KR20150071048A

KR20150071048A - 친환경차량의 충전방법

Info

Publication number: KR20150071048A
Application number: KR1020130156973A
Authority: KR
Inventors: 이상규; 한대웅; 전재화; 임정빈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-06-26

Abstract

차량충전을 위해 제어부에 충전모드가 선택되어 입력되는 모드선택단계; 제어부에서는 상기 모드선택단계에서 선택된 모드가 ECO모드이면 차량의 각 부분으로부터 입력된 정보를 바탕으로 최대 효율점을 결정하고 최대 효율점에 해당하는 충전출력을 도출하여 도출된 출력으로 충전하는 ECO모드 충전단계; 및 상기 EOC모드 충전단계에서 충전이 완료되면 충전을 종료하는 충전완료단계;를 포함하는 친환경차량의 충전방법이 소개된다.

Description

친환경차량의 충전방법 {CHARGING METHOD OF GREEN CAR}

본 발명은 친환경차량 중 외부 충전기를 이용해 충전가능한 친환경차량의 충전방법에 관한 것이다.

친환경차량 중에는 외부의 전원을 이용하여 배터리를 충전할 수 있는 플러그 인 하이브리드 차량이나 플러그인 전기자동차가 차량이 있다. 친환경차량의 충전 시스템은 도 3에 도시하였다. 외부의 입력전원을 통해 들어온 AC전압이 ① OBC(On-Board Charger, 충전기)를 통하여 DC 전압으로 변환되며 고전압 배터리로 충전(③)된다. 통상적으로 충전효율은 AC 전원을 통해 입력되는 에너지 대비하여 고전압 배터리로 충전되는 에너지③를 백분율로 나타낸 것으로써, 아래의 수식으로 표현할 수 있다.

완속충전 시스템의 충전효율에서 가장 큰 영향을 미치는 인자는 OBC의 효율로써, OBC의 효율이 1% 향상되면 충전효율도 약 1% 상승하고, 충전효율이 1% 상승하게 되면 친환경차량의 연비 또한 1% 향상되게 되며 충전 시 비용이 절감되는 효과도 있다.

도 4와 도 5에는 충전효율과 관련된 그래프로써, 도 4에서는 OBC 출력전압과 OBC 충전파워를 SOC(State Of Charge, 충전상태)에 따라 도시한 것이다. 도 4와 도 5를 보면 OBC의 같은 충전파워에서 충전하더라도 SOC의 양에 따라 충전효율이 다르고, 충전효율에 따라 충전 시간이 달라짐을 알 수 있다.

그러나, 기존의 충전방식은 AC전원전압 및 고전압 배터리의 현재 충전량과 관계없이 OBC의 최대출력으로 충전을 하기 때문에 고전압 배터리의 충전시간은 줄일 수 있지만, 비효율적인 충전을 하게 된다.

대한민국 특허 공개번호 10-2010-0079338 A에는 하이브리드 전기자동차를 플러그인 방식으로 충전하는 플러그인 하이브리드 전기자동차 충전 장치로서, 플러그인 하이브리드 전기자동차에 전원을 공급하는 전원 공급부, 상기 플러그인 하이브리드 전기자동차의 방전 전류와 한계 전압을 감지하여 충전 가능한 전압을 산출하는 충전 전압 산출부, 상기 충전 가능한 전압의 범위에서 충전 전압과 충전 시간대에 따라 충전 요금을 산정하는 충전 요금 산정부, 상기 충전 요금 산정부에서 산정된 충전 요금과 충전 전압을 충전 시간대별로 표시하는 표시부, 선택된 충전 시간 및 충전 요금에 대해 충전 승인 신호를 받아 상기 플러그인 하이브리드 전기자동차에 충전 전력의 공급을 허가하는 정산 제어부, 상기 정산 제어부로부터 충전 전력의 공급을 허가받아 선택된 충전 시간대에 플러그인 하이브리드 전기자동차를 충전하는 충전 제어부를 포함하는 플러그인 하이브리드 전기자동차 충전 장치가 개시된다.

그러나, 상기한 특허에서는 효율적인 충전을 하기 위해 구조 및 충전까지 도출단계가 복잡하고 사용자의 선택 의지가 반영되지 않아 사용자의 환경을 고려하지 않는 등의 불편함이 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2010-0079338

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 사용자의 선택의지가 반영되어 고객만족을 향상시키면서도 간단한 방법으로 효율적인 충전을 구현할 수 있는 친환경차량의 충전방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경차량의 충전방법은 차량충전을 위해 제어부에 충전모드가 선택되어 입력되는 모드선택단계; 제어부에서는 상기 모드선택단계에서 선택된 모드가 ECO모드이면 차량의 각 부분으로부터 입력된 정보를 바탕으로 최대 효율점을 결정하고 최대 효율점에 해당하는 충전출력을 도출하여 도출된 출력으로 충전하는 ECO모드 충전단계; 및 상기 EOC모드 충전단계에서 충전이 완료되면 충전을 종료하는 충전완료단계;를 포함한다.

상기 모드선택단계에서는 일반모드 충전 또는 ECO모드 충전 중에서 택일되어 입력될 수 있다.

상기 모드선택단계에서는 선택된 모드가 일반충전 모드이면 제어부에서는 최대 출력으로 충전하는 일반모드 충전단계를 수행할 수 있다.

상기 ECO모드 충전단계에서는 고전압배터리의 정보가 제어부에 입력될 수 있다.

상기 ECO모드 충전단계에서는 충전입력전압의 정보가 제어부에 입력될 수 있다.

상기 ECO모드 충전단계에서는 고전압배터리의 정보와 충전입력전압의 정보가 제어부에 입력될 수 있다.

상기 ECO모드 충전단계에서 제어부는 차량에 입력된 정보를 바탕으로 기 입력된 맵을 통해 최대 효율점을 파악하고, 최대효율점에 해당하는 출력을 도출하여 도출된 출력으로 충전할 수 있다.

상기 충전완료단계에서는 충전이 완료되면 충전을 종료한 후 다음 충전 시까지 대기하는 충전대기단계를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 친환경차량의 충전방법에 따르면 완속 충전 시 ECO모드 충전을 통해 완속충전의 최적 효율점에서 충전함으로써, 충전효율을 개선하여 차량의 연비가 향상되며 충전 시 소요되는 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 사용자가 충전모드를 선택할 수 있게 함으로써, 고객 니즈(Needs)를 만족시킬 수 있으며 전기사용 요금을 절감시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경차량의 충전방법을 도시한 블록도.
도 2는 도 1의 EOC모드 충전단계를 상세히 도시한 도면.
도 3은 차량의 충전구조를 간략히 도시한 도면.
도 4와 도 5는 충전효율 관련 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경차량의 충전방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경차량의 충전방법을 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1의 EOC모드 충전단계(S300)를 상세히 도시한 도면이며 도 3은 차량의 충전구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 4와 도 5는 충전효율 관련 그래프이다. 도 3 내지 도 5는 통상적으로 사용되는 것으로써 종래기술과 본 발명에 모두 해당하므로 같이 서술하도록 하겠다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 친환경차량의 충전방법은 차량충전을 위해 제어부에 충전모드가 선택되어 입력되는 모드선택단계(S100); 제어부에서는 상기 모드선택단계(S100)에서 선택된 모드가 ECO충전모드(S300)이면 차량의 각 부분으로부터 입력된 정보를 바탕으로 최대 효율점을 결정하고 최대 효율점에 해당하는 충전출력을 도출하여 도출된 출력으로 충전하는 ECO모드 충전단계(S300); 및 상기 EOC모드 충전단계(S300)에서 충전이 완료되면 충전을 종료하는 충전완료단계(S700);를 포함한다.

도 3에 도시한 것처럼 외부에서 충전기를 연결하면 OBC를 통해 고전압 배터리는 충전이 되게 된다. 도 4 내지 도 5를 보면 도 4의 OBC 충전파워가 최대인 지점(붉은색 라인)에서의 충전효율보다는 충천파워가 중간쯤되는 지점(파란색 라인)에서의 효율이 최대치이다. 또한, 배터리를 충전할수록 OBC의 충전전압은 높아지며 그에 따라 OBC 충전 효율은 떨어진다.

예를들어, 도 4에서는 최대충전파워의 경우 붉은색 라인을 살펴보면 SOC가 10%인 지점에서는 충전효율이 90.4% 정도였으나, SOC가 90%인 지점에서는 충전효율이 90.1% 정도인 것을 볼 수 있다. 또한, 파란색 라인을 살펴보면 SOC가 10%인 지점에서는 충전효율이 92.2% 였으나, SOC가 90%인 지점에서는 충전효율이 91.5% 정도인 것을 볼 수 있다.

즉, 충전량에 따라 똑같이 충전효율이 떨어지지만, 파란색 라인의 충전효율은 떨어지더라도 빨간색 라인의 SOC가 10% 일 때보다도 높은 충전효율을 나타내는 것을 볼 수 있다. 따라서, OBC 충전파워를 적절한 수준으로 유지하면서 충전을 하게 되면 충전효율이 높아지게 되므로 충전 비용이 적게 드는 잇점이 있게 된다.

또한, 도 5에서는 OBC의 충전파워를 최대로 하여 충전하는 일반모드에서는 충전시간은 짧으나, 충전효율이 낮은 것을 볼 수 있으며, ECO모드에서는 충전시간은 길지만 충전효율이 높은 것을 볼 수 있다.

따라서, 일반모드와 ECO모드를 적절하게 사용하여 시간 또는 비용을 절약할 수 있게 된다. 시간이 넉넉한 경우에는 ECO모드로 충전하여 OBC의 최대효율점에서 충전하여 비용을 절감할 수 있고, 시간이 촉박한 경우에는 일반모드로 충전하여 시간을 절약할 수 있게 된다.

도 1과 도 2를 보며 충전방법에 대해 설명하면, 차량 배터리의 충전이 필요한 경우, 플러그를 외부 충전기에 연결하게 되는데, 이 때 차량 혹은 충전기에 마련된 스위치에 의해 일반충전 모드와 ECO충전 모드 중에서 선택이 가능하며 선택된 모드가 제어부에 인식되게 된다. 상기한 단계가 제어부에 선택된 모드가 입력되는 단계로써, 모드선택단계(S100)이다.

본 발명에서는 상기 모드선택단계(S100)에서 일반모드 충전 또는 ECO모드 중에서 택일되어 입력되는 것을 예를 들어 설명하고 도시하였으나, 경우에 따라서는 적절히 혼합하거나 그 외의 모드를 더 추가할 수 있으며 이러한 것은 설계나 환경에 따라 얼마든지 변경 가능하다.

또한, 모드선택단계(S100)에서 선택된 모드가 일반모드이면 제어부에서는 OBC의 최대 출력으로 충전하는 일반모드 충전단계(S500)를 수행하고, 충전이 완료되면 상기 충전완료단계(S700)와 충전대기단계(S900)를 차례로 수행하게 된다.

만약 상기 모드선택단계(S100)에서 선택된 모드가 ECO모드이면, 제어부에서는 차량의 각 부분으로부터 입력된 정보를 바탕으로 최대효율점을 결정하고, 최대효율점에 해당하는 출력으로 충전하게 된다. 여기서 제어부에 입력되는 정보는 고전압배터리전압정보 및 충전입력전압 정보이며 필요에 따라서는 더 추가할 수 있다.

또한, 상기 ECO모드 충전단계(S300)에서 제어부는 차량에 입력된 고전압 배터리의 전압 정보와 충전입력전압 정보를 바탕으로 생산 시 제어부에 기 입력된 맵을 바탕으로 형성된 테이블을 따라 최대 효율점을 파악하고, 최대효율점에 해당하는 출력을 도출하고, 도출된 출력으로 충전을 진행한다. 상기 충전완료단계(S700)에서는 충전이 완료되면 충전을 종료한 후 다음 충전 시까지 대기하는 충전대기단계(S900)를 수행한다.

상기와 같은 친환경차량의 충전방법에 따르면, 완속 충전 시 ECO모드 충전을 통해 완속충전의 최적 효율점에서 충전함으로써, 충전효율을 개선하여 차량의 연비가 향상되며 충전 시 소요되는 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 사용자가 충전모드를 선택할 수 있게 함으로써, 고객 니즈(Needs)를 만족시킬 수 있으며 전기사용 요금을 절감시킬 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S100 : 모드선택단계
S300 : EOC모드 충전단계
S500 : 일반모드 충전단계
S700 : 충전완료단계
S900 : 충전대기단계

Claims

차량충전을 위해 제어부에 충전모드가 선택되어 입력되는 모드선택단계;
제어부에서는 상기 모드선택단계에서 선택된 모드가 ECO모드이면 차량의 각 부분으로부터 입력된 정보를 바탕으로 최대 효율점을 결정하고 최대 효율점에 해당하는 충전출력을 도출하여 도출된 출력으로 충전하는 ECO모드 충전단계; 및
상기 EOC모드 충전단계에서 충전이 완료되면 충전을 종료하는 충전완료단계;를 포함하는 친환경차량의 충전방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모드선택단계에서는 일반모드 충전 또는 ECO모드 충전 중에서 택일되어 입력되는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 충전방법.
청구항 2에 있어서,
상기 모드선택단계에서는 선택된 모드가 일반충전 모드이면 제어부에서는 최대 출력으로 충전하는 일반모드 충전단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 충전방법.
청구항 1에 있어서,
상기 ECO모드 충전단계에서는 고전압배터리의 정보가 제어부에 입력되는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 충전방법.
청구항 1에 있어서,
상기 ECO모드 충전단계에서는 충전입력전압의 정보가 제어부에 입력되는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 충전방법.
청구항 1에 있어서,
상기 ECO모드 충전단계에서는 고전압배터리의 정보와 충전입력전압의 정보가 제어부에 입력되는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 충전방법.
청구항 1에 있어서,
상기 ECO모드 충전단계에서 제어부는 차량에 입력된 정보를 바탕으로 기 입력된 맵을 통해 최대 효율점을 파악하고, 최대효율점에 해당하는 출력을 도출하여 도출된 출력으로 충전하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 충전방법.
청구항 1에 있어서,
상기 충전완료단계에서는 충전이 완료되면 충전을 종료한 후 다음 충전 시까지 대기하는 충전대기단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 충전방법.