KR101927180B1

KR101927180B1 - 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101927180B1
Application number: KR1020160139273A
Authority: KR
Inventors: 장영진; 김지헌; 박준연; 이호중
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2018-12-10
Also published as: CN107972502A; US20180111490A1; KR20180045311A; CN107972502B; US10434896B2

Abstract

본 발명은 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 장치는, 상기 차량의 주행 거리를 검출하는 주행 거리 검출부; 특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출하는 타이머; 메인 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 메인 배터리 SOC 검출부; 보조 배터리의 SOC를 검출하는 보조 배터리 SOC 검출부; 및 상기 주행 거리 검출부, 타이머, 메인 배터리 SOC 검출부, 및 보조 배터리 SOC 검출부의 신호를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하도록 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 제어기;를 포함할 수 있다.

Description

구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHARGING AUXILIARY BATTERY OF VEHICLE INCLUDING DRIVING MOTOR}

본 발명은 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

자동차의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심기술로서, 선진 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.

이에 따라 각 자동차 메이커들을 전기 자동차(EV; electric vehicle), 하이브리드 자동차(HEV; hybrid electric vehicle), 및 플러그인 하이브리드 자동차(plug-in hybrid electric vehicle; PHEV)를 미래형 자동차 기술로서 개발하고 있다.

자동차 메이커에서는 배기가스 규제를 만족시키고, 연비 성능의 향상을 위한 현실적인 문제의 대안으로서 미래형 자동차에 주목하고 있으며, 이를 실용화하기 위해 꾸준한 연구 개발을 하고 있다.

일반적으로, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 및 플러그인 하이브리드 자동차는 전기 에너지로 회전력을 얻는 구동 모터에 의해 구동된다.

특히, 하이브리드 자동차는 2개 이상의 동력원을 사용하는 자동차이며, 하이브리드 자동차의 동력원으로는 엔진 및 구동 모터가 사용된다. 하이브리드 자동차는 엔진과 구동 모터의 최적 작동영역을 이용함은 물론 제동시에는 에너지를 회수하므로 연비 향상 및 효율적인 에너지 이용이 가능하다.

하이브리드 자동차는 메인 배터리(고전압 배터리)의 전압을 이용하여 구동 모터를 구동시키고, 보조 배터리(저전압 배터리)의 전압을 이용하여 전장 부하를 구동시킨다. 상기 전장 부하는 헤드 램프, 에어컨, 와이퍼 등 보조 배터리의 전압을 이용하는 전기전자 장치를 포함한다. 상기 메인 배터리로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환하여 저전압을 사용하는 전장 부하에 동작 전압으로 공급하기 위하여 LDC(low voltage DC-DC converter)가 메인 배터리와 보조 배터리 사이에 배치된다.

도 6은 보조 배터리의 충전 효율을 나타내는 그래프이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 보조 배터리의 SOC(state of charge)가 소정의 SOC에 도달하면, 보조 배터리의 충전 효율이 급락하게 된다. 상기 소정의 SOC는 보조 배터리의 제원에 따라 다르며, 대략 70 % 내지 80 %이다. 보조 배터리의 충전 효율이 급락하는 구간에서 보조 배터리를 충전하는 경우 에너지의 손실이 크다. 에너지의 손실을 최소화하기 위해서는 상기 구간에서 보조 배터리의 충전을 금지하는 것을 고려해볼 수 있다. 그러나, 보조 배터리를 너무 적게 충전할 경우, 정차 중 방전의 위험이 있으며, 메인 배터리의 에너지를 이용하여 보조 배터리의 보충전이 발생하여 차량의 최대 주행 가능 거리가 감소되는 문제점이 있다.

따라서, 운전자의 운전 주기를 고려하여 보조 배터리를 최대로 충전시킬 수 있는 SOC를 변경하는 방법이 필요하다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 운전 주기 척도를 기초로 보조 배터리의 충전 허용 SOC를 결정함으로써 보조 배터리의 충전 효율을 향상시킬 수 있는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법은, 설정된 기간 동안의 n개의 주행 거리를 기초로 운전 주기 척도를 계산하는 단계; 상기 운전 주기 척도를 기초로 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC(state of charge)를 결정하는 단계; 상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및 상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되면, 상기 최대 충전 허용 SOC를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리를 충전하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC를 결정하는 단계에서는, 상기 운전 주기 척도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 설정되어 있는 한계 SOC 맵을 이용하여 상기 보조 배터리의 충전 한계 SOC를 결정할 수 있다.

상기 최대 충전 허용 SOC는 상기 운전 주기 척도가 증가함에 따라 감소하는 값으로 설정될 수 있다.

상기 보조 배터리의 충전 조건은 메인 배터리의 SOC가 보호 SOC 보다 크고, 보조 배터리의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC 보다 작은 경우 만족될 수 있다.

상기 보조 배터리를 충전하는 방법은, 상기 보조 배터리의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하면 보조 배터리의 충전을 중단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법은, 설정된 기간 동안의 n개의 주행 거리를 기초로 운전 주기 척도를 계산하는 단계; 상기 운전 주기 척도 및 보조 배터리의 온도를 기초로 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC(state of charge)를 결정하는 단계; 상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및 상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되면, 상기 최대 충전 허용 SOC를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리를 충전하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC를 결정하는 단계에서는, 상기 운전 주기 척도 및 보조 배터리의 온도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 설정되어 있는 한계 SOC 맵을 이용하여 상기 보조 배터리의 충전 한계 SOC를 결정할 수 있다.

특정 운전 주기 척도에서 상기 최대 충전 허용 SOC는 상기 보조 배터리의 온도가 감소함에 따라 감소하는 값으로 설정될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 장치는, 상기 차량의 주행 거리를 검출하는 주행 거리 검출부; 특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출하는 타이머; 메인 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 메인 배터리 SOC 검출부; 보조 배터리의 SOC를 검출하는 보조 배터리 SOC 검출부; 및 상기 주행 거리 검출부, 타이머, 메인 배터리 SOC 검출부, 및 보조 배터리 SOC 검출부의 신호를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하도록 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 제어기;를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 장치는, 상기 차량의 주행 거리를 검출하는 주행 거리 검출부; 특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출하는 타이머; 메인 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 메인 배터리 SOC 검출부; 보조 배터리의 SOC를 검출하는 보조 배터리 SOC 검출부; 상기 보조 배터리의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및 상기 주행 거리 검출부, 타이머, 메인 배터리 SOC 검출부, 보조 배터리 SOC 검출부, 및 온도 검출부의 신호를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하도록 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 제어기;를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 운전 주기 척도를 기초로 보조 배터리의 충전 허용 SOC를 결정함으로서 보조 배터리의 충전 효율을 향상시킬 수 있다. 보조 배터리 충전시 에너지 손실이 감소됨에 따라 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 보조 배터리의 SOC 변화량을 최적화함으로써 보조 배터리의 내구성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법의 흐름도이다.
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 보조 배터리의 충전 효율을 나타내는 그래프이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 차량이란 구동 모터의 동력을 사용하는 하이브리드 차량, 플러그인 하이브리드 차량, 또는 전기차를 의미하는 것으로 이해하여야 할 것이다. 이하, 하이브리드 차량을 중심으로 설명하며, 구동 모터에 의한 플러그인 하이브리드 차량 및 전기차의 구동은 당업자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량은 엔진(engine), 구동 모터(driving motor)(20), 엔진(10)과 구동 모터(20)를 선택적으로 연결하는 엔진 클러치(engine clutch)(30), 변속기(transmission)(40), 메인 배터리(main battery)(50), HSG(hybrid starter & generator)(60), 차동기어장치(differential gear apparatus)(70), 휠(wheel)(80), DC 컨버터(DC converter)(90), 보조 배터리(auxiliary battery)(100), 및 전장 부하(electric load)(110)를 포함한다.

상기 하이브리드 차량은 운전자의 가속 페달과 브레이크 페달의 조작에 따른 가감속 의지, 차속, 메인 배터리(50)의 충전 상태(state of charge; SOC) 등에 따라 엔진 클러치(30)를 접합하거나 해제하여, 구동 모터(20)의 동력만을 이용하는 EV 모드(electric vehicle mode); 엔진(10)의 동력을 주동력으로 하면서 구동 모터(20)의 동력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode); 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 구동 모터(20)의 발전을 통해 회수하여 메인 배터리(50)에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode); 등의 주행모드의 운행을 제공할 수 있다.

엔진(10)은 연료를 연소하여 동력을 생성하는 것으로, 가솔린 엔진, 디젤 엔진, LPI(liguefied petroleum injection) 엔진 등 다양한 엔진이 사용될 수 있다.

하이브리드 차량의 동력 전달은 엔진(10) 및/또는 구동 모터(20)에서 발생된 동력이 변속기(40)의 입력축에 선택적으로 전달되고, 변속기(40)의 출력축으로부터 출력된 동력이 차동기어장치(70)를 경유하여 차축에 전달된다. 차축이 휠(80)을 회전시킴으로써 엔진(10) 및/또는 구동 모터(20)에서 발생된 동력에 의해 하이브리드 차량이 주행하게 된다.

메인 배터리(50)는 EV 모드 및 HEV 모드에서 구동 모터(20)에 전기를 공급하고, 회생제동 모드에서 구동 모터(20)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다. 메인 배터리(50)는 고전압이 저장될 수 있다.

HSG(60)는 엔진(10)을 기동하거나 엔진(10)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 상기 HSG는 시동 발전기(ISG; integrated starter & generator)라 호칭될 수 있다. 엔진(10)과 HSG(60)는 벨트(62)를 통해 연결될 수 있다.

DC 컨버터(90)는 메인 배터리(50)와 보조 배터리(100) 사이에 배치된다. 상기 DC 컨버터(90)는 메인 배터리(50)로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환하여 전장 부하(110)의 동작 전압으로 공급하는 LDC(low voltage DC-DC converter)일 수 있다.

보조 배터리(100)는 전장 부하(110)에 전기를 공급하고, 상기 DC 컨버터(90)의 출력 전압에 따라 충전 또는 방전될 수 있다.

전장 부하(110)는 보조 배터리(100)의 전압을 이용하는 전기전자 장치로서, 헤드 램프, 에어컨, 와이퍼, 통풍 시트 등을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 장치를 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 장치는 데이터 검출부(120), 제어기(130), 및 DC 컨버터(90)를 포함한다.

데이터 검출부(120)는 보조 배터리(100)를 충전하기 위한 데이터를 검출하며, 데이터 검출부(120)에서 검출된 데이터는 제어기(130)에 전달된다.

데이터 검출부(120)는 주행 거리 검출부(121), 타이머(122), 메인 배터리 SOC 검출부(123), 및 보조 배터리 SOC 검출부(124)를 포함할 수 있다.

주행 거리 검출부(121)는 차량의 주행 거리를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(130)에 전달한다.

타이머(122)는 특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(130)에 전달한다.

메인 배터리 SOC 검출부(123)는 메인 배터리(50)의 SOC(state of charge)를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(130)에 전달한다.

보조 배터리 SOC 검출부(124)는 보조 배터리(100)의 SOC를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(130)에 전달한다.

제어기(130)는 상기 데이터 검출부(120)에서 검출된 데이터를 기초로 DC 컨버터(90)의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리(100)를 충전할 수 있다. 제어기(130)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

제어기(130)는 n개의 셀(131) 및 한계 SOC 맵(132)을 포함한다. 각 셀에는 차량의 주행 거리가 저장되어 있다. 제어기(130)는 주행 거리 검출부(121)를 이용하여 매 주행 사이클(driving cycle) 마다 차량의 주행 거리를 검출할 수 있다. i번째 셀에는 i번째 차량의 주행 거리가 저장되어 있다. 새로운 차량의 주행 거리가 검출되면, i번째 차량의 주행 거리는 i+1번째 차량의 주행 거리로서 새로 저장되고, 이전의 n번째 차량의 주행 거리는 삭제될 수 있다. 즉, 제어기(130)에는 항시 최근 n개의 차량의 주행 거리가 저장된다.

제어기(130)는 상기 n개의 주행 거리 및 설정된 기간을 기초로 운전 주기 척도를 계산할 수 있다. 상기 설정된 기간은 운전자가 얼마나 자주 운전하는지 여부를 판단하기 위하여 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다.

예를 들어, 상기 운전 주기 척도는 다음의 식에 의하여 계산될 수 있다.

여기서, X는 상기 운전 주기 척도이고, Dn은 n번째 차량의 주행 거리이며, P는 상기 설정된 기간이다.

제어기(130)는 상기 운전 주기 척도를 기초로 한계 SOC 맵(132)을 이용하여 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 결정할 수 있다. 상기 한계 SOC 맵(132)에는 운전 주기 척도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 저장되어 있다. 상기 최대 충전 허용 SOC는 상기 운전 주기 척도가 증가함에 따라 감소하는 값으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 운전자가 운전을 자주하여 보조 배터리(100)가 자주 충전될 수 있는 상황이라면 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 상대적으로 감소시킴으로써 보조 배터리(100)의 충전 효율이 급락하는 구간을 회피할 수 있다.

이하, 도 3을 참고로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법의 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법은 운전 주기 척도를 계산하기 위한 데이터를 검출함으로써 시작된다(S100). 즉, 제어기(130)는 주행 거리 검출부(121) 및 타이머(122)를 이용하여 차량의 주행 거리를 검출하고, 특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출할 수 있다.

제어기(130)는 상기 설정된 기간 동안의 n개의 주행 거리를 기초로 상기 운전 주기 척도를 계산한다(S110). 상술한 바와 같이, 제어기(130)는 n개의 셀(131)에 저장되어 있는 n개의 주행 거리 및 상기 설정된 기간을 기초로 상기 운전 주기 척도를 계산할 수 있다.

제어기(130)는 상기 운전 주기 척도를 기초로 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 결정한다(S120). 상술한 바와 같이, 제어기(130)는 운전 주기 척도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 저장되어 있는 상기 한계 SOC 맵(132)을 이용하여 상기 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 결정할 수 있다.

제어기(130)는 보조 배터리(100)의 충전 조건이 만족되는지 판단한다(S130). 상기 보조 배터리(100)의 충전 조건은 메인 배터리(50)의 SOC가 보호 SOC 보다 크고 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC 보다 작은 경우 만족될 수 있다. 상기 보호 SOC는 메인 배터리(50)의 전력을 이용하는 구동 모터(20) 등의 작동 및 메인 배터리(50)를 보호하기 위하여 요구되는 SOC로서 당업자가 바람직하다고 판단되는 값으로 설정할 수 있다. 또한, 제어기(130)는 전장 부하(110)의 작동에 따라 상기 보조 배터리(100)의 SOC가 낮아진 경우 상기 보조 배터리(100)의 충전 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.

상기 S130 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 충전 조건이 만족되지 않으면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법은 종료된다.

상기 S130 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 충전 조건이 만족되면, 제어기(130)는 상기 최대 충전 허용 SOC를 기초로 DC 컨버터(90)의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리(100)를 충전한다(S140).

제어기(130)는 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하는지 판단한다(S150).

상기 S150 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하지 않으면, 제어기(130)는 상기 DC 컨버터(90)의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리(100)를 계속하여 충전한다.

상기 S150 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하면, 보조 배터리(100)의 충전을 중단한다(S160). 이에 따라, 운전을 자주하는 운전자의 경우 충전 효율이 높은 구간에서만 보조 배터리(100)의 충방전이 이루어져 연비를 향상시킬 수 있고 보조 배터리(100)의 내구성을 확보할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 장치를 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 장치의 경우, 데이터 검출부(120)가 온도 검출부(125)를 포함하고 제어기(130)가 한계 SOC 맵(133)을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 장치와 유사하다. 따라서, 상기 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.

데이터 검출부(120)는 온도 검출부(125)를 포함한다.

온도 검출부(125)는 보조 배터리(100)의 온도를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(130)에 전달한다.

제어기(130)는 상기 데이터 검출부(120)에서 검출된 데이터를 기초로 DC 컨버터(90)의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리(100)를 충전할 수 있다. 제어기(130)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.

제어기(130)는 n개의 셀(131) 및 한계 SOC 맵(133)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 제어기(130)는 n개의 셀(131)에 저장되어 있는 n개의 주행 거리 및 상기 설정된 기간을 기초로 상기 운전 주기 척도를 계산할 수 있다.

제어기(130)는 상기 운전 주기 척도 및 상기 보조 배터리(100)의 온도를 기초로 한계 SOC 맵(133)을 이용하여 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 결정할 수 있다. 상기 한계 SOC 맵(133)에는 운전 주기 척도 및 보조 배터리(100)의 온도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 저장되어 있다. 특정 운전 주기 척도에서 상기 최대 충전 허용 SOC는 상기 보조 배터리(100)의 온도가 감소함에 따라 감소하는 값으로 설정될 수 있다. 보조 배터리(100)의 충전 효율은 보조 배터리(100)의 온도가 감소할수록 감소하는 경향이 있다. 따라서, 특정 운전 주기 척도에서 보조 배터리(100)의 온도가 비교적 낮은 경우 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 상대적으로 감소시킴으로써 보조 배터리(100)의 충전 효율이 급락하는 구간을 회피할 수 있다.

이하, 도 5를 참고로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법은 운전 주기 척도를 계산하기 위한 데이터를 검출함으로써 시작된다(S200). 즉, 제어기(130)는 주행 거리 검출부(121) 및 타이머(122)를 이용하여 차량의 주행 거리를 검출하고, 특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출할 수 있다.

제어기(130)는 상기 설정된 기간 동안의 n개의 주행 거리를 기초로 상기 운전 주기 척도를 계산한다(S210). 상술한 바와 같이, 제어기(130)는 n개의 셀(131)에 저장되어 있는 n개의 주행 거리 및 상기 설정된 기간을 기초로 상기 운전 주기 척도를 계산할 수 있다.

제어기(130)는 상기 운전 주기 척도를 기초로 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 결정한다(S220). 상술한 바와 같이, 제어기(130)는 운전 주기 척도 및 보조 배터리(100)의 온도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 저장되어 있는 상기 한계 SOC 맵(133)을 이용하여 상기 보조 배터리(100)의 최대 충전 허용 SOC를 결정할 수 있다.

제어기(130)는 보조 배터리(100)의 충전 조건이 만족되는지 판단한다(S230). 상기 보조 배터리(100)의 충전 조건은 메인 배터리(50)의 SOC가 보호 SOC 보다 크고 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC 보다 작은 경우 만족될 수 있다.

상기 S230 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 충전 조건이 만족되지 않으면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 보조 배터리를 충전하는 방법은 종료된다.

상기 S230 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 충전 조건이 만족되면, 제어기(130)는 상기 최대 충전 허용 SOC를 기초로 DC 컨버터(90)의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리(100)를 충전한다(S240).

제어기(130)는 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하는지 판단한다(S250).

상기 S250 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하지 않으면, 제어기(130)는 상기 DC 컨버터(90)의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리(100)를 계속하여 충전한다.

상기 S250 단계에서 상기 보조 배터리(100)의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하면, 보조 배터리(100)의 충전을 중단한다(S260). 이에 따라, 운전을 자주하는 운전자의 경우 충전 효율이 높은 구간에서만 보조 배터리(100)의 충방전이 이루어져 연비를 향상시킬 수 있고 보조 배터리(100)의 내구성을 확보할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 운전 주기 척도를 기초로 보조 배터리의 충전 허용 SOC를 결정함으로서 보조 배터리의 충전 효율을 향상시킬 수 있다. 보조 배터리 충전시 에너지 손실이 감소됨에 따라 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 보조 배터리의 SOC 변화량을 최적화함으로써 보조 배터리의 내구성을 확보할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 엔진 20: 구동 모터
30: 엔진 클러치 40: 변속기
50: 메인 배터리 60: HSG
70: 차동기어장치 80: 휠
90: DC 컨버터 100: 보조 배터리
110: 전장 부하 120: 데이터 검출부
130: 제어기

Claims

구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
설정된 기간 동안의 n개의 주행 거리를 기초로 운전 주기 척도를 계산하는 단계;
상기 운전 주기 척도를 기초로 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC(state of charge)를 결정하는 단계;
상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및
상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되면, 상기 최대 충전 허용 SOC를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리를 충전하는 단계;
를 포함하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC를 결정하는 단계에서는,
상기 운전 주기 척도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 설정되어 있는 한계 SOC 맵을 이용하여 상기 보조 배터리의 충전 한계 SOC를 결정하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 최대 충전 허용 SOC는 상기 운전 주기 척도가 증가함에 따라 감소하는 값으로 설정되어 있는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 조건은 메인 배터리의 SOC가 보호 SOC 보다 크고, 보조 배터리의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC 보다 작은 경우 만족되는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 보조 배터리의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하면 보조 배터리의 충전을 중단하는 단계;
를 더 포함하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
설정된 기간 동안의 n개의 주행 거리를 기초로 운전 주기 척도를 계산하는 단계;
상기 운전 주기 척도 및 보조 배터리의 온도를 기초로 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC(state of charge)를 결정하는 단계;
상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 및
상기 보조 배터리의 충전 조건이 만족되면, 상기 최대 충전 허용 SOC를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하여 상기 보조 배터리를 충전하는 단계;
를 포함하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 보조 배터리의 최대 충전 허용 SOC를 결정하는 단계에서는,
상기 운전 주기 척도 및 보조 배터리의 온도에 따른 최대 충전 허용 SOC가 설정되어 있는 한계 SOC 맵을 이용하여 상기 보조 배터리의 충전 한계 SOC를 결정하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제7항에 있어서,
특정 운전 주기 척도에서 상기 최대 충전 허용 SOC는 상기 보조 배터리의 온도가 감소함에 따라 감소하는 값으로 설정되어 있는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 조건은 메인 배터리의 SOC가 보호 SOC 보다 크고, 보조 배터리의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC 보다 작은 경우 만족되는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 보조 배터리의 SOC가 상기 최대 충전 허용 SOC에 도달하면 보조 배터리의 충전을 중단하는 단계;
를 더 포함하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 방법
구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 장치에 있어서,
상기 차량의 주행 거리를 검출하는 주행 거리 검출부;
특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출하는 타이머;
메인 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 메인 배터리 SOC 검출부;
보조 배터리의 SOC를 검출하는 보조 배터리 SOC 검출부; 및
상기 주행 거리 검출부, 타이머, 메인 배터리 SOC 검출부, 및 보조 배터리 SOC 검출부의 신호를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하도록 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 제어기;를 포함하되,
상기 설정된 프로그램은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 장치.
구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 장치에 있어서,
상기 차량의 주행 거리를 검출하는 주행 거리 검출부;
특정 시점으로부터 경과된 시간을 검출하는 타이머;
메인 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 메인 배터리 SOC 검출부;
보조 배터리의 SOC를 검출하는 보조 배터리 SOC 검출부;
상기 보조 배터리의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및
상기 주행 거리 검출부, 타이머, 메인 배터리 SOC 검출부, 보조 배터리 SOC 검출부, 및 온도 검출부의 신호를 기초로 DC 컨버터의 작동을 제어하도록 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 제어기;를 포함하되,
상기 설정된 프로그램은 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 모터를 구비한 차량의 보조 배터리를 충전하는 장치.