[go: up one dir, main page]

KR102394840B1 - 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102394840B1
KR102394840B1 KR1020170161692A KR20170161692A KR102394840B1 KR 102394840 B1 KR102394840 B1 KR 102394840B1 KR 1020170161692 A KR1020170161692 A KR 1020170161692A KR 20170161692 A KR20170161692 A KR 20170161692A KR 102394840 B1 KR102394840 B1 KR 102394840B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage battery
low
driving
driving situation
vehicle controller
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020170161692A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190062976A (ko
Inventor
최광석
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020170161692A priority Critical patent/KR102394840B1/ko
Publication of KR20190062976A publication Critical patent/KR20190062976A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102394840B1 publication Critical patent/KR102394840B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • 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]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109—Braking
    • B60W30/18127—Regenerative braking
    • 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
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0062—Adapting control system settings
    • B60W2050/0075—Automatic parameter input, automatic initialising or calibrating means
    • B60W2050/009—Priority selection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2530/00—Input parameters relating to vehicle conditions or values, not covered by groups B60W2510/00 or B60W2520/00
    • B60W2530/13—Mileage
    • 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
    • B60Y2200/92—Hybrid 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치가 개시된다. 저전압 배터리 관리 장치는, 연결수단을 통해 엔진과 연결된 모터에 전기적으로 연결되는 고전압 배터리, 상기 고전압 배터리와 전기적으로 연결되며 전장 부하에 전원을 공급하는 저전압 배터리, 주행 상황 정보에 따라 상기 고전압 배터리 또는 저전압 배터리에 대한 우선 순위 충전 제어를 수행하는 차량 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법{Apparatus and Method for managing low voltage battery according to driving situations}
본 발명은 저전압 배터리 관리 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 주행 상황에 따른 차량의 저전압 배터리 관리 장치 및 방법
일반적으로 하이브리드 차량의 경우, 전력의 부족은 결국 알터네이터와 배터리의 용량 증대를 요구한다. 따라서, 와이어링(wiring)/하네스(harness)의 증대 및/또는 차량의 중량 증가를 필요로 하게 된다.
일반적으로, 전장부하 등에 전력을 공급하는 보조 배터리(예를 들면 약 12V의 출력 전압을 들 수 있음)로 공급할 수 있는 최대 파워 용량(최대 약 2.5kW가 됨)은 제한적이기 마련이다.
그런데, 내적 요인으로 신기술 부품 개발 적용이 확대되어 가고, 이에 따라 전기 소모량이 증가하고 있다. 또한, 외적 요인으로는 연비 및 배기가스 규제 강화 또는 운전의 편의성 향상이 요구되고 있다.
따라서, 보조 배터리가 제공하는 이상의 전력이 요구될 경우, 보조 배터리외에도 다른 전원 체계(예를 들면 약 41V, 48V 등의 출력 전압을 들 수 있음)를 갖는 메인 배터리가 사용되고 있다. 이러한 구조를 갖는 차량을 마이크로 하이브리드 차량이라고 한다.
그런데, 이러한 마이크로 하이브리드 차량의 경우, 주 동력원은 엔진이다. 따라서, 엔진이 동작할 수 없으면, 차량 주행이 불가하므로, 엔진이 항상 구동 가능 상태로 유지되어야 한다. 이를 위해 저전압 배터리의 충전량 관리가 중요하다.
하지만, 저전압 배터리의 충전량 확보에만 치중하여 고전압 배터리의 충전량을 관리를 하지 않으면, 차량의 기능에 제한이 발생하는 문제점이 발생한다.
1. 한국공개특허번호 제10-2013-0136780호 2. 한국공개특허번호 제10-2005-0045591호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 차량의 연비 효율을 높이고, 차량의 기능을 완활히 수행하고 저전압 배터리의 충전량을 안정적으로 확보하기 위해 발전시 고전압 배터리와 저전압 배터리 사이에 상황에 맞도록 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 차량의 연비 효율을 높이고, 차량의 기능을 완활히 수행하고 저전압 배터리의 충전량을 안정적으로 확보하기 위해 발전시 고전압 배터리와 저전압 배터리 사이에 상황에 맞도록 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치를 제공한다.
상기 저전압 배터리 관리 장치는,
연결수단을 통해 엔진과 연결된 모터에 전기적으로 연결되는 고전압 배터리;
상기 고전압 배터리와 전기적으로 연결되며 전장 부하에 전원을 공급하는 저전압 배터리; 및
주행 상황 정보에 따라 상기 고전압 배터리 또는 저전압 배터리에 대한 우선 순위 충전 제어를 수행하는 차량 제어기;를 포함한다.
여기서, 상기 주행 상황 정보는 회생제동 및 토크 보조의 빈도수가 미리 설정되는 기준값을 초과하는 지에 따라 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하면 비정속 주행인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하지 않으면 정속 주행인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 정속 주행이면 상기 우선 순위 충전 제어를 통해 상기 저전압 배터리부터 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 비정속 주행이면 상기 우선 순위 충전 제어를 통해 상기 고전압 배터리의 목표 사용 영역을 확대하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 고전압 배터리의 목표 사용 영역의 확대후 상기 저전압 배터리가 미리 설정된 최소 유지 충전량을 유지하지 못하면 상기 저전압 배터리부터 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 우선 순위 충전 제어는 차량의 발전시 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 모터는 상기 연결 수단을 통해 상기 엔진의 크랭크 샤프트 축과 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 연결 수단은 벨트인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 모터는 인버터 일체형의 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고전압 배터리는 슈퍼 커패시터 또는 리튬 이온 배터리인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 차량 제어기가 주행 상황 정보를 획득하는 정보 획득 단계; 및 상기 차량 제어기가 주행 상황에 따라 고전압 배터리 또는 저전압 배터리에 대한 우선 순위 충전 제어를 수행하는 제어 수행 단계;를 포함하는 하는주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 방법을 제공할 수 있다.
이때, 상기 정보 획득 단계는, 상기 차량 제어기가 회생제동 및 토크 보조의 빈도수를 미리 설정되는 기준값을 초과하는 지에 따라 상기 주행 상황 정보를 결정하는 결정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 결정 단계는, 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하면 상기 주행 상황 정보를 비정속 주행으로, 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하지 않으면 정속 주행으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 저전압 배터리 관리 방법은, 상기 비정속 주행의 결정 이후, 상기 차량 제어기가 상기 고전압 배터리의 목표 사용 영역의 확대하는 단계; 및 확대 후 상기 저전압 배터리가 미리 설정된 최소 유지 충전량을 유지하지 못하면 상기 차량 제어기가 상기 저전압 배터리부터 충전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 발전 시 고전압 배터리와 저전압 배터리 사이에 상황에 맞는 적절한 우선 순위 제어 하여 차량 기능을 원활히 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 연비 효율을 극대화할 수 있고, 안전한 차량 주행성능을 확보할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 저전압 배터리 관리 장치에서 고전압 배터리와 저전압 배터리 간의 전원을 변경하는 컨버터 및 이를 제어하는 컨버터 제어기와 다른 구성요소들간 관계를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 차량 제어기의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 상기 저전압 배터리 관리 장치(100)는, 차량 제어기(110), 차량 제어기(110)의 제어에 따라 충전 또는 방전하는 고전압 배터리(120), 고전압 배터리(120)와 전기적으로 연결되어 전장 부하(10)에 전원을 공급하는 저전압 배터리(130), 고전압 배터리(120)와 전기적으로 연결되는 모터(150), 이 모터(150)와 연결수단(151)을 통해 연결되는 엔진(140), 차량의 변속을 수행하는 변속기(160) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
차량 제어기(110)는 주행 상황 정보에 따라 상기 고전압 배터리(120) 또는 저전압 배터리(130)에 대한 우선 순위 충전 제어를 수행한다. 부연하면, 회생제동 및 토크 보조가 빈번히 일어나는 비정속 주행에서는 모터(150)의 구동 빈도수가 늘어나므로, 고전압 배터리의 목표 사용 영역을 넓히고, 발전시 우선 순위 충전 제어를 고전압 배터리(120)의 관리에 우선순위를 두어 제어한다.
고전압 배터리(120)의 관리를 우선하여 발전하면 토크 보조시에 필요한 전기 에너지 확보가 용이하여, 연비 효과를 극대화 가능하다.
반면 회생제동 및 토크 보조가 빈번히 일어나지 않는 주행조건(정속 주행) 의 경우, 엔진(140)이 주 동력원이 되므로 발전시 저전압 배터리의 충전량(SOC: State Of Charge) 확보에 우선 순위를 두어 제어한다. 즉, 고전압 배터리의 충전량보다 저전압 배터리의 목표 충전량을 우선 확보하여 차량 주행성능을 확보한다.
고전압 배터리(120)는 슈퍼 커패시터, 리튬 이온 배터리가 될 수 있다. 물론, 이외에도 니켈 메탈 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 전고체 배터리 등의 전기 차량용 고전압 배터리가 될 수 있다. 또한, 고전압 배터리(120)는 하나의 배터리 셀이 될 수도 있고, 이러한 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 구성되는 배터리 팩이 될 수도 있다.
배터리 셀은 원통형 셀(cylindrical cell), 각형 셀(prismatic cell), 파우치형 셀 등으로 설계될 수 있다. 파우치형 셀들은 박막으로 구성된 유연한 커버를 포함하고, 상기 커버 내에는 배터리 셀의 전기적 구성 요소들이 배치되어 있다.
하나의 배터리 셀 내에서 최적의 공간 이용을 구현하기 위해서는 특히 파우치형 셀들이 사용된다. 상기 파우치형 셀들은 또한 높은 용량과 더불어 적은 중량을 특징으로 한다.
이러한 전술한 파우치형 셀들의 에지들은 조인트(sealing joint)(미도시)를 포함한다. 부연하면, 상기 조인트는 배터리 셀들의 2개의 박막을 연결하고, 상기 박막들은 그로 인해 형성된 공동부 내에 추가의 부품들을 포함한다.
고전압 배터리(120)는 출력 전압이 약 48V가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
저전압 배터리(130)는 일반적으로 납산 배터리(lead acid battery)가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 니켈 메탈 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 리튬이온 배터리가 될 수 있다. 저전압 배터리(130)는 고전압 배터리(120)로부터 충전 전원을 받아 충전된다.
물론, 이를 위해 고전압 배터리(120)와 저전압 배터리(130) 사이에 저전압 컨버터(미도시)가 구성될 수 있다. 물론, 별도로 저전압 컨버터를 구성하지 않고 고전압 배터리(120) 또는 저전압 배터리(130)에 통합하여 구성하는 것도 가능하다. 또한, 저전압 배터리(130)는 램프 등의 전장 부하(10)에 전원을 공급한다.
고전압 배터리 및/또는 저전압 배터리의 상태 정보로는 SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health), DOD(Depth Of Discharging) 및 SOF(State Of Function) 등을 들 수 있다.
엔진(140)은 가솔린을 연료로하는 CVVT(Continuous Variable Valve Timing), DOHC(Double Over Head Camshaft), CVT(Continuous Valve Timing), GDI(Gasoline Direct Injection), MPI(Multi Point Injection) 엔진, 디젤을 연료로하는 CRDI(Common Rail Direct Injection,), HTI(High direction Turbo Intercooler), VGT(Variable Geometry Turbocharge) 엔진, 가스를 연료로하는 LPi(Liquid Propane injection) 엔진 등이 될 수 있다. 이 엔진(140)에는 엔진(140)의 시작을 수행하는 스타터(141)가 구성된다.
모터(150)는 인버터 일체형의 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator)가 될 수 있다. 부연하면, 모터(150)는 인버터 기능을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 모터(150) 내에서 발생하는 3상 교류의 발전 전력을 직류로 변환하여 출력하거나, 역으로 직류를 3상 교류로 변환하여 모터(150)를 구동하는 것이 가능하다. 물론, 도면에서는 모터(150)로만 도시되어 있으나, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit)를 포함할 수 있다.
특히, 모터(150)는 FULL HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모터와 달리 영구자석형과 전자석으로 이루어져 있다. 즉, 스테이터(미도시)는 영구자석형이고, 로터(미도시)는 전자석으로 구성된다. 따라서, 모터(150)를 구동하기 위해서는 먼저 로터의 전자석을 자화(Preflux) 시키기 위한 여자 전류를 흘려 준다.
엔진(140)은 모터(150)와 연결 수단으로 연결된다. 이 연결 수단으로는 벨트를 들 수 있다. 따라서, 모터(150)가 엔진(140)에 토크 보조를 하거나, 회생 제동을 통해 모터(150)가 역회전하여 발전한다.
변속기(160)로는 자동 변속기, CVT(Continuously Variable Transmission), AMT(Automated Manual Transmission), DCT(Dual Clutch Transmission) 등이 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 저전압 배터리 관리 장치에서 고전압 배터리와 저전압 배터리 간의 전원을 변경하는 컨버터 및 이를 제어하는 컨버터 제어기와 다른 구성요소들간 관계를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 2를 참조하면, 고전압 배터리(120)와 저전압 배터리(130) 사이에 컨버터(210)가 구성된다.
컨버터(210)는 저전압 컨버터(LDC: Low DC-DC Converter)가 되며 강압을 수행한다. 즉, 48V에서 12V로 변환한다. 물론, 양방향 컨버터(Bidirectional converter)가 사용될 수 있으며, 강압 또는 승압을 수행할 수 있다. 이러한 컨버터(210)를 제어하기 위해 컨버터 제어기(230)가 구성될 수도 있으며, 컨버터 제어기(230)를 별도로 구성하지 않고 차량 제어기(110)에 구성하는 것도 가능하다.
BMS(Battery Management System)(220)는 고전압 배터리(120) 및/또는 저전압 배터리(130)를 관리하는 기능을 수행한다. 본 발명의 일실시예에서는 이해를 위해 BMS(220)가 고전압 배터리 및/또는 저전압 배터리와 분리되어 도시되어 있으나, 고전압 배터리 및/또는 저전압 배터리 내에 구성될 수도 있다.
도 3은 도 1에 도시된 차량 제어기의 세부 구성도이다. 도 3을 참조하면, 차량 제어기(110)는, 주행 상황 정보를 획득하기 위한 주행 상황 조건을 실행하는 조건 실행부(310), 주행 상황 정보를 획득하여 주행 상황을 정속 주행 또는 비정속 주행으로 판단하는 판단부(320), 정속 주행에 따라 상기 고전압 배터리 또는 저전압 배터리에 대한 우선 순위 충전 제어를 수행하여 충전을 실행하는 충전 실행부(330) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 …부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 전기차 기능이 시작되면, 작은 가감속 주행에 따른 회생 제동 및 토크 보조가 있는 지를 결정한다(단계 S410,S420). 즉, 차량 제어기(도 1의 110)가 회생제동 및 토크 보조의 빈도수를 미리 설정되는 기준값을 초과하는 지를 판단한다.
결정 결과, 단계 S420에서 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하지 않으면 정속 주행으로 결정하고, 저전압 배터리(도 1의 130)부터 충전하고, 충전이 목표에 도달하면 고전압 배터리(도 1의 120)를 충전한다(단계 S421,S423,S425).
이와 달리, 결정 결과, 단계 S420에서 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하면 상기 주행 상황 정보를 비정속 주행으로 결정하고, 상기 비정속 주행의 결정 이후, 상기 차량 제어기(110)가 상기 고전압 배터리(120)의 목표 사용 영역의 확대하고 회생제동 모드로 진입한다(단계 S430,S440).
이후, 상기 저전압 배터리(130)가 미리 설정된 최소 유지 충전량을 유지하는지를 판단한다(단계 S450). 단계 S450에서 최소 유지 충전량을 충족하지 못하면 상기 차량 제어기(110)가 상기 저전압 배터리(130)부터 충전하여 단계 S450을 반복한다.
이와 달리, 단계 S450에서 저전압 배터리(130)가 최소 유지 충전량을 유지하면 고전압 배터리(120)부터 충전하고, 충전이 목표에 도달하면 저전압 배터리(130)를 충전한다(단계 S460,S470,S480).
주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이때 다양한 컴퓨터 수단은 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
100: 저전압 배터리 관리 장치
110: 차량 제어기 120: 고전압 배터리
130: 저전압 배터리 140: 엔진
150: 모터 151: 연결 수단
160: 변속기

Claims (14)

  1. 연결수단을 통해 엔진과 연결된 모터에 전기적으로 연결되는 고전압 배터리;
    상기 고전압 배터리와 전기적으로 연결되며 전장 부하에 전원을 공급하는 저전압 배터리; 및
    주행 상황 정보에 따라 상기 고전압 배터리 또는 저전압 배터리에 대한 우선 순위 충전 제어를 수행하는 차량 제어기;를 포함하며,
    상기 주행 상황 정보는 회생제동 및 토크 보조의 빈도수가 미리 설정되는 기준값을 초과하는 지에 따라 결정되고,
    상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하면 비정속 주행이고, 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하지 않으면 정속 주행인 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정속 주행이면 상기 우선 순위 충전 제어를 통해 상기 저전압 배터리부터 충전하는 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비정속 주행이면 상기 우선 순위 충전 제어를 통해 상기 고전압 배터리의 목표 사용 영역을 확대하는 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는 상기 고전압 배터리의 목표 사용 영역의 확대후 상기 저전압 배터리가 미리 설정된 최소 유지 충전량을 유지하지 못하면 상기 저전압 배터리부터 충전하는 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 우선 순위 충전 제어는 차량의 발전시 수행되는 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터는 상기 연결 수단을 통해 상기 엔진의 크랭크 샤프트 축과 연결되며, 상기 연결 수단은 벨트인 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터는 인버터 일체형의 MHSG(Mild Hybrid Starter and Generator)인 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압 배터리는 슈퍼 커패시터 또는 리튬 이온 배터리인 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치.
  11. 차량 제어기가 주행 상황 정보를 획득하는 정보 획득 단계; 및
    상기 차량 제어기가 주행 상황에 따라 고전압 배터리 또는 저전압 배터리에 대한 우선 순위 충전 제어를 수행하는 제어 수행 단계;를 포함하며,
    상기 고전압 배터리는 연결수단을 통해 엔진과 연결된 모터에 전기적으로 연결되고, 상기 저전압 배터리는 상기 고전압 배터리와 전기적으로 연결되며 전장 부하에 전원을 공급하고,
    상기 정보 획득 단계는,
    상기 차량 제어기가 회생제동 및 토크 보조의 빈도수를 미리 설정되는 기준값을 초과하는 지에 따라 상기 주행 상황 정보를 결정하는 결정 단계;를 포함하고,
    상기 결정 단계는,
    상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하면 상기 주행 상황 정보를 비정속 주행으로, 상기 빈도수가 상기 기준값을 초과하지 않으면 정속 주행으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 비정속 주행의 결정 이후, 상기 차량 제어기가 상기 고전압 배터리의 목표 사용 영역의 확대하는 단계; 및
    확대 후 상기 저전압 배터리가 미리 설정된 최소 유지 충전량을 유지하지 못하면 상기 차량 제어기가 상기 저전압 배터리부터 충전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로하는 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 방법.
KR1020170161692A 2017-11-29 2017-11-29 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법 Active KR102394840B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170161692A KR102394840B1 (ko) 2017-11-29 2017-11-29 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170161692A KR102394840B1 (ko) 2017-11-29 2017-11-29 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190062976A KR20190062976A (ko) 2019-06-07
KR102394840B1 true KR102394840B1 (ko) 2022-05-06

Family

ID=66849731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170161692A Active KR102394840B1 (ko) 2017-11-29 2017-11-29 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102394840B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011055682A (ja) 2009-09-04 2011-03-17 Autonetworks Technologies Ltd 補助バッテリ給電システムおよび補助バッテリ給電方法
KR101459485B1 (ko) 2013-11-22 2014-11-20 현대자동차 주식회사 친환경 차량의 저전압 직류 변환장치 출력 제어 시스템 및 그 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050045591A (ko) 2003-11-12 2005-05-17 현대자동차주식회사 차량의 42ｖ 시스템용 하이브리드 에너지 저장장치
KR100579297B1 (ko) * 2004-06-29 2006-05-11 현대자동차주식회사 4륜 하이브리드 전기자동차의 디씨/디씨 컨버터 제어장치및 방법
KR100579298B1 (ko) * 2004-07-06 2006-05-11 현대자동차주식회사 환경 차량의 보조 배터리 충전 제어방법
KR101103877B1 (ko) * 2009-07-30 2012-01-12 현대자동차주식회사 하이브리드차량의 가변 전압 제어 방법
KR101826537B1 (ko) 2012-06-05 2018-03-22 현대자동차 주식회사 친환경 차량의 모터토크 제어장치 및 방법
KR101558705B1 (ko) * 2013-12-26 2015-10-07 현대자동차주식회사 배터리 충전 제어 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011055682A (ja) 2009-09-04 2011-03-17 Autonetworks Technologies Ltd 補助バッテリ給電システムおよび補助バッテリ給電方法
KR101459485B1 (ko) 2013-11-22 2014-11-20 현대자동차 주식회사 친환경 차량의 저전압 직류 변환장치 출력 제어 시스템 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190062976A (ko) 2019-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102383451B1 (ko) 차량 발전 제어 장치 및 방법
CN107585158B (zh) 车辆及其控制方法
KR102417380B1 (ko) 엔진 시동 시퀀스 제어 장치 및 방법
US20210151809A1 (en) Capacitor assisted battery modules and systems
CN108223151B (zh) 用于控制车辆发动机的启动的装置和方法
US9074570B2 (en) Method and system for controlling output of hybrid starter generator
KR102440522B1 (ko) 외부 에너지원을 이용한 충전량 가변 제어 장치 및 방법
JP6582509B2 (ja) 車両用電源システム
CN108216081B (zh) 用于诊断车辆中的传动带的劣化的系统和方法
US9221349B2 (en) Charging system for vehicle and vehicle comprising the same
KR20190073181A (ko) 마일드 하이브리드 차량의 제어 방법
KR20210104313A (ko) 차량용 전력 변환 장치 및 방법
KR102529448B1 (ko) 주행중 엔진 제어 방법
KR102394840B1 (ko) 주행 상황에 따른 저전압 배터리 관리 장치 및 방법
US10351123B2 (en) Method for controlling hybrid vehicle
JP4930420B2 (ja) 車載用電源装置
De Caro et al. Energy balance assessment on vehicles with electrically assisted internal combustion engines
KR20160142727A (ko) 하이브리드 차량의 엔진 기동 시점 제어 방법 및 그 제어 장치
WO2021255939A1 (ja) エンジン発電機
CN111371161A (zh) 一种电动汽车用蓄电池的充电方法及充电系统
Niu et al. The impact of variable and fixed DC supplies on the design of EV traction drives
JP2017100573A (ja) ハイブリッド車両及びその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20171129

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20201014

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20171129

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20220103

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20220315

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20220502

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20220503

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration