KR101786350B1

KR101786350B1 - 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법

Info

Publication number: KR101786350B1
Application number: KR1020160065078A
Authority: KR
Inventors: 이장효; 이규진; 유상훈; 이준혁
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2017-11-16
Also published as: US10967750B2; US10337390B2; CN107433859B; US20190271257A1; US20170347500A1; CN107433859A

Abstract

본 발명에서는 배터리를 충전 중 OBC의 온도가 상승함에 따라 냉각수를 순환시켜 OBC의 냉각을 수행시, 냉각 장치의 구동량을 조절하여 충전 효율이 향상되도록 한다.
즉, 고전압배터리의 완속 충전이 수행되는 기준전압범위를 두고, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위에 이내인지, 또는 기준전압범위를 벗어나는지 여부를 체크하여, 워터펌프 및 라디에이터 팬의 작동을 제어함으로써, 냉각 장치 구동에 따른 불필요한 전력 소모를 방지하여 충전 효율이 향상되도록 하고, OBC의 냉각도 원활히 수행되도록 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법이 소개된다.

Description

플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법 {CHARGING SYSTEM FOR PLUG-IN HYBRID VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 플로그인 하이브리드 차량의 완속 충전 효율을 향상시키기 위한 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.

전기를 주 동력원으로 사용하는 전기자동차나 플러그인 하이브리드의 경우 110V 또는 220V의 전압의 전기를 사용하여 차량의 배터리를 완속으로 충전할 수 있도록 내부에 OBC(onboard charger, 완속충전기)가 설치된다.

여기서, OBC는 외부의 전기를 차량의 배터리로 충전하면서 많은 열을 발생시키데, 이 열을 제어하지 않는 경우에는 배터리의 수명뿐만 아니라 OBC 자체의 성능 및 수명에도 심각한 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, OBC에도 냉각수가 흐르게 하여 충전중 발생하는 열을 제어함으로써 OBC의 온도가 일정한 온도를 넘지 않도록 하고 있다.

이렇게, 배터리를 충전 중 OBC의 온도가 상승함에 따라 냉각수를 순환시켜 OBC의 냉각을 수행하는데, 배터리의 충전을 시작 후 얼마되지 않아 OBC의 온도가 상승되어 냉각수를 순환시키게 된다. 이때, 냉각수를 순환시키는 냉각 시스템은 OBC의 온도가 상승되면 필요 이상의 과도한 냉각수가 OBC 측으로 순환됨에 따라 냉각 시스템을 구동함에 따른 전력 소비에 의해 충전 효율이 감소된다.

즉, 종래의 경우 배터리의 충전시 OBC의 냉각을 수행시 충전 효율을 고려하지 않고, OBC의 냉각을 수행함에 비효율적으로 전력이 소모되기 때문에 냉각 시스템을 구동시킴에 따른 전력 소모량을 최소화하는 방안이 필요하다.

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.

대한민국공개특허공보 10-2009-0092041 A (2009.08.31)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 배터리를 충전 중 OBC의 온도가 상승함에 따라 냉각수를 순환시켜 OBC의 냉각을 수행시, 냉각 장치의 구동량을 조절하여 충전 효율이 향상되도록 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템은 차량의 고전압배터리를 충전시키는 OBC(On Board Charger)에 냉각 매체를 순환하여 냉각시키는 냉각 장치; 및 고전압배터리의 전압 정보를 입력받고, 기준전압범위가 기저장되며, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 하향시키고, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위를 벗어날 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 상향시키는 제어기;를 포함한다.

상기 냉각 장치는 OBC의 냉각 필요 여부에 따라 냉각 매체가 순환되도록 하는 워터펌프가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 작동온도범위에 도달시 워터펌프가 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에서 워터펌프가 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 워터펌프가 기저장된 구동속도로 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 워터펌프가 상기 구동속도보다 하향 보정된 보정속도로 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각 장치는 OBC를 냉각시키기 위해 순환하는 냉각 매체의 온도를 조절하는 라디에이터 팬이 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 가동온도범위에 도달시 라디에이터 팬이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 가동온도범위보다 상향 보정된 수정온도범위에서 라디에이터 팬이 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 가동온도범위와 수정온도범위에서 온도가 높아짐에 따라 라디에이터 팬의 작동 강도가 상향되는 것을 특징으로 한다.

한편, 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법은 고전압배터리의 전압을 측정하는 측정단계; 상기 측정단계 이후 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위를 벗어날 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 상향시키는 고속냉각단계; 및 상기 측정단계 이후 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위 이내일 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 저하시키는 안전냉각단계;를 포함한다.

상기 냉각 장치는 OBC의 냉각 필요 여부에 따라 냉각 매체가 순환되도록 하는 워터펌프와, OBC를 냉각시키기 위해 순환하는 냉각 매체의 온도를 조절하는 라디에이터 팬이 포함되며, 상기 고속냉각단계와 안전냉각단계는 고전압배터리의 전압에 따라, 워터펌프와 라디에이터 팬이 작동되는 온도범위 및 작동강도가 가변되는 것을 특징으로 한다.

상기 고속냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 작동온도범위에 도달시 기저장된 구동속도로 워터펌프가 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 안전냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에서 워터펌프가 작동되도록 하고, 워터펌프가 상기 구동속도보다 하향 보정된 보정속도로 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 고속냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 가동온도범위에 도달시 라디에이터 팬이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 안전냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 가동온도범위보다 상향 보정된 수정온도범위에서 라디에이터 팬이 작동되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법에 따르면, 배터리를 충전 중 OBC의 온도가 상승함에 따라 냉각수를 순환시켜 OBC의 냉각을 수행시, 냉각 장치의 구동량을 조절하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

즉, 고전압배터리의 완속 충전이 수행되는 기준전압범위를 두고, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위에 이내인지, 또는 기준전압범위를 벗어나는지 여부를 체크하여, 워터펌프 및 라디에이터 팬의 작동을 제어함으로써, 냉각 장치 구동에 따른 불필요한 전력 소모를 방지하여 충전 효율이 향상되도록 하고, OBC의 냉각도 원활히 수행되도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템의 구성도.
도 2 내지 5는 도 1에 도시된 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 6은 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법의 순서도.
도 7 내지 8은 도 6에 도시된 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템의 구성도이고, 도 2 내지 5는 도 1에 도시된 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 발명의 일 실시예에 따른 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법의 순서도이고, 도 7 내지 8은 도 6에 도시된 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템은 차량의 고전압배터리(100)를 충전시키는 OBC(On Board Charger, 200)에 냉각 매체를 순환하여 냉각시키는 냉각 장치(300); 및 고전압배터리(100)의 전압 정보를 입력받고, 기준전압범위가 기저장되며, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도를 저하시키고, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위를 벗어날 경우 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도를 상향시키는 제어기(400);를 포함한다.

즉, 본 발명은 플러그인 하이브리드 차량의 완속 충전 효율을 향상시키기 위한 것으로, 고전압배터리(100)의 충전시 작동되는 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도를 고전압배터리(100)의 전압에 따라 조절함으로써 충전 효율을 개선하는 것이다.

상기의 고전압배터리(100)는 전기 차량 또는 하이브리드 차량에 적용되어, 고용량의 전기 에너지를 저장하는 배터리이고, OBC(200)는 고전압배터리(100)에 전기 에너지를 충전시 AC 상용전원을 입력받아 고전압배터리(100)에서 요구하는 최저전압에서 완충전압을 생성하여 충전전력으로 공급하는 역할을 수행하는 것이다. 이러한 고전압배터리(100)는 초기 설계에 따라 출력 가능한 전압이 결정되며, 이 전압은 SOC(State Of charge) 및 고전압배터리(100)의 온도에 영향을 받는다. 즉, 고전압배터리(100)의 SOC가 낮을 경우 정상 출력 가능한 전압이 낮아지고, 반대로 SOC가 높을 경우 출력 가능한 전압이 높아질 수 있으며, 고전압배터리(100)의 발열 및 외부 온도에 따라서도 변화된다.

한편, 상기 냉각 장치(300)는 OBC(200)를 포함한 고전압배터리(100) 시스템의 전장부품을 냉각하기 위한 것으로, 대표적으로 냉각수를 이용하여 OBC(200)의 냉각을 수행할 수 있다. 다만, 냉각 장치(300)는 고전압배터리(100)의 충전시 OBC(200)가 발열됨에 따라 OBC(200)의 냉각을 수행하기 위해 함께 작동되는데, 단순히 OBC(200)의 냉각을 위해 냉각 장치(300)가 동일 사양으로 작동될 경우 불필요한 전력 소모가 발생된다. 이에, 본 발명에서는 고전압배터리(100)의 전압 정보에 따라 냉각 장치(300)의 작동을 가변 제어함으로써, 냉각 장치(300)가 작동됨에 따른 전력 소모가 최소화되도록 한다.

이를 위해, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압 정보를 입력받고, 기준전압범위가 기저장되며, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도를 저하시키고, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위를 벗어날 경우 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도를 상향시킨다. 여기서, 고전압배터리(100)의 전압 정보는 고전압배터리(100)의 셀에서 출력되는 전압을 측정하거나, 고전압배터리(100)의 회로에서 릴레이의 온오프 시 캐패시터의 전압을 읽는 방식을 이용하여 고전압배터리(100)의 전압을 측정할 수 있으며, 이외 다양한 방식으로 고전압배터리(100)의 전압을 측정할 수 있다.

제어기(400)에 기저장된 기준전압범위는 고전압배터리(100)의 실충전 영역의 전압으로서, 일반적으로 고전압배터리(100)의 용량이 부족함에 따라 출력되는 전압이 낮게 출력되는 범위나 완전히 충전되는 범위이다. 즉, 고전압배터리(100)의 전력 용량이 어느 정도 확보된 상태의 경우 정상적인 전압이 출력되고, 이에 따라 충전시 OBC(200)의 발열량이 커지지 않는다. 반면, 고전압배터리(100)의 용량이 낮을 경우 출력 가능한 전압이 저하되고, 필요로 하는 충전량도 증가되어 충전시 OBC(200)의 발열량이 커지는바, 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도가 커져야 한다.

따라서, 본 발명에서는 고전압배터리(100)의 충전시 고전압배터리(100)에서 출력되는 전압을 측정하고, 고전압배터리(100)에서 출력되는 전압에 따라 충전시 OBC(200)의 발열량을 고려하여 냉각 장치(300)의 구동을 이원화함으로써, OBC(200)의 온도를 조절함과 동시에 충전시 냉각 장치(300)의 구동에 따른 전력 소모를 최소화하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 상기 냉각 장치(300)는 OBC(200)의 냉각 필요 여부에 따라 냉각 매체가 순환되도록 하는 워터펌프(320)와, OBC(200)를 냉각시키기 위해 순환하는 냉각 매체의 온도를 조절하는 라디에이터 팬(340)으로 구성될 수 있다. 여기서, 워터펌프(320)는 전자식 워터펌프일 수 있다.

먼저, 워터펌프(320)의 제어에 대해서 설명하면, 상기 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC(200)의 온도가 기저장된 작동온도범위에 도달시 워터펌프(320)가 작동되도록 제어한다. 여기서, OBC(200)의 온도는 온도센서(202)를 통해 측정이 가능하다.

반대로, 상기 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에서 워터펌프(320)가 작동되도록 한다.

여기서, 작동온도범위는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 고전압배터리(100)의 용량이 낮음에 따라 출력 전압이 저하된 상태이고, 이에 따라 충전량도 증가되어 고전압배터리(100)의 충전시 OBC(200)의 발열량이 커지는바, 냉각 장치(300)의 작동 빈도를 증가시키기 위해 설정된 온도이다. 즉, 고전압배터리(100)의 충전시 워터펌프(320)가 작동되는 OBC(200)의 온도가 낮게 설정된 작동온도범위에서 계속적으로 구동되는바, 워터펌프(320)의 작동빈도가 증가되어 충전시 발열되는 OBC(200)를 계속적으로 냉각할 수 있다.

이러한 상태에서, 고전압배터리(100)가 적정 수준 충전되면 배터리의 충전 특성상 OBC(200)의 발열 온도가 감소됨에 따라, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에서 워터펌프(320)가 작동되도록 하여 워터펌프(320)의 작동빈도를 감소시킨다. 즉, 보정온도범위는 작동온도범위보다 상대적으로 더 높은 온도범위로서, OBC(200)의 온도가 높은 온도범위의 보정온도범위에 도달할 경우에만 워터펌프(320)가 구동되기 때문에 워터펌프(320)의 작동빈도가 감소되는 것이다. 아울러, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 보정온도범위에서 워터펌프(320)가 구동되도록 하기 때문에, 워터펌프(320)가 불필요하게 계속적으로 구동됨에 따른 전력소모를 최소화하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

이와 더불어, 상기 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 워터펌프(320)가 기저장된 구동속도로 작동되도록 한다.

또한, 상기 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 워터펌프(320)가 상기 구동속도보다 하향 보정된 보정속도로 작동되도록 한다.

여기서, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 고전압배터리(100)의 충전량이 증가되어 고전압배터리(100)의 충전시 OBC(200)의 발열량이 커지기 때문에, 워터펌프(320)의 냉각강도가 상향되어야 한다. 이에 따라, 제어기(400)는 워터펌프(320)의 작동강도, 즉 작동속도(RPM)가 빠른 속도로 구동되도록 하여, OBC(200)로 순환되는 냉각 매체를 크게 확보하는 것이다.

이러한 상태에서, 고전압배터리(100)가 적정 수준 충전되면 OBC(200)의 발열 온도가 감소된다. 이에 따라, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 구동속도보다 하향 보정된 보정속도로 워터펌프(320)가 작동되도록 하여 냉각강도가 감소되도록 한다. 즉, 보정속도는 구동속도보다 상대적으로 더 낮은 속도로 워터펌프(320)가 작동되는 명령값으로서, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 보정속도로 워터펌프(320)가 구동되도록 하기 때문에, 워터펌프(320)가 과하게 구동됨에 따른 전력소모를 저감하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

이러한 워터펌프(320)의 구동의 일실예에 대해서 도면을 참고하여 설명하면, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위에 도달하지 못하였을 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 워터펌프(320)가 기저장된 작동온도범위인 36°~ 40° 범위에서 구동속도인 2500rpm으로 작동되도록 한다. 이렇게, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위에 도달하지 못했을 경우, 워터펌프(320)가 낮은 온도범위에서 계속적으로 작동되도록 하여 작동빈도를 증가시키고, 작동강도를 크게 하여 OBC(200)가 발열되더라도 충분한 냉각이 이루어지도록 한다.

이러한 상태에서, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위에 도달하였을 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 워터펌프(320)가 기저장된 보정온도범위인 56°~ 60° 범위에서 보정속도인 1500rpm으로 작동되도록 한다. 이렇게, 고전압배티러의 전압이 기준전압범위에 도달하였을 경우, 상대적으로 높은 온도범위에서 작동되도록 하여 작동빈도를 감소시키고, 작동강도를 작게 하여 OBC(200)의 냉각이 과도하게 이루어지지 않도록 한다.

이로 인해, 냉각 장치(300) 구동에 따른 불필요한 전력 소모를 방지하여 충전 효율이 향상되도록 하고, OBC(200)의 냉각도 원활히 수행된다.

한편, 라디에이터 팬(340)의 제어에 대해서 설명하면, 상기 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC(200)의 온도가 기저장된 가동온도범위에 도달시 라디에이터 팬(340)이 작동되도록 제어한다.

반대로, 상기 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 가동온도범위보다 상향 보정된 수정온도범위에서 라디에이터 팬(340)이 작동되도록 한다.

상기 가동온도범위는 고전압배티리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 고전압배터리(100)의 충전시 OBC(200)의 발열량이 커지는바, 라디에이터 팬(340)의 작동 빈도를 증가시키기 위해 설정된 온도이다. 즉, 고전압배터리(100)의 충전시 라디에이터 팬(340)이 작동되는 OBC(200)의 온도가 낮게 설정된 가동온도범위에서 계속적으로 구동되는바, 라디에이터 팬(340)의 작동빈도가 증가됨으로써 냉각 매체의 온도를 감소시켜 충전시 발열되는 OBC(200) 냉각이 효과적으로 수행되도록 한다.

이러한 상태에서, 고전압배터리(100)가 적정 수준 충전되면 배터리의 충전 특성상 OBC(200)의 발열 온도가 감소된다. 따라서, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 가동온도범위보다 상향 보정된 수정온도범위에서 라디에이터 팬(340)이 작동되도록 하여 라디에이터 팬(340)의 작동빈도가 감소되도록 한다.

즉, 수정온도범위는 가동온도범위보다 상대적으로 더 높은 온도범위로서, OBC(200)의 온도가 높은 온도범위인 수정온도범위에 도달한 경우에만 라디에이터 팬(340)이 구동되기 때문에, 라디에이터 팬(340)의 작동빈도가 감소된다. 이에 따라, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 수정온도범위에서 라디에이터 팬(340)이 구동되도록 함으로써 라디에이터 팬(340)이 불필요하게 계속적으로 구동됨에 따른 전력소모를 최소화하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

한편, 상기 제어기(400)는 가동온도범위와 수정온도범위에서 온도가 높아짐에 따라 라디에이터 팬(340)의 작동 강도가 상향되도록 제어한다.

이렇게, 제어기(400)는 OBC(200)의 온도에 따라 라디에이터 팬(340)의 작동 강도를 가변 제어하여, OBC(200)의 온도에 맞추어 효율적인 냉각 매체의 온도 조절이 수행되도록 한다. 즉, OBC(200)의 온도가 기설정된 낮은 온도범위에서는 라디에이터 팬(340)이 기설정된 로우 레벨로 구동되도록 하고, OBC(200)의 온도가 상대적으로 높은 온도범위에서는 라디에이터 팬(340)이 상대적으로 더 높은 하이 레벨로 구동되도록 하여, 냉각 매체의 온도가 OBC(200)의 온도에 맞추어 조절되어 효과적인 OBC(200)의 냉각이 수행되도록 하는 것이다.

상기의 라디에이터 팬(340)의 구동의 일실시예에 대해서 도면을 참고하여 설명하면, 제어기(400)는 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위에 도달하지 못하였을 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 라디에이터 팬(340)이 기저장된 가동온도범위인 41°~ 50° 범위에서 작동되도록 한다. 여기서, OBC(200)의 온도가 41°~ 45° 범위일 경우에는 라디에이터 팬(340)이 저출력으로 구동되는 로우 레벨로 작동되도록 하고, 46°~ 50° 범위일 경우에는 라디에이터 팬(340)이 상대적으로 고출력으로 구동되는 하이 레벨로 작동되도록 할 수 있다.

이렇게, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위에 도달하지 못했을 경우, 라디에이터 팬(340)이 낮은 온도범위에서 계속적으로 작동되도록 하여 작동빈도를 증가시킴으로써 냉각 매체의 온도를 저하시켜 OBC(200)의 충분한 냉각이 수행되도록 한다.

이러한 상태에서, 고전압배터리(100)의 전압이 기준전압범위에 도달하였을 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 라디에이터 팬(340)이 기저장된 보정온도범위인 60°~ 70° 범위에서 작동되도록 한다. 이렇게, 고전압배티러의 전압이 기준전압범위에 도달하였을 경우, 라디에이터 팬(340)의 작동빈도를 감소시켜, 라디에이터 팬(340)의 과도한 구동에 의한 불필요한 전력 소모를 방지하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

한편, 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 고전압배터리의 전압을 측정하는 측정단계(S100); 상기 측정단계(S100) 이후 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위를 벗어날 경우 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도를 상향시키는 고속냉각단계(S200); 및 상기 측정단계(S100) 이후 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위 이내일 경우 냉각 장치(300)의 작동 빈도와 냉각 강도를 저하시키는 안전냉각단계(S300);를 포함한다.

이렇게, 측정단계(S100)를 통해 고전압배터리의 전압을 측정하고, 고전압배터리의 전압을 기저장된 기준전압범위를 비교 판단하는 단계(102)를 수행한다. 이후 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위를 벗어날 경우 고속냉각단계(S200)를 수행하고, 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위 이내일 경우 안전냉각단계(S300)를 수행한다.

구체적으로, 상기 냉각 장치(300)는 OBC(200)의 냉각 필요 여부에 따라 냉각 매체가 순환되도록 하는 워터펌프(320)와, OBC(200)를 냉각시키기 위해 순환하는 냉각 매체의 온도를 조절하는 라디에이터 팬(340)으로 구성될 수 있고, 상기 고속냉각단계(S200)와 안전냉각단계(S300)는 고전압배터리의 전압에 따라, 워터펌프(320)와 라디에이터 팬(340)이 작동되는 온도범위 및 작동강도가 가변되도록 한다.

즉, 상기 고속냉각단계(S200)는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC(200)의 온도가 후술할 보정온도범위보다 상대적으로 낮게 설정된 작동온도범위에 도달하는지 체크하는 단계(S202)를 수행한다. 이후, OBC(200)의 온도가 기저장된 작동온도범위에 도달시 기저장된 설정된 구동속도로 워터펌프(320)가 작동되도록 제어(S)하는 단계(S204)를 수행한다. 여기서, 구동속도는 워터펌프(320)가 최대출력으로 작동되도록 하는 것으로서, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 워터펌프(320)의 작동빈도와 상향되도록 하여, OBC(200)의 냉각이 충분히 이루어지도록 하는 것이다.

한편, 상기 안전냉각단계(S300)는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 OBC(200)의 온도가 상기 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에 도달하는지 체크하는 단계(S302)를 수행한다. 이후 OBC(200)의 온도가 상기 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에 도달하는 경우 워터펌프(320)가 작동되도록 하되 워터펌프(320)가 상기 구동속도보다 하향 보정된 보정속도로 작동되도록 하는 단계(S304)를 수행한다. 이렇게, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 OBC(200)의 발열량도 감소되는바, 워터펌프의 작동빈도와 냉각강도를 하향시킴으로써 워터펌프가 불필요하게 과구동됨에 따라 소모되는 전력을 최소화하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

이와 더불어, 측정단계(S100)를 통해 고전압배터리의 전압을 측정하고, 고전압배터리의 전압을 기저장된 기준전압범위를 비교 판단하는 단계(102)를 수행한 후, 상기 고속냉각단계(S200)는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 가동온도범위에 도달하는지 체크하는 단계(S206)를 수행한다. 여기서, OBC(200)의 온도가 기저장된 가동온도범위에 도달시 라디에이터 팬(340)이 작동되는 단계(S208)를 수행하며, 이때 라디에이터 팬은 OBC의 온도에 따라 작동 출력이 가변된다.

한편, 상기 안전냉각단계(S300)는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 OBC의 온도가 상기 가동온도범위보다 상향 보정된 수정온도범위에 도달하는지 체크하는 단계(S306)를 수행한다. 이를 통해, OBC의 온도가 수정온도범위 이내일 경우 라디에이터 팬이 작동되도록 하며, 이때 라디에이터 팬은 OBC의 온도에 따라 작동 출력이 가변된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템 및 제어 방법에 따르면, 배터리를 충전 중 OBC의 온도가 상승함에 따라 냉각수를 순환시켜 OBC의 냉각을 수행시, 냉각 장치(300)의 구동량을 조절하여 충전 효율이 향상되도록 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 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:OBC
300:냉각 장치 320:워터펌프
340:라디에이터 팬 400:제어기
S100:측정단계 S200:고속냉각단계
S300:안전냉각단계

Claims

차량의 고전압배터리를 충전시키는 OBC(On Board Charger)에 냉각 매체를 순환하여 냉각시키는 냉각 장치; 및
고전압배터리의 전압 정보를 입력받고, 기준전압범위가 기저장되며, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 하향시키고, 고전압배터리의 전압이 기준전압범위를 벗어날 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 상향시키는 제어기;를 포함하며,
상기 냉각 장치는 OBC를 냉각시키기 위해 순환하는 냉각 매체의 온도를 조절하는 라디에이터 팬이 더 포함되고,
상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 가동온도범위에 도달시 라디에이터 팬이 작동되도록 제어함으로써 라디에이터 팬의 작동 빈도가 증가되어 냉각 매체의 온도가 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 장치는 OBC의 냉각 필요 여부에 따라 냉각 매체가 순환되도록 하는 워터펌프가 포함된 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 작동온도범위에 도달시 워터펌프가 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에서 워터펌프가 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 워터펌프가 기저장된 구동속도로 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 워터펌프가 상기 구동속도보다 하향 보정된 보정속도로 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
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청구항 1에 있어서,
상기 제어기는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 가동온도범위보다 상향 보정된 수정온도범위에서 라디에이터 팬이 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 제어기는 가동온도범위와 수정온도범위에서 온도가 높아짐에 따라 라디에이터 팬의 작동 강도가 상향되는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 시스템.
고전압배터리의 전압을 측정하는 측정단계;
상기 측정단계 이후 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위를 벗어날 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 상향시키는 고속냉각단계; 및
상기 측정단계 이후 고전압배터리의 전압이 기저장된 기준전압범위 이내일 경우 냉각 장치의 작동 빈도와 냉각 강도를 저하시키는 안전냉각단계;를 포함하며,
상기 고속냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 가동온도범위에 도달시 냉각 장치에 포함되는 라디에이터 팬이 작동되도록 제어함으로써 라디에이터 팬의 작동 빈도가 증가되어 냉각 매체의 온도가 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 냉각 장치는 OBC의 냉각 필요 여부에 따라 냉각 매체가 순환되도록 하는 워터펌프와, OBC를 냉각시키기 위해 순환하는 냉각 매체의 온도를 조절하는 라디에이터 팬이 포함되며,
상기 고속냉각단계와 안전냉각단계는 고전압배터리의 전압에 따라, 워터펌프와 라디에이터 팬이 작동되는 온도범위 및 작동강도가 가변되는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 고속냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 미만일 경우 OBC의 온도가 기저장된 작동온도범위에 도달시 기저장된 구동속도로 워터펌프가 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 안전냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 작동온도범위보다 상향 보정된 보정온도범위에서 워터펌프가 작동되도록 하고, 워터펌프가 상기 구동속도보다 하향 보정된 보정속도로 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법.
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청구항 11에 있어서,
상기 안전냉각단계는 고전압배터리의 전압이 기준전압범위 이내일 경우 상기 가동온도범위보다 상향 보정된 수정온도범위에서 라디에이터 팬이 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량의 충전 방법.