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KR101496483B1 - 태양광 충전식 하이브리드 동력 시스템 - Google Patents

태양광 충전식 하이브리드 동력 시스템 Download PDF

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KR101496483B1
KR101496483B1 KR1020097026950A KR20097026950A KR101496483B1 KR 101496483 B1 KR101496483 B1 KR 101496483B1 KR 1020097026950 A KR1020097026950 A KR 1020097026950A KR 20097026950 A KR20097026950 A KR 20097026950A KR 101496483 B1 KR101496483 B1 KR 101496483B1
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KR
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charge
storage device
charge storage
battery
power system
Prior art date
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KR1020097026950A
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KR20100091102A (ko
Inventor
로버트 제이 로우쉬
도날드 찰스 프랭크스
Original Assignee
포드 글로벌 테크놀로지스, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 태양광 충전 수집기와, 상기 태양광 충전 수집기로부터 충전을 수용하여 저장하도록 구성된 적어도 제1 충전 저장 장치를 구비한 충전 저장 시스템을 포함하는 태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템에 관한 것이다. 상기 충전 저장 시스템은 적어도 제2 충전 저장 장치에 선택적으로 연결가능한 동력 전자 회로를 더 포함하고, 상기 동력 전자 회로는 선택가능한 전압 레벨로 상기 저장된 충전을 적어도 상기 제2 충전 저장 장치에 전달하도록 구성된다.
HV 배터리, LV 배터리, 충전 제어기, 동력/전압 변환기, 태양광 충전 수집기

Description

태양광 충전식 하이브리드 동력 시스템 {SOLAR CHARGED HYBRID POWER SYSTEM}
본 발명은, 일반적으로 하이브리드 차량에 관한 것이고, 특히, 충전 시스템과, 고압(HV) 트랙션 전지를 포함하는 하이브리드 차량 충전 저장 시스템을 충전하는 방법을 제공한다.
다수의 동력 에너지원을 이용하는 하이브리드 동력 시스템은 에너지원으로부터 시스템 부하로의 동력 전달을 조정하기 위해 시스템 구성 요소에 대한 주의 깊은 제어를 필요로 한다. 이러한 부하는 특히 하이브리드 동력 차량에서 굉장히 다양한 크기를 갖고, 예기치 못하게 발생될 수 있다. 연료 전지 및 배터리 팩을 에너지원으로 사용하여 차량에 동력을 제공하는 하이브리드 시스템은 장기간의 비사용 후 또는 전기 구동 전용 모드 동작시에 하이브리드 차량 시동에 유효하고 충분한 동력을 갖는 것을 포함하여, 다양한 조건 하에서 적정 예비 동력을 보장하도록 세밀하게 제어되어야 한다.
적정 동력이 하이브리드 차량의 트랙션 배터리 팩에 존재하고, 배터리의 적절한 충방전이 유지되는 것을 보장하기 위해, 배터리의 충전 상태(SOC)가 감시되고, SOC가 수용가능한 범위 또는 기간 내에서 잔존하도록 충방전이 제어된다. SOC 가 낮은 경우, 연료 전지는 배터리를 충전하여 SOC를 소정 시간 동안 유지하기 위해 동력을 생산하는 것이 요구될 수도 있다.
전형적으로는, HV 트랙션 배터리 등의 또 다른 충전 장치가 단독으로 또는 차량에 동력을 제공하는 내연 기관과의 조합으로 사용되는 반면, 배터리 등의 보조 충전 저장 장치는 하이브리드 차량의 엔진 시동에 사용된다. HV 트랙션 배터리는, 비사용의 긴 기간에 걸쳐, HV 트랙션 배터리만이 차량에 동력을 제공하고 있는 경우에 전기 구동 전용 작동시, 또는 HV 트랙션 배터리가 반복적으로 사용되는 반복 정지 시동 동작시에 부분적으로 방전될 수 있다. 결과적으로, 차량 성능이 손상될 수도 있다.
종래 기술에서, 차량 탑재 배터리의 재충전용으로 플러그인 동력 시스템뿐만 아니라 태양광 동력 시스템이 제안되어 있다.
예를 들어, 미국 특허 제4,327,316호에서, 태양광 배터리에 의해 형성된 재충전가능한 보조 배터리가 전류 재충전 수단을 사용하여 차량 배터리의 충전에 사용된다. 충전 시스템은 비사용의 긴 기간시 또는 반복 차량 정지 동작이 필요한 경우에 배터리의 방전 방지에 사용된다.
미국 특허 제4,564,799호에서, 태양광 전지인 2차 동력원에 의해 2차 전지가 충전되는 이중 배터리 시스템이 사용된다. 2차 전지는 모터(예를 들어, 시동 장치)의 시동에 사용되어 차량의 시동 성능을 향상시킨다.
미국 특허 제4,581,572호에서, 차량 배터리에 의존하지 않는 태양광 배터리가 차량 배터리의 재충전에 사용된 교류(AC) 생성기의 출력 상승에 사용된다.
미국 특허 제5,162,720호에서, 110V 듀플렉스 출구 등의 보조 설비 AC원이 변환기와 함께 사용되어 보조 배터리의 재충전을 가능하게 한다. 전류 충전은 보조 배터리로부터 엔진 배터리로 일방향 유동하여 엔진 배터리가 과도하게 열화되어 차량 엔진을 시동하지 못하는 위험을 감소시킨다.
미국 특허 제6,222,341호 및 제6,452,361호는, 차량이 사용되지 않는 기간 동안 또는 시동 배터리 추가 충전을 필요로 하는 경우, 충전 유지 장치와 함께 비교적 낮은 충전율을 시동 배터리에 생성하는 예비 배터리가 사용되는 이중 배터리 시스템을 포함하는 차량을 개시한다. 예비 배터리는 차량 교류 발전기에 의해 충전된다.
또 다른 종래 기술원은, 일반적으로, 태양광 동력 또는 AC 설비에 의해 1차 차량 배터리를 재충전하는 것을 제안하고 있다.
고압(HV) 트랙션 배터리 등의 하이브리드 차량 충전 저장 장치의 열화 문제를 해소하기 위해, 예를 들어, 차량의 비사용의 긴 기간시 또는 하이브리드 차량의 전기 구동 전용 모드 작동시에 발생하는 HV 트랙션 배터리의 불필요한 열화를 방지하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 예를 들어, 차량의 비사용의 긴 기간시 또는 하이브리드 차량의 전기 구동 전용 모드 작동시에 발생하는 HV 트랙션 배터리의 불필요한 열화를 방지하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 보조 저압(LV) 배터리 등의 제1 충전 저장 장치를 제공하는 방법 및 시스템이 제공된다. LV 배터리는 태양광 동력에 의해 충전될 수 있고, 태양광 충전은 보조 배터리에 축적되어 사용가능한 충전 레벨, 예를 들어, 고압(HV) 트랙션 배터리 등의 제2 충전 저장 장치로 LV 배터리에 축적된 충전의 전달에 충분한 충전 레벨을 축적한다. HV 배터리는 그후 차량 동력 제공에 사용되는 전기 모터 구동뿐만 아니라 차량 시동에 사용될 수 있다. 또한, 보조 배터리에 축적된 태양광 충전은 보조 차량 시스템에 동력을 제공하거나, 또는 별도 장치의 작동용 혹은 충전용 예비 동력의 제공에 이용될 수도 있다.
본 발명의 주요 특징부에서, LV 배터리(충전 저장 장치)로부터 HV 트랙션 배터리(충전 저장 장치)로 충전이 제공되어, 보조 LV 배터리에 축적된 태양광 충전을 HV 배터리로 효과적이고 신속하게 전달할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징부에서, LV 배터리 내의 축적된 태양광 충전을 포함하는 LV 배터리는 예를 들어, 저항 가열용 동력을 제공하여 앞유리 또는 태양광 수집 패널의 성에를 없애 가열 시트 또는 조향 핸들을 포함하는 차량의 내부를 가열하고, 배기/냉각 팬 또는 전기 에어 컨디셔닝 등의 냉각 시스템용 동력을 제공하고, 또는 이동 전화, 이동 오디오 시스템 등의 제3의 장치를 재충전하거나 작동하는 동력을 제공하는 등의 다양한 목적을 위해 보조 차량 동력 시스템에 선택적으로 연결되어 선택된 전압(예를 들어, LV 배터리 작동 전압 또는 다른 전압)으로 동력을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 동력(충전)은 태양광 수집 수단에 의해 수집되고, 수집된 충전은 전압 변환기를 포함하는 동력 전자 회로를 통해 LV 배터리에 전달되어 태양광 충전을 사용가능한 레벨로 축적한다. 그후, 동력은 LV 배터리로부터 제공되어 차량 HV 배터리를 재충전하거나, 보조 동력 시스템을 가동한다. 배터리 재충전 혹은 보조 동력 시스템 가동 여부에 대한 결정은 감지된 차량 조건 및/또는 감지된 배터리 충전 레벨 조건에 응답하여 프로그램가능한 제어기에 의해 이루어진다.
본 발명의 이러한 그리고 또 다른 실시예, 양태 및 특징들은 첨부된 도면과 관련하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 기재로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 하이브리드 동력 시스템 일부의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 하이브리드 동력 시스템 내에 구비되어 동력을 제어하는 예시적인 전압 출력 결정 로직(decision logic)을 도시하는 제어기를 작동하는 예시적인 프로그래밍 로직이다.
<부호의 간단한 설명>
12A: HV 배터리
12B: LV 배터리
14: 태양광 수집 수단
16A: 동력/전압 변환기
16B: 충전 제어기
18A, 18B: 입력부
20A, 20B: 출력부
22: 회로 절환 수단
도 1을 참조하면, 하이브리드 동력 차량 내의 전기 동력 회로의 일부를 도시하는 블록도가 나타난다. 하이브리드 동력 차량은 HV 배터리(12A) 등의 고압 충전 저장 장치를 포함하는 임의의 하이브리드 동력 차량일 수 있다. HV 배터리(12A)는 하이브리드 차량에서 전기 구동 모터(트랙션 모터)에의 동력 제공에 사용될 수 있고, 내연 기관 또는 디젤 엔진 등의 엔진을 시동하는 동력의 제공에 사용될 수 있다. 예를 들어, HV 배터리(12A)는 약 200 내지 약 400 볼트 DC의 범위에서 작동할 수 있다. 본 기술 분야에 알려진 축전기 및 초고용량 축전기를 포함하는 다른 충전 저장 장치가 본 발명에 따른 HV 배터리 또는 LV 배터리 대신 사용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
하이브리드 차량은 태양광 수집 수단(14)을 포함한다. 태양광 수집 수단(14)은 임의의 편리한 방식으로 차량에 부착 설치된 태양광 패널, 또는 차체 또는 앞유리 등의 차량의 외향부 내로 합체된 태양광 수집 수단일 수 있다. 예를 들어, 수집 수단(태양광 패널)(14)은 태양광 에너지로의 노출에 의해 전기 충전을 수집한다. 태양광 에너지는 그후 종래의 배선 수단에 의해 동력/전압 변환기(16A)를 포함하는 동력 전달 전자 회로로 전달된다. 동력/전압 변환기(16A)는 {예를 들어, 유선 연결부(21D)}에 연결되거나, 또는 프로그램가능한 충전 제어기(16B)를 그 내 부에 합체할 수 있다. 동력/전압 변환기(16A)는 태양광 패널로부터, 예를 들어, 입력부(양극 및 음극 단자)(18A, 18B)를 통해 입력 전압을 받아들인다. 동력/전압 변환기(16A)는 또한 충전 제어기(16B)와 통신한다.
동력/전압 변환기(16A)는, 예를 들어, 소정의 프로그램된 전압에 따라 출력부(20A, 20B)를 통해 전압을 출력한다. 전압 출력부(예를 들어, 양극 전압)의 단자 중 하나(예를 들어, 20A)는 보조 동력 회로(예를 들어, C, D, E) 또는 동력/전압 변환기에 대해 병렬 연결된 HV 배터리(A)를 포함하는 선택된 입력부(예를 들어, A, B, C, D, E)에 연결된다. 동력 전달 전자 회로에 포함된 전기 회로 절환 수단(22)은 충전 제어기(16B){예를 들어, 유선 연결부(21C)}와 통신하거나, 전압 출력부(예를 들어, 20A)를 입력부(예를 들어, A, B, C, D, E) 중 하나에 선택적으로 연결하는 데 이용될 수 있다. 회로 절환 수단(22)은 충전 제어기(16B)에 의해 제어된 복합 절환이 가능한 종래의 중계 절환 장치일 수 있다. 예를 들어, 절환 장치(22)는 전압 변환기의 출력부(예를 들어, 20A)를 동력/전압 변환기로의 전압원이 태양광 수집 수단(14)인 LV 배터리(12B)의 입력부{단자(B)}에 연결할 수 있다. 또한, 절환 수단은 단자(F)와 단자(B)와의 연결에 의해 동력/전압 변환기(16A)의 입력부(예를 들어, 20C)에 또한 연결되는 LV 배터리(12B)의 출력부로서 단자(B)를 작동시킨다. 절환 수단(22)은 또한 동력/전압 변환기의 출력부(20A)를 HV 배터리(12A)의 입력 단자 또는 보조 동력 시스템(12C, 12D, 12E)의 입력 단자{즉, 단자(C, D, E)}에 연결한다. 동력/전압 변환기(16A)가 LV 배터리(12A)의 출력 전압을 제어하여 HV 배터리(12A)의 소정 전압 입력부 또는 보조 동력 시스템의 하나의 입력부에 부합시킬 수도 있다는 것이 이해될 수 있다.
하이브리드 차량 전기 시스템과 관련된 HV 배터리, LV 배터리 및 보조 동력 회로뿐만 아니라 전압 출력부(예를 들어, 20B)의 또 다른 단자가 접지 전위(24)에 연결된다. 절환 수단(22)에 의해 입력부(A, C, D, E) 중 하나를 선택하여 출력 전압(예를 들어, 20A)을 연결함으로써, 다수의 보조 동력 회로, 예를 들어, 12C, 12D, 12E, 또는 HV 배터리(12A), LV 배터리(12B) 중 하나가 동력/전압 변환기(16A)를 통해 선택된 전압으로 동력을 제공하는데 사용될 수 있다. 또한, 동력/전압 변환기(16A)용 전압원이 태양광 패널(14) 또는 다른 플러그인 동력원(도시되지 않음)인 동력/전압 변환기(16A)로부터의 전압에 의해 LV 배터리(12B) 또는 HV 배터리(12A)가 충전될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 회로 절환 수단(22)이 다수의 보조 동력 회로, 예를 들어, 12C, 12D, 12E (단자 C, D, E) 또는 HV 배터리(12A), LV 배터리(12B) 중 하나에 연결된 경우, {단자(B)를 단자(F)에 연결함으로써} 동력/전압 변환기(16A)로부터의 동력이 LV 배터리(12B)로부터 선택된 작동 전압으로 제공된다. 동력/전압 변환기의 출력부(20A)가 {단자(B)를 통해, 단자(F)는 개방되어} LV 배터리(12B)의 입력부에 연결된 경우, 동력/전압 변환기(16A)용 동력원은 태양광 수집 수단, 예를 들어, 태양광 패널(14)이다. 태양광 충전은 LV 배터리(12B)에 전달되고, LV 배터리(12B)에 의해 축적된다.
동력/전압 변환기(16A)는 종래의 양방향성 장치일 수 있다. 종래의 양방향성 장치는 동력원(예를 들어, LV 배터리 또는 태양광 충전 수집기)에 의해 공급된 동력을 시스템 부하의 요건, 예를 들어, HV 배터리, 냉각 장치, 저항 가열 장치 및 보조 동력 요건과 호환가능한 전압으로 전환하는 것이 가능하다. 자세하게는, 동력/전압 변환기(16A)는 동력원(예를 들어, LV 배터리의 출력부 또는 태양광 충전 수집기)에 의해 공급된 전압 및 전류를 시스템 부하 요건에 전압을 부합시키는 레벨로 변환한다. 또한, 동력/전압 변환기는 태양광 수집 수단에 의해 수집된 충전을 전압/동력 변환기의 출력부가 LV 배터리의 입력부에 연결된 경우 LV 배터리 충전에 호환가능한 출력 전압으로 변환한다.
예를 들어, HV 배터리(12A)는 충전 제어기(16B){예를 들어, 유선 연결부(21A)}와 차례로 통신하여 HV 배터리의 SOC 값을 충전 제어기(16B)에 제공하는 종래의 SOC 센서(22A)를 구비하는 것이 바람직하다. 배터리에 저장된 동력의 상대량은 종종 그 충전 상태(SOC), 즉, 패터리 팩의 총 암페어시 용량의 백분율로 표현된 저장된 에너지량으로 나타내진다. 효율적인 충방전을 위해, 배터리(또는, 다른 충전 저장 장치)는 배터리가 실용화된 동력 시스템의 동력 요건을 만족시키는데 적합한 SOC 기간으로 알려진 충전 범위 내에서 유지될 수 있다.
충전 제어기가 HV 배터리(12A)는 완전 충전(예를 들어, 55 내지 60%) 미만 또는 미리 프로그램된 충전 레벨 미만(SCO 기간 미만)이라고 판정하면, LV 배터리에 의해 제공된 동력으로부터, 예를 들어, 전압 출력부(20A)를 HV 배터리 입력부(A)에 연결하고 HV 배터리의 전압, 예를 들어 약 200 내지 400 볼트 DC에 대응하는 알맞은 충전 전압으로 출력 전압을 설정하는 회로 절환 수단(22)에 따라 입력 단자(A)를 선택함으로써 HV 배터리를 재충전하도록 충전 제어기(16A)가 미리 프로 그램 될 수 있다.
HV 배터리로부터의 동력 요구가 없고(SOC가 완전 충전 또는 미리 프로그램된 충전 레벨 초과), 보조 동력 회로, 예를 들어, 냉각 회로(12C)(예를 들어, 팬), 가열 회로(12D) 또는 보조 충전 회로(12E)로부터의 동력요구가 없는 경우, 회로 절환 수단(22)은 동력/전압 변환기 출력 전압(20A)이 단자(B)를 통해 LV 배터리(12B)에 연결되고, 동력원이 태양광 수집 수단, 예를 들어, 태양광 패널(14)에 연결된 위치에 유지된다. LV 배터리(12B)는 LV 배터리(12B)를 동력/전압 변환기(16A)를 통해 HV 배터리(12A)에 연결하고 회로 절환 수단(22)을 사용하여 단자(A)(HV 배터리용 입력부)를 선택함으로써 태양광 충전을 사용가능한 전압 레벨, 예를 들어, HV 배터리(12A)의 재충전에 충분한 레벨로 수집한다. LV 배터리 또는 HV 배터리 중 어느 하나 또는 양자 모두 별도의 플러그인 전압원에 의해 재충전될 수 있고, 충전 제어기(16B)가 동력/전압 변환기(16A) 출력부(20A)를 제어하여 태양광 충전을 LV 배터리(12B)로부터가 아니라 태양광 수집 수단(14)으로부터 HV 배터리로 공급한다는 것이 이해될 수 있다.
LV 배터리(12B)는 또한 충전 제어기(16B)와 통신하는{예를 들어, 유선 연결부(21B)} SOC 센서(22B)를 구비하는 것이 바람직하다. 충전 제어기(16B)는 HV 배터리의 충전 기능 달성에 충분한 충전이 LV 배터리에 존재하는 지의 여부를 판정하도록 미리 프로그램될 수 있다. HV 배터리 충전에 불충분한 충전이 LV 배터리에 존재하면, 충전 제어기(16B)는 절환 수단(22)을 결합하여 LV 배터리(12B)가 태양광 수집 수단(14) 또는 플러그인 충전원에 의해 다른 동력 요구를 제외한 미리 프로그 램된 충전 레벨로 재충전되도록 미리 프로그램될 수 있다. 또 다르게는, LV 배터리는 특수한 상황(예를 들어, 차량이 차량 조작자/탑승자에 의해 작동하는 중 또는 수동 오버라이드된 경우)에서 보조 동력 회로에 동력을 제공할 수도 있다.
동력/전압 변환기(16A) 및 LV 배터리(12B)와 상호작용하는 충전 제어기(16B)는 미리 프로그램된 지시 또는 특수화된 전기 회로(예를 들어, 부스트 회로)와의 결합을 통해 HV 배터리(12A)에 동력을 제공하여 HV 배터리에 대하여 (예를 들어, LV 배터리로부터 동력/전압 변환기를 통해) 전압 출력부의 제어를 가능하게 하여 충전 기능을 신속하고 안전하게 달성할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 동력/전압 변환기(16A) 및 LV 배터리(12B)와 함께 충전 제어기(16B)는 HV 배터리의 SOC에 따라 선택된 출력 전압 레벨로 HV 배터리를 충전하기 시작하고, 그후 충전시 HV 배터리의 후속 SOC에 따라 미리 프로그램된 전압 출력 레벨을 따를 수 있다. 또한, 부스트 회로 및/또는 충전 제어기가 조작자/탑승자 상호작용에 의한 수동 오버라이드에 의해 작동될 수 있고, 예를 들어, HV 배터리의 SOC가 너무 낮아 엔진을 시동할 수 없는 경우, 부스트 회로 및/또는 충전 제어기 활성화에 의한 수동 오버라이드가 (예를 들어, 차량 내부로부터) 조작자/탑승자에 의해 즉시 실시되어 LV 배터리로부터 HV배터리로 긴급 부스트(충전)(예를 들어, 긴급 충전 및 시동)를 제공할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 보통, 동력/전압 변환기(16A) 및 LV 배터리(12B)와 함께 충전 제어기(16B)에 의해 HV 배터리를 재충전하는 것은 차량이 작동하고 있지 않은 경우를 포함하여 HV 배터리가 소정의 충전 레벨에 미지치 못하는 경우에 미리 프로그램된 충전 제어기에 따라 자동으로 이루어진다는 것이 이해 될 것이다.
LV 배터리(12B) 등의 LV 충전 저장 장치는 종래 기술에서 명목상 12볼트 배터리로 칭해지는 것일 수 있다. LV 배터리가 SOC에 따른 출력 전압 범위, 예를 들어, 9 내지 약 15 볼트를 가질 수 있는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 충전 제어기(16B)는 충전원이 태양광 패널(14)이고, 그리고/또는 LV 배터리가 소정의 전압 레벨로 (동력/전압 변환기를 통해) 보조 동력 회로에 연결된 동력/전압 변환기로부터 선택된 출력 전압을 제공하도록 프로그램될 수 있다. 또한, 충전 제어기(16B)는 동력/전압 변환기(16A)를 제어하여 SOC 센서(22B)에 의해 결정된 LV 배터리의 SOC에 따라 LV 배터리의 가장 효과적인 충전을 위해 선택된 전압 레벨로 태양광 수집 수단으로부터 출력 전압을 생성하도록 미리 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 13.7 DC볼트의 전압이 태양광 패널을 동력원으로 하는 동력/전압 변환기(16A)로부터 LV 배터리(12B)로 출력되어 LV 배터리에 태양광 충전을 축적하거나, LV 배터리로부터 출력되어 보조 동력 회로에 동력을 제공할 수 있다.
충전 제어기(16B)는 태양광 수집 수단으로부터 LV 배터리 또는 HV 배터리로 충전을 선택적으로 제공하여 태양광 충전을 축적하거나, 또는 차량 조작자에 의한(예를 들어, 조작자 제어 패널로부터의) 오버라이드 수동 조작을 포함하는 기초 결정 로직 트리의 다양한 우선도에 따라 LV 배터리로부터 HV 배터리 또는 보조 동력 회로로 동력(충전)을 제공하도록 미리 프로그램될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 결정 로직 트리는 다른 모든 동력 요구를 제외하고 (LV 배터리에 충분한 충전이 존재한다고 가정하고) HV 배터리 충전에 우선도를 주도록 구성될 수 있 다. 또 다르게 또는 추가적으로, 제어 패널로부터의 차량 조작자에 의한 수동 상호작용은 이러한 미리 프로그램된 지시를 오버라이드할 수 있다.
예를 들어, LV 배터리 충전 레벨이 미리 프로그램된 저충전값에 미치지 못하는 경우, 충전 제어기는 태양광 수집 수단 및/또는 플러그인 충전원에 의해 LV 배터리가 소정의 저충전 레벨로 재충전될 때까지 LV 배터리로부터의 동력 요구를 제외(무시)하도록 프로그램될 수 있다. LV 배터리 충전 레벨이 프로그램된 저충전 레벨 초과인 경우, 특별 상황, 예를 들어, 차량이 작동되고 있는 중 및/또는 수동 오버라이드 상호작용(예를 들어, 차량 시동을 위한 긴급 HV 충전)이 차량 조작자/탑승자에 의해 달성된 상황 하에서 보조 동력 회로 또는 HV 배터리 동력 요구가 충족될 수 있는 충전 레벨값의 중간 범위가 있을 수 있다. LV 배터리 충전 레벨이 충전 레벨값의 중간 범위 초과인 경우, 차량 조작자/탑승자에 의한 수동 오버라이드 상호작용(예를 들어, 차량 시동을 위한 긴급 HV 충전)이 없을 때 보조 동력 요구를 이차적으로 조작하는 것뿐만 아니라, 필요한 경우, HV 배터리 충전이 우선될 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조로 하면, 충전 제어기(16A)를 조작하여 동력/전압 변환기(16B)로부터의 출력 전압을 제어하는 예시적인 미리 프로그램된 결정 로직이 도시된다.
HV 배터리가 완전 충전 미만이면:
1) 출력 전압을 HV 배터리 입력부에 연결한다;
2) 출력 전압을 HV 충전 전압에 설정한다;
또는(그렇지 않으면)
(1) 출력 전압(예를 들어, 13.7 볼트)을 LV 출력부에 설정한다;
LV 배터리가 소정의 충전(완전 충전) 미만이면:
출력 전압을 LV 배터리 입력부에 연결한다;
또는
내부 온도가 감지된 내부 차량 온도 미만이면:
출력 전압을 저항 가열기에 연결한다;
또는
출력 전압을 냉각 시스템에 연결한다;
그렇다면 종료(end if);
그렇다면 종료;
그렇다면 종료;
따라서, 도 2에 도시된 예시적인 결정 로직 트리에서, 감지된 차량 조건에 기초하여, HV 배터리 충전이 가장 우선도를 가지고, LV 배터리 재충전이 그 다음의 우선도를 가지고, 보조 동력 시스템 작동(예를 들어, 차량의 가열 또는 냉각)이 그 다음의 우선도를 가진다. 전술된 바와 같이 또 다른 결정 트리가 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
따라서, HV 트랙션 배터리 등의 2차 충전 저장 장치가 하이브리드 차량 조작보다 우선하여 또는 그 조작의 개시시에 완전히 충전되어 하이브리드 차량 시동에 충분한 동력이 항상 이용가능하도록 보장하는 것을 확실하게 할 수 있는 LV 배터리 등의 보조 충전 저장 장치의 태양광 충전을 제공하는 하이브리드 차량 충전/보조 동력 시스템 및 방법이 기재되어 있다. 본 발명에 의해 제공된 추가적인 장점은 LV 배터리가 방전되어 하이브리드 차량의 시동 및 구동을 저해하는 중대한 문제점 없이 보조 LV 배터리가 보조 시스템에의 동력 제공에 이용될 수 있다는 것이다.
도면에 도시되고 전술된 실시예가 기재되고 있으나, 이러한 실시예는 단지 예로써 제공되는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명은 특정 실시예에 제한되는 것은 아니고, 첨부된 청구의 범위 내에 속하는 본 기술분야의 당업자에게 인식될 수 있는 다양한 수정예, 조합예 및 변경예에까지 미친다.

Claims (21)

  1. 태양광 충전을 수집하도록 구성된 태양광 충전 수집기와,
    상기 태양광 충전 수집기로부터 충전을 수용하여 저장하도록 구성된 적어도 제1 충전 저장 장치를 구비하는 충전 저장 시스템을 포함하고,
    상기 충전 저장 시스템은 적어도 제2 충전 저장 장치에 선택적으로 연결가능한 동력 전자 회로를 더 구비하고, 상기 동력 전자 회로는 상기 저장된 충전을 선택가능한 전압 레벨로 상기 제1 충전 저장 장치로부터 적어도 상기 제2 충전 저장 장치에 전달하도록 구성되고, 상기 제2 충전 저장 장치는 상기 제1 충전 저장 장치보다 높은 전압 레벨인
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전자 회로는 적어도 하나의 동력 시스템에 동력을 제공하도록 선택가능한 전압 레벨로 적어도 하나의 동력 시스템에 선택적으로 연결가능한
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 동력 시스템은 냉각 시스템, 환기 시스템, 가열 시스템, 성에제거 시스템 및 보조 동력 공급 시스템으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전자 회로는 전압 변환기를 포함하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 충전 수집기는 상기 동력 전자 회로를 통해 상기 적어도 제1 충전 저장 장치에 선택적으로 연결가능한
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 제1 충전 저장 장치는 상기 태양광 충전 수집기로부터 제1 소정 전압 레벨로 충전을 수용하여 상기 제1 충전 저장 장치에 소정의 충전 레벨을 축적하도록 구성된
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 제1 충전 저장 장치는 적어도 제1 충전 저장 장치가 제1 소정 충전 레벨을 축적했다는 결정시에 상기 저장된 충전을 전달하도록 구성된
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 제2 충전 저장 장치는 상기 적어도 제2 충전 저장 장치가 제2 소정 충전 레벨로 충전되었다고 결정될 때까지 상기 저장된 충전을 수용하도록 구성된
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전자 회로와 통신하는 프로그램가능한 제어기를 더 포함하고, 상기 프로그램가능한 제어기는 상기 동력 전자 회로를 제어하여 선택된 전압 레벨로 전압을 출력하도록 구성된
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전자 회로는 상기 적어도 제1 충전 저장 장치의 출력부와 상기 적어도 제2 충전 장치 및 적어도 하나의 동력 시스템 중 하나의 입력부를 선택적으로 연결하도록 구성된 회로 절환 수단을 포함하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전자 회로는 상기 적어도 제1 충전 저장 장치의 출력부를 상기 적 어도 제2 충전 저장 장치의 입력부에 선택적으로 연결하여 상기 저장된 충전을 전달하도록 구성된 조작자 제어식 수단을 더 포함하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 제1 충전 저장 장치와 상기 적어도 제2 충전 저장 장치는 적어도 제1 충전 저장 장치 및 적어도 제2 충전 저장 장치의 각각의 충전 상태를 감지하도록 구성된 충전 상태(SOC) 센서를 각각 포함하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 각각의 충전 상태(SOC) 센서는 프로그램가능한 제어기와 통신하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 제1 충전 저장 장치 및 상기 적어도 제2 충전 저장 장치는 배터리 및 축전기로 이루어진 군으로부터 선택되는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 제1 충전 저장 장치 및 상기 적어도 제2 충전 저장 장치 중 적어도 하나는 DC 배터리를 포함하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 충전 저장 장치는 상기 제2 충전 저장 장치보다 낮은 DC 전압에서 작동하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 충전 저장 장치는 200 볼트 내지 400 볼트 범위의 DC 작동 전압을 갖는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템.
  18. 태양광 충전을 수집하는 단계와,
    소정 전압 레벨로 제1 충전 저장 장치에 상기 태양광 충전을 제공하여 상기 제1 충전 저장 장치에 제1 소정 충전 레벨을 축적하는 단계와,
    상기 제1 충전 저장 장치가 상기 제1 소정 전압 레벨을 축적했다고 결정시에 상기 제1 충전 저장 장치로부터 제2 충전 저장 장치로 충전을 선택적으로 제공하는 단계를 포함하고,
    저장된 충전은 제1 충전 저장 장치로부터 제2 충전 저장 장치로 선택가능한 전압 레벨로 전달되고,
    제2 충전 저장 장치는 제1 충전 저장 장치보다 높은 전압 레벨인
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템 작동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 충전 저장 장치로부터 보조 동력 시스템 중 하나로 동력을 선택적으로 공급함으로써 복수의 동력 시스템 중 하나를 선택적으로 작동하는 단계를 더 포함하는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템 작동 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 동력 시스템은 냉각 시스템, 환기 시스템, 가열 시스템, 성에제거 시스템 및 보조 동력 공급 시스템으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템 작동 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    충전을 선택적으로 제공하는 것과 동력을 선택적으로 공급하는 것은 결정 로직을 기초로 한 우선도에 따라 프로그램가능한 제어기에 의해 결정되는
    태양광 동력식 하이브리드 동력 시스템 작동 방법.
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