KR20120065413A - 사용자 입력에 근거하여 하이브리드 차량에 대한 모터의 지원을 제공하는 방법 - Google Patents

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KR20120065413A
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vehicle
engine
internal combustion
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KR1020127009622A
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English (en)
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에스. 비.(라비) 판디트
테자스 크리슈나 크샤트리야
Original Assignee
케이피아이티 커민즈 인포시스템즈 엘티디.
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Abstract

내연기관에 연결된 전기모터를 사용하여 차량에 구동력을 제공함에 있어 내연기관에 대한 지원을 제공하는 방법이 개시된다. 이 방법은, 그 내연기관의 소정의 작동조건에서 내연기관에 대한 지원을 제공하도록 모터를 선택적으로 작동하는 것을 포함한다. 하나 이상의 소정의 작동조건에서 내연기관에 제공되는 지원은 다수개의 모터지원 프로파일 중의 하나에 근거하여 결정된다. 그에 의하여 지원이 결정되는 모터지원 프로파일은 차량 사용자에 의하여 제공된 예상 주행범위에 근거한 다수 개의 모터지원 프로파일 중에서 선택된다.

Description

사용자 입력에 근거하여 하이브리드 차량에 대한 모터의 지원을 제공하는 방법 {METHOD OF PROVIDING ASSISTANCE FOR A HYBRID VEHICLE BASED ON USER INPUT}
본 출원은 이하의 특허출원의 우선권 및 이익을 향유하는 것으로서, 이들 출원의 개시내용은 본 명세서에 전체적으로 참조로서 포함되어 있다: 2009년 9월 15일자로 출원된 인도 특허출원번호 2108/MUM/2009; 2009년 9월 15일자로 출원된 인도 특허출원번호 2109/MUM/2009; 2009년 11월 15일자로 출원된 국제 특허출원번호 PCT/IN2009/000655; 2009년 11월 15일자로 출원된 국제 특허출원번호 PCT/IN2009/000656; 및 2010년 4월 30일자로 출원된 인도 특허출원 번호 1389/MUM/2010.
본 개시내용은 일반적으로 차량의 동력전달 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시내용은 내연기관(이하 "엔진"으로 약칭하기도 한다) 및 모터를 이용하는 하이브리드 차량의 동력전달 시스템에 관한 것이다.
현재 대부분의 도로상의 차량들은 급가속에 필요한 출력을 생산하기 위하여 비교적 대형의 내연기관을 필요로 한다. 일반적인 차량상의 엔진은 전형적으로 최고출력 요구를 위한 크기로 되어 있다. 그러나, 대부분의 운전자들은 그들의 운전시간의 작은 부분(예를 들면 1퍼센트)에 대해서만 그들의 엔진의 최고출력을 사용한다. 대형엔진은 무거우면서도 비효율적이며 배기가스 배출량이 많고, 및/또는 연료경제성은 낮다.
차량의 효율은 전기모터 및 엔진의 양자를 이용하는 하이브리드 시스템의 사용을 통하여 개선될 수 있다. 어떤 하이브리드 시스템에 있어서는, 전기모터가 특정한 작동조건의 범위에서 차량을 구동하기 위한 출력을 제공하고, 또한 엔진은 다른 작동조건의 범위에서 차량을 구동하기 위한 출력을 제공할 수 있다(즉, 어떤 주어진 시간동안 모터 및 엔진의 한쪽만이 출력을 제공하도록 한다). 다른 하이브리드 시스템에 있어서는, 차량을 구동하는 출력을 제공함에 있어 모터가 엔진을 지원하기도 한다. 하이브리드 시스템은 비(非) 하이브리드 시스템보다 소형의 엔진으로 필요한 출력을 전달할 수 있다. 소형 엔진은 경량이면서, 실린더의 갯수가 적으며, 및/또한 통상적으로 대형 엔진보다 최대부하에 근접하게 작동된다. 소형 엔진의 사용은 차량의 효율성(예를 들면, 배기가스 배출량, 연료 경제성)을 개선할 수 있다.
현재의 하이브리드 시스템과 비교하여, 개선된 연료 경제성 및 저감된 배기가스 배출량을 제공하는 차량용의 개선된 하이브리드 시스템을 제공하는 것은 이익이 될 것이다.
예시적인 일 실시형태는, 엔진에 연결된 전기모터를 사용하여 차량에 대한 구동력을 제공함에 있어 내연기관에 대한 지원을 제공하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 엔진의 소정의 작동조건에서 엔진에 대한 지원을 제공하도록 모터를 선택적으로 작동하는 것을 포함한다. 하나 이상의 소정의 작동조건에서 엔진에 제공되는 지원은 다수개의 모터지원 프로파일중의 하나에 근거하여 결정된다. 그에 의하여 지원이 결정되는 모터지원 프로파일은 차량의 사용자에 의하여 제공된 기대 주행범위에 근거한 다수개의 모터지원 프로파일중으로부터 선택된다.
다른 다양한 예시적인 실시형태들은 그러한 방법을 이용하도록 구성된 모터 콘트롤러, 컴퓨터로 판독가능한 매체, 시스템, 및 차량에 관한 것이다.
도 1a는, 예시적인 일 실시형태에 따른 차량용 하이브리드 출력시스템의 모식도이다.
도 1b는, 다른 예시적인 실시형태에 따른 차량용 하이브리드 출력시스템의 모식도이다.
도 2a는, 예시적인 일 실시형태에 따른 모터제어 시스템의 블록도이다.
도 2b는, 예시적인 일 실시형태에 따른 모터 제어시스템의 보다 상세한 블록도이다.
도 3a는, 예시적인 일 실시형태에 따른 엔진에 대한 지원을 제공하는 모터를 제어하기 위한 처리의 플로우차트이다.
도 3b는, 예시적인 일 실시형태에 따른 모터에 의하여 엔진에 제공되는 지원을 결정하기 위한 처리의 플로우차트이다.
도 3c는, 예시적인 일 실시형태에 따른 가변적인 작동조건하에서의 견본 엔진의 효율성의 등고선 그래프이다.
도 3d는, 예시적인 일 실시형태에 따른 배기시험에서 얻어진 배기 데이터의 그래프적 표현이다.
도 4a는, 예시적인 일 실시형태에 따른 사용자 입력에 근거하여 모터에 의해 엔진에 제공되는 지원을 결정하는 처리의 플로우차트이다.
도 4b는, 예시적인 일 실시형태에 따른 예시적인 모터지원 프로파일의 세트를 위하여, 각각 다른 가용에너지 수준 및 주행범위에서 제공될 수 있는 평균 지원을 도시하는 모터지원표이다.
도 4c 내지 4f는, 다양한 예시적인 실시형태에 따른 다양한 주행범위에서 모터에 의하여 엔진에 제공되는 지원의 그래프적 표현이다.
도 5은, 예시적인 일 실시형태에 따른 모터에 의한 지원이 제공된 배기 시험으로부터 얻어진 배기 데이터의 그래프적 표현이다.
도 6a, 6b, 7a 및 7b는, 다양한 예시적인 실시형태에 따른 배기 시험으로부터 얻어진 배기 데이터의 그래프적 표현이다.
도 8a 내지 8d는, 예시적인 실시형태들에 따른 다양한 작동조건하에서의 견본 엔진의 효율성에 대한 그래프적 표현이다.
도 8e 내지 8h는, 예시적인 실시형태들에 따른 도 8a 내지 8d에 나타낸 데이터와 각각 관련된 히스토그램들이다.
도면들을 일반적으로 참조하면, 차량에 대한 구동력을 제공함에 있어 엔진을 지원하는 시스템 및 방법들이 다양한 예시적인 실시형태에 따라서 기술된다. 하나의 모터가 엔진에 연결되고 차량용 구동력을 제공함에 있어 엔진을 지원하도록 구성된다. 모터는 상이한 작동조건에서 수준이 가변하는 지원을 제공하도록 선택적으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 지원의 혜택(예를 들면, 감소된 배기, 증가된 연료경제성, 증가된 출력 등에 대한)이 높은 작동조건에서는 더 큰 지원이 제공되고, 지원의 혜택이 낮은 작동조건에 대해서는 지원이 덜 제공될 수 있다.
다양한 예시적인 실시형태에 따르면, 지원이 제공되는 작동조건 및/또는 제공되는 지원량등은, 모터를 구동하기 위한 가용출력 및/또는 예상되는 주행범위(예를 들면, 전원이 연결되는 하이브리드 차량과 같은 차량이 충전과 충전의 사이에서 주행할 것으로 예상되는 거리)에 근거하여 변화될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 그 지원은 모터를 구동하기 위한 가용출력(예를 들면, 에너지 저장기구에 있어서의 초기 방전깊이와 최대 방전깊이 사이의 차이)에 근거하여 구성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 그 지원은 선택적으로 또는 부가적으로 차량의 사용자에 의하여 제공되는 예상 주행범위에 근거하여 구성될 수 있다. 만약 지원이 가용한 전하량 및/또는 예상된 주행거리에 대하여 구성되지 않는다면, 운전자는 예상했던 것보다 짧은 거리로 차량을 주행할 수 있고, 또는 에너지 저장기구는 예상했던 것보다 더 많은 가용에너지를 가질 수 있으며, 전하량은 주행주기의 종료시 사용되지 않은 채로 남아 있을 수 있다(예를 들면, 가용한 지원량보다 적게 제공될 수 있다). 선택적으로, 사용자는 예상했던 것보다 더 긴 거리로 차량을 운전할 수도 있고, 또는 에너지 저장기구는 예상했던 것보다 적은 가용에너지를 가질 수 있으며, 전하량은 주행주기의 종료 전에 고갈될 수도 있다(예를 들면, 모터는 주행주기의 적어도 일부에 있어서는 엔진을 지원하지 못할 수도 있다). 가용출력 및/또는 예상되는 주행범위에 근거하여 지원을 구성함으로써, 그 지원은 예상된 주행주기의 조건에 맞추어질 수 있으며(예를 들면 최적화되며), 그 지원은 신중하게 제공될 수 있다(예를 들면, 가용한 지원이 대체로 주행주기 동안 사용되고, 모터가 주행주기의 대부분에 있어서 엔진을 지원할 수 있는 방식으로).
이제 도 1a를 참조하면, 예시적인 실시형태에 따른 하이브리드 구동 시스템(100) 및 그의 구성품들이 도시된다. 하이브리드 구동시스템(100)은, 원천장비 제조업체에 의하여, 및/또는 개장 적용으로서 다른 업체에 의하여, 차량(예를 들면, 승용차, 트럭, 스포츠 실용차(SUV), 미니밴, 버스등과 같은 자동차; 세바퀴 오토바이(tri-pods), 스쿠터, 비행기, 보트 등)내에 설치되도록 구성된다. 하이브리드 구동시스템(100)은, 엔진의 크랭크축의 회전을 지원함으로써 엔진의 구동부하를 선택적으로 감소하고, 및/또는 엔진의 토크 용량을 증가시킬 수 있다. 차량에 대하여 하이브리드 구동시스템(100)을 부가하는 것은, 하이브리드 구동시스템(100) 없이 운행되는 동일 차량과 비교하여, 연료 경제성, 배기 발생율 및/또는 차량의 출력을 개선함을 의도한 것이다. 하이브리드 구동시스템(100)은 차량 내의 적절한 위치에 설치되거나 어떠한 기타 차량 구성품과 결합하여 설치될 수 있으며, 광범위한 크기, 형상 및 구성 등으로 마련될 수 있고, 다양한 실시형태에 따라서 광범위한 제조 및 조립공정을 사용하여 설치될 수 있다. 이러한 모든 변형은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 의도된 것이다.
도 1a는 예시적인 일 실시형태에 따른 하이브리드 구동시스템(100)의 모식도이다. 하이브리드 구동시스템(100)은, 일반적으로, 내연기관(102), 전기모터(104), 모터제어 유니트(106) 및, 전기화학적 셀(cells)의 형태로 된 다수개의 에너지 저장기구를 포함하는 배터리 팩(108)(비록 다른 예시적인 실시형태에 따라서는 배터리 대신에 또는 그에 부가하여 수퍼캐패시터 및/또는 울트라캐패시터와 같은 용량장치들도 사용될 수 있지만)으로서 도 1에 나타낸 전력원을 포함한다. 내연기관(102)은 차량의 하나 이상의 바퀴(110)를 구동하기에 충분한 토크 출력을 발생함으로써 차량의 원동기로서 기능한다. 전기모터(104)는 내연기관(102)의 구동부하를 감소함으로써, 및/또는 내연기관(102)의 출력을 증강시킴으로써 내연기관(102)을 지원하도록 마련된다. 전기모터(104)는 배터리 팩(108)에 의하여 전원을 공급받고 모터제어 유니트(106)에 의하여 제어된다.
내연기관(102)의 구동부하를 감소 및/또는 내연기관(102)의 출력을 증강함으로써 내연기관(102)을 지원함에 부가하여, 전기모터(104)는 배터리 팩(108)를 충전하기 위한, 및/또는 차량 내의 다양한 전장품으로 전기 에너지를 공급하기 위한 발전기로서 기능하도록 구성될 수도 있다. 전기모터(104)는 차량이 내리막길을 운행할 때, 제동시, 차량이 축적된 관성에 의하여 전방으로 움직일 때(예를 들면, 내연기관(102)으로부터의 구동력을 필요로 하지 않고) 및/또는 기타 작동조건에 있을 때 등과 같이, 차량의 하나 이상의 작동조건시에 발전기로서 기능하도록(예를 들면 재생기능을 제공하도록) 구성될 수도 있다. 전기모터(104)는 또한, 차량 내의 하나 이상의 시스템을 작동하기 위한 기계적 에너지(예를 들면, 회전 기계에너지 등)를 공급하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 전기모터(104)는 차량의 공조시스템의 일부인 압축기에 동력을 공급하는데 사용될 수도 있다.
도 1a를 참조하면, 내연기관(102)는 제1 출력부(118) 및 제2 출력부(120)을 가지는 크랭크축(116)으로서 도시된 출력축을 포함한다. 제1 출력부(118)은 하나 이상의 바퀴(110)로 동력을 전달하기 위하여 차량의 동력전달장치에 연결되도록 구성된다. 도시된 실시형태에 따르면, 차량은 전륜구동 차량이며, 동력전달장치는 하나 이상의 차축, 차동기어, 링크 시스템을 통하여 앞바퀴(110)에 연결된 변속기(122)(자동변속기 또는 수동변속기)를 포함한다. 다양한 선택적인 실시형태에 따르면, 하이브리드 구동시스템(100)은 후륜구동 차량 및/또는 4륜구동 차량에 사용될 수도 있다. 내연기관(102)는 크랭크축(116)을 회전함으로써 변속기(122)를 통해 바퀴들을 구동하도록 회전 기계에너지를 내보내게 된다.
전기모터(104)는, 회전 기계에너지를 변속기(122)로 공급함에 있어서 내연기관(102)을 지원하도록 내연기관(102)과 병렬로 연결된다. 도시된 실시형태에 따르면, 전기모터(104)는 크랭크축(116)의 제2 출력부(120)에 연결되고; 제2 출력부(120)은 제1 출력부(118)의 반대쪽에 위치한 크랭크축(116)의 한쪽 끝단에 마련됨으로써, 전기모터(104)는 변속기(122)에 연결된 끝단의 반대쪽에 위치한 크랭크 축(116)의 한쪽 끝단에 연결된다. 변속기(122)와 동일한 측부상에 있는 것보다, 내연기관(102)에 대하여 그와 같은 위치에 전기모터(104)를 연결하는 것은, 하이브리드 구동시스템(100)의 부가, 특히 개장 적용을 단순화할 수 있다. 또한, 변속기(122)의 앞쪽에 전기모터(104)를 위치시키는 것은 전기모터(104)가 변속기(122)의 기어를 이용함으로써 전기모터(104)상의 부하를 감소할 수 있도록 한다. 예를 들어, 5단 수동변속기를 가지는 차량에 있어서, 기어의 위치가 1단 기어로부터 5단 기어까지로 바뀜에 따라 기어비는 대략 3.45와 대략 0.8의 사이에서 변화될 수 있다. 따라서, 주어진 예에 있어서, 변속기(122)의 앞쪽에서 전기모터(104)를 크랭크축(116)에 연결하게 되면, 그 동일한 전기모터(104)가 변속기(122)의 뒤쪽에서 크랭크축(116)에 연결된 경우와 비교할 때, 전기모터(104)는 1단 기어에서 3.45배 큰 출력토크를 제공할 수 있도록 한다. 그와 같이, 본 시스템은 전기모터(104)가 변속기(116)의 뒤에서 크랭크축(116)에 연결되는 것보다 소형모터(104)가 특정한 적용에 관련된 토크 요구에 맞추어 사용될 수 있도록 한다.
전기모터(104)는, 크랭크축(116)의 회전을 지원하고 또한 그에 의하여 내연기관(102)의 구동부하를 감소함으로써, 및/또는 내연기관(102)의 동력을 증강시킴으로써 내연기관(102)를 지원한다. 내연기관(102)의 구동부하가 감소될 수 있기 때문에, 연료소모 및/또는 배기가스 배출량이 개선될 수 있다. 전기모터(104)에 의하여 제공되는 지원양, 및/또는 전기모터(104)에 의하여 제공되는 지원의 시간주기 등은 하이브리드 구동시스템(100)이 사용되는 적용분야의 특정한 요구 및/또는 파라미터에 따라서 가변될 수 있다. 전기모터(104)의 지원은, 내연기관(102)의 작동을 보다 효율적인 작동영역으로 이동함으로써 배기가스를 감소하고 연료경제성을 증가시키는 것 등에 도움이 될 수 있다.
전기모터(104)는 일반적으로 모터 하우징(124) 및 출력축(126)을 포함한다. 예시적인 일 실시형태에 따르면, 전기모터(104)는, 출력축(126)이 크랭크축(116)과 실질적으로 평행하고 또한 그의 중심에서 벗어나 있는 상태로, 하우징(124)이 내연기관(102)의 한 측부에 인접하도록 내연기관(102)에 대하여 위치된다. 도시된 실시형태에 따르면, 전기모터(104)는 내연기관(102)의 전방(차량의 주행방향에 대하여)에 위치하며, 풀리 시스템(126)을 경유하여 내연기관(102)에 연결된다. 풀리 시스템(126)은 일반적으로 제1 풀리(128) 및 제2 풀리(130)을 포함한다. 제1 풀리(128)는 크랭크축(116)의 제2 출력부(120)에 회전가능하게 연결되는 반면, 제2 풀리(130)는 전기모터(104)의 출력축(124)에 회전가능하게 연결된다. 벨트(132)로서 도시되어 있는 연결기구(예를 들면 체인, 끈 등)가 제1 풀리(128) 및 제2 풀리(130)의 사이에 마련된다.
다양한 선택적인 실시형태에 따르면, 풀리 시스템은, 한정된 것은 아니지만, 기어 시스템을 포함하는 어떠한 기타의 적절한 연결시스템으로 대체될 수 있다. 도 1b를 참조하면, 하이브리드 구동시스템(100)이 다른 예시적인 실시형태에 따라 도시되어 있다. 도시된 실시형태에 따르면, 전기모터(104)는, 하우징(124)의 한끝단이 내연기관(102)의 한 끝단과 마주하고 출력축(126)은 크랭크축(116)의 제2 출력부(120)과 적어도 부분적으로 정렬(예를 들면, 동축적, 동심적 등)되도록, 내연기관(102)에 대하여 위치된다. 유니버설 커플링(136)으로 나타낸 축커플링(예를 들면 유니버설 조인트, 이음쇠등)이 출력축(126)과 제2 출력부(120)의 사이에 마련되어, 전기모터(104)를 내연기관(102)에 직접 연결한다. 유니버설 커플링(136)은 출력축(126)과 제2 출력부(120) 사이의 어떠한 경미한 정렬불량도 보상한다. 도시된 실시형태에 따르면, 유니버설 커플링(136)은 내연기관(102)에 의하여 회전가능하게 지지된 제1 풀리(128)에 장착된다. 도 1a와 관련하여 상술한 실시형태와 유사하게, 제1 풀리(128)는 알터네이터(alternator)와 공조시스템의 압축기 중의 적어도 하나에 연결된 벨트를 지지할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 예시적인 일 실시형태에 따른 하이브리드 차량용 모터제어 시스템(200)의 블록도가 도시된다. 모터제어 시스템(200)은, 하이브리드 구동시스템(100)과 관련하여 상술된 바와 유사하게, 전기모터(205)에 대하여 하나 이상의 제어신호를 발생 및/또는 제공하도록 구성된 모터 콘트롤러(204)를 포함한다. 모터 콘트롤러(204)는, 하나 이상의 프로세서(예를 들면 마이크로콘트롤러)와, 모터제어 시스템(200)에 의하여 이용되는 다양한 데이터 및/또는 다양한 기능을 수행하도록 프로세서에 의하여 실행될 수 있는 지령등을 저장하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체(예를 들면 메모리)를 포함할 수 있다. 모터 콘트롤러(204)의 메모리는, 모터(205)를 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 모터 제어모듈을 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 모터 제어모듈은 도 3 및 4와 관련하여 상세하게 논의되는 바와 같은 하나 이상의 모터 지원 프로파일에 근거하여 제어신호를 발생할 수 있다. 모터 콘트롤러(204)는, 에너지 저장기구(203)(예를 들면, 배터리, 캐패시터, 배터리 및/또는 캐패시터 어레이 등)에 의하여 제공되는 에너지를 관리하도록 구성된다. 다양한 실시형태에 있어서, 에너지 저장기구(203)는, 하나 이상의 납축전지, 리튬이온전지, 니켈 메탈 하이드라이드(NiMH) 전지, 수퍼캐패시터, 및/또는 기타 방식의 에너지 저장기구를 포함할 수 있다.
모터 콘트롤러(204)는 다양한 센서, 회로 및/또는 차량의 기타 구성품으로부터의 하나 이상의 차량입력(201)(예를 들면, 브레이크, 클러치, 차량 속도, 회전 속도, 온도 등)을 수신할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러(204)는 차량용 제어신호를 발생하거나, 및/또는 하나 이상의 차량입력(201)에 근거하여 에너지 저장기구(203)로부터의 에너지의 사용을 관리하도록 구성될 수 있다. 모터 콘트롤러(204)는 하나 이상의 시스템출력(202)을 발생하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 시스템 출력(202)은, 모터 콘트롤러로의 전원을 온, 오프하기 위한 모터 콘트롤러 전원출력, 이상상태를 나타내는 이상램프 출력, 모터제어 시스템(200)에 관한 다양한 정보를 표시(예를 들면, 차량운전자, 정비공 등을 위하여)하기 위한 디스플레이 출력 및/또는 기타 종류의 출력들을 포함한다.
이제 도 2b를 참조하면, 하나의 가능한 모터제어 시스템(240)의 보다 상세한 블록도가 예시적인 일 실시형태에 따라 도시된다. 모터제어 시스템(240)은, 모터 콘트롤러(254)(예를 들면, 비례-적분-미분(PID) 콘트롤러)를 포함한다. 모터 콘트롤러(254)는 하나 이상의 프로세서(262) 및 메모리(264)를 포함한다. 메모리(264)는 하나 이상의 모듈(예를 들면, 소프트웨어 모듈)을 포함할 수 있다. 메모리(264)내에 저장된 모듈은, 모터(260)(예를 들면, 다상모터, 단상모터, AC모터, DC모터, 유도모터 등)의 작동을 제어하기 위한 하나 이상의 제어신호를 발생하도록 구성되는 모터제어 모듈(268)을 포함할 수 있다. 모터(260)는 차량의 엔진에 결합될 수 있으며(예를 들면, 유니버설 커플링 또는 벨트에 의하여), 엔진에 지원을 제공하도록 구성될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 모터제어 모듈(268)은 도 3 및 4와 관련하여 상세하게 논의되는 바와 같은 하나 이상의 모터지원 프로파일에 근거한 제어신호를 발생할 수 있다.
모듈들은 하나 이상의 에너지 저장기구(253)에 의하여 제공된 에너지를 관리하도록 구성된 에너지관리 모듈(266)을 포함한다. 에너지 저장기구(253)는, 배터리, 캐패시터, 및/또는 다른 방식의 저장기구를 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 에너지 저장기구(253)는 전하(예를 들면, 고갯길을 내려갈 때, 제동시등에 차량에 의하여 재생된 에너지와 같은)를 일시적으로 저장하도록 구성된 캐패시터(255)에 전기적으로 연결될 수 있다. 에너지 저장기구(253)는 충전기구(예를 들면, 전원연결 하이브리드용)에 접속될 수도 있다. 에너지관리 모듈(266)은 에너지 저장기구(253)에 남아있는 가용 전하량을 결정하도록 구성될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 에너지관리 모듈(266)은, 단독으로 또는 모터제어 모듈(268)과 조합하여, 에너지 저장기구(253)내의 가용 전하량 및/또는 기타 차량 작동조건에 근거하여 모터(260)에 제공되는 제어신호를 변경하도록 구성될 수 있다.
모터 콘트롤러(254)는 엔진, 에너지 저장기구(253), 및/또는 기타 차량의 구성품으로부터의 다양한 입력들을 수신하도록 구성될 수 있다. 이들 입력은 디지털 입력(250)(예를 들면, 브레이크, 수동 브레이크, 클러치, 후진, 공조, 점화, 절약 또는 파워와 같은 모드선택 등), 변조 및/또는 엔코딩된 입력(251)(예를 들면, 차량 속도센서, 엔진 속도센서, 엔코더 등), 아날로그 입력(252)(예를 들면, 모터온도, 엔진온도, 에너지 저장기구의 온도, 스로틀 위치, 매니폴드 압력, 브레이크 위치 등), 및/또는 기타 입력방식을 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 따르면, 입력(250),(251), 및/또는 (252)는 절연기 회로(예를 들면 갈바닉 절연기)를 통하여 절연될 수 있다. 입력(250),(251), 및/또는 (252)에서 받아들인 정보는 다양한 차량센서(예를 들면 기존 차량센서, 모터 제어 시스템(240)에 의하여 사용되도록 차량에 부가된 센서등)로부터 수신될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 입력(250),(251), 및/또는 (252)는 2개의 콘트롤러 사이의 링크내에서의 태핑(tapping)과 같이, 2개 이상의 마이크로콘트롤러(예를 들면, 엔진 제어 또는 차량 제어 모듈) 사이의 통신링크로부터 수신될 수 있다. 그러한 실시형태에 있어서, 콘트롤러 사이의 링크는 콘트롤러 영역 네트워크 버스("CAN-bus") 링크, 또는 차량 내의 2개의 콘트롤러 사이의 통신을 위한 기타 적절한 프로토콜에 따른 링크로 되도록 구성될 수 있다.
모터 콘트롤러(254)는, 또한 분사기 출력(256) 및/또는 시스템 출력(257)과 같은 하나 이상의 출력(예를 들면, 디지털 출력, 아날로그 출력등)을 발생하도록 구성될 수 있다. 분사기 출력(256)은 엔진으로의 연료량을 지연 및/또는 제한하기 위하여 연료 분사기를 제어(예를 들면, 하나 이상의 콘트롤러를 통하여)하도록 구성될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 모터 콘트롤러(254)는 엔진 제어유니트 및/또는 엔진 관리시스템을 변형하지 않고서도 연료 분사기를 제어하도록 구성될 수 있다. 시스템 출력(257)은 전원제어 출력, 모터콘트롤러 냉각팬 출력, 이상램프 출력, 펌프 출력 및/또는 차량의 다양한 구성품을 제어하거나 및/또는 정보를 제공하는데 사용되는 기타 다른 방식의 출력을 포함할 수 있다. 모터 콘트롤러(254)는 또한 차량의 운전자를 위한 디스플레이용(차량의 계기판상의 또는 근방의 디스플레이로)의 디스플레이 정보(258)를 발생하도록 구성될 수도 있다.
이제 도 3a를 참조하면, 엔진(예를 들면 도 1a 및 1b에 도시된 내연기관(102))에 지원을 제공하기 위하여 모터(예를 들면 도 1a 및 1b에 도시된 모터(104))를 제어하기 위한 처리(300)의 플로우차트가 예시적인 일 실시형태에 따라 도시되어 있다. 처리(300)는, 엔진, 차량 및/또는 하이브리드 시스템(예를 들면, 모터, 에너지 저장기구 등)의 하나 이상의 소정의 작동조건에서 엔진에 지원을 제공하도록 모터를 선택적으로 제어 및/또는 작동하는데 사용될 수 있다.
스텝(302)에서, 처리(300)는 엔진, 차량 및/또는 하이브리드 시스템의 하나 이상의 작동조건들을 감시한다. 모터 콘트롤러는 선형 속도, 회전속도(RPM), 엔진부하, 가속 및/또는 가속요구 등과 같은 작동조건을 감시할 수 있다. 모터 콘트롤러는 차량속도 센서, 엔진속도(예를 들면 회전속도) 센서, 스로틀 위치, 기어 위치등과 같은 엔진의 작동조건을 감시하는데 사용되는 하나 이상의 센서들로부터의 입력을 수신할 수 있다. 모터 콘트롤러는 모터에 의하여 제공될 지원을 결정하는데 사용하기 위한 하나 이상의 작동조건 세트를 결정(예를 들면, 연속적으로, 주기적으로 등)하도록 구성될 수 있다.
스텝(304)에서, 모터에 의하여 제공되는 지원은 스텝(302)에서 감시된 작동조건에 근거하여 선택적으로 결정된다. 이 지원은, 다양한 작동조건에서 제공되어야 하는 지원의 수준을 규정하는 모터지원 프로파일에 따라 결정될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 모터지원 프로파일은 상이한 선형속도 및 회전속도에서 제공되어야 하는 지원의 수준을 표시하는 데이터를 가지는 검색표(예를 들면, 모터 콘트롤러와 관련하여 메모리내에 저장됨)일 수 있다. 스텝(302)에서 모터 콘트롤러에 의하여 관찰된 작동조건 세트를 위하여, 모터 콘트롤러는 모터지원 프로파일내에서, 지원이 있게 되는 경우라면 모터에 의하여 제공되어야 할 지원을 검색하도록 구성될 수 있다. 그리고, 모터에 의하여 제공되어야 하는 지원은, 관찰된 작동조건에 가장 근접하여 대응하는 모터지원 프로파일 내에 포함된 값에 근거하여 설정된다. 예를 들어, 모터지원 프로파일은 20km/h 의 속도 및 3,200RPM의 RPM에서 낮은 수준의 지원(예를 들면, 최고토크의 10퍼센트의 모터출력토크)을 모터가 제공해야 함을 나타내는 값을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서는, 모터지원 프로파일은 50km/h 의 속도 및 1,300RPM 의 RPM에서 높은 수준의 지원(예를 들면 최고토크의 90퍼센트의 모터출력토크)을 모터가 제공해야 함을 나타낼 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 모터지원 프로파일에 반영된 지원수준들은 가속요구, 엔진부하, 기어위치 등과 같은 기타 작동조건에 근거할 수도 있다.
스텝(306)에서는, 스텝(304)에서 결정된 지원수준에 근거하여 모터의 동작(예를 들면 모터에 의하여 제공된 지원)을 제어하기 위하여 신호들이 발생된다. 이 신호들은 스텝(302)에서 관찰된 작동조건에 대하여 모터지원 프로파일로부터 얻어진 값에 근거하여 발생될 수 있다. 그 후, 발생된 신호들은 모터의 동작 및/또는 모터에 의하여 엔진에 제공된 지원을 제어하도록 모터로 보내진다.
어떤 실시형태에 있어서, 적어도 일부 작동조건(예를 들면 작동조건이 가속요구를 표시할 때)에 대해서, 모터는 그러한 작동조건(예를 들면 배기가스의 급격한 증가 및/또는 출력요구 또는 가속)시의 모터에 대한 연속적인 작동정격보다 더 높은 전류(예를 들면, 피크전류) 또는 더 높은 토크(예를 들면, 피크토크)에서 짧은 시간 또는 펄스로서 작동될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 그러한 조건시에 지원을 제공하기 위하여 모터가 작동될 수 있는 더 높은 전류 및/또는 토크는 모터의 연속정격의 3 내지 4배일 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 50 암페어("A")의 연속전류 정격을 가지는 모터는 180A의 전류 수준, 또는 모터의 연속적인 50A 정격 이상의 어떤 다른(예를 들면 소정의) 값에서 펄스화될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 30뉴튼-미터("N-m")의 연속 토크정격을 가지는 모터는, 40N-m 의 토크수준 또는 모터의 20N-m 연속정격 이상의 다른 값에서 펄스화될 수 있다. 모터를 짧은 펄스의 형태로 높은 전류 및/또는 토크에서 작동함으로써, 모터의 연속정격보다 높은 전류 및/또는 토크수준에서의 작동시 모터에 실질적인 손상을 주지 않은 채로 소형모터가 사용될 수 있다(예를 들면, 비용절감, 기존의 구성품과 모터의 용이한 일체화 제공 등). 연속정격 값보다 높은 전류 및/또는 토크에서 모터가 작동할 수 있는 예시적인 실시형태들을 도 3b를 참조하여 상세하게 기술한다.
도 3b를 참조하면, 전기모터(예를 들면 도 1a 및 1b에 도시된 모터(104))에 의하여 엔진(예를 들면 도 1a 및 1b에 도시된 내연기관(102))에 제공되는 지원을 결정하기 위한 처리(310)의 플로우차트가 바람직한 일 실시형태에 따라서 도시되어 있다. 처리(310)는, 상이한 주행조건 하에서 모터가 어떻게 엔진을 지원하는지(예를 들면 상이한 선형 및/또는 회전속도에서 제공되는 지원량)를 규정하는 모터 프로파일을 결정하는데 사용될 수 있다. 모터는 결정된 모터지원 프로파일에 근거하여 엔진에 대한 선택적인 지원을 제공하도록 조정될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 엔진을 지원하기 위한 모터의 사용(예를 들면 모터지원 프로파일에 근거한)은, 엔진이 보다 효율적으로 작동하도록 할 수 있고, 및/또는 차량 배기 저감, 연료소비 감소 (즉, 연료경제성 증가), 차량출력 증가, 및/또는 기타 장점을 제공할 수 있다.
처리(310)의 스텝(312)에 있어서, 엔진을 특성화하기 위하여 작동조건의 한 범위에 걸쳐서 관심대상의 엔진에 대한 배기 데이터가 결정된다(예를 들면, 수집 또는 수신된). 배기 데이터는 일산화탄소 배기가스, 이산화탄소 배기가스, 탄화수소 배기가스, 산화질소 배기가스, 및/또는 기타 차량 배기가스에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 기타의 데이터(예를 들면 엔진부하, 기어위치, 가속데이터등과 같이, 배기테이터와는 상이하지만 관련된)들이 엔진에 대한 모터지원 프로파일을 결정하는데 사용될 수 있다. 각종 엔진(예를 들면 휘발유, 디젤등)은 상이한 배기데이터(예를 들면, 상이한 배기 프로파일 또는 곡선)와 관련된다. 예를 들면, 소형 해치백(hatchback) 차량의 엔진은 대형트럭의 엔진과는 상이한 결과의 배기데이터를 내게 될 것이다. 하이브리드 시스템이 이용되는 각 종의 엔진에 대하여는 상이한 배기데이터 또는 배기 프로파일들이 결정될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 배기데이터는 관심 차량의 배기시험에 근거하여 수집될 수 있다. 예를 들어, 특정한 종류(예를 들면 특정한 승용차 또는 승용차의 계열에서 사용되는 엔진)의 하나 이상의 견본 엔진들이 배기시험을 받을 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 배기가스 분석기 또는 기타 배기측정기구를 사용하여 배기수준(예를 들면, 차량의 배기파이프에서)을 측정하면서 선형속도 및/또는 회전속도(예를 들면 분당 회전수("RPM"))를 측정하도록 구성된 기구(예를 들면, 출력계(dynamometer))상에서 엔진을 운전함으로써 배기가스가 시험될 수 있다. 선형속도 및 회전속도들은 본 명세서에서 "속도" 및 "RPM"으로서 각각 언급되지만, 다양한 실시형태내에서 선형 및/또는 회전속도의 다른 측정치들이 사용될 수 있음을 인식하여야 한다.
배기데이터는 그 시험 또는 수개의 시험에 근거하여 수집될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 배기데이터는 선형속도, 회전속도 및 엔진 배기가스중 적어도 2개의 관계를 반영하도록 구성될 수 있다. 복수 개의 견본엔진들이 시험되는 실시형태들에 있어서, 배기데이터들은 가장 바람직한 및/또는 정확한 결과 또는 그 결과들의 조합의 선택에 근거하여 수집 및/또는 계산될 수 있다(예를 들면, 결과의 평균, 결과의 표준편차 등). 일 실시형태에 있어서, 배기데이터에 근거하여 생성된 모터지원 프로파일은 시험된 종류의 다수 또는 모든 엔진(예를 들면, 시험된 엔진을 사용하는 모든 종류 또는 계열의 승용차에 대해서)에 대해서 사용될 수 있다. 시험 측정량에 근거하여 엔진에 대한 배기데이터를 결정하는 것은, 개인 또는 단체가 엔진 및/또는 차량에 관한 소정의 배기데이터로의 접근권(예를 들면 모터지원 프로파일을 "블랙박스"환경으로 생성하도록)을 가지기 위하여 모터지원 프로파일을 생성할 필요성을 감소 또는 제거할 수 있다. 기타 예시적인 실시형태에 있어서, 소정의 배기데이터들이 엔진 및/또는 차량에 대하여 제공될 수 있으며(예를 들면 엔진 및/또는 차량 제조업체에 의하여), 그 제공된 배기데이터는 모터지원 프로파일을 생성하는데 사용될 수 있다.
일단 배기데이터가 관심대상의 엔진에 대해서 얻어지면, 그 배기데이터가 분석되고, 그 배기데이터의 분석에 근거한 모터지원 프로파일이 생성된다(스텝 314). 모터지원 프로파일은, 모터로 하여금 엔진의 효율성을 개선하고 배기가스는 감소하는 방식으로 엔진을 지원하도록 설계될 수 있다. 도 3c를 참조하면, 예시적인 일 실시형태에 따른 특정 엔진의 효율을 보여주는 등고선 그래프(350)가 도시된다. 그래프(350)의 x축은 회전속도를 최소 RPM과 최대 RPM 사이의 백분율 증분으로 나타낸다. 그래프(350)의 y축은 엔진상의 부하(예를 들면, 매니폴드 절대압력(MAP)에 있어서의)를 최소부하와 최대부하의 사이의 백분율 증분으로 나타낸다. 그래프(350)는 다양한 효율성 수준하에서 엔진이 작동하게 되는 다수개의 영역(352) 내지 (370)을 포함한다. 엔진은 영역(352)에서 운전될 때 가장 효율적으로 작동하게 되는데, 이 영역은 비교적 높은 부하와 비교적 낮은 RPM에 대응된다. 그래프(350)에 도시된 바와 같은 엔진부하는 차량부하에 관계되며; 일반적으로, 차량의 속도가 증가함에 따라서 엔진에 대한 부하는 증가한다. 엔진이 영역(352) 외부의 각 영역 내에서 작동함에 따라 엔진의 효율성은 단계적으로 감소하게 된다. 예를 들어, 2번째로 가장 효율적인 작동영역은 영역(354)으로서, 이는 그래프(350)내의 영역(352)에 인접한 영역이다. 3번째로 가장 효율적인 작동영역은 영역(356)이고, 4번째로 가장 효율적인 영역은 영역(358)이며, 5번째로 가장 효율적인 영역은 영역(360)등과 같이 된다. 가장 효율성이 낮은 영역(예를 들면, 엔진이 가장 높은 배기가스 수준로 배기하고 가장 많은 연료를 소모하는 영역)은 영역(372)이다. 어떤 실시형태에 있어서, 처리(310)는 엔진에 대한 지원을 제공하고, 작동상태를 덜 효율적인 영역으로부터 보다 효율적인 영역으로 이동하기 위하여 모터지원 프로파일을 이용할 수 있다.
도 3d를 참조하면, 견본엔진 또는 차량에 대한 배기데이터(예를 들면, 도 3b의 예시적인 실시형태의 스텝(312)에서 얻어진)를 나타내는 그래프(375)가 예시적인 일 실시형태에 따라서 도시된다. 그래프(375)는, 배기가스 축(382)에 관하여 결정된 배기가스를 나타내는 배기가스 곡선(380)을 포함한다. 배기가스 축(382)은 최소 배기수준(예를 들면 백만분율(ppm))과 최대 배기수준 사이에서 백분율로 배기가스를 나타낸다. 도시된 예시적인 실시형태에서 배기가스 곡선(380)에 반영된 배기가스는 일산화탄소 배기물이다. 다른 예시적인 실시형태들에 있어서, 배기가스는 이산화탄소 배기물, 탄화수소 배기물, 아산화질소 배기물 또는 기타 종류의 배기물이다. 그래프(375)는 또한, 속도축(386)과 관련하여 차량의 속도를 나타내는 속도(예를 들면 선형속도)곡선(384)을 포함한다. 속도축(386)은 최저속도(예를 들면 시간당 킬로미터("km/h")로)와 최고속도 사이에서의 백분율로 선형속도를 나타낸다. 또한 그래프(375)는 시험이 수행되는 시간을 나타내는 시간축(388)을 포함한다. 시간축(388)은 시험 시작시(예를 들면 초단위로)로부터 시험 종료시 까지의 백분율로 시간을 나타낸다. 도시된 예시적인 실시형태에 있어서, 차량은 저속으로부터 고속으로의 변속범위 증가를 통하여 나아간다. 각 기어에 대하여, 차량은 그 기어의 저속에서 주행되고 그 기어가 도달할 수 있는 고속까지 속도가 증가(예를 들면 고정 또는 가변적인 증가량으로)되었으며, 그 지점에서 차량은 다음번 높은 기어로 변속되었다. 이러한 단계는 5개의 기어에 대하여 반복되었다. 시간축(388)상의 점(390)은, 차량이 1단 기어로부터 2단 기어로 변속된 시간을 반영하고, 점(392)는 2단으로부터 3단 기어로의 변속을 반영하고, 점(394)은 3단으로부터 4단기어로의 변속을 반영하며, 점(396)은 4단으로부터 5단 기어로의 변속을 반영한다. 다양한 예시적인 실시형태에 있어서, 기타의 시험 또는 도시된 시험에 대한 변형딘 시험들이 배기데이터를 얻기 위하여 사용될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 모터로부터의 지원이 제공되어야 하는 엔진 작동조건 및/또는 제공되는 지원의 수준 또는 양에 대한 결정은 배기데이터에 근거하여 이루어지고, 하나의 모터지원 프로파일이 그 결정에 의하여 생성된다(스텝 314). 지원은, 엔진의 하나 이상의 작동조건 범위(예를 들면, 선형 및 회전속도의 범위)에 대해서 제공될 수 있다. 지원의 수준은 하나 이상의 범위의 사이에서, 및/또는 단일범위 내에서도 가변될 수 있다. 예를 들어, 20km/h 내지 90km/h의 속도범위 및/또는 1,000RPM 내지 3,700RPM의 RPM범위에서 지원이 제공되도록 결정될 수도 있지만, 특정 속도(예를 들면 저단 기어에 대하여)에 대한 높은 RPM의 종속범위보다, 그 속도(예를 들면 고단 기어에 대하여)에 대한 낮은 RPM의 종속범위에서 더 많은 지원이 제공되도록 결정될 수도 있다.
다른 예로서, 도 3d의 그래프(375)에 반영된 예시적인 엔진에 대하여는, RPM 이 높은 점(397)보다 RPM이 낮은 점(398)에서 더 큰 지원이 제공되도록 결정될 수 있다. 고속에서는, 동일속도에서 고단기어가 작동되는 것보다 높은 RPM으로 저단기어가 작동하게 된다. 예를 들면, 점(392)의 바로 앞에 있는 점(397)에서는, 3단 기어로 동일한 속도에서 점(392)의 바로 뒤에 있는 점(398)에서 작동하는 것보다 더 높은 RPM으로 엔진이 2단기어로 작동하게 된다; 점(398)에서 더 큰 지원을 제공하는 것은, 점(397)에서 더 큰 지원을 제공하는 것보다 엔진의 효율성에 있어서 더 큰 효율을 가지게 된다; RPM은 같은 속도일 때 점(397)에서보다는 점(398)에서 더 낮기 때문에, 배기가스는 더 많게 된다(배기곡선(380)에 반영된 바와 같이).
모터로부터 엔진에 지원을 제공함으로써, 그 엔진이 차량에 대한 구동력을 제공하는 유일한 구성품이었을 때 가능했던 것보다 더 낮은 RPM에서 작동하면서도 원하는 속도 및/또는 가속을 달성할 수 있도록 한다. 예를 들어, 도 3c의 그래프(350)를 참조하면, 지원을 제공(예를 들면, 도 3d의 그래프(375)에서의 점(397) 및/또는 (398)에서)함으로써, 엔진의 작동상태를 덜 효율적인 영역(예를 들면 영역(368))으로부터 보다 효율적인 영역(예를 들면, 영역(362))으로 이행할 수 있다.
어떤 실시형태에 있어서는, 엔진작동조건의 전체 범위에 걸쳐서 모터에 의하여 어느 정도의 지원이 제공되면서도, 지원의 규모(예를 들면 지원량)는 작동조건에 따라서 변경될 수 있다. 일단 지원의 적절한 범위 및/또는 수준이 결정되면, 모터에 의하여 제공되도록 결정된 지원을 반영하여 모터지원 프로파일이 생성된다. 모터지원 프로파일은, 모터 및/또는 모터 콘트롤러와 관련하여 메모리 내에 저장될 수 있으며, 모터가 지원을 제공하여야 하는 작동조건 및 지원의 수준을 결정(예를 들면 모터 제어알고리즘에 의하여)하도록 이용될 수 있다.
어떤 실시형태에 있어서는, 가속시에서와 같이, 출력에 있어서 급속한 증가가 요구되는 작동조건(예를 들면, 배기데이터가 일시적으로 높은 배출량 또는 배출량에 있어서의 급증을 나타낼 때)에서 더 큰 지원이 엔진에 제공될 수 있다. 도 3d의 그래프(375)를 살펴보면, 차량이 저속으로부터 고속으로 가속(예를 들면 급속하게)하는 곳에서 배기가스 곡선(380)에 급증된 부분을 나타낸다(속도곡선(384)에 반영된 바와 같이). 이러한 작동조건에서, 배기가스 곡선(380)내에 반영된 배기가스의 일시적인 증가에 대응하도록(예를 들면, 그 일시적인 증가량이 적어지거나 또는 모터의 지원이 없을 때보다 작은 진폭을 가지도록), 더 큰 출력을 제공하는 등으로 하여, 모터로부터 더 큰 지원이 제공될 수 있다.
어떤 실시형태에 있어서는, 짧은 시간 또는 펄스상태로 그러한 작동조건(예를 들면, 도 3a와 관련하여 논의된 바와 같은)에 있을 때, 모터는 그 모터에 대한 연속작동 정격보다 더 높은 전류 (예를 들어, 피크전류) 또는 더 높은 토크(예를 들어, 피크토크)로 작동할 수도 있다. 다양한 실시형태에 따르면, 그 펄스의 지속시간 및/또는 진폭은 엔진부하 요구(예를 들면, 가속) 및/또는 배기 데이터에 의존할 수 있다. 예를 들어, 만약 배기 데이터가 배기가스에 있어서 더 많은 또는 더 장시간의 급증된 부분을 나타내고 있다면, 배기가스의 급증된 부분이 더 작거나 더 짧은 경우보다 인가된 펄스의 진폭 또는 크기 및/또는 지속기간이 더 클 수도 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 요구된 출력의 변화율이 특정 수준을 초과할 때(예를 들어, 가속이 특정 문턱치를 초과할 때)에만 펄스가 인가될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 차량의 가속이 요구될 때마다 펄스가 인가될 수 있거나, 및/또는 펄스의 진폭 및/또는 지속시간은 출력요구(예를 들면, 가속)의 변화율에 의존될 수 있다.
다양한 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러는 모터를 손상에 대하여 보호하도록 펄스의 지속시간 및/또는 진폭을 제한하도록 구성될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 펄스의 진폭은 모터에 제공된 전류 및/또는 토크가 그 모터에 대한 권장 최고전류 및/또는 토크를 초과하지 않도록 제한될 수 있다(예를 들면 모터의 연속전류 정격의 2 내지 5배). 다른 실시형태에서는, 펄스의 지속시간(예를 들어 그 전류 및/또는 토크가 연속정격보다 큰 시간의 양)는 모터의 온도에 의하여 제한될 수 있다. 예를 들어, 만약 그 모터가 문턱치 온도(예를 들면, 모터가 손상을 입을 수 있는 온도)에 도달하고 있음을 모터온도 입력이 표시하면, 모터 콘트롤러는 펄스의 지속시간을 단축하거나 그 펄스를 차단하도록 구성될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 다양한 엔진작동 조건에서 제공되는 지원의 결정은, 그 차량이 하나 이상의 작동조건내에서 운행될 것으로 예상되는 빈도에 근거할 수도 있다. 예를 들어, 차량은 20km/h 이하와 같은 저속에서는 상당히 빈번하지 않게 운행될 수 있다(예를 들면, 극소수의 도로만이 20km/h 미만의 제한속도를 가지고 있고, 운전자들은 통상의 주행속도까지 매우 신속하게 차량을 가속하는 경향이 있으므로). 그러한 낮은 속도범위 내의 속도에서는 지원이 제공되지 않거나 매우 적게 지원이 되도록 결정될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 속도가 이러한 저속범위내에 있고 RPM이 높은 범위(예를 들면 2,500 RPM 이상)인 작동조건에서는 지원이 없거나 혹은 매우 적은 지원만이 제공되도록 결정될 수 있지만, 속도가 이러한 저속범위내에 있고 RPM이 낮은 범위(예를 들면 1,000 RPM 내지 2,500 RPM)인 작동조건에서는 더 큰 지원이 제공될 수 있다.
차량들은, 통상적으로 그 차량이 2단 내지 4단 또는 5단 기어(예를 들면, 5단 기어의 하위 범위에서)로 주행하게 되는 속도인, 중간속도 범위(예를 들면 20 km/h 내지 80 km/h)에서 비교적 높은 빈도로 주행될 수 있다. 예를 들어, 많은 도로들은 이러한 중간속도 범위 내의 속도제한을 가질 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 모터가 이러한 중간속도 범위에서 엔진에 대하여 더 큰 지원을 제공하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 모터가 RPM이 낮은 조건하에서 보다는 RPM이 높은 작동조건하에 이러한 중간속도 범위에서 더 높은 수준의 지원을 제공하도록(예를 들면, 엔진의 배기가스에 더 큰 영향을 제공하거나 및/또는 이러한 조건에서 엔진을 보다 효율적인 작동영역으로 이동하도록) 구성될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서는, 제공되는 지원의 결정은, 적어도 부분적으로는 모터에 대해 가용한 배터리의 전력 및/또는 배터리전력을 보존함으로써 배터리의 전하가 지나치게 빨리 고갈되지 않도록 하려는 요망에 근거할 수도 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 지원의 결정은 엔진의 효율 및/또는 배기가스의 저감과, 배터리 내의 전하가 가용한 시간 및/또는 거리 사이의 균형을 유지하는 것일 수 있다. 예를 들어, 배기가스의 배출은 속도가 매우 높은 범위(예를 들면, 90 km/h 이상)에 있는 작동조건에 대해서는 매우 높게 되지만, 지원을 제공하게 되면 배터리를 신속하게 고갈시키기 때문에 그러한 조건에 대해서는 거의 지원이 제공되지 않을 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 고속 범위내에서 속도가 증가됨에 따라 지원이 점차적으로 제거될 수 있다.
어떤 실시형태에 있어서는, 속도를 감속함에 따라 차량이 낮은 RPM으로 작동할 수 있도록(예를 들면, 낮은 기어로 변속하지 않고서도 차량이 감속할 수 있도록)하기 위하여, 모터가 부가적인 토크를 제공하게끔 모터지원이 규정될 수도 있다. 통상 운전(예를 들면 모터로부터의 지원이 없는)하에서는, 엔진은 고단기어(예를 들면 4단기어)에 있으면서 저속(예를 들면 10km/h)으로는 운행하지 못할 수도 있다. 차량의 속도가 감소하더라도 사용자가 동일한 기어를 유지할 수 있도록(예를 들면, 엔진이 정지되지 않도록 사용자가 기어를 낮출 필요가 없게끔) 모터의 지원이 제공될 수 있다. 이는, 엔진으로 하여금 더 높은 RPM으로 작동하게 만드는 한단이상 높은 기어로 주행하기 보다는, 낮은 속도에서 낮은 RPM으로 작동하도록(예를 들면 지속적으로) 할 수 있다.
모터지원 프로파일이 생성되면, 그 모터지원 프로파일은 하이브리드 시스템내에서 시행되고(예를 들면 모터 콘트롤러와 접속하여), 작동조건의 범위(예를 들면 속도 및 RPM)에 걸쳐서 모터로부터의 지원을 받는 엔진에 대한 배기데이터가 결정될 수 있다(스텝 315). 어떤 실시형태에 있어서는, 스텝(315)에서 배기를 결정하는데 사용된 시험(예를 들면 작동 파라미터의 범위, 시험장비 등)은 일관성을 위하여 스텝(312)에서 배기를 결정하는데 사용된 시험과 실질적으로 유사한 것이 될 수 있다.
스텝(315)에서 결정된 배기데이터는, 더 이상의 모터지원 프로파일에 대한 변경이 필요한지를 결정하도록 시험 및/또는 분석될 수 있다(스텝 320). 만약 하나 이상의 작동조건의 범위에 대하여 스텝(315)에서 결정된 배기데이타에 반영된 것 이상으로 큰 배기가스에 있어서의 감소가 필요하다면, 그 이상의 변경이 시행될 수도 있다. 또한, 만약 스텝(315)에서 결정된 배기 데이터가 필요 이상으로 하나 이상의 작동조건의 범위에 대하여 배기가스에 있어서의 더 큰 감소를 반영한다면 변경이 필요할 수도 있으며, 모터지원의 감소가 시행되어 배터리 전력을 보존할 수 있다. 만약 모터지원 프로파일에 대한 더 이상의 변경이 요구된다면, 모터지원 프로파일은 요구되는 변경을 시행하도록 조정될 수 있으며(스텝 325), 처리(310)는 스텝(315)로 진행하고 그 조정된 모터지원 프로파일내에 규정된 바에 따라서 모터에 의해 제공되는 지원을 받는 엔진용으로 배기데이터를 재결정한다. 만약 모터지원 프로파일에 더 이상의 변경이 필요하지 않다면, 하이브리드 시스템(예를 들면, 모터 및/또는 모터 콘트롤러)은 조정되거나, 및/또는 모터지원 프로파일에 근거하여 구성된다(스텝 330).
도 3b내에 개시된 예시적인 실시형태의 다양한 스텝들은 배기 데이터에 근거하여 수행되는 것으로 기술되었다. 그러나, 다른 예시적인 실시형태에 있어서는, 유사한 스텝(예를 들면 데이터 분석 및 모터지원 프로파일의 생성)들이 다른 종류의 데이터 또는 차량정보에 근거할 수도 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서는, 엔진부하 데이터에 근거하여 모터의 지원이 생성되거나, 및/또는 지원이 변경(예를 들면, 더 큰 엔진부하가 있는 작동조건에서는 더 큰 지원이 제공되고, 더 작은 엔진부하가 있는 작동조건에서는 더 작은 지원이 제공되는 방식으로)될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 기어위치(예를 들면, 1단기어, 2단기어, 3단기어 등, 어떤 기어에 대해서는 다른 것보다 더 큰 지원이 마련되는 방식으로)에 근거하여 모터지원 프로파일이 생성되거나, 및/또는 지원이 변화될 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서는, 가속데이터 및/또는 가속기(예를 들면 가속페달)의 위치에 근거하여 모터지원 프로파일이 생성되거나, 및/또는 지원이 변화될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 사용자 입력에 근거하여 모터에 의해 엔진에 제공되는 지원을 결정하기 위한 처리(400)에 대한 플로우차트가 예시적인 일 실시형태에 따라 도시된다. 엔진에 지원을 제공하기 위하여 모터를 구동하는 에너지 저장기구(예를 들면, 배터리 및/또는 캐패시터)로부터는 제한된 양의 전력만이 가용할 수 있다. 예를 들어, 전원이 연결된 하이브리드 차량은 하이브리드 모드(예를 들면, 모터지원으로)로 충전주기의 사이에서 제한된 거리를 운행할 수 있을 뿐이다. 그 거리는 모터에 의하여 제공되는 지원의 양에 의존한다. 비록 하이브리드 시스템은 특정 조건하(예를 들면 고갯길을 내려갈 때, 제동 등)에서 에너지 저장기구로의 전력을 재생하도록 구성될 수 있지만, 가용한 전하량이 고갈되고 모터가 더 이상 엔진에 대한 지원을 제공하지 못하게 되기 전에, 차량이 제한된 거리를 주행할 수 있을 뿐인 방식으로 전력이 재생되는 조건이 제한될 수 있다.
특정한 대략적인 거리에 대하여 지원을 제공하도록 최적화된 모터지원 프로파일(예를 들면, 상술한 처리(300)과 같은 처리에 따라 생성된)에 근거하거나, 또는 특정한 모드세팅(예를 들면 더 양호한 경제성 및 큰 효율을 제공하기 위한 절약모드, 출력의 증가를 제공하기 위한 파워모드 등)에 따라서 지원이 제공될 수도 있다. 그러나, 차량의 운전자는 그 차량을 상이한 시간에 상이한 모드 및/또는 상이한 거리에서 운행할 것을 원할 수도 있다. 처리(400)를 사용하면, 차량의 사용자는 주행범위(예를 들면 주행거리) 및/또는 모드를 특정할 수 있고, 모터지원 프로파일은 사용자 입력에 근거하여 선택될 수 있으며 모터에 의하여 제공되는 지원을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 운전자는 장거리 주행범위를 명시할 수도 있고, 모터가 주행범위의 대부분 또는 전체에 걸쳐서 지원을 제공하고 가용에너지가 여행중에 일찍 고갈되지 않도록, 장거리 주행범위에 대하여 모터지원 프로파일이 선택 및/또는 맞춤화될 수 있다. 운전자는 단거리 주행범위를 명시할 수도 있고, 가용에너지의 대부분 또는 전부가 사용되고 모터는 주행범위에 걸쳐서 더 큰 지원을 제공하는 방식으로, 단거리 주행범위에 대하여 모터지원 프로파일이 선택 및/또는 맞춤화될 수 있다. 처리(400)는 가변적인 주행범위하에 하이브리드 시스템의 효율을 개선하고 하이브리드 시스템의 융통성을 개선하는데 도움이 될 수 있다.
다양한 실시형태 하에서, 처리(400)의 하나 이상의 스텝은 수동으로(예를 들면 인간에 의해) 및/또는 컴퓨터 내에서(예를 들면, 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체(예를 들면, 메모리)내에 저장되고 하나 이상의 프로세서에 의하여 실행될 수 있는 지령을 통하여) 시행될 수 있다. 예를 들어, 처리(400)의 다양한 스텝들은 도 2a의 예시적인 실시형태에 관하여 기술된 모터 콘트롤러(204) 및/또는 도 2b 의 예시적인 실시형태에 관하여 기술된 모터 콘트롤러(254)와 같은 모터 콘트롤러에 의하여 수행될 수 있다.
스텝(401)에서, 처리(400)(예를 들면 모터 콘트롤러(204) 및/또는 (254)와 같은 모터 콘트롤러에 의하여 수행되는)은 모터를 구동하고 엔진을 지원하기에 가용한 에너지의 양을 결정한다. 모터 콘트롤러는 가용한 에너지를 결정하기 위하여, 에너지 저장기구에 대한 전하입력의 상태와 같은 하나 이상의 입력(예를 들면 하이브리드 시스템 입력)을 이용하도록 구성될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 가용한 에너지는 에너지 저장기구내에 저장된 전체 에너지와 동등하지 않을 수 있다. 하이브리드 시스템은, 예를 들어 에너지 저장기구에 손상을 주는 것을 회피하기 위하여, 에너지 저장기구가 특정한 최대 방전깊이(DOD: Depth of Discharge)(예를 들면, 50%DOD, 60%DOD, 70%DOD등)을 초과하는 것을 허용하지 않도록 구성될 수 있다. 최대 방전깊이는 에너지 저장기구, 모터, 엔진, 차량, 및/또는 다른 요인의 특성에 근거하여 결정될 수 있다. 가용한 전하량은 초기 DOD 와 최대 DOD 의 사이의 차이에 근거하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 만약 배터리용의 최대 DOD가 배터리의 전체 용량의 60 퍼센트로 되도록 결정되고, 주행주기의 시작시에 초기 DOD가 10 퍼센트라면, 주행주기의 경로에 걸쳐 모터지원을 제공하는데 가용한 전하량은 배터리의 전체 용량의 50 퍼센트로 결정될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서는, 최대 DOD 및/또는 가용한 에너지의 결정은 배터리 온도, 배터리 수명, 모터의 크기과 같은 요인들, 및/또는 기타 요인에 근거할 수 있다.
방전깊이는, 에너지 저장기구의 저장용량중 어느 정도가 고갈되었는지에 대한 측정치이다. 어떤 실시형태에 있어서, 지원을 제공하기 위한 가용에너지는 에너지 저장기구의 충전상태(State of Charge("SOC"))에 근거하여 결정될 수 있다. 에너지 저장기구의 SOC는 반대로 그의 DOD에도 관련한다. 가용한 에너지는, 에너지 저장기구의 초기 SOC와 결정된 최소 SOC 사이의 편차에 근거하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 최소 SOC가 배터리의 전체 용량의 40퍼센트이고, 초기 SOC가 90퍼센트이면, 모터지원을 제공하기 위한 가용전하는 배터리의 용량의 50퍼센트인 것으로 결정될 수 있다.
스텝(402)에서, 모터 콘트롤러는 모터지원 프로파일을 결정하는데 사용하기 위하여 사용자로부터의 입력을 수신한다. 사용자는 사용자로 하여금 입력을 선택할 수 있도록 허용하는 하나 이상의 특징을 포함하는 입력기구(예를 들면 노브, 버튼, 터치 스크린등)를 통하여 입력을 제공할 수 있다. 입력기구는 차량내(예를 들면 차량의 계기판 또는 근방)에 위치될 수 있다. 한 실시형태에 있어서, 사용자는 예상되는 주행범위 또는 거리를 입력할 수 있다. 입력된 주행범위는, 사용자가 그 날 및/또는 에너지 저장기구의 충전주기 사이에 주행할 것으로 예상하는 범위 또는 거리를 나타낼 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 디스플레이는 사용자가 범위를 선택할 수 있는 다수개의 범위 옵션(예를 들면, 20킬로미터("km")미만, 20km, 40km, 60km, 80km, 100km, 100km 이상)을 사용자에게 보여줄 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 사용자는 범위를 명시할 수도 있다(예를 들어 주행범위를 나타내는 숫자를 터치스크린 또는 키패드에 입력함으로써).
다른 실시형태에 있어서, 사용자는 다양한 작동조건에서 모터에 의하여 제공되는 지원을 맞춤화하는데 사용할 수 있는 하나 이상의 모드를 선택할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 연료의 경제성 및 효율성을 증가하는 방식으로 지원이 제공되는 절약모드를 선택할 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에 있어서, 사용자는 추가 출력(예를 들면 가속을 위하여)을 제공하는 방식으로 지원이 제공되는 파워모드를 선택할 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 이 모드들은 차량 및/또는 하이브리드 시스템과 관련된 센서로부터의 입력에 근거하여 자동적으로 선택될 수 있다.
어떤 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러 및/또는 다른 하이브리드 시스템의 구성품들은 사용자 입력들이 추후 사용을 위하여 저장될 수 있는 메모리(예를 들면, 비휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 특정한 주행범위(예를 들면, 사용자가 평일에 통상적으로 주행하는 범위)를 입력할 수 있고, 또한 그 주행범위가 디폴트 범위로서 사용되어야 함을 표시할 수 있다. 만약 사용자가 주행범위를 입력하지 않으면, 모터가 엔진에 제공해야 하는 지원을 설정하기 위하여 디폴트 범위가 사용될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 사용자는 일군의 일자 및/또는 일자의 종류에 대한 주행범위를 명시할 수 있으며, 그 주행범위들은 메모리 내에 저장될 수 있다. 예를 들어, 평일 및 주말, 각 요일, 한 달의 각 일자 등에 대한 디폴트 값이 메모리 내에 저장될 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 사용자 인터페이스는 사용자로 하여금 디폴트 범위를 무시하고 다른 범위를 입력하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예는, 예를 들면 사용자가 통상적으로 주행하지 않는 경로 및/또는 거리(예를 들면 휴가를 위하여)를 주행할 것을 주행자가 계획하는 경우에 사용될 수 있다.
스텝(403)에서는, 스텝(401)에서 결정된 가용에너지 및/또는 스텝(402)에서 수신된 사용자 입력에 근거하여 모터지원 프로파일이 결정된다. 일 실시형태에 있어서, 각각 상이한 가용에너지 수준, 주행범위, 및/또는 모드와 연관되어 있는 다수개의 모터지원 프로파일들이 메모리(예를 들면 모터 콘트롤러의) 내에 저장되고, 적절한 모터지원 프로파일이 그 저장된 프로파일 중에서 선택된다. 다수개의 모터지원 프로파일들의 각각은 특정한 가용에너지 수준 및/또는 주행범위에 근거하거나, 및/또는 이들에 대하여 최적화될 수 있다. 다량의 가용에너지 및/또는 단거리 주행범위와 관련된 모터지원 프로파일들은, 소량의 가용에너지 및/또는 장거리 주행범위와 관련된 모터지원 프로파일보다 작동조건 범위에 있어서 더 큰 지원수준을 제공할 수 있을 것이다. 모터에 전원을 공급하는 가용 전하가 감소함에 따라서, 및/또는 모터지원 프로파일과 관련된 범위가 증가함에 따라서, 이익(예를 들면 배기가스, 연료경제성 등)에 있어서의 감소가 적은 상황 및/또는 작동조건에 대하여 지원이 감소하는 방식으로, 지원이 선택적으로 감소되어 배터리의 가용전하를 연장하게 된다.
어떤 실시형태에 있어서는, 각 모터지원 프로파일은 하나의 가용에너지 수준 및 하나의 주행범위에 근거하게 될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 모터지원 프로파일은 에너지 저장기구의 용량의 60퍼센트인 가용에너지 수준 및 50km의 주행범위와 관련될 수 있다. 다른 모터지원 프로파일은 에너지 저장기구의 용량의 40퍼센트인 가용에너지 수준 및 80km의 주행범위와 관련될 수 있다. 각 가용에너지 수준에 대하여, 각각 상이한 주행범위에 관련된 여러 개의 프로파일이 있을 수 있다. 각 주행범위에 대하여, 상이한 가용에너지 수준에 각각 관련된 여러개의 프로파일이 있을 수 있다. 다양한 다른 실시형태에 있어서, 각 모터지원 프로파일은 가용 에너지 수준, 주행범위 및/또는 모드중의 어느 하나 이상에 근거할 수 있으며, 그 프로파일이 명백하게 근거하지 않는 요인에 근거하도록 변경될 수도 있다. 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, 모터지원 프로파일은 주행범위가 60km이고, 에너지 저장기구는 완전히 충전되었다는 가정에 근거하는 것일 수 있다. 만약 에너지 저장기구가 완전히 충전되지 않았다면, 모터지원 프로파일은 변경될 수 있다(예를 들면 특정한 작동조건에서의 지원을 감소 또는 제거함으로써).
각각의 가용 에너지수준 및/또는 주행범위에 대한 모터지원 프로파일들은, 도 3a에서 나타낸 예시적인 실시형태를 참조하여 논의된 바와 유사한 방법 및/또는 고려사항에 근거하여 생성 및/또는 맞춤화될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 높은 주행범위 및/또는 낮은 가용에너지 수준에 대한 모터지원 프로파일은, 낮은 주행범위 및/또는 높은 가용에너지 수준을 가지는 모터지원 프로파일과 비교한 바에 따라 하나 이상의 작동조건에서 제공된 지원을 감소함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 지원으로 인한 혜택(예를 들면 배기가스 배출 및/또는 연료경제성)의 영향이 낮은 하나 이상의 작동조건에 대하여 제공된 지원의 수준이 감소될 수 있다. 또한, 낮은 주행범위 및/또는 높은 가용에너지 수준에 대한 모터지원 프로파일은, 높은 주행범위 및/또는 낮은 가용에너지 수준과 관련된 모터지원 프로파일과 비교한 바에 따라, 하나 이상의 작동조건에 제공되는 지원을 증가함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 지원으로 인한 혜택의 영향이 높은 하나 이상의 작동조건에 대하여 제공되는 지원의 수준이 증가될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 상이한 모터지원 프로파일에 대하여 상이한 작동조건으로 지원이 제공될 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시형태에 있어서, 높은 주행범위 및/또는 낮은 가용에너지 수준에 대한 모터지원 프로파일은, 낮은 주행범위 및/또는 높은 가용에너지 수준을 가지는 모터지원 프로파일과 비교된 바에 따라서, 하나 이상의 작동조건에서의 지원을 제거함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어 지원으로 인한 혜택(배기가스 배출, 연료경제성 등)의 영향이 낮은 하나 이상의 작동조건에 대하여는 지원이 제공되지 않을 수도 있다. 또한, 낮은 주행범위 및/또는 높은 가용에너지 수준에 대한 모터지원 프로파일은, 높은 주행범위 및/또는 낮은 가용에너지 수준에 대한 모터지원 프로파일에 따라서, 지원이 제공되지 않았던 하나 이상의 작동조건에 지원을 제공함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 지원으로 인한 헤택의 영향이 높은 하나 이상의 작동조건에 대하여 지원이 추가될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 예시적인 모터지원 파일들의 한 세트에 대하여 상이한 가용에너지 수준 및 주행범위에서 제공될 수 있는 평균적인 지원을 보여주는 모터지원표(410)가 예시적인 일 실시형태에 따라서 도시된다. 표(410)는 상이한 주행범위(예를 들면 40km, 60km, 80km, 및 100km)에 대한 4개의 열과, 상이한 가용에너지 수준(예를 들면 에너지 저장기구의 전체 용량의 백분비로서 나타낸)을 나타내는 4개의 행을 포함한다. 표(410)의 각 칸에 표시한 값들은 상이한 예측 주행범위 및 가용에너지 수준에 대하여 주행주기(예를 들면 충전주기 사이의 시간)동안 제공된 평균적인 지원을 나타낸다. 표(410)에 있어서, 60km의 주행범위 및 70퍼센트의 가용 전하량(예를 들면 완전충전을 나타내는)은 기본조건을 나타내며 기타 조건들에 대한 평균지원은 이 기본조건을 참조하여 마련된 것이다. 예를 들어, 만약 가용에너지가 70퍼센트이고 주행범위가 40km인 것으로 결정되면, 주행주기동안 제공되는 평균지원은 120퍼센트로서, 60km의 주행범위에 대하여 제공되는 평균지원보다 20퍼센트 더 많게 된다. 만약 가용에너지가 55퍼센트이고 주행범위가 60km로 결정되면, 제공되는 평균지원은 80퍼센트로서, 70퍼센트의 가용에너지 수준에 대하여 제공되는 평균지원보다 20퍼센트 더 낮게 된다. 다양한 기타의 조건들이 표(410)에 도시된 바와 같은 상이한 평균지원 수준을 낳게 된다. 표(410)는 모터에 의하여 제공되는 지원이 가용에너지 수준 및/또는 선택된 주행범위에 근거하여 가변적일 수도 있다는 것을 예시하는 것으로서 제시된 것이며, 지원이 상이한 조건하에서 어떻게 변할 수 있는 가에 대한 하나의 예에 지나지 않는다. 다양한 예시적인 실시형태들이, 다양한 다른 방식으로 지원이 제공되는 작동조건 및/또는 지원의 정도를 바꿀 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 가용에너지 수준, 주행범위 및/또는 지원수준 사이의 단계적 차이는 다양한 예시적인 실시형태에 따라서 다를 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 그러한 모든 변형은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 의도된 것이다.
도 4c 내지 4f를 참조하면, 각각 상이한 주행범위와 관련된 여러 개의 모터지원 프로파일에 따라 제공되는 지원의 그래프적 표현이, 예시적인 일 실시형태에 따라 도시된다. 도 4c를 참조하면, 가장 짧은 주행범위(예를 들면 40km)에 대한 모터지원 프로파일에 해당하는 그래프(420)가 바람직한 일 실시형태에 따라 마련된다. 그래프(420)는 회전속도 축(424)(예를 들면 최소 RPM과 최대 RPM 사이의 백분비로 표시됨) 및, 모터구동 전류 축(422)(예를 들면 최소 구동전류와 최대 구동전류 사이의 백분비로 표시됨)을 포함한다. 어떤 실시형태에 있어서는, 축(422)은 모터의 출력토크(출력토크가 구동전류에 비례하는 경우)를 나타낼 수도 있다. 그래프(420)는 또한, 각각 1단, 2단, 3단, 4단 및 5단 기어에서의 상이한 RPM 수준에서 제공되는 지원을 나타내는 다수 개의 곡선(426),(428), (430), (432) 및 (434)들을 포함한다.
도 4d 내지 4f를 참조하면, 그래프(440),(460) 및 (480)들이 각각 예시적인 실시형태에 따라 도시된다. 그래프(440),(460) 및 (480)은 주행범위가 증가적으로 길어지는(예를 들면 각각 60km, 80km 및 100km) 모터지원 프로파일들에 대응하는 것이다. 그래프(420),(440),(460) 및 (480)들을 비교하면, 다양한 실시형태에 있어서 주행범위에 근거하여 어떻게 지원이 선택적으로 변경될 수 있는지를 나타낸다. 예를 들면, 그래프(440)에 있어서는, 그래프(420)에서 보다 적은 지원이 1단 기어에서 제공된다(예를 들면 40km 범위에 대한 1단 기어 곡선(426)을 60km 범위에 대한 1단 기어 곡선(446)과 비교할 때). 중간범위의 기어(예를 들면 2단, 3단 및/또는 4단 기어)에 대하여 제공된 지원은 40km와 60km 범위 사이에서 비교적 일정하게 유지될 수 있다(예를 들면, 40km 범위에 대한 곡선(428),(430) 및 (432)들을 60km 범위에 대한 곡선(448),(450) 및/또는 (452)들과 비교할 때). 도 4e 및 4f를 참조하면, 다른 작동조건(예를 들면 2단, 3단 및/또는 4단 기어)에서의 지원을 감소하기 전에 증가되는 주행범위에 대한 특정한 작동조건(예를 들면 1단 및/또는 5단 기어)에서 선택적으로 지원을 감소하도록 모터지원 프로파일을 설계할 수도 있다.
도 4c 내지 4f는 기어위치에 관련된 지원수준을 나타내는 것이지만, 모터에 의하여 제공된 지원은 다양한 작동조건에 근거할 수도 있음을 이해해야 하며(예를 들면 선형속도, 회전속도 등), 반드시 기어위치에 근거하여야할 필요는 없다. 그래프(420),(440),(460) 및 (480)들은 모터에 의하여 제공된 지원이 선택된 주행범위에 근거하여 어떻게 변화될 수 있는 가를 나타내기 위하여 제시된 것이며, 변화하는 조건에 따라서 지원이 어떻게 변화할 수 있는 가에 대한 예일 뿐이다. 다양한 예시적인 실시형태들은 지원이 제공되는 작동조건 및/또는 지원의 정도를 다양하게 상이한 방식으로 가변할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러한 모든 변형은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 의도된 것이다.
도 4a를 다시 참조하면, 다른 실시형태에 있어서, 가용한(예를 들면 디폴트) 모터지원 프로파일은, (예를 들어 다수개의 모터지원 프로파일중에서 선택하기 보다는)가용에너지 수준, 주행범위 및/또는 모드에 근거하여 변경되거나 조정될 수 있다. 예를 들어, 60km의 주행범위와 관련된 디폴트 모터지원 프로파일은, 사용자로부터 수신된 80km 의 주행범위로 변경 또는 최적화될 수 있다. 만약 사용자로부터 수신된 주행범위가 디폴트 모터지원 프로파일에 관련된 주행범위보다 짧다면(예를 들어, 디폴트 모터지원 프로파일은 60km의 주행범위에 관련된 것이고, 사용자는 40km의 주행범위를 제공하였다면), 디폴트 모터지원 프로파일은 어떤 작동조건에 대하여 더 큰 지원수준을 제공하거나 및/또는 그 디폴트 모터지원 프로파일 하에서는 제공되지 않았던 어떤 작동조건에서 지원을 제공하도록 변경될 수 있다. 만약, 스텝(401)에서 결정된 가용에너지 수준이 디폴트 모터지원 프로파일에 관련된 에너지수준보다 높으면(예를 들어, 결정된 가용에너지 수준이 70퍼센트이고, 디폴트 모터지원 프로파일이 50퍼센트의 가용에너지 수준과 관련된 것이라면), 디폴트 모터지원 프로파일은 어떤 조건동안에 더 큰 지원수준을 제공하거나, 및/또는 그 디폴트 모터지원 프로파일 하에서는 지원이 제공되지 않았던 몇몇 작동조건에서 지원을 제공하도록 변경될 수 있다. 그러한 변경은 엔진의 RPM, 차량속도, 기어위치, 가속 등과 같이 도 3a와 관련하여 기술된 바와 같은 방법에 근거할 수 있다.
만약 사용자로부터 수신된 주행범위가 디폴트 모터지원 프로파일에 관한 주행범위보다 길다면(예를 들어 디폴트 모터지원 프로파일이 60km의 주행범위와 관련된 것이고, 사용자는 90km의 주행범위를 제공하였다면), 모터지원 프로파일은, 어떤 작동조건 동안에 더 적은 수준의 지원을 제공하거나, 및/또는 전하를 보전하기 위하여 디폴트 모터지원 프로파일 하에서 지원이 제공되었던 어떤 조건에서의 지원을 제거하도록 변경될 수 있다. 만약, 스텝(401)에서 결정된 가용에너지 수준이 디폴트 모터지원 프로파일과 관련된 에너지 수준보다 낮다면(예를 들어, 결정된 가용에너지 수준이 40퍼센트이고, 디폴트 모터지원 프로파일이 50%의 가용에너지 수준에 관련된 것이라면), 모터지원 프로파일은 어떤 동작조건 동안에 더 적은 수준의 지원을 제공하거나, 및/또는 디폴트 모터지원 프로파일 하에서 제공되었던 몇몇 조건에서의 지원을 제거하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 중고속 RPM, 저단(예를 들어 1단) 및 고단(예를 들어 5단) 기어등에서는 지원이 감소되거나 제거될 수 있다.
스텝(404)에서, 모터 콘트롤러는 결정된 모터지원 프로파일에 근거하여 모터의 작동을 제어하기 위한 제어신호를 발생하도록 구성된다. 발생된 제어신호는 모터에 제공될 수 있으며, 가변하는 작동조건 하에서 어떻게 모터가 엔진에 지원을 제공하는지를 규정한다.
어떤 실시형태에 있어서는, 충전수준이 최대 DOD를 초과하지 않도록(또는, 선택적으로, 최소 SOC 아래로 떨어지지 않도록), 에너지 저장기구의 충전 수준(예를 들면, 현재의 충전 수준, DOD, SOC 등)을 감시하게끔(예를 들면, 연속적으로, 주기적으로 등) 모터 콘트롤러가 구성될 수 있다. 예를 들어, 충전수준은 에너지 저장기구, 그 에너지 저장기구용 충전기구, 에너지 저장기구의 감시기구 등으로부터의 입력을 이용하여 감시될 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 만약 충전수준(예를 들면 현재의 DOD)이 최대 DOD에 있거나, 근접하거나 또는 그 이상이라고 모터 콘트롤러가 결정하면, 모터 콘트롤러는 모터의 전원을 차단할 수 있다(예를 들면 엔진에 대한 모터지원을 끈다).
어떤 실시형태에 있어서는, 하이브리드 시스템은 모터지원이 차단되었을 때(예를 들면, 제동시, 언덕길을 내려가고 있을 때 등)에는 에너지 저장기구로 에너지를 재생할 수 있다. 재생은 가용에너지의 증가와, 에너지 저장기구의 SOC 증가 또는 DOD의 감소를 가져온다. 어떤 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러는 일단 에너지 저장기구의 DOD가 최대 DOD 아래의 수준으로 복귀하게 되면 모터지원을 재활성화시키도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러는 에너지 저장기구의 최대 DOD 아래의 특정한 문턱치(예를 들면, 사용자 정의, 하이브리드 시스템 정의, 정적, 동적, 배터리 및/또는 모터의 특성에 근거한 등의)에 DOD가 도달하거나 이를 초과하게 되면 모터 지원을 재활성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배터리의 DOD가 배터리 용량의 60퍼센트이고 그 문턱치는 최대 DOD 아래의 20퍼센트로 설정될 수 있으며, 만약 배터리의 전하량이 60 퍼센트의 최대 DOD를 초과하고 모터지원이 차단되면, 회복된(예를 들면 재생을 통하여) 배터리의 전하량이 40퍼센트 DOD 미만인 상항에서는 모터지원이 재활성화되지 않도록 된다. 어떤 실시형태에 있어서, 모터지원이 재활성화되었을 때, 지원이 차단되기 전에 사용되었던 것과 동일한 모터지원 프로파일에 따라서 지원이 결정될 수 있다.
다양한 다른 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러는 감시된 전하 수준에 근거하여 상이한 프로파일을 선택하도록 구성될 수도 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러는 만약 전하의 수준이 소정의 문턱치(예를 들면, 배터리의 최대 DOD의 20퍼센트내)의 밑으로 떨어지게 되면 다른 프로파일을 선택하도록 구성될 수 있다. 전하의 수준이 문턱치 밑으로 떨어질 때 사용되고 있던 모터지원 프로파일보다 낮은 가용전하 및/또는 더 긴 주행범위에 근거할 수 있는 모터의 지원을 도출하도록 새로운 프로파일이 선택될 수 있다. 예를 들어, 만약 전하의 수준이 60퍼센트의 가용전하 수준과 50km의 주행범위와 관련이 있는 모터지원 프로파일 하의 문턱치 아래로 떨어지면, 새로운 모터지원 프로파일은 20퍼센트의 가용전하 수준 및/또는 100km의 주행범위와 관련된 것이 선택될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 전하수준이 문턱치 아래로 떨어질 때에 활성화되었던 모터지원 프로파일이 변경되고, 및/또는 그 지원은 낮은 전하수준에 근거하여 감소될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 작동조건에서 모터에 제공된 지원이 감소되고 및/또는 하나 이상의 작동조건에 대한 지원이 제거될 수 있다.
어떤 실시형태에 있어서는, 모터에 의하여 제공된 지원 및/또는 가용 에너지 수준은 주행범위에 걸쳐서 하이브리드 시스템에 의하여 재생되도록(예를 들면 제동시, 언덕길을 내려갈 때 등) 기대되는 대략적인 에너지의 양에 근거하여 결정 및/또는 변경될 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 재생될 것으로 기대되는 에너지양은 특정한 거리에 걸쳐서 재생된 에너지의 양(예를 들면 모터 콘트롤러와 관련하여 메모리내에 저장된)의 평균(예를 들면, 고정된)에 근거하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 시스템을 이용하는 차량이, 매 60km 주행에 대하여 모터에 전력을 공급하는 배터리의 용량의 15퍼센트를 재생하는 것으로 알려져 있을 수 있다. 만약 한 주행주기에 대한 주행범위가 60km 라면, 재생될 것으로 기대되는 에너지의 총량은 배터리 용량의 15퍼센트인 것으로 결정될 수 있다. 만약 한 주행주기에 대한 주행범위가 40km 라면, 재생될 것으로 기대되는 에너지의 양은 배터리 용량의 10퍼센트인 것으로 결정될 수 있다.
재생될 것으로 기대되는 에너지의 양은 메모리 내에 저장된 이력적 재생 데이터에 근거하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 모터 콘트롤러는 상이한 시간에 상이한 길이의 주행주기에 대하여 재생된 에너지의 양에 관련된 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다(예를 들면, 배터리 충전기구 또는 배터리 감시기구로부터 수신된 배터리 충전데이터를 사용하여). 일 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러는 유사한 거리 또는 주행범위의 하나 이상의 예전 주행주기를 통하여 재생된 에너지에 근거하여 기대 재생 에너지를 추정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 만약 50km의 주행범위가 선택되면, 모터 콘트롤러는 그 기대 재생에너지가 50km 에 가까운 주행범위를 가지는 다수개의 종전 주행주기에 대한 재생 에너지 값의 평균이 되도록 결정할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 모터 콘트롤러는 하나 이상의 종전의 일자에 대한 재생 데이터를 선택적으로 또는 부가적으로 근거로 하여 기대 재생 에너지를 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 만약 기대 재생 에너지가 결정되는 현재의 주행주기가 수요일에 있다고 하면, 그 기대 재생 에너지는 다수개의 예전의 수요일에 대한 재생데이터에 근거하여 결정될 수 있다.
어떤 실시형태에 있어서, 스텝(401)에서 결정된 가용에너지 수준은 주행주기 동안에 재생될 것으로 기대되는 에너지 양에 의하여 증가될 수 있다. 예를 들어, 만약 결정된 가용에너지의 수준이 배터리 용량의 50퍼센트이고, 하이브리드 시스템이 배터리 전하의 10퍼센트를 보충할만한 에너지를 재생할 것으로 기대되면, 가용 에너지의 수준은 60퍼센트로 설정되거나 또는 증가될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 모터에 의하여 제공된 지원은 주행주기시에 재생될 것으로 기대되는 에너지에 근거하여 변경될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 기대 재생 에너지에 근거하여 다른 모터지원 프로파일이 선택될 수 있다. 예를 들어, 만약 스텝(401)에서 결정된 가용에너지 수준이 40퍼센트(기대되는 재생을 고려하지 않고)이고, 주행범위가 50km 이며, 기대 재생 에너지가 배터리 용량의 20퍼센트라면, 60퍼센트 가용에너지 및 50km의 주행범위와 관련된 모터지원 프로파일이 선택될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 선택된 또는 디폴트 모터지원 프로파일은 기대 재생 에너지에 근거하여 변형될 수 있다. 하나 이상의 작동조건에서 더 큰 지원이 제공될 수 있고, 및/또는 변형되지 않은 프로파일 하에서는 제공되지 않았던 하나 이상의 작동조건에 대해서 지원이 제공될 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 제공되는 지원은 기대 재생에너지가 증가함에 따라 더 커질 수 있다(예를 들면 평균적으로).
도 5를 참조하면, 모터에 의하여 제공된 지원을 받은 배기가스 시험으로부터 유래된 배기가스 데이터의 그래프(500)가 예시적인 실시형태에 따라서 도시된다. 그래프(500)에 도시된 데이터는 도 3d의 그래프(375)(예를 들어, 모터로부터의 지원이 없는 차량에 대한 데이터를 나타내는)와 동일 또는 유사한 시험을 사용하여 얻어질 수 있다. 그래프(500)는, 본 명세서에서 기술되는 다양한 예시적인 실시형태에 따라 모터로부터 선택적인 지원을 제공하는 하이브리드 시스템을 포함하는 차량용에 대하여 얻어질 수 있는 배기데이터를 나타내는 배기가스 곡선(505)을 포함한다.
모터로부터의 지원이 없는 작동과 지원을 받는 작동 사이의 차이의 효과는 그래프(375)의 배기가스 곡선(380)과 그래프(500)의 배기가스 곡선(505)의 비교로부터 명백하다. 2개의 배기가스 곡선의 비교는, 배기가스 시험의 범위에 걸친 전체 배기가스가, 모터의 지원이 없는 배기가스 곡선(380)에서 보다, 모터로부터 선택적인 지원을 받는 곡선(505)에 있어서 실질적으로 더 낮다는 것을 명확하게 보여준다. 또한, 2개의 배기가스 곡선의 비교는, 상이한 작동조건에서 상이한 수준의 지원이 제공된다는 것을 보여준다. 예를 들어, 배기가스 곡선(380)과 (505) 사이의 차이가 덜 나타나는 0 퍼센트 내지 25퍼센트의 속도범위에서 보다, 배기가스 곡선(380)과 (505) 사이의 차이가 잘 나타나는 25퍼센트 내지 67퍼센트 속도범위에 더 큰 지원이 제공되는 것으로 보인다.
다양한 예시적인 실시형태에 따라 기술된 바와 같이, 모터로부터의 선택적인 지원을 이용하는 차량은 실질적인 배기가스의 감소 및/또는 연료경제성이 증가될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 대략 11km 의 주행범위에 대하여, 엔진에 대한 지원을 제공하는 하이브리드 시스템을 이용한 차량은, 모터지원이 없는 유사한 차량과 비교할때, 일산화탄소의 배출은 약 43퍼센트 감소, 탄화수소의 배출은 약 16퍼센트 감소, 아산화질소의 배출은 약 53퍼센트 감소, 이산화 탄소의 배출은 약 35퍼센트 감소, 및/또는 연료경제성에 있어서는 약 55퍼센트의 증가를 보였다. 기타 다양한 예시적인 실시형태에 있어서는, 엔진에 제공되는 지원과, 시스템에 가용한 저장 에너지, 기대되는 주행범위, 및/또는 기타 요인에 따라서 혜택이 보다 실질적일 수 있다. 어떤 실시형태에 있어서, 연료경제성은 모터로부터의 지원을 이용함으로써 130 퍼센트 이상 증가될 수도 있다.
이제 도 6a, 6b, 7a 및 7b를 참조하면, 다양한 예시적인 실시형태에 따라 다른 배기가스 시험에서 나온 배기가스 데이터의 그래프적인 표현이 도시되어 있다. 도 6a 내지 7b의 기본적인 배기가스 시험은 도 3d 및 5의 기본시험과는 상이하다. 도 6a 내지 7b에 도시한 기본적인 배기가스 시험은, 차량이 정지상태로부터 다수개의 상이한 속도로 신속하게 가속되고 각 속도에 도달한 후에 정지상태로 돌아오게 되는(속도곡선(605)에 의하여 나타낸 바와 같이) 주행시험이다. 차량은 고속으로 가속되고(예를 들면 속도범위에 있어서 최고속도의 70퍼센트), 저속으로 감속되고(예를 들면, 50퍼센트), 고속으로 돌아가고(예를 들면 70퍼센트), 그리고 차량이 정지하기 전에 더 고속으로(예를 들면 90퍼센트) 가속되었다.
도 6a는 모터 지원이 없는(비 하이브리드 차량) 차량에 대한 시험을 수행함으로써 얻어질 수 있는 이산화탄소 배출시험을 도시하는 그래프(600)를 포함한다. 이산화탄소 배기 곡선(610)은 그러한 시험하에서 얻어질 수 있는 이산화탄소 배출 데이터의 그래프적인 도시이다. 도 6b는 모터지원이 있는(예를 들면 하이브리드 모드의) 유사한 차량에 대하여 진행된 시험으로부터 얻어질 수 있는 이산화탄소 배출 데이터를 도시하는 그래프(620)를 포함한다. 이산화탄소 배출 곡선(630)은 본 명세서내에서 논의된 바와 같은 특징을 이용한 하이브리드 모드에서의 시험하에 얻어질 수 있는 이산화탄소 배출 데이터의 그래프적 도시이다. 배출곡선(610) 및 (630)을 비교하면, 모터로부터의 지원을 이용함으로써 여러 개의 상이한 작동조건에서 이산화탄소의 배출이 선택적으로 감소될 수 있음을 보여준다.
도 7a는 비하이브리드 차량에 대하여 수행된 시험으로부터 얻어질 수 있는 일산화탄소 배출 데이터를 도시하는 그래프(700)을 포함한다. 일산화탄소 배출곡선(710)는, 그러한 시험으로부터 얻어질 수 있는 일산화탄소 배출 데이터의 그래프적 도시이다. 도 7b는, 모터지원이 있는(예를 들면 하이브리드 모드에서의) 유사한 차량에 대하여 수행된 시험으로부터 얻어질 수 있는 일산화탄소 배출 데이터를 도시하는 그래프(720)를 포함한다. 일산화탄소 배출곡선(730)은 본 명세서에서 논의된 바와 같은 특성을 이용하는 하이브리드 모드에서의 시험하에 얻어질 수 있는 일산화탄소 배출 데이터의 그래프적인 도시이다. 배출곡선(710) 및 (730)의 비교는, 모터로부터의 지원을 이용함으로써 다수개의 상이한 작동조건에서 일산화탄소의 배출이 선택적으로 감소될 수 있음을 보여준다.
도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 도 1 내지 4f와 관련하여 본 명세서에서 논의된 하이브리드 시스템의 다양한 예시적인 실시형태를 이용함으로써 얻어질 수 있는 견본 결과를 도시하는 4개의 그래프(800),(805),(810) 및 (815)들이 제공된다. 그래프(800),(805),(810) 및 (815)의 x-축들은 최소 RPM 및 최대 RPM 사이의 백분율증분으로 회전속도를 나타낸다. 그래프(800),(805),(810) 및 (815)의 y-축들은 최소부하 및 최대부하 사이에서의 백분율 증분으로 엔진에 대한 부하(예를 들면, 매니폴드 절대압력(MAP)으로 측정된)를 나타낸다. 그래프(800),(805),(810) 및 (815)상에 표시된 각 점들은, 주행 시뮬레이션 시험을 통하여 상이한 시간대 및/또는 상이한 작동조건에서 수집된 데이터 점들을 나타낸다.
도 8a 및 8b를 특별히 참조하면, 2개의 그래프(800) 및 (805)는 하이브리드 모드가 활성화되지 않은 차량 또는 비하이브리드 차량에 대한 예시적인 데이터를 도시한다. 그래프(800)는 공조시스템이 턴온된 상태로 작동하는 비하이브리드 차량용 데이터를 도시하며, 그래프(805)는 공조시스템이 턴오프된 상태로 작동하는 비하이브리드 차량용 데이터를 도시한다. 그래프(800) 및 (805)는 모터로부터의 지원을 전혀 받지 않는 엔진에 대한 데이터를 반영한다. 그래프(800) 및 (805)에 나타낸 데이터 점들은 비교적 높은 회전속도에 대부분 집중되어 있으며, 이는, 엔진이 높은 RPM에서 빈번하게 작동함을 나타내는 것이다.
도 8c 및 8d 를 참조하면, 그래프(810) 및 (815)는, 도 1 내지 4f와 관련하여 기술된 바와 같은 하이브리드 시스템이 활성화되고 모터에 의하여 엔진으로 지원이 제공되는 차량(예를 들면, 동일 또는 유사한 차량)에 대한 예시적인 데이터를 도시한다. 그래프(810)는 공조시스템이 턴온된 상태로 작동하는 하이브리드 차량용 데이터를 도시하며, 그래프(815)는 최적 기어전환(예를 들면, 차량은 가장 효율적인 시간 및/또는 작동조건하에서 기어들 사이의 전환이 이루어짐) 상태에서의 하이브리드 차량용 데이터를 도시한다. 그래프(810) 및 (815)내의 데이터 점들은 일반적으로 그래프(800) 및 (805)에서 보다 저속 회전속도에 일반적으로 집중되어 있는데, 이는 하이브리드 시스템이 활성화되지 않았을 때(예를 들면 그래프(800) 및 (805)에 나타낸 바와 같이)보다 낮은 RPM 범위에서 엔진이 보다 빈번하게 작동함을 나타낸다.
모터로부터의 지원이 없는 작동과 지원이 있는 작동 사이에서의 차이의 효과는, 도 8a 내지 8d를 도 3b와 비교하면 명백해진다. 도 3b를 참조하면, 엔진은 낮은 RPM에서 작동하고 있을 때, 가장 효율적인 작동영역 내에서 더 빈번하게 작동한다. 도 8a 내지 8d의 각각을 도 3b와 비교하면(예를 들면, 도 8a 및 8c), 데이터 점들의 상당량이, 도 8a 및 8b(예를 들면 지원이 없는 것을 반영)에서 보다는 도 8c 및 8d(모터에 의하여 제공된 지원을 반영)에서 더 효율적인 작동영역 내에 있음을 알 수 있다.
지원의 효과는 도 8e 내지 8h의 데이터 비교로부터 보다 명확해진다. 도 8e 내지 8h는, 각각 예시적인 실시형태에 따른 도 8a 내지 8d에 나타낸 데이터에 관련된 히스토그램을 도시한다. 도 8e 내지 8h는, 그래프(800),(805),(810) 및 (815)에서 나타낸 데이터 점의 분포에 근거하여 생성된 히스토그램(820),(825),(830) 및 (835)를 각각 포함한다. 히스토그램(820),(825),(830) 및 (835)들은, 도 8a 내지 8d에서 나타낸 예시적인 실시형태에 있어서 엔진이 상이한 RPM 범위에서 작동하는 빈도를 분석하기 위한 다른 방법을 제공한다. 히스토그램(820) 및 (825)와 히스토그램(830) 및 (835)를 비교하면, 모터로부터의 지원을 받지 않을 때보다 지원을 받을 때, 엔진이 보다 빈번하게 낮은 RPM으로 작동할 수 있음을 보여준다. 도 3c와 관련하여 논의된 바와 같이, 엔진은 낮은 RPM에서 운용될 때, 보다 효율적인 작동영역에서 작동될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "대략", "약", "실질적으로" 및 유사한 용어들은 본 명세서의 기술내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 공통적 및 허용된 사용방법과 조화를 이루는 넓은 의미로 사용하는 것을 의도한 것이다. 본 개시내용을 일람한 통상의 지식을 가진 자라면, 이러한 용어들이 기술된 특정한 특징의 서술을 허용하고, 또한 그들 특징의 범위를 본 명세서에 제공된 정확한 수치범위로까지 한정하지 않은 채 권리를 주장할 것을 의도한 것임을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 용어들은 본 개시내용 내에 개시된, 또한 그 범위 내에 있는 것으로 고려되는 기술적 사항에 대한 비본질적인 또는 중요하지 않은 변형 또는 변경내용을 가리키는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 명세서내에서 다양한 실시형태를 기술하기 위하여 사용된 바와 같은 "예시적인"이라는 용어는, 그러한 실시형태들이 가능한 예이거나, 가능한 실시형태들의 표현, 및/또는 도시임을 가리키도록 의도된 것이다(또한 그러한 용어는 그러한 실시형태들이 반드시 두드러진 또는 탁월한 실시형태인 것일 함축할 것을 의도한 것은 아니다).
다양한 요소들의 위치는 다른 예시적인 실시형태에 따라서 다를 수도 있으며, 그러한 변경사항들은 본 개시내용에 의하여 포함되는 것을 의도한 것임에 주목해야 한다.
다양한 예시적인 실시형태에서 나타낸 요소들의 구성 및 배치는 단지 예시적인 것일 뿐임을 주목하는 것이 중요하다. 기타의 대체, 변형, 변경 및 삭제들이 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고서도 다양한 예시적인 실시형태의 설계 및 배치에서 만들어질 수 있다.
본 개시내용은 다양한 연산을 달성하기 위하여 어떠한 기계로 판독될 수 있는 매체 상의 방법, 시스템 및 프로그램 제품을 고려한 것이다. 본 개시내용의 실시형태들은 기존의 집적회로, 컴퓨터 프로세서, 이러한 또는 다른 목적으로 결합된 적절한 시스템용의 특수목적의 컴퓨터 프로세서, 또는 하드웨어에 내장된 시스템에 의하여 만들어질 수 있다. 본 개시내용의 범위 내에 있는 실시형태들은, 기계로 수행될 수 있는 지령 또는 매체에 저장된 데이터 구조를 수행하거나 가지는 기계로 판독가능한 매체를 포함하는 프로그램 제품을 포함한다. 그러한 기계로 판독할 수 있는 매체는 범용 또는 특별한 목적의 컴퓨터 또는 프로세서를 가진 기계에 의한 접근이 가능한 어떠한 가용한 매체일 수 있다. 예를 들면, RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광학디스크 저장매체, 자기 디스크 저장매체 또는 기타 자성 저장기구, 또는, 범용 또는 특수목적의 컴퓨터 또는 프로세서를 가지는 기타의 기계에 의하여 접근될 수 있으며 기계로 수행될 수 있는 지령 또는 데이터 구조의 형태로 되어 있는 원하는 프로그램 코드를 수행 또는 저장하는데 사용될 수 있는 어떠한 다른 매체를 포함한다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신접속(하드웨어에 내장되었거나, 무선, 또는 하드웨어 내장 또는 무선의 조합으로)을 통하여 기계로 전달 또는 제공될 때, 그 기계는 그 접속을 기계로 판독할 수 있는 매체로 간주하게 된다. 따라서, 그러한 접속은 기계로 판독가능한 매체로 칭한다. 상술한 것들의 조합도, 마찬가지로 기계로 판독가능한 매체의 범위내에 포함된다. 예를 들어, 기계로 판독가능한 지령은, 범용 컴퓨터, 특수목적 컴퓨터, 또는 특수목적의 처리기계로 하여금 특정한 기능 또는 기능군 들을 수행하도록 하는 지령 및 데이터를 포함한다.
비록 도면들은 방법 단계의 특정한 순서를 나타내고 있지만, 그 단계의 순서는 묘사된 것과는 상이할 수 있다. 또한 2개 이상의 단계들이 동시에 또는 부분적인 동시성을 가지고 수행될 수 있다. 다양한 실시형태에 있어서, 다소간의 상이한 단계들이 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고서 특정한 방법과 관련하여 사용될 수 있다. 그러한 변경은 선택된 소프트웨어 및 하드웨어 시스템 및 설계자의 선택에 의존한다. 그러한 모든 변경은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것이다. 마찬가지로, 소프트웨어의 실행은 다양한 접속단계, 처리단계, 비교단계 및 결정단계를 달성하기 위하여 규칙에 근거한 로직 및 기타 로직과 함께 표준적인 프로그래밍 기법으로 달성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 내연기관에 연결된 전기모터를 사용하여 차량용 내연기관에 지원을 제공하는 방법으로서:
    그 내연기관의 소정의 작동조건에서 내연기관에 대한 지원을 제공하도록 모터를 선택적으로 작동하고, 하나 이상의 소정의 작동조건에서 내연기관에 제공되는 지원은 다수개의 모터지원 프로파일 중의 하나에 근거하여 결정되며, 그에 의하여 지원이 결정되는 모터지원 프로파일은 차량 사용자에 의하여 제공된 예상 주행범위에 근거한 다수 개의 모터지원 프로파일 중에서 선택되는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 소정의 작동조건에서 엔진에 제공되는 지원은, 적어도 부분적으로 전기모터에 전력을 공급하도록 구성된 에너지 저장기구의 가용 에너지 수준에 근거하여 결정되고, 그 가용 에너지 수준은 초기 에너지 수준과 최소 에너지 수준 사이의 차이에 근거하는 것이며, 최소 에너지 수준은 에너지 저장기구에 대한 최저의 가능에너지 수준보다는 높은 것이어서, 가용 에너지 수준이 에너지 저장기구 내에 저장될 수 있는 전체 에너지보다 적은 것으로 되는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 하나 이상의 소정의 작동조건에서 엔진에 제공되는 지원은, 적어도 부분적으로 예상된 주행범위 중에 재생될 것으로 기대되는 에너지의 양에 근거하여 결정되며, 재생될 것으로 기대되는 에너지의 양은 하나 이상의 종전의 주행주기동안 재생된 에너지의 양에 근거하여 예측되는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 에너지 저장기구의 현재의 에너지 수준을 감시하는 것을 더 포함하며, 하나 이상의 소정의 작동조건에서 엔진에 제공되는 지원은 현재의 에너지 수준에 근거하여 변화되는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 엔진에 대한 지원은 현재의 에너지 수준이 최소 에너지 수준 아래에 있을 때에는 비활성화되는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 지원이 비활성화되어 있고 현재의 에너지 수준이 문턱치 에너지 수준을 초과할 때에는 모터로부터의 지원을 재활성화하는 것을 더 포함하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 그에 의하여 지원이 결정되는 모터지원 프로파일은, 에너지 저장기구의 가용에너지 수준을 추가적인 근거로 하는 다수 개의 모터지원 프로파일 중에서 선택되는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 다수개의 모터지원 프로파일중의 적어도 하나는, 사용자에 의하여 제공된 예상 주행범위에 근거하여 디폴트 모터지원 프로파일을 변경함으로써 생성되는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8 항중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 센서로부터 수신된 입력에 근거하여 차량에 대한 가속 데이터를 결정하는 것을 더 포함하고, 하나 이상의 제어신호는, 그 가속 데이터가 전기모터의 현재의 연속정격 이상의 전류로 전기모터를 작동함에 의한 가속에 대한 요구를 표시하는 것일 때에는, 1회 이상 적어도 하나의 지원 펄스를 제공하기 위하여 전기모터를 제어하도록 구성되는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 전기모터는 내연기관의 크랭크축에 연결되며, 전기모터는 내연기관의 제1 측에서 크랭크축에 연결되고 변속기는 제1 측의 반대쪽인 내연기관의 제2 측에서 크랭크축에 연결되는 방법.
  11. 하나 이상의 컴퓨터로 판독가능한 매체에 저장된 지령을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 그 지령은 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한항의 방법을 실시하기 위하여 하나 이상의 프로세서에 의하여 실행가능한 것인 모터 콘트롤러.
  12. 비(非) 하이드리드 차량을 하이브리드 차량으로 변환하기 위한 제 11 항의 모터 콘트롤러의 이용.
  13. 저장된 지령들을 가지는 하나 이상의 컴퓨터로 판독가능한 매체로서, 그 지령들은 제 1 항 내지 제 10 항중의 어느 한 항의 방법을 실시하기 위하여 프로세서에 의해 실행가능한 것인 매체.
  14. 비(非) 하이드리드 차량을 하이브리드 차량으로 변환하기 위한 시스템으로서:
    하이브리드 차량에 대한 구동력을 제공함에 있어 내연기관에 지원을 제공하도록 구성된 전기모터; 및,
    전기모터의 작동을 제어하도록 구성되며, 하나 이상의 컴퓨터로 판독가능한 매체내에 저장된 지령을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 그 지령들은 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항의 방법을 실시하기 위하여 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능하도록 구성된 콘트롤러를 포함하는 시스템.
  15. 차량에 대한 구동력을 제공하도록 구성된 내연기관과;
    그 차량에 구동력을 제공함에 있어 내연기관에 지원을 제공하도록 구성된 전기모터; 및,
    전기모터의 작동을 제어하도록 구성되며, 하나 이상의 컴퓨터로 판독가능한 매체내에 저장된 지령을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 그 지령들은 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항의 방법을 실시하기 위하여 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능하도록 구성된 모터 콘트롤러를 포함하는 차량.
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