KR20160013551A - Charging control method for eco-friendly vehicle - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method to control the slow charging of an eco-friendly vehicle and, more specifically, to a method to control the slow charging of an eco-friendly vehicle, capable of solving a problem about the operation of a slow charger and a low voltage DC-DC converter in an inefficient area. To achieve the purpose, the method includes: a step of inputting a slow charging mode, selected by a driver, through a mode input unit; a constant current charging step of controlling the slow charger to constantly output the maximum efficiency charging current by using a current, corresponding to the maximum efficiency point of the slow charger in the vehicle, as a charging current when an optimal efficiency charging mode is inputted among slow charging modes; and a constant voltage charging step of controlling the slow charger to reduce the charging current while maintaining a voltage of a main battery when the voltage of the battery rises and reaches a fixed constant voltage setting charging voltage 1 during the constant current charging.

Description

친환경 자동차의 완속 충전 제어 방법{Charging control method for eco-friendly vehicle}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an eco-

본 발명은 친환경 자동차의 완속 충전 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충전시 완속충전기와 저전압 DC-DC 컨버터가 비효율적인 영역에서 작동하는 문제점을 개선할 수 있는 친환경 자동차의 완속 충전 제어 방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a method for controlling a full charge of an eco-friendly automobile, and more particularly to a method for controlling a full charge of an eco-friendly automobile, which can solve the problem of operating a slow chargeer and a low-voltage DC- will be.

오늘날 가솔린이나 디젤 등과 같은 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차는 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발 등의 여러 문제점을 가지고 있다. Today, internal combustion engine vehicles using fossil fuels such as gasoline and diesel have various problems such as environmental pollution caused by exhaust gas, global warming caused by carbon dioxide, and generation of respiratory diseases caused by ozone generation.

따라서, 전기동력으로 주행하는 자동차, 즉 전기모터를 구동시켜 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV)나, 엔진과 전기모터로 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지에서 생성되는 전력으로 전기모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)와 같은 친환경자동차가 개발되어 왔다.Accordingly, there is a demand for an electric vehicle (EV) that drives an electric motor, that is, an electric motor, a hybrid electric vehicle (HEV) that runs on an engine and an electric motor, Eco-friendly vehicles such as a fuel cell electric vehicle (FCEV) that drives an electric motor by electric power have been developed.

이와 더불어 친환경자동차의 동력원이 되는 배터리 등 전기에너지 저장장치의 기술도 급속히 발전하고 있으며, 배터리 충전을 위한 차량 내 장치와 외부 충전설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)의 연구 개발, 충전 인프라 확충 등에 많은 노력을 기울이고 있다.In addition to this, the technology of electric energy storage device such as battery which becomes the power source of environment-friendly automobile is also rapidly developing. In addition, research and development of the in-vehicle device for charging the battery, the electric vehicle supply equipment (EVSE) Efforts are being made.

주지하는 바와 같이, 전기자동차(EV)나 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)와 같이 배터리 충전을 필요로 하는 친환경자동차에는 차량 주행을 위한 구동원인 전기모터, 전기모터의 구동 및 제어를 위한 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(인버터 포함), 전기모터의 구동을 위한 전력을 공급하는 배터리, 그리고 배터리 충전을 위한 차량 내 충전기 등이 탑재되고, 차량과 외부 충전설비 간의 연결을 위한 충전포트가 구비되어 있다.As is known, an eco-friendly vehicle requiring battery charging, such as an electric vehicle (EV) or a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), includes an electric motor for driving the vehicle, And a motor control unit (MCU) (including an inverter) for control, a battery for supplying electric power for driving an electric motor, and an in-vehicle charger for charging the battery. The connection between the vehicle and the external charging equipment Is provided.

상기 인버터는 배터리의 충전(모터 회생), 방전(모터 구동)시 교류-직류 간 전력 변환을 수행하며, 친환경자동차에서 주동력원 또는 보조동력원으로 사용되고 있는 고전압 배터리(메인 배터리)로는 에너지 밀도가 높고 단위면적당 용량이 큰 리튬이온 배터리가 널리 사용되고 있다. The inverter performs power conversion between AC and DC during charging (motor regeneration) and discharging (motor driving) of the battery. The high voltage battery (main battery) used as a main power source or an auxiliary power source in an environment- Lithium ion batteries with large capacity per area are widely used.

또한, 배터리의 상태 및 작동을 감시 및 관리하는 BMS(Battery Management System)가 탑재되는데, 이는 배터리 팩의 전압, 전류, 온도, 충전상태(State Of Charge, SOC) 등 배터리 상태 정보를 수집하면서, 수집되는 배터리 상태 정보를 차량 제어나 충전 제어 등에 이용될 수 있도록 차량 내/외부의 타 제어기에 제공한다.The BMS (Battery Management System), which monitors and manages the state and operation of the battery, is mounted. This collects battery state information such as the voltage, current, temperature, state of charge (SOC) And provides the battery status information to other controllers in / out of the vehicle so as to be used for vehicle control, charge control, and the like.

한편, 친환경자동차에서 배터리는 교류(AC) 충전전원을 차량에 연결하여 완속 충전하거나, 직류(DC) 충전전원(급속충전설비)을 차량에 연결하여 급속 충전할 수 있다.On the other hand, in an eco-friendly automobile, the battery can be charged rapidly by connecting alternating current (AC) charging power to the vehicle, or by connecting a direct current (DC) charging power source (rapid charging facility) to the vehicle.

외부의 교류 충전전원(상용전원 등)이 차량에 교류전력을 공급하면, 차량 내 완속충전기(On-Board Charger, OBC)가 교류전력을 직류전력으로 변환하여 배터리를 충전하게 된다.When an external AC charging power supply (commercial power supply, etc.) supplies AC power to the vehicle, the on-board charger (OBC) in the vehicle converts AC power to DC power to charge the battery.

반면, 직류 충전전원으로 사용되는 급속충전설비는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 차량에 공급하는 것으로, 차량 내 배터리에 직결되어 높은 전류를 제공하므로 단시간에 배터리 충전을 완료할 수 있다.On the other hand, a rapid charging facility used as a DC charging power source converts AC power into DC power and supplies the DC power to the vehicle. Since the battery is directly connected to the battery and provides a high current, the battery charging can be completed in a short time.

도 1은 외부의 상용전원을 이용하여 차량 내 배터리의 충전이 이루어지는 친환경자동차의 파워넷 구성과 완속 충전시의 파워 흐름을 나타내는 도면으로, 상용전원의 교류전력을 직류전력으로 변환하는 차량 내 충전기(OBC)(11), 차량의 주동력원(EV인 경우) 또는 보조동력원(PHEV인 경우)으로서 충전기(11)가 공급하는 직류전력으로 충전되는 메인 배터리(고전압 배터리)(12), 차량 구동원이 되는 모터(14), 모터 구동을 위한 인버터(13), 및 인버터 제어를 위한 모터 제어기(MCU)(16)가 도시되어 있다.FIG. 1 is a diagram showing a power net configuration of an environment-friendly automobile in which an in-vehicle battery is charged using an external commercial power source and a power flow at a time of a constant charging. A main battery (high voltage battery) 12 charged with DC power supplied from the charger 11 as a main power source of the vehicle (EV) or an auxiliary power source (PHEV) (14), an inverter (13) for driving the motor, and a motor controller (MCU) (16) for controlling the inverter.

또한, 상위 제어기인 차량 제어기(VCU:Vehicle Control Unit/HCU:Hybrid Control Unit)(15), 차량 내 저전압 전장부하(12V 전장부하)(17), 저전압 전장부하(17)에 작동전력을 공급하는 보조 배터리(저전압 배터리)(18), 고전압 전원과 보조 배터리(18)/저전압 전장부하(17) 사이의 전력 변환을 담당하는 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter, LDC)(19)가 도시되어 있다.It is also possible to supply operating power to an in-vehicle low voltage electric field load (12V electric field load) 17 and a low voltage electric field load 17, which is a host controller, which is a vehicle controller (VCU: Vehicle Control Unit / HCU: Hybrid Control Unit) A low voltage DC-DC converter (LDC) 19, which is responsible for the power conversion between the high voltage power supply and the auxiliary battery 18 / the low voltage electric field load 17, Are shown.

완속 충전시에는 상용전원이 공급하는 교류전력을 차량 내 충전기(11)가 직류전력으로 변환하여 공급함으로써 메인 배터리(12)의 충전이 이루어지고, 더불어 충전기(11)의 고전압 직류전력이 저전압 DC-DC 컨버터(19)에서 저전압 직류변환되어 보조 배터리(18)를 충전하거나 전장부하(17)에 작동전력으로 공급된다.The in-vehicle charger 11 converts the alternating-current power supplied from the commercial power supply into the direct-current power to supply the main battery 12, and the high-voltage direct-current power of the charger 11 is supplied to the low- DC converter 19 so as to charge the auxiliary battery 18 or to be supplied as operating power to the electric field load 17.

도 2는 메인 배터리의 충전 방식을 나타내는 도면으로, 일반적으로 리튬이온 전지의 완속 충전시에는 정전력(Constant Power, CP) + 정전압(Constant Voltage, CV) 방식을 많이 이용하는데, 충전효율을 높이고 충전시간을 단축하기 위해 초기에는 충전기의 최대 파워로 충전하고(CP), 이후 충전 말기에는 안정성 확보를 위해 일정 전압으로 충전한다(CV).FIG. 2 is a diagram showing a charging method of a main battery. Generally, constant charging (CP) + constant voltage (CV) charging is frequently used when a lithium ion battery is charged at a constant rate. To shorten the time, the charger is initially charged with the maximum power of the charger (CP), and then charged at a constant voltage (CV) at the end of charging to ensure stability.

도 3은 저전압 DC-DC 컨버터에 의한 보조 배터리의 충전 방식을 나타내는 도면으로, 일반적으로 정전력(CP) 또는 정전압(CV) 모드로 충전 중 전장부하 작동시에는 전장부하에만 전력을 공급하지만, 보조 배터리의 상태에 따라 저전압 DC-DC 컨버터의 제어를 통해 충전량을 증대시켜 보조 배터리의 충전량을 증대시킬 수 있다.FIG. 3 is a diagram showing a charging method of an auxiliary battery by a low-voltage DC-DC converter. Generally, in the constant power (CP) or constant voltage (CV) mode, Depending on the state of the battery, the charge amount can be increased by controlling the low-voltage DC-DC converter to increase the charge amount of the auxiliary battery.

그러나, 이러한 충전 방법은 연축전지나 Ni-MH 배터리 등과 같이 이전에 개발된 배터리의 완속 충전시 그 충전효율 저하로 인해 많은 충전시간이 소요되는 문제점을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 이를 리튬이온 배터리 등 친환경자동차용 배터리의 충전에 그대로 적용할 경우 차량 내 충전기(OBC)나 저전압 DC-DC 컨버터(LDC) 등 다른 부품의 최적 효율 및 연비 개선을 충분히 반영하지 못하게 된다.However, such a charging method has been developed for the purpose of solving the problem of charging a previously developed battery such as a sparkling battery or a Ni-MH battery, which requires a long charging time due to a reduction in the charging efficiency thereof. When applied directly to the charging of a car battery, it does not fully reflect the optimal efficiency and fuel efficiency improvement of other components such as an in-car charger (OBC) or a low-voltage DC-DC converter (LDC).

특히, 종래의 충전 방법은 완속 충전시간 단축에만 포커스를 맞추어 개발된 것으로, 충전기와 저전압 DC-DC 컨버터 등의 다른 부품은 비효율적인 영역에서 작동하는 문제가 있다.Particularly, the conventional charging method has been developed focusing on only a shortened charge time, and other parts such as a charger and a low-voltage DC-DC converter have a problem of operating in an inefficient region.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 충전시 완속충전기와 저전압 DC-DC 컨버터가 비효율적인 영역에서 작동하는 문제점을 개선할 수 있는 친환경 자동차의 완속 충전 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an eco-friendly vehicle charge control method capable of improving the problem of operation of the slow charging charger and the low voltage DC- It has its purpose.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 모드 입력 수단을 통해 운전자에 의해 선택된 완속 충전 모드가 입력되는 단계; 완속 충전 모드 중 최적 효율 충전 모드가 입력된 경우, 차량 내 완속충전기의 최대 효율점에 해당하는 전류를 충전전류로 하여 최대 효율 충전전류를 일정하게 출력하도록 완속충전기가 제어되는 정전류 충전 단계; 및 정전류 충전 동안 메인 배터리의 전압이 상승하여 정해진 정전압 설정 충전전압 1에 도달하면, 메인 배터리의 전압을 유지하면서 충전전류를 감소시키도록 완속충전기를 제어하는 정전압 충전 단계를 포함하는 친환경자동차의 완속 충전 제어 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of operating a microcomputer, comprising: inputting a gradual charge mode selected by a driver through mode input means; A constant current charging step in which a slow charging device is controlled such that a maximum efficiency charging current is constantly outputted when a current corresponding to a maximum efficiency point of the fast charging device in the vehicle is a charging current when an optimum efficiency charging mode is input; And a constant voltage charging step of controlling the slow charging device to reduce the charging current while maintaining the voltage of the main battery when the voltage of the main battery rises and reaches the predetermined constant voltage setting charging voltage 1 during the constant current charging, Control method.

바람직한 실시예에서, 상기 정전류 충전 단계에서 메인 배터리의 충전량이 충전 가능 최대 충전량에 도달하면 완속충전기의 충전 작동을 종료하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, when the charged amount of the main battery reaches the maximum chargeable amount in the constant current charging step, the charging operation of the fully charged charger is terminated.

또한, 상기 정전압 충전 동안 메인 배터리의 충전량이 충전 가능 최대 충전량에 도달하면 완속충전기의 충전 작동을 종료하는 것을 특징으로 한다.The charging operation of the slow charging charger is terminated when the charging amount of the main battery reaches the charging maximum charging amount during the constant voltage charging.

또한, 완속 충전 모드 중 최적 효율 충전 모드가 입력된 경우, 보조 배터리의 SOC(state of charge)가 보조 배터리의 최적 효율 충전을 위한 SOC 설정값과 비교하는 단계; 보조 배터리의 SOC가 상기 SOC 설정값 이상인 경우 일정 시간 동안의 정전류를 주기적으로 반복 출력하도록 저전압 DC-DC 컨버터를 제어하는 펄스 충전 단계; 및 펄스 충전 동안 보조 배터리의 전압이 상승하여 정해진 정전압 설정 충전 전압 2에 도달하면, 보조 배터리의 전압을 유지하면서 충전전류를 감소시키도록 저전압 DC-DC 컨버터를 제어하는 정전압 충전 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Comparing an SOC (state of charge) of the auxiliary battery with an SOC setting value for optimal efficiency charging of the auxiliary battery when the optimal efficiency charging mode is input among the full charging modes; A pulse charging step of controlling the low-voltage DC-DC converter so as to periodically and repeatedly output a constant current for a predetermined time when the SOC of the auxiliary battery is equal to or higher than the SOC set value; And a constant voltage charging step of controlling the low voltage DC-DC converter to reduce the charging current while maintaining the voltage of the auxiliary battery when the voltage of the auxiliary battery rises to reach the predetermined constant voltage setting charging voltage 2 during pulse charging .

또한, 상기 모드 입력 수단은 차량에 설치되어 모드 선택을 위해 조작하게 되는 스위치 또는 차량과 통신 가능하게 연결되는 휴대 단말기인 것을 특징으로 한다.
The mode input means is a switch installed in the vehicle and operated for mode selection, or a portable terminal communicably connected to the vehicle.

이에 따라, 본 발명의 완속 충전 제어 방법에 의하면 완속충전기(OBC) 및 저전압 DC-DC 컨버터(LDC)의 최적 효율점에서 충전이 이루어지도록 할 수 있다.
Thus, according to the fully charged charge control method of the present invention, charging can be performed at the optimum efficiency point of the slow charge charger (OBC) and the low voltage DC-DC converter (LDC).

도 1은 친환경자동차의 파워넷 구성과 완속 충전시의 파워 흐름을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 메인 배터리 충전 방식을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 보조 배터리 충전 및 전장 부하 공급을 나타내는 도면이다.
도 4는 완속 충전시 전류 값에 따른 OBC의 운전 효율을 나타내는 도면으로, 본 발명에서 OBC가 최적 효율점에서 운전됨을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 완속 충전시 LDC 전류 출력을 나타내는 도면이다.
도 6은 완속 충전시 전류 값에 따른 LDC의 운전 효율을 나타내는 도면으로, 본 발명에서 LDC가 최적 효율점에서 운전됨을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 완속 충전 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
1 is a diagram showing a power net configuration of an environment-friendly automobile and a power flow at a time of a constant charge.
2 is a view showing a conventional main battery charging method.
3 is a diagram showing a conventional auxiliary battery charging and electric field load supply.
FIG. 4 is a graph showing the operation efficiency of the OBC according to the current value at the time of a constant charge. FIG. 4 is a graph showing that the OBC operates at the optimum efficiency point in the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the LDC current output at the time of full charge in the present invention. FIG.
FIG. 6 is a graph showing the operation efficiency of the LDC according to the current value at the time of the fast charge. FIG. 6 shows that the LDC is operated at the optimum efficiency point in the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a method for controlling a continuous charge according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

본 발명에서는 충전시간 단축을 위한 기존의 충전 모드(완속충전기: CP+CV 모드, LDC: CP 또는 CV모드로 제어)와 최적 충전효율을 위한 충전 모드를 분리하여, 심야 충전시 등에서 사용자가 긴 충전시간의 여유를 가지고 있을 때, 최적 충전효율에서의 충전이 이루어지도록 하는 ECO 충전 기능을 사용자가 선택할 수 있도록 함으로써, 배터리의 충전특성은 유지하면서도 차량 내 완속충전기(이하 'OBC'라 칭함)와 저전압 DC-DC 컨버터(이하 'LDC'라 칭함)를 최적 운전점에서 작동시킬 수 있도록 한 점에 특징이 있다.In the present invention, the conventional charging mode (slow charging charger: CP + CV mode, LDC: controlled by CP or CV mode) for reducing the charging time and the charging mode for optimum charging efficiency are separated, By allowing the user to select an ECO charging function that allows charging at the optimum charging efficiency when the user has time to spare, the charging characteristics of the battery can be maintained while maintaining a constant charging rate (OBC) DC-DC converter (hereinafter referred to as "LDC") can be operated at an optimum operating point.

즉, 본 발명에서는 차량 주행시 사용자 편의성은 제한하면서 연비를 개선하는 ECO 주행 모드와 유사하게 차량 배터리를 최적 충전효율에서 충전하는 ECO 충전 모드를 제공한다.That is, the present invention provides an ECO charging mode for charging the vehicle battery at the optimum charging efficiency, similar to the ECO driving mode for improving the fuel consumption while limiting the user convenience at the time of driving the vehicle.

이러한 ECO 충전 모드에서는 충전시간이 약간 증가하더라도 완속 충전시 사용되는 OBC와 LDC를 최적 효율점에서 운전함으로써 충전효율을 향상시킬 수 있게 된다.In this ECO charging mode, the charging efficiency can be improved by operating the OBC and the LDC used in the slow charging at the optimum efficiency point even if the charging time is slightly increased.

이와 같이 본 발명에서 충전시간 단축이 가능한 기존의 충전 방법과 최적 충전효율에서의 충전 방법 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 함으로써, 심야 충전 요구시간을 만족하면서도(심야의 정해진 시간 내 충전을 완료하면서도) ECO 충전 기능을 사용자에게 제공한다.As described above, according to the present invention, it is possible to select either the existing charging method capable of shortening the charging time or the charging method at the optimum charging efficiency, so that the ECO Provide the charging function to the user.

본 발명에서 완속 충전 모드는 최적 충전효율에서의 충전이 이루어지는 최적 효율 충전 모드와, 기존의 충전 모드로 구분되며, 최적 효율 충전 모드는 OBC 및 LDC의 최적 효율 운전점에 해당하는 전류로 충전이 이루어지도록 제어하는 정전류(Constant Current, CC) 충전 과정을 포함한다.In the present invention, the full charge mode is classified into an optimum efficiency charge mode in which charging is performed at the optimum charge efficiency and an existing charge mode. In the optimum efficiency charge mode, charging is performed with a current corresponding to the optimal efficiency operation point of OBC and LDC And a constant current (CC) charging process.

이하, 본 명세서에서는 기존의 충전 모드를 최적 효율 충전 모드와 구분하기 위해 단시간 충전 모드라 칭하기로 하며, 단시간 충전 모드에는 알려진 바와 같이 OBC 제어에 있어서 CP+CV 충전 방식이, LDC에 있어서 CP 또는 CV 충전 방식이 적용될 수 있다.Hereinafter, the known charging mode will be referred to as a short-time charging mode in order to distinguish the existing charging mode from the optimum efficiency charging mode. As known in the short-time charging mode, the CP + CV charging method in the OBC control, the CP or CV A charging method can be applied.

또한, 차량 충전을 위한 시스템의 구성에 대해서는 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.The configuration of the system for charging the vehicle will be described with reference to Fig.

먼저, 본 발명에서 차량 배터리의 완속 충전시에 운전자가 두 완속 충전 모드, 즉 단시간 충전 모드와 최적 효율 충전 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 하며, 이를 위해 운전자가 단시간 충전 모드와 최적 효율 충전 모드 중 어느 하나를 선택 입력하기 위한 수단이 구비된다.First, in the present invention, when the vehicle battery is charged at a constant speed, the driver is allowed to select either one of the two slow charging modes, i.e., the short charging mode and the optimum efficiency charging mode. Means for selecting and inputting any one are provided.

이때, 모드 입력 수단은 차량에 설치되는 스위치가 될 수 있다. At this time, the mode input means may be a switch installed in the vehicle.

상기 스위치는 차량에서 충전 제어를 수행하는 제어기, 예컨대 OBC 제어기에 연결될 수 있고, 운전자가 스위치를 조작할 경우 스위치 신호(모드 입력 신호)가 OBC 제어기에 입력되어 두 완속 충전 모드 중 어느 하나가 인식될 수 있도록 한다.The switch may be connected to a controller for performing charging control in the vehicle, for example, an OBC controller, and when a driver operates the switch, a switch signal (mode input signal) is input to the OBC controller to recognize either one of the two slow charging modes .

이때, LDC 제어기 또한 OBC 제어기로부터 운전자가 선택한 모드 정보를 전달받으며, 이후 OBC 제어기와 LDC 제어기 간 협조 제어를 통하여 차량 배터리의 충전이 이루어질 수 있다. At this time, the LDC controller also receives the mode information selected by the driver from the OBC controller, and then the vehicle battery can be charged through the coordinated control between the OBC controller and the LDC controller.

또는, 운전자가 소지하고 있는 휴대 단말기, 예를 들어 스마트폰 등의 스마트기기를 이용하여 두 완속 충전 모드, 즉 최적 효율 충전 모드와 단시간 충전 모드 중 어느 하나가 선택 입력될 수 있도록 하는 것도 적용 가능하다.Alternatively, it is also possible to use one of two fully charged modes, i.e., an optimum efficiency charging mode and a short-time charging mode, by using a smart device such as a smart phone possessed by a driver .

이때, 스마트기기와 차량 간의 통신 연결은 유선 또는 무선 방식의 적용이 모두 가능하며, 무선 입력을 위해 블루투스(Bluetooth) 통신의 적용이 가능하다.At this time, the communication connection between the smart device and the vehicle can be applied to the wired or wireless manner, and Bluetooth communication can be applied for wireless input.

한편, 최적 효율 충전 모드가 선택되면, OBC(완속충전기)의 경우 기존의 정전력(CP)+정전압(CV) 충전 방식 대신 정전류(CC)+정전압(CV) 충전 방식이 이용되며, 최적 효율 운전점에서의 정전류 충전이 이루어진다.When the optimum efficiency charging mode is selected, the constant current (CC) + constant voltage (CV) charging method is used instead of the conventional constant power (CP) + constant voltage (CV) The constant current charging at the point is performed.

상기 정전류 충전시에는 OBC의 최적 효율점(최대 효율점)에 해당하는 전류를 충전전류(최적 효율 충전전류)로 하여, OBC가 OBC 제어기에 의해 최적 효율 충전전류를 일정하게 출력하도록 제어된다.During the constant-current charging, the OBC controls the OBC controller to output the optimum efficiency charging current constantly, with the current corresponding to the optimum efficiency point (maximum efficiency point) of the OBC as the charging current (optimum efficiency charging current).

도 4는 완속 충전시 전류 값에 따른 OBC의 운전 효율을 나타낸 것으로, 본 발명에서 OBC가 최적 효율점에서 운전됨을 보여주는 도면이다.FIG. 4 shows the operation efficiency of the OBC according to the current value at the time of the constant charge. FIG. 4 shows that the OBC operates at the optimum efficiency point in the present invention.

OBC의 하드웨어 특성에 따른 최적 충전효율이 존재하는바, 최적 효율 충전 모드에서는 OBC 충전전류를 최대 충전효율을 나타내는 전류로 변경하여 OBC의 출력을 정전류 제어하게 된다.In the optimum efficiency charging mode, the OBC charging current is changed to the current indicating the maximum charging efficiency, and the output of the OBC is controlled to be constant current.

이러한 OBC 운전점 및 그에 따른 효율점의 이동에 의해 완속 충전시의 OBC 충전효율이 향상될 수 있게 된다.The OBC charging efficiency at the time of the slow charging can be improved by moving the OBC operating point and thus the efficiency point.

그리고, 보조 배터리의 충전을 행하기 위한 LDC의 경우 일정한 충전전류를 출력하도록 제어하는 정전압(CV) 충전 방식 대신 일정 시간 동안의 정전류를 주기적으로 반복 출력하는 펄스 충전 방식이 이용된다. In the case of the LDC for charging the auxiliary battery, a pulse charging system for periodically and repeatedly outputting a constant current for a certain period of time is used instead of the constant voltage (CV) charging system for controlling to output a constant charging current.

즉, LDC의 최적 효율점(최대 효율점)에 해당하는 전류를 충전전류(최적 효율 충전전류)로 하여, LDC가 LDC 제어기에 의해 최적 효율 충전전류를 일정 시간 동안 정해진 간격으로 반복 출력하도록 제어된다.That is, a current corresponding to the optimum efficiency point (maximum efficiency point) of the LDC is set as a charging current (optimum efficiency charging current), and the LDC is controlled so that the LDC controller repeatedly outputs the optimum efficiency charging current at predetermined intervals for a predetermined time .

도 5는 완속 충전시 LDC 전류 출력을 예시한 것으로, 매 시간 최적 효율 충전전류(예, 30A)를 일정시간(예, 10분) 동안 반복되는 펄스 형태로 출력하는 충전 방식을 보여주고 있다.FIG. 5 illustrates a charging method for outputting an LDC current output at a constant charging time, and outputting an optimum efficiency charging current (for example, 30A) every time in a pulse form repeated for a predetermined time (for example, 10 minutes).

도 6은 완속 충전시 전류 값에 따른 LDC의 충전 효율을 나타낸 것으로, 본 발명에서 LDC가 최적 효율점에서 운전됨을 보여주고 있으며, LDC가 최대 충전효율을 나타내는 전류로 LDC 운전점 및 그에 따른 효율점을 이동하여 펄스 충전이 이루어짐으로써 완속시의 LDC 충전효율이 향상될 수 있게 된다.6 shows the charging efficiency of the LDC according to the current value at the time of the constant charging. In the present invention, the LDC is operated at the optimum efficiency point, and the LDC is the current indicating the maximum charging efficiency. So that the LDC charging efficiency at the time of the slow speed can be improved.

보조 배터리의 경우 주행이 완료되면 보통 SOC 80% 수준을 유지하게 되므로 충전 중 약간의 전력 소모가 있음을 감안하더라도 매 시간 일정 시간 동안의 충전을 행하는 펄스 충전만으로도 보조 배터리의 SOC 보충이 가능하다.In case of auxiliary battery, SOC is maintained at 80% level after completion of driving. Therefore, it is possible to supplement SOC of auxiliary battery by only charging pulse for charging for a certain time every time even if there is slight power consumption during charging.

도 7은 본 발명에 따른 완속 충전 제어 과정을 나타내는 순서도로서, 운전자가 완속 충전 모드를 선택하여 입력하며, 운전자 의지에 따라 단시간 충전 모드가 선택된 경우 기존의 충전 알고리즘을 적용한다.FIG. 7 is a flow chart showing a continuous charge control process according to the present invention, in which a driver selects and inputs a slow charge mode, and applies a conventional charge algorithm when a short-time charge mode is selected according to a driver's will.

이때, 메인 배터리의 경우 OBC 출력이 제어되어 도 2에 나타낸 바와 같이 정전력(CP) 충전 후 정전압(CV) 충전을 통해 충전이 이루어지게 된다.At this time, OBC output is controlled in the case of the main battery, and charging is performed by charging the constant voltage (CP) after charging the constant voltage (CV) as shown in FIG.

또한, 보조 배터리의 경우 LDC 출력이 제어되어 도 3에 나타낸 바와 같이 정전력(CP) 충전 또는 정전압(CV) 충전을 통해 충전이 이루어지게 된다.In addition, in the case of the auxiliary battery, the LDC output is controlled so that charging is performed through constant current (CP) charging or constant voltage (CV) charging as shown in FIG.

반면, 최적 효율 충전 모드가 선택되었다면, OBC 제어에 있어서는 OBC의 전류 출력을 OBC 최적 효율 충전전류 'a'로 일정하게 제어하는 정전류(CC) 충전 제어가 수행되며, 메인 배터리의 전압이 상승하여 미리 정해진 정전압(CV) 설정 충전전압 'b'에 도달하기 전까지는 정전류 충전을 유지한다.On the other hand, if the optimum efficiency charging mode is selected, in the OBC control, constant current (CC) charging control is performed in which the current output of the OBC is constantly controlled to the OBC optimum efficiency charging current 'a' The constant current charging is maintained until the voltage reaches the set constant voltage (CV) charging voltage 'b'.

물론, 정전류 충전 동안 정전압(CV) 설정 충전전압 'b'에 도달하기 전에 메인 배터리의 충전량(SOC)이 충전 가능 최대 충전량 'c'에 도달하면 OBC의 충전 작동을 종료한다.Of course, when the charge amount SOC of the main battery reaches the chargeable maximum charge amount 'c' before reaching the constant voltage (CV) set charge voltage 'b' during the constant current charging, the charging operation of the OBC is terminated.

또한, 정전류 충전 동안 배터리 전압이 정전압(CV) 설정 충전전압 'b'에 도달하게 되면, 메인 배터리의 전압을 유지하면서 충전전류가 감소되도록 하는 정전압(CV) 충전 제어가 수행된다.Further, when the battery voltage reaches the constant voltage (CV) set charging voltage 'b' during the constant current charging, constant voltage (CV) charging control is performed so that the charging current is reduced while maintaining the voltage of the main battery.

이때, 메인 배터리의 충전량이 충전 가능 최대 충전량 'c'에 도달할 때까지 정전압 충전을 유지하며, 정전압 충전 동안 충전량이 충전 가능 최대 충전량 'c'에 도달하면 OBC의 충전 작동을 종료한다.At this time, the constant-voltage charge is maintained until the charge amount of the main battery reaches the chargeable maximum charge amount 'c', and when the charge amount reaches the chargeable maximum charge amount 'c' during the constant voltage charge, the charge operation of the OBC is terminated.

한편, 보조 배터리의 충전을 위한 LDC 제어에 있어서, 최대 효율 충전 모드가 선택되면, LDC 제어기 내 타이머 작동이 온(On) 되고, 보조 배터리의 SOC가 보조 배터리의 최적 효율 충전을 위한 SOC 설정값 'd' 미만인 경우 정전력(CP) 또는 정전압(CV) 충전을 통해 보조 배터리를 충전하는 기존의 충전 방식이 적용된다.On the other hand, in the LDC control for charging the auxiliary battery, when the maximum efficiency charging mode is selected, the timer operation in the LDC controller is turned on and the SOC of the auxiliary battery is set to the SOC setting value ' d ', the conventional charging method of charging the auxiliary battery through constant current (CP) or constant voltage (CV) charging is applied.

반면, 보조 배터리의 SOC가 SOC 설정값 'd' 이상인 경우 매 시간마다 50분이 경과하였을 때 LDC 최적 효율 충전전류로 LDC 전류 출력이 이루어지도록 하는 10분 동안의 정전류(CC) 충전을 행하고, 보조 배터리의 전압이 미리 정해진 정전압(CV) 설정 충전전압 'f'에 도달하기 전까지는 매 시간 50분 경과 후 10분 동안의 정전류(CC) 충전을 행하는 펄스 충전을 유지한다.On the other hand, when the SOC of the auxiliary battery is equal to or greater than the SOC set value 'd', constant current (CC) charging is performed for 10 minutes so that the LDC current output is performed with the LDC optimum efficiency charging current when 50 minutes have elapsed every hour, (CC) charging is carried out for 10 minutes after the elapse of 50 minutes each time until the voltage of the constant-voltage (CV) set charging voltage 'f' reaches a predetermined constant voltage (CV).

또한, 정전류 충전 동안 보조 배터리의 전압이 상승하여 정전압(CV) 설정 충전전압 'f'에 도달하게 되면, 배터리 전압을 유지하면서 충전전류가 감소되도록 하는 정전압(CV) 충전으로 전환된다.Further, when the voltage of the auxiliary battery rises and reaches the constant voltage (CV) set charging voltage 'f' during the constant current charging, the charging voltage is switched to the constant voltage (CV) charging which reduces the charging current while maintaining the battery voltage.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Forms are also included within the scope of the present invention.

1 : 상용전원 11 : 완속충전기(OBC)
12 : 메인 배터리 13 : 인버터
14 : 구동모터 15 : 차량 제어기(VCU/HCU)
16 : 모터 제어기(MCU) 17 : 전장부하
18 : 보조 배터리 19 : 저전압 DC-DC 컨버터(LDC)
1: Commercial Power 11: Slow Charger (OBC)
12: main battery 13: inverter
14: Driving motor 15: Vehicle controller (VCU / HCU)
16: Motor controller (MCU) 17: Electric field load
18: auxiliary battery 19: low-voltage DC-DC converter (LDC)

Claims (5)

모드 입력 수단을 통해 운전자에 의해 선택된 완속 충전 모드가 입력되는 단계;
완속 충전 모드 중 최적 효율 충전 모드가 입력된 경우, 차량 내 완속충전기의 최대 효율점에 해당하는 전류를 충전전류로 하여 최대 효율 충전전류를 일정하게 출력하도록 완속충전기가 제어되는 정전류 충전 단계; 및
정전류 충전 동안 메인 배터리의 전압이 상승하여 정해진 정전압 설정 충전전압 1에 도달하면, 메인 배터리의 전압을 유지하면서 충전전류를 감소시키도록 완속충전기를 제어하는 정전압 충전 단계를 포함하는 친환경자동차의 완속 충전 제어 방법.
A step of inputting the slow charging mode selected by the driver through the mode input means;
A constant current charging step in which a slow charging device is controlled such that a maximum efficiency charging current is constantly outputted when a current corresponding to a maximum efficiency point of the fast charging device in the vehicle is a charging current when an optimum efficiency charging mode is input; And
And a constant voltage charging step of controlling the slow charging device to reduce the charging current while maintaining the voltage of the main battery when the voltage of the main battery rises during the constant current charging to reach a predetermined constant voltage setting charging voltage of 1, Way.
청구항 1에 있어서,
상기 정전류 충전 단계에서 메인 배터리의 충전량이 충전 가능 최대 충전량에 도달하면 완속충전기의 충전 작동을 종료하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 완속 충전 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the charging operation of the fully charged charger is terminated when the charged amount of the main battery reaches the maximum chargeable amount in the constant current charging step.
청구항 1에 있어서,
상기 정전압 충전 동안 메인 배터리의 충전량이 충전 가능 최대 충전량에 도달하면 완속충전기의 충전 작동을 종료하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 완속 충전 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein when the charge amount of the main battery reaches the chargeable maximum charge amount during the constant voltage charging, the charging operation of the slow charge charger is terminated.
청구항 1에 있어서,
완속 충전 모드 중 최적 효율 충전 모드가 입력된 경우, 보조 배터리의 SOC(state of charge)가 보조 배터리의 최적 효율 충전을 위한 SOC 설정값과 비교하는 단계;
보조 배터리의 SOC가 상기 SOC 설정값 이상인 경우 일정 시간 동안의 정전류를 주기적으로 반복 출력하도록 저전압 DC-DC 컨버터를 제어하는 펄스 충전 단계; 및
펄스 충전 동안 보조 배터리의 전압이 상승하여 정해진 정전압 설정 충전 전압 2에 도달하면, 보조 배터리의 전압을 유지하면서 충전전류를 감소시키도록 저전압 DC-DC 컨버터를 제어하는 정전압 충전 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 완속 충전 제어 방법.
The method according to claim 1,
Comparing an SOC (state of charge) of the auxiliary battery with an SOC setting value for optimal efficiency charging of the auxiliary battery when the optimum efficiency charging mode is input among the full charging modes;
A pulse charging step of controlling the low-voltage DC-DC converter so as to periodically and repeatedly output a constant current for a predetermined time when the SOC of the auxiliary battery is equal to or higher than the SOC set value; And
And a constant voltage charging step of controlling the low voltage DC-DC converter to reduce the charging current while maintaining the voltage of the auxiliary battery when the voltage of the auxiliary battery rises and reaches the predetermined constant voltage setting charging voltage 2 during the pulse charging Wherein said control means is operable to control the charging of said vehicle.
청구항 1에 있어서,
상기 모드 입력 수단은 차량에 설치되어 모드 선택을 위해 조작하게 되는 스위치 또는 차량과 통신 가능하게 연결되는 휴대 단말기인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 완속 충전 제어 방법.


The method according to claim 1,
Wherein the mode input means is a switch installed in the vehicle and operated for mode selection, or a portable terminal communicably connected to the vehicle.


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