KR101080059B1 - 차량의 전원 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부하 동작을 제어하여 배터리의 성능이 개선되도록 하고, 불필요한 출력을 감소시켜 연비를 개선할 수 있으며, 전원 사용량을 조절하여 전원의 안정화 및 손실을 방지할 수 있는 차량의 전원 관리 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 차량의 전원 관리 장치로서, 차량으로 전원을 공급하는 배터리의 충전량(SOC), 상기 배터리가 실제 가지고 있는 전하량(Real Q), 상기 배터리의 전압 및 전류에 대한 배터리의 상태 정보를 검출하는 IBS(Intelligence Battery Sensor); 상기 차량의 주행 정보를 검출하는 엔진 ECU; 상기 차량의 주변 환경 정보 및 사용자 설정 정보를 검출하는 외부 입력부;및 상기 IBS, 엔진 ECU 및 외부 입력부로부터 검출된 정보들에 따라 상기 배터리의 전력 소모를 판단하여 상기 차량에 설치된 전기 모듈로 공급되는 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 미리 설정된 제어 모드 신호를 출력하는 전원 관리부를 포함한다. 따라서, 전원의 사용량을 적절하게 조절함으로써, 차량이 최적의 성능을 유지할 수 있도록 하는 장점이 있다.

Description

차량의 전원 관리 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING POWER OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 전원 관리에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 부하 동작을 제어하여 배터리의 성능이 개선되도록 하고, 불필요한 출력을 감소시켜 연비를 개선할 수 있으며, 전원 사용량을 조절하여 전원의 안정화 및 손실을 방지할 수 있는 차량의 전원 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 자동차 내에 설치되는 전기장치는 매년 증가하여 전조등, 라디오, 공조 장치 등의 기본적인 장치뿐만 아니라, 최근에는 내비게이션, 후방 감시카메라, PMP 등 다양한 전기 장치들이 설치되어 운전자에게 다양한 운전 편의를 제공하고 있다.
이러한 전기장치들의 사용을 위해서는 배터리(battery) 또는 교류 발전기(alternator, 이하 발전기라고 함) 등으로부터 공급되는 전원이 지속적으로 충분히 제공되어야만 하며, 전원의 지속적이고 충분한 공급이 이루어지지 못하면 차량의 고장을 유발하게 된다.
오늘날 차량 고장의 가장 큰 원인은 충분한 부하 공급을 항상 보장할 수 없다는데 있고, 일반적인 고장 중의 36%가 전기장치에서 발생하는데 이 가운데 60% 정도가 전원 공급으로 인해 발생하는 문제라고 한다.
또한, 자동차에 있어서 배터리는 차량의 품질을 결정하는 중요한 부품 중의 하나이고, 이러한 배터리의 전반적인 상태를 총괄하여 관리하는 전원 관리는 배터리 수명의 조기 단축을 방지하고, 종합 제어를 수행하는 차량 제어부에 배터리의 SOC(State Of Charge)정보를 알려줌으로써, 차량의 발전 제어와 주행 제어를 지원하게 된다.
그러나 배터리 상태의 정확한 진단을 통한 전원의 저장 및 공급과, 발전기의 효율적인 동작 제어는 자동차의 성능 개선을 위해 아주 중요하지만, 차량의 주행을 위해 공급되는 기본적인 전원과 소비자의 편의를 위해 요구되는 전원을 최적의 조건에서 관리하지 못하면 차량의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 차량의 전원 사용량을 적절하게 조절하지 못하면 순간적인 과부하에 의한 제어 불량이 발생하게 되고, 이로 인한 사고가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 차량의 전원 사용을 적절하게 관리하지 못하면, 불필요한 배터리의 방전에 따른 배터리 수명의 감소와, 불필요한 발전기의 구동으로 차량의 연비가 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 부하의 동작을 제어하여 전원 사용량을 조절함으로써, 배터리의 방전 방지와 수명을 연장할 수 있고, 발전기의 효율을 개선하여 연비가 향상될 수 있으며, 전원 사용량을 조절하여 전원의 안정화와 전원의 손실을 방지할 수 있는 차량의 전원 관리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 전원 관리 장치로서, 차량으로 전원을 공급하는 배터리의 충전량(SOC), 상기 배터리가 실제 가지고 있는 전하량(Real Q), 상기 배터리의 전압 및 전류에 대한 배터리의 상태 정보를 검출하는 IBS(Intelligence Battery Sensor); 상기 차량의 주행 정보를 검출하는 엔진 ECU; 상기 차량의 주변 환경 정보 및 사용자 설정 정보를 검출하는 외부 입력부;및 상기 IBS, 엔진 ECU 및 외부 입력부로부터 검출된 정보들에 따라 상기 배터리의 전력 소모를 판단하여 상기 차량에 설치된 전기 모듈로 공급되는 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 미리 설정된 제어 모드 신호를 출력하는 전원 관리부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 전원 관리부는 상기 외부 입력부 및 엔진 ECU로부터 검출된 정보와, 사용자의 운전 패턴 정보로부터 상기 배터리 상태의 오차를 줄이는데 사용할 오차 정보와, 부하의 제어를 위한 기준 정보를 추출하는 파라미터 추출부; 상기 파라미터 추출부에서 추출한 오차 정보 및 기준 정보에 따라 상기 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보와 상기 배터리의 상태가 최악 조건인지를 계산하여 제어 모드 결정 신호를 출력하는 필터부; 상기 필터부로부터 출력되는 제어 모드 결정 신호에 따라 제어 모드를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 동작 신호를 출력하는 제어 모드 판단부; 및 상기 제어 모드 판단부의 동작 신호에 따라 상기 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 해당 전기 모듈로 제어 신호를 출력하는 부하 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 부하 제어부는 상기 각 전기 모듈로 공급되는 전력의 제한 레벨을 결정하는 제어 신호와, 피드백되는 전류의 정보를 분석하여 상기 전력의 제한 레벨 보정을 위한 보정 신호를 출력하는 전력 제어부; 및 상기 전력 제어부에서 출력되는 제어 신호 및 보정 신호에 따라 상기 전력이 각 전기 모듈로 출력되도록 하는 부하 제어 레벨 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필터부는 제어 모드를 결정하는 변수로 엔진의 정지 후 상기 배터리의 온도 변화를 추정하여 상기 제어 모드의 결정에 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 차량의 전원 관리 방법으로서, (a) 외부 입력부, 엔진 ECU 및 IBS(Intelligence Battery Sensor)를 통해 차량의 주변 환경 정보, 주행 상태 정보, 사용자 설정 정보 및 배터리 상태 정보를 검출하는 단계; (b) 전원 관리부에서 상기 단계 (a)에서 검출한 정보들을 이용하여 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보를 통해 최악 조건에 따른 상기 배터리의 충전량 및 배터리의 실제 전하량을 계산하여 제어 모드를 결정하며, 상기 결정된 제어 모드에 따라 제어 신호를 출력하는 단계; 및 (c) 상기 전원 관리부가 상기 단계 (b)에서 출력되는 제어 신호에 따라 각 전기 모듈로 공급되는 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 제어하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 단계 (b)는 (b-1) 상기 외부 입력부 및 엔진 ECU로부터 검출된 차량의 주변 환경 정보, 주행 상태 정보, 사용자 설정 정보와, 사용자의 운전 패턴 정보로부터 상기 배터리 상태의 오차를 줄이는데 사용할 오차 정보와, 부하의 제어를 위한 기준 정보를 추출하는 단계; (b-2) 상기 단계 (b-1)에서 추출한 오차 정보 및 기준 정보에 따라 상기 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보와 상기 배터리의 상태가 최악 조건인지를 계산하여 상기 배터리의 충전량, 상기 배터리의 실제 전하량, 상기 배터리의 전압 및 전류의 상태에 따라 제어 모드 결정 신호를 출력하는 단계; 및 (b-3) 상기 단계 (b-2)의 제어 모드 결정 신호에 따라 해당 제어 모드의 동작 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b-2)단계의 제어 모드는 배터리와 전력 소모가 적정 범위에 있는 경우 해당 전기 모듈의 부하 제어가 필요없는 정상 모드; 상기 배터리가 약간 부족하여 해당 전기 모듈의 부하를 감소시켜야 하는 절약 모드; 및 다음 시동을 확보하지 못하거나 동작 이상 가능이 있어 해당 전기 모듈의 부하를 차단시켜 안정성을 확보해야 하는 차단 모드 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절약 모드는 해당 전기 모듈에 공급되는 전류량 또는 동작 주기가 조절되도록 하거나, 경고등 점등 또는 경고음이 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전원의 사용량을 적절하게 조절함으로써, 차량이 최적의 성능을 유지할 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 배터리의 충전량(SOC)을 일정 범위 이하에서 유지하도록 제어하여 배터리의 방전을 방지함과 동시에 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 발전기의 동작을 개선하여 불필요한 출력이 감소되도록 함으로써, 차량의 연비가 개선될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 전원 사용량의 급격한 변화를 방지함으로써, 전원의 안정적인 공급이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 순간 전류량의 최댓값을 조정함으로써, 전압 강하와 에너지 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 장치의 사용상태를 나타낸 블록도.
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 장치의 상세 구성을 나타낸 블록도.
도 3 은 도 2의 부하 제어부 구성을 상세하게 나타낸 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 과정을 나타낸 흐름도.
도 5 는 도 4의 제어 모드에 따른 제어 과정을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 장치의 사용상태를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 장치의 상세 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 2의 부하 제어부 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 장치는 주행 중에 차량으로 전원을 공급하는 발전기(10)와, 시동 전에 상기 차량으로 전원을 공급하는 배터리(20)와, 상기 배터리(20)의 충전량(SOC: State Of Charge)과, 상기 배터리(20)가 실제 가지고 있는 전하량(Real Q)과, 상기 배터리(20)의 전압 및 전류에 대한 배터리의 상태 정보를 검출하는 IBS(Intelligence Battery Sensor, 30)와, 상기 차량의 엔진 상태와, 주행에 따른 자동 변속기와, 제동 장치 등의 정보를 검출하는 엔진 ECU(Electronic control Unit, 40)와, 상기 차량의 주변 환경 정보 및 사용자 설정 정보를 검출하는 외부 입력부(50)와, 상기 IBS(30), 엔진 ECU(40) 및 외부 입력부(50)로부터 검출된 정보들에 따라 상기 배터리(20)의 전력 소모를 판단하여 상기 차량에 설치된 전기 모듈(60)로 공급되는 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 미리 설정된 제어 모드 신호를 출력하는 전원 관리부(100)를 포함한다.
상기 전원 관리부(100)는 파라미터 추출부(110)와, 필터부(120)와, 제어 모드 판단부(130)와, 부하 제어부(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 파라미터 추출부(110)는 엔진 ECU(40)로부터 엔진의 상태 및 주행 상태 등의 정보를 검출하고, 외부 입력부(50)를 통해 외부 온도, 날씨, 시간, 사용자가 미리 설정한 정보 및 사용자의 운전 패턴 정보를 검출한다.
또한, 상기 파라미터 추출부(110)는 상기 엔진 ECU(40) 및 외부 입력부(50)로부터 검출한 정보를 이용하여 상기 배터리(20)의 상태를 판단하는데 있어서, 오차를 줄이는데 사용할 오차 정보를 추출한다.
예를 들면, 온도에 따라 검출되는 배터리의 충전량, 실제 가지고 있는 전하량 또는 전압 등이 다르므로 검출된 배터리 정보에 외부 환경 조건 등을 고려하여 추출한 오차 정보만큼 배터리 정보가 보정될 수 있도록 한다.
또한, 상기 파라미터 추출부(110)는 상기 전기 모듈(60)이 전원으로부터 전력을 공급받는 부하의 기준값을 추출한다. 즉 전기 모듈(60)이 소비하는 전력의 기준 값으로 바람직하게 최댓값과 최솟값의 중간값을 기준값으로 추출한다.
상기 필터부(120)는 상기 파라미터 추출부(110)에서 추출한 상기 오차 정보와, 상기 기준 정보에 따라 상기 IBS(30)에서 검출한 배터리(20)의 충전량과, 상기 배터리(20)가 실제 가지고 있는 전하량과, 상기 배터리(20)의 전압 및 전류에 대한 상기 배터리(20)의 출력 오차를 산출한다.
또한, 상기 필터부(120)는 상기 산출된 출력 오차 정보와, 상기 배터리의 충전량, 배터리의 실제 전하량, 전압 및 전류 등이 최악 조건인지 등을 계산하고, 상기 계산 결과에 따라 제어 모드를 결정하기 위한 신호를 출력한다.
예를 들면, 배터리(20)가 과충전 상태, 적정 상태, 부족 상태 중 어느 하나의 충전 상태이고, 각각의 상태 중에서 과전압, 정상전압, 저전압 중 어느 하나이며, 실제 갖고 있는 전하량(Real Q)이 충분, 약간 부족, 많이 부족한 경우 중 어느 하나인 경우 이를 표시하기 위한 신호를 출력한다.
또한, 상기 필터부(120)는 상기 제어 모드를 결정하는 변수로서, 특히 겨울철에 엔진의 정지 후 상기 배터리(20)의 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 온도 변화 값을 반영하여 상기 제어 모드를 결정한다.
상기 제어 모드 판단부(130)는 상기 필터부(120)로부터 출력되는 제어 모드 결정 신호에 따라 제어 모드를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 동작 신호를 출력한다.
충전량(SOC)-과충전 Real Q 충분 Real Q 약간 부족 Real Q 많이 부족
과전압 절약모드 차단모드
정상전압 절약모드 차단모드
저전압
충전량(SOC)-적정 Real Q 충분 Real Q 약간 부족 Real Q 많이 부족
과전압 절약모드 차단모드
정상전압 절약모드 차단모드
저전압 절약모드 차단모드 차단모드
충전량(SOC)-부족 Real Q 충분 Real Q 약간 부족 Real Q 많이 부족
과전압
정상전압 절약모드 차단모드
저전압 차단모드 차단모드
상기한 표 1은 LUT(Look-Up-Table)에 의한 예시를 나타낸 것으로서, 상기 제어 모드 판단부(130)는 필터부(120)를 통해 발생 가능한 신호들을 LUT로 구현하여 제어 모드를 판단하는 것이 가능하고, 배터리의 충전량, 실제 갖고 있는 전하량, 전압 등의 3차원-도메인에 동작 상태를 매핑(mapping)하여 구역별 동작을 정의하여 제어 모드를 판단하는 것이 가능하며, 입력 파라미터를 미리 설정한 별도의 수식에 대입하여 산출된 값으로 제어 모드를 판단하는 것도 가능하다.
또한, 상기 제어 모드 판단부(130)는 상기 배터리(20)의 상태 중에서 배터리의 충전량(SOC), 실제 갖고 있는 전하량(Real Q), 전압 값을 기본 파라미터로 하여 제어 모드를 결정하고, 이때 상기된 배터리의 충전량, 실제 갖고 있는 전하량, 전압 값은 외부 입력부(50)를 통해 입력된 파라미터들과 배터리의 전류 값을 참고하여 보정한 값을 사용한다.
상기 부하 제어부(140)는 상기 제어 모드 판단부(130)로부터 출력되는 동작 신호에 따라 상기 배터리(20)로부터 전력을 공급받는 부하가 유지, 감소 또는 차단되도록 해당 전기 모듈(60)로 제어 신호를 출력한다.
한편, 개별 부하의 동작에 따른 제어 모드는 정상 모드, 절약 모드, 차단 모드의 3단계로 구분된다.
상기 정상 모드는 부하 제어부(140)의 제어가 상기 배터리(20)로부터 전력을 공급받는 전기 모듈(60)의 부하 동작에 영향을 미치지 않는 범위의 동작을 말하는 것으로 부하가 유지되도록 전력을 공급받게 된다.
상기 절약 모드는 부하 제어부(140)의 제어가 상기 배터리(20)로부터 전력을 공급받는 전기 모듈(60)의 부하 동작에 영향을 주어 해당 부하의 전류 사용량이 감축되도록 하는 것이다.
상기 절약 모드에서는 부하에 따라 정의된 동작으로 전류량을 감축하고, 부하 제어부(140)의 제어를 통해 전기 모듈(60)의 동작이 조절된다.
상기 차단 모드는 다음 시동을 확보하지 못하거나, 동작 이상 가능성이 있어 상기 배터리(20)로부터 전력을 공급받는 전기 모듈(60)의 부하 전원이 차단되도록 하는 것으로 각 전기 모듈(60)에 포함된 제어수단(미도시)을 통해 전원이 차단되도록 하거나, 스위치(미도시) 등을 직접 제어하여 전원이 차단되도록 한다.
따라서, 램프류는 절약 모드가 동작하면 빛의 세기가 감소되도록 제어하는 것이 가능하고, 모터류는 최적효율이 가능한 속도로 동작 속도를 조절하거나 또는 일정 주기(시간)마다 온/오프되도록 제어할 수 있다.
또한, 전류량을 감축시키기 어려운 액추에이터는 경고등 또는 경고음 등이 출력되도록 하고, 열선 등은 일정 주기로 온/오프되도록 하며, 멀티미디어 장치 등은 음량이나, 화면 밝기 등을 감소시키거나 일정 값 이상 증가하지 않도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 부하 제어부(140)는 전력 제어부(141)와, 부하 제어 레벨 출력부(142)로 이루어진다.
상기 전력 제어부(141)는 상기 각 전기 모듈(60)로 공급되는 전력의 제한 레벨을 결정하는 제어 신호를 출력하고, 하기의 제어 레벨 출력부(142)로부터 출력되는 전력이 제한 레벨로 줄어들었는지 확인하기 위해 폐루프를 형성하여 전류의 검출정보를 피드백 받아 분석한다.
상기 전력 제어부(141)는 분석 결과에 따라 상기 전력의 제한 레벨 보정을 위한 보정 신호를 출력한다.
상기 부하 제어 레벨 출력부(142)는 상기 전력 제어부(141)에서 출력되는 제어 신호 및 보정 신호에 따라 상기 전력이 각 전기 모듈(60)로 출력되도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 도 4의 제어 모드에 따른 제어 과정을 나타낸 흐름도로서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 차량의 전원 관리 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
전원 관리부(100)의 파라미터 추출부(110)와 필터부(120)는 IBS(30) 엔진 ECU(40) 및 외부 입력부(50)를 통해 차량의 주변 환경 정보, 주행 상태 정보, 사용자 설정 정보, 사용자의 운전 패턴 정보 및 배터리 상태 정보를 검출(S100)한다.
상기 전원 관리부(100)의 파라미터 추출부(110)와, 필터부(120)는 상기 S100 단계에서 검출한 정보들을 이용하여 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보를 통해 최악 조건에 따른 상기 배터리의 충전량 및 배터리의 실제 전하량을 계산하여 전원 관리부(100)의 제어 모드 판단부(130)로 제공하며, 상기 제어 모드 판단부(130)는 제어 모드를 결정(S200)하여 상기 S200 단계에서 결정된 제어 모드에 해당하는 제어 모드의 신호(변수)를 전원 관리부(100)의 부하 제어부(140)로 출력(S300)한다.
상기 S200 단계에서 상기 엔진 ECU(40) 및 외부 입력부(50)에서 검출한 차량의 주변 환경 정보, 주행 상태 정보, 사용자 설정 정보와, 사용자의 운전 패턴 정보를 통해 상기 배터리(20) 상태의 오차를 줄이는데 사용할 오차 정보와, 전기 모듈(60)의 부하 제어를 위한 기준 정보를 추출한다.
예를 들면, 온도, 날씨, 급출발, 급제동 등에 따라 배터리의 충전량(SOC), 실제 전하량, 전압 등에 오차가 발생하므로 이러한 외부 환경 조건 등을 고려한 오차 정보가 검출된 배터리 정보에 반영될 수 있도록 하여 정확한 정보가 이용될 수 있다.
또한, 상기 기준 정보는 상기 전기 모듈(60)이 전원으로부터 전력을 공급받는 부하의 기준값으로 전기 모듈(60)이 소비하는 전력의 최댓값과 최솟값의 중간값을 기준값으로 추출한다.
따라서, 상기 추출한 오차 정보 및 기준 정보에 따라 상기 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보를 통해 상기 배터리의 충전량 및 배터리의 실제 전하량의 최악 조건에 따라 계산한 결과에 근거하여 상기 배터리의 충전량, 상기 배터리의 실제 전하량, 상기 배터리의 전압 및 전류의 상태에 따라 제어 모드 결정 신호를 출력하게 된다.
한편, 상기 제어 모드 결정 신호에 의해 결정되는 제어 모드는 상기 배터리(20)의 전력 소모가 적정 범위에 있는 경우 해당 전기 모듈의 부하 제어가 필요없는 정상 모드가 되고, 상기 배터리(20)에 전하가 약간 부족하면 해당 전기 모듈(60)의 부하를 감소시켜야 하는 절약 모드가 되며, 다음 시동을 확보하지 못하거나 동작 이상 가능이 있어 해당 전기 모듈(60)의 부하를 차단시켜 안정성을 확보해야 하는 경우 차단 모드가 된다.
상기 S300 단계를 수행한 후 상기 전원 관리부(100)의 부하 제어부(140)는 상기 제어 모드 결정 신호에 따라 해당 제어 모드에 따라 해당 전기 모듈(60)이 전원으로부터 전력을 공급받는 부하가 유지, 감소 또는 차단되도록 제어(S400)한다.
즉 상기 부하 제어부(140)는 상기 제어 모드 판단부(130)로부터 전송된 제어 모드 신호(제어 변수)를 검출(S410)하고, 정상 모드 신호인지 여부를 판단(S420)한다.
상기 S410 단계에서 검출된 신호가 정상 모드 신호이면 전기 모듈(60)이 전원으로부터 전력을 공급받는 부하가 유지되도록 정상 모드 제어 신호가 출력(S421)되고, 정상 모드 신호가 아니면 절약 모드 신호인지 여부를 판단(S430)한다.
상기 S410 단계에서 검출된 신호가 절약 모드 신호이면 전기 모듈(60)이 전원으로부터 전력을 공급받는 부하가 감소되도록 절약 모드 제어 신호가 출력(431)되며, 절약 모드 신호가 아니면 전기 모듈(60)이 전원으로부터 전력을 공급받는 부하가 차단되도록 차단 모드 제어 신호를 출력(S440)한다.
상기 S431 단계의 절약 모드는 해당 전기 모듈에 공급되는 전류량 또는 동작 주기가 조절되도록 하거나, 경고등 점등 또는 경고음이 출력되도록 한다.
따라서, 배터리의 방전 방지를 위해 부하 동작을 제어하여 전원의 사용량을 조절할 수 있게 되고, 배터리의 충전량을 일정 범위 내로 유지하여 배터리의 수명을 연장할 수 있게 된다.
또한, 전기 모듈이 전원으로부터 전력을 공급받는 부하의 동작을 제어함으로써, 발전기와 배터리 사이의 전류에 따른 부하의 동작 제어를 제공할 수 있어 발전기가 효과적으로 동작할 수 있게 되고, 이에 따라 발전기의 불필요한 구동을 방지함으로써 차량의 연비가 향상된다.
또한, 전원의 사용량이 순간적으로 크게 변화하는 것을 방지하여 전압 레벨에 따른 동작 제어가 가능하고, 이에 따라 전원의 안정적인 동작을 보장할 수 있게 된다.
또한, 대전류를 공급받는 부하의 작동 시간을 조절함으로써, 순간 전류량의 최댓값을 조절할 수 있어 전압 강하와 에너지 소모를 최소화할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 발전기 20 : 배터리
30 : IBS 40 : 엔진 ECU
50 : 외부 입력부 60 : 전기 모듈
70 : 부하 100 : 전원 관리부
110 : 파라미터 추출부 120 : 필터부
130 : 제어 모드 판단부 140 : 부하 제어부
141 : 전력 제어부 142 : 부하 제어 레벨 출력부

Claims (8)

  1. 차량의 전원 관리 장치로서,
    차량으로 전원을 공급하는 배터리의 충전량(SOC), 상기 배터리가 실제 가지고 있는 전하량(Real Q), 상기 배터리의 전압 및 전류에 대한 배터리의 상태 정보를 검출하는 IBS(Intelligence Battery Sensor);
    상기 차량의 주행 정보를 검출하는 엔진 ECU;
    상기 차량의 주변 환경 정보 및 사용자 설정 정보를 검출하는 외부 입력부;및
    상기 IBS, 엔진 ECU 및 외부 입력부로부터 검출된 정보들에 따라 상기 배터리의 전력 소모를 판단하여 상기 차량에 설치된 전기 모듈로 공급되는 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 미리 설정된 제어 모드 신호를 출력하는 전원 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 관리부는 상기 외부 입력부 및 엔진 ECU로부터 검출된 정보와, 사용자의 운전 패턴 정보로부터 상기 배터리 상태의 오차를 줄이는데 사용할 오차 정보와, 부하의 제어를 위한 기준 정보를 추출하는 파라미터 추출부;
    상기 파라미터 추출부에서 추출한 오차 정보 및 기준 정보에 따라 상기 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보와 상기 배터리의 상태가 최악 조건인지를 계산하여 제어 모드 결정 신호를 출력하는 필터부;
    상기 필터부로부터 출력되는 제어 모드 결정 신호에 따라 제어 모드를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 동작 신호를 출력하는 제어 모드 판단부; 및
    상기 제어 모드 판단부의 동작 신호에 따라 상기 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 해당 전기 모듈로 제어 신호를 출력하는 부하 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 관리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부하 제어부는 상기 각 전기 모듈로 공급되는 전력의 제한 레벨을 결정하는 제어 신호와, 피드백되는 전류의 정보를 분석하여 상기 전력의 제한 레벨 보정을 위한 보정 신호를 출력하는 전력 제어부; 및
    상기 전력 제어부에서 출력되는 제어 신호 및 보정 신호에 따라 상기 전력이 각 전기 모듈로 출력되도록 하는 부하 제어 레벨 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 관리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 제어 모드의 결정을 위해 엔진의 정지 후 상기 배터리의 온도 변화 추정을 변수로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 관리 장치.
  5. 차량의 전원 관리 방법으로서,
    (a) 외부 입력부, 엔진 ECU 및 IBS(Intelligence Battery Sensor)를 통해 차량의 주변 환경 정보, 주행 상태 정보, 사용자 설정 정보 및 배터리 상태 정보를 검출하는 단계;
    (b) 전원 관리부에서 상기 단계 (a)에서 검출한 정보들을 이용하여 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보를 통해 최악 조건에 따른 상기 배터리의 충전량 및 배터리의 실제 전하량을 계산하여 제어 모드를 결정하며, 상기 결정된 제어 모드에 따라 제어 신호를 출력하는 단계; 및
    (c) 상기 전원 관리부가 상기 단계 (b)에서 출력되는 제어 신호에 따라 각 전기 모듈로 공급되는 전원이 유지, 감소 또는 차단되도록 제어하는 단계를 포함하는 차량의 전원 관리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는
    (b-1) 상기 외부 입력부 및 엔진 ECU로부터 검출된 차량의 주변 환경 정보, 주행 상태 정보, 사용자 설정 정보와, 사용자의 운전 패턴 정보로부터 상기 배터리 상태의 오차를 줄이는데 사용할 오차 정보와, 부하의 제어를 위한 기준 정보를 추출하는 단계;
    (b-2) 상기 단계 (b-1)에서 추출한 오차 정보 및 기준 정보에 따라 상기 배터리의 출력 오차 정보를 산출하고, 상기 산출된 출력 오차 정보와 상기 배터리의 상태가 최악 조건인지를 계산하여 상기 배터리의 충전량, 상기 배터리의 실제 전하량, 상기 배터리의 전압 및 전류의 상태에 따라 제어 모드 결정 신호를 출력하는 단계; 및
    (b-3) 상기 단계 (b-2)의 제어 모드 결정 신호에 따라 해당 제어 모드의 동작 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량이 전원 관리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (b-2)단계의 제어 모드는 배터리와 전력 소모가 적정 범위에 있는 경우 해당 전기 모듈의 부하 제어가 필요없는 정상 모드;
    상기 배터리가 약간 부족하여 해당 전기 모듈의 부하를 감소시켜야 하는 절약 모드; 및
    다음 시동을 확보하지 못하거나 동작 이상 가능이 있어 해당 전기 모듈의 부하를 차단시켜 안정성을 확보해야 하는 차단 모드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 전원 관리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절약 모드는 해당 전기 모듈에 공급되는 전류량 또는 동작 주기가 조절되도록 하거나, 경고등 점등 또는 경고음이 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 관리 방법.
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