KR20080092208A

KR20080092208A - 차량용 전원 시스템

Info

Publication number: KR20080092208A
Application number: KR1020070055732A
Authority: KR
Inventors: 게이스케 다니; 가즈요시 오바야시; 다카시 센다; 유키히로 야마시타; 다이스케 구로다
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2008-10-15
Also published as: KR20090017673A; US7710068B2; KR100896776B1; KR100906229B1; JP2007327337A; JP4577274B2; US20080157539A1; DE102007025492A1; DE102007025492B4

Abstract

차량용 발전기를 제어하는 전원 제어 장치는 차량 배터리의 충전 상황을 제어하는 동작들에 의해 변동이 야기될 때 전원 전압의 변동 속도를 소정 변동 속도 범위로 제한하고, 엔진에 의해 발전기에 인가되는 구동 코트와 매칭하도록 발전 전력을 제어한다. 전기 부하가 변동을 요구할 때 발전 전력은 결과적인 엔진 속도 순간 변동의 양을 최소로 유지하면서 순간 엔진 반응 지연에 의해 야기되는 전원 전압에서의 결과적인 순간 변동을 제한하기 위해 제어된다

엔진, 발전기, 엔진제어유닛, 발전기제어부, 전원제어장치, 부하제어장치, 바테리, 바테리 상태 검지부, 배분 전력 산출부, 요구전력 산출부, 전력조정부, 전력보정부, 요구토크 산출부, 발전허가전력 산출부

Description

차량용 전원 시스템{ELECTRICAL POWER SUPPLY SYSTEM FOR MOTOR VEHICLE}

도 1은 차량용 전원 시스템의 제1 실시예의 전체적 구성을 나타내는 도면.

도 2는 제1 실시예의 전원 장치의 상세 구성을 나타내는 도면.

도 3은 제1 실시예의 차량용 전원 시스템에 의해 실행되는 동작순서의 흐름도.

도 4는 배터리 전압/전력 특성의 예를 보여주는 다이어그램.

도 5는 충방전 전력 증가 속도 제한값(charge/discharge power increase rate limit) dWu를 산출하는 방법을 기술하는 다이어그램.

도 6은 발전 전력의 허용값을 도출하는 제1 실시예의 시스템에 의해 실행되는 동작순서의 흐름도.

도 7은 충방전 전력편차 하한값(charge/discharge power deviation lower limit value) Wl을 산출하는 방법을 기술하는 다이어그램.

도 8은 제1 실시예에 의해 실행되는, 발전 지령 전력값을 산출하는 동작순서의 흐름도.

도 9는 제1 실시예의 전원 보정부의 상세구성을 나타내는 도면.

도 10은 배터리에 제공되는 충전 전력 레벨에 급격한 증가가 있을 때 충방전 전력 증가 속도 제한값의 이상적인 교정값을 추정하는 동작예를 보여주는 타이밍도.

도 11은 충방전 전력 증가 속도 제한값에 에러가 있을 때의 동작예를 보여주는, 도 10에 대응하는 타이밍도.

도 12는 제1 실시예에서 전기 부하 요구값에 급격한 증가가 있을 때의 동작예를 보여주는 타이밍도.

도 13은 차량용 전원 시스템의 제2 실시예의 전원 제어 장치의 상세구성을 나타내는 도면.

도 14는 제2 실시예에 의해 실행되는 동작순서의 흐름도.

도 15는 제2 실시예에서의 발전 지령 전력값을 산출하는 동작순서의 흐름도.

도 16은 제2 실시예에서의 전기 부하 요구값에 급격한 증가가 있을 때의 동작예를 설명하는 타이밍도.

도 17은 제3 실시예의 차량용 전원 시스템에서 사용되는 전원 보정부를 나타내는 다이어그램.

도 18은 제3 실시예의 피드백 제어 실행 판단부에 의해 수행되는 동작순서를 나타내는 다이어그램.

도 19는 제4 실시예의 차량용 전원 시스템의 전체적 구성을 나타내는 도면.

도 20은 제4 실시예의 엔진 제어 유닛의 구성을 나타내는 도면.

본 발명은 차량 엔진에 의해 구동되는 발전기로부터 발전 전력을 제어하기 위하여 차량에 설치된 전원 시스템(이하, "전원 시스템"이라고 함)에 관한 것이다.

본원은 2006년 6월 6일에 출원된 일본특허출원 제2006-156745호를 기초로 하며, 이 기초 출원은 언급에 의해 여기에 포함된다.

최근에 차량에 설치되는 전기장치가 증가되기 때문에, 이런 차량용 전기장치를 동작시키기 위해 전력의 레벨을 높임과 동시에, 엔진에 의해 구동되는 차량용 발전기가 보다 높은 레벨의 전력을 발전하는 것이 필수 불가결하게 되었다. 이에 따라, 엔진에 의해 발전기에 보다 높은 레벨의 토크가 작용하여 전력 출력을 증가시켜야 하며, 이로 인하여 엔진 연료 소비량 증가의 결과를 가져온다. 이러한 증가된 연료소비량을 어느 정도 줄이는 것이 바람직하다.

종래 기술에서, 엔진 연료소비량을 줄이는 기법으로서, 여러 동작 조건하에서 전력 생산비용이 산출되고, 비용이 낮은 기간에 발전을 집중시키는 기법이, 예를 들면 아래에서 특허문헌 1로서 언급된 일본특허공개공보 제2004-260908호(페이지 8 내지 13, 도 1 내지 8)에서 제안되었다.

그러나 특허문헌 1에 개시된 방법의 경우, 발전 전력에서의 변동이 종래의 전압 레귤레이션(regulation)의 경우에 발생되는 변동보다 크고 더 자주 발생될 수 있어서, 전원 전압(발전출력전압 및 차량 배터리 전압)이 커다란 변동폭을 가지고 급격하게 변동할 수 있는 문제가 발생된다. 따라서, 차량 헤드램프와 같은 전기장치에 제공된 전력은 변동이 심할 것이다. 그래서 헤드램프의 깜박임 현상 같은 문제들이 발생되어 차량 운전자에게 불쾌감을 주게 될 수 있다.

또한, 이러한 발전기 출력에서의 큰 범위의 변동 때문에 발전기에 의해 흡수된 엔진 토크 레벨이 현저하게 변동될 것이다. 특히, 짧은 시간 안에 엔진 토크 부하에 급격한 증가가 있을 경우, 엔진 속도의 실질적인 감속이 일어날 수 있다. 배터리 충전이 최소 연료 소모량으로 수행될 수 있는 기간 동안 이루어지는 적절한 레벨로 배터리의 충전 상태를 제어하는 동작으로부터 발생되는 엔진내 부하 토크의 변동 때문에 차량 속도의 순간적인 가속, 감속의 문제가 일어날 수 있다.

이것은 차량 운전자에게 불쾌감을 야기시킬 수 있다. 또한, 장시간에 걸쳐 엔진 속도를 저하시키는 것은 발전기에 의해 발전되는 전력을 불충분하게 만들고 차량 장비의 동작에 문제점을 유발시킬 수 있다.

또한, 종래의 차량 발전기용 전원 제어 장치의 경우, 부하 요구 전력값(즉, 전기 부하에 의해 소모되는 전력의 양)의 변동은 전원 전압에서의 순간적인 변동을 유발시킬 수 있으며, 엔진에 대한 토크 부하의 결과적인 변동이 엔진 속도에 변동을 유발시킬 수 있어서 차량의 순간적인 감속 및 가속을 야기시킨다.

본 발명의 목적은 차량용 전원 시스템을 제공함으로써 상기 문제점들을 극복하는 것이다. 본 발명에 따른 차량용 전원 시스템에 따르면, 차량 배터리에 제공되 거나 차량 배터리로부터 방전되는 전력 레벨에서의 변동의 결과로서 시스템의 전원 전압에서 발생하는 변동량이 소정의 범위내로 제한될 수 있으며, 전압에서의 그러한 변동이 발생되는 속도가 소정 범위의 변동 속도내로 제한될 수 있다.

따라서, 배터리를 충분한 수준의 충전 상태로 유지시키는 충전이 절감된 연료 소모량으로 경제적으로 수행되도록 하고, (배터리 충전제어 동작으로부터 야기되는) 엔진 속도의 순간적 변동 같은 문제점이 최소화되도록 배터리의 충방전이 최적으로 제어될 수 있다.

또한, 전기 부하 요구값에서의 급격한 변동 및 부하 요구값에서의 이런 변동에 반응하여 엔진으로부터 제공되는 구동토크를 변동시킬 때의 지연 때문에 전원 전압에서 발생되는 변동량이 소정의 범위 내로 제한될 수 있으며, 엔진부하 요구값에서의 이런 변동 때문에 일어나는 엔진 속도의 순간적인 변동이 최소화되도록 할 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 전원 버스를 경유하여 전기 부하에 전력을 제공하는 배터리, 상기 버스를 경유하여 상기 배터리와 전기 부하에 전력을 제공하는 발전기 및 상기 발전기에 의해 발전 전력을 제어하는 전원 제어 장치를 포함하는 차량용 전원 시스템을 제공하는데,

상기 전원 제어 장치의 회로는 (a) (상기 전원 버스상에 나타나는) 전원 전압이 소정의 허용가능한 전압 범위 내에 유지되도록 배터리의 충방전 전력을 일정 전력값의 범위 내에서 유지시키고, (b) 상기 전원 전압의 변동 속도가 소정의 허용가능한 변동 속도의 범위내에 유지되도록 충방전 전력의 변동 속도를 일정 전력 변 동 속도값의 범위내에서 유지시키기 위하여 상기 발전 전력을 제어하는데 적용된다.

본 명세서와 특허청구범위에서 사용되는 “충방전 전력(charge/discharge power)”이라는 용어는 현재 배터리에 제공되고 있는 전력량(즉, 충전전류가 배터리에 제공되고 있는 동안의 전력량) 또는 현재 배터리로부터 방전되고 있는 전력량을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 충방전 전력 값은 발전기에 의해 발전되는 전력과 전기 부하로 제공되는 전력의 차이값이다.

본 명세서와 특허청구범위에서, “충방전 전력 레벨의 증가(increase in the charge/discharge power level)”라는 용어는 배터리 충전 전력상의 증가나 방전 전력상의 감소 중의 하나가 될 수 있는 변동을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 유사하게, “충방전 전력 레벨의 감소(decrease in the charge/discharge power level)”라는 용어는 배터리 충전 전력상의 감소나 방전 전력상의 증가 중의 하나가 될 수 있는 변동을 의미하는 것으로 이해될 것이다.

따라서, 충방전 전력상에서 변동이 있을 때 전원 전압은 미리 결정된 범위 내에서 유지될 수 있으며, 충방전 전력에서의 이런 변동은 전원 전압에서의 급격한 변동을 야기시키지 않게 된다. 그러므로, 전원 전압에서 점진적인 변동만 일어나기 때문에 배터리 충방전 제어동작의 결과로 일어나는 차량 헤드램프의 깜빡임과 같은 문제가 줄어들 수 있다

이런 시스템의 경우, 충방전 전력 변동 허용범위는 배터리의 내부저항값을 산출하고, 현재 검출된 전원 전압값(즉, 배터리 전압)과 배터리 전류와 관련하여 상기 내부 저항값에 기초한 충방전 전력 변동의 허용범위를 한정하는 값을 산출한 것을 기초로 해서 얻어진다.

이 경우, 배터리의 충방전 전력 레벨의 변동 속도와 반응하는 전원 전압의 변동 속도간의 상관관계는 배터리의 실제 동작 상태에 기초하여 정확하게 산출될 수 있다.

본 발명은 차량 엔진에 의해 구동되는 발전기에 적용될 수 있는데, 본 발명의 차량용 전원 시스템은 엔진을 제어하는 엔진 제어 유닛를 포함하며,

전원 제어 장치는

배터리의 충전 상태와 전기 부하 상태를 포함한 요소들을 기초로 하여 발전기에 의해 현재 발전되어질 전력 레벨로서 발전기 배분 전력값을 도출하고,

허용 가능한 충방전 전력 변동 범위내에서 배터리의 충방전 전력의 변동 속도를 유지하기 위해 발전기 배분 전력값에 보정을 적용하고, 발전 요구 전력값으로서 결과적인 보정된 발전기 배분 전력값을 설정하며,

그리고 발전 요구 전력값을 생산하기 위하여 발전기 구동용 엔진에 의해 만들어지는 요구 토크값을 상기 엔진 제어 유닛로 전송하도록 적용되어진다.

여기에 반응하여, 엔진 제어 유닛는 (차량 구동에 적용되는 토크에 추가하여) 발전기를 구동하는 요구 토크값을 발전하기 위한 엔진 동작 조건을 개시하기 위해 엔진을 제어하고,

발전기를 구동하는 엔진에 의해 현재 제공되어질 수 있는 허가 토크값을 산출하고,

그리고 허가 토크값을 나타내는 데이터를 전원 제어 장치로 전송한다.

이에 반응하여, 상기 전원 제어 장치는 각 지점에서 때에 맞추어 발전기에 의해 흡수된 토크가 허가 토크에 대응하도록 발전 전력을 일정 수준으로 제어한다.

“허가 토크(available torque)”라는 용어는 본 명세서와 특허청구범위에서 특정 의미를 가지고 사용된다. 여기서 사용되는 "허가 토크"는 현재 시점에서 발전기에 의해 흡수되는 토크량으로 설정되는 경우 엔진 속도에 변동을 일으키지 않을 토크량을 의미한다. 발전기에 의해 흡수된 토크량은 발전기가 현재 생산해 내고 전력 레벨에 의해 결정된다. 허가 토크값은 엔진제어반응지연을 포함하는 요소들에 기초하여 엔진 제어 유닛에 의해 산출된다.

발전기에 의해 발전되어진 전력상에 급격한 변동이 있을 때, 예를 들어 배터리의 충전이 시작될 때, 발전기를 구동하기 위해 제공되는 토크량을 대응되게 변동시키도록 엔진을 제어하기 위하여 지령이 전송되고, 엔진이 지정된 토크 변동을 실제로 완료하기 전에 일정한 지연(전술한 제어반응지연)이 있을 것이다. 따라서, 요구되는 변동을 맞추기 위하여 발전 출력 전력을 즉시 변동시키도록 발전기가 제어된다면, 엔진상의 부하 토크의 결과적인 증가와 감소는 엔진 속도를 일시적으로 감소시키거나 증가시켜 그에 의해 차량을 일시적으로 감속 또는 가속시킨다.

그러나, 상기 측면에 따른 본 발명의 경우, (차량을 구동하는데 적용되는 토크에 추가하여) 발전기에 의해 흡수되는 토크 레벨이, 엔진제어반응지연에 관계없이, 발전기를 구동하는 엔진에 의해 현재 발생되고 있는 실제 토크 레벨에 실질적으로 맞추어지도록 유지된다.

그래서, 발전 요구 전력값내의 변동(즉, 최적조건으로 배터리를 유지하기 위해 충방전 전력을 제어하는 동작에 의해 야기된 변동)으로 인한 엔진 속도의 순간적인 변동의 문제가 실질적으로 극복될 수 있다.

구체적으로, 발전기 제어장치는 허가 토크값을 대응하는 발전 허가 전력값으로 전환시키는 계산을 수행하고, 발전 허가 전력값과 발전 요구 전력값 사이의 차이값를 검출하고, 상기 차이값이 감소되도록 발전 지령 전력값을 산출하고, 그리고 상기 발전 지령 전력값을 발전하도록 발전기를 제어한다.

“발전 허가 전력(available generated power)”이라는 용어는 본 명세서 및 특허청구범위에서 특정 의미를 가지고 사용된다. 여기서 사용되어진 “발전 허가 전력”은 현재 시점에서 발전기에 의해 발전되는 값으로 설정되는 경우 허가 토크에 맞추어질(즉, 엔진 속도에서의 변동을 야기하지 않을) 발전 전력값을 의미한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전원 제어 장치는 부하 요구 전력값을 일정하게 유지하면서 충방전 전력 레벨이 변동되고 있는 조건을 검출하고, 상기 조건이 검출될 때 전압 변동의 허용가능한 범위 내에서 전원 전압 변동 속도를 유지하기 위한 피드백 제어에 의해 발전 지령 전력값을 보정하도록 구성될 수 있다.

이 경우, (예를 들어, 배터리의 산출된 내부저항값의 에러 때문에) 충방전 전력 변동의 허용가능한 범위를 정의하기 위해 사용되는 값에 에러가 있더라도, 이러한 에러의 영향은 전원 전압의 실제적 변동 속도를 소정의 최대허용가능한 증가 속도 및 감소 속도와 비교하고, 상기 발전 전력을 이에 맞게 조정함으로써 보정될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 범위의 값과 제2 범위의 값에 기초하여 발전 전력 레벨 또는 전기 부하에 의해 소모된 전력 레벨(또는, 이들 모두)을 설정하는 전력제어장치가 제공된다. 여기서, 상기 제1 범위는 부하 요구 전력값이 변하지 않는 조건하의 전원 전압의 허용가능한 범위의 변동에 대응하는 충방전 전력의 허용가능한 변동 범위이며, 상기 제2 범위는 전원 전압 변동이 부하 요구 전력값의 변동 조건하에서 일어나며 부하 요구 전력값의 변동에 반응하여 발전기에 적용되는 구동토크를 조절하는 데에서 오는 지연(즉, 전술한 엔진제어반응지연)으로부터 야기될 때, 전원 전압의 순간적인 변동량이 소정의 허용가능한 변동 범위 내로 유지 되도록 하는 충방전 전력의 변동 범위이다.

이 경우, 예를 들어, 부하 요구 전력값에서 급격한 증가가 있어서 이것이 발전 전력을 순간적으로 부족하게 만들어서 전력이 배터리로부터 방전되었을 때(즉, 충방전 전력이 줄었을 때), 전력이 부족한 기간 동안 발전 전력 레벨을 임시적으로 줄이는 것이 가능해진다. (이에 의해 엔진상의 토크 부하를 임시적으로 줄일 수 있게 된다). 그리고, 이에 의해 엔진 속도의 감속량을 줄일 수 있게 되어 발전 전력이 임시적으로 부족하게 되어 야기된 전원 전압이 감소량을 제한할 수 있다.

[제1 실시예]

도 1은 차량용 전원 시스템의 제1 실시예의 전체적 구성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상기 시스템은 엔진(101), 발전기(102), 엔진 제어 유닛(103)(이하 "ECU"라고 함), 전원 제어 장치(105), 부하 제어 장치(106a, 106b) 및 배터리(108)(즉, 전기저장배터리)를 포함한다.

전기발전기(102)(이하 간략히 “발전기”라고 함)는 엔진(101)에 의해 구동되어 회전되며, 전력을 제공해서 배터리(108)를 충전시키면서 동작 전력을 전기 부하(107a, 107b)로 제공한다. 전원 제어 장치(105)는 발전기(102)에 연결되고, 부하(107a, 107b)에 제공되는 전력의 각각의 제어기인 부하 제어 장치(106a, 106b)에 연결된다. 부하(107a, 107b)에 의해 현재 요구되는 전체 전력량을 특정하는, 부하 제어 장치(106a, 106b)로부터 전송된 정보는 아래에서 부하 요구 전력값으로 언급될 것이다. 전원 제어 장치(105)는 배터리(108)의 상태를 모니터링하고 필요하다면 충전 전력을 배터리(108)에 제공하면서, 부하 요구 전력값에 따라 전기 부하(107a, 107b)에 제공하기 위하여 발전기(102)로부터 발전된 출력 전력을 제어한다. 따라서, 전원 제어 장치(105)는 각 시점에서 발전되어야 할 전력량을 산출하여 이에 따라 발전기(102)의 발전 출력을 조절한다.

발전기(102)와 배터리(108)와 부하 제어 장치(106a, 106b)(이것들은 개별적으로 전기 부하(107a, 107b)로의 전원을 제어한다)는 공통적으로 전원 버스(115)에 접속되어 있다. 통신선(109, 110, 111, 112)은 CAN(controller area network)와 같은 통신망을 통해 시스템의 각종 장치들간의 직렬 데이터 통신을 수행하기 위해 제공된다.

전원 제어 장치(105)를 구성하는 회로는 마이크로컴퓨터, 또는 마이크로컴퓨터와 하드웨어 회로의 결합에 의해 구성될 수 있으며, 마이크로컴퓨터는 처리 절차 의 주기적 실행을 통해 아래에서 기술되는 다양한 기능을 수행하는 적절한 제어프로그램에 따라 작동된다. 그러나, 보다 쉽게 이해하기 위해서, 이러한 기능들은 도 2의 시스템 블럭도 안에 도시된 상호연결된 복수의 프로세싱부(절차부)에 의해 실행되는 것으로 설명될 것이다.

여기서, 전원 제어 장치(105)는 배터리 상태 검지부(401), 배분 전력 산출부(402), 요구 전력 산출부(403), 전력 조정부(404), 전력 보정부(405), 요구 토크 산출부(406), 허가 전력 산출부(407) 및 발전기 제어부(104)로 이루어졌는데, 그들의 각 기능은 아래에서 설명될 것이다.

도 3은 전력 발생을 제어하기 위해 시스템에 의해 반복적으로 수행되는 동작 시퀀스를 보여주는 흐름도이다. 이러한 동작들은 주로 전원 제어 장치(105)에 의해 수행되나, 아래에서 설명되는 바와 같이 ECU(103)도 관련된다.

우선(S100), 전원 제어 장치(105)는 전기 부하(107a, 107b)에 의해 현재 요구되는 부하 요구 전력값을 획득한다.

다음(S101)에, 전원 제어 장치(105)의 배분 전력 산출부(402)는 배터리(108)에 대한 최적 충방전 전력값(여기서, "충방전 전력"은 위에서 정의된 의미를 가짐)을 산출한다. 이 최적 충방전 전력값은 전기 부하(107a, 107b)의 상태를 표시하는 (부하 제어 장치(106a, 106b)로부터 전달된) 정보와, 배터리 상태 검지부(401)로부터 전달된 배터리(108)의 상태에 관한 정보에 기초하여 도출된다.

최적 충방전 전력값과 부하 요구 전력값에 기초하여, 배분 전력 산출부(402)는 발전기(102)에 의해 발생되도록 현재 요구되는 전체 전력량을 계산한다. 이 전 체 전력량은 이하에서 발전기 배분 전력이라고 언급되며, 발전기(102)에 의해 현재 발전될 수 있는 전력값의 범위 이내이고, 충방전 전력이 가능한 한 최적에 근접하도록 계산된다.

특히, 배터리(108)의 전압이 미리 결정된 최대 및 최소 전압값 사이의 범위 내에 유지되도록 하는 배터리(108)의 충방전 전력 레벨을 달성하도록 발전기 배분 전력값이 결정된다. 이러한 충방전 전력 레벨의 범위는 이하에서 충방전 전력의 허용가능한 변동 범위를 가리키는 넘버원 범위로 지칭된다.

도 4는 배터리(108)의 전력/전압 동작 특성의 예로서, 넘버원 범위를 도시한다. 여기서 수평축은 충방전 전력값이고, 수직축은 배터리(108)의 전압값(즉, 전원 전압)을 가리킨다.

다음(S102)에, 배터리 상태 검지부(401)는 배터리(108)의 충방전 전력 레벨의 증가 속도의 제한값(아래에서 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu로 언급되며, W/s 단위로 측정됨)을 도출한다. 이 값에 의해 전원 버스(115)에 나타나는 전원 전압의 증가 속도가 특정 최대값(아래에서 전압 증가 속도 제한값 dVu로 언급되면, V/s로 측정됨) 이내로 유지된다.

유사하게, 배터리 상태 검지부(401)는 배터리(108)의 충방전 전력 레벨의 감소 속도의 제한값(아래에서 충방전 전력 감소 속도 제한값 dWl로 언급되며, W/s 단위로 측정됨)을 도출한다. 이 값에 의해 전원 버스(115)에 나타나는 전원 전압의 감소 속도가 특정 최대값(아래에서 전압 감소 속도 제한값 dVl로 언급되면, V/s로 측정됨) 이내로 유지된다. dWu와 dWl 사이의 충방전 전력의 범위는 이하에서 넘버 투 범위로 언급된다.

dVu와 dVl의 값은 전원 전압의 변동 속도 범위를 한정하는 것으로 미리 결정되며, 이로써 전기 부하에 제공되는 결과적인 전력의 변동에 기인하여 어떤 곤란한 것(예를 들어, 차량 헤드램프의 깜빡임)도 차량 운전자에게 일어나지 않을 것이다.

실제적으로, (예를 들어, 차량 운전자가 헤드램프를 점등했기 때문에) 부하 요구 전력값에서의 변동에 의해 야기되는 발전기 배분 전력값에서 변동이 있을 때는 발전 전력의 변동 속도를 제한하는 것이 바람직하지 않다. 그러므로 이후로 기술되는 이 실시예에서 요구 전력 산출부(403)는 (부하 요구 전력값에 기초하여) 충방전 전력에서의 변동이 부하 요구 전력값에서의 변동에 의해 야기되는지 여부를 판단한다. 야기되는 경우, 발전기 배분 전력값은 충방전 전력이 변동되는지 여부를 불문하고, 발전 요구 전력값으로 설정된다.

도 5는 단계(S202)에서 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu를 계산하는 방법을 설명하는 도면이다. 이 예에서는, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 차량용 배터리에 대한 등가회로를 사용하여 dWu가 산출된다. 배터리(108)의 검출된 전압 및 전류값을 각각 I 및 V로, 배터리의 내부저항값을 r(여기서, r은 배터리(108)의 전류와 전압 사이의 관계에 근거하여 배터리 상태 검지부(401)에 의해 산출됨)로 표시하면, 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu는 도 5(b)에 도시된 바와 같은 방정식으로 얻어진다.

충방전 전력 감소 속도 제한값 dwl은 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu를 얻은 방법과 유사한 방법으로 도출된다.

배터리 충방전 전력 레벨의 증가 속도 및 감소 속도에 대해 각각의 제한값(dWu, dwl)을 사용하는 이유는 배터리(108)의 전압(즉, 전원 버스(115)에 나타나는 전원 전압)이 증가하고 있는지 감소하고 있는지 여부에 따라 배터리의 내부저항값 r이 변동되기 때문이다.

배터리 전압의 충방전 전력 레벨과 결과적인 배터리 전압 변동 사이의 관계는 도 5(b)에 도시되는 방정식에 의해 정확하게 표현되지 않을 수 있으며, 그래서 결과에 에러가 일어날 수 있다. 그러나 이 실시예에서는 후술하는 바와 같이 이러한 에러의 효과를 교정하기 위하여 발전 전력 레벨에 보정이 이루어진다.

다음(S103)에, 최적 충방전 전력값이 변동하면, 요구 전력 산출부(403)는 발전 요구 전력값을 얻기 위하여, 전술한 넘버투 범위(전원 전압의 변동 속도의 허용가능한 범위) 내에 충방전 전력의 변동 속도가 오도록 발전기 배분 전력값에 보정을 행한다. 최적 충방전 전력값이 변하지 않으면, 배분 전력 산출부로부터 만들어진 발전기 배분 전력값은 위에서 언급된 발전 요구 전력값으로 설정된다.

이후 요구 토크 산출부(406)는 발전 요구 전력값이 만들어지도록, 엔진에 의해 발전기(102)로 제공되어야 하는 구동 토크값을 산출하고, 요구 토크값을 표시하는 데이터를 ECU(103)으로 전송한다.

다음(S104)에, 발전 허가 전력 산출부(407)는 발전기(102)를 구동하기 위한 허가 토크(여기서, "허가 토크"는 위에서 정의된 의미를 가짐)를 특정하는 데이터를 엔진 제어부(408)로부터 수신받고, 이로써 현재 시점에서 발전기(102)에 의해 만들어질 수 있는 발전 허가 전력값(여기서, "발전 허가 전력값"은 위에서 정의된 의미를 가짐)을 계산한다. 이 값은 발전기(102)의 허가 토크 및 회존 속도에 기초하여 결정된다. 이러한 발전기 회전 속도를 얻는 방법은 잘 알려져 있으므로, 여기서 자세한 설명은 생략된다.

발전기(102)로부터 발전되는 전력 요구값에 변동이 없다는 조건에서 시스템이 동작될 때(즉, 충방전 전력 레벨이 일정하고, 전기 부하 전력 요구값에 변동이 없을 때), 발전 허가 전력은 발전기(102)를 제어하기 위하여 전원 제어 장치(105)에 의해 도출된 발전 지령 전력값과 실질적으로 동일하다. 발전 요구 전력값에 급격한 변동이 있다면, 이에 따라 증가된 레벨의 요구 토크가 요청(즉, 요구 토크 산출부(406)로부터 전달되는 전술한 데이터에 의해 운반)된다. ECU(103)는 이로써 발전기(102)를 구동시키는 엔진(101)에 의해 제공되는 토크의 양을 대응되게 증가 또는 감소시키기 위하여 엔진(101)의 제어를 개시한다. 그러나 엔진(101)의 제어 반응 지연에 따라 엔진(101)이 구동 토크에 필요한 변동을 실질적으로 일으키기 전에(즉, 허가 토크가 요구 토크값과 매칭되기 전에), 어느 정도의 지연이 있을 것이다.

그래서 발전기(102)를 구동하는 허가 토크(즉, 차량을 구동하기 위해 현재 제공되는 토크에 추가되는 양)는 이 제어 반응 지연을 고려하여 ECU(103)의 엔진 제어부(408)에 의해 계산된다.

그러므로 발전 허가 전력값은 엔진 제어부(408)에 의해 제공되는 허가 토크값을 포함하는 정보에 기초하여 발전 허가 전력 산출부(407)에 의해 계산된다.

따라서 요구 토크값에 변동이 있은 후 짧은 기간 동안, 허가 토크값은 엔 진(101)의 반응 지연에 따라 요구값과 다를 것이다. 그러므로 이 기간 동안 발전 허가 전력값은 발전 요구 전력값과 다를 것이다.

도 6은 발전 허가 전력값을 도출하기 위해 전원 제어 장치(105)와 ECU(103)가 연결되어 수행하는 도 3의 단계(S104)를 구성하는 동작순서를 도시하는 흐름도이다. 우선, 발전기(102)의 현재 회전 속도와 전원 버스(115)에 나타나는 전압에 기초해, 요구 토크 산출부(406)는 발전기(102)에 대응하는 전력 발전기 모델을 이용하여, 발전 요구 전력값에 근거한 발전기(102)의 요구 토크값을 계산한다(S200).

다음에 요구 토크 산출부(406)는 요구 토크의 이 값을 발전기(102)를 구동할 때 흡수될 토크량으로서 ECU(103)의 엔진 제어부(408)로 전달한다(S201). 다음에 엔진 제어부(408)는 엔진에 대한 쓰로틀 개방 정도, 연료 분사량, 점화 타이밍 등의 적절한 제어값들을 설정하기 위해 엔진(101)에 대한 제어 지령어들을 생성한다(S202). 이러한 제어값들은, 엔진의 현재 속도를 유지하면서 차량을 구동시키기 위해 제공되고 있는 토크에 더하여 발전기(102)를 구동시키는 요구 토크값이 만들어지는 엔진(101)의 동작 상태를 개시하기 위해 결정된다.

전술한 바와 같이, 엔진 토크에 변동이 요구될 때 실질적인 토크는 지연 기간 후에만 특정 값에 도달할 것이다

다음(S203)에, 엔진 제어부(408)는 발전기(102)를 구동시키기 위하여 허가 토크를 계산한다. 이것은 엔진의 제어 반응 지연을 고려하여 계산된다. 다음에 허가 토크값을 나타내는 데이터는 허가 전력 산출부(407)로 전달되고, 발전 허가 전력 산출부(407)는 다음에 허가 토크값에 기초하여 발전기(102)의 발전 허가 전력값 을 계산한다(S204).

그와 같은 방법으로, 발전 허가 전력값은 도 3의 단계(S104)에서 도출된다. 다음에 그 값은 발전 허가 전력 산출부(407)에 의해 전력 조정부(404)에 제공된다.

단계(S104) 이후에 단계(S105)에서, 배터리 상태 검지부(401)는 충방전 전력 레벨에서의 순간 증가량을 도출한다. 충방전 전력 레벨은 (현재 시점에서 발생하는 경우) 이후 전압 증가 한계값 ΔVu로 언급되는 양만큼 전원 전압이 증가하도록 한다. 충방전 전력 레벨에서의 이러한 증가량은 이후 충방전 전력 편차 상한값 ΔWu로 언급된다.

유사하게, 배터리 상태 검지부(401)는 충방전 전력 레벨에서의 순간 감소량을 도출한다. 충방전 전력 레벨에서의 순간 감소량은 이후 전압 감소 한계값 ΔVl로 언급되는 양만큼 순간적으로 전원 전압을 감소시킨다. 충방전 전력 레벨에서의 이러한 감소량은 이후 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl로 언급된다.

전압 증가 한계값 ΔVu와 전압 감소 한계값 ΔVl은 헤드램프의 깜빡거림과 같은 불편을 차량 운전자에게 끼치지 않고 일어날 수 있는 전원 전압에서의 순간 증가 또는 감소의 최대량으로 미리 결정된다. 전원 전압의 이러한 순간 증가 또는 감소는 전술한 엔진 반응 지연에 기인하여, 발전 전력을 현재 요구값으로 증가 또는 감소시킬 때의 지연에 의해 발생할 수 있다.

충방전 전력 편차 상한값 ΔWu와 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl 사이의 값의 범위는 이하 넘버쓰리 범위라고 언급된다. 위에서 설명된 바와 같이, 배터리 충방전 전력 변동량이 이 범위 내에 유지되면, 전원 전압에서의 결과적인 순간 변동은 ΔVu와 ΔVl 사이의 전압 변동의 허용가능한 범위를 넘지 않을 것이다.

도 7은 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl를 계산하는 방법을 설명하는 도면이다. 이것은 도 7(a)에 도시된 배터리 등가회로를 이용하여 계산된다. 전술한 도 5에서의 방법과 동일하게, 배터리(108)의 검출된 전압 및 전류값은 각각 I 및 V로 표시되고, 배터리의 내부저항(배터리(108)의 전류와 전압 사이의 관계에 기초하여 산출됨)은 r로 표시된다. 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl은 도 7(b)에 도시된 방정식으로부터 얻어진다.

충방전 전력 편차 상한값 ΔWu은 ΔVl 대신에 ΔVu가 계산에 사용되고 충방전 전력 변차 하한값 ΔWl을 얻는 것과 같은 방법으로 얻어진다. 배터리 충방전 전력 레벨의 증가 속도 및 감소 속도에 대한 각각의 제한값들(dWu, dWl)에 대해 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로, 충방전 전력 레벨의 편차에 대한 각각의 상한값 및 하한값(ΔWu, ΔWl)을 사용하는 이유는 배터리의 내부저항 r이 배터리(108)의 전압이 증가하고 있는지, 감소하고 있는지 여부에 따라 달라지기 때문이다. ΔVh 와 ΔVl의 산출된 값은 전력 조정부(404)로 제공된다.

다음(도 3의 S106)에, 전력 조정부(404)는 발전기(102)에 의해 만들어지는 전력 레벨을 특정하는 발전 지령 전력값을 계산한다. 이러한 계산은 단계(S103)에서 계산된 발전 지령 전력값, 단계(104)에서 얻어진 발전 허가 전력값, 충방전 전력 편차 제한값(ΔWu, ΔWl)에 근거하여 이루어진다.

도 8은 이러한 계산을 수행하는 동작순서의 특정 예를 도시하는 흐름도이다. 우선, 전력 조정부(404)는 (즉, 발전기 배분 전력값에서의 변동을 일으키는, 배터 리 상태 모니터링부(410)의 동작에 의해) 충방전 전력이 현재 변동되고 있는지 여부를 판단한다(S300). 충방전 전력이 현재 변동하고 있지 않다고 판단되면 (즉, 그래서 부하 요구 전력값에서의 변동에 의해 발전 요구 전력값에서의 여하한 변동이 야기되어야 하면) 다음에 전력 조정부(404)에서 발전 요구 전력값이 발전 허가 전력값보다 큰지 여부에 관해 판단이 이루어진다(S301). 이러한 상태는 부하 요구 전력값에 갑작스런 변동이 있을 때 일시적으로 발생할 수 있다.

발전 요구 전력값이 발전 허가 전력값보다 크고(즉, 단계(S301)에서 긍정 판단이 이루어지고), 그래서 발전 전력 결핍이 있으면, 증가된 토크를 만들어 발전 전력을 증가시키기 위하여 엔진(101)을 제어하는 지령어들이 전원 제어 장치(105)와 ECU(103)에 의해 생성된다. 그러나 전술한 엔진 제어 반응 지연에 따라, 전력 결핍이 계속되는 짧은 기간이 있을 것이다.

이러한 조건에서, 발전 지령 전력값이 전력 결핍의 정도로 즉시 증가되면, 전원 전압은 변동되지 않은 채 유지될 수 있다. 그러나 (발전기(102)에 의해 부여되는 토크 부하에서의 갑작스런 증가에 의해) 발전기(102)의 회전 속도는 떨어진다. 한편, 발전 지령 전력값이 변경되지 않은 채 남겨지면 엔진 회전 속도는 일정하게 유지되나, 배터리(108)로부터 방전 전력이 흐르므로 전원 전압에 강하가 발생한다.

이러한 이유로 본 실시예에서, 예를 들어 부하 전력 요구값에서의 갑작스런 증가에 의해 발전 전력에 순간적인 결핍이 있을 때, 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl보다 발전 전력 결핍이 크지 않은 정도로만 발전 지령 전력값이 증가된다. 그러한 방식으로, 전원 전압에서의 결과적인 순간 강하는, 가능한 많이 엔진 회전 속도의 강하량을 감소시키면서 하한값 ΔVl을 넘지 않을 것이다.

말하자면 발전 전력 부족 또는 초과의 기간 동안, 발전 지령 전력값은 허가 전력값에 "조정"량을 부가함으로써 설정된다. 이 조정량은 엔진 속도에서의 변동을 방지하기 위한 조건들과 전원 전압에서의 변동을 방지하기 위한 조건들 사이의 충돌에 대한 타협이다.

특히, 단계(S301)에서 발전 전력 결핍이 있는 것으로 판단되면 단계(S302)가 수행된다. 단계(S302)에서, 전력 조정부(404)는 발전 허가기 전력값과 전력 결핍값(즉, 발전 허가 전력값과 전력 요구값 사이의 차이값)의 합, 또는 발전 허가기 전력값과 전력 결핍값의 합에서 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl이 감산된 것(항상 더 작음)으로 갱신된 발전 지령 전력값을 설정한다. 이로써 전원 전압의 순간 하한값은 전압 감소 하한값 ΔVl보다 작게 될 것이다. 단계(S302)는 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

발전 지령 전력값 <-- 발전 허가 전력값 + max((발전 요구 전력값 - 발전 지령 전력값) - 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl, 0)

위에서 max(x, y)는 x, y 값 중에서 더 큰 값을 의미한다.

발전 요구 전력값이 발전 허가 전력값보다 작으면(즉, 단계(S301)에서 부정으로 결정하면), 이것은 발전 전력의 초과를 의미하며, 이는 전원 전압에서의 순간 적인 증가를 초래한다.

그러나, 발전 전력의 초과량을 충방전 전력 편차 상한값 ΔWu보다 크지 않은 어느 값으로 유지함으로써, 전력 조정부(404)는 전원 전압에서의 결과적인 순간 증가가 전압 증가 제한값 ΔVu을 넘지않도록 한다.

이를 달성하기 위해, 다음(도 8의 단계(S303)에 해당함)에, 전력 조정부(404)는 수학식 2에서와 같이 갱신된 발전 지령 전력값을 도출한다.

발전 지령 전력값 <-- 발전 허가 전력값 + min((발전 요구 전력값 - 발전 지령 전력값) + 충방전 전력 편차 상한값 ΔWu, 0)

어떤 변동도 충방전 전력 레벨에 일어나지 않는다면(즉, 단계(S300)에서 부정으로 결정되면), 발전 지령 전력값은 변동되지 않고 유지된다(S304).

그와 같은 방법으로, 전술한 충방전 전력 레벨에서의 허가 증가 또는 감소의 양, 발전 요구 전력값 및 발전 허가 전력값에 기초하여 지령 전력값을 설정함으로써, 전력 조정부(404)는, 부하 요구 전력값에 갑작스런 변동이 발생할 때 그러한 변동이 전원 전압에서 과도한 순간 변동 또는 엔진 속도에서 과도한 순간 변동을 일으키지 않도록 보장하기 위한 지령 전력값을 도출한다.

이것은 엔진 반응 지연에 관계없이 보장되는데, 이는 이러한 반응 지연의 효과를 고려하여 (엔진 제어부(408)에 의해) 발전 허가 전력값이 도출되는 사실에 기인한다.

도 3에서, 위에서 설명된 바와 같이 단계(S106)을 실행한 후, 단계(S106)에서 계산된 발전 지령 전력값의 피드백 보정을 전력 보정부(405)가 수행하는 단계(S107)이 실행된다. 이러한 보정은 후술하는 바와 같이, 전원 전압의 실제 값에 기초하여 수행된다. 이로써, dWu와 dWl의 계산된 값들에서의 여하한 에러에 의해 영향받지 않는 보정된 발전 지령 전력값이 얻어진다.

다음에 발전기 제어부(104)는 보정된 발전 지령 전력값을 생성하기 위해 발전기(102)를 제어한다(S108).

도 9는 도 3의 단계(S108)에서 실행되는 동작을 설명하는, 전원 제어 장치(105)의 전력 보정부(405)의 상세 구성도이다. 도시된 바와 같이, 전력 보정부(450)은 전력 제어부(501), 전압 제어부(502), 발전 전압 보정 조건 판단부(503), 스위치(504) 및 곱셈부(505)를 포함한다. 발전 전압 보정 조건 판단부(503)는 부하 요구 전력값에서의 변동에 의해 야기된 발전 요구 전력값에서의 변동이 있는지 여부에 기초하여, 충방전 전력에서 변동이 있는지 여부를 판단한다. 충방전 전력 레벨에 변동이 없으면, 스위치(504)는 OFF 조건으로 스위칭되고, 반면 그렇지 않으면 스위치는 ON 조건으로 설정된다. OFF 조건에서 발전 지령 전력값은 전력 보정부(405)로부터 변하지 않은 상태로 출력된다.

그러므로 부하 요구 전력값에서의 변동보다 충방전 전력에서 만들어진 변동에 기인해 발전 전력에 대한 요구값에 변동이 있을 때에만, 전력 보정부(450)는 발전 지령 전력값의 보정을 수행한다. 이러한 조건에서 전력 제어부(501)과 전압 제어부(502)의 결합은, 전원 전압의 변동 속도가 전술한 바와 같은 소정의 허용가능 한 변동 범위 내에 유지되도록 발전기(102)의 피드백 제어를 적용한다.

곱셈부(505)는 전원 전압의 검출된 값과 발전기(102)의 출력 전류를 곱하여 발전기(102)에 의해 현재 생성되고 있는 검출된 전력값을 얻고, 이 값을 전력 제어부(501)로 제공한다. 전력 제어부(501)에서, 감산기(501A)는 발전 지령 전력값을 발전 전력 검출값과 비교하여 전력 차이값을 얻으며, 이 전력 차이값은 제어부(501B)로 제공된다.

이 전력 차이값는 감산기(501A)로부터 출력되는 차이값이 0이 되도록 실제 발전 전력이 보정되어야 하는 양, 즉 충방전 전력 조정의 양을 나타낸다. 그러므로 이러한 전력 조정량에 대응하는 전압량이 (전술한 도 5의 관계를 이용하여) 계산되며, 전원 전압을 보정하기 위해 제공되므로써 전원 전압의 지령값을 얻는다.

다음에, 얻어진 전압 지령값은 전압 지령값의 변동 속도가 제한값 dVu와 dVl에 의해 한정되는 허용가능한 변동 속도 범위 내에 있도록 제어부(501B)에 의해 조정된다.

전압 제어부(502)에서, 전압 지령값과 전원 전압은 감산기(502A)를 이용하여 비교되어 전압차를 얻는다. 제어기(502A)는 이 전압차를 충방전 전력에서의 대응 변동량으로 변환하고, 발전 전력의 지령값을 그 전력량에 의해 보정하여 발전 전력의 보정된 지령값을 하나의 값으로 얻음으로써 감산기(502A)로부터의 출력이 0이 된다.

발전 전력의 보정된 지령값은 스위치(504)를 경유하여 발전기 제어부(104)로 전달된다.

그러한 방식으로, 부하 요구 전력값이 변하지 않으면서 충방전 전력 레벨에 변동이 있을 때, 전원 전압의 변동 속도는 허용가능한 변동 속도의 범위 내로 정확하게 유지된다.

도 10은 배터리(108)를 충전시키기 위해 제공되는 전력 레벨이 증가하는 경우를 하나의 예로 하여, 부하 요구 전력값이 변하지 않으면서 충방전 전력 레벨에 갑작스런 변동이 있을 때의 동작을 설명하는 도면이다. 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu와 충방전 전력 감소 속도 제한값 dWl의 측정값이 이상적으로 정확하다고 여기에서 가정한다.

이 경우에, 충방전 전력 레벨에 증가가 있어서 발전기 배분 전력의 요구값이 도 10(a)에 도시된 바와 같이 대응되게 증가할 때, 요구 전력 산출부(403)은 제한값들 dWu, dWl에 따라 발전기 배분 전력값을 조정하여 방전 전력의 증가 속도가 이 제한값들에 의해 한정되는 범위 내에 있게 된다. 발전 전력의 대응 지령값은 전력 조정부(404)로부터 도출되며, 전력 조정부(404)는 도 10(b)에 도시된 바와 같이 엔진(101)의 반응에 매칭된다(즉, 전술한 바와 같이 허가 토크에 따라 제어된다). 전력 보정부(405)는 이 값에서 동작하여 발전 전력의 보정된 지령값을 도출한다.

도 10(b)에 도시된 바와 같이, 전력 변동 속도 제한값 dWu에 에러가 없으면, 발전 전력의 보정된 지령값은 충방전 전력에서의 증가 동안 발전 전력의 지령값과 매칭될 것이다.

특히, 발전기(102)를 구동하기 위해 (엔진 속도를 낮추지 않은 채) 엔진(101)에 의해 제공될 수 있는 허가 토크의 양이 발전기(102)에 의해 현재 흡수되 고 있는 토크의 양과 매칭되도록 유지되므로, 발전기(102)를 구동하기 위하여 제공되는 토크의 양을 증가시키기 위하여 지령어들에 반응할 때 엔진(101)의 지연에도 불구하고 도 10(d)에 도시된 바와 같이 엔진 속도는 감소되지 않는다.

또한, 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 전원 전압의 변동 속도가 전압 증가 속도 제한값 dVu 보다 작은 값으로 유지된다.

도 11(a) 내지 (d)는 (부하 요구 전력값이 변하지 않으면서) 배터리(108)를 충전시키기 위하여 제공되는 전력에 갑작스런 증가가 있고 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu 에 에러가 있는 경우에, 도 3의 단계(S106)에서 수행되는 동작들의 예를 설명한다. 도 11(a) 내지 (d)는 각각 도 10(a) 내지 (d)에 대응된다.

예를 들어, 도 11(b)에 도시된 바와 같이 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu이 과도하게 높아서 발전 전력에 과도하게 빠른 증가 속도가 있으면, 전원 전압은 과도하게 빠르게 증가할 것이고, 도 11(c)에서 파선부에 의해 도시된 바와 같이, 요구값을 오버슈트(overshoot)할 수 있다.

그러나 이러한 경우 본 실시예에서는, 전술한 바와 같이 전력 보정부(405)에 의해 피드백 보정이 제공되어 도 11(c)에 도시된 바와 같이 전압 증가 속도 제한값 dVu 내로 전원 전압의 변동 속도를 유지한다.

이러한 보정 동작은 도 11(c)에 도시된 바와 같이 엔진 속도의 중요한 변동을 초래하지 않는다.

도 12(a) 내지 (d)는, 도 8의 흐름도를 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 제어 동작(즉, 충방전 전력이 변하지 않은 채 부하 요구 전력값이 갑자기 증가함에 따라 발전 요구 전력값이 변하는 경우에 대한 도 3의 단계(S106)의 내용)을 설명한다. 도 12(a)에 도시된 바와 같이, 부하 요구 전력값이 갑자기 증가할 때, 비록 발전 지령 전력값이 요구값에서의 필요 증가에 따라 즉시 증가되더라도, 전술한 엔진(101)의 반응 지연에 기인하여 발전 전력의 순간적인 부족이 있을 것이다.

그 결과, 충방전 전력의 편차가 있을 것이다. 즉, 전력이 배터리(108)로부터 방전되어 전원 전압이 하강할 것이다.

그러한 전압 강하의 진폭은 전력 조정부(404)의 동작에 의해 보정되지 않은 경우 도 12(c)의 파선으로 표시된다.

그러나 본 실시예에서 전력 조정부(404)는 전원 전압에서의 감소량을 최소화시키기 위한 조건과 엔진 회전 속도의 감소량을 최소화시키기 위한 조건이 충돌하는 것을 가능한 많이 조정하는 기능을 수행한다. 이것은 부하 요구 전력값에 증가가 있는 경우 발전 지령 전력값을 발전 요구 전력값 아래로 감소시킴으로써 도 12(b)에 도시된 바와 같이 달성된다.

(발전 전력에서의 증가에 기인하여) 발전기(102)에 의해 흡수되는 토크의 양에서의 순간적인 증가는 그러한 조정가 수행되지 않는 경우에 비해 감소된다. 그러므로, 도 12(d)에 도시된 바와 같이 엔진 속도의 순간적인 감소는 단지 아주 작게 일어난다. 부하의 증가가 있을 때 발전 전력의 지령값이 발전 전력의 요구값으로부터 감소하므로, 전원 전압은 순간적으로 하강할 것이다.

그러나 도 12(c)에 도시된 바와 같이 발전 전력 부족량의 최대값(즉, 충방전 전력의 편차량)을 ΔWl보다 크지 않도록 제한함으로써, 전원 전압에서의 순간 감소 의 최대량은 ΔVl로 제한된다. 이러한 동작은 전술한 도 8의 단계(S302)에 대응한다.

그러므로 본 실시예에서, 전기 부하의 레벨에 변동이 있어서 발전 요구 전력값에 결과적인 변동이 있을 때, 발전 요구 전력값에 대응하는 요구 토크값이 계산된다. 이러한 요구 토크값(즉, 발전기(102)를 구동시키기 위하여 인가되는 토크)을 표시하는 데이터는 엔진 제어 유닛(103)로 전달되며, 엔진 제어 유닛(103)는 차량을 구동시키기 위하여 요구되는 토크에 더하여 요구 토크값이 만들어지도록 동작 조건을 개시하기 위하여 엔진(101)을 제어함으로써(즉, 연료 분사량, 점화 타이밍 등을 조정함으로써) 반응한다.

엔진은 즉시 반응할 수 없으므로, 그 시간에 ECU(103)는 (엔진 속도를 변경하지 않으면서) 발전기(102)를 구동시키기 위하여 현재 시점에서 제공될 수 있는 허가 토크값을 계산한다. 허가 토크값은 다음에 전원 제어 장치(105)로 전달된다.

전원 제어 장치(105)는 허가 토크값에 대응하는 발전 허가 전력값을 계산하고, 다음에 발전 허가 전력값과 발전 요구 전력값 사이의 차이값를 계산하는 것에 의해 반응한다.

다음에, 발전 전력의 요구값에 발전 지령 전력값이 매칭되도록 하기 위하여, 또는 (엔진 반응 지연에 기인하여) 그것이 순간적으로 불가능할 때 발전 전력의 요구값과 지령값의 차이값를 (부하 요구 전력값에 증가가 있는 경우) 하한값 ΔWl보다 크지 않은 값으로 또는 (부하 요구 전력값에 감소가 있는 경우) 상한값 ΔWu보다 크지 않은 값으로 감소키기 위하여 발전 지령 전력값이 조정된다

전술한 본 실시예의 동작은 도 3에 도시된 시퀀스의 선행 수행에서 도출된 값들을 각각의 수행이 이용하거나 수정하면서 시퀀스를 반복적으로 수행하는 것에 의해 달성된다.

[제2 실시예]

도 13은 차량용 전원 시스템의 제2 실시예에서의 전원 제어 장치(105A)의 상세 구성을 도시한다. 제2 실시예는 도 1에 도시된 전원 제어 장치(105)가 전원 제어 장치(105A)로 대체된 것에서만 제1 실시예와 차이값이 있으며, 전원 제어 장치(105A)는 부하 지령 전력값 산출부(409)를 추가로 포함하는 것에 의해 도 2에 도시된 전원 제어 장치(105)로부터 상이하다. 부하 지령 전력값 산출부(409)는 (제1 실시예에서 설명된 바와 같이 배분 전력 산출부(402)에 또한 인가되는) 부하 요구 전력값과, 제1 실시예에 대해 설명된 바와 같이 전력 조정부(404)에 의해 도출된 발전 지령 전력값을 수신한다. 이러한 입력들에 기초하여, 부하 지령 전력값 산출부(409)는 부하 제어 장치(106a, 106b)에 의해 그들 부하(107a, 107b)로 제공되는 부하 전력의 지령값을 도출한다. 다른 점에서, 본 실시예의 전원 제어 장치(105A)의 구성 및 동작은 제1 실시예의 전원 제어 장치(105)의 그것들과 동일하다.

도 14는 이 실시예에 의해 반복적으로 수행되는 동작 시퀀스를 도시하는 흐름도로서, 전원 제어 장치(105A)에 의해 수행되는 발전 제어 동작을 주로 도시한다. 도 14의 동작 시퀀스는 단계 S110 및 S111이 추가되는 점에서 제1 실시예에 대한 도 3의 그것과 상이하다.

도 15는 제2 실시예에서 발전 지령 전력값을 계산하는 특정 예를 도시하는 (즉, 도 14의 단계(S106)의 내용을 도시하는) 흐름도이다. 도 15는 단계 S302 및 S303이 단계 S310 및 S311로 대체되는 점에서 제1 실시예의 도 8과 상이하다.

도 15에서, 우선 단계(S301)에서 발전 요구 전력값이 발전 허가 전력값보다 크거나 그것과 동일한 것으로 판단되면(즉, 긍정으로 판단되면), 전력 조정부(404)는 소정의 허용가능한 부하 전력의 감소값을 이용하여 수학식 3에 따라 갱신된 발전 지령 전력값을 도출한다(S310). 허용가능한 부하 전력 감소는 차량 운전자에게 불편을 끼치지 않고 (예를 들어, 엔진 냉각팬, 디포거(defogger) 등과 같은 전기 부하에 인가되는 전력이 감소되면서) 전체 부하 전력이 일시적으로 감소될 수 있는 최대값이다.

발전 지령 전력값 <-- 발전 허가 전력값 + max(((발전 요구 전력값 - 발전 지령 전력값) - 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl - 허용가능한 부하 전력 감소값), 0)

그러나 단계(S301)에서 발전 요구 전력값이 발전 허가 전력값보다 작은 것으로 판단되면(즉, 발전 허가 전력에 초과가 있으면, 또는 부정의 판단이 이루어지면), 전력 조정부(404)는 소정의 허용가능한 부하 전력 증가값을 이용하여 수학식 4에 따라 갱신된 부하 지령 전력값을 도출한다(S311). 허용가능한 부하 전력 증가값은 차량 운전자에게 불편을 끼치지 않고 만들어질 수 있는 부하 전력의 일시적 증가의 최대값이다.

발전 지령 전력값 <-- 발전 허가 전력값 + min(((발전 요구 전력값 - 발전 지령 전력값) + 충방전 전력 편차 상한값 ΔWu + 허용가능한 부하 전력 증가값), 0)

전술한 바와 같이 단계(S106)를 완료하고, 단계(S107)에서 보정된 발전 지령 전력값을 도출하고, 단계(S108)에서 대응되게 발전기(102)를 제어한 후에, 단계(S110)이 수행된다. 단계(S110)에서, 부하 지령 전력값 산출부(409)는 부하 요구 전력값 및 (단계(S106)에서 도출된) 발전 지령 전력값을 이용하여 전기 부하에 실제적으로 인가되는 전체 전력량을 계산한다. 이 전체 전력량은 이하에서 부하 지령 전력값이라고 언급된다.

부하 요구 전력값에 갑작스런 증가가 있었다면, 부하 지령 전력값은 (부하 요구 전력값과 관련하여) (1) 배터리(108)를 방전함으로써 발생되는 발전 전력 부족량은 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl를 초과하지 않는 반면, (2) 부하에 제공되는 (전체) 전력에서의 감소량은 허용가능한 부하 전력 감소값을 초과하지 않는 것을 보장하는 양으로 감소된다.

이것은, 발전 허가 전력보다 크고, 허용가능한 부하 전력 감소값과 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl의 합을 초과하지 않는 양만큼 원래의 부하 요구 전력값보다 작은 조정된 부하 요구 전력값을 설정함으로써 달성된다. 조정된 부하 요구 전력값은 다음에 부하 지령 전력값으로 설정된다.

그러한 방식으로, 부하에 제공되는 전력이 과도하게 감소되지 않도록 하면서 (제1 실시예에서와 같이) 전력의 순간 부족량이 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl를 넘을 수 없는 것을 보장한다.

전기 부하가 증가하는 경우 부하 지령 전력값의 계산은 다음 수학식 5로 표현될 수 있다.

부하 지령 전력값 = 부하 요구 전력값 - min(허용가능한 부하 전력 감소값, (발전 요구 전력값 - 발전 지령 전력값 - 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl))

유사하게, 발전 요구 전력값이 발전 허가 전력값보다 작은 것으로 발견되면(즉, 전기 부하에 의해 소비되는 전력에서의 감소에 기인하여 발전 전력의 초과가 있으면), 갱신된 부하 지령 전력값은 다음 수학식 6으로 계산된다.

부하 지령 전력값 = 부하 요구 전력값 + min(허용가능한 부하 전력 증가값, (발전 지령 전력값 - 발전 요구 전력값 - 충방전 전력 편차 상한값 ΔWu))

다음에 부하 지령 전력값 산출부(409)는 부하 제어 장치(106a, 106b)에, 각각의 전기 부하들에 제공되는 전력 레벨을 적절히 변경하기 위해(즉, (전체) 부하 요구 전력값이 부하 지령 전력값을 달성하는 정도로) 제어를 수행한다는 것을 표시하는 지령어들을 전달한다(S111).

도 16(a) 내지 16(e)는 본 실시예에서 전기 부하 전력 요구값에 갑작스런 증가가 있는 경우의 동작을 설명하는 도면이다. 전원 전압의 결과적인 감소량이 전압 감소 제한값 Vl을 초과하지 않도록 이것이 제1 실시예에 대해 발생할 때, 도 16 (b)에 도시된 바와 같이, 충분한 추가 구동 토크가 엔진으로부터 제공되기 시작하기 전에 지연 기안 동안, 발전 지령 전력값은 단지 제한된 양("조정"량)만큼 순간적으로 증가된다. 그때 발전 전력의 증가는 도 12를 참조하여 전술한 바와 같이 엔진 회전 속도에서 상응하는 감소를 초래한다. 제1 실시예의 그러한 동작에 더하여 제2 실시예에서, 부하 지령 전력값 산출부(409)는, 엔진에 의해 제공되는 구동 토크 레벨이 충분하게 되기까지 발전 허가 전력값과 발전 요구 전력값 사이의 차이값를 감소시키기 위하여 전기 부하에 제공되는 전력을 일시적으로 감소시킴으로써 부하 요구 전력값에서의 변동에 반응한다.

그러므로 본 실시예에서 예를 들어 부하 요구 전력값에 갑작스런 증가가 있을 때, 발전 지령 전력값에서의 순간적인 증가량("조정"량)은 도 16(b)에 도시된 바와 같이 제1 실시예의 경우보다 작아질 수 있다. 따라서 발전기(102)에 의해 흡수되는 토크에서의 결과적인 순간 증가량과, 엔진 속도의 결과적인 순간 저하는 도 16(e)에 도시된 바와 같이 제1 실시예에 비해 낮아질 수 있다.

이것은 도 16(c)에 도시된 바와 같이 부하(107a, 107b)에 제공되는 전력의 변동량을 차량 운전자에게 (예를 들어, 헤드램프의 깜빡거림 등에 기인한) 어떠한 문제도 끼치지 않을 정도로 제한하면서, 그리고 도 16(d)에 도시된 바와 같이 순간 저감량이 전압 감소 제한값 ΔVl보다 작지 않도록 전원 전압을 제한하면서 달성된 다.

제2 실시예와 관련해 전술한 바와 같이, 전기 부하 레벨에 변동이 있고 발전 요구 전력값에 결과적인 변동이 있을 때, 제1 실시예에 대해 설명한 바와 같이, 발전 요구 전력값에 대응하는 요구 토크값이 계산되고, 이 요구 토크값을 표시하는 데이터가 엔진 제어 유닛(103)로 전달된다. 이로써 엔진(101)은 차량을 구동하는데 필요한 토크에 더하여 계산된 요구 토크값이 만들어지는 동작 상태를 개시하기 위해 제어된다.

엔진은 즉시 반응할 수 없으므로, 그때 ECU(103)는 발전기(102)를 구동하기 위해 현재 제공될 수 있는 허가 토크값의 추정치를 계산하고, 허가 토크값을 표시하는 데이터는 전원 제어 장치(105)로 전달된다.

다음에 발전 지령 전력값은 발전 허가 전력값과 발전 요구 전력값 사이의 차이값를 제1 제한값과 제2 제한값 사이를 초과하는 범위 내로 가지고 오도록 조정된다. 여기서 제1 제한값은 충방전 전력 편차 하한값 ΔWl과 부하 전력에서의 소정의 허가 최대 감소값의 합이고, 제2 제한값은 충방전 전력 편차 상한값 ΔWu와 부하 전력에서의 소정의 허가 최대 증가값의 합이다.

[제3 실시예]

도 17은 차량용 전원 시스템의 제3 실시예의 전력 보정부(405A)의 상세 구성 도이다. 제3 실시예는 전력 보정부(405)가 전력 보정부(405A)로 대체된다는 점에서만 도 2의 제1 실시예와 상이하다.

도 17에 도시된 바와 같이, 전력 보정부(405A)는 발전 전력 보정 조건 판단부(503), 스위치(504), 전압 증가 속도 제한부(506), 전압 감소 속도 제한부(507), 덧셈부(508), 덧셈부(509) 및 미분 처리부(510)를 포함한다. 제1 실시예와 동일한 방식으로, 발전 전력 보정 조건 판단부(503)는 (발전 요구 전력값과 부하 요구 전력값에 기초하여) 부하 요구 전력값이 변하지 않으면서, 충방전 전력 레벨에서의 변동에 기인하여 발전 요구 전력값에 변동이 발생했는지 여부를 판단한다. 그러한 변동이 없으면, 스위치(504)는 OFF 측으로 설정되어 발전 지령 전력값은 선행 도출 값(즉, 도 14의 동작 시퀀스의 선행 실행에서 도출된 값)에서 변경되지 않은채 유지된다. 그러나 충방전 전력 레벨에서의 변동에 기인하여 발전 전력에 변동이 있는 것으로 발견되면, 스위치(504)는 ON 측으로 스위칭된다. 이 경우, 전압 증가 속도 제한부(506)와 전압 감소 속도 제한부(507)를 이용하여 피드백 보정이 제공되어 보정된 발전 지령 전력값을 설정한다.

전원 전압의 변동 속도는 미분 처리부(510)에 의해 검출되고, 검출된 값은 전압 증가 속도 제한부(506)과 전압 감소 속도 제한부(507)로 제공된다. 전원 전압이 증가하고 있을 때, 이러한 상태는 전압 증가 속도 제한부(506) 내의 피드백 제어 실행 판단부(506B)에 의해 검출되고, 전압 증가 속도 제한부(506)는 필요하면 발전 지령 전력값을 보정하는 것에 의해 전원 전압의 증가 속도를 수정하고, 그것을 전압 증가 속도 제한값 dVu로 유지한다.

도 17에 도시된 바와 같이, 전압 증가 속도 제한부(506)는 감산부(506A), 피드백 제어 실행 판단부(506B), 피드백 제어부(506C) 및 스위치(506D)로 이루어진다. 피드백 제어 실행 판단부(506B)가 (후술하는 바와 같이) 피드백 제어가 적용되야만 하는 속도로 전원 전압이 증가하고 있는 것으로 판단할 때, 그것은 스위치(506D)를 닫는다. 감산부(506A)와 피드백 제어부(506C)의 결합은 전원 전압의 검출된 증가 속도를 전압 증가 속도 제한값 dVu와 비교하며, 발전 지령 전력값의 피드백 보정을 제공하여 발전 전력의 증가 속도를 제어한다.

특히, 전원 전압의 증가 속도와 전압 증가 속도 제한값 dVu 사이의 차이값에 기초하여, 피드백 제어부(506C)는 피드백 보정값을 도출하고, 이 피드백 보정값은 발전 지령 전력값에 더해져서 전원 전압의 증가 속도를 수정한다. 피드백 보정값은 스위치(506D)와 덧셈부(508)를 경유하여 전달되어 덧셈부(509)에 입력되고 발전 지령 전력값에 더해진다. 그러한 방식으로, 감산부(506A)로부터 출력되는 차이값은 0으로 감소되어 전원 전압의 증가 속도는 제한값 dVu로 유지된다.

전원 전압이 감소하고 있을 때, 전압 감소 속도 제한부(507)는 발전 지령 전력값에 보정을 인가하여, 전원 전압의 감소 속도가 전압 감소 속도 제한값 dVl를 넘지않도록 한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 전압 감소 속도 제한부(507)는 감산부(507A), 피드백 제어 실행 판단부(507B), 피드백 제어부(507C) 및 스위치(507D)로 이루어진다. 전압 감소 속도 제한부(507)에 의해 피드백 제어가 인가되어야 하는 것으로 피드백 제어 실행 판단부(507B)에 의해 판단될 때, 스위치(507D)는 닫히고, 전압 증가 속도 제한부(506)에 대해 설명한 바와 같이 발전 지령 전력값의 피 드백 보정이 이루어져서 전원 전압의 감소 속도가 전압 감소 속도 제한값 dVl과 동일하게 되도록(즉, 감산부(507A)로부터 출력되는 차이값이 0이 되도록) 한다. 피드백 제어부(507C)에 의해 얻어지는 피드백 보정량은 피드백 제어부(507C)와 덧셈부(508)를 경유하여 전달되어, 덧셈부(509)에 의해 발전 전력의 지령값에 더해진다.

도 18은 전원 전압의 과도한 속도에 대응하기 위해 피드백 제어가 인가되어야 하는지 여부를 판단하기 위해 피드백 제어 실행 판단부(506B)에 의해 반복적으로 실행되는 동작 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 우선, (미분 처리부에 검출되는) 증가 속도가 제1 임계값보다 큰지 여부에 관해 결정이 이루어진다(S400). 여기서 제1 임계값은 전압 증가 속도 제한값 dVu와 소정의 제1 값의 합이다. 증가 속도가 제1 임계값보다 큰 것으로 판단되면, 피드백 제어 실행 판단부(506B)는 스위치(506D)를 ON 상태로 설정하므로써, 피드백 제어부(506C)의 출력이 덧셈부(508)로 전달되도록 하고 피드백 제어가 인가되도록 한다(S401).

단계(S400)에서 전원 전압의 증가 속도가 제1 제한값보다 크지 않은 것으로 판단되면, 피드백 제어 실행 판단부(506B)는 증가 속도가 제2 임계값보다 작은지 여부를 판단한다(S402). 제2 임계값은 전압 증가 속도 제한값 dVu로부터 소정의 제2 값을 감산함으로써 얻어진다. 증가 속도가 제2 임계값보다 작으면(단계(S402)에서 긍정의 결정이 이루어지면) 피드백 제어 실행 판단부(506B)는 스위치(506D)를 OFF 상태로 설정하여 피드백 제어가 중지되도록 한다.

증가 속도가 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 있는 것으로 판단되면(즉, 단 계(S402)에서 부정의 결정이 이루어지면), 스위치(506D)의 현재 상태가 변경되지 않은 채 유지된다.

제1 소정값은 최대 여유값(maximum margin value)이다. 여기서 최대 여유값은 증가 속도가 전압 증가 속도 제한값 dVu를 넘도록 허용되는 최대량이다. 증가 속도가 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 있으면 증가 속도가 전압 증가 속도 제한값 dVu에 충분히 근접하여 피드백 제어가 필요하지 않도록 제2 소정값이 설정된다.

전압 감소 속도 제한부(507)은 전압 변동 방향이 전압 증가 속도 제한부(506)의 경우와 다른 것만 제외하고 전압 증가 속도 제한부(506)와 유사하게 동작한다.

그러므로 제1 실시예에서와 같이 본 실시예에서, 비록 충방전 전력 증가 속도 제한값 dWu 또는 전력 감소 속도 제한값 dWl에 에러가 있어서 제한값 dVu와 dVl에 의해 한정되는 범위의 바깥에 있는 전원 전압의 변동 속도를 초래하더라도, 전압 변동 속도를 그 범위 내에 있도록 하는 보정이 인가된다.

[제4 실시예]

위 실시예에서, ECU(103)과 전원 제어 장치(105)는 통신선(112)에 의해 연결된다. 그러나 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 제4 실시예에서는 전원 제어 장치(105)가 ECU(103A) 내에 구현된다. 이것은 엔진(101)과 발전기(102)에 대한 제어가 동일한 마이크로프로세서(또는 마이크로프로세서들)에 의해 실행될 때 공통 메모리가 이용될 수 있어서 엔진 제어부(408)과 전원 제어 장치(105) 사이의 데이터 통신이 빠른 속도로 수행될 수 있다는 이점을 제공한다. 이로써, 발전기(102)를 구 동하기 위하여 엔진(101)에 의해 제공되고 있는 토크 레벨과 발전기(102)에 의해 실제로 흡수되고 있는 토크 레벨 사이의 향상된 동기화가 달성될 수 있다.

위 실시예에 대한 대안으로서 엔진 제어 유닛를 전원 제어 장치 내에 통합하거나, 또는 엔진 제어 유닛와 전원 제어 장치를 차량의 다른 장치에 통합하는 것이 가능함을 주목하여야 한다.

또한 비록 본 발명이 특정 실시예들에 대해 설명되었지만 다양한 변경이나 실시예들의 결합이 가능하며, 이것들은 본 발명이 청구하는 범위에 포함됨을 주목하여야 한다.

또한 비록 본 발명이 차량에 장착되고 차량 엔진에 구동되는 발전기에 적용되는 것으로 설명되었지만, 본 발명의 원리들이 엔진 구동 발전기의 제어에 보편적으로 적용 가능함은 명백하다. 본 발명이 특별한 실시예에 관련되게 기술됨에도 불구하고, 다양한 실시예의 수정또는 조합이 예견될 수 있고 이것은 본 발명의 청구항 범위 내로 낙점된다는 것을 유의하여야 한다. 이것은 또한 본 발명이 차량에 장착되어 차량 엔진에 의해 구동되는 응용된 것으로 기술된다면 기술된 원리는 일반적으로 엔진구동발전기의 제어에 응용이 가능하다는 것이 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 차량용 전원 시스템에 따르면, 차량 배터리에 제공되거나 차량 배터리로부터 방전되는 전력 레벨에서의 변동의 결과로서 시스템의 전원 전압에서 발생하는 변동량이 소정의 범위내로 제한될 수 있으며, 전압에서의 그러한 변동 이 발생되는 속도가 소정 범위의 변동 속도내로 제한될 수 있다.

Claims

차량용 전원 시스템에 있어서,

전원 버스(power supply bus)를 통하여 전기 부하에 전력을 공급하는 배터리와,

상기 버스를 통하여 상기 배터리 및 상기 전기 부하에 전력을 공급하는 발전기와,

상기 발전기에서 발전 전력값을 제어하는 전원 제어 장치을 포함하고,

상기 전원 제어 장치은 상기 발전 전력을 제1 범위 및 제2 범위에 기초하여 결정되는 값으로 설정하는 회로를 포함하는 - 여기서, 상기 제1 범위는 상기 버스에 나타나는 전원 전압이 소정 허용 범위 내의 전압으로 유지되도록 하는 상기 배터리의 충방전 전력값의 범위이고, 상기 제2 범위는 상기 전원 전압의 변동 속도가 소정 허용 범위의 변동 속도로 유지되도록 하는 상기 충방전 전력의 변동 속도 값의 범위임 - 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 전원 제어 장치의 상기 회로는 상기 충방전 전력을 상기 제1 범위 내에서 유지하면서 상기 충방전 전력의 변동 속도를 상기 제2 범위 내의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 범위를 한정하는 값은 상기 배터리의 내부 저항값, 상기 전원 전압의 검출값 및 상기 배터리의 전류 흐름의 검출된 크기와 방향에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 발전기는 내부 연소 엔진에 의해 구동되고 상기 시스템은 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 수단을 포함하고,

상기 전원 제어 장치의 상기 회로는,

상기 전기 부하의 상태 및 상기 배터리의 충전 상태를 포함하는 인자에 기초하여 상기 발전기에 의해 현재 생성되는 전력 레벨로 발전기 배분 전력값(generator distributed power value)을 유도하고,

상기 충방전 전력 변동 속도 허용 범위 내에서 상기 배터리의 상기 충방전 전력의 상기 변동 속도를 유지하기 위하여 상기 발전기 배분 전력값을 조정하여 조정된 배분 전력값을 획득하고, 상기 조정된 배분 전력값을 발전 요구 전력값으로 설정하며,

상기 발전 요구 전력값을 생성하도록 상기 발전기를 구동시키기 위해 상기 엔진에 의해 발생되는 요구 토크값을 나타내는 데이터를 상기 엔진 제어 수단에 송 신하고,

상기 엔진 제어 수단은,

상기 요구 토크값이 발생되도록 엔진 동작 상황을 시작하기 위해 상기 엔진을 제어하고, 상기 발전기를 구동시키기 위해 상기 엔진에 의해 현재 제공될 수 있는 허가 토크값(available value)을 상기 엔진의 제어 반응 지연을 포함하는 인자에 기초하여 산출하고, 상기 허가 토크값을 나타내는 데이터를 상기 전원 제어 장치에 송신하는 회로를 포함하고,

상기 전원 제어 장치의 상기 회로는, 상기 발전기에 의해 흡수되는 토크의 양이 상기 허가 토크값에 대응하도록 발전 전력의 지령값을 설정하고, 상기 발전 전력의 지령값을 발생시키기 위하여 상기 발전기를 제어하는

것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 전원 시스템의 상기 회로는,

상기 허가 토크값을 발전 전력의 허가값으로 나타내고,

상기 발전 전력의 허가값과 상기 발전 요구 전력값 사이의 차이값를 검출하고,

상기 차이값를 줄이기 위하여 상기 발전 전력의 지령값을 조정하는

것을 특징으로 하는 차랑용 전원 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 전원 시스템의 상기 회로는,

상기 전원 전압에서 증가의 소정 한계값으로 귀결되는 상기 충방전 전력에서의 증가량을 나타내는 충방전 전력 편차 상한값과, 상기 전원 전압에서 감소의 소정 한계값으로 귀결되는 상기 충방전 전력에서의 감소량을 나타내는 충방전 전력 편차 하한값을 산출하고,

상기 차이값이 발전 전력의 불충분을 의미하는 경우, 상기 충방전 전력 편차 하한값보다 크지 않은 양 정도로 상기 발전 요구 전력값과 다르도록 상기 발전 지령 전력값을 설정하며,

상기 차이값이 발전 전력의 과잉을 의미하는 경우, 상기 충방전 전력 편차 상한값보다 크지 않은 양 정도로 상기 발전 요구 전력값과 다르도록 상기 발전 지령 전력값을 설정하는

것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 전원 제어 장치의 상기 회로는,

상기 전압 변동 속도의 허용 범위 내에서 상기 전원 전압의 상기 변동 속도를 유지하기 위하여 피드백(feedback) 제어에 의해 상기 발전 지령 전력값에 보정 을 인가하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 전원 전압 및 상기 발전 전력의 각각의 값을 검출하고,

상기 검출된 발전 전력값과 상기 발전 지령 전력값 사이의 전력 차이값를 산출하고,

연속적으로 산출되는 상기 전원 전압 지령값의 변동 속도를 상기 전원 변동 속도의 허용 범위 내로 제한하면서 상기 전력 차이값에 기초하여 상기 전원 전압의 지령값을 산출하고,

상기 검출된 전원 전압 값과 상기 전원 전압 지령값 사이의 전압 차이값를 획득하고,

상기 전압 차이값에 기초하여 보정된 발전 지령 전력값을 산출하고,

상기 보정된 발전 지령 전력값으로 발전하기 위하여 상기 발전기를 제어하는

일련의 동작을 반복적으로 실행함으로써,

상기 전원 전압의 상기 변동 속도의 피드백 제어를 수행하여 상기 전원 제어 장치의 상기 회로가 상기 보정을 인가하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 변동의 방향과 전원 전압의 상기 변동 속도를 검출하고,

상기 전원 전압이 소정 제1 임계값보다 더 높은 속도로 증가하면서 검출되는 경우, 상기 전원 전압의 소정 허용 증가 속도와 증가 속도 사이의 차이값를 획득하고, 상기 차이값에 기초하여 발전 지령 전력값에 상기 보정을 인가하고,

상기 전원 전압이 소정 제2 임계값보다 더 높은 속도로 감소하면서 검출되는 경우, 상기 전원 전압의 소정 허용 감소 속도와 감소 속도 사이의 차이값를 획득하고, 상기 차이값에 기초하여 발전 지령 전력값에 상기 보정을 인가하는

일련의 동작을 반복적으로 실행함으로써,

상기 전원 제어 장치의 상기 회로가 상기 발전 지령 전력값의 상기 보정을 인가하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
차량용 전원 시스템에 있어서,

전원 버스를 통하여 부하에 전력을 공급하는 배터리와, 상기 배터리 및 상기 부하에 상기 버스를 통하여 전력을 공급하는 발전기와, 상기 발전기에 의해 생성되는 발전 전력값을 제어하는 전력 제어 수단을 포함하고,

상기 전력 제어 수단은 제1 범위의 값과 제2 범위의 값에 기초하여 상기 전기 부하에 의해 소비되는 부하 전력 레벨과 상기 발전 전력값 중 적어도 하나를 설 정하는 회로를 포함하는 - 여기서, 상기 제1 범위는 상기 버스에 나타나는 전원 전압이 소정 허용 범위 내의 전압으로 유지되도록 하는 상기 배터리의 충방전 전력값의 범위이고, 상기 제2 범위는 순간 변동이 상기 전력값을 조정할 때의 지연으로 인하여 발생되는 경우 상기 전원 전압의 순간(momentary) 변동량이 소정 허용 범위 내의 전압으로 유지되도록 하는 상기 충방전 전력의 변동 속도의 범위임 - 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 지연은 상기 부하에 공급되는 상기 전력의 양에서의 변동에 대한 필요에 응하여 상기 발전기의 구동 토크(drive torque)를 변경할 때의 지연으로부터 초래되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 제2 범위는

상기 지연이 구동 토크를 증가시킬 때의 지연인 경우, 상기 발전기에 의해 발생되도록 현재 요구되는 전력 요구값과 상기 발전기에 의해 발생되도록 현재 표시되는 지령 전력값 사이의 차이값의 최대 허용량인 충방전 전력 편차 하한값과,

상기 지연이 상기 구동 토크를 감소시킬 때의 지연인 경우, 상기 차이값의 최대 허용량인 충방전 전력 편차 상한값에

의해 한정되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 발전기는 내부 연소 엔진에 의해 구동되고 상기 시스템은 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 수단을 포함하고,

상기 전원 제어 장치의 상기 회로는,

상기 전기 부하에 공급되도록 요구되는 전력량을 나타내는 부하 전력 요구값 및 상기 배터리의 상황을 포함하는 인자에 기초하여, 상기 발전기에 의해 현재 생성되도록 요구되는 전력량으로 발전기 배분 전력값을 유도하고,

상기 부하 전력 요구값에서의 변동 발생을 검출하고,

상기 발전기 배분 전력값을 발전 요구 전력값으로 설정하고, 상기 발전 요구 전력값을 발생시키도록 상기 발전기를 구동시키기 위하여 상기 엔진에 의해 발생되는 요구 토크값을 나타내는 데이터를 상기 엔진 제어 수단에 송신하며,

상기 엔진 제어 수단은,

상기 요구 토크값이 발생되도록 엔진 동작 상황을 시작하기 위해 상기 엔진을 제어하고, 상기 발전기를 구동시키기 위하여 상기 엔진에 의해 현재 제공될 수 있는 허가 토크값을 상기 엔진의 제어 반응 지연을 포함하는 인자에 기초하여 산출하고, 상기 허가 토크값을 나타내는 데이터를 상기 전원 제어 장치에 송신하고,

상기 부하 전력 요구값에서의 변동이 검출되는 경우, 상기 전원 제어 장치은,

상기 허가 토크값에 기초하여 발전 전력의 허가값을 산출하고, 상기 발전 요구 전력값과 상기 발전 전력의 허가값 사이의 전력 차이값로서 상기 충방전 전력에서의 편차량을 산출하고, 상기 편차량을 상기 제2 범위 내로 가져오기 위하여 상기 전기 부하의 부하 지령 전력값과 상기 발전 전력의 지령값을 각각 조정하는

것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 13 항에 있어서,

상기 순간 변동이 상기 부하 전력 요구값에서의 변동의 결과로서 발생되는 경우, 상기 발전 전력의 지령값의 조정은 상기 전원 전압의 순간 변동의 양을 감소시키기 위한 조건 및 상기 엔진의 로테이션 스피드(rotation speed)의 순간 변동을 감소시키기 위한 조건을 충족시키는

것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 전력 차이값이 발전 전력의 불충분을 의미하는 경우, 상기 발전 지령 전력값은 제1 값과 제2 값 중 더 작은 값과 상기 발전 전력의 허가값의 합이 되도 록 조정되고 - 여기서, 상기 제1 값은 상기 전력 차이값이고, 상기 제2 값은 상기 차이값로부터 상기 충방전 전력 편차 하한값을 차감함으로써 획득되는 결과와 상기 발전 전력의 현재 허가값의 합임 -,

상기 전력 차이값이 발전 전력의 과잉을 의미하는 경우, 상기 발전 지령 전력값은 제3 값과 제4 값 중 더 작은 값과 상기 발전 전력의 허가값의 합이 되도록 조정되는 - 여기서, 상기 제3 값은 상기 전력 차이값이고, 상기 제4 값은 상기 충방전 전력 편차 상한값에 상기 전력 차이값를 합산함으로써 획득되는 결과와 상기 발전 전력의 현재 허가값의 합임 -

것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 발전기는 내부 연소 엔진에 의해 구동되고 상기 시스템은 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 수단을 포함하고,

상기 전원 제어 장치의 상기 회로는,

상기 배터리의 변동의 레벨 및 상기 전기 부하의 상태를 포함하는 인자에 기초하여, 상기 발전기에 의해 현재 생성되는 전력의 적절한 레벨로 발전기 배분 전력값을 유도하고,

상기 부하 전력 요구값에서의 변동을 검출하고,

상기 발전기 배분 전력값을 발전 요구 전력값으로 설정하고, 상기 발전 요구 전력값을 발생시키도록 상기 발전기를 구동시키기 위하여 상기 엔진에 의해 발생되는 요구 토크값을 나타내는 데이터를 상기 엔진 제어 수단에 송신하며,

상기 엔진 제어 수단은, 상기 요구 토크값이 발생되도록 엔진 동작 상황을 시작하기 위하여 상기 엔진을 제어하고, 상기 엔진에 의해 현재 발생될 수 있는 허가 토크값을 상기 엔진의 제어 반응 지연을 포함하는 인자에 기초하여 산출하고, 상기 허가 토크값을 나타내는 데이터를 상기 전원 제어 장치에 송신하는 회로를 포함하고,

상기 부하 전력 요구값에서의 변동이 검출되는 경우, 상기 전원 제어 장치의 상기 회로는, 상기 허가 토크값에 대응하는 발전 전력의 허가값을 산출하고, 상기 발전 요구 전력값과 상기 발전 전력의 허가값 사이의 차이값로서 상기 충방전 전력에서의 순간 편차량을 산출하고, 상기 편차량을 상기 제2 범위 내로 가져오기 위하여, 상기 전기 부하의 부하 지령 전력값과 스위칭된 발전 전력의 지령값을 각각 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 부하 지령 전력값의 조정은 상기 부하 전력에서의 일시적 증가의 소정 최대 허용량과 상기 부하 전력에서의 일시적 감소의 소정 최대 허용량 사이의 범위로 제한되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 부하 전력 요구값에서의 상기 변동이 증가로 판단되는 경우, 상기 부하 지령 전력값의 조정은 상기 부하 전력의 요구값으로부터 상기 충방전 전력에서의 감소의 최대 허용량과 발전 전력 부족량 사이의 차이값이 되는 값과 부하 전력에서의 감소의 최대 허용량 중 더 작은 값을 차감함으로써 수행되고,

상기 부하 전력 요구값에서의 상기 변동이 감소로 판단되는 경우, 상기 부하 지령 전력값의 설정은 상기 부하 전력의 요구값에 상기 충방전 전력에서의 증가의 최대 허용량과 발전 전력 과잉량 사이의 차이값이 되는 값과 부하 전력에서의 증가의 최대 허용량 중 더 작은 값을 합산함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 제2 범위를 한정하는 값은 상기 배터리의 내부 저항값과, 상기 전원 전압의 현재 검출값과, 상기 배터리의 전류 흐름의 현재 검출된 크기와 방향에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 엔진 제어 수단 및 상기 전력 변환 수단은 단일 장치 장치으로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 시스템.