KR20210033309A - 차량용 솔라 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

차량용 솔라 충전 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 솔라 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 차량에 탑재되는 차량 배터리, 상기 차량에 탑재되어 태양광 발전(solar power generation)을 수행하는 솔라 패널, 및 상기 솔라 패널에서 발생되는 전기 에너지를 인가받아 동작하며 상기 전기 에너지를 이용하여 상기 차량 배터리의 충전을 제어하는 솔라 제어장치를 포함한다.

Description

차량용 솔라 충전 시스템 및 방법{SOLAR CHARGING SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 솔라 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
솔라루프(solar roof) 시스템은 차량의 루프에 솔라 패널(solar panel)을 장착하여 태양광 발전으로 차량 배터리를 충전하는 루프형 태양광 충전시스템을 말한다. 여기서, 솔라 패널의 출력 전압 및/또는 출력 전류는 광량 및 온도에 따라 변동폭이 매우 크기 때문에, 솔라 패널의 출력을 솔라 제어기(solar controller)의 동작 전원으로 사용하기 위해서는 매우 정교한 제어 기술을 필요로 한다.
종래의 솔라 제어기는 솔라 패널을 통해 발생되는 전력을 전용으로 축적하는 솔라 배터리로부터 구동 전력을 공급받는다. 또한, 솔라 제어기는 차량 루프에 배치되는 솔라 패널을 통해 발생하는 전력으로 솔라 배터리를 충전한다. 솔라 제어기는 솔라 배터리로부터 출력되는 전력(전원)을 차량 배터리의 충전 전압 및/또는 충전 전류로 변환하여 차량 배터리(예: 12V 배터리 및/또는 고전압 배터리 등)로 공급하므로 차량 배터리를 충전한다. 이와 같이, 종래에는 솔라 패널을 통해 발생하는 전력을 솔라 배터리에 충전하고 솔라 배터리로부터 솔라 제어기의 구동 전력 및 차량 배터리의 충전 전력을 공급받아 사용하므로 충전 효율이 떨어진다.
KR 101743855 B1 KR 100182664 B1 KR 100182665 B1
본 발명은 차량에 탑재된 솔라 패널(solar panel)에서 발생되는 전기로 차량 배터리를 직접 충전하는 차량용 솔라 충전 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 차량에 탑재된 솔라 패널에서 발생되는 전기를 구동 전원으로 공급받아 동작하는 차량용 솔라 충전 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔라 제어장치는 솔라 패널에서 발생되는 전기 에너지를 공급받아 동작을 개시하고 상기 솔라 패널의 상태정보로 충전 동작 조건 만족을 판단하고, 차량의 시동 상태 및 차량 배터리의 상태 정보를 고려하여 충전 모드 진입을 결정하는 처리부, 및 상기 처리부의 지시에 따라 상기 솔라 패널의 출력을 충전 전원으로 변환하여 상기 차량 배터리에 공급하는 컨버터를 포함한다.
상기 처리부는 상기 솔라 패널의 출력 전력이 기설정된 초기 전력을 초과하는 경우 상기 충전 동작 조건 만족으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는 상기 충전 동작 조건 만족으로 판단되면 시동 장치를 통해 차량의 시동 상태를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는 상기 차량의 시동이 켜진 상태이면 배터리 관리장치를 통해 제1배터리 및 제2배터리의 충전상태(State of Charge, SOC)를 비교하여 상기 제1배터리 및 상기 제2배터리 중 어느 하나의 배터리를 충전 대상으로 선정하고 선정된 배터리의 충전을 위한 충전 모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는 제1배터리 충전 모드로 진입하는 경우, 상기 차량 내 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중인지를 확인하고, 상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이 아닌 경우 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 상기 제1배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는 상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이면 상기 제1충전기의 충전 모드를 고려하여 상기 제1충전기 또는 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 상기 제1배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1충전기는 저전압직류변환기 또는 알터네이터로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는 제2배터리 충전 모드로 진입하는 경우, 차량 내 탑재되는 제2충전기가 상기 제2배터리를 충전하는 중이며 상기 제2배터리의 배터리 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 상기 제2배터리 충전 모드를 제1배터리 충전 모드로 전환하고, 상기 제2충전기는 인버터 또는 회생제동장치로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는 상기 차량의 시동이 꺼진 상태인 경우 배터리 관리장치를 웨이크업시키며 상기 솔라 패널의 출력 전력이 목표 전력을 초과하는지를 확인하고, 상기 솔라 패널의 출력 전력이 상기 목표 전력을 초과하면 배터리 충전을 실시하고 상기 솔라 패널의 출력 전력이 상기 목표 전력을 초과하지 않으면 충전 대기 모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 시스템은 차량에 탑재되는 차량 배터리, 상기 차량에 탑재되어 태양광 발전(solar power generation)을 수행하는 솔라 패널, 및 상기 솔라 패널에서 발생되는 전기 에너지를 인가받아 동작하며 상기 전기 에너지를 이용하여 상기 차량 배터리의 충전을 제어하는 솔라 제어장치를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 방법은 솔라 제어장치가 솔라 패널의 상태정보로 충전 동작 조건 만족을 판단하는 단계, 상기 솔라 제어장치가 상기 솔라 패널의 출력이 상기 충전 동작 조건을 만족하면, 차량의 시동이 켜진 상태인지를 확인하는 단계, 및 상기 솔라 제어장치가 상기 차량의 시동이 켜진 상태인 경우, 차량 배터리의 상태를 고려하여 충전 모드 진입을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 충전 동작 조건 만족을 판단하는 단계는, 상기 솔라 제어장치가 상기 솔라 패널의 출력 전력이 기설정된 초기 전력을 초과하는 경우 상기 충전 동작 조건 만족으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 모드 진입을 결정하는 단계는, 상기 솔라 제어장치가 배터리 관리장치를 통해 제1배터리 및 제2배터리의 충전상태(State Of Charge, SOC)를 비교하여 상기 제1배터리 및 상기 제2배터리 중 어느 하나의 배터리를 충전 대상으로 선정하고 선정된 배터리의 충전을 위한 충전모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.
상기 층전 모드 진입을 결정하는 단계 이후, 상기 솔라 제어장치가 제1배터리 충전 모드로 진입한 경우, 차량 내 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중인지를 확인하는 단계, 상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이면 상기 제1충전기의 충전 모드를 확인하는 단계, 및 상기 제1충전기의 충전 모드에 따라 상기 제1충전기 또는 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 제1배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1충전기는 저전압직류변환기 또는 알터네이터로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이 아니면 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 상기 제1배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 층전 모드 진입을 결정하는 단계 이후, 상기 솔라 제어장치가 제2배터리 충전 모드로 진입하면, 차량 내 탑재되는 제2충전기가 상기 제2배터리를 충전하는 중이며 상기 제2배터리의 배터리 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 제1배터리 충전 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2충전기가 인버터 또는 회생제동장치로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 차량의 시동이 켜진 상태인지를 확인하는 단계에서, 상기 차량의 시동이 꺼진 상태이면, 배터리 관리장치를 웨이크업시키는 단계, 상기 솔라 패널의 출력 전력이 목표 전력을 초과하는지를 확인하는 단계, 및 상기 솔라 패널의 출력 전력이 목표 전력을 초과하면 배터리 충전을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 솔라 패널의 출력 전력이 상기 목표 전력을 초과하지 않으면 충전 대기 모드로 진입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량에 탑재된 솔라 패널(solar panel)에서 발생되는 전기로 차량 배터리를 직접 충전하도록 솔라 제어장치 내부의 제어기류 축소를 통해 부품수 및 중량을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 차량에 탑재된 솔라 패널에서 발생되는 전기를 구동 전원으로 공급받아 동작하므로, 차량의 시동이 꺼진 상태에서 발생되는 암전류를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 솔라 제어장치의 외형도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔라 제어장치를 도시한 블록구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 방법을 도시한 흐름도.
도 5는 도 4에 도시된 제1배터리 충전 모드에서의 충전 제어 과정을 도시한 흐름도.
도 6은 도 4에 도시된 제2배터리 충전 모드에서의 충전 제어 과정을 도시한 흐름도.
도 7은 도 4에 도시된 충전 대기 모드에서의 충전 제어 과정을 도시한 흐름도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태 표시 방법을 도시한 흐름도.
도 9는 도 8에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태를 표시한 일 예.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태 표시 방법을 도시한 흐름도.
도 11은 도 10에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태를 표시하는 다른 일 예.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 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 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 솔라 제어장치의 외형도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 차량용 솔라 충전 시스템은 솔라 패널(solar panel)(100), 시동 장치(start system)(200), 배터리 관리장치(Battery Management System, BMS)(300), 차량 배터리(400), 출력장치(500) 및 솔라 제어장치(solar controller 또는 solar charge controller)(600)를 포함한다.
솔라 패널(태양광 패널)(100)은 차량에 탑재되어 태양광선의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 솔라 패널(100)은 차량의 루프(roof)에 배치되는 것이 일반적이나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 솔라 패널(100)은 차량 리드(vehicle lid, bonnet)에 배치될 수 있다. 솔라 패널(100)이 차량의 루프에 배치되는 형태를 솔라 루프(solar roof)라 한다.
시동 장치(200)는 차량 내 동력원 예컨대, 엔진 및/또는 모터 등을 시동하기 위한 것으로, 시동(ignition, IGN) 키(key), 시동 스위치(starter switch) 또는 시동 버튼 등으로 구현될 수 있다. 시동 장치(200)는 사용자의 조작에 따라 차량 내 전원 공급 유형을 선택한다. 여기서, 전원 공급 유형은 차량 전원 오프(OFF)(IGN OFF), 액세서리(ACC) 전원 및 시동 전원(IGN 전원 또는 차량 전원) 온(ON) 등으로 구분할 수 있다. 시동 장치(200)는 전원 공급 유형 즉, 시동 전원 상태를 솔라 제어장치(600)에 전송한다.
시동 장치(200)는 사용자 입력(사용자 조작)에 따라 액세서리(ACC) 전원 또는 IGN 전원(시동 전원 또는 차량 전원)의 공급(인가)을 지시한다. 예를 들어, 시동 장치(200)는 AVNT(Audio Video Navigation Telematics) 및/또는 전자결제 시스템(ETC) 등의 전장품에 액세서리 전원 공급을 지시하는 제어신호(ACC ON)를 출력한다. 또한, 시동 장치(200)는 시동 전원 공급(IGN ON) 또는 시동 전원 차단(IGN OFF) 등의 제어 신호를 출력할 수도 있다.
배터리 관리장치(300)는 차량 배터리(400)를 최적으로 관리하여 에너지 효율을 높이고 수명을 연장해주는 역할을 한다. 배터리 관리장치(300)는 차량 배터리(400)의 전압, 전류 및 온도 등을 실시간으로 모니터링하여 과충전 또는 과방전을 방지한다. 배터리 관리장치(300)는 차량 배터리(400)의 잔여량 즉, 충전상태(State of Charge, SOC)를 계산할 수 있다.
차량 배터리(400)는 차량에 탑재된 전기장치 예컨대, 전자제어장치(Electric Control Unit, ECU) 및/또는 구동모터(동력원) 등에 전원을 공급한다. 차량 배터리(400)는 솔라 패널(100)에서 생산되는 전기 에너지에 의해 충전될 수 있다. 차량 배터리(400)는 제1배터리(410) 및 제2배터리(420) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 제1배터리(410)는 액세서리 전원 또는 시동 전원을 공급하는 저전압 배터리 즉, 12V 배터리(low voltage battery)이고, 제2배터리(420)는 구동모터를 구동하는데 필요한 전원을 공급하는 고전압 배터리(high voltage battery)이다.
출력장치(500)는 솔라 제어장치(600)의 동작 상태, 솔라 패널(100)의 출력 상태 및/또는 차량 배터리(400)의 충전상태 등을 시각적 정보로 출력한다. 출력장치(500)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED) 디스플레이, 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 투명디스플레이, 헤드업 디스플레이(head-up display, HUD), 터치스크린 및 클러스터(cluster) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 출력장치(500)는 오디오 데이터를 출력할 수 있는 스피커와 같은 음향 출력 모듈 및/또는 사용자가 촉각으로 인지할 수 있는 형태의 신호를 출력하는 촉각 정보 출력 모듈을 포함할 수 있다.
솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)에서 발생(생산)되는 전기 에너지(electricity)만을 공급받아 동작한다. 또한, 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널에서 발생되는 전기 에너지로 차량 배터리(400)를 상시 충전할 수 있다. 솔라 제어장치(600)는 도 2에 도시된 바와 같이 2개의 커넥터(connector) 즉, 제1커넥터(C1) 및 제2커넥터(C2)를 포함한다. 제1커넥터(C1)는 솔라 제어장치(600)를 솔라 패널(100), 시동 장치(200), 배터리 관리장치(300) 및 제1배터리(410)와 전기적으로 연결한다. 제2커넥터(C2)는 솔라 제어장치(600)와 제2배터리(420)를 전기적으로 연결한다.
솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)로부터 전기 에너지가 생산되기 시작하면 해당 전기 에너지를 인가 받아 초기화 동작을 수행한다. 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력 전압을 모니터링하고 출력 전압이 임계 전압 초과이면 준비 모드(ready mode)로 진입한다. 솔라 제어장치(600)는 준비 모드에서 시동 장치(200)를 통해 시동 전원 상태를 확인한다. 솔라 제어 장치(600)는 시동 전원 상태가 시동 전원 오프 상태(시동이 꺼진 상태)이면, 배터리 관리장치(300)를 웨이크업(wakeup)하여 배터리 충전을 실시할 수 있다. 솔라 제어장치(600)는 시동 전원 상태가 시동 전원 온 상태(시동이 켜진 상태)이면 솔라 패널(100)의 출력 전력이 1W 이상이면 배터리 충전을 시도한다. 솔라 제어장치(600)는 제1배터리(410) 및 제2배터리(420)의 충전상태를 모니터링하며 제1배터리(410) 및 제2배터리(420) 중 적어도 하나를 충전 대상으로 결정한다. 솔라 제어장치(600)는 기정해진 주기마다 제1배터리(410)와 제2배터리(420)의 충전상태를 비교하여 충전 대상을 결정한다. 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)에서 생산되는 전력으로 결정된 충전 대상을 충전한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔라 제어장치(600)를 도시한 블록구성도이다.
도 3을 참조하면, 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)에 의해 생산되는 직류 전압을 승압 또는 강압하는 DC-DC 컨버터로, 처리부(610), 통신부(620), 제1컨버터(630) 및 제2컨버터(640)를 포함한다.
처리부(610)는 솔라 제어장치(600)의 전반적인 동작을 제어한다. 처리부(610)는 제1배터리(410)와의 통신을 통해 제1배터리(410)의 충전 전압, 충전 전류 및/또는 충전상태 등의 충전 정보를 확인한다. 또한, 처리부(610)는 시동 장치(200)를 통해 시동 전원 상태를 확인할 수 있다. 처리부(610)는 솔라 패널(100)로부터 출력되는 전기 에너지 즉, 솔라 전력(솔라 전원, solar power)을 입력받는다. 솔라 전력을 입력받는 입력단에는 역전압에 의한 솔라 제어장치(600)의 손상을 방지하기 위한 PMOS FET(P-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이 배치된다. 즉, PMOS FET은 역전압 보호용으로 사용된다.
이러한 처리부(610)는 제1처리부(611) 및 제2처리부(612)를 포함한다. 여기서, 제1처리부(611) 및 제2처리부(612)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers) 및 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 처리부(610)는 처리부(610)가 정해진 동작을 수행하도록 프로그래밍된 소프트웨어 및 설정 정보 등을 저장하는 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 메모리는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 레지스터 및 착탈형 디스크 등의 저장매체 중 적어도 하나의 저장매체(기록매체)로 구현될 수 있다.
제1처리부(611)는 솔라 패널(100)이 전기 에너지(전기)를 생산하기 시작하면 해당 전기 에너지를 구동 전원으로 사용하여 동작을 개시한다. 예컨대, 제1처리부(611)는 솔라 패널(100)로부터 1W 이상의 솔라 전력이 인가되면 인가된 솔라 전력에 의해 동작을 시작한다. 제1처리부(611)는 동작을 개시하면 솔라 패널(100)의 출력을 모니터링한다. 제1처리부(611)는 전압 센서(미도시) 및/또는 전류 센서(미도시)를 통해 솔라 패널(100)로부터 출력되는 전압 및 전류를 측정(감지)한다. 제1처리부(611)는 측정된 전압 및 전류를 이용하여 솔라 패널(100)의 출력 전력(솔라 전력)을 산출한다.
제1처리부(611)는 자가 점검을 통해 솔라 패널(100)의 출력(상태정보)이 충전 동작 조건을 만족하는지를 확인한다. 제1처리부(611)는 솔라 패널(100)의 출력 전압이 초기 전압(임계 전압) Vinit을 초과하는지를 확인한다. 제1처리부(611)는 솔라 패널(100)의 출력 전압이 초기 전압 Vinit을 초과하면 충전 동작 조건 만족으로 판단(결정)한다. 제1처리부(611)는 솔라 패널(100)의 출력 전압이 초기 전압 Vinit을 초과하지 않으면 충전 동작 조건 미만족으로 판단한다. 여기서, 초기 전압 Vinit은 사전에 설정된다.
제1처리부(611)는 충전 동작 조건 만족으로 판단되면, 솔라 패널(100)에서 발생되는 전기를 제2처리부(612)에 공급한다. 제2처리부(612)는 솔라 패널(100)으로부터 발전되는 전기 에너지를 구동 전원(구동 전력)으로 사용한다.
제2처리부(612)는 시동 장치(200)를 통해 시동이 켜진 상태(IGN ON)인지를 확인한다. 제2처리부(612)는 시동이 꺼진 상태(IGN OFF)이면 배터리 관리장치(300)를 웨이크업(wake up)시킨다. 이때, 배터리 관리장치(300)는 웨이크업 시 제1배터리(410)로부터 구동 전원을 공급받는다.
제2처리부(612)는 배터리 관리장치(300)를 웨이크업시킨 후 솔라 제어장치(600)에 내장된 전압 센서(미도시) 및 전류 센서(미도시)를 통해 솔라 패널(100)의 출력 전압 및 출력 전류를 획득(측정)한다. 제2처리부(612)는 획득된 출력 전압 및 출력 전류를 이용하여 솔라 패널(100)의 출력 전력을 계산한다. 이때, 제2처리부(612)는 외기 온도 25℃의 측정 데이터를 기준으로 연산하여 추정한다. 이러한 솔라 패널의 출력 전력을 계산하는 방법은 외기온이 극저온 혹은 극고온 조건이거나 광량이 매우 낮은 조건(200W 이하)인 경우 오차율이 증가할 수 있으므로, 이 경우, 배터리 관리장치(300)가 웨이크업하여 솔라 제어장치(600)가 충전을 시작하면 내장된 전압 센서 및 전류 센서를 이용하여 솔라 패널(100)의 정확한 출력을 계산할 수 있다.
제2처리부(612)는 정해진 시간 동안 측정된 솔라 패널(100)의 출력 전압 및 출력 전류를 이용하여 솔라 패널(100)의 평균 출력 전력 Waverage을 산출한다. 제2처리부(612)는 평균 출력 전력 Waverage이 목표 전력 Wtarget(예: 20W)을 초과하는지를 확인한다. 제2처리부(612)는 출력 전력이 목표 전력을 초과하면 차량 배터리(400)의 충전을 시작한다. 제2처리부(612)는 출력 전력이 목표 전력 이하인 경우 기설정된 설정 시간 동안 대기한다. 배터리 관리장치(300)는 출력 전력이 목표 전력 이하인 경우 제2처리부(612)의 지시에 따라 웨이크업 모드에서 슬립 모드로 진입한다. 제2처리부(612)는 설정 시간이 경과하면 충전 대기 모드로 재진입하여 솔라 패널(100)의 출력 전력을 확인한다.
한편, 제1처리부(611)는 시동이 켜진 상태이면 솔라 패널(100)로부터 출력되는 전기 에너지를 제2처리부(612)로 공급한다. 즉, 제2처리부(612)는 솔라 패널(100)로부터 인가되는 전력에 의해 동작을 개시한다.
제2처리부(612)는 MPPT(Maximum Power Point Tracking)을 이용하여 솔라 패널(100)로부터 최대 전력을 얻기 위하여 솔라 패널(100)의 출력 전압 및 출력 전류를 제어한다. 예를 들어, 솔라 패널(100)이 18V로 100W의 전력을 생산하는 경우, 제2처리부(612)는 솔라 패널(100)의 출력 전압을 충전 전압인 12V로 변환하고, 출력 전류를 8.33A(=100W/12V)로 변경한다.
제2처리부(612)는 차량 배터리(400)의 상태를 확인하고 그 확인결과에 근거하여 충전 모드 진입 또는 충전 모드 진입 금지(제한)를 결정할 수 있다. 이때, 차량 배터리(400)의 상태 정보는 배터리 관리장치(300)로부터 제공받을 수 있다. 또한, 제2처리부(612)는 제1배터리(410)와 제2배터리(420)의 충전상태를 비교하여 제1배터리(410) 및 제2배터리(420) 중 어느 하나를 충전 대상으로 선정한다.
보다 구체적으로, 제2처리부(612)는 제1배터리(410)의 SOC(제1배터리 SOC)가 제2배터리(420)의 SOC(제2배터리 SOC)를 초과하며 제1배터리 SOC가 제1기준 SOC 이하인 경우, 제1배터리(410)를 충전 대상으로 선정하고 해당 제1배터리 충전 모드로 진입한다. 제2처리부(612)는 제1배터리 SOC가 제2배터리 SOC를 초과하며 제1배터리 SOC가 제1기준 SOC를 초과하는 경우 제2배터리(420)를 충전 대상으로 선정하고 제2배터리 충전 모드로 진입한다. 또한, 제2처리부(612)는 제1배터리 SOC가 제2배터리 SOC를 초과하지 않으며 제1배터리 SOC가 제2기준 SOC 미만인 경우, 제1배터리(410)를 충전 대상으로 선정하고 제1배터리 충전 모드로 진입한다. 제2처리부(612)는 제1배터리 SOC가 제2배터리 SOC를 초과하지 않으며 제1배터리 SOC가 제2기준 SOC 이상인 경우, 제2배터리(420)를 충전 대상으로 선정하고 제2배터리 충전 모드로 진입한다.
제2처리부(612)는 제1충전 모드로 진입하면 차량에 탑재된 제1충전기(미도시)가 제1배터리(410)를 충전하고 있는지를 확인한다. 다시 말해서, 제2처리부(612)는 차량에 탑재되는 제1충전기와 충돌하는지를 확인한다. 여기서, 제1충전기는 저전압직류변환기(Low voltage DC Converter, LDC) 또는 알터네이터(alternator) 등일 수 있다. 제2처리부(612)는 제1충전기가 제1배터리(410)를 충전하는 중이 아니면 솔라 패널(100)의 출력 전력을 이용하여 제1배터리(410)를 충전한다.
한편, 제2처리부(612)는 제1충전기가 제1배터리(410)를 충전하는 중이면 제1충전기가 100% 충전 모드인지를 확인한다. 제2처리부(612)는 제1충전기가 100% 충전 모드이면, 제1충전기가 제1배터리(410)를 충전하게 한다. 즉, 제2처리부(612)는 제1충전기의 충전 모드가 100% 충전 모드이면 제1충전기가 제1배터리(410)의 충전을 계속하게 한다. 한편, 제2처리부(612)는 제1충전기가 100% 충전 모드가 아니면 제1충전기의 출력 전력을 감소시키고, 솔라 패널(100)의 출력 전력으로 제1배터리(410)를 충전한다.
제2처리부(612)는 제2배터리 충전 모드로 진입하면, 차량에 탑재된 제2충전기가 제2배터리(420)를 충전하는 중이며 제2배터리(420)의 배터리 전압이 기준 전압을 초과하는지를 확인한다. 여기서, 제2충전기는 인버터 또는 회생제동장치 등일 수 있다. 제2처리부(612)는 제2충전기가 제2배터리(420)를 충전하는 중 이며 제2배터리(420)의 전압이 기준 전압(예: 309V)을 초과하는 경우, 솔라 제어장치(600)의 동작 모드를 제2배터리 충전 모드에서 제1배터리 충전 모드로 전환한다. 제2처리부(612)는 제2충전기가 제2배터리(420)를 충전하는 중이 아닌 경우 및/또는 제2배터리(420)의 배터리 전압이 기준 전압 이하인 경우 솔라 패널(100)의 출력 전력으로 제2배터리(420)를 충전한다.
제2처리부(612)는 기정해진 고장 진단 로직에 따라 자체적으로 솔라 제어장치(600)의 고장 진단을 수행할 수 있다. 제2처리부(612)는 솔라 제어장치(600)의 고장이 진단되면 출력장치(500)를 통해 고장을 알리는 경고를 출력할 수 있다.
또한, 제2처리부(612)는 악의조건에서 차량 배터리(400)의 방전을 보호하기 위해 메모리(미도시)에 기저장된 배터리 방전 보호 로직을 실행할 수 있다. 여기서, 악의조건은 일출 또는 일몰 시간과 같이 솔라 패널(100)의 출력이 목표 전력을 기준으로 위아래로 수십 차례 변화함에 따라 제1배터리(410)의 방전이 발생하는 조건을 의미한다.
통신부(620)는 차량 내 통신(In-Vehicle Network, IVN)을 이용하여 배터리 관리장치(300) 및/또는 출력장치(500)와 통신을 수행한다. 차량 내 통신은 CAN(Controller Area Network), MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크, LIN(Local Interconnect Network), 또는 X-by-Wire(Flexray) 등으로 구현될 수 있다.
통신부(620)는 배터리 관리장치(300)로부터 차량 배터리(400)의 상태 정보를 수신한다. 또한, 통신부(620)는 제2처리부(612)의 지시에 따라 솔라 패널(100)의 출력 정보 및/또는 솔라 제어장치(600)의 동작 모드(동작 상태) 등의 정보를 출력장치(500)로 전송할 수 있다.
제1컨버터(630)는 제1배터리(410)를 충전하기 위하여 솔라 패널(100)의 출력 전력(전압 및/또는 전류)을 변환한다. 제1컨버터(630)는 솔라 패널(100)로부터 출력되는 출력 전압 및/또는 출력 전류를 제1배터리(410)의 충전 전압 및 충전 전류로 변환한다. 예를 들어, 제1컨버터(630)는 솔라 패널(100)의 출력 전압을 강압(step-down)하여 제1배터리(410)에 공급한다. 제1컨버터(630)는 벅 컨버터(buck converter)로 구현될 수 있다.
제2컨버터(640)는 제2배터리(420)의 충전을 위하여 솔라 패널(100)의 출력 전력을 변환한다. 제2컨버터(640)는 솔라 패널(100)의 출력 전압 및 출력 전류를 제2배터리(420)의 충전 전압 및/또는 충전 전류로 변환한다. 제2컨버터(640)는 부스트 컨버터(Boost Converter)로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2컨버터(640)는 솔라 패널(100)의 출력 전압을 승압(step-up)하여 제2배터리(420)의 충전 전압으로 공급한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력을 모니터링한다(S110). 솔라 제어장치(600)의 제1처리부(611)는 솔라 패널(100)에서 발생되는 전기 에너지(솔라 전원)에 의해 동작을 개시하며 솔라 패널(100)의 출력 전력을 모니터링한다.
솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력이 충전 동작 조건을 만족하는지를 확인한다(S120). 제1처리부(611)는 솔라 패널(100)의 출력 전압이 초기 전압 Vinit을 초과하는지를 확인한다.
솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력이 충전 동작 조건을 만족하는 경우, 시동 장치(200)를 통해 시동이 켜진(IGN ON) 상태인지를 확인한다(S130). 제1처리부(611)는 솔라 패널(100)의 출력 전압이 초기 전압 Vinit을 초과하면 제2처리부(612)에 솔라 전원을 공급한다. 제2처리부(612)는 시동 장치(200)와의 통신을 통해 시동이 켜진 상태인지를 확인한다. 예를 들어, 제2처리부(612)는 시동 장치(200)를 통해 시동 키(IG key)의 위치를 확인하므로 시동이 켜진 상태인지를 확인할 수 있다.
솔라 제어장치(600)는 시동 전원이 켜진 상태이면 배터리 관리장치(300)의 상태(condition)(이하, BMS 상태)가 정상(normal)인지를 확인한다(S140). 제2처리부(612)는 배터리 관리장치(300)와의 통신을 통해 BMS 상태를 확인할 수 있다.
솔라 제어장치(600)는 BMS 상태가 정상이면, 제1배터리(410)의 충전상태(이하, 제1배터리 SOC)가 제2배터리(420)의 충전상태(이하, 제2배터리 SOC)를 초과하는지를 확인한다(S150). 다시 말해서, 제2처리부(612)는 제1배터리(410)의 잔여량이 제2배터리(420)의 잔여량을 초과하는지를 확인한다. 제2처리부(612)는 배터리 관리장치(300)와 통신하여 제1배터리 SOC 및 제2배터리 SOC 등의 배터리 상태정보를 획득할 수 있다.
솔라 제어장치(600)는 제1배터리 SOC가 제2배터리 SOC를 초과하는 경우, 제1배터리 SOC가 제1기준 SOC 이하(예: 99%)인지를 확인한다(S160). 제2처리부(612)는 제1배터리(410)의 SOC가 제1기준 SOC를 초과하는지를 확인한다.
솔라 제어장치(600)는 제1배터리 SOC가 제1기준 SOC 이하이면 제1배터리 충전 모드로 진입한다(S170). 즉, 제2처리부(612)는 충전 대상을 제1배터리(410)로 결정하고 제1컨버터(630)를 제어하여 제1배터리(410)의 충전 동작을 개시한다.
솔라 제어장치(600)는 S160에서 제1배터리 SOC가 제1기준 SOC를 초과하면 제2배터리 충전 모드로 진입한다(S180). 제2처리부(612)는 충전 대상으로 제2배터리를 선택하고 제2컨버터(640)를 제어하여 제2배터리(420)의 충전 동작을 시작한다.
솔라 제어장치(600)는 S150에서 제1배터리 SOC가 제2배터리 SOC 이하인 경우 제1배터리 SOC가 제2기준 SOC 미만인지를 확인한다(S190). 제2처리부(612)는 제1배터리 SOC가 제2기준 SOC 미만이면 제1배터리 충전 모드로 진입하고(S170), 제1배터리 SOC가 제2기준 SOC 이상이면 제2배터리 충전 모드로 진입한다(S180).
한편, 솔라 제어장치(600)는 S130에서 시동이 켜진 상태가 아니면 BMS 상태가 정상인지를 확인한다(S210). 솔라 제어장치(600)는 BMS 상태가 정상이면 하드 와이어(hard-wire)를 통해 배터리 관리장치(300)를 웨이크업시킨다(S220). 솔라 제어장치(600)는 배터리 관리장치(300)로부터 배터리 상태정보를 수신하여 제1배터리(410) 및 제2배터리(420) 중 어느 하나의 배터리를 충전 대상으로 선정한다. 솔라 제어장치(600)는 BMS 상태가 정상이 아니면 S130으로 돌아가 시동이 켜진 상태인지를 확인한다.
솔라 제어장치(600)는 S220 이후 솔라 패널(100)의 출력 전력이 목표 전력 Wtarget을 초과하는지를 확인한다(S230). 제2처리부(612)는 솔라 패널(100)로부터 출력되는 솔라 전력이 20W를 초과하는지를 확인한다. 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력 전력이 목표 전력을 초과하면 S150 이후의 동작을 수행한다. 한편, 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력 전력이 목표 전력을 초과하지 않으면, 충전 대기 모드(charging standby mode)로 진입한다(S240).
도 5는 도 4에 도시된 제1배터리 충전 모드에서의 충전 제어 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 솔라 제어장치(600)는 제1배터리 충전 모드로 진입하면, 차량에 탑재된 제1충전기(미도시)가 제1배터리(410)를 충전하고 있는지를 확인한다(S171). 제2처리부(612)는 차량에 탑재되는 제1충전기와 충돌하는지를 확인한다. 여기서, 제1충전기는 LDC 또는 알터네이터 등일 수 있다.
솔라 제어장치(600)는 제1충전기가 제1배터리(410)를 충전하는 중이면 제1충전기가 100% 충전 모드인지를 확인한다(S172). 제2처리부(612)는 제1충전기와 충돌하는 경우 제1충전기의 충전모드를 확인한다.
솔라 제어장치(600)는 제1충전기가 100% 충전 모드이면, 제1충전기가 제1배터리(410)를 충전하게 한다(S173). 즉, 제2처리부(612)는 제1충전기의 충전 모드가 100% 충전 모드이면 제1충전기가 제1배터리(410)의 충전을 계속하게 한다.
한편, 솔라 제어장치(600)는 S171에서 제1충전기가 제1배터리(410)를 충전하는 중이 아니면 솔라 패널(100)의 출력 전력을 이용하여 제1배터리(410)를 충전한다(S174).
한편, 솔라 제어장치(600)는 S172에서 제1충전기가 100% 충전 모드가 아니면 제1충전기의 출력 전력을 감소시키고, 솔라 패널(100)의 출력 전력으로 제1배터리(410)를 충전한다(S175).
도 6은 도 4에 도시된 제2배터리 충전 모드에서의 충전 제어 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 솔라 제어장치(600)는 제2배터리 충전 모드로 진입하면, 차량에 탑재된 제2충전기가 제2배터리(420)를 충전하는 중이며 제2배터리(420)의 배터리 전압이 기준 전압을 초과하는지를 확인한다(S181). 여기서, 제2충전기는 인버터 또는 회생제동장치 등일 수 있다.
솔라 제어장치(600)는 제2충전기가 제2배터리(420)를 충전하는 중 이며 제2배터리(420)의 전압이 기준 전압(예: 309V)을 초과하는 경우, 솔라 제어장치(600)의 동작 모드를 제2배터리 충전 모드에서 제1배터리 충전 모드로 전환한다(S182).
솔라 제어장치(600)는 제2충전기가 제2배터리(420)를 충전하는 중이 아닌 경우 및/또는 제2배터리(420)의 배터리 전압이 기준 전압 이하인 경우 솔라 패널(100)의 출력 전력으로 제2배터리(420)를 충전한다(S183).
도 7은 도 4에 도시된 충전 대기 모드에서의 충전 제어 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 솔라 제어장치(600)는 충전 대기 모드로 진입하면, 내장된 센서(미도시)를 이용하여 솔라 패널(100)의 출력을 센싱한다(S241). 제2처리부(162)는 전압 센서 및 전류 센서를 이용하여 정해진 시간(specific time) 동안 솔라 패널(100)의 출력 전압 및 출력 전류를 측정(획득)한다.
솔라 제어장치(600)는 센서 데이터를 이용하여 솔라 패널(100)의 평균 출력 전력(average solar power)을 산출한다(S242). 제2처리부(162)는 정해진 시간 동안 측정된 출력 전압 및 출력 전류를 이용하여 평균 출력 전력(평균 솔라 전력)을 연산한다.
솔라 제어장치(600)는 평균 솔라 전력 Waverage이 목표 전력 Wtarget을 초과하는지를 확인한다(S243). 솔라 제어장치(600)는 평균 솔라 전력 Waverage이 목표 전력 Wtarget을 초과하는 경우 차량 배터리(400)의 충전을 개시한다(S244). 이때, 솔라 제어장치(600)는 배터리 관리장치(300) 웨이크업 후 배터리 관리장치(300)로부터 획득한 배터리 상태 정보를 기반으로 선정된 배터리의 충전을 개시한다. 한편, 솔라 제어장치(600)는 평균 솔라 전력 Waverage이 목표 전력 Wtarget 이하인 경우 설정 시간(예: 3분) 동안 대기한다(S245).
이와 같이, 충전 대기 모드에서는 평균 솔라 전력이 목표 전력을 초과하는 경우에만 배터리 충전을 실시하므로, 차량 배터리(400)의 전류보다 솔라 패널(100)에 의한 충전 전류가 작아 배터리 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태 표시 방법을 도시한 흐름도이고, 도 9는 도 8에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태를 표시한 일 예를 도시한다.
도 8을 참조하면, 솔라 제어장치(600)는 전압 센서 및 전류 센서를 통해 솔라 패널(100)의 출력을 측정한다(S310). 다시 말해서, 솔라 제어장치(600)의 제2처리부(612)는 내장된 전압 센서 및 전류 센서를 통해 솔라 패널(100)의 출력 전압 및 출력 전류를 측정한다.
솔라 제어장치(600)는 측정된 센서 데이터를 기반으로 순간 솔라 충전 전력을 연산한다(S320). 제2처리부(612)는 측정된 출력 전압 및 출력 전류를 이용하여 순간 솔라 충전 전력을 계산한다.
솔라 제어장치(600)는 순간 솔라 충전 전력에 따라 솔라 패널(100)의 출력 레벨을 결정한다(S330). 솔라 제어장치(600)는 순간 솔라 충전 전력이 1-60W이면 레벨 1로 결정하고, 61-130W이면 레벨 2로 결정하며, 131W 이상이면 레벨 3으로 결정한다.
솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력 레벨에 매칭되는 표시 정보(charging indicator)를 출력장치(500)에 출력할 수 있다(S340). 여기서, 표시 정보는 이미지, 아이콘, 음성 신호 및/또는 텍스트 등의 형태로 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)로부터 출력이 없는 경우 레벨 0에 대응하는 솔라 패널 이미지(I0)를 표시한다. 또한, 솔라 제어장치(600)는 솔라 패널(100)의 출력이 증가하면, 출력 증가에 따라 레벨 1, 레벨 2 및 레벨 3에 각각 대응하는 솔라 패널 이미지(I1, I2 및 I3)를 클러스터에 표시할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태 표시 방법을 도시한 흐름도이고, 도 11은 도 10에 따른 솔라 제어장치의 동작 상태를 표시하는 다른 일 예를 도시한다.
솔라 제어장치(600)는 전압 센서 및 전류 센서를 통해 솔라 패널(100)의 출력을 측정한다(S410). 다시 말해서, 솔라 제어장치(600)의 제2처리부(612)는 내장된 전압 센서 및 전류 센서를 통해 솔라 패널(100)의 출력 전압 및 출력 전류를 측정한다.
솔라 제어장치(600)는 측정된 출력 전압 및 출력 전류를 이용하여 축적된 솔라 충전 전력(축적 솔라 충전 전력)을 연산한다(S420).
솔라 제어장치(600)는 연산된 축적 솔라 충전 전력을 기반으로 전체 솔라 전력(total solar power)을 저장한다(S430).
솔라 제어장치(600)는 전체 솔라 전력에 기초하여 충전상태를 출력장치(500)에 출력한다(S440). 도 11에 도시된 바와 같이, 솔라 제어장치(600)는 차량 배터리(400)의 충전상태를 시각화하여 출력장치(500)의 디스플레이에 표시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 솔라 충전 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서(1100) 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서(1100) 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 솔라 패널 200: 시동 장치
300: 배터리 관리장치 400: 차량 배터리
410: 제1배터리 420: 제2배터리
500: 출력 장치 600: 솔라 제어장치
610: 처리부 611: 제1처리부
612: 제2처리부 620: 통신부
630: 제1컨버터 640: 제2컨버터

Claims (20)

  1. 솔라 패널에서 발생되는 전기 에너지를 공급받아 동작을 개시하고 상기 솔라 패널의 상태정보로 충전 동작 조건 만족을 판단하고, 차량의 시동 상태 및 차량 배터리의 상태 정보를 고려하여 충전 모드 진입을 결정하는 처리부, 및
    상기 처리부의 지시에 따라 상기 솔라 패널의 출력을 충전 전원으로 변환하여 상기 차량 배터리에 공급하는 컨버터를 포함하는 솔라 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 솔라 패널의 출력 전력이 기설정된 초기 전력을 초과하는 경우 상기 충전 동작 조건 만족으로 판단하는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 충전 동작 조건 만족으로 판단되면 시동 장치를 통해 차량의 시동 상태를 확인하는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 차량의 시동이 켜진 상태이면 배터리 관리장치를 통해 제1배터리 및 제2배터리의 충전상태(State of Charge, SOC)를 비교하여 상기 제1배터리 및 상기 제2배터리 중 어느 하나의 배터리를 충전 대상으로 선정하고 선정된 배터리의 충전을 위한 충전 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 처리부는 제1배터리 충전 모드로 진입하는 경우, 상기 차량 내 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중인지를 확인하고, 상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이 아닌 경우 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 상기 제1배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이면 상기 제1충전기의 충전 모드를 고려하여 상기 제1충전기 또는 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 상기 제1배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1충전기는 저전압직류변환기 또는 알터네이터로 구현되는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 처리부는 제2배터리 충전 모드로 진입하는 경우, 차량 내 탑재되는 제2충전기가 상기 제2배터리를 충전하는 중이며 상기 제2배터리의 배터리 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 상기 제2배터리 충전 모드를 제1배터리 충전 모드로 전환하고,
    상기 제2충전기는 인버터 또는 회생제동장치로 구현되는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 차량의 시동이 꺼진 상태인 경우 배터리 관리장치를 웨이크업시키며 상기 솔라 패널의 출력 전력이 목표 전력을 초과하는지를 확인하고, 상기 솔라 패널의 출력 전력이 상기 목표 전력을 초과하면 배터리 충전을 실시하고 상기 솔라 패널의 출력 전력이 상기 목표 전력을 초과하지 않으면 충전 대기 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 솔라 제어장치.
  10. 차량에 탑재되는 차량 배터리,
    상기 차량에 탑재되어 태양광 발전(solar power generation)을 수행하는 솔라 패널, 및
    상기 솔라 패널에서 발생되는 전기 에너지를 인가받아 동작하며 상기 전기 에너지를 이용하여 상기 차량 배터리의 충전을 제어하는 솔라 제어장치를 포함하는 차량용 솔라 충전 시스템.
  11. 청구항 1에 기재된 솔라 제어장치가 솔라 패널의 상태정보로 충전 동작 조건 만족을 판단하는 단계,
    상기 솔라 제어장치가 상기 솔라 패널의 출력이 상기 충전 동작 조건을 만족하면, 차량의 시동이 켜진 상태인지를 확인하는 단계, 및
    상기 솔라 제어장치가 상기 차량의 시동이 켜진 상태인 경우, 차량 배터리의 상태를 고려하여 충전 모드 진입을 결정하는 단계를 포함하는 차량용 솔라 충전 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충전 동작 조건 만족을 판단하는 단계는,
    상기 솔라 제어장치가 상기 솔라 패널의 출력 전력이 기설정된 초기 전력을 초과하는 경우 상기 충전 동작 조건 만족으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 충전 모드 진입을 결정하는 단계는,
    상기 솔라 제어장치가 배터리 관리장치를 통해 제1배터리 및 제2배터리의 충전상태(State Of Charge, SOC)를 비교하여 상기 제1배터리 및 상기 제2배터리 중 어느 하나의 배터리를 충전 대상으로 선정하고 선정된 배터리의 충전을 위한 충전모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 층전 모드 진입을 결정하는 단계 이후,
    상기 솔라 제어장치가 제1배터리 충전 모드로 진입한 경우, 차량 내 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중인지를 확인하는 단계,
    상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이면 상기 제1충전기의 충전 모드를 확인하는 단계, 및
    상기 제1충전기의 충전 모드에 따라 상기 제1충전기 또는 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 제1배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1충전기는 저전압직류변환기 또는 알터네이터로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1충전기가 상기 제1배터리를 충전하는 중이 아니면 상기 솔라 패널의 출력을 이용하여 상기 제1배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 층전 모드 진입을 결정하는 단계 이후,
    상기 솔라 제어장치가 제2배터리 충전 모드로 진입하면, 차량 내 탑재되는 제2충전기가 상기 제2배터리를 충전하는 중이며 상기 제2배터리의 배터리 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 제1배터리 충전 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2충전기가 인버터 또는 회생제동장치로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 차량의 시동이 켜진 상태인지를 확인하는 단계에서,
    상기 차량의 시동이 꺼진 상태이면, 배터리 관리장치를 웨이크업시키는 단계,
    상기 솔라 패널의 출력 전력이 목표 전력을 초과하는지를 확인하는 단계, 및
    상기 솔라 패널의 출력 전력이 목표 전력을 초과하면 배터리 충전을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 솔라 패널의 출력 전력이 상기 목표 전력을 초과하지 않으면 충전 대기 모드로 진입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 솔라 충전 방법.
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