KR101808449B1 - 배터리 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DC-DC 컨버터의 출력 전류의 흐름을 제어하여 복수의 배터리의 전압이 일정하게 유지시킬 수 있는 배터리 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 장치는 마일드 하이브리드 배터리 및 모터에서 생성되는 역기전력을 이용하여 제1 로드에 전압을 공급하는 제1 컨버터와, 제1 로드에 전압을 공급하는 제1 배터리와, 제2 로드와 상기 제1 로드에 전압을 공급하는 제2 배터리와, 제1 배터리 전압과 제2 배터리 전압이 일정하도록 단방향 컨버터 또는 양방향 컨버터로 전류를 제어하는 제2 컨버터를 포함한다.

Description

배터리 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling battery}
본 발명은 배터리 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 DC-DC 컨버터의 출력 전류의 흐름을 제어하여 복수의 배터리의 전압을 일정하게 유지시킬 수 있는 배터리 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전력변환장치의 구성에는 양방향 컨버터가 반드시 요구되고 있으며, 사용자 요구나 시스템 요구에 따라 배터리를 충전 또는 방전하도록 제어된다. 전력변환장치의 운용성은 기본적으로 배터리의 충전 또는 방전의 효율, 양방향 컨버터의 전력변환 효율 등에 따라 결정된다. 여기서, 양방향 컨버터의 전력변환 효율은 시간이 지나도 일정한 반면, 배터리의 충전 또는 방전의 효율은 배터리의 사용에 따른 노화로 인하여 배터리 사용 초기에 비해 지속적으로 감소한다.
따라서, 배터리의 충전 또는 방전의 효율 저하를 최소화하도록 하는 전력변환장치의 개선이 필요하다. 또한, 노화로 인한 배터리의 수명 저하 또는 배터리의 수명 한계 도달로 인해 배터리를 교체하는 경우, 큰 비용을 소요하기 때문에 배터리의 수명이 유지되도록 배터리의 충전 및 방전을 제어해야 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 배터리의 전압이 동일하게 유지되도록 배터리를 충전 또는 방전하는 배터리 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 복수의 배터리의 전압 편차를 최소화하여 배터리의 성능을 향상시키고, 배터리의 수명을 연장시키는 배터리 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 장치는, 마일드 하이브리드 배터리 및 모터에서 생성되는 역기전력을 이용하여 제1 로드에 전압을 공급하는 제1 컨버터와, 제1 로드에 전압을 공급하는 제1 배터리와, 제2 로드와 상기 제1 로드에 전압을 공급하는 제2 배터리와, 제1 배터리 전압과 제2 배터리 전압이 일정하도록 단방향 컨버터 또는 양방향 컨버터로 전류를 제어하는 제2 컨버터를 포함한다.
여기서, 제1 컨버터는, 제1 배터리 및 제2 배터리가 동일한 출력전압을 가지도록 제1 배터리 및 제2 배터리를 충전한다.
또한, 제2 컨버터는, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 센싱하고, 센싱한 출력전압을 통해 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 비교한다.
또한, 제2 컨버터는, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압 이하이면, 마일드 하이브리드 배터리 및 모터에서 생성되는 역기전력을 이용하여 제2 배터리의 전압이 제1 배터리의 전압과 동일해지도록 제2 배터리를 충전한다.
또한, 제2 컨버터는, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과하면 단방향 컨버터로써, 구동을 중지한다.
또한, 제2 컨버터는, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과하면, 양방향 컨버터로써, 제2 배터리의 출력전압으로 마일드 하이브리드 배터리가 충전되도록 전류를 제어한다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 방법은, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 센싱하는 단계와, 제1 및 제2 배터리의 출력전압에 기초하여 단방향 컨버터 또는 양방향 컨버터로 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계를 포함한다.
여기서, 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계에 있어서, 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리 및 제2 배터리의 전압을 비교하고, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압 이하이면 마일드 하이브리드 배터리의 전압 및 모터에서 생성되는 역기전력을 이용하여 제2 배터리를 충전한다.
또한, 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계에 있어서, 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리 및 제2 배터리의 전압을 비교하고, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과하면, 단방향 컨버터가 구동을 중지한다.
또한, 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계에 있어서, 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리 및 제2 배터리의 전압을 비교하고, 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과하면, 양방향 컨버터가 제2 배터리의 출력전압을 이용하여 마일드 하이브리드 배터리를 충전하도록 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 장치 및 방법은 배터리의 전압 편차를 최소화하여 배터리의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 마일드 하이브리드 배터리를 적용함으로써, 상용차의 운전 효율을 상향하고,
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배출을 저감할 수 있다.
또한, 주전력 변환회로를 컨버터에서 제어함으로써, 전원 시스템의 안정성을 확보할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 3은 단방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압 이하인 경우의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 4는 단방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과한 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 6은 단방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압 이하인 경우의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 7은 양방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과한 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 제어 장치는 제1 컨버터(110, 210), 제1 배터리(120, 220), 제2 배터리(130, 230), 제2 컨버터(140, 240)를 포함한다. 여기서, 제2 컨버터(140, 240)는 단방향 또는 양방향 컨버터로, 전류의 흐름을 각각 다르게 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 컨버터(110)는 입력부에 배치된 센싱부를 통해 모터(150)의 전압을 센싱한다. 구체적으로, 제1 컨버터(110)는 모터(150) 제동시에 생성되는 역기전력의 정보를 센싱하고, 센싱한 역기전력의 정보에 기초하여 모터(150) 제동시에 생성되는 역기전력을 입력전압으로 사용한다.
또한, 제1 컨버터(110)는 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 입력된 전압을 24V 전압으로 변환하여 출력한다. 제1 컨버터(110)는 모터(150) 제동 시 생성되는 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 입력 받은 전압(48V)을 24V로 변환하여 제1 로드(170)에 공급한다.
또한, 제1 컨버터(110)는 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(120)와 병렬로 연결되어 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)를 충전시킨다. 여기서, 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(120)는 직렬로 연결되어 있다.
제1 배터리(120)는 제1 컨버터(110)의 출력단 및 제1 로드(170)에 접속되어 있고, 제1 로드(170)에 24V 전압을 공급한다.
그리고, 제2 배터리(130)는 제2 로드(180)에 접속되어 있고, 제2 로드(180)에 12V 전압을 공급한다. 또한, 제2 배터리(130)는 제1 로드(170)에 12V 전압을 공급한다. 여기서, 제2 배터리(130)는 제1 배터리(120)와 직렬로 연결되어 있으므로, 제1 배터리(120)의 출력전압인 12V와 제2 배터리(130)의 출력전압인 12V가 합해진 24V의 전압이 제1 로드(170)에 공급된다.
제2 배터리(130)는 제1 로드(170) 및 제2 로드(180)에 전압을 공급하고, 제1 배터리(120)는 제1 로드(170)에만 전압을 공급한다. 따라서, 제2 배터리(130)가 제1 배터리(120)보다 충전된 전원을 빨리 소비하게 되고, 제2 배터리(130)의 전압이 제1 배터리(120)의 전압보다 낮아지게 된다. 이에 따라, 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 전압 불균형이 생겨 배터리의 성능이 감소되고, 배터리의 수명 또한 감소된다. 본 발명에서는 이러한 제1 배터리(120)와 제2 배터리(130)의 전압의 분균형을 방지하기 위해서, 제1 컨버터(110) 및 제2 컨버터(140)를 통해 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 충전 및 방전을 제어한다.
제2 컨버터(140)는 입력부에 배치된 센싱부를 통해 모터(150)의 제동 시 생성되는 역기전력을 센싱한다. 그리고, 제2 컨버터(140)는 모터(150)의 제동시에 생성되는 역기전력을 입력전압으로 이용한다. 또한, 제2 컨버터(140)는 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 48V 전압을 입력 받아 24V 전압으로 변환하여 출력한다.
또한, 제2 컨버터(140)의 출력단에는 센싱부가 배치되어 있고, 상기 센싱부에서 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 센싱한다. 그리고, 센싱된 출력전압에 기초하여 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 전압을 제어한다.
구체적으로, 제2 컨버터(140)는 센싱한 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한다. 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(130)의 출력전압이 제1 배터리(120)의 출력전압 이하이면, 제2 컨버터(140)는 제2 배터리(130)의 전압과 제1 배터리(120)의 전압이 동일해지도록 제2 배터리(130)를 충전한다. 이때, 제2 컨버터(140)는 모터(150)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 공급받은 전압을 이용하여 제2 배터리(130)를 충전할 수 있다.
한편, 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(130)의 출력전압이 제1 배터리(120)의 출력전압을 초과하면 제2 컨버터(140)는 구동을 중지한다. 여기서, 제2 컨버터(140)는 제2 배터리(130)의 전압이 제1 배터리의(120)의 전압 이하인 경우에만 전류가 흐르도록 제어함으로써, 전류를 단방향으로 제어할 수 있다.
도 3은 단방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압 이하인 경우의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 제1 컨버터(110)는 모터(150)의 전압을 센싱한다. 또한, 제1 컨버터(110)는 모터(150)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 입력된 전압을 24V 전압으로 변환시켜 제1 로드(170)에 공급한다. 또한, 제1 컨버터(110)는 24V 전압을 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)에 공급하여 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)를 충전시킨다.
또한, 제2 배터리(130)는 제1 컨버터(110)를 통해 입력 받은 전압을 제2 로드(180)에 공급한다.
이어, 제2 컨버터(110)는 모터(150)의 전압을 센싱하고, 모터(150)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 입력된 전압을 12V 전압으로 변환한다.
또한, 제2 컨버터(140)는 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 센싱한다. 제2 컨버터(140)는 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한다. 여기서, 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(130)의 출력전압이 제1 배터리(120)의 출력전압 이하이면, 제2 컨버터(140)는 변환시킨 12V 전압을 제2 배터리(130)에 공급하여 제2 배터리(130)를 충전시킨다.
도 4는 단방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과한 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 컨버터(110)는 모터(150)의 전압을 센싱한다. 또한, 제1 컨버터(110)는 모터(150)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 입력된 전압을 24V 전압으로 변환시켜 제1 로드(170)에 공급한다. 또한, 제1 컨버터(110)는 24V 전압을 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)에 공급하여 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)를 충전시킨다.
또한, 제2 배터리(130)는 제1 컨버터(110)를 통해 입력 받은 전압을 제2 로드(180)에 공급한다.
이어, 제2 컨버터(110)는 모터(150)의 전압을 센싱하고, 모터(150)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 입력된 전압을 12V 전압으로 변환한다. 또한, 제2 컨버터(140)는 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 센싱한다. 제2 컨버터(140)는 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한다. 여기서, 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(130)의 출력전압이 제1 배터리(120)의 출력전압을 초과하면, 제2 컨버터(140)는 구동을 중지한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 회로도를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 컨버터(210)는 입력부에 배치된 센싱부를 통해 모터(250)의 전압을 센싱한다. 구체적으로, 제1 컨버터(210)는 모터(250) 제동시에 생성되는 역기전력의 정보를 센싱하고, 센싱한 역기전력의 정보에 기초하여 모터(250) 제동시에 생성되는 역기전력을 입력전압으로 사용한다.
또한, 제1 컨버터(210)는 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 입력된 48V 전압을 24V 전압으로 변환하여 출력한다. 제1 컨버터(210)는 모터(250) 제동 시 생성되는 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 입력 받은 전압(48V)을 24V로 변환하여 제1 로드(270)에 공급한다.
또한, 제1 컨버터(210)는 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(220)와 병렬로 연결되어 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)를 충전시킨다. 여기서, 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(220)는 직렬로 연결되어 있다.
제1 배터리(220)는 제1 컨버터(210)의 출력단 및 제1 로드(270)에 접속되어 있고, 제1 로드(270)에 24V 전압을 공급한다.
그리고, 제2 배터리(230)는 제2 로드(280)에 접속되어 있고, 제2 로드(280)에 12V 전압을 공급한다. 또한, 제2 배터리(230)는 제1 로드(270)에 12V 전압을 공급한다. 여기서, 제2 배터리(230)는 제1 배터리(220)와 직렬로 연결되어 있으므로, 제1 배터리(220)의 출력전압인 12V와 제2 배터리(230)의 출력전압인 12V가 합해진 24V의 전압이 제1 로드(270)에 공급된다.
제2 배터리(230)는 제1 로드(270) 및 제2 로드(280)에 전압을 공급하고, 제1 배터리(220)는 제1 로드(270)에만 전압을 공급한다. 따라서, 제2 배터리(230)가 제1 배터리(220)보다 충전된 전원을 빨리 소비하게 되고, 제2 배터리(230)의 전압이 제1 배터리(220)의 전압보다 낮아지게 된다. 이에 따라, 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 전압 불균형이 생겨 배터리의 성능이 감소되고, 배터리의 수명 또한 감소된다. 본 발명에서는 이러한 제1 배터리(220)와 제2 배터리(230)의 전압의 분균형을 방지하기 위해서, 제1 컨버터(210) 및 제2 컨버터(240)를 통해 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 충전 및 방전을 제어한다.
제2 컨버터(240)는 입력부에 배치된 센싱부를 통해 모터(250)의 제동 시 생성되는 역기전력을 센싱한다. 그리고, 제2 컨버터(240)는 모터(250)의 제동시에 생성되는 역기전력을 입력전압으로 이용한다. 또한, 제2 컨버터(240)는 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 전압을 입력 받아 24V 전압으로 변환하여 출력한다.
또한, 제2 컨버터(240)의 출력단에는 센싱부가 배치되어 있고, 상기 센싱부에서 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 센싱한다. 그리고, 센싱된 출력전압에 기초하여 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 전압을 제어한다.
구체적으로, 제2 컨버터(240)는 센싱한 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한다. 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압 이하이면, 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)의 전압과 제1 배터리(220)의 전압이 동일해지도록 제2 배터리(230)를 충전한다. 이때, 제2 컨버터(240)는 모터(250)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 공급받은 전압을 이용하여 제2 배터리(230)를 충전할 수 있다.
한편, 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압을 초과하면 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)의 출력전압을 이용하여 마일드 하이브리드 배터리(260)를 충전한다. 여기서, 제2 배터리(230)의 방전 전압을 이용하여 마일드 하이브리드 배터리(260)를 충전함으로써, 제2 배터리(230)의 전압이 감소한다. 이와 같이, 제2 배터리(230)의 전압과 제1 배터리(220)의 전압이 동일해지도록 제2 배터리(230)의 전압을 마일드 하이브리드 배터리(260)에 공급한다.
따라서, 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리의(220)의 출력전압 이하인 경우 및 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리의(220)의 출력전압을 초과한 경우에 전류가 흐르도록 제어함으로써, 전류를 양방향으로 제어할 수 있다.
도 6은 단방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압 이하인 경우의 전류 흐름을 나타내는 회로도이다.
도 6을 참조하면, 제1 컨버터(210)는 모터(250)의 전압을 센싱한다. 또한, 제1 컨버터(210)는 모터(250)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 입력된 전압을 24V 전압으로 변환시켜 제1 로드(270)에 공급한다. 또한, 제1 컨버터(210)는 24V 전압을 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)에 공급하여 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)를 충전시킨다.
또한, 제2 배터리(230)는 제1 컨버터(210)를 통해 입력 받은 전압을 제2 로드(280)에 공급한다.
이어, 제2 컨버터(210)는 모터(250)의 전압을 센싱하고, 모터(250)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 입력된 전압을 12V 전압으로 변환한다.
또한, 제2 컨버터(240)는 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 센싱한다. 제2 컨버터(240)는 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한다. 여기서, 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압 이하이면, 제2 컨버터(240)는 변환시킨 12V 전압을 제2 배터리(230)에 공급하여 제2 배터리(230)를 충전시킨다.
도 7은 양방향 컨버터에 대한 제2 배터리의 출력전압이 제1 배터리의 출력전압을 초과한 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1 컨버터(210)는 모터(250)의 전압을 센싱한다. 또한, 제1 컨버터(210)는 모터(250)에서 입력된 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 입력된 전압을 24V 전압으로 변환시켜 제1 로드(270)에 공급한다. 또한, 제1 컨버터(210)는 24V 전압을 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)에 공급하여 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)를 충전시킨다.
또한, 제2 배터리(230)는 제1 컨버터(210)를 통해 입력 받은 전압을 제2 로드(280)에 공급한다.
이어, 제2 컨버터(210)는 모터(250)의 전압을 센싱하고, 모터(250)의 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 입력된 전압을 12V 전압으로 변환한다. 또한, 제2 컨버터(240)는 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 센싱한다.
제2 컨버터(240)는 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한다. 여기서, 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압을 초과하면, 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)의 출력전압을 이용하여 마일드 하이브리드 배터리(260)를 충전한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 단방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 제2 컨버터(140)는 출력단의 센싱부를 통해 제1 배터리(120)의 출력전압 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 센싱한다(S810).
제2 컨버터(140)는 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리(120)의 출력전압 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한다(S820).
비교 결과, 제2 배터리(130)의 출력전압이 제1 배터리(120)의 출력전압 이하이면, 제2 컨버터(140)는 제2 배터리(130)를 충전시킨다(S830).
여기서, 제2 컨버터(140)는 제2 배터리(130)의 전압이 제1 배터리(120)의 전압과 동일해지도록 충전시킴으로써, 제1 배터리(120) 및 제2 배터리(130)의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 컨버터(140)는 모터(150)의 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(160)에서 입력된 전압을 12V로 변환시키고, 변환된 12V의 전압을 제2 배터리(130)에 공급하여 제2 배터리(130)를 충전할 수 있다.
한편, 제1 배터리(120)의 출력전압 및 제2 배터리(130)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(130)의 출력전압이 제1 배터리(120)의 출력전압을 초과한 경우, 제2 컨버터(140)는 동작을 중지한다(S840).
따라서, 제2 컨버터(140)는 제2 배터리(130)의 출력전압이 제1 배터리(120)의 출력전압 이하인 경우에만 제2 배터리(130)로 전류가 흐르도록 제어함으로써, 단방향 컨버터로 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 컨버터에 대한 배터리 제어 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 제2 컨버터(240)는 출력단의 센싱부를 통해 제1 배터리(220)의 출력전압 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 센싱한다(S910).
제2 컨버터(240)는 센싱한 출력전압에 기초하여 제1 배터리(220)의 출력전압 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한다(S920).
비교 결과, 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압 이하이면, 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)를 충전시킨다(S930).
여기서, 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)의 전압이 제1 배터리(220)의 전압과 동일해지도록 충전시킴으로써, 제1 배터리(220) 및 제2 배터리(230)의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 컨버터(240)는 모터(250)의 역기전력 및 마일드 하이브리드 배터리(260)에서 입력된 전압을 12V로 변환시키고, 변환된 12V의 전압을 제2 배터리(230)에 공급하여 제2 배터리(230)를 충전할 수 있다.
한편, 제1 배터리(220)의 출력전압 및 제2 배터리(230)의 출력전압을 비교한 결과, 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압을 초과한 경우, 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)의 출력전압을 이용하여 마일드 하이브리드 배터리(260)를 충전하도록 제어한다(S940).
따라서, 제2 컨버터(240)는 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압 이하인 경우에 제2 배터리(230)로 전류가 흐르도록 제어하고, 제2 배터리(230)의 출력전압이 제1 배터리(220)의 출력전압을 초과하는 경우에 마일드 하이브리드 배터리(260)로 전류가 흐르도록 제어함으로써, 양방향 컨버터로 사용할 수 있다.
또한, 주전력 변환 회로를 컨버터에서 통합, 제어 및 관리함으로써, 전원 시스템의 안정성이 확보될 수 있다.
본 발명은 DC-DC 컨버터의 출력 전류의 흐름을 제어하여 복수의 배터리의 전압을 일정하게 유지시킬 수 있는 배터리 제어 장치 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 배터리 제어 장치
110, 210: 제1 컨버터
120, 220: 제1 배터리
130, 230: 제2 배터리
140, 240: 제2 컨버터
150, 250: 모터
160, 260: 마일드 하이브리드 배터리
170, 270: 제1 로드
180, 280: 제2 로드

Claims (10)

  1. 마일드 하이브리드 배터리 및 모터에서 생성되는 역기전력을 이용하여 제1 로드에 전압을 공급하는 제1 컨버터;
    상기 제1 로드에 전압을 공급하는 제1 배터리;
    제2 로드와 상기 제1 로드에 전압을 공급하는 제2 배터리; 및
    상기 제1 배터리 전압과 상기 제2 배터리 전압이 일정하도록 단방향 컨버터 또는 양방향 컨버터로 전류를 제어하는 제2 컨버터;를 포함하는 배터리 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 컨버터는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리가 동일한 출력전압을 가지도록 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 충전하는 배터리 제어 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제2 컨버터는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 센싱하고, 상기 센싱한 출력전압을 통해 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 비교하는 배터리 제어 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제2 컨버터는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 상기 제2 배터리의 출력전압이 상기 제1 배터리의 출력전압 이하이면, 상기 마일드 하이브리드 배터리 및 모터에서 생성되는 역기전력을 이용하여 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 배터리의 전압과 동일해지도록 상기 제2 배터리를 충전하는 배터리 제어 장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 제2 컨버터는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 상기 제2 배터리의 출력전압이 상기 제1 배터리의 출력전압을 초과하면, 단방향 컨버터로써, 구동을 중지하는 배터리 제어 장치.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 제2 컨버터는,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 상기 제2 배터리의 출력전압이 상기 제1 배터리의 출력전압을 초과하면, 양방향 컨버터로써, 상기 제2 배터리의 출력전압으로 상기 마일드 하이브리드 배터리가 충전되도록 전류를 제어하는 배터리 제어 장치.
  7. 제1 배터리 및 제2 배터리의 출력전압을 센싱하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 배터리의 출력전압에 기초하여 단방향 컨버터 또는 양방향 컨버터로 상기 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계에 있어서,
    상기 센싱한 출력전압에 기초하여 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 전압을 비교하고,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 상기 제2 배터리의 출력전압이 상기 제1 배터리의 출력전압 이하이면 마일드 하이브리드 배터리의 전압 및 모터에서 생성되는 역기전력을 이용하여 제2 배터리를 충전하는 배터리 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계에 있어서,
    상기 센싱한 출력전압에 기초하여 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 전압을 비교하고,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 상기 제2 배터리의 출력전압이 상기 제1 배터리의 출력전압을 초과하면, 단방향 컨버터가 구동을 중지하는 배터리 제어 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배터리의 전압이 일정하도록 전류 흐름을 제어하는 단계에 있어서,
    상기 센싱한 출력전압에 기초하여 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 전압을 비교하고,
    상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리의 출력전압을 비교한 결과, 상기 제2 배터리의 출력전압이 상기 제1 배터리의 출력전압을 초과하면, 양방향 컨버터가 제2 배터리의 출력전압을 이용하여 상기 마일드 하이브리드 배터리를 충전하도록 제어하는 배터리 제어 방법.
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