KR101836250B1

KR101836250B1 - 구동 모터를 구비한 차량의 dc 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101836250B1
Application number: KR1020150103218A
Authority: KR
Inventors: 박준연; 신동준; 노성한; 이호중; 윤동필; 류창렬
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아자동차 주식회사
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US9796290B2; CN106364339B; US20170021737A1; CN106364339A; KR20170011162A

Abstract

본 발명은 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법은, 주행 경로 상에 이벤트 지점이 존재하는지 판단하는 단계; 상기 주행 경로 상에 상기 이벤트 지점이 존재하면, 차량의 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리를 계산하는 단계; 상기 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리 및 유효 차속을 기초로 상기 차량이 상기 이벤트 지점에 도달할 것으로 예상되는 예상 도달 시간을 계산하는 단계; 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC를 기초로 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 단계; 상기 보조 배터리의 현재 SOC와 상기 보조 배터리의 예상 SOC 사이의 SOC 차이값을 계산하는 단계; 및 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF CONTROLLING OUTPUT VOLTAGE OF DC CONVERTER FOR VEHICLE INCLUDING DRIVING MOTOR}

본 발명은 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대개 친황경 차량으로 불리는 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle; HEV), 플러그인 하이브리드 차량(plug-in hybrid electrice vehicle; PHEV), 전기차(electric vehicle), 및 연료전지 차량(fuel cell electric vehicle; FCEV)은 전기 에너지로 회전력을 얻는 구동 모터에 의해 구동된다.

특히, 하이브리드 차량은 내연기관(internal combustion engine)의 동력과 구동 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.

친황경 차량은 메인 배터리(고전압 배터리)의 전압을 이용하여 구동 모터를 구동시키고, 보조 배터리(저전압 배터리)의 전압을 이용하여 전장 부하를 구동시킨다. 상기 전장 부하는 헤드 램프, 에어컨, 와이퍼 등 보조 배터리의 전압을 이용하는 전기전자 장치를 포함한다. 상기 메인 배터리로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환하여 저전압을 사용하는 전장 부하에 동작 전압으로 공급하기 위하여 LDC(low voltage DC-DC converter)가 메인 배터리와 보조 배터리 사이에 배치된다.

종래의 친황경 차량은 보조 배터리의 충전 또는 방전을 위해 현재 주행 모드 및 보조 배터리의 SOC를 고려하여 상기 LDC의 출력 전압을 제어하였다. 그러나, 종래의 LDC의 출력 전압을 제어하는 방법에 따르면, 현재 시점에서는 효율적인 보조 배터리의 충전 또는 방전이 가능하지만, 도로 조건(예를 들어, 도로의 구배도의 변화, 도로의 곡률 반경의 변화 등)을 완전히 반영하지 못하기 때문에, 주행 구간 전체를 고려하면 비효율적인 문제가 있다. 예를 들어, 내리막 진입시 보조 배터리의 SOC가 높으면, 충전 가능 SOC가 부족하여 회생제동 에너지가 낭비될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산함으로써 DC 컨버터의 출력 전압을 결정할 수 있는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법은, 주행 경로 상에 이벤트 지점이 존재하는지 판단하는 단계; 상기 주행 경로 상에 상기 이벤트 지점이 존재하면, 차량의 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리를 계산하는 단계; 상기 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리 및 유효 차속을 기초로 상기 차량이 상기 이벤트 지점에 도달할 것으로 예상되는 예상 도달 시간을 계산하는 단계; 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC를 기초로 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 단계; 상기 보조 배터리의 현재 SOC와 상기 보조 배터리의 예상 SOC 사이의 SOC 차이값을 계산하는 단계; 및 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 이벤트 지점은 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점을 포함하고, 상기 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점은 도로의 구배도, 도로의 곡률 반경, 및 교통 차속을 기초로 설정될 수 있다.

상기 유효 차속은 상기 차량의 이전의 설정된 시간 동안의 평균 차속일 수 있다.

상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 단계에서는, 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC에 대응하는 보조 배터리의 예상 SOC가 저장되어 있는 맵 테이블을 이용하여 상기 보조 배터리의 예상 SOC를 계산할 수 있다.

상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계에서는, 상기 SOC 차이값이 음의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제1 범위로 설정하여 보조 배터리를 방전시키는 방전 지향 제어를 수행할 수 있다.

상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계에서는, 상기 SOC 차이값이 양의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제2 범위로 설정하여 보조 배터리를 충전시키는 충전 지향 제어를 수행할 수 있다.

상기 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법은, 상기 보조 배터리의 현재 SOC를 제어 가능 SOC와 비교하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 보조 배터리의 현재 SOC가 상기 제어 가능 SOC 보다 큰 경우 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계를 수행할 수 있다.

상기 DC 컨버터의 출력 전압 제어하는 방법은, 메인 배터리 방전 제어 조건이 만족되면, DC 컨버터의 출력 전압을 최대값으로 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치는, DC 컨버터의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및 상기 데이터를 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 제어 유닛;을 포함할 수 있고, 상기 제어 유닛은 주행 경로 상에 이벤트 지점이 존재하는지 판단하고, 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하며, 보조 배터리의 현재 SOC와 보조 배터리의 예상 SOC 사이의 SOC 차이값을 계산하고, 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 상기 차량의 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리를 계산하고, 상기 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리 및 유효 차속을 기초로 상기 차량이 상기 이벤트 지점에 도달할 것으로 예상되는 예상 도달 시간을 계산하며, 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC를 기초로 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC에 대응하는 보조 배터리의 예상 SOC가 저장되어 있는 맵 테이블을 이용하여 상기 보조 배터리의 예상 SOC를 계산할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 상기 SOC 차이값이 음의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제1 범위로 설정하여 보조 배터리를 방전시키는 방전 지향 제어를 수행할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 상기 SOC 차이값이 양의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제2 범위로 설정하여 보조 배터리를 충전시키는 충전 지향 제어를 수행할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 상기 보조 배터리의 현재 SOC가 제어 가능 SOC 보다 큰 경우 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정할 수 있다.

상기 제어 유닛은, 메인 배터리 방전 제어 조건이 만족되면, DC 컨버터의 출력 전압을 최대값으로 결정할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, DC 컨버터의 출력 전압을 제어함으로써 주행 구간 전체에서의 효율적인 보조 배터리의 충전 또는 방전이 가능하다. 주행 구간 전체에서의 DC 컨버터의 누적 전력량이 감소됨에 따라 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 보조 배터리의 SOC 변화량을 최적화함으로써 보조 배터리의 내구성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법의 로직 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전력량과 종래 기술에 따른 DC 컨버터의 출력 전력량을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 누적 전력량과 종래 기술에 따른 DC 컨버터의 누적 전력량을 비교한 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 차량이란 구동 모터의 동력을 사용하는 하이브리드 차량, 플러그인 하이브리드 차량, 전기차, 또는 연료전지 차량을 의미하는 것으로 이해하여야 할 것이다. 이하, 하이브리드 차량을 중심으로 설명하며, 구동 모터에 의한 플러그인 하이브리드 차량, 전기차, 및 연료전지 차량의 구동은 당업자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진(10), 구동 모터(20), 엔진(10)과 구동 모터(20)를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치(30), 변속기(40), 메인 배터리(50), HSG(hybrid starter & generator)(60), 차동기어장치(70), 휠(80), DC 컨버터(90), 보조 배터리(100), 전장 부하(110), 및 제어 유닛(120)(도 2 참조)을 포함할 수 있다.

상기 하이브리드 차량은 운전자의 가속 페달과 브레이크 페달의 조작에 따른 가감속 의지, 차속, 메인 배터리(50)의 충전 상태(state of charge; SOC) 등에 따라 엔진 클러치(30)를 접합하거나 해제하여, 구동 모터(20)의 동력만을 이용하는 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진(10)의 동력을 주동력으로 하면서 구동 모터(20)의 동력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 구동 모터(20)의 발전을 통해 회수하여 메인 배터리(50)에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode); 등의 주행모드의 운행을 제공할 수 있다.

엔진(10)은 연료를 연소하여 동력을 생성하는 것으로, 가솔린 엔진, 디젤 엔진, LPI 엔진 등 다양한 엔진이 사용될 수 있다.

하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(10) 및/또는 구동 모터(20)에서 발생된 동력이 변속기(40)의 입력축에 선택적으로 전달되고, 변속기(40)의 출력축으로부터 출력된 동력이 차동기어장치(70)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 휠(80)을 회전시킴으로써 엔진(10) 및/또는 구동 모터(20)에서 발생된 동력에 의해 하이브리드 차량이 주행하게 된다.

메인 배터리(50)는 EV 모드 및 HEV 모드에서 구동 모터(20)에 전기를 공급하고, 회생제동 모드에서 구동 모터(20)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다. 메인 배터리(50)는 고전압이 저장될 수 있다.

HSG(60)는 엔진(10)을 기동하거나 엔진(10)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 상기 HSG는 시동 발전기(ISG; integrated starter & generator)라 호칭될 수 있다. 엔진(10)과 HSG(60)는 벨트(62)를 통해 연결될 수 있다.

DC 컨버터(90)는 메인 배터리(50)와 보조 배터리(100) 사이에 배치된다. 상기 DC 컨버터(90)는 메인 배터리(50)로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환하여 전장 부하(110)에 동작 전압으로 공급하는 LDC(low voltage DC-DC converter)일 수 있다.

보조 배터리(100)는 전장 부하(110)에 전기를 공급하고, 상기 DC 컨버터(90)의 출력 전압에 따라 충전 또는 방전될 수 있다.

전장 부하(110)는 헤드 램프, 에어컨, 와이퍼, 통풍 시트 등을 포함할 수 있다.

제어 유닛(120)은 하이브리드 차량의 운전 조건에 따라 엔진(10) 및 구동 모터(20)의 출력 토크를 제어한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치를 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치는 데이터 검출부(130) 및 제어 유닛(120)을 포함할 수 있다.

데이터 검출부(130)는 DC 컨버터(90)의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하며, 데이터 검출부(130)에서 검출된 데이터는 제어 유닛(120)에 전달된다.

데이터 검출부(130)는 내비게이션 장치(131), 위성 항법 장치(global positioning system; GPS)(132), 차속 검출부(133), 제1 SOC 검출부(134), 제2 SOC 검출부(135), 및 온도 검출부(136)를 포함할 수 있다.

내비게이션 장치(131)는 목적지까지의 경로를 운전자에게 알려주는 장치이다. 상기 내비게이션 장치(131)는 경로 안내에 관한 정보를 입출력하는 입출력부, 차량의 현재 위치에 관한 정보를 검출하는 현재 위치 검출부, 경로 계산에 필요한 맵 데이터와 안내에 필요한 데이터가 저장된 메모리, 경로 탐색이나 경로 안내를 실행하기 위한 제어부 등을 포함할 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에서는, 상기 내비게이션 장치(131)는 제어 유닛(120)에 3D(three-dimensional) 맵 데이터에 포함된 도로의 구배도 및 도로의 곡률 반경에 대한 정보 및 TPEG(Transport Protocol Expert Group) 데이터에 포함된 교통 차속에 대한 정보를 제공할 수 있으면 충분하다. 따라서, 본 명세서 및 특허청구범위에서 내비게이션 장치(131)에는 제어 유닛(120)에 도로의 구배도, 도로의 곡률 반경, 및 교통 차속에 대한 정보를 제공할 수 있는 어떠한 장치도 포함될 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

GPS(132)는 GPS 위성으로부터 전파를 수신하고 이에 대한 신호를 상기 내비게이션 장치(131)로 전달한다. 상기 전파를 기초로 내비게이션 장치(131)는 차량의 현재 위치를 계산할 수 있다.

차속 검출부(133)는 차속을 검출하고, 이에 대한 신호를 제어 유닛(120)에 전달한다.

제1 SOC 검출부(134)는 메인 배터리(50)의 SOC를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어 유닛(120)에 전달한다.

제2 SOC 검출부(135)는 보조 배터리(100)의 SOC를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어 유닛(120)에 전달한다.

온도 검출부(136)는 보조 배터리(100)의 온도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어 유닛(120)에 전달한다. 상기 제2 SOC 검출부(135)와 온도 검출부(136)는 IBS(intelligent battery sensor)로 구현될 수 있다.

제어 유닛(120)은 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터(90)의 출력 전압을 제어하는 방법은 차량의 현재 위치로부터 목적지까지의 주행 경로를 설정함으로써 시작된다(S100). 사용자(예를 들어, 운전자)가 내비게이션 장치(131)를 통해 목적지를 선택하면, 내비게이션 장치(131)는 상기 3D 맵 데이터를 기초로 차량의 현재 위치로부터 목적지까지의 주행 경로를 산출할 수 있다. 내비게이션 장치(131)는 상기 경로 상의 도로의 구배도 및 도로의 곡률 반경에 대한 데이터를 제어 유닛(120)에 전달할 수 있다.

제어 유닛(120)은 주행 경로 상에 이벤트 지점이 존재하는지 판단할 수 있다(S110). 상기 이벤트 지점은 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점을 포함할 수 있으며, 상기 제어 유닛(120)은 상기 도로의 구배도, 도로의 곡률 반경 및 교통 차속을 기초로 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점을 설정할 수 있다. 예를 들어, 주행 경로 상에 교차로를 우회전해야 할 때, 운전자는 상기 교차로 진입 전에 브레이크 페달을 밟아 감속을 수행할 것으로 예상할 수 있으므로, 상기 교차로가 감속 이벤트 지점으로 설정될 수 있다. 또한, 주행 경로 상에 내리막을 주행해야 할 때, 운전자는 상기 내리막 진입 전에 브레이크 페달을 밟아 감속을 수행할 것으로 예상할 수 있으므로, 내리막 진입 지점이 감속 이벤트 지점으로 설정될 수 있다. 주행 경로 상에 오르막을 주행해야 할 때, 운전자는 상기 오르막 진입 전에 가속 페달을 밟아 가속을 수행할 것으로 예상할 수 있으므로, 오르막 진입 지점이 가속 이벤트 지점으로 설정될 수 있다.

상기 S110 단계에서 상기 주행 경로 상에 상기 이벤트 지점이 존재하지 않으면, 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터(90)의 출력 전압을 제어하는 방법은 종료된다.

상기 S110 단계에서 상기 주행 경로 상에 상기 이벤트 지점이 존재하면, 제어 유닛(120)은 차량의 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리를 계산할 수 있다(S120).

제어 유닛(120)은 차량의 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리 및 유효 차속을 기초로 상기 차량이 상기 이벤트 지점에 도달할 것으로 예상되는 예상 도달 시간을 계산할 수 있다(S130). 상기 유효 차속은 상기 차량의 이전(과거)의 설정된 시간 동안의 평균 차속일 수 있다. 다른 한편으로, 제어 유닛(120)은 교통 차속을 더 고려하여 상기 유효 차속을 계산할 수 있다. 제어 유닛(120)은 상기 거리를 상기 예상 도달 시간으로 나눔으로써 상기 예상 도달 시간을 계산할 수 있다.

제어 유닛(120)은 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리(100)의 현재 온도, 및 보조 배터리(100)의 현재 SOC를 기초로 맵 테이블(121)을 이용하여 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리(100)의 예상 SOC를 계산할 수 있다(S140). 상기 맵 테이블(121)에는 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리(100)의 현재 온도, 및 보조 배터리(100)의 현재 SOC에 대응하는 보조 배터리(100)의 예상 SOC가 저장되어 있다.

제어 유닛(120)은 상기 보조 배터리(100)의 현재 SOC와 상기 보조 배터리(100)의 예상 SOC 사이의 SOC 차이값을 계산할 수 있다(S150). 구체적으로, 상기 보조 배터리(100)의 현재 SOC에서 상기 보조 배터리(100)의 예상 SOC를 뺌으로써 SOC 차이값을 계산할 수 있다.

제어 유닛(120)은 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터(90)의 출력 전압을 결정할 수 있다(S160). 구체적으로, 제어 유닛(120)은 상기 SOC 차이값을 기초로 DC 컨버터(90)의 출력 전압 범위를 설정함으로써 방전 지향 제어 및 충전 지향 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 SOC 차이값이 음(negative)의 값이면, 제어 유닛(120)은 DC 컨버터(90)의 출력 전압 범위를 제1 범위(예를 들어, 12.5 V 내지 12.8 V)로 설정하여 보조 배터리(100)를 방전시키는 방전 지향 제어를 수행할 수 있다. 이와 달리, 상기 SOC 차이값이 양(positive)의 값이면, 제어 유닛(120)은 DC 컨버터(90)의 출력 전압 범위를 제2 범위(예를 들어, 14.5 V 내지 15.1 V)로 설정하여 보조 배터리(100)를 충전시키는 충전 지향 제어를 수행할 수 있다.

한편, 제어 유닛(120)은 상기 보조 배터리(100)의 현재 SOC를 제어 가능 SOC와 비교할 수 있다(S170). 상기 제어 가능 SOC는 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터(90)를 제어하는 방법이 수행될 수 있는 보조 배터리(100)의 SOC로서, 보조 배터리(100)의 제원에 따라 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다.

보조 배터리(100)의 현재 SOC가 상기 제어 가능 SOC 보다 크고 상기 SOC 차이값이 음의 값을 가지는 경우, 제어 유닛(120)은 상기 SOC 차이값에 대응하는 DC 컨버터(90)의 출력 전압이 저장되어 있는 맵 테이블을 이용하여 DC 컨버터(90)의 출력 전압을 결정할 수 있다. 이때, DC 컨버터(90)의 출력 전압 범위는 상기 제1 범위 내에서 설정될 수 있다. 이에 따라, 보조 배터리(100)가 방전될 수 있다.

보조 배터리(100)의 현재 SOC가 상기 제어 가능 SOC 보다 크고 상기 SOC 차이값이 양의 값을 가지는 경우, 제어 유닛(120)은 상기 SOC 차이값에 대응하는 DC 컨버터(90)의 출력 전압이 저장되어 있는 맵 테이블을 이용하여 DC 컨버터(90)의 출력 전압을 결정할 수 있다. 이때, DC 컨버터(90)이 출력 전압 범위는 상기 제2 범위 내에서 설정될 수 있다. 이에 따라, 보조 배터리(100)가 충전될 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(120)은 메인 배터리 방전 제어 조건이 만족되면, DC 컨버터(90)의 출력 전압을 최대값(예를 들어, 15.1 V)으로 결정할 수 있다. 상기 메인 배터리 방전 제어 조건은 메인 배터리(50)의 SOC가 설정된 SOC 이상인 경우 만족될 수 있다. 메인 배터리(50)의 특성상 원하는 시간에 원하는 SOC 변화량만큼 메인 배터리(50)를 방전시키기 어렵기 때문에, 메인 배터리 방전 제어 조건이 만족되면, DC 컨버터(90)의 출력 전압을 최대값으로 결정하여 보조 배터리(100)의 충전량 및 전장 부하(110)의 전력 소모량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 보조 배터리(100)를 충전할 수 있으며, 원하는 SOC 변화량만큼 메인 배터리(50)를 방전시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 출력 전력량과 종래 기술에 따른 DC 컨버터의 출력 전력량을 비교한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 DC 컨버터의 누적 전력량과 종래 기술에 따른 DC 컨버터의 누적 전력량을 비교한 그래프이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, DC 컨버터(90)의 출력 전압을 제어함으로써 주행 구간 전체에서의 효율적인 보조 배터리(100)의 충전 또는 방전이 가능하다. 주행 구간 전체에서의 DC 컨버터의 누적 전력량이 감소됨에 따라 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 보조 배터리(100)의 SOC 변화량을 최적화함으로써 보조 배터리(100)의 내구성을 확보할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 엔진 20: 구동 모터
30: 엔진 클러치 40: 변속기
50: 메인 배터리 60: HSG
70: 차동기어장치 80: 휠
90: DC 컨버터 100: 보조 배터리
110: 전장 부하 120: 제어 유닛
130: 데이터 검출부

Claims

구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법에 있어서,
주행 경로 상에 이벤트 지점이 존재하는지 판단하는 단계;
상기 주행 경로 상에 상기 이벤트 지점이 존재하면, 차량의 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리를 계산하는 단계;
상기 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리 및 유효 차속을 기초로 상기 차량이 상기 이벤트 지점에 도달할 것으로 예상되는 예상 도달 시간을 계산하는 단계;
상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC를 기초로 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 단계;
상기 보조 배터리의 현재 SOC와 상기 보조 배터리의 예상 SOC 사이의 SOC 차이값을 계산하는 단계; 및
상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계;
를 포함하되,
메인 배터리 방전 제어 조건이 만족되면, DC 컨버터의 출력 전압을 최대값으로 결정하는 단계;
를 더 포함하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 이벤트 지점은 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점을 포함하고, 상기 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점은 도로의 구배도, 도로의 곡률 반경, 및 교통 차속을 기초로 설정되는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 유효 차속은 상기 차량의 이전의 설정된 시간 동안의 평균 차속인 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 단계에서는,
상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC에 대응하는 보조 배터리의 예상 SOC가 저장되어 있는 맵 테이블을 이용하여 상기 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계에서는,
상기 SOC 차이값이 음의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제1 범위로 설정하여 보조 배터리를 방전시키는 방전 지향 제어를 수행하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계에서는,
상기 SOC 차이값이 양의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제2 범위로 설정하여 보조 배터리를 충전시키는 충전 지향 제어를 수행하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 보조 배터리의 현재 SOC를 제어 가능 SOC와 비교하는 단계를 더 포함하고,
상기 보조 배터리의 현재 SOC가 상기 제어 가능 SOC 보다 큰 경우 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 단계를 수행하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 방법.
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구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치에 있어서,
DC 컨버터의 출력 전압을 제어하기 위한 데이터를 검출하는 데이터 검출부; 및
상기 데이터를 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 제어 유닛;을 포함하되,
상기 제어 유닛은 주행 경로 상에 이벤트 지점이 존재하는지 판단하고, 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하며, 보조 배터리의 현재 SOC와 보조 배터리의 예상 SOC 사이의 SOC 차이값을 계산하고, 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하며, 메인 배터리 방전 제어 조건이 만족되면 DC 컨버터의 출력 전압을 최대값으로 결정하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
제9항에 있어서,
상기 이벤트 지점은 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점을 포함하고, 상기 가속 이벤트 지점 및 감속 이벤트 지점은 도로의 구배도, 도로의 곡률 반경, 및 교통 차속을 기초로 설정되는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 차량의 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리를 계산하고, 상기 현재 위치로부터 상기 이벤트 지점까지의 거리 및 유효 차속을 기초로 상기 차량이 상기 이벤트 지점에 도달할 것으로 예상되는 예상 도달 시간을 계산하며, 상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC를 기초로 상기 이벤트 지점에서의 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 유효 차속은 상기 차량의 이전의 설정된 시간 동안의 평균 차속인 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 예상 도달 시간, 보조 배터리의 현재 온도, 및 보조 배터리의 현재 SOC에 대응하는 보조 배터리의 예상 SOC가 저장되어 있는 맵 테이블을 이용하여 상기 보조 배터리의 예상 SOC를 계산하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 SOC 차이값이 음의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제1 범위로 설정하여 보조 배터리를 방전시키는 방전 지향 제어를 수행하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
제14항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 SOC 차이값이 양의 값이면, DC 컨버터의 출력 전압 범위를 제2 범위로 설정하여 보조 배터리를 충전시키는 충전 지향 제어를 수행하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 보조 배터리의 현재 SOC가 제어 가능 SOC 보다 큰 경우 상기 SOC 차이값을 기초로 상기 DC 컨버터의 출력 전압을 결정하는 구동 모터를 구비한 차량의 DC 컨버터의 출력 전압을 제어하는 장치.
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