KR100387492B1 - 전기 자동차의 충전 제어방법 - Google Patents

Abstract

초기에 정전압 모드인 풀 파워 옵셋 모드를 NO로 설정하고, 풀 파워 충전 모드를 계측하여 NO이면 풀 파워를 제어한다. 다음, 풀 파워 영역에서 t1만큼 시간이 경과한 후 전이점에 도달했을 때 풀 파워를 계산한다. 다음, 풀 파워 모드에서 제1 정전류 모드로의 전환 여부를 묻는다. 전환하지 않는 경우에는 계속하여 풀 파워 모드로 충전을 하고, 전환할 경우에는 목표 전류값과 전이점에서의 전류값을 비교하여 나타난 차이값이 풀 파워 제어 인정 범위에 드는지 확인하고, 풀 파워 제어 인정 범위에 들면 새로운 풀 파워 옵셋 모드를 설정하여 풀 파워 충전 모드를 계측한다. 한편, 전류값이 풀 파워 제어 인정 범위를 넘어서 전류 최대값이 제1 정전류 모드 최대 전류값과 같아지면 충전지 상황에 따른 제1 정전류 모드 제어를 t2 시간만큼 해주며, 제1 정전류 모드에서 제2 정전류 모드로의 전이점에서의 전류값을 계산하여 제2 정전류 모드 전류 제어를 t3 시간만큼 한다. 이와 같이, 정전압 모드인 풀 파워 모드와 제1 정전류 모드의 전이점에서의 전류차를 구하여 풀 파워 제어 인정 범위에 들면 계속적인 풀 파워 충전을 하고, 들지 않으면 제1 정전류 모드로 전환하여 충전함으로써 충전량을 증가시키고 충전 시간을 단축할 수 있다.

Description

전기 자동차의 충전 제어방법{METHOD OF CONTROLLING BATTERY CHARGING FOR BATTERY CAR}

본 발명은 전기 자동차의 충전 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 각 전기 장치를 작동시키는 전원에는 축전지와 충전 장치의 두 계통이 있다. 기관이 구동하는 중에는 충전 장치가 각 전기 장치의 전원으로 작동이 되지만, 기관이 정지하고 있거나 기관이 시동하는 경우에는 충전 장치로부터 전력을 공급받을 수 없기 때문에 이때 필요한 전원은 축전지로부터 공급을 받게 된다. 축전지에는 1차 전지와 2차 전지가 있으며 자동차에는 재충전이 가능한 2차 전지가 사용된다. 2차 전지에는 납산 축전지, 알칼리 축전지 등이 있으며 자동차용 축전지로는 납산 축전지가 사용되고 있다. 축전지의 충전은 제작 회사에서 출하될 때 전해액이 들어 있지 않은 습식 축전지에 실시하는 초충전과 사용하고있던 축전지가 방전되었을 때 소비된 용량을 보충하기 위하여 실시하는 보충전으로 구분된다.

보충전 방법에는 크게 보통 충전과 급속 충전으로 나누어지며, 보통 충전에는 정전류 충전, 정전압 충전, 단별 전류 충전 등으로 구분되고, 급속 충전은 축전지가 방전되었을 때 보충전할 시간적 여유가 없는 경우에 보충전 전류의 수배가 되는 큰 전류로 충전하는 방식이다. 정전류 충전 방식은 충전의 시작에서 끝까지 일정한 전류로 충전하는 방법으로 충전 중 전해액의 온도가 일정 온도를 넘지 않아야 하며, 충전 중에 수소 가스와 산소 가스의 혼합 가스가 발생되므로 폭발 방지를 위하여 불꽃을 가까이 하지 말아야 한다. 정전압 충전 방식은 충전의 시작에서 끝까지 일정한 전압으로 충전하는 방법으로 충전 초기에는 큰 충전 전류가 흐르나 충전이 진행됨에 따라 작은 전류가 흐르게 되어 충전 말기에는 거의 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서, 가스의 발생도 거의 없고 능률도 좋으나 충전 초기에 큰 전류가 흘러 축전지의 수명에 미치는 영향이 크기 때문에 이에 대응하는 설비를 갖추어야 하는 결점이 있어 보충전에는 이 충전 방식을 거의 사용하지 않는다. 단별 전류 충전 방식은 충전 중 전류를 단계적으로 감소시켜 충전하는 방법으로 충전 효율을 높이고 전해액의 온도 상승을 적게 하기 때문에 가끔 사용하기도 한다. 단별 충전 방식은 충전 말기에 전류를 감소시키기 때문에 가스 발생시의 전력 손실을 방지하고 가스에 의한 폭발 위험을 방지할 수 있다. 그러나, 축전지를 충전시킬 때 축전지가 완전히 충전되었는데도 계속 충전 전류가 축전지로 유입되는 경우에는 배터리의 전압은 증가하지 않고 오히려 감소하는 특성인 네가티브 곡선이 있으며, 이로인해 축전지에 많은 열이 발생되어 축전지의 수명과 효율에 치명적인 영향을 주는 문제점이 발생한다. 그러므로 이러한 문제점을 해결하기 위하여 각 충전 방식에 따라 축전지의 충전 상태를 검출하여 충전을 종료하기 위한 방식이 사용되고 있다.

종래 기술에 따른 축전지 충전 모드에서 정전압/정전류 충전 방식은 초기에는 정전압 모드로 충전을 하고 일정 시간이 흐른 후 정전류 모드로 전환하여 충전을 하는 방식이다. 이러한 정전압/정전류 충전 방식은 충전지 측의 출력단 전류량과는 상관없이 모드가 전환되어 충전 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 충전 성능을 향상시키는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어방법을 도시한 특성도이고,

도 2는 전기 자동차의 충전 제어방법의 동작 순서도이다.

본 발명에 따른 전기 자동차의 충전 제어를 위해 먼저, 초기에 정전압 모드인 풀 파워 옵셋 모드를 NO로 설정하고, 풀 파워 충전 모드를 계측하여 NO이면 풀 파워를 제어한다. 다음, 풀 파워 충전 모드에서 전이점에 도달했을 때 풀 파워 모드에서 제1 정전류 모드로의 전환을 묻는다. 다음, 목표 전류값과 전이점의 전류값을 비교하여 그 차이값이 풀 파워 제어 인정 범위에 들면 풀 파워 충전을 하고, 풀 파워 제어 인정 범위를 넘어서 전류 최대값이 제1 정전류 모드 최대 전류값과 같아지면 제1 정전류 모드 제어를 한다. 다음, 제2 정전류 모드 제어를 한다.

이러한 본 발명에서는 정전압 모드인 풀 파워 모드와 제1 정전류 모드의 전이점에서의 전류차를 구하여 풀 파워 제어 인정 범위에 들면 계속적인 풀 파워 충전을 하고, 들지 않으면 제1 정전류 모드로 전환하여 충전함으로써 충전량을 증가시키고 충전 시간을 단축할 수 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 제어방법을 도시한 특성도이고, 도 2는 전기 자동차의 충전 제어방법의 동작 순서도이다.

도 1에서와 같이, 초기에 정전압 모드인 풀 파워 옵셋(full power offset) 모드를 NO로 설정하고(S110 단계), 풀 파워 충전 모드를 계측하여(S120 단계) NO이면 풀 파워를 제어한다(S130 단계). 다음, 풀 파워 영역에서 t1만큼 시간이 경과한 후 전이점(transition point)(B)에 도달했을 때 풀 파워를 계산한다(S140 단계). 다음, 풀 파워 모드에서 제1 정전류(constant current 1 : CC1) 모드로의 전환 여부를 묻는다(S150 단계). 전환하지 않는 경우에는 계속하여 풀 파워 모드로 충전을 하고, 전환할 경우에는 목표 전류값인 Ib값과 B점의 전류값을 비교하여 나타난 차이값(ΔI)이 풀 파워 제어 인정 범위에 드는지 확인하고(S160 단계), 풀 파워 제어 인정 범위에 들면 새로운 풀 파워 옵셋 모드를 설정하여(S170 단계) 풀 파워 충전 모드를 계측한다.

한편, 풀 파워 충전 모드 계측하여 YES이고 풀 파워 제어를 계속하거나(S180 단계), 전류값이 풀 파워 제어 인정 범위를 넘어서 전류 최대값이 제1 정전류 모드최대 전류값과 같아지면 충전지 상황에 따른 제1 정전류 모드 제어를 t2 시간만큼 해주며(S190 단계), 제1 정전류 모드에서 제2 정전류 (constant current 2 : CC2) 모드로의 전이점(C)에서의 전류값을 계산하여 제2 정전류 모드 전류 제어를 t3 시간만큼 한다(S200 단계).

도 2에서와 같이, 그래프 Ⅰ에서, A점은 이상적인 풀 파워 충전 제어 시의 전이점이다. 이때, A점에서의 전류값과 Ib값과는 차이가 있어 이때 제1 정전류 모드에서 계속 풀 파워 충전 제어를 해주면 그 값이 너무 커서 배터리에 가스가 발생하여 화재를 일으킬 수 있으며 수명이 단축되는 문제가 있다.

그러나, 충전지의 전류 제어는 교류 입력단의 전류 대비 충전지의 온도, 보조 부하인 AC/DC 컨버터 등의 효율에 의해 결정되므로 충전 시마다 배터리에 입력되는 전류량이 다르다. 만일, 그래프 Ⅱ에서와 같이 전류가 충전되어 B점에서 전이되었다면 ΔI는 제1 정전류 모드에서 풀 파워로 충전하여도 되는 값이다.

따라서, 종래 기술에서와 같이 충전지 측의 출력단 전류량과 상관없이 모드가 전환되어 충전 시간 및 그 충전량이 비효율적으로 제어되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 정전압 모드인 풀 파워 모드와 제1 정전류 모드의 전이점에서의 전류차를 구하여 풀 파워 제어 인정 범위에 들면 계속적인 풀 파워 충전을 하고, 들지 않으면 제1 정전류 모드로 전환하여 충전함으로써 충전량을 증가시키고 충전 시간을 단축할 수 있다.

Claims (1)

1. 초기에 정전압 모드인 풀 파워 옵셋 모드를 NO로 설정하는 단계,

   풀 파워 충전 모드를 계측하여 NO이면 풀 파워를 제어하는 단계,

   상기 풀 파워 충전 모드에서 전이점에 도달했을 때 상기 풀 파워 모드에서 제1 정전류 모드로의 전환을 묻는 단계,

   목표 전류값과 상기 전이점의 전류값을 비교하여 그 차이값이 풀 파워 제어 인정 범위에 들면 풀 파워 충전을 하는 단계,

   상기 풀 파워 제어 인정 범위를 넘어서 전류 최대값이 제1 정전류 모드 최대 전류값과 같아지면 제1 정전류 모드 제어를 하는 단계,

   제2 정전류 모드 제어를 하는 단계

   를 포함하는 전지 자동차의 충전 제어방법.