KR20110121438A - 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량에서의 소비 전력을 조절할 수 있도록 하는 모사장치를 제작하여 소비하는 만큼 전기에너지를 생성시킬 수 있도록 하는 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전기에너지를 생성시키는 발전기, 발전기에서 생성된 전기에너지를 충전하며, 충전된 전기에너지를 부하로 공급하는 배터리, 배터리의 충전상태를 센싱하는 배터리센서 및 배터리센서의 센싱데이터를 입력받아 미리 설정된 배터리의 적정충전상태와 비교한 후 부하에서 전기에너지 소모가 증가하여 충전상태가 적정충전상태 이하로 되면 발전기를 가동시키고, 부하에서 전기에너지 소모가 감소하여 적정충전상태 이상이 되면 발전기의 가동을 중지시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법에 따르면, 물의 흐름을 조절하여 펌프에서 소모되는 전기에너지가 증가할 때는 배터리의 충전량이 줄어들게 되므로 발전기를 가동시켜 충전량을 늘리고, 펌프에서 소모되는 전기에너지가 감소할 때는 배터리의 충전량이 늘어나게 되므로 발전기의 가동을 줄이거나 중지되도록 하여 소모되는 전기에너지만큼 발전할 수 있도록 제어하는 효과가 발휘된다.

Description

차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법{Testing apparatus of electronic control generator for vehicle and method thereof}
본 발명은 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에서의 소비 및 충전 전류를 조절할 수 있도록 하는 모사장치를 제작하거나 엔진 없이 모터를 사용하여 발전기를 돌려서 소비하는 만큼 전기에너지를 생성시킬 수 있도록 하는 차량이 필요없는 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법에 관한 것이다.
차량에 탑재되는 조명설비, 사운드 장치 및 제어장치 등의 각종 전장품(電裝品)에 전력을 공급하기 위해서 엔진의 동력으로 구동되어 직류전류를 발생하는 발전기(alternator)가 사용되고 있다.
교류발전기는 발전 된 교류전류를 정류하여 직류로 변환시켜, 각 전장품에 공급함과 함께 배터리를 충전한다. 아울러, 배터리는 엔진의 시동시나 그 밖의 각종 전장품의 전원으로서 사용되고, 다시 교류발전기에 의해 적절하게 충전된다.
한편, 교류발전기로부터 전력을 공급받는 각종 전장품의 전기 부하는 차량의 운전 상태 등에 따라서 변동되기 때문에, 교류발전기를 구동하기 위해서 필요한 부하도 변동된다. 그러나, 교류발전기는 부하에서의 전류 소비량에 관계없이 항상 발전을 하므로 에너지 소비가 높아지게 된다.
따라서, 에너지 절감을 위해서 차량에서 소비하는 전류만큼 발전하는 것이 중요하고, 이를 위해서 소비 전력을 조절하고 발전기 제어기를 설계하기 위한 실험장치가 필요하며, 종래에는 직접 차량을 움직이면서 이러한 실험을 하거나 또는 다이나모메타(dynamometer)와 같은 고가의 장비를 사용하였기에 비용이 많이 소모되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 물의 흐름을 조절하여 펌프에서 소모되는 전기에너지가 증가할 때는 배터리의 충전량이 줄어들게 되므로 발전기를 가동시켜 충전량을 늘리고, 펌프에서 소모되는 전기에너지가 감소할 때는 배터리의 충전량이 늘어나게 되므로 발전기의 가동이 중지되도록 하여 소모되는 전기에너지만큼 발전할 수 있도록 제어하는 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법은, 전기에너지를 생성시키는 발전기, 발전기에서 생성된 전기에너지를 충전하며, 충전된 전기에너지를 부하로 공급하는 배터리, 배터리의 충전상태를 센싱하는 배터리센서 및 배터리센서의 센싱데이터를 입력받아 미리 설정된 배터리의 적정충전상태와 비교한 후 부하에서 전기에너지 소모가 증가하여 충전상태가 적정충전상태 이하로 되면 발전기를 가동시키고, 부하에서 전기에너지 소모가 감소하여 적정충전상태 이상이 되면 발전기의 가동을 중지시키는 제어부를 포함한다.
부하는, 물이 채워진 챔버, 챔버에 채워진 물이 이동되는 수로, 수로에 구비되어 물을 끌어올리는 펌프 및 수로에 구비되어 펌프로 끌어올린 물의 흐름을 조절하는 유량제어밸브를 포함할 수 있다.
부하에서는, 유량제어밸브를 잠그거나 또는 열어서 전기에너지 소모를 조절할 수 있다.
제어부에는, 배터리의 충전상태가 표시되는 표시기가 더 연결될 수 있다.
그리고, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법은, (a) 배터리센서의 센싱데이터를 입력받는 단계, (b) 센싱데이터와 배터리의 적정충전상태를 비교하는 단계 및 (c) 부하에서 전기에너지 소모가 증가하여 배터리의 충전상태가 적정충전상태 이하로 되면 발전기를 가동시키고, 부하에서 전기에너지 소모가 감소하여 적정충전상태 이상이 되면 발전기의 가동을 중지시키는 단계를 포함한다.
상기 (c) 단계에서, 전기에너지 소모를 조절하기 위해 유량제어밸브를 잠그거나 또는 여는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 차량용 전자제어 발전기 시험장치 및 그 방법에 따르면, 물의 흐름을 조절하여 펌프에서 소모되는 전기에너지가 증가할 때는 배터리의 충전량이 줄어들게 되므로 발전기를 가동시켜 충전량을 늘리고, 펌프에서 소모되는 전기에너지가 감소할 때는 배터리의 충전량이 늘어나게 되므로 발전기의 가동이 중지되도록 하여 소모되는 전기에너지만큼 발전할 수 있도록 제어하는 효과가 발휘된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전자제어 발전기 시험장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부하를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 부하를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 충전상태를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 제어관계를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일실시에에 따른 차량용 전자제어 발전기 시험방법을 나타낸 플로우차트이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전자제어 발전기 시험장치를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부하를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 부하를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 충전상태를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 제어관계를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전자제어 발전기 시험장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 전기에너지를 생성시켜 부하(130)로 공급하는 발전기(110), 발전기(110)에서 생성된 전기에너지를 충전하며, 충전된 전기에너지를 부하(130)로 공급하는 배터리(120), 배터리(120)의 충전상태를 센싱하는 배터리센서(140) 및 발전기(110)를 가동시키거나 가동을 중지시키는 제어부(200)를 포함한다.
발전기(110)는 서보모터(160)와 벨트(170) 등의 동력전달장치를 통하여 연결되어 서보모터(160)의 구동력을 전달받아 전기에너지를 생성한다.
그래서, 제어부(200)는 발전기 구동부(111)를 통하여 발전기(110)의 회전량 즉, 전기에너지가 생성되는 양을 조절하는데, 발전기 구동부(111)는 서보모터(160)와 서보모터(160)를 구동시키는 모터구동부(미도시)로 이루어질 수 있다.
서보모터(160)는 펄스폭변조(pulse width modulation; PWM) 방식을 이용하여 속도가 조절될 수 있고 이에 따라 발전기(110)의 회전량을 조절할 수 있어서 발전량을 조절할 수가 있다.
부하(130)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 물이 채워진 챔버(131), 챔버(131)에 채워진 물이 이동되는 수로(139), 수로(139)에 구비되어 물을 끌어올리는 펌프(133) 및 수로(139)에 구비되어 펌프(133)로 끌어올린 물의 흐름을 조절하는 유량제어밸브(135)를 포함한다.
펌프(133) 또한 서보모터(미도시)에 연결되어 구동력을 전달받아 물을 끌어올린다.
아울러, 제어부(200)는 부하 구동부(131)를 통하여 부하(130)에서의 전기에너지 소모량을 조절하는데, 부하 구동부(131)는 서보모터와 서보모터를 구동시키는 모터구동부가 될 수 있겠다.
그리고, 부하(130)에서 소모되는 전기에너지는 유량제어밸브(135)를 잠그거나 또는 열어서 펌프(133)에서 소모되는 전기에너지로 조절할 수가 있다.
따라서, 펌프(133)로 물을 끌어올려서 수로(139)를 통하여 이동되도록 한 후 유량제어밸브(135)를 닫으면 물의 흐름이 차단되므로, 펌프(133)는 더욱 큰 힘으로 물을 이동시키려 한다. 이때, 펌프(133)에서 많은 힘이 필요로 하게 되어, 전기에너지 소모량이 증가하게 되는 것이다.
그리고, 유량제어밸브(135)를 열면 수로(139)를 따라서 물이 다시 흐르게 되고, 펌프(133)는 적은 힘으로도 물을 끌어올려 이동시킬 수 있다. 따라서, 펌프(133)에서 소모되는 전기에너지가 줄어들게 되는 것이다.
한편, 유량제어밸브(135) 열어둔 채로 펌프(133)의 회전량 만으로 부하(130)에서의 전기에너지 소모량을 조절할 수가 있다.
이것은 펌프(133)를 구동시키는 서보모터에 펄스 폭 변조를 적용하여 전기소모량이 많은 상태인 펄스 폭을 길게 하여 서보모터를 구동시키고, 전기소모량이 적은 상태인 펄스 폭을 짧게 하여 서보모터를 구동시키면 되는 것이다.
그리고, 부하(130)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 물이 채워진 챔버(131)에 구비된 구동모터(133a) 및 구동모터(133a)에 연결되어 물속에 잠겨진 프로펠러(135a)로 나타낼 수도 있다.
따라서, 구동모터(133a) 구동시켜 프로펠러(135a)를 회전시키면, 물의 저항력이 발생하게 되고, 이에 따라 구동모터(133a)는 더욱 큰 힘으로 프로펠러(135a)를 회전시키려 한다. 이때, 구동모터(133a)에서 많은 힘이 필요로 하게 되어, 전기에너지 소모량이 증가하게 되는 것이다.
아울러, 발전기(110)를 통하여 생성된 전기에너지는 부하(130)를 구동시키는데 제공되지만, 배터리(120)에 저장되기도 하며, 배터리(120)에 저장된 전기에너지는 부하(130)를 구동시키는데 사용된다.
배터리(120)에는 현재의 배터리 용량, 즉 전압 및 전류를 센싱하는 배터리센서(140)가 연결되고, 제어부(200)에는 배터리센서(140)의 센싱데이터인 배터리(120)의 충전상태가 표시되는 표시기(150), 표시기(115)를 구동시키는 표시기구동부(114)가 더 연결된다.
아울러, 제어부(200)에는 배터리(120)의 적정충전상태(state of charge) 데이터가 미리 설정되어 저장된 저장부(210)가 더 연결된다.
그래서, 제어부(200)는 배터리센서(140)의 센싱데이터를 입력받아 미리 설정된 배터리의 적정충전상태와 비교한 후 부하(130)에서 전기에너지 소모가 증가하여 충전상태가 도 4b에 나타낸 바와 같이, 적정충전상태 이하인 충전하한(Lsoc) 이하가 되면 발전기 구동부(111)를 통하여 발전기(110)를 가동시킨다.
발전기(110)가 가동함에 따라 새로운 전기에너지가 생성되어 부하(130)를 구동시키고, 배터리(120)를 충전시키게 된다.
한편, 시간이 지나면서 배터리(120)의 충전량은 증가하여 충전상태가 도 4a에 나타낸 바와 같이, 적정충전상태 이상인 충전상한(Hsoc) 이상이 되면, 제어부(200)는 발전기(110)의 가동을 중지시킨다. 그래서, 발전기(110)를 통한 전기에너지의 생성은 중지되어 배터리(120)로 전기에너지가 더 이상 충전되지 않고 적정충전상태가 된다.
참고로, 본 발명에서는 배터리센서(140)에서 제어부(200)로 전송되는 센싱데이터 신호, 제어부(200)에서 발전기 구동부(111), 부하구동부(131) 및 표시기구동부(151)를 구동시키는 신호는 LIN(Local Interconnect Network) 프로토콜 통신방식을 이용하여 전달된다.
도 6은 본 발명의 일실시에에 따른 차량용 전자제어 발전기 시험방법을 나타낸 플로우차트이다.
상술한 바와 같이 이루어진 차량용 전자제어 발전기 시험장치에서 먼저, 배터리센서(140)의 센싱데이터를 입력받아, 센싱데이터와 저장부(210)에 저장된 배터리(120)의 적정충전상태를 비교한다(단계 S110).
이어서, 부하구동부(131)를 통하여 부하(130)를 구동시켜, 부하(130)에서 전기에너지 소모가 증가되도록 하면, 배터리(120)의 충전상태가 적정충전상태 이하로 된다(단계 S120).
이어서, 발전기 구동부(111)를 통하여 발전기(110)를 가동시켜 전기에너지가 생성되도록 한다(단계 S130).
이어서, 발전기(110)에서 생성된 전기에너지는 배터리(120)에 충전되고, 배터리센서(140)를 통하여 센싱데이터를 입력받는다.
이어서, 센싱데이터와 저장부(210)에 저장된 배터리(120)의 적정충전상태를 비교하여(단계 S110), 배터리(120)의 충전상태가 적정충전상태 이상이 되면(단계 S140) 발전기(110)의 가동을 중지시킨다.
이렇게 함으로써 차량에서의 소비 전력을 조절할 수 있도록 하는 모사장치가 이루어질 수 있으며, 소비하는 만큼 발전기를 통하여 전기에너지를 생성시킬 수 있게 되어 에너지 낭비를 줄일 수가 있다.
또한, 실제 이러한 제어 방법을 수행하기 위해서는 차량에서 이루어져야 하므로 차대 동력계나 엔진 동력계가 필요하게 되어 많은 비용이 들지만 본 발명에 따른 방법으로 엔진 없이 모터로 구동함으로써 차량과 엔진이 필요 없게 되는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 단계 S110 내지 단계 S150에 따른 방법을 프로그램화하여 컴퓨터가 읽을 수 있도록 시디롬, 메모리, ROM, EEPROM 등의 기록매체에 저장시킬 수도 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
110: 발전기 120: 배터리
130: 부하 140: 배터리센서
200: 제어부

Claims (8)

  1. 전기에너지를 생성시키는 발전기(110);
    발전기(110)에서 생성된 전기에너지를 충전하며, 충전된 전기에너지를 부하(130)로 공급하는 배터리(120);
    배터리(120)의 충전상태를 센싱하는 배터리센서(140); 및
    배터리센서(140)의 센싱데이터를 입력받아 미리 설정된 배터리의 적정충전상태와 비교한 후 부하(130)에서 전기에너지 소모가 증가하여 충전상태가 적정충전상태 이하로 되면 발전기(110)를 가동시키고, 부하(130)에서 전기에너지 소모가 감소하여 적정충전상태 이상이 되면 발전기(110)의 가동을 중지시키는 제어부(200)
    를 포함한 차량용 전자제어 발전기 시험장치.
  2. 제1항에 있어서, 부하(130)는,
    물이 채워진 챔버(131);
    챔버(131)에 채워진 물이 이동되는 수로(139);
    수로(139)에 구비되어 물을 끌어올리는 펌프(133); 및
    수로(139)에 구비되어 펌프(133)로 끌어올린 물의 흐름을 조절하는 유량제어밸브(135)
    를 포함한 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 발전기 시험장치.
  3. 제1항에 있어서, 부하(130)는,
    물이 채워진 챔버(131);
    챔버(131)에 구비된 구동모터(133a); 및
    구동모터(133a)에 연결되어 물속에 잠겨진 프로펠러(135a)
    를 포함한 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 발전기 시험장치.
  4. 제2항에 있어서, 부하(130)에서는,
    유량제어밸브(135)를 잠그거나 또는 열어서 전기에너지 소모를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 발전기 시험장치.
  5. 제1항에 있어서, 제어부(200)에는,
    배터리(120)의 충전상태가 표시되는 표시기(150)가 더 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 발전기 시험장치.
  6. (a) 배터리센서(140)의 센싱데이터를 입력받는 단계;
    (b) 센싱데이터와 배터리(120)의 적정충전상태를 비교하는 단계; 및
    (c) 부하(130)에서 전기에너지 소모가 증가하여 배터리(120)의 충전상태가 적정충전상태 이하로 되면 발전기(110)를 가동시키고, 부하(130)에서 전기에너지 소모가 감소하여 적정충전상태 이상이 되면 발전기(110)의 가동을 중지시키는 단계
    를 포함하는 차량용 전자제어 발전기 시험방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (c) 단계에서,
    전기에너지 소모를 조절하기 위해 유량제어밸브(135)를 잠그거나 또는 여는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 발전기 시험방법.
  8. 제6항 또는 제7항의 제어방법을 실행하는 프로그램이 기록되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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