KR20180069205A - 차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템 - Google Patents

차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템 Download PDF

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Abstract

고전압배터리의 설정온도구간을 저장하는 단계; 고전압배터리의 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 배터리제어기를 웨이크업하는 단계; 고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치를 제어하는 단계; 고전압배터리의 충전량을 체크하는 단계; 및 고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계;를 포함하는 차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템이 소개된다.

Description

차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING HIGH VOLTAGE BATTERY OF VEHICLE}
본 발명은 배터리 온도의 상/하한 전 온도관리를 통해 배터리 열화를 방지하고, 극한/혹한 환경 속에서도 안정적인 차량 사용이 가능하며, 고객이 능동적으로 배터리 관리에 참여가능 함으로써 차량의 상품성이 향상되도록 하는 차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템에 관한 것이다.
현재까지 제시된 기술에 있어서는 고전압배터리 최적온도 관리에 고객이 능동적으로 참여할 수 있는 방법이 없는 상황이다. 외기가 상/하한 온도인 환경에서 차량 시동 오프상태로 차량 방치시, 배터리 온도가 사용영역을 벗어난 경우가 발생되고 있다.
배터리가 온도사용영역을 벗어난 경우, 차량이 웨이크업이 되더라도 고전압배터리의 사용이 금지되어 온도관리의 수행이 불가하였던 것이다.
이에 따라 차량에서는 차량 주행 및 충전이 불가(주행 및 충전을 위해서는 차량의 온도가 상승/하강할 때까지 기다려야 함)하였다.
또한, 배터리는 온도가 상/하한에 가까운 상태에서 사용시, 배터리 열화가 가속될 수 있는 문제도 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1558655 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배터리 온도의 상/하한 전 온도관리를 통해 배터리 열화를 방지하고, 극한/혹한 환경 속에서도 안정적인 차량 사용이 가능하며, 고객이 능동적으로 배터리 관리에 참여가능 함으로써 차량의 상품성이 향상되도록 하는 차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 고전압배터리 제어방법은, 고전압배터리의 설정온도구간을 저장하는 단계; 고전압배터리의 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 배터리제어기를 웨이크업하는 단계; 고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치를 제어하는 단계; 고전압배터리의 충전량을 체크하는 단계; 및 고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계;를 포함한다.
설정온도구간을 저장하는 단계에서는 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기를 통해 설정온도구간을 차량 또는 외부서버에 저장할 수 있다.
배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 차량이 시동 오프된 상태에서 고전압배터리에 마련된 온도센서를 통해 고전압배터리의 온도를 측정할 수 있다.
배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 차량이 시동 오프된 상태에서 고전압배터리에 마련된 온도센서에 의해 배터리제어기가 웨이크업 될 수 있다.
배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 현재 배터리의 온도가 설정온도구간을 벗어나는 경우 또는 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 고전압배터리에 마련된 온도센서의 인터럽트에 의해 배터리제어기가 웨이크업되고, 배터리제어기의 웨이크업 후에는 인터럽트에 의한 배터리제어기의 웨이크업을 비활성화할 수 있다.
배터리 공조장치를 제어하는 단계에서는 고전압배터리의 충전량이 최소한계값 이하인 경우 배터리 공조장치를 가동하지 않을 수 있다.
배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 배터리제어기가 웨이크업된 경우 차량제어기를 웨이크업 할 수 있다.
배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 웨이크업된 차량제어기를 통해 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기로 배터리공조의 시작 알람을 출력할 수 있다.
공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계 이후에는, 현재 배터리의 온도가 설정온도구간에 들어오는 경우 공조장치의 가동을 중지하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 배터리제어기가 웨이크업된 경우 차량제어기를 웨이크업 하고, 공조장치의 가동을 중지하는 단계에서는 차량제어기를 통해 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기로 배터리공조의 종료 알람을 출력할 수 있다.
본 발명의 차량용 고전압배터리 제어시스템은, 고전압배터리에 마련된 온도센서; 및 온도센서와 연결되어 온도센서의 측정값을 수신하고, 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 웨이크업되며, 고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치를 제어하고, 고전압배터리의 충전량을 체크하며, 고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 배터리제어기;를 포함한다.
본 발명의 차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 배터리 온도의 상/하한 전 온도관리를 통해 배터리 열화를 방지하고, 극한/혹한 환경 속에서도 안정적인 차량 사용이 가능하며, 고객이 능동적으로 배터리 관리에 참여가능 함으로써 차량의 상품성이 향상되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압배터리 제어시스템을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 고전압배터리 제어시스템의 온도센서를 나타낸 도면.
도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압배터리 제어방법의 순서도.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압배터리 제어시스템을 나타낸 도면이고, 도 1에 도시된 차량용 고전압배터리 제어시스템의 온도센서를 나타낸 도면이며, 도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압배터리 제어방법의 순서도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압배터리 제어시스템을 나타낸 도면으로써, 본 발명의 차량용 고전압배터리 제어시스템은, 고전압배터리에 마련된 온도센서(11,12); 및 온도센서와 연결되어 온도센서의 측정값을 수신하고, 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 웨이크업되며, 고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치(50,60)를 제어하고, 고전압배터리의 충전량을 체크하며, 고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 배터리제어기(20);를 포함한다.
고전압배터리(10)에는 도시된 바와 같이 두 개의 온도센서(11,12)가 장착될 수 있다. 온도센서는 배터리 모듈내 최대온도지점과 최저온도지점을 시험을 통해 파악하고, 해당 위치에 각각 마련할 수 있다. 이를 통해 가장 정확한 배터리의 상태를 알 수 있도록 한다.
온도센서는 각각 배터리제어기(20,BMS)와 연결된다. 온도센서에서 측정된 온도는 전압값으로 되어 시동 오프 상태에서도 배터리제어기에 인터럽트를 주도록 한다. 그리고 배터리제어기(20)는 웨이크업시 고전압배터리의 전압과 전류 등을 통해 SOC를 추정하도록 한다.
한편, 배터리제어기(20)는 웨이크업시 릴레이(70)를 연결하여 보조배터리(80)로 차량제어기(30)를 웨이크업하게 된다. 또한, 배터리제어기(20)는 배터리 공조장치로서 냉각장치(50)와 승온장치(60)를 구동 및 제어하게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 차량용 고전압배터리 제어시스템의 온도센서를 나타낸 도면으로써, 온도센서는 가변저항(111)과 고정저항(112)으로 구성되고, 고정저항(112)에 걸리는 양단 전압을 검출기(113)를 통해 검출하여 배터리제어기(20)에 인터럽트를 발생시킨다.
도 3 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압배터리 제어방법의 순서도로써, 본 발명에 따른 차량용 고전압배터리 제어방법은, 고전압배터리의 설정온도구간을 저장하는 단계; 고전압배터리의 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 배터리제어기를 웨이크업하는 단계(S13); 고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치를 제어하는 단계(S16); 고전압배터리의 충전량을 체크하는 단계; 및 고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계(S16);를 포함한다.
본 발명은 사용자가 배터리 최적온도 사용을 설정할 수 있어야 하고, 선택된 온도영역 안에서 배터리 온도를 관리하도록 해야 한다. 따라서, 차량 시동 오프 상태에서 배터리 온도가 사용자 설정값의 상/하한 근접 시 자동으로 BMS가 차량 웨이크업 후, 배터리 온도관리 제어를 수행토록 한다.
그에 따라 배터리온도관리에 의한 SOC 과방전 방지가 필요하고, 차량 자동 웨이크업 후, 사용자에게 배터리 온도관리에 대한 상태를 Cluster/AVN/SMS/차량표시 등을 통한 알람을 수행한다.
배터리 모듈 내 최대온도 지점과 최저 온도 지점에 온도센서를 장착하여, 각 센서마다 온도별로 BMS HW 인터럽트 발생 가능하게 회로를 구성한다. 사용자가 AVN 및 모바일을 통하여 배터리 최적온도영역을 설정하면, BMS는 ROM에 값을 저장하여, 설정값을 벗어나는 인터럽트는 비활성화시킨다.
사용자 설정에 따라 HW 인터럽트를 관리하는 제어부가 필요하고, 배터리 온도가 사용자가 설정한 상/하한 온도 근접 시 온도센서의 출력전압을 이용하여 활성화되어 있는 BMS HW 인터럽트를 발생시켜 BMS가 단독으로 웨이크업된 후 차량 IG 릴레이를 ON하여 차량 제어기들을 웨이크업 한다.
배터리 온도 관리에 대한 협조제어를 수행하고, BMS 웨이크업 후, 배터리 SOC 모니터링을 수행하며, 배터리 SOC에 따른 배터리 온도관리 타겟 온도를 다변화 제어하고, BMS 웨이크업 후 배터리 온도관리 제어 수행 시 CAN 협조제어를 이용하여 사용자에게 Cluster/AVN/SMS/차량표시등을 통한 알림 수행을 하도록 하는 것이다.
구체적으로, 먼저 도 3과 같이 입력된 고전압배터리의 설정온도구간을 저장하는 단계를 수행한다. 설정온도구간을 저장하는 단계에서는 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기를 통해 설정온도구간을 차량 또는 외부서버에 저장할 수 있다. 외부서버에 설정할 경우에는 필요에 따라 차량의 저장부에 업데이트하도록 한다.
그리고 고전압배터리의 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 배터리제어기를 웨이크업하는 단계(S11,S12,S13)를 수행한다. 배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 차량이 시동 오프된 상태에서 고전압배터리에 마련된 온도센서를 통해 고전압배터리의 온도를 측정할 수 있다. 온도센서의 구성은 도 2와 같고, 이를 통해 차량이 시동 오프인 상태에서도 일정 온도시 온도센서의 전압에 의해 배터리제어기가 자동으로 웨이크업이 되는 것이다. 따라서, 차량의 장시간 주차시에도 배터리는 항상 올바른 온도구간으로 유지되며 이는 사용자가 온도구간을 선택하도록 함으로서 개인별로 차량 관리를 다르게 할 수 있게 된다.
아울러, 차량의 AVN이나 모바일단말기에서는 추천모드를 선택하여 운용할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 사용자가 스마트폰으로 추천모드를 선택할 경우 미리 저장된 모드로 배터리의 온도를 관리할 수 있도록 하는 것이다.
예를 들어, 일반 추천모드에서는 배터리 온도를 -35℃~60℃ 사이 구간으로 관리하고, 충전시간 단축 추천모드에서는 0℃~50℃ 사이 구간으로 관리하며, 열화방지 추천모드에서는 -10℃~50℃ 사이 구간으로 관리하는 것이다. 배터리제어기는 마찬가지로 해당 온도 구간에 관한 인터럽트 외 타 인터럽트는 비활성화시키는 것이 필요할 것이다.
배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 차량이 시동 오프된 상태에서 고전압배터리에 마련된 온도센서에 의해 배터리제어기가 웨이크업 될 수 있다. 또한, 배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 현재 배터리의 온도가 설정온도구간을 벗어나는 경우 또는 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 고전압배터리에 마련된 온도센서의 인터럽트에 의해 배터리제어기가 웨이크업되고, 배터리제어기의 웨이크업 후에는 인터럽트에 의한 배터리제어기의 웨이크업을 비활성화할 수 있다. 이에 따라 배터리제어기는 불필요한 웨이크업이 방지되는 것이다(도 3 참고).
그리고 고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치를 제어하는 단계(S16)를 수행한다. 배터리 공조장치를 제어하는 단계에서는 고전압배터리의 충전량이 최소한계값 이하인 경우 배터리 공조장치를 가동하지 않을 수 있다(S15). 즉, 배터리 충전량이 너무 적을 경우에는 공조를 하지 않도록 함으로서 최소 주행을 보장토록 하는 것이다.
한편, 배터리제어기를 웨이크업하는 단계(S16)에서는 배터리제어기가 웨이크업된 경우 차량제어기를 웨이크업 할 수 있다. 그리고 배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 웨이크업된 차량제어기를 통해 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기로 배터리공조의 시작 알람을 출력할 수 있다. 븍, 배터리제어기가 온도센서에 의해 웨이크업된 후 배터리제어기에 의해 차량제어기가 웨이크업이 되고, 그 후 타 부분과의 협조제어 또는 사용자 알람의 수행이 가능해지는 것이다.
그 후 고전압배터리의 충전량을 체크하는 단계를 수행하고, 고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계(S16)를 수행한다. 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계 이후에는, 현재 배터리의 온도가 설정온도구간에 들어오는 경우 공조장치의 가동을 중지하는 단계(S17)를 수행한다. 그러한 공조장치의 가동을 중지하는 단계에서는 차량제어기를 통해 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기로 배터리공조의 종료 알람을 출력할 수 있다. 이에 따라 사용자는 차량의 안전 상태를 확인할 수 있는 것이며 알람을 받지 못할 경우 차량에 이상이 있음을 인지할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 차량용 고전압배터리 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 배터리 온도의 상/하한 전 온도관리를 통해 배터리 열화를 방지하고, 극한/혹한 환경 속에서도 안정적인 차량 사용이 가능하며, 고객이 능동적으로 배터리 관리에 참여가능 함으로써 차량의 상품성이 향상되도록 할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 고전압배터리 20 : 배터리제어기
30 : 차량제어기

Claims (11)

  1. 고전압배터리의 설정온도구간을 저장하는 단계;
    고전압배터리의 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 배터리제어기를 웨이크업하는 단계;
    고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치를 제어하는 단계;
    고전압배터리의 충전량을 체크하는 단계; 및
    고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계;를 포함하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    설정온도구간을 저장하는 단계에서는 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기를 통해 설정온도구간을 차량 또는 외부서버에 저장하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 차량이 시동 오프된 상태에서 고전압배터리에 마련된 온도센서를 통해 고전압배터리의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 차량이 시동 오프된 상태에서 고전압배터리에 마련된 온도센서에 의해 배터리제어기가 웨이크업 되는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 현재 배터리의 온도가 설정온도구간을 벗어나는 경우 또는 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 고전압배터리에 마련된 온도센서의 인터럽트에 의해 배터리제어기가 웨이크업되고, 배터리제어기의 웨이크업 후에는 인터럽트에 의한 배터리제어기의 웨이크업을 비활성화하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    배터리 공조장치를 제어하는 단계에서는 고전압배터리의 충전량이 최소한계값 이하인 경우 배터리 공조장치를 가동하지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 배터리제어기가 웨이크업된 경우 차량제어기를 웨이크업 하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 웨이크업된 차량제어기를 통해 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기로 배터리공조의 시작 알람을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 단계 이후에는, 현재 배터리의 온도가 설정온도구간에 들어오는 경우 공조장치의 가동을 중지하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    배터리제어기를 웨이크업하는 단계에서는 배터리제어기가 웨이크업된 경우 차량제어기를 웨이크업 하고, 공조장치의 가동을 중지하는 단계에서는 차량제어기를 통해 차량의 인터페이스 또는 사용자의 모바일 단말기로 배터리공조의 종료 알람을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압배터리 제어방법.
  11. 고전압배터리에 마련된 온도센서; 및
    온도센서와 연결되어 온도센서의 측정값을 수신하고, 측정 온도가 설정온도구간의 경계값에 근접하는 경우 웨이크업되며, 고전압배터리의 온도가 설정온도구간에 포함되도록 배터리 공조장치를 제어하고, 고전압배터리의 충전량을 체크하며, 고전압배터리의 충전량에 따라 배터리 공조장치의 가동 세기와 시간을 조절하는 배터리제어기;를 포함하는 차량용 고전압배터리 제어시스템.
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