KR20150071928A - 차량의 가변 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량의 가변 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컨버터 출력 전압 가변 제어 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 운전자 보조 시스템에서 수신한 정보를 통하여 전방구간의 직류 변환기(LDC: Low DC-DC Converter) 지령전압을 예측하고, 예측한 지령전압 지령에 따라 직류 변환기 출력전압을 미리 변경하거나 또는 지연 변경하여 직류 변환기 출력단에서 소모되는 파워를 감소시켜 차량의 연비를 향상하는 차량의 가변 제어 장치 및 방법에 대한 것이다.

Description

차량의 가변 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for controlling variable voltage for vehicle}
본 발명은 컨버터 출력 전압 가변 제어 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 운전자 보조 시스템에서 수신한 정보를 통하여 전방구간의 직류 변환기(LDC: Low DC-DC Converter) 지령전압을 예측하고, 예측한 지령전압 지령에 따라 직류 변환기 출력전압을 미리 변경하거나 또는 지연 변경하여 직류 변환기 출력단에서 소모되는 파워를 감소시켜 차량의 연비를 향상하는 차량의 가변 제어 장치 및 방법에 대한 것이다.
환경 차량의 직류 변환기(LDC: Low DC-DC Converter)의 동작 모드를 결정할 때, 현재 주행 조건에 따라 차량의 에너지 효율을 고려하여 충전 모드, 방전 모드, 유지 모드 3가지로 구분한다.
충전 모드에서는 LDC 출력 전압을 높게 제어하여 보조 배터리를 충전하고, 방전모드에서는 LDC 출력 전압을 낮게 제어하여 보조 배터리 파워를 사용한다. 그리고 유지 모드에서는 LDC 출력 전압을 중간 정도 제어하여 보조배터리 상태를 유지한다.
현재 주행 조건에 따라서 LDC 모드를 보조 배터리 충전 모드, 방전 모드, 유지로 판단하고, 도 1에 도시되 바와 같이 판단 즉시 해당 LDC 모드와 IBS(Intelligent Battery Sensor)에서 수신한 보조 배터리 SOC(State Of Charge), 온도에 따라 LDC 출력전압을 가변하여 제어한다.
이에 의하면, 현재 주행 조건에 따라서 LDC 출력전압이 즉각적으로 변하기 때문에 에너지 손실이 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 보조 배터리 전압의 급변으로 인해 보조 배터리 내구의 저하가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
1. 한국공개특허번호 제10-2011-0012214호 2. 한국공개특허번호 제10-2012-0137153호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 직류 변환기(LDC: Low DC-DC Converter)의 출력전압을 미리 변경하거나 지연 변경하여 직류 변환기의 출력단에서 소모되는 에너지 손실을 감소시키는 차량의 가변 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 보조 배터리 전압의 급변으로 인해 보조 배터리 내구의 저하를 방지하는 차량의 가변 제어 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 직류 변환기(LDC: Low DC-DC Converter)의 출력전압을 미리 변경하거나 지연 변경하여 직류 변환기의 출력단에서 소모되는 에너지 손실을 감소시키는 차량의 가변 제어 장치를 제공한다.
상기 차량의 가변 제어 장치는,
운전자 보조 시스템과, 보조 배터리와, 상기 보조 배터리를 센싱하는 배터리 센서부와, 상기 보조 배터리를 충전하는 직류 변환기를 갖는 차량의 가변 제어 장치에 있어서,
상기 직류 변환기의 현재 측정 출력 전압을 산출하는 현재 측정 출력 지령 전압 계산부;
상기 운전자 보조 시스템에 의해 생성되는 운전자 보조 정보를 이용하여 직류 변환기 모드를 예측하는 모드 예측부; 및
예측된 직류 변환기 모드 및 상기 배터리 센서부에 의해 생성되는 보조 배터리 상태 정보를 이용하여 상기 직류 변환기의 예측 출력 지령 전압을 산출하고, 산출된 예측 출력 지령 전압과 현재 측정 출력 지령 전압을 비교하여 상기 직류 변환기의 출력 지령 전압을 변경하는 변경 시점을 결정하는 변경 시점 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 예측 출력 지령 전압의 산출은 상기 운전자 보조 정보 중 전방 구간 정보를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 낮으면, 상기 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 높으면, 상기 변경시점을 일정 시간 동안 지연한 후, 새로운 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 변경 시점의 결정은 전압 변경 구간이 기준값보다 짧으면 적용되지 않고 일반 로직이 적용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 운전자 보조 시스템은 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 또는 IDAS(Intelligent Driver Assistance System)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 보조 배터리 상태 정보는 SOC(State Of Charge) 및 온도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 운전자 보조 시스템과, 보조 배터리와, 상기 보조 배터리를 센싱하는 배터리 센서부와, 상기 보조 배터리를 충전하는 직류 변환기를 갖는 차량의 가변 제어 방법에 있어서, 상기 직류 변환기의 현재 측정 출력 전압을 산출하는 단계; 상기 운전자 보조 시스템에 의해 생성되는 운전자 보조 정보를 이용하여 직류 변환기 모드를 예측하는 단계; 예측된 직류 변환기 모드 및 상기 배터리 센서부에 의해 생성되는 보조 배터리 상태 정보를 이용하여 상기 직류 변환기의 예측 출력 지령 전압을 산출하는 단계; 산출된 예측 출력 지령 전압과 현재 측정 출력 지령 전압을 비교하는 단계; 및 비교결과에 따라, 상기 직류 변환기의 출력 지령 전압을 변경하는 변경 시점을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법을 제공한다.
이때, 상기 비교 결과에서, 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 낮으면, 상기 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 비교 결과에서, 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 높으면, 상기 변경시점을 일정 시간 동안 지연한 후, 새로운 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 효과에 따르면, ADAS(Advanced Driver Assistance System)에서 수신한 정보를 통하여 전방 구간의 직류 변환기(LDC: Low DC-DC Converter) 지령전압을 예측하고, 예측한 지령전압 지령에 따라 직류 변환기 출력전압을 미리 변경하거나 또는 지연 변경함으로써 직류 변환기 출력단에서 소모되는 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 낮게 제어하는 시간을 늘림으로써 차량의 연비를 향상할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 직류 변환기의 출력 전압 변화율을 제한하여 보조 배터리의 내구 저하를 방지할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 보조 배터리의 SOC(State Of Charge)를 통하여 직류 변환기의 지령 전압 감소 시점을 결정함으로써 보조 배터리의 내구 저하를 방지할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적으로 현재 주행에 따른 직류 변환기의 출력 전압을 제어하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 제어 장치(200)의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구간별 변경시점에 따라 직류 변환기의 출력 전압을 변경 제어하는 개념을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 예측한 지령전압 지령에 따라 직류 변환기 출력전압을 미리 변경하거나 또는 지연 변경하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가변 제어 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 제어 장치(200)의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 가변 제어 장치(200)는, 운전자 보조 시스템(210), 모드 예측부(220), 변경시점 결정부(230), 배터리 센서부(240), 보조 배터리(250), 현재 측정 출력 전압 계산부(260), 직류 변환기(270), 및 차량 제어기(280) 등을 포함하여 구성된다.
운전자 보조 시스템(210)은 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System) 또는 지능형 운전자 보조 시스템(IDAS: Inteligent Driver Assistance System)이 된다. 이들 시스템은 크게 후방 주차 경보 시스템, 차선이탈경보 시스템, 졸음운전경보 시스템, 차량간 충돌경보, 적극적인 조향이나 속도 제어를 하는 차선이탈방지 시스템, 지능 순향 제어 시스템 등으로 구성된다.
따라서, 운전자 보조 시스템(210)에 의해 운전자 보조 정보가 생성되며, 이러한 운전자 보조 정보로서는 구배 정보, 전방 구간 정보, 전방 카메라 정보, 현재 차속 등을 들 수 있다.
모드 예측부(220)는 이러한 운전자 보조 시스템(210)에 의해 생성되는 운전자 보조 정보를 이용하여 직류 변환기 모드를 예측한다. 직류 변환기 모드로는 충전 모드, 방전 모드, 유지 모드로 구성된다. 충전 모드는 직류 변환기(270)의 출력 지령 전압을 높게 제어하여 보조 배터리(250)를 충전하고, 방전 모드는 직류 변환기(270)의 출력 지령 전압을 낮게 하여 보조 배터리(250)를 방전하고, 유지 모드는 직류 변환기(270)의 출력 지령 전압을 중간 정도로 제어하여 보조 배터리(250)의 현재 상태를 유지한다.
특히, 모드 예측부(220)는 차량의 전방 구간에서의 직류 변환기 모드를 예측한다.
변경 시점 결정부(230)는 운전자 보조 시스템(210)에서 수신한 정보 중 현재 구간의 정보, 전방 구간 정보(예를 들면, 구배, 전방구간까지의 거리, 평균 차속, 도로 종류, 전방구간의 길이, 정체 상황 등을 들 수 있음), 카메라 정보 등과 차량 제어기(280)에서 수신한 직류 변환기(270)의 직류 변환기 모드, 배터리 센서부(240)에서 수신한 보조 배터리(250)의 보조 배터리 SOC(State Of Charge), 온도를 통하여 전방 구간의 출력 전압 지령 값을 예측하는 예측 출력 지령 전압을 산출한다.
배터리 센서부(240)는 보조 배터리(250)를 센싱하여 보조 배터리 상태 정보를 생성한다. 배터리 센서부(240)는 IBS(Intelligent Battery Sensor)가 될 수 있다.
현재 추정 출력 전압 계산부(260)는 상기 직류 변환기의 현재 측정 출력 전압을 산출하는 기능을 수행한다.
따라서, 변경 시점 결정부(230)는, 예측된 직류 변환기 모드 및 상기 배터리 센서부에 의해 생성되는 보조 배터리 상태 정보를 이용하여 상기 직류 변환기의 예측 출력 지령 전압을 산출하고, 산출된 예측 출력 지령 전압과 현재 측정 출력 지령 전압을 비교하여 상기 직류 변환기의 출력 지령 전압을 변경하는 변경 시점을 결정한다.
물론, 예측 출력 지령 전압의 산출은 상기 운전자 보조 정보 중 전방 구간 정보를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구간별 변경시점에 따라 직류 변환기의 출력 전압을 변경 제어하는 개념을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 예측한 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 낮을 경우 등판 가속 구간(310)과 같이 보조배터리 상태에 따라 출력 지령 전압의 제 1 변경시점(312)을 결정한다. 제 1 변경시점(312)에 도달하면 현재 측정 출력 지령 전압에서 예측한 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 낮춘다(313). 따라서, 제 1 면적(311)만큼의 에너지 손실 절감이 발생한다.
예측한 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 높을 경우, 강판 감속 구간(320)과 같이 보조 배터리 상태에 따라 지령 전압의 제 2 변경시점(322)을 일정 시간 동안 지연시킨 뒤 변경시점에 도달하면 현재 측정 지령 출력전압에서 일정 비율로 전방 구간의 지령 전압까지 올린다(323). 따라서, 제 2 면적(321)만큼의 에너지 손실 절감이 발생한다.
정속 주행 구간(330)의 경우, 제 3 변경 시점(332) 이후 출력 전압을 중간 정도로까지 일정 비율로 낮춘다(333). 따라서, 제 3 면적(331)만큼의 에너지 손실 절감이 발생한다. 여기서, 제 1 내지 제 3 변경 시점(312,322,332)의 구간은 동일할 수도 있고, 각기 다를 수 있다.
기준값보다 짧은 변경 구간(340)의 경우, 위에서 제시한 방식이 적용되지 않고 일반 로직(302)이 적용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 예측한 지령전압 지령에 따라 직류 변환기 출력전압을 미리 변경하거나 또는 지연 변경하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 차량이 가변 전압 제어 모드에 진입하고, 현재 구간에서 직류 변환기 모드 및 보조 배터리의 SOC, 온도 등을 모니터링한다(단계 S410,S420).
이에 따라, 운전자 보조 정보를 모니터링하여 전방구간 출력 지령 전압 및 직류 변환기 모드를 예측하고, 보조 배터리 상태 정보를 이용하여 상기 직류 변환기의 예측 출력 지령 전압을 산출한다(단계 S430,S440,S450). 물론, 이들 순서는 다를 수 있다. 운전자 보조 정보를 모니터링한 후 현재 측정 출력 지령 전압을 생성하는 것도 가능하다.
산출된 예측 출력 지령 전압과 현재 측정 출력 지령 전압을 비교한다(단계 S460).
비교 결과, 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 낮으면, 변경시점이 경과하였는 지를 확인한다(단계 S470).
확인 결과, 변경시점이 경과하면, 상기 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 감소시켜 출력한다(단계 S480,S490).
이와 달리, 단계 S460에서 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 높으면, 변경시점이 경과하였는 지를 확인한다(단계 S471).
확인 결과, 변경시점이 경과하면, 상기 변경시점을 일정 시간 동안 지연한 후, 새로운 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 증가시켜 출력한다(단계 S473,S490).
200: 차량의 가변 제어 장치,
210: 운전자 보조 시스템
220: 모드 예측부
230: 변경 시점 결정부
240: 배터리 센서부
250: 보조 배터리

Claims (14)

  1. 운전자 보조 시스템과, 보조 배터리와, 상기 보조 배터리를 센싱하는 배터리 센서부와, 상기 보조 배터리를 충전하는 직류 변환기를 갖는 차량의 가변 제어 장치에 있어서,
    상기 직류 변환기의 현재 측정 출력 전압을 산출하는 현재 측정 출력 지령 전압 계산부;
    상기 운전자 보조 시스템에 의해 생성되는 운전자 보조 정보를 이용하여 직류 변환기 모드를 예측하는 모드 예측부; 및
    예측된 직류 변환기 모드 및 상기 배터리 센서부에 의해 생성되는 보조 배터리 상태 정보를 이용하여 상기 직류 변환기의 예측 출력 지령 전압을 산출하고, 산출된 예측 출력 지령 전압과 현재 측정 출력 지령 전압을 비교하여 상기 직류 변환기의 출력 지령 전압을 변경하는 변경 시점을 결정하는 변경 시점 결정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 예측 출력 지령 전압의 산출은 상기 운전자 보조 정보 중 전방 구간 정보를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 낮으면, 상기 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 감소하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 높으면, 상기 변경시점을 일정 시간 동안 지연한 후, 새로운 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 증가하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변경 시점의 결정은 전압 변경 구간이 기준값보다 짧으면 적용되지 않고 일반 로직이 적용되는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자 보조 시스템은 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 또는 IDAS(Intelligent Driver Assistance System)인 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 배터리 상태 정보는 SOC(State Of Charge) 및 온도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 장치.
  8. 운전자 보조 시스템과, 보조 배터리와, 상기 보조 배터리를 센싱하는 배터리 센서부와, 상기 보조 배터리를 충전하는 직류 변환기를 갖는 차량의 가변 제어 방법에 있어서,
    상기 직류 변환기의 현재 측정 출력 전압을 산출하는 단계;
    상기 운전자 보조 시스템에 의해 생성되는 운전자 보조 정보를 이용하여 직류 변환기 모드를 예측하는 단계;
    예측된 직류 변환기 모드 및 상기 배터리 센서부에 의해 생성되는 보조 배터리 상태 정보를 이용하여 상기 직류 변환기의 예측 출력 지령 전압을 산출하는 단계;
    산출된 예측 출력 지령 전압과 현재 측정 출력 지령 전압을 비교하는 단계; 및
    비교결과에 따라, 상기 직류 변환기의 출력 지령 전압을 변경하는 변경 시점을 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 예측 출력 지령 전압의 산출은 상기 운전자 보조 정보 중 전방 구간 정보를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 비교 결과에서, 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 낮으면, 상기 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 감소하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 비교 결과에서, 상기 예측 출력 지령 전압이 현재 측정 출력 지령 전압보다 높으면, 상기 변경시점을 일정 시간 동안 지연한 후, 새로운 변경시점의 경과로부터 상기 현재 측정 출력 지령 전압에서 상기 예측 출력 지령 전압까지 일정 비율로 출력 지령 전압을 증가하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 변경 시점의 결정은 전압 변경 구간이 기준값보다 짧으면 적용되지 않고 일반 로직이 적용되는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 운전자 보조 시스템은 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 또는 IDAS(Intelligent Driver Assistance System)인 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조 배터리 상태 정보는 SOC(State Of Charge) 및 온도 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 가변 제어 방법.

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