KR20220059991A - Control device of hybrid system battery current feedback - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a control device of a hybrid system by battery current feedback. The control device of the hybrid system by battery current feedback includes: a current sensor connected to a battery connected with a generator in parallel to measure a current of the battery; and a control unit controlling output of an engine driving the generator according to a current value measured from the current sensor. The present invention can control power load following and control charging and discharging of a battery at the same time, so it is possible to maximize fuel use efficiency and operation time.

Description

배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치{Control device of hybrid system battery current feedback}Control device of hybrid system battery current feedback by battery current feedback

본 발명은 배터리의 양방향 전류를 계측하여 제어에 되먹임하여 발전 전력을 제어하는 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a control device for a hybrid system by a battery current feedback that measures a bidirectional current of a battery and feeds it back to control to control generated power.

하이브리드 시스템에서 발전 전력의 제어는 일반적으로 부하측의 전력을 계측하여 그에 상응하는 전력을 발생 시키거나 배터리의 잔량 (SOC - State Of Charge)을 계측 하여 잔량에 따라 기준 잔량 이하에서는 충전을, 그 이상에서는 발전기 유휴 (Idle) 상태로 두고 배터리는 사용하는 방식을 이용한다. In a hybrid system, the control of generated power generally measures the power on the load side to generate the corresponding power, or measures the remaining amount of the battery (SOC - State Of Charge), and according to the remaining amount, charging is performed below the standard remaining amount and above the remaining amount. Leave the generator idle and use the battery.

그러나, 첫번째 방식의 경우 배터리 충전 제어시 별도의 충전 제어를 위한 방법이 추가되어야 하는 단점이 있고, 두번째 방식의 경우 Bang-Bang 제어 기법으로 배터리에 일단 충전을 하여 사용 하게 되므로 연료 사용의 효율성이 떨어진다.However, in the case of the first method, there is a disadvantage that a separate method for controlling the charge must be added when controlling the battery charge. .

대한민국등록특허공보 제10-2004227호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2004227

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리의 양방향 전류를 계측하여 제어 법칙에 되먹임 하는 방식으로, 부하 전력을 실시간으로 추종하며 발전 전력 제어가 가능하고, 배터리의 충전 제어까지 동시에 가능한 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was devised to solve the above problems, and it is a method of measuring the bidirectional current of the battery and feeding it back to the control law. It is an object to provide a control device of a hybrid system by possible battery current feedback.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치는 발전기와 병렬로 연결된 배터리에 연결되어 상기 배터리의 전류를 측정하는 전류센서 및 상기 전류센서에서 측정된 전류값에 따라 상기 발전기를 구동시키는 엔진의 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.A control device of a hybrid system by battery current feedback according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a current sensor connected to a battery connected in parallel with a generator to measure the current of the battery, and the current sensor measured by the current sensor and a control unit for controlling the output of the engine for driving the generator according to the current value.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치는 발전기와 병렬로 장착된 배터리에 장착된 한 개의 전류센서를 이용하여 양방향 전류를 계측하고 제어 법칙에 되먹임 하는 방식으로, 간단한 SISO (Single Input Single Output) 제어 법칙만을 활용하여 부하 전력 추종 제어와 배터리 충방전 제어가 동시에 가능하므로, 연료 사용 효율 및 운용 시간의 극대화가 가능하다. As described above, the control device of the hybrid system by battery current feedback according to the embodiment of the present invention measures the bidirectional current using one current sensor mounted on the battery mounted in parallel with the generator and feeds back the control rule. In this way, load power tracking control and battery charging/discharging control are simultaneously possible using only a simple SISO (Single Input Single Output) control rule, so it is possible to maximize fuel use efficiency and operating time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치를 나타낸 개략도.1 is a schematic diagram showing an apparatus for controlling a hybrid system by battery current feedback according to an embodiment of the present invention;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현된다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공된다. Advantages and features of the present invention, as well as techniques for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but is implemented in various different forms. This embodiment is provided so that the disclosure of the present invention is complete, and also to completely inform those of ordinary skill in the art to the scope of the present invention.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.On the other hand, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiment, not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless otherwise specified in the phrase. As used herein, 'comprise' and/or 'comprising' means that a referenced component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.

부가적으로, 각 도면에 걸쳐 표시된 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략된다. Additionally, like reference numerals indicated throughout each drawing refer to like elements, and detailed descriptions of well-known features and techniques are omitted to avoid unnecessarily obscuring the discussion of the described embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing an apparatus for controlling a hybrid system by battery current feedback according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치는 엔진(101)과, 엔진(101)의 기계적 동작을 통해 전기를 발전시키는 발전기(102)와, 발전기(102)에서 생성되는 전기 에너지를 저장하는 배터리(103)가 포함될 수 있으며, 전류센서(100) 및 제어부(120)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , the control device of the hybrid system by battery current feedback according to an embodiment of the present invention includes an engine 101 and a generator 102 that generates electricity through mechanical operation of the engine 101 and , a battery 103 for storing electrical energy generated by the generator 102 may be included, and includes a current sensor 100 and a control unit 120 .

여기서, 상기 엔진(101)은 연료를 공급받아 기계적 동작을 하는 것으로 기계적 동작은, 예컨대 엔진(101)의 구동축(구동 샤프트)의 회전을 의미할 수 있다. 이때, 상기 엔진(101)은 예를 들어, 예혼합 압축착화(HCCI; Homogeneous Charge Compression Ignition) 방식을 사용하는 HCCI 엔진, 스파크 점화 방식을 사용하는 가솔린 엔진 및 압축 점화를 사용하는 디젤 엔진 중 적어도 하나일 수 있으며, 그 외에 다양한 방식의 내연기관 또는 스털링 엔진 등의 외연기관이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the engine 101 receives fuel to perform a mechanical operation, and the mechanical operation may mean, for example, rotation of a drive shaft (drive shaft) of the engine 101 . In this case, the engine 101 is, for example, at least one of a HCCI engine using a homogeneous charge compression ignition (HCCI) method, a gasoline engine using a spark ignition method, and a diesel engine using compression ignition. In addition, various types of internal combustion engines or external combustion engines such as Stirling engines may be used, but the present invention is not limited thereto.

한편, 상기 엔진(101)의 구동축은 발전기(102)에 직접적 또는 간접적으로 연결되고, 발전기(102)는 엔진(101)의 기계적 동작으로부터 전력을 생산할 수 있다. Meanwhile, the drive shaft of the engine 101 is directly or indirectly connected to the generator 102 , and the generator 102 may generate electric power from the mechanical operation of the engine 101 .

또한, 상기 발전기(102)에서는 교류 전력이 생성되므로, 직류 전력으로 변환하는 정류기 및/또는 AC/DC 컨버터가 발전기(102)와 배터리(103) 사이에 배치되거나 또는 배터리(103) 내부에 포함될 수 있다. In addition, since AC power is generated in the generator 102 , a rectifier and/or AC/DC converter that converts DC power is disposed between the generator 102 and the battery 103 or included in the battery 103 . there is.

이때, 상기 배터리(103)는 예컨대 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지 등의 다양한 2차 전지 중 하나로 구현될 수 있다.In this case, the battery 103 may be implemented as one of various secondary batteries such as, for example, a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery.

한편, 상기 전류센서(110)는 발전기(102)와 병렬로 연결된 배터리(103)에 연결되어 배터리(103)의 전류를 측정할 수 있다. Meanwhile, the current sensor 110 may be connected to the battery 103 connected in parallel with the generator 102 to measure the current of the battery 103 .

이때, 상기 전류센서(110)는 배터리(103)의 일단에 연결될 수 있으며, 배터리(103)의 양방향 전류를 측정하는 양방향 전류센서인 것이 바람직하다. In this case, the current sensor 110 may be connected to one end of the battery 103 , and is preferably a bidirectional current sensor that measures the bidirectional current of the battery 103 .

여기서, 상기 전류센서(110)는 배터리(103)의 양방향 전류를 실시간으로 측정한 전류값을 제어부(120)로 되먹임할 수 있다. 이때, 상기 전류센서(110)에서 출력되는 전류값이 양수일 경우 배터리(103)의 충전 전류가 되고, 전류값이 음수일 경우 배터리(103)의 방전 전류가 된다.Here, the current sensor 110 may feed back a current value measured in real time to the bidirectional current of the battery 103 to the controller 120 . At this time, when the current value output from the current sensor 110 is positive, it becomes the charging current of the battery 103 , and when the current value is negative, it becomes the discharging current of the battery 103 .

상기 제어부(120)는 전류센서(110)에서 측정된 전류값에 따라 발전기(102)를 구동시키는 엔진(101)의 출력을 제어하는 것으로, 입력되는 전류제어명령과 전류센서(110)에서 측정된 전류값에 따라 부하(104)의 전력 추종 제어와 함께 배터리(103)의 충방전 제어가 동시에 가능할 수 있다. The control unit 120 controls the output of the engine 101 for driving the generator 102 according to the current value measured by the current sensor 110 , and the input current control command and the current measured by the current sensor 110 . According to the current value, it may be possible to simultaneously control the charging and discharging of the battery 103 together with the power tracking control of the load 104 .

여기서, 상기 제어부(120)는 입력되는 전류제어명령과 전류값을 비교하여 그 차이의 값이 '0'이 되도록 엔진(101)의 출력을 제어할 수 있다. Here, the controller 120 may compare the input current control command with the current value and control the output of the engine 101 so that the difference becomes '0'.

구체적으로, 상기 제어부(120)는 입력되는 전류제어명령이 '0'인 경우 부하(104) 전력 추종 제어 상태로 동작하도록 부하(104)의 전력을 발전기(102)에서 충당하고 배터리(103)는 유휴 상태가 되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 운용시 배터리(103)를 충전 하지 않으며, 엔진(101)의 모든 기계적 동작은 부하(104)에 따라 운용 되므로 연료 사용 효율을 극대화할 수 있다. Specifically, when the input current control command is '0', the control unit 120 supplies the power of the load 104 from the generator 102 to operate in the power following control state of the load 104, and the battery 103 is You can control it to be idle. Accordingly, the battery 103 is not charged during operation, and all mechanical operations of the engine 101 are operated according to the load 104 , thereby maximizing fuel use efficiency.

또한, 상기 제어부(120)는 입력되는 전류제어명령이 양수인 경우 부하(104) 전력 추종과 배터리(103) 충전이 동시에 되는 상태로 동작하도록 부하(104)의 전력을 발전기(102)에서 충당함과 함께, 배터리(103)가 충전되도록 제어할 수 있다. In addition, when the input current control command is a positive number, the control unit 120 supplies the power of the load 104 from the generator 102 so as to operate in a state in which the load 104 power tracking and the battery 103 charging are performed at the same time. Together, it is possible to control the battery 103 to be charged.

아울러, 상기 제어부(120)는 입력되는 전류제어명령이 음수인 경우 배터리(103)와 발전기(102)의 전력이 부하(104) 전력을 각각 일정 비율로 분담하여 부담함으로써 부하(104) 전력을 추종하고, 배터리(103)는 방전되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 운용시 발전기(102)의 전력과 배터리(103)의 전력을 일정 비율로 분담하여 엔진(101)에 사용되는 연료와 배터리(103)의 전력을 모두 소진하여 사용하므로 최적의 효율로 최장 운용 시간의 확보가 가능해 진다.In addition, when the input current control command is a negative number, the control unit 120 follows the load 104 power by sharing the power of the battery 103 and the generator 102 by sharing the power of the load 104 at a predetermined ratio, respectively. and the battery 103 may be controlled to be discharged. Accordingly, since the power of the generator 102 and the power of the battery 103 are shared at a certain ratio during operation, and the fuel used for the engine 101 and the power of the battery 103 are all consumed and used, it is used for the longest time with optimum efficiency. Operation time can be secured.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치는 양방향 전류센서(110) 한 개만을 사용하여 간단하게 하이브리드 시스템의 부하 전력 추종과 배터리의 충방전 제어가 동시에 가능하고, 동적인 전류제어명령 입력으로, 하이브리드 시스템의 운용 상황에 따라, 최적화된 사용이 가능해 진다. Therefore, the control device of the hybrid system by the battery current feedback according to the embodiment of the present invention is capable of simultaneously following the load power of the hybrid system and controlling the charging and discharging of the battery simply by using only one bidirectional current sensor 110, With dynamic current control command input, optimized use is possible according to the operating situation of the hybrid system.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며,그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, with respect to the present invention, the preferred embodiments have been looked at. All embodiments and conditional examples disclosed through this specification have been described with the intention of helping those of ordinary skill in the art to understand the principles and concepts of the present invention, and those skilled in the art It will be understood that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive view. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

110 : 전류센서
120 : 제어부110: current sensor
120: control unit

Claims (4)

발전기와 병렬로 연결된 배터리에 연결되어 상기 배터리의 전류를 측정하는 전류센서; 및
상기 전류센서에서 측정된 전류값에 따라 상기 발전기를 구동시키는 엔진의 출력을 제어하는 제어부;
를 포함하는 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.
a current sensor connected to a battery connected in parallel with the generator to measure the current of the battery; and
a controller for controlling the output of the engine for driving the generator according to the current value measured by the current sensor;
A control device of a hybrid system by battery current feedback comprising a.
 제1항에 있어서,
상기 전류센서는
상기 배터리의 양방향 전류를 측정하는 양방향 전류센서인 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.
According to claim 1,
The current sensor
A control device for a hybrid system by a battery current feedback, which is a bidirectional current sensor that measures the bidirectional current of the battery.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는
입력되는 전류제어명령과 전류값을 비교하여 차이의 값이 '0'이 되도록 상기 엔진의 출력을 제어하는 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.
According to claim 1,
the control unit
A control device for a hybrid system by a battery current feedback that compares an input current control command with a current value and controls the output of the engine so that the difference becomes '0'.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는
입력되는 전류제어명령이 '0'인 경우 부하 전력 추종 제어 상태로 동작하도록 상기 부하의 전력을 상기 발전기에서 충당하고 상기 배터리는 유휴 상태가 되도록 제어하고,
입력되는 전류제어명령이 양수인 경우 부하 전력 추종과 배터리 충전이 동시에 되는 상태로 동작하도록 상기 부하의 전력을 상기 발전기에서 충당함과 함께, 상기 배터리가 충전되도록 제어하며,
입력되는 전류제어명령이 음수인 경우 상기 배터리와 상기 발전기의 전력이 상기 부하 전력을 일정 비율로 분담하여 부하 전력을 추종하는 상태로 상기 배터리는 방전되도록 제어하는 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.

According to claim 1,
the control unit
When the input current control command is '0', the power of the load is supplied by the generator to operate in a load power tracking control state, and the battery is controlled to be in an idle state,
When the input current control command is a positive number, the power of the load is supplied by the generator to operate in a state where load power tracking and battery charging are performed at the same time, and the battery is controlled so that the battery is charged,
When the input current control command is a negative number, the power of the battery and the generator share the load power in a certain ratio to follow the load power, and the battery is discharged in a state where the battery is discharged. .
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