KR20240003136A - Auxiliary battery charging system to increase the driving efficiency of electric vehicles - Google Patents

Auxiliary battery charging system to increase the driving efficiency of electric vehicles Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 변환하여 전기차의 메인배터리와 보조배터리로 충전전력을 공급하기 위한 차량 탑재 충전기(On Board Charger, OBC); 상기 차량 탑재 충전기로부터 출력되는 고전압 직류 전력을 저전압직류 전력으로 변환하여 상기 보조배터리로 공급하기 위한 DC-DC 컨버터; 상기 DC-DC 컨버터와 상기 보조배터리 사이에 배치되어 충전전류를 제어하기 위한 DC-DC 충전기;를 포함하여 이루어지고, 상기 DC-DC 충전기는, 상기 보조배터리의 전압과 설정된 제1 기준전압을 비교하여 벌크충전모드(Bulk charge mode), 완전충전모드(Tapping charge mode) 및 부동충전모드(Float charge mode) 중 적어도 어느 하나에 해당하는 충전모드를 수행하도록 충전전류를 제어하되, 상기 보조배터리의 전압이 제1 기준전압 미만인 경우 상기 벌크충전모드를 수행하도록 제어하고, 상기 보조 배터리의 전압이 제1 기준전압 이상인 경우 상기 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
즉 본 발명은 전기차의 메인배터리와 보조배터리를 외부 전원을 이용하여 충전하는 경우 보조배터리를 DC-DC 충전기를 통해 급속충전을 수행함으로써 보조배터리의 충전 시간을 절감하고, 동시에 메인배터리의 충전량을 증대시켜 전기차의 주행효율을 높일 수는 보조배터리 충전시스템을 제안하고자 한다.The present invention relates to an auxiliary battery charging system for increasing the driving efficiency of electric vehicles, and more specifically, to a vehicle-mounted charger (On Board) for converting power supplied from an external power source and supplying charging power to the main battery and auxiliary battery of an electric vehicle. Charger, OBC); A DC-DC converter for converting high-voltage direct current power output from the vehicle charger into low-voltage direct current power and supplying it to the auxiliary battery; A DC-DC charger disposed between the DC-DC converter and the auxiliary battery to control charging current, wherein the DC-DC charger compares the voltage of the auxiliary battery with a set first reference voltage. The charging current is controlled to perform a charging mode corresponding to at least one of bulk charge mode, tapping charge mode, and floating charge mode, and the voltage of the auxiliary battery is controlled. When the voltage of the auxiliary battery is lower than the first reference voltage, the bulk charging mode is controlled, and when the voltage of the auxiliary battery is higher than the first reference voltage, the full charging mode or floating charging mode is controlled.
In other words, when charging the main battery and auxiliary battery of an electric vehicle using an external power source, the present invention performs rapid charging of the auxiliary battery through a DC-DC charger, thereby reducing the charging time of the auxiliary battery and simultaneously increasing the charging amount of the main battery. We would like to propose an auxiliary battery charging system that can increase the driving efficiency of electric vehicles.

Description

전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템{Auxiliary battery charging system to increase the driving efficiency of electric vehicles}Auxiliary battery charging system to increase the driving efficiency of electric vehicles}

본 발명은 전기차의 메인배터리와 보조배터리를 외부 전원을 이용하여 충전하는 경우 보조배터리를 DC-DC 충전기를 통해 급속충전을 수행함으로써 보조배터리의 충전 시간을 절감하고, 동시에 메인배터리의 충전량을 증대시켜 전기차 주행효율을 높일 수 있는 보조배터리 충전시스템에 관한 것이다.The present invention reduces the charging time of the auxiliary battery by rapidly charging the auxiliary battery through a DC-DC charger when charging the main battery and auxiliary battery of an electric vehicle using an external power source, and at the same time increases the charge amount of the main battery. This is about an auxiliary battery charging system that can increase the driving efficiency of electric vehicles.

통상적으로 전기차는 외부 교류 전원으로부터 외부 교류 전력이 차량 탑재 충전기를 통해 고전압 직류 전력으로 변환되어 메인배터리와 보조배터리가 동시에 충전이 이루어지게 된다.Typically, in electric vehicles, external AC power is converted into high-voltage DC power through a vehicle-mounted charger, so that the main battery and auxiliary battery are charged simultaneously.

또 한, 전기차의 배터리에서 메인배터리는 리튬이온 이차전지나 리튬인산철 이차전지 등을 사용하게 되고, 반면 보조배터리는 비용적인 측면을 고려하여 납축전지를 사용하는 경우가 많다.In addition, in electric vehicle batteries, the main battery uses a lithium-ion secondary battery or a lithium iron phosphate secondary battery, while the auxiliary battery often uses a lead acid battery considering cost aspects.

특히 납축전지를 보조배터리로 사용하는 경우 주행효율을 향상시키기 위해 충전상태(State Of Charge, SOC) 및 건강상태(State Of Health, SOC)를 체크하여 충전효율을 높이는 경우가 있다 다만 납축전지의 . 경우 배터리의 건강상태를 정확하게 체크하는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.In particular, when using a lead-acid battery as an auxiliary battery, there are cases where the charging efficiency can be improved by checking the state of charge (SOC) and state of health (SOC) to improve driving efficiency. There is a problem that it is not easy to accurately check the health status of the battery.

또한 DC-DC 컨버터, 즉 저전압 컨버터(LDC)를 통해 보조배터리로 충전전력이계속하여 공급되는 경우 보조배터리의 과충전으로 배터리가 손상되거나, 또는 심한 경우 배터리가 폭발할 위험이 존재하는 문제가 있다.Additionally, when charging power is continuously supplied to the auxiliary battery through a DC-DC converter, that is, a low-voltage converter (LDC), there is a risk that the battery may be damaged due to overcharging of the auxiliary battery, or, in extreme cases, the battery may explode.

한국 등록특허공보 제10-1180801호(2012.09.03.)Korean Patent Publication No. 10-1180801 (2012.09.03.) 한국 공개특허공보 제10-2019-0069923호(2019.06.20.)Korean Patent Publication No. 10-2019-0069923 (2019.06.20.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention was created to solve the problems described above,

전기차의 메인배터리와 보조배터리를 외부 전원을 이용하여 충전하는 경우 보조배터리를 DC-DC 충전기를 통해 급속충전을 수행함으로써 보조배터리의 충전 시간을 절감하고, 동시에 메인배터리의 충전량을 증대시켜 전기차의 주행효율을 높이고자하는 것을 하나의 목적으로 한다.When charging the main battery and auxiliary battery of an electric vehicle using an external power source, the auxiliary battery is quickly charged using a DC-DC charger, thereby reducing the charging time of the auxiliary battery and simultaneously increasing the charge amount of the main battery to improve driving of the electric vehicle. The goal is to increase efficiency.

본 발명은 납축전지의 경우 배터리를 상태를 정밀하게 체크하는 것이 어렵다는 점과, 기존 방식과 같이 충전전류를 제어하지 않은 상태에서 충전을 수행하는 경우 폭발의 위험이 있다는 점 등을 고려하여 보조배터리로서 납축전지의 충전전류를 제어할 수 있는 알고리즘을 제공하여 보조배터리의 건전성과 안전성을 담보하고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.The present invention considers the fact that it is difficult to precisely check the condition of the battery in the case of a lead acid battery and that there is a risk of explosion if charging is performed without controlling the charging current as in the existing method, and is designed as an auxiliary battery. Another purpose is to ensure the soundness and safety of auxiliary batteries by providing an algorithm that can control the charging current of lead acid batteries.

본 발명에 따른 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템은 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 변환하여 전기차의 메인배터리와 보조배터리로 충전전력을 공급하기 위한 차량 탑재 충전기(On Board Charger, OBC); 상기 차량 탑재 충전기로부터 출력되는 고전압 직류 전력을 저전압 직류 전력으로 변환하여 상기 보조배터리로 공급하기 위한 DC-DC 컨버터; 상기 DC-DC 컨버터와 상기 보조배터리 사이에 배치되어 충전전류를 제어하기 위한 DC-DC 충전기;를 포함하여 이루어지고, 상기 DC-DC 충전기는, 상기 보조배터리의 전압과 설정된 제1 기준전압을 비교하여 벌크충전모드(Bulk charge mode), 완전충전모드(Tapping charge mode) 및 부동충전 모드(Float charge mode) 중 적어도 어느 하나에 해당하는 충전모드를 수행하도록 충전전류를 제어하되, 상기 보조배터리의 전압이 제1 기준전압 미만인 경우 상기 벌크 충전모드를 수행하도록 제어하고, 상기 보조배터리의 전압이 제1 기준전압 이상인 경우 상기 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The auxiliary battery charging system for increasing the driving efficiency of an electric vehicle according to the present invention includes an on-board charger (OBC) for converting power supplied from an external power source and supplying charging power to the main battery and auxiliary battery of the electric vehicle; A DC-DC converter for converting high-voltage direct current power output from the vehicle charger into low-voltage direct current power and supplying it to the auxiliary battery; A DC-DC charger disposed between the DC-DC converter and the auxiliary battery to control charging current, wherein the DC-DC charger compares the voltage of the auxiliary battery with a set first reference voltage. The charging current is controlled to perform a charging mode corresponding to at least one of bulk charge mode, tapping charge mode, and floating charge mode, and the voltage of the auxiliary battery is controlled. When the voltage of the auxiliary battery is lower than the first reference voltage, the bulk charging mode is controlled, and when the voltage of the auxiliary battery is higher than the first reference voltage, the full charging mode or floating charging mode is controlled.

본 발명에 따른 상기 DC-DC 충전기는 상기 벌크충전모드 수행 시, 상기 보조배터리의 전압이 최소전압으로 설정된 제2 기준전압 미만인 경우 소정시간동안 충전을 수행하고, 소정시간 경과 후 상기 보조배터리의 전압이 제2 기준전압을 초과하고, 제1 기준전압 이상인 경우 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The DC-DC charger according to the present invention performs charging for a predetermined time when the voltage of the auxiliary battery is lower than the second reference voltage set as the minimum voltage when performing the bulk charging mode, and after the predetermined time has elapsed, the voltage of the auxiliary battery If it exceeds the second reference voltage and is more than the first reference voltage, it is characterized in that it is controlled to perform a full charge mode or a floating charge mode.

본 발명에 따른 상기 충전기는 DC-DC 상기 보조배터리의 전압이 제1 기준전압 이상이고, 설정된 부동모드전압 이상인 경우 부동충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The charger according to the present invention is characterized in that it is controlled to perform a floating charging mode when the DC-DC voltage of the auxiliary battery is higher than the first reference voltage and higher than the set floating mode voltage.

본 발명에 따른 상기 DC-DC 충전기는 상기 보조배터리의 전압이 제1 기준전압 이상이고, 부동모드전압 미만인 경우 완전충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The DC-DC charger according to the present invention is characterized in that it is controlled to perform a full charge mode when the voltage of the auxiliary battery is greater than the first reference voltage and less than the floating mode voltage.

본 발명에 따른 상기 DC-DC 충전기는 상기 완전충전모드 수행 시, 타이머 카운트에 의하여 설정된 시간이 경과되면 상기 부동충전모드가 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The DC-DC charger according to the present invention is characterized by controlling the floating charge mode to be performed when the time set by the timer count has elapsed when performing the full charge mode.

본 발명에 따른 상기 DC-DC 충전기는 상기 부동충전모드 수행 시, 타이머 카운트에 의하여 설정된 시간이 경과되면 상기 보조배터리의 온도를 측정하여 설정된 기 준온도를 초과하는 경우 충전을 종료하는 것을 특징으로 한다.The DC-DC charger according to the present invention is characterized in that when performing the floating charging mode, when the time set by the timer count has elapsed, the temperature of the auxiliary battery is measured and charging is terminated when it exceeds the set reference temperature. .

본 발명에 따른 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템은 전기차의 메인배터리와 보조배터리를 외부 전원을 이용하여 충전하는 경우 보조배터리를 DC-DC 충전기를 통해 급속충전을 수행함으로써 보조배터리의 충전 시간을 절감하고, 동시에 메인배터리의 충전량을 증대시켜 전기차의 주행효율을 높일 수 있다.The auxiliary battery charging system for increasing the driving efficiency of an electric vehicle according to the present invention performs rapid charging of the auxiliary battery through a DC-DC charger when charging the main battery and auxiliary battery of an electric vehicle using an external power source, thereby reducing the charging time of the auxiliary battery. The driving efficiency of electric vehicles can be improved by reducing the amount of charge in the main battery and at the same time increasing the charge amount of the main battery.

본 발명은 납축전지의 경우 배터리를 상태를 정밀하게 체크하는 것이 어렵다는 점과 기존 방식과 같이 충전전류를 제어하지 않은 , 상태에서 충전을 수행하는 경우 폭발의 위험이 있다는 점 등을 고려하여 보조배터리로서 납축전지의 충전전류를 제어할 수 있는 알고리즘을 제공하여 보조배터리의 건전성과 안전성을 담보할 수 있다.The present invention is an auxiliary battery in consideration of the fact that it is difficult to precisely check the state of the battery in the case of a lead acid battery and that there is a risk of explosion if charging is performed without controlling the charging current as in the existing method. By providing an algorithm that can control the charging current of lead acid batteries, the soundness and safety of auxiliary batteries can be guaranteed.

도 1은 본 발명에 따른 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템을 나타내는 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 보조배터리 충전시스템의 제어로직을 나타내는 플로우 차트,
도 3은 본 발명에 따른 보조배터리의 충전시스템에서 보조배터리의 충전 방식을 나타내는 그래프.1 is a conceptual diagram showing an auxiliary battery charging system for increasing driving efficiency of an electric vehicle according to the present invention;
2 is a flow chart showing the control logic of the auxiliary battery charging system according to the present invention;
Figure 3 is a graph showing the charging method of the auxiliary battery in the auxiliary battery charging system according to the present invention.

본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.In order to explain the operational advantages of the present invention and the objectives achieved by practicing the present invention, preferred embodiments of the present invention will be illustrated and discussed with reference to the following.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 " " 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.First, the terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention, and singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, in this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described " " in the specification, but are intended to indicate the presence of one or more other It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리(AB) 충전시스템은 메인배터리(MB)와 보조배터리(AB)로 충전전류를 공급하기 위한 차량 탑재 충전기(10)(On Board Charger, OBC)와, DC-DC 컨버터(20) 및 DC-DC 충전기(30)를 포함하여 구성된다.As shown in Figures 1 to 3, the auxiliary battery (AB) charging system for increasing the driving efficiency of an electric vehicle according to the present invention includes a vehicle-mounted charger ( 10) It is composed of (On Board Charger, OBC), DC-DC converter 20, and DC-DC charger 30.

먼저 전기차는 고전압 배터리로서 모터의 전력을 공급하기 위한 메인배터리(MB)가 탑재된다. 또한 저전압 배터리로서 차량 내의 하나 이상의 보조전장장치인 헤드램프, 와이퍼, 에어컨, 히터, 전자식 도어 등을 구동시키기 위한 전력을 공급하는 보조배터리(AB)가 탑재된다.First, electric vehicles are equipped with a main battery (MB), which is a high-voltage battery to supply power to the motor. In addition, an auxiliary battery (AB) is installed as a low-voltage battery that supplies power to drive one or more auxiliary electronic devices in the vehicle such as headlamps, wipers, air conditioners, heaters, and electronic doors.

다음으로 전기차에는 상기한 바와 같은 메인배터리(MB)와 보조배터리(AB)에 고 전압 전류로 전력을 공급하기 위해 차량 탑재 충전기(10), 즉 On Board Charger(OBC)가 차량에 탑재되어 있다. 이와 같은 차량 탑재 충전기(10)는 외부 교류 전원으로부터 외부 교류 전력을 공급받아 고전압 직류 전력으로 변환하여 메인배터리와 보조배터리 를 충전시키게 된다 이 경우 (MB) (AB) . 외부 교류 전원은 전기차 충전소의 고속 충전용 전원, 전기차 충전소 또는 가정용 저속 충전용 전원 등일 수 있다.Next, the electric vehicle is equipped with a vehicle-mounted charger 10, that is, an On Board Charger (OBC), to supply power with high voltage current to the main battery (MB) and auxiliary battery (AB) as described above. Such a vehicle-mounted charger 10 receives external AC power from an external AC power source and converts it into high-voltage DC power to charge the main battery (MB) and the auxiliary battery (AB). The external AC power source may be a power source for fast charging at an electric vehicle charging station, a power source for low-speed charging at an electric vehicle charging station, or a home low-speed charger.

이 경우 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만 메인배터리(MB)는 차량 탑재 충전기(10)에 연결되어 외부 교류 전원으로부터 교류 전력을 사용하여 충전되고, 주행 중 인버터를 통해 모터에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.In this case, although not shown in the attached drawing, the main battery (MB) is connected to the vehicle charger 10 and is charged using AC power from an external AC power source, and can be configured to supply power to the motor through the inverter while driving. there is.

또한 보조배터리(AB)는 차량 탑채 충전기로부터 출력되는 고전압 직류 전력을 저전압 직류 전력으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터(20)를 통해 충전이 이루어진다.In addition, the auxiliary battery (AB) is charged through a DC-DC converter 20 for converting high-voltage DC power output from a vehicle-mounted charger into low-voltage DC power.

이와 같이 전기차는 외부 교류 전원으로부터 외부 교류 전력이 차량 탑재 충전기(10)를 통해 고전압 직류 전력으로 변환되어 메인배터리(MB)와 보조배터리(AB)가 동시에 충전이 이루어지게 된다.In this way, in an electric vehicle, external AC power is converted into high-voltage DC power through the vehicle-mounted charger 10, so that the main battery (MB) and the auxiliary battery (AB) are charged simultaneously.

통상적으로 전기차의 배터리에서 메인배터리(MB)는 리튬이온 이차전지나 리튬 인산철 이차전지 등을 사용하게 되고, 반면 보조배터리(AB)는 비용적인 측면을 고려하여 납축전지를 사용하는 경우가 많다.Typically, in electric vehicle batteries, the main battery (MB) uses a lithium-ion secondary battery or a lithium iron phosphate secondary battery, while the auxiliary battery (AB) often uses a lead acid battery considering cost aspects.

특히 납축전지를 보조배터리(AB)로 사용하는 경우 주행효율을 향상시키기 위해 충전상태(State Of Charge, SOC) 및 건강상태(State Of Health, SOC)를 체크하여 충전효율을 높이게 된다. 다만 납 축전기의 경우 배터리의 건강상태를 정확하게 체크하는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.In particular, when using a lead acid battery as an auxiliary battery (AB), charging efficiency is increased by checking the state of charge (SOC) and state of health (SOC) to improve driving efficiency. However, in the case of lead storage batteries, there is a problem that it is not easy to accurately check the health of the battery.

또한 DC-DC 컨버터(20), 즉 저전압 컨버터(LDC)를 통해 보조배터리(AB)로 충전전력이 계속하여 공급되는 경우 보조배터리(AB)의 과충전으로 과열되어 배터리가 손상되거나, 또는 심한 경우 배터리가 폭발할 위험이 존재하게 된다.In addition, if charging power is continuously supplied to the auxiliary battery (AB) through the DC-DC converter 20, that is, a low-voltage converter (LDC), the auxiliary battery (AB) may be overcharged and overheated, resulting in damage to the battery, or in severe cases, battery damage. There is a risk of explosion.

이와 같이 보조배터리(AB) 로 납축전지를 사용하는 경우 전술한 바와 같은 문제를 해결하고, 전기차의 주행효율을 높이기 위해 본 발명에서는 DC-DC 컨버터(20)를 통해 보조배터리(AB)로 공급되는 충전전력을 DC-DC 충전기(30)를 통해 제어함으로써 전기차의 충전효율을 높이고자 한다. 즉 메인배터리(MB)와 보조배터리(AB)의 동시 충전시, DC-DC 충전기(30)를 통해 보조배터리(AB)를 급속 충전시킴으로써 보조배터리(AB)의 충전시간을 단축하고, 이를 통해 메인배터리(MB)의 충전량을 증대시켜 주행효율을 높일 수 있다.In order to solve the above-described problem and increase the driving efficiency of the electric vehicle when using a lead acid battery as the auxiliary battery (AB), the present invention uses a battery supplied to the auxiliary battery (AB) through the DC-DC converter 20. We aim to increase the charging efficiency of electric vehicles by controlling the charging power through the DC-DC charger (30). That is, when simultaneously charging the main battery (MB) and the auxiliary battery (AB), the charging time of the auxiliary battery (AB) is shortened by rapidly charging the auxiliary battery (AB) through the DC-DC charger 30, and through this, the main battery (AB) is charged. Driving efficiency can be improved by increasing the charge amount of the battery (MB).

이를 위해 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 DC-DC 충전기 (30)는 DC-DC 컨버터(20)와 보조배터리(AB) 사이에 배치되어 충전전류를 제어하도록 구성된다.To this end, as shown in FIGS. 1 to 3, the DC-DC charger 30 according to the present invention is disposed between the DC-DC converter 20 and the auxiliary battery (AB) and is configured to control the charging current.

이와 같은 DC-DC 충전기(30)에 의한 보조배터리(AB)의 충전은 도 2에 도시된프로우를 따라 제어로직에 의하여 수행된다. 또한 DC-DC 충전기(30)에 의한 충전은도 3의 도시와 같이 3개 단계의 충전모드로 진행될 수 있다. 다만 필요에 따라서는 더 많은 단계의 충전모드를 통한 방식으로 충전이 가능하나, 본 발명에서는 도 2의 도시와 같은 3단계 충전모드로 구분하여 충전이 이루어지는 것을 전제로 한다.Charging of the auxiliary battery (AB) by the DC-DC charger 30 is performed by control logic according to the flow shown in FIG. 2. Additionally, charging by the DC-DC charger 30 can be performed in three stages of charging mode as shown in FIG. 3. However, if necessary, charging is possible through more charging modes, but the present invention assumes that charging is performed in three charging modes as shown in FIG. 2.

즉, 본 발명에 따른 3단계 충전모드는 벌크충전모드(Bulk charge mode), 완전충전모드(Tapping charge mode) 및 부동충전모드(Float charge mode)로 구분될수 있다. 이 경우 벌크충전모드는 일정한 충전전류를 인가하여 전압을 상승시키고, 완전충전모드는 충전전류를 서서히 감소시키면서 일정 전압을 유지하는 정전압 상태를 유지하며 부동충전모드는 완전충전 상태에서 자기방전을 , 보상하기 위해 필요한 충전 전류를 인가하게 된다.That is, the three-stage charging mode according to the present invention can be divided into bulk charge mode, tapping charge mode, and float charge mode. In this case, the bulk charge mode increases the voltage by applying a constant charging current, the full charge mode maintains a constant voltage state by gradually reducing the charge current while maintaining a constant voltage, and the floating charge mode compensates for self-discharge in the fully charged state. The charging current required for this is applied.

이하에서는 도 2 및 도 3의 도시된 바에 따른 DC-DC 충전기(30)에 의한 제어로직을 설명하기로 한다.Hereinafter, the control logic by the DC-DC charger 30 as shown in FIGS. 2 and 3 will be described.

먼저 외부 교류 전원이 차량 탑재 충전기(10)와 DC-DC 컨버터(20)를 통해 공급되면 DC-DC 충전기(30)는 설정전압을 세팅하고, 타이머를 초기화하게 된다. 이 경우 설정전압은 10V로 세팅할 수 있다.First, when external AC power is supplied through the vehicle-mounted charger 10 and the DC-DC converter 20, the DC-DC charger 30 sets the set voltage and initializes the timer. In this case, the set voltage can be set to 10V.

다음으로 보조배터리(AB)의 온도를 체크하게 되는데, 이 경우 보조배터리(AB) 의 온도가 설정온도 이상인 경우 보조배터리(AB)의 충전을 종료하게 된다. 이는 보조배터리(AB)는 충전상태에서 발열온도를 달리하고, 이러한 발열온도가 설정온도, 즉 완충상태의 온도 이상인 경우 과충전에 의한 배터리 손상이나, 배터리 폭발의 위험이 있어 충전을 종료하게 하는 것이 바람직하다.Next, the temperature of the auxiliary battery (AB) is checked. In this case, if the temperature of the auxiliary battery (AB) is above the set temperature, charging of the auxiliary battery (AB) is terminated. This means that the auxiliary battery (AB) has a different heating temperature in the charging state, and if this heating temperature is higher than the set temperature, that is, the temperature in the fully charged state, there is a risk of battery damage due to overcharging or battery explosion, so it is desirable to terminate charging. do.

반대로 보조배터리(AB)의 온도가 설정온도를 미만인 경우 보조배터리의 전압(Vb), 즉 현재의 전압과 미리 설정된 제1 기준전압(V1=12.78V)과 비교하게 된다.Conversely, if the temperature of the auxiliary battery (AB) is below the set temperature, the voltage (Vb) of the auxiliary battery, that is, the current voltage, is compared with the preset first reference voltage (V1 = 12.78V).

보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 미만인 경우 DC-DC 충전기(30)는벌크충전모드를 수행하도록 제어하고, 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 이상인 경우 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하게 된다.If the voltage (Vb) of the auxiliary battery is less than the first reference voltage (V1), the DC-DC charger 30 is controlled to perform the bulk charging mode, and if the voltage (Vb) of the auxiliary battery is more than the first reference voltage (V1) In this case, it is controlled to perform full charge mode or floating charge mode.

보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 미만인 경우 DC-DC 충전기(30)는벌크충전모드 수행하게 된다. 이 경우 보조배터리의 전압(Vb)이 최소전압으로 설정된 제2 기준전압(V2=10.5V)과 비교하여 제2 기준전압(V2) 미만인 경우 타이머 카운트에 의하여 소정시간동안 충전을 수행하게 된다 . 소정시간 경과 후, 보조배터리의 전압(Vb)이 제2 기준전압(V2) 이상으로 충전되면, 제1 기준전압(V1)과 비교하여 제1 기준 전압(V1) 이상인 경우 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하게 된다.When the voltage (Vb) of the auxiliary battery is less than the first reference voltage (V1), the DC-DC charger 30 performs bulk charging mode. In this case, if the voltage (Vb) of the auxiliary battery is lower than the second reference voltage (V2) compared to the second reference voltage (V2 = 10.5V) set as the minimum voltage, charging is performed for a predetermined time by a timer count. After a predetermined time has elapsed, when the voltage (Vb) of the auxiliary battery is charged above the second reference voltage (V2), compared to the first reference voltage (V1), if it is above the first reference voltage (V1), full charge mode or floating charge is activated. Controls the mode to be executed.

반대로 보조배터리의 전압(Vb)이 제2 기준전압(V2)을 이상이나, 제1 기준전압(V1) 미만인 경우에는 DC-DC 충전기(30)는 벌크충전모드를 반복하여 수행하게 되고, 이를 통해 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 이상으로 충전되면 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하게 된다. 벌크충전모드에서는 벌크모드전압(VB)(VB=15V)을 설정하게 되는데, 이러한 벌크모드전압(VB)은 배터리의 최대 충전전압을 의미하는 것으로 12V 배터리를 기준으로 최대 15V까지 충전이 가능하다.Conversely, if the voltage (Vb) of the auxiliary battery is greater than the second reference voltage (V2) but less than the first reference voltage (V1), the DC-DC charger 30 repeatedly performs the bulk charging mode, through which When the voltage (Vb) of the auxiliary battery is charged above the first reference voltage (V1), it is controlled to perform full charge mode or floating charge mode. In bulk charging mode, the bulk mode voltage (VB) (VB = 15V) is set. This bulk mode voltage (VB) refers to the maximum charging voltage of the battery, and can be charged up to 15V based on a 12V battery.

아울러 DC-DC 충전기(30)는 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 이상이고, 설정된 부동모드전압(VF=13.86V) 이상인 경우 부동충전모드를 수행하도록 제어 하게 된다. 다만 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 이상이나, 부동모드전압(VF) 미만인 경우 완전충전모드를 수행하도록 제어하게 된다. 즉 완전충전모드를 위한 전압은 제1 기준전압(V1) 이상이고, 부동모드전압(VF)미만(12.78V?Vb<13.86V)인 경우 수행될 수 있다.In addition, the DC-DC charger 30 is controlled to perform floating charging mode when the voltage (Vb) of the auxiliary battery is higher than the first reference voltage (V1) and higher than the set floating mode voltage (VF = 13.86V). However, if the voltage (Vb) of the auxiliary battery is higher than the first reference voltage (V1) or lower than the floating mode voltage (VF), the full charge mode is controlled. That is, the full charge mode can be performed when the voltage for the full charge mode is higher than the first reference voltage (V1) and less than the floating mode voltage (VF) (12.78V? Vb<13.86V).

이 경우 부동충전모드는 설정된 부동모드전압(VF)이 유지될 수 있도록 타이머 카운트에 의하여 소정시간동안 부동충전을 수행하게 된다.In this case, floating charging mode performs floating charging for a predetermined time by a timer count so that the set floating mode voltage (VF) can be maintained.

아울러 완전충전모드는 설정된 완전모드전압(VT=14.6V)이 일정하게 유지되도록 타이머 카운트에 의하여 소정시간동안 완전충전을 수행하게 된다. 소정시간동안 완전충전모드가 수행된 후, DC-DC 충전기(30)는 부동충전모드가 수행되도록 제어하고, 이후 보동충전모드에 따른 부동충전이 수행된다.In addition, in the full charge mode, full charge is performed for a predetermined time by a timer count so that the set full mode voltage (VT = 14.6V) is maintained constant. After the full charging mode is performed for a predetermined time, the DC-DC charger 30 controls the floating charging mode to be performed, and then floating charging according to the floating charging mode is performed.

이와 같이 부동충전모드를 수행한 후에는 보조배터리(AB)의 온도를 측정하여설정된 기준온도를 초과하는 경우에는 충전을 종료함으로써 배터리의 과충전에 의한 손상이나 폭발의 위험을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.After performing the floating charging mode like this, it is advisable to measure the temperature of the auxiliary battery (AB) and terminate charging if it exceeds the set standard temperature to prevent the risk of damage or explosion due to overcharging of the battery. do.

본 발명에 따른 보조배터리(AB)는 전기차 내지 차량에 사용되는 12V 납축전지인 것으로 가정한 것으로, 각 기준전압이나 각 모드별 전압 등은 12V 납축전지를 전 제하여 설정된 것이지만, 필요에 따라서 각 기준전압이나 각 모드별 전압은 설정 변경이 가능한 사항이다.The auxiliary battery (AB) according to the present invention is assumed to be a 12V lead acid battery used in electric vehicles or vehicles, and each reference voltage or voltage for each mode is set assuming a 12V lead acid battery, but each standard can be adjusted as needed. The voltage or voltage for each mode can be changed.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 보조배터리(AB) 충전시스템은 메인배터리(MB)와 보조배터리(AB)의 동시 충전 시, 보조배터리(AB)를 DC-DC 충전기(30)를 이용하여 급속 충전함으로써 보조배터리(AB)의 충전시간을 단축하고, 이에 의하여 메인배터리(MB)의 충전량을 충분히 증대시킴으로써 전기차의 주행효율을 보다 향상시킬 수 있다.The auxiliary battery (AB) charging system according to the present invention, configured as described above, rapidly charges the auxiliary battery (AB) using the DC-DC charger 30 when simultaneously charging the main battery (MB) and the auxiliary battery (AB). By charging, the charging time of the auxiliary battery (AB) is shortened, thereby sufficiently increasing the charge amount of the main battery (MB), thereby improving the driving efficiency of the electric vehicle.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시례를 참고로 설명되었으나, 이는 예 시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.As such, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is merely an example, and various modifications and other equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. You will understand.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.

MB : 메인배터리
AB : 보조배터리
10 : 차량 탑재 충전기
20 : DC-DC 컨버터
30 : DC-DC 충전기MB: Main battery
AB: Auxiliary battery
10: Vehicle-mounted charger
20: DC-DC converter
30: DC-DC charger

Claims (6)

외부 전원으로부터 공급되는 전력을 변환하여 전기차의 메인배터리(MB)와 보조배터리(AB)로 충전전력을 공급하기 위한 차량 탑재 충전기(10)(On Board Charger,OBC);
상기 차량 탑재 충전기(10)로부터 출력되는 고전압 직류 전력을 저전압 직류전력으로 변환하여 상기 보조배터리(AB)로 공급하기 위한 DC-DC 컨버터(20);
상기 DC-DC 컨버터(20)와 상기 보조배터리(AB) 사이에 배치되어 충전전류를제어하기 위한 DC-DC 충전기(30);를 포함하여 이루어지고,
상기 DC-DC 충전기(30)는,
상기 보조배터리의 전압(Vb)과 설정된 제1 기준전압(V1)을 비교하여 벌크충전모드(Bulk charge mode), 완전충전모드(Tapping charge mode) 및 부동충전모드(Float charge mode) 중 적어도 어느 하나에 해당하는 충전모드를 수행하도록 충전 전류를 제어하되,
상기 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 미만인 경우 상기 벌크충전모드를 수행하도록 제어하고,
상기 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 이상인 경우 상기 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템.A vehicle-mounted charger (10) (On Board Charger, OBC) for converting power supplied from an external power source to supply charging power to the main battery (MB) and auxiliary battery (AB) of an electric vehicle;
A DC-DC converter (20) for converting high-voltage DC power output from the vehicle-mounted charger (10) into low-voltage DC power and supplying it to the auxiliary battery (AB);
It includes a DC-DC charger (30) disposed between the DC-DC converter (20) and the auxiliary battery (AB) to control the charging current,
The DC-DC charger 30,
By comparing the voltage (Vb) of the auxiliary battery and the set first reference voltage (V1), at least one of bulk charge mode, tapping charge mode, and float charge mode is selected. Control the charging current to perform the charging mode corresponding to
Controlling to perform the bulk charging mode when the voltage (Vb) of the auxiliary battery is less than the first reference voltage (V1),
An auxiliary battery charging system for increasing driving efficiency of an electric vehicle, characterized in that it is controlled to perform the full charge mode or the floating charge mode when the voltage (Vb) of the auxiliary battery is higher than the first reference voltage (V1). 제 1 항에 있어서,
상기 DC-DC 충전기(30)는
상기 벌크충전모드 수행 시, 상기 보조배터리의 전압(Vb)이 최소전압으로 설정된 제2 기준전압(V2) 미만인 경우 소정시간동안 충전을 수행하고, 소정시간 경과 후 상기 보조배터리의 전압(Vb)이 제2 기준전압(V2)을 초과하고, 제1 기준전압(V1) 이상인 경우 완전충전모드 또는 부동충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템.According to claim 1,
The DC-DC charger 30 is
When performing the bulk charging mode, if the voltage (Vb) of the auxiliary battery is less than the second reference voltage (V2) set as the minimum voltage, charging is performed for a predetermined time, and after the predetermined time has elapsed, the voltage (Vb) of the auxiliary battery is lowered. An auxiliary battery charging system for increasing the driving efficiency of an electric vehicle, characterized in that it is controlled to perform a full charge mode or a floating charge mode when the second reference voltage (V2) is exceeded and the first reference voltage (V1) is exceeded. 제 2 항에 있어서,
상기 DC-DC 충전기(30)는 상기 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 이상이고, 설정된 부동모드전압(VF) 이상인 경우 부동충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템.According to claim 2,
The DC-DC charger 30 is controlled to perform floating charging mode when the voltage (Vb) of the auxiliary battery is higher than the first reference voltage (V1) and higher than the set floating mode voltage (VF). Auxiliary battery charging system to increase driving efficiency. 제 3 항에 있어서,
상기 DC-DC 충전기(30)는 상기 보조배터리의 전압(Vb)이 제1 기준전압(V1) 이상이고, 부동모드전압(VF) 미만인 경우 완전충전모드를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템.According to claim 3,
The DC-DC charger 30 is controlled to perform a full charge mode when the voltage (Vb) of the auxiliary battery is greater than the first reference voltage (V1) and less than the float mode voltage (VF). Auxiliary battery charging system to increase efficiency. 제 4 항에 있어서,
상기 DC-DC 충전기(30)는 상기 완전충전모드 수행 시, 타이머 카운트에 의하여 설정된 시간이 경과되면 상기 부동충전모드가 수행되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템.According to claim 4,
The DC-DC charger 30 controls the floating charging mode to be performed when the time set by the timer count has elapsed when performing the full charging mode. 제 5 항에 있어서,
상기 DC-DC 충전기(30)는 상기 부동충전모드 수행 시, 타이머 카운트에 의하여 설정된 시간이 경과되면 상기 보조배터리(AB)의 온도를 측정하여 설정된 기준온도를 초과하는 경우 충전을 종료하는 것을 특징으로 하는 전기차 주행효율을 높이기 위한 보조배터리 충전시스템.According to claim 5,
When performing the floating charging mode, the DC-DC charger 30 measures the temperature of the auxiliary battery (AB) when the time set by the timer count has elapsed, and terminates charging when it exceeds the set reference temperature. Auxiliary battery charging system to increase driving efficiency of electric vehicles.
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