KR102506849B1

KR102506849B1 - 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102506849B1
Application number: KR1020160169641A
Authority: KR
Inventors: 신동준; 이호중; 박준연
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2023-03-08
Also published as: US10471840B2; CN108608966A; KR20180068059A; CN108608966B; US20180162231A1

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, 직류컨버터(LDC)를 전압 기반의 제1 모드로 제어하는 동안 보조 배터리의 상태 정보를 수신하여 전류 기반의 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는지 판단하는 판단부, 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하는 연산부, 및 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드로 진입하여 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 모드 제어부를 포함한다.

Description

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

본 발명은 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량의 직류컨버터(Low DC-DC Converter, LDC) 가변 전압 제어 방식은 배터리의 SOC 및 온도 정보에 근거하여 직류컨버터(LDC)의 출력 전압을 결정하고, 도로 주행 상황 및 차량 상태에 따라 배터리의 목표 SOC(state of charge)를 수렴하도록 제어한다.

하지만, 이러한 직류컨버터(LDC)의 가변 전압 제어 방식은 배터리의 충방전 상황이 빈번하게 발생하여 에너지 손실이 증가하고, 배터리나 직류컨버터(LDC) 등의 단품 효율이 저하되는 문제가 있었다.

등록특허 10-1628516
발명의 명칭: 하이브리드 차량의 직류변환장치 전압 가변제어 방법.

본 발명의 목적은, 전류 보상을 통해 직류컨버터를 제어함으로써 목표 SOC를 수렴하도록 제어하면서도 충방전 횟수를 최소화하고 직류컨버터의 단품 효율을 증대시키도록 한 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 직류컨버터(LDC)를 전압 기반의 제1 모드로 제어하는 동안 보조 배터리의 상태 정보를 수신하여 전류 기반의 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는지 판단하는 판단부, 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하는 연산부, 및 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드로 진입하여 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 모드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 모드에 대한 진입 조건은, 상기 보조 배터리의 평균 전류, SOC 상태 및 직류컨버터 제어 순위를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 보조 배터리 평균 전류값의 크기가 기준값 미만인 상태를 기준시간 이상 유지하며, 상기 보조 배터리의 SOC 상태가 기준값을 초과하고, 상기 직류컨버터의 제어 우선 순위가 기준값 이하이면 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 연산부는, 상기 직류컨버터의 기준 전류값, 상기 직류컨버터의 출력 평균 전류값에 근거하여 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 연산부는, 상기 직류컨버터의 기준 전류값에서 상기 직류컨버터의 출력 평균 전류값을 차감한 값이 0 보다 작으면 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 0으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 연산부는, 상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 충전 전류 적산값 및 상기 보조 배터리의 방전 전류 적산값을 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 충전 전류 적산값에 근거하여 상기 직류컨버터의 버스트 제어 진입 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 모드 제어부는, 상기 보조 배터리의 충전 전류 적산값이 기준값을 초과하는 것으로 판단되면 상기 직류컨버터를 버스트 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 모드 제어부는, 상기 직류컨버터의 버스트 제어 시, 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값 및 보조 배터리의 충전 전류 적산값을 초기화하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 직류컨버터를 버스트 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 방전 전류 적산값에 근거하여 상기 직류컨버터의 버스트 제어 진입 해제 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 모드 제어부는, 상기 보조 배터리의 방전 전류 적산값이 기준값 미만인 것으로 판단되면 상기 직류컨버터에 대한 버스트 제어를 해제하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는지 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건은, 상기 직류컨버터의 목표 전압 변동량, 상기 보조 배터리의 평균 전류, SOC 상태 및 직류컨버터 제어 순위를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 직류컨버터의 목표 전압 변동량이 기준값을 초과하면 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 보조 배터리의 평균 전류, SOC 상태 및 직류컨버터 제어 순위 중 적어도 하나가 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하지 않으면 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 모드 제어부는, 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드를 해제하고 상기 제1 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 모드 제어부는, 상기 제1 모드 진입 시 차량의 도로 주행 상태 및 상기 차량의 상태에 따라 상기 직류컨버터의 출력 전압을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 직류컨버터(LDC)를 전압 기반의 제1 모드로 제어하는 동안 보조 배터리의 상태 정보를 수신하여 전류 기반의 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는지 판단하는 단계, 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드로 진입하는 단계, 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하는 단계, 및 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 전류 보상을 통해 직류컨버터를 제어함으로써 목표 SOC를 수렴하도록 제어하면서도 충방전 횟수를 최소화하고 직류컨버터의 단품 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치의 동작에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치(100, 이하에서는 '직류컨버터 제어 장치'라 칭하도록 한다) 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 직류컨버터 제어 장치(100)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다. 여기서, 직류컨버터 제어 장치(100)는 차량의 배터리 관리 시스템(BMS)과 연계하여 동작할 수 있다.

이에, 도 1을 참조하면, 직류컨버터 제어 장치(100)는 제어부(110), 인터페이스부(120), 통신부(130), 저장부(140), 모드 제어부(150), 판단부(160) 및 연산부(170)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 직류컨버터 제어 장치(100)의 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다.

인터페이스부(120)는 운전자로부터의 제어 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 직류컨버터 제어 장치(100)의 동작 상태 및 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다.

여기서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그 셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다.

출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다.

이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 전계 방출 디스플레이(Feld Emission Display, FED), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

통신부(130)는 차량에 구비된 전장품 및/또는 제어유닛들과의 통신 인터페이스를 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 예로서, 통신모듈은 차량에 구비된 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 보조배터리의 상태 정보, 예를 들어, SOC(State of Charge), 온도, 전압 및 전류 정보를 수신할 수 있다. 또한, 통신부(130)는 차량에 구비된 직류컨버터(Low DC-DC Converter)의 상태 정보, 예를 들어, 직류컨버터(Low DC-DC Converter)의 출력 전류 정보를 수신할 수 있다.

여기서, 통신모듈은 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등의 차량 네트워크 통신을 지원하는 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 통신모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈 또는 근거리 통신(Short Range Communication)을 위한 모듈을 포함할 수도 있다.

저장부(140)는 직류컨버터 제어 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등을 저장할 수 있다.

저장부(140)는 통신부(130)를 통해 수신한 정보가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 직류컨버터(LDC)에 대한 전류 제어모드 진입 조건 및 전류 제어모드 해제 조건 정보가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 직류컨버터(LDC)에 대한 전류 제어모드 진입 또는 해제 여부를 판단하고, 직류컨버터(LDC)의 모드 동작을 제어하기 위한 명령 및/또는 알고리즘 등이 저장될 수도 있다. 또한, 저장부는 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하고, 직류컨버터(LDC)의 출력 전압을 결정하기 위한 알고리즘이 저장될 수 있다.

여기서, 저장부(140)는 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)와 같은 저장매체를 포함할 수 있다.

모드 제어부(150)는 직류컨버터(LDC)가 제1 모드로 동작하도록 제어한다. 여기서, 제1 모드는 전압을 기반으로 직류컨버터(LDC)를 제어하는 모드로서, 가변 전압 제어모드가 해당 될 수 있다. 이때, 제1 모드는 디폴트 값으로 설정된 모드 일 수 있다.

이제, 모드 제어부(150)는 직류컨버터(LDC)의 제어모드가 제1 모드로 설정되면, 도로 주행 상황 및 차량 상태에 따라 목표 SOC를 유지하는 범위 내에서 전압 기반으로 직류컨버터(LDC)를 제어한다.

판단부(160)는 모드 제어부(150)가 제1 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 동안 현재 배터리 상태가 제2 모드 진입 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.

여기서, 제2 모드는 전류를 기반으로 직류컨버터(LDC)를 제어하는 모드로서, 전류 제어모드가 해당 될 수 있다.

제2 모드 진입 조건은 보조 배터리의 평균 전류, 보조 배터리의 SOC 상태 및 직류컨버터(LDC) 제어 순위를 포함할 수 있다.

먼저, 판단부(160)는 보조 배터리 평균 전류값의 크기와 미리 설정된 기준값을 비교한다.

이때, 연산부(170)는 통신부(130)를 통해 수신한 보조 배터리의 상태 정보로부터 보조 배터리 평균 전류값을 계산한다. 일 예로, 연산부(170)는 통신부를 통해 수신한 보조 배터리의 전류 정보로부터 3초 주기의 50개 샘플을 획득하고, 획득한 샘플로부터 보조 배터리의 평균 전류값을 계산할 수 있다.

연산부(170)는 계산된 보조 배터리의 평균 전류값에 대한 정보를 판단부(160)로 전달한다.

따라서, 판단부(160)는 제1 조건으로서, 연산부(170)에 의해 계산된 보조 배터리 평균 전류값의 크기가 미리 설정된 기준값 미만인지 판단할 수 있다. 또한, 판단부(160)는 제2 조건으로서, 보조 배터리 평균 전류값의 크기가 미리 설정된 전류 기준값 미만인 상태를 기준시간 이상 유지하는지 여부를 판단할 수 있다.

제2 모드 진입 조건의 제1 조건 및 제2 조건에 대한 구체적인 설명은 도 2 및 도 3의 실시예를 참조하도록 한다.

도 2 및 도 3은 보조 배터리의 전류 상태를 나타낸 것이다.

도 2의 (a)에서 도면부호 210은 보조 배터리의 전류를 나타낸 것이고, 도면부호 220은 평균 전류를 나타낸 것이다. 또한, 도 2의 (b)는 차속을 나타낸 것이다.

제2 모드 진입 조건의 제1 조건을 만족하기 위해서는 보조 배터리 평균 전류값의 크기가 미리 설정된 기준값 미만이어야 하는데, 도 2를 참조하면 'R' 구간에서 보조 배터리의 평균 전류가 '0' 전류 근처에서 일정하게 유지되고 있는 것을 확인할 수 있다.

도 3은 도 2의 (a)에서 일부 구간을 상세히 나타낸 것으로, 도 3에서 C1은 제1 조건의 기준값에 해당되며, C2는 제2 조건의 기준시간에 해당된다.

도 3을 참조하면, 보조 배터리의 평균 전류는 'P' 지점에서부터 제1 조건의 기준값을 만족하며, 그 평균 전류값은 'P' 지점 제2 조건의 기준시간 이상 유지되고 있음을 확인할 수 있다.

또한, 판단부(160)는 제3 조건으로서, 보조 배터리의 SOC 상태가 미리 설정된 기준값을 초과하는지 판단할 수 있다. 또한, 판단부(160)는 제4 조건으로서, 직류컨버터(LDC) 제어 우선 순위가 기준값 이하인지 판단할 수 있다.

여기서, 판단부(160)는 제1 조건 내지 제4 조건을 모두 만족하면 제2 모드 진입 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

제2 모드 진입 조건의 제1 조건 내지 제4 조건을 모두 만족하는 것으로 판단되면, 모드 제어부(150)는 직류컨버터(LDC)의 제어모드를 제2 모드로 전환한다.

연산부(170)는 직류컨버터(LDC)의 제어모드가 제2 모드로 전환되면, 직류컨버터(LDC)의 출력 평균 전류값을 계산한다.

또한, 연산부(170)는 계산된 직류컨버터(LDC)의 출력 평균 전류값을 반영하여 보조 배터리의 충전 전류 보상값(C)을 계산한다. 보조 배터리의 충전 전류 보상값(C)은 아래 [수학식 1]을 이용하여 계산할 수 있다.

[수학식 1]에서 C는 보조 배터리의 충전 전류 보상값, I_LDC _.ref는 직류컨버터(LDC)의 기준 전류값, I_LDC _.mean은 직류컨버터(LDC)의 출력 평균 전류값을 의미하며, G는 이득값을 의미한다.

여기서, 연산부(170)는 'I_LDC _.ref - I_LDC _.mean < 0'인 경우 C = 0의 값을 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 [수학식 1]에 의해 계산된 C 값을 출력한다.

모드 제어부(150)는 보조 배터리의 기준 충전 전류값에 연산부(170)에 의해 계산된 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 반영하여 목표 SOC를 유지하는 범위 내에서 전류 기반으로 직류컨버터(LDC)를 제어한다. 이때, 모드 제어부(150)는 계산된 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 기반으로 직류컨버터(LDC)의 출력 전압을 결정할 수 있다.

판단부(160)는 모드 제어부(150)가 제2 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 동안 보조 배터리의 충전 전류 적산값에 근거하여 직류컨버터(LDC)의 버스트(burst) 제어 진입 여부를 판단한다.

여기서, 보조 배터리의 충전 전류 적산값은 연산부(170)에 의해 계산될 수 있다. 즉, 연산부(170)는 모드 제어부(150)가 제2 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 동안 보조 배터리의 충전 전류 적산값을 계산한다.

판단부(160)는 연산부(170)에 의해 계산된 보조 배터리의 충전 전류 적산값이 미리 설정된 기준값을 초과하면 직류컨버터(LDC)의 버스트(burst) 제어 진입하는 것으로 판단할 수 있다.

여기서, 버스트 제어는 직류컨버터(LDC)의 내부 펄스폭 변조(PWM)를 오프(OFF) 제어하여 전압 변환을 수행하지 않도록 하여 소모 전력이 0이 되도록 하는 것을 의미한다. 따라서, 모드 제어부(150)는 판단부(160)에 의해 버스트(burst) 제어 진입하는 것으로 판단되면, 직류컨버터(LDC)의 내부 펄스폭 변조(PWM)를 오프(OFF) 제어한다. 이 경우, 모드 제어부(150)는 직류컨버터(LDC)의 전류 보상 제어를 수행하지 않는다.

직류컨버터(LDC)의 전류 보상 제어 중 버스트 제어 진입하는 동작의 실시예는 도 4를 참조하도록 한다.

도 4를 참조하면, 버스트 제어 구간에서 직류컨버터(LDC)의 출력 전류가 '0'이 되는 것을 확인할 수 있다.

모드 제어부(150)는 직류컨버터(LDC)의 전류 보상 제어 중 버스트 제어 진입 시, 연산부(170)에 의해 계산된 보조 배터리의 충전 전류 보상값 및 보조 배터리의 충전 전류 적산값을 초기화할 수 있다.

또한, 판단부(160)는 직류컨버터(LDC)의 버스트(burst) 제어 진입 이후, 보조 배터리의 방전 전류 적산값에 근거하여 직류컨버터(LDC)의 전류 보상 제어 진입 여부를 판단한다.

여기서, 보조 배터리의 방전 전류 적산값은 연산부(170)에 의해 계산될 수 있다. 즉, 연산부(170)는 직류컨버터(LDC)의 버스트(burst) 제어 진입 시 보조 배터리의 방전 전류 적산값을 계산한다.

판단부(160)는 연산부(170)에 의해 계산된 보조 배터리의 방전 전류 적산값이 미리 설정된 기준값 미만이면 다시 직류컨버터(LDC)의 전류 보상 제어 진입하는 것으로 판단할 수 있다.

따라서, 모드 제어부(150)는 판단부(160)에 의해 전류 보상 제어 진입하는 것으로 판단되면, 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 기반으로 직류컨버터(LDC)를 제어할 수 있다.

한편, 판단부(160)는 모드 제어부(150)가 제2 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 동안 제2 모드 진입 해제 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.

여기서, 제2 모드 진입 해제 조건은 제2 모드 진입 해제 조건을 모두 포함할 수 있다. 또한, 제2 모드 진입 해제 조건은 직류컨버터(LDC)의 목표 전압 변동량을 포함할 수 있다.

이때, 판단부(160)는 직류컨버터(LDC)의 목표 전압 변동량이 미리 설정된 기준값을 초과하는지 판단할 수 있다.

따라서, 모드 제어부(150)는 직류컨버터(LDC)의 목표 전압 변동량이 미리 설정된 기준값을 초과하는 것으로 판단되면, 제2 모드를 해제하고 직류컨버터(LDC)의 제어모드를 제1 모드로 전환한다.

제2 모드 진입 해제 조건에 대한 구체적인 설명은 도 5의 실시예를 참조하도록 한다.

도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 직류컨버터(LDC)의 목표 전압 변화를 나타낸 것이고, (b)는 제2 모드, 즉, 전류 제어모드의 진입 또는 해제 상태를 나타낸 것이다. 이때, 도 5의 (a)에서, 도면부호 511은 직류컨버터(LDC)의 출력 전류, 도면부호 521은 직류컨버터(LDC)의 출력 전압, 도면부호 531은 직류컨버터(LDC)의 목표 전압, 도면부호 541은 보조 배터리의 충전 전류, 도면부호 551은 보조 배터리의 SOC를 나타낸 것이다.

도 5의 (a)에서와 같이, 'T' 시점 이전에는 직류컨버터(LDC)의 목표 전압이 일정하게 유지되고 있는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 도 5의 (b)에서와 같이, 모드 제어부(150)는 직류컨버터(LDC)의 제어모드를 제2 모드로 유지하게 된다.

한편, 도 5의 (a)에서, 'T' 시점에 직류컨버터(LDC)의 목표 전압이 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 직류컨버터(LDC)의 목표 전압 변동량이 커지게 된다. 따라서, 직류컨버터(LDC)의 목표 전압 변동량이 기준치를 초과하면, 모드 제어부(150)는 도 5의 (b)에서와 같이, 제2 모드를 해제하게 된다.

또한, 판단부(160)는 제2 모드 진입 조건의 제1 조건 내지 제4 조건을 모두 만족하는지 여부를 판단할 수 있다.

모드 제어부(150)는 제2 모드 진입 조건의 제1 조건 내지 제4 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않는 것으로 판단되면, 제2 모드를 해제하고 직류컨버터(LDC)의 제어모드를 제1 모드로 전환한다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치(100)에 의한 직류컨버터(LDC)의 효율을 비교하면 도 6과 같이 나타낼 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치(100)는 전류 보상 제어를 수행하고, 미리 정한 조건을 만족하지 않는 경우에는 다른 모드로 전환함으로써 직류컨버터(LDC)의 효율을 증대시키는 것이 가능하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.

먼저, 도 7을 참조하면, 직류컨버터 제어 장치(100)는 직류컨버터(LDC)의 제어모드가 제1 모드로 설정되면, 도로 주행 상황 및 차량 상태에 따라 목표 SOC를 유지하는 범위 내에서 직류컨버터(LDC)를 제어한다(S110).

직류컨버터 제어 장치(100)는 제1 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 중 제2 모드 진입 여부를 판단하고(S120), 제2 모드 진입 조건을 만족하는 경우(S130), 제2 모드로 진입한다(S140).

'S120' 과정에서 제2 모드 진입 조건 판단 동작은 도 8을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 8을 참조하면, 직류컨버터 제어 장치(100)는 직류컨버터(LDC) 제어 우선 순위, 보조 배터리의 SOC 상태, 보조 배터리 평균 전류값의 크기 및 유지 시간을 기준값과 비교하여 기준 조건을 만족하는지 판단한다(S121 내지 S124).

이때, 직류컨버터 제어 장치(100)는 직류컨버터(LDC) 제어 우선 순위가 기준값 이하이고, 보조 배터리의 SOC 상태가 미리 설정된 기준값을 초과하고, 보조 배터리 평균 전류값의 크기가 미리 설정된 기준값 미만인 상태를 기준시간 이상 유지하면, 제2 모드 진입 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다(S125).

한편, 직류컨버터 제어 장치(100)는 직류컨버터(LDC) 제어 우선 순위, 보조 배터리의 SOC 상태, 보조 배터리 평균 전류값의 크기 및 유지 시간 중 어느 하나라도 만족하지 않으면 제2 모드 진입 조건을 만족하지 않는 것으로 판단할 수 있다(S126).

'S140' 과정에서 제2 모드로 진입하면, 직류컨버터 제어 장치(100)는 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하고(S150), 계산된 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 기반으로 직류컨버터(LDC)의 출력 전압을 결정한다(S160).

이후, 직류컨버터 제어 장치(100)는 목표 SOC를 유지하는 범위 내에서 직류컨버터(LDC)를 제어한다(S170).

직류컨버터 제어 장치(100)는 제2 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 동안, 제2 모드 진입 해제 여부를 판단하고(S180), 제2 모드 해제 조건을 만족하는 경우(S190), 제2 모드를 해제한다.

'S180' 과정에서 제2 모드 진입 해제 조건 판단 동작은 도 9를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 9를 참조하면, 직류컨버터 제어 장치(100)는 제2 모드 진입 조건 및 직류컨버터(LDC) 목표 전압 변동량과 기준값과 비교하여 기준 조건을 만족하는지 판단한다(S181 내지 S182).

이때, 직류컨버터 제어 장치(100)는 제2 모드 진입 조건을 어느 하나라도 만족하지 않으면 제2 모드 해제 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다(S184).

또한, 직류컨버터 제어 장치(100)는 직류컨버터(LDC) 목표 전압 변동량이 기준치를 초과하면 제2 모드 해제 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다(S184).

한편, 직류컨버터 제어 장치(100)는 제2 모드 진입 조건을 모두 만족하고, 직류컨버터(LDC) 목표 전압 변동량이 기준치를 초과하지 않으면 제2 모드 해제 조건을 만족하지 않는 것으로 판단할 수 있다(S183).

'S180' 과정에서, 직류컨버터 제어 장치(100)는 제2 모드 해제 조건을 만족하지 않는 것으로 판단되면, 'S150' 내지 'S190' 과정을 반복하여 수행한다.

한편, 직류컨버터 제어 장치(100)는 제2 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 동안 버스트 제어 진입 여부를 판단할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 10을 참조하도록 한다.

도 10을 참조하면, 직류컨버터 제어 장치(100)는 제2 모드에 따라 직류컨버터(LDC)를 제어하는 동안 보조 배터리의 충전 전류 적산값에 근거하여 직류컨버터(LDC)의 버스트 제어 진입 여부를 판단한다.

직류컨버터 제어 장치(100)는 보조 배터리의 충전 전류 적산값이 미리 설정된 기준값을 초과하는 것으로 판단되면(S210), 버스트 제어 진입하여 직류컨버터(LDC)를 제어할 수 있다(S220).

만일, 'S220' 과정에 의해 버스트 제어 진입 시, 직류컨버터 제어 장치(100)는 보조 배터리의 방전 전류 적산값을 계산하고, 계산된 보조 배터리의 방전 전류 적산값에 근거하여 직류컨버터(LDC)의 버스트 제어 해제 여부를 판단한다.

직류컨버터 제어 장치(100)는 보조 배터리의 방전 전류 적산값이 미리 설정된 기준값 미만인 것으로 판단되면(S230), 버스트 제어를 해제하고 직류컨버터(LDC)에 대해 전류 보상 제어를 수행할 수 있다(S240).

상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 직류컨버터 제어 장치(100)는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.

프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 직류컨버터 제어 장치 110: 제어부
120: 인터페이스부 130: 통신부
140: 저장부 150: 모드 제어부
160: 판단부 170: 연산부

Claims

직류컨버터(LDC)를 전압 기반의 제1 모드로 제어하는 동안 보조 배터리의 상태 정보를 수신하여 전류 기반의 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는지 판단하는 판단부;
상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하는 연산부; 및
상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드로 진입하여 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 모드 제어부;를 포함하고,
상기 제1 모드는 전압을 기반으로 상기 직류컨버터를 제어하는 가변 전압 제어모드이고, 상기 제2 모드는 상기 충전 전류 보상값을 기반으로 상기 직류컨버터의 출력전압을 결정하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 모드에 대한 진입 조건은,
상기 보조 배터리의 평균 전류, 및 SOC 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 판단부는,
상기 보조 배터리 평균 전류값의 크기가 기준값 미만인 상태를 기준시간 이상 유지하며, 상기 보조 배터리의 SOC 상태가 기준값을 초과하면, 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연산부는,
상기 직류컨버터의 기준 전류값, 상기 직류컨버터의 출력 평균 전류값에 근거하여 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 연산부는,
상기 직류컨버터의 기준 전류값에서 상기 직류컨버터의 출력 평균 전류값을 차감한 값이 0 보다 작으면 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 0으로 출력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연산부는,
상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 충전 전류 적산값 및 상기 보조 배터리의 방전 전류 적산값을 계산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 판단부는,
상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 충전 전류 적산값에 근거하여 상기 직류컨버터의 버스트 제어 진입 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 모드 제어부는,
상기 보조 배터리의 충전 전류 적산값이 기준값을 초과하는 것으로 판단되면 상기 직류컨버터를 버스트 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 모드 제어부는 상기 직류컨버터의 버스트 제어 시, 상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값 및 보조 배터리의 충전 전류 적산값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 판단부는,
상기 직류컨버터를 버스트 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 방전 전류 적산값에 근거하여 상기 직류컨버터의 버스트 제어 진입 해제 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 모드 제어부는,
상기 보조 배터리의 방전 전류 적산값이 기준값 미만인 것으로 판단되면 상기 직류컨버터에 대한 버스트 제어를 해제하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 판단부는,
상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는지 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건은,
상기 직류컨버터의 목표 전압 변동량, 상기 보조 배터리의 평균 전류, 및 SOC 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 판단부는,
상기 직류컨버터의 목표 전압 변동량이 기준값을 초과하면 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 판단부는,
상기 보조 배터리의 평균 전류, 또는 SOC 상태 중 적어도 하나가 상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하지 않으면 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 모드 제어부는,
상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드를 해제하고 상기 제1 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 모드 제어부는,
상기 제1 모드 진입 시 차량의 도로 주행 상태 및 상기 차량의 상태에 따라 상기 직류컨버터의 출력 전압을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 장치.
직류컨버터(LDC)를 전압 기반의 제1 모드로 제어하는 동안 보조 배터리의 상태 정보를 수신하여 전류 기반의 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는지 판단하는 단계;
상기 제2 모드에 대한 진입 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드로 진입하는 단계;
상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값을 계산하는 단계; 및
상기 보조 배터리의 충전 전류 보상값에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 모드는 전압을 기반으로 상기 직류컨버터를 제어하는 가변 전압 제어모드이고, 상기 제2 모드는 상기 충전 전류 보상값을 기반으로 상기 직류컨버터의 출력전압을 결정하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 충전 전류 적산값이 기준값을 초과하는 것으로 판단되면 상기 직류컨버터를 버스트 제어하는 단계; 및
상기 직류컨버터를 버스트 제어하는 동안 상기 보조 배터리의 방전 전류 적산값이 기준값 미만인 것으로 판단되면 상기 직류컨버터에 대한 버스트 제어를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 제2 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 동안 상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및
상기 제2 모드에 대한 진입 해제 조건 중 적어도 하나를 만족하는 것으로 판단되면, 상기 제2 모드를 해제하고 상기 제1 모드에 따라 상기 직류컨버터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 직류컨버터 제어 방법.