KR20140069610A - 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법 - Google Patents

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Abstract

차량 제동 시 엔진의 시동을 제어하여 배터리의 충전 효율을 높이고 수명을 연장할 수 있도록 한 주행거리 연장형 전기차(range extender electric vehicle)의 엔진 제어방법이 개시된다.
개시된 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법은, (a) 차량의 주행 모드가 엔진/발전기의 충전 모드(RE 모드)일 경우, 엔진/발전기를 가동시키는 단계와; (b) 상기 차량의 운행 중 브레이크 신호가 발생하는지를 확인하는 단계와; (c) 상기 (b)단계에서 확인한 브레이크 신호의 발생 유무에 따라 상기 엔진/발전기의 구동 제어와 배터리의 충전을 제어하는 단계를 구비한다.

Description

주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법{Engine control method of range extender electric vehicle}
본 발명은 주행거리 연장형 전기차(range extender electric vehicle)의 엔진 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 제동 시 엔진의 시동을 제어하여 배터리의 충전 효율을 높이고 수명을 연장할 수 있도록 한 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차(전기차)는 전기에너지의 사용 비중에 따라, 순수 전기자동차(BEV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV)로 구별된다.
그 중 플러그인 하이브리드 전기자동차는 엔진과 모터가 모두 차량 구동에 쓰이는 "병렬형", 모터만 구동에 쓰이고 엔진은 발전기와 함께 전력발생에만 기여하는 "직렬형"으로 나뉜다.
여기서 직렬형 플러그형 하이브리드 전기자동차가 주행거리 연장형 전기차에해당한다. 예컨대, 장형 전기차는 외부 전원을 이용하여 차량의 충전이 이루어지며일상 주행에서 전기모터를 사용하고 배터리가 일정량 소진 시에는 내연기관을 이용해 배터리를 충전할 수도 있는 형태의 전기자동차이다.
통상, 전기차의 주행가능거리를 연장하는 방법은, 전기차 자체의 에너지 저장량을 증가시키거나, 효율적인 알고리즘 개발이 그 방법이다.
전자의 경우는 차량에 더 많은 배터리를 탑재할 수도 있지만, 무게가 증가하고 가격도 높아지기 때문에 배터리 수를 늘리는 것보다 배터리의 에너지 밀도를 늘리는 방안이 연구되어야 한다.
플러그형 하이브리드 전기자동차에 대한 종래기술이 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2010-0079338호(2010.07.08. 공개)(발명의 명칭: 플러그인 하이브리드 전기자동차의 충전 장치 및 충전 방법)에 개시된다.
개시된 종래기술은 국가 중앙 전력망과 지역 분산 발전 시스템으로부터의 최대 전력 사용량과 요금정보를 공급받아 시간대별로 예상되는 충전 요금을 계산하여 표시하고, 원하는 충전시간대를 선정하여 충전요금을 정산하여 가장 저렴한 충전요금정보를 제공하고, 이로부터 전력을 효율적으로 사용하게 된다.
1. 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2010-0079338호(2010.07.08. 공개)(발명의 명칭: 플러그인 하이브리드 전기자동차의 충전 장치 및 충전 방법)
그러나 상기와 같은 종래기술 및 일반적인 플러그인 하이브리드 전기자동차는, 차량의 시동이 켜진 상태이면 차량 제동과 관계없이 엔진이 항상 구동 온 상태를 유지한다.
이러한 경우 엔진/발전기에서 발생하는 전기에너지가 배터리로 충전되며, 차량 제동 시 회생제동에 의한 전기 에너지 또한 배터리로 충전되어, 배터리에서 엔진/발전기와 회생제동 에너지를 동시에 감당하게 되므로, 충전 효율이 떨어지고, 배터리 수명이 단축되는 문제점이 있었다.
상기에서 회생제동은 전기자동차가 진행 중에 브레이크 페달을 밟게 되면 구동모터에 공급되는 전원을 차단하고, 차량의 진행 관성력에 의해 회전하는 구동모터의 전원인가 단자에서 역으로 발생하는 역기전력을 다시 구동모터에 인가하여 진행방향에 대해 구동모터가 역으로 회전하게끔 함으로써 제동력이 발생하는 것을 의미한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 일반적인 플러그인 하이브리드 전기자동차 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량 제동 시 엔진의 시동을 제어하여 배터리의 충전 효율을 높이고 수명을 연장할 수 있도록 한 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 주행거리 연장형 전기차에서 엔진/발전기에 사용되는 연료소비를 효과적으로 관리할 수 있도록 한 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법은,
(a) 차량의 주행 모드가 엔진/발전기의 충전 모드일 경우, 엔진/발전기를 가동시키는 단계와;
(b) 상기 차량의 운행 중 브레이크 신호가 발생하는지를 확인하는 단계와;
(c) 상기 (b)단계에서 확인한 브레이크 신호의 발생 유무에 따라 상기 엔진/발전기의 구동 제어와 배터리의 충전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (c)단계는,
(c-1) 상기 (b)단계의 확인결과 브레이크 온 신호가 발생한 경우, 엔진/발전기를 오프시키고, 회생제동 에너지를 배터리에 충전하는 단계와;
(c-2) 상기 (b)단계의 확인결과 브레이크 오프 신호가 발생한 경우, 상기 엔진/발전기를 가동하여 발생한 에너지를 상기 배터리에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 차량 제동에 따라 엔진의 시동을 제어하여 배터리의 충전 방식을 달리함으로써, 배터리의 충전 효율을 높임과 동시에 배터리의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 주행거리 연장형 전기차에서 엔진/발전기에 사용되는 연료소비를 효과적으로 관리할 수 있어, 연비 향상을 도모할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 주행거리 연장형 전기차의 개략 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법을 보인 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 주행거리 연장형 전기차의 개략 구성도로서, 엔진/발전기(10), 차량 제어 유닛(VCU; Vehicle Control Unit)(20), 인버터(inverter)(30), 견인 전동기(Traction Motor)(40) 및 고압 배터리(50), 브레이크 센서(60)로 구성된다.
엔진/발전기(10)는 주행거리 연장형 전기차에 구비된 통상의 엔진/발전기를 의미하고, 차량 제어 유닛(20)은 브레이크 센서(60)에서 발생하는 브레이크 페달의 조작 신호를 검출하여 상기 엔진/발전기(10)의 동작을 제어하는 역할을 한다.
인버터(30)는 직류를 교류로 변환하는 역할을 하는 것으로서, 직류 전기차에서는 가선 전압(架線電壓 , trolley voltage)을 직접 인버터로 3상 교류로 변환하고, 교류 전기차에서는 컨버터를 통해 만들어진 직류를 다시 교류로 만드는 역할을 한다.
견인 전동기(40)는 주 발전기에서 공급되는 전압을 받아 차량을 견인(주행) 할 수 있도록 설치된 전동기를 의미하며, 고압 배터리(50)는 상기 엔진/발전기(10)에서 생성된 충전 에너지를 충전하거나, 상기 견인 전동기(40)에서 발생하는 회생제동 에너지를 충전하는 역할을 한다.
도 2는 상기와 같은 주행거리 연장형 전기차에 적용되어 제동 여부에 따라 엔진을 제어하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진 제어방법을 보인 것으로서, (a) 차량의 주행 모드가 엔진/발전기의 충전 모드일 경우, 엔진/발전기를 가동시키는 단계(S10 ~ S20)와; (b) 상기 차량의 운행 중 브레이크 신호가 발생하는지를 확인하는 단계(S30)와; (c) 상기 (b)단계에서 확인한 브레이크 신호의 발생 유무에 따라 상기 엔진/발전기의 구동 제어와 배터리의 충전을 제어하는 단계(S30 ~ S60)를 포함한다.
상기에서 (c)단계(S30 ~ S60)는 (c-1) 상기 (b)단계의 확인결과 브레이크 온 신호가 발생한 경우, 엔진/발전기를 오프시키고, 회생제동 에너지를 배터리에 충전하는 단계(S30, S50 ~ S60)와; (c-2) 상기 (b)단계의 확인결과 브레이크 오프 신호가 발생한 경우, 상기 엔진/발전기를 가동하여 발생한 에너지를 상기 배터리에 충전하는 단계(S40)를 포함한다.
이와 같이 구동된 주행거리 연장형 전기차는, 엔진/발전기의 충전 모드인 "RE" 모드가 선택되고(S10), 엔진/발전기(10)가 동작을 하면(S20), 엔진/발전기(10)에서 발생하는 충전 에너지로 고압 배터리(50)를 충전하게 된다.
상기 엔진/발전기(10)가 동작하고, 차량의 주행이 시작되면 차량 제어 유닛(20)은 브레이크 센서(60)로부터 출력되는 브레이크 페달 조작신호를 검색하여(S30), 상기 브레이크 페달 조작신호가 오프(off)인 경우에는 현재 상태를 유지한다. 즉, 엔진/발전기(10)를 구동시키고, 발전기에서 발생한 충전 에너지를 고압 배터리(50)에 충전시키게 된다(S40).
이와는 달리 차량 제어 유닛(20)은 상기 브레이크 센서(60)로부터 출력되는 브레이크 페달 조작신호를 검색하여, 상기 브레이크 페달 조작신호가 온(on)인 경우에는 상기 엔진/발전기(10)의 구동을 정지시킨다((S50).
그리고 견인 전동기(40)에서 발생하는 회생제동 에너지로 고압 배터리(50)를 충전하게 된다(S60).
이와 같이 본 발명은 차량 제동에 따라 엔진의 시동을 제어하여 배터리의 충전 방식을 달리함으로써, 배터리의 충전 효율을 높임과 동시에 배터리의 수명을 연장할 수 있다.
또한, 주행거리 연장형 전기차에서 엔진/발전기에 사용되는 연료소비를 효과적으로 관리할 수 있어, 연비 향상을 도모할 수도 있게 되는 것이다.
10 : 엔진/발전기 20 : 차량 제어 유닛
30 : 인버터 40 : 견인 전동기
50 : 고압 배터리 60 : 브레이크 센서

Claims (3)

  1. (a) 차량의 주행 모드가 엔진/발전기의 충전 모드(RE 모드)일 경우, 엔진/발전기를 가동시키는 단계와;
    (b) 상기 차량의 운행 중 브레이크 신호가 발생하는지를 확인하는 단계와;
    (c) 상기 (b)단계에서 확인한 브레이크 신호의 발생 유무에 따라 상기 엔진/발전기의 구동 제어와 배터리의 충전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (c)단계는,
    (c-1) 상기 (b)단계의 확인결과 브레이크 온 신호가 발생한 경우, 엔진/발전기를 오프시키고, 회생제동 에너지를 배터리에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 (c)단계는,
    (c-2) 상기 (b)단계의 확인결과 브레이크 오프 신호가 발생한 경우, 상기 엔진/발전기를 가동하여 발생한 에너지를 상기 배터리에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기차의 엔진 제어방법.
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