KR20200026652A - 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 플러그-인 하이브리드 자동차의 전기 시스템의 적어도 하나 이상의 요소에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 전달하도록 된 열 전달 수단을 포함한다. 본 발명은 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 방법을 더 제공한다.

Description

플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SUPPLYING HEAT TO EXHAUST GAS AFTER-TREATMENT SYSTEM OF PLUG-IN HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템에 관한 것이다. 더 나아가, 본 발명은 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 방법에 관한 것이다.
내연 기관 엔진을 구비한 자동차의 배기 규제는 매년 강화되고 있다.
플러그-인 하이브리드 차량은 내연 기관으로부터 배터리 전기 자동차 시대로의 적절한 가교 기술이다.
플러그-인 하이브리드 자동차의 경우, 연소 시스템이 거의 사용되지 않아 내연 기관을 위한 후처리 장치가 통상적으로 최적 작동 온도에 도달하지 못하는 어려움이 있었다.
그러나, 내연 기관으로부터의 배출물을 최적화하기 위하여, 후처리 장치의 최적 작동 온도에 도달할 필요가 있다.
유럽등록특허 EP 2 661 378 B1은 전기 배터리를 충전하기 위한 전자기 유도 장치를 구비한 자동차의 부품의 온도를 조절하는 방법을 개시하고 있는데, 상기 전자기 유도 장치는 배터리를 충전하기 위하여 자기 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 코일을 포함하고 있다. 상기 방법은 줄 효과(Joule effect)를 통하여 코일 내에 발생된 열 에너지를 자동차의 부품, 특히 자동차 내부를 가열하기 위하여 이용하는 단계를 포함한다.
결과적으로, 배기가스 후처리 장치가 최적 작동 온도에서 작동될 수 있도록 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치를 보다 개선할 필요가 있다.
본 발명은 제1항에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템과, 제9항에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 시스템에 열을 공급하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가 실시예들은 종속항 및 도면을 참조하여 후술하는 설명에 종속된다.
본 발명의 하나의 양상은 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템에 관련된다. 상기 시스템은 플러그-인 하이브리드 자동차의 전기 시스템의 적어도 하나 이상의 요소에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 전달하도록 된 열 전달 수단을 포함한다.
상기 열 전달 수단은 대류 열 전달 수단, 특히 열 교환기 또는 전도 열 전달 수단에 의하여 형성된다.
상기 시스템은 상기 열 전달 수단의 작동을 제어하도록 된 제어 수단을 더 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 방법에 관련된다.
상기 방법은 플러그-인 하이브리드 자동차의 전기 시스템의 적어도 하나 이상의 요소에 의하여 생성된 열을 열 전달 수단에 의하여 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 전달하는 단계를 포함한다.
상기 열 전달 수단은 대류 열 전달 수단, 특히 열 교환기 또는 전도 열 전달 수단에 의하여 제공된다.
상기 방법은 제어 수단에 의하여 열 전달 수단의 작동을 제어하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 아이디어는 플러그-인 하이브리드 자동차의 후처리 장치를 가열하기 위하여 전기 시스템의 폐열을 사용하는 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템을 제공하는 것이다. 그렇게 함으로써, 배기가스 후처리 장치는 플러그-인 하이브리드 자동차의 사용 전 또는 사용 동안 미리 설정된 온도까지 효율적으로 예열될 수 있어 배기가스 후처리 장치의 최적 작동 온도에 빠르게 도달할 수 있다.
전도 방식에서, 열은 전기 시스템과 후처리 장치의 직접 접촉을 통하여 전달된다. 바람직한 방식인 대류 방식에 따르면, 열은 전기 시스템의 적어도 하나 이상의 요소로부터 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치로 열 교환기에 의하여 전달된다.
전기 시스템에서, 열은 예를 들어 트랙션 배터리를 충전하거나 방전할 때 발생하고, 상기 과정에서 트랙션 배터리는 열을 생성하는 중이다. 또한, 인버터, 전기 기계 및/또는 충전 시스템과 같은 전기 시스템의 다른 요소들은 또한 열을 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 전기 시스템은 트랙션 배터리, 인버터, 적어도 하나 이상의 전기 기계, 그리고 충전 시스템, 특히 유도 코일을 포함하는 자기유도 충전 시스템을 포함한다. 상기 요소들 각각은 플러그-인 하이브리드 자동차의 트랙션 배터리의 충전 또는 방전과 같은 작동 중에 열을 생성하고, 상기 요소들에 의하여 생성된 열은 유리하게도 열 전달 수단에 의하여 배기가스 후처리 장치를 예열하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 열 전달 수단은 플러그-인 하이브리드 자동차의 트랙션 배터리의 충전 또는 방전 동안 플러그-인 하이브리드 자동차의 전기 시스템의 적어도 하나 이상의 요소에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 전달하도록 되어 있다. 전기 시스템의 적어도 하나 이상의 요소에 의하여 생성된 폐열은 이에 따라 유리하게도 차량의 사용 전 또는 사용 동안 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치를 예열하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제1유체를 포함하는 대류 열 전달 수단, 특히 열 교환기의 제1회로는 플러그-인 하이브리드 자동차의 전기 시스템의 적어도 하나 이상의 요소로부터 열을 흡수하도록 되어 있으며, 제2유체를 포함하는 상기 열 교환기의 제2회로는 제1회로로부터 열을 흡수하도록 되어 있고 상기 열을 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 전달하도록 되어 있다.
따라서, 제1회로로부터 제2회로로 최적 열 전달을 허용하는 적절한 열 교환기가 선택될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 대류 열 전달 수단, 특히 열 교환기는 트랙션 배터리의 충전 또는 방전 동안 트랙션 배터리에 의하여 생성된 열을 전달하도록 되어 있고, 트랙션 배터리의 방전, 특히 적어도 하나 이상의 전기 기계를 구동하기 위하여 트랙션 배터리의 동력을 인버터에 출력하는 동안 인버터와 적어도 하나 이상의 전기 기계에 의하여 생성된 열을 전달하도록 되어 있다. 따라서, 전기 시스템의 복수개의 요소들에 의하여 생성된 폐열은 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치를 예열하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 대류 열 전달 수단, 특히 열 교환기는 트랙션 배터리의 충전 동안 충전 시스템, 특히 유도 코일을 포함하는 자기유도 충전 시스템에 의하여 생성된 열을 전달하도록 되어 있다. 자기유도 충전 시스템, 특히 차량 내에 설치된 유도 코일에 의하여 생성된 열은 이에 따라 유리하게도 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치를 예열하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전도 열 전달 수단은 트랙션 배터리에 근접한 위치 또는 트랙션 배터리에 접촉하여 배치되고, 트랙션 배터리의 충전 또는 방전 동안 전도에 의하여 열을 전달하도록 되어 있으며, 트랙션 배터리의 방전 동안, 특히 적어도 하나 이상의 전기 기계를 구동하기 위하여 트랙션 배터리의 동력을 인버터에 출력하는 동안, 인버터와 적어도 하나 이상의 전기 기계에 의하여 생성된 열을 전도에 의하여 전달하도록 되어 있다. 따라서, 트랙션 배터리, 인버터, 그리고 적어도 하나 이상의 전기 기계에 의하여 낭비되는 열은 유리하게도 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치를 예열하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전도 열 전달 수단은 충전 시스템, 특히 유도 코일을 포함하는 자기유도 충전 시스템에 근접하게 배치되거나 접촉하여 배치되고, 트랙션 배터리의 충전 동안 충전 시스템, 특히 유도 코일을 포함하는 자기유도 충전 시스템에 의하여 생성된 열을 전도에 의하여 전달하도록 되어 있다.
자기유도 충전 시스템, 특히 차량 내에 설치된 유도 코일에 의하여 생성된 열은 이에 따라 유리하게도 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치를 예열하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 만일 플러그-인 하이브리드 자동차가 그리드에 연결되었다고 제어 수단이 판단하고, 사용자가 미리 설정된 시간 기간, 특히 30분 내지 60분 내에 자동차를 사용할 것이면, 제어 수단은 충전을 시작하거나 계속하고 열 전달 수단을 활성화시킨다. 미리 설정된 시간 기간 내에 사용자에 의한 차량의 사용이 예상되면, 충전 동안 트랙션 배터리에 의하여 낭비되는 폐열을 사용하여 배기가스 후처리 장치가 예열될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 만일 플러그-인 하이브리드 자동차가 그리드에 연결되었다고 제어 수단이 판단하고 사용자가 미리 설정된 시간 기간, 특히 30분 내지 60분 내에 자동차를 사용하지 않을 것으로 판단되면, 제어 수단은 트랙션 배터리의 충전 레벨을 체크하고 트랙션 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 임계치, 특히 50%를 넘는지 판단하며, 만일 트랙션 배터리의 충전 상태가 미리 설정된 임계치를 넘으면 제어 수단은 사용자가 미리 설정된 시간 기간 내에 자동차를 사용할 것이라고 결정될 때까지 트랙션 배터리의 충전을 중지한다.
따라서, 트랙션 배터리는 어떤 레벨까지 충전될 수 있고, 그 이후 충전 동안 트랙션 배터리에 의하여 생성된 폐열을 사용함으로써 배기가스 후처리 장치를 예열할 수 있는 유리한 효과를 사용하기 위하여 미리 설정된 시간 기간 내에 자동차의 사용이 예상될 때에만 충전을 계속할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 만일 제어 수단이 플러그-인 하이브리드 자동차가 적어도 하나 이상의 전기 기계에 의하여만 구동된다고 판단하면, 제어 수단은 열 전달 수단을 활성화한다. 자동차가 전기 기계에 의하여만 구동된다는 사실 덕택에, 내연 기관 엔진은 결과적으로 현재 사용되지 않으며 이에 따라 배기가스 후처리 장치는 전기 기계의 사용 동안 냉각될 것이다. 이 효과는 유리하게도 전기 기계의 사용 동안 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하기 위하여 전기 기계에 의하여 생성된 폐열을 사용하는 것에 대해 반대로 작용할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 만일 제어 수단이 플러그-인 하이브리드 자동차의 트랙션 배터리가 적어도 하나 이상의 전기 기계를 발전기로 작동시키는 것에 의하여 충전된다고 판단하면, 제어 수단은 열 전달 수단을 활성화시킨다. 회생 제동에 의하여 자동차가 감속될 때, 전기 기계에 의하여 생성된 폐열은 이에 따라 유리하게도 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하기 위하여 사용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어 수단은 트랙션 배터리의 충전을 시작하기 위하여 타이머를 설정하여 트랙션 배터리의 충전은 사용자가 플러그-인 하이브리드 자동차를 사용할 것으로 예측된 때 완료된다. 그렇게 함으로써, 배기가스 후처리 시스템은 유리하게도 예열되어 사용자가 자동차를 사용하기를 의도하는 정확한 시간에 미리 설정된 온도까지 가열될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어 수단은 차량 저장 유닛 또는 클라우드 저장 유닛 내에 기록된 사용 패턴 데이터에 기초하여 사용자가 플러그-인 하이브리드 자동차를 사용할 시점을 예측한다. 운전자 또는 다수의 운전자들에 의한 자동차의 이전 사용 패턴은 이에 따라 유리하게도 운전자에 의한 자동차의 예상 사용 시점을 정확하게 예측하는데 사용될 수 있다.
플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템을 위해 기재된 특징들은 또한 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 방법을 위해 기재되며, 그 역도 마찬가지다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스 후처리 장치는 플러그-인 하이브리드 자동차의 사용 전 또는 사용 동안 미리 설정된 온도까지 효율적으로 예열될 수 있어 배기가스 후처리 장치의 최적 작동 온도에 빠르게 도달할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 배기가스 후처리 시스템은 유리하게도 예열되어 사용자가 자동차를 사용하기를 의도하는 정확한 시간에 미리 설정된 온도까지 가열될 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
본 발명 및 그 장점에 대한 완전한 이해를 위하여, 첨부된 도면과 연계된 후술하는 설명을 참고한다. 본 발명은 도면에 특정된 실시예들을 사용하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 제어 수단에 의하여 수행되는 처리절차의 추가 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 제어 수단에 의하여 수행되는 처리절차의 추가 흐름도이다.
다르게 지칭되지 않는 한, 유사한 도면 부호 또는 그림에 대한 표시는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 열을 공급하는 시스템(1)은 플러그-인 하이브리드 자동차(2)에 설치된다.
상기 시스템(1)은 열 전달 수단(12)과 제어 수단(16)을 포함한다.
열 전달 수단(12)은 플러그-인 하이브리드 자동차의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소(15a, 15b, 15c, 17)에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 전달하도록 되어 있다.
열 전달 수단(12)은 대류 열 전달 수단(12), 특히 열 교환기에 의하여 형성될 수 있다.
제어 수단(16)은 열 전달 수단(12)의 작동을 제어하도록 되어 있고, 전자 제어 유닛으로 형성될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은 바람직하게는 독립형 전자 제어 유닛일 수 있다. 이와는 달리, 제어 수단은 차량(2)의 에너지 관리 시스템과 같은 다른 기존의 전자 유닛에 통합될 수 있다.
전기 시스템(15)은 트랙션 배터리(traction battery)(15a), 인버터(15b), 차량(2)의 뒤차축(rear axle)에 위치한 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c), 그리고 충전 시스템(17), 특히 차량 내에 위치한 제1유도 코일(15d)과 차량의 주차 공간의 지면에 매설된 제2유도 코일(15e)을 포함하는 자기유도 충전 시스템(17)을 포함한다. 전기 시스템(15)의 요소들(15a, 15b, 15c)은 단지 개략적으로 도시되었고, 차량 내 외형 및/또는 위치는 실제 구현 형태와 달라질 수 있음을 주목하여야 한다. 도시된 형태는 본 발명의 이해를 단순화하기 위함이다.
열 전달 수단(12)은 플러그-인 하이브리드 자동차의 트랙션 배터리를 충전 똔느 방전하는 동안 플러그-인 하이브리드 자동차의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소(15a, 15b, 15c)에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 전달하도록 되어 있다.
제1유체를 포함하는 대류 열 전달 수단(12), 특히 열 교환기의 제1회로(12a)는 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소(15a, 15b, 15c)로부터 열을 흡수하도록 되어 있다. 제2유체를 포함하는 열 교환기의 제2회로(12b)는 제1회로(12a)로부터 열을 흡수하고 그 열을 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 전달하도록 되어 있다. 또한, 대류 열 전달 수단(12), 특히 열 교환기는 트랙션 배터리(15a)의 충전 또는 방전 동안 트랙션 배터리(15a)에 의하여 생성된 열을 전달하고, 트랙션 배터리(15a)의 방전 동안, 특히 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)를 구동하기 위하여 트랙션 배터리(15a)의 동력을 인버터(15b)에 출력하는 동안 상기 인버터(15b)와 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)에 의하여 생성된 열을 전달하도록 되어 있다.
도시된 플러그-인 하이브리드 자동차(2)는 트랙션 배터리(15b)를 충전하기 위하여 충전 스테이션(8)에 연결된다. 상기 자동차(2)는 전기 시스템(15)의 트랙션 배터리(15a)에 공급되거나 트랙션 배터리(15a)로부터 공급되는 에너지를 관리하도록 된 에너지 관리 시스템(11)을 더 포함한다. 자동차(2)는 배기가스를 만들어 배기가스 후처리 장치(10)에 보내는 내연 기관 엔진(9)을 더 포함한다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
제2실시예에 따르면, 대류 열 전달 수단(12), 특히 열 교환기는 트랙션 배터리(15a)의 충전 동안 충전 시스템(17), 특히 차량 내에 위치하는 제1유도 코일(15d)과 차량의 주차 공간의 지면에 매설된 제2유도 코일(15e)을 포함하는 자기유도 충전 시스템(17)에 의하여 생성된 열을 전달하도록 되어 있다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
제3실시예에 따르면, 대류 열 전달 수단(12), 특히 열 교환기는 충전 시스템(17), 특히 차량 내에 위치하는 제1유도 코일(15d)과 차량의 주차 공간의 지면에 매설된 제2유도 코일(15e)을 포함하는 자기유도 충전 시스템(17)뿐만 아니라 트랙션 배터리(15a), 인버터(15b), 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c) 중 적어도 하나 이상으로부터 열을 흡수하도록 되어 있다.
도 4는 본 발명의 제4실시예를 도시한 것으로, 열 전달 수단이 트랙션 배터리(15a) 근처에 배치된 전도 열 전달 수단(14)으로 형성되고, 트랙션 배터리(15a)의 충전 또는 방전 동안 전도의 수단으로 열을 전달하도록 되어 있다. 대안적으로, 전도 열 전달 수단(14)은 트랙션 배터리(15a)와 직접 접촉하도록 배치될 수 있다.
또한, 전도 열 전달 수단(14)은 트랙션 배터리(15a)의 방전 동안, 특히 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)를 구동하기 위하여 트랙션 배터리(15a)의 동력이 인버터(15b)로 출력되는 동안 인버터(15b)와 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)에 의하여 생성된 열을 전도의 수단으로 전달하도록 되어 있다. 제1실시예에 대하여 설명한 바와 같이, 전기 시스템(15)의 요소들, 즉 트랙션 배터리(15a), 인버터(15b), 그리고 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)는 차량(2)의 중간부에 도시된 본 실시예에 따른 것임을 주목해야 한다.
이 도시는 본질적으로 예시적인 것이고 요소들의 실제 위치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 전기 기계는 차량의 앞차축(front axle), 뒤차축, 또는 앞차축과 뒤차축 모두에 배치될 수 있다. 유사하게, 배기가스 후처리 장치는 차량의 앞차축 또는 뒤차축에 가까운 다른 위치에 배치될 수 있다. 더 나아가, 트랙션 배터리(15a)와 인버터(15b)는 또한 배기가스 후처리 장치(10)의 위치에 따라 다른 위치에 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
본 발명의 제5실시예에 따르면, 전도 열 전달 수단(14)은 충전 시스템(17), 특히 차량 내에 위치하는 제1유도 코일(15d)과 차량의 주차 공간의 지면에 매설된 제2유도 코일(15e)을 포함하는 자기유도 충전 시스템(17) 근처에 배치될 수 있다. 전도 열 전달 수단(14)은 유리하게도 트랙션 배터리(15a)의 충전 동안 충전 시스템(17), 특히 차량 내에 위치한 제1유도 코일(15d)을 포함하는 자기유도 충전 시스템(17)에 의하여 생성된 열을 전도의 수단으로 전달하도록 되어 있다.
대안적으로, 전도 열 전달 수단(14)은 충전 시스템(17)에 직접 접촉하도록 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 시스템의 개략도이다.
제6실시예에 따르면, 전도 열 전달 수단(14)은 충전 시스템(17), 특히 차량 내에 위치하는 제1유도 코일(15d)과 차량의 주차 공간의 지면에 매설된 제2유도 코일(15e)을 포함하는 자기유도 충전 시스템(17)뿐만 아니라 트랙션 배터리(15a), 인버터(15b), 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c) 중 적어도 하나 이상으로부터 열을 흡수하도록 되어 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 방법의 흐름도이다.
상기 방법은 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소들(15a, 15b, 15c, 17)에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)로 열 전달 수단(12, 14)을 통하여 전달하는 단계(S1)를 포함한다.
열 전달 수단(12, 14)은 대류 열 전달 수단(12), 특히 열 교환기에 의하여 또는 전도 열 전달 수단(14)에 의하여 제공된다(S2). 상기 방법은 제어 수단(16)에 의하여 열 전달 수단(12, 14)의 작동을 제어하는 단계(S3)를 더 포함한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 제어 수단에 의하여 수행되는 처리절차의 추가 흐름도이다.
상기 처리절차는 S0 단계에서 시작하는데, 만일 제어 수단(16)이 플러그-인 하이브리드 자동차(2)가 그리드에 연결되었다고 판단하면, 상기 처리절차는 S5 단계로 계속된다. 만일 플러그-인 하이브리드 자동차가 그리드에 연결되지 않았다고 제어 수단(16)이 판단하면, 상기 처리절차는 S4 단계로 다시 돌아간다.
S5 단계에서, 제어 수단(16)은 사용자가 미리 설정된 시간 기간, 특히 30분에서 60분 이내로 자동차를 사용할 것인지를 판단한다. 만약 이것이 긍정적인 것으로 판단되면, 상기 처리절차는 단계 S6으로 계속되고, S6 단계에서 제어 수단(16)은 트랙션 배터리(15a)의 충전을 시작하거나 계속하며, 동시에 또는 순차적으로 S7 단계에서 열 전달 수단(12, 14)을 활성화시킨다.
또한, S4 단계에서 제어 수단(16)이 플러그-인 하이브리드 자동차가 그리드에 연결되었다고 판단하고, S5 단계에서 사용자가 자동차를 미리 설정된 시간 기간 이내로 사용하지 않을 것으로 판단하는 경우, 제어 수단(16)은 S8 단계에서 트랙션 배터리(15a)의 충전 레벨을 체크한다. 그러면 제어 수단은 S9 단계에서 트랙션 배터리(15a)의 충전 상태(state of charge; SOC)가 미리 설정된 임계치, 특히 50%를 넘는지를 판단한다.
만약 이것이 긍정적인 것으로 판단되면, 제어 수단(16)은 사용자가 미리 설정된 시간 기간 이내에 자동차를 사용할 것이라고 판단할 때까지 제어 수단(16)은 S10 단계에서 트랙션 배터리(15a)의 충전을 중지한다.
한편, 제어 수단(16)이 트랙션 배터리(15a)의 충전 상태(SOC)가 미리 설정된 임계치, 특히 50%를 넘지 않은 것으로 판단하면, 제어 수단(16)은 S6 단계에서 트랙션 배터리(15a)의 충전을 시작하거나 계속하고, 동시에 또는 순차적으로 열 전달 수단을 S7 단계에서 활성화시킨다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 제어 수단에 의하여 수행되는 처리절차의 추가 흐름도이다.
상기 처리절차는 S0 단계에서 시작하고, 만일 제어 수단(16)이 S11 단계에서 플러그-인 하이브리드 자동차(2)가 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)만으로 구동된다고 판단하면, 즉 자동차(2)의 내연 기관 엔진이 현재 사용되고 있지 않다고 판단하면, 제어 수단(16)은 S12 단계에서 열 전달 수단(12, 14)을 활성화시킨다.
대안적으로, 만약 제어 수단이 S11 단계에서 플러그-인 하이브리드 자동차(2)가 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)에 의하여만 구동되고 S13 단계에서 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 트랙션 배터리(15a)가 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)를 발전기로 작동시킴으로써 현재 충전되고 있는 것으로 판단하면, 상기 제어 수단(16)은 S12 단계에서 열 전달 수단(12, 14)을 활성화시킨다.
제어 수단은 또한 트랙션 배터리(15a)의 충전을 시작하기 위하여 타이머를 설정하도록 되어 있어 트랙션 배터리(15a)의 충전은 사용자가 플러그-인 하이브리드 자동차를 사용하도록 예측한 때에 완료된다.
제어 수단(16)은, 예를 들어 차량 저장 유닛 또는 클라우드 저장 유닛에 기록된 사용 패턴 데이터에 기초하여 사용자가 플러그-인 하이브리드 자동차(2)를 사용할 시점을 예측한다.
비록 전술한 플러그-인 하이브리드 자동차의 배기가스 후처리 장치에 열을 제공하는 시스템 및 방법이 차량과 연계하여 기재되었지만, 당업계의 통상의 기술자라면 여기에 기재된 시스템 및 방법이 내연 기관 엔진과 플러그-인 전기 시스템을 사용하여 동일한 방식으로 구동되는 다른 물체에 물론 적용될 수 있음을 알아챌 수 있다.
비록 본 명세서에서는 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 다양한 대체물 및/또는 등가물이 존재한다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 예시적인 실시예 또는 실시예들은 단지 예일 뿐이며, 어떤 방식으로든 범위, 적용 가능성 또는 구성을 제한할 의도가 아니라는 것을 인식하여야 한다.
오히려, 전술한 요약 및 상세한 설명은 통상의 기술을 가진 자에게 적어도 하나의 예시적인 실시예를 구현하기 위한 편리한 길잡이를 제공하는 반면, 첨부된 청구항 및 그것의 법적인 동등물에서 설명되는 범위를 벗어남이 없이 실시예에 기재된 기능 및 요소들의 배열에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해하여야 할 것이다. 일반적으로 이 명세서는 여기에서 개시된 특정 실시예의 변형예 또는 수정예들을 포함하기 위한 것이다.
1: 시스템 2: 플러그-인 하이브리드 자동차
8: 충전 스테이션 9: 내연 기관 엔진
10: 배기가스 후처리 장치 12: 대류 열 전달 수단
14: 전도 열 전달 수단 12a: 제1회로
12b: 제2회로 15: 전기 시스템
15a: 트랙션 배터리 15b: 인버터
15c: 전기 기계 15d: 제1유도 코일
15e: 제2유도 코일 16: 제어 수단
17: 자기유도 충전 시스템

Claims (15)

  1. 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 열을 공급하는 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소(15a, 15b, 15c, 17)에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 전달하도록 된 열 전달 수단(12, 14)을 포함하고,
    상기 열 전달 수단(12, 14)은 열 교환기를 포함하는 대류 열 전달 수단(12) 또는 전도 열 전달 수단(14)에 의하여 형성되며,
    상기 시스템은 상기 열 전달 수단(12, 14)의 작동을 제어하도록 된 제어 수단(16)을 더 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    전기 시스템(15)은 트랙션 배터리(15a), 인버터(15b), 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c), 그리고 유도 코일(15d, 15e)을 포함하는 자기유도 충전 시스템(17)이 구비된 충전 시스템(17)을 포함하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    열 전달 수단(12, 14)은 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 트랙션 배터리(15a)의 충전 또는 방전 동안 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소(15a, 15b, 15c, 17)에 의하여 생성된 열을 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 전달하도록 된 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    열 교환기를 포함하는 대류 열 전달 수단(12)의 제1회로(12a)는 제1유체를 포함하고 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소(15a, 15b, 15c, 17)로부터 열을 흡수하도록 되어 있으며, 제2유체를 포함하는 상기 열 교환기의 제2회로(12b)는 제1회로(12a)로부터 열을 흡수하도록 되어 있고 상기 열을 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 전달하도록 되어 있는 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    열 교환기를 포함하는 대류 열 전달 수단(12)은 트랙션 배터리(15a)의 충전 또는 방전 동안 트랙션 배터리(15a)에 의하여 생성된 열을 전달하고, 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)를 구동하기 위하여 트랙션 배터리(15a)의 동력을 인버터(15b)에 출력하는 것을 포함하는 트랙션 배터리(15a)의 방전 동안 인버터(15b)와 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)에 의하여 생성된 열을 전달하도록 되어 있는 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    열 교환기를 포함하는 대류 열 전달 수단(12)은 트랙션 배터리(15a)의 충전 동안 유도 코일(15d, 15e)을 가지는 자기유도 충전 시스템(17)을 포함하는 충전 시스템(17)에 의하여 생성된 열을 전달하도록 되어 있는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    전도 열 전달 수단(14)은 트랙션 배터리(15a)에 근접한 위치 또는 트랙션 배터리(15a)에 접촉하여 배치되고, 트랙션 배터리(15a)의 충전 또는 방전 동안 전도에 의하여 열을 전달하도록 되어 있으며, 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)를 구동하기 위하여 트랙션 배터리(15a)의 동력을 인버터(15b)에 출력하는 것을 포함하는 트랙션 배터리(15a)의 방전 동안 인버터(15b)와 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)에 의하여 생성된 열을 전도에 의하여 전달하도록 되어 있는 시스템.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    전도 열 전달 수단(14)은 유도 코일(15d, 15e)을 가지는 자기유도 충전 시스템(17)을 포함하는 충전 시스템(17)에 근접하게 배치되거나 접촉하여 배치되고, 트랙션 배터리(15a)의 충전 동안 유도 코일(15d, 15e)을 가지는 자기유도 충전 시스템(17)을 포함하는 충전 시스템(17)에 의하여 생성된 열을 전도에 의하여 전달하도록 되어 있는 시스템.
  9. 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치에 열을 공급하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 전기 시스템(15)의 적어도 하나 이상의 요소(15a, 15b, 15c, 17)에 의하여 생성된 열을 열 전달 수단(12, 14)에 의하여 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 배기가스 후처리 장치(10)에 전달하는 단계(S1)를 포함하고,
    상기 열 전달 수단(12, 14)은 열 교환기를 포함하는 대류 열 전달 수단(12) 또는 전도 열 전달 수단(14)에 의하여 제공되며(S2),
    상기 방법은 제어 수단(16)에 의하여 열 전달 수단(12, 14)의 작동을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    만일 플러그-인 하이브리드 자동차(2)가 그리드에 연결되었다고 제어 수단(16)이 판단하고(S4), 사용자가 미리 설정된 시간 기간 내에 자동차를 사용할 것이면(S5), 제어 수단(16)은 충전을 시작하거나 계속하고(S6) 열 전달 수단(12, 14)을 활성화시키는(S7) 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    만일 플러그-인 하이브리드 자동차(2)가 그리드에 연결되었다고 제어 수단(16)이 판단하고(S4) 사용자가 미리 설정된 시간 기간 내에 자동차를 사용하지 않을 것으로 판단되면(S5), 제어 수단(16)은 트랙션 배터리의 충전 레벨을 체크하고(S8) 트랙션 배터리(15a)의 충전 상태가 미리 설정된 임계치를 넘는지 판단하며(S9), 만일 트랙션 배터리(15a)의 충전 상태가 미리 설정된 임계치를 넘으면 제어 수단(16)은 사용자가 미리 설정된 시간 내에 자동차를 사용할 것이라고 결정될 때까지 트랙션 배터리(15a)의 충전을 중지하는(S10) 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    만일 제어 수단(16)이 플러그-인 하이브리드 자동차(2)가 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)에 의하여만 구동된다고 판단하면, 제어 수단(16)은 열 전달 수단(12, 14)을 활성화하는(S12) 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    만일 제어 수단(16)이 플러그-인 하이브리드 자동차(2)의 트랙션 배터리(15a)가 적어도 하나 이상의 전기 기계(15c)를 발전기로 작동시키는 것에 의하여 충전된다고 판단하면, 제어 수단(16)은 열 전달 수단(12, 14)을 활성화시키는(S12) 방법.
  14. 제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제어 수단(16)은 트랙션 배터리(15a)의 충전을 시작하기 위하여 타이머를 설정하여 트랙션 배터리(15a)의 충전은 사용자가 플러그-인 하이브리드 자동차(2)를 사용할 것으로 예측된 때 완료되는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    제어 수단(16)은 차량 저장 유닛 또는 클라우드 저장 유닛 내에 기록된 사용 패턴 데이터에 기초하여 사용자가 플러그-인 하이브리드 자동차(2)를 사용할 시점을 예측하는 방법.
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