KR102497025B1 - 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

외부 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 충전기와 상기 충전기에서 변환되어 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자에 연결된 제1 배터리 및 전장 부하를 포함하는 차량의 충전 시 이 차량을 제어하는 방법이 개시된다. 상기 방법은, 상기 충전기의 동작이 개시되면, 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계; 및 상기 최대 출력가능 전력과 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 전장 부하의 작동에 요구되는 최소 부하요구 전력을 기반으로 상기 전장 부하를 구동하는데 적용 가능한 부하 최대 허용 전력을 연산하는 단계를 포함한다.

Description

충전 시 차량 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING VEHICLE BEING CHARGED}
본 발명은 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 완속 충전 시 전장 부하의 전력 소모에 의해 차량 탑재형 충전기에서 배터리로 제공되는 충전 전력이 부족하여 배터리 충전 시간이 길어지거나 배터리 충전이 이루어지지 못하는 문제를 해소할 수 있는 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
지구 온난화와 환경 오염 등의 문제가 심각하게 대두 되면서 자동차 산업 분야에서도 환경 오염을 최대한 감소시킬 수 있는 친환경 차량에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 그 시장도 점차 확대되고 있다.
친환경 자동차로서 기존의 화석 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진 대신 전기 에너지를 이용하여 구동력을 생성하는 전동기를 적용한 전기 차량, 하이브리드 차량 및 플러그인 하이브리드 차량이 세계적으로 출시되고 있는 상황이다. 이러한 전기 에너지를 이용한 친환경 차량들 중 전기 차량과 플러그인 하이브리드 차량은 계통(grid)에 연결된 외부 충전 설비로부터 전력을 제공받아 차량에 구비된 배터리를 충전하고, 배터리의 충전된 전력을 이용하여 차량 구동에 필요한 운동 에너지를 생산한다. 이에 따라, 친환경 차량은 외부 충전 설비로부터 계통 전력을 제공 받아 배터리를 충전하기 위한 전력으로 변환하는 차량 탑재형 충전기를 구비한다.
차량 탑재형 충전기(On Board Charger: OBC)가 교류의 계통 전력을 변환하여 출력한 직류 전력은 배터리로 인가되어 배터리가 충전될 수 있다. 한편, 배터리의 단자는 차량의 공조 시스템과 같은 고전압 부하 및 고전압을 저전압으로 변환하는 저전압 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter: LDC)와 연결될 수 있다.
만일, 차량 탑재형 충전기를 이용하여 충전이 이루어지고 있는 상태에서 차량의 공조장치나 저전압 컨버터에 의해 소모되는 전력이 일정 수준 이상으로 큰 경우 배터리로 제공되는 전력이 감소하기 때문에 충전 시간이 과도하게 길어지거나 미리 설정해 둔 시간 동안 원하는 수준으로 배터리 충전이 이루어지지 않는 문제가 발생한다.
특히, 외부 충전 설비를 이용한 차량 충전시에는 차량으로 제공된 전력량에 의해 과금이 이루어지게 되므로, 배터리 충전 이외에 전장 부하 등에 의해 과도한 양의 전력이 소모됨에 따라 고객의 비용 부담을 증가시키는 문제가 발생하게 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2016-0013551 A KR 10-2014-0114175 A
이에 본 발명은, 완속 충전 시 전장 부하의 전력 소모에 의해 차량 탑재형 충전기에서 배터리로 제공되는 충전 전력이 부족하여 배터리 충전 시간이 길어지거나 배터리 충전이 이루어지지 못하는 문제를 해소할 수 있는 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
외부 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 충전기와 상기 충전기에서 변환되어 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자에 연결된 제1 배터리 및 전장 부하를 포함하는 차량의 충전 시 이를 제어하는 방법에 있어서,
상기 충전기의 동작이 개시되면, 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계; 및
상기 최대 출력가능 전력과 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 전장 부하의 작동에 요구되는 최소 부하요구 전력을 기반으로 상기 전장 부하를 구동하는데 적용 가능한 부하 최대 허용 전력을 연산하는 단계;
를 포함하는 충전 시 차량 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 전장 부하가 현재 소모하는 부하 소모 전력과 상기 부하 최대 허용 전력을 비교하는 단계; 및 상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력보다 큰 경우, 상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력 이하가 되도록 상기 전장 부하의 동작을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계는, 상기 충전기로 입력되는 교류 전압의 크기, 외부 교류 전력을 제공하는 외부 충전 설비와 상기 충전기를 연결하는 하드웨어인 충전 케이블의 사양, 사용자 설정, 상기 충전기의 내부 온도에 기반하여 사전 설정된 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 및 상기 충전기를 제작시 결정되는 하드웨어 사양에 기반한 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 중 적어도 일부를 기반으로 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 부하 최대 허용 전력을 연산하는 단계는, 상기 제1 배터리를 충전하는 요구되는 최소 충전 전력과 상기 단자에 연결되어 상기 단자의 전압을 변환하는 컨버터의 소모 전력을 감산한 후, 상기 충전기의 충전효율을 승산한 값을 상기 부하 최대 허용 전력으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전장 부하의 동작을 제어하는 단계는, 상기 전장 부하의 동작을 제어한 이후에도 상기 제1 배터리에 충전 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 단자에 연결되어 상기 단자의 전압을 변환하는 컨버터의 전력 소모를 제한하거나 상기 컨버터의 출력에 연결된 전장부하의 동작을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하는 경우, 상기 컨버터의 출력에 의해 충전되는 제2 배터리의 충전 상태에 기반하여 전력 소모 제한의 크기가 결정될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
외부 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 충전기;
상기 충전기에서 변환되어 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자에 연결된 제1 배터리 및 전장 부하; 및
상기 충전기의 동작이 개시되면, 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하고, 연산된 상기 최대 출력가능 전력과 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 전장 부하의 작동에 요구되는 최소 부하요구 전력을 기반으로 상기 전장 부하를 구동하는데 적용 가능한 부하 최대 허용 전력을 연산하는 컨트롤러;
를 포함하는 차량 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 전장 부하가 현재 소모하는 부하 소모 전력과 상기 부하 최대 허용 전력을 비교하고, 상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력보다 큰 경우, 상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력 이하가 되도록 상기 전장 부하의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 배터리를 충전하는 요구되는 최소 충전 전력과 상기 단자에 연결되어 상기 단자의 전압을 변환하는 컨버터를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 컨버터의 소모 전력을 감산한 후, 상기 충전기의 충전효율을 승산한 값을 상기 부하 최대 허용 전력으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 충전기로 입력되는 교류 전압의 크기, 외부 교류 전력을 제공하는 외부 충전 설비와 상기 충전기를 연결하는 하드웨어인 충전 케이블의 사양, 사용자 설정, 상기 충전기의 내부 온도에 기반하여 사전 설정된 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 및 상기 충전기를 제작시 결정되는 하드웨어 사양에 기반한 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 중 적어도 일부를 기반으로 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 전장 부하의 동작을 제어한 이후에도 상기 제1 배터리에 충전 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하거나 상기 컨버터의 출력에 연결된 전장부하의 동작을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하는 경우, 상기 컨버터의 출력에 의해 충전되는 제2 배터리의 충전 상태에 기반하여 전력 소모 제한의 크기가 결정될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,
외부 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 충전기와 상기 충전기에서 변환되어 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자에 연결된 제1 배터리, 공조장치 및 컨버터를 포함하는 차량의 충전 시 이를 제어하는 방법에 있어서,
상기 충전기의 동작이 개시되면, 상기 충전기에서 현재 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계; 및
상기 최대 출력가능 전력에 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 컨버터의 소모 전력을 감산하여 도출된 잉여 전력값과 차량의 외기온에 기반하여 상기 공조장치를 구동하기 위해 최소한으로 요구되는 최소 제한 전력 중 하나를 상기 공조장치를 구동하는데 적용 가능한 공조장치 최대 허용 전력으로 결정하는 단계;
를 포함하는 충전 시 차량 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 공조장치가 현재 소모하는 공조장치 소모 전력과 상기 공조장치 최대 허용 전력을 비교하는 단계; 및 상기 공조장치 소모 전력이 상기 공조장치 최대 허용 전력보다 큰 경우, 상기 공조장치 소모 전력이 상기 공조장치 최대 허용 전력 이하가 되도록 상기 공조장치의 동작을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계는, 상기 충전기로 입력되는 교류 전압의 크기, 외부 교류 전력을 제공하는 외부 충전 설비와 상기 충전기를 연결하는 하드웨어인 충전 케이블의 사양, 사용자 설정, 상기 충전기의 내부 온도에 기반하여 사전 설정된 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 및 상기 충전기를 제작시 결정되는 하드웨어 사양에 기반한 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 중 적어도 일부를 기반으로 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 공조장치 최대 허용 전력으로 결정하는 단계는, 상기 최대 출력가능 전력에 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 컨버터의 소모 전력을 감산한 후 상기 충전기의 충전효율을 승산한 값을 상기 잉여 전력값으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 공조장치 최대 허용 전력으로 결정하는 단계는, 상기 잉여 전력값 및 상기 최소 제한 전력 중 더 큰 값을 상기 공조장치를 구동하는데 적용 가능한 공조장치 최대 허용 전력으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 공조장치의 동작을 제어하는 단계는, 상기 공조장치의 동작을 제어한 이후에도 상기 제1 배터리에 충전 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하거나 상기 컨버터의 출력에 연결된 전장부하의 동작을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하는 경우, 상기 컨버터의 출력에 의해 충전되는 제2 배터리의 충전 상태에 기반하여 전력 소모 제한의 크기가 결정될 수 있다.
상기 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템에 따르면, 차량의 고전압 배터리를 충전하는 경우 공조장치와 같이 차량 탑재형 충전기에서 출력되는 충전 전력을 소모하는 고전압 부하의 전력 소모를 적절하게 제어함으로써, 고전압 배터리의 충전 전력이 부족하여 충전 시간이 증가하거나 충전을 실패하는 문제를 해소할 수 있다.
특히, 상기 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템에 따르면, 충전 시 제공되는 전력이 불필요하게 전장부하에 의해 소모되는 것을 방지하여 충전 전력을 절약함으로써 운전자의 비용 손실을 감소시키고 만족도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량 제어 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법에서 차량 탑재형 충전기에 관한 제어 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법에서 차량 탑재형 충전기가 출력 가능한 최대 출력가능 전력의 크기를 실시간 연산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법에서 전장 부하를 구동하는데 적용 가능한 최대 부하 전력을 연산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량 제어 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량 제어 시스템은, 외부 충전 설비(20)로부터 교류 전력을 제공받아 직류 전력으로 변환 출력하는 차량 탑재형 충전기(10)와 차량 탑재형 충전기(10)에서 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자(H)에 연결된 고전압 배터리(12) 및 고전압 전장부하(13) 및 차량 탑재형 충전기(10)에서 출력 가능한 전력과 전장부하(13)에서 요구하는 전력을 기반으로 전장부하(13)에서 사용할 수 있는 부하 전력을 연산하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
외부 충전 설비(20)는 교류의 계통 전력을 차량(10)으로 제공하기 위한 설비로서 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)라고도 한다. 운전자는 외부 충전 설비(20)에 마련된 충전 아울렛을 차량의 충전 인렛에 결합하고, 충전 시간이나 충전량 등에 따른 과금을 수행하여 차량의 고전압 배터리(12)를 충전하기 위한 전력을 외부 충전 설비(20)로부터 제공받을 수 있다.
차량(10) 내에 마련된 차량 탑재형 충전기(On Board Charger: OBC, 이하 'OBC'라고도 함)는 외부 충전 설비(20)로부터 제공되는 계통 전력인 교류 전력을 변환하여 고전압 배터리(12)를 충전할 수 있는 직류 전력으로 변환한다.
고전압 배터리(12)는 OBC(11)가 변환 출력하는 직류 전력이 인가되는 단자(H)에 연결되어 OBC(11)에 의해 변환된 직류 전력을 제공받아 충전되는 에너지 저장 장치이다.
여기서, OBC(11)가 변환 출력하는 직류 전력이 인가되는 단자(H)는 차량의 고전압 시스템의 전원이 제공되는 단자로서 고전압 배터리(12) 뿐만 아니라, 고전압 배터리(12)의 전압에 대응되는 고전압을 전원 전압으로 제공받아 동작하는 고전압 전장부하(13) 또는 고전압 전력을 저전압으로 변환하기 위한 저전압 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter: LDC, 이하, 'LDC'라고도 함)(14)가 연결될 수 있다.
발명의 설명에서 고전압 전장부하(13)와 LDC(14)는 개별적으로 구분된 것으로 설명되고 있으나, 고전압을 소모하는 넓은 개념에서 LDC(14)도 고전압 전장부하(13)에 포함되는 것으로 이해될 수 있다.
고전압 전장부하(13)는, 예를 들어, 차량의 공조 시스템이 될 수 있다. 차량의 공조 시스템은 클러스터 또는 하이브리드 제어 유닛(17) 등에 의해 설정된 온도와 실제 센싱된 온도 등을 기반으로 히터 또는 압축기를 가동하여 차량 실내 온도를 상승시키거나 하강시킬 수 있다.
저전압 컨버터(14)는 고전압 시스템에 적용되는 고전압 전력을 저전압으로 변환하는 요소로서, 저전압 컨버터(14)에서 변환된 저전압 전력은 저전압 배터리(15)의 충전 전력으로 사용되거나 차량(10)의 저전압 전장부하(16)의 전원으로 사용될 수 있다.
컨트롤러(100)는 OBC(11)가 출력할 수 있는 전력과, 고전압 배터리(12)의 충전에 요구되는 충전 전력 및 고전압 전장부하(13)의 작동에 요구되는 전력 등을 기반으로 고전압 전장부하(13)를 구동하는데 적용할 수 있는 최대 부하 전력을 연산할 수 있다.
컨트롤러(100)는 물리적으로 OBC(11)를 제어하기 위한 제어기와 고전압 전장부하(예를 들어, 공조 시스템)(13)를 제어하기 위한 제어기 및 LDC(14)를 제어하기 위한 제어기로 각각 개별적으로 구현될 수도 있다. 발명의 설명에서, 컨트롤러(100)는 충전 시 차량을 제어하는데 적용될 수 있는 물리적인 모든 제어기를 포괄하는 개념으로 이해될 수 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량 제어 시스템은 후술하는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법과 같이 동작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 외부 충전 설비(20)로부터 교류전력을 제공 받아 배터리(12)를 충전하기 위한 완속 충전을 개시하기 위한 입력이 발생하면, 고전압 배터리(12)와 차량 시스템 사이에 연결된 메인 릴레이(미도시)가 턴온 되어 차량이 활성화되고, 컨트롤러(100)는 차량 탑재형 충전기(11), 고전압 전장부하인 공조장치(13) 및 LDC(14)의 동작을 시작하도록 제어한다(S11).
이어, 컨트롤러(100)는 OBC(11)에서 현재 출력 가능한 최대 출력가능 전력의 크기를 실시간 연산한다(S12). 여기서, 컨트롤러(100)는 OBC(11)의 출력을 결정할 수 있는 여러 인자를 고려할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법에서 차량 탑재형 충전기가 출력 가능한 최대 출력가능 전력의 크기를 실시간 연산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 단계(S12)에서, 컨트롤러(100)는 외부 충전 설비(20)에서 OBC(11)로 입력되는 교류 전압의 크기, 외부 충전 설비(20)와 OBC(11)를 연결하는 하드웨어인 충전 케이블의 사양, 차량 운전자의 설정, OBC 내부 온도에 기반하여 사전 설정된 OBC(11)의 최대 출력 가능 전력 및 OBC(11)를 제작할 때 사용되는 각종 부품들이나 토폴로지 등에 의해 제작시 결정되는 OBC 하드웨어 사양 기반 최대 출력 가능 전력을 고려하여 OBC(11)가 현재 최대로 출력할 수 있는 전력 값인 OBC 최대 출력가능 전력을 연산한다. 여기서, 운전자 설정은 운전자가 차량에 입력한 충전 시간 설정에 해당하는 것으로, 이 충전 시간 설정에 따라 OBC(11)의 출력이 사전 설정된 수준으로 결정될 있다.
단계(S12)에서는 전술한 것과 같은 여러 인자들에 의해 결정되는 OBC 출력을 모두 만족하여야 하므로 이들 중 최소값을 현재 최대로 출력할 수 있는 전력 값인 OBC 최대 출력가능 전력으로 결정할 수 있다.
단계(S12)에서 연산된 OBC 최대 출력가능 전력의 범위 내에서 고전압 배터리(12)의 충전 전력, 공조장치(13)의 소모 전력, 및 LDC(14)의 소모 전력이 모두 충당되어야 하는 것이다.
OBC 최대 출력가능 전력의 연산이 이루어진 후, 컨트롤러(100)는 OBC 최대 출력가능 전력을 기반으로 공조장치(13)에 제공될 수 있는 최대 허용 전력을 연산한다(S13).
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법에서 전장 부하를 구동하는데 적용 가능한 최대 부하 전력을 연산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 것과 같이, 단계(S13)에서 컨트롤러(100)는, 단계(S12)에서 연산된 OBC 최대 출력가능 전력에 고전압 배터리(12)를 충전하는 요구되는 최소 충전 전력과 LDC(14)의 소모 전력을 감산한 후 OBC(11)의 사양에 의해 사전에 결정되는 OBC(11)의 충전효율을 승산한 값과, 공조장치를 구동하기 위해 최소한으로 요구되는 공조장치 최소 제한 전력 중 더 큰 값을 공조장치(13)를 구동하는데 적용 가능한 최대 부하 전력으로 결정할 수 있다. 여기서, 공조장치 최소 제한 전력은 외기온에 따라 사전에 결정된 값일 수 있으며, 사전 설정된 맵데이터에 기반하여 검출된 외기온에 대응되는 최소 제한 전력을 도출할 수 있다.
여기서, 고전압 배터리(12)의 충전이 우선적으로 고려되는 모드에서는 고전압 배터리의 최소 충전 전력을 크게 설정할 수 있고, 반대로 공조장치의 동작이 우선적으로 고려되는 모드에서는 맵데이터 출력을 크게 설정하여 공조장치의 최소 요구 전력을 크게 설정할 수도 있다.
이어, 컨트롤러(100)는 연산된 공조장치 최대 허용 전력과 현재 공조장치(13)에서 사용중인 전력을 비교한다(S14).
컨트롤러(100)는 현재 공조장치(13)에서 사용중인 전력이 연산된 공조장치 최대 허용 전력 보다 큰 경우 공조장치(13)의 출력을 제한하여 소모 전력을 공조장치 최대 허용 전력 이하가 되게 제한할 수 있다(S15).
또한, 컨트롤러(100)는 현재 공조장치(13)에서 사용중인 전력이 연산된 공조장치 최대 허용 전력 이하인 경우 이전 공조장치(13)의 출력을 그대로 유지하고 통상적인 공조장치 제어를 수행할 수 있다.
단계(S15)에서 공조장치의 출력을 제한한 이후에도 고전압 배터리(12)를 충전하기 위한 충분한 전력이 배터리로 공급되지 못하는 경우에는 LDC(14)의 전력 소모를 제한하거나 LDC(14)에 연결된 저전압 전장부하(16)의 동작을 정지시킬 수 있다. 저전압 전장부하(16)의 동작을 정지시키는 경우 사전에 각 저전압 전장부하(16)에 부여된 중요도 순서에 따라 중요도가 낮은 전장부하부터 동작을 정지 시킬 수 있다.
물론, 공조장치의 출력을 제한한 이후에도 고전압 배터리(12)를 충전하기 위한 충분한 전력이 배터리로 공급되지 못하는 경우, 공조장치(13)나 LDC(14)를 모두 턴오프 시킬 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에서, 공조장치에 적용할 수 있는 최대 허용 전력을 연산하는 단계(S13)에서는 공조장치의 최대 허용 전력 뿐만 아니라 컨트롤러(100)가 LDC(14)의 최대 허용 전력을 도출할 수 있다. LDC(14)의 최대 허용 전력은 LDC(14)의 출력을 제공받는 저전압 배터리(15)의 충전 상태 또는 저전압 전장부하(16)의 동작 상태 등에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 저전압 배터리(15)의 충전 상태가 낮을 경우 저전압 배터리(15)의 충전을 우선하여야 하므로, 저전압 전장부하(16)에 소요되는 전력 및 저전압 배터리(15)의 충전에 소요되는 전력으로 LDC(14)의 최대 허용 전력이 결정될 수 있다. 저전압 배터리(15)의 충전 상태가 정상적인 경우에는 저전압 전장부하(16)에 소요되는 전력만 고려하여 LDC(14)의 최대 허용 전력이 결정될 수 있다. 또 다른 예로, 저전압 배터리(15)의 충전 상태가 높고 OBC(11)의 출력이 부족한 상태인 경우 저전압 전장부하(16)에 소요되는 전력보다 작은 값으로 LDC(14)의 최대 허용 전력을 설정하여 보조 배터리(15)에 충전된 전력을 저전압 전장부하(16)로 공급되게 할 수 있다.
LDC(14)의 허용 전력이 결정되면, 단계(S14)에서는 컨트롤러(100)가 공조장치 뿐만 아니라 LDC의 최대 허용 전력과 LDC의 현재 소모 전력을 비교하고, LDC의 현재 소모 전력이 최대 허용 전력을 초과하지 못하도록, LDC(14)의 출력을 제한하거나 LDC(14)에 연결된 저전압 전장 부하의 턴오프를 요청할 수도 있다.
LDC(14)의 출력을 제한하는 경우에는, LDC(14)로부터 충전 전력을 제공받는 보조 배터리(15)의 충전 상태를 고려하여, 보조 배터리(15)가 사전 설정된 전압 이하로 감소하지 않도록 충전 상태가 유지될 수 있는 최소한의 전력 공급이 이루어질 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 충전 시 차량 제어 방법 및 시스템은, 차량의 고전압 배터리를 충전하는 경우 공조장치와 같이 차량 탑재형 충전기에서 출력되는 충전 전력을 소모하는 고전압 부하의 전력 소모를 적절하게 제어함으로써, 고전압 배터리의 충전 전력이 부족하여 충전 시간이 증가하거나 충전을 실패하는 문제를 해소할 수 있다.
특히, 충전 시 제공되는 전력이 불필요하게 전장부하에 의해 소모되는 것을 방지하여 충전 전력을 절약함으로써 운전자의 비용 손실을 감소시키고 만족도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 차량 11: 차량 탑재형 충전기(OBC)
12: 고전압 배터리 13: 고전압 전장 부하(공조장치)
14: 저전압 컨버터(LDC) 15: 저전압 배터리
16: 저전압 전장부하 17: 클러스터/하이브리드 제어 유닛(HCP)
100: 컨트롤러 20: 외부 충전 설비

Claims (19)

  1. 외부 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 충전기와 상기 충전기에서 변환되어 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자에 연결된 제1 배터리 및 전장 부하를 포함하는 차량의 충전 시 이를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 충전기의 동작이 개시되면, 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계;
    상기 최대 출력가능 전력과 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 전장 부하의 작동에 요구되는 최소 부하요구 전력을 기반으로 상기 전장 부하를 구동하는데 적용 가능한 부하 최대 허용 전력을 연산하는 단계;를 포함하고,
    상기 전장 부하가 현재 소모하는 부하 소모 전력과 상기 부하 최대 허용 전력을 비교하는 단계; 및
    상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력보다 큰 경우, 상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력 이하가 되도록 상기 전장 부하의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계는, 상기 충전기로 입력되는 교류 전압의 크기, 외부 교류 전력을 제공하는 외부 충전 설비와 상기 충전기를 연결하는 하드웨어인 충전 케이블의 사양, 사용자 설정, 상기 충전기의 내부 온도에 기반하여 사전 설정된 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 및 상기 충전기를 제작시 결정되는 하드웨어 사양에 기반한 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 중 적어도 일부를 기반으로 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 부하 최대 허용 전력을 연산하는 단계는, 상기 제1 배터리를 충전하는 요구되는 최소 충전 전력과 상기 단자에 연결되어 상기 단자의 전압을 변환하는 컨버터의 소모 전력을 감산한 후, 상기 충전기의 충전효율을 승산한 값을 상기 부하 최대 허용 전력으로 결정하는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전장 부하의 동작을 제어하는 단계는, 상기 전장 부하의 동작을 제어한 이후에도 상기 제1 배터리에 충전 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 단자에 연결되어 상기 단자의 전압을 변환하는 컨버터의 전력 소모를 제한하거나 상기 컨버터의 출력에 연결된 전장부하의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 컨버터의 전력 소모를 제한하는 경우, 상기 컨버터의 출력에 의해 충전되는 제2 배터리의 충전 상태에 기반하여 전력 소모 제한의 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  7. 외부 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 충전기;
    상기 충전기에서 변환되어 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자에 연결된 제1 배터리 및 전장 부하; 및
    상기 충전기의 동작이 개시되면, 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하고, 연산된 상기 최대 출력가능 전력과 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 전장 부하의 작동에 요구되는 최소 부하요구 전력을 기반으로 상기 전장 부하를 구동하는데 적용 가능한 부하 최대 허용 전력을 연산하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 전장 부하가 현재 소모하는 부하 소모 전력과 상기 부하 최대 허용 전력을 비교하고, 상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력보다 큰 경우, 상기 부하 소모 전력이 상기 부하 최대 허용 전력 이하가 되도록 상기 전장 부하의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 배터리를 충전하는 요구되는 최소 충전 전력과 상기 단자에 연결되어 상기 단자의 전압을 변환하는 컨버터를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 컨버터의 소모 전력을 감산한 후, 상기 충전기의 충전효율을 승산한 값을 상기 부하 최대 허용 전력으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 충전기로 입력되는 교류 전압의 크기, 외부 교류 전력을 제공하는 외부 충전 설비와 상기 충전기를 연결하는 하드웨어인 충전 케이블의 사양, 사용자 설정, 상기 충전기의 내부 온도에 기반하여 사전 설정된 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 및 상기 충전기를 제작시 결정되는 하드웨어 사양에 기반한 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 중 적어도 일부를 기반으로 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 전장 부하의 동작을 제어한 이후에도 상기 제1 배터리에 충전 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하거나 상기 컨버터의 출력에 연결된 전장부하의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하는 경우, 상기 컨버터의 출력에 의해 충전되는 제2 배터리의 충전 상태에 기반하여 전력 소모 제한의 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  13. 외부 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 충전기와 상기 충전기에서 변환되어 출력되는 직류 전력이 인가되는 단자에 연결된 제1 배터리, 공조장치 및 컨버터를 포함하는 차량의 충전 시 이를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 충전기의 동작이 개시되면, 상기 충전기에서 현재 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계; 및
    상기 최대 출력가능 전력에 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 컨버터의 소모 전력을 감산하여 도출된 잉여 전력값과 차량의 외기온에 기반하여 상기 공조장치를 구동하기 위해 최소한으로 요구되는 최소 제한 전력 중 하나를 상기 공조장치를 구동하는데 적용 가능한 공조장치 최대 허용 전력으로 결정하는 단계;
    를 포함하는 충전 시 차량 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 공조장치가 현재 소모하는 공조장치 소모 전력과 상기 공조장치 최대 허용 전력을 비교하는 단계; 및
    상기 공조장치 소모 전력이 상기 공조장치 최대 허용 전력보다 큰 경우, 상기 공조장치 소모 전력이 상기 공조장치 최대 허용 전력 이하가 되도록 상기 공조장치의 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 단계는, 상기 충전기로 입력되는 교류 전압의 크기, 외부 교류 전력을 제공하는 외부 충전 설비와 상기 충전기를 연결하는 하드웨어인 충전 케이블의 사양, 사용자 설정, 상기 충전기의 내부 온도에 기반하여 사전 설정된 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 및 상기 충전기를 제작시 결정되는 하드웨어 사양에 기반한 상기 충전기의 최대 출력가능 전력 중 적어도 일부를 기반으로 상기 충전기에서 출력 가능한 최대 출력가능 전력을 연산하는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 공조장치 최대 허용 전력으로 결정하는 단계는, 상기 최대 출력가능 전력에 상기 제1 배터리를 충전하는데 요구되는 최소 충전 전력 및 상기 컨버터의 소모 전력을 감산한 후 상기 충전기의 충전효율을 승산한 값을 상기 잉여 전력값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  17. 청구항 13 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 공조장치 최대 허용 전력으로 결정하는 단계는, 상기 잉여 전력값 및 상기 최소 제한 전력 중 더 큰 값을 상기 공조장치를 구동하는데 적용 가능한 공조장치 최대 허용 전력으로 결정하는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 공조장치의 동작을 제어하는 단계는, 상기 공조장치의 동작을 제어한 이후에도 상기 제1 배터리에 충전 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 컨버터의 전력 소모를 제한하거나 상기 컨버터의 출력에 연결된 전장부하의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 컨버터의 전력 소모를 제한하는 경우, 상기 컨버터의 출력에 의해 충전되는 제2 배터리의 충전 상태에 기반하여 전력 소모 제한의 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 충전 시 차량 제어 방법.
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