KR101575492B1 - 전기자동차의 고전압 차단 시스템 및 방법 - Google Patents

전기자동차의 고전압 차단 시스템 및 방법 Download PDF

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 시동시에는 물론이고 충전중에도 에어백 제어기로부터 발생하는 충돌감지신호(에어백 전개신호)에 연동하여 고전압 차단기능을 수행하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 차량의 시동시 및 충전시 전원 전달을 위한 작동 가능상태가 되는 제3전원 제어기; 상기 제3전원 제어기를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되고, 차량의 충돌 발생 감지시 에어백 전개신호를 발생하는 에어백 제어기; 상기 에어백 전개신호의 수신시 고전압 차단기능을 수행하는 고전압 제어기;를 포함하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템을 제공한다.

Description

전기자동차의 고전압 차단 시스템 및 방법 {HIGH VOLTAGE SHUT DOWN SYSTEM AND METHOD FOR ELECTIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차의 고전압 차단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충전중 충돌 발생시 고전압을 차단하여 차량 안정성을 향상하기 위한 전기자동차의 고전압 차단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 안전을 이유로 차량의 이그니션 온(IG ON) 및 운행 대기(Ready) 상황에서 충돌 발생시 고전압 차단기능이 수행되며, 일례로 ACU(Airbag Control Unit)의 충돌 정보를 인식해서 에어백 전개 신호 발생 시 고전압 릴레이(Relay)의 오프(Off)를 수행하게 된다.
그러나, 급속 및 완속 등의 충전은 차량의 키오프(Key-Off) 상태에서 진행되기 때문에 차량 충돌이 발생하더라도 고전압 차단기능이 수행되지 못한다. 키오프 상황에서는 ACU에 전원이 미인가된다.
전기자동차의 일반적인 급속(25 ~ 30분) 및 완속(5 ~ 8시간) 충전시 소요시간 및 차량의 충전 횟수(1회/1일)를 감안할 때 충전중 충돌 상황에 대한 안전 전략은 반드시 필요하다.
또한 충전 중 충돌 발생 시 차량 내 고전압 계열의 단선으로 인한 차량 화재 및 순간적인 대전류의 차량 유입으로 인한 인명 피해의 우려가 있어, 충전중 충돌 상황에 대한 안전 전략이 반드시 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량의 시동시에는 물론이고 충전중에도 에어백 제어기로부터 발생하는 충돌감지신호(에어백 전개신호)에 연동하여 고전압 차단기능을 수행하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 차량의 충전중 발생하는 충돌을 감지하는 충돌감지부; 상기 충돌감지부에 의한 충돌 감지시, 즉 충돌감지부의 충돌감지신호를 수신시, 고전압 차단기능을 수행하는 고전압 제어기; 차량의 충전시 상기 충돌감지부에 작동 전원을 전달하는 제3전원 제어기; 그리고 상기 차량의 시동시에만 전원 전달을 위한 작동 가능상태가 되는 제1전원 제어기; 상기 제1전원 제어기를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되는 에어백; 상기 제1전원 제어기를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되는 이디알(EDR):을 포함하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3전원 제어기는 배터리 충전기와 연결되고, 차량의 충전시 배터리 충전기에서 전원을 공급받아 작동가능상태가 되며, 상기 충돌감지부는 차량의 충돌 감지시 에어백 전개신호를 발생하는 에어백 제어기로서 구성된다.
좀더 구체적으로 설명하면, 상기 제3전원 제어기는 차량의 충전시 배터리 충전기에 의해 온(ON) 되어 작동하는 제3전원 릴레이를 통해 전원을 공급받아 작동하게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3전원 제어기는 시동시 제3전원 릴레이를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되고, 상기 제3전원 릴레이는 차량 시동시 온(ON) 되어 작동하는 제1전원 릴레이에 의해 온(ON) 되어 작동하게 된다.
아울러, 상기 제1전원 릴레이는 차량 시동시 온(ON) 되어 제3전원 릴레이를 온(ON) 되게 하는 동시에 제1전원 제어기로 전원을 공급되게 한다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 에어백과 이디알(EDR)은 차량 시동시에는 제1전원 제어기에 연결되고 충전중에는 제3전원 제어기에 선택적으로 연결된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 차량의 충전중 발생하는 차량의 후방 충돌을 감지하기 위한 후방충돌감지부가 더 구성될 수 있으며, 상기 후방충돌감지부에 의한 후방 충돌 감지시 상기 고전압 제어기는 고전압 차단기능을 수행하게 된다.
이때 상기 후방충돌감지부는 차량의 충전시 제3전원 제어기에 의해 작동 전원을 전달받아 작동가능하게 된다.
또한 본 발명은, 충전시 배터리 충전기를 통해 제3전원 제어기가 작동 가능하게 되는 단계; 상기 제3전원 제어기를 통해 에어백 제어기에 전원을 공급하는 단계; 상기 에어백 제어기가 차량의 충돌 감지시 발생하는 에어백 전개신호에 연동하여 고전압 제어기가 고전압 차단기능을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 방법을 제공한다.
본 발명의 구현예에 의하면, 에어백 및 이디알(EDR)은 상기 제3전원 제어기에 미연결되어서 상기 에어백 전개신호의 발생시 미작동하게 되거나, 또는 에어백 및 이디알(EDR)은 상기 제3전원 제어기에 연결되어서 상기 에어백 전개신호의 발생에 연동하여 작동하게 된다.
또한 본 발명의 구현예에 의하면, 차량 시동시에는 상기 제3전원 제어기와 더불어 제1전원 제어기가 작동 가능하게 되고, 상기 에어백 전개신호의 발생시 고전압 차단기능이 수행되는 동시에, 에어백과 이디알(EDR)이 제1전원 제어기를 통해 전원을 공급받아 작동하게 된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 차량의 이그니션 온(IG ON) 및 운행 대기 상황은 물론이고 충전중에도 고전압 차단기능을 수행하여 충돌 상황에 대한 안전 전략을 확보할 수 있으며, 충전 중 충돌 발생 시 차량 내 고전압 계열의 단선 및 순간적인 대전류의 차량 유입을 방지하여 차량 화재 및 인명 피해를 예방함으로써 차량 안정성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 고전압 차단 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 고전압 차단 시스템의 전원 이동을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 고전압 차단 방법을 설명하기 위한 순서도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 고전압 차단 방법을 설명하기 위한 순서도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기자동차의 고전압 차단 방법을 설명하기 위한 순서도
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
잘 알려진 바와 같이, 차량 시동시 순간적인 전류 소모량이 많아서 모든 전장 부하를 배터리(상시 전원)가 감당하기 어려우므로, 차량 전원은 기본적으로 제1이그니션 전원(IG1 전원)과 제2이그니션 전원(IG2 전원)으로 이루어지며, 상기 제1이그니션 전원은 차량 시동 및 샤시제어기 등의 전원으로 이용되고, 상기 제2이그니션 전원은 바디제어기[FATC(Full Automatic Temperature Control), 와이퍼 등] 등의 전원으로 이용된다. 이러한 메커니즘은 전기자동차에도 동일하게 적용된다.
즉, 전기자동차 역시 차량 전원은 제1이그니션 전원과 제2이그니션 전원을 기본으로 한다.
또한 알려진 바와 같이, 전기자동차는 키 오프(Key Off) 상태에서 충전이 이루어지기 때문에 충전과 관련된 제어기들에 전원을 공급해야 한다.
본 발명에서는 차량의 시동시에는 물론이고 충전중에도 에어백 제어기(ACU: Airbag Control Uint)로부터 발생하는 충돌감지신호(에어백 전개신호)에 연동하여 고전압 차단기능을 수행함으로써 차량 안정성을 확보한다.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차의 고전압 차단 시스템은 제1전원 제어기(1)와 제3전원 제어기(2), 에어백 제어기(3), 고전압 제어기(4), 에어백(5), 및 이디알(EDR: Event Data Recorder)(6)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1전원 제어기(1)는 차량의 시동시에만 전원을 공급받아 에어백(5) 및 이디알(EDR)(6) 등으로 전원 전달을 위한 작동 가능상태가 된다.
도 2에서 보듯이, 제1전원 제어기(1)는 전기자동차의 시동버튼을 이용하여 시동 동작시 스마트 키(SMK: Smart Key) 제어기의 작동으로 제1전원 제어기(1)에 연결된 제1전원 릴레이(7)가 온(ON)으로 동작하게 됨에 의해 전원을 공급받게 되며, 이때 제1전원 릴레이(7)의 작동에 연동하여 제3전원 제어기(2)에 연결된 제3전원 릴레이(8)가 온(ON)으로 동작하게 됨에 의해 제3전원 제어기(2)에 전원이 공급된다.
즉, 차량의 시동시에는 제1전원 제어기(1) 및 제3전원 제어기(2)가 동시에 전원을 공급받아 작동 가능상태가 된다.
또한 제3전원 제어기(2)는 차량의 충전시에도 에어백 제어기(3)에 전원 전달을 위한 작동 가능상태가 된다.
도 2에서 보듯이, 제3전원 제어기(2)는 배터리의 급속 충전을 위한 BMS(Battery Management System)(9a) 및 완속 충전을 위한 OBC(On Board Charger)(9b) 등의 배터리 충전기(9)를 통해 제3전원 릴레이(8)가 온(ON)으로 동작하게 됨에 의해 전원을 공급받게 된다.
상기 제3전원 릴레이(8)는 배터리 충전기(9)에 연결되어서 충전시 배터리 충전기(9)를 통해 온(ON) 되어 작동 상태가 된다.
구체적으로, 제3전원 제어기(2)는 급속 충전시에는 BMS(9a)에 연결된 릴레이(8a)의 작동을 통해 전원을 공급받게 되고, 완속 충전시에는 OBC(9b)에 연결된 릴레이(8b)의 작동을 통해 전원을 공급받게 된다.
즉, 차량의 충전시에는 제3전원 릴레이(8)에 연결된 제3전원 제어기(2)에만 전원이 공급되어 전원을 공급받은 제3전원 제어기(2)만 작동 가능상태가 된다.
상기 제3전원 제어기(2)는 충전중 에어백 제어기(3)를 웨이크업(WAKE-UP)할 수 있는 전원체계에 연결됨으로써 충전중에도 에어백 제어기(3)가 작동하여 차량의 충돌 발생을 감지할 수 있도록 한다.
에어백 제어기(3)는 차량의 충전중 발생하는 충돌을 감지하여 작동하는 충돌감지부로서, 차량의 시동시 및 충전시 제3전원 제어기(2)에 연결되어서 제3전원 제어기(2)를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되며, 차량의 충돌 발생을 감지시 에어백 전개신호(충돌감지신호)를 발생하여 고전압 제어기(4)로 전송한다.
상기 고전압 제어기(4)는 에어백 제어기(3)의 상기 에어백 전개신호를 수신시 고전압 차단기능을 수행하며, BMS(Battery Management System) 또는 VCU(Vehicle Control Unit)일 수 있다.
에어백(5)은 차량 시동시에는 제1전원 제어기(1)에 연결되어 제1전원 제어기(1)를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되고, 차량 충전중에는 제3전원 제어기(2)에 선택적으로 연결되므로 제3전원 제어기(2)에 연결시에만 제3전원 제어기(2)를 통해 전원을 공급받아 작동 가능하게 된다.
이디알(EDR)(6)은 에어백(5)의 전개시 에어백 제어기(3) 내에 차량 상태 정보를 기록하는 기능을 수행하는 것으로, 에어백(5)과 마찬가지로 차량 시동시에는 제1전원 제어기(1)에 연결되어 제1전원 제어기(1)를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되고, 차량 충전중에는 제3전원 제어기(2)에 선택적으로 연결되므로 제3전원 제어기(2)에 연결시에만 제3전원 제어기(2)를 통해 전원을 공급받아 작동 가능하게 된다.
한편, 도면으로 나타내지는 않았으나, 상기 에어백 제어기(3)의 충돌 감지 기능을 보완하기 위해, 차량의 충전중 발생하는 차량의 후방 충돌을 감지하기 위한 후방충돌감지부(미도시)가 구성될 수 있으며, 상기 후방충돌감지부는 에어백 제어기(3)와 마찬가지로 제3전원 제어기(2)를 통해 배터리 충전기(9)의 전원을 공급받아 작동 가능하게 된다.
상기 후방충돌감지부에 의한 후방 충돌 감지시, 고전압 제어기(4)는 후방충돌감지부의 충돌감지신호를 수신함에 의해 고전압 차단기능을 수행하게 된다.
첨부한 도 3 내지 5는 각각 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 고전압 차단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 도 3 내지 5를 참조로 하여 차량의 시동시 및 충전시 충돌이 발생하는 경우 고전압을 차단하는 과정을 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 이그니션 온(IG ON) 또는 운행 대기(Ready) 상태와 같은 차량의 시동시에는 제1전원 제어기(1) 및 제3전원 제어기(2)가 온(ON) 되어 작동 가능하게 된다.
이그니션 온 또는 운행 대기 상황에서 차량의 충돌 발생시 에어백 제어기(3)로부터 에어백 전개신호가 발생되고, 상기 에어백 전개신호를 수신한 고전압 제어기(4)가 고전압 차단기능을 수행한다.
이때 제1전원 제어기(1)에 연결되어 전원을 공급받은 에어백(5)과 이디알(6)이 작동하게 되어, 에어백(5)은 전개되고 이디알(6)은 에어백 제어기(3) 내에 차량 상태 정보를 기록한다.
그리고, 차량의 충전시 제1전원 제어기(1)는 오프(OFF) 되어 작동 불가능하게 되고 제3전원 제어기(2)는 온(ON) 되어 작동 가능하게 된다.
차량의 충전 상태에서 충돌 발생시 에어백 제어기(3)에서 에어백 전개신호가 발생되고, 상기 에어백 전개신호를 수신한 고전압 제어기(4)가 고전압 차단기능을 수행한다.
이때 제1전원 제어기(1)는 미작동 상태이기 때문에, 에어백(5)과 이디알(6)은 미작동(에어백 미전개 및 이디알 미기록)하게 된다.
또한 차량의 키 오프(KEY OFF) 상태에서는 충돌 발생시, 에어백 제어기(3)가 슬립(sleep) 상태이기에 미동작한다.
또한, 도 4를 참조하면, 차량의 충전시 제3전원 제어기(2)에 에어백(5)은 연결되고 이디알(6)은 미연결된 경우, 에어백(5)은 웨이크업 상태이나 이디알(6)은 웨이크업 되지 않은 상태이므로, 에어백 제어기(3)에서 에어백 전개신호가 발생시 에어백(5)은 작동하여 전개되나 이디알(6)은 미작동(미기록)하게 된다.
도 5를 참조하면, 차량의 충전시 제3전원 제어기(2)에 에어백(5)과 이디알(6)이 모두 연결된 상태이므로, 에어백 제어기(3)에서 에어백 전개신호를 발생시 에어백(5)은 전개되고 이디알(6)은 에어백 제어기(3) 내에 충돌 발생에 따른 차량 상태 정보를 기록하게 된다.
1 : 제1전원 제어기
2 : 제3전원 제어기
3 : 에어백 제어기
4 : 고전압 제어기
5 : 에어백
6 : 이디알(EDR)
7 : 제1전원 릴레이
8 : 제3전원 릴레이
9 : 배터리 충전기

Claims (16)

  1. 차량의 충전중 발생하는 충돌을 감지하는 충돌감지부;
    상기 충돌감지부에 의한 충돌 감지시, 고전압 차단기능을 수행하는 고전압 제어기;
    를 포함하고,
    차량의 충전시 상기 충돌감지부에 작동 전원을 전달하는 제3전원 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3전원 제어기는 배터리 충전기와 연결되고, 차량의 충전시 배터리 충전기에서 전원을 공급받아 작동가능상태가 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 충돌감지부는 차량의 충돌 감지시 에어백 전개신호를 발생하는 에어백 제어기인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량의 시동시에만 전원 전달을 위한 작동 가능상태가 되는 제1전원 제어기;
    상기 제1전원 제어기를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되는 에어백;
    상기 제1전원 제어기를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되는 이디알(EDR):
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3전원 제어기는 충전시 배터리 충전기에 의해 온(ON) 되어 작동하는 제3전원 릴레이를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3전원 제어기는 시동시 제3전원 릴레이를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되고, 상기 제3전원 릴레이는 차량 시동시 온(ON) 되어 작동하는 제1전원 릴레이에 의해 온(ON) 되어 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1전원 릴레이는 차량 시동시 온(ON) 되어 제3전원 릴레이를 온(ON) 되게 하는 동시에 제1전원 제어기로 전원을 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 에어백은 차량 시동시에는 제1전원 제어기에 연결되고, 충전중에는 제3전원 제어기에 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 이디알(EDR)은 차량 시동시에는 제1전원 제어기에 연결되고, 충전중에는 제3전원 제어기에 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    차량의 충전중 발생하는 차량의 후방 충돌을 감지하는 후방충돌감지부를 더 포함하며, 상기 후방충돌감지부에 의한 후방 충돌 감지시 상기 고전압 제어기는 고전압 차단기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 후방충돌감지부는 차량의 충전시 제3전원 제어기에 의해 작동 전원을 전달받아 작동가능하게 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 시스템.
  13. 충전시 배터리 충전기를 통해 제3전원 제어기가 작동 가능하게 되는 단계;
    상기 제3전원 제어기를 통해 에어백 제어기에 전원을 공급하는 단계;
    상기 에어백 제어기가 차량의 충돌 감지시 발생하는 에어백 전개신호에 연동하여 고전압 제어기가 고전압 차단기능을 수행하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    에어백 및 이디알(EDR)은 상기 제3전원 제어기에 미연결되어서, 상기 에어백 전개신호의 발생시 미작동하게 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    에어백 및 이디알(EDR)은 상기 제3전원 제어기에 연결되어서, 상기 에어백 전개신호의 발생에 연동하여 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    차량 시동시에는 상기 제3전원 제어기와 더불어 제1전원 제어기가 작동 가능하게 되고, 상기 에어백 전개신호의 발생시 고전압 차단기능이 수행되는 동시에, 에어백과 이디알(EDR)이 제1전원 제어기를 통해 전원을 공급받아 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 고전압 차단 방법.
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