동차에 있어서, 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 및 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 운전자가 밟아 조작하는 가속패달의 조작 각도에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 가속패달 각도 측정단계를 포함하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법이 개시된다. 이에 따라서, 기존 하이브리드형 전기자동차가 갖는 에너지 저장장치의 적절한 전력 분배, 공급/차단 시점과 양을 제어할 수 있어 전력 분배 알고리즘을 개선할 수 있으며 이로부터 배터리 장치와 슈퍼커패시터 또는 기타 다수의 에너지 저장장치를 병용하는 하이브리드형 전기자동차 분야의 표준 내지 개선된 전력 운용 알고리즘을 제안하고 상용화할 수 있다.The present invention relates to a method for operating a power of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor. The present invention is directed to an electric vehicle provided with a battery device and a supercapacitor for transmitting power to a driving motor providing power for driving a vehicle. When the amount of available power stored in the supercapacitor is sufficient after the step of checking the supercapacitor storage amount and the amount of available power stored in the supercapacitor after the step of checking the amount of available power stored in the capacitor, the driver drives the supercapacitor according to the operation angle of the accelerator pedal stepped by the driver. Disclosed is a method for operating a power of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor including an acceleration pedal angle measuring step of controlling power delivered to a motor. Accordingly, it is possible to control the proper power distribution, supply / discharge timing and amount of the energy storage device of the existing hybrid electric vehicle, thereby improving the power distribution algorithm, and from this, the battery device, the supercapacitor or many other energy stores It is possible to propose and commercialize a standard or improved power operation algorithm in the field of hybrid electric vehicles using the device.
Description
본 발명은 전기자동차의 전력 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 장치와 슈퍼커패시터를 에너지 저장장치로 병용하는 전기자동차에서 차량의 주행 상태와 에너지 저장장치의 가용에너지에 따라 슈퍼커패시터의 전력을 공급하거나 차단하는 최적의 에너지 분배 알고리즘을 갖도록 하여 전기자동차의 에너지 사용효율을 향상시킬 수 있는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power operation method of an electric vehicle, and more particularly, in the electric vehicle using a battery device and a supercapacitor as an energy storage device, the power of the supercapacitor according to the driving state of the vehicle and the available energy of the energy storage device. The present invention relates to a power operation method of a hybrid electric vehicle that uses a battery and a supercapacitor together to have an optimal energy distribution algorithm that supplies or cuts off, thereby improving the energy use efficiency of the electric vehicle.
초고용량 커패시터(supercapacitor 또는 ultracapacitor)로 알려져 있는 전기화학 커패시터(EC, electrochemical capacitor)는 전해콘덴서와 이차전지의 중간적인 특징을 갖는 에너지 저장장치로서, 급속 충/방전이 가능하며 높은 효율과 반영구적인 수명으로 배터리의 병용 및 대체가 가능한 에너지 저장장치로 각광을 받고 있다.Electrochemical capacitors (ECs), also known as supercapacitors or ultracapacitors, are energy storage devices that have intermediate characteristics between electrolytic capacitors and secondary batteries. They can be quickly charged and discharged, have high efficiency, and have a semi-permanent lifetime. As a result, energy storage devices that can be used and replaced batteries are in the spotlight.
슈퍼커패시터는 종래의 커패시터에 사용되고 있는 고유물질인 유전체는 없고, 또한 전지와 같이 충/방전에 화학반응을 이용하지도 않는다. 그 특징은 표면적이 큰 활성탄을 사용하고 유전체의 거리를 짧게 하여 소형으로 F단위의 매우 큰 정전 용량을 얻을 수 있으며, 과충전, 과방전을 해도 전지와 같이 수명에 영향을 주는 일이 없을 뿐만 아니라 환경성이 뛰어나다. 전자 부품으로서 땜납으로 붙일 수 있으므로 2차 전지와 같이 단락이나 접속 불안정이 일어나지 않는다. 종래의 전기 화학 반응을 이용하는 배터리에 비해, 슈퍼커패시터는 전하 자체를 물리적으로 축전하는 방법을 이용하고 있어 충/방전 시간의 조절이 가능하고, 긴 수명, 높은 에너지 밀도 등을 얻을 수 있다.Supercapacitors do not have a dielectric material, which is a unique material used in conventional capacitors, and does not use a chemical reaction such as a battery. Its characteristic is that it uses activated carbon with a large surface area and shortens the distance of the dielectric, so it can be obtained at a very large capacitance in F units, and it does not affect the life like the battery even if overcharged or overdischarged. This is excellent. Since it can be attached by soldering as an electronic component, there is no short circuit or connection instability like a secondary battery. Compared to a battery using a conventional electrochemical reaction, the supercapacitor uses a method of physically accumulating the charge itself, and thus it is possible to control the charge / discharge time, and to obtain a long life and a high energy density.
슈퍼커패시터는 내부저항이 높을수록 충전시간은 길어지지만, 슈퍼커패시터의 단점인 제한된 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있다. 따라서, 슈퍼커패시터는 10~15분 정도의 충전으로 단시간용 전력 피크의 보상이나 몰입전류를 공급할 수 있으며, 2시간 정도의 충전으로 장시간 전력 보상을 할 수 있다. 정전압 충전의 경우 내부저항에 상관없이 약 50%의 효율을 보여주고 있으나, 내부저항값에 따라 더 좋은 충전 효율도 얻을 수 있다.Supercapacitors have a higher internal resistance, which increases charging time, but can increase energy density per volume, a disadvantage of supercapacitors. Therefore, the supercapacitor can supply the short-term power peak compensation or the immersion current by charging for about 10 to 15 minutes, and can perform the power compensation for a long time by charging for about 2 hours. Constant voltage charging shows about 50% efficiency regardless of internal resistance, but better charging efficiency can be obtained according to internal resistance value.
이러한 슈퍼커패시터는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 또는 연료전지자동차(Fuel Cell Vehicle, FCV) 등과 같은 차세대 환경친화 차량 개발 분야에 적용하려는 연구와 개발이 계속되고 있는 실정이다.These supercapacitors continue to be researched and developed to apply to the development of next-generation environmentally friendly vehicles such as electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), or fuel cell vehicles (FCVs). It's happening.
부연하자면, 현존하는 전기자동차는 배터리 장치를 이용하여 대부분의 전기에너지를 공급받아 구동모터를 구동하고 있다. 그러나, 차량에 적용되는 배터리 장치는 기술 개발의 제한으로 내부저항이 크기 때문에 순간 충/방전 성능이 낮은 문제점이 있고 운용 수명과 운용 온도 등이 제한되어 전기자동차 개발에 불리한 점이 있다.In other words, the existing electric vehicle uses a battery device to supply most of the electric energy to drive the driving motor. However, the battery device applied to a vehicle has a problem of low instantaneous charge / discharge performance due to a large internal resistance due to the limitation of technology development, and has a disadvantage in developing an electric vehicle due to limited operating life and operating temperature.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 최근에는 체적 대비 에너지 밀도가 높고, 배터리 장치에 비해 충/방전 효율이 높으며, 고출력 순간 방전 성능이 탁월하고 작동온도 범위가 넓으며 운용 수명이 배터리 장치에 비해 긴 슈퍼커패시터를 병렬로 적용하는 방법이 연구 개발되고 있다. Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, recently, the energy density to volume is high, the charging / discharging efficiency is higher than that of the battery device, the high output instantaneous discharge performance is excellent, the operating temperature range is wide, and the operating life is higher than that of the battery device. A method of applying a long supercapacitor in parallel is being researched and developed.
도 1은 일반적인 하이브리드형 전기자동차의 전장품 및 전력의 연결을 나타낸 개념도이다. 도면을 참조하여 설명하면 일반적인 하이브리드형 전기자동차는 주행을 위해 배터리 장치(배터리 팩)에 저장된 전력을 구동모터에 전달하여 상기 구동모터를 작동시켜 차량이 주행할 수 있는 동력을 제공하게 된다. 이와 함께, 슈퍼커패시터가 차량에 마련되어 배터리 장치와 병용되어 구동모터를 작동시키게 된다.1 is a conceptual diagram showing the connection of the electrical equipment and power of a typical hybrid electric vehicle. Referring to the drawings, a typical hybrid electric vehicle delivers power stored in a battery device (battery pack) to a driving motor to operate the driving motor to provide power for driving the vehicle. In addition, the supercapacitor is provided in the vehicle to be used in combination with the battery device to operate the driving motor.
상기 슈퍼커패시터의 장점은 앞서 설명한 이외에 배터리 장치에 비해 구조 및 특성이 단순하여 유지 및 관리가 용이하다. 따라서, 최근 배터리 장치의 제한된 특성에 슈퍼커패시터의 장점을 살려 배터리 장치의 전력을 보조할 수 있는 개념으로 적용하고 있다.The advantages of the supercapacitors are simpler in structure and characteristics than the battery devices in addition to those described above, and thus are easy to maintain and manage. Therefore, in recent years, it has been applied to the limited characteristics of the battery device to take advantage of the supercapacitor to assist the power of the battery device.
그러나, 배터리 장치와 슈퍼커패시터를 에너지 저장장치로 병용하는 하이브리드 전기자동차 시스템에서는 차량의 주행 상태와 에너지 저장장치 가용에너지를 모니터링하여 슈퍼커패시터 전력을 적절히 공급/차단할 수 있는 에너지 분배 알고리즘이 절실히 필요하다.
However, a hybrid electric vehicle system using a battery device and a supercapacitor as an energy storage device requires an energy distribution algorithm capable of appropriately supplying / blocking supercapacitor power by monitoring the driving state of the vehicle and the available energy of the energy storage device.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 장치와 슈퍼커패시터를 에너지 저장장치로 병용하는 전기자동차에서 차량의 주행 상태와 에너지 저장장치의 가용에너지에 따라 슈퍼커패시터의 전력을 공급하거나 차단하는 최적의 에너지 분배 알고리즘을 갖도록 함으로써, 전기자동차의 에너지 사용효율을 향상시킬 수 있는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the above problems, in the electric vehicle using a battery device and a supercapacitor as an energy storage device to supply or cut off the power of the supercapacitor according to the driving state of the vehicle and the available energy of the energy storage device. The purpose of the present invention is to provide an electric power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor which can improve the energy use efficiency of the electric vehicle by having an optimal energy distribution algorithm.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 차량을 주행시키는 동력을 제공하는 구동모터에 전력을 전달하는 배터리 장치와 슈퍼커패시터가 마련된 전기자동차에 있어서, 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 및 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 운전자가 밟아 조작하는 가속패달의 조작 각도에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 가속패달 각도 측정단계를 포함하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 의해 달성된다.According to the technical idea of the present invention for achieving the above object, in the electric vehicle provided with a battery device and a supercapacitor for delivering power to a drive motor for providing power to drive the vehicle, the available power stored in the supercapacitor If the amount of available power stored in the supercapacitor after the supercapacitor storage amount checking step and the supercapacitor storage amount checking step is sufficient, the power transferred from the supercapacitor to the driving motor according to the operation angle of the accelerator pedal stepped by the driver is sufficient. It is achieved by a power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor including an acceleration pedal angle measuring step to be intermittent.
여기서, 상기 가속패달 각도 측정단계에서 측정된 상기 가속패달의 조작 각도가 30도이거나 이보다 크면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하는 것이 바람직하다.Here, when the operation angle of the acceleration pedal measured in the acceleration pedal angle measuring step is 30 degrees or larger than this, it is preferable to transfer the power of the supercapacitor to the driving motor.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 차량을 주행시키는 동력을 제공하는 구동모터에 전력을 전달하는 배터리 장치와 슈퍼커패시터가 마련된 전기자동차에 있어서, 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 및 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 주행하는 차량의 속도에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 차량 속도 측정단계를 포함하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 의해 달성된다.On the other hand, in another technical idea of the present invention for achieving the above object, in the electric vehicle provided with a battery device and a supercapacitor for delivering power to the drive motor for providing power to drive the vehicle, stored in the supercapacitor If the amount of available power stored in the supercapacitor is sufficient after the step of checking the supercapacitor storage amount and the amount of available power stored in the supercapacitor after the step of checking the amount of available power, It is achieved by a power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor including a vehicle speed measurement step.
여기서, 상기 차량 속도 측정단계에서 측정된 차량의 주행속도가 시속 2킬로미터이거나 이보다 빠르면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하는 것이 바람직하다.Here, when the traveling speed of the vehicle measured in the vehicle speed measuring step is 2 km / h or faster, it is preferable to transfer the power of the supercapacitor to the driving motor.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 차량을 주행시키는 동력을 제공하는 구동모터에 전력을 전달하는 배터리 장치와 슈퍼커패시터가 마련된 전기자동차에 있어서, 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 및 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 구동모터의 부하전류 값에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 구동모터 부하전류 측정단계를 포함하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 의해 달성된다.On the other hand, in another technical idea of the present invention for achieving the above object, in the electric vehicle provided with a battery device and a supercapacitor for delivering power to the drive motor for providing power to drive the vehicle, stored in the supercapacitor If the amount of available power stored in the supercapacitor is sufficient after the supercapacitor storage amount checking step and the supercapacitor storage amount checking step to check the amount of available power, the power delivered from the supercapacitor to the driving motor is interrupted according to the load current value of the driving motor. It is achieved by a power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor including a drive motor load current measurement step.
여기서, 상기 구동모터 부하전류 측정단계에서 측정된 구동모터의 부하전류 값이 300암페어이거나 이보다 높으면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하는 것이 바람직하다.Here, when the load current value of the drive motor measured in the drive motor load current measurement step is 300 amps or higher, it is preferable to transfer the power of the supercapacitor to the drive motor.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 차량을 주행시키는 동력을 제공하는 구동모터에 전력을 전달하는 배터리 장치와 슈퍼커패시터가 마련된 전기자동차에 있어서, 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 및 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 운전자가 밟아 조작하는 가속패달의 위치 변화율에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 가속패달 위치 변화율 측정단계를 포함하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 의해 달성된다.On the other hand, in another technical idea of the present invention for achieving the above object, in the electric vehicle provided with a battery device and a supercapacitor for delivering power to the drive motor for providing power to drive the vehicle, stored in the supercapacitor If the amount of available power stored in the supercapacitor is sufficient after the supercapacitor storage amount checking step and the supercapacitor storage amount checking step to check the amount of available power, the driver transfers the supercapacitor from the supercapacitor to the driving motor according to the rate of change of the accelerator pedal stepped by the driver. It is achieved by a power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor including an acceleration pedal position change rate measuring step of intermittent power.
여기서, 상기 가속패달 위치 변화율 측정단계에서 측정된 가속패달 위치 변화율이 25%이거나 이보다 높으면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하는 것이 바람직하다.Here, when the acceleration pedal position change rate measured in the acceleration pedal position change rate measuring step is 25% or higher, it is preferable to transfer the power of the supercapacitor to the driving motor.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적 사상으로는, 차량을 주행시키는 동력을 제공하는 구동모터에 전력을 전달하는 배터리 장치와 슈퍼커패시터가 마련된 전기자동차에 있어서, 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 및 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 불충분하면 회생제동 시 발생하는 에너지를 슈퍼커패시터로 전달하여 충전하는 슈퍼커패시터 충전단계를 포함하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 의해 달성된다.
On the other hand, in another technical idea of the present invention for achieving the above object, in the electric vehicle provided with a battery device and a supercapacitor for delivering power to the drive motor for providing power to drive the vehicle, stored in the supercapacitor If the amount of available power stored in the supercapacitor is insufficient after the supercapacitor storage amount checking step for checking the amount of available power and the supercapacitor storage amount checking step, the supercapacitor charging step of transferring the energy generated during regenerative braking to the supercapacitor is charged. It is achieved by a power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor included.
본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 의하면, 기존 하이브리드형 전기자동차가 갖는 에너지 저장장치의 적절한 전력 분배, 공급/차단 시점과 양을 제어할 수 있어 전력 분배 알고리즘을 개선할 수 있으며 이로부터 배터리 장치와 슈퍼커패시터 또는 기타 다수의 에너지 저장장치를 병용하는 하이브리드형 전기자동차 분야의 표준 내지 개선된 전력 운용 알고리즘을 제안하고 상용화할 수 있다.According to the electric power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention, it is possible to control the proper power distribution, supply / interruption time and amount of the energy storage device of the existing hybrid electric vehicle, power distribution The algorithm can be improved and from this it can propose and commercialize standard or improved power operation algorithms in the field of hybrid electric vehicles using battery device and supercapacitor or many other energy storage devices.
따라서, 전기자동차 소프트웨어 분야의 인력 창출은 물론 경쟁력 있는 사업 분야로 확장할 수 있고 세계 전기자동차 시장의 전력 운용 알고리즘을 운용하는 제어기 표준화 주도와 기술을 선점할 수 있는 효과가 있다.
Therefore, it is possible to expand manpower in the electric vehicle software field as well as to expand into a competitive business field, and to lead the standardization of controller standardization and technology to operate the power operation algorithms of the global electric vehicle market.
도 1은 일반적인 하이브리드형 전기자동차의 전장품 및 전력의 연결을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 1 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 2 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 3 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 4 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 5 실시예를 나타낸 순서도이다.1 is a conceptual diagram showing the connection of the electrical equipment and power of a typical hybrid electric vehicle.
2 is a flowchart illustrating a first embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a second embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
Figure 4 is a flow chart showing a third embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a fourth embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating a fifth embodiment of a power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor may properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 1 실시예를 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a first embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 차량이 주행하는 중에 슈퍼커패시터의 전력을 필요로 하게 되는 경우 먼저 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계를 거친 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 운전자가 밟아 조작하는 가속패달의 조작 각도에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 가속패달 각도 측정단계를 수행하게 된다.Referring to the drawings, when the vehicle requires the power of the supercapacitor while driving, the amount of available power stored in the supercapacitor after the supercapacitor storage amount checking step of checking the amount of available power stored in the supercapacitor first If this is sufficient, the acceleration pedal angle measuring step of controlling the power transmitted from the supercapacitor to the driving motor is performed according to the operation angle of the accelerator pedal stepped by the driver.
바람직하게는, 상기 가속패달 각도 측정단계에서 측정된 상기 가속패달의 조작 각도가 30도이거나 이보다 크면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하게 된다.Preferably, when the operation angle of the acceleration pedal measured in the acceleration pedal angle measurement step is 30 degrees or larger than this, the power of the supercapacitor is transferred to the driving motor.
부연하자면, 1차적으로 슈퍼커패시터의 가용 에너지를 확인하고 방전 가능한 값이 되면 2차적으로 가속 페달의 위치 데이터를 통해 슈퍼커패시터 전력 포트 개방 여부를 최종 결정하게 된다. 앞선 설명에서는 슈퍼커패시터 에너지를 활용하기 위해 가속 페달 각도를 30도로 정의하였으나 각 전기자동차의 전장품 특성에 맞추어 설정되어야 하는 값이다. 또한, 추가 필요성이 있는 파라미터로 t 즉, 시간상수를 두어 해당 한계점 값과 시간상수를 겸하여 슈퍼커패시터 활용 방법을 극대화할 수 있다.
In other words, first, the available energy of the supercapacitor is checked, and when the dischargeable value is reached, the second capacitor finally determines whether to open the supercapacitor power port through the position data of the accelerator pedal. In the foregoing description, the accelerator pedal angle is defined as 30 degrees to utilize the supercapacitor energy, but it is a value that should be set according to the electric equipment characteristics of each electric vehicle. In addition, by adding t, that is, a time constant as a parameter that needs to be added, the threshold value and the time constant may be combined to maximize the method of using a supercapacitor.
도 3은 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 2 실시예를 나타낸 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a second embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 차량이 주행하는 중에 슈퍼커패시터의 전력을 필요로 하게 되는 경우 먼저 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계를 거친 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 주행하는 차량의 속도에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 차량 속도 측정단계를 수행하게 된다.Referring to the drawings, when the vehicle requires the power of the supercapacitor while driving, the amount of available power stored in the supercapacitor after the supercapacitor storage amount checking step of checking the amount of available power stored in the supercapacitor first If this is sufficient, the vehicle speed measurement step of controlling the power transmitted from the supercapacitor to the driving motor is performed according to the speed of the vehicle.
바람직하게는, 상기 차량 속도 측정단계에서 측정된 차량의 주행속도가 시속 2킬로미터이거나 이보다 빠르면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하게 된다.Preferably, when the traveling speed of the vehicle measured in the vehicle speed measuring step is 2 km / h or faster, the power of the supercapacitor is transferred to the driving motor.
부연하자면, 대부분의 부하가 차량 출발 시 집중된다. 이는 차량의 구름저항, 가속저항 등의 항목에 기초하며 양이 매우 크게 작용하기 때문이다. 따라서 차량 출발을 기점으로 슈퍼커패시터 전력을 공급함으로 배터리에 부담이 되는 순간 방전량을 최소화하고 구동모터에서 요구하는 전력량을 만족시킬 수 있다.In other words, most of the load is concentrated at vehicle departure. This is based on items such as rolling resistance and acceleration resistance of the vehicle, because the amount is very large. Therefore, by supplying supercapacitor power from the start of the vehicle, it is possible to minimize the amount of discharge that is burdened by the battery and satisfy the amount of power required by the driving motor.
도 3에 도시된 바와 같이 1차적으로 슈퍼커패시터의 가용전력이 충분한 경우 2차적으로 차량의 속도 파라미터를 비교한다. 차량의 주행속도가 시속 2킬로미터이거나 이보다 빠르면 차량이 정지 후 출발하는 상태를 쉽게 인지할 수 있어 슈퍼커패시터 내부의 전력을 활용할 수 있다.
As shown in FIG. 3, first, when the available power of the supercapacitor is sufficient, the speed parameters of the vehicle are secondarily compared. If the vehicle's driving speed is 2 kilometers per hour or faster, the vehicle can easily recognize the starting state after stopping, thus utilizing the power inside the supercapacitor.
도 4는 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 3 실시예를 나타낸 순서도이다.Figure 4 is a flow chart showing a third embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 차량이 주행하는 중에 슈퍼커패시터의 전력을 필요로 하게 되는 경우 먼저 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계를 거친 후 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 구동모터의 부하전류 값에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 구동모터 부하전류 측정단계를 수행하게 된다.Referring to the drawings, when the vehicle requires the power of the supercapacitor while driving, the supercapacitor storage amount checking step for checking the amount of available power stored in the supercapacitor first and then the supercapacitor storage amount checking step When the amount of available power stored in the capacitor is sufficient, the driving motor load current measuring step of controlling the power transferred from the supercapacitor to the driving motor is performed according to the load current value of the driving motor.
바람직하게는 상기 구동모터 부하전류 측정단계에서 측정된 구동모터의 부하전류 값이 300암페어이거나 이보다 높으면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하게 된다.Preferably, when the load current value of the drive motor measured in the drive motor load current measurement step is 300 amps or higher, the power of the supercapacitor is transferred to the drive motor.
부연하자면, 차량 구동모터의 부하전류 값을 기초로 하여 슈퍼커패시터를 구동하는 것으로 정의된 배터리 순간 방전 한계점 값을 참조하여 슈퍼커패시터 개방을 결정하는 임의의 한계점 값을 정의할 수 있다. 해당 값을 초과하면 슈퍼커패시터를 개방하여 구동모터의 순간 요구 전류를 보조하는 역할을 할 수 있다.
In other words, an arbitrary threshold value for determining the opening of the supercapacitor may be defined by referring to a battery instantaneous discharge threshold value defined as driving the supercapacitor based on the load current value of the vehicle driving motor. If the value is exceeded, the supercapacitor can be opened to support the instantaneous demand current of the drive motor.
도 5는 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 4 실시예를 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a fourth embodiment of a power operating method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 차량이 주행하는 중에 슈퍼커패시터의 전력을 필요로 하게 되는 경우 먼저 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계를 거친 후 상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 충분하면 운전자가 밟아 조작하는 가속패달의 위치 변화율에 따라 슈퍼커패시터에서 구동모터로 전달되는 전력을 단속하는 가속패달 위치 변화율 측정단계를 수행하게 된다.Referring to the drawings, when the vehicle requires the power of the supercapacitor while driving, the supercapacitor storage amount checking step for checking the amount of available power stored in the supercapacitor first and then the supercapacitor storage amount checking step If the amount of available power stored in the capacitor is sufficient, the acceleration pedal position change rate measuring step for controlling the power transferred from the supercapacitor to the driving motor is performed according to the position change rate of the accelerator pedal stepped by the driver.
바람직하게는, 상기 가속패달 위치 변화율 측정단계에서 측정된 가속패달 위치 변화율이 25%이거나 이보다 높으면 슈퍼커패시터의 전력을 구동모터에 전달하게 된다.Preferably, when the acceleration pedal position change rate measured in the acceleration pedal position change rate measuring step is 25% or higher, the power of the supercapacitor is transferred to the driving motor.
부연하자면, 차량 가속패달의 위치 외에 가속패달의 순간 변화율 파라미터를 이용하여 슈퍼커패시터를 구동할 수 있는 알고리즘으로 활용할 수 있다. 이는 가속패달의 위치를 임의의 미소한 시간으로 미분하여 변화된 가속패달 변화율을 인지하여 필요로 하는 보조 에너지를 얼마만큼 필요로 하는지 예측이 가능하고 적절히 구동모터의 요구 전력을 보조할 수 있다.
In other words, it can be used as an algorithm for driving a supercapacitor using the instantaneous rate of change parameter of the acceleration pedal in addition to the position of the vehicle acceleration pedal. It is possible to predict how much the auxiliary energy required by recognizing the changed acceleration pedal change rate by differentiating the position of the acceleration pedal to an arbitrary minute time, and can appropriately support the required power of the driving motor.
도 6은 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법의 제 5 실시예를 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a fifth embodiment of a power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 전력 운용방법에는 회생제동 시 발생되는 에너지를 이용하여 슈퍼커패시터를 충전시킬 수 있다.Referring to the drawings, in the power operation method according to the invention it is possible to charge the supercapacitor by using the energy generated during regenerative braking.
이를 위해 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계를 거친 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양이 불충분하면 회생제동 시 발생하는 에너지를 슈퍼커패시터로 전달하여 충전하는 슈퍼커패시터 충전단계가 수행된다.To this end, if the amount of available power stored in the supercapacitor is insufficient after checking the amount of available power stored in the supercapacitor, the supercapacitor charging step of transferring the energy generated by regenerative braking to the supercapacitor for charging Is performed.
여기서, 회생제동(REGENERATIVE BRAHING SYSTEM)이란 브레이크를 밟을 때 구동모터가 발전기의 역할을 하게 되는 것으로 구동모터에 공급되던 전류를 차단하면 도로를 달리던 차량의 바퀴가 구동모터를 돌리게 되며, 이때 차량의 관성에 의해 돌아가는 구동모터에서 전류가 발생되고 이렇게 발생된 전류를 차량에 마련된 슈퍼커패시터에 공급해 충전하는 것을 의미한다. 이러한 회생제동 시 발생되는 에너지를 이용하여 방전된 슈퍼커패시터를 충전시킬 수 있다.
Here, regenerative braking system means that the driving motor acts as a generator when the brake is applied, and if the current supplied to the driving motor is blocked, the wheel of the vehicle running on the road turns the driving motor, and the inertia of the vehicle The current is generated from the driving motor returned by the means means to supply the generated current to the supercapacitor provided in the vehicle to charge. The discharged supercapacitor may be charged using energy generated during the regenerative braking.
상기와 같은 본 발명에 따른 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법에 의하면 기존 하이브리드형 전기자동차가 갖는 에너지 저장장치의 적절한 전력 분배, 공급/차단 시점과 양을 제어할 수 있어 전력 분배 알고리즘을 개선할 수 있으며 이로부터 배터리 장치와 슈퍼커패시터 또는 기타 다수의 에너지 저장장치를 병용하는 하이브리드형 전기자동차 분야의 표준 내지 개선된 전력 운용 알고리즘을 제안하고 상용화할 수 있고 이로부터 전기자동차 소프트웨어 분야의 인력 창출은 물론 경쟁력 있는 사업 분야로 확장할 수 있고 세계 전기자동차 시장의 전력 운용 알고리즘을 운용하는 제어기 표준화 주도와 기술을 선점할 수 있는 효과가 있다.
According to the power operation method of a hybrid electric vehicle using a battery and a supercapacitor according to the present invention as described above, it is possible to control the proper power distribution, supply / blocking time and amount of the energy storage device of the existing hybrid electric vehicle. It is possible to improve the power distribution algorithm, from which it is possible to propose and commercialize the standard or improved power operation algorithm in the hybrid electric vehicle field using battery unit and supercapacitor or many other energy storage devices, and from this the electric vehicle software In addition to the creation of manpower in the field, it can be expanded to competitive business areas, leading to the standardization of controller standardization and technology preoccupying the power operation algorithms of the global electric vehicle market.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. .
Claims (9)
슈퍼커패시터에 저장된 가용전력의 양을 확인하는 슈퍼커패시터 저장량 확인단계; 및
상기 슈퍼커패시터 저장량 확인단계 후 슈퍼커패시터에 저장된 가용전력이 방전 가능한 값이 되면 구동모터의 부하전류 값에 따라 구동모터와 연결된 슈퍼커패시터가 구동모터로 전력을 전달하는 구동모터 부하전류 측정단계;를 포함하며,
상기 구동모터 부하전류 측정단계에서 구동모터의 부하전류 값을 기초로 하여 슈퍼커패시터를 구동하는 것으로 정의되는 배터리 순간 방전 한계점 값이 슈퍼커패시터 개방을 결정하는 임의의 한계점 값을 초과하면 슈퍼커패시터를 개방하여 구동모터의 순간 요구 전류를 보조하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법.In the electric power operation method of the hybrid electric vehicle that is used in combination with the battery unit and the supercapacitor that delivers power to the driving motor for providing power to drive the vehicle,
A supercapacitor storage amount checking step of confirming an amount of available power stored in the supercapacitor; And
A driving motor load current measuring step of transmitting power to the driving motor by the supercapacitor connected to the driving motor according to the load current value of the driving motor when the available power stored in the supercapacitor after the supercapacitor storage amount checking step becomes a dischargeable value; includes ,
When the battery instantaneous discharge threshold value defined as driving the supercapacitor based on the load current value of the drive motor in the driving motor load current measurement step exceeds an arbitrary threshold value for determining the supercapacitor opening, the supercapacitor is opened. A method of operating electric power of a hybrid electric vehicle that uses a battery and a supercapacitor together to support an instantaneous demand current of a driving motor.
상기 구동모터 부하전류 측정단계에서 측정된 구동모터의 부하전류 값이 300암페어이거나 이보다 높으면 구동모터와 연결된 슈퍼커패시터가 구동모터로 전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리와 슈퍼커패시터를 병용하는 하이브리드형 전기자동차의 전력 운용방법.The method according to claim 5,
When the load current value of the drive motor measured in the drive motor load current measurement step is 300 amps or higher, a hybrid electric power using a battery and a supercapacitor together with a supercapacitor connected to the drive motor delivers power to the drive motor. How to operate electric power of car.
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