KR101766040B1

KR101766040B1 - 차량용 배터리 충전 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101766040B1
Application number: KR1020150132164A
Authority: KR
Inventors: 최금림; 이재왕
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-08-07
Also published as: US20170080810A1; US20180099572A1; US9878623B2; KR20170034021A; US10131233B2

Abstract

차량의 구동부에 전력을 공급하는 고전압배터리; 차량의 전장 부하에 전력을 공급하는 보조배터리; 고전압배터리와 보조배터리의 사이를 연결하는 제1전압컨버터; 고전압배터리와 전장 부하의 사이를 연결하는 제2전압컨버터; 일측이 제1전압컨버터와 보조배터리의 사이 지점에 연결되고, 타측이 제2전압컨버터와 전장 부하의 사이 지점에 연결된 스위치; 및 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 고장유무 및 보조배터리의 충전 필요여부에 따라 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 온/오프 및 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부;를 포함하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템이 소개된다.

Description

차량용 배터리 충전 제어 시스템 및 방법{BATTERY CHARGING CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 컨버터의 출력 전압을 제어하여 보조배터리 충전 시 발생할 수 있는 전력소비를 감소시킬 수 있는 차량용 배터리 충전 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근 화석연료를 연료로 사용하는 일반 내연기관 자동차는 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발 등의 문제점을 가지고 있다. 또한 지구상에 존재하는 화석연료는 그 양이 한정되어 있기 때문에 언젠가는 고갈이 될 수 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 전기모터를 통해 구동하는 전기자동차(Electric Vehicle), 엔진과 전기모터를 통해 구동하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle)와 연료전지에서 생성되는 전력으로 전기모터를 구동하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Vehicle)등이 친환경 자동차로써 개발되고 있다.

이러한 친환경 자동차에는 전력변환장치가 탑재되게 되는데, 전력변환장치는 일반적으로 고전압 배터리와 보조배터리 및 고전압 배터리의 전압을 보조배터리 충전을 위한 전압으로 변환시켜 주는 LDC(Low Voltage DC/DC Converter)로 구성되어 있다.

이에 따라, 하이브리드 자동차 및 전기자동차 등의 친환경자동차는 고전압배터리와 보조배터리 2가지를 병행하여 사용하되, 고전압배터리는 차량 구동계나 에어컨, 히터 등의 특수 전원을 공급하고, 보조배터리는 일반 차량의 시스템과 마찬가지로 저전압 차량부하에 전원을 공급한다. 또한 보조 배터리에 지속적인 차량부하 전원공급으로 인하여 보조배터리 전원이 부족한 경우 LDC를 이용하여 보조배터리를 충전하고 있다.

따라서 LDC를 이용한 보조배터리 충전하는 시스템 및 방법에 있어서도 다양한 기술개발이 이루어지고 있는바, 공개특허공보 2014-0078859 A "전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법"에서도 보조배터리의 주기적 충전을 통해 차량 시동 성능 및 보조배터리 내구 성능을 확보할 수 있는 보조배터리 충전 방법에 대하여 기재하고 있다.

그러나 이에 따르더라도 일반적으로 보조배터리와 차량 부하는 LDC의 출력단자와 병렬로 연결되어 구성되기 때문에, 보조배터리 충전을 위하여 LDC의 전압을 가변제어 할 시에 차량 부하에서 소모되는 파워도 영향을 받아 차량의 연비가 낮아지는 문제점이 존재하였다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 2014-0078859 A

본 발명은 보조배터리 충전을 위하여 LDC 전압을 가변 제어하더라도 차량 부하에서 소모되는 전력이 고정되도록 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 제어 시스템은 차량의 구동부에 전력을 공급하는 고전압배터리; 차량의 전장 부하에 전력을 공급하는 보조배터리; 고전압배터리와 보조배터리의 사이를 연결하는 제1전압컨버터; 고전압배터리와 전장 부하의 사이를 연결하는 제2전압컨버터; 일측이 제1전압컨버터와 보조배터리의 사이 지점에 연결되고, 타측이 제2전압컨버터와 전장 부하의 사이 지점에 연결된 스위치; 및 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 고장유무 및 보조배터리의 충전 필요여부에 따라 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 온/오프 및 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부;를 포함한다.

제어부는 제1전압컨버터 또는 제2전압컨버터에 고장이 있는 경우 스위치를 온하는 것을 특징으로 한다.

제1전압컨버터의 출력 단자전압은 제2전압컨버터의 출력 단자전압보다 높은 것을 특징으로 한다.

제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요한 경우 제1전압컨버터와 제2전압컨버터를 온하고, 스위치는 오프하는 것을 특징으로 한다.

제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요 없는 경우 제1전압컨버터는 오프하며, 제2전압컨버터는 온하고, 스위치는 오프하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 제어 시스템은 차량의 구동부에 전력을 공급하는 고전압배터리; 차량의 전장 부하에 전력을 공급하는 보조배터리; 고전압배터리와 보조배터리의 사이를 연결하는 제1전압컨버터; 보조배터리와 전장 부하의 사이를 연결하는 제2전압컨버터; 일측이 보조배터리와와 제2전압컨버터 사이 지점에 연결되고, 타측이 제2전압컨버터와 전장 부하의 사이 지점에 연결되어 제2전압컨버터와 병렬로 연결된 스위치; 및 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 고장유무 및 보조배터리의 충전 필요여부에 따라 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

제1전압컨버터 출력단자 전압은 제2전압컨버터 출력단자 전압 이상이고, 미리 설정된 출력전압범위 내에서 가변되며, 제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 고장유무 및 보조배터리의 충전 필요여부에 따라 스위치의 온/오프와 제1전압컨버터의 출력 단자전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.

제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요한 경우 제1전압컨버터의 출력 단자전압을 미리 설정된 출력전압범위내에서 최대출력전압으로 설정하고, 스위치는 오프하는 것을 특징으로 한다.

제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요 없는 경우 제1전압컨버터의 출력 단자전압을 미리 설정된 출력전압범위내에서 최소출력전압으로 설정하고, 스위치는 오프하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 제어 방법은 제어부에서 차량에 마련된 제1전압컨버터 및 제2전압컨버터의 고장유무를 판단하는 고장판단단계; 제1전압컨버터 및 제2전압컨버터에 고장이 없는 경우, 제어부에서 보조배터리 충전 필요 유무를 판단하는 충전필요판단단계; 및 보조배터리 충전이 필요한 경우, 제어부에서 보조배터리 입력단자와 제2전압컨버터의 출력단자 전압보다 높은 전압을 출력할 수 있는 제1전압컨버터의 출력단자를 연결하여 보조배터리를 충전하고, 차량 전장부하의 입력단자와 제2전압컨버터 출력단자를 연결하여 전장부하를 가동하는 충전단계;를 포함한다.

충전필요판단단계 이후에는, 보조배터리 충전이 필요 없는 경우, 제어부에서 제1전압컨버터의 가동을 중지하고, 보조배터리와 차량 부하의 입력단자를 제2전압컨버터의 출력단자와 병렬로 연결하는 전력공급단계;를 포함한다.

상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 보조배터리 충전을 위하여 LDC 출력전압을 상승시키더라도 차량 부하에 영향을 주지 않으므로 차량 부하 내구성이 향상된다.

둘째, LDC 출력전압 상승에 따라 차량 부하에 걸리는 전압이 상승되지 않으므로 차량 부하에 의한 소모전력이 감소되어 차량 연비가 향상된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 제어 시스템 구성도1
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 제어 시스템 구성도2
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 제어 방법 순서도

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 제어 시스템 구성은 크게 도1과 도2의 경우 두 가지로 나누어 고려해 볼 수 있다. 도1과 도2 모두 보조배터리(200) 충전을 위한 LDC와(도1과 도2상 제1전압컨버터(300)) 전장부하(700)에 전원을 제공하기 위한 LDC가(도1과 도2상 제2전압컨버터(400)) 별도로 구성되어 있다는 동일한 특징으로 가지고 있으며, 다만 스위치(500), 제1전압컨버터(300) 및 제2전압컨버터(400)의 구성이 도1과 도2에서 확인할 수 있듯이 조금 상이하다.

도1에 따를 경우 본 발명에 따른 차량용 배터리 충전 제어 시스템은 차량의 구동부에 전력을 공급하는 고전압배터리(100); 차량의 전장 부하에 전력을 공급하는 보조배터리(200); 고전압배터리(100)와 보조배터리(200)의 사이를 연결하는 제1전압컨버터(300); 고전압배터리(100)와 전장 부하의 사이를 연결하는 제2전압컨버터(400); 일측이 제1전압컨버터(300)와 보조배터리(200)의 사이 지점에 연결되고, 타측이 제2전압컨버터(400)와 전장 부하의 사이 지점에 연결된 스위치(500); 및 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)의 고장유무 및 보조배터리(200)의 충전 필요여부에 따라 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)의 온/오프 및 스위치(500)의 온/오프를 제어하는 제어부(600);를 포함한다.

본 시스템 구성에 있어서 핵심은 보조배터리(200)에 전원을 공급하는 전압컨버터와 전장부하(700)에 전원을 공급하는 전압컨버터가 동일하지 않고 별도로 마련된다는 점이며, 전압컨버터 고장 유무 및 보조배터리(200) 충전 필요 여부에 따라 스위치(500)와 전압컨버터의 온/오프(on/off)를 조절하여 각 경우마다 회로의 구성을 달리한다는 점이다. 보조배터리(200) 충전용 전압컨버터와 전장부하(700)에 전원을 공급하는 전압컨버터를 별도로 두고 있는 점과 보조배터리(200) 충전 필요 여부에 따라 회로 구성을 달리 제어하는 점은 전장부하(700)에서 소모되는 전력을 감소시켜 차량의 연비를 향상시키기 위함이며, 전압컨버터 고장 유무에 따라 회로의 구성을 달리하는 이유는 컨버터 고장에 따른 비상제어를 하기 위함이다.

앞서 말했듯이 제1전압컨버터(300) 또는 제2전압컨버터(400)에 고장이 있는 경우에는 고전압배터리(100)의 전압을 저전압으로 변환하여 보조배터리(200) 및 전장부하(700)로 제공할 수가 없다. 따라서 이 경우에는 별도의 제어가 필요로 한데, 본 발명에서는 이에 대한 일례로써 제1전압컨버터(300) 또는 제2전압컨버터(400)에 고장이 있는 경우 스위치(500)를 온하는 방법을 제시하고 있다.

본 단계에 있어서 제1전압컨버터(300) 및 제2전압컨버터(400)의 고장 유무는 다양한 방법을 통하여 확인할 수 있다. 각 전압컨버터의 출력전압을 감지하여 컨버터의 고장 유무를 확인하는 것이 가장 일반적인 방법일 것이며 이외에 컨버터에 별도의 고장 감지센서를 마련하여 컨버터의 고장 유무를 판단할 수도 있을 것이다.

위와 같은 방식을 통하여 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)에 고장이 있다고 판단된다면, 도1에서 볼 수 있듯이 고전압배터리(100)에 의하여 보조배터리(200) 및 전장부하(700)에 전원을 인가할 수 없는 상황이 된다. 따라서 이 경우에는 스위치(500)를 온하여 보조배터리(200)와 전장부하(700)가 연결되도록 하여 보조배터리(200)에 의해 전장부하(700)에 전원이 인가되게 된다. 이러한 이유로 도1에 도시되어 있는 스위치(500)는 Normal close switch를 쓰는 것이 바람직할 것이다. 그래야만 제1전압컨버터(300) 또는 제2전압컨버터(400)에 고장이 있는 경우에 스위치(500)를 항상 연결해 보조배터리(200)에서 전장부하(700)로 전원을 공급할 수 있기 때문이다.

반면에, 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)에 고장이 없는 경우에는 양컨버터 모두 고전압배터리(100)의 전압을 저전압으로 변환하여 보조배터리(200) 또는 전장부하(700)에 적절한 전압을 전달할 수 있다. 따라서 이 경우에 본 발명은 각 컨버터에 고장이 없는 경우, 보조배터리(200)의 충전 필요여부에 따라 회로 구성을 달리함으로써 차량의 연비를 향상시키는 방법을 제시하고 있다. 보조배터리(200) 충전 필요여부에 따라 회로 구성을 달리하는 이유는 보조배터리(200)를 충전시키기 위한 전압과 전장부하(700)의 구동을 위한 전압이 다르기 때문이다. 구체적으로 살펴보자면, 보조배터리(200)를 충전하기 위한 전압은 보조배터리(200)의 정격전압보다 높을 수 밖에 없다. 그래야만 전위차로 인해 보조배터리(200)가 충전될 수 있기 때문이다. 그러나 전장부하(700)는 기본적으로 보조배터리(200)에 의해 전력을 공급받으므로 보조배터리(200)와 동일한 정격전압을 가진다. 그러므로 결국, 보조배터리(200)를 충전하기 위한 전압이 전장부하(700)의 구동을 위한 전압보다 높다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서 제시하고 있는 바와 같이 보조배터리(200)의 충전 필요여부에 따라 보조배터리(200)와 전장부하(700)에 공급되는 전압을 구별하여 공급하지 않고 일괄적으로 공급하게 되면, 보조배터리(200) 충전이 필요하지 않은 경우는 큰 문제가 되지 않으나, 보조배터리(200) 충전이 필요한 경우에는 전장부하(700)에도 정격전압보다 높은 전압이 제공되므로 결국 전장부하(700)에서 소비하는 소비전력이 커지게 되고, 이로 인해 차량의 연비손실이 발생하게 된다. 이러한 이유로 본 발명에서는 보조배터리(200) 충전 필요여부에 따라 충전회로의 회로 구성을 달리하여 제어하는 시스템을 제시하고 있는 것이다.

여기에서 보조배터리(200)의 충전 필요여부를 무엇으로 판단할 것인지가 문제된다. 다양한 방법이 존재할 수 있겠으나, 일반적으로는 보조배터리(200)의 SOC(State Of Charge)를 통하여 보조배터리(200) 충전 필요여부를 판단하는바 본 발명에서도 제어부(600)가 보조배터리(200) SOC 모니터링을 통하여 충전 필요여부를 판단할 수 있을 것이다.

앞선 기재를 근거로 보조배터리(200)의 충전이 필요한 경우 본 발명에 따른 충전 제어 시스템은 구성은 제어부(600)가 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)를 온하고, 스위치(500)는 오프 되도록 하는 구성이다. 즉, 제1전압컨버터(300)는 보조배터리(200)에만 연결되고 제2전압컨버터(400)는 전장부하(700)에만 연결되는 구성이다. 따라서 이에 따를 경우 보조배터리(200) 충전에 이용되는 전압과 전장부하(700)의 구동을 위한 전압을 다르게 적용할 수 있으므로 앞서 연비손실의 문제가 발생하지 않게 된다. 다만, 이에 따를 경우 제1전압컨버터(300)는 보조배터리(200) 충전을 위한 전압을 출력하고 제2전압컨버터(400)는 전장부하(700)의 구동을 위한 전압을 출력하므로 앞서 기재한 바와 같은 이유로 제1전압컨버터(300)의 출력 단자전압은 제2전압컨버터(400)의 출력 단자전압보다 높아야 할 것이다.

반면에, 보조배터리(200)의 충전이 필요 없는 경우에는 제1전압컨버터(300)에서 제2전압컨버터(400)의 출력전압보다 높은 전압을 출력할 필요가 없다. 오히려 제1전압컨버터(300)가 구동되면 전력낭비가 되므로 차량 연비를 악화시키는 결과가 된다. 따라서 이 경우에는 도1의 시스템 구성에서 제1전압컨버터(300)는 오프하며, 제2전압컨버터(400)는 온하고, 스위치(500)는 온하도록 한다. 이를 통하여 보조배터리(200) 충전에 사용되던 제1전압컨버터(300)의 구동은 멈추게 되고 제2전압컨버터(400)의 출력전압이 보조배터리(200)와 전장부하(700)에 전달됨으로써 전장부하(700)는 적절한 동작전압으로 구동이 되고, 보조배터리(200)는 적정전압을 계속 유지할 수 있게 된다.

지금까지는 도1에서 도시한 바와 같이 충전 제어 시스템을 구성한 경우 시스템의 동작에 대해서 살펴보았다. 그러나, 본 발명에서 달성하고자 하는 목표인 차량의 낭비전력 감소에 따른 연비향상은 도1의 시스템 구성 외에 다른 시스템 구성으로도 구현될 수 있다. 따라서 지금부터는 그 일례로써 도2의 시스템 구성을 살펴보도록 하겠다.

도2의 시스템 구성도 도1과 동일하다. 다만 각 구성장치의 연결관계만이 상이할 뿐인데, 도2의 시스템 구성은 차량의 구동부에 전력을 공급하는 고전압배터리(100); 차량의 전장 부하에 전력을 공급하는 보조배터리(200); 고전압배터리(100)와 보조배터리(200)의 사이를 연결하는 제1전압컨버터(300); 보조배터리(200)와 전장 부하의 사이를 연결하는 제2전압컨버터(400); 일측이 보조배터리(200)와와 제2전압컨버터(400) 사이 지점에 연결되고, 타측이 제2전압컨버터(400)와 전장 부하의 사이 지점에 연결되어 제2전압컨버터(400)와 병렬로 연결된 스위치(500); 및 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)의 고장유무 및 보조배터리(200)의 충전 필요여부에 따라 스위치(500)의 온/오프를 제어하는 제어부(600);를 포함한다.

다만 도2에 따른 충전 제어 시스템은 도1에 따른 충전 제어 시스템과 다르게 제1전압컨버터(300) 출력단자 전압은 제2전압컨버터(400) 출력단자 전압 이상이고, 미리 설정된 출력전압범위 내에서 가변되며, 제어부(600)는 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)의 고장유무 및 보조배터리(200)의 충전 필요여부에 따라 스위치(500)의 온/오프와 제1전압컨버터(300)의 출력 단자전압을 제어한다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 전장부하(700)에 필요이상의 고전압이 인가되어 발생하는 전력낭비에 따른 연비저하를 방지하기 위함이다. 여기에서 미리 설정된 출력전압범위란 보조배터리(200) 충전을 위한 출력전압과 전장부하(700) 구동을 위한 출력전압 사이의 범위를 의미한다. 따라서 보조배터리(200)의 종류 및 전장부하(700)의 종류에 따라 다양한 크기의 범위 설정이 가능할 것이다. 그러나 흔히 사용되는 12V용 보조배터리(200)와 전장부하(700)를 고려한다면 출력전압범위는 약 14.5V ~ 12V 정도로 설정하는 것이 바람직할 것이다.

더 구체적으로 살펴보면 제1전압컨버터(300) 또는 제2전압컨버터(400)에 고장이 있는 경우에는 고전압배터리(100)의 전원을 전장부하(700)에 공급할 수 없으므로 보조배터리(200) 전원을 이용할 수 밖에 없다. 따라서 이 경우에는 도2에서 확인할 수 있듯이 스위치(500)를 온하여 보조배터리(200)의 전원이 전장부하(700)에 공급될 수 있도록 한다. 각 전압컨버터의 고장유무를 판단하는 방법은 앞서 언급하였으므로 생략하도록 하겠다.

제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400)에 고장이 없는 경우에는 앞선 경우와 동일하게 보조배터리(200)의 충전 필요여부에 따라 제어방법을 달리하게 된다. 보조배터리(200) 충전이 필요한 경우에는 제1전압컨버터(300)의 출력 단자전압을 미리 설정된 출력전압범위내에서 최대출력전압으로 설정하고, 스위치(500)는 오프하도록 한다. 이 경우에는 보조배터리(200)의 충전이 필요한 경우이므로 제1전압컨버터(300)의 출력전압을 보조배터리(200) 충전을 위한 전압에 해당하는 최대출력전압으로 설정하여 해당 최대출력전압으로 보조배터리(200)를 충전하고, 스위치(500)는 오프시킴으로써 전장부하(700)의 구동전압은 제2전압컨버터(400)에 의하여 공급되도록 한다. 여기서 제2전압컨버터(400)의 출력전압은 전장부하(700)의 정격전압으로 제1전압컨버터(300)의 출력전압보다는 낮은 전압에 해당한다. 따라서 보조배터리(200) 충전이 필요한 경우에 보조배터리(200)의 충전을 위한 전압과 전장부하(700)의 구동을 위한 전압을 이원화 함으로써 앞에서 언급한 바와 같이 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

반면 보조배터리(200)의 충전이 필요 없는 경우에는 제1전압컨버터(300)의 출력 단자전압을 미리 설정된 출력전압범위내에서 최소출력전압으로 설정하고, 스위치(500)는 오프하도록 한다. 이 경우에는 앞선 경우와 달리 제1전압컨버터(300)의 출력 단자전압을 높게 설정하여 보조배터리(200)를 충전할 필요가 없으므로 제1전압컨버터(300)의 출력 단자전압을 최소출력전압(앞선 기재에 따르면 전장부하(700) 구동을 위한 출력전압)으로 설정하면 된다. 더불어 도2의 충전 제어 시스템에 사용되는 스위치(500)도 도1의 충전 제어 시스템 구성과 동일하게 Normal close switch를 쓰는 것이 제1전압컨버터(300)와 제2전압컨버터(400) 고장 시 대처에 용이하므로 바람직할 것이다.

지금까지 언급한 충전 제어 시스템과 병행하여 충전 제어 방법은 도3에서 도시한 바와 같이 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 충전제어방법은 우선적으로 제어부(600)에서 차량에 마련된 제1전압컨버터(300) 및 제2전압컨버터(400)의 고장유무를 판단하는 고장판단단계(S100); 제1전압컨버터(300) 및 제2전압컨버터(400)에 고장이 없는 경우, 제어부(600)에서 보조배터리(200) 충전 필요 유무를 판단하는 충전필요판단단계(S200);를 수행하게 된다.

고장판단단계(S100)와 충전필요판단단계(S200)의 구체적인 방법은 앞서 언급하였으므로 생략하고 충전필요판단단계(S200) 이후를 구체적으로 살펴보면 충전필요판단단계(S200)에서 보조배터리(200) SOC등을 통해 보조배터리(200) 충전이 필요하다고 판단되었다면 제어부(600)에서 보조배터리(200) 입력단자와 제2전압컨버터(400)의 출력단자 전압보다 높은 전압을 출력할 수 있는 제1전압컨버터(300)의 출력단자를 연결하여 보조배터리(200)를 충전하고, 차량 전장부하(700)의 입력단자와 제2전압컨버터(400) 출력단자를 연결하여 전장부하(700)를 가동하는 충전단계(S300);를 수행하게 된다.

즉 본 단계를 통하여 보조배터리(200)의 충전을 위한 전압과 전장부하(700)의 가동을 위한 전압이 이원화 되고 있음을 확인할 수 있다. 보조배터리(200)는 충전을 위하여 제2전압컨버터(400)의 출력단자 전압보다 높은 전압을 출력할 수 있는 제1전압컨버터(300)의 출력단자에 연결하고, 전장부하(700)는 제2전압컨버터(400) 출력단자에 연결함으로써 전장부하(700)의 전력소모가 하나의 전압컨버터만을 활용하여 보조배터리(200)를 충전하는 경우보다 감소하게 되므로 차량의 연비가 향상될 수 있다.

반면에 충전이 필요 없는 경우에는 앞선 도1에서 도시한 충전 제어 시스템의 구체적인 설명에서 언급한 바와 같이 제1전압컨버터(300)를 구동할 필요가 없으므로 이 경우에는 제어부(600)에서 제1전압컨버터(300)의 가동을 중지하고, 보조배터리(200)와 차량 부하의 입력단자를 제2전압컨버터(400)의 출력단자와 병렬로 연결하는 전력공급단계(S400);를 수행하게 된다. 따라서 이 경우에는 제2전압컨버터(400)에 의하여 전장부하(700)는 원활하게 구동되면서 보조배터리(200)는 방전되지 않고 적정전압을 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 고전압배터리 200: 보조배터리
300: 제1전압컨버터 400: 제2전압컨버터
500: 스위치 600: 제어부
700: 전장부하 S100: 고장판단단계
S200: 충전필요판단단계 S300: 충전단계
S400: 전력공급단계

Claims

차량의 구동부에 전력을 공급하는 고전압배터리;
차량의 전장 부하에 전력을 공급하는 보조배터리;
고전압배터리와 보조배터리의 사이를 연결하는 제1전압컨버터;
고전압배터리와 전장 부하의 사이를 연결하는 제2전압컨버터;
일측이 제1전압컨버터와 보조배터리의 사이 지점에 연결되고, 타측이 제2전압컨버터와 전장 부하의 사이 지점에 연결된 스위치; 및
제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 고장유무 및 보조배터리의 충전 필요여부에 따라 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 온/오프 및 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부;를 포함하고,
제1전압컨버터의 출력 단자전압은 제2전압컨버터의 출력 단자전압보다 높은 것을 특징으로 하고,
제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요한 경우 제1전압컨버터와 제2전압컨버터를 온하고, 스위치는 오프하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
제어부는 제1전압컨버터 또는 제2전압컨버터에 고장이 있는 경우 스위치를 온하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
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청구항 1에 있어서,
제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요 없는 경우 제1전압컨버터는 오프하며, 제2전압컨버터는 온하고, 스위치는 온하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
차량의 구동부에 전력을 공급하는 고전압배터리;
차량의 전장 부하에 전력을 공급하는 보조배터리;
고전압배터리와 보조배터리의 사이를 연결하는 제1전압컨버터;
보조배터리와 전장 부하의 사이를 연결하는 제2전압컨버터;
일측이 보조배터리와와 제2전압컨버터 사이 지점에 연결되고, 타측이 제2전압컨버터와 전장 부하의 사이 지점에 연결되어 제2전압컨버터와 병렬로 연결된 스위치; 및
제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 고장유무 및 보조배터리의 충전 필요여부에 따라 스위치의 온/오프를 제어하는 제어부;를 포함하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
청구항 6에 있어서,
제1전압컨버터 출력단자 전압은 제2전압컨버터 출력단자 전압 이상이고, 미리 설정된 출력전압범위 내에서 가변되며,
제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터의 고장유무 및 보조배터리의 충전 필요여부에 따라 스위치의 온/오프와 제1전압컨버터의 출력 단자전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
청구항 7에 있어서,
제어부는 제1전압컨버터 또는 제2전압컨버터에 고장이 있는 경우 스위치를 온하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
청구항 7에 있어서,
제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요한 경우 제1전압컨버터의 출력 단자전압을 미리 설정된 출력전압범위내에서 최대출력전압으로 설정하고, 스위치는 오프하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
청구항 7에 있어서,
제어부는 제1전압컨버터와 제2전압컨버터에 고장이 없고 보조배터리 충전이 필요 없는 경우 제1전압컨버터의 출력 단자전압을 미리 설정된 출력전압범위내에서 최소출력전압으로 설정하고, 스위치는 오프하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 충전 제어 시스템.
제어부에서 차량에 마련된 제1전압컨버터 및 제2전압컨버터의 고장유무를 판단하는 고장판단단계;
제1전압컨버터 및 제2전압컨버터에 고장이 없는 경우, 제어부에서 보조배터리 충전 필요 유무를 판단하는 충전필요판단단계; 및
보조배터리 충전이 필요한 경우, 제어부에서 보조배터리 입력단자와 제2전압컨버터의 출력단자 전압보다 높은 전압을 출력할 수 있는 제1전압컨버터의 출력단자를 연결하여 보조배터리를 충전하고, 차량 전장부하의 입력단자와 제2전압컨버터 출력단자를 연결하여 전장부하를 가동하는 충전단계;를 포함하는 차량용 배터리 충전 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
충전필요판단단계 이후에는,
보조배터리 충전이 필요 없는 경우, 제어부에서 제1전압컨버터의 가동을 중지하고, 보조배터리와 차량 부하의 입력단자를 제2전압컨버터의 출력단자와 병렬로 연결하는 전력공급단계;를 포함하는 차량용 배터리 충전 제어 방법.