KR102283958B1 - 전기 자동차의 주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

전기 자동차의 주행 제어 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 전기 자동차의 주행 제어 시스템은 배터리의 잔존용량을 산출하는 잔존용량 산출부; 및 상기 잔존용량이 기 설정된 값에 도달하는 경우 전기 자동차의 구동부로 출력되는 출력 전류의 크기를 기 설정된 제한 전류 값 이하로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전기 자동차의 잔여 용량이 기 설정된 값 이하로 떨어지는 경우 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 한다. 또한, 전기 자동차의 현재 위치에 인접한 충전소를 탐색하고, 출력 전류를 제한함으로써 전기 자동차가 충전소까지 이동할 수 있도록 한다.

Description

전기 자동차의 주행 제어 시스템 및 주행 제어 방법{SYSTEM AND METHOD OF CONTROLING DRIVING FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명의 실시예들은 전기 자동차의 주행 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다
최근 전세계의 석유자원에는 한계가 있음에도 불구하고 석유의 소비가 급증함에 따라, 공해발생이 많은 화석 에너지의 사용이 억제되고 있는 추세이다. 이와 같은 추세에 따라 자동차에 있어서도 가솔린 엔진으로부터 동력을 얻는 자동차 대신에 전기로부터 동력을 얻는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)에 대한 연구가 진행되고 있다.
상기한 전기 자동차는 배터리로부터 인가되는 전원을 이용하여 구동모터가 동작되도록 함으로써 주행이 이루어지도록 하는 구조로 이루어진다. 이와 같은 전기 자동차는 배터리를 보호하기 위해 전압이 일정 수준 이하로 낮아지면 UVP(under voltage protection) 모드가 작동하여 더 이상 배터리를 사용하지 못하도록 제어한다. 그러나, 이와 같이 배터리의 UVP 모드가 발생하는 경우 전기 자동차의 이동이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 전기 자동차에 내장된 배터리의 방전으로 인한 전기 자동차의 운행 중단을 방지하기 위한 전기 자동차의 주행 제어 시스템 및 제어 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 배터리의 잔존용량을 산출하는 잔존용량 산출부; 및 상기 잔존용량이 기 설정된 값에 도달하는 경우 전기 자동차의 구동부로 출력되는 출력 전류의 크기를 기 설정된 제한 전류 값 이하로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템이 제공된다.
상기 제한 전류 값은 상기 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 하는 전류 값일 수 있다.
상기 배터리의 잔존용량을 이용하여 상기 제한 전류 값으로 상기 전기 자동차가 구동되는 경우의 상기 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출하는 주행 거리 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 전기 자동차의 위치 및 주변의 충전소의 위치를 탐색하는 네비게이션부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리의 잔존 용량이 상기 전기 자동차와 인접한 상기 충전소까지 이동 가능한 만큼의 잔존용량에 도달하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 상기 제한 전류 값으로 제한할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리의 잔존 용량이 상기 전기 자동차와 인접한 상기 충전소까지 이동 가능한 만큼의 잔존용량에 도달하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 상기 제한 전류 값으로 제한할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전기 자동차의 위치와 상기 충전소의 위치를 이용하여 상기 충전소까지의 잔여 거리를 계산하고, 상기 잔존용량에 따른 주행 가능 거리와 상기 잔여 거리의 차이가 기 설정 된 값 이내가 되는 경우 상기 출력 전류의 크기를 상기 제한 전류 값으로 제한할 수 있다.
상기 네비게이션부는 상기 전기 자동차의 위치로부터 충전소까지의 경로 상의 고도, 경사도등의 정보를 더 획득할 수 있다.
상기 주행거리 산출부는, 상기 경로상의 고도, 경사도 등의 정보를 더 이용하여 상기 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출할 수 있다.
상기 전기 자동차의 무게를 측정하는 무게 측정부를 더 포함하되, 상기 주행거리 산출부는 상기 자동자의 무게를 더 고려하여 상기 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출할 수 있다.
상기 주행 가능 거리, 상기 잔여 거리 및 상기 잔여 용량 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 주행 가능 거리 내에 상기 충전소가 탐색되지 않는 경우 상기 배터리의 충전 업체 또는 차량 견인 업체에 호출 신호를 전송할 수 있다.
상기 호출 신호는 상기 전기 자동차의 현재 위치, 상기 전기 자동차가 주행 가능 거리만큼 이동하였을 경우의 상기 전기 자동차의 위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배터리의 잔존 용량을 산출하는 단계; 상기 배터리의 잔존 용량이 기 설정된 값에 도달하였는지 판단하는 단계; 및 상기 잔존 용량이 기 설정된 값에 도달하는 경우 전기 자동차의 구동부로 출력되는 출력 전류의 크기를 기 설정된 제한 전류 값 이하로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 전기 자동차의 잔여 용량이 기 설정된 값 이하로 떨어지는 경우 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 한다.
또한, 전기 자동차의 현재 위치에 인접한 충전소를 탐색하고, 출력 전류를 제한함으로써 전기 자동차가 충전소까지 이동할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 주행 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 주행 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 주행 제어의 구체적인 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 주행 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 전기 자동차의 주행 제어 시스템(100)은 배터리부(110), 잔존 용량 산출부(120), 제어부(130), 주행 거리 산출부(140), 네비게이션부(150), 무게 측정부(160) 및 표시부(170)를 포함하여 이루어진다.
배터리부(110)는 전력을 저장하고, 전기 자동차의 구동부(10)에 저장된 전력을 공급한다. 배터리부(110)는 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀로는 충전 가능한 다양한 이차 전지가 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀에 사용되는 이차 전지는 하나 이상의 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battey), 리튬 이온 전지(lithium battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등을 포함할 수 있다. 충전장치가 배터리부(110)에 연결되는 경우 배터리 셀은 외부 전력에 의하여 충전될 수 있다.
여기서, 전기 자동차의 구동부(10)는 모터를 의미하며, 모터의 구동에 의해 전기 자동차가 이동하게 된다.
잔존용량 산출부(120)는 배터리부(110)의 잔존용량을 산출한다. 여기서, 잔존용량은 배터리부(110)에 포함된 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)으로부터 입력된 잔존용량(State of Charge, SOC)이거나, 경우에 따라서는 SOH(State of Health)일 수 있다.
제어부(130)는 잔존용량 산출부(120)에서 산출된 잔존용량이 기 설정된 값에 도달하는 경우 전기 자동차의 구동부(10)로 출력되는 출력 전류의 크기를 기 설정된 제한 전류 값 이하로 제어한다.
여기서, 제한 전류 값은 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 하는 전류 값을 의미한다.
일반적으로, 배터리부(110)에서 출력되는 전류의 크기가 클수록 모터의 속도는 빨라질 수 있으나, 배터리부(110)가 빠르게 방전되는 문제가 있다. 또한, 배터리부(110)에서 출력되는 전류의 크기가 커질수록 모터의 구동 효율이 떨어져서 전기자동차의 속도가 빨라진다 하더라도 종국적으로 전기 자동차가 최대 이동 가능한 거리가 줄어드는 문제가 있다. 즉, 배터리부(110)에서 방전되는 출력 전류의 크기에 따라 전기 자동차가 이동할 수 있는 거리가 달라진다. 따라서, 전기 자동차가 최대 거리를 이동하기 위해서는 배터리부(110)에서 출력되는 전류가 적정 값 이하로 낮게 제어되어야 한다. 여기서, 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 하는 제한 전류 값은 실험적으로 미리 결정될 수 있을 것이다.
즉, 제어부(130)는 배터리의 잔존용량이 기 설정된 값(예를 들어 잔존용량 20%)에 도달하는 경우 전기 자동차가 최대 거리로 이동할 수 있도록 하기 위해 출력 전류를 제한 전류 값으로 제한한다. 이 경우, 운전자가 엑셀레이터 등을 통해 제한 전류 값 이상의 출력 전류를 요청하여 전기 자동차의 속도를 높이려 하는 경우에도 제어부(130)가 출력 전류를 제한 전류 값으로 제어하므로 속도는 일정 속도 이하로 제어되게 된다.
주행 거리 산출부(140)는 배터리부(110)의 잔존용량을 이용하여 제한 전류 값으로 전기 자동차가 구동되는 경우의 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출한다.
네비게이션부(150)는 배터리부(110)가 장착된 전기 자동차의 위치 및 전기 자동차 주변의 충전소의 위치를 탐색한다. 네비게이션부(150)는 GPS(Global Positioning System), 고도센서 및 네비게이션 기능을 가지는 전자지도 장치로서, GPS 신호를 기반으로 고도를 포함한 현재 위치좌표를 전자지도를 통해 생성한다. 또한, 전기 자동차를 충전할 수 있는 충전소의 위치좌표 정보를 저장하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 전기 자동차의 위치와 충전소의 위치를 이용하여 상기 충전소까지의 잔여 거리를 계산할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 주행 거리 산출부(140)에서 산출된 전기 자동차의 주행 가능 거리와 상기 잔여 거리의 차이가 기 설정 된 값 이내가 되는 경우 상기 출력 전류의 크기를 상기 제한 전류 값으로 제한할 수 있다.
즉, 본 발명은 배터리부(110)의 완전 방전으로 인해 전기 자동차의 차량 이동이 불가능해지는 것을 방지하기 위해, 배터리부(110)의 잔존용량이 충전소까지 이동 가능한 만큼 남아 있는 경우 출력 전류의 크기를 제한 전류 값으로 제한함으로써 배터리부(110)의 방전 시 충전소에서 충전 가능하도록 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 네비게이션부(150)는 전기 자동차의 위치로부터 충전소까지의 경로 상의 고도, 경사도, 지도상의 거리 등의 정보를 더 획득할 수 있다.
전기 자동차의 현재 위치에서 충전소까지의 경로상에 경사가 많은 경우 전기 자동차가 이동할 수 있는 주행 가능 거리가 감소될 수 있다. 따라서, 주행거리 산출부(140)는 상기 경로상의 고도, 경사도 등의 정보를 더 이용하여 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출할 수 있다. 경로 상에 경사가 많은 경우 주행 거리 산출부(140)에서 산출되는 주행 가능 거리는 감소될 수 있으며, 내리막이 많은 경우 주행 거리 산출부(140)에서 산출되는 주행 가능 거리는 증가할 수 있을 것이다.
무게 측정부(160)는 전기 자동차의 무게를 측정한다. 전기 자동차의 트렁크에 실리는 화물, 전기 자동차에 탑승하는 인원에 따라 전기 자동차의 전체 무게는 달라질 수 있다. 무게 측정부(160)는 전기 자동차의 각 좌석, 트렁크에 설치되는 무게 측정 센서를 포함할 수 있다.
전기 자동차의 무게가 무거워질수록 주행 가능한 거리는 감소할 수 있다. 다라서, 주행거리 산출부(140)는 무게 측정부(160)에서 측정된 무게를 더 고려하여 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출할 수 있다.
표시부(160)는 제어부(130)의 제어에 따라 주행 거리 산출부(140)에서 산출된 전기 자동차의 주행 가능 거리 및 상기 충전소까지의 잔여 거리를 운전자에게 표시할 수 있다. 또한, 표시부(160)는 잔존용량이 기 설정된 값에 도달하여, 배터리부(110)의 출력 전류의 크기가 제한 전류 값으로 제어되는 경우 이와 같은 제어 모드에 대한 정보를 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 배터리부(110)의 잔존용량에 따른 주행 가능 거리 내에 충전소가 탐색 되지 않는 경우, 배터리 충전 업체 또는 차량 견인 업체에 호출 신호를 전송함으로써 전기 자동차의 주행 중단에 대비할 수 있다.
여기서, 상기 호출 신호는 전기 자동차의 현재 위치 전기 자동차가 주행 가능 거리만큼 이동하였을 경우의 전기 자동차의 위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 주행 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 전기 자동차의 주행 제어 방법은 첫째로, 잔존용량 산출부(120)는 배터리부(110)의 잔존용량을 산출한다(S100). 여기서, 배터리부(110)의 잔존용량은 배터리부(110)에 포함된 배터리 관리 시스템으로부터 입력된 SOC(Stage of Charge)일 수 있다.
이어서, 제어부(130)는 잔존 용량이 기 설정된 값에 도달하였는지 판단한다(S200).
마지막으로, 제어부(130)는 배터리부(110)의 잔존 용량이 기 설정된 값 이하인 경우 전기 자동차의 구동부(10)로 출력되는 출력 전류의 크기를 기 설정된 제한 전류 값 이하로 제어한다.
여기서, 제한 전류 값은 상기 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 하는 전류 값을 의미한다.
즉, 제어부(130)는 배터리의 잔존용량이 기 설정된 값(예를 들어 잔존용량 20%)에 도달하는 경우 출력 전류를 제한 전류 값으로 제한함으로써 전기 자동차가 최대 거리로 이동할 수 있도록 한다.
제어부(130)는 배터리부(110)의 잔존 용량이 기 설정된 값을 초과하는 경우 배터리의 잔존 용량을 산출하는 단계(S100)를 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 주행 제어의 구체적인 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 단계(S200)의 방법을 보다 구체적으로 설명한 도면이다.
도 3을 참조하면, 첫 번째로 주행 거리 산출부(140)는 배터리부(110의 잔존용량을 이용하여 제한 전류 값으로 전기 자동차가 구동되는 경우의 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출한다(S210).
이어서, 네비게이션부(150)는 전기 자동차의 위치 및 주변의 충전소의 위치를 탐색한다(S220),
이어서, 제어부(130)는 전기 자동차와 충전소까지의 잔여 거리를 계산한다(S230).
마지막으로, 제어부(130)는 잔존 용량에 따른 전기 자동차의 주행 가능거리와 상기 잔여 거리의 차가 기 설정된 값 이내가 되는지를 판단한다(S240).
주행 가능거리와 잔여 거리의 차가 기 설정된 값 이내가 되는 경우 도 2의 단계(S300)의 전기 자동차의 구동부(10)로 출력되는 출력 전류의 크기가 기 설정된 제한 전류 값 이하로 제어되는 단계가 수행된다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 전기 자동차의 잔여 용량이 기 설정된 값 이하로 떨어지는 경우 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 한다. 또한, 전기 자동차의 현재 위치에 인접한 충전소를 탐색하고, 출력 전류를 제한함으로써 전기 자동차가 충전소까지 이동할 수 있도록 한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 주행 제어 시스템 110: 배터리부
120: 잔존 용량 산출부 130: 제어부
140: 주행 거리 산출부 150: 네비게이션부
160: 무게 측정부 170: 표시부

Claims (12)

  1. 모터를 포함하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템에 있어서,
    상기 모터에 주행 전류를 출력하는 배터리;
    상기 배터리의 잔존용량을 산출하는 잔존용량 산출부;
    상기 전기 자동차의 좌석에 배치된 제1 무게 측정 센서와 트렁크에 배치된 제2 무게 측정 센서를 포함하고, 상기 전기 자동차의 현재 무게를 측정하는 무게 측정부;
    상기 잔존용량, 상기 전기 자동차의 현재 무게, 및 상기 전기 자동차가 최대 거리를 이동할 수 있도록 기 설정된 제한 전류 값에 기반하여, 상기 전기 자동차의 주행 가능 거리를 결정하는 주행거리 산출부;
    상기 전기 자동차의 위치 및 충전소의 위치를 탐색하는 네비게이션부; 및
    상기 잔존용량이 상기 전기 자동차가 상기 충전소로 이동하기 위한 최소 용량 값에 도달하는 경우, 상기 주행 전류를 상기 제한 전류 값 이하로 제한하고, 상기 주행 가능 거리 내에 상기 충전소가 탐색되지 않는 경우, 상기 전기 자동차의 위치 정보와 상기 전기 자동차가 상기 주행 가능 거리만큼 이동 하였을 경우의 상기 전기 자동차의 위치 정보를 포함하는 호출 신호를 송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전기 자동차의 위치와 상기 충전소의 위치를 이용하여 상기 충전소까지의 잔여 거리를 계산하고, 상기 잔존용량에 따른 주행 가능 거리와 상기 잔여 거리의 차이가 기 설정 된 값 이내가 되는 경우 상기 주행 전류의 크기를 상기 제한 전류 값으로 제한하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 네비게이션부는,
    상기 전기 자동차의 위치로부터 충전소까지의 경로 상의 고도, 경사도 정보를 더 획득하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주행거리 산출부는,
    상기 경로 상의 고도, 경사도 정보를 이용하여 상기 전기 자동차의 주행 가능 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 주행 가능 거리, 상기 잔여 거리 및 상기 잔존용량 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행 가능 거리 내에 상기 충전소가 탐색되지 않는 경우 상기 배터리의 충전 업체 또는 차량 견인 업체에 호출 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 주행 제어 시스템.
  12. 삭제
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