WO2012018205A2 - 전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법 - Google Patents

전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an electric vehicle and a charging control method for an auxiliary battery thereof. More particularly, the charging state of the auxiliary battery is checked while the starter is turned off, and the energy of the high voltage battery is converted into the auxiliary battery using the energy of the high voltage battery. It relates to an electric vehicle that can be supplied to charge the auxiliary battery and a charging control method of the auxiliary battery.
  • Electric vehicles are mainly vehicles powered by AC or DC motors using battery power, and are classified into battery-only electric vehicles and hybrid electric vehicles. Using a motor to drive and recharging when the power is exhausted, the hybrid electric vehicle can run the engine to generate electricity to charge the battery and drive the electric motor using this electricity to move the car.
  • hybrid electric vehicles can be classified into a series and a parallel method, in which the mechanical energy output from the engine is converted into electrical energy through a generator, and the electrical energy is supplied to a battery or a motor so that the vehicle is always driven by a motor. It is a concept of adding an engine and a generator to increase the mileage of an existing electric vehicle, and the parallel method allows the vehicle to be driven by battery power and uses two power sources to drive the vehicle only by the engine (gasoline or diesel). Depending on the driving conditions and the parallel method, the engine and the motor may drive the vehicle at the same time.
  • the motor / control technology has also been developed recently, a high power, small size and high efficiency system has been developed.
  • the DC motor is converted to an AC motor, the output and EV power performance (acceleration performance, top speed) are greatly improved, reaching a level comparable to that of gasoline cars.
  • the motor rotates with high output, the motor becomes light and compact, and the payload and volume are greatly reduced.
  • the technical problem of the present invention is to provide an electric vehicle and a charging control method of the auxiliary battery which can automatically charge the auxiliary battery in the state of starting off.
  • a high voltage battery for driving an electric vehicle, a plurality of electric loads and an auxiliary battery for supplying driving power to the plurality of electric loads, a first voltage detector for detecting an output voltage of the auxiliary battery side, a PWM switching and a high voltage
  • a power relay unit including a converter for converting a battery voltage into a voltage required by an electric load and a plurality of relays, and switching the energy of the high voltage battery to be supplied to the converter according to whether the plurality of relays are operated.
  • Vehicle control unit (VCM) for controlling the driving of the assembly and the power relay unit, and the converter transmits a driving command signal for requesting the driving of the power relay unit to the vehicle control unit according to the magnitude of the output voltage of the auxiliary battery. Sending converter control.
  • the charging control method for an electric vehicle secondary battery for solving the above problems, the step of starting the electric vehicle off, and the auxiliary battery side for supplying driving power to a plurality of electrical loads Detecting an output voltage of the second battery; comparing the detected output voltage with the magnitude of the set voltage; and if the output voltage is less than or equal to the set voltage, driving the converter to perform the auxiliary battery charging mode. do.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a charging control method of an auxiliary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a charging control process of an auxiliary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • module and “unit” for components used in the following description are merely given in consideration of ease of preparation of the present specification, and do not impart any particular meaning or role by themselves. Therefore, the “module” and “unit” may be used interchangeably.
  • 1 is a block diagram illustrating components of an electric vehicle.
  • the electric vehicle includes a high voltage battery 110, a power relay 120, a vehicle control module (VCM) 130, a converter 140, an auxiliary battery 150, a first voltage detector 160, and The two voltage detector 162, the starter 170, the electric load 180, and the battery manager 190 may be included.
  • VCM vehicle control module
  • the 1st voltage detector and the 2nd voltage detector were divided and described again and reflected in the drawing.
  • Such components may be configured by combining two or more components into one component, or by dividing one or more components into two or more components as necessary when implemented in an actual application.
  • the high voltage battery 110 is composed of a plurality of batteries, and stores electrical energy of high voltage.
  • the high voltage battery 110 is charged with power supplied from the outside in a predetermined charging station, a vehicle charging facility or a home.
  • the high voltage battery 110 is connected to the converter power unit 142 of the converter 140 with the power relay unit 120 interposed therebetween to supply energy to the converter.
  • the high voltage battery 110 is a main supply source for supplying energy required for driving an electric vehicle or energy required to operate an electric load.
  • the power relay unit 120 is composed of a switching element.
  • the high voltage battery 110 and the relay to connect the converter power unit 142 of the converter 140 may be composed of a semiconductor circuit or a bimetal switch to perform the same function. .
  • the power relay unit 120 operates under the control of a vehicle control module (VCM) 130.
  • VCM vehicle control module
  • the power relay unit 120 switches a plurality of relays according to a signal applied from the vehicle control module (VCM) 130.
  • the power relay unit 120 switches a plurality of relays provided in a predetermined order when the vehicle is started or when the vehicle is turned off, so that high voltage operating power stored in the high voltage battery 110 is applied to each part of the vehicle. do.
  • VCM vehicle control module
  • the power relay unit 120 may control the relay sequentially so that the high voltage operating power is not suddenly supplied when the vehicle is started, so that the power can be stably supplied to the vehicle.
  • the vehicle control module (VCM) 130 controls the on / off of the power relay unit 120 and exchanges signals with the converter control unit 144 of the converter 140, thereby converting the converter power unit 142. ) Can be controlled.
  • the vehicle control module (VCM) 130 may receive a signal IGN ON indicating that the vehicle is started from the starter 170. When the engine is started, the vehicle control module (VCM) 130 may control the first half of the vehicle driving.
  • the vehicle control module (VCM) 130 may control the high voltage battery 110 through the battery manager 190.
  • the remaining amount of the auxiliary battery 150 is detected by the first voltage detector 160 and the remaining amount lower than the set voltage remains, there is a risk of complete discharge.
  • the first voltage detector 160 receives the information on the remaining battery level, and transmits a signal indicating that the remaining battery level is lower than the set voltage to the converter controller 144 in a state where the auxiliary battery is not started. Will be driven.
  • the converter control unit 144 transmits a power relay control command signal for requesting control of the power relay unit 120 to a vehicle control module (VCM) 130.
  • VCM vehicle control module
  • the vehicle control module (VCM) 130 receives the control command signal and turns on the power relay unit 120.
  • the power relay unit 120 is turned on, the high voltage battery 110 and the converter power unit 142 are connected, and the energy of the high voltage battery 110 is transferred to the converter power unit 142.
  • the converter 140 performs PWM switching according to a control signal applied from a vehicle control module (VCM) 130 to convert the voltage of the high voltage battery 110 of several hundred volts into a voltage required by the electric load, It is responsible for converting to a voltage of approximately 12V.
  • VCM vehicle control module
  • the converter 140 may include a converter power unit 142 and a converter controller 144.
  • the converter power unit 142 is connected to the high voltage battery 110 with the power relay unit 120 interposed therebetween, and when the relay of the power relay unit 120 is turned on, the high voltage battery 110 is connected. Receives energy from, can be delivered to the secondary battery 150.
  • the converter power unit 142 is controlled by the converter control unit 144.
  • the converter controller 144 receives the start-off signal sent from the starter 170, and receives a signal indicating that the remaining battery level is lower than the set voltage from the first voltage detector 160, the converter power unit 142. ) To enter the auxiliary battery charging mode.
  • the energy of the high voltage battery 110 may be supplied to the auxiliary battery 150.
  • the converter controller 144 may receive information from the first voltage detector 160 that the voltage detected by the auxiliary battery 150 is lower than the set voltage.
  • the converter controller 144 is operated when the voltage on the side of the auxiliary battery 150 is lower than the set voltage, and enters the auxiliary battery charging mode for charging the auxiliary battery 150. In the auxiliary battery charging mode, the converter controller 144 transmits a power relay operation command signal to the vehicle controller 130.
  • the charging mode in the auxiliary battery charging mode, when the residual voltage of the auxiliary battery 150 is set to 20% of the maximum capacity as the set voltage, when the residual voltage is lower than the set voltage, the charging mode is performed. .
  • the buffer in charging the auxiliary battery 150, after a predetermined time, the buffer is to be charged, for a certain time, to charge the auxiliary battery 150, and after a certain time the charging is completed.
  • the vehicle controller 130 receives the power relay operation command signal for requesting the operation of the power relay 120 to control the power relay 120 in an on state.
  • the auxiliary battery 150 may charge the electric load voltage applied from the converter 140 to supply energy to each electric load side.
  • the voltage output from the auxiliary battery 150 side may be detected by the first voltage detector 160. Even when starting is turned off in the starter 170, the first voltage detector 160 may detect the voltage at the side of the auxiliary battery 150.
  • the first voltage detector 160 detects a voltage on the side of the auxiliary battery 150 and outputs the detected voltage value.
  • the first voltage detector 160 measures the voltage of the auxiliary battery and then compares the set voltage with the magnitude of the measured voltage value. When the magnitude of the measured voltage is lower than the set voltage, a signal informing the converter of the converter 140 is transmitted.
  • the starter 170 may include a start switch for turning on or off a connection between a key box and a vehicle accessory, a connection between a battery and a wire of a vehicle, a connection between a battery and a wire of a vehicle, and a connection between a battery and a wire of a vehicle. (Not shown), and a start switch driver (not shown) for driving the start switching unit.
  • the starter 170 may include a starter of a start button, as well as a starter of a vehicle started with a car key.
  • the electric load 180 is an electronic power steering, a water pump, an air conditioner, a turn signal lamp, a tail lamp, a head lamp, a brush, etc. for providing driver convenience in an electric vehicle or a hybrid electric vehicle. It is an example only, but it is not limited to this.
  • the battery management system (BMS) 190 may determine the remaining capacity of the high voltage battery 110 and the necessity of charging, and perform management for supplying the charging current stored in the battery to each part of the electric vehicle.
  • the battery management system (BMS) 190 maintains the voltage difference between cells in the battery evenly when charging and using the battery, thereby extending the life of the battery by controlling the battery from being overcharged or overdischarged.
  • the battery management system (BMS) 190 allows the vehicle to travel for a long time through management of the current use, and includes a protection circuit for the supplied current.
  • the first voltage detector 160 detects the output voltage of the auxiliary battery 150 and compares the set voltage with the magnitude of the measured voltage value. When the magnitude of the measured voltage is lower than the set voltage, a signal informing the converter of the converter 140 is transmitted.
  • the set voltage stored in the first voltage detector 160 may be about 20% of the maximum capacity of the auxiliary battery.
  • FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a charging control method of an auxiliary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the start is turned off in the starter 170, the power is released to the converter 140, and the operation is terminated (S201).
  • the first voltage detection unit 160 detects the magnitude of the output voltage on the side of the auxiliary battery 150 (S203).
  • the first voltage detector 160 operates even when the engine is turned off, and the first voltage detector 160 is minimized while the standby power of the converter controller 144 is minimized in order to start driving the converter controller 144. Wait for a signal indicating that the measured voltage value is smaller than the set voltage.
  • the first voltage detection unit 160 may compare the output voltage with a setting voltage of about 20% of the maximum voltage of the auxiliary battery 150. This figure is an example only, and is not limited to this.
  • the converter controller 144 When the output voltage of the auxiliary battery 150 is lower than the set voltage, a signal corresponding thereto is transmitted to the converter controller 144 to drive the converter controller 144.
  • the converter controller 144 requests the vehicle controller 130 to turn on the power relay 120. That is, the converter control unit 144 transmits the power relay unit 120 driving command signal to the vehicle control unit 130 (S207).
  • the vehicle control unit 130 receives the power relay unit 120 driving command signal from the converter control unit 144, turns on the switch of the power relay unit 120, and converts the high voltage battery 110 and the converter power.
  • the unit 142 is connected.
  • the converter power unit 142 transmits an IGN-OFF signal called start-off from the starter 170 to the converter control unit 144 and a signal indicating that the remaining battery level from the first voltage detector 160 is lower than the set voltage.
  • the secondary battery Upon receiving all, the secondary battery enters the charging mode and supplies the energy of the high voltage battery 110 to the secondary battery 150. That is, charging of the auxiliary battery 150 is performed (S211).
  • Whether the charging of the auxiliary battery 150 is completed may be determined by an experimentally measured time. Therefore, after a predetermined time determined experimentally, the power relay unit 120 may be turned off to terminate charging. (S213)
  • the charging is completed at a time estimated to be about 50% to 60% of the maximum voltage of the auxiliary battery 150.
  • This number is only one example, and is not limited thereto.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a charging control process of an auxiliary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the electric vehicle enters the sleep mode.
  • the IGN OFF signal is input to the vehicle controller 130, and the vehicle controller 130 controls the power relay 120.
  • the switch of the power relay unit 120 is controlled to be in an off state.
  • the switch of the power relay 120 As the switch of the power relay 120 is turned off, the connection of the high voltage battery 110 and the converter 140 is released. That is, since no power is supplied to the converter 140, the converter enters the sleep mode.
  • the first voltage detector 160 measures the output voltage of the auxiliary battery 150 and enters the auxiliary battery charging mode when the set voltage is less than the set voltage.
  • the converter control unit 144 receives both the start-off signal and the signal that the remaining battery level is lower than the set voltage, and transmits the power relay unit driving command signal to the vehicle controller 130 so that the power relay unit is turned on ( In the on) state, energy of the high voltage battery 110 is supplied to the auxiliary battery 150 and is being charged.
  • the display After a certain time has elapsed while charging the secondary battery in the secondary battery charging mode, the display returns to the sleep mode.
  • the switch of the power relay unit 120 connecting the high voltage battery 110 and the auxiliary battery 150 is turned off to stop the charging of the auxiliary battery 150.
  • the vehicle controller 130 measures the on time of the power relay 120 and controls the power relay 120 to be in an off state after a predetermined time.
  • the normal mode is a state in which the electric vehicle is normally driven by starting up.

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Abstract

본 발명은 전기자동차 및 전기자동차 보조배터리의 충전제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기자동차는, 전기자동차를 구동하는 고압배터리와 복수개의 전장 부하 및 복수개의 전장 부하에 구동전원을 공급하는 보조배터리와 보조배터리측의 출력 전압을 검출하는 제 1전압검출부와, PWM스위칭을 수행하여 고압배터리의 전압을 전장 부하에서 요구되는 전압으로 변환하는 컨버터와, 복수의 릴레이를 포함하고, 복수의 릴레이의 동작여부에 따라 고압배터리의 에너지가 컨버터에 공급되도록 스위칭하는 전력릴레이부(PRA:Power Relay Assembly)와, 전력릴레이부의 구동을 제어하는 차량제어부(VCM:Vehicle Control Module);를 포함하고, 컨버터는, 보조배터리측의 출력전압 크기변화에 따라 차량제어부로 전력릴레이부의 구동을 요청하는 구동명령신호를 보내는 컨버터제어부를 포함한다. 이에 의해, 시동오프상태에서 보조배터리의 방전을 방지함으로써, 전기자동차 시스템의 운전을 안정적으로 수행할 수 있다.

Description

전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법
본 발명은 전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시동이 꺼진 상태에서 보조배터리의 충전상태를 체크하고, 고압배터리의 에너지를 이용하여 고압배터리의 에너지를 보조배터리로 공급하여 보조배터리를 충전할 수 있는 전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법에 관한 것이다.
전기자동차는 장래의 자동차 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 가장 가능성 높은 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다.
전기자동차(Electric vehicle; EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서, 크게 배터리전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류되며, 배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 전원이 다 소모되면 재충전하고, 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 하여 배터리에 충전을 하고 이 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 할 수 있다.
또한, 하이브리드 전기자동차는 직렬 방식과 병렬 방식으로 분류될 수 있으며, 직렬 방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지는 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌고 이 전기적 에너지가 배터리나 모터로 공급되어 차량은 항상 모터로 구동되는 자동차로 기존의 전기자동차에 주행거리의 증대를 위하여 엔진과 발전기를 추가시킨 개념이고, 병렬 방식은 배터리 전원으로도 차를 움직이게 할 수 있고 엔진(가솔린 또는 디젤)만으로도 차량을 구동시키는 두가지 동력원을 사용하고 주행조건에 따라 병렬 방식은 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수도 있다.
또한, 최근 모터/제어기술도 점점 발달하여 고출력, 소형이면서 효율이 높은 시스템이 개발되고 있다. DC모터를 AC모터로 변환함에 따라 출력과 EV의 동력성능(가속성능, 최고속도)이 크게 향상되어 가솔린차에 비하여 손색없는 수준에 도달하였다. 고출력화를 추진하면서 고회전함에 따라 모터가 경량소형화되어 탑재중량이나 용적도 크게 감소하였다.
기존의 자동차에서도 소형의 배터리를 사용하여, 전장 내부의 부하를 동작하거나, 시동을 거는때에 소형 배터리의 에너지를 사용하였다. 전기자동차의 경우, 차량의 동작을 위한 고압배터리가 있음에도, 시동을 종료한 후, 소형의 보조배터리가 방전되는 현상이 있었고, 배터리의 방전종지전압에 도달하면, 배터리는 더 이상 사용할 수 없게 되고, 전기자동차 시스템도 운전을 재개할 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 시동이 꺼진 상태에서 보조배터리를 자동으로 충전할 수 있는 전기자동차 및 그 보조배터리의 충전제어방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차는,
전기자동차를 구동하는 고압배터리와, 복수개의 전장 부하 및 상기 복수개의 전장 부하에 구동전원을 공급하는 보조배터리와, 보조배터리측의 출력 전압을 검출하는 제 1전압검출부와, PWM스위칭을 수행하여 고압배터리의 전압을 전장 부하에서 요구되는 전압으로 변환하는 컨버터와, 복수의 릴레이를 포함하고, 복수의 릴레이의 동작여부에 따라 고압배터리의 에너지가 컨버터에 공급되도록 스위칭하는 전력릴레이부(PRA:Power Relay Assembly)와 전력릴레이부의 구동을 제어하는 차량제어부(VCM:Vehicle Control Module);를 포함하고, 컨버터는 보조배터리측의 출력전압 크기변화에 따라 차량제어부로 전력릴레이부의 구동을 요청하는 구동명령신호를 보내는 컨버터제어부를 포함한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차 보조배터리의 충전제어방법은, 전기자동차의 시동이 오프되는 단계와, 복수개의 전장 부하에 구동전원을 공급하는 보조배터리측의 출력전압을 검출하는 단계와, 검출된 보조배터리측의 출력전압과 설정전압의 크기를 비교하는 단계;와 출력전압이 설정전압 이하인 경우, 컨버터를 구동시켜 보조배터리 충전모드를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 시동을 꺼서 운전을 종료한 경우, 보조배터리의 잔량을 체크하여, 고압배터리의 에너지를 이용하여 충전함으로써, 보조배터리의 방전이 지속됨에 따라 방전종지전압에 도달하여 더 이상 보조배터리를 사용할 수 없는 문제를 해결할 수 있다.
보조배터리의 방전을 방지함으로써, 전기자동차 시스템의 운전을 안정적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
보조배터리의 잔량을 체크할 때, 컨버터의 컨버팅 동작을 오프시킴으로써, 대기전력의 소모를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도(Block Diagram)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조배터리의 충전제어방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조배터리의 충전제어과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 전기자동차의 구성요소를 도시한 블록 구성도(block diagram)이다.
도 1의 블록 구성도를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차를 기능에 따른 구성요소 관점에서 살펴보면 다음과 같다.
본 전기자동차는 고압배터리(110), 전력릴레이부(120), 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130), 컨버터(140), 보조배터리(150), 제 1전압검출부(160), 제 2전압검출부(162), 시동부(170), 전장 부하(180), 배터리관리부(190)를 포함할 수 있다. 제 1전압검출부와 제 2전압검출부를 구분하여 재 기술하였고, 도면에서도 이를 반영하였습니다.
이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다.
고압배터리(110)는, 복수의 배터리로 구성되며, 고전압의 전기에너지를 저장한다. 고압배터리(110)는, 소정의 충전소, 차량 충전설비 또는 가정에서 외부로부터 전원을 공급받아 충전한다.
고압배터리(110)는 전력릴레이부(120)를 사이에 두고, 컨버터(140)의 컨버터 파워부(142)와 연결되어, 컨버터에 에너지를 공급한다.
고압배터리(110)는, 전기자동차의 운행에 필요한 에너지 혹은 전장 부하를 가동시키는데에 필요한 에너지를 공급하는 주 공급원이다.
전력릴레이부(120)는, 스위칭 소자로 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 고압배터리(110)와 컨버터(140)의 컨버터 파워부(142)를 연결하도록 하는 릴레이로 구성되나, 이에 한정하지 않고 동일한 기능을 수행하는 반도체 회로나 바이메탈 스위치로 구성될 수 있다.
전력릴레이부(120)는, 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)의 제어를 받아 동작한다. 전력릴레이부(120)는 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)으로부터 인가되는 신호에 따라, 복수의 릴레이를 스위칭한다.
특히 전력릴레이부(120)는 차량 시동 시 또는 차량의 시동이 꺼지는 경우, 구비되는 복수의 릴레이를 소정 순서에 따라 스위칭함으로써, 차량의 각 부로 고압배터리(110)에 저장된 고전압의 동작전원이 인가되도록 한다. 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)에서 스위치를 온(on)시키면, 고압배터리(110)의 에너지가 컨버터(140)의 컨버터 파워부(142)로 공급될 수 있다.
특히 전력릴레이부(120)는 차량 시동 시, 고전압의 동작전원이 갑자기 공급되지 않도록 순차적으로 릴레이를 제어하여 차량에 안정적으로 전원이 공급되도록 할 수 있다.
차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)는, 전력릴레이부(120)의 on/off를 제어하고, 컨버터(140)의 컨버터 제어부(144)와 상호 신호를 주고 받으면서, 컨버터 파워부(142)의 동작을 제어할 수 있다.
차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)는, 시동부(170)에서 전달되는 시동이 걸렸다는 신호(IGN ON)를 수신할 수 있다. 시동이 걸리게 되면, 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)는, 차량 운전의 전반에 대해서 제어할 수 있다.
차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)는, 배터리관리부(190)를 통해 고압배터리(110)를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 보조배터리(150)의 잔량을 제 1전압검출부(160)에서 검출하여, 설정 전압보다 낮은 잔량이 남아있는 경우, 완전 방전의 위험이 있다.
제 1전압검출부(160)는, 보조배터리 잔량에 대한 정보를 받아, 시동이 걸리지 않은 상태에서 컨버터 제어부(144)로 보조배터리 잔량이 설정된 전압보다 낮다는 신호를 보내게 되고, 컨버터 제어부(144)가 구동되게 된다.
컨버터 제어부(144)는, 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)로 전력릴레이부(120)의 제어를 요청하는 전력릴레이부 제어명령신호를 보낸다. 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)는 제어명령신호를 수신하여, 전력릴레이부(120)를 on시킨다. 전력릴레이부(120)가 온(on)되면, 고압배터리(110)와 컨버터파워부(142)가 연결되어, 고압배터리(110)의 에너지가 컨버터 파워부(142)로 전달된다.
컨버터(140)는, 차량제어부(VCM: Vehicle Control Module)(130)로부터 인가되는 제어신호에 따라 PWM스위칭을 수행하여 수백 볼트(Volt)의 고압배터리(110)전압을 전장 부하에서 요구되는 전압, 대략 12V의 전압으로 변환하는 기능을 담당한다.
컨버터(140)는, 컨버터 파워부(142)와 컨버터 제어부(144)를 포함할 수 있다.
컨버터 파워부(142)는, 전력릴레이부(120)를 사이에 두고, 고압배터리(110)와 연결되어, 전력릴레이부(120)의 릴레이가 온(on)상태가 되면, 고압배터리(110)로부터 에너지를 받아, 보조배터리(150)로 전달 할 수 있다.
컨버터 파워부(142)는 컨버터 제어부(144)의 제어를 받는다. 컨버터 제어부(144)는 시동부(170)에서 보낸 시동 오프(off)신호를 수신하고, 제 1전압검출부(160)로부터 보조배터리 잔량이 설정된 전압보다 낮다는 신호를 수신하면, 컨버터 파워부(142)를 제어하여, 보조배터리 충전모드로 진입한다.
보조배터리 충전모드에서는, 고압배터리(110)의 에너지를 보조배터리(150)로 공급할 수 있다.
컨버터 제어부(144)는, 제 1전압검출부(160)로부터 보조배터리(150)측에서 검출된 전압이 설정 전압보다 낮다는 정보를 수신할 수 있다.
컨버터 제어부(144)는, 보조배터리(150)측의 전압이 설정전압보다 낮은 경우, 가동되게 되고, 보조배터리(150)를 충전하는 보조배터리 충전모드로 진입하게 된다. 보조배터리 충전모드에서 컨버터 제어부(144)는, 차량제어부(130)에 전력릴레이부 가동명령신호를 송신한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보조배터리 충전모드는 보조배터리(150)의 잔류전압이 최대용량의 20%를 설정 전압으로 설정하여, 설정 전압보다 잔류 전압이 낮을 경우, 충전모드가 수행되게 된다.
실험적으로, 보조배터리(150)를 충전함에 있어서, 일정시간이 지나면, 완충이 되므로, 일정시간 동안, 보조배터리(150)를 충전하도록 하며, 일정시간이 지나면 충전을 완료한다.
차량제어부(130)는 전력릴레이부(120)의 가동을 요청하는 전력릴레이부 가동명령신호를 받아, 전력릴레이부(120)를 온(on)상태로 제어한다.
보조배터리(150)는 컨버터(140)에서 인가되는 전장 부하용 전압을 충전하여, 충전된 전압을 각 전장 부하측에 에너지를 공급할 수 있다.
보조배터리(150)측에서 출력되는 전압은 제 1전압검출부(160)에서 검출할 수 있다. 시동부(170)에서 시동이 오프(off)되어 있더라도, 제 1전압검출부(160)는 보조배터리(150)측의 전압을 검출할 수 있다.
제 1전압검출부(160)는, 보조배터리(150)측의 전압을 검출하여, 검출된 전압치를 출력한다.
제 1전압검출부(160)는, 보조배터리의 전압을 측정한 후, 설정된 전압과 측정된 전압치의 크기를 비교한다. 설정된 전압보다 측정된 전압의 크기가 더 낮은 경우, 컨버터(140)의 컨버터 제어부(144)에 이를 알리는 신호를 송신한다.
시동부(170)는, 키 박스와 차량 액세서리 간의 연결, 배터리와 차량의 전선간의 연결, 배터리와 차량의 전선간의 연결 및 배터리와 차량의 전선간의 연결을 온오프(on or off)하는 시동스위칭부(미도시)와, 시동스위칭부를 구동하는 시동스위치 구동부(미도시)를 포함하여 이루어 질 수 있다.
시동부(170)는 자동차 키로 시동거는 차량의 시동부뿐 아니라, 일반적으로 스타트 버튼의 시동부를 포함할 수 있다.
전장 부하(180)는, 전기자동차 혹은 하이브리드 전기자동차에서 운전자의 편리성을 제공하기 위한 전자식 파워스티어링, 워터 펌프, 에어컨, 방향지시등, 테일램프, 헤드램프, 브러시 등을 말하나, 이는 전장 부하의 일예일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리 관리부(BMS: Battery management system)(190)는, 고압배터리(110)의 잔여용량, 충전 필요성을 판단하고, 배터리에 저장된 충전전류를 전기자동차의 각 부로 공급하는데 따른 관리를 수행할 수 있다.
배터리 관리부(BMS: Battery management system)(190)는, 배터리를 충전하고 사용할 때, 배터리 내의 셀 간의 전압차를 고르게 유지하여, 배터리가 과충전되거나 과방전되지 않도록 제어함으로써 배터리의 수명을 연장한다.
또한, 배터리 관리부(BMS: Battery management system)(190)는, 전류사용에 대한 관리를 통해 차량이 장시간 주행할 수 있도록 하고, 공급되는 전류에 대한 보호 회로를 포함한다.
제 1전압검출부(160)는, 보조배터리(150)측의 출력전압을 검출하여, 설정된 전압과 측정된 전압치의 크기를 비교한다. 설정된 전압보다 측정된 전압의 크기가 더 낮은 경우, 컨버터(140)의 컨버터 제어부(144)에 이를 알리는 신호를 송신한다. 제 1전압검출부(160)에 저장된 설정전압은, 보조배터리의 최대용량의 20%정도로 할 수 있다.
이 후의 컨버터 제어부(144)의 역할은 상술한 바와 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조배터리의 충전제어방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도면을 참조하면, 시동부(170)에서 시동이 오프(off)가 되어, 컨버터(140)에 파워가 해제되고, 운전이 종료된다.(S201)
운전이 종료된 상태에서, 제 1전압검출부(160)는, 보조배터리(150)측의 출력전압의 크기를 검출한다.(S203)
시동이 오프(off)된 상태에서도 제 1전압검출부(160)는 동작하며, 컨버터 제어부(144)의 구동을 시작하기 위해서 컨버터 제어부(144)의 대기전력은 최소화한 상태에서 제 1전압검출부(160)에서 측정된 전압치가 설정된 전압보다 작다는 신호를 대기한다. 제 1전압검출부(160)는, 보조배터리(150) 최대 전압의 20%정도를 설정전압으로 하여, 출력전압과 비교할 수 있다. 이 수치는 일 예일 뿐 이에 한정되지 않음을 명시한다.
보조배터리(150)측의 출력전압이 설정전압보다 낮은 경우, 이에 대한 신호를 컨버터 제어부(144)로 송신하여, 컨버터 제어부(144)를 구동시킨다. 컨버터 제어부(144)는, 차량제어부(130)에 전력릴레이부(120)를 온(on)시켜달라는 요청을 하게 된다. 즉, 컨버터 제어부(144)는, 차량제어부(130)로 전력릴레이부(120)구동명령신호를 송신한다.(S207)
차량제어부(130)는, 컨버터 제어부(144)로부터, 전력릴레이부(120) 구동명령신호를 수신하여, 전력릴레이부(120)의 스위치를 온(on)시켜, 고압배터리(110)와 컨버터 파워부(142)를 연결시킨다.(S209)
컨버터 파워부(142)는, 컨버터 제어부(144)로 시동부(170)로부터 시동 오프(off)라는 IGN-OFF신호와, 제 1전압검출부(160)로부터 보조배터리 잔량이 설정된 전압보다 낮다는 신호를 모두 받으면, 보조배터리 충전모드로 진입하여 고압배터리(110)의 에너지를 보조배터리(150)로 공급하게 된다. 즉, 보조배터리(150)의 충전을 수행한다.(S211)
보조배터리(150)의 충전이 완료되었는지 여부는, 실험적으로 측정한 시간에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 실험적으로 결정된 일정시간이 지나면, 전력릴레이부(120)를 오프(off)하여, 충전을 종료할 수 있다. (S213)
일예로, 보조배터리(150)의 최대전압의 50%에서 60%정도가 되었다고 추정되는 시간에 충전을 완료하게 된다. 이 수치는 일예일뿐 이에 한정되지 않는다.
이로써, 보조배터리의 방전이 지속됨에 따라 방전종지전압에 도달하여 더 이상 보조배터리를 사용할 수 없는 문제를 해결할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조배터리의 충전제어과정을 도시한 흐름도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저 IGN OFF신호가 입력되면(시동이 off상태임을 알리는 신호), 전기자동차는 슬립모드(Sleep Mode)로 진입한다.
슬립모드(Sleep Mode)는, 전기자동차에서, 시동이 오프(off)되면, 차량제어부(130)로 IGN OFF신호가 입력되게 되고, 차량제어부(130)는 전력릴레이부(120)를 제어하여, 전력릴레이부(120)의 스위치를 오프(off)상태로 제어한다.
전력릴레이부(120)의 스위치가 오프(off)됨에 따라서, 고압배터리(110)과 컨버터(140)의 연결이 해제된다. 즉, 컨버터(140)에 파워가 공급되지 않기 때문에, 컨버터는 슬립모드로 진입한다.
슬립모드상태에서 제 1전압검출부(160)는, 보조배터리(150)측의 출력전압을 측정하여, 설정전압이하인 경우 보조배터리 충전모드로 진입한다.
보조배터리 충전모드는, 컨버터 제어부(144)가 시동 off신호와 보조배터리 잔량이 설정된 전압보다 낮다는 신호를 모두 받아서, 차량제어부(130)로 전력릴레이부 구동명령신호를 송신하여 전력릴레이부가 온(on) 상태가 되면, 고압배터리(110)의 에너지가 보조배터리(150)로 공급되어 충전되고 있는 상태이다..
보조배터리 충전모드에서 보조배터리를 충전하는 도중 일정시간이 경과되면, 다시 슬립모드로 돌아간다.
슬립모드로 돌아가기 위해서는 고압배터리(110)와 보조배터리(150)를 연결하는 전력릴레이부(120)의 스위치를 오프(off)시켜, 보조배터리(150)의 충전을 중지한다. 차량제어부(130)는 전력릴레이부(120)의 온(on)시간을 측정하여, 일정시간이 지나면 전력릴레이부(120)를 오프(off)상태로 제어한다.
전력릴레이부(120)가 오프(off)상태가 되면, 고압배터리(110)와 컨버터의 연결도 해제되어, 컨버터(140)에 구동전원이 공급되지 않게 되므로, 컨버터는 다시 슬립모드로 돌아가게 된다.
반대로, 시동이 온(on)상태로 IGN ON신호가 입력되면, 노말모드(Normal Mode)로 들어가게 된다. 노말모드(Normal Mode)는 시동이 온(on)되어서, 전기자동차가 정상적으로 운전하게 되는 상태이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (11)

  1. 전기자동차를 구동하는 고압배터리와 복수개의 전장 부하 및 상기 복수개의 전장 부하에 구동전원을 공급하는 보조배터리를 포함하는 전기자동차에 있어서,
    상기 보조배터리측의 출력 전압을 검출하는 제 1전압검출부;
    PWM스위칭을 수행하여 상기 고압배터리의 전압을 상기 전장 부하에서 요구되는 전압으로 변환하는 컨버터;
    복수의 릴레이를 포함하고, 상기 복수의 릴레이의 동작여부에 따라 상기 고압배터리의 에너지가 상기 컨버터에 공급되도록 스위칭하는 전력릴레이부(PRA:Power Relay Assembly);
    상기 전력릴레이부의 구동을 제어하는 차량제어부(VCM:Vehicle Control Module);를 포함하고,
    상기 컨버터는, 상기 보조배터리의 출력전압 크기변화에 따라, 상기 보조배터리의 충전을 위해 상기 차량제어부로 상기 전력릴레이부의 구동을 요청하는 구동명령신호를 보내는 컨버터 제어부를 포함하는 전기자동차.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는,
    상기 제 1전압검출부에서 검출된 상기 보조배터리측의 출력전압크기가 설정전압 이하인 경우 상기 차량제어부로 상기 전력릴레이부 구동명령신호를 보내는 전기자동차.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차량제어부는,
    상기 컨버터 제어부로부터 상기 전력릴레이부 구동명령신호를 받아, 전력릴레이를 구동하여, 상기 보조배터리를 충전하는 전기자동차.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터 제어부는,
    상기 보조배터리를 충전하는 시간이 일정시간이상인 경우, 상기 전력릴레이부 구동명령신호 송신을 중지하여 충전을 종료하는 전기자동차.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전기자동차의 시동을 온오프하는 시동부를 더 포함하고,
    상기 컨버터 제어부는 상기 시동부에서 보낸 시동 오프 신호를 수신한 경우 상기 보조배터리의 충전을 위해 상기 차량제어부로 상기 전력릴레이부의 구동을 요청하는 구동명령신호를 보내는 전기자동차.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터는, 상기 전력릴레이부를 사이에 두고 상기 고압배터리와 연결되어, 상기 전력릴레이부가 구동되면 상기 고압배터리로부터 에너지를 받아 상기 보조배터리로 전달하는 컨버터 파워부를 더 포함하는 전기자동차.
  7. 복수개의 전장 부하 및 상기 복수개의 전장 부하에 구동전원을 공급하는 보조배터리측의 출력전압을 검출하는 단계;
    상기 검출된 보조배터리측의 출력전압과 설정전압의 크기를 비교하는 단계;및
    상기 출력전압이 상기 설정전압 이하인 경우, 컨버터를 구동시켜 상기 보조배터리 충전모드를 수행하는 단계;를 포함하는 전기자동차 보조배터리의 충전제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 보조배터리 충전모드는 컨버터에서 고압배터리와 상기 컨버터를 연결하는 릴레이 구동명령신호를 보내는 단계;및
    상기 고압배터리의 에너지가 상기 보조배터리로 공급되는 단계;
    를 포함하는 전기자동차 보조배터리의 충전제어방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 고압배터리의 에너지가 보조배터리로 공급되는 단계는,
    일정시간 지속된 후 종료되는 전기자동차 보조배터리의 충전제어방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 설정전압은, 보조배터리의 충전상태가 완충상태의 20%인 전기자동차 보조배터리의 충전제어방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    전기자동차의 시동이 오프되는 단계를 더 포함하고,
    상기 전기자동차의 시동이 오프되면, 상기 컨버터를 구동시켜 상기 보조배터리 충전모드를 수행하는 충전제어방법.
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