KR101317686B1

KR101317686B1 - 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101317686B1
Application number: KR1020100135732A
Authority: KR
Inventors: 조동호; 서인수; 이흥열; 이준호; 박미현
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2013-10-15
Also published as: WO2012091377A2; WO2012091377A3; KR20120073843A

Abstract

본 발명은 온라인 전기자동차의 공조제어에 있어서, 목적지까지 차량의 주행에 따른 주행 소모 전력과 냉난방 등의 차량내 공조시스템의 구동을 위해 필요되는 공조시스템 소모 전력을 예상하여 목적지까지의 최적의 주행 경로를 결정하고, 차량의 주행과 공조시스템의 구동에 따른 예상 소모 전력을 참조하여 냉난방 등의 공조시스템 제어 전략을 수립함으로써 온라인 전기자동차의 사용자 측면에서 주행거리 확보와 쾌적성 확보를 동시에 만족시킬 수 있다.

Description

온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치 및 방법{PRE-PERIOD AIR CONDITIONER/HEATER CONTROLLER IN ONLINE ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전기자동차(electric vehicle)의 공조제어에 관한 것으로, 특히 도로에 설치된 급전 인프라(infra)로부터 전력을 공급받는 방식의 온라인 전기자동차(online electric vehicle)의 공조제어에 있어서 목적지까지 차량의 주행에 따른 주행 소모 전력과 냉난방 등의 차량내 공조시스템의 구동을 위해 필요되는 공조시스템 소모 전력을 예상하여 목적지까지의 최적의 주행 경로를 결정하고, 차량의 주행과 공조시스템의 구동에 따른 예상 소모 전력을 참조하여 냉난방 등의 공조시스템 제어 전략을 수립하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

전기 자동차의 최대 약점은 배터리(battery)의 수명과 무게이다. 배터리의 잦은 충전 또는 방전으로 수명이 단축되고, 사용하는 배터리의 무게 또한 많이 나간다. 이러한 문제점을 해결하는 것이 온라인 전기 자동차이다. 온라인 전기 자동차는 도로에 설치된 급전 인프라로부터 전력을 공급받아 운행하며, 비 급전시에만 배터리를 사용하므로 배터리 용량을 획기적으로 줄이는 전기 자동차이다.

일반 전기자동차의 경우, 온라인 전기자동차의 배터리에 비해 배터리 용량이 크지만, 주행 중에 배터리 충전이 가능한 온라인 전기자동차와는 달리, 차량의 주행에 따라 배터리의 에너지 상태는 단조 감소되어 일정 시점이 지나면 반드시 배터리의 충전이 이루어져야한다.

즉, 일반 전기자동차의 경우 차량내 탐재되는 배터리의 용량은 크지만, 차량의 주행 및 냉난방 등의 공조장치를 구동하는데 있어서, 초기 충전된 배터리에만 의존하기 때문에 차량의 주행에 따라 배터리가 방전되어 더 이상의 주행이나 냉난방 등의 공조장치 구동을 위한 배터리의 용량이 부족하게 되는 경우, 배터리의 충전을 위한 충전설비 또는 교환 장소를 찾아 배터리를 충전하여야 하는 번거로움 있다.

이에 반해, 온라인 전기자동차의 경우, 도로에 설치된 급전 인프라로부터 전력을 공급받아 차량의 주행 중에 배터리 충전이 가능함에 따라 배터리의 충전을 위한 충전 설비를 일일이 찾아가는 번거로움 없이 차량을 주행 하면서 배터리 충전이 가능하다.

그러나, 위와 같은 온라인 전기자동차의 경우 배터리 용량은 작지만 주행 경로에 따라서 에너지 증감 변화폭이 크기 때문에 에너지 관리의 폭이 넓어 차량의 운행에 있어서 보다 전략적인 에너지 관리가 필요하다. 특히, 주행과 같이 차량의 주행의 필수 동력이 아니지만 차량내 쾌적성이라는 부가적인 욕구를 만족시키기 위하여 큰 동력을 사용하게 되는 냉난방 등의 공조장치를 사용함에 있어서 전략적인 에너지 관리가 필요하다.

따라서, 본 발명은 온라인 전기자동차의 공조제어에 있어서 목적지까지 차량의 주행에 따른 주행 소모 전력과 냉난방 등의 차량내 공조시스템의 구동을 위해 필요되는 공조시스템 소모 전력을 예상하여 목적지까지의 최적의 주행 경로를 결정하고, 차량의 주행과 공조시스템의 구동에 따른 예상 소모 전력을 참조하여 냉난방 등의 공조시스템 제어 전략을 수립하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

상술한 본 발명은 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치로서, 차량내 냉방 또는 난방을 수행하는 공조부와, 상기 차량의 내부 또는 외부 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 차량내 각종 장치의 구동을 위한 동력을 제공하는 배터리와, 상기 차량의 공급 가능 전력량과 상기 차량의 목적지까지 주행에 따른 전체 예상 소모 전력량을 참조하여 상기 차량내 냉방 또는 난방 수행을 위한 상기 공조부의 동작 조건을 최적으로 설정하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 시동 온 시 상기 목적지까지의 주행에 소요되는 예상 주행 소모 전력량과 상기 차량의 냉방 또는 난방 수행을 위한 예상 공조 소모 전력량을 합산하여 상기 전체 예상 소모 전력량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 목적지까지의 주행거리를 이용하여 대표 속도로 주행시의 주행 예상 시간을 산출하고, 상기 주행 예상 시간을 근거로 상기 예상 주행 소모 전력을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주행거리는, 상기 차량에 탑재되는 네비게이션부에서 상기 차량의 현재 위치 정보와 상기 목적지를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 주행거리와 외부 온도를 기준으로 상기 외부 온도에서 상기 목표 온도로 만드는데 필요되는 예상 소모 전력량과, 상기 목표 온도에 도달한 상태에서 상기 주행거리만큼 상기 목표 온도를 유지시키는데 필요되는 예상 소모 전력량을 합산하여 상기 예상 공조 소모 전력량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 배터리의 잔여 전력량과 상기 목적지까지 급전선로부터 충전 가능한 전력량을 합산하여 상기 차량의 공급 가능 전력량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 큰 경우 상기 목적지까지 주행 안내를 시작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 작은 경우 상기 차량내 냉방 또는 난방 수행을 위해 상기 공조부에서 필요되는 소모 전력량이 감소되도록 상기 공조부의 동작 조건을 재설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법으로서, 차량 시동이 온되는 경우 상기 차량의 외부 온도를 측정하고, 기설정된 조건에 따라 상기 차량내부의 목표 온도를 설정하는 단계와, 상기 목표 온도까지의 소요되는 냉방 또는 난방 요구를 예측하여 냉방 또는 난방에 필요되는 예상 공조 소모 전력량을 산출하는 단계와, 상기 차량의 목적지가 설정되는지 검사하는 단계와, 상기 목적지가 설정되는 경우 상기 목적지까지의 주행에 필요한 예상 주행 소모 전력량을 산출하는 단계와, 상기 목적지까지의 이동에 따라 소요되는 전체 예상 소모 전력량을 산출하는 단계와, 상기 차량의 공급 가능 전력량과 상기 전체 예상 소모 전력량을 참조하여 상기 냉방 또는 난방의 조건을 설정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 냉방 또는 난방의 조건을 설정하는 단계는, 상기 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 큰 경우, 상기 목표 온도를 유지시키는 조건으로 냉방 또는 난방을 수행하는 단계와, 상기 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 작은 경우, 상기 예상 공조 소모 전력량이 감소되도록 상기 냉방 또는 난방의 조건을 재설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉방 또는 난방의 조건을 재설정하는 단계는, 상기 공급 가능 전력량이 부족한 경우, 상기 냉방 또는 난방 조건과 주행 경로 재설정을 요청하는 단계와, 상기 요청에 따라 재설정된 주행 경로와 냉방 또는 난방 조건에 따른 전체 예상 소모 전력량을 다시 계산하는 단계와, 상기 계산된 전체 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량으로부터 사용 가능한 경우 상기 재설정된 조건으로 상기 차량의 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 시동이 온된 후, 현재 상기 차량에 대한 충전이 수행되고 있는 경우, 상기 설정된 목표 온도의 도달을 위해 상기 차량에 대한 예약 냉난방을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 예상 공조 소모 전력량은, 상기 목적지까의 주행거리와 외부 온도를 기준으로 상기 외부 온도에서 상기 목표 온도로 만드는데 필요되는 예상 소모 전력량과, 상기 목표 온도에 도달한 상태에서 상기 주행거리만큼 상기 목표 온도를 유지시키는데 필요되는 예상 소모 전력량의 합산으로 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 예상 주행 소모 전력량은, 상기 목적지까지의 주행거리와 상기 목적지까지 대표 속도로의 주행 시 예상되는 주행 예상 시간을 근거로 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전체 예상 소모 전력량은, 상기 차량의 시동 온 시 상기 목적지까지의 주행에 소요되는 예상 주행 소모 전력량과 상기 차량의 냉방 또는 난방 수행을 위한 예상 공조 소모 전력량의 합산으로 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 공급 가능 전력량은, 상기 차량내 탑재된 배터리의 잔여 전력량과 상기 목적지까지 급전선로부터 충전 가능한 전력량을 합산하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법으로서, 차량 시동이 온되는 경우 상기 차량의 공급 가능 전력량을 참조하여 상기 차량의 냉방 또는 난방 초기 조건을 설정하는 단계와, 상기 차량의 목적지 설정 후, 상기 목적지로의 실제 주행 시작 여부를 검사하는 단계와, 상기 차량의 실제 주행 시 상기 차량의 주행에 따라 실시간으로 변화하는 주행거리, 예상 주행시간, 예상 소모 전력량을 산출하는 단계와, 상기 산출된 예상 소모 전력량과 상기 공급 가능 전력량을 비교하여 상기 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계는, 상기 산출된 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량보다 작은 경우, 초기 설정된 냉방 또는 난방 조건을 유지하는 단계와, 상기 산출된 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량보다 큰 경우, 상기 예상 소모 전력이 낮아지도록 상기 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산출된 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량보다 큰 경우, 상기 전력량의 부족을 알리는 경고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 온라인 전기자동차의 공조제어에 있어서 목적지까지 차량의 주행에 따른 주행 소모 전력과 냉난방 등의 차량내 공조시스템의 구동을 위해 필요되는 공조시스템 소모 전력을 예상하여 목적지까지의 최적의 주행 경로를 결정하고, 차량의 주행과 공조시스템의 구동에 따른 예상 소모 전력을 참조하여 냉난방 등의 공조시스템 제어 전략을 수립함으로써 온라인 전기자동차의 사용자 측면에서 주행거리 확보와 쾌적성 확보를 동시에 만족시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 온라인 전기자동차의 공조제어 장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 온라인 전기자동차에서 공조 제어 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치의 상세 블록 구성을 도시한 것이다.

이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 온라인 전기자동차의 각 구성요소의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 네비게이션부(navigation)(100)는 GPS(global positioning system)수신부와 지도 정보를 구비하여 차량의 현재 위치 정보를 확인하고, 목적지 정보가 입력되는 경우 현재 차량의 위치에서 목적지까지의 다양한 경로를 탐색하며, 목적지까지의 주행거리 등과 같은 다양한 주행 관련 정보를 제공한다.

모터부(motor)는 제어부(vehicle control unit)(110)의 제어에 따라 차량의 주행을 위해 구비되는 다수의 모터의 구동을 제어한다. 온도센서(temperature sensor)(111)는 차량의 내부 또는 외부의 온도를 측정한다.

배터리(104)는 제어부(110)의 제어에 따라 온라인 전기자동차의 동력을 제공하는 에너지원으로 전기에너지를 충전하고 있다가 차량의 시동이 온되는 경우 차량의 각종 장치의 구동을 위해 전기에너지를 제공하며, 온라인 전기자동차가 도로에 설치된 급전 인프라로부터 전력을 공급받아 주행하는 경우 충전을 수행하고, 온라인 전기자동차가 급전 인프라가 없는 곳을 주행하는 경우 충전된 에너지를 동력으로 공급한다.

슈퍼 캐패시터(super capacitor)(106)는 온라인 전기자동차가 도로에 설치된 급전 인프라로부터 전력을 공급받아 주행하는 경우 전기 에너지를 충전하고, 차량의 동작 전원 필요 시 충전된 전기에너지를 동력으로 제공한다. 공조부(108)는 제어부(110)의 제어에 따라 차량의 냉방 또는 난방을 수행하는 히터(heater) 또는 에이콘(air conditioner) 등의 공조장치의 동작을 제어한다. 집전장치(pick up deivce)(109)는 온라인 전기자동차의 주행 시 전력을 집전한다.

제어부(110)는 네비게이션부(100), 모터부(102), 배터리(104), 공조부(108) 등과 CAN 통신으로 연결되며, 메모리부(112)에 저장된 온라인 전기자동차의 동작 프로그램에 따라 온라인 전기자동차의 전반적인 동작 제어를 수행한다.

또한, 제어부(110)는 본 발명의 실시 예에 따라 차량의 공급 가능 전력량과 네비게이션부(100)로부터 탐색된 차량의 목적지까지 주행에 따른 전체 예상 소모 전력량을 산출한 후, 전체 예상 소모 전력량과 차량의 공급 가능 전력량을 참조하여 차량내 냉방 또는 난방 수행을 위한 공조부(108)의 동작 조건을 최적으로 설정한다.

즉, 제어부(110)는, 차량의 시동 온 시 목적지까지의 주행에 소요되는 예상 주행 소모 전력과 차량의 냉방 또는 난방 수행을 위해 공조부를 구동하는데 소요되는 예상 공조 소모 전력을 합산하여 전체 예상 소모 전력량을 산출한다. 이때, 제어부(110)는 목적지까지의 주행거리와 온도센서를 통해 측정된 외부 온도를 기준으로 미리 설정된 차량 내부의 목표 온도값을 인식하고, 차량 내부의 온도를 목표 온도로 만드는데 필요되는 예상 소모 전력량을 산출하며, 목표 온도에 도달한 상태에서 주행거리만큼 목표 온도를 유지시키는데 필요되는 예상 소모 전력량을 합산하여 예상 공조 소모 전력량을 산출한다. 또한, 제어부(110)는 배터리(104)의 잔여 전력량과 목적지까지 급전선로부터 충전 가능한 전력량을 합산하여 차량의 공급 가능 전력량을 산출한다.

또한, 제어부(110)는 위와 같이 산출된 공급 가능 전력량과 목적지까지의 전체 예상 소모 전력량을 비교하여 차량의 공급 가능 전력량이 전체 예상 소모 전력량보다 큰 경우에는 초기에 요청된 냉방 또는 난방 조건으로 공조부의 제어를 수행한다. 그러나, 차량의 공급 가능 전력량이 전체 예상 소모 전력량보다 작은 경우 차량내 냉방 또는 난방 수행을 위해 공조부(108)에서 필요되는 소모 전력량이 감소되도록 공조부(108)의 동작 조건을 재설정한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치에서의 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 사용자가 원격 또는 차량에 탑승하여 차량의 시동을 온(on)시키는 경우(S200) 제어부(110)는 온도센서(111)를 통해 차량의 외부 온도를 측정하고(S202), 사용자의 수동 입력 또는 외부 온도에 따른 사용자 쾌적 조건을 근거로 쾌적함을 느낄 수 있는 목표 온도를 설정한다(S204).

이어, 제어부(110)는 측정된 외부 온도와 쾌적 온도 조건을 통해 냉방 또는 난방 요구를 예측한다(S206). 여기서 냉방 또는 난방 요구란 사용자 쾌적성 조건을 근거로 냉방 또는 난방을 할 상황인지, 외부와 차량내부 사이의 온도 차이가 얼마인지(장시간 주차 시 차량 내부 온도가 외부보다 높을 수 있음), 외부온도와 목표 온도 사이의 온도 차이는 얼마나 되는지(냉방 또는 난방 시작 후 어느 정도 시간이 흘러서 차량 내부의 온도가 쾌적 조건이 된 후에 소요되는 전력량 예측을 위함)를 의미함.

이어, 제어부(110)는 차량이 현재 주차중 충전 상태인지를 검사한다(S208). 이때, 차량 시동이 켜져 제어시스템이 동작 가능한 상태에서 주차 중 충전이라면, 전력 소모가 커도 지속적으로 전력을 공급받을 수 있기 때문에 냉방 또는 난방에 따른 전력 소모를 걱정하지 않고 예냉방 또는 예난방을 수행할 수 있다(S210).

특히, 일반적으로 쾌적 조건으로 설정된 목표 온도를 지속적으로 유지하는 것보다 차량 내부 온도를 목표온도에 도달하게 하는 초기 기동에 전력소모가 크기 때문에 이러한 예냉난방 기능은 전력 소모 전략 측면에서 효율적이다. 또한 사용자가 시동 후 일정 시간 후에 탑승한다면 승객의 편의성도 크게 향상 될 것이다.

이어, 제어부(110)는 네비게이션부(100)를 통한 목적지 설정 전에 차량의 주행이 시작되는지를 검사한다(S214).

이때, 사용자가 차량에 목적지를 입력하기 전 차량을 출발시키는 경우, 제어부(110)는 주행 완료 시점을 알 수 없기 때문에 전력 여유를 판단할 수 없다. 이 경우 탑승자가 주행을 시작하는 시점의 전력 사용량을 기준으로 주행 가능 거리를 사용자에게 알려주는 기능을 수행한다(S216).

즉, 제어부(110)는 사용자가 목적지를 입력하기 전 출발하였다면, 차량 내 에너지를 파악하고(배터리 SOC 계산), 현재 상태의 전력 소비량을 기준(냉난방 On/Off 상태유지)으로 주행 가능 거리를 계산한다. 이때, 주행 가능 거리(

)는 아래의 [수학식 1]에서와 같이 계산될 수 있다.

대표속도

는 출발 초기에는 상수 값으로 일반 주행 시 평균 속도를 사용하며, 주행 시간 후 일정시간이 지나면 일정시간 동안의 운전 평균 속도로 지속적으로 업데이트 한다. 여기서

는 현재와 같은 전력 소비량을 유지할 경우 남아 있는 전력 소비량으로 지속적으로 전력을 공급할 수 있는 시간을 의미하며 아래와 같은 [수학식 2]에서와 같이 계산될 수 있다.

여기서,

은 차량 내의 잔여 에너지 이며,

는 대표속도로 이동할 때 소요 에너지이고, 는 냉난방을 위한 공조 시스템 소모전력이다.

한편, 차량의 출발전에 사용자에 의해 목적지가 설정되는 경우(S212) 제어부(110)는 네비게이션부(100)를 통해 입력된 목적지와 차량의 현재 위치를 판단하여 사용자가 입력한 목적지까지의 경로를 탐색한다(S218).

이어, 제어부(110)는 탐색된 주행경로를 바탕으로 주행거리와 시, 대표 속도 값으로 주행 시에 주행 예상 시간을 계산한다(S220). 이때 주행 예상 시간(

)은 아래의 [수학식 3]에서와 같이 계산될 수 있다.

여기서, 대표 속도 값(

)은 초기에는 사용자 설정 값으로 계산하며 주행 중에는 일정 운행 시간동안의 평균으로 업데이트 한다.
또한,

는 목적지까지 대표속도로 주행할 경우의 주행 전력 소모량이고,

는 목적지에서의 전력량,

는 출발지에서의 전력량을 의미한다.

이어, 제어부(110)는 위와 같이 계산된 주행 예상 시간을 이용하여 목적지까지 대표속도로 주행하는 경우의 주행 소모 전력량을 계산한다(S222). 이때 주행 소모 전력량(

)은 아래의 [수학식 4]에서와 같이 대표 속도로 주행할 때 소요되는 에너지와 주행 시간의 곱으로 표현될 수 있다.

이때,

는 대표 속도(

)로 목적지까지 주행하는데 필요한 전력량을 의미한다.
이어, 제어부(110)는 주행거리와 차량의 외부 온도를 기준으로 목적지에 도착시까지 쾌적 조건으로 설정된 목표 온도를 유지하기 위한 냉방 또는 난방에 필요한 예상 공조 소모 전력량을 계산한다(S224).

이때, 예상 공조 소모 전력량(

)은 아래의 [수학식 5]에서와 같이 초기 차량 내부 온도를 목표 온도로 만드는데 필요한 에너지(

: 차량 내부온도-목표 온도)와 목표 온도에 도달한 상태에서 차량 내부 온도를 유지하기 위해 필요한 에너지(

: 차량 외부온도-목표 온도)의 합으로 계산한다.

이는 다시 아래의 [수학식 6]에서와 같이 상세하게 계산할 수 있다.

이때, 초기 차량 내부 온도에서 목표 온도 도달 까지 사용되는 동력(

)은 초기 차량 내부 온도를 낮추기 위해 선택된 냉방 또는 난방 단수(

) 구동에 드는 에너지(

)와 목표 온도에 도달하는데 걸리는 시간

의 곱으로 계산할 수 있다.

특히

는 초기 차량 내부 온도와 목표온도 사이의 온도 차 및 초기 차량 내부 온도를 낮추기 위해 선택하는 냉방 또는 난방 단수와 관련된 것으로 이는 개별 냉방기 또는 난방기 성능에 의해 결정된다. 또한, 냉방 또는 난방 동작 단수(

)은 급작스런 열충격에 의한 불쾌감을 주지 않으면서 빠른 시간에 차량 내부를 냉각 시킬 수 있는 값으로 차량 제조시에 결정할 수 있다.

다음으로 측정된 외부 온도 조건에서 목표 온도 유지에 드는 동력(

)은 아래의 [수학식 7]에서와 같이 계산할 수 있다.

이는 외기 조건에서 목표 온도를 유지하는데 드는 동력(

)은 차량 내부 온도를 유지하는데 드는 냉방 또는 난방 단수(

) 구동에 드는 에너지(

)와 사용하는 시간의 곱으로 계산할 수 있다. 여기서, 사용하는 시간은 전체 구동 예상시간(

)에서 초기 차량 내부 온도에서 목표 온도까지 도달하는데 걸리는 시간(

)를 뺀 값으로 계산할 수 있다. 또한 선택하는 냉난방 단수(

)는 외부 온도(

)와 목표 온도(

)의 함수 이다.

그런 후, 제어부(110)는 예상 주행 소모 전력량(

)과 예상 공조 소모 전력량(

)을 합산하여 전체 소모 전력량(

)을 계산한다(S226). 이때 전체 소모 전력량은 아래의 [수학식 8]에서와 같이 계산될 수 있다.

이어, 제어부(110)는 전력 여유 판단을 수행한다(S228). 이와 같은 전력 여유 판단과정은 주행에 소모되는 전체 소모 전력량(

)과 차량에서 공급 가능한 전력량(

)의 차이를 비교하는 과정으로 공급 가능한 전력량은 차량 잔류 에너지와 탐색된 주행 경로 상의 급전도로에서 공급 받을 수 있는 에너지의 합으로 전력 여유를 판단한다.

이때, 공급 가능 전력량이 전체 소모 전력량 보다크면, 제어부(110)는 네비게이션부(100)를 통해 추가 검토 없이 주행 경로를 안내한다(S240). 그러나 만약 전체 소모 전력량이 공급 가능 전력량보다 작은 경우 경로 재설정하고(S230) 냉방 또는 난방 조건을 재설정한다(S232). 이때, 이와 같은 재설정을 위해 전체 소모 전력량 및 공급 가능 전력량을 재계산하기 위하여 다시 초기로 돌아가 변수를 변경하며, 변수를 변경하는 방식은 미리 지정된 옵션 사양에 따라 결정된다.

이와 같이, 전력 여유 부족으로 재계산을 하게 되는 경우 우선순위를 결정하는 옵션 사양은 초기 디폴트(defualt)로 쾌적성과 주행거리의 절충안 우선으로 설정되어 있으며, 사용자의 요구에 따라 주행시간 우선 또는 쾌적성 우선 또는 주행시간과 쾌적성 절충안 방식으로 설정할 수 있다.

이때, 예를 들어, 주행시간 우선 조건을 선택하는 경우에는 탐색된 주행거리에서 차량내 쾌적 조건을 변경하여 냉방 또는 난방에 필요되는 공종 소모 전력량을 감소시킴으로써, 전체 소모 전력량을 변경하는 방식으로 전력 여유를 만족 시킨다. 다만, 이와 같은 변경 후에도 목적지까지 도달하는데 전력이 부족할 경우 경로 선정을 다시 한다. 또한, 예를 들어, 차량내 쾌적성을 우선하는 경우 사용자가 지정한 쾌적 조건 또는 자체 판단한 쾌적 조건에 따른 값은 변화 시키지 않으면서, 경로를 변경하거나 또는 정차중 충전(주차장 충전 시간 요구/ 충전소 들르기)등을 수행하여 전체 소모 전력량을 만족시킨다. 또한, 예를 들어 주행시간과 쾌적성의 조합 방식에서는 주행 시간의 증가와 쾌적 조건 감소를 모두 고려하여 전체 소모 전력량을 만족시킨다.

위와 같이, 전력 여유가 만족되어 경로 안내가 수행되는 경우 사용자에 의해 차량의 주행이 시작될 수 있다(S236).

그러면, 제어부(110)는 차량의 주행으로 인해 실시간으로 변화하는 주행거리, 주행시간, 전체 소모 전력량, 잔여 전력량 등을 고려하여 전력 여유도를 갱신(update)한다(S238). 이때, 예상 전체 소요 전력량 계산 시 항상 여유도를 주어 차량 운행에 따른 변수에 전력 여유도가 부족하지 않도록 하여, 사용자가 수시로 경고나 경로 재설정등으로 운전자 주의를 해치는 일을 줄이도록 한다.

하지만 주행 중의 도로 정체, 경로 변경 또는 급집전 상태 이상 등으로 예상하였던 것보다 전력 여유도가 현저히 낮을 경우 사용자에 경고 메시지를 보내며, 자체적으로는 쾌적성 조건을 변화시켜 전력 여유도를 만족 시킬 수 있도록 한다. 또한 경고 메시지의 사용자 응답으로 충전 가능 지역으로 경로 우회시 쾌적조건을 다시 원상 복구 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 온라인 전기자동차의 공조제어에 있어서, 목적지까지 차량의 주행에 따른 주행 소모 전력과 냉난방 등의 차량내 공조시스템의 구동을 위해 필요되는 공조시스템 소모 전력을 예상하여 목적지까지의 최적의 주행 경로를 결정하고, 차량의 주행과 공조시스템의 구동에 따른 예상 소모 전력을 참조하여 냉난방 등의 공조시스템 제어 전략을 수립함으로써 온라인 전기자동차의 사용자 측면에서 주행거리 확보와 쾌적성 확보를 동시에 만족시킬 수 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

100 : 네비게이션부 102 : 모터부
104 : 배터리 106 : 슈퍼 캐패시터
108 : 공조부 109 : 집전장치
110 : 제어부 111 : 온도센서
112 : 메모리부

Claims

온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치로서,
차량내 냉방 또는 난방을 수행하는 공조부와,
상기 차량의 내부 또는 외부 온도를 측정하는 온도센서와,
상기 차량내 각종 장치의 구동을 위한 동력을 제공하는 배터리와,
상기 차량의 공급 가능 전력량과 상기 차량의 목적지까지 주행에 따른 전체 예상 소모 전력량을 참조하여 상기 차량내 냉방 또는 난방 수행을 위한 상기 공조부의 동작 조건을 설정하는 제어부
를 포함하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차량의 시동 온 시 상기 목적지까지의 주행에 소요되는 예상 주행 소모 전력량과 상기 차량의 냉방 또는 난방 수행을 위한 예상 공조 소모 전력량을 합산하여 상기 전체 예상 소모 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 목적지까지의 주행거리를 이용하여 대표 속도로 주행시의 주행 예상 시간을 산출하고, 상기 주행 예상 시간을 근거로 상기 예상 주행 소모 전력을 산출하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 3 항에 있어서,
상기 주행거리는,
상기 차량에 탑재되는 네비게이션부에서 상기 차량의 현재 위치 정보와 상기 목적지를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 3 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주행 예상 시간(
)을 아래의 [수학식]에서와 같이 산출하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
[수학식]

: 대표 속도값

: 목적지까지 대표속도로 주행할 경우의 주행 전력 소모량

: 목적지에서의 전력량

: 출발지에서의 전력량
청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 예상 주행 소모 전력량(
)을 아래의 [수학식]에서와 같이 산출하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
[수학식]

: 주행 예상 시간

: 대표 속도(
)로 목적지까지 주행하는데 필요한 전력량
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주행거리와 외부 온도를 기준으로 상기 외부 온도에서 상기 목표 온도로 만드는데 필요되는 예상 소모 전력량과, 상기 목표 온도에 도달한 상태에서 상기 주행거리만큼 상기 목표 온도를 유지시키는데 필요되는 예상 소모 전력량을 합산하여 상기 예상 공조 소모 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리의 잔여 전력량과 상기 목적지까지 급전선로부터 충전 가능한 전력량을 합산하여 상기 차량의 공급 가능 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차량의 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 큰 경우 상기 목적지까지 주행 안내를 시작하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 작은 경우 상기 차량내 냉방 또는 난방 수행을 위해 상기 공조부에서 필요되는 소모 전력량이 감소되도록 상기 공조부의 동작 조건을 재설정하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 장치.
온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법으로서,
차량 시동이 온되는 경우 상기 차량의 외부 온도를 측정하고, 기설정된 조건에 따라 상기 차량내부의 목표 온도를 설정하는 단계와,
상기 목표 온도까지의 소요되는 냉방 또는 난방 요구를 예측하여 냉방 또는 난방에 필요되는 예상 공조 소모 전력량을 산출하는 단계와,
상기 차량의 목적지가 설정되는지 검사하는 단계와,
상기 목적지가 설정되는 경우 상기 목적지까지의 주행에 필요한 예상 주행 소모 전력량을 산출하는 단계와,
상기 목적지까지의 이동에 따라 소요되는 전체 예상 소모 전력량을 산출하는 단계와,
상기 차량의 공급 가능 전력량과 상기 전체 예상 소모 전력량을 참조하여 상기 냉방 또는 난방의 조건을 설정하는 단계
를 포함하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 냉방 또는 난방의 조건을 설정하는 단계는,
상기 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 큰 경우, 상기 목표 온도를 유지시키는 조건으로 냉방 또는 난방을 수행하는 단계와,
상기 공급 가능 전력량이 상기 전체 예상 소모 전력량보다 작은 경우, 상기 예상 공조 소모 전력량이 감소되도록 상기 냉방 또는 난방의 조건을 재설정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 냉방 또는 난방의 조건을 재설정하는 단계는,
상기 공급 가능 전력량이 부족한 경우, 상기 냉방 또는 난방 조건과 주행 경로 재설정을 요청하는 단계와,
상기 요청에 따라 재설정된 주행 경로와 냉방 또는 난방 조건에 따른 전체 예상 소모 전력량을 다시 계산하는 단계와,
상기 계산된 전체 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량으로부터 사용 가능한 경우 상기 재설정된 조건으로 상기 차량의 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 차량의 시동이 온된 후, 현재 상기 차량에 대한 충전이 수행되고 있는 경우, 상기 설정된 목표 온도의 도달을 위해 상기 차량에 대한 예약 냉난방을 수행하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 예상 공조 소모 전력량은,
상기 목적지까의 주행거리와 외부 온도를 기준으로 상기 외부 온도에서 상기 목표 온도로 만드는데 필요되는 예상 소모 전력량과, 상기 목표 온도에 도달한 상태에서 상기 주행거리만큼 상기 목표 온도를 유지시키는데 필요되는 예상 소모 전력량의 합산으로 산출되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 예상 주행 소모 전력량은,
상기 목적지까지의 주행거리와 상기 목적지까지 대표 속도로의 주행 시 예상되는 주행 예상 시간을 근거로 산출되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 16 항에 있어서,
상기 주행 예상 시간(
)은,
아래의 [수학식]에서와 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
[수학식]

: 대표 속도값

: 목적지까지 대표속도로 주행할 경우의 주행 전력 소모량

: 목적지에서의 전력량

: 출발지에서의 전력량
청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 16 항에 있어서,
상기 예상 주행 소모 전력량(
)은,
아래의 아래의 [수학식]에서와 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
[수학식]

: 주행 예상 시간

: 대표 속도 값(
)으로 목적지까지 주행하는데 필요한 전력량
제 11 항에 있어서,
상기 전체 예상 소모 전력량은,
상기 차량의 시동 온 시 상기 목적지까지의 주행에 소요되는 예상 주행 소모 전력량과 상기 차량의 냉방 또는 난방 수행을 위한 예상 공조 소모 전력량의 합산으로 산출되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 차량의 공급 가능 전력량은,
상기 차량내 탑재된 배터리의 잔여 전력량과 상기 목적지까지 급전선로부터 충전 가능한 전력량을 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법으로서,
차량 시동이 온되는 경우 상기 차량의 공급 가능 전력량을 참조하여 상기 차량의 냉방 또는 난방 초기 조건을 설정하는 단계와,
상기 차량의 목적지 설정 후, 상기 목적지로의 실제 주행 시작 여부를 검사하는 단계와,
상기 차량의 실제 주행 시 상기 차량의 주행에 따라 실시간으로 변화하는 주행거리, 예상 주행시간, 예상 소모 전력량을 산출하는 단계와,
상기 산출된 예상 소모 전력량과 상기 공급 가능 전력량을 비교하여 상기 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계
를 포함하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계는,
상기 산출된 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량보다 작은 경우, 초기 설정된 냉방 또는 난방 조건을 유지하는 단계와,
상기 산출된 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량보다 큰 경우, 상기 예상 소모 전력이 낮아지도록 상기 냉방 또는 난방 조건을 재설정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.
청구항 23은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제 22 항에 있어서,
상기 산출된 예상 소모 전력량이 상기 공급 가능 전력량보다 큰 경우, 상기 전력량의 부족을 알리는 경고하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 전기자동차의 전주기 공조제어 방법.