KR100428355B1 - 하이브리드 전기자동차의 제어장치 - Google Patents

Abstract

하이브리드 전기자동차에서 각 제어기를 총체적으로 제어하는 HCU의 통신유닛과 입출력장치의 구성을 확장하여 설계 변경시 구조 변경없이 적용할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 배터리의 공급전원을 각 부하에 필요한 안정된 전원으로 처리하여 공급하는 전원부와, 하이브리드 전기자동차의 운행중에 검출되는 제반적인 정보를 액티브 로우 신호로 검출하는 복수개의 신호 검출부와, 복수개의 신호 검출부에서 인가되는 정보를 분석 판단하여 하이브리드 전기 자동차의 각 제어기에 필요한 제어 데이터의 전송 및 제반 동작의 구동을 제어하는 제어부와, 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 통신 버스를 통해 연결되는 각 제어기측와 제어 데이터의 송수신을 수행하는 통신부와, 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 각종 구동을 드라이브 하는 구동부 및, 운용 프로그램과 제어에 필요한 데이터를 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 전기자동차의 제어장치{HYBRID ELECTRIC VEHICLE OF CONTROL SYSTEM}

본 발명은 하이브리드 전기자동차에 관한 것으로, 더 상세하게는 하이브리드 전기자동차의 각 제어기를 총체적으로 제어하는 HCU(Hybrid Control Unit)의 통신유닛과 입출력장치의 구성을 확장하여 설계 변경시 구조 변경없이 적용할 수 있도록 하는 하이브리드 전기자동차의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 전기 자동차는 자가 발전을 위한 가솔린 엔진과 차량 주행을 위한 전기 모터 두종류의 동력원을 구성되며 각각의 주행상황에 대응하여 엔진의 연비가 가장 높게 운전되도록 제어되고 제동시와 감속시에 운동 에너지를 전기 에너지로 회수함으로써 기존 가솔린 엔진에 비해 연비 향상을 이룰 수 있으며 시내구간에서 엔진 시동을 오프한 상태로 주행할 수 있어 무공해 차량으로 사용되는 특징이 있다.

이러한 하이브리드 전기 자동차는 모터에서 요구되는 순간적으로 높은 출력 요구에 충분한 전력을 공급할 수 있는 배터리의 작동 영역내에서 배터리의 관리와 충전상태 예측, 전류 전압 감시 등을 수행하여 배터리를 최적의 조건으로 유지시키는 BMS(Battery Management System)와, 자가 발전을 위해 엔진의 기동시키고 ETC(Electronic Throttle Control)를 통해 공기 흡입량을 조절하여 엔진 출력을 제어하는 ECU(Engine Control Unit)와, 동력원에 대한 출력 정보를 전달하여 변속비를 제어하고 회생 제동량을 결정하는 TCU(Torque Control Unit)와, 모터 토크 명령의 전송, 발전 및 배터리가 최적의 충전 상태를 유지할 수 있도록 제어하는 MCU(Motor Control Unit)등의 제어 시스템으로 구성되며, 이 제어 시스템들과 상호 유기적인 통신을 통해 전반적인 동작을 총체적으로 제어하는 HCU(Hybrid Control Unit)가 포함된다.

이와 같은 하이브리드 전기자동차의 각 제어 시스템들을 총제적으로 제어하는 HCU의 경우 각 제어 시스템들 간의 제어 데이터의 통신을 위한 장치와 데이터의 입출력장치들이 각각 개별적인 구성으로 되어 있어 하나의 단일 모듈을 통해 총합 제어를 수행할 수 없으며, 제어 시스템의 설계 변경시 HCU 및 주변 개별장치 역시 구조의 변경이 수반되어야 하는 문제점으로 설계의 변경에 많은 제약이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 하이브리드 전기자동차의 각 제어기를 총체적으로 제어하는 HCU의 통신유닛과 입출력장치를 확장시켜 종합적으로 제어하도록 구성함으로써 설계 변경시 구조 변경없이 적용할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 제어장치에 대한 개략적인 구성 블록도.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 배터리의 공급전원을 각 부하에 필요한 안정된 전원으로 처리하여 공급하는 전원부와, 하이브리드 전기자동차의 운행중에 검출되는 제반적인 정보를 액티브 로우 신호로 검출하는 복수개의 신호 검출부와, 상기 복수개의 신호 검출부에서 인가되는 정보를 분석 판단하여 하이브리드 전기 자동차의 각 제어기에 필요한 제어 데이터의 전송 및 제반 동작의 구동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 통신 버스를 통해 연결되는 각 제어기와 제어 데이터의 송수신을 수행하는 통신부와, 상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 각종 구동을 드라이브 하는 구동부 및, 운용 프로그램과 제어에 필요한 데이터를 저장하는 메모리부를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 제어장치는 전원부(10), 제1-제5 신호 검출부(20-60), 제어부(70), 제1통신부(80), 제2통신부(90), 제1구동부(100), 제2구동부(110), 제1메모리부(120) 및 제2메모리부(130)로 이루어지는데, 전원부(10)는 배터리에서 공급되는 전원을 각각의 부하에 필요한 소정의 전압으로 처리하여 각 부하측에 동작 전원과 백원 전원으로 공급하며, 이그니션 키의 온 선택시 각 선세측에 동작 전원을 공급하여 주며, 레귤레이터를 듀얼로 구성하여 전원단의 변경에 충분한 전력이 공급될 수 있도록 한다.

제1,제2 신호 검출부(20)(30)는 이그니션 스타트의 신호와 에어콘 스위치의 선택신호, 시프트 레버의 변속단(P,R,N,D,L) 선택신호, 에어백 전개여부에 대한 신호 등을 액티브 하이의 신호로 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(70)에 제공한다.

제3신호 검출부(40)는 브레이크 페달의 구동 여부에 신호와 주차 브레이크 구동 여부에 대한 신호를 액티브 하이 또는 액티브 로우 신호로 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(70)측에 제공한다.

제4신호 검출부(50)는 차속에 대한 정보와 가속페달의 구동각에 대한 정보를 액티브 로우 신호로 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(70)에 제공한다.

제5신호 검출부(60)는 하이브리드 전기 자동차에 구비되는 각종 센서로부터의 신호를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(70)에 제공한다.

제어부(70)는 HCU의 제반적인 동작을 제어하는 것으로, 상기 각각의 신호 검출부에서 제공되는 차량의 상태 정보를 제1,제2메모리부(120)(130)에 저장된 각종 정보와 비교 분석한 다음 설정된 알고리즘을 통해 처리하여 하이브리드 전기자동차의 각 제어기 구성요소를 총체적으로 제어하는 기능을 수행한다.

제1통신부(80)는 HCU의 각 제어기 구성요소와 제너릭 스캔 툴 K-라인 통신방식으로 연결되어 제어부(70)에서 인가되는 제어 데이터를 제너릭 스캔 툴 K-라인 통신방식으로 송수신하여 준다.

제2통신부(90)는 HCU의 각 제어기 구성요소와 CAN-H 통신방식 및 CAN-L 통신방식으로 연결되어 제어부(70)에서 인가되는 제어 데이터를 CAN-H 통신방식 및 CAN-L 통신방식으로 송수신하여 준다.

제1구동부(100)는 검출되는 각 정보의 분석에 따라 제어부(70)에서 인가되는 구동 제어신호에 의해 배터리 상태 체크 구동, 변속단 선택 구동, 모터 구동을 위한 PWM신호 및 클러스터에 차속을 지시하여 주기 위한 구동을 드라이브 한다.

제2구동부(110)는 검출되는 각 정보의 분석에 따라 제어부(70)에서 인가되는 구동신호에 의해 각 제어기의 준비 요구 신호와 메인 배터리 관리 신호, 전류 제한 신호, 모터 제어기의 진단 신호 등의 구동을 드라이브 한다.

제1메모리부(120)는 비휘발성 메모리소자로 HCU의 운용에 대한 알고리즘과 각 제어기의 제어에 필요한 데이터가 설정된다.

제2메모리부(130)는 휘발성 메모리소자로 하이브리드 전기자동차의 운행에 따라 검출되는 학습 정보와 응용 프로그램 데이터가 설정된다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같다.

배터리에서 공급되는 전원이 전원부(10)에 의해 처리되어 각 부하측에 동작전원으로 공급되는 상태에서 제어부(70)는 제1-5신호 검출부(20-60)에서 인가되는 각종 정보를 설정된 알고리즘을 통해 분석한 다음 제1통신부(80) 및 제2통신부(90)를 통해 하이브리드 전기자동차를 구성하고 있는 각 제어기와 제너릭 스캔 툴 K-라인 통신방식 혹은 CAN-H,CAN-L 통신방식으로 제어 데이터의 송수신을 수행하며, 제1구동부(100) 및 제2구동부(110)를 제어하여 하이브리드 전기자동차의 안정된 운행에 필요한 제반 동작을 구동하여 줌으로서 HCU의 각 제어기에 대한 총합제어를 수행한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 하이브리드 전기자동차에서 각 제어기를 총합적으로 제어하는 HCU를 제공함으로써 하이브리드 전기자동차의 설계 및 구조에 대응할 수 있으며, 구동 시스템의 특징에 따른 전원의 변동시 충분한 전력을 얻을 수 있게 된다.

또한, 제너릭 스캔 툴 K 라인 통신방식과 CAN 통신방식을 구성되어 있어 설계 변경에 의한 통신방식의 변경에도 대응할 수 있으며, 입출력장치가 직렬 타입 및 병렬 타입으로 구성되어 범용적인 확장성을 제공한다.

Claims (4)

1. 배터리의 공급전원을 각 부하에 필요한 안정된 전원으로 처리하여 공급하는 전원부와;

   하이브리드 전기자동차의 운행중에 검출되는 제반적인 정보를 액티브 로우 신호로 검출하는 복수개의 신호 검출부와;

   상기 복수개의 신호 검출부에서 인가되는 정보를 분석 판단하여 하이브리드 전기 자동차의 각 제어기에 필요한 제어 데이터의 전송 및 제반 동작의 구동을 제어하는 제어부와;

   상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 통신 버스를 통해 연결되는 각 제어기측와 제어 데이터의 송수신을 수행하는 통신부와;

   상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 각종 구동을 드라이브 하는 구동부 및;

   운용 프로그램과 제어에 필요한 데이터를 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 통신부는 제너릭 스캔 툴 K-라인 통신방식으로 제어 데이터의 송수신을 인터페이스하는 제1통신부와;

   CAN-H,CAN-L 통신방식으로 제어 데이터의 송수신을 인터페이스하는 제2통신부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 제어장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전원부는 레귤레이터가 듀얼로 구성되어 전원단의 변동에 충분한 전력을 출력할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 제어장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 메모리부는 운용 알고리즘과 제어 데이터가 설정되는 비휘발성 메모리소자인 제1메모리부와;

   학습된 데이터 및 응용 프로그램이 설정되는 휘발성 메모리 소자인 제2메모리부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 제어장치.