KR20200110901A - 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플러그-인 차량에 탑재된 온 보드 충전기의 온도가 과온 보호 온도이면 전동식 워터펌프를 기존 냉각 제어 맵을 이용하여 구동시키고, 과온 보호 온도보다 낮은 온도조건에서는 온 보드 충전기의 온도를 충전 작동 효율이 최대가 되는 온도로 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드로 진입되도록 함으로써, 온 보드 충전기에 대한 냉각이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 플러그-인 차량의 완속 충전 효율 및 CD 연비를 극대화시킬 수 있는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템 및 방법{COOLING CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR ON BOARD CHARGER OF PLUG-IN VEHICLE}
본 발명은 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플러그-인 차량에 적용되는 온 보드 충전기를 최대 작동 효율을 발휘하는 수준으로 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 온 보드 충전기의 완속 충전 효율을 향상시킬 수 있도록 한 친환경 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
플러그-인(Plug-In) 차량이란, 외부 전원과 차량 내 충전기 간을 플러그로 연결하여 차량 내의 고전압 배터리를 충전할 수 있도록 한 차량으로서, 주로 고전압 배터리가 탑재된 하이브리드 차량 또는 전기자동차 등과 같은 친환경 차량을 말한다.
첨부한 도 1은 플러그-인 차량의 충전 및 전력 변환 시스템을 나타낸다.
플러그-인 차량의 충전을 위하여 외부 AC 전원(10)과 차량에 탑재된 온 보드 충전기(20 : OBC, On Board Charger)가 플러그(미도시됨)로 연결된다.
상기 온 보드 충전기(20)의 출력측에는 고전압 배터리(30)가 충전 가능하게 연결되고, 저전압 DC-DC 컨버터인 LDC(40 : Low Voltage DC-DC Converter)가 연결된다.
또한, 상기 LDC(40)의 출력측에는 보조배터리(50)가 충전 가능하게 연결되고, 전동식 워터펌프(60 : EWP, Electric Water Pump) 및 기타 전장부하 등이 연결된다.
이에, 상기 온 보드 충전기(20)는 외부 AC 전원(10)으로부터의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 고전압 배터리(30)에 완속 충전한다.
이와 동시에, 상기 온 보드 충전기(20)에서 변환된 DC 전원은 LDC(40)를 통해 저전압으로 변환된 후, 전장 부하 등의 전원으로 사용되는 보조배터리(50)에 충전됨과 함께 전동식 워터펌프(60) 및 기타 전장 부하로 공급된다.
한편, 상기 온 보드 충전기(20)를 통한 고전압 배터리에 대한 완속 충전 효율 및 플러그-인 차량의 라벨 연비 즉, CD(Charge Depletion) 연비는 각각 다음의 수학식 1과 2로 표현된다.
Figure pat00001
Figure pat00002
위의 수학식 1 및 2에서, P1은 외부 AC 전원으로부터의 AC 파워, P2는 온 보드 충전기에서 출력되는 DC 파워, P3는 고전압 배터리로 충전되는 DC 파워, P4는 LDC로 입력되는 DC 파워, P5는 LDC에서 저전압으로 변환된 DC 파워를 나타내고, 또한 ηOBC는 온 보드 충전기의 작동 효율을 나타낸다.
상기 수학식 1 및 2를 참조하면 알 수 있듯이, 상기 완속 충전 효율 및 플러그-인 차량의 CD 연비는 온 보드 충전기의 충전을 위한 작동 효율(ηOBC)이 높을수록 증가하게 되고, 또한 전력을 소모하는 전장부하량이 낮을수록 증가하게 된다.
이에, 상기 온 보드 충전기의 작동 효율이 충전 동작 중 발생하는 열로 인하여 저하될 수 있는 점을 감안하여, 온 보드 충전기에 대한 냉각이 이루어지고 있다.
즉, 상기 전동식 워터펌프(60)의 구동에 의하여 냉각수가 온 보드 충전기(20)로 순환되도록 함으로써, 온 보드 충전기의 냉각이 이루어지게 된다.
물론, 상기 전동식 워터펌프(60)의 구동 RPM을 증가시킬수록 소모 파워는 증가하지만 냉각수를 온 보드 충전기로 빠르게 순환시킬 수 있고, 그에 따라 온 보드 충전기의 온도를 빠르게 떨어뜨릴 수 있다.
상기 온 보드 충전기를 냉각시키기 위한 기존의 전동식 워터펌프 제어 방법은 온 보드 충전기의 충전 작동 효율 및 전장 부하량 등을 고려하지 않고, 오로지 온 보드 충전기의 현재 온도가 과온 보호 온도 이상인지 여부만을 고려하여 전동식 워터펌프를 구동시키는 방법으로 진행되고 있다.
즉, 기존의 온 보드 충전기 냉각을 위한 전동식 워터펌프 제어 방법은 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 냉각 제어 맵 데이터를 이용하여 진행된다.
예를 들어, 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이 온 보드 충전기의 온도가 일정 온도 이상인 제1기준온도(T1)에 도달하면 전동식 워터펌프를 제1설정 RPM(A)으로 구동시키고, 온 보드 충전기의 온도가 제2기준온도(T2)에 도달하면 전동식 워터펌프를 제1설정 RPM(A)보다 높은 제2설정 RPM(B)으로 구동시키며, 온 보드 충전기의 온도가 제3기준온도(T3)에 도달하면 전동식 워터펌프를 제2설정 RPM(B)보다 높은 제3설정 RPM(C)으로 구동시키는 방법으로 진행되고 있다.
또한, 상기 전동식 워터펌프가 제1기준온도(T1)에 도달하여 구동을 하다가 제1기준온도(T1)가 T1-α까지 낮아질 때까지 지속적으로 구동을 하게 된다.
이와 같이, 기존의 온 보드 충전기 냉각을 위한 전동식 워터펌프 제어 방법은 온 보드 충전기의 충전 작동 효율 및 전장 부하량 등을 고려하지 않고, 오로지 온 보드 충전기의 현재 온도 조건만을 고려하여 전동식 워터펌프를 구동시키는 방법으로 진행됨으로써, 온 보드 충전기의 과온에 의한 수명 단축 방지 효과는 얻을 수 있으나, 온 보드 충전기의 작동 효율이 온도별로 상이할 수 있으므로 충전을 위한 온 보드 충전기의 작동 효율이 오히려 감소하는 상황이 초래되는 단점이 있다.
또한, 전동식 워터펌프의 구동 RPM이 높아질수록 온 보드 충전기의 냉각 속도는 증가하지만 전동식 워터펌프의 소모 파워(전장 부하량)는 2차 함수 형태로 급격하게 증가하고, 특히 시간이 지날수록 온 보드 충전기의 열에 의해 냉각수 온도가 점차 상승하게 되므로 전동식 워터펌프의 RPM이 증가하더라도 온 보드 충전기의 냉각 효과가 오히려 감소되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 온 보드 충전기의 과온 보호 온도에서는 전동식 워터펌프를 기존 냉각 제어 맵을 이용하여 구동시키고, 과온 보호 온도보다 낮은 온도조건에서는 온 보드 충전기를 충전 작동 효율이 최대가 되는 온도로 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드로 진입되도록 함으로써, 온 보드 충전기에 대한 냉각이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 플러그-인 차량의 완속 충전 효율 및 CD 연비를 극대화시킬 수 있도록 한 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 온 보드 충전기를 충전 작동 효율이 최대가 되는 온도로 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드의 진입 여부 판정 단계; 상기 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 계산하는 단계; 계산된 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 최대 작동 효율과 비교하여, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하는 단계; 및 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정한 결과에 따라, 전동식 워터펌프의 구동 제어를 통해 온 보드 충전기의 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법을 제공한다.
상기 최적 냉각제어 모드의 진입 여부 판정 단계는: 상위 제어기의 완속 충전 릴레이 온 신호를 OBC 제어기에서 수신하는 과정; 온도센서로부터 온 보드 충전기의 현재 온도를 OBC 제어기에서 수신하는 과정; 및 수신된 현재 온도를 기반으로 OBC 제어기에서 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하는 과정; 으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하는 과정에서, 온 보드 충전기의 현재 온도가 과온 보호 온도(A) 이상이면 기존 냉각제어 모드로 진입하고, 온 보드 충전기의 현재 온도가 과온 보호 온도(A) 미만이면 최적 냉각제어 모드로 진입하는 것을 특징으로 한다.
상기 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율은 연산기에서 온도센서로부터의 온도 신호와, 입력전압 및 전류 센서로부터의 입력전압 및 입력전류 신호와, 출력전압 및 전류 센서로부터의 출력전압 및 출력전류 신호를 기반으로 계산되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연산기는 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을
Figure pat00003
을 이용하여 계산하고, 계산된 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율은 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하는 단계에 있어서, OBC 제어기에서 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 최대 작동 효율과 비교한 결과, 온 보드 충전기의 현재온도에서의 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율보다 크거나 같으면, OBC 제어기에서 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 온도를 온 보드 충전기의 현재 온도로 저장하는 동시에 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 온 보드 충전기의 현재 작동 효율로 저장하는 것을 특징으로 한다.
반면, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하는 단계에 있어서, OBC 제어기에서 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 최대 작동 효율과 비교한 결과, 온 보드 충전기의 현재온도에서의 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 미만이면, 전동식 워터펌프에 대한 온/오프 제어를 통하여 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절하는 단계가 진행되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절하는 단계는: OBC 제어기에서 모터 제어기(80)에 대해 전동식 워터펌프의 구동 명령 신호을 내리는 과정; 모터 제어기의 제어에 의하여 전동식 워터펌프가 구동되는 과정; 전동식 워터펌프의 구동에 따른 냉각으로 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율 온도로 조절하는 과정; 전동식 워터펌프의 구동에 의하여 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율 온도에 도달하였는지 여부를 체크하는 과정; 으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율 온도로 조절하는 과정은: OBC 제어기에서 모터 제어기에 전동식 워터펌프의 구동 명령 신호을 내리기 전에 온 보드 충전기의 현재 온도를 (최대 작동 효율 온도 + B)와 비교하는 과정; 비교 결과, 온 보드 충전기의 현재 온도가 (최대 작동 효율 온도 + B)와 같으면, OBC 제어기에서 모터 제어기에 대해 전동식 워터펌프의 구동 명령 신호을 내리는 과정; 및 모터 제어기에서 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 최적 냉각제어 맵(MAP)을 기반으로 전동식 워터펌프를 구동시키는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율 온도에 도달하였는지 여부를 체크하는 과정은: OBC 제어기에서 전동식 워터펌프의 구동 중에 온 보드 충전기의 현재 온도를 (최대 작동 효율 온도 - B)와 비교하는 과정; 비교 결과, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 (최대 작동 효율 온도 - B)와 같으면, 전동식 워터펌프(80)를 오프시키는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다은 구현예는: 온 보드 충전기의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 온 보드 충전기에 입력되는 전압 및 전류를 측정하는 입력전압 및 전류 센서; 상기 온 보드 충전기에서 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 출력전압 및 전류 센서; 상기 온 보드 충전기를 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하는 OBC 제어기; 상기 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로서 온도별 온 보드 충전기의 작동 효율값을 제공하는 연산기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템을 제공한다.
상기 OBC 제어기는 상기 온도센서로부터 제공되는 현재 온 보드 충전기의 온도 신호를 기반으로 온 보드 충전기의 과온 보호 온도 여부를 판정하고, 온 보드 충전기의 충전을 위한 작동 효율이 최대가 되는 온도로 온 보드 충전기를 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하도록 구성된 것임을 특징으로 한다.
상기 연산기는 상기 온도센서로부터의 온도 신호와, 입력전압 및 전류 센서(22)로부터의 입력전압 및 입력전류 신호와, 출력전압 및 전류 센서로부터의 출력전압 및 출력전류 신호 등을 기반으로, 온 보드 충전기의 온도별 작동 효율값을 연산하고, 연산된 온도별 온 보드 충전기의 작동 효율값을 상기 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로 제공하도록 구성된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 시스템은 상기 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 시점으로서 완속 충전 릴레이 온 신호를 전송하는 상위 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시스템은 상기 OBC 제어기의 구동 요청 신호가 있는 경우, 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 냉각 제어 맵(MAP)을 기반으로 전동식 워터펌프를 구동시키는 모터 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 플러그-인 차량에 탑재된 온 보드 충전기의 현재 온도가 과온 보호 온도보다 낮은 온도조건이면, 온 보드 충전기의 충전을 위한 작동 효율이 최대가 되는 온도로 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드로 진입되도록 함으로써, 온 보드 충전기에 대한 냉각이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 플러그-인 차량의 완속 충전 효율 및 CD 연비를 극대화시킬 수 있다.
둘째, 온 보드 충전기의 현재 온도가 과온 보호 온도 이상이면, 전동식 워터펌프의 RPM을 신속하게 증가시키는 기존 냉각 제어 맵을 이용함으로써, 온 보드 충전기를 과온으로부터 용이하게 보호할 수 있다.
도 1은 플러그-인 차량의 충전 및 전력 변환 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 기존의 온 보드 충전기 냉각을 위한 전동식 워터펌프 제어 방법을 도시한 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법을 위한 시스템 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법을 도시한 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법을 위한 시스템 구성도로서, 도면부호 20은 플러그-인 차량에 탑재되는 온 보드 충전기(OBC, On Board Charger)를 지시한다.
상기 온 보드 충전기(20)는 외부 AC 전원으로부터의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하기 위한 파워 회로부(21)와, 온 보드 충전기(20)의 온도를 측정하는 온도센서(23)와, 온 보드 충전기(20)에 입력되는 전압 및 전류를 측정하는 입력전압 및 전류 센서(22)와, 온 보드 충전기(20)에서 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 출력전압 및 전류 센서(24) 등을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 온 보드 충전기(20)는 연산기(25) 및 OBC 제어기(26)를 더 포함하여 구성된다.
상기 OBC 제어기(26)는 온도센서(23)로부터 제공되는 현재 온 보드 충전기의 온도 신호를 기반으로 온 보드 충전기의 과온 보호 온도 여부를 판정하고, 특히 온 보드 충전기의 충전을 위한 작동 효율이 최대가 되는 온도로 온 보드 충전기를 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정한다.
상기 연산기(25)는 온도센서(23)로부터의 온도 신호와, 입력전압 및 전류 센서(22)로부터의 입력전압 및 입력전류 신호와, 출력전압 및 전류 센서(24)로부터의 출력전압 및 출력전류 신호 등을 기반으로, 온 보드 충전기의 온도별 작동 효율값을 연산하고, 이렇게 연산된 온도별 온 보드 충전기의 작동 효율값을 상기 OBC 제어기(26)에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로 제공한다.
한편, 상기 OBC 제어기(26)의 입력측 및 출력측에 각각 상위 제어기(70)의 일종인 HCU(Hybrid Control Unit)와, 모터 제어기(80)의 일종인 MCU(Motor Control Unit)이 신호 전송 가능하게 연결된다.
상기 상위 제어기(70)는 OBC 제어기(26)에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 시점으로서 완속 충전 릴레이 온 신호를 전송하는 역할을 한다.
상기 모터 제어기(80)는 OBC 제어기(26)의 구동 요청 신호가 있는 경우, 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 냉각 제어 맵(MAP)을 기반으로 전동식 워터펌프(60)를 구동시키는 역할을 한다.
여기서, 상기한 구성을 기반으로 이루어지는 본 발명의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 상기 OBC 제어기(26)에서 플러그-인 차량의 완속 충전 상태 여부를 파악한다(S101).
즉, 상기 상위 제어기(70)로부터 전송되는 완속 충전 릴레이 온 신호를 OBC 제어기(26)에서 수신 확인하는 경우, OBC 제어기(26)는 플러그-인 차량이 완속 충전 중임을 인지하게 된다.
이어서, 상기 OBC 제어기(26)에서 완속 충전 중임을 인지하면 최적 냉각제어 모드 진입 여부의 판정을 시작하게 되고, 그 시작 단계로서 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도를 과온 보호 온도와 비교한다(S102).
즉, 상기 온도센서(23)에서 측정된 현재 온 보드 충전기의 온도 신호가 OBC 제어기(26)로 전송되면, OBC 제어기(26)는 현재 온 보드 충전기의 온도가 과온 보호 온도 이상인지 여부를 판정한다.
이에, 현재 온 보드 충전기의 온도가 과온 보호 온도(A) 이상이면, OBC 제어기(26)는 기존 냉각제어 모드로 진입하여(S103), 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프(60 : EWP, Electric Water Pump)의 RPM이 설정된 기존의 냉각제어 맵 데이터를 기반으로 전동식 워터펌프(60)를 구동시키도록 한다(S104, 105).
좀 더 상세하게는, 현재 온 보드 충전기의 온도가 과온 보호 온도(A) 이상이면, OBC 제어기(26)는 모터 제어기(80)에 대하여 전동식 워터펌프를 구동시키는 명령 신호를 전달하게 되고, 이에 모터 제어기(80)에서 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 기존의 냉각 제어 맵 데이터를 기반으로 전동식 워터펌프(60)를 구동시키게 된다.
예를 들어, 첨부한 도 2를 참조로 전술한 바와 같이 온 보드 충전기의 온도가 일정 온도 이상인 제1기준온도(T1)에 도달하면 전동식 워터펌프를 제1설정 RPM(A)으로 구동시키고, 온 보드 충전기의 온도가 제2기준온도(T2)에 도달하면 전동식 워터펌프를 제1설정 RPM(A)보다 높은 제2설정 RPM(B)으로 구동시키며, 온 보드 충전기의 온도가 제3기준온도(T3)에 도달하면 전동식 워터펌프를 제2설정 RPM(B)보다 높은 제3설정 RPM(C)으로 구동시키도록 한 기존의 냉각 제어 맵 데이터를 기반으로 하여, 모터 제어기(80)에서 전동식 워터펌프(60)를 구동시키는 제어를 하게 된다.
이에, 상기 온 보드 충전기가 과온 보호 온도 이상인 경우, 전동식 워터펌프의 RPM을 온도별로 증가시켜서 냉각수가 온 보드 충전기로 빠르게 순환하도록 함으로써, 온 보드 충전기를 과온으로부터 보호하는 동시에 과온에 의한 수명 단축을 방지할 수 있다.
반면, 상기한 S102 단계에서의 비교 결과, 현재 온 보드 충전기의 온도가 과온 보호 온도(A) 미만이면, 상기 OBC 제어기(26)는 온 보드 충전기의 온도별 충전 작동 효율 및 전장 부하량 등을 고려하여 온 보드 충전기의 작동 효율이 최대가 되는 온도로 온 보드 충전기를 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드로 진입한다(S106).
우선, 상기 최적 냉각제어 모드로 진입한 후, 상기 OBC 제어기(26)에서 온 보드 충전기의 현재 온도를 기억하고, 이 현재 온도에서의 온 보드 충전기의 작동 효율을 계산하는 단계가 선행된다(S107).
보다 상세하게는, 상기 OBC 제어기(26)에서 온도센서(23)로부터 전송된 현재 온 보드 충전기(OBC) 온도를 기억하고, 상기 연산기(25)에서 온도센서(23)로부터의 온도 신호와, 입력전압 및 전류 센서(22)로부터의 입력전압 및 입력전류 신호와, 출력전압 및 전류 센서(24)로부터의 출력전압 및 출력전류 신호 등을 기반으로, 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도에서의 작동 효율을 계산한다.
바람직하게는, 상기 연산기(25)는 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도에서의 작동 효율을 다음의 수학식 3에 의하여 계산된다.
Figure pat00004
위의 수학식 3에서, 역률은 0.99로 대입된다.
이렇게 상기 연산기(25)에서 연산된 온 보드 충전기(OBC) 온도별 온 보드 충전기의 작동 효율은 상기 OBC 제어기(26)에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로 제공한다.
부연하면, 상기 연산기(25)에서 계산된 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율은 상기 OBC 제어기(26)에 제공된 후, 최대 작동 효율과 비교하여 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하기 위한 데이터로 활용된다.
다음으로, 상기 OBC 제어기(26)에서 연산기(25)에서 전송된 온 보드 충전기(OBC)의 현재 작동 효율 즉, 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도에서의 작동 효율을 최대 작동 효율과 비교한다(S108).
다시 말해서, 상기 OBC 제어기(26)에서 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도에서의 작동 효율을 온 보드 충전기의 최대 작동 효율(제품 제조시 이미 설정된 최대 작동 효율)과 비교한다.
이에, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하기 위한 결과에 따라, 즉 상기 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도에서의 작동 효율을 온 보드 충전기의 최대 작동 효율과 비교한 결과에 따라, 전동식 워터펌프의 구동 제어를 통해 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도로 조절하는 단계가 진행될 수 있다.
여기서, 상기 단계 S108 에서의 비교 결과, 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도에서의 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율보다 크거나 같으면, 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 온도를 온 보드 충전기의 현재 온도로 저장하고, 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 온 보드 충전기의 현재 작동 효율로 저장한다(S109).
좀 더 상세하게는, 상기 단계 S108 에서의 비교 결과, 온 보드 충전기(OBC)의 현재 온도에서의 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율보다 크거나 같으면, 상기 OBC 제어기(26)는 온 보드 충전기의 현재 온도가 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도(최대 효율 온도)로 판정하여 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 온도를 온 보드 충전기의 현재 온도로 저장하고, 이와 동시에 온 보드 충전기의 현재 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 효율로 판정하여 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 온 보드 충전기의 현재 작동 효율로 저장한다.
이와 같이, 상기한 단계 S108 및 S109를 통하여, 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온 보드 충전기의 온도를 찾을 수 있고, 이후 온 보드 충전기에 대한 냉각을 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절할 수 있도록 한다.
한편, 상기 단계 S108 에서의 비교 결과, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율을 나타내는 온도가 아닌 경우, 전동식 워터펌프의 구동 제어를 통해 온 보드 충전기의 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도로 조절하는 단계가 진행된다.
즉, 상기 단계 S108 에서의 비교 결과, 온 보드 충전기(OBC)의 현재 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 미만으로 판정되면, 상기 OBC 제어기(26)는 전동식 워터펌프에 대한 온/오프 제어를 통하여 온 보드 충전기의 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절하는 냉각 제어를 하게 된다.
이에, 상기 단계 S108 에서의 비교 결과, 온 보드 충전기(OBC)의 현재온도에서의 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 미만으로 판정되면, 상기 OBC 제어기(26)는 전동식 워터펌프(EWP)에 대한 작동 제어모드로 진입한다(S110).
이때, 상기 온 보드 충전기(OBC)의 현재 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 미만으로 판정되면, 상기 OBC 제어기(26)는 온 보드 충전기가 최대 작동 효율을 나타내는 온도(최대 작동 효율 온도)에서 완속 충전 동작을 수행하도록 전동식 워터펌프를 구동시키는 제어를 하게 된다.
보다 상세하게는, 상기 온 보드 충전기(OBC)의 현재 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 미만으로 판정되면, 상기 OBC 제어기(26)는 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율을 나타내는 온도(최대 작동 효율 온도)가 되도록 상기 모터 제어기(80)에 대해 전동식 워터펌프(60)의 구동 명령 신호을 내리게 되고, 이에 모터 제어기(80)의 제어에 의하여 전동식 워터펌프(60)가 구동되어 냉각수 순환에 의한 온 보드 충전기의 냉각이 이루어지도록 함으로써, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 상기한 단계 S109 에서 저장된 최대 작동 효율 온도로 용이하게 조절될 수 있다.
바람직하게는, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율 온도로 조절할 때, 아래와 같이 조절 범위를 갖도록 히스테리시스(B)를 설정하여 온 보드 충전기의 현재 온도가 보다 용이하게 최대 작동 효율 온도로 조절되도록 하는 것이 좋다.
(최대 작동 효율 온도 - B) < 현재 온도 < (최대 작동 효율 온도 + B)
이를 위해, 상기 OBC 제어기(26)에서 모터 제어기(80)에 전동식 워터펌프(60)의 구동 명령 신호을 내리기 전에 온 보드 충전기의 현재 온도를 (최대 작동 효율 온도 + B)와 비교한다(S111).
비교 결과, 온 보드 충전기의 현재 온도가 (최대 작동 효율 온도 + B)와 같으면, 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율 온도로 하강되도록 상기 OBC 제어기(26)에서 모터 제어기(80)에 대해 전동식 워터펌프(60)의 구동 명령 신호을 내리게 된다.
이에, 상기 모터 제어기(80)에서 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 최적 냉각제어 맵(MAP)을 기반으로 전동식 워터펌프(60)를 구동시키는 제어를 하게 된다(S112,S113).
따라서, 상기 전동식 워터펌프(60)가 구동되어 냉각수 순환에 의한 온 보드 충전기의 냉각이 이루어짐으로써, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 상기한 단계 S109 에서 저장된 최대 작동 효율 온도로 용이하게 조절될 수 있다.
이때, 상기 전동식 워터펌프(60)의 구동에 의하여 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율 온도에 도달하였는지 여부를 체크하기 위하여 상기 OBC 제어기(26)는 전동식 워터펌프(60)의 구동 중에 온 보드 충전기의 현재 온도를 (최대 작동 효율 온도 - B)와 비교한다(S114).
비교 결과, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 (최대 작동 효율 온도 - B)와 같으면, 전동식 워터펌프(80)를 오프시킨다(S115).
즉, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 (최대 작동 효율 온도 - B)와 같으면, 온 보드 충전기의 현재 온도가 더 하강하지 않도록 상기 OBC 제어기(26)에서 모터 제어기(80)에 전동식 워터펌프(60)를 정지시키는 명령 신호를 내리게 된다.
이와 같이, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율을 나타내는 온도(최대 작동 효율 온도), 바람직하게는 (최대 작동 효율 온도 - B)와 (최대 작동 효율 온도 + B) 사이로 조절됨으로써, 온 보드 충전기에 대한 냉각이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 온 보드 충전기가 충전을 위한 최대 작동 효율을 유지하게 되어 완속 충전 효율 및 CD 연비를 극대화시킬 수 있다.
한편, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 전동식 워터펌프의 구동에 의하여 최대 작동 효율 온도로 조절되는 단계 중, 온 보드 충전기의 온도가 전동식 워터펌프의 구동과 관계 없이 외부요인에 의하여 과온 보호 온도 이상으로 상승한 것으로 판정되면(S116), 상기한 바와 같이 온 보드 충전기의 신속한 냉각을 위하여 기존 냉각제어 모드로 진입하도록 한다(S103).
10 : 외부 AC 전원
20 : 온 보드 충전기
21 : 파워 회로부
22 : 입력전압 및 전류 센서
23 : 온도센서
24 : 출력전압 및 전류 센서
25 : 연산기
26 : OBC 제어기
30 : 고전압 배터리
40 : LDC
50 : 보조배터리
60 : 전동식 워터펌프
70 : 상위 제어기
80 : 모터 제어기

Claims (17)

  1. 온 보드 충전기를 충전 작동 효율이 최대가 되는 온도로 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드의 진입 여부 판정 단계;
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 계산하는 단계;
    계산된 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 최대 작동 효율과 비교하여, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하는 단계;
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정한 결과에 따라, 전동식 워터펌프의 구동 제어를 통해 온 보드 충전기의 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 최적 냉각제어 모드의 진입 여부 판정 단계는:
    상위 제어기의 완속 충전 릴레이 온 신호를 OBC 제어기에서 수신하는 과정;
    온도센서로부터 온 보드 충전기의 현재 온도를 OBC 제어기에서 수신하는 과정; 및
    수신된 현재 온도를 기반으로 OBC 제어기에서 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하는 과정;
    으로 진행되는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하는 과정에서,
    온 보드 충전기의 현재 온도가 과온 보호 온도(A) 이상이면 기존 냉각제어 모드로 진입하고, 온 보드 충전기의 현재 온도가 과온 보호 온도(A) 미만이면 최적 냉각제어 모드로 진입하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기존 냉각제어 모드는 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 기존의 냉각제어 맵 데이터를 기반으로 전동식 워터펌프를 구동시키도록 한 것임을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율은 연산기에서 온도센서로부터의 온도 신호와, 입력전압 및 전류 센서로부터의 입력전압 및 입력전류 신호와, 출력전압 및 전류 센서로부터의 출력전압 및 출력전류 신호를 기반으로 계산되는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연산기는 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을
    Figure pat00005
    에 의하여 계산하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 연산기에서 계산된 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율은 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로 제공되는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하는 단계에 있어서,
    OBC 제어기에서 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 최대 작동 효율과 비교한 결과, 온 보드 충전기의 현재온도에서의 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율보다 크거나 같으면, OBC 제어기에서 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 온도를 온 보드 충전기의 현재 온도로 저장하는 동시에 온 보드 충전기의 최대 작동 효율을 온 보드 충전기의 현재 작동 효율로 저장하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율을 나타내는 온도인지 여부를 판정하는 단계에 있어서,
    OBC 제어기에서 온 보드 충전기의 현재 온도에서의 작동 효율을 최대 작동 효율과 비교한 결과, 온 보드 충전기의 현재온도에서의 작동 효율이 온 보드 충전기의 최대 작동 효율 미만이면, 전동식 워터펌프에 대한 온/오프 제어를 통하여 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절하는 단계가 진행되는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율을 나타내는 온도 범위로 조절하는 단계는:
    OBC 제어기에서 모터 제어기(80)에 대해 전동식 워터펌프의 구동 명령 신호을 내리는 과정;
    모터 제어기의 제어에 의하여 전동식 워터펌프가 구동되는 과정;
    전동식 워터펌프의 구동에 따른 냉각으로 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율 온도로 조절하는 과정;
    전동식 워터펌프의 구동에 의하여 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율 온도에 도달하였는지 여부를 체크하는 과정;
    으로 진행되는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도를 최대 작동 효율 온도로 조절하는 과정은:
    OBC 제어기에서 모터 제어기에 전동식 워터펌프의 구동 명령 신호을 내리기 전에 온 보드 충전기의 현재 온도를 (최대 작동 효율 온도 + B)와 비교하는 과정;
    비교 결과, 온 보드 충전기의 현재 온도가 (최대 작동 효율 온도 + B)와 같으면, OBC 제어기에서 모터 제어기에 대해 전동식 워터펌프의 구동 명령 신호을 내리는 과정; 및
    모터 제어기에서 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 최적 냉각제어 맵(MAP)을 기반으로 전동식 워터펌프를 구동시키는 과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 최대 작동 효율 온도에 도달하였는지 여부를 체크하는 과정은:
    OBC 제어기에서 전동식 워터펌프의 구동 중에 온 보드 충전기의 현재 온도를 (최대 작동 효율 온도 - B)와 비교하는 과정;
    비교 결과, 상기 온 보드 충전기의 현재 온도가 (최대 작동 효율 온도 - B)와 같으면, 전동식 워터펌프(80)를 오프시키는 과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 방법.
  13. 온 보드 충전기의 온도를 측정하는 온도센서;
    상기 온 보드 충전기에 입력되는 전압 및 전류를 측정하는 입력전압 및 전류 센서;
    상기 온 보드 충전기에서 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 출력전압 및 전류 센서;
    상기 온 보드 충전기를 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하는 OBC 제어기;
    상기 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로서 온도별 온 보드 충전기의 작동 효율값을 제공하는 연산기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 OBC 제어기는 상기 온도센서로부터 제공되는 현재 온 보드 충전기의 온도 신호를 기반으로 온 보드 충전기의 과온 보호 온도 여부를 판정하고, 온 보드 충전기의 충전을 위한 작동 효율이 최대가 되는 온도로 온 보드 충전기를 냉각하기 위한 최적 냉각제어 모드의 진입 여부를 판정하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 연산기는 상기 온도센서로부터의 온도 신호와, 입력전압 및 전류 센서(22)로부터의 입력전압 및 입력전류 신호와, 출력전압 및 전류 센서로부터의 출력전압 및 출력전류 신호 등을 기반으로, 온 보드 충전기의 온도별 작동 효율값을 연산하고, 연산된 온도별 온 보드 충전기의 작동 효율값을 상기 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 데이터로 제공하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 OBC 제어기에 최적 냉각제어 모드 진입 여부 판정을 위한 시점으로서 완속 충전 릴레이 온 신호를 전송하는 상위 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 OBC 제어기의 구동 요청 신호가 있는 경우, 온 보드 충전기의 온도별로 전동식 워터펌프의 RPM이 설정된 냉각 제어 맵(MAP)을 기반으로 전동식 워터펌프를 구동시키는 모터 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그-인 차량의 온 보드 충전기 냉각 제어 시스템.
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