KR20180006187A - Vehicular Power System and the Controlling Method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention discloses a vehicle power system and a control method thereof. According to one aspect of the present invention, the vehicle power system with at least one battery, and including an internal combustion engine vehicle, a hybrid vehicle, and an electric vehicle comprises: a first power module including at least one battery, a starter for performing a vehicle start, and at least one switch and a controller; and an integrated controller for checking a vehicle operation status based on status information from a vehicle network, and performing at least one of power generation, current, and charge control of the first power module by instructing the controller through the vehicle network based on the vehicle operation status. An object of the present invention is to provide a vehicle power system and a control method thereof that can integrally control at least one power module on the basis of a vehicle communication.

Description

차량 전력 시스템 및 그 제어 방법{Vehicular Power System and the Controlling Method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a vehicle power system,

본 발명은 차량 전력 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 모듈형태로 구성될 수 있는 차량 전력 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle power system, and more particularly to a vehicle power system and its control method that can be configured in a module form.

차량 전장품은 늘어가는 소비자 요구와 글로벌 경쟁으로 인해 20여년간 급격히 증가해, 현재 대형차에 들어가는 전자 제어기의 개수는 100여개가 넘는다.Vehicle electrical products have increased rapidly over the past 20 years due to growing consumer demand and global competition, and currently more than 100 electronic controllers are installed in large vehicles.

이 같은 급격한 차량 전장화는 전기적 사고(과전압, 수밀로 인한 쇼트 등), 차량 성능 및 안전 사고 우려로 이어진다. This sudden change of electric vehicle length leads to electric accidents (overvoltage, watertight shorts, etc.), vehicle performance and safety accidents.

그뿐만 아니라, 전장품 증가는 전장품 배치와 와이어링 복잡성 증가를 유발하여, 차량 생산성 저하, 차량 무게 증가 및 연비 악화로 이어질 수 있다.In addition, increased electronics can lead to increased electrical component placement and increased wiring complexity, which can lead to reduced vehicle productivity, increased vehicle weight, and fuel economy deterioration.

각국에서 환경 법규 강화 및 연비 시험 방식 변경 등으로 고연비 친환경 차량 출시를 촉구하는 이때 에너지 효율성 증대는 극복해야 할 큰 과제이다.Increasing energy efficiency is a great challenge to be overcome by encouraging the launch of eco-friendly vehicles with high fuel efficiency by strengthening environmental regulations and changing the fuel efficiency test method in each country.

도 1과 같이, 현재 양산 중인 승용차는 12V 단일 전압 기반 전력 시스템으로 구성된다.As shown in FIG. 1, a passenger car currently in mass production consists of a 12V single-voltage-based power system.

이에, 종래의 단일 전압 기반 전력 시스템은 전장 부하의 증가 시에 발전기(Alternator) 및 배터리 용량 한계에 직면한다.Thus, conventional single-voltage-based power systems face alternator and battery capacity limitations in increasing electrical field loads.

또한, 전력 소모가 많은 상황(가혹한 주행 상황 등)에서는 전원 공급이 부족해, 품질, 기능 안전 및 신뢰성 저하 문제가 발생했다.In addition, in situations where power consumption is high (such as harsh driving conditions), power supply is insufficient, resulting in quality, functional safety, and reliability degradation.

더욱이, 종래의 개별 제어기를 사용하는 전력 시스템은 해당 제어기가 모니터링하는 일부 부하에 대해서만 소모량을 독립 제어하므로, 차량 수준에서의 부하 총량 관리 및 효율적인 전기 에너지 제어(EEM; Electric Energy Management) 기능 구현이 어려운 문제가 있었다.Furthermore, since the power system using the conventional individual controller independently controls the consumption amount for only a part of the loads monitored by the corresponding controller, it is difficult to implement the total load management at the vehicle level and the efficient electric energy management (EEM) There was a problem.

미국등록특허 제8996284호(2015년 3월 31일)United States Patent No. 8996284 (March 31, 2015)

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 차량 통신 기반으로 적어도 하나의 전력 모듈을 통합 제어할 수 있는 차량 전력 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle power system and a control method thereof that can integrally control at least one power module on the basis of a vehicle communication.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일면에 따른 일반 내연기관 자동차, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차를 포함하는 적어도 하나의 배터리를 구비한 차량의 전력 시스템은, 적어도 하나의 배터리, 차량 시동을 수행하는 스타터(Starter), 효율적인 전력 제어 기능 구현을 위해 속성 별로 구분된 적어도 하나 이상의 전기 부하 그룹, 적어도 하나의 스위치 및 제어기를 포함하는 제1 전력 모듈; 및 차량 네트워크로부터의 상태 정보를 기반으로 차량 동작 상태를 확인하고, 상기 차량 동작 상태에 기반하여 차량 네트워크를 통해 상기 제어기에 지시하여 상기 제1 전력 모듈의 발전, 전력 및 충전 제어 중 적어도 하나를 수행하는 통합 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power system of a vehicle having at least one battery including a general internal combustion engine vehicle, a hybrid vehicle, and an electric vehicle according to an aspect of the present invention includes at least one battery, a starter that performs a vehicle start, A first power module comprising at least one electrical load group, at least one switch and a controller, separated by property for implementation of the function; And performing at least one of power generation, power, and charge control of the first power module by instructing the controller through a vehicle network based on the vehicle operation state, based on status information from the vehicle network And an integrated controller for controlling the motor.

본 발명의 다른 면에 따른 각기 적어도 하나의 배터리, 다른 구동전압 기반의 부하그룹 및 적어도 하나의 스위치를 포함하는 적어도 하나의 전력 모듈을 통합 제어하는 통합 제어기의 차량 전력 제어 방법은, 차량 네트워크로부터 상태 정보를 수신하는 단계; 상기 상태 정보를 기반으로 차량 동작 상태 및 전력 소비 상태 중 적어도 하나의 상태를 확인하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 상태를 기반으로 상기 전력 모듈을 제어하여 발전, 전력 및 충전 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A vehicle power control method of an integrated controller for integrally controlling at least one power module including at least one battery, another drive voltage-based load group and at least one switch, according to another aspect of the present invention, Receiving information; Checking at least one of a vehicle operation state and a power consumption state based on the state information; And controlling at least one of power generation, power generation, and charging by controlling the power module based on the at least one state.

본 발명에 따르면, 차량 전력을 소비의 효율성을 높일 수 있으며, 부품 결함에 대해 진단하고, 정상 시스템과의 결함을 분리시킬 수 있어 차량 동작 성능 신뢰성 향상 및 기능 안전 요구에 대응 가능하다.According to the present invention, it is possible to increase the efficiency of consumption of vehicle power, to diagnose component defects, to isolate defects from the normal system, and to cope with improvement in reliability of vehicle operation performance and functional safety demands.

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 전력 시스템 모듈 구조는 종래의 내연 기관 자동차뿐만 아니라 환경차, 즉, 하이브리드 및 전기차에 대해서도 공용 가능하므로, 대량 생산 시 제작사 관점에서는 생산 효율화 및 고객 관점에서는 옵션 사양 선택폭 확대를 도모할 수 있다.Furthermore, since the power system module according to the embodiment of the present invention can be used not only in a conventional internal combustion engine vehicle but also in an environmental vehicle, that is, a hybrid vehicle and an electric vehicle, The width can be increased.

도 1은 단일 전압 기반 전력 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량 전력 시스템을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 제1 내지 제3 전력 모듈을 세부적으로 도시한 도면.
도 4a는 본 발명에 따른 제1 전력 모듈을 포함하는 전력 시스템을 도시한 구성도.
도 4b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 전력 모듈을 포함하는 전력 시스템을 도시한 구성도.
도 4c는 본 발명에 따른 제1 및 제3 전력 모듈을 포함하는 전력 시스템을 도시한 구성도.
1 illustrates a single voltage based power system;
2 is a configuration diagram showing a vehicle power system according to the present invention;
3 is a detailed view of first to third power modules according to the present invention;
4A is a schematic diagram illustrating a power system including a first power module in accordance with the present invention;
Figure 4b is a schematic diagram illustrating a power system including first and second power modules in accordance with the present invention;
Figure 4c is a schematic diagram illustrating a power system including first and third power modules in accordance with the present invention;

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, advantages and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms " comprises, " and / or "comprising" refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or additions.

이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 전력 시스템을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 내지 제3 전력 모듈을 세부적으로 도시한 도면이다.Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a configuration diagram of a vehicle power system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a detailed view of first to third power modules according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량 전력 시스템(20)은 제1 내지 제3 전력 모듈(221~3) 및 통합 제어기(210)를 포함한다. 이러한, 본 발명의 실시예에 따른 차량 전력 시스템(20)은 내연기관 자동차, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 전력 시스템일 수 있다.2, the vehicle power system 20 according to the embodiment of the present invention includes first to third power modules 221 to 3 and an integrated controller 210. [ Such a vehicle power system 20 according to an embodiment of the present invention may be a power system of an internal combustion engine vehicle, a hybrid vehicle or an electric vehicle.

제1 내지 제3 전력 모듈(221~3)은 그에 연결된 부하와 기능별로 구분된 모듈이다. 이러한, 각 전력 모듈(221~223)은 각기 적어도 하나의 저장장치(배터리)와 각 저장장치와의 연결 또는 미연결을 위한 복수의 스위치를 포함한다.The first to third power modules 221 to 3 are modules that are classified by load and function connected thereto. Each of the power modules 221 to 223 includes at least one storage device (battery) and a plurality of switches for connecting or disconnecting each storage device.

이하, 도 3을 참조하여 각 전력 모듈(221~223)에 대하여 설명한다.Hereinafter, each of the power modules 221 to 223 will be described with reference to FIG.

제1 전력 모듈(221)은 발전기(ALT), 스타터(St), 제1 저장장치(BAT1), 제2 저장장치(BAT2), 전압 안정기(PS), 제1 전압부하의 제1그룹(L1_1), 제1 전압부하의 제2그룹(L1_2), 제1 내지 제4 스위치(SW1~4), 제1 통신부(미도시) 및 제1 개별제어기(U1)를 포함한다.The first power module 221 includes a generator (ALT), a starter St, a first storage BAT1, a second storage BAT2, a voltage stabilizer PS, a first group L1_1 A first group of switches SW1 to SW4, a first communication unit (not shown), and a first individual controller U1.

제1 및 제2 스위치(SW1~2)는 차량 동작 상태에 따른 전력 공급 제어를 위해 단락 또는 개방된다. The first and second switches SW1 and SW2 are short-circuited or open for power supply control according to the vehicle operation state.

이때, 제1 스위치(SW1)는 제 1 저장장치의 전력이 스타터(St)의 모터에 충분히 공급될 수 있도록 초기 시동 시에만 개방 제어된다. 그리고 제2 스위치(SW2)는 제2 저장장치(BAT2)의 결함 발생 시에 개방된다.At this time, the first switch SW1 is open-controlled only at the initial start so that the electric power of the first storage device can be sufficiently supplied to the motor of the starter St. And the second switch SW2 is opened at the time of occurrence of a defect of the second storage device BAT2.

제1 전압부하의 제1그룹(L1_1) 및 제2그룹(L1_2)은 둘 다 제1 전압을 이용하는 전기부하들이다. 여기서, 제1전압은 12V일 수 있다.The first group L1_1 and the second group L1_2 of the first voltage load are both electrical loads using the first voltage. Here, the first voltage may be 12V.

그 중에서, 제1 전압부하의 제1그룹(L1_1)은 차량 표준(일반, 기본) 사양 구현을 위한 전기부하들의 집합이다. Among them, the first group L1_1 of the first voltage loads is a set of electrical loads for vehicle standard (general, basic) specification implementation.

반면, 제1 전압부하의 제2그룹(L1_2)은 차량의 특정 주행 조건 또는 차량 동작 상태에 따른 구동 전압 변동에 따라 그 성능에 영향을 받을 수 있는 민감 부하들의 집합이다. 예컨대, 제1 전압부하의 제2그룹(L1_2)은 계기판, 에어컨, 헤드 유닛, 오디오 및 외장 앰프 등과 동일 또는 유사한 전기적 특성을 갖는 부하들을 포함할 수 있다.On the other hand, the second group L1_2 of the first voltage loads is a set of sensitive loads that can be affected in performance depending on driving voltage fluctuations according to the vehicle's specific driving condition or vehicle driving condition. For example, the second group L1_2 of the first voltage loads may include loads having the same or similar electrical characteristics as the instrument cluster, air conditioner, head unit, audio and external amplifier, and the like.

전압 안정기(PS)는 제1 전압을 안정시켜 제1 전압부하의 제2그룹(L1_2)에 공급한다. 이 같이, 본 발명에서는 전압에 민감한 부하에 안정적으로 전압을 공급할 수 있어, 전압 강하로 인해 발생하는 기능 문제를 줄일 수 있다.The voltage stabilizer PS stabilizes the first voltage and supplies it to the second group L1_2 of the first voltage load. As described above, according to the present invention, it is possible to stably supply a voltage to a voltage-sensitive load, thereby reducing functional problems caused by a voltage drop.

제3 스위치(SW3)는 그 단락 또는 개방에 따라 제1 전압 대전력 부하그룹(L1_3)을 제1 전력 모듈(221)에 연결하거나, 미연결한다.The third switch SW3 connects or disconnects the first voltage-to-power load group L1_3 to the first power module 221 in accordance with the short-circuit or the opening thereof.

제4 스위치(SW4)는 그 개방 및 단락에 따라 단일 전압 기반 전력 시스템 또는 멀티 전압 기반 전력 시스템을 결정한다.The fourth switch SW4 determines a single-voltage-based power system or a multi-voltage-based power system according to its opening and shorting.

제1 및 제2 저장장치(BAT2)는 전기 에너지 저장하는 배터리로서, 그와 연결된 부하에 전력을 공급한다. 예컨대, 제1 및 제2 저장장치(BAT1~2)는 납산, AGM, 리튬이온, 슈퍼 커패시터, EDLC 및 태양전지일 수 있다.The first and second storage devices BAT2 are electric energy storage batteries, and supply power to a load connected thereto. For example, the first and second storage devices BAT1 and BAT2 may be lead acid, AGM, lithium ion, supercapacitor, EDLC, and solar cell.

이때, 제1 저장장치(BAT1)는 메인 배터리, 제2 저장장치(BAT2)는 서브 배터리일 수 있다.At this time, the first storage device BAT1 may be a main battery, and the second storage device BAT2 may be a sub battery.

여기서, 제1 전압 대전력 부하그룹(L1_3)은 주행 안전을 위해 필수적으로 동작 전원이 확보되어야 할 대전력 소모 안전 부하들의 집합일 수 있다. 이러한, 1 전압 대전력 부하그룹(L1_3)은 제1 전력 모듈(221)에 포함될 수 있으며 포함되지 않을 수도 있다.Here, the first voltage-to-power load group L1_3 may be a set of large power consumption safety loads to which operation power is essentially secured for running safety. This one voltage-to-power load group L1_3 may or may not be included in the first power module 221. [

예컨대, 제1 전압 대전력 부하그룹(L1_3)은 현가장치(차량 서스펜션 장치), 조향, 제동, 와이퍼 및 외장 램프와 같은 안전상 주요한 전력소비부하일 수 있다.For example, the first voltage-to-power load group L1_3 may be a safety-critical power consumption load such as a suspension (vehicle suspension system), steering, braking, wipers and external lamps.

제1 통신부(미도시)는 제1 개별제어기(U1)의 차량 네트워크 통신을 지원한다.The first communication unit (not shown) supports the vehicle network communication of the first individual controller U1.

제1 개별제어기(U1)는 발전기(ALT), 스타터(St), 전압 안정기(PS), 제1 전압부하의 제1그룹(L1_1), 제1 전압부하의 제2그룹(L1_2), 제1 내지 제4 스위치(SW1~4), 제1 통신부(미도시)의 구동 및 제1 및 제2 저장장치(BAT1~2)의 충/방전 중 적어도 하나를 제어한다. The first individual controller U1 includes a generator ALT, a starter St, a voltage stabilizer PS, a first group L1_1 of the first voltage load, a second group L1_2 of the first voltage load, And at least one of the first to fourth switches SW1 to SW4, the first communication unit (not shown), and the first and second storage units BAT1 to BAT2.

여기서, 제1 개별제어기(U1)는 엔진용 제어기(EMS: Engine Management System), 변속기용 제어기(TCU: Transmission Control Unit), 배터리용 제어기(BMS: Battery Management System), 퓨즈 릴레이 스위치 제어기(Box), 전력 변환 제어기(Converter) 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한, 제1 개별제어기(U1)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 저장부를 더 포함할 수 있다.Here, the first individual controller U1 includes an engine management system (EMS), a transmission control unit (TCU), a battery management system (BMS), a fuse relay switch controller (Box) , And a power conversion controller (Converter). The first individual controller U1 may include at least one processor, and may further include at least one storage unit.

이때, 제1 개별제어기(U1)는 통합 제어기(210)로부터의 차량 네트워크를 통한 지시에 대응하여 발전기(ALT), 스타터(St), 제1 저장장치(BAT1), 제2 저장장치(BAT2), 전압 안정기(PS), 제1 전압부하의 제1그룹(L1_1), 제1 전압부하의 제2그룹(L1_2), 제1 내지 제4 스위치(SW1~4) 및 제1 통신부(미도시)를 제어할 수 있다.At this time, the first individual controller U1 is connected to the generator ALT, the starter St, the first storage BAT1, the second storage BAT2, and the second storage BAT2 in response to an instruction through the vehicle network from the integrated controller 210. [ The first group L1_1 of the first voltage load, the second group L1_2 of the first voltage load, the first to fourth switches SW1 to SW4, and the first communication unit (not shown) Can be controlled.

제2 전력 모듈(222)은 제1 전력변환기(DC/DC1), 제3 저장장치(BAT3), 제2 전압부하그룹(L2), 제5 스위치(SW5), 제2 통신부(미도시) 및 제2 개별제어기(U2)를 포함한다. 이하, 제2 전력 모듈(222)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.The second power module 222 includes a first power converter DC / DC1, a third storage BAT3, a second voltage load group L2, a fifth switch SW5, a second communicator (not shown) And a second separate controller U2. Hereinafter, each component of the second power module 222 will be described.

제3 저장장치(BAT3)는 전기에너지를 저장하고 제2 전압부하그룹(L2)에 전력을 공급한다. 제3 저장장치(BAT3)는 그 정상 동작 시에는 제1 전력 모듈(221)로부터의 전기 에너지에 의해 충전될 수 있다.The third storage BAT3 stores electrical energy and supplies power to the second voltage load group L2. The third storage device BAT3 can be charged by electrical energy from the first power module 221 during its normal operation.

제2 전압부하그룹(L2)은 제2전압을 사용하는 부하들의 집합이다. The second voltage load group L2 is a set of loads using the second voltage.

제5 스위치(SW5)는 제3 저장장치(BAT3)의 정상 동작 시에는 단락 제어되고, 결함 발생시에 개방 제어된다.The fifth switch SW5 is short-circuited during normal operation of the third storage device BAT3, and is open-controlled when a fault occurs.

또한, 제1 전력변환기(DC/DC1)는 제3 저장장치(BAT3)의 정상 구동 시에는 오프 되고, 제3 저장장치(BAT3)의 결함 발생 시에는 입력 전압을 승압할 수 있다. The first power converter DC / DC1 may be turned off when the third storage device BAT3 is normally driven and may be boosted when the third storage device BAT3 is defective.

상세하게는, 제3 저장장치(BAT3)는 제1 및 제2 저장장치(BAT2)와 직렬 연결된다. 따라서, 제1 전력변환기(DC/DC1)가 오프 되면, 제1 및 제2 저장장치(BAT2)로부터의 제1전압과 제3 저장장치(BAT3)로부터의 제1전압의 합산 전압인 제2전압이 제2 전압부하그룹(L2)에 공급될 수 있다. 반면, 제3 저장장치(BAT3)에 결함 발생시에 제1 전력변환기(DC/DC1)는 온 구동 된다. 따라서, 제1 전력변환기(DC/DC1)는 제1 전력 모듈(221)로부터의 제1전압을 승압하여 생성된 제2전압을 제2 전압부하그룹(L2)에 공급할 수 있다.In detail, the third storage device BAT3 is connected in series with the first and second storage devices BAT2. Therefore, when the first power converter (DC / DC1) is turned off, the second voltage (the sum of the first voltage from the first and second storage devices BAT2 and BAT3) May be supplied to the second voltage load group L2. On the other hand, when a fault occurs in the third storage device BAT3, the first power converter DC / DC1 is turned on. Accordingly, the first power converter DC / DC1 can supply the second voltage generated by stepping up the first voltage from the first power module 221 to the second voltage load group L2.

제2 통신부(미도시)는 제2 개별제어기(U2)의 차량 네트워크 통신을 지원한다.The second communication unit (not shown) supports the vehicle network communication of the second individual controller U2.

제2 개별제어기(U2)는 차량 네트워크를 통한 통합 제어기(210)의 지시에 대응하여 제1 전력변환기(DC/DC1), 제2 전압부하그룹(L2), 제5 스위치(SW5) 및 제2 통신부(미도시)의 구동 및 제3 저장장치(BAT3)의 충/방전 중 적어도 하나를 제어한다. The second individual controller U2 is connected to the first power converter DC / DC1, the second voltage load group L2, the fifth switch SW5 and the second power converter D2 in response to the instruction of the integrated controller 210 over the vehicle network. And controls at least one of driving of a communication unit (not shown) and charging / discharging of the third storage BAT3.

여기서, 제2 개별제어기(U2)는 엔진용 제어기(EMS: Engine Management System), 변속기용 제어기(TCU: Transmission Control Unit), 배터리용 제어기(BMS: Battery Management System), 퓨즈 릴레이 스위치 제어기(Box), 전력 변환 제어기(Converter) 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한, 제2 개별제어기(U2)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 저장부를 더 포함할 수 있다.Here, the second individual controller U2 includes an engine management system (EMS), a transmission control unit (TCU), a battery management system (BMS), a fuse relay switch controller (Box) , And a power conversion controller (Converter). The second independent controller U2 may include at least one processor, and may further include at least one storage unit.

제3 전력 모듈(223)은 제4 저장장치(BAT4), 제3 전압부하그룹(L3), 벨트구동부품(ALT2), 제6 스위치(SW6), 제2 전력변환기(DC/DC2), 제3 통신부(미도시) 및 제3 개별제어기(U3)를 포함한다. 이하, 제3 전력 모듈(223)의 각 구성요소에 대하여 설명한다.The third power module 223 includes a fourth storage device BAT4, a third voltage load group L3, a belt drive component ALT2, a sixth switch SW6, a second power converter DC / DC2, 3 communication unit (not shown) and a third individual controller U3. Hereinafter, each component of the third power module 223 will be described.

제4 저장장치(BAT4)는 전기 에너지를 저장하고, 제3 전압부하그룹(L3)에 전력을 공급한다.The fourth storage device BAT4 stores electrical energy and supplies power to the third voltage load group L3.

제3 전압부하그룹(L3)은 제3전압을 사용하는 부하의 집합이다.The third voltage load group L3 is a set of loads using the third voltage.

벨트구동부품(ALT2)은 E-Machine 및 벨트 구동 머신과 같은 전동식 부하일 수 있다. 이러한, 전동식 부하는 전력을 소비할 수도 있고, 전력을 생성할 수도 있다.The belt drive component ALT2 may be an electric load such as an E-Machine and a belt drive machine. Such an electric load may consume electric power and may generate electric power.

제6 스위치(SW6)는 제4 저장장치(BAT4)의 정상 동작 시에 단락 제어되고, 결함 발생 시에 개방 제어된다.The sixth switch SW6 is short-circuited during normal operation of the fourth storage device BAT4, and is open-controlled when a fault occurs.

제2 전력변환기(DC/DC2)는 제1전압과 제3전압 간의 전압 변환 후 제3전압을 분배하여 제3 전압부하그룹(L3)과 벨트구동부품(ALT2)에 공급하면서, 제3 저장장치(BAT3)를 충전한다. 이 같이, 본 발명에서는 종래의 전압(12V)과 다른 전원 체계를 사용하여 전력 공급량을 증대시킬 수 있다.The second power converter DC / DC2 distributes the third voltage after the voltage conversion between the first voltage and the third voltage and supplies the third voltage to the third voltage load group L3 and the belt drive component ALT2, (BAT3). As described above, in the present invention, the power supply amount can be increased by using a power supply system different from the conventional voltage (12V).

제3 개별제어기(U3)는 차량 네트워크를 통한 통합 제어기(210)의 지시에 대응하여 제3 전압부하그룹(L3), 벨트구동부품(ALT2), 제6 스위치(SW6), 제2 전력변환기(DC/DC2), 제3 통신부(미도시) 및 제4 저장장치(BAT4)의 충/방전 중 적어도 하나를 제어한다. 여기서, 제3 개별제어기(U3)는 엔진용 제어기(EMS: Engine Management System), 변속기용 제어기(TCU: Transmission Control Unit), 배터리용 제어기(BMS: Battery Management System), 퓨즈 릴레이 스위치 제어기(Box), 전력 변환 제어기(Converter) 중 적어도 하나를 포함한다.The third individual controller U3 is connected to the third voltage load group L3, the belt drive component ALT2, the sixth switch SW6, the second power converter (not shown) in response to the instruction of the integrated controller 210 over the vehicle network DC / DC2), the third communication unit (not shown), and the fourth storage BAT4. Here, the third individual controller U3 includes an engine management system (EMS), a transmission control unit (TCU), a battery management system (BMS), a fuse relay switch controller (Box) , And a power conversion controller (Converter).

다시 도 1로 돌아가서, 통합 제어기(210)는 차량 네트워크 통신을 통해 수신된 상태 정보를 기반으로 차량 진단, 발전 제어, 전력 제어, 충전 제어 및 회생 제동 등을 수행한다. 이때, 통합 제어기(210)는 각 전력 모듈(221~223)의 각 구성요소에 대한 제어를 지시할 수 있다.Referring back to FIG. 1, the integrated controller 210 performs vehicle diagnosis, power generation control, power control, charge control, and regenerative braking based on the status information received through the vehicle network communication. At this time, the integrated controller 210 can instruct control of each component of each of the power modules 221 to 223.

여기서, 상태 정보는 차량 속도, 온도, 각 저장장치(BAT1~4)의 배터리 잔량(SOC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 각 저장장치(BAT1~4)의 배터리 잔량은 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)으로부터 제공될 수 있다.Here, the status information may include at least one of a vehicle speed, a temperature, and a remaining battery level (SOC) of each of the storage devices BAT1 to BAT4. The battery remaining amount of each of the storage devices BAT1 to BAT4 may be provided from a battery management system (BMS).

통합 제어기(210)는 차량 동작 상태 또는 전력 소비 상태를 기반으로 각 전력 모듈(221~223)을 제어할 수 있다. The integrated controller 210 may control each of the power modules 221 to 223 based on the vehicle operation state or the power consumption state.

(1)(One) 차량 동작 상태 기반Based on vehicle operation status

구체적으로, 통합 제어기(210)는 상태 정보로부터 차량 동작 상태를 확인하고, 차량 동작 상태에 기반하여 제1 전력 모듈(221)을 제어할 수 있다. 이때, 차량 동작 상태는 크랭킹 상태, 시동 온 상태 및 코스팅 모드일 수 있다.Specifically, the integrated controller 210 can check the vehicle operation state from the state information and control the first power module 221 based on the vehicle operation state. At this time, the vehicle operation state may be a cranked state, a start-on state, and a costing mode.

① 차량 크랭킹 상태에서,① In the vehicle cranking state,

통합 제어기(210)는 차량 크랭킹 상태에서, 스타터(St)로 안정적인 전력 공급이 이뤄지도록 한다. The integrated controller 210 causes stable power supply to the starter St in the vehicle cranking state.

구체적으로, 통합 제어기(210)는 제1 스위치(SW1)를 개방하여 제1 저장장치(BAT1)로부터의 전력이 다른 부하로 전달되지 않고 스타터(St)에 공급되도록 한다. 따라서, 본 발명에서는 다른 부하로 공급되는 전력에 의해 스타터(St)에 대한 안정적인 전원 공급이 불가하여 차량 크래킹이 방해되는 문제를 방지할 수 있다.Specifically, the integrated controller 210 opens the first switch SW1 to allow power from the first storage device BAT1 to be supplied to the starter St without being transferred to other loads. Therefore, in the present invention, it is possible to prevent the problem that the power supply to the starter St is inadvertently stopped due to the power supplied to the other load, and the vehicle cracking is hindered.

이때, 통합 제어기(210)는 제2 스위치(SW2)를 단락 제어하여 제1 전압부하의 제1그룹과 제2그룹2(L1_1~2)에 전력을 공급할 수 있다.At this time, the integrated controller 210 may short-circuit the second switch SW2 to supply power to the first group of the first voltage load and the second group 2 (L1_1 to L2).

전술한, 통합 제어기(210)는 엔진 제어 유닛(ECU)로부터 차량 크래킹 상태임을 알리는 상태 정보를 수신하여 차량 크래킹 상태임을 확인할 수 있다.The integrated controller 210, as described above, can receive status information from the engine control unit (ECU) indicating that the vehicle is in the vehicle cracking state to confirm that the vehicle is in the vehicle cracking state.

② 시동 온(Ignition ON) 상태에서② In the ignition ON state

통합 제어기(210)는 시동 온(Ignition ON) 상태에서, 발전기(ALT)에서 각 저장장치(BAT1~4)로 전원을 공급하여 각 배터리(저장장치)가 충전되도록 제1 및 제2 스위치(SW1~2)를 제어한다. 구체적으로, 통합 제어기(210)는 시동 온 상태에서는 제1 및 제2 스위치(SW1~2)를 단락시킬 수 있다.The integrated controller 210 controls the first and second switches SW1 to SW4 to supply power to the storage devices BAT1 to BAT4 from the generator ALT in the ignition ON state, 2). Specifically, the integrated controller 210 can short-circuit the first and second switches SW1 and SW2 in the startup-on state.

여기서, 통합 제어기(210)는 엔진 제어 유닛(ECU)로부터 차량 시동 온 상태임을 알리는 상태 정보를 수신하여 시동 온 상태임을 확인할 수 있다.Here, the integrated controller 210 can receive from the engine control unit ECU state information indicating that the vehicle is in the starting-on state, and can confirm that the vehicle is in the starting-on state.

③ 코스팅 모드에서③ In Costing mode

통합 제어기(210)는 코스팅 모드에서 제1 저장장치(BAT1)의 전원으로 모든 부하를 구동하고, 제2 저장장치(BAT2)는 방전되지 않도록 제1 및 제2 스위치(SW1~2)를 제어한다. 구체적으로, 통합 제어기(210)는 코스팅 모드에서 제1 스위치(SW1)를 단락시키고, 제2 스위치(SW2)를 개방시킬 수 있다.The integrated controller 210 controls all of the loads from the power source of the first storage device BAT1 in the costing mode and controls the first and second switches SW1 to SW2 so as not to discharge the second storage device BAT2 do. Specifically, the integrated controller 210 can short-circuit the first switch SW1 and open the second switch SW2 in the costing mode.

여기서, 통합 제어기(210)는 엔진 제어 유닛(ECU)로부터 차량 코스팅 모드임을 알리는 상태 정보를 수신하여 코스팅 모드임을 확인할 수 있다.Here, the integrated controller 210 can receive the state information from the engine control unit (ECU) indicating that the vehicle is in the running mode, and confirm that the vehicle is in the running mode.

(2) 전력 소비 상태 기반(2) Based on power consumption status

통합 제어기(210)는 상태 정보로부터 전력 소모량, 배터리 잔량 및 배터리 결함 발생 중 적어도 하나의 전력 소비 상태를 확인하고, 전력 소비 상태에 기반하여 제1 내지 제3 전력 모듈(221~3)을 제어할 수 있다.The integrated controller 210 checks the power consumption state of at least one of the power consumption amount, the battery remaining amount, and the battery fault occurrence from the state information, and controls the first to third power modules 221 to 3 based on the power consumption state .

① 전력 소비가 많은 상황일 때① When power consumption is high

통합 제어기(210)는 상태 정보(SoC)로부터 전력 소비가 많은 상황임을 확인하면, ECU(Engine Control Unit)에 발전기(ALT)의 발전량 증가를 요청할 수 있다. 이때, 통합 제어기(210)는 복수의 저장장치(BAT1~4)에 대한 SoC로부터 총 전력 소비량이 사용 가능한 전력량보다 많은 상황(전력 소비가 많은 상황)인지를 확인할 수 있다.The integrated controller 210 can request an increase in the power generation amount of the generator (ALT) to the ECU (Engine Control Unit) if the integrated controller 210 confirms that the power consumption is large from the state information SoC. At this time, the integrated controller 210 can confirm whether the total power consumption amount from the SoC for the plurality of storage devices BAT1 to BAT4 is larger than the usable power amount (the situation where the power consumption is large).

더불어, 통합 제어기(210)는 ECU(Engine Control Unit)에 코스팅 구간 증가를 요청할 수 있다. 또한, 통합 제어기(210)는 편의부하의 작동을 단속하여 전력 소비를 줄일 수 있다. 여기서, 편의부하는 히터, 에어컨 등과 같이 탑승자의 편의를 위한 부하로서, 제1 전압부하의 제1그룹(L1_1) 또는 제2그룹(L1_2)에 포함된 부하일 수 있다.In addition, the integrated controller 210 may request an engine control unit (ECU) to increase the costing interval. In addition, the integrated controller 210 can reduce the power consumption by interrupting the operation of the convenience load. Here, the convenience load may be a load included in the first group L1_1 or the second group L1_2 of the first voltage load, such as a heater, an air conditioner, or the like for the convenience of the occupant.

더 상세하게는, 통합 제어기(210)는 발전기(ALT)에서 생성된 전력(A)과 제1 내지 제4 저장장치(BAT1~4)에 저장된 전력(B)의 합과 총 부하 소모 전력(C)를 비교하여 발전 제어, 충전 제어 및 부하 작동 제어를 수행할 수 있다.More specifically, the integrated controller 210 calculates the sum of the power A generated in the generator ALT, the power B stored in the first through fourth storage devices BAT1 through BAT4, and the total load power C ) To perform power generation control, charge control, and load operation control.

일 예로서, 통합 제어기(210)는 전력(A)와 전력(B)의 합이 전력(C) 미만인 경우에는 제1 전력 모듈(221)이 편의부하의 전원을 단계적으로 차단 또는 그 출력을 제한하도록 지시할 수 있다.As an example, the integrated controller 210 may be configured such that when the sum of the power A and the power B is less than the power C, the first power module 221 may step- .

② 배터리 잔량 부족 시② When the battery is low

통합 제어기(210)는 상태 정보(SoC)로부터 배터리 잔량이 부족한 상황임을 확인하면, 시동 온 및 코스팅 모드 진입을 금지시킨다. If the integrated controller 210 confirms that the battery remaining amount is insufficient from the state information SoC, the integrated controller 210 prohibits the start-up and entering of the costing mode.

이때, 통합 제어기(210)는 제1 및 제2 저장장치(BAT1~2)의 배터리 잔량이 기설정된 임계치 이하이면, 배터리 잔량 부족 상황인 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 임계치는 적어도 1회의 시동 온을 수행하기에 충분하지 않은 정도인 실험치일 수 있다.At this time, if the battery remaining amount of the first and second storage devices BAT1 and BAT2 is less than a predetermined threshold value, the integrated controller 210 can determine that the battery remaining amount is insufficient. Here, the threshold value may be an experimental value that is not enough to perform at least one start-up.

이 경우, 통합 제어기(210)는 현재 구동중인 편의부하에 대해 별도의 지시를 송신하지 않아, 편의 부하의 동작을 유지할 수 있다.In this case, the integrated controller 210 does not transmit a separate instruction to the currently-loaded convenience load, and can maintain the operation of the convenience load.

③ 배터리 결함 발생 시③ In case of battery fault

통합 제어기(210)는 제1 내지 제4 저장장치(BAT4) 중에서 결함이 발생한 저장장치가 있으면, 제1 내지 제6 스위치(SW6) 중 적어도 하나를 개방하여 결함이 발생한 저장장치와의 연결을 해제한다.The integrated controller 210 may open at least one of the first to sixth switches SW6 to disconnect the defective storage device if there is a defective storage device among the first to fourth storage devices BAT4, do.

예를 들어, 통합 제어기(210)는 제2 저장장치(BAT2)의 결함 발생 시에 제2 스위치(SW2)를 개방 제어할 수 있고, 제3 저장장치(BAT3)의 결함 발생 시에 제5 스위치(SW5)를 개방 제어할 수 있으며, 제4 저장장치(BAT4)의 결함 발생 시에 제6 스위치(SW6)를 개방 제어할 수 있다.For example, the integrated controller 210 can open control of the second switch SW2 when a defect of the second storage device BAT2 occurs, and when the defect of the third storage device BAT3 occurs, The switch SW5 can be controlled to open and the sixth switch SW6 can be controlled to open when a defect occurs in the fourth storage device BAT4.

(3)(3) 기타 제어Other controls

제1 전력 모듈(221)이 제3 전력 모듈(223)과 연결 시에, 통합 제어기(210)는 벨트구동부품(ALT2)으로부터 제2 전력변환기(DC/DC2)를 통해 제1 저장장치(BAT1)를 충전할 수도 있다. 이때, 통합 제어기(210)는 제1 및 제4 스위치(SW1, SW4)를 단락 제어하고, 그 외 스위치(SW2, SW3, SW5, SW6)를 개방 제어하며, 제2 전력변환기(DC/DC2)가 제3전압을 제1전압으로 레벨 변환하도록 할 수 있다. When the first power module 221 is connected to the third power module 223, the integrated controller 210 receives the power from the belt drive component ALT2 via the second power converter DC / DC2 to the first storage device BAT1 ). At this time, the integrated controller 210 short-circuits the first and fourth switches SW1 and SW4, opens the other switches SW2, SW3, SW5 and SW6, and controls the second power converter DC / To level-convert the third voltage to the first voltage.

통합 제어기(210)는 제4 스위치(SW4)의 개방시킴에 따라 단일 전압 기반의 전력 시스템을 구성할 수 있고, 제4 스위치(SW4)를 단락시킴에 따라 멀티 전압 기반의 전력 시스템으로 구성할 수도 있다.The integrated controller 210 can constitute a single voltage based power system by opening the fourth switch SW4 and can also be configured as a multi voltage based power system by shorting the fourth switch SW4 have.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 안정성과 신뢰성이 높은 전력 공급 체계를 구성할 수 있어, 차량 전력 제어의 효율성을 높이고, 차량 전장품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the embodiment of the present invention can constitute a power supply system with high stability and reliability, thereby enhancing the efficiency of vehicle power control and improving the reliability of vehicle electrical products.

이하, 도 4a 내지 4c를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전력 시스템에 대하여 설명한다. 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 전력 모듈을 포함하는 전력 시스템을 도시한 구성도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 전력 모듈을 포함하는 전력 시스템을 도시한 구성도이다. 그리고 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제3 전력 모듈을 포함하는 전력 시스템을 도시한 구성도이다. Hereinafter, a power system according to various embodiments of the present invention will be described with reference to Figs. 4A to 4C. FIG. 4A is a configuration diagram illustrating a power system including a first power module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B illustrates a power system including first and second power modules according to an embodiment of the present invention. FIG. And FIG. 4C is a configuration diagram illustrating a power system including first and third power modules according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 4c에서, 점선으로 표시된 블록은 옵션(OPT) 사양으로서 생략될 수 있다. 도 4a 내지 4c에서는 설명의 편의성을 위해서 제1 내지 제3 전력 모듈(221~223)이 제1 내지 제3 개별 제어기(개별 제어기 1-1 내지 1-n)을 포함하는 형태가 아니라 제1 내지 제3 전력 모듈(221~223)의 구성요소의 상위에 제1 내지 제3 개별 제어기(개별 제어기 1-1 내지 1-n)이 존재하는 형태로 도시하였으며, 통신부는 생략되었다.In Figures 4A-4C, the dashed blocks may be omitted as an option (OPT) specification. 4A to 4C, the first to third power modules 221 to 223 do not include the first to third individual controllers (individual controllers 1-1 to 1-n) The first to third individual controllers (individual controllers 1-1 to 1-n) exist in the upper part of the components of the third power modules 221 to 223, and the communication unit is omitted.

도 4a와 같이, 차량 전력 시스템은 제1 전력 모듈(221)만으로 구성될 수 있다. 이때, 제1 전력 모듈(221)에서 제2 저장장치(BAT2)와 제1 전압부하의 제2그룹(L1_2)은 생략될 수도 있다. As shown in FIG. 4A, the vehicle power system may consist of only the first power module 221. At this time, the second storage device BAT2 and the second group L1_2 of the first voltage load in the first power module 221 may be omitted.

도 4b와 같이, 차량 전력 시스템은 상호 다른 전압을 이용하는 제1 및 제2 전력 모듈(221, 222)을 포함하는 이중 전원(12V 및 24V) 체계로 구성될 수 있다. 4B, the vehicle power system may be configured as a dual power (12V and 24V) system comprising first and second power modules 221, 222 utilizing different voltages.

이때, 상호 동일한 전압을 저장하는 제1 및 제2 저장장치(BAT1~2)는 서로 직렬로 연결되어, 제1 전력변환기(DC/DC1)의 미구동시에도 제2 전압부하그룹(L2)에 승압된 전압(24V)을 공급할 수 있다.At this time, the first and second storage devices BAT1 to BAT2 storing the same voltage are connected in series to each other so that the second voltage load group L2 is boosted even when the first power converter DC / (24V). ≪ / RTI >

도 4c와 같이, 차량 전력 시스템은 상호 다른 전압을 이용하는 제1 및 제3 전력 모듈(221, 223)로 포함하는 이중 전원(12V 및 48V) 체계로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4C, the vehicle power system may be configured as a dual power (12V and 48V) system comprising first and third power modules 221 and 223 using different voltages.

이때, 제3 전력 모듈(223) 내에는 벨트 구동 부품(도 4c의 ALT)이 포함될 수 있다. 이 경우, 제1 전력 모듈(221) 내 발전기(ALT)는 생략될 수 있다.At this time, the third power module 223 may include a belt drive component (ALT of FIG. 4C). In this case, the generator (ALT) in the first power module 221 may be omitted.

그러면, 엔진 오프(Off) 감속 주행 시에 벨트 구동 부품(도 4c의 ALT)에 의해 제2 전력변환기(DC/DC2)가 제1 전력 모듈(221) 내 저장장치(BAT1, BAT2 중 적어도 하나)를 충전할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 다른 실시예에서는 연료 소모 효율을 개선할 수 있다.4C), the second power converter DC / DC2 is connected to the storage device BAT1, BAT2 in the first power module 221 by the belt drive component (ALT in Fig. 4C) during engine decelerating operation, Can be charged. Accordingly, the fuel consumption efficiency can be improved in another embodiment of the present invention.

이와 같이, 본 발명의 실시예는 전력 시스템을 모듈화 및 플랫폼화하여 설계 용이성 및 제조 공정 간소화를 이룰 수 있다. As such, embodiments of the present invention can modularize and platform the power system to facilitate design and simplify the manufacturing process.

또한, 본 발명의 실시예는 복수의 차종에 대한 전력 시스템을 공용화하도록 지원할 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can support sharing power systems for a plurality of vehicle types.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, Of course, this is possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the description of the following claims.

20: 차량 전력 시스템 210: 통합 제어기
221~223: 제1 내지 제3 전력 모듈 SW1~6: 제1 내지 제6 스위치
BAT1~4: 제1 내지 제4 저장장치 PS: 전압 안정기
L1_1, 2: 제1 전압부하의 제1 및 제2그룹
L1_3: 제1 전압 대전력 부하그룹
L2: 제2 전압부하그룹 L3: 제3 전력부하그룹
DC/DC1~2: 제1 및 제2 전력변환기 ALT2: 벨트구동부품
ALT: 발전기 St: 스타터
20: vehicle power system 210: integrated controller
221 to 223: first to third power modules SW1 to 6: first to sixth switches
BAT1 to 4: First to fourth storage devices PS: Voltage stabilizer
L1_1, 2: first and second groups of the first voltage load
L1_3: First voltage-to-power load group
L2: second voltage load group L3: third power load group
DC / DC1 to 2: First and second power converters ALT2: Belt drive parts
ALT: generator St: starter

Claims (20)

내연기관 자동차, 하이브리드 자동차 및 전기 자동차를 포함하는 적어도 하나의 배터리를 구비한 차량의 전력 시스템으로서,
적어도 하나의 배터리, 차량 시동을 수행하는 스타터(Starter), 적어도 하나의 스위치 및 제어기를 포함하는 제1 전력 모듈; 및
차량 네트워크로부터의 상태 정보를 기반으로 차량 동작 상태를 확인하고, 상기 차량 동작 상태에 기반하여 차량 네트워크를 통해 상기 제어기에 지시하여 상기 제1 전력 모듈의 발전, 전력 및 충전 제어 중 적어도 하나를 수행하는 통합 제어기
를 포함하는 차량 전력 시스템.
1. A power system for a vehicle having at least one battery including an internal combustion engine vehicle, a hybrid vehicle and an electric vehicle,
A first power module comprising at least one battery, a starter performing a vehicle start, at least one switch and a controller; And
Determining at least one of power generation, power and charge control of the first power module by instructing the controller through a vehicle network based on the vehicle operating state, based on status information from the vehicle network, Integrated controller
And the vehicle power system.
제1항에서, 상기 통합 제어기는,
상기 상태 정보로부터 차량 크래킹(Cranking) 상태임을 확인하면, 상기 적어도 하나의 배터리 중 하나로부터 상기 스타터로 인가되는 전원이 다른 전력소비부하로 분배되어 전달되지 않도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 것인 차량 전력 시스템.
2. The apparatus of claim 1,
And controlling the at least one switch such that power applied to the starter from one of the at least one battery is not distributed to other power consuming loads when it is confirmed from the state information that the vehicle is in a cranking state, Power system.
제1항에서, 상기 통합 제어기는,
상기 상태 정보로부터 차량 시동 온 상태임을 확인하면, 발전기로부터의 전원을 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리를 충전하는 것인 차량 전력 시스템.
2. The apparatus of claim 1,
And if it is confirmed from the state information that the vehicle is turned on, the electric power from the generator is used to charge the at least one battery.
제3항에서, 상기 발전기는,
상기 제1 전력 모듈에 포함된 발전기이거나, 상기 제1 전력 모듈과 다른 전압을 생성하는 타 전력 모듈로부터 전원을 인가받는 벨트 구동 부품인 차량 전력 시스템.
4. The generator according to claim 3,
Wherein the generator is a generator included in the first power module or is a belt driven component that is powered from another power module that generates a voltage different from the first power module.
제1항에서, 상기 통합 제어기는,
상기 상태 정보로부터 차량 코스팅(Coasting) 모드임을 확인하면, 상기 적어도 하나의 배터리 중에서 메인 배터리의 전원으로 모든 부하를 구동시키고, 서브 배터리는 방전되지 않도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 것인 차량 전력 시스템.
2. The apparatus of claim 1,
Determining from the status information that the vehicle is in a coasting mode, controlling the at least one switch to drive all loads from the main battery to the main battery among the at least one battery, system.
제1항에서, 상기 제1 전력 모듈은,
차량 표준 사양의 제1부하그룹; 구동 전압 변동에 따라 그 성능에 영향을 받는 기설정된 제2부하그룹; 및 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 전원을 안정시켜 상기 제2부하그룹에 공급하는 전압 안정기(Voltage Stabliizer)를 포함하는 것인 차량 전력 시스템.
The power module of claim 1,
A first load group of a vehicle standard specification; A predetermined second load group which is influenced by the performance in accordance with the drive voltage variation; And a voltage stabilizer that stabilizes and supplies power from the at least one battery to the second load group.
제1항에서,
상기 제1 전력 모듈과 각기 다른 전압을 사용하는 부하그룹 및 각기 적어도 하나의 다른 배터리를 포함하는 적어도 하나의 다른 전력 모듈
을 더 포함하는 차량 전력 시스템.
The method of claim 1,
At least one other power module comprising a load group using different voltages from the first power module and at least one other battery,
The vehicle power system further comprising:
제7항에서, 상기 통합 제어기는,
배터리 관리 시스템으로부터 각 배터리의 SoC를 상기 상태 정보로 수신하고, 상기 각 배터리의 SoC로부터 상기 적어도 하나의 배터리 및 적어도 하나의 다른 배터리 중에서 결함이 있는 부품을 확인하고, 상기 결함이 있는 부품이 다른 구성요소와 분리되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 것인 차량 전력 시스템.
8. The apparatus of claim 7,
Receiving a SoC of each battery from the battery management system with the status information, identifying a defective part from the at least one battery and at least one other battery from the SoC of each battery, Said at least one switch being separated from said at least one switch.
제7항에서, 상기 통합 제어기는,
상기 상태 정보인 각 배터리의 SoC로부터 전력 소비량이 이용 가능한 전력량보다 많은 제1상태인지를 확인하고, 상기 제1상태이면 상기 발전기의 발전량 증가 및 편의부하 중 적어도 일부 동작 제한 중 적어도 하나를 제어하는 것인 차량 전력 시스템.
8. The apparatus of claim 7,
Checking whether the power consumption from the SoC of each battery which is the state information is a first state that is larger than the usable power amount and controlling at least one of the increase of power generation amount of the generator and the at least partial operation restriction of the load In vehicle power system.
제7항에서, 상기 통합 제어기는,
상기 상태 정보인 각 배터리의 SoC로부터 상기 적어도 하나의 배터리의 배터리 잔량이 기설정된 임계치 이하임을 확인하면, 시동 온 및 코스팅 모드 진입을 제한하는 것인 차량 전력 시스템.
8. The apparatus of claim 7,
Wherein the controller is configured to limit the start-up and entering of the costing mode if the battery remaining amount of the at least one battery is less than a predetermined threshold value from the SoC of each battery which is the status information.
제7항에서,
상기 제1 전력 모듈 및 상기 다른 전력 모듈 사이에 구비되는 타 스위치를 더 포함하고,
상기 통합 제어기는, 상기 타 스위치를 개방하여 단일 전압 기반 전력 시스템 또는 상기 타 스위치를 단락시켜 멀티 전압 기반 전력 시스템을 구성하는 것인 차량 전력 시스템.
8. The method of claim 7,
Further comprising another switch provided between the first power module and the other power module,
Wherein the integrated controller opens the other switch to configure the multi-voltage based power system by shorting the single voltage based power system or the other switch.
제7항에서,
상기 다른 전력 모듈은,
상기 적어도 하나의 배터리와 동일한 전압을 충전 및 출력하며, 상기 적어도 하나의 배터리와 직렬 연결되는 제3 배터리;
상기 적어도 하나의 배터리로부터의 제1전압과 상이한 제2전압으로 구동하는 제2 전압부하그룹; 및
상기 제3 배터리와 상기 적어도 하나의 배터리 사이의 노드를 개방 또는 단락시키는 제5 스위치를 포함하고,
상기 통합 제어기는, 상기 제3 배터리의 정상 구동 시에는 상기 제5 스위치를 단락 제어하여 상기 적어도 하나의 배터리 및 상기 제3 배터리의 합산 전압인 상기 제2전압이 상기 제2 전압부하그룹에 공급되도록 하는 것인 차량 전력 시스템.
8. The method of claim 7,
The other power module includes:
A third battery that charges and outputs the same voltage as the at least one battery and is connected in series with the at least one battery;
A second voltage load group driven by a second voltage different from the first voltage from the at least one battery; And
And a fifth switch for opening or shorting a node between the third battery and the at least one battery,
Wherein the integrated controller short-circuits the fifth switch to supply the second voltage, which is a summed voltage of the at least one battery and the third battery, to the second voltage load group when the third battery is normally driven The vehicle power system.
제12항에서,
상기 다른 전력 모듈은, 구동 시에 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 제1전압을 승압한 결과 생성된 상기 제2전압을 상기 제2 전압부하그룹에 공급하는 전력변환기를 더 포함하고,
상기 통합 제어기는, 상기 제3 배터리의 결함 발생 시에 제5 스위치를 개방 제어하며, 상기 전력변환기를 구동시키는 것인 차량 전력 시스템.
The method of claim 12,
The other power module further comprises a power converter for supplying the second voltage generated as a result of boosting the first voltage from the at least one battery to the second voltage load group at the time of operation,
Wherein the integrated controller opens the fifth switch when a fault of the third battery occurs and drives the power converter.
각기 적어도 하나의 배터리, 다른 구동전압 기반의 부하그룹 및 적어도 하나의 스위치를 포함하는 적어도 하나의 전력 모듈을 통합 제어하는 통합 제어기의 차량 전력 제어 방법으로서,
차량 네트워크로부터 상태 정보를 수신하는 단계;
상기 상태 정보를 기반으로 차량 동작 상태 및 전력 소비 상태 중 적어도 하나의 상태를 확인하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 상태를 기반으로 상기 전력 모듈을 제어하여 발전, 전력 및 충전 중 적어도 하나를 제어하는 단계
를 포함하는 차량 전력 제어 방법.
1. A vehicle power control method of an integrated controller for integrally controlling at least one power module, each comprising at least one battery, a different drive voltage based load group and at least one switch,
Receiving status information from a vehicle network;
Checking at least one of a vehicle operation state and a power consumption state based on the state information; And
Controlling at least one of power generation, power and charge by controlling the power module based on the at least one state
≪ / RTI >
제14항에서,
상기 상태 정보로부터 차량 크래킹(Cranking) 상태인지를 확인하는 단계; 및
상기 차량 크래킹 상태임을 확인하면, 상기 적어도 하나의 배터리 중 하나로부터 상기 스타터로 인가되는 전원이 다른 전력소비부하로 분배되어 전달되지 않도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 단계
를 포함하는 것인 차량 전력 제어 방법.
The method of claim 14,
Confirming whether the vehicle is in a vehicle cranking state from the state information; And
Controlling the at least one switch such that power applied to the starter from one of the at least one battery is not distributed and delivered to another power consuming load if it is determined that the vehicle is in the cracking state
The vehicle power control method comprising:
제14항에서,
상기 상태 정보로부터 차량 시동 온 상태인지를 확인하는 단계; 및
상기 시동 온 상태임을 확인하면, 발전기로부터의 전원을 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리를 충전하는 단계
를 포함하는 것인 차량 전력 제어 방법.
The method of claim 14,
Confirming whether the vehicle is in a starting state from the state information; And
If it is determined that the vehicle is in the starting-on state, charging the at least one battery using power from a generator
The vehicle power control method comprising:
제14항에서,
상기 상태 정보로부터 차량 코스팅(Coasting) 모드임을 확인하는 단계; 및
상기 코스팅 모드임을 확인하면, 상기 적어도 하나의 배터리 중에서 메인 배터리의 전원으로 모든 부하를 구동시키고, 서브 배터리는 방전되지 않도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 단계를 포함하는 것인 차량 전력 제어 방법.
The method of claim 14,
Confirming that the vehicle is in a coasting mode from the state information; And
And controlling the at least one switch so that all loads are driven from the main battery power among the at least one battery and the sub battery is not discharged.
제14항에서,
배터리 관리 시스템으로부터 각 배터리의 SoC를 포함하는 상기 상태 정보로 수신하는 단계;
상기 각 배터리의 SoC로부터 상기 적어도 하나의 배터리 및 적어도 하나의 다른 배터리 중에서 결함이 있는 부품을 확인하는 단계; 및
상기 결함이 있는 부품이 다른 구성요소와 분리되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 단계를 포함하는 것인 차량 전력 제어 방법.
The method of claim 14,
Receiving from the battery management system the status information including the SoC of each battery;
Identifying a defective component from the at least one battery and at least one other battery from the SoC of each battery; And
And controlling said at least one switch such that said defective part is separated from other components.
제14항에서,
배터리 관리 시스템으로부터 각 배터리의 SoC를 포함하는 상기 상태 정보를 수신하는 단계;
상기 SoC로부터 전력 소비량이 이용 가능한 전력량보다 많은 제1상태인지를 확인하는 단계; 및
상기 제1상태이면 상기 발전기의 발전량 증가 및 편의부하 중 적어도 일부 동작 제한 중 적어도 하나를 제어하는 단계
를 포함하는 것인 차량 전력 제어 방법.
The method of claim 14,
Receiving the state information including a SoC of each battery from a battery management system;
Confirming that the power consumption from the SoC is a first state that is greater than an available power amount; And
Controlling at least one of an increase in the power generation amount of the generator and a limitation of at least a partial operation of the utility load if the generator is in the first state
The vehicle power control method comprising:
제14항에서,
배터리 관리 시스템으로부터 각 배터리의 SoC를 포함하는 상기 상태 정보를 수신하는 단계;
상기 각 배터리의 SoC로부터 상기 적어도 하나의 배터리의 배터리 잔량이 기설정된 임계치 이하인지를 확인하는 단계; 및
상기 배터리 잔량이 상기 임계치 이하이면, 시동 온 및 코스팅 모드 진입을 제한하는 단계를 포함하는 것인 차량 전력 제어 방법.
The method of claim 14,
Receiving the state information including a SoC of each battery from a battery management system;
Determining from the SoC of each battery whether the remaining battery level of the at least one battery is below a predetermined threshold value; And
And restricting start-on and entering of a costing mode when the battery remaining amount is below the threshold value.
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