KR20180060773A - 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템은 차량의 주행모드 별 LDC 전압을 가변 제어하고, 현재의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드인지 여부를 판단하는 LDC 가변 전압 결정부, 상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 LDC 가변 전압 기울기 조절부 및 상기 LDC 전압의 상승 및 하강이 제어된 최종 전압을 출력하는 LDC 최종 전압 출력부를 포함한다.

Description

차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템 및 방법{System and Method for controlling voltage of LDC of vehicle}
본 발명은 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 직류변환장치의 전압 변동 시 연비를 개선하는 기술에 관한 것이다.
자동차는 가솔린, 디젤과 같은 화석연료를 사용하고, 엔진을 통해 열에너지를 물리적 힘을 변환하는 기본 원리에 맞추어 발전해 왔다.
그러나 화석연료 사용에 따른 환경문제와 연료의 고갈과 같은 이유로 다른 동력원을 찾기 시작했고, HEV(hybrid electric vehicles), PHEV(plug-in-electric vehicles), EV(Electric Vehicles)와 같이 전기에너지에 기반한 자동차들이 개발되었다.
최근에는 기본적인 구현을 넘어서 보다 더 높은 성능과 효율을 바탕으로 제품을 생산하고 시장을 선점하기 위하여 전장부품들의 연구 개발이 이루어지고 있다.
주로 연구 개발이 이루어지고 있는 전장부품 및 주변 요소들로 OBC(On Board Charger), LDC(Low voltage DC/DC converter), 배터리팩(Battery Pack) 들이 있다. 각 부품은 EV의 동력과 직접적으로 관련된 주요 구성품이며 EV의 성능에 직접적으로 영향을 미치는 요소이다.
이 가운데 200~450VDC의 입력전압을 공급받아 12VDC의 저전압으로 변환하여 배터리 및 EV의 각 파트에 공급하는 역할을 하는 LDC는 EV 내부에서 가장 중요한 전장부품 중 하나이다.
높은 전압 변환비를 요구하는 LDC의 특징으로 인하여 트랜스포머를 사용하는 DC/DC 컨버터 토폴로지(Phase shifted pull-bridge)가 흔히 사용된다.
이러한 LDC는 높은 전압 변환비뿐만 아니라 LDC 전압의 가변 시에 전압의 기울기가 차량의 전장 부하, 연비 또는 성능에 대응하여 적절하게 전압이 변동될 필요가 있다.
[특허문헌]한국공개특허 2015-0071575호.
본 발명은 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 차량의 직류변환장치의 전압 변동 시 전압 변동 기울기를 제어함으로써 차량의 연비를 개선할 수 있는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템 및 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 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템은 차량의 주행모드 별 LDC 전압을 가변 제어하고, 현재의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드인지 여부를 판단하는 LDC 가변 전압 결정부, 상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 LDC 가변 전압 기울기 조절부 및 상기 LDC 전압의 상승 및 하강이 제어된 최종 전압을 출력하는 LDC 최종 전압 출력부를 포함한다.
또한, 상기 LDC 가변 전압 결정부는 보조배터리 온도 정보 및 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압 지령테이블을 구축하고, 차량의 주행모드 별 LDC 전압을 가변 제어할 수 있다.
또한, 상기 LDC 전압 기울기 조절부는 보조배터리 온도 정보 및 보조배터리 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 기울기를 나타내는 맵 테이블을 구축하고, 상기 맵 테이블을 이용하여 LDC의 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어할 수 있다.
또한, 상기 LDC 전압 기울기 조절부는 상기 보조배터리 SOC 정보를 기 설정된 보조배터리 SOC와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 LDC 전압 기울기 조절부는 상기 보조배터리 온도 정보를 기 설정된 보조배터리 온도와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법은 차량의 주행모드 별 LDC 전압을 가변 제어하고, 현재의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드인지 여부를 판단하는 단계, 상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계 및 상기 LDC 전압의 상승 및 하강이 제어된 최종 전압을 출력하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계는, 보조배터리 온도 정보 및 보조배터리 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 기울기를 나타내는 맵 테이블을 구축하는 단계 및 상기 맵 테이블을 이용하여 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계는, 상기 보조배터리 SOC 정보를 기 설정된 보조배터리 SOC와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계는, 상기 보조배터리 온도 정보를 기 설정된 보조배터리 온도와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 직류변환장치의 전압 변동 시 연비를 개선하는 기술이다.
아울러, 본 기술은 차량의 차량의 전장 부하, 연비 또는 성능에 대응하여 직류변환장치의 급격한 전압 변동 기울기를 제어하여 보조배터리 방전을 방지할 수 있는 기술이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템을 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
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 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템을 설명하는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템은 LDC 가변 전압 결정부(100), LDC 가변 전압 기울기 조절부(200) 및 LDC 최종 전압 출력부(300)를 포함한다.
LDC 가변 전압 결정부(100)는 보조배터리 온도 정보 외에 보조배터리 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 지령테이블을 구축하고, 이를 통하여 주행모드 별로 LDC의 전압을 가변 제어한다.
또한, LDC 가변 전압 결정부(100)는 현재의 가변 전압의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드인지 여부를 판단한다.
이를 위해, 보조배터리의 터미널에 일종의 배터리센서인 IBS(Intelligent Battery Sensor)가 장착되고, IBS의 센싱 정보 즉, 보조배터리 SOC 정보가 상위제어기인 HCU(Hybrid Control Unit)로 전송되고, HCU에서 보조배터리 온도 및 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 지령테이블을 구축한다.
이때, IBS에서 감지된 보조배터리 SOC 정보는 3단계(Low, Normal, High)로 구분되는 동시에 각 단계간 천이는 히스테리시스로 구현된 것이고, 이러한 보조배터리 SOC 정보 및 보조배터리 온도 정보를 기반으로 LDC 전압을 가변 제어하기 위한 LDC 전압의 지령테이블 즉, 보조배터리 SOC 정보 및 보조배터리 온도 정보 입력에 따른 2D 형태의 LDC 전압의 지령테이블이 구축될 수 있다.
LDC 가변 전압 기울기 조절부(200)는 보조배터리 온도 정보 및 보조배터리 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 기울기를 나타내는 맵 테이블을 구축하고, 이를 통하여 맵 테이블을 이용하여 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어한다.
즉, LDC 가변 전압 기울기 조절부(200)는 보조배터리 SOC 및 보조배터리 온도를 기 설정된 값(기준값)과 각각 비교하고, 목표 LDC 전압과 기 설정된 LDC 전압(기준값)을 비교할 수 있다.
LDC 최종 전압 출력부(300)는 LDC 전압의 상승 및 하강이 제어된 최종 전압을 출력한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2를 참조하면, LDC 가변 전압 결정부에서는 현재의 가변 전압의 제어 모드를 판단한다(S11).
즉, LDC 가변 전압 결정부는 현재의 가변 전압의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드인지 여부를 판단하는 것이다.
다음으로, 현재의 가변 전압의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드이면, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 보조배터리 SOC 및 보조배터리 온도를 기 설정된 값(기준값)과 각각 비교한다.
그러나, 현재의 가변 전압의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드가 아닌 경우, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 기존의 LDC 전압 하강 기울기값으로 결정한다(S12).
먼저, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 기 설정된 보조배터리 SOC(기준값, C1)와 현재의 보조배터리 SOC를 비교한다(S13).
그리고 나서, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 기 설정된 보조배터리 온도(제 1 기준값)와 현재의 보조배터리 온도를 비교한다(S15).
여기서, 기 설정된 보조배터리 SOC(C1)는 LDC 전압 하강 기울기가 제어 가능한 보조배터리 SOC 하한값이며, 기 설정된 보조배터리 온도(제 1 기준값)는 하한 온도값(T_Low1) 및 상한 온도값(T_high1)의 범위가 설정되어 있다.
다음으로, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 목표 LDC 전압과 기 설정된 LDC 전압(기준값, C2)을 비교한다(S17).
여기서, 기 설정된 LDC 전압(C2)은 LDC 전압 하강 기울기를 최종적으로 선택하기 위한 LDC 전압을 의미한다.
다음으로, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 목표 LDC 전압이 기 설정된 LDC 전압(C2)보다 작으면, 제 1 LDC 전압 하강 기울기값으로 결정한다(S19).
그러나, S15 단계에서, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 보조배터리 온도가 기 설정된 보조배터리 온도(제 1 기준값)의 하한 온도값(T_Low1) 및 상한 온도값(T_high1)의 범위를 벗어나면, 보조배터리 온도를 기 설정된 보조배터리 온도(제 2 기준값)의 하한 온도값(T_Low2) 및 상한 온도값(T_high2)의 범위와 비교한다(S21).
그리고, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 목표 LDC 전압과 기 설정된 LDC 전압(기준값, C2)을 비교한다(S23).
다음으로, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 목표 LDC 전압이 기 설정된 LDC 전압(C2)보다 작으면, 제 2 LDC 전압 하강 기울기값으로 결정한다(S25).
그러나, LDC 가변 전압 기울기 조절부는 목표 LDC 전압이 기 설정된 LDC 전압(C2)보다 크면, 제 3 LDC 전압 하강 기울기 값으로 결정한다(S27).
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
본 기술은 직류변환장치의 전압 변동 시 연비를 개선하는 기술이다.
아울러, 본 기술은 차량의 차량의 전장 부하, 연비 또는 성능에 대응하여 직류변환장치의 급격한 전압 변동 기울기를 제어하여 보조배터리 방전을 방지할 수 있는 기술이다.
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.
100: LDC 가변 전압 결정부 200: LDC 가변 전압 기울기 조절부
300: LDC 최종 전압 출력부

Claims (9)

  1. 차량의 주행모드 별 LDC 전압을 가변 제어하고, 현재의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드인지 여부를 판단하는 LDC 가변 전압 결정부
    상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 LDC 가변 전압 기울기 조절부; 및
    상기 LDC 전압의 상승 및 하강이 제어된 최종 전압을 출력하는 LDC 최종 전압 출력부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LDC 가변 전압 결정부는
    보조배터리 온도 정보 및 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 지령테이블을 구축하고, 차량의 주행모드 별 LDC 전압을 가변 제어하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 LDC 전압 기울기 조절부는
    보조배터리 온도 정보 및 보조배터리 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 기울기를 나타내는 맵 테이블을 구축하고, 상기 맵 테이블을 이용하여 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 LDC 전압 기울기 조절부는
    상기 보조배터리 SOC 정보를 기 설정된 보조배터리 SOC와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 LDC 전압 기울기 조절부는
    상기 보조배터리 온도 정보를 기 설정된 보조배터리 온도와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 시스템.
  6. 차량의 주행모드 별 LDC 전압을 가변 제어하고, 현재의 제어모드가 연비를 향상시키기 위한 제어모드인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계; 및
    상기 LDC 전압의 상승 및 하강이 제어된 최종 전압을 출력하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계는,
    보조배터리 온도 정보 및 보조배터리 SOC 정보를 기반으로 LDC 전압의 기울기를 나타내는 맵 테이블을 구축하는 단계; 및
    상기 맵 테이블을 이용하여 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계를 포함하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계는,
    상기 보조배터리 SOC 정보를 기 설정된 보조배터리 SOC와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 주행모드 별 가변된 LDC 전압의 상승 및 하강의 변화량을 제어하는 단계는,
    상기 보조배터리 온도 정보를 기 설정된 보조배터리 온도와 비교하여 LDC 전압의 기울기를 결정하는 단계를 포함하는 차량의 직류변환장치의 전압 제어 방법.
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