KR20110044549A

KR20110044549A - 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110044549A
Application number: KR1020090101285A
Authority: KR
Inventors: 윤석영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-04-29
Also published as: KR101103861B1

Abstract

본 발명은 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량의 배터리에서 방전된 배터리 파워를 모니터링하고, 차량의 각 부품에서 소비되는 소비 파워를 모니터링 하며, 배터리 파워에서 총 소비 파워를 뺀 파워차가 통합 제어기에 저장되어 있는 기준차를 초과할 경우, 차량의 파워 균형에 문제가 발생된 것으로 판단하고, 차량을 비상 주행시키는 데 있다.

차량, 전기, 하이브리드, 파워, 균형

Description

차량의 파워 모니터링 장치 및 방법{POWER MONITERING DEVICE OF CAR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 차량에 장착되어 있는 제어기들을 통해서 차량의 파워 균형에 문제가 발생되었는지 여부를 판단할 수 있는 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 차량은 구동 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기 자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행하거나, 엔진과 구동 모터의 회전력을 모두 동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행한다. 그리고 일반적인 전기 자동차는 구동 모터의 회전력을 동력으로 이용하여 주행한다. 이러한 하이브리드 차량 및 전기 자동차의 동력원으로 이용되는 구동 모터는 배터리가 방전되면서 발생되는 배터리 파워를 인가 받아 동력을 생성한다.

그리고 배터리는 운전자의 주행 요구와, 운전자의 주행 요구 이외의 차량 내부의 온도 조절 및 기타 전자 기기의 동작을 제어하기 위한 운전자의 제어 요구에 대응하여 차량의 전자 부품에도 파워를 공급한다. 그리고 차량은 통합 제어기에서 배터리의 가용 출력을 파악하여, 상기 운전자의 요구에 대응하는 토크 지령을 각 부품으로 전송하며, 각 부품은 토크 지령에 따라 배터리 파워를 소비하며 동작한다.

그러나 차량은 배터리의 방전 파워량과 차량의 각 부품들로 인가되어 소비되는 파워가 상이하면, 차량의 파워 균형에 문제가 발생된 것으로 본다. 그리고 이와 같이 차량 중 구동 모터를 동력원으로 이용하는 하이브리드 차량과 전기 차량은 파워 균형에 문제가 발생되면, 배터리의 파워가 구동 모터로 안정적으로 전달될 수 없으므로, 운전자의 주행 요구와 상이하게 차량이 주행하거나, 급발진과 같은 위험이 발생할 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 배터리와 각 부품에서 소비되는 파워를 비교하여 차량의 파워 소비의 이상 동작여부를 판단하여 차량의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법은 BMS에서 배터리가 방전할 때 발생되는 파워인 배터리 파워를 모니터링하고, 통합 제어기로 배터리 파워를 전송하는 배터리 파워 모니터링 단계와, 차량의 각 제어기들에서, 각 부품들의 소비 파워를 각각 모니터링해서 상기 통합 제어기로 각각 전송하는 소비 파워 모니터링 단계와, 상기 통합 제어기가 상기 배터리 파워와, 상기 각 부품들의 소비 파워를 각각 전송 받아서, 상기 배터리 파워에서 상기 부품들의 총 소비 파워를 뺀 파워차와 상기 통합 제어기에 저장되어 있는 기준차를 비교하는 파워차와 기준차 비교 단계와, 상기 파워차와 기준차 비교 단계에서, 상기 파워차가 상기 기준차를 초과할 경우에, 상기 파워차가 상기 기준차를 초과하는 상태로 유지되는지 여부를 확인하는 파워차 유지 확인 단계와, 상기 파워차 유지 확인 단계에서 상기 파워차가 상기 기준차 이상으로 유지되면, 상기 차량의 파워 균형에 문제가 생긴 것으로 판단하고, 상기 차량을 림폼 주행시키는 고장 진단 단계를 포함할 수 있다.

상기 소비 파워 모니터링 단계에서는 MCU에서 구동 모터의 소비 파워를 모니터링하고, LDC에서 차량의 각종 전자 부품에 공급되는 LDC 소비 파워를 모니터링하고, FATC에서 에어컨디셔너 및 히터의 소비 파워를 모니터링해서 상기 통합 제어기로 소비 파워를 전송할 수 있다.

상기 파워차와 기준차 비교 단계에서는, 상기 파워차가 파워를 모니터링 할 때 발생되는 오차 범위를 포함하는 상기 기준차를 초과하는지 여부를 비교하여 상기 차량의 파워 균형이 정상 동작 범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.

소비 파워 모니터링 단계이후에는 상기 통합 제어기로 전송된 각 부품의 소비 파워를 상기 통합 제어기에서 합산해서, 상기 각 부품들의 소비파워들의 합인 총 소비 파워를 산출하는 총 소비 파워 산출 단계를 더 포함할 수 있다.

배터리가 방전할 때 발생되는 파워인 배터리 파워를 모니터링 하는 BMS와, 차량의 각 부품들의 소비 파워를 모니터링 하는 다수의 제어기들과, 상기 다수의 제어기들에서 각 부품의 소비 파워를 전송받고, 상기 BMS에서 상기 배터리 파워를 전송받아서, 차량의 파워 균형 여부를 산출하는 통합 제어기를 포함하며, 상기 통합 제어기는 상기 BMS에서 전송되는 상기 배터리 파워를 저장하는 배터리 파워 저장부와, 상기 다수의 제어기들에서 전송되는 소비 파워를 전송받아서, 총 소비 파워를 산출하는 총 소비 파워 산출부 및 상기 배터리 파워에서 상기 총 소비 파워를 뺀 파워차를 산출하고, 상기 파워차가 상기 통합 제어기에 저장되어 있는 기준차를 초과하는지 여부를 판단하여, 차량의 파워 균형에 이상 여부를 판단하는 파워 균형 판단부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법은 차량의 배터리와 각 부품에서 소비되는 파워를 비교하여 차량의 파워 소비의 이상 동작여부를 판단하여 차량의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 참조하면, 본 발명의 차량의 파워 모니터링 장치를 도시한 블록도가 도시되어 있다. 그리고 상기 도 1의 차량은 구동 모터의 동력으로 주행이 가능한 하이브리드 차량 또는 전기 차량이다.

도 1에 도시된 바와 같이 차량의 파워 모니터링 장치(100)는 배터리 모니터링 시스템(Battery Monitering System, 110, 이하 "BMS"), 모터 제어 장치(Motor Control Unit, 120, 이하 "MCU"), 저전압직류 변환기(Low power DC/DC converter, 130, 이하 "LDC"), 자동 온도 조절 장치(Full Automatic Temperature Control, 140, 이하 "FATC") 및 통합 제어기(150)를 포함한다. 그리고 상기 차량은 배터리의 출력에 의해 동력을 생성하는 구동 모터를 동력원으로 이용하는 하이브리드 차량 또는 전기 차량이다.

상기 BMS(110)는 배터리와 통합 제어기(150)에 전기적으로 연결되어, 배터리 의 방전시 발생되는 배터리 파워를 산출하여 상기 통합 제어기(150)로 전송하고, 상기 통합 제어기(150)에서 인가되는 토크 지령에 의해 상기 배터리의 동작을 제어한다.

그리고 상기 MCU(120)는 구동 모터와 통합 제어기(150)에 전기적으로 연결되어, 상기 통합 제어기(150)에서 인가되는 토크 지령에 의해 상기 구동 모터의 동작을 제어하고, 상기 구동 모터에서 소비 되는 소비 파워를 산출하여 상기 통합 제어기(150)로 전송한다.

그리고 상기 LDC(130)는 차량의 다수의 전자 부품과 통합 제어기(150)에 전기적으로 연결되어, 다수의 전자 부품들에 전력을 공급하고, 상기 다수의 전자 부품들에서 소비 되는 소비 파워를 산출하여 상기 통합 제어기(150)로 전송한다.

그리고 상기 FATC(140)는 차량 내부의 온도를 조절하기 위한 장치들과 통합 제어기(150)에 전기적으로 연결되어, 온도 조절을 위한 에어컨디셔너 및 히터의 동작을 제어하고, 상기 에어컨디셔너 및 히터에서 소비 되는 소비 파워를 산출하여 상기 통합 제어기(150)로 전송한다.

상기 통합 제어기(150)는 운전자의 요구가 입력되면 배터리의 가용 출력을 파악하여, 상기 MCU(120), LDC(130) 및 FATC(140)등을 통해 각 부품이 실현하여야 할 토크를 산출하고, 상기 MCU(120), LDC(130) 및 FATC(140)를 통해서 각 부품으로 토크 지령을 전송한다.

그리고 상기 통합 제어기(150)는 제어기(120, 130, 140)들인 상기MCU(120), LDC(130) 및 FATC(140)에서 모니터링한 각 부품들에서 소비되는 소비 파워를 입력 받아 합산하여, 총 소비 파워를 산출하는 총 소비 파워 산출부(151)를 포함한다.

또한, 이러한 통합 제어기(150)는 상기 BMS(110)에서 배터리가 방전되면서 출력되는 파워량인 배터리 파워를 전송받는 배터리 파워 저장부(152)를 포함한다.

또한, 상기 통합 제어기(150)는 상기 배터리의 배터리 파워에서 상기 각 부품들의 총 소비 파워를 뺀 파워차를 산출하고, 상기 파워차가 상기 통합 제어기(150)에 저장되어 있는 기준차를 초과하는지 여부를 판단하는 파워 균형 판단부(153)를 더 포함한다. 여기서 기준차는 차량의 파워를 모니터링 할 때 발생되는 오차 범위를 포함하는 값으로, 각각의 차량에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

그리고 이러한 상기 파워 균형 판단부(153)에서 상기 파워차가 기준차를 초과하는 상태로 일정시간 유지되는 것으로 판단되면, 차량의 파워 균형에 문제가 발생된 것으로 판단한다. 그리고 이러한 상기 파워 균형 판단부(153)는 파워차가 기준차 이하일 경우에는 상기 차량의 파워 균형이 정상 동작 범위에 포함된 것으로 판단한다.

즉, 상기 통합 제어기(150)는 배터리 파워와 총 소비 파워를 뺀 파워차와 통합 제어기(150)에 저장되어 있는 기준차를 비교하여, 차량의 파워 균형 여부를 판단한다.

그리고 상기 통합 제어기(150)는 각 제어기(120, 130, 140)들을 통해 각 부품들로 전달된 토크 지령에 따라 상기 각 부품에서 소비된 소비 파워가 대응되는지 여부를 확인한다.

그리고 차량의 파워 균형에 문제가 발생되면, 상기 통합 제어기(150)는 차량 의 부품들 중에서 제어기를 통해 입력된 토크와 상이하게 파워를 소비한 부품에 오류가 발생된 것 판단한다.

또한, 상기와 같은 상황에서 통합 제어기(150)는 차량이 제한적으로 주행하는 비상 모드인 림폼(Limp-home) 주행을 하도록 제어한다.

그리고 하이브리드 차량 또는 전기 차량은 파워 균형에 문제가 발생되면, 배터리의 파워가 구동 모터로 안정적으로 전달될 수 없으므로, 상기와 같이 림폼 주행을 하도록 제어하여, 운전자의 주행 요구와 상이하게 차량이 주행하거나, 급발진과 같은 위험이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 차량의 파워 모니터링 장치(100)는 차량의 파워 균형 여부를 판단하여 차량의 동작을 제어할 수 있으므로, 차량의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 2를 참조하면, 도 1의 차량의 파워 모니터링 장치의 동작 방법이 순서도로 도시되어 있다.

도 2에서 도시된 바와 같이 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법은 배터리 파워 모니터링 단계(S1), 소비 파워 모니터링 단계(S2), 총 소비 파워 산출 단계(S3), 파워차와 기준차 비교 단계(S4), 파워차 유지 확인 단계(S5) 및 고장 진단 단계(S6)를 포함한다.

상기 배터리 파워 모니터링 단계(S1)에서는 BMS(110)가 배터리에서 방전된 파워량인 배터리 파워를 모니터링해서 통합 제어기(150)로 전송한다.

그리고 상기 소비 파워 모니터링 단계(S2)에서는 차량의 각 제어기(120, 130, 140)들에서 모니터링한 각 부품의 소비 파워를 상기 통합 제어기(150)로 전송한다.

즉, 소비 파워 모니터링 단계(S2)에서는 구동 모터에서 소비되는 소비 파워를 MCU(120)에서 모니터링 하여 상기 통합 제어기(150)로 전송한다. 그리고 LDC(130)는 차량의 각종 전자 부품에 공급되는 소비 파워를 모니터링해서 상기 통합 제어기(150)로 전송한다. 그리고 상기 FATC(140)는 에어컨디셔너 및 히터에서 소비되는 소비 파워를 상기 통합 제어기(150)로 전송한다.

그리고 상기 총 소비 파워 산출 단계(S3)에서는 각 제어기들(120, 130 및 140)에서 상기 통합 제어기(150)로 전송된 부품들 각각에서 소비된 소비 파워를 상기 통합 제어기(150)에서 합산하여, 상기 차량에서 소비되는 총 소비 파워를 산출한다.

그리고 상기 통합 제어기(150)는 상기 파워차와 기준차 비교 단계(S4)에서 상기 배터리 파워에서 상기 부품들이 소비하는 총 소비 파워를 뺀 파워차를 산출한다. 그리고 상기 통합 제어기(150)는 상기 파워차와 상기 통합 제어기(150)에 저장되어 있는 기준차를 비교한다.

상기 파워차와 기준차 비교 단계(S4)에서 파워차가 기준차 이하이면, 차량의 파워 균형이 정상 동작 범위에 포함된 것으로 판단하여, 파워 모니터링은 종료된다. 그리고 상기 파워차와 기준차 비교 단계(S4)에서 파워차가 기준차를 초과하면, 차량의 파워 균형에 문제가 발생된 것으로 보고, 파워 균형에 문제가 발생된 상태로 유지되는지 여부를 판단하기 위해서 파워차 유지 확인 단계(S5)가 실행된다.

즉, 상기 파워차 유지 확인 단계(S5)에서는 상기 파워차가 상기 기준차를 초과하는 상태로 일정시간 유지되는지 여부를 확인한다. 여기서 상기 일정 시간은 차량의 부품 또는 제어기의 고장 등으로 인해서 차량의 파워 균형에 문제가 발생되었는지 여부를 판단하기 위한 시간으로, 10초미만으로 설정하는 것이 바람직하다. 만약 상기 차량의 파워차가 기준차를 초과하는 상태로 10초 이상 유지되면, 차량은 배터리에서 각 부품으로 파워를 공급하는데 문제가 발생되어, 주행 및 전자 부품의 동작이 운전자의 요구와 상이하게 동작할 수 있다.

상기 파워차 유지 확인 단계(S5)에서 상기 파워차가 상기 기준차를 초과하여 일정시간 미만으로 유지되면, 일시적으로 차량의 파워 균형에 문제가 발생된 것으로 판단하고 파워 모니터링을 종료한다.

그리고 상기 파워차 유지 확인 단계(S5)에서 상기 파워차가 상기 기준차를 초과하여 일정시간 이상으로 유지되면, 차량의 부품 또는 제어기의 고장으로 인해서 차량의 파워 균형에 문제가 발생된 것으로 판단하여, 상기 고장 진단 단계(S6)가 실행된다.

즉, 상기와 같은 상황으로 상기 고장 진단 단계(S6)에서는 상기 차량이 제한적으로 주행하는 비상 모드인 림폼 주행을 하도록 제어한다.

그러므로 하이브리드 차량 또는 전기 차량은 파워 균형에 문제가 발생되면, 배터리의 파워가 구동 모터로 안정적으로 전달될 수 없으므로, 상기와 같이 림폼 주행을 하도록 제어하여, 운전자의 주행 요구와 상이하게 차량이 주행하거나, 급발진과 같은 위험이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 차량의 파워 균형 여부를 판단하여 차량의 동작을 제어할 수 있으므로, 차량의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 차량의 파워 모니터링 장치 및 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 파워 모니터링 장치를 도시한 블록도이다.

도 2는 도 1의 차량의 파워 모니터링 장치의 동작 방법이 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100; 모니터링 장치 110; BMS

120; MCU 130; LDC

140; FATC 150; 통합 제어기

S1; 배터리 파워 모니터링 단계 S2; 소비 파워 모니터링 단계

S3; 총 소비 파워 산출 단계 S4; 파워차와 기준차 비교 단계

S5; 파워차 유지 확인 단계 S6; 고장 진단 단계

Claims

BMS에서 배터리가 방전할 때 발생되는 파워인 배터리 파워를 모니터링하고, 통합 제어기로 배터리 파워를 전송하는 배터리 파워 모니터링 단계;

차량의 각 제어기들에서, 각 부품들의 소비 파워를 각각 모니터링해서 상기 통합 제어기로 각각 전송하는 소비 파워 모니터링 단계;

상기 통합 제어기가 상기 배터리 파워와, 상기 각 부품들의 소비 파워를 각각 전송 받아서, 상기 배터리 파워에서 상기 부품들의 총 소비 파워를 뺀 파워차와 상기 통합 제어기에 저장되어 있는 기준차를 비교하는 파워차와 기준차 비교 단계;

상기 파워차와 기준차 비교 단계에서, 상기 파워차가 상기 기준차를 초과할 경우에, 상기 파워차가 상기 기준차를 초과하는 상태로 유지되는지 여부를 확인하는 파워차 유지 확인 단계;

상기 파워차 유지 확인 단계에서 상기 파워차가 상기 기준차 이상으로 유지되면, 상기 차량의 파워 균형에 문제가 생긴 것으로 판단하고, 상기 차량을 림폼 주행시키는 고장 진단 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 파워 모니터링 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 소비 파워 모니터링 단계에서는

MCU에서 구동 모터의 소비 파워를 모니터링하고, LDC에서 차량의 각종 전자 부품에 공급되는 LDC 소비 파워를 모니터링하고, FATC에서 에어컨디셔너 및 히터의 소비 파워를 모니터링해서 상기 통합 제어기로 소비 파워를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 파워 모니터링 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 파워차와 기준차 비교 단계에서는,

상기 파워차가 파워를 모니터링 할 때 발생되는 오차 범위를 포함하는 상기 기준차를 초과하는지 여부를 비교하여 상기 차량의 파워 균형이 정상 동작 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 파워 모니터링 방법.
제 1 항에 있어서,

소비 파워 모니터링 단계이후에는

상기 통합 제어기로 전송된 각 부품의 소비 파워를 상기 통합 제어기에서 합산해서, 상기 각 부품들의 소비파워들의 합인 총 소비 파워를 산출하는 총 소비 파워 산출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 파워 모니터링 방법.
배터리가 방전할 때 발생되는 파워인 배터리 파워를 모니터링 하는 BMS;

차량의 각 부품들의 소비 파워를 모니터링 하는 다수의 제어기들;

상기 다수의 제어기들에서 각 부품의 소비 파워를 전송받고, 상기 BMS에서 상기 배터리 파워를 전송받아서, 차량의 파워 균형 여부를 산출하는 통합 제어기를 포함하며,

상기 통합 제어기는

상기 BMS에서 전송되는 상기 배터리 파워를 저장하는 배터리 파워 저장부;

상기 다수의 제어기들에서 전송되는 소비 파워를 전송받아서, 총 소비 파워를 산출하는 총 소비 파워 산출부; 및

상기 배터리 파워에서 상기 총 소비 파워를 뺀 파워차를 산출하고, 상기 파워차가 상기 통합 제어기에 저장되어 있는 기준차를 초과하는지 여부를 판단하여, 차량의 파워 균형에 이상 여부를 판단하는 파워 균형 판단부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 파워 모니터링 장치.