KR20140042306A - 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법 - Google Patents

전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 운행에 직접적인 관련이 있는 배터리 소모량의 가중치 정보를 수집하여 배터리 잔량에 따른 주행효율을 정확히 판단할 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 본 발명은 전기자동차의 운행 중 도로 상태에 따른 배터리 소모와 회생제동에 관련된 가중치 정보를 수집하여 데이터베이스로 구성함으로써 배터리 잔량에 따른 주행효율을 정확히 판단할 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 실제 운행거리와 배터리 소모량을 분석하여 배터리 소모를 최소화할 수 있는 경로안내에도 활용할 수 있도록 하는 효과가 있는 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법에 관한 것이다.

Description

전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법{AN APPARATUS AND METHOD FOR DECIDING DRIVING EFFICIENCIES BY COLLECTING AND USING THE WEIGHT INFORMATION RELATED TO BATTERY CONSUMPTION OF AN ELECTRICAL AUTO-MOBILE}
본 발명은 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 오르막이나 내리막과 같은 전기자동차의 운행환경과 차량 내 전기장치의 작동 및 탑승 인원이나 탑재 중량과 같은 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보들을 수집하여 배터리 잔량에 따른 주행효율을 더 정확히 판단 할 수 있도록 하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 세계적인 에너지의 고갈과 환경에 대한 관심이 높아지면서 자동차 업계에서도 에너지 소비가 적고 친환경인 전기자동차의 개발에 총력을 기울이고 있다.
그런데 상기 전기자동차는 전기를 동력원으로 사용하기 때문에 공해를 현저히 줄일 수 있는 장점이 있으나, 같은 거리일지라도 각 도로의 운행 환경(오르막, 내리막, 고도 등) 및 차량 내 전기장치의 작동이나 탑승 인원, 또는 탑재 중량에 따라서 배터리의 소모량에 급격한 차이가 발생하기 때문에 주행효율을 정확히 판단할 수 없는 문제점이 있다.
여기서 주행효율이란, 전기자동차의 주행비를 나타내는 것으로서, 예컨대 배터리 소모량(W)에 대한 주행거리(Km)를 의미한다. 다시 말해, 상기 주행효율은 배터리의 잔량으로 해당 전기자동차가 주행할 수 있는 거리를 의미한다. 그런데 상기 전기자동차의 주행효율은 도로 사정이나 차량의 속도, 또는 차량의 운행상태(예 : 운행 중 전기장치의 사용, 탑승 인원, 탑재 중량)에 따라서 많은 차이가 발생하게 된다.
그러나 종래에는 주행환경(자동차 주행에 영향을 줄 수 있는 외부환경)이나 주행상태(자동차 주행에 영향을 줄 수 있는 자동차 내부의 동작상태)를 고려하지 않았기 때문에 배터리의 잔량에 따른 주행효율을 정확히 파악하기 어려운 문제점이 있었다. 즉, 종래에는 단순히 배터리의 잔량만을 표시하거나, 평균 소모치를 적용한 주행가능 거리를 표시할 뿐, 배터리 소모량에 관련된 가중치를 고려하지 않았기 때문에 그 배터리의 잔량에 따른 주행거리를 정확히 판단하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 전기자동차의 운행에 직접적인 관련이 있는 배터리 소모량의 가중치 정보를 수집하여 배터리 잔량에 따른 주행효율을 정확히 판단할 수 있게 하는 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 전기자동차의 운행 중 도로 주행 환경에 따른 배터리 소모와 회생제동에 관련된 가중치 정보를 수집하여 데이터베이스로 구성함으로써 배터리 잔량에 따른 주행효율을 정확히 판단할 수 있게 하는 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치는 전기자동차의 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출하는 검출수단; 상기 검출된 정보들을 입력받아 각 정보에 대한 배터리 소모량과 그에 따른 가중치 정보를 산출하는 가중치 정보 산출수단; 및 상기 산출된 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보를 이용하여 현재의 배터리 잔량에 대한 주행효율을 산출하는 제어수단;을 포함하고, 상기 검출수단은, 전압, 전류, 온도와 같은 배터리의 상태에 관련된 정보 및 자동차의 위치, 도로 기울기, 노면 상태, 속도, 또는 중량과 같은 주행에 관련된 정보들을 검출하는 적어도 하나 이상의 센서들을 포함하여 구성되고, 상기 검출수단은, 자동차에 구비된 적어도 하나 이상의 각 기능별 전자제어장치(ECU)들로부터 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출할 수 있도록 구성되며, 상기 가중치 정보는, 주행속도, 연속 주행거리, 배터리의 온도, 주변 온도/습도, 탑재 중량이나 탑승 인원, 전기장치의 사용, 도로의 기울기 변화, 노면 상태, 또는 그들의 조합 중 적어도 어느 하나 이상의 정보에 대한 배터리 소모량 정보이며, 상기 가중치 정보는 데이터베이스에 저장되고, 상기 데이터베이스는 비휘발성 메모리, 내장형 메모리 또는 외장형 메모리이거나, 인터넷을 통해 접속할 수 있는 클라우드 형태의 스토리지나 네트워크에 연결된 데이터서버, 또는 그들의 조합 중 적어도 하나에 구축되며, 상기 제어수단은, 상기 배터리 잔량에 대한 주행효율을 직접적인 전압 소모량이나 비율(퍼센티지), 또는 주행 가능거리나 주행 가능시간으로 변환하여 나타낼 수 있으며, 또한 그 주행효율을 디지털 게이지나 아날로그 게이지 형태로 계기판에 디스플레이할 수 있고, 상기 제어수단은, 상기 배터리 잔량과 그에 따른 주행효율을 핸드폰, 스마트 폰, 태블릿 PC, 또는 노트북과 같은 휴대 단말기에 설치된 전용 앱(APP)을 통해서 출력할 수 있으며, 상기 검출수단은, 배터리의 잔량을 검출하기 위한 배터리잔량 검출수단;을 더 포함하고, 전압기반의 배터리 잔량 검출 방법, 쿨롬 계수 기법을 이용한 배터리 잔량 검출 방법, 임피던스 트랙 기술을 이용한 배터리 잔량 검출 방법, 또는 그들의 조합 중 적어도 어느 한 가지 방법을 이용하여 배터리 잔량을 검출하며, 상기 배터리잔량 검출수단은, 회생 제동력에 의해 배터리가 충전될 경우 그 충전된 용량을 반영하여 배터리잔량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 방법은 전기자동차의 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출하는 제1 단계; 상기 검출된 정보들을 입력받아 각 정보에 대한 배터리 소모량과 그에 따른 가중치 정보를 산출하는 제2 단계; 및 상기 정보들에 대하여 산출된 배터리 소모량에 관련된 적어도 하나 이상의 가중치 정보를 이용하여 현재의 배터리 잔량에 대한 주행효율을 산출하는 제3 단계;를 포함하여 구성되고, 상기 제1 단계는, 적어도 하나 이상의 센서들, 또는 적어도 하나 이상의 각 기능별 전자제어장치(ECU)들로부터 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출하며, 상기 가중치 정보는, 주행속도, 연속 주행거리, 배터리의 온도, 주변 온도/습도, 탑재 중량이나 탑승 인원, 전기장치의 사용, 도로의 기울기 변화, 노면 상태, 또는 그들의 조합 중 적어도 어느 하나 이상의 정보에 대한 배터리 소모량 정보이며, 상기 산출된 주행효율을 직접적인 전압 소모량이나 비율(퍼센티지), 또는 주행 가능거리나 주행시간으로 변환하여, 자동차의 계기판이나 사용자의 휴대 단말기에 설치된 전용 앱(APP)을 통해서 디지털 게이지 혹은 아날로그 게이지 형태로 출력하는 제5 단계;를 더 포함하여 구성되고, 회생 제동력에 의해 배터리가 충전될 경우 그 충전된 용량을 반영하여 배터리의 잔량을 검출하는 제6 단계;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전기자동차의 운행에 직접적인 관련이 있는 배터리 소모량의 가중치 정보를 수집하여 배터리 잔량에 따른 주행효율을 정확히 판단할 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 본 발명은 전기자동차의 운행 중 도로 상태에 따른 배터리 소모와 회생제동에 관련된 가중치 정보를 수집하여 데이터베이스로 구성함으로써 배터리 잔량에 따른 주행효율을 정확히 판단할 수 있게 하는 효과가 있으며, 또한 실제 운행거리와 배터리 소모량을 분석하여 배터리 소모를 최소화할 수 있는 경로안내에도 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치의 구성을 보인 블록도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보로 구성된 데이터베이스의 일 예시도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치의 구성을 보인 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 수집 장치 및 그 방법의 일 실시예를 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 전기자동차의 배터리 상태를 검출하거나 그 배터리의 충전을 관리하는 배터리 관리부(110), 자동차의 주행에 관련된 정보들을 검출하는 센서부(120), 상기 배터리의 상태 및 주행에 관련된 정보들을 제어부(150)에서 처리하기에 적합한 형태로 변환하여 입력받기 위한 제1,2 인터페이스부(130, 140), 상기 입력받은 배터리의 상태 및 주행에 관련된 정보들을 처리하여 데이터베이스로 구성하거나, 그 데이터베이스의 정보들을 이용하여 주행효율을 판단하는 제어부(150) 및 상기 데이터베이스의 정보들과 주행효율 판단에 관련된 알고리즘을 저장하는 저장부(160)를 포함한다.
상기 배터리 관리부(110)는 배터리의 충전과 방전이 일정 영역(과충전과 과방전이 발생하지 않도록 하기 위한 영역)에서 이루어지도록 관리하는 수단으로서, 배터리는 완전 충전과 완전 방전이 될 경우 수명이 급속히 짧아지는 단점이 있기 때문에 배터리 충전 시에는 약 2/3 정도의 충전 상태가 되었을 때 충전이 완료되었다고 알려주고, 방전 시에는 약 2/3 정도가 방전되었을 때(배터리 잔량이 약 1/3 정도가 되었을 때) 재충전 하도록 알람 할 수 있다.
예컨대 상기 배터리 관리부(110)는 배터리 사용구간(예 : 가령 배터리의 전체 용량을 3등분하였을 경우, 상/하 각각 1/3 구간을 제외한 나머지 1/3 구간을 사용구간으로 설정한 경우)에서만 충전과 방전이 이루어지도록 관리하며, 배터리의 상태정보(예 : 전압, 전류, 온도 등)를 검출하여 제어부(150)에 출력할 수 있다.
상기 센서부(120)는 자동차의 주행에 관련된 정보들(예 : 위치, 도로 기울기, 노면 상태, 속도, 무게 등)을 검출하는 적어도 하나 이상의 센서들(예 : 기울기 센서, GPS, 온/습도 센서, 진동 센서, 중량 센서 등)을 포함하여 구성된다.
상기 제1, 제2 인터페이스부(130, 140)는 상기 배터리 관리부(110) 및 센서부(120)에서 출력되는 배터리 상태 및 주행에 관련된 정보들을 각기 제어부(150)에서 처리하기에 적합한 신호나 특정 포맷으로 변환하거나 가공한다(예 : A/D 변환, 증폭, 잡음제거 등).
그리고 상기 제어부(150)는 상기 제1, 제2 인터페이스부(130, 140)를 통해 입력된 배터리 상태 및 주행에 관련된 정보들을 처리하여 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보를 산출하여 데이터베이스로 구성한다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차의 주행속도에 따른 배터리 소모량의 변화, 연속 주행거리에 따른 배터리 소모량의 변화, 배터리의 온도에 따른 배터리 소모량의 변화, 주변 온도/습도에 따른 배터리 소모량의 변화, 탑재 중량(또는 탑승 인원)에 따른 배터리 소모량의 변화, 차량 내 전기장치의 사용에 따른 배터리의 소모량의 변화, 도로(예 : 평탄한 도로, 오르막/내리막 도로)의 기울기 변화에 따른 배터리 소모량의 변화, 노면 상태(예 : 포장도로, 비포장도로)에 따른 배터리 소모량의 변화, 또는 그들의 조합 중 적어도 어느 하나 이상의 정보를 포함하는 데이터베이스를 구성할 수 있다.
즉, 임의로 설정된 기준으로부터 주행속도가 10km/h 단위로 증가할 때마다 기준 시간당(예 : 1시간, 1분, 10초 등 측정 기준 시간은 변경될 수 있음) 배터리 소모량이 1.5%에서 3.1%, 4.7%, 6.5%로 점차 증가하고, 연속 주행거리가 1km 단위로 증가할 때마다 배터리 소모량이 1.5%에서 3.1%, 4.7%, 6.5%로 점차 증가하고, 중량이 5kg 단위로 증가할 때마다 배터리 소모량이 2.0%에서 4.1%, 6.2%, 8.5%로 점차 증가하고, 온도가 3도 단위로 증가할 때마다 배터리 소모량이 1.0%에서 2.1%, 3.2%, 4.3%로 점차 증가하고, 전기장치의 전기 사용량이 1W 단위로 증가할 때마다 배터리 소모량이 3.2%에서 6.5%, 10.9%, 17.2%로 점차 증가함을 알 수 있다.
이때 상기 기재된 주행 상황에 따른 배터리 소모량의 변화(가중치 정보)는 일 실시예로 기재된 것이며, 또한 상기 기재되지 않은 주행 상황(또는 배터리 소모를 유발시키는 정보)에 대해서도 추가적인 데이터베이스의 구성이 가능함에 유의한다. 그리고 각 증가단위 사이의 배터리 소모량은 필요시 각 증가단위 값과 배터리 소모량을 각기 균등 분할하여 해당하는 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보를 산출할 수 있다.
이에 따라 제어부(150)는 상기 데이터베이스에 구성된 배터리 소모량에 관련된 정보들의 가중치(배터리 소모를 유발시키는 각 정보들의 상태 변화에 따라 배터리의 소모가 더욱 가중되는 가중치 정보)를 참조하여 배터리 잔량에 따른 주행효율을 더 정확하게 판단할 수 있게 된다.
한편 상기 데이터베이스는 전기자동차 제조사에서 차량 출시 전에 반복적인 테스트를 통해서 미리 구성하여 탑재할 수 있으며 지속적으로 업데이트를 제공할 수 있다. 또한 사용자의 개별적인 운행 특성을 고려한 개인적인 업데이트가 가능하도록 제공할 수도 있다.
또한 상기 저장부(160)는 상기 데이터베이스를 저장하기 위한 수단으로서, 예컨대 비휘발성 메모리로서 내장형 메모리 또는 SD 메모리나 USB 메모리와 같은 외장형 메모리일 수 있으며, 또한 인터넷을 통해 접속할 수 있는 클라우드 형태의 스토리지(또는 네트워크에 연결된 데이터서버)일 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 장치는 상기 네트워크 또는 인터넷 접속을 위해서 유무선 통신수단(미도시)을 추가도 포함할 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기와 같이 데이터베이스로 구성된 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보를 활용하여 주행상황별 또는 주행경로별 배터리 잔량에 대응하는 주행효율(또는 주행 가능거리)을 정확히 판단할 수 있게 된다. 그리고 상기 배터리 잔량에 따른 주행효율은 직접적인 전압 소모량이나 비율(퍼센티지)로 나타낼 수 있으며, 또는 상기 배터리 잔량에 대응하여 주행 가능거리나 주행 가능시간으로 변환하여 나타낼 수도 있다. 그리고 자동차 계기판에 게이지(예 : 디지털 게이지, 아날로그 게이지) 형태로 디스플레이할 수 있다.
(제2 실시예)
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 자동차의 주행(또는 운행)에 영향을 줄 수 있는 외부 환경정보(즉, 주행환경정보)를 검출하는 적어도 하나 이상의 센서들로 구성된 제1 센서부(210), 자동차 주행에 영향을 줄 수 있는 자동차 자체와 그 내부의 상태정보(즉, 주행상태정보)를 검출하는 적어도 하나 이상의 센서들로 구성된 제2 센서부(220), 전기자동차의 현재 배터리 잔량을 검출하는 배터리잔량 검출부(230), 현재 주행속도를 검출하는 주행속도 검출부(240), 현재 주행거리를 검출하는 주행거리 검출부(250) 및 상기 각 구성수단에서 검출된 배터리 소모량에 관련된 정보들을 조합하여 데이터베이스를 구성하는 제어부(260)를 포함한다. 아울러 상기 데이터베이스로 구성된 정보들을 저장하는 저장부(270)를 더 포함한다.
먼저, 상기 제1 센서부(210)는 자동차의 주행(또는 운행)에 영향을 줄 수 있는 외부 환경정보(즉, 주행 환경정보)를 검출하는 센서들로서, 예컨대 GPS와 같이 차량의 현재 위치를 감지하는 센서, 차량의 기울기(또는 도로의 기울기)를 감지하는 센서, 진동(노면 상태)을 감지하는 센서, 또는 그들의 조합 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
다음 상기 제2 센서부(220)는 자동차 주행에 영향을 줄 수 있는 자동차 자체와 그 내부의 상태정보(즉, 주행 상태정보)를 검출하는 센서들로서, 예컨대 차량의 온도를 감지하는 센서, 차량의 습도를 감지하는 센서, 타이어의 공기압을 감지하는 센서, 구동모터의 회전수를 감지하는 센서, 차량의 속도를 감지하는 센서, 중량을 검출하는 센서, 또는 그들의 조합 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
참고로 상기 제1 센서부(210)와 제2 센서부(220)는 단지 설명의 편의를 위하여 구분한 것이며, 또한 상기 센서들은 일 실시예로서 기재된 것으로서 그 센서들을 한정하기 위한 것은 아니다.
상기 배터리잔량 검출부(230)는 현재 배터리의 잔량을 정확히 검출하기 위한 수단으로서, 상기 배터리의 잔량 검출은 자동차의 운행 중 배터리 전력 소모에서 비롯된 갑작스러운 셧다운(자동차의 운행중지)를 피하기 위해서도 중요하며, 또한 배터리에 마지막 남은 전력까지 모두 사용함으로써 배터리의 수명을 낭비하지 않기 위해서도 중요하다.
상기 배터리의 잔량 검출 방법은 목적과 비용을 고려하여 여러 가지 방법이 사용될 수 있다.
예컨대 먼저 전압기반의 배터리 잔량 검출 방법이 있으며, 이는 저렴한 비용과 구조가 간단한 특징으로 인해 휴대용 기기에 널리 사용되고 있는 방법이지만, 시간이 지남에 따라 발생하는 배터리 임피던스 변동에 취약하며, 동적 부하조건과 온도변화로 인해 최대 50%의 측정오차가 발생할 수도 있기 때문에 안전을 우선으로 하는 자동차의 배터리 잔량을 검출하는 방법으로서는 적당하지 않을 수 있다.
다음 쿨롬 계수 기법을 이용한 배터리 잔량 검출 방법이 있으며, 이는 사용된 전하와 전하상태(SOC : State of Charge)의 산출을 위해 쿨롬 값을 연속적으로 적분하는 대안적인 접근법을 취하고 있으며, 전체 용량에 대한 사전지식을 이용하여 잔여용량을 산출할 수 있으나, 이 방법은 자체방전에 대해서는 정확한 모델링이 어렵다는 단점이 있다. 왜냐 하면 주기적인 전체 사이클(충전 사이클)의 교정이 없을 경우 시간(배터리의 자체 방전시간)의 경과에 따라 측정오차가 누적되기 때문이다.
또한 임피던스 트랙 기술을 이용한 배터리 잔량 검출 방법이 있으며, 이는 실제 배터리를 사용하는 시간 동안 임피던스 및 용량의 변화를 추적하여, 노화 및 온도, 사용 이력 등의 조건하에서 배터리의 특성을 알 수 있는 동적인 모델링 알고리즘을 구현할 수 있는 방법으로서, 이 방법은 셀 임피던스에 대한 지식을 이용하여 부하와 온도에 대한 보상이 정확하게 모델링되기 때문에 주기적인 전체 사이클에 대한 별도의 용량 교정이 필요하지 않으며, 배터리관련 파라미터에 대한 동적인 학습을 통해 배터리 측정의 정확도가 배터리의 전체 수명기간 동안 유지될 수 있는 장점이 있다.
따라서 상기 배터리잔량 검출부(230)는 상기 예시된 배터리 잔량 검출 방법 중 어느 하나, 또는 그들의 조합으로 구성할 수 있다. 다만 상기 예시된 배터리 잔량 검출 방법은 일 실시예로서 기재된 것일 뿐이며, 배터리잔량 검출 방법을 그것으로 한정하기 위한 것은 아니다. 따라서 더 향상된 배터리잔량 검출 방법이 있을 경우 그 방법으로 변경하거나 추가로 조합하여 구성할 수 있다. 또한 상기 배터리잔량 검출부(230)는 내리막 도로에서 회생 제동력에 의해 배터리가 충전될 경우에 그 충전된 용량을 반영하여 배터리잔량을 검출할 수 있다.
다음 상기 주행속도 검출부(240)는 자동차의 주행속도를 검출하기 위한 수단으로서, 자동차의 속도를 검출하여 엔진제어 시스템이나 AT(오토미션) 제어시스템 등에 알려주는 기능을 수행한다. 상기 주행속도 검출을 위한 방법으로는 변속기 출력축의 회전속도나 휠(타이어)의 회전속도를 알아내는 방법을 사용하는데, 일반적으로 마그네틱 타입(리드 스위치 포함)과 홀 타입 센서를 많이 사용한다. 예컨대 자동차에서는 디퍼렌셜 기어의 기어비, 타이어의 크기가 결정되어 있으므로, 변속기 출력축이나 휠의 회전수를 알면 자동차의 속도를 계산할 수 있다.
다음 상기 주행거리 검출부(250)는 자동차의 실질적인 주행거리를 검출하기 위한 수단으로서, 상기 주행속도를 검출하기 위해 검출된 휠의 회전수와 타이어의 둘레 길이를 이용하여 검출할 수 있다. 만약 타이어의 규격이 바뀌거나, 또는 타이어 공기압의 변화에 의해 타이어의 사이즈(또는 둘레 길이)가 변경될 경우, 그 정보를 반영함으로써 정확한 주행거리를 검출할 수 있다.
다음 상기 제어부(260)는 상기 각 구성수단(210 ~ 250)에서 검출된 정보들을 조합하여 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보를 데이터베이스로 구성하는 수단으로서, 실질적으로 자동차에는 각 기능에 관련된 각종 전자제어장치(ECU : Electronic Control Unit)를 포함하고 있기 때문에 그 전자제어장치(ECU)들로부터 필요한 정보를 직접 수집할 수도 있다. 예컨대 상기 전자제어장치(ECU)는 자동 변속 제어 장치(TCU : Transmission Control Unit), 전자 조향장치(EPS : Electronic Power Steering), 브레이크 잠김 방지 장치(ABS : Anti Lock Brake System), 배터리 관리 장치(BMS : Battery Management System) 등을 포함하고 있으며, 따라서 제어부(260)는 상기 각종 전자제어장치(ECU)로부터 필요한 정보들을 추가로 수집하여 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 데이터베이스를 구성할 수 있다.
상기와 같이 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보들로 구성된 데이터베이스는 저장부(270)에 저장되며, 상기 저장부(270)는 비휘발성 메모리로 구성되어 내장이나 외장형으로 포함할 수 있으며, 또한 인터넷을 통해 접속할 수 있는 클라우드 형태의 스토리지에 저장될 수 있다. 또는 그들을 조합하여 구성할 수도 있다.
따라서 상기 제어부(260)는 상기 데이터베이스를 지속적으로 관리하며, 필요시마다 그 데이터베이스의 정보를 활용하여 배터리 잔량과 그에 따른 주행효율을 판단하여 사용자에게 알람 할 수 있다. 상기 알람 정보는 자동차에 구비된 디스플레이 수단(예 : 계기판)과 오디오 수단(예 : 라디오)을 통해 출력하거나, 혹은 별도의 알람 수단(또는 알람 소프트웨어 앱)을 구비하여 출력할 수 있다.
또한 상기 제어부(260)는 상기 배터리 잔량과 그에 따른 주행효율을 판단하여 사용자의 휴대 단말기(예 : 핸드폰, 스마트 폰, 태블릿 PC, 노트북 등)를 통해 출력할 수 있으며, 이를 위해 상기 휴대 단말기와 제어부(260)는 와이파이, 블루투스와 같은 유/무선 통신 프로토콜을 이용하여 네트워크 접속이 가능해야 하며, 상기 배터리 잔량과 그에 따른 주행효율을 출력하기 위한 전용 앱(APP)을 제공해야 한다.
상술한 제1 실시예와 제2 실시예는 동작에 필요한 구성수단을 서로 조합하여 구성하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보 수집 장치는 전기자동차에 전원이 인가되면 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 입력받는다(S101).
상기 배터리 상태와 주행에 관련된 정보는 주기적으로 입력받거나, 지정된 특정 조건이 되었을 때(또는 상태가 변경되었을 때)도 자동으로 입력받을 수 있다. 예컨대 상기 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 일정시간(예 : 1분) 간격으로 입력받거나, 혹은 포장도로에서 비포장도로에 진입하거나, 평평한 도로에서 소정의 기울기가 있는 도로에 진입하거나, 하나의 전기장치(예 : 라디오)를 사용하다가 다른 전기장치(예 : 에어컨)을 추가로 사용하는 것과 같이 주행에 관련된 정보가 변경될 경우에도 입력받을 수 있다.
상기와 같이 배터리 상태와 주행에 관련된 정보가 입력되면, 제어부는 그 정보들을 종류별로 분류하고, 그 분류된 각 정보에 대한 배터리 소모량과 그에 따른 가중치 정보를 산출한다(S102). 이때 상기 정보들은 각기 배터리 소모량이 다르며 그에 따른 가중치도 다를 뿐만 아니라, 주행 상태가 변함에 따라 각 정보들의 배터리 소모에 관련된 가중치도 변경될 수 있다. 예컨대 전기자동차가 80km/h의 일정한 속도로 평탄한 포장도로를 주행한다고 가정할 경우, 주행속도는 변경되지 않지만 주행거리와 배터리 온도가 상승하기 때문에 해당 정보에 대한 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보는 변경될 수 있다.
따라서 상기 제어부는 각 정보의 종류별로 가중치 정보를 산출하여 데이터베이스에 저장하거나 데이터베이스의 가중치 정보를 업데이트한다(S103).
상기와 같이 데이터베이스가 구성되면 그 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보를 이용하여 현재의 배터리 잔량에 따른 정확한 주행효율을 산출할 수 있다(S104). 예컨대 현재 배터리 잔량이 전체 배터리 용량 대비 40% 정도 남아 있다고 가정할 경우, 기존에는 가중치 정보를 고려하지 않고 단순히 배터리 잔량(예 : 40%)만 표시하였기 때문에 현재의 주행상태에서 얼마나 더 주행이 가능한지 알 수 없었으나, 본 발명에서는 상기 데이터베이스에 저장된 가중치 정보를 고려하여 주행효율을 산출할 수 있기 때문에 현재의 주행상태에서 현재의 배터리 잔량으로 얼마나 더 주행이 가능한지를 정확히 알 수 있게 된다. 즉, 현재의 주행상태에 따른 총 가중치 정보를 산출하고, 상기 총 가중치 정보를 이용해 현재의 배터리 잔량에 따른 주행효율을 산출할 수 있는 것이다.
상기와 같이 주행효율이 산출되면, 단순한 배터리 잔량이 아니라, 현재의 주행상태에서 그 배터리 잔량으로 주행 가능한 거리, 또는 주행 가능한 시간 등을 정확하게 산출하여 출력할 수 있다. 예를 들어 현재의 배터리 잔량이 전체 용량 대비 50% 정도이고, 배터리 소모량에 관련된 가중치의 합이 50%라고 가정할 경우(즉, 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 합이 시간당 50%라고 가정할 경우), 상기 배터리 잔량으로는 1시간 정도를 더 주행할 수 있음을 출력하고, 만약 배터리 소모량에 관련된 가중치의 합이 100%(즉, 시간당 100%)라고 가정할 경우 상기 배터리 잔량(예 : 50%)으로는 30분 정도를 더 주행할 수 있음을 출력하는 것이다.
상기와 같이 본 발명은 배터리 소모에 관련된 가중치 정보를 이용한 정확한 주행효율의 산출이 가능함으로써, 주행거리를 늘리기 위한 방법을 안내하는 것도 가능해진다. 예를 들어 배터리 소모량의 가중치가 높은 전기장치를 사용하고 있을 경우 그 전기장치를 사용하지 않게 안내하거나, 주행속도가 너무 높을 경우 경제속도 이하로 낮추어 주행하게 하거나, 차량의 온도를 낮추기 위하여 잠시 정차를 유도할 수도 있으며, 또는 운행해야 될 거리보다 배터리 잔량이 적을 경우에 운행 경로에 있는 배터리 충전소를 안내하여 충전을 요청할 수도 있다.
이상으로 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.
110 : 배터리 관리부 120 : 제1 인터페이스부
130 : 센서부 140 : 제2 인터페이스부
150 : 제어부 160 : 저장부
210 : 제1 센서부 220 : 제2 센서부
230 : 배터리잔량 검출부 240 : 주행속도 검출부
250 : 주행거리 검출부 260 : 제어부
270 : 저장부

Claims (14)

  1. 전기자동차의 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출하는 검출수단;
    상기 검출된 정보들을 입력받아 각 정보에 대한 배터리 소모량과 그에 따른 가중치 정보를 산출하는 가중치 정보 산출수단; 및
    상기 산출된 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보를 이용하여 현재의 배터리 잔량에 대한 주행효율을 산출하는 제어수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 검출수단은,
    전압, 전류, 온도와 같은 배터리의 상태에 관련된 정보 및 자동차의 위치, 도로 기울기, 노면 상태, 속도, 또는 중량과 같은 주행에 관련된 정보들을 검출하는 적어도 하나 이상의 센서들을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 검출수단은,
    자동차에 구비된 적어도 하나 이상의 각 기능별 전자제어장치(ECU)들로부터 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 가중치 정보는,
    주행속도, 연속 주행거리, 배터리의 온도, 주변 온도/습도, 탑재 중량이나 탑승 인원, 전기장치의 사용, 도로의 기울기 변화, 노면 상태, 또는 그들의 조합 중 적어도 어느 하나 이상의 정보에 대한 배터리 소모량 정보인 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가중치 정보는 데이터베이스에 저장되고, 상기 데이터베이스는 비휘발성 메모리, 내장형 메모리 또는 외장형 메모리이거나, 인터넷을 통해 접속할 수 있는 클라우드 형태의 스토리지나 네트워크에 연결된 데이터서버, 또는 그들의 조합 중 적어도 하나에 구축되는 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제어수단은,
    상기 배터리 잔량에 대한 주행효율을 직접적인 전압 소모량이나 비율(퍼센티지), 또는 주행 가능거리나 주행 가능시간으로 변환하여 나타낼 수 있으며, 또한 그 주행효율을 디지털 게이지나 아날로그 게이지 형태로 계기판에 디스플레이할 수 있는 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제어수단은,
    상기 배터리 잔량과 그에 따른 주행효율을 핸드폰, 스마트 폰, 태블릿 PC, 또는 노트북과 같은 휴대 단말기에 설치된 전용 앱(APP)을 통해서 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 검출수단은,
    배터리의 잔량을 검출하기 위한 배터리잔량 검출수단;을 더 포함하고,
    전압기반의 배터리 잔량 검출 방법, 쿨롬 계수 기법을 이용한 배터리 잔량 검출 방법, 임피던스 트랙 기술을 이용한 배터리 잔량 검출 방법, 또는 그들의 조합 중 적어도 어느 한 가지 방법을 이용하여 배터리 잔량을 검출하는 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 배터리잔량 검출수단은,
    회생 제동력에 의해 배터리가 충전될 경우 그 충전된 용량을 반영하여 배터리잔량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 장치.
  10. 전기자동차의 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출하는 제1 단계;
    상기 검출된 정보들을 입력받아 각 정보에 대한 배터리 소모량과 그에 따른 가중치 정보를 산출하는 제2 단계; 및
    상기 정보들에 대하여 산출된 배터리 소모량에 관련된 적어도 하나 이상의 가중치 정보를 이용하여 현재의 배터리 잔량에 대한 주행효율을 산출하는 제3 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 단계는,
    적어도 하나 이상의 센서들, 또는 적어도 하나 이상의 각 기능별 전자제어장치(ECU)들로부터 배터리 상태와 주행에 관련된 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 가중치 정보는,
    주행속도, 연속 주행거리, 배터리의 온도, 주변 온도/습도, 탑재 중량이나 탑승 인원, 전기장치의 사용, 도로의 기울기 변화, 노면 상태, 또는 그들의 조합 중 적어도 어느 하나 이상의 정보에 대한 배터리 소모량 정보인 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 산출된 주행효율을 직접적인 전압 소모량이나 비율(퍼센티지), 또는 주행 가능거리나 주행시간으로 변환하여, 자동차의 계기판이나 사용자의 휴대 단말기에 설치된 전용 앱(APP)을 통해서 디지털 게이지 혹은 아날로그 게이지 형태로 출력하는 제5 단계;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    회생 제동력에 의해 배터리가 충전될 경우 그 충전된 용량을 반영하여 배터리의 잔량을 검출하는 제6 단계;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주행효율 판단 방법.
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