KR101786706B1 - 발전 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

차량의 발전 제어 시스템은, 배터리의 충방전 전류를 누적하여 배터리 사용량을 검출하며, 상기 배터리 사용량을 비휘발성 메모리에 저장하는 배터리 사용량 검출부, 상기 배터리의 상태를 검출하는 배터리 상태 검출부, 그리고 시동이 온 되면, 상기 배터리 사용량에 따라서 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정하며, 상기 목표 충전량을 토대로 상기 배터리를 충전하기 위한 발전기의 발전을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

발전 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR POWER GENERATION MANAGEMENT}
실시 예는 발전 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 발전 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
차량은 차량 내 각종 전기 부하에 전원을 공급하는 배터리와, 차량의 구동 중에 생산되는 전원을 전기 부하 또는 배터리의 충전 전원으로 공급하는 발전기를 포함한다.
차량은 초기 시동 시 소정 시간 동안 배터리의 방전량을 증가시킨 후에, 배터리의 충전량이 유지되도록 발전기를 제어한다. 이러한 제어 방법은 차량의 잦은 시동 시 지속적인 배터리 방전을 발생시켜 배터리의 내구력에 악영향을 미칠 수 있다.
또한, 시동 후 소정 시간 배터리의 방전량을 증가시킨 후에 배터리를 충전하는 제어 방법으로 인해, 차량의 잦은 시동 시 충방전 변환 횟수가 증가하여 에너지 효율이 감소하는 문제점이 있다.
실시 예를 통해 해결하려는 과제는 차량의 잦은 시동 시 불필요한 배터리 방전 및 충방전 변환을 최소화하여 배터리의 수명 및 에너지 효율을 향상시키기 위한 발전 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 실시 예에 따른 차량의 발전 제어 시스템은, 배터리의 충방전 전류를 누적하여 배터리 사용량을 검출하며, 상기 배터리 사용량을 비휘발성 메모리에 저장하는 배터리 사용량 검출부, 상기 배터리의 상태를 검출하는 배터리 상태 검출부, 그리고 시동이 온 되면, 상기 배터리 사용량에 따라서 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정하며, 상기 목표 충전량을 토대로 상기 배터리를 충전하기 위한 발전기의 발전을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 차량의 발전 제어 방법은, 배터리의 충방전 전류를 누적하여 배터리 사용량을 검출하는 단계, 상기 배터리 사용량을 비휘발성 메모리에 저장하는 단계, 상기 배터리의 상태를 검출하는 배터리 상태 검출부, 시동이 온 되면, 상기 배터리 사용량에 따라서 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정하는 단계, 그리고 상기 목표 충전량을 토대로 상기 배터리를 충전하기 위한 발전기의 발전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 차량의 잦은 시동 시 불필요한 배터리 방전 및 충방전 변환을 최소화하여 배터리의 수명 및 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발전 제어 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시 예에 따른 차량의 발전 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 예에 따른 발전 제어 시스템 및 그 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 발전 제어 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 실시 예에 따른 발전 제어 시스템(100)은 시동 검출부(110), 타이머(120), 배터리 사용량 검출부(130), 배터리 액온 검출부(140), 배터리 충전량 검출부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
시동 검출부(110)는 차량의 시동 장치(200)를 모니터링하여 차량의 시동 온(on)/오프(off)를 검출할 수 있다.
타이머(120)는 차량의 시동이 오프된 이후의 시간을 검출하기 위한 타이머이다.
배터리 사용량 검출부(130)는 배터리(300)의 사용량을 검출할 수 있다. 배터리 사용량 검출부(130)는 배터리(300)의 충전 전류 및 방전 전류의 절대값을 누적하여 배터리 사용량을 검출할 수 있다. 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량은 비휘발성 메모리(미도시)에 저장되어, 차량의 시동 온/오프와 상관 없이 지속적으로 누적될 수 있다.
배터리 액온 검출부(140) 및 배터리 충전량 검출부(150)는 배터리 상태를 검출하는 검출부들로서, 각각 배터리 액온 및 충전량을 검출할 수 있다.
배터리 충전량 검출부(150)는 배터리(300)의 충전량을 검출할 수 있다.
제어부(160)는 발전 제어 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(160)는 차량의 시동 온/오프 상태를 토대로 타이머를 활성화시키거나 비활성화시킬 수 있다. 제어부(160)는 차량의 시동이 오프되면 타이머(120)의 타이머 값을 리셋시킨 후 타이머(120)를 동작시킨다. 그리고, 차량의 시동이 온 되면 타이머(120)의 동작을 중단시킨다. 이에 따라, 타이머(120)의 타이머 값은, 차량의 시동이 오프되면 시간에 비례하여 증가하고, 차량의 시동이 온 되면 증가를 중단하고 현재 값으로 유지된다. 즉, 타이머(120)의 타이머 값은 차량의 시동이 오프된 후 재시동 되기까지의 경과 시간에 대응한다.
제어부(160)는 차량의 시동이 온 되면 타이머(120)의 타이머 값을 모니터링하여 배터리(300)의 안정화 여부를 판별할 수 있다. 제어부(160)는 타이머 값이 기 설정된 배터리 안정화 기준치 이상이면, 시동 오프 후 충분한 시간이 경과하여 배터리(300)가 안정화 상태에 진입한 것으로 판별할 수 있다. 여기서, 배터리 안정화 기준치는 배터리(300)의 사양에 따라서 결정되는 값으로서, 차량의 캘리브레이션 과정에서 설정될 수 있다.
제어부(160)는 타이머(120)의 타이머 값이 배터리 안정화 기준치보다 크면, 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량을 리셋시킬 수 있다. 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적되는 배터리 사용량은, 배터리(300)가 안정화 되기 이전의 배터리(300)의 사용량을 모니터링하기 위한 것이다. 따라서, 제어부(160)는 차량이 시동 오프 상태를 소정 시간 이상 유지하여 배터리(300)가 안정화된 것으로 판단되면, 누적된 배터리 사용량을 리셋시킨다.
제어부(160)는 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량을 토대로, 목표 충전량 제어맵을 선택할 수 있다. 목표 충전량 제어맵은, 액온, 충전량 등 배터리(300)의 상태에 따라서 배터리(300)의 목표 충전량을 결정하기 위한 맵이다. 목표 충전량 제어맵은, 배터리(300)의 액온, 충전량 등 배터리(300)의 목표 충전량에 영향을 미치는 파라미터들의 파라미터 값 별로 대응하는 목표 충전량을 매핑시켜 생성된다.
제어부(160)는 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량을 기 설정된 임계치와 비교하고, 비교 결과에 따라서 목표 충전량 제어맵을 다르게 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 누적된 배터리 사용량이 임계치 미만이면, 목표 충전량 제어맵 A를 선택할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제어부(160)는 누적된 배터리 사용량이 임계치 이상이면 목표 충전량 제어맵 B를 선택할 수 있다.
목표 충전량 제어맵 A 및 B는, 동일한 배터리 상태(예를 들어, 액온, 충전량 등)에 대해 서로 다른 목표 충전량이 맵핑되어 있다. 예를 들어, 목표 충전량 제어맵 A는 동일한 배터리 상태에 대해 목표 충전량 제어맵 B에 비해 더 낮은 목표 충전량이 매핑되어 있다.
제어부(160)는 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량이 임계치보다 작은 경우, 배터리(300)의 사용량 증가가 가능하다고 판단한다. 따라서, 제어부(160)는 목표 충전량 획득을 위해 목표 충전량 제어맵 A를 선택할 수 있다.
반면에, 제어부(160)는 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량이 임계치 이상이면, 배터리(300)가 안정화되지 않은 상태에서의 배터리 사용량이 많아 배터리(300)의 충전량 연산 오차가 증가하고 배터리(300)의 내구력이 감소할 수 있다고 판단한다. 따라서, 제어부(160)는 목표 충전량 획득을 위해 목표 충전량 제어맵 B를 선택할 수 있다.
제어부(160)는 목표 충전량 제어맵이 선택되면, 선택된 목표 충전량 제어맵을 토대로 배터리(300)의 목표 충전량을 획득할 수 있다. 제어부(160)는 선택된 목표 충전량 제어맵을 토대로 배터리(300)의 현재 상태(예를 들어, 액온, 충전량 등)에 대응하는 목표 충전량을 결정할 수 있다.
제어부(160)는 목표 충전량이 결정되면, 이를 배터리(300)의 현재 충전량과 비교한다.
제어부(160)는 배터리(300)의 현재 충전량이 목표 충전량 이상이면, 배터리(300)의 충전량이 목표 충전량에 수렴하도록 배터리(300)를 방전 제어할 수 있다.
제어부(160)는 배터리(300)의 현재 충전량이 목표 충전량 미만이면, 배터리(300)의 충전량이 목표 충전량에 수렴하도록 발전기(400)를 구동시켜 배터리(300)를 충전 제어할 수 있다. 즉, 제어부(160)는 배터리(300)의 현재 충전량이 목표 충전량 미만이면, 배터리(300)의 충전량이 선택된 목표 충전량에 수렴하도록 발전기(400)의 전류 또는 전압을 제어할 수 있다.
전술한 구조의 발전 제어 시스템(100)에서 시동 검출부(110), 타이머(120), 배터리 사용량 검출부(130), 배터리 액온 검출부(140), 배터리 충전량 검출부(150) 및 제어부(160)는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 실시 예에 따른 차량의 발전 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2를 참조하여 설명하는 차량의 발전 제어 방법은, 도 1의 발전 제어 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 발전 제어 시스템(100)은 차량의 시동이 온 되면(S100), 타이머(120)를 정지시키고 현재 타이머 값을 기 설정된 배터리 안정화 기준치와 비교한다(S110).
발전 제어 시스템(100)은 타이머 값이 배터리 안정화 기준치보다 크면, 배터리(300)가 안정화된 상태에서 시동이 온 된 것으로 판단한다. 이에 따라, 발전 제어 시스템(100)은 현재까지 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량을 리셋한다(S120).
반면에, 타이머 값이 배터리 안정화 기준치 이하이면, 발전 제어 시스템(100)은 배터리(300)가 안정화되지 전에 차량이 재시동 된 것으로 판단한다. 이에 따라, 발전 제어 시스템(100)은 현재까지 배터리 사용량 검출부(130)에 의해 누적된 배터리 사용량을 임계치와 비교한다(S130).
제어부(160)는 누적된 배터리 사용량이 임계치보다 작은 경우, 목표 충전량 제어맵 A를 선택한다(S140). 반면에, 제어부(160)는 누적된 배터리 사용량이 임계치 이상인 경우, 목표 충전량 제어맵 B를 선택한다(S150).
제어부(160)는 상기 S140 단계 또는 S150 단계를 통해 어느 하나의 목표 충전량 제어맵이 선택되면, 선택된 목표 충전량 제어맵을 이용하여 현재 배터리 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정한다(S160). 또한, 결정된 목표 충전량을 토대로 발전기(400)의 발전을 제어한다(S170).
상기 S170 단계에서, 제어부(160)는 배터리(300)의 현재 충전량을 목표 충전량과 비교한 결과에 따라서, 발전기(400)의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(160)는 배터리(300)의 현재 충전량이 목표 충전량 미만인 경우, 배터리(300)의 충전량이 목표 충전량에 수렴하도록 발전기(400)를 동작시켜 배터리(300)를 충전한다. 반면에, 제어부(160)는 배터리(300)의 현재 충전량이 목표 충전량보다 큰 경우, 배터리(300)의 방전이 필요한 것으로 판정하여 배터리(300)의 충전을 중단하도록 발전기(400)를 제어한다.
한편, 제어부(160)는 상기 S170 단계에서의 발전 제어를 통해 배터리(300)의 충전 전류 또는 방전 전류가 발생하면, 이를 누적하여 배터리 사용량을 획득한다(S180). 상기 S180 단계에서 획득한 배터리 사용량을 비휘발성 메모리(미도시)에 저장되어 차량의 시동 온/오프와 상관 없이 값을 유지한다.
발전 제어 시스템(100)은 차량의 시동이 오프되기 전까지(S190), 상기 S130 내지 S180 단계를 반복적으로 수행하여 배터리 사용량을 지속적으로 누적한다. 또한, 누적되는 배터리 사용량에 따라서 목표 충전량을 결정하고, 이를 이용하여 배터리(300)의 충방전을 제어한다.
발전 제어 시스템(100)는 차량의 시동이 오프되면(S190), 타이머(120)를 리셋한 후(S200), 타이머(120)를 재 작동시킨다(S210). 타이머(120)는 차량의 시동이 다시 온 되기 전까지 작동하며, 시동 오프 후 경과한 시간에 비례하여 타이머 값이 증가한다. 이에 따라, 발전 제어 시스템(100)은 타이머 값을 통해 차량의 시동이 어느 정도의 시간 동안 오프된 상태를 유지하였는지 확인할 수 있으며, 이를 토대로 배터리(300)의 안정화 여부를 판별할 수 있다.
전술한 실시 예에 따르면, 발전 제어 시스템(100)은 배터리(300)가 안정화되기 이전의 배터리 사용량을 누적하고, 이를 토대로 시동 온 시의 차량의 목표 충전량을 결정한다. 그리고, 결정된 목표 충전량에 따라서 배터리(300)를 방전 제어하거나, 발전기(400)를 작동시켜 배터리(300)를 충전 제어할 수 있다. 이러한 실시 예는, 차량이 시동 온 되면 고정적인 패턴에 의해 배터리(300)의 충방전을 제어하는 기존의 방식과 비교하여, 잦은 시동 시의 충방전 변환을 최소화함으로써 연비를 개선하는 효과가 있다. 또한, 기존의 방식에 비해 잦은 시동으로 인해 발생하는 방전을 최소화할 수 있어, 배터리 수명을 개선할 수 있다.
한편, 다른 실시 예에 따르면, 발전 제어 시스템(100)에서 사용하는 목표 충전량 맵의 개수는 2개보다 많을 수도 있다. 이 경우, 발전 제어 시스템(100)은 대응하는 배터리 사용량을 복수의 영역으로 구분하고, 누적된 배터리 사용량이 어느 영역에 포함되는지에 따라서 대응하는 목표 충전량 맵을 선택할 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 따르면 발전 제어 시스템(100)은 배터리 사용량에 따라서 목표 충전량 맵을 다르게 사용하는 대신, 배터리 사용량에 따라서 목표 충전량에 더해지는 가중치를 다르게 설정하는 방법을 사용할 수도 있다. 이 경우, 발전 제어 시스템(100)은 배터리 상태에 따른 목표 충전량을 산출한 후, 누적된 배터리 사용량에 따른 가중치를 목표 충전량에 더하여 최종 목표 충전량을 결정할 수도 있다.
전술한 실시 예에 의한 발전 제어 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 기능 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD_ROM, DVD_RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
100: 발전 제어 시스템
110: 시동 검출부
120: 타이머
130: 배터리 사용량 검출부
140: 배터리 액온 검출부
150: 배터리 충전량 검출부
160: 제어부
200: 시동 장치
300: 배터리
400: 발전기

Claims (13)

  1. 차량의 발전 제어 시스템에 있어서,
    배터리의 충방전 전류를 누적하여 배터리 사용량을 검출하며, 상기 배터리 사용량을 비휘발성 메모리에 저장하는 배터리 사용량 검출부,
    상기 배터리의 상태를 검출하는 배터리 상태 검출부, 그리고
    시동이 온 되면, 상기 배터리 사용량에 따라서 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정하며, 상기 목표 충전량을 토대로 상기 배터리를 충전하기 위한 발전기의 발전을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 차량이 시동 오프된 상태를 소정 시간 이상 유지하면, 상기 배터리 사용량을 리셋시키는 발전 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    동일한 배터리 상태에 대해 서로 다른 목표 충전량을 대응시킨 복수의 목표 충전량 제어맵을 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 배터리 사용량에 따라서 상기 복수의 목표 충전량 제어맵 중 하나를 선택하며, 선택된 목표 충전량 제어맵을 토대로 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정하는 발전 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 사용량에 따라서 가중치를 선택하며, 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량에 상기 가중치를 적용하여 목표 충전량을 최종 결정하는 발전 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량이 시동 오프 상태를 유지한 시간에 대응하여 타이머 값을 증가시키는 타이머를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 타이머 값이 기준치 이상이면 상기 배터리 사용량을 리셋시키는 발전 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리의 현재 충전량과 상기 목표 충전량을 비교한 결과를 토대로 상기 발전기를 제어하는 발전 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리의 현재 충전량이 상기 목표 충전량 미만이면 상기 배터리를 충전하도록 상기 발전기를 제어하는 발전 제어 시스템.
  8. 차량의 발전 제어 방법에 있어서,
    배터리의 충방전 전류를 누적하여 배터리 사용량을 검출하는 단계,
    상기 배터리 사용량을 비휘발성 메모리에 저장하는 단계,
    상기 배터리의 상태를 검출하는 단계,
    시동이 온 되면, 상기 배터리 사용량에 따라서 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정하는 단계,
    상기 목표 충전량을 토대로 상기 배터리를 충전하기 위한 발전기의 발전을 제어하는 단계, 그리고
    상기 차량이 시동 오프된 상태를 소정 시간 이상 유지하면, 상기 배터리 사용량을 리셋시키는 단계를 포함하는 발전 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 목표 충전량을 결정하는 단계는,
    상기 배터리 사용량에 따라서 복수의 목표 충전량 제어맵 중 하나를 선택하는 단계, 그리고
    선택된 목표 충전량 제어맵을 토대로 상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량을 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 목표 충전량 제어맵은, 동일한 배터리 상태에 대해 서로 다른 목표 충전량이 매핑된 발전 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 목표 충전량을 결정하는 단계는,
    상기 배터리 사용량에 따라서 가중치를 선택하는 단계, 그리고
    상기 배터리의 상태에 대응하는 목표 충전량에 상기 가중치를 적용하여 목표 충전량을 최종 결정하는 발전 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 차량이 시동 오프 상태를 유지한 시간에 대응하여 타이머 값을 증가시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 리셋시키는 단계는,
    상기 타이머 값이 기준치 이상이면 상기 배터리 사용량을 리셋시키는 단계를 포함하는 발전 제어 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 발전기의 발전을 제어하는 단계는,
    상기 배터리의 현재 충전량이 상기 목표 충전량 미만이면 상기 배터리를 충전하도록 상기 발전기를 제어하는 단계를 포함하는 발전 제어 방법.
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