KR20180110724A - 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법 - Google Patents

Abstract

변화하는 요구조건에 따라 적절한 제어를 통해 차량이 계속주행 가능하도록 발전량을 제어하는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법에 관한 것으로서, 변화되는 요구 토크에 따라 요구 발전량을 결정하는 단계, 상기 결정한 요구 발전량과 최대 발전량을 비교하여, 상기 요구 발전량이 최대 발전량보다 크면 발전량을 최대 발전량으로 설정하는 단계, 상기 요구 발전량이 상기 최대발전량보다 작으면, 요구 발전량과 최소 발전량을 비교하는 단계 및 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량보다 작으면 발전량을 최소 발전량으로 설정하는 단계를 포함하여, 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법을 구현한다.

Description

주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법{Power generation determine method of range extender electric vehicle}

본 발명은 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법에 관한 것으로, 특히 변화하는 요구조건에 따라 적절한 제어를 통해 차량이 계속 주행 가능하도록 발전량을 제어하는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법에 관한 것이다.

일반적으로 주행거리확장 전기 자동차는 내연기관과는 달리 고전압 배터리에 저장된 전기에너지로 구동모터를 구동하고, 이를 동력전달장치를 통해 바퀴를 회전시켜 주행하는 자동차로서, 석유자원의 고갈과 함께 심각한 환경오염 문제가 우리 인류 모두의 문제로 등장하면서 저공해 무공해 자동차의 개발이 요구되고 있다.

이러한 주행거리확장 전기 자동차의 발전기 작동시점은 배터리의 충전상태(SOC; Stage Of Charge)로 결정된다.

예컨대, 배터리가 특정 SOC 이하로 내려가면 발전기가 온(on) 되고, 정해진 최적효율 발전속도에서 one point 발전하는 것이 일반적이다. 다른 방법으로서 조건에 따라 발전 point를 둘 또는 셋으로 확장하기도 한다.

도 1은 일반적인 주행거리확장 전기 자동차의 주행 패턴을 보인 것이다. 배터리 충전상태(SOC)가 일정 레벨로 낮아질 때까지는 EV-mode로 주행하고, 배터리의 충전 상태가 특정 SOC 이하에서는 RE-mode로 주행을 하면서 발전기가 온되고, Target SOC를 추종하기 위한 발전제어가 시작된다.

이때, 발전량이 요구출력보다 낮으면 SOC는 낮아지고, 발전량이 요구출력보다 크면 SOC는 증가한다.

도 2는 주행속도별 요구출력이 달라지는 예시를 보인 것이다.

일반적으로 EREV의 발전기가 모든 주행조건을 다 만족시키지 못하므로 경우에 따라서는 발전량이 요구파워에 미치지 못함을 감안해야 한다.

한편, 하이브리드 차량에서 배터리 충전상태 기반으로 차량이 주행을 제어하는 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되었다.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 엔진 회전수가 차량속도에 동기되는 시점에서 진동 모터 토크의 감소 제어를 실행하고, 전동 모터 토크 감소시점에서 엔진 클러치를 직결 제어함에 따라 전동 모터 토크의 제어와 엔진 토크의 동시 제어로 인해 발생하는 엔진 토크의 이상 거동을 미리 방지한다.

대한민국 공개특허 10-2010-0088815호(2010.08.11. 공개)

그러나 상기와 같은 일반적인 주행거리확장형 전기 자동차 및 종래기술의 발전기 제어 방법은 배터리의 충전 상태가 특정 SOC 이하로 내려가는 경우에는 무조건 발전기를 온 하고, 상기 배터리의 충전 상태가 특정 SOC 이상에서는 발전기의 구동을 오프 하는 단순한 제어 방식이므로, 모터와 배터리의 효율의 최적화를 도모할 수 없는 단점이 있다.

특히, 종래의 EREV의 발전기가 모든 주행조건을 다 만족시키지 못하므로 경우에 따라서는 발전량이 요구파워에 미치지 못함을 감안해야 하는 데, 이를 고려하지 않고 단순히 특정 SOC를 기준으로 발전량을 결정하기 때문에, 때로는 계속 주행이 불가능한 경우도 발생하는 단점을 유발하였다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 주행거리확장형 전기 자동차의 배터리 제어 방법 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 변화하는 요구조건에 따라 적절한 제어를 통해 차량이 계속 주행 가능하도록 발전량을 제어하는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법은 (a) 변화되는 요구 토크에 따라 요구 발전량을 결정하는 단계; (b) 상기 결정한 요구 발전량과 최대 발전량을 비교하여, 상기 요구 발전량이 최대 발전량보다 크면 발전량을 최대 발전량으로 설정하는 단계; (c) 상기 (b)단계의 확인 결과 요구 발전량이 상기 최대발전량보다 작으면, 요구 발전량과 최소 발전량을 비교하는 단계; (d) 상기 (c)단계의 비교결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량보다 작으면 발전량을 최소 발전량으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법은 (e) 상기 (c)단계의 비교 결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량과 상기 최소 발전량 사이에 존재하면, 발전량을 요구 발전량으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (a)단계는 하기의 수식을 이용하여 요구 발전량을 결정하는 것을 특징으로 한다.

요구 발전량 = 요구 토크 × Traction Motor 속도 × 2π/60/η_moｔ/η_Battery

본 발명에 따르면 발전기의 최대 발전량이 차량의 최대 요구파워에 미치지 못하는 경우에도 발전량을 적절하게 제어할 수 있어, 발전기의 최대 발전량이 차량의 최대 요구파워에 미치지 못하는 경우에도 차량의 계속주행을 도모할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 주행거리 확장형 전기 자동차의 주행 패턴을 보인 예시도,
도 2는 일반적인 주행거리 확장형 전기 자동차의 주행속도별 요구출력의 변화 예시도,
도 3은 본 발명이 적용되는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전기 제어 장치의 개략 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법을 보인 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전기 제어장치의 개략 구성도이다.

본 발명이 적용되는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전기 동작시점 결정장치는 배터리 관리 시스템(10), 차량 제어 장치(20) 및 발전기(30)를 포함한다.

상기 배터리 관리 시스템(10)은 배터리 팩에 구비되며, 배터리의 충전 상태(SOC) 및 배터리 전압을 검출하여 상기 차량 제어 장치(20)에 전달하는 역할을 한다.

상기 차량 제어 장치(20)는 상기 배터리 관리 시스템(10)으로부터 배터리 충전 상태 및 배터리 전압을 획득하고, 요구 토크에 따라 발전량을 결정하고, 그 결정한 발전량에 따라 발전기(30)의 구동을 제어하는 역할을 한다.

도 4는 본 발명에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(step)를 나타내며, 도 3에서 차량 제어 장치(20)에서 소프트웨어적으로 발전량을 결정하는 과정을 보인 것이다.

본 발명에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법은 (a) 변화되는 요구 토크에 따라 요구 발전량을 결정하는 단계(S10), (b) 상기 결정한 요구 발전량과 최대 발전량을 비교하여, 상기 요구 발전량이 최대 발전량보다 크면 발전량을 최대 발전량으로 설정하는 단계(S20 ~ S30), (c) 상기 (b)단계의 확인 결과 요구 발전량이 상기 최대발전량보다 작으면, 요구 발전량과 최소 발전량을 비교하는 단계(S40), (d) 상기 (c)단계의 비교결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량보다 작으면 발전량을 최소 발전량으로 설정하는 단계(S50)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법은 (e) 상기 (c)단계의 비교 결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량과 상기 최소 발전량 사이에 존재하면, 발전량을 요구 발전량으로 설정하는 단계(S60)를 더 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량 제어 장치(VCU)(20)는 단계 S10에서 변화되는 요구 토크에 따라 요구 발전량을 결정한다.

여기서 요구 발전량은 하기와 같은 [수학식 1] 을 이용하여 결정한다.

[수학식 1]

요구 발전량 = 요구 토크 × Traction Motor 속도 × 2π/60/η_moｔ/η_Battery

여기서 요구 발전량 결정 시 모터(발전기)(30)의 효율(η_mot)과 배터리의 효율(η_Battery)을 감안하는 이유는, 주행모터의 토크와 RPM의 곱으로 결정된 파워보다 더 큰 에너지를 소모하기 때문이다.

이어, 단계 S20에서 상기 결정한 요구 발전량과 최대 발전량을 비교하여, 상기 요구 발전량이 최대 발전량보다 크면 단계 S30으로 이동하여 발전량을 최대 발전량으로 설정한다.

아울러 상기 단계 S20의 확인 결과 요구 발전량이 상기 최대발전량보다 작으면, 단계 S40으로 이동하여 요구 발전량과 최소 발전량을 비교한다.

이 비교 결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량보다 작으면 단계 S50으로 이동하여 발전량을 최소 발전량으로 설정한다.

또한, 상기 단계 S40의 비교 결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량과 상기 최소 발전량 사이에 존재하면, 단계 S60으로 이동하여 발전량을 요구 발전량으로 설정하고, 발전기를 제어한다.

이와 같이 본 발명은 발전기의 최대 발전량이 차량의 최대 요구파워에 미치지 못하는 경우에도 발전량을 적절하게 제어할 수 있어, 발전기의 최대 발전량이 차량의 최대 요구파워에 미치지 못하는 경우에도 차량의 계속 주행을 도모할 수 있게 되는 것이다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

10: 배터리 관리 시스템 20: 차량 제어 장치
30: 발전기

Claims (3)

1. 주행거리 확장형 전기 자동차에서 발전량을 결정하는 방법으로서,
   (a) 변화되는 요구 토크에 따라 요구 발전량을 결정하는 단계;
   (b) 상기 결정한 요구 발전량과 최대 발전량을 비교하여, 상기 요구 발전량이 최대 발전량보다 크면 발전량을 최대 발전량으로 설정하는 단계;
   (c) 상기 (b)단계의 확인 결과 요구 발전량이 상기 최대발전량보다 작으면, 요구 발전량과 최소 발전량을 비교하는 단계; 및
   (d) 상기 (c)단계의 비교결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량보다 작으면 발전량을 최소 발전량으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법.
   
2. 청구항 1에서, 상기 (a)단계는 하기의 수식을 이용하여 요구 발전량을 결정하는 것을 특징으로 하는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법.
   요구 발전량 = 요구 토크 × Traction Motor 속도 × 2π/60/η_moｔ/η_Battery
   
3. 청구항 1에서, (e) 상기 (c)단계의 비교 결과 상기 요구 발전량이 상기 최소 발전량과 상기 최소 발전량 사이에 존재하면, 발전량을 요구 발전량으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주행거리 확장형 전기 자동차의 발전량 결정방법.
   

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