KR101826555B1 - 환경차의 전력제어시스템 및 전력제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전방의 교통정보를 수신하고, 상기 전방의 교통정보를 이용하여 전방의 정체구간의 존재 유무를 파악하며, 상기 정체구간이 존재하면 메인 배터리의 잔량을 파악하고, 상기 정체구간을 통과하기 위해 필요로 하는 필요 전력량을 산출하며 상기 메인 배터리의 잔량과 상기 필요 전력량의 차이에 해당하는 필요충전 전력량 및 상기 필요충전 전력량을 위한 전력제어지점을 산출한 후, 상기 전력제어지점에 도달하면 상기 전력제어지점부터 상기 정체구간의 시작지점까지 보조 배터리의 충전을 중단하고 상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하고, 상기 정체구간의 시작지점 도달하면 상기 메인 배터리의 전력으로 구동되게 하며, 정체구간의 종료지점에 도달하면 보조 배터리를 충전시키는 환경차의 전력제어시스템 및 전력제어방법에 관한 것이다.

Description

환경차의 전력제어시스템 및 전력제어방법{POWER CONTROL SYSTEM AND POWER CONTROL METHOD FOR GREEN CAR}
본 발명은 하이브리드 또는 전기자동차에서 교통정보를 이용하여 메인 배터리와 보조 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle) 또는 전기자동차(EV: Electric Vehicle) 등의 환경차는 모터의 구동을 담당하는 메인 배터리와 차량내 전자/전기장치(예; 전조등, 실내등, 내비게이션 장치 등)로 전원 공급을 담당하는 보조 배터리를 가진다.
환경차는 주행 중에 메인 배터리와 보조 배터리에 대한 충전과 방전을 반복 수행하는데, 충전시 메인 배터리와 보조 배터리 중 하나가 충전되게 한다. 이러한 충전 조건에 따라 환경차는 메인 배터리가 충분히 충전되지 않는 상태 즉, 메인 배터리의 성능 확보가 되지 않는 경우가 발생하게 되어 주행 성능 문제가 발생될 수 있다. 예컨대, 전방에 정체 구간이 발생하는 경우에 메인 배터리의 충전 상태가 충분하지 않으면 정체 구간 내에서 메인 배터리의 완전 방전이 발생하게 되고 그에 따라 차량 주행이 불가능해 질 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주행 환경에 따라 보조 배터리의 충전을 중단하고 메인 배터리의 충전에 집중하는 전력 제어를 수행하는 환경차의 전력제어시스템 및 전력제어방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 전방에 정체 구간이 발생하면 메인 배터리와 보조 배터리에 대한 전력 제어를 수행하여 메인 배터리가 충분한 성능을 가지고 정체 구간을 통과할 수 있게 하는 환경차의 전력제어시스템 및 전력제어방법에 관한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 환경차의 전력제어시스템은 충전된 전력을 모터에 제공하여 환경차의 주행을 담당하는 메인 배터리, 환경차 내 전자/전기장치로 전원 공급을 담당하는 보조 배터리, 상기 환경차의 현재 위치를 파악하는 위치파악부, 상기 교통정보를 이용하여 전방에 정체구간이 존재하는지를 파악하고, 정체구간이 존재하는 경우에 정체구간의 정보를 파악하는 정체구간 파악부, 상기 메인 배터리 및 보조 배터리의 잔량을 측정하는 배터리잔량 측정부, 상기 정체구간 파악부에 의해 전방에 정체구간이 존재하는 경우에 상기 정체구간의 정보와 상기 메인 배터리의 현재 잔량을 이용하여 원활구간 내에 전력제어지점을 산출하는 제어지점 산출부, 각 구성에 대한 전반적인 제어를 수행하며, 상기 위치파악부를 통해 상기 환경차의 현재위치를 파악하고, 상기 환경차의 현재 위치가 원활구간에 위치하면 상기 보조 배터리와 상기 메인 배터리에 대한 충전 및 방전이 이루어지도록 제어하고, 상기 전력제어지점에 도달하면 상기 전력제어지점부터 상기 정체구간의 시작지점까지 상기 보조 배터리의 충전을 중단하고 상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하게 제어하며, 상기 정체구간을 통과하여 원활구간에 진입하면 상기 보조 배터리의 충전을 수행하는 제어장치, 상기 메인 배터리 및 상기 보조 배터리에 대한 충전 또는 방전을 수행하는 충/방전부, 그리고 상기 제어장치의 제어에 따라 상기 충/방전부의 동작을 제어하는 충/방전 제어부를 포함한다.
상기 정체구간은 차량들의 평균주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 제어임계속도보다 느린 구간이거나, 차량들의 주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 최저속도보다 느린 구간이다.
상기 제어지점 산출부는 상기 정체구간의 정보를 이용하여 상기 정체구간 통과를 위해 필요로 하는 필요 전력량을 산출하고, 상기 배터리잔량 측정부에서 측정한 상기 메인 배터리의 현재 잔량과 상기 필요 전력량을 비교하여 충전이 필요로 하는 필요충전 전력량하며, 상기 필요충전 전력량을 충전을 위해 필요로 하는 충전주행거리를 산출하여 상기 전력제어지점을 산출한다.
상기 제어장치는 상기 환경차가 상기 전력제어지점에 도달시에 상기 환경차의 속도가 설정 속도 이상이 되도록 제어한다. 상기 전력제어지점은 전력제어시점으로 대체되어 활용될 수 있다.
상기 정체구간 파악부는 상기 교통정보를 이용하여 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이하로 떨어지지는 제1 변곡점을 파악하고, 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이상으로 변하는 제2 변곡점을 파악하며, 상기 제1 변곡점부터 상기 제2 변곡점까지를 상기 정체구간으로 파악한다.
상기 제어지점 산출부는 상기 중앙서버 또는 상기 교통정보 수신장치에서 교통정보를 이용하여 상기 전력제어지점을 산출하는 기능을 가지는 경우이면 상기 전력제어시스템의 구성에서 생략이 될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 환경차의 전력제어방법은 전방의 교통정보를 수신하는 단계, 상기 전방의 교통정보를 이용하여 전방의 정체구간의 존재 유무를 파악하는 단계, 상기 정체구간이 존재하면 메인 배터리의 잔량을 파악하는 단계, 상기 정체구간을 통과하기 위해 필요로 하는 필요 전력량을 산출하고 상기 메인 배터리의 잔량과 상기 필요 전력량의 차이에 해당하는 필요충전 전력량 및 상기 필요충전 전력량을 위한 전력제어지점을 산출하는 단계, 상기 전력제어지점에 도달하면 상기 전력제어지점부터 상기 정체구간의 시작지점까지 보조 배터리의 충전을 중단하고 상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하는 단계, 환경차가 상기 정체구간의 시작지점 도달하면, 상기 메인 배터리의 전력으로 구동되게 하는 단계, 그리고 환경차가 상기 정체구간의 종료지점에 도달하면 보조 배터리를 충전시키는 단계를 포함한다.
상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하는 단계는 상기 환경차가 상기 전력제어지점에 도달시에 상기 환경차의 속도가 설정 속도 이상이 되도록 제어한다.
전방의 정체구간의 존재 유무를 파악하는 단계는 상기 교통정보를 이용하여 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이하로 떨어지지는 제1 변곡점을 파악하고, 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이상으로 변하는 제2 변곡점을 파악하며, 상기 제1 변곡점부터 상기 제2 변곡점까지를 상기 정체구간으로 파악한다.
상기 정체구간이 차량들의 평균주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 제어임계속도보다 느린 구간인 경우에, 상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하는 단계는 상기 정체구간의 진입을 파악하는 단계, 환경차의 현재 속도가 상기 제어임계속도 이상인지를 판단하는 단계, 환경차의 현재 속도가 상기 제어임계속도 이상이면 상기 메인 배터리의 잔량이 상기 필요 전력량 이상인지를 판단하는 단계, 그리고 상기 메인 배터리의 잔량이 상기 필요 전력량 이상이면 상기 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면 주행 환경에 따라 보조 배터리의 충전을 중단하고 메인 배터리의 충전에 집중하는 전력 제어를 수행하여 차량 주행이 불가능해지는 상황의 발생을 미연에 방지한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 환경차의 전력제어시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 환경차의 전력제어에 대한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 환경차의 전력제어방법에 대한 전반적인 동작 순서도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원활구간에서 환경차의 전력제어방법을 보인 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 정체구간에서 환경차의 전력제어방법을 보인 순서도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 정체구간 파악 방법에 대한 모식도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한, 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 환경차의 전력제어시스템 및 전력제어방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 환경차의 전력제어시스템을 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 환경차(10)의 전력제어시스템(100)은 교통정보 수신장치(200)와 무선 또는 유선으로 링크되어 교통정보 수신장치(200)로부터 환경차(10) 전방의 교통정보를 수신하고, 교통정보를 기반으로 전방의 교통상황에 대응하는 메인 배터리(170)와 보조 배터리(180)에 대한 충전 및 방전 제어를 수행한다.
여기서, 교통정보 수신장치(200)는 중앙 서버(300)와 데이터 통신을 수행하여 중앙 서버(300)로부터 환경차(10) 전방의 교통정보를 수신하고 수신한 교통정보를 전력제어장치(100)에 제공한다. 예컨대 교통정보 수신장치(200)는 환경차(10) 내부에 설치된 내비게이션 장치이거나 운전자가 휴대한 모바일(예; 스마트폰, 노트북, 테블릿 PC, 넷북 등)이다.
구체적으로, 전력제어시스템(100)은 제어장치(110), 정체구간 파악부(120), 배터리잔량 측정부(130), 제어지점 산출부(140), 충/방전 제어부(150), 충/방전부(160), 메인 배터리(170), 보조 배터리(180) 및 위치파악부(190)를 포함한다. 여기서 교통정보 수신장치(200)와의 통신 인터페이스를 위한 유선 또는 무선통신모듈은 교통정보 수신장치(200)의 종류의 따라 다양하고 통상적인 것이므로 생략하였다. 또한 각종 정보를 저장하는 메모리부의 도시 및 설명은 생략하였다.
제어장치(110)는 환경차(10)의 전반적인 동작 제어를 수행하는 장치(예: Hybrid Control Unit 등)이거나 전력제어시스템(100)의 동작 제어를 위해 별도로 마련된 제어장치일 수 있다.
정체구간 파악부(120)는 교통정보 수신장치(200)에서 제공한 교통정보를 이용하여 전방에 정체구간이 존재하는지를 파악하고, 정체구간이 존재하는 경우에 정체구간의 정보를 파악한다. 여기서 정체구간의 정보는 도로 식별정보(ID), 해당 도로의 정체구간의 시작지점, 정체구간의 종료지점, 이를 통해 얻어지는 정체구간의 총길이, 정체구간의 평균주행속도 등이다. 또한 정체구간의 정보에는 위치별 차량의 평균주행속도, 정차지점 등의 정보를 더 포함할 수 있다.
배터리잔량 측정부(130)는 메인 배터리(170) 및 보조 배터리(180)의 SOC(State Of Charge)를 측정한다.
여기서 정체구간이란 차량들의 평균주행속도가 메인 배터리(170)의 충전과 주행을 동시에 가능한 최저속도(이하 "제어임계속도"라 함)보다 느린 구간으로 정의한다. 다른 정의로서, 정체구간은 차량들의 주행속도가 메인 배터리(170)의 충전과 주행을 동시에 가능한 최저속도보다 느린 구간으로 정의한다.
평균주행속도를 기준으로 한 정체구간의 정의는 정체구간 내에서 메인 배터리(170)의 충전과 주행을 동시에 가능한 상황이 존재함을 의미하며, 주행속도를 기준으로 한 정체구간의 정의는 정체구간 내에서 메인 배터리(170)의 충전과 주행을 동시에 가능한 상황이 존재하지 않음을 의미한다.
제어지점 산출부(140)는 전방에 정체구간이 존재하는 경우에 전력제어지점(P1)을 산출한다. 전력제어지점(P1)은 정체구간 이전의 지점으로, 보조 배터리(180)의 충전을 중단하고 메인 배터리(170)에 집중하여 충전을 시작하는 지점이다.
전력제어지점(P1)은 배터리의 전력만으로 정체구간을 통과하기 위해 필요로 하는 메인 배터리의 전력량(이하 "필요 전력량"이라 함)에 의해 좌우되며, 또한 현재 메인 배터리의 잔량과도 관련된다. 여기서 필요 전력량은 정체구간의 통과 시간이 길수록 많이 요구되고, 정체구간의 통과 시간이 짧을수록 적게 요구된다. 정체구간의 통과 시간은 정체구간의 길이(L2)에 반비례하고 정체구간의 평균주행속도(V1)에 비례한다.
따라서 제어지점 산출부(140)는 정체구간 파악부(120)에서 파악한 정체구간의 정보를 이용하여 필요 전력량을 산출하고, 배터리잔량 측정부(130)에서 측정한 메인 배터리(170)의 현재 잔량과 필요 전력량을 비교하여 부족 전력 즉 충전이 필요로 하는 전력량(이하 "필요충전 전력량"이라 함)을 산출한다. 그리고 제어지점 산출부(140)는 필요충전 전력량을 충전을 위해 필요로 하는 주행거리(이하 "충전주행거리"라 함)를 산출한다.
여기서, 메인 배터리(170)의 충전에는 환경차(10)의 주행속도가 변수로 작용된다. 예컨대, 빠른 주행속도에서는 많은 전력이 발생하여 충전 속도가 빠르고, 느린 주행속도에서는 적은 전력이 발생되어 충전속도가 느리다. 제어지점 산출부(140)는 충전주행거리 산출시에 현재 주행속도 또는 운전자의 운전패턴이 저장된 프로파일 정보를 기초로 한 주행속도 또는 설정된 주행속도를 기준으로 한다. 설정된 주행속도를 기준으로 하는 경우에는 제어지점 산출부(140)는 제어장치(110)를 통해 운전자에게 설정 주행속도 이상으로 주행할 것을 알리거나 지시한다.
이렇게 충전주행거리가 산출되면, 정체구간의 시작지점에서 환경차(10)의 방향으로 충전주행거리까지의 지점이 전력제어지점(P1)이 되며, 제어지점 산출부(140)는 전력제어지점(P1)에 대한 위치좌표를 저장하거나 위치파악부(190)에 제공한다.
한편, 제어지점 산출부(140)는 전력제어지점(P1) 대신에 전력제어시점(Tc)을 이용할 수 있다. 전력제어시점(Tc)을 이용하는 경우에는 필요충전 전력량을 충전을 위해 필요로 하는 충전시간이 산출되고, 정체구간 진입 시점이 산출되며, 정체구간진입 시점으로부터 충전시간만큼의 이전시간이 전력제어시점(Tc)이 된다. 결과적으로 전력제어시점(Tc)은 전력제어지점(P1)을 시간상으로 환산한 결과물에 해당될 것이다.
충/방전 제어부(150)는 제어장치(110)의 제어에 따라 충/방전부(160)의 동작을 제어하고, 충/방전부(160)는 충/방전 제어부(150)의 제어에 따라 메인 배터리(170)에 대한 충전 또는 방전, 보조 배터리(180)에 대한 충전 또는 방전을 수행한다.
메인 배터리(170)는 충전된 전력을 모터에 제공하여 모터의 구동 즉, 환경차(10)의 주행을 담당하고, 보조 배터리(180)는 환경차(10) 내 전자/전기장치(예; 전조등, 실내등, 내비게이션 장치 등)로 전원 공급을 담당한다.
위치파악부(190)는 환경차(10)의 현재 위치를 파악하여 제어장치(110)에 알린다. 위치파악부(190)는 환경차(10)에 탑재된 GPS 장치일 수 있으며, GPS 기능을 가진 사용자의 모바일일 수 있다.
한편, 정체구간의 정보는 일 예로, 도로 식별정보(ID), 해당 도로에 대한 평균주행속도, 변곡점 시퀀스, 변곡점 위치, 목표도달속도, 목표속도 도달시간, 타력주행거리 등을 포함한다.
도로 식별정보(ID)는 도로별로 식별이 가능한 정보이고, 변곡점 시퀀스는 하나의 도로에서 속도가 변하는 지점에 대한 시퀀스이며, 변곡점 위치는 차량의 속도가 제어임계속도 이하로 떨어지거나 제어임계속도 이상으로 변하는 지점의 위치이고, 목표도달속도는 변곡점 통과 이후에 도달되는 속도이며, 목표속도 도달시간은 변곡점 통과 이후에 목표도달속도까지 걸리는 시간이고, 타력주행거리는 정차/정체 지점을 기준으로 타력 주행 시작이 가능한 위치이다.
이러한 정체구간의 정보는 정체구간 파악부(120)에서 교통정보를 이용하여 생성되지만, 중앙 서버(300)에서 생성하여 제공될 수 있다.
한편, 제어지점 산출부(140)는 시스템 부하량을 고려하여 전력제어시스템(100)에서 생략이 가능하며, 생략된 경우에는 교통정보 수신장치(200)에 포함되거나 중앙 서버(300)에 포함된다. 이 경우에 전력제어시스템(100)은 전력제어시점에 대한 정보를 교통정보 수신장치(200)이나 중앙 서버(300)에 요청하여 획득한다.
이하에서는 본 발명에서의 전력제어방법을 도로상의 정체구간을 기준으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 환경차의 전력제어에 대한 모식도이다.
도 2를 참고하면, 환경차(10)는 주행속도가 제어임계속도 이상인 원활한 구간(원활구간)(Z1)에서 제어임계속도 이상의 속도로 주행하면서 설정 주기시간마다 교통정보 또는 정체구간의 정보를 수신하여 전방에 정체구간(Z2)이 있는지를 확인한다.
환경차(10)는 전방에 정체구간(Z1)이 있으면 보조 배터리(180)의 충전을 중단하고 메인 배터리(170)의 충전에만 집중하는 시작 지점인 전력제어지점(P1)을 산출한다. 만약 메인 배터리(170)의 현재 잔량으로 충분히 정체구간(Z2)을 통과할 수 있으면 다시 말해, 메인 배터리(170)의 현재 잔량이 필요 전력량 이상이거나 여유분만큼이 더 확보된 상태이면 전력제어지점(P1)의 산출을 하지 않아도 무방하다.
그러나 메인 배터리(170)의 현재 잔량이 필요 전력량보다 작으면 메인 배터리(170)의 충전량(현재 잔량)을 파악하고, 메인 배터리(170)의 SOC가 필요 전력량이 되기 위한 충전량(즉, 필요충전 전력량)을 산출한 후 필요충전 전력량 확보를 위한 충전거리(L1)의 시작지점을 전력제어지점(P1)으로 설정한다. 물론 전력제어지점(P1) 즉, 충전거리(L1)는 만약을 대비하여 필요충전 전력량보다 설정치 이상이 충전되도록 설정하는 것이 양호하다.
환경차(10)는 주행 중 전력제어지점(P1)에 도착하면 충전거리(L1) 구간 동안에 보조 배터리(180)의 충전을 중단하고 메인 배터리(170)의 충전에 집중한다.
그리고 환경차(10)는 정체구간(Z2)의 시작지점(S)에 도착하면 제어임계속도 이하로 주행속도가 떨어지고 그에 따라 메인 배터리(170)의 방전이 시작되어 메인 배터리(170)의 전력에 의해 주행이 이루어진다. 이에 따라 환경차(10)는 정체구간(Z2) 동안에 메인 배터리(170)의 충전없이 메인 배터리(170)의 방전 전력으로 주행하여 정체구간(Z2)을 통과한다.
이후 환경차(10)는 정체구간(Z2)의 종료지점(E)을 통과하여 원환 구간(Z3)에 진입하면 가속 및 고속 주행을 하고 보조 배터리(180)의 충전을 시작한다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 환경차의 전력제어방법에 대한 전반적인 동작 순서도이다. 도 3을 참고하면, 환경차(10)의 제어장치(110)는 교통정보 수신장치(200)로부터 전방의 교통정보 또는 정체구간의 정보를 수신하고(S301), 정체구간 파악부(120)를 통해 전방에 정체구간이 존재하는지를 판단한다(S302).
전방에 정체구간이 존재하지 않으면, 제어장치(110)는 전력제어 없이 계속해서 운전자에 의한 주행이 이루어지게 하며, 전방에 정체구간이 존재하면 배터리잔량 측정부(130)를 통해 메인 배터리(170)의 잔량을 파악하고(S303), 제어시점 산출부(140)를 통해 필요 전력량을 산출한 후(S304), 메인 배터리(170)의 잔량과 필요 전력량의 차이에 해당하는 필요충전 전력량 및 필요충전 전력량을 위한 전력제어지점(P1)을 파악한다(S305).
제어장치(110)는 위치파악부(190)로부터 환경차(10)의 현재 위치를 파악하며 현재 위치가 전력제어지점(P1)에 도달하였는지를 판단한다(S306). 이러한 위치 판단 과정을 통해 현재 위치가 전력제어지점(P1)에 도달하면 제어장치(110)는 전력제어지점(P1)에서부터 정체구간의 시작지점(S)까지의 구간 동안에 제1 전력제어를 수행하여 메인 배터리(170)의 전력으로 정체구간을 통과할 수 있도록 메인 배터리(170)를 충분히 충전시킨다(S307).
그리고 현재 위치 파악을 통해 현재 위치가 정체구간의 시작지점(S)에 도달하면(S308), 제어장치(110)는 제2 전력제어를 수행한다(S309). 여기서 제2 전력제어는 평균주행속도를 기준으로 한 정체구간인 경우에 정체구간에 적용되는 전력제어이다.
현재 위치 파악을 통해 현재 위치가 정체구간의 종료지점(E)에 도달하면(S310) 즉, 정체구간을 통과하면, 제어장치(110)는 제3 전력제어를 수행한다(S311).
이하에서는 제1 내지 제3 전력제어에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원활구간에서 환경차의 전력제어방법을 보인 순서도로서, 제1 전력제어를 설명하기 위한 것이다.
도 4를 참고하면, 전력제어시스템(100)에 우선 메인 배터리(170)의 충전 및 방전 성능에 대한 사양 정보가 저장되고(S401), 사양 정보를 기반으로 충전과 주행을 동시에 가능한 제어임계속도가 설정된다(S402).
이러한 상태에서, 제어장치(110)는 전방 교통정보를 수신하면(S403), 설정된 제어임계속도와 전방 교통정보를 이용하여 전방에 정체구간이 존재하는지를 판단한다(S404).
제어장치(110)는 메인 배터리(170)의 잔량을 파악 및 정체구간에 대응하는 필요 전력량을 산출한 후(S405), 필요충전 전력량을 산출하고(S406), 충전거리(L1)를 산출하여(S407), 전력제어지점(P1)을 파악한다(S408).
제어장치(110)는 위치파악부(190)로부터 현재 위치가 전력제어지점(P1)에 도달하였는지를 판단하고(S409), 현재 위치가 전력제어지점(P1)에 도달하면 전력제어지점(P1)에서부터 정체구간의 시작지점(S)까지의 구간 동안에 보조 배터리(180)의 충전을 중단하고 메인 배터리(170)의 충전에 집중하는 제1 전력제어를 수행한다(S410).
즉, 제어장치(110)는 충전거리(L1) 구간 동안에 보조 배터리(180)를 충전하지 않고 메인 배터리(170)에 대해서만 충전을 수행한다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 정체구간에서 환경차의 전력제어방법을 보인 순서도로서, 제2 전력제어를 설명하기 위한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 환경차(10)가 정체구간(Z2)에 진입하면(S501), 제어장치(110)는 환경차(10)의 현재 주행속도가 제어임계속도 이상인지를 판단하고(S502), 제어임계속도보다 느리면 메인 배터리 방전을 통한 주행이 이루어지게 한다(S503).
제어장치(110)는 상기 판단 과정(S502)에서 환경차(10)의 현재 주행속도가 제어임계속도 이상이라고 판단하면 메인 배터리(170)의 잔량을 파악하고(S504), 메인 배터리(170)의 잔량이 설정 잔량(즉, 필요 전력량) 이상인지를 판단한다(S505). 여기서 설정 잔량은 필요 전력량이거나 필요 전력량에 여유 전력량이 더해진 전력량이다.
제어장치(110)는 메인 배터리(170)의 잔량(즉, SOC)이 설정 잔량보다 작으면 메인 배터리(170)를 충전하고(S506), 메인 배터리(170)의 잔량이 설정 잔량 이상이면 보조 배터리(180)를 충전시킨다(S507).
예컨대, 필요 전력량이 70%이고 여유 전력량이 필요 전력량의 10%라고 하면, 메인 배터리(170)의 잔량이 77% 이상이면 보조 배터리(180)를 충전시키고, 77% 보다 작으면 메인 배터리(170)를 충전시킨다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 제3 전력제어 즉, 정체구간을 통과한 후 원활구간(Z3)에서의 전력제어는 보조 배터리(180)의 충전을 시작한 후, 원활구간(Z1)에서와 같이, 교통정보를 수신하고 수신한 교통정보를 이용하여 전방에 정체 구간이 있는지를 파악 및 정체구간 존재시의 대응 동작을 수행한다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 정체구간 파악 방법에 대한 모식도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 정체구간 파악은 전방에 위치한 각 링크의 평균 주행속도를 파악하여 평균주행속도가 제어임계속도보다 느린 링크를 정체구간으로 설정하거나, 전방에 위치한 차량에서 제공한 GPS 정보 및 GPS 정보를 통해 파악되는 각 차량의 속도를 기준으로 제어임계속도 미만의 속도로 속도가 느려진 제1 변곡점 및 각 차량의 속도가 제어임계속도 미만의 속도에서 제어임계속도 이상의 속도로 빨라진 제2 변곡점을 찾고 제1 및 제2 변곡점 간의 구간을 정체구간으로 파악한다. 즉, 제1 변곡점은 정체구간의 시작지점(S)에 해당하고, 제2 변곡점은 정체구간의 완료지점(E)에 해당한다.
변곡점을 기준으로 한 정체구간 파악 방법을 도 6을 참조로 하여 설명하면, 우선 도로는 복수의 노드와 2개의 노드를 연결하는 복수의 링크로서 표현되는데, 링크는 직선 또는 곡선의 도로이고, 노드는 도로의 분기지점 예를 들면, 교차로 등이다. 예컨대 도 6에서 제2 링크는 하나의 도로로서 제1 노드와 제2 노드에 연결된 도로이며, 제4 링크는 제3 노드와 제4 노드에 연결된 도로이다. 물론 노드를 분도로의 분기지점이 아닌 별도의 분류설정에 따를 수 있으며, 이 경우에 링크는 도 6에 도시된 링크보다 작은 구간으로 분할될 것이다.
제어지점 산출부(140) 또는 중앙 서버(300) 또는 교통정보 수신장치(200)는 수신되는 전방 교통정보 즉 전방의 각 차량의 GPS 정보를 이용하여 각 차량의 이동궤적 및 설정거리동안의 주행속도를 파악한다. 그리고 각 차량의 주행속도가 제어임계속도 이상에서 제어임계속도 미만으로 떨어지는 일정 위치를 제1 변곡점으로 파악한다. 물론 복수의 차량의 평균주행속도를 기준으로 하는 경우에 일정 위치에서 복수의 차량의 평균주행속도가 제어임계속도 미만인 경우에 해당 일정 위치를 제1 변곡점으로 파악한다.
그리고 제어지점 산출부(140) 또는 중앙 서버(300) 또는 교통정보 수신장치(200)는 또한 제1 변곡점 이후의 전방 교통정보(즉, 전방의 각 차량의 GPS 정보)를 이용하여 각 차량의 이동궤적 및 설정거리동안의 주행속도를 파악하고 각 차량의 주행속도가 제어임계속도 미만에서 제어임계속도 이상으로 증가하는 일정 위치를 제2 변곡점으로 파악한다
그리고 제어지점 산출부(140) 또는 중앙 서버(300) 또는 교통정보 수신장치(200)는 제1 변곡점을 정체구간의 시작지점(S)으로 설정하고, 제2 변곡점을 정체구간의 종료지점(E)으로 설정하며, 정체구간의 시작지점(S)과 정체구간의 종료지점(S)간의 구간을 정체구간으로 파악한다.
이상에서 본 발명의 실시에에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
10 : 환경차 100 : 전력제어장치
200 : 교통정보 수신장치 300 : 중앙 서버
110 : 제어장치 120 : 정체구간 파악부
130 : 배터리잔량 측정부 140 : 제어지점 산출부
150 : 충/방전 제어부 160 : 충/방전부
170 : 메인 배터리 180 : 보조 배터리
190 : 위치파악부

Claims (12)

  1. 중앙 서버로부터 교통정보를 수신하는 교통정보 수신장치로부터 교통정보를 수신하는 환경차의 전력제어시스템에서,
    충전된 전력을 모터에 제공하여 환경차의 주행을 담당하는 메인 배터리,
    환경차 내 전자/전기장치로 전원 공급을 담당하는 보조 배터리,
    상기 환경차의 현재 위치를 파악하는 위치파악부,
    상기 교통정보를 이용하여 전방에 정체구간이 존재하는지를 파악하고, 정체구간이 존재하는 경우에 정체구간의 정보를 파악하는 정체구간 파악부,
    상기 메인 배터리 및 보조 배터리의 잔량을 측정하는 배터리잔량 측정부,
    상기 정체구간 파악부에 의해 전방에 정체구간이 존재하는 경우에 상기 정체구간의 정보와 상기 메인 배터리의 현재 잔량을 이용하여 원활구간 내에 전력제어지점을 산출하는 제어지점 산출부,
    각 구성에 대한 전반적인 제어를 수행하며, 상기 위치파악부를 통해 상기 환경차의 현재위치를 파악하고, 상기 환경차의 현재 위치가 원활구간에 위치하면 상기 보조 배터리와 상기 메인 배터리에 대한 충전 및 방전이 이루어지도록 제어하고, 상기 전력제어지점에 도달하면 상기 전력제어지점부터 상기 정체구간의 시작지점까지 상기 보조 배터리의 충전을 중단하고 상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하게 제어하며, 상기 정체구간을 통과하여 원활구간에 진입하면 상기 보조 배터리의 충전을 수행하는 제어장치,
    상기 메인 배터리 및 상기 보조 배터리에 대한 충전 또는 방전을 수행하는 충/방전부, 그리고
    상기 제어장치의 제어에 따라 상기 충/방전부의 동작을 제어하는 충/방전 제어부
    를 포함하고,
    상기 정체구간은 차량들의 평균주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 제어임계속도보다 느린 구간이거나, 차량들의 주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 최저속도보다 느린 구간인 환경차의 전력제어시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제어지점 산출부는 상기 정체구간의 정보를 이용하여 상기 정체구간 통과를 위해 필요로 하는 필요 전력량을 산출하고, 상기 배터리잔량 측정부에서 측정한 상기 메인 배터리의 현재 잔량과 상기 필요 전력량을 비교하여 충전이 필요로 하는 필요충전 전력량하며, 상기 필요충전 전력량을 충전을 위해 필요로 하는 충전주행거리를 산출하여 상기 전력제어지점을 산출하는 환경차의 전력제어시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 제어장치는 상기 환경차가 상기 전력제어지점에 도달시에 상기 환경차의 속도가 설정 속도 이상이 되도록 제어하는 환경차의 전력제어시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 전력제어지점은 전력제어시점으로 대체되어 활용되는 환경차의 전력제어시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 정체구간 파악부는 상기 교통정보를 이용하여 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이하로 떨어지지는 제1 변곡점을 파악하고, 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이상으로 변하는 제2 변곡점을 파악하며, 상기 제1 변곡점부터 상기 제2 변곡점까지를 상기 정체구간으로 파악하는 환경차의 전력제어시스템.
  7. 제1항에서,
    상기 제어지점 산출부는 상기 중앙서버 또는 상기 교통정보 수신장치에서 교통정보를 이용하여 상기 전력제어지점을 산출하는 기능을 가지는 경우이면 상기 전력제어시스템의 구성에서 생략이 되는 환경차의 전력제어시스템.
  8. 전방의 교통정보를 수신하는 단계,
    상기 전방의 교통정보를 이용하여 전방의 정체구간의 존재 유무를 파악하는 단계,
    상기 정체구간이 존재하면 메인 배터리의 잔량을 파악하는 단계,
    상기 정체구간을 통과하기 위해 필요로 하는 필요 전력량을 산출하고 상기 메인 배터리의 잔량과 상기 필요 전력량의 차이에 해당하는 필요충전 전력량 및 상기 필요충전 전력량을 위한 전력제어지점을 산출하는 단계,
    상기 전력제어지점에 도달하면 상기 전력제어지점부터 상기 정체구간의 시작지점까지 보조 배터리의 충전을 중단하고 상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하는 단계,
    환경차가 상기 정체구간의 시작지점 도달하면, 상기 메인 배터리의 전력으로 구동되게 하는 단계, 그리고
    환경차가 상기 정체구간의 종료지점에 도달하면 보조 배터리를 충전시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 정체구간은 차량들의 평균주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 제어임계속도보다 느린 구간이거나, 차량들의 주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 최저속도보다 느린 구간인 환경차의 전력제어방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에서,
    상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하는 단계는 상기 환경차가 상기 전력제어지점에 도달시에 상기 환경차의 속도가 설정 속도 이상이 되도록 제어하는 환경차의 전력제어방법.
  11. 제8항에서,
    전방의 정체구간의 존재 유무를 파악하는 단계는 상기 교통정보를 이용하여 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이하로 떨어지지는 제1 변곡점을 파악하고, 차량의 속도가 상기 제어임계속도 이상으로 변하는 제2 변곡점을 파악하며, 상기 제1 변곡점부터 상기 제2 변곡점까지를 상기 정체구간으로 파악하는 환경차의 전력제어방법.
  12. 제8항에서,
    상기 정체구간이 차량들의 평균주행속도가 상기 메인 배터리의 충전과 주행을 동시에 가능한 제어임계속도보다 느린 구간인 경우에,
    상기 메인 배터리에 집중하여 충전을 수행하는 단계는
    상기 정체구간의 진입을 파악하는 단계,
    환경차의 현재 속도가 상기 제어임계속도 이상인지를 판단하는 단계,
    환경차의 현재 속도가 상기 제어임계속도 이상이면 상기 메인 배터리의 잔량이 상기 필요 전력량 이상인지를 판단하는 단계, 그리고
    상기 메인 배터리의 잔량이 상기 필요 전력량 이상이면 상기 보조 배터리를 충전하는 단계
    를 포함하는 환경차의 전력제어방법.





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