KR20220073891A - 초소형 전기차용 보조 배터리 시스템, 초소형 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기차용 보조 배터리 시스템, 전기차용 보조 배터리를 충전하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 제 1 출력 전압의 전력을 출력하고, BMS에 의해 상태가 모니터링되는 동력 발생용 메인 배터리에 전기적으로 연결되고, 전장품으로 전력을 공급하는 초소형 전기차용 보조 배터리 시스템은 상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 갖는 보조 배터리; 상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 검출기; 상기 메인 배터리와 상기 보조 배터리 사이에 연결되어, 상기 메인 배터리의 전력을 공급받아, 상기 제 1 출력 전압을 충전 전압으로 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하여, 상기 보조 배터리를 충전하는 저전압 직류 변환기; 및 상기 메인 배터리로부터 구동력을 전달받는 상기 초소형 전기차의 시동 여부를 판단하고, 상기 초소형 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 검출기를 활성화시키고, 상기 보조 배터리의 상기 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리로부터 상기 저전압 직류 변환기로 전력을 공급하고, 상기 보조 배터리를 충전하기 위해 상기 저전압 직류 변환기를 활성화하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 초소형 전기차 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초소형 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치 및 이의 충전 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차 또는 연료 전지 자동차와 같은 친환경 차량은 구동원으로서 전기 모터를 이용하여 휠의 회전력을 발생시키는 차량이다. 상기 친환경 차량은 휠에 회전력을 공급하는 전기 모터에 제공되는 전기 에너지를 저장하는 고전압의 메인 배터리와, 전조등, 와이퍼, 블랙박스 등과 같이 차량의 전장 부하에 전원을 제공하는 저전압의 보조 배터리를 구비한다.
차량의 구동을 위한 상기 메인 배터리가 있음에도 불구하고 시동을 종료한 후 암전류(dark current)로 인한 상기 보조 배터리가 방전되는 현상이 발생한다. 특히, 블랙박스, GPS 장치 및 비상등 같은 상시 전원이 공급되어야 하는 전장품의 증가로 인해 시동 종료 후에 더 많은 암전류가 발생되어 상기 보조 배터리의 방전 시간이 짧아지고 있다.
따라서, 상기 보조 배터리의 방전이 일어나면 상기 보조 배터리로부터 전력을 공급받는 대부분의 차량 내 제어기들과 전장품이 작동할 수 없게 되므로 장기간 차량을 방치하거나 주차할 경우 상기 보조 배터리의 운영 기술이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 장시간 동안 시동이 종료된 환경에서 보조 배터리의 방전을 개선시킨 고성능 및 고효율을 갖는 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 이점을 갖는 전기차용 보조 배터리를 충전하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 출력 전압의 전력을 출력하고, BMS에 의해 상태가 모니터링되는 동력 발생용 메인 배터리에 전기적으로 연결되고, 전장품으로 전력을 공급하는 초소형 전기차용 보조 배터리 시스템으로서, 상기 초소형 전기차용 보조 배터리 시스템은, 상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 갖는 보조 배터리; 상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 검출기; 상기 메인 배터리와 상기 보조 배터리 사이에 연결되어, 상기 메인 배터리의 전력을 공급받아, 상기 제 1 출력 전압을 충전 전압으로 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하여, 상기 보조 배터리를 충전하는 저전압 직류 변환기; 및 상기 메인 배터리로부터 구동력을 전달받는 상기 초소형 전기차의 시동 여부를 판단하고, 상기 초소형 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 검출기를 활성화시키고, 상기 보조 배터리의 상기 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리로부터 상기 저전압 직류 변환기로 전력을 공급하고, 상기 보조 배터리를 충전하기 위해 상기 저전압 직류 변환기를 활성화하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 보조 배터리의 충전이 완료되는 경우, 상기 메인 배터리로부터 상기 저전압 직류 변환기로 공급되는 전력을 차단하고, 상기 BMS를 비활성화시킬 수 있다. 상기 보조 배터리가 저전압 또는 과전압인 경우, 상기 보조 배터리로부터 초소형 전기차의 상기 전장품으로 전달되는 전력 공급을 차단하는 보호 회로가 더 포함될 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 보조 배터리를 충전하는 동안, 상기 전기차의 보닛 (bonnet)의 개폐 여부를 확인하고, 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)이 열렸을 때, 상기 메인 배터리로부터 상기 저전압 직류 변환기로 전력을 차단시키도록 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 보조 배터리의 노화 상태를 고려하여, 상기 보조 배터리의 노화가 이루어지지 않은 상태에서 정전압 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시키고, 상기 보조 배터리의 노화가 일정 수준 이상 진행된 경우에는 정전류 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시킬 수 있다. 상기 보조 배터리로 제공된 누적 충전 전류량이 기 설정된 기준 누적 충전 전류량 보다 크거나 같은 경우 충전을 종료할 수 있다. 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 단계는 주기적으로 수행되며, 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 주기는 상기 보조 배터리의 전원을 이용하는 적어도 하나 이상의 전장품의 부하 및 암전류에 의한 전압 강화 특성을 고려하여 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 출력 전압을 갖는 메인 배터리, 상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 갖는 보조 배터리 및 상기 메인 배터리를 모니터링하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법으로서, 상기 전기차의 시동 여부를 판단하는 단계; 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 단계; 상기 보조 배터리의 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 작동시키는 단계; 상기 메인 배터리의 제 1 출력 전압을 전압 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하는 단계; 상기 충전 전압 또는 상기 충전 전류를 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함될 수 있다. 상기 보조 배터리의 충전이 완료되는 경우, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 차단시키는 단계; 및 상기 BMS를 비활성화 시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 보조 배터리가 저전압 또는 과전압인 경우, 상기 보조 배터리의 제 2 계전기를 오프시키는 단계를 더 포함될 수 있다. 상기 보조 배터리를 충전하는 동안, 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)의 개폐 여부를 확인하는 단계; 및 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)이 열릴 때, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 오프시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 보조 배터리의 노화 상태를 고려하여, 상기 보조 배터리의 노화가 이루어지지 않은 상태에서 정전압 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시키고, 상기 보조 배터리의 노화가 일정 수준 이상 진행된 경우에는 정전류 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시킬 수 있다. 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 단계는 주기적으로 수행되며, 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 주기는 상기 보조 배터리의 전원을 이용하는 적어도 하나 이상의 전장품의 부하 및 암전류에 의한 전압 강화 특성을 고려하여 결정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제 1 출력 전압을 갖는 메인 배터리; 상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 가지며 리튬 계열의 2차전지를 포함하는 보조 배터리; 상기 보조 배터리가 충전되도록 상기 제 1 출력 전압을 강하시켜 상기 보조 배터리에 제공하는 저전압 직류 변환기; 및 상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 검출기; 상기 메인 배터리의 상태를 모니터링하는 BMS(Battery Management System); 및 메인 배터리로부터 구동력을 전달받는 전기차의 시동 여부를 판단하고, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 검출기를 활성화시키고, 상기 보조 배터리의 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 작동시키고, 상기 메인 배터리의 제 1 출력 전압을 전압 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하고, 상기 충전 전압 또는 상기 충전 전류를 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 초기에, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기, 상기 저전압 직류 변환기 및 상기 BMS는 비활성화되고 상기 검출기는 활성화되며, 상기 전기차의 시동이 켜져 있는 경우, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기, 상기 저전압 직류 변환기 및 상기 BMS는 활성화되고 상기 검출기는 비활성화되고, 상기 비활성화된 BMS는 상기 활성화된 검출기에 의해 상기 보조 배터리의 제 2 출력 전압을 통해 활성화될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 검출기 및 전기차의 시동 여부를 판단하고, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 검출기를 활성화시키고, 상기 보조 배터리의 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 작동시키고, 상기 메인 배터리의 제 1 출력 전압을 전압 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하고, 상기 충전 전압 또는 상기 충전 전류를 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하도록 제어하는 컨트롤러를 포함함으로써, 장시간 동안 시동이 종료된 환경에서 보조 배터리의 방전을 개선시키며 고성능 및 고효율을 갖는 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 보조 배터리를 충전하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 보조 배터리를 충전하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역 또는 부분을 다른 영역 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역 또는 부분을 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명된다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 부재 또는 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치의 구성도를 나타내는 도면이다. 본 발명에서 전기차용 보조 배터리 시스템(SS)은 메인 배터리(MB), OBC(On board Charger) 및 전장품(L1 내지 L8)들의 구성 요소들을 제외한 보조 배터리(AB), 저전압 직류 변환기(Low voltage DC-DC Converter, LDC), BMS(Battery Management System), 검출기(VD) 및 컨트롤러(CC)로 구성된 것을 지칭한다.
도 1을 참조하면, 장치(100)는 제 1 출력 전압을 갖는 메인 배터리(MB), 상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 갖는 보조 배터리(AB), 저전압 직류 변환기(Low voltage DC-DC Converter, LDC), BMS(Battery Management System), 검출기(VD) 및 컨트롤러(CC)를 포함할 수 있다. 선택적으로 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치(100)는 보호 회로(PC) 및 OBC(On board Charger)를 더 포함할 수 있다. 또 다른 실시예로, 지능형 배터리 센서(Intelligent Battery Sensor: IBS)(미도시됨)와 하이브리드 제어 유닛(Hybrid Control Unit: HCU)(미도시됨)가 더 포함될 수 있다. OBC, LPC, IBS, HCU 및 BMS는 전기 차량 기술 분야에 이미 통용되고 있는 구성 요소로서 그 용도나 기능에 대해서는 이미 공지의 기술이므로 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다. BMS는 배터리 팩(Battery Pack)으로 구성된 메인 배터리(MB)의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리하여, 메인 배터리(MB)의 교체 시기 예측 및 배터리 문제를 사전에 검출할 수 있다. 또한, BMS는 차량 운행 중인 경우 메인 배터리(MB)로부터 전원(P1)을 공급받아 동작하고, 비 운행 중인 경우에 보조 배터리(AB)로부터 전원(P2)을 공급받아 동작할 수 있다.
보조 배터리(AB)는 3V 내지 25V 출력 전압 범위를 가지며, 바람직하게 10V 내지 15V 출력 전압을 갖는 충방전이 가능한 리튬 계열의 2차전지로, 리튬이온전지, 리튬인산철 전지, 리튬폴리머 전지 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이들에 제한되지 않는다. 예컨대, 보조 배터리(AB)는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지를 포함할 수 있다. 보조 배터리(AB)는 기존 납축전지보다 더 높은 에너지 밀도(Wh/kg)와 더 높은 출력 밀도(W/kg)를 갖는 것이라면 모두 가능하다.
일 실시예에서, 메인 배터리(MB)로부터 구동력을 전달받는 전기차의 시동이 켜져 있는 경우에, BMS의 제어 신호(CS1)에 의해 메인 배터리(MB)의 제 1 계전기(R1)는 on 상태로 전환되어 상기 제 1 출력 전압이 저전압 직류 변환기(LDC)에 제공되고, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우에, 메인 배터리(MB)의 제 1 계전기(R1)는 off 상태로 전환되어 상기 제 1 출력 전압이 저전압 직류 변환기(LDC)으로 제공되는 것이 차단될 수 있다. 이때, 저전압 직류 변환기(LDC)에 의해 전압 강압된 전원은 운전 중에 필요한 네비게이션, 비상등 같은 전장품(L1 내지 L5)들의 구동 전원으로 이용될 수 있다. 반면, 상기 전기차의 시동 여부에 상관 없이, 보조 배터리(AB)의 제 2 출력 전압은 블랙박스와 같은 전장품(L5 내지 L8)들의 구동 전원으로 이용될 수 있다. 선택적으로, 전장품(L5)은 저전압 직류 변환기(LDC)에 의해 전압 강압된 전원과 보조 배터리(AB)의 제 2 출력 전압을 구동 전원으로 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 저전압 직류 변환기(LDC)는 보조 배터리(AB)가 충전되도록 상기 제 1 출력 전압을 강하시켜 보조 배터리(AD)에 제공할 수 있다. 전압 강하된 상기 제 1 출력 전압은 보조 배터리(AD)의 충전 전압 또는 충전 전류로 이용될 수 있다. 보호 회로(PC)는 보조 배터리(AB)가 저전압 또는 과전압인 경우, 컨트롤러(CC)의 제어 신호(CS2)에 의해 보조 배터리(AB)의 제 2 계전기(R2)를 off 시켜 보조 배터리(AB)와 연결된 상시 전장품(L5 내지 L8)으로 전원 공급을 차단시킬 수 있다.
일 실시예에서, 검출기(VD)는 보조 배터리(AD)의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인할 수 있다. 보조 배터리(AD)의 SOC 측정 방법은 배터리의 OCV 전압을 측정하여 OCV(Open Circuit Voltage)와 SOC 간의 상관 관계 그래프에 의존하여 잔존 용량을 계산하는 방식, 배터리에 충전된 총 전기량과 주행 등을 통해 방전된 총 전기량의 가감을 통해 배터리의 남은 잔존 용량을 산출하는 방식, 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 검출기(VD)는 보조 배터리(AD)의 전원(P2)으로 동작하며, 컨트롤러(CC)의 제어 하에 전기차의 시동이 꺼진 상태에서 활성화되며, 전기차의 시동이 켜진 상태에서 비활성화될 수 있다. 활성화 상태는 전원을 공급받아 동작하는 상태를 지칭하며 비활성 상태는 전원이 차단되어 동작하지 않는 상태를 지칭한다. 검출기(VD)는 시동이 꺼진 상태에서 제 3 계전기(R3)를 on 시켜 보조 배터리(AD)의 전원(P2)을 BMS에 제공할 수 있으며, 이때 BMS는 활성화되어 보조 배터리(AB)의 충전이 필요할 시 메인 배터리(MB)의 제 1 계전기(R1)는 on 상태로 전환시킬 수 있다. 필요시, 전기차의 시동이 켜진 상태에서 검출기(VD)는 메인 배터리(MB)로부터 전원(P1)을 공급받아 동작할 수 있다. 또는 검출기(VD)는 시동이 켜진 상태에서 제 3 계전기(R3)를 off 시켜 보조 배터리(AD)의 전원(P2)을 전원을 BMS에 공급되는 것을 차단시킬 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러(CC)는 메인 배터리(MB)로부터 구동력을 전달받는 전기차의 시동 여부를 판단하고, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 검출기(VD)를 활성화시킬 수 있다. 또한, 컨트롤러(CC)는 검출기(VD)로부터의 결과를 바탕으로 보조 배터리(AB)의 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시킬 수 있다. 이때, 상기 BMS는 메인 배터리(MB)의 제 1 계전기(R1)를 on 작동시킨다. 또한, 메인 배터리(MB)와 연결된 저전압 직류 변환기(LDC)는 메인 배터리(MB)의 제 1 출력 전압을 전압 강하시켜 보조 배터리(AB)의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하여, 보조 배터리(AB)에 제공할 수 있다. 보조 배터리(AB)는 상기 충전 전압 또는 상기 충전 전류를 통해 충전될 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러(CC)는 보조 배터리(AB)의 충전이 완료되는 경우, 메인 배터리(MB)의 제 1 계전기(R1)를 차단시키고 BMS를 비활성화 시키도록 상기 BMS를 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(CC)는 보조 배터리(AB)가 충전되는 동안, 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)의 개폐 여부를 확인하고, 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)이 열릴 때, 메인 배터리(MB)의 제 1 계전기(R1)를 차단시키도록 BMS를 제어할 수 있다. 즉, 제 1 계전기(R1)에 의해 메인 배터리(MB)로부터 저전압 직류 변환기(LDC)로 공급되는 전력이 차단된다.
일 실시예에서, 컨트롤러(CC)는 보조 배터리(AB)의 노화 상태를 고려하여, 보조 배터리(AB)의 노화가 이루어지지 않은 상태에서 정전압 충전 방식으로 상기 보조 배터리(AB)를 충전시키고, 보조 배터리(AB)의 노화가 일정 수준 이상 진행된 경우에는 정전류 충전 방식으로 보조 배터리(AB)의 충전을 제어할 수 있다. 이때, 상기 정전류 충전 방식에서 보조 배터리(AB)로 제공된 누적 충전 전류량이 기 설정된 기준 누적 충전 전류량 보다 크거나 같은 경우 충전을 종료할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우 보조 배터리(AB)의 잔존용량을 확인하는 단계는 주기적으로 수행될 수 있다. 보조 배터리(AB)의 잔존용량을 확인하는 주기는 보조 배터리(AB)의 전원을 이용하는 적어도 하나 이상의 전장품(L5 내지 L8)의 부하 및 암전류에 의한 전압 강화 특성을 고려하여 결정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 보조 배터리를 충전하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 충전 방법은 제 1 출력 전압을 갖는 메인 배터리, 상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 갖는 보조 배터리 및 상기 메인 배터리를 모니터링하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법은 상기 전기차의 시동 여부를 판단하는 단계(S100), 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 단계(102), 상기 보조 배터리의 잔존용량이 임계치 이하인지를 판단하는 단계(S104), 상기 보조 배터리의 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 작동시키는 단계(S106), 상기 메인 배터리의 제 1 출력 전압을 전압 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하는 단계(S108), 상기 충전 전압 또는 상기 충전 전류를 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하는 단계(S110)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 충전 방법은 상기 보조 배터리의 충전이 완료되는 경우, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 차단시키는 단계(S114) 및 상기 BMS를 비활성화 시키는 단계(S116)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 충전 방법은 상기 보조 배터리가 저전압 또는 과전압인 경우, 상기 보조 배터리의 제 2 계전기를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 방법은 상기 보조 배터리를 충전하는 동안, 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)의 개폐 여부를 확인하는 단계 및 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)이 열릴 때, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 차단시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 전기차의 보닛 (Bonnet)의 개폐를 확인하여 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 차단시킴으로써. 상기 보조 배터리의 충전 중 운전자가 보닛을 열고 작업을 하고자 할 때나 보닛을 열고 작업 중 상기 보조 배터리의 충전 동작이 이루어질 때 발생할 수 있는 위험 사고를 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 배터리의 노화 상태를 고려하여, 상기 보조 배터리의 노화가 이루어지지 않은 상태에서 정전압 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시키고, 상기 보조 배터리의 노화가 일정 수준 이상 진행된 경우에는 정전류 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시킬 수 있다. 상기 정전류 충전 방식에서 상기 보조 배터리로 제공된 누적 충전 전류량이 기 설정된 기준 누적 충전 전류량 보다 크거나 같은 경우 충전을 종료할 수 있다.
이로 인해, 상기 보조 배터리의 노후화가 이루어지지 않은 상태에서는 정전압 충전 방식으로 사전 설정된 시간 동안 보조 배터리의 충전을 진행하여 충분한 배터리 충전이 가능하고, 상기 보조 배터리의 노후화가 일정 수준 이상 진행된 경우에는 정전류 충전 방식으로 보조 배터리를 충전하되 상기 보조 배터리의 누적 충전 전류량이 사전 설정된 기준 누적 충전 전류량 보다 크게 함으로써 노후화된 보조 배터리도 전기차 운행에 요구되는 적절한 수준의 상기 보조 배터리 충전을 가능하다.
일 실시예에서, 상기 보조 배터리 노후화 판정은 상기 보조 배터리의 충전 전류 및 충전 시간을 모니터링하여 상기 모니터링 결과를 바탕으로 수행될 수 있다. 또는 상기 보조 배터리의 노후 상태를 나타내는 SOH(state of health) 값을 검출하는 배터리 충전량 감지센서를 이용하여 판정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 단계는 주기적으로 수행되며, 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 주기는 상기 보조 배터리의 전원을 이용하는 적어도 하나 이상의 전장품의 부하 및 암전류에 의한 전압 강화 특성을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 전장품의 부하 및 암전류에 의한 전압 강화 특성을 고려하여 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 주기를 결정함으로써, 상기 보조 배터리의 불필요한 보충전을 방지하고, 충전 효율 향상 및 연비 개선의 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
Claims (14)
- 제 1 출력 전압의 전력을 출력하고, BMS에 의해 상태가 모니터링되는 동력 발생용 메인 배터리에 전기적으로 연결되고, 전장품으로 전력을 공급하는 초소형 전기차용 보조 배터리 시스템으로서,
상기 초소형 전기차용 보조 배터리 시스템은,
상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 갖는 보조 배터리;
상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 검출기;
상기 메인 배터리와 상기 보조 배터리 사이에 연결되어, 상기 메인 배터리의 전력을 공급받아, 상기 제 1 출력 전압을 충전 전압으로 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하여, 상기 보조 배터리를 충전하는 저전압 직류 변환기; 및
상기 메인 배터리로부터 구동력을 전달받는 상기 초소형 전기차의 시동 여부를 판단하고, 상기 초소형 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 검출기를 활성화시키고, 상기 보조 배터리의 상기 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리로부터 상기 저전압 직류 변환기로 전력을 공급하고, 상기 보조 배터리를 충전하기 위해 상기 저전압 직류 변환기를 활성화하는 컨트롤러를 포함하는 전기차용 보조 배터리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 보조 배터리의 충전이 완료되는 경우, 상기 메인 배터리로부터 상기 저전압 직류 변환기로 공급되는 전력을 차단하고, 상기 BMS를 비활성화시키는 전기차용 보조 배터리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 보조 배터리가 저전압 또는 과전압인 경우, 상기 보조 배터리로부터 초소형 전기차의 상기 전장품으로 전달되는 전력 공급을 차단하는 보호 회로를 더 포함하는 전기차용 보조 배터리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 보조 배터리를 충전하는 동안, 상기 전기차의 보닛 (bonnet)의 개폐 여부를 확인하고, 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)이 열렸을 때, 상기 메인 배터리로부터 상기 저전압 직류 변환기로 전력을 차단시키도록 제어하는 전기차용 보조 배터리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 보조 배터리의 노화 상태를 고려하여, 상기 보조 배터리의 노화가 이루어지지 않은 상태에서 정전압 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시키고, 상기 보조 배터리의 노화가 일정 수준 이상 진행된 경우에는 정전류 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시키는 전기차용 보조 배터리 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 보조 배터리로 제공된 누적 충전 전류량이 기 설정된 기준 누적 충전 전류량 보다 크거나 같은 경우 충전을 종료하는 전기차용 보조 배터리 시스템 - 제 1 항에 있어서,
상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 단계는 주기적으로 수행되며,
상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 주기는 상기 보조 배터리의 전원을 이용하는 적어도 하나 이상의 전장품의 부하 및 암전류에 의한 전압 강화 특성을 고려하여 결정되는 전기차용 보조 배터리 시스템. - 제 1 출력 전압을 갖는 메인 배터리, 상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 갖는 보조 배터리 및 상기 메인 배터리를 모니터링하는 BMS(Battery Management System)를 포함하는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법으로서,
상기 전기차의 시동 여부를 판단하는 단계;
상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 단계;
상기 보조 배터리의 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 작동시키는 단계;
상기 메인 배터리의 제 1 출력 전압을 전압 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하는 단계;
상기 충전 전압 또는 상기 충전 전류를 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 보조 배터리의 충전이 완료되는 경우, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 차단시키는 단계; 및
상기 BMS를 비활성화 시키는 단계를 더 포함하는 전기차의 보조 배터리를 충전하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 보조 배터리가 저전압 또는 과전압인 경우, 상기 보조 배터리의 제 2 계전기를 차단하는 단계를 더 포함하는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 보조 배터리를 충전하는 동안, 상기 전기차의 보닛 (Bonnet)의 개폐 여부를 확인하는 단계; 및
상기 전기차의 보닛 (Bonnet)이 열릴 때, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 차단시키는 단계를 더 포함하는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 보조 배터리의 노화 상태를 고려하여, 상기 보조 배터리의 노화가 이루어지지 않은 상태에서 정전압 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시키고, 상기 보조 배터리의 노화가 일정 수준 이상 진행된 경우에는 정전류 충전 방식으로 상기 보조 배터리를 충전시키는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우 상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 단계는 주기적으로 수행되며,
상기 보조 배터리의 잔존용량을 확인하는 주기는 상기 보조 배터리의 전원을 이용하는 적어도 하나 이상의 전장품의 부하 및 암전류에 의한 전압 강화 특성을 고려하여 결정되는 전기차용 상기 보조 배터리를 충전하는 방법. - 제 1 출력 전압을 갖는 메인 배터리;
상기 제 1 출력 전압보다 낮은 제 2 출력 전압을 가지며 리튬 계열의 2차전지를 포함하는 보조 배터리;
상기 보조 배터리가 충전되도록 상기 제 1 출력 전압을 강하시켜 상기 보조 배터리에 제공하는 저전압 직류 변환기; 및
상기 보조 배터리의 잔존용량(charge of state: SOC)을 확인하는 검출기;
상기 메인 배터리의 상태를 모니터링하는 BMS(Battery Management System); 및
메인 배터리로부터 구동력을 전달받는 전기차의 시동 여부를 판단하고, 상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 경우, 상기 검출기를 활성화시키고, 상기 보조 배터리의 잔존용량이 임계치 이하인 경우, 상기 BMS를 활성화시켜서 상기 메인 배터리의 제 1 계전기를 작동시키고, 상기 메인 배터리의 제 1 출력 전압을 전압 강하시켜 상기 보조 배터리의 충전 전압 또는 충전 전류를 생성하고, 상기 충전 전압 또는 상기 충전 전류를 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 전기차의 시동이 꺼져 있는 초기에, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기, 상기 저전압 직류 변환기 및 상기 BMS는 비활성화되고 상기 검출기는 활성화되며,
상기 전기차의 시동이 켜져 있는 경우, 상기 메인 배터리의 제 1 계전기, 상기 저전압 직류 변환기 및 상기 BMS는 활성화되고 상기 검출기는 비활성화되고,
상기 비활성화된 BMS는 상기 활성화된 검출기에 의해 상기 보조 배터리의 제 2 출력 전압을 통해 활성화되는 전기차용 보조 배터리를 충전하는 장치.
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