KR101541971B1 - 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치 - Google Patents
주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치 Download PDFInfo
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Abstract
순수 배터리에 의한 주행거리를 결정하는 주행거리 조절스위치를 두고, 사용자의 스위치 조작에 따라 원하는 목적지까지 균일한 동력성능을 확보하도록 한 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 순수 배터리에 의한 주행거리를 설정하기 위한 배터리 주행거리 설정스위치; 상기 순수 배터리의 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부; 및 상기 배터리 잔량과 상기 배터리 주행거리 설정스위치에 의해 설정된 배터리 주행거리에 따라 위험수준 예측전압을 설정하고, 발전기의 구동을 제어하여 배터리 주행거리를 조절하는 차량 제어기를 포함한다.
Description
본 발명은 주행거리 확장 전기자동차(range extended electric vehicle)의 배터리 주행거리 조절에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순수 배터리에 의한 주행거리를 결정하는 주행거리 조절스위치를 두고, 사용자의 스위치 조작에 따라 원하는 목적지까지 균일한 동력성능을 확보하도록 한 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치에 관한 것이다.
일반적으로, 주행거리 확장 전기자동차는 소정 용량의 전기모터와 고전압 배터리가 적용돼, 순수 전기에너지(EV Mode)로 주행을 하다가 배터리의 잔존용량이 부족하면 고효율의 엔진 발전기가 자가 발전해 별도의 충전없이 주행거리를 늘릴 수 있는 전기자동차를 의미한다.
특히, 탄소 배출량을 최소화한 주행거리 확장형 시스템을 활용, 부족한 전기차 충전 인프라 문제를 해결할 수 있다는 점에서 그 가치를 인정받고 있다.
이러한 주행거리 확장 전기자동차에 적용된 발전기 출력은 구동 모터의 출력보다 작게 설계된다. 발전기가 온(on) 되는 시점은 배터리 잔량이 얼마 남지 않은 상황이 대부분이고, 주행거리 확장 전기자동차의 발전기 출력이 차량의 요구동력보다 작을 경우 배터리가 빠르게 방전되기 때문에, 차량제어기는 구동모터의 출력을 감소시켜 배터리의 방전을 억제하게 된다.
여기서 종래 주행거리 확장 전기자동차에서는 발전기를 온하는 시점에 대한 제어 프로그램이 차량제어기에 저장되어 있어, 주행 중 배터리 잔량이 어느 시점에 도달하면 자동으로 발전기가 켜지도록 제어한다. 이러한 방법 이외에 온/오프 스위치를 이용하여 사용자의 조작에 의해 발전기가 동작하도록 하는 방법도 제안되고 있다.
전기자동차에서 발전기를 제어하기 위한 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2012-0081824호(2012.07.20. 공개)와 <특허문헌 2> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2013-0011754호(2013.01.30. 공개)에 개시되었다.
<특허문헌 1>에 개시된 종래기술은 전기자동차가 소정의 동작을 수행하는 데 있어서 안정적인 전원 공급 및 차단을 위해 전원 공급을 스위칭하는 PRA(Power Relay Assembly)의 상태를 감시하여 배터리의 전력을 공급하거나 차단하기 위해 구비되는 복수뿐 아니라 스위칭 결과를 피드백 받아 정확한 스위칭 제어가 가능하도록 한다.
<특허문헌 2>에 개시된 종래기술은 전진 주행상태에서 시프트 레버가 후진 레인지(R레인지)로 선택되는 경우, 모터의 토크 출력을 "0"으로 제어하여 후진 방향 음의 토크가 발생하지 않도록 한다.
그러나 상기와 같은 종래기술은 주행 중 배터리의 잔량만을 기준으로 발전기를 제어하기 때문에, 순수 배터리에 의한 주행거리 결정이 불가능한 단점이 있다. 이러한 종래기술의 제어 방식에 의하면 배터리의 잔량이 얼마 남지 않은 상황에서 발전기 출력이 차량의 요구동력보다 작을 경우 배터리가 빠르게 방전되기 때문에 차량제어기는 구동모터의 출력을 감소시켜야 하는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 순수 배터리에 의한 주행거리를 결정하는 주행거리 조절스위치를 두고, 사용자의 스위치 조작에 따라 원하는 목적지까지 균일한 동력성능을 확보하도록 한 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 운전자의 운행목적지를 차량제어기가 사전에 인식하는 것이 불가능한 경우에도 원하는 목적지까지 균일한 동력성능을 확보하도록 한 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 차량제어기가 주행목적지를 사전에 알고 있는 경우, 운행습관/운행패턴 등 운전자의 의도를 인식하는 것이 불가능한 경우에도 목적지까지 균일한 동력성능을 확보하도록 한 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치는 순수 배터리에 의한 주행거리를 설정하기 위한 배터리 주행거리 설정스위치; 상기 순수 배터리의 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부; 상기 배터리 잔량과 상기 배터리 주행거리 설정스위치에 의해 설정된 배터리 주행거리에 따라 발전기의 구동을 제어하여 배터리 주행거리를 조절하는 차량 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 배터리 주행거리 설정스위치는 배터리의 주행거리를 감소하기 위한 주행거리 감소부와 상기 배터리의 주행거리를 증가시키기 위한 주행거리 증가부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 배터리 주행거리 설정 스위치는 상기 주행거리 감소부와 상기 주행거리 증가부를 선택하기 위한 다이얼을 포함하고, 상기 다이얼은 주행거리 감소부와 상기 주행거리 증가부 간에 주행거리를 점진적으로 조절하기 위한 가변 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절방법은 (a) 전기자동차의 시동이 온된 상태에서, 배터리 주행거리 설정레벨과 배터리 잔량을 검출하는 단계; (b) 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 감소 설정일 경우 배터리에 의한 주행거리가 최소가 되도록 발전기 구동을 제어하는 단계; (c) 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 증가 설정일 경우 배터리에 의한 주행거리가 최대가 되도록 발전기 구동을 제어하는 단계; (d) 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 감소 또는 최대 증가가 아닐 경우, 주행거리 설정 레벨에 따라 배터리에 의한 주행거리가 조절되도록 발전기의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 순수 배터리에 의한 주행거리를 결정하는 주행거리 조절스위치를 두고, 사용자의 스위치 조작에 따라 원하는 목적지까지 동력성능을 균일하게 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 운행목적지를 차량제어기가 사전에 인식하는 것이 불가능한 경우에도 원하는 목적지까지 균일한 동력성능의 확보가 가능하며, 차량제어기가 주행목적지를 사전에 알고 있는 경우, 운행습관/운행패턴 등 운전자의 의도를 인식하는 것이 불가능한 경우에도 목적지까지 균일한 동력성능을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절방법을 보인 흐름도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절방법을 보인 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치는 배터리 주행거리 설정스위치(10), 배터리 잔량 검출부(21), 차량제어기(30) 및 발전기(40)를 포함한다.
상기 배터리 주행거리 설정스위치(10)는 순수 배터리에 의한 주행거리를 설정하기 위한 역할을 하는 것으로서, 배터리의 주행거리를 감소하기 위한 주행거리 감소부(11)(Early/Short)와 상기 배터리의 주행거리를 증가시키기 위한 주행거리 증가부(12)(Late/Long)를 포함하고, 상기 주행거리 감소부(11)와 상기 주행거리 증가부(12)를 선택하기 위한 다이얼(13)을 포함하고, 상기 다이얼(13)은 주행거리 감소부(11)와 상기 주행거리 증가부(12) 간에 주행거리를 점진적으로 조절하기 위한 가변 저항을 포함한다.
상기 배터리 잔량 검출부(21)는 순수 배터리가 내장된 배터리 팩(20)에 구비되어, 상기 순수 배터리의 잔량을 검출하는 역할을 한다. 여기서 배터리 잔량 검출 방식은 통상의 배터리를 사용하는 장치에서 배터리의 잔량을 검출하는 방법과 동일한 방식으로 검출한다.
상기 차량 제어기(30)는 상기 배터리 잔량과 상기 배터리 주행거리 설정스위치(10)에 의해 설정된 배터리 주행거리에 따라 발전기(40)의 구동을 제어하여 배터리 주행거리를 조절하는 역할을 한다.
이러한 본 발명의 주행거리 확장 전기자동차는 발전기 출력이 구동 모터의 출력보다 작게 설계된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 운전자는 원하는 목적지까지 균일한 동력 성능을 확보하기 위해서, 차량 시동이 온되면, 배터리 주행거리 설정스위치(10)를 조작하여, 배터리에 의한 주행거리를 설정하게 된다. 여기서 배터리에 의한 주행거리란 순수 배터리만으로 주행을 할 수 있는 거리이다.
예컨대, 배터리 주행거리 설정스위치(10)는 배터리만을 이용한 주행거리를 감소하기 위한 주행거리 감소부(11)(Early/Short), 상기 배터리만을 이용하여 주행거리를 증가시키기 위한 주행거리 증가부(12)(Late/Long)를 포함한다. 그리고 상기 주행거리 감소부(11)와 상기 주행거리 증가부(12)를 선택하기 위한 다이얼(13)을 구비한다.
따라서 운전자는 상기 다이얼(13)을 회전시켜 주행거리 감소부(11)와 상기 주행거리 증가부(12) 간에 주행거리를 자신이 원하는 레벨로 설정하게 된다. 여기서 주행거리 감소부(11)와 주행거리 증가부(12) 간에는 점진적으로 주행거리를 조절하기 위한 가변 저항이 구비되어 있어, 운전자가 다이얼(13)을 조절하는 위치에 따라 배터리 주행거리 설정 값이 가변되어 차량 제어기(30)에 전달된다. 이러한 가변 저항을 이용한 다이얼(13) 방식을 이용함으로써, 운전자는 배터리 주행거리에 대한 미세한 설정이 가능해지게 된다.
배터리에 대한 주행거리가 설정된 상태에서, 배터리 잔량 검출부(21)는 배터리 팩(20)에 내장된 순수 배터리의 잔량을 검출하여, 상기 차량 제어기(30)에 전달한다.
그러면 차량 제어기(30)는 엑셀 페달 값의 조작에 의한 배터리의 소모전류를 예측하고, 상기 예측 전류와 배터리 잔량에 따른 위험 수준 전압을 예측한다.
그리고 상기 배터리에 대한 주행거리 설정 값을 기반으로 위험 수준 예측전압을 비교하여, 상기 배터리가 위험 수준 예측전압에 도달하기 이전에 발전기(40)를 구동시키게 된다.
여기서 위험 수준 예측전압은 운전자가 배터리 주행거리 설정을 주행거리 감소 방향으로 설정하면 순수 배터리의 주행거리는 줄어들고 발전기의 온 시점이 일찍 일어나도록 설정한다. 이와는 달리 운전자가 배터리 주행거리 설정을 주행거리 증가 방향으로 설정하면 순수 배터리의 주행거리가 증가하도록 발전기의 온 시점이 늦어지도록 위험수준 예측전압을 설정한다. 예컨대, 배터리 주행거리가 최대증가 방향으로 설정된 경우, 발전기는 배터리가 거의 방전되기 이전에 구동된다.
이렇게 배터리 주행거리 설정에 따라 발전기(40)의 구동을 제어하면, 배터리 잔량이 적절한 시점에 발전기를 미리 구동시켜 장거리 주행 중 차량의 요구동력이 발전기 출력보다 큰 경우에도 구동모터의 출력을 감소시킬 필요가 없다. 즉, 원하는 목적지까지 균일한 동력성능을 확보하여 주행할 수 있게 되는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(step)를 나타낸다.
본 발명에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절방법은 (a) 전기자동차의 시동이 온된 상태에서, 배터리 주행거리 설정레벨과 배터리 잔량을 검출하는 단계(S101 ~ S103); (b) 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 감소 설정일 경우 배터리에 의한 주행거리가 최소가 되도록 발전기 구동을 제어하는 단계(S104 ~ S105); (c) 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 증가 설정일 경우 배터리에 의한 주행거리가 최대가 되도록 발전기 구동을 제어하는 단계(S106 ~ S107); (d) 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 감소 또는 최대 증가가 아닐 경우, 주행거리 설정 레벨에 따라 배터리에 의한 주행거리가 조절되도록 발전기의 구동을 제어하는 단계(S108)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S101에서 전기자동차의 시동이 온되면, 단계 S102에서 운전자가 배터리 주행거리 설정스위치(10)를 통해 조작하는 배터리 주행거리 설정레벨을 검출하고, 단계 S103에서 배터리 잔량을 검출한다.
이후, 단계 S104에서 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 감소 설정일 경우 단계 S105로 이동하여, 배터리에 의한 주행거리가 최소가 되도록 발전기 구동을 제어하게 된다. 즉, 순수 배터리의 주행거리는 줄어들며, 발전기의 구동 시점이 일찍 일어나도록 위험 수준 예측 전압을 설정하고, 배터리 잔량과 이를 비교하여 발전기의 구동을 조절하게 된다.
이와는 달리 단계 S106에서와 같이 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 증가 설정일 경우, 단계 S107로 이동하여 배터리에 의한 주행거리가 최대가 되도록 발전기 구동을 제어하게 된다. 즉, 순수 배터리의 주행거리는 최대로 증가하며, 발전기의 구동 시점이 배터리가 거의 방전되기 이전에 일어나도록 위험 수준 예측 전압을 설정하고, 배터리 잔량과 이를 비교하여 발전기의 구동을 조절하게 된다.
또한, 단계 S108에서와 같이 상기 배터리 주행거리 설정레벨이 주행거리 최대 감소 또는 최대 증가가 아니고, 그 사이일 경우 주행거리 설정 레벨에 따라 배터리에 의한 주행거리가 조절되도록 발전기의 구동을 제어하게 된다. 즉, 순수 배터리의 주행거리가 상기 주행거리 설정 레벨에 따라 달라지도록 하고, 발전기의 구동 시점도 상기 주행거리 설정 레벨에 따라 적절히 일어나도록 위험 수준 예측 전압을 설정하고, 배터리 잔량과 이를 비교하여 발전기의 구동을 조절하게 되는 것이다.
이렇게 배터리 주행거리 설정에 따라 발전기의 구동을 적절하게 제어하면, 배터리 잔량이 적절한 시점에 발전기를 미리 구동시켜 장거리 주행 중 차량의 요구동력이 발전기 출력보다 큰 경우에도 구동모터의 출력을 감소시킬 필요가 없다. 즉, 원하는 목적지까지 균일한 동력성능을 확보하여 주행할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10 : 배터리 주행거리 설정스위치 11 : 주행거리 감소부
12 : 주행거리 증가부 13 : 다이얼
21 : 배터리 잔량 검출부 30 : 차량 제어기
40 : 발전기
12 : 주행거리 증가부 13 : 다이얼
21 : 배터리 잔량 검출부 30 : 차량 제어기
40 : 발전기
Claims (4)
- 순수 배터리에 의한 주행거리를 설정하기 위한 배터리 주행거리 설정스위치;
상기 순수 배터리의 잔량을 검출하는 배터리 잔량 검출부; 및
상기 배터리 잔량과 상기 배터리 주행거리 설정스위치에 의해 설정된 배터리 주행거리에 따라 위험수준 예측전압을 설정하고, 발전기의 구동을 제어하여 배터리 주행거리를 조절하는 차량 제어기를 포함하고,
상기 배터리 주행거리 설정스위치는 배터리의 주행거리를 감소하기 위한 주행거리 감소부, 상기 배터리의 주행거리를 증가시키기 위한 주행거리 증가부, 상기 주행거리 감소부와 상기 주행거리 증가부를 선택하기 위한 다이얼을 포함하고, 상기 다이얼은 주행거리 감소부와 상기 주행거리 증가부 간에 주행거리를 점진적으로 조절하기 위한 가변 저항을 포함하며,
상기 차량 제어기는 상기 배터리 잔량이 상기 설정한 위험수준 예측전압에 도달하기 이전에 발전기를 구동시켜, 장거리 주행 중 차량의 요구동력이 발전기 출력보다 큰 경우에도 구동모터의 출력을 감소시키지 않고 목적지까지 균일한 동력성능을 확보해주는 것을 특징으로 하는 주행거리 확장 전기자동차의 배터리 주행거리 조절장치.
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| JP2011073611A (ja) | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | ハイブリッド車両の制御装置 |
| JP2011251648A (ja) | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Mitsubishi Motors Corp | ハイブリッド車両の蓄電制御装置 |
| JP2013540632A (ja) | 2010-08-16 | 2013-11-07 | アー・ファウ・エル・リスト・ゲー・エム・ベー・ハー | 電動車両の内部発電を始動させるための方法 |
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2013
- 2013-12-18 KR KR1020130157864A patent/KR101541971B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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