KR102376784B1 - 전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전기기계 전력 전송 체인은 연소 기관(111)과 구동되어질 하나 이상의 액추에이터(114)에 기계적으로 연결될 수 있는 전기기계(110), 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지-저장소(118), 전기기계와 에너지-저장소 사이에서 전기 에너지를 전송할 때 토크 제어된 모드로 전기기계를 구동하기 위한 변환기 장치(115), 및 전기기계의 토크 참조값을 생성하기 위한 장치(101)를 포함한다. 상기 장치는 제어값이 상기 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 저장된 전기 에너지를 기반으로 제어값을 생성하고, 상기 제어값과 연소 기관에 의해 생성된 토크를 나타내는 제어 신호 사이의 차이를 기반으로 토크 참조값을 생성한다.

Description

전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 장치 및 방법{A device and a method for controlling an electromechanical power transmission chain}
본 발명은 전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
많은 경우, 전기기계 전력 전송 체인은 전기기계가 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터(actuator)에 기계적으로 연결되도록 하는 병렬 전력 전송 체인이다. 액추에이터는, 예를 들어 바퀴, 체인 트랙(chain track), 유압 펌프 또는 기계적 힘으로 구동되는 다른 장치일 수 있다. 전기기계 전력 전송 체인은 에너지를 저장하기 위한 에너지-저장소(energy-storage) 및 에너지-저장소와 전기기계 사이의 전기 에너지 전송을 위한 변환기를 포함한다. 전기기계는 때론 전기 에너지-저장소를 충전하는 발전기로서 작동하고, 때론 에너지-저장소로부터 전기 에너지를 공급받아 높은 기계 출력이 필요할 때 연소 기관을 보조하는 전기 모터로서 작동한다.
상술한 유형의 병렬 전력 전송 체인들의 내재적 문제는 작동중인 하나 이상의 액추에이터로 구성되는 기계적 부하가 연소 기관과 전기기계 사이에서 적절한 수단에 의해 동적으로 분산되도록 연소 기관과 전기기계를 제어할 필요가 있다는 것이다. 기계 부하의 분산에 관한 여러 방법들이 연구 및 공개되어 왔다. 예를 들어, Fu, Z., Gao, A., Wang, X 및 Song, X.의 논문: Torque Split Strategy for Parallel Hybrid Electric Vehicles with an Integrated Starter Generator, Discrete Dynamics, Nature and Society Volume 2014, Article ID 793864,에서는 퍼지 로직 컨트롤러에 의해 구현되는 기계부하 분산이 기술되어 있다. 퍼지 로직 컨트롤러는 연소 기관의 토크, 에너지-저장소의 충전 상태, 연소 엔진의 회전 속력을 입력값으로 사용하여 기-정의된 퍼지 로직 규칙에 따라 연소 기관과 전기기계 사이의 토크 분산을 결정한다. 그러나 퍼지 로직을 기반으로 한 상기 방법은 매우 복잡하다. 뿐만 아니라 적절한 퍼지 로직 규칙 세트를 찾아내는 작업에는 상당한 노력과 실험이 요구된다.
이하, 본 발명의 다양한 구체예들의 몇몇 측면들에 대한 기본적인 이해를 돕기 위한 본 발명의 간략한 개요를 설명한다. 이 개요는 본 발명의 광범위한 개관이 아니다. 이 개요는 본 발명의 주요 또는 필수 요소들을 식별하기 위한 목적으로 쓰인 것이 아니며, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것도 아니다. 이 개요는 단지 본 발명의 구체예들의 좀 더 상세한 설명에 대한 서두로서 본 발명의 몇몇 개념들을 간략한 형태로 제시하기 위한 것이다.
본 발명에 따라서, 전기기계(electric machine)가 연소 기관 및 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결되도록 하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인(electromechanical power transmission chain)을 제어하기 위한 신규한 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 장치는,
- 연소 기관에 의해 생성된 토크(torque)를 나타내는 제1 제어 신호를 수신하기 위한 제1 입력 인터페이스,
- 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지를 나타내는 제2 제어 신호를 수신하기 위한 제2 입력 인터페이스, 및
- 제어값(control value)이 상기 저장된 전기 에너지의 감소 함수(decreasing fuction)가 되도록, 제2 제어 신호를 기반으로 제어값을 생성하고, 제1 제어 신호와 제어값의 차이에 따라 전기기계의 토크 참조값(reference)을 생성하는 레귤레이터 소자를 포함한다.
연소 기관과 전기기계 사이의 기계 부하 분산(mechanical load sharing)에서, 상기 제어값은 저장된 전기 에너지의 감소 함수이므로 에너지-저장소의 충전 상태가 고려된다. 상기 감소 함수 및 토크 참조값의 생성은, a) 에너지-저장소에 충분한 양의 사용가능한 전기 에너지가 저장되어 있는 경우, 또는 b) 연소 기관의 전력이 높은 회전 속도에서 최적 효율을 제공하는 전력 수준보다 높은 경우, 전기기계가 전기 모터로 작동하여 연소 기관의 부하를 감소시키도록 하며, 반대로, c) 에너지-저장소가 전기 에너지를 공급받을 수 있거나, 또는 d) 연소 기관의 전력이 높은 회전 속도에서 최적 효율을 제공하는 전력 수준보다 낮은 경우, 전기기계가 발전기로 작동하여 연소 기관의 부하를 증가시키도록 설계될 수 있다. 따라서, 상기 전기기계는 각각의 회전 속도에서 연소 기관의 작동점이 높은 회전 속도와 관련된 최적 작동점이거나 적어도 상기 최적 작동점에 가까워지도록 제어될 수 있다. 서로 다른 예시적 상황에서의 작동에 대한 설명은 본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예들과 함께 제시될 것이다.
또한, 본 발명에 따라서, 다음을 포함하는 신규한 전기기계 전력 전송 체인이 제공된다:
- 전기기계 전력 전송 체인에 의해 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액 추에이터에 기계적으로 연결될 수 있는 전기기계,
- 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지-저장소,
- 상기 전기기계와 상기 에너지-저장소 간의 전기 에너지 전송을 위한, 전기기계를 토크 제어된 모드로 구동하도록 구성된 변환기 장치, 및
- 상기 전기기계의 토크 참조값을 생성하기 위한 본 발명에 따른 장치.
본 발명에서는 또한 전기기계가 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결되도록 하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 신규한 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 방법은:
- 제어값이 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 저장된 전기 에너지를 기반으로 제어값을 생성하는 단계, 및
- 연소 기관에 의해 발생된 토크를 나타내는 제어 신호와 제어값 사이의 차이를 기반으로 전기기계의 토크 참조값을 생성하는 단계.
또한, 본 발명에 따라서, 전기기계가 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결되도록 하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 신규한 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은 프로그램 가능한 프로세서가 하기의 단계들을 수행하도록 제어하기 위한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함한다:
- 제어값이 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 저장된 전기 에너지를 기반으로 제어값을 생성하는 단계, 및
- 연소 기관에 의해 발생된 토크를 나타내는 제어 신호와 제어값 사이의 차이를 기반으로 전기기계의 토크 참조값을 생성하는 단계.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은, 예를 들어 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램으로 암호화된 콤팩트 디스크("CD")와 같은 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예들 다수가 첨부된 종속항들에 기재되어 있다.
구성들 및 작동 방법들에 대한 본 발명의 다양한 예시적 및 비제한적 구체예들 및 그에 대한 추가적인 목적들 및 이점들은, 첨부된 도면을 참조로 했을 때 특정한 예시적 및 비제한적 구체예들에 대한 아래의 설명으로부터 가장 잘 이해되어질 것이다.
본 명세서에서 사용된 "포함하다"라는 동사는 기재되지 않은 특징들의 존재 가능성을 배제하지도 요구하지도 않는 열린 표현이다. 종속항들에 기재된 특징들은 달리 명시되지 않는 한, 상호 자유롭게 결합 가능하다. 또한, "하나의" 등의 단수 형태의 사용은 복수 형태의 존재 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 할 것이다.
이하, 본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예들 및 그 이점들을 예시적인 관점에서 첨부된 도면들을 참조로 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적 및 비제한적 일 구체예에 따른 전기기계 전력 전송 체인을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 본 발명의 예시적 및 비제한적 일 구체예에 따른 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
이하의 설명에 기재된 비제한적 구체예들은 첨부한 청구항들의 범위 및/또는 적용 가능성을 한정하기 위한 목적으로 해석되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에 제시된 모든 예시들의 리스트 및 그룹은, 달리 명시되어 있지 않은 한, 모든 것을 망라하는 완전한 리스트 및 그룹은 아니다.
도 1은 본 발명의 예시적 및 비제한적 일 구체예에 따른 장치(101)를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인을 개략적으로 도시한 도면이다. 상기 전기기계 전력 전송 체인은 연소 기관(111) 및 액추에이터(114)에 기계적으로 연결된 전기기계(110)를 포함한다. 상기 전기기계(110)는 때론 전기 에너지를 생성하는 발전기로서 작동하고, 때론 높은 기계 출력이 필요할 때 전기 에너지를 사용하여 연소 기관(111)을 보조하는 전기 모터로서 작동한다. 이 구체예에서, 액추에이터(111)는, 예를 들어 차량 또는 모바일 작동 기계의 바퀴들을 포함한다. 또한, 상기 액추에이터는, 예를 들어 하나 이상의 체인 트랙들, 하나 이상의 유압 펌프들, 및/또는 하나 이상의 다른 기계적 파워로 구동되는 장치를 포함할 수 있다.
상기 전기기계 전력 전송 체인은 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지-저장소(118)를 포함한다. 상기 에너지-저장소(118)는, 예를 들어 하나 이상의 전기 이중층 커패시터("EDLC")를 포함할 수 있다. 많은 경우, 전기 이중층 커패시터는 "슈퍼 커패시터"라고 지칭된다. 상기 전기기계 전력 전송 체인은 전기기계(110)와 에너지-저장소(118) 사이에서 전기 에너지를 전송하기 위한 변환기 장치(115)를 포함한다. 상기 변환기 장치(115)는 전기기계(110)가 토크 제어된 모드로 구동되도록 구성된다. 상기 전기기계(110)는, 예를 들어 전기적으로 여기된(excited) 동기기(synchronous machine), 영구 자석 동기기, 비동기기(asynchronous machine), 또는 자기저항기(reluctance machine)일 수 있다. 전기기계(110)는 변환기 장치(115)가 전기기계(110)에 무효 전력(reactive power)을 공급할 수 있거나, 전기기계(110)에 무효 전력을 공급할 수 있는 다른 수단이 있는 경우, 비동기기 또는 자기저항기일 수 있다. 본 발명의 예시적 및 비제한적 일 구체예에 따른 전기기계 전력 전송 체인은 또한 직류("DC") 기계를 포함할 수도 있다. 상기 전기기계 전력 전송 체인은 배터리 소자(121), 및 배터리 소자(121)를 충방전하기 위한 직류 전압 변환기(122)를 더 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 상기 예시적 전기기계 전력 전송 체인에서, 변환기 장치(115)는, 정전용량 회로(117), 및 전기기계(110)가 발전기로서 작동할 때 전기 에너지를 전기기계(110)로부터 정전용량 회로(117)로 전송하고, 전기기계(110)가 전기 모터로서 작동할 때 정전용량 회로(117)로부터 전기기계(110)로 전기 에너지를 전송하기 위한 변환기 스테이지(116)를 포함한다. 상기 변환기 스테이지(116)는, 예를 들어 펄스 폭 변조(PWM) 변환기 스테이지일 수 있다. 변환기 장치(115)는 정전용량 회로(117)와 에너지-저장소(118) 사이에서 전기 에너지를 전송하기 위한 직류 전압 변환기(119)를 포함하여, 정전용량 회로(117)의 직류 전압(UDC1)을 기-지정된 전압 범위 내로 유지한다. 변환기 장치(115)는, 예를 들어 직류 전압(UDC1)의 측정값을 수신하고 직류 전압 변환기(119)의 작동을 제어함으로써 상기 직류 전압(UDC1)이 해당 참조값(UDC1 REF)을 유지하도록 하는 비례-적분(proportional and integrative; "PI") 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다. 상기 변환기 스테이지(116)는 과-전압 보호를 제공하여 직류 전압(UDC1)이 기-지정된 과-전압 한계값을 초과하는 상황에 대응하여 전기기계(110)에 의해 생성되는 전기 전력을 감소시키도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 변환기 스테이지(116)는 부족-전압 보호를 제공하여 직류 전압(UDC1)이 기-지정된 부족-전압 한계값 이하로 떨어지는 상황에 대응하여 전기기계(110)로 공급되는 전기 에너지를 감소시키도록 구성될 수 있다.
직류 전압 변환기(119)는 에너지-저장소(118)로부터 및 에너지-저장소(118)로 전기 에너지를 양방향 전송할 수 있는 양방향 변환기이다. 정전용량 회로(117)의 직류 전압(UDC1)이 에너지-저장소(118)의 직류 전압(UDC2)보다 높은 경우, 직류 전압 변환기(119)는 예를 들면 인버터 브리지의 하나 이상의 인버터 브랜치 및 하나 이상의 인덕터 코일로 구현되어, 각 인버터 브랜치의 직류 전압극들은 상기 정전용량 회로(117)에 연결되고, 각 인버터 브랜치의 교류 전압극들은 인덕터 코일을 통해 에너지-저장소(118)의 양극에 연결되며, 에너지-저장소(118)의 음극은 각 인버터 브랜치의 직류 전압 음극에 연결된다. 그러나, 직류 전압 변환기(119)는 다른 여러 방식으로 구현될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 1에 도시된 예시적 전기기계 전력 전송 체인에서, 연소 기관(111)은 외부에서 공급되는 전력 제어 신호에 의해 제어된다. 이 예시적 구체예에서, 엔진 컨트롤러(112)는 상기 전력 제어 신호 및 연소 기관(111)에서 측정된 회전 속도(ω)를 기반으로 연소 기관(111)을 제어한다. 상기 회전 속도(ω)는 회전 속도 센서(113)에 의해 측정된다. 상기 엔진 컨트롤러(112)는, 예를 들어 상기 전력 제어 신호 및 상기 회전 속도(ω)에 따라서 연소 기관(111)의 연료 및 공기 공급을 결정할 수 있다. 상기 엔진 컨트롤러(112)는 연소 기관(111)에 의해 생성된 토크를 나타내는 제1 제어 신호(Torque_CE)를 생성한다. 상기 제어 신호(Torque_CE)는, 예를 들어 현재 보급 연료, 공기 공급, 및 회전 속도(ω)를 검색 키들로 사용할 때, 제어 신호(Torque_CE)를 출력하는 검색표를 이용하여 생성될 수 있다. 검색표 또는 검색표를 구성하는 데이터는 일반적으로 연소 기관의 공급자에 의해 제공된다. 상기 제어 신호(Torque_CE)는, 예를 들면 연소 기관(111)의 토크를 현재 회전 속도에서 달성 가능한 최대 토크의 백분율로 표시되는 상대적인 값일 수 있다.
상기 장치(101)는 연소 기관(111)에 의해 생성되는 토크를 나타내는 상술한 제어 신호(Torque_CE)를 수신하기 위한 제1 입력 인터페이스(102)를 포함한다. 상기 장치(101)는 에너지-저장소(118)에 의해 저장된 전기 에너지를 나타내는 제2 제어 신호(E)를 수신하기 위한 제2 입력 인터페이스(103)를 포함한다. 상기 제어 신호(E)는, 예를 들면 에너지-저장소(118)에서 측정된 직류 전압(UDC2)일 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 제어 신호(E)는 에너지-저장소(118)에 의해 저장된 전기 에너지에 정비례하는 UDC2 2일 수 있다. 상기 장치(101)는 상기 제어 신호(E)를 기반으로 제어값(T)을 생성하기 위한 레귤레이터 소자(104)를 더 포함하고, 상기 제어값(T)은 에너지-저장소(118)에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수이다. 본 명세서에서, 상기 감소 함수에 대한 정의는 다음과 같다: 저장된 전기 에너지의 최소 허용치에 해당하는 제어값(TEmin)이 저장된 전기 에너지의 최대 허용치에 해당하는 제어값(TEmax)보다 크고, 즉 TEmin > TEmax이고, 제어값(T)는 저장된 전기 에너지가 증가하면 감소하거나 유지된다. 따라서, 제어값(T)는 저장된 전기 에너지의 절대적 감소 함수일 필요는 없다. 상기 레귤레이터 소자(104)는 상술한 제어 신호(Torque_CE)와 상술한 제어값(T)의 차이(Diff)를 기반으로 전기기계(110)에 대한 토크 참조값(Ref_Torq)을 생성한다. 이 예시적 구체예에서, 레귤레이터 소자(104)는 제어값(T)을 생성하기 위한 기능 블록(107)과 상기 차이(Diff)를 기반으로 토크 참조값(Ref_Torq)을 생성하기 위한 레귤레이터(106)를 포함한다. 상기 기능 블록(107)은, 예를 들어 상기 제어 신호(E)를 검색 키로 사용할 때, 제어값(T)을 출력하는 검색표일 수 있다. 상기 레귤레이터(106)는, 예를 들어 비례(proportional; "P") 레귤레이터이거나, 비례-적분(proportional and integrative; "PI") 레귤레이터이거나, 또는 비례-적분-미분(proportional, integrative, and derivative; "PID") 레귤레이터일 수 있다.
예시적 설명을 위해, 상술한 전기기계 전력 전송 체인의 작동이 예시적 상황에서 고려된다. 단순화를 위해, 상기 레귤레이터(106)는 "P" 레귤레이터로 가정한다. 우선, 연소 기관(111)이 높은 토크, 예컨대 최대 토크의 80%를 생성하도록 제어되고, 에너지-저장소(118)에 의해 저장된 전기 에너지가 높은 수준인 것을 가정한다. 따라서 제어 신호(Torque_CE)는 높고, 제어값(T)은 낮다. 그러므로, 전기기계(110)의 토크 참조값(Ref_Torq)은 높은 양(positive)의 값을 가지고, 필연적으로, 상기 전기기계(110)는 연소 기관(111)을 보조하는 전기 모터로서 작동한다. 다음으로, 연소 기관(111)의 전력 제어 신호가 감소하고, 에너지-저장소(118)에 의해 저장된 전기 에너지가 실질적으로 변화할 시간이 없는 경우를 가정한다. 필연적으로, 상기 제어 신호(Torque_CE)는 감소하게 된다. 따라서, 상기 토크 참조값(Ref_Torq) 역시 감소하고, 전기기계(110)의 작동은 연소 기관(111)의 전력 제어 신호의 감소에 반응한다. 상기 차이(Diff)가 양의 값으로 유지되는 경우, 전기기계(110)의 작동은 전력 제어 신호의 감소에 반응하여, 전기 모터로서의 전기기계(110)에 의해 생성되는 토크가 감소되고, 반면에 상기 차이(Diff)가 음의 값을 가지는 경우에는, 상기 전기기계(110)가 전력 제어 신호의 감소에 반응하여 전기기계(110)가 발전기로서 작동하기 시작한다. 다음으로, 연소 기관(111)의 전력 제어 신호가 증가하고, 에너지-저장소(118)에 의해 저장된 전기 에너지가 실질적으로 변화할 시간이 없는 경우를 가정한다. 필연적으로, 상기 제어 신호(Torque_CE)가 증가하게 된다. 따라서, 상기 토크 참조값(Ref_Torq) 역시 증가하고, 전기기계(110)의 작동은 연소 기관(111)의 전력 제어 신호의 증가에 반응한다. 예를 들어, 상기 차이(Diff)가 전력 제어 신호의 증가 이전에 음의 값이었고, 상기 차이(Diff)가 음의 값으로 유지되는 경우, 전기기계(110)의 작동은 전력 제어 신호의 증가에 반응하여 발전기로서의 전기기계(110)에서 생성되는 토크가 감소한다. 다른 예로서, 상기 차이(Diff)가 전력 제어 신호의 증가 이전에 양의 값이었던 경우, 전기기계(110)의 작동은 상기 전력 제어 신호 증가에 반응하여, 전기 모터로서의 전기기계(110)에 의해 생성되는 토크가 증가한다. 또 다른 예로서, 상기 차이(Diff)가 전력 제어 신호의 증가 이전에 음의 값이었다가 양의 값으로 전환된 경우, 전기기계(110)의 작동은 상기 전력 제어 신호의 증가에 반응하여, 전기기계(110)가 발전기 작동으로부터 모터 작동으로 전환된다.
다음으로, 연소 엔진(111)의 전력 제어 신호가 일정하게 유지되고, 상기 차이(Diff)가 양의 초기값을 가지는 경우, 즉 제어값(T)의 초기값이 상기 제어 신호(Torque_CE) 보다 작은 경우를 가정한다. 이 경우, 전기기계(110)는 연소 기관(111)을 보조하는 전기 모터로서 작동하게 되고, 따라서 전기기계(110)는 에너지-저장소(118)에 의해 저장된 전기 에너지를 소비한다. 제어값(T)이 저장된 전기 에너지의 감소 함수이므로, 저장된 전기 에너지가 소비됨에 따라 제어값(T)은 증가하고, 그에 따라 토크 참조값(Ref_Torq)은 감소한다. 필연적으로, 전기 모터로서의 전기기계(110)에 의해 생성되는 토크는 저장된 전기 에너지가 소모됨에 따라 감소한다. 저장된 전기 에너지가 현저하게 감소하여 제어값(T)이 제어 신호(Torque_CE)값에 도달하면, 토크 참조값(Ref_Torq)이 0이 되고, 전기기계(110)는 저장된 전기 에너지의 소비를 종료한다. 연소 기관에 의해 생성되는 토크가 클수록, 즉, 상기 제어 신호(Torque_CE)가 클수록, 전기기계(110)가 저장된 전기 에너지의 소비를 종료하는 시점의 저장된 전기 에너지량이 감소한다. 연소 기관(111)의 전력 제어 신호가 감소하여 상기 차이(Diff)와 토크 참조값(Ref_Torq)이 음의 값을 가지게 되면, 전기기계(110)는 발전기로서 작동하여 에너지-저장소(118)를 충전하기 시작한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예에 따른 장치는 제3 제어 신호(F)를 수신하기 위한 제3 입력 인터페이스(105)를 더 포함한다. 레귤레이터 소자(104)는 제3 제어 신호(F)에 따라 상술한 감소 함수의 형식을 결정하고, 상기 제3 제어 신호(F)의 변화에 반응하여 상기 감소 함수의 형식을 변화시키도록 구성된다. 도 1에 도시된 예시적 구체예에서, 제어 신호(F)가 제1 값을 가질 때 상기 감소 함수는 분수선(fraction line, 108)을 따르고, 상기 제어 신호(F)가 제2 값을 가질 때 상기 감소 함수는 다른 분수선(109)을 따른다. 연소 기관(111)의 전력 제어 신호의 변화에 반응하는 전기기계(110)의 거동은 제어 신호(F) 값의 변화에 따라 조절될 수 있다.
상기 장치(101)는 하나 이상의 프로세서 회로들로 구현될 수 있는데, 각 회로는 적절한 소프트웨어, 예를 들어 "ASIC(application specific integrated circuit)"와 같은 전용 하드웨어 프로세서, 또는 예를 들어 "FPGA(field programmable gate array)"와 같은 변경 가능한 하드웨어 프로세서를 구비하는 프로그램 가능한 프로세서 회로일 수 있다. 또한, 상기 장치(101)는, 예를 들어 "RAM(random access memory)" 회로와 같은 하나 이상의 메모리 회로들을 포함할 수 있다.
도 2는 전기기계를 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예에 따른 방법의 흐름도이다.
상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 제어값이 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 저장된 전기 에너지를 기반으로 제어값을 생성하는 단계(201), 및
- 연소 기관에 의해 생성된 토크를 나타내는 제어 신호와 상기 제어값 사이의 차이를 기반으로 전기기계의 토크 참조값을 생성하는 단계(202).
본 발명의 예시적 및 비제한적 한 구체예에 따른 방법은 다른 제어 신호에 따라 감소 함수의 형식을 결정하고, 또 다른 제어 신호의 변화에 반응하여 감소 함수의 형식을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예에 따른 컴퓨터 프로그램은 상술한 본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예들중 어느 것에 따른 방법을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 프로세서를 제어하는 컴퓨터 실행 명령어들을 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 전기기계를 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 소프트웨어 모듈들을 포함한다.
상기 소프트웨어 모듈들은 프로그램 가능한 프로세서가 하기의 단계들을 수행하도록 제어하기 위한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함한다:
- 제어값이 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 저장된 전기 에너지를 기반으로 제어값을 생성하는 단계, 및
- 연소 기관에 의해 생성된 토크를 나타내는 제어 신호와 제어값 사이의 차이를 기반으로 전기기계의 토크 참조값을 생성하는 단계.
상기 소프트웨어 모듈들은, 예를 들어 적합한 프로그래밍 언어로 작성된 서브루틴들 및/또는 함수들일 수 있다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 상술한 소프트웨어 모듈들로 암호화된, 예를 들어 콤팩트 디스크("CD") 등의 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
본 발명의 예시적 및 비제한적 구체예에 따른 신호는 본 발명의 구체예에 따른 컴퓨터 프로그램을 규정하는 정보를 전달하도록 암호화된다.
상술한 설명에 기재된 비제한적 특정 예시들은 첨부한 청구항들의 범위 및/또는 적용 가능성을 한정하기 위한 목적으로 해석되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에 제시된 모든 예시들의 리스트 및 그룹은, 달리 명시되어 있지 않은 한, 모든 것을 망라하는 완전한 리스트 및 그룹은 아니다.

Claims (11)

  1. 전기기계가 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결되도록 하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인을 제어하기 위한 장치(101)로서,
    - 상기 연소 기관에 의해 생성된 토크를 나타내는 제1 제어 신호를 수신하기 위한 제1 입력 인터페이스(102), 및
    - 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지를 나타내는 제2 제어 신호를 수신하기 위한 제2 입력 인터페이스(103)를 포함하고,
    제어값이 상기 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 제2 제어 신호를 기반으로 제어값을 생성하고, 상기 제1 제어 신호와 상기 제어값의 차이를 기반으로 상기 전기기계의 토크 참조값을 생성하기 위한 레귤레이터 소자(104)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계 전력 전송 체인 제어용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 제3 제어 신호를 수신하기 위한 제3 입력 인터페이스(105)를 더 포함하고, 상기 레귤레이터 소자는 상기 제3 제어 신호에 따라 상기 감소 함수의 형식을 결정하고, 상기 제3 제어 신호의 변화에 따라 상기 감소 함수의 형식을 변화시키도록 구성되는 전기기계 전력 전송 체인 제어용 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레귤레이터 소자는 제1 제어 신호와 제어값 사이의 차이를 기반으로 토크 참조값을 생성하도록 구성되는 비례 레귤레이터(106)를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인 제어용 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레귤레이터 소자는 제1 제어 신호와 제어값 사이의 차이, 및 제1 제어 신호와 제어값 사이의 차이의 시간 적분을 기반으로 토크 참조값을 생성하도록 구성되는 비례-적분 레귤레이터(106)를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인 제어용 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레귤레이터 소자는 제1 제어 신호와 제어값 사이의 차이, 제1 제어 신호와 제어값 사이의 차이의 시간 적분, 및 제1 제어 신호와 제어값 사이의 차이의 시간 미분을 기반으로 토크 참조값을 생성하도록 구성되는 비례- 적분-미분 레귤레이터(106)를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인 제어용 장치.
  6. 전기기계 전력 전송 체인으로서,
    - 전기기계 전력 전송 체인에 의해 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결될 수 있는 전기기계(110),
    - 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지-저장소(118),
    - 상기 전기기계와 상기 에너지-저장소 사이의 전기 에너지 전송을 위한, 상기 전기기계를 토크 제어된 모드로 구동하도록 구성되는 변환기 장치(115), 및
    - 상기 전기기계의 토크 참조값을 생성하기 위한 제1항에 따른 장치(101)를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변환기 장치(115)는,
    - 정전용량 회로(117),
    - 상기 전기기계가 발전기로서 작동할 때 전기기계로부터 전기 에너지를 정전용량 회로로 전송하고, 상기 전기기계가 전기 모터로서 작동할 때 정전용량 회로로부터 전기 에너지를 전기기계로 전송하기 위한 변환기 스테이지(116), 및
    - 상기 정전용량 회로의 직류 전압(UDC1)을 기-지정된 전압 범위로 유지하도록, 상기 정전용량 회로와 에너지-저장소(118) 사이의 전기 에너지를 전송하기 위한 직류 전압 변환기(119)를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 에너지-저장소(118)는 적어도 하나의 전기 이중층 커패시터를 포함하는 전기기계 전력 전송 체인.
  9. 전기기계를 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 방법으로서, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    - 제어값이 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 저장된 전기 에너지를 기반으로 제어값을 생성하는 단계(201), 및
    - 상기 연소 기관에 의해 생성된 토크를 나타내는 제어 신호와 상기 제어값 사이의 차이를 기반으로 전기기계의 토크 참조값을 생성하는 단계(202).
  10. 전기기계를 연소 기관 및 구동되어질 하나 이상의 액추에이터에 기계적으로 연결하는 병렬 전력 전송 체인인 전기기계 전력 전송 체인을 제어하는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 프로그램 가능한 프로세서가 하기의 단계들을 수행하도록 제어하기 위한 컴퓨터 실행 명령어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램:
    - 제어값이 전기기계 전력 전송 체인의 에너지-저장소에 의해 저장된 전기 에너지의 감소 함수가 되도록, 상기 저장된 전기 에너지를 기반으로 제어값을 생성하는 단계, 및
    - 연소 기관에 의해 생성된 토크를 나타내는 제어 신호와 상기 제어값 사이의 차이를 기반으로 전기기계의 토크 참조값을 생성하는 단계.
  11. 제10항에 따른 컴퓨터 프로그램으로 암호화되는 비-휘발성 컴퓨터 판독가능 매체.
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