KR100868023B1

KR100868023B1 - 하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치

Info

Publication number: KR100868023B1
Application number: KR1020060130174A
Authority: KR
Inventors: 김진성
Original assignee: 넥스콘 테크놀러지 주식회사
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-11-10
Also published as: KR20080056949A

Abstract

본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)의 에너지 저장장치에 관한 것으로,

종래의 에너지 저장장치는 울트라 캡(20')과 배터리(10') 사이에 장착되는 릴레이(30')를 통해서만 에너지를 전달하였기 때문에 에너지 전달 범위가 좁아지게 되는 문제가 있었고, 과전류와 큰 리플 전류를 유도하게 되어 배터리(10')의 수명이 단축됨은 물론 배터리(10')의 효율이 떨어지게 되는 등의 문제가 있었던 바,

울트라 캡(20)과 배터리(10)의 사이에 상기 릴레이(30)와 함께 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 설치하고, 충전 방전 방향과 양을 조절하여 컨트롤하는 제어장치(40)에서 상기 릴레이(30)와 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50) 중의 어느 하나를 선택하여 에너지를 전달하도록 한 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 통해 정 전류 모드로 에너지를 충전할 경우 배터리(10)의 충전 효율을 높일 수 있게 되고, 큰 리플 전류가 아닌 정 전류 모드이므로 배터리(10)의 수명연장에 크게 기여할 수 있게 되며, 또한 릴레이(30)에 비해 전압 범위를 승압 강압을 할 수 있어 에너지 저장장치의 사용범위를 확장할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

하이브리드 전기자동차, 에너지 저장장치, 배터리, 울트라 캡, 제어장치, 릴레이, 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터

Description

하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치{a revision method of SOC for a Hybrid Electric Vehicle}

도 1은 종래 장치의 구성 블록도

도 2는 본 발명의 한 실시예의 구성 블록도

도 3은 본 발명의 한 실시예의 작동 흐름도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

10 : 배터리 20 : 울트라 캡

30 : 릴레이 40 : 제어장치

50 : 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터

본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)의 에너지 저장장치 에 관한 것으로, 더 자세하게는 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터를 릴레이와 함께 울트라 캡과 배터리 사이에 설치하고, 제어장치에서 두 개의 충전수단 중의 어느 하나를 선택하여 충전하도록 한 것에 관한 것이다.

종래에 있어서 하이브리드 전기자동차 시스템의 에너지 저장장치는 도 1과 같이 울트라 캡(20';ULTRA-CAP)과 배터리(10';BATTERY) 사이에 제어장치(40';EMS)에 의해 제어되는 릴레이(30';RELAY)가 장착된 형태의 것이 주로 사용되었다.

상기 에너지 저장장치는 회생제동에 의해 충전된 에너지를 배터리(10')에 저장하거나 울트라 캡(20')에서 에너지를 출력할 때 배터리(10')에서 울트라 캡(20')으로 에너지를 전달하기 위해 릴레이(30')를 이용하게 된다.

그러나 상기 종래의 에너지 저장장치에 있어서 울트라 캡(20')과 배터리(10') 사이에 장착되는 릴레이(30')는 DC/DC 컨버터(CONVERTER)와 달리 승압 기능이 없었기 때문에 제한된 용량만을 충전받을 수밖에 없게 되어 에너지 전달 범위가 좁아지게 되는 문제가 있었다.

또한 상기 릴레이(30')는 전류제한 기능도 없었기 때문에 과전류와 큰 리플 전류를 유도하게 되며, 그에 따라 배터리(10')의 수명이 단축됨은 물론 배터리(10')의 효율이 떨어져서 에너지 저장 능력 등이 떨어지게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 하이브리드 전기자동차 배터리 팩 및 울트라 캡에 안정된 전류를 공급할 수 있도록 하여 에 너지 전달 효율을 향상시킬 수 있도록 함은 물론 배터리의 효율 향상과 배터리의 수명 연장을 도모할 수 있도록 하는 하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 입력과 출력이 상호간에 바뀔 수가 있어 양방향으로 충전이 가능함은 물론 낮은 입력에서 높은 출력을 낼 수 있는 승압기능과 높은 입력에 낮은 출력을 낼 수 있는 강압기능을 갖춘 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터를 릴레이와 함께 울트라 캡과 배터리 사이에 설치하고, 제어장치에서 두 개의 충전수단 중의 어느 하나를 선택하여 충전하도록 하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 2에는 본 발명의 한 실시예의 구성 블록도가 도시되어 있는 바, 본 발명은 울트라 캡(20;ULTRA-CAP)과 배터리(10;BATTERY) 사이에 제어장치(40;EMS)에 의해 제어되는 릴레이(30;RELAY)가 장착되는 하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치를 구성함에 있어서, 상기 울트라 캡(20)과 배터리(10)의 사이에 상기 릴레이(30)와 함께 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 설치하고, 충전 방전 방향과 양을 조절하여 컨트롤하는 제어장치(40)에서 상기 릴레이(30)와 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50) 중의 어느 하나를 선택하여 에너지를 전달하도록 하여서 되는 것이다.

이처럼 본 발명의 에너지 저장장치는 울트라 캡(20)과 배터리(10), DC/DC 컨버터(50), 제어장치(40), 릴레이(30)로 구성되며, 제어장치(40)에서 충전 방향을 결정하고 에너지 전달 수단을 선택한 후 에너지 필요 및 충분 조건에 따라 에너지 전달 명령을 내리게 되면 2개의 에너지 저장수단인 울트라 캡(20)과 배터리(10)의 충전과 방전이 이루어지게 된다.

본 발명에 있어서 에너지를 전달하는 수단은 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)와 릴레이(30)인 바, 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)는 배터리(10)의 충전 방전 효율을 높이고 안정된 에너지 전달로써 배터리(10) 및 울트라 캡(20)의 수명 연장에 크게 기여할 수 있게 되며, 릴레이(30)는 급속 충전을 통해 신속하게 에너지를 충전할 수 있게 된다.

도 3에는 본 발명의 한 실시예의 작동 흐름도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 에너지 저장장치에 있어서 에너지를 충전할 때에는 제어장치(40)에서 울트라 캡(20)에서 배터리(10)로 충전되는 전방(FORWARD) 충전인지 아니면 배터리(10)에서 울트라 캡(20)으로 충전되는 후방(BACKWARD) 충전인지를 판단하게 된다.

상기 제어장치(40)는 충전방향이 판단한 후에 릴레이(30)에 의한 충전인지 아니면 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)에 의한 충전인지를 판단하게 되며, 릴레이(30)에 의한 충전인 경우 급속 충전이 이루어져 신속하게 에너지가 충전되고, 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)에 의한 충전인 경우 정 전류 충전이 이루어져 안정적인 에너지 충전이 진행된다.

특히 본 발명에 있어서 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)에 의한 충전의 경 우 정 전류 충전이 이루어지게 되므로 배터리(10)보다 높은 전압 충전이 가능하게 되고, 정격 충전전류에 의한 배터리(10)의 수명 연장과 효율 증가, 울트라 캡(20)의 리플전류 감소를 기대할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 울트라 캡(20)과 배터리(10)의 사이에 상기 릴레이(30)와 함께 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 설치하고, 충전 방전 방향과 양을 조절하여 컨트롤하는 제어장치(40)에서 상기 릴레이(30)와 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50) 중의 어느 하나를 선택하여 에너지를 전달하도록 한 것으로, 본 발명에 의하면 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 통해 정 전류 모드로 에너지를 충전할 경우 배터리(10)의 충전 효율을 높일 수 있게 되고, 큰 리플 전류가 아닌 정 전류 모드이므로 배터리(10)의 수명연장에 크게 기여할 수 있게 되며, 또한 릴레이(30)에 비해 전압 범위를 승압 강압을 할 수 있어 에너지 저장장치의 사용범위를 확장할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

울트라 캡(20;ULTRA-CAP)과 배터리(10;BATTERY) 사이에 제어장치(40;EMS)에 의해 제어되는 릴레이(30;RELAY)가 장착되는 하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치를 구성함에 있어서,

상기 울트라 캡(20)과 배터리(10)의 사이에 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)를 설치하고, 상기 제어장치(40)에서 상기 릴레이(30)에 의한 급속 충전과 승/강압 양방향 DC/DC 컨버터(50)에 의한 정 전류 충전 중의 어느 하나를 선택하여 울트라 캡(20)의 에너지를 배터리(10)에 전달하도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치.