KR20240044014A - 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240044014A
KR20240044014A KR1020220123205A KR20220123205A KR20240044014A KR 20240044014 A KR20240044014 A KR 20240044014A KR 1020220123205 A KR1020220123205 A KR 1020220123205A KR 20220123205 A KR20220123205 A KR 20220123205A KR 20240044014 A KR20240044014 A KR 20240044014A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery bank
electric vehicle
bank
power
Prior art date
Application number
KR1020220123205A
Other languages
English (en)
Inventor
노형태
곽인재
김상훈
변세희
이준우
진실로
김대우
Original Assignee
주식회사 현대케피코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 현대케피코 filed Critical 주식회사 현대케피코
Priority to KR1020220123205A priority Critical patent/KR20240044014A/ko
Priority to PCT/KR2023/012457 priority patent/WO2024071689A1/ko
Publication of KR20240044014A publication Critical patent/KR20240044014A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Abstract

본 발명의 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템은, 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 뱅크와 제2 배터리 뱅크; 전기 차량의 주행용 모터에 구동 전력을 공급하는 모터 구동부; 전기 차량의 운행을 위한 직류 구동 전장 장치들로 이루어진 DC 전장부; 상기 제1 배터리 뱅크에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터; 상기 제2 배터리 뱅크에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터; 상기 제1 DC/DC 컨버터와 상기 DC 전장부의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제1 릴레이; 상기 제2 DC/DC 컨버터와 상기 DC 전장부의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제2 릴레이; 및 상기 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들 중에서 내구 상태(SOH)가 가장 우수한 것을 주행 모터 제어에 사용할 상기 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 우수한 것을 상기 DC 전장부에 사용할 상기 제2 배터리 뱅크로 지정하여, 해당 전력 공급 경로를 제어하는 상위 제어 유닛을 포함할 수 있다.

Description

다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법, 보조 배터리 충전 방법{Power Control system and Method for Electric Vehicle Operating Multiple Parallel Battery Banks, Auxiliary Battery Charging Method}
본 발명은 교환형 다중 배터리 병렬 팩 bank을 운용하는 소형 전기차, 특히, 전기 삼륜차를 위한 전력 제어 방법으로서, 전기 차량를 위한 전력 제어 방법 및 이를 수행하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기 삼륜차 등과 같은 소형 전기차는 제어기, 모터, 인버터, 고전압 배터리로 구성되어 있으며, 운전자의 주행 의지를 VCU 제어기에서 계산한 후에 MCU 제어기를 통해 모터 토크를 발생시킨다.
기존 전기 삼륜차는 전기 이륜차 시스템과 동일하지만 특성상 차량 무게와 탑승 인원을 고려하면 이륜차와 동급의 배터리 용량 대비 주행가능거리가 짧아지는 단점이 존재한다. 이에 최근에는 다중 병렬 배터리 팩을 운용하여 주행가능거리 향상을 하려는 시도들이 있다.
전기 삼륜차에서 잔여주행거리를 늘리기 위한 방법으로 다중 병렬 배터리 팩 bank(기본적으로 1bank당 배터리 2팩)를 운용할 수 있으며, 배터리 팩 bank를 주행 상황에 따라 스왑(스위칭) 해줌으로써 잔여 주행거리를 1 bank를 사용할 때보다 늘릴 수 있다.
한편, 일반적인 전기 삼륜차는 고전압 배터리 팩에서 제공하는 단일 공급원으로 주행을 위한 모터 제어와 차량 전장 및 기타 서브 장치들을 위한 전원을 공급하고 있어, 출고후 서브 장치들이 추가되면 전장 부하에 따른 전비가 심각하게 악화될 수 있다.
대한민국 공개공보 10-2022-0064411호
본 발명은 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량에서 각 배터리 뱅크의 성능 상태에 따라 사용할 뱅크를 선택하고 스왑하는 방식으로 사용함으로써 최적의 배터리 상태를 유지할 수 있는 전기 차량을 위한 전력 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템은, 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 뱅크와 제2 배터리 뱅크; 전기 차량의 주행용 모터에 구동 전력을 공급하는 모터 구동부; 전기 차량의 운행을 위한 직류 구동 전장 장치들로 이루어진 DC 전장부; 상기 제1 배터리 뱅크에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터; 상기 제2 배터리 뱅크에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터; 상기 제1 DC/DC 컨버터와 상기 DC 전장부의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제1 릴레이; 상기 제2 DC/DC 컨버터와 상기 DC 전장부의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제2 릴레이; 및 상기 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들 중에서 내구 상태(SOH)가 가장 우수한 것을 주행 모터 제어에 사용할 상기 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 우수한 것을 상기 DC 전장부에 사용할 상기 제2 배터리 뱅크로 지정하여, 해당 전력 공급 경로를 제어하는 상위 제어 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상위 제어 유닛은, 주행 모터 제어에 사용되는 상기 제1 배터리 뱅크를 적용하여, 소정의 기준 SOC까지 모터 제어를 위한 전류를 공급하고, 상기 기준 SOC에 도달하면, 상기 제2 배터리 뱅크와 스왑을 수행하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용할 수 있다.
여기서, 상기 상위 제어 유닛은, 상기 제2 배터리 뱅크를 사용하도록 스왑한 후, 회생 제동으로 인한 충전 전류를 상기 제1 배터리 뱅크로 공급하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용할 수 있다.
여기서, 상기 상위 제어 유닛은, 상기 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크 중 하나가 소정의 기준 SOC에 미달하면, 나머지 배터리 뱅크를 상기 주행 모터 제어 및 상기 DC 전장부에 사용할 배터리 뱅크로 지정할 수 있다.
여기서, 상기 상위 제어 유닛은, 주행에 따라 상기 제1 배터리 뱅크가 상기 기준 SOC 미만으로 하락한 경우에 운전자의 계속 주행을 시도하면, 주행으로 상기 제1 배터리 뱅크를 먼저 소진하고, 상기 제2 배터리 뱅크로 스왑을 수행하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용할 수 있다.
여기서, 상기 DC 전장부의 전력 공급 경로는, 전기 차량의 보조 전자 장치로 구동 전력을 공급하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용할 수 있다.
여기서, 상기 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크는, 다수개의 단위 배터리 셀들; 상기 단위 배터리 셀들의 충방전 운용을 제어하는 BMS; 및 상기 단위 배터리 셀들이 방전하는 전력을 외부 경로로 출력하는 것을 스위칭하는 고전압 출력단 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법은, 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들 중에서 내구 상태(SOH)를 확인하는 단계; 내구 상태(SOH)가 가장 우수한 것을 주행 모터 구동에 사용할 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 우수한 것을 상기 DC 전장부에 사용할 제2 배터리 뱅크로 지정하는 뱅크 지정 단계; 및 상기 전기 차량의 운행 중 상기 제1 배터리 뱅크의 충전 상태가 기준 상태 미만이면, 상기 제2 배터리 뱅크로 스왑을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 뱅크 지정 단계에서는, 상기 배터리 뱅크들의 내구 상태들의 편차가 소정의 유사 범위에 속하는지 확인하고, 유사 범위에 속하면, 충전량이 가장 많은 배터리 뱅크를 상기 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 많은 배터리 뱅크를 상기 제2 배터리 뱅크로 지정할 수 있다.
여기서, 상기 스왑을 수행하는 단계는, 상기 제1 배터리 뱅크의 전력 공급 경로를 차단하고, 상기 주행 모터 구동 및 상기 DC 전장부에서 사용할 전력을 상기 제2 배터리 뱅크로부터 공급하는 단계; 및 상기 제2 배터리 뱅크의 충전 상태를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스왑을 수행하는 단계에서는, 상기 전기 차량의 모터의 회생 전류로 상기 제1 배터리 뱅크를 충전할 수 있다.
여기서, 상기 스왑을 수행하는 단계 이후, 상기 제2 배터리 뱅크의 충전 상태가 기준 상태 미만이면, 상기 제1 배터리 뱅크로 스왑을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전기 차량의 VCU 슬립(sleep) 상태에서 상기 전기 차량의 보조 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 보조 배터리 충전 방법은, 전기 차량의 VCU 슬립(sleep) 상태에서 보조 배터리 충전 여부를 주기적으로 모니터링하기 위해 웨이크업하는 단계; 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들의 내구 상태(SOH)를 확인하는 단계; 상기 배터리 뱅크들의 내구 상태들의 편차가 소정의 유사 범위에 속하는지 확인하고, 유사 범위에 속하면, 충전량이 가장 많은 배터리 뱅크를 선정하고, 유사 범위에 속하지 않으면, 내구 상태가 가장 우수한 배터리 뱅크를 선정하는 단계; 및 선정된 배터리 뱅크의 전력으로 상기 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량을 위한 전력 제어 시스템 및/또는 방법을 실시하면, 각 배터리 뱅크의 성능 상태에 따라 사용할 뱅크를 선택하고 스왑하는 방식으로 사용함으로써 최적의 배터리 상태를 유지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 사상에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량을 위한 전력 제어 시스템 및/또는 방법은, 전기 삼륜차 등 비교적 경량의 전기 차량에서 잔여주행거리를 늘리기 위한 방법으로, 다중 병렬 배터리 팩 뱅크(기본적으로 1 뱅크당 배터리 2팩)를 운용할 수 있으며, 배터리 팩 뱅크를 주행 상황에 따라 스위칭 해줌으로써 잔여 주행거리를 1 뱅크를 사용할 때보다 늘릴 수 있는 이점이 있다.
추가적으로, 본 발명의 사상에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량을 위한 전력 제어 시스템 및/또는 방법은, 다중 병렬 배터리 팩 뱅크를 운용하는 차량 시스템에서 주행을 위한 모터 제어를 위해서만 사용하는 배터리 팩 뱅크와 램프/전자식 워터 펌프 등 전장 부품 및 토크 보조를 위해 앞 바퀴에 장착한 인-휠 모터를 구동하는 부수 장비에게 전력을 공급하는 배터리 뱅크를 배터리 성능 상태에 맞게 결정한 후 스왑을 통한 방식으로 사용함으로써 최적의 배터리 상태를 유지하여 차량 성능을 향상 시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 2는 각 배터리 뱅크들의 SOH 수준들이 유사 범위에 속하는 경우의 다중 병렬 배터리 뱅크에 대한 전력 제어 방법의 개념도.
도 3은 각 배터리 뱅크들의 SOH 수준들에 차이가 존재하는 경우의 다중 병렬 배터리 뱅크에 대한 전력 제어 방법의 개념도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 5는 도 4의 각 단계들의 작동 메커니즘을 보다 상세히 예시한 흐름도.
도 6은 도 5의 고장 모드를 수행하는 단계(S600)의 세부 과정들을 도시한 흐름도.
도 7은 도 1의 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 력 제어 시스템에서 수행될 수 있는 보조 배터리 충전 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 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량을 위한 전력 제어 시스템 및 방법은, 특히, 교환형 다중 병렬 배터리 팩 bank를 운용하는 전기 삼륜차에 적용할 때 유용하다.(1 bank는 2개 배터피 팩으로 구성되어 있으며, 직렬 연결) 이 경우, 다중 병렬 팩을 운용하는 전기 삼륜차에서 각 bank별 배터리 팩 상태를 확인하고 우수한 배터리 팩 bank를 차량 주행을 위한 모터 제어에 우선적으로 사용하여 전비 효율을 최대한으로 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도시한 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템은, 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 뱅크(110)와 제2 배터리 뱅크(120); 전기 차량의 주행용 모터에 구동 전력을 공급하는 모터 구동부(160); 전기 차량의 운행을 위한 직류 구동 전장 장치들로 이루어진 DC 전장부(180); 상기 제1 배터리 뱅크(110)에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부(180)에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터(210); 상기 제2 배터리 뱅크(120)에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부(180)에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터(220); 상기 제1 DC/DC 컨버터(210)와 상기 DC 전장부(180)의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제1 릴레이(230); 상기 제2 DC/DC 컨버터(220)와 상기 DC 전장부(180)의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제2 릴레이(240); 및 상기 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들 중에서 내구 상태(SOH)가 가장 우수한 것을 주행 모터 제어에 사용할 상기 제1 배터리 뱅크(110)로 지정하고, 다음으로 우수한 것을 상기 DC 전장부에 사용할 상기 제2 배터리 뱅크(120)로 지정하여, 해당 전력 공급 경로를 제어하는 상위 제어 유닛(260)을 포함할 수 있다.
각 배터리 뱅크의 내구 상태로서 SOH를 적용할 수 있으며, 후술하는 각 배터리 뱅크의 충전 상태로서 SOC를 적용하여 구체적으로 예시하겠다.
도시하지는 않았지만, 제1/제2 배터리 뱅크(110, 120)의 장착 유무를 판단하는 센서, 운전자(사용자)의 배터리 뱅크 스왑 의지 입력을 판단하는 센서를 더 포함할 수 있다.
구현에 따라, 상기 상위 제어 유닛(260)은 전기 차량의 최상위 제어 유닛일 수 있으며, 주행 모터 제어에 사용되는 배터리 뱅크를 적용하여, 소정의 기준 SOC(디폴트, 배터리 제조사 설정값, 운전자 충전 알림 설정값 등 적용 가능)까지 모터 제어를 위한 전류를 공급하고, 상기 기준 SOC에서 다른 배터리 뱅크와 스왑을 수행할 수 있다.
도시한 구성에서는, 전기 차량의 보조 전자 장치(190)를 함께 나타내며, 상기 DC 전장부(180)의 전력 공급 경로는, 상기 보조 전자 장치(190)로도 구동 전력을 공급함을 알 수 있다. 즉, 상기 DC 전장부(180)와 상기 보조 전자 장치(190)는 하나의 집합을 이루어 구동 전력을 공급받을 수 있다.
차량의 키온시 각 배터리 뱅크들의 SOH를 확인하는 것은, 다양한 공지 기술을 적용하여 수행할 수 있다. 예컨대, 이전 시점의 각 배터리 뱅크들의 충방전 전류-전압 패턴을 소정의 알고리즘에 따라 분석하여 SOH를 산정할 수 있다.
도시한 상기 제1 배터리 뱅크(110) 및 상기 제2 배터리 뱅크(120) 각각은, 다수개의 단위 배터리 셀들; 상기 단위 배터리 셀들의 충방전 운용을 제어하는 BMS; 및 상기 단위 배터리 셀들이 방전하는 전력을 외부 경로로 출력하는 것을 스위칭하는 고전압 출력단 스위치(FET)를 포함할 수 있다.
도시한 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템은, 상기 제1/제2 배터리 뱅크(110, 120)의 고전압 출력은 각 배터리 뱅크(110, 120) 내부에서 출력 DC를 생성하고 내부에 구비된 고전압 출력단 스위치(FET)를 이용하여 경로를 on/off시키는 반면, 저전압 출력은 각 배터리 뱅크(110, 120)와 별도로 구비된 제1/제2 DC/DC 컨버터(210, 220)로 출력 DC를 생성하고 별도로 구비된 제1/제2 릴레이(230, 240)를 이용하여 경로를 on/off시킨다.
이는 배터리 뱅크의 모터 구동 경로에 대한 보호를 강화하면서도, 3rd Party에서도 제공할 수 있는 상기 보조 전자 장치(190)의 전력 사양에 대하여, 제1/제2 DC/DC 컨버터(210, 220)를 교체하는 방식으로, 유연하게 지원할 수 있는 이점이 있다. 또한, 각 배터리 뱅크마다 전용 DC/DC 컨버터를 할당하는 방식은, 상술한 스왑 동작의 속도를 향상시키며, 스왑시 안정성을 강화할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 제1 배터리 뱅크(110), 상기 제2 배터리 뱅크(120)의 충전 경로는, 각 뱅크가 방전과 충전을 동시에 수행할 수 있도록, 방전 경로와 별도로 병렬적으로 구비할 수 있다.
도 2는 각 배터리 뱅크들의 SOH 수준들이 유사 범위에 속하는 경우의 다중 병렬 배터리 뱅크에 대한 전력 제어 방법의 개념을 도시한다.
도 2에서 첫번째 제1/제2 배터리 뱅크 구성은 KeyOn시 bank 별 배터리 팩 상태 확인 후 선택하는 과정을, 2번째 구성은 배터리 팩 bank 스왑 요청 과정을, 3번째 구성은 충전 필요 시점에서 계속 주행 시도시 뱅크 이용 과정을, 4번째 구성은 Bank 별로 순차적으로 SOC를 소진하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3은 각 배터리 뱅크들의 SOH 수준들에 차이가 존재하는 경우의 다중 병렬 배터리 뱅크에 대한 전력 제어 방법의 개념을 도시한다.
도 3에서 첫번째 제1/제2 배터리 뱅크 구성은 KeyOn시 bank 별 배터리 팩 상태 확인 후 선택하는 과정을, 2번째 구성은 배터리 팩 bank 스왑 요청 과정을, 3번째 구성은 충전 필요 시점에서 계속 주행 시도시 뱅크 이용 과정을, 4번째 구성은 Bank 별로 순차적으로 SOC를 소진하는 과정을 나타낸 것이다.
도 2의 경우는 키온시 점검 결과 배터리 뱅크들의 SOH 수준들이 유사하여, 충전량으로서 SOC가 가장 높은 것이 제1 배터리 뱅크로 지정되어 모터 제어를 위한 전력을 공급하며, 다른 것을 제2 배터리 뱅크로 DC 전장부 및 보조 전자 장치를 위한 전력을 공급한다.
반면, 도 3의 경우는 키온시 점검 결과 배터리 뱅크들의 SOH 수준들에 상당한 차이가 존재하여, 충전량에 무관하게 SOH가 가장 높은 것이 제1 배터리 뱅크로 지정되어 모터 제어를 위한 전력을 공급하며, 다른 것을 제2 배터리 뱅크로 DC 전장부 및 보조 전자 장치를 위한 전력을 공급한다. 이때, 상기 제1 배터리 뱅크의 SOC가 제2 배터리 뱅크의 SOC 보다 낮더라도 무방하나, 기준 SOC 보다는 충분이 높아야 한다.
상술한 제1 배터리 뱅크의 지정 과정을 제외하면, 도 2 및 도 3의 후속 과정들은 서로 동일함을 알 수 있다.
제1 배터리 뱅크의 지정 후 후속 과정에서, 도 2 및 도 3에서, 상기 제2 배터리 뱅크를 사용하도록 스왑한 후, 회생 제동으로 인한 충전 전류를 상기 제1 배터리 뱅크로 공급함을 알 수 있다. 즉, 회생 제동으로 인한 충전 전류는 우수한 성능의 배터리 뱅크로만 들어가도록 구성한 것이다.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도시한 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법은, 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들 중에서 내구 상태(SOH)를 확인하는 단계(S100); 내구 상태(SOH)가 가장 우수한 것을 주행 모터 구동에 사용할 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 우수한 것을 상기 DC 전장부에 사용할 제2 배터리 뱅크로 지정하는 뱅크 지정 단계(S200); 및 상기 전기 차량의 운행 중 상기 제1 배터리 뱅크의 충전 상태가 기준 상태 미만이면(S300), 상기 제2 배터리 뱅크로 스왑을 수행하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
상기 뱅크 지정 단계(S200)에서는, 상기 배터리 뱅크들의 내구 상태들의 편차가 소정의 유사 범위에 속하는지 확인하고, 유사 범위에 속하지 않으면, 상술한 대로 내구 상태로서 SOH에 따라 제1/제2 배터리 뱅크를 지정하고, 유사 범위에 속하면, 충전량이 가장 많은 배터리 뱅크를 상기 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 많은 배터리 뱅크를 상기 제2 배터리 뱅크로 지정한다.
도 5는 도 4의 각 단계들의 작동 메커니즘을 보다 상세히 예시한 흐름도이다.
도 4의 S200 단계는, 도 5에서는, 상기 배터리 뱅크들의 SOH들의 편차가 소정의 유사 범위에 속하는지 확인하는 단계(S210), 유사 범위에 속하면, 제1/제2 배터리 뱅크의 SOC들을 비교하는 단계(S220); SOC가 높은(즉, 충전량이 가장 많은) 배터리 뱅크를 상기 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 많은 배터리 뱅크를 상기 제2 배터리 뱅크로 지정하는 단계(S260, S270); SOH들의 편차가 유사 범위에 속하지 않으면, SOH가 높은 것을 주행 모터 구동에 사용할 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음 상기 DC 전장부에 사용할 제2 배터리 뱅크로 지정하는 단계(S230)로 세분화되어 있다.
도 4의 S200 단계는, 도 5에서는, 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크 중 하나가 소정의 기준 SOC에 미달하면, 나머지 배터리 뱅크를 주행 모터 제어 및 DC 전장부에 사용할 배터리 뱅크로 지정하는 단계(S240, S250, S280, S290)를 수행하고 있다.
도 4의 S300 단계는, 도 5에서는, 주행 중 제1/제2 배터리 뱅크의 전류를 사용하는 단계(S320); 제1/제2 배터리 뱅크 각각의 고장 여부를 모니터링하는 단계(S340); 및 고장이 발생되면 고장 모드를 수행하는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다.
도 4의 S300 단계는, 도 5의 경우, 주행 모터 제어에 사용되는 배터리 뱅크의 SOC를 소정의 기준 SOC(디폴트, 배터리 제조사 설정값, 운전자 충전 알림 설정값 등 적용 가능)와 비교하는 단계(S360)를 포함하고, 상기 기준 SOC 미만으로 저하되면, 주행 모터 제어에 사용되는 배터리 뱅크를 상기 제2 배터리 뱅크로 1차 스왑하는 단계(S410)가 수행된다.
상기 1차 스왑하는 단계(S410)는 도 2 및 도 3의 2번째 구성과 같은 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 스왑된 제2 배터리 뱅크를 상기 주행 모터 제어 및 상기 DC 전장부에 사용할 배터리 뱅크로 지정하여 운용한다.
상술한 관점에서 도 4의 상기 스왑을 수행하는 단계(S400)는, 상기 제1 배터리 뱅크의 전력 공급 경로를 차단하고, 상기 주행 모터 구동 및 상기 DC 전장부에서 사용할 전력을 상기 제2 배터리 뱅크로부터 공급하는 단계(S410); 및 상기 제2 배터리 뱅크의 충전 상태를 모니터링하는 단계(S420)를 포함한다고 볼 수 있다.
흐름도로 도시하지는 않았지만, 상기 스왑을 수행하는 단계(S400) 및 그 이후에서는, 상기 전기 차량의 모터의 회생 전류로 상기 제1 배터리 뱅크를 충전할 수 있다.
상기 1차 스왑하는 단계(S410) 이후에도, 스왑된 지정으로 제1/제2 배터리 뱅크의 전력을 사용하는 단계(S410); 전력 사용 중인 배터리 뱅크의 SOC를 상기 기준 SOC와 비교하는 단계(S430); 상기 기준 SOC 미만으로 저하되면, 주행 모터 제어에 사용되는 배터리 뱅크를 상기 제1 배터리 뱅크로 2차 스왑하는 단계(S440)가 수행될 수 있다. 상기 2차 스왑(S400)은 이는 도 2 및 도 3의 3번째 구성과 같은 방식으로 수행되는 것이며, 이후, 운전자의 주행 의지를 확인하고(S450), 상기 제1 배터리 뱅크는 상기 기준 SOC부터 풀방전(0%)될 때까지 사용된다(S460).
상기 S450 단계에서는 운전자에게 배터리 충전량 부족 상태임을 통보하고, 주행 의지가 없으면, 이후 운전자의 선택에 따라 주행을 종료하거나 배터리 뱅크를 물리적으로 교환할 수 있다(S455).
상기 2차 스왑하는 단계(S440) 이후, 2차 스왑되어 주행에 사용중인 상기 제1 배터리 뱅크가 풀방전(0%)되면(S460), 다시 상기 제2 배터리 뱅크로 3차 스왑을 수행하고(S470), 상기 제2 배터리 뱅크는 상기 기준 SOC부터 풀방전(0%)될 때까지 사용된다(S480).
도 6은 도 5의 고장 모드를 수행하는 단계(S600)의 세부 과정들을 도시한 흐름도이다.
도 6에서는 배터리 뱅크별 고장 상태 진단(S610) 수행후, 도 5의 1차 스왑 단계(S410) 이후와 유사하게, 하나의 정상 배터리 뱅크를 주행 모터 제어 및 DC 전장부의 모든 전력 공급에 사용한다(S620).
이후 주행 중에, 도 5와 마찬가지로, 상기 정상 배터리 뱅크의 SOC가 기준 SOC에 미달되면(S630), 운전자의 주행의지를 확인하는 일련의 과정들(S650, S655, S680)을 수행하고, 주행 의지에 따라 풀방전(0%)될 때까지 상기 정상 배터리 뱅크를 사용한다(S680).
한편, 인-휠 모터가 장착된 전기 차량(전기 삼륜차)의 경우, 기준 SOC에 미달되면(S630), 인휠 모터는 바로 사용을 정지하거나, 운전자의 인-휠 모터 사용 의지를 확인하는 일련의 과정들(S660, S664)을 수행할 수 있다.
이 경우, 램프/전자식 워터 펌프 등 전장 부품 뿐만 아니라 토크 보조를 위해 앞 바퀴에 장착한 인-휠 모터를 구동하는 부수 장비에게 전력을 공급하는 제1/제2 배터리 뱅크를 배터리 성능 상태에 맞게 결정한 후 스왑을 통한 방식으로 사용함으로써 최적의 배터리 상태를 유지하여 차량 성능을 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 1의 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 력 제어 시스템에서 수행될 수 있는 보조 배터리 충전 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도시한 보조 배터리 충전 방법은, 운행 정지 등의 사유로 상기 상위 제어 유닛이 Sleep 이후 주기적 wake-up하면서 전압 확인하는 방식에 따라 개시될 수 있다. 도시한 흐름도상에서 VCU는 도 1의 상위 제어 유닛(260)일 수 있다.
도시한 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 보조 배터리 충전 방법은, 전기 차량의 VCU 슬립(sleep) 상태(S710)에서 보조 배터리 충전 여부를 주기적으로 모니터링하기 위해 웨이크업하는 단계(S720);
보조 배터리 충전이 필요하면(S730), 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들의 내구 상태(SOH)를 확인하는 단계(S800);
상기 배터리 뱅크들의 내구 상태들의 편차가 소정의 동등 범위에 속하는지 확인하고(S830), 동등 범위에 속하면, 충전량(SOC)이 가장 많은 배터리 뱅크를 선정하고(S840, S850), 동등 범위에 속하지 않으면, 내구 상태(SOH)가 가장 우수한 배터리 뱅크를 선정하는 단계(S860, S870; 및 선정된 배터리 뱅크의 전력으로 상기 보조 배터리를 충전하는 단계(S855, S880)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크 모두가 소정의 기준 SOC에 미달하면(S810), 보조 배터리 충전 불가 조건임을 확인하고(S820), 고전압 충전 필요성을 운전자에게 통보할 수 있다(S825).
선정된 배터리 뱅크의 전력으로 상기 보조 배터리를 충전하는 단계(S855, S880) 이후, 보조 배터리 충전 완료를 확인하면(S885), 전기 차량의 VCU를 SLEEP 모드로 진입시킨다(S890).
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.
110 : 제1 배터리 뱅크 120 : 제2 배터리 뱅크
160 : 모터 구동부 180 : DC 전장부
190 : 보조 전자 장치
210 : 제1 DC/DC 컨버터 220 : 제2 DC/DC 컨버터
230 : 제1 릴레이 240 : 제2 릴레이
260 : 상위 제어 유닛

Claims (14)

  1. 전기 차량의 구동 전력을 저장하는 제1 배터리 뱅크와 제2 배터리 뱅크;
    전기 차량의 주행용 모터에 구동 전력을 공급하는 모터 구동부;
    전기 차량의 운행을 위한 직류 구동 전장 장치들로 이루어진 DC 전장부;
    상기 제1 배터리 뱅크에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제1 DC/DC 컨버터;
    상기 제2 배터리 뱅크에서 공급받은 DC 전력을 상기 DC 전장부에 맞는 DC 전력으로 변환하는 제2 DC/DC 컨버터;
    상기 제1 DC/DC 컨버터와 상기 DC 전장부의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제1 릴레이;
    상기 제2 DC/DC 컨버터와 상기 DC 전장부의 전력 공급 경로를 스위칭하는 제2 릴레이; 및
    상기 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들 중에서 내구 상태(SOH)가 가장 우수한 것을 주행 모터 제어에 사용할 상기 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 우수한 것을 상기 DC 전장부에 사용할 상기 제2 배터리 뱅크로 지정하여, 해당 전력 공급 경로를 제어하는 상위 제어 유닛
    을 포함하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상위 제어 유닛은,
    주행 모터 제어에 사용되는 상기 제1 배터리 뱅크를 적용하여, 소정의 기준 SOC까지 모터 제어를 위한 전류를 공급하고, 상기 기준 SOC에 도달하면, 상기 제2 배터리 뱅크와 스왑을 수행하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상위 제어 유닛은,
    상기 제2 배터리 뱅크를 사용하도록 스왑한 후, 회생 제동으로 인한 충전 전류를 상기 제1 배터리 뱅크로 공급하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상위 제어 유닛은,
    상기 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크 중 하나가 소정의 기준 SOC에 미달하면, 나머지 배터리 뱅크를 상기 주행 모터 제어 및 상기 DC 전장부에 사용할 배터리 뱅크로 지정하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상위 제어 유닛은,
    주행에 따라 상기 제1 배터리 뱅크가 상기 기준 SOC 미만으로 하락한 경우에 운전자의 계속 주행을 시도하면, 주행으로 상기 제1 배터리 뱅크를 먼저 소진하고, 상기 제2 배터리 뱅크로 스왑을 수행하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 DC 전장부의 전력 공급 경로는,
    전기 차량의 보조 전자 장치로 구동 전력을 공급하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 뱅크 및 상기 제2 배터리 뱅크는,
    다수개의 단위 배터리 셀들;
    상기 단위 배터리 셀들의 충방전 운용을 제어하는 BMS; 및
    상기 단위 배터리 셀들이 방전하는 전력을 외부 경로로 출력하는 것을 스위칭하는 고전압 출력단 스위치
    를 포함하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템.
  8. 전기 차량의 키온(KeyOn)시, 상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들 중에서 내구 상태(SOH)를 확인하는 단계;
    내구 상태(SOH)가 가장 우수한 것을 주행 모터 구동에 사용할 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 우수한 것을 DC 전장부에 사용할 제2 배터리 뱅크로 지정하는 뱅크 지정 단계; 및
    상기 전기 차량의 운행 중 상기 제1 배터리 뱅크의 충전 상태가 기준 상태 미만이면, 상기 제2 배터리 뱅크로 스왑을 수행하는 단계
    를 포함하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 뱅크 지정 단계에서는,
    상기 배터리 뱅크들의 내구 상태들의 편차가 소정의 유사 범위에 속하는지 확인하고, 유사 범위에 속하면, 충전량이 가장 많은 배터리 뱅크를 상기 제1 배터리 뱅크로 지정하고, 다음으로 많은 배터리 뱅크를 상기 제2 배터리 뱅크로 지정하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 스왑을 수행하는 단계는,
    상기 제1 배터리 뱅크의 전력 공급 경로를 차단하고, 상기 주행 모터 구동 및 상기 DC 전장부에서 사용할 전력을 상기 제2 배터리 뱅크로부터 공급하는 단계; 및
    상기 제2 배터리 뱅크의 충전 상태를 모니터링하는 단계
    를 포함하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스왑을 수행하는 단계에서는,
    상기 전기 차량의 모터의 회생 전류로 상기 제1 배터리 뱅크를 충전하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 스왑을 수행하는 단계 이후,
    상기 제2 배터리 뱅크의 충전 상태가 기준 상태 미만이면, 상기 제1 배터리 뱅크로 스왑을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 전기 차량의 VCU 슬립(sleep) 상태에서 상기 전기 차량의 보조 배터리를 충전하는 단계
    를 더 포함하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 방법.
  14. 전기 차량의 VCU 슬립(sleep) 상태에서 보조 배터리 충전 여부를 주기적으로 모니터링하기 위해 웨이크업하는 단계;
    상기 전기 차량에 장착된 배터리 뱅크들의 내구 상태(SOH)를 확인하는 단계;
    상기 배터리 뱅크들의 내구 상태들의 편차가 소정의 유사 범위에 속하는지 확인하고, 유사 범위에 속하면, 충전량이 가장 많은 배터리 뱅크를 선정하고, 유사 범위에 속하지 않으면, 내구 상태가 가장 우수한 배터리 뱅크를 선정하는 단계; 및
    선정된 배터리 뱅크의 전력으로 상기 보조 배터리를 충전하는 단계
    를 포함하는 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 보조 배터리 충전 방법.
KR1020220123205A 2022-09-28 2022-09-28 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법 KR20240044014A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220123205A KR20240044014A (ko) 2022-09-28 2022-09-28 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법
PCT/KR2023/012457 WO2024071689A1 (ko) 2022-09-28 2023-08-23 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법, 보조 배터리 충전 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220123205A KR20240044014A (ko) 2022-09-28 2022-09-28 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240044014A true KR20240044014A (ko) 2024-04-04

Family

ID=90478452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220123205A KR20240044014A (ko) 2022-09-28 2022-09-28 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240044014A (ko)
WO (1) WO2024071689A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220064411A (ko) 2019-10-23 2022-05-18 지앙수 주시 일렉트리컬 드라이브 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 고·중출력형 전동차를 위한 다중 모듈 지능형 구동시스템 및 그 고·중출력형 전동차

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016031879A (ja) * 2014-07-30 2016-03-07 三菱自動車工業株式会社 車両のバッテリ制御装置
KR102332337B1 (ko) * 2015-01-30 2021-11-29 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
KR20180057191A (ko) * 2016-11-22 2018-05-30 쌍용자동차 주식회사 보조배터리의 방전 방지방법
KR102274989B1 (ko) * 2019-09-06 2021-07-08 현대오트론 주식회사 차량의 다중 전원 분배 제어 시스템 및 분배 제어 방법
JP7322772B2 (ja) * 2020-03-25 2023-08-08 トヨタ自動車株式会社 電池システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220064411A (ko) 2019-10-23 2022-05-18 지앙수 주시 일렉트리컬 드라이브 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 고·중출력형 전동차를 위한 다중 모듈 지능형 구동시스템 및 그 고·중출력형 전동차

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024071689A1 (ko) 2024-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5029331B2 (ja) 車両用電源装置
CN104340082B (zh) 燃料电池车
JP5594893B2 (ja) 電池制御装置およびこれを備えた蓄電装置
JPH06124720A (ja) ハイブリッド電源装置
CN101842957B (zh) 电源装置
US10967746B2 (en) Vehicle
JP5811872B2 (ja) 車両の制御装置
US7911183B2 (en) Voltage control system and vehicle comprising voltage control system
WO2010050044A1 (ja) 電動車両の電源システムおよびその制御方法
WO2010050040A1 (ja) 電動車両の電源システムおよびその制御方法
US20120248869A1 (en) Vehicular electric power unit and method of controlling the same
WO2010050038A1 (ja) 電動車両の電源システムおよびその制御方法
JP5255086B2 (ja) 電源装置及びその制御方法
WO2010143280A1 (ja) 電動車両および電動車両の制御方法
JP2011072153A (ja) 車両用電源装置及びこれを備える車両並びに車両用電源装置の容量均等化方法
JPH0723504A (ja) ハイブリット車の電源回路
JP5265851B2 (ja) 燃料電池システム及びそのシステムにおけるディスチャージ電力制御方法
JP6315293B2 (ja) 電力供給方法及び電力供給システム
JP2007181328A (ja) 車両用制御装置
JPH06253409A (ja) ハイブリッド電源装置
JPH08251714A (ja) 電気自動車の電源装置
CN106972609A (zh) 再生系统和再生系统的控制方法
JP5456438B2 (ja) 電気自動車の電源制御方法
JP5349001B2 (ja) 電動巻上下装置用電源装置
KR20240044014A (ko) 다중 병렬 배터리 뱅크를 운용하는 전기 차량를 위한 전력 제어 시스템 및 방법