KR20170021055A - 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

친환경 차량의 배터리 통합 시스템 및 그 제어 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 모터와 엔진을 구동원으로 하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템은, 배터리팩으로 구성되어 일부 배터리 셀의 조합으로 제1 전원을 출력하고, 전체 배터리 셀의 조합으로 제2 전원을 출력하는 배터리; 상기 배터리의 저전압 라인에 설치되어 상기 제1 전원을 공급 또는 차단하는 제1 스위치; 상기 배터리의 고전압 라인에 설치되어 상기 제2 전원을 공급 또는 차단하는 제2 스위치; 차량 키 입력에 따른 상시 전원 모드 또는 이그니션(IG) 모드에 진입 시 상기 제1 스위치를 온(ON)으로 제어하여 전장 부하부에 상기 제1 전원을 공급하고, 시동 후 상기 제2 스위치를 온(ON)으로 제어하여 차량 구동을 위한 컨버터 및 인버터에 제2 전원을 공급하는 배터리 제어기를 포함한다.

Description

친환경 차량의 배터리 통합 시스템 및 그 제어 방법{GREEN VEHICLE BATTERY INTEGRATED SYSTEM AND THE CONTROL METHOD}
본 발명은 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 대표적 친환경 차량인 HEV/PHEV(Hybrid Electric Vehicle/Plug-in Hybrid Electric Vehicle)는 가솔린 또는 디젤 엔진과 엔진 출력을 사용하여 전력을 발생시키고 배터리 등 내에 저장된 전력에 의해 구동될 때 엔진 출력을 보조하는 모터가 적용된다.
도 1은 종래의 친환경 차량용 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 친환경 차량은 엔진뿐만 아니라 모터가 동력원으로 이용되기 때문에 고전압의 대용량 배터리(이하, 메인 배터리라 명명함)와 메인 배터리의 전압을 저전압으로 변환하여 알터네이터와 같이 보조 배터리를 충전하는 저전압 직류 변환장치(Low voltage DC-DC Converter, LDC)가 장착된다. 여기서, 보조 배터리는 통상 시동 및 차량의 각종 전장 부하에 전원을 공급하는 차량 배터리를 의미한다.
또한, LDC는 메인 배터리의 전압을 차량의 전장 부하에 사용되는 전압(예; 12V)에 맞게 가변 하여 전원을 공급하는 역할을 한다.
종래의 친환경 차량 시동 흐름은 보조 배터리의 최소 전원이 공급되는 B+ 모드, 보조 배터리에서 각 제어기에 전원을 공급하는 이그니션 온(IG ON) 모드 및 메인 배터리에 연결된 메인 릴레이가 온(ON)되어 모터기동이 가능한 시동 모드로 이루어진다.
이러한 친환경 차량의 시동흐름에 따른 각 배터리 역할을 살펴보면, B+ 모드 및 IG ON 모드에서는 보조 배터리가 각 제어기에 전원을 공급하고, 메인 릴레이가 오프(OFF)된 상태로 LDC와 인버터에는 전원 공급되지 않는다.
그리고, 메인 릴레이 온(ON) 모드에서는 메인 배터리가 LDC와 인버터에 전원을 공급하여 LDC에서는 각 제어기에 전원을 공급하고 인버터에서는 공급된 전원으로 각 모터를 구동한다.
그러나, 종래의 친환경 차량은 기존 내연기관 차량과 달리 고용량 전기저장장치인 메인 배터리가 있음에도 불구하고 중복적으로 별도의 보조 배터리 장착하고 있어 중량 증가에 따른 연비 감소 및 생산 원가가 증가되는 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 친환경 차량에 구비되는 배터리의 일부 전원을 이용하여 전장 부하에 에너지를 공급하고 기존 보조 배터리를 삭제함으로써 중량감소에 따른 연비상승과 원가를 절감하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모터와 엔진을 구동원으로 하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템은, 배터리팩으로 구성되어 일부 배터리 셀의 조합으로 제1 전원을 출력하고, 전체 배터리 셀의 조합으로 제2 전원을 출력하는 배터리; 상기 배터리의 저전압 라인에 설치되어 상기 제1 전원을 공급 또는 차단하는 제1 스위치; 상기 배터리의 고전압 라인에 설치되어 상기 제2 전원을 공급 또는 차단하는 제2 스위치; 차량 키 입력에 따른 상시 전원 모드 또는 이그니션(IG) 모드에 진입 시 상기 제1 스위치를 온(ON)으로 제어하여 전장 부하부에 상기 제1 전원을 공급하고, 시동 후 상기 제2 스위치를 온(ON)으로 제어하여 차량 구동을 위한 컨버터 및 인버터에 제2 전원을 공급하는 배터리 제어기를 포함한다.
또한, 상기 배터리 통합 시스템은, 상기 상시 전원 모드 또는 이그니션(IG) 모드 시 상기 제2 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 상기 제2 전원을 차단하고, 상기 시동 후에는 상기 제1 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 제1 전원을 차단할 수 있다..
또한, 상기 배터리 제어기는, 상기 컨버터를 통해 상기 제2 전원을 저전압의 보조 전원으로 변환하여 상기 전장 부하부에 공급할 수 있다.
또한, 상기 배터리 제어기는, 상기 배터리와 제1 스위치 사이의 저전압 라인에 연결되어 상기 제1 스위치의 동작과 상관 없이 상시 제1 전원으로 동작 할 수 있다.
또한, 상기 친환경 차량의 배터리 통합 시스템, 상기 컨버터로부터 공급되는 일부 보조 전원을 저장하고, 친환경 차량의 시동 시 저장된 보조 전원을 상기 전장 부하부에 공급하는 에너지 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장부는, 상기 전장 부하부의 에너지 사용량이 상기 컨버터의 보조 전력 공급용량을 초과하면 저장된 보조 전원을 상기 전장 부하부에 공급하는 버퍼로서 동작할 수 있다.
또한, 상기 에너지 저장부는, 커패시터 및 수퍼커패시터 중 적어도 하나로 구성할 수 있다.
또한, 상기 배터리 제어기는, 상기 에너지 저장부에 최대 에너지가 저장된 보조 전원 공급 시점에 컨버터의 동작을 정지하고, 에너지 저장량이 소정 기준치 미만으로 떨어지는 보조 전원 공급 중단 시점에 상기 컨버터의 동작을 재개할 수 있다.
한편, 본 발며의 일 측면에 따른, 배터리팩으로 구성되어 일부 배터리 셀의 조합으로 제1 전원을 출력하고, 전체 배터리 셀의 조합으로 제2 전원을 출력하는 배터리와 상기 제1 전원을 공급 또는 차단하는 제1 스위치 및 상기 제2 전원을 공급 또는 차단하는 제2 스위치를 포함하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법은, a) 시동 전 차량 키 입력에 따른 상시 전원 모드 또는 이그니션(IG) 모드에 진입하는 단계; b) 상기 제1 스위치를 온(ON)으로 제어하여 상기 제1 전원을 전장 부하부에 공급하는 단계; c) 상기 차량 키의 스타트 입력으로 시동 상황에 진입하면, 시동 중 에너지 저장부에 저장된 보조 전원을 상기 전장 부하부에 공급하는 단계; 및 d) 상기 시동에 성공하면 제2 스위치를 온(ON)으로 제어하여 차량 구동을 위해 필요한 상기 제2 전원을 컨버터 및 인버터에 공급하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 b) 단계는 상기 제2 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 상기 제2 전원이 공급되는 것을 차단하고, 상기 d) 단계는 상기 제1 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 상기 제1 전원이 공급되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계는, 상기 컨버터를 통해 상기 제2 전원을 저전압의 보조 전원으로 변환하여 상기 전장 부하부에 공급할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계는, 상기 보조 전원의 일부를 상기 에너지 저장부에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 전장 부하부의 에너지 사용량을 체크하여 에너지 사용량이 상기 컨버터의 공급용량을 초과하면, 상기 에너지 저장부에 저장된 보조 전원을 전장 부하부로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다..
본 발명의 실시 예에 따르면, 친환경 차량 배터리의 일부 전원을 전장 부하에 공급하고 기존 보조 배터리를 삭제함으로써 중량감소에 따른 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 기존 보조 배터리의 삭제에 따른 차량 생산 원가를 절감할 수 있으며, 기존 보조 배터리의 방전현상을 제거하고 트렁크 용량을 증가시킬 수 있어 소비자 상품성을 증대할 수 있다.
그리고, 에너지 저장부를 통해 전장 부하부에 필요한 보조 전원을 공급함으로써 보조 배터리를 삭제하더라도 안정적인 전원공급상태를 유지할 수 있다.
도 1은 종래의 친환경 차량용 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 배터리 통합 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 조립 예시를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 차량 시동 흐름에 따른 전장 부하부의 전원공급 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
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, 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.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(sports utility vehicles, SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 친환경 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량을 포함한다.
추가적으로, 몇몇 방법들은 적어도 하나의 제어기에 의하여 실행될 수 있다. 제어기라는 용어는 메모리와, 알고리즘 구조로 해석되는 하나 이상의 단계들을 실행하도록 된 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 언급한다. 상기 메모리는 알고리즘 단계들을 저장하도록 되어 있고, 프로세서는 아래에서 기재하는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위하여 상기 알고리즘 단계들을 특별히 실행하도록 되어 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 배터리 통합 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 배터리 통합 시스템(100)은 배터리(110), 제1 스위치(120), 제2 스위치(130), 배터리 제어기(140), 컨버터(150), 인버터(160), 에너지 저장부(170), 전장 부하부(180) 및 모터부(190)를 포함하며, 기존의 보조 배터리를 삭제한 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
배터리(110)는 복수의 배터리 셀(111)이 직렬로 연결된 배터리팩으로 구성되어 일부 배터리 셀의 조합으로 출력되는 제1 전원을 공급하고, 전체 배터리 셀의 조합으로 출력되는 제2 전원을 공급한다.
좀더 구체적으로 설명하면, 배터리(110)는 전장 부하부(180)에 전원을 공급하는 기존 보조 배터리를 삭제하고 이를 대체하기 위하여 3.8V 배터리 셀 3개의 조합으로 출력되는 제1 전원을 저전압(11.4V) 라인을 통해 전장 부하부(180)로공급할 수 있다.
또한, 배터리(110)는 컨버터(150) 및 인버터(160)의 구동을 위해 전체 배터리 셀의 조합으로 출력되는 제2 전원을 고전압(280V) 라인 통해 공급할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 조립 예시를 나타낸다.
첨부된 도 3을 참조하면, 배터리 셀은 각각 모듈화된 케이스에 내장되며 배터리 셀의 팽창으로 이웃한 배터리 셀과 접촉되는 것을 방지하기 위하여 일정 간격을 두고 나란히 조립된다.
배터리(110)의 배터리 셀 구성 개수는 셀 단위의 전압크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 전원을 배터리 셀 3개의 조합으로 설명하겠으나 이에 한정되지 않고 구성되는 배터리 셀 단위의 전압 크기가 변동에 따라 목표하는 공급 전압을 맞추기 위해 조합되는 셀의 개수도 달라질 수 있다.
제1 스위치(120)는 배터리(110)의 저전압 라인에 설치되며 인가되는 제어 신호에 따라 제1 전원을 공급(ON) 또는 차단(OFF)한다.
제2 스위치(130)는 고전압 라인에 설치되며 인가되는 제어 신호에 따라 제2 전원을 차단(OFF) 또는 공급(ON)한다.
이러한 제1 스위치(120) 및 제2 스위치(130)는 릴레이 스위치로 구성할 수 있으나 이에 한정되지 않으며 제어 신호에 따라 ON/OFF 제어가 가능한 다양한 스위치 소자를 적용할 수 있다.
배터리 제어기(140)는 배터리(110)의 제1 스위치(120)를 제어하여 전장 부하부(180)에 필요한 제1 전원을 공급하고, 제2 스위치(130)를 제어하여 차량의 구동을 위한 필요한 제2 전원을 컨버터(150) 및 인버터(160)에 공급하는 통합 전원 공급 제어를 수행한다.
배터리 제어기(140)는 배터리(110)와 제1 스위치(120) 사이의 저전압 라인에 연결되며, 제1 스위치(120)의 오프(OFF) 상태로 전장 부하부(180)에 전원이 공급되지 않더라도 상시 제1 전원으로 동작할 수 있다.
전장 부하부(180)는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU), 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU), 변속 제어기(Transmission Control Unit, TCU), 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU) 등 친환경 차량에 적용된 각종 제어기를 포함한다.
또한, 전장 부하부(180)는 상시 전원으로 작동되는 AVN(Audio video navigation system), 시계 및 시가젝 등의 악세서리 전장품 및 라이트, 열선, 파워 윈도우 및 와이퍼 등과 같이 차량에 적용되는 전반적인 전기 장치를 더 포함할 수 있다.
컨버터(150)는 저전압 직류 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter, LDC)로 구성되며 제2 스위치(130)가 온(ON)되면 배터리(110)로부터 입력되는 제2 전원을 저전압(11.4V)의 보조 전원으로 변환하여 전장 부하부(180)에 공급한다.
인버터(160)는 복수개의 전력 스위칭 소자로 구성되고, 하이브리드 제어기(HCU)에서 인가되는 제어신호에 따라 배터리(110)에서 공급되는 제2 전원을 3상 교류전원으로 변환시켜 모터1(191) 및 모터2(192)를 구동한다.
상기 모터1(191)은 친환경 차량의 스타터 및 제너레이터로 동작하는 전기 모터로 구성되고, 모터2(192)는 차량의 구동력을 생성하는 구동 모터로 구성될 수 있다.
또한, 인버터(160)를 구성하는 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터, 릴레이 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
에너지 저장부(170)는 커패시터, 수퍼커패시터 중 적어도 하나로 구성될 수 있으며, 컨버터(150)로부터 공급되는 일부 보조 전원을 저장하고 차량의 시동 시 저장된 보조 전원을 전장 부하부(180)에 공급한다.
통상 차량의 시동이 이루어지는 짧은 시간에는 많은 전류를 소비하기 때문에 시동 전(B+, IG) 각 제어기에 공급되는 전압이 순간적으로 불안해지거나 차단될 수 있으며 그로 인한 손상이 발생될 수 있다. 예컨대, 시거잭에 연결된 네비게이션의 경우 IG 상태에서 시동을 거는 경우 순간적으로 전원이 차단되었다가 다시 켜지면서 재부팅 되는 현상이 발생한다.
이에, 에너지 저장부(170)는 차량의 시동 시 저장된 보조 전원을 전장 부하부(180)에 공급함으로써 전장 부하부(180)에 순간적으로 전원공급이 차단되는 것을 방지하며 각 제어기에 지속적으로 안정된 전압을 공급할 수 있다.
또한, 에너지 저장부(170)는 전장 부하부(180)의 에너지 사용량이 컨버터(150)의 공급용량보다 큰 경우의 전장 부하부(180)에 저장된 보조 전원을 공급하는 버퍼로서 동작할 수 있다.
한편, 전술한 친환경 차량의 배터리 통합 시스템(100)의 구성을 바탕으로 하는 친환경 차량의 배터리 제어 방법을 설명한다.
전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량 배터리 통합 시스템(100)의 배터리 제어기(140)는 HCU와 같은 타 제어기에 통합되거나 또는 세분화될 수 있으므로 해당 명칭에 구애 받지 아니하고, 상술한 동작을 수행하는 구성 요소는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 통합 시스템(100)의 구성이 될 수 있음을 명확히 한다.
따라서, 이하 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 구성 요소들이 아닌 배터리 통합 시스템(100)을 주체로 하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 차량 시동 흐름에 따른 전장 부하부의 전원공급 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 통합 시스템(100)은 운전자의 차량 키(Key) 조작으로 상시 보조 전원이 인가되는 B+ 모드나 IG 모드의 시동 전 상황에 진입하면(S101; 예), 제1 스위치(120)를 온(ON)으로 제어하고 제2 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 배터리(110)의 일부 배터리 셀 조합으로 출력되는 제1 전원을 전장 부하부(180)에 공급한다(S102).
예컨대, 배터리 통합 시스템(100)은 3.8V 배터리 셀 3개의 조합으로 출력되는 11.4V의 제1 전원을 전장 부하부(180)에 공급할 수 있으며, 제2 스위치(130)의 오프(OFF)로 인해 제2 전원이 공급되는 것은 차단한다.
배터리 통합 시스템(100)은 차량 키(Key) 스타트 입력으로 시동 상황에 진입하면(S103; 예), 시동 중 에너지 저장부(170)에 저장된 보조 전원을 전장 부하부(180)에 공급한다(S104).
배터리 통합 시스템(100)은 차량 시동에 성공하면(S105; 예), 제1 스위치(120)를 오프(OFF)로 제어하여 제1 전원 공급을 차단하고 제2 스위치(130)를 온(ON)으로 제어하여 배터리(110)의 모든 배터리 셀 조합으로 출력되는 제2 전원을 컨버터(150) 및 인버터(160)에 공급한다(S106).
배터리 통합 시스템(100)은 컨버터(150)를 통해 제2 전원을 저전압(11.4V)의 보조 전원으로 변환하여 전장 부하부(180)에 공급한다(S107).
또한, 배터리 통합 시스템(100)은 상기 보조 전원의 일부를 에너지 저장부(170)에 저장한다(S108).
이 때, 도면에서는 생략되었으나, 배터리 통합 시스템(100)은 전장 부하부(180)의 에너지 사용량을 체크하여 전장 부하부(180)의 에너지 사용량 또는 에너지 요구량이 컨버터(150)의 공급용량을 초과하면(S107; 예), 에너지 저장부(170)에 저장된 보조 전원을 전장 부하부(180)로 인가하여 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.
그리고, 배터리 통합 시스템(100)은 차량 키로부터 시동 오프(OFF)가 입력되면 제1 스위치(120) 및 제2 스위치(130)를 차단(OFF)하여 전원 공급을 중단한다(S109).
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 친환경 차량 배터리의 일부 전원을 전장 부하에 공급하고 기존 보조 배터리를 삭제함으로써 중량감소에 따른 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 기존 보조 배터리의 삭제에 따른 차량 생산 원가를 절감할 수 있으며, 기존 보조 배터리의 방전현상을 제거하고 트렁크 용량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 에너지 저장부를 통해 전장 부하부에 필요한 보조 전원을 공급함으로써 보조 배터리를 삭제하더라도 안정적인 전원공급상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.
예컨대, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 에너지 저장부(170)에 저장된 보조 전원을 시동 시 및 전장 부하부(180)의 에너지 사용량이 큰 경우에 사용하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 에너지 저장부(170)의 에너지 저장량이 최대인 시점부터 보조 전원을 전장 부하부(180)에 공급하고 컨버터(150)의 보조 전원 공급을 중단할 수 있다.
이를 위해, 배터리 제어기(140)는 에너지 저장부(170)의 에너지 저장량을 모니터링하여 에너지 저장량이 최대인 시점을 판단하여 보조 전원 공급을 제어하고, 에너지 저장량이 소정 기준치 미만으로 떨어지는 것을 감지하여 상기 보조 전원 공급을 중단할 수 있다.
이와 동시에, 배터리 제어기(140)는 에너지 저장부(170)에 최대 에너지가 저장된 보조 전원 공급 시점에 컨버터(150)의 동작을 정지하고, 상기 보조 전원 공급을 중단 시점에 컨버터(150)의 동작을 재개하여 전장 부하부(180)에 보조 전원을 공급할 수 있다.
따라서, 에너지 저장부에 저장된 에너지를 자연스럽게 소비할 수 있으며, 에너지 저장부에서 보조 전원을 공급하는 동안 배터리(110)의 제2 전원 소비처인 컨버터(150)로의 전원 공급을 중단함으로써 연비를 향상 시킬 수 있는 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: 배터리 통합 시스템 110: 배터리
111: 배터리 셀 120: 제1 스위치
130: 제2 스위치 140: 배터리 제어기
150: 컨버터 160: 인버터
170: 에너지 저장부 180: 전장 부하부
190; 모터부

Claims (13)

  1. 모터와 엔진을 구동원으로 하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템에 있어서,
    배터리팩으로 구성되어 일부 배터리 셀의 조합으로 제1 전원을 출력하고, 전체 배터리 셀의 조합으로 제2 전원을 출력하는 배터리;
    상기 배터리의 저전압 라인에 설치되어 상기 제1 전원을 공급 또는 차단하는 제1 스위치;
    상기 배터리의 고전압 라인에 설치되어 상기 제2 전원을 공급 또는 차단하는 제2 스위치;
    차량 키 입력에 따른 상시 전원 모드 또는 이그니션(IG) 모드에 진입 시 상기 제1 스위치를 온(ON)으로 제어하여 전장 부하부에 상기 제1 전원을 공급하고, 시동 후 상기 제2 스위치를 온(ON)으로 제어하여 차량 구동을 위한 컨버터 및 인버터에 제2 전원을 공급하는 배터리 제어기를 포함하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 통합 시스템은,
    상기 상시 전원 모드 또는 이그니션(IG) 모드 시 상기 제2 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 상기 제2 전원을 차단하고, 상기 시동 후에는 상기 제1 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 제1 전원을 차단하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리 제어기는,
    상기 컨버터를 통해 상기 제2 전원을 저전압의 보조 전원으로 변환하여 상기 전장 부하부에 공급하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 제어기는,
    상기 배터리와 제1 스위치 사이의 저전압 라인에 연결되어 상기 제1 스위치의 동작과 상관 없이 상시 제1 전원으로 동작 하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터로부터 공급되는 일부 보조 전원을 저장하고, 친환경 차량의 시동 시 저장된 보조 전원을 상기 전장 부하부에 공급하는 에너지 저장부를 더 포함하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에너지 저장부는,
    상기 전장 부하부의 에너지 사용량이 상기 컨버터의 보조 전력 공급용량을 초과하면 저장된 보조 전원을 상기 전장 부하부에 공급하는 버퍼로서 동작하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 에너지 저장부는,
    커패시터 및 수퍼커패시터 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 배터리 제어기는,
    상기 에너지 저장부에 최대 에너지가 저장된 보조 전원 공급 시점에 컨버터의 동작을 정지하고, 에너지 저장량이 소정 기준치 미만으로 떨어지는 보조 전원 공급 중단 시점에 상기 컨버터의 동작을 재개하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템.
  9. 배터리팩으로 구성되어 일부 배터리 셀의 조합으로 제1 전원을 출력하고, 전체 배터리 셀의 조합으로 제2 전원을 출력하는 배터리와 상기 제1 전원을 공급 또는 차단하는 제1 스위치 및 상기 제2 전원을 공급 또는 차단하는 제2 스위치를 포함하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법에 있어서,
    a) 시동 전 차량 키 입력에 따른 상시 전원 모드 또는 이그니션(IG) 모드에 진입하는 단계;
    b) 상기 제1 스위치를 온(ON)으로 제어하여 상기 제1 전원을 전장 부하부에 공급하는 단계;
    c) 상기 차량 키의 스타트 입력으로 시동 상황에 진입하면, 시동 중 에너지 저장부에 저장된 보조 전원을 상기 전장 부하부에 공급하는 단계; 및
    d) 상기 시동에 성공하면 제2 스위치를 온(ON)으로 제어하여 차량 구동을 위해 필요한 상기 제2 전원을 컨버터 및 인버터에 공급하는 단계를 포함하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 b) 단계는 상기 제2 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 상기 제2 전원이 공급되는 것을 차단하고,
    상기 d) 단계는 상기 제1 스위치를 오프(OFF)로 제어하여 상기 제1 전원이 공급되는 것을 차단하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 컨버터를 통해 상기 제2 전원을 저전압의 보조 전원으로 변환하여 상기 전장 부하부에 공급하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 보조 전원의 일부를 상기 에너지 저장부에 저장하는 단계를 포함하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    상기 전장 부하부의 에너지 사용량을 체크하여 에너지 사용량이 상기 컨버터의 공급용량을 초과하면, 상기 에너지 저장부에 저장된 보조 전원을 전장 부하부로 공급하는 단계를 더 포함하는 친환경 차량의 배터리 통합 시스템 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11063449B2 (en) 2017-09-26 2021-07-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Battery managing method and apparatus to connect batteries to electronic devices based on states of charge of the batteries
WO2022035838A1 (en) * 2020-08-11 2022-02-17 Cps Technology Holdings Llc Battery module including a multi-function relay driver

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