차량의 전원 장치

차량의 전원 장치{POWER SUPPLY APPARATUS OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 전원 장치에 관한 것이다.

승압 컨버터에 의해 배터리로부터의 저전압의 출력 전압을 승압하고 승압된 고전압의 전력을 모터 제너레이터에 공급하는 하이브리드 차량의 전원 시스템이 알려져 있다. 이러한 전원 시스템에 관해, 승압 컨버터에서의 전력 손실을 저감하는 기술이 제안되고 있다.

예를 들어, 일본 특허 공개 제2010-11651호(특허문헌 1)에 개시된 하이브리드 차량은 제1 및 제2 배터리, 제1 배터리의 출력 전압을 변환하여 변환된 전압을 모터 제너레이터에 출력하는 제1 승압 컨버터, 및 제2 배터리의 출력 전압을 변환하여 변환된 전압을 모터 제너레이터에 출력하는 제2 승압 컨버터를 포함한다. 이 차량을 하이브리드 주행 모드로 제어하는 동안, 이 하이브리드 차량의 제어 장치는 제1 승압 컨버터는 작동시키지만 제2 승압 컨버터는 정지시킨다. 이에 의해, 제2 승압 컨버터의 전력 손실이 저감되고 이에 따라 연비가 향상될 수 있다.

모터 제너레이터의 전류 소비가 적은 경우, 간헐적 승압 제어는 승압 컨버터를 간헐적으로 자동 및 정지시킴으로써 수행되고 이에 의해 승압 컨버터의 스위칭에 의한 전력 손실을 저감할 수 있다. 이 제어가 수행되는 경우, 승압 컨버터를 통해 흐르는 전류 및 배터리로부터/배터리 내부로 흐르는 전류(배터리 전류)가 또한 도통 상태와 비도통 상태 사이에서 고속으로 전환된다.

차량 제어를 수행하는 ECU(Electronic Control Unit)의 구성에 따라서, 제어를 위해 사용되는 전류의 데이터는 느린 주기로 측정되고, 이에 의해 전류의 변화를 정밀하게 관측하는데 실패할 수 있다.

더 구체적으로, ECU는 배터리 전류를 적산함으로써 배터리의 SOC(State Of Charge)를 추정하는 방법을 사용할 수 있다. 이 추정 방법이 간헐적 승압 제어 하에서 사용되는 경우, 배터리 전류의 변화는 정밀하게 관측될 수 없고, 따라서, SOC가 추정되는 정밀도가 낮아진다. SOC가 추정되는 정밀도가 낮아지면 SOC의 추정값이 참값으로부터 괴리될 수 있다. 따라서, 실제로는 배터리 충전이 불필요함에도 불구하고 배터리가 강제적으로 충전하게 될 수 있다. 이러한 경우, 연비가 악화될 수 있다.

본 발명의 목적은 간헐적 승압 제어에 의한 전력 손실 저감 효과를 보장하고, 여전히 연비의 악화를 방지할 수 있는 차량의 전원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 양태에 따르는 차량의 전원 장치는 발전 유닛, 축전 장치, 축전 장치의 전압을 승압하여 승압된 전압을 차량의 전기 부하에 공급하는 승압 컨버터, 및 승압 컨버터를 연속적 승압 모드 및 간헐적 승압 모드로 제어하는 제어 장치를 포함한다. 연속적 승압 모드에서, 컨버터는 연속적으로 작동된다. 간헐적 승압 모드에서, 컨버터는 간헐적으로 작동된다. 제어 장치는 축전 장치 내부로 그리고 외부로 흐르는 전류에 기초하여 축전 장치의 충전 상태를 추정하고, 충전 상태의 추정값이 사전결정된 하한보다 작은 경우, 축전 장치를 발전 유닛에 의해 강제적으로 충전한다. 제어 장치는 추정값이 하한값에 접근할수록 간헐적 승압 모드에서의 승압 컨버터의 작동을 더욱 큰 정도로 억제한다.

상술된 특징에 따르면, 간헐적 승압 모드에서의 작동은 충전 상태의 추정값이 하한에 접근할수록 더욱 큰 정도로 억제된다. 따라서, 충전 상태가 추정되는 정밀도가 낮은 경우에도, 추정값이 하한보다 작은 것으로 제어 장치가 잘못하여 결정하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 실제로는 불필요한 축전 장치의 강제 충전이 행해지는 것이 방지될 수 있고, 따라서 연비의 악화가 억제될 수 있다.

바람직하게는, 제어 장치는 추정값이 하한보다 큰 사전결정된 임계값 이하인 경우, 간헐적 승압 모드에서의 승압 컨버터의 작동을 억제한다.

상술된 특징에 따르면, 임계값은 추정값이 하한과 임계값 사이의 범위에 있을 때 간헐적 승압 모드에서의 작동을 억제하도록 설정될 수 있다.

바람직하게는, 임계값은 간헐적 승압 모드에서의 승압 컨버터의 작동에 의해 발생될 수 있는 추정값의 최대 오차만큼 하한보다 크도록 결정된다.

상술된 특징에 따르면, 임계값은 하한으로부터 추정값의 최대 오차의 마진을 사용하여 설정된다. 따라서, 실제로는 불필요한 강제 충전이 행해지는 것이 더욱 확실하게 방지될 수 있다.

바람직하게는, 제어 장치는 간헐적 승압 모드에서의 승압 컨버터의 작동을 금지함으로써, 승압 컨버터의 작동을 억제한다.

상술된 특징에 따르면, 간헐적 승압 모드에서의 작동이 금지된다. 따라서, 간헐적 승압 모드가 억제되는 경우에 비해, 추정값이 하한보다 작은 것으로 제어 장치가 잘못하여 결정하는 것이 확실하게 방지될 수 있다.

바람직하게는, 제어 장치는 간헐적 승압 모드에서 축전 장치의 전압이 승압되는 속도를 저감함으로써 승압 컨버터의 작동을 억제한다.

상술된 특징에 따르면, 축전 장치의 전압이 승압되는 속도의 저감에 의해 배터리 전류가 완만히 증가하게 된다. 따라서, 전압이 승압되는 속도가 빠른 경우에 비해, 배터리 전류가 시간적으로 평균화된다. 따라서, 전류가 측정되는 타이밍에 따르는 배터리 전류의 값의 변화가 저감될 수 있고, 따라서, 축전 장치의 충전 상태가 추정되는 정밀도가 향상될 수 있다. 따라서, 실제로는 불필요한 축전 장치의 강제 충전이 행해지는 것이 방지될 수 있다. 추가로, 강제 충전으로 인한 승압 컨버터의 전력 손실이 저감될 수 있다.

바람직하게는, 제어 장치는 간헐적 승압 모드에서 승압 컨버터를 통해 흐르는 전류를 사전결정된 값 이하로 제한함으로써 승압 컨버터의 작동을 억제한다.

상술된 특징에 따르면, 승압 컨버터를 통해 흐르는 전류의 제한은 배터리 전류가 제한되도록 할 수 있다. 따라서, 배터리 전류가 완만히 증가한다. 전압이 승압되는 속도가 높은 경우에 비해, 배터리 전류가 시간적으로 평균화된다. 따라서, 전류가 측정되는 타이밍에 따라서 배터리 전류의 값의 변화가 저감될 수 있고, 따라서 축전 장치의 충전 상태가 추정되는 정밀도가 향상될 수 있다. 따라서, 실제로는 불필요한 축전 장치의 강제 충전이 행해지는 것이 방지될 수 있다.

본 발명에 따르면, 간헐적 승압 제어에 의한 전력 손실 저감 효과가 보장될 수 있고, 또한 연비 악화가 방지될 수 있다.

[도 1] 도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 전동 차량의 전형적인 예로서 도시되는 하이브리드 차량의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.
[도 2] 도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 차량의 전기 시스템의 구성예를 설명하는 회로도이다.
[도 3] 도 3은 컨버터(200)가 간헐적 승압 모드에서 제어되는 경우 배터리 전류(IB)를 설명하기 위한 파형도이다.
[도 4] 도 4는 배터리(150)의 SOC에 따라서 컨버터(200)의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
[도 5] 도 5는 컨버터(200)에 의한 승압 제어의 절차를 도시하는 흐름도이다.
[도 6] 도 6은 도 5의 흐름도의 단계(ST25)의 상세를 도시하는 흐름도이다.
[도 7] 도 7은 연속적 승압 모드 및 간헐적 승압 모드의 작동을 설명하기 위한 파형도이다.
[도 8] 도 8은 회복율에 따라서 배터리 전류(IB)를 비교하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예가 도면을 참조하면서 상세하게 설명될 것이다. 도면에서 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 부호로 지시되며 그 설명은 반복되지 않을 것이다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 전동 차량의 전형적인 예로서 도시되는 하이브리드 차량의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 하이브리드 차량은 엔진(100), 제1 MG(Motor Generator)(110), 제2 MG(120), 동력 분할 장치(130), 감속 기어(140), 배터리(150), 구동륜(160), 및 제어 장치(500)를 포함한다. 제어 장치(500)는 PM(Power Management)-ECU(Electronic Control Unit)(170) 및 MG-ECU(172)를 포함하도록 구성된다.

하이브리드 차량은 엔진(100) 및 제2 MG(120) 중 적어도 하나로부터의 구동력에 의해 주행하게 된다. 엔진(100), 제1 MG(110) 및 제2 MG(120)는 동력 분할 장치(130)를 통해서 서로 커플링된다.

동력 분할 장치(130)는 전형적으로 유성 기어 기구로서 구성된다. 동력 분할 장치(130)는 외부로-치형 형성된 기어인 선 기어(131), 선 기어(131)와 동심으로 배열된 내부로-치형 형성된 기어인 링 기어(132), 선 기어(131) 및 링 기어(132)와 맞물리는 복수의 피니언 기어(133), 및 캐리어(134)를 포함한다. 캐리어(134)는 복수의 피니언 기어(133)가 각각의 축 상에서 회전하고 또한 공전할 수 있도록 복수의 피니언 기어를 보유하도록 구성된다.

동력 분할 장치(130)는 엔진(100)에 의해 발생되는 원동력을 2개의 경로로 분할한다. 하나의 경로는 감속 기어(140)를 통해 구동륜(160)을 구동시키는 경로이다. 다른 경로는 제1 MG(110)를 구동시켜서 전력을 생성하는 경로이다.

제1 MG(110) 및 제2 MG(120) 각각은 전형적으로 영구-자석 모터의 형태로 구성된 3상 AC 회전 전기 기계이다.

제1 MG(110)는 주로 "발전기"로서 작동하고, 엔진(100)으로부터 공급되고 동력 분할 장치(130)에 의해 분할된 구동력에 의해 발전할 수 있다. 즉, 엔진(100) 및 제1 MG(110)은 "발전 유닛"에 대응한다. 제1 MG(110)에 의해 발전된 전력은 차량이 주행하는 조건 및 배터리(150)의 SOC(State Of Charge) 조건에 따라서 상이하게 사용된다. 이 전력에 관해, 후술되는 바와 같이 이후 컨버터에 의해 전압이 조정되어, 배터리(150)에 저장된다. 예를 들어, 엔진 시동시 엔진(100)이 모터링되는 경우, 제1 MG(110)는 또한 토크 제어의 결과로서 전동기로서 작동할 수 있다.

제2 MG(120)는 주로 "전동기"로서 작동하고, 배터리(150)에 저장된 전력 및 제1 MG(110)에 의해 발전된 전력 중 적어도 하나에 의해 구동된다. 제2 MG(120)에 의해 발생되는 원동력은 구동샤프트(135)에 전달되고, 추가로 감속 기어(140)를 통해 구동륜(160)에 전달된다. 따라서, 제2 MG(120)는 엔진(100)을 보조하거나 차량이 제2 MG(120)로부터의 구동력에 의해 주행되게 한다.

하이브리드 차량의 회생 제동 시, 제2 MG(120)는 감속기(140)를 통해 구동륜(160)에 의해 구동된다. 이 경우, 제2 MG(120)는 발전기로서 작동한다. 따라서, 제2 MG(120)는 제동 에너지를 전력으로 변환하는 회생 브레이크로서 기능한다. 제2 MG(120)에 의해 발전된 전력은 배터리(150)에 저장된다.

배터리(150)는 직렬로 접속된 복수의 배터리 모듈로 구성된 배터리 팩이고, 배터리 모듈 각각은 배터리 모듈로 통합되는 복수의 배터리 셀로 구성된다. 배터리(150)의 전압은 예를 들어 대략 200V이다. 배터리(150)는 제1 MG(110) 또는 제2 MG(120)에 의해 발전된 전력에 의해 충전될 수 있다. 배터리(150)의 온도, 전압, 및 전류는 배터리 센서(152)에 의해 검출된다. 온도 센서, 전압 센서, 및 전류 센서는 여기서 총괄적으로 배터리 센서(152)로서 지칭된다.

PM-ECU(170) 및 MG-ECU(172) 각각은 내부에 통합된 CPU(Central Processing Unit) 및 메모리(미도시)를 갖도록 구성되고, 메모리에 저장된 프로그램 및 맵에 따르는 소프트웨어 처리를 통해 센서에 의해 각각 검출되는 값에 기초하여 연산을 수행하도록 구성된다. 대안적으로, PM-ECU(170) 및 MG-ECU(172)의 적어도 일부는 전용 전자 회로 등에 의한 하드웨어 처리를 통해, 사전결정된 수학적 연산 및/또는 사전결정된 논리 연산을 수행하도록 구성될 수 있다.

엔진(100)은 PM-ECU(170)로부터의 작동 명령값에 따라서 제어된다. 제1 MG(110), 제2 MG(120), 컨버터(200), 및 인버터(210, 220)는 MG-ECU(172)에 의해 제어된다. PM-ECU(170) 및 MG-ECU(172)는 쌍방향으로 서로에 대해 통신 가능하도록 서로 접속된다.

본 실시예에서 PM-ECU(170) 및 MG-ECU(172)는 별개의 ECU로서 구성되지만, 이들 ECU의 개별적인 기능을 통합한 하나의 ECU가 제공될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 차량의 전기 시스템의 구성예를 설명하는 회로도이다.

도 2를 참조하면, 하이브리드 차량의 전기 시스템은 컨버터(200)(승압 컨버터), 제1 MG(110)와 관련된 인버터(210), 제2 MG(120)와 관련된 인버터(220), SMR(System Main Relay)(230), 및 커패시터(C1, C2)를 포함한다.

컨버터(200)는 직렬 접속된 2개의 전력용 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)(이후, 간단히 "스위칭 소자"로도 지칭됨), 스위칭 소자(Q1, Q2)와 각각 관련되어 제공되는 다이오드(D1, D2), 및 리액터(L)를 포함한다.

스위칭 소자(Q1, Q2)는 양극 라인(PL2)과 배터리(150)의 음극에 접속되는 접지 라인(GL) 사이에 직렬로 접속된다. 스위칭 소자(Q1)의 콜렉터는 양극 라인(PL2)에 접속되고 스위칭 소자(Q2)의 이미터는 접지 라인(GL)에 접속된다. 다이오드(D1, D2)는 각각 스위칭 소자(Q1, Q2)에 역-병렬(anti-parallel)로 접속된다. 스위칭 소자(Q1) 및 다이오드(D1)는 컨버터(200)의 상부 아암을 구성하고, 스위칭 소자(Q2) 및 다이오드(D2)는 컨버터(200)의 하부 아암을 구성한다.

전력용 반도체 스위칭 소자(Q1, Q2)로서, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 전력용 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터, 전력용 바이폴라 트랜지스터 등이 적절히 사용될 수 있다. 각각의 스위칭 소자(Q1, Q2)의 온/오프는 MG-ECU(172)로부터의 스위칭 제어 신호에 의해 제어된다.

리액터(L)는 배터리(150)의 양극에 접속되는 양극 라인(PL1)에 접속된 일단부, 및 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접속 노드, 즉, 스위칭 소자(Q1)의 이미터와 스위칭 소자(Q2)의 콜렉터 사이의 접속점에 접속되는 타단부를 구비한다.

커패시터(C2)는 양극 라인(PL2) 및 접지 라인(GL) 사이에 접속된다. 커패시터(C2)는 양극 라인(PL2)과 접지 라인(GL) 사이의 전압 변동의 AC 성분을 평활화한다. 커패시터(C1)는 양극 라인(PL1)과 접지 라인(GL) 사이에 접속된다. 커패시터(C1)는 양극 라인(PL1)과 접지 라인(GL) 사이의 전압 변동의 AC 성분을 평활화한다.

또한, 양극 라인(PL1)과 접지 라인(GL) 사이에는 에어 컨디셔너(A/C)(240)가 접속된다. 도시되지 않았으나, 양극 라인(PL1)과 접지 라인(GL) 사이에는 또한 에어 컨디셔너(240) 이외의 보조 기계가 접속될 수 있다. 에어 컨디셔너(240)에 공급되는 전류 및 보조 기계에 공급되는 전류는 총괄적으로 보조 기계 전류(Idc)로서 표현된다.

리액터(L)에 흐르는 전류(이후, 리액터 전류)(IL)는 전류 센서(SEIL)에 의해 검출된다. 전압 센서(180)는 컨버터(200)의 출력 전압인 커패시터(C2)의 단자간 전압, 즉 양극 라인(PL2)과 접지 라인(GL) 사이의 전압(VH)(시스템 전압)을 검출하고, 검출된 값을 MG-ECU(172)에 출력한다.

컨버터(200), 인버터(210), 및 인버터(220)는 양극 라인(PL2)과 접지 라인(GL)을 통해 서로 전기 접속된다.

승압 작동에서, 컨버터(200)는 배터리(150)로부터 공급된 직류 전압(VB)(커패시터(C1)의 양단 전압)을 승압하고, 승압에 의해 생성된 시스템 전압(VH)을 인버터(210, 220)에 공급한다. 더 구체적으로, MG-ECU(172)로부터의 스위칭 제어 신호에 응답하여, 스위칭 소자(Q1)의 온 기간 및 스위칭 소자(Q2)의 온 기간이 교번되고, 승압 비율은 이들 온 기간 사이의 비율에 따라서 결정된다.

강압 작동에서, 컨버터(200)는 커패시터(C2)를 통해 인버터(210, 220)로부터 공급된 시스템 전압(VH)을 강압하고 전압을 사용하여 배터리(150)를 충전한다. 더 구체적으로, MG-ECU(172)로부터의 스위칭 제어 신호에 응답하여, 스위칭 소자(Q1)만이 온이 되는 기간 및 스위칭 소자(Q1, Q2)의 양쪽이 오프가 되는 구간이 교번되고, 강압 비율은 온 기간의 듀티비에 따라서 결정된다.

컨버터(200)의 승강/강압 작동이 정지될 때, 스위칭 소자(Q1)은 온 상태로 고정되고, 스위칭 소자(Q2)는 오프 상태로 고정된다.

인버터(210)는 일반적인 3상 인버터의 형태로 구성되고, U상 아암(15), V상 아암(16), 및 W상 아암(17)을 포함한다. 아암(15 내지 17)은 스위칭 소자(Q3 내지 Q8) 및 역-병렬 다이오드(D3 내지 D8)를 포함한다.

차량 주행시, 인버터(210)는 차량 주행에 요구되는 구동력(차량 구동 토크, 발전 토크 등)을 발생하기 위해 설정되는 작동 명령값(전형적으로 토크 명령값)을 따라서 제1 MG(110)가 작동하도록, 제1 MG(110)의 각각의 상 코일의 전류 또는 전압을 제어한다. 즉, 인버터(210)는 양극 라인(PL2)과 제1 MG(110) 사이에서 쌍방향 DC/AC 전력 변환을 수행한다.

인버터(220)는 인버터(210)과 마찬가지로, 일반적인 3상 인버터의 형태로 구성된다. 차량 주행시, 인버터(220)는 차량 주행에 요구되는 구동력(차량 구동 토크, 회생 제동 토크 등)을 발생하기 위해 설정되는 작동 명령값(전형적으로 토크 명령값)을 따라서 제2 MG(120)가 작동하도록, 제2 MG(120)의 각각의 상 코일의 전류 또는 전압을 제어한다. 즉, 인버터(220)는 양극 라인(PL2)과 제2 MG(120) 사이에 쌍방향 DC/AC 전력 변환을 수행한다.

PM-ECU(170)는 하이브리드 차량의 속도(V) 및 액셀러레이터 페달 위치(Acc)에 기초하여, 제1 MG(110)의 토크 명령값(TR1) 및 제2 MG(120)의 토크 명령값(TR2)을 산출한다.

MG-ECU(172)는 PM-ECU(170)에 의해 산출된 제1 MG(110)의 토크 명령값(TR1) 및 제2 MG(120)의 토크 명령값(TR2)뿐만 아니라, 제1 MG(110)의 모터 회전수(MRN1) 및 제2 MG(120)의 모터 회전수(MRN2)에 기초하여, 컨버터(200)의 출력 전압(시스템 전압)(VH)의 최적값(목표값), 즉 명령 전압(VH ^* )을 산출한다. MG-ECU(172)는 전압 센서(180)에 의해 검출되는 컨버터(200)의 출력 전압(VH) 및 명령 전압(VH ^* )에 기초하여, 전압(VH)이 명령 전압(VH ^* )이 되도록 출력 전압(VH)을 제어하기 위한 튜티비를 산출하고, 이에 따라서 컨버터(200)를 제어한다.

MG-ECU(172)는 연속적 승압 모드와 간헐적 승압 모드 중 하나의 모드로 컨버터를 설정함으로써 컨버터(200)를 제어한다. 연속적 승압 모드는 컨버터(200)가 승압 작동을 정지없이 수행하는 모드이다. 간헐적 승압 모드는 컨버터(200)가 승압 작동 및 승압 작동의 정지를 간헐적으로 반복하는 모드이다. 컨버터(200)가 승압 작동을 수행할 때, 스위칭 소자(Q1, Q2)는 온 상태와 오프 상태 사이에서 전환된다. 컨버터(200)가 승압 작동을 정지할 때, 스위칭 소자(Q1)는 온 상태에서 고정되고 스위칭 소자(Q2)는 오프 상태에서 고정된다.

컨버터(200)가 연속적 승압 모드에서 승압하지 않는 경우 및 컨버터(200)가 간헐적 승압 모드에서 승압을 정지하는 경우는 이하의 면에서 서로 상이하다.

연속적 승압 모드에서, 배터리(150)의 전압은 컨버터(200)를 통해 인버터(210, 220)에 공급된다. 따라서, 연속적 승압 모드에서 컨버터(200)가 승압하지 않는 경우, 배터리(150)의 전압은 승압되지 않은 상태로 컨버터(200)를 통해(듀티비가 1임) 인버터(210, 220)에 공급된다.

반대로, 간헐적 승압 모드에서 컨버터(200)가 승압을 정지할 때, 배터리(150)의 전압은 컨버터(200)를 통해 인버터(210, 220)에 공급되지 않는다.

제어 장치(500)(구체적으로 PM-ECU(170))는 배터리 전류(IB)의 적산에 의해 배터리(150)의 SOC를 추정한다. 전류 적산에 의해 SOC를 추정하는 방법으로서 일반적인 방법이 사용될 수 있기 때문에 여기서 설명은 반복되지 않는다. 그러나, 본 실시예는 간헐적 승압 모드에서의 제어 하에서 배터리 전류(IB)가 고속으로 변한다고 하는 특징을 갖는 점에 유의해야 한다.

도 3은 간헐적 승압 모드에서 컨버터(200)이 제어되는 경우 배터리 전류(IB)를 설명하기 위한 파형도이다. 도 3을 참조하면, 간헐적 승압 제어가 수행되는 동안, 배터리 전류(IB)는 매우 짧은 주기(예를 들어 3 내지 5ms)로 변한다. 전류를 정확하게 관측하기 위해, 전류가 측정되는 주기는 전류가 변하는 이러한 주기보다 충분히 짧은 것이 필요하다.

그러나, 전류가 측정되는 주기를 단축하기 위해, 고속 CPU를 사용하거나 통신 빈도를 증가시키는 것이 필요하고, 이는 비용을 증가시킨다. 이러한 점에서, 본 실시예의 제어 장치(500)는, 배터리 전류(IB)가 변하는 주기보다 긴 제어 주기를 갖는 CPU가 사용된다. 예로서, 제어 장치(500)의 CPU의 제어 주기의 기간은 배터리 전류(IB)가 변하는 대략 5ms의 주기 기간에 비해 대략 8ms이다.

상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 배터리 전류(IB)가 측정되는 시간 간격이 배터리 전류(IB)가 변하는 간격보다 긴 경우, 전류는 정확히 관측될 수 없고 따라서 간헐적 승압 모드에서의 제어 하에서 배터리 전류(IB)가 측정되는 정밀도는 저하된다. 따라서, SOC가 추정되는 정밀도가 저하되고 이에 따라서 SOC의 추정값이 참값으로부터 괴리될 가능성이 있다. 즉, 제어 장치(500)가 간헐적 승압 모드에서 제어를 수행할 때, 제어 장치(500)는 상대적으로 낮은 정밀도를 사용하여 추정된 SOC에 기초하여 배터리(150)가 충전 또는 방전되도록 컨버터(200)를 제어한다.

도 4는 배터리(150)의 SOC에 따라서 컨버터(200)의 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 횡축은 배터리(150)의 SOC를 나타내고 종축은 배터리(150)의 개방-회로 전압(OCV)을 나타낸다.

배터리(150)의 SOC의 상한(UL) 및 하한(LL)이 규정된다. SOC가 상한(UL)보다도 높은 경우, 배터리(150)의 전압(VB)은 SOC의 상승에 따라서 급격하게 상승한다. 따라서, 배터리(150)을 보호하기 위해, SOC가 상한(UL)보다 높은 경우, 제어 장치(500)는 배터리(150)가 방전되도록 컨버터(200)를 제어한다.

반대로, SOC가 하한(LL)보다 낮은 경우, 배터리(150)의 전압(VB)은 SOC의 저하에 따라서 급격하게 저하된다. 따라서, SOC가 하한(LL)보다 낮은 경우, 제어 장치(500)는 배터리(150)가 충전되도록 컨버터(200)를 제어한다. 즉, 제어 장치(500)는 배터리(150) 내부/외부로 흐르는 배터리 전류(IB)에 기초하여 배터리(150)의 SOC를 추정하고, SOC의 추정값이 사전결정된 하한(LL)보다 낮아지는 경우 엔진(100) 및 제1 MG(110)에 의해 배터리(150)가 강제적으로 충전되게 한다.

이하에서, SOC가 상한(UL)보다 높은 경우 행해지는 방전은 강제 방전으로 지칭되고, SOC가 하한(LL)보다도 낮은 경우 행해지는 충전은 강제 충전으로 지칭된다.

상술한 바와 같이 SOC의 추정값이 참값으로부터 괴리되는 경우, SOC의 참값이 상한(UL)보다 충분히 낮은 데도 불구하고 SOC의 추정값이 상한(UL)보다 높다고 제어 장치(500)가 잘못하여 결정하는 것이 발생할 수 있다. 이 경우, 강제 방전이 행해지므로 SOC가 급격히 저하된다. 그 결과, 예를 들어 SOC를 표시하는 표시기의 변화로부터 확인되는, SOC가 부자연스럽게 저하된 것에 관해 사용자는 위화감을 느낄 수 있다.

반대로, SOC의 참값이 하한(LL)보다 충분히 높은 데도 불구하고, SOC의 추정값이 하한(LL)보다 낮다고 제어 장치(500)가 잘못하여 결정하는 것 또한 발생할 수 있다. 이 경우, 강제 충전이 행해지므로 엔진(100)이 운전된다. 이 경우 엔진(100)은 잘못된 결정에 기초하여 운전되기 때문에, 연비가 악화될 가능성이 있다. 추가로, 엔진(100)의 운전이 의도하지 않은 타이밍에서 개시되기 때문에, 사용자는 이 엔진의 운전에 관해 위화감을 느낄 수 있다.

상기의 면에서, 하한(LL)과 상한(UL) 사이에 임계값(K1, K2)이 규정된다. 임계값(K1)은 하한(LL)과 중심 값(C) 사이에서 규정되고, 임계값(K2)은 중심 값(C)과 상한(UL) 사이에서 규정된다(K1 < C < K2). 중심 값(C)은 예를 들어 상한(UL) 및 하한(LL)의 평균이다. 중심 값(C)이 상한(UL)과 하한(LL) 사이의 값인 한, 중심 값(C)은 평균으로 한정되지 않는다.

또한, 임계값(K1)은 바람직하게는 SOC의 하한(LL)에, 간헐적 승압 모드에서의 제어 하에서 발생한다고 상정되는 SOC의 오차(dSOC)를 가산하여 결정되는 값이다. 즉, 임계값(K1)은 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 작동에 의해 발생될 수 있는 SOC의 추정값의 최대 오차(dSOC)만큼 하한(LL)보다 크게 결정된다. 동일하게, 임계값(K2)은 바람직하게는 SOC의 상한(UL)으로부터 오차(dSOC)를 감산하여 결정되는 값이다. 오차(dSOC) 결정 방법에 대해 이후에 상세하게 설명될 것이다.

SOC가 임계값(K1, K2)에 의해 규정된 범위 내에 있는 경우(SOC가 임계값(K1) 이상이고 임계값(K2) 이하인 경우), 간헐적 승압 모드의 제어가 허가된다. 반대로, SOC가 이 범위 밖인 경우(SOC가 임계값(K1) 미만이거나 임계값(K2) 초과인 경우), 간헐적 승압 모드의 제어는 금지되고, 즉 연속적 승압 모드의 제어가 실행된다. 이하에서, 상기 언급된 범위는 허가 범위로도 지칭된다.

임계값(K1) 초과이며 중심 값(C) 이하의 SOC의 범위는 하한(LL) 초과이며 임계값(K1) 이하의 범위에 비해, 흔히 사용되는 범위이다. 허가 범위가 이에 따라서 규정되고, 따라서 SOC가 흔히 사용되는 범위인 경우, 간헐적 승압 모드에서 컨버터(200)의 작동이 허가된다. 반대로, SOC가 흔히 사용되지 않는 범위(하한(LL) 초과이며 임계값(K1) 이하의 범위)에 있는 경우, 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 작동이 억제된다. 즉, 간헐적 승압 모드에서의 승압 컨버터의 작동이 억제되는 SOC의 범위는 흔히 사용되지 않는 범위로 한정될 수 있다.

도 5는 컨버터(200)에 의한 승압 제어의 절차를 도시하는 흐름도이다. 도 7은 연속적 승압 모드와 간헐적 승압 모드에서의 작동을 설명하기 위한 파형도이다.

도 7의 (a)는 연속적 승압 모드와 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 출력 전압(시스템 전압)(VH)을 도시하는 도면이다. 도 7의 (b)는 연속적 승압 모드와 간헐적 승압 모드에서의 리액터 전류(IL)를 도시하는 도면이다. 리액터 전류(IL)는 실제로는 컨버터(200)의 스위칭에 의해 변하게 되지만, 도 7의 (b)는 스위칭으로 인한 변화 성분이 평활화되는 리액터 전류를 도시한다. 도 7의 (c)는 연속적 승압 모드와 간헐적 승압 모드에서의 스위칭으로 인한 승압 전력 손실(LP)을 도시하는 도면이다.

도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 단계(ST10)에서, 제어 장치(500)는 컨버터(200)를 연속적 승압 모드로 설정한다. 컨버터(200)는 승압 작동을 정지하지 않은 상태로 승압 작동을 수행한다.

그 후, 단계(ST20)에서 과거의 사전결정된 기간에서의 리액터 전류(IL)의 평균(ILM)이 임계값(TH1) 미만이 되는 경우, 제어 장치(500)는 처리를 단계(ST25)로 진행시킨다. 단계(ST25)에서, 제어 장치(500)는 간헐적 승압 모드를 허가할 지 여부를 결정하기 위해 배터리 상태를 확인한다.

도 6은 도 5의 흐름도의 단계(ST25)의 상세를 도시하는 흐름도이다. 도 2 및 도 6을 참조하면, 단계(ST25)의 처리의 개시에 응답하여, 제어 장치(500)는 배터리 센서(152)로부터 배터리 전류(IB)를 획득하고 배터리 전류(IB)를 적산하여, 이에 의해 단계(ST100)에서 배터리(150)의 SOC의 추정값을 산출한다. 그리고, 제어 장치(500)는 배터리(150)의 SOC가 허가 범위(도 4의 임계값(K1, K2) 사이 범위)내 인지 여부를 결정한다.

단계(ST100)에서 SOC가 허가 범위 외측에 있는 경우, 제어 장치(500)는 처리를 단계(ST110)로 처리를 진행시켜서 간헐적 승압 모드가 금지된다고 결정하고, 처리를 도 5의 흐름도의 단계(ST10)로 복귀시킨다. 이 경우, 컨버터(200)는 연속적 승압 모드로 설정되어 작동한다.

즉, SOC의 추정값이 하한(LL)에 접근할수록, 제어 장치(500)는 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 작동을 더욱 큰 정도로 억제한다. 본 실시예에서, 제어 장치(500)는 컨버터(200)가 간헐적 승압 모드에서 작동하는 것을 금지함으로써 컨버터(200)의 작동을 억제한다.

반대로, 단계(ST100)에서 SOC가 허가 범위 내에 있는 경우, 제어 장치(500)는 처리를 단계(ST120)로 진행시켜서, 간헐적 승압 모드가 허가된 것으로 결정하고, 처리를 도 5의 흐름도의 단계(ST30)로 진행시킨다. 이 경우, 컨버터(200)는 간헐적 승압 모드로 설정되어 작동한다.

단계(ST30)에서, 제어 장치(500)는 컨버터(200)를 간헐적 승압 모드로 설정한다. 컨버터가 간헐적 승압 모드로 설정된 경우, 제어 장치(500)는 먼저, 컨버터(200)의 승압 작동을 정지시킨다(예를 들어, 도 7의 시간(1) 참조). 승압 작동은 컨버터가 간헐적 승압 모드로 설정된 이후 또는 사전결정된 시간이 경과된 이후 곧바로 정지될 수 있다. 승압이 허가되는 조건 및 승압이 금지되는 조건이 반복되는 한, 이 작동은 간헐적 승압 모드에 포함된다.

컨버터(200)의 승압 작동이 정지되는 경우, 전류는 배터리(150)로부터 출력되지 않는다. 따라서, 리액터 전류(IL)는 제로가 되고 승압 전력 손실(LP)은 제로가 된다. 컨버터(200)의 승압 작동이 정지된 동안, 커패시터(C2)에 저장된 전력에 의해 제1 MG(110) 및/또는 제2 MG(120)이 구동된다. 커패시터(C2)로부터 전하가 방출되기 때문에, 시스템 전압(VH)이 저하된다.

그 후, 단계(ST40)에서 시스템 전압(VH)과 명령 전압(VH ^* ) 사이의 괴리 |VH ^* -VH|가 한계값(dVH) 이상인 경우, 제어 장치(500)는 처리를 단계(ST50)로 진행시킨다. 단계(ST50)에서, 제어 장치(500)는 컨버터(200)에 의한 승압 작동을 재개시킨다(예를 들어, 도 7의 시간(2) 참조).

컨버터(200)의 승압 작동이 재개되는 경우, 배터리(150)는 커패시터(C2)를 충전하면서 제1 MG(110) 및/또는 제2 MG(120)를 구동하는 데 필요한 전류(복귀 전류)를 공급한다. 따라서, 리액터 전류(IL)가 증가되고, 승압 전력 손실(LP)이 증가된다.

그 후, 단계(ST60)에서 시스템 전압(VH)이 명령 전압(VH ^* )과 동일해지는 경우, 제어 장치(500)는 처리를 단계(ST70)로 진행시킨다. 단계(ST70)에서, 제어 장치(500)는 컨버터(200)에 의한 승압 작동을 정지시킨다(예를 들어, 도 7의 시간(3) 참조). 단계(ST70) 이후, 처리는 다시 단계(ST40)로부터 실행된다.

단계(ST80)에서 과거의 사전결정된 기간의 리액터 전류(IL)의 평균(ILM)이 임계값(TH2)을 초과하는 경우, 제어 장치(500)는 단계(ST90)로 처리를 진행시켜서 컨버터(200)를 연속적 승압 모드로 설정한다. 컨버터(200)는 정지없이 승압 작동을 수행한다(예를 들어, 도 7의 시간(4) 참조). 도 7의 시간(4)에서, 명령 전압(VH ^* )이 증가되고 리액터 전류(IL)이 증가하기 시작하는 점이 나타난다. 단계(ST90)가 수행된 이후, 도 5에 도시하는 일련의 처리가 종료된다.

도 7의 (c)는 간헐적 승압 모드에서 승압이 정지되는 일 기간 및 승압이 수행되는 일 후속 기간을 세트로 할 때 얼마만큼의 승압 전력 손실(LP)이 저감되는지를 도시한다. 기준 전력 손실(BS)을 나타내는 라인, 및 승압 전력 손실(LP)을 나타내며 기준 전력 손실(BS)의 라인보다 위쪽에 위치되는 라인에 의해 둘러싸인 영역의 면적(P3)은 연속적 승압 모드에서의 승압 전력 손실보다 큰 승압 전력 손실(LP)의 합계이다. 기준 전력 손실(BS)을 나타내는 라인, 및 승압 전력 손실(LP)을 나타내며 기준 전력 손실(BS)의 라인보다 아래쪽에 위치되는 라인에 의해 둘러싸인 영역의 면적(P0)은 연속적 승압 모드에서의 승압 전력 손실보다 작은 승압 손실(LP)의 합계이다. P0로부터 P2(=P3)를 감산하여 결정된 값(P1)은 연속적 승압 모드에서의 승압 전력 손실에 비해, 승압이 정지된 일 기간 및 승압이 수행되는 일 후속 기간의 세트에서 간헐적 승압 모드에서의 작동에 의해 달성되는 승압 전력 손실의 감소의 합계이다.

도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 컨버터는 간헐적 승압 모드로 설정되어 승압 전력 손실을 저감할 수 있다. 승압이 정지되는 기간이 길수록, 손실 저감 효과가 커진다.

단계(ST25)에서, 제어 장치(500)는 SOC가 허가 범위(도 4의 임계값(K1, K2) 사이의 범위) 내에 있는지 또는 허가 범위 밖에 있는지 여부에 따라서, 간헐적 승압 모드로 전환할지 여부를 결정한다. 이하에서, 허가 범위를 정하는 이유에 대해서 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 임계값(K1)은 하한(LL)보다 오차(dSOC)만큼 크게 규정된다. 오차(dSOC)는 간헐적 승압 모드에서 SOC가 추정되는 정밀도의 저하에 대비하여 소위 마진으로서 제공되는 것으로 고려될 수 있다. 즉, 이 마진은 SOC의 참값이 하한(LL) 이상인데도 불구하고 SOC의 추정값이 하한(LL) 미만이라고 제어 장치(500)가 잘못하여 결정할 가능성을 낮추도록 제공될 수 있다. 따라서, 잘못된 결정에 기초한 강제 충전이 방지될 수 있다.

반대로, 임계값(K2)은 상한(UL)보다 오차(dSOC)만큼 작게 규정된다. 이 오차(dSOC)도 마진으로서 제공된다. 따라서, SOC의 참값이 상한(UL) 이하인데도 불구하고 SOC의 추정값이 상한(UL)보다 크다고 제어 장치(500)가 잘못하여 결정하는 가능성이 저감될 수 있다. 따라서, 잘못된 결정에 기초한 강제 방전이 방지될 수 있다.

이 방식으로, 간헐적 승압 모드에서의 제어가 허가되는 범위는 임계값(K1, K2)에 의해 한정될 수 있고, 이에 의해 간헐적 승압 모드에서의 제어 하에 SOC가 추정되는 정밀도가 저감되는 경우에도, 강제 충전 또는 강제 방전이 수행되는 가능성을 낮출 수 있다. 따라서, 연비가 향상될 수 있고 사용자가 위화감을 느끼는 것이 방지될 수 있다.

이어서, 도 4에 도시된 오차(dSOC) 결정 방법이 설명될 것이다. 상술된 바와 같이, 오차(dSOC)는 바람직하게는 간헐적 승압 모드에서의 제어 하에 발생할 수 있는 SOC의 최대 오차이다. 즉, 최대 가능한 오차는 마진으로서 규정되는 것이 바람직하다.

배터리 전류(IB), 리액터 전류(IL), 및 보조 기계 전류(Idc) 사이, 관계: IB=IL+Idc가 형성된다. 보조 기계 전류(Idc)는 승압 모드에 따라서 변하지 않는다. 따라서, 간헐적 승압 모드에서의 배터리 전류(IB1) 및 연속적 승압 모드에서의 배터리 전류(IB2)는 각각 다음의 식(1) 및 (2)과 같이 표현되고, 여기서, IL1은 간헐적 승압 모드에서의 리액터 전류이고 IL2는 연속적 승압 모드에서의 리액터 전류이다.

IB1=IL1+Idc ... (1)

IB2=IL2+Idc ... (2)

도 7에 도시된 바와 같이, 연속적 승압 모드에서 리액터 전류(IL2)는 일정하기 때문에, 리액터 전류(IL2)는 정확하게 측정될 수 있다. 따라서, 연속적 승압 모드에서의 측정이 기준으로서 사용되는 경우, 간헐적 승압 모드에서의 배터리 전류(IB)의 측정의 최대 가능 오차는 후술되는 바와 같이 발생할 수 있다.

연속적 승압 모드가 기준으로서 사용되는 경우, 간헐적 승압 모드에서의 배터리 전류(IB)의 증가량(dIB)은 다음의 식(3)에 의해 표현된다.

dIB=IB1-IB2=IL1-IL2 ... (3)

간헐적 승압 모드에서, 리액터 전류(IL1)는 시간과 함께 변하고, 리액터 전류(IL2)에 대해 리액터 전류(IL1)의 최대 증가는 (IL1max-IL2)이다(도 7 참조).

dIB≤IL1max-IL2 ... (4)

(dIB는 IL1max - IL2 이하임)

배터리(150)로부터 공급되는 전하량(단위: Ah)은 측정된 배터리 전류(IB)(단위: A)를 간헐적 승압 모드의 기간(단위: h)에 걸쳐 적산함으로써 획득된다. 전하량은 배터리 전류(IB)가 측정되는 각각의 타이밍이 리액터 전류(IL1)가 최대값(IL1max)을 갖는 타이밍과 일치하는 경우 최대에 도달한다. 따라서, 전하량의 최대값은 (IL1max-IL2)×dt에 의해 표현된다(도 7에 면적(Q0)에 의해 표시됨). dt는 간헐적 승압 모드에서 리액터 전류(IL)의 평균(ILM)이 임계값(TH2)을 초과하는 기간(도 7에서 시간(1)과 시간(4) 사이의 기간)이다.

따라서, 오차(dSOC)는 다음의 식(5)에 의해 표현될 수 있다.

dSOC=(IL1max-IL2)×dt/C0 ... (5)

여기서, C0은 배터리(150)의 용량(C0)(단위: Ah)이다. 즉, (IL1max-IL2)×dt는 용량(C0)에 의해 제산되고, 이에 의해 전하량을 SOC로 변환한다.

이 방식으로, 오차(dSOC)는 충분한 마진으로서 기능하도록 결정되고 이에 의해 실제로는 배터리(150)의 충전 및 방전이 불필요함에도 불구하고 행해지는 강제 충전 또는 강제 방전이 방지될 수 있다. 오차(dSOC) 결정 방법은 상술된 방법으로 한정되지 않는 점에 유의해야 한다.

제2 실시예

간헐적 승압 모드에서 컨버터(200)의 작동을 억제하는 방법은 제1 실시예에 관해 상술된 방법으로 한정되지 않는다. 제2 실시예에서, 배터리 전류(IB)가 측정되는 정밀도를 향상시킴으로써 간헐적 승압 모드에서의 작동이 억제된다.

제2 실시예에서 하이브리드 차량의 전기 시스템은 제1 실시예의 전기 시스템의 구성(도 1 및 도 2 참조)과 동등한 구성을 갖는다. 따라서, 그 설명은 반복되지 않을 것이다.

다시 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 관해 상술된 바와 같이, 간헐적 승압 모드에서 컨버터(200) 내의 스위칭 소자(Q1, Q2)의 스위칭은 제어 장치(500)로부터의 스위칭 제어 신호에 기초하여 제어된다. 컨버터(200)에 의해 단위 시간당 전압이 승압되는 크기, 즉 단위 시간당 시스템 전압(VH)의 증가(이후, 회복율(단위: V/s)로도 지칭됨)는 스위칭 소자(Q1)의 온 기간과 스위칭 소자(Q2)의 온 기간 사이의 비율에 따라서 결정된다. 즉, 제어 장치(500)는 스위칭 제어 신호에 의해 회복율을 조정할 수 있다.

도 8은 회복율에 따라서 배터리 전류(IB)를 비교하기 위한 도면이다. 횡축은 시간축을 나타낸다. 종축은 시스템 전압(VH), 리액터 전류(IL), 또는 배터리 전류(IB)를 나타낸다. 도 8의 (b)에 도시된 회복율(RTS)은 도 8의 (a)에 도시된 회복율(RTF)보다 작다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 회복율이 큰 경우, 리액터 전류(IL)가 급격히 증가한다. 배터리 전류(IB)는 리액터 전류(IL)에 보조 기계 전류(Idc)(도 8에서는 일정 값)을 가산하여 결정되기 때문에, 회복율이 큰 경우 배터리 전류(IB)가 급격히 증가하게 된다. 제어 장치(500)는 배터리 전류(IB)가 변하는 주기보다 긴 주기에서 배터리 전류(IB)를 측정하기 때문에, 도 8의 (a)에서, 제어 장치(500)에 의해 획득되는 배터리 전류(IB)의 값은 배터리 전류가 측정되는 타이밍에 따라서 크게 상이할 수 있다.

반대로, 제2 실시예의 제어 장치(500)는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 작은 회복율(RTS)을 사용하여 컨버터(200)를 제어한다. 즉, 제어 장치(500)는 배터리(150)의 전압(VB)이 승압되는 속도를 작게 한다.

따라서, 배터리 전류(IB)가 완만히 증가하고, 따라서 배터리 전류(IB)는 도 8의 (a)에 비해 시간적으로 평균화된다. 그 결과, 배터리 전류가 측정되는 타이밍에 따라서 배터리 전류(IB)의 값의 변화가 저감될 수 있다. 따라서, SOC가 추정되는 정밀도가 향상될 수 있다. 따라서, 실제로는 불필요한 강제 충전 또는 강제 방전이 방지될 수 있다.

제2 실시예의 변형예

제2 실시예의 변형예에서, 제어 장치(500)는 리액터 전류(IL)를 사전결정된 값 이하로 제한한다. 즉, 제어 장치(500)는 간헐적 승압 모드에서 컨버터(200)를 통해 흐르는 전류를 사전결정된 값 이하로 제한하고 이에 의해 컨버터(200)의 작동을 억제한다.

상술된 회복율의 조정과 마찬가지로, 리액터 전류(IL)는 스위칭 소자(Q1)의 온 기간과 스위칭 소자(Q2)의 온 기간 사이의 비율을 소정의 범위 내에 제한함으로써 사전결정된 값 이하로 제한될 수 있다.

리액터 전류(IL)의 사전결정된 값 이하로의 제한은 배터리 전류(IB)도 다른 사전결정된 값 이하로 제한된다는 것을 의미한다. 따라서, 배터리 전류(IB)의 급격한 증가가 억제된다. 즉, 도 8의 (b)와 관해 상술된 바와 같이, 배터리 전류(IB)는 완만히 증가하고 이에 의해 배터리 전류(IB)가 시간적으로 평균화된다. 따라서, SOC가 추정되는 정밀도가 향상될 수 있다. 리액터 전류(IL)는 "승압 컨버터를 통해 흐르는 전류"에 대응하는 점에 유의해야 한다.

상기 상세한 설명에 따르면, 제1 및 제2 실시예 및 제2 실시예의 변형예는 SOC가 사전결정된 범위 외측에 있는 경우 간헐적 승압 모드에서의 제어가 금지되는 제어, 회복율이 늦어지게 되는 제어, 및 리액터 전류(IL)가 제한되는 제어를 각각 제공한다. 그러나, 이들 제어는 또한 적절하게 조합될 수 있다. 이들 제어는 모두 "간헐적 승압 모드에서의 승압 컨버터의 작동이 억제되는 제어"의 실현예에 대응한다.

마지막으로, 다시 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여, 본 실시예에 대해서 총괄한다. 차량의 전원 장치는 엔진(100) 및 제1 MG(110)(발전 유닛), 배터리(150), 배터리(150)의 전압을 승압하고 승압된 전압을 차량의 인버터(210, 220)(전기 부하)에 공급하는 컨버터(200), 및 컨버터(200)를 연속적 승압 모드 및 간헐적 승압 모드로 제어하는 제어 장치(500)를 포함한다. 연속적 승압 모드에서, 컨버터(200)는 연속적으로 작동된다. 간헐적 승압 모드에서, 컨버터(200)는 간헐적으로 작동된다. 제어 장치(500)는 배터리(150) 내부로 그리고 외부로 흐르는 배터리 전류(IB)에 기초하여 배터리(150)의 SOC를 추정하고, SOC의 추정값이 사전결정된 하한(LL)보다 낮은 경우 엔진(100) 및 제1 MG(110)에 의해 배터리(150)가 강제적으로 충전되게 한다. 제어 장치는 SOC의 추정값이 하한(LL)에 접근할수록 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 작동을 더욱 큰 정도로 억제한다.

바람직하게는, 제어 장치(500)는 추정값이 하한(LL)보다 큰 임계값(K1) 이하인 경우, 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 작동을 억제한다.

바람직하게는, 임계값(K1)은 임계값이 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 작동에 의해 발생될 수 있는 SOC의 추정값의 최대 오차(dSOC)만큼 하한(LL)보다 크도록 결정된다.

바람직하게는, 제어 장치(500)는 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 작동을 금지함으로써, 컨버터(200)의 작동을 억제한다.

바람직하게는, 제어 장치(500)는 간헐적 승압 모드에서의 배터리(150)의 전압(VB)이 승압되는 속도를 저감함으로써 컨버터(200)의 작동을 억제한다.

바람직하게는, 제어 장치(500)는 간헐적 승압 모드에서의 컨버터(200)의 리액터 전류(IL)를 사전결정된 값 이하로 제한함으로써 컨버터(200)의 작동을 억제한다.

본 발명의 실시예는 연속적 승압 모드 및 간헐적 승압 모드를 제공하지만, 연속적 강압 모드 및 간헐적 강압 모드가 제공될 수 있다. 즉, MG-ECU(172)는 컨버터(200)를, 연속적 강압 모드 및 간헐적 강압 모드 중 하나의 모드로 설정한다. 연속적 강압 모드에서, 컨버터(200)는 정지없이 강압 작동을 수행한다. 간헐 강압 모드에서, 컨버터(200)는 강압 작동 및 강압 작동의 정지를 간헐적으로 반복한다. 컨버터(200)가 강압 작동을 수행하는 경우, 스위칭 소자(Q1)만이 온인 기간 및 스위칭 소자(Q1, Q2) 양쪽이 오프인 기간이 교번된다. 컨버터(200)가 강압 작동을 정지하는 경우, 스위칭 소자(Q1)은 온 상태로 고정되고 스위칭 소자(Q2)는 오프 상태로 고정된다.

본 실시예는 하이브리드 차량의 면에서 설명되었으나, 본 발명은 연료 전지 차량에도 적용 가능하다. 이 경우, 연료 전지 유닛이 "발전 유닛"에 대응한다.

여기에 개시된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명에 의해서가 아니라 청구항에 의해 규정되며, 청구항과 균등한 의미 및 범위에서 모든 수정예 및 변형예를 포함한다.

100 엔진, 110 제1 MG, 120 제2 MG, 112, 122 중성 점, 130 동력 분할 장치, 131 선 기어, 132 링 기어, 133 피니언 기어, 134 캐리어, 135 링 기어 샤프트(구동샤프트), 140 감속 기어, 150 배터리, 152 배터리 센서, 160 구동륜, 170 PM-ECU, 172 MG-ECU, 180 전압 센서, 200 컨버터, 210, 220 인버터, 230 SMR, 240 에어 컨디셔너, 500 제어 장치, PL1, PL2 양극 라인, GL 접지 라인, Q1-Q8 스위칭 소자, D1-D8 다이오드, C1, C2 커패시터, L 리액터