KR20240039649A - 전기 차량의 배터리 스왑 시스템 및 방법 - Google Patents

전기 차량의 배터리 스왑 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 배터리 스왑 시스템은, 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 세트와 제2 배터리 세트; 전기 차량의 주행용 모터에 구동 전력을 공급하는 인버터; 전기 차량의 직류 구동 전장 부품들로 이루어진 DC 전장 블록; 상기 DC 전장 블록에 비상 전력을 공급하는 보조 배터리; 상기 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트 중에서 택일적으로 선택하여 상기 인버터 및 상기 DC 전장 블록으로 전력을 공급하는 전력 분배 유닛; 및 상기 전력 분배 유닛의 상기 제1 배터리 세트와 제2 배터리 세트 간의 스왑 동작을 제어하되, 각종 배터리들의 충전 정보 및 전기 차량의 운행 정보에 따라 패스트 스왑 또는 노말 스왑으로 동작하도록 제어하는 상위 제어 유닛을 포함할 수 있다.

Description

전기 차량의 배터리 스왑 시스템 및 방법{Battery Swapping System and Method for Electric Vehicle}
본 발명은 운행 중인 전기 차량에 장착되어 택일적으로 사용되는 2개 이상의 배터리 세트들에 대한 신속성 및 안전성을 확보하며 수행되는 배터리 스왑 방법 및 시스템에 관한 것이다.
종래기술의 전기 차량의 경우, 2개 이상의 배터리 세트(팩/모듈)를 구비하는 경우, 배터리의 다양한 직,병렬 연결을 통해 주행거리 및 출력 증대 방법을 추구하기 위한 것이다.
종래기술의 전기 차량에서 구비된 2개 이상의 배터리 세트(팩/모듈)들 간의 교체 방식을 살펴보면, 전기 차량에 스페어 배터리를 추가 장착할 수 있는 공간을 설계하여 기 사용 배터리가 풀 방전 되면 사용자가 직접 교체하여 사용한다.
특허 출원 등 문헌의 경우에도 2개 이상의 배터리를 이용하여 고출력 모드 및 고 주행거리 모드로 전환 가능하도록 구성(이 구성은 가역적/비가역적 설계를 포함하고 있음)하고 있을 뿐이었다.
배터리의 수명 증대, 전기 차량 이용의 편의성, 내부 구성 소자의 데이지를 방지할 수 있는 전기 차량에 구비된 다수 배터리 세트들간의 교체(스왑) 방안은 제시되지 않았다.
대한민국 등록공보 10-1423961호
본 발명은 배터리의 수명 증대, 전기 차량 이용의 편의성, 내부 구성 소자의 데이지를 방지할 수 있는 다수 배터리 세트들을 구비한 전기 차량을 위한 배터리 스왑 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 스왑 시스템은, 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 세트와 제2 배터리 세트; 전기 차량의 주행용 모터에 구동 전력을 공급하는 인버터; 전기 차량의 직류 구동 전장 부품들로 이루어진 DC 전장 블록; 상기 DC 전장 블록에 비상 전력을 공급하는 보조 배터리; 상기 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트 중에서 택일적으로 선택하여 상기 인버터 및 상기 DC 전장 블록으로 전력을 공급하는 전력 분배 유닛; 및 상기 전력 분배 유닛의 상기 제1 배터리 세트와 제2 배터리 세트 간의 스왑 동작을 제어하되, 각종 배터리들의 충전 정보 및 전기 차량의 운행 정보에 따라 패스트 스왑 또는 노말 스왑으로 동작하도록 제어하는 상위 제어 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 충전 정보는, 상기 제1 배터리 세트 및 상기 제2 배터리 세트의 충전량 정보, 상기 보조 배터리의 충전량 정보 및 상기 인버터의 커패시터 전압을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 운행 정보는, 전기 차량의 속도 및 오류 상태 여부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 배터리 세트 및 상기 제2 배터리 세트의 장착 여부를 판단하는 센서; 및 운전자 배터리 스왑 의지 입력을 판단하는 센서를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상위 제어 유닛은, 가장 단 시간 내 교체가 가능한 Automatic-FAST SWAP 모드; 시간은 조금 더 소요되는 Automatic-NORMAL SWAP 모드; 운전자 요청에 따른 USER-Requested FAST SWAP 모드; 운전자 요청에 따른 USER-Requested NORMAL SWAP 모드; 및 운전자 요청에 따른 DC Hold FAST SWAP 모드 중에서 선택된 모드에 따라 배터리 세트의 스왑을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 DC 전장 블록은, 상기 전력 분배 유닛에서 공급받은 DC 전력을 전장 부품들에 맞는 DC 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터; 전기 차량을 지원하는 다양한 전장 부품들을 구비하는 전장 파트 모듈; 및 상기 전장 파트 모듈의 구동 전력을 상기 DC/DC 컨버터 또는 상기 보조 배터리로부터 전달하는 릴레이를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 스왑 방법은, 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트의 장착 상태를 확인하는 단계; 충전량이 많은 배터리 세트를 전기 차량의 운행에 사용하는 단계; 상기 전기 차량의 운전자의 스왑 지시를 확인하는 단계; 상기 전기 차량이 정상적인 정지 상태 인지 점검하는 단계; 운행에 사용 중인 배터리 세트의 충전량을 점검하는 단계; 상기 전기 차량의 전장 부품들을 위한 보조 배터리를 점검하는 단계; 상기 전기 차량의 주행 모터 구동을 위한 인버터의 커패시커 전압을 점검하는 단계; 및 점검 결과들에 따라, 노멀 스왑 모드 또는 패스트 스왑 모드로 배터리 스왑을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 세트의 충전량을 점검하는 단계에서는, 사용 중인 배터리 세트의 SOC가 기준 SOC 보다 크지 않으면, 상기 스왑 지시가 존재하는 경우에만 패스트 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 진행할 수 있다.
여기서, 상기 보조 배터리를 점검하는 단계에서는, 상기 보조 배터리의 전압기 기준 전압 보다 크지 않으면, 상기 스왑 지시가 존재하는 경우에만 노멀 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 진행할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 스왑을 수행하는 단계에서는, 상기 인버터의 커패시터 전압이 소정의 안전 기준 보다 크면 패스트 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 수행하고, 상기 인버터의 커패시터 전압이 소정의 안전 기준 보다 크지 않으면, 노멀 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 스왑 지시를 확인하는 단계는, 상기 운전자의 스왑 지시를 접수하면, 운전자에게 차량의 정지가 필요함을 통보하는 단계; 및 상기 운전자의 스왑 지시의 접수를 기록하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 다수 배터리 세트들을 구비한 전기 차량을 위한 배터리 스왑 시스템 및 방법을 실시하면, 배터리의 수명 증대, 전기 차량 이용의 편의성, 내부 구성 소자의 데이지를 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다수 배터리 세트들을 구비한 전기 차량을 위한 배터리 스왑 시스템 및/또는 방법은, 직렬 및 병렬 연결 시 발생하는 여러 제약 상황을 배제할 수 있고, 비교적 간단한 시스템 구성으로 주행거리 증대의 효과를 달성하는 이점이 있다.
본 발명의 다수 배터리 세트들을 구비한 전기 차량을 위한 배터리 스왑 시스템 및/또는 방법은, 사용자가 직접 배터리를 교체하지 않으므로 사용자 편의성, 효율성, 특히 FAST SWAP을 사용하는 경우 시간 단축의 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 배터리 스왑 시스템을 도시한 블록도.
도 2a 및 2b는 본 발명의 사상에 따른 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트에 대한 배터리 스왑 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 다수 배터리 세트들을 구비한 전기 차량을 위한 배터리 스왑 방법은, 주행거리 증대를 위해 차량에 다수의 배터리 세트를 장착할 수 있는 공간을 설계하고, 이를 사용자가 직접 교체하는 방식이 아닌 사용자 의지 혹은 여러 환경 조건에 의하여 자동 교체되는 방안에 따른 것이다.
본 발명의 사상에 따른 다수 배터리 세트들을 구비한 전기 차량을 위한 배터리 스왑 시스템은, 전기 차량에 장착된 배터리를 직렬 또는 병렬로 연결하지 않고, 단독으로 사용하되 최초 연결된 배터리 사용량이 일정량 초과 시 자동으로 장착된 다른 배터리로 교체해주는 시스템이다.
차량에서 배터리 세트의 장착 상태를 해제하지 않고, 구동용으로 사용하는 배터리 세트를 변경하는 것을 감안하여, 이러한 방식의 배터리 교체를 스왑(SWAP)이라고 칭하겠다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 배터리 스왑 시스템을 도시한 블록도이다.
도시한 배터리 스왑 시스템은, 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 세트(300)와 제2 배터리 세트(400); 전기 차량의 주행용 모터(600)에 구동 전력을 공급하는 인버터(220); 전기 차량의 직류 구동 전장 부품들로 이루어진 DC 전장 블록(270 ~ 290); 상기 DC 전장 블록(270 ~ 290)에 비상 전력을 공급하는 보조 배터리(260); 상기 제1 배터리 세트(300) 및 제2 배터리 세트(400) 중에서 택일적으로 선택하여 상기 인버터(220) 및 상기 DC 전장 블록(270 ~ 290)으로 전력을 공급하는 전력 분배 유닛(120); 및 상기 전력 분배 유닛(120)의 상기 제1 배터리 세트(300)와 제2 배터리 세트(400) 간의 스왑 동작을 제어하되, 각종 배터리들의 충전 정보 및 전기 차량의 운행 정보에 따라 패스트 스왑 또는 노말 스왑으로 동작하도록 제어하는 상위 제어 유닛(140)을 포함할 수 있다.
도시한 배터리 스왑 시스템은, 전기 차량의 운행(주행) 중에 배터리를 한 개의 세트만 사용하는 시스템으로, 배터리 2세트를 동시에 연결하여 사용하는 않는 것으로 간주한다. 즉, 배터리 한 세트를 특정 용량 사용한 이후 다른 배터리 세트로 교체(스왑)하여 사용하는 방식으로서, 구성되는 배터리 세트 개수 n만큼 n배 주행거리 증대의 효과가 있을 뿐만 아니라, 각 배터리 세트의 충방전을 이상적인 조건에 가깝게 수행시켜 배터리의 노화를 최대한 억제할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 제1 배터리 세트와 상기 제2 배터리 세트를 충전하는 충전 회로; 및 전기 차량의 각 제어 유닛들(예: 상위 제어 유닛(140), 전장 파트 모듈에 속한 부품으로서 연산 유닛 등)의 데이터 통신을 위해 각 제어 유닛들 내부 또는 부근에 탑재되어 있는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.
구현에 따라, 상기 상위 제어 유닛(140)은 전기 차량의 최상위 제어 유닛일 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제1/제2 배터리 세트(300, 400)의 장착 유무를 판단하는 센서, 운전자(사용자)의 배터리 스왑 의지 입력을 판단하는 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 전력 분배 유닛(120)은, 인버터와 다수의 배터리 간 전기적 연결을 제어하는 것으로서, 상기 전력 분배 유닛(120)은 고전압 전달이 가능한 스위칭 소자 및 통신 모듈을 포함할 수 있고, 상기 전력 분배 유닛(120)은 제1/제2 배터리 세트(300, 400)와 인버터 간 전기적 연결을 제어하는 스위칭 소자를 구비할 수 있다.
상기 전력 분배 유닛(120)은 각 제어 유닛 및 센서로부터 다음 정보를 수신하여 본 발명의 사상에 따른 배터리 세트 스왑을 수행한다.
a) SOC, 인버터 커패시터 전압, 차량 속도, 차량 상태, 모터 rpm, 보조배터리 전압
b) 배터리 장착 유무, 운전자의 배터리 스왑 지시(요청)
상기 전력 분배 유닛(120)은 고전압 전달이 가능한 스위칭 소자(1),2))와 통신 모듈(미도시)로 구성될 수 있으며, 각 제어 유닛 및 센서로부터 각 배터리 세트의 SOC, 인버터 커패시터 전압, 차량 속도, 차량 상태, 모터 rpm, 보조배터리 전압, 각 배터리 세트 장착 유무, 운전자의 배터리 교체 요청 운전자의 배터리 교체 요청을 수신하여 스위칭 소자를 제어한다.
정리하면, 본 발명의 사상에 따른 배터리 스왑 시스템은, 모터(600), 인버터(220), 배터리 제어 유닛을 보유한 다수 배터리 세트(300, 400), 전기 차량의 최상위 제어 유닛(140)으로 구성되어 있고, 각 제어기와 통신 가능한 통신 모듈, 배터리 장착 유무를 판단하는 센서, 운전자의 배터리 교체 입력을 판단하는 센서를 포함하고 인버터와 다수의 배터리 간 전기적 연결을 제어하는 전력 분배 유닛(120)으로 구성되어 있다.
상기 전력 분배 유닛(120)에 의해 수행되는 다수 배터리를 이용한 주행 중 배터리 교체 모드(전략)로는, 모든 조건이 만족하여 가장 단 시간 내 교체가 가능한 Automatic-FAST SWAP 모드, 상기 Automatic-FAST SWAP 대비 시간은 조금 더 소요되는 Automatic-NORMAL SWAP 모드, 상기 2가지의 배터리 교체 모드(전략)에 의해 교체가 수행되지 않고, 운전자의 배터리 교체 의지 입력이 감지된 경우 교체 조건 만족을 유도하여 교체를 수행하는 USER-Requested FAST SWAP 모드 및 USER-Requested NORMAL SWAP 모드로 이루어진다. 극히 예외적인 경우로, 전장 부품들을 위한 보조 배터리가 부족한데도 운전자의 요청에 따라 패스트 스왑(FAST SWAP)을 수행하기 위해, 전장 부품 전원을 일시적으로 끊고 FAST SWAP을 수행하는 DC Hold FAST SWAP 모드를 더 포함할 수 있다.
운전자의 요청 유무만이 다를 뿐, Automatic-FAST SWAP 모드와 USER-Requested FAST SWAP 모드는 동일한 과정으로 배터리 세트 스왑이 수행되며, USER-Requested NORMAL SWAP 모드와 Automatic-NORMAL SWAP 모드의 경우도 마찬가지이다.
각 SWAP 모드들의 구체적인 내용들을 살펴본다.
전력 공급원과 구동원 간 고전압 연결 시 발생하는 돌입 전류로 인해 pre-charge라는 과정을 거치게 되는데 이는 시스템이 켜지기 까지 일정 시간이 소요되어 사용자가 느끼는 딜레이 발생한다. 반면, pre-charge라는 과정이 부적합하게 생략되어 돌입 전류가 발생되면, 인버터 소자나 전장 부품에 Damage가 가해질 수 있다.
상술한 사정을 감안하여, 본 발명에서는 상술한 5가지 배터리 세트 스왑 모드들을 제시하며, 5개의 스왑 모드들은 실질적으로 3개의 배터리 스왑(교체) 전략으로 살펴볼 수 있다. 즉, 3가지 매터리 스왑(교체) 전략을 상황에 따라 수행하는 것이다.
A. Automatic-FAST SWAP :
본 전략에서는 운전자의 요청과 무관하게 돌입 전류 모니터링으로 pre-charge 과정을 생략하여도 제품에 문제가 없는 상황 만족시 자동으로 배터리 세트 스왑을 수행하여, 시간 단축 및 편의성을 확보한다.
본 배터리 스왑(교체) 전략에서는, 예컨대, 1번 배터리 세트 사용 중 2번 배터리 세트로 스왑시 도 1의 1)번 FET가 OFF된 후, 전장부품 전원 공급원 변경 스위치 ON 되고, 다음 2)번 FET가 ON되며, 전장부품 전원 공급원 변경 스위치는 OFF된다.
이때, 아래의 조건들을 모두 만족 시 FAST SWAP 가능한 상황으로 판단하여 FAST SWAP을 수행한다.
a) 현재 배터리 SOC <= SwapSOC_threshold(어느 정도 현재 배터리를 소진한 이후 다른 배터리로 교체하기 위함임)
b) 차량 속도 == 0 km/h OR 모터 rpm == 0 rpm
c) 차량 상태 == No Error
d) 보조배터리 전압 >= threshold(배터리 교체 시 전력 공백이 발생하므로 전장 부품에 공급되는 전원을 보조배터리로 대체)
e) 구동원 (인버터) 커패시터 전압 >= safe voltage threshold(돌입 전류가 발생하지 않을 정도의 인버터 커패시터 전압 레벨에서 FET ON하기 위함임)
B. Automatic-NORMAL SWAP :
본 전략의 경우, 운전자의 스왑 요청이 없고, 돌입 전류 모니터링으로 상황 불만족 시 pre-charge 과정이 포함된 배터리 스왑(교체)을 수행한다. 비록 시간 단축은 불가하나 편의성을 최대한 확보하고자 한다.
본 배터리 스왑(교체) 전략에서는, 예컨대, 1번 배터리 세트 사용 중 2번 배터리 세트로 스왑시 도 1의 1)번 FET가 OFF된 후, 전장부품 전원 공급원 변경 스위치 ON되고, 다음 2)번 pre-charge 과정을 수행하면서 FET가 ON되며, 전장부품 전원 공급원 변경 스위치는 OFF된다.
아래의 조건들의 경우 Automatic-NORMAL SWAP이 적합한 상황으로 판단하여 NORMAL SWAP을 수행한다.
a) 현재 배터리 SOC <= SwapSOC_threshold
b) 차량 속도 == 0 km/h OR 모터 rpm == 0rpm
c) 차량 상태 == No Error
d) 보조배터리 전압 >= threshold && 구동원 (인버터) 커패시터 전압 < safe voltage threshold(돌입 전류가 설계치 이상 발생하여 제품에 손상을 줄 수 있을 수준의 전압 레벨이므로 pre-charge 과정을 포함한 FET ON 시퀀스 수행)
본 전략의 경우 pre-charge 과정을 포함하기 때문에 일정 시간 소요 불가피하므로, 운전자에게 배터리 교체 상태 알림을 함께 수행할 수 있다.
C. USER-Requested SWAP :
본 전략은 상술한 A,B 전략의 수행 조건 불만족으로 주행 중 배터리 교체 시도 실패시에, 운전자가 직접 배터리 교체 스위치를 누름에 따라 수행된다. 현재 배터리 SOC 조건을 제외한 다른 조건들의 만족여부에 따라, USER-Requested FAST SWAP 모드 또는 USER-Requested NORMAL SWAP 모드가 수행되며, 이들은 각각 A. 전략과 B. 전략과 동일하게 수행되어, 별도의 C. 전략으로 구분할 실익이 없다.
그런데, 보조배터리 전압이 threshold에 미달하고, 다른 조건들을 조합하면, USER-Requested NORMAL SWAP 모드가 수행되야 하지만, 운전자의 FAST SWAP 요청(지시)에 따라, 전장 부품 전원을 일시적으로 끊고 FAST SWAP을 수행하는 DC Hold FAST SWAP 모드는, C. 전략으로 구분할 실익이 존재한다. 따라서, C. USER-Requested SWAP 전략은, 전장 부품 전원을 일시적으로 끊고 FAST SWAP을 수행하는 것으로 규정할 수 있다.
도 1에 도시한 상기 DC 전장 블록은, 상기 전력 분배 유닛(120)에서 공급받은 DC 전력을 전장 부품들에 맞는 DC 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터(270); 전기 차량을 지원하는 다양한 전장 부품들을 구비하는 전장 파트 모듈(290); 상기 전장 파트 모듈(290)의 구동 전력을 상기 DC/DC 컨버터(270) 또는 상기 보조 배터리(260)로부터 전달하는 릴레이(280)를 포함할 수 있다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 사상에 따른 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트에 대한 배터리 스왑 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도시한 배터리 스왑 방법은, 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트의 장착 상태를 확인하는 단계(S120); 충전량이 많은 배터리 세트를 전기 차량의 운행에 사용하는 단계(S140); 상기 전기 차량의 운전자의 스왑 지시를 확인하는 단계(S210, S212, S214); 상기 전기 차량이 정상적인 정지 상태 인지 점검하는 단계(S220, S230); 운행에 사용 중인 배터리 세트의 충전량을 점검하는 단계(S240, S250); 상기 전기 차량의 전장 부품들을 위한 보조 배터리를 점검하는 단계(S260, S270); 상기 전기 차량의 주행 모터 구동을 위한 인버터의 커패시커 전압을 점검하는 단계(S280); 및 점검 결과들에 따라, 노멀 스왑 모드 또는 패스트 스왑 모드로 배터리 스왑을 수행하는 단계(S300, S400)를 포함할 수 있다.
도시한 흐름도상의 각 단계들을 기술함에 있어서, 대상 조건의 만족 여부를 바로 반영하는 경우는 점검이라고 칭하고, 대상 조건의 만족 여부를 플래그/버퍼 등에 기재하고 기재된 내용을 반영하는 경우는 확인이라고 칭하였음을 밝혀둔다.
상기 장착 상태를 확인하는 단계(S120)에서는, 전기 차량의 배터리 세트 장착부에 구비된 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트의 장착 여부 감지 센서의 센싱값에 따라 제1/제2 배터리 세트를 확인하거나, 각 배터리 세트가 연결된 선로의 부하/무부하 전압 측정값으로부터 확인할 수 있다.
상기 S140 단계에서는, 단순한 전압에 근거한 배터리 SOC에 따라 더 높은 SOC를 가지는 배터리 세트를 사용하거나, 보다 정확하게 각 배터리 세트의 SOH를 반영하여 실제 충전 전하량과 최대한 가깝게 산출된 충전 전하량이 더 높은 배터리 세트를 사용할 수 있다.
도시한 운전자의 스왑 지시를 확인하는 단계(S210, S212, S214)는, 운전자의 배터리 스왑 지시를 접수하는 단계(S210); 운전자에게 배터리 스왑에 대한 경고 메시지로서 차량의 정지가 필요함을 출력하는 단계(S212); 운전자 스왑 요청을 플래그에 기록하는 단계(S214)를 포함할 수 있다.
도시한 정상적인 정지 상태 인지 점검하는 단계(S220, S230)는, 전기 차량에 오류자 존재하는지 점검하는 단계(S220); 및 차량의 속도계나 GPS 센서 등 별도의 속도 센서로부터 전기 차량의 속도가 0인지 점검하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
상기 배터리 세트의 충전량을 점검하는 단계(S240, S250)에서는, 사용 중인 배터리 세트의 SOC가 기준 SOC 보다 크지 않으면(S240), 상기 스왑 지시가 존재하는 경우(S250)에만 패스트 스왑 모드에 따라 배터리 스왑(S600)을 진행한다.
상기 보조 배터리를 점검하는 단계(S260, S270)에서는, 상기 보조 배터리의 전압기 기준 전압 보다 크지 않으면(S260), 상기 스왑 지시가 존재하는 경우(S270)에만 노멀 스왑 모드에 따라 배터리 스왑(S500)을 진행한다. S500 단계를 수행함에 있어서, 운전자의 신속 스왑 지시가 추가적으로 존재하는 경우 앞서 설명한 DC Hold FAST SWAP 모드에 따라 배터리 스왑을 수행할 수 있다.
상기 배터리 스왑을 수행하는 단계(S300, S400)에서는, 상기 인버터의 커패시터 전압이 소정의 안전 기준 보다 크면 패스트 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 수행하고(S400), 상기 인버터의 커패시터 전압이 소정의 안전 기준 보다 크지 않으면, 노멀 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 수행한다(S300).
도시한 흐름도에 따른 주행 중 배터리 교체 시퀀스를 구체적으로 예시하면 다음과 같다.
먼저, 전기 차량에 장착된 배터리 세트의 개수를 파악한다(S120). 다음, 장착된 배터리 세트의 SOC 레벨을 비교하여 상대적으로 큰 SOC의 배터리 세트를 전기 차량 주행을 위해 최초 연결한다(S140). 이는 시동 초기에는 항상 높은 SOC의 배터리를 사용하는 전략을 적용한 것이다.
도 1의 상위 제어 유닛(140)은 주행 중 아래 조건들을 상시 모니터링한다.
- 연결된 배터리 세트의 SOC <= SwapSOC_threshold(S240)
- (차량 속도 == 0 km/h) or (모터 rpm == 0 rpm)(S230)
- 차량 상태 == No Error(S220)
- 보조배터리 전압 >= threshold(S260)
- 인버터 커패시터 전압 >= safe voltage threshold(S280)
상술한 조건들이 모두 만족되면, Automatic-FAST SWAP 모드로 배터리 스왑이 수행되며, S280 단계에서의 인버터 커패시터 전압 조건만이 불만족하고, 다른 조건들이 만족되면 Automatic-NORMAL SWAP 모드로 배터리 스왑이 수행된다.
상술한 Automatic-FAST SWAP 모드나 Automatic-NORMAL SWAP 모드의 조건들을 만족시키기 못하였으나, 운전자의 배터리 세트 교체(스왑) 요청이 있는 경우, 다음 과정들이 수행될 수 있다.
먼저, 상술한 차량 속도, 차량 상태, 보조배터리 전압 및 인버터 커패시터 전압 조건들을 만족하는 상황에서는 운전자에게 알람을 통해 통보 및 유도하여, USER-Requested FAST SWAP 모드로 배터리 스왑이 수행될 수 있다.
다음, 상술한 차량 속도, 차량 상태 및 인버터 커패시터 전압 조건들을 만족하나 보조배터리 전압 조건을 불만족하는 상황에서는, 운전자에게 통보와 함께 USER-Requested NORMAL SWAP 모드로 배터리 세트 스왑을 수행하거나, 상기 통보에도 불구하고 재차 운전자의 신속 교체(FAST SWAP) 요청이 있으면 전장 부품 전원을 일시적으로 끊고 FAST SWAP을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 연결된 배터리 세트의 SOC 조건을 만족하지 못하는 경우, 알람을 통해 배터리를 더 사용해야 함을 통보하고, 상기 통보에도 불구하고 재차 운전자의 신속 교체(FAST SWAP) 요청이 있으면, 다른 조건들의 만족 여부에 따라 USER-Requested FAST SWAP 모드나 USER-Requested NORMAL SWAP 모드로 배터리 세트 스왑을 수행할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
예컨대, 상기 설명에서는 상기 제1 배터리 세트와 상기 제2 배터리 세트 만을 지정하여 양 배터리 세트들간의 스왑 과정을 설명하고 있지만, 3개 이상의 배터리 세트들을 구비하는 경우에 본 발명의 사상이 적용될 수 있으며, 이 경우에도 사용 중인 배터리 세트와 스왑할 것으로 선택된 다른 배터리 세트의 양자간에는 동일한 스왑 과정이 수행되며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.
120 : 전력 분배 유닛 140 : 상위 제어 유닛
220 : 인버터 260 : 보조 배터리
270 : DC/DC 컨버터 280 : 릴레이
290 : 전장 파트 모듈
300 : 제1 배터리 세트 400 : 제2 배터리 세트
600 : 모터

Claims (11)

  1. 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 세트와 제2 배터리 세트;
    전기 차량의 주행용 모터에 구동 전력을 공급하는 인버터;
    전기 차량의 직류 구동 전장 부품들로 이루어진 DC 전장 블록;
    상기 DC 전장 블록에 비상 전력을 공급하는 보조 배터리;
    상기 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트 중에서 택일적으로 선택하여 상기 인버터 및 상기 DC 전장 블록으로 전력을 공급하는 전력 분배 유닛; 및
    상기 전력 분배 유닛의 상기 제1 배터리 세트와 제2 배터리 세트 간의 스왑 동작을 제어하되, 각종 배터리들의 충전 정보 및 전기 차량의 운행 정보에 따라 패스트 스왑 또는 노말 스왑으로 동작하도록 제어하는 상위 제어 유닛
    을 포함하는 도시한 배터리 스왑 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 정보는,
    상기 제1 배터리 세트 및 상기 제2 배터리 세트의 충전량 정보, 상기 보조 배터리의 충전량 정보 및 상기 인버터의 커패시터 전압을 포함하는 배터리 스왑 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 운행 정보는,
    전기 차량의 속도 및 오류 상태 여부를 포함하는 배터리 스왑 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 세트 및 상기 제2 배터리 세트의 장착 여부를 판단하는 센서; 및
    운전자 배터리 스왑 의지 입력을 판단하는 센서
    를 더 포함하는 배터리 스왑 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상위 제어 유닛은,
    가장 단 시간 내 교체가 가능한 Automatic-FAST SWAP 모드;
    시간은 조금 더 소요되는 Automatic-NORMAL SWAP 모드;
    운전자 요청에 따른 USER-Requested FAST SWAP 모드;
    운전자 요청에 따른 USER-Requested NORMAL SWAP 모드; 및
    운전자 요청에 따른 DC Hold FAST SWAP 모드 중에서 선택된 모드에 따라 배터리 세트의 스왑을 수행하는 배터리 스왑 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 DC 전장 블록은,
    상기 전력 분배 유닛에서 공급받은 DC 전력을 전장 부품들에 맞는 DC 전력으로 변환하는 DC/DC 컨버터;
    전기 차량을 지원하는 다양한 전장 부품들을 구비하는 전장 파트 모듈;
    상기 전장 파트 모듈의 구동 전력을 상기 DC/DC 컨버터 또는 상기 보조 배터리로부터 전달하는 릴레이
    를 포함하는 배터리 스왑 시스템.
  7. 제1 배터리 세트 및 제2 배터리 세트의 장착 상태를 확인하는 단계;
    충전량이 많은 배터리 세트를 전기 차량의 운행에 사용하는 단계;
    상기 전기 차량의 운전자의 스왑 지시를 확인하는 단계;
    상기 전기 차량이 정상적인 정지 상태 인지 점검하는 단계;
    운행에 사용 중인 배터리 세트의 충전량을 점검하는 단계;
    상기 전기 차량의 전장 부품들을 위한 보조 배터리를 점검하는 단계;
    상기 전기 차량의 주행 모터 구동을 위한 인버터의 커패시커 전압을 점검하는 단계; 및
    점검 결과들에 따라, 노멀 스왑 모드 또는 패스트 스왑 모드로 배터리 스왑을 수행하는 단계
    를 포함하는 배터리 스왑 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 세트의 충전량을 점검하는 단계에서는,
    사용 중인 배터리 세트의 SOC가 기준 SOC 보다 크지 않으면, 상기 스왑 지시가 존재하는 경우에만 패스트 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 진행하는 배터리 스왑 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보조 배터리를 점검하는 단계에서는,
    상기 보조 배터리의 전압기 기준 전압 보다 크지 않으면, 상기 스왑 지시가 존재하는 경우에만 노멀 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 진행하는 배터리 스왑 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 스왑을 수행하는 단계에서는,
    상기 인버터의 커패시터 전압이 소정의 안전 기준 보다 크면 패스트 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 수행하고,
    상기 인버터의 커패시터 전압이 소정의 안전 기준 보다 크지 않으면, 노멀 스왑 모드에 따라 배터리 스왑을 수행하는 배터리 스왑 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 스왑 지시를 확인하는 단계는,
    상기 운전자의 스왑 지시를 접수하면, 운전자에게 차량의 정지가 필요함을 통보하는 단계; 및
    상기 운전자의 스왑 지시의 접수를 기록하는 단계
    를 포함하는 배터리 스왑 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100802679B1 (ko) * 2006-10-12 2008-02-12 현대자동차주식회사 하이브리드 인버터 ｄｃ링크 전압 방전 시스템 및 방법
KR101549026B1 (ko) * 2013-11-15 2015-09-01 엘지전자 주식회사 전기자동차 구동장치
KR20180065499A (ko) * 2016-12-08 2018-06-18 현대자동차주식회사 차량, 차량의 제어 방법 및 차량용 전력 분배 장치
JP2022002427A (ja) * 2020-06-19 2022-01-06 マツダ株式会社 車両用駆動システム
KR20220039989A (ko) * 2020-09-22 2022-03-30 현대자동차주식회사 에너지 저장부를 가지는 차량용 배터리 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101423961B1 (ko) 2012-05-23 2014-07-31 주식회사 피엠그로우 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템 및 방법

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