KR20030011324A

KR20030011324A - 차량의 제어 시스템 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20030011324A
Application number: KR1020027014895A
Authority: KR
Inventors: 가자마이사무
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-02-07
Also published as: EP1276631B1; US6891279B2; JP3624841B2; KR100491492B1; JP2002271909A; CN1460077A; CN100406297C; WO2002070298A1; EP1276631A1; US20030094816A1; DE60233545D1

Abstract

구동부(104, 107, 109), 및 이 구동부에 동력을 공급하기 위해 축전부를 구비하는 동력공급부(101, 103, 107, 109)를 갖는 차량의 제어 시스템은, 차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산부(1), 요구된 구동력의 편차에 관하여 동력공급부의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부(2), 축전부의 충전 상태를 기초로 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부(3), 및 요구된 구동력, 허용가능한 구동 전력 출력 및 이용가능한 전력 출력을 기초로 동력공급부에 의해 생성되도록 목표 동력을 연산하는 동력 연산부(4, 7, 9)를 구비한다.

Description

차량의 제어 시스템 및 제어 방법{HYBRID VEHICLE CONTROL SYSTEM AND CONTROL METHOD}

전기 차량 또는 하이브리드 차량은 2차전지부와 같은 축전부 뿐만 아니라 연료전지 또는 엔진에 의해 구동되는 발전기를 내장한다. 이런 구성으로, 일반 차량에 연료를 보충하는 것과 같이 단지 연료전지나 엔진에 연료를 보충하여, 연료전지 또는 엔진으로 발전기가 동작되어 사용자가 지금까지의 축전부에 번거로운 충전 작업을 배제할 수 있도록 한다.

일본국 특개평 9-222036호에는 발전기와 2차전지부를 장착한 전기 차량 또는 하이브리드 차량에 사용되는 엔진 제어 기술이 개시되어 있다. 이런 엔진 제어 기술에 따르면, 2차전지부의 충전상태(SOC)가 소정치 이상이고 구동 토오크 명령치가 모터의 최대 토오크 이하이면, 엔진은 동작을 정지하고 2차전지부의 전력 출력으로 모터가 구동되어 차량이 주행하게 된다.

본 발명은 차량의 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기, 축전부, 및 발전기와 축전부 중 적어도 하나로부터 공급된 전력 출력에 의해 구동되는 차량 구동 모터를 갖는 전기 차량 또는 하이브리드 차량용 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 차량 제어 시스템이 적용되는 차량의 구조 도면,

도 2는 제1 실시 형태의 차량 제어 시스템의 기본적인 구조 도면,

도 3은 제1 실시 형태의 차량 제어 시스템의 보다 상세한 구조 도면,

도 4는 제1 실시 형태의 작동을 도시하는 상부의 순서도,

도 5는 제1 실시 형태의 작동을 도시하는 하부의 순서도,

도 6은 본 발명의 제1 실시 형태를 구현하는 2차전지부의 충전상태(SOC)의 견지에서 도시되는 충전 및 방전가능한 이용가능한 전력 출력의 특성을 도시하는 도면,

도 7a는 제1 실시 형태에서 요구 전력에 관해서 간단히 전력 출력을 도시하는 도면이고, 도 7b 및 도 7c는 도 7a에 따라 각 형태에 도시되는 2차전지부의 허용가능한 구동 전력 출력을 도시하는 도면,

도 8은 액셀레이터가 동작하는 경우에서 제1 바람직한 실시 형태의 발전기의 전력 출력, 2차전지부의 전력 출력, 2차전지부의 충전 상태(SOC), 및 구동 토오크를 순차적인 방법으로 도시하는 도면,

도 9는 액셀레이터가 동작하는 경우에서 제1 바람직한 실시 형태의 발전기의 전력 출력, 2차전지부의 전력 출력, 2차전지부의 충전 상태(SOC), 및 구동 토오크를 순차적인 방법으로 도시하는 도면,

도 10a 및 도 10b는 제1 바람직한 실시 형태의 차속의 견지에서 도시된 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력의 미리 설정 실시예를 도시하는 도면,

도 11은 제1 바람직한 실시 형태의 구동 모터 특성의 실시예를 도시하는 도면,

도 12는 액셀레이터가 동작하는 경우에서 제1 바람직한 실시 형태의 발전기의 전력 출력, 2차전지부의 전력 출력, 2차전지부의 충전 상태(SOC), 및 구동 토오크를 순차적인 방법으로 도시하는 도면,

도 13은 본 발명의 제2 바람직한 실시 형태의 동작을 도시하는 순서도,

도 14는 본 발명의 제3 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템이 적용된 차량의 구조적 도면,

도 15는 제3 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템의 상세한 구조 도면,

도 16은 제3 바람직한 실시 형태의 동작을 도시하는 상부의 순서도,

도 17은 제3 바람직한 실시 형태의 동작을 도시하는 하부의 순서도,

도 18은 액셀레이터가 동작하는 경우에서 제3 바람직한 실시 형태의 발전기의 전력 출력, 2차전지부의 전력 출력, 2차전지부의 충전 상태(SOC), 및 구동 토오크를 순차적인 방법으로 도시하는 도면,

도 19는 본 발명에 따른 제4 바람직한 실시 형태의 동작을 도시하는 순서도,

도 20은 본 특허 출원의 발명자에 의해 연구된 패러렐 하이브리드 차량에 액셀레이터가 동작되는 경우에 얻어지는 엔진의 동력 출력 및 관련된 구동 토오크를 순차적으로 도시하는 도면,

도 21은 본 특허 출원의 발명자에 의해 연구된 시리즈 하이브리드 차량에 액셀레이터가 동작되는 경우에 얻어지는 엔진의 동력 출력 및 관련된 구동 토오크를 순차로 도시하는 도면.

그러나, 이런 구조에서, 본 출원의 발명자에 의해 수행된 연구에 따르면, 도 20에 도시한 바와 같이, 라인 E1으로 도시한 엔진 정지 조건과 라인 E2 로 도시한 엔진 비정지 조건 사이의 상황에서 엔진 시동시 지연 응답(△R)으로 차량에 발생되는 구동 토오크 출력의 차이가 존재한다. 보다 상세하게는, 라인 E1 으로 도시한 엔진 정지 조건의 경우, 라인 E2 로 도시한 엔진 비정지 조건에 비해 주어진 동력 출력을 발생하기 위해 엔진 정지 조건에서 엔진 시동 조건까지 시동 동작의 지연 응답(△R)이 존재하여, 라인 D1으로 도시한 엔진 정지 조건과 라인 D2로 도시한 엔진 비정지 조건 사이의 엔진에 의해 발생되는 차량의 구동 토오크의 응답이 △R 만큼 지연된다. 동일 양의 증가 변위값에 의해 액셀레이터 페달이 가압되는 경우에도, 엔진 동작 조건에 따라 발생되는 구동 토오크에서의 응답의 차이가 존재하여, 그 결과 운전자에게 미세한 느낌과 같은 현상이 가해진다.

이런 현상은 2차전지부 뿐만 아니라 엔진으로 발전기가 구동되어 모터의 구동으로 전력 출력을 발생하는 이른바 시리즈 하이브리드 차량에 동일하게 발생할 것으로 추정된다. 특히, 도 21에 도시한 바와 같이, 라인 E1' 으로 도시한 엔진 정지 조건에서 라인 E2' 로 도시한 엔진 비정지 조건에 비해 엔진 시동까지의 엔진 동작에 의한 발전기의 지연 응답(△R')이 존재하여 모터에 의해 생성되는 차량의 구동 토오크의 응답이 라인 D1'으로 도시한 엔진 정지 조건과 라인 D2' 로 도시한 엔진 비정지 조건 사이의 △R ' 만큼 지연된다. 그 결과, 액셀레이터의 동작의 동일 정도의 존재는, 엔진의 동작 조건에 따라 발생되는 구동 토오크의 응답에서의시간상의 차이가 존재하여, 운전자에게 미세한 느낌이 느껴지는 현상을 제공한다. 전술한 구조 뿐만 아니라, 이런 현상은 또한 2차전지부를 구비하는 동시에, 연료전지가 모터를 구동하기 위한 전력 출력을 생성하는 발전기로서 기능하는 연료전지 추진 차량에서도 동일하게 발생되는 것으로 추정된다.

이런 상황에 대처하기 위해서, 특히, 차량이 발전기, 2차전지부, 및 발전기와 2차전지부 중 적어도 어느 하나로부터 공급되는 전력 출력에 의해 구동되는 차량 구동모터로 구성되는 구조에서, 2차전지부의 전력 출력 또는 용량은 모터의 동력 출력에 대처하기 위해서 큰 값을 갖도록 미리 설정되어 있다. 그러나, 이런 구조는 2차전지부의 용량 또는 중량이 증가되어, 그 결과 차량 용적을 효율적으로 이용할 수 없는 동시에 차량의 연비 성능을 저하시킨다.

본 발명은 상기 연구에 기초로 이루어지고 발전기 또는 엔진이 정지 조건에서 유지하는지 여부, 및 2차전지부의 용량과 같은 발전기 동작 조건 또는 엔진 동작 조건에 관계 없이 동작 특성에 미세한 느낌을 배제하여 가속 동작의 동일한 품질, 즉 토오크 응답의 동일한 품질이 항상 얻어지도록 차량의 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전기, 축전부, 발전기와 축전부 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 전력으로 구동되는 구동 모터, 및 이 구동 모터로부터 공급된 구동력으로 구동되는 구동 바퀴를 갖는 차량의 제어 시스템을 제공한다. 보다 상세하게는, 이 제어 시스템은 차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산부, 요구된 구동력의 편차에 관하여 발전기의 지연 응답을보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부, 축전부의 충전상태를 기초로 출력되도록, 이용가능한 전력 출력이 축전부에서 전력을 출력할 수 있는 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부, 및 요구된 구동력, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 및 축전부의 이용가능한 전력 출력을 기초로 발전기에 의해 생성되는 목표 전력 출력을 연산하는 목표 전력 출력 연산부를 구비한다. 그 결과, 상기 제어 시스템은 허용가능한 구동 전력 출력과 이용가능한 전력 출력을 기초로 축전부와, 목표 전력 출력을 기초로 발전기를 제어하여 요구된 구동력에 대응하도록 차량을 제어한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 발전기, 축전부, 발전기와 축전부 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 전력으로 구동되는 구동 모터, 및 엔진과 구동 모터 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 구동력으로 구동되는 구동 바퀴를 갖는 차량의 제어 시스템을 제공한다. 보다 상세하게는, 본 제어 시스템은, 차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산부, 요구된 구동력의 편차에 관하여 발전기의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부, 축전부의 충전상태를 기초로 출력되도록, 이용가능한 전력 출력이 축전부에서 전력을 출력할 수 있는 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부, 요구된 구동력, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 및 축전부의 이용가능한 전력 출력을 기초로 엔진의 목표 엔진 동력을 연산하는 목표 엔진 동력 연산부, 엔진의 실제 동력을 연산하는 실제 엔진 동력 연산부, 요구 동력과 실제 엔진 동력을 기초로 구동모터에 공급되는 모터 구동 전력을 연산하는 요구된 모터 구동 전력 연산부, 및 요구된 모터 구동 전력에 따라 구동 모터를 제어하는 구동 모터 제어부를 구비한다. 그 결과, 상기 제어 시스템은 허용가능한 구동 전력 출력과 이용가능한 전력 출력을 기초로 축전부, 목표 엔진 동력을 기초로 엔진, 및 요구된 모터 구동 전력을 기초로 구동 모터를 제어하여 요구된 구동력에 대응하도록 차량을 제어한다.

즉 본 발명의 차량 제어 시스템은, 구동수단, 및 이 구동수단에 동력을 공급하기 위해 축전부를 구비하는 동력공급수단을 갖는 차량에 적용된다. 보다 상세하게는, 본 제어 시스템은 차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산수단, 요구된 구동력의 편차에 관하여 동력공급수단의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 전력 출력을 연산하는 허용가능한 전력 출력 연산수단, 축전부의 충전 상태를 기초로 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산수단, 및 요구된 구동력, 허용가능한 전력 출력 및 이용가능한 전력 출력을 기초로 동력공급수단에 의해 생성되도록 목표 동력 출력을 연산하는 목표 동력 출력 연산수단을 구비한다. 그 결과, 상기 제어 시스템은 허용가능한 구동 전력 출력, 이용가능한 전력 출력, 및 목표 동력 출력을 기초로 요구된 구동력에 대응하도록 차량을 제어한다.

한편, 본 발명의 차량 제어 방법은, 구동부, 및 이 구동부에 동력을 공급하기 위해 축전부를 구비하는 동력공급부를 갖는 차량에 적용된다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 단계, 요구된 구동력의 편차에 관하여 동력공급부의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의허용가능한 전력 출력을 연산하는 단계, 축전부의 충전 상태를 기초로 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 단계, 및 요구된 구동력, 허용가능한 전력 출력 및 이용가능한 전력 출력을 기초로 동력공급부에 의해 생성되도록 목표 동력 출력을 연산하는 단계를 구비한다. 그 결과, 상기 차량은 허용가능한 구동 전력 출력, 이용가능한 전력 출력, 및 목표 동력 출력을 기초로 요구된 구동력에 대응하도록 제어된다.

본 발명의 다른 추가적인 특징, 장점 및 이익은 하기 도면과 함께 이후 설명으로부터 명백해진다.

본 발명을 상세히 설명하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시 형태는 하기 도면을 참조로 설명한다.

(제1 바람직한 실시 형태)

도 1은 발전기와 축전부를 적용하여, 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 차량 제어 시스템이 적용된 차량의 통상적인 실시예의 전기 차량의 구조 도면이다. 이런 차량은 발전기의 역할을 수행하는 연료전지가 장착된 연료 전지 차량, 또는 엔진, 발전기 및 전동 모터가 직렬로 순차적으로 장착되는 이른바 시리즈 하이브리드 차량을 포함한다.

도 1에서, 차량(EV)은 발전기(101), 이 발전기(101)에 의해 발생된 전력을AC 출력 또는 DC 출력으로 변환하는 전력제어부(102), 차량 구동 모터(104)에 의해 소모되는 전력이 발전기(101)에 의해 생성되는 전력에서 차감되는 값에 상당하는 동일 양을 저장하기 위해 전력제어부(102)를 통해 전력이 인가되는 축전부(103), 발전기(101)와 축전부(103) 중 적어도 어느 하나로부터 전력제어부(102)를 통해 공급된 전력에 의해 구동되는 차량 구동 모터(104), 액셀레이터의 감압된 변위값(AS)과 차속(s)을 기초로 발전기(101)와, 전력제어부(102)와 차량 구동 모터(104)를 제어하는 컨트롤러(105), 및 차량 구동 모터(104)에 의해 구동되는 구동 바퀴(106)로 구성되어 있다.

특히, 발전기(101)는 특정의 발전 기술에 관계없이 임의 형태의 발전기이지만, 그 전력 출력으로 발생한 전기에너지는 컨트롤러(105)로부터 제어가능하고, 엔진에 의해 구동되는 연료전지 또는 발전기는 차량에 소망하는 발전기로 사용된다.

축전부(103)는 2차전지부, 축전지, 또는 플라이휠이 전동 모터 발전기에 연결되어 고속 회전으로 몸체의 회전 에너지로 전력을 저장하는 이른바 플라이휠 배터리로 구성된다.

전력제어부(102)는 발전기(101)에 의해 발생된 전력 또는 축전부(103)에서 얻어진 전력을 차량 구동 모터(104)에 인가되는 구동 전력으로 변환하며, 차량 구동 모터(104)에서 소모되는 전력 출력을 발전기(101)에 의해 생성되는 전력 출력에서 차감하여 얻어지는 과도한 전력을 변환한다. 즉, 전력제어부(102)에서 공급되는 전력(전기에너지)의 양이 차량 구동 모터(104)에 의해 소모되는 전력의 양보다 많은 경우 축전부(103)는 전력 출력을 충전하고, 그 역의 경우 전력 출력을 방전한다.

컨트롤러(105)는 액셀레이터의 증가 변위값(AS)과 차속(SV)과 같은 차량 조건과, 방전 전류(BI), 전지충전전압(BV) 등에 기초한 축전부(103)에 저장된 전력의 양과 같이 축전부(103)의 충전 상태로 표시될 수 있는 정보에 대응한다. 이런 차량 조건과 정보의 수령시, 컨트롤러(105)는, 이하 상세히 설명하는 바와 같이, 생성되는 전력의 목표량을 연산하도록 동작하여, 발전기(101)와 전력제어부(102) 각각에 인가되는 명령 신호(C1, C2)를 생성하여 소정 비율로 분배를 제어하고, 차량 구동 모터(104)에 인가되는 명령 신호(C3)를 생성하여 구동 바퀴(106)의 구동력을 제어한다.

도 2는 도 1에 도시한 컨트롤러(105)의 기본적인 구조 개략도이다.

도 2에서, 컨트롤러(105)는 액셀레이터의 증가 변위값(AS)을 기초로 차량에 요구되는 요구된 구동력(DP)을 연산하는 요구된 구동력 연산부(1), 요구된 구동력의 편차에 관하여 발전기의 지연 응답을 보상하는데 필요한 축전부(103)의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부(2), 및 방전 전류(BI), 전지 충전 전압(BV) 등에 기초한 축전부(103)의 충전 상태를 기초로 축전부(103)에서 이용가능하도록 축전부(103)로부터 이용될 수 있는 축전부(103)의 이용 가능한 전력(PO)을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부(3)로 구성되어 있다. 보다 상세하게는, 이용가능한 전력 출력(PO)은 축전부(103)로부터 출력할 수 있는 출력가능한 전력을 의미한다. 또 목표 전력 출력 연산부(4)는 요구된 구동력(DP), 허용가능한 구동 전력 출력(PA) 및 이용가능한 전력 출력(PO)을 기초로 발전기(101)에서 생성되는 목표 전력 출력(P)을 연산한다.

도 3은 도 1에 도시한 컨트롤러(105)의 보다 상세한 실제 구조 개략도이다.

도 3에 상세히 도시한 바와 같이, 실제 이용에서, 컨트롤러(105)는 차량의 보조부(보조장비)(200)에 의해 소모되는 보조부 전력 소모(PE)를 예측 또는 검출하는 보조부 전력 소모 연산부(5)를 포함한다. 도시된 바람직한 실시예에서, 편의를 위해, 니켈 수소 연료 전지와 리튬 이온 연료 전지와 같은 2차전지부로 구성되는 축전부(103)와 함께 도 3에 도시한 구조에 대응하도록 기술되어 있고, 2차전지부의 온도(T), 방전 전류(BI) 및 전지 충전 전압(BV)이 2차전지부에서 생성되는 이용가능한 전력 출력(PO)을 연산하기 위해 이에 응답하는 컨트롤러(105)에 인가된다. 또, 컨트롤러(105)는 요구된 구동력 연산부(1)에서 유도되는 요구된 구동력(DP)을 기초한 구동 모터(104)를 제어하는 구동 모터 제어부(6)를 포함한다.

전술한 이런 구조와 함께, 또한, 컨트롤러(105)는 액셀레이터의 증가 변위값(AS)과 차속(v)에 따라 차량에 요구되는 요구된 구동력(DP)을 연산하는 요구된 구동력 연산부(1), 요구된 구동력(DP)에서의 편차에 관하여 발전기(101)의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부(2), 축전부(2차전지부)(103)의 충전상태(BT, BI, BV)를 기초로, 충전부(103)로부터 출력될 수 있고, 이용가능한 전력 출력(PO)을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부(3), 및 발전기(101)에서 발전되도록 목표 전력(P)을 연산하는 목표 전력 출력 연산부(4)를 더 포함한다. 또, 축전부(103)의 충전 상태가 이하 설명하는 소정치 이상인지 또는 그 이하인지 여부를 지시하는 임계 플래그정보(F)를 목표 전력 출력 연산부(4)로 전달하도록 이용가능한 전력 출력 연산부(3)가 배열되어 있다.

이제, 도 3에 도시한 컨트롤러(105)의 동작은 도 4 및 도 5의 개략적인 순서도를 참조로 이하 상세히 설명한다. 차량의 동작 키 스위치(도시생략)가 켜질 때 이런 동작이 시작되는 것에 주목할 것이다.

먼저, 단계 S1에서, 2차전지부(103)의 전류(BI), 전지 충전 전압(BV) 및 온도(BT)를 검출한다.

계속해서 단계 S2에서, 2차전지부(103)의 충전상태가 전류(BI), 전지 충전 전압(BV) 및 온도(BT)의 검출 결과를 기초로 연산된다.

연속하는 단계 S3에서, 2차전지부(103)에서 유도되는 이용가능한 전력 출력(PO)은 2차전지부(103)의 온도(BT)와 단계 S2에서 연산된 충전상태를 기초로 연산된다. 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)이 도 6에 도시한 충전 및 방전가능한 전력 특성 곡선으로부터 유도되는 것에 주목할 것이다. 이런 특성은 컨트롤러(105)의 ROM(도시생략)에 미리 저장되어 있다. 또, 도 6은 충전상태가 S% 이상일 때 이용가능한 전력 출력(PO)이 거의 고정된 수준을 추종하는 것을 도시한다. 부수적으로 도 6에서, 2차전지부(103)의 충전가능한 전력(PC)은 단지 참고로 도시된다.

후속하는 단계 S4에서, 액셀레이터의 증가 변위값(AS)과 차속(s)이 검출된다. 소망한다면, 변속 레버의 선택 범위를 지시하는 변속 범위 정보가 검출될 수 있도록 배열될 수도 있다.

연속하는 단계 S5에서, 컨트롤러(105)는 액셀레이터의 증가 변위값(AS)과 차속(s)의 검출값에 대응하고, 소망한다면, 변속 범위 정보에 대응하는 컨트롤러(105)의 ROM(도시생략)에 미리 저장된 동작 맵을 기초로, 차량 운전자에 의해 요구되는 요구된 구동 토오크를 연산하여, 컨트롤러(105)에서 요구된 구동 토오크에 차속을 곱하여 요구된 구동력(DP)을 추가로 연산한다.

다음 단계 S6에서, 컨트롤러(105)는 구동 모터(103)의 효율 특성을 고려하면서 단계 S5에서 연산되는 요구된 구동력(DP)에 대한 보정을 실행한다. 또, 요구된 구동력(DP)에 대해 구동 모터(103)에 요구되는 전력이 요구된 구동 전력(PD)으로 언급하는 것에 주목할 것이다.

단계 S7에서, 보조부(200)의 ON/OFF 상태가 검출되고 보조부 소모 전력(PE)이 연산된다. 이런 경우에, 보조부(200)에 장착되는 DC/DC 컨버터(도시생략)의 전류와 출력 전압이 검출될 수 있도록 배열될 수도 있다.

단계 S8에서, 목표 전력 기본값(P')은 다음 공식 (1)에 따라 요구된 구동 전력(PD)과 보조부 소모 전력(PE)을 이용하여, 상기 동작 단계에서 얻어진 연산 결과를 기초로 연산된다.

P' = PD + PE …………… (1)

이런 목표 전력 기본값(P')은 소모되는 전력 출력의 총합을 나타낸다.

후속하는 단계 S9에서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 연산된다.

여기서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 2차전지부(103)에서 방전되고 구동 모터(104)로 공급되는 전력을, 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)에서차감하여 얻어지는 전력을 나타낸다.

즉, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 구동 모터(104)로 공급되는 2차전지부(103)로부터 이용될 수 있는 허용가능한 구동 전력 출력으로 언급하고, 발전기(101)의 지연 응답을 고려하면서, 요구된 구동력(DP)의 지연 없이 차량의 가속을 실행하기 위해 차량 운전자의 요구를 실현한다.

차량의 가속을 실행하기 위해 언제 얼마큼의 구동력(DP)이 사용되는 것을 예측하는 것이 어렵다. 따라서, 차량 운전자에 의해 요구된 구동력을 실현하기 위해서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 항상 증대되는 성질을 갖는다. 한편, 2차전지부(103)에 저장된 전력의 양이 전력 충전 용량의 전체 용량에 근접할 때, 전력의 과다충전을 제거하거나 연료 소모를 감소하기 위해서 저장된 전력의 양을 감소하도록 2차전지부(103)에 저장된 전력을 소모하는 것이 타당하다. 전력 소모만을 고려하는 것은 정상 상태 주행 조건 동안 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)의 전체 이용가능한 수준까지 전력을 소모하는 구조를 이용하는 생각을 허용하고, 차량이 이런 정상 상태 주행 조건에서 가속되는 장소, 때의 상황에 이런 생각이 발생하여, 2차전지부(103)의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 거의 제로 수준에 대략 접근하여, 차량 운전자에 의해 요구되는 구동력에 대해 발생하는 비응답 결과로 2차전지부(103)의 전력 출력으로 발전기의 지연 응답 보상에 어려움이 발생한다.

예컨대, 도 7a에 개략적으로 도시한 바와 같이, 운전자가 구동모터(104)를 차량 주행을 위해 요구된 구동 전력 출력(모터의 전력 소모)으로 동작하도록 시간 t1 에서 액셀레이터 페달을 감압하는 경우, 발전기(101)가 지연 응답하고, 그 전력출력(PG)이 요구된 구동력 출력(PD)을 따라가기에 불충분하면, 구동 모터(104)에 인가되는 요구된 구동력 출력(PD)이 부족하고 그 부족 전력은 해칭 영역(△S)으로 도시된다. 이런 경우에서, 구동 모터(104)에 2차전지부(103)로부터의 전력 출력이 공급되는 동안, 구동모터(104)에 인가되는 허용가능한 구동력 출력이 최소 수준으로 유지되는 시간 t2에서 2차전지부(103)의 허용가능한 구동력 출력(PA)을 완전히 이용하기 위해 2차전지부(103)로부터의 전력 출력이 구동모터(104)에 공급되는 것이 바람직하다. 도 7b는 시간 간격(t1과 t2) 사이에, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)의 정상 고정 수준에서 점차로 증가하는 비율로 2차 전지부(103)의 전력 출력이 구동 모터(104)에 적용되는 이런 조건을 도시하고 시간 간격(t1과 t2) 동안에, 2차전지부(103)의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)의 정상 고정 수준에 대응하는 값에 점차로 접근하면서 2차전지부(103)의 전력 출력이 감소된다. 또한, 시간 t1 이전과 시간 t2 이후 시간 주기 동안, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 대략 이용가능한 전력 출력(PO)에 동일하게 설정될 때, 전력 출력이 최대 속도로 방전되는 여유를 갖도록 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 향상되는 경향이 있다. 한편, 이런 시간 주기 동안, 2차전지부(103)는 전력 출력을 방전하는 어려움에 직면한다. 일반적으로, 저장된 전력의 양이 완전 충전 상태를 유지하기 때문에, 동일의 과다충전이 발생하지 않도록 2차전지부(103)에 전력이 추가로 충전되는 것이 어렵다. 도 7c 는 허용가능한 구동 전력 출력이 경과 시간 견지에서 변화하는 것을 도시하는 것으로, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 세로좌표의 축으로 표시되어 있다.

도시한 바람직한 실시 형태에 있어서, 차량 운전자에 의해 요구된 구동력의응답을 실현하기 위해서, 2차전지부(103)에 필요한 전력의 양을 향상하면서, 2차전지부(103)에 저장된 전력의 양이 완전 충전 상태로 유지될 때, 2차전지부(103)의 전력 출력은 차량의 정상 상태 주행 조건 동안 가능한 높은 수준으로 사용되는 기본 개념을 미리 설정하는 것이 타당하다.

이런 연구에서, 먼저, 본 바람직한 실시 형태에서는 가장 단순한 기술이 구동 모터(104)의 요구된 구동력(DP)의 특성, 2차전지부(103)의 최대 허용가능한 방전 용량을 향상하기 위해서, 즉 요구된 구동 전력(PD)의 특성과 발전기(101)의 발전 특성에 대한 검색을 미리 실행하여, 이 검색 결과에 의해 정상 상태 주행 모드에서 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 나타내는 최대값(소정량으로 이용가능한 전력 출력(PO)보다 낮은 고정값으로 유지)을 갖는다. 이런 가정 뿐만 아니라, 이 값은 컨트롤러(105)의 ROM(도시생략)에 미리 저장되고 후속 프로세스에서 읽혀지도록 적절히 언급되어 있다.

후속하는 단계 S10에서, 2차전지부(103)의 충전상태가 소정치 이상인지 이하인지 SOC 임계치 플래그 정보(F)를 기초로 판별된다. 특히, 충전상태가 도 6에 도시한 바와 같이 S% 의 값 이상이면, 이용가능한 전력 출력(PO)이 고정된 값으로 유지하기 때문에, 충전상태가 S% 의 값 이상인지 여부를 판별한다. 물론, 소망한다면, 판별 단계를 실행하기 위해 추가의 하부 임계치를 이용하는 것이 가능하다.

단계 S10에서, 판별은 충전상태가 소정치 이상을 나타낼 때, 동작은 2차전지부(103)의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)과 이용가능한 전력 출력(PO) 사이의 비교가 이루어지는 단계 S11로 진행한다. 즉, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 이용가능한 전력 출력(PO) 이하인지를 판별한다.

단계 S11에서, 정상적으로, 충전상태가 소정치, 즉 통상적으로 S %의 값 이상인지를 단계 S10에서 확인되기 때문에, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 이용가능한 전력 출력(PO) 이하인지를 판별하고 단계 S12에서, 목표 전력 출력(P)이 2차전지부(103)의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)과 이용가능한 전력 출력(PO)을 이용하여 다음 공식 (2)으로 연산된다.

P = P' - ( PO - PA ) = P' + PA - PO ………… (2)

2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 허용가능한 구동 전력 출력(PA) 사이의 차이에 대응하는 값이, 차량에 의해 소모되는 총 전력 출력을 나타내는 목표 전력 출력 기본값(P')에서 차감되는 조건하에서 전력 출력을 발생하도록 발전기(101)가 동작하는 것을 의미한다. 즉, 이런 조건은 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 허용가능한 구동 전력 출력(PA) 사이의 차이값에서 전력 출력을 방전하도록 2차전지부(103)가 동작하는 것을 의미한다. 그리고, 현재 동작이 종료되고 차량의 시동 키가 꺼질때까지 소정 시간 간격으로 반복적으로 동작이 실행된다.

이와 대조적으로, 충전 상태가 소정치 이하인지를 단계 S10에서 판단될 때, 또는 SOC 임계치가 하부값으로 설정되는 것과 같은 일부 이유 때문에 미리 설정된 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 이용가능한 전력 출력(PO) 이상인지를 단계 S11에서 판단되면, 단계 S13에서, 목표 전력 출력 기본값(P')을 이용하여 다음 공식 (3)에서 목표 전력 출력(P)이 연산된다.

P = P' ………… (3)

차량에 의해 소모되는 전력의 총량을 나타내는 목표 전력 출력 기본값(P')에 대응하는 전력 출력의 모든 양을 발생하도록 발전기(101)가 동작하는 것을 의미하며, 그 결과, 2차전지부(103)는 그 방전 동작을 종료한다. 그리고, 현재 동작이 종료되고 차량의 시동 키가 꺼질때까지 소정 시간 간격으로 반복적으로 동작이 실행된다.

이제, 상기 단계의 동작은 도 8과 함께 보다 상세히 이하에 기술한다.

도 8에서, 발전기(101)의 출력, 2차전지부(103)의 출력, 충전상태 및 구동 토오크가 시간의 견지에서 도시되고 액셀레이터 페달은 고정된 감압 조건으로 유지되고 시간 t5 이후 이전 감압된 상태로 유지하는 후속 액셀레이터 위치로 t4와 t5 사이의 시간 주기 동안 추가로 감압된다.

도 8에서, 액셀레이터 페달이 추가로 감압되는 시간 t4 이전의 시간 주기에서, 2차전지부(103)는 정상 상태 값을 지시하는 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 차량의 가속 조건 중 최대값을 갖도록 설정되어 남아있는 충전 용량을 남기기 위해 전력 출력을 방전하도록 2차전지부(103)가 고려되고 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 허용가능한 구동 전력 출력(PA) 사이의 차이를 나타내는 값(△P)이 2차전지부(103)에서 방전되고 구동 모터(104)로 공급된다. 여기서, 발전기(101)의 전력 출력은 "0" 수준을 유지한다. 이 실례에서, 구동 모터(104)의 요구된 구동 전력(PD)은 2차전지부(103)에서 완전히 공급되고 동시에 시간 t4 이후 액셀레이터가 감압될 때에도 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 충분히 향상된다.그리고, t4 와 t5 사이의 시간 주기 동안, 2차전지부(103)는 허용가능한 구동 전력(PA)을 이용하는 이용가능한 전력 출력(PO)의 최대 수준으로 전력 출력을 완전히 방전할 수 있다. 즉, 보상되는 요구된 구동 전력(PD)에 관하여 발전기의 응답의 지연 때문에 보상되는 전력 출력의 부족이 가능하고, 그 결과 소망한 구동 전력(즉, 구동 토오크)의 응답을 실현한다. t5 이후 시간 주기 동안, 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 허용가능한 구동 전력 출력(PA) 사이의 차이를 나타내는 값(△P)이 2차전지부(103)에서 방전되어, 정상 상태 동작으로 변속하여 발전기(101)의 전력 출력과 보상되는 구동 모터(104)의 요구된 구동 전력(PD) 사이의 차이가 발생하도록 한다. 여기서, 편의상, t4 이전과 t5 이후의 시간 주기에서, 2차전지부(103)에서 공급되는 전력 출력의 양이 동일한 △P 를 갖도록 처리되는 조건과 함께 설명된다.

다음에, 발전기(101)의 전력 출력이, 상세한 수치를 이용하여 도 9를 참조로 시간 t4 이전 시간 주기에서 제로가 아닌 경우의 실시예로 상세히 설명한다.

도 9에서, 차량의 가속 조건 동안 선택되는 최대값을 나타내는 정상 상태 동작 동안 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은, 20 kW의 값을 갖도록 설정되고 차량은요구된 구동 전력(PD)이 t4 와 t5 사이의 시간 주기 동안 30 kW 에서 50 kW 로 변화되도록 가속을 실행하는 것으로 가정하는 것으로 추정된다. 여기서, 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)이 30 kW 라고 가정하면, t4에서 가속 이전 조건에서, 20 kW 의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 2차전지부(103)의 30 kW 의 이용가능한 전력 출력에서 감산하여 유도된 10 kW 의 값을, 가속 이전에30kW 의 구동 전력 출력에서 감산하여 얻어지는 결과인 20 kW 의 전력 출력을 생성하도록 발전기(101)가 동작된다. 이것이 발생할 때, 전력 소모되는 요구된 구동 전력에 관하여 공급되는 상보적인 전력 출력으로서, 2차전지부(103)는 발전기(10)에 의해 생성된 전력 출력의 부족을 나타내는 10 kW 의 전력 출력을 생성한다. t4 에서 t5 까지의 가속 주기 동안, 부족한 10 kW 의 전력 출력 뿐만 아니라, 요구된 구동 전력(PD)의 응답에 관하여 발전기(101)의 지연 응답으로 유발된 전력 출력의 부족이 부가된다. 전력 출력의 이런 부족은 가속 조건에 대한 최대값이 되는 20 kW 의 최대값으로 추정되는 20 kW 의 값을 결코 초과하지 않는다. 즉, 2차전지부(103)는 이용가능한 전력 출력(PO)인 30 kW 이하의 제한된 값 내에 전력 출력을 방전한다. 가속이 t5에서 종료되고 차량이 t6에 후속하는 시간 주기에서 유지되는 50 kW의 요구된 구동 전력(PD)으로 통상 정상 상태 동작으로 변속될 때, 컨트롤러는 t4 에서 가속 이전에 주행 조건 동안 실행되는 바와 동일 동작을 실행하여, 2차전지부(103)가 10kW 의 전력 출력을 방전하면서 40 kW 의 전력 출력을 발생하는 발전기(101)의 동작을 유발한다.

이제, 전술한 설명에서, 차량이 고정 감압된 변위값을 유지하는 액셀레이터에 의해 가속되지 않는 정상 상태 조건에서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은, 2차전지부(103)가 최대 허용가능한 방전 용량을 갖기 위해서 최대값으로 설정되는 것으로 추정된다.

이런 설정에서도, 소망하는 구동 전력(즉, 발생하는 구동 토오크)의 응답을 실현하는 것이 가능하다. 그러나, 최대값으로 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을보장하기 위해서 설정이 실행될 때, 실제 문제로서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 최대값으로 보장되기 때문에, 전력의 양을 실행하기 위해 2차전지부(103)에서 방전되는 방전 동작 또는 전력의 양이 소량으로 2차전지부(103)가 유지되는 몇가지 기회가 있다는 것을 생각할 수 있다.

이를 위해, 도 10a에 도시한 바와 같이, 허용가능한 구동 전력 출력이 차속에 무관하게 적절히 설정되며, 도 10b에 도시한 바와 같이, 허용가능한 구동 전력 출력이 요구된 구동력에 무관하게 설정되는 것이 고려된다.

보다 상세하게는, 도 11을 참조로 주행 저항(R/L)의 견지에서 구동 모터(104)의 동작 특성에 대한 연구가 실행되었다. 또, 도 11에서, 모터의 회전 속도(≒ 차속)는 횡좌표 축에 표시되고, 모터 토오크는 종좌표 축에 표시되며, 윤곽선은 모터의 출력 동력을 나타낸다.

도 11에서, 라인 TO1 을 따라 TO4 까지의 값을 참조하면, 차속이 낮은 값일 때, 즉, 구동 모터(104)의 회전 속도가 화살표(L)로 도시한 바와 같이 낮은 값을 유지할 때, 모터의 출력 동력에서의 적은 편차에 의해 토오크에서 큰 편차가 존재하는 것으로 보인다. 이것은 원래 추정되는 가속 동작 동안 모터(104)의 출력 동력에서의 편차의 양과 미리 설정되는 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 작은 값을 가질 수도 있다는 것을 의미한다. 그 결과, 도 10a에 도시한 바와 같이 저속 차량에서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 전술한 바와 같이 추정되는 최대값보다 작은 값을 갖고 차속의 증가와 함께 점차로 증가하는 것으로 설정된다. 그리고, 시간에 대해 변화하는 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 판정하여, 발전기(101)의 응답 속도를 고려하여 차량의 정상 상태 동작에서 추정되는 허용가능한 구동 전력 출력(PA)의 최대값에 비해 2차전지부(103)의 방전된 전력의 양 또는 기회의 수의 증가를 가능하게 한다. 이는 충전 상태가 S% 의 값 이하이고 이용가능한 전력 출력(PO)이 도 6에 도시한 고정값보다 작은 값으로 유지하는 경우에도 2차전지부(103)에서 방전되는 경우의 수 또는 전력의 양의 증가를 유도한다.

중속과 고속 범위 동안, 차량이 타력 운전(coasting)으로 진행할 뿐만 아니라 또한 주행 저항(R/L)의 힘에 대해 주행하기 때문에, 차량이 가속 조건으로 변속시, 차량의 요구된 구동력(DP), 즉, 구동 모터(104)의 요구된 구동 전력(PD)은 큰 값으로 변화하는 한편, 구동 모터(104)의 지금까지의 최대 출력이 원래대로 결정된다. 이런 의도로, 도 10b에 도시한 바와 같이, 차량의 정상 동작 상태에서 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 구동 모터(104)의 모터 출력에 대응하는 요구된 구동력(DP), 즉, 요구된 구동 전력(PD)을 기초로 설정될 수도 있고, 이런 경우에도, 2차전지부(103)가 방전하는 전력의 증가된 양을 방전하는 동작의 증가된 수를 갖는 것이 가능하다. 즉, 허용가능한 구동 전력 출력이 최대 요구된 구동력(DP), 즉 구동 모터(104)의 최대 출력에 대응하는 요구된 구동 전력(PD) 이하의 조건하에서 점차로 증가되고 허용가능한 구동 전력 출력이 최대 요구된 구동력을 초과하는 다른 조건하에서 점차로 감소하도록 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 설정할 수도 있다.

또한, 동작중의 발전기(101)의 정지 상태를 고려할 때, 전력의 소망하는 양이 동일한 정지 상태에서 시작하는 발전기(101)에 의해 생성될 때까지 동작중의 발전기(101)의 비정지상태에서 요구되는 것보다 더 많은 시간이 경과하기 때문에, 발전기(101)의 정지 상태에서 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 발전기(101)의 비정지상태로 설정되는 허용가능한 구동 전력 출력(PA')에 대해 소정치가 부가된 값을 갖도록 설정되는 것이 바람직하다. 또, 도 10a에 도시한 바와 같이 정의된 허용가능한 구동 전력 출력(PA, PA')과 도 10b에 정의한 바와 같이 허용가능한 구동 전력 출력(PA, PA') 중 작은 것을 선택하는 것이 가능할 수 있다.

이런 동작은 도 12을 참조로 이하에 상세히 설명한다.

도 12는 요구된 구동 전력이 t4 와 t5 사이의 시간 주기에서 30 kW 에서 50 kW 의 값으로 변화하는 조건하에서의 차량의 가속 조건을 도시한다. 여기서, 요구된 구동 전력의 값이 각각 30 kW 와 50 kW 로 설정시 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 20 kW 와 10 kW 의 값을 갖는 동시에 발전기(101)의 응답을 고려하도록 설정된다. 또한, 구동 모터(104)의 동력 출력은 60 kW 의 최대값을 갖고 2차전지부(103)의 이용가능한 구동 전력 출력(PA)은 30 kW 의 값으로 설정되는 것으로 가정된다. t4에서 가속 조건 이전의 시간 주기 동안, 20 kW 의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 2차전지부(103)의 30 kW 의 이용가능한 전력 출력에서 차감하여 얻어지는 10 kW 의 값을, 가속 이전에 30 kW 의 요구된 구동 전력(PD)에서 차감하여 얻어지는 결과인 20 kW 의 전력 출력을 생성하도록 발전기(101)가 동작한다. 이것이 발생할 때, 구동 모터(104)에는 전력 소모되는 요구된 구동 전력(PD)에 대해 생성되는 발전기(101)의 전력 출력의 부족에 대응하여 전력 소모되는 10 kW 의 전력 출력이 공급된다. 시간 t4 와 t5 사이의 가속 조건 동안, 구동 모터(104)에는 전력의 부족에 대응하는 10 kW 의 전력 출력이 공급되며, 이에 추가하여, 요구된 구동 전력(PD)의 응답에 관하여 발전기(101)의 지연 응답에 의해 발생된 전력 부족에 대응하는 전력 출력으로, 2차전지부(103)에서 공급된다. 이 실례에서, 요구된 구동 전력이 30 kW 라는 가정에서 미리 설정된 20 kW의 값을 갖도록 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 설정되기 때문에, 구동 모터(104)에는 2차전지부(103)에서, 이용가능한 전력 출력(PO)의 최대값인 30 kW 이하의 값으로 전력 출력이 공급된다. 시간 t5 이후 시간 주기 동안, 가속이 종료되고, 50 kW의 요구된 구동 전력(PD)으로 정상 상태 동작에서, 발전기(101)는 20 kW 의 결과를 제공하기 위해 10 kW 의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 2차전지부(103)의 30 kW의 이용가능한 전력 출력(PO)에서 차감하고 동일양을 50 kW 의 요구된 구동 전력(PD)을 차감하여 얻어진 값을 나타내는 30 kW 의 전력 출력을 생성하도록 동작한다. 이것이 발생할 때, 2차전지부(103)는 전력 소모되는 요구된 구동 전력(PD)에 대응하도록 공급되는 발전기(101)의 전력 출력의 부족에 대응하는 20 kW 의 전력 출력을 생성한다. 부수적으로, 2차전지부(103)로부터의 전력 출력은 도 12에서 대시 라인으로 도시되어 있다.

이처럼, 발전기(101)의 출력을 제어하기 위해 허용가능한 전력 출력(PA)이 사용되도록 차량 조건에 기초한 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 미리 설정하고 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 차량에 추정되는 가속 조건 사이의 최대값을 갖도록 설정되는 경우에 비교해서 2차전지부(103)는 2차전지부(103)에 의해 생성되는 주파수 또는 출력의 양이 증가되도록 한다.

전술한 바람직한 실시 형태에서, 발전기, 축전부, 발전기와 축전부 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 전력 출력으로 구동되는 구동 모터, 및 이 구동 모터로부터 공급된 구동력으로 구동되는 구동 바퀴를 갖는 차량의 제어 시스템은, 차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산부, 요구된 구동력의 편차에 관하여 발전기의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부, 축전부의 충전상태를 기초로 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부, 및 요구된 구동력, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 및 축전부의 이용가능한 전력 출력을 기초로 발전기에 의해 생성되는 목표 전력 출력을 연산하는 목표 전력 출력 연산부를 구비하며, 상기 차량 제어 시스템은 차량의 가속 동작에 필요한 허용가능한 구동 전력 출력을 남기면서 생성되는 전력 출력의 양을 제어하기에 효과적이다.

또한, 축전부에 저장된 전력의 양이 소정치 이상이고 이용가능한 구동 전력이 허용가능한 구동 전력 출력 이상일 때 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부의 이용가능한 전력에서 차감하여 얻어진 값을, 요구된 구동력에 대한 구동 모터의 요구된 구동 전력에서 차감하여 목표 전력을 판정하도록 배열되는 목표 전력 출력량 연산부의 존재는, 발전기의 정지 또는 동작 조건과 축전부의 용량에 관계 없이 가속 동작을 실행하기 위해 필요한 양으로 허용가능한 구동 전력 출력을 항상 축전부에 확실하게 저장되도록 한다. 또, 축전부에 저장된 전력의 양이 소정치 이상이면, 축전부는 명백하게 전력 출력을 방전할 수도 있다. 이는 축전부가 과다충전되는 것을 효과적으로 배제하는 특성을 유발한다. 또, 축전부에 저장된 전력의 양이소정치를 초과할 때 축전부에 저장된 전력이 명백하게 사용되기 때문에, 개선된 연료 소모가 기대된다.

게다가, 축전부에 저장된 전력의 양이 소정치 이상이고 축전부의 이용가능한 전력 출력이 허용가능한 구동 전력 출력 이상일 때, 차량의 보조부의 전력 소모를 얻는 보조부 소모 전력 연산부의 존재는, 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부의 이용가능한 전력 출력에서 차감하여 얻어진 값을, 보조부 전력 소모를 요구된 구동력에 대응하는 구동 모터의 요구된 구동 전력에 가산하여 얻어진 값에서 차감하여 생성되는 목표 전력 출력을 목표 전력 출력 연산부가 판정한다. 그 결과, 상기 차량 제어 시스템은 차량의 가속 동작을 유지하기 위해 허용가능한 구동 전력 출력을 유지하면서 보다 정확한 방법으로 생성되는 전력의 양의 제어를 실행한다.

게다가, 허용가능한 구동 전력 출력 연산부가 차속과 요구된 구동력 중 적어도 어느 하나를 기초로 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하기 때문에, 요구된 허용가능한 구동 전력 출력이 차량 조건에 따라 연산되는 것이 가능하고, 그 결과 축전부에 의해 생성되는 주파수의 수 또는 전력의 양의 증가를 유발하여 연비를 개선한다.

또한, 허용가능한 구동 전력 출력 연산부가 차속에 대응하여 결정되는 제1 허용가능한 구동 전력 출력과 요구된 구동력에 대응하여 결정되는 제2 허용가능한 구동 전력 출력 중 적은 것을 선택하도록 배열되기 때문에, 구동 모터의 동작 특성, 미리 설정된 요구된 구동력 특성 및 차량 조건에 따라 요구 허용가능한 구동 전력 출력을 선택하는 것이 가능하다.

또, 발전기가 연료전지 셀로 구성되면, 엔진의 배출가스가 없고, 그 결과 매우 향상된 연비를 갖는 차량을 제공할 수 있다. 게다가, 발전기가 엔진에 의해 구동되도록 배열되면, 개선된 구동 토오크 응답을 갖는 차량을 제공하는 것이 가능하다.

(제2 바람직한 실시 형태)

지금, 주어진 실례에서 발전기(101)의 동작을 정지할 수 있는 본 발명의 제2 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템에 관해 상세히 설명한다.

제2 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템은 제1 바람직한 실시 형태와 동일 구조를 갖고, 따라서 동일한 설명은 생략한다. 또, 제2 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템은 도 4에 도시한 단계 S8 까지 동일 단계를 실행하고, 따라서 이들 단계의 상세한 설명은 도 13의 순서도를 참조로 설명하는 나머지 단계를 제외하곤 본 명세서에서 생략한다.

도 13에서, 단계 S21 에서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 읽혀진다. 현재 기술된 바람직한 실시 형태에서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 발전기(101)의 정지 조건에 대해 결정되는 정상 상태 허용가능한 구동 전력 출력(PA1)과 발전기(101)의 비정지 조건에 대해 정상 상태 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)을 포함하여, 이들 두 파라미터가 읽혀진다.

연속하는 단계 S22에서, 충전 상태가 소정치(도 6에서 S% 로 도시함) 이상인지 여부를 판별한다.

이어서, 충전 상태가 소정치 이상이면, 동작은 단계 S23으로 진행하여, (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO) 이하인지 여부를 판별한다.

단계 S23에서, (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO) 이하라고 판정되면, 다음 단계 S24에서, 요구된 구동 전력(PD)이 축전부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 (정지 조건 동안) 허용가능한 전력 출력(PA1) 사이의 차이값 이하인지 여부를 판정한다.

단계 S24에서, 요구된 구동 전력(PD)이 축전부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1) 사이의 차이값 이하라고 판정되면, 정지 명령을 발전기(101)로 출력하기 위해 단계 S25로 진행한다.

이와 대조적으로, 단계 S22에서, 충전 상태가 소정치 이하라고 판정되면, 동작은 단계 S28로 진행하여, 생성되는 목표 전력 출력(P)이 목표 전력 출력 기본값(P')을 이용하여 다음 식에서 연산된다. 그리고, 현재 동작이 종료되고 차량의 시동 키가 꺼질때까지 소정 시간 간격으로 동작이 반복적으로 실행된다.

P = P' ……… (4)

또한, 단계 S23에서, (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1)이 이용가능한 구동 전력 출력(PO)을 초과한다고 판정되거나, 단계 S24에서 요구된 구동 전력(PD)이 축전부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1) 사이의 차이값을 초과한다고 판정되면, 동작은 단계 S26으로 진행하여 (비정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO) 이하인지 여부를 판정한다.

계속해서, 단계 S26에서, (비정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)이 2차전지부(103)의 이용가능한 구동 전력 출력(PO) 이하라고 판정되면, 동작은 단계 S27로 진행하여 생성되는 목표 전력 출력(P)이 목표 전력 기본값(P'), 2차전지부(103)의 (비정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA2) 및 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)을 이용하여 다음 식 (5)에서 연산된다.

P = P' - ( PO - PA ) = P' + PA - PO ……… (5)

이와 대조적으로, 단계 S26에서 (비정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)을 초과한다고 판정되면, 동작은 전술한 단계 S28로 진행하여 목표 전력(P)을 연산한다. 그리고, 현재 동작이 종료되고 차량의 시동 키가 꺼질때까지 소정 시간 간격으로 동작이 반복적으로 실행된다.

전술한 바람직한 실시 형태에서, 요구된 구동력에 대응하는 구동 모터의 요구된 구동 전력이 발전기의 정지 조건 동안 결정된 허용가능한 구동 전력 출력에서 차감되는 이용가능한 전력 출력의 값 이하일 때, 발전기는 정지되도록 한다. 이는 하부 부하측에서 발전기를 동작하는 주파수의 수의 감소를 유발하고 연비를 개선하면서 발전 효율은 일반적 사용에서 낮은 수준을 유지한다. 게다가, 요구되는 허용가능한 구동 전력 출력을 보장하면서 발전기의 동작의 정지를 실행하기 위한 능력의 존재는 발전기(101)의 정지 조건 및 비정지 조건 모두에서 동일한 구동 토오크 응답이 얻어지도록 한다.

(제3 바람직한 실시 형태)

도 14는 본 발명의 제3 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템이 적용된 차량(EV)의 구조를 개략적으로 도시하는 것으로, 차량은 엔진과 구동 모터에 의해 구동되는 구동 바퀴를 갖는 이른바 패러렐 하이브리드 차량으로 예시적으로 도시된다. 바람직한 실시 형태에 사용된 이른바 패러렐 하이브리드 차량에서, 차량 구동원은 엔진과 구동 모터로 구성되는 반면, 제1 바람직한 실시 형태에서, 구동원은 구동 모터만으로 구성되어 있다. 이처럼, 발전기를 엔진으로 대체하여 본 발명은 원리상 동일하게 기술된다. 또한, 도 1의 제1 바람직한 실시 형태에 사용된 동일 부품과 동일한 참조번로로 지시되어 불필요한 설명은 생략한다.

도 14에서, 엔진(107)에 의해 생성된 구동력은 변속기(108)를 통해 구동 바퀴(106)로 전달된다. 발전기 모터(모터 발전기)(109)는 엔진(107)에서 이송되는 기계적 동력(동력 출력)을, 전력제어부(102)에 의해 축전부(2차전지부)(103)에 저장되는 전압과 전류와 함께 전력 출력으로 변환되는 전력으로 변환한다. 또, 발전기 모터(109)에는 전력제어부(102)를 통해 축전부(103)에서의 전력 출력이 공급되어 구동 바퀴(106)의 구동을 보조하기 위한 기계적 동력을 제공한다. 또한, 발전기 모터(109)는 감속 동안 차량의 재생 제동에 대한 재생 전력 출력을 생성하여, 전력제어부(102)를 통해 축전부(103)로 공급한다.

컨트롤러(105)는 액셀레이터의 증가 변위값(AS), 차속과 같은 차량 조건, 및 축전부(103)의 방전 전류(BI)와 전지 충전 전압(BV)과 같은 충전 정보의 상태를 기초로, 이하에 상세히 설명하는 목표 엔진 동력을 연산하도록 기능하여, 명령(C4)을 엔진에 공급하고 그 동력 출력이 소망값으로 조정되도록 엔진(107)을 제어한다.또, 컨트롤러(105)는 동일하게 제어하기 위해 명령(C5)을 발전기 모터(109)로 공급하면서 명령(C6)을 전력제어부(102)로 인가하는 기능을 하여 전력 출력 또는 기계적 동력 출력을 생성하도록 한다. 한편, 컨트롤러(105)는 변속기(108)에 명령(C7)을 공급하는 기능을 하여 구동 바퀴(106)의 구동력을 제어한다. 또, 발전기 모터가 단일 구조이지만, 당연히, 발전기와 전기 모터를 별개로 구성하는 것이 가능하다.

도 15는 본 발명의 바람직한 실시 형태의 컨트롤러(105)의 기본적인 구조 개략도이다.

도 15에서, 컨트롤러(105)는 액셀레이터의 증가 변위값(AS)과 차속을 기초로 차량에 대해 요구되는 요구된 구동력(DP)을 연산하는 요구된 구동력 연산부(1), 요구된 구동력(DP)의 변화에 관하여 엔진(107)의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부(2), 축전부(103)를 형성하는 2차전지부의 충전상태를 기초로 출력되도록, 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)을 연산하는 2차전지부 출력의 이용가능한 전력 출력 연산부(3), 보조부 전력 소모(PE)를 연산하는 보조부 전력 소모 연산부(5), 엔진(107)의 목표 동력(DP)을 나타내는 목표 엔진 동력(PENG)을 연산하는 목표 엔진 동력 연산부(7), 및 엔진의 실제 동력을 나타내는 실제 엔진 동력(EP)을 연산하는 실제 엔진 동력 연산부(8)를 포함한다. 또, 컨트롤러(105)는 요구된 구동력(DP)과 실제 엔진 동력(EP)을 기초로 요구된 모터 구동 전력(PMD)을 연산하는 요구된 모터 구동 전력 연산부(9)와, 요구된 모터 구동 전력(PMD)을 기초로 발전기모터(109)를 제어하는 구동 모터 제어부(6)를 포함한다.

지금, 도 15에 도시한 컨트롤러(15)의 동작을 도 16 및 도 17의 순서도와 함께 이하 상세히 설명한다. 또한, 이런 동작은 차량의 시동 키 스위치(도시 생략)가 켜질 때 시작된다.

첫번째 단계 S31에서, 2차전지부(103)의 전류(BI), 전지방전전압(BV) 및 온도가 검출된다.

다음 단계 S32에서, 2차전지부(103)의 충전 상태는 전류(BI), 전지방전전압 (BV) 및 온도를 기초로 연산된다. 이것이 발생할 때, 제1 실시 형태와 함께 이전에 사용된 도 6에 도시하는 2차전지부(103)의 충전 및 방전가능한 전력 특성을 참조하면서 연산이 실행된다.

계속해서 단계 S33에서, 2차전지부(103)에서 유도되는 이용가능한 전력 출력(PO)은 제1 실시 형태의 단계 3에서와 동일하게 연산된다.

연속하는 단계 S34에서, 액셀레이터의 증가 변위값(AS)과 차속이 검출된다. 물론, 변속 범위를 나타내는 범위 정보가 검출될 수도 있다.

계속해서 단계 S35에서, 액셀레이터의 증가 변위값(AS), 차속(v) 및 검출된 변속 범위 정보를 기초한 맵을 이용하여 차량 운전자에 의해 요구된 구동 토오크를 판정하기 위한 연산이 실행되고, 차속(v)에 구동 토오크를 곱하여 요구된 구동력(DP)이 연산된다.

다음 단계 S36에서, 보조부(200)의 ON/OFF 상태를 지시하는 보조부 소모 전력(PE)을 판정하기 위한 연산이 실행된다. 물론, DC/DC 컨버터(도시생략)의 전류와 전압이 바로 검출될 수도 있다.

단계 S37에서, 이어서, 요구된 구동력(DP)과 보조부 소모 전력(PE)을 이용하여 다음 식 (6)에서 목표 엔진 동력 기본값(PENG')을 연산하기 위해 전술한 단계에서 유도된 각종 값이 이용된다.

PENG' = DP + PE ……… (6)

연속하는 단계 S38에서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 연산된다.

현재 기술된 바람직한 실시 형태에서, 제1 실시 형태와 함께 기술한 도 7a 내지 도 7c 에 도시한 엔진에 의해 생성된 동력을 발전기의 전력 출력으로 대체함으로써, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 이해될 수 있다는 것을 여기서 이해할 것이다.

즉, 차량 운전자에 의해 요구되는 요구된 구동력(DP)을 인식하기 위해서 동일의 지연 응답의 견지에서 엔진(107)에서의 동력 출력을 구동 바퀴(106)로 공급하는 것이 고려되기 때문에, 허용가능한 구동 전력 출력은 2차전지부(103)에서 발전기 모터(109)로 공급될 수 있는 허용가능한 전력 출력을 나타낸다. 즉, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)은 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)이 2차전지부(103)에서 방전되는 전력 출력에 의해 차감되고 발전기 모터(109)로 공급되는 전력 출력에 대응한다. 현재 기술한 바람직한 실시 형태에 있어서, 차량에서 추정되는 최대값은 정상 상태 조건에 대해 규정된 허용가능한 구동 전력 출력(PA)으로 컨트롤러(105)의 ROM(도시생략)에 미리 저장되도록 배열되어, 최대값이 적절히 읽혀진다.

연속하는 단계 S39에서, 충전 상태가 소정치(S%) 이상인지 여부를 판정한다.

이어서, 단계 S39에서 충전 상태가 소정치 이상이라고 판정되면, 동작은 단계 S40으로 진행하여 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO) 이하인지 또는 그 이상인지를 판정한다.

또한, 단계 S40에서, 2차전지부(103)의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 이용가능한 전력 출력(PO) 이하라고 판정되면, 동작은 단계 S41로 진행하여 목표 엔진 동력(PENG)이 목표 엔진 동력 기본값(PENG'), 이용가능한 전력 출력(PO) 및 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 이용하여 다음 식 (7)에서 연산된다.

PENG = PENG' - ( PO - PA ) = PENG' + PA - PO ……… (7)

상기 식은 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 허용가능한 구동 전력 출력(PA) 사이의 차이값이 차량 보조부 전력 소모(PE)의 요구된 구동력(DP)의 합계인 목표 엔진 동력 기본값(PENG')에서 차감되는 값에 대응하는 동력 출력에 엔진(107)의 동력 출력을 보상하는 것을 표현한다. 이것이 발생할 때, 차량이 정상 상태 조건, 즉 비가속 조건을 유지하면, 목표 엔진 동력(PENG)과 실제 엔진 동력(EP)은 서로 동일하다. 이와 같은 경우, 이후 기술하는 바와 같이, 2차전지부(103)는, 발전기 모터(109)를 구동하기 위해, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)에서 차감되는 값과 동일한 전력 출력을 발생한다.

한편, 단계 S39에서 충전 상태가 소정치 이하라고 판정되거나, 단계 S40에서 2차전지부(103)의 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 일부 이유 때문에 이용가능한전력 출력(PO)을 초과한다고 판정되면, 동작은 단계 S42로 진행하여 목표 엔진 동력 기본값(PENG')과 보조부 전력 소모(PE)를 이용하여 목표 엔진 동력(PENG)이 다음 식 (8)에서 연산된다.

PENG = PENG' - PE ……… (8)

이것은 엔진(107)의 동력 출력이 차량의 보조부 전력 소모(PE)를 제외한 구동력의 전체를 커버하지만 보조부 전력 소모(PE)만이 2차전지부(103)로부터 공급되는 것을 의미한다.

연속하는 단계 S43에서, 엔진(107)의 실제 동력(EP)이 연산된다. 상세한 센서에 대해 도시하지 않지만, 토오크 센서에 의해 검출된 토오크 값과 엔진 회전수 센서에 의해 검출된 회전수 값 사이의 증가된 결과, 엔진 토오크를 나타내는 연료분사량 또는 송풍량과 같은 검출값을 기초로 검출된 엔진 회전수 등의 엔진 정보(EI)를 이용하여 엔진(107)의 실제 동력(EP)이 연산될 수 있다.

이어서, 단계 S44에서, 엔진의 요구된 구동력(DP)과 실제 동력(EP)을 이용하여 요구된 모터 구동 전력(PMD)이 다음 식 (9)에서 연산된다.

PMD = DP - EP ………(9)

연속하는 단계 S45에서, 요구된 모터 구동 전력(PMD)과 검출된 엔진회전수(ES)를 이용하여 발전기 모터(109)와 상호 관련된 요구된 모터 토오크(TMD)가 다음 식 (10)에서 연산된다. 그리고, 현재 동작이 종료되고 차량의 시동 키가 꺼질때까지 소정 시간 간격으로 동작이 반복적으로 실행된다.

TMD = PMD / ES ……… (10)

현재 기술된 바람직한 실시 형태의 이런 구조와 함께, 발전기 모터(109)의 출력축이 엔진(107)의 출력축에 연결되는 것으로 가정하기 때문에, 요구된 모터 토오크(TMD)는 요구된 모터 구동 전력(PMD)을 엔진 회전수(ES)로 나누어 판정한다. 그러나, 구조의 변화에 의해, 요구된 모터 구동 전력(PMD)로부터 적절한 방법으로 동력 출력이 연산될 수도 있다.

지금, 상기 단계의 동작을 도 18을 참조로 보다 명료히 설명한다.

도 18은 엔진(107)이 발전기(101)로 대체된 점을 제외한곤 제1 바람직한 실시 형태와 함께 기술한 도 8의 내용과 실질적으로 동일한 도면이다. 액셀레이터 페달이 감압되는 시간 t4 이전의 시간 주기 동안, 2차전지부(103)는 2차전지부(103)의 이용가능한 구동 전력 출력(PO)과, 발전기 모터(109)로 공급되는 허용가능한 구동 전력 출력(PA) 사이의 차이값에 대응하는 전력 출력을 생성한다. t4 이후 시간 주기 동안 액셀레이터 페달이 감압될 때, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 충분히 보장되기 때문에 2차전지부(103)는 전력 출력을 발전기 모터(109)로 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)의 충만 수준까지 공급할 수도 있다. 그 결과, 요구된 구동력(DP)에 관하여 엔진(107) 응답의 지연에 의해 유발된 구동력의 부족 상태가 보상될 수 있고, 소망하는 구동력(따라서 소망 구동 토오크)의 응답의 실현을 가능하게 한다.

현재 기술된 바람직한 실시 형태에서, 또한, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 차량에 추정되는 최대값으로 간주되는 것을 전술하였다. 그러나, 현재 바람직한 실시 형태에 기술한 엔진(107)이 내연기관에 한정하는 것으로 추정되지만, 이런엔진(107)은 도 11에 연구된 구동 모터의 동작 특성에서, 토오크와 회전 속도가 엔진 토오크와 엔진 회전수 각각에 가장 대응하는 특성을 갖는 것으로 간주된다. 따라서, 제1 바람직한 실시 형태에서 도 10a 및 도 10b를 참조로 기술한 바와 같이, 현재 기술한 바람직한 실시 형태에서 발전기 모터(109)의 출력축이 엔진(107)의 출력축에 연결되는 경우에도, 물론 2차전지부(103)에서 방전되는 주파수의 수 또는 전력의 양을 증가하기 위해서 차속과 요구된 구동력(요구된 구동 전력)에 따라 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 판정하는 것이 가능하다. 이런 구조에 의해, 엔진(107)의 정지 조건을 고려할 때, 엔진(107)이 그 정지 조건에서 소망하는 엔진 동력 출력으로 동작할 때까지 엔진이 비정지 조건으로 유지하는 조건에 필요한 것보다 엔진 시동 또는 엔진의 상승에 대해 보다 큰 시간 간격이 요구된다. 이처럼, 도 10a 및 도 10b에 도시한 제1 바람직한 실시 형태에 있어서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)의 두 매개변수는 발전기(101)의 동작 조건과 정지 조건 모두에 대해 설정되고, 현재 기술한 바람직한 실시 형태에서, 허용가능한 구동 전력 출력(PA)의 두 매개변수는, 엔진의 정지 조건 동안 허용가능한 구동 전력 출력이 엔진 동작 조건 동안 부가되는 값을 갖도록 엔진(107)의 동작 조건과 정지 조건 모두에 대해 설정된다.

이처럼, 현재 기술한 바람직한 실시 형태에서, 엔진, 전력 출력을 생성하기 위해 엔진에 의해 구동되는 발전기, 발전기로부터 생성된 전력을 저장하는 축전부, 발전기와 축전부 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 전력 출력에 의해 구동되는 구동 모터 및 엔진과 구동 모터 중 적어도 어느 하나로부터 이송된 동력 출력에 의해구동되는 구동 바퀴로 구성되는 차량 제어 시스템은, 차량을 구동하기 위해 요구되는 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산부, 요구된 구동력의 편차에 관하여 엔진의 지연 응답을 보상하는데 필요한 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부, 축전부의 충전 상태를 기초로 축전부에 의해 생성되는 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부, 요구된 구동력, 허용가능한 구동 전력 출력 및 축전부의 이용가능한 전력 출력을 기초로 엔진의 목표 엔진 동력을 연산하는 목표 엔진 동력 연산부, 엔진의 실제 동력을 연산하는 실제 엔진 동력 연산부, 요구 동력과 실제 엔진 동력을 기초로 구동 모터에 공급되는 요구 전력을 연산하는 요구된 모터 구동 전력 연산부, 및 요구된 모터 동력에 따라 구동 모터를 제어하는 구동 모터 제어부를 포함하는 것을 전술한 설명으로부터 이해될 것이다. 이처럼, 차량 제어 시스템은 차량의 가속 동작에 필요한 허용가능한 구동 전력 출력이 남겨지면서 엔진 제어가 실행되는 점에서 유리하다.

또, 축전부에 저장된 전력의 양이 소정치를 초과하고 축전부의 이용가능한 전력 출력이 허용가능한 구동 전력 출력을 초과할 때, 목표 엔진 동력 연산부는 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부의 이용가능한 전력 출력에서 감산하여 얻어진 값을, 요구된 구동력에서 감산하여 목표 엔진 동력을 결정한다. 이 점에서, 요구된 모터 구동 전력 연산부는 실제 엔진 동력을 요구된 구동력에서 감산하여 얻어진 값을 갖도록 요구된 모터 구동 전력을 결정한다. 이처럼, 이런 구조는 차량의 가속에 필요한 허용가능한 구동 전력 출력의 적절한 양을 항상 남기면서 엔진 토오크를 보조하기 위해서 모터에는 축전부로부터의 전력이 공급되는 점에서 중요한 장점을 제공한다. 그 결과, 가속 동안 소망하는 구동 토오크 응답이 항상 얻어지는 것이 가능하고, 동시에, 축전부에 충전된 전력의 양이 소정치 보다 높은 수준을 유지할 때 축전부는 전력 출력을 실제로 명백하게 방전시키고, 그 결과 축전부가 과다 충전되는 것을 배제하는 능력을 갖는다. 게다가, 축전부에 저장된 전력의 양이 소정치를 초과할 때, 전력 출력은 명백하게 방전되어, 그 결과 연비가 매우 향상된다.

또, 축전부에 저장된 전력의 양이 소정치 이상이고 축전부의 이용가능한 전력 출력이 허용가능한 구동 전력 출력 이상일 때, 차량의 보조부의 보조부 전력 소모를 얻도록 하는 보조부 전력 소모 연산부의 존재는 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부에 의해 생성되는 이용가능한 전력 출력에서 감산하여 얻어지는 값을, 보조부 전력 소모를 요구된 구동력에 부가하여 얻어진 값에서 차감하여 목표 엔진 동력을 목표 엔진 동력 연산부가 판정하도록 한다. 이처럼, 목표 전력이 정확하게 연산되도록 축전부의 전력 출력에 의해 구동되는 보조부를 갖는 차량에서도 보조부 전력 소모를 고려하는 것이 가능하다.

또, 허용가능한 구동 전력 출력 연산부는 차속과 요구된 구동력 중 적어도 어느 하나를 기초로 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하도록 기능한다.

또한, 차속과 요구된 구동력 중 적어도 어느 하나를 기초로 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부의 존재는 패러렐 하이브리드 차량에 요구되는 허용가능한 구동 전력 출력이 차속에 따라 연산되어, 그 결과 축전부에서 방전되는 주파수의 수 또는 전력의 양의 증가되어 연비를 향상한다.

게다가, 차속을 기초로 결정된 제1 허용가능한 구동 전력 출력과 요구된 구동력을 기초로 결정된 제2 허용가능한 구동 전력 출력 중 작은 것을 선택하도록 배열되는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부의 존재는 소망하는 허용가능한 구동 전력 출력이 패러렐 하이브리드 차량에서의 구동 모터의 동작 특성, 미리 설정된 요구된 구동력 특성과 차량 조건에 따라 연산된다.

(제4 바람직한 실시 형태)

지금, 소정 상태에서 엔진(107)을 정지시키는 본 발명의 제4 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템에 관해 상세히 설명한다.

현재 기술된 바람직한 실시 형태의 구조는 제3 바람직한 실시 형태와 동일 구조를 갖고, 따라서 동일한 설명은 생략한다. 또, 제3 바람직한 실시 형태의 차량 제어 시스템은 도 16에 도시한 단계 S37 까지 동일 단계를 실행하고, 따라서 이들 단계의 상세한 설명은 도 19의 순서도를 참조로 설명하는 나머지 단계를 제외하곤 본 명세서에서 생략한다.

도 19에서, 단계 S51에서는 허용가능한 구동 전력 출력(PA)이 읽혀진다. 현재 기술한 바람직한 실시 형태에서, 허용가능한 구동 전력 출력은 엔진(107)의 정지 조건 동안의 정상 상태 허용가능한 구동 전력 출력(PA1)과 엔진(107)의 비정지 조건 동안의 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)으로 구성되어, 이들 두 매개변수가 읽혀진다.

연속하는 단계 S52에서, 충전 상태가 소정치(S%)를 초과하는지 또는 그 이하인지 여부를 판정한다.

계속해서, 단계 S52에서, 충전 상태가 소정치 이상이라고 판정된 경우, 동작은 단계 S53으로 진행하여 정지 조건 동안 허용가능한 구동 전력 출력(PA1)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO) 이하인지 여부를 판정한다.

다음 단계 S53에서, (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)이하라고 판정되면, 동작은 단계 S54로 진행하여 요구된 구동 전력이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1) 사이의 차이값 이상인지 여부를 판정한다.

단계 S54에서, 요구된 구동 전력(PD)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력과 (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1) 사이의 차이값 이하라고 판정되면, 동작은 단계 S55로 진행하여 엔진 정지 명령이 엔진(107)에 인가된다. 그리고, 후속 동작은 도 17의 단계 S43으로 진행한 후, 동작은 제3 실시 형태와 동일한 방법으로 실행된다.

한편, 단계 S52에서, 충전 상태가 소정치 이하라고 판정되면, 동작은 단계 S58로 진행하여 목표 엔진 동력(PENG)이 목표 엔진 동력 기본값(PENG')과 보조부 전력 소모(PE)를 이용하여 다음 식 (11)에서 연산된다.

PENG = PENG' - PE ………(11)

또, 단계 S53에서, (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력(PA1)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO) 이하라고 판정되면, 또는 단계 S54에서, 요구된 구동 전력(PD)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력(PO)과 (정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA1) 사이의 차이값 이하라고 판정되면, 동작은 단계 S56으로 진행하여 (비정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)이 이용가능한 구동 전력 출력(PO) 이하인지 여부를 판정한다.

이어서, 단계 S56에서, (비정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)이 이용가능한 전력 출력(PO) 이하라고 판정되면, 동작은 단계 S57로 진행하여 목표 엔진 동력(PENG)이 목표 엔진 동력 기본값(PENG'), 이용가능한 전력 출력(PO) 및 허용가능한 구동 전력 출력(PA)을 이용하여 다음 식 (12)으로 연산된다.

PENG = PENG' - ( PO - PA ) = PENG' + PA - PO ………(12)

이와 대조적으로, 단계 S56에서, (비정지 조건 동안) 허용가능한 구동 전력 출력(PA2)이 2차전지부(103)의 이용가능한 전력 출력 이상이라고 판정되면, 동작은 단계 S58로 진행하고, 그 이후, 동작은 도 15의 단계 S43으로 진행하여 제3 실시 형태에서와 같은 동작을 실행한다.

전술한 현재 바람직한 실시 형태에 있어서, 요구된 구동력이 엔진의 정지 조건에 대해 결정된 허용가능한 전력 출력을 축전부의 이용가능한 전력 출력에서 차감되는 값 이하이면, 엔진은 정지된다. 따라서, 제3 바람직한 실시 형태의 장점 뿐만 아니라, 열효율이 일반적으로 낮은 수준인 낮은 부하측에서 엔진을 동작하는 주파수의 수를 감소하는 것이 가능하여, 연비를 개선한다.

또, 엔진 정지 조건에 필요한 허용가능한 구동 전력 출력을 보장하면서 엔진 정지 동작을 실행하는 능력의 존재는 엔진 정지 조건과 엔진의 비정지 조건 모두에 동일 방법으로 얻어지는 토오크 응답이 얻어지도록 한다.

2001년 3월 6일자로 출원된 일본국 특허원 2001-062500 의 전체 내용이 본원에 참고로 인용된다.

본 발명의 특정 실시 형태를 참조로 전술하지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 개시한 내용에 비추어 전술한 실시 형태의 변형 및 변화가 당분야 당업자에게 가능하다. 본 발명의 범위는 하기의 청구범위를 참조로 정의된다.

전술한 바로부터 명료한 바와 같이, 본 발명은 차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하고, 요구 동력에 관하여 구동원 또는 동력공급부의 지연 응답을 보상하는데 필요한 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하고, 동일한 충전 상태를 기초로 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하며, 요구된 구동력, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 및 축전부의 이용가능한 전력 출력을 기초로 구동원 또는 동력 공급부에 의해 생성되는 목표 동력을 연산하는 구조를 갖고, 차량의 가속 동작에 필요한 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 보장하면서 차량 제어가 실행된다. 따라서, 본 발명의 제어 시스템 및 제어 방법은 이른바 시리즈 하이브리드 차량, 패러렐 하이브리드 차량 및 연료전지 추진 차량 등에 적용될 수 있고 또한 산업상 이용가능성이 광범위하게 기대될 수 있다.

Claims

발전기, 축전부, 발전기와 축전부 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 전력으로 구동되는 구동 모터, 및 이 구동 모터로부터 공급된 구동력으로 구동되는 구동 바퀴를 갖는 차량의 제어 시스템에 있어서,

차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산부,

요구된 구동력의 편차에 관하여 발전기의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부,

축전부의 충전상태를 기초로 출력되도록, 이용가능한 전력 출력이 축전부에서 전력을 출력할 수 있는 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산부,

요구된 구동력, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 및 축전부의 이용가능한 전력 출력을 기초로 발전기에 의해 생성되도록 연산하는 목표 전력 출력 연산부를 구비하며,

상기 제어 시스템은 허용가능한 구동 전력 출력과 이용가능한 전력 출력을 기초로 축전부와, 목표 전력 출력을 기초로 발전기를 제어하여 요구된 구동력에 대응하도록 차량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

축전부의 축전상태가 소정치 이상이고 축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이상일 때, 상기 목표 전력 출력 연산부는, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부의 이용가능한 전력 출력에서 감산하여 얻어진 값을, 요구된 구동력에 대응하는 구동모터의 요구된 구동 전력에서 감산하여 목표 전력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이하일 때, 상기 목표 전력 출력 연산부는, 요구된 구동력에 대응하는 구동 모터의 요구된 구동 전력이 되도록 목표 전력 출력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

차량의 보조부의 보조부 전력 소모를 판정하는 보조부 전력 소모 연산부를 추가로 구비하며,

축전부의 축전상태가 소정치 이상이고 축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이상일 때, 상기 목표 전력 출력 연산부는, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부의 이용가능한 전력 출력에서 감산하여 얻어진 값을, 보조부 전력 소모를 요구된 구동력에 대응하는 구동 모터의 요구된 구동 전력에 가산하여 얻어진 값에서 감산하여 목표 전력 출력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

차량의 보조부의 전력 소모를 판정하는 보조부 전력 소모 연산부를 추가로 구비하며,

축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이하일 때, 상기 목표 전력 출력 연산부는, 보조부 전력 소모를 요구된 구동력에 대응하는 구동 모터의 요구된 구동 전력에 가산하여 얻어진 값이 되도록 목표 전력 출력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 허용가능한 구동 전력 출력 연산부는 차속과 요구된 구동력 중 적어도 어느 하나를 기초로 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제6항에 있어서,

상기 허용가능한 구동 전력 출력 연산부는 차속을 기초로 판정된 축전부의 제1 허용가능한 구동 전력 출력과 요구된 구동력을 기초로 판정된 축전부의 제2 허용가능한 구동 전력 출력 중 작은 것을 선택하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

요구된 구동력에 대응하는 구동 모터의 요구된 구동 전력이 발전기의 정지 조건 동안 얻어지는 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을, 축전부의 이용가능한 전력 출력에서 감산하여 얻어지는 값 이하일 때, 발전기가 동작 정지되는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 발전기는 연료전지나 엔진을 이용하여 구동되는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
발전기, 축전부, 발전기와 축전부 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 전력으로 구동되는 구동 모터, 및 엔진과 구동 모터 중 적어도 어느 하나로부터 공급된 구동력으로 구동되는 구동 바퀴를 갖는 차량의 제어 시스템에 있어서,

차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산부,

요구된 구동력의 편차에 관하여 발전기의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 허용가능한 구동 전력 출력 연산부,

축전부의 충전상태를 기초로 출력되도록, 이용가능한 전력 출력이 축전부에서 전력을 출력가능한 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력출력 연산부,

요구된 구동력, 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 및 축전부의 이용가능한 전력 출력을 기초로 엔진의 목표 엔진 동력을 연산하는 목표 엔진 동력 연산부,

엔진의 실제 동력을 연산하는 실제 엔진 동력 연산부,

요구된 동력과 실제 엔진 동력을 기초로 구동 모터에 공급되는 요구된 모터 구동 전력을 연산하는 요구된 모터 구동 전력 연산부, 및

요구된 모터 구동 전력에 따라 구동 모터를 제어하는 구동 모터 제어부를 구비하고,

상기 제어 시스템은 허용가능한 구동 전력 출력과 이용가능한 전력 출력을 기초로 축전부, 목표 엔진 동력을 기초로 엔진, 및 요구된 모터 구동 전력을 기초로 구동 모터를 제어하여 요구된 구동력에 대응하도록 차량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제10항에 있어서,

축전부의 축전상태가 소정치 이상이고 축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이상일 때, 상기 목표 엔진 동력 연산부는 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부의 이용가능한 구동 전력 출력에서 감산하여 얻어진 값을, 요구된 구동력에서 감산하여 목표 엔진 동력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제10항에 있어서,

축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이하일 때, 상기 목표 엔진 동력 연산부는 요구된 구동력이 되도록 목표 엔진 동력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제10항에 있어서,

요구된 모터 구동 전력 연산부는 실제 엔진 동력을 요구된 구동력에서 감산하여 얻어진 값이 되도록 요구된 모터 구동 전력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제10항에 있어서,

차량의 보조부의 보조부 전력 소모를 판정하는 보조부 전력 소모 연산부를 추가로 구비하며,

축전부의 축전상태가 소정치 이상이고 축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이상일 때, 상기 목표 엔진 동력 연산부는 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 축전부의 이용가능한 구동 전력 출력에서 감산하여 얻어진 값을, 보조부 전력 소모를 요구된 구동력에 가산하여 얻어진 값에서 감산하여 목표 엔진 동력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제10항에 있어서,

차량의 보조부의 보조부 전력 소모를 판정하는 보조부 전력 소모 연산부를 추가로 구비하며,

축전부의 이용가능한 전력 출력이 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력 이하일 때, 상기 목표 엔진 동력 연산부는 보조부 전력을 요구된 구동력에 가산하여 얻어진 값이 되도록 목표 엔진 동력을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제10항에 있어서,

상기 허용가능한 구동 전력 출력 연산부는 차속과 요구된 구동력 중 적어도 어느 하나에 기초로 축전부의 허용가능한 구동 전력 출력을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제16항에 있어서,

상기 허용가능한 구동 전력 출력 연산부는 차속을 기초로 판정된 축전부의 제1 허용가능한 구동 전력 출력과 요구된 구동력을 기초로 판정된 축전부의 제2 허용가능한 구동 전력 출력 중 작은 것을 선택하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
제10항에 있어서,

요구된 구동력이 엔진의 정지 조건 동안 얻어지는 요구된 구동 전력을, 축전부의 이용가능한 전력 출력에서 감산하여 얻어지는 값 이하일 때, 엔진이 동작 정지되는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
구동수단, 및 이 구동수단에 동력을 공급하기 위해 축전부를 구비하는 동력공급수단을 갖는 차량의 제어 시스템에 있어서,

차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 요구된 구동력 연산수단,

요구된 구동력의 편차에 관하여 동력공급수단의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 전력 출력을 연산하는 허용가능한 전력 출력 연산수단,

축전부의 충전 상태를 기초로 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 이용가능한 전력 출력 연산수단, 및

요구된 구동력, 허용가능한 전력 출력 및 이용가능한 전력 출력을 기초로 동력공급수단에 의해 생성되도록 목표 동력 출력을 연산하는 목표 동력 출력 연산수단을 구비하고,

상기 제어 시스템은 허용가능한 구동 전력 출력, 이용가능한 전력 출력, 및 목표 동력 출력을 기초로 요구된 구동력에 대응하도록 차량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 시스템.
구동부, 및 이 구동부에 동력을 공급하기 위해 축전부를 구비하는 동력공급부를 갖는 차량의 제어 방법에 있어서,

차량을 구동하는데 필요한 요구된 구동력을 연산하는 단계,

요구된 구동력의 편차에 관하여 동력공급부의 지연 응답을 보상하기 위해 필요한 축전부의 허용가능한 전력 출력을 연산하는 단계,

축전부의 충전 상태를 기초로 축전부의 이용가능한 전력 출력을 연산하는 단계, 및

요구된 구동력, 허용가능한 전력 출력 및 이용가능한 전력 출력을 기초로 동력공급부에 의해 생성되도록 목표 동력 출력을 연산하는 단계를 구비하고,

상기 차량은 허용가능한 구동 전력 출력, 이용가능한 전력 출력, 및 목표 동력 출력을 기초로 요구된 구동력에 대응하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.