KR102335983B1 - 급속 충전 제어 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급속 충전 제어 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 급속 충전 제어 장치는, 사용자의 입력신호에 따라 급속 충전을 위한 목표 SOC(State of Charge)를 설정하는 설정부, 배터리에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 조건을 만족하는지 확인하여 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류 또는 기준 전류로 결정하는 판단부, 및 상기 설정된 목표 SOC 및 상기 결정된 최대 충전 전류에 기초하여 상기 배터리의 급속 충전을 제어하는 충전 제어부를 포함한다.

Description

급속 충전 제어 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR RAPID CHARGING CONTROL, VEHICLE SYSTEM}

본 발명은 급속 충전 제어 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템에 관한 것이다.

대용량 배터리를 구비한 전기 자동차의 경우 주행거리가 길어지는 반면 배터리의 충전시간이 길어지는 단점이 있다.

이를 위해, 대용량 배터리의 급속 충전 시, 최대 충전 전류 값을 높여 기존보다 더 큰 전류로 충전을 하는 방안이 고려되었다.

하지만, 배터리 특성상 충전 전류를 상향시키게 되면 그만큼 전압이 급격히 상승하기 때문에, 그로 인해 기존의 급속 충전 시 보다 전압 상한치(CV)에 빨리 도달할 수 있다.

전압 상한치에 도달되면 배터리 셀 특성으로 인해 기존 대비 충전 전류를 낮게 제어하며 충전해야 하기 때문에 충전 효율 향상을 위해서는 급속 충전 시 가급적 전압 상한치에 늦게 도달해야 한다.

따라서, 충전 전류를 상향 조절하더라도 전압 상한치에 빠르게 도달하기 때문에 충전 막바지에는 충전 전류를 다시 낮춰야 한다. 결국, 충전 전류를 상향 조절하더라도 배터리의 만충전(100%) 시간은 충전 전류를 상향 조절하기 이전과 크게 차이가 나지 않기 때문에, 오히려 전류를 낮춰서 충전하는 것이 충전 효율이나 비용 측면에서 유리하였다.

일본 공개특허 제2016-131478호

본 발명의 목적은, 급속 충전 시에 충전 전류를 상향 제어하면서도 충전 시간 등을 단축시킴에 따라 급속 충전 효율을 증대시킬 수 있는 급속 충전 제어 장치 및 방법, 그리고 차량 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치는, 사용자의 입력신호에 따라 급속 충전을 위한 목표 SOC(State of Charge)를 설정하는 설정부, 배터리에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 조건을 만족하는지 확인하여 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류 또는 기준 전류로 결정하는 판단부, 및 상기 설정된 목표 SOC 및 상기 결정된 최대 충전 전류에 기초하여 상기 배터리의 급속 충전을 제어하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준 조건은, 상기 설정된 목표 SOC가 기준 SOC 미만인 제1 조건 및 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 전류를 초과하는 제2 조건을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 상기 기준 조건을 만족하면 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류로 결정하고, 그렇지 않으면 기준 전류로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준 조건은, 배터리 온도 및 외기 온도가 기준 온도 범위 내인 제3 조건을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 판단부는, 상기 제1 조건 내지 상기 제3 조건을 모두 만족하는 경우에 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 설정부는, 충전 설정 화면을 통해 사용자로부터 입력된 설정값에 기초하여 목표 SOC를 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 충전 설정 화면은, 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴를 포함하고, 사용자에 의해 상기 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴가 선택되면 설정값 입력 화면이 제공되는 것을 특징으로 한다.

상기 충전 설정 화면은, 차량의 AVN(Audio Video Navigation) 화면상에 표시되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치는, 상기 결정된 최대 충전 전류를 기준으로 상기 설정된 목표 SOC에 대한 예상 충전 시간을 산출하는 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 충전 제어부는, 상기 산출된 예상 충전 시간을 디스플레이 화면을 통해 안내하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 방법은, 사용자의 입력신호에 따라 급속 충전을 위한 목표 SOC를 설정하는 단계, 배터리에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 조건을 만족하는지 확인하는 단계, 상기 확인 결과에 따라 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류 또는 기준 전류로 결정하는 단계, 및 상기 설정된 목표 SOC 및 상기 결정된 최대 충전 전류에 기초하여 상기 배터리의 급속 충전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시스템은, 배터리, 상기 배터리로 충전 전력을 공급하는 급속 충전기, 및 사용자의 입력신호에 따라 급속 충전을 위한 목표 SOC를 설정하며, 상기 배터리에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 상기 설정된 목표 SOC 및 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 조건을 만족하는지 확인하여 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류 또는 기준 전류로 결정하고, 상기 설정된 목표 SOC 및 상기 결정된 최대 충전 전류에 기초하여 상기 배터리의 급속 충전을 제어하는 급속 충전 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 급속 충전 시에 충전 전류를 상향 제어하면서도 충전 시간 등을 단축시킴에 따라 급속 충전 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치의 충전 설정 화면을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량은 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 연료전지 자동차 등이 포함될 수 있으며, 그 외에도 차량에 구동 전원을 제공하는 배터리를 구비하고, 배터리를 충전하는 장치를 구비한 차량이라면 어느 것이든 적용 가능함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 시스템은 배터리(10), 급속 충전기(50) 및 급속 충전 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.

여기서, 배터리(10)는 차량의 구동원인 모터 등으로 구동 전력을 공급하는 고전압 배터리일 수 있다. 배터리(10)는 급속충전포트에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 급속 충전기(50)로부터 공급되는 충전 전력을 이용하여 충전된다.

또한, 급속 충전기(50)는 급속 충전 커넥터가 배터리(10)에 연결되면, 기 설정된 충전 전류 및 충전 전압에 기초하여 충전 전력을 배터리(10)로 공급한다.

이때, 급속 충전 제어 장치(100)는 급속 충전기(50)로부터 배터리(10)로 공급되는 충전 전력을 제어한다. 일 예로, 급속 충전 제어 장치(100)는 급속 충전 목표 SOC(State of Charge) 및 최대 충전 전류 등을 제어할 수 있다. 이에, 급속 충전 제어 장치(100)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

급속 충전 제어 장치(100)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 급속 충전 제어 장치(100)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다. 여기서, 급속 충전 제어 장치(100)는 차량의 배터리(10) 및/또는 급속 충전기(50)와 연계되어 동작할 수 있다. 또한, 급속 충전 제어 장치(100)는 배터리 관리 시스템(Battery Management Systems, BMS) 및/또는 급속 충전기(50)의 충전 동작을 제어하는 제어 유닛과 연계되어 동작할 수도 있다.

또한, 급속 충전 제어 장치(100)는 배터리 관리 시스템(BMS) 일 수 있으며, 배터리 관리 시스템(BMS) 내부에 구현될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 급속 충전 제어 장치(100)는 제어부(110), 인터페이스부(120), 통신부(130), 저장부(140), 설정부(150), 판단부(160), 산출부(170) 및 충전 제어부(180)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 급속 충전 제어 장치(100)의 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다.

인터페이스부(120)는 사용자로부터의 제어 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 급속 충전 제어 장치(100)의 동작 상태 및 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다.

여기서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다.

출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다.

이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 전계 방출 디스플레이(Feld Emission Display, FED), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 예로, 디스플레이는 배터리(10)의 충전을 위한 충전 설정 화면을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이는 배터리(10)를 충전하는 동안의 배터리 SOC 및/또는 예상 충전 시간 등을 표시할 수 있다.

여기서, 인터페이스부(120)는 차량의 AVN(Audio Video Navigation)을 포함할 수 있다.

통신부(130)는 차량에 구비된 전장품 및/또는 제어유닛들과의 통신 인터페이스를 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 예로서, 통신모듈은 차량에 구비된 배터리(10) 및/또는 배터리 관리 시스템(BMS)(미도시)과 통신 연결되어 배터리(10)의 SOC 등의 정보를 수신할 수 있다. 또한, 통신모듈은 급속 충전기(50)와 통신 연결되어 급속 충전 설정 정보를 급속 충전기(50)로 송신할 수 있다. 또한, 통신모듈은 차량에 구비된 디스플레이 장치와 통신 연결되어 배터리(10) 및/또는 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 수신된 정보를 송신할 수 있다.

여기서, 통신모듈은 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등의 차량 네트워크 통신을 지원하는 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 통신모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈 또는 근거리 통신(Short Range Communication)을 위한 모듈을 포함할 수도 있다. 이때, 통신모듈은 급속 충전을 위한 제어 정보를 외부의 통신단말로부터 수신할 수 있으며, 저장부(140)에 저장된 소정의 정보를 외부의 통신단말로 송신할 수도 있다.

여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등이 포함될 수 있으며, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선통신(Infrared Data Association, IrDA) 등이 포함될 수 있다.

저장부(140)는 급속 충전 제어 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등을 저장할 수 있다.

저장부(140)는 통신부(130)를 통해 배터리(10) 및/또는 배터리 관리 시스템(미도시)으로부터 수신한 정보가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 충전 설정 화면을 통해 사용자로부터 입력된 설정값이 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 급속 충전을 제어하기 위한 조건 정보가 저장될 수 있으며, 급속 충전을 제어하기 위한 명령 및/또는 알고리즘 등이 저장될 수도 있다.

여기서, 저장부(140)는 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)와 같은 저장매체를 포함할 수 있다.

설정부(150)는 디스플레이 화면에 출력된 충전 설정 화면을 통해 사용자로부터 입력된 정보에 기초하여 급속 충전 제어 정보를 설정한다.

일 예로, 충전 설정 화면은 AVN(Audio Video Navigation) 화면 상에 표시될 수 있다. 여기서, 충전 설정 화면은 도 3과 같이 구현될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 충전 설정 화면(310)은 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴(311)를 포함할 수 있다. 또한, 충전 설정 화면(310)은 일반 충전 목표 SOC 설정 메뉴, 일반(고정용) 충전 전류 설정 메뉴 및 일반(휴대용) 충전 전류 설정 메뉴 등을 포함할 수도 있다.

이에, 사용자는 충전 설정 화면(310) 상의 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴(311), 일반 충전 목표 SOC 설정 메뉴, 일반 충전 전류 설정 메뉴 및 일반(휴대용) 충전 전류 설정 메뉴(315) 중 적어도 하나를 선택함으로써 해당 메뉴에 대응하는 설정값을 입력(또는 선택) 할 수 있다.

일 예로, 사용자는 충전 설정 화면(310) 상의 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴(311)를 선택하고, 목표 SOC의 설정값을 80% 미만으로 입력할 수 있다. 여기서, 사용자에 의해 충전 설정 화면(310) 상의 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴(311)가 선택되면, 설정값 입력 화면이 디스플레이 화면 상에 제공될 수 있다.

또한, 사용자는 충전 설정 화면(310) 상의 일반 충전 목표 SOC 설정 메뉴, 일반 충전 전류 설정 메뉴 또는 일반(휴대용) 충전 전류 설정 메뉴를 선택하고, 선택된 메뉴에 대응하는 설정값을 입력할 수 있다.

따라서, 설정부(150)는 충전 설정 화면(310) 상의 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴(311)를 통해 사용자로부터 입력(또는 선택)된 값에 기초하여 급속 충전 목표 SOC(이하에서는 '목표 SOC'라 칭한다.)를 설정할 수 있다. 여기서, 목표 SOC의 설정값은 저장부(140)에 저장될 수 있다.

판단부(160)는 배터리(10)에 대한 급속 충전 커넥터의 연결 상태를 확인한다. 판단부(160)는 배터리(10)에 급속 충전 커넥터 연결 시 충전 설정 화면을 통해 설정된 목표 SOC를 확인할 수 있다. 또한, 판단부(160)는 배터리(10)에 연결된 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류를 확인할 수 있다.

또한, 판단부(160)는 급속 충전 시의 충전 전류에 대한 최대 충전 전류값을 결정할 수 있다. 이때, 판단부(160)는 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류 또는 기준 전류에 기초하여 최대 충전 전류를 결정할 수 있다. 여기서, 판단부(160)는 미리 설정된 기준 조건들을 모두 만족하는 경우에는 최대 충전 전류를 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류로 결정하고, 그렇지 않은 경우에는 기준 전류로 결정할 수 있다.

여기서, 기준 조건은 설정된 목표 SOC가 기준 SOC 미만인 제1 조건, 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류가 기준 전류를 초과하는 제2 조건 및/또는 배터리 온도, 외기 온도가 기준 온도 범위 내인 제3 조건을 포함할 수 있다.

일 예로, 판단부(160)는 설정된 목표 SOC, 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류가 기준 전류 및/또는 배터리 온도, 외기온도 등의 온도 조건이 미리 설정된 기준 조건을 모두 만족하면, 급속 충전을 위한 최대 충전 전류를 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류로 결정할 수 있다.

한편, 판단부(160)는 목표 SOC, 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류가 기준 전류 및/또는 배터리 온도, 외기온도 등의 온도 조건 중 어느 하나라도 미리 설정된 기준 조건을 만족하지 않으면 급속 충전을 위한 최대 충전 전류를 기준 전류로 결정할 수 있다.

여기서, 배터리(10)의 급속 충전 시, 배터리(10)의 충전 시간은 목표 SOC 및 충전 전류에 따라 달라질 수 있다.

도 4는 시간 변화에 따른 충전 전류 별 배터리(10)의 SOC 변화를 나타낸 것이다. 도 4에서 도면부호 411은 충전 전류가 180A인 그래프이고, 도면부호 413은 충전 전류가 200A인 그래프이고, 도면부호 415는 충전 전류가 220A인 그래프를 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 충전 전류가 220A인 경우 22분에 SOC가 50%에 도달하는 반면, 충전 전류가 180A인 경우에는 27분에 SOC가 50%에 도달하는 것을 확인할 수 있다. 마찬가지로, SOC가 80%가 되기 이전까지는 충전 전류가 220A인 경우에 충전 시간을 가장 단축시킬 수 있다.

한편, SOC가 80%에 도달하거나 혹은 그 이상이 되기까지 걸리는 시간은 충전 전류가 180A, 200A, 220A 인 경우에 모두 유사하다.

충전 전류 별로 목표 SOC에 도달하는 충전 시간을 정리하면 도 5a 및 도 5b와 같이 나타낼 수 있다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 충전 전류가 220A인 경우에 목표 SOC 50%까지의 충전 시간을 최대 5분 가량 단축시킬 수 있고, 목표 SOC 60%까지의 충전 시간을 최대 4분까지 단축시킬 수 있으며, 목표 SOC 70%까지의 충전 시간을 최대 3분까지 단축시킬 수 있다.

한편, 목표 SOC 80%까지의 충전 시간은 충전 전류가 180A인 경우와 220A인 경우에 47분으로 동일하고, 심지어 목표 SOC 90%까지의 충전 시간은 충전 전류가 180A인 경우에 최대 2분을 단축시킬 수 있다.

이와 같이, 목표 SOC까지의 충전 시간이 유사한 경우에는 충전 전류를 낮게 하는 것이 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 이에, 도 5a 및 도 5b를 토대로, 급속 충전을 위한 기준 SOC는 80%로, 기준 전류는 180A로 설정될 수 있다. 이에, 급속 충전을 위해 설정된 목표 SOC가 기준 SOC 보다 낮은 경우에는 충전 전류를 최대치, 예를 들어, 220A로 설정하고, 목표 SOC가 기준 SOC 이상인 경우에는 충전 전류를 기준 전류, 예를 들어, 180A로 설정함으로써 충전 효율을 향상시킬 수 있다.

물론, 상기 실시예에서는 기준 SOC를 80%로, 기준 전류를 180A로 설정하는 것을 예로 하였으나, 그 값은 실시 형태에 따라 얼마든지 달라질 수 있음은 당연한 것이다.

또한, 배터리(10)의 급속 충전 시, 배터리(10)의 충전 시간은 배터리 온도 및/또는 외기온도에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 외기온도가 극저온 상태에서는 전압이 상승함에 따라 전압 상한치에 도달하는 시점이 상온에서보다 빨라질 수 있다. 또한, 배터리 온도가 저온 또는 고온일 경우 전류 제한이 걸릴 수 있다.

따라서, 판단부(160)는 배터리 온도 및/또는 외기온도가 기준범위 내인 경우에만 최대 충전 전류를 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류로 결정하고, 그렇지 않은 경우에는 기준 전류로 결정할 수 있다.

산출부(170)는 판단부(160)에 의해 결정된 최대 충전 전류를 기준으로 목표 SOC에 대한 예상 충전 시간을 산출한다.

일 예로, 목표 SOC가 70%이고 최대 충전 전류가 220A인 경우, 산출부(170)는 설정된 목표 SOC 및 최대 충전 전류를 기반으로 충전 예상 시간을 산출한다. 한편, 목표 SOC가 기준 SOC인 80%이고 최대 충전 전류가 기준 전류인 180A인 경우, 산출부(170)는 기준 SOC 및 기준 전류를 기반으로 충전 예상 시간을 산출한다.

이에, 충전 제어부(180)는 배터리(10)의 급속 충전 개시 전, 산출부(170)에 의해 산출된 예상 충전 시간 정보를 인터페이스부(120)의 디스플레이 화면을 통해 사용자에게 안내할 수 있다. 이후, 충전 제어부(180)는 설정된 목표 SOC 및 충전 전류에 따라 배터리(10)의 급속 충전을 제어할 수 있다.

또한, 산출부(170)는 배터리(10)의 급속 충전이 진행되는 동안 남은 충전 시간을 산출할 수도 있다. 이 경우, 충전 제어부(180)는 배터리(10)의 급속 충전이 진행되는 동안 산출부(170)에 의해 산출된 남은 충전 시간에 대한 정보를 인터페이스부(120)의 디스플레이 화면을 통해 사용자에게 안내할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 급속 충전 제어 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치의 충전 설정 동작을 나타낸 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 급속 충전 제어 장치(100)는 사용자에 의해 충전 설정 메뉴가 선택되면(S110), 충전 설정 메뉴를 실행하고 충전 설정 화면은 디스플레이 화면에 표시한다(S120).

충전 설정 화면은 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴를 포함할 수 있으며, 사용자의 입력 신호에 따라 목표 SOC를 설정할 수 있다. 다시 말해, 급속 충전 제어 장치(100)는 충전 설정 화면 상의 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴를 통해 사용자로부터 목표 SOC에 대한 설정값이 입력되면(S130), 입력된 값에 기초하여 급속 충전을 위한 목표 SOC를 설정한다(S140).

또한, 급속 충전 제어 장치(100)는 충전 설정 화면 상의 충전 전류 설정 메뉴를 통해 사용자로부터 충전 전류에 대한 설정값이 입력되면(S150), 입력된 설정값에 기초하여 충전 전류를 설정할 수 있다(S160). 급속 충전 제어 장치(100)는 사용자의 입력에 따라 충전 설정 화면을 통해 일반 충전을 위한 목표 SOC 및/또는 충전 전류도 설정할 수 있다.

급속 충전 제어 장치(100)는 충전 설정 종료 명령이 입력되면(S170), 'S130' 및/또는 'S160' 과정의 설정값을 저장하고(S180), 충전 설정 동작을 종료한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치의 충전 제어 동작을 나타낸 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 급속 충전 제어 장치(100)는 배터리(10)에 급속 충전 커넥터가 연결되면(S210), 충전 설정 메뉴를 통해 설정된 목표 SOC 설정값이 존재하는지 확인한다(S220). 만일, 'S220' 과정의 확인 결과 목표 SOC 설정값이 존재하지 않는다면, 급속 충전 제어 장치(100)는 사용자에게 목표 SOC 설정을 안내하고, 사용자로부터 입력된 설정값에 기초하여 목표 SOC를 설정할 수 있다(S225). 'S225' 과정에서, 급속 충전 제어 장치(100)는 충전 설정 메뉴를 자동으로 실행할 수도 있다.

'S220' 과정에서 목표 SOC 설정값이 존재하는 것으로 확인되면, 급속 충전 제어 장치(100)는 설정된 목표 SOC가 기준 SOC(α) 미만인지를 확인한다. 또한, 급속 충전 제어 장치(100)는 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류가 기준 전류()를 초과하는지를 확인한다(S240), 또한, 급속 충전 제어 장치(100)는 미리 설정된 온도 조건, 예를 들어, 배터리 온도 및/또는 외기온도를 확인하여(S250), 온도 조건이 기준 범위 내인지를 확인한다(S260).

급속 충전 제어 장치(100)는 'S230' 내지 'S260' 과정에서, 목표 SOC가 기준 SOC 미만이고, 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류가 기준 전류를 초과하고, 온도 조건이 기준 범위 내인 것으로 확인되면, 최대 충전 전류를 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류로 설정한다(S270).

한편, 급속 충전 제어 장치(100)는 'S230' 내지 'S260' 과정에서 목표 SOC가 기준 SOC 이상이거나, 급속 충전기(50)의 최대 허용 전류가 기준 전류 이하이거나 또는 온도 조건이 기준 범위 내가 아닌 것으로 확인되면, 최대 충전 전류를 기준 전류로 설정한다(S280).

이후, 급속 충전 제어 장치(100)는 'S270' 또는 'S280' 과정에서 설정된 최대 충전 전류를 기준으로 목표 SOC까지의 급속 충전 예상 시간을 산출한다(S290). 따라서, 급속 충전 제어 장치(100)는 배터리(10)의 예상 충전 시간을 사용자에게 안내하고(S300), 배터리(10)의 급속 충전을 개시한다(S310).

상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치(100)는 메모리와 각 동작을 처리하는 프로세서를 포함하는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 마이크로프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 급속 충전 제어 장치(100)의 제어부(110), 설정부(150), 판단부(160), 산출부(170) 및 충전 제어부(180)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 구현될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.

프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 배터리 50: 급속 충전기
100: 급속 충전 제어 장치 110: 제어부
120: 인터페이스부 130: 통신부
140: 저장부 150: 설정부
160: 판단부 170: 산출부
180: 충전 제어부

Claims (20)

1. 사용자의 입력신호에 따라 급속 충전을 위한 목표 SOC(State of Charge)를 설정하는 설정부;
   배터리에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 조건을 만족하는지 확인하여 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류 또는 기준 전류로 결정하는 판단부; 및
   상기 설정된 목표 SOC 및 상기 결정된 최대 충전 전류에 기초하여 상기 배터리의 급속 충전을 제어하는 충전 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기준 조건은,
   상기 설정된 목표 SOC가 기준 SOC 미만인 제1 조건 및 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 전류를 초과하는 제2 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 판단부는,
   상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 상기 기준 조건을 만족하면 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류로 결정하고, 그렇지 않으면 기준 전류로 결정하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 기준 조건은,
   배터리 온도 및 외기 온도가 기준 온도 범위 내인 제3 조건을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 판단부는,
   상기 제1 조건 내지 상기 제3 조건을 모두 만족하는 경우에 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류로 결정하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 설정부는,
   충전 설정 화면을 통해 사용자로부터 입력된 설정값에 기초하여 목표 SOC를 설정하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 충전 설정 화면은,
   급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴를 포함하고, 사용자에 의해 상기 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴가 선택되면 설정값 입력 화면이 제공되는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 충전 설정 화면은,
   차량의 AVN(Audio Video Navigation) 화면 상에 표시되는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 결정된 최대 충전 전류를 기준으로 상기 설정된 목표 SOC에 대한 예상 충전 시간을 산출하는 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 충전 제어부는,
    상기 산출된 예상 충전 시간을 디스플레이 화면을 통해 안내하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 장치.
11. 사용자의 입력신호에 따라 급속 충전을 위한 목표 SOC(State of Charge)를 설정하는 단계;
    배터리에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 조건을 만족하는지 확인하는 단계;
    상기 확인 결과에 따라 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류 또는 기준 전류로 결정하는 단계; 및
    상기 설정된 목표 SOC 및 상기 결정된 최대 충전 전류에 기초하여 상기 배터리의 급속 충전을 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 기준 조건은,
    상기 설정된 목표 SOC가 기준 SOC 미만인 제1 조건 및 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 전류를 초과하는 제2 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 설정된 목표 SOC 및 급속 충전기의 최대 허용 전류가 상기 기준 조건을 만족하면 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류로 결정하고, 그렇지 않으면 기준 전류로 결정하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 기준 조건은,
    배터리 온도 및 외기 온도가 기준 온도 범위 내인 제3 조건을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 제1 조건 내지 상기 제3 조건을 모두 만족하는 경우에 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류로 결정하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
16. 청구항 11에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    충전 설정 화면을 표시하는 단계; 및
    상기 충전 설정 화면을 통해 사용자로부터 입력된 설정값에 기초하여 목표 SOC를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 충전 설정 화면은,
    급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴를 포함하고,
    사용자에 의해 상기 급속 충전 목표 SOC 설정 메뉴가 선택되면 설정값 입력 화면을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
18. 청구항 11에 있어서,
    상기 결정된 최대 충전 전류를 기준으로 상기 설정된 목표 SOC에 대한 예상 충전 시간을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 산출하는 단계에서 산출된 예상 충전 시간을 디스플레이 화면을 통해 안내하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 급속 충전 제어 방법.
20. 배터리;
    상기 배터리로 충전 전력을 공급하는 급속 충전기; 및
    사용자의 입력신호에 따라 급속 충전을 위한 목표 SOC(State of Charge)를 설정하며, 상기 배터리에 급속 충전 커넥터가 연결되면, 상기 설정된 목표 SOC 및 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류가 기준 조건을 만족하는지 확인하여 급속 충전 시의 최대 충전 전류를 상기 급속 충전기의 최대 허용 전류 또는 기준 전류로 결정하고, 상기 설정된 목표 SOC 및 상기 결정된 최대 충전 전류에 기초하여 상기 배터리의 급속 충전을 제어하는 급속 충전 제어 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
    

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