KR20060111946A - Ｈｅｖ와 ｅｖ를 위한 전지팩 관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법에 관한 것으로, 전지팩의 최종출력단과 차량측의 연결회로(이하, "전지팩연결회로" 라함)에 구비되는 고전압릴레이의 구동시 서지성 과전류로부터 차량측 전력변환회로의 평활캐패시터를 보호할 수 있도록 그 전지팩연결회로에 제어신호용 전원을 인가하는 단계와; 상기 전지팩연결회로의 프리차지 저항으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 단계와; 상기 검출된 전류 또는 전압을 배터리제어부(BMS)의 메모리부에 미리 저장된 표준대응정보와 비교해 그 검출된 값이 해당 전지팩의 정상범위 내에 속하는지의 여부를 판단하는 단계와; 상기 판단결과, 그 검출된 값이 정상범위 내에 있으면 정상적인 충전작업을 수행하고 그렇지 않으면 상기 프리차지 릴레이를 오프시킨 후 상기 배터리제어부와 전기적으로 연결되는 경고수단을 통해 운전자에게 경고신호를 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

HEV, EV, 자동차, 전지팩

Description

ＨＥＶ와 ＥＶ를 위한 전지팩 관리방법{BATTERY PACK MANAGEMENT METHOD FOR HEV ＆ EV}

도 1은 일반적으로 전지팩의 전지팩연결회로에 구비되는 HV 릴레이 제어부를 보여주는 도면.

도 2는 HV 릴레이 제어부의 출력단에서 수행되는 전지팩의 전류 및 전압을 측정하기 위한 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법을 설명하기 위한 제어 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 전지팩연결회로 2: 프리차지 저항

3: 프리차지 릴레이 4, 4a: 주전원용 릴레이

본 발명은 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법에 관한 것으로, 특히 차량의 시동키의 온시 전지팩으로부터 차량의 모니터유니트쪽 전력변환회로로 서지(Surge)성 전류가 인가되었을 때 전력변환회로의 평활캐패시터 또는 관련 소자들의 손상 가능 성을 미리 차단할 수 있도록 전지팩의 배터리제어부(BMS) 또는 차량제어장치를 통해 전지팩과 전력변환회로 사이에 구비되는 전지팩연결회로를 적절히 제어할 수 있게 하고, 아울러 운전중 전지팩연결회로의 프리차지 저항에 과전류가 흐르거나, 또는 그 전지팩연결회로의 프리차지 릴레이가 과전류 또는 과전압에 의해 오프되었을 때 경고수단을 통해 운전자에게 진단결과를 알림으로써 궁극적으로 해당 차량의 안전운전에 기여할 수 있도록 하는 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가솔린, 경유, 또는 LPG를 연료로 하는 자동차는 다량의 유해 배기가스를 발생시켜 대기를 오염시킬 뿐만 아니라 지구 온난화까지 유발시켜 지구환경 뿐만 아니라 인류에 많은 피해를 발생시키고 있다. 그에 따라, 대부분의 관련업계에서는 그와 같은 문제를 해결하고자 배기가스의 발생이 현저히 낮은 하이브리드 자동차(HEV)나 배기가스의 발생이 전혀 없는 전기 자동차(EV)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

상기 HEV는 가솔린, 경유, 또는 LPG 등과 같은 연료를 사용하는 내연기관을 통해 주행 가능할 뿐만 아니라, 메인 전지로부터 전력변환회로를 통해 공급되는 전기를 동력원으로 하는 구동모터를 통해서도 주행 가능하며, 나아가 그 HEV는 각 주행상황에 대응하여 차량의 연비가 최대한으로 향상되도록 제어되게 되어 있다.

상기 HEV의 구동모터는 차량의 제동 또는 감속시 HCU(Hybrid Control Unit)의 제어를 통해 동력모드에서 발전모드로 전환되게 되며, 이때 상기 메인 전지는 상기 HCU와 접속된 배터리제어부(BMS; Battery Management System)의 제어를 통해 발전기(또는 구동모터)로부터 발생되는 전기에너지에 의해 그때그때 마다 충전될 수 있게 된다. 이때, 상기 발전기로부터 메인 전지로 인가되는 전류는 차량의 주행상황에 따라 다르고 불연속적이다.

한편, 상기 구동모터를 위한 전력변환회로와 메인 전지 사이에는 도 1에 도시된 바와 같이, 전지팩연결회로(1)가 구비되며, 이 전지팩연결회로는 발전모드시 상기 구동모터(또는 발전기)로부터 메인 전지로 충전전류를 인가하고, 구동모드시 상기 메인 전지로부터 구동모터로 구동전류를 인가하며, 그에 따라 차량은 전기에너지에 의해 구동될 수 있게 된다.

여기에서, 상기 전지팩연결회로(1)에는 메인 전지로부터 전력변환회로로 전류를 인가하는 HV(-)도선과 HV(+)도선이 각각 일정패턴으로 배선되어 있다. 상기 HV(+)도선의 입력단쪽에는 차량의 시동키의 온시 메인전지로부터 전력변환회로로 인가되는 서지성 과전류를 제한하는 프리차지 저항(Pre-charge Resistor)(2)이 연결되어 있다. 또한, 상기 프리차지 저항과 출력단 사이에는 과전류의 흐름을 단속 가능하게 하는 고전압 프리차지 릴레이(Pre-charge Resistor)(3)와 고전압 주전원용 릴레이(4)가 각각 다른 경로를 통해 연결되어 있다. 한편, 상기 HV(-)도선에는 메인 전지로부터 구동모터로 인가되는 과전류의 흐름을 단속 가능하게 하는 다른 주전원용 릴레이(4a)가 구비되어 있다.

상기 두 주전원용 릴레이(4, 4a)와 프리차지 릴레이(3)에는 메인 전지로부터 12V의 전류가 인가되는 제어도선을 통해 연결되는 각각의 콘덴서가 구비되어 있다. 이 각 콘덴서는 배터리제어부의 제어를 통해 각 대응 릴레이(3, 4, 4a)를 온/오프시킬 수 있게 된다. 상기 전지팩연결회로의 출력단을 통해 흐르는 전류는 HV(-)도 선의 출력단에 구비되는 홀센서 또는 트랜스포머를 통해 측정된다(도 1과 도 2 참조).

그러나, 종래의 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 전지팩연결회로에는 경고수단이 마련되어 있지 않아 그 전지팩연결회로의 고전압 프리차지 저항에 과전류가 흐르거나 과전압이 걸리고 프리차지 릴레이가 온 상태로 있을 때도 운전자가 그러한 비상상황에 적절히 대처할 수 없었으며, 게다가 차량의 구동모터쪽 전력변환회로에 과전류가 흘러 평활캐패시터를 손상시키게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 차량의 시동키의 온시 전지팩으로부터 차량의 모니터유니트쪽 전력변환회로로 서지(Surge)성 전류가 인가되었을 때 배터리제어부(BMS) 또는 차량제어장치로부터 그 전력변환회로와 전지팩 사이에 배치되는 전지팩연결회로를 통해 전력변환회로의 평활캐패시터 또는 관련 소자들의 손상 가능성을 미리 차단할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 운전중 전지팩연결회로의 프리차지 저항에 과전류가 흐르거나, 또는 그 전지팩연결회로의 프리차지 릴레이가 과전류 또는 과전압에 의해 오프되었을 때 경고수단을 통해 운전자에게 진단결과를 알려 차량의 안전운전에 기여할 수 있도록 하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리 방법은 배터리제어부(BMS) 또는 차량제어장치를 통해 전지팩연결회로의 해당 릴레이에 제어신호용 전원을 인가하는 단계와; 상기 전지팩연결회로의 프리차지 저항으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 단계와; 상기 검출된 전류 또는 전압을 배터리제어부(BMS)의 메모리부에 미리 저장된 표준대응정보와 비교해 그 검출된 값이 해당 전지팩의 정상범위 내에 속하는지의 여부를 판단하는 단계와; 상기 판단결과, 그 검출된 값이 정상범위 내에 있으면 정상적인 충전작업을 수행하고 그렇지 않으면 상기 프리차지 릴레이를 오프시킨 후 상기 배터리제어부와 전기적으로 연결되는 경고수단을 통해 운전자에게 경고신호를 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.

전술한 바와 같이 구성된 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량의 시동키가 온상태로 전환되면 배터리제어부(BMS) 또는 차량제어장치를 통해 전지팩연결회로(1)의 해당 릴레이(3,4,4a)에 제어신호용 전원을 인가한다(S300).

이어서, 상기 전지팩연결회로(1)의 프리차지 저항(2)으로부터 전류 또는 전압을 검출한다(S305).

이어서, 상기 검출된 전류 또는 전압을 배터리제어부(BMS)의 메모리부(도시되지 않음)에 미리 저장된 표준대응정보와 비교한다(S310). 그런 다음, 그 검출된 값이 해당 전지팩의 정상범위 내에 속하는지의 여부를 판단한다(S315).

상기 판단결과, 그 검출된 값이 정상범위 내에 있으면 정상적인 충전작업을 수행하고(S325), 그렇지 않으면 상기 프리차지 릴레이(3)를 오프시킨 후(S335) 상기 배터리제어부와 전기적으로 연결되는 경고수단(도시되지 않음)을 통해 운전자에게 경고신호를 보낸다(S350).

여기에서, 상기 판단단계(S315)를 통해 얻어진 소정 측정값과 표준대응정보 간의 각 비교결과는 메모리부에 저장되는 것이 바람직하다(S320, S330).

상기 프리차지 릴레이를 오프시키는 단계(S335)는 상기 프리차지 릴레이(3)로부터 검출되는 릴레이 제어신호가 대기된 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.

상기 프리차지 릴레이(3)가 오프되면 그 프리차지 릴레이로부터 해당 차량의 모터유니트 쪽으로 인가되는 과전류 또는 과전압이 차단되게 되며, 그로 인해 상기 모터유니트 내의 평활캐패시터가 과전류 또는 과전압으로부터 안전하게 보호될 수 있게 된다.

한편, 상기 경고수단은 표시램프 또는 스피커일 수 있으며, 상기 표시램프는 차량의 대시보드패널쪽 계기판에 구비되는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 프리차지 릴레이가 오프되면 그 프리차지 릴레이(3)의 오프횟수를 메모리부에 누적시킨다(S340).

이어서, 상기 프리차지 릴레이(3)의 누적 오프횟수가 메모리부에 미리 저장 되어 설정된 그 프리차지 릴레이의 허용 오프횟수 이내인지의 여부를 판단한다(S345).

상기 판단결과, 상기 누적된 오프횟수가 허용 오프횟수 이내이면 경고수단을 통해 운전자에게 경고신호를 보낸다(S350). 한편, 그와는 달리 상기 누적된 오프횟수가 허용 오프횟수를 초과하면 전지팩의 운용을 차단한다(S355).

전술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 시동키의 온시 전지팩으로부터 차량의 모니터유니트쪽 전력변환회로로 서지(Surge)성 전류가 인가되었을 때 그 전력변환회로와 전지팩 사이에 배치되는 전지팩연결회로를 통해 전력변환회로의 평활캐패시터 또는 관련 소자들의 손상 가능성을 미리 차단할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 운전중 전지팩연결회로의 프리차지 저항에 과전류가 흐르거나, 또는 그 전지팩연결회로의 프리차지 릴레이가 과전류 또는 과전압에 의해 오프되었을 때 경고수단을 통해 운전자에게 진단결과를 알려 차량의 안전운전에 기여할 수 있게 한다.

Claims (10)

1. 배터리제어부(BMS) 또는 차량제어장치를 통해 전지팩연결회로의 해당 릴레이에 제어신호용 전원을 인가하는 단계와;

   상기 전지팩연결회로의 프리차지 저항으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 단계와;

   상기 검출된 전류 또는 전압을 배터리제어부의 메모리부에 미리 저장된 표준대응정보와 비교해 그 검출된 값이 해당 전지팩의 정상범위 내에 속하는지의 여부를 판단하는 단계와;

   상기 판단결과, 그 검출된 값이 정상범위 내에 있으면 정상적인 충전작업을 수행하고 그렇지 않으면 상기 프리차지 릴레이를 오프시킨 후 상기 배터리제어부와 전기적으로 연결되는 경고수단을 통해 운전자에게 경고신호를 보내는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 판단단계를 통해 얻어진 소정 측정값과 표준대응정보 간의 각 비교결과는 메모리부에 저장되는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 프리차지 릴레이를 오프시키는 단계는 상기 프리차지 릴레이로부터 검출되는 릴레이 제어신호가 대기된 상태에서 수행되는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 프리차지 릴레이를 오프시키는 단계에서, 상기 프리차지 릴레이가 오프되면 그 프리차지 릴레이로부터 해당 차량의 모터유니트 쪽으로 인가되는 과전류 또는 과전압이 차단되어 그 모터유니트 내의 평활캐패시터가 보호되는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 경고수단은 표시램프 또는 스피커인 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 표시램프는 차량의 대시보드패널쪽 계기판에 구비되는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 프리차지 릴레이 오프단계와 상기 경고신호 송출단계 사이에는 상기 프리차지 릴레이의 오프횟수를 메모리부에 누적시키는 단계가 더 포함되는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 누적 단계에 이어, 상기 프리차지 릴레이의 누적 오프횟수가 메모리부에 미리 저장되어 설정된 그 프리차지 릴레이의 허용 오프횟수 이내인지의 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 판단결과, 상기 누적된 오프횟수가 허용 오프횟수 이내이면 경고수단을 통해 운전자에게 경고신호를 보내는 단계를 수행하는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 판단결과, 상기 누적된 오프횟수가 허용 오프횟수를 초과하면 전지팩의 운용을 차단하는 단계를 더 포함하는 것인 HEV와 EV를 위한 전지팩 관리방법.

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