KR101714813B1 - 출력 지원 시스템 - Google Patents

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테자스 크리슈나 크샤트리야
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케이피아이티 테크놀로지스 엘티디.
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Abstract

본 발명은 모듈형 출력지원 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량/엔진구동 시스템에 채택되어 이들을 전기적 및/또는 원천적인 출력시스템으로 작동/동력이 공급되도록 하는 모듈식 전력 지원시스템에 관한 것이다. 모터 시스템의 상승적인 조합; 모터 제어 시스템과 본 발명의 재생적인 제동시스템에 연결된 에너지 저장기구는, 본 발명의 출력지원 시스템을 엔진, 출력전달, 구동전달 및 차량에 대한 실질적인 변형이 없으면서도 차량/엔진에 채택하도록 한다. 엔진과 모터는 차량/엔진구동 시스템의 작동조건에 근거하여 각 출력원의 각각의 장점을 최대로 활용하여, 엔진의 출력요구에 선택적으로 응답하여, 연료의 효율성을 제고하고, 바람직하지 않은 배기가스를 저감하며 보다 나은 운전원활성을 제공한다.

Description

출력 지원 시스템 {A Power Assisting System}
본 발명은 모듈식 출력 지원시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 차량/엔진구동 시스템과 일체로 되어 이들을 전기적 및 원천적인 차량 출력원모드로 작동하도록 하는 적응형 모듈식 전력지원 시스템에 관한 것이다.
대부분의 차량들은 그 차량을 신속하게 가속하기에 충분한 출력을 발생하기 위하여 비교적 대형엔진을 필요로 한다. 종래의 차량에 있어서의 가솔린 엔진은 최대출력 요구에 따른 크기로 되어 있다. 사실상, 대부분의 사용자들은 1퍼센트 이하의 시간에 대하여 그들의 엔진 최대출력을 사용할 뿐이다. 전기와 엔진의 출력원을 사용하는 하이브리드 차량들은 엔진의 크기결정의 문제를 해결하고 엔진성능을 제고하도록 설계된다. 이러한 차량들은 훨씬 소형의 엔진들을 사용하며, 최고출력보다는 평균출력 요구에 근접하게 크기가 정해진다. 하지만, 소형엔진에 있어서는, 더 소형이면서 경량인 부품을 사용함으로써, 실린더의 수를 감소하고 엔진을 그의 최대부하에 근접하게 작동함으로써 효율이 개선될 수 있다.
그러나, 이는 전기모터 및 구동, 변속 시스템과 결합된 전용 엔진의 개발을 필요로 한다. 또한 이들 차량을 운용하기 위한 맞춤식 변속시스템이 필요하게 된다. 이는, 하이브리드 기술을 기존 또는 신규 개발차량/엔진구동 시스템에 적용함에 있어 장애가 되고 있다. 더욱이, 어떠한 엔진구동 시스템의 엔진을 평균 출력요구의 범위내에서의 크기로 만들고 작동하여 연료효율성을 제고하는 것은 항상 바람직한 것이다. 따라서, 전용 구동시스템, 엔진 등에 대한 필요가 없이도 엔진/차량의 성능을 제고하기 위하여 그러한 지원시스템과 엔진/차량을 통합함에 따른 융통성을 제공하는 엔진구동 시스템용 출력지원 시스템/차량을 제공하고자 하는 요구가 있어 왔다.
하이브리드 차량들은 백년전에 개념화되었다. 하이브리드 차량에 대한 최초의 논의는 1902년으로 거슬러 올라간다. 벨기에 출신의 파이퍼(Piper)는 하이브리드를 주제로 한 미국특허를 최초로 출원한 사람이다. 그의 특허는 100년 전에 허여되었다. 비록, 과거에도 수차례의 시도는 있었지만, 고도로 효율적이고, 개장(改裝)이 용이하며, 비용효율적인 하이브리드 설계에 관한 인용문헌은 없다. 현재의 원유가격에 있어서의 급격한 변동 때문에, 하이브리드 차량의 설계 및 제작에 관한 이해관계가 급증하고 있다. 하지만 그에 관련된 높은 가격 때문에 수요가 낮게 유지되고 있다. 하이브리드 차량시스템을 개발하고자 하는 시도들은 계속되고 있다. 선행기술은 이하에 언급된다.
미국특허 6367570 호는, 내연기관의 부하균형에 대한 전략적인 출력지원을 제공하는 전기모터를 가지는 하이브리드 차량을 개시하고 있다. 이는, 모터 및 제어시스템에 연결된 내연기관을 포함한다.
미국특허 5678646 호는, 전기모터와, 전기모터의 자계권선을 스위칭하는 회로 브레이커 및, 냉매회로에 의하여 자계권선 및 회로 브레이커를 냉각하는 냉각장치를 포함하는 차량용 추진시스템을 개시한다. 전기모터는 그 자체 내에서 기계적으로 기능적인 제1 모듈형 유니트의 형태로 실현된다. 회로 브레이커들은, 제1 모듈형 유니트에 확고하게 연결되어 하나의 추진 유니트를 형성하는 적어도 한 개의 제2 모듈형 유니트 내에 조립된다. 개별적인 모듈형 유니트들은 착탈가능한 전기적 인터페이스 접속 및 마찬가지로 착탈가능한 냉매 인터페이스 접속의 양자에 의하여 상호간에 분리될 수 있고, 상호간에 연결될 수도 있다. 이러한 구성은 모듈형 유니트들을 부가함으로써 추진 유니트를 선택적으로 확장할 수 있고, 또는 개별 모듈형 유니트의 고장이나 오동작의 경우에는 전체 추진 유니트를 교체하지 않고서 모듈형 유니트를 교체할 수 있도록 하고 있다.
PCT공보 WO/1992/018346 호는, 외연(外燃) 프리-피스톤(free-piston) 기관을 가진 하이브리드 전기 자동차 추진 시스템에 있어서 일체형 선형 전류 발생기 및 펄스 주파수 제어기가 마련된 것을 개시하고 있다. 이 시스템은, 전력통합형 프로세서, 주파수 변조회로 및 펄스폭 변조회로를 포함하며, 전력통합형 프로세서는 주파수 변조회로 및 펄스폭 변조회로를 제어하여 주파수 변조된 펄스화 전류 및, 펄스폭이 가변되는 보조 출력전류의 양자를 생성한다. 주파수 변조된 펄스화 전류 및 펄스폭이 가변 보조 출력전류의 양자는 일체형 전자식 차동장치를 가지는 전기 구동모터에 전력을 공급하도록 결합된다. 충전가능한 배터리 팩과 같은 소형 보조전원이 가속 및 언덕 등판 출력용의 보조전류를 제공한다. 외연기관은 어떠한 무공해 연료(천연가스, 알콜, 프로판 등과 같은)를 연소하고, 엔진에 일체화된 코일로부터 일정 주파수의 전류를 발생하도록 일정한 피크 효율의 속도에서 작동한다. 발전기 전류는 구동모터의 원활한 속도제어로 통상의 운전상황에서 차량을 추진하기에 충분하다. 추진 모터는 한 개의 고정된 고정자, 및 2개의 축방향으로 대향하는 영구자석 또는 유도형 회전자를 결합하고 있으며, 회전자는 각각의 출력 추진축용이다.
미국특허 5172784 호는, 외연 프리-피스톤 엔진을 가지는 하이브리드 전기 차량 추진시스템에 일체형 선형 전류 발생기 및 펄스 주파수 콘트롤러가 마련된 것을 개시한다. 이 시스템은, 전력 통합형 프로세서와, 주파수 변조 회로 및 펄스폭 변조 회로를 포함하며, 전력 통합형 프로세서는 주파수 변조회로 및 펄스폭 변조회로를 제어하여 주파수 변조된 펄스화 전류 및, 펄스폭이 가변되는 보조 출력전류를 생성한다. 주파수가 변조된 펄스화 전류 및 펄스폭이 가변되는 보조 출력전류의 양자는 일체형 전자식 차동장치를 가지는 전기 구동모터에 전력을 공급하도록 결합된다.
미국 특허출원 20060000651 호는, 하이브리드 전기차량용의 열전(熱電) 증가 하이브리드 전기 추진 시스템을 개시한다. 이 시스템은 연소기관 및 차량의 바퀴를 회전하기 위한 전기모터를 포함한다. 연소기관과의 열접촉부에 마련된 가열측을 가지는 열전장치가 전기모터에 전기적으로 접속된다. 작동에 있어서, 열전장치는 연소기관으로부터 폐열을 받아서 차량의 추진을 증가시키기 위해 전기모터에 대한 전력을 발생한다.
미국특허 6823840 호는, 하이브리드 전기차량용의 매니폴드 절대압력 제어시스템을 개시한다. 이 특허는 전기모터/발전기와 병렬인 내연기관을 포함하는 하이브리드 전기차량내의 매니폴드 절대압력을 제어하기 위하여 마련된 방법 및 장치를 개시한다. 그 방법은, 하이브리드 전기차량상의 토크요구를 감시하고, 내연기관의 매니폴드 절대압력량 및 변화율을 감시하고, 그 토크요구에 맞추어 내연기관으로부터 토크를 공급하고; 또한, 모터/발전기로부터의 토크를 내연기관으로부터 공급된 토크와 부하가 대등하게 되도록, 또한 내연기관의 매니폴드 절대압력을 허용가능한 범위 및 비율내에 유지하도록 공급하는 단계를 포함한다.
미국 특허출원 20040174124 호는, 병렬형 하이브리드 전기차량용 모터제어 방법 및 시스템을 개시한다. 가속명령 및 모터의 추정 관성 모멘트를 사용하여 모터를 제어하는 모터 제어시스템이 제공된다. 모터제어 방법은, 모터의 추정 관성모멘트를 계산하고, 추정된 관성모멘트 및 가속명령에 근거하여 정방향 보상전류를 계산하고, 속도 콘트롤러 출력전류 및 정방향 보상전류에 근거하여 최종전류 명령을 계산하고, 속도 콘트롤러 출력전류는 가속명령에 근거하여 계산되며, 최종전류 명령을 사용하여 모터를 제어하는 것을 포함한다.
미국 특허출원 20030098187 호는, 병렬형 하이브리드 전기차량용 제어시스템 및 방법을 개시한다. 이것은, 엔진 및 모터로부터의 출력이 각각 독립적으로 차량의 출력전달 장치에 토크를 제공하는 병렬형 하이브리드 전기차량(HEV)에 대한 제어방법을 제공한다.
미국특허 6321143 호는, 하이브리드 전기차량용 제어시스템 및 방법을 개시한다. 차량시스템 콘트롤러는, 차량의 작동모드를 대표하는 다수개의 소정의 상태를 가지는 상태기구를 가진다. 상태기구 내의 어떠한 2개의 상태들 사이의 전이를 제어하기 위해 한 세트의 규칙이 정해진다. 이 상태들은 운전자 명령, 에너지 관리 관련사항 및 시스템 오류 발생에 따라서 우선순위가 매겨진다. 차량시스템 콘트롤러는 한세트의 규칙에 근거하여 낮은 우선순위로부터 높은 우선순위로의 전이를 제어한다.
일본특허 JP3580257 호는, 다수개의 구동 출력원의 출력을 바퀴로 전달하기 위한 전달계통중의 적어도 일부가 공통으로 만들어지는 하이브리드 차량을 개시하며, 또한, 다수개의 구동 출력원 내의 특정한 구동 출력원으로부터의 출력이 바퀴로 전달되는 계통상에 있는 2개의 회전부재의 사이에, 출력 전달상태를 변화시키기 위한 출력 전달상태 제어기구가 마련된다.
일본특허 JP2002135910 호는, 하이브리드 차량 및 그의 제어방법이 개시된다. 출력축과, 동력을 출력하는 구동축과, 출력축 및 구동축과 연결되고 원동기로부터 출력되는 증가 또는 감소된 출력을 구동축으로 전달할 수 있는 출력 조정 유니트와, 회전축을 가지는 모터와, 회전축, 출력축 및 구동축의 접속상태를 전환하는 체인지-오버(change-over)구조 및, 체인지 오버구조를 제어하는 체인지-오버 제어 유니트를 가지는 원동기가 동력 출력유니트에 마련된다.
일본특허 JP3817982 호는, 하이브리드 차량내의 연속가변형 변속기의 출력전달효율을 개선하기 위한 하이브리드 차량을 개시한다. 엔진의 토크는 연속가변형 변속기를 통하여 바퀴로 전달되며, 모터 발전기의 토크가 엔진과 바퀴 사이의 토크전달 경로내에 입력될 수 있고, 기어는 유성기어 메카니즘을 통하여 모터 발전기의 토크를 더하게 된다.
미국특허 6155364 호는, 유성기어 메카니즘이 모터/발전기의 고정자 코일의 반지름방향으로 안쪽으로 배치되는 하이브리드 구동시스템을 개시한다. 이것은, (a) 연료의 연소에 의하여 작동되는 엔진, (b) 둘 중의 하나가 엔진에 접속되는 태양기어 및 캐리어를 가지는 유성기어 메카니즘 및, 출력부재에 접속된 링기어, (c) 출력부재에 접속된 모터/발전기, 및 (d) 출력부재로부터 받은 구동력에 의하여 회전하는 입력부재 및 출력축을 포함하는 차동기어 장치를 포함하며, 모터/발전기, 유성기어 메카니즘 및 출력부재들은 제1 축을 따라서 상호간에 동축적으로 배치되며, 차동기어 장치의 출력축들은 제1 축에 평행한 제2 축을 따라서 배치된다.
상술한 특허들을 비판적으로 검토하자면, 이하의 기술적인 공백을 드러내게 된다:
엔진/차량/이들의 생산라인에 대한 상당한 변화를 주지 않고 차량 상에 채택가능한 전기구동 시스템의 부재;
동일한 프레임 크기를 가진 모터가 엔진의 용량범위에 대해서 사용되어야 하며, 그에 의하여 제조자들로 하여금 특정한 모터 및 동력 전달시스템에 일체화된 전용엔진을 개발하도록 강요하게 되는 특수한 상황에서, 기존의 엔진에 대한 모터의 채택불가;
엔진/차량 센서 및 기타 제어유니트 들과 흠잡을데 없이 접속하는 제어시스템의 채택불가;
급속한 배터리 충전수단의 부재;
배터리, 모터등에 대한 냉각시스템의 필요.
차량/엔진구동 시스템이 전기 시스템 및 그의 원천적인 출력 시스템에 의하여 작동되거나/동력을 공급받을 수 있도록 차량/엔진구동 시스템에 채택될 수 있는 모듈형 출력지원 시스템, 특히 전력지원 시스템을 제공하고자 하는 장시간의 요구가 있었다.
본 발명의 주된 목적은, 모듈형 출력지원 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 차량/엔진구동 시스템이 전기 시스템 및/또는 그의 원천적인 출력 시스템에 의하여 작동되거나/동력을 공급받을 수 있도록 차량/엔진구동 시스템에 채택될 수 있는 모듈형 출력지원 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차량이 내연기관 및/또는 전기모터를 사용하여 작동될 수 있는 차량용 전기모듈식 출력지원 시스템을 제공 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 기능성을 위하여 콤팩트하고 실질적으로 중량이 감소되는 모터겸 발전기를 가지는 솔루션을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모듈형 출력지원 시스템을 채택함으로써, 기존의 용량보다 감소된 용량 및 출력으로 차량/엔진구동 시스템을 작동하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모듈형 출력지원 시스템을 채택함으로써, 차량/엔진구동 시스템의 정격이 부여된 것보다 부가적인 출력을 도출하는 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 실질적으로 더 높은 전류밀도를 모터에 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모터를 발전기로서 작동하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 작동조건에 따라 모터 속도를 제어하기 위한 모터 제어수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 출력지원 시스템이 채택되는 차량의 엔진관리 시스템에 영향을 주지 않고 MAP(manifold absolute pressure)센서, TPS(Throttle Positioning Sensor) 및 차량속도 센서(VSS)와 모터제어 시스템을 접속하는 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진/차량으로부터의 디지털 신호와 모터제어 시스템을 접속하기 위한 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차량속도 센서로부터의 맥동신호와 모터제어 시스템을 접속하기 위한 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 출력지원 시스템의 모터겸 발전기의 급변하는 온도를 제어하기 위한 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, MAP, TPS 및, 선택적으로 VSS 센서의 입력에 근거하여 모터의 전류를 제어하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모터에 대한 제어입력을 제공하기 위하여 연료소비측정과 관련된 문제점들을 배제하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진이 아닌 모터만을 시동하여 차량을 운행정지 상태에서 출발하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 원하는 차량속도를 달성한 상태에서 엔진을 시동하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 신호 또는 유사 작동조건에서, 기능중인 엔진을 정지하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모터의 토크특성을 제어시스템이 채택되는 차량의 엔진/엔진 그 자체의 토크특성으로 구성및 채택하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진센서 및, 모터 콘트롤러에 필요한 경우에, 부가적인 센서를 모터 콘트롤러와 접속하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, ECU(Electronic Control Unit)를 분리하고 기존 차량 및 모터제어 시스템의 변경을 회피하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모터제어 시스템의 작동을 위하여 센서로부터 직접 신호를 가져오는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 CAN(Controller Area Network)에서 보다는, 기존의 센서로부터 직접 신호를 가져오는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모터의 출력/토크요구를 추정하기 위하여 매니폴드 절대압력, 스로틀 위치를 다른 파라미터와 함께 측정하도록 시스템에 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모터와 엔진을 연결하는 모터구동 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진 크랭크축과 연결수단 사이의 유격, 진동 등과 관련된 문제를 회피할 수 있는 차량의 엔진 상에 전기모터를 탑재 및 연결하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진의 크랭크축과 출력지원 수단의 모터축의 사이에서 중심간격 조정수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 모터의 높이 조정수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차량/엔진의 운동에너지 감소를 이용하여, 그 운동에너지를 변환함으로써 에너지 저장기구를 충전하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 출력지원 시스템의 배터리를 충전하기 위하여 재생에 근거한 기회 및 재생적인 제동시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전류펄스를 사용하여 출력지원 시스템의 배터리를 충전하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차량의 기어박스에 대한 변화/변경을 회피하면서 출력지원 시스템을 연결하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진 스타터및 차량/엔진의 알터네이터의 사용을 회피하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전기모터와 차량의 엔진 사이의 부하를 완벽하게 공유함으로써, 운전자/운용자가 어떠한 레버/기어변속기를 작동할 필요, 또는 실질적변경을 겪어야 할 필요가 없는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 교통조건에 따른 기어의 변속을 최소화하고 운전편의성을 제고하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차량/엔진구동 시스템의 엔진으로부터의 배기가스 수준을 감소하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 배터리와 같은 에너지 저장기구, 모터 및 모터 제어시스템에 대한 냉각시스템의 사용을 회피하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진과 모터의 정격 회전속도에 따라 기존의 엔진에 모터겸 발전기를 채택함으로써, 엔진과 모터겸 발전기의 토크특성을 상호보완적으로 하는 것이다.
따라서, 본 발명과 관련하여:
모터 시스템과;
상기 모터 및, 속도/토크 제어를 제공하기 위한 센서와 함께 구성되는 모터제어 시스템과;
에너지 저장기구를 포함하며, 상기 에너지 저장기구는 충전을 위하여 차량 및/또는 엔진구동 시스템의 엔진의 운동에너지의 감소를 이용하는 재생 시스템에 연결되는 에너지 저장 시스템을 포함하는 시스템에 있어서,
모터 시스템은,
하나 또는 다수개의 모터와,
장착수단을 포함하고, 진동방지 마운트가 끼워지도록 채택되는 모터 장착수단을 포함하며,
모터전달 수단은, 상기 모터의 축상에 장착되고 표면에 홈이 형성된 제1 풀리와, 상기 엔진의 크랭크축상에 장착되는 제2 풀리를 포함하고, 이들 풀리들은 한 개의 벨트, 체인 등으로 기능적으로 연결되어, 모터가 엔진의 부하를 공유함을 지원하고 하나 또는 다수개의 에너지 저장기구를 충전하는데 사용되는 출력을 생성하며; 선택적으로 전달수단은 상기 크랭크축과 모터축 사이에 채택되는 유니버설 또는 조(jaw) 커플링이며,
에너지 저장시스템은, 하나 또는 복수개의 배터리, 상기 모터 제어시스템 및 모터와 함께 구성되는 배터리 충전 시스템, 반도체 전력장치를 포함하는 재생 제동시스템, 배터리제어 프로그램 논리 루프(loop)가 내장된 전용 배터리 제어시스템, 외부 충전수단, 및 울트라캐패시터를 포함하며,
모터 제어시스템은 PID 콘트롤러, 전력장치, 에너지저장 캐패시터, 전용 맞춤식 논리 루프가 내장된 마이크로 콘트롤러/데이터 처리수단, 데이터 저장수단, RAM, 전원, 데이터 입출력 수단을 포함하며;
센서 시스템은 엔진/차량 센서들을 상기 모터제어 시스템과 함께 구성하는 인터페이스 수단을 포함하고, 엔진/차량 센서들은 상기 제어 시스템과 절연기를 통하여 접속되며,
상기 모터제어 시스템은:
기존의 센서(차량/엔진의)와 접속하여 이들 센서로부터의 신호를 획득하는 단계와;
대기압과 흡기 매니폴드 압력사이의 차이를 계산하고 이것을 데이터 처리수단과 통신하는 단계와;
스로틀 위치를 측정하고 이를 데이터 처리수단과 통신하는 단계와;
선택적으로, 엔진으로의 공기의 양을 측정하고 이를 데이터 처리수단과 통신하는 단계와;
상기 측정에 근거하여 엔진의 요구를 추정하는 단계와;
엔진을 지원하는데 필요한 모터출력을 추정하는 단계; 및,
엔진의 요구에 응하도록 상기 모터에 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 시스템은 항공기 추진시스템상에서 사용되도록 채택된다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 본 발명의 상기 시스템은 선박 추진시스템내에서 사용되도록 채택된다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 본 발명의 상기 시스템은 어떠한 고정식 엔진에도 채택가능하다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 상기 시스템은 2륜, 3륜, 4륜 및 다륜 차량에 채택된다.
본 발명의 특징 및 장점은 이하의 상세한 기술내용 및 첨부된 도면을 참고한 바람직한 실시예에서 명확해진다.
도 1은 시스템의 모식도이다.
도 2는 모터제어 시스템의 모식도이다.
도 3은 모터 제어시스템의 동작단계를 나타낸다.
도 4는 모터 제어시스템의 동작단계를 나타낸다.
도 5는 모터 제어시스템의 동작단계를 나타낸다.
도 6은 재생처리 동작단계를 나타낸다.
도 7은 배터리 충전시스템의 모식도이다.
도 8은 이상검출 처리이다.
도 9는 모터 장착수단의 예시도이다.
도 10은 배기가스 차트이다.
도 11은 배기가스 차트이다.
시스템의 모식도를 도 1에 나타내었다. 이 시스템은 모터 시스템(1), 모터 제어시스템(2) 및 에너지 저장기구(3)를 포함한다. 비록 엔진과 차량(본 발명의 시스템이 채택되는)은 본 발명의 일부는 아니지만, 본 발명의 보다 나은 이해를 위해 차량과 통합된 시스템의 저면도가 도시된다.
상기 모터 시스템(1)은 모터 장착수단의 도움으로 엔진(본 시스템이 채택되는 차량의)상에 장착되도록 채택되는 맞춤식 모터겸 발전기(4)를 포함한다. 장착수단의 일 실시예는 도 9에 도시하였다. 장착수단은 브래킷의 형상으로 되어 있다. 이것은 모터겸 발전기를 장착하기 위하여 하나 또는 복수의 개구(502)들이 마련된 제 1의 실질적으로 평평한 지지면(500)을 가진다. 제 2의 실질적으로 평평한 지지면(501)은 실질적으로 수직인 상태로 제1 면(500)에 고정/접속/용접된다. 상기 제2면에는 길게 연장된 개구(503)가 마련된다. 상기 제2 면(501)은 리브(506)와 함께 상기 제1 면(500)과 접속된다. 진동방지 장착수단이 이들 표면중의 어느 하나 또는 양자에 제1 및/또는 제2 면이 차량의 엔진/차축/장착물들과의 면접촉이 회피되는 방식으로 장착된다.
일 실시예에 있어서, 다수 개의 모터가 상기 엔진에 연결된다. 맞춤식 콤팩트 모터는 발전기로서도 기능한다. 모터장착 수단에는 진동 완충 비품이 마련되며 엔진의 근처에서 가용공간에 따라 맞춤식으로 만들어진다. 상기 모터 시스템은 또한 엔진 커플링 및 전달수단을 포함하며, 상기 전달수단의 제1 풀리(5)는 상기 모터(4)의 축상에 장착되고 제2 풀리(6)는 상기 엔진의 크랭크축상에 장착되며, 상기 풀리들은 벨트(7)와 기능적으로 연결되어 모터(4)가 엔진부하를 공유하는 것을 지원하고 하나 또는 복수개의 에너지 저장기구를 충전하는데 사용되는 전력을 발생한다. 일 실시예에 있어서, 벨트 텐셔닝 풀리가 벨트의 장력을 유지하도록 사용된다. 상기 벨트 텐셔닝 풀리는 상기 제1 및 제2 풀리의 사이에 설치되어, 상기 벨트의 직선 주행방향에 수직인 방향으로 이동가능하다. 상기 텐셔닝 풀리는 나사구조의 형태로 된 수직거리 조정수단에 끼워지고 이를 가변하도록 채택되며, 이를 회전함으로써 상기 텐셔닝 풀리의 경로를 조정하여, 제1 및 제2 풀리 사이의 벨트장력을 조정하게 된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 모터겸 발전기와 엔진의 크랭크축을 연결하기 위하여 유니버설 커플링이 사용된다. 다른 실시예에 있어서는, 상기 풀리는 립벨트형 풀리이며, 해당 벨트는 립형 벨트이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 풀리의 지름의 비는 1:1 내지 1:2의 범위내에 있어서, 엔진과 모터겸 발전기의 토크특성을 보충한다.
도 2는 제어시스템의 블록도이다. 상기 제어시스템은 PID 콘트롤러, 전력장치, 에너지저장 캐패시터, 전용 맞춤식 논리 루프가 내장된 데이터 처리수단, 데이터 저장수단, RAM, 전원, 온도, 스로틀, 제동 등과 같은 센서에 접속되는 확장형 아날로그 입력; 엔진/차량 속도 검출용 자기 픽업과 같은 센서에 접속되는 확장형 PWM 입력을 포함한다. 제어시스템은, 연료 공급, 냉각팬, 펌프등을 제어하기 위한 릴레이들을 작동하는 디지털 출력; 계기판 및 액츄에이터를 구동하기 위한 확장형 아날로그 출력; 비례 구동기용 확장형 PWM 출력; 모터-발전기의 위치 및 방향 피드백용 엔코더/타코미터 입력; ECU, 보안장치, 디스플레이등과 통신하기 위한 CAN 통신 포트를 더 포함한다.
센서들은 절연회로(200),(201) 및 (202)를 통하여 제어시스템과 함께 구성된다. 브레이크, 수동 브레이크, 클러치, 공조, 점화 및 모드 선택 회로 중 하나 이상과 관계되는 센서들은 갈바니 절연된 디지털 회로(200)와 접속된다. VSS, ESS 및 엔코더로부터의 맥동신호들은 갈바니 절연된 PWM 및 엔코더 회로(201)를 사용하여 접속된다. 모터온도, 엔진온도, 배터리온도, 스로틀 위치, 매니폴드압력 및 브레이크위치에 관한 신호들은 갈바니 절연된 아날로그 회로(202)를 사용하여 제어시스템과 접속된다.
상기 모터 제어시스템은 에너지 관리시스템 모듈(204) 및 울트라캐패시터(205)를 통하여 구성된 에너지 저장수단(203)과 함께 구성된다. 상기 모터 제어시스템의 출력은 무전위 비접촉형 릴레이 디지털 출력(206)을 통하여 하나 또는 복수의 연료분사기 차단기로 제공된다. 무전위 릴레이 디지털 출력(207)은 주 접촉기(DC 전원), 콘트롤러 냉각팬, 이상 램프, 펌프 및 예비 비품과 함께 구성된다. 또한 출력은 운전자 정보 시스템(208)과 함께 구성된다. 제어시스템의 모터출력 PWM 제어모듈(209)은 유니버설 커플링(211) 또는 벨트 드라이브(212) 또는 조 커플링을 사용하여 엔진과 연결되는 다상(多相) 모터(210)와 함께 구성된다.
보안장치(215)는 상기 모터제어 시스템과 함께 구성된다. 이 장치는 상기 제어시스템과 통신적으로 연결되어 있으며, 논리 및 지원 명령/소프트웨어의 적절한 실시태양들이 상기 보안장치 내에 내재하며, 소프트웨어의 일부는 차량/엔진 구동 시스템의 작동모드에 근거하여 상기 모터제어 시스템으로 보내진다. 차량의 다양한 주행조건중에, 상기 보안장치는 이하의 단계:
차량의 출발시, 열쇠가 점화위치에 있으면, 차량의 출발시에 필요한 논리 및 지령/소트프웨어가 상기 보안장치로부터 상기 제어시스템으로 통신 및 전송되고;
차량의 주행시, 고속도로 운행중에 모터제어에 필요한 논리 및 지령/소프트웨어가 통신 및 전송되고, 시동시 필요한 논리 및 지령/소프트웨어는 상기 제어시스템으로부터 삭제되고;
차량의 주행중지시, 차량이 멈추어 있을 때, 상기 제어시스템 내의 논리 및 지령/소프트웨어는 비임계(non-critical) 속성을 가지거나 또는 어떠한 기능적 논리 및 지령/소프트웨어를 가지지 않는다.
상기 센서 시스템은 상기 모터제어 시스템과 엔진/차량 센서들을 구성/동조하기 위한 전자 인터페이스 비품을 포함한다. 상기 센서들은 스로틀 위치 센서, 절대평균 압력센서, 공기유량 센서, 베인식 공기량센서, 브레이크, HVAC, O2, 차량속도센서, 엔진속도센서, 클러치, 기어위치센서, 브레이크센서 등을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 검출된 신호는, TPS, MAP, VSS, 브레이크, 수동 브레이크, 클러치, 후진 스위치, 엔진 RPM, 냉매온도, MAF, 배터리 온도를 포함하며, 에너지 저장 시스템 및 가속기 페달 위치센서는 차량엔진의 점화스위치와 상호 잠겨져 있다.
상기 모터 제어시스템(2)은:
센서로부터의 신호를 획득하도록 기존의 센서(차량/엔진의)와 접속하는 단계와;
대기압과 흡기 매니폴드 압력사이의 차이를 계산하고 이것을 데이터 처리수단과 통신하는 단계와;
스로틀 위치를 측정하고 이를 데이터 처리수단과 통신하는 단계와;
선택적으로, 엔진으로의 공기의 양을 측정하고 이를 제이터 처리수단과 통신하는 단계와;
상기 측정에 근거하여 엔진의 요구를 추정하는 단계와;
엔진을 지원하는데 필요한 모터출력을 추정하는 단계; 및,
엔진의 요구에 응하도록 상기 모터(4)에 신호를 전송하는 단계로 작동된다.
도 3a는 차량의 시동시 모터 제어시스템의 동작을 예시하는 것으로서, 제어시스템은 이하의 단계:
점화 및 이상 검출수단을 검출하고;
VSS 센서를 사용하여 차량속도를 검출하고;
차량이 정지하고 있고, VSS가 0 속도를 표시하면, TPS센서 및 클러치 상태를 사용하여 스로틀 위치를 검출하고;
TPS 센서가 미리 설정된 가속기 페달위치보다 큰 값을 나타내고 클러치 센서가 눌려진 조건을 나타내면;
100% 토크 설정포인트를 모터겸 발전기에 인가함으로써 엔진을 시동하고;
모터겸 발전기가 엔진을 지원하는 출력을 제공하게 되는 출력지원 처리를 시작하고;
선택적으로, 만약 차량이, VSS가 0 속도를 나타내지 않게 되는 주행조건에 있다면, 스로틀 위치가 0%보다 큰지 검출하고; 만약 그렇다면, 모터겸 발전기가 엔진을 지원하는 출력을 제공하게 되는 출력지원 처리를 시작하는 단계로 작동한다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 모터제어 시스템은 차량을 출발시킬 때에 이하의 단계:
상기 가속기 페달이 엔진의 점화 스위치와 상호간에 잠겨진 가속 위치를 검출하고;
그 신호를 상기 제어 시스템으로 보내고;
상기 모터로 여자전류를 통전시켜서 모터에 시동을 걸고;
엔진연료공급을 하지 않음으로 인하여 차량이 출력원으로서 모터만으로 작동하고;
VSS센서를 사용하여 차량속도를 검출하고;
소정의 속도를 초과하면 엔진으로의 연료공급 솔레노이드 밸브에 신호를 인가하는 단계로 작동한다.
다른 실시예에 있어서, 모터제어 시스템은, 차량을 시동하기 위하여 이하의 단계:
가속기 페달을 누름으로써 상기 제어시스템으로 신호를 보내고;
상기 모터에 여자전류를 통전하여 시동하고;
엔진으로의 연료공급을 개시하고;
차량에 동력을 공급하기 위하여 모터와 엔진을 동시에 작동하는 단계로 작동된다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 모터제어 시스템은 엔진의 연료공급을 차단하여 엔진의 연소를 중지하기 위하여, 이하의 단계:
점화상태를 검출하고 이상을 검출하며;
VSS 센서를 사용하여 차량속도가 0인지를 검출하고;
SOC 및 엔진온도가 원하는 수준에 있는 지를 검출하고;
지연을 개시하고;
차량의 속도를 검출하고;
분사기 릴레이들을 엔진으로의 연료공급을 차단하도록 설정하고;
선택적으로, 만약 차량의 속도가 0이 아니면, TPS 센서에 의하여 스로틀 위치를 검출하고, 속도가 0보다 크면 출력지원 처리를 시작하고; 그렇지 않으면 재생처리를 시작하는 단계로 작동한다.
도 4에서 나타낸 바와 같이, 상기 제어시스템은 엔진으로의 출력지원 모드를 시작하기 위하여, 이하의 단계:
배터리의 충전상태(SOC) 위치가 0보다 큰지 또는 적은지를 검출하고;
SOC 위치에 근거하여 시내 주행조건 또는 병행 하이브리드 모드로부터 모드를 선택하고;
시내 주행조건 모드이면, 그 값의 이하에서는 차량이 순전히 전기모드로만 주행하게 되는 최소 차량속도에 관하여 VSS 센서를 이용하여 차량속도를 검출하고;
미리 설정된 속도에 대하여 차량속도를 측정수준으로 하고;
만약 차량속도가 미리 설정된 속도보다 크면 엔진시동이 가능하도록 연료분사기 릴레이를 재설정하고, 엔진출력 및 모터출력지원이 이용되는 병행 하이브리드 조건에서 차량을 주행하고;
만약 차량속도가 미리 설정된 속도이하이면 엔진으로의 연료공급을 차단하도록 연료분사기 릴레이를 설정하고;
제어시스템 설정 포인트에 옵셋(offset)을 부가함으로써 공회전 rpm에서 엔진을 구동하도록 모터겸 발전기를 작동하고;
차량속도를 재검출하고;
만약 병행 하이브리드 모드가 선택되면 엔진시동을 가능하게 하여 차량을 병행모드로 주행하도록 연료분사기 릴레이를 재설정하는 단계로 작동한다.
도 5는 차량이 엔진 및 모터겸 발전기의 양자에 의하여 동력을 받는 병행 하이브리드 조건에서 차량을 작동하도록 하는 제어시스템의 동작을 도시한다. 제어시스템은 이하의 단계:
엔진 시스템의 기어비에 근거하여 기어위치를 확인하고;
기어위치, 차량 및 엔진속도에 근거하여 적절한 토크요구를 선택하고;
TPS 센서 및 토크요구를 사용하여 스로틀 위치를 검출하고;
만약 그것이 무부하/공회전 상태보다 큰 경우에는 스로틀의 백분비 개방에 비례하는 토크설정 포인트를 수립하고, 그렇지 않으면 재생모드로 작동하며;
모터겸 발전기의 급변 온도를 감시하고;
만약 급변 온도가 120℃와 같은 정격온도보다 높을 때에는, 모터겸 발전기 급변온도에 있어서 매 1도 상승에 대하여 실질적으로 낮은 양만큼 모터겸 발전기 전류한계를 감소하는 단계를 수행한다.
에너지 저장시스템(3)은 에너지 저장기구 장착수단(도시않됨)의 도움으로 차량내에 장착되는 하나 또는 다수개의 에너지 저장기구(10)를 포함한다. 도 1의 에너지 저장기구의 위치는 예시를 위한 하나의 표현에 지나지 않음에 주목한다. 일 실시예에 있어서, 에너지 저장기구는 배터리이다. 그러나, 배터리는 본 발명의 시스템이 채택되는 차량내의 적적한 위치에 장착될 수 있다. 상기 배터리는 모터제어 시스템 및 모터와 함께 구성되는 배터리 충전수단(도시않됨)과 함께 구성된다. 일 실시예에 있어서, 배터리는 납축전지, 리튬-이온, Ni-MH, 연료전지, 수소를 근거로 하는 에너지 저장기구 등으로부터 선택된다.
상기 배터리 충전시스템은, 반도체 전력 장치, 에너지 저장기구 제어 프로그램 논리 루프가 내장된 전용 에너지 저장기구 제어시스템을 포함하는 재생적인 제동시스템과 함께 구성된다.
재생적인 제동시에, 전하량은 제동 전후의 운동에너지의 차이에 의존하여 바뀐다. 에너지의 차이는 발전기를 운용하게 된다. 발전기는 전하를 생산한다. 최소 제동으로부터 흘러나오는 전하는 종종 포획되지 않는다. 그러한 전하는 울트라캐패시터를 사용하여 포획될 수 있다. 일단 이들 울트라캐패시터가 충전되면, 이들은 배터리를 충전하는데 사용된다. 도 6은 에너지 저장시스템(3)의 배터리를 충전하기 위한 재생 처리를 나타낸다. 이 처리는 다음의 단계:
브레이크가 눌러졌는지를 검출하고;
만약 브레이크가 눌려졌으면 전기 브레이크를 가하기 위하여 재생전류를 더높은 값으로 설정하고;
만약 브레이크가 눌려지지 않았으면, 차량이 언덕길을 내려갈 때 제동효과가 느껴지지 않도록 재생전류 한도를 낮은 값으로 설정하고;
모터 배터리 온도를 측정하고;
만약 배터리 온도가 미리 설정한 작동온도보다 크지 않을 때에는, 재생 제동전류 한도를 배터리의 명목상 충전전류 정격으로 감소하고;
브레이크가 눌러졌는지 아닌지를 루프 검출하도록 수행된다.
도 7은, 배터리 충전시스템의 모식도이다. 상기 에너지 저장시스템의 배터리들은 짧은 기간의 중단 및 전압강하 시에 전력을 제공하는 울트라캐패시터를 사용하여 충전된다. 울트라캐패시터와, 배터리를 근거로 하는 전력공급 시스템을 조합함으로서, 배터리의 수명이 연장된다. 배터리는 장시간의 중단시에만 전력을 공급하고, 이는 배터리에 대한 작동주기를 단축시킨다. 도 8은 제어시스템에 의하여 사용된 이상 탐색처리를 나타낸다.
상기 출력지원 시스템은 차량과 통합하여 고속도로 조건에서 작동하며:
차량속도는 고속이지만 현저한 출력지원을 필요로 하지 않으며;
모터는 그의 피크출력에서 작동하지 않고;
모터는 엔진에 한정된 지원만을 제공하며;
상기 모터제어 시스템은 엔진의 부하/요구를 감시하고, 갑작스러운 가속요구에 응답하여, 도로상에서 다른 차량을 앞지르기할 때, 빈번한 기어의 변속으로 인한 문제를 회피한다.
상기 출력지원 시스템은 차량과 통합하여 고속도로 조건에서 작동하면:
차량은 빈번한 정지 및 출발과 함께 저속에서 운행되고;
상기 모터제어 시스템은 차량의 동적인 속도변화에 관하여 엔진의 부하/요구를 감시하고 응답하여 모터가 엔진을 지휘/지원하고;
모터가 그의 피크출력으로 작동하여, 차량의 동적 속도변화에 엔진보다 신속하게 응답하여 엔진의 부하를 낮게 유지한다.
엔진/차량의 시동처리를 실시하여 상기 스로틀 위치로부터의 신호가 시동을 촉발하는데 사용되고, 상기 모터는 엔진/차량을 시동하도록 엔진에 대한 시동토크를 제공한다.
차량은 저속에서 전기/전기모터만으로 운행될 수 있으며, 차량의 소정의 속도 이상일 때 연료공급을 개시함으로써 엔진이 시동되며, 만약 차량이 소정의 시간동안 움직이지 않을 때에는 엔진이 정지하고 엔진은 턴오프되고 계속하여 모터가 정지하며, 가속기를 밟으면 모터가 시동하여 엔진을 구동하며, 그 후 차량의 소정의 속도에 도달한 후에 엔진의 연료공급이 시작된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시스템은 항공기 추진시스템 상에서 사용된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 상기 시스템은 선박 추진시스템 상에서 사용된다. 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템은 어떠한 고정식 엔진에도 채택될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 모터 전달수단은 기어시스템이다. 본 실시예의 다른 변형예에 있어서 상기 전달 수단은 체인드라이브이다.
일 실시예에 있어서, 에너지 저장기구는 배터리 및/또는 캐패시터이다.
다른 실시예에 있어서, 출력지원 시스템은 2륜, 3륜, 4륜 차량 상에 채택된다.
다른 실시예에 있어서, 에너지 저장시스템의 배터리용 냉각수단은 필요하지 않다.
다른 실시예에 있어서, 모터용 냉각수단은 필요하지 않다.
모터 시스템의 상승적인 조합; 모터 제어시스템과 본 발명의 재생적인 제동시스템에 연결된 에너지 저장기구는, 본 발명의 출력지원 시스템을 엔진, 출력전달, 구동전달 및 차량에 대한 실질적인 변형이 없으면서도 차량/엔진에 채택하도록 하여, 동시에 작동하는 2개의 동력원으로 차량을 주행하게 한다는 장점을 제공한다. 엔진과 모터는 차량의 작동조건에 근거하여 각각의 동력원의 장점을 최대한 활용함으로써, 차량의 엔진은 평균출력 요구의 범위에서 작동하고, 본 발명의 출력지원 시스템은 엔진의 피크출력 요구, 공기와 연료의 흡기조건에 선택적으로 응답하여, 연료의 효율성을 제고하고, 바람직하지 않은 배기가스를 저감하며 보다 나은 운전원활성을 제공한다.
실시예
본 발명의 출력지원 시스템을 해치백(hatchback) 도시형 차량에 적용하였다. 표 1은 1차적인 실시태양을 제공하며, 본 차량의 해당 사양은 다음과 같다.
차량 사양
요인 사양
커브 중량 740Kgs
스웹볼륨(Swept volume) 796cc
실린더의 갯수 3
엔진 종류 FC 엔진, 실린더당 4개의 밸브 MPFI
출력지원 시스템의 모터는 엔진의 근방에 장착되고, 제1 풀리는 모터의 축상에 장착되었으며, 제2 풀리는 엔진의 크랭크축에 장착되고, 이 풀리들은 적절한 벨트와 기능적으로 연결되었다. 상기 출력지원 시스템의 모터 제어시스템은 엔진의 기존 센서, 모터 제어시스템 및 에너지 저장기구와 접속하였다. 본 예시적인 실시예에서 사용된 에너지 저장기구들은 차량의 화물공간내에 배치된 납축전지 세트이다.
본 발명의 출력지원 시스템이 채택된 해치백 차량은 다음의 내용으로 시험되었다:
축 동력계(dynamometer) 및 변형된 인도 사람들의 운행주기
4000KMs 이상의 도로
도 10은, 특히 CO2 배기가스인 배기가스 차트의 관점에서의 시험결과를 나타낸다. 도 10a는 본 발명의 출력지원 시스템을 채택하지 않고, 특히 CO2 배기가스(녹색으로 표시됨)의 수준을 나타낸다. 도 10b는 출력지원 시스템을 채택한 후의 수준을 나타낸다. 2개의 차트로부터 명백한 바와 같이, CO2 의 수준은 출력지원 시스템의 채택후의 차량에서 실질적으로 저감되었다. 도 11a 및 도 11b로부터 명백한 바와 같이, CO 및 탄화수소의 배출수준들이 본 발명의 출력시스템을 사용하여 실질적으로 저감되었다. 연료의 효율성과 배출가스의 감소에 있어서 실질적인 개선이 있었음에 주목한다. 이들 시험으로부터 얻은 주요한 발견내용을 표 2에 나타내었다.
시험결과
요인 값
연료 효율성 개선 41%
배기가스 저감
CO2 30% 저감
CO 38% 저감
THC 17% 저감
NOx 50% 저감
이들 시험으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 신규한 출력지원 시스템을 차량에 채택함으로써, 연료의 효율성에 있어서는 40% 급의 실질적인 제고가 있었으며, 배기가스의 실질적인 감소가 있었다.

Claims (40)

  1. 다음을 포함하는 차량용 모듈형 출력지원 시스템:
    차량의 엔진을 지원하도록 구성된 모터 시스템, 여기에서 이 모터 시스템은 모터, 엔진에 모터를 커플링시키기 위한 모터 전달 시스템, 그리고 모터 장착수단을 포함하는 것이며;
    상기 모터 시스템에 대한 속도 제어 또는 토크 제어 중 하나 이상을 제공하도록 구성된 모터 제어 시스템;
    하나 이상의 배터리를 포함하는 에너지 저장 장치, 모터를 이용하여 이 에너지 저장 장치에 충전하도록 구성된 배터리 충전 시스템, 그리고 하나 이상의 반도체 전력장치를 포함하고 차량 또는 엔진 중 하나 이상의 운동에너지 감소를 이용하여 상기 에너지 저장 장치에 충전하도록 구성된 재생 제동 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템; 그리고
    차량내 센서들과 상기 모터 제어 시스템 간의 인터페이스를 제공하도록 구성된 센서 시스템, 여기에서 상기 센서들과 상기 모터 제어 시스템은 절연기들을 통하여 접속되며;
    상기 모터 제어 시스템은 모터의 전류를 제어하여, 엔진의 출력요구를 예측하는데 사용되는 차량 내 센서들로부터의 신호에 근거하여 엔진에 정방향 또는 역방향 토크를 선택적으로 제공하기 위하여 상기 모터를 작동하도록 구성되며,
    상기 모터 전달 시스템은, (a) 모터 축에 연결되고 표면에 홈이 형성된 제1 풀리와, 엔진 크랭크축에 연결되는 제2 풀리와, 그리고 제1 풀리를 제2 풀리에 기능적으로 연결시켜주는 벨트를 포함하거나, 또는 (b) 모터 축이 엔진 크랭크축에 직접 연결되도록 구성된 유니버설 커플링을 포함하는 것이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 시스템이, 갈바니 절연 디지털 회로, 절연 펄스폭 변조기 및 엔코더 회로, 그리고 갈바니 절연 아날로그 회로를 포함하는 절연기 회로를 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이, PID 콘트롤러, 전력장치, 에너지저장 캐패시터, 마이크로 콘트롤러, 데이터 저장수단, 메모리, 전원 및 데이터 입출력 시스템을 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 데이터 입출력 시스템이 다음을 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템:
    온도 센서, 스로틀 센서 또는 브레이크 센서 중 하나 이상으로부터 신호를 받도록 구성된 확장형 아날로그 입력 인터페이스;
    엔진 속도 또는 차량 속도 중 하나 이상의 검출을 위하여 자기 픽업으로부터 신호를 받도록 구성된 확장형 펄스폭 변조 입력 인터페이스;
    연료 공급, 냉각팬 또는 펌프 중 하나 이상을 제어하기 위하여 릴레이들을 작동하도록 구성된 디지털 출력 인터페이스;
    계기판 디스플레이 및 액츄에이터 중 하나 이상을 구동하도록 구성된 확장형 아날로그 출력 인터페이스;
    모터를 구동하도록 구성된 확장형 펄스폭 변조 출력 인터페이스;
    모터의 위치 및 방향 피드백을 받도록 구성된 엔코더 입력 인터페이스 또는 타코미터 입력 인터페이스 중 하나 이상; 및
    엔진 제어 유니트, 보안장치 또는 디스플레이 중 하나 이상과 통신하도록 구성된 계측 제어기 통신망 (CAN) 통신 포트.
  5. 제 1 항에 있어서, 브레이크, 수동 브레이크, 클러치, 공조, 점화 또는 모드 선택 회로 중 하나 이상과 관계되는 센서가, 갈바니 절연 디지털 회로를 사용하여 모터 제어 시스템과 접속되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 차량속도센서(VSS), 엔진속도센서(ESS) 및 하나 또는 그 이상의 엔코더로부터의 맥동신호들이, 갈바니 절연된 펄스폭 변조기 및 엔코더 회로를 사용하여 모터 제어 시스템과 접속되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 모터 온도, 엔진 온도, 배터리 온도, 스로틀 위치, 매니폴드 압력 및 브레이크 위치에 관련된 신호들이, 갈바니 절연 아날로그 회로를 사용하여 모터 제어 시스템과 접속되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 모터 제어 시스템이, 무전위 비접촉형 릴레이 디지털 출력을 사용하여 엔진의 연료분사기와 통신하도록 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 무전위 비접촉형 릴레이 디지털 출력이 DC 전원, 콘트롤러 냉각팬, 이상램프 및 펌프와 통신하도록 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이 차량을 출발시키기 위하여 구성되며, 모듈형 출력지원 시스템이:
    가속기 페달이 가속 위치에 있음을 감지하며, 여기서 이 가속기 페달이 엔진의 점화 스위치와 상호간에 잠겨져 있고;
    모터에 여자전류를 통전시켜서 모터에 시동을 걸며, 여기서 차량이 동력원으로서의 모터만으로 작동하도록 엔진연료공급을 개시하지 않고;
    차량 속도 센서를 사용하여 차량속도를 검출하고; 그리고
    차량의 속도가 소정의 속도를 초과하면 엔진 연료공급의 솔레노이드 밸브에 신호를 인가하도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이 차량을 출발시키기 위하여 구성되며, 모듈형 출력지원 시스템이:
    가속기 페달이 눌러짐을 감지하면 모터 제어 시스템에 가속이 감지되었음을 나타내는 신호를 보내고;
    상기 모터에 여자전류를 통전시켜서 모터에 시동을 걸고;
    엔진으로의 연료공급을 개시하고; 그리고
    모터와 엔진을 동시에 작동시켜 차량에 동력을 공급하도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이:
    차량의 기존의 센서들과 접속하여 이들 센서들로부터의 신호를 획득하고;
    대기압과 흡기 매니폴드 압력 사이의 차이를 측정하고 이것을 데이터 처리 장치에 전달하고;
    스로틀 위치를 측정하고 이를 데이터 처리 장치에 전달하고;
    대기압과 흡기 매니폴드 압력 사이의 차이에 대한 상기 측정과 스로틀 위치에 대한 상기 측정에 근거하여 엔진의 요구를 추정하고;
    엔진을 지원하는데 필요한 모터출력을 추정하고; 그리고
    모터에 신호를 전송하여 엔진의 요구에 응하도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    고속의 차량속도에서, 상기 모터 제어 시스템이,
    엔진의 요구를 모니터하고, 그리고
    갑작스런 가속요구시 엔진에 지원을 제공하기 위하여
    모터가 그의 피크출력 이하에서 작동하도록 지시함으로써
    빈번한 기어 변속의 필요성을 저감시킬 수 있게
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    저속의 차량속도에서, 상기 모터 제어 시스템이,
    차량의 동적인 속도 변화와 관련된 엔진의 요구를 모니터하고, 그리고
    차량의 동적 속도변화에 엔진이 반응할 수 있기 전에 모터가 그의 피크출력으로 작동하게 지시하도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 차량이 저속에서 전기모터만으로 운행될 수 있도록 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 시스템이 토크 위치 센서, 매니폴드 절대 압력 센서, 차량 속도 센서, 브레이크, 수동 브레이크, 클러치, 후진 스위치, 엔진 RPM 센서, 냉매온도 센서, 흡입공기량 (MAF) 센서, 배터리 온도 센서 및 가속기 페달위치 센서로부터의 신호를 받도록 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 장착수단이,
    평평하고 하나 이상의 모터 장착용 개구(들)을 가지는 제 1의 표면과, 평평하고 제 1의 표면에 리브로 연결된 제 2의 표면을 가지는
    브래킷을 포함하며, 제 2의 표면이 하나 이상의 연장된 개구(들)을 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 모터 장착수단이 하나 이상의 제 1 또는 제 2의 표면들 상에 진동방지 마운트를 추가로 포함하여 차량의 엔진으로부터 분리되도록 하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  19. 삭제
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 전달 시스템이,
    모터의 축 상에 연결되고 표면에 홈이 형성된 제1 풀리, 엔진의 크랭크축 상에 연결되는 제2 풀리, 그리고 제1 풀리를 제2 풀리에 기능적으로 연결시켜주는 벨트를 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 벨트가 체인 벨트 또는 립형 벨트 중 하나를 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 제1 및 제2 풀리의 사이에서 벨트장력을 유지하기 위하여 구성되는 벨트 텐셔닝 풀리를 추가로 포함하는 모듈형 출력지원 시스템.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 전달 시스템이,
    모터의 축을 엔진의 크랭크축에 직접 연결시켜 주는 유니버설 커플링 또는 조(jaw)커플링을 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 시스템이,
    배터리제어 프로그램 논리 루프(loop)가 내장된 전용 배터리 제어 시스템을 추가로 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  25. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치가,
    울트라캐패시터를 추가로 포함하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치가,
    울트라캐패시터가 일정 상태 동안 모터에 전력을 공급하고 다른 일정 상태 동안에는 하나 이상의 배터리가 모터에 전력을 공급하도록 구성되는 것인
    모듈형 출력지원 시스템.
  27. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 배터리가 납축전지, 리튬-이온 전지 또는 니켈-수소 합금 전지인 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  28. 제 1 항에 있어서, 상기 재생 제동 시스템이,
    울트라캐패시터를 사용하여 에너지를 포획하고 에너지 저장 시스템의 하나 이상의 배터리에 충전하도록 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  29. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이 차량을 출발시키도록 구성되며, 모듈형 출력지원 시스템이:
    점화를 감지하고 이상 유무를 탐지하고;
    차량 속도 센서를 사용하여 차량속도를 검출하고;
    만약 차량이 정지하고 있으면, 스로틀 위치 센서 및 클러치 센서를 사용하여 스로틀 위치를 검출하고, 만약 스로틀 위치 센서가 미리 설정된 가속기 페달위치보다 큰 값을 나타내고 클러치 센서가 눌려진 조건을 나타내면, 100% 토크 설정포인트를 모터에 인가하고, 모터가 엔진을 지원하는 출력을 제공케 하는 출력지원 처리를 시작함으로써 엔진을 시동하고; 그리고
    만약 차량이 주행 중이면, 스로틀 위치가 0%보다 큰지 검출하고, 만약 그렇다면, 모터가 엔진을 지원하는 출력을 제공하케 하는 출력지원 처리를 시작하도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  30. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이 엔진으로의 연료공급을 차단하도록 작동하며, 모듈형 출력지원 시스템이:
    점화상태를 검출하고 이상을 검출하며;
    차량 속도 센서를 사용하여 차량속도가 0인지를 검출하고;
    하나 이상의 배터리의 충전상태 및 엔진온도가 미리 설정된 수준에 있는 지를 검출하고;
    지연을 개시하고;
    차량의 속도를 검출하고;
    엔진으로의 연료공급을 차단하기 위하여 분사기 릴레이들을 설정하고; 그리고
    만약 차량의 속도가 0이 아니면, 스로틀 위치 센서를 사용하여 스로틀 위치를 검출하고, 여기서 스로틀 위치가 0보다 크면 출력지원 처리를 시작하고, 스로틀 위치가 0보다 크지 않으면 재생처리를 시작하도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  31. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이 엔진으로의 출력지원모드를 개시하도록 작동하며, 모듈형 출력지원 시스템이:
    충전상태 (SOC) 위치가 0보다 큰지 또는 적은지를 검출하고;
    충전상태 위치에 근거하여, 시내 주행 모드 또는 병행 하이브리드 모드를 선택하고;
    만약 시내 주행 모드가 선택되면, 그 값의 이하에서는 차량이 전기 모드로 주행하게 되는 최소 차량 속도에 관하여 차량 속도 센서를 사용하여 차량 속도를 검출하고, 미리 설정된 속도에 대하여 차량속도를 벤치마킹하고,
    만약 차량속도가 미리 설정된 속도보다 크면, 엔진시동이 가능하도록 연료분사기 릴레이를 재설정하고, 엔진출력 및 모터출력지원이 이용되는 병행 하이브리드 모드에서 차량을 주행하고,
    만약 차량속도가 미리 설정된 속도 이하이면, 엔진으로의 연료공급을 차단하도록 연료분사기 릴레이를 설정하고, 제어 시스템 설정 포인트에 옵셋(offset)을 부가함으로써 공회전 rpm에서 엔진을 구동하도록 모터를 작동하고, 차량 속도를 재검출하며; 그리고
    만약 병행 하이브리드 모드가 선택되면, 차량을 병행 하이브리드 모드로 주행하기 위하여 연료분사기 릴레이를 재설정하여 엔진시동을 가능케 하도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  32. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이 병렬 하이브리드 조건으로 차량을 작동하기 위하여 작동하며, 모듈형 출력지원 시스템이:
    엔진 시스템의 기어비에 근거하여 기어위치를 확인하고;
    기어위치, 차량속도 및 엔진속도에 근거하여 적절한 토크 요구를 선택하고;
    스로틀 위치 센서를 사용하여 스로틀 위치를 검출하고, 토크 요구를 결정하고;
    만약 토크 요구가 무부하 조건보다 큰 경우에는 스로틀의 백분비 개방에 비례하는 토크설정 포인트를 수립하고, 만약 토크 요구가 0이면 재생모드로 작동하며;
    모터의 급변 온도를 감시하고; 그리고
    만약 모터 급변 온도가 정격온도보다 높을 때에는, 모터 급변온도에 있어서 매 1도 상승에 대하여 적은 양만큼 모터 전류를 감소시키도록
    구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  33. 제 1 항에 있어서, 상기 재생 제동 시스템이 다음 단계들을 포함하는 방법을 수행하도록 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템:
    차량 브레이크가 눌러졌는지를 검출하고;
    만약 브레이크가 눌러졌으면 재생 전류 한도를 제 1의 값으로 설정하여 전기 브레이크를 적용하고;
    만약 브레이크가 눌러지지 않았으면, 재생 전류 한도를 제 1의 값보다 낮은 제 2의 값으로 설정하고;
    상기 하나 이상의 배터리의 온도를 측정하고;
    만약 배터리 온도가 미리 설정한 작동온도보다 클 때에는, 재생 전류 한도를 배터리의 명목상 충전전류 정격으로 감소시킨다.
  34. 제 1 항에 있어서, 2륜, 3륜 또는 4륜 차량 중 하나 이상으로의 사용을 위하여 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  35. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 풀리:제2 풀리의 지름의 비가 1:1 내지 1:2의 범위 내에 있는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  36. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈형 출력지원 시스템이 채택되는 엔진 구동 시스템이, 그 엔진 구동 시스템의 정격출력보다 감소된 출력으로 작동하는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 제어 시스템과 통신적으로 연결되어 있으며,
    차량의 작동 모드에 근거하여 신호를 상기 모터 제어 시스템으로 보내도록 구성되는 보안장치로서,
    상기 보안장치가:
    차량의 시동 모드시, 열쇠가 차량의 점화위치에 있은 후, 차량의 시동시에 필요한 하나 또는 그 이상의 신호를 모터 제어 시스템으로 전송하고;
    차량의 주행 모드시, 차량의 주행 모드에 필요한 하나 또는 그 이상의 신호를 모터 제어 시스템으로 전송하고, 이때 시동 모드시 받은 하나 또는 그 이상의 지령은 상기 모터 제어 시스템의 메모리로부터 삭제되고; 그리고
    차량의 작동 모드 중지시, 차량이 멈추어 있을 때, 보안장치로부터 받은 지령은 모터 제어 시스템의 메모리로부터 삭제되도록 구성된 것인
    보안장치를 추가로 포함하는 모듈형 출력지원 시스템.
  38. 다음을 포함하는 차량용 모듈형 출력지원 시스템:
    모터 제어 시스템과 통신적으로 연결되어 있는 보안 장치,
    여기서 모터 제어 시스템은, 차량의 엔진을 지원하도록 구성된 모터 시스템에 대하여 속도 제어 또는 토크 제어 중 하나 이상을 제공하도록 구성되며,
    보안 장치는, 차량의 작동 모드에 근거하여 신호를 모터 제어 시스템으로 보내도록 구성되며, 그리고
    상기 보안장치가:
    차량의 시동 모드시, 열쇠가 차량의 점화위치에 있은 후, 차량의 시동시에 필요한 하나 또는 그 이상의 신호를 모터 제어 시스템으로 전송하고,
    차량의 주행 모드시, 차량의 주행 모드에 필요한 하나 또는 그 이상의 신호를 모터 제어 시스템으로 전송하고, 이때 시동 모드시 받은 하나 또는 그 이상의 지령은 모터 제어 시스템의 메모리로부터 삭제되고, 그리고
    차량의 작동 모드 중지시, 차량이 멈추어 있을 때, 보안장치로부터 받은 지령은 모터 제어 시스템의 메모리로부터 삭제되도록 구성된 것이다.
  39. 다음을 포함하는 차량용 모듈형 출력지원 시스템:
    PID 콘트롤러, 전력장치, 에너지저장 캐패시터, 마이크로 콘트롤러, 데이터 저장수단, 메모리, 전원 및 데이터 입출력 시스템을 포함하는 모터 제어 시스템,
    여기에서 상기 데이터 입출력 시스템이 다음을 포함한다:
    온도 센서, 스로틀 센서 또는 브레이크 센서 중 하나 이상으로부터 신호를 받도록 구성된 확장형 아날로그 입력 인터페이스;
    엔진 속도 또는 차량 속도 중 하나 이상의 검출을 위하여 자기 픽업으로부터 신호를 받도록 구성된 확장형 펄스폭 변조 입력 인터페이스;
    연료 공급, 냉각팬 또는 펌프 중 하나 이상을 제어하기 위하여 릴레이들을 작동하도록 구성된 디지털 출력 인터페이스;
    계기판 디스플레이 및 액츄에이터 중 하나 이상을 구동하도록 구성된 확장형 아날로그 출력 인터페이스;
    모터를 구동하도록 구성된 확장형 펄스폭 변조 출력 인터페이스;
    모터의 위치 및 방향 피드백을 받도록 구성된 엔코더 입력 인터페이스 또는 타코미터 입력 인터페이스 중 하나 이상; 및
    엔진 제어 유니트, 보안장치 또는 디스플레이 중 하나 이상과 통신하도록 구성된 계측 제어기 통신망 (CAN) 통신 포트,
    여기에서 센서들로부터의 디지털 신호들은 갈바니 절연 디지털 회로를 사용하여 모터 제어 시스템과 접속하고, 센서로부터의 맥동신호들은 갈바니 절연된 펄스폭 변조 및 엔코더 회로를 사용하여 모터 제어 시스템과 접속하고, 그리고 센서들로부터의 아날로그 신호들은 갈바니 절연된 아날로그 회로를 사용하여 모터 제어 시스템과 접속되며, 그리고
    차량의 엔진구동 시스템에 채택된 상기 모터 제어 시스템은:
    차량의 기존의 센서들과 접속하여 이들 센서들로부터의 신호들을 획득하고;
    대기압과 흡기 매니폴드 압력 사이의 차이를 측정하고 이것을 데이터 처리 장치에 전달하고,
    스로틀 위치를 측정하고 이를 데이터 처리 장치에 전달하고,
    대기압과 흡기 매니폴드 압력 사이의 차이 측정 및 스로틀 위치 측정에 기초하여 엔진 요구를 예측하도록 구성된다.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 모터 제어 시스템이 엔진으로의 공기의 양을 측정하도록 추가로 구성되는 것인 모듈형 출력지원 시스템.
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