KR20190070632A - 공조출력 제어기능을 갖는 차량 및 그제어방법 - Google Patents

공조출력 제어기능을 갖는 차량 및 그제어방법 Download PDF

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KR20190070632A
KR20190070632A KR1020170171349A KR20170171349A KR20190070632A KR 20190070632 A KR20190070632 A KR 20190070632A KR 1020170171349 A KR1020170171349 A KR 1020170171349A KR 20170171349 A KR20170171349 A KR 20170171349A KR 20190070632 A KR20190070632 A KR 20190070632A
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배강우
이루이
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현대자동차주식회사
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Abstract

개시된 발명은 공조출력 제어기능을 갖는 차량 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 공조출력 제어기능을 갖는 차량은 충전 및 방전되는 배터리; 차량에 냉방 또는 난방을 제공하기 위한 공조장치; 및 차량의 키 오프(Key Off) 시점을 시작으로 배터리의 현재 SOC(State of Charge)를 모니터링하여 공조장치의 예상소모량에 따른 예측잔여시간을 계산하고, 목표유지시간과 예측잔여시간을 기초로 공조장치의 출력이 목표유지시간까지 유지되도록 공조장치의 출력을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

공조출력 제어기능을 갖는 차량 및 그제어방법{VEHICLE HAVING AIR CONDITIONER OUPUT CONTROL FUNCTIONAND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
공조출력 제어기능을 갖는 차량 및 그 제어방법에 관한 것이다.
상용 차량은 일반 승용 차량과 다르게 운전자가 차량 내부에서 보내는 시간이 상대적으로 많고 일상 생활이 가능한 기능들이 제공된다.
이에, 상용 차량은 운행하지 않을 때도 상시 에어컨 또는 히터 등의 기능이 동작을 수행한다. 차량에서의 전력 소모는 운행 중일 때는 알터네이터(alternator) 또는 제너레이터(generator)를 통해 발전하기 때문에 배터리가 충전 및 방전을 하며 축전량이 유지된다.
그러나, 운행 종료 이후에는 오로지 배터리 전압을 사용하기 때문에 모든 출력 기능들은 소모량에 따라 제한 시간이 생길 수 밖에 없다.
배터리 유지시간은 사용자가 차량 내부에서 생활하는 시간의 만족도에 밀접한 영향이 있기 때문에 일정 시간의 유지시간의 보장이 요구되는 것이다.
개시된 실시예는차량에서 운행 종료 후에도 전력 환경을 예측을 통해공조 기능의 대용량 부하의 출력을 조절하여 특정 시간 동안 기능 동작을 보장하도록 하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 측면에 따른공조출력 제어기능을 갖는 차량은, 충전 및 방전되는 배터리; 차량에 냉방 또는 난방을 제공하기 위한 공조장치; 및차량의 키 오프(Key Off) 시점을 시작으로 상기 배터리의 현재 SOC(State of Charge)를 모니터링하여 상기 공조장치의 예상소모량에 따른 예측잔여시간을 계산하고, 목표유지시간과 상기 예측잔여시간을 기초로 상기 공조장치의 출력이 상기 목표유지시간까지 유지되도록 상기 공조장치의 출력을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는,상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간이내이면, 상기 공조장치의 출력을 현재 상태로 유지하는 공조출력 제어기능을 가질 수 있다.
또한, 상기 제어부는,상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 크면, 상기 공조장치의 출력을 현재 보다 낮추는 공조출력 제어기능을 가질 수 있다.
또한, 상기 제어부는,상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 작으면, 상기 공조장치의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높이는 공조출력 제어기능을 가질 수 있다.
또한, 상기 제어부는,상기 목표유지시간은 사용자 설정 목표시간과 점검시작시간을 기초로 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부는,상기 배터리의 총 배터리 용량, 현재 전압, 현재 SOC, 전원공급제한 SOC 및 상기 공조장치의 소비전력을 기초로 상기 예측잔여시간을 산출하는 공조출력 제어기능을 가질 수 있다.
또한, 상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,상기 제어부는,
Figure pat00001
을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기 AN은 에어컨의 소비전력을 의미할 수 있다.
또한, 상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,상기 제어부는,
Figure pat00002
을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기 HM은 히터의 소비전력을 의미할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리의 SOC, 상기 공조장치의 전력 소모량, 상기 공조장치의 입력 단수 및 사용자 설정 목표시간을 수신할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리의 현재 SOC(State of Charge)를 모니터링 하는 중 상기 목표유지시간 보다 상기 예측잔여시간이 긴 경우, 공조출력 자동 제어를 중단할 수 있다.
일 측면에 따른 차량의 제어방법은, 차량의 키 오프(Key Off)를 감지하고,상기 차량의 키 오프 시점을 시작으로 배터리의 현재 SOC를 모니터링하고,공조장치의 예상소모량에 따른 예측잔여시간을 계산하고,목표유지시간과 상기 예측잔여시간을 비교하여 상기 공조장치의 출력을 제어할 수 있다.
또한, 상기 공조장치의 출력을 제어하는 것에서, 상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간이내이면, 상기 공조장치의 출력을 현재 상태로 유지할 수 있다.
또한, 상기 공조장치의 출력을 제어하는 것에서,상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 크면, 상기 공조장치의 출력을 현재 보다 낮출 수 있다.
또한, 상기 공조장치의 출력을 제어하는 것에서,상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 작으면, 상기 공조장치의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높일 수 있다.
또한, 상기 목표유지시간은 사용자 설정 목표시간과 점검시작시간을 기초로 산출할 수 있다.
또한, 상기 예측잔여시간을 계산하는 것에서,상기 배터리의 총 배터리 용량, 현재 전압, 현재 SOC, 전원공급제한 SOC 및 상기 공조장치의 소비전력을 기초로 상기 예측잔여시간을 산출할 수 있다.
또한, 상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,상기 예측잔여시간을 계산하는 것에서,
Figure pat00003
을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기 AN은 에어컨의 소비전력을 의미할 수 있다.
또한, 상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
상기 예측잔여시간을 계산하는 것에서,
Figure pat00004
을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,
상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기 HM은 히터의 소비전력을 의미할 수 있다.
전술한 과제 해결 수단에 의하면, 차량의 운행 종료 후에도 특정시간 동안 공조기 출력과 같이 대용량 부하를 사용할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 개시된 발명은 사용자의 필요에 따른 전력 공급시간을 보장하여 일정시간 전원공급에 대한 신뢰성을 주고,사용자 입장에서 특정 전력 보장 시간을 활용할 수 있어 사용자 편의성이 향상될 수 있다는 것이다.
도 1은 차량의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 차량의 내부를 나타내는 도면이다.
도 3은 차량의 구성을 상세하게 나타내는 제어 블록도이다.
도 4 내지 도 7은 공조출력 제어방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 차량의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재,블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재,블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재,블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 차량의 외관을 나타내는 도면이다.
이때, 차량은 도 1에서 도시하는 바와 같이 버스와 같은 상용 자동차일 수 있다.
도 1을 참조하면, 차량(1)의 외관은 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(10), 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 윈드 스크린(windscreen)(11), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(12), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(13) 및 차량의 전방에 위치하는 앞바퀴(21)와 차량의 후방에 위치하는 뒷바퀴(22)를 포함하여 차량(1)을 이동시키기 위한 바퀴(21, 22)를 포함할 수 있다.
윈드 스크린(11)은 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다. 또한, 사이드 미러(12)는 본체(10)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
도어(13)는 본체(10)의 좌측 또는 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자 또는 승객을 비롯한 사용자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
차량(1)은 상술한 구성 이외에도 바퀴(21, 22)를 회전시키는 동력 장치(미도시), 차량(1)의 이동 방향을 변경하는 조향 장치(미도시), 바퀴의 이동을 정지시키는 제동 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 동력 장치는 본체가 전방 또는 후방으로 이동하도록 앞바퀴(21) 또는 뒷바퀴(22)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 동력 장치(16)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 포함할 수 있다.
조향 장치는 운전자로부터 주행 방향을 입력받는 조향 핸들(도 2의 42), 조향 핸들(42)의 회전 운동을 왕복 운동으로 전환하는 조향 기어(미도시), 조향 기어(미도시)의 왕복 운동을 앞바퀴(21)에 전달하는 조향 링크(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 조향 장치는 바퀴의 회전축의 방향을 변경함으로써 차량(1)의 주행 방향을 변경할 수 있다.
제동 장치는 운전자로부터 제동 조작을 입력받는 제동 페달(미도시), 바퀴(21, 22)와 결합된 브레이크 드럼(미도시), 마찰력을 이용하여 브레이크 드럼(미도시)의 회전을 제동시키는 브레이크 슈(미도시) 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 제동 장치는 바퀴(21, 22)의 회전을 정지시킴으로써 차량(1)의 주행을 제동할 수 있다.
도 2는 차량의 내부를 나타내는 도면이다.
차량(1)의 내부는 운전자가 앉는 운전석과, 운전자 외의 탑승자가 앉는 적어도 하나의 탑승석으로 구성될 수 있다. 운전석(15)은 운전자가 앉을 수 있는 의자와, 차량(1)의 조작을 위한 각종 구성이 배치될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 탑승석은차량(1) 내부에 자유롭게 배치될 수 있다. 예를 들어, 탑승석은 운전석의 일측에 마련되거나, 운적석의 후방에 마련될 수도 있고, 복수의 탑승석이 차량(1) 내부의 양쪽 측면에 일렬로 배치되되, 차량(1) 내부의 중앙에 통로가 형성되도록 배치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 운전석은 대시 보드(14)와, 대시 보드(14) 상에 배치되고 차량(1)의 속도, 엔진 회전수, 주유량, 냉각수 등의 주행 기능 및 차량(1) 정보를 안내하는 클러스터(즉, 계기판, 14)와, 차량(1) 방향을 조작하는 조향핸들(42)을 포함할 수 있다.
클러스터(51)는 디지털 방식으로 구현할 수 있다. 이러한 디지털 방식의 클러스터는 차량(1) 정보 및 주행 정보를 영상으로 표시할 수 있다. 또한, 클러스터(51)는 차량(1)의 연비를 표시할 수 있다.
조향핸들(42) 상에는 방향 지시 램프 중 어느 하나를 동작시키는 동작 명령을 입력 받는 방향 지시 램프 동작 명령 입력 레버(52)와 차량(1)에 대한 제동 명령을 입력 받는 리타더 레버(53)가 마련될 수 있다.
대시보드(14)에는 실내 조명 장치, 공기 조화기, 블루투스 장치, 도어 개폐 등을 제어하기 위한 입력부들이 배치될 수 있다. 또한, 대시보드(14)에는 목적지까지의 주행 경로 등을 표시하는 내비게이션(70)이 마련될 수 있고, 사운드 출력을 위한 오디오 기기(30)가 더 마련될 수 있다.
또한, 대시보드(14)상에는 방향 지시 램프 전체를 점멸 시키는 동작 명령을 입력 받는 비상 램프 동작 명령 입력 버튼(60) 등이 마련될 수 있다.
도 3은 차량의 구성을 상세하게 나타내는 제어 블록도이다.
이하에서는, 공조출력 제어방법을 설명하기 위한 예시도인 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 차량(100)은 통신부(110), 입력부(210), 디스플레이(130), 저장부(140), 배터리(150), 공조장치(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 블루투스 모듈, 적외선 통신 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 모듈, WLAN(Wireless Local Access Network) 통신 모듈, NFC 통신 모듈, 지그비(Zigbee) 통신 모듈 등 근거리에서 무선 통신망을 이용하여 신호를 송수신하는 다양한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
유선 통신 모듈은 캔(Controller Area Network; CAN) 통신 모듈, 지역 통신(Local Area Network; LAN) 모듈, 광역 통신(Wide Area Network; WAN) 모듈 또는 부가가치 통신(Value Added Network; VAN) 모듈등 다양한 유선 통신 모듈뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus), HDMI(High Definition Multimedia Interface), DVI(Digital Visual Interface), RS-232(recommended standard232),전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service)등다양한 케이블 통신 모듈을 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈은 라디오 데이터 시스템 교통 메시지 채널(Radio Data System-Traffic Message Channel, RDS-TMC), DMB(Digital Multimedia Broadcasting), 와이파이(Wifi) 모듈, 와이브로(Wireless broadband) 모듈 외에도,GSM(global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access),UMTS(universal mobile telecommunications system), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등 다양한 무선통신 방식을 지원하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈은교통정보 신호를 수신하는 안테나 및 수신기(Receiver)를 포함하는무선 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.또한, 무선 통신 모듈은무선 통신 인터페이스를 통하여 수신한 아날로그 형태의 무선 신호를 디지털 제어 신호로 복조하기 위한교통정보 신호 변환 모듈을 더 포함할 수 있다.
한편, 통신부(110)는 차량(100) 내부의 전자 장치들 사이의 통신을 위한 내부 통신 모듈(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 차량(100)의 내부 통신 프로토콜로는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnection Network), 플렉스레이(FlexRay), 이더넷(Ethernet) 등을 사용할 수 있다.
입력부(120)는 사용자에 의해서 키 오프(Key Off) 시 공조장치(160)의 출력이 유지되길 원하는 목표시간을 입력 받을 수 있다.
입력부(120)는 사용자로부터 입력된 목표시간(이하에서는 '사용자 설정 목표시간'이라 하기로 함) 이외에도 차량(100)과 관련된 각종 정보를 입력 받을 수 있다.
입력부(120)는 사용자의 입력을 위해 각종 버튼이나 스위치, 페달(pedal), 키보드, 마우스, 트랙볼(track-ball), 각종 레버(lever), 핸들(handle)이나 스틱(stick) 등과 같은 하드웨어적인 장치를 포함할 수 있다.
또한, 입력부(120)는 사용자 입력을 위해 터치 패드(touch pad) 등과 같은 GUI(Graphical User interface), 즉 소프트웨어인 장치를 포함할 수도 있다. 터치 패드는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)로 구현되어 디스플레이(150)와 상호 레이어 구조를 이룰 수 있다.
디스플레이(130)는 차량(100)과 관련된 각종 정보를 화면 상에 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 할 수 있다.
디스플레이(130)는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 디지털 광원 처리(Digital Light Processing: DLP) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Penal), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 전기 발광(Electro Luminescence: EL) 패널, 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display: EPD) 패널, 전기변색 디스플레이(Electrochromic Display: ECD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
저장부(140)는 공조장치(160)의 출력을 제어하기 위한 각종 제어정보를 저장할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 차량(100)과 관련된 모든 정보를 저장할 수 있다.
저장부(140)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 저장부(130)는 제어부(170)와 관련하여 전술한 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
배터리(150)는 충전 및 방전되는 구성일 수 있다.
배터리(150)는 축전지 또는 2차 전지라고 하며, 차량(100)이 정지되면 배터리 내에서 발생하는 화학적 작용에 의해 전기적 에너지로 변환시켜, 시동 시 시동 모터를 구동하고, 발전기 고장 시 예비 전원을 공급하는 역할을 하며, 이 외에도 차량(100)에 장착된 에어컨 및 히터를 비롯한 여러 장치의 전원을 공급할 수 있다.
공조장치(160)는 차량(100)에 냉방 또는 난방을 제공하기 위한 장치일 수 있다.
구체적으로 공조장치(160)는 차량(100)의 실내 공기를 냉각시켜 냉방 상태를 제공하는 에어컨(161)과 차량(100)의 실내 공기를 따듯하게 유지시키는 히터(163)를 포함할 수 있다.
개시된 발명에서의 차량(100)은 전력 모니터링 상태에 따라 잔여보장시간을 유지할 수 있는 에어컨(161)과 히터(163) 의 출력 제어 방식에 관한 것으로서, 차량 운행 종료 후 배터리 사용 시간을 일정량 보장하기 위한 것이다. 이를 위해, 제어부(170)는 총 부하 소모를 예측하고 보장시간확보를 위해 에어컨(161)과 히터(163)의 부하 소모에 대해 능동제어 하는 것이다.
제어부(170)는 차량(100)의 키 오프(Key Off) 시점을 시작으로 상기 배터리(150)의 현재 SOC(State of Charge)를 모니터링하여 공조장치(160)의 예상소모량에 따른 예측잔여시간을 계산하고, 목표유지시간과 상기 예측잔여시간을 기초로 상기 공조장치의 출력이 상기 목표유지시간까지 유지되도록 상기 공조장치의 출력을 제어할 수 있다.
이때, 제어부(170)는 CAN 통신을 통해 배터리(150)의 충전상태(SOC)를 전달받을 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
즉, 제어부(170)는 배터리의 SOC, 공조장치(160)의 전력 소모량(에어컨 전력 소모량, 히터 전력 소모량), 공조장치(160)의 입력 단수(에어컨 입력 단수, 히터 입력 단수) 및사용자 설정 목표시간을 수신할 수 있다. 이때, 사용자 설정 목표시간은 차량의 키 오프 시점부터 공조장치의 출력이 보장되길 원하는 시간을 의미하는 것이다.
제어부(170)는 수신한 정보를 기초로 제어된 공조장치(160)의 출력 단수(에어컨 출력 단수, 히터 출력 단수)를 출력할 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 제어부(170)는 키 오프 시점을 시작으로 공조장치(160)의 출력을 제어한다.제어부(170)는 정의한 유지시간 α(h)(사용자 설정 목표시간)를 보장하기 위해 현재 배터리의 SOC 상태에서 소모량을 계산하는 것이다. 이때, 정의한 유지시간 α(h)은 키 오프하는 시점에서의 목표유지시간이 되는 것이다.
만약, Tx 시점에서 점검 시 목표유지시간은 (α- Tx)로 재 설정된다.
도 4에서 T1 ~ Tx는 모니터링 간격을 의미하는 것으로서 일정 간격으로 배터리의 충전 상태를 모니터링 할 수 있다.
제어부(170)는 사용자 설정 목표시간과 점검시작시간을 기초로 목표유지시간을 산출할 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는 수학식 1을 통해 목표유지시간(TT)을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00005
이때, α는 사용자설정 목표시간, Tx는 점검시작시간을 의미할 수 있다. 상기 Tx는 도 4의 Tx일 수 있다.
제어부(170)는 배터리의 총 배터리 용량, 현재 전압, 현재 SOC, 전원공급제한 SOC 및 상기 공조장치(160)의 소비전력을 기초로 예측잔여시간을 산출할 수 있다. 상기 공조장치(160)는 에어컨(161) 또는 히터(163) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
공조장치(160)가 에어컨(161)인 경우, 제어부(170)는 수학식 2를 기초로 예측잔여시간(TR)을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00006
상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량[Ah], 상기 BP는 현재 전압[V], 상기 CP는 현재 SOC[%], 상기 CL은 전원공급제한 SOC[%], 상기 AN은 에어컨의 소비전력[W]을 의미할 수 있다.
공조장치(160)가 히터(163)인 경우, 제어부(170)는 수학식 3을 기초로 예측잔여시간(TR)을 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00007
상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량[Ah], 상기 BP는 현재 전압[V], 상기 CP는 현재 SOC[%], 상기 CL은 전원공급제한 SOC[%], 상기 HM[W]은 히터의 소비전력을 의미할 수 있다.
제어부(170)는 상술한 예측잔여시간을 모니터링 간격마다 예측잔여시간을 산출하여, 공조장치 이외의 전력소모가 발생하여 예측잔여시간에 지장을 주지 않도록 할 수 있다.
제어부(170)는 목표유지시간과 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간이내이면, 공조장치(160)의 출력을 현재 상태로 유지할 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는ΔT<=β인 경우, 공조장치(160)의 출력을 현상 유지할 수 있다. 상기 ΔT는 목표유지시간과 잔여시간시간과의 차이로
Figure pat00008
이고, β는 활성화 허용 오차시간(Activating Tolerance Time)일 수 있다.
제어부(170)는목표유지시간과 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 크면, 상기 공조장치(160)의 출력을 현재 보다 낮출 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는 ΔT>β이고 TT> TR인 경우, 공조장치(160)의 출력을 현재 보다 낮출 수 있다.
도 5를 참고하면, 제어부(170)는 T1, T2, T3 시점의 배터리의 SOC를 모니터링한 결과, 목표유지시간 보다 예상소모량이 많아 배터리의 SOC가 목표치 보다 낮은 경우, 공조장치(160)의 출력 단수를 낮출 수 있도록 출력을 제어한다. 이때, 공조장치(160)가 에어컨(161)인 경우, A(N-1)로 낮출 수 있고, 히터(163)인 경우, H(M-1)로 낮출 수 있다. 또한, 제어부(170)는 출력 단수를 낮출 때, 한단 씩 낮추는 방식 또는 한 번에 목표치에 맞는 단수로 조정하는 방식 또한 가능하다 할 것이다. 이러한 작업은 일정 시간 간격으로 이루어질 수 있고 그 일정 시각은 Tx로 정의할 수 있다. 이때, Tx는 새로운 점검시점을 산출하는 입장에서 점검시작시간일 수 있다. 예를 들어, 공조출력 제어의 최초 시작은 키 오프 시점이고 일정 시각Tx까지 점검을 수행하고, Tx 시점에서 재 점검 시 시작시점은 Tx인 것이다.
제어부(170)는매 점검 시 출력 단수를 낮추다가 목표유지시간과 예측잔여시간이 일치할 때 출력을 유지(도 5의 OK Keep)할 수 있다.
예를 들어, 차량(100)의 키 탈거 시점에 에어컨 4단 사용 중인 경우, 제어부(170)는 표 1, 표 2 및 표 3의 정보를 기초로 에어컨의 출력을 제어할 수 있다.
에어컨 단수 별 소모 전력 예 소비전력 [W]
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
ECO 1단 2단 3단 4단 5단 POWER
250 W 344 W 443 W 544 W 652 W 699 W 875 W
TR 9.94 7.22 5.6 4.56 3.8 3.55 2.83
T1 ~ TX 점검 시점 -일정 간격으로 상태 모니터링 Tx= 현재 Key Off 후 30분 경과
TT 목표 유지 시간 (8 - Tx )
TR 예측 잔여 시간 TR
Parameter Value Description
SB 230Ah 총 배터리 용량 [Ah]
BP 24V Present Voltage [V]
CP 95% 현재 SOC [%]
CL 50% 전원공급 제한 SOC [%]
α 8 h User setting Target Time 사용자 정의 유지시간
β 15 min Activating Tolerance Time
제어부(170)는 목표유지시간과 예측잔여시간과의 차이를ΔT = |(8 - Tx)-TR|에서 ΔT = |(8 -0.5)-3.8|과 같이 산출할 수 있다. 이때, Tx=0.5h 이고, β = 0.25h 임을 표 2와 표 3을 통해 확인할 수 있다.
제어부(170)는 예측잔여시간(TR)을
Figure pat00009
과 같이 산출할 수 있다.
제어부(170)는 3.7 > 0.25의 결과에 따라 ΔT>β임을 파악하고, 7.5 > 3.8의 결과에 따라 TT> TR임을 파악할 수 있다.
이에, 제어부(170)는 에어컨의 출력 단수를 낮출 수 있도록 제어하되, 목표유지시간에 합당한 출력 단으로 조절할 수 있다.
제어부(170)는목표유지시간과 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 목표유지시간이 예측잔여시간 보다 작으면, 공조장치(160)의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높일 수 있다. 이때, 공조장치(160)의 출력은 사용자가 설정한 공조 출력 레벨을 초과하지 못한다.
구체적으로, 제어부(170)는 ΔT>β이고 TT< TR인 경우, 공조장치(160)의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높일 수 있다.
도 6을 참고하면, 제어부(170)는 T5, T6 시점의 배터리의 SOC를 모니터링 한 결과, 현 시점에서 목표유지시간 보다 예상소모량이 적을 경우, 공조장치(160)의 출력을 무조건 높이지 않고 일정 횟수를 유지하거나 또는 특정값 이상 차이가 날 경우에만 출력 단수(A(N+1) 또는 H(M+1))를 높일 수 있다. 또한, 제어부(170)는 출력 단수를 높일 때, 한단 씩 높이는 방식 또는 한 번에 목표치에 맞는 단수로 조정하는 방식 또한 가능하다 할 것이다.
한편, 제어부(170)는 배터리의 현재 SOC(State of Charge)를 모니터링하는 중 목표유지시간 보다 예측잔여시간이 긴 경우, 상술한 공조출력 자동 제어를 중단하는(수행하지 않는) 방법도 적용할 수 있다. 이때, 공조출력 자동 제어는 상술한 현재 SOC의 모니터링을 통해 목표유지시간, 예측잔여시간을 기초로 공조장치의 출력을 제어했던 동작을 의미하는 것으로 정의하기로 한다.
도 7과 같이, 제어부(170)는 일반모드(Normal Mode)에서 차량의 키 오프 시점이 감지되면 공조출력 자동 제어 모드(Auto Control Mode)를 동작시켜 ΔT>β이고 TT> TR인 경우, 공조장치(160)의 출력을 현재 보다 낮추고, ΔT>β이고 TT< TR인 경우, 공조장치(160)의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높일 수 있다. 또한, 제어부(170)는 ΔT<=β인 경우, 공조장치(160)의 출력을 현재 상태로 유지하도록 출력을 제어할 수 있다.
상술한 제어부(170)는차량(100) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
도 8은 차량의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 차량(100)은 키 오프(Key Off)를 감지하면(210),차량(100)의 키 오프 시점을 시작으로 배터리(150)의 현재 SOC를 모니터링할 수 있다(220).
다음, 차량(100)은 공조장치(160)의 예상소모량에 따른 예측잔여시간을 계산할 수 있다(230).
차량(100)은 배터리의 총 배터리 용량, 현재 전압, 현재 SOC, 전원공급제한 SOC 및 공조장치의 소비전력을 기초로 예측잔여시간을 산출할 수 있다.
공조장치(160)는 에어컨(161) 또는 히터(163) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 공조장치가 에어컨인 경우, 차량(100)은 수학식 2를 기초로 예측잔여시간(TR)을 산출할 수 있다.
또한, 공조장치가 히터인 경우, 차량(100)은 수학식 3을 기초로 예측잔여시간(TR)을 산출할 수 있다.
다음, 차량(100)은 목표유지시간과 예측잔여시간을 비교하여 공조장치(160)의 출력을 제어할 수 있다(240).
구체적으로, 차량(100)은 목표유지시간과 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간이내이면, 공조장치(160)의 출력을 현재 상태로 유지할 수 있다.
차량(100)은 목표유지시간과 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 목표유지시간이 예측잔여시간 보다 크면, 공조장치(160)의 출력을 현재 보다 낮출 수 있다.
차량(100)은 목표유지시간과 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 목표유지시간이 예측잔여시간 보다 작으면, 공조장치의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높일 수 있다.
상술한 목표유지시간은 사용자 설정 목표시간과 점검시작시간을 기초로 산출할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1, 100 : 차량
110 : 통신부
120 : 입력부
130 : 디스플레이
140 : 저장부
150 : 배터리
160 : 공조장치
170 : 제어부

Claims (18)

  1. 충전 및 방전되는 배터리;
    차량에 냉방 또는 난방을 제공하기 위한 공조장치; 및
    차량의 키 오프(Key Off) 시점을 시작으로 상기 배터리의 현재 SOC(State of Charge)를 모니터링하여상기 공조장치의 예상소모량에 따른 예측잔여시간을 계산하고, 목표유지시간과 상기 예측잔여시간을 기초로 상기 공조장치의 출력이 상기 목표유지시간까지 유지되도록 상기 공조장치의 출력을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용오차시간 이내이면, 상기 공조장치의 출력을 현재 상태로 유지하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 크면, 상기 공조장치의 출력을 현재 보다 낮추는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 작으면, 상기 공조장치의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높이는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표유지시간은 사용자 설정 목표시간과 점검시작시간을 기초로 산출하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의총 배터리 용량, 현재 전압, 현재 SOC, 전원공급제한 SOC 및 상기 공조장치의 소비전력을 기초로 상기 예측잔여시간을 산출하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 제어부는,
    Figure pat00010
    을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,
    상기SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기AN은 에어컨의 소비전력을 의미하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 제어부는,
    Figure pat00011
    을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,
    상기SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기HM은 히터의 소비전력을 의미하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 SOC, 상기 공조장치의 전력 소모량, 상기 공조장치의 입력 단수 및 사용자 설정 목표시간을 수신하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리의 현재 SOC(State of Charge)를 모니터링 하는 중 상기 목표유지시간 보다 상기 예측잔여시간이 긴 경우, 공조출력 자동 제어를 중단하는 공조출력 제어기능을 갖는 차량.
  11. 차량의 키 오프(Key Off)를 감지하고,
    상기 차량의 키 오프 시점을 시작으로 배터리의 현재 SOC를 모니터링하고,
    공조장치의 예상소모량에 따른 예측잔여시간을 계산하고,
    목표유지시간과 상기 예측잔여시간을 비교하여 상기 공조장치의 출력을 제어하는 것을 포함하는 차량의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공조장치의 출력을 제어하는 것에서,
    상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 활성화 허용 오차시간 이내이면, 상기 공조장치의 출력을 현재 상태로 유지하는 차량의 제어방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 공조장치의 출력을 제어하는 것에서,
    상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 크면, 상기 공조장치의 출력을 현재 보다 낮추는 차량의 제어방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 공조장치의 출력을 제어하는 것에서,
    상기 목표유지시간과 상기 예측잔여시간과의 차이가 상기 활성화 허용 오차시간 보다 크고, 상기 목표유지시간이 상기 예측잔여시간 보다 작으면, 상기 공조장치의 출력을 현재로 유지하거나, 또는 현재 보다 높이는 차량의 제어방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 목표유지시간은 사용자 설정목표시간과 점검시작시간을 기초로 산출하는 차량의 제어방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 예측잔여시간을 계산하는 것에서,
    상기 배터리의 총 배터리 용량, 현재 전압, 현재 SOC, 전원공급제한 SOC 및 상기 공조장치의 소비전력을 기초로 상기 예측잔여시간을 산출하는 차량의 제어방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 예측잔여시간을 계산하는 것에서,
    Figure pat00012
    을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,
    상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기 AN은 에어컨의 소비전력을 의미하는 차량의 제어방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 공조장치는 에어컨 또는 히터 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 예측잔여시간을 계산하는 것에서,
    Figure pat00013
    을 기초로 상기 예측잔여시간(TR)을 산출하고,
    상기 SB는 상기 배터리의 총 배터리 용량, 상기 BP는 현재 전압, 상기 CP는 현재 SOC, 상기 CL은 전원공급제한 SOC, 상기 HM은 히터의 소비전력을 의미하는 차량의 제어방법.
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