KR20180007824A - 소형 전기자동차의 통신시스템 - Google Patents

소형 전기자동차의 통신시스템 Download PDF

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KR20180007824A
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Abstract

본 발명은 소형 전기자동차의 통신시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 통신시스템은, 모터제어유닛 또는 배터리관리시스템으로부터 발생된 정보를 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 수신하는 내부 인터페이스부와, 배터리기기로부터 BMS(Battery Management System)데이터를 수신하는 외부 인터 페이스부와, ITS(Intelligent Traffic System)에 해당되는 데이터 및 상기 외부기기로부터 수신된 데이터를 저장하는 메모리부와, 상기 데이터를 사용자 인터페이스에서 출력할 수 있는 데이터로 처리하는 데이터 처리부 및 상기 내부 인터페이스부를 통해 수신된 정보를 토대로 상기 운행정보에 해당되는 데이터가 상기 사용자인터페이스를 통해 출력될 수 있도록 제어하거나, 또는 상기 외부 인터페이스부를 통해 수신된 상기 데이터가 상기 사용자인터페이스를 통해 출력될 수 있도록 제어하는 계기판 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

소형 전기자동차의 통신시스템 {NEV communication System}
본 발명은 전기모터에 의해 구동되는 소형 전기자동차에 관한 것으로, 특히 배터리 잔량과 교통정보를 활용한 주행이 가능한 통신시스템에 관한 것이다.
최근 대기오염에 따른 환경문제와 자원 고갈에 따른 자원문제를 해결하기 위해 연료를 연소시켜서 주행하는 가솔린스쿠터를 대체할 수 있는 소형 전기자동차가 개발되고 있다.
이러한 소형 전기자동차는 전기모터를 구동원으로 사용함에 따라 엔진음이 제거되어 소음이 없으며, 주행 시 배기가스와 같은 공해물질을 배출하지 않아 친환경 교통수단으로서 각광받고 있다.
한편, 소형 전기자동차는 엔진을 사용하지 않아 소음이 없는 장점을 가지는 반면, 전기모터구동을 위한 배터리 충전에 많은 시간이 소요되고 배터리의 방전 시점을 예측하기 어려운 문제점이 있다.
일예로, 교통상황에 따라 동일한 경로를 운행하는 경우라도 배터리가 방전되는 문제를 야기 시킬 수 있다.
또한 운전자도 속도와 같은 운전습관에 따라 배터리 1회 충전 후 주행가능한 거리가 상이할 수 없는 문제점이 있다.
이에 따라 배터리에 대한 보다 정확한 관리와 주행거리 예측을 할 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 배터리 잔량과 교통상황에 적절한 경로안내를 가능할 수 있도록 하 는 소형 전기자동차의 통신시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 전기자동차의 통신시스템은, 소형 전기자동차의 통신시스템에 있어서, 모터제어유닛 또는 배터리관리시스템으로부터 발생된 정보를 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 수신하는 내부 인터페이스부와; 외부기기로부터 교통정보데이터를 수신하는 외부 인터페이스부와; 주행상태음에 해당되는 교통정보데이터 및 상기 외부기기로부터 수신된 교통정보데이터를 저장하는 메모리 부와; 상기 교통정보데이터를 사용자인터페이스에서 출력할 수 있는 데이터로 처리하는 교통정보데이터 처리부; 및 상기 내부 인터페이스부를 통해 수신된 정보를 토대로 상기 주행상태음에 해당되는 교통정보데이터가 상기 사용자인터페이스를 통해 출 력될 수 있도록 제어하거나, 또는 상기 외부 인터페이스부를 통해 수신된 상기 교통정보데이터가 상기 사용자인터페이스를 통해 출력될 수 있도록 제어하는 계기판 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 외부 인터페이스부는 블루투스 통신시스템을 지원하는 블루투스 통신부와, 적외선 통신을 지원하는 적외선 통신부와, USB 통신을 지원하는 USB 통신부 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 시동정보, 스로틀 값, 속도, 배터리량 정보, 오류정보 및 램프구동정보 중 하나 이상을 포함한 주행상태 정보와 외부기기연결정보 중 적어도 하나가 계기판 스크린에 표시될 수 있도록 그래픽 처리하는 그래픽 처리부 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 소형 전기자동차의 통신시스템에 따르면, 주행상태를 알 수 있도록 하는 주행상태음이 외부로 출력됨으로써 운전자와 보행자에게 주행상태를 알리고, 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
특히, 선택에 따른 교통정보데이터를 추가, 변경할 수 있도록 하여 운전자의 취향에 맞는 외부기기의 교통정보데이터가 주행상태음으로서 출력될 수 있도록 함으로써 운전자의 선택에 따라 교통정보데이터를 추가, 변경할 수 있도 록 하여 보다 쾌적한 환경에서 주행을 할 수 있도록 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 전기자동차를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 전기자동차의 통신시스템을 보여주는 블록 구성도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 전기자동차의 계기판 스크린을 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 소형 전기자동차의 통신시스템을 첨부된 도면을 참고하면서 상세하게 설명하겠다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 전기자동차의 통신시스템을 보여주는 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소형 전기자동차(100)는 외부로 드러나는 안장(112)을 포함한 차체부(110), 전륜(122)과 후륜(124), 핸들부(130), 현가장치(135), 전조등(142)과 방향지시등(144), 통신시스템(180)을 포함하고, 내부적으로 모터부(150) 및 배터리부(160)를 포함한다.
핸들부(130)는 운전자가 운전방향을 결정하고 운전속도를 조절할 수 있는 손잡이부분에 해당되는 것으로 스로틀 (throttle)레버라 불리기도 한다.
이러한 핸들부(130)는 가속기(미도시), 브레이크레버(미도시)와 연결된다.
현가장치(135)는 노면의 충격이 차제나 탑승자인 운전자에게 전달되지 않도록 충격을 흡수하기 위한 쇼크업소버, 스프링, 서스펜션암을 포함하는 장치로, 서스펜션(suspension)이라 불리기도 한다.
전조등(142)은 소형 전기자동차(100)의 차체부(110) 앞부분, 전륜(122)의 상단에 위치되어 운전자의 조작에 따라 점 등됨으로써 주간 및 야간 주행시에 운전자의 전방을 밝혀준다.
방향지시등(144)은 소형 전기자동차(100)의 차체부(110) 뒷부분, 후륜(124)의 상단에 위치되어 운전자의 조작에 따라 점멸됨으로써 좌우회전의 신호를 알리는데 사용된다.
모터부(150)는 전기모터(152)와 전기모터(152)의 구동을 제어하기 위한 모터제어유닛(MCU:Motor Control Unit, 154)그리고 전기모터(152)의 전류를 감지할 수 있는 홀센서(hall sensor)와 같은 전류감지센서(미도시)를 하나 이상 포함한다.
여기서, 전기모터(152)는 일예로, BLDC(Brushless Motor) 모터로 이루어질 수 있는데, BLDC(Brushless Motor) 모터는 저속 및 고속에서 토크(toque)가 비교적 높고 고속회전도 가능하며 수명이 긴 장점을 가진다.
모터제어유닛(154)은 초기 기동시에 기동전류를 억제하여 급출발을 방지하고, 핸들부(130)를 통한 속도명령과 전류감지센서(미도시)를 통해 감지된 속도출력의 속도오차를 계산하여 속도오차를 보상한다.
이때 모터제어유닛(MCU:Motor Control Unit)은 펄스폭 변조신호(Pulse Width Modulation:PWM)를 발생시켜 전기 모터(152)의 전력을 제어함으로써 운전자에게 편안한 승차감을 제공함과 동시에 에너지 효율이 개선될 수 있도 록 한다.
여기서, 도시하지는 않았지만 제동시 전기모터(152)의 회전력(에너지)이 배터리에 전기에너지로 충전되도록 하는 회생부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 회생부를 통해 1회의 충전에 의한 주행거리를 향상시킬 수 있 고 에너지 효율을 개선할 수 있게 된다.
배터리부(160)는 전기모터(152)의 구동원으로서 충전이 가능한 배터리, 일예로 리튬이온 배터리와 충전부 및 배 터리관리시스템(Battery Management System:BMS)을 포함한다.
여기서, 충전부는 교류전원과 직류전원 모두 충전 가능하도록 교류전원을 직류전원으로 변환하는 에이시디시컨터버(AC-DC converter)와 제1전압의 직류전원에서 제2전압의 직류전원으로 전압을 변환하는 디시디시컨버터(DC- DC converter)를 포함할 수 있다.
배터리관리시스템은 배터리의 정보를 모니터링하여 배터리의 충전상태를 관리 및 제어함으로써 배터리 에너지가 효율적으로 사용될 수 있도록 한다.
통신시스템(180)은 운전자가 속도 및 배터리 상태를 계기판을 통해 확인할 수 있도록 해준다.
한편, 전술한 소형 전기자동차(100)는 후륜(124)에 모터부(150)가 연결되어 후륜(124)이 전기모터(152)에 의해 구동 되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 전륜(122)에도 전륜 구동을 위한 모터가 추가되어 전륜과 후륜 각 각에 모터가 연결되도록 구성할 수도 있다. 이와 같은 이륜구동방식을 채택할 경우, 출력이 두배로 증가되어 비 탈길을 오를 수 있는 등판능력(gradeability)은 물론 주행속도를 증가시키며 주행효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명의 핵심적인 구성인 통신시스템에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 전기자동차의 통신시스템을 보여주는 블록 구성도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 전기자동차의 계기판 스크린을 보여주는 도면으로, 도 1을 참조한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 통신시스템(180)은 조작부(181), 내부 인터페이스부(182), 메모리부(183), 교통정보 데이터 처리부(184), 외부 인터페이스부(186), 그래픽 처리부(187), 계기판 스크린(188) 및 계기판 제어부(18 9)를 포함한다.
조작부(181)는 운전자가 버튼키 또는 화면(터치화면)을 통해 선택하는 메뉴에 따른 입력신호를 생성한다. 여기 서, 메뉴는 볼륨조절메뉴 및 화면밝기조절메뉴를 포함할 수 있다.
이러한 조작부(181)의 버튼키 또는 터치화면의 메뉴를 통해 운전자는 내부 메모리부(183)에 저장된 주행상태음 을 출력하거나 또는 외부기기에 저장된 교통정보신호가 소형 전기자동차(도 1의 100)의 사용자인터페이스(185)를 통해 출력되도록 설정할 수 있으며, 볼륨 및 화면의 밝기를 조절할 수도 있다.
내부 인터페이스부(182)는 본 발명에 따른 소형 전기자동차(도 1의 100)에서 핵심적인 역할을 수행하는 각 제어부(예 를 들어 모터제어유닛, 배터리관리시스템) 간의 통신을 담당하는 역할을 하는 부로, 본 발명에서는 CAN 통신을 이용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 모터제어유닛, 배터리관리시스템 및 계기판 제어부(189)와 같은 제어부들 각 각은 CAN 통신이 가능한 신호선(162)을 통해 유기적으로 상호 연결되며, 내부 인터페이스부(182)는 기 설정된 우선 순위에 따라 제1제어부로부터 실시간으로 신호를 수신하여 제2제어부로 전달한다.
여기서, CAN(Controller Area Network) 통신은 분산 제어 시스템에서의 통신을 지원하기 위해 1980년대 자동차 용 네트워크 프로토콜로 개발된 것으로, 높은 데이터 처리 속도, 전기적 장애에 대한 강력한 면역성과 에러를 감지하고 교정하는 우수한 능력을 가지면서도 비용이 저렴하여 ISO에 의해 직렬 통신 규약 ISO11898 국제 표준 으로 지정되었으며, 다른 산업 분야로의 적용도 활발하게 진행되고 있다.
이에 따라 내부 인터페이스부(182)는 모터제어유닛(MCU:Motor Control Unit), 배터리관리시스템(BMS:Battery Management System)으로부터 발생된 정보를 CAN 통신을 통해 수신하고, 수신된 정보를 계기판 제어부(189)로 전 달하는 역할을 한다.
여기서, 모터제어유닛으로부터 발생된 정보는 시동키신호, 핸들부(도 1의 130) 조작에 따른 스로틀 값, 속도, 오류정보 등이 있으며, 배터리관리시스템으로부터 발생된 정보는 배터리 충전량, 오류정보 등이 있다.
메모리부(183)는 저장데이터에 따라 구분되어 하나 이상일 수 있으며, 주행상태음으로 적용할 수 있는 다양한 디지털 교통정보데이터를 저장한다. 여기서, 주행상태음은 시동과 같은 상황에 따른 효과음, 모터음, 배기음 및 경보음 중 하나 이상을 포함하며, 상황에 따라 매칭되어 메모리부에 저장된다.
이러한 주행상태음 중 모터음은 주행속도가 증가될 경우 음의 음정이 점진적으로 높아지거나 또는 박자가 점진 적으로 빨라질 수 있고, 주행속도가 감소될 경우 음의 음정이 점진적으로 낮아지거나 또는 박자가 점진적으로 느려질 수 있다.
또한 메모리부(183)는, 도 3b에 도시된 바와 같이 주행거리를 누적한 총 주행거리(ODO, 24)와 사용자의 설정에 따른 트립값(26)을 저장할 수 있다. 여기서 트립값(26)은 트립A와 트립B로 구성될 수 있는데, 각각은 운전자가 측정하고 싶은 거리를 측정할 경우에 사용할 수 있다.
일예로, 트립A 또는 B의 트립값을 기름을 넣은 후에 제로값으로 초기화시켜 연비를 측정하거나, 출발지에서 초 기화시켜 출발지에서 목적지까지의 거리를 측정할 때 사용하거나, 또는 엔진오일교환 후에 제로값으로 초기화시 켜 오일교환후의 거리를 측정할 때 사용할 수 있다.
교통정보데이터 처리부(184)는 내부 메모리부(183)에 저장된 디지털 교통정보데이터 또는 외부 인터페이스부(186)를 통해 수신된 디지털 교통정보데이터가 사용자인터페이스(185)에서 출력될 수 있도록 아날로그 교통정보데이터로 변환하는 처리 를 한다.
이러한 교통정보데이터 처리부(184)는 아날로그 교통정보데이터를 증폭하고, 잡음을 제거하는 증폭기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
외부 인터페이스부(186)는 외부기기로부터 교통정보데이터를 수신하기 위한 부로, 블루투스 통신을 지원하는 블루 투스 통신부(186a), 적외선 통신을 지원하는 적외선 통신부(186b) 및 USB(Universal Serial Bus) 통신을 지원 하는 USB 통신부(186c) 중 하나 이상을 포함함으로써 블루투스 통신, 적외선 통신, USB 통신을 지원할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 외부 인터페이스부(186)는 언급된 통신방식 외의 근거리 무선통신, 일예로 지그비(zigbee)를 더 지 원할 수도 있다.
이러한 외부 인터페이스부(186)는 운전자에 의해 신호수신모드가 선택된 경우에 블루투스 통신, 적외선 통신 또 는 USB 통신이 지원되는 외부기기로부터 교통정보데이터를 수신한다.
상기 외부기기는 운전자가 휴대하고 다니는 PDA(Personal Digital Assistants)(153), PMP(Portable Multimedia Player)(155), PSP(Play Station Portable)와 같은 개인휴대 단말기 또는 이동통신단말기에 해당할 수 있다.
그래픽 처리부(187)는 계기판 스크린(188)에 각종 정보가 표시될 수 있도록 그래픽 처리를 한다. 상기 각종 정 보는 각종 기능을 선택할 수 있는 메뉴와 소형 전기자동차의 주행상태정보와 외부기기연결정보 등을 포함할 수 있다.
여기서 각종 기능을 선택할 수 있는 메뉴는, 도 3a에 도시된 바와 같이 사운드 모드(10)와, 볼륨(12) 및 에러코 드(14)를 포함하고, 주행상태정보는 도 3b에 도시된 바와 같이 스로틀 값(20), 속도(22), 배터리량 정보(28), 오류정보, 시동여부를 확인할 수 있는 시동정보, 방향지시등과 전조등의 램프구동정보 등을 포함할 수 있다.
계기판 제어부(189)는 통신시스템(180) 전체를 제어하는 부로, 특히 본 발명에서는 주행상태에 따른 주행상태 음이 사용자인터페이스(185)를 통해 출력될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이때, 우선 계기판 제어부(189)는 초기 설정상태인지 또는 사용자 설정상태인지를 판단하여 초기 설정상태일 경 우 내부 인터페이스부(182)를 통해 수신되는 정보를 토대로 메모리부(183)에 저장된 상황에 따른 주행상태음이 출력될 수 있도록 제어한다.
또한 계기판 제어부(189)는, 운전자의 설정에 의한 사용자 설정상태일 경우 외부 인터페이스부(186)를 통해 외 부기기로부터 수신되는 교통정보데이터가 주행상태음으로서 출력될 수 있도록 제어한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 계기판 제어부(189)는 블루투스 신호수신모드가 선택된 경우, 외부 인터페이스부 (186)의 블루투스 통신부(186a)를 통해 수신되는 교통정보데이터가 사용자인터페이스(185)를 통해 출력될 수 있도록 하고, 적외선 신호수신모드가 선택된 경우, 외부 인터페이스부(186)의 적외선 통신부(186b)를 통해 수신되는 교통정보데 이터가 사용자인터페이스(185)를 통해 출력될 수 있도록 한다.
또한, 계기판 제어부(189)는 외부 인터페이스부(186)의 입력포트에 USB가 접속됐는지를 판단하여 USB가 접속된 경우 USB 통신부(186c)를 통해 수신되는 교통정보데이터가 사용자인터페이스(185)를 통해 출력될 수 있도록 한다.
한편, 계기판 제어부(189)는 운전자의 조작에 따른 램프구동신호를 수신하고 수신한 램프구동신호에 해당되는 램프구동정보가 화면에 표시될 수 있도록 할 수 있다. 상기 램프구동신호는 좌방향 또는 우방향 지시등과 같은 방향지시등과 전조등의 선택에 따른 신호이다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
이상에서 일 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예들 및 변형예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.
100: 소형 전기자동차 180: 통신시스템
181: 조작부 182: 내부 인터페이스부
183: 메모리부 184: 교통정보데이터 처리부
185: 사용자인터페이스 186: 외부 인터페이스부
187: 그래픽 처리부 188: 계기판 스크린
189: 계기판 제어부

Claims (3)

  1. 소형 전기자동차의 통신시스템에 있어서,
    모터제어유닛 또는 배터리관리시스템으로부터 발생된 정보를 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 수신하 는 내부 인터페이스부와;
    외부기기로부터 교통정보데이터를 수신하는 외부 인터페이스부와;
    주행상태음에 해당되는 교통정보데이터 및 상기 외부기기로부터 수신된 교통정보데이터를 저장하는 메모리부와; 상기 교통정보데이터를 사용자인터페이스에서 출력할 수 있는 데이터로 처리하는 교통정보데이터 처리부; 및
    상기 내부 인터페이스부를 통해 수신된 정보를 토대로 상기 주행상태음에 해당되는 교통정보데이터가 상기 사용자인터페이스 를 통해 출력될 수 있도록 제어하거나, 또는 상기 외부 인터페이스부를 통해 수신된 상기 교통정보데이터가 상기 사용자인터페이스를 통해 출력될 수 있도록 제어하는 계기판 제어부를 포함하는 통신시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 인터페이스부는
    블루투스 통신을 지원하는 블루투스 통신부와, 적외선 통신을 지원하는 적외선 통신부와,
    USB 통신을 지원하는 USB 통신부 중 하나 이상을 포함하는 통신시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    시동정보, 스로틀 값, 속도, 배터리량 정보, 오류정보 및 램프구동정보 중 하나 이상을 포함한 주행상태정보와 외부기기연결정보 중 적어도 하나가 계기판 스크린에 표시될 수 있도록 그래픽 처리하는 그래픽 처리부를 더 포 함하는 통신시스템.
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KR20200061149A (ko) * 2018-11-23 2020-06-02 주식회사 그린모빌리티 스마트기기연동 블루투스통신 가능한 전기바이크

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