KR20050036185A - A main battery power management device for 42 voltage system of vehicle and method thereof - Google Patents
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Abstract
42V의 전원 시스템을 갖는 차량에서 메인 배터리의 방전시에 효율적이고 안정적인 충전을 제공할 수 있도록 하는 것으로,In a vehicle with a 42V power system to provide an efficient and stable charging when the main battery is discharged,
메인 배터리의 SOC가 완전 방전으로 검출되는지 판단하는 과정, 메인 배터리의 SOC가 완전 방전으로 판단되면 보조 배터리의 SOC가 안정된 상태인지 판단하는 과정, 보조 배터리의 SOC가 완전 방전 상태이면 통상의 방전 대응 처리를 실행하고, 보조 배터리의 SOC가 안정된 상태이면 전압차에 의한 손실을 방지하기 위해 릴레이를 통해 메인 배터리와 보조 배터리를 공통 그라운드로 연결하는 과정, 보조 배터리와 메인 배터리내의 12V 배터리 모듈을 선택적으로 연결하여 보조 배터리의 전압으로 메인 배터리를 충전시키는 과정, 충전되는 메인 배터리의 SOC가 설정된 기준값 이상으로 판정되면 릴레이를 오프시켜 보조 배터리와 메인 배터리간의 공통 그라운드를 해제하고 충전동작을 완료하는 과정 및 메인 배터리의 충전에 따라 시스템을 리셋시켜 메인 루틴을 수행하는 과정을 포함한다.Determining whether the SOC of the main battery is detected as a complete discharge; determining whether the SOC of the auxiliary battery is stable when the SOC of the main battery is determined to be fully discharged; If the SOC of the spare battery is stable, connect the main battery and the spare battery to a common ground through a relay to prevent loss due to voltage difference, and selectively connect the spare battery and the 12V battery module in the main battery. Charging the main battery with the voltage of the auxiliary battery; when the SOC of the charged main battery is determined to be equal to or greater than the set reference value, turning off the relay to release the common ground between the auxiliary battery and the main battery and completing the charging operation; Reset the system according to the charging It includes a process of performing.
Description
본 발명은 42V의 전원 시스템을 갖는 차량에 관한 것으로, 더 상세하게는 메인 배터리(Main Battery)의 방전시에 효율적이고 안정적인 충전을 제공할 수 있도록 하는 42 볼트 시스템 차량에서 메인 배터리 관리장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle having a power supply system of 42V, and more particularly, to a main battery management apparatus and method in a 42 volt system vehicle that can provide efficient and stable charging during discharge of the main battery. It is about.
현재 차량에는 14V의 전원 시스템을 적용하고 있으며, 14V의 전원 시스템으로서 공급할 수 있는 최대 전력 용량은 설계에 따라 다소 변동이 있겠으나, 대략 2KW 정도이다.Currently, 14V power system is applied to the vehicle, and the maximum power capacity that can be supplied as the 14V power system may vary depending on the design, but it is about 2KW.
상기의 14V 전원 시스템을 차량에 적용하는 경우 가격적인 측면에서는 유리하다고 할 수 있으나, 발전 효율이 낮은 단점과 발전량을 부하량에 따라 조절할 수 없는 한계를 갖고 있다.When the 14V power system is applied to a vehicle, it may be advantageous in terms of cost, but it has a disadvantage in that the generation efficiency is low and the generation amount cannot be adjusted according to the load.
신기술의 개발에 따라 전기식 워터 펌프, 냉각 팬 모터(Radiator Fan Motor, Condenser Fan Motor), 전동식 에어콘 시스템(Electric Air Conditioner System), 냉난방 통풍 시트 등으로 이루어지는 전력 변환장치와, 전동식 파워 스티어링(Rack-assist Electric Power Steering), 액티브 서스펜션 등으로 이루어지는 안전 시스템과, 점화제어장치, 연료분사 제어장치, 엔진밸브 제어장치, 전자식 열촉매장치, 프리 히터(Free Heater)등으로 이루어지는 정밀전자 제어장치와, 멀티 미디어, 텔레 매틱스, 라이트 비젼, 후방감시 카메라(Rear View Camera) 등으로 이루어지는 바디 제어장치 등이 차량에 적용되고 있으며, 이들의 적용에 따른 전장 부하의 증가로 현 14V의 전원 시스템으로는 상기한 대용량 전압을 필요로 하는 각종 부하 요소에 안정된 전압을 제공할 수 없는 단점이 발생한다.With the development of new technologies, power converters consisting of electric water pumps, cooling fan motors, electric air conditioner systems, air-conditioning ventilation seats, and electric power steering (rack-assist) Safety system consisting of electric power steering, active suspension, precision electronic control device consisting of ignition control device, fuel injection control device, engine valve control device, electronic thermal catalyst device, free heater, etc., multimedia The body control device consisting of a telematics, light vision, rear view camera, and the like is applied to a vehicle.As a result of the increase in the electric load due to the application thereof, the current large-capacity voltage of the 14V power system is described above. A disadvantage arises in that it is not possible to provide a stable voltage to various load elements that require.
따라서, 늘어나는 전장 부하에 따른 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 차세대 전원체계로 14V 전원 시스템에서 36V 혹은 42V의 전원 시스템으로 승압된 전원 체계가 검토되고 있으며, 일부 적용중에 있다.Therefore, as a way to solve the problems caused by the increased electric load, a power system boosted from a 14V power system to a 36V or 42V power system as a next generation power system is being considered, and some applications are being applied.
이러한 42V 전원 시스템은 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle ; HEV), 발전기 및 스타터(Integrated Generator Starter ; IGS) 및 X-by 와이어 등에 적용된다.The 42V power system is applied to hybrid electric vehicles (HEVs), integrated generator starters (IGS), and X-by wires.
상기한 42V 전원 시스템에 대하여 첨부된 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The 42V power system described above will be described with reference to FIG. 3.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 36V의 전원을 저장하며, 42V용 전장 부하에 필요 전원을 공급하는 메인 배터리(1)와, 12V의 전원을 저장하며 14V용 전장 부하에 필요전원을 공급하고, 메인 배터리(1)의 전원에 의해 충전되는 보조 배터리(2)와, 메인 배터리(1)의 36V 전원을 다운시켜 보조 배터리(2)에 충전 전원으로 공급함과 동시에 14V 전장 부하에 전원을 공급하는 DC/DC 컨버터(3)와, 전기자동차의 모드에서 도시되지 않은 모터의 구동을 위해 메인 배터리(1)의 전원을 IGBT 스위칭하여 동작 3상 전원을 공급하여 주는 인버터(4)로 구성된다.As can be seen in the figure, a main battery (1) that stores the power of 36V, supplies the necessary power to the electric field load for 42V, supplies the necessary power to the electric field load for 14V, stores the power of 12V, DC / which supplies the auxiliary battery 2 charged by the power supply of the battery 1 and the main battery 1 with the 36 V power supply down and supplies the auxiliary battery 2 with the charging power and supplies the 14 V electric load at the same time. A DC converter 3 and an inverter 4 for supplying an operation three-phase power source by IGBT switching power supply of the main battery 1 for driving a motor (not shown) in the electric vehicle mode.
상기한 바와 같은 종래의 42V 전원 시스템은 메인 배터리(1)의 방전에 의한 SOC고갈시 전기자동차의 모드에서 차량이 움직일 수 없으며, IGS 또는 X-by 와이어 같은 시스템의 성능 확보가 어려운 단점이 있다.The conventional 42V power system as described above has a disadvantage in that the vehicle cannot move in the mode of the electric vehicle when the SOC is exhausted by the discharge of the main battery 1, and it is difficult to secure the performance of a system such as IGS or X-by wire.
특히, 엔진 시스템 고장인 상태에서는 차량 기동이 불가하며, 메인 배터리(1)에 연결되어 있는 또 다른 전장 부하 역시 작동 불가한 단점이 있다. In particular, the vehicle can not be started in the engine system failure state, another electrical load connected to the main battery (1) also has a disadvantage that can not operate.
일반적으로 차량의 기동 이후에는 DC/DC컨버터(3)에 의해 보조 배터리(2)는 충전이 이루어지므로, 메인 배터리(1)의 SOC가 방전 상태로 판단되더라도 보조배터리(2)의 SOC는 충분한 상태를 유지한다.In general, since the auxiliary battery 2 is charged by the DC / DC converter 3 after the vehicle is started, the SOC of the auxiliary battery 2 is sufficient even if the SOC of the main battery 1 is determined to be discharged. Keep it.
이러한 경우에 가격적인 측면을 고려하여 DC/DC 컨버터(3)를 단방향 DC/DC 컨버터를 사용하였다면 보조배터리(2)를 이용하여 메인 배터리(1)를 충전할 수 없으나, 양방향 DC/DC 컨버터를 사용하였다면 보조배터리(2)의 전원으로 메인 배터리(1)를 충전할 수 있다.In this case, if the DC / DC converter 3 is used as a unidirectional DC / DC converter in consideration of the cost, it is not possible to charge the main battery 1 using the auxiliary battery 2, but the bidirectional DC / DC converter If used, the main battery 1 can be charged by the power of the auxiliary battery 2.
36V의 전원을 충전하는 메인 배터리(1)는 전압 밀도(Power density)가 크고 시스템의 안전상 보조 배터리(2)와 그라운드(Ground)를 분리하며 자체적으로 플로팅(floating)되어 있고, 12V의 전원을 충전하는 보조 배터리(2)의 그라운드는 차량의 샤시와 공통되어 있는 것과 차이가 있는 것이다.The main battery (1), which charges 36V of power, has a high power density and is floating for itself by separating the auxiliary battery (2) and ground for safety of the system, and charging 12V of power. The ground of the auxiliary battery 2 is different from that common to the chassis of the vehicle.
따라서, 양방향 DC/DC 컨버터를 적용하더라도, 보조 배터리(2)를 이용한 메인 배터리(1)의 충전은 불가능한 문제점이 있다. Therefore, even when a bidirectional DC / DC converter is applied, charging of the main battery 1 using the auxiliary battery 2 is not possible.
또한, 다른 차량의 보조 배터리를 이용한다거나 메인 배터리를 이용한 충전 또한 불가능한 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage that it is also impossible to use the auxiliary battery of another vehicle or charge using the main battery.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 메인 배터리의 SOC가 방전으로 판정되고 보조 배터리의 SOC가 안정된 상태이면, 보조 배터리로 메인 배터리를 안전하게 보호하면서 충전시킬 수 있도록 하며, 일정 부분 충전이 완료된 이후에는 차량을 전기자동차의 모드로 순시 기동이 가능하여 운전자는 안전한 지역으로 차량을 이동시킬 수 있도록 한 것이다. The present invention has been invented to solve the above problems, the object of which is that when the SOC of the main battery is determined to be discharged and the SOC of the auxiliary battery is in a stable state, the auxiliary battery can be charged while safely protecting the main battery. In addition, after a partial charging is completed, the vehicle can be instantaneously started in an electric vehicle mode, so that the driver can move the vehicle to a safe area.
또한, 보조 배터리 마저 방전된 경우에는 다른 일반차량의 배터리를 이용한 충전이 가능하도록 한 것이다. In addition, when the auxiliary battery is discharged, it is possible to charge using a battery of another general vehicle.
또한, 스타터로 엔진 기동이 불가능한 상황에서도 보조 배터리 혹은 다른 차량을 이용한 메인 배터리의 충전을 통해 전기자동차의 모드로 안전한 지역으로의 차량 이동이 가능하도록 한 것이다. In addition, the vehicle can be moved to a safe area in the mode of the electric vehicle by charging the main battery using an auxiliary battery or another vehicle even when the engine cannot be started by the starter.
또한, 단방향 DC/DC 컨버터 혹은 양방향 DC/DC 컨버터의 적용에 관계없이 메인 배터리의 안정된 충전이 유지될 수 있도록 한 것이다.In addition, stable charging of the main battery is maintained regardless of whether the unidirectional DC / DC converter or the bidirectional DC / DC converter is applied.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 36V의 전원을 저장하며, 42V 전장 부하에 전원을 공급하는 메인 배터리; 전기자동차의 모드에서 메인 배터리의 DC 전원을 IGBT 스위칭하여 3상 전압으로 변환한 다음 모터에 각 상전압으로 공급하는 인버터; 12V의 전원을 저장하며, 14V 전장 부하에 필요전원을 공급하고, 메인 배터리 및 인버터에서 공급되는 전원에 의해 충전되는 보조 배터리; 메인 배터리 및 인버터에서 인가되는 36V 전원을 다운시켜 보조 배터리에 충전 전원으로 공급함과 동시에 14V 전장 부하에 전원을 공급하는 DC/DC 컨버터; 메인 배터리의 SOC를 관리하는 BMS; BMS의 메인 배터리에 대한 SOC 정보에 따라 보조 배터리를 통한 충전 동작을 제어하는 VCU; VCU의 제어에 의해 스위칭되어 메인 배터리와 보조 배터리간 공통 그라운드를 형성시키는 릴레이; 상기 VCU의 제어에 의해 보조 배터리와 메인 배터리의 단자를 연결하여 보조 배터리의 전압을 메인 배터리에 충전 전압으로 공급시키는 복수개의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 42볼트 차량에서 메인 배터리 전원 관리장치를 제공한다.The present invention for realizing the above object stores a 36V power supply, the main battery for supplying power to a 42V electrical load; Inverter for converting the DC power of the main battery to the three-phase voltage by switching the DC power of the main battery in the mode of the electric vehicle and then supplying each phase voltage to the motor; An auxiliary battery that stores power of 12V, supplies necessary power to a 14V electric load, and is charged by power supplied from a main battery and an inverter; A DC / DC converter for supplying power to a 14V electric load at the same time as supplying charging power to the auxiliary battery by turning down the 36V power applied from the main battery and the inverter; A BMS for managing the SOC of the main battery; A VCU controlling a charging operation through the auxiliary battery according to SOC information on the main battery of the BMS; A relay switched under control of the VCU to form a common ground between the main battery and the auxiliary battery; The main battery power management device in a 42-volt vehicle comprising a plurality of switches for connecting the terminals of the auxiliary battery and the main battery under the control of the VCU to supply the voltage of the auxiliary battery to the main battery as a charging voltage. do.
또한, 본 발명은 메인 배터리의 SOC가 완전 방전으로 검출되는지 판단하는 과정; 메인 배터리의 SOC가 완전 방전으로 판단되면 보조 배터리의 SOC가 안정된 상태인지 판단하는 과정; 보조 배터리의 SOC가 완전 방전 상태이면 통상의 방전 대응 처리를 실행하고, 보조 배터리의 SOC가 안정된 상태이면 전압차에 의한 손실을 방지하기 위해 릴레이를 통해 메인 배터리와 보조 배터리를 공통 그라운드로 연결하는 과정; 보조 배터리와 메인 배터리내의 12V 배터리 모듈을 선택적으로 연결하여 보조 배터리의 전압으로 메인 배터리를 충전시키는 과정; 충전되는 메인 배터리의 SOC가 설정된 기준값 이상으로 판정되면 릴레이를 오프시켜 보조 배터리와 메인 배터리간의 공통 그라운드를 해제하고 충전동작을 완료하는 과정 및; 메인 배터리의 충전에 따라 시스템을 리셋시켜 메인 루틴을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 42 볼트 차량에서 메인 배터리 전원 관리방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of determining whether the SOC of the main battery is detected as a complete discharge; Determining whether the SOC of the auxiliary battery is stable when it is determined that the SOC of the main battery is completely discharged; When the SOC of the auxiliary battery is in a completely discharged state, a normal discharge response process is performed. When the SOC of the auxiliary battery is in a stable state, a process of connecting the main battery and the auxiliary battery to a common ground through a relay to prevent loss due to a voltage difference. ; Selectively connecting the auxiliary battery and the 12V battery module in the main battery to charge the main battery with the voltage of the auxiliary battery; If the SOC of the main battery being charged is determined to be equal to or greater than a set reference value, turning off the relay to release the common ground between the auxiliary battery and the main battery and completing the charging operation; The main battery power management method of a 42 volt vehicle comprising the step of performing a main routine by resetting the system according to the charging of the main battery.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 42V 차량에서 메인 배터리 전원 관리장치는 메인 배터리(10)와 보조 배터리(20), DC/DC 컨버터(30), 인버터(40), 릴레이(50), BMS(60), VCU(70) 및 제1-제4 스위치(SW1-SW4)로 이루어진다.As can be seen in Figure 1, the main battery power management device in the 42V vehicle according to the present invention is the main battery 10, auxiliary battery 20, DC / DC converter 30, inverter 40, relay 50 ), A BMS 60, a VCU 70, and a first-fourth switch SW1-SW4.
상기에서 메인 배터리(10)는 36V의 전원을 저장하며, 42V용 전장 부하에 필요 전원을 공급한다.The main battery 10 stores the power of 36V, and supplies the necessary power to the electric field load for 42V.
상기 메인 배터리(10)는 12V용 배터리 모듈 3개(A,B,C)가 직렬로 접속하며, 각각의 단자(+,-)에 와이어를 확장 연결하여 복수개의 스위치 접점(3,4,5,6)을 구비한다.The main battery 10 is connected to three 12V battery modules (A, B, C) in series, a plurality of switch contacts (3, 4, 5) by extending the wire connected to each terminal (+,-) And 6).
보조 배터리(20)는 12V의 전원을 저장하며, 14V 전장 부하에 필요전원을 공급하고, 메인 배터리(10)의 전원 및 인버터(40)에서 공급되는 전원에 의해 충전되고, 메인 배터리(10)의 SOC가 방전 상태를 유지하는 경우에 메인 배터리(10)에 충전 전원을 공급한다.The auxiliary battery 20 stores the power of 12V, supplies the required power to the 14V electric load, is charged by the power of the main battery 10 and the power supplied from the inverter 40, and of the main battery 10 When the SOC maintains a discharge state, charging power is supplied to the main battery 10.
DC/DC 컨버터(30)는 메인 배터리(10) 및 인버터(40)에서 인가되는 36V 전원을 다운시켜 보조 배터리(20)에 충전 전원으로 공급함과 동시에 14V 전장 부하에 전원을 공급한다.The DC / DC converter 30 turns down the 36V power applied from the main battery 10 and the inverter 40 to supply the charging power to the auxiliary battery 20 and to supply the 14V electric load.
상기 DC/DC 컨버터(30)는 단방향 DC/DC 컨버터 혹은 양방향 DC/DC 컨버터가 적용된다.The DC / DC converter 30 may be a unidirectional DC / DC converter or a bidirectional DC / DC converter.
인버터(40)는 전기자동차의 모드에서 도시되지 않은 모터의 구동을 위해 메인 배터리(10)의 DC 전원을 IGBT 스위칭하여 3상 전압으로 변환한 다음 각 상전압을 공급한다.The inverter 40 converts the DC power of the main battery 10 into three-phase voltage by IGBT switching to drive a motor (not shown) in the mode of the electric vehicle, and then supplies each phase voltage.
릴레이(50)는 VCU(Voltage Control Unit)의 제어에 의해 스위칭되어 메인 배터리(10) 및 보조 배터리(20)간의 공통 그라운드를 형성시켜, 메인 배터리(10)의 고밀도 대용량 전원과 보조 배터리(20)의 저밀도 소용량 전원의 연결에 따른 전원 손실을 방지하여 준다.The relay 50 is switched by the control of a voltage control unit (VCU) to form a common ground between the main battery 10 and the auxiliary battery 20, so that the high density large-capacity power supply of the main battery 10 and the auxiliary battery 20 are provided. It prevents power loss due to the connection of low density small capacity power supply.
BMS(Battery Management System ; 60)는 메인 배터리(10)의 온도, 전압, 전류 등을 종합 분석하여 직렬로 연결되는 3개의 12V용 배터리 모듈(A,B,C) 각각에 대한 SOC의 상태를 관리한다.Battery Management System (BMS) 60 manages the state of SOC for each of three 12V battery modules (A, B, C) connected in series by comprehensively analyzing the temperature, voltage, and current of the main battery 10. do.
VCU(70)는 BMS(60)에서 인가되는 메인 배터리(10)내의 12V 배터리 모듈(A,B,C)의 SOC 정보에 따라 보조 배터리(20)를 통한 충전에 대한 전반적인 동작을 제어한다.The VCU 70 controls the overall operation of charging through the auxiliary battery 20 according to SOC information of the 12V battery modules A, B, and C in the main battery 10 applied from the BMS 60.
제1-4스위치(SW1-SW4)는 일측 단자(3,4,5,6)가 메인 배터리(10)내의 각 12V 배터리 모듈(A,B,C)의 단자(+,-)에 연결되고, 다른 일측 단자(1,2)는 보조 배터리(20)의 양 단자(+,-)에 연결되어, 상기 VCU(70)의 제어에 따라 스위칭되어 메인 배터리(10)내의 충전 배터리 모듈(A,B,C)을 선택하여 준다.The first to fourth switches SW1 to SW4 have one terminal 3, 4, 5, and 6 connected to terminals (+,-) of each of the 12 V battery modules A, B, and C in the main battery 10. The other one terminals 1 and 2 are connected to both terminals (+,-) of the auxiliary battery 20, and are switched under the control of the VCU 70 so that the rechargeable battery modules A, A, in the main battery 10 are connected. Select B, C).
전술한 바와 같은 기능을 갖는 본 발명에서 메인 배터리 전원을 관리하는 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.An operation of managing the main battery power in the present invention having the function as described above will be described with reference to FIG. 2.
도시되지 않은 HCU(Hybrid Control Unit)는 BMS(60)에서 인가되는 신호를 분석하여 메인 배터리(10)의 방전 여부를 검출한다(S101).An unillustrated hybrid control unit (HCU) detects whether the main battery 10 is discharged by analyzing a signal applied from the BMS 60 (S101).
상기에서 메인 배터리(10)의 방전이 검출되면 보조 배터리(20)의 SOC 상태가 정상적인 전압을 유지하고 있는지를 판단한다(S102).When the discharge of the main battery 10 is detected, it is determined whether the SOC state of the auxiliary battery 20 maintains a normal voltage (S102).
상기에서 보조 배터리(20)의 SOC가 비정상적인 전압, 즉 방전되어 있는 상태이면 통상적인 메인 배터리 방전 대응 로직을 적용한 다음 종료한다(S103).If the SOC of the auxiliary battery 20 is abnormal, that is, in a discharged state, the normal main battery discharge corresponding logic is applied and then terminates (S103).
그러나, 보조 배터리(20)의 SOC가 일정 전압 이상을 충전하고 있는 상태인 것으로 판단되면 VCU(70)는 릴레이(50)에 제어신호를 인가하여 스위칭 온 상태로 절환시켜 그라운드로 연결한다(S104).However, if it is determined that the SOC of the auxiliary battery 20 is charging a predetermined voltage or more, the VCU 70 applies a control signal to the relay 50 to switch to the switched on state and connect it to the ground (S104). .
이후, BMS(60)에서 인가되는 정보로부터 메인 배터리(10)를 구성하고 있는 12V 배터리 모듈(A,B,C)의 SOC를 확인한 다음(S105) 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)의 접점을 스위칭시켜 보조 배터리(20)와 메인 배터리(10)내의 제1배터리 모듈(A)을 연결한다(S106).Thereafter, the SOCs of the 12V battery modules A, B, and C constituting the main battery 10 are checked from the information applied from the BMS 60 (S105), and then the first switch SW1 and the second switch SW2. In operation S106, the auxiliary battery 20 and the first battery module A in the main battery 10 are connected to each other by switching a contact point of the auxiliary battery 20.
이때, 상기 릴레이(50)에 의해 메인 배터리(10) 및 보조 배터리(20)의 그라운드가 공통으로 연결되어 전원 손실이 발생되지 않는다.At this time, the ground of the main battery 10 and the auxiliary battery 20 are commonly connected by the relay 50 so that no power loss occurs.
이때, 제1스위치(SW1)는 제1접점(1)과 제3접점(3)이 접속되어 보조 배터리(20)의 +단자와 메인 배터리(10)내 제1배터리 모듈(A)의 +단자가 연결되도록 하고, 제2스위치(SW2)는 제2접점(2)과 제4접점(4)이 접속되어 보조 배터리(20)의 -단자와 메인 배터리(10)내 제1배터리 모듈(A)의 -단자가 연결된다.At this time, the first switch SW1 is connected to the first contact point 1 and the third contact point 3 so that the + terminal of the auxiliary battery 20 and the + terminal of the first battery module A in the main battery 10 are connected. The second switch SW2 is connected to the second contact point 2 and the fourth contact point 4 so that the negative terminal of the auxiliary battery 20 and the first battery module A in the main battery 10 are connected to each other. The-terminal of is connected.
따라서, 보조 배터리(10)의 전원에 메인 배터리(10)내의 제1배터리 모듈(A)에 공급되어 제1배터리 모듈(A)이 충전된다(S107).Therefore, the power supply of the auxiliary battery 10 is supplied to the first battery module A in the main battery 10 to charge the first battery module A (S107).
상기와 같이 메인 배터리(10)내 제1배터리 모듈(A)이 충전이 진행되는 상태에서 BMS(60)는 제1배터리 모듈(A)의 SOC가 설정된 기준값에 도달되었는지를 판단한다(S108).As described above, while the first battery module A in the main battery 10 is being charged, the BMS 60 determines whether the SOC of the first battery module A reaches the set reference value (S108).
상기에서 제1배터리 모듈(A)의 SOC가 설정된 기준값 이하의 상태를 유지하면, 상기 S107로 리턴하여 연속적인 충전을 유지하고, 설정된 기준값 이상으로 충전되었으면, VCU(70)는 제1스위치(SW1) 및 제2스위치(SW2)의 접점을 오프하고, 제2스위치(SW2) 및 제3스위치(SW3)의 접점을 스위칭시켜 보조 배터리(20)와 메인 배터리(10)내의 제2배터리 모듈(B)을 연결한다(S109).When the SOC of the first battery module A maintains a state below the set reference value, the control unit returns to S107 to maintain continuous charging, and when charged above the set reference value, the VCU 70 switches the first switch SW1. ) And a second battery module B in the auxiliary battery 20 and the main battery 10 by switching off the contacts of the second switch SW2 and switching the contacts of the second switch SW2 and the third switch SW3. ) Is connected (S109).
이때, 제1스위치(SW2)는 제1접점(1)과 제4접점(4)이 접속되어 보조 배터리(20)의 +단자와 메인 배터리(10)내 제2배터리 모듈(B)의 +단자가 연결되고, 제3스위치(SW3)는 제2접점(2)과 제5접점(4)이 접속되어 보조 배터리(20)의 -단자와 메인 배터리(10)내 제2배터리 모듈(B)의 -단자가 연결된다.At this time, the first switch SW2 is connected to the first contact point 1 and the fourth contact point 4 so that the + terminal of the auxiliary battery 20 and the + terminal of the second battery module B in the main battery 10 are connected. The third switch SW3 is connected to the second contact point 2 and the fifth contact point 4 so that the negative terminal of the auxiliary battery 20 and the second battery module B in the main battery 10 are connected to each other. The terminal is connected.
따라서, 보조 배터리(10)의 전원에 메인 배터리(10)내의 제2배터리 모듈(B)에 공급되어 제2배터리 모듈(B)이 충전된다(S110).Accordingly, the second battery module B is charged to the second battery module B in the main battery 10 by the power of the auxiliary battery 10 (S110).
상기와 같이 메인 배터리(10)내 제2배터리 모듈(B)이 충전이 진행되는 상태에서 BMS(60)는 제2배터리 모듈(B)의 SOC가 설정된 기준값에 도달되었는지를 판단한다(S111).As described above, while the second battery module B in the main battery 10 is being charged, the BMS 60 determines whether the SOC of the second battery module B reaches the set reference value (S111).
상기에서 제2배터리 모듈(B)의 SOC가 설정된 기준값 이하의 상태를 유지하면, 상기 S110으로 리턴하여 연속적인 충전을 유지하고, 설정된 기준값 이상으로 충전되었으면, VCU(70)는 제2스위치(SW2) 및 제3스위치(SW3)의 접점을 오프하고, 제3스위치(SW3) 및 제4스위치(SW4)의 접점을 스위칭시켜 보조 배터리(20)와 메인 배터리(10)내의 제3배터리 모듈(C)을 연결한다(S112).When the SOC of the second battery module B maintains the state below the set reference value, the control unit returns to S110 to maintain continuous charging, and when charged above the set reference value, the VCU 70 switches the second switch SW2. ) And the third battery module C in the auxiliary battery 20 and the main battery 10 by switching off the contacts of the third switch SW3 and switching the contacts of the third switch SW3 and the fourth switch SW4. ) (S112).
이때, 제3스위치(SW3)는 제1접점(1)과 제5접점(5)이 접속되어 보조 배터리(20)의 +단자와 메인 배터리(10)내 제3배터리 모듈(C)의 +단자가 연결되고, 제4스위치(SW4)는 제2접점(2)과 제6접점(6)이 접속되어 보조 배터리(20)의 -단자와 메인 배터리(10)내 제3배터리 모듈(C)의 -단자가 연결된다.At this time, the third switch SW3 is connected to the first contact point 1 and the fifth contact point 5 so that the + terminal of the auxiliary battery 20 and the + terminal of the third battery module C in the main battery 10 are connected. The fourth switch SW4 is connected to the second contact point 2 and the sixth contact point 6 so that the negative terminal of the auxiliary battery 20 and the third battery module C in the main battery 10 are connected to each other. The terminal is connected.
따라서, 보조 배터리(10)의 전원에 메인 배터리(10)내의 제3배터리 모듈(C)에 공급되어 제3배터리 모듈(C)이 충전된다(S113).Therefore, the third battery module C is charged to the third battery module C in the main battery 10 by the power of the auxiliary battery 10 (S113).
상기와 같이 메인 배터리(10)내 제3배터리 모듈(C)이 충전이 진행되는 상태에서 BMS(60)는 제3배터리 모듈(C)의 SOC가 설정된 기준값에 도달되었는지를 판단한다(S114).As described above, while the third battery module C in the main battery 10 is being charged, the BMS 60 determines whether the SOC of the third battery module C reaches the set reference value (S114).
상기에서 제3배터리 모듈(C)의 SOC가 설정된 기준값 이하의 상태를 유지하면, 상기 S113으로 리턴하여 연속적인 충전을 유지하고, 설정된 기준값 이상으로 충전되었으면, VCU(70)는 제3스위치(SW3) 및 제4스위치(SW4)의 접점을 오프함과 동시에 릴레이(50)의 접점을 오프시켜 메인 배터리(10)와 보조 배터리(20)간의 공통 그라운드를 해제한다(S115).When the SOC of the third battery module C maintains a state below the set reference value, the control unit returns to S113 to maintain continuous charging, and when charged above the set reference value, the VCU 70 switches to the third switch SW3. ) And the contact of the relay 50 is turned off at the same time as the contact point of the fourth switch SW4 is turned off to release the common ground between the main battery 10 and the auxiliary battery 20 (S115).
상기한 바와 같이 메인 배터리(10)내 각 12V용 배터리 모듈(A,B,C)의 충전이 완료되어 응급 데처 가능한 설정된 최저값의 SOC를 갖게되면, 시스템을 리셋시킨 다음(S116) 메인 루프를 진입하여 일정시간이 경과하게 되면 정상적인 부하 공급이 유지되도록 한다(S117).As described above, when the charge of each 12V battery module (A, B, C) in the main battery 10 is completed to have the set SOC of the lowest value possible for emergency treatment, the system is reset (S116) and then the main loop is entered. After a certain time elapses, the normal load supply is maintained (S117).
또한, 상기에서 보조 배터리(20)의 SOC가 안정된 상태를 유지하지 않는 경우 다른 차량의 배터리가 접속되는 경우 전술한 바와 같은 동작에 의해 메인 배터리(10)의 충전을 수행할 수 있다.In addition, when the SOC of the auxiliary battery 20 does not maintain a stable state, when the battery of another vehicle is connected, the main battery 10 may be charged by the operation described above.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 메인 배터리와 보조 배터리를 공통 그라운드로 연결하여 보조 배터리의 전원으로 메인 배터리를 충전시킴으써 42V 전원 시스템의 안정성 및 신뢰성을 제공한다.As described above, the present invention provides stability and reliability of the 42V power supply system by charging the main battery with the power of the auxiliary battery by connecting the main battery and the auxiliary battery to a common ground.
또한, DC/DC 컨버터의 사양에 관계없이 메인 배터리 방전시에 충전을 수행할 수 있으며, 스타터로 엔진 기동이 되지 않을 때 전기자동차의 모드로 안전된 지역으로의 이동이 가능하며, 메인 배터리에 연결되어 있는 전장 부하의 작동에 신뢰성을 제공한다.In addition, charging can be performed when the main battery is discharged regardless of the specification of the DC / DC converter, and when the engine is not started by the starter, it can be moved to a safe area in the electric vehicle mode, and connected to the main battery. It provides reliability in the operation of electrical loads.
또한, 보조 배터리 마저 방전된 경우에는 다른 일반차량의 배터리를 이용한 충전으로 응급 조치에 편리성 및 신뢰성이 제공된다. In addition, when the auxiliary battery is discharged, convenience and reliability are provided for emergency measures by charging with a battery of another general vehicle.
도 1은 본 발명에 따른 42V 시스템 차량에서 메인 배터리 전원 관리장치에 대한 구성도.1 is a block diagram of a main battery power management device in a 42V system vehicle according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 42V 시스템 차량에서 메인 배터리 전원 관리를 수행하는 일 실시예의 흐름도.2 is a flow diagram of one embodiment for performing main battery power management in a 42V system vehicle in accordance with the present invention.
도 3은 종래의 42V 시스템 차량에서 메인 배터리 전원 관리장치에 대한 구성블록도.3 is a block diagram illustrating a main battery power management device in a conventional 42V system vehicle.
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