KR20090092837A - 차량 시스템 및 방법 - Google Patents

차량 시스템 및 방법

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KR20090092837A
KR20090092837A KR1020097014880A KR20097014880A KR20090092837A KR 20090092837 A KR20090092837 A KR 20090092837A KR 1020097014880 A KR1020097014880 A KR 1020097014880A KR 20097014880 A KR20097014880 A KR 20097014880A KR 20090092837 A KR20090092837 A KR 20090092837A
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KR
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powertrain
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KR1020097014880A
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대럴 레이 포스터
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네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
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Abstract

차량 시스템은 차량 시스템을 구동하고 전기 에너지를 생성하도록 형성된 하이브리드 파워트레인(E, EMG, B) 및 시스템의 적어도 하나의 저장 구획을 냉각하도록 형성된 적어도 하나의 전기적으로 작동가능한 냉동 유닛(R)을 포함하고, 상기 냉동 유닛(R)은 상기 하이브리드 파워트레인에 의해 생성된 전기 에너지에 의해 동력을 공급받는다.

Description

차량 시스템 및 방법 {Vehicle System, and Method}
본 발명은 새로운 차량 시스템을 제공한다.
트레일러(trailer) 상에 운송을 위한 트레일러 냉방 시스템들이 장착되는 것이 알려져 있으며, 상기 냉방 시스템들은 종종 증기-압축 시스템으로 이루어져 있다. 이러한 시스템들은 보통 독립적인 3-상(3-phase) 전기 공급에 의해 구동되거나, 엔진 구동 압축기에 의해 구동되거나, 특히 다음의 3가지 방법(1-3) 중 하나에 의해 구동된다.
-1) 예를 들어 엔진 구동 풀리(pulley)인 트럭 파워트레인(powertrain)으로 연결된 별개의 3-상 발전기의 적용; 전기 그리드(electricity grid)로의 외부 연결은 야간에 냉방을 위해 가능하다; 발전기는 10-15 kW 냉방 동력을 위해 개략적으로 15-20 kVA의 동력을 가진다;
-2) 야간 냉방을 위한 추가 전기 연결을 구비한, 연소 엔진으로부터 직접 구동된 압축기의 적용; 및
-3) 엔진 및 3-상 발전기를 구비한, 자율 발전기 세트(autonomous generator set)의 적용.
이러한 시스템들은 비교적 무겁고(냉동 유닛 300 kg, 발전기 65 kg), 고가이고(예를 들어 € 5000), 부피가 크고, 전체 트럭 효율을 최적화하도록 제어하기 어렵다(예를 들어 냉방 동력을 생성하기 위한 별개의 디젤 유닛은 개략적으로 3 l/h를 소비한다). 또한, 공지된 시스템들은 비교적 고농도의 온실 가스들과 다른 오염원들을 배출한다.
게다가, DE 2002 07 534 U1은 냉방 시스템을 구비한 적재 구획을 가지는 차량을 개시한다. 상기 냉방 시스템은 전동기에 의해 구동될 수 있고, 상기 전동기는 유압모터(hydraulic motor)에 연결된 발전기에 의해 동력을 전달받으며, 상기 유압모터는 유압 회로를 거쳐 유압펌프에 연결되고, 상기 유압펌프는 연소 엔진에 의해 구동될 수 있다. 이러한 경우, 상기 차량은 또한 냉방 시스템을 구동하는 디젤 엔진을 구비한다.
DE 41 23 843 A1은 냉각된 컨테이너를 구비한 차량을 개시하고, 컨테이너의 냉각 유닛은 트럭 엔진에 연결된 전기모터 또는 정유압변속기(hydrostatic transmission) 중 하나에 의해 구동된다.
CA 2 457 216 A1은 트랙터 유닛 및 트레일러 유닛을 구비한 트랙터 트레일러를 개시하고 상기 트랙터 유닛은 내연기관(internal combustion engine)을 포함한다. 상기 트레일러는 트레일러의 차축 상의 바퀴 중 적어도 일부를 구동하도록 배열된 전기 구동부를 구비한다. 전기 구동모터가 바퀴에 직접 장착된 경우, 향상된 제동력을 제공할 필요가 있거나 할 수 있는 상황을 위해 상기 배열은 추가 동력을 제공한다. CA'216에 따르면, 배터리가 전기 동력을 제공하는데 사용된다.
또한, US2004/168449A1 및 US 6,073,456은 차량 승객석(passenger compartment)의 공조(air conditioning)에 관련된 것이다.
도 1은 하이브리드 차량의 일부를 개략적으로 도시한다;
도 2는 제어 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한다;
도 3은 제어 방법의 실시예의 흐름도이다;
도 4는 전기 구동 제한 기능에 대한 연료 소모의 그래프이다;
도 5는 도 1과 유사하고 냉동 유닛을 포함하는 하이브리드 차량 시스템을 도시한다;
도 6은 도 3과 유사하며 냉동 유닛을 제어하는 단계를 포함하는 제어 방법의 흐름도를 도시한다;
도 7은 도 6과 유사하고, 다른 제어 방법을 도시한다; 그리고
도 8은 다른 차량 시스템의 부분을 개략적으로 도시한다.
본 발명은 상술한 문제들 중 적어도 일부를 경감시키고자 하는 것이다. 특히, 본 발명은 신뢰할 만한 방법으로 적어도 하나의 저장 구획의 냉방을 제공할 수 있는 비용 면에서 효과적이고 에너지 효율적인 차량 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이는 차량 시스템에 의해 달성되며, 상기 시스템은
- 차량 시스템을 구동하고 전기 에너지를 생성하도록 하는 하이브리드 파워트레인(hybrid powertrain); 및
- 상기 시스템의 적어도 하나의 저장 구획을 냉방 하도록 하는 적어도 하나의 전기 작동 냉방기;
를 포함하고, 상기 냉동 유닛은 하이브리드 파워트레인에 의해 생성된 전기 에너지에 의해 동력이 공급된다.
특히, 냉동 유닛은 오직 전기적으로 동력이 제공될 수 있다.
이러한 방식으로, 냉방 기능을 포함하는, 비교적 저가이고, 컴팩트(compact)하고 경제적인 차량 시스템이 제공되고, 개별적이고, 비교적 무겁고 부피가 큰 동력 생성기의 적용은 피할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 시스템을 이용하는, 하이브리드 차량 시스템 내 전력을 분배하는 방법이 제공된다. 예를 들어, 상기 방법은 하이브리드 구동열(drivetrain)에 의해 생성된 이용가능한 전력의 적어도 일부를 적어도 하나의 저장 구획을 냉각하도록 전기적으로 작동가능한 적어도 하나의 냉동 유닛으로 분배하기 위해, 차량 기능들에 따라 할당된 우선 순위를 바탕으로 차량 기능들의 계획을 작성하는 단계를 포함할 수 있다.
게다가, 일 실시예에 따르면, 기계에 의해 수행될 때 기계가 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 하는, 소프트웨어 코드와 같은, 디지털 기계 판독가능 명령들의 세트가 제공된다. 또한, 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면 이러한 디지털 기계 판독가능 명령들을 가지는 데이터 기억 매체(data carrier)가 제공될 수 있다. 바람직하게, 적어도 하나의 냉동 유닛 제어 모듈은 기계 판독가능 명령들 내에 삽입된다. 예를 들어, 기계 판독가능 명령들은 적당한 제어기 내에서 실행될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제어기는 하드웨어제어기이거나, ECU(electronic controller unit)이다.
다른 실시예에서, 냉방 기능들의 제어는 하이브리드 차량의 구성요소들을 생성하고/또는 소모하는 전력을 제어하도록 하는 제어기 내에 넣어질 수 있고/ 상기 제어기에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어기는 다수의 각각의 전력 생성 및 소모 기능들을 수행하기 위해 구성요소들을 제어하도록 하는 다수의 제어 모듈을 포함하며, 상기 기능들은 예를 들어 다음과 같다:
- 차량의 엔진을 이용하는 하이브리드 차량의 전력 생성기를 구동함에 의해 전기 에너지를 생성하는 충전 기능(Charging function);
- 전기 모터를 이용하여 토크를 증가시키는 추진 기능(Boost function);
- 엔진을 이용하지 않고서 전력 생성기를 구동함으로써 차량 운동 에너지를 회복하는, 재생 제동 기능(Regenerative braking function); 및
- 특히 엔진으로부터의 지원 없이, 전기 모터가 토크를 제공하기 위해 전기 에너지를 사용하는 e구동 기능(eDrive function);
각각의 제어 모듈은 하나 이상의 각각의 입력 변수들과 관련이 있다,
예를 들어, 제어기는 제어 모듈들이 개별적으로 서로에 대해 다른 우선 순위들과 연관이 있도록 형성되고, 제어 모듈들 각각은 하나 이상의 각각의 입력 변수들에 따라 각각의 기능을 수행하도록 하는 요구를 지시하도록 형성된다.
하나 이상의 모듈이 그것의 기능들의 수행을 위한 요구를 지시하는 경우, 제어기는 제어 모듈들의 기능들의 수행을 위한 요구를 지시하도록 그러한 제어 모듈들의 가장 높은 우선 순위를 가지는 제어 모듈이 그것의 기능을 수행하게 하도록 형성된다.
바람직하게, 제어기는 제어 모듈들이, 서로에 대해 독립적으로, 동시에 그것들의 개별적인 기능의 수행을 위한 요구를 지시할 수 있도록 형성된다.
또한, 바람직한 측면에 따르면, 차량 시스템을 구동하고 전기 에너지를 생성하도록 하는 파워트레인, 및 시스템의 적어도 하나의 저장 구획을 냉각하도록 형성된 적어도 하나의 전기적으로 작동가능한 냉동 유닛을 포함하는 차량 시스템이 제공되고, 상기 냉동 유닛은 상기 파워트레인에 의해 생성된 전기적 에너지에 의해 동력을 공급받으며, 상기 시스템은 작동 중 파워트레인 내의 평균 이상 전력 소모가 필요할 것인 추가적인 구동 조건들을 예측하거나 결정하도록 형성되고, 상기 시스템은 그러한 구동 조건들이 체험되기 전에 구획의 추가적인 냉방을 제공하도록 냉동 유닛을 활성화하도록 형성된다. 예를 들어, 다른 실시예에 따르면, 제어 시스템은 추가 구동 조건들을 예측하는데 위치확인시스템(Global Positioning System; GPS) 데이터를 이용하도록 형성될 수 있다.
다른 바람직한 실시예들은 종속항들에 기술된다. 본 발명은 다음의 첨부 도면들을 참조하여 실시예들에 의해 더욱 명료해 질 것이다.
동일하거나 대응하는 특징들은 본 명세서 내에서 동일하거나 대응하는 참조번호에 의해 표시된다.
도 1은 하이브리드 차량의 부분을 개략적으로 도시한다. 그러한 하이브리드 차량들의 형상은 당업자에게 알려져 있으므로 일반적인 선에서 설명될 것이다. 상기 차량은 엔진(E) 및 전기모터(EMG)를 포함하는 하이브리드 파워트레인(구동열)을 포함하며, 상기 엔진(E) 및 전기모터(EMG)는 차량 바퀴에 연결될 수 있어서 서로 독립적이거나 동시에 바퀴로 토크를 제공할 수 있다. 화살표(X)는 토크 에너지의 흐름을 가리킨다. 또한, 배터리(축전지; B)가 전기 에너지를 제공하도록 제공된다. 배터리 충전은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 파워트레인은 충전 상태(Charge state)에 놓일 수 있고, 전기모터(EMG)는 전기 생성기로 기능하고 축전기/배터리(B)를 충전하도록 엔진에 의해 구동된다(결과적인 에너지 흐름은 도 1에서 화살표(Y1)로 지시된다). 예를 들어, 전기모터(EMG)(또는 파워트레인)에는 직류를 교류로 변화하고 그 반대로도 변환하도록 하는 변환기가 제공될 수 있다. 게다가, 상기 차량은 배터리(B)를 충전하기 위해 전력을 생성하도록 하는 하나 이상의 재생 상태(Regenerative state)를 제공하도록 형성될 수 있다. 보통, 그러한 재생 상태들은, 예를 들어 전기모터/생성기(EMG)가 바퀴들에 의해 구동되는 경우에(결과적인 에너지 흐름은 도 1에서 화살표(Y2)에 의해 지시된다), 차량 제동 또는 차량 감속 과정 동안 이용가능하다. 하나의 하이브리드 차량은, 예를 들어 전력을 생성하기 위해 전기모터(EMG)를 이용한 재생기, 전자 또는 유압 지연기(retarder), 및/또는 유압 또는 공압으로 구동되는 전통적인 마찰 브레이크와 같은, 여러 에너지 재생 시스템들을 포함할 수 있다. 게다가, 하이브리드 파워트레인은 일렬 하이브리드 타입, 평형 하이브리드 타입 또는 그것들의 조합일 수 있다. 바람직하게, 파워트레인은 도 1의 실시예에서와 같이, 전력 생성기로서 기능하는 단일 전기모터(EMG)를 포함한다. 또는, 전기모터 및 분리된 전기 생성기는 파워트레인 내에 포함될 수 있다. 또한, 엔진(E)은 예를 들어 가솔린, 디젤, 수소 및/또는 다른 연료들을 연소시키는 내연기관, 또는 다른 타입의 엔진들일 수 있다. 당업자는 상기 하이브리드 차량이 일반적으로 다양한 다른 구성요소들을 포함한다는 것을 인지할 것이고, 예를 들어 상기 구성요소들은 변속기, 엔진(E) 및 전기모터(EMG)와 맞물리고/풀리는 하나 이상의 클러치들, 변환기, 뿐만 아니라 다양한 구성요소들의 상태를 결정하는 센서(S)들이며, 예를 들어 상기 다양한 구성요소들의 상태의 결정은 배터리의 배터리 충전 상태(state of charge; SOC)를 결정하는 것, 파워트레인에 의해 제공되거나 요청된 동력 양을 결정하는 것, 작동자(운전자) 요구를 결정하는 것, 및 예컨대 차량 객실 온도 및/또는 배기 촉매 시스템에 관련된 열적 변수들과 같은 다른 파라미터들에 관한 정보를 제공하기 위한 것들이다.
일 실시예에서, 하이브리드 차량은 전력의 생성 및 소모(사용)에 관한 다양한 하이브리드 동력 상태에 있을 수 있으며, 상기 상태는 예를 들어 다음과 같다:
- 충전 상태, 전기 에너지는 엔진을 이용하여 전력 생성기(EMG)를 구동함으로써 생성된다;
- 전기모터(EMG)를 사용하여 엔진(E) 토크를 추진시키는 추진 상태;
엔진(E)을 사용하지 않고서 전력 생성기(예를 들어 전기모터(EMG))를 구동함으로써 전기 에너지를 생성하는 재생 상태;
- 토크가 엔진(E)에 의하지 않고 전기모터(E)에 의해 완전히 생성되는 e구동 상태(eDrive state).
예를 들어, 파워트레인이 대기 상태에 있는(예를 들어, 차량이 서 있을 때) 대기 상태와 같은, 다른 하이브리드 동력 상태들 또한 이용가능하다.
도 2는 하이브리드 차량의 다양한 전기 에너지 소모 및/또는 생성 구성요소들(C)(즉, 구성요소들과 관련된 축전지)을 제어하도록 형성된, 제어기(1)를 포함하는 제어 시스템의 제한되지 않은 실시예를 도시한다. 상술한 것에 이어서, 이러한 구성요소들은 하나 이상의 전기모터들(EMG), -예를 들어 전력 생성기(EMG)를 구동하는 엔진(M)을 포함하는-하나 이상의 전력 생성 시스템들, 하나 이상의 에너지 재생기들(상기 참조), 적어도 하나의 배터리(B)를 충전하는 하나 이상의 배터리 충전기들, 및/또는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다.
일부 구성요소들(C)에 필요로 하는 전력의 이용 및 동력의 양에 관한 일부 제어기 입력 변수들에 기초하여, 제어기(1)는 적어도 동력 제어(즉, 이용가능한 전력 또는 전기 에너지의 분배)를 다루도록 형성된다.
본 실시예에서, 제어기(1)가 연결되고/또는 제어기(1) 및 각각 떨어진 차량 구성요소들(C) 사이의 통신을 제공하는 인터페이스 구조(interfacing structure; 또한 "하드웨어 인터페이스 층"이라고 불림)를 포함한다. 예를 들어, 통신은 일방향(REQ) 또는 양방향(REQ/ACK)일 수 있거나, 다른 형태일 수 있다. 본 실시예에서, 제1 통신 시스템(105)이 제공되고, 상기 시스템은 구성요소들(C) 및 인터페이스 구조와, 예를 들어 유선 및/또는 무선 통신 방식, 차량 테이터 통신 네트워크 또는 당업자에 의해 이해될 수 있는 다른 방식들을 통해, 내부적으로 연결된다. 또한, 본 실시예에서, 인터페이스 구조(20)와 제어기(1) 사이의 데이터 통신이 가능하도록, 이들을 내부적으로 연결하는 통신 통로(104)가 제공된다. 또는, 인터페이스(20)는 제어기(1)의 통합부일 수 있거나, 제어기(1) 및 떨어진 차량 구성요소들(C) 사이의 통신을 가능하도록 하는 다수의 적절한 데이터 인터페이스들이 제공될 수 있다.
제어기(1)와 차량 구성요소들(C) 사이의 통신은 그러한 구성요소들(C)을 제어하기 위해(예를 들어, 그러한 구성요소들의 활성화, 비활성화 및/또는 충전 작동을 위해) 제어기(1)로부터 제어 정보의 전송을 포함할 수 있다. 또한, 상기 통신은 제어기(1)로 차량 동력 상태 정보를 전송하는 것을 포함할 수 있다. 전술한 상태 정보는 예를 들어 배터리 충전 상태, 차량 구동 동력, 브레이크 재생 동력, 지연기 재생 동력, 및/또는 다른 동력 관련 변수들 과 같은 변수들인 다양한 동력 관련 변수들을 포함할 수 있다. 이러한 변수들은 운전자 관련 동작들, 운전 조건들, 당업자에게 이해될 수 있는 운전들에 의해 좌우될 수 있다. 예를 들어, 차량 동력 상태 정보는 차량 구성요소들(C), 센서들(S), 파워트레인이 일정 차량 속도를 얻거나 유지하도록 구동력의 일정 양을 제공할 것을 요구하도록 형성된 차량 속력 제어기(미도시), 및/또는 다른 차량 부분들이나 시스템들 각각에 의해 생성될 수 있다.
예를 들어, 인터페이스 구조(20)는 (예를 들어 각각의 차량 부분들로부터) 동력 상태 정보를 수신하고, 특히 제어기(1)에 의해 판독될 수 있는 형식으로, 제어기(1)로 수신된 상태 정보를 전송하도록 형성되어 있다. 예를 들어, 인터페이스 구조(20)는 바람직하게 제어기(1)에 의해 수신되는 특정 입력 변수들로 차량 상태 정보를 전송하도록 형성된다.
일 실시예에서, 전술한 동력 상태 정보는 다양한 형태의 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서, 차량은, 구성요소들(C)의 상태를 고려하여(상기 상태는 특히 구성요소(C)에 대해 전력 관련 정보를 포함함), 차량 동력 상태 정보를 생성하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 이러한 구성요소들(C)은 전력 관련 상태 정보를 생성하도록 형성될 수 있고, 예를 들어 상기 정보는, 예컨대 차량의 상태나 작동에 따라 달라지는, 작동 중 각각의 구성요소(C)에 의해 필요해지거나 요구되는 전력 양을 포함한다.
게다가, 전술한 바와 같이, 예를 들어 배터리(B)의 배터리 충전 상태(SOC)를 결정하기 위해, 다양한 구성요소들의 동력 상태를 결정하는 하나 이상의 센서들(S)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 이러한 센서들(S)은 각각의 차량 구성요소들(C)의 부분이 될 수 있거나, 도시된 차량 제어 시스템들(예를 들어 차량 속력 제어기)의 부분이 될 수 있다. 예를 들어, 센서(S)는 부분 또는 국부적 구성요소 제어기일 수 있으며, 상기 국부적 제어기는 센서 신호를 처리하고 처리된 센서 신호, 또는 신서 신호 관련 정보를 하이브리드 제어기(1)로 전송한다. 각각의 센서(S)는 또한 상기 센서(S)에 의해 측정되거나 평가된 파라미터(들)를 고려하여 동력 관련 상태 정보를 생성하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 충전 센서(S)의 배터리 상태는 배터리 상태 또는 충전을 고려한 정보를 제공할 수 있고, 센서(S)가 배터리 충전 상태가 비교적 낮은 레벨에 도달하거나 짧은 시간에 그러한 낮은 레벨로 도달할 것으로 예측되는 것을 검출하거나 결정하는 경우 배터리(B)가 충전되도록 요청하는 것을 포함하는 정보를 바람직하게 생성할 수 있다.
예를 들어, 다른 실시예에서, 두 가지 레벨(level)들이 있을 수 있으며, (예를 들어 국부적 배터리제어기에서) 제1 레벨은 충전 제어 기능을 이용가능하고, 이는 충전이 필요한지를 결정하고, 예를 들어 "지금 적재(load)하시오 그렇지 않으면 배터리가 손상을 입을 수 있습니다"와 같은, 경고 메시지를 생성할 수 있다. 제2 레벨은 안전 기능일 수 있고, 이는 하드웨어 인터페이스 층(20)의 일부일 수 있다.
게다가, 충전 센서(S)의 배터리 상태는 센서(S)가 배터리 충전 상태가 비교적 높은 충전 레벨에 도달했는지를 검출하거나 결정하는 경우에 배터리가 충전되지 않았다는 정보를 제공할 수 있다. 게다가, 차량 속력 센서는, 예를 들어 차량 제어 유닛의 일부로서, 실제 차량 속력을 고려한 정보를 제공하는데 이용될 수 있다.
제어기(1)는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 제어기(1)에는 제어기에 의해 수행될 때 제어기가 후술할 방법을 실행하도록 형성되는, 특히 디지털 코드 또는 제어 알고리즘 세트인, 신뢰할만한 기계 명령어가 제공된다. 제어기(1)는 예를 들어 명령어를 수행하는 하나 이상의 처리기들(PR)인 적절한 하드웨어, 예를 들어 당업자에게 이해될 수 있는 적어도 명령어의 일부 및/또는 명령어-관련 변수들을 유지하는 하나 이상의 처리기들(PR)에 의해 엑세스될 수 있는 데이터 메모리(DM)를 포함할 수 있다.
바람직할 실시예에서, 제어기(1)는 다수의 대체로 자율적으로 작동하는 제어 모듈들(11, 12, 13)을 포함하고, 이들은 다수의 개별적인 전력 생성 및 소모/이용 (실제) 기능들을 수행하도록 구성요소들(C)을 제어하도록 형성되며, 예를 들어 상기 기능들은 다음과 같다:
- 차량의 엔진을 이용하여 하이브리드 차량의 구동된 전력 생성기에 의해 전기 에너지를 생성하는 충전 기능;
- 파워트레인을 이용하여 토크를 추진시키는 추진 기능(Boost function);
- 엔진을 이용하지 않고서 전력 생성기를 구동함으로써 전기 에너지를 생성하는 재생 기능; 및
- 엔진으로부터 지원 없이 토크를 제공하기 위해 파워트레인이 전기에너지를 사용하는 e구동 기능(eDrive function).
바람직한 실시예에서, 구성요소들(C)은 인터페이스 층(20)을 비직접적으로 거쳐 모듈들(11, 12, 13)에 의해 제어될 수 있고, 제어 모듈들(11, 12, 13)은 인터페이스 층(20)을 제어할 수 있으며(또는 개별적인 인터페이스 층 부분들은 개별적인 기능들과 연관되며), 개별적인 인터페이스 층 부분들은 제어 모듈들(11, 12, 130에 의해 수신된 명령어들에 기초하여 구성요소들(C)을 제어할 수 있다. 따라서, 인터페이스 층(20)은 제어 모듈들(11, 12, 13)에 의해서, 구성요소들(C)을 제어할 수 있다.
본 실시예에서, 이러한 제어 모듈들(11, 12, 13)은 상술한 신뢰할만한 기계 명령어들인 제어기(1) 내에서 통합되거나 이행된다. 도 3은 제어기에 의해 수행되는 방법의 실시예의 흐름도이고, 상기 흐름도는 제어 모듈들(11, 12, 13)을 지시한다.
제한적이지 않은 실시예로써, 본 실시예는 충전 기능을 제어하는 제1 제어 모듈(11), 추진 기능을 제어하는 제2 제어 모듈, 및 전력 재생을 제어하는 제3 제어 모듈(13)을 포함한다. 예를 들어 e구동 기능과 연관된 e구동 제어 모듈(미도시)과 같은 다른 제어 모듈들이 간단한 방식으로 제어기(1)에 추가될 수 있다.
각각의 제어 모듈들(11, 12, 13)은 바람직하게 하나 이상의 개별적인 입력 변수들과 연관되어 있다(상기 입력 변수들은 상술한 바와 같이 인터페이스 구조를 거쳐 제어기(1)에 의해 수신될 수 있다). 예를 들어, 제1 제어 모듈(11)은 배터리-상태-충전 변수와 연관될 수 있고, 제2 제어 모듈(12)은 구동력-변수와 연관될 수 있으며 제3 제어 모듈은 하나 이상의 재생-동력 변수들과 연관될 수 있다. 또한, 제어 모듈들(11, 12, 13)은 서로에 대해 다른 선행요소들과 연관될 수 있다. 예를 들어, 이러한 선행요소들 및 전술한 변수들은 메모리(DM) 내에 저장되어, 제어기(1)의 처리기 부분(PR)에 의해 엑세스(판독 및/또는 기록)될 수 있다. 각각의 제어기 모듈들(11, 12, 13)은 바람직하게 하나 이상의 개별적인 입력 변수들에 따라 달라지는 개별적인 기능의 수행을 요구하도록(즉, 기능이 입력 변수들에 따라 요구되는지 지시하는 정보를 제공하도록) 형성된다.
예를 들어, 일 실시예에서, 제어 모듈(11, 12, 13)은 하나 이상의 개별적인 입력 변수들에 따라 개별적인 기능의 수행을 자동적으로 요청하도록 형성될 수 있다. 다른 그리고 바람직한 실시예에서, 예를 들어, 제어 모듈(11, 12, 13)은 (예를 들어 제어기의 스케쥴(2)에 의해) 개별적인 기능이 수행되는지에 대해 주기적으로 물어지며, 결과적으로 제어 모듈(11, 12, 13)은 그것의 입력 파라미터들을 체크할 수 있으며, 그러한 파라미터들에 따라, 적절한 지시를 거쳐 기능이 수행되는지를 (응답으로) 확인하거나 거절할 수 있다.
오직 하나의 제어 모듈들(11, 12, 13)이 그것의 기능 수행을 요청하는 경우에, 제어기(1)는 제어 모듈이 그것의 기능을 수행하도록 할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 이후에 설명하는 바와 같이, 이는 에너지 수지(energy budget)에 따라 달라질 수 있다(예를 들어, 선택적으로, 제어기(1)는 제어 모듈은 개별적인 에너지 수지를 이용하는지 여부를 체크할 수 있고, 개별적인 에너지 수지가 사용되는 경우 상기 모듈이 상기 기능을 수행하는 것을 거절할 수 있다).
하나 이상의 모듈(11, 12, 13)이 그것의 기능 수행을 요청할 경우, 제어기(1)는 제어 모듈들의 기능 수행을 요청하는 그러한 제어 모듈들의 가장 높은 우선 순위를 가지는 기능을 제어 모듈(11, 12, 13)이 수행하도록 형성된다. 예를 들어, 제어기(1)는 다른 제어 모듈들(11, 12, 13)이 동시에 개별적인 그것들의 기능을, 서로에 대해 독립적으로, 수행하도록 요청할 수 있도록 형성될 수 있고, 제어기(1)는 제어 모듈들(11, 12, 13) 중 오직 하나가 그것의 기능을 그 때(그리고 선택적으로, 제어 모듈의 에너지 수지의 사용에 기초하여) 수행하도록 형성된다. "동시에(at the same time)"라는 용어는 넓게 해석되고, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 예를 들어 "동시적인(instantaneously)", 및/또는 제어기(1)의 "단일 제어 반복 내에서"를 의미할 수 있다(예를 들어: 다수의 제어 반복들의 각각의 반복에서, 제어기(1)는 모든 제어 모듈들로부터 수행 요청을 수신하는 어떤 제어 처리과정을 수행한다).
제어 모듈들(11, 12, 13) 각각은, 제어기(1)에 의해 허용되는 수행 여부에 따라, (특히 그것의 개별적인 차량 구성요소들로 개별적인 인터페이스 층 부분들을 거쳐 적절한 제어 정보를 전송함으로써, 즉 기능을 수행하기 위해 구성요소(들)(C)을 제어하는 인터페이스 층(20)을 가지도록 인터페이스 층(20)으로 적절한 제어 정보를 전송하는 것에 의해) 그것의 기능을 수행하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서, 제1 모듈(11)이 그것의 기능을 수행하도록 하는 경우, 인터페이스(20)를 거쳐 전송 정보를 가진 모듈은 차량이 충전 상태로 되게 하고, 개별적인 차량 구성요소들(E, EMG)은 배터리(B)를 충전한다. 제2 모듈(12)이 그것의 기능이 수행되도록 한 경우, 인터페이스(20)를 거친 전송 정보를 가진 상기 모듈(12)은 차량이 추진 상태에 있도록 하고, 전기모터(EMG)는 파워트레인으로 추가적인 토크를 공급한다. 제3 모듈(13)이 그것의 기능이 수행되도록 하는 경우, 인터페이스(20)를 거친 전송 정보를 구비한 상기 모듈(13)은 차량이 재생 상태에 있도록 하고, 개별적인 차량 구성요소들(M, EMG)은 전력을 재생한다. e구동 모듈이 그것의 기능을 수행하도록 하는 경우, 인터페이스(20)를 거친 전송 정보를 가진 상기 모듈은 차량이 e구동 상태에 있도록 하고, 오직 파워트레인(EMG)만이(엔진(E)은 아님) 차량으로 토크를 공급하도록 활성화된다.
바람직하게, 제어기(1)는 제어기 모듈들(11, 12, 13) 중 오직 하나가 동시에 그것의 개별적인 기능을 수행하도록 형성된, 바람직하게는 뮤텍스(mutex) 스케쥴러(2)인, 주요 스케쥴러(2)를 포함한다. 본 실시예에서, 뮤텍스 스케쥴러(2)는 간단하게 삽입되고/ 전술한 제어기(1)의 신뢰할만한 기계 명령들의 일부일 수 있다.
뮤텍스 스케쥴러(2)는 다양한 방식으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 뮤텍스 스케쥴러(2)는 제어 모듈들(11, 12, 13)들의 수로부터 가장 높은 우선 순위를 가지는 제어 모듈(11, 12, 13)만이 그것의 기능을 수행하도록 요구하는 것을 선택하도록 형성될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 뮤텍스 스케쥴러(2)는, 이전 모듈보다 더 높은 우선 순위를 가지는 다른 제어 모듈들이 그것의 기능이 수행되도록 선택되는 경우, 일 제어 모듈이 그것의 기능 수행을 할 수 없도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 주요 스케쥴러(2)가 작동 중 동시에 다른 제어 모듈들(11, 12, 13)로부터 다른 수행(활성) 요청을 수신할 수 있다.
본 실시예에서, 바람직하게, 인터페이스 구조(20)는 제어 모듈들(11, 12, 13) 각각으로부터 개별적인 차량 구성요소들로 제어 정보(즉, 제어 정보를 기능 공간으로 번역)의 전송을 제공할 수 있고, 차량 구성요소로부터 제어 모듈들(11, 12, 13)로 동력 상태 정보의 전송을 제공할 수 있으며, 인터페이스 구조(20)는 개별적인 제어 모듈들(11, 12, 13)에 의해 수신되도록 (통신 수단(105)에 의해 수신된) 동력 상태 정보를 특정 입력 변수들로 번역되도록 형성된다. 예를 들어, 인터페이스(20)는 배터리-충전-상태 정보를 (특히 입력 변수로 번역된 후에) 제어기(1)의 충전 모듈(11)로만 보내고, 다른 제어 모듈들(12, 13)로는 보내지 않는다. 또한, 예를 들어, 충전 제어 모듈(11)은 예를 들어 오직 배터리-충전 변수와 관련된 입력 변수(들)만을 수락하고/또는 작동하도록 형성될 수 있다. 인터페이스(20)는 구동력 정보를 (특히 입력 변수로 번역된 후에) 추진 모듈(12)로만 보내고, 다른 두 개의 모듈들(11, 13)로는 보내지 않도록 형성될 수 있다. 인터페이스(20)에 의해 수신된 재생 정보는 번역되고 재생 제어 모듈(13)로만 보내지고 다른 두 개의 제어 모듈들(11, 12)로는 보내지지 않는다. 게다가, 일 실시예에서, 하나 이상의 입력 변수들은 다른 제어 모듈들로 전송되고, 그에 의해 승낙될 수 있다. 예를 들어, 차량을 구동하는 파워트레인에 의해 필요한 전체 전력의 양과 관련된, 차량 구동력은 추진 제어 모듈(12)과 e-구동 제어 모듈로 전송될 수 있다(도 3에 특히 도시되지 않음).
일 실시예에서, 각각의 제어 모듈(11, 12, 13)은 개별적인 하나 이상의 입력 변수들이 개별적인 기능이 요구된다고 지시할 경우 개별적인 활성 요청을 생성하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(1)(특히 그것의 뮤텍스 스케쥴러(2))는 그러한 활성 요청을 지속적으로 또는 반-지속적으로(semi-continuously) 찾도록 형성되고, 그러한 요청을 맞닥뜨린 후 찾기를 계속하도록 형성될 수 있다.
게다가, 일 실시예에서, 각각의 제어 모듈(11, 12, 13)은 개별적이니 하나 이상의 입력 변수들이 개별적인 기능이 요청된다고 지시할 경우 개별적인 활성 요청을 생성하도록 형성될 수 있고, 제어기(1)(즉, 뮤텍스 스케쥴러(2))는 요청된 기능의 활성화가 다른 제어 모듈들의 활성화 요청의 존재에 기초하고 제어 모듈들의 우선 순위에 기초하여 허용되는지 아닌지 여부를 결정하는 활성화 요청의 각각의 생성에 의해 유발되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에서(도 3 참조), 재생-모듈(13)은 개별적인 하위-기능들(sub-functions)과 관련한 다수의 하위-모듈들(sub-modules)을 포함하고, 하위-모듈들은 바람직하게 하위-기능들이 평행하게 구동될 수 있는 서로 다른 것들에 대해 우선순위가 정해진다. 예를 들어, 제1 하위모듈(13a)은 동력을 생성하는 전동기/발전기(EMG)를 구동하는 것을 포함하는 제1 재생 기능을 제어하도록 형성될 수 있다. 제2 하위모듈(13b)은 차량을 지연시키고 전력을 생성하도록 하는 지연기(retarder; 미도시)의 작동을 포함하는 제2 재생 기능을 제어할 수 있다. 제3 하위모듈(13c)은 기계적(예를 들어 유압 또는 공압) 제동 시스템을 야기하는 재생 기능을 수행하도록 형성될 수 있다. 이러한 하위모듈들(13a, 13b, 13c)은 서로에 대해 우선순위를 가지지 않고, 재생 모듈에는, 이러한 하위모듈들에 의해 요청된다면, 하위모듈들(13a, 13b, 13c)의 기능의 분할된(동시에 일어나는) 수행을 허용하도록 하는 스케쥴러가 제공될 수 있다. 더욱 바람직한 실시예에서, 하위모듈들(13a, 13b, 13c)은 서로에 대해 우선순위를 가지지만, 예를 들어 동력 요청이나 이용가능한 동력에 따라, 동시에 작동할 수 있다. 그러한 경우, 예를 들어, 가능 높은 우선순위 하위모듈(13a)이 모든 이용가능한 동력이 허용되는 경우, 나머지 하위모듈들(13b, 13c)은 어떠한 동력도 얻지 못한다. 한편, 그러한 경우, 더 높은 우선순위 하위모듈(13a)이 모든 이용가능한 동력을 사용하지 않을 때, 더 낮은 우선순위 하위모듈(13b)에는 동력의 나머지 부분 등이 제공될 수 있다. 게다가, 도 3에 도시된 바와 같이, 스케쥴러(13a)로부터의 에너지를 완충하는 에너지 완충기(75)가 제공될 수 있다.
예를 들어, 인터페이스(20)는 전기가 아닌 다른 에너지 형태들의 에너지 완충마다 추가적인 스케쥴러들을 구비한, 다른 차량 기능들을 나타낼 수 있다. 각각의 스케쥴러 및 연관된 기능들로부터의 다른 동력 요청들은 구성요소 제어 신호들을 결정하기 위해 인터페이스 층(20) 내에서 결합될 수 있다.
다른 실시예에서, 제어기(1)는 또한 차량 상에서 이용가능한 열에너지 완충기들을 평가하고 제어하도록 형성된다. 예를 들어, 차량은, 엔진(엔진(HEX 31)) 및 하나 이상의 전기히터들(예를 들어 운전자 공간을 가열하기 위한 히터나 PTC 서미스터, 배기촉매 시스템의 일부를 가열하는 히터(44))과 같은, 다양한 열원들을 포함할 수 있다. 또한, 차량은 다양한 방식으로 열을 잃을 수 있으며, 예를 들어 배기를 통해, 차량의 몸체로부터 열 복사 및 대류(43)를 통해 열 에너지(41)를 잃을 수 있고, 배기촉매 시스템을 통한 대류 손실(43), 촉매 화학 반응을 통한 열 손실(42), 및/또는 다른 방식으로 열을 잃을 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제어기(1)는 에너지 수지를 각각의 기능들(즉, 제어 모듈들(11, 12, 13))로 할당하거나 연관시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(1)는 기능이 그것의 에너지 수지의 적어도 일부에 사용되는 경우에 그 기능에 이용될 수 있는 에너지의 양을 변경하도록 형성된다. 또한, 예를 들어, 제어기(1)는 기능에 의해 이용되는 에너지 양에 따라 기능의 수행을 허용하거나 부인하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 다양한 기능들의 에너지 수지들은 제어기(1)의 메모리 부분(DM)에 저장될 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기(1)는 이력(history)으로부터(예를 들어 본 운전 주기 이전의 이전 운전 주기로부터) 및/또는 예상되는 미래 값을 사용하여 각각의 전기 에너지 수지를 계산하거나 측정하도록 형성된다. 다른 실시예에서, 제어기(1)는 동력 수지들을 다른 기능들(또는 제어 모듈들(11, 12, 13)에 할당하도록 형성된다. 바람직하게, 제어기(1)는 작동 시, 기능(또는 제어 모듈(11, 12, 13))이 그것의 수지상(budgetary) 값이나 에너지 양을 이용할 때, 기능이, 예를 들어 운전 리스트로부터 대기 리스트로 이동되는 것과 같이, 범위로부터 이동되도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제어기(1)는, 제어 모듈(11, 12, 13)이 그것의 에너지 수지를 사용해 버린 경우, 제어 모듈(11, 12, 13)이 그것의 개별적인 기능을 수행하지 않도록 할 수 있다. 또한, 그러한 경우, 예를 들어, 개별적인 제어 모듈(11, 12, 13)의 우선순위는 제어기(1)에 의해 자동적으로 감소될 수 있거나, 개별적인 기능은 더 이상 간단히 수행되지 않는다. 당업자는 이렇나 과정이 우수하거나 또는 조잡한 방식으로 많은 방법으로 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 여기서, 전력 할당 자체는 기능의 수지에 따라 달라질 수 있다(상기 수지는 기능의 일부이어서는 아니되지만, 상기 기능은 수지와 연관될 수 있다). 예를 들어, 모듈(11, 12, 13)로의 이용가능한 동력의 할당은, 예를 들어 선형적(즉, 모듈(11, 12, 13)에 의해 사용된 수지의 절반은 모듈(11, 12, 13)로 할당된 동력의 절반을 의미한다)이거나 비선형적인 방식으로 이용된 수지의 양에 비례할 수 있다.
그러므로, 최적의 연료경제성을 유지하기 위해, 밸런스(balance)가, 기능마다 에너지 수지의 개념을 제공함으로써, 전력원-기능(electric power source-function)들과 전력원 싱크-기능(electric power source sink-function)들 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 기능(모듈) e-구동은 에너지 소모 한계값까지 연료경제성 이점을 제공하며, 상기 한계값 이후부터는 연료경제성이 급격히 떨어진다. 본 실시예는 또한 이러한 형태의 고도로 복잡한 시스템을 담당하는 엔지니어를 돕는다. 도 4는 전기 구동 한계(kW)의 기능에 대한 엔진 연료 소모(1/100 km)의 그래프의 예시를 도시한다. 전기 구동 한계는 차량이 e구동 상태에 있는데 이용될 l수 있는 전력 수지이다. 최적의 전기 구동 한계는 점선(Lopt)으로 표시된다. 그러한 경우, 연료 소모는 최소가 되고 충전 기능은 e-구동 기능을 위한 에너지를 제공하기 위해 (우선순위에 기초하여 상호 배타적인 방식으로) 재생 기능으로 추가적으로 사용될 수 있다. 또한, 제2, 낮은, 전기 구동 한계 상태(Lreg)가 표시되며, 연소 소모는 최적의 전기 구동 한계에서보다 상당히 더 높아지며, 이 경우 예를 들어 오직 재생 기능만이 이용될 수 있다. 다시 말해서, 재생만이 사용될 때 구동 조건은 Lreg를 야기할 수 있다. E-구동은 수지들을 거쳐 두 개의 공급원으로 엑세스하고, E-구동의 이점은 추진될 수 있다.
따라서, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 차량 연료 소모를 향상시키기 위해서, 충전 기능은 e-구동 기능을 위한 에너지를 제공하기 위해 재생 기능으로 추가적으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 모든 하이브리드 동력 기능들은, 유사한 방식으로, 최소한의 연료 효율을 보증하도록 결정된 최소 및 최대 동력으로 제한될 수 있다.
제어기(1)에는 또한, 예를 들어 (열 축열기와 관련된) 객실 열 축열기(thermal accumulator) 스케쥴러(30) 및 (또한 열 축열기와 관련된) 촉매 열 축열기 스케쥴러(40)와 같은, 에너지 효율적인 방식으로 열의 생성과 손실을 제어하는 하나 이상의 열 완충 제어 모듈들 또는 스케쥴러들(30, 40)이 제공될 수 있다. 이를 위해, 제어기(1)는 바람직하게 변하는 열적 요구에 기초하여 제어 모듈들(11, 12, 13)과 관련된 전력의 우선순위를 조정하도록 형성된다. 예를 들어, 열 완충 스케쥴러(30, 40)는 충전 모듈(11)의 우선순위를 추진시키기 위해 주요 스케쥴러(2)와 협력하도록 형성될 수 있어서, 배기 촉매 시스템의 열 완충기가 열 공급을 필요로 하는 경우(즉, 배기 촉매 시스템의 온도가 예정되거나 바람직한 최소 값 아래로 떨어지는 경우), 배터리(B)를 충전시키도록 엔진이 활성화되는 기회가 추진한다. 유사하게, 열 완충 스케쥴러(30, 40)는 e구동 또는 추진 모듈의 우선순위를 추진시키도록 주요 스케쥴러(2)와 협력하도록 형성될 수 있어서, 배기 촉매 시스템의 열완충기가 열 손실을 필요로 하는 경우(즉, 배기 촉매 시스템의 온도가 일정 예정되거나 바람직한 최대 값보다 높은 경우), 활성 엔진이 비활성이 되는 기회가 추진한다. 주요 스케쥴러(2)와 열 스케쥴러들(30, 40) 사이의 협력은, 예를 들어 스케쥴러들 사이의 데이터 전송을 허용하는 메시지 인터페이스(50)를 거거나/또는 다른 방식에 의하는 것과 같이, 적절한 통신 수단들을 거치는 데이터 통신을 포함할 수 있다.
도 1-3의 실시예를 이용하는 동안, 하나 이상의 제어 모듈들(11, 12, 13)이 하나 이상의 개별적인 입력 변수들에 따른 개별적인 기능의 수행을 요청할 수 있다. 하나 이상의 모듈(11, 12, 13)이 그것의 기능 수행을 요청하는 경우, 기능 수행을 요청하는 제어 모듈들의 가장 높은 우선순위를 가지는 제어 모듈(11, 12, 13)그 기능을 수행하도록 허용된다. 또한, 바람직하게, 제어 모듈들(11, 12, 13) 중 오직 하나만이, 전기 축전기 스케쥴러(2)에 의해, 그 때에 그것의 기능을 수행하도록 허용된다. 또한, 인터페이스 제어 정보는, 개별적인 제어 모듈들(11, 12, 13)에 의해 수신된 특정 입력 변수들로 정보를 번역하는 인터페이스 구조(20)를 거쳐, 제어 모듈들(11, 12, 13)로부터 개별적인 차량 구성요소들(C)로 전송되고 동력 상태 정보는 제어 모듈들(11, 12, 13)로 전송된다.
상술한 바에 이어서, 사용 중, 일 실시예에서, 개별적인 기능이 요구되는 것을 개별적인 하나 이상의 입력 변수들이 지시하는 경우 제어 모듈(11, 12, 13)은 개별적인 활성화 요청을 생성할 수 있고, 활성화 요청은 다른 제어 모듈들의 상태에 의존하지 않는다. 게다가, 일 실시예에서, 제어 모듈(11, 12, 13)의 활성화 요청은 주요 스케쥴러(2)를 유발하고, 유발된 스케쥴러(2)는 요청된 기능의 활성화가 다른 제어 모듈의 활성화 요청의 존재 및 제어 모듈들의 다른 우선순위들에 기초하여 허용되는지 아닌지 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 방법은 또한 다수의 축전기 관련 기능들, 특히 개별적인 하위모듈들(13a, 13b, 13c)과 관련한 다양한 재생 기능들의 상호 배타적인 스케쥴링을 포함할 수 있으며, 이러한 기능들 중 적어도 하나는 다수의 하위-기능들을 포함하고, 상기 방법은 바람직하게 이러한 하위-기능들의 평행한 스케쥴링을 포함한다.
제어 모듈(11, 12, 13)이 활성화 되는 경우, 그것은 개별적인 구성요소들이 개별적인 기능을 수행하도록 제어한다. 또한, 모듈(11, 12, 13)은, 예를 들어 기능이 더 이상 요구되지 않는 경우, 예를 들어 인터페이스 구조(20)를 거쳐 어떤 차량 구성요소(들)로부터 수신된 개별적인 정보에 기초하여 비활성 상태로 자동으로 돌아가도록 형성될 수 있다.
그러므로, 사용 중, 제어기(1)는 기능(즉, 개별적인 제어 모듈(11, 12, 13))이 종속적인 상태 변수들에 의해 정의만 된 별개의 존재들로서 다른 전력을 다룬다. 즉, 기능 "e-구동"은 변수 "구동력"에 의해 구동되고, 기능 "충전"은 변수 "배터리 충전 상태"에 의해 제어된다. 각각의 기능(즉, 개별적인 제어 모듈(11, 12, 13))은 우선순위가 주어진다. 각 기능(즉, 제어 모듈(11, 12, 13))은 (스케쥴러(2)에 의해 지시되는 것으로) 그것의 입력 변수들을 체크하고, 가장 높은 우선순위 요청 수행을 가지는 기능(제어 모듈(11, 12, 13))을 체크한다. 예를 들어, e-구동 제어 모듈이 활성화되고 배터리 충전 상태(SOC)가 높아지고, e-구동 제어 모듈이 충전 제어 모듈(11)보다 낮은 우선순위를 가진다면, 기능 "충전"은 SOC가 일정 한계 아래로 떨어질 때까지 계속되지 않는다. 그 때까지, e-구동 제어 모듈은 제어를 인계한다. SOC가 일정 임계값 이하로 떨어질 때, 그것은 제어를 요청하고, 충전 제어 모듈(11)이 더 높은 우선순위를 가질 때, 그것은 "e-구동"을 이전에 비워서, 시스템의 제어를 수행한다. 이러한 방식으로, 실제 기능들은 가장 넓은 범위로 재사용가능하고 직교한다. 제어 모듈들(11, 12, 13)의 우선순위들은 필수적으로 고정되지 않고, 예를 들어 (제어 요소들과 관련된 열 완충기와 같은) 다른 소프트웨어 요소들에 의해, 즉시 변경될 수 있다.
예를 들어, 상술한 바에 이어서, 사용 중, 상기 방법은 바람직하게 차량에서 이용될 수 있는 열에너지 완충기들의 평가를 포함하고, 제어 모듈들(11, 12, 13)의 우선순위들은 그러한 열 완충기들과 관련된 열적 요구들에 따라 적어도 부분적으로 만들어진다.
사용 중, 예를 들어, 제어기(1)의 주요 스케쥴링 부분(2, 11, 12, 13)은 에너지 완충기 "배터리"를 나타내거나/관련되고, 이는 제어 트리의 일 가지를 나타낼 수 있다(도 3 참조). 상술한 바에 이어서, 에너지 완충기들의 다양성은 예를 들어 배기가스 후처리 시스템의 열적 완충기와 같은 하이브리드 차량에서 이용될 수 있다. 바람직하게, 상술한 바와 같이, 제어기(1)는 다른 완충기들이 (예를 들어 모듈/매핑(mapping) 기능을 통해서) 서로 상호작동하도록 형성된다. 일 실시예에서, 상술한 제어 시스템은 에너지 및 동력 중심적일 수 있어서, 에너지나 동력을 다루는 어떠한 차량 시스템도 그러한 제어기(1)로 제어될 수 있고, 또한 다양한 시스템들 사이에 상호 작용도 허용한다. 예를 들어, (개별적인 제어 모듈을 거쳐) 제어기(1)에 의해 제공된, 실제 기능 "e-구동"은 배기가스 촉매 브릭(brick)으로부터 에너지원(배기가스)을 제거할 수 있다. 그러한 방식으로, 배기가스 감소 및 산화 능력을 유지하는 기능들은 우선순위 변화(적응성 있는 우선순위)를 거치거나 더 높은 우선순위 기능을 유발함으로써 촉진될 수 있다.
본 시스템 및 방법에서, 특히, 제어 모듈들(11, 12, 13)(또는 각각의 기능들)은 우선순위가 매겨지고, 상기 제어 모듈들 또는 기능들 사이에 변동은 없다. 따라서, 매우 직교적이고, 모듈적인 시스템 및 방법이 제공되고, 자율적으로 작동하는 제어 모듈들(11, 12, 13)은 겹쳐지지 않아서, 그것들의 실제 기능들은 또한 실제 상태 공간에서 겹쳐지지 않는다.
상기 실시예는 동력 분배를 위한 뮤텍스 스케쥴러(2)를 포함하는 제어기(1)에 기초한다. 즉, 기능 트리 내 오직 하나의 실제 기능이 어떤 주어진 시간에 제어를 담당할 수 있다. 이용할 수 있는 다른 형태의 동력 분배(스케쥴링 알고리즘)는 나누어진 동력 분배이다. 이는 어떤 필요한 동력 요청이 두 개의 기능들 사이에서 나누어질 수 있을 때 "재생" 및 "유압 제동" 기능을 위한 경우가 될 수 있다(도 3 참조). 나눔과 뮤텍스 사이의 차이에도 불구하고, 시스템은 기능적으로 유사하다. 본 실시예에는 또한 하이브리드 차량의 전력 관련 기능들을 스케쥴링 하기 위한 하나 이상의 다른 스케쥴링 방법들이 제공될 수 있다.
또한, 본 제어기(1) 및 개별적인 제어 방법의 이점은 그것이 하드웨어 독립성을 제공할 수 있다는 것이다. 본 실시예에서, 제어기(1)의 층은 다른 하이브리드 차량들을 위해 동일하게 유지될 수 있고(예를 들어 다른 제조, 다른 하이브리드 차량 모델들, 다른 하이브리드 형태), 오직 인터페이스 시스템이 제어기(1)가 다른 차량들을 제어하도록 변경된다.
예를 들어, 일 실시예에서, 제어기의 실제 기능 레벨로부터의 출력은 (도 3에 도시된 바와 같이) "동력(power)"이다. 이러한 요약 신호들은 차량의 물리적 하드웨어로 맵(map) 되어진다. "추진(boost)", "충전(charge)"과 같은 요약 개념을 사용함으로써, 차량들의 넓은 범위는 본 실시예에 의해 제공된 하나의 높은 제어 시스템에 의해 제어되어질 수 있다. 출력들은 하드웨어 인터페이스 층(HIL)(20)에 의해 특정 하드웨어 형상으로 맵 되어질 수 있다. 이러한 층(20)은 더 높은 레벨 신호들을 구성요소 특정 신호들로 번역한다. 예를 들어, 각 형태의 하이브리드 차량에서, 인터페이스(하드웨어 인터페이스 층(HIL)(20))를 번역하는 제공된 데이터가 제공될 수 있으며, 제어기(1)가 상기 차량과 상호작용하도록 한다. HIL(20)은 특히 표준화된 인터페이스를 하드웨어로 노출시킨다.
게다가, 제어기(1)의 배치(layout)는 모듈 디자인이기 때문에, 기능들과 관련된 전력은 간단한 방식으로 제어기에 더해지거나 제어기로부터 제거될 수 있어서, 기능들과 관련된 다른(얼마간의) 전력을 가지는 차량과 작동하게 한다.
예를 들어, 상술한 것 및 도 2-3에 따라서, 본 하이브리드 차량 제어 실시예는 인터페이스(20)를 통하는 에너지 경로를 드러내도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 차량으로부터의 충전 요청은 인터페이스(20)에 의해 수신된다. 이러한 요청은 차량 운동에너지 요청(추진 또는 감소), 및 배터리 충전 요청(추진 또는 감소)을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 이러한 요청들이 경로 상으로 맵을 형성하도록 할 수 있으며, 동력 요청을 엔진-차량(구동 요청), 및 엔진-전기 기계-배터리(충전 요청)의 경로를 따라 뒤로 전달한다. 상기 경로를 따라서, 구성요소 동력 요청들은 결정되며, 여기서 구성요소 한계에 합(summing)과 깍음(clipping)이 필요하다. 이러한 동력 요청들은 이어서 특정 파워트레인 구성요소들로 보내진다. 상술한 바에 이어서, 이러한 경로들은, 우선순위 선매권(pre-emption)을 가진, 분할 또는 뮤텍스 세모포어(semophore), 및 캐스케이드(cascade)로부터 자체 제한 동력 한계를 가질 수 있다.
본 실시예는, 예를 들어 에너지 수지의 균형을 거쳐서, 연료 효율성을 제공할 수 있다. 제어기는 특히 아키텍쳐(architecture) 독립적이다. 인터페이스 층(20)은, 제어기(1)에 의해 제어되는 차량 하드웨어의 변형을 필요로 하지 않고, 제어기(1)의 표준화를 제공할 수 있다. 제어기(1)의 모듈 구조로 인해서, 기능은 간단한 방식으로 차량 설계서에 적용될 수 있고, 이용가능한 제어기 처리 능력에 적용될 수 있다. 또한, 제어기 실시예의 측정은, 다른 실제 기능들의 우선순위들의 '국부화(locality)'로 인해서, 직접적인 방식으로 더 정확하게 수행될 수 있다. 게다가, 표준 구조 모듈 디자인을 사용함으로써, 생산-코드(production-code)를 생성하는 노력이 감소될 수 있다.
도 5의 실시예는 차량(또는 차량 시스템)에는 또한 적어도 하나의 냉동 유닛(R)이 제공된다는 점에서 도 1의 실시예와는 다르다. 이러한 유닛은 전기적으로 작동되고 예를 들어 운송 저장 컨테이너, 트레일러의 트레일러 구획, 또는 냉각되는 다른 공간들과 같은 적어도 하나의 저장 구획을 냉각하도록 형성된다. 예를 들어, 차량은 트레일러를 이동시키는 트럭을 포함한다. 특히, 저장 구획은, 예를 들어 10℃ 이하의 온도와 같은 비교적 낮은 온도로 저장 구획이 냉각될 수 있다는 점에서, 운전실과는 다르다. 예를 들어, 냉동 유닛(R)은 작동 중 파워트레인 생성 에너지의 최소 10 kW를 소모하도록 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 냉동 유닛(R)의 용량은 유닛이 저장 구획이 예를 들어 상기 구획의 내용물(예를 들어 음식물)을 냉동시킬 수 있는 0℃ 이하의 온도로 저장 구획을 냉각시킬 수 있도록 한다. 또한, 냉동 유닛(R)은 예를 들어 구획의 내용물이 0℃ 바로 위로 유지되는 경우와 같이 0-5℃의 범위의 온도로 구획을 냉각시키도록 형성될 수 있다.
특히, 일 실시예에 따르면, 냉동 유닛(R)은 제1 최대 동력 소모 용량(예를 들어 적어도 10kw)을 가질 수 있고, 하이브리드 파워트레인의 전동기(EMG)는 제2 최대 동력 소모 용량(예를 들어 45kW)을 가질 수 있다. 그러한 경우, 본 발명은 하이브리드 파워트레인이 (특히 전동기(EMG)와 냉동 유닛(R)의 최대 동력 소모 용량들을 주로 포함하는) 모든 차량 구성요소들의 최대 동력 소모 용량들의 총합보다 더 낮은 최대 동력 전달 용량(예를 들어 배터리(B)에 의해 전달될 수 있는 최대 용량)을 가지도록 할 수 있다. 특히, 일 실시예에 따르면, 냉동 유닛(R)의 최대 동력 소모 용량은 하이브리드 파워트레인의 최대 동력 전달 용량의 약 20%보다 많을 수 있다. 또한, 하이브리드 구동 전동기(EMG)의 최대 동력 소모 용량은 최대 동력 전달 용량의 80% 보다 클 수 있다.
냉동 유닛(R)은, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 공지된 압축기-증발기 형태일 수 있으며, 냉방 유체를 압축하는 하나 이상의 전기 동력 압축기들(CO)을 포함할 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 압축기들(CO)은 전기에너지에 의해서만 동력을 공급받는다. 또한, 냉동 유닛(R)은 다른 구성요소들을 포함할 수 있으며, 예를 들어 냉동기로부터 주위로 열을 제거하는 열교환기 및 열교환기를 따라 공기를 불어주는 팬(F)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전동기들(EM)이 압축기(들)(CO) 및 선택적인 팬(들)(F)을 구동하도록 제공될 수 있다. 각각의 이러한 전동기들(EM)은 직류(DC) 구동 전동기일 수 있으나, 바람직하게는, 각각의 냉동 유닛 전동기는 교류(AC) 구동 형태이다. 다음 경우에, 냉동 유닛(R)은 바람직하게 하나 이상의 인버터(inverter; INV)를 포함하며, 각각의 인버터는 적어도 하나의 냉동 유닛(R)의 전동기(EM)를 구동하도록 직류를 교류로 변환하도록 형성된다. 예를 들어, 도 5 실시예에서, 차량 시스템은 개별적인 전동기-인버터 어셈블리에 의해 구동되는 팬을 구비하고, 개별적인 전동기-인버터 어셈블리에 의해 구동되는 암축기(CO)를 구비하는 냉동 유닛(R)을 포함한다.
또한, 도 5의 실시예는, 차량 시스템을 구동하고 전기에너지를 생성하도록 형성된, 하이브리드 파워트레인(E, EMG, B)을 포함한다. 그러한 파워트레인은 도 1-4를 고려하여 상기에 설명한 실시예와 동일하게 형성될 수 있다.
도 5에 따르면, 바람직하게, 냉동 유닛(R)은 하이브리드 파워트레인에 의해 생성된 전기 에너지에 의해 동력이 전달되기만 할 수 있다. 본 실시예에서, 이를 위해, 냉동 유닛(R)의 전력 입력은 파워트레인의 전력 출력과 결합될 수 있으며, 냉동 시스템(R)의 전동기/인버터(EM/INV) 어셈블리들은 배터리(B)로부터(화살표(Z1)로 지시됨) 및/또는 전동기/생성기(EMG) 동력 재생기로부터(화살표(Z2)로 지시됨) 직류를 받을 수 있다. 게다가, 예를 들어 선택적인 제동력 재생기들과 같은, 다른 하이브리드 파워트레인 구성요소들에 의해 제공된 전력이 냉동 유닛(R)을 구동하는데 이용될 수 있다. 하이브리드 파워트레인의 동력 출력으로의 냉동 유닛(R)의 결합은, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 예를 들어 적절한 전기선, 동력 버스들(busses), 분리될 수 있는 방식들, 다른 방식들을 거쳐 다양한 방식으로 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 하이브리드 파워트레인 생성 전기에너지의 이동에 따라 적어도 하나의 냉동 유닛(R)을 제어하도록 형성된 제어기(1)가 또한 제공된다. 예를 들어 상기 제어기(1)는, 예를 들어 작동 중 전력의 스케쥴을 짜거나 분배하기 위해, 하이브리드 파워트레인을 제어하도록 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 대체로 직교(orthogonal) 방식으로 기능들을 생성하고 소모하는 다수의 개별적인 전력을 수행하도록 구성요소들(C)을 제어하도록 형성된 다수의 제어 모듈들(11, 12, 13)을 포함하는, 상술한 하이브리드 시스템 제어기(1)는 또한 냉동 유닛(R)의 작동을 제어하도록 형성될 수 있거나, 적어도 일정 양의 전력이 냉동 유닛(R)으로 공급되도록 하거나 스케쥴을 짤 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 도 2-3에 도시되어 보이는 바와 같이 제어기는 또한 적어도 하나의 냉동 유닛(R) 작동을 스케쥴하도록 형성될 수 있다. 여기서, 동력은 파워트레인과 냉동 제어기들에 의해 조화될 수 있으며, 이는 당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이 동일한 물리적 제어기에서 수행되거나 그렇지 않을 수 있다.
바람직하게, 제어 시스템에서, 하이브리드 제어 트리 다음에, 냉동 유닛(R)으로 전력을 할당하도록 제어하는, 하나 이상의 추가적인 기능들/모듈들(162, 165)이 추가될 수 있다. 각각의 추가적인 냉동기 제어 모듈(162, 165)은 우선순위로 부착될 수 있으며, 트레일러를 대표하는 열 완충기로 선택적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 긴급 냉동 기능(162)은 비교적 높은 우선순위로 추가될 수 있으며, 이는 냉동 시스템(R)으로 긴급 조건으로(예를 들어 적재물이 상할 수 있는 조건으로) 우선순위를 준다. 그것의 예는 도 6의 실시예를 고려하여 설명될 것이다.
도 6 실시예의 기본 배치는 도 3 실시예와 동일하다. 예를 들어, 제어기(101)는 제어기 모듈들 중 하나가 상호 배타적인 방식으로 수행된 개별적인 기능들을 가지도록 할 수 있는 뮤텍스 스케쥴러(102)를 포함할 수 있다. 예를 들어서, 제어기 모듈들은 가장 높은 우선순위를 가지는 재생기 모듈(113), 재생기 모듈(113)보다 낮은 우선순위를 가지는 충전 모듈(111), 충전 모듈보다 낮은 우선순위를 가지는 추진 모듈(112), 충전 모듈보다 낮은 우선순위를 가지는 e구동 모듈(114), 및, 예를 들어, 가장 낮은 우선순위를 가지는 차량 대기 모드를 위한 대기 모듈(115)을 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 제어기(101)의 계층은 뮤텍스 스케쥴러(102) 위에 위치하는 병렬 스케쥴러(101A)를 포함할 수 있고, 상기 병렬 스케쥴러는 병렬 방식으로 다양한 기능들(161, 162, 102, 164, 165)을 스케쥴하도록 형성된다. 이러한 기능들은 주요 차량 안전 조건들을 체크하고/확인하고/또는 시스템 고장을 검출하기 위한 주요 안전 기능(161), 뮤텍스 스케쥴러 기능/모듈(102), 및 예를 들어 점등과 같은 다양한 2차적인 전기 차량 구성요소들에 동력을 공급하기 위한 2차 동력 모듈(162)을 포함할 수 있다. 여기서, 안전 기능(161)은 가장 높은 우선순위를 가지며, 2차 동력 모듈(162)은 파워트레인 뮤텍스 스케쥴러(102)보다 낮은 우선순위를 가진다. 평행 스케쥴러(101A)는 '하위' 모듈들(161, 162, 102, 164, 165) 중 여럿이, 이용가능한 에너지에 따라, 동시에 작동하도록 할 수 있으며, 이용가능한 전력은 가장 낮은 우선순위를 가지는 모듈(165)을 향해 가장 높은 우선순위를 가진 모듈(161)로부터 분배된다. 여기서, 모듈은 더 높은 우선순위들을 가지는 모든 모듈들이 그에 의해 요청된 모든 동력을 이미 허용받은 경우에 동력을 받기만 할 것이다(예를 들어, 주요 안전 모듈(161) 및 뮤텍스 스케쥴러(102)가 병렬 스케쥴러(101A)에 의해 그것들의 전력 수지가 허용되는 경우에 2차 동력 모듈(162)이 허용될 수 있다).
도 6의 실시예는 도 3의 실시예와는 다르며, 제어기(101)가 적어도 하나의 냉동기 우선순위를 각각의 냉동 유닛(R)과 연관시키도록 형성되어서, 냉동기 우선순위는 냉동 유닛(R)이 작동 중 활성화될지 않을지 또는 어느 범위까지 될지를 결정한다. 예를 들어, 제어기(1)는 보통의 냉동 우선순위를 보통의 냉동 조건에 관련한 제1 냉동 모듈(기능)(165)로 할당하도록 형성될 수 있고, 하이브리드 파워트레인 우선순위를 하이브리드 파워트레인 뮤텍스 스케쥴러(102)로 할당하도록 형성될 수 있으며, 보통의 냉동 우선순위는 하이브리드 파워트레인 우선순위보다 낮다. 게다가, 제어기(101)는 긴급 냉동 우선순위를 긴급 냉동 조건들과 관련된 제2 냉동 모듈(기능(162)으로 할당하도록 형성될 수 있고, 긴급 냉동 우선순위는 하이브리드 파워트레인 우선순위(102)보다 더 높다. 도 6에 따르면, 제1 냉동 모듈(165) 및 긴급 냉동 모듈(16)은 또한 병렬 스케쥴러(101A)에 의해 스케쥴되고, 제1 냉동 모듈(165)은 예를 들어 가장 낮은 우선순위를 가지며(제2 동력 기능보다 낮음), 긴급 냉동 모듈(162)은 안전 모듈(161)과 파워트레인 뮤텍스 스케쥴러(102) 사이에서 순위가 매겨진다.
따라서, 차량의 파워트레인 및 (예를 들어 트레일러) 냉동의 결합된 제어가 제공된다.
본 실시예의 작동 중, 냉동이 필요로 하지 않는 조건에서, 하이브리드 제어(101)가 도 1-4의 실시예에 따라 기술된 것으로서(냉동 시스템(R)이 범위를 요청하지 않을 때) 작동할 수 있다.
일 실시예에서, 제1-보통의-냉동 기능(165)은 범위와 만나는데, 즉 냉방 구획 내 조건이 냉방을 필요로 할 때, 예를 들어 센서가 구획 내 온도가 상한에 도달했음을 감지했을 때, 어떠한 하이브리드 기능들도 사용되지 않는 경우에, 냉동 기능(165)은 그것의 요청 및 이용가능성에 따라 에너지를 할당받을 수 있다. 이는 일반적으로 전기 시스템(즉, 안전 기능(161) 및 제2 동력 기능(164)을 포함)이 보통 이러한 조건들 아래에서 가볍게 적재될 때 보통의 냉동 기능(165)의 전체 이용을 허용할 것이다.
보통의 냉동 기능(165)이 범위 내로 들어오지만, 동력 소모 하이브리드 기능들(112, 114)(예를 들어 추진 또는 e구동) 중 하나가 이미 작동하고 배터리(B)로부터 동력을 끌어오는 시간이 있다. 하이브리드 기능들(즉, 그것들의 뮤텍스 스케쥴러(102))이 보통의 냉동 기능(165)보다 더 높은 우선순위를 가지기 때문에, 그것들은 바람직하게 이용가능한 동력을 수신하고, 이는 적절한 에너지 경로들 상에서 구성요소 제한들에 의해 제한된다. 나머지 이용가능한 전기 배터리 동력은 보통의 냉동 기능(165)에 이용될 수 있고, 이는 일반적으로 하이브리드 기능들의 작동으로 인해, 특히 냉각 상태 동안, 더 이상 충분하지 않을 것이다. 보통의 냉동 기능(165)이 이러한 조건 아래에서 구성요소들 내에서 이용할 수 있는 나머지 전력만큼을 이용하도록 허용되도록 제어 시스템(101)이 형성된다. 유사한 동력 스케쥴링이 보통의 냉동 기능(165)이 이미 작동할 때 동력 소모 하이브리드 기능들(112, 114)(예를 들어 추진 또는 e구동) 중 하나가 범위 내로 들어오는 경우에 적용될 수 있다.
게다가, 예를 들어, 보통의 냉동 기능(165)이 범위로 들어오는 시간이 있을 수 있고, 동력 생성 하이브리드 기능(예를 들어 충전 또는 재생) 중 하나가 전력을 생성하도록 이미 작동한다. 그러한 경우, 예를 들어, (재)생산된 전력 중 일부는 배터리(B)를 충전하는데 이용될 수 있고, (재)생산된 전력 중 일부는 냉동 시스템(R)에 이용되도록 만들어질 수 있다. 보통의 냉동 기능(165)이 이미 작동할 때 동력 생성 기능들 중 하나가 범위 내로 들어오는 경우에 유사한 동력 스케쥴링이 적용될 수 있다.
각각의 경우에, 보통의 냉동 기능(165)으로의 전력의 제공은 또한 개별적인 전기에너지 수지에 의해 제한될 수 있다(상기 참조).
도 6 실시예의 작동 동안, 이용가능한 전력이 냉동되는 구획 내의 원하는 온도 레벨을 유지하기에 불충분한 것으로 판명된다면, 긴급 냉동 기능(162)은 자동적으로 작동될 수 있으며, 이는 하이브리드 기능들(즉 뮤텍스 스케쥴러(102))보다 더 높은 우선순위를 가지기 때문이다. 이러한 경우, 전력은 냉동 기능으로 첫번째로 루트를 정하고, 이러한 기능의 신뢰성을 보증한다. 나머지 동력은 하이브리드 기능들을 위해 이용가능하다. 그러므로 부분적인 하이브리드 기능이 유지된다. 다른 실시예에서, 더 좋은 제어를 위해, 비례 병렬 스케쥴러가, 예를 들어 전력을 위한 개별적인 요청들의 비율에 따라, 냉동 및 하이브리드 기능들로 비례적인 동력 할당을 제공하도록 이용될 수 있다.
게다가, 다른 실시예에 따르면, 에너지에 기초하여, 보통의 냉동 기능(165)이 전기에너지 수지에 의해 제한될 수 있는 식으로 제어기(101)가 형성될 수 있다(상기 참조). 예를 들어, 이러한 수지는 충전 및 재생 기능들(111, 113), 또는 다른 방식으로부터 이용가능한 최적 에너지 이용가능성에 기초하여 정의될 수 있다. 이렇게 함으로써, 보통의 냉동 기능(165)은 수지가 소진될 때 선매된다. 이는 실제 구동 조건 아래에서 전체 차량에 대한 최적의 연료 경제성을 유지할 수 있다. 예를 들어, 냉각된 구성요소의 내용물(예를 들어 트레일러 적재물)이 상할 위험에 있다면, 긴급 냉동 기능(162)이 제어기(101)에 의해 활성화될 것이며, 이 기능(162)은 에너지 수지에 의해 제한되지 않는다. 이는 차량의 연료 효율에서 하락을 이끌 것이지만, 적재물의 손상으로 인한 수입의 무감소를 보증할 것이다.
또한, 일 실시예에 따르면, 다른 냉동 기능들이 냉동 온도, 적재물 및 연료효율 사이의 절충안을 조절하기 위해 중간 우선순위 레벨로 삽입될 수 있다.
상기 절충안이 구동능력에 대한 일정 적용에서 받아들일 수 없다면, 냉동 기능들은 원하는 절충안을 얻기 위해 하이브리드 기능 가지(branch) 내에서 다양한 지점에 삽입될 수 있다. 일 예가 도 7에 도시된다.
도 7 실시예는 도 6 실시예와는 다르며, 뮤텍스 스케쥴러(102)가 병렬 방식으로 제2 보통 냉동 기능(114a) 및 e-구동 기능(114b)을 스케쥴링 하도록 형성된 제2 병렬 스케쥴러(114')를 포함한다. 이러한 제2 병렬 스케쥴러(114') 및 개별적인 일련의 기능들(114a, 114b)은 도 6 실시예의 e-구동 모듈(114)을 대체한다. 특히, 본 실시예에서, 제2 보통 냉동 모듈(114a)은 e구동 모듈(114b) 위로 우선순위를 얻는다. 따라서, 보통 냉동 기능(114a)이, 예를 들어 매우 느린 차량 속도들인, 그러한 목적으로 충분한 에너지를 남겨두는 경우에 및/또는 제2 보통 냉동 기능(114a)이 전력을 (많이) 필요로 하지 않는 경우에(즉, 구획이 냉각을 필요로 할 때) 제2 병렬 스케쥴러(114')에 의해, e-구동이 허용될 것이다.
게다가, 다른 실시예에 따르면, 보통 냉동 기능이 또한 어떠한 파워트레인 상태들(토크, 스피드, 재생 제동)에 응답할 수 있고, 하이브리드 시스템 효율이 비교적 높은 상황 아래에서 활성화되는 방식으로 제어기는 형성될 수 있다. 이를 위해서, 예를 들어, 제어기(1)는 시스템의 효율을 검출하거나 결정하도록 형성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 다양한 기능들의 우선순위들은 고정될 필요는 없고, 동적인 우선순위들이 또한 가능하다(예를 들어 기능으로 시간 지연이 들어가거나, 우선순위를 충돌시킴).
다른 실시예에서, 제어기(101)는 작동 중 파워트레인 내에서 평균 이상 전력 소모를 필요로 하는 다른 구동 조건들을 예측하거나 결정하도록 형성될 수 있으며, 제어기(101)는 그러한 구동 조건들이 실현되기 전에 구획의 추가 냉각을 제공하기 위해 냉동 유닛(R)을 활성화 시키도록 형성된다.
예를 들어, 차량 제어 시스템에 이용할 수 있는 어떠한 정보, 현저히 적응가능하고/예측가능한 구동 조건에 대한 정보에 기초하여, 냉각될 구획에 예측가능한 냉각을 제공하는 것이 가능하다. 차량이 늘어난 기간 오르막을 구동할 때, 전력의 늘어난 기간이 구동에 필요할 때, 이는 구획 한계 내 온도가 초과하지 않도록 보정하도록 할 수 있다. 이어서 제어 시스템(101)은 "선-냉각(pre-cool)" 기능을 수행한다. 제한되지 않은 예로써, 제어 시스템(101)은 다른 구동 조건들을 예측하기 위해 위치확인시스템(GPS)을 이용할 수 있다.
게다가, 다른 실시예에서, 냉동 기능들 및 하이브리드 기능들이 명시적으로, 또는 전체적으로, 우선순위 트리(tree) 내에서 수행되지 않기 때문에 하이브리드 제어 시스템은 동일한 제어기에서 실행되는 것을 필요로 하지 않는다. 도 8은 추가(add-on) 시스템을 도시하며, 현존 하이브리드 제어기(예를 들어 도 3에 도시된 제어기 배치와 다른 배치를 구비)는 추가적인 제어기(201)와 정보를 교환할 수 있고, 추가적인 제어기는 우선순위 스케쥴러 기능을 제공하기 위해 냉동 기능 제어 모듈(265) 및 우선순위 스케쥴러(202)를 포함한다. 이러한 경우, 추가적인 제어기(201)의 우선순위 스케쥴러(202)는 현존 하이브리드 제어기(HC)의 주장치(master)일 수 있고, 냉동 기능(265)을 넘는 주장치일 수 있다. 추가적인 제어기(201)의 우선순위 스케쥴러(202)는 하이브리드 제어기로 제어 정보를 보낼 수 있고 적절한 통신 선들 또는 통신 네트워크(280)를 거쳐 그것들로부터 하이브리드 상태 정보를 수신할 수 있다. 또한, 내부 통신(281)이 우선순위 스케쥴러(202)와 냉동 제어 모듈(들)(265) 사이에서 이용가능하다.
본 발명은 차량 시스템을 제공하고, (고가 및 무게의 증가를 유발하는) 전력을 구비한 냉동 시스템을 공급하는 추가적인 생성기 또는 생성기 세트의 적용은 간단하고 효율적인 방식으로 회피될 수 있다. 본 발명의 기본 아이디어는 (추가적인 연소엔진을 포함하는 추가적인 생성기의 적용 없이) 동력을 냉동 시스템(R)으로 공급하기 위해 하이브리드 파워트레인 전기 시스템을 사용하는 것이다. 또한, 이러한 방식으로, 특히 냉동 시스템(R)을 파워트레인 동력 및 에너지 관리로 통합함으로써, 전체 시스템 최적화가 달성되고, 높은 에너지 효율을 유발한다. 특히, 냉동기 유닛은 오직 전기적으로 동력을 얻고(즉, 오직 전력으로 동작하고/기능함), 예를 들어 전동기(들)(EM) 외에 다른 구동 수단을 포함하지 않는다. 예를 들어, 냉동 유닛 압축기(들)(CO)(즉 개별적인 전동기(EM))는 파워트레인의 적어도 하나의 전기 충전 축전기(B), 파워트레인의 적어도 하나의 전기 모터/생성기(EMG), 및 파워트레인의 적어도 하나의 전기 재생기 중 하나 이상(다른 동력원으로부터는 아님)으로부터만 동력을 받을 수 있다.
게다가, 종래 차량 시스템들에서, 파워트레인 및 종래 냉동 시스템은 개인적 필요에 기초하고 치수화되어, 큰 구성요소 치수를 유발한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 제어 시스템들의 결합이나 통합 및 구성요소들의 분할이 제공될 수 있어서, 구성요소들은, 동력이 '삽입(interleaved)'될 수 있기 때문에, 각각의 개별 시스템을 위한 전체 동력을 공급하도록 치수화 될 필요는 없다.
예를 들어, 종래 시스템에서, 하이브리드 파워트레인은 (예를 들어 45kW까지 전달하는 배터리(B)를 구비하는) 동력의 최대 양을 전달하고, 파워트레인 전동기(EMG)는 (예를 들어 45kW인) 동력의 최대 제1 양을 이용할 수 있고, 분리된 종래 냉동 시스템은 작동 시 동력의 비교적 높은 제2 양을 필요로 하며(예를 들어 10kW), 이는 분리된 동력 생성기(예를 들어 디젤 생성기)에 의해 전달되어야 한다.
본 발명에 따르면(도 5-8 참조), 하이브리드 파워트레인은 동력의 일정 최대 양(예를 들어 45kW)을 여전히 전달할 수 있고, 파워트레인 전동기(EMG)는 동력의 일정 최대 제1 양(예를 들어 45kW)를 이용할 수 있고 종래 냉동 시스템은 여전히 작동 시 동력의 큰 양(예를 들어 10kW)을 필요로 할 것이다. 그러한 경우, 제어기(1, 101)는, 필요에 따라, 예를 들어 우선순위 및/또는 에너지 수지에 기초하여, 파워트레인 전동기(EMG) 및 냉동 시스템(R) 사이에서 에너지 효율적인 방식으로 이용가능한 동력을 배분하도록 형성되고, 상술한 바와 같이, 특히 이용가능한 동력의 최대 양은 다양한 시스템 기능들에 (제어기에 의해) 허용되거나 할당되는 동력 양에 의해 초과되지 않을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 냉각 구성요소의 원하는 냉각을 제공하는 충분한 에너지를 제공하는 추가 동력 생성 용량을 추가하지 않고서, 현존 하이브리드 차량 내에서 수행될 수 있다.
본 발명의 설명된 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명되었더라도, 본 발명이 이러한 실시예들로 제한되지는 않는다. 다양한 변화 및 변형들이 청구항에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위나 사상을 벗어나지 않고 당업자에 의해 달성될 수 있다.
본 출원에서, "포함(comprising)"은 다른 요소들이나 단계들을 제외하는 것은 아니다. 또한, 각각의 용어들 "하나(a)"는 다수를 제외하지 않는다. 청구항 내의 참조 부호(들)는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되지 않을 것이다. 또한, 단일 제어기, 처리기 또는 다른 유닛은 청구항에서 인용된 여러 수단들의 기능들을 만족할 수 있다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.

Claims (28)

  1. 차량 시스템을 구동하고 전기 에너지를 생성하도록 형성된 하이브리드 파워트레인(E, EMG, B); 및
    시스템의 적어도 하나의 저장 구획을 냉각하도록 형성된 적어도 하나의 전기적으로 작동가능한 냉동 유닛(R);
    을 포함하고,
    상기 냉동 유닛(R)은 상기 하이브리드 파워트레인에 의해 생성된 전기 에너지에 의해 동력을 공급받는 차량 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장 구획은 차량 시스템의 운전자 객실과는 다르고, 전기적으로 작동가능한 냉동 유닛(R)은 바람직하게 10℃ 이하의 온도로 저장 구획을 냉각하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량 시스템의 구성요소들을 생성하고/또는 소모하는 전력을 제어하도록 형성된 제어기(1)를 포함하고,
    상기 제어기는 바람직하게 모듈 제어기이고, 바람직하게 다른 제어 모듈들이 동시에 그것들의 개별적인 기능의 수행에 대한 요구를 나타낼 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    제어기(101)는 기능들을 생성하고 소모하는 다수의 개별적인 전력을 수행하기 위해 구성요소들(C)을 제어하도록 형성되는 다수의 제어 모듈들(11, 12, 13)을 포함하는 모듈 제어기이고, 각각의 제어 모듈(11, 12, 13)은 하나 이상의 개별적인 입력 변수들과 연관된 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 충전 기능을 제어하는 제어 모듈(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제어기는 추진 기능을 제어하는 제어 모듈(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 전력 재생을 제어하는 제어 모듈(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 e구동(eDrive) 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기(1)는 에너지 수지를 각각의 제어 모듈들(11, 12, 13)로 할당하거나 연관되도록 형성되고, 기능들이 그것의 에너지 수지 중 적어도 일부를 소모한 경우 기능에 이용가능한 에너지 양을 변경하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 모듈들(11, 12, 13)은 다른 상호 우선순위들과 연관되도록 제어기가 형성되고, 각각의 제어 모듈들(11, 12, 13)은 하나 이상의 개별적인 입력 변수들에 따라 개별적인 기능의 수행을 요청하도록 형성되며, 하나 이상의 모듈(11, 12, 13)이 그것의 기능 수행을 요청하는 경우, 제어기(1)는 제어 모듈들의 기능 수행을 요청하는 그러한 제어 모듈들의 가장 높은 우선순위를 가지는 기능을 제어 모듈(11, 12, 13)이 수행하도록 형성되고, 제어기(1)는 또한 적어도 하나의 냉동 유닛(R)의 작동을 스케쥴하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  11. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어기(1)는 적어도 하나의 냉동 우선순위가 각각의 냉동 유닛(R)과 연관되도록 형성되어서, 냉동 우선순위가 냉동 유닛(R)이 작동 중 활성화될지 되지 않을지, 어느 범위까지 될지를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    제어기(1)는 보통 냉동 우선순위를 보통 냉동 조건들에 관련된 제1 냉동 기능에 할당하고, 하이브리드 파워트레인 우선순위를 하이브리드 파워트레인 뮤텍스 스케쥴러(102)에 할당하도록 형성되고, 보통 냉동 우선순위는 하이브리드 파워트레인 우선순위보다 낮은 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    제어기(1)는 긴급 냉동 우선순위를 긴급 냉동 조건에 관련한 제2 냉동 기능으로 할당하고, 긴급 냉동 우선순위는 하이브리드 파워트레인 우선순위보다 큰 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  14. 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어기는 다수의 동력 관련 기능들을 스케쥴하는 스케쥴러(102)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    스케쥴러는 뮤텍스 스케쥴러인 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    동력 관련 기능들 중 하나는 보통 냉동 기능(114a) 및 예를 들어 e구동 기능인 파워트레인 관련 기능(114b)을 스케쥴하도록 형성된 병렬 스케쥴러(114')를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  17. 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    하이브리드 파워트레인은 차량 구성요소들 중 모두의 최대 전력 소모 용량들 전체보다 낮은 최대 전력 전달 용량을 구비하고, 이는 파워트레인에 의해 생성된 동력에 의해 동력이 공급되고, 제어기(1; 101)는 전력을 다양한 차량 구성요소들로 허용하거나 할당하여서 이용가능한 전력의 최대 양은 실제로 허용되거나 할당되는 동력의 양에 의해 최과되지 않을 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 냉동 유닛의 전동기를 구동하기 위해, 직류를 교류로 변화하도록 형성된 적어도 하나의 인버터(INV)를 포함하는 차량 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉동 유닛은 그것의 작동 중 파워트레인 생성 에너지의 적어도 10kW를 소모하도록 형성되고, 바람직하게 저장 구획이 10℃ 이하 온도로 냉각되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    저장 구획은 이송 트레일러의 트레일러 구획인 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉동 유닛(R)은 냉동유체를 압축하는 전기적으로 동력을 공급받는 압축기(CO)를 포함하고,
    작동 중 압축기(CO)는,
    - 파워트레인의 적어도 하나의 축전기(B);
    - 파워트레인의 적어도 하나의 전기 모터/생성기(EMG);
    - 파워트레인의 적어도 하나의 전기 재생기;
    중 하나 이상으로부터 동력을 받는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  22. 차량 시스템을 구동하고 전기에너지를 생성하도록 형성되는 파워트레인(E, EMG, B); 및
    시스템의 적어도 하나의 저장 구획을 냉각하도록 형성된 적어도 하나의 전기적으로 작동가능한 냉동 유닛(R);
    을 포함하고,
    냉동 유닛(R)은 파워트레인에 의해 생성된 전기에너지에 의해 동력을 공급받을 수 있고, 상기 시스템은 작동 중 파워트레인 내 평균 이상 전력 소모를 필요로 하는 다른 구동 조건들을 예측하거나 결정하도록 형성되고, 상기 시스템은 그러한 구동 조건들이 실현되기 전에 구획의 추가 냉각을 제공하도록 냉동 유닛을 활성화 하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 예를 들어 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 시스템인, 차량 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    제어 시스템(101)은 다른 구동 조건들을 예측하기 위해 위치확인시스템(GPS)을 이용하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 이용하고, 특히 냉동 유닛은 전기적으로만 동력을 공급받는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량 시스템 내 전력을 분배하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    하이브리드 구동렬에 의해 생성된, 이용가능한 전력의 적어도 일부를 적어도 하나의 저장 구획을 냉각하기 위해 적어도 하나의 전기적으로 작동가능한 냉동 유닛(R)으로 분배하기 위해, 기능들로 할당된 우선순위들에 기초한 차량 기능들을 스케쥴링하는 것을 포함하는 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    저장 구획은 10℃ 이하의 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 기계에 의해 수행될 때 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 방법을 기계가 수행하도록 야기하도록 형성되고, 특히 제3항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 시스템의 제어기를 제공하도록 형성된, 특히 소프트웨어 코드인, 디지털 기계 판독 기구.
  28. 제27항에 있어서,
    적어도 하나의 냉동 유닛 제어 모듈(162, 165; 114a)이 기계 판독 기구들 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 디지털 기계 판독 기구.
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