KR20130078954A - Ｂｍｓ와 충전기 그리고 이들을 포함하는 차량용 충전시스템, 및 이의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 충전시스템에 관한 것으로, 상기 발명은 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System); 및 상기 BMS(Battery Management System)와 CAN 통신이 설정된 경우, 상기 설정된 CAN 통신을 통해 상기 BMS(Battery Management System)와 연동되고, 외부 전력공급원에 연결된 커넥터를 통해 공급된 전력을 이용하여 상기 BMS(Battery Management System)의 제어에 의해 상기 배터리를 충전하는 충전기;를 구비하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 BMS(Battery Management System)와 충전기 사이의 통신 인터페이스 포맷 및 시퀀스를 구체화함으로써 종래에 비해 안정적인 충전을 수행할 수 있다.

Description

ＢＭＳ와 충전기 그리고 이들을 포함하는 차량용 충전시스템, 및 이의 제어방법{Battery Management System and charger and Charging system for vehicle including the sames, and control method thereof}
본 발명은 차량용 충전시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 충전기와 BMS간의 통신 인터페이스의 포맷 및 시퀀스의 개선을 통해 충전성능을 향상할 수 있는 차량용 충전시스템에 관한 것이다.
종래 차량용 충전시스템은 차량용 배터리를 충전하기 위한 충전기와 배터리의 상태를 모니터링하여 충전기를 통해 상기 차량용 배터리를 충전하는 BMS(Battery Management System)로 이루어진다.
종래 차량용 충전시스템은 사전에 정의된 메시지 포맷을 구비한 CAN 통신에 의해 충전기와 BMS(Battery Management System) 사이를 연결하여 배터리의 충전을 수행한다.
그러나 위와 같은 종래 차량용 충전시스템에서 이용하는 충전기와 BMS(Battery Management System) 사이에 적용되는 CAN 통신의 메시지 포맷은 통신메시지의 구체화, 시퀀스의 최적화 및 RESERVED 영역에 대한 활용 측면에서 부족한 면을 가지고 있다.
KR 10-1997-0036332 A, 1997. 07. 22, 첨부도면 도 1
본 발명의 목적은 배터리의 충전과 관련된 BMS(Battery Management System)와 충전기 사이의 통신 인터페이스 포맷 및 시퀀스를 구체화하여 안정적인 충전이 가능한 차량용 충전시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은 차량용 충전시스템에 관한 것으로, 본 차량용 충전시스템은 차량에 장착된 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System); 및 상기 BMS(Battery Management System)와 CAN 통신이 설정된 경우, 상기 설정된 CAN 통신을 통해 상기 BMS(Battery Management System)와 연동되고, 외부 전력공급원에 연결된 커넥터를 통해 공급된 전력을 이용하여 상기 BMS(Battery Management System)의 제어에 의해 상기 배터리를 충전하는 충전기;를 구비하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 BMS(Battery Management System)는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 충전기의 송신메시지 중 커넥터의 연결상태를 확인하여 상기 커넥터가 연결된 것으로 확인된 경우 상기 배터리의 충전을 시작하도록 상기 충전기를 제어할 수 있다.
상기 충전기는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 중 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제1 임계온도 이상인 경우 충전 동작을 종료할 수 있다.
또한 상기 충전기는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제2 임계온도 이상이고 상기 제1 임계온도 미만인 경우 충전전력값을 사전에 정해진 전력제한범위로 제한하고 상기 제한된 전력제한범위에 대응하는 충전기 전력제한정보를 상기 BMS(Battery Management System)로 송신할 수 있다.
상기 충전기는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 중 충전전력 제한정보를 확인하고, 이 확인된 충전전력 제한정보에 의하여 사전에 정해진 전력제한범위를 설정하며, 충전전력이 상기 설정된 전력제한범위 내에서 유지되도록 상기 배터리를 충전할 수 있다.
상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 포맷은 BMS1 및 BMS2로 구분되고, 상기 BMS1는 BMS 코드, BMS CAN 프로토콜 버전, CP 모드시 정전력 지령을 포함하며, 상기 BMS2는 차량내부 CAN 통신 준비명령, BMS 고장 외 고장상황 발생시 경보설정, 충전불가 고장상황 발생시 오류설정, 충전시 고전압릴레이 ON/OFF 상태, 충전상태, 충전완료상태, SOC, 충전잔여시간, CC모드시 정전류값 및 CV모드시 정전압값을 포함하고, 상기 배터리 내부온도 정보는 상기 BMS1의 최상위바이트에 배치되고, 상기 충전전력 제한정보는 상기 BMS2의 최하위바이트에 배치될 수 있다.
상기 충전기의 송신메시지의 데이터포맷은 OBC1, OBC2 및 OBC3으로 구분되고, 상기 OBC1은 충전기 코드, 충전기 CAN 프로토콜 버전을 포함하며, 상기 OBC2는 충전기 내부 CAN 통신 준비명령, 충전기 고장외 고장상황 발생시 경보설정, 충전기 고장상황 발생시 오류설정, 충전모드에 대한 정보, 충전종료에 대한 정보, 충전가능 준비상태 알림 및 충전기 오류코드를 포함하고, 상기 OBC3은 상기 충전기의 입출력정보인 입력단의 전류정보, 입력단의 전압정보, 출력단의 전류정보 및 출력단의 전압정보를 포함하며, 상기 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태 및 충전기 전력제한정보는 상기 OBC1의 최상위바이트에 배치되고, 상기 커넥터의 연결상태는 상기 OBC2의 최하위바이트에 배치될 수 있다.
상기 배터리 내부온도 정보는, 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 포맷에서 데이터 크기가 1바이트로 설정될 수 있고, 상기 충전기 전력제한정보는, 상기 충전기의 송신메시지 포맷에서 데이터 크기가 2비트로 설정될 수 있으며, 상기 충전전력 제한정보는, 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지의 데이터 포맷에서 데이터 크기가 2비트로 설정될 수 있다.
상기 충전기는 차량에 장착되는 탑재형 또는 차량의 외부에 별도로 설치된 별치형으로 마련될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징은 BMS(Battery Management System)를 통해 충전기를 제어하여 차량에 장착된 배터리를 충전하는 차량용 충전시스템의 제어방법에 관한 것으로, 본 차량용 충전시스템의 제어방법은, 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 단계; 및 상기 BMS가 상기 충전기와 CAN 통신에 의해 연동되어 상기 연동된 충전기가 외부 전력공급원으로부터 공급된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계;를 포함하고, 상기 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계는, 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 충전기의 송신메시지 중 커넥터의 연결상태를 확인하여 상기 커넥터가 연결된 것으로 확인된 경우 상기 배터리의 충전을 시작하도록 상기 충전기를 제어하는 과정을 구비할 수 있다.
상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계는, 상기 충전기가 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 중 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제1 임계온도 이상인 경우 충전 동작을 종료하는 과정을 구비할 수 있다.
상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계는, 상기 충전기가 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제2 임계온도 이상이고 상기 제1 임계온도 미만인 경우 충전전력값을 사전에 정해진 전력제한범위로 제한하고 상기 제한된 전력제한범위에 대응하는 충전기 전력제한정보를 상기 BMS(Battery Management System)로 송신할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 특징은 차량에 장착된 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)에 관한 것으로, 본 BMS는, 상기 배터리를 충전하기 위한 충전기와 CAN 통신에 의해 연동되어 상기 연동된 충전기가 외부 전력공급원으로부터 공급된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 제어하고, 상기 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 특징은 외부 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 차량에 장착된 배터리를 충전하기 위한 충전기에 관한 것으로, 본 충전기는 상기 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)와 CAN 통신이 설정된 경우, 상기 설정된 CAN 통신을 통해 상기 BMS(Battery Management System)와 연동되어 상기 연동된 BMS(Battery Management System)의 제어에 의해 상기 배터리를 충전하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 차량용 충전시스템은 BMS(Battery Management System)의 송신메시지에 배터리 내부온도 정보를 추가함으로써 배터리의 과온에 대응하여 디레이팅 및 충전종료를 수행함으로써 충전의 안정성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 충전시스템은 충전기가 배터리 상태가 고려된 충전전력 제한정보에 의해 충전전력을 제한함으로써 충전의 안전성을 향상할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 차량용 충전시스템은 커넥터의 연결상태를 모니터링하여 충전을 수행함으로써 충전의 안전성을 향상할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 차량용 충전시스템은 추가적인 데이터 정의로 충전기에서 이루어 지는 충전동작 상태를 구체적으로 확인할 수 있다.
즉 본 발명에 따른 차량용 충전시스템은 BMS(Battery Management System)와 충전기 사이의 통신 인터페이스 포맷 및 시퀀스를 구체화함으로써 종래에 비해 안정적인 충전을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템의 BMS(Battery Management System)의 메시지 포맷을 설명하기 위한 표이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템의 충전기의 메시지 포맷을 설명하기 위한 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템의 커넥터 연결상태에 따른 제어절차도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템의 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)은 BMS(Battery Management System)(110)와 충전기(130)를 구비할 수 있다.
BMS(Battery Management System)(110)는 차량에 장착된 배터리(120)의 상태를 모니터링하고, 이 모니터링을 기초로 배터리(120)를 관리하고 충전기(130)를 제어하여 배터리(120)를 충전할 수 있다.
BMS(Battery Management System)(110)는 시리얼 통신 프로토콜 중 차량 내에서 많이 사용되는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 충전기(130)와 연동될 수 있다. BMS(Battery Management System)(110)와 충전기(130)를 연동하는 CAN 통신의 구체적인 내용에 대해서는 후술한다.
충전기(130)는 BMS(Battery Management System)(110)와 CAN 통신이 설정된 경우, 설정된 CAN 통신을 통해 BMS(Battery Management System)(110)와 연동되고, 연동된 BMS(Battery Management System)(110)의 제어에 의해 배터리(120)를 충전한다.
충전기(130)는 차량의 외부에 설치되어 배터리(120)의 충전을 위한 전력을 공급하는 외부 전력공급원에 연결하기 위한 커넥터(140)를 구비하고, BMS(Battery Management System)(110)의 제어에 의해 커넥터(140)를 통해 공급된 전력을 이용하여 배터리(120)를 충전한다.
이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참조하여, BMS(Battery Management System)(110)와 충전기(130)를 연동시키는 CAN 통신에 대한 메시지 포맷에 대하여 구체적으로 설명한다. 여기서는 종래 발명의 내용과 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략하고, 본 발명의 요지를 중심으로 설명한다.
BMS(Battery Management System)(110)의 송신메시지 포맷은 도 2와 같이 BMS1 및 BMS2로 구분될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 나타난 바와 같이 BMS1은 배터리의 내부온도를 비롯하여 BMS 코드, CAN 프로토콜 버전, CP 지령정보 등을 포함할 수 있고, BMS2는 충전전력 제한정보를 비롯하여 BMS 상태정보, 고전압릴레이상태, SOC, 충전 잔여시간 및 지령 정보 등 포함할 수 있다.
충전기(130)의 송신메시지 포맷은, 도 3 및 도 4와 같이 나타낼 수 있으며, OBC1, OBC2, OBC3으로 구분될 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 OBC1은 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태 및 충전기 전력제한정보를 비롯하여, 충전기 코드 및 CAN 프로토콜 버전 등을 포함할 수 있고, OBC2는 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도 및 충전기 효율을 비롯하여 충전기 상태정보, 충전 가능한 전력 등을 포함할 수 있으며, OBC3은 입력단 및 출력단의 전압 및 전류에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, BMS(Battery Management System)(110)와 충전기(130)를 연동시키는 CAN 통신에 대한 제어절차(시퀀스)에 대하여 구체적으로 설명한다. 여기서는 종래 발명의 내용과 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략하고, 본 발명의 요지를 중심으로 설명한다.
첫째로, 배터리 내부온도 정보에 대한 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)의 제어절차를 설명하면, 충전기(130)는, CAN 통신을 통해 수신된 BMS(Battery Management System)(110)의 송신메시지 중 배터리 내부온도 정보(CR_BMS_Temp)가 사전에 정해진 제1 임계온도 이상인 경우 충전 동작을 종료하고 도 3의 OBC2의 최하위바이트에 배치된 충전종료(CF_OBC_ChgFinished)에 대한 정보를 BMS(Battery Management System)(110)로 송신할 수 있다.
배터리 내부온도 정보(CR_BMS_Temp)는 도 2의 BMS1의 최상위바이트에 배치될 수 있으며, 데이터 크기가 1바이트로 설정될 수 있다.
예를 들면 BMS(Battery Management System)(110)에서 감지된 내부온도정보는 이와 같이 설정된 BMS1의 최상위바이트에 배치되어 충전기(130)로 송신될 수 있다. 여기서 BMS(Battery Management System)(110)에 의해 송신되는 배터리 내부온도 정보는 -40~200℃로 한정될 수 있다.
또한, 충전기(130)는 CAN 통신을 통해 수신된 BMS(Battery Management System)(110)의 송신메시지 중 배터리 내부온도 정보(CR_BMS_Temp)가 사전에 정해진 제2 임계온도 이상이고 제1 임계온도 미만인 경우 충전전력값을 사전에 정해진 전력제한범위로 제한하고 전력제한범위에 대응하는 충전기 전력제한정보(CF_OBC_PwrLmt)를 BMS(Battery Management System)(110)로 송신할 수 있다.
예를 들면, BMS(Battery Management System)(110)의 배터리(120)의 온도 센싱범위가 -50~100℃인 경우, 제1 임계온도는 80℃로 설정되고 제2 임계온도는 70℃로 설정될 수 있다.
사전에 정해진 전력제한범위는 시스템의 상태에 따라 달라질 수 있으며 본 실시예에서는 4가지로 구분될 수 있다. 1번째는 1kW/sec이하, 2번째는 2kW/sec, 3번째는 5kW/sec, 4번째는 10kW/sec로 구분될 수 있다.
전력제한범위에 대응하는 충전기 전력제한정보(CF_OBC_PwrLmt)는 4가지 상태로 표현될 수 있다. 즉 충전기 전력제한정보(CF_OBC_PwrLmt)는 도 3의 OBC1의 최상위바이트에 배치되어 있으며, 데이터 크기는 2비트로 설정될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)은 BMS(Battery Management System)(110)의 송신메시지에 배터리 내부온도 정보를 추가함으로써 배터리(120)의 과온에 대응하여 디레이팅 및 충전종료를 수행함으로써 충전의 안정성을 향상할 수 있다.
둘째로, 충전전력 제한정보에 대한 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)의 제어절차를 설명하면, 충전기(130)는 CAN 통신을 통해 수신된 BMS(Battery Management System)(110)의 송신메시지 중 충전전력 제한정보(CF_BMS_PwrLmtForOBC)를 확인한다.
충전전력 제한정보(CF_BMS_PwrLmtForOBC)는 BMS(Battery Management System)(110)에 의해 생성된 정보로 셀전압 및 셀전류 등을 고려하여 충전전력의 제한이 필요한 경우 설정되는 정보이다.
충전기(130)는 위와 같이 확인된 충전전력 제한정보에 의하여 사전에 정해진 전력제한범위를 설정하며, 충전전력이 이와 같이 설정된 전력제한범위 내에서 유지되도록 배터리(120)를 충전할 수 있다.
여기서 충전전력 제한정보(CF_BMS_PwrLmtForOBC)는 도 2에 도시된 BMS2의 최하위바이트에 배치될 수 있으며, 데이터 크기가 2비트로 설정되어 있어 충전기 전력제한정보(CF_OBC_PwrLmt)와 같이 4가지 상태로 표현될 수 있다. 설정된 전력제한범위는 위와 동일하게 1번째는 1kW/sec이하, 2번째는 2kW/sec, 3번째는 5kW/sec, 4번째는 10kW/sec로 구분될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)은 충전기(130)가 배터리(120) 상태가 고려된 충전전력 제한정보에 의해 충전전력을 제한함으로써 충전의 안전성을 향상할 수 있다.
셋째로, 도 5를 참조하여 커넥터(140)의 연결상태에 대한 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)의 제어절차를 설명하면, BMS(Battery Management System)(110)는 CAN 통신을 통해 수신된 충전기(130)의 송신메시지 중 커넥터의 연결상태(CF_OBC_Connection)를 확인한다.
BMS(Battery Management System)(110)는 커넥터(140)가 연결된 것으로 확인된 경우 도 5와 같은 제어절차에 의해 배터리(120)의 충전을 시작하도록 충전기(130)를 제어한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)은 커넥터(140)의 연결상태를 모니터링하여 충전을 수행함으로써 충전의 안전성을 향상할 수 있다.
그 밖에, 본 실시예에 따른 BMS(Battery Management System)(110)는 CAN 통신을 통해 수신된 충전기(130)의 송신메시지 중 충전기 소프트웨어버전(CF_OBC_SwVer)을 통해 충전기(130)와의 통신설정을 원활히 하는 것이 가능하다.
또한 BMS(Battery Management System)(110)는 CAN 통신을 통해 수신된 충전기(130)의 송신메시지 중 충전기 입력타입(CR_OBC_MainType)을 통해 전원의 AC, DC여부를 확인할 수 있다.
또한 BMS(Battery Management System)(110)는 CAN 통신을 통해 수신된 충전기(130)의 송신메시지 중 차량 IG전원 ON/OFF 상태(CR_OBC_IGStat)를 통해 차량의 동작조건의 확인이 가능하다.
또한 BMS(Battery Management System)(110)는 CAN 통신을 통해 수신된 충전기(130)의 송신메시지 중 충전기 내부온도(CR_OBC_Temp)를 통해 충전기(130)의 동작 중 내부온도를 확인할 수 있다.
또한 BMS(Battery Management System)(110)는 CAN 통신을 통해 수신된 충전기(130)의 송신메시지 중 충전기 효율(CR_OBC_Effi)을 통해 충전기(130)가 탑재형일 경우의 시스템의 효율을 확인할 수 있다.
또한 BMS(Battery Management System)(110)는 CAN 통신을 통해 수신된 충전기(130)의 송신메시지 중 충전기의 입출력정보 즉 입력전류값(CR_Main_Cur), 입력전압값(CR_Main_Volt), 출력전류값(CR_Out_Cur), 출력전압값(CR_Out_Volt)를 통해 충전기 입출력 동작상태를 확인할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 따른 차량용 충전시스템(100)은 추가적인 데이터 정의로 충전기에서 이루어 지는 충전동작 상태를 BMS(Battery Management System)(110)에서 구체적으로 확인할 수 있다.
결과적으로 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(100)은 BMS(Battery Management System)(110)와 충전기(130) 사이의 통신 인터페이스 포맷 및 시퀀스를 구체화함으로써 종래에 비해 안정적인 충전을 수행할 수 있다.
이하 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 차량용 충전시스템(200)에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(200)은 전술한 실시예의 기술적 특징인 BMS(Battery Management System)와 충전기 사이의 통신 인터페이스 포맷 및 시퀀스를 포함한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(200)은 BMS(Battery Management System)(210)의 제어 아래, 탑재형충전기(234) 또는 차량의 외부의 직류충전소에 설치된 별치형충전기(238)를 이용하여 배터리(220)를 충전한다. 여기서, 탑재형충전기(234) 및 별치형충전기(238)는 외부로부터 공급되는 전원의 종류에 따라 선택적으로 동작한다.
배터리(220)는 2차전지 고전압배터리로서 탑재형충전기(234) 또는 별치형충전기(238)로부터 고전압 DC전력을 공급받아 전력을 충전한다. 배터리(220)는 BMS(210)에 의해 배터리의 전반적인 상태 및 동작이 관리된다.
BMS(Battery Management System)(210)는 차량에 장착된 배터리(220)의 상태를 모니터링하고, 이 모니터링을 기초로 배터리(220)를 관리하고 외부 공급전원에 따라 선택적으로 동작하는 탑재형충전기(230) 또는 별치형충전기(238)를 제어하여 배터리(220)를 충전할 수 있다.
배터리(220)는, 인버터(252)를 통해 모터(254) 등의 구동을 위한 전력을 공급할 수 있고, DC-DC컨버터(256)를 통해 12V 저전압배터리와 같은 차량의 각종 전장부하(258) 등에 전력을 공급할 수 있다.
BMS(Battery Management System)(210)는 시리얼 통신 프로토콜 중 차량 내에서 많이 사용되는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 탑재형충전기(234) 또는 별치형충전기(238)와 연동하여 배터리(220)의 충전동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(200)이 외부의 상용전원(110V/220V AC) 또는 외부의 직류충전소에 의해 충전되는 경우, BMS(210)는 공급되는 전력원의 종류에 따라, 도 2 내지 도 5와 같은 포맷 및 시퀀스를 구비한 CAN통신에 의해 탑재형충전기(234) 또는 별치형충전기(238)와 연동되어 배터리(220)를 충전할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(200)이 탑재용커넥터(244)를 통해 외부의 상용전원에 연결되는 경우, BMS(210)는 도 2 내지 도 5와 같은 포맷 및 시퀀스를 구비한 CAN통신에 의해 탑재형제어부(2342)와 연동하여, 탑재형충전기(234)의 전력부(2344)에 의해 변환된 DC전력이 배터리(220)를 충전하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 차량용 충전시스템(200)이 별치용커넥터(248)를 통해 직류충전소에 설치된 별치형충전기(238)에 연결되는 경우, BMS(210)는 도 2 내지 도 5와 같은 포맷 및 시퀀스를 구비한 CAN통신에 의해 별치형제어부(2382)와 연동하여, 별치형충전기(238)의 전력부(2384)에 의해 변환된 DC전력이 배터리(220)를 충전하도록 제어할 수 있다.
100, 200: 차량용 충전시스템
110, 210: BMS(Battery Management System)
120, 220: 배터리
130: 충전기
234: 탑재형충전기
2342: 탑재형제어부
2344: 탑재형전력부
238: 별치형충전기
2382: 별치형제어부
2384: 별치형전력부
140: 커넥터
244: 탑재용커넥터
248: 별치용커넥터
252: 인버터
254: 모터
256: DC-DC컨버터
258: 전장부하

Claims (17)

  1. 차량에 장착된 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System); 및
    상기 BMS(Battery Management System)와 CAN 통신이 설정된 경우, 상기 설정된 CAN 통신을 통해 상기 BMS(Battery Management System)와 연동되고, 외부 전력공급원에 연결된 커넥터를 통해 공급된 전력을 이용하여 상기 BMS(Battery Management System)의 제어에 의해 상기 배터리를 충전하는 충전기;를 구비하고,
    상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 BMS(Battery Management System)는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 충전기의 송신메시지 중 커넥터의 연결상태를 확인하여 상기 커넥터가 연결된 것으로 확인된 경우 상기 배터리의 충전을 시작하도록 상기 충전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전기는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 중 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제1 임계온도 이상인 경우 충전 동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충전기는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제2 임계온도 이상이고 상기 제1 임계온도 미만인 경우 충전전력값을 사전에 정해진 전력제한범위로 제한하고 상기 제한된 전력제한범위에 대응하는 충전기 전력제한정보를 상기 BMS(Battery Management System)로 송신하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충전기는 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 중 충전전력 제한정보를 확인하고, 이 확인된 충전전력 제한정보에 의하여 사전에 정해진 전력제한범위를 설정하며, 충전전력이 상기 설정된 전력제한범위 내에서 유지되도록 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 포맷은 BMS1 및 BMS2로 구분되고, 상기 BMS1는 BMS 코드, CAN 프로토콜 버전, CP 모드시 정전력 지령을 포함하며, 상기 BMS2는 차량내부 CAN 통신 준비명령, BMS 고장 외 고장상황 발생시 경보설정, 충전불가 고장상황 발생시 오류설정, 충전시 고전압릴레이 ON/OFF 상태, 충전상태, 충전완료상태, SOC, 충전잔여시간, CC모드시 정전류값 및 CV모드시 정전압값을 포함하고,
    상기 배터리 내부온도 정보는 상기 BMS1의 최상위바이트에 배치되고, 상기 충전전력 제한정보는 상기 BMS2의 최하위바이트에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충전기의 송신메시지의 데이터포맷은 OBC1, OBC2 및 OBC3으로 구분되고, 상기 OBC1은 충전기 코드, 충전기 CAN 프로토콜 버전을 포함하며, 상기 OBC2는 충전기 내부 CAN 통신 준비명령, 충전기 고장외 고장상황 발생시 경보설정, 충전기 고장상황 발생시 오류설정, 충전모드에 대한 정보, 충전종료에 대한 정보, 충전가능 준비상태 알림 및 충전기 오류코드를 포함하고,
    상기 OBC3은 상기 충전기의 입출력정보인 입력단의 전류정보, 입력단의 전압정보, 출력단의 전류정보 및 출력단의 전압정보를 포함하며,
    상기 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태 및 충전기 전력제한정보는 상기 OBC1의 최상위바이트에 배치되고, 상기 커넥터의 연결상태는 상기 OBC2의 최하위바이트에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 내부온도 정보는, 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 포맷에서 데이터 크기가 1바이트로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 충전기 전력제한정보는, 상기 충전기의 송신메시지 포맷에서 데이터 크기가 2비트로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충전전력 제한정보는, 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지의 데이터 포맷에서 데이터 크기가 2비트로 설정된 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 충전기는 차량에 장착되는 탑재형 또는 차량의 외부에 별도로 설치된 별치형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템.
  12. BMS(Battery Management System)를 통해 충전기를 제어하여 차량에 장착된 배터리를 충전하는 차량용 충전시스템의 제어방법에 있어서,
    상기 BMS(Battery Management System)가 상기 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 단계; 및
    상기 BMS가 상기 충전기와 CAN 통신에 의해 연동되어 상기 연동된 충전기가 외부 전력공급원으로부터 공급된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계는, 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 충전기의 송신메시지 중 커넥터의 연결상태를 확인하여 상기 커넥터가 연결된 것으로 확인된 경우 상기 배터리의 충전을 시작하도록 상기 충전기를 제어하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템의 제어방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계는, 상기 충전기가 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지 중 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제1 임계온도 이상인 경우 충전 동작을 종료하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템의 제어방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하도록 제어하는 단계는, 상기 충전기가 상기 CAN 통신을 통해 수신된 상기 배터리 내부온도 정보가 사전에 정해진 제2 임계온도 이상이고 상기 제1 임계온도 미만인 경우 충전전력값을 사전에 정해진 전력제한범위로 제한하고 상기 제한된 전력제한범위에 대응하는 충전기 전력제한정보를 상기 BMS(Battery Management System)로 송신하는 것을 특징으로 하는 차량용 충전시스템의 제어방법.
  16. 차량에 장착된 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)에 있어서,
    상기 배터리를 충전하기 위한 충전기와 CAN 통신에 의해 연동되어 상기 연동된 충전기가 외부 전력공급원으로부터 공급된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전하도록 제어하고,
    상기 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS(Battery Management System).
  17. 외부 전력공급원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 차량에 장착된 배터리를 충전하기 위한 충전기에 있어서,
    상기 배터리의 상태를 모니터링하고, 상기 모니터링 결과를 기초로 상기 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System)와 CAN 통신이 설정된 경우, 상기 설정된 CAN 통신을 통해 상기 BMS(Battery Management System)와 연동되어 상기 연동된 BMS(Battery Management System)의 제어에 의해 상기 배터리를 충전하고,
    상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 BMS(Battery Management System)의 송신메시지는 배터리 내부온도 및 충전전력 제한정보를 포함하고, 상기 설정된 CAN 통신에 적용되는 상기 충전기의 송신메시지는 충전기 소프트웨어버전, 충전기 입력타입, 차량 IG전원 ON/OFF 상태, 충전기 전력제한정보, 커넥터의 연결상태, 충전기 내부온도, 충전기 효율 및 상기 충전기의 입출력정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전기.
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