입력 전압을 하향 변환하여 출력하는 직류 컨버터와, 상기 직류 컨버터의 출력단에 연결된 배터리 및 상기 직류 컨버터의 출력단에 연결되며 상기 직류 컨버터 또는 상기 배터리로부터 전원을 제공 받는 부하를 포함하는 배터리 시스템에서 상기 배터리를 충방전 제어하는 방법이 개시된다. 상기 배터리를 충방전 제어 방법은, 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계 상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 하한 온도보다 낮은 경우, 상기 배터리로 제공되는 충전 전류가 사전 설정된 최대값이 되도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하는 제1 제어 단계 및 상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 상한 온도보다 높은 경우, 상기 배터리의 전류가 실질적으로 0이 되도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하는 제2 제어 단계를 포함한다.
기술분야
배터리 충방전 시스템에 관한 것으로, 저온이나 고온 상태를 신속하게 벗어나게 하여 충방전 효율을 향상시킬 수 있는 배터리의 충방전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배경기술
전기 모터를 이용하여 차량의 구동력을 생성하는 친환경 차량은 전기 모터를 구동하기 위한 고전압의 전기 에너지를 저장하기 위한 고전압 배터리와 차량의 전장 부하에 전원을 공급하기 위한 저전압의 보조 배터리 및 고전압 배터리의 전압을 보조 배터리의 전압으로 하향 변환하는 저전압 직류 컨버터(Low Voltage DC Converter : LDC)를 포함한다. 직류 컨버터에서 출력되는 저전압의 전력은 보조 배터리의 충전에 사용되거나 전장 부하에 전원으로 제공될 수 있다.
이와 같이, 친환경 차량의 보조 배터리는 직류 컨버터에서 출력되는 전력으로 충전되며 전장 부하에서 전원 전력을 공급함으로써 방전될 수 있다. 보조 배터리의 충방전을 효율적으로 제어하기 위한 제어 기법, 동배터리 충방전에 의한 에너지 손실을 최소화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 직류 컨버터의 제어 기법이 개시된다.
한편, 보조 배터리는 화학적 특성 상 일정 온도 이하의 저온 상태 또는 일정 온도 이상의 고온 상태에서 충방전효율이 매우 저하된다. 따라서, 상기 선행출원에 개시된 제어 기법을 적용하더라도 배터리가 저온/고온 상태에서는 원하는 효율적 제어를 달성할 수 없는 문제가 발생한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
해결하려는 과제
일정 온도 이하의 저온 상태 또는 일정 온도 이상의 고온 상태에서 보조 배터리의 충방전 효율을 향상시킬 수 있도록 신속하게 보조 배터리의 온도를 조정할 수 있는 보조 배터리 충방전 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
발명의 효과
상기 배터리의 충방전 제어 시스템 및 방법에 따르면, 저온 시 보조 배터리의 전류를 반복적으로 최대 충전 전류 및 최대 방전 전류가 되게 직류 컨버터를 제어함으로써 보조 배터리의 발열을 최대한으로 유도할 수 있다. 또한, 상기 배터리 충방전 제어 시스템 및 방법에 따르면, 고온 시 보조 배터리를 영전류 제어함으로써 보조 배터리 발열을 최대한 억제할 수 있다.
이에 따라, 상기 배터리의 충방전 제어 시스템 및 방법에 따르면, 보조 배터리의 충방전 효율이 떨어지는 온도구간에서 최대한 신속하게 벗어날 수 있으므로, 보조 배터리의 충방전 효율 상승에 따른 차량 연비 향상 및 보조 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
시스템 및 서비스 구성정보 상세 명세서
입력 전압을 하향 변환하여 출력하는 직류 컨버터 상기 직류 컨버터의 출력단에 연결된 배터리 및 상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 하한 온도보다 낮은 경우 상기 배터리의 온도를 상승시키도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하며, 상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 상한 온도보다 높은 경우 상기 배터리의 온도를 하강 시키도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 배터리 충방전 제어 시스템.
상기 컨트롤러는 상기 배터리의 온도가 상기 기준 하한 온도보다 낮은 경우, 상기 배터리로 입력되는 충전 전류가 사전 설정된 최대값이 되도록 상기 직류 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 시스템.
상기 직류 컨버터의 출력단에 연결되며 상기 직류 컨버터 또는 상기 배터리로부터 전원을 제공 받는 부하를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 부하로 제공되는 전류의 크기가 상기 배터리에 입력되는 충전전류보다 큰 경우 상기 직류 컨버터의 동작을 정지시켜, 상기 배터리로부터 상기 부하 전류가 제공되게 하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 시스템.
상기 컨트롤러는 상기 직류 컨버터의 동작을 정지시킨 상태에서 상기 배터리의 충전 상태가 사전 설정된 기준 하한값 이하가 되면 상기 배터리로 입력되는 충전 전류가 사전 설정된 최대값이 되도록 상기 직류 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 시스템.
상기 컨트롤러는 상기 배터리의 충전상태 및 상기 배터리의 온도에 따른 상기 충전 전류의 최대값을 사전에 저장한 데이터 맵을 포함하며, 상기 배터리의 충전상태 및 상기 배터리의 온도를 측정한 값을 입력 받고 상기 데이터 맵에서 상기 측정한 값에 대응되는 충전 전류의 최대값을 도출하며, 도출된 충전전류의 최대값을 출력하도록 상기 직류 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 시스템.
상기 컨트롤러는 상기 배터리의 온도가 상기 기준 상한 온도보다 높은 경우, 상기 배터리의 전류가 실질적으로 0이 되도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 시스템. 입력 전압을 하향 변환하여 출력하는 직류 컨버터와, 상기 직류 컨버터의 출력단에 연결된 배터리 및 상기 직류 컨버터의 출력단에 연결되며 상기 직류 컨버터 또는 상기 배터리로부터 전원을 제공 받는 부하를 포함하는 배터리 시스템에서 상기 배터리를 충방전 제어하는 방법에 있어서, 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계
상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 하한 온도보다 낮은 경우, 상기 배터리로 제공되는 충전 전류가 사전설정된 최대값이 되도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하는 제1 제어 단계 및 상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 상한 온도보다 높은 경우, 상기 배터리의 전류가 실질적으로 0이 되도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하는 제2 제어 단계를 포함하는 배터리 충방전 제어 방법.
상기 제1 제어 단계는 기 부하로 제공되는 부하전류의 크기를 연산하는 단계 및 상기 부하전류가 상기 배터리에 입력되는 충전전류보다 큰 경우, 상기 배터리로부터 상기 부하 전류가 제공되도록 상기 직류 컨버터의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 방법.
상기 제1 제어 단계는 상기 정지시키는 단계 이후, 상기 배터리의 충전 상태가 사전 설정된 기준 하한값 이하가 되면 상기 배터리로 입력되는 충전 전류가 사전 설정된 최대값이 되도록 상기 직류 컨버터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 방법.
상기 배터리의 충전상태 및 상기 배터리의 온도에 따른 상기 충전 전류의 최대값을 저장한 데이터 맵을 마련하는 단계를 더 포함하며 상기 제1 제어 단계는 상기 배터리의 충전상태 및 상기 배터리의 온도를 측정한 값을 입력 받고 상기 데이터 맵에서 상기 측정한 값에 대응되는 충전 전류의 최대값을 도출하며, 도출된 충전전류의 최대값을 출력하도록 상기 직류 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 방법.
입력 전압을 하향 변환하여 출력하는 직류 컨버터와, 상기 직류 컨버터의 출력단에 연결된 배터리 및 상기 직류 컨버터의 출력단에 연결되며 상기 직류 컨버터 또는 상기 배터리로부터 전원을 제공 받는 부하를 포함하는 배터리 시스템에서 상기 배터리를 충방전 제어하는 방법에 있어서 상기 배터리의 온도 및 충전 상태를 측정하는 단계 상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 하한 온도보다 낮은 경우, 상기 배터리의 온도 및 충전 상태에 기반하여 상기 배터리에 사전 설정된 최대 충전 전류가 공급되도록 상기 직류 컨버터를 제어하는 과정과 상기 배터리로부터 상기 부하에 전류가 제공되도록 상기 직류 컨버터의 동작을 정지시키는 과정을 반복하는 단계 및 상기 배터리의 온도가 상기 기준 하한 온도 이상으로 상승하는 경우 상기 반복하는 단계를 종료하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 방법.
상기 배터리의 온도가 사전 설정된 기준 상한 온도보다 높은 경우, 상기 배터리의 전류가 실질적으로 0이 되도록 상기 직류 컨버터의 출력을 제어하는 제2 제어 단계를 더 포함하는 배터리 충방전 제어 방법.
배터리 충방전 제어 시스템 및 방법 | 현대자동차 특허에 대하여 정리하였습니다.
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