KR101449266B1

KR101449266B1 - 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템

Info

Publication number: KR101449266B1
Application number: KR1020130039623A
Authority: KR
Inventors: 이민우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-10-15
Also published as: US9180785B2; US20140306668A1

Abstract

본 발명은 저전압 배터리의 효율적 충전을 위해 저전압직류변환기를 제어하는 전기차용 저전압직류변환기 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템에 관한 것으로, 본 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 전기차의 주차 시 제1 주기 별로 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하기 위한 배터리 센서에 오류가 있는 경우 사전에 정해진 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)를 제어하고, 상기 배터리 센서가 정상인 경우 상기 제1 주기 별로 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제1 SOC(State Of Charge) 값에 따라 상기 저전압 배터리의 충전 시간을 결정하고 이 결정된 충전 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 본 발명은 본 발명은 저전압 배터리 센서 정보를 활용한 피드백 제어를 통해 저전압 배터리 상태에 따라 저전압직류변환기의 제어를 수행함으로써 전기차의 일충전 주행거리를 증가시키고, 저전압 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

전기차용 저전압직류변환기의 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템{Control method of Low DC/DC Converter for electric vehicle, and Low DC/DC Converter control system using the same}

본 발명은 전기차용 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter) 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 저전압 배터리의 효율적 충전을 위해 저전압직류변환기를 제어하는 전기차용 저전압직류변환기 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 하이브리드 전기차는 엔진과, 배터리의 전원으로 구동되는 구동모터로 구성되는 동력원이 구비되며, 전륜에 상기의 동력원을 적절히 조합한 구조를 적용하여 차량의 출발시나 가속시에 배터리의 전압에 의해 동작되는 모터의 동력 보조로 연비 향상을 유도할 수 있는 차량을 말한다.

전기차에서 전반적인 동작을 총괄 제어하는 상위 제어기는 HCU(Hybrid Control Unit) 또는 VCU(Vehicle Control Unit)이다. 상기 HCU 또는 VCU는 하위 제어기인 MCU(Motor Control Unit)와 소정의 방식으로 통신하여 구동원인 모터의 토크와 속도 및 발전 토크량을 제어하고, 보조 동력원으로 전압 발전을 위한 동력을 발생하는 엔진을 제어하는 ECU(Engine Control Unit)와 통신하여 엔진 시동 관련 릴레이 제어 및 고장 진단을 수행한다.

또한, 상기 HCU는 주동력원인 배터리의 온도, 전압, 전류, SOC(State Of Charge)등을 검출하여 배터리의 제반적인 상태를 관리하는 BMS(Battery Management System)와 통신하여 SOC의 상태에 따라 모터 토크 및 속도를 제어하고, 차속과 운전자의 주행요구에 따라 변속비를 결정 제어하는 TCU(Transmission Control Unit)와 통신하여 운전자가 요구하는 차속이 유지되도록 제어한다.

상기 상위 제어기인 HCU와 하위 제어기들간의 통신은 CAN 통신을 통해 수행되어 상호간 정보의 교환과 제어신호를 송수신한다.

한편, 상기 전기차에는 고전압배터리의 전력을 정류하여 직류로 만드는 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter) 즉, DC/DC 컨버터가 포함되어 있다. 이 저전압직류변환기는 고전압 직류를 스위칭시켜 교류로 만들고 이 교류를 코일, 트랜스, 커패시턴스 등을 이용해 승압 또는 강압시킨 다음, 다시 정류시켜 DC로 만들어, 각 전기차의 전장 부하에서 공급하는 역할을 한다.

일반적으로 전기차용 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter) 제어시스템은 저전압 배터리에 대한 정보의 활용 없이 저전압직류변환기를 제어한다.

예를 들면, 이와 같은 저전압직류변환기 제어시스템의 제어에 의해, 저전압직류변환기의 출력 전압은 14.3V로 고정 출력될 수 있다. 이에 의해 지속적인 저전압직류변환기 고전압 출력(즉 14.3V)으로 불필요한 전력을 소모하게 되므로 전기차의 일충전 주행거리를 감소시키는 단점이 있으며 배터리 상태(액온, SOC)에 상관없이 지속 출력함으로써 과충전에 의한 배터리 수명 감소 현상도 존재한다. 일반 자동차는 엔진의 회전력을 이용하여 알터네이터를 통해 전기를 발생시키기에 엔진의 힘을 필요로 하지 않는 감속 조건에서 배터리 충전을 하고 엔진의 힘을 최대한 써야 하는 가속조건에서 배터리 방전을 하는 로직이 효율성을 가지나 전기차는 이와 달리 고전압 배터리의 전력을 이용하기 때문에 가속/감속 상황에서의 에너지 가치가 동등하다. 즉, 가속/감속에 따른 LDC 전압 출력 제어를 하는 것은 효율성이 없으며 다른 제어 방식이 필요하다.

또한, 전기차의 고전압 배터리 충전시 지속적으로 저전압 배터리가 충전되어 과충전 및 가스발생(gassing)현상으로 인한 배터리 수명이 감소하는 단점이 있다.

또한, 전기차용 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter) 제어시스템은 장기 방치에 및 최근 차량에 설치가 많이 되고 있는 블랙박스와 같은 암전류 발생유닛에 의해 차량의 장기 방치 시 문제되는 저전압 배터리의 방전에 대해 대처할 수 없는 단점이 있다.

1. 한국공개특허번호 제10-2011-0054982호 2. 한국공개특허번호 제10-2008-0014395호 3. 한국공개특허번호 제10-2011-0054152호

본 발명은 저전압 배터리 센서 정보를 활용한 피드백 제어를 통해 저전압 배터리 상태에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter) 제어를 수행함으로써 전기차의 일충전 주행거리를 증가시키고, 저전압 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일측면은 저전압 배터리의 효율적 충전을 위해 저전압직류변환기를 제어하는 전기차용 저전압직류변환기 제어방법에 관한 것으로, 본 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 전기차의 주차 시 제1 주기 별로 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하기 위한 배터리 센서에 오류가 있는 경우 사전에 정해진 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)를 제어하고, 상기 배터리 센서가 정상인 경우 상기 제1 주기 별로 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제1 SOC(State Of Charge) 값에 따라 상기 저전압 배터리의 충전 시간을 결정하고 이 결정된 충전 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 전기차의 주행 시 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일측면은 저전압 배터리의 효율적 충전을 위해 저전압직류변환기를 제어하는 전기차용 저전압직류변환기 제어방법에 관한 것으로, 본 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 전기차의 주행 시 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 저전압직류변환기의 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 저전압직류변환기의 제어단계에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 전기차의 일 충전 주행거리가 증가되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들과 배터리 액온 값들에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제1 목표전압 테이블을 이용할 수 있다.

상기 제1 목표전압 테이블에서, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들의 범위가 80 ~ 90% 이고, 상기 배터리 액온 값들의 범위가 0 ~ 40℃인 경우 상기 사전에 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들은 12.2 ~ 13.2V 범위 내에 존재할 수 있다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일측면은 저전압 배터리의 효율적 충전을 위해 저전압직류변환기를 제어하는 전기차용 저전압직류변환기 제어방법에 관한 것으로, 본 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 전기차의 주차 후 외부 충전전원 연결 시, 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및 상기 외부 충전전원 연결 시 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제3 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 저전압직류변환기의 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 저전압직류변환기의 제어단계에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 상기 저전압 배터리의 과충전 및 가스발생(gassing) 현상이 감소되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값과 배터리 액온 값에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제2 목표전압 테이블을 이용하여 수행될 수 있다.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 일측면은 저전압 배터리의 효율적 충전을 위해 전기차용 저전압직류변환기를 제어하는 저전압직류변환기 제어시스템에 관한 것으로, 본 저전압직류변환기 제어시스템은 전기차의 고전압 배터리와 저전압 배터리 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter); 및 전기차의 주차 시 제1 주기 별로 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 센싱모듈과, 상기 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하기 위한 배터리 센서에 오류가 있는 경우 사전에 정해진 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)를 제어하고, 상기 배터리 센서가 정상인 경우 상기 제1 주기 별로 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제1 SOC값에 따라 상기 저전압 배터리의 충전 시간을 결정하고 이 결정된 충전 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기를 제어하는 제어모듈을 구비하는 저전압직류변환기 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 센싱모듈은 전기차의 주행 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하고, 상기 제어모듈은 상기 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어할 수 있다.

상기 제어모듈에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 전기차의 일 충전 주행거리가 증가되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들과 배터리 액온 값들에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제1 목표전압 테이블을 이용하여 수행될 수 있다.

상기 제1 목표전압 테이블에서, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들의 범위가 80 ~ 90% 이고 상기 배터리 액온 값들의 범위가 0 ~ 40℃인 경우, 상기 사전에 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들은 12.2 ~ 13.2V 범위 내에 존재할 수 있다.

상기 센싱모듈은 전기차의 주차 후 외부 충전전원 연결 시 저전압 배터리의 정보를 센싱하고, 상기 제어모듈은 상기 외부 충전전원 연결 시 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제3 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 저전압직류변환기를 제어할 수 있다.

상기 제어모듈에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 상기 저전압 배터리의 과충전 및 가스발생(gassing) 현상이 감소되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값과 배터리 액온 값에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제2 목표전압 테이블을 이용하여 수행될 수 있다.

이에 의해 본 발명은 블랙박스 등의 구동에 따른 암전류 소모분 및 배터리 방전량을 보완하여 차량 방전으로 인한 시동불가를 방지할 수 있고, 저전압 배터리의 수명을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 차량의 주행모드에 따른 저전압직류변환기 전압제어가 아닌 저전압 배터리의 상태에 따른 저전압직류변환기 전압제어를 수행함으로써 차량 충전 과정을 통해 충전되어 있는 저전압 배터리를 이용할 수 있어 기존 차량 대비 일충전 주행거리를 증대시킬 수 있으며 SOC(State of charge) 및 액온에 따라 전압제어를 수행하여 저전압 배터리 내구성을 향상 시킬 수 있다.

또한 본 발명은 전기차의 고전압 배터리 충전과정에서 저전압 배터리 SOC(State of charge) 및 액온 상태를 판단하여 저전압직류변환기 출력 전압을 조정함으로써 과충전 및 가스발생(gassing) 현상을 방지하여 저전압 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 S130단계에 나타난 충전시간 결정테이블의 일 예이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 S220단계에 나타난 제1 목표전압 테이블의 일 예이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5의 S320단계에 나타난 제1 목표전압 테이블의 일 예이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 저전압직류변환기 제어시스템의 개념 블록도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1의 S130단계에 나타난 충전시간 결정테이블의 일 예이다.

제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 먼저 전기차의 주차 시 사전에 정해진 제1 주기 별로 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱한다(S110). 사전에 정해진 제1 주기는 전기차의 방치 시 발생 가능한 저전압 배터리의 방전을 고려하여 결정되며, 7일로 정해질 수 있다. 제1 주기는 전기차의 사양에 따라 달리 정해질 수 있다.

즉 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 전기차의 장기 방치 시 배터리 센서에 정보를 요청하여, 배터리의 정보를 수신한다.

다음, 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 배터리 센서에 오류가 있는 경우 사전에 정해진 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)를 제어한다(S115).

이와 같이 비상 충전을 위해 사전에 정해진 시간은 5분으로 설정될 수 있다. 이러한 비상 충전시간은 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

다음, 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 배터리 센서가 정상인 경우 배터리 센서에 의해 제1 SOC값을 체크하고(S120), 제1 SOC값에 따라 저전압 배터리의 충전 시간을 결정하며(S130), 저전압직류변환기를 이 충전 시간 동안 제어하여 저전압 배터리를 충전한다(S135).

이와 같이 제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법에 의해 블랙박스 등의 구동에 따른 암전류 소모분 및 배터리 방전량을 보완하여 차량 방전으로 인한 시동불가를 방지할 수 있고, 저전압 배터리의 수명을 증대시킬 수 있다.

이하 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 3의 S220단계에 나타난 제1 목표전압 테이블의 일 예이다.

제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 먼저 전기차의 주행 시 배터리 센서를 이용하여 저전압 배터리의 정보를 센싱한다(S210).

전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 전기차의 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정한다(S220).

목표 전압 값의 결정은, 전기차의 일 충전 주행거리가 증가되도록, 저전압 배터리의 SOC 값들과 배터리 액온 값들에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제1 목표전압 테이블을 이용하여 수행될 수 있다.

도 4에 나타난 바와 같이, 제1 목표전압 테이블은 전기차의 주행 시 상기 저전압 배터리의 충전 전력을 이용하여 상기 일 충전 주행거리가 증가되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들과 배터리 액온 값들에 대해 정해진 조건에서는 저전압직류변환기의 전압 값들이 낮게 설정될 수 있다.

즉 도 4의 A와 같이, 저전압 배터리의 SOC 값들의 범위가 80 ~ 90% 이고, 상기 배터리 액온 값들의 범위가 0 ~ 40℃인 경우 사전에 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들은 12.2 ~ 13.2V 범위 내인 13.5V일 수 있다. 여기서, 저전압직류변환기의 최대 전압 값은 14.8V이다.

이와 같이 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 SOC HIGH 영역에서 저전압직류변환기 전압을 기존 대비 더 낮춰 적극적인 저전압직류변환기 가변제어를 실시할 수 있어 일충전 주행거리 주행거리를 증대시킬 수 있다.

또한 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 SOC LOW 영역에서 저전압직류변환기 전압을 높임으로써 배터리 방전을 방지 할 수 있다. 또한 배터리 액온 고온 영역에서 저전압직류변환기 전압을 낮춤으로써 가스발생(gassing) 현상을 방지할 수 있다.

다음 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 S220단계에서 결정된 저전압직류변환기의 목표 전압 값에 의해 저전압직류변환기를 제어하여 저전압 배터리를 충전한다(S230).

이와 같이 제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법에 의해 차량의 주행모드(가속, 감속, 정속)에 따른 저전압직류변환기 전압제어가 아닌 저전압 배터리의 상태(SOC, 배터리 액온)에 따른 저전압직류변환기 전압제어를 수행함으로써 일충전 주행거리를 향상시킬 수 있다.

또한 제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 차량 충전 과정을 통해 충전되어 있는 저전압 배터리를 이용하여 차량 운행 때 저전압직류변환기 목표전압을 낮게 할 수 있어 기존 차량 대비 일충전 주행거리를 증대시킬 수 있다.

전기차는 운행을 위해 차량 충전을 해야 하며 이 과정에서 저전압 배터리도 충전이 된다. 즉, 주행 시 저전압 배터리는 거의 만충전 상태가 된다.

제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 위의 차량 충전 과정을 통해 충전되어 있는 저전압 배터리를 이용하여 차량 운행 때 저전압직류변환기 목표전압을 낮게 가져감으로써 기존 차량 대비 일충전 주행거리 증대시킬 수 있다. 또한 배터리 정보를 바탕으로 전압을 제어함으로 배터리의 내구 증대를 기대할 수 있다.

이하 도 5 내지 도 7를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 도 5의 S320단계에 나타난 제1 목표전압 테이블의 일 예이다.

제3 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 먼저 전기차의 주차 후 외부 충전전원 연결 시 배터리 센서를 이용하여 저전압 배터리의 정보를 센싱한다(S310).

전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 외부 충전전원 연결 시 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제3 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고(S320), 이 결정된 목표 전압 값에 의해 저전압직류변환기를 제어하여 저전압 배터리를 충전한다(S330).

도 6을 참조하면, S320단계에서 저전압직류변환기 목표 전압 값의 결정은, 저전압 배터리의 과충전 및 가스발생(gassing) 현상이 감소되도록, 저전압 배터리의 SOC 값과 배터리 액온 값에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제2 목표전압 테이블을 이용하여 수행될 수 있다.

이와 같이 제3 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법은 배터리 SOC(State of charge) 및 액온 상태를 판단하여 저전압직류변환기 출력 전압을 조정함으로써 저전압 배터리의 내구 성을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 본 실시예와 달리 종래 기술 중 하나는 배터리 정보의 사용없이 충전 시작 3시간 동안은 14.3V로 충전, 3시간 이후부터는 13.5V로 충전을 수행함으로써 저전압 배터리의 과충전 및 가스발생(gassing) 현상이 나타나 배터리의 수명이 단축될 수 있다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 저전압직류변환기 제어시스템에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 저전압직류변환기 제어시스템의 개념 블록도이다.

저전압직류변환기 제어시스템(1)은 전기차의 고전압 배터리와 저전압 배터리 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)(10)와 이를 제어하여 저전압 배터리를 충전시키는 저전압직류변환기 제어기(20)로 이루어질 수 있다.

저전압직류변환기 제어기(20)는 센싱모듈(22)과 제어모듈(24)로 이루어지고, 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 수행할 수 있다.

전술한 제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 수행하기 위해, 저전압직류변환기 제어기(20)는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.

센싱모듈(22)은, 전술한 제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 수행하기 위해, 전기차의 주차 시 제1 주기 별로 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱한다.

제어모듈(24)은, 전술한 제1 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 수행하기 위해, 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하기 위한 배터리 센서에 오류가 있는 경우 사전에 정해진 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(10)를 제어한다.

제어모듈(24)은 배터리 센서가 정상인 경우 1 주기 별로 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제1 SOC값에 따라 상기 저전압 배터리의 충전 시간을 결정하고 이 결정된 충전 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(10)를 제어한다.

전술한 제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 수행하기 위해, 저전압직류변환기 제어기(20)는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.

센싱모듈(22)은, 전술한 제2 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법을 수행하기 위해, 전기차의 주행 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱한다.

제어모듈(24)은 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 도 4에 도시된 제1 목표전압 테이블을 이용하여 결정하고, 이 결정된 목표 전압 값에 의해 저전압직류변환기(10)를 제어하여 저전압 배터리를 충전할 수 있다.

전술한 제3 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기(10)의 제어방법을 수행하기 위해, 저전압직류변환기 제어기(20)는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다.

센싱모듈(22)은 전기차의 주차 후 외부 충전전원 연결 시 저전압 배터리의 정보를 센싱한다.

제어모듈(24)은 외부 충전전원 연결 시 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 제3 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)(10)의 목표 전압 값을 도 6에 도시된 제2 목표전압 테이블을 이용하여 결정하고 이 결정된 목표 전압 값에 의해 저전압직류변환기(10)를 제어하여 저전압 배터리를 충전할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템(1)은 저전압 배터리 센서 정보를 활용한 피드백 제어를 통해 저전압 배터리 상태에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 제어를 수행함으로써 전기차의 일충전 주행거리를 증가시키고, 저전압 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법 및 이를 이용한 저전압직류변환기 제어시스템은 위에서 설명한 실시예들의 구성과 방법에 한정되지 않으며, 사용자의 필요에 따라 실시예의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속함을 이해해야 할 것이다.

1: 저전압직류변환기 제어시스템
10: 저전압직류변환기
20: 저전압직류변환기 제어기
22: 센싱모듈
24: 제어모듈

Claims

전기차의 주차 시, 제1 주기 별로 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및
상기 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하기 위한 배터리 센서에 오류가 있는 경우 사전에 정해진 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)를 제어하고, 상기 배터리 센서가 정상인 경우 상기 제1 주기 별로 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 주차시의 저전압 배터리의 SOC값인 제1 SOC(State Of Charge) 값에 따라 상기 저전압 배터리의 충전 시간을 결정하고 이 결정된 충전 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법.
제1항에 있어서,
전기차의 주행 시, 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및
상기 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 주행시의 저전압 배터리의 SOC값인 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법.
전기차의 주행 시, 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및
상기 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 주행시의 저전압 배터리의 SOC값인 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 저전압직류변환기의 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법.
제3항에 있어서,
상기 저전압직류변환기의 제어단계에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 전기차의 일 충전 주행거리가 증가되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들과 배터리 액온 값들에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제1 목표전압 테이블을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 목표전압 테이블에서, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들의 범위가 80 ~ 90% 이고, 상기 배터리 액온 값들의 범위가 0 ~ 40℃인 경우 상기 사전에 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들은 12.2 ~ 13.2V 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법.
전기차의 주차 후 외부 충전전원 연결 시, 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 단계; 및
상기 외부 충전전원 연결 시 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 주차후 외부 충전 전원 연결시 저전압 배터리의 SOC값인 제3 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 저전압직류변환기의 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법.
제6항에 있어서,
상기 저전압직류변환기의 제어단계에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 상기 저전압 배터리의 과충전 및 가스발생(gassing) 현상이 감소되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값과 배터리 액온 값에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제2 목표전압 테이블을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전기차용 저전압직류변환기의 제어방법.
전기차의 고전압 배터리와 저전압 배터리 사이에 장착되어, 양방향으로 전압을 감압 또는 승압시키는 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter); 및
전기차의 주차 시 제1 주기 별로 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하는 센싱모듈과, 상기 주차 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하기 위한 배터리 센서에 오류가 있는 경우 사전에 정해진 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)를 제어하고, 상기 배터리 센서가 정상인 경우 상기 제1 주기 별로 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 주차시의 저전압 배터리의 SOC값인 제1 SOC값에 따라 상기 저전압 배터리의 충전 시간을 결정하고 이 결정된 충전 시간 동안 상기 저전압 배터리의 충전이 이루어지도록 저전압직류변환기를 제어하는 제어모듈을 구비하는 저전압직류변환기 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압직류변환기 제어시스템.
제8항에 있어서,
상기 센싱모듈은 전기차의 주행 시의 저전압 배터리의 정보를 센싱하고,
상기 제어모듈은 상기 주행 시의 저전압 배터리의 정보 중 주행시의 저전압 배터리의 SOC값인 제2 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 것을 특징으로 하는 저전압직류변환기 제어시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어모듈에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 전기차의 일 충전 주행거리가 증가되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들과 배터리 액온 값들에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제1 목표전압 테이블을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 저전압직류변환기 제어시스템.
제10항에 있어서,
상기 제1 목표전압 테이블에서, 상기 저전압 배터리의 SOC 값들의 범위가 80 ~ 90% 이고 상기 배터리 액온 값들의 범위가 0 ~ 40℃인 경우, 상기 사전에 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들은 12.2 ~ 13.2V 범위 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 저전압직류변환기 제어시스템.
제8항에 있어서,
상기 센싱모듈은 전기차의 주차 후 외부 충전전원 연결 시 저전압 배터리의 정보를 센싱하고,
상기 제어모듈은 상기 외부 충전전원 연결 시 센싱된 저전압 배터리의 정보 중 주차후 외부 충전 전원 연결시 저전압 배터리의 SOC값인 제3 SOC(State Of Charge) 값과 배터리 액온 값에 따라 저전압직류변환기(Low DC/DC Converter)의 목표 전압 값을 결정하고 상기 결정된 목표 전압 값에 의해 상기 저전압직류변환기를 제어하는 것을 특징으로 하는 저전압직류변환기 제어시스템.
제12항에 있어서,
상기 제어모듈에서 상기 목표 전압 값의 결정은, 상기 저전압 배터리의 과충전 및 가스발생(gassing) 현상이 감소되도록, 상기 저전압 배터리의 SOC 값과 배터리 액온 값에 대해 사전에 각각 정해진 저전압직류변환기의 전압 값들로 형성된 제2 목표전압 테이블을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 저전압직류변환기 제어시스템.