KR102659171B1 - 차량용 ｅｈｃ 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템 - Google Patents

차량용 ｅｈｃ 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템은 EHC 제어기와 BMS와 연동하여 EHC 제어기의 온 오프 동작에 따라 배터리 모듈의 충전과 방전을 제어함으로써 EHC 정지 중일 때도 상시 배터리 충전이 가능할 수 있다.
본 발명은 EHC 정지 중일 때도 상시 배터리 충전이 가능하고, 과방전 방지로 인한 배터리 수명 향상 및 엔진의 발전 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 ＥＨＣ 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템{System for Controlling Battery Charge and Discharge According to Vehicle EHC Operation Mode}
본 발명은 배터리 충방전 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 EHC 제어기와 BMS와 연동하여 EHC 제어기의 온 오프 동작에 따라 배터리 모듈의 충전과 방전을 제어함으로써 EHC 정지 중일 때도 상시 배터리 충전이 가능한 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템에 관한 것이다.
차량 엔진은 고온에서 질소(N2)와 산소(O2)가 반응하여 질소산화물(NOX) 및 입자상물질 등의 대기 오염물질을 발생시킨다.
질소산화물은 광화학 스모그와 산성비, 미세먼지의 원인이 되는 대표적인 환경오염 물질이다.
질소산화물은 인체에 유입되면 피부 조직과 호흡기를 자극해 치명적인 질환을 일으키는 것으로 알려져 한국을 포함한 전 세계 많은 국가에서 그 배출량을 규제하고 있다.
냉간 시동(Cold start)은 후처리 장치의 촉매가 충분히 예열 되지 않아 낮은 전환 효율로 인해 많은 대기오염물질을 배출하는 문제점 있고, 초기 시동 시 엔진의 연소실 내 저온에 의해 불완전 연소로 인해 유해 대기오염물질이 과다 배출되는 문제점이 있다.
냉간 시동 시험 후 후처리 장치의 낮은 효율을 극복하기 위해 디젤산화촉매(DOC) 전단 또는 후단에 전기 가열식 촉매(Electrically Heated Catalysts, EHC)를 설치한다.
내연 기관차의 전기가열식촉매 시스템(EHC)에서, 촉매 변환기에는 전기 히터가 제공된다.
전기히터는 촉매 변환기를 가열하기 위해서 엔진 시동 후 일정 시간 동안 스위칭 장치에 의해 작동된다.
온오프 스위칭 작용에 의해 EHC의 온도가 상승하면 온오프 주파수를 변경하여 온도를 제어한다.
종래의 내연 기관차는 사전 충전된 차량 내부 배터리(12V 또는 48V) 전력을 이용하여 초기 예열 기간 또는 엔진 시동 이전에 전기 히터와 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매를 예열한 후 축적된 에너지를 활용한다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 내연 기관차의 전기가열식촉매(EHC)의 연결 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 종래 기술에 따른 내연 기관차에서 EHC 가동 중에 방전 모드를 나타낸 도면이다.
EHC를 제어하는 EHC 제어기는 온 구간동안 엔진에서 발전된 에너지 및 48V 배터리를 통하여 EHC에 에너지를 공급하고, 오프 구간동안 EHC에 에너지를 차단하고, 엔진 Key-on 이전에는 목표 온도 도달시까지 풀턴온이고, 엔진 Key-on 이후에는 히팅 구간으로 진행되면, 설정온도 약 200도에서 온오프 제어를 수행하면서 EHC 온도를 제어한다.
종래의 내연 기관차는 높은 출력의 EHC 온오프 방식으로 인하여 배터리에 방전이 급격히 일어나고, 급격한 부하 변동이 배터리 수명 및 엔진에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 내연 기관차는 EHC 가동 중에 배터리를 충전하지 못하고, 방전 모드로만 사용이 가능한 문제점이 있다.
한국 등록특허번호 제10-0501675호
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 EHC 제어기와 BMS와 연동하여 EHC 제어기의 온 오프 동작에 따라 배터리 모듈의 충전과 방전을 제어함으로써 EHC 정지 중일 때도 상시 배터리 충전이 가능한 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템은,
차량의 배기 배출 라인에 설치되어 전원 공급으로 발열되는 히팅 디스크를 포함하는 전기 가열식 촉매(Electrically Heated Catalysts, EHC) 히터;
상기 EHC 히터에 의해 전력이 인가되어 발생된 열로 활성화되고, 차량 엔진에서 나오는 배기가스와 반응시켜 유해물질을 제거하는 EHC;
상기 EHC에 연결된 상기 EHC 히터의 동작을 제어하는 EHC 제어기; 및
상기 EHC 제어기에 전기적으로 연결되고, 배터리 모듈의 배터리 상태 정보를 모니터링하여 상기 배터리 모듈의 전반적인 상태를 관리하고, 상기 EHC 제어기의 온 오프 동작에 따라 상기 배터리 모듈의 충전과 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 포함한다.
차량 엔진에 연결되어 상기 EHC 제어기와 CAN(Controller Area Network) 통신을 통하여 데이터를 상호 공유하고, 상기 BMS와 CAN 통신을 통하여 데이터를 상호 공유하는 DC-DC 컨버터를 더 포함한다.
BMS는 상기 EHC 제어기로부터 온오프 동작 신호를 수신하고, 상기 EHC 제어기의 온 동작 신호인 경우(동작 구간), 상기 배터리 모듈의 방전 모드로 동작하도록 제어하고, 상기 EHC 제어기의 오프 동작 신호인 경우(동작 오프 구간), 상기 배터리 모듈의 충전 모드로 동작하도록 제어하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 EHC 정지 중일 때도 상시 배터리 충전이 가능하고, 과방전 방지로 인한 배터리 수명 향상 및 엔진의 발전 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 내연 기관차의 전기가열식촉매(EHC)의 연결 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 내연 기관차에서 EHC 가동 중에 방전 모드를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충방전 제어 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 EHC 제어기에서 EHC 히터를 제어하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 BMS와 EHC 제어기와 연계하여 배터리 충방전을 제어하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 BMS에서 배터리의 충전 모드와 방전 모드를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충방전 제어 시스템의 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템(100)은 EHC 제어기(110)가 48V 배터리 모듈(120)과 BMS(130)에 전기적으로 연결되고, 48V 네트워크를 통해 DC/DC 컨버터(140)에 전기적으로 연결되어 있다.
EHC 제어기(110)는 전자제어장치(Electronic Control Unit, ECU)(150)와 EHC(160)에 전기적으로 연결된다.
EHC 제어기(110)는 EHC(160)에 연결된 EHC 히터(162)의 동작을 제어할 수 있다.
EHC(Electrically Heated Catalyst) 히터(162)는 전기 가열식 촉매(EHC)의 내부에 위치하여 전력 인가로 발생된 열이 촉매 온도를 높여줌으로써 촉매를 빠르게 활성화시켜주는 장치이다.
이를 위해서 EHC 히터(162)는 발열부가 원형 배열을 형성하여 촉매에 대한 열전달 성능을 높여주는 구조를 갖는다.
EHC 히터(162)는 배기가스 배출 규제 법규의 강화를 위해 요구되는 차량 배기계의 촉매 장치에 적용됨으로써 히터 발열이 EHC(160)를 빠르게 활성화시켜 배기가스에 대한 촉매의 정화 성능 향상에 매우 중요한 역할을 한다.
전기 가열식 촉매(EHC)를 이용하는 EHC 히터(162)는 전기 가열식 촉매에 전력을 인가하여 발생된 열로 전기 가열식 촉매를 빠르게 활성화시키고, 차량 엔진에서 나오는 배기가스와 반응시켜 유해물질을 제거하여 정화 성능을 향상시킨다.
EHC 히터(162)는 항시적인 전원 공급으로 차량의 저속 운전 및 잦은 시동 온오프시에 차량 배기계의 촉매 활성 성능을 보다 우수하게 유지하는데 크게 기여할 수 있다.
EHC 히터(162)는 내부에 산과 골로 이루어진 웨이브 형상으로 된 레이어 적층 구조를 형성한 각각 스트립(Strip) 형상이고, 전원 공급으로 발열되는 히팅 디스크를 포함한다.
EHC 히터(162)는 차량의 배기 배출 라인에 설치되어 촉매 시스템이 활성화되도록 배기가스 온도를 상승시키는 EHC(Electrically Heated Catalyst)에 적용되어 배기가스 온도를 상승시켜 준다.
EHC 히터(162)는 배기정화장치의 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매의 전단에 설치된 EHC(160)의 내부에 설치되어 있다.
DC/DC 컨버터(140)는 48V 전원 안정화 장치로 차량 엔진에 연결되어 차량 시동 시에 기동모터에 의한 차량 배터리 전압 강하를 보상하기 위하여 승압용 DC-DC 컨버터를 직렬로 연결하고, 시동후에는 FET 스위치로 배터리로부터 차량 부하에 직접 전압이 인가되는 바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.
바이패스 회로가 있는 ISG용 DC-DC 컨버터는 차량에 탑재된 각종 전자 장비가 기동 중에 발생하는 전압 강하로 인한 영향을 극소화하는 효과가 있으며, 모드 전환시 FET를 이용함으로써 바이패스 모드에서 컨버터 모드로의 전환이 빠르며, 바이패스 모드에서는, 입력 전압과 출력 전압의 차이가 없어 효율이 향상되는 장점이 있다.
BMS(130)는 EHC 제어기(110)에 전기적으로 연결되고, 배터리 모듈(120)의 배터리 상태 정보를 모니터링하여 배터리 모듈(120)의 전반적인 상태를 관리하고, 상기 EHC 제어기(110)의 온 오프 동작에 따라 배터리 모듈(120)의 충전과 방전을 제어한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 EHC 제어기에서 EHC 히터를 제어하는 방법을 나타낸 도면이다.
EHC 제어기(110)는 DC/DC 컨버터(전원안정화 장치 48V/48V)(140)와 CAN(Controller Area Network) 통신을 통하여 데이터를 상호 공유할 수 있다.
EHC(160)는 EHC 히터(162)의 히터 작동 저항과 온도값을 센싱하여 EHC 제어기(110)로 전송한다.
EHC 제어기(110)는 EHC(160)로부터 EHC 히터(162)의 히터 작동 저항과 온도값을 모니터링한다(S100).
EHC 제어기(110)는 EHC 히터(162)의 히터 작동 저항과 온도값이 기설정된 설정값 범위에 있는지 벗어나는지 판단한다(S101).
EHC 제어기(110)는 EHC 히터(162)의 히터 작동 저항과 온도값이 기설정된 설정값 범위에 있다고 판단하는 경우, 히터 동작 신호를 생성하여 EHC 히터(162)를 초기 예열로 구동시킨다(S102).
여기서, 설정값은 기준 작동 저항과 기준 온도값을 의미하고, 설정값 범위는 히터 작동 저항과 온도값이 기설정된 기준 작동 저항과 기준 설정 온도값보다 작은 범위를 나타낼 수 있다.
EHC 제어기(110)는 EHC 히터(162)의 히터 작동 저항과 온도값이 기설정된 설정값이 큰 경우(기설정된 설정값 범위를 벗어난다고 판단하는 경우), EHC 시스템 이상으로 판단하여 Fault 신호를 생성하여 EHC(160)의 전원을 오프시켜 종료시킨다(S103).
EHC 제어기(110)는 EHC 히터(162)의 히터 작동 저항과 온도값이 기설정된 설정값 범위에 있다고 판단하는 경우(히터 작동 저항과 온도값이 설정값보다 작은 경우), 전자제어장치(150)로부터 차량 엔진 Key on 신호를 수신하기 전까지 EHC 히터(162)의 전원을 예열 구간으로 작동하도록 제어한다.
이어서, EHC 제어기(110)는 전자제어장치(150)로부터 차량 엔진 Key on 신호를 수신하는 경우(S104), 전원 구동 신호를 생성하여 EHC 히터(160)의 전원을 동작 구간으로 작동하도록 제어하고, 동작 시간을 카운트한다(S105).
차량 엔진 Key on 신호는 전자제어장치(150)로부터 수신할 수 있다.
EHC 제어기(110)는 EHC 히터(162)의 온도값이 기설정된 기준 설정 온도값보다 큰지 작은지 판단한다(S106).
EHC 제어기(110)는 EHC 히터(162)의 온도값이 기설정된 기준 설정 온도값보다 큰 경우, EHC 히터(162)를 제어하여 EHC 히터(162)의 스위칭 소자(온오프)의 동작주파수를 낮추며, 출력을 낮추도록 제어한다(S107).
EHC 제어기(110)는 EHC 히터(162)의 온도값이 기설정된 기준 설정 온도값보다 작은 경우, EHC 히터(162)를 제어하여 EHC 히터(162)의 스위칭 소자(온오프)의 동작주파수를 올리고, 출력을 높이도록 제어한다(S108).
EHC 제어기(110)는 카운트된 동작 시간이 기설정된 기준 설정시간(약 450s)보다 작은지 큰지 판단하고(S109), 카운트된 동작 시간이 기준 시간보다 작은 경우, S106 단계로 진행하고, 카운트된 동작 시간이 기준 시간보다 큰 경우, EHC 제어기 알고리즘을 종료한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 BMS와 EHC 제어기와 연계하여 배터리 충방전을 제어하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 BMS에서 배터리의 충전 모드와 방전 모드를 나타낸 도면이다.
DC/DC 컨버터(전원안정화 장치 48V/48V)(140)와 48V 배터리 모듈(120)에 연결된 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(130)은 CAN 통신을 통하여 데이터를 상호 공유한다.
48V 배터리 모듈(120)은 DC/DC 컨버터(140)를 통해 DC 링크의 전압을 제공받아 충전되거나, DC 링크에 전압을 방전한다. 여기서, 48V 배터리 모듈(120)은 리튬 이온 전지, 납축전지, 리튬 인산철 배터리 등을 포함할 수 있다.
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 전류, 전압, 온도, 충전율(State Of Charge, SOC) 등을 모니터링하고, 배터리(210)의 전반적인 상태를 관리한다.
48V 배터리 모듈(120)은 충방전되는 가변 전압 및 내부 저항을 포함한다.
여기서, 가변 전압은 BMS(130)에 의해 제어되어 충방전되는 전압이다. 내부 저항은 배터리 모듈(120)의 내부 저항값을 갖는다.
BMS(130)는 충방전되는 가변 전압 및 내부 저항, 배터리 충방전 용량, 배터리 전류 및 배터리 목표 전류를 모니터링한다. 여기서, 배터리 충방전 용량은 적분기를 통해 배터리 전류를 일정 시간 동안 적분한 값이고, 배터리 목표 전류는 로우 패스 필터를 통해 설정된 값이다.
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리 상태 정보를 모니터링하여 DC/DC 컨버터(140)와 CAN 통신을 수행할 수 있다(S200). 여기서, 배터리 상태 정보는 충방전되는 가변 전압 및 내부 저항, 배터리 충방전 용량, 배터리 전류 및 배터리 목표 전류, 배터리 모듈(120)의 전류, 전압, 온도, 충전율(State Of Charge, SOC) 중 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
BMS(130)는 EHC 제어기(110)와 전기적으로 연결되어 있다.
BMS(130)는 배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값 범위에 있는지, 즉, 배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값보다 작은지 큰 지 판단한다(S201).
배터리 상태 정보는 가변 전압 및 내부 저항, 배터리 충방전 용량 등 복수개 포함할 수 있고, 이에 따라 해당 파라미터에 맞는 기준 설정값을 각기 다르게 설정할 수 있다.
BMS(130)는 배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값 범위를 벗어하는 경우(배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값보다 큰 경우), 배터리 제어 알고리즘을 종료한다(S202).
BMS(130)는 배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값 범위에 포함되는 경우(배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값보다 큰 경우), EHC 제어기(110)로부터 온오프 동작 신호를 수신하여 온 동작 신호인지 오프 동작 신호인지 판단한다(S203).
BMS(130)는 EHC 제어기(110)의 온 동작 신호인 경우(동작 구간), 배터리 방전 모드로 동작하도록 제어하여 DC/DC 컨버터(140)와 48V 배터리 모듈(120)을 방전 상태로 하여 에너지를 EHC(160)에 공급한다(방전모드)(S204).
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 작은지 큰지 판단한다(S205).
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 작은 경우, 48V 배터리 모듈(120)의 배터리 방전을 정지하고, 충전모드로 대기한다(S206).
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 큰 경우, S201 단계로 진행한다.
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리팩 전압이 만충전전압에 도달하면, 배터리 모듈(120)의 충전을 정지한다.
BMS(130)는 배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값 범위에 포함되는 경우(배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값보다 큰 경우), EHC 제어기(110)로부터 온오프 동작 신호를 수신하여 EHC 제어기(110)의 오프 동작 신호인 경우(동작 정지 구간), 배터리 충전 모드로 동작하도록 제어하여 DC/DC 컨버터(140)에서 에너지를 48V 배터리 모듈(120)에 충전하고, 48V 배터리 모듈(120)을 충전모드로 변경한다(S207).
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 작은지 큰지 판단하고, 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 큰 경우, 48V 배터리 모듈(120)의 배터리 충전을 정지하고, 방전모드로 대기한다(S208, S209).
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 작은지 큰지 판단하고, 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 작은 경우, S201 단계로 진행한다.
BMS(130)는 48V 배터리 모듈(120)의 배터리팩 전압이 방전종지전압에 도달하면, 배터리 모듈(120)의 방전을 정지한다.
본 명세서의 실시예에 따른 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그래머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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: 배터리 충방전 제어 시스템
110: EHC 제어기
120: 48V 배터리 모듈
130: BMS
140: DC/DC 컨버터
150: 전자제어장치
160: EHC
162: EHC 히터

Claims (9)

  1. 차량의 배기 배출 라인에 설치되어 전원 공급으로 발열되는 히팅 디스크를 포함하는 전기 가열식 촉매(Electrically Heated Catalysts, EHC) 히터;
    상기 EHC 히터에 의해 전력이 인가되어 발생된 열로 활성화되고, 차량 엔진에서 나오는 배기가스와 반응시켜 유해물질을 제거하는 EHC;
    상기 EHC에 연결된 상기 EHC 히터의 동작을 제어하는 EHC 제어기; 및
    상기 EHC 제어기에 전기적으로 연결되고, 배터리 모듈의 배터리 상태 정보를 모니터링하여 상기 배터리 모듈의 전반적인 상태를 관리하고, 상기 EHC 제어기의 온 오프 동작에 따라 상기 배터리 모듈의 충전과 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 포함하고,
    상기 EHC 제어기는 상기 EHC로부터 상기 EHC 히터의 히터 작동 저항과 온도값을 모니터링하고, 상기 EHC 히터의 히터 작동 저항과 온도값이 기설정된 설정값 범위에 있다고 판단하는 경우, 전자제어장치로부터 차량 엔진 Key on 신호를 수신하기 전까지 상기 EHC 히터의 전원을 예열 구간으로 작동하도록 제어하며,
    상기 EHC 제어기는 상기 전자제어장치로부터 차량 엔진 Key on 신호를 수신하는 경우, 전원 구동 신호를 생성하여 EHC 히터의 전원을 동작 구간으로 작동하도록 제어하고, 동작 시간을 카운트하고, 상기 EHC 히터의 온도값이 기설정된 기준 설정 온도값보다 큰 경우, 상기 EHC 히터를 제어하여 상기 EHC 히터의 스위칭 소자(온오프)의 동작주파수와 출력을 낮추도록 제어하고, 상기 EHC 히터의 온도값이 기설정된 기준 설정 온도값보다 작은 경우, EHC 히터를 제어하여 상기 EHC 히터의 스위칭 소자(온오프)의 동작주파수와 출력을 높이도록 제어하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    차량 엔진에 연결되어 상기 EHC 제어기와 CAN(Controller Area Network) 통신을 통하여 데이터를 상호 공유하고, 상기 BMS와 CAN 통신을 통하여 데이터를 상호 공유하는 DC-DC 컨버터를 더 포함하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 BMS는 상기 EHC 제어기로부터 온오프 동작 신호를 수신하고, 상기 EHC 제어기의 온 동작 신호인 경우(동작 구간), 상기 배터리 모듈의 방전 모드로 동작하도록 제어하고, 상기 EHC 제어기의 오프 동작 신호인 경우(동작 오프 구간), 상기 배터리 모듈의 충전 모드로 동작하도록 제어하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 상태 정보는 상기 배터리 모듈의 전류, 전압, 온도, 충전율(State Of Charge, SOC), 충방전되는 가변 전압 및 내부 저항, 배터리 충방전 용량, 배터리 전류 및 배터리 목표 전류 중 하나 이상의 정보를 포함하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 BMS는 상기 배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값 범위에 포함되는 경우(배터리 상태 정보가 기설정된 기준 설정값보다 큰 경우), 상기 EHC 제어기로부터 온오프 동작 신호를 수신하여 온 동작 신호인지 오프 동작 신호인지 판단하고, 상기 EHC 제어기의 온 동작 신호인 경우(동작 구간), 배터리 방전 모드로 동작하도록 제어하여 DC/DC 컨버터와 상기 배터리 모듈을 방전 상태로 하여 에너지를 상기 EHC에 공급하고, 상기 EHC 제어기의 오프 동작 신호인 경우(동작 정지 구간), 배터리 충전 모드로 동작하도록 제어하여 상기 DC/DC 컨버터에서 에너지를 상기 배터리 모듈에 충전하고, 상기 배터리 모듈을 충전모드로 변경하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 BMS는 상기 배터리 방전 모드로 동작하도록 제어한 후, 상기 배터리 모듈의 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 작은 경우, 상기 배터리 모듈의 배터리 방전을 정지하고, 충전모드로 대기하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 BMS는 상기 배터리 충전 모드로 동작하도록 제어한 후, 상기 배터리 모듈의 배터리팩 전압이 기설정된 기준 전압값보다 큰 경우, 상기 배터리 모듈의 배터리 충전을 정지하고, 방전모드로 대기하는 차량용 EHC 동작모드에 따른 배터리 충방전 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017165179A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
KR20230084851A (ko) * 2021-12-06 2023-06-13 주식회사 현대케피코 Ehc 기반 촉매 시스템의 제어 장치

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