KR100992820B1 - 배터리 시스템 및 배터리 관리 방법 - Google Patents

배터리 시스템 및 배터리 관리 방법 Download PDF

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Abstract

모니터링 유닛은 보조 배터리의 상태를 제어 유닛에 전송하며, 제어 유닛은 메인 배터리와 보조 배터리를 함께 관리하여 연비, 시동성, 및 배터리의 내구성이 증가 될 수 있다.
모터, 모터 제어기, 메인 배터리, 변환기, 제어 유닛, 센서, 배터리 시스템.

Description

배터리 시스템 및 배터리 관리 방법{METHOD FOR MANAGING BATTERY AND SYSTEM THEREOF}
도1은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템의 구성도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 시동모드를 보여주는 흐름도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 가속모드를 보여주는 흐름도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 정속모드를 보여주는 흐름도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 감속모드를 보여주는 흐름도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 아이들 스탑 진입 모드 및 아이들 스탑 미진입 모드를 보여주는 흐름도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 아이들 스탑 해제 모드와 지속모드를 보여주는 흐름도이다.
도8은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 키-오프(key-off) 모드를 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 배터리 시스템 및 배터리 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하이브리드 전기 자동차에 사용되는 배터리 시스템 및 배터리 관리 방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 하이브리드 전기 자동차(hybrid electric vehicle)에는 차량에 동력을 제공하는 메인 배터리와 기존의 가솔린 자동차에 탑재되는 보조 배터리를 포함하는 두 개의 배터리가 탑재된다.
일반적으로 메인 배터리는 고전압을 발생시키며, 보조 배터리는 저전압을 발생시킨다.
종래 기술에 의한 하이브리드 전기 자동차의 배터리 시스템에서는 메인 배터리는 배터리 관리 시스템(BMS : battery management system)에 의하여 제어 및 관리되었으며 보조 배터리는 가솔린 차량에서와 같은 방법으로 관리되었다.
또한, 종래 기술에 의한 하이브리드 전기 자동차의 보조 배터리는 메인 배터리에 의하여 충전되었다.
즉, 종래 기술에 의한 하이브리드 전기 자동차의 배터리 시스템에서는 메인 배터리와 보조 배터리는 각각 제어되었다. 그러므로, 연비가 낮은 문제점이 있었다.
또한, 보조 배터리의 상태는 고려되지 아니하고 차량내 전장부하의 급격한 증가에 의하여 보조 배터리가 방전 및 충전되므로, 보조 배터리는 과방전 및 과충전될 수 있는 문제점이 있었다.
나아가, 보조 배터리의 상태는 고려되지 아니하고 충전되므로 불필요한 충전이 이루어짐으로써 동력이 낭비되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 하이브리드 전기 차량의 메인 배터리와 보조 배터리를 함께 제어하여 연비를 증가시키고, 보조 배터리의 상태를 고려하여 보조 배터리를 제어하고 충전함으로써 연비를 증가시킬 수 있는 배터리 관리방법 및 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전기차량의 배터리를 관리하는 배터리 시스템은, 상기 전기차량에 동력을 공급하며 전력을 생성하는 모터, 상기 모터를 제어하는 모터 제어기, 상기 모터를 구동하거나, 상기 모터로부터 생성된 전력을 전달받아 충전되는 메인 배터리, 상기 메인 배터리로부터 전력을 공급받아 충전되는 보조 배터리, 상기 메인 배터리로부터 보조 배터리로 공급되는 전력의 전압을 변환하는 변환기, 상기 보조 배터리의 상태를 모니터링 하기 위한 모니터링 유닛, 및 상기 모니터링 유닛으로부터 신호를 전달받아 상기 보조 배터리, 및 상기 변환기를 제어하며, 상기 메인 배터리를 모니터링 하여 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
상기 모니터링 유닛은, 상기 보조 배터리의 전류를 측정하기 위한 전류센서;
상기 보조 배터리의 전압을 측정하기 위한 전압센서, 및 상기 보조 배터리의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함한다.
전기 차량의 배터리를 관리하는 배터리 시스템 관리방법에서, 차량의 시동시에 적용되는 시동모드, 차량의 속도가 증가되는 경우에 적용되는 가속모드, 차량의 속도가 일정한 경우에 적용되는 정속모드, 차량의 속도가 감속되는 경우에 적용되는 감속모드, 차량이 아이들 스탑된 경우에 적용되는 아이들 스탑모드(idle stop mode), 및 차량의 시동키가 오프 위치에 위치된 경우에 적용되는 시동키 오프 모드를 포함하되, 상기 각각의 모드에서, 배터리 시스템의 제어유닛에서 판단된 메인 배터리의 상태에 따라 메인 배터리가 충전되거나 충전되지 아니하며, 보조 배터리의 상태에 따라 변환기가 온(on)/오프(off) 된다.
상기 시동모드는, 상기 메인 배터리 및 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 메인 배터리에 의하여 시동되는 단계, 상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전하며, 상기 메인 배터리에 의하여 시동되는 단계, 및 상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 보조 배터리에 의하여 시동되는 단계를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행한다.
상기 가속모드는, 상기 메인 배터리 및 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 메인 배터리의 전원이 차량의 주동 력을 보조하도록 하는 단계, 상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이며, 상기 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전시키며, 상기 메인 배터리의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계, 및 상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태이며, 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 메인 배터리의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하지 아니하는 단계를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행한다.
상기 정속모드는, 상기 메인 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 메인 배터리의 전원으로 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계, 상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 메인 배터리를 충전하는 단계, 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행한다.
상기 감속모드는, 상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량 상태일 경우, 상기 메인 배터리를 충전하고, 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 보조 배터리를 충전하는 단계가 수행된다.
상기 아이들 스탑 모드는, 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태로 진입하는 아이들 스탑 진입 모드, 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태로 진입하지 아니하는 아이들 스탑 미진입 모드, 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태에서 해제되는 아이들 스탑 해제 모드, 및 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태가 지속되는 아이들 스탑 지 속 모드를 포함한다.
상기 아이들 스탑진입모드는, 상기 메인 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리의 상태와는 무관하게 상기 보조 배터리를 충전시킨다.
상기 아이들 스탑 미진입 모드는, 상기 메인 배터리의 상태가 저용량 상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키고 상기 메인 배터리를 충전시킨다.
상기 아이들 스탑 해제 모드는, 상기 메인 배터리의 상태가 저용량 상태이며 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키고 상기 메인 배터리로 시동한다.
아이들 스탑 지속모드는, 상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이며 상기 보조 배터리의 상태가 저용량 상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전시킨다.
상기 시동키 오프 모드는, 상기 메인 배터리의 상태와 상기 보조 배터리의 상태가 정상인 경우, 배터리 시스템을 정상적으로 오프(off)시키는 단계, 상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태이고 보조 배터리의 상태가 정상상태인 경우, 스타트 모터에 의하여 시동모드에서의 시동이 이루어지도록 시동모드를 제어하고 배터리 시스템을 오프(off)시키는 단계, 상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이고 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조배터리를 충전한 후 상기 배터리 시스템을 오프(off) 시키는 단계, 및 상기 메인 배 터리의 상태가 저용량상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써, 상기 보조 배터리를 충전시키고 스타트 모터에 의하여 시동모드에서의 시동이 이루어지도록 시동모드를 제어한 후, 상기 배터리 시스템을 오프 시키는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템의 구성도이다.
도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템은, 모터(101), 모터 제어기(103), 메인 배터리(101), 보조 배터리(113), 변환기(107), 모니터링 유닛(111), 및 제어 유닛(150)을 포함한다.
모터(101)는 전기차량에 동력을 공급하며 전력을 생성한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 모터(101)는 대용량인 것이 바람직하며 이것은 당업자에게 자명하다.
모터(101)에 의하여 시동될 수 있으며, 스타트 모터(160)에 의하여 시동 될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 각각의 모드에 따라 모터(101) 또는 스타트 모터(160)에 의하여 시동된다.
모터 제어기(103)는 모터(101)를 제어하며, 메인 배터리(101)는 모터(101)를 구동하거나, 모터(101)로부터 생성된 전력을 전달받아 충전된다.
보조 배터리(113)는 메인 배터리(101)로부터 전력을 공급받아 충전되며 보조 배터리(113)는 차량내의 전기장치(109)에 연결되어 전기장치(109)에 전력을 공급한다.
변환기(107)는 메인 배터리(101)로부터 보조 배터리(113)로 공급되는 전력의 전압을 변환한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 변환기(107)는 직류 변환기(DC to DC 변환기 : direct current to direct current converter)인 것이 바람직하다.
모니터링 유닛(monitoring unit)(111)은 보조 배터리(113)의 상태를 모니터링 한다.
모니터링 유닛(111)은, 보조 배터리(113)의 전류를 측정하기 위한 전류센서(115), 보조 배터리(113)의 전압을 측정하기 위한 전압센서(116), 및 보조 배터리(113)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(117)를 포함한다.
제어 유닛(ECU : electronic control unit)(150)은 모니터링 유닛(111)으로부터 신호를 전달받아 보조 배터리(113), 및 변환기(107)를 제어하며 메인 배터리(101)를 모니터링 하여 제어한다.
본 발명의 실시예에 의한 모니터링 유닛(111)은 제어 유닛(150)과 무선 통신 모듈(114)에 의하여 무선으로 연결되어 센서들(115, 116, 117)로부터 입력된 신호를 제어 유닛(150)으로 전달하며, 제어 유닛(150)은 모니터링 유닛(111)으로부터 신호를 전달받아 보조 배터리(113) 및 변환기(107)를 제어한다. 또한, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)에 위치하므로 메인 배터리(101)의 상태를 모니터링 하여 메인 배터리(101)를 제어한다.
예를 들어, 메인 배터리(101)의 상태가 고용량 상태일 경우, 충전하지 아니하며, 저용량 상태일 경우 모터(101)로부터 생성된 전력에 의하여 충전되도록 제어한다.
또한, 보조 배터리(113)가 저용량 상태일 경우, 제어 유닛(150)은 변환기(107)를 제어하여 보조 배터리(113)가 메인 배터리(101)의 전력에 의하여 충전되도록 제어한다.
모터 제어기(103), 모니터링 유닛(111), 및 제어 유닛(150)은 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 있으며, 이러한 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예의 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다
이하, 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 배터리를 관리하는 배터리 시스템 관리방법에 대하여 상세히 기술한다.
본 발명의 실시예에 의한 전기 자동차의 배터리를 관리하는 배터리 시스템 관리방법은, 시동모드, 가속모드, 정속모드, 감속모드, 아이들 스탑모드, 및 시동키 오프모드를 포함한다.
시동모드는 차량의 시동시에 적용되며, 가속모드는 차량의 속도가 증가되는 경우에 적용된다.
정속모드는 차량의 속도가 일정한 경우에 적용되며, 감속모드는 차량의 속도가 감속되는 경우에 적용된다.
아이들 스탑모드는 차량이 아이들 스탑된 경우에 적용되며, 시동키 오프 모드(ignition key-off mode)는 차량의 시동키가 오프위치에 위치된 경우에 적용된다.
각각의 모드에서는, 배터리 시스템의 제어 유닛(150)에서 판단된 메인 배터 리의 상태에 따라 메인 배터리가 충전되거나 충전되지 아니하며, 보조 배터리의 상태에 따라 변환기가 온(on)/오프(off) 된다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 시동모드를 보여주는 흐름도이다.
시동모드는, 메인 배터리 및 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 변환기를 오프(off)시키며, 메인 배터리에 의하여 시동되는 단계, 메인 배터리의 상태가 정상상태이고 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 변환기를 온(on)시킴으로써 보조 배터리를 충전하며, 메인 배터리에 의하여 시동되는 단계, 및 메인 배터리의 상태가 저용량상태이고 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 변환기를 오프(off)시키며, 보조 배터리에 의하여 시동되는 단계를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행한다.
도2를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 시동모드를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제어 유닛(150)은 차량이 시동시이면 시동 모드를 적용한다(S201).
그 후, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 정상인지 판단한다(S203). 메인 배터리(101)의 상태가 정상이면, 보조 배터리(113)의 상태가 정상인지 판단한다(S205). 상기 단계(S203)에서 메인 배터리(101)의 상태가 정상이 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태로 판단하고(S211) 보조 배터리(113)의 상태도 정상상태인 것으로 판단한다(S213). 상기 단계(S213)에서 보조 배터리(113)가 정상상태인 것으로 판단되었으므로, 보조 배터리(113)를 충 전하기 위한 변환기(107)는 오프(off)시키게 된다(S215). 또한 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태이고 보조 배터리의 상태가 정상상태이므로 보조 배터리(113)에 의하여 시동을 수행하게 된다.
상기 단계(S205)에서 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태이면 제어 유닛(150)은 변환기(107)를 오프 시키며, 메인 배터리(101)에 의하여 시동이 수행되도록 제어한다.
또한 상기 단계(S205)에서 보조 배터리의 상태가 정상상태가 아닌 경우, 보조 배터리(113)의 상태는 저용량 상태로 판단되며(S219), 보조 배터리(113)를 충전하기 위하여 변환기(107)를 온시키고 상기 단계(S209)로 전환한다.
시동 모드에서는 시동 시 보조 배터리(113)의 용량이 부족할 경우, 메인 배터리(101)에 의하여 시동되므로 차량 시동시 차량의 셧다운(shut down)이 발생하지 아니한다. 또한, 저용량 상태의 배터리에 의한 시동은 배제 되므로 배터리의 내구성이 증대될 수 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 가속모드를 보여주는 흐름도이다.
가속모드는, 메인 배터리(101) 및 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태일 경우, 변환기(107)를 오프(off)시키며, 메인 배터리(101)의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계, 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태이며, 보조 배터리(113)의 상태가 저용량상태일 경우, 변환기(107)를 온(on)시킴으로써 보조 배터리(113)를 충전시키며, 메인 배터리(101)의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계, 및 메인 배터리(101)의 상태가 저용량상태이며, 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태일 경우, 변환기(107)를 오프(off)시키며, 메인 배터리(101)의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하지 아니하는 단계를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행한다.
도3을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 가속모드를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제어 유닛(150)은 차량의 속도가 증가되는 경우에 가속모드를 적용한다(S301).
그 후, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태인지 판단하고(S303), 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인지 판단한다(S305). 상기 단계(S303)에서 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태가 아닐경우, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태를 저용량 상태로 판단(S311)하고, 보조 배터리(113)의 상태를 정상상태로 판단한다(S313). 그 후, 보조 배터리(113)의 상태가 정상이므로, 변환기(107)를 오프 시키며, 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태이므로, 메인 배터리에 의한 동력 보조를 하지 아니한다. 또한, 상기 단계(S303)에서 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태인 것으로 판단되면, 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인지 판단한다(S305). 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태 인것으로 판단되면, 제어 유닛(150)은 변환기(107)를 오프 시키며(S307), 메인 배터리(101)에 의하여 차량의 동력을 보조하도록 제어한다(S309). 상기 단계(S305)에서 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리의 상태가 저용량 상 태인 것으로 판단하고(S319), 변환기(107)를 온 시킨다(S321). 그 후, 상기 단계(S309)를 수행하게 한다.
가속 모드에서는 차량의 속도가 증가되는 경우에, 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태이면, 메인 배터리(101)가 차량의 동력을 보조하게 되므로 연비가 향상되고 보조 배터리(113)의 상태가 저용량 상태이면 충전되도록 제어되므로 보조 배터리(113)의 용량 부족으로 인한 셧다운이 방지된다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 정속모드를 보여주는 흐름도이다.
정속모드는, 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태일 경우, 메인 배터리(101)의 전원으로 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계, 메인 배터리(101)의 상태가 저용량상태일 경우, 메인 배터리(101)를 충전하는 단계, 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태이거나 저용량상태일 경우, 변환기(107)를 온(on)시킴으로써 보조 배터리(113)를 충전하는 단계를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행한다.
도4를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 정속모드를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제어 유닛(150)은 차량의 속도가 일정한 경우에 정속모드를 적용한다(S401).
그 후, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태인지 판단한다(S403). 상기 단계(S403)에서 메인 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 메인 배터리(101)에 의하여 차량의 동력을 보조한다(S407). 또한, 상기 단계(S403)에서 메인 배터리의 상태가 정상상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 모터(101)에 의하여 메 인 배터리(101)가 충전되도록 제어한다(S405). 또한, 정속모드에서는 보조 배터리(113)의 상태를 최적화한다(S409). 즉, 정속모드에서는, 보조 배터리(113)를 충전하는 변환기(107)를 온시키고 보조 배터리(113)가 충전되도록 제어된다(S409).
차량의 속도가 일정한 경우에 적용되는 정속모드에서는 보조 배터리(113)의 상태가 최적화되고, 메인 배터리(101)의 상태에 따라 동력이 보조되거나 메인 배터리(101)가 충전되므로, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템은 최적화 될 수 있다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 감속모드를 보여주는 흐름도이다.
감속모드는, 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태이거나 저용량 상태일 경우, 메인 배터리(101)를 충전하고, 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태이거나 저용량상태일 경우, 변환기(107)를 온(on)시킴으로써 보조 배터리(113)를 충전하는 단계가 수행된다.
도5를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 감속모드를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제어 유닛(150)은 차량의 속도가 감소되는 경우에 감속모드를 적용한다(S501).
감속모드에서는, 메인 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량 상태일 경우, 메인 배터리를 충전하고, 보조 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량상태일 경우, 변환기를 온(on)시킴으로써 배터리를 충전하는 단계가 수행된다.
제어 유닛(150)이 감속모드를 적용한 후, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태인지 판단한다(S503). 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 메인 배터리의 상태가 고용량 상태인것으로 판단한다(S505). 그 후, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)의 상태가 고용량 상태인지 판단한다(S507). 이 때, 보조 배터리(113)의 상태가 고용량 상태이면(S509), 변환기(107)는 오프되며(S511) 메인 배터리(101)와 보조 배터리(113)는 어느 것도 충전되지 아니하고 종료된다.
즉, 전기 차량에서의 감속모드에서는 브레이크를 이용하여 차량의 속도가 감소될 뿐만 아니라, 감소될 때의 운동에너지를 이용하여 메인 배터리(101)와 보조 배터리(113)가 충전된다.
상기 단계(S507)에서 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태일 경우, 제어 유닛(150)은 변환기(107)를 온 시킴으로써(S525), 보조 배터리를 충전한다(S527).
상기 단계(S503)에서 메인 배터리의 상태가 정상상태인 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인지 판단한다(S513). 그 후, 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)의 상태가 고용량 상태라고 판단하고(S519), 변환기(107)를 오프 시키고(S521), 메인 배터리(101)가 충전되도록 제어한다(S523).
또한, 상기 단계(S513)에서 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인 경우, 제어 유닛(150)은 변환기(107)를 온 시키고, 메인 배터리(101) 및 보조 배터리(113)를 충전한다(S517).
본 발명의 실시예에 의한 감속모드에서는, 메인 배터리(101) 및 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태 고용량 상태만 아닐 경우, 감속되는 동력을 이용하여 충전하므로 연비가 향상될 수 있다. 또한 메인 배터리(101) 및 보조 배터리(113)의 상태가 고용량 상태일 경우, 충전되지 아니하므로 메인 배터리(101) 및 보조 배터리(113)가 과충전 되는 것이 방지되어, 메인 배터리(101) 및 보조 배터리(113)의 내구성이 증가 될 수 있다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 아이들 스탑 진입 모드 및 아이들 스탑 미진입 모드를 보여주는 흐름도이다.
아이들 스탑 모드는, 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태로 진입하는 아이들 스탑 진입 모드, 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태로 진입하지 아니하는 아이들 스탑 미진입 모드, 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태에서 해제되는 아이들 스탑 해제 모드, 및 배터리 시스템이 아이들 스탑 상태가 지속되는 아이들 스탑 지속 모드를 포함한다.
아이들 스탑 진입 모드는 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태일 경우, 변환기(107)를 온(on)시킴으로써 보조 배터리(113)의 상태와는 무관하게 보조 배터리(113)를 충전시킨다.
아이들 스탑 미진입 모드는, 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태이고 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태일 경우, 변환기(107)를 오프(off)시키고 메인 배터리(101)를 충전시킨다.
도6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 아이들 스탑 진입 모드 및 아이들 스탑 미진입 모드를 상세히 설명하면 다음과 같다.
차량이 아이들 스탑된 경우에, 제어 유닛(150)은 아이들 스탑 모드를 적용한다(S601). 즉, 차량은 아이들 스탑되었지만 배터리 시스템은 메인 배터리(101) 및 보조 배터리(113)의 상태에 따라 아이들 스탑상태에 진입하거나 진입하지 아니하는 경우가 발생한다.
그 후, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태인지 판단한다(S603). 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태인 것으로 판단하며(S605), 보조 배터리(113)가 정상상태인 것으로 판단한다(S607). 이 경우, 배터리 시스템은 아이들 스탑 미진입 모드, 즉, 아이들 스탑 상태에 진입하지 아니하게 된다(S609). 그 후, 제어 유닛(150)은 변환기(107)를 오프 시키며(S611), 메인 배터리(101)를 충전한다(S613).
상기 단계(S603)에서 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태인 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인지 판단하며(S615), 이 때, 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인 경우, 아이들 스탑 상태로 진입하게 된다(S617). 그 후, 제어 유닛(150)은 변환기(107)를 온시킴으로써(S619) 보조 배터리(113)를 충전한다.
또한, 상기 단계(S615)에서 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태가 아닌 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)의 상태가 저용량상태인 것으로 판단하며(S621), 이 때에도 상기 단계(S617)로 진입한다.
차량은 아이들 스탑 상태이지만 배터리 시스템은 아이들 스탑 상태로 미진입 하는 경우, 메인 배터리(101)의 상태는 저용량 상태이므로 이 때, 메인 배터리(101)가 충전됨으로써 메인 배터리(101)는 정상상태로 회복 될 수 있다.
또한, 메인 배터리(101)의 상태는 정상상태이고, 보조 배터리(113)의 상태는 저용량 상태인 경우, 보조 배터리(113)의 상태는 저용량 상태이지만 아이들 스탑 모드로 진입하고, 변환기(107)가 온(on)되어 보조 배터리(113)가 충전되고, 아이들 스탑 구간이 증대됨으로써, 연비가 향상 될 수 있다.
도7은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 아이들 스탑 해제 모드와 지속모드를 보여주는 흐름도이다.
아이들 스탑 해제 모드는, 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태이며 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태일 경우, 변환기를 오프(off)시키고 메인 배터리(101)로 시동한다.
아이들 스탑 지속모드는, 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태이며 보조 배터리(113)의 상태가 저용량 상태일 경우, 변환기(107)를 온(on)시킴으로써 보조 배터리(113)를 충전시킨다.
도7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 아이들 스탑 해제 모드와 아이들 스탑 지속모드를 상세히 설명하면 다음과 같다.
차량이 아이들 스탑된 경우에, 제어 유닛(150)은 아이들 스탑 모드를 적용한다(S701).
제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태인지 판단한다(S703). 그 후, 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태이면, 보조 배터리(113)가 정상상태로 판단하고(S713), 아이들 스탑 해제 모드로 진입한다(S715). 그리고, 변환기(107)를 오프 시키고(S717) 메인 배터리(101)로 시동한다(S719).
상기 단계(S703)에서 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태를 정상상태인 것으로 판단하며(S705), 보조 배터리(113)의 상태는 저용량상태인 것으로 판단한다(S707). 그 후, 아이들 스탑 지속 모드가 적용되어 아이들 스탑 상태가 지속되며(S709), 제어 유닛(150)은 변환기를 온시킴으로써 보조 배터리를 충전한다(S711).
아이들 스탑이 해제되는 경우에는, 메인 배터리의 상태가 저용량이더라도, 변환기(107)를 오프 시키고 메인 배터리(101)에 의하여 시동함으로써 메인 배터리(101)의 부하를 감소시킨다. 따라서, 메인 배터리(101)의 내구성이 증가 될 수 있다. 또한, 아이들 스탑 지속 모드에서는 보조 배터리(113)의 상태가 저용량상태일 경우이므로 변환기(107)를 온 시킴으로써 보조 배터리를 충전한다. 따라서, 아이들 상태가 지속되므로 연비가 향상 될 수 있다.
도8은 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템 관리방법의 키-오프(key-off) 모드를 보여주는 흐름도이다.
시동키 오프 모드는, 메인 배터리(101)의 상태와 보조 배터리(113)의 상태가 정상인 경우, 배터리 시스템을 정상적으로 오프(off)시키는 단계, 메인 배터리(101)의 상태가 저용량상태이고 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인 경우, 스타트 모터에 의하여 시동모드에서의 시동이 이루어지도록 시동모드를 제어하고 배터리 시스템을 오프(off)시키는 단계, 메인 배터리의 상태가 정상상태이고 보조 배터 리의 상태가 저용량상태일 경우, 변환기를 온(on)시킴으로써 보조배터리를 충전한 후 배터리 시스템을 오프(off) 시키는 단계, 및 메인 배터리의 상태가 저용량상태이고 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 변환기를 온(on)시킴으로써, 보조 배터리를 충전시키고 스타트 모터에 의하여 시동모드에서의 시동이 이루어지도록 시동모드를 제어한 후, 배터리 시스템을 오프 시키는 단계를 포함한다.
도8을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 시동키 오프 모드를 상세히 설명하면 다음과 같다.
차량의 시동키가 오프 위치에 위치된 경우에 제어 유닛(150)은 시동키 오프 모드를 적용한다(S801).
그 후, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태인지를 판단한다(S803). 메인 배터리(101)가 정상상태일 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)가 정상상태인지 판단한다(S815). 이 때, 보조 배터리(113)가 정상상태이면, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 시스템은 오프(off)된다(S821).
상기 단계(S803)에서 메인 배터리(101)의 상태가 정상상태가 아닐경우, 제어 유닛(150)은 메인 배터리(101)의 상태가 저용량 상태인 것으로 판단하며(S805), 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태인지 판단한다(S807).
이 때, 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태이면, 시동기능을 스타트 모터(160)로 전환(S813)한 후, 배터리 시스템을 오프 시킨다(S821). 이 경우, 메인 배터리(101)의 상태가 저용량상태이고 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태이기 때문에, 종래기술에 의한 차량에서처럼 스타트 모터(160)에 의한 시동을 하도록 제어 유닛(150)이 제어한다.
상기 단계(S807)에서 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)의 상태를 저용량상태로 판단하며(S809) 변환기(107)를 온 시키고(S811) 시동을 스타트 모터(160)로 전환(S813)한 후, 배터리 시스템을 오프 시킨다(S821).
상기 단계(S815)에서 보조 배터리(113)의 상태가 정상상태가 아닐 경우, 제어 유닛(150)은 보조 배터리(113)의 상태를 저용량상태로 판단하며(S817), 변환기(107)를 온 시키고(S819) 배터리 시스템을 오프 시킨다(S821).
상기한 바와 같이, 시동키 오프 모드에서는 보조 배터리(113)가 저용량상태일 경우, 메인 배터리(101)가 고용량 상태이더라도 보조 배터리(113)에 전력을 집중시키고 스타트 모터(160)에 의하여 시동되게 함으로써, 시동성능을 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제어 유닛에 의하여 전기 차량의 메인 배터리와 보조 배터리가 함께 제어되므로, 연비가 증가될 수 있다.
또한, 보조 배터리의 용량이 부족할 경우, 메인 배터리에 의하여 시동되므로 안전한 시동성이 향상될 수 있으며, 보조 배터리의 상태에 따라 보조 배터리가 충전되므로 엔진의 셧다운(shut down)이 방지 될 수 있다.
나아가, 메인 배터리 및 보조 배터리의 상태에 따라 메인 배터리 및 보조 배터리가 충전되므로 과충전 및 과방전이 방지되어 배터리의 내구성이 증가될 수 있다.
더 나아가, 배터리 시스템의 아이들 스탑 구간이 메인 배터리 및 보조 배터리 시스템의 상태에 따라 조절되므로 연비가 향상 될 수 있다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 전기 차량의 배터리를 관리하는 배터리 시스템 관리방법에서,
    차량의 시동시에 적용되는 시동모드;
    차량의 속도가 증가되는 경우에 적용되는 가속모드;
    차량의 속도가 일정한 경우에 적용되는 정속모드;
    차량의 속도가 감속되는 경우에 적용되는 감속모드;
    차량이 아이들 스탑된 경우에 적용되는 아이들 스탑모드(idle stop mode); 및
    차량의 시동키가 오프 위치에 위치된 경우에 적용되는 시동키 오프 모드;
    를 포함하되,
    상기 각각의 모드에서, 배터리 시스템의 제어유닛에서 판단된 메인 배터리의 상태에 따라 메인 배터리가 충전되거나 충전되지 아니하며, 보조 배터리의 상태에 따라 변환기가 온(on)/오프(off) 되며,
    상기 아이들 스탑 모드는,
    배터리 시스템이 아이들 스탑 상태로 진입하는 아이들 스탑 진입 모드;
    배터리 시스템이 아이들 스탑 상태로 진입하지 아니하는 아이들 스탑 미진입 모드;
    배터리 시스템이 아이들 스탑 상태에서 해제되는 아이들 스탑 해제 모드; 및
    배터리 시스템이 아이들 스탑 상태가 지속되는 아이들 스탑 지속 모드;
    를 포함하는 배터리 시스템 관리방법.
  4. 제3항에서,
    상기 시동모드는,
    상기 메인 배터리 및 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 메인 배터리에 의하여 시동되는 단계;
    상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전하며, 상기 메인 배터리에 의하여 시동되는 단계; 및
    상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 보조 배터리에 의하여 시동되는 단계;
    를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리방법.
  5. 제3항에서,
    상기 가속모드는,
    상기 메인 배터리 및 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 메인 배터리의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계;
    상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이며, 상기 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전시키며, 상기 메인 배터리의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계; 및
    상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태이며, 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키며, 상기 메인 배터리의 전원이 차량의 주동력을 보조하도록 하지 아니하는 단계;
    를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리방법.
  6. 제3항에서,
    상기 정속모드는,
    상기 메인 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 메인 배터리의 전원으로 차량의 주동력을 보조하도록 하는 단계;
    상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 메인 배터리를 충전하는 단계;
    상기 보조 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전하는 단계;
    를 포함하며 상기 단계 중 어느 한 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는배터리 시스템 관리방법.
  7. 제3항에서,
    상기 감속모드는,
    상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량 상태일 경우, 상기 메인 배터리를 충전하고, 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태이거나 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 보조 배터리를 충전하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리방법.
  8. 삭제
  9. 제3항에서,
    상기 아이들 스탑진입모드는,
    상기 메인 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리의 상태와는 무관하게 상기 보조 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리방법.
  10. 제3항에서,
    상기 아이들 스탑 미진입 모드는,
    상기 메인 배터리의 상태가 저용량 상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키고 상기 메인 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리방법.
  11. 제3항에서,
    상기 아이들 스탑 해제 모드는,
    상기 메인 배터리의 상태가 저용량 상태이며 상기 보조 배터리의 상태가 정상상태일 경우, 상기 변환기를 오프(off)시키고 상기 메인 배터리로 시동하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리 방법.
  12. 제3항에서,
    아이들 스탑 지속모드는,
    상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이며 상기 보조 배터리의 상태가 저용량 상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리방법.
  13. 제3항에서,
    상기 시동키 오프 모드는,
    상기 메인 배터리의 상태와 상기 보조 배터리의 상태가 정상인 경우, 배터리 시스템을 정상적으로 오프(off)시키는 단계;
    상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태이고 보조 배터리의 상태가 정상상태인 경우, 스타트 모터에 의하여 시동모드에서의 시동이 이루어지도록 시동모드를 제어하고 배터리 시스템을 오프(off)시키는 단계;
    상기 메인 배터리의 상태가 정상상태이고 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써 상기 보조배터리를 충전한 후 상기 배터리 시스템을 오프(off) 시키는 단계; 및
    상기 메인 배터리의 상태가 저용량상태이고 상기 보조 배터리의 상태가 저용량상태일 경우, 상기 변환기를 온(on)시킴으로써, 상기 보조 배터리를 충전시키고 스타트 모터에 의하여 시동모드에서의 시동이 이루어지도록 시동모드를 제어한 후, 상기 배터리 시스템을 오프 시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템 관리방법.
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