KR102673674B1 - 차량 및 차량의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

차량은 전력을 생산하는 발전기; 상기 발전기에 의하여 생산된 전력을 일부를 저장하는 배터리; 상기 배터리의 충전율을 감지하는 배터리 센서; 및 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하는 제어부를 포함하고, 상기 차량의 주행 중에 상기 제어부는 상기 차량의 주차 중 상기 배터리의 충전율 감소를 판단하고, 상기 배터리의 충전율 감소와 상기 제1 목표 충전율의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출하고, 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전할 수 있다.

Description

차량 및 차량의 제어 방법 {Vehicle, and Control Method of Vehicle}
개시된 발명은 차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 충전율을 제어하는 차량 및 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 화석 연료, 전기 등을 동력원으로 하여 도로 또는 선로를 주행하는 이동 수단 또는 운송 수단을 의미한다.
차량에는 운전자를 보호하고 운전자에게 편의와 재미를 제공하기 위하여 다양한 전장 부품이 마련되고 있다. 예를 들어, 차량에는 주행 보조 시스템, 시트 열선 등 큰 전력을 소비하는 전장 부품들이 마련되고 있다.
그 결과, 시동 모터에 전력을 공급하는 배터리의 소모가 증가하여, 시동이 걸리지 않는 문제가 발생하거나 배터리의 수명이 단축되는 문제가 발생하고 있다.
개시된 발명의 일 측면은 엔진을 원활하게 시동할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 다른 일 측면은 배터리의 수명 단축을 완화할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량은 전력을 생산하는 발전기; 상기 발전기에 의하여 생산된 전력을 일부를 저장하는 배터리; 상기 배터리의 충전율을 감지하는 배터리 센서; 및 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하는 제어부를 포함하고, 상기 차량의 주행 중에 상기 제어부는 상기 차량의 주차 중 상기 배터리의 충전율 감소를 판단하고, 상기 배터리의 충전율 감소와 상기 제1 목표 충전율의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출하고, 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어부는 상기 차량의 주행 중에 상기 배터리의 단위 거리당 충전량을 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 목표 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 추가 충전 거리를 산출할 수 있다.
상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리의 리프레시가 수행되면 상기 배터리의 완전 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 리프레시 거리를 산출할 수 있다.
상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 상기 완전 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리가 충전되도록 상기 발전기의 발전량을 증가시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 차량의 속도가 감소하면 상기 배터리를 충전할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량의 제어 방법은 발전기 및 배터리를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하는 과정; 상기 차량의 주행 중에 상기 차량의 주차 중 상기 배터리의 충전율 감소를 판단하는 과정; 상기 배터리의 충전율 감소와 상기 제1 목표 충전율의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출하는 과정; 및 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 상기 차량의 주행 중에 상기 배터리의 단위 거리당 충전량을 산출하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 상기 제2 목표 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 추가 충전 거리를 산출하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 상기 배터리의 리프레시가 수행되면 상기 배터리의 완전 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 리프레시 거리를 산출하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 상기 완전 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 배터리를 충전하는 과정은 상기 배터리가 충전되도록 상기 발전기의 발전량을 증가시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제어 방법은 상기 차량의 속도가 감소하면 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 엔진을 원활하게 시동할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 다른 일 측면에 따르면, 배터리의 수명 단축을 완화할 수 있는 차량 및 차량의 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 차체를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 차량의 차대를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 차량의 전장 부품을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 의한 차량의 전력 시스템 및 배터리 관리 장치를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 의한 차량에 포함된 배터리의 동작을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 의한 차량의 배터리 충전 동작의 일 예를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 배터리 충전 동작에 따른 배터리 충전율의 변화를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 의한 차량의 배터리 충전 동작의 다른 일 예를 도시한다.
도 9은 도 8에 도시된 배터리 충전 동작에 따른 배터리 충전율의 변화를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 의한 차량의 배터리 충전 동작의 또는 다른 일 예를 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 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.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
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 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
차량은 엔진의 회전력 및/또는 전동기의 회전력을 이용하여 사람 및/또는 물건을 운송하는 기계/전기 장치이다.
차량의 엔진은 휘발유, 경유, 가스 등의 화석 연료를 폭발적으로 연소시키고, 화석 연료의 연소 중에 발생하는 병진 운동력을 회전 운동력으로 변환할 수 있다. 차량은 엔진이 생성한 회전력을 이용하여 이동할 수 있다.
차량은 엔진의 시동을 걸기 위한 시동 모터와, 시동 모터에 전기 에너지를 공급하는 배터리와, 엔진의 회전력을 이용하여 시동용 배터리에 전기 에너지를 공급하는 발전기를 포함할 수 있다.
또한, 차량은 운전자에게 안전 및 편의를 제공하기 위한 다양한 전장(電裝) 부품들을 포함하며, 전장 부품들은 시동용 배터리로부터 전기 에너지를 공급받을 수 있다. 전장 부품들이 전기 에너지를 소비함으로 인하여, 배터리는 방전될 수 있다. 배터리가 시동 모터를 구동할 수 없을 정도로 방전되는 것을 방지하기 위하여, 배터리의 충전량의 제어가 요구된다.
이하에서는, 차량과 차량에 포함된 배터리의 충전량을 제어하는 방법이 설명된다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 차체를 도시한다. 도 2는 일 실시예에 의한 차량의 차대를 도시한다. 도 3은 일 실시예에 의한 차량의 전장 부품을 도시한다.
도 1, 도 2 및 도 3를 참조하면, 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하고 운전자 및/또는 수화물을 수용하는 차체(body) (10)와, 차체(10) 이외의 차량(1)의 구성 부품을 포함하는 차대(chassis) (20)와, 운전자를 보호하고 운전자에게 편의를 제공하는 전장 부품들(30)을 포함할 수 있다.
차체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 운전자가 머무를 수 있는 실내 공간, 엔진을 수용하는 엔진 룸 및 화물을 수용하기 위한 트렁크 룸을 형성한다.
차체(20)는 후드(hood) (11), 프런트 펜더(front fender) (12), 루프 패널(roof panel) (13), 도어(door) (14), 트렁크 리드(trunk lid) (15), 쿼터 패널(quarter panel) (16) 등을 포함할 수 있다. 또한, 운전자의 시야를 확보하기 위하여, 차체(10)의 전방에는 프런트 윈도우(front window) (17)가 설치되고, 차체(10)의 측면에 사이드 윈도우(side window) (18)가 설치되고, 차체(10)의 후방에는 리어 윈도우(rear window) (19)가 마련될 수 있다.
차대(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 운전자의 제어에 따라 차량(1)이 주행할 수 있도록 동력 생성 장치(21)와, 동력 전달 장치(22)와, 조향 장치(23)와, 제동 장치(24)와, 차륜(25)와, 프레임(26) 등을 포함할 수 있다.
동력 생성 장치(21)는 차량(1)이 주행하기 위한 회전력을 생성하며, 엔진(21a), 연료 공급 장치(21b), 배기 장치(21c) 등을 포함할 수 있다.
동력 전달 장치(22)는 동력 생성 장치(21)에 의하여 생성된 회전력을 차륜(25)으로 전달하며, 클러치/변속기(22a), 변속 레버, 차동 장치, 구동축(22b) 등을 포함할 수 있다.
조향 장치(23)는 차량(1)의 주행 방향을 제어하며, 스티어링 휠(23a), 조향 기어(23b), 조향 링크(23c) 등을 포함할 수 있다.
제동 장치(24)는 차륜(25)의 회전을 정지시키며, 브레이크 페달, 마스터 실린더(24a), 브레이크 디스크(24b), 브레이크 패드(24c) 등을 포함할 수 있다.
차륜(25)은 동력 생성 장치(21)로부터 동력 전달 장치(22)를 통하여 회전력을 제공받으며, 차량(1)을 이동시킬 수 있다. 차륜(25)은 차량의 전방에 마련되는 전륜과, 차량의 후방에 마련되는 후륜을 포함할 수 있다.
프레임(26)는 동력 생성 장치(21), 동력 전달 장치(22), 조향 장치(23), 제동 장치(24), 차륜(25)을 고정할 수 있다.
차량(1)은 이상에서 설명된 기계 부품뿐만 차량(1)의 제어, 운전자 및 동승자의 안전과 편의를 위한 다양한 전장 부품들(30)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 차량(1)은 엔진 관리 시스템(Engine Management System, EMS) (31)과, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU) (32)과, 전자 제동 시스템(Electronic Braking System, EBS) (33)과, 전동 조향 장치(Electric Power Steering, EPS) (34)와, 차체 제어 모듈(body control module, BCM) (35)과, 오디오 장치(audio) (36)와, 공조 장치(heating/ventilation/air conditioning, HVAC) (37)와, 내비게이션 장치(38)와, 배터리 센서(39)와, 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 또한, 전장 부품들(30)에 전력을 공급하는 배터리(B)가 마련될 수 있다.
엔진 관리 시스템(31)은 가속 페달을 통한 운전자의 가속 명령에 응답하여 엔진의 동작을 제어하고 엔진을 관리할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(31)은 엔진 토크 제어, 연비 제어, 엔진 고장 진단, 및/또는 발전기 제어 등을 수행할 수 있다.
변속기 제어 유닛(32)은 변속 레버를 통한 운전자의 변속 명령 또는 차량(1)의 주행 속도에 응답하여 변속기의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속기 제어 유닛(32)은 클러치 제어, 변속 제어, 및/또는 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행할 수 있다.
전자 제동 시스템(33)은 제동 페달을 통한 운전자의 제동 명령에 응답하여 차량(1)의 제동 장치를 제어하고, 차량(1)의 균형을 유지할 수 있다. 예를 들어, 전자 제동 시스템(33)은 자동 주차 브레이크, 제동 중 슬립 방지, 및/또는 조향 중 슬립 방지 등을 수행할 수 있다.
전동 조향 장치(34)는 운전자가 쉽게 스티어링 휠을 조작할 수 있도록 운전자를 보조할 수 있다. 예를 들어, 전동 조향 장치(34)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키는 등 사용자의 조향 조작을 보조할 수 있다.
차체 제어 모듈(35)은 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 전장 부품들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 차체 제어 모듈(35)은 차량(1)에 설치된 도어 잠금 장치, 헤드 램프, 와이퍼, 파워 시트, 시트 히터, 클러스터, 룸 램프, 내비게이션, 다기능 스위치 등을 제어할 수 있다.
오디오 장치(36)는 음향을 통하여 운전자에게 다양한 정보와 엔터테인먼트를 제공할 수 있다. 예를 들어, 오디오 장치(36)는 운전자의 명령에 따라 내부 저장 매체 또는 외부 저장 매체에 저장된 오디오 파일을 재생하고, 재생된 오디오 파일에 포함된 음향을 출력할 수 있다. 또한, 오디오 장치(36)는 오디오 방송 신호를 수신하고, 수신된 오디오 방송 신호에 대응하는 음향을 출력할 수 있다.
공조 장치(37)는 차량(1) 외부의 공기를 차량(1) 내부로 유입시키거나 차량(1) 내부의 공기를 순환시킬 수 있다. 또한, 공조 장치(37)는 차량(1) 실내 온도에 따라 실내 공기를 가열하거나 냉각할 수 있다.
내비게이션 장치(38)는 운전자로부터 목적지를 입력받고, 운전자가 입력한 목적지까지의 경로를 검색하고, 검색된 경로를 표시할 수 있다. 또한, 내비게이션 장치(38)는 오디오 장치(36)와 함께 운전자의 입력에 따라 음악 또는 영상을 출력할 수 있다.
배터리(B)는 엔진의 회전력으로부터 생성된 전기 에너지를 저장하고, 차량(1)에 포함된 각종 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)의 주행 중에 발전기는 엔진의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있으며, 배터리(B)는 발전기로부터 전기 에너지를 공급받아 저장할 수 있다. 또한, 배터리(B)는 차량(1)의 주행을 위하여 시동 모터에 엔진의 시동을 위한 전력을 공급하거나 차량(1)의 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다.
배터리 센서(39)는 배터리(B)와 관련된 상태 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 배터리 센서(39)는 배터리(B)의 정격 용량, 배터리(B)의 충전율(State of Charge, SoC), 배터리(B)의 수명(State of Health, SoH), 배터리(B)의 출력 전압, 배터리(B)의 출력 전류, 배터리(B)의 온도 등의 배터리(B)의 상태 정보를 측정하고, 출력할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 배터리(B)의 충전율(SoC) 및/또는 수명(SoH)을 관리할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(100)는 엔진(21a)의 원활한 시동과 배터리(B)의 수명(SoH) 단축을 방지하기 위하여 배터리(B)의 충전율(SoC)을 일정 수준 이상으로 유지시킬 수 있다.
이외에도 차량(1)은 운전자를 보호하고 운전자에게 편의를 제공하기 위한 전장 부품을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은 도어 잠금 장치, 헤드 램프, 와이퍼, 파워 시트, 시트 히터, 클러스터, 룸 램프, 내비게이션, 다기능 스위치 등의 전장 부품들(30)을 포함할 수 있다.
이러한 전장 부품들(30)은 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 전장 부품들(30)은 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다.
이하에서는 배터리(B)가 전장 부품들(30)에 전력을 공급하는 것을 자세하게 설명한다.
도 4는 일 실시예에 의한 차량의 전력 시스템을 도시한다. 또한, 도 5는 일 실시예에 의한 차량에 포함된 배터리의 동작을 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 시동 모터(21d)와, 엔진(21a)와, 발전기(21e)와, 배터리(B)와, 전장 부품들(30)과, 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다.
시동 모터(21d)은 엔진(21a)이 정지 중에 엔진(21a)의 시동을 걸기 위하여 엔진(21a)에 회전력을 제공할 수 있다. 시동 모터(21d)는 배터리(B)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 엔진(21a)의 시동을 걸기 위하여 시동 모터(21d)는 많은 전력을 소비하므로, 배터리(B)는 시동 모터(21d)의 동작을 위하여 일정 수준 이상의 충전율(예를 들어, 대략 80% 이상의 충전율)을 유지할 수 있다.
발전기(21e)는 전기 에너지 즉 전력을 생산할 수 있다. 엔진(21a)은 연료의 폭발적 연소를 이용하여 회전력을 생성할 수 있으며, 엔진(21a)의 회전력은 변속기(22a)를 거쳐 차륜(25)으로 전달될 수 있다. 이때, 엔진(21a)에 의하여 생성된 회전력 중 일부가 발전기(21e)로 제공될 수 있으며, 발전기(21e)는 엔진(21a)의 회전력으로부터 전력을 생산할 수 있다.
발전기(21e)는 예를 들어, 회전자 코일(계자 코일, field coil)을 구비한 회전자와 고정자 코일(전기자 코일, armature coil)을 구비한 고정자를 포함할 수 있다. 회전자는 엔진(21a)의 회전에 의하여 회전할 수 있으며, 고정자는 고정될 수 있다. 회전자가 엔진(21a)에 의하여 회전하는 중에 회전자 코일에 전류가 공급되면 회전하는 자계가 발생하며, 회전하는 자계로 인하여 고정자 코일에 유도 전류가 유도된다. 이처럼, 발전기(21e)는 엔진(21a)의 회전력을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
또한, 회전자 코일에 공급되는 전류의 크기에 따라 회전자가 생성하는 자계의 크기가 변화하며, 고정자 코일에 발생하는 유도 전류의 크기가 변화할 수 있다. 다시 말해, 회전자의 코일에 공급되는 전류의 크기에 따라 발전기(21e)의 전력 생산량이 조절될 수 있다.
발전기(21e)에 의하여 생산된 전력의 일부는 차량(1)의 전장 부품들(30)에 공급되며, 다른 일부는 차량(1)의 배터리(B)에 저장될 수 있다. 다시 말해, 발전기(21e)에 의하여 생산된 전력은 전장 부품들(30)에 공급되고, 남은 전력은 배터리(B)에 저장될 수 있다.
또한, 배터리(B)는 엔진(21a)의 정지 시에 엔진(21a)의 시동을 걸기 위한 전력을 시동 모터(21d)에 공급할 수 있으며, 차량(1)의 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)의 주행 중에 전장 부품들(30)이 소비하는 전력이 발전기(21e)가 생산하는 전력보다 크면 배터리(B)는 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있으며, 엔진(21a)이 정지된 주차 중에 배터리(B)는 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있다.
배터리(B)는 발전기(21e)로부터 공급된 전력을 화학 에너지의 형태로 저장할 수 있다.
예를 들어, 배터리(B)는 납산(Pb-Acid) 배터리를 채용할 수 있으며, 납(Pb)과 황산(H2SO4)의 반응에 의하여 전기 에너지를 화학 에너지 형태로 저장하거나, 전기 에너지를 출력할 수 있다.
배터리(B)가 충전되는 경우, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 배터리(B)의 음극(-)에서는 음극 단자에 부착된 황산납(PbSO4)과 전해액의 수소 이온(2H+)과 발전기(21e)로부터 공급된 전자(2e-)가 반응하여 납(Pb)과 황산(H2SO4)이 생성된다. 또한, 배터리(B)의 양극(+)에서는 양극 단자에 부착된 황산납(PbSO4)과 전해액의 물(H20)이 반응하여, 산화납(PbO2)과 황산(H2SO4)과 수소 이온(2H+)과 전자(2e-)가 생성된다. 배터리(B)의 양극(+)에서 생성된 전자(2e-)는 발전기(21e)로 제공되며, 전류는 발전기(21e)로부터 배터리(B)로 공급될 수 있다.
이처럼, 배터리(B)의 충전에 의하여 양극(+)에는 산화납(PbO2)이 축적되고, 음극(-)에는 납(Pb)이 축적된다. 양극(+)의 +4가 납(Pb4+)은 자발적으로 +2가 납(PB2+)이므로, 음극(-)의 납(Pb)과 함께 기전력을 생성할 수 있다. 이러한 기전력으로 인하여 배터리(B)가 전압 및 전류를 출력할 수 있으며, 배터리(B)가 충전된 정도는 "100"과 "0" 사이의 값을 가지는 배터리(B)의 충전율(SoC)로 나타낼 수 있다.
배터리(B)가 방전되는 경우, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 배터리(B)의 음극(-)에서는 음극 단자에 부착된 납(Pb)과, 전해액의 황산(H2SO4)이 반응하여 황산납(PbSO4)과 수소 이온(2H+)과 전자(2e-)가 생성된다. 또한, 배터리(B)의 양극(+)에서는 양극 단자에 부착된 산화납(PbO2)과 전해액의 황산(H2SO4)과 수소 이온(2H+)과 전장 부품들(30)로부터 제공된 전자(2e-)가 반응하여, 황산납(PbSO4)과 물(H2O)이 생성된다. 음극(-)의 전자(2e-)는 전장 부품들(30)에 공급되며, 전류는 배터리(B)로부터 전장 부품들(30)로 공급될 수 있다.
이처럼, 배터리(B)가 방전되는 중에 배터리(B)의 양극(+)과 음극(-)에는 황산납(PbSO4)이 부착될 수 있다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 황산납(PbSO4)은 양극(+)과 음극(-)에 균일하게 부착될 수 있다. 충전과 방전이 반복될수록 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 황산납(PbSO4)은 양극(+)과 음극(-)에 균일하지 않게 부착되며, 일부는 뭉쳐질 수 있다. 충전과 방전이 더욱 반복될수록 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 황산납(PbSO4)은 양극(+)과 음극(-)에서 석출되며, 석출된 황산납(PbSO4)은 더 이상 전해액과 반응하지 못한다. 그 결과, 배터리(B)의 양극(+)과 음극(-)에서 반응할 수 있는 황산납(PbSO4)이 점점 감소하며, 배터리(B)가 충전과 방전을 반복할 수 있는 횟수가 감소한다.
특히, 차량(1)이 주차된 경우, 전장 부품들(30)에 의하여 배터리(B)가 방전될 뿐이고, 배터리(B)가 충전되지 못한다. 배터리(B)가 충전되지 못함으로 인하여 배터리(B)의 전극에 부착된 황산납(PbSO4)이 빠른 시간 내에 환원되지 못하며, 석출되는 황산납(PbSO4)의 양이 증가한다. 그 결과, 배터리(B)의 수명이 빠르게 단축될 수 있다.
특히, 차량(1)이 주차된 경우, 전장 부품들(30)에 의하여 배터리(B)가 방전될 뿐이고, 배터리(B)가 충전되지 못한다. 그 결과, 배터리(B)의 전극에서 석출되는 황산납(PbSO4)의 양이 증가하며, 배터리(B)의 수명이 빠르게 단축될 수 있다.
전장 부품들(30)은 차량(1)의 주행 및 주차 중에 전력이 공급되는 상시 부하와, 차량(1)의 주행 중에 전력이 공급되는 일반 부하를 포함할 수 있다.
전장 부품들(30) 중 상시 부하에는 차량(1)의 주차 중에도 전력이 공급될 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은 스마트 키를 소지한 운전자가 접근하면 도어의 잠금을 해제할 수 있다. 따라서, 도어 잠금 장치를 제어하는 차체 제어 모듈(35)은 차량(1)의 주차 중에도 전력이 공급될 수 있다.
전장 부품들(30) 중 일반 부하에는 차량(1)의 주행 중에 전력이 공급될 수 있다. 예를 들어. 도어 잠금 장치, 헤드 램프, 와이퍼, 파워 시트, 시트 히터, 클러스터, 룸 램프, 내비게이션, 다기능 스위치 등이 일반 부하에 속할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 배터리 센서(39)를 통하여 배터리(B)의 상태 정보를 획득하고, 배터리(B)의 상태 정보에 따라 엔진 관리 시스템(31)을 통하여 발전기(21e)의 발전량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 배터리 센서(39)는 배터리(B)의 충전율(SoC) 등의 상태 정보를 획득할 수 있으며, 배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 배터리 센서(39)로부터 배터리(B)의 상태 정보를 수신할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 배터리(B)의 상태 정보에 따라 발전기(21e)의 발전량을 제어하기 위한 발전 제어 요청을 생성할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 엔진 관리 시스템(31)으로 발전 제어 요청을 전송할 수 있으며, 엔진 관리 시스템(31)는 발전 제어 요청에 따라 발전기(21e)의 발전량을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 통신부(130)와, 저장부(120)와, 제어부(110)를 포함할 수 있다.
통신부(130)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 전장 부품들(30)로부터 통신 신호를 수신하고 전장 부품들(30)로 통신 신호를 전송하는 캔 트랜시버(CAN transceiver)와, 캔 트랜시버의 동작을 제어하는 통신 컨트롤러를 포함할 수 있다.
캔 트랜시버는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 전장 부품들(30)로부터 통신 데이터를 수신하고 통신 데이터를 제어부(110)로 출력할 수 있으며, 제어부(110)로부터 통신 데이터를 수신하고, 통신 데이터를 차량용 통신 네트워크(CNT)를 통하여 전장 부품들(30)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 캔 트랜시버는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 배터리 센서(39)로부터 배터리 상태 정보 및/또는 엔진 관리 시스템(31)/변속기 제어 유닛(32)으로부터 차량(1)의 주행 정보를 수신할 수 있다. 또한, 캔 트랜시버는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 엔진 관리 시스템(31)로 발전 제어 요청을 전송할 수 있다.
이처럼, 통신부(130)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1)의 전장 부품들(30)과 데이터를 주고 받을 수 있으며, 배터리 관리 장치(100)는 통신부(130)을 통하여 엔진 관리 시스템(31), 배터리 센서(39) 등의 전장 부품들(30)과 통신할 수 있다.
저장부(120)는 배터리 관리 장치(100)를 제어하기 위한 제어 데이터를 저장하는 저장 매체(storage media)와, 저장 매체에 저장된 데이터의 저장/삭제/로딩 등을 제어하는 저장 컨트롤러를 포함할 수 있다.
저장 매체는 반도체 소자 드라이브(Solid Stat Drive, SSD), 자기 디스크 드라이브(Hard Disc Drive, HDD) 등을 포함할 수 있으며, 배터리(B)의 충전율(SoC) 및 수명(SoH)을 관리하기 위한 각종 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 매체는 배터리(B)의 충전 중에 단위 거리 당 배터리(B)의 충전율(SoC)의 증가를 나타내는 거리당 충전량을 저장할 수 있다. 거리당 충전량은 차량(1)이 단위 거리(예를 들어, 1km)를 주행하는 동안 배터리(B)가 충전되는 양을 나타낼 수 있다.
또한, 저장부(120)는 제어부(110)의 저장 신호에 따라 저장 매체에 데이터를 저장하고, 제어부(110)의 로딩 신호에 따라 저장 매체에 저장된 데이터를 제어부(110)로 출력할 수 있다.
제어부(110)는 배터리 관리 장치(100)를 제어하기 위한 제어 프로그램 및/또는 제어 데이터를 기억하는 메모리와, 메모리에 저장된 제어 프로그램 및 제어 데이터에 따라 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다.
메모리는 통신부(130)를 통하여 수신된 통신 데이터 및/또는 저장부(120)에 저장된 저장 데이터를 임시로 기억할 수 있다. 통신 데이터는 차량(1)의 주행 정보와 배터리(B)의 상태 정보를 포함할 수 있으며, 저장 데이터는 단위 거리 당 배터리(B)의 충전율(SoC)의 증가를 나타내는 거리당 충전량을 포함할 수 있다.
메모리는 프로세서의 메모리 제어 신호에 따라 프로그램 및/또는 데이터를 프로세서에 제공할 수 있다.
메모리는 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 S램(Static Random Access Memory, S-RAM), D랩(Dynamic Random Access Memory) 등의 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 메모리는 제어 프로그램 및 제어 데이터를 장기간 저장하기 위한 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
프로세서는 각종 논리 회로와 연산 회로를 포함할 수 있으며, 메모리로부터 제공된 프로그램에 따라 데이터를 처리하고, 처리 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 차량(1)의 주행 정보, 배터리(B)의 상태 정보 및/또는 거리당 충전량을 처리하고, 발전기(21e)의 발전량을 증가/감소시키기 위한 발전 제어 요청을 생성할 수 있다.
이처럼, 제어부(110)는 통신부(130)를 통하여 차량(1)의 주행 정보 및 배터리(B)의 상태 정보를 수집하고, 차량(1)의 주행 정보 및 배터리(B)의 상태 정보에 따라 발전기(21e)의 전력 생산을 제어할 수 있다.
이상에서는 차량(1) 및 배터리 관리 장치(100)의 구성이 설명되었다.
이하에서는 차량(1) 및 배터리 관리 장치(100)의 동작이 설명된다.
도 6은 일 실시예에 의한 차량의 배터리 충전 동작의 일 예를 도시한다. 또한, 도 7은 도 6에 도시된 배터리 충전 동작에 따른 배터리 충전율의 변화를 도시한다.
도 6 및 도 7과 함께, 차량(1)의 주행 정보에 따른 배터리 충전 동작(1000)이 설명된다. 차량(1)은 미리 정해진 시간마다 배터리 충전 동작(1000)을 수행할 수 있다.
차량(1)은 엔진(21a) 가동 여부를 판단한다(1010).
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 엔진 관리 시스템(31)으로부터 엔진(21a)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 엔진(21a)의 동작 정보를 기초로 엔진(21a)의 가동 여부를 판단할 수 있다.
엔진(21a)가 가동되면(1010의 예), 차량(1)은 발전을 개시한다(1020).
차량(1)은 전장 부품들(30)에 전력을 공급하기 위하여 전력을 생산할 수 있다. 구체적으로, 엔진 관리 시스템(31)은 전력을 생산하도록 발전기(21e)를 제어할 수 있다.
특히, 엔진 관리 시스템(31)은 연비 향상을 위하여 발전기(21e)의 발전량을 제한할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(31)은 제1 발전량으로 발전기(21e)를 가동할 수 있다.
발전기(21e)가 가동되면 엔진(21e)의 연료 소비가 증가하고, 차량(1)의 연비가 감소할 수 있다. 따라서, 엔진 관리 시스템은 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 정차, 가속 주행 또는 정속 주행 중에 발전기(21e)의 발전량을 제1 발전량으로 제한할 수 있다. 그 결과, 발전기(21e)와 배터리(B)가 전장 부품들(30)에 전력을 공급할 수 있으며, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 배터리(B)의 충전율(SoC)이 감소할 수 있다.
차량(1)은 배터리(B)의 충전율(SoC)이 제1 목표 충전율보다 작은지를 판단한다(1030).
배터리 관리 장치(100)는 배터리 센서(39)로부터 배터리(B)의 상태 정보를 수신할 수 있으며, 배터리(B)의 상태 정보로부터 배터리(B)의 충전율(SoC)을 획득할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 배터리 센서(39)로부터 배터리(B)의 충전율(SoC)과 미리 정해진 제1 목표 충전율을 비교하고, 배터리(B)의 충전율(SoC)이 제1 목표 충전율보다 작은지를 판단할 수 있다.
배터리(B)의 충전율(SoC)이 제1 목표 충전율보다 작으면(1030의 예), 배터리(B)를 충전한다(1060).
차량(1)은 배터리(B)의 충전을 위하여 발전기(21e)의 발전량을 제1 발전량보다 큰 제2 발전량으로 증가시킬 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 엔진 관리 시스템(31)에 발전기(21e)의 발전 증가 요청을 전송할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)의 발전 증가 요청에 응답하여, 엔진 관리 시스템(31)은 발전기(21e)의 전력 생산이 증가되도록 발전기(21e)의 회전자 코일에 공급되는 전류를 증가시킬 수 있다. 발전기(21e)의 발전량 증가에 의하여, 배터리(B)가 충전될 수 있다.
배터리 관리 장치(100)은 차량(1)의 시동을 위한 배터리(B)의 충전율을 확보하기 위하여 배터리(B)의 충전율(SoC)이 제1 목표 충전율보다 작으면 발전기(21e)의 발전량을 증가시키고, 배터리(B)를 충전할 수 있다.
배터리(B)의 충전율(SoC)이 제1 목표 충전율보다 작지 않으면(1030의 아니오), 차량(1)은 차속이 감소되는지를 판단한다(1040).
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1)의 속도에 관한 정보를 수신할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 차량(1)의 속도에 관한 정보를 기초로 차량(1)의 속도가 감소되는지를 판단할 수 있다.
차속이 감소되면(1040의 예), 차량(1)은 배터리(B)를 충전한다(1060).
차량(1)은 배터리(B)의 충전을 위하여 발전기(21e)의 발전량을 제1 발전량보다 큰 제2 발전량으로 증가시킬 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 엔진 관리 시스템(31)에 발전기(21e)의 발전 증가를 요청할 수 있으며, 엔진 관리 시스템(31)은 발전기(21e)의 전력 생산이 증가되도록 발전기(21e)의 회전자 코일에 공급되는 전류를 증가시킬 수 있다.
차량(1)이 감속하는 중에는 발전기(21e)의 발전량이 증가되더라도 엔진(21a)의 부하가 증가하지 않는다. 오히려, 발전기(21e)의 발전을 이용하여 차량(1)을 감속시킬 수 있다(회생 제동). 배터리(B)의 충전율 확보를 위하여 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 차량(1)의 감속 중에는 발전기(21e)의 발전량이 증가되고, 배터리(B)가 발전기(21e)에 의하여 충전될 수 있다. 그 결과, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 차량(1)이 감속 중에 배터리(B)의 충전율(SoC)이 증가할 수 있다.
차량(1)은 거리당 충전량을 저장한다(1070).
차량(1)은 배터리(B)을 충전하는 중에 배터리(B)의 충전율(SoC)의 변화를 나타내는 거리당 충전량을 산출할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1)의 주행 거리와 배터리(B)의 충전율(SoC)을 수신할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 미리 정해진 거리마다(예를 들어, 100m마다) 배터리(B)의 충전율(SoC)을 샘플링하고, 단위 거리당 배터리(B)의 충전율(SoC)의 증가를 산출할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(100)는 산출된 거리당 충전량을 저장부(120)에 저장할 수 있다.
차속이 감소되지 않으면(1040의 아니오), 차량(1)은 배터리(B)를 방전한다(1050). 다시 말해, 차량(1)은 배터리(B)를 충전하지 않으며, 발전기(21e)는 제1 발전량으로 동작할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 차량(1)은 배터리(B)의 충전율(SoC)이 제1 목표 충전율을 유지할 수 있도록 차량(1)의 주행 상태 및 배터리(B)의 충전율(SoC)에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 의한 차량의 배터리 충전 동작의 다른 일 예를 도시한다. 또한, 도 9은 도 8에 도시된 배터리 충전 동작에 따른 배터리 충전율의 변화를 도시한다.
도 8 및 도 9와 함께, 차량(1)의 주행 정보에 따른 배터리 충전 동작(1100)이 설명된다. 차량(1)은 미리 정해진 시간마다 배터리 충전 동작(1100)을 수행할 수 있다.
차량(1)은 엔진(21a) 가동 여부를 판단한다(1110).
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 엔진 관리 시스템(31)으로부터 엔진(21a)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 엔진(21a)의 동작 정보를 기초로 엔진(21a)의 가동 여부를 판단할 수 있다.
엔진(21a)가 가동되면(1110의 예), 차량(1)은 운전자로부터 목적지가 입력되는지를 판단한다(1120).
차량(1)은 내비게이션 장치(38)를 통하여 운전자의 목적지를 입력받을 수 있으며, 내비게이션 장치(38)는 운전자의 목적지까지의 경로를 표시할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 내비게이션 장치(38)로부터 목적지에 관한 정보를 수신할 수 있으며, 목적지에 관한 정보의 수신 여부에 따라 운전자로부터 목적지가 입력되는지를 판단할 수 있다.
목적지가 입력되지 않으면(1120의 아니오), 차량(1)은 차속 및 제1 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전한다(1190).
차량(1)은 도 6에 도시된 배터리 충전 동작(1000)에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다.
목적지가 입력되면(1120의 예), 차량(1)은 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량을 산출한다(1130).
배터리 관리 장치(100)는 차량(1)의 시동 오프 시 즉, 엔진(21a)의 가동 중지 시에 배터리 센서(39)로부터 배터리(B)의 충전율(SoC)을 수신하고, 시동 오프 시 배터리(B)의 충전율(SoC)을 저장할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 차량(1)의 시동 온 시 즉, 엔진(21a)의 가동 개시 시에 배터리 센서(39)로부터 배터리(B)의 충전율(SoC)을 수신하고, 시동 온 시의 배터리(B)의 충전율(SoC)을 저장할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(100)는 시동 오프 시 배터리(B)의 충전율(SoC)과 시동 온 시의 배터리(B)의 충전율(SoC)의 차이를 산출할 수 있다. 시동 오프 시 배터리(B)의 충전율(SoC)과 시동 온 시의 배터리(B)의 충전율(SoC)의 차이는 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량을 나타낼 수 있다. 또한, 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량은 차량(1)의 주차 중에 전장 부품들(30)이 소비한 충전율을 나타낼 수 있다.
차량(1)은 제2 목표 충전율을 산출한다(1140).
배터리 관리 장치(100)는 제1 목표 충전율과 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량으로부터 제2 목표 충전율을 산출할 수 있다.
예를 들어, 배터리 관리 장치(100)는 제1 목표 충전율과 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출할 수 있다. 주차 중 전장 부품들(30)의 동작으로 인하여, 배터리(B)의 충전율(SoC)이 감소한다. 주차 중의 배터리(B)의 충전율(SoC) 감소를 보상하기 위하여 차량(1)은 제1 목표 충전율과 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출할 수 있다.
다른 예로, 배터리 관리 장치(100)는 제1 목표 충전율과 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량의 평균값의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 주차 중 예외적인 상황에 의한 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량이 제2 목표 충전율에 반영되는 것을 방지하기 위하여 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량의 평균값을 이용할 수 있다.
차량(1)은 배터리(B)의 추가 충전을 위한 추가 충전 거리를 산출한다(1150).
차량(1)은 연비 향상을 도모하기 위하여 제2 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전하는 거리(이하, "추가 충전 거리"라 한다)를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 배터리 관리 장치(100)는 추가 충전 거리에서 제2 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전(이하, "추가 충전"이라 한다)할 수 있다.
추가 충전 거리는 배터리 관리 장치(100)가 제2 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전하는 거리를 나타내며, 제2 목표 충전율과 제1 목표 충전율 사이의 차이와, 차량(1)의 거리당 충전량으로부터 산출될 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 제2 목표 충전율과 제1 목표 충전율의 차이를 차량(1)의 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 추가 충전 거리를 산출할 수 있다.
차량(1)은 차속 및 제1 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전한다(1160).
추가 충전(제2 목표 충전율에 따라 배터리를 충전)을 위한 위치에 도달하기 전까지 차량(1)은 도 6에 도시된 배터리 충전 동작(1000)에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다.
그 결과, 도 9에 도시된 바와 같이 추가 충전 개시 위치에 도달할 때까지 배터리(B)의 충전율(SoC)은 제1 목표 충전율의 인근에서 변화할 수 있다.
차량(1)은 목적지까지의 거리가 추가 충전 거리보다 작은지를 판단한다(1170).
내비게이션 장치(38)는 목적지까지의 거리를 산출할 수 있으며, 배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 내비게이션 장치(38)로부터 목적지까지의 거리를 수신할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 목적지까지의 거리와 추가 충전 거리를 비교하고, 목적지까지의 거리가 추가 충전 거리보다 작은지를 판단할 수 있다.
목적지까지의 거리가 추가 충전 거리보다 작지 않으면(1170의 아니오), 차량(1)은 목적지까지의 거리 산출과, 목적지까지의 거리와 추가 충전 거리의 비교를 반복할 수 있다.
목적지까지의 거리가 추가 충전 거리보다 작으면(1170의 예), 차량(1)은 차속 및 제2 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전한다(1180).
앞서 설명된 바와 같이, 제2 목표 충전율은 제1 목표 충전율과 주차 중 배터리(B)의 충전율(SoC)의 감소량의 합일 수 있으며, 제2 목표 충전율은 제1 목표 충전율보다 큰 값일 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 목표 충전율을 제1 목표 충전율에서 제2 목표 충전율로 변경하고, 목적지까지 차속 및 제2 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다. 구체적으로, 배터리 관리 장치(100)는 차속이 감소하거나 배터리(B)의 충전율(SoC)이 제2 목표 충전율보다 작으면 배터리(B)를 충전할 수 있다.
그 결과, 도 9에 도시된 바와 같이 추가 충전 개시 위치 이후 배터리(B)의 충전율(SoC)은 제2 목표 충전율까지 증가할 수 있으며, 제2 목표 충전율의 인근에서 변화할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 차량(1)은 엔진(21a)의 원활한 시동을 위하여 배터리(B)의 목표 충전율을 상승시킬 수 있다. 특히, 차량(1)은 연비 향상을 도모하기 위하여 상승된 목표 충전율로 주행하는 거리를 최소화할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 의한 차량의 배터리 충전 동작의 또는 다른 일 예를 도시한다.
도 10와 함께, 차량(1)의 주행 정보에 따른 배터리 충전 동작(1200)이 설명된다. 차량(1)은 미리 정해진 시간마다 배터리 충전 동작(1200)을 수행할 수 있다.
차량(1)은 엔진(21a) 가동 여부를 판단한다(1210).
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 엔진 관리 시스템(31)으로부터 엔진(21a)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 엔진(21a)의 동작 정보를 기초로 엔진(21a)의 가동 여부를 판단할 수 있다.
엔진(21a)가 가동되면(1210의 예), 차량(1)은 배터리 리프레시(refresh)를 수행할지 판단한다(1220).
배터리 리프레시는 배터리(B)의 수명 향상을 위하여 인위적으로 배터리(B)를 완전 충전하는 것을 나타낸다. 배터리(B)는 충전과 방전이 반복되면 그 수명이 감소한다. 예를 들어, 납산 배터리는 전극에 황산납(PbSO4)이 석출됨으로 인하여 배터리의 수명이 단축될 수 있다. 이때, 전극에 부착된 황산납(PbSO4)을 용해시키기 위하여 납산 배터리를 완전 충전하면, 배터리의 수명이 단축되는 것을 완화시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.
따라서, 차량(1)은 미리 정해진 주행 거리마다 배터리 리프레시를 수행할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1)의 주행 거리를 수신하고, 차량(1)의 주행 거리가 미리 정해진 기준 거리에 도달하면 배터리 리프레시를 수행할 수 있다.
배터리 리프레시를 수행하면(1220의 예), 차량(1)은 운전자로부터 목적지가 입력되는지를 판단한다(1230).
차량(1)은 내비게이션 장치(38)를 통하여 운전자의 목적지를 입력받을 수 있으며, 내비게이션 장치(38)는 운전자의 목적지까지의 경로를 표시할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 내비게이션 장치(38)로부터 목적지에 관한 정보를 수신할 수 있으며, 목적지에 관한 정보의 수신 여부에 따라 운전자로부터 목적지가 입력되는지를 판단할 수 있다.
목적지가 입력되지 않으면(1120의 아니오), 차량(1)은 배터리 리프레시를 수생한다(1280).
배터리 관리 장치(100)는 차속 및 완전 충전율(100%)에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다. 구체적으로, 배터리 관리 장치(100)는 차속이 감소하거나 배터리(B)의 충전율(SoC)이 완전 충전율(100%)보다 작으면 배터리(B)를 충전할 수 있다.
이후, 차량(1)은 배터리(B)가 완전 충전되었는지를 판단한다(1290).
배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 배터리 센서(39)로부터 배터리(B)의 충전율(SoC)을 수신할 수 있으며, 배터리(B)의 충전율(SoC)이 완전 충전율(100%)에 도달하였는지를 판단할 수 있다.
배터리(B)가 완전 충전되지 않으면(1290의 아니오), 차속 및 완전 충전율(100%)에 따라 배터리(B)의 충전을 계속한다.
배터리(B)가 완전 충전되었으면(1290의 예), 차량(1)은 차속 및 제1 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전한다(1295).
차량(1)은 도 6에 도시된 배터리 충전 동작(1000)에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다.
목적지가 입력되면(1120의 예), 배터리(B)의 완전 충전을 위한 리프레시 거리를 산출한다(1240).
차량(1)은 연비 향상을 도모하기 위하여 완전 충전율(100%)에 따라 배터리(B)를 충전하는 거리(이하, "리프레시 거리"라 한다)를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 배터리 관리 장치(100)는 리프레시 거리에서 완전 충전율에 따라 배터리(B)를 충전(이하, "추가 충전"이라 한다)할 수 있다.
리프레시 거리는 배터리 관리 장치(100)가 완전 충전율에 따라 배터리(B)를 충전하는 거리를 나타내며, 완전 충전율과 제1 목표 충전율 사이의 차이와, 차량(1)의 거리당 충전량으로부터 산출될 수 있다. 배터리 관리 장치(100)는 완전 충전율과 제1 목표 충전율의 차이를 차량(1)의 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 리프레시 거리를 산출할 수 있다.
차량(1)은 차속 및 제1 목표 충전율에 따라 배터리(B)를 충전한다(1250).
추가 충전(완전 충전율에 따라 배터리를 충전)을 위한 위치에 도달하기 전까지 차량(1)은 도 6에 도시된 배터리 충전 동작(1000)에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다.
차량(1)은 목적지까지의 거리가 리프레시 거리보다 작은지를 판단한다(1260).
내비게이션 장치(38)는 목적지까지의 거리를 산출할 수 있으며, 배터리 관리 장치(100)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 내비게이션 장치(38)로부터 목적지까지의 거리를 수신할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 목적지까지의 거리와 리프레시 거리를 비교하고, 목적지까지의 거리가 리프레시 거리보다 작은지를 판단할 수 있다.
목적지까지의 거리가 리프레시 거리보다 작지 않으면(1260의 아니오), 차량(1)은 목적지까지의 거리 산출과, 목적지까지의 거리와 리프레시 거리의 비교를 반복할 수 있다.
목적지까지의 거리가 리프레시 거리보다 작으면(1260의 예), 차량(1)은 배터리 리프레시를 수행한다(1270).
배터리 관리 장치(100)는 목표 충전율을 제1 목표 충전율에서 완전 충전율(100%)로 변경하고, 목적지에 도달할 때까지 차속 및 완전 충전율(100%)에 따라 배터리(B)를 충전할 수 있다. 구체적으로, 배터리 관리 장치(100)는 차속이 감소하거나 배터리(B)의 충전율(SoC)이 완전 충전율(100%)보다 작으면 배터리(B)를 충전할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 차량(1)은 배터리의 수명 단축을 완화하기 위하여 배터리(B)의 배터리의 리프레시를 수행할 수 있다. 특히, 차량(1)은 연비 향상을 도모하기 위하여 배터리의 리프레시를 수행하는 거리를 최소화할 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, 플래시 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: 차량 10: 차체
20: 차대 30: 전장 부품들
100: 배터리 관리 장치 B: 배터리

Claims (20)

  1. 차량에 있어서,
    전력을 생산하는 발전기;
    상기 발전기에 의하여 생산된 전력을 일부를 저장하는 배터리;
    상기 배터리의 충전율을 감지하는 배터리 센서; 및
    상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하는 제어부를 포함하고,
    상기 차량의 주행 중에 상기 제어부는 상기 차량의 주차 중 상기 배터리의 충전율 감소를 판단하고, 상기 배터리의 충전율 감소와 상기 제1 목표 충전율의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출하고, 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하고,
    상기 제어부는 상기 차량의 주행 중에 상기 배터리의 단위 거리당 충전량을 산출하고, 상기 배터리의 단위 거리당 충전량, 상기 제2 목표 충전율 및 상기 제1 목표 충전율을 기초로 추가 충전 거리를 산출하는 차량.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 목표 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 추가 충전 거리를 산출하는 차량.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 차량.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 차량.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리의 리프레시가 수행되면 상기 배터리의 완전 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 리프레시 거리를 산출하는 차량.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 상기 완전 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 차량.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 차량.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리가 충전되도록 상기 발전기의 발전량을 증가시키는 차량.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차량의 속도가 감소하면 상기 배터리를 충전하는 차량.
  11. 발전기 및 배터리를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서,
    상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하는 과정;
    상기 차량의 주행 중에 상기 차량의 주차 중 상기 배터리의 충전율 감소를 판단하는 과정;
    상기 배터리의 충전율 감소와 상기 제1 목표 충전율의 합으로부터 제2 목표 충전율을 산출하는 과정;
    상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작으면 상기 배터리를 충전하는 과정;
    상기 차량의 주행 중에 상기 배터리의 단위 거리당 충전량을 산출하는 과정; 및
    상기 배터리의 단위 거리당 충전량, 상기 제2 목표 충전율 및 상기 제1 목표 충전율을 기초로 추가 충전 거리를 산출하는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 목표 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 추가 충전 거리를 산출하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 제2 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    목적지까지의 거리가 상기 추가 충전 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 배터리의 리프레시가 수행되면 상기 배터리의 완전 충전율과 상기 제1 목표 충전율의 차이를 상기 배터리의 단위 거리당 충전량으로 나눈 몫으로부터 리프레시 거리를 산출하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 작으면 상기 배터리의 충전율이 상기 완전 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    목적지까지의 거리가 상기 리프레시 거리보다 크면 상기 배터리의 충전율이 제1 목표 충전율보다 작을 때 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하는 과정은 상기 배터리가 충전되도록 상기 발전기의 발전량을 증가시키는 과정을 포함하는 차량의 제어 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 차량의 속도가 감소하면 상기 배터리를 충전하는 과정을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
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