KR20220064790A - Obc 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 OBC 구성 부품들의 온도를 나타내는 적어도 2가지 이상의 대표온도를 모니터링하는 단계; 상기 각 대표온도에 대해 각각 소정의 기준온도와 비교하는 단계; 상기 대표온도가 기준온도 미만이면, 해당 제안출력전류에 소정의 증감전류를 더하여, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계; 상기 대표온도가 기준온도 이상이면, 해당 제안출력전류로부터 소정의 증감전류를 빼서, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계; 상기 각 대표온도에 대하여 갱신된 제안출력전류들을 고려하여, 최종출력전류를 산출하는 단계; 상기 최종출력전류로 OBC를 구동하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

OBC 제어 방법{OBC CONTROL METHOD}

본 발명은 차량에 탑재되는 OBC(Onboard Charger)의 제어 방법에 관한 것이다.

PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)나 EV(Electric Vehicle)에 탑재되는 OBC는 교류 입력을 직류로 변환하여 고전압배터리를 충전하도록 구성된다.

플러그인 하이브리드 차량이나 전기차에서 주요 이슈 중의 하나는 고전압배터리의 충전시간으로, 가급적 빠른 시간 내에 고전압배터리의 충전을 완료하여 차량이 주행할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다.

차량에 탑재되는 OBC는 차량의 안정성 제공 차원에서, 혹서 지역과 같은 차량이 처할 수 있는 최악의 조건을 기준으로 OBC의 출력을 제한하여, 비록 차량이 처한 환경이 최악의 조건이 아니고, OBC에 전력을 공급하는 외부의 충전스테이션에서 OBC에서 요구하는 이상의 충분한 전력을 공급할 수 있는 상황이라고 하더라도, OBC의 출력이 제한되므로, 고전압배터리의 충전시간은 더 줄어들 수 없다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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.

KR 1020180027794 A

본 발명은 차량이 현재 처한 상황에서 가급적 OBC의 출력을 높일 수 있도록 함으로써, PHEV나 EV의 고전압배터리의 충전시간을 단축시킬 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 PHEV나 EV의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 OBC 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 OBC 제어 방법은,

OBC 구성 부품들의 온도를 나타내는 적어도 2가지 이상의 대표온도를 모니터링하는 단계;

상기 각 대표온도에 대해 각각 소정의 기준온도와 비교하는 단계;

상기 대표온도가 기준온도 미만이면, 해당 제안출력전류에 소정의 증감전류를 더하여, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계;

상기 대표온도가 기준온도 이상이면, 해당 제안출력전류로부터 소정의 증감전류를 빼서, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계;

상기 각 대표온도에 대하여 갱신된 제안출력전류들을 고려하여, 최종출력전류를 산출하는 단계;

상기 최종출력전류로 OBC를 구동하는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 대표온도는

반도체 내장 온도센서에 의해 측정되는 반도체온도와, OBC 냉각회로의 냉각수온과, 상기 OBC의 내기온도 중, 적어도 2가지 이상일 수 있다.

상기 대표온도에 상기 반도체온도가 포함되는 경우,

상기 반도체온도는 제1기준온도와 비교하고;

상기 반도체온도가 상기 제1기준온도 미만이면, 제1제안출력전류에 제1증감전류를 더하고;

상기 반도체온도가 상기 제1기준온도 이상이면, 상기 제1제안출력전류로부터 제1증감전류를 차감하여;

상기 제1제안출력전류를 갱신할 수 있다.

상기 대표온도에 상기 냉각수온이 포함되는 경우,

상기 냉각수온은 제2기준온도와 비교하고;

상기 냉각수온이 상기 제2기준온도 미만이면, 제2제안출력전류에 제2증감전류를 더하고;

상기 냉각수온이 상기 제2기준온도 이상이면, 상기 제2제안출력전류로부터 제2증감전류를 차감하여;

상기 제2제안출력전류를 갱신할 수 있다.

상기 대표온도에 상기 내기온도가 포함되는 경우,

상기 내기온도는 제3기준온도와 비교하고;

상기 내기온도가 상기 제3기준온도 미만이면, 제3제안출력전류에 제3증감전류를 더하고;

상기 내기온도가 상기 제3기준온도 이상이면, 상기 제3제안출력전류로부터 제3증감전류를 차감하여;

상기 제3제안출력전류를 갱신할 수 있다.

상기 최종출력전류를 산출하는 단계에서는,

상기 제1제안출력전류와 제2제안출력전류 및 제3제안출력전류 중 최소값을 상기 최종출력전류로 산출할 수 있다.

상기 최종출력전류로 OBC를 구동하는 단계가 개시된 후, 소정의 반복시간마다, 상기 대표온도를 모니터링하는 단계부터 반복적으로 수행할 수 있다.

상기 OBC 제어 방법의 반복은 충전 대상 고전압배터리의 충전이 소정의 충전수준에 이를 때까지만 지속할 수 있다.

본 발명은 차량이 현재 처한 상황에서 OBC를 구성하는 부품들의 온도를 모니터링하여, OBC를 구성하는 부품들의 내구성을 확보할 수 있는 수준까지는 가급적 OBC의 출력을 높여서, PHEV나 EV의 고전압배터리의 충전시간을 단축시킬 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 PHEV나 EV의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 OBC의 회로를 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 OBC 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 OBC 제어 방법을 설명한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 OBC 제어 방법의 효과를 설명한 그래프이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 OBC의 회로를 예시한 것으로서, AC입력을 정류하는 정류부와, 역률 개선을 위한 PFC(Power Factor Correction)회로, DC-DC Converter가 차례로 연결되어, 고전압배터리에 충전을 수행할 수 있도록 된 구성이다.

도 2는 상기한 바와 같은 OBC를 제어하기 위한, 본 발명에 따른 OBC 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도로서, OBC 구성 부품들의 온도를 나타내는 적어도 2가지 이상의 대표온도를 모니터링하는 단계(S10); 상기 각 대표온도에 대해 각각 소정의 기준온도와 비교하는 단계(S20); 상기 대표온도가 기준온도 미만이면, 해당 제안출력전류에 소정의 증감전류를 더하여, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계(S30); 상기 대표온도가 기준온도 이상이면, 해당 제안출력전류로부터 소정의 증감전류를 빼서, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계(S40); 상기 각 대표온도에 대하여 갱신된 제안출력전류들을 고려하여, 최종출력전류를 산출하는 단계(S50); 상기 최종출력전류로 OBC를 구동하는 단계(S60)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 OBC를 구성하는 부품들의 온도를 대표할 수 있는 적어도 2가지 이상의 대표온도를 모니터링하면서, 그 대표온도가 OBC의 내구성을 확보할 수 있는 수준의 기준온도와 비교하여, 각각의 제안출력전류를 상기 증감전류만큼 증가시키거나 감소시켜서, 각 대표온도들로부터 갱신된 제안출력전류들을 이용하여 최종출력전류를 산출하고, 이 최종출력전류로 OBC를 구동하도록 함에 의해, 가급적 OBC의 내구성이 확보되는 범위 내에서는 OBC의 출력전류를 상승시키도록 하여, 궁극적으로 고전압배터리의 충전시간을 단축시킬 수 있도록 한 것이다.

여기서, 상기 대표온도는 반도체 내장 온도센서에 의해 측정되는 반도체온도와, OBC 냉각회로의 냉각수온과, 상기 OBC의 내기온도 중, 적어도 2가지 이상이 될 수 있다.

상기 반도체 내장 온도센서는, 패키지화 되어 있는 반도체에 일체로 내장되어 있는 온도센서로서, 상기 반도체 내장 온도센서에 의해 측정되는 온도는 반도체 주변의 온도 영향도 함께 반영한다고 볼 수 있고, 상기와 같이 온도센서가 내장된다는 것은 해당 반도체의 온도가 상대적으로 민감하게 관리되어야 하고, 이는 OBC의 내구성에 큰 영향을 준다는 것이므로, 본 발명에서는 상기와 같이 반도체 내장 온도센서에서 측정되는 반도체온도를 상기 대표온도로 취급하는 것이다.

한편, 상기 OBC 냉각회로의 냉각수온은 FET, 다이오드 등과 같은 반도체 소자 및 인덕터와 변압기 자성체 소자 등의 온도에 크게 영향을 받으며, 궁극적으로 상기 OBC 내기온도와 함께, OBC의 전체 구성에 대한 온도를 대표할 수 있는 지표이므로, 이를 본 발명에서 상기 대표온도로 취급하는 것이며, 상기 냉각수온은 냉각회로에 설치된 수온센서로부터 얻을 수 있다.

상기 OBC의 내기온도는 별도로 온도센서가 설치되는 경우, 해당 온도센서에 의해 얻을 수 있지만, OBC를 통과하는 전류와 전압 및 작동시간 등에 따른 온도모델 등을 이용하여 추정한 추정치를 사용할 수 있을 것이며, 상기 냉각수온과 마찬가지로, 궁극적으로 OBC의 전체 구성에 대한 온도를 대표할 수 있는 주요한 지표로 볼 수 있으므로, 이를 본 발명에서 상기 대표온도로 취급하는 것이다.

상기 대표온도에 상기 반도체온도가 포함되는 경우, 상기 반도체온도는 제1기준온도와 비교하고; 상기 반도체온도가 상기 제1기준온도 미만이면, 제1제안출력전류(lout1)에 제1증감전류(@1)를 더하고; 상기 반도체온도가 상기 제1기준온도 이상이면, 상기 제1제안출력전류(lout1)로부터 제1증감전류(@1)를 차감하여; 상기 제1제안출력전류(lout1)를 갱신한다.

여기서, 상기 제1기준온도는 해당 반도체의 사양 등을 통해, 반도체의 내구성을 확보할 수 있는 수준으로 설계적으로 결정되는 것이며, 상기 제1증감전류(@1)는 본 발명의 취지에 따라, 본 발명을 반복하는 속도와, OBC의 열용량을 고려하여, 지나치게 급격한 OBC의 온도상승을 초래하지는 않으면서도 가급적 OBC의 출력전류를 빠르게 상승시켜 고전압배터리 충전시간을 단축시킬 수 있도록, 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정될 수 있을 것이다.

한편, 상기 대표온도에 상기 냉각수온이 포함되는 경우, 상기 냉각수온은 제2기준온도와 비교하고; 상기 냉각수온이 상기 제2기준온도 미만이면, 제2제안출력전류(lout2)에 제2증감전류(@2)를 더하고; 상기 냉각수온이 상기 제2기준온도 이상이면, 상기 제2제안출력전류(lout2)로부터 제2증감전류(@2)를 차감하여; 상기 제2제안출력전류(lout2)를 갱신한다.

여기서, 상기 제2기준온도는 예컨대 65℃ 등과 같이, OBC의 내구성을 보장할 수 있는 수준의 설계 사양으로 결정될 수 있을 것이며, 상기 제2증감전류(@2)도 상기 제1증감전류(@1)와 유사하게, 본 발명을 반복하는 속도와, OBC의 열용량을 고려하여, 지나치게 급격한 OBC의 온도상승을 초래하지는 않으면서도 가급적 OBC의 출력전류를 빠르게 상승시켜 고전압배터리 충전시간을 단축시킬 수 있도록, 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정될 수 있을 것이다.

한편, 상기 대표온도에 상기 내기온도가 포함되는 경우, 상기 내기온도는 제3기준온도와 비교하고; 상기 내기온도가 상기 제3기준온도 미만이면, 제3제안출력전류(lout3)에 제3증감전류(@3)를 더하고; 상기 내기온도가 상기 제3기준온도 이상이면, 상기 제3제안출력전류(lout3)로부터 제3증감전류(@3)를 차감하여; 상기 제3제안출력전류(lout3)를 갱신한다.

여기서, 상기 제3기준온도는 예컨대 95℃ 등과 같이, OBC의 내구성을 보장할 수 있는 수준의 설계 사양으로 결정될 수 있을 것이며, 상기 제3증감전류(@3)도 상기 제1증감전류(@1)와 유사하게, 본 발명을 반복하는 속도와, OBC의 열용량을 고려하여, 지나치게 급격한 OBC의 온도상승을 초래하지는 않으면서도 가급적 OBC의 출력전류를 빠르게 상승시켜 고전압배터리 충전시간을 단축시킬 수 있도록, 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정될 수 있을 것이다.

상기 제1제안출력전류(lout1)와 제2제안출력전류(lout2) 및 제3제안출력전류(lout3)는 각각 상기 반도체온도, 냉각수온, 내기온도를 모니터링한 결과로부터 OBC의 출력전류로 제안할 수 있는 전류를 의미하는 것으로서, 상기 최종출력전류를 산출하는 단계에서는, 상기 제1제안출력전류(lout1)와 제2제안출력전류(lout2) 및 제3제안출력전류(lout3) 중 최소값을 상기 최종출력전류(lout_F)로 산출하여, 그에 따라 OBC를 구동하도록 하는 것이다.

물론, 이외에, 상기 제1제안출력전류(lout1)와 제2제안출력전류(lout2) 및 제3제안출력전류(lout3)의 평균값이나 최대값 등을 상기 최종출력전류로 산출하도록 할 수도 있을 것이다.

한편, 본 발명은 상기 최종출력전류로 OBC를 구동하는 단계가 개시된 후, 소정의 반복시간마다, 상기 대표온도를 모니터링하는 단계부터 반복적으로 수행한다.

따라서, 상기 반복시간은 상기 제1증감전류(@1), 제2증감전류(@2), 및 제3증감전류(@3)를 함께 고려하여, OBC의 적절한 속도의 온도 변화 및 고전압배터리 충전시간 단축을 모두 양립시킬 수 있도록 다수의 실험이나 해석에 의해 설계적으로 결정되는 것이 바람직할 것이다.

상기 OBC 제어 방법의 반복은 충전 대상 고전압배터리의 충전이 소정의 충전수준에 이를 때까지만 지속하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 OBC 충전 제어가 시간의 경과에 따라 정전류모드(CC모드), 정파워모드(CP모드) 및 정전압모드(CV모드)로 차례로 변화해가는 것에 비해, 본 발명에 의한 OBC 제어에서는 상기 OBC의 대표온도들이 각각의 기준온도를 넘어서지 않는 한 OBC의 출력전류를 계속해서 상승시키는 제어를 수행하게 되는데, 이러한 충전 제어에 의해, 고전압배터리의 충전이 종래 정전압모드로 변경해야 할 정도의 수준에 이르면, 본 발명에 의한 제어를 중단하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 상기 소정의 충전수준은 상기한 바와 같은 취지에 따라 실험이나 해석에 의해 설계적으로 결정될 수 있을 것이다.

참고로, 도 4에서는 본 발명에 의한 제어는 종래의 정파워모드에서 정전압모드로 변경되기 전에 OBC의 대표온도들이 기준온도를 넘어서면서, 이후에서 서서히 OBC 출력전류를 저감시키는 것을 표현하고 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

@1; 제1증감전류
@2; 제2증감전류
@3; 제3증감전류
lout1; 제1제안출력전류
lout2; 제2제안출력전류
lout3; 제3제안출력전류

Claims (8)

1. OBC 구성 부품들의 온도를 나타내는 적어도 2가지 이상의 대표온도를 모니터링하는 단계;
   상기 각 대표온도에 대해 각각 소정의 기준온도와 비교하는 단계;
   상기 대표온도가 기준온도 미만이면, 해당 제안출력전류에 소정의 증감전류를 더하여, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계;
   상기 대표온도가 기준온도 이상이면, 해당 제안출력전류로부터 소정의 증감전류를 빼서, 상기 제안출력전류를 갱신하는 단계;
   상기 각 대표온도에 대하여 갱신된 제안출력전류들을 고려하여, 최종출력전류를 산출하는 단계;
   상기 최종출력전류로 OBC를 구동하는 단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 대표온도는
   반도체 내장 온도센서에 의해 측정되는 반도체온도와, OBC 냉각회로의 냉각수온과, 상기 OBC의 내기온도 중, 적어도 2가지 이상인 것
   을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 대표온도에 상기 반도체온도가 포함되는 경우,
   상기 반도체온도는 제1기준온도와 비교하고;
   상기 반도체온도가 상기 제1기준온도 미만이면, 제1제안출력전류에 제1증감전류를 더하고;
   상기 반도체온도가 상기 제1기준온도 이상이면, 상기 제1제안출력전류로부터 제1증감전류를 차감하여;
   상기 제1제안출력전류를 갱신하는 것
   을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 대표온도에 상기 냉각수온이 포함되는 경우,
   상기 냉각수온은 제2기준온도와 비교하고;
   상기 냉각수온이 상기 제2기준온도 미만이면, 제2제안출력전류에 제2증감전류를 더하고;
   상기 냉각수온이 상기 제2기준온도 이상이면, 상기 제2제안출력전류로부터 제2증감전류를 차감하여;
   상기 제2제안출력전류를 갱신하는 것
   을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 대표온도에 상기 내기온도가 포함되는 경우,
   상기 내기온도는 제3기준온도와 비교하고;
   상기 내기온도가 상기 제3기준온도 미만이면, 제3제안출력전류에 제3증감전류를 더하고;
   상기 내기온도가 상기 제3기준온도 이상이면, 상기 제3제안출력전류로부터 제3증감전류를 차감하여;
   상기 제3제안출력전류를 갱신하는 것
   을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 최종출력전류를 산출하는 단계에서는,
   상기 제1제안출력전류와 제2제안출력전류 및 제3제안출력전류 중 최소값을 상기 최종출력전류로 산출하는 것
   을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 최종출력전류로 OBC를 구동하는 단계가 개시된 후, 소정의 반복시간마다, 상기 대표온도를 모니터링하는 단계부터 반복적으로 수행하는 것
   을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 OBC 제어 방법의 반복은 충전 대상 고전압배터리의 충전이 소정의 충전수준에 이를 때까지만 지속하는 것
   을 특징으로 하는 OBC 제어 방법.
   

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