KR20140066360A - 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법 - Google Patents

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Abstract

하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법이 개시된다. 본 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법은, 상기 하이브리드 자동차의 시동신호를 수신하는 단계; 프리차지 릴레이를 온시켜 커패시터를 프리차징시키는 단계; 상기 프리차지 릴레이가 온 된 후, 메인 릴레이를 온시키는 단계; 및 상기 프리차지 릴레이를 오프시키는 단계;를 포함한다. 이에 의해, 프리차지용 릴레이의 사양을 고전압용 릴레이에서 저전압용 릴레이로 낮출 수 있게 되어 부피 축소, 중량 감소, 원가 절감 등의 효과를 거둘 수 있게 된다.

Description

하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법{Method for controlling pre-charging of hybrid electric vehicle}
본 발명은 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저전압용 프리차지용 릴레이를 사용할 수 있도록 하기 위한 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법에 관한 것이다.
화석연료의 고갈 문제와 화석연료의 사용에 따른 환경오염 문제가 대두되면서, 연료효율을 높이고 배기가스 저감이 가능한 친환경차량이 각광을 받고 있다. 하이브리드 자동차, 수소연료전지 자동차, 전기 자동차가 친환경차량의 대표적인 예이다.
기존의 내연기관 자동차와의 가장 큰 차이점은 전기에너지를 동력원으로 모터를 구동하여 차량동력에 사용한다는 점이다. 내연기관에서 엔진에 동력을 제공하는 에너지원으로 가솔린, 디젤 등의 연료를 필요로 하듯이, 전기모터는 전기에너지를 에너지원으로 필요로 하고 충방전이 가능한 2차 전지를 주로 사용한다.
일반적으로 하이브리드 차량에서는 고전압의 전원을 메인 배터리로 사용하여 모터를 구동시키고, 차량 기동시 차량 시스템에 고전압의 메인 배터리 전원을 공급하기 위해 메인 릴레이를 붙이게 된다.
한편, 메인 릴레이를 차량 시스템에 연결할 경우, 급격한 전류(돌입전류) 흐름으로 인해 배터리가 쇼트되어 대전류가 흐르는 메인 릴레이 고착현상이 발생되게 된다. 이러한 점을 방지하기 위해 프리차지 릴레이가 사용되어 전압 상승을 지연시키며 급격한 전류 흐름을 제어한다.
기존의 시동을 위한 릴레이의 연결 순서에서는 메인 릴레이 1개가 커패시터에 연결되고, 이후 프리차지 릴레이가 연결되기 때문에, 프리차지 릴레이에 돌입전류가 발생하게 되며, 이를 정격으로 견딜 수 있도록 하기 위해 고전압용 릴레이가 채용된다.
이와 같이, 프리차지 릴레이는 돌입전류를 부하로 견디어 내야 한다는 특성상 고가의 제품이 사용되게 되는데 실질적으로 프리차지 릴레이는 1회 시동시 1초 미만의 짧은 순간에만 동작하는데 그치기 때문에 비경제적이라는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 프리차지 릴레이의 온과 메인(-) 릴레이의 온의 순서를 변경함으로 인해, 프리차지용 릴레이의 사양을 고전압용 릴레이에서 저전압용 릴레이로 낮출 수 있도록 하는 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법은 상기 하이브리드 자동차의 시동신호를 수신하는 단계; 프리차지 릴레이를 온시켜 커패시터를 프리차징시키는 단계; 상기 프리차지 릴레이가 온 된 후, 메인 릴레이를 온시키는 단계; 및 상기 프리차지 릴레이를 오프시키는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 메인 릴레이는, 상기 프리차지 릴레이와 병렬 연결된 (-) 메인 릴레이; 및 상기 커패시터 및 배터리와 직렬 연결된 (+) 메인 릴레이;로 구성될 수 있다.
또한, 상기 메인 릴레이를 온시키는 단계는, 상기 (-) 메인 릴레이를 온시킨 후 상기 (+) 메인 릴레이를 온시킬 수 있다.
그리고, 상기 메인(+) 릴레이는, 상기 커패시터 전압이 기설정된 범위 이상이면 온될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법은 상기 커패시터 전압이 기설정된 범위 미만이면 프리차징 폴트(FAULT)를 발생시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 프리차지 릴레이의 온과 메인(-) 릴레이의 온의 순서를 변경함으로 인해, 프리차지용 릴레이의 사양을 고전압용 릴레이에서 저전압용 릴레이로 낮출 수 있게 되어 부피 축소, 중량 감소, 원가 절감 등의 효과를 거둘 수 있게 된다.
도 1은 하이브리드 자동차용 전원공급시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 릴레이 온오프 시퀀스 제어를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 하이브리드 자동차용 전원 공급 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
본 하이브리드 자동차용 전원 공급 시스템은, 프리차지 릴레이(110), 프리차지 저항(120), (+) 메인 릴레이(130), (-) 메인 릴레이(140), 배터리 관리 시스템(150), 퓨즈(160), HEV 배터리(170, 이하 '배터리(170)'로 총칭) 및 DC 링크 커패시터(180, 이하 '커패시터(180)'로 총칭)로 구성된다.
프리차지 릴레이(110)는 하이브리드 자동차용 전원 공급 시스템에 메인 릴레이(130, 140)가 바로 연결되는 경우에 발생되는 급격한 전류(돌입전류) 흐름으로 인해 배터리가 쇼트되어 대전류가 흐르는 메인 릴레이 고착현상과 커패시터(180) 손상을 해소하기 위한 목적으로 사용된다. 즉, 프리차지 릴레이(110)는 전압 상승을 지연시키며 급격한 전류 흐름을 제어한다.
프리차지 저항(120)은 전술한 바와 같이 급격한 전류 흐름을 제어하기 위해 사용된다. 즉, 프리차지 저항(120)의 크기는 하이브리드 자동차용 전원 공급 시스템에 흐르게 되는 전류의 크기를 기준으로 마련되게 된다.
(+) 메인 릴레이(130)와 (-) 메인 릴레이(140)는 전술한 바와 같이 하이브리드 자동차용 전원 공급 시스템에 고전압의 메인 배터리 전원을 공급하기 위한 목적으로 사용된다.
배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System)(150)은 이러한 프리차지 릴레이(110), (+) 메인 릴레이(130) 및 (-) 메인 릴레이(140)를 순차적으로 제어하여 프리차지 릴레이(110)가 온된 후에 메인(-) 릴레이의 온이 되도록 함으로써, 저전압용 프리차지 릴레이(110)를 사용하면서도 메인 릴레이 고착 방지와 커패시터(180) 손상 방지라는 목적이 이루어지도록 하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 도 2의 릴레이 온오프 시퀀스 제어를 설명하기 위한 도면이다.
우선, IG 신호(시동개시신호, IGnition 신호)가 온되면(S210), 배터리 관리 시스템(150)은 (-) 메인 릴레이(140)에 앞서 프리차지 릴레이(110)가 온 되도록 한다(S220). 이러한 프리차지 릴레이(110)는 400V 및 10A~40A에 이르는 통전 용량을 갖는다.
프리차지 릴레이(110)가 온되고 나면, 배터리 관리 시스템(150)은 (-) 메인 릴레이(140)가 온되도록 한다(S230).
메인 릴레이(130, 140)는 차량 정격전류를 통전하는 회로로 400V 및 60A~200A에 이르는 대전류의 통전 용량을 갖는다.
(-) 메인 릴레이(140)가 온되고 나면 커패시터(180)에는 서서히 전압이 차오르게 되고, 배터리 관리 시스템(150)은 커패시터(180) 전압 레벨을 측정한다(S240).
커패시터(180) 전압 레벨이 90%이상 되면(S240-Y), 배터리 관리 시스템(150)은 (+) 메인 릴레이를 온시키고(S250), 비로소 프리차지 릴레이를 오프시킨다(S260).
반면, 커패시터(180) 전압 레벨이 90%이상 되지 않으면(S240-N), 배터리 관리 시스템(150)은 프리차징 폴트를 발생시키게 된다(S270).
이와 같이, 프리차지 릴레이(110)의 온 순서와 (-) 메인 릴레이(140)의 온 순서를 변경함으로 인해, 돌입전류가 프리차지 릴레이(110)가 아닌 (-) 메인 릴레이(140)에 발생하게 되어 프리차지 릴레이(110)를 저전압용 릴레이로 대체할 수 있게 되고, 부피 축소, 중량 감소, 원가 절감 등의 효과를 거둘 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 프리차지 릴레이 120 : 프리차지 저항
130 : (+) 메인 릴레이 140 : (-) 메인 릴레이
150 : 배터리 관리 시스템 160 : 퓨즈
170 : 배터리 180 : DC 링크 커패시터

Claims (5)

  1. 하이브리드 자동차의 프리차징 제어방법에 있어서,
    상기 하이브리드 자동차의 시동신호를 수신하는 단계;
    프리차지 릴레이를 온시켜 커패시터를 프리차징시키는 단계;
    상기 프리차지 릴레이가 온 된 후, 메인 릴레이를 온시키는 단계; 및
    상기 프리차지 릴레이를 오프시키는 단계;를 포함하는 프리차징 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 릴레이는,
    상기 프리차지 릴레이와 병렬 연결된 (-) 메인 릴레이; 및
    상기 커패시터 및 배터리와 직렬 연결된 (+) 메인 릴레이;로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리차징 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 메인 릴레이를 온시키는 단계는,
    상기 (-) 메인 릴레이를 온시킨 후 상기 (+) 메인 릴레이를 온시키는 것을 특징으로 하는 프리차징 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 메인(+) 릴레이는,
    상기 커패시터 전압이 기설정된 범위 이상이면 온되는 것을 특징으로 하는 프리차징 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 커패시터 전압이 기설정된 범위 미만이면 프리차징 폴트(FAULT)를 발생시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차징 제어방법.
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