KR102304092B1 - 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법 - Google Patents

전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광으로부터 생성되는 전력을 전기자동차의 구동배터리가 탑재되는 배터리룸의 온도 조절에 활용할 수 있도록 함으로써 태양광에 의해 생성되는 전력을 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 함과 동시에 구동배터리의 성능 저하를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 관한 것이다.

Description

전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법 {Power management system for electronic vehicles and the battery room's temperature control method using the system}
본 발명은 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광으로부터 생성되는 전력을 전기자동차의 구동배터리가 탑재되는 배터리룸의 온도 조절에 활용할 수 있도록 함으로써 태양광에 의해 생성되는 전력을 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 함과 동시에 구동배터리의 성능 저하를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차는 구동에너지를 화석연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차를 뜻하는 것으로, 최근 들어 환경 오염이 심각한 사회문제로 대두됨에 따라 자동차 산업에서도 전기자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근에는 일반적으로 사용하는 원거리용 자동차 이외에, 소형의 근거리용 자동차 예컨대 골프카트, 농어촌용 등으로 전기자동차의 활용범위가 확대되고 있는데, 이러한 전기자동차는 대체로 전원을 충전하는 배터리 시스템을 갖춰 가정 또는 전기충전소에서 공급되는 전원을 배터리에 충전하도록 하고 있다.
하지만, 충전용 전원 공급이 용이하지 않은 농어촌 지역이나 도서 지역 등에서는 사용하기가 어렵다는 단점이 있어 최근 들어 태양광을 충전하여 전력으로 사용할 수 있도록 하는 전기자동차들이 개발되고 있는 실정이다.
전기자동차에 있어서, 배터리는 핵심이 되는 구성으로 이러한 배터리의 충전 및 방전과 전력 관리는 전기자동차의 구동에 있어서 가장 중요한 문제 중의 하나이다.
최근 들어, 전기자동차의 충전 및 방전과 관련된 기술은 많이 개발되고 있으나, 아직까지 전기자동차가 일반화된 상태는 아니므로 전기자동차의 전력을 관리하기 위한 시스템에 대한 개발은 미비한 상태이다.
특히, 태양광을 충전하여 사용하는 전기자동차의 경우 전력을 수급할 수 있는 양이 한정적이므로 배터리의 전력을 절약하기 위한 전력관리가 필수적으로 필요하고, 이에 따라 배터리의 전력을 효율적으로 관리하기 위한 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
또한, 전기자동차에 사용되는 배터리는 충전과 방전을 반복할 수 있는 2차 전지가 사용되는데, 이러한 2차 전지는 통상적으로 섭씨 40도 이상의 고온과 섭씨 0도 이하의 저온에서는 제 성능을 발휘하지 못하고, 그러한 환경에서 충전과 방전이 반복되면 배터리의 수명도 단축되는 결과로 이어진다.
전기자동차의 성능과 수명은 결국 이 배터리의 수명에 의해 좌우되므로, 배터리에서 발생하는 열을 관리하고 주변 환경의 변화에 따라 배터리를 최적의 온도로 유지시켜 주는 것이 전기 자동차에 있어 중요한 과제로 부각되고 있다.
차량용 배터리의 온도조절을 위해 종래에는 공기냉각방식, 에어컨 냉매 방식, 칠러를 이용하는 방식 등이 사용되고 있는데, 이와 같은 배터리의 온도조절에 사용되는 전력을 어떻게 공급하고 관리할 것인지에 대한 연구는 아직까지 이루어지지 않고 있는 실정이다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1186949호(2012. 09. 28. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양광으로부터 생성되는 전력을 효율적으로 분배하여 사용할 수 있도록 함으로써 전기자동차의 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 태양광으로부터 생성되는 전력을 전기자동차의 구동배터리가 탑재되는 배터리룸의 온도 조절에 활용할 수 있도록 함으로써 구동배터리의 성능 저하를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
전기자동차에 설치되는 태양광 패널과, 상기 태양광 패널에 연결 설치되어 생성된 전력의 충전을 제어하는 태양광 컨트롤러와, 상기 태양광 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 제어 배터리와, 상기 제어 배터리에 의해 전력을 공급받아 제어 배터리에 저장된 전력의 분배를 관리하는 제어부와, 상기 전기자동차의 구동에 사용되는 전력을 저장하는 구동 배터리와 상기 구동 배터리의 온도 조절을 위한 공조부를 포함하여 구성되는 배터리룸 및 상기 배터리룸의 온도 측정을 위한 온도측정부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부는 제어 배터리와 구동 배터리의 충전량을 실시간으로 저장하는 충전량 저장부와, 제어 배터리에 충전된 전력을 구동 배터리 및 공조부에 분배하는 전력분배부와, 온도측정부에 의해 측정된 온도를 수신하여 공조부의 구동 여부를 결정하는 공조 구동부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 공조부가 구동되는 시간 동안 제어 배터리에 충전된 충전량과 공조부에 의해 소비된 방전량을 측정하여 저장하는 충방전 저장부와, 상기 충방전 저장부에 저장된 데이터들을 이용하여 전기자동차가 주행한 지역, 계절 및 시간에 따른 태양광 충전 에너지 밀도와 공조부에 의해 소비된 방전 에너지 밀도를 연산하는 연산부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템을 이용한 배터리룸 온도 제어방법은,
태양광 패널에 의해 생성되어 제어 배터리에 충전되는 전력량을 확인하는 태양광 충전량 확인단계와, 온도 측정부를 이용하여 구동 배터리가 수용된 배터리룸의 온도를 측정하는 배터리룸 온도측정단계와, 측정된 배터리룸의 온도에 따라 제어부를 통해 배터리룸에 구비된 공조부의 구동 여부를 결정하는 공조부 제어단계와, 공조 시간 동안 제어 배터리에 충전된 전력량과 공조부에 의해 소비된 전력량을 비교 분석하는 비교 분석 단계 및 전기자동차가 주행한 지역, 계절 및 시간에 따른 태양광 충전 에너지 밀도와 공조부에 의해 소비된 방전 에너지 밀도를 연산 및 저장하는 데이터 축적단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 공조부 제어단계는, 배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위에 포함되는지 여부를 확인하는 배터리룸 온도 확인단계와, 배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위를 벗어난 경우 제어 배터리 및 구동 배터리에 충전되어 있는 전력량을 확인하는 충전량 확인단계와, 배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위를 벗어난 경우 제어 배터리 또는 구동 배터리로부터 공조부에 전력을 공급하여 공조부를 구동시키는 공조부 구동단계와, 배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위 이내로 진입한 경우 공조부로의 전력 공급을 차단하여 공조부의 구동을 중단시키는 공조부 정지단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터 축적단계에서 저장된 태양광 충전 에너지 밀도와 방전 에너지 밀도로부터 전기자동차의 사용자 패턴을 고려하여 배터리룸 온도 제어에 대한 최적의 프로파일을 생성하는 최적화 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 태양광으로부터 생성되는 전력을 전기자동차의 구동배터리가 탑재되는 배터리룸의 온도 조절에 활용할 수 있도록 함으로써 태양광에 의해 생성되는 전력을 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 함과 동시에 구동배터리의 성능 저하를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 제어부의 구성을 세부적으로 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템을 이용한 배터리룸 온도 제어방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명 중 제어부의 구성을 세부적으로 나타낸 개념도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템을 이용한 배터리룸 온도 제어방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 태양광으로부터 생성되는 전력을 전기자동차의 구동배터리가 탑재되는 배터리룸의 온도 조절에 활용할 수 있도록 함으로써 태양광에 의해 생성되는 전력을 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 함과 동시에 구동배터리의 성능 저하를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템(100)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 태양광 패널(110), 태양광 컨트롤러(120), 제어 배터리(130), 제어부(140), 배터리룸(150) 및 온도측정부(160)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 먼저 상기 태양광 패널(110)은 태양으로부터의 빛에너지를 전기에너지로 전환시키는 태양전지들이 다수의 열과 행으로 연결 설치되어 태양광으로부터 전력을 생성시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
통상적으로 상기 태양광 패널(110)은 전기자동차의 상부에 설치되지만, 필요에 따라 별도의 고정프레임 등의 구성을 이용하여 전기자동차의 상부를 제외한 부분에도 설치될 수 있으며, 전기자동차의 사용 목적이나 종류 등에 따라 태양광 패널(110)의 크기가 달라질 수 있음은 물론이다.
다음, 상기 태양광 컨트롤러(120)는 태양광 패널(110)에 의해 생성된 전력이 후술할 제어 배터리(130)에 정상적으로 충전될 수 있도록 제어하는 역할을 하는 것으로, 전류가 역방향 즉, 제어 배터리(130)에서 태양광 패널(110) 방향으로 흐르는 것을 방지하고, 과충전과 과방전을 방지하는 기능을 갖고 있다.
이와 같은 태양광 컨트롤러(120)는 기존의 태양광 발전 시스템 등에서 사용되고 있는 것이므로 이에 대한 세부적인 구성 설명은 생략하기로 한다.
다음, 상기 제어 배터리(130)는 태양광 패널(110)에 의해 생성된 전력을 저장하는 역할을 하는 것으로, 태양광 패널(110)에 의해 생성된 전력은 태양광 컨트롤러(120)의 제어에 의해 제어 배터리(130)에 충전된다.
후술하겠지만, 상기 제어 배터리(130)에 충전된 전력은 제어부(140)에 의해 구동 배터리(152) 및 공조부(154)를 포함하는 전기자동차의 전력소모기기들로 공급되고, 제어 배터리(130)에 충전되는 전력량, 즉 제어 배터리(130)의 SOC(state of charge)는 제어부(140)에 의해 실시간으로 측정된다.
다음, 상기 제어부(140)는 본 발명에 따른 전력 관리 시스템(100)의 핵심적인 구성으로, 제어 배터리(130)에 충전되어 저장된 전력을 효율적으로 분배할 수 있도록 제어하는 역할을 하게 된다.
이때, 상기 제어부(140)에는 상시전원이 공급되어야 하므로 제어 배터리(130)에 충전되어 있는 전력이 직접 제어부(140)에 공급될 수 있도록 구성되어 있다.
상기 제어부(140)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 충전량 저장부(141), 전력분배부(142) 및 공조 구동부(143)를 포함하여 이루어지는데, 상기 충전량 저장부(141)는 제어 배터리(130)와 구동 배터리(152)에 저장된 충전량을 실시간으로 확인하여 저장하는 역할을 하게 된다.
이때, 상기 충전량 저장부(141)에 저장되는 제어 배터리(130)와 구동 배터리(152)의 충전량(SOC)은 전기자동차의 운전석에 구비되는 모니터링부(미도시)에 실시간으로 현시될 수 있음은 물론이다.
다음, 상기 전력분배부(142)는 제어 배터리(130)에 충전된 전력을 구동 배터리(152) 및 공조부(154)를 포함하는 전기자동차의 전력소모기기들로 분배하는 역할을 하는 것이다.
즉, 상기 충전량 저장부(141)에서는 태양광 충전에 의해 제어 배터리(130)에 저장되는 충전량을 실시간으로 확인하여 저장하고, 전력분배부(142)에서는 충전량 저장부(141)에 저장된 제어 배터리(130)의 충전량을 확인하여 제어부(140)의 구동을 위해 사용되는 상시전력과 기설정되는 공조부(154)의 소비 전력 등을 제외한 잉여 전력을 구동 배터리(152)로 공급한다.
이때, 상기 충전량 저장부(141)에서는 구동 배터리(152)에 충전되는 전력량 및 제어 배터리(130)에 남아 있는 잔여 전력량을 실시간으로 확인하여 저장하고, 상기 전력분배부(142)에서는 제어 배터리(130)에 남아 있는 잔여 전력량 중 제어부(140)의 구동을 위해 사용되는 상시전력을 제외한 나머지 전력을 필요에 따라 공조부(154)를 포함한 전력소모기기들에 공급하게 된다.
다음, 상기 공조 구동부(143)는 후술할 배터리룸(150)에 구비되는 공조부(154)의 구동을 제어하는 역할을 하는 것으로, 상기 공조부(154)는 구동 배터리(152)의 온도를 조절하기 위해 배터리룸(150)에 설치되는 구성이다.
즉, 전기자동차의 성능과 수명은 전기자동차의 구동에 사용되는 구동 배터리(152)의 수명에 의해 좌우되므로, 구동 배터리(152)에서 발생하는 열을 관리하고 주변 환경의 변화에 따라 구동 배터리(152)를 최적의 온도로 유지하기 위하여 구동 배터리(152)가 설치되는 배터리룸(150)에 공조부(154)가 설치되는데, 상기 공조 구동부(143)는 후술할 온도측정부(160)에 의해 측정되는 배터리룸(150)의 온도에 따라 공조부(154)의 구동 여부를 결정하여 제어 배터리(130)에 충전된 전력을 공조부(154)로 공급함으로써 공조부(154)의 구동을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 상기 제어부(140)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 충방전 저장부(144)와 연산부(145)를 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 충방전 저장부(144)와 연산부(145)는 공조부(154)의 구동 효율을 최적화시킬 수 있도록 하기 위한 구성으로, 그에 따라 제어 배터리(130)에 충전되는 전력을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 됨과 동시에 구동 배터리(152)의 온도를 효과적으로 조절할 수 있게 된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 충방전 저장부(144)는 공조부(154)가 구동되는 시간동안 태양광 패널(110)에 의해 생성되어 제어 배터리(130)에 새롭게 충전되는 충전량과 공조부(154)에 의해 소비된 방전량을 측정하여 저장하는 역할을 하는 것으로, 전술한 충전량 저장부(141)와는 달리 공조부(154)가 구동되는 시간(이하, '공조시간'이라 한다) 동안에 새롭게 충전되는 충전량, 즉 전력량과 공조부(154)에 의해 소비되는 방전량을 측정하여 별도로 저장하도록 구성되어 있다.
다음, 상기 연산부(145)는 충방전 저장부(144)에 저장된 데이터, 즉 충전량과 방전량을 이용하여 공조시간 동안의 태양광 충전 에너지 밀도와 공조부(154)에 의해 소비된 방전 에너지 밀도를 연산하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 태양광 충전 에너지 밀도와 방전 에너지 밀도는 전기자동차가 주행한 지역, 계절 및 시간 등의 조건을 고려하여 연산될 수 있으며, 이와 같이 연산된 결과는 연산부(145) 또는 별도의 데이터베이스(미도시)에 저장되어 분석 자료, 즉 배터리룸(150)의 온도 조절을 위한 공조 효율을 분석하기 위한 자료로 사용될 수 있도록 한다.
한편, 상기 제어부(140)는 전기자동차를 운전하는 사용자의 운전패턴과 전기자동차가 주행한 지역, 계절 및 시간 등의 정보를 저장하는 패턴기록부(146)를 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 패턴기록부(146)에 저장된 정보들은 공조부(154)를 구동하기 위한 최적의 프로파일을 생성하는데 활용될 수 있다.
즉, 상기와 같이 연산되어 저장된 공조시간 동안의 태양광 충전 에너지 밀도및 방전 에너지 밀도와, 상기 패턴기록부(146)에 기록된 정보들이 일정 기간 이상 축적되면 축적된 정보들의 비교 분석을 통해 전기자동차 사용자의 사용 패턴을 고려한 최적의 프로파일을 생성할 수 있게 되고, 제어부(140)는 생성된 최적 프로파일에 의해 공조부(154)의 구동을 제어할 수 있게 된다.
다음, 상기 배터리룸(150)은 전기자동차를 구동하는 구동부(170)로 전력을 공급하는 구동 배터리(152)가 설치되는 공간으로, 상기 배터리룸(150)에는 구동 배터리(152)와 공조부(HAVC; Heating, Ventilating, Air Conditioning)(154) 및 후술할 온도측정부(160)가 설치되어 있다.
이때, 상기 구동 배터리(152)는 전술한 바와 같이 제어부(140)의 제어에 의해 제어 배터리(130)로부터 공급되는 전력을 저장하여 두었다가, 전기자동차의 구동시 구동부(170)로 공급하는 역할을 하는 것이고, 상기 공조부(154)는 제어부(140)의 제어에 의해 제어 배터리(130)로부터 전력을 공급받아 구동하여 배터리룸(150)의 온도가 기설정된 범위 내로 유지될 수 있도록 함으로써 구동 배터리(152)의 온도가 최적 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.
이때, 상기 공조부(154)로는 기존의 공기냉각방식, 에어컨 냉매 방식, 칠러를 이용하는 방식 등이 사용될 수 있으며 이미 공지된 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 후술하겠지만 상기 공조부(154)를 구동시키기 위한 전력을 제어 배터리(130)가 아닌 구동 배터리(152)로부터 공급받을 수 있도록 구성할 수도 있다.
다음, 상기 온도측정부(160)는 배터리룸(150)에 설치되어 배터리룸(150)의 온도를 측정하는 역할을 하는 것으로, 온도측정부(160)에 의해 측정된 배터리룸(150)의 온도는 제어부(140)로 전송되고, 제어부(140)에서는 전송된 온도가 기설정된 배터리룸(150)의 온도 범위 내에 포함되는지 여부를 확인하여 공조부(154)의 구동 여부를 결정하게 된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템을 이용한 배터리룸 온도 제어방법(이하, '배터리룸 온도 제어방법'이라 한다)을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 배터리룸 온도 제어방법은 전술한 전기자동차용 전력 관리 시스템(100)을 이용하여 전기자동차를 구동시키기 위한 구동부(170)터 전력을 공급하는 구동 배터리(152)가 설치되는 배터리룸(150)의 온도를 제어하는 방법에 관한 것으로, 그 구성은 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 태양광 충전량 확인단계(S10), 배터리룸 온도측정단계(S20), 공조부 제어단계(S30), 비교 분석 단계(S40) 및 데이터 축적단계(S50)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 태양광 충전량 확인단계(S10)는 태양광 패널(110)에 의해 생성되어 태양광 컨트롤러(120)의 제어에 의해 제어 배터리(130)에 충전되는 전력량을 확인하는 단계에 관한 것으로, 상기 제어 배터리(130)에 충전되는 전력량은 제어부(140)의 충전량 저장부(141)에 실시간으로 저장되어 확인할 수 있게 된다.
다음, 상기 배터리룸 온도측정단계(S20)는 배터리룸(150)에 설치된 온도 측정부를 이용하여 구동 배터리(152)가 수용된 배터리룸(150)의 온도를 실시간으로 측정하는 단계에 관한 것으로, 온도 측정부에 의해 측정된 배터리룸(150)의 온도는 제어부(140)의 공조 구동부(143)로 전송되어 전송된 온도에 따로 공조부(154)의 구동 여부를 결정하게 된다.
다음, 상기 공조부 제어단계(S30)는 배터리룸 온도측정단계(S20)에서 측정된 배터리룸(150)의 온도에 따라 공조부(154)의 구동 여부를 결정하는 단계에 관한 것으로, 배터리룸 온도 확인단계(S32), 충전량 확인단계(S34), 공조부 구동단계(S36) 및 공조부 정지단계(S38)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 상기 배터리룸 온도 확인단계(S32)는 온도 측정부에 의해 측정된 배터리룸(150)의 온도가 기설정된 온도 범위에 포함되는지 여부를 확인하는 단계에 관한 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제어부(140)의 공조 구동부(143)에는 구동 배터리(152)가 최적의 효율을 보일 수 있도록 하는 배터리룸(150)의 온도 범위가 설정되어 저장되고, 배터리룸 온도 확인단계(S32)에서 온도 측정부에 의해 측정 및 전송된 배터리룸(150)의 온도가 설정된 배터리룸(150)의 온도 범위에 포함되는지 여부를 확인하여 공조부(154)의 구동 여부를 결정할 수 있도록 구성된 것이다.
다음, 상기 충전량 확인단계(S34)는 제어 배터리(130) 및 구동 배터리(152)에 충전되어 있는 전력량을 확인하는 단계에 관한 것으로, 상기 공조 구동부(143)에서 온도 측정부에 의해 측정된 배터리룸(150)의 온도가 기설정된 배터리룸(150)의 온도 범위를 벗어난 것으로 판단한 경우, 공조부(154)의 구동을 위해 필요한 전력 공급을 위해 제어부(140)의 충전량 저장부(141)에 저장된 제어 배터리(130)와 구동 배터리(152)에 충전되어 있는 전력량(충전량)을 확인하게 된다.
다음, 상기 공조부 구동단계(S36)는 배터리룸 온도 확인단계(S32)에서 확인된 배터리룸(150)의 온도가 기설정된 온도 범위를 벗어난 경우, 공조부(154)에 전력을 공급하여 공조부(154)가 구동될 수 있도록 하는 단계에 관한 것으로, 충전량 확인단계(S34)에서 확인된 제어 배터리(130)의 충전량이 공조부(154)에 전력을 공급할 수 있을 정도로 충분한 경우 공조 구동부(143)로부터의 신호에 의해 전력분배부(142)는 제어 배터리(130)에 저장된 전력을 공조부(154)로 공급하여 공조부(154)가 구동될 수 있도록 한다.
이때, 상기 공조 구동부(143)는 충전량 확인단계(S34)에서 확인된 제어 배터리(130)의 충전량이 공조부(154)에 전력을 공급할 수 있을 정도로 충분치 않을 경우, 상기 구동 배터리(152)의 충전량을 확인하여 구동 배터리(152)의 충전량에 여유가 있으면 구동 배터리(152)로부터 공조부(154)에 전력을 공급하도록 하고, 구동 배터리(152)의 충전량도 부족한 경우에는 제어 배터리(130)에 새로 충전되는 전력을 우선적으로 공조부(154)에 공급할 수 있도록 제어한다.
다음, 상기 공조부 정지단계(S38)는 공조부(154)로의 전력 공급을 차단하여 공조부(154)의 구동을 중단시키는 단계에 관한 것으로, 상기 공조 구동부(143)는 온도측정부(160)에 의해 측정되는 배터리룸(150)의 온도가 기설정된 온도 범위 이내에 포함되도록 변화된 것을 확인하게 되면, 공조부(154)로의 전력 공급을 차단하여 공조부(154)의 구동을 중단시킴으로써 공조부 제어단계(S30)를 마무리하게 된다.
다음, 상기 비교 분석 단계(S40)는 공조부(154)가 구동되는 공조시간 동안 제어 배터리(130)에 새롭게 충전되는 전력량, 즉 충전량과 공조부(154)에 의해 소비되는 전력량, 즉 방전량을 비교 분석하는 단계에 관한 것이다.
즉, 상기 제어부(140)를 구성하는 충방전 저장부(144)에서는 공조시간 동안의 충전량과 방전량을 별도로 저장하여 비교할 수 있도록 함으로써 분석을 통해 공조부(154) 구동에 대한 최적 효율을 결정할 수 있도록 하는 것이다.
다음, 상기 데이터 축적단계(S50)는 공조시간 동안의 태양광 충전 에너지 밀도와 공조부(154)에 의해 소비된 방전 에너지 밀도를 연산하여 저장하는 단계에 관한 것으로, 비교 분석 단계(S40)에서 저장 및 분석된 공조시간 동안의 충전량과 방전량을 이용하여 제어부(140)의 연산부(145)를 통해 태양광 충전 에너지 밀도와 공조부(154)에 의해 소비된 방전 에너지 밀도를 연산 및 저장한다.
이때, 상기 태양광 충전 에너지 밀도와 방전 에너지 밀도는 제어부(140)의 패턴기록부(146)에 저장되어 있는 전기자동차가 주행한 지역, 계절 및 시간 등의 조건을 고려하여 연산될 수 있으며, 이와 같이 연산된 결과는 연산부(145) 또는 별도의 데이터베이스(미도시)에 저장되어 분석 자료, 즉 배터리룸(150)의 온도 조절을 위한 공조 효율을 분석하기 위한 자료로 사용될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 배터리룸 온도 제어방법은 최적화 단계(S60)를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 최적화 단계(S60)는 태양광을 이용하여 충전되는 전력을 이용하여 공조부(154)를 구동시키기 위한 최적의 프로파일을 생성하기 위한 단계이다.
즉, 상기 데이터 축적단계(S50)에서 연산되어 저장된 공조시간 동안의 태양광 충전 에너지 밀도및 방전 에너지 밀도가 일정기간 이상 축적되면, 축적된 데이터들과 패턴기록부(146)에 기록된 전기자동차 사용자 패턴을 조합하여 배터리룸(150) 온도 조절을 위한 공조부(154) 구동에 대한 최적의 프로파일을 생성할 수 있게 되고, 상기 제어부(140)를 통해 생성된 최적 프로파일에 따라 공조부(154)의 구동을 제어하도록 함으로써 배터리룸(150) 온도 조절을 위한 공조부(154)의 제어를 최적화시킬 수 있게 되는 것이다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 의하면, 태양광으로부터 생성되는 전력을 전기자동차의 구동배터리가 탑재되는 배터리룸(150)의 온도 조절에 활용할 수 있도록 함으로써 태양광에 의해 생성되는 전력을 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 함과 동시에 구동배터리의 성능 저하를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 다양한 장점을 갖는 것이다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 사용하는 원거리용 자동차 이외에도, 골프카트, 농어촌용 다목적 자동차와 같은 소형의 근거리용 자동차 등을 포함하는 모든 전기자동차에 적용될 수 있는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광으로부터 생성되는 전력을 전기자동차의 구동배터리가 탑재되는 배터리룸의 온도 조절에 활용할 수 있도록 함으로써 태양광에 의해 생성되는 전력을 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 함과 동시에 구동배터리의 성능 저하를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리룸 온도 제어방법에 관한 것이다.
100 : 전력 관리 시스템 110 : 태양광 패널
120 : 태양광 컨트롤러 130 : 제어 배터리
140 : 제어부 141 : 충전량 저장부
142 : 전력분배부 143 : 공조 구동부
144 : 충방전 저장부 145 : 연산부
146 : 패턴기록부 150 : 배터리룸
152 : 구동 배터리 154 : 공조부
160 : 온도측정부 170 : 구동부
S10 : 태양광 충전량 확인단계 S20 : 배터리룸 온도측정단계
S30 : 공조부 제어단계 S32 : 배터리룸 온도 확인단계
S34 : 충전량 확인단계 S36 : 공조부 구동단계
S38 : 공조부 정지단계 S40 : 비교 분석 단계
S50 : 데이터 축적단계 S60 : 최적화 단계

Claims (6)

  1. 전기자동차에 설치되는 태양광 패널과,
    상기 태양광 패널에 연결 설치되어 생성된 전력의 충전을 제어하는 태양광 컨트롤러와,
    상기 태양광 패널에 의해 생성된 전력을 저장하는 제어 배터리와,
    상기 제어 배터리에 의해 전력을 공급받아 제어 배터리에 저장된 전력의 분배를 관리하는 제어부와,
    상기 전기자동차의 구동에 사용되는 전력을 저장하는 구동 배터리와 상기 구동 배터리의 온도 조절을 위한 공조부를 포함하여 구성되는 배터리룸 및
    상기 배터리룸의 온도 측정을 위한 온도측정부를 포함하되,
    상기 제어부는 제어 배터리와 구동 배터리의 충전량을 실시간으로 저장하는 충전량 저장부와,
    제어 배터리에 충전된 전력을 구동 배터리 및 공조부에 분배하는 전력분배부와,
    온도측정부에 의해 측정된 온도를 수신하여 공조부의 구동 여부를 결정하는 공조 구동부와,
    상기 공조부가 구동되는 시간 동안 제어 배터리에 충전된 충전량과 공조부에 의해 소비된 방전량을 측정하여 저장하는 충방전 저장부 및
    상기 충방전 저장부에 저장된 데이터들을 이용하여 전기자동차가 주행한 지역, 계절 및 시간에 따른 태양광 충전 에너지 밀도와 공조부에 의해 소비된 방전 에너지 밀도를 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 태양광 패널에 의해 생성되어 제어 배터리에 충전되는 전력량을 확인하는 태양광 충전량 확인단계와,
    온도 측정부를 이용하여 구동 배터리가 수용된 배터리룸의 온도를 측정하는 배터리룸 온도측정단계와,
    측정된 배터리룸의 온도에 따라 제어부를 통해 배터리룸에 구비된 공조부의 구동 여부를 결정하는 공조부 제어단계와,
    공조 시간 동안 제어 배터리에 충전된 전력량과 공조부에 의해 소비된 전력량을 비교 분석하는 비교 분석 단계 및
    전기자동차가 주행한 지역, 계절 및 시간에 따른 태양광 충전 에너지 밀도와 공조부에 의해 소비된 방전 에너지 밀도를 연산 및 저장하는 데이터 축적단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템을 이용한 배터리룸 온도 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 공조부 제어단계는,
    배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위에 포함되는지 여부를 확인하는 배터리룸 온도 확인단계와,
    배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위를 벗어난 경우 제어 배터리 및 구동 배터리에 충전되어 있는 전력량을 확인하는 충전량 확인단계와,
    배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위를 벗어난 경우 제어 배터리 또는 구동 배터리로부터 공조부에 전력을 공급하여 공조부를 구동시키는 공조부 구동단계와,
    배터리룸의 온도가 기설정된 온도 범위 이내로 진입한 경우 공조부로의 전력 공급을 차단하여 공조부의 구동을 중단시키는 공조부 정지단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 전력 관리 시스템을 이용한 배터리룸 온도 제어방법.
  6. 삭제
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