KR101601222B1 - 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법 - Google Patents

플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치에 관한 것으로, 구체적으로 경로 지정 시 날씨 정보를 반영하여 잔여주행거리를 산출할 수 있는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치는 동력원인 엔진 및 구동모터; 상기 구동모터에 구동 전압을 제공하고, 다수개의 셀로 구성된 배터리; 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 관리하는 배터리 관리기; 및 상기 배터리의 SOC에 따라 방전지향모드(CD모드) 혹은 충전지향모드(CS모드)의 주행을 제어하는 차량 제어기를 포함하며, 상기 차량 제어기는 상기 CS모드에서의 주행 연비를 연산하고, 상기 배터리의 상태를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산하며, 운전자에 의해 설정된 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정하고, 상기 주행 도로 안내 정보에 따른 날씨 정보를 기반으로 연산한 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워 중 적어도 하나를 이용하여 주행 가능 연비를 연산하며, 상기 주행 연비, 상기 배터리 잔여 에너지 및 상기 주행 가능 연비 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산한다.

Description

플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALCULATING DISTANCE TO ENTRY OF PLUG-IN HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치에 관한 것으로, 구체적으로 경로 지정 시 날씨 정보를 반영하여 잔여주행거리를 산출할 수 있는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차란 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 자동차를 구동시키는 것을 의미한다. 그러나 대부분의 경우는 연료를 연소시켜 구동력을 얻는 엔진과 이차 전지인 배터리의 전력으로 구동되는 구동모터에 의해 구동력을 얻는 자동차를 일컫는다.
최근에는 배터리의 용량을 종전의 하이브리드 자동차 보다 크게 만들고 배터리를 외부 전원으로부터 충전하여 근거리 주행 시에는 EV(Electric Vehicle) 모드로만 주행하고, 배터리가 고갈되면 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행하는 플러그인 하이브리드 자동차가 개발되고 있다.
즉, 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)는 기존의 하이브리드 자동차와 같이 휘발유로 구동되는 내연엔진 기간과 배터리 엔진을 동시에 장착하여 둘 중 하나 혹은 양쪽 모두를 이용해 자동차를 구동하지만, 대용량의 고전압 배터리를 장착해 외부 전기로 충전할 수 있는 자동차이다.
플러그인 하이브리드 자동차는 배터리의 SOC(State Of Charge)에 따라 방전지향모드(Charge Depleting Mode: CD 모드)와 충전지향모드(Charge Sustaining Mode: CS 모드)로 구분되어 운행된다.
CD 모드는 배터리에 충전된 전압을 사용하여 구동모터만으로 주행하는 EV 모드의 구간을 의미한다. CD 모드에서는 배터리의 SOC가 양호하여 사용 가능한 전압이 많은 상태이므로 특별한 상황이 아닌 경우 대부분의 구간을 구동모터만의 동력으로 주행한다.
CS 모드는 배터리에 충전된 전압을 일정량까지 사용한 후 HEV 모드와 동일한 방식으로 엔진과 구동모터의 구동력을 적절히 조합하여 주행하는 구간을 의미한다. CS 모드에서는 배터리의 SOC가 충분하지 못하여 사용 가능한 전압이 상대적으로 적은 상태이므로 엔진과 구동모터의 구동력을 조합하여 운행하므로 연비 향상을 도모하고, 배터리의 SOC를 적정한 양으로 유지한다.
플러그인 하이브리드 자동차는 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여 배터리의 SOC를 비롯한 배터리 온도 및 열화 정도를 추정하여 배터리의 상태가 일정한 수준 이상을 유지할 수 있도록 관리하는 것이 매우 중요하다.
이와 같이, 배터리의 상태를 관리하는 이유 중에 하나는 배터리의 SOC를 실시간으로 파악하여 주행 중에 배터리의 잔여용량에 따른 잔여주행거리(Distance to Entry: DTE)를 운전자에게 알려주기 위함이다.
그러나, 목적지 및 경로의 날씨에 따라 잔여주행거리가 매우 크게 달라질 수 있으나, 플러그인 하이브리드 자동차의 CS 모드에서 목적지 및 경로의 날씨에 따라 잔여주행거리를 산출하는 기술이 부재하였다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
공개특허공보 제10-2014-0083555호(2014.07.04.) 등록특허공보 제10-1417401호(2014.07.01.)
본 발명의 실시 예는 CS 모드에서 경로 지정 시 목적지 및 경로의 날씨 정보를 반영하여 잔여주행거리를 산출할 수 있는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 설정 시간 마다 날씨 정보를 업데이트하여 잔여주행거리를 재산출할 수 있는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 동력원인 엔진 및 구동모터; 상기 구동모터에 구동 전압을 제공하고, 다수개의 셀로 구성된 배터리; 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 관리하는 배터리 관리기; 및 상기 배터리의 SOC에 따라 방전지향모드(CD모드) 혹은 충전지향모드(CS모드)의 주행을 제어하는 차량 제어기를 포함하며, 상기 차량 제어기는 상기 CS모드에서의 주행 연비를 연산하고, 상기 배터리의 상태를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산하며, 운전자에 의해 설정된 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정하고, 상기 주행 도로 안내 정보에 따른 날씨 정보를 기반으로 연산한 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워 중 적어도 하나를 이용하여 주행 가능 연비를 연산하며, 상기 주행 연비, 상기 배터리 잔여 에너지 및 상기 주행 가능 연비 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 주행 도로 안내 정보에 따른 이동 경로 지점 상의 날씨 정보를 확인하고, 상기 날씨 정보를 기반으로 사용할 공조 장치 및 전자 장치 중 적어도 하나를 예측하며, 상기 공조 장치 및 전자 장치를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 예측하는 부하 예측부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 CS 모드에서의 과거 주행 평균 연비를 연산하고, 상기 CS 모드에서의 현재 주행 누적 연비를 연산하며, 상기 CS 모드에서의 현재 주행 구간 연비를 연산하고, 상기 과거 주행 평균 연비, 상기 현재 주행 누적 연비 및 상기 현재 주행 구간 연비를 블렌딩(Blending)하여 경로 주행 연비를 연산하며, 운전자의 운전 성향을 기반으로 운전 성향 팩터를 연산하고, 상기 경로 주행 연비 및 상기 운전 성향 팩터를 기반으로 상기 주행 연비를 연산하는 주행 연비 연산부; 및 상기 배터리의 온도와 초기 배터리의 SOC를 이용하여 배터리 가용 에너지를 연산하고, 누적 주행 거리를 주행하는 동안 소모한 배터리 전류 및 전압값을 이용하여 배터리 소모 에너지를 연산하며, 상기 배터리 가용 에너지에서 상기 배터리 소모 에너지를 빼기 연산하여 배터리 잔여 에너지를 연산하는 배터리 에너지 연산부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 주행 연비와 상기 배터리 잔여 에너지를 곱하기 연산하여 제1 잔여거리를 생성하고, 상기 주행 가능 연비와 상기 배터리 잔여 에너지를 곱하기 연산하여 제2 잔여거리를 생성하며, 상기 제1 잔여거리와 상기 제2 잔여거리의 차이값을 상기 CS에서의 잔여주행거리로 생성하는 주행거리 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주행거리 제어부는 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산한 후 설정 시간이 경과하였는지를 판단하고, 상기 설정 시간이 경과하였으면 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 재연할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 주행 도로 안내 정보를 기반으로 주행 도로 정보를 확인하고, 이동할 도로의 교통 상황 정보를 확인하는 교통 정보 확인부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 주행거리 제어부는 상기 제1 잔여거리, 상기 제2 잔여거리, 상기 주행 도로 정보 및 상기 교통 상황 정보 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS에서의 잔여주행거리를 연산할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 운전자에 의해 설정된 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정하는 단계; 배터리의 SOC에 따라 결정된 충전지향모드(CS모드)에서의 주행 연비를 연산하는 단계; 상기 배터리의 상태를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산하는 단계; 상기 주행 도로 안내 정보에 따른 날씨 정보를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산하는 단계; 상기 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 공조 부하 소모 파워 및 전장 부하 파워로 주행할 수 있는 주행 가능 연비를 연산하는 단계; 및 상기 주행 연비, 상기 배터리 잔여 에너지 및 상기 주행 가능 연비 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 운전자에 의해 설정된 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정하는 단계; 배터리의 SOC에 따라 결정된 충전지향모드(CS모드)에서의 과거 주행 평균 연비, 현재 주행 누적 연비, 현재 주행 구간 연비를 이용하여 주행 연비를 연산하는 단계; 상기 배터리의 상태를 기반으로 연산한 배터리 가용 에너지 및 누적 주행 거리를 주행하는 동안 소모한 배터리 소모 에너지를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산하는 단계; 상기 주행 도로 안내 정보에 따른 날씨 정보를 기반으로 사용한 공조 장치 및 전자 장치를 예측하고, 상기 공조 장치 및 전자 장치를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산하는 단계; 상기 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 공조 부하 소모 파워 및 전장 부하 파워로 주행할 수 있는 주행 가능 연비를 연산하는 단계; 및 상기 주행 연비, 상기 배터리 잔여 에너지 및 상기 주행 가능 연비 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 경로 지정 시 목적지 및 경로의 날씨 정보를 반영하여 잔여주행거리를 산출할 수 있으므로 운전자에게 신뢰도 높은 잔여주행거리를 제공할 수 있다.
또한, 설정 시간 마다 날씨 정보를 업데이트하여 잔여주행거리를 재산출할 수 있으므로 변경된 날씨 정보를 정확하게 반영할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어기를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주행 연비를 연산하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 잔여 에너지를 연산하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 예측하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 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 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, 이하 'PHEV'로 통칭함)의 잔여주행거리 산출 장치(이하, '잔여주행거리 산출 장치'로 통칭함, 100)는 경로 안내 단말(500), 배터리(110), 배터리 관리기(120), 변속기(130), 구동모터(140), 모터 제어기(150), 엔진 클러치(160), 엔진(170), 엔진 제어기(180) 및 차량 제어기(200)를 포함한다.
경로 안내 단말(500)은 운전자로부터 목적지를 입력받고, 출발지와 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 생성한다. 경로 안내 단말(500)은 생성한 주행 도로 안내 정보를 기반으로 운전자에게 목적지까지의 경로를 안내할 수 있다.
그리고 경로 안내 단말(500)은 주행 도로 안내 정보를 차량 제어기(200)로 제공할 수 있다. 여기서, 주행 도로 안내 정보는 출발지, 목적지, 이동 경로, 주행 거리, 주행 도로 정보, 교통 상황 정보, 소요 시간, 교통 여행 정보 중, 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때, 주행 거리는 출발지로부터 목적지까지의 거리를 나타내고, 주행 도로 정보는 출발지부터 목적지까지 이동하는 도로 별 구배에 대한 정보를 나타낸다. 교통 상황 정보는 출발지부터 목적지까지 이동하는 지점의 교통 상황을 예측한 정보를 나타내고, 소요 시간은 출발지로부터 목적지까지 소요되는 시간을 나타낸다. 교통 여행 정보는 TPEG(Transport Protocol Expert Group, 티펙)이라고도 하며, 방송사에서 제공하는 교통 및 여행에 관한 정보를 나타내며, 혼잡 교통 정보, 안전 운전 정보, 유고 정보(교통 사고, 재난 등의 정보), 뉴스 정보, 관심 지점 정보 및 날씨 정보 중, 적어도 하나를 포함할 수 있다.
경로 안내 단말(500)은 출발지로부터 목적지까지의 주행 도로 안내 정보를 운전자에게 제공할 수 있다. 경로 안내 단말(500)은 자동차의 내부에 삽입되거나, 별로의 장치로 구성될 수도 있다. 이러한 경로 안내 단말(500)은 주행 도로 안내 정보를 운전자에게 표시할 수 있으면, 그 종류는 무관하다. 예를 들어, 경로 안내 단말(500)은 이동 통신 단말, 태블릿 PC, 노트북 및 넷북과 같은 이동식 컴퓨터, 내비게이션(navigation) 등 중, 어느 하나 일수도 있다.
배터리(110)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 구동모터(140)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(110)는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드나, EV(Electric Vehicle) 모드에서 구동모터(140)에 구동 전압을 공급하고, 회생제동 시 구동모터(140)에서 발전되는 전압으로 충전된다.
배터리(110)는 상용전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전장치를 통해 공급되는 전압 및 전류에 의해 충전될 수 있다.
배터리 관리기(120)는 배터리(110)의 작동 영역 내에서 각 셀들의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 충전 상태를 관리하고, 차량 제어기(200)의 제어에 따라 SOC(State Of Charge) 상태를 관리한다. 배터리 관리기(120)는 배터리(110)의 전압을 제어하여 한계 전압 이하로 과방전되거나 한계 전압 이상으로 과충전되지 않도록 한다.
변속기(130)는 차량 제어기(200)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 운전모드에 따라 엔진 클러치(160)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 변속비로 분배하여 휠에 전달시켜 자동차가 주행될 수 있도록 한다.
모터(140)는 모터 제어기(150)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 모터(140)는 타행 주행 또는 회생제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(110)에 공급한다.
모터 제어기(150)는 차량 제어기(200)의 제어에 따라 모터(140)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생제동 시 모터(140)에서 발전되는 전기를 배터리(110)에 저장한다.
엔진 클러치(160)는 엔진(170)과 모터(140)의 사이에 배치되고, 차량 제어기(200)의 제어에 따라 동작되어 엔진(170)과 모터(140) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(160)는 EV 모드와 HEV 모드의 절환에 따라 엔진(170)과 모터(140) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.
엔진(170)은 엔진 제어기(180)의 제어에 의해 출력이 제어되며, 엔진 제어기(180)의 제어에 따라 최적의 운전점으로 구동이 제어된다.
엔진 제어기(180)는 네트워크를 통해 차량 제어기(200)와 연결되며, 차량 제어기(200)와 연동되어 요구토크 신호, 냉각수온 및 엔진 토크 등 엔진(170)의 동작에 따라 엔진(170)의 전반적인 동작을 제어한다. 엔진 제어기(180)는 엔진(170)의 동작 상태를 차량 제어기(200)로 제공한다.
차량 제어기(200)는 친환경 자동차의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기이다. 차량 제어기(200)는 CAN(Controller Area Network) 통신망을 통해 연결된 하위 제어기들을 통합 제어하고, 각 하위 제어기들의 정보를 수집 및 분석하여 운전자의 요구와 자동차의 상태에 따라 자동차의 전반적인 구동을 제어한다.
차량 제어기(200)는 배터리(110)의 SOC에 따라 방전지향모드(Charge Depleting Mode, 이하 'CD모드'로 통칭함) 또는 충전지향모드(Charge Sustaining Mode, 이하 'CS모드'로 통칭함)를 결정한다. 여기서, CD모드는 PHEV의 배터리(110)에 충전된 전기를 사용하여 주로 구동모터(140)로만 구동하는 모드를 나타낸다. 그리고 CS모드는 PHEV의 배터리(110)에 충전된 전기를 일정량까지 HEV와 동일한 방식으로 엔진(170)과 구동모터(140)를 혼합 사용하여 주행하는 모드를 나타낸다.
차량 제어기(200)는 경로 안내 단말(500)로부터 주행 안내 정보를 수신하고, 주행 안내 정보에 포함된 날씨 정보를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 예측하며, 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 주행 가능 연비를 연산한다. 차량 제어기(200)는 CS모드에서의 주행 연비, 주행 가능 연비, 배터리 잔여 에너지 중, 적어도 하나를 이용하여 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산한다.
차량 제어기(200)는 도 2를 참조하여 더욱 더 구체적으로 설명하기로 한다.
상기한 기능을 포함하는 본 발명에 따른 자동차에서 통상적인 동작인 종래의 자동차와 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어기를 나타낸 블록도이다.
차량 제어기(200)는 통신부(210), 주행 연비 연산부(220), 배터리 에너지 연산부(230), 부하 예측부(240), 교통 정보 확인부(250), 주행거리 제어부(260), GPS(270), 타이머(280) 및 저장부(290)를 포함한다.
통신부(210)는 잔여주행거리 산출 장치(100)의 구성 요소와 접속하여 구성 요소로부터 데이터를 송수신한다. 또한, 통신부(210)는 잔여주행거리 산출 장치(100) 예를 들어, 통신부(210)는 경로 안내 단말(500)로부터 주행 도로 안내 정보를 수신할 수 있다. 한편, 주행 안내 도로 정보에 날씨 정보가 포함되어 있지 않을 경우에 통신부(210)는 날씨 제공 장치로부터 날씨 정보를 수신할 수도 있다. 여기서, 날씨 제공 장치는 날씨 정보를 제공해줄 수 있는 장치이며, 무선 통신을 통해 날씨 정보를 차량 제어기(200)의 통신부(210)에 제공할 수 있다.
주행 연비 연산부(220)는 CS모드에서의 주행 연비를 연산한다. 다시 말하면, 주행 연비 연산부(220)는 과거 주행 평균 연비, 현재 주행 누적 연비, 현재 주행 구간 연비를 연산한다. 주행 연비 연산부(220)는 과거 주행 평균 연비, 현재 주행 누적 연비, 현재 주행 구간 연비를 기반으로 경로 주행 연비를 연산하며, 운전자의 운전 성향을 기반으로 운전 성향 팩터를 연산한다. 주행 연비 연산부(220)는 경로 주행 연비 및 운전 성향 팩터를 기반으로 주행 연비를 연산한다.
배터리 에너지 연산부(230)는 배터리(110)의 상태를 기반으로 배터리 가용 에너지를 연산하고, 누적 주행 거리를 주행하는 동안에 소모한 배터리 소모 에너지를 연산한다. 배터리 에너지 연산부(230)는 배터리 가용 에너지 및 배터리 소모 에너지를 이용하여 배터리 잔여 에너지를 연산한다.
부하 예측부(240)는 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 예측한다. 구체적으로, 부하 예측부(240)는 주행 도로 안내 정보에 따른 이동 경로 지점 상의 날씨를 확인하고, 날씨 정보를 기반으로 사용할 공조 장치 및 전자 장치를 예측한다. 이때, 공조 장치는 에어컨, 컴프레서 등과 같은 냉방 장치, 전기히터와 같은 난방장치를 포함할 수 있다. 전자 장치는 전조등, 와이퍼, 안개등 등과 같은 저전압 배터리(110)로 구동되는 부품을 나타낸다.
부하 예측부(240)는 공조 장치에 따른 공조 부하 소모 예측 파워를 연산하고, 전자 장치에 따른 전장 부하 예측 파워를 연산한다.
교통 정보 확인부(250)는 통신부(210)로부터 주행 도로 안내 정보를 제공받는다. 교통 정보 확인부(250)는 주행 도로 안내 정보에 포함된 주행 거리 정보 및 교통 상황 정보를 추출하여 주행 거리 정보 및 교통 상황 정보를 확인할 수 있다.
한편, 주행 도로 안내 정보에 주행 거리 정보 및 교통 상황 정보 중 적어도 하나가 포함되어 있지 않을 경우에 교통 정보 확인부(250)는 교통 정보 제공 장치로 정보를 요청하여 통신부(210)를 수신할 수 있다. 이때, 교통 정보 제공 장치는 주행 거리 정보 및 교통 상황 정보를 제공해 줄 수 있는 장치일 수 있다.
주행거리 제어부(260)는 차량 제어기(200)의 구성 요소인 통신부(210), 주행 연비 연산부(220), 배터리 에너지 연산부(230), 부하 예측부(240), 교통 정보 확인부(250), GPS(270), 타이머(280) 및 저장부(290)를 제어하여 잔여주행거리를 산출할 수 있도록 제어한다. 다시 말하면, 주행거리 제어부(260)는 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 주행 가능 연비를 연산한다. 주행거리 제어부(260)는 주행 연비, 배터리 잔여 에너지, 주행 가능 연비 중 적어도 하나를 기반으로 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산한다.
GPS(270)는 GPS 위성으로부터 송신되는 전파를 수신하여 이에 대한 신호를 기반으로 자동차의 위치를 판단한다. GPS(270)는 GPS 위성으로부터 수신한 신호를 경로 안내 단말(500) 및 주행거리 제어부(260)에 제공할 수 있다.
타이머(280)는 시간을 확인할 수 있다. 타이머(280)는 주행거리 제어부(260)에서 요청하면 주행거리 제어부(260)가 요청한 시간을 주행거리 제어부(260)에 제공할 수 있다. 또한, 타이머(280)는 시간을 카운터한다. 즉, 타이머(280)는 잔여주행거리를 연산한 후 시간을 카운터할 수 있다.
저장부(290)는 차량 제어기(200)의 구성 요소에서 필요한 데이터 및 차량 제어기(200)에서 생성한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 저장부(290)는 통신부(210)를 통해 수신한 주행 도로 안내 정보를 수신하여 저장할 수 있다. 저장부(290)는 부하 예측부(240)에서 연산한 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(290)는 주행거리 제어부(260)에서 연산한 잔여주행거리를 저장할 수 있다.
저장부(290)는 통신부(210), 주행 연비 연산부(220), 배터리 에너지 연산부(230), 부하 예측부(240), 교통 정보 확인부(250), 주행거리 제어부(260) 및 GPS(270), 타이머(280)의 요청에 따라 필요한 데이터를 제공할 수 있다. 한편, 저장부(290)는 통합 메모리로 이루어지거나, 복수의 메모리들로 세분되어 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 저장부(290)는 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM) 및 플래시 메모리(Flash memory) 등으로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법을 나타낸 도면이다. 앞서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 잔여주행거리 산출 장치의 제어기들은 통합되거나 또는 세분화될 수 있는 바, 해당 명칭에 구애받지 아니하고, 상술한 기능을 수행하는 구성 요소는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잔여주행거리 산출 장치(100)의 구성이 될 수 있음을 명확히 한다. 따라서, 이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 제어기들이 아닌 잔여주행거리 산출 장치를 주체로 하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 운전자가 목적지를 설정하였는지를 판단한다(S310). 이때, 운전자는 경로 안내 단말(500)을 통해 이동하고자 하는 목적지를 설정할 수 있다.
한편, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 운전자가 목적지를 설정하지 않았으면 단계 S310으로 리턴하여 운전자가 목적지를 설정하는지를 판단할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 운전자가 목적지를 설정하였으면 출발지와 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정한다(S315).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 CS모드에서의 주행 연비를 연산한다(S320).
구체적으로 도 4를 참조하면, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 CS 모드의 과거 주행 평균 연비(RO)를 연산한다(S410). 이때, 과거 주행 평균 연비(RO)는 과거 주행 사이클(Cycle)의 연비를 평균하여 산출하며, 매 주행 사이클 종료 시 마다 연비를 산출하여 저장한 후 사이클의 연비들을 평균하여 산출한다. 여기서, 주행 사이클의 연비는 해당 주행 사이클의 누적 주행거리/해당 주행 사이클의 차량 구동에 사용된 누적 소모에너지를 통해 연산될 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 저장 수단 내 n개의 버퍼에 저장되는데, n개의 버퍼에 매 주행 사이클의 연비가 저장되며, 새로운 연비 데이터가 저장될 때 마다 오래된 이전의 평균 데이터를 삭제한다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 과거 주행 평균 연비(RO)를 하기의 [수학식 1]을 통해 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014085511885-pat00001
여기서, RO는 과거 주행 평균 연비이고, A, B, C, D는 가중 평균을 구하기 위한 계수값이고, a[0], a[1], a[2]는 각각의 버퍼에 저장된 각 주행 사이클의 연비를 나타내며, b[0]는 b 버퍼에 저장되고, 사업자에 의해 입력된 인증 연비이다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 CS 모드의 현재 주행 누적 연비(R1)를 연산한다(S420). 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 하기의 [수학식 2]를 통해 현재 주행 누적 연비(R1)를 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112014085511885-pat00002
여기서, R1은 현재 주행 누적 연비를 나타낸다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 CS 모드의 현재 주행 구간 연비(R2)를 연산한다(S430).
이때, 현재 주행 구간 연비(R2)는 저장 수단 내 n개의 버퍼에 저장되는데, n개의 버퍼에 매 주행 구간의 연비가 저장되며, 이동 평균(Moving Average) 방식으로 새로운 연비 데이터를 저장할 때 마다 가장 오래된 이전의 연비 데이터를 삭제된다. 이에 따라 잔여주행거리 산출 장치(100)는 일정 구간(누적 주행거리)을 주행 시 상대적으로 단기간의 평균치를 연산하게 된다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 하기의 [수학식 3]을 통해 현재 주행 구간 연비(R2)를 연산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014085511885-pat00003
여기서, R2는 현재 주행 구간 연비이고, E, F, G는 가중 평균을 구하기 위한 계수값이고, c[0], c[1], c[2]는 c 버퍼에 저장된 각 구간을 주행할 때의 연비를 나타낸다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 CS모드의 경로 주행 연비(R3)를 연산한다(S440). 구체적으로, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S410에서 연산한 과거 주행 평균 연비(R0), 단계 S420에서 연산한 현재 주행 누적 연비(R1), 단계 S430에서 연산한 현재 주행 구간 연비(R2)를 블렌딩(Blending)하여 경로 주행 연비(R3)를 연산한다.
즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 배터리(110)의 SOC에 따라 과거 누적 구간, 현재 누적 구간, 구간 주행에 대한 연비를 블렌딩하여 경로 주행 연비를 하기의 [수학식 4]를 통해 연산할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112014085511885-pat00004
여기서, R3는 경로 주행 연비이고, R2는 현재 주행 구간 연비이며, R1은 현재 주행 누적 연비이고, R0는 과거 주행 평균 연비이며, H, I, J는 가중 평균을 구하기 위한 계수값이다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 운전 성향 팩터(R4)를 연산한다(S450). 다시 말하면, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 APS 비율(Accelerator Position Sensor Rate), 엔진(170)의 온, 오프 횟수를 이용하여 운전 성향 팩터(R4)를 연산한다. 여기서, APS 비율은 운전자가 단위 시간당 APS를 얼마나 자주, 얼마나 많은 양으로 조작하는지를 판단하는 지수를 나타낸다.
즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 하기의 [수학식 5]를 통해 운전 성향 팩터(R4)를 연산할 수 있다.
[수학식 5]
R4 = Func(APS rate, Engine onoff 횟수)
여기서, R4는 운전 성향 팩터이고, Func는 APS rate와 Engine On Off 횟수를 인자로 갖는 함수이고, 이는 3차원 맵의 형태가 될 수도 있고 2차 방정식이 될 수도 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 CS모드에서의 주행 연비(R5)를 연산한다(S460). 구체적으로, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S440에서 연산한 경로 주행 연비(R3) 및 단계 S450에서 연산한 운전 성향 팩터(R4)를 이용하여 주행 연비(R5)를 연산한다.
즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 하기의 [수학식 6]을 통해 CS모드에서의 주행 연비(R5)를 연산할 수 있다.
[수학식 6]
R5 = R3 * R4
여기서, R5는 주행 연비이고, R3는 경로 주행 연비이며, R4는 운전 성향 팩터이다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 배터리(110)의 배터리 잔여 에너지를 연산한다(S325).
구체적으로 도 5를 참조하면, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 배터리 가용 에너지(R6)를 연산한다(S510). 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 배터리(110)의 초기 온도 및 배터리(110)의 초기 SOC에 따른 에너지 시험값을 출력하여 배터리 가용 에너지(R6)를 연산할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 배터리 소모 에너지(R7)를 연산한다(S520). 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 누적 주행 거리를 주행하는 동안 소모한 배터리 전류 및 전압값을 이용하여 배터리 소모 에너지(R7)를 연산할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S510에서 연산한 배터리 가용 에너지(R6) 및 단계 S520에서 연산한 배터리 소모 에너지(R7)를 이용하여 배터리 잔여 에너지(R8)를 연산한다(S530). 여기서, 배터리 잔여 에너지는 연료 갤론에 해당하는 값으로 연산하는데 33.7kWh = 1 gallon과 같다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 하기의 [수학식 7]을 통해 배터리 잔여 에너지(R8)를 연산할 수 있다.
[수학식 7]
R8 = R6 - R7
여기서, R8는 배터리 잔여 에너지이고, R7는 배터리 소모 에너지이며, R6는 배터리 가용 에너지를 나타낸다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 거리 정보(R9) 및 교통 상황 정보(R10)를 확인한다(S330). 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S315에서 확인한 주행 도로 안내 정보에서 주행 도로 정보(R9) 및 교통 상황 정보(R10)를 추출한다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 도로 안내 정보에 포함된 날씨 정보를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산한다(S335).
구체적으로 도 6을 참조하면, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 도로 안내 정보를 기반으로 이동 경로를 확인하고, 이동 경로에 해당하는 날씨 정보를 확인한다 (S610).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 이동 경로의 날씨 정보를 기반으로 사용할 공조 장치 및 전자 장치 중 적어도 하나를 예측한다(S620). 예를 들어, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 날씨 정보에 따라 운전자가 에어컨을 사용할지 히터를 사용할지를 예측할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S620에서 예측한 공조 장치 및 전자 장치를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워(R11)를 연산한다(S630). 즉, 잔여주행 산출 장치는 [수학식 8]을 통해 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워(R11)를 연산한다.
[수학식 8]
R11 = Func(날씨 정보)
여기서, R11은 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 나타내고, Func는 날씨 정보를 인자를 통해 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산할 수 있는 함수이고, 날씨 정보는 이동 경로 및 목적지의 날씨를 나타내는 정보이거나, 이동 경로 및 목적지의 날씨를 예측한 정보일 수도 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 주행 가능 연비(R12)를 연산한다(S340). 이때, 주행 가능 연비는 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워로 주행할 수 있는 연비를 나타낸다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 [수학식 9]를 통해 주행 가능 연비(R12)를 연산할 수 있다.
[수학식 9]
R12 = Func(과거 공조 파워 및 전장 부하 파워, R11, R3, 차량 평균 속도)
여기서, R12는 주행 가능 연비이고, R11은 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워이며, R3은 주행 연비를 나타낸다. Func는 공조 및 전장 부하 소모 파워를 차량 구동에 상응하는 연비로 변환할 수 있는 함수를 나타내며, 과거 공조 파워 및 전장 부하 파워는 엔진(170)의 시동이 걸리기 이전에 사용된 공조 파워 및 전장 부하 파워를 나타낼 수 있다. 차량 평균 속도는 차량의 평균적인 속도를 나타낼 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S320에서 연산한 주행 연비(R5), 단계 S325에서 연산한 배터리 잔여 에너지(R8), 단계 S330에서 확인한 주행 도로 정보(R9) 및 교통 상황 정보(R10), 단계 S340에서 연산한 주행 가능 연비(R12)를 이용하여 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산한다 (S345). 구체적으로, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 연비(R5)와 배터리 잔여 에너지(R8)를 이용하여 제1 잔여거리를 생성한다. 이때, 제1 잔여거리는 운전자 성향과 과거 연비를 바탕으로 남은 전기 에너지로 주행할 수 있는 거리를 나타낸다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 [수학식 10]을 통해 제1 잔여거리를 생성할 수 있다.
[수학식 10]
DTCS_Drv = R5 * R8
여기서, DTCS_Drv는 제1 잔여거리를 나타내고, R5는 주행 연비이고, R8은 배터리 잔여 에너지이다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 가능 연비(R12)와 배터리 잔여 에너지(R8)를 이용하여 제2 잔여거리를 생성한다. 이때, 제2 잔여거리는 날씨정보를 반영하여 공조부하와 전장부하로 소모되는 에너지로 주행 가능한 거리를 나타낸다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 [수학식 11]을 통해 제2 잔여거리를 생성할 수 있다.
[수학식 11]
DTCS_FARC_LDC = R12 * R8
여기서, DTCS_FARC_LDC는 제2 잔여거리를 나타내며, R12는 주행 가능 연비이고, R8는 배터리 잔여 에너지이다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 제1 잔여거리와 제2 잔여거리를 이용하여 지형과 교통이 반영되지 않은 잔여주행거리를 생성한다.
즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 [수학식 12]를 통해 지형과 교통이 미반영된 잔여주행거리를 생성할 수 있다.
[수학식 12]
DTCS_A= DTCS_Drv - DTCS_FARC_LDC
여기서, DTCS_A는 지형과 교통이 미반영된 잔여주행거리를 나타내고, DTCS_Drv은 제1 잔여거리를 나타내며, DTCS_FARC_LDC는 제2 잔여거리를 나타낸다.
그리고, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 지형과 교통이 미반영된 잔여주행거리, 제1 잔여거리, 제2 잔여거리를 이용하여 지형과 교통이 반영된 잔여주행거리를 생성한다. 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 [수학식 13]을 통해 지형과 교통이 반영된 잔여주행거리를 생성할 수 있다.
[수학식 13]
DTCS_F = Func(DTCS_A, R9, R10)
여기서, DTCS_F는 지형과 교통이 반영된 잔여주행거리를 나타내고, DTCS_A는 지형과 교통이 미반영된 잔여주행거리를 나타내며, R9는 주행 도로 정보이고, R10는 교통 상황 정보이다. Func는 지형과 교통이 미반영된 잔여주행거리, 주행 도로 정보, 교통 상황 정보를 인자로 하여 지형과 교통이 반영된 잔여주행거리를 생성할 수 있는 함수를 나타낸다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 잔여주행거리를 연산하는 연산 시간을 확인한다(S350).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 연산 시간으로부터 설정 시간이 경과하였는지를 판단한다(S355).
한편, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 연산 시간으로부터 설정 시간이 경과하였으면 단계 S335로 리턴해서 현재 시간을 기반으로 날씨 정보를 재확인하고, 재확인한 날씨 정보를 기반으로 이동 경로에 따른 공조 장치 및 전자 장치를 예측하며, 예측한 공조 장치 및 전자 장치를 기반으로 CS모드에서의 잔여주행거리를 재연산한다. 이렇게 일정 시간 간격으로 날씨 정보를 업데이트하여 잔여주행거리를 연산할 수 있으므로 날씨 정보가 변경되었을 경우 변경된 날씨 정보를 정확하게 반영하여 잔여주행거리를 연산할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 연산 시간으로부터 설정 시간이 경과되지 않았으면 차량의 위치를 기반으로 목적지에 도착하였는지를 판단한다(S360).
한편, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 목적지에 도착하였으면 잔여주행거리를 산출하는 과정을 완료한다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 차량 위치가 목적지에 도착하지 않았으면 현재 시간과 남은 거리를 기반으로 도착 예정 시간을 변경한다(S365). 이후, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S535로 리턴하여 변경된 도착 예정 시간을 기반으로 날씨 정보를 재확인하고, 재확인한 날씨 정보를 기반으로 잔여주행거리를 재연산할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법을 나타낸 도면이다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 경로 안내 단말(500)을 통해 운전자가 목적지를 설정하는지를 판단한다(S710). 한편, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 운전자가 목적지를 설정하지 않았으면 단계 S710으로 리턴하여 운전자가 목적지를 설정하는지를 판단한다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 운전자가 목적지를 설정하였으면 출발지와 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정한다(S715).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S715에서 설정한 주행 도로 안내 정보를 기반으로 목적지 도착 예정 시간을 설정한다(S720). 구체적으로, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 도로 안내 정보에서 목적지까지의 소요 시간을 추출하여 확인한다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 출발지에서 출발하는 출발 시간과 소요 시간을 기반으로 목적지에 도착하는 목적지 도착 예정 시간을 설정한다. 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 출발 시간과 소요 시간을 더하기 연산하여 목적지 도착 예정 시간을 설정할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 도로 안내 정보를 기반으로 이동 경로를 확인한다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 소요 시간과 출발 시간을 기반으로 이동 경로 지점 별로 도착 예정 시간을 설정한다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 목적지 도착 예정 시간 및 이동 경로 지점 별 지점 도착 예정 시간을 포함하는 도착 시간 테이블을 설정한다(S725).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 과거 주행 평균 연비, 현재 주행 누적 연비, 현재 주행 구간 연비를 블렌딩하여 경로 주행 연비를 연산하고, 경로 주행 연비 및 운전 성향 팩터를 이용하여 주행 연비를 연산한다(S730).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 배터리 잔여 에너지 및 배터리 소모 에너지를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산한다(S735).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 주행 도로 안내 정보에서 이동할 도로의 구배를 나타내는 주행 도로 정보 및 이동할 경로의 교통 상황을 예측한 교통 상황 정보를 추출하여 확인한다(S740).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 날씨 정보를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산한다(S745). 구체적으로, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 이동 경로 지점 및 지점 도착 예정 시간을 기반으로 이동 지점 별 날씨 정보를 확인하고, 날씨 정보를 기반으로 사용할 공조 장치 및 전자 장치를 예측한다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 공조 장치에 따른 공조 부하 소모 예측 파워를 연산하고, 전자 장치에 따른 전장 부하 예측 파워를 연산한다.
예를 들어, 서울에서 출발을 하고 목적지를 부산으로 설정한 경우 잔여주행거리 산출 장치(100)는 대전과 대구를 거쳐 6시간이 걸린다고 예측했다고 가정할 수 있다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 대전까지 출발 시간으로부터 2시간이 소요되고, 대구까지 4시간이 소요된다고 예측하였다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 날씨 정보를 통해 대전의 날씨가 현재는 맑지만 2시간 후에 비가 온다는 것을 확인할 수 있으며, 대구의 날씨가 현재 20도이지만 4시간 후에 34도인 것을 확인할 수 있고, 부산에 도착할 시점에 해가 져서 밤이 됨을 확인할 수 있다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 대전을 지나는 시점에 와이퍼와 전조등을 동작시키는 전장 부하를 예측하고, 대구를 지나는 시점에 에어컨을 동작시키는 공조 부하를 예측하며, 부산을 도착하는 시점에 전조등을 동작시키는 전장 부하를 예측할 수 있다. 이에 따라 잔여주행거리 산출 장치(100)는 날씨 정보를 반영하여 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S745에서 연산한 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 공조 소모 파워 및 전장 부하 파워로 주행할 수 있는 주행 가능 연비를 연산한다(S750).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S730에서 연산한 주행 연비, 단계 S735에서 연산한 배터리 잔여 에너지, 단계 S740에서 확인한 주행 도로 정보 및 교통 상황 정보, 단계 S750에서 연산한 주행 가능 연비를 이용하여 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산한다(S755).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 차량 위치 및 현재 시간을 확인한다(S810). 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 GPS(270)를 통해 차량 위치를 확인하고 타이머(280)를 통해 현재 시간을 확인할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 차량 위치를 기반으로 지점 도착 예정 시간을 확인한다(S815). 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S725에서 설정한 도착 시간 테이블에서 차량 위치에 매칭된 지점 도착 예정 시간을 추출한다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S815에서 추출한 지점 도착 예정 시간과 단계 S810에서 확인한 현재 시간을 비교하여 비교값을 생성한다(S820).
잔여주행거리 산출 장치(100)는 비교값이 기준값 이상인지를 판단한다(S825). 이때, 기준값은 잔여주행거리를 재연산해야 하는지를 판단하기 위해 기준이 되는 값이며, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다.
한편, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 비교값이 기준값 이상이면 단계 S745로 리턴하여 현재 시간을 기반으로 날씨 정보를 변경하여 공조 장치 및 전자 장치를 예측하고, 예측한 공조 장치 및 전자 장치를 기반으로 CS모드에서의 잔여주행거리를 재연산한다.
예를 들어 차량 위치가 대전에 위치하고, 현재 시간이 4시이고, 기준값이 1시간인 것을 가정하면, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 도착 시간 테이블에서 대전에 매칭되어 있는 지점 도착 예정 시간에 해당하는 3시를 추출할 수 있다. 잔여주행거리 산출 장치(100)는 비교값이 1시간이므로 1시간이 변경된 날씨 정보를 기반으로 공조 장치 및 전자 장치를 다시 예측하고 이를 기반으로 잔여주행거리를 다시 연산할 수 있다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 비교값이 기준값 미만이면 차량 위치가 목적지인지를 판단한다(S830). 즉, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 단계 S810에서 확인한 차량 위치가 운전자가 설정한 목적지인지를 판단한다.
잔여주행거리 산출 장치(100)는 차량 위치가 목적지이면 목적지 도착임을 판단한다(S835). 이후, 잔여주행거리 산출 장치(100)는 목적지 도착임을 경로 안내 단말(500)을 통해 표시하여 운전자에게 알릴 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
50: 경로 안내 단말
110: 배터리
120: 배터리 관리기
130: 변속기
140: 구동모터
150: 모터 제어기
160: 엔진 클러치
170: 엔진
180: 엔진 제어기
200: 차량 제어기

Claims (19)

  1. 동력원인 엔진 및 구동모터;
    상기 구동모터에 구동 전압을 제공하고, 다수개의 셀로 구성된 배터리;
    상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 관리하는 배터리 관리기; 및
    상기 배터리의 SOC에 따라 방전지향모드(CD모드) 혹은 충전지향모드(CS모드)의 주행을 제어하는 차량 제어기;
    를 포함하며,
    상기 차량 제어기는
    상기 CS모드에서의 주행 연비를 연산하고, 상기 배터리의 상태를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산하며, 운전자에 의해 설정된 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정하고, 상기 주행 도로 안내 정보에 따른 날씨 정보를 기반으로 연산한 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워 중 적어도 하나를 이용하여 주행 가능 연비를 연산하되,
    상기 주행 연비와 상기 배터리 잔여 에너지를 곱하기 연산하여 제1 잔여거리를 생성하고, 상기 주행 가능 연비와 상기 배터리 잔여 에너지를 곱하기 연산하여 제2 잔여거리를 생성하며, 상기 제1 잔여거리와 상기 제2 잔여거리의 차이값을 상기 CS에서의 잔여주행거리로 생성하는 주행거리 제어부를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 주행 도로 안내 정보에 따른 이동 경로 지점 상의 날씨 정보를 확인하고, 상기 날씨 정보를 기반으로 사용할 공조 장치 및 전자 장치 중 적어도 하나를 예측하며, 상기 공조 장치 및 전자 장치를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 예측하는 부하 예측부;
    를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 CS 모드에서의 과거 주행 평균 연비를 연산하고, 상기 CS 모드에서의 현재 주행 누적 연비를 연산하며, 상기 CS 모드에서의 현재 주행 구간 연비를 연산하고, 상기 과거 주행 평균 연비, 상기 현재 주행 누적 연비 및 상기 현재 주행 구간 연비를 블렌딩(Blending)하여 경로 주행 연비를 연산하며, 운전자의 운전 성향을 기반으로 운전 성향 팩터를 연산하고, 상기 경로 주행 연비 및 상기 운전 성향 팩터를 기반으로 상기 주행 연비를 연산하는 주행 연비 연산부; 및
    상기 배터리의 온도와 초기 배터리의 SOC를 이용하여 배터리 가용 에너지를 연산하고, 누적 주행 거리를 주행하는 동안 소모한 배터리 전류 및 전압값을 이용하여 배터리 소모 에너지를 연산하며, 상기 배터리 가용 에너지에서 상기 배터리 소모 에너지를 빼기 연산하여 배터리 잔여 에너지를 연산하는 배터리 에너지 연산부;
    를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 주행거리 제어부는
    상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산한 후 설정 시간이 경과하였는지를 판단하고, 상기 설정 시간이 경과하였으면 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 재연산하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 주행 도로 안내 정보를 기반으로 주행 도로 정보를 확인하고, 이동할 도로의 교통 상황 정보를 확인하는 교통 정보 확인부;
    를 더 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 주행거리 제어부는
    상기 제1 잔여거리, 상기 제2 잔여거리, 상기 주행 도로 정보 및 상기 교통 상황 정보 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS에서의 잔여주행거리를 연산하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 장치.
  8. 운전자에 의해 설정된 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정하는 단계;
    배터리의 SOC에 따라 결정된 충전지향모드(CS모드)에서의 주행 연비를 연산하는 단계;
    상기 주행 도로 안내 정보를 기반으로 목적지까지의 소요 시간을 확인하고, 상기 소요 시간 및 출발 시간을 기반으로 목적지 도착 예정 시간을 설정하며, 상기 소요 시간 및 출발 시간을 기반으로 상기 주행 도로 안내 정보에 따른 이동 경로 지점 별 지점 도착 예정 시간을 설정하고, 상기 목적지 도착 예정 시간 및 상기 이동 경로 지점 별 지점 도착 예정 시간 중 적어도 하나를 포함하는 도착 시간 테이블을 설정하는 단계;
    상기 배터리의 상태를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산하는 단계;
    상기 주행 도로 안내 정보에 따른 날씨 정보를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산하는 단계;
    상기 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 공조 부하 소모 파워 및 전장 부하 파워로 주행할 수 있는 주행 가능 연비를 연산하는 단계; 및
    상기 주행 연비, 상기 배터리 잔여 에너지 및 상기 주행 가능 연비 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산하는 단계 이후에
    자동차가 주행하고 있는 차량 위치 및 현재 시간을 확인하는 단계;
    상기 도착 시간 테이블에서 상기 차량 위치에 해당하는 지점 도착 예정 시간을 추출하는 단계;
    상기 지점 도착 예정 시간과 상기 현재 시간을 비교한 비교값을 생성하는 단계;
    상기 비교값이 기준값 이상이면 상기 현재 시간 및 상기 이동 경로 상의 날씨 정보를 기반으로 사용할 공조 장치 및 전자 장치를 다시 예측하는 단계; 및
    상기 공조 장치에 따른 공조 부하 소모 예측 파워를 재연산하고, 상기 전자 장치에 따른 전장 부하 예측 파워를 재연산하는 단계;
    를 더 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산하는 단계는
    상기 주행 도로 안내 정보에 따른 이동 경로 지점 상의 날씨 정보를 확인하는 단계;
    상기 날씨 정보를 기반으로 사용할 공조 장치 및 전자 장치를 예측하는 단계; 및
    상기 공조 장치 및 전자 장치에 따른 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산하는 단계;
    를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  10. 삭제
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 이동 경로 지점 상의 날씨 정보를 확인하는 단계는
    상기 이동 경로 지점 및 상기 지점 도착 예정 시간을 기반으로 상기 이동 경로 지점 별 날씨 정보를 확인하는 단계;
    인 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  12. 삭제
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계 이후에
    상기 잔여주행거리를 연산한 연산 시간을 확인하는 단계;
    상기 연산 시간으로부터 설정 시간이 경과하였는지 판단하는 단계; 및
    상기 설정 시간이 경과하였으면 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 재연산하는 단계;
    를 더 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 주행 연비를 연산하는 단계는
    상기 CS 모드의 과거 주행 평균 연비를 연산하는 단계;
    상기 CS 모드의 현재 주행 누적 연비를 연산하는 단계;
    상기 CS 모드의 현재 주행 구간 연비를 연산하는 단계;
    상기 과거 주행 평균 연비, 상기 현재 주행 누적 연비 및 상기 현재 주행 구간 연비를 블렌딩(Blending)하여 경로 주행 연비를 연산하는 단계;
    운전자의 운전 성향 팩터(factor)를 연산하는 단계; 및
    상기 경로 주행 연비 및 상기 운전 성향 팩터를 기반으로 상기 주행 연비를 연산하는 단계;
    를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  15. 제8 항에 있어서,
    상기 배터리 잔여 에너지를 연산하는 단계는
    상기 배터리의 온도와 초기 배터리의 SOC를 이용하여 배터리 가용 에너지를 연산하는 단계;
    누적 주행 거리를 주행하는 동안 소모한 배터리 전류 및 전압값을 이용하여 배터리 소모 에너지를 연산하는 단계; 및
    상기 배터리 가용 에너지 및 상기 배터리 소모 에너지를 이용하여 상기 배터리 잔여 에너지를 연산하는 단계;
    를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  16. 제8 항에 있어서,
    상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계 이전에
    주행 도로 정보 및 교통 상황 정보를 확인하는 단계를 더 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 충전지향모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계는
    상기 주행 연비, 상기 주행 가능 연비, 상기 배터리 잔여 에너지, 상기 주행 도로 정보 및 상기 교통 상황 정보 중 적어도 하나를 이용하여 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계인 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  18. 운전자에 의해 설정된 목적지를 기반으로 주행 도로 안내 정보를 설정하는 단계;
    배터리의 SOC에 따라 결정된 충전지향모드(CS모드)에서의 과거 주행 평균 연비, 현재 주행 누적 연비, 현재 주행 구간 연비를 이용하여 주행 연비를 연산하는 단계;
    상기 배터리의 상태를 기반으로 연산한 배터리 가용 에너지 및 누적 주행 거리를 주행하는 동안 소모한 배터리 소모 에너지를 기반으로 배터리 잔여 에너지를 연산하는 단계;
    상기 주행 도로 안내 정보에 따른 날씨 정보를 기반으로 사용한 공조 장치 및 전자 장치를 예측하고, 상기 공조 장치 및 전자 장치를 기반으로 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 연산하는 단계;
    상기 공조 부하 소모 예측 파워 및 전장 부하 예측 파워를 기반으로 공조 부하 소모 파워 및 전장 부하 파워로 주행할 수 있는 주행 가능 연비를 연산하는 단계; 및
    상기 주행 연비, 상기 배터리 잔여 에너지 및 상기 주행 가능 연비 중 적어도 하나를 기반으로 상기 CS모드에서의 잔여주행거리를 연산하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 잔여주행거리를 연산하는 단계는
    상기 주행 연비와 상기 배터리 잔여 에너지를 곱하기 연산하여 제1 잔여거리를 생성하는 단계;
    상기 주행 가능 연비와 상기 배터리 잔여 에너지를 곱하기 연산하여 제2 잔여거리를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 잔여거리와 상기 제2 잔여거리의 차이값을 상기 CS모드에서의 잔여주행거리로 생성하는 단계;
    를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 잔여주행거리 산출 방법.
  19. 삭제
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