KR101947609B1 - 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법은, 차량 시동 입력을 인지하는 단계, ISG모터를 이용하여 슈퍼커패시터를 충전하는 단계, 전원릴레이를 연결하는 단계 및 DC-DC전력변환장치의 출력을 전장용 배터리로 전달하는 단계를 포함한다.
그리고 이를 위한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템은, 슈퍼커패시터, 전장용 배터리, 상기 전장용 배터리를 단속하는 전원릴레이, 상기 전원릴레이에 출력이 연결된 DC-DC전력변환장치 및 차량 시동 입력이 인지된 상황에서 상기 슈퍼커패시터를 충전하는 ISG모터를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법{Battery Discharge Preventing System and Method Using the Same for Hybrid Vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원릴레이를 연결하기 전 ISG모터를 이용하여 슈퍼커패시터를 충전하는 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량이 동작하지 않고 장시간 방치된 경우, 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리의 전압보다 낮아지게 된다. 이에 따라 비절연 DC-DC 전력 변환 장치 내부의 MOSFET의 Body Diode를 통해 전하가 이동하게 되며, 슈퍼커패시터와 전장용 배터리의 전압이 같아질 때까지 큰 전류가 Body Diode를 통해 흐르게 된다.
결과적으로 전장용 배터리가 방전되고, 이에 따라 자동차의 시동을 걸 수 없게 된는 상황이 발생한다.
이와 같은 현상을 방지하기 위해 한국공개특허 제10-2012-0062529에는 슈퍼커패시터와 전장용 배터리 사이의 경로에 스위칭 소자를 통해 전장용 베터리로부터 슈퍼커패시터로 에너지가 흘러가는 것을 방지하는 기술이 개시되고 있다.
이와 같은 경우 배터리의 방전을 방지할 수는 있으나, 슈퍼 커패시터와 DC-DC 전력 변환 장치 사이에 별도의 스위칭 소자가 구비되어야 하므로 이에 대한 비용 상승이 이루어지는 문제가 있었다.
따라서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구되고 있는 상황이다.
한국공개특허 제10-2012-0062529
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법은 차량이 동작하지 않고 장시간 방치된 경우, 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리의 전압보다 낮아지게 되어 배터리가 방전되는 것을 방지하기 위한 목적을 가진다.
더불어, 이를 별도의 비용 소요 없이 구현할 수 있도록 하고자 하는 목적을 가진다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법은, 차량 시동 입력을 인지하는 단계, ISG모터를 이용하여 슈퍼커패시터를 충전하는 단계, 전원릴레이를 연결하는 단계 및 DC-DC전력변환장치의 출력을 전장용 배터리로 전달하는 단계를 포함한다.
그리고 상기 슈퍼커패시터를 충전하는 단계는, 상기 슈퍼커패시터의 전압이 상기 전장용 배터리의 전압보다 높아지도록 충전하는 것으로 할 수 있다.
또한 상기 슈퍼커패시터를 충전하는 단계는, 전압 센싱부로 상기 슈퍼커패시터의 전압을 감지하는 과정, 전압 센싱부로 상기 전장용 배터리의 전압을 감지하는 과정 및 상기 슈퍼커패시터의 전압이 상기 전장용 배터리의 전압보다 높아진 경우, 충전을 중단하는 과정을 포함할 수 있다.
그리고 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템은, 슈퍼커패시터, 전장용 배터리, 상기 전장용 배터리를 단속하는 전원릴레이, 상기 전원릴레이에 출력이 연결된 DC-DC전력변환장치 및 차량 시동 입력이 인지된 상황에서 상기 슈퍼커패시터를 충전하는 ISG모터를 포함한다.
또한 상기 DC-DC전력변환장치는, 상기 슈퍼커패시터와 상기 전원릴레이 사이에 구비될 수 있다.
그리고 상기 슈퍼커패시터의 전압 및 상기 전장용 배터리의 전압을 감지하는 전압 센싱부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법은 차량이 동작하지 않고 장시간 방치된 경우, 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리의 전압보다 낮아지게 되어 배터리가 방전되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 별도의 추가 장비 없이 종래의 구성만으로 이를 구현할 수 있으므로, 비용의 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템의 각 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법의 각 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법에 있어서, 슈퍼커패시터를 충전하는 과정을 보다 자세히 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법의 알고리즘을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템 및 이를 이용한 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법에 관하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템의 각 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템은 슈퍼커패시터(30)와, 전장용 배터리(10)와, 상기 전장용 배터리(10)를 단속하는 전원릴레이(15)와, 상기 전원릴레이(15)에 출력이 연결된 DC-DC전력변환장치(20)와, 차량 시동 입력이 인지된 상황에서 상기 슈퍼커패시터(30)를 충전하는 ISG모터(40)를 포함한다.
즉 본 발명의 경우 기존의 차량에 장착된 전장용 배터리(10)를 단속하는전원릴레이(15)에 DC-DC 전력변환장치(20)의 출력이 연결된 상태를 가진다.
그리고 슈퍼커패시터(30)가 방전된 상태에서 사용자가 차량의 시동을 걸고자 할 경우, 차량의 전원릴레이(15)를 바로 연결하지 않고, ISG 모터(40)에서 생성된 전기를 슈퍼커패시터(30)에 먼저 충전하여 전장용 배터리(10)보다 높은 전압이 생성된 후, 전원릴레이(15)를 제어하여 DC-DC 전력변환장치(20)의 출력이 전장용 배터리(10)로 전달되도록 한다.
이에 따라, 슈퍼커패시터(30)의 전압이 전장용 배터리(10)의 전압보다 낮아지게 되어 배터리가 방전되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이를 위해 본 실시예에서 상기 DC-DC전력변환장치(20)는, 상기 슈퍼커패시터(30)와 상기 전원릴레이(15) 사이에 구비될 수 있다.
그리고 본 실시예의 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템은, 상기 슈퍼커패시터(30)의 전압 및 상기 전장용 배터리(10)의 전압을 감지하는 전압 센싱부(70)를 더 포함할 수 있다. 즉 상기 전압 센싱부(70)는 슈퍼커패시터(30)의 전압 및 상기 전장용 배터리(10)의 전압을 감지하여 해당 조건에 따라 인버터(40) 및 하이브리드 제어기(60)를 구동시키도록 할 수 있다.
이하에서는, 이와 같은 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템을 이용한 같은 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법의 각 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법은 차량 시동 입력을 인지하는 단계(S10)와, ISG모터를 이용하여 슈퍼커패시터를 충전하는 단계(S20)와, 전원릴레이를 연결하는 단계(S30)와, DC-DC전력변환장치의 출력을 전장용 배터리로 전달하는 단계(S40)를 포함한다.
즉 차량의 시동이 입력된 경우 차량 시동 입력을 인지하는 단계(S10)에서 이를 감지하고, 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리보다 낮은 경우 차량의 전원릴레이를 바로 연결하지 않고, ISG 모터에서 생성된 전기를 슈퍼커패시터에 먼저 충전하여 전장용 배터리보다 높은 전압이 생성되도록 한다.
이후 전원릴레이를 연결하고, DC-DC전력변환장치의 출력을 전장용 배터리로 전달하게 된다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법은 전원릴레이를 연결하기 전 슈퍼커패시터를 미리 충전하게 되므로, 슈퍼커패시터(30)의 전압이 전장용 배터리(10)의 전압보다 낮아지게 되어 배터리가 방전되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법에 있어서, 슈퍼커패시터를 충전하는 과정을 보다 자세히 나타낸 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 슈퍼커패시터를 충전하는 단계는 이하와 같은 방식으로 이루어질 수 있다.
먼저 상기 슈퍼커패시터를 충전하는 단계는, 상기 슈퍼커패시터의 전압이 상기 전장용 배터리의 전압보다 높아지도록 충전하는 것으로 할 수 있다. 즉 전압 센싱부에서 상기 슈퍼커패시터의 전압이 상기 전장용 배터리의 전압보다 높아진 것을 감지하기 이전에는 전원릴레이를 연결하지 않도록 할 수 있다.
이는 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리보다 낮은 상태에서 전원릴레이를 연결하게 되는 경우 전장용 배터리의 전류가 슈퍼커패시터 측으로 흐룰 수 있기 때문이다.
그리고 이는 전압 센싱부로 상기 슈퍼커패시터의 전압을 감지하는 과정(S22)과, 전압 센싱부로 상기 전장용 배터리의 전압을 감지하는 과정(S24)과, 상기 슈퍼커패시터의 전압이 상기 전장용 배터리의 전압보다 높아진 경우, 충전을 중단하는 과정(S26)을 통해 이루어질 수 있다.
이하에서는, 순서도를 통해 전술한 사항을 정리하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법의 알고리즘을 나타낸 순서도이다.
먼저, 운전자가 시동 스위치를 입력한 경우, 이를 감지한 상태에서 전압 센싱부는 슈퍼커패시터의 전압과 전장용 배터리의 전압을 센싱하게 된다.
센싱 결과 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리의 전압보다 높은 것으로 판단된 경우에는, 차량 전원릴레이를 연결하고, DC-DC 전력변환장치를 작동시켜 차량의 운행을 시작할 수 있다.
다만, 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리의 전압보다 낮은 것으로 판단된 경우에는, 전원릴레이를 연결시키지 않고 ISG모터를 이용하여 ISG 모터에서 생성된 전기를 슈퍼커패시터에 충전하는 과정이 이루어진다.
충전 과정에서 전압 센싱부는 지속적으로 슈퍼커패시터의 전압과 전장용 배터리의 전압을 센싱하며, 이후 슈퍼커패시터의 전압이 전장용 배터리의 전압보다 높아진 경우, 충전을 중단하게 된다.
그리고 차량 전원릴레이를 연결하고, DC-DC 전력변환장치를 작동시켜 차량의 운행을 시작할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 전장용 배터리 15: 전원릴레이
20: DC-DC 전력변환장치 30: 슈퍼커패시터
40: ISG모터 50: 인버터
60: 하이브리드 제어기 70: 전압 센싱부

Claims (6)

  1. 차량 시동 입력을 인지하는 단계;
    ISG모터(40)를 이용하여 슈퍼커패시터(30)를 충전하는 단계;
    전원릴레이(15)를 연결하는 단계; 및
    DC-DC전력변환장치(20)의 출력을 전장용 배터리(10)로 전달하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 슈퍼커패시터(30)를 충전하는 단계는,
    상기 슈퍼커패시터(30)의 전압이 상기 전장용 배터리(10)의 전압보다 높아지도록 충전하는 것으로 하는 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슈퍼커패시터(30)를 충전하는 단계는,
    전압 센싱부(70)로 상기 슈퍼커패시터(30)의 전압을 감지하는 과정;
    전압 센싱부(70)로 상기 전장용 배터리(10)의 전압을 감지하는 과정; 및
    상기 슈퍼커패시터(30)의 전압이 상기 전장용 배터리(10)의 전압보다 높아진 경우, 충전을 중단하는 과정;
    을 포함하는 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지방법.
  4. 슈퍼커패시터(30);
    전장용 배터리(10);
    상기 전장용 배터리(10)를 단속하는 전원릴레이(15);
    상기 전원릴레이(15)에 출력이 연결된 DC-DC전력변환장치(20); 및
    차량 시동 입력이 인지된 상황에서 상기 슈퍼커패시터(30)를 충전하는 ISG모터(40);
    를 포함하고,
    상기 DC-DC전력변환장치(20)는,
    상기 슈퍼커패시터(30)와 상기 전원릴레이(15) 사이에 구비된 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 슈퍼커패시터(30)의 전압 및 상기 전장용 배터리(10)의 전압을 감지하는 전압 센싱부(70)를 더 포함하는 하이브리드 차량의 배터리 방전 방지시스템.
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