KR100256749B1

KR100256749B1 - 전기자동차의 주행 가능거리 표시장치

Info

Publication number: KR100256749B1
Application number: KR1019970073343A
Authority: KR
Inventors: 박동주
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2000-05-15
Also published as: KR19990053654A

Abstract

전기 자동차의 배터리 이용 가능 에너지에 따라 주행할 수 있는 거리를 운전자에게 표시하여 주는 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치에 관한 것으로, 운행정보 검출수단에서 전기 자동차의 운행중 각종 운행정보를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하면 제어수단에서 각종 운행정보에 따라 운전자의 운행 습관에 따른 운행 모드를 설정하고, 설정된 각 운행 모드에 따른 주행거리와 배터리 소모 전력을 비교하여 그에 다른 소정의 신호를 출력하여 디스플레이수단을 통해 각 운행 모드에 따른 주행 거리와 배터리 소모 전력을 운전자가 알 수 있도록 표시하여 줌으로써 운전자가 배터리 효율이 가장 좋은 운행 모드를 예측하여 전기 자동차의 주행 거리를 연장시킬 수 있도록 한다.

Description

전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치

본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 자동차의 배터리 이용 가능 에너지에 따라 주행할 수 있는 거리를 운전자에게 표시하여 주는 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기 자동차는 가솔린 자동차와는 달리 모듈화되어 있는 배터리의 한정된 에너지를 이용하여 주행하는 것으로, 운전자에 의한 운행 조건 즉, 운전자에 따른 운행 습관 또는 방법에 따라 한정된 배터리의 에너지를 이용하는 전기 자동차의 주행 거리는 차이가 많이 난다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 전기 자동차의 운행중 운전자의 운전 패턴에 따라 사용 가능한 배터리 에너지로 주행할 수 있는 거리를 표시하여 주는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치를 개략적으로 도시한 것이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예인 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치에서 기어 위치에 따른 모드를 도시한 것이고,

도 3은 전기 자동차의 주행 상태를 도시한 것이고,

도 4a와 도 4b는 전기 자동차의 배터리를 회로적으로 도시한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전기 자동차의 운행중 각종 운행정보를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 운행정보 검출수단과, 전기 자동차의 주행중 상기 운행정보 검출수단에서 전송되는 각종 운행정보에 따라 운전자의 운행 습관에 따른 운행 모드를 설정하고, 설정된 각 운행 모드에 따른 주행거리와 배터리 소모 전력을 비교하여 그에 다른 소정의 신호를 출력하는 제어수단과, 상기 제어수단의 신호에 따라 각 운행 모드에 따른 주행 거리와 배터리 소모 전력을 운전자가 알 수 있도록 표시하여 주는 디스플레이수단으로 이루어진다.

상기 운행정보 검출수단은 운전자에 의해 선택된 변속 기어의 위치를 검출하는 기어 위치 검출수단과, 전기 자동차의 주행속도를 검출하는 차속 센서와, 운전자의 액셀 페달 조작을 검출하는 액셀 스위치와, 운전자의 브레이크 페달 조작을 검출하는 브레이크 스위치와, 전기 자동차 배터리의 전압 및 전류를 검출하는 배터리 전압 및 전류 검출수단으로 이루어진다.

상기 제어수단은 상기 운행정보 검출수단에서 인가되는 각종 신호를 처리하며, 상기 차속 센서 신호에 따라 각 운행 모드에 따른 주행 거리를 연산하는 연산수단과, 상기 연산수단의 신호에 따라 상기 기어 위치 검출수단의 신호를 각각의 메모리 번지로 기억시키고, 그 메모리 번지에 의해 운전자에 의한 운행 모드를 설정하는 기억수단과, 상기 연산수단의 신호에 따라 상기 기어 위치 검출수단의 각 기어 변속단의 경과 시간을 카운터하고, 상기 브레이크 스위치와 액셀 스위치 신호의 경과 시간을 카운트하는 카운터와, 상기 연산수단에서 연산된 각 운행 모드에 따른 주행 거리와 배터리 전압 및 전류 검출수단의 신호에 따른 배터리 에너지량을 비교하여 각 운행 모드의 주행 거리와 배터리 소비 전력을 각각의 모드별로 비교하는 비교수단으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치는 운행정보 검출부(10)와 제어부(20), 디스플레이부(30)로 이루어진다.

운행정보 검출부(10)는 운전자에 의해 선택된 변속 기어의 위치를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 기어 위치 검출부(11)와, 전기 자동차의 주행속도를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 차속 센서(12)와, 운전자의 액셀 페달 조작을 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 액셀 스위치(13)와, 운전자의 브레이크 페달 조작을 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 브레이크 스위치(14)와, 전기 자동차 배터리의 전압 및 전류를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 배터리 전압 및 전류 검출부(15)로 이루어지며, 전기 자동차의 운행중 각종 운행정보를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.

제어부(20)는 운행정보 검출부(10)에서 인가되는 각종 신호를 처리하며, 운행정보 검출부(10)의 차속 센서(12) 신호에 따라 각 운행 모드에 따른 주행 거리를 연산하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 연산부(21)와, 연산부(21)의 신호에 따라 운행정보 검출부(10)의 기어 위치 검출부(11)의 신호를 각각의 메모리 번지로 기억시키고, 그 메모리 번지에 의해 운전자에 의한 운행 모드를 설정하는 기억부(22)와, 연산부(21)의 신호에 따라 기어 위치 검출부(11)의 각 기어 변속단의 경과 시간을 카운터하고, 운행정보 검출부(10)의 브레이크 스위치(14)와 액셀 스위치(13) 신호의 경과 시간을 카운트하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 카운터(23)와, 연산부(21)에서 연산된 각 운행 모드에 따른 주행 거리와 운행정보 검출부(10)의 배터리 전압 및 전류 검출부(15) 신호에 따른 배터리 에너지량을 비교하여 각 운행 모드의 주행 거리와 배터리 소비 전력을 각각의 모드별로 비교하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 비교부(24)로 이루어지며, 전기 자동차의 주행중 운행정보 검출부(10)에서 인가되는 각종 신호에 따라 운전자의 운행 습관에 따른 운행 모드를 설정하고, 설정된 각 운행 모드에 따른 주행거리와 배터리 소모 전력을 비교하여 그에 다른 소정의 신호를 출력한다.

디스플레이부(30)는 제어부(20)의 신호에 따라 각 운행 모드에 따른 주행 거리와 배터리 소모 전력을 운전자가 알 수 있도록 표시하여 운전자가 배터리의 한정된 에너지를 이용하여 주행 거리를 연장할 수 있도록 한다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예인 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치를 첨부된 도면을 참조로 하여 그 동작과정에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

전기 자동차의 주행중 운전자의 기어 변속 조작에 따른 기어 변속단의 위치를 기어 위치 검출부(11)에서 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하면 연산부(21)는 기어 변속 위치 검출부(11)의 신호를 기억부(22)로 전송한다. 이와 동시에 카운터(23)를 동작시켜 각 변속단의 경과 시간을 카운트한다. 그러면 기억부(22)는 기어 위치 검출부(11)의 신호를 각 메모리 번지에 기억하여 도 2에서와 같이 각 변속단의 경과 시간에 의한 운전자의 운행 습관에 따라 운행모드를 설정한다.

그리고, 연산부(21)는 차속 센서(12)로부터 검출되는 전기 자동차의 주행속도와 액셀 스위치(12)와 브레이크 스위치(13)의 조작에 따라 카운터(23)에서 카운팅된 차량의 가속도 및 감속도에 따라 각 운행 모드에 따른 주행 거리를 다음과 같이 연산한다.

주행 거리는 차량 속도, 요구 견인력, 휠 파워, 배터리 파워 등에 따른 관계식으로 구해진다.

먼저, 전기 자동차의 순간 속도를 수학식

V=V₁+δΔT

에 의해 연산한다. 여기서,

δ

는 전기 자동차의 가속도 또는 감속도로

(V-V₁)/(T-T₁)

와 같이 나타내어지며,

ΔT

는 경과 시간으로

T-T₁

와 같이 나타내어지며,

T₁

은 설정 모드가 시작되는 시간이다.

따라서, 주행거리

S=S₁+V₁ΔT+δ/2(ΔT)²

와 같이 나타내어진다.

그리고, 도 3과 같이 전기 자동차를 주행할 경우 휠 파워는 차량 중량, 전면적, 항력 계수, 구름 저항 계수, 구동 효율, 등판각 등에 의한 식으로 구해진다.

이때, 요구 견인력

F_t=F_d+F_r+F_g+F_a

로 나타내어지며,

F_d

는 공기 저항으로

F_d=(P×Cd×Af×V)/2

이고,

F_r

은 구름 저항으로

F_r=Wf×COSΘ×Cr

이고,

F_g

는 등판 저항으로

F_g=Wf×SINΘ

이고,

F_a

는 가속력으로

F_a=Wf×(a/g)+(1×a)/(r×r)

이다.

따라서, 휠에서의 파워는

P_WH=V×F_t

로 나타내어진다.

또한, 전기 자동차의 주행에 있어서 배터리의 전력은 주행 도로의 경사 및 운전자에 의한 가속 상태 즉, 운전자가 액셀 페달을 밟는 패턴에 따라 배터리 전력이 변화된다. 따라서, 운전자의 각 운행 동작에 따른 주행 거리 S에 대한 배터리의 전압은 도 4a에서와 같은 회로로 나타내어짐과 동시에 도 4a의 회로는 도 4b와 같은 등가회로로 나타내어진다.

그러므로, 배터리 전압은

V_d=V₀-I_dR_c

로 나나낼 수 있으며, 여기서

V_d

는 방전된 배터리의 전압이고,

V₀

은 무부하 상태의 배터리 전압이고,

I_d

는 방전 전류이고,

R_c

는 배터리의 유효 저항이다.

따라서, 실험적 데이터로부터

V₀

와

R_c

의 시험치를 방전량의 함수로 나타내면

V₀=F₁(방전량)

,

R_c=F₂(방전량)

으로 나타내어진다.

여기서, 방전량은

로 나타내어지며,

T

는 방전량에 따른 방전 시간,

I₃

는 3시간에 대응하는 방전 시간,

g

는 방전율 효과 파라메터이다.

이와 같이 각 운행정보에 따라 연산부(21)에서 연산되는 수학식을 비교부(24)에 인가하면, 비교부(24)는 주행 거리와 배터리 에너지량을 비교하여 주행 거리에 따른 배터리 소비전력을 각각의 운행 모드별로 비교하여 그에 대한 결과를 연산부(21)로 전송한다.

그러면, 연산부(21)는 비교부(24)에서 전송된 결과를 디스플레이부(30)를 통해 각 운행 모드별로 주행 거리에 따른 배터리 소비 전력을 운전자가 알 수 있도록 표시하여 준다.

이때, 운전자는 디스플레이부(30)를 통해 표시되는 각 모드별 주행거리와 배터리 소비 전력을 확인하여 배터리 에너지 효율이 가장 좋은 주행 모드를 예측하여 전기 자동차를 운행함으로써 전기 자동차의 주행 거리를 연장시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 전기 자동차의 운행중 운전자의 운행 습관에 따른 운행 모드별로 주행 거리와 배터리 소비 전력을 비교하여 표시하여 줌으로써 운전자가 배터리 효율이 가장 좋은 운행 모드를 예측하여 전기 자동차의 주행 거리를 연장시킬 수 있도록 한다.

Claims

전기 자동차의 운행중 각종 운행정보를 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력하는 운행정보 검출수단과;

전기 자동차의 주행중 상기 운행정보 검출수단에서 전송되는 각종 운행정보에 따라 운전자의 운행 습관에 따른 운행 모드를 설정하고, 설정된 각 운행 모드에 따른 주행거리와 배터리 소모 전력을 비교하여 그에 다른 소정의 신호를 출력하는 제어수단과;

상기 제어수단의 신호에 따라 각 운행 모드에 따른 주행 거리와 배터리 소모 전력을 운전자가 알 수 있도록 표시하여 주는 디스플레이수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치.
청구항 1 에 있어서, 상기 운행정보 검출수단은 운전자에 의해 선택된 변속 기어의 위치를 검출하는 기어 위치 검출수단과;

전기 자동차의 주행속도를 검출하는 차속 센서와;

운전자의 액셀 페달 조작을 검출하는 액셀 스위치와;

운전자의 브레이크 페달 조작을 검출하는 브레이크 스위치와;

전기 자동차 배터리의 전압 및 전류를 검출하는 배터리 전압 및 전류 검출수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치.
청구항 1 또는 2 에 있어서, 상기 제어수단은 상기 운행정보 검출수단에서 인가되는 각종 신호를 처리하며, 상기 차속 센서 신호에 따라 각 운행 모드에 따른 주행 거리를 연산하는 연산수단과;

상기 연산수단의 신호에 따라 상기 기어 위치 검출수단의 신호를 각각의 메모리 번지로 기억시키고, 그 메모리 번지에 의해 운전자에 의한 운행 모드를 설정하는 기억수단과;

상기 연산수단의 신호에 따라 상기 기어 위치 검출수단의 각 기어 변속단의 경과 시간을 카운터하고, 상기 브레이크 스위치와 액셀 스위치 신호의 경과 시간을 카운터하는 카운터와;

상기 연산수단에서 연산된 각 운행 모드에 따른 주행 거리와 배터리 전압 및 전류 검출수단의 신호에 따른 배터리 에너지량을 비교하여 각 운행 모드의 주행 거리와 배터리 소비 전력을 각각의 모드별로 비교하는 비교수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 가능거리 표시장치.