KR102626326B1 - 차량 및 차량의 제어 방법 - Google Patents

차량 및 차량의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

차량은 전력을 생산하는 발전기; 상기 발전기로부터 전력을 공급받는 복수의 전장 부품; 상기 발전기에 의하여 생산된 전력을 일부를 저장하는 배터리; 상기 발전기의 발전량, 상기 배터리의 충전량 및 상기 복수의 전장 부품의 전력 소비량으로부터 전력 가용률을 산출하고, 상기 전력 가용률이 미리 정해진 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 차체 제어 모듈을 포함하되, 차량의 주행 시간에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 시간의 비율이 미리 정해진 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 큰 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한할 수 있다.

Description

차량 및 차량의 제어 방법 {Vehicle and Controlling Method of Vehicle}
개시된 발명은 차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 제한으로 인한 불편을 최소화할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 화석 연료, 전기 등을 동력원으로 하여 도로 또는 선로를 주행하는 이동 수단 또는 운송 수단을 의미한다.
차량에는 운전자를 보호하고 운전자에게 편의와 재미를 제공하기 위하여 다양한 전장 부품이 마련되고 있다. 예를 들어, 차량에는 주행 보조 시스템, 시트 열선 등 큰 전력을 소비하는 전장 부품들이 마련되고 있다.
그 결과, 시동 모터에 전력을 공급하는 배터리의 소모가 증가하여, 시동이 걸리지 않는 문제가 발생하거나 배터리의 수명이 단축되는 문제가 발생하고 있다.
개시된 발명의 일 측면은 배터리의 가용률에 따라 전장 부품의 동작을 제한할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 다른 일 측면은 전장 부품의 동작 제한으로 인한 운전자의 불편을 최소화할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량은 전력을 생산하는 발전기; 상기 발전기로부터 전력을 공급받는 복수의 전장 부품; 상기 발전기에 의하여 생산된 전력을 일부를 저장하는 배터리; 상기 발전기의 발전량, 상기 배터리의 충전량 및 상기 복수의 전장 부품의 전력 소비량으로부터 전력 가용률을 산출하고, 상기 전력 가용률이 미리 정해진 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 차체 제어 모듈을 포함하되, 차량의 주행 시간에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 시간의 비율이 미리 정해진 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 큰 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한할 수 있다.
상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 크지 않고 상기 차량의 주행 횟수에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 횟수의 비율이 미리 정해진 제2 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한할 수 있다.
상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률 보다 큰 제3 기준 가용률보다 커진 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한할 수 있다.
상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 운전자가 사전에 선택한 전장 부품의 동작을 차단할 수 있다.
상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용량보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시킬 수 있다.
상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시킬 수 있다.
상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시킬 수 있다.
상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시킬 수 있다.
상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단할 수 있다.
상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량의 제어 방법은 발전기의 발전량, 배터리의 충전량 및 복수의 전장 부품의 전력 소비량으로부터 전력 가용률을 산출하는 과정; 상기 전력 가용률이 미리 정해진 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정; 및 차량의 주행 시간에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 시간의 비율이 미리 정해진 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 큰 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 크지 않고 상기 차량의 주행 횟수에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 횟수의 비율이 미리 정해진 제2 기준값보다 큰 경우, 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률 보다 큰 제3 기준 가용률보다 커진 경우, 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은, 운전자가 사전에 선택한 전장 부품의 동작을 차단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은, 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용량보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은, 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은, 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은, 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은, 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은, 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단하는 과정을 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 가용률에 따라 전장 부품의 동작을 제한할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 다른 일 측면에 따르면, 전장 부품의 동작 제한으로 인한 운전자의 불편을 최소화할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 차량의 전장 부품을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 차량의 내부를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 의한 차량의 전력 시스템을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 의한 차량에 포함된 차체 제어 모듈의 구성을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 의한 차량의 전력 소비 제한 방법의 일 예를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 전력 소비 제한 방법에 의하여 전장 부품들의 동작의 일 예를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 의한 차량의 전력 가용률 향상 방법의 일 예를 도시한다.
도 9는 도 8에 도시된 전력 가용률 향상 방법에 의하여 전장 부품들의 동작의 일 예를 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 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.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량을 도시한다. 도 2는 일 실시예에 의한 차량의 전장 부품을 도시한다. 또한, 도 3은 일 실시예에 의한 차량의 내부를 도시한다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하고 각종 구성 부품을 수용하는 차체(10)와 차량(1)을 이동시키는 차륜(20)을 포함한다.
차체(10)는 운전자가 머무를 수 있는 실내 공간, 엔진을 수용하는 엔진 룸 및 화물을 수용하기 위한 트렁크 룸을 형성한다.
차체(10)는 후드(hood) (11), 프런트 펜더(front fender) (12), 루프 패널(roof panel) (13), 도어(door) (14), 트렁크 리드(trunk lid) (15), 쿼터 패널(quarter panel) (16) 등을 포함할 수 있다. 또한, 운전자의 시야를 확보하기 위하여, 차체(10)의 전방에는 프런트 윈도우(front window) (17)가 설치되고, 차체(10)의 측면에 사이드 윈도우(side window) (18)가 설치되고, 차체(10)의 후방에는 리어 윈도우(rear window) (19)가 설치될 수 있다. 또한, 도어(14)에는 운전자에게 차량(1)의 후방의 시야를 제공하기 위한 사이드 미러(14a)가 마련될 수 있다.
차체(10)의 내부에는 차량(1)이 주행할 수 있도록 동력 생성 장치, 동력 전달 장치, 조향 장치, 제동 장치 등이 마련될 수 있다. 동력 생성 장치는 회전력을 생성하며, 엔진, 연료 공급 장치, 냉각 장치, 배기 장치, 점화 장치 등을 포함할 수 있다. 동력 전달 장치는 동력 생성 장치에 의하여 생성된 회전력을 차륜(20)으로 전달하며, 클러치, 변속 레버, 변속기, 차동 장치, 구동축 등을 포함할 수 있다. 조향 장치는 차량(1)의 주행 방향을 제어하며, 조향 휠, 조향 기어, 조향 링크 등을 포함할 수 있다. 제동 장치는 차륜(20)의 회전을 정지시키며, 브레이크 페달, 마스터 실린더, 브레이크 디스크, 브레이크 패드 등을 포함할 수 있다.
차륜(20)은 동력 전달 장치를 통하여 동력 생성 장치로부터 회전력을 제공받으며, 차량(1)을 이동시킬 수 있다. 차륜(20)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(21), 차량의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함할 수 있다.
차량(1)은 이상에서 설명된 기계 부품뿐만 차량(1)의 제어, 운전자 및 동승자의 안전과 편의를 위한 다양한 전장 부품들(30)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 차량(1)은 엔진 관리 시스템(Engine Management System, EMS) (31), 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU) (32), 전자 제동 시스템(Electronic Braking System, EBS) (33), 전동 조향 장치(Electric Power Steering, EPS) (34), 오디오(audio) 장치(35), 공조 (heating/ventilation/air conditioning, HVAC) 장치(36), 배터리 센서(37) 및 차체 제어 모듈(body control module, BCM) (100)를 포함할 수 있다. 차량(1)은 운전자의 편의를 위하여 보조 히터(41), 시트 히터(42), 헤드 레스트 히터(43), 암 레스트 히터(44), 스티어링 휠 히터(45), 리어 윈도우 히터(46), 사이드 미러 히트(47)를 포함할 수 있다. 또한, 전장 부품들(30)에 전력을 공급하기 위하여 배터리(B)가 마련될 수 있다.
엔진 관리 시스템(31)은 가속 페달(31a)을 통한 운전자의 가속 명령에 응답하여 엔진의 동작을 제어하고 엔진을 관리할 수 있다. 예를 들어, 엔지 관리 시스템(31)은 엔진 토크 제어, 연비 제어, 엔진 고장 진단 등을 수행할 수 있다.
변속기 제어 모듈(32)은 변속 레버(32a)를 통한 운전자의 변속 명령 또는 차량(1)의 주행 속도에 응답하여 변속기의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속기 제어 모듈(32)은 변속 제어, 댐퍼 클러치 제어, 마찰 클러치 온/오프 시의 압력 제어 및 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행할 수 있다.
전자 제동 시스템(33)은 제동 페달(33a)을 통한 운전자의 제동 명령에 응답하여 차량(1)의 제동 장치를 제어하고 차량(1)의 균형을 유지할 수 있다. 예를 들어, 전자 제동 시스템(33)은 안티락 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System, ABS) 및 안정성 제어 장치(Electric Stability Control, ESC) 등을 포함할 수 있다.
전동 조향 장치(34)는 운전자가 쉽게 스티어링 휠(34a)을 조작할 수 있도록 운전자를 보조할 수 있다. 예를 들어, 전동 조향 장치(34)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키는 등 사용자의 조향 조작을 보조할 수 있다.
오디오 장치(35)는 음향을 통하여 운전자에게 다양한 정보와 엔터테인먼트를 제공할 수 있다. 예를 들어, 오디오 장치(35)는 운전자의 명령에 따라 내부 저장 매체 또는 외부 저장 매체에 저장된 오디오 파일을 재생하고, 재생된 오디오 파일에 포함된 음향을 출력할 수 있다. 또한, 오디오 장치(35)는 오디오 방송 신호를 수신하고, 수신된 오디오 방송 신호에 대응하는 음향을 출력할 수 있다.
공조 장치(36)는 차량(1) 외부의 공기를 차량(1) 내부로 유입시키거나 차량(1) 내부의 공기를 순환시킬 수 있다. 또한, 공조 장치(36)는 차량(1) 실내 온도에 따라 실내 공기를 가열하거나 냉각할 수 있다.
배터리(B)는 엔진의 회전력으로부터 생성된 전기 에너지를 저장하고, 차량(1)에 포함된 각종 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)의 주행 중에 발전기는 엔진의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있으며, 배터리(B)는 발전기로부터 전기 에너지를 공급받아 저장할 수 있다. 또한, 차량(1)의 주차 중에 시동 모터에 엔진의 시동을 위한 전력을 공급하거나 차량(1)의 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다.
배터리 센서(37)는 배터리(B)와 관련된 각종 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 배터리 센서(37)는 배터리(B)의 정격 용량, 배터리(B)의 충전 비율(State of Charge, SoC), 배터리(B)의 잔존 수명(State of Health, SoH), 배터리(B)의 출력 전압(V), 배터리(B)의 출력 전류(I), 배터리(B)의 온도(t) 등의 배터리 상태 정보를 획득할 수 있다.
차체 제어 모듈(100)은 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 전장 부품들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 차체 제어 모듈(100)은 차량(1)에 설치된 보조 히터(41), 시트 히터(42), 헤드 레스트 히터(43), 암 레스트 히터(44), 스티어링 휠 히터(45), 리어 윈도우 히터(46), 사이드 미러 히트(47) 등을 제어할 수 있다.
보조 히터(41)는 공조 장치(36)에 의한 난방 시에 공조 장치(36)를 보조할 수 있다. 난방 시에 공조 장치(36)는 냉각수의 열을 이용하여 차량(1)의 실내 공기를 가열한다. 이때, 냉각수가 충분히 가열되기 전에는 보조 히터(41)가 차량(1)의 실내 공기를 가열할 수 있다.
시트 히터(42)는 운전석 시트(S1) 및 조수석 시트(S2)의 본체와 등받이에 마련될 수 있으며, 운전자의 조작 및 시트(S1, S2)의 온도에 따라 시트(S1, S2)의 본체 및 등받이를 가열할 수 있다. 또한, 헤드 레스트 히터(43)는 시트(S1, S2)의 헤드 레스트에 마련될 수 있으며, 역시 운전자의 조작 및 헤드 레스트의 온도에 따라 헤드 레스트를 가열할 수 있다.
암 레스트 히터(44)는 운전석 시트(S1)과 조수석 시트(S2) 사이의 암 레스트(A)에 마련될 수 있으며, 운전자의 조작 및 암 레스트(A)의 온도에 따라 암 레스트(A)를 가열할 수 있다. 스티어링 휠 히터(45)은 스티어링 휠(34a) 상에 마련될 수 있으며, 운전자의 조작 및 스티어링 휠(34a)의 온도에 따라 스티어링 휠(34a)를 가열할 수 있다.
리어 윈도우 히터(46)는 리어 윈도우(19) 상에 마련될 수 있으며, 리어 윈도우(19)에 발생된 습기 또는 성에를 제거하기 위한 리어 윈도우(19)를 가열할 수 있다. 또한, 사이드 미러 히터(47)는 사이드 미러(14a) 상에 마련될 수 있으며, 사이드 미러(14a)에 발생된 습기 또는 성에를 제거하기 위한 사이드 미러(14a)를 가열할 수 있다.
이러한 전장 부품들(30)은 차량용 통신 네트워크(CNT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(31), 변속기 제어 유닛(32), 전자 제동 시스템(33), 전동 조향 장치(34), 오디오 장치(35), 공조 장치(36), 배터리 센서(37) 및 차체 제어 모듈(100)는 차량용 통신 네트워크(CNT)를 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100), 보조 히터(41), 시트 히터(42), 헤드 레스트 히터(43), 암 레스트 히터(44), 스티어링 휠 히터(45), 리어 윈도우 히터(46), 사이드 미러 히트(47) 역시 차량용 통신 네트워크(CNT)를 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다.
차량용 통신 네트워크(CNT)는 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등의 통신 규약을 채용할 수 있다. 또한, 차량용 통신 네트워크(NT)는 모스트, 플렉스레이, 캔, 린 등 단일의 통신 규약을 채용할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 통신 규약을 채용할 수도 있다. 다만, 이하에서는 이해를 돕기 위하여 차량용 통신 네트워크(CNT)는 캔 통신 규약을 이용하는 것으로 가정한다.
또한, 전장 부품들(30)은 차량용 전력 네트워크(PNT)를 통하여 배터리(B)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 배터리(B)는 차량(1)의 주행 중 또는 주차 중에 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다.
배터리(B)가 전장 부품들(30)에 전력을 공급하는 것은 아래에서 더욱 자세하게 설명한다.
도 4는 일 실시예에 의한 차량의 전력 시스템을 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 전력 시스템은 시동 모터(M), 엔진(E), 발전기(G), 배터리(B) 및 전장 부품들(30)을 포함할 수 있다.
시동 모터(M)은 엔진(E)이 정지 중에 엔진(E)의 시동을 걸기 위하여 엔진(E)에 회전력을 제공할 수 있다. 시동 모터(M)는 배터리(B)로부터 전력을 공급받을 수 있으며, 시동 모터(M)가 엔진(E)의 시동을 걸기 위하여 매우 많은 전력량을 소비할 수 있다. 따라서, 배터리(B)는 시동 모터(M)의 동작을 위하여 일정 수준 이상의 전력량(예를 들어, 대략 80% 이상의 충전 비율)을 유지한다.
엔진(E)은 차량(1)을 이동시키기 위한 동력을 생성한다. 구체적으로, 엔진(E)은 연료의 폭발적 연소를 이용하여 회전력을 생성할 수 있으며, 엔진(E)의 회전력은 변속기를 거쳐 차륜(20)으로 전달될 수 있다. 차량(1)은 차륜(20)의 회전에 의하여 이동할 수 있다. 또한, 엔진(E)에 의하여 생성된 회전력 중 일부는 발전기(G)로 제공될 수 있다.
발전기(G)는 엔진(E)으로부터 회전력을 제공받으며, 엔진(E)의 회전력으로부터 전기 에너지 즉 전력을 생산할 수 있다. 또한, 발전기(G)는 차량(1)의 주행 상태 및 배터리(B)의 충전 비율(SoC)에 따라 발전량을 조절할 수 있다. 예를 들어, 발전기(G)는 회전자와 고정자가 모두 코일을 포함하는 모터의 형태를 가질 수 있으며, 회전자는 엔진(E)의 회전력에 의하여 회전하고 고정자는 회전이 불가능하도록 고정될 수 있다. 회전자가 회전하는 중에 회전자의 코일에 전류가 공급되면 회전하는 자계가 발생하며, 회전하는 자계로 인하여 고정자의 코일에 기전력이 발생한다. 이를 이용하여 발전기(G)는 전력을 생산할 수 있다. 또한, 회전자의 코일에 공급되는 전류의 크기에 따라 자계의 크기가 변화하며, 고정자의 코일에 발생하는 기전력 역시 변화할 수 있다. 이를 이용하여 발전기(G)는 전력의 생산량을 조절할 수 있다.
발전기(G)에 의하여 생산된 전력의 일부는 차량(1)의 전장 부품들(30)에 공급되며, 다른 일부는 차량(1)의 배터리(B)에 저장될 수 있다. 다시 말해, 발전기(G)에 의하여 생산된 전력은 전장 부품들(30)에 공급되고, 남은 전력이 배터리(B)에 저장될 수 있다.
배터리(B)는 발전기(G)로부터 전력을 공급받으며, 공급된 전력을 화학 에너지의 형태로 저장할 수 있다. 또한, 배터리(B)는 엔진(E)의 정지 시에 엔진(E)의 시동을 걸기 위한 전력을 시동 모터(M)에 공급할 수 있다.
배터리(B)는 발전기(G)로부터 전력을 공급받을 수 있을 뿐만 아니라 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수도 있다. 예를 들어, 엔진(E)이 정지된 주차 중에는 발전기(G)가 전력을 생산하지 못하므로 배터리(B)는 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전장 부품들(30)이 소비하는 전력이 발전기(G)가 생산하는 전력보다 큰 경우, 배터리(B)는 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다.
이처럼, 발전기(G)와 배터리(B)는 상호 보완적으로 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다. 전장 부품들(30)은 발전기(G) 또는 배터리(B)로부터 전력을 공급받으며, 차량(1)의 구성을 제어하거나 운전자를 보호하거나 운전자에게 재미와 편의를 제공할 수 있다.
특히, 차체 제어 모듈(100)은 운전자를 보호하거나 운전자에게 재미와 편의를 제공하는 각종 전장 부품들을 제어할 수 있다. 나아가, 차체 제어 모듈(100)은 시동 모터(M)가 동작할 수 있는 배터리(B)의 충전량을 유지하기 위하여 각종 전장 부품들이 소비하는 전력을 제어할 수 있다.
이하에서는 차체 제어 모듈(100)의 구성이 설명된다.
도 5는 일 실시예에 의한 차량에 포함된 차체 제어 모듈의 구성을 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 차체 제어 모듈(100)은 통신부(120), 저장부(130) 및 제어부(110)를 포함할 수 있다.
통신부(120)는 차량용 통신 네트워크(CNT)를 통하여 전장 부품들(30)로부터 통신 신호를 수신하고 전장 부품들(30)로 통신 신호를 전송하는 캔 트랜시버(CAN transceiver) (121)를 포함할 수 있다. 캔 트랜시버(121)는 차량용 통신 네트워크(CNT)로부터 아날로그 통신 신호를 수신하고, 아날로그 통신 신호를 디지털 통신 데이터로 변환하여 제어부(110)로 출력할 수 있다. 또한, 캔 트랜시버(121)는 제어부(110)로부터 디지털 통신 데이터를 수신하고, 디지털 통신 데이터를 아날로그 통신 신호로 변환하여 차량용 통신 네트워크(CNT)로 송신할 수 있다.
이처럼, 통신부(120)는 차량용 통신 네트워크(CNT)를 통하여 차량(1)의 전장 부품들(30)과 데이터를 주고 받을 수 있으며, 차체 제어 모듈(100)은 통신부(120)을 통하여 차량(1)의 전장 부품들(30)과 통신할 수 있다.
저장부(130)는 차체 제어 모듈(100)을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장하는 2차 메모리(131)를 포함할 수 있다. 2차 메모리(131)는 전력 공급이 차단되더라도 저장된 데이터가 손실되지 않는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있으며, 제어부(130)의 제어 신호에 따라 데이터를 저장하거나, 저장된 데이터를 삭제할 수 있다. 이러한 2차 메모리(131)는 하드 디스크 드라이브(hard disc drive, HDD) 또는 반도체 소자 드라이브(solid state drive, SSD)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 차체 제어 모듈(100)을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장하는 1차 메모리(112)와, 1차 메모리(112)에 저장된 제어 프로그램 및 제어 데이터에 따라 제어 신호를 생성하는 프로세서(111)를 포함할 수 있다.
1차 메모리(112)는 통신부(120)를 통하여 수신된 통신 데이터를 임시로 기억하거나, 저장부(130)에 저장된 제어 프로그램 및 제어 데이터를 임시로 기억할 수 있다. 또한, 1차 메모리(112)는 프로세서(111)의 제어 신호에 따라 프로그램 및/또는 데이터를 프로세서(111)에 제공할 수 있다.
이러한 1차 메모리(112)는 S램(Static Random Access Memory, S-RAM), D랩(Dynamic Random Access Memory) 등의 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 1차 메모리(112)는 차체 제어 모듈(100)의 부팅 또는 파워 온 리셋(power on reset)을 위한 프로그램을 저장하기 위한 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
프로세서(111)는 각종 논리 회로와 연산 회로를 포함할 수 있으며, 메모리(112)로부터 제공된 프로그램에 따라 데이터를 처리하고 처리 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(111)는 발전기(G)에 관한 데이터와 배터리(B)에 관한 데이터와 전장 부품들(30)의 동작에 관한 데이터를 처리하고, 전장 부품들(30)의 전력 소비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
이처럼, 제어부(110)는 통신부(120)를 통하여 차량(1)에 관한 데이터를 수집하고, 저장부(130)에 저장된 프로그램에 따라 데이터를 처리하여 전장 부품들(30)의 전력 소비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 발전기(G)에 관한 데이터와 배터리(B)에 관한 데이터와 전장 부품들(30)의 동작에 관한 데이터로부터 전장 부품들(30)이 이용할 수 있는 전력의 가용률을 산출하고, 산출된 전력 가용률에 따라 전장 부품들(30)의 전력 소비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
이때, 전장 부품들(30)이 현재 공급받을 수 있는 전력량을 전력 가용량이라 하며, 제어부(110)는 다음의 [수학식 1]을 이용하여 전력 가용량을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
여기서, 전력 가용량은 전장 부품들(30)이 현재 이용할 수 있는 전력량을 의미하며, 발전량은 발전기(G)가 현재 생산하는 전력량을 의미하고, 충전량은 배터리(B)에 현재 저장된 전력량을 의미하고, 소비량은 전력 부품들(30)이 현재 소비하는 전력량을 의미한다.
이처럼, 전력 가용량은 발전량, 충전량 및 소비량으로부터 산출될 수 있다. 이때, 발전량은 발전기(G)의 회전 속도, 발전기(G)의 온도 및 전압으로부터 산출되며, 충전량은 배터리(B)의 충전 비율로부터 산출될 수 있다. 또한, 소비량은 전장 부품들(30)의 동작 정보 또는 배터리(B)의 출력 전류로부터 산출될 수 있다.
또한, 전장 부품들(30)이 최대로 공급받을 수 있는 전력량을 최대 가용량이라 하며, 제어부(110)는 다음의 [수학식 2]를 이용하여 최대 가용량을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
여기서, 최대 가용량은 전장 부품들(30)이 최대로 이용할 수 있는 전력량을 의미하며, 발전량은 발전기(G)가 최대로 생산할 수 있는 전력량을 의미하고, 충전량은 배터리(B)에 최대로 저장될 수 있는 전력량을 의미하고, 소비량은 전력 부품들(30)이 기본적으로 소비하는 전력량을 의미한다.
이처럼, 최대 가용량은 최대 발전량, 최대 충전량 및 기본 소비량으로부터 산출될 수 있다. 이때, 최대 발전량, 최대 충전량 및 기본 소비량은 실험을 통하여 사전에 획득될 수 있다.
또한, 전장 부품들(30)이 최대로 공급받을 수 있는 전력량에 대하여 전장 부품들(30)이 현재 공급받을 수 있는 전력량의 비율 즉 전력 가용량에 대한 최대 가용량의 비율을 전력 가용률이라 하며, 제어부(110)는 다음의 [수학식 3]을 이용하여 전력 가용률을 산출할 수 있다.
여기서, 전력 가용률은 전장 부품들(30)이 최대로 공급받을 수 있는 전력량에 대하여 전장 부품들(30)이 현재 공급받을 수 있는 전력량의 비율을 의미하며, 전력 가용량은 전장 부품들(30)이 현재 이용할 수 있는 전력량을 의미하고, 최대 가용량은 전장 부품들(30)이 최대로 이용할 수 있는 전력량을 의미할 수 있다.
이처럼, 전력 가용률은 발전기(G)와 배터리(B)가 전장 부품들(30)에 공급할 수 있는 최대 전력에 대한 발전기(G)와 배터리(B)가 전장 부품들(30)에 공급하는 현재 전력의 비율을 나타내며, 차량(1)의 전력 공급 상태를 나타내는 지표로 이용될 수 있다. 다시 말해, 전력 가용률이 높으면 제어부(110)는 차량(1)이 전력 공급 상태가 좋은 것으로 판단할 수 있으며, 전력 가용률이 낮으면 제어부(110)는 차량(1)의 전력 공급 상태가 좋지 못한 것으로 판단할 수 있다.
이하에서는 차량(1)의 동작 특히 차체 제어 모듈(100)의 동작이 설명된다.
도 6은 일 실시예에 의한 차량의 전력 소비 제한 방법의 일 예를 도시한다. 또한, 도 7은 도 6에 도시된 전력 소비 제한 방법에 의하여 전장 부품들의 동작의 일 예를 도시한다.
도 6 및 도 7과 함께, 차량(1)의 전력 소비 제한 방법(1000)이 설명된다.
차량(1)은 전장 부품들(30)의 전력 가용률을 산출한다(1010).
차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 발전기(G)에 관한 데이터와 배터리(B)에 관한 데이터와 전장 부품들(30)의 동작에 관한 데이터로부터 전장 부품들(30)이 이용할 수 있는 전력의 가용률을 산출할 수 있다.
구체적으로, 차체 제어 모듈(100)은 [수학식 1]을 이용하여 발전기(G)의 발전량, 배터리(B)의 충전량 및 전장 부품들(30)의 전력 소비량으로부터 전력 가용량을 산출하고, [수학식 2]를 이용하여 발전기(G)의 최대 발전량, 배터리(B)의 최대 충전량 및 전장 부품들(30)의 최대 소비량으로부터 최대 가용량을 산출할 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 [수학식 3]을 이용하여 전력 가용량과 최대 가용량으로부터 전력 가용률을 산출할 수 있다.
이후, 차량(1)은 전력 가용률이 미리 정해진 제1 기준 가용률보다 작은지를 판단한다(1020).
차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률과 제1 기준 가용률을 비교하고, 전력 가용률이 제1 기준 가용률보다 작은지를 판단할 수 있다. 제1 기준 가용률은 전장 부품들(30)의 전력 소비 제한 동작이 개시되는 가용률을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 전력 가용률이 80%일 때 전장 부품(도 7에 의하면 보조 히터)의 동작이 제한된다면, 제1 전력 가용률은 80%로 정의될 수 있다.
전력 가용률이 제1 기준 가용률보다 작지 않으면(1020의 아니오), 차량(1)은 전력 가용률의 산출을 반복한다.
전력 가용률이 제1 기준 가용률보다 작으면(1020의 예), 차량(1)은 산출된 전력 가용률에 따라 전장 부품들(30)의 전력 소비를 제한한다(1030).
전력 가용률이 제1 기준 가용률보다 작으면 차량(1)의 전력 공급 상태가 좋지 못한 것으로 판단될 수 있다. 다시 말해, 전력 가용률이 제1 기준 가용률보다 작아지면 발전기(G)의 발전량보다 전장 부품들(30)의 전력 소비량이 많음으로 인하여 배터리(B)의 충전량이 감소하는 것으로 판단될 수 있다. 나아가, 배터리(B)의 충전량이 지속적으로 감소되면, 엔진(E)의 재시동 시에 배터리(B)의 충전량이 부족함으로 인하여 엔진(E)의 시동이 실패할 가능성이 있다.
따라서, 차량(1)은 전장 부품들(30)의 전력 소비를 감소시키기 위한 전력 소비 제한 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)의 전력 소비를 감소시키기 위한 전력 소비 제한 동작을 전력 가용률에 따라 단계적으로 수행할 수 있다. 다시 말해, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 전장 부품들(30)의 개별 기준 가용률보다 작아지면 전장 부품들(30)의 전력 소비 제한 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 전력 가용률이 80% 보다 작으면 차체 제어 모듈(100)은 절전 1단계로 전장 부품들(30)의 턴온 시간을 지연시킬 수 있다. 구체적으로, 차체 제어 모듈(100)은 주기적으로 턴온/턴오프되는 전장 부품들(30)의 턴온 시간을 지연시킬 수 있다.
차체 제어 모듈(100)은 운전자의 편의를 위하여 보조 히터(41), 시트 히터(42), 헤드 레스트 히터(43), 암 레스트 히터(44), 스티어링 휠 히터(45), 리어 윈도우 히터(46), 사이드 미러 히트(47) 각각을 온 시간 동안 가동하고, 오프 시간 동안 가동을 중지할 수 있다.
이때, 전력 가용률이 80% 보다 작아지면 차체 제어 모듈(100)은 절전 1단계로서 전력 가용률에 따라 보조 히터(41), 시트 히터(42), 헤드 레스트 히터(43), 암 레스트 히터(44), 스티어링 휠 히터(45), 리어 윈도우 히터(46), 사이드 미러 히트(47)의 턴온 시간을 지연시킬 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 80% 보다 작으면 보조 히터(41)의 턴온 시간을 대략 5초 내지 10초 지연시키고, 전력 가용률이 78% 보다 작으면 리어 윈도우 히터(46)의 턴온 시간을 대략 10초 내지 20초 지연시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 76% 보다 작으면 시트 히터(42)의 턴온 시간을 대략 30초 내지 60초 지연시키고, 전력 가용률이 74% 보다 작으면 암 레스트 히터(44)의 턴온 시간을 대략 10초 내지 20초 지연시킬 수 있다.
또한, 전력 가용률이 70% 보다 작으면 차체 제어 모듈(100)은 절전 2단계로 전장 부품들(30)을 저전력으로 동작시킬 수 있다. 구체적으로, 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)에 공급되거나 전장 부품들(30)이 소비하는 전력을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)에 공급되는 전류를 감소시키거나 전장 부품들(30)의 온 시간(가동 시간)을 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 70% 보다 작아지면 암 레스트 히터(44)의 출력을 대략 50% 감소시키고, 전력 가용률이 68% 보다 작아지면 시트 히터(41)의 출력을 대략 50% 감소시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 56% 보다 작아지면 스티어링 휠 히터(45)의 출력을 대략 50% 감소시키고, 전력 가용률이 55% 보다 작아지면 헤드 레스트 히터(43)의 출력을 대략 50% 감소시킬 수 있다.
또한, 전력 가용률이 50% 보다 작으면 차체 제어 모듈(100)은 절전 3 단계로 전장 부품들(30)의 동작을 차단할 수 있다.
예를 들어, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 50% 보다 작아지면 사이드 미러 히터(47)의 동작을 중단시키고, 전력 가용률이 48% 보다 작아지면 스티어링 휠 히터(45)의 동작을 중단시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 44% 보다 작아지면 암 레스트 히터(44)의 동작을 중단시키고, 전력 가용률이 40% 보다 작아지면 시트 히터(42)의 동작을 중단시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 38% 보다 작아지면 보조 히터(41)의 동작을 중단시키고, 전력 가용률이 36% 보다 작아지면 리어 윈도우 히터(46)의 동작을 중단시키며, 전력 가용률이 22% 보다 작아지면 헤드 레스트 히터(43)의 동작을 중단시킬 수 있다.
이상에 설명된 바와 같이, 차량(1)은 전력 가용률에 따라 전장 부품들(30)의 동작을 단계적으로 제한할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은 전력 가용률에 따라 전장 부품들(30)의 턴온 시간을 지연시키거나, 전장 부품들(30)의 가동 시간을 감소시키거나, 전장 부품들(30)의 가동을 중단시킬 수 있다.
이처럼, 차량(1)은 전장 부품들(30)의 동작을 단계적으로 제한함으로써 배터리(B)의 충전량이 급격히 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이러한 전장 부품들(30)의 동작을 단계적으로 제한하는 것은 운전자의 편의를 희생시킬 수 있다. 다시 말해, 전장 부품들(30)의 동작이 단계적으로 제한됨으로 인하여, 운전자는 불편을 격을 수 있다.
특히, 운전자의 주행 습관 또는 주행 패턴으로 인하여 배터리(B)의 충전량이 충분히 증가하지 못하는 경우, 전장 부품들(30)의 동작이 지속적으로 제한될 수 있으며, 운전자가 지속적으로 불편을 격을 수 있다. 예를 들어, 차량(1)의 주행 거리가 짧거나 차량(1)이 장시간 주차되는 경우 등에 배터리(B)가 충분히 충전되지 못함으로 인하여, 전장 부품들(30)의 동작이 지속적으로 제한될 수 있으며, 운전자가 지속적으로 불편을 격을 수 있다.
이처럼, 전장 부품들(30)의 동작이 지속적으로 제한되는 경우, 차량(1)은 전력 가용률을 증가시키기 위하여 전장 부품들(30)의 전력 소비를 일시적으로 최소로 감소시키고, 전장 부품들(30)의 가동을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은 전력 가용률을 증가시키기 위하여 전장 부품들(30)의 동작이 제한되는 개별 기준 가용률을 증가시킬 수 있다.
이하에서는 전력 가용률을 증가시키기 위하여 차량(1)이 전장 부품들(30)의 전력 소비를 일시적으로 감소시키는 방법이 설명된다.
도 8은 일 실시예에 의한 차량의 전력 가용률 향상 방법의 일 예를 도시한다. 또한, 도 9는 도 8에 도시된 전력 가용률 향상 방법에 의하여 전장 부품들의 동작의 일 예를 도시한다.
도 8 및 도 9와 함께, 차량(1)의 전력 가용률 향상 방법(1200)이 설명된다.
차량(1)은 전력 가용률의 하락으로 인한 동작 제한의 시간 비율과 동작 제한의 횟수 비율을 산출한다(1210).
차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 차량(1)의 주행 시간과 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 시간으로부터 전장 부품들(30)의 동작 제한의 시간 비율을 산출할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이 전력 가용률이 제1 기준 가용률보다 작아지면, 차량(1)은 배터리(B)의 충전량을 증가시키기 위하여 전장 부품들(30)의 동작을 일부 제한할 수 있다. 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 정도를 획득하기 위하여 [수학식 4]를 이용하여 차량(1)의 전체 주행 시간에 대한 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 시간의 비율을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
이때, 차량(1)의 주행 시간은 엔진(E)의 시동이 걸린 시간일 수 있으며, 동작 제한 시간은 전력 가용률의 하락으로 인하여 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 시간일 수 있다.
또한, 차체 제어 모듈(100)은 차량(1)의 주행 횟수와 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 횟수로부터 전장 부품들(30)의 동작 제한의 횟수 비율을 산출할 수 있다. 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 정도를 획득하기 위하여 [수학식 5]를 이용하여 차량(1)의 전체 주행 횟수에 대한 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 횟수의 비율을 산출할 수 있다.
[수학식 5]
이때, 차량(1)의 주행 횟수는 엔진(E)의 시동이 걸린 횟수일 수 있으며, 동작 제한 시간은 전력 가용률의 하락으로 인하여 전장 부품들(30)의 동작이 제한된 횟수일 수 있다.
이후, 차량(1)은 전력 제한 시간 비율이 제1 기준값보다 큰지를 판단한다(1220).
차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 전력 제한 시간 비율과 제1 기준값을 비교하고, 전력 제한 시간 비율이 제1 기준값보다 큰지를 판단할 수 있다. 제1 기준값은 전력 가용률 향상을 위한 전장 부품들(30)의 전력 소비의 제한이 개시되는 기준을 나타낼 수 있으며, 전장 부품들(30)의 동작 제한으로 인하여 운전자가 불편을 느끼기 시작하는 동작 제한 비율을 나타낼 수 있다. 이러한 제1 기준값은 차량(1)의 설계자에 의하여 사전에 저장되거나 운전자에 의하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준값은 50%로 정해질 수 있다.
전력 제한 시간 비율이 제1 기준값보다 크지 않으면(1220의 아니오), 차량(1)은 전력 제한 횟수 비율이 제2 기준값보다 큰지를 판단한다(1230).
차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 전력 제한 횟수 비율과 제2 기준값을 비교하고, 전력 제한 횟수 비율이 제2 기준값보다 큰지를 판단할 수 있다. 제2 기준값은 전력 가용률 향상을 위한 전장 부품들(30)의 가동 최소화가 개시되는 기준을 나타낼 수 있으며, 전장 부품들(30)의 동작 제한으로 인하여 운전자가 불편을 느끼기 시작하는 동작 제한 비율을 나타낼 수 있다. 이러한 제2 기준값은 차량(1)의 설계자에 의하여 사전에 저장되거나 운전자에 의하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 기준값은 50%로 정해질 수 있다.
전력 제한 시간 비율이 제1 기준값보다 크지 않고(1220의 아니오) 전력 제한 시간 횟수가 제2 기준값보다 크지 않으면(1230의 아니오), 차량(1)은 동작 제한의 시간 비율과 동작 제한의 횟수 비율의 산출을 반복한다.
전력 제한 시간 비율이 제1 기준값보다 크거나(1220의 예) 전력 제한 시간 횟수가 제2 기준값보다 크면(1230의 예), 차량(1)은 전장 부품들(30)의 가동을 일시적으로 최소화한다(1240).
운전자에게 불편을 줄 정도로 전장 부품들(30)의 동작 제한이 자주/오래 발생될 경우, 전력 가동률을 일시에 향상시키기 위하여 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)의 가동을 일시적으로 최소화할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 제1 전력 가용률보다 낮아지면 전장 부품들(30)의 동작 제한을 개시하고, 전력 가용률과 전장 부품들(30) 각각의 개별 기준 가용률에 따라 전장 부품들(30) 각각의 동작을 제한한다. 예를 들어, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 80% 보다 작으면 전장 부품들(30)의 동작 제한을 개시하여 절전 1단계로 전장 부품들(30)의 턴온 시간을 지연시키고, 전력 가용률이 70% 보다 작으면 절전 2단계로 전장 부품들(30)을 저전력으로 동작시키며, 전력 가용률이 50% 보다 작으면 절전 3 단계로 전장 부품들(30)의 동작을 차단할 수 있다.
차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률을 증가시키기 위하여 전장 부품들(30)의 동작 제한이 개시되는 제1 기준 가용률(예를 들어, 80%)을 제2 기준 가용률(예를 들어, 90%)로 증가시키고, 전장 부품들(30)의 동작이 제한되는 개별 기준 가용률을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이 차체 제어 모듈(100)은 제1 전력 가동률 및 절전 1단계 진입 가용률을 90%로 상승시켜 전력 가용률이 90% 보다 작으면 전장 부품들(30)의 턴온 시간을 지연시킬 수 있다. 차체 제어 모듈(100)은 절전 2단계 진입 가용률을 80%로 상승시켜 전력 가용률이 80% 보다 작으면 전장 부품들(30)을 저전력으로 동작시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 절전 3단계 진입 가용률을 60%로 상승시켜 전력 가용률이 60% 보다 작으면 전장 부품들(30)의 동작을 차단할 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 90% 보다 작으면 보조 히터(41)의 턴온 시간을 대략 5초 내지 10초 지연시키고, 전력 가용률이 88% 보다 작으면 리어 윈도우 히터(46)의 턴온 시간을 대략 10초 내지 20초 지연시킬 수 있다. 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 86% 보다 작으면 시트 히터(42)의 턴온 시간을 대략 30초 내지 60초 지연시키고, 전력 가용률이 84% 보다 작으면 암 레스트 히터(44)의 턴온 시간을 대략 10초 내지 20초 지연시킬 수 있다.
또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 80% 보다 작아지면 암 레스트 히터(44)의 출력을 대략 50% 감소시키고, 전력 가용률이 78% 보다 작아지면 시트 히터(41)의 출력을 대략 50% 감소시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 66% 보다 작아지면 스티어링 휠 히터(45)의 출력을 대략 50% 감소시키고, 전력 가용률이 65% 보다 작아지면 헤드 레스트 히터(43)의 출력을 대략 50% 감소시킬 수 있다.
또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 60% 보다 작아지면 사이드 미러 히터(47)의 동작을 중단시키고, 전력 가용률이 58% 보다 작아지면 스티어링 휠 히터(45)의 동작을 중단시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 54% 보다 작아지면 암 레스트 히터(44)의 동작을 중단시키고, 전력 가용률이 50% 보다 작아지면 시트 히터(42)의 동작을 중단시킬 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률이 48% 보다 작아지면 보조 히터(41)의 동작을 중단시키고, 전력 가용률이 46% 보다 작아지면 리어 윈도우 히터(46)의 동작을 중단시키며, 전력 가용률이 32% 보다 작아지면 헤드 레스트 히터(43)의 동작을 중단시킬 수 있다.
이처럼, 전장 부품들(30)의 동작이 제한되는 개별 기준 가용률을 증가시킴으로써 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)의 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 전력 가용률이 72%인 경우 전장 부품들(30)의 가동 최소화 이전에는 보호 히터(41), 리어 윈도우 히터(46), 시트 히터(42) 및 암 레스트 히터(44)의 턴온 이 지연되었으나, 전장 부품들(30)의 가동 최소화 이후에는 보호 히터(41)와 리어 윈도우 히터(46)의 턴온이 지연되고 시트 히터(42)와 암 레스트 히터(44)는 저전력으로 감소될 수 있다. 그 결과, 전장 부품들(30)의 가동 최소화 이후에는 가동 최소화 이전에 비하여 전장 부품들(30)의 전력 소비가 감소하고, 배터리(B)의 충전량이 증가할 수 있다. 다시 말해, 전력 가용률이 증가할 수 있다.
뿐만 아니라, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률을 증가시키기 위하여 운전자가 사전에 선택한 전장 부품의 가동을 차단할 수 있다. 예를 들어, 운전자가 사전에 헤드 레스트 히터(43)와 암 레스트 히터(44)의 차단을 설정한 경우, 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률을 증가시키기 위하여 헤드 레스트 히터(43)와 암 레스트 히터(44)의 가동을 차단할 수 있다.
이후, 차량(1)은 차량(1)은 전장 부품들(30)의 전력 가용률을 산출한다(1250).
차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 발전기(G)에 관한 데이터와 배터리(B)에 관한 데이터와 전장 부품들(30)의 동작에 관한 데이터로부터 전장 부품들(30)이 이용할 수 있는 전력의 가용률을 산출할 수 있다.
구체적으로, 차체 제어 모듈(100)은 [수학식 1]을 이용하여 발전기(G)의 발전량, 배터리(B)의 충전량 및 전장 부품들(30)의 전력 소비량으로부터 전력 가용량을 산출하고, [수학식 2]를 이용하여 발전기(G)의 최대 발전량, 배터리(B)의 최대 충전량 및 전장 부품들(30)의 최대 소비량으로부터 최대 가용량을 산출할 수 있다. 또한, 차체 제어 모듈(100)은 [수학식 3]을 이용하여 전력 가용량과 최대 가용량으로부터 전력 가용률을 산출할 수 있다.
이후, 차량(1)은 전력 가용률이 미리 정해진 제3 기준 가용률보다 큰지를 판단한다(1260).
차량(1)의 차체 제어 모듈(100)은 전력 가용률과 제3 기준 가용률을 비교하고, 전력 가용률이 제3 기준 가용률보다 큰지를 판단할 수 있다. 제3 기준 가용률은 제1 기준 가용률보다 큰 값일 수 있으며, 전장 부품들(30)의 개별 기준 가용률이 복원되더라도 적어도 일정 시간 동안 전력 가용률이 제1 기준 가용률보다 크게 유지될 수 있는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 제3 기준 가용률은 95%로 정의될 수 있다.
전력 가용률이 미리 정해진 제3 기준 가용률보다 크지 않으면(1260의 아니오), 차량(1)은 차량(1)은 전력 가용률의 산출을 반복한다.
전력 가용률이 미리 정해진 제3 기준 가용률보다 크면(1260의 예), 차량(1)은 전장 부품들(30)의 가동 최소화를 종료한다(1270).
전력 가용률이 미리 정해진 제3 기준 가용률보다 커지면, 배터리(B)의 충전량이 충분하므로 운전자의 불편을 최소화하기 위하여 차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)의 가동 최소화를 종료할 수 있다.
차체 제어 모듈(100)은 전장 부품들(30)의 동작 제한이 개시되는 제1 전력 가동률과 전장 부품들(30)의 동작이 제한되는 개별 기준 가용률을 원래대로 복원할 수 있다. 구체적으로, 차체 제어 모듈(100)은 제1 전력 가동률 및 절전 1단계 진입 가용률을 80%로 복원하고, 절전 2단계 진입 가용률을 70%로 복원하고, 절전 3단계 진입 가용률을 50%로 복원할 수 있다.
이상에서는 전력 가용률이 미리 정해진 제3 기준 가용률보다 크면 차량(1)이 전장 부품들(30)의 가동 최소화를 종료하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전장 부품들(30)의 가동을 최소화한 이후 미리 정해진 기준 시간이 경과하면, 차량(1)은 전장 부품들(30)의 가동 최소화를 종료할 수도 있다.
이상에 설명된 바와 같이, 차량(1)은 전력 가용률에 의하여 전장 부품들(30)의 동작이 제한되는 것이 빈번하면 전장 부품들(30)의 가동을 일시적으로 최소화하여 전력 가용률을 확보할 수 있다. 그 결과, 전장 부품들(30)의 동작이 지속적으로 제한되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차량 100: 차체 제어 모듈

Claims (20)

  1. 전력을 생산하는 발전기;
    상기 발전기로부터 전력을 공급받는 복수의 전장 부품;
    상기 발전기에 의하여 생산된 전력을 일부를 저장하는 배터리;
    상기 발전기의 발전량, 상기 배터리의 충전량 및 상기 복수의 전장 부품의 전력 소비량으로부터 전력 가용률을 산출하고, 상기 전력 가용률이 미리 정해진 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 차체 제어 모듈을 포함하되,
    차량의 주행 시간에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 시간의 비율이 미리 정해진 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 큰 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 크지 않고 상기 차량의 주행 횟수에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 횟수의 비율이 미리 정해진 제2 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 차량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률 보다 큰 제3 기준 가용률보다 커진 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 동작을 종료하는 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 것은 운전자가 사전에 선택한 전장 부품의 동작을 차단하는 것을 포함하는 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용량보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시키는 차량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시키는 차량.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시키는 차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시키는 차량.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단하는 차량.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 차체 제어 모듈은 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단하는 차량.
  11. 발전기의 발전량, 배터리의 충전량 및 복수의 전장 부품의 전력 소비량으로부터 전력 가용률을 산출하는 과정;
    상기 전력 가용률이 미리 정해진 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정;
    차량의 주행 시간에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 시간의 비율이 미리 정해진 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 큰 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 동작 제한 시간의 비율이 상기 제1 기준값보다 크지 않고 상기 차량의 주행 횟수에 대한 상기 복수의 전장 부품의 동작 제한 횟수의 비율이 미리 정해진 제2 기준값보다 큰 경우, 상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률 보다 큰 제3 기준 가용률보다 커진 경우, 상기 전력 가용률이 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정을 종료하는 차량의 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은,
    운전자가 사전에 선택한 전장 부품의 동작을 차단하는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은,
    상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용량보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시키는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 턴온 시간을 단계적으로 지연시키는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은,
    상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시키는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 출력을 단계적으로 감소시키는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은,
    상기 전력 가용률이 상기 제1 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단하는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 제한하는 과정은,
    상기 전력 가용률이 상기 제2 기준 가용률보다 작으면 상기 복수의 전장 부품의 동작을 단계적으로 차단하는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
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