KR20080048524A - 차량, 차량의 전원 장치, 및 전류 검출 장치 - Google Patents

차량, 차량의 전원 장치, 및 전류 검출 장치 Download PDF

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KR20080048524A
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KR1020087007936A
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마코토 나카무라
히치로사이 오요베
츠요시 야노
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

차량(100)은 배터리(B1), 즉 기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 유닛, 전력 저장 유닛으로 입력된 또는 그로부터 출력된 전류를 검출하고 전력 저장 유닛의 용량과 기준 용량의 비율에 따라 검출 값을 변환함으로써 그것을 전달하기 위한 전류 센서(84), 및 전류 검출 섹션으로부터 출력을 수신하고 전력 저장 유닛의 충전된 상태를 판단함으로써 전류 적산을 수행하는 제어기(60)를 포함한다. 바람직하게는, 전류 센서(84)는 전력 저장 유닛에 연결되는 와이어를 통하여 흐르는 전류를 측정하기 위한 센서, 및 전력 저장 유닛과 기준 용량의 비율에 따라 센서 출력을 변환하기 위한 변환 섹션을 포함한다. 전력 저장 유닛이 기준 용량의 n배와 동일한 때에는, 변환 섹션은 1/n을 곱하고 센서 출력을 전달한다.

Description

차량, 차량의 전원 장치, 및 전류 검출 장치{VEHICLE, POWER SUPPLY OF VEHICLE, AND CURRENT DETECTION DEVICE}
본 발명은 차량, 차량의 전원 장치, 및 전류 검출 장치에 관한 것이다.
최근에, 휠을 구동하기 위해 사용되는 모터를 각각 가지는 전기 차량 및 연료 전지 차량, 각각 휠을 구동하기 위해 사용되는 모터와 엔진을 가지는 하이브리드 차량 등이 환경에 대해 고려하는 차량으로써 주목을 받는다.
이러한 차량은 모터를 구동하기 위해 사용되는 대용량의 2차 전지를 탑재한다. 차량은 2차 전지의 충전상태(SOC)를 모니터링하면서 주행한다. 차량이 전기 차량인 경우에는, 필요하다면 그것의 제어 장치는 운전자에게 2차 전지를 충전할 것을 통지한다. 차량이 하이브리드 차량인 경우에는, 그것의 제어 장치는 엔진을 시동시키고, 발전기를 가동시키고, 및 2차 전지를 충전한다.
예를 들면, 일본 특허 공개 No.2003-23703은 SOC를 모니터링하면서 주행하는 하이브리드 차량을 개시한다.
하이브리드 차량을 널리 보급하기 위한 조건의 하나로서, 공통적인 부품 및 유닛이 다양한 차량 종류에 사용된다. 한편, 대용량 2차 전지는 한 번의 급유에 대한 주행 거리를 개선하지만, 차량의 중량을 증가시킨다. 그러므로, 2차 전지의 최 적의 용량은 경제적 관점을 고려하여 선택되어야 한다.
그러나, 이 최적 용량의 선택은 사회 정세의 변화(예를 들면, 가솔린의 가격의 변화), 차량의 사용 조건(예를 들면, 장거리 주행의 빈도 및 필요성) 등 때문에 어렵다. 또한, 가솔린이 불편하게 입수되는 지역 또는 상용 전력이 비싸지 않은 지역에서는, 급유 외에 가정에서 2차 전지의 충전이 실현 가능하다.
2차 전지의 기술이 현저하게 진보하고, 체적당 용량 값 또는 중량당 용량 값은 점진적으로 개선된다. 효율적인 하이브리드 차량을 실현하기 위해서는, 이러한 개선된 2차 전지가 채택되는 것이 유리하다.
상술된 바와 같이, 만약 다양한 하이브리드 시스템이 전지의 용량의 변화에 대응하여 설계된다면, 차량의 개발을 위한 노동시간이 커지는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 다양한 용량을 가지는 2차 전지를 탑재하고, 단축된 노동시간을 가지고 개발되는 차량, 상기 차량의 전원 장치, 및 상기 전원 장치용 전류 검출 장치를 제공하는 것이다.
요컨대, 본 발명은 기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 장치, 전력 저장 장치로부터 출력되는/전력 저장 장치로 입력되는 전류를 검출하고, 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 검출된 값을 변환하고, 그리고 결과물을 출력하는 전류 검출 유닛, 및 전류 검출 유닛으로부터 출력을 수신하고, 전류 적산을 수행하고, 그리고 전력 저장 장치의 충전 상태를 결정하는 충전 제어 장치를 포함하는 차량을 제공한다.
바람직하게는, 전류 검출 유닛은 전력 저장 장치에 연결되는 와이어를 통과하여 흐르는 전류를 측정하는 센서, 및 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 센서로부터의 출력을 변환하는 변환 유닛을 포함한다.
더 바람직하게는, 전력 저장 장치의 용량이 기준 용량의 n배인 경우, 변환 유닛은 센서로부터의 출력에 1/n을 곱하고, 그 다음에 결과물을 출력한다.
바람직하게는, 차량은 외부 충전을 위한 전력 라인을 전력 저장 장치에 연결하는 연결부를 더 포함한다.
바람직하게는, 차량은 전력 저장 장치에 저장된 전력을 사용하여 차량을 추진하는 회전 전기 기계, 및 회전 전기 기계와 협력하여 차량을 추진하는 내연 기관을 더 포함한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 장치, 및 전력 저장 장치로부터 출력되는/전력 저장 장치로 입력되는 전류를 검출하고, 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 검출된 값을 변환하고, 그리고 결과물을 출력하는 전류 검출 유닛을 포함하는 차량의 전원 장치를 제공한다. 전류 검출 유닛은, 전류 적산을 수행하고 전력 저장 장치의 충전 상태를 결정하는 충전 제어 장치로 검출된 값을 출력한다.
바람직하게는, 전류 검출 유닛은 전력 저장 장치에 연결되는 와이어를 통과하여 흐르는 전류를 측정하는 센서, 및 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 센서로부터의 출력을 변환하는 변환 유닛을 포함한다.
더 바람직하게는, 전력 저장 장치의 용량이 기준 용량의 n배인 경우, 변환 유닛은 센서로부터의 출력에 1/n을 곱하고, 그 다음에 결과물을 출력한다.
바람직하게는, 전원 장치는 외부 충전을 위한 전력 라인을 전력 저장 장치에 연결하는 연결부를 더 포함한다.
바람직하게는, 차량은 전력 저장 장치에 저장된 전력을 사용하여 차량을 추진하는 회전 전기 기계, 및 회전 전기 기계와 협력하여 차량을 추진하는 내연 기관을 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 차량의 전원 장치용 전류 검출 장치를 제공한다. 전류 검출 장치는 기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 장치와 충전 제어 장치 사이에 연결된다. 전류 검출 장치는 전력 저장 장치로부터 출력되는/전력 저장 장치로 입력되는 전류를 검출하고, 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 검출된 값을 변환하고, 그리고 결과물을 출력한다. 충전 제어 장치는 전류 적산을 수행하고 전력 저장 장치의 충전 상태를 결정한다.
바람직하게는, 전류 검출 장치는 전력 저장 장치에 연결되는 와이어를 통과하여 흐르는 전류를 측정하는 센서, 및 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 센서로부터의 출력을 변환하는 변환 유닛을 포함한다.
더 바람직하게는, 전력 저장 장치의 용량이 기준 용량의 n배인 경우, 변환 유닛은 센서로부터의 출력에 1/n을 곱하고, 그 다음에 결과물을 출력한다.
바람직하게는, 차량은 외부 충전을 위한 전력 라인을 전력 저장 장치에 연결하는 연결부를 포함한다.
바람직하게는, 차량은 전력 저장 장치에 저장된 전력을 사용하여 차량을 추진하는 회전 전기 기계, 및 회전 전기 기계와 협력하여 차량을 추진하는 내연 기관을 포함한다.
본 발명에 따르면, 다양한 2차 전지의 용량에 적절한 하이브리드 차량을 손쉽게 실현하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 개략적인 블록 다이어그램;
도 2는 도 1에 각각 도시된 배터리 유닛(BU) 및 제어 장치(60)의 보다 상세한 구성을 도시하며;
도 3은 도 2에 도시된 배터리 제어용 ECU(61)에 있어서, 배터리(B1)의 SOC의 산출을 위한 처리 구조를 도시하는 플로우차트;
도 4는 도 1에 도시된 배터리(B1)의 OCV와 SOC 사이의 상관 관계를 도시하며;
도 5는 간략한 방법으로, 도 1의 회로 다이어그램에서 충전을 위한 부분을 도시하며;
도 6은 충전시의 트랜지스터의 제어의 상태를 도시하며;
도 7은 도 1에 도시된 제어 장치(60)에 의해 수행되는 충전 개시의 결정에 관한 프로그램의 제어 구조를 도시하는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면들을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도면에서, 동일하거나 대응하는 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되며, 그 설명을 반복하지는 않기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 차량(100)은 배터리 유닛(BU), 승압 컨버터(10), 인버터(20 및 30), 전원 라인(PL1 및 PL2), 접지 라인(SL), U-상 라인(UL1 및 UL2), V-상 라인(VL1 및 VL2), W-상 라인(WL1 및 WL2), 모터 제너레이터(MG1 및 MG2), 엔진(4), 동력 전달 기구(3), 및 휠(2)을 포함한다.
차량(100)은 휠을 구동하기 위해 각각 사용되는 모터 및 엔진을 가지는 하이브리드 차량이다.
동력 전달 기구(3)는 엔진(4), 모터 제너레이터(MG1) 및 모터 제너레이터(MG2) 각각에 결합되고, 동력을 이들에 전달한다. 예를 들면, 이러한 동력 전달 기구는 선 기어, 유성 캐리어, 링 기어의 3개의 회전 샤프트를 가지는 유성 기어 기구가 될 수 있다. 3개의 회전 샤프트는 각각 엔진(4)의 회전 샤프트, 모터 제너레이터(MG1)의 회전 샤프트 및 모터 제너레이터(MG2)의 회전 샤프트에 연결된다. 예를 들면, 모터 제너레이터(MG1)는 중공 로터를 포함하고, 엔진(4)의 크랭크축은 중공 로터의 중심에 끼워진다. 그러므로, 엔진(4), 모터 제너레이터(MG1) 및 모터 제너레이터(MG2)는 기계적으로 동력 전달 기구(3)에 연결될 수 있다.
여기에서, 모터 제너레이터(MG2)의 회전 샤프트는 감속 기어 또는 작동 기어(도시안됨)를 통해 휠(2)에 결합된다. 또한, 모터 제너레이터(MG2)의 회전 샤프트를 위한 감속기는 동력 전달 기구(3) 내에 탑재될 수도 있다.
여기에서, 모터 제너레이터(MG1)는 엔진에 의해 구동되는 발전기로서 동작하 기 위해 그리고 또한 엔진을 시동시킬 수 있는 모터로서 동작하기 위해 하이브리드 차량에 탑재된다. 모터 제너레이터(MG2)는 하이브리드 차량의 구동휠을 구동하기 위해 사용되는 모터로서 동작하기 위해 하이브리드 차량에 탑재된다.
예를 들면, 각각의 모터 제너레이터(MG1 및 MG2)는 3-상 교류 동기 모터이다. 모터 제너레이터(MG1)는, 고정자 코일로서, U-상 코일(U1), V-상 코일(V1) 및 W-상 코일(W1)로 이루어진 3-상 코일을 포함한다. 모터 제너레이터(MG2)는, 고정자 코일로서, U-상 코일(U2), V-상 코일(V2) 및 W-상 코일(W2)로 이루어진 3-상 코일을 포함한다.
여기에서, 모터 제너레이터(MG1)는 엔진으로부터 출력된 동력으로부터 3-상 교류 전압을 발생시키고, 발생된 3-상 교류 전압을 인버터(20)로 출력한다. 더욱이, 모터 제너레이터(MG1)는 인버터(20)로부터 3-상 교류 전압을 수신하고, 이 3-상 교류 전압으로부터 구동력을 발생시키고, 엔진을 시동시킨다.
모터 제너레이터(MG2)는 차량을 구동하기 위해 사용되는 토크를 발생시키기 위해 인버터(30)로부터 3-상 교류 전압을 수신한다. 더욱이, 차량의 회생 제동시 모터 제너레이터(MG2)는 3-상 교류 전압을 발생시키고, 이 3-상 교류 전압을 인버터(30)로 출력한다.
배터리 유닛(BU)은 접지 라인(SL)에 연결되는 음극을 가지는 전력 저장 장치에 대응하는 배터리(B1), 배터리(B1)의 전압을 측정하는 전압 센서(70), 및 배터리(B1)의 전류를 측정하는 전류 센서(84)를 포함한다. 차량 적재는 모터 제너레이터(MG1 및 MG2), 인버터(20 및 30), 및 전압을 승압하고 그 결과로 나온 전압을 각 각의 인버터(20 및 30)에 공급하는 승압 컨버터(10)를 포함한다.
배터리 유닛(BU)에서, 배터리(B1)는 다양하게 변하기 쉬운 전력 저장 용량을 가지도록 허용된다. 예를 들면, 배터리(B1)는 니켈-금속 수소 전지, 리튬 이온 전지 또는 납축전지와 같은 2차 전지일 수도 있다. 더욱이, 대용량 전기 이중층 캐패시터가 배터리(B1)를 대신하여 사용될 수도 있다.
배터리 유닛(BU)은 배터리(B1)로부터 출력된 직류 전압을 승압 컨버터(10)로 출력한다. 더욱이, 배터리 유닛(BU) 내의 배터리(B1)는 승압 컨버터(10)로부터 출력된 직류 전압에 의해 충전된다.
승압 컨버터(10)는 리액터(L), NPN형 트랜지스터(Q1 및 Q2), 및 다이오드(D1 및 D2)를 포함한다. 리액터(L)는 전원 라인(PL1)에 연결되는 제1 말단과 NPN형 트랜지스터(Q1 및 Q2) 사이의 노드에 연결되는 제2 말단을 가진다. 여기에서, NPN형 트랜지스터(Q1 및 Q2)는 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL) 사이에 직렬로 연결된다. 각각의 NPN형 트랜지스터(Q1 및 Q2)는 제어 장치(60)로부터의 신호(PWC)를 수신하는 베이스(base)를 가진다. 여기에서, 다이오드(D1)는 NPN형 트랜지스터(Q1)의 이미터 및 컬렉터 사이에 연결되고 다이오드(D2)는 NPN형 트랜지스터(Q2)의 이미터 및 컬렉터 사이에 연결되어, 전류가 각 이미터로부터 각 컬렉터를 향하여 흐른다.
예를 들면, 본 명세서에서 상술된 NPN형 트랜지스터 및 이하 후술될 NPN형 트랜지스터로서 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 사용될 수도 있다. 또한, NPN형 트랜지스터를 대신하여 파워 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)과 같은 파워 스위칭 소자가 사용될 수도 있다.
인버터(20)는 U-상 암(arm)(22), V-상 암(24) 및 W-상 암(26)을 포함한다. U-상 암(22), V-상 암(24) 및 W-상 암(26)은 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL) 사이에 병렬로 연결된다.
U-상 암(22)은 직렬로 연결되는 NPN형 트랜지스터(Q11 및 Q12)를 포함하고, V-상 암(24)은 직렬로 연결되는 NPN형 트랜지스터(Q13 및 Q14)를 포함하고, 그리고 W-상 암(26)은 직렬로 연결되는 NPN형 트랜지스터(Q15 및 Q16)를 포함한다. 다이오드(D11)는 NPN형 트랜지스터(Q11)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D12)는 NPN형 트랜지스터(Q12)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D13)는 NPN형 트랜지스터(Q13)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D14)는 NPN형 트랜지스터(Q14)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D15)는 NPN형 트랜지스터(Q15)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 그리고 다이오드(D16)는 NPN형 트랜지스터(Q16)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되어, 전류가 각 이미터로부터 각 컬렉터를 향하여 흐른다. U-상 암(22)의 NPN형 트랜지스터(Q11 및 Q12) 사이의 노드는 U-상 라인(UL1)을 통하여 모터 제너레이터(MG1)의 U-상 코일(U1)의 중성점(N1)과는 다른 코일 말단에 연결되며, V-상 암(24)의 NPN형 트랜지스터(Q13 및 Q14) 사이의 노드는 V-상 라인(VL1)을 통하여 모터 제너레이터(MG1)의 V-상 코일(V1)의 중성점(N1)과는 다른 코일 말단에 연결되며, 그리고 W-상 암(26)의 NPN형 트랜지스터(Q15 및 Q16) 사이의 노드는 W-상 라인(WL1)을 통하여 모터 제너레이터(MG1)의 W-상 코일(W1)의 중성점(N1)과는 다른 코일 말단에 연결된다.
인버터(30)는 U-상 암(32), V-상 암(34) 및 W-상 암(36)을 포함한다. U-상 암(32), V-상 암(34) 및 W-상 암(36)은 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL) 사이에 병렬로 연결된다.
U-상 암(32)은 직렬로 연결되는 NPN형 트랜지스터(Q21 및 Q22)를 포함하고, V-상 암(34)은 직렬로 연결되는 NPN형 트랜지스터(Q23 및 Q24)를 포함하고, 그리고 W-상 암(36)은 직렬로 연결되는 NPN형 트랜지스터(Q25 및 Q26)를 포함한다. 다이오드(D21)는 NPN형 트랜지스터(Q21)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D22)는 NPN형 트랜지스터(Q22)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D23)는 NPN형 트랜지스터(Q23)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D24)는 NPN형 트랜지스터(Q24)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D25)는 NPN형 트랜지스터(Q25)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되고, 그리고 다이오드(D26)는 NPN형 트랜지스터(Q26)의 컬렉터와 이미터 사이에 연결되어, 전류가 각 이미터로부터 각 컬렉터를 향하여 흐른다. 또한 인버터(30)에서, U-상 암(32)의 NPN형 트랜지스터(Q21 및 Q22) 사이의 노드는 U-상 라인(UL2)을 통하여 모터 제너레이터(MG2)의 U-상 코일(U2)의 중성점(N2)과는 다른 코일 말단에 연결되며, V-상 암(34)의 NPN형 트랜지스터(Q23 및 Q24) 사이의 노드는 V-상 라인(VL2)을 통하여 모터 제너레이터(MG2)의 V-상 코일(V2)의 중성점(N2)과는 다른 코일 말단에 연결되며, 그리고 W-상 암(36)의 NPN형 트랜지스터(Q25 및 Q26) 사이의 노드는 W-상 라인(WL2)을 통하여 모터 제너레이터(MG2)의 W-상 코일(W2)의 중성점(N2)과는 다른 코일 말단에 연결된다.
차량(100)은 캐패시터(C1 및 C2), 릴레이(relay) 회로(40), 커넥터(50), EV 우선 스위치(52), 제어 장치(60), 교류 라인(ACL1 및 ACL2), 전압 센서(72~74), 및 전류 센서(80 및 82)를 더 포함한다.
캐패시터(C1)는 전원 라인(PL1)과 접지 라인(SL) 사이에 연결되고, 전압의 변화에 의해 야기되고 배터리(B1) 및 승압 컨버터(10)에 미치게 되는 영향을 감소시킨다. 전압 센서(73)는 전원 라인(PL1)과 접지 라인(SL) 사이의 전압(VL)을 측정한다.
캐패시터(C2)는 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL) 사이에 연결되고, 전압의 변화에 의해 야기되고 인버터(20), 인버터(30) 및 승압 컨버터(10)에 미치게 되는 영향을 감소시킨다. 전압 센서(72)는 전원 라인(PL2)과 접지 라인(SL) 사이의 전압(VH)을 측정한다.
승압 컨버터(10)는 전원 라인(PL1)을 통하여 배터리 유닛(BU)으로부터 공급된 직류 전압을 승압하고, 그 결과로 나온 직류 전압을 전원 라인(PL2)으로 출력한다. 보다 구체적으로는, 승압 컨버터(10)는 제어 장치(60)로부터의 신호(PWC)에 근거하여, NPN형 트랜지스터(Q2)의 스위칭 작동에 따라 흐르는 전류를 자기장 에너지의 형태로 리액터(L)에 저장하고, 그 후 NPN형 트랜지스터(Q2)가 OFF 되는 타이밍과 동시에 다이오드(D1)를 통하여 전류가 전원 라인(PL2)으로 흐르게 하고, 그로 인해 저장된 에너지를 방출한다. 이렇게 해서 승압 컨버터(10)는 전압을 승압한다.
또한, 승압 컨버터(10)는 제어 장치(60)로부터의 신호(PWC)에 근거하여, 전원 라인(PL2)을 통하여 인버터(20 및 30)의 어느 하나 또는 양쪽 모두로부터 직류 전압(들)을 수신하며, 배터리 유닛(BU)의 전압 레벨에 맞게 직류 전압(들)을 강압 하고, 배터리 유닛(BU)의 배터리를 충전한다.
인버터(20)는 제어 장치(60)로부터의 신호(PWM1)에 근거하여, 모터 제너레이터(MG1)를 구동하기 위하여, 전원 라인(PL2)으로부터 공급된 직류 전압을 3-상 교류 전압으로 변환한다.
그러므로, 모터 제너레이터(MG1)는 토크 지령값(TR1)에 의해 지정된 토크를 발생시키도록 구동된다. 또한, 인버터(20)는 제어 장치(60)로부터의 신호(PWM1)에 근거하여, 엔진으로부터의 출력 동력을 받음으로써 모터 제너레이터(MG1)로부터 발생된 3-상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압을 전원 라인(PL2)으로 출력한다.
인버터(30)는 제어 장치(60)로부터의 신호(PWM2)에 근거하여, 모터 제너레이터(MG2)를 구동하기 위하여, 전원 라인(PL2)으로부터 공급된 직류 전압을 3-상 교류 전압으로 변환한다.
그러므로, 모터 제너레이터(MG2)는 토크 지령값(TR2)에 의해 지정된 토크를 발생시키도록 구동된다. 또한, 차량(100)을 탑재한 하이브리드 차량의 회생 제동 시에, 인버터(30)는 제어 장치(60)로부터의 신호(PWM2)에 근거하여, 구동 샤프트로부터의 회전력을 받음으로써 모터 제너레이터(MG2)로부터 발생된 3-상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압을 전원 라인(PL2)으로 출력한다.
여기에서 언급된 회생 제동의 예는 : 하이브리드 차량의 운전자가 풋 브레이크를 내리누르는 방식으로 회생을 수반하는 제동; 및 차량이 주행하는 경우에 운전자가 풋 브레이크를 내리누르지는 않지만, 가속 페달을 오프하는 방식으로 회생을 수반하는 감속(또는 가속의 중지)을 포함한다.
릴레이 회로(40)는 릴레이(RY1 및 RY2)를 포함한다. 예를 들면, 각각의 릴레이(RY1 및 RY2)는 기계적 접점 릴레이이지만, 반도체 릴레이일 수도 있다. 릴레이(RY1)는 교류 라인(ACL1)과 커넥터(50) 사이에 제공되고, 제어 장치(60)로부터의 제어 신호(CNTL)에 따라서 온(on) 또는 오프(off)된다. 릴레이(RY2)는 교류 라인(ACL2)과 커넥터(50) 사이에 제공되고, 제어 장치(60)로부터의 제어 신호(CNTL)에 따라서 온 또는 오프된다.
릴레이 회로(40)는 제어 장치(60)로부터의 제어 신호(CNTL)에 따라서 각각의 교류 라인(ACL1 및 ACL2)과 커넥터(50)의 사이를 연결 또는 분리한다. 보다 구체적으로 말하면, 릴레이 회로(40)는 각각의 교류 라인(ACL1 및 ACL2)을 커넥터(50)에 전기적으로 연결하도록 제어 장치(60)로부터 H(logic high) 레벨의 제어 신호(CNTL)를 수신한다. 다른 한편으로는, 릴레이 회로(40)는 각각의 교류 라인(ACL1 및 ACL2)을 커넥터(50)로부터 전기적으로 분리하도록 제어 장치(60)로부터 L(logic low) 레벨의 제어 신호(CNTL)를 수신한다.
커넥터(50)는 모터 제너레이터(MG1)의 중성점(N1)과 모터 제너레이터(MG2)의 중성점(N2) 사이에 외부 교류 전압을 입력하기 위한 단자이다. 예를 들면, 이 교류 전압은 가정용 상용 전력 라인으로부터의 교류 100V일 수도 있다. 교류 라인(ACL1 및 ACL2) 사이의 전압(VAC)은 전압 센서(74)에 의해 측정되고, 측정된 값은 제어 장치(60)에 전달된다.
전압 센서(70)는 배터리(B1)의 배터리 전압(VB1)을 검출하고, 검출된 배터리 전압(VB1)을 제어 장치(60)로 출력한다. 전압 센서(73)는 캐패시터(C1) 양단의 전압, 즉, 승압 컨버터(10)의 입력 전압(VL)을 검출하고, 검출된 전압(VL)을 제어 장치(60)로 출력한다. 전압 센서(72)는 캐패시터(C2) 양단의 전압, 즉, 승압 컨버터(10)의 출력 전압(VH)(인버터(20 및 30)의 입력 전압에 대응, 다음의 기술에서 동일한 사항이 적용)을 검출하고, 검출된 전압(VH)을 제어 장치(60)로 출력한다.
전류 센서(80)는 모터 제너레이터(MG1)를 통하여 흐르는 모터 전류(MCRT1)를 검출하고, 검출된 모터 전류(MCRT1)를 제어 장치(60)로 출력한다. 전류 센서(82)는 모터 제너레이터(MG2)를 통하여 흐르는 모터 전류(MCRT2)를 검출하고, 검출된 모터 전류(MCRT2)를 제어 장치(60)로 출력한다.
제어 장치(60)는 외부 ECU(전기 제어 유닛)로부터 각각 출력되는 모터 제너레이터(MG1 및 MG2)의 모터 회전 속도(MRN1 및 MRN2)뿐만 아니라 토크 지령값(TR1 및 TR2), 전압 센서(73)로부터 출력되는 전압(VL), 및 전압 센서(72)로부터 출력되는 전압(VH)에 근거하여, 승압 컨버터(10)를 구동하기 위해 사용되는 신호(PWC)를 발생시키고, 발생된 신호(PWC)를 승압 컨버터(10)로 출력한다.
또한, 제어 장치(60)는 전압(VH), 및 모터 제너레이터(MG1)의 모터 전류(MCRT1) 및 토크 지령값(TR1)에 근거하여, 모터 제너레이터(MG1)를 구동하기 위한 신호(PWM1)를 발생시키고, 발생된 신호(PWM1)를 인버터(20)로 출력한다. 더욱이, 제어 장치(60)는 전압(VH), 및 모터 제너레이터(MG2)의 모터 전류(MCRT2) 및 토크 지령값(TR2)에 근거하여, 모터 제너레이터(MG2)를 구동하기 위한 신호(PWM2)를 발생시키고, 발생된 신호(PWM2)를 인버터(30)로 출력한다.
여기에서, 제어 장치(60)는 이그니션 스위치(또는 이그니션 키)로부터의 신호(IG) 및 배터리(B1)의 SOC에 근거하여, 인버터(20 및 30)을 제어하기 위한 신호(PWM1 및 PWM2)를 발생시켜, 배터리(B1)가 모터 제너레이터(MG1)의 중성점(N1)과 모터 제너레이터(MG2)의 중성점(N2) 사이에 적용되는 상용 전원을 위한 교류 전압을 사용하여 충전된다.
또한, 제어 장치(60)는 배터리(B1)의 SOC에 근거하여, 배터리(B1)가 외부적으로 충전가능한지 아닌지를 결정한다. 만약 배터리(B1)가 충전가능하다면, 제어 장치(60)가 H 레벨의 제어 신호(CNTL)를 릴레이 회로(40)로 출력한다. 다른 한편으로, 만약 배터리(B1)가 거의 가득 충전되어, 그 결과 충전가능하지 않다면, 제어 장치(60)가 L 레벨의 제어 신호(CNTL)를 릴레이 회로(40)로 출력한다. 만약 신호(IG)가 정지 상태를 나타낸다면, 제어 장치(60)가 인버터(20 및 30)를 정지시킨다.
EV 우선 스위치(52)를 통하여 운전자로부터 주어지는 지령에 따라서, 제어 장치(60)는 통상의 가솔린 소비가 전제되는 하이브리드 주행 모드, 및 하이브리드 주행 모드와 비교해 볼 때 최대 토크는 억제되고 차량이 오직 모터에 의해서만 구동되는 방식으로 우선적으로 배터리 전력을 사용하는 EV 우선 주행 모드 사이를 스위칭한다.
도 2는 도 1에 각각 도시된 배터리 유닛(BU) 및 제어 장치(60)의 보다 상세한 구성을 도시한다.
도 2를 참조하면, 배터리 유닛(BU)은 전원 라인(PL1)과 접지 라인(SL) 사이 에 연결되는 배터리(B1), 배터리(B1)의 전압(VB1)을 측정하기 위한 전압 센서(70), 및 배터리(B1)로부터 출력되는/배터리(B1)로 입력되는 전류를 검출하기 위한 전류 센서(84)를 포함한다.
배터리(B1)는 병렬로 연결되는 "n" 단위 배터리(B1-1 ~ B1-n)를 포함한다. 단위 배터리(B1-1 ~ B1-n)는 서로 용량 값이 동일하다. 따라서, 여기에서는 하나의 단위 배터리의 용량 값이 기준 용량 값으로서 정의되는 것으로 가정한다. 만약 배터리(B1)가 "n" 단위 배터리를 포함한다면, 배터리(B1)의 용량 값은 기준 용량 값의 n배이다.
전류 센서(84)는 전력 저장 장치로서 기능하는 배터리(B1)에 연결되는 접지 라인(SL)을 통하여 흐르는 전류를 측정하기 위한 센서(85), 및 배터리(B1)의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 센서(85)로부터의 출력을 변환하기 위한 변환 유닛(86)을 포함한다. 구체적으로, 만약 배터리(B1)의 용량 값이 기준 용량 값의 n 배라면, 변환 유닛(86)이 센서(85)로부터의 출력을 1/n 전류 값에 대응하는 값으로 변환하고, 이 값을 전류 값(IB1)으로서 출력한다.
제어 장치(60)는 배터리 제어용 ECU(61) 및 하이브리드 시스템 제어용 HV-ECU(62)를 포함한다. 배터리 제어용 ECU(61)는 CPU(63) 및 메모리(64)를 포함한다. 비록 도면에는 도시되지 않지만, 메모리(64)는 휘발성의 임의 접근 메모리(RAM), 프로그램 및 맵(map)을 보존하는 읽기 전용 메모리(ROM), 및 프로그램, 맵, 다양한 측정값, 다양한 계산값 등을 보존하는 비휘발성의 메모리를 포함할 수도 있다.
배터리 제어용 ECU(61)는 배터리 전압(VB1), 전류(IB1), 및 메모리(64)에 관 한 정보에 근거하여, 배터리(B1)의 SOC를 산출하고 산출된 SOC를 HV-ECU(62)로 출력한다. 배터리 제어용 ECU(61)는 배터리(B1)의 용량이 기준 용량과 동일한 경우에 적합되는 전류 적산에 의해 SOC의 변화량을 산출하고, 그 다음에 이 산출량에 근거하여 SOC를 산출한다.
HV-ECU(62)는 SOC, 전압(VL, VH 및 VAC), 토크 지령값(TR1 및 TR2), 모터 회전 속도(MRN1 및 MRN2), 및 모터 전류값(MCRT1 및 MCRT2)에 근거하여, 제어 신호(PWC, PWM1, PWM2 및 CNTL)를 출력한다.
즉, 차량(100)은 기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 장치로서 기능하는 배터리(B1), 전력 저장 장치로부터 출력되는/전력 저장 장치로 입력되는 전류를 검출하고, 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 검출된 값을 변환하고, 그 결과로 나오는 값을 출력하는 전류 센서(84), 및 전력 저장 장치의 용량이 기준 용량과 동일한 경우에 적합되고, 전류 적산을 수행하기 위해 전류 검출 유닛으로부터의 출력을 받고, 그리고 전력 저장 장치의 충전 상태를 결정하는 제어 장치(60)를 포함한다. 바람직하게는, 전류 센서(84)는 전력 저장 장치에 연결되는 와이어를 통하여 흐르는 전류를 측정하는 센서(85), 및 전력 저장 장치의 용량과 기준 용량 사이의 비율에 따라서 센서로부터의 출력을 변환하는 변환 유닛(86)을 포함한다. 더 바람직하게는, 전력 저장 장치의 용량이 기준 용량의 n배인 경우, 변환 유닛(86)은 센서로부터의 출력에 1/n을 곱하고, 그 다음에 그 결과로서 나오는 출력을 출력한다.
(SOC의 산출에 관한 설명)
도 3은 도 2에 도시된 배터리 제어용 ECU(61)에 있어서, 배터리(B1)의 SOC의 산출을 위한 처리 구조를 도시하는 플로우차트이다.
도 3을 참조하면, 하이브리드 시스템이 시동되면(단계 S10), 전압 센서(70)가 배터리(B1)의 단자들 간의 전압(VB1)을 검출하고, 검출된 전압(VB1)을 ECU(61)로 출력하고, 온도 센서(46)가 배터리(B1)의 온도(TB1)를 검출하고, 검출된 온도(TB1)를 ECU(61)로 출력한다(단계 S20).
ECU(61)의 CPU(63)가 전압(VB1)에 근거하여, 배터리(B1)의 개로전압(이하, "OCV"로 지칭한다)을 산출하기 위해 전압(VB1) 및 온도(TB1)를 수신한다(단계 S30). 다음에, CPU(63)가 맵 또는 배터리(B1)의 OCV와 SOC 사이의 상관 관계를 나타내는 모델식을 메모리(64)로부터 읽고, 그 후에, 산출된 배터리(B1)의 OCV 및 검출된 배터리(B1)의 온도(TB1)에 근거하여, 읽은 맵 또는 모델식을 사용하여 배터리(B1)의 SOC의 초기값을 산출한다(단계 S40).
2차 전지의 SOC를 추정하는 방법으로서, 2차 전지의 단자 간의 전압을 검출하고, 그 검출된 전압으로부터 2차 전지의 OCV를 추정하고, 그 추정된 OCV에 근거하여 2차 전지의 SOC를 추정하는 방법이 전형적으로 공지되어 있다.
도 4는 도 1에 도시된 배터리(B1)의 OCV와 SOC 사이의 상관 관계를 도시한다.
도 4를 참조하면, 배터리(B1)의 OCV와 SOC 사이의 상관 관계는 다음의 특징을 갖는다. 즉, OCV와 SOC 사이에 선형 관계가 없으며, 곡선의 기울기가 SOC의 상한 부근의 부분 및 SOC의 하한 부근의 부분을 제외하고는 완만하다.
예를 들면, 이러한 상관 관계는 메모리(64)에 맵으로서 저장되어, 초기 OCV에 대응하는 SOC가 그 맵으로부터 획득될 수 있다. 더 바람직하게는, 3차원 맵은 온도(TB1)가 변수로 변환되는 방식으로 준비된다.
상술된 바와 같이 획득된 SOC의 초기값은 충전/방전을 받는 중인 배터리(B1)의 SOC를 획득하기 위해 또한 사용된다. 여기에서, 배터리(B1)는 통전시에 큰 전압 강하를 가지며, 그러므로 충전/방전 시에 SOC를 획득하기 위해서는 아래에서 후술 되듯이 전류 값이 모니터링되어야 한다.
도 3을 다시 참조하면, 단계 S40에서 배터리(B1)의 SOC의 초기값이 산출되는 경우에는, 처리는 단계 S50으로 진행한다.
단계 S50에서, 2차 전지에 대한 충전/방전이 시작된다. 다음으로, 단계 S60에서, 전압 센서(70), 온도 센서(46) 및 전류 센서(85)는 각각 배터리(B1)의 단자 간의 전압(VB1), 온도(TB1) 및 전류(IB1)를 검출하고, 검출된 전압(VB1), 온도(TB1) 및 전류(IB1)를 각각 ECU(61)로 출력한다.
전압(VB1), 온도(TB1) 및 전류(IB1)를 수신하면, CPU(63)가 온도(TB1) 및 전류(IB1)에 근거하여 배터리(B1)의 전압 강하량(VR)을 산출하고, 그리고 배터리(B1)의 OCV를 산출하기 위해서 전압(VB1)에서 산출된 전압 강하량(VR)을 감산한다(단계 S70). 더 바람직하게는, 여기에서, 배터리(B1) 내의 분극화 현상에 기인하는 전압 강하량(VDYN)은 통전 시간에 따라서 교정된다.
다음에, CPU(63)가 산출된 배터리(B1)의 OCV 및 검출된 배터리(B1)의 온도(TB1)에 근거하여, 배터리(B1)의 OCV와 SOC 사이의 상관 관계를 나타내는 모델식 또는 맵을 사용하여 배터리(B1)의 SOC를 다시 산출한다(단계 S80).
다음에, 단계 S90에서, CPU(63)가 산출된 배터리(B1)의 SOC를 HV-ECU(62)로 출력한다.
그 후에, CPU(63)가 이 하이브리드 차량의 정지에 관한 외부 지령을 수신했는지 아닌지를 결정한다(단계 S100). 만약 CPU(63)가 시스템의 정지에 관한 지령을 수신하지 않는다면(단계 S100에서 NO), 처리는 단계 S60으로 되돌아간다. 다른 한편, 만약 CPU(63)가 시스템의 정지에 관한 이 외부 지령을 수신한다면(단계 S100에서 YES), 일련의 처리는 종료한다.
여기에서, 앞선 시스템의 종료시 산출된 SOC는 비휘발성 메모리에 저장되고, SOC의 초기값은 이 저장된 SOC에 근거하여 단계 S40에서 산출될 수도 있다.
예를 들어, 배터리 제어용 ECU(61)가 전류 적산에 의해 0% ~ 100% 범위 내에 있는 SOC를 산출한다. 여기서 기준 용량과 동일한 용량을 가지는 배터리의 SOC는 0% ~ 100% 범위 내에서 산출되는 것으로 가정한다. 기준 용량의 N배인 용량을 가지는 배터리가 배터리 제어용 ECU(61)에 간단히 연결되도록 사용되는 경우에는, SOC의 원변화량의 1/N이 산출된다. 차량을 제어하기 위해서, HV-ECU(62)는 전류 적산으로부터 획득된 값을 사용하지 않으나, 배터리 제어용 ECU(61)에 의해 산출되고, 0% ~ 100% 범위 내의 백분율로서 표현되는 SOC의 값을 사용한다. 결과적으로, 만약 연결되는 배터리가 기준 용량의 N배인 용량을 갖는다면, 실제로 사용될 수 있는 용량은 단지 기준 용량의 1/N 에 불과하다.
즉, 배터리의 용량이 기준 용량의 N배인 경우조차도, 배터리 제어용 ECU(61) 가 이 사실을 인식할 수 없고, 결과적으로, 증가된 배터리의 용량을 이용할 수 없다. 본 실시예는 이러한 문제점을 피할 수 있다.
도 2에서 변환 유닛(86)이 제공되지 않는 경우에는, 변화된 용량을 가지는 배터리(B1)가 탑재되는 차량이 개발될 때마다, ECU(61)의 소프트웨어 중 전류 적산에 의해 SOC를 산출하는 기능이 변경되어야 한다. 만약 이러한 변경이 무시된다면, 다음의 불리함이 발생할 수 있다. 즉, 배터리(B1)의 용량이 기준 용량의 3배로 변화되는 경우조차도, ECU(61)는 여전히 배터리(B1)의 용량이 기준 용량과 동일하다고 인식한다. 결과적으로, 기결정된 전류의 양이 끌어내어지는 경우, ECU(61)는 배터리(B1)가 충전되어야 한다고 잘못 결정한다. 그러므로, 배터리(B1)의 용량이 크게 되는 경우조차도, 엔진은 배터리(B1)를 충전하기 위해 즉시 시동된다. 결과적으로, 배터리(B1)에 저장된 전력이 충분히 이용될 수 없다.
반면에, 본 발명의 실시예는 다음의 유리함을 가져온다. 즉, 도 2에 도시된 단위 배터리의 수가 변경되는 경우에, 배터리 제어용 ECU(61)를 위해 공통적으로 준비되는 소프트웨어는 기준 용량에 적합하게 된다. 단지 변환 유닛(86)의 변수의 변환에 의해, 배터리 제어용 ECU(61)가 거의 문제 없이 SOC를 산출할 수 있다. 그러므로, 다양한 차량 종류를 위한 하이브리드 시스템은 배터리 제어용 ECU(61)의 소프트웨어의 개발을 위한 노동시간을 증가시키지 않고 손쉽게 개발된다.
도 2는, 이해의 용이함을 위하여, 용량을 증가시키기 위해 기준 용량과 동일한 용량을 가지는 각 배터리가 병렬로 연결되고 변환 유닛(86)의 계수가 용량 비에 따라 변화되는 구성을 가지는 배터리(B1)를 도시하는 것임을 주의한다. 그러나, 배 터리(B1)의 구성은 이 구성에 제한되지 않는다. 선택적으로, 하나의 배터리가 큰 용량을 가질 수도 있다. 더욱이, 변환 유닛(86)이 센서(85)와는 별도로 제공될 필요는 없다. 배터리(B1)의 용량이 기준 용량과 동일한 경우, 변환 유닛(86)은 사용되는 전류 센서와 비교하여 전류 값으로서 1/n에 대응하는 값을 출력하는 특성을 가지면 충분하다.
(외부 충전에 관한 설명)
다음으로, 차량(100)에 있어서 상용 전원용의 교류 전압(VAC)으로부터 직류 충전 전압을 발생시키는 방법을 설명하기로 한다.
도 5는 간략한 방법으로, 도 1의 회로 다이어그램에서 충전을 위한 부분을 도시한다.
도 5는 도 1에 도시된 인버터(20 및 30)의 U-상 암을 대표적으로 도시한다. 또한, 도 5는 모터 제너레이터의 3-상 코일의 U-상 코일을 대표적으로 도시한다. 여기에서, U-상을 대표적으로 설명하기로 한다. 동일한 상의 전류가 각각의 U-상 코일, V-상 코일 및 W-상 코일을 통하여 흐르기 때문에, V-상 회로 및 W-상 회로는 U-상 회로처럼 작동한다. 도 5로부터 명백해지는 바와 같이, U-상 코일(U1)과 U-상 암(22)의 세트 및 U-상 코일(U2)과 U-상 암(32)의 세트는 승압 컨버터(10)의 구성과 유사하다. 따라서, 100V의 교류 전압은 직류 전압으로 변환될 수 있다. 또한, 변환된 직류 전압은 승압 작용에 의해 대략 200V의 배터리 충전 전압으로 변환될 수 있다.
도 6은 충전시의 트랜지스터의 제어의 상태를 도시한다.
도 5 및 6을 참조하면, 전압(VAC)>0 인 경우, 즉, 라인(ACL1)의 전압(VM1)이 라인(ACL2)의 전압(VM2)보다 더 높은 경우에, 승압 컨버터에서 트랜지스터(Q1)는 ON 상태로 설정되고 트랜지스터(Q2)는 OFF 상태로 설정된다. 그러므로, 승압 컨버터(10)는 충전 전류가 전원 라인(PL2)으로부터 전원 라인(PL1)으로 흐르는 것을 가능하게 한다.
다음에, 제1 인버터에서, 트랜지스터(Q12)는 전압(VAC)에 각각 대응하는 주기 및 듀티(duty) 비에서 스위칭되고, 트랜지스터(Q11)는 OFF 상태 또는 다이오드(11)의 통전과 동시에 트랜지스터(Q11)가 통전되는 스위칭 상태로 설정된다. 다른 한편, 제2 인버터에서, 트랜지스터(Q21)는 OFF 상태로 설정되고, 트랜지스터(Q22)는 ON 상태로 설정된다.
전압(VAC)>0 인 경우, 트랜지스터(Q12)의 ON 상태에서 전류가 코일(U1), 트랜지스터(Q12), 다이오드(D22) 및 코일(U2)을 통하여 연속적으로 흐른다. 여기에서, 트랜지스터(Q12)가 OFF 상태로 설정되는 경우에 코일(U1 및 U2)에 저장된 에너지는 방전되고, 전류는 다이오드(D11)를 매개로 하여 전원 라인(PL2)으로 흐른다. 다이오드(D11)에서 손실을 줄이기 위해, 트랜지스터(Q11)는 다이오드(D11)의 통전 기간과 동시에 통전될 수 있다. 전압(VAC 및 VH)의 값에 근거하여, 승압 비율이 얻어지고, 트랜지스터(Q12)의 스위칭 주기 및 듀티 비가 결정된다.
다음에, 전압(VAC)<0 인 경우에, 즉, 라인(ACL1)의 전압(VM1)이 라인(ACL2)의 전압(VM2)보다 더 낮은 경우에, 승압 컨버터에서 트랜지스터(Q1)는 ON 상태로 설정되고 트랜지스터(Q2)는 OFF 상태로 설정된다. 그러므로, 승압 컨버터(10)는 충 전 전류가 전원 라인(PL2)으로부터 전원 라인(PL1)으로 흐르는 것을 가능하게 한다.
다음에, 제2 인버터에서, 트랜지스터(Q22)는 전압(VAC)에 각각 대응하는 주기 및 듀티(duty) 비에서 스위칭되고, 트랜지스터(Q21)는 OFF 상태 또는 다이오드(21)의 통전과 동시에 트랜지스터(Q21)가 통전되는 스위칭 상태로 설정된다. 다른 한편, 제1 인버터에서, 트랜지스터(Q11)는 OFF 상태로 설정되고, 트랜지스터(Q12)는 ON 상태로 설정된다.
전압(VAC)<0 인 경우, 트랜지스터(Q22)의 ON 상태에서 전류가 코일(U2), 트랜지스터(Q22), 다이오드(D12) 및 코일(U1)을 통하여 연속적으로 흐른다. 여기에서, 트랜지스터(Q22)가 OFF 상태로 설정되는 경우에 코일(U1 및 U2)에 저장된 에너지는 방전되고, 전류는 다이오드(D21)를 매개로 하여 전원 라인(PL2)으로 흐른다. 다이오드(D21)에서 손실을 줄이기 위해, 트랜지스터(Q21)는 다이오드(D21)의 통전 기간과 동시에 통전될 수 있다. 또한, 전압(VAC 및 VH)의 값에 근거하여, 승압 비율이 얻어지고, 트랜지스터(Q22)의 스위칭 주기 및 듀티 비가 결정된다.
도 7은 도 1에 도시된 제어 장치(60)에 의해 수행되는 충전 개시의 결정에 관한 프로그램의 제어 구조를 나타내는 플로우차트이다. 이 플로우차트에서의 처리는 특정한 시간 간격 또는 기결정된 조건이 성립되는 때마다 메인 루틴으로부터 불려내어지며 실행된다.
도 1 및 7을 참조하면, 첫째, 단계 S210에 있어서, 제어 장치(60)는 신호(IG)가 OFF 상태로 설정되는지 아닌지를 결정한다. 만약 신호(IG)가 단계 S210에 서 OFF 상태로 설정되지 않으면, 충전 케이블이 차량에 연결되는 방식으로 배터리를 충전하는 것은 부적절하다. 그때는, 처리가 단계 S260으로 진행하고, 제어는 메인 루틴으로 옮겨진다.
만약 신호(IG)가 단계 S210에서 OFF 상태로 설정되면, 배터리를 충전하는 것이 적절하다. 그때는, 처리가 단계 S220으로 진행한다. 단계 S220에서, 릴레이(RY1 및 RY2)는 비통전 상태로부터 통전 상태로 변화되기 위해 제어되고, 전압 센서(74)가 전압(VAC)을 측정한다. 교류 전압이 모니터링되지 않는 경우에는, 충전 케이블이 커넥터(50)의 소켓에 연결되어 있지 않다고 고려되며; 그러므로 충전 작동은 수행되지 않는다. 그때는, 처리가 단계 S260으로 진행하고, 제어는 메인 루틴으로 옮겨진다.
다른 한편으로, 단계 S220에서, 전압(VAC)으로서 교류 전압이 모니터링되는 경우에는, 처리가 단계 S230으로 진행한다. 단계 S230에서, 제어 장치(60)가 배터리(B1)의 SOC가 만충전의 상태를 나타내는 임계값 Sth(F)보다 더 작은지를 결정한다.
만약 SOC < Sth(F)의 관계가 성립되면, 배터리는 충전가능한 상태에 있으며, 그러므로 처리는 단계 S240으로 진행한다. 단계 S240에서, 제어 장치(60)는 인버터들이 서로 협력하도록 2개의 인버터를 제어하고, 그것으로 인해 배터리(B1)를 충전한다.
만약 단계 S230에서 SOC < Sth(F)의 관계가 성립되지 않으면, 배터리(B1)는 만충전의 상태에 있으며, 그러므로 충전의 필요를 가지지 않는다. 그때에, 처리는 단계 S250으로 진행한다. 단계 S250에서, 충전 정지 작동이 수행된다. 구체적으로, 인버터(20 및 30)는 정지되고, 릴레이(RY1 및 RY2)는 오픈되어, 차량(100)에 대한 교류 전력의 입력이 차단된다. 그때에, 처리는 단계 S260으로 진행하고, 제어는 메인 루틴으로 옮겨진다.
또한, 이러한 충전가능한 하이브리드 차량에 관하여, 본 발명의 실시예는 다음의 유리함을 가져온다. 즉, 도 2에 도시된 단위 배터리의 수가 변경되는 경우, 변환 유닛(86)의 변수를 변환함으로써, ECU(61)는 거의 문제 없이 SOC를 산출할 수 있다. 그러므로, 다양한 차량 종류를 위한 하이브리드 시스템은 ECU(61)의 소프트웨어의 개발을 위한 노동시간을 증가시키지 않고 손쉽게 개발된다.
본 명세서에 개시된 실시예는 모든 형태에 있어 예시적인 것으로 제한적인 것이 아니라는 점은 자명하다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명이 아닌 청구범위의 청구항들에 의해 한정되고, 청구범위의 청구항들의 범위 또는 그것으로부터의 균등한 범위에 들어가는 모든 변화들을 포함하도록 의도되었다.

Claims (15)

  1. 차량에 있어서,
    기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 장치;
    상기 전력 저장 장치로부터 출력되는/상기 전력 저장 장치로 입력되는 전류를 검출하고, 상기 전력 저장 장치의 상기 용량과 상기 기준 용량 사이의 비율에 따라서 검출된 값을 변환하고, 그리고 결과물을 출력하는 전류 검출 유닛; 및
    상기 전류 검출 유닛으로부터 출력을 수신하고, 전류 적산을 수행하고, 그리고 상기 전력 저장 장치의 충전 상태를 결정하는 충전 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 검출 유닛은:
    상기 전력 저장 장치에 연결되는 와이어를 통하여 흐르는 전류를 측정하는 센서; 및
    상기 전력 저장 장치의 상기 용량과 상기 기준 용량 사이의 상기 비율에 따라서 상기 센서로부터의 출력을 변환하는 변환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 저장 장치의 상기 용량이 상기 기준 용량의 n배인 경우, 상기 변환 유닛은 상기 센서로부터의 상기 출력에 1/n을 곱하고, 그 다음에 결과물을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    외부 충전을 위한 전력 라인을 상기 전력 저장 장치에 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력 저장 장치에 저장된 전력을 사용하여 상기 차량을 추진하는 회전 전기 기계; 및
    상기 회전 전기 기계와 협력하여 상기 차량을 추진하는 내연 기관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  6. 차량의 전원 장치에 있어서,
    기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 장치; 및
    상기 전력 저장 장치로부터 출력되는/상기 전력 저장 장치로 입력되는 전류를 검출하고, 상기 전력 저장 장치의 상기 용량과 상기 기준 용량 사이의 비율에 따라서 검출된 값을 변환하고, 그리고 결과물을 출력하는 전류 검출 유닛을 포함하되,
    상기 전류 검출 유닛은, 전류 적산을 수행하고 상기 전력 저장 장치의 충전 상태를 결정하는 충전 제어 장치로 상기 검출된 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류 검출 유닛은:
    상기 전력 저장 장치에 연결되는 와이어를 통하여 흐르는 전류를 측정하는 센서; 및
    상기 전력 저장 장치의 상기 용량과 상기 기준 용량 사이의 상기 비율에 따라서 상기 센서로부터의 출력을 변환하는 변환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전력 저장 장치의 상기 용량이 상기 기준 용량의 n배인 경우, 상기 변환 유닛은 상기 센서로부터의 상기 출력에 1/n을 곱하고, 그 다음에 결과물을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    외부 충전을 위한 전력 라인을 상기 전력 저장 장치에 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 차량은:
    상기 전력 저장 장치에 저장된 전력을 사용하여 상기 차량을 추진하는 회전 전기 기계; 및
    상기 회전 전기 기계와 협력하여 상기 차량을 추진하는 내연 기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 장치.
  11. 차량의 전원 장치용 전류 검출 장치에 있어서,
    상기 전류 검출 장치는 기준 용량과는 다른 용량을 가지는 전력 저장 장치와 충전 제어 장치 사이에 연결되고,
    상기 전류 검출 장치는 상기 전력 저장 장치로부터 출력되는/상기 전력 저장 장치로 입력되는 전류를 검출하고, 상기 전력 저장 장치의 용량과 상기 기준 용량 사이의 비율에 따라서 검출된 값을 변환하고, 그리고 결과물을 출력하도록 구성되되,
    상기 충전 제어 장치는 전류 적산을 수행하고 상기 전력 저장 장치의 충전 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력 저장 장치에 연결되는 와이어를 통하여 흐르는 전류를 측정하는 센서; 및
    상기 전력 저장 장치의 상기 용량과 상기 기준 용량 사이의 상기 비율에 따라서 상기 센서로부터의 출력을 변환하는 변환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전력 저장 장치의 상기 용량이 기준 용량의 n배인 경우, 상기 변환 유닛은 상기 센서로부터의 상기 출력에 1/n을 곱하고, 그 다음에 결과물을 출력하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 차량은 외부 충전을 위한 전력 라인을 상기 전력 저장 장치에 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 차량은:
    상기 전력 저장 장치에 저장된 전력을 사용하여 상기 차량을 추진하는 회전 전기 기계; 및
    상기 회전 전기 기계와 협력하여 상기 차량을 추진하는 내연 기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 검출 장치.
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