KR101103877B1 - 하이브리드차량의 가변 전압 제어 방법 - Google Patents

하이브리드차량의 가변 전압 제어 방법 Download PDF

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Abstract

모터의 구동력이 차량의 구동륜에 전달 가능한 동시에, 상기 모터의 회전축과 엔진의 출력축이 연결 가능하고, 상기 모터에 공급되는 전력을 저장하는 메인 배터리와, 상기 메인 배터리의 고전력을 저전력으로 변환하여 보조 배터리 및 전장부하에 제공하는 LDC(Low Voltage DC/DC Converter, 저전압 DC/DC 컨버터)와, 전장부하에 전력을 공급하기 위한 상기 보조 배터리와, 상기 메인 배터리, 상기 LDC 및 상기 보조 배터리의 전력을 제어하는 전력 제어 수단을 포함하는 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법에 있어서, 상기 하이브리드 차량이 아이들/스탑 상태, 정속 주행 상태, 가속, 감속 상태인지 여부에 따라서, 차량의 전자 장치에 공급되는 전압을 가변 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법에 관한 것이다.
Figure R1020090069834
DC/DC 컨버터, LDC, HEV, 보조배터리

Description

하이브리드차량의 가변 전압 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING VARIABLE VOLTAGE FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 가변 전압 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 아이들 스탑 상태, 정속 주행 상태, 가속 상태, 감속 상태인지에 따라서 차량의 전장 부하에 대응하는 전압을 가변 제어 함으로써, 연비를 개선할 수 있도록 한, 하이브리드 차량의 가변 전압 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량(HEV : Hybrid Electric Vehicle)의 시스템 구성은 첨부한 도 1의 구성도에 도시된 바와 같이, 차량 주행용 구동원으로서 서로 직결된 엔진 및 모터, 동력 전달을 위한 클러치 및 변속기, 엔진 및 모터 등의 구동을 위한 인버터, DC/DC컨버터, 고전압배터리 등을 포함하고, 또한 이들의 제어수단으로서 서로 캔 통신에 의하여 통신 가능하게 연결되는 하이브리드 제어기, 모터 제어기, 배터리 제어기, 엔진 제어용 ECU 및 미션 제어용 TCU 등을 포함하고 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여, 하이브리드 차량의 각 구성이 담당하는 역할을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 하이브리드 제어기는 하이브리드 자동차에서 전반적인 동작을 총괄 제 어하는 상위 제어기로서, 하위 제어기인 상기 모터 제어기와 소정의 방식으로 통신하여 구동원인 모터의 토크와 속도 및 발전 토크량을 제어하고, 보조 동력원으로 전압 발전을 위한 동력을 발생하는 엔진을 제어하는 ECU와 통신하여 엔진 시동 관련 릴레이 제어 및 고장 진단을 수행한다.
또한, 상기 하이브리드 제어기는 주동력원인 배터리의 온도, 전압, 전류, SOC(State Of Charge)등을 검출하여 배터리의 제반적인 상태를 관리하는 배터리 제어기와 통신하여 SOC의 상태에 따라 모터 토크 및 속도를 제어하고, 차속과 운전자의 주행요구에 따라 변속비를 결정 제어하는 TCU와 통신하여 운전자가 요구하는 차속이 유지되도록 제어한다.
또한, 상기 하이브리드 제어기는 운전자 요구정보(Accel, Brake)와 위의 제어기들(MCU, BMS, ECU, TCU)의 현재 상태를 모니터링하여, 차량 상태에 따른 에너지의 효율적인 배분이 이루어지도록 DC/DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 바, 이 DC/DC 컨버터는 차량 전장 부하에 대한 전력 공급 및 12V 배터리의 효율적인 충전이 이루어지도록 하는 기능을 한다.
상기 고전압배터리는 하이브리드 차량의 모터 및 DC/DC 컨버터를 구동하는 에너지원이며, 그 제어기인 배터리 제어기는 고전압베터리의 전압, 전류, 온도를 모니터링하여, 고전압배터리의 충전상태량을 조절하는 기능을 한다.
상기 DC/DC 컨버터의 제어와 관련하여 ECU 및 TCU는 운전자의 엑셀 개도량과 브레이크 신호를 받아, 상기 상위제어기인 하이브리드 제어기에게 차량 충전에너지를 결정할 수 있도록 정보를 제공한다.
상기와 같은 구성 및 동작을 기반으로 하는 하이브리드 자동차는 궁극적으로 연비 성능을 높혀 고효율의 차량을 구현하고, 배기 성능을 개선하여 친환경 차량을 구현하는데 주된 목적이 있다.
한편 일반적으로, 하이브리드차량의 엔진에는 배터리 충전을 위한 알터네이터가 장착되어 있다. 기존의 알터네이터는 알터네이터의 주변 온도 및 RPM에 따른 기준 전압을 설정하여 출력하게 된다. 따라서 항상 일정한 전압을 유지하게 되는데, 보조배터리의 방전을 방지하기 위해 항상 높은 전압을 유지하게 된다. 이러한 동작을 유지하기 위해 높은 전장부하가 연결되어 전압이 떨어지는 시간이 지속되면, RPM을 상승시켜 기준 전압을 높이는 제어를 수행하게 된다. 추가로 높은 전장 부하의 경우 별도의 신호를 만들어 미리 RPM을 상승하거나, 엔진 토크를 증대하는 제어를 수행한다. 이와 같은 제어는 연비를 떨어뜨리는 문제를 발생시키는 원인이 되고 있다.
하이브리드 차량에서 알터네이터를 사용할 경우 다음과 같은 문제가 있다. 먼저, 아이들 스탑 진입시 보조배터리만으로 전장부하에 대응하게 되므로, 헤드램프나 와이퍼 동작에 이상이 발생할 가능성이 있다. 또한 고연비를 추구하는 하이브리드 차량에서 고 RPM 영역 운행시 알터네이터 효율이 떨어지게 된다. 그리고 가속시 항상 알터네이터의 부하 작용으로 연비에 악영향이 있고, 기존 차량의 경우 가변적인 전압 제어를 위해서 배터리 온도 센서와 전압 모니터링이 필요하여 부수적인 비용이 추가된다. 그러므로 보조배터리를 방전하지 않으면서, 연비를 최적화 하기 위하여 차량의 전자 장치에 공급되는 전압을 가변 제어하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 구동력이 차량의 구동륜에 전달 가능한 동시에, 상기 모터의 회전축과 엔진의 출력축이 연결 가능하고, 상기 모터에 공급되는 전력을 저장하는 메인 배터리와, 상기 메인 배터리의 고전력을 저전력으로 변환하여 보조 배터리 및 전장부하에 제공하는 LDC(저전압 DC/DC 컨버터)와, 전장부하에 전력을 공급하기 위한 상기 보조 배터리와, 상기 메인 배터리, 상기 LDC 및 상기 보조 배터리의 전력을 제어하는 전력 제어 수단을 포함하는 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법에 있어서, 상기 하이브리드 차량이 아이들/스탑 상태, 정속 주행 상태, 가속, 감속 상태인지 여부에 따라서, 차량의 전자 장치에 공급되는 전압을 가변 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법을 제공한 다. 또한 상기 차량의 운행 상태가 아이들 스탑인 경우에는 저전압과 기준전압으로 교번제어하고, 상기 차량의 운행 상태가 정속 주행인 경우에는 저전압과 기준전압으로 교번제어하고, 상기 차량의 운행 상태가 가속 상태인 경우에, 차량의 전장 부하가 특정 값 이하면 저전압으로 제어하고, 차량의 전장 부하가 특정 값 초과면 기준 전압으로 제어하고, 상기 차량의 운행 상태가 감속 상태인 경우에는 고전압으로 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법과, 에어컨이 온 상태인 경우에 있어서, 기어가 P단 또는 N단인 경우에는 기준 전압으로 제어하고, 기어가 P단 또는 N단이 아니고, 블로워량이 최대인 경우에는 저전압으로 제어하고, 기어가 P단 또는 N단이 아니고, 블로워량이 최대가 아닌 경우에는 저전압과 기준 전압으로 교번하도록 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법과, 상기 차량의 헤드 램프, 또는 와이퍼가 온 되어 있는 경우에는 기준 전압으로 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법과, 상기 전자 장치에 전력을 공급하기 위해서 상기 메인 배터리 또는 상기 보조 배터리를 사용하거나 상기 메인 배터리를 충전하기 위한 전력을 사용하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법을 제공한다.
상기의 수단을 통해서 배터리 온도 센서나 전압 센서 없이 현재의 재원만으로 가변제어를 통해 연비 향상이 가능하다. 또한 보조 배터리의 방전을 방지하면서도 전압을 가변하여 연비를 향상할 수 있고, 다양한 구간의 가변제어가 가능하며, 아이들/스탑 진입시에도 보조 배터리 뿐만 아니라 메인 배터리가 전장부하에 대응하게 되므로 헤드램프나 와이퍼의 동작, 기타 차량 전장품의 동작에 이상이 발생하 지 않는다.
하이브리드 차량의 엔진에는 배터리 충전을 위한 알터네이터가 장착되어 있다. 기존의 알터네이터는 알터네이터의 주변 온도 및 RPM에 따른 기준 전압을 설정하여 출력하게 된다. 따라서 항상 일정한 전압을 유지하게 되는데, 보조배터리의 방전을 방지하기 위해 항상 높은 전압을 유지하게 된다. 이러한 동작을 유지하기 위해 높은 전장부하가 연결되어 전압이 떨어지는 시간이 지속되면, RPM을 상승시켜 기준 전압을 높이는 제어를 수행하게 된다. 추가로 높은 전장 부하의 경우 별도의 신호를 만들어 미리 RPM을 상승하거나, 엔진 토크를 증대하는 제어를 수행한다. 이와 같은 제어는 연비를 떨어뜨리는 문제를 발생시키는 원인이 되고 있다. 그러므로 상기와 같은 알터네이터를 하이브리드 차량에서 사용할 경우에는, 아이들/스탑 진입시에 보조배터리만으로 전장부하에 대응하게 되고, 엔진이 스탑 된 상태여서 보조배터리의 충전이 일어나지 않으므로, 헤드램프나 와이퍼 동작에 이상이 발생할 수 있다. 또한 하이브리드는 고연비를 추구함에도 알터네이터의 부착에 의해 운행 효율이 떨어지게 된다. 즉, 가속시에도 항상 알터네이터의 부하가 작용하여 연비에 악영향을 주게 된다. 또한 기존 차량의 경우 가변적인 전압제어를 위해서는 배터리 온도 센서와 전압 모니터링이 필요하여 부수적인 비용이 추가된다.
상기와 같은 문제는 알터네이터의 특성상 항상 엔진과 연결되어 동작한다는 것에 문제가 있다. 또한 일정한 전압을 발생하는 것도 차량의 주행특성에 맞는 제어가 필요하다. 그리고 아이들/스탑시 필요한 전력을 공급할 장치가 필요하다. 그 러므로 본 발명에서는 이하 설명하는 바와 같이 보조배터리가 방전되지 않도록 하면서, 연비를 최적화할 수 있는 제어를 한다.
이하 도면을 통하여 본 발명에 대하여 설명한다. 먼저 도 2를 보면, 본 발명은 차량의 운행상태에 따라서 차량의 전자 장치에 공급되는 전압을 가변 제어한다. 하이브리드 차량은 그 운행 상태를 아이들/스탑 상태, 가속구간, 정속구간, 감속구간으로 나눌 수 있다. 아이들/스탑 상태는 차량은 정지해 있고 엔진도 스탑되어 있는 상태를 말하고, 가속구간은 속도가 증가되는 구간, 정속구간은 속도가 일정한 구간, 감속구간은 속도가 감소하는 구간을 말한다. 먼저 정차상태(아이들/스탑 상태)를 살펴본다. 기존에는 알터네이터가 적용되므로, 이러한 알터네이터가 하이브리드 차량에 적용된다면, 아이들/스탑 상태에서 엔진이 동작하지 않는 경우에는 알터네이터도 동작하지 않게 되고, 그 결과 전압 충전이 미비하게 되어 헤드램프나 와이퍼 동작, 기타 차량 전장품의 동작에 이상이 생길 수 있게 된다. 그러므로, 본 발명에서는 아이들/스탑시에 메인배터리에서 전력을 공급받아 LDC를 통해 차량의 전력을 공급한다. 이때, 보조 배터리의 방전을 막기 위해서 보조배터리가 방전되지 않는 최저 전압으로 제어하게 된다. 일반적으로 여기서 말하는 최저 전압은 12.8V 이지만, 발명은 이에 한정되지 않는다. 여기서, 저 전압만으로 제어하는 것은 아니고, 저전압과 기준전압으로 교번하여 제어한다. 기준전압은 저전압보다 높은 전압으로 일반적으로 13.9V가 된다. 기준 전압은 13.9V 이지만, 발명은 이에 한정하지 않으며, 예시로 사용한다. 상기와 같은 본 발명의 제어 방법을 통해서, 아이들/스탑 시에도 메인배터리에서 전력을 공급받기 때문에, 보조배터리가 방전되지 않게 된다. 또한, 기존 발명에서는 항상 일정한 전압으로 출력하게 되는데, 본 발명에서는 저 전압 구간과 기준 전압 구간을 교번함으로써, 배터리를 방전시키지 않고서도, 기준 전압만으로 출력하는 기존 발명에 비해 에너지 효율 및 연비가 향상되게 된다. 또한 충전에 있어서도, 고전압에서 충전 효율이 높아지는 배터리의 특성상, 항상 일정한 전압을 출력하는 것보다는, 전압을 교번하는 것이 충전 효율이 높아지게 된다.
다음으로 도 2의 가속구간을 살펴본다. 먼저 본 발명에는 LDC의 발전제어가 포함될 수 있다. LDC의 발전제어란, 일반적으로 차량의 부하가 발생하면 발생한 부하만큼을 바로 LDC의 전력사용량으로 계산하여, 엔진과 연결된 모터를 이용하여 발전하게 된다. 발전된 에너지는 메인배터리의 충전에 사용되지 않고, LDC를 통하여 전장부하로 바로 공급되게 된다. 메인배터리로 충전, 방전과정이 생략되어 충, 방전 효율에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다. 이러한 LDC 발전제어는 메인배터리의 SOC 밸런스를 맞추기 위해서도 사용되는데, SOC가 높을 경우 LDC 발전제어를 오프 하여, 메인배터리의 에너지만을 이용하여 전장부하의 전력 소모에 대응하게 된다. 한편, 기존 발명에서는 가속시에 엔진에 가해지는 알터네이터의 부하에 의해서 연비에 악영향을 끼치게 된다. 한편, 본 발명에서는 LDC 발전제어를 사용하는 경우 모터에 의한 발전을 하게 되므로 이 또한 연비에 악영향을 끼치게 된다. 그러므로, 가속시에는 LDC 발전제어를 오프하여 가속시 발생하는 연비 악화 원인을 제거하고, 필요한 전력 파워는 메인 배터리의 에너지를 사용하게 된다. 또한 가속시에는 저전압(예를 들어 12.8V)으로 제어하여 메인 배터리의 에너지 사용을 최대한 줄인다. 그러나, 차량의 전장부하가 많은 조건(예를 들어 300W 이상 조건)에서는 저전압만으로 제어하는 것에는 한계가 있으므로, 기준전압(예를 들어 13.9V)으로 제어하게 된다. 그러므로 결론적으로, 도 2의 가속구간 그래프에서 나타나는 바와 같이, 차량의 전장부하가 적은 조건이라면, 메인 배터리의 에너지를 사용하여 저전압(12.8V)으로 제어하다가, 차량의 전장부하가 많아지면, 기준전압(13.9V)으로 제어하게 된다.
다음으로, 도 2의 정속구간을 살펴본다. 정속 구간으로 판단되면, 일정 시간 동안은 저전압으로 제어하고, 일정 시간 동안은 기준 전압으로 제어하여, 항상 기준전압으로만 제어하는 차량 대비 연비 효과를 추구하게 된다. 한편, 기존의 알터네이터는 각 RPM에 대해 일정한 파워를 내지만, 본 발명의 경우에는 현재 차량의 전장 부하만을 모니터링 하여 필요한 만큼의 파워를 발전하여 사용할 수 있다. 현재 차량의 전장 부하만을 모니터링 하는 방법에는 여러가지가 있을 수 있다. 그 예로써, 전장 부하가 발생하는 경우에 메인 배터리의 출력을 차단하고, 전장 부하에 공급되는 전력을 측정하면, 현재 차량의 전장 부하를 모니터링 할 수 있다.
마지막으로, 도 2의 감속구간을 살펴본다. 하이브리드 차량은 감속시 모터를 이용한 회생제동을 통하여 발전을 하게 된다. 일반적으로 이때, 메인 배터리를 충전하게 되는데, 본 발명에서는 발전 된 전력이 메인 배터리뿐만 아니라 보조 배터리도 충전하고, 차량에 필요한 전장 부하에도 공급된다. 차량의 전장 부하에 전력을 공급할 때는, 고전압 제어(예를 들어 14.1V)를 하게 된다.
한편, 본 발명에서는 보조 배터리의 상태를 확인할 수 있는데, 이를 위해서 차량 전장부하가 많은 부품의 신호를 받아 미리 계산된 전력소모량으로부터 현재의 차량의 전력 사용량을 계산한다. 이후 LDC의 현재 전력 사용량을 모니터링한 값과 비교하여 보조 배터리의 상태를 확인할 수 있게 된다.
상기와 같은 제어 방법을 통하여, 기존 기술의 문제점을 해결할 수 있으며, 이와 관련하여 이하에서 각 제어의 세부사항을 도 3 내지 도 6을 통하여 설명한다.
먼저 도 3을 통해 아이들/스탑 시의 제어 세부 사항을 살펴본다. 먼저 아이들/스탑 시에는 엔진이 멈춰있으므로 충전이 일어나지 않는다. 그 결과 보조 배터리만으로 차량의 전장부하에 대응하기에는 그 에너지가 충분하지 않으므로, 도 3에 도시된 바와 같이 메인 배터리(고전압 배터리)도 DC/DC 컨버터를 통해 차량의 전장부하에 에너지를 공급하게 된다. 이 때, 보조 배터리(12V 배터리)의 방전을 막기 위해서 보조배터리가 방전되지 않는 최저 전압으로 제어하게 된다. 일반적으로 여기서 말하는 최저 전압은 12.8V 이지만, 발명은 이에 한정되지 않는다. 여기서, 저 전압만으로 제어하는 것은 아니고, 저전압과 기준전압으로 교번하여 제어한다. 기준전압은 저전압보다 높은 전압으로 일반적으로 13.9V가 된다. 저전압으로 제어하는 동안에는 보조 배터리 뿐만 아니라 메인 배터리 또한 차량의 전장부하에 에너지를 공급하게 된다. 기준 전압으로 제어하는 동안에는 메인 배터리에 의해 차량의 전장 부하에 에너지를 공급하게 되고, 보조 배터리에 의해서도 차량의 전장 부하에 에너지를 공급할 수 있지만, 이때, 보조 배터리의 배터리 잔량이 적은 경우에는 고전압 배터리에 의해 충전이 일어나도록 할 수도 있다. 상기와 같은 교번 전압 제어는 여러 가지 방법으로 제어될 수 있는데, 그 중 하나로, DC/DC 컨버터에 의해 출 력 전압을 조절함으로써, 저전압과 기준전압으로 교번하도록 할 수도 있고, 또는 보조 배터리의 입,출력 단자에 스위치나 전압 교번을 위한 회로를 구성함으로써 전압 교번을 할 수도 있다. 이러한 제어는 별도의 제어기를 통하여 제어할 수도 있으나, BMS 또는 ECU, 기타 다른 제어기에서 함께 제어할 수도 있다.
다음으로 도 4를 통해 정속 주행시의 제어 세부 사항을 살펴본다. 정속 주행시에는 저전압과 기준전압을 교번하여 제어하게 된다. 하이브리드 차량에서 정속 주행시에 메인 배터리에 충전이 일어날 수 있다. 그러므로 메인 배터리를 충전하기 위해 발생 된 이 에너지를 차량의 전장부하에 바로 공급할 수 있다. 이렇게 되면, 충 방전과정이 생략되어 에너지 효율을 높일 수 있다. 도 4의 저전압 제어(12.8V) 도면에서 보는 바와 같이 정속 주행시 저 전압 제어가 일어나는 동안은 차량의 전장부하에 공급되는 에너지는 보조 배터리의 에너지뿐만 아니라 모터에서 발전 된 에너지가 될 수 있다. 물론 이때 고전압 배터리에 의해서 에너지가 공급될 수도 있다. 다음으로 도 4의 기준 전압 제어(13.9V) 도면에서 보는 바와 같이 정속 주행시 기준 전압 제어가 일어나는 동안은 모터에서 발전 된 에너지가 차량의 전장 부하에 공급된다. 이 때, 보조 배터리로의 충전도 함께 일어날 수 있고, 배터리 잔량이 충분하다면 메인 배터리 또는 보조 배터리에서도 차량의 전장 부하에 에너지가 공급될 수 있다.
도 5는 가속시의 제어 세부 사항에 관하여 도시한 것이다. 도면에 나타나는 바와 같이 가속시에는 모터의 가속을 위하여 메인 베터리의 전력을 모터가 사용하게 된다. 그러므로 전력 소모를 최대한 줄이기 위하여 차량의 전장부하에 저전압을 공급하게 된다. 즉, 저전압으로 메인 배터리와 보조 배터리의 에너지가 차량의 전장부하에 공급되게 된다. 이와 같이 저전압 제어를 할 경우 가속시에 메인배터리의 에너지 사용을 저감하여 전체적인 에너지 사용을 줄이게 된다. 그러나, 차량의 전장부하가 많은 조건(예를 들어서 300W 이상의 조건)에서는 기준전압을 유지하게 된다.
도 6은 감속시의 제어 세부 사항에 관하여 도시한 것이다. 도면에 나타난 바와 같이, 감속시에는 회생제동에 의하여 모터에서 발전이 일어나게 되고 이때 발생한 에너지는 메인 배터리에 충전되게 된다. 한편, 발생된 에너지는 메인 배터리 충전 뿐만이 아니라 보조 배터리의 충전에도 사용되고, 차량의 전장부하에 대응하는 에너지도 공급하게 된다. 이때는 고전압(예를 들어 14.1V)으로 제어하여 보조배터리의 충전이 높은 효율로 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에 있어서 차량의 전자 장치에 전력을 공급하기 위해서, 메인 배터리의 충전상태에 따라 메인 배터리 또는 보조 배터리를 사용하거나, 메인 배터리 또는 보조배터리 사용 없이 차량의 전장부하에 대응하기 위하여 모터에서 발전 된 전력을 바로 사용하거나, 회생제동시에 발생하는 메인 배터리를 충전하기 위한 전력을 바로 사용할 수 있다.
한편, 에어컨이 온 되어 있는 경우에 있어서, 만약 기어가 P단 또는 N단인 경우에는 기준전압으로 제어하고, 기어 상태가 그 이외의 경우에는 블로워량(송풍량)이 최대인 경우에는 저전압, 블로워량이 최대가 아닌 경우에는 저전압과 기준전압으로 교변 제어하게 된다. 이를 통하여 전체 제어에서 저전압과 기준전압 제어가 차지하는 구간의 비율을 적절하게 분배할 수 있게 된다.
그리고, 헤드 램프가 켜져 있는 경우에는 전압의 변동으로 인한 불빛의 밝기 변동을 방지하기 위해 항상 기준전압으로 제어한다. 그러나 이 경우에도 전압의 변동으로 인한 불빛의 밝기 변동은 매우 미비한 것으로, 일정 부분에서는 저전압 또는 고전압이 포함될 수 있다.
또한 와이퍼 동작에 있어서도, 전압의 변동으로 인한 와이퍼 동작의 변동을 방지하기 위해 항상 기준전압으로 제어한다. 그러나 와이퍼 동작 제어의 경우에도 헤드 램프 제어와 마찬가지로, 일정 부분에서는 저전압 또는 고전압이 포함될 수 있다.
이하 도 7을 통하여 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명한다. 차량이 아이들/스탑 상태인지를 판단하여(708) 아이들/스탑 상태인 경우에는 저전압과 기준전압으로 교번 제어한다(710). 이러한 교번 제어를 통하여 에너지를 효율적으로 사용하고 연비를 향상 시킬수 있게 된다. 만약 아이들/스탑 상태가 아니고, 에어컨도 오프되어 있는 상태라면 기준전압으로 제어한다(714). 그러나 에어컨이 온 되어 있는 상태라면, 기어의 상태를 판단하여(716), P단 또는 N단인 경우에는 기준전압으로 제어하고(718), 만약 D단, R단, L단과 같이 주행단의 경우에는 저전압으로 제어하여 엔진의 부하를 저감하는 제어를 실시한다(722). 한편, 에어컨의 송풍량이 최대치가 아닌 경우에는 저전압과 기준전압으로 교번 제어하여 에너지 사용의 효율을 높인다(724).
차량이 특정 속도(예를 들어 10KPH) 이하인 경우에 있어서, APS(Accel Position Sensor) 오프, 브레이크 오프, 아이들/스탑 오프 상태인 경우(726), 다시말해서 자연적 감속상태의 경우, 기어의 상태를 판단하여(754), P단 또는 N단인 경우에는 기준 전압으로 제어하고(756), 만약 D단, R단, L단과 같이 주행단의 경우에는 저전압으로 제어하여 엔진의 부하를 저감하는 제어를 실시한다(764). 다만 에어컨이 오프 상태인 경우에는 기준전압으로 제어하고(760), 에어컨이 온 상태여도 블로워량이 최대가 아닌 경우에는 저전압과 기준전압으로 교번 제어한다(766).
차량이 정속주행 상태(차속 변화율이 기준 값 이하이고, 기어비가 기준값 이하이며, 차속이 일정 범위 내에 있고, APS 온, 브레이크 오프인 상태)인지를 판단하여(748) 정속 주행으로 판단되면 저전압과 기준전압으로 교번 제어 한다(752).
그 이외의 경우에는(725) 차량의 기어가 R단 또는 L단 일 때(730)는 기준전압으로 제어하고(732), 기어가 그 이외 일 때는 전장부하가 특정 값 미만인지를 판단하여(734), 전장 부하가 작은 경우 감속 조건인지를 판단하고(736), 브레이크 온 또는 APS 오프인 경우에는 기준전압으로(732), APS 온인 경우에는 저전압으로(738) 제어한다. 한편, 전장 부하가 큰 경우에도 감속 조건인지를 판단하여(740), 브레이크 온이거나 브레이크 오프, APS 오프인 경우에는 고전압으로(742), APS 온인 경우에는 정속주행이 아니라면 기준전압으로 제어한다(750).
상기의 방법을 통해서 현재의 재원만으로 가변제어를 통해 연비 향상이 가능하다. 또한 보조 배터리의 방전을 방지하면서도 전압을 가변하여 연비를 향상할 수 있고, 다양한 구간의 가변제어가 가능하며, 아이들/스탑 진입시에도 보조 배터리 뿐만 아니라 메인 배터리가 전장부하에 대응하게 되므로 헤드램프나 와이퍼의 동 작, 기타 전장부하 대응에 이상이 발생하지 않는다.
이상, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 전술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 방식으로 변경, 수정될 수 있다는 것은 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 후술하는 특허 청구의 범위 및 등가물에 의해서만 제한된다.
도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른, 차량의 운행상태에 따른 전압의 가변제어에 관한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라, 차량이 아이들 스탑 상태인 경우 전장 부하 에너지 흐름과 차량 에너지 흐름을 도시한 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따라, 차량이 정속주행 상태인 경우 전장 부하 에너지 흐름과 차량 에너지 흐름을 도시한 시스템 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따라, 차량이 가속 상태인 경우 전장 부하 에너지 흐름과 차량 에너지 흐름을 도시한 시스템 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따라, 차량이 감속 상태인 경우 전장 부하 에너지 흐름과 차량 에너지 흐름을 도시한 시스템 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다.

Claims (5)

  1. 모터의 구동력이 차량의 구동륜에 전달 가능한 동시에, 상기 모터의 회전축과 엔진의 출력축이 연결 가능하고, 상기 모터에 공급되는 전력을 저장하는 메인 배터리와, 상기 메인 배터리의 고전력을 저전력으로 변환하여 보조 배터리 및 차량의 전자 장치에 제공하는 LDC(저전압 DC/DC 컨버터)와, 상기 차량의 전자 장치에 전력을 공급하기 위한 상기 보조 배터리와, 상기 메인 배터리, 상기 LDC 및 상기 보조 배터리의 전력을 제어하는 전력 제어 수단을 포함하는 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법에 있어서,
    상기 전력 제어 수단은 상기 하이브리드 차량이 아이들 스탑 상태, 정속 주행 상태, 가속 상태, 감속 상태인지 여부에 따라서, 상기 차량의 전자 장치에 공급되는 전압을 저전압, 상기 저전압보다 전압이 높은 기준전압, 상기 기준전압보다 전압이 높은 고전압으로 구별하고,
    상기 아이들 스탑 상태나 또는 정속 주행 상태시에는 상기 구별된 전압중 적어도 2개의 상이한 전압으로 가변제어하며, 상기 가속 상태시에는 특정 전압값을 이용해 상기 구별된 전압중 적어도 2개의 상이한 전압으로 가변제어하고, 상기 감속 상태시에는 상기 구별된 전압중 1개의 전압으로 가변 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량의 운행 상태가 아이들 스탑 상태인 경우에는 상기 저전압과 상기 기준전압으로 교번제어하고,
    상기 차량의 운행 상태가 정속 주행 상태인 경우에는 상기 저전압과 상기 기준전압으로 교번제어하고,
    상기 교번제어에 있어서 제어 시간을 가변적으로 조절 가능하고,
    상기 차량의 운행 상태가 가속 상태인 경우에, 상기 차량의 전자 장치에 요구되는 전력이 특정 값 이하면 상기 저전압으로 제어하고, 상기 차량의 전자 장치에 요구되는 전력이 특정 값 초과면 상기 기준 전압으로 제어하고,
    상기 차량의 운행 상태가 감속 상태인 경우에는 상기 고전압으로 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 에어컨이 온 상태인 경우에 있어서,
    기어가 P단 또는 N단인 경우에는 상기 기준 전압으로 제어하고,
    기어가 P단 또는 N단이 아니고, 블로워량이 최대인 경우에는 상기 저전압으로 제어하고,
    기어가 P단 또는 N단이 아니고, 블로워량이 최대가 아닌 경우에는 상기 저전압과 상기 기준 전압으로 교번하도록 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량의 헤드 램프가 온 되어 있거나 상기 차량의 와이퍼가 동작하는 경우에는 상기 기준 전압으로 제어하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량의 전자 장치에 전력을 공급하기 위해서 상기 메인 배터리의 충전 상태에 따라 상기 메인 배터리 또는 상기 보조 배터리를 사용하거나, 상기 메인 배터리 또는 상기 보조 배터리 사용 없이 상기 모터에서 발전 된 전력을 바로 사용하거나, 상기 메인 배터리를 충전하기 위한 전력을 바로 사용하는, 하이브리드 차량의 전압 가변 제어 방법.
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