KR20100063921A - 차량의 발전 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량 발전 제어시스템은 엔진 회전력을 이용하여 전기를 발전하는 알터네이터와, 목표 전압에 따라 알터네이터의 발전량을 제어하는 레귤레이터와, 상기 알터네이터의 출력 신호로부터 전기 부하를 예측하고,예측된 전기 부하로부터 주행 상태에 따른 목표 전압을 설정하는 제어부를 포함한다.
상기와 같은 발명은 알터네이터의 출력 신호에 따라 목표 전압을 설정함으로써, 별도의 센서를 제거하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
알터네이터, 레귤레이터, 제어부, 배터리, 목표전압

Description

차량의 발전 제어시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING POWER GENERATION OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 발전 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원가 절감을 위한 차량의 발전 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 차량의 연비를 향샹시키기 위해 다양한 부가 장치들이 구비되고 있으나 이러한 부가 장치들을 장착하기 위한 원가 상승 및 작업 효율이 떨어져 연비 향상을 위한 근본적인 해결책이 되지 못한다.
이를 해결하기 위해 최근에는 엔진의 회전력에 의해 전기를 발전하는 알터네이터 제어하여 발전 효율을 높이고 있으며, 이러한 알터네이터는 배터리의 상태에 따라 충방전이 이루어지도록 하여 발전 제어 시스템을 구현하고 있다.
하지만, 이러한 종래 발전 제어시스템은 배터리의 상태를 감시하기 위해 배터리에 별도의 센서 예컨대, 전류 센서 또는 배터리 감지 센서가 장착되며 이는 별도의 센서에 대한 원가가 상승하는 문제점이 발생된다.
또한, 별도의 센서로부터 정보를 수신하기 위해서는 ECU(Electric Control Unit) 입출력 단자의 수도 증가되어야 하기 때문에 이로 인한 원가 상승 및 작업 효율이 떨어지는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 별도의 센서를 제거하여 원가를 절감하기 위한 차량의 발전 제어시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량 발전 제어시스템은 엔진 회전력을 이용하여 전기를 발전하는 알터네이터와, 목표 전압에 따라 알터네이터의 발전량을 제어하는 레귤레이터와, 상기 알터네이터의 출력 신호로부터 전기 부하를 예측하고,예측된 전기 부하로부터 주행 상태에 따른 목표 전압을 설정하는 제어부를 포함한다.
상기 전기 부하는 알터네이터의 듀티값 및 엔진의 회전수 신호로부터 예측될 수 있다.
상기 전기 부하가 일정값 이상이면 발전이 정지되고, 전기 부하가 일정값 미만이면 발전이 개시될 수 있다.
차량이 감속 구간이면 목표 전압을 제1기준값 이상으로 설정하고, 차량이 가속 구간이면 목표 전압을 제1기준값 보다 낮은 제2기준값 이하로 설정하고, 차량이 정속 구간이면 목표 전압을 제1기준값과 제2기준값 사이에서 결정될 수 있다.
본 발명은 알터네이터의 출력 신호에 따라 목표 전압을 설정함으로써, 별도의 센서를 제거하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 레귤레이터의 입력 전압을 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따른 알터네이터의 듀티값과 엔진의 회전수에 따른 전기부하를 설명하기 위한 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템의 동작을 나타낸 순서도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템의 세부 동작을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템은 엔진의 회전력을 이용하여 전기를 발전하는 알터네이터(100)와, 목표 전압에 따라 알터네이터(100)의 발전량을 제어하는 레귤레이터(200)와, 상기 알터네이터(100)의 출력 신호로부터 전기 부하를 예측하고, 예측된 전기 부하로부터 주행 상태에 따른 목표 전압을 설정하는 제어부(300)를 포함한다. 여기서, 차량의 주행 상태를 감지하기 위해 차량정보수집부(600)가 더 마련될 수 있다.
알터네이터(ALT: Alternator, 100)는 엔진(400)과 배터리(500) 사이에 연결 되며, 이러한 알터네이터(100)는 차량의 시동이 온된 후, 회전되는 엔진의 회전력을 이용하여 필드 코일을 통해 전기를 발전한다.
알터네이터(100)의 내부에는 알터네이터(100)의 발전량을 제어하기 위한 레귤레이터(200)가 마련되며, 레귤레이터(200)는 알터네이터(100)에서 생성된 전기를 일정한 레벨로 정전압화하여 출력함으로써, 알터네이터(100)의 발전량을 제어한다. 이로 인해 불필요하게 소모되는 전기 에너지를 최대로 줄일 수 있으며, 이는 차량의 연비 효율을 높일 수 있다.
제어부(ECU: Electir Control Unit, 300)는 목표 전압을 결정하여 레귤레이터(200)에 목표 전압을 제공하는 역할을 하며, 이로 인해 레귤레이터(200)는 제어부(300)로부터 제공된 목표 전압에 따라 알터네이터(100)의 발전량을 제어할 수 있다.
상기와 같은 목표 전압은 전기 부하에 따라 설정될 수 있으며, 전기 부하는 알터네이터(100)의 출력 신호 예컨대, 알터네이터(100)의 듀티(Duty)값과 엔진의 회전수 신호로부터 예측될 수 있다.
레귤레이터(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 듀티값(800)에 따라 12V 내지 16V 사이에서 전압 조정이 가능하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 회전수(RPM)에 따른 알터네이터(100)의 듀티값(700)은 전기 부하에 비례하기 때문에 알터네이터의 듀티(Duty)값과 엔진의 회전수로부터 전기 부하를 예측할 수 있다.
이로부터 제어부(300)는 알터네이터(100)의 출력 신호로부터 전기 부하를 예측할 수 있으며, 예측된 전기 부하에 따라 목표 전압을 설정할 수 있다. 여기서, 측정된 전기 부하로부터 전기 부하가 일정값 미만이면 발전이 개시될 수 있으며, 전기 부하가 일정값 이상이면 발전이 정지될 수 있다. 여기서, 일정값은 미리 실험된 실험치에 의해 결정될 수 있다.
제어부(300)에는 차량의 정보를 수집하기 위한 차량정보수집부(600)가 더 연결될 수 있으며, 제어부(300)는 차량정보수집부(600)로부터 수집된 정보에 의해 차량의 주행 상태 예컨대, 가속 구간, 감속 구간, 정속 구간을 판단하여 차량의 주행 상태에 따라 목표 전압을 달리하여 설정할 수 있다. 여기서, 차량정보수집부(600)에는 외부온도, 냉각수온, 엔진회전수, 주행속도, 스로틀밸브 개도량, 연료차단여부 등의 정보가 수집될 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템의 동작을 살펴본다.
먼저, 차량이 최초로 시동이 걸리면 일정시간동안 충전모드(Stage0)를 유지하는 단계(S100)를 수행한다. 이어서, 발전 제어의 시작(AMS_Active=1) 여부를 판단하는 단계(S120)를 수행한다. 여기서, 발전 제어의 시작은 전기 부하가 일정 수준 미만인 경우와 엔진의 상태를 파악하여 판단할 수 있으며, 발전 제어의 정지는 전기 부하가 일정 수준 이상일 경우 판단될 수 있다.
보다 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 외기온(Ambient Temp)이 제1기준외기온값(f) 이상이며 제1기준외기온(f)보다 작은 제2기준외기온(g) 이하이고, 초기 냉각수온(Coolant Temp at Start)이 제1기준수온값(n)이상이며 제1기준수온값(n)보다 작은 제2기준수온값(h) 이하이고, 엔진회전수(ENG RPM)가 제1기준회전 수(l) 이상이며, 제1기준회전수(l)보다 작은 제2기준회전수(m) 이하이고, 알터네이터 듀티가 일정값(Table_1) 미만이라고 판단되면(S600), 발전을 시작하는 단계(S620)를 수행할 수 있다.
이어서, 엔진회전수(ENG RPM)가 제1기준회전수(l) 이상이며, 제1기준회전수(l)보다 작은 제2기준회전수(m) 이하이고, 알터네이터 듀티가 일정값(Table_1) 이상이라고 판단되면(S660) 발전 제어를 정지하는 단계(S640)를 수행한다.
도 4로 돌아가서, 발전 제어가 시작(S120)되면, 발전 제어가 시작된 후 일정시간(a)이 지났는지 판단하고, 방전 모드(Stage1)로 진입하는 단계(S180)를 수행한다. 여기서, 방전 모드는 정속 모드 주행 시 연비 효과를 극대화하기 위해 수행된다.
상기와 같이 방전 모드로 진입되면 차량의 주행 상태를 판단하여 목표 전압을 조정하는 단계를 수행한다. 여기서, 주행 상태의 판정조건은 도 6에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다.
즉, 연료 공급(Fuelcut)이 중단되거나 악셀 페달 개도값(APS)이 일정 개소 이하이고, 차속(VS)이 일정 속도(b) 이상인지 판단하는 단계(S500)를 수행한다. 상기와 같은 조건을 만족하면 차량은 감속 모드(Eng_Condition=HIGH_Mode)(S520)라 판단될 수 있다. 여기서, 감속 모드는 차속이 감소하여 주로 충전이 이루어지는 구간이다.
반면, 상기 조건을 만족하지 않으면 악셀 개도(APS)가 일정 개도(Table1) 이상이고, 차속(VS)이 일정 속도(b) 이상인지 판단하는 단계(S540)를 수행한다. 상기 조건을 만족하면 차량은 가속 모드(Eng_Condition=LOW_Mode)(S560)라 판단될 수 있다. 여기서, 가속 모드는 운전자가 차속을 증가시키기 위한 구간이다.
이어서, 상기 조건을 만족하지 않으면 아이들 및 정속 모드(Eng_Condition=Normal_Mode)(S580)라고 판단할 수 있다.
도 4로 돌아가서, 방전 모드로 진입되면 차량이 감속 모드인지 판단하는 단계(S200)를 수행하고, 차량이 감속 모드라고 판단되면 목표 전압을 제1기준값(AMS_HI_VOLT) 이상으로 설정하는 단계(S220)를 수행한다. 반면, 차량이 감속 모드가 아니라고 판단되면 차량이 가속 모드인지 판단하는 단계(S240)를 수행한다.
차량이 가속 모드라고 판단되면 목표 전압을 제1기준값 보다 낮은 제2기준값(AMS_LO_COLT) 이하로 설정하는 단계(S260)를 수행한다. 반면, 차량이 가속 모드가 아니라고 판단되면 차량이 정속 모드라고 판단하여 목표 전압을 제1기준값과 제2기준값 사이에서 설정하는 단계(S280)를 수행한다. 여기서, 제1기준값 및 제2기준값은 미리 실험된 실험치에 의해 결정될 수 있다.
상기와 같이 주행 상태에 따른 목표 전압이 결정되면 발전 제어가 시작된 후 일정시간(b)이 지났는지 판단하고, 일정 시간이 지났다고 판단되면 주행 상태와 알터네이터의 듀티에 따라 전기 부하를 예측하여 예측된 전기 부하로부터 알터네이터의 목표 전압을 제어하는 단계(Stage2)(S320)로 진입한다.
이어서, 발전 제어를 시작할 것인지 판단하는 단계(S340)를 수행한다. 발전 제어가 시작되면 차량이 감속 모드인지 판단하는 단계(S380)를 수행하고, 차량이 감속 모드라고 판단되면 목표 전압을 제1기준값 이상으로 설정하는 단계(S400)를 수행한다.
반면, 차량이 감속 모드가 아니라고 판단되어 차량이 가속 모드라고 판단하는 단계(S420)를 수행하고, 차량이 가속 모드라고 판단되면 목표 전압을 제2기준값 이하로 설정하는 단계(S440)를 수행한다. 반면, 차량이 가속 모드가 아니라고 판단되면 차량이 정속 주행 상태라고 판단하고 목표 전압을 제1기준값과 제2기준값 사이로 설정하는 단계(S460)를 수행하여 차량의 발전 제어시스템의 동작을 마친다.
상기와 같이 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템은 알터네이터의 출력 신호에 따라 목표 전압을 설정함으로써, 별도의 센서를 제거하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 레귤레이터의 입력 전압을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 알터네이터의 듀티값과 엔진의 회전수에 따른 전기부하를 설명하기 위한 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템의 동작을 나타낸 순서도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 차량의 발전 제어시스템의 세부 동작을 나타낸 순서도.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 알터네이터 200: 레귤레이터
300: 제어부 400: 엔진
500: 배터리 600: 차량정보수집부

Claims (4)

  1. 엔진 회전력을 이용하여 전기를 발전하는 알터네이터;
    목표 전압에 따라 알터네이터의 발전량을 제어하는 레귤레이터; 및
    상기 알터네이터의 출력 신호로부터 전기 부하를 예측하고,예측된 전기 부하로부터 목표 전압을 설정하는 제어부;
    를 포함하는 차량의 발전 제어시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 부하는 알터네이터의 듀티값 및 엔진의 회전수 신호로부터 예측되는 차량의 발전 제어시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기 부하가 일정값 이상이면 발전이 정지되고, 전기 부하가 일정값 미만이면 발전이 개시되는 차량의 발전 제어시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    차량이 감속 구간이면 목표 전압을 제1기준값 이상으로 설정하고, 차량이 가속 구간이면 목표 전압을 제1기준값 보다 낮은 제2기준값 이하로 설정하고, 차량이 정속 구간이면 목표 전압을 제1기준값과 제2기준값 사이에서 결정하는 차량의 발전 제어시스템.
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