KR101305607B1 - 배터리의 내구성을 향상하기 위한 차량용 발전제어시스템 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리의 내구성을 향상하기 위한 차량용 발전제어시스템에 관한 것으로, 상기 발명은 엔진의 회전력을 이용하여 전력을 발생하는 발전기; 상기 발전기로부터 전력을 공급받아 충전하는 배터리; 및 상기 엔진으로부터 모니터링된 차량정보를 이용하여 엔진 시동 후 사전에 정해진 시간 동안 차량이 정차상태인 것으로 판단한 경우, 상기 배터리로부터 모니터링된 배터리정보 중 배터리온도값을 이용하여 전압을 변동하지 않고 고정된 전압을 유지하도록 발전제어를 수행하는 발전제어 금지모듈을 구비하는 ECU;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 차량이 장시간 정차시에는 발전제어 금지를 수행하여, 배터리 SOC가 감소하는 것을 방지함으로써 배터리 내구성능을 개선할 수 있다.

Description

배터리의 내구성을 향상하기 위한 차량용 발전제어시스템 및 이의 제어방법{Vehicle power generating system for battery durability, and control method thereof}

본 발명은 차량용 발전제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 배터리의 상태 및 차량의 주행 상태에 따라 발전제어를 수행하는 차량용 발전제어시스템에 관한 것이다.

차량에 적용되는 차량용 발전제어시스템은 연비 향상을 위한 기술 중의 하나로, 차량의 감속 주행구간에 회생발전을 수행하고, 이를 통해 얻은 전력을 비감속구간에서 사용함으로써 발전기의 부하를 감소시키고 있다.

그러나 이러한 종래 차량용 발전제어시스템은 감속이 아닌 구간에서는 낮은 발전전압으로 제어함으로써 배터리의 SOC(State Of Charge)가 하한치까지 낮아지는 경우가 자주 발생하는 문제를 가지고 있다. 특히 이러한 문제는 특정 운전상태가 장시간 유지되는 경우 더욱 자주 발생한다.

KR 10-2010-0063921 A 2010. 06. 14, 도면 1

본 발명의 목적은 차량의 장시간 정차 및 정속 주행시 배터리 SOC의 감소를 방지하여 배터리의 내구성을 향상할 수 있는 차량용 발전제어시스템 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배터리의 내구성을 향상하기 위한 차량용 발전제어시스템에 관한 것으로, 본 차량용 발전제어시스템은 엔진의 회전력을 이용하여 전력을 발생하는 발전기; 상기 발전기로부터 전력을 공급받아 충전하는 배터리; 및 상기 엔진으로부터 모니터링된 차량정보를 차량정보를 이용하여 엔진 시동 후 사전에 정해진 시간 동안 차량이 정차상태인 것으로 판단한 경우, 상기 배터리로부터 모니터링된 배터리정보 중 배터리온도값을 이용하여 전압을 변동하지 않고 고정된 전압을 유지하도록 발전제어를 수행하는 발전제어 금지모듈을 구비하는 ECU;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진 및 배터리로부터 각각 모니터링된 차량정보 및 배터리정보를 이용하여 발전제어를 수행하는 차량용 발전제어시스템의 제어방법에 관한 것으로, 상기 차량정보를 이용하여, 엔진이 시동된 후 차량이 사전에 정해진 시간 동안 정차상태인지 판단하는 정차상태 판단단계; 및 상기 정차상태 판단단계에 의해 상기 차량이 사전에 정해진 시간동안 정차상태인 것으로 판단된 경우인 상기 배터리정보 중 배터리온도값을 이용하여 전압을 변동하지 않고 고정된 전압을 유지하도록 발전제어를 수행하는 발전제어 금지단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명은 장시간 정차 및 장시간 정속주행을 모니터링 하여 장시간 정속 주행시에는 특정 주기로 발전전압을 상승시키고, 장시간 정차시에는 발전제어 금지를 수행하여, 배터리 SOC가 감소하는 것을 방지함으로써 배터리 내구성능을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ECU의 기능블록도이다.
도 3은 종래의 발전제어에 의한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템의 발전제어에 의한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템의 제어절차도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템에 대한 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템(1)은 엔진(25)의 회전력을 이용하여 전력을 발생하는 발전기(20)와 발전기(20)로부터 전력을 공급받아 충전하는 배터리(10) 및 이들과 연동하여 발전제어를 수행하는 ECU(30)로 이루어진다. ECU(30)는 Electronic Control Unit의 약자로서, 차량의 전반적인 제어를 수행할 수 있다.

본 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템(1)은 장시간 정차 및 장시간 정속주행을 모니터링 하여 장시간 정수 주행시에는 특정 주기로 발전전압을 상승시키고, 장시간 정차시에는 발전제어 금지를 수행하여, 배터리 SOC가 감소하는 것을 방지한다.

배터리(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 발전기(20)로부터 전력을 공급받아 충전하고, SOC(State Of Charge)와 배터리 온도와 같은 배터리정보를 ECU(30)에 전송한다.

발전기(20)는, 엔진(25)의 회전을 이용하여 전력을 생성하며, ECU(30)이 발전제어에 대응하여 발전전압이 조절된다. 발전기(20)는 ECU(30)의 제어에 의해 생성된 전력을 변환하여 배터리(10)로 출력한다.

ECU(30)는 차량의 엔진(25), 발전기(20) 및 배터리(10) 등에 배치된 센서로부터 수집된 수집정보를 이용하여 사전에 내장된 발전 제어로직에 의해 발전기(20)를 제어한다. 여기서는 본 실시예와 관련된 발전 제어로직을 중심으로 설명하고, 종래 일반화된 발전 제어로직에 대한 설명은 생략한다.

여기서 수집정보는 수집정보는 상기 배터리의 상태에 대한 배터리정보, 차량의 주행상태 및 운행상태에 대한 차량정보로 구분할 수 있다. 배터리정보는 배터리(10)에서 감지되어 출력되는 정보로서 배터리의 SOC(State Of Charge)값, 배터리의 온도값 등을 의미하고, 차량정보는 차량의 속도 등을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ECU의 기능 블록도이다. ECU(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 발전제어 금지모듈(32), 정속주행판단모듈(34), 발전전압증가모듈(36)로 구분될 수 있다.

발전제어 금지모듈(32)은 발전제어가 금지되도록 제어를 수행한다. 발전제어 금지모듈(32)은 배터리의 온도정보를 이용하여 전압을 변동하지 않고 고정된 전압을 유지하는 발전제어를 수행한다.

발전제어 금지모듈(32)에 대해 도 3 및 도 4를 비교하여 설명한다. 도 3은 종래의 발전제어에 의한 결과를 보여주는 그래프이고, 도 4는 본 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템의 발전제어에 의한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 3의 (a)와 같은 장시간 정차 상태에서 종래는 도 3의 (b)와 같이 최소발전제어 수행하였고, 도 3의 (c)와 같이 배터리SOC가 감소되었다. 이에 반해 본 실시예에서는, 도 4의 (a)의 장시간 정차 상태에서, 발전제어 금지모듈(32)이 도 4의 (b)와 같이 발전제어를 수행하여, 도 4의 (c)와 같이 배터리가 감속되지 않고 높게 유지된다.

이에 의해, 장시간 정차상태에서 본 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템(1)은 장시간 정차상태에서 종래와 달리 배터리 SOC값을 감소시키지 않고 높게 유지할 수 있다.

정속주행판단모듈(34)은 차량이 특정 차속을 계속 유지하는 지 판단하는 모듈로서, 특정 차속 이상에서 엔진토크 또는 악셀개도가 사전에 정해진 범위 내에서 일정시간 유지되는 첫 번째 경우이거나, 차속 변화가 사전에 정해진 +/- 설정범위 내에서 일정시간 유지되는 두 번째 경우에 해당하는 지 판단한다.

즉, 첫 번째 경우는 ECU(30)에 의해 수집된 수집정보 중 현재 차속이 사전에 정해진 차속의 설정치 이상인 한도 내에서, 수집정보 중 엔진토크의 값이 사전에 정해진 엔진토크의 설정범위 내이거나 수집정보 중 악셀개도가 사전에 정해진 악셀개도의 설정범위 내인 조건을 의미한다. 두 번째 경우는 수집정보 중 차속변화가 사전에 정해진 차속변화 범위 내인 조건을 의미한다.

즉, 정속주행판단모듈(34)은 차량정보를 이용하여 차량의 현 상태가 첫 번째 경우나 두 번째 경우인 경우 발전전압증가모듈(36)을 수행할 수 있다.

발전전압증가모듈(36)은 장시간 정속 주행시 발전전압을 주기적으로 상승시킨다. 발전전압증가모듈(36)은 차량이 위의 정속주행판단모듈(34)에 의해 일정시간 정속 주행하는 경우, 종래 발전제어와 발전전압을 상승시키는 전압제어를 병행하여 사용한다.

즉, 발전전압증가모듈(36)은 종래 발전제어를 수행하는 중에 사전에 정해진 주기에 대응하여 발전전압을 상승시키는 발전제어를 수행한다. 발전전압을 상승시키는 발전제어는 수집정보 중 배터리의 SOC값에 따라 발전전압이 결정된다.

발전전압증가모듈(36)에 대해 도 3 및 도 4를 비교하여 설명한다. 도 3의 (a)와 같은 장시간 정속주행 상태에서 종래는 도 3의 (b)와 같이 최소발전제어를 수행하였고, 도 3의 (c)와 같이 배터리SOC가 감소되었다. 이에 반해 본 실시예에서는, 도 4의 (a)의 장시간 정속주행 상태에서, 발전전압증가모듈(36)이 도 4의 (b)와 같이 주기적으로 상승하는 발전전압을 가진 발전제어를 수행하여, 도 4의 (c)와 같이 배터리가 감속되지 않고 일정하게 유지된다.

이에 의해, 차량이 장시간 정속운전 상태인 경우 본 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템(1)은 종래와 달리 배터리 SOC값을 감소시키지 않고 일정하게 유지할 수 있다.

이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템(1)의 동작을 설명한다. ECU(30)는 시동이 ON되어 엔진이 구동된 후 차량이 정차 중인지 판단하여(S210), 엔진이 구동된 상태에서 차량이 정차 중인 경우, 차량의 정차시간이 사전에 정해진 정차시간의 설정치보다 큰지 판단한다(S212). 즉 차량이 엔진 시동 후 장시간 정차 상태인지 판단한다.

S212단계의 판단결과, 차량이 장시간 정차상태인 경우, ECU(30)는 수집정보 중 배터리의 온도정보를 이용하여 전압을 변동하지 않고 고정된 전압을 유지하는 발전제어 금지를 수행한다(S214). 반면, S212단계의 판단결과, 차량의 정차시간이 사전에 정해진 정차시간의 설정치 미만인 경우 종래의 발전제어를 수행한다(S216).

위의 S214단계 및 S216단계를 수행 한 후, ECU(30)는 엔진 종료 여부를 판단하고(S240), 엔진이 종료된 경우 본 제어절차를 종료하고, 엔진이 종료되지 않은 경우 S210단계로 돌아가 본 제어절차를 계속 진행한다.

한편, S210단계의 판단결과 차량이 정차 중이 아닌 경우, ECU(30)는 차량이 정속 주행상태인지 판단한다(S220). 정속 주행상태인지 판단은 차량이 특정 차속을 계속 유지하는 지 판단하는 것으로서, 특정 차속 이상에서 엔진토크 또는 악셀개도가 사전에 정해진 범위 내에서 일정시간 유지되는 첫 번째 경우이거나, 차속 변화가 사전에 정해진 +/- 설정범위 내에서 일정시간 유지되는 두 번째 경우에 해당하는 지 판단하는 것이다.

S220단계의 판단결과, 차량이 정속주행 상태라고 판단한 경우, ECU(30)는 차량의 정속주행 유지시간을 측정하고(S222), 차량의 정속주행 유지시간이 사전에 설정된 유지시간의 설정치1보다 크다고 판단하고(S224) 사전에 설정된 유지시간의 설정치2보다 작다고 판단하면(S226), ECU(30)는 설정치1과 설정치2사이의 기간동안 발전전압을 상승시키는 제어를 수행한다(S227).

S226판단결과, 차량의 정속주행 유지시간이 설정치2보다 큰 경우, 종래의 발전제어를 수행하고(S228), 차량의 정속주행 유지시간의 측정을 초기화 한다(S230).

한편, S220단계의 판단결과, 차량이 정속주행 상태가 아니라고 판단한 경우, ECU(30)는 종래의 발전제어를 수행하고(S225), S230단계를 수행하여 정속주행 유지시간의 측정을 초기화한다.

S227단계 및 S230단계의 수행 후, ECU(30)는 S240단계의 엔진 정지여부를 확인하고 본 제어절차를 종료하는지, S210단계로 돌아가 본 제어절차를 계속 수행하는 지 결정한다.

이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전제어시스템(1)은 차량이 장시간 정차상태 또는 장시간 정속운전 상태인 경우 종래와 달리 배터리 SOC값을 감소시키지 않고 일정하게 유지함으로써 배터리의 내구 성능을 개선할 수 있다.

1: 차량용 발전제어시스템 10: 배터리
20: 발전기 25: 엔진
30: ECU 32: 발전제어 금지모듈
34: 정속주행판단모듈 36: 발전전압증가모듈

Claims (8)

1. 엔진의 회전력을 이용하여 전력을 발생하는 발전기;
   상기 발전기로부터 전력을 공급받아 충전하는 배터리; 및
   상기 엔진으로부터 모니터링된 차량정보를 이용하여 엔진 시동 후 사전에 정해진 시간 동안 차량이 정차상태인 것으로 판단한 경우, 상기 배터리로부터 모니터링된 배터리정보 중 배터리온도값을 이용하여 전압을 변동하지 않고 고정된 전압을 유지하도록 발전제어를 수행하는 발전제어 금지모듈을 구비하는 ECU를 포함하고,
   상기 ECU는, 상기 차량정보를 이용하여 차량이 사전에 정해진 정속기준시간 동안 정속 주행상태인 지를 판단하는 정속주행판단모듈과, 상기 정속주행판단모듈에 의해 상기 차량이 정속 주행상태인 것으로 판단한 경우 사전에 정해진 주기로 발전전압을 상승시키는 발전제어를 수행하는 발전전압증가모듈을 구비하며,
   상기 정속주행판단모듈은, 차량이 사전에 정해진 특정차속 이상에서 상기 차량정보 중 엔진토크의 값이 사전에 정해진 엔진토크의 설정범위 내에서 상기 정속기준시간 동안 유지되는 지 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 정속주행판단모듈은, 차량이 사전에 정해진 특정차속 이상에서 상기 차량정보 중 악셀개도의 값이 사전에 정해진 악셀개도의 설정범위 내에서 상기 정속기준시간 동안 유지되는 지 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 발전전압증가모듈은, 상기 배터리정보 중 배터리의 SOC값에 따라 상기 발전 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 차량용 발전제어시스템은 하이브리드 차량 또는 전기 차량에 적용되는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어시스템.
7. 엔진 및 배터리로부터 각각 모니터링된 차량정보 및 배터리정보를 이용하여 발전제어를 수행하는 차량용 발전제어시스템의 제어방법에 있어서,
   상기 차량정보를 이용하여, 엔진이 시동된 후 차량이 사전에 정해진 시간 동안 정차상태인지 판단하는 정차상태 판단단계;
   상기 정차상태 판단단계에 의해 상기 차량이 사전에 정해진 시간동안 정차상태인 것으로 판단된 경우인 상기 배터리정보 중 배터리온도값을 이용하여 전압을 변동하지 않고 고정된 전압을 유지하도록 발전제어를 수행하는 발전제어 금지단계;
   상기 차량정보를 이용하여 차량이 사전에 정해진 정속기준시간 동안 정속 주행상태인 지를 판단하는 정속주행판단단계; 및
   상기 정속주행판단단계에 의해 상기 차량이 정속 주행상태인 것으로 판단한 경우 사전에 정해진 주기로 발전전압을 상승시키는 발전제어를 수행하는 발전전압증가단계를 포함하고,
   상기 정속주행판단단계는, 차량이 사전에 정해진 특정차속 이상에서 상기 차량정보 중 엔진토크의 값이 사전에 정해진 엔진토크의 설정범위 내에서 상기 정속기준시간 동안 유지되는 지 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어시스템의 제어방법.
8. 삭제

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