KR20170037260A - 차량용 배터리 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량용 배터리 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 배터리의 과방전 시 차량의 시동을 제어함으로써 제 1 배터리의 추가적인 방전을 방지할 수 있고, 운전자에게 차량 상품성을 향상시킬 수 있는 차량용 배터리 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템은 제 1 및 제 2 배터리의 전류와 전압을 측정하는 감지부, 상기 제 1 배터리와 차량의 전장품들 사이에 접속된 제 1 릴레이, 상기 제 2 배터리와 제어부 사이에 접속된 제 2 릴레이 및 상기 감지부로부터 데이터를 전송 받아 상기 제 1 릴레이를 오프 시키거나, 상기 제 2 릴레이를 온 시키는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 배터리 시스템 및 그 제어 방법{Battery Management System for vehicle and controlling method thereof}
본 발명은 차량용 배터리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 배터리의 과방전 시에 차량의 시동을 제어하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 전자기기, 예컨대 차량용 영상기록장치, 경로안내장치 또는 AV기기 등은 차량의 시거 잭에 연결되어 전력을 공급받는다.
이러한 차량용 전자기기 중에는 차량의 시동을 끈 이후에도 계속 전력을 공급받아 동작할 것을 요하는 기기들이 있다.
가령 차량용 블랙박스가 대표적인 경우로서, 차량용 블랙박스는 주행 중 상황 및 주차 중 상황을 녹화하여, 교통사고나 주차 중 인위적 차량파손 사고 등에 대비하도록 하는 기능을 수행하므로, 자체 배터리를 사용하는 경우가 아니라면 차량으로부터 전력을 지속적으로 공급받을 필요가 있다.
그런데, 차량용 배터리는 대략 60AH 내지 100AH 정도의 한정된 용량을 가지고 있으므로, 시동을 걸지 않아 발전기가 가동되지 않는 경우에는 충전된 배터리가 모두 소진되어 운행이 불가능해지는 경우가 발생한다.
이에 따라 차량용 전자기기와 차량용 배터리 사이에 설치되어, 배터리 전압이 일정 수준에 못 미치는 경우에는 차량용 전자기기로의 전력 공급을 차단하는 차량용 배터리 과방전 방지 장치에 관한 기술이 소개되어 있다.
[특허문헌]한국공개특허 2015-0022110호.
본 발명은 제 1 배터리의 과방전 시 차량의 시동을 제어함으로써 제 1 배터리의 추가적인 방전을 방지할 수 있고, 운전자에게 차량 상품성을 향상시킬 수 있는 차량용 배터리 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템은 제 1 및 제 2 배터리의 전류와 전압을 측정하는 감지부, 상기 제 1 배터리와 차량의 전장품들 사이에 접속된 제 1 릴레이, 상기 제 2 배터리와 제어부 사이에 접속된 제 2 릴레이 및 상기 감지부로부터 데이터를 전송받아 상기 제 1 릴레이를 오프 시키거나, 상기 제 2 릴레이를 온 시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 제어 방법은 사용자에 의해 제 1 릴레이를 온 시키는 단계, 상기 제 1 배터리의 상태를 판정하는 단계, 상기 제 2 배터리와 연결된 제 2 릴레이를 온 시키는 단계, 상기 제 2 배터리의 상태와 기 설정된 상태를 비교하는 단계 및 상기 제 2 배터리의 상태가 기 설정된 상태보다 큰 경우에 상기 제 1 배터리를 충전하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 릴레이를 온 시키는 단계에서, 상기 제 1 릴레이가 전장품과 연결되고, 차량에 전원이 공급될 수 있다.
또한, 상기 제 1 배터리의 상태를 판정하는 단계는, 감지부로부터 측정된 시간 신호를 수신하여 상기 제 1 배터리의 상태를 판정할 수 있다.
또한, 상기 제 2 배터리의 상태와 기 설정된 상태를 비교하는 단계에서, 상기 제 2 배터리의 상태가 기 설정된 상태보다 작은 경우에는 차량용 배터리 시스템의 동작을 종료할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배터리를 충전하는 단계 이후, 상기 제 1 배터리의 충전 상태를 클러스터에 표시할 수 있다.
또한, 상기 제 1 배터리의 충전 상태를 클러스터에 표시한 후, 제어부가 차량의 시동을 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량에 시동을 걸면, 차량용 배터리 시스템의 동작을 종료하고, 상기 차량에 시동을 걸지 않으면, 다시 상기 제 1 배터리의 충전 여부를 판단할 수 있다.
본 기술은 제 1 배터리의 과방전 시 차량의 시동을 제어하여 제 1 배터리의 과방전을 방지할 수 있는 기술이다.
아울러, 본 기술은 제 1 배터리의 과방전을 방지함으로써, 운전자의 차량 상품성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템을 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나. 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템을 설명하는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 배터리 시스템은 감지부(100), 제 1 릴레이(110), 제 2 릴레이(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
감지부(100)는 제 1 배터리(101, 보조배터리, 차량용 배터리 또는 리튬배터리) 및 제 2 배터리(102, 메인배터리, 고전압배터리)의 전류와 전압을 측정하고, 전원회로부, 전압 센싱 및 셀밸런싱부, 전류 및 온도 센싱 릴레이 제어부, 통신부 등을 포함하는 다수의 센서들로 구비된다.
여기서, 전원회로부는 일정 시간마다 배터리의 SOC(State Of charge) 및 SOH(State Of Health)를 연산하고, 전압을 측정하며, RTC(Real Time Clock)를 포함하고, 일정 시간마다 시간 신호를 차량용 배터리 관리 시스템에 송신한다.
전압 센싱 및 셀밸런싱부는 배터리의 단위셀의 전압 센싱 및 밸런싱을 수행한다. 여기서, 전압 센싱 및 셀밸런싱부는 배터리로부터 전압센싱 신호를 수신하고, 셀밸런싱 신호를 배터리에 송신한다.
전류 및 온도 센싱 릴레이 제어부는 전류와 온도를 측정하는 센서들을 포함하며, 센싱된 전류 및 온도를 참조하여 배터리와 전장품들 사이에 릴레이의 온 또는 오프에 관한 제어를 실시한다.
통신부는 배터리와 차량용 배터리 시스템과의 통신 방식으로써, LIN 통신방법 또는 CAN 통신방법 등을 이용할 수 있다.
제 1 릴레이(110)는 제 1 배터리(101)와 전장품들 사이에 전류의 온 또는 오프하는 구성요소로써, 배터리의 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있고, 전장품들에 흐르는 암전류에 의한 배터리의 소모 전류를 방지할 수 있다.
제 2 릴레이(120)는 제 2 배터리(102, 고전압 배터리)와 제어부 사이에 전류의 온 또는 오프하는 구성요소로써, 제 2 배터리의 상태(제 2 배터리 SOC 또는 SOH)가 설정된 배터리 상태 이상이면, LDC(Low DC/DC Converter)를 동작시켜 차량용 배터리를 충전한다.
제어부(120)는 감지부(100)와 제 1 릴레이(110) 및 제 2 릴레이(120)를 제어하는 구성요소로써, 각종 감지부에 구비된 센서들 또는 구성요소와 회로를 통하여 연결되고, 그 연결된 회로를 통하여 전달받은 데이터들에 의거하여 릴레이의 전력전달 동작의 동작 및 전력 전달 동작의 차단을 제어한다.
제어부(130)는 제 1 배터리의 SOC 또는 제 1 배터리의 SOH가 미리 정해진 슬립기준값 이하이면, 제 1 릴레이(110)를 오프시킬 수 있다.
또한, 제어부(130)는 차량의 운행이 종료되면 미리 정해진 슬립시간마다 감지부(100)로부터 데이터를 전송받을 수 있으며, 감지부(100)로부터 측정된 전류와 전압에 따라 달라지는 슬립시간이 경과하면 감지부(100)로부터 데이터를 전송받을 수 있다.
또한, 제어부(130)는 온 스위치가 제 1 릴레이(110)를 온 시킨 후 미리 정해진 대기시간 내에 배터리 충전이 이루어지지 않으면 제 1 릴레이(110)를 오프시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 시스템의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 제어 시스템은 제 1 배터리 및 제 2 배터리의 전류와 전압을 측정하는 감지부, 제 1 배터리와 차량의 전장품들 사이에 접속된 제 1 릴레이, 제 2 배터리와 제어부 사이에 접속된 제 2 릴레이 및 상기 감지부로부터 데이터를 전송받아 제 1 릴레이를 오프시키거나 제 2 릴레이를 온 또는 오프 시키는 제어부를 포함한다.
차량용 배터리 시스템의 제어 방법은 하기와 같이 구체적으로 설명하고자 한다.
운전자 또는 사용자가 엔진의 구동을 종료한 다음에 차량용 배터리 시스템은 제 1 배터리의 전압과 전류를 측정한 후, 측정된 전압과 전류를 통해 측정된 배터리의 상태가 미리 정해진 슬립기준값 이하이면, 제 1 배터리와 차량의 전장품들 사이에 접속된 제 1 릴레이를 오프시킨다(S100).
다음에는, 운전자 또는 사용자가 차량을 운전하기 위하여 제 1 릴레이를 온 하게 되면, 제 1 릴레이가 전장품과 연결되면서 차량에 전원을 공급한다(S110~S120).
다음으로, 차량용 배터리 시스템의 감지부는 시간을 측정하고, 제어부는 측정된 시간 신호를 받아 제 1 배터리의 상태(배터리 SOC 또는 배터리 SOH)를 판정한다(S130).
다음에는, 제어부는 제 2 배터리에 연결된 제 2 릴레이를 온 시킨다(S140).
다음으로, 제어부는 제 2 배터리의 상태와 기 설정된 상태를 비교한다(S150).
다음에는, 제 2 배터리의 상태가 기 설정된 상태보다 이상인 경우(제 2 배터리 SOC가 기 설정된 배터리 SOC보다 큰 경우)에 LDC(Low DC/DC Converter)를 동작시켜 제 1 배터리를 충전한다(S160).
그러나, 제 2 배터리의 상태가 기 설정된 상태보다 이하인 경우(제 2 배터리 SOC가 기 설정된 배터리 SOC보다 작은 경우)에 차량용 배터리 시스템의 동작을 종료한다.
다음으로, 제어부는 제 1 배터리의 충전상태를 클러스터에 표시하고, 차량 시동을 유도한다(S170).
다음에는, 운전자가 차량에 시동을 걸면, 차량용 배터리 시스템의 동작을 종료하고, 소정 시간 동안 운전자가 차량에 시동을 걸지 않으면, 제어부가 다시 제 2 배터리 상태와 설정된 상태를 비교한 후, 제 1 배터리의 충전 여부를 결정한다(S180).
전술한 바와 같이, 본 기술은 제 1 배터리의 과방전 시 차량의 시동을 제어하여 제 1 배터리의 과방전을 방지할 수 있는 기술이다.
아울러, 본 기술은 제 1 배터리의 과방전을 방지함으로써, 운전자의 차량 상품성을 크게 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 제 1 배터리 및 제 2 배터리와 연결된 차량용 배터리 시스템의 제어 방법에 있어서,
    사용자에 의해 제 1 릴레이를 온 시키는 단계;
    상기 제 1 배터리의 상태를 판정하는 단계;
    상기 제 2 배터리와 연결된 제 2 릴레이를 온 시키는 단계;
    상기 제 2 배터리의 상태와 기 설정된 상태를 비교하는 단계; 및
    상기 제 2 배터리의 상태가 기 설정된 상태보다 큰 경우에 상기 제 1 배터리를 충전하는 단계
    를 포함하는 차량용 배터리 시스템의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 릴레이를 온 시키는 단계에서,
    상기 제 1 릴레이가 전장품과 연결되고, 차량에 전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템의 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 배터리의 상태를 판정하는 단계는,
    감지부로부터 측정된 시간 신호를 수신하여 상기 제 1 배터리의 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템의 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 배터리의 상태와 기 설정된 상태를 비교하는 단계에서,
    상기 제 2 배터리의 상태가 기 설정된 상태보다 작은 경우에는 차량용 배터리 시스템의 동작을 종료하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템의 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 배터리를 충전하는 단계 이후,
    상기 제 1 배터리의 충전 상태를 클러스터에 표시하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템의 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 배터리의 충전 상태를 클러스터에 표시한 후,
    제어부가 차량의 시동을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템의 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 차량에 시동을 걸면, 차량용 배터리 시스템의 동작을 종료하고, 상기 차량에 시동을 걸지 않으면, 다시 상기 제 1 배터리의 충전 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템의 제어 방법.
  8. 제 1 배터리 및 제 2 배터리와 연결된 차량용 배터리 시스템에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 배터리의 전류와 전압을 측정하는 감지부;
    상기 제 1 배터리와 차량의 전장품들 사이에 접속된 제 1 릴레이;
    상기 제 2 배터리와 제어부 사이에 접속된 제 2 릴레이; 및
    상기 감지부로부터 데이터를 전송받아 상기 제 1 릴레이를 오프 시키거나, 상기 제 2 릴레이를 온 시키는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 시스템.
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