KR20050057422A - 전반적인 구동 제어 시스템 및 전반적인 구동 제어 방법 - Google Patents

전반적인 구동 제어 시스템 및 전반적인 구동 제어 방법 Download PDF

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KR20050057422A
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driving
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히로시 이소노
야스지 미즈타니
다카유키 야마모토
고이치 다케우치
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 복수의 액추에이터 및 액추에이터들이 공유하는 에너지원을 포함하고 에너지원으로부터 공급된 에너지를 소비하는 복수의 액추에이터의 작동에 의해 작업량을 달성하는 기계에서, 복수의 액추에이터의 구동이 복수의 액추에이터에 의해 소비되는 에너지 절약 측면에서 최적화된다. 전반적인 구동 방법은, 각각의 액추에이터에 대하여 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워 DMP로 결정하는 단계(S6), 소요 파워를 달성하기 위해 각 액추에이터에 공급될 전력을 필요 전력 REP으로 결정하는 단계(S7), 및 복수의 액추에이터에 대하여 결정된 필요 전력들의 합계로서 전체 필요 전력 REPsum이 허용 파워 AMP를 초과할 때, 일부 액추에이터들에 대하여, 복수의 액추에이터 각각에 대한 소요 파워를 설정하기 위하여 대응하는 소요 파워를 감소시키는 단계(S10 내지 S14)를 포함한다.

Description

전반적인 구동 제어 시스템 및 전반적인 구동 제어 방법 {GENERAL DRIVE CONTROL SYSTEM AND GENERAL DRIVE CONTROL METHOD}
본 발명은 복수의 액추에이터 및 액추에이터들이 공유하는 에너지원을 포함하는 기계내에서 복수의 액추에이터의 구동을 제어하는 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 복수의 액추에이터에 의해 소모되는 에너지의 절약 측면에서 복수의 액추에이터의 구동을 최적화시키는 기술에 관한 것이다.
작업중인 기계에서는 작업을 수행하는데 에너지가 소모된다. 이를 위해 필요한 에너지는 외부에서 공급되거나 또는 기계 자체가 에너지원을 가지고 있어 스스로 에너지를 공급할 수 있다.
어떤 경우에, 자원 및 에너지를 절약해야만 하는 현대 사회에서 기계에 의해 소비될 수 있는 에너지가 제한된다. 따라서, 타겟 작동 상태를 달성하고 동시에 하나의 동일한 기계에서 소비되는 에너지를 절약하는 것이 매우 바람직하다.
기계가 복수의 액추에이터들을 가지고 액추에이터들이 함께 구동되는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우에, 타겟 작동 상태를 달성하고 동시에 에너지 소비를 절약하는 것은 쉬운 과제는 아니다. 모든 액추에이터들이 한번에 구동되더라도 소진(exhaustion)되는 것을 방지하기 위하여 에너지원 용량을 사전 설정하는 것이 이론적으로 가능하다. 그러나, 이러한 접근은 무게 및 크기와 같은 물리적인 관점 및 경제적인 관점에서 실질적이지 않다.
에너지원으로서 연료 및 엔진을 구비한 기계로서 자동차내의 복수의 액추에이터들, 복수의 액추에이터들에 대한 브레이크 장치, 조향 장치 등등의 전반적인 관리에 대한 기술이 (예를 들어, 일본국 특개평 제 5-85228호에)제안되어 있다.
종래의 기술이 구현되더라도 복수의 액추에이터들이 함께 구동될 때 이들에 의해 소비되는 에너지량을 고려할 수 없다. 따라서, 종래 기술로 에너지 소비 절약 측면에서 복수의 액추에이터들의 구동을 최적화시킬 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지를 절약하는 관점에서 복수의 액추에이터들의 구동을 최적화시키는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전반적인 구동 제어 시스템 및 이 시스템을 장작하는 자동차를 개략적으로 나타내는 블럭 다이어그램.
도 2는 도 1에 도시된 전반적인 구동 제어 시스템을 나타내는 기본적인 블럭 다이어그램.
도 3은 도 1의 전반적인 구동 제어 시스템 및 자동차를 상세하게 나타내는 블럭 다이어그램.
도 4는 에너지 흐름 측면에서 분류되는, 도 3에 도시된 자동차의 구성 요소들을 나타내는 도면.
도 5는 도 3에 도시된 차량의 모터(58), 전기적으로 구동되는 CVT 장치(62) 및 CVT 모터(66)를 나타내는 전방 단면도.
도 6은 도 3에 도시된 마스터 ECU(18)의 하드웨어 구성을 개략적으로 나타내는 블럭 다이어그램.
도 7은 도 6의 전반적인 구동 제어 프로그램의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 8은 도 7의 S6에서 실행될 내용을 나타내는 그래프.
도 9는 도 7의 S6에서 실행될 내용을 나타내는 다른 그래프.
도 10은 도 7의 S7에서 실행될 내용을 나타내는 그래프.
도 11은 도 7의 S7에서 실행될 내용을 나타내는 다른 그래프.
도 12는 도 7의 S9에서 실행될 내용을 나타내는 그래프.
도 13은 파워 제한 루틴으로서 도 7의 S14의 세부 항목을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 14는 도 3의 발전 제어 프로그램의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 15는 도 14의 S74 내지 S77에서 실행될 내용의 일례를 나타내는 그래프.
도 16은 도 3에 도시된 전반적인 구동 제어 프로그램 및 발전 제어 프로그램의 실행 결과를 순차적으로(time-sequentially) 예시하는 그래프.
도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에서 마스터 ECU(18)의 컴퓨터(200)에 의해 실행되는 파워 제한 루틴의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 18은 본 발명의 제3실시예에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에서 마스터 ECU(18)의 컴퓨터(200)에 의해 실행되는 파워 제한 루틴의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 19는 도 18에 도시된 파워 제한 루틴에서 실행될 내용을 개략적으로 나타내는 그래프.
도 20은 도 18에 도시된 파워 제한 루틴에서 실행될 내용을 개략적으로 나타내는 다른 그래프.
도 21은 본 발명의 제4실시예에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에서 마스터 ECU(18)의 컴퓨터(200)에 의해 실행되는 전반적인 구동 제어 프로그램의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 22는 도 21에 도시된 전반적인 구동 제어 프로그램의 실행될 내용을 수학식으로 개략적으로 나타내는 도면.
본 발명은 다음의 방식으로 구현될 수 있다. 이들 방식들은 별도의 형태들로 기술되며, 각각의 형태들은 형태 번호로 표시되고, 필요에 따라 다른 형태 또는 형태들의 형태 번호가 참조될 수 있다. 이러한 설명은 본 명세서에서 논의되는 기술적인 특징들 및 그 조합들의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 명세서에서 논의되는 기술적 특징들 및 그 조합을 이하의 형태들로 제한하지 않는다.
(1) 복수의 액추에이터들 및 액추에이터이 공유하는 에너지원을 포함하고, 에너지원에서 공급된 에너지를 소비하는 복수의 액추에이터들에 의한 작업의 양(이하, 작업량(work)이라 일컬어짐)을 달성하는 기계에 제공되는 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서,
복수의 액추에이터들의 각각의 파워 또는 작업량을 토대로 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 제어 장치를 포함하는 전반적인 구동 제어 시스템.
본 시스템에서, 복수의 액추에이터들의 각각의 파워 또는 작업량을 고려하여 복수의 액추에이터들의 구동이 전반적으로 제어된다. 여기서, 각각의 액추에이터이 파워 또는 작업량과 에너지 소비사이에서 파워 또는 작업량이 작을수록 에너지 소비도 작아지는 관계를 유지한다.
따라서, 본 시스템에 따르면, 각각의 액추에이터의 파워 또는 작업량이 기록됨에 따라, 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지를 절약하는 측면에서 복수의 액추에이터들의 구동을 최적화시킬 수 있게 된다.
본 형태에서, "액추에이터"는 전기 에너지를 에너지로 소비하여 구동되는 전자기력을 이용하는 힘 발생 장치(로터리 모터 또는 리니어 모터 등등) 또는 에너지로서 연료의 연소에 의해 구동되는 엔진일 수 있다.
여기서, "모터"는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 액추에이터로 간주되는 한편, "엔진"은 연소 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 액추에이터로 간주될 수 있다.
본 형태에서, "파워"는 단위 시간당 작업량을 나타낸다. 각각의 액추에이터가 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 때, "파워"는 전기 에너지의 측면에서 봤을 때 전력으로 표현되고, 기계 에너지측(액추에이터의 출력측)에서 봤을 때 동력(파워 또는 마력)으로 표현될 수 있다.
전력은 전압과 전류의 곱으로 산출된다. 동력은 기계적 파워이며, 자동차의 경우와 같이 액추에이터에 의해 기계 자체가 이동될 때는, 이동체상의 액추에이터에 의해 발휘되는 힘과 이동체의 속도의 곱으로 산출된다.
본 형태에서, "작업량"은 파워의 시간 적분을 의미한다. 파워가 전기인 경우에, 와트시(또는 와트수 W·h)로 표현된다.
본 형태에서, "기계"는 액추에이터의 작동에 의해 이동하는 이동체 자체이거나 기계와 상이한 물체 자체를 이동시키는 이동 장치일 수 있다.
(2) (1)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에서, 제어 장치는 일반적으로 동일한 시간 기간에 복수의 액추에이터들의 파워들 또는 작업량들의 합으로 전체 파워 또는 전체 작업량을 토대로 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에서, 복수의 액추에이터들의 구동은 동일한 시간 기간에 실질적으로 복수의 액추에이터들의 파워들 또는 작업량들의 합으로 전체 파워 또는 전체 작업량을 토대로 전반적으로 제어된다.
따라서, 이러한 시스템에 따르면, 복수의 액추에이터들의 전체 파워 또는 전체 작업량이 기록됨에 따라, 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지의 절약에 관하여 복수의 액추에이터들의 구동을 최적화시킬 수 있게 된다.
(3) (1) 또는 (2)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는 각각의 액추에이터의 파워 또는 작업량 또는 복수의 액추에이터들의 전체 파워 또는 전체 작업량이 허용값을 초과하지 않도록 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에 따르면, 각각의 액추에이터의 파워 또는 작업량 또는 복수의 액추에이터들의 전체 파워 또는 전체 작업량을 허용값과 비교하여 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 전체 에너지의 합을 관리할 수 있게 된다.
(4) (3)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는 전체 파워 또는 전체 작업량이 허용값을 초과하는 경우에, 복수의 액추에이터에 미리 설정된 지시에 따라 적어도 복수의 액추에이터들의 일부의 파워를 제한하는 파워 제한 유닛을 포함한다.
이러한 시스템에서, 복수의 액추에이터에 미리 지시가 설정되며, 상기 지시에 따라 적어도 복수의 액추에이터의 일부의 파워가 제한된다.
여기서, 상기 지시는 각각의 액추에이터의 기능·용도를 고려하여 설정될 수 있다. 기계가 자동차인 경우에 예를 들어, 자동차의 안전성에 대한 각각의 액추에이터의 기여도에 관하여 지시가 설정될 수 있다.
따라서, 이러한 형태의 시스템에 따르면, 복수의 액추에이터들의 일부의 구동은 미리 설정된 지시에 따라 액추에이터들 중에 나머지 일부의 구동과 비교하여 제한되어, 전체 파워 또는 전체 작업량이 허용값을 초과하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 시스템에 따르면, 기계의 타겟 작동 상태를 달성하고 동시에 에너지 소비를 절약하는 것이 용이해진다.
(5) 기계에 대한 구동 요구를 결정하는 구동 요구 결정 장치를 더 포함하는, (1) 내지 (4)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는 결정된 구동 요구를 토대로 파워 또는 작업량이 소요 파워 또는 소요 작업량이 되도록 결정하고, 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에서, 구동 요구로부터, 각각의 액추에이터의 타겟값이 결정되고 파워 또는 작업량의 크기로 표현되며, 결정된 타겟값으로의 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 복수의 액추에이터의 구동이 전반적으로 제어된다.
따라서, 이러한 시스템에 따르면, 에너지 소비 절약 요건(demand)을 만족시키면서 구동 요구를 충족시키는 것이 용이해진다.
이러한 형태에서, "구동 요구"는 기계가 어떤 방향으로 이동하는 이동체일 때, 이동체의 진행 방향과 평행하거나 교차하는 방향으로 이동체에 작용하는 힘 또는 가속도(또는 그 변화량), 이동체의 속도(또는 그 변화량), 이동체의 위치(또는 그 변화량) 또는 이동체의 이동 방향(또는 그 변화량)을 의미한다.
(6) (5)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 구동 요구 결정 장치는,
기계를 구동시키는 운전자의 명령, 기계의 작동 상태 및 기계가 위치되는 작동 환경 중에 1이상을 구동 정보로 검출하는 구동 정보 검출기; 및
검출된 구동 정보를 토대로 구동 요구를 결정하는 구동 요구 결정 유닛을 포함하고,
제어 장치는 결정된 구동 요구를 토대로 파워 또는 작업량을 토대로 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에서, 기계를 구동시키는 운전자의 명령, 기계의 작동 상태 및 기계가 위치되는 작동 환경 중에 1이상을 토대로, 기계에 대한 구동 요구가 결정된다. 또한, 결정된 구동 요구를 토대로 각각의 액추에이터들의 파워 또는 작업량을 토대로, 복수의 액추에이터의 구동이 전반적으로 제어된다.
따라서, 본 시스템에 따르면, 기계를 구동시키는 운전자의 명령, 기계의 작동 상태 및 기계가 위치되는 작동 환경 중에 1이상을 고려하여, 에너지 소비 절약 측면에서 복수의 액추에이터의 구동을 최적화시킬 수 있게 된다.
(7) (5) 또는 (6)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는 결정된 구동 요구를 토대로, 각각의 액추에이터에 대한 소요 파워 또는 소요 작업량으로 구동 요구를 충족시키도록 결정하고, 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에 따르면, 구동 요구 및 각각의 액추에이터는 파워 또는 작업량의 크기에서 서로 제어 로직에 관한 것이며, 따라서 각각의 액추에이터는 파워 또는 작업량의 관점에서 구동 요구를 충족시키도록 구동된다.
따라서, 이러한 시스템에 따르면, 구동 요구를 충족시키면서 동시에 에너지 소비를 절약하는 것이 용이해진다.
(8) (5) 내지 (7) 형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는,
각각의 액추에이터에 대하여, 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워로 결정하는 소요 파워 결정 유닛;
각각의 액추에이터에 대해 결정된 소요 파워를 소요 전력으로 달성하도록 각각의 액추에이터에 공급될 전력을 결정하는 소요 전력 결정 유닛;
복수의 액추에이터들에 대해 결정된 필요 전력의 합으로서 전체 필요 전력이 허용값을 초과하는 경우에, 복수의 액추에이터들 중에 일부에 대해 대응하는 소요 전력을 감소시켜 액추에이터들의 각각에 대한 소요 파워를 설정하는 소요 파워 설정 유닛; 및
설정된 소요 파워를 토대로 복수의 액추에이터들을 구동시키는 구동 유닛을 포함한다.
본 시스템에 따르면, 구동 요구를 고려하면서 일부 액추에이터들의 파워를 제한하는 기술에 의해, 구동 요구를 충족시키고 동시에 에너지 소비를 절약하는 것이 용이해진다.
(9) (8)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 소요 파워 설정 유닛은 전체 필요 전력이 허용값을 초과할 때, 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라, 일부 액추에이터들에 대해 결정된 소요 파워를 감소시킨다.
이러한 시스템에 따르면, (4)형태의 시스템에 의해 획득된 것과 유사한 기능들 및 효과들이 얻어질 수 있다.
(10) (5) 내지 (7)형태 중의 어느 하나에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는,
각각의 액추에이터에 대하여, 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워가 소요 파워가 되도록 결정하는 소요 파워 결정 유닛;
각각의 액추에이터에 대하여, 결정된 소요 파워를 토대로 소요 작업량을 결정하는 소요 작업량 결정 유닛;
복수의 액추에이터들에 대하여 각각 결정된 복수의 소요 작업량들의 전체 합을 전체 작업량으로 결정하는 전체 작업량 결정 유닛;
결정된 전체 작업량이 허용값을 초과할 때 복수의 액추에이터들 중에 일부에 대해 대응하는 소요 파워를 감소시켜 복수의 액추에이터들 각각에 대한 소요 파워를 설정하는 소요 파워 설정 유닛; 및
설정된 소요 파워를 토대로, 복수의 액추에이터들을 구동시키는 구동 유닛을 포함한다.
이러한 시스템에서는, (8)형태의 시스템과 기본적으로 유사한 기구에 따라, 일부 액추에이터들의 파워를 제한하는 기술에 의해 구동 요구를 충족시키고 동시에 에너지 소비를 절약할 수 있게 된다.
상술된 (8)형태에 따른 시스템에서, 에너지 소비는 파워와 허용값간의 비교에 의해 절약되는 한편, 본 형태의 시스템에서는 작업량과 허용값간의 비교에 의해 에너지 소비를 절약할 수 있게 된다.
(11) (10)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서,
소요 작업량 설정 유닛은 전체 작업량이 허용값을 초과할 때, 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라 일부 액추에이터에 대해 결정된 소요 작업량을 감소시킨다.
이러한 시스템에 따르면, (4)형태와 유사한 기능들 및 효과들이 얻어진다.
(12) (10) 또는 (11) 형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 구동 유닛은 각각의 액추에이터에 대하여, 설정된 소요 파워를 토대로 공급 전력으로서 각 액추에이터에 공급될 전력을 결정하고, 결정된 공급 전력으로 각각의 액추에이터를 구동시킨다.
이러한 시스템에서, 각각의 액추에이터는 각각의 액추에이터에 대해 설정된 소요 파워를 토대로 결정된 공급 전력을 토대로 구동된다.
(13) (3) 내지 (12)형태 중의 어느 하나에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는 복수의 액추에이터들을 제어하기 위하여 제어 코드를 변화시키도록 수동 또는 자동으로 허용값을 변화시키는 제어 모드 변경 유닛을 포함한다.
(3)형태에 따른 시스템에서, 복수의 액추에이터들의 구동은 전체 파워 또는 전체 작업량이 허용값을 초과하지 않도록 전반적으로 제어된다.
여기서, 허용값이 고정값으로 정의될 수 있지만, 다양한 요구, 조건 또는 환경들을 유연하게 충족시키기 위하여 가변값으로 정의되는 것이 바람직하다.
상기 허용값은 복수의 액추에이터들을 제어하는 제어 모드가 또한 변화할 수 있는 가변 수단으로 만들어진다.
따라서, 본 형태에 따른 시스템에서, 허용값은 수동 또는 자동으로 변화되고, 복수의 액추에이터들을 제어하는 제어 모드가 이에 따라 변화된다.
이러한 형태에서, "제어 모드 변경 유닛"은 허용값이 기계의 작동 상태를 토대로 자동으로 변화되는 방식 또는 허용값이 기계가 위치되는 작동 환경을 토대로 자동으로 변화되는 방식으로 작동될 수 있다.
"제어 모드 변경 유닛"은 허용값이 에너지원의 잔여 용량이거나 상기 잔여 용량에 관한 물리적인 값을 토대로 변화하는 가변값인 경우에, 잔여 용량 또는 관련된 물리적인 값을 토대로 허용값의 변화 패턴이 수동 또는 자동으로 변화되는 방식으로 작동될 수 있다.
"잔여 용량"이라는 용어가 전원에 남아있는 잔여 전력량(예를 들어, 후술되는 충전 상태(SOC))을 의미하는 것으로 정의되면, "관련 물리량"은 시간의 감소에 따른 잔여 전력량의 감소 기울기로서 정의될 수 있다. 잔여 전력량이 설정 시간내에 소모된다고 가정할 때, 기울기는 단위 시간당 전력의 감소량을 의미한다.
(14) (13)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 모드 변경 유닛은 기계의 정상 작동 상태에서 허용값을 작은 값으로 설정하여 복수의 액추에이터에 의해 소비되는 에너지의 절약에 기계의 타겟 작동 상태의 달성보다 더 높은 우선 순위가 주어지는 이코노미 모드를 제어 모드로 선택하고, 기계의 긴급 작동 상태에서 허용값을 큰 값으로 설정하여 에너지 소비 절약 보다 기계의 타겟 작동 상태의 달성에 더 우선 순위가 주어지는 파워 모드를 제어 모드로 선택하고,
제어 장치는 선택된 제어 모드에 따라 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에서, 복수의 액추에이터의 구동은 기계가 정상 상태에서 작동할 때 기계의 타겟 작동 상태의 달성보다 에너지 소비 잘약에 더 우선 순위가 주어지도록 전반적으로 제어되고, 복수의 액추에이터의 구동은 기계가 긴급 상태에서 작동할 때 에너지 소비 절약보다 타겟 작동 상태의 달성에 더 우선 순위가 주어지도록 전반적으로 제어된다.
따라서, 본 시스템에 따르면, 복수의 액추에이터의 구동 상태가 기계의 작동 상태 변화에 유연하게 적응될 수 있다.
(15) (1) 내지 (14) 형태 중의 어느 하나에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서,
복수의 액추에이터들이 에너지원으로부터 공급된 에너지를 소비하는 소비 유닛을 구성하고,
에너지원은,
에너지를 발생시키는 발생 유닛; 및
발생된 에너지를 저장하는 저장 유닛을 포함하고,
제어 장치는 각각의 액추에이터의 실제 파워 또는 실제 작업량, 발생 유닛에 의한 에너지 발생비 또는 에너지 발생량 및 저장 유닛에 의한 에너지 저장비 또는 저장량을 토대로 파워 또는 작업량의 명시값(apparent value)을 결정하는 명시값 결정 유닛을 포함하고,
제어 유닛은 결정된 명시값을 토대로 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에서, 에너지원이 발생 유닛 및 저장 유닛을 가지는 경우에, 파워 또는 작업량의 명시값이 각 액추에이터의 실제 파워 또는 작업량, 발생 유닛에 의한 에너지 발생비 또는 발생량 및 저장 유닛에 의한 에너지 저장비 또는 저장량을 토대로 결정된다.
또한, 결정된 명시값을 토대로, 복수의 액추에이터들의 구동이 전반적으로 제어된다.
따라서, 이러한 시스템에 따르면, 복수의 액추에이터에 의해 소비되는 에너지가 명시 파워 또는 작업량을 통해 표시되고, 따라서 각 액추에이터의 실제 파워 또는 작업량 뿐만 아니라 발생 유닛에 의한 에너지 발생비 또는 발생량 및 저장 유닛에 의한 에너지 저장비 또는 저장량을 고려하여 복수의 액추에이터들의 구동을 최적화시킬 수 있게 된다.
이러한 형태에서, "발생 유닛"은 엔진에 의해 구동된 교류 발전기(alternator), 연료를 전기 에너지를 변환하는 연료 전지(fuel cell), 전력을 열심히 발생시키기 위해 엔진에 의해 구동되는 발전기(electric power generator) 또는 기계가 자동차일 때, 휠을 구동시키고 가속시에 동력원으로 작용하고 제동시에 전력을 재생하는 발전기로 작용하는 차량의 모터일 수 있다.
본 형태에서, "저장 유닛"은 예를 들어, 에너지가 연료와 관련된 것일 때, 연료 탱크로 형성될 수 있다. 에너지가 전기 에너지일 때, "저장 유닛"은 배터리(2차 배터리)로 형성될 수 있다. 에너지가 압력에 관한 것일 때, "저장 유닛"은 축압기(accumulator)로 형성될 수 있다. 에너지가 열 에너지인 경우에, "저장 유닛"은 열 저장소로 형성될 수 있다.
(16) (1) 내지 (15)형태 중의 어느 하나에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 제어 장치는 복수의 액추에이터들에 공통으로 제공되고 복수의 액추에이터들을 전반적으로 관리하는 마스터 제어 유닛을 포함하고, 마스터 제어 유닛은 파워 또는 작업량을 토대로 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어한다.
이러한 시스템에서, 복수의 액추에이터들에 공통인 마스터 제어 유닛에 의해, 복수의 액추에이터들이 전반적으로 관리된다.
따라서, 본 시스템에 따르면, 각 액추에이터의 개별적인 관리와 비교해 각각의 복수의 액추에이터들간의 관계를 조정하는 것이 용이해진다.
(17) (16)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서,
마스터 제어 유닛은 복수의 액추에이터들에 의해 기계의 타겟 작동 상태의 달성 및 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지의 절약을 가능하게 할 수 있다.
이러한 시스템에 따르면, 마스터 제어 유닛에 의하여, 기계의 타겟 작동 상태의 달성의 관점 및 에너지 소비 절약의 관점 모두에서 복수의 액추에이터들의 구동을 최적화시키는 것이 가능해진다.
(18) (16) 또는 (17)형태에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서,
제어 장치는 마스터 제어 유닛에 연결되고 각각의 액추에이터를 개별적으로 제어하는 복수의 개별적인 제어 유닛들을 포함하고, 각각의 개별적인 제어 유닛은 마스터 제어 유닛과 연통된다.
이러한 시스템에 따르면, 마스터 제어 유닛은 각각의 개별적인 제어 유닛을 통하여 각각의 액추에이터들 제어한다.
이러한 형태에서, "마스터 제어 유닛"과 "개별적인 제어 유닛"간의 관계는 액추에이터를 구동시키는 일련의 데이타 또는 신호들의 흐름을 고려하여, 마스터 제어 유닛이 상류측에 위치되고, 개별적인 제어 유닛이 하류측에 위치될 수 있으며, 개별적인 제어 유닛은 마스터 제어 유닛으로부터의 명령에 따라 작동할 수 있다.
여기서, 개별적인 제어 유닛은 마스터 제어 유닛에 항상 완전히 종속하여 작동되거나 필요에 따라 마스터 제어 유닛과 독립적으로 작동되도록 허용될 수 있다.
(19) (16) 내지 (18)형태 중의 어느 하나에 따른 전반적인 구동 제어 시스템은 마스터 제어 유닛 및 각각의 액추에이터에 대응하는 개별적인 제어 유닛에 연결되고, 각각의 액추에이터에 입력되는 입력 에너지 및 각각의 액추에이터로부터 출력된 출력 에너지 중에 1이상을 검출하기 위하여, 각각의 액추에이터에 대하여 제공되는 에너지 검출기를 더 포함한다.
이러한 시스템에 따르면, 각각의 액추에이터에 대하여, 그곳에 입력된 에너지 및 그곳으로부터 출력된 에너지 중에 1이상이 검출된다. 검출 결과는 마스터 제어 유닛 및 대응하는 개별적인 제어 유닛에 전달될 수 있다.
시스템이 구현될 때, 각 액추에이터에 대응하는 에너지 검출기가 반드시 마스터 제어 유닛 및 대응하는 개별적인 제어 유닛에 직접 연결될 필요는 없으며, 검출기는 하나를 통해 다른 하나에 연결될 수도 있다.
본 형태의 "에너지 검출기"의 일례는 액추에이터로의 입력 에너지가 전기 에너지일 때 그 시간 적분으로 액추에이터에 대한 입력 전력 또는 입력 전력량을 검출하는 검출기일 수 있다. 액추에이터로부터의 출력 에너지가 기계 에너지일 때, 검출기는 액추에이터에 의해 달성된 작업의 파워 또는 작업량을 그 시간 적분으로 검출하는 검출기일 수 있다.
(20) (1) 내지 (19)형태 중의 어느 하나에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 상기 작업량은 힘, 열, 소리 및 빛 중의 1이상으로 분류된다.
(21) (1) 내지 (20)형태 중의 어느 하나에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서, 기계는 복수의 액추에이터의 적어도 일부의 작동에 의해 그 자체가 이동하는 이동체이다.
이러한 형태에서, "이동체"는 자동차, 비행기, 기차, 선박 등등일 수 있다.
자동차가 이동체로 선택될 때, 자동차를 구동시키는 구동 장치 액추에이터, 자동차를 조향하는 전기 조향 장치 액추에이터, 자동차를 제동시키는 전기 브레이크 액추에이터, 자동차의 실내를 냉난방하는 냉난방 장치 액추에이터, 자동차의 내부 또는 외부를 조명하는 빛 등등이 (1)형태에 상술된 "복수의 액추에이터"로 선택될 수 있다.
여기서, "구동 장치 액추에이터"는 예로서, 엔진, 모터 등등을 동력원 액추에이터로 포함하고, 트랜스미션 액추에이터(예를 들어, 전기 트랜스미션용 모터 또는 유체형 트랜스미션용 전자기 밸브)를 더 포함한다.
또한, "전기 조향 장치 액추에이터"는 예로서, 모터를 포함한다. "전기 브레이크 액추에이터"는 예로서, 모터, 유압을 제어하는 전자기 밸브 등등을 포함한다. 또한, "냉난방 장치 액추에이터"는 예로서, 냉난방 장치의 쿨러의 압축기를 구동시키는 모터를 포함한다.
또한, (1)형태에서, "기계"는 수력, 화력, 풍력, 태양광, 조력 등등을 이용하는 발전기; 모터를 이용하는 가정용 전자 제품(electric appliance); 또는 공장, 사무실 또는 가정과 같은 시설에서 에너지를 관리하는 에너지 관리 장치(예로서, 단위 시설에 대하여 에너지의 발생, 소비 및 저장을 관리하는 에너지 관리 장치)일 수 있다.
(22) 복수의 액추에이터들 및 액추에이터가 공유하는 에너지원을 포함하고, 에너지원으로부터 공급된 에너지를 소비하는 복수의 액추에이터들의 작동에 의해 작업을 달성하는 기계에서 실행되는 전반적인 구동 제어 방법은,
복수의 액추에이터의 각각의 파워 또는 작업량을 토대로 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 제어 단계를 포함한다.
이러한 방법에 따르면, (1)형태와 유사한 기구를 토대로 유사한 효과들이 얻어질 수 있다.
상기 형태들에 대하여 기술된 설명, 해석 및 예시들은 이러한 형태에 사용된 다양한 용어에도 적용가능하다.
(23) (22)형태에 따른 전반적인 구동 제어 방법에 있어서,
제어 단계에서, 복수의 액추에이터들의 구동이 동일한 시간 주기에 실질적으로 복수의 액추에이터들의 파워 및 작업량의 합으로 전체 파워 또는 전체 작업량을 토대로 전반적으로 제어된다.
이러한 방법에 따르면, (2)형태와 유사한 시스템의 기구를 토대로, 유사한 효과들이 얻어질 수 있다.
또한, 본 형태 및 이전 형태에 따른 방법은 상술된 (3) 내지 (21)형태들 중에 어느 하나에 따른 시스템을 구현하기 위한 방식으로 구현될 수 있다. 상세하게는, 본 형태 및 이전 형태에 따른 방법이 상기 방법의 관점에서 이해되는 (3) 내지 (21)형태들 중의 어느 하나에 기술된 기술적인 특징들을 가지고 구현될 수 있다.
(24) (22)형태에 따른 전반적인 구동 제어 방법에 있어서,
상기 기계는 인간이 사용되는 이동체이고,
제어 단계는, 이동체의 안전성에 관한 안전성 변수, 이동체를 이용하여 인간이 향유하는 편안함에 관한 편안함 변수 및 복수의 액추에이터들에 의한 에너지 소비 절약에 관한 이코노미 변수를 토대로, 전체적으로 복수의 액추에이터들에 에너지원에 의해 공급될 수 있는 파워 또는 작업량인, 이용가능한 파워 또는 이용가능한 작업량을 복수의 액추에이터들 중에 분배하는 분배 단계를 포함한다.
이러한 방법에 따르면, (22)형태의 "기계"가 인간이 이용하는 이동체인 경우에, 이동체의 안전성, 인간이 이동체를 이용할 때의 이동체의 편안함 및 복수의 액추에이터들에 의한 에너지 소비의 이코노미를 고려하여, 전체적으로 복수의 액추에이터들에 에너지원에 의해 공급될 수 있는 이용가능한 파워 또는 이용가능한 작업량을 적절하게 분배하는 것이 용이해진다.
이하에서, 본 발명의 특정 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 후술된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전반적인 구동 제어 시스템의 하드웨어 구성의 블럭 다이어그램이다. 전반적인 구동 제어 시스템은 기계로서 자동차(이하, 차량으로도 일컬어짐)상에 장착된다. 자동차는 복수의 액추에이터들(도 1에서, 2개의 액추에이터들로 표시됨; 10, 12) 및 이들 액추에이터가 공유하는 에너지원(14)을 포함한다.
전반적인 구동 제어 시스템은 구동 정보를 검출하는 구동 정보 검출기(16) 및 마스터 ECU(전기 제어 유닛; 18)을 포함한다. 또한, 전반적인 구동 제어 시스템은 개별적인 액추에이터(10, 12)에 대하여, 개별적인 ECU(20, 22), 입력 에너지 검출기(24, 26) 및 출력 에너지 검출기(28, 30)를 포함한다.
구동 정보 검출기(16)는 차량을 구동시키기 위해 자동차의 운전자가 내리는 운전자 명령, 차량의 상태 및 차량이 위치되는 주행 환경을 검출하도록 제공된다. 여기서, "운전자 명령"은 예로서, 차량의 가속에 관련된 명령, 감속 또는 제동에 관련된 명령, 조향에 관련된 명령 등등을 포함한다.
마스터 ECU(18)는 복수의 액추에이터들(10, 12) 중에 각각의 액추에이터들에 대응하는 복수의 개별적인 ECU(20, 22)를 통하여 전체적으로 복수의 액추에이터(10, 12)를 관리하도록 제공된다. 반대로, 개별적인 ECU(20, 22)는 마스터 ECU(18)로부터의 명령에 따라 개별적인 액추에이터(10, 12)를 구동하도록 제공된다.
입력 에너지 검출기(24, 26)는 대응하는 액추에이터(10, 12) 또는 에너지원(14)으로의 입력 에너지를 검출하도록 제공된다. 상세하게는, 입력 에너지 검출기(24, 26)는 대응하는 액추에이터(10, 12)에 의한 전력 소모를 검출하고, 대응하는 액추에이터(10, 12)가 발전기로 작용할 때 액추에이터(10, 12)에 의해 발생된 전력을 검출하도록 제공된다. 여하한의 경우에, 전력은 액추에이터(10, 12)의 전압과 전류의 곱으로 검출된다.
출력 에너지 검출기(28, 30)는 대응하는 액추에이터(10, 12) 각각으로부터 출력 에너지를 검출하도록 제공된다. 상세하게는, 출력 에너지 검출기(28, 30)는 대응하는 액추에이터(10, 12)의 구동에 의해 각각 실제로 달성되는 작업의 파워를 검출하도록 제공된다.
파워는 액추에이터(10, 12)에 의해 이동되는 물체에 작용하는 힘(또는 토크)과 물체의 속도(또는 회전수)의 곱으로 검출된다. 물체가 자동차 자체일 때, 파워는 차량에 작용하는 힘 또는 가속도와 질량을 곱해서 얻어진 값과 차량의 주행 속도인 차량의 속도의 곱으로 검출된다.
도 2는 전반적인 구동 제어 시스템의 기본적인 블럭 다이어그램을 나타낸다. 전반적인 구동 제어 시스템은 그 기능적인 측면에서, 구동 요구 결정 유닛(40), 전반적인 에너지 관리 유닛(42) 및 구동 제어 유닛(44)을 포함하도록 구성된다.
구동 요구 결정 유닛(40)은 상술된 운전자 명령, 차량의 상태 및 주행 환경을 충족시키기 위해 차량에 대한 구동 요구를 결정하는 유닛이다. 구동 요구는 일례로서, 차량의 가속, 감속, 터닝량 등등을 포함한다.
전반적인 에너지 관리 유닛(42)은 각 액추에이터에 대하여 상술된 구동 요구들을 충족시키기 위해 소요 파워 DMP를 산출하고, 산출된 DMP를 토대로, 필요한 전력 REP으로, 소요 전력을 달성하기 위하여 각각의 액추에이터(10, 12)에 공급될 전력을 결정한다.
전반적인 에너지 관리 유닛(42)은 또한 복수의 액추에이터(10, 12)에 대해 결정된 필요한 전력 REP의 전체 합을 전체 필요한 전력 REPsum으로 산출한다.
또한, 전반적인 에너지 관리 유닛(42)은 산출된 REPsum이 차량에 이용가능한 전력을 초과하지 않도록 각각의 액추에이터(10, 12)의 소요 파워 DMP를 제한한다. 상세하게는, 복수의 액추에이터(10, 12)에 대하여 미리 지시가 설정되고, 전반적인 에너지 관리 유닛(42)이 지시에 따라 각각의 액추에이터(10)의 소요 파워 DMP를 제한한다.
본 실시예에서, 차량은 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 액추에이터들(10, 12)로서 이하의 항목들:
(1) 각 휠을 제동하기 위해 마찰 브레이크를 제어하는 브레이크 액추에이터(50);
(2) 차량을 조향하기 위해 전기 조향 장치를 제어하는 조향 액추에이터(54);
(3) 차량을 구동시키는 차량 모터(58);
(4) 각 휠에 차량 모터(58)의 구동 토크를 전달하는 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 기어비를 제어하는 CVT 모터(66); 및
(6) 차량의 냉난방 장치용 냉난방 장치 액추에이터(74)를 포함한다.
브레이크 액추에이터(50)는 예로서, 브레이크의 구동원으로 작용하는 모터, 압력원으로부터 브레이크에 전달된 압력을 제어하는 전자기 밸브 등등이다.
차량 모터(58)는 차량의 가속시에 차량의 동력원 및 전기 모터로서 작용하며, 차량의 감속시에 발전기(재생 모터 또는 브레이크 모터)로서 작용한다. 차량 모터(58)에 의해 발생된 전기 에너지를 회복하고 차량의 감속시에 에너지원(14)에 의해 에너지를 재생하는 과정 즉, 소위 브레이크 재생을 위하여, 차량이 브레이크 재생 장치를 구비하고 있다. 따라서, 차량 모터(58)는 에너지 소비 유닛 뿐만 아니라 임시 에너지 발생 유닛으로도 간주된다.
냉난방 장치는 차량의 실내를 냉각시키는 쿨러를 포함하고, 이에 따라 액추에이터는 냉난방 장치 액추에이터(74)이다. 냉난방 장치 액추에이터(74)는 예로서, 쿨러내의 모터 구동 압축기이다.
본 실시예에서, 복수의 액추에이터에 대하여 지시가 설정되어, 브레이크 액추에이터(50), 조향 액추에이터(54), 차량 모터 액추에이터(58) 및 CVT 모터(66), 빛(70) 및 냉난방 장치 액추에이터(74)가 이러한 지시에 따른 우선 순위로 제어된다.
따라서, 본 실시예에서, 상기 산출된 필요한 전체 전력 REPsum이 차량에서 이용가능한 전력 EPava로 달성될 수 있는 최대 파워값인 허용 파워 AMP를 초과할 때, 개별적인 액추에이터의 소요 파워 DMP가 상술된 지시의 우선 순위의 반대 지시에 따라 제한될 것이다.
상기에서 명확히 알 수 있듯이, 전반적인 에너지 관리 유닛(42)은 복수의 액추에이터에 대하여 차량내에서 제한되는 전기 에너지의 분배비 또는 최적량을 달성하기 위해 에너지 관리용으로 제공된다.
차량내에서 이용가능한 전력 EPava과 각각의 액추에이터에 대한 개별적인 분배량 Xi(I=1, 2, 3,...n)간의 관계는 다음의 수학식으로 표현되는, 전력 분배를 최적화시키기 위한 타겟 함수에 의해 주어질 수 있다.
EPava = ∑Xi
전력의 중요성(consideration)은 파워의 중요성과 동등하기 때문에, 타겟 함수는 또한 전력 EPava에 대응하는 전력이 개별적인 액추에이터들 중에 분배되는 방식을 나타내는 함수이다.
또한, 각 개별적인 분배량(Xi)은 각 액추에이터에 대한 전력 EPava의 분배비 Ki를 이용하는 다음의 수학식으로 표현될 수 있다.
Xi = EPava·Ki
따라서, 전반적인 에너지 관리 유닛(42)에 의하여, 각 액추에이터에 대한 분배 인자 Ki가 에너지 소비 절약의 측면에서 최적화되며, 타겟 함수가 이에 따라 최적화된다.
상기에서, 구동 요구 결정 유닛(40) 및 전반적인 에너지 관리 유닛(42)이 기술되었다. 나머지 구동 제어 유닛(44)은 전반적인 관리 유닛(42)에 의해 최종적으로 결정된 소요 파워 DMP가 달성되도록 각각의 액추에이터를 구동시킨다. 구동 제어 유닛(44)은 각각의 액추에이터의 실제 파워 MP를 모니터하고, 각각의 액추에이터의 구동 피드백 제어를 수행한다. 파워 MP의 모니터링을 위하여, 상술된 파워 검출기(28, 30)가 사용된다.
도 3은 전반적인 구동 제어 시스템의 하드웨어 구성의 세부 항목들의 블럭 다이어그램이다.
전반적인 구동 제어 시스템은 상기 구동 정보 검출기(16)로서, 운전자 명령을 검출하는 운전자 명령 센서(90), 차량의 상태를 검출하는 차량 상태 센서(92) 및 주행 환경과 관련된 정보를 검출하는 주행 환경 정보 센서(94)를 포함한다.
운전저 명령 센서(90)는 차량 조향 시스템 즉, 조향 작동 부재, 브레이크 작동 부재 및 액셀러레이터 작동 부재의 운전자 작동량을 운전자 명령으로 검출한다.
차량 상태 센서(92)는 차량 속도, 휠 속도, 차량 구동력, 차량 가속도, 차량 감속도, 조향각, 각 휠의 타이어에 작용하는 힘 또는 토크 등등을 차량 상태로 검출한다.
주행 환경 정보 센서(94)는 차량 자체와 앞서서 주행하는 차량간의 거리, 차량이 주행중인 도로의 상태, 차량이 주행중인 지역의 날씨 및 온도 등등을 주행 환경 정보로서 검출한다. 주행 환경 정보 센서(94)는 차량이 주행중이거나 또는 GPS를 사용하거나 도로 정보 센터와의 통신을 통하여 가까운 미래에 주행하게 될 도로의 환경을 추정 또는 예측하도록 설계될 수 있다.
본 실시예에서, 차량은 에너지원(14)으로 연료 전지(96)(발전기) 및 별도의 전력원(98)을 포함한다. 상기 설명에서 알 수 있듯이, 차량 모터(58)는 또한 임시로 발전기로서 작용하므로, 에너지원(14)을 구성하는 것으로 간주될 수 있다.
연료 전지(96)는 연료로 수소와 같은 성분을 포함하는 연료 탱크로부터 연료를 빼내고 빼낸 연료를 이용하여 전력을 발생시킨다. 연료 전지(96)는 마스터 ECU(18)에 연결된 연료 전지 ECU(100)에 의해 관리된다. 연료 전지 ECU(100)는 개별적인 ECU(20, 22)의 일례이며, 이것은 마스터 ECU(18) 이외의 용어(term) ECU로 표시된 여타의 시스템 요소들에 적용된다.
반대로, 전력원(98)은 후술되는 브레이크 재생 장치(101) 및 연료 전지(96)에 의해 발생되는 전기 에너지를 저장하는 배터리로 형성된다. 전력원(98)은 예를 들어, 저전압 배터리 및 고전압 배터리를 포함하도록 형성될 수 있다.
전력원(98)은 또한 연료 전지(96)와 유사한, 마스터 ECU(18)에 연결되는 전력원 ECU(102)에 의해 관리된다. 연료 전지(96)로부터 전력원(98)으로 공급되는 전력(발생된 전력)은 전력 검출기(104)에 의해 검출되는 한편, 브레이크 재생 장치(101)로부터 전력원(98)으로 공급되는 전력(재생된 전력)은 전력 검출기(106)에 의해 검출된다. 전력 검출기들(104 및 106)은 모두 마스터 ECU(18)에 연결되고, 필요한 정보를 통신할 수 있다. 전력 검출기들(104 및 106)은 입력 에너지 검출기들(24, 26)의 예이며, 후술되는 여타의 전력 검출기들에도 적용된다.
차량은 상술된 바와 같이, 복수의 액추에이터들로서 차량 모터(58), CVT 모터(66), 냉난방 장치 액추에이터(74), 빛(70), 브레이크 액추에이터(50) 및 조향 액추에이터(54)를 포함한다.
이러한 차량에서, 제동 작용은 발전기로서 차량 모터 및 브레이크 액추에이터(50)의 기능들의 협력에 의해 달성된다. 또한, 차량에서, 차량 모터(58)가 발전기로 작용함에 따라, 차량 모터(58)에 의해 발생된 전기 에너지가 전력원(98)으로 회복된다. 따라서, 상술된 브레이크 재생 장치(101)가 이러한 차량에 제공된다.
브레이크 재생 장치(101)는 마스터 ECU(18)에 연결된 브레이크 재생 ECU(110) 및 전력원 ECU(102)에 의해 제어된다. 브레이크 재생 장치(101)상의 실제 부하 즉, 파워는 파워 검출기(112)에 의해 검출된다. 파워 검출기(112)는 출력 에너지 검출기(28, 30)의 예이며, 후술되는 여타의 파워 검출기에도 적용된다.
파워 검출기(112)는 각 휠에 대하여, 그 위에 작용하는 브레이크 토크 및 회전 속도(휠 속도)의 곱을 파워로 검출한다. 파워 검출기(112)는 브레이크 재생 ECU(110) 및 마스터 ECU(18)에 연결된다.
도 4는 차량의 전기 에너지의 흐름을 개략적으로 나타낸다. 차량은 전기 에너지를 발생시키는 발생 유닛(120)으로 연료 전지(96) 및 브레이크 재생 장치(101)를 포함한다. 또한, 차량은 전기 에너지를 저장하는 저장 유닛(122)으로 전력원(98)을 포함한다. 또한, 차량은 발생된 에너지를 소비하는 소비 유닛(124)으로 복수의 액추에이터들을 포함한다. 발생 유닛(120)에서 발생된 전기 에너지는 저장 유닛(122)에 저장되는 한편, 이것은 소비 유닛(124)에 의해 소비된다. 저장 유닛(122)에 저장된 전력은 소비 유닛(124)에 의해 소비된다. 차량의 이동, 안전성 및 편리함은 소비에 의해 확보된다.
도 5는 차량상에 트랜스미션 장치로 제공되는 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 예를 개략적으로 나타내는 전방 단면도이다. 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)는 그 주위에 벨트(134)가 감겨진 한 쌍의 풀리(130, 132)를 구비한 벨트 & 풀리형 장치이다. 하나의 풀리(130)는 차량 모터(58)에 의해 회전되고, 이러한 풀리(130)의 회전은 벨트(134)를 통해 다른 풀리(132)에 전달된다. 풀리(132)의 회전은 도시되지 않은 출력 샤프트를 통하여 차량의 구동 휠에 전달되어, 차량이 구동된다.
전기적으로 구동되는 CVT 장치(62)에서, 풀리(130)의 그루브의 2개의 측면이 서로 대향하고 풀리(130)와 동축인 한 쌍의 회전체(136, 136)에 의해 형성된다.
한 쌍의 회전체(136, 136)는 대응하는 풀리(130, 132)와 동축 방향으로 서로에 대하여 배치될 수 있다. 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)에서, 한 쌍의 회전체(136, 136)들 간의 거리는 CVT 모터(66) 및 회전 전달 기구(140)에 의해 연속적으로 변화되고 이에 따라, 각각의 풀리들(130, 132)의 그루브의 폭이 연속적으로 변화된다. 따라서, 각각의 풀리(130, 132) 주위에 감겨진 벨트(134)의 반경이 또한 연속적으로 변화되고 따라서, 차량 모터(58)의 회전 속도의 기어비가 연속적으로 변화된다.
회전 전달 기구(140)는 그와 동축인 회전 운동으로, 한 쌍의 풀리(130, 132)가 공유하는 CVT 모터(66)의 회전 운동을 각각의 풀리(130, 132)에 분배하는 분배 기구의 일례로서 기어 트레인(142)을 포함한다. 또한, 회전 전달 기구(140)는 각 풀리(130, 132)에 대하여, 기어 트레인(142)에 의해 각 풀리들(130, 132)에 분배되는 회전 운동을 한 쌍의 회전체(136, 136)의 축선 방향을 따르는 상대 선형 운동으로 변환시키는 기구의 일례로서 볼 스프링(144)을 포함한다.
따라서, 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)에서, 차량 모터(58)의 회전 속도의 기어비는 CVT 모터(66)의 각도에 따라 결정된다. CVT 모터(66)의 회전 각도는 회전 각도 센서(146)에 의해 검출된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량 모터(58)는 전력원(98)으로부터 공급된 전기 에너지가 소비됨에 따라 구동된다. 차량 모터(58)는 마스터 ECU(18) 및 전력원 ECU(102)에 연결되는 차량 모터 ECU(150)에 의해 제어된다. 차량 모터(58)에 의해 소비되는 전력은 마스터 ECU(18), 차량 모터 ECU(150) 및 전력원 ECU(102)에 연결된 전력 검출기(152)에 의해 검출된다.
또한, 차량 모터(58)의 실제 파워는 마스터 ECU(18) 및 차량 모터 ECU(150)에 연결된 파워 검출기(154)에 의해 검출된다. 예로서, 파워 검출기(154)는 각각이 구동된 휠에 대하여, 휠에 작용하는 구동 토크와 휠의 회전 속도의 곱으로 파워를 검출한다.
CVT 모터(66)는 또한 전력원(98)으로부터 공급된 전기 에너지가 소비됨에 따라 구동된다. CVT 모터(66)는 마스터 ECU(18), 전력원 ECU(102) 및 차량 모터 ECU(150)에 견결되는 트랜스미션 ECU(160)에 의해 제어된다. CVT 모터(66)에 의해 소비되는 전력은 마스터 ECU(18), 트랜스미션 ECU(160) 및 전력원 ECU(102)에 연결된 전력 검출기(162)에 의해 검출된다.
냉난방 장치 액추에이터(74)는 또한 전력원(98)에 의해 공급된 전기 에너지가 소비됨에 따라 구동된다. 냉난방 장치 액추에이터(74)는 마스터 ECU(18)에 연결된 냉난방 장치 ECU(166)에 의해 제어된다. 냉난방 장치 액추에이터(74)에 의해 소비되는 전력은 마스터 ECU(18) 및 냉난방 장치 ECU(166)에 연결된 전력 검출기(168)에 의해 검출된다.
또한, 냉난방 장치 액추에이터(74)의 실제 파워는 냉난방 장치 ECU(166) 및 마스터 ECU(18)에 연결된 파워 검출기(170)에 의해 검출된다. 일례로서, 파워 검출기(170)는 기류와 차량 실내 온도의 곱으로 파워를 검출한다.
브레이크 액추에이터(50)는 또한 전력원(98)으로부터의 전력이 소비됨에 따라 구동된다. 브레이크 액추에이터(50)는 마스터 ECU(18)에 연결된 브레이크 ECU(174)에 의해 제어된다. 브레이크 액추에이터(50)에 의해 소비된 전력은 마스터 ECU(18) 및 브레이크 ECU(174)에 연결된 전력 검출기(176)에 의해 검출된다.
또한, 브레이크 액추에이터(50)의 실제 파워는 브레이크 ECU(174) 및 마스터 ECU(18)에 연결된 파워 검출기(178)에 의해 검출된다. 일례로서, 파워 검출기(178)는 휠의 브레이크 토크와 휠의 회전 속도의 곱으로 각 휠에 대한 파워를 검출한다.
조향 액추에이터(54)는 또한 전력원(98)으로부터 공급된 전력이 소비됨에 따라 구동된다. 조향 액추에이터(54)는 마스터 ECU(18)에 연결된 조향 ECU(182)에 의해 제어된다. 조향 액추에이터(54)에 의해 소비되는 전력은 마스터 ECU(18) 및 조향 ECU(182)에 연결된 전력 검출기(184)에 의해 검출된다.
또한, 조향 액추에이터(154)이 실제 파워는 조향 ECU(182) 및 마스터 ECU(18)에 연결된 파워 검출기(186)에 의해 검출된다.
빛(70)은 또한 전력원(98)으로부터 공급된 전력이 소비됨에 따라 구동된다. 빛(70)은 마스터 ECU(18)에 연결된 빛 ECU(190)에 의해 제어된다. 빛(70)에 의해 소비되는 전력은 마스터 ECU(18) 및 빛 ECU(190)에 연결된 전력 검출기(192)에 의해 검출된다.
또한, 빛(70)의 실제 파워는 빛 ECU(190) 및 마스터 ECU(18)에 연결된 파워 검출기(194)에 의해 검출된다.
도 6은 마스터 ECU(18)의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭 다이어그램이다. 마스터 ECU(18)는 주로 컴퓨터(200)로 이루어진다. 공지되어 있듯이, 컴퓨터(200)는 버스(208)에 의해 서로 연결된 CPU(202)(프로세서의 일례), ROM(204)(메모리의 일례) 및 RAM(206)(메모리의 다른 예)으로 형성된다. 전반적인 구동 제어 프로그램 및 발전 제어 프로그램을 포함하는 다양한 프로그램들이 ROM(204)에 미리 저장된다.
도 7은 전반적인 구동 제어 프로그램의 내용을 흐름도의 형태로 나타낸다. 전반적인 구동 제어 프로그램은 컴퓨터(200)가 온 상태인 동안에 반복적으로 실행된다.
전반적인 구동 제어 프로그램이 실행될 때마다, 먼저 단계 S1(이하, 간단히 "S1"이라 표시되며, 다른 단계들에도 동일함)에서, 운전자 명령이 운전자 명령 센서(90)에 의해 검출된다. 다음에, S2에서, 차량 상태가 차량 상태 센서(92)에 의해 검출된다. 그 후, S3에서, 주행 환경 정보가 주행 환경 정보 센서(94)에 의해 검출된다.
그 후, S4에서, 운전자 명령, 차량 상태 및 주행 환경 정보를 토대로, 차량에 대한 구동 요구가 내려진다. 구동 요구는 운전자 명령에 따라 차량을 구동시키기 위한 요구 및 운전자 명령과 독립적으로 차량의 안전성을 향상시키도록 차량을 자동으로 구동시키기 위한 요구를 포함한다. 후자의 요구의 일례는, 차량의 현재 속도를 고려하여 차량과 앞서서 주행하는 차량의 거리가 불충분할 때 차량을 자동으로 제동시키는 자동 제동 작용이다.
다음으로, S5에서, 액추에이터들을 제어하는 제어 모드로서 이코노미 모드 또는 파워 모드가 선택된다. 선택은 운전자의 의도에 따라 이루어지거나 자동으로 이루어질 수 있다.
여기서, "이코노미 모드"는 액추에이터에 의해 소비되는 에너지의 절약이 액추에이터에 의한 구동 요구의 달성보다 높은 우선 순위를 가지는 제어 모드이다. 반대로, "파워 모드"는 액추에이터에 의한 구동 요구의 달성에 액추에이터에 의한 에너지 소비 절약보다 높은 우선 순위가 주어지는 제어 모드이다.
제어 모드가 선택될 때 예로서, 차량이 현재 정상 작동 상태인지 긴급 작동 상태인지의 여부는 운전자의 명령(예를 들어, 운전자의 의한 구동 작동 부재의 작동량 또는 속도)를 토대로 또는 주행 환경 정보(예를 들어, 뒷차와의 거리(following distance))를 토대로 결정된다. 차량이 정상 상태인 것으로 결정되면, 이코노미 모드가 선택되고, 차량이 긴급 상태인 것으로 결정되면, 파워 모드가 선택된다.
그 후, S6에서, 결정된 구동 요구를 달성하기 위해 필요한 각 액추에이터의 파워 MP가 소요 파워 DMP로서 산출된다.
일례로서, 결정된 구동 요구가 1t의 무게를 가지는 차량이 0.2G 정도의 가속도로 가속되어, 차량 속도가 0.25min 내에 0km/h에서 100km/h로 증가되는 것일 때, 차량 모터(58)의 소요 파워 DMPmtr은 54kW 정도 즉, 구동력 F(= 차량의 무게와 가속도의 곱)과 차량 속도 V의 곱으로 산출된다.
결정된 구동 요구가 1t의 무게를 가지는 차량이 0.05G의 타성 감속도(coasting deceleration)에 대하여 100km/h의 차량 속도에서 꾸준히 주행해야만 하는 것인 경우에, 차량 모터(58)의 소요 파워 DMPmtr는 14kW로 산출된다.
모터에서, 일반적으로, 파워 MP는 토크 T와 회전수 N의 곱으로 산출되고, 전력 EP은 모터에 인가되는 전압 E와 모터를 통해 흐르는 전류 I의 곱으로 산출되는 것을 유의하여야 한다. 모터의 에너지 손실이 무시되는 경우에, 파워 MP 및 전력 EP는 서로 동일하다.
그 후, S7에서, 산출된 소요 파워 DMP를 달성하는데 필요한 각 액추에이터의 전력 EP이 필요한 전력 REP으로 산출된다. 이하에서, 이것은 액추에이터의 예로서 차량 모터(58)를 구비하여 상세히 설명된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 일반적인 모터(general motor)에 대하여, 모터 전압 E이 일정하게 유지되고 모터 전류 I가 변화될 때, 그래프상에 좌측으로부터 우측으로 아래쪽으로 기울어지는 복수의 직선으로 표시되는 관계가 모터 토크 T와 모터의 회전수 N사이에서 유지된다. 이것은 일반적인 모터 특성이다.
복수의 직선들 중에, 최대 출력점은 그래프의 최상부 직선상에 존재한다. 최대 출력점은 모터 토크 T와 모터의 회전수 N의 곱이 최대인 점을 나타내므로, 이것은 최대 파워값 MP을 나타낸다.
최대 파워를 가지는 모터를 구동시킬 필요가 있을 때, 타겟 모터 토크 T*와 모터의 타겟 회전수 N*이 도 8의 그래프로 표시된 모터 특성에 따라 결정될 수 있다.
그러나, 일반적인 모터에 대하여, 최대 출력점은 모터의 최대 효율점과 동일하지 않고, 상기 지점이 도 8에 도시된 바와 같이, 그래프의 최상부 직선상에서 최대 출력점으로부터 보다 작은 모터 토크 T와 보다 큰 모터의 회전수 N를 가지는 쪽으로 시프트된다.
따라서, 정지 상태에서 차량 모터(58)가 모터 토크 T와 모터의 회전수 N의 교차점 즉, 0에서부터 최대 출력점으로 이동된, 파워를 나타내는 점을 가지도록 발동(powered on)되는 경우에, 에너지 절약 측면에서, 파워를 나타내는 점을 최단 경로를 통해 최대 효율점으로 이동시킨 다음, 모터 전압 E을 일정하게 유지시키면서 모터 전류 I를 증가시켜, 파워를 나타내는 점을 최대 효율점으로부터 최대 출력점으로 이동시킨 다음, 최단 경로를 따라 파워를 나타내는 점을 이동시키는 것이 더 편리하다.
도 9는 모터 전류 I와 모터 전압 E의 교차점 즉, 전력 P을 나타내는 점이 최대 효율점을 통해 0으로부터 최대 출력점으로 이동되는 경우에, 적절한 기울기를 가지고 증가하는 모터 전류 I와 모터 전압 E을 나타내는 그래프이다.
보다 상세하게는, 우선, 모터 전류 I와 모터 전압 E이 함께 시간에 비례하여 증가한다. 이러한 증가에 의하여, 전력을 나타내는 점이 최대 효율점에 도달한다. 그런 다음, 모터 전류 I가 시간에 비례하여 증가되는 한편, 모터 전압 E은 일정하게 유지된다.
도 9의 그래프는 모터 전류 I와 모터 전압 E의 시간-추이(time-transition)를 나타내고 이에 따라, 그래프를 이용하여, 모터 전류 I와 모터 전압 E의 곱으로 각 시점에서 전력 EP를 미리 산출할 수 있다.
그러나, 도 9의 그래프는 차량 모터(58)의 소요 파워 DMP가 도 8의 최대 출력점으로 표시되는 파워 즉, 최대 파워와 동일한 경우에 모터 전류 I와 모터 전압 E간의 관계를 나타내는 것에 유의하여야 한다.
반대로, 차량 모터(58)의 소요 파워 DMP가 상술된 최대 파워보다 작은 경우에, 모터 전류 I와 모터 전압 E이 시간에 따라 변화하여, 모터 토크 T와 모터의 회전수 N의 곱이 소요 파워와 일치할 때, 모터 토크 T와 모터의 회전수 N의 교차점이 도 8의 그래프에서 최종 목적지(final goal)이다.
도 8의 그래프에서, 최종 목적지에 도달하면, 최종 목적지에서의 모터 전압 E가 확인될 수 있다. 따라서, 확인된 모터 전압 E과 도 9의 그래프로부터 최종 목적지에서의 모터 전류 I를 알 수 있다.
따라서, 차량 모터(58)의 소요 파워 DMP가 상술된 최대 파워보다 작더라도, 모터 전류 I와 모터 전압 E의 시간-추이를 각각 산출할 수 있다. 따라서, 타겟 모터 토크 T*와 모터의 타겟 회전수 N*의 시간-추이를 산출할 수도 있다.
상기에서, 차량을 가속시키기 위한 차량 모터(58)의 제어가 기술되었다. 이하에서, 차량을 감속시키기 위한 차량 모터(58)의 제어가 기술된다.
차량이 감속될 때, 차량 모터(58)는 발전기(재생 모터 또는 브레이크 모터)로서 작용하고, 차량은 발전기 저항을 이용하여 감속된다. 그러나, 타겟 차량 속도 및 타겟 감속도는 차량 모터(58)에 의해서만은 달성될 수 없음을 유의하여야 한다. 이러한 경우에, 브레이크의 보조가 필요하다.
도 10은 차량 모터(58)에 의해 전력이 발생될 때, 재생 모터 토크 T와 모터의 회전수 N 사이에서 유지되는 관계를 곡선으로 개략적으로 나타내는 그래프이다. 그래프의 곡선상에, 재생 모터로서 작용하는 차량 모터(58)의 최대 출력점 및 차량 모터(58)에 의한 발전 효율이 최고인 최대 발전 효율점이 있다.
따라서, 차량이 감속될 때, 구동 요구로 표시되는 소요 파워 DMP를 달성하기에 적절한 재생 모터 토크 T와 모터의 회전수 N의 조합이 도 10의 그래프에 곡선으로 표시된 특성에 따라, 타겟 재생 모터 토크 T*와 모터의 타겟 회전수 N*의 조합으로 결정될 수 있다.
그 후, 차량의 감속에 필요한 차량 모터(58)에 대하여 필요한 전력 REP이 가속도에서와 유사한 방식으로 산출된다.
차량 모터(58)는 구동 요구가 차량의 가속도 및 감속도와 관계될 때 구동된다. 이러한 경우에, 차량 모터(58)의 제어에 덧붙여, CVT 모터(66) 또는 브레이크 액추에이터(50)의 제어가 필요하다. 이것이 다음에 상세히 후술된다.
차량이 가속될 때, 차량 속도 및 차체 구동력은 차량 모터(58)와 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 조합에 의해 결정된다. 따라서, 구동 요구로 표시되는 타겟 속도와 상기 결정된 모터의 타겟 회전수 N*의 관계로부터, 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 기어비(γ)를 결정할 수 있다. 대안적으로, 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 기어비(γ)는 구동 요구로 표시되는 타겟 차체 구동력과 상기 결정된 타겟 모터 토크 T*의 관계로부터 결정될 수 있다.
유사하게는, 차량이 감속될 때, 차량 속도 및 차체 구동력은 차량 모터(58)와 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 조합에 의해 결정된다. 따라서, 구동 요구로 표시되는 타겟 속도와 상기 결정된 모터의 타겟 회전수 N*의 관계로부터, 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 기어비(γ)를 결정할 수 있다. 대안적으로, 전기적으로 구동된 CVT 장치(62)의 기어비(γ)는 구동 요구로 표시되는 타겟 차체 구동력과 상기 결정된 타겟 재생 모터 토크 T*의 관계로부터 결정될 수 있다.
도 11은 CVT 모터(66)의 기어비(γ)와 회전각(θ)간의 전형적인 관계를 나타내는 그래프이다. CVT 모터(66)는 그래프에 도시된 특성에 따라 구동된다. S8에서, CVT 모터(66)의 필요한 전력 REP이 또한 산출된다.
상기에서, S7에서 실행될 내용은 일례로 취해진 차량 모터(58)에 대한 필요한 전력 REP의 산출과 함께 기술되었다. S7의 실행에 의해, 결국 브레이크 액추에이터(50)에 대하여 필요한 전력 REPbrk, 조향 액추에이터(54)에 대하여 필요한 전력 REPstr, 차량 모터(58)에 대하여 필요한 전력 및 CVT에 대하여 필요한 전력의 합인 차량 모터(58)를 구동시키기 위해 필요한 전력 REPmtr, 빛(70)에 대하여 필요한 전력 REPlig 및 냉난방 장치 액추에이터(74)에 대하여 필요한 전력 REPa/c이 산출되고 RAM(206)에 저장된다.
그후, 도 7의 S8에서, 모든 액추에이터들에 대하여 필요한 전력 REP의 전체 합이 좁은 의미에서 전체 필요한 전력 REPsum으로 산출된다. 본 실시예에서, 명시적인 전체 필요한 전력 REPsum(이하, 간단히 "전체 필요한 전력 REPsum"이라 함)은 좁은 의미에서 산출된 전체 필요한 전력 REPsum으로부터 연료 전지(96)에 의해 발생된 전력 및 브레이크 재생 장치(101)에 의해 재생된 전력을 빼서 산출된다.
그 후, S9에서, 전력원(98)의 충전 상태 SOC 즉, 전력원(98)의 잔여 용량이 산출된다. 여기서, "충전 상태 SOC"는 완전히 충전된 상태를 기준으로, 퍼센트로 주어지는 전력원(98)내의 잔여 전력을 나타내는 물리적인 값이다.
충전 상태 SOC를 산출하기 위하여, 예로서, 전력원(98)의 전압 및 전력원(98)으로부터 나온 전류가 연속적으로 측정되고 시간에 걸쳐 통합되어(integrated), 소비된 전력(방전된 전력)을 추정한다. 추정된 전력 소비를 이용하여, 각각의 시점에 충전 상태 SOC를 산출할 수 있다. 추정된 전력 소비는 전력원(98)의 온도 및 전력원(98)의 저하를 고려하여 보정되고, 충전 상태 SOC가 고도의 정확성을 가지고 추정될 수 있다.
S9에서, 이러한 방식으로 산출된 충전 상태 SOC 및 상기 선택된 제어 모드에 따라, 허용 파워 AMP가 결정된다. 결정된 허용 파워 AMP는 ROM(206)에 저장된다.
여기서, "허용 파워 AMP"는 충전 상태 SOC의 분당 허용 소비량의 비율(ratio of allowable consumption per minute of the state of charge SOC)을 나타낸다. 충전 상태 SOC의 단위는 퍼센트이며, 따라서, 허용 파워 AMP의 단위는 퍼센트/min이다.
여기서, 충전 상태 SOC는 전력원(98)내에 남아 있는 전력을 비율로 나타내므로, 동일한 크기이다. 따라서, 허용 파워 AMP는 전력을 시간으로 나누어서 생기는 크기를 가지고, 따라서 전력과 동일한 크기를 가지는 것으로 간주될 수 있다.
도 12는 충전 상태 SOC에 따라 허용 파워 AMP가 어떻게 변하는지와 그들간의 관계 즉, 파워 모드와 이코노미 모드의 차이를 나타내는 그래프이다. 충전 상태 SOC가 50% 이하인 구역에서, 허용 파워 AMP는 충전 상태 SOC와 함께 증가하고, SOC가 50%를 초과하면, 허용 파워 AMP가 파워 모드 및 이코노미 모드 모두에서 일정하게 유지된다. 그러나, 허용 파워 AMP는 충전 상태 SOC의 전체 구역에서 이코노미 모드에서 보다 파워 모드에서 더 큰 것을 유의하여야 한다.
그 후, 도 7의 S10에서, S8에서 산출된 전체 필요한 전력 REPsum이 S9에서 결정된 허용 파워 AMP를 초과하는지의 여부가 결정된다. 여기서, 초과하지 않는 것으로 가정하는 경우에는, 결정이 NO가 되므로 흐름이 S11로 진행된다.
S11에서, 각 액추에이터에 공급될 전력 EP이 공급된 전력 SEP으로 결정된다. 상세하게는, 이것이 S7에서 산출된 각 액추에이터에 대한 필요한 전력 REP과 동일한 것으로 결정된다. 그 후, S12에서, 결정된 공급된 전력 SEP을 토대로, 각 액추에이터에 인가될 전압 및 각 액추에이터에 인가될 전류가 결정되어, 각 액추에이터로의 출력이 결정된다.
다음으로, S13에서, 각 액추에이터들이 결정된 전압 및 전류로 구동된다. 각 액추에이터의 구동은 대응하는 파워 검출기에 의해 검출된 실제 파워를 참조하여 피드백 제어된다.
이들 단계들을 통하여, 전반적인 구동 제어 프로그램의 1회의 실행이 완료된다.
전체 필요한 전력 REPsum이 허용 파워 AMP를 초과하지 않는 예가 기술되었다. 이것이 초과하면, S10에서 결정이 YES가 되고, 흐름이 S14로 진행한다.
도 13은 파워 제한 루틴으로 S14의 세부 항목을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
파워 제한 루틴에서, 먼저 S31에서, 허용 파워 AMP가 RAM(206)으로부터 판독되고, S32에서 판독된 허용 파워 AMP와 동일한 값으로, 전력원(98)으로부터 공급될 수 있는 이용가능한 전력 EPava이 설정된다.
그 후, S33에서, 브레이크 액추에이터(50)에 대하여 산출된 필요한 전력 REPbrk가 브레이크 액추에이터(50)에 대하여 공급된 전력 SEPbrk가 되도록 설정되고, 공급된 전력 SEPbrk를 이용가능한 전력 EPava로부터 빼서, 이용가능한 전력 EPava이 업데이트된다.
그 후, S34에서, 조향 액추에이터(54)에 대하여 산출된 필요한 전력 REPstr이 현재 전력 EPava과 같거나 작은지 또는 큰지의 여부가 결정된다.
필요한 전력 REPstr이 이용가능한 전력 EPava와 동일하거나 작은 경우에는, S34에서 결정이 YES가 되어, S35에서, 필요한 전력 REPstr이 조향 액추에이터(54)에 대하여 공급된 전력 SEPstr이 되도록 설정되고, 공급된 전력 SEPstr을 이용가능한 전력 EPava의 전류값에서 빼서, 이용가능한 전력 EPava가 업데이트된다.
반대로, 필요한 전력 REPstr이 이용가능한 전력 EPava의 전류값보다 큰 경우에, S34에서 결정이 NO가 되고, S36에서 이용가능한 전력 EPava이 조향 액추에이터(54)에 대하여 공급된 전력 SEPstr이 되도록 설정되고, 이용가능한 전력 EPava이 0으로 업데이트된다. 바로 직후에, 파워 제한 루틴의 1회 실행이 종료된다.
그 후, S37에서 빛(70)에 대하여 산출된 필요한 전력 REPlig이 이용가능한 전력 EVava의 전류값과 동일하거나 작은지의 여부가 결정된다.
필요한 전력 REPlig이 이용가능한 전력 EPava의 전류값과 동일하거나 작은 경우에, S37의 결정이 YES가 되고, S38에서, 필요한 전력 REPlig이 빛(70)에 대하여 공급된 전력 SEPlig가 되도록 설정되고, 공급된 전력 SEPlig을 이용가능한 전력 EPava의 전류값에서 빼서, 이용가능한 전력 EPava이 업데이트된다.
반대로, 필요한 전력 REPlig이 이용가능한 전력 EPava의 전류값보다 큰 경우에, S37의 결정이 NO가 되고, S39에서, 이용가능한 전력 EPava가 빛(70)에 대하여 공급된 전력 SEPlig이 되도록 설정되고, 이용가능한 전력 EPava이 0으로 업데이트된다. 바로 직후에, 파워 제한 루틴의 1회 실행이 종료된다.
그 후, S40 내지 S42에서, 차량 모터(58)에 대하여 공급된 전력 SEPmtr이 결정된다.
브레이크의 작동은 차량 모터(58)에 의해 차량의 가속시에 필요해질 수 있다. 차량 모터(58)에 의해 소비될 수 있는 전기 에너지량이 이러한 가능성을 고려하지 않고 결정되는 경우에는, 필요할 때 실제 브레이크 작동이 어려울 것이다.
반대로, 차량 속도가 높고 차량 모터(58)의 회전수가 높은 경우에, 브레이크가 작동될 때 차량 모터(58)에 의한 재생 제동 작용이 발생하고, 따라서, 전력원(98)이 충전된다. 충전 효과는 차량 속도가 보다 높을 때 더 높다.
따라서, S40에서, 전기 에너지가 브레이크의 잠재적 작동에 대한 준비를 보장하도록, 브레이크의 잠재적 작동에 대하여 보호될 보호 전력 PEP을 이용가능한 전력 EPava의 전류값에서 빼내고, 따라서 줄어든 전력 LEP이 차량 모터(58)에 대하여 산출된다. 보호 전력 PEP은 차량의 함수(function)로서 정해져서, 차량 속도가 증가함에 따라 감소한다.
또한, S40에서, 차량 모터(58)에 대하여 산출된 필요한 전력 REPmtr이 삼출된 줄어든 전력 LEP와 동일하거나 작은지 또는 큰지의 여부가 결정된다.
필요한 전력 REPmtr이 줄어든 전력 LEP과 동일하거나 작은 경우에, S40의 결정이 YES가 되고, S41에서 필요한 전력 REPmtr이 차량 모터(58)에 대하여 공급된 전력 SEPmtr이 되도록 설정되고, 공급된 전력 SEPmtr을 이용가능한 전력 EPava에서 빼서, 이용가능한 전력 EPava이 업데이트된다.
반대로, 필요한 전력 REPmtr이 줄어든 전력 LEP보다 큰 경우에, S40의 결론이 NO가 되고, S42에서, 이용가능한 전력 EPava가 차량 모터(58)에 대하여 공급된 전력 SEPmtr이 되도록 설정되고, 이용가능한 전력 EPava가 0으로 업데이트된다. 바로 직후, 파워 제한 루틴의 1회 실행이 종료된다.
그 후, S43에서, 냉난방 장치 액추에이터(74)에 대하여 필요한 전력 REPa/c이 이용가능한 전력 EPava의 전류값과 동일하거나 작은지 또는 큰지의 여부가 결정된다.
필요한 전력 REPa/c가 이용가능한 전력 EPava의 전류값과 동일하거나 작은 경우에, S43의 결정이 YES가 되고, S44에서 필요한 전력 REPa/c가 냉난방 장치 액추에이터(74)에 대하여 공급된 전력 SEPa/c이 되도록 설정되고, 공급된 전력 SEPa/c을 이용가능한 전력 EPava로부터 빼서 이용가능한 전력 EPava이 업데이트된다.
반대로, 필요한 전력 REPa/c이 이용가능한 전력 EPava의 전류값보다 큰 경우에, S43의 결정이 NO가 되고, S45에서 이용가능한 전력 EPava가 냉난방 장치 액추에이터(74)에 대하여 공급된 전력 SEPa/c이 되도록 설정되고, 이용가능한 전력 EPava이 0으로 업데이트된다.
어떤 경우에는, 파워 제한 루틴의 1회 실행이 여기서 종료된다.
도 14는 발전 제어 프로그램의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 발전 제어 프로그램은 또한 전반적인 구동 제어 프로그램과 유사하게, 컴퓨터(200)가 온됨에 따라 반복적으로 실행된다.
발전 제어 프로그램이 실행될 때마다, 먼저 S71에서 전력 검출기들(152, 162, 168, 176, 184 및 192)이 단위 시간당 전력원(98)에서 소비된 전류량을 소비 전류 CC로 검출하도록 사용된다. 다음으로, S72에서, 전력 검출기(104 및 106)를 이용하여, 단위 시간당 전력원(98)에 의해 회복된(충전된) 전류량이 회복 전류 RC로 검출된다.
그 후, S73에서, 충전 상태 SOC의 전류값 SOC(n)이 전류-SOC 변환 인자 K와 회복 전류 RC의 검출값에서 검출된 소비 전류 CC를 빼서 획득된 값의 곱 및 충전 상태 SOC의 마지막 값 SOC(n-1)의 합으로 산출된다. 산출된 SOC(n)의 전류값은 ROM(204)의 비휘발성 저장부에 최근 충전 상태 SOC로 저장된다.
그 후, S74에서, 산출된 전류값 SOC(n)이 문턱값(α1)보다 큰지의 여부가 결정된다. 이것이 α1보다 크면, YES로 결정되고, S76에서, 전류값 SOC(n)이 α1보다 큰 α2보다 큰지의 여부가 결정된다. α2보다 큰 경우에, YES로 결정되고, S77에서, 연료 전지(96)에 의한 발전이 중지된다.
반대로, 전류값 SOC(n)이 α1보다 크지 않은 경우에, S74의 결정이 NO가 되고, 연료 전지(96)에 의한 발전이 S75에서 실행된다. 전류값 SOC(n)이 α1보다 크지만, α2보다 크지 않은 경우에, S74의 결정이 YES가 되고, S76의 결정이 NO가 되며, S75 및 S77단계들을 건너 뛴다. 따라서, 연료 전지(96)에 의한 발전이 이전과 동일한 상태로 유지된다.
따라서, 발전 제어 프로그램의 1회 실행이 종료된다.
부가적으로, 상기 문턱값들(α1, α2)이 모두 고정값 또는 가변값으로 설정될 수 있음을 유의하여야 한다. 후자의 경우에, 각각의 문턱값들(α1, α2)을 소비 전류 CC가 증가함에 따라 더 작아지는 가변값으로 설정하거나 또는 재생에 의해 전력원(98)에 회복될 예상 전류량이 차량 속도가 느려짐에 따라 더 작아진다는 사실을 토대로, 차량 속도가 감소함에 따라 더 작아지는 가변값으로 설정할 수 있다.
도 15는 각각의 문턱값들(α1, α2)이 상술된 바와 같이 가변값으로 설정될 때, 각각의 충전 상태 SOC, 소비 전류 CC, 차량 속도 V 및 발전의 존재/부재들 사이에서 유지되는 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
그래프에서 알 수 있듯이, 여기서, 충전 상태 SOC가 동일한 경우에는, 소비 전류 CC가 더 커질 때, 발전의 실행이 더 커질 것이며, 차량 속도가 작을 때는 더 작아질 것이다.
소비 전류 CC가 동일하면, 충전 상태 SOC가 더 작을 때 발전의 실행이 더 작아지고, 차량 속도가 작을 때 더 작아질 것이다.
도 16은 전반적인 구동 제어 프로그램 및 발전 제어 프로그램이 차량 속도 V, 온도 T 및 충전 상태 SOC에 관련된 특정 조건하에서 실행될 때, 차량 모터(58) 및 냉난방 장치 액추에이터(74)에 의한 전력 소비, 허용 파워 AMP 및 전체 필요한 전력 REPsum이 시간에 따라 변화하는 전형적인 방식을 동일 그래프에 나타낸다.
특정 조건은 다음과 같다 :
(1) 차량 속도 V와 관련된 조건
a. 정지 기간
운전자 명령에 따르면, 차량의 주행 스위치가 턴온된 후 2분 동안에 차량이 정지 상태로 유지된다.
b. 가속 기간
그 후, 차량은 0.25 min내에 0.2 G 정도의 가속도로 0 km/h에서 100km/h로 차량 속도를 증가시키도록 차량이 가속된다.
c. 정상 주행 기간(steady running period)
가속이 종료된 후에, 차량은 100km/h의 차량 속도를 유지하도록 일정하게 주행한다.
d. 감속 기간
정상 주행 기간이 종료된 후에, 차량은 0.25 min내에 0.2 G 정도의 감속도로 100 km/h에서 0km/h로 차량 속도를 감소시키도록 차량이 감속된다.
(2) 온도 T와 관련된 조건
a. 대기 온도가 35℃이다.
b. 초기 상태에 차량의 실내 온도가 50℃이고, 차량의 주행 스위치가 턴온되는 동시에, 25℃의 타겟 온도가 설정된다.
(3) 충전 상태 SOC와 관련된 조건
a. 초기값
충전 상태 SOC의 초기값은 70%이다.
b. 충전 상태의 감소량(감소 기울기)
·가속 기간에서, 충전 상태 SOC가 분당 40%씩 감소한다.
·정상 주행 기간에, 충전 상태 SOC가 분당 5%씩 감소한다.
·냉난방 장치가 작동중인 동안에, 타겟 실내 온도를 달성하기 위한 과도기적 작동 상태에서는(실내 온도가 분당 5℃씩 감소함) 충전 상태 SOC가 분당 10%씩 감소하고, 타겟 실내 온도에 도달한 후에 정상 상태에서는 분당 5%씩 충전 상태 SOC가 감소한다.
c. 충전 상태 SOC의 증가량(증가 기울기)
·발전 동안에, 충전 상태 SOC가 분단 10%씩 증가한다. 여기서, 상기 문턱값들(α1, α2)은 각각 50% 및 60%로 설정된다.
·재생 동안에, 충전 상태 SOC가 분당 25%씩 증가한다.
도 16에 따르면, 차량 주행 스위치가 턴온됨에 따라, 냉난방 장치의 작동이 시작되고, 이에 따라, 실내 온도가 감소하고, 충전 상태 SOC가 따라서 감소한다.
차량의 정지 기간에는, 냉난방 장치 액추에이터(74)가 단지 전력을 소비하기만 하므로, 소비 전력이 전체 필요한 전력 REPsum과 동일하고, 허용 파워 AMP가 40%/sec로 유지된다.
충전 상태 SOC가 50% 미만으로 감소하면, 발전이 시작되고, 충전 상태 SOC의 감소 기울기가 완만해진다. 이 때, 허용 파워 AMP가 제한되고 따라서, 냉난방 장치 액추에이터(74)에 의한 전력 소비가 제한된다.
차량 주행 스위치가 턴온된 후 2분동안 차량 모터(58)의 구동이 시작되고, 차량의 가속이 시작된다. 그런 다음, 전체 필요 전력 REPsum은 차량 모터(58)에 의해 소비되는 전력 및 냉난방 장치 액추에이터(74)에 의해 소비되는 전력의 합에서 발생된 전력을 뺀 것이다. 가속 기간에, 충전 상태 SOC가 감소하고 허용 파워 AMP도 따라서 감소한다.
가속 기간이 종료될 때, 정상 주행 기간이 시작되고, 차량 모터(58)에 의한 전력 소비가 감소되며, 이 양만큼 전체 필요 전력 REPsum이 감소한다. 정상 주행 기간에, 전체 필요 전력 REPsum은 정상 주행 동안에 차량 모터(58)에 의해 소비된 전력과 냉난방 장치 액추에이터(74)에 의해 소비된 전력의 합에서 발생된 전력을 뺀 것이다. 전체 필요 전력 REPsum이 감소하여 허용 파워 AMP보다 낮아지면, 냉난방 장치 액추에이터(74)의 파워에 대한 제한이 취소된다.
타겟 실내 온도에 도달되면, 냉난방 장치 액추에이터(74)가 정상 작동으로 들어가고, 냉난방 장치 액추에이터(74)에 의해 소비된 전력이 감소한다.
충전 상태 SOC가 정상 주행 기간에 감소에서 증가로 변하면, 허용 파워 AMP도 감소에서 증가로 변한다.
정상 주행 상태가 종료되고, 감속 기간이 시작될 때, 차량 모터(58)가 발전기로 작동하고, 재생 제동 작용이 일어난다. 감속 기간에, 전체 필요 전력 REPsum은 냉난방 장치 액추에이터(74)에 의해 소비된 전력에서 재생된 전력 및 발생된 전력의 합을 뺀 것이다.
상기 설명에서 알 수 있듯이, 본 실시예에서, 마스터 ECU(18) 및 복수의 개별적인 ECU들(20, 22)이 협동하여 상기 (1)형태에 따른 "제어 장치"의 예를 형성한다.
또한, 본 실시예에서, 구동 정보 검출기(16) 및 도 7의 S1 내지 S4를 실행하는 마스터 ECU(18)의 부분이 형동하여, 상기 (5)형태에 따른 "구동 요구 결정 장치"의 예를 형성하고, 도 7의 S1 내지 S4를 실행하는 마스터 ECU(18)의 부분이 상기 (6)형태에 따른 "구동 요구 결정 수단"의 예를 형성한다.
또한, 본 실시예에서, 도 7의 S6을 실행하는 마스터 ECU(18)의 부분은 상기 (8)형태에 따른 "소요 파워 결정 수단"의 예를 구성하고, 상기 도면의 S7을 실행하는 부분은 동일한 형태의 "소요 전력 결정 수단"을 구성하며, 동일한 도면의 S8 내지 S10 및 S14를 실행하는 부분은 동일한 형태의 "소요 파워 설정 수단"의 예를 구성하고, 동일한 도면의 S11 내지 S13을 실행하는 부분은 동일한 형태의 "구동 수단"의 예를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 도 7의 S14를 실행하는 마스터 EUC(18)의 부분은 상기 (9)형태에 따른 "소요 파워 설정 수단"의 예를 구성하고, 동일한 도면의 S11 내지 S13을 실행하는 부분은 (12)형태에 따른 "구동 수단"의 예를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 도 7의 S5 및 S9를 실행하는 마스터 ECU(18)의 부분은 상기 (13) 또는 (14)형태에 따른 "제어 모드 변경 수단"의 예를 구성하고, 동일한 도면의 S11 내지 S13을 실행하는 부분은 (12)형태에 따른 "구동 수단"의 예를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 도 7의 S8을 실행하는 마스터 ECU(18)의 부분은 상기 (15)형태에 따른 "명시값 결정 수단"의 예를 구성하고, 동일한 도면의 S10을 실행하는 부분은 동일한 형태에 따른 "구동 수단"의 예를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 마스터 ECU(18)는 (16) 또는 (17)형태에 따른 "마스터 제어 유닛"의 예를 구성하고, 복수의 개별적인 ECU들(20, 22)은 상기 (18)형태에 따라 "복수의 개별적인 제어 유닛"의 예를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 입력 에너지 검출기(24, 26) 및 출력 에너지 검출기(28, 30)는 상기 (19)형태에 따른 "에너지 검출기"의 예를 각각 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 도 7의 S6 내지 S14가 함께 상기 (22) 또는 (23)형태에 따른 "제어 단계"의 예를 구성한다.
다음으로, 본 발명의 제2실시예가 후술된다. 그러나, 본 실시예의 하드웨어 구성은 제1실시예와 공통적이고, 파워 제한 루틴을 제외하고 소프트웨어 구성도 공통적이다. 따라서, 파워 제한 루틴만 상세히 기술되고, 공통 성분의 설명은 제1실시예의 설명에 해당되므로, 반복되지 않는다.
본 실시예의 전반적인 구동 제어 시스템을 구비한 차량은 제1실시예에서와 같이, 브레이크 액추에이터(50), 조향 액추에이터(54), 차량 모터(58) 및 CVT 모터(66), 빛(70) 및 냉난방 장치 액추에이터(74)를 복수의 액추에이터들로 포함한다.
제1실시예에서, 우선 순위는 복수의 액추에이터들 사이의 지시에 따라 설정되고, 우선 순위 지시에 따라 각각의 액추에이터들로 이용가능한 전력기 분배된다.
복수의 액추에이터들 사이에, 냉난방 장치 액추에이터(74)가 그 작동 요구를 총족시키기 위한 필요성을 고려하여 최하의 우선 순위를 가진다. 이것은, 차량의 안전성은 차량내의 사람의 편리함보다 훨씬 중요하기 때문에 차량내에서 특히 당연하다.
따라서, 본 실시예에서, 복수의 액추에이터들이 냉난방 장치 액추에이터(74) 및 여타의 액추에이터들로 분배된다. 또한, 전체 필요 전력 REPsum이 허용 파워 AMP를 초과하는 경우에, 전체 필요 전력 REPsum에서 냉난방 장치 액추에이터의 필요 전력 REPa/c을 뺀 값 즉, 주요 필요 전력 MREP이 허용 파워 AMP와 동일하거나 작은지 또는 큰지의 여부가 결정된다.
주요 필요 전력 MREP이 허용 파워 AMP와 동일하거나 작은 경우에, 필요 전력 REP과 동일한 전력이 냉난방 장치 액추에이터 이외의 각 액추에이터들에 공급되고, 허용 파워 AMP에서 주요 필요 전력 MREP을 뺀 것과 동일한 이용가능한 전력 EPava과 동일한 전력이 냉난방 장치 액추에이터(74)에 공급된다.
반대로, 주요 필요 전력 MREP이 허용 파워 AMP를 초과하는 경우에, 이용가능한 전력 EPava이 냉난방 장치 액추에이터(74)를 제외한 액추에이터들 중에 각각의 액추에이터들에 대하여 적절한 비율로 분배되고, 냉난방 장치 액추에이터(74)에는 전력이 공급되지 않는다.
도 17은 상술된 알고리즘을 달성하는 파워 제한 루틴의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
파워 제한 루틴에서, 먼저, S101에서, 냉난방 장치 액추에이터(74)의 필요 전력 REPa/c을 전체 필요 전력 REPsum에서 빼서, 주요 필요 전력 MREP을 얻는다. 다음에, S102에서, 허용 파워 AMP를 이에 따라 획득된 주요 필요 전력 MREP로 나누어서, 비율 K를 얻는다.
그 후, S103에서, 이에 따라 산출된 비율 K이 1과 동일하거나 큰지의 여부가 결정된다. 즉, 주요 필요 전력 MREP이 허용 파워 AMP와 동일하거나 작은지의 여부가 결정된다.
여기서, 비율 K이 1이상인 것으로 가정하면, S103에서 결정이 YES가 되고, S104에서, 냉난방 장치 액추에이터(74)를 제외한 각각의 액추에이터들에 공급된 전력 SEP이 대응하는 필요 전력 REP와 동일해지도록 결정된다. 그런 다음, S105에서, 냉난방 장치 액추에이터(74)를 제외한 모든 액추에이터들에 공급된 전력 SEP의 합계를 허용 파워 AMP에서 빼고, 이에 따라 냉난방 장치 액추에이터(74)에 공급된 전력 SEPa/c이 산출된다.
비율 K이 1미만인 것으로 가정하면, S103에서 결정이 NO가 된다. S106에서, 냉난방 장치 액추에이터(74)를 제외한 각각의 액추에이터들에 공급된 전력 SEP이 대응하는 필요 전력 REP과 비율 K의 곱과 동일해지도록 결정된다. 그런 다음, S107에서, 냉난방 장치 액추에이터(74)에 공급된 전력 SEPa/c이 0으로 결정된다.
어떤 경우에는, 이들 단계들을 통하여, 파워 제한 루틴의 1회 실행이 종료된다.
다음으로, 본 발명의 제3실시예가 설명된다. 그러나, 본 실시예의 하드웨어 구성은 제1실시예와 공통적이고, 파워 제한 루틴을 제외하고 소프트웨어 구성도 공통적이다. 따라서, 파워 제한 루틴만 상세히 기술되고, 공통 성분의 설명은 제1실시예의 설명에 해당되므로, 반복되지 않는다.
도 18은 본 실시예에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에서 마스터 ECU(18)의 컴퓨터(200)에 의해 실행된 파워 제한 루틴의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 19에서, 상술된 5개의 액추에이터의 이름은 각각의 액추에이터의 파워가 그래프의 형태로 도시된 충전 상태 SOC에 따라 제한되는 채로, 우선 순위의 지시에 따라 좌측에서 우측으로 기재된다.
그래프에서 알 수 있듯이, 브레이크 액추에이터(50) 및 조향 액추에이터(54)의 파워는 충전 상태 SOC와 관계없이 제한되지 않는다.
차량 모터(58)에 관하여, 충전 상태 SOC가 설정값(예를 들어, 10%) 이상인 범위에서, 도 19에 도시된 바와 같이, 그 파워는 SOC의 값과 관계없이 제한되지 않는다. 반대로, 충전 상태 SOC가 설정값보다 작은 범위에서는, 브레이크( 및 필요하다면, 부가적으로 조향 장치)를 이용하여 차량을 정지시키는데 잠재적으로 전력이 필요한 경우에 즉, 잠재적 제동 작용 전력이 전력원(98)에 남아 있는 경우에, 파워가 제한되지 않고, 잠재적 전력이 전력원(98)에 남아 있지 않은 경우에는, 파워가 제한된다. 후자의 경우에, 파워는 예를 들어, 0으로 감소된다.
빛(70) 및 냉난방 장치 액추에이터(74)에 관하여, 충전 상태 SOC가 설정값(예를 들어, 40%) 이하인 범위에서, 도 19에 도시된 바와 같이, 충전 상태 SOC와 관계없이 파워가 제한된다. 반대로, 충전 상태 SOC가 설정값 미만인 경우에, 예를 들어, 도 20의 그래프로 표시되는 바와 같이, 충전 상태 SOC에 따라 파워가 제한된다.
본 실시예에 따른 파워 제한 루틴은 도 18을 참조하여 기술된다.
먼저, S201에서, 충전 상태 SOC가 상술된 비휘발성 저장 유닛에서 판독된다. 그런 다음, S202에서, 전반적인 구동 제어 프로그램에 따라 산출된 브레이크 액추에이터(50)에 대한 필요 전력 REPbrk이 공급된 전력 SEPbrk으로 설정된다.
그 후, S203에서, S202에서와 같이, 전반적인 구동 제어 프로그램에 따라 산출된 조향 액추에이터(54)에 대한 필요 전력 REPstr이 공급된 전력 SEPstr으로 설정된다.
그 후, S204에서, 판독된 충전 상태 SOC가 10%이상인지의 여부가 결정된다. 10% 이상인 경우에는, YES로 판정되고, S205에서, 전반적인 구동 제어 프로그램에 따라 산출된 차량 모터(58)에 대한 필요 전력 REPmtr이 공급된 전력 SEPmtr으로 설정된다. 반대로, 충전 상태 SOC가 10% 미만인 경우에, S204의 결정이 NO가 되고, 흐름이 S206으로 진행된다.
S206에서, 충전 상태 SOC가 잠재적 제동 작용 전력 이상인지의 여부가 결정된다. 이것이 잠재적 제동 작용 전력 이상인 경우에, 결정이 YES가 되고, 흐름이 S205로 진행한다. 이것이 잠재적 제동 작용 전력보다 작은 경우에, 결정이 NOㄱ 되고, 공급된 전력 SEPmtr이 S207에서 0으로 설정된다.
어떤 경우에, 판독된 충전 상태 SOC가 40% 이상인지의 여부가 결정되는 S208로 흐름이 진행된다. 이것이 40% 이상인 경우에, 결정이 YES가 되고, S209에서, 전반적인 구동 제어 프로그램에 따라 산출된 빛(70)에 대한 필요 전력 REPlig이 공급된 전력 SEPlig이 되도록 설정된다. 충전 상태 SOC가 40% 미만인 경우에, S208의 결정이 NO가 되고, 흐름이 S210으로 진행된다.
S210에서, 빛(70)의 허용 파워 AMP는 예를 들어, 충전 상태 SOC에 따라 좌우되는, 도 20의 그래프로 표시된 패턴에 따라 결정된다. 그 후, S211에서, 실제 파워가 결정된 허용 파워 AMPlig를 초과하지 않도록 필요 전력 REPlig의 산출된 값이 보정된다. 이러한 보정에 의하여, 필요 전력 REPlig이 감소될 수 있음을 유의하여야 한다.
그 후, S212에서, 공급된 전력 SEPlig이 보정된 필요 전력 REPlig과 동일하게 결정된다.
어떤 경우에는, 그 후, S208 내지 S212와 동일한 방식으로 냉난방 장치 액추에이터(74)에 대하여 S213 내지 S217이 실행된다.
상세하게는, S213에서, 충전 상태 SOC가 40% 이상인지의 여부가 결정된다. 이것이 40% 이상인 경우에, S214에서, 필요 전력 REPa/c이 공급된 전력 SEPa/c으로 설정된다. 충전 상태 SOC가 40% 미만인 경우에, 흐름이 S215로 진행된다.
S215에서, 냉난방 장치 액추에이터(74)에 대한 허용 전력 AMPa/c이 예를 들오, 충전 상태 SOC에 따라 좌우되는, 도 20의 그래프로 도시된 패턴에 따라 결정된다. 그 후, S216에서, 실제 파워가 결정된 허용 파워 AMPa/c를 초과하지 않도록 필요 전력 REPa/c의 산출된 값이 보정된다. 이러한 보정에 의하여, 필요 전력 REPa/c이 감소될 수 있음을 유의하여야 한다.
그 후, S217에서, 공급된 전력 SEPa/c이 보정된 필요 전력 REPa/c과 동일하게 결정된다.
어떤 경우에, 이들 단계들을 통하여, 파워 제한 루틴의 1회 실행이 종료된다.
다음으로, 본 발명의 제4실시예가 설명된다. 그러나, 본 실시예의 하드웨어 구성은 제1실시예와 공통적이므로, 소프트웨어 구성만 상세히 기술되고, 하드웨어 구성의 설명은 제1실시예의 설명에 해당되므로, 반복되지 않는다.
도 21은 본 실시예에 따른 전반적인 구동 제어 시스템에서 마스터 ECU(18)의 컴퓨터(200)에 의해 실행된 전반적인 구동 제어 프로그램의 내용을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
본 실시예에서, 이동체로서 차량의 안전성에 관한 각각의 안전성 변수 u, 인간이 차량을 이용할 때의 편리함에 관련된 편리함 변수 v, 차량에 장착된 복수의 액추에이터에 의한 에너지 소비의 경제성에 관련된 이코노미 변수 w 및 에너지원(14)에 의해 복수의 액추에이터들에 전체적으로 공급될 수 있는 이용가능한 파워가 복수의 액추에이터들에 분배될 때 사용되는 분배비 K 사이의 관계는 도 22에 도시된, 타겟 함수 행렬의 형태로 주어진다.
타겟 함수에서, 안전성 변수 u에 대한 안전성 인자 ST, 편리함 변수 v에 대한 편리함 인자 CF 및 이코노미 변수 w에 대한 이코노미 인자 EC가 한정된다. 이들 인자들 ST, CF, EC는 사전 설정된 값을 가진다.
따라서, 본 실시예에서, 타겟 함수에 안전성 변수 u, 편리함 변수 v 및 이코노미 변수 w를 입력하여, 분배비 K가 각 액추에이터에 대하여 산출된다.
또한, 본 실시예에서, 운전자 명령 센서(90)에 의해 검출된 운전자 명령, 차량 상태 센서(92)에 의해 검출된 차량 상태, 주행 환경 정보 센서(94)에 의해 검출된 주행 환경 정보 및 (충전 상태 SOC, 온도, 저하도(degree of degradation) 등등을 포함하는)전력원(98)의 상태을 토대로, 안전성 변수 u, 편리함 변수 v 및 이코노미 변수 w가 산출된다.
상세하게는, 안전성 변수 u는 차량의 안전성에 얼마나 높은 우선 순위가 주어져야 하는가의 필요성을 반영하므로, 이것은 차량의 주행과 관련되는 운전자 명령, 차량 거동의 안전성에 관한 차량 상태 및 뒷차와의 거리와 관련된 주행 환경 정보를 토대로 결정된다.
또한, 편리함 변수 v는 여타의 요소들보다 차량의 편리함에 얼마나 높은 우선 순위가 주어져야 하는가의 필요성을 반영하므로, 이것은 실내 온도와 관련되는 운전자 명령, 대기 온도에 관련된 주행 환경 정보 등등을 토대로 결정된다.
또한, 이코노미 변수 w는 여타의 요소들보다 차량의 경제성에 얼마나 높은 우선 순위가 주어져야 하는가의 필요성을 반영하므로, 이것은 차량의 경제성과 관련된 운전자 명령(예를 들어, 운전자가 이코노미 모드를 선택하는지 파워 모드를 선택하는지의 여부), 전력원(98)의 배출 용량 등등을 토대로 결정된다.
전반적인 구동 제어 프로그램의 내용은 도 21을 참조하여 설명된다.
전반적인 구동 제어 프로그램은 반복적으로 실행된다. 프로그램이 실행될 때마다, 먼저 S301 내지 S303에서, 운전자 명령, 차량 상태 및 주행 환경 정보가 운전자 명령 센서(90), 차량 상태 센서(92) 및 주행 환경 정보 센서(94)에 의해 검출된다.
그 후, S304에서, 전력원(98)의 상태가 검출된다. 예로서, 충전 상태 SOC는 제1실시예에서와 같이 검출되고, 전력원(98)의 저하도 및 온도가 검출된다.
그 후, S305 내지 S307에서, 상술된 방식으로, 안전성 변수 u, 편리함 변수 v 및 이코노미 변수 w가 반복적으로 결정된다.
그 후, S308에서, 결정된 안전성 변수 u, 편리함 변수 v 및 이코노미 변수 w가 타겟 함수에 입력되어, 분배 인자 K가 각 액추에이터에 대하여 산출된다.
그 후, S309에서, 전력원(98)에 의해 공급될 수 있는 이용가능한 전력 EPava이 결정된다. 이용가능한 전력 EPava는 예로서, 충전 상태 SOC를 포함하는 전력원(98)의 상태를 토대로 결정된다. 이를 위하여, 이용가능한 전력 EPava과 충전 상태 SOC간의 사전 설정된 관계가 예를 들어, ROM(204)에 저장된다.
그 후, S310에서, 각 액추에이터에 대하여, 개별적인 분배량 X이 이용가능한 전력 EPava과 분배비 K의 곱으로 산출된다. 그런 다음, S311에서, 각 액추에이터가 산출된 개별적인 분배량에 따라 구동된다.
이들 단계들을 통하여, 전반적인 구동 제어 프로그램의 1회 실행이 종료된다.
상기에서 알 수 있듯이, 본 실시예에서, 도 21의 S305 내지 S310이 함께 상기 (24)형태에 따른 "분배 단계"의 예를 구성한다.
본 발명이 상세히 기술되었지만, 이것은 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 제한하지 않고, 첨부된 청구항에 의해서만 제한되는 것을 명확히 이해할 것이다.
상술된 바와 같이, 차량의 전반적인 제어 시스템에 따르면, 각각의 복수의 액추에이터의 파워 또는 작업의 측면에서, 이들 액추에이터들의 구동이 전반적으로 제어된다. 각 액추에이터의 파워 또는 작업과 에너지 소비 사이에는, 파워 또는 작업이 작을 수록, 필요한 에너지 소비도 작아지는 관계가 성립된다. 따라서, 본 시스템에 따르면, 각 액추에이터의 파워 또는 작업이 고려되므로, 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지 절약 측면에서, 복수의 액추에이터들의 구동을 최적화시킬 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 전반적인 구동 제어 시스템은 내부 연소 엔진을 구비한 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 차량, 연료 전지를 구비한 자동차 등등에 적절하다.

Claims (72)

  1. 복수의 액추에이터 및 상기 액추에이터들이 공유하는 에너지원을 포함하고, 상기 에너지원에 의해 공급되는 에너지를 소비하는 상기 복수의 액추에이터의 작동에 의해 작업을 수행하는 기계에 제공되는 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터의 각각의 파워 또는 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 제어 장치를 포함하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작업량은 힘, 열, 소리 및 빛 중에 1이상으로 분류되는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터들은 서로 상이한 종류인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 거의 동일한 시간 기간에 상기 복수의 액추에이터의 파워 또는 작업량의 합계인 전체 파워 또는 전체 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 각각의 상기 액추에이터의 상기 파워 또는 상기 작업량이나 상기 복수의 액추에이터의 상기 전체 파워 또는 전체 작업량이 허용값을 초과하지 않도록 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 전체 파워 또는 전체 작업량이 상기 허용값을 초과하려고 하는 경우에, 상기 복수의 액추에이터에 미리 설정된 지시에 따라 적어도 상기 복수의 액추에이터들의 일부의 파워를 제한하는 파워 제한 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계에 대한 구동 요구를 결정하는 구동 요구 결정 장치를 더 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 결정된 구동 요구를 토대로 상기 파워 또는 작업량을 소요 파워 또는 소요 작업량으로 결정하고, 상기 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 요구 결정 장치는,
    상기 기계를 구동시키는 운전자의 명령, 상기 기계의 작동 상태 및 상기 기계가 위치되는 작동 환경 중에 1이상을 구동 정보로 검출하는 구동 정보 검출기; 및
    상기 검출된 구동 정보를 토대로 상기 구동 요구를 결정하는 구동 요구 결정 유닛을 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 결정된 구동 요구를 토대로 하는 상기 파워 또는 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 결정된 구동 요구를 토대로, 상기 구동 요구를 충족시키는 상기 파워 또는 상기 작업량을 각각의 상기 액추에이터에 대한 소요 파워 또는 소요 작업량으로 결정하고, 상기 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워로 결정하는 소요 파워 결정 유닛;
    각각의 상기 액추에이터에 대해 결정된 상기 소요 파워를 달성하도록 각각의 상기 액추에이터에 공급될 필요 전력을 결정하는 필요 전력 결정 유닛;
    상기 복수의 액추에이터들에 대해 결정된 필요 전력의 합으로서 전체 필요 전력이 상기 허용값을 초과하는 경우에, 상기 복수의 액추에이터들 중에 일부의 대응하는 소요 파워를 감소시켜 상기 복수의 액추에이터들의 각각에 대한 소요 파워를 설정하는 소요 파워 설정 유닛; 및
    상기 설정된 소요 파워를 토대로 상기 복수의 액추에이터들을 구동시키는 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소요 파워 설정 유닛은 상기 전체 필요 전력이 상기 허용값을 초과할 때, 상기 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라, 상기 액추에이터들 중의 일부에 대해 결정된 소요 파워를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  12. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워로 결정하는 소요 파워 결정 유닛;
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 소요 파워를 토대로 소요 작업량을 결정하는 소요 작업량 결정 유닛;
    상기 복수의 액추에이터들의 각각에 대하여 결정된 상기 복수의 소요 작업량들의 합계를 전체 작업량으로 결정하는 전체 작업량 결정 유닛;
    상기 결정된 전체 작업량이 상기 허용값을 초과할 때 상기 복수의 액추에이터들 중에 일부에 대해 대응하는 소요 파워를 감소시켜 상기 복수의 액추에이터들 각각에 대해 소요 파워를 설정하는 소요 파워 설정 유닛; 및
    상기 설정된 소요 파워를 토대로, 상기 복수의 액추에이터들을 구동시키는 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소요 파워 설정 유닛은 상기 전체 작업량이 상기 허용값을 초과할 때, 상기 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라 상기 액추에이터들 중에 일부에 대해 결정된 상기 소요 파워를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 구동 유닛은 각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 설정된 소요 파워를 토대로 공급 전력으로서 각각의 액추에이터에 공급될 전력을 결정하고, 상기 결정된 공급 전력으로 각각의 상기 액추에이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  15. 제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 수동 또는 자동으로 상기 허용값을 변화시키는 제어 모드 변경 유닛을 포함하여, 상기 복수의 액추에이터들을 제어하기 위하여 제어 모드를 변화시키는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  16. 상기 제어 모드 변경 유닛은 상기 기계의 정상 작동 상태에서 상기 허용값을 작은 값으로 설정하여 상기 복수의 액추에이터에 의해 소비되는 에너지의 절약에 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성보다 더 높은 우선 순위가 주어지는 이코노미 모드를 제어 모드로 선택하고, 상기 기계의 긴급 작동 상태에서 상기 허용값을 큰 값으로 설정하여 상기 에너지 소비 절약 보다 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성에 더 우선 순위가 주어지는 파워 모드를 제어 모드로 선택하고,
    상기 제어 장치는 상기 선택된 제어 모드에 따라 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터들이 상기 에너지원으로부터 공급된 에너지를 소비하는 소비 유닛을 구성하고,
    상기 에너지원은,
    상기 에너지를 발생시키는 발생 유닛; 및
    상기 발생된 에너지를 저장하는 저장 유닛을 포함하고,
    상기 제어 장치는 각각의 상기 액추에이터의 실제 파워 또는 실제 작업량, 상기 발생 유닛에 의한 에너지 발생비 또는 에너지 발생량 및 상기 저장 유닛에 의한 에너지 저장비 또는 저장량을 토대로 상기 파워 또는 상기 작업량의 명시값(apparent value)을 결정하는 명시값 결정 유닛; 및
    상기 결정된 명시값을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 복수의 액추에이터들에 공통으로 제공되고 상기 복수의 액추에이터들을 전반적으로 관리하는 마스터 제어 유닛을 포함하고, 상기 마스터 제어 유닛은 상기 파워 또는 상기 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 마스터 제어 유닛은 상기 복수의 액추에이터들에 의한 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성 및 상기 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지의 절약을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 마스터 제어 유닛에 연결되고 각각의 상기 액추에이터를 개별적으로 제어하는 복수의 개별적인 제어 유닛들을 포함하고, 각각의 개별적인 제어 유닛은 상기 마스터 제어 유닛과 연통하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스터 제어 유닛 및 각각의 액추에이터에 대응하는 상기 개별적인 제어 유닛에 연결되고, 각각의 액추에이터에 입력되는 입력 에너지 및 각각의 액추에이터로부터 출력된 출력 에너지 중에 1이상을 검출하기 위하여, 각각의 상기 액추에이터에 대하여 제공되는 에너지 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 상기 복수의 액추에이터 중에 적어도 일부의 작동에 의해 스스로 이동하는 이동체인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 차량이고, 상기 액추에이터는 엔진, 구동 장치, 조향, 브레이크, 냉난방 장치 및 빛으로부터 선택된 2이상의 액추에이터인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 인간이 사용하는 이동체이고,
    상기 제어 장치는, 상기 이동체의 안전성에 관한 안전성 변수, 상기 이동체를 이용하여 인간이 향유하는 편안함에 관한 편안함 변수 및 상기 복수의 액추에이터들에 의한 에너지 소비 절약에 관한 이코노미 변수를 토대로, 전체적으로 상기 복수의 액추에이터들에 상기 에너지원에 의해 공급될 수 있는 상기 파워 또는 작업량인, 이용가능한 파워 또는 이용가능한 작업량을 상기 복수의 액추에이터들 중에 분배하여 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  25. 복수의 액추에이터 및 상기 액추에이터들이 공유하는 에너지원을 포함하고, 상기 에너지원에 의해 공급되는 에너지를 소비하는 상기 복수의 액추에이터의 작동에 의해 작업을 수행하는 기계에 제공되는 전반적인 구동 제어 시스템에 있어서,
    제어 수단은 상기 복수의 액추에이터 각각의 파워 또는 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 작업량은 힘, 열, 소리 및 빛 중에 1이상으로 분류되는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터들은 서로 상이한 종류인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 거의 동일한 시간 기간에 상기 복수의 액추에이터의 파워 또는 작업량의 합계인 전체 파워 또는 전체 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  29. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 각각의 상기 액추에이터의 상기 파워 또는 상기 작업량이나 상기 복수의 액추에이터의 상기 전체 파워 또는 전체 작업량이 허용값을 초과하지 않도록 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 전체 파워 또는 전체 작업량이 상기 허용값을 초과하려고 하는 경우에, 상기 복수의 액추에이터에 미리 설정된 지시에 따라 적어도 상기 복수의 액추에이터들의 일부의 파워를 제한하는 파워 제한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  31. 제25항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계에 대한 구동 요구를 결정하는 구동 요구 결정 수단을 더 포함하고,
    상기 제어 수단은 상기 결정된 구동 요구를 토대로 상기 파워 또는 작업량을 소요 파워 또는 소요 작업량으로 결정하고, 상기 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 구동 요구 결정 수단은,
    상기 기계를 구동시키는 운전자의 명령, 상기 기계의 작동 상태 및 상기 기계가 위치되는 작동 환경 중에 1이상을 구동 정보로 검출하는 구동 정보 검출 수단; 및
    상기 검출된 구동 정보를 토대로 상기 구동 요구를 결정하는 구동 요구 결정 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은 상기 결정된 구동 요구를 토대로 하는 상기 파워 또는 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 결정된 구동 요구를 토대로, 상기 구동 요구를 충족시키는 상기 파워 또는 상기 작업량을 각각의 상기 액추에이터에 대한 소요 파워 또는 소요 작업량으로 결정하고, 상기 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워로 결정하는 소요 파워 결정 수단;
    각각의 상기 액추에이터에 대해 결정된 상기 소요 파워를 달성하도록 각각의 상기 액추에이터에 공급될 필요 전력을 결정하는 필요 전력 결정 수단;
    상기 복수의 액추에이터들에 대해 결정된 필요 전력의 합으로서 전체 필요 전력이 상기 허용값을 초과하는 경우에, 상기 복수의 액추에이터들 중에 일부의 대응하는 소요 파워를 감소시켜 상기 복수의 액추에이터들의 각각에 대한 소요 파워를 설정하는 소요 파워 설정 수단; 및
    상기 설정된 소요 파워를 토대로 상기 복수의 액추에이터들을 구동시키는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 소요 파워 설정 수단은 상기 전체 필요 전력이 상기 허용값을 초과할 때, 상기 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라, 상기 액추에이터들 중의 일부에 대해 결정된 소요 파워를 감소시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  36. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워로 결정하는 소요 파워 결정 수단;
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 소요 파워를 토대로 소요 작업량을 결정하는 소요 작업량 결정 수단;
    상기 복수의 액추에이터들의 각각에 대하여 결정된 상기 복수의 소요 작업량들의 합계를 전체 작업량으로 결정하는 전체 작업량 결정 수단;
    상기 결정된 전체 작업량이 상기 허용값을 초과할 때 상기 복수의 액추에이터들 중에 일부에 대해 대응하는 소요 파워를 감소시켜 상기 복수의 액추에이터들 각각에 대해 소요 파워를 설정하는 소요 파워 설정 수단; 및
    상기 설정된 소요 파워를 토대로, 상기 복수의 액추에이터들을 구동시키는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 소요 파워 설정 수단은 상기 전체 작업량이 상기 허용값을 초과할 때, 상기 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라 상기 액추에이터들 중에 일부에 대해 결정된 상기 소요 파워를 감소시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  38. 제36항 또는 제37항에 있어서,
    상기 구동 수단은 각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 설정된 소요 파워를 토대로 공급 전력으로서 각각의 액추에이터에 공급될 전력을 결정하고, 상기 결정된 공급 전력으로 각각의 상기 액추에이터를 구동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  39. 제29항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 수동 또는 자동으로 상기 허용값을 변화시키는 제어 모드 변경 수단을 포함하여, 상기 복수의 액추에이터들을 제어하기 위하여 제어 모드를 변화시키는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  40. 상기 제어 모드 변경 수단은 상기 기계의 정상 작동 상태에서 상기 허용값을 작은 값으로 설정하여 상기 복수의 액추에이터에 의해 소비되는 에너지의 절약에 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성보다 더 높은 우선 순위가 주어지는 이코노미 모드를 제어 모드로 선택하고, 상기 기계의 긴급 작동 상태에서 상기 허용값을 큰 값으로 설정하여 상기 에너지 소비 절약 보다 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성에 더 우선 순위가 주어지는 파워 모드를 제어 모드로 선택하는 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은 상기 선택된 제어 모드에 따라 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  41. 제25항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터들이 상기 에너지원으로부터 공급된 에너지를 소비하는 소비 유닛을 구성하고,
    상기 에너지원은,
    상기 에너지를 발생시키는 발생 유닛; 및
    상기 발생된 에너지를 저장하는 저장 유닛을 포함하고,
    상기 제어 장치는 각각의 상기 액추에이터의 실제 파워 또는 실제 작업량, 상기 발생 유닛에 의한 에너지 발생비 또는 에너지 발생량 및 상기 저장 유닛에 의한 에너지 저장비 또는 저장량을 토대로 상기 파워 또는 상기 작업량의 명시값을 결정하는 명시값 결정 수단; 및
    상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  42. 제25항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 복수의 액추에이터들에 공통으로 제공되고 상기 복수의 액추에이터들을 전반적으로 관리하는 마스터 제어 유닛을 포함하고, 상기 마스터 제어 유닛은 상기 파워 또는 상기 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 마스터 제어 유닛은 상기 복수의 액추에이터들에 의한 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성 및 상기 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지의 절약을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 마스터 제어 유닛에 연결되고 각각의 상기 액추에이터를 개별적으로 제어하는 복수의 개별적인 제어 유닛들을 포함하고, 각각의 개별적인 제어 유닛은 상기 마스터 제어 유닛과 연통하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  45. 제42항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스터 제어 유닛 및 각각의 액추에이터에 대응하는 상기 개별적인 제어 유닛에 연결되고, 각각의 액추에이터에 입력되는 입력 에너지 및 각각의 액추에이터로부터 출력된 출력 에너지 중에 1이상을 검출하기 위하여, 각각의 상기 액추에이터에 대하여 제공되는 에너지 검출 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  46. 제25항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 상기 복수의 액추에이터 중에 적어도 일부의 작동에 의해 스스로 이동하는 이동체인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  47. 제25항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 차량이고, 상기 액추에이터는 엔진, 구동 장치, 조향, 브레이크, 냉난방 장치 및 빛으로부터 선택된 2이상의 액추에이터인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  48. 제25항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 인간이 사용하는 이동체이고,
    상기 제어 수단은, 상기 이동체의 안전성에 관한 안전성 변수, 상기 이동체를 이용하여 인간이 향유하는 편안함에 관한 편안함 변수 및 상기 복수의 액추에이터들에 의한 에너지 소비 절약에 관한 이코노미 변수를 토대로, 전체적으로 상기 복수의 액추에이터들에 상기 에너지원에 의해 공급될 수 있는 상기 파워 또는 작업량인, 이용가능한 파워 또는 이용가능한 작업량을 상기 복수의 액추에이터들 중에 분배하여 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  49. 복수의 액추에이터 및 상기 액추에이터들이 공유하는 에너지원을 포함하고, 상기 에너지원에 의해 공급되는 에너지를 소비하는 상기 복수의 액추에이터의 작동에 의해 작업을 수행하는 기계에서 구현되는 전반적인 구동 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터 각각의 파워 또는 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 작업량은 힘, 열, 소리 및 빛 중에 1이상으로 분류되는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터들은 서로 상이한 종류인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  52. 제49항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 거의 동일한 시간 기간에 상기 복수의 액추에이터의 파워 또는 작업량의 합계인 전체 파워 또는 전체 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  53. 제49항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 각각의 상기 액추에이터의 상기 파워 또는 상기 작업량이나 상기 복수의 액추에이터의 상기 전체 파워 또는 전체 작업량이 허용값을 초과하지 않도록 상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 상기 전체 파워 또는 전체 작업량이 상기 허용값을 초과하려고 하는 경우에, 상기 복수의 액추에이터에 미리 설정된 지시에 따라 적어도 상기 복수의 액추에이터들의 일부의 파워를 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  55. 제49항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계에 대한 구동 요구를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 상기 결정된 구동 요구를 토대로 상기 파워 또는 작업량을 소요 파워 또는 소요 작업량으로 결정하는 단계, 상기 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 구동 요구를 결정하는 단계는,
    상기 기계를 구동시키는 운전자의 명령, 상기 기계의 작동 상태 및 상기 기계가 위치되는 작동 환경 중에 1이상을 구동 정보로 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 구동 정보를 토대로 상기 구동 요구를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 상기 결정된 구동 요구를 토대로 하는 상기 파워 또는 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  57. 제55항 또는 제56항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 상기 결정된 구동 요구를 토대로, 상기 구동 요구를 충족시키는 상기 파워 또는 상기 작업량을 각각의 상기 액추에이터에 대한 소요 파워 또는 소요 작업량으로 결정하는 단계 및 상기 결정된 소요 파워 또는 소요 작업량을 토대로, 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  58. 제55항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는,
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워로 결정하는 단계;
    각각의 상기 액추에이터에 대해 결정된 상기 소요 파워를 달성하도록 각각의 상기 액추에이터에 공급될 필요 전력을 결정하는 단계;
    상기 복수의 액추에이터들에 대해 결정된 필요 전력의 합으로서 전체 필요 전력이 상기 허용값을 초과하는 경우에, 상기 복수의 액추에이터들 중에 일부의 대응하는 소요 파워를 감소시켜 상기 복수의 액추에이터들의 각각에 대한 소요 파워를 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 소요 파워를 토대로 상기 복수의 액추에이터들을 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 소요 파워를 설정하는 단계는 상기 전체 필요 전력이 상기 허용값을 초과할 때, 상기 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라, 상기 액추에이터들 중의 일부에 대해 결정된 소요 파워를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  60. 제55항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는,
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 구동 요구를 충족시키는 파워를 소요 파워로 결정하는 단계;
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 결정된 소요 파워를 토대로 소요 작업량을 결정하는 단계;
    상기 복수의 액추에이터들의 각각에 대하여 결정된 상기 복수의 소요 작업량들의 합계를 전체 작업량으로 결정하는 단계;
    상기 결정된 전체 작업량이 상기 허용값을 초과할 때 상기 복수의 액추에이터들 중에 일부에 대해 대응하는 소요 파워를 감소시켜 상기 복수의 액추에이터들 각각에 대해 소요 파워를 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 소요 파워를 토대로, 상기 복수의 액추에이터들을 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 소요 파워를 설정하는 단계는 상기 전체 작업량이 상기 허용값을 초과할 때, 상기 복수의 액추에이터들에 대하여 미리 설정된 지시에 따라 상기 액추에이터들 중에 일부에 대해 결정된 상기 소요 파워를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  62. 제60항 또는 제61항에 있어서,
    상기 액추에이터를 구동시키는 단계는 각각의 상기 액추에이터에 대하여, 상기 설정된 소요 파워를 토대로 공급 전력으로서 각각의 액추에이터에 공급될 전력을 결정하는 단계 및 상기 결정된 공급 전력으로 각각의 상기 액추에이터를 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  63. 제53항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 수동 또는 자동으로 상기 허용값을 변화시키는 단계를 포함하여, 상기 복수의 액추에이터들을 제어하기 위하여 제어 모드를 변화시키는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  64. 제63항에 있어서,
    상기 제어 모드를 변경하는 단계는 상기 기계의 정상 작동 상태에서 상기 허용값을 작은 값으로 설정하여 상기 복수의 액추에이터에 의해 소비되는 에너지의 절약에 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성보다 더 높은 우선 순위가 주어지는 이코노미 모드를 제어 모드로 선택하는 단계 및 상기 기계의 긴급 작동 상태에서 상기 허용값을 큰 값으로 설정하여 상기 에너지 소비 절약 보다 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성에 더 우선 순위가 주어지는 파워 모드를 제어 모드로 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 상기 선택된 제어 모드에 따라 상기 복수의 액추에이터의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  65. 제49항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 액추에이터들이 상기 에너지원으로부터 공급된 에너지를 소비하는 소비 유닛을 구성하고,
    상기 에너지원은,
    상기 에너지를 발생시키는 발생 유닛; 및
    상기 발생된 에너지를 저장하는 저장 유닛을 포함하고,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 각각의 상기 액추에이터의 실제 파워 또는 실제 작업량, 상기 발생 유닛에 의한 에너지 발생비 또는 에너지 발생량 및 상기 저장 유닛에 의한 에너지 저장비 또는 저장량을 토대로 상기 파워 또는 상기 작업량의 명시값을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 명시값을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  66. 제49항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는 상기 복수의 액추에이터들에 공통으로 제공되고 상기 복수의 액추에이터들을 전반적으로 관리하는 마스터 제어 유닛에 의해 실행되고, 상기 마스터 제어 유닛은 상기 파워 또는 상기 작업량을 토대로 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 전반적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 시스템.
  67. 제66항에 있어서,
    상기 마스터 제어 유닛은 상기 복수의 액추에이터들에 의한 상기 기계의 타겟 작동 상태의 달성 및 상기 복수의 액추에이터들에 의해 소비되는 에너지의 절약을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  68. 제66항 또는 제67항에 있어서,
    각각의 상기 액추에이터를 개별적으로 관리하는 복수의 개별적인 제어 유닛과 상기 마스터 제어 유닛 사이에서 연통하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  69. 제66항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 액추에이터에 대하여, 각각의 액추에이터에 입력되는 입력 에너지 및 각각의 액추에이터로부터 출력된 출력 에너지 중에 1이상을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  70. 제49항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 상기 복수의 액추에이터 중에 적어도 일부의 작동에 의해 스스로 이동하는 이동체인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  71. 제49항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 차량이고, 상기 액추에이터는 엔진, 구동 장치, 조향, 브레이크, 냉난방 장치 및 빛으로부터 선택된 2이상의 액추에이터인 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
  72. 제49항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계는 인간이 사용하는 이동체이고,
    상기 복수의 액추에이터의 구동을 전반적으로 제어하는 상기 단계는, 상기 이동체의 안전성에 관한 안전성 변수, 상기 이동체를 이용하여 인간이 향유하는 편안함에 관한 편안함 변수 및 상기 복수의 액추에이터들에 의한 에너지 소비 절약에 관한 이코노미 변수를 토대로, 전체적으로 상기 복수의 액추에이터들에 상기 에너지원에 의해 공급될 수 있는 상기 파워 또는 작업량인, 이용가능한 파워 또는 이용가능한 작업량을 상기 복수의 액추에이터들 중에 분배하여 상기 복수의 액추에이터들의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전반적인 구동 제어 방법.
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