KR20200106751A - 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 하이브리드 차량에 탑재된 배터리의 셀 전압 편차에 기초하여 주행모드(Electric Vehicle (EV) 모드, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 모드)의 전환 시점을 조절함으로써, 배터리를 구성하는 특정 셀의 과방전을 방지할 수 있는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치에 있어서, 복수의 셀로 구성된 배터리; 상기 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 전압측정부; 및 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압에 기초하여 EV(Electric Vehicle) 모드에서 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로의 전환 시점을 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING DRIVING MODE OF HYBRID VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 하이브리드 차량에 탑재된 배터리(고전압배터리)의 셀 전압 편차에 기초하여 주행모드(Electric Vehicle (EV) 모드, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 모드)의 전환 시점을 조절하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드(Hybrid) 차량이란, 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 구동력을 얻는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 일컫는다.
하이브리드 차량은 엔진과 전기모터를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 엔진의 기계적 동력을 바퀴에 직접 전달하고 필요할 때 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터의 도움을 받는 차량을 병렬형 하이브리드 차량이라 하고, 엔진의 기계적 동력을 발전기를 통해 전기적 동력으로 변화하여 전기모터를 구동하거나 배터리에 충전하는 차량을 직렬형 하이브리드 차량이라고 한다. 보통, 고속주행이나 장거리 주행은 병렬형 하이브리드 차량이 유리하고, 시내주행이나 단거리 주행은 직렬형 하이브리드 차량이 유리하다.
최근에는 배터리의 용량을 종전의 하이브리드 차량보다 크게 만들고 배터리를 외부 전원으로부터 충전하여, 근거리 주행시는 EV 모드로만 주행하고, 배터리가 방전되면 HEV 모드로 주행하는 플러그인 하이브리드 차량이 개발되고 있다. 즉, 플러그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)은 기존의 하이브리드 차량과 같이 휘발유로 구동되는 엔진과 배터리에 의해 구동되는 모터를 동시에 장착하여 둘 중 하나 혹은 양쪽 모두를 이용해 차량을 구동하지만, 대용량의 고전압 배터리를 장착해 외부 전기로 충전할 수 있는 차량이다.
이러한 플러그인 하이브리드 차량은 운전자의 요구 파워가 모터 및 배터리 최대 출력 파워보다 클 때, 또는 배터리의 SOC(State Of Charge)가 기준치 이하(일례로 15%)인 경우에는 엔진을 구동하여 HEV 모드로 주행하게 된다. 반면, 운전의 요구 파워가 모터 및 배터리 출력 범위 내이고, 배터리가 방전되기 전에 외부 전원으로부터 충전을 한다면 엔진의 구동없이 EV 모드로 주행이 가능하다.
하이브리드 차량 내의 배터리 전원 공급 장치는 멀티 셀 배터리를 적용한다. 단일 셀로 이루어진 배터리보다는 멀티 셀로 이루어진 배터리를 이용함으로써 고전압을 인가하거나 용량을 증가시킬 수 있다. 그러나, 각각의 셀은 고유의 충방전 특성을 갖기 때문에 각각의 셀 전압은 시간이 경과함에 따라 언밸런싱되는 경향이 있다.
이러한 배터리 셀의 언밸런싱은 특정 셀의 과방전을 유발하고, 이는 하이브리드 차량의 출력제한으로 이어져 운전자가 요구하는 가속을 제공할 수 없으며 아울러 운전자에게 부드러운 변속감을 제공할 수 없으므로, 특정 셀의 과방전을 방지하고 모든 셀을 균일하게 충전시킬 수 있도록 각각의 셀을 밸런싱하는 셀 밸런싱 과정을 수행할 필요가 있다.
하이브리드 차량에 탑재된 배터리 제어 시스템(Batteyr Management System, 이하 'BMS'라 한다)은 하이브리드 차량의 배터리 전압/전류/온도 등을 측정하여 배터리 SOC 계산 및 출력가능 파워 등을 실시간으로 계산하며, 특히 직렬 연결된 배터리의 각 셀 전압을 측정하고 측정된 전압 값을 근거로 셀 간 밸런싱 과정을 수행한다.
그러나, 이러한 셀 밸런싱 과정은 하이브리드 차량의 주행준비가 완료된 상태(정차)에서만 수행되고, 아울러 셀 밸런싱 과정이 완료되기까지 통상 1주일 이상의 시간이 소요되기 때문에 EV 모드에서 배터리를 구성하는 각 셀의 전압 차이로 인해 발생하는 특정 셀의 과방전을 방지할 수 없는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 제10-1361384호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하이브리드 차량에 탑재된 배터리의 셀 전압 편차에 기초하여 주행모드(Electric Vehicle (EV) 모드, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 모드)의 전환 시점을 조절함으로써, 배터리를 구성하는 특정 셀의 과방전을 방지할 수 있는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치에 있어서, 복수의 셀로 구성된 배터리; 상기 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 전압측정부; 및 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압에 기초하여 EV(Electric Vehicle) 모드에서 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로의 전환 시점을 조절하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시킬 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 임계치를 일정치(Fixed Value) 증가시킬 수도 있고, 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 상기 임계치를 가변시킬 수도 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시킬 수 있다. 이
이러한 본 발명의 장치는 상기 임계치를 저장하는 저장부를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압을 크기 순서로 나열한 후 상위 그룹과 중간 그룹 및 하위 그룹으로 구분하고, 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시킬 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 임계치를 일정치(Fixed Value) 증가시킬 수도 있고, 상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 상기 임계치를 가변시킬 수도 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시킬 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법에 있어서, 전압측정부가 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 단계; 및 제어부가 상기 측정된 배터리의 각 셀 전압에 기초하여 EV(Electric Vehicle) 모드에서 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는, 상기 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 임계치는 일정치(Fixed Value) 증가될 수도 있고, 상기 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 가변될 수도 있다.
또한, 상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는, 상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시키 단계를 더 포함할 수도 있다.
이러한 본 발명의 방법은 상기 임계치를 저장하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는, 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압을 크기 순서로 나열한 후 상위 그룹과 중간 그룹 및 하위 그룹으로 구분하는 단계; 및 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 임계치는 일정치(Fixed Value) 증가될 수도 있고, 상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 가변될 수도 있다.
또한, 상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는, 상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량에 탑재된 배터리(고전압배터리)의 셀 전압 편차에 기초하여 주행모드(Electric Vehicle (EV) 모드, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 모드)의 전환 시점을 조절함으로써, 고전압배터리를 구성하는 특정 셀의 과방전을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 일예시도,
도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치가 특정 셀의 과방전을 방지하는 원리를 나타내는 도면,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치에 대한 구성도,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압측정부의 구조를 나타내는 도면,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법에 대한 흐름도,
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량의 일예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 하이브리드 차량은 엔진(10), 엔진 클러치(20), 모터(30), 변속기(40), 차동 기어 장치(Differential Gear: 50), 이그니션 스위치(Ignition switch: 60), 배터리(70), 차륜(80), HCU(Hybrid Control Unit: 100), 비휘발성 메모리(110), ECU(Engine Control Unit: 200), MCU(Motor Control Unit: 300), TCU(Transmission Control Unit: 400), 및 BMS(500)를 포함할 수 있다.
엔진 클러치(20)는 엔진(10)과 모터(30) 사이에서 동력을 단속하고, 이그니션 스위치(60)는 엔진(10)을 시동하거나 모터(30)와 연결된 배터리(70)를 통해 모터(30)를 시동할 수 있으며, 배터리(70)는 EV 주행모드 시 모터(30)에 전압을 공급한다.
ECU(200)는 엔진(10)의 전반적인 동작을, MCU(300)는 모터(30)의 전반적인 동작을, TCU(400)는 변속기(40)의 전반적인 동작을 각각 제어한다. 즉, ECU(200)는 HCU(100)로부터 네트워크를 통해 인가되는 제어신호에 따라 엔진(10)의 동작을 제어한다.
MCU(300)는 HCU(100)로부터 네트워크로 제공되는 제어신호에 따라 배터리(70)의 직류전압을 3상 교류전압 변환시켜 요구출력에 따라 모터(30)의 출력토크 및 속도를 제어한다.
MCU(300)는 HCU(100)의 제어에 따라 엔진 시동 온을 실행시키기 위해 모터(30)를 통해 엔진을 크랭킹한다.
MCU(300)는 복수 개의 전력 스위칭 소자로 구성되는 인버터를 포함하며, 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
BMS(500)는 배터리(70)의 작동 영역 내에서 각 셀들의 전류, 전압, 온도 등을 검출하여 SOC를 관리하고, 배터리(70)에 대한 제반정보를 네트워크를 통해 HCU(100)에 제공하며, 배터리(70)의 충/방전 전압을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충전되어 수명이 단축되는 것을 방지한다.
BMS(500)는 배터리의 각 셀 전압을 측정하고 측정된 전압 값을 근거로 셀 간 밸런싱 과정을 수행한다.
HCU(100)는 하이브리드 차량의 전반적인 동작을 제어하는 상위 제어기로서, 네트워크를 통해 각종 제어기와 연결하여 상호 간의 정보를 주고받으며, 협조 제어를 실행하여 엔진(10)과 모터(30)의 출력 토크를 제어하고, 목표 기어비를 제어하여 주행을 유지한다. 이때, 비휘발성 메모리(110)는 전원이 끊겨도 저장된 데이터를 보존하면서 데이터의 내용을 지우고 다시 입력할 수 있는 기억장치로서 HCU(100)의 내부 또는 외부에 설치된다. 이러한 비휘발성 메모리(110)는 플래시 메모리(flash memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 등을 포함할 수 있다.
또한, HCU(100)는 하이브리드 차량의 EV 모드와 HEV 사이의 전환을 수행할 수 있다. 여기서, EV 모드는 모터의 동력으로 주행하는 모드를 의미하고, HEV는 엔진의 동력으로 주행하는 모드를 의미한다.
도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치가 특정 셀의 과방전을 방지하는 원리를 나타내는 도면이다.
도 2a는 무부하 상태에서의 셀 전압을 나타내며, 도 2a에서 '210'은 배터리 셀의 상한 전압을 나타내고, '220'은 배터리 셀의 하한 전압을 나타내며, A1은 소정의 SOC 구간(270)에서 최대전압을 가지는 제1 셀을 나타내고, A2는 소정의 SOC 구간(270)에서 최소전압을 가지는 제2 셀을 나타낸다.
도 2a를 통해 제1 셀(A1)과 제2 셀(A2)은 고유의 특성으로 인해 서로 다른 전압을 갖는 것을 알 수 있다. 아울러, 배터리 SOC가 10%인 경우의 제1 셀(A1)과 제2 셀(A2) 간 전압 차이(230)보다 배터리 SOC가 5%인 경우의 제1 셀(A1)과 제2 셀(A2) 간 전압 차이(240)가 더 큰 것을 알 수 있다. 즉, 배터리 SOC가 낮을수록 제1 셀(A1)과 제2 셀(A2) 간 전압 차이가 커지는 것을 알 수 있다.
도 2b는 배터리에 부하를 연결한 경우, 셀 전압의 저하(drop) 정도를 나타낸다. 도 2b에 도시된 바와 같이 배터리 SOC가 10%인 경우에 제1 셀(A1)의 전압은 하한 전압(220) 밑으로 떨어지지 않지만, 제2 셀(A2)의 전압은 하한 전압(200) 밑으로 떨어져 과방전되는 것을 알 수 있다.
이러한 특정 셀의 과방전은 해당 셀의 기능 저하를 유발하는 것은 물론, 하이브리드 차량에서 출력제한의 원인이 되어 운전자가 요구하는 가속을 제공할 수 없고 아울러 운전자에게 부드러운 변속감을 제공하지 못하게 된다.
이를 고려하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치는 주행모드(Electric Vehicle (EV) 모드, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 모드)의 전환 시점을 조절하게 된다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치에 대한 구성도로서, 별도의 구성으로 구현될 수도 있고 HCU(100) 내부에 탑재될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치(310)는, 저장부(Storage Device, 31), 전압측정부(Voltage Sensor, 32), 및 제어부(Controller, 33)를 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치(310)를 실시하는 방식에 따라 각 구성요소는 서로 결합되어 하나로 구비될 수 있으며, 아울러 발명을 실시하는 방식에 따라 일부의 구성요소가 생략될 수도 있다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(31)는 하이브리드 차량에 탑재된 배터리(70)의 셀 전압 편차에 기초하여 주행모드(Electric Vehicle (EV) 모드, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 모드)의 전환 시점을 조절하는데 요구되는 각종 로직과 알고리즘 및 프로그램을 저장할 수 있다.
또한, 저장부(31)는 배터리(70)의 셀 중에서 최대전압을 가지는 제1 셀(A1)과 최소전압을 가지는 제2 셀(A2) 간의 전압 편차가 기준치를 초과하지 않는 경우에 EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 배터리의 SOC 값(이하, 제1 임계치)과, 배터리(70)의 셀 중에서 최대전압을 가지는 제1 셀(A1)과 최소전압을 가지는 제2 셀(A2) 간의 전압 편차가 기준치를 초과하는 경우에 EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 배터리의 SOC 값(이하, 제2 임계치)를 저장할 수 있다.
또한, 저장부(31)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
다음으로, 전압측정부(32)는 배터리(70)를 구성하는 각 셀들의 전압을 측정한다. 본 발명에서는 전압측정부(32)를 별도로 구현한 예를 설명하지만, BMS(500)에 이미 구현되어 있는 전압센서(미도시)를 이용할 수도 있다.
이하, 도 4를 참조하여 전압측정부(32)의 구조에 대해 상세히 살펴보도록 한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압측정부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4에서, '70'은 복수의 셀로 이루어진 배터리를 나타내며, '41'은 전압측정용 릴레이를 나타내고, '42'는 셀 밸런싱용 릴레이를 나타낸다.
전압측정부(32)는 전압측정용 릴레이(42)를 이용하여 배터리(70)의 각 셀 전압을 측정한다. 이때 셀 밸런싱용 릴레이(41)는 배터리(70)의 셀 밸런싱에 이용된다.
다음으로, 제어부(33)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다. 이러한 제어부(33)는 하드웨어 또는 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있으며, 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로도 존재할 수 있다. 바람직하게는, 제어부(33)는 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 제어부(33)는 하이브리드 차량에 탑재된 배터리의 셀 전압 편차에 기초하여 주행모드(Electric Vehicle (EV) 모드, Hybrid Electric Vehicle (HEV) 모드)의 전환 시점을 조절하는 과정에서 요구되는 각종 제어를 수행한다.
또한, 제어부(33)는 저장부(31)가 배터리(70)의 셀 중에서 최대전압을 가지는 제1 셀(A1)과 최소전압을 가지는 제2 셀(A2) 간의 전압 편차가 기준치를 초과하지 않는 경우에 EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 배터리의 SOC 값(이하, 제1 임계치)과, 배터리(70)의 셀 중에서 최대전압을 가지는 제1 셀(A1)과 최소전압을 가지는 제2 셀(A2) 간의 전압 편차가 기준치를 초과하는 경우에 EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 배터리의 SOC 값(이하, 제2 임계치)를 저장하는 과정에서 요구되는 제어를 수행한다.
또한, 제어부(33)는 전압측정부(32)가 배터리(70)를 구성하는 각 셀들의 전압을 측정하는 과정에서 요구되는 제어를 수행한다.
또한, 제어부(33)는 전압측정부(32)에 의해 측정된 배터리(70)의 각 셀 전압에 기초하여 EV 모드에서 HEV 모드로의 전환 시점을 조절한다.
또한, 제어부(33)는 전압측정부(32)에 의해 측정된 배터리(70)의 각 셀 전압중 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 배터리의 SOC 값(임계치)을 증가시킨다. 즉, 제1 임계치(일례로, 15%)에서 제2 임계치(일례로, 15%+α%)로 변경한다. 여기서, α(증가분)는 고정된 값일 수도 있고, 배터리(70)의 각 셀 전압중 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 정도(초과량)에 따라 가변될 수도 있다. 일례로, 하기의 [표 1]과 같다.
초과량(V) 증가분(α)
0.1 이상 0.5 미만 3%
0.5 이상 1 미만 5%
1 이상 7%
이로 인해 EV 모드에서 HEV 모드로 전환되는 시점이 빨라져 배터리(70)의 셀 중에서 최소전압을 가지는 셀의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 제어부(33)는 BMS(500)에 의해 장시간에 걸친 셀 밸런싱 과정이 완료되어 전압측정부(32)에 의해 측정된 배터리(70)의 각 셀 전압중 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하지 않게 되면, 제2 임계치를 제1 임계치로 복귀시킬 수 있다.
다른 실시예로, 제어부(33)는 전압측정부(32)에 의해 측정된 배터리(70)의 각 셀 전압을 크기 순서로 나열한 후 상위 그룹과 중간 그룹 및 하위 그룹으로 구분하고, 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 배터리의 SOC 값을 증가시킬 수도 있다.
예를 들어, 배터리(70)가 96개의 셀로 구성되는 경우, 각 셀을 전압 크기에 따라 나열한 결과가 최대값을 가지는 1번 셀부터 최소값을 가지는 96번 셀의 순서라 하면, 상위 그룹은 1~3번이 포함될 수 있고, 중간 그룹은 4~93번이 포함될 수 있으며, 하위 그룹은 94~96번이 포함될 수 있다. 이때, 상위 그룹과 하위 그룹에 포함되는 셀의 수는 5개를 넘지 않는 것이 바람직하다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 전압측정부(32)가 배터리(70)의 각 셀 전압을 측정한다(501).
이후, 제어부(33)가 전압측정부(32)에 의해 측정된 배터리(70)의 각 셀 전압에 기초하여 EV(Electric Vehicle) 모드에서 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로의 전환 시점을 조절한다(502).
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법은 컴퓨팅 시스템을 통해서도 구현될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(1000)은 시스템 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, SSD(Solid State Drive), 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
31: 저장부
32: 전압측정부
33: 제어부

Claims (20)

  1. 복수의 셀로 구성된 배터리;
    상기 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 전압측정부; 및
    상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압에 기초하여 EV(Electric Vehicle) 모드에서 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로의 전환 시점을 조절하는 제어부
    를 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임계치를 일정치(Fixed Value) 증가시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 상기 임계치를 가변시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 임계치를 저장하는 저장부
    를 더 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압을 크기 순서로 나열한 후 상위 그룹과 중간 그룹 및 하위 그룹으로 구분하고, 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임계치를 일정치(Fixed Value) 증가시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 상기 임계치를 가변시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 장치.
  11. 전압측정부가 배터리의 각 셀 전압을 측정하는 단계; 및
    제어부가 상기 측정된 배터리의 각 셀 전압에 기초하여 EV(Electric Vehicle) 모드에서 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계
    를 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는,
    상기 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시키는 단계
    를 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 임계치는,
    일정치(Fixed Value) 증가되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 임계치는,
    상기 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는,
    상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시키 단계
    를 더 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 임계치를 저장하는 단계
    를 더 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는,
    상기 전압측정부에 의해 측정된 배터리의 각 셀 전압을 크기 순서로 나열한 후 상위 그룹과 중간 그룹 및 하위 그룹으로 구분하는 단계; 및
    상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 경우, EV 모드에서 HEV 모드로 전환하는데 기준이 되는 임계치를 증가시키는 단계
    를 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 임계치는,
    일정치(Fixed Value) 증가되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 임계치는,
    상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하는 정도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 EV 모드에 HEV 모드로의 전환 시점을 조절하는 단계는,
    상기 임계치를 증가시킨 후, 상기 상위 그룹의 평균전압과 하위 그룹의 평균전압의 차이가 기준치를 초과하지 않으면, 상기 임계치를 복귀시키는 단계
    를 더 포함하는 하이브리드 차량의 주행모드 제어 방법.
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