KR20180133984A

KR20180133984A - 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20180133984A
Application number: KR1020170070894A
Authority: KR
Inventors: 이호중; 신동준; 최원경; 박준연; 권나래; 성현욱; 김지헌; 류창렬; 이동준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-12-18
Also published as: US10399453B2; US20180354386A1; KR102466380B1; CN109004695A; CN109004695B; DE102017220772A1

Abstract

보조배터리의 SOC 유지 제어시 영전류 제어를 수행함으로써, 보조배터리 충방전에 의한 에너지 손실을 최소화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템이 소개된다.

Description

차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템{CONTROLLING METHOD AND SYSTEM FOR LDC OF VEHICLE}

본 발명은 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보조배터리의 SOC 유지 제어시 영전류 제어를 수행함으로써, 보조배터리 충방전에 의한 에너지 손실을 최소화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템에 관한 것이다.

하이브리드, 플러그인 하이브리드 및 전기 자동차 등 친환경 차량의 경우 차량 연비 및 보조배터리 보호를 위해 주행 조건 및 배터리 상태에 따라 LDC(Low voltage DC-DC Converter) 가변 전압 제어를 통해 보조배터리 충전, 방전, 유지 제어를 수행한다. 충전, 방전, 유지 제어를 위해 설정하는 LDC 지령전압은 보조배터리 SOC(State Of Charge)와 온도에 따라 맵핑 작업을 통해 결정한다. 종래의 보조배터리 유지 제어의 경우, 보조배터리의 목표 SOC값에 도달하면 맵핑한 유지 전압으로 제어하고 SOC가 낮아지면 다시 충전 전압으로 제어하는 방법을 사용한다. 보조배터리의 온도, 열화 정도, SOC 오차 등에 의해 0A로 정확하게 유지할 수 있는 전압 맵핑이 불가하여 목표 SOC를 기준으로 계속된 충전, 방전을 통해 SOC를 유지하게 된다.

여기서, 종래 기술의 경우 보조배터리의 충전, 방전의 효율은 100%가 아니기 때문에 보조배터리 충전, 방전 전류에 의한 손실이 발생하여 연비를 저하시키게 된다. 또한, 보조배터리의 SOC 유지 및 방전 제어를 하기 위해 SOC와 온도별 지령전압 맵핑 및 Calibration 작업이 필요하여 M/H(Man/Hour) 소모가 큰 문제점이 있었다.

따라서, 보조배터리 충방전 최소화 제어를 통해 연비 효과를 향상시키고, Calibration 작업에 필요한 M/H 절감을 위한 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 10-2016-0086567 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 보조배터리의 SOC 유지 제어시 영전류 제어를 수행함으로써, 보조배터리 충방전에 의한 에너지 손실을 최소화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템을 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법은, 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하는 단계; 및 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계;를 포함한다.

보조배터리의 충전 상태를 검출하는 단계 이후, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우 보조배터리를 방전하는 단계; 및 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우 보조배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계에서, 설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고, 보조배터리의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.

보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되는 경우, 회생제동 여부 또는 전장부하 상태를 판단한 결과에 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.

보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법은, 차량용 보조배터리의 상태에 따라 차량용 직류 변환기의 제어모드를 선택하는 단계; 선택된 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 충전 상태와 그에 대응되는 차량용 직류 변환기의 출력 전압이 사전에 매핑된 맵에 따라 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 단계; 및 선택된 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계;를 포함한다.

보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계에서는, 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우 보조배터리를 방전하며, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우 보조배터리를 충전하며, 설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고, 보조배터리의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.

차량용 직류 변환기의 제어모드를 선택하는 단계에서, 보조배터리의 상태가 Fail safe 또는 보조배터리 보호 또는 고전장부하 동작 요구 상태인 경우 제1 제어모드를 선택하고, 그렇지 않은 경우 제2 제어모드를 선택하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 직류 변환기 제어시스템은, 전장부하에 전력을 공급하는 차량용 보조배터리; 전압레벨을 변환하여 보조배터리를 충전하는 차량용 직류 변환기; 보조배터리의 충전 상태, 전류, 온도를 측정하는 보조배터리 센서; 및 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 제어부;를 포함한다.

제어부는, 차량용 보조배터리의 상태에 따라 차량용 직류 변환기의 제어모드를 선택하고, 선택된 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 충전 상태와 그에 대응되는 차량용 직류 변환기의 출력 전압이 사전에 매핑된 맵에 따라 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하며, 선택된 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고, 제어부는 보조배터리의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.

제어부는, 보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템에 따르면, 보조배터리의 SOC 유지 제어시 영전류 제어를 수행함으로써, 보조배터리 충방전에 의한 에너지 손실을 최소화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, SOC/온도별 지령전압 맵핑이 불필요하여 M/H를 절감할 수 있다.

또한, 전압 변동이 작고 보조배터리 충방전 전류가 감소하여 열화를 방지할 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어시스템의 제어부의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법의 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어시스템의 제어부의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법의 순서도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어시스템은, 전장부하(100)에 전력을 공급하는 차량용 보조배터리(200); 전압레벨을 변환하여 보조배터리(200)를 충전하는 차량용 직류 변환기(300); 보조배터리(200)의 충전 상태, 전류, 온도를 측정하는 보조배터리 센서(400); 및 차량용 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하여 보조배터리(200)의 충전 상태를 유지하는 제어부(500);를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 제어부(500)는 제어모드 선택부(520), 보조배터리 전류 제어기(540), 지령전압맵 저장부(560)로 구성될 수 있다.

여기서, 차량용 직류 변환기(300)는 본 발명의 일 실시예로서 LDC(Low voltage DC-DC Converter)일 수 있고, 전장부하(100)와 보조배터리(200)에 각각 전기적으로 연결되어 전장부하(100)에 직접 전원을 공급할 수 있으며 제어를 통해 직류 변환기(300)가 아닌 보조배터리(200)로부터 전장부하(100)에 전원이 공급될 수 있다.

보조배터리 센서(400)는 보조배터리(200)의 충전 상태(SOC: State Of Charge), 충전 전류, 충전 전압, 보조배터리 온도를 측정할 수 있고, 보조배터리 센서(400)에서 센싱된 정보는 제어부(500)에 입력될 수 있다.

사전 결정된 설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성될 수 있다.

여기서, 설정범위는 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리(200)의 SOC값이 95%와 30%사이의 범위일 수 있고, 제1 설정범위는 SOC값이 95%와 65%사이의 범위일 수 있으며, 제2 설정범위는 SOC값이 65%와 30%사이의 범위일 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리(200)의 SOC값이 95%이상인 구간은 보조배터리(200)의 방전이 필요한 구간이고, SOC값이 30%이하인 구간은 충전이 필요한 구간이며, 95%부터 30%사이의 설정범위인 구간은 차량의 연비를 향상시키기 위해 SOC 유지가 필요한 구간이다. 설정범위는 본 발명의 일 실시예로서 두 구간으로 나누고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

제어부(500)는 보조배터리 센서(400)로부터 충전 상태(SOC)를 검출하고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하여 보조배터리(200)의 충전 상태를 유지시킬 수 있다.

여기서, 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정한다는 것은 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리 전류 제어기(540)의 PI제어를 통해 보조배터리(200) 전류지령값 0에 보조배터리(200) 전류 센싱값이 추종하도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하는 것이다. 이로 인해, 또한, SOC/온도별 지령전압 맵핑이 불필요하여 M/H를 절감할 수 있다. 또한, 전압 변동이 작고 보조배터리 충방전 전류가 감소하여 열화를 방지할 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

제어부(500)는, 차량용 보조배터리(200)의 상태에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 제어모드를 선택하고, 선택된 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 충전 상태와 그에 대응되는 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압이 사전에 매핑된 맵에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하며, 선택된 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 차량용 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하여 보조배터리(200)의 충전 상태를 유지할 수 있다.

여기서, 보조배터리(200)의 상태에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 제1 제어모드를 선택한다는 것은 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리(200)가 과온(Fail Safe상태)이거나 또는 과전류가 흐르는 경우(고전장 부하상태)이거나 또는 보조배터리(200)의 SOC가 방전방지 레벨보다 더 낮은 상태(보조배터리 보호상태)인 경우 보조배터리(200)의 영전류 제어가 아닌 지령전압맵 저장부(560)에 저장된 SOC에 따른 LDC 출력전압 맵에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정한다는 것이다.

그리고, 보조배터리(200)의 상태에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 제2 모드를 선택한다는 것은 보조배터리(200)의 상태가 보조배터리(200)가 과온이거나 또는 과전류가 흐르는 경우이거나 또는 보조배터리(200)의 SOC가 방전방지 레벨보다 더 낮은 상태가 아닌 경우로써 차량용 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정한다는 것이다.

제어부(500)는 보조배터리(200)의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다.

여기서, 보조배터리(200)의 충전 상태(SOC)가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 앞서 설명한 보조배터리 전류 제어기(540)의 PI제어를 통해 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 LDC 출력 전압을 조정할 수 있다.

제어부(500)는 보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하(100)가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다.

여기서, 회생제동 실시 또는 전장부하(100)가 저부하 상태인지 판단하여 보조배터리(200) 영전류 제어를 실시하는 이유는 충전효율이 높은 경우 보조배터리(200)의 충전 제어를 실시하고, 그렇지 않은 경우는 영전류제어를 통해 충방전 손실 최소화 및 보조배터리 내구 열화를 방지하기 위함이다. 전장부하(100)가 저부하 상태인 경우는 본 발명의 일 실시예로서 부하가 10A미만인 경우를 의미할 수 있다.

보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 충전효율이 낮은 경우인 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하(100)가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 앞서 설명한 보조배터리 전류 제어기(540)의 PI제어를 통해 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 LDC 출력 전압을 조정하여 영전류제어를 통해 충방전 손실 최소화 및 보조배터리 내구 열화를 방지할 수 있다.

보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 충전효율이 높은 경우 즉, 회생제동이 실시되거나 또는 전장부하(100)가 사전 설정된 저부하 상태인 경우 보조배터리(200)의 충전 제어를 실시하게 된다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법은 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하는 단계(S320); 및 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계(S600);를 포함할 수 있다.

차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하는 단계(S320)에서는, 보조배터리 센서(400)를 통해 보조배터리(200)의 충전 상태 즉, SOC(State Of Charge)를 검출하는 것이다.

보조배터리의 충전 상태를 검출하는 단계(S320) 이후, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우 보조배터리(200)를 방전하는 단계(S400); 및 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우 보조배터리를 충전하는 단계(S500);를 더 포함할 수 있다.

여기서, 사전 결정된 설정범위는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리(200)의 SOC값이 95%와 30%사이의 범위일 수 있다. 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우(SOC가 95%이상인 경우) 보조배터리(200)를 방전한다(S400)는 것은 차량용 직류 변환기(300)로부터 전장부하에 전원을 공급시키는 것이 아닌 보조배터리(200)로부터 전장부하에 전원을 공급시키는 제어를 한다는 것이다. 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우(SOC가 30%이하인 경우) 보조배터리(200)를 충전한다(S500)는 것은 SOC가 방전방지 레벨보다 낮은 경우 보조배터리(200)를 충전시키는 제어를 한다는 것이다.

그리고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우 보조배터리(200)를 방전하거나 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우 보조배터리(200)를 충전하는 경우 앞서 설명한 지령전압맵 저장부(560)에 저장된 SOC에 따른 LDC 출력전압 맵에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다.

보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계에서, 설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고, 보조배터리(200)의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다(S600).

여기서, 본 발명의 일 실시예로서 제1 설정범위는 SOC값이 95%와 65%사이의 범위일 수 있으며, 제2 설정범위는 SOC값이 65%와 30%사이의 범위일 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리(200)의 SOC값이 95%이상인 구간은 보조배터리(200)의 방전이 필요한 구간이고, SOC값이 30%이하인 구간은 충전이 필요한 구간이며, 95%부터 30%사이의 설정범위인 구간은 차량의 연비를 향상시키기 위해 SOC 유지가 필요한 구간이다. 보조배터리(200)의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하는 것은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리 전류 제어기(540)의 PI제어를 통해 보조배터리(200) 전류지령값 0에 보조배터리(200) 전류 센싱값이 추종하도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하는 것이다.

보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되는 경우, 회생제동 여부 또는 전장부하 상태를 판단한 결과에 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다(S700).

여기서, 회생제동 실시 또는 전장부하가 저부하 상태인지 판단하여 보조배터리(200) 영전류 제어를 실시하는 이유는 앞서 설명한 충전효율이 높은 경우 보조배터리(200)의 충전 제어를 실시하고, 그렇지 않은 경우는 영전류제어를 통해 충방전 손실 최소화 및 보조배터리(200) 내구 열화를 방지하기 위함이다. 전장부하가 저부하 상태인 경우는 본 발명의 일 실시예로서 부하가 10A미만인 경우를 의미할 수 있다.

보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다(S600, S700).

보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 충전효율이 낮은 경우인 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 앞서 설명한 보조배터리(200) 전류 제어기의 PI제어를 통해 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 LDC 출력 전압을 조정하여 영전류제어를 통해 충방전 손실 최소화 및 보조배터리(200) 내구 열화를 방지할 수 있다.

보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 충전효율이 높은 경우 즉, 회생제동이 실시되거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태인 경우 지령전압맵 저장부(560)에 저장된 SOC에 따른 LDC 출력전압 맵에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하여 보조배터리(200)의 충전 제어를 실시하게 된다(S500, S700).

본 발명에 일 실시예에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법은, 차량용 보조배터리(200)의 상태에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 제어모드를 선택하는 단계(S100); 선택된 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 충전 상태와 그에 대응되는 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압이 사전에 매핑된 맵에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하는 단계(S220, S240); 및 선택된 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 차량용 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하여 보조배터리(200)의 충전 상태를 유지하는 단계(S320, S600);를 포함할 수 있다.

차량용 직류 변환기의 제어모드를 선택하는 단계(S100)에서는, 보조배터리(200)의 상태가 Fail safe 또는 보조배터리(200) 보호 또는 고전장부하 동작 요구 상태인 경우 제1 제어모드를 선택하고, 그렇지 않은 경우 제2 제어모드를 선택할 수 있다.

여기서, 보조배터리(200)의 상태가 Fail safe 또는 보조배터리(200) 보호 또는 고전장부하 동작 요구 상태인 경우는 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리(200)가 과온(Fail Safe상태)이거나 또는 과전류가 흐르는 경우(고전장 부하상태)이거나 또는 보조배터리(200)의 SOC가 방전방지 레벨보다 더 낮은 상태(보조배터리 보호상태)인 경우일 수 있다.

선택된 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 충전 상태와 그에 대응되는 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압이 사전에 매핑된 맵에 따라 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 단계(S220, S240)에서는, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예로서 보조배터리(200)가 Fail safe 또는 보조배터리 보호 또는 고전장부하 동작 요구 상태인 경우 보조배터리(200)의 영전류 제어가 아닌 지령전압맵 저장부(560)에 저장된 SOC에 따른 LDC 출력전압 맵에 따라 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다.

선택된 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 차량용 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계(S320, S600)에서는, 보조배터리(200)의 상태가 Fail safe 또는 보조배터리(200) 보호 또는 고전장부하 동작 요구 상태가 아닌 경우로써 차량용 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다.

보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계(S320, S600)에서는, 차량용 보조배터리(200)의 충전 상태를 검출하고(S320), 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우 보조배터리(200)를 방전하며(S400), 검출된 보조배터리(200)의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우 보조배터리(200)를 충전하며(S500), 설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고, 보조배터리(200)의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다(S600).

여기서, 사전 결정된 설정범위와 보조배터리(200)의 방전, 충전, 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하는 것은 앞서 설명한 실시 예와 동일하다.

보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되는 경우, 회생제동 여부 또는 전장부하 상태를 판단한 결과에 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있고(S600, S700), 보조배터리(200)의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정할 수 있다.

여기서, 회생제동 여부 또는 전장부하 상태를 판단하여 보조배터리(200)의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기(300)의 출력 전압을 조정하는 것은 앞서 설명한 실시 예와 동일하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량용 직류 변환기 제어방법 및 시스템은, 보조배터리의 SOC 유지 제어시 보조배터리 충방전 손실이 최소화되어 차량의 연비를 향상시킬 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: 전장부하 200: 보조배터리
300: 차량용 직류 변환기(LDC) 400: 보조배터리 센서
500: 제어부

Claims

차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하는 단계; 및
검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계;를 포함하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 1에 있어서,
보조배터리의 충전 상태를 검출하는 단계 이후,
검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우 보조배터리를 방전하는 단계; 및
검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우 보조배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 1에 있어서,
보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계에서,
설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고,
보조배터리의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 3에 있어서,
보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되는 경우, 회생제동 여부 또는 전장부하 상태를 판단한 결과에 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 4에 있어서,
보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
차량용 보조배터리의 상태에 따라 차량용 직류 변환기의 제어모드를 선택하는 단계;
선택된 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 충전 상태와 그에 대응되는 차량용 직류 변환기의 출력 전압이 사전에 매핑된 맵에 따라 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 단계; 및
선택된 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계;를 포함하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 6에 있어서,
보조배터리의 충전 상태를 유지하는 단계에서는,
차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 큰 경우 보조배터리를 방전하며, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위보다 작은 경우 보조배터리를 충전하며,
설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고, 보조배터리의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 7에 있어서,
보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되는 경우, 회생제동 여부 또는 전장부하 상태를 판단한 결과에 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 8에 있어서,
보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
청구항 6에 있어서,
차량용 직류 변환기의 제어모드를 선택하는 단계에서,
보조배터리의 상태가 Fail safe 또는 보조배터리 보호 또는 고전장부하 동작 요구 상태인 경우 제1 제어모드를 선택하고, 그렇지 않은 경우 제2 제어모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어방법.
전장부하에 전력을 공급하는 차량용 보조배터리;
전압레벨을 변환하여 보조배터리를 충전하는 차량용 직류 변환기;
보조배터리의 충전 상태, 전류, 온도를 측정하는 보조배터리 센서; 및
차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 제어부;를 포함하는 차량용 직류 변환기 제어시스템.
청구항 11에 있어서,
제어부는,
차량용 보조배터리의 상태에 따라 차량용 직류 변환기의 제어모드를 선택하고, 선택된 제어모드가 제1 제어모드인 경우, 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 충전 상태와 그에 대응되는 차량용 직류 변환기의 출력 전압이 사전에 매핑된 맵에 따라 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하며, 선택된 제어모드가 제2 제어모드인 경우, 차량용 보조배터리의 충전 상태를 검출하고, 검출된 보조배터리의 충전 상태가 사전 결정된 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하여 보조배터리의 충전 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어시스템.
청구항 11에 있어서,
설정범위는 제1 설정범위와 제1 설정범위보다 작은 값을 갖는 범위인 제2 설정범위로 구성되고,
제어부는 보조배터리의 충전 상태가 제1 설정범위 내 포함되는 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어시스템.
청구항 13에 있어서,
제어부는,
보조배터리의 충전 상태가 제2 설정범위 내 포함되고 회생제동이 실시되지 않거나 또는 전장부하가 사전 설정된 저부하 상태가 아닌 경우 보조배터리의 전류가 영전류가 되도록 차량용 직류 변환기의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류 변환기 제어시스템.