KR20220059993A - 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치 - Google Patents

배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220059993A
KR20220059993A KR1020200144275A KR20200144275A KR20220059993A KR 20220059993 A KR20220059993 A KR 20220059993A KR 1020200144275 A KR1020200144275 A KR 1020200144275A KR 20200144275 A KR20200144275 A KR 20200144275A KR 20220059993 A KR20220059993 A KR 20220059993A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
generator
current
load
hybrid system
Prior art date
Application number
KR1020200144275A
Other languages
English (en)
Inventor
강재구
김대원
김우비
권혁록
이기웅
Original Assignee
주식회사 대한항공
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 대한항공 filed Critical 주식회사 대한항공
Priority to KR1020200144275A priority Critical patent/KR20220059993A/ko
Publication of KR20220059993A publication Critical patent/KR20220059993A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치에 관한 것으로, 발전기와 병렬로 연결된 배터리에 연결되어 상기 배터리의 전류를 측정하는 배터리전류센서와, 상기 발전기에 연결된 부하의 전류를 측정하는 부하전류센서 및 상기 배터리전류센서에서 측정된 배터리전류값 및 상기 부하전류센서에서 측정된 부하전류값에 따라 상기 발전기를 구동시키는 엔진의 출력을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 발전기와 배터리의 동시 합력 출력이 가능하고, 발전기와 배터리의 출력을 제어할 수 있어 하이브리드 시스템의 운용 상황에 따라 최적화된 사용이 가능하다.

Description

배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치{Control device of hybrid system battery and loasd current feedback}
본 발명은 배터리의 양방향 전류와 부하의 전류를 각각 측정하고 이를 제어에 되먹임하여 발전 전력을 제어하는 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치에 관한 것이다.
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 이용하기 때문에 부하 전력을 발전기와 배터리가 일정 비율로 부담하여 부하 전력을 추종 하는 제어가 불가능 하다.
대한민국등록특허공보 제10-2004227호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리와 부하의 전류를 계측하여 발전을 제어하는데 되먹임 하는 방식으로, 부하 전력을 실시간으로 추종함과 동시에 부하 전력의 크기와 상관 없이 항상 발전기와 배터리가 일정 비율로 부하 전력을 동시에 부담하는 합력 출력이 가능한 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치는 발전기와 병렬로 연결된 배터리에 연결되어 상기 배터리의 전류를 측정하는 배터리전류센서와, 상기 발전기에 연결된 부하의 전류를 측정하는 부하전류센서 및 상기 배터리전류센서에서 측정된 배터리전류값 및 상기 부하전류센서에서 측정된 부하전류값에 따라 상기 발전기를 구동시키는 엔진의 출력을 제어하는 제어부를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치는 배터리의 양방향 전류와 부하의 전류를 각각 측정하고 이를 제어에 되먹임하여 발전 전력을 제어하는 것으로, 발전기와 배터리의 동시 합력 출력이 가능하고, 발전기와 배터리의 출력을 제어할 수 있어 하이브리드 시스템의 운용 상황에 따라 최적화된 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치를 나타낸 개략도.
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.
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.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 부하 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, 배터리전류센서(110), 부하전류센서(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
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.
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.
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.
이때, 상기 배터리(103)는 예컨대 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지 등의 다양한 2차 전지 중 하나로 구현될 수 있다.
한편, 상기 배터리전류센서(110)는 발전기(102)와 병렬로 연결된 배터리(103)에 연결되어 배터리(103)의 전류를 측정할 수 있다.
이때, 상기 배터리전류센서(110)는 배터리(103)의 일단에 연결될 수 있으며, 배터리(103)의 양방향 전류를 측정하는 양방향 전류센서인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 배터리전류센서(110)는 배터리(103)의 양방향 전류를 실시간으로 측정한 전류값을 제어부(130)로 되먹임할 수 있다. 이때, 상기 배터리전류센서(110)에서 출력되는 전류값이 양수일 경우 배터리(103)의 충전 전류가 되고, 전류값이 음수일 경우 배터리(103)의 방전 전류가 된다.
상기 부하전류센서(120)는 발전기(102)에 연결된 부하(104)의 전류를 측정할 수 있다.
여기서, 상기 부하전류센서(120)는 부하(104)의 전류를 측정한 부하전류값을 제어부(130)로 되먹임할 수 있다.
상기 제어부(130)는 배터리전류센서(110)에서 측정된 배터리전류값 및 부하전류센서(120)에서 측정된 부하전류값에 따라 발전기(102)를 구동시키는 엔진(101)의 출력을 제어하는 것으로, 배터리전류값 및 부하전류값에 따라 부하(104)의 전력 추정 제어와 함께 배터리(103)의 충방전 제어가 동시에 가능할 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는 입력되는 전류제어명령과 배터리전류값을 비교하여 그 값이 '0'이 되도록 엔진(101)의 출력을 제어할 수 있다.
이때, 상기 전류제어명령은 후술되는 비율제어명령과 부하전류값에 따라 비율제어부(130)에서 출력되어 제어부(130)로 입력될 수 있다.
아울러, 상기 제어부(130)는 입력되는 전류제어명령에 따라 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 최장 운용 시간의 확보가 가능해 진다.
한편, 본 발명은 상기 제어부(130)에 연결되어 입력되는 비율제어명령과 부하전류값에 따라 전류제어명령을 출력하는 비율제어부(140)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(130)는 입력되는 전류제어명령에 따라 발전기(102)의 출력과 배터리(103)의 출력에 대한 비율이 제어될 수 있는데, 발전기(102)의 출력과 배터리(103)의 출력에 대한 비율은 비율제어부(140)로 입력되는 비율제어명령을 통해 설정할 수 있다.
이때, 상기 비율제어부(140)는 전류제어명령의 값을 c(t) = -l(t)*r(t)로 정의 할 경우 설정된 비율제어명령(0.0~1.0)에 따라 아래와 같이 제어 할 수 있다. 여기서, l(t) 는 부하전류값(음수(-) 기호가 붙은 이유는 배터리(103) 방전전류는 음수이기 때문)이고, r(t) 는 비율제어부(140)로 입력되는 비율제어명령의 값이다.
먼저, 상기 비율제어부(140)는 비율제어명령의 값이 0.0인 경우 발전기(102)와 배터리(103)의 전력 출력비는 100:0이 되어 부하(104)를 발전기(102)가 실시간으로 추종하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 비율제어명령의 값이 0.5인 경우 발전기(102)와 배터리(103)의 전력 출력비는 50:50이 되어 부하(104)를 발전기(102)와 배터리(103)가 절반식 실시간으로 추종하도록 제어할 수 있다. 아울러, 상기 비율제어명령의 값이 1.0인 경우 발전기(102)와 배터리(103)의 전력 출력비는 0:100이 되어 부하(104)를 배터리(103)가 모두 부담하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 비율제어명령의 값 r(t) 이 0.5이고, 부하전류값 l(t)가 10[A]로 계측 되었다면 'c(t) = -10*0.5 = -5[A]' 가 되므로 전류제어명령은 -5[A]가 되어 엔진(101) 동작을 통한 발전기(102)의 출력과 배터리(103)의 전력 출력비는 절반식출력되며, 배터리(103)의 전류가 -5[A]로 방전되도록 엔진(101)은 자동 제어될 수 있다. 이에 따라, l(t)가 시간에 따라 계속 바뀌더라도 출력비는 항상 동일하게 유지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치는 배터리(103)의 양방향 전류와 부하(104)의 전류를 각각 측정하고 이를 제어부(130)로 되먹임하여 발전 전력을 제어함으로써, 발전기(102)와 배터리(103)의 동시 합력 출력이 가능하고, 발전기(102)와 배터리(103)의 출력 비율을 선택적으로 제어할 수 있어 하이브리드 시스템의 운용 상황에 따라 최적화된 사용이 가능하다.
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.
110 : 배터리전류센서
120 : 부하전류센서
130 : 제어부
140 : 비율제어부

Claims (4)

  1. 발전기와 병렬로 연결된 배터리에 연결되어 상기 배터리의 전류를 측정하는 배터리전류센서;
    상기 발전기에 연결된 부하의 전류를 측정하는 부하전류센서; 및
    상기 배터리전류센서에서 측정된 배터리전류값 및 상기 부하전류센서에서 측정된 부하전류값에 따라 상기 발전기를 구동시키는 엔진의 출력을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리전류센서는
    상기 배터리의 양방향 전류를 측정하는 양방향 전류센서인 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    입력되는 전류제어명령과 상기 배터리전류값을 비교하여 그 차이값이 '0'이 되도록 상기 엔진의 출력을 제어하는 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부에 연결되어 입력되는 비율제어명령과 상기 부하전류값에 따라 상기 전류제어명령을 출력하는 비율제어부를 더 포함하되,
    상기 비율제어부는
    입력되는 상기 비율제어명령(0.0 ~ 1.0)에 따라, 상기 비율제어명령이 0.0인 경우 상기 발전기와 상기 배터리의 전력 출력비는 100:0이 되어 상기 부하를 상기 발전기가 실시간으로 추종하고, 상기 비율제어명령이 0.5인 경우 상기 발전기와 상기 배터리의 전력 출력비는 50:50이 되어 상기 부하를 상기 발전기와 상기 배터리가 절반식 실시간으로 추종하며, 상기 비율제어명령이 1.0인 경우 상기 발전기와 상기 배터리의 전력 출력비는 0:100이 되어 상기 부하를 상기 배터리가 실시간으로 추종하도록 제어하는 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치.


KR1020200144275A 2020-11-02 2020-11-02 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치 KR20220059993A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200144275A KR20220059993A (ko) 2020-11-02 2020-11-02 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200144275A KR20220059993A (ko) 2020-11-02 2020-11-02 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220059993A true KR20220059993A (ko) 2022-05-11

Family

ID=81607008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200144275A KR20220059993A (ko) 2020-11-02 2020-11-02 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220059993A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102004227B1 (ko) 2018-11-07 2019-07-30 문창모 하이브리드 전기 추진시스템을 이용하는 수직이착륙 항공기 및 그 제어 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102004227B1 (ko) 2018-11-07 2019-07-30 문창모 하이브리드 전기 추진시스템을 이용하는 수직이착륙 항공기 및 그 제어 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101397023B1 (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩의 제어 방법
US8134342B2 (en) Method for pulsed charging of a battery in an autonomous system comprising a supercapacitance
CA2719773C (en) Battery charging coaction and output system with current limit supply
US9676383B2 (en) Vehicle control device and vehicle
US20160185241A1 (en) Vehicle and power supply system
CN102574470B (zh) 车辆的充电系统及包含该车辆的充电系统的电动车辆
US8084988B2 (en) Power supply system
EP3046198A1 (en) Electric power storage system
CN201835963U (zh) 分离式辅助电源的燃烧及紧急起动系统
KR20140033247A (ko) 하이브리드 차량의 제어 장치
CN101931263A (zh) 具辅助电源的燃烧及紧急启动操控系统
US10253743B2 (en) Apparatus and method for controlling start of vehicle engine
JP2004320877A (ja) 駆動装置用の電力装置およびこれを備える自動車並びに電力装置の制御方法
US9793749B2 (en) Vehicle charging apparatus
KR20180070110A (ko) 차량 발전 제어 장치 및 방법
US11554875B2 (en) Method of electrically powering an electricity network, and an electrical architecture
US10158246B2 (en) Energy storage device, transport apparatus, and control method
CN102468519A (zh) 延长插电式混合动力车电池寿命的装置与方法
CN101335462A (zh) 车辆电池充电器及其操作方法
KR20220059993A (ko) 배터리 및 부하 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치
CN104981386B (zh) 混合动力车辆
KR20220059991A (ko) 배터리 전류 되먹임에 의한 하이브리드 시스템의 제어장치
KR20090039918A (ko) 하이브리드 차량용 배터리 충전 시스템과 배터리 ｓｏｃ제어방법
KR100391459B1 (ko) 하이브리드 전기자동차의 비상용 배터리 충전 보조장치 및그 제어방법
JP2005269823A (ja) ハイブリッドシステム

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application