KR20190061169A - Apparatus and method for controlloing converter for charging battery of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 보조 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 제공하는 컨버터에서 출력되는 충전 전류를 제어할 수 있는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
하이브리드 자동차 및 전기 자동차 등과 같은 전기 에너지를 이용한 친환경 차량은 차량 구동용 모터에 전기 에너지를 제공하는 고전압의 메인 배터리와 차량의 전장부하 등의 전원 전력을 제공하는 보조 배터리를 구비한다. 메인 배터리와 보조 배터리 사이에는 메인 배터리의 고전압 전력을 저전압으로 변환하여 보조 배터리의 충전 전력으로 제공할 수 있는 저전압 직류-직류 컨버터(Low voltage DC-DC Converter: LDC)가 마련된다.BACKGROUND ART An environmentally friendly vehicle using electric energy such as a hybrid car and an electric car has a main battery of a high voltage which provides electric energy to a motor for driving the vehicle and a secondary battery which provides power supply power such as electric load of the vehicle. A low voltage DC-DC converter (LDC) is provided between the main battery and the auxiliary battery so that the high-voltage power of the main battery can be converted into a low voltage to provide charging power of the auxiliary battery.
종래에, LDC는 주로 차량 상태를 고려하여 전압 지령맵에 설정된 특정 전압값을 출력전압 지령으로 설정하고 실제 출력 전압이 설정된 출력전압 지령을 추종하도록 정전압 제어 방식으로 운용되었다. Conventionally, the LDC has been operated in a constant voltage control mode in which the specific voltage value set in the voltage command map is set as the output voltage command in consideration of the vehicle condition, and the actual output voltage follows the set output voltage command.
한편, 보조 배터리는 LDC의 출력을 충전 전력으로 제공받게 되는데, LDC 출력전압, 보조 배터리의 개방회로 전압, 보조 배터리의 내부저항, LDC와 보조 배터리 사이의 라인 저항에 의해 충전 전류가 결정된다. 여기서, 보조 배터리의 충전 상태, 온도 등에 따라 라인 저항, 보조 배터리 내부 저항, 보조 배터리의 개방회로 전압이 변경될 수 있으므로, LDC 출력전압이 정전압의 형태로 고정되어 제어되면 보조 배터리로 제공되는 충전 전류는 보조 배터리의 충전 상태, 온도 등에 따라 수동적으로 결정될 수 밖에 없다.On the other hand, the auxiliary battery receives the output of the LDC as charging power. The charging current is determined by the LDC output voltage, the open circuit voltage of the auxiliary battery, the internal resistance of the auxiliary battery, and the line resistance between the LDC and the auxiliary battery. Here, since the line resistance, the auxiliary battery internal resistance, and the open circuit voltage of the auxiliary battery may be changed depending on the state of charge and temperature of the auxiliary battery, if the LDC output voltage is fixedly controlled in the form of constant voltage, Can not be determined manually depending on the state of charge, temperature, etc. of the auxiliary battery.
이와 같이, 종래의 LDC 제어 기법에 의하면, 보조 배터리로 제공되는 충전 전류는 능동적으로 실시간 제어될 수 없으며, 이로 인해 불필요한 에너지가 보조 배터리의 충전을 위해 제공되는 경우가 빈번히 발생하여 차량 연비를 악화시키는 문제를 초래하게 된다.As described above, according to the conventional LDC control technique, the charge current provided by the auxiliary battery can not be actively controlled in real time, and thus unnecessary energy is frequently provided for charging the auxiliary battery, thereby deteriorating the fuel efficiency of the vehicle Causing problems.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
이에 본 발명은, 차량의 보조 배터리를 충전하기 위한 충전 전력을 제공하는 컨버터에서 출력되는 충전 전류를 능동적으로 실시간 제어할 수 있는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling a battery charging converter of a vehicle capable of actively and real-time controlling a charging current output from a converter that provides charging power for charging an auxiliary battery of a vehicle. We will do it.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
고전압 전력을 변환하여 차량의 전장부하의 전원 및 배터리의 충전 전력으로 사용되는 저전압 전력을 출력하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치에 있어서, 1. A battery charging converter control apparatus for a vehicle, which converts high-voltage power to output a low-voltage power used as a power source of a vehicle's electric field load and a charging power of the battery,
상기 컨버터에 대해 사전 설정된 고효율점 전류와 상기 전장부하로 제공되는 부하 전류의 차를 기반으로 충전 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성부; 및A current command generator for generating a charging current command based on a difference between a high efficiency point current preset for the converter and a load current provided to the electric load; And
상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값이 상기 충전 전류 지령을 추종하게 하기 위한 제어값을 생성하는 제어값 생성부;를 포함하며,And a control value generator for generating a control value for causing the battery current actual value detected at the terminal of the battery to follow the charge current command,
기설정된 초기 출력전압 지령에 상기 제어값을 반영하여 상기 컨버터의 출력전압 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치를 제공한다.And generates an output voltage command of the converter by reflecting the control value to a predetermined initial output voltage command.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전류 지령 생성부는, 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력전류 실측값에서 상기 배터리 전류 실측값을 차감한 값을 상기 부하 전류로 결정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the current command generation unit may determine a value obtained by subtracting the actual measured value of the battery current from the actually measured converter output current value detected at the output terminal of the converter as the load current.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 전류 지령 생성부는, 상기 부하 전류가 상기 고효율점 전류보다 큰 경우 상기 충전 전류 지령을 0으로 제한할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the current command generation unit may limit the charge current command to 0 when the load current is larger than the high efficiency point current.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어값 생성부는, 상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값과 상기 충전 전류 지령의 차를 비례 적분 제어하여 상기 제어값을 도출할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the control value generator may derive the control value by performing a proportional-integral control on the difference between the measured actual value of the battery current detected at the terminal of the battery and the charge current command.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어값 생성부는, 상기 부하 전류가 상기 컨버터의 정격용량보다 큰 디레이팅 상태가 되면 상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값과 상기 충전 전류 지령의 차를 0으로 대체할 수 있다.In one embodiment of the present invention, when the load current becomes a derating state in which the load current is larger than the rated capacity of the converter, the control value generator sets the difference between the battery current actual value detected at the battery terminal and the charge current command to 0 .
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치의 작동 개시 시점의 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 상기 초기 출력전압 지령으로 결정하는 초기 지령 생성부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control apparatus further includes an initial command generator for determining an actual output value of the converter output voltage detected at the output terminal of the converter at the start of operation of the battery charging converter control device of the vehicle as the initial output voltage command .
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어값 생성부는, 사전 설정된 배터리 허용 가능 상하한 전압값에서 상기 초기 출력전압 지령을 차감한 값 사이에서 상기 제어값을 제한할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control value generator may limit the control value between a value obtained by subtracting the initial output voltage command from a preset battery allowable upper / lower limit voltage value.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어값 생성부에 의한 상기 제어값 제어의 상한값에, 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력전압 실측값에서 상기 배터리 단자에서 검출된 배터리전압 실측값의 차에 해당하는 마진을 부여하는 전압강하 보상부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the control value generator may further comprise: a control value generating unit for generating a control value corresponding to a difference between an actual measured value of the converter output voltage detected at the output terminal of the converter and an actual measured value of the battery voltage detected at the battery terminal And a voltage drop compensation unit for giving a margin to the voltage drop compensation unit.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은, According to another aspect of the present invention,
고전압 전력을 변환하여 차량의 전장부하의 전원 및 배터리의 충전 전력으로 사용되는 저전압 전력을 출력하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치에 있어서, 1. A battery charging converter control apparatus for a vehicle, which converts high-voltage power to output a low-voltage power used as a power source of a vehicle's electric field load and a charging power of the battery,
상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 초기 출력전압 지령으로 결정하는 초기 지령 생성부와, 상기 컨버터에 대해 사전 설정된 고효율점 전류와 상기 전장부하로 제공되는 부하 전류의 차를 기반으로 충전 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성부 및 상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값이 상기 충전 전류 지령을 추종하게 하기 위한 제어값을 생성하는 제어값 생성부를 포함하며, 상기 초기 출력전압 지령에 상기 제어값을 반영하여 상기 컨버터에 대한 제1 출력전압 지령을 생성하는 충전전류 제어부;An initial command generator for determining an actual output voltage command value of the converter output voltage detected at an output terminal of the converter as an initial output voltage command; A current command generator for generating a current command and a control value generator for generating a control value for causing the battery current actual value detected at the terminal of the battery to follow the charge current command, A charge current controller for generating a first output voltage command for the converter by reflecting the control value;
상기 차량의 상태를 기반으로 기 설정된 전압지령 맵을 이용하여 도출된 상기 컨버터에 대한 제2 출력전압 지령을 생성하는 정전압 제어부;A constant voltage control unit for generating a second output voltage command for the converter derived using a predetermined voltage command map based on the state of the vehicle;
상기 충전전류 제어부와 상기 정전압 제어부의 동작 여부를 결정하며 상기 제1 출력전압 지령 및 상기 제2 출력전압 지령 중 하나를 선택하여 출력하는 신호선택부; 및A signal selection unit for determining whether the charge current control unit and the constant voltage control unit operate or not and selecting one of the first output voltage instruction and the second output voltage instruction and outputting the selected one; And
상기 신호선택부에서 선택된 출력전압 지령과 상기 출력전압 실측값의 차를 기반으로 상기 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호를 생성하는 펄스폭 변조 집적 소자;A pulse width modulation integrated element for generating a pulse width modulated signal for controlling a switching element in the converter based on a difference between an output voltage command selected by the signal selector and an actual value of the output voltage;
를 포함하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치를 제공한다.And a controller for charging the battery of the vehicle.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 초기 지령 생성부는, 상기 정전압 제어부의 동작이 중단되고 상기 충전전류 제어부의 동작이 개시되는 시점에 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 초기 출력전압 지령으로 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the initial command generation unit sets the actual output value of the converter output voltage detected at the output terminal of the converter at the time when the operation of the constant voltage control unit is stopped and the operation of the charge current control unit is started, .
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,According to another aspect of the present invention,
고전압 전력을 변환하여 차량의 전장부하의 전원 및 배터리의 충전 전력으로 사용되는 저전압 전력을 출력하는 차량의 배터리 충전용 컨버터의 제어 방법에 있어서, A control method of a battery charging converter for a vehicle that converts high voltage power and outputs low voltage power used as a power source of a vehicle full load and a charging power of the battery,
상기 배터리 충전용 컨버터의 제어 방법을 개시하는 시점에 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 초기 출력전압 지령으로 결정하는 단계;Determining an actual output voltage command value of the converter detected at the output terminal of the converter at the time of starting the control method of the battery charging converter as an initial output voltage command;
상기 컨버터에 대해 사전 설정된 고효율점 전류와 상기 전장부하로 제공되는 부하 전류의 차를 기반으로 충전 전류 지령을 생성하는 단계;Generating a charging current command based on a difference between a predetermined high efficiency point current for the converter and a load current provided by the electric field load;
상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값이 상기 충전 전류 지령을 추종하게 하기 위한 제어값을 생성하는 단계; 및Generating a control value for causing the measured actual value of the battery current detected at the terminal of the battery to follow the charging current command; And
상기 초기 출력전압 지령에 상기 제어값을 반영하여 상기 컨버터의 출력전압 지령을 생성하는 단계;Generating an output voltage command of the converter by reflecting the control value to the initial output voltage command;
를 포함하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 방법을 제공한다.The present invention provides a method of controlling a battery charging converter for a vehicle.
상기 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법에 따르면, 컨버터 출력전압 지령을 조절하면서 충전을 위해 보조 배터리로 출력하는 충전전류를 능동적으로 제어할 수 있으므로, 차량 운전 조건에 따라 보조 배터리로 불필요하게 제공되는 에너지가 발생하는 경우 배터리 전류를 영전류 제어할 수 있으며, 충전의 최적 조건을 선별하여 원하는 양의 충전 전류를 보조 배터리로 제공할 수 있다.According to the apparatus and method for controlling the charging of the battery of the vehicle, the charging current output to the auxiliary battery for charging can be actively controlled while adjusting the converter output voltage command, so that the charging current is unnecessarily provided It is possible to control the battery current at zero current and select the optimal charging condition to provide a desired amount of charging current to the secondary battery.
다시 말하면, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법에 따르면, 컨버터의 전압 지령을 적절하게 조정하여 보조 배터리 충전 전류를 제어할 수 있으므로 보조 배터리의 에너지 효율을 극대화하여 차량 연비를 향상할 수 있다. In other words, according to the apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention, the voltage command of the converter can be appropriately adjusted to control the auxiliary battery charging current, thereby maximizing the energy efficiency of the auxiliary battery Fuel efficiency of the vehicle can be improved.
이에 따라, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법에 따르면, 보조 배터리로 에너지가 충전/방전되는 횟수를 최소화할 수 있으므로 보조 배터리의 사용기간을 연장할 수 있으며 그에 따른 상품성 개선과 향후 발생할 수 있는 서비스 비용도 절감할 수 있다.Therefore, according to the apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention, the number of times the energy is charged / discharged by the auxiliary battery can be minimized, Which can lead to improved product quality and lower service costs.
도 1은 본 발명의 여러 실시 형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법이 적용되는 차량의 전력 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치의 보조 배터리 충전전류 제어부를 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.1 is a block diagram schematically showing a power system of a vehicle to which an apparatus and a method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention are applied.
2 is a schematic block diagram of a converter control device for charging a battery of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing in detail an auxiliary battery charging current control unit of a converter control apparatus for a battery of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are graphs showing simulation results of an apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 여러 실시 형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법이 적용되는 차량의 전력 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a power system of a vehicle to which an apparatus and a method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention are applied.
도 1에 도시한 것과 같이, 본 발명의 여러 실시 형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치(100)는, 저전압 DC-DC 컨버터(LDC)(10)를 제어하기 위한 것이다.1, an
LDC(10)는 보조 배터리(20)와 메인 배터리(30) 사이에 구비된다. 보조 배터리(20)는 차량에 적용되는 각종 전장부하(40)에 전원 전력을 제공하는 비교적 낮은 전압 출력(예를 들어, 10-14 V)을 갖는 배터리이다. 메인 배터리(30)는 차량을 구동하기 위한 구동용 모터에 전력을 제공하기 위한 고전압 출력(예를 들어, 수십-수백 V)을 갖는 배터리이다. LDC(10)는 메인 배터리(30)의 고전압 전력을 변환하여 저전압 전력으로 출력한다.The LDC 10 is provided between the
한편, LDC(10)와 보조 배터리(20) 및 전장부하(40)는 정션박스(50)와 같은 요소를 이용하여 하나의 노드에서 연결을 형성할 수 있다. 즉, LDC(10)의 출력 전압(Vo), 출력 전류(Io)은 정션박스(50)를 통해 보조 배터리(20)의 충전 전압(Vbat) 및 충전 전류(Ibat)로 제공될 수 있고, 전장부하(40)의 전원으로 제공될 수도 있다. 마찬가지로, 보조 배터리(20)에 저장된 전력은 정션박스(50)를 통해 전장부하(40)로 제공될 수 있다.Meanwhile, the LDC 10, the
이와 같은 차량의 전력 시스템에서 본 발명의 여러 실시형태에 따른 컨버터 제어 장치(100)는 LDC(10)의 출력 전압 및 출력 전류를 제어하기 위한 지령들을 연산하고 이 지령에 대응되도록 LDC(10) 내의 스위칭 소자를 구동하기 위한 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 신호를 생성하여 출력할 수 있다.In such a vehicle power system, the
LDC(10)는 출력 전압을 결정하도록 PWM 제어되는 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 컨버터 제어 장치(100)는, LDC(10) 내의 스위칭 소자를 제어하여 원하는 전압을 출력하기 위한 PWM 신호 또는 원하는 전류를 출력하기 위한 PWM 신호를 생성할 수 있다. 이러한 LDC(10)의 스위칭 소자의 PWM 제어는 컨버터 분야의 공지 기술에 해당하고, PWM 신호를 생성하기 위한 PWM 집적 소자(IC) 등은 상용화된 제품의 형태로 존재하는 것이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The
본 발명의 여러 실시형태는 PWM 집적 소자(IC)가 PWM 신호를 생성하기 위해 요구되는 LDC(10)의 전압 지령을 생성하는 기술에 관련된 것이다.Various embodiments of the invention relate to techniques for generating a voltage command of the
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치의 개략적인 블록 구성도이다.2 is a schematic block diagram of a converter control device for charging a battery of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치는, 보조 배터리(20)의 충전전류를 제어하기 위한 LDC(10)의 제1 전압 지령(Vref1*)을 생성하는 보조 배터리 충전전류 제어부(110)와 LDC(10)를 정전압 제어하기 위한 제2 전압 지령(Vref2*)을 생성하는 정전압 제어부(130)와, 상기 제1 전압 지령(Vref1*) 및 제2 전압 지령(Vref2*) 중 하나를 선택하는 신호 선택부(150)와, 신호 선택부(150)에 의해 선택된 전압 지령에 LDC 출력 전류 제한 여부에 따라 적용되는 보정치를 제공하는 LDC 출력 전류 제한부(170) 및 신호 선택부(150)에 의해 선택된 전압 지령에 보정치가 반영된 최종 지령과 LDC(10)의 출력단에서 검출된 출력 전압 실측값의 차에 기반하여 LDC(10) 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하는 PWM IC(190)을 포함하여 구성될 수 있다.2, a converter control device for a battery of a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a first voltage command Vref1 * of the
전술한 것과 같이, 본 발명의 여러 실시형태는 LDC(10)에서 보조 배터리(20)로 제공되는 충전 전류를 적절하게 제어하기 위한 것이므로, 보조 배터리(20)의 충전전류를 제어하기 위한 LDC(10)의 제1 전압 지령(Vref1*)을 생성하는 보조 배터리 충전전류 제어부(110)에 관련된 내용이 주된 특징이 될 수 있다.As described above, since various embodiments of the present invention are for appropriately controlling the charging current provided to the
정전압 제어부(130)는 배경 기술에서 설명한 것과 같이 사전 설정된 전압 지령맵을 이용하여 차량 상태에 대응되는 전압 지령(제2 전압 지령(Vref2*))을 결정하는 요소이고, 신호선택부(150)는 보조 배터리 충전 여부 또는 상위 제어기의 명령 등에 따라 배터리 충전 전류를 제어하는 제1 전압 지령(Vref1*)과 정전압 제어를 위한 제2 전압 지령(Vref2*)을 선택하는 요소이다. 신호 선택부(150)는 충전전류 제어부(110)과 정전압 제어부(130)에서 각각 생성되는 전압 지령 중 하나를 선택하는 것뿐만 아니라 둘의 동작 여부를 결정할 수 있다. 즉, 충전전류 제어부(110)의 동작을 통해 보조 배터리(20)의 충전 전류를 결정하는 제어가 요구되는 경우 충전전류 제어부(110)가 작동하고 정전압 제어부(130)의 작동이 중지되게 할 수 있으며, 그 반대의 제어도 가능하다. 신호 선택부(150)는 충전전류 제어부(110)과 정전압 제어부(130) 중 하나가 동작할 때에는 나머지 하나의 동작을 중지하도록 제어할 수 있다.The
또한, LDC 출력전류제한부(170)은 차량의 부하가 사전 설정된 LDC(10)의 정격 용량 이상이 될 경우, LDC(10)의 출력 전류를 제한할 수 있는 전압 지령의 보정값을 제공하는 요소이다. Further, the LDC output current limiting
또한, PWM IC(190)는 최종 전압 지령과 LDC 출력 전압 실측값의 오차에 기반하여 LDC 출력 전압 실측값이 최종 전압 지령을 추종할 수 있도록 LDC(10) 내의 스위칭 소자를 PWM 제어할 수 있는 PWM 신호를 생성하는 상용 IC 부품이 될 수 있다The
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치의 보조 배터리 충전전류 제어부를 상세하게 도시한 블록 구성도이다.3 is a block diagram showing in detail an auxiliary battery charging current control unit of a converter control apparatus for a battery of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 것과 같이, 보조 배터리 충전전류 제어부(110)는, 초기 지령 생성부(111), 전류 지령 생성부(113), 제어값 생성부(115), 전압강하 보상부(117)를 포함하여 구성될 수 있다.3, the auxiliary battery charging
초기 지령 생성부(11)는 충전전류 제어부(110)의 동작을 개시하는 경우 적용하기 위한 초기 지령을 생성하는 요소이다. 초기 지령 생성부(11)는 컨버터(10)가 작동 중이고, 정전압 제어부(13)에 의한 제어가 종료되면 컨버터(10)의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압(Vo_sen)을 유지시켜 출력한다. 즉, 정전압 제어부(13)의 제어가 종료되는 시점 또는 충전전류 제어부(110)가 동작을 개시하는 시점의 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압을 전류제어를 위한 초기 출력전압 지령(Vcmd)로 결정할 수 있다. 이를 위해 초기 지령 생성부(111)는 컨버터 출력단 전압 검출값을 샘플링하고 특정 시점에 그 값을 유지하여 출력할 수 있는 샘플엔 홀드 회로(310)를 포함할 수 있다.The initial command generator 11 is an element for generating an initial command to be applied when the operation of the charge
전류 지령 생성부(113)는 컨버터(10)의 설계 또는 사양 등에 의해 사전에 결정되어 있는 컨버터(10)의 고효율점 전류(Io*)와 컨버터(10)의 출력단에 연결되는 전장부하에 제공되는 부하전류(Iload)의 차를 기반으로 배터리 충전전류 지령(Ibat*)을 생성한다. The current
전장부하는 운전자의 의도에 따라 순시적으로 변하고 차량 곳곳으로 분산되어 있기 때문에 특정 지점에서 부하의 총합을 측정하는 것이 곤란하다. 이러한 점을 고려하여, 전류 지령 생성부(113)는 컨버터(10)의 출력단에서 검출된 컨버터 출력전류 실측값(Io_est)에서 보조 배터리(20)의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값(Ibat)을 차감한 값을 부하 전류(Iload)로 간주한다.It is difficult to measure the total load at a certain point because the electric field load changes instantaneously according to the driver's intention and is dispersed throughout the vehicle. In consideration of this point, the current
이 때, 부하 전류(Iload)가 고효율점 전류(Io*)보다 큰 경우, 전류 지령 생성부(113)는 부하전류(Iload)가 컨버터(10)의 고효율점 전류(Io*)보다 큰 경우에는 배터리 충전전류 지령(Ibat*)을 0(zero)으로 제한한다. 이러한 제한을 위해 리미터(330)가 마련될 수 있다.At this time, when the load current Iload is larger than the high efficiency point current Io *, the current
한편, 전류 지령 생성부(113)는 차량 운행 중 회생 제동 등에 의해 효율이 좋은 경우, 즉 추가적인 충전 전류를 생성 가능한 운전 조건인 경우에, 고효율점 전류(Io*)와 부하전류(Iload)의 차에 해당하는 값에 충전 전류 추가분(Ibat_add*)을 반영하여 배터리 충전전류 지령(Ibat*)을 생성할 수 있다.On the other hand, the current
제어값 생성부(115)는 피드백 제어를 통해 현재 출력전압 지령을 결정하기 위한 제어값을 생성한다. 제어값 생성부(115)에서 생성된 제어값은 초기 지령 생성부(111)에서 결정된 초기 출력전압 지령(Vcmd)에 합산되어 출력 전압 지령(Vref*, 도 2에서는 Vref1*)을 결정하게 된다.The control
제어값 생성부(115)는 배터리(20)의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값(Ibat)이 전류 지령 생성부(113)에서 생성된 충전 전류 지령(Ibat*)를 추종하도록 하기 위한 제어값을 생성한다. 구체적으로, 제어값 생성부(115)는 충전 전류 지령(Ibat*)과 배터리 전류 실측값(Ibat)의 차를 비례 적분 제어기(355)에 입력시킴으로써 제어값을 생성할 수 있다.The control
또한, 제어값 생성부(115)는, 충전 전류 지령(Ibat*)과의 차를 연산하기 이전에 배터리(20)의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값(Ibat)을 소정값 이상으로 제한하는 리미터(351)와, 부하 전류가 컨버터(10)의 정격용량보다 커서 디레이팅 상태(DRT_state)가 되는 경우 충전 전류 지령(Ibat*) 대신 0을 출력하게 하는 먹스(353)를 포함할 수 있다.The
또한, 제어값 생성부(115)는 생성된 제어값을 소정 범위로 제한하는 리미터(357)을 포함할 수 있다. 리미터(357)은 초기 출력전압 지령(Vcmd)에 제어값이 합산된 결과, 배터리(20)가 수용할 수 있는 충전 전압의 범위를 벗어나는 것을 방지하기 위한 것이다. 리미터(357)의 상하한은 사전 설정된 배터리 성능을 고려한 배터리 허용 가능 상하한 전압값에서 초기 출력전압 지령(Vcmd)을 차감한 값으로 결정될 수 있다. 도 3에서는 배터리(20)가 수용할 수 있는 충전 전압의 상한이 13.8 V이고 하한이 7.5 V인 예를 도시한 것이다.In addition, the
전압강하 보상부(117)는 제어값 생성부(115)의 리미터(357)의 상한값에 일정한 마진을 부여하기 위해 마련된다.The
전술한 것과 같이, 배터리(20)의 손상 방지를 위해 출력전압 지령(Vref*)은 사전 설정된 배터리 허용 가능 최대 전압(예를 들어, 13.8 V)로 제한된다. 이런 제약 조건으로 인해 배터리(20)의 충전 상태(SOC)가 높은 경우(예를 들어, 95% 이상인 경우 배터리의 개방 회로 전압이 13.6~13.7V), 제어값이 리미터(355)의 상한치로 포화되기 때문에 전류제어가 불가능하다. As described above, the output voltage command Vref * is limited to a predetermined battery allowable maximum voltage (for example, 13.8 V) in order to prevent the
그러나, 컨버터(10) 출력단과 배터리(20)의 단자 사이의 라인 저항 성분으로 인해 전압 강하가 발생하므로 컨버터(10)의 출력을 13.8 V의 출력전압 지령으로 제어한다고 하더라 배터리(20) 단자 전압은 13.8 V 보다 낮은 전압이 된다. 즉, 출력전압 지령(Vref*)이 13.8 V보다 크더라도 라인 저항 성분의 전압 강하분 만큼 감소된 전압이 배터리(20)의 단자에 인가된다. 이러한 점을 고려하여 전류제어 가능 영역을 확대하기 위해, 리미터(357)의 상한치(13.8-Vcmd)에 전압 강하분, 즉 컨버터 출력 전압 실측값(Vo)에서 배터리 단자 전압 실측값(Vbat)이 차이를 더 해 줄 수 있다. 즉, 전압강하 보상부(117)는 제어값 생성부(115)의 리미터(357)의 상한값에 컨버터 출력 전압 실측값(Vo)에서 배터리 단자 전압 실측값(Vbat)이 차이 해당하는 마진을 부여한다.However, since a voltage drop occurs due to the line resistance component between the output terminal of the
안정적인 마진을 부여하기 위해, 전압강하 보상부(117)는 비례값 적용부(371), 저역통과 필터(373) 및 리미터(375)를 포함하여 구성될 수 있다.To provide a stable margin, the voltage
이상에서 설명한 것과 같은 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 시스템은 그 작동에 의해 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 방법을 구현할 수 있다.The converter control system for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention as described above can implement a method of controlling a converter for charging a battery of a vehicle by its operation.
본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 방법은, 그 동작을 개시하는 시점에 컨버터(10)의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 초기 출력전압 지령으로 결정하는 단계와, 컨버터(10)에 대해 사전 설정된 고효율점 전류와 전장부하로 제공되는 부하 전류의 차를 기반으로 충전 전류 지령을 생성하는 단계와, 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값이 상기 충전 전류 지령을 추종하게 하기 위한 제어값을 생성하는 단계, 및 초기 출력전압 지령에 제어값을 반영하여 컨버터(10)의 출력전압 지령을 생성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to an embodiment of the present invention includes the steps of determining an actual output voltage command value detected at an output terminal of the
도 4 내지 도 6은 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법의 시뮬레이션 결과를 도시한 것으로, 특히 도 2에 도시된 보조 배터리의 충전 전류를 제어하는 충전 전류 제어부(110)를 적용한 시뮬레이션 결과를 도시한다.4 to 6 show simulation results of an apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention. In particular, the charging current controller 110) is applied.
도 4를 참조하면, 보조 배터리 충전전류를 제어하는 구간에서는 배터리(20)의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값(Ibat)이 컨버터(10)의 고효율점 전류로 설정되는 배터리 전류 지령(Ibat*)를 잘 추종하고 있음을 확인할 수 있다.4, in the section for controlling the auxiliary battery charging current, the battery current instruction Ibat *, in which the battery current actual value Ibat detected at the terminal of the
또한, 도 4의 LDC 디레이팅 구간에서는 부하전류(Iload)가 컨버터(10)의 출력전류 제한을 벗어 하는 경우이므로, 배터리(20)의 전류 제어를 수행하지 않도록 제어값 생성부(115)의 PI 제어기(355) 입력이 먹스(353)에 의해 0이 되고 컨버터(10) 출력전류 제한치 이상의 부하 전류 요구는 배터리(20)에서 제공됨을 알 수 있다.Since the load current Iload deviates from the output current limit of the
또한, 부하 전류(Iload)가 컨버터의 고효율점 전류보다 큰 구간에서는, 즉 전류 지령(Ibat*)은 리미터(330)에 의해 0으로 제한되므로, 배터리의 전류가 0 전류가 되도록 적절히 제어되고 있음을 확인할 수 있다.Further, in a section in which the load current Iload is higher than the high efficiency point current of the converter, that is, the current command Ibat * is limited to 0 by the
도 5를 참조하면, 컨버터의 최고 효율 전류가 45 A고 부하 전류가 0 A에서 10 A 단위로 40 A까지 증가할 때, 배터리(20)를 충전하는 배터리 충전 전류가 컨버터(10)의 최고효율이 되는 전류(45 A)에서 부하 전류를 차감한 값이 되도록 잘 제어되고 있음을 확인할 수 있다.5, when the maximum efficiency current of the converter is 45 A and the load current is increased to 40 A in units of 10 A from 0 A, the battery charging current charging the
또한, 도 6을 참조하면, 부하 전류가 20 A에서 60 A로 변동되는 경우 부하 전류가 컨버터(10)의 최고효율이 되는 전류(45 A) 보다 커지므로, 배터리 충전 전류가 영전류 제어되고 있음을 확인할 수 있다.6, when the load current varies from 20 A to 60 A, the load current is larger than the maximum efficiency current (45 A) of the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법은, 컨버터 출력전압 지령을 조절하면서 충전을 위해 보조 배터리로 출력하는 충전전류를 제어할 수 있다. 종래의 정전압 제어 시 출력전압이 결정된 후 피동적으로 충전전류가 결정되는 것과는 달리, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법은 컨버터에서 배터리로 제공되는 충전전류를 능동적으로 실시간 조정 가능하다.As described above, the apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention can control the charge current output to the auxiliary battery for charging while controlling the converter output voltage command. The apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention actively control the charging current supplied from the converter to the battery, unlike the case where the charging current is decided passively after the output voltage is determined in the conventional constant voltage control It is adjustable in real time.
본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법은 보조 배터리의 충전 전류를 제어할 수 있으므로, 차량 운전 조건에 따라 보조 배터리로 불필요하게 제공되는 에너지가 발생하는 경우 배터리 전류를 영전류 제어할 수 있으며, 충전의 최적 조건을 선별하여 원하는 양의 충전 전류를 보조 배터리로 제공할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치 및 방법은 컨버터의 전압 지령을 적절하게 조정하여 보조 배터리 충전 전류를 제어할 수 있으므로 보조 배터리의 에너지 효율을 극대화하여 차량 연비를 향상할 수 있다. The apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention can control the charging current of the auxiliary battery so that when energy unnecessarily provided to the auxiliary battery is generated according to the vehicle operation conditions, Zero current control can be performed, and the optimal charging condition can be selected to provide a desired amount of charge current to the secondary battery. In other words, an apparatus and method for controlling a converter for charging a battery of a vehicle according to various embodiments of the present invention can appropriately adjust the voltage command of the converter to control the auxiliary battery charge current, thereby maximizing the energy efficiency of the auxiliary battery, Can be improved.
이에 따라, 보조 배터리로 에너지가 충전/방전되는 횟수를 최소화할 수 있으므로 보조 배터리의 사용기간을 연장할 수 있으며 그에 따른 상품성 개선과 향후 발생할 수 있는 서비스 비용도 절감할 수 있다.Accordingly, since the number of times the energy is charged / discharged by the auxiliary battery can be minimized, the service life of the auxiliary battery can be extended, thereby improving the merchantability and reducing the service cost that may arise in the future.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit of the invention, And will be apparent to those skilled in the art.
10: 저전압 직류-직류 컨버터(LDC)
20: 보조 배터리
30: 메인 배터리
100: 컨버터 제어 장치
110: 충전전류 제어부
111: 초기 지령 생성부
113: 전류 지령 생성부
115: 제어값 생성부
117: 전압강하 보상부10: Low-voltage DC-DC converter (LDC) 20: Secondary battery
30: main battery 100: converter control device
110: charge current control unit 111: initial command generation unit
113: current command generation unit 115: control value generation unit
117: Voltage drop compensator
Claims (13)
상기 컨버터에 대해 사전 설정된 고효율점 전류와 상기 전장부하로 제공되는 부하 전류의 차를 기반으로 충전 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성부; 및
상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값이 상기 충전 전류 지령을 추종하게 하기 위한 제어값을 생성하는 제어값 생성부;를 포함하며,
기설정된 초기 출력전압 지령에 상기 제어값을 반영하여 상기 컨버터의 출력전압 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.1. A battery charging converter control apparatus for a vehicle, which converts high-voltage power to output a low-voltage power used as a power source of a vehicle's electric field load and a charging power of the battery,
A current command generator for generating a charging current command based on a difference between a high efficiency point current preset for the converter and a load current provided to the electric load; And
And a control value generator for generating a control value for causing the battery current actual value detected at the terminal of the battery to follow the charge current command,
And the output voltage command of the converter is generated by reflecting the control value to a predetermined initial output voltage command.
상기 전류 지령 생성부는, 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력전류 실측값에서 상기 배터리 전류 실측값을 차감한 값을 상기 부하 전류로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current command generator determines a value obtained by subtracting the measured actual value of the battery current from a measured value of the converter output current detected at the output terminal of the converter as the load current.
상기 전류 지령 생성부는, 상기 부하 전류가 상기 고효율점 전류보다 큰 경우 상기 충전 전류 지령을 0으로 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current command generation unit limits the charge current command to 0 when the load current is larger than the high efficiency point current.
상기 제어값 생성부는, 상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값과 상기 충전 전류 지령의 차를 비례 적분 제어하여 상기 제어값을 도출하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the control value generator derives the control value by proportionally and integrally controlling the difference between the actual value of the battery current detected at the terminal of the battery and the charge current command.
상기 제어값 생성부는, 상기 부하 전류가 상기 컨버터의 정격용량보다 큰 디레이팅 상태가 되면 상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값과 상기 충전 전류 지령의 차를 0으로 대체하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method of claim 4,
Wherein the control value generator substitutes 0 for the difference between the actual value of the battery current detected at the terminal of the battery and the charge current command when the load current becomes a derating state in which the load current is larger than the rated capacity of the converter. Of the converter for charging the battery of the battery.
상기 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치의 작동 개시 시점의 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 상기 초기 출력전압 지령으로 결정하는 초기 지령 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an initial command generator for determining an actual output value of the converter output voltage detected at an output terminal of the converter at the start of operation of the battery charging converter control device of the vehicle as the initial output voltage command Converter control device.
상기 제어값 생성부는, 사전 설정된 배터리 허용 가능 상하한 전압값에서 상기 초기 출력전압 지령을 차감한 값 사이에서 상기 제어값을 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method of claim 6,
Wherein the control value generator limits the control value between a value obtained by subtracting the initial output voltage command from a predetermined battery allowable upper and lower limit voltage value.
상기 제어값 생성부에 의한 상기 제어값 제어의 상한값에, 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력전압 실측값에서 상기 배터리 단자에서 검출된 배터리전압 실측값의 차에 해당하는 마진을 부여하는 전압강하 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method of claim 7,
And a voltage drop compensation unit which gives a margin corresponding to a difference between an actually measured value of the converter output voltage detected at the output terminal of the converter and an actual value of the battery voltage detected at the battery terminal, Further comprising: a converter for charging the battery of the vehicle.
상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 초기 출력전압 지령으로 결정하는 초기 지령 생성부와, 상기 컨버터에 대해 사전 설정된 고효율점 전류와 상기 전장부하로 제공되는 부하 전류의 차를 기반으로 충전 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성부 및 상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값이 상기 충전 전류 지령을 추종하게 하기 위한 제어값을 생성하는 제어값 생성부를 포함하며, 상기 초기 출력전압 지령에 상기 제어값을 반영하여 상기 컨버터에 대한 제1 출력전압 지령을 생성하는 충전전류 제어부;
상기 차량의 상태를 기반으로 기 설정된 전압지령 맵을 이용하여 도출된 상기 컨버터에 대한 제2 출력전압 지령을 생성하는 정전압 제어부;
상기 충전전류 제어부와 상기 정전압 제어부의 동작 여부를 결정하며 상기 제1 출력전압 지령 및 상기 제2 출력전압 지령 중 하나를 선택하여 출력하는 신호선택부; 및
상기 신호선택부에서 선택된 출력전압 지령과 상기 출력전압 실측값의 차를 기반으로 상기 컨버터 내의 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호를 생성하는 펄스폭 변조 집적 소자;
를 포함하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.1. A battery charging converter control apparatus for a vehicle, which converts high-voltage power to output a low-voltage power used as a power source of a vehicle's electric field load and a charging power of the battery,
An initial command generator for determining an actual output voltage command value of the converter output voltage detected at an output terminal of the converter as an initial output voltage command; A current command generator for generating a current command and a control value generator for generating a control value for causing the battery current actual value detected at the terminal of the battery to follow the charge current command, A charge current controller for generating a first output voltage command for the converter by reflecting the control value;
A constant voltage control unit for generating a second output voltage command for the converter derived using a predetermined voltage command map based on the state of the vehicle;
A signal selection unit for determining whether the charge current control unit and the constant voltage control unit operate or not and selecting one of the first output voltage instruction and the second output voltage instruction and outputting the selected one; And
A pulse width modulation integrated element for generating a pulse width modulated signal for controlling a switching element in the converter based on a difference between an output voltage command selected by the signal selector and an actual value of the output voltage;
And a control unit for controlling the charging of the battery of the vehicle.
상기 초기 지령 생성부는, 상기 정전압 제어부의 동작이 중단되고 상기 충전전류 제어부의 동작이 개시되는 시점에 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 초기 출력전압 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치. The method of claim 9,
Wherein the initial command generator determines the actual output voltage command value of the converter output voltage detected at the output terminal of the converter at the point of time when the operation of the constant voltage controller is stopped and the operation of the charge current controller is started. Of the converter for charging the battery of the battery.
상기 제어값 생성부는, 사전 설정된 배터리 허용 가능 상하한 전압값에서 상기 초기 출력전압 지령을 차감한 값 사이에서 상기 제어값을 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method of claim 10,
Wherein the control value generator limits the control value between a value obtained by subtracting the initial output voltage command from a predetermined battery allowable upper and lower limit voltage value.
상기 제어값 생성부에 의한 상기 제어값 제어의 상한값에, 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력전압 실측값에서 상기 배터리 단자에서 검출된 배터리전압 실측값의 차에 해당하는 마진을 부여하는 전압강하 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 장치.The method of claim 11,
And a voltage drop compensation unit which gives a margin corresponding to a difference between an actually measured value of the converter output voltage detected at the output terminal of the converter and an actual value of the battery voltage detected at the battery terminal, Further comprising: a converter for charging the battery of the vehicle.
상기 배터리 충전용 컨버터의 제어 방법을 개시하는 시점에 상기 컨버터의 출력단에서 검출된 컨버터 출력 전압 실측값을 초기 출력전압 지령으로 결정하는 단계;
상기 컨버터에 대해 사전 설정된 고효율점 전류와 상기 전장부하로 제공되는 부하 전류의 차를 기반으로 충전 전류 지령을 생성하는 단계;
상기 배터리의 단자에서 검출된 배터리 전류 실측값이 상기 충전 전류 지령을 추종하게 하기 위한 제어값을 생성하는 단계; 및
상기 초기 출력전압 지령에 상기 제어값을 반영하여 상기 컨버터의 출력전압 지령을 생성하는 단계;
를 포함하는 차량의 배터리 충전용 컨버터 제어 방법.A control method of a battery charging converter for a vehicle that converts high voltage power and outputs low voltage power used as a power source of a vehicle full load and a charging power of the battery,
Determining an actual output voltage command value of the converter detected at the output terminal of the converter at the time of starting the control method of the battery charging converter as an initial output voltage command;
Generating a charging current command based on a difference between a predetermined high efficiency point current for the converter and a load current provided by the electric field load;
Generating a control value for causing the measured actual value of the battery current detected at the terminal of the battery to follow the charging current command; And
Generating an output voltage command of the converter by reflecting the control value to the initial output voltage command;
Wherein the control method comprises the steps of:
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KR20230053672A (en) | 2020-10-27 | 2023-04-21 | 에이치엘만도 주식회사 | Hydrogen fuel cell vehicle including DC converter and control method thereof |
CN117698506A (en) * | 2023-12-12 | 2024-03-15 | 苏州华骞时代新能源科技有限公司 | Lithium battery charge and discharge management system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050048038A (en) * | 2003-11-18 | 2005-05-24 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for driving converter in hybrid electric vehicle and method of controlling the same |
KR20080111194A (en) | 2007-06-18 | 2008-12-23 | 현대자동차주식회사 | Control method for constant voltage of 12v battery |
KR20110073091A (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-29 | 두산인프라코어 주식회사 | Power control apparatus according to work mode in hybrid industrial vehicle |
KR20170021939A (en) * | 2015-08-18 | 2017-03-02 | 현대자동차주식회사 | Charging control method and system for electric vehicle |
-
2017
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050048038A (en) * | 2003-11-18 | 2005-05-24 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for driving converter in hybrid electric vehicle and method of controlling the same |
KR20080111194A (en) | 2007-06-18 | 2008-12-23 | 현대자동차주식회사 | Control method for constant voltage of 12v battery |
KR20110073091A (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-29 | 두산인프라코어 주식회사 | Power control apparatus according to work mode in hybrid industrial vehicle |
KR20170021939A (en) * | 2015-08-18 | 2017-03-02 | 현대자동차주식회사 | Charging control method and system for electric vehicle |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230053672A (en) | 2020-10-27 | 2023-04-21 | 에이치엘만도 주식회사 | Hydrogen fuel cell vehicle including DC converter and control method thereof |
CN117698506A (en) * | 2023-12-12 | 2024-03-15 | 苏州华骞时代新能源科技有限公司 | Lithium battery charge and discharge management system |
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