KR102481153B1 - 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법 - Google Patents

자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양 전지를 이용해 자가 전력 충전을 수행하는 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법에 관한 것으로, 상기 태양 전지의 전압과 전력을 검출하는 단계 및 검출된 전압과 전력의 이전 주기 대비 변화량의 부호에 따라 목표 동작 전압값을 변경하는 단계를 포함하되, 상기 목표 동작 전압값을 변경하는 단계에서, 전력의 변화량과 전압의 변화량이 모두 양수거나 모두 음수인 경우 상기 목표 동작 전압값을 증가시키고, 상기 전력의 변화량과 상기 전압의 변화량의 부호가 다른 경우 상기 목표 동작 전압값을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

Description

자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법{CHARGING CONTROL METHOD OF SELF-POWERED ANTENNA SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 안테나 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법에 관한 것이다.
차량용 안테나는 과거 차량 내부에 구성된 라디오 수신기를 통해 라디오 방송을 수신할 수 있도록 하는 장치로서, 일반적으로 폴 안테나(Pole Antenna)로 널리 알려졌다.
최근들어, 차량의 전장기술이 발달함에 따라 외부와의 통신을 이용하는 차량 내부의 모듈 또는 시스템(예: 내비게이션, GPS)의 사용이 늘어나고 있으며, 자율주행 관련 기술이 대두됨에 따라 차량간 통신 또는 차량과 인프라간 통신을 이용하는 기술이 늘어나고 있다.
이에 따라 차량용 안테나 시스템이 다수의 주파수 대역을 지원할 수 있도록 설계되고 있으며, 이러한 구현을 위해 복잡한 안테나 구조가 활용되고 있다.
차량용 안테나 시스템과 연계되는 차량측 모듈이 증가함에 따라 통신의 안정성과 차량의 안전성 사이의 관련성이 높아지고 있으며, 특히 위급상황의 경우 차량정보를 네트워크와 안정적으로 공유하는 것이 중요하다.
종래의 차량용 안테나 시스템은 차량의 배터리만을 전원으로 사용하기 때문에 차량의 무시동 상태에서 정보 송수신을 할 수 있는 전력이 확보되기 어려우며, 이에 따라 차량의 무시동 상태에서 동작할 수 있는 외부 정보를 이용한 기능을 구현하기 어렵다는 문제점이 존재하였다.
이에 따라 차량의 배터리가 아닌 다른 전원을 이용하는 안테나 시스템에 대한 연구 개발이 지속되고 있다.
한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-1704572호(2017.02.02)에 개시되어 있다.
본 발명은 태양광 충전을 이용하는 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템에 있어서, 간단한 제어방식을 사용하면서도 비교적 안정적인 응답 특성을 가질 수 있도록 하는 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법은, 태양 전지를 이용해 자가 전력 충전을 수행하는 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법에 있어서, 상기 태양 전지의 전압과 전력을 검출하는 단계; 및 검출된 전압과 전력의 이전 주기 대비 변화량의 부호에 따라 목표 동작 전압값을 변경하는 단계를 포함하되, 상기 목표 동작 전압값을 변경하는 단계에서, 전력의 변화량과 전압의 변화량이 모두 양수거나 모두 음수인 경우 상기 목표 동작 전압값을 증가시키고, 상기 전력의 변화량과 상기 전압의 변화량의 부호가 다른 경우 상기 목표 동작 전압값을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목표 동작 전압값을 변경하는 단계에서, 상기 전력의 변화량이 양수인 경우에는, 상기 전력의 변화량과 상기 전압의 변화량에 따라 상기 목표 동작 전압값을 변화시키고, 상기 전력의 변화량이 음수인 경우에는, 미리 설정된 고정 변화량만큼 상기 목표 동작 전압값을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목표 동작 전압값을 변경하는 단계에서, 상기 전력의 변화량이 양수인 경우에는, 상기 전압의 변화량에 대한 상기 전력의 변화량의 비에 미리 설정된 게인값을 곱하여 목표 동작 전압값의 변화량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법은 전력의 변화량과 전압의 변화량을 바탕으로, 목표 동작 전압값을 결정하여 제어함으로써, 간단한 제어방식을 사용하면서도 비교적 안정적인 충전 응답 특성을 가질 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 전력공급부의 세부 구성을 나타낸 블록구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 구성을 나타낸 블록구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 전력공급부의 세부 구성을 나타낸 블록구성도로서, 이를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 것과 같이, 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법은 먼저 태양 전지의 전압과 전력을 검출한다(S10).
관련하여 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템은 안테나(10), 통신모듈(20) 및 전력공급부(40)를 포함하고, 전력공급부(40)는 태양광 발전 모듈(41), 전력 변환부(42) 및 배터리(43)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 각 단계의 동작은 전력공급부(40)에 의해 수행될 수 있으며, 구체적으로, 전력공급부(40)에 포함된 프로세서(미도시)를 통해 수행될 수 있으며, 이러한 프로세서에 연결된 메모리에 본 발명에 따른 각 단계를 수행하도록 하는 명령들이 저장되어 있을 수 있다.
한편 전력공급부(40)는 안테나(10), 통신모듈(20)에 전력을 공급하되, 자가 발전을 통해 전력 공급이 가능하도록 구성되어, 차량의 무시동 상태 등에서도 통신이 원활하게 수행되도록 할 수 있다. 또한 전력공급부(40)는 차량측 모듈(30)에도 전력을 공급하여, 차량의 무시동 상태에서 차량의 일부 기능이 동작하도록 할 수 있다.
이러한 전력공급부(40)는, 태양광 발전을 수행하는 태양광 발전 모듈(41), 발전으로 생성된 전력을 저장하기 위한 배터리(43) 및 태양광 발전 모듈(41)에서 출력되는 전압을 배터리(43)에 충전 가능한 전압으로 변환하는 전력 변환부(42)를 포함할 수 있다.
태양광 발전 모듈(41)은 차량의 외장에 설치된 박막 태양 전지를 포함할 수 있다. 예를 들어 이러한 박막 태양 전지는 차량의 지붕에 설치된 CIGS(CIGSCupper-Indium-Gallium-Selenide) 박막 태양 전지일 수 있다.
즉, 이러한 태양 전지의 전력과 전압을 검출하여 원활한 전력 충전을 위한 제어를 수행할 수 있다.
여기서 전력과 전압을 검출하는 것은, 전압과 전류를 검출하는 방식, 전압과 저항값을 이용하는 방식 등 다양한 방식이 사용될 수 있으며, 전압과 전력을 검출하기 위한 센서 등의 구성은 이미 널리 사용되고 있으므로, 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편 전력 변환부(42)는 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있고, 본 시스템은 배터리(43)를 통해 태양광 발전을 통해 생산된 전력을 저장하고, 이를 안테나(10) 및 통신모듈(20)로 공급하도록 구성될 수 있다.
안테나(10)는 차량 외부와의 통신 신호를 송수신 하도록 구성된다. 안테나(10)는 모노폴 안테나 형태로 구성될 수 있으며, 다양한 대역의 주파수 영역의 통신 신호 송수신이 가능하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 안테나(10)는 AM 대역(530KHz ~ 1602KHz), FM 대역(87.5MHz ~ 108MHz), DMB 대역(174MHz ~ 216MHz), LTE 대역(8244 ~ 894MHz, 17100 ~ 2170MHz) 모두를 커버하도록 구성될 수 있으며, 이외에도 차량간 통신 규격인 WAVE 대역을 커버하도록 구성될 수 있다.
통신모듈(20)은 통신 신호의 인코딩 및 디코딩을 수행하도록 구성될 수 있다. 즉, 통신모듈(20)은 차량측 모듈(30)로부터 전달된 데이터를 통신 규격, 사양에 맞게 인코딩하여 안테나(10)를 통해 전송할 수 있고, 차량 외부로부터 수신된 통신 신호를 디코딩하여 차량측 모듈(30)로 전달할 수 있다.
여기서 차량측 모듈(30)은 차량의 내비게이션 장치, AVN(Audio Video Navigation) 시스템, 자율 주행 제어 장치 등이 해당될 수 있다.
이어서, 전압과 전력의 변화량이 양수 인지 여부를 결정한다(S20~S40).
여기서 전력의 변화량(△P)은 현재의 전력값(P(n))에서 이전의 전력값(P(n-1))을 뺀 값을 의미하고, 전압의 변화량(△V)은 현재의 전압값(V(n))에서 이전의 전압값(V(n-1))을 뺀 값을 의미한다. 여기서 n은 이번 주기를 n-1은 이전의 주기를 의미한다.
태양 전지를 이용한 충전에 있어서, 출력단의 Open 상태, 즉 출력단의 저항이 무한대인 상태에서는 태양전지 양단에 개방전압이 나타나게 되고, 전류가 흐르지 않기 때문에 전달 전력(Power)은 0이 된다. 출력단의 저항이 점점 작아지게 되면 저항에 전류가 흐르면서 전력이 전달되게 되는데, 이 때 태양전지의 특성상 많은 전류가 흐르게 되면서 전압이 떨어지게 되므로, 어느 정도 이상 저항이 줄어들게 되면 전압은 떨어지지만 더 이상 전류가 늘어나지 않는 지점이 존재하게 된다.
따라서 외부 상황에 따라 적절하게 출력단의 부하를 조절하여 최대 전력을 얻을 수 있으며, 이때 최대 전력이 전달되는 지점을 최대 전력점(MPOP) 라고 지칭한다.
즉, 본 발명에서는 이러한 최대 전력 동작점을 찾아서 최적의 목표 동작 전압값(Vref)으로 전력 충전이 이루어지도록 하는 제어를 수행한다.
구체적으로, 전력의 변화량(△P)이 양수이면(S20의 예), 전력의 증가를 의미하므로, 전압의 변화량(△V)이 양수인지 여부를 판단한다(S40). 이때 전압의 변화량(△V) 역시 양수인 경우(S40의 예)에는 전압의 동작점이 최대 전력점의 좌측에 위치한 것이므로, 현재의 목표 동작 전압값(Vref)을 증가시키는 제어를 수행한다.
반면 전력의 변화량(△P)이 양수이면서, 전압의 변화량(△V)이 음수인 경우(S40의 아니오)에는 전압의 동작점이 최대 전력점의 우측에 위치한 것이므로, 목표 동작 전압값(Vref)을 감소시키는 제어를 수행한다.
이때 목표 동작 전압값의 제어값의 변화는 전압의 변화량(△V)에 대한 전력의 변화량(△P)의 비(△P/△V)에 따라 결정된다. 즉, 전압의 변화량(△V)에 대한 전력의 변화량(△P)의 비(△P/△V)가 작을수록 최대 전력점에 가까운 것으로 볼 수 있으므로, 전압의 변화량(△V)에 대한 전력의 변화량(△P)의 비(△P/△V)에 비례하는 값으로 목표 동작 전압값(Vref)을 변경하여 최대 전력점에 가까운 경우에 비교적 안정적으로 목표 동작 전압값(Vref)을 변경할 수 있다.
이때 전압의 변화량(△V)에 대한 전력의 변화량(△P)의 비(△P/△V)에 미리 설정된 게인값을 곱하여 목표 동작 전압값의 변화량을 산출할 수 있으며, 미리 설정된 게인값은 태양 전지의 사양 등에 따라 미리 적절한 값으로 설계될 수 있다.
한편 전력의 변화량(△P)이 음수이면(S20의 아니오), 전력이 감소하고 있는 것을 의미하므로, 이전주기와 반대방향으로 전압을 증가 혹은 감소시키는 제어를 수행한다. 즉, 전압의 변화량(△V)이 양수인 경우(S30의 예)에는 목표 동작 전압값(Vref)을 감소시키는 제어를 수행하고, 전압의 변화량(△V)이 음수인 경우(S30의 아니오)에는 목표 동작 전압값(Vref)을 증가시키는 제어를 수행한다.
한편 이때 목표 동작 전압값의 변화는 미리 설정된 고정 변화량만큼 증가 또는 감소될 수 있으며, 이는 전술한 전력이 증가하는 경우와 달리 전력이 감소하는 상태이므로, 목표 동작 전압값(Vref)을 전력이 증가하는 구간으로 빠르게 변화시키기 위한 것이다. 이때 미리 설정된 고정 변화량은 태양 전지의 사양 등에 따라 미리 적절한 값으로 설계될 수 있다.
이렇게 결정된 목표 동작 전압값(Vref)으로 전력 충전을 제어하며, 다음 주기가 도래하면, 현재 주기의 값을 이전 주기의 값으로 하여 전술한 동작이 반복될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법은 전력의 변화량과 전압의 변화량을 바탕으로, 목표 동작 전압값을 결정하여 제어함으로써, 간단한 제어방식을 사용하면서도 비교적 안정적인 충전 응답 특성을 가질 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 안테나
20: 통신모듈
30: 차량측 모듈
40: 전력공급부
41: 태양광 발전 모듈
42: 전력 변환부
43: 배터리

Claims (3)

  1. 태양 전지를 이용해 자가 전력 충전을 수행하는 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법에 있어서,
    상기 태양 전지의 전압과 전력을 검출하는 단계; 및
    검출된 전압과 전력의 이전 주기 대비 변화량의 부호에 따라 목표 동작 전압값을 변경하는 단계를 포함하되,
    상기 목표 동작 전압값을 변경하는 단계에서, 전력의 변화량과 전압의 변화량이 모두 양수거나 모두 음수인 경우 상기 목표 동작 전압값을 증가시키고, 상기 전력의 변화량과 상기 전압의 변화량의 부호가 다른 경우 상기 목표 동작 전압값을 감소시키며,
    상기 목표 동작 전압값을 변경하는 단계에서,
    상기 전력의 변화량이 양수인 경우에는, 상기 전력의 변화량과 상기 전압의 변화량에 따라 상기 목표 동작 전압값을 변화시키되, 상기 전압의 변화량에 대한 상기 전력의 변화량의 비에 미리 설정된 게인값을 곱하여 목표 동작 전압값의 변화량을 산출하고,
    상기 전력의 변화량이 음수인 경우에는, 미리 설정된 고정 변화량만큼 상기 목표 동작 전압값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 자가 전력 충전형 차량용 안테나 시스템의 충전 제어 방법.
  2. 삭제
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