KR20180069206A - 차량용 obc의 충전 제어방법 및 시스템 - Google Patents

차량용 obc의 충전 제어방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

OBC출력단의 DC 릴레이를 제거하고 OBC 충전제어와 함께 OBC 릴레이만으로 동작할 수 있게 함으로써, 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있고 원가를 절감시킬 수 있는 차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템이 소개된다.

Description

차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템{CONTROLLING METHOD AND SYSTEM FOR ON BOARD CHARGER OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OBC출력단의 DC 릴레이를 제거하고 OBC 충전제어와 함께 OBC 릴레이만으로 동작할 수 있게 함으로써, 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있고 원가를 절감시킬 수 있는 차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템에 관한 것이다.
하이브리드 자동차 및 전기자동차 등의 친환경자동차는 차량탑재형 충전기 OBC(On Board Charger)를 가지고 있다. OBC는 메인배터리인 고전압배터리를 충전하는 기능을 수행하며, 안전 및 절연 등의 용도로 인하여 OBC와 배터리 간 Relay를 가진다. OBC 출력단에는 DC Relay가 있는데, 이 DC Relay는 OBC 출력단에서 배터리로 나오는 DC 출력을 끊는 기능을 가진다. 그리고, 고전압배터리의 배터리 관리시스템 BMS(Battery Management System)근처에는 OBC Relay가 있어서 고전압배터리에 들어오는 입력파워를 끊는 기능을 가진다.
한편, OBC와 배터리 간 파워라인에는 DC 릴레이와 OBC 릴레이가 이중으로 동작하고 있어 하드웨어의 구조를 단순화시킬 수 없고, 원가 상승의 문제점이 있었다.
따라서, 하드웨어의 구조를 단순화하고 원가를 절감시킬 수 있는 솔루션이 필요하였던 것이다.
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 10-2016-0095536 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, OBC출력단의 DC 릴레이를 제거하고 OBC 충전제어와 함께 OBC 릴레이만으로 동작할 수 있게 함으로써, 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있고 원가를 절감시킬 수 있는 차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 OBC의 충전 제어방법은, 차량용 OBC(On Board Charger) 출력단의 커패시터를 충전하는 단계; OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전에, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하는 단계; 전압 비교 결과에 기반하여 OBC 출력전류를 제어하는 단계; 및 OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태에서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 단계;를 포함한다.
OBC의 출력전류를 제어하는 단계에서는, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 작거나 또는 같은 경우 OBC의 출력전류를 영전류제어 하는 것을 특징으로 한다.
OBC의 출력전류를 제어하는 단계에서는, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 큰 경우 출력전류를 0 이상의 설정값으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 단계에서는, OBC를 구동하기 위한 PWM 제어가 유지되는 상태에서 OBC와 고전압배터리를 연결하는 릴레이를 온(ON)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 OBC의 충전 제어시스템은, 차량탑재형 충전기인 차량용 OBC(On Board Charger); OBC로부터 전압을 제공받는 고전압배터리; 및 OBC 출력단의 커패시터를 충전하고, OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전에, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하며, 전압 비교 결과에 기반하여 OBC 출력전류를 제어하며, OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태에서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 제어부;를 포함한다.
제어부는 OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 작거나 또는 같은 경우 OBC의 출력전류를 영전류제어 하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 큰 경우 출력전류를 0 이상의 설정값으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 OBC를 구동하기 위한 PWM 제어가 유지되는 상태에서 OBC와 고전압배터리를 연결하는 릴레이를 온(ON)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템에 따르면, OBC출력단의 DC 릴레이를 제거하고 OBC 충전제어와 함께 OBC 릴레이만으로 동작할 수 있게 함으로써, 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있고 원가를 절감시킬 수 있다.
또한, DC 릴레이 대신 OBC 릴레이만으로 동작하게 하면서 OBC 충전 제어로써 DC 릴레이 제거 전과 동일한 출력성능을 만족시킬 수 있다.
또한, OBC 릴레이 온(ON)시 OBC 출력전압과 배터리전압 간의 차이가 존재할 경우 OBC 출력전류를 제어해서 하드웨어의 안정성을 보장할 수 있다.
또한, OBC 릴레이 온(ON)시 프리차지 및 PWM ON을 유지함으로써, 릴레이 온시 전압강하로 인한 서지 전류 전압 발생으로 하드웨어가 파손되는 것을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 OBC의 충전 제어시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 OBC의 충전 제어방법의 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 OBC의 충전 제어시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 OBC의 충전 제어방법의 순서도이다.
먼저 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 OBC의 충전 제어시스템은 OBC(100), 고전압배터리부(300), 제어부(500)로 구성될 수 있다. 그리고, 고전압배터리부(300)는 OBC 릴레이(320)와 고전압부품(340)을 포함할 수 있다.
특히, 제어부(500)는 OBC 릴레이(320)를 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함할 수 있다.
한편, 제어부(500)에서는 하기 설명할 OBC 출력단의 커패시터를 충전하고, OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전에, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하며, 전압 비교 결과에 기반하여 OBC 출력전류를 제어하며, OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태에서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 OBC의 충전 제어방법은, 차량용 OBC(On Board Charger) 출력단의 커패시터를 충전하는 단계(S100); OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전에, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하는 단계(S200); 전압 비교 결과에 기반하여 OBC 출력전류를 제어하는 단계(S220, S240); 및 OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태에서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 단계(S300);를 포함할 수 있다.
차량용 OBC(On Board Charger) 출력단의 커패시터를 충전하는 단계(S100)에서, OBC 출력단의 커패시터를 충전한다는 것은 본 발명의 일 실시예로서 OBC 프리차지를 시작한다는 것일 수 있다. 여기서, OBC 프리차지란 OBC와 고전압배터리 사이의 릴레이를 온(ON)할 때, OBC 출력전압을 서지 전류, 서지 전압 없이 안전하게 고전압배터리 전압과 동일하게 만드는 것이다.
OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전에, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하는 단계(S200)에서, OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전이라는 것은 OBC 출력단과 고저전압배터리 입력단 사이의 OBC 릴레이를 온(ON)하기 전을 의미할 수 있다. 그리고, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압은 각각 OBC출력단의 전압센서와 BMS 배터리 전압센서를 통해 측정할 수 있다. 그리고 나서, 측정한 OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교할 수 있다.
전압 비교 결과에 기반하여 OBC 출력전류를 제어하는 단계(S220, S240)에서는, 측정한 OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하여 OBC 출력전류를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서 OBC 프리차지를 유지하는 상태에서 OBC 릴레이 온시, OBC 출력단 전압센서와 BMS 고전압배터리 전압센서의 오차가 과다할 경우 실질적인 전압차가 발생하게 되고, 이로 인해 OBC 프리차지 중 과전류가 흐를 수 있다. 따라서, 측정한 OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하여 OBC 출력전류를 제어함으로써, 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 과전류를 미연에 방지하여 하드웨어의 안정성을 보장할 수 있다.
한편, OBC의 출력전류를 제어하는 단계(S220, S240)에서는, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 작거나 또는 같은 경우 OBC의 출력전류를 영전류제어할 수 있다.
여기서, 영전류제어는 무부하 제어로써 0A의 전류제어를 의미할 수 있다. 즉, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 작거나 또는 같은 경우 프리차지 내 OBC 전류제어값을 0A로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서 OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 작은 경우 양 전압의 차이는 30V일 수 있다.
OBC의 출력전류를 제어하는 단계(S220, S240)에서는, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 큰 경우 출력전류를 0 이상의 설정값으로 제어할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예로서 0 이상의 설정값은 다양한 값들 중 2A일 수 있다. 즉, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 큰 경우 OBC 출력전류를 0이상 2A 이하의 값으로 제한하여 고전류로부터 하드웨어의 파손을 막을 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서 OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 큰 경우 양 전압의 차이는 30V일 수 있다.
OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태에서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 단계(S300)에서, OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태는 본 발명의 일 실시예로서 OBC 프리차지를 유지하는 상태를 의미할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예로서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 것은 OBC 릴레이를 온(ON)하는 것일 수 있다.
더욱 상세하게, OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 단계(S300)에서는, OBC를 구동하기 위한 PWM 제어가 유지되는 상태에서 OBC와 고전압배터리를 연결하는 릴레이를 온(ON)할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예로서 PWM 제어는 프리차지 동작 시퀀스에 포함되어 있으며, 초기충전을 위한 제어일 수 있다. 그리고, PWM 제어가 유지되는 상태는 PWM ON을 유지하는 상태를 의미할 수 있다.
한편, OBC 출력단의 DC 릴레이 제거로 인해 OBC 릴레이가 DC 릴레이 역할도 수행하게 되는데, 이때 OBC 릴레이가 CAN 통신으로 제어되는 경우 응답성이 느려 OBC 릴레이가 온되기 전까지 OBC 출력전압의 전압강하가 커질 수 있다. 또한, 전압강하가 크게 일어날 경우 릴레이 온시 서지 전류 전압 발생으로 하드웨어가 파손될 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이 OBC 릴레이 온(ON)시 프리차지 및 PWM ON을 유지함으로써, PWM OFF로 인한 OBC 출력전압의 전압강하를 방지할 수 있다. 나아가, 릴레이 온시 전압강하로 인한 서지 전류 전압 발생으로 하드웨어가 파손되는 것을 막을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량용 OBC의 충전 제어방법 및 시스템은, OBC출력단의 DC 릴레이를 제거하고 OBC 충전제어와 함께 OBC 릴레이만으로 동작할 수 있게 함으로써, 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있고 원가를 절감시킬 수 있다.
또한, OBC 릴레이 온(ON)시 OBC 출력전압과 배터리전압 간의 차이가 존재할 경우 OBC 출력전류를 제어해서 하드웨어의 안정성을 보장할 수 있다.
또한, OBC 릴레이 온(ON)시 프리차지 및 PWM ON을 유지함으로써, 릴레이 온시 전압강하로 인한 서지 전류 전압 발생으로 하드웨어가 파손되는 것을 막을 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.
100: OBC 300: 고전압 배터리부
320: OBC 릴레이 340: 고전압 부품
500: 제어부
S100: OBC 프리차지 시작단계
S200: OBC 릴레이 온(ON)전 OBC 출력전압과 고전압배터리 전압 비교단계
S220, S240: OBC 출력전압과 고전압배터리 전압 비교에 따른 OBC 출력전류 제어단계
S300: OBC 프리차지 유지 및 PWM ON 상태에서 OBC 릴레이 ON하는 단계

Claims (8)

  1. 차량용 OBC(On Board Charger) 출력단의 커패시터를 충전하는 단계;
    OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전에, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하는 단계;
    전압 비교 결과에 기반하여 OBC 출력전류를 제어하는 단계; 및
    OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태에서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 단계;를 포함하는 차량용 OBC의 충전 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    OBC의 출력전류를 제어하는 단계에서는, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 작거나 또는 같은 경우 OBC의 출력전류를 영전류제어 하는 것을 특징으로 하는 차량용 OBC의 충전 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    OBC의 출력전류를 제어하는 단계에서는, OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 큰 경우 출력전류를 0 이상의 설정값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 OBC의 충전 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 단계에서는, OBC를 구동하기 위한 PWM 제어가 유지되는 상태에서 OBC와 고전압배터리를 연결하는 릴레이를 온(ON)하는 것을 특징으로 하는 차량용 OBC의 충전 제어방법.
  5. 차량탑재형 충전기인 차량용 OBC(On Board Charger);
    OBC로부터 전압을 제공받는 고전압배터리; 및
    OBC 출력단의 커패시터를 충전하고, OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하기 이전에, OBC 출력전압과 고전압배터리 전압을 비교하며, 전압 비교 결과에 기반하여 OBC 출력전류를 제어하며, OBC 출력단의 커패시터를 충전하는 상태에서 OBC 출력단과 고전압배터리 입력단의 전기적 연결을 형성하는 제어부;를 포함하는 차량용 OBC의 충전 제어시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제어부는 OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 작거나 또는 같은 경우 OBC의 출력전류를 영전류제어 하는 것을 특징으로 하는 차량용 OBC의 충전 제어시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제어부는 OBC 출력전압이 고전압배터리 전압보다 큰 경우 출력전류를 0 이상의 설정값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 OBC의 충전 제어시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    제어부는 OBC를 구동하기 위한 PWM 제어가 유지되는 상태에서 OBC와 고전압배터리를 연결하는 릴레이를 온(ON)하는 것을 특징으로 하는 차량용 OBC의 충전 제어시스템.
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