KR20240017612A - 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템 - Google Patents

차량용 알터네이터 작동 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템에 관한 것이다. 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템은 차량의 ECU(electronic control unit)(11)로부터 알터네이터(12)로 전송되는 제어 테이터를 수신하는 가상 ECU(13); 및 가상 ECU(13)에 의하여 수신된 제어 데이터가 알터네이터(12)의 작동 제어에 적합한지 여부를 판단하는 제어 판단 모듈(14)을 포함한다.

Description

차량용 알터네이터 작동 제어 시스템{A System for Controlling an Operation of an Alternator in a Vehicle}
본 발명은 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템에 관한 것이다.
연비 개선 또는 이산화탄소와 같은 기후 변화에 영향을 미치는 배출 기체의 감소를 위하여 차량 내부에서 전력 생산과 관련된 작동이 지능적으로 제어되고 있다. 엔진 동력을 전력으로 변환하는 알터네이터 또는 제너레이터는 디지털 제어가 적용되기 전의 경우 온/오프(on/off) 제어 방식으로 작동되어 엔진 시동이 걸리면 즉시 온 상태가 되어 유지되는 방식으로 작동되었다. 그러나 최근 디지털 네트워크 방식이 적용되어 차량 ECU(electronic control unit)에 의하여 복잡한 기동 방식으로 작동되고 있다. 예를 들어 엔진이 시동된 이후 추가 전력이 필요하지 않다고 판단되면 ECU의 제어에 따라 알터네이터의 발생 전압이 강화되어 실질적으로 정지 상태로 유지된다. 이와 같은 방식으로 작동되는 경우 보조 배터리가 장착된 자량의 경우 다양한 문제를 발생시킬 수 있다. 보조 배터리는 예를 들어 캠핑카, 냉동차, 구급차, 소방차 또는 이와 유사한 종류의 차량에 장착될 수 있고, 보조 배터리는 알터네이터에 의하여 충전될 필요가 있다. 보조 배터리가 장착된 차량과 관련하여 특허등록번호 10-1114255는 보조 배터리가 구비된 차량에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2017-0048866은 보조 배터리의 상태를 모니터링하는 장치 및 방법에 대하여 개시한다. 이와 같은 선행기술 또는 공지기술은 알터네이터 또는 제네레이터에 의한 배터리의 충전 또는 작동 제어가 출력에 영향을 미치는 경우 이를 해결할 수 있는 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술1: 특허등록번호 10-1114255(주식회사 디와이티오코리아, 2012.03.06. 공개) 보조 배터리가 구비된 차량 선행기술2: 특허공개번호 10-2017-0048866(현대모비스 주식회사, 2017.05.10. 공개) 차량용 보조 배터리 모니터링 장치 및 방법
본 발명의 목적은 ECU(electronic control unit)로부터 알터네이터로 전송되는 명령 데이터를 중계하여 차량 작동 상태에 대응되도록 알터네이터의 작동 상태가 유지되도록 하는 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템은 차량의 ECU(electronic control unit)로부터 알터네이터로 전송되는 제어 테이터를 수신하는 가상 ECU; 및 가상 ECU에 의하여 수신된 제어 데이터가 알터네이터의 작동 제어에 적합한지 여부를 판단하는 제어 판단 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 가상 ECU는 ECU 및 알터네이터의 통신 포트에 연결된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 가상 ECU는 ECU와 알터네이터의 사이에 제어 데이터를 중계하는 기능을 가진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제어 판단 모듈은 차량 작동 상태에 기초하여 판단한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 가상 ECU는 제어 데이터의 저장을 위한 저장 매체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 가상 ECU는 배터리로부터 정보를 수신하여 제어 데이터의 수정 여부를 결정한다.
본 발명에 따른 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템은 ECU로부터 알터네이터로 전송되는 제어 명령을 수신하여 제어 명령을 적절하게 수정하여 전달하여 알터네이터가 차량의 작동 상태에 적합하게 작동되도록 한다. 본 발명에 따른 작동 제어 시스템은 예를 들어 보조 배터리가 장착되는 냉동 차량, 캠핑 차량, 구급 차량, 소방 차량 또는 이와 유사한 특장 차량에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 작동 제어 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어 시스템에 의하여 차량의 알터네이터의 작동이 제어되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템은 차량의 ECU(electronic control unit)(11)로부터 알터네이터(12)로 전송되는 제어 테이터를 수신하는 가상 ECU(13); 및 가상 ECU(13)에 의하여 수신된 제어 데이터가 알터네이터(12)의 작동 제어에 적합한지 여부를 판단하는 제어 판단 모듈(14)을 포함한다.
차량의 전자 제어는 ECU(electronic control unit)(11)에 의하여 이루어질 수 있고, ECU(11)는 다양한 센서로부터 탐지 정보를 수신하고, 다양한 센서에 작동에 필요한 입력 값을 전송할 수 있다. 알터네이터(12)는 배터리를 충전시키고, 주행 과정에서 차량에 배치된 다양한 전기 장치를 작동시키는 기능을 가진다. 예를 들어 알터네이터(12)는 헤드 램프, 라디오, 에어컨, 모터, 열선, 와이퍼 또는 이와 유사한 전기 장치의 작동에 필요한 전력을 생산하여 공급하는 기능을 가진다. ECU(11)는 알터네이터(12)와 통신할 수 았고, ECU(11)로부터 알터네이터(12)로 다양한 형태의 작동을 위한 제어 명령 또는 제어 데이터가 전송될 수 있고, 이에 기초하여 알터네이터(12)가 작동될 수 있다. 다양한 종류의 차량에 보조 배터리가 장착될 수 있고, 예를 들어 냉동 차량, 캠핑용 차량, 소방 관련 차량, 구급 차량 또는 이와 유사한 차량에 보조 배터리가 장착될 수 있다. 또한 일반 차량의 경우 블랙 박스 작동 또는 추가적으로 부착된 전기 장치의 작동을 위하여 보조 배터리가 장착될 수 있다. 보조 배터리의 경우 별도로 장착된 장치에 해당하므로 ECU(11)에 의하여 정확하게 제어되기 어렵다는 단점을 가진다. 또한 ECU(11)를 ROM과 RAM으로 이루어지고, 차량이 제조되면서 ROM에 저장되어야 하는 정보가 설정되고, 추후 보조 배터리와 같은 추가적인 전기 장치의 부착에 따라 ROM 저장 정보의 변경이 어렵다는 문제점을 가진다. 추가로 ECU(11)로부터 알터네이터(12)로 전달되는 제어 명령 또는 제어 데이터가 차량의 현재 운행 상태 또는 전기 장치에 작동 상태에 적합하지 않을 수 있다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 가상 ECU(13)가 설치되어 ECU(11)와 알터네이터(12) 사이의 제어 명령 또는 제어 데이터의 교환을 중계할 수 있다. 가상 ECU(13)는 ECU(11)와 알터네이트(12)와 통신 가능하도록 연결될 수 있고, 예를 들어 가상 ECU(13)는 CAN(controller Area Network) 통신 또는 LIN(Local Interconnect network) 통신에 의하여 ECU(11) 또는 알터네이터(13)와 통신할 수 있다. 가상 ECU(13)는 ECU(11) 또는 알터네이터(13)와 연결되는 통신 포트를 가질 수 있고, 이에 의하여 ECU(11)와 알터네이터(13) 사이에 전송되는 제어 명령 또는 제어 데이터를 중계할 수 있다. 가상 ECU(13)에 제어 판단 모듈(14)이 설치될 수 있고, 제어 펀단 모듈(14)에 의하여 중계되는 제어 명령의 적합성 여부가 판단될 수 있다. 구체적으로 가상 ECU(12)에 의하여 ECU(11)로부터 알터네이터(12)로 전송되는 신호가 수신되어 저장 매체(141)에 저장될 수 있고, 저장된 제어 명령이 제어 판단 모듈(14)에 의하여 판단될 수 있다. 제어 판단 모듈(14)은 예를 들어 보조 배터리와 같이 알터네이터(12)에 의하여 충전되거나, 작동되는 전기 부품에 대한 정보를 탐지할 수 있다. 예를 들어 제어 판단 모듈(14)은 배터리(15)의 충전 상태를 탐지할 수 있고, 이에 기초하여 제어 명령의 적합성 여부를 판단할 수 있다. 만약 ECU(11)로부터 알터네이터(12)로 전송되는 제어 명령이 출력을 현저하게 감소시키는 경우 제어 판단 모듈(14)에 의하여 제어 명령이 수정될 수 있다. 이후 수정된 제어 명령이 가상 ECU(13)에 의하여 알터네이터(12)로 전송될 수 있고, 이에 따라 알터네이터(12)는 배터리(15)를 충전시키거나, 작동시킬 수 있다. 이와 같이 가상 ECU(13)는 배터리(15) 또는 다른 전기 기기의 상태를 탐지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 가상 ECU(13)는 배터리(15) 또는 차량에 설치된 전기 기기에 대한 정보를 획득할 수 있는 다양한 수단을 포함할 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 작동 제어 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, ECU(11)는 다양한 전력 기기로부터 탐지 정보를 수신하고, 이에 기초하여 제어기(22)로 각각의 전력 기기에 작동에 위한 제어 신호를 전송할 수 있다. 제어기(22)는 시트 벨트(23a), 도어(23b) 또는 후드(23c)로부터 상태 정보를 수신하여 필요에 따라 이들 기기를 작동시킬 수 있다. 또한 제어기(22)는 블로워(24a), 헤드 램프(24b) 또는 와이퍼(24c)로부터 상태 정보를 수신하고, 상태 정보에 따라 전력을 공급하여 작동시킬 수 있다. 제어기(22)는 또한 배터리(15)의 충전 상태를 감지하여 각각의 전력 기기에 전력을 공급할 수 있다. 제어기(22)와 ECU(11)는 CAN 통신 또는 LIN 통신으로 데이터 통신이 가능하다. ECU(11)와 알터네이터(12)는 게이트웨이(21)를 통하여 CAN 또는 LIN 통신을 할 수 있고, 위에서 설명된 것처럼 가상 ECU가 게이트웨이 기능을 할 수 있다. 배터리의 상태 정보 또는 충전 정보(15)가 게이트웨이(21)로 전송될 수 있고, 게이트웨이(21)에서 ECU(11)로부터 알터네이터(12)로 전송되는 제어 명령 또는 제어 데이터가 감청될 수 있다. 게이트웨이(21)에서 알터네이터(12)로 전송되는 제어 명령의 적절성이 판단될 수 있다. 게이트웨이(21)에서 배터리(15)의 충전 정보에 기초하여 제어 명령의 적절성이 확인될 수 있다. 게이트웨이(21)에서 제어 명령이 판독될 수 있고, 만약 제어 명령이 적절하지 않다면 게이트웨이에서 제어 명령이 수정될 수 있다. 예를 들어 보조 배터리와 같은 배터리(15)에서 큰 출력이 요구되면서 현재 배터리(15)의 충전 상태가 낮다면 알터네이터(12)가 작동될 필요가 있다. 그러나 ECU(11)에서 알터네이터(12)의 작동을 제한하는 제어 명령이 전달되면, 게이트웨이(21)에서 이와 같은 ECU(11)의 제어 명령을 알터네이터(12)로 전송하지 않을 수 있다. 또는 제어 명령을 수정하여 알터네이터(12)로 전달할 수 있다. 이와 같이 게이터웨이(21)는 배터리(15)의 충전 상태에 따라 적절하게 다양한 전력 기기에 전력이 공급될 수 있도록 한다. 이에 의하여 예를 들어 냉동 차량에서 냉동 성능이 차량의 운행 상태와 관계없이 유지될 수 있도록 한다. 또한 배터리(15)에 의하여 작동되는 전력 기기가 출력이 저하되지 않고 적절한 수준으로 작동될 수 있도록 한다. 위에서 설명된 가상 ECU가 ECU(11)와 알터네이터(12) 사이에 게이트웨이(21)의 기능을 할 수 있다. 아래에서 이와 같은 방법으로 알터네이터(12)의 작동이 제어되는 과정에 대하여 설명된다.
도 3은 본 발명에 따른 제어 시스템에 의하여 차량의 알터네이터의 작동이 제어되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, ECU와 알터네이터 사이에 게이트웨이가 형성되어 알터네이터의 작동에 제어되는 방법은 게이트웨이에 의하여 엔진 ECU와 알터네이터가 통신 가능하도록 연결되는 단계(P31); 엔진 시동이 감지되는 단계(P32); ECU로부터 알터네이터로 전송되는 신호가 게이트웨이에서 수신되어 저장되는 단계(P33); 저장된 수신 신호가 확인되는 단계(P34); 배터리 상태 정보가 게이트웨이로 전송되어 배터리 충전 상태가 확인되는 단계(P35); 수신 신호가 출력을 저감시키는 명령에 해당하는지 여부가 판단되는 단계(P36); 수신 신호가 수정되는 단계(P37); 및 수정된 신호가 알터네이터로 전달되는 단계(P38)를 포함한다.
차량을 특수 용도로 개조하는 경우 엔진 시동 및 주행에 부가되는 전력이 요구되고 이를 위하여 보조 배터리를 장착될 수 있다. 이와 같은 경우 엔진에 장착된 알터네이터가 일정시간 온(ON) 상태를 유지하여 충분한 전압을 생산할 수 있도록 할 필요가 있다. 이를 위하여 차량 내부 ECU 모듈에서 적절한 명령이 생성되어 알터네이터에 전달되어야 한다. 이와 같은 보조 배터리와 관련된 ECU의 적절한 제어 명령의 생성이 이루어지기 위하여 ECU 정보가 공개되고, ECU 튜닝을 허용되어야 하지만 차량 제조사는 일반적으로 사용자에 의한 ECU 제어 코드 변경을 허용하지 않는다. 그러므로 외부에 가상 ECU 역할을 담당하는 수단이 장착될 필요가 있고, 이와 같은 수단은 알터네이터와 통신이 가능하면서 이와 함께 동작 중인 ECU와 통신이 가능해야 한다. 게이트웨이는 이와 같이 ECU와 알터네이터에 설치되어 통신을 중계하는 기능을 가진다. 구체적으로 알터네이터 외부에 게이트웨이 기능을 가지는 가상 ECU 모듈이 설치될 수 있다. 가상 ECU 모듈은 적어도 2개의 통신 포트를 장착하여 알터네이터와 ECU를 각각 통신 포트로 연결되어 데이터 전송을 중계할 수 있다. 그리고 게이트 웨이는 ECU가 알터네이터로 전송하는 데이터를 일단 메모리에 넣어둔 다음 데이터 내용을 확인하고 알터네이터에 전달되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다. 만약 출력을 현저하게 저감하는 명령이 확인되는 경우 게이트웨이에서 명령을 수정하여 알터네이터에 전달할 수 있다. 이에 따한 알터네이터는 출력 저감없이 동작하여 보조 배터리가 필요한 전력을 공급할 수 있도록 한다. 이와 같이 게이트웨이에 의하여 ECU와 알터네이터가 연결될 수 있고(P31). 엔진의 시동이 감지되면 게이트웨이 또는 가상 ECU의 작동이 개시될 수 있다(P32). 만약 ECU로부터 알터네이터로 신호가 전송되면 게이트웨이에 의하여 신호가 수신되어 저장될 수 있다(P33). 그리고 게이트웨이에서 수신 신호의 내용이 확인될 수 있고(P34), 예를 들어 알터네이터의 출력 전압을 현저히 감소시키는 신호에 해당하는지 여부가 확인될 수 있다. 배터리 또는 보조 배터리의 상태가 게이트웨이로 전송될 수 있고, 게이트웨이는 배터리 충전 상태 또는 배터리 전압의 탐지가 가능한 입력 수단을 포함할 수 있다. 이와 같은 탐지 수단 또는 입력 수단에 의하여 배터리 상태가 확인될 수 있다(P35). 확인된 수신 신호가 알터네이터의 출력을 감소시키는 명령에 해당하는지 여부가 확인될 수 있고(P36), 만약 출력을 감소시키는 신호가 아니라면(N), 수신 신호가 알터네이터로 전송될 수 있다(P38). 이에 비하여 알터네이터의 출력을 감소시키는 신호에 해당한다면 게이트웨이는 수신 신호를 수정할 수 있다(P37). 그리고 수정된 신호를 알터네이터로 전달하여(P38), 알터네이터가 출력 저감이 없이 작동하도록 할 수 있다. 이에 의하여 보조 배터리가 정상적으로 충전되면서 전력 공급이 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 시스템 또는 방법은 보조 배터리가 장착된 다양한 차량에 적용될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: ECU 12: 알터네이터
13: 가상 ECU 14: 제어 판단 모듈
15: 배터리 21: 게이터웨이

Claims (6)

  1. 차량의 ECU(electronic control unit)(11)로부터 알터네이터(12)로 전송되는 제어 테이터를 수신하는 가상 ECU(13); 및
    가상 ECU(13)에 의하여 수신된 제어 데이터가 알터네이터(12)의 작동 제어에 적합한지 여부를 판단하는 제어 판단 모듈(14)을 포함하는 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 가상 ECU(13)는 ECU(11) 및 알터네이터(12)의 통신 포트에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 가상 ECU(13)는 ECU(11)와 알터네이터(12)의 사이에 제어 데이터를 중계하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 제어 판단 모듈(14)은 차량 작동 상태에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 가상 ECU(13)는 제어 데이터의 저장을 위한 저장 매체를 포함하는 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 가상 ECU(13)는 배터리(15)로부터 정보를 수신하여 제어 데이터의 수정 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 알터네이터 작동 제어 시스템.
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