KR20130053037A - 친환경 자동차의 강제 방전 시스템 및 그 방법 - Google Patents

친환경 자동차의 강제 방전 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

친환경 자동차의 강제 방전 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템은, 차량의 시동 오프(IG OFF)나 고장 상황을 감시하는 모니터링부, 상위 제어기로써 상기 시동 오프(IG OFF)나 상기 고장 상황이 발생하면 하위 제어기들의 정상 여부를 판별하여 정상 동작하는 하위 제어기에 강제 방전 명령을 전달하는 HCU(Hybrid Control Unit), 상기 강제 방전 명령을 수신하면 모터를 이용한 강제 방전 수행을 제어하는 MCU(Motor Control Unit), 상기 강제 방전 명령을 수신하면 HSG(Hybrid Starter-Generator)를 이용한 강제 방전 수행을 제어하는 GCU(Generator Control Unit) 및 상기 강제 방전 명령을 수신하면 전장 부하를 통해 강제 방전을 제어하는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)를 포함한다.

Description

친환경 자동차의 강제 방전 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ENFORCED DISCHARGE OF ENVIRONMENT-FRIENDLY VEHICLE}
본 발명은 친환경 자동차의 강제 방전 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 친환경 자동차의 고전압으로부터 사용자를 보호하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 기존의 내연기관 자동차와는 다르게 친환경 자동차인 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)와 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)는 모터의 힘으로 운행할 수 있다.
즉, 친환경 자동차는 엔진이 아닌 모터의 힘으로도 움직이기 때문에 고전압의 대용량 배터리가 장착되며, 그로 인해 환경 자동차 제작 회사들은 고전압으로부터 안전성을 확보하기 위한 많은 노력을 기울이고 있다.
한편, 도 1은 일반적인 친환경 자동차의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 1을 참조하면, 친환경 자동차의 구동 모터와 HSG(Hybrid Starter-Generator)를 구동하는 인버터에는 메인 배터리로부터 전력을 안정적으로 공급받기 위한 대용량 커패시터가 탑재되어 있다. 이 대용량 커패시터는 공급되는 전력의 노이즈(Noise) 및 리플(Rifle) 등을 억제하여 전압변동을 감쇠시키는 역할을 한다.
친환경 자동차가 키 온(Key ON) 상태가 되면 메인 배터리의 메인 릴레이가 같이 온(ON)이 되어 대용량 커패시터에 고전압이 충전되며, 그 결과 인버터나 LDC(Low voltage DC-DC Converter)는 일정한 DC 전압으로 구동할 수 있게 된다.
하지만, 친환경 자동차의 고장상황이나 자동차 키 오프(Key OFF) 상황에서는 메인 배터리의 메인 릴레이가 오프(OFF) 되므로 대용량 커패시터에 차 있는 에너지가 서서히 방전되기 시작한다. 이 상태에서 아무런 조치를 취하지 않고 자연 방전이 되길 기다릴 경우 방전 시간이 길어져 고전압에 의한 위험을 초래 할 수 있는 문제가 있다.
이러한 문제를 예를 들면 다음과 같다.
첫째, 사용자가 키 오프(Key OFF) 이후 바로 차량 보닛(Bonnet)을 열고, 고전압 라인(Line)을 제어기에서 분리할 경우, 고전압에 의한 위험을 초래할 수 있다(IG OFF시).
둘째, 에어백(Airbag)이 작동할 정도의 외부로부터 큰 충돌이 일어나 고전압 커넥터가 제어기로부터 분리되어 차체 혹은 다른 면에 접촉될 경우, 고전압에 의한 위험을 초래할 수 있다(에어백 신호시).
셋째, 시동이 켜 있는 상태에서 사용자가 고전압 커넥터를 제어기로부터 분리할 경우, 고전압에 의한 위험을 초래 할 수 있다(인터락 해제시).
따라서, 환경 자동차의 고장상태나 정상 적인 IG off 상황에서 메인 배터리로부터 형성된 고전압을 최대한 빠르게 강제 방전을 시켜, 고전압으로 인한 2차적 위험요소를 제거하는 방안이 절실히 요구된다.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 친환경 자동차의 고장상태나 정상 적인 IG off 상황에서, 고전압으로부터 사용자를 보호하는 친환경 자동차 강제 방전 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템은,
차량의 시동 오프(IG OFF)나 고장 상황을 감시하는 모니터링부; 상위 제어기로써 상기 시동 오프(IG OFF)나 상기 고장 상황이 발생하면 하위 제어기들의 정상 여부를 판별하여 정상 동작하는 하위 제어기에 강제 방전 명령을 전달하는 HCU(Hybrid Control Unit); 상기 강제 방전 명령을 수신하면 모터를 이용한 강제 방전 수행을 제어하는 MCU(Motor Control Unit); 상기 강제 방전 명령을 수신하면 HSG(Hybrid Starter-Generator)를 이용한 강제 방전 수행을 제어하는 GCU(Generator Control Unit); 및 상기 강제 방전 명령을 수신하면 전장 부하를 통해 강제 방전을 제어하는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)를 포함한다.
또한, 상기 HCU는, 배터리의 메인 릴레이를 오프하고, 엔진이 구동중인 경우 엔진 구동을 정지(OFF)시킬 수 있다.
또한, 상기 모니터링부는, 상기 차량의 시동 온(IG ON) 또는 시동 오프(IG OFF)상태를 감지하는 시동 감시 모듈; 엔진의 구동 상태를 감시하는 엔진 감시 모듈; 보닛(Bonnet)이 열리거나 닫힌 상태를 감시하는 보닛 감시 모듈; 외부의 물리적 충돌에 의하여 에어백 작동된 상태를 감시하는 에어백 감시 모듈; 및 상기 MCU, GCU 및 LDC의 선로상태나 입출력 신호를 체크하고 설정기준에 따른 정상여부를 감시하는 제어기 감시 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하위 제어기들은, 인버터의 대용량 커패시터에 축적된 전압을 방전시킬 수 있다.
또한, 상기 MCU 및 GCU는, q(Quadrature)축 전류는 0이고 d(Direct)축 전류는 최대로 하는 0토크제어를 수행하여 인버터의 대용량 커패시터의 전압이 각각 모터 열로 손실되도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
또한, 상기 모터는, 3상 매입형 영구자석 동기모터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LDC는, 보조 배터리의 순간 충전전압을 높이거나 차량 내 전기 장치로 전원을 공급하여 상기 강제 방전을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상위 제어기인 HCU(Hybrid Control Unit)와 하위 제어기인 HCU(Hybrid Control Unit), GCU(Generator Control Unit) 및 LDC(Low voltage DC-DC Converter)를 포함하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템이 강제 방전을 수행하는 방법은,
a) HCU(Hybrid Control Unit)가 차량의 시동 오프(IG OFF), 보닛 개방, 에어백 작동 중 적어도 하나의 정보를 획득하여 강제 방전을 수행해야 하는 상황을 파악하는 단계; b) 배터리의 메인 릴레이를 오프(OFF) 시키는 단계; 및 c) 하위 제어기들의 정상 여부를 판별하여 정상 동작하는 적어도 하나의 하위 제어기에 강제 방전 명령을 전달하여 인버터의 대용량 커패시터에 축적된 전압을 강제 방전 시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 b) 단계는, 상기 HCU가 엔진의 구동 여부를 파악하여 상기 엔진이 구동 중인 경우 엔진 구동을 정지(OFF)시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계 이후에, d-1) 상기 MCU가 상기 강제 방전 명령을 수신하면 모터의 q(Quadrature)축 전류는 0이고 d(Direct)축 전류는 최대로 하는 0토크제어를 수행하여 상기 강제 방전을 수행 하는 단계; d-2) 상기 GCU가 상기 강제 방전 명령을 수신하면 HSG(Hybrid Starter-Generator)의 상기 0토크 제어를 하여 상기 강제 방전을 수행 하는 단계; 및 d-3) 상기 LDC가 상기 강제 방전 명령을 수신하면 전장 부하에 전원을 공급하여 상기 강제 방전을 수행하는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)단계 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는, 상기 HCU가 상기 하위 제어기들의 선로상태나 입출력 신호를 체크하고 설정기준에 따른 각 하위 제어기들의 정상여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, d-3) 단계는, 상기 LDC가 보조 배터리의 순간 충전전압을 높이거나 차량 내 전기 장치로 전원을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 구성에 의하여 본 발명의 실시 예에 따르면, 친환경 자동차의 시동 오프(IG OFF)상황이나 에어백이 작동할 정도의 사고가 발생한 경우 빠르게 강제 방전을 수행하여 고전압으로부터 사용자를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 인터락 해제 및 사고 발생시 엔진을 강제 오프(OFF)시켜 역기전력 발생을 예방하고, 정상 상태인 하위 제어기들을 선택적으로 이용하여 강제 방전을 수행함으로써 효과적인 방전을 수행할 수 있다.
도 1은 일반적인 친환경 자동차의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 메인 릴레이의 오프 시 역기전력 전압에 의해 커패시터가 충전되는 상태를 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 친환경 자동차는 하이브리드 자동차(HEV)와 전기 자동차(EV)를 포함하는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템(100)은 배터리(110), 메인 릴레이(120), 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(130), 모터(131), 발전제어기(Generator Control Unit, GCU)(140), HSG(Hybrid Starter and Generator)(141), LDC(Low voltage DC-DC Converter)(150), 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU) (160), 모니터링부(170) 및 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)(180)을 포함한다.
배터리(110)는 대용량 고전압 배터리로 모터(131)에 전원을 공급하고, 브레이크 제동에 의한 회생제동 모드에서 모터(131)의 회생 제동 에너지로 충전된다.
메인 릴레이(120)는 자동차의 시동 온(IG ON) 상태에 따라 온(ON) 되어 배터리(110)의 고전압 전원을 인가하고, 자동차의 시동 오프(IG OFF) 상태에 따라 오프(OFF)되어 인가되는 전원을 차단한다.
MCU(130)는 인버터를 포함하며, 네트워크를 통해 HCU(180)에서 인가되는 제어신호에 따라 모터(131)의 구동을 제어한다.
특히, MCU(130)는 메인 릴레이(120)가 오프(OFF)된 상태에서 HCU(180)의 강제 방전 명령에 따라 모터(131)를 이용한 강제 방전을 수행할 수 있다.
예컨대, MCU(130)는 모터의 q(Quadrature)축 전류는 0이고 d(Direct)축 전류는 최대로 하는 0토크제어를 수행하여 전압이 모터(131)에서 열로 손실되도록 한다. 여기서, q축 전류가 0이면 아무리 큰 d축 전류를 흘리더라도 토크는 발생하지 않는다. 그러므로 차량의 시동 오프(IG OFF)시 또는 에어백 작동 신호 감지 시(사고시), q축 전류를 인가하지 않고 d축 전류만 최대값으로 인가하여 모터(131)의 토크 발생 없이 전류를 대부분 모터(131)에서 열로 손실시킬 수 있다.
모터(131)는 3상 교류모터인 매입형 영구자석 동기모터(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)로 구성할 수 있으며, MCU(130)의 제어에 따라 구동되어 출력토크가 조절하고, 감속시에 결정되는 회생제동량으로 회생제동을 실행한다.
GCU(140)는 시동 모터의 출력 파워와 HCU(180)의 제어에 따라 HSG(141)의 발전량을 제어한다.
특히, GCU(140)는 위와 마찬가지로 메인 릴레이(120)가 오프(OFF)된 상태에서 HCU(180)의 강제 방전 명령에 따라 HSG(141)를 이용한 강제 방전을 수행할 수 있다.
HSG(Hybrid Starter and Generator)(141)는 하이브리드 시동 및 발전 모터로 차량 시동을 위한 전력을 생산한다.
LDC(150)는 저전압 DC-DC 컨버터로 직류를 스위칭시켜 교류로 만들고 이 교류를 코일, 트랜스, 커패시턴스 등을 이용해 승압 또는 강압시킨 다음, 다시 정류시켜 DC로 만들어 각 전장 부하에서 사용되는 전압에 맞게 전기를 공급 한다.
특히, LDC(150)는 메인 릴레이(120)가 오프(OFF)된 상태에서 HCU(180)의 강제 방전 명령에 따라 전장 부하를 통해 순간 소모 전력을 높여 강제 방전을 수행할 수 있다.
ECU(160)는 차량 네트워크를 통해 상위 제어기인 HCU(180)에서 인가되는 제어신호에 따라 엔진의 전반적인 동작을 제어한다.
모니터링부(170)는 친환경 자동차의 전반적인 운용상태를 감시하기 위한 센싱정보를 수집하고 이를 분석하여 감시된 정보를 HCU(180)로 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링부(170)는 시동 감시 모듈(171), 엔진 감시 모듈(172), 보닛 감시 모듈(173), 에어백 감시 모듈(174) 및 제어기 감시 모듈(175)를 포함한다.
시동 감시 모듈(171)은 시동키의 입력으로부터 친환경 자동차의 시동 온(IG ON) 및 시동 오프(IG OFF)상태를 감지한다.
엔진 감시 모듈(172)은 엔진의 구동 상태 및 RPM과 같은 동작 상태 등을 감시한다.
보닛 감시 모듈(173)은 자동차의 사고나 고장 및 유지보수를 위한 점검을 위해 보닛이 열리거나 닫힌 상태를 감시한다.
에어백 감시 모듈(174)은 외부의 물리적 충돌에 의하여 에어백이 작동된 자동차의 고장 상황을 감시한다.
제어기 감시 모듈(175)은 MCU(130), GCU(140) 및 LDC(150)의 하위 제어기들의 선로상태나 입출력 신호를 체크하고 설정기준에 따른 각 하위 제어기들의 정상여부를 감시한다. 여기서, 하위 제어기들의 정상여부를 감시한다는 것은 하위 제어기들과 각각 연결되는 구동 모터(131), HSG(141), 전장 부하 등의 정상여부를 판단하는 것을 의미한다.
이상의 설명에서 모니터링부(170)는 편의상 도 2에서 HCU(180)와 분리 구성되는 것으로 표현되었으나 이에 한정되지 않으며, HCU(180)에 포함될 수 있다.
HCU(180)는 친환경 자동차의 전반적인 동작을 총괄 제어하는 상위 제어기로써 하위 제어기인 MCU(130), GCU(140) 및 LDC(150)들과 캔(CAN) 통신하여 모터의 토크와 속도 및 발전 토크량을 제어한다.
HCU(180)는 상기 배경설명에서 제시하고 있는 고전압에 의한 위험을 초래할 수 있는 IG OFF, 에어백 신호 및 인터락 해제 상황을 모니터링부(170)로부터 수신하여 강제 방전을 수행해야 하는 상황을 파악하고, 하위 제어기인 MCU(130), GCU(140) 및 LDC(150)의 정상여부를 판단한다. 그리고, 정상 동작하는 제어기들로 강제 방전 명령을 전송하여 커패시터에 남아있는 고전압을 빠르게 강제 방전하도록 제어한다.
또한, HCU(180)은 엔진을 제어하는 ECU(160)와 통신하여 엔진 시동 관련 릴레이 제어 및 고장 진단을 하고, 상기 강제 방전을 수행해야 하는 상황이 발생하면 엔진 오프명령을 ECU(160)로 전달하여 엔진의 시동을 오프(OFF)하는 제어를 수행할 수 있다.
이와 같이 전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템(100)에서 일반적인 제어동작은 하이브리드 자동차 및 전기 자동차와 동일 내지 유사하게 이루어지므로 이에 대한 동작 설명은 생략하고, 강제 방전에 필요한 동작에 대해서만 설명하였다.
한편, 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템(100)의 구성을 이용하여 사용자를 고전압에 의한 위험으로부터 보호하는 강제 방전 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 자동차의 강제 방전 시스템(100)의 HCU(180)는 모니터링부(170)로부터 시동 오프(IG OFF) 신호, 보닛 개방신호, 에어백 작동 신호 중 적어도 하나를 수신하여 강제 방전을 수행해야 하는 상황을 파악한다(S110).
HCU(180)는 강제 방전을 위해 메인 릴레이(120)를 오프(OFF) 하여 배터리(110)의 고전압이 인버터나 모터 등으로 인가되는 것을 차단한다(S120).
HCU(180)는 엔진이 오프(OFF)된 상태인지 파악하여 엔진이 구동 중이면(S130; 아니오), 엔진 오프명령을 ECU(160)로 전달하여 엔진구동을 정지시킨다(S140). 반면, S130 단계에서 엔진 오프(OFF) 상태인 것으로 파악되면(S130; 예), 상기 S140 단계를 생략한다.
본 발명에서의 강제 방전은 인버터 대용량 커패시터의 전압을 빠르게 떨어뜨리는 것을 의미하는 반면, 인터락이나 에어백이 작동된 사고의 경우 메인 릴레이(120)가 오프(OFF)되더라도 일정시간 동안 엔진이 구동되어 역기전력 전압에 의해 커패시터가 충전되는 문제가 있다.
도 5는 메인 릴레이의 오프 시 역기전력 전압에 의해 커패시터가 충전되는 상태를 나타낸다.
일반적으로 친환경 자동차의 구조에서는 엔진과 HSG(141)가 폴리로 연결되어 있기 때문에 엔진이 켜져(ON)있는 경우, 역기전력이 HSG(141)를 통해 배터리(110)쪽으로 넘어오게 된다.
그리고, 첨부된 도 5와 같이 메인 릴레이(120)가 오프(OFF)되더라도 엔진이 구동 중이면 대용량 커패시터에 최소 100V 이상의 역기전 전압이 충전(Charging) 되는 문제가 있다. 이와 같이 대용량 커패시터의 강제 방전에 반한 문제를 해결하기 위하여 발명의 실시 예에 따른 HCU(180)는 인터락 해제나 에어백 작동 신호가 발생하는 경우 엔진을 강제 오프(OFF) 제어를 수행한다.
다음, HCU(180)는 하위 제어기인 MCU(130), GCU(140) 및 LDC(150)가 정상 상태인지 파악하고, 정상상태인 것으로 판별되는 하위 제어기만을 이용하여 강제 방전을 수행한다(S150). 이 때, 도 4에서는 생략되었으나 HCU(180)는 MCU(130), GCU(140) 및 LDC(150) 중 정상상태가 아닌 고장상태로 판별되는 특정 하위 제어기로는 강제 방전을 수행하지 않는다.
예컨대, 제어와 관련된 레졸버의 고장이 발생된 하위 제어기로 강제 방전을 시도하는 경우 과전압과 같은 더 큰 문제를 유발할 수 있다. 따라서, HCU(180)는 하위 제어기의 정상상태를 판단하고, 정상상태로 판별된 하위 제어기만을 선택적으로 이용하여 강제 방전을 수행하는 것이다.
먼저, HCU(180)는 MCU(130)가 정상인 것으로 파악되면(S161), MCU(130)로 강제 방전 명령을 전달하고, MCU(130)가 모터의 0토크제어를 이용한 강제 방전을 수행한다.
또한, HCU(180)는 GCU(140)가 정상인 것으로 파악되면(S171), GCU(140)로 강제 방전 명령을 전달하고, GCU(140)가 HCU(141)의 0토크제어를 이용한 강제 방전을 수행한다.
또한, HCU(180)는 LDC(150)가 정상인 것으로 파악되면(S181), LDC(150)로 강제 방전 명령을 전달하고, LDC(150)가 순간적으로 전장 부하의 소모 전력을 높여 강제 방전을 수행한다. 예를 들면, LDC(150)는 보조 배터리(미도시)의 순간 충전전압을 높이거나 차량 내 전기 장치로 전원을 공급하여 순간 소모 전력을 높일 수 있다.
HCU(180)는 대용량 커패시터의 강제 방전이 완료되면 고전압에 의한 위험이 해소된 것으로 강제 방전 상황을 종료한다(S190).
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 친환경 자동차의 시동 오프(IG OFF)상황이나 에어백이 작동할 정도의 사고가 발생한 경우 빠르게 강제 방전을 수행하여 고전압으로부터 사용자를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 인터락 해제 및 사고 시 엔진 오프(OFF)시켜 역기전력 발생을 예방하고, 정상상태인 하위 제어기들을 선택적으로 이용하여 강제 방전을 수행함으로써 강제 방전의 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 강제 방전 시스템 110: 배터리
120: 메인 릴레이 130: MCU
131: 모터 140: GCU
141: HSG 150: LDC
160: ECU 170: 모니터링부
180: HCU

Claims (12)

  1. 차량의 시동 오프(IG OFF)나 고장 상황을 감시하는 모니터링부;
    상위 제어기로써 상기 시동 오프(IG OFF)나 상기 고장 상황이 발생하면 하위 제어기들의 정상 여부를 판별하여 정상 동작하는 하위 제어기에 강제 방전 명령을 전달하는 HCU(Hybrid Control Unit);
    상기 강제 방전 명령을 수신하면 모터를 이용한 강제 방전 수행을 제어하는 MCU(Motor Control Unit);
    상기 강제 방전 명령을 수신하면 HSG(Hybrid Starter-Generator)를 이용한 강제 방전 수행을 제어하는 GCU(Generator Control Unit); 및
    상기 강제 방전 명령을 수신하면 전장 부하를 통해 강제 방전을 제어하는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)
    를 포함하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 HCU는,
    배터리의 메인 릴레이를 오프하고, 엔진이 구동중인 경우 엔진 구동을 정지(OFF)시키는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 차량의 시동 온(IG ON) 또는 시동 오프(IG OFF)상태를 감지하는 시동 감시 모듈;
    엔진의 구동 상태를 감시하는 엔진 감시 모듈;
    보닛(Bonnet)이 열리거나 닫힌 상태를 감시하는 보닛 감시 모듈;
    외부의 물리적 충돌에 의하여 에어백 작동된 상태를 감시하는 에어백 감시 모듈; 및
    상기 MCU, GCU 및 LDC의 선로상태나 입출력 신호를 체크하고 설정기준에 따른 정상여부를 감시하는 제어기 감시 모듈
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하위 제어기들은,
    인버터의 대용량 커패시터에 축적된 전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 MCU 및 GCU는,
    모터의 q(Quadrature)축 전류는 0이고 d(Direct)축 전류는 최대로 하는 0토크제어를 수행하여 인버터의 대용량 커패시터의 전압이 각각 모터 열로 손실되도록 하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터는,
    3상 매입형 영구자석 동기모터인 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LDC는,
    보조 배터리의 순간 충전전압을 높이거나 차량 내 전기 장치로 전원을 공급하여 상기 강제 방전을 제어하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템.
  8. 상위 제어기인 HCU(Hybrid Control Unit)와 하위 제어기인 HCU(Hybrid Control Unit), GCU(Generator Control Unit) 및 LDC(Low voltage DC-DC Converter) 를 포함하는 친환경 자동차의 강제 방전 시스템이 강제 방전을 수행하는 방법에 있어서,
    a) HCU(Hybrid Control Unit)가 차량의 시동 오프(IG OFF), 보닛 개방, 에어백 작동 중 적어도 하나의 정보를 획득하여 강제 방전을 수행해야 하는 상황을 파악하는 단계;
    b) 배터리의 메인 릴레이를 오프(OFF) 시키는 단계; 및
    c) 하위 제어기들의 정상 여부를 판별하여 정상 동작하는 적어도 하나의 하위 제어기에 강제 방전 명령을 전달하여 인버터의 대용량 커패시터에 축적된 전압을 강제 방전 시키는 단계
    를 포함하는 친환경 자동차의 강제 방전 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 HCU가 엔진의 구동 여부를 파악하여 상기 엔진이 구동 중인 경우 엔진 구동을 정지(OFF)시키는 단계를 포함하는 친환경 자동차의 강제 방전 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 c) 단계 이후에,
    d-1) 상기 MCU가 상기 강제 방전 명령을 수신하면 모터의 q(Quadrature)축 전류는 0이고 d(Direct)축 전류는 최대로 하는 0토크제어를 하여 상기 강제 방전을 수행 하는 단계;
    d-2) 상기 GCU가 상기 강제 방전 명령을 수신하면 HSG(Hybrid Starter-Generator)의 상기 0토크 제어를 하여 상기 강제 방전을 수행 하는 단계; 및
    d-3) 상기 LDC가 상기 강제 방전 명령을 수신하면 전장 부하에 전원을 공급하여 상기 강제 방전을 수행하는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)단계
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 HCU가 상기 하위 제어기들의 선로상태나 입출력 신호를 체크하고 설정기준에 따른 각 하위 제어기들의 정상여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    d-3) 단계는,
    상기 LDC가 보조 배터리의 순간 충전전압을 높이거나 차량 내 전기 장치로 전원을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 강제 방전 방법.
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