KR101645325B1 - 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 장치 및 방법 - Google Patents

마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명은 시동배터리와, 이차배터리와, 상기 시동배터리 및 이차배터리에 충전되는 전압을 제너레이터를 포함하고, 상기 이차배터리는 상기 제너레이터의 발전된 전압에 의해 충전되는 전지팩과, 상기 제너레이터와 전지팩 사이의 전원라인을 차단하는 차단부와, 프로그램에 의한 연산으로 상기 전지팩의 과충전이 감지되면 상기 차단부를 제어하여 상기 전지팩과 제너레이터 사이의 전원을 차단하는 비엠에스(BMS) 및 하나 이상의 수동소자로 이루어져 상기 전지팩의 과충전이 감지되면 상기 차단부를 구동시켜 상기 전지팩과 제너레이터 사이의 전원을 차단하는 수동차단부를 포함한다.

Description

마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 장치 및 방법{APPARATUS FOR PREVENTING THE INCORRECT OPERATION OF AN MILD HIVRID SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 자동차에 장착되는 마일드 하이브리드 시스템에서 프로그램에 의하여 배터리의 충전을 제어하는 장치와 별개로 구성되어 배터리의 전압이 설정된 충전전압에 해당 되면 자동으로 전원을 차단하여 배터리를 보호할 수 있는 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에 출시되는 하이브리드 자동차는 일반차량과 달리 시동전원을 출력하는 시동배터리와, 차량제어용 전원을 출력하는 제어용 전원을 출력하는 이차배터리를 구비하는 마일드 하이브리드 시스템을 적용하고 있다.
마일드 하이브리드 시스템은 자동차의 모터를 제어하여, 차량 시동, 차량 발진시 기동 토크 부가, 주행중 엔진 토크 어시스트, 차량 정지시 엔진 정지, 소위 아이들 스톱(Idle Stop)후 재시동 등의 배터리의 에너지 방전을 통한 모터 구동용 제어와, 정지시 발전, 주행중 발전 등으로 모터 발전 제어를 통하여 시동배터리 및 이차배터리를 충전시킨다.
이중에서 이차배터리는 배터리 관리 시스템(BMS :Battery Management System)(이하, 비엠에스(BMS)라 칭함)이라는 제어 장치를 함께 탑재되어 운용되고 있다.
비엠에스(BMS)는 주로 배터리가 갖는 물리적인 양, 즉 전압, 전류, 온도를 모니터링하고, 배터리 충전상태(SOC, State Of Charge)를 연산하여 디스플레이하고, 배터리 상태 정보, 오류 정보 등을 계측하고 디스플레이할 뿐만 아니라 배터리를 물리적으로 제어, 예컨대 셀 밸런싱, 냉각, 공급 전압 및 전류 제한 같은 기능을 수행하여 이차배터리의 과충전이나 과방전을 방지하도록 충전을 제어한다. 그리고 비엠에스(BMS)는 마일드 하이브리드 시스템의 제어부(예를 들면, 하이브리드 자동차의 제어장치)에 배터리의 전압감지데이타를 송신한다. 그리고 제어부는 이차배터리의 비엠에스(BMS)로부터 수신된 전압 감지 데이타를 확인하여 발전장치를 구동시켜 이차배터리를 충전시킨다.
즉, 종래의 마일드 하이브리드 시스템은 배터리의 충전제어가 제어부와 비엠에스(BMS) 및 발전장치(이하 제너레이터로 총칭함)의 구동에 의하여 이루어지고 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 마일드 하이브리드 시스템은 프로그램에 의한 충전제어가 이루어짐에 따라 프로그램의 오류나 물리적인 원인에 의하여 비엠에스(BMS), 제어부 및 제너레이터중 어느 하나에서 오동작 되어 배터리가 과충전되거나 과방전될 수 있지만, 이와 같은 프로그램에 의한 충전제어를 행하는 장치의 오동작을 대비할 수 있는 구성이 전무한 실정이었다.
등록특허공보 제10-1241221호(이지트로닉스, 2013.03.04) 등록특허공보 제10-0961979호(현대자동차, 2010.04.01)
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 마일드 하이브리드 시스템에서 배터리의 충전을 제어하는 제어장치의 오류에 의한 오작동을 방지할 수 있는 마일드 하이브리드 시스템의 오작동 방지 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자동차의 전기에너지를 공급하는 시동배터리와, 상기 시동배터리 보다 높은 전압레벨의 전기에너지를 공급하는 이차배터리와, 상기 시동배터리 및 이차배터리에 충전되는 전압을 제너레이터 및 상기 이차배터리의 충전상태를 확인하여 제너레이터를 구동시키는 제어부를 포함하고, 상기 이차배터리는 상기 제너레이터의 발전된 전압에 의해 충전되는 전지팩과, 상기 제너레이터와 전지팩 사이의 전원라인을 차단하는 차단부와, 프로그램에 의한 연산으로 상기 전지팩의 과충전이 감지되면 상기 차단부를 제어하여 상기 전지팩과 제너레이터 사이의 전원을 차단하는 비엠에스(BMS) 및 하나 이상의 수동소자로 이루어져 상기 전지팩의 과충전이 감지되면 상기 차단부를 구동시켜 상기 전지팩과 제너레이터 사이의 전원을 차단하는 수동차단부를 포함한다.
상기에서 설명한 본 발명의 마일드 하이브리드 시스템의 오작동 방지 장치 및 방법은 마일드 하이브리드 시스템에서 배터리의 충전을 제어하는 장치와 독립적으로 구현되고, 설정된 조건에 따라 구동되는 수동소자로서 배터리의 전압을 직접 감지함에 따라 충전을 제어하는 제어장치의 오류가 발생 되더라도 배터리의 충전을 차단할 수 있어 배터리의 안전도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치에서 이차배터리를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치에서 수동차단부를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법에서 비엠에스(BMS)의 과충전 감지단계를 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법에서 수동차단부의 오동작 감지단계를 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치를 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1의 이차배터리를 도시한 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치는 전기자동차 및/또는 하이브리드 자동차에서 시동을 위한 전기에너지를 공급하는 시동배터리(400)와, 전압을 발전시키는 제너레이터(300)와, 제어용 및 주행용 전원을 출력하는 이차배터리(200)와, 이차배터리(200)의 데이타를 수신하여 제너레이터(300)를 구동시키는 제어부(100)와, 시동배터리(400)에서 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제1부하(510)와, 이차배터리(200)에서 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제2부하(520)와, 제너레이터(300)에서 발전된 전압을 설정된 전압으로 컨버팅하는 컨버터(600)를 포함한다.
시동배터리(400)는, 예를 들면, 12V 연축전지로서 제1부하(510)에 전원을 공급한다. 여기서 제1부하(510_)는 전기자동차 및/또는 하이브리드 자동차의 시동키박스(도시되지 않음) 및 시동모터(도시되지 않음)에 해당된다.
제너레이터(300)는 제어부(100)의 제어에 의하여 설정된 전압을 발전시킨다. 제너레이터(300)의 발전전압은 시동배터리(400)와 이차배터리(200)를 충전시킨다.
제2부하(520)는 이차배터리(200)에서 출력된 전원(예를 들면, 48V)에 의하여 구동되는 전기자동차 및/또는 하이브리드 자동차의 장치(예를 들면, 전기 모터, 헤드램프, 에어콘, 오디오)에 해당된다.
제어부(100)는 이차배터리(200)로부터 전압감지 데이타 및 충전요청신호가 수신되면, 제너레이터(300)를 구동시켜 시동배터리(400)와 이차배터리(200)를 충전시킨다.
컨버터(600)는, 예를 들면, DC-DC 컨버터(600)로서 제너레이터(300)에서 발전된 DC 48V전압을 DC 12V로 변환시켜 시동배터리(400)에 출력한다. 이때 이차배터리(200)는 컨버터(600)를 거치지 않고 제너레이터(300)에서 출력된 48V의 발전전압으로 충전된다.
이차배터리(200)는, 예를 들면, 다 수개의 리튬 이온 전지셀로 조립된 전지팩으로서 48V의 전원을 제2부하(520)에 전원을 공급한다. 여기서 이차배터리(200)는 제너레이터(300)에서 발전된 전압으로 충전된다. 이를 위하여 이차배터리(200)는 충전전압을 제어할 수 있도록 비엠에스(BMS)(210)를 구비한다. 이와 같은 이차배터리(200)의 상세 구성은 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2를 참조하면, 이차배터리(200)는 다 수개의 전지셀로 이루어진 전지팩(220)과, 전지팩(220)의 전압 및 온도를 감지하여 충전을 제어하는 비엠에스(BMS)(210)와, 전지팩(220)의 온도를 감지하는 온도센서(230)와, 전지팩(220)의 전압을 감지하는 전압센서(240)와, 전지팩(220)과 제너레이터(300) 사이의 전원라인에서 전류를 감지하는 전류센서(250)와, 수동소자로 이루어져 설정된 전압이 감지되면 전지팩(220)과 제너레이터(300) 사이의 전원 차단신호를 출력하는 수동차단부(260)와, 비엠에스(BMS)(210) 및 수동차단부(260)의 전원차단신호에 따라서 전지팩(220)과 제너레이터(300) 사이의 전원라인을 차단시키는 차단부(270)를 포함한다.
전지팩(220)은 다 수개의 전지셀이 전기적으로 연결되어 제너레이터(300)에서 출력되는 전원에 의하여 충전된다.
전압센서(240)는 다 수개로서 전지셀 마다 각각 연결되어 전압을 감지한다. 전압센서(240)는 각 셀별 전압 감지신호를 비엠에스(BMS)(210)로 인가한다.
온도센서(230)는 다 수개로서 전지셀마다 각각 연결되어 해당 전지셀의 온도를 감지하여 비엠에스(BMS)(210)에 온도감지신호를 인가한다.
전류센서(250)는 전지팩(220)과 제너레이터(300) 사이의 전원라인에 인가되는 전류를 감지한다.
차단부(270)는, 예를 들면, FET 또는 IGBT와 같은 스위칭소자로 구비되됨이 바람직하다. 따라서 차단부(270)는 비엠에스(BMS)(210)와 수동차단부(260)중 어느 하나에서 차단신호가 인가되면 스위칭온 또는 오프되어 제너레이터(300)와 전지팩(220) 사이의 전원라인을 차단한다.
비엠에스(BMS)(210)는 전압센서(240)와 온도센서(230) 및 전류센서(250)의 감지신호를 수신하여 프로그램에 의한 연산으로 전지팩(220)을 충전제어한다. 즉, 비엠에스(BMS)(210)는 수신된 전압감지신호를 프로그램으로 연산하여 설정된 충전필요조건에 해당되면, 제어부(100)에 충전을 요청한다. 또는 비엠에스(BMS)(210)는 전압센서(240)의 전압감지신호를 수신하고, 수신된 전지팩(220)의 전압을 프로그램으로 연산하여 과충전여부를 판단한다. 이때 비엠에스(BMS)(210)는 제너레이터(300)에서 전원이 공급되는 충전상태라면, 차단부(270)에 충전차단신호를 송신하여 전지팩(220)과 제너레이터(300) 사이의 전원을 차단하도록 제어한다.
이와 같이 비엠에스(BMS)(210)는 프로그램에 의한 연산으로 전지팩(220)의 과충전을 감지 및 충전제어를 수행한다. 전지팩(220)은 과충전되면, 그 수명이 짧아지고, 발열에 의한 화재가 발생될 수 있기에 비엠에스(BMS)(210)에서 이를 정확히 감지하여만 한다.
하지만, 비엠에스(BMS)(210)는 프로그램의 오류로 인하여 과충전을 감지하지 못하면 제너레이터(300)에서 발전된 전원이 전지팩(220)을 계속하여 충전시킴에 따라 과충전이 될 수 있다.
수동 차단부(270)는 비엠에스(BMS)(210)와 별개의 독립된 장치로서 설정된 전압이 감지되면 차단신호를 출력하도록 수동소자로 이루어진다. 예를 들면, 수동차단부(260)는 비엠에스(BMS)(210)의 인쇄회로기판에 실장되되, 수동소자로서 제너레이터(300)의 발전전압과 전지팩(220)의 충전전압을 감지하고, 설정된 기준전압과 비교하여 차단신호를 출력한다. 수동차단부(260)의 상세한 구성은 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치에서 수동차단부를 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 상기 수동차단부(260)는 상기 제너레이터(300)와 전지팩(220)의 전압을 분배하는 분배수단(261)과, 기준전압을 출력하는 기준출력수단(262)과, 상기 분배수단(261)에서 출력된 분배전압과 기준전압을 비교하는 비교수단(263)과, 차단부(270)에 차단신호를 송신하는 신호출력수단(264)과, 신호출력수단(264)의 차단신호가 수신되면 경보를 발령하는 경보수단(265)을 포함한다.
분배수단(261)은 제너레이터(300)로부터 출력된 전압과, 전지팩(220)의 전압을 감지하고, 설정된 조건에 따라서 분배하여 비교수단(263)에 출력한다. 여기서 분배수단(261)은 저항을 이용한 분배회로를 구비하여 각각 제너레이터(300)의 발전전압과 전지팩(220)의 충전전압을 분배하여 비교수단(263)에 출력한다.
비교수단(263)은, 예를 들면, 비교기로서 각각 서로 다른 입력단자로 입력되는 분배전압과 기준전압을 비교하여 기준전압에 비하여 분배전압이 높다면 하이(HIGH), 분배전압이 기준전압에 비하여 낮거나 동일하다면 로우(LOW) 신호를 출력한다.
신호출력수단(264)은 비교수단(263)으로부터 하이신호가 수신되면, 온되어 차단부(270)에 차단신호를 송신한다. 여기서 신호출력수단(264)은 FET 또는 IGBT와 같은 스위칭 소자로서, 예를 들면, 입력측이 전원부(도시되지 않음)에 연결되고, 출력측이 차단부(270)와 경보수단(265)에 연결된다. 따라서 신호출력수단(264)은 비교수단(263)에서 하이 신호가 인가되면, 설정 시간 동안 온 되어 전원부에서 인가되는 전원을 차단부(270)와 경보수단(265)에 각각 인가한다.
경보수단(265)은 청각적 및/또는 시각적 신호로서 경보를 발령한다. 경보수단(265)은 예를 들면, 부저 또는 발광소자 또는 세그먼트로서 문자를 표시하는 디스플레이중 어느 하나로서 설치될 수 있다.
여기서 분배수단(261)과 비교수단(263) 및 신호출력수단(264)은 저항, 비교기, FET 또는 IGBT와 같은 수동소자로 구성됨이 특징이다. 즉, 수동차단부(260)는 비엠에스(BMS)(210)와 제어부(100)에서 프로그램에 의한 연산과정을 통하여 전지팩(220)의 과충전을 감지하는 것이 아니라 비엠에스(BMS)(210)와 별개의 독립된 장치로서 전압의 레벨에 따라 온 또는 오프되는 수동소자로 구동된다.
상술한 종래 기술의 설명과 같이 마일드 하이브리드 시스템은 비엠에스(BMS)(210)의 프로그램의 오류 또는 물리적 원인에 의한 오동작이 발생되어 전지팩(220)의 과충전을 감지하지 못할 경우와, 제어부(100)에서 프로그램의 오류나 물리적인 원인에 의한 오동작으로 제너레이터(300)를 제때 제어하지 못하거나, 또는 제너레이터(300)가 제어부(100)의 오프 명령에도 불구하고 오류로 인하여 계속적으로 발전전압을 출력하는 오동작이 발생될 수 있다.
하지만, 본 발명은 프로그램에 의한 연산과정이 아닌 수동소자의 전압분배 및 비교 과정을 통하여 전지팩(220)의 과충전을 감지하여 차단부(270)를 구동시킬 수 있기에 상술한 바와 같은 제어부(100)와 비엠에스(BMS)(210) 및 제너레이터(300)에서 오동작 되더라도 전지팩(220)의 과충전이 방지될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법은 제어부(100)에서 이차배터리(200)의 데이타를 수신하는 제어부(100)의 데이타수신단계(S100)와, 상기 제어부의 데이타 수신단계(S100) 이후에 상기 제어부(100)의 제어에 의하여 이차배터리(200)의 충전전압을 발전시키는 제너레이터의 구동단계(S200)와, 상기 제너레이터의 구동단계(S200)에서 발전된 충전전압을 전지팩(220)에 충전지시키는 이차배터리(200)의 충전단계(S300)를 포함한다.
제어부(100)의 데이타 수신단계(S100)는 제어부(100)에서 이차배터리(200)의 충전율을 포함하는 이차배터리(200)의 비엠에스(BMS)(210)에서 송신되는 전압 및 온도 감지 정보와, 셀밸런스 및 충전상태 보정에 관한 정보를 수신하는 단계이다. 상기 제어부(100)는 이차배터리(200)에서 수신된 데이타를 확인하여 상기 이차배터리(200)가 충전이 필요한 지를 판단한다.
상기 제너레이터(300) 구동단계(S200)는 상기 제너레이터(300)가 구동되어 전압을 발전시키는 단계이다. 상기 제어부(100)는 상기 이차배터리(200)의 비엠에스(BMS)(210)로부터 수신된 데이타를 확인하여 상기 이차배터리(200)의 충전이 필요하다고 판단되면, 상기 제너레이터(300)를 구동시켜 전압을 발전시킨다. 상기 제너레이터(300)에서 발전된 전압은 컨버터(600)를 통하여 DC-DC 변환(예를 들면, 48V에서 12V)되어 시동배터리(400)에 인가되고, 컨버터(600)에 의한 변환 없이 이차배터리(200)로 인가된다.
상기 이차배터리(200)의 충전단계(S300)는 상기 제너레이터(300)에서 발전된 전압에 의하여 충전되는 단계이다. 이때 이차배터리(200)의 충전단계는 상기 제너레이터(300)에서 발전된 전압에 의하여 충전될 경우에 비엠에스(BMS)(210)에서 전지팩(220)이 과충전 여부를 감시하는 비엠에스(BMS)(210)의 과충전 감지단계(S310)와, 수동차단부(260)에서 비엠에스(BMS)(210) 내지 제어부(100)의 오동작에 의한 과충전을 방지하기 위한 수동차단부(260)의 오동작 감지단계(S320)를 포함한다. 이중 비엠에스(BMS)(210)의 과충전 감지단계(S310)는 도 5, 수동차단부(260)의 오동작 감지단계(S320)는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법에서 비엠에스(BMS)의 과충전 감지단계를 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 비엠에스(BMS)(210)의 과충전감지단계(S310)는 제너레이터(300)에서 인가되는 전류를 감지하는 전류감지단계(S311)와, 전지팩(220)의 각 셀별 전압을 감지 및 합산하는 전압확인단계(S312)와, 상기 전압 확인단계(S312)에서 확인된 전지팩(220)의 감지전압과 설정 전압을 비교하는 비교단계(S313)와, 상기 비교단계(S313)에서 설정전압보다 감지전압이 크다면 제너레이터(300)와 전지팩(220) 사이의 전원라인을 차단하는 차단단계(S314)를 포함한다.
상기 전류감지단계(S311)는 상기 제너레이터(300)와 전지팩(220) 사이의 전류를 감지하는 단계이다. 상기 비엠에스(BMS)(210)는 상기 전류센서(250)의 전류감지신호를 수신하여 상기 제너레이터(300)로부터 발전된 전원이 전지팩(220)으로 인가됨을 확인한다.
상기 전압 확인단계(S312)는 상기 비엠에스(BMS)(210)에서 각 셀별로 연결된 전압센서(240)로부터 수신된 셀별 전압을 합산하여 전제 전지팩(220)의 전압을 감지하는 단계이다. 여기서 상기 전압센서(240)는 상술한 바와 같이 전지팩(220)에 포함된 각 전지셀별로 각각 연결되어 전압을 감지한다.
따라서 비엠에스(BMS)(210)는 각 전압센서(240)로부터 수신된 셀별 전압을 합산하여 전체 전지팩(220)의 충전전압을 산출한다.
상기 비교단계(S313)는 상기 비엠에스(BMS)(210)에서 상기 전압확인단계(S312)에서 확인된 전지팩(220)의 감지전압과 설정된 전압을 비교하는 단계이다. 여기서 설정 전압은 전지팩(220)의 과충전을 방지하기 위하여 설정된 전압으로서 과충전되기 직전의 전압레벨로 설정된다.
따라서 상기 비엠에스(BMS)(210)는 감지전압과 설정전압을 비교하여 현재 전지팩(220)의 충전을 계속할 것인지 차단할 것인지를 결정한다. 이와 같은 감지전압의 연산과 설정전압과의 비교는 프로그램에 의한 연산과정을 통하여 도출 및 결정된다.
상기 차단단계(S314)는 상기 비교단계(S313)에서 감지전압이 설정전압에 비하여 크다면, 상기 차단부(270)를 구동시켜 제너레이터(300)와 전지팩(220) 사이의 전원라인을 차단하여 전지팩(220)의 충전을 차단한다. 차단부(270)는 상술한 바와 같이 FET 또는 IGBT와 같은 스위칭소자로 설치되어, 상기 비엠에스(BMS)(210)의 제어신호에 따라서 전원라인을 차단한다. 아울러 상기 비엠에스(BMS)(210)는 상기 제어부(100)에 전지팩(220)의 과충전 상태를 송신한다. 그러므로 상기 제어부(100)는 상기 제너레이터(300)를 오프시킨다.
이때 상기와 같은 제어부(100)의 제어와, 비엠에스(BMS)(210)는 프로그램에 의한 연산과정을 통하여 제어를 과충전을 감지 및 차단하기 위한 제어신호를 출력하게 된다. 만약 제어부(100)와 비엠에스(BMS)(210)에서 프로그램의 오류가 발생되거나, 또는 제너레이터(300)에 고장이 발생되면, 전지팩(220)의 차단이 제때 이루어지지 않아 과충전될 수 있다.
그러므로 본 발명은 이와 같은 제어부(100) 및 비엠에스(BMS)(210)와 제너레이터(300)의 오동작에 의한 이차배터리(200)의 과충전을 방지하기 위하여 하기의 수동차단부(260)에 의한 오동작 감지단계(S320)를 포함한다.
도 6은 본 발명에 따른 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법에서 수동차단부의 오동작 감지단계를 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 상기 수동차단부(260)의 오동작 감지단계(S320)는 제너레이터(300)와 전지팩(220)의 전압을 분배하는 전압분배단계(S321)와, 상기 전압분배 단계(S321)에서 분배된 전압과 기준전압을 비교하는 비교단계(S322)와, 상기 비교단계(S322)에서 기준전압보다 분배전압이 높다면 차단신호를 송신하는 차단신호 송신단계(S323)와, 상기 차단신호 송신단계(S323) 이후에 경보를 발령하는 경보단계(S324)를 포함한다.
상기 전압분배단계(S321)는 상기 전지팩(220)의 전압을 분배하는 단계이다. 여기서 상기 분배수단(261)은 분압회로를 구비하여 전지팩(220)의 충전전압을 분배한다.
상기 비교단계(S322)는 상기 비교수단(263)에서 분배전압과 기준출력수단(262)에서 인가되는 기준전압을 비교하는 단계이다. 여기서 비교수단(263)은 분배 전압보다 기준전압이 높거나 동일하다면 로우신호를 출력하고, 분배전압이 기준전압보다 높다면 하이신호를 출력한다.
여기서 기준전압은 비엠에스(BMS)(210)의 충전제어에 대한 오류를 감지하기 위한 것임에 따라 상기 비엠에스(BMS)(210)의 설정전압과 동일하거나 그 이상으로 설정됨이 바람직하다. 더욱 바람직하게로는 비엠에스(BMS)(210)의 설정전압은 과충전 전압보다 낮은 전압레벨로 설정되고, 기준전압은 설정전압과 동일하거나 높은 전압레벨로 설정되되 과충전 전압보다 낮은 전압레벨로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 차단신호 송신단계(S323)는 신호출력수단(264)에서 상기 비교수단(263)으로부터 하이신호가 인가되면, 온되어 상기 차단부(270)에 차단신호를 송신하는 단계이다. 상기 신호출력수단(264)은 FET 또는 IGBT와 같은 스위칭소자로서 상기 비교수단(263)에서 하이신호가 인가되면, 온되어 상기 차단부(270)에 차단신호를 통전시킨다. 따라서 상기 차단부(270)는 온되어 상기 전지팩(220)과 제너레이터(300) 사이의 전원라인을 차단시킨다.
상기 경보단계(S324)는 상기 신호출력수단(264)이 온 되면 시각적 및/또는 청각적 신호로서 비엠에스(BMS)(210) 또는 제어부(100)의 충전제어에 오류가 발생됨을 경보하는 단계이다.
이와 같이 본 발명은 프로그램의 오류로 인하여 비엠에스(BMS)(210) 또는 제어부(100)의 충전제어가 이루어지지 않을 때에 수동소자로 이루어진 수동차단부(260)가 과충전을 감지하여 전지팩(220)의 충전을 차단 및 경보함에 따라 충전제어의 오류로 인하여 전지팩(220)의 수명이 단축되거나 고장이 발생되지 않는다.
또한 본 발명은 다른 실시예로서 상기 제너레이터(300)의 발전전압을 분배하고, 설정된 제너레이터(300)의 기준전압과 비교하여 설정된 기준전압에 비하여 발전전압보다 높거나 또는 낮은 지를 확인하여 상기 제너레이터(300)의 고장 여부 또는 이상전압을 감지할 수 있다.
예를 들어, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차가 급출발이나 급제동할 경우에 제너레이터(300)(예를 들면, 전기모터)에 순간적인 역기전력이 발생될 수 있다. 이와 같은 역기전력은 1~2초 동안에 높은 레벨의 전압을 순간적으로 인가함에 따라 전지팩(220)의 수명을 단축시킬 수 있다.
즉, 상기 분배수단(261)은 상기 제너레이터(300)에서 발전된 전압을 분배하고, 상기 기준출력수단(262)은 설정된 기준전압을 상기 비교수단(263)에 인가한다. 따라서 상기 비교수단(263)은 상기 제너레이터(300)의 발전전압과, 상기 기준출력수단(262)의 기준전압을 비교하여 하이 또는 로우신호를 출력한다.
따라서 상기 수동차단부(260)는 상기 분배단계 및 비교단계를 통하여 상기와 같은 제너레이터(300)의 이상전압이 감지되면, 상기 차단부(270)를 구동시켜 전지팩(220)을 보호할 수 있다.
이를 위하여 제너레이터(300)에 연결되는 분배수단 및 기준출력수단은 상기 전지팩(220)의 전압을 분배시는 분배수단(261)과 기준출력수단(262)과 별개로서 상기 비교수단(263)에 연결되고, 기준전압 역시 다른 레벨로 설정됨이 바람직하다.
따라서 본 발명은 과충전이나 역기전력에 의한 이상전압에 의한 전지팩(220)의 수명 단축 및 고장이 발생 될 수 있는 문제점을 해소할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 제어부 200 : 이차배터리
210 : 비엠에스(BMS) 220 : 전지팩
230 : 온도센서 240 : 전압센서
250 : 전류센서 260 : 수동차단부
261 : 분배수단 262 : 기준출력수단
263 : 비교수단 264 : 신호출력수단
265 : 경보수단 270 : 차단부
300 : 제너레이터 400 : 시동배터리
510 : 제1부하 520 : 제2부하
600 : 컨버터

Claims (7)

  1. 자동차의 전기에너지를 공급하는 시동배터리;
    상기 시동배터리 보다 높은 전압레벨의 전기에너지를 공급하는 이차배터리;
    상기 시동배터리 및 이차배터리에 충전되는 전압을 발전시키는 제너레이터; 및
    상기 이차배터리의 충전상태를 확인하여 제너레이터를 구동시키는 제어부;를 포함하고,
    상기 이차배터리는
    상기 제너레이터의 발전된 전압에 의해 충전되는 전지팩;
    상기 제너레이터와 전지팩 사이의 전원라인을 차단하는 차단부;
    프로그램에 의한 연산으로 설정된 설정전압과 상기 전지팩에서 감지된 감지전압을 비교 연산하여 상기 전지팩의 과충전이 감지되면 상기 차단부를 제어하여 상기 전지팩과 제너레이터 사이의 전원을 차단하는 비엠에스(BMS); 및
    하나 이상의 수동소자로 이루어져 상기 비엠에스(BMS)와 상기 제너레이터 중 적어도 하나 이상에서 오동작 여부가 감지되면, 상기 차단부를 구동시켜 상기 전지팩과 제너레이터 사이의 전원을 차단하는 수동차단부;를 포함하고,
    상기 수동차단부는
    상기 전지팩의 전압을 분배하는 제1분배수단;
    상기 제너레이터의 전압을 분배하는 제2분배수단;
    상기 비엠에스(BMS)의 설정전압 이상의 값으로 설정된 기준전압을 출력하는 제1기준출력수단;
    상기 제너레이터의 오동작 여부를 판별하기 위한 기준전압을 출력하는 제2기준출력수단;
    상기 분배수단에서 출력된 제1분배수단과 제2분배수단의 분배전압과, 상기 1기준출력수단과 제2기준출력수단에서 각각 출력된 기준전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 비교수단; 및
    상기 비교수단의 비교신호에 따라서 온 오프 되어 상기 차단부를 온오프시키는 신호출력수단;을 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 수동차단부는
    상기 신호출력수단이 온 되면, 상기 비엠에스(BMS)의 오동작을 경보하는 경보수단을 더 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호출력수단은
    FET, IGBT 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지장치.
  5. 시동배터리와 이차배터리로부터 충전 전압 및 충전상태와 같은 데이타를 수신하는 제어부의 데이타수신단계;
    상기 데이타수신단계에서 상기 제어부가 이차배터리의 충전이 필요하다고 판단되면 제너레이터를 구동시켜 전압을 발전시키는 제너레이터의 구동단계; 및
    상기 제너레이터의 구동단계에서 발전된 전압으로 충전되는 이차배터리의 충전단계를 포함하고,
    상기 이차배터리의 충전단계는
    프로그램의 연산과정을 통하여 상기 이차배터리의 전지팩에서 감지된 감지전압을 연산하고, 설정된 설정전압과 상기 전지팩의 감지전압을 비교하여 과충전을 감지하는 비엠에스(BMS)의 과충전감지단계; 및
    상기 비엠에스(BMS)의 과충전감지단계의 설정전압 이상으로 설정된 기준전압과 상기 전지팩의 감지전압을 비교하여 상기 비엠에스(BMS)의 오동작 여부를 판단하고, 상기 제너레이터에서 발전된 전압과 설정된 기준전압을 비교하여 제너레이터의 오동작 여부를 판단하여, 상기 비엠에스(BMS)와 제너레이터 중 적어도 하나 이상에서 오동작이 감지되면 충전을 차단하는 수동차단부의 오동작 감지단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수동차단부의 오동작 감지단계는
    상기 전지팩의 전압과, 상기 제너레이터의 전압을 분배하는 전압분배단계;
    상기 전압분배 단계에서 분배된 상기 전지팩의 분배 전압과 상기 제너레이터의 분배전압을 설정된 기준전압과 각각 비교하는 비교단계;
    상기 비교단계에서 기준전압보다 분배전압이 높다면 차단신호를 송신하는 차단신호 송신단계; 및
    상기 차단신호 송신단계 이후에 경보를 발령하는 경보단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 시스템의 오동작 방지방법.
  7. 삭제
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KR102631804B1 (ko) * 2021-03-15 2024-01-31 주식회사 스타리온 배터리 스마트관리 시스템

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