KR20150023424A - 하이브리드 차량이 정지된 때에 그 차량의 배터리를 재충전하기 위한 방법 - Google Patents

하이브리드 차량이 정지된 때에 그 차량의 배터리를 재충전하기 위한 방법 Download PDF

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폴-에릭 추핀
프레데리끄 오자스
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르노 에스.아.에스.
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량이 정지된 때에 상기 하이브리드 차량의 배터리의 재충전을 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 차량은 열 엔진 및 적어도 하나의 전기 기계를 포함하고, 상기 열 엔진 및 상기 적어도 하나의 전기 기계는, 상기 전기 기계의 파워 공급을 제공하는 트랙션 배터리(traction battery)의 충전 상태(state of charge; SOC) 및 구동 조건들(rolling conditions)에 따라 전기 작동 모드, 열 작동 모드, 그리고 하이브리드 작동 모드로 상기 차량의 움직임을 동시에 또는 독립적으로 발생시킬 수 있으며, 상기 배터리의 재충전은 상기 차량이 정지된 때에, 전용 인터페이스 상에 작용하는 운전자의 요청시에 활성화되는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 차량이 정지된 때에 그 차량의 배터리를 재충전하기 위한 방법{Method for recharging a battery of a hybrid vehicle when the vehicle is stationary}
본 발명은 하이브리드 파워트레인이 장착된 하이브리드 차량들에 관한 것인바, 상기 하이브리드 차량은 열 엔진 및 적어도 하나의 전기 기계를 포함하고, 상기 열 엔진 및 상기 적어도 하나의 전기 기계는, 상기 전기 기계의 파워를 공급하는 트랙션 배터리(traction battery)의 충전 상태 및 운전 조건들(driving conditions)에 따라 전기 작동 모드, 열 작동 모드, 그리고 하이브리드 작동 모드로 상기 차량의 움직임을 동시에 또는 독립적으로 발생시킬 수 있다.
더 정확히는, 본 발명은 하이브리드 차량이 정지된 때에 상기 차량의 배터리의 재충전을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 용례의 주요 분야는 하이브리드 차량에 의해 구성되는바, 발진(launch) 또는 "출발(move-off)" 국면에 상기 하이브리드 차량 내에서 상기 전기 모터만이 정지된 상태로부터 그리고 낮은 이동 속력으로 상기 차량의 견인(traction)을 보장해야만 하므로 열 엔진이 시동될 때까지는, 정지된 상태로부터 상기 차량의 발진 및 이동을 보장하기 위하여, 파워트레인은 상기 차량의 배터리들 안에 저장된 이용가능한 전기적 에너지만을 가진다. 이는 설계로 인하여, 결정된 속력 문턱값에서부터만 열 엔진이 상기 차량의 추진에 기여할 수 있는 몇몇 구성들에 있어서의 경우이다. 상기 열 엔진이 시동되기 전에 전기 모드로 상기 차량을 발진하기에 상기 배터리들이 너무 약하다면, 발전기로서 기능하는 열 엔진의 도움으로 "노변 재충전(roadside recharging)"이라고 불리는 정지 재충전 모드에 의지할 수 있다.
하이브리드 차량 내의 트랙션 배터리의 충전 상태를 관리하기 위한 방법이 유럽특허공개공보 EP 1 122 857호로부터 알려져 있는바, 상기 방법의 목적은 트랙션 배터리가 전기 모터 및/또는 열 엔진을 시동시키기에 너무 약한 충전 상태를 가진 경우에 상기 전기 모터를 통하여 상기 차량의 시동을 보장하는 것이다. 그 제안된 방법은, 트랙션 배터리를 충전하기 위하여, 보통은 상기 차량의 장비를 위해 의도되는 상기 차량의 내장 배터리를 이용한다. 그러나, 이 방법은 상기 전기 모터의 도움만으로 시동시에 상기 차량을 발진시킬 수 있게 하지 않으며, 상기 이를 위해서는 트랙션 배터리가 너무 약하다면 상기 열 엔진을 시동시킬 수 있게 하지 않는다.
본 발명의 목적은, 필요 및 예측을 고려하여 하이브리드 차량의 2개의 에너지원들, 특히 상기 배터리, 및 탱크 안에 존재하는 적재 연료(fuel load)의 이용을 관리하는 것이다.
이 목적으로, 본 발명에는 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 충전 상태가 임계 문턱값 아래라면 상기 배터리의 선행 재충전 없이는 상기 차량의 시동이 거부되는 것이 제안된다.
그와 대조적으로는, 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 충전 상태가 상기 임계 문턱값과 상기 임계 문턱값보다 높은 안전 문턱값 사이라면 상기 배터리를 사전에 재충전하도록 상기 정지된 차량의 시동이 프롬프트(prompt)와 함께 인가(authorize)될 수 있다.
본 발명에는, 예를 들어 계기판 내에 통합된, 디스플레이되는 신호들 및 버튼들에 의하여 이 관리에 전용하는 특정 인터페이스의 이용도 제안된다.
따라서 상기 배터리의 재충전은 상기 차량이 정지된 때에, 전용 인터페이스 상에 작용하는 운전자의 요청시에 활성화될 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 비제한적 실시예에 대한 다음 설명을 읽음으로써 본 발명이 더 잘 이해될 것인바, 상기 첨부된 도면들 중에서:
- 도 1에는 상기 차량이 정지된 때에 재충전을 활성화하기 위한 버튼이 도시되고,
- 도 2에는 시각 인터페이스(visual interface)가 도시되고,
- 도 3에는 운전 중의 방법이 묘사되고,
- 도 4에는 상기 차량이 정지된 때의 상기 방법이 묘사되고,
- 도 5에는 강제된 활성화가 도시되고,
- 도 6에는 연료의 관리가 예시되고,
- 도 7에는 임계 연료 문턱값(critical fuel threshold)이 소개된다.
도 1에 의해 도시되는 버튼(1)과 같은 상호작용 수단은 "노변 재충전"으로 불리는 상기 차량의 작동 모드의 관리에 전용되는바, 운전자는 상기 노변 재충전에 의해, 운전 사이클 외에서, 다시 말하자면 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리를 재충전하기 위한 열 엔진의 발전기로서의 이용을 선택 또는 강제하는 옵션을 가진다. 이 버튼은 예를 들어 계기판 상이나 기어 스틱 가까이에 배치된다. 일단 작동(engaged)되면, 재충전의 활성화(또는 중단)는 계기판 디스플레이 상의 메시지 및/또는 상기 버튼의 야광 윤곽(luminous contour)에 의해 그 신호가 표해져야 한다. 그러나 본 발명의 범위를 이탈함 없이 상기 인터페이스는 상이하게 형성될 수 있을 것인바, 예를 들어 터치스크린 또는 음성 명령(voice command) 등등에 의해 형성될 수 있다.
상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 재충전은 전기 모터와 조합된 열 엔진을 이용하며, 상기 전기 모터는 전력 발생기(genset) 내에서와 같이 발전기로서 기능한다. 상기 열 엔진은 제한된 에너지원을 가지며, 이는 이용가능한 연료의 양이다. 도 2에 표시되는 바와 같이, 이 정보는 인터페이스(2)를 통하여 운전자에게 소통되어 고려될 수 있다. 따라서 노변 재충전 모드의 활성화에 관한 정보는 연료 수준에 관한 정보(연료 게이지(2)) 및 상기 배터리의 충전 상태에 관한 정보(배터리 충전 상태 게이지(3))에 의해 보충된다. 이 기호들(symbols)은, 배터리의 실제 충전 상태(3a), 상기 배터리의 충전 상태와 이용가능한 연료량 사이의 연계(link), 및 탱크 안의 모든 연료를 소비함으로써 구현될 수 있는 최대 재충전량(3b)을 이용자에게 보여준다.
본 발명에 따르면, 상기 배터리의 재충전은 다음의 상황들에서 활성화된다:
- 상기 차량의 제어 알고리즘들이 그 입력 파라미터들의 분석에 관하여, 상기 차량의 배터리들을 재충전할 필요(또는 대안으로서 상기 차량을 이용가능한 재충전 단자에 연결할 필요)의 신호를 표하거나,
- 또는 상기 차량이 정지된 때에 운전자 스스로의 결단으로, 재충전에 의하여 상기 차량의 배터리의 재충전을 강제하도록 결정한다.
첫번째 경우에 고려되는 파라미터들은, 상기 차량의 배터리들의 충전 상태에 기초하여 상기 차량이 그 배터리들로써 여전히 수행할 수 있는 "출발" 국면들의 횟수 및 상기 배터리의 충전 상태(또는 SOC)를 포함한다. 두번째 경우에 기어 스틱의 중립 또는 주차 위치 등과 같은 특정 안전 조건들이 충족된다면 상기 인터페이스를 통한 이용자의 작용(action)이 결정적이다.
어느 경우에든 상기 배터리의 재충전은 상기 차량이 정지된 때에만, 따라서 배타적으로 운전 사이클 밖에서 운전자의 요청시에, 그리고 도 1의 버튼(1)과 같은 전용 인터페이스 상의 운전자의 작용의 결과로서 활성화된다. 유사하게, 상기 재충전의 비활성화는, 상기 인터페이스 상의 작용에 의하여 이용자에 의해 임의의 순간에 시행(impose)되는바, 예를 들어 동일한 버튼을 다시 누름에 의하여 또는 다른 버튼을 누름에 의하여 시행된다. 상기 배터리의 재충전은 상기 차량의 제어 알고리즘들의 입력 파라미터들에 의존하여 자동적으로도 중단될 것이다.
상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 재충전을 활성화 또는 비활성화할 기회 또는 필요는, 적어도 상기 배터리의 충전 상태(SOC) 및 이 충전 상태에 기초하여 상기 차량이 수행할 수 있는 전기 모드에서의 발진 또는 "출발 국면들"의 횟수(n)에 의해 결정(determine)된다. 설계에 의해 (열 에너지 투입이 없는) 상기 전기 모드가, 결정된 속력 문턱값(예를 들어 16km/h)까지 시행되고, 열 엔진은 이 속도 문턱값 아래에서는 시작될 수 없는바: 문제의 "출발 국면들"의 횟수는, 상기 열 엔진의 시동시까지 정지 상태의 시작으로부터 상기 차량의 가능한 발진의 횟수에 해당된다.
또한 상기 방법은 다양한 상황들 하에서 운전 중에 소비될 수 있는 전기적 에너지를 고려한다. 상기 트랙션 배터리(예를 들어 대략 400 볼트)가 차량 장비(헤드라이트, 라디오, 차량 컴퓨터들의 파워 서플라이 등등)에 파워를 공급하는 데에 이용된다면 심지어 열 모드에서도 방전될 수 있다. 따라서 이 소비가 고려되어야만 한다. 이와 동일한 것은, 상기 열 엔진의 시동 문턱값 아래에서, 예를 들어 정체된 교통 상황 속에서 긴 시간 동안 상기 차량이 주행할 때에도 참이다.
도 3의 흐름도에서 운전 중에 상기 배터리의 충전 상태(SOC)가 안전 문턱값(S) 및 임계 문턱값(C)과 비교되는바, 상기 임계 문턱값(C)은 안전 문턱값보다 낮다. 상기 안전 문턱값과 상기 임계 문턱값 사이에서, 다시 말하자면 S > SOC > C에서, 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리를 사전에 재충전하도록 상기 정지된 차량의 시동은 프롬프트(prompt)와 함께 인가된다. 도 2의 시각 인터페이스(visual interface)는, 상기 차량이 정지된 때에 재충전이 권고(advise)되는 것을 경고 조명(warning light)에 의하여 표시할 수 있으며, 그 배터리를 충전하기 위하여 운전자에게 정지하도록 권고할 수 있다. 상기 임계 문턱값 아래에서, 다시 말하자면 SOC < C에서, 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 선행 재충전 없이는 상기 차량의 시동이 거부된다. 그렇다면 상기 인터페이스는 재충전이 필요하거나 불가피(obligatory)하다는 것을 표시함으로써 경고의 신호를 표할 수 있다. 이는 상기 차량의 부동화(immobilization)의 위험의 신호를 표하기 위하여 음향 신호에 의해 뒷받침(support)될 수도 있다.
상기 차량이 정지된 때에, 그리고 운전자가 상기 차량을 이용하기를 결정한 때에, 모든 조건들에 있어서 상기 차량의 출발 국면들의 일정 횟수를 보장하는 것이 중요하다. 따라서 상기 배터리가 일정 충전 문턱값, 예를 들어 도 3의 임계 문턱값 또는 안전 문턱값 위에 있는 것을 보장할 필요가 있다. 이 충전 상태 및 가능한 출발 국면들의 횟수에 따라 상기 운전자는 다음 신호를 수신할 수 있다:
- 상기 운전자에게 재충전을 권고함: 상기 차량이 시동될 수 있으나 그 충전 상태 또는 출발 국면들의 횟수가 상이 안전 문턱값들 아래이다.
- 상기 운전자에게 재충전을 강제함: 상기 차량이 시동될 수 없으며, (상기 임계 문턱값 아래인) 그 충전 상태가 출발 국면을 가능하게 하기에 불충분하다.
그 후 상기 재충전은, 상기 재충전을 인가하는 안전 조건들이 충족된다면, 상기 차량이 정지된 때에 상기 차량을 전원 연결(mains connection)에 연결함으로써, 또는 재충전 모드를 활성화함으로써 수행될 수 있다. 상기 차량의 제어 알고리즘에 의해 상기 재충전이 상기 운전자에게 권고 또는 부과(impose)되었다면, 그 충전이 상기 차량의 특정 이용을 보장하는 때에, 예를 들어 특정 문턱값에서부터 상기 재충전은 자동으로 정지되는바, 상기 특정 문턱값은 위에서 언급된 상기 임계 문턱값(C)과 상기 안전 문턱값(S) 사이일 수 있다. 상기 이용자는 상기 인터페이스를 통하여 상기 재충전의 제어를 여전히 보유하며, 임의의 시각에 그것을 중단시킬 수 있다. 그러나 상기 차량을 시동시키기 위한 조건들이 여전히 충족되지 않는다면 재충전 경고들은 중단되지 않을 것이다.
도 4에 따르면, 상기 운전자가 상기 차량을 시동하는 작용(action)을 취할 때 상기 배터리의 충전 상태(SOC)는 자동적으로 체크된다. 그것이 상기 안전 문턱값(S)보다 크다면, 전기 모드에서의 인가된 출발 국면들의 횟수(n)가 문턱값(d)과 비교된다. n > d라면 시동은 "배터리 부족(low battery)"의 디스플레이와 함께 인가된다. SOC < C라면 상기 시동은 거부되고 재충전이 불가피하다. 상기 차량이 정지된 때에, 충전 상태(SOC)가 상기 안전 문턱값(S)과 상기 임계 문턱값(C) 사이에 있기 때문에 또는 출발 국면들의 횟수가 불충분(n < d)하기 때문에 상기 차량에 의해 재충전이 권고될 수 있다. 상기 운전자가 재충전을 요청한다면, 기어 스틱이 중립 위치에 있지 않다면 상기 운전자는 경고를 받고 이 중립 위치 외에서 재충전은 활성화되지 않는다. 본 흐름도는 비한정적이며, 상기 재충전의 실제 시작에 앞서 다른 안전 조건들이 체크될 수 있다.
상기 차량의 임의의 경고 또는 프롬프트(prompt) 외에, 상기 차량이 정지된 때에, 상기 운전자는 예를 들어 더 긴 주행(longer journey)을 예상하며 상기 재충전을 활성화하는 주도권(initiative)을 보유한다. 그렇다면 상기 재충전은 도 5에 표시되는 바와 같이, 상기 운전자의 요청시에 활성화되는바, 상기 차량이 이동하고 있는 중이거나 배터리가 이미 완전히 충전되었거나 일정 안전 조건들이 활성화되지 않았다면 예외이다. 상기 운전자는 임의의 시각에 상기 인터페이스를 통하여, 예를 들어 버튼을 다시 누름으로써 상기 재충전을 중단시킬 수 있다. 위에서 표시된 바와 같이, 운전 중에 상기 운전자는 상기 차량이 정지된 때의 상기 배터리의 재충전 용량, 및 이용가능한 연료량과 상기 배터리의 충전 상태 사이의 연계(link)의 알림을 받는다. 따라서 상기 운전자는 상기 배터리의 재충전의 진행 및 탱크 안의 연료량의 감소를 알게 되며, 또한 상기 탱크 안에 이용가능한 모든 연료를 소비함으로써 상기 운전자가 수행할 수 있는 최대 재충전량도 알게 된다. 이 정보는, 열 추진(thermal propulsion)을 인가하지 않는 정체된 교통 상황 속에서 운전하는 때에 특히 유용하다.
안전 조건이 충족되지 않는다면 또는 상기 배터리가 이미 완전히 충전되었다면 상기 배터리의 재충전은 거부된다. 상기 배터리가 완전히 충전된 때에 재충전은 자동적으로 정지된다. 도 6에 표시된 바와 같이, 상기 연료 탱크는 예비 수준을 가지는바, 그 예비 수준 아래에서 충전이 자동적으로 중단되며, 상기 배터리를 재충전하기 위한 남은 연료량의 소비를 인가하기 위하여 승인 요청(confirmation request)이 상기 운전자에게 보내진다.
마지막으로, 도 7에 표시된 바와 같이 임계 연료 수준 문턱값을 제공하는 것도 유용한바, 상기 임계 연료 수준 문턱값 아래에서, 이용가능한 연료량은 상기 임계 문턱값(C) 너머로 상기 배터리의 충전 수준(SOC)을 올리기에 불충분하다. 이 마지막 경우에서 "노변 재충전" 모드는 비활성화되고 전원 연결을 통한 종래의 충전만이, 상기 차량이 다시 이동가능(mobile)하기에 충분한 에너지 수준에 상기 배터리가 도달하도록 할 것이다.

Claims (10)

  1. 하이브리드 차량이 정지된 때에 상기 하이브리드 차량의 배터리의 재충전을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 차량은 열 엔진 및 적어도 하나의 전기 기계를 포함하고, 상기 열 엔진 및 상기 적어도 하나의 전기 기계는, 상기 전기 기계의 파워 공급을 제공하는 트랙션 배터리(traction battery)의 충전 상태(state of charge; SOC) 및 운전 조건들(driving conditions)에 따라 전기 작동 모드, 열 작동 모드, 그리고 하이브리드 작동 모드로 상기 차량의 움직임을 동시에 또는 독립적으로 발생시킬 수 있으며, 상기 배터리의 재충전은 상기 차량이 정지된 때에, 전용 인터페이스 상에 작용하는 운전자의 요청시에 활성화되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 충전 상태(SOC)가 임계 문턱값(C) 아래라면, 상기 배터리의 선행 재충전 없이는 상기 차량의 시동이 거부되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 충전 상태가 상기 임계 문턱값(C)과 상기 임계 문턱값보다 높은 안전 문턱값(S) 사이라면, 상기 배터리를 사전에 재충전하도록 상기 정지된 차량의 시동이 프롬프트(prompt)와 함께 인가(authorize)되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 차량이 정지된 때에 상기 배터리의 충전 상태가 상기 안전 문턱값 위이지만 이 상태에서 전기 모드로 시동 가능한 횟수(n)가 결정된 문턱값(determined threshold)(d) 아래라면, 상기 배터리를 사전에 재충전하도록 상기 정지된 차량의 시동이 프롬프트와 함께 인가되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  5. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량이 정지된 때에, 상기 차량의 기어 스틱이 중립 위치에 있어야만 재충전이 활성화되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  6. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 상태(SOC)가 임계 문턱값(C) 아래라면, 상기 배터리를 재충전하기 위하여 운전 중에 정지할 필요가 있음을 상기 운전자에게 알리는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  7. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 상태(SOC)가 안전 문턱값(S)과 임계 문턱값(C) 사이라면, 상기 배터리를 재충전하기 위하여 운전 중에 정지하도록 상기 운전자에게 프롬프트 표시하는(prompt) 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  8. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리가 이미 완전히 충전되었다면 상기 배터리의 재충전이 거부되거나, 또는 상기 배터리가 완전히 충전되었다면, 상기 배터리의 재충전이 자동적으로 정지되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  9. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량이 정지된 때에 상기 차량의 탱크 안의 연료가 예비 수준(reserve level) 아래라면, 상기 배터리의 재충전이 중단(interrupt)되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
  10. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량이 정지된 때에 상기 차량의 탱크 안에 이용가능한 연료의 양이 상기 배터리의 충전 수준(SOC)을 임계 문턱값(C) 너머로 올리기에 불충분한 때에는 상기 배터리의 재충전이 비활성화되는 것을 특징으로 하는, 배터리 재충전 제어 방법.
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