KR20120031609A - 차량의 회생전력 손실 방지 방법 - Google Patents

차량의 회생전력 손실 방지 방법 Download PDF

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임태웅
김재웅
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 회생전력 손실 방지 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 회생전력을 직접 전장 부하로 공급하여 주 배터리의 수명을 연장시킬 수 있으며 회생 제동 시 주 배터리의 충방전으로 발생되는 전력 손실을 최소화함으로써, 차량 주행 거리를 향상시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 전장 부하에서 전력을 요구하는 상태이고, 회생 제동으로 인해서 회생 전력이 생성되면, 현재 배터리의 충전 용량이 기준값 이상인지 여부를 확인하는 충전 용량 확인 단계 및 배터리의 현재 충전 상태가 기준값을 초과하면, 회생 전력과 전장 부하에서 요구하는 전력량인 전장 부하량을 비교하여, 회생 전력을 전장 부하로 직접 공급하고, 남는 전력으로 배터리를 충전하는 충전 및 공급 단계를 개시한다.

Description

차량의 회생전력 손실 방지 방법{METHOD FOR REDUCING LOSSES POWER REGENERATED IN VEHICLE}
본 발명은 차량의 회생전력 손실 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 회생전력을 직접 전장 부하로 공급하여 주 배터리의 수명을 연장시킬 수 있으며 회생 제동 시 주 배터리의 충방전으로 발생되는 전력 손실을 최소화함으로써, 차량 주행 거리를 향상시킬 수 있는 차량의 회생전력 손실 방지 방법에 관한 것이다.
지구 온난화 및 석유 자원 고갈을 극복하기 위해서 전기차량 및 하이브리드 차량과 같은 친 화경 차량에 대한 개발이 이루어지고 있다. 특히 전기 차량의 경우 무공해 차량으로 가장 각광 받고 있다. 그러나 이러한 전기 차량을 실용화시키기 위해서는, 충전후의 총 주행 거리, 차량 가격 및 안정성 등에 대한 개발이 요구된다.
여기서 주행 거리는 배터리의 용량과 직결된다. 그러나 이러한 배터리의 용량을 증가시키기 위해서는 배터리의 크기가 증가되고, 배터리의 가격 역시 증가되어 차량 전체의 가격을 증가시키기 때문에 실질적으로 배터리 용량을 일정 용량 이상으로 증가시키기에는 한계가 따른다.
이와 같이 배터리 용량의 한계로 인해서, 전기 차량의 주행 거리를 증가시키는 데도 한계가 발생된다. 그러므로 현재의 배터리의 용량을 가지고 최대한의 주행 거리를 증가시키는 것이 요구된다. 그러나 배터리의 충 방전이 반복될 때, 배터리 내부 저항으로 인해서 전력 손실이 발생되고, 충방전 횟수에 따라서 배터리의 수명이 저하되므로, 충전 용량이 저하되어 차량의 주행 거리 역시 저하된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회생전력을 직접 전장 부하로 공급하여 주 배터리의 수명을 연장시킬 수 있으며 회생 제동 시 주 배터리의 충방전으로 발생되는 전력 손실을 최소화함으로써, 차량 주행 거리를 향상시킬 수 있는 차량의 회생전력 손실 방지 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량의 회생전력 손실 방지 방법은 전장 부하에서 전력을 요구하는 상태이고, 회생 제동으로 인해서 회생 전력이 생성되면, 현재 배터리의 충전 용량이 기준 값 이상인지 여부를 확인하는 충전 용량 확인 단계 및 상기 배터리의 현재 충전 상태가 기준 값을 초과하면, 회생 전력과 전장 부하에서 요구하는 전력량인 전장 부하량을 비교하여, 상기 회생 전력을 상기 전장 부하로 직접 공급하고, 남는 전력으로 배터리를 충전하는 충전 및 공급 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전 및 공급 단계에서 상기 회생 전력량과 상기 전장 부하량이 동일하면, 상기 회생 전력량을 상기 전장 부하로 모두 직접 공급할 수 있다.
상기 충전 및 공급 단계에서 상기 회생 전력량이 상기 전장 부하량보다 크다면, 상기 회생 전력량을 상기 전장 부하로 직접 공급하고 남는 전력량으로 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 충전 및 공급 단계에서 상기 회생 전력량이 상기 전장 부하량보다 작다면, 상기 회생 전력량에 상기 배터리의 전력을 추가로 상기 전장 부하로 공급할 수 있다.
상기 충전량 확인 단계에서 상기 배터리 충전량이 기준 값 이하라면, 상기 전장 부하의 구동을 최소화하고 회생 전력을 통해 배터리를 충전할 수 있다.
본 발명에 의한 차량의 회생전력 손실 방지 방법은 회생전력을 직접 전장 부하로 공급하여 주 배터리의 수명을 연장시킬 수 있으며 회생 제동 시 주 배터리의 충방전으로 발생되는 전력 손실을 최소화함으로써, 차량 주행 거리를 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 회생전력 손실 방지 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에서 회생 전력과 전장 부하량이 동일할 때의 회생 전력의 이동 경로를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에서 회생 전력이 전장 부하량보다 클 때의 회생 전력의 이동 경로를 도시한 블록도이다.
도 4는 도 1에서 회생 전력이 전장 부하량보다 작을 때의 회생 전력의 이동 경로를 도시한 블록도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 회생전력 손실 방지 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 이러한 차량은 배터리의 전력에 의해 구동되는 모터의 구동력을 동력원으로 이용하는 전기차량일 수 있다. 그리고 도 2 내지 도 4에는 회생 전력 및 전장 부하량에 따른 전력 흐름을 보여주는 블록도가 도시되어 있다.
이하에서는 도 1의 차량의 회생전력 손실 방지 방법을 도 2 내지 도 4의 전력 흐름 블록도를 참조하여 설명하고자 한다.
우선 차량의 회생전력 손실 방지 방법은 전장 부하가 구동되어, 전력을 요구하는 상태인지 여부를 확인(S1)한다. 여기서, 전장 부하가 구동하지 않는 상태인, 전장 부하에서 요구하는 전력이 없다면, 차량은 주 배터리(11)의 전력에 의해 구동되는 모터를 동력원으로 하여 구동하거나, 회생 제동에 의해서 회생 전력 발생하면 회생 전력을 통해 배터리를 충전하는 일반 모드로 구동(S9) 된다.
그리고 전장 부하(13)는 전력 사용량이 가장 큰 공조 시스템의 히터 및 컴프레서(13a)와, 주 배터리(11)의 전압을 저전압으로 변환하여 저전압 전장 부하(13b)로 전력을 공급하기 위한 저전압 변환기(LDC)를 포함한다. 그리고 저전압 변환기(LDC)에 의해 변환된 저전압으로 보조 배터리를 충전하거나, 저전압 전장 부하(13b)로 전력을 공급한다.
그리고 전장 부하(13)에서 전력을 요구하는 상태이면, 회생 제동에 의해서 회생 전력이 발생되는 회생 제동 모드인지 여부를 확인(S2) 한다.
그리고 회생 제동 모드가 아닐 경우에는, 전력을 요구하는 전장 부하(13)들은 주 배터리(11) 부터 전력을 공급받아 구동(S10) 된다. 그리고 주 배터리(11)의 전력 흐름 및 회생 전력은 배터리 관리 시스템(12)을 통해서 제어된다.
그리고 회생 제동 모드일 경우에는, 현재 주 배터리(11)의 충전 용량(SOC)이 기준 값 이하인지 여부를 확인하는 충전 용량 비교 단계를 실행(S3)한다. 여기서 기준 값은 배터리의 최저 충전 용량(SOCmin)으로 설정할 수 있다.
그리고 주 배터리(11) 충전용량이 최저 충전 용량 보다 작다면, 회생 제동에 의해서 발생된 회생 전력으로 주 배터리(11)를 충전시키고, 전장 부하의 구동을 최소화 시킨(S11)다. 예를 들어 주 배터리(11) 충전용량이 최저 충전 용량 보다 작다면, 전력 소모량이 많은 공조 시스템의 구동을 제한할 수 있다.
그리고 주 배터리(11)의 충전 용량이 최저 충전 용량 보다 크다면, 회생 제동에 의해서 생성된 회생 전력과 전장 부하량을 비교(S4)하여, 회생 전력을 전장 부하로 직접 공급하고 남는 전력으로 배터리를 충전하는 충전 및 공급 단계(S5,S6, S7, S8)를 실행한다.
우선 전력 비교(S4)시 회생 전력과 전장 부하량이 동일하면, 도 2에 도시된 바와 같이 배터리 관리 시스템(12)은 모터(M)의 회생 제동 구동으로 인해 생성된 회생 전력을 모두 직접 전장 부하(13)로 공급되도록 제어(S6)한다. 그리고 이때 배터리 관리 시스템(12)은 주 배터리(11)가 회생 전력에 의해 충전되지 않도록 회생 전력이 주 배터리(11)로 인가되는 것을 차단한다.
그리고 전력 비교(S4)시 회생 전력과 전장 부하량이 다르다면, 회생 전력이 전장 부하량보다 큰지 여부를 확인(S5)한다.
그리고 회생 전력이 전장 부하량보다 크다면, 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 관리 시스템(12)은 모터(M)의 회생 제동 구동으로 생성된 회생 전력을 직접 전장 부하(13)로 공급하도록 제어(S6)하고, 전장 부하(13)로 공급하고 남는 회생 전력을 주 배터리(11)로 공급하여 주 배터리(11)를 충전시킨다. 즉, 배터리 관리 시스템(12)은 회생 전력을 우선 전장 부하(13)로 공급하고, 초과되는 회생 전력만을 주 배터리(11)에 충전 시킨다.
그리고 회생 전력이 전장 부하량보다 작다면, 도 4에 도시된 바와 같이 배터리 관리 시스템(12)은 전장 부하(13)에서 요구하는 전력을 공급하기 위해서, 모터(M)의 회생 제동 구동으로 생성된 회생 전력과, 주 배터리(11)의 전력을 추가로 전장 부하(13)로 공급한다. 즉, 배터리 관리 시스템(12)은 회생 전력을 우선 전장 부하(13)로 공급하고, 전장 부하(13)에서 요구하는 전력에 부족한 전력만을 주 배터리(11)를 통해서 추가적으로 공급한다.
이와 같이 차량의 회생전력 손실 방지 방법은 회생 전력과 전장 부하량을 비교하고, 우선적으로 회생전력을 직접 전장 부하로 직접 공급함으로써, 주 배터리(11)의 충방전 과정에서 주 배터리(11)의 내부저항에 의해서 전력이 손실되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 주 배터리(11)의 충방전으로 인해 주 배터리(11)의 수명이 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
그러므로 차량의 회생전력 손실 방지 방법은 회생전력을 직접 전장 부하로 직접 공급하여 주 배터리(11)의 수명을 연장시킬 수 있으며 주 배터리의 충방전에 의해서 전력이 손실되는 것을 방지함으로써, 차량 주행 거리를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 차량의 회생전력 손실 방지 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
11; 주 배터리 12; 배터리 관리 시스템
13; 전장 부하

Claims (5)

  1. 전장 부하에서 전력을 요구하는 상태이고, 회생 제동으로 인해서 회생 전력이 생성되면, 현재 배터리의 충전 용량이 기준 값 이상인지 여부를 확인하는 충전 용량 확인 단계; 및
    상기 배터리의 현재 충전 상태가 기준 값을 초과하면, 회생 전력과 전장 부하에서 요구하는 전력량인 전장 부하량을 비교하여, 상기 회생 전력을 상기 전장 부하로 직접 공급하고, 남는 전력으로 배터리를 충전하는 충전 및 공급 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 회생전력 손실 방지 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 및 공급 단계에서
    상기 회생 전력량과 상기 전장 부하량이 동일하면, 상기 회생 전력량을 상기 전장 부하로 모두 직접 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생전력 손실 방지 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 및 공급 단계에서
    상기 회생 전력량이 상기 전장 부하량보다 크다면, 상기 회생 전력량을 상기 전장 부하로 직접 공급하고 남는 전력량으로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생전력 손실 방지 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 및 공급 단계에서
    상기 회생 전력량이 상기 전장 부하량보다 작다면, 상기 회생 전력량에 상기 배터리의 전력을 추가로 상기 전장 부하로 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생전력 손실 방지 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전량 확인 단계에서
    상기 배터리 충전량이 기준 값 이하라면, 상기 전장 부하의 구동을 최소화하고 회생 전력을 통해 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생전력 손실 방지 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103832286A (zh) * 2014-03-26 2014-06-04 湘潭电机股份有限公司 一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法
KR101526430B1 (ko) * 2014-06-09 2015-06-05 현대자동차 주식회사 차량의 회생제동 제어장치 및 제어방법
US9969398B2 (en) 2015-06-22 2018-05-15 Hyundai Motor Company System and method for controlling LDC voltage of hybrid vehicle
US20240092190A1 (en) * 2016-12-30 2024-03-21 Textron Innovations Inc. Controlling electrical access to a lithium battery on a utility vehicle

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