KR20190007726A - Battery system of eco-friendly vehicle and method for controlling the same - Google Patents

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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to a battery system of an environmentally friendly vehicle for improving charging efficiency of an auxiliary battery and a method for controlling the same. According to one embodiment of the present invention, the battery system of the environmentally friendly vehicle can comprise: a power converter (LDC); an auxiliary battery; a battery switch for interrupting an electrical connection between a power converter and the auxiliary battery; and a switch controller for controlling whether or not a battery switch is turned on/off by using at least one of a charging state (SOC) of the auxiliary battery, whether or not to perform regenerative braking, a first voltage which is an output voltage of the power converter, and a second voltage which is open.

Description

친환경 차량의 배터리 시스템 및 그 제어방법{BATTERY SYSTEM OF ECO-FRIENDLY VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery system of an environmentally friendly vehicle,

본 발명은 보조 배터리의 충전 효율을 향상시키기 위한 친환경 차량의 배터리 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery system for an environmentally friendly vehicle for improving charging efficiency of an auxiliary battery and a control method thereof.

일반적으로 자동차는 시동시에는 배터리 전압을 이용하게 되고 자동차의 실내 램프 등이나 계기류, 에어컨장치와 같은 전기장치에 전원을 공급하기 위해 배터리와 발전기(즉, 알터네이터)가 장착되어 있다. 따라서, 자동차의 배터리는 시동을 걸 때 스타터 모터를 회전시키기 위해 방전되고, 엔진 시동이 걸리면 엔진에 팬 벨트로 접속되어 있는 교류발전기가 발전하여 충전된다.Generally, automobiles use battery voltage at start-up, and are equipped with batteries and generators (ie, alternators) to supply power to electric devices such as automobile interior lamps, instruments, and air conditioners. Therefore, the battery of the automobile is discharged to rotate the starter motor when starting, and when the engine is started, the alternator connected to the engine by the fan belt is charged with electric power.

전기차(EV)나 하이브리드 차량(PHEV/HEV)과 같은 친환경 차량의 경우에는 에너지 재생과 토크 보조 내지는 주 구동원 역할을 전기 모터가 수행하게 되며, 주(main) 배터리로부터 전력을 공급받는다. 일반적으로 주 배터리는 높은 전압(예를 들어, 약 330V)을 갖는다. 또한, 전기차에는 주 배터리 외에 보조 배터리가 구비되는데, 보조 배터리는 고전압인 주 배터리의 전원을 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit)로 보내주기 위한 전기 스위치를 작동시키거나 차량 내에서 저전압(예를 들어, 12V) 전기로 구동되는 각종 장치의 동작에 있어 전압 균형 유지를 위한 완충장치의 역할을 수행한다.In the case of an environmentally friendly vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (PHEV / HEV), an electric motor performs energy regeneration, torque assist, or a main drive source, and receives power from a main battery. In general, the main battery has a high voltage (for example, about 330 V). In addition, the electric vehicle is provided with a secondary battery in addition to the main battery. The secondary battery may be operated by operating an electric switch for sending the power of the main battery having a high voltage to the motor control unit (MCU) , 12V), and functions as a buffer for maintaining the voltage balance in the operation of various devices driven by electricity.

이러한 보조 배터리는 주 배터리의 전압을 저전압으로 전환하는 전력변환기(LDC: Low DC-DC Converter)에 의해 충전될 수 있다. LDC는 보조 배터리를 충전함에 있어, 보조 배터리를 충전하는 충전 전류에 따라 LDC 출력 전압을 제어하도록 하고 있다.This auxiliary battery can be charged by a low DC-DC converter (DCC) that converts the voltage of the main battery to a low voltage. The LDC controls the LDC output voltage according to the charging current that charges the secondary battery when charging the secondary battery.

이러한 LDC와 보조 배터리 및 저장부하의 연결관계가 도 1에 간략히 도시된다.The connection relationship between the LDC and the auxiliary battery and the storage load is schematically shown in Fig.

도 1은 일반적인 친환경 차량의 저전압 시스템 구성도의 일례를 나타낸다.1 shows an example of a low voltage system configuration diagram of a general environmentally friendly vehicle.

도 1을 참조하면, 일반적인 친환경 차량의 저전압 시스템은 전원으로는 LDC(10)와 보조 배터리(20)가 있다. LDC(10)와 보조 배터리(20)는 상시 연결되어 있으며, 그 사이에 전장부하(30)가 연결된다.Referring to FIG. 1, a general low-voltage system of an environmentally friendly vehicle includes an LDC 10 and an auxiliary battery 20 as a power source. The LDC 10 and the auxiliary battery 20 are always connected, and the electric field load 30 is connected therebetween.

LDC(10)는 차량의 동작 상태 및 보조 배터리를 고려한 전압 제어를 수행한다. 즉, LDC(10)는 차량의 동작 상태에 따라 전압이 가변 제어되며, 이에 따라 보조 배터리(20)의 충전 및 방전 여부가 결정되는데, LDC(10)의 출력 전압에 따라 보조 배터리(20)의 소비 전력량이 달라진다. 이는, LDC(10)의 전압과 보조 배터리(20)의 전압의 차이가 클수록 방전되는 전류량이 커지게 되고, 방전 전류량에 의해 보조 배터리(20)의 출력 가능한 전류량이 영향을 받기 때문이다.The LDC 10 performs voltage control considering the operation state of the vehicle and the auxiliary battery. That is, the voltage of the LDC 10 is variably controlled according to the operation state of the vehicle, and accordingly, whether or not the auxiliary battery 20 is charged and discharged is determined. According to the output voltage of the LDC 10, Power consumption varies. This is because the larger the difference between the voltage of the LDC 10 and the voltage of the auxiliary battery 20 becomes, the larger the amount of current discharged increases, and the amount of current that can be output from the auxiliary battery 20 is affected by the amount of the discharging current.

따라서, LDC(10)에서는 출력 가능한 전압 레벨에 한계를 갖게 되며, 특히 보조 배터리(20)의 충전 상태(SOC: State Of Charge) 값이 높은 상태에서 보조 배터리(20)가 충전되면, 보조 배터리의 충전효율이 낮아 비효율적인 문제점이 있다.Therefore, when the auxiliary battery 20 is charged in a state where the state of charge (SOC) of the auxiliary battery 20 is high, the output voltage of the auxiliary battery 20 is limited. The charging efficiency is low and there is a problem in that it is inefficient.

본 발명은 차량에서 보다 효율적으로 보조 배터리를 충전할 수 있는 친환경 차량의 배터리 시스템 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides an eco-friendly vehicle battery system and a control method thereof that can charge the auxiliary battery more efficiently in a vehicle.

특히, 본 발명은 보조 배터리의 충전 효율에 영향을 미치는 다양한 요인을 고려하여 충전 효율이 높은 경우에 선택적으로 충전이 가능한 배터리 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.In particular, the present invention provides a battery system and a control method thereof that can be selectively charged when charging efficiency is high considering various factors affecting charging efficiency of the auxiliary battery.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, unless further departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법은, 전력변환기(LDC)와 보조 배터리 사이에서 전기적 연결을 단속하는 배터리 스위치를 제어하는 스위치 제어기에서 상기 보조 배터리의 충전 상태(SOC), 회생 제동의 수행 여부, 상기 전력변환기의 출력 전압인 제1 전압 및 상기 보조 배터리의 개방 전압인 제2 전압 중 적어도 하나의 정보를 입력받는 단계; 및 상기 입력받은 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 배터리 스위치의 온오프 여부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a battery system of an environmentally friendly vehicle, the method comprising: controlling a battery switch for controlling an electrical connection between a power converter (LDC) Receiving information on at least one of a charging state (SOC) of the auxiliary battery, whether to perform regenerative braking, a first voltage which is an output voltage of the power converter, and a second voltage which is an open voltage of the auxiliary battery; And controlling whether the battery switch is turned on or off using the input at least one information.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 배터리 시스템은, 전력변환기(LDC); 보조 배터리; 상기 전력변환기와 상기 보조 배터리 사이에서 전기적 연결을 단속하는 배터리 스위치; 및 상기 보조 배터리의 충전 상태(SOC), 회생 제동의 수행 여부, 상기 전력변환기의 출력 전압인 제1 전압 및 상기 보조 배터리의 개방 전압인 제2 전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리 스위치의 온오프 여부를 제어하는 스위치 제어기를 포함할 수 있다.Further, a battery system of an environmentally friendly vehicle according to an embodiment of the present invention includes a power converter (LDC); Auxiliary battery; A battery switch for interrupting an electrical connection between the power converter and the auxiliary battery; Off state of the battery switch using at least one of a charging state (SOC) of the auxiliary battery, whether or not to perform regenerative braking, a first voltage that is an output voltage of the power converter, and a second voltage that is an open- And a switch controller for controlling whether or not the switch is turned on.

본 발명의 적어도 일 실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to at least one embodiment of the present invention, there are the following effects.

친환경 차량의 배터리 시스템에서 보다 효율적으로 보조 배터리가 충전될 수 있다.The secondary battery can be charged more efficiently in the battery system of the environmentally friendly vehicle.

특히, 배터리 스위치의 제어를 통해 비효율적인 상황에서 보조 배터리가 충전되는 것을 방지하여 전체적인 시스템 효율이 향상될 수 있다.Particularly, by controlling the battery switch, it is possible to prevent the auxiliary battery from being charged in an inefficient state, thereby improving the overall system efficiency.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.

도 1은 일반적인 친환경 차량의 저전압 시스템 구성도의 일례를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 저전압 시스템 구성도의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스위치를 제어하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 충전 상태가 낮은 경우 배터리 스위치가 제어되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 충전 상태가 높은 경우 배터리 스위치가 제어되는 형태의 일례를 나타낸다.1 shows an example of a low voltage system configuration diagram of a general environmentally friendly vehicle.
2 shows an example of a low voltage system configuration diagram of an environmentally friendly vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an example of a process of controlling a battery switch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates an example in which the battery switch is controlled when the state of charge of the auxiliary battery according to the embodiment of the present invention is low.
FIG. 5 illustrates an example in which the battery switch is controlled when the state of charge of the auxiliary battery according to the embodiment of the present invention is high.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

본 발명의 일 실시예에 의하면 보조 배터리의 충전이 비효율적인 상황에서 보조 배터리가 충전되는 것을 방지하고, LDC의 전압 제어 유연성을 높이기 위하여 LDC와 보조 배터리 사이에 스위치를 배치할 것을 제안한다.According to an embodiment of the present invention, it is proposed to arrange a switch between the LDC and the auxiliary battery so as to prevent the auxiliary battery from being charged in a situation where charging of the auxiliary battery is ineffective and to increase the voltage control flexibility of the LDC.

이러한 스위치를 포함하는 저전압 시스템 구조를 도 2를 참조하여 설명한다.A low voltage system structure including such a switch is described with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 차량의 저전압 시스템 구성도의 일례를 나타낸다.2 shows an example of a low voltage system configuration diagram of an environmentally friendly vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, LDC(10)와 보조 배터리(20) 사이에서, 보조 배터리(20)와 나머지 시스템간의 전기적 단속을 수행하는 배터리 스위치(40)가 배치된다. 배터리 스위치(40)는 그에 연결된 스위치 제어기(50)에 의해 on/off 여부가 전기적으로 제어될 수 있다.2, a battery switch 40 is disposed between the LDC 10 and the auxiliary battery 20 for performing an electrical interconnection between the auxiliary battery 20 and the rest of the system. The battery switch 40 can be electrically controlled on / off by the switch controller 50 connected thereto.

예컨대, 스위치 제어기(50)가 배터리 스위치(40)를 off 상태로 제어하면 보조 배터리(20)가 시스템과 전기적으로 단절되며, LDC(10)와 전장부하(30) 간의 연결만 남게 된다. 반대로, 스위치 제어기(50)가 배터리 스위치(40)를 on 상태로 제어하면, 도 1과 같은 전기적 연결 상태가 된다.For example, when the switch controller 50 controls the battery switch 40 to be in the off state, the auxiliary battery 20 is electrically disconnected from the system, and only the connection between the LDC 10 and the electric field load 30 is left. Conversely, when the switch controller 50 controls the battery switch 40 to the on state, the electric connection state shown in Fig. 1 is established.

스위치 제어기(50)는 배터리 스위치(40)의 제어를 위해 차량의 동작 상태 및 시스템 각부의 상태에 관한 정보를 참조할 수 있다.The switch controller 50 can refer to information on the operating state of the vehicle and the state of each part of the system for the control of the battery switch 40. [

예를 들어, 차량의 동작 상태로는 충전 전력의 소스(source)가 되는 전기 모터의 동작 상태에 따른 효율이 고려될 수 있다. 보다 구체적으로, 전기 모터가 EV 모드에서 주 구동원으로 동작하는 경우(즉, 파워트레인 시스템 관점에서는 고전압 요구 부하가 on된 상태)나 엔진의 동력으로 충전을 수행하는 엔진충전 모드에서는 소스의 동작 효율이 낮게 되며, 회생제동 모드에서는 소스의 효율이 높게 된다.For example, efficiency of operation of the electric motor, which is the source of the charging power, can be considered as the operating state of the vehicle. More specifically, in the case where the electric motor operates as the main drive source in the EV mode (that is, the state in which the high-voltage required load is turned on in view of the power train system) or the engine charge mode in which charging is performed with the engine power, And in the regenerative braking mode, the efficiency of the source becomes high.

또한, 시스템 각부의 상태로는 LDC(10)의 출력 전압(VLDC), 보조 배터리(20)의 SOC, 보조 배터리(20)의 개방 전압(VBATT) 등을 들 수 있다.The state of each part of the system includes the output voltage V LDC of the LDC 10, the SOC of the auxiliary battery 20, and the open-circuit voltage V BATT of the auxiliary battery 20, for example.

전술한 시스템 구조를 바탕으로, 구체적인 배터리 스위치 제어 과정을 도 3을 참조하여 설명한다.Based on the above-described system structure, a detailed battery switch control process will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 스위치를 제어하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an example of a process of controlling a battery switch according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 스위치 제어기에 배터리 스위치 제어를 결정하기 위한 정보로 보조 배터리의 SOC, 회생 제동 여부, LDC의 출력전압 및 보조 배터리의 개방 전압에 대한 정보가 획득될 수 있다(S310).Referring to FIG. 3, information on the SOC of the auxiliary battery, the regenerative braking state, the output voltage of the LDC, and the open-circuit voltage of the auxiliary battery may be obtained as information for determining the battery switch control in the switch controller (S310).

보조 배터리의 SOC가 보통 수준에 해당하는 기 설정된 범위보다 낮은 경우, LDC의 출력전압이 보조 배터리의 개방 전압 이상인 경우에는(S320의 yes) LDC에 의해 보조 배터리가 충전될 수 있도록 스위치가 on될 수 있다(S360).If the SOC of the auxiliary battery is lower than the predetermined range corresponding to the normal level and the output voltage of the LDC is equal to or higher than the open-circuit voltage of the auxiliary battery (yes in S320), the switch can be turned on so that the auxiliary battery can be charged by the LDC (S360).

또한, 배터리 SOC가 기 설정된 범위 이내(즉, 보통 수준)인 경우(S330의 yes), LDC에 의해 보조 배터리가 충전될 수 있도록 배터리 스위치가 on될 수 있다(S360).In addition, if the battery SOC is within the predetermined range (i.e., the normal level) (yes in S330), the battery switch may be turned on so that the auxiliary battery can be charged by the LDC (S360).

또한, 배터리 SOC가 기 설정된 범위보다 높으면서 회생 제동이 수행되고 있는 경우에도(S340의 yes) 배터리 스위치가 on될 수 있다(S360).Also, even if the regenerative braking is being performed while the battery SOC is higher than the predetermined range (S340: yes), the battery switch may be turned on (S360).

아울러, 배터리 SOC가 기 설정된 범위보다 높으면서 보조 배터리의 개방 전압이 LDC의 전압보다 높은 경우에(S350의 yes) 배터리 스위치가 on 될 수 있다(S360).In addition, if the battery SOC is higher than the predetermined range and the open-circuit voltage of the auxiliary battery is higher than the voltage of the LDC (yes in S350), the battery switch may be turned on (S360).

S320단계 내지 S350 단계의 yes 조건에 해당하지 않는 경우에는 배터리 스위치가 오프되어 LDC에 의한 보조 배터리 충전이 방지될 수 있다(S370).If the condition of yes in step S320 to step S350 is not satisfied, the battery switch is turned off so that charging of the auxiliary battery by the LDC can be prevented (S370).

상술한 각 과정에서 배터리의 SOC를 최초 판단 기준으로 한 것은, 나머지 값들에 비하여 배터리 SOC는 순간적으로 값이 변하는 인자가 아니기 때문이나, 이는 예시적인 것으로 반드시 첫 고려 요소가 배터리 SOC에 한정되는 것은 아니다.The reason why the SOC of the battery is determined as the initial determination criterion in the above-described processes is that the battery SOC is not a factor that instantaneously changes its value as compared with the remaining values. However, this is an example only and the first consideration factor is not necessarily limited to the battery SOC .

이러한 제어를 일반적인 제어와 상대적으로 비교하면 보조 배터리의 SOC가 높은 상태에서는 충전량을 줄이고, 보통 범위에서는 기존과 동일하며, SOC가 낮은 상태에서는 효율적인 상태에서 충전만을 위해 시스템이 동작하게 된다. 따라서, 보조 배터리(일반적으로 납축전지)의 충전효율이 높은 보통 SOC 범위를 유지하며, 보조 배터리의 성능에 악영향을 미치는 낮은 SOC 상태가 되는 것을 억제할 수 있게 된다.When the control is compared with the general control, the charge amount is reduced when the SOC of the auxiliary battery is high, and the system is operated only in the efficient state when the SOC is low in the normal range. Accordingly, it is possible to maintain the normal SOC range in which the charging efficiency of the auxiliary battery (generally lead acid battery) is high, and to suppress the occurrence of the low SOC state, which adversely affects the performance of the auxiliary battery.

또한, 이와 같은 제어를 통해 소스, 즉, 전기 모터를 기준으로 효율적인 순간에 보조 배터리를 충전하고 효율적이지 않은 상황에선 배터리 SOC를 고려하여 효과적으로 ON / OFF 동작을 하여 전체 저전압 시스템의 소비되는 전력이 감소될 수 있다.Further, through such control, the auxiliary battery is charged at an effective moment based on the source, that is, the electric motor, and in an ineffective state, the ON / OFF operation is effectively performed considering the battery SOC to reduce the power consumed by the entire low- .

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적인 차량의 동작 상태와 시스템 상태별 스위치 제어가 수행되는 과정을 설명한다.Hereinafter, a detailed description will be made of the operation of the vehicle and the switch control of each system state with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

먼저 도 4를 참조하여 보조 배터리의 SOC가 낮은 경우부터 설명한다. 보조 배터리의 SOC가 낮은 경우에는 보조 배터리의 성능 저하 방지를 위해 보다 적극적으로 충전을 수행할 필요가 있으며, VDC의 출력 전압이 보조 배터리의 개방 전압 이상인 경우 스위치가 on 됨은 도 3을 참조하여 이미 전술된 바와 같다.First, the SOC of the auxiliary battery will be described with reference to FIG. When the SOC of the auxiliary battery is low, it is necessary to perform the charging more aggressively in order to prevent deterioration of the performance of the auxiliary battery. When the output voltage of the VDC is equal to or greater than the open-circuit voltage of the auxiliary battery, Respectively.

즉, 보조 배터리의 SOC가 낮은 상태에서 소스를 기준으로 하여 효율이 높은 회생제동 모드에는 LDC가 최대 충전 전압을 출력할 수 있다. 반대로, 소스를 기준으로 효율이 낮은 EV 모드나 엔진충전모드에서는 일반적인 제어와 달리 LDC의 출력전압이 보조 배터리의 개방 전압보다 더 낮아지게 되면 배터리 스위치를 OFF 시켜 배터리의 방전을 막을 수 있다. 이러한 배터리 스위치의 개방 및 단락을 통해 배터리의 SOC 감소를 억제하고 효율이 높은 순간에는 충전이 수행될 수 있다.That is, the LDC can output the maximum charge voltage in the regenerative braking mode in which the efficiency of the auxiliary battery is high with respect to the source in a state where the SOC is low. On the contrary, unlike general control, when the output voltage of the LDC becomes lower than the open-circuit voltage of the auxiliary battery in the EV mode or the engine charge mode with low efficiency based on the source, the battery switch can be turned off to prevent discharge of the battery. Through the opening and shorting of the battery switch, the SOC reduction of the battery can be suppressed and the charging can be performed at a high efficiency.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 충전 상태가 낮은 경우 배터리 스위치가 제어되는 형태의 일례를 나타낸다.FIG. 4 illustrates an example in which the battery switch is controlled when the state of charge of the auxiliary battery according to the embodiment of the present invention is low.

도 4에서 상단 그래프와 하단 그래프의 가로축은 공통적으로 시간을 나타내며, x축 상 위치가 동일하면 두 그래프 모두에서 동일 시점인 것으로 해석될 수 있다. 또한, 상단 그래프의 세로축은 보조 배터리의 개방 전압에 대한 LDC 전압의 상대적인 크기를 나타내며, 하단 그래프의 세로축은 주 배터리 및 전기 모터를 포함하는 고전압 시스템에 인가되는 전압을 나타낸다. 예컨대, 하단 그래프의 세로축 값이 상승하면 EV 모드 주행 등의 이유로 전기 모터가 구동력을 발생시키는 등 고전압 요구 부하가 on 상태이거나, 회생 제동이 수행되는 것으로 해석될 수 있다.In FIG. 4, the horizontal axis of the upper graph and the horizontal axis of the lower graph commonly indicate time, and if the positions on the x axis are the same, it can be interpreted that they are at the same time in both graphs. The vertical axis of the upper graph represents the relative magnitude of the LDC voltage with respect to the open-circuit voltage of the auxiliary battery, and the vertical axis of the lower graph represents the voltage applied to the high-voltage system including the main battery and the electric motor. For example, when the vertical axis value of the lower graph rises, it can be interpreted that the high voltage required load is turned on, such as the electric motor generates driving force for reasons such as EV mode running, or regenerative braking is performed.

먼저, 처음에는 LDC 전압이 보조 배터리의 개방 전압보다 낮은 상황을 가정한다. 이러한 경우, 보조 배터리의 SOC가 낮음에도 LDC와의 전압차로 인해 보조 배터리가 방전을 수행하기 때문에 배터리 스위치를 오프하여, 즉, 제1 스위치 오프 구간(410)에 진입하여 배터리 방전을 막을 수 있다.First, it is assumed that the LDC voltage is lower than the open-circuit voltage of the auxiliary battery at first. In this case, even if the SOC of the auxiliary battery is low, the auxiliary battery discharges due to the voltage difference with the LDC, so that the battery switch can be turned off, that is, the first switch off period 410 can be prevented to prevent battery discharge.

여기서, 고전압 요구 부하가 ON 됨에 따라 LDC 전압이 점점 상승하게 된다. LDC 전압이 점점 상승하다가 보조 배터리의 개방 전압보다 높아지는 경우, 제1 스위치 온 구간(420)으로 들어가게 된다. 제1 스위치 온 구간(420)에서는 LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 높고, 스위치 on으로 보조 배터리가 저전압 시스템에 연결되어 있기 때문에 해당 구간(420) 동안 보조 배터리가 충전된다.Here, as the high-voltage required load is turned on, the LDC voltage gradually rises. When the LDC voltage gradually rises and becomes higher than the open-circuit voltage of the auxiliary battery, the first switch-on period 420 is entered. In the first switch-on period 420, since the LDC voltage is higher than the battery open-circuit voltage and the auxiliary battery is connected to the low-voltage system by the switch on, the auxiliary battery is charged during the corresponding period 420.

고전압 요구 부하가 off되더라도, LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 높은 동안은 스위치 on 상태가 유지되나, LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 낮아지면 제2 스위치 오프 구간(430)이 시작된다.The switch on state is maintained while the LDC voltage is higher than the battery open-circuit voltage, but the second switch-off period 430 is started when the LDC voltage is lower than the battery open-circuit voltage.

이후 회생 제동이 시작됨에 따라 LDC 전압이 점점 상승하게 된다. LDC 전압이 점점 상승하다가 보조 배터리의 개방 전압보다 높아지는 경우, 제2 스위치 온 구간(440)으로 들어가게 된다. 제2 스위치 온 구간(440)에서는 LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 높고, 스위치 on으로 보조 배터리가 저전압 시스템에 연결되어 있기 때문에 해당 구간(440) 동안 보조 배터리가 충전된다.As the regenerative braking starts, the LDC voltage gradually rises. If the LDC voltage gradually rises and becomes higher than the open-circuit voltage of the auxiliary battery, the second switch-on section 440 is entered. In the second switch-on period 440, the auxiliary battery is charged during the corresponding period 440 because the LDC voltage is higher than the battery open-circuit voltage and the auxiliary battery is connected to the low-voltage system by the switch on.

회생 제동이 종료되더라도, LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 높은 동안은 스위치 on 상태가 유지되나, LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 낮아지면 제3 스위치 오프 구간(450)이 시작된다.Even if the regenerative braking is terminated, the switch on state is maintained while the LDC voltage is higher than the battery open-circuit voltage, but when the LDC voltage is lower than the battery open-circuit voltage, the third switch-off period 450 is started.

다음으로, 도 5를 참조하여 보조 배터리의 SOC가 높은 경우부터 설명한다. 보조 배터리의 SOC가 높은 경우에는 충전 효율이 낮기 때문에 소스 기준으로 효율이 높은 구간을 제외하면 충전을 되도록 지양하고 방전 모드로 동작하도록 유도하는 것이 바람직하다. SOC가 높은 경우에는 회생 제동이 수행되거나, VDC의 출력 전압이 보조 배터리의 개방 전압보다 낮은 경우 스위치가 on 됨은 도 3을 참조하여 이미 전술된 바와 같다.Next, the case where the SOC of the auxiliary battery is high will be described with reference to FIG. If the SOC of the auxiliary battery is high, the charging efficiency is low. Therefore, it is preferable to exclude the high efficiency section from the source reference and to operate the discharging mode while avoiding charging. When the SOC is high, regenerative braking is performed, or when the output voltage of the VDC is lower than the open-circuit voltage of the auxiliary battery, the switch is turned on as described above with reference to FIG.

즉, 보조 배터리의 SOC가 높은 상태에서 배터리를 충전하게 되면 충전 효율이 낮으므로 우선 고전압 요구 부하가 ON된 경우 LDC가 고전압을 출력하지만 이러한 상황에서는 보조 배터리가 충전되지 않도록 스위치가 OFF될 수 있다. 또한, 고전압 요구 부하가 OFF된 경우에는 스위치를 ON 시켜 배터리가 방전 모드로 동작할 수 있도록 한다. 이러한 제어를 통해 일반적인 제어 대비 SOC가 높은 상황에서 상대적으로 충전이 덜 수행되도록 할 수 있다.In other words, if the battery is charged while the SOC of the auxiliary battery is high, the charging efficiency is low. Therefore, the LDC outputs a high voltage when the high voltage required load is turned on, but in such a situation, the switch may be turned off so that the auxiliary battery is not charged. When the high voltage demand load is OFF, the switch is turned ON so that the battery can operate in the discharge mode. With this control, relatively less charging can be performed in a situation where the SOC is higher than the normal control.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 충전 상태가 높은 경우 배터리 스위치가 제어되는 형태의 일례를 나타낸다.FIG. 5 illustrates an example in which the battery switch is controlled when the state of charge of the auxiliary battery according to the embodiment of the present invention is high.

도 5에 적용되는 기본적인 가정은 도 4와 동일하되, 배터리 SOC만 기 설정된 보통 범위보다 높은 상황을 가정한다.The basic assumption applied to FIG. 5 is the same as in FIG. 4, assuming that the battery SOC is higher than the predetermined normal range.

먼저, 처음에는 LDC 전압이 보조 배터리의 개방 전압보다 낮은 상황을 가정한다. 이러한 경우, 보조 배터리가 방전 모드로 동작하도록 제1 스위치 온 구간(510)이 시작된다.First, it is assumed that the LDC voltage is lower than the open-circuit voltage of the auxiliary battery at first. In this case, the first switch-on period 510 is started so that the auxiliary battery operates in the discharge mode.

여기서, 고전압 요구 부하가 ON 됨에 따라 LDC 전압이 점점 상승하게 된다. LDC 전압이 점점 상승하다가 보조 배터리의 개방 전압보다 높아지는 경우, 제1 스위치 오프 구간(520)으로 들어가게 된다. 이는 고전압 요구 부하가 on 되면서 소스 기준의 효율이 낮기 때문에 LDC 전압 상승에 따른 보조 배터리의 충전이 수행되지 않도록 하기 위함이다.Here, as the high-voltage required load is turned on, the LDC voltage gradually rises. When the LDC voltage gradually rises and becomes higher than the open-circuit voltage of the auxiliary battery, the first switch off interval 520 is entered. This is to prevent charging of the auxiliary battery due to the LDC voltage rise because the efficiency of the source reference is low due to the high voltage required load being turned on.

고전압 요구 부하가 off되더라도, LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 높은 동안은 스위치 오프 상태가 유지되나, LDC 전압이 배터리 개방 전압보다 낮아지면 제2 스위치 온 구간(530)이 시작된다.The switch-off state is maintained while the LDC voltage is higher than the battery open-circuit voltage, but the second switch-on period 530 is started when the LDC voltage is lower than the battery open-circuit voltage.

이후 회생 제동이 시작됨에 따라 LDC 전압이 점점 상승하게 된다. LDC 전압이 점점 상승하다가 보조 배터리의 개방 전압보다 높아지더라도, 회생 제동시에는 소스 기준 효율이 높기 때문에 보조 배터리가 충전되어도 무리가 없으므로 스위치는 계속 on 상태로 유지된다.As the regenerative braking starts, the LDC voltage gradually rises. Even if the LDC voltage rises higher than the open-circuit voltage of the auxiliary battery, the switch remains on because the source reference efficiency is high at the regenerative braking time, so that the auxiliary battery can be charged.

다만, 회생 제동이 종료된 경우에는 충전 방지를 위해 LDC 전압이 보조 배터리의 개방 전압보다 높은 동안 제 2 스위치 오프 구간으로 진입한다(S540).However, if the regenerative braking is terminated, the second switch-off period is entered while the LDC voltage is higher than the open-circuit voltage of the auxiliary battery to prevent charging (S540).

이후, 다시 LDC 전압보다 보조 배터리의 개방 전압이 높아짐에 따라 보조 배터리 방전을 위해 제3 스위치 온 구간(550)이 시작될 수 있다.Thereafter, as the open-circuit voltage of the auxiliary battery becomes higher than the LDC voltage again, the third switch-on period 550 may be started for the auxiliary battery discharge.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.The present invention described above can be embodied as computer-readable codes on a medium on which a program is recorded. The computer readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer readable medium include a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), a silicon disk drive (SDD), a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, .

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (19)

전력변환기(LDC)와 보조 배터리 사이에서 전기적 연결을 단속하는 배터리 스위치를 제어하는 스위치 제어기에서 상기 보조 배터리의 충전 상태(SOC), 회생 제동의 수행 여부, 상기 전력변환기의 출력 전압인 제1 전압 및 상기 보조 배터리의 개방 전압인 제2 전압 중 적어도 하나의 정보를 입력받는 단계; 및
상기 입력받은 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 배터리 스위치의 온오프 여부를 제어하는 단계를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.(SOC) of the auxiliary battery, whether or not the regenerative braking is performed, a first voltage, which is an output voltage of the power converter, and a second voltage, which is an output voltage of the power converter, in a switch controller controlling a battery switch interrupting an electrical connection between the power converter Receiving at least one of a first voltage, an open-circuit voltage of the auxiliary battery, and a second voltage; And
Controlling the on / off state of the battery switch using at least one of the input information. 제 1항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태(SOC)는,
기 설정된 구간 범위 이내를 만족하는 제1 상태, 상기 기 설정된 구간 범위보다 높은 제2 상태, 및 기 설정된 구간 범위보다 낮은 제3 상태를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.The method according to claim 1,
The state of charge (SOC)
A first state that is within a predetermined range, a second state that is higher than the predetermined range, and a third state that is lower than a predetermined range. 제 2항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제1 상태인 경우,
상기 제어하는 단계는,
상기 배터리 스위치를 온 상태로 제어하는 단계를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.3. The method of claim 2,
When the state of charge of the auxiliary battery is the first state,
Wherein the controlling comprises:
And controlling the battery switch to be in the ON state. 제 2항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제2 상태인 경우,
상기 제어하는 단계는,
상기 회생 제동이 수행되는 동안, 또는 상기 제1 전압이 상기 제2 전압보다 낮은 경우 상기 배터리 스위치를 온 상태로 제어하는 단계를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.3. The method of claim 2,
When the state of charge of the auxiliary battery is the second state,
Wherein the controlling comprises:
And controlling the battery switch to be on when the regenerative braking is performed or when the first voltage is lower than the second voltage. 제 4항에 있어서,
상기 배터리 스위치가 온 상태이고, 상기 제1 전압이 상기 제2 전압보다 낮은 동안 상기 보조 배터리가 방전 모드로 동작하는 단계를 더 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.5. The method of claim 4,
Further comprising the step of the auxiliary battery operating in a discharge mode while the battery switch is on and the first voltage is lower than the second voltage. 제 4항에 있어서,
상기 배터리 스위치가 온 상태이고, 상기 회생 제동이 수행되는 동안 상기 보조 배터리가 충전 모드로 동작하는 단계를 더 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.5. The method of claim 4,
Further comprising the step of operating the auxiliary battery in a charging mode while the battery switch is on and performing the regenerative braking. 제2 항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제2 상태인 경우,
상기 제어하는 단계는,
상기 제1 전압이 상기 제2 전압 이상이되, 상기 회생 제동이 수행되지 않는 경우 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는 단계를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.3. The method of claim 2,
When the state of charge of the auxiliary battery is the second state,
Wherein the controlling comprises:
And controlling the switch to the OFF state when the first voltage is equal to or higher than the second voltage and the regenerative braking is not performed. 제 2항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제3 상태인 경우,
상기 제어하는 단계는,
상기 제1 전압이 상기 제2 전압 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 온 상태로 제어하는 단계를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.3. The method of claim 2,
When the state of charge of the auxiliary battery is the third state,
Wherein the controlling comprises:
And controlling the battery switch to be on when the first voltage is equal to or higher than the second voltage. 제 8항에 있어서,
상기 친환경 차량이 전기차(EV) 주행 모드 또는 엔진충전 모드로 동작하는 경우,
상기 제어하는 단계는,
상기 제1 전압이 상기 제2 전압 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 오프 상태로 제어하는 단계를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법.9. The method of claim 8,
When the environmentally friendly vehicle operates in an EV running mode or an engine charging mode,
Wherein the controlling comprises:
And controlling the battery switch to an off state when the first voltage is less than the second voltage. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 친환경 차량의 배터리 시스템의 제어방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing a method of controlling a battery system of an environmentally friendly vehicle according to any one of claims 1 to 9. 전력변환기(LDC);
보조 배터리;
상기 전력변환기와 상기 보조 배터리 사이에서 전기적 연결을 단속하는 배터리 스위치; 및
상기 보조 배터리의 충전 상태(SOC), 회생 제동의 수행 여부, 상기 전력변환기의 출력 전압인 제1 전압 및 상기 보조 배터리의 개방 전압인 제2 전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리 스위치의 온오프 여부를 제어하는 스위치 제어기를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.Power converter (LDC);
Auxiliary battery;
A battery switch for interrupting an electrical connection between the power converter and the auxiliary battery; And
Off state of the battery switch using at least one of a state of charge (SOC) of the auxiliary battery, whether to perform regenerative braking, a first voltage that is an output voltage of the power converter, and a second voltage that is an open- And a switch controller for controlling the battery. 제 11항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태(SOC)는,
기 설정된 구간 범위 이내를 만족하는 제1 상태, 상기 기 설정된 구간 범위보다 높은 제2 상태, 및 기 설정된 구간 범위보다 낮은 제3 상태를 포함하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.12. The method of claim 11,
The state of charge (SOC)
A first state that is within a predetermined range, a second state that is higher than the predetermined range, and a third state that is lower than a predetermined range. 제 12항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제1 상태인 경우,
상기 스위치 제어기는,
상기 배터리 스위치를 온 상태로 제어하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.13. The method of claim 12,
When the state of charge of the auxiliary battery is the first state,
The switch controller includes:
And controls the battery switch to be in the ON state. 제 12항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제2 상태인 경우,
상기 스위치 제어기는,
상기 회생 제동이 수행되는 동안, 또는 상기 제1 전압이 상기 제2 전압보다 낮은 경우 상기 배터리 스위치를 온 상태로 제어하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.13. The method of claim 12,
When the state of charge of the auxiliary battery is the second state,
The switch controller includes:
And controls the battery switch to be on when the regenerative braking is performed or when the first voltage is lower than the second voltage. 제 14항에 있어서,
상기 보조 배터리는,
상기 배터리 스위치가 온 상태이고, 상기 제1 전압이 상기 제2 전압보다 낮은 동안 방전 모드로 동작하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.15. The method of claim 14,
The auxiliary battery includes:
Wherein the battery switch operates in a discharge mode while the battery switch is on and the first voltage is lower than the second voltage. 제 14항에 있어서,
상기 보조 배터리는,
상기 배터리 스위치가 온 상태이고, 상기 회생 제동이 수행되는 동안 충전 모드로 동작하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.15. The method of claim 14,
The auxiliary battery includes:
Wherein the battery switch is in the ON state and operates in the charge mode while the regenerative braking is being performed. 제 12항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제2 상태인 경우,
상기 스위치 제어기는,
상기 제1 전압이 상기 제2 전압 이상이되, 상기 회생 제동이 수행되지 않는 경우 상기 스위치를 오프 상태로 제어하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.13. The method of claim 12,
When the state of charge of the auxiliary battery is the second state,
The switch controller includes:
And controls the switch to be in the OFF state when the first voltage is equal to or higher than the second voltage and the regenerative braking is not performed. 제 12항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전 상태가 상기 제3 상태인 경우,
상기 스위치 제어기는,
상기 제1 전압이 상기 제2 전압 이상인 경우 상기 배터리 스위치를 온 상태로 제어하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.13. The method of claim 12,
When the state of charge of the auxiliary battery is the third state,
The switch controller includes:
And controls the battery switch to be turned on when the first voltage is equal to or higher than the second voltage. 제 18항에 있어서,
상기 친환경 차량이 전기차(EV) 주행 모드 또는 엔진충전 모드로 동작하는 경우,
상기 스위치 제어기는,
상기 제1 전압이 상기 제2 전압 미만인 경우 상기 배터리 스위치를 오프 상태로 제어하는, 친환경 차량의 배터리 시스템.19. The method of claim 18,
When the environmentally friendly vehicle operates in an EV running mode or an engine charging mode,
The switch controller includes:
And controls the battery switch to be in the OFF state when the first voltage is lower than the second voltage.
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