KR101994183B1 - 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법은 이그시션 스위치를 통하여 마일드 하이브리드 차량이 시동되면, 프리차지에 의한 저전압 배터리의 스트레스 여부를 판단하는 단계; 저전압 배터리의 스트레스가 발생할 것으로 판단하는 경우, DC/DC 컨버터의 부스트 지령값을 감소시키는 단계; 감소된 부스트 지령값에 의해 인버터에 연결되는 인버터 커패시터를 충전하는 단계; 및 인버터 커패시터의 충전에 의한 프리차지의 성공시 고전압 배터리의 양단을 인버터 및 인버터 커패시터에 연결하는 단계;를 포함한다.

Description

마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치 및 그 방법{Apparatus for controlling precharge of mild hybrid system and method thereof}
본 발명은 마일드 하이드리드 차량에 관한 것으로, 특히, 고전압 배터리의 메인 릴레이의 양단 전압을 안정적으로 승압시킬 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 마일드 하이브리드 차량의 초기 동작 시 고전압 배터리(48V)의 메인 릴레이를 온시키기 전에, 릴레이 양단 전압을 고전 배터리의 개방회로 전압(OCV; Open Circuit Voltage) 수준으로 승압(Pre-charge)시키는 프리차지 과정이 필요하다.
이때, 프리차지 회로가 고전압 배터리 자체적으로 없는 경우, 외부에서 컨버터의 부스트(Boost) 동작을 통하여 저전압 배터리(12V)의 에너지를 이용하여 이 과정을 수행하게 된다. 여기서, 고전압 배터리의 메인 릴레이의 양단 전압을 승압시키는 것은 인버터의 커패시터를 승압시키는 것을 의미한다.
그러나 저전압 배터리의 에너지를 사용하여 프리차지를 수행하는 경우, 저전압 배터리에 스트레스를 크게 줄수록 저전압 배터리의 전압강하가 크게 발생하고, 최악의 경우 프리차지 실패 및 마일드 하이브리드 시스템 기동의 실패를 야기한다. 이러한 경향성은 저온환경 및 저전압 배터리의 노화 상태가 심할 경우, 더욱 뚜렷하게 나타난다.
따라서 저전압 배터리를 이용한 프리차지의 과정에서 안정적으로 프리차지를 수행하기 위한 방안이 요구된다.
KR 2009-0075910 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 저전압 배터리를 이용하면서도 안정적으로 프리자치를 실행할 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 인버터에 연결되는 인버터 커패시터를 충전하기 위한 DC/DC 컨버터의 부스트 지령값을 결정하는 지령값 결정부; 및 이그시션 스위치를 통하여 마일드 하이브리드 차량이 시동되면, 프리차지에 의한 저전압 배터리의 스트레스 여부를 판단하여, 상기 저전압 배터리의 스트레스가 발생할 것으로 판단하는 경우, 상기 DC/DC 컨버터의 부스트 지령값을 감소시키고, 상기 인버터 커패시터를 충전하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 마일드 하이드리드 차량의 외기 온도, 저전압 배터리의 충전 상태(SoC), 및 노화 상태(SoH)를 감지하고, 이들 중 어느 하나가 임계값 미만인 경우, 상기 저전압 배터리의 스트레스가 발생할 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 DC/DC 컨버터와 상기 인버터 커패시터 사이에 직렬 연결되어 온오프되는 스위치부;를 더 포함하고, 상기 DC/DC 컨버터는 출력단 커패시터를 포함하며, 상기 제어부는 상기 부스트 지령값의 감소에 의한 프리차지가 실패하고, 상기 마일드 하이브리드 차량이 재시동되는 경우, 상기 스위치부를 오프시켜 상기 출력단 커패시터를 충전하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지가 성공한 경우, 고전압 배터리의 양단을 상기 DC/DC 컨버터의 출력단에 연결하고, 상기 스위치부가 온되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지가 실패한 경우, 미리 설정된 횟수로 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지를 재시도하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이그시션 스위치를 통하여 마일드 하이브리드 차량이 시동되면, 프리차지에 의한 저전압 배터리의 스트레스 여부를 판단하는 단계; 상기 저전압 배터리의 스트레스가 발생할 것으로 판단하는 경우, DC/DC 컨버터의 부스트 지령값을 감소시키는 단계; 상기 감소된 부스트 지령값에 의해 인버터에 연결되는 인버터 커패시터를 충전하는 단계; 및 상기 인버터 커패시터의 충전에 의한 프리차지의 성공시 고전압 배터리의 양단을 상기 인버터 및 상기 인버터 커패시터에 연결하는 단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 스트레스 여부를 판단하는 단계는 상기 마일드 하이드리드 차량의 외기 온도, 저전압 배터리의 충전 상태(SoC), 및 노화 상태(SoH) 중 어느 하나가 임계값 미만인 경우, 상기 저전압 배터리의 스트레스가 예상되는 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스트레스 여부를 판단하는 단계는 상기 외기 온도가 제1임계값 미만인지 판단하는 단계; 상기 외기 온도가 제1임계값 이상인 경우, 상기 저전압 배터리의 충전 상태(SoC)가 제2임계값 미만인지 판단하는 단계; 및 상기 저전압 배터리의 충전 상태(Soc)가 제2임계값 이상인 경우, 상기 저전압 배터리의 노화 상태(SoH)가 제3임계값 미만인지 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프리차지 제어방법은 상기 부스트 지령값의 감소에 의한 프리차지의 실패시, 상기 마일드 하이브리드 차량이 재시동되면, 상기 인버터 커패시터를 상기 DC/DC 컨버터와 차단하는 단계; 상기 DC/DC 컨버터의 출력단 커패시터를 충전하는 단계; 상기 출력단 커패시터의 충전에 의한 프리차지 성공시 상기 고전압 배터리의 양단을 상기 DC/DC 컨버터의 출력단에 연결하는 단계; 및 상기 인버터 및 상기 인버터 커패시터를 상기 고전압 배터리에 연결하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프리차지 제어방법은 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지가 실패한 경우, 미리 설정된 횟수로 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지를 재시도하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치 및 그 방법은 프리차지에 의한 저전압 배터리의 스트레스 여부에 따라 컨버터의 지령값을 감소시켜 프리차지를 수행함으로써 저전압 배터리의 전압강하를 감소시킬 수 있으므로 저전압 배터리의 스트레스를 경감시키고 안정적으로 프리차지를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 인버터 커패시터를 차단하고 DC/DC 컨버터의 출력단 커패시터만을 이용하여 프리차지를 수행함으로써, 저전압 배터리의 스트레스를 더욱 경감시키므로 마일드 하이브리드 차량의 기동 실패를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프리차지 제어장치를 구비한 마일드 하이드리드 차량의 구성을 개략적으로 나타낸 회로도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치를 나타낸 블록도,
도 3은 도 1에서 인버터 커패시터를 차단한 상태의 회로도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법을 나타낸 순서도, 그리고,
도 5는 도 5에서 저전압 배터리의 스트레스 조건을 판단하는 절차를 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 프리차지 제어장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프리차지 제어장치를 구비한 마일드 하이드리드 차량의 구성을 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 제어장치를 구비한 마일드 하이브리드 차량(10)은 저전압 배터리(11), DC/DC 컨버터(12), 고전압 배터리(13), 및 인버터(14)를 구비할 수 있다.
저전압 배터리(11)는 DC/DC 컨버터(12)에 의해 변환된 전기에너지가 공급되어 충전되고, 마일드 하이브리드 차량(10)의 전장부하로 충전된 전력을 공급할 수 있다. 일례로, 저전압 배터리(11)는 12V 배터리일 수 있다.
DC/DC 컨버터(12)는 양방향 컨버터로서 직류 전압을 변환할 수 있다. 즉, DC/DC 컨버터(12)는 마일드 하이브리드 차량(10)의 발전이 수행되는 경우, 인버터(14)의 출력을 변환하고, 발전이 수행되지 않은 경우, 고전압 배터리(13)의 전압을 변환할 수 있다. DC/DC 컨버터(12)는 이와 같이 변화된 전압을 하여 저전압 배터리(11)로 공급하여 충전하거나, 전장부하로 공급할 수 있다.
또한 DC/DC 컨버터(12)는 마일드 하이브리드 차량(10)의 기동을 위한 프리차지 수행시 부스트 동작에 의해 저전압 배터리(11)의 전압을 승압하여 인버터 커패시터(C)를 충전시킬 수 있다.
또한 DC/DC 컨버터(12)는 출력 파형의 안정화를 위해 출력단에 구비된 출력단 커패시터(Co)를 포함할 수 있다.
고전압 배터리(13)는 마일드 하이브리드 차량(10)의 감속시 모터/제너레이터(M)로부터 회생된 전기에너지가 공급되어 충전되고, 마일드 하이브리드 차량(10)의 가속시 엔진 토크를 보조하도록 모터/제너레이터(M)로 충전된 전기에너지를 공급할 수 있다. 일례로 고전압 배터리(13)는 48V 배터리일 수 있다.
인버터(14)는 엔진과 벨트를 통하여 연동되는 모터/제너레이터(M)에 연결된다. 이러한 인버터(14)는 교류를 직류로 변환하거나 직류를 교류로 변환하는 양방향 변환기 있 수 있다. 즉, 인버터(14)는 고전압 배터리(13)로부터 공급되는 전기에너지를 변환하여 모터/제너레이터(M)에 공급하거나, 모터/제너레이터(M)에서 발전된 전기에너지를 변환하여 고전압 배터리(13)를 충전할 수 있다.
여기서, 고전압 배터리(13)는 메인 릴레이(ML)를 통하여 인버터(14) 및 인버터 커패시터(C)에 연결되거나 차단될 수 있다. 즉, 마일드 하이브리드 차량(10)이 기동하기 이전에는 메인 릴레이(ML)가 오프되어 고전압 배터리(13)는 인버터(14) 및 인버터 커패시터(C)와 연결이 차단될 수 있다. 또한 저전압 배터리(11)를 이용한 프리차지가 완료되면, 메인 릴레이(ML)가 온되어 고전압 배터리(13)는 인버터(14) 및 인버터 커패시터(C)와 연결될 수 있다.
이때, 본 발명은 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC; State Of Charge) 및 노화 상태(SoH; State Of Health)를 기반으로 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 지령값을 감소시키거나, DC/DC 컨버터(12)의 출력단 커패시터(Co)만을 이용하여 프리차지를 수행할 수 있다.
여기서, 노화 상태(SoH)는 배터리가 사용됨에 따라 발생하는 용량의 변화를 정량적으로 나타내주는 파라미터이다. 이러한 노화 상태(SoH)는 일반적으로 설계 용량에 대한 만충전 용량의 백분율로 표현될 수 있다. 만충전 용량은 배터리가 실제로 수용할 수 있는 최대의 전하량을 나타내는 것으로서, 배터리의 충방전 횟수(N)가 증가함에 따라 점차적으로 낮아진다는 점에서, 고정된 값의 설계 용량과는 구별되는 것이다.
이를 위해, DC/DC 컨버터(12)와 인버터 커패시터(C) 사이에 직렬로 스위치(S1)를 포함할 수 있다. 여기서, 스위치(S1)는 프리차지 방식에 따라 온오프될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치를 나타낸 블록도이다.
프리차지 제어장치(100)는 이그니션 스위치(15)로부터 시동여부를 수신하고 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작을 구동하여 프리차지하도록 제어할 수 있다. 이때, 프리차지가 성공하면, 프리차지 제어장치(100)는 메인 릴레이(ML)를 온시켜 고전압 배터리(13)를 인버터(14) 및 인버터 커패시터(C)와 연결하도록 제어할 수 있다.
여기서, 저온환경이나 저전압 배터리(11)의 상태에 따라 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작에 의해, 저전압 배터리(11)의 전압강하가 크게 발생하고, 경우에 따라서 프리차지 실패 및 하이브리드 시스템의 기동 실패를 초래한다.
이를 해결하기 위해, 프리차지 제어장치(100)는 외기 온도세서(16) 및 저전압 배터리(11)로부터 외기 온도 및 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH)를 수신하여 저전압 배터리(11)의 큰 전압강하를 초래하는 스트레스 여부를 판단할 수 있다.
이러한 프리차지 제어장치(100)는 제어부(110), 지령값 결정부(120) 및 스위치부(130)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 이그니션 스위치(15)를 통하여 마일드 하이브리드 차량(10)의 시동 여부를 판단할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작에 의한 프리차지에 의해 발생가능한 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH)를 기반으로 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부를 판단할 수 있다. 이때, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH)를 감지하기 곤란한 경우, 외기 온도만으로 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부를 판단할 수 있다.
제어부(110)는 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH) 모두가 임계값 이상인 경우, 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 사전에 설정된 부스트 지령값에 따라 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작을 수행하여 인버터 커패시터(C)를 충전하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(110)는 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH) 중 어느 하나가 임계값 미만인 경우, 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생할 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 지령값을 감소시키고, 인버터 커패시터(C)를 충전하도록 제어할 수 있다.
이때, 제어부(110)는 부스트 지령값의 감소에 의한 프리차지가 실패한 경우, 에러 플래그에 의해 에러 메시지를 발생시킬 수 있다.
또한 제어부(110)는 부스트 지령값의 감소에 의한 프리차지가 실패한 후, 이그니션 스위치(15)를 통하여 마일드 하이브리드 차량(10)이 재시동되는 경우, 스위치부(130)를 오프시키고 프리차지를 수행하도록 제어할 수 있다.
도 3은 도 1에서 인버터 커패시터를 차단한 상태의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 1차 프리차지 실패 후 마일드 하이브리드 차량(10)이 재시동되면 제어부(110)에 의해 스위치(S1)가 오프됨으로써 DC/DC 컨버터(12)와 인버터 커패시터(C)의 연결을 차단할 수 있다. 이때, 제어부(110)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작을 통해 DC/DC 컨버터(12)의 출력단 커패시터(Co)를 충전하도록 제어할 수 있다.
여기서, 감소된 부스트 지령값에 의한 프리차지시, 메인 릴레이(ML)의 양단 전압을 고전압 배터리(13)와 동일한 수준으로 승압하기 위해서 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작에 의해 인버터 커패시터(C)와 출력단 커패시터(Co)가 모두 충전되어 한다. 따라서 프리차지를 위해 제한된 시간 내에 인버터 커패시터(C)와 출력단 커패시터(Co)가 충분히 충전되지 못하여 프리차지가 실패될 수 있다.
그러나 도 3과 같이 인버터 커패시터(C)를 차단하는 경우, 출력단 커패시터(Co)만을 충전하는 경우, 감소된 부스트 지령값에 의해서도 메인 릴레이(ML)의 양단 전압을 빠르게 승압시킬 수 있다. 따라서 프리차지가 안정적으로 수행될 수 있다.
이때, 제어부(110)는 출력단 커패시터(Co)에 의한 프리차지가 실패한 경우, 미리 설정된 횟수(N)로 출력단 커패시터(Co)에 의한 프리차지를 재시도하도록 제어할 수 있다.
선택적으로, 제어부(110)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 지령값을 변경하도록 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(110)는 1차 프리차지 실패후 감소된 부스트 지령값을 증가시키도록 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 재시도 횟수(N)에 따라 부스트 지령값을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
또한 제어부(110)는 출력단 커패시터(Co)에 의한 프리차지가 성공한 경우, 고전압 배터리(13)의 양단을 DC/DC 컨버터(12)의 출력단에 연결하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 메인 릴레이(ML)를 온시킬 수 있다.
이때, 제어부(110)는 인버터(14) 및 인버터 커패시터(C)를 고전압 배터리(13)에 연결하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 스위치부(130)를 온시킬 수 있다.
지령값 결정부(120)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 지령값을 결정할 수 있다. 이때, 지령값 결정부(120)는 DC/DC 컨버터(12)의 정상 동작을 위한 부스트 지령값이 사전에 결정될 수 있다.
또한 지령값 결정부(120)는 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생할 것으로 예상되는 경우, 제어부(110)의 지시에 따라 감소된 부스트 지령값을 결정할 수 있다. 여기서, 감소된 부스트 지령값은 DC/DC 컨버터(12)의 출력을 천천히 승압시키기 위한 것이다.
이와 같이 감소된 부스트 지령값에 의한 프리차지 동작은 정상 동작시에 비하여 더 않은 시간이 소요되기 때문에, 지령값 결정부(120)는 동작 시간 지연에 따른 프리차지 실패가 발생하지 않도록 부스트 지령값을 결정할 수 있다.
스위치부(130)는 도 1에 도시와 같이, DC/DC 컨버터(12)와 인버터 커패시터(C) 사이에 직렬 연결되는 스위치(S1)일 수 있다. 여기서, 스위치부(130)는 부스트 지령값의 감소에 의한 프리차지시 온되고, DC/DC 컨버터(12)의 출력단 커패시터(Co)에 의한 프리차지시 오프될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 프리차지 제어장치(100)는 저전압 배터리의 전압강하를 감소시킬 수 있으므로 저전압 배터리의 스트레스를 경감시키고 안정적으로 프리차지를 수행할 수 있고, 저전압 배터리의 스트레스를 더욱 경감시키므로 마일드 하이브리드 차량의 기동 실패를 방지할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프리차지 제어방법을 나타낸 순서도이다.
마일드 하이브리드 차량의 제어방법(200)은 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부를 판단하는 단계(S201 및 S202), 부스트 지령값을 감소시켜 프리차지를 수행하는 단계(S203 내지 S205), 및 DC/DC 컨버터(12)의 출력단 커패시터(Co)를 이용하여 프리차지를 수행하는 단계(S207 내지 213)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 프리차지 제어장치(100)는 이그니션 스위치(15)를 통하여 마일드 하이브리드 차량(10)의 시동 여부를 판단하여(단계 S201), 시동되지 않은 경우 시동될 때까지 대기한다.
단계 S201의 판단결과, 마일드 하이브리드 차량(10)이 시동된 것으로 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작에 의한 프리차지에 의해 발생가능한 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부를 판단한다(단계 S202).
여기서, 프리차지 제어장치(100)는 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도, 저전압 배터리의 충전 상태(SoC), 및 노화 상태(SoH)에 기반하여 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부를 판단할 수 있다. 이에 대하여 도 5를 참조하여 더 상세히 설명한다.
이때, 프리차지 제어장치(100)는 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH)를 외기 온도세서(16) 및 저전압 배터리(11)로부터 감지할 수 있다.
단계 S202의 판단결과, 프리차지 제어장치(100)는 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH) 모두가 임계값 이상인 경우, 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다.
이때, 프리차지 제어장치(100)는 단계 S204로 진행하여 사전에 설정된 부스트 지령값에 따라 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작시켜 인버터 커패시터(C)를 충전하도록 제어할 수 있다.
단계 S202의 판단결과, 프리차지 제어장치(100)는 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH) 중 어느 하나가 임계값 미만인 경우, 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생할 것으로 판단할 수 있다.
이때, 프리차지 제어장치(100)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 지령값을 감소시킨다(단계 S203). 여기서, 감소된 부스트 지령값은 DC/DC 컨버터(12)의 출력을 천천히 승압시키기 위한 것이다.
이와 같이 감소된 부스트 지령값에 의한 프리차지 동작은 정상 동작시에 비하여 더 않은 시간이 소요되기 때문에, 동작 시간 지연에 따른 프리차지 실패가 발생하지 않도록 부스트 지령값을 결정할 수 있다.
다음으로, 프리차지 제어장치(100)는 감소된 부스트 지령값에 의해 인버터 커패시터(C)를 충전한다(단계 S204).
다음으로, 프리차지 제어장치(100)는 프리차지의 실패 여부를 판단하여(단계 S205), 프리차지가 성공한 것으로 판단한 경우, 메인 릴레이(ML)를 온시켜, 고전압 배터리(13)를 인버터(14) 및 인버터 커패시터(C)에 연결하고 프리차지 제어를 종료한다(단계 S206).
단계 S205의 판단결과, 부스트 지령값 감소에 의한 프리차지가 실패한 것으로 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 에러 메시지를 발생시킨다(단계 S207). 이때, 프리차지 제어장치(100)는 에러 플래그를 생성할 수 있다.
다음으로, 프리차지 제어장치(100)는 이그니션 스위치(15)를 통하여 마일드 하이브리드 차량(10)의 재시동 여부를 판단하여(단계 S208), 재시동되지 않은 경우, 재시동될 때까지 대기한다.
단계 S208의 판단결과, 마일드 하이브리드 차량(10)이 재시동된 것으로 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 인버터 커패시터(C)를 DC/DC 컨버터(12)와 차단한다(단계 S209). 이때, 프리차지 제어장치(100)의 스위치부(130)가 오프될 수 있다.
다음으로, 프리차지 제어장치(100)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작을 통행 DC/DC 컨버터(12)의 출력단 커패시터(Co)를 충전한다(단계 S210). 이때, 프리차지 제어장치(100)는 에러 플러그를 통하여 이전에 부스트 지령값이 감소에 의한 충전이 실패한 것으로 판단하고, 감소된 부스트 지령값에 의해 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
여기서, 메인 릴레이(ML)의 양단 전압을 승압하기 위해 출력단 커패시터(Co)만 충전하기 때문에, 감소된 부스트 지령값에 의해서도 메인 릴레이(ML)의 양단 전압을 빠르게 승압시킬 수 있다. 따라서 프리차지가 안정적으로 수행될 수 있다.
선택적으로, 프리차지 제어장치(100)는 사전에 설정된 부스트 지령값으로 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 동작을 수행하도록 제어할 수도 있다.
다음으로, 출력단 커패시터(Co)의 충전에 의한 프리차지의 실패 여부를 판단하여(단계 S211), 프리차지가 성공한 것으로 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 메인 릴레이(ML)를 온시켜 고전압 배터리(13)의 양단을 DC/DC 컨버터(12)의 출력단에 연결한다(단계 S212).
다음으로, 프리차지 제어장치(100)는 인버터(14) 및 인버터 커패시터(C)를 고전압 배터리(13)에 연결하고 프리차지 제어를 종료한다(단계 S213). 이때, 프리차지 제어장치(100)의 스위치부(130)가 온될 수 있다.
단계 S211의 판단결과, 출력단 커패시터(Co)에 의한 프리차지가 실패한 것으로 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 재시동이 미리 설정된 횟수(N)로 반복되었는지를 판단한다(단계 S214).
단계 S214의 판단결과, 재시동이 미리 설정된 횟수(N)로 반복되었다고 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 프리차지 제어를 종료할 수 있다.
단계 S214의 판단결과, 재시동이 미리 설정된 횟수(N)로 반복되지 않았다고 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 단계 S207로 복귀하여 단계 S208 내지 단계 S210의 출력단 커패시터(Co)에 의한 프리차지를 미리 설정된 횟수(N)로 반복 수행할 수 있다.
이때, 프리차지 제어장치(100)는 DC/DC 컨버터(12)의 부스트 지령값을 변경할 수 있다. 일례로, 1차 프리차지 실패후 감소된 부스트 지령값을 증가시키도록 제어할 수 있다. 여기서, 재시도 횟수에 따라 부스트 지령값을 점진적으로 증가시킬 수 있다.
도 5는 도 5에서 저전압 배터리의 스트레스 조건을 판단하는 절차를 나타낸 순서도이다.
상술한 바와 같이, 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부는 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH)를 기반으로 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 먼저 프리차지 제어장치(100)는 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도가 제1임계값(Th1) 미만인지를 판단하여(단계 S301), 외기 온도가 제1임계값(Th1) 미만이라고 판단한 경우, 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생할 것으로 판단할 수 있다. 이때, 단계 S203으로 진행하여 부스트 지령값을 감소하고 이에 의해 인버터 커패시터(C)의 충전을 수행할 수 있다.
단계 S301의 판단결과, 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도가 제1임계값(Th1) 이상이라고 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC)가 제2임계값(Th2) 미만인지를 판단한다(단계 S302).
이때, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC)가 제2임계값(Th2) 미만이라고 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생할 것으로 판단할 수 있다. 이때, 단계 S203으로 진행하여 부스트 지령값을 감소하고 이에 의해 인버터 커패시터(C)의 충전을 수행할 수 있다.
단계 S302의 판단결과, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC)가 제2임계값(Th2) 이상이라고 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 저전압 배터리(11)의 노화 상태(SoH)가 제3임계값(Th3) 미만인지를 판단한다(단계 S303).
이때, 저전압 배터리(11)의 노화 상태(SoH)가 제3임계값(Th3) 이상이라고 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생할 것으로 판단할 수 있다. 이때, 단계 S203으로 진행하여 부스트 지령값을 감소하고 이에 의해 인버터 커패시터(C)의 충전을 수행할 수 있다.
단계 S301의 판단결과, 저전압 배터리(11)의 노화 상태(SoH)가 제3임계값 이상이라고 판단한 경우, 프리차지 제어장치(100)는 저전압 배터리(11)의 스트레스가 발생하지 않을 것으로 판단할 수 있다. 이때, 단계 S204로 진행하여 미리 설정된 부스트 지령값에 따라 인버터 커패시터(C)의 충전을 수행할 수 있다.
이때, 저전압 배터리(11)의 충전 상태(SoC) 및 노화 상태(SoH)를 감지하기 곤란한 경우, 마일드 하이브리드 차량(10)의 외기 온도만으로 저전압 배터리(11)의 스트레스 여부를 판단할 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 본 발명은 저전압 배터리의 전압강하를 감소시킬 수 있으므로 저전압 배터리의 스트레스를 경감시키고 안정적으로 프리차지를 수행할 수 있고, 저전압 배터리의 스트레스를 더욱 경감시키므로 마일드 하이브리드 차량의 기동 실패를 방지할 수 있다.
상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 프리차지 제어장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 프리차지 제어장치 110 : 제어부
120 : 지령값 결정부 130 : 스위치부
Co : 출력단 커패시터 C : 인버터 커패시터
ML : 메일 릴레이 10 : 하이브리드 차량
11 : 저전압 배터리 12 : DC/DC 컨버터
13 : 고전압 배터리 14 : 인버터

Claims (10)

  1. 인버터에 연결되는 인버터 커패시터를 충전하기 위한 DC/DC 컨버터의 부스트 지령값을 결정하는 지령값 결정부; 및
    이그니션 스위치를 통하여 마일드 하이브리드 차량이 시동되면, 프리차지에 의한 저전압 배터리의 스트레스 여부를 판단하여, 상기 저전압 배터리의 스트레스가 발생할 것으로 판단하는 경우, 상기 DC/DC 컨버터의 부스트 지령값을 감소시키고, 상기 인버터 커패시터를 충전하도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 마일드 하이브리드 차량의 외기 온도, 저전압 배터리의 충전 상태(SoC), 및 노화 상태(SoH)를 감지하고, 이들 중 어느 하나가 임계값 미만인 경우, 상기 저전압 배터리의 스트레스가 발생할 것으로 판단하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터와 상기 인버터 커패시터 사이에 직렬 연결되어 온오프되는 스위치부;를 더 포함하고,
    상기 DC/DC 컨버터는 출력단 커패시터를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 부스트 지령값의 감소에 의한 프리차지가 실패하고, 상기 마일드 하이브리드 차량이 재시동되는 경우, 상기 스위치부를 오프시켜 상기 출력단 커패시터를 충전하도록 제어하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지가 성공한 경우, 고전압 배터리의 양단을 상기 DC/DC 컨버터의 출력단에 연결하고, 상기 스위치부가 온되도록 제어하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지가 실패한 경우, 미리 설정된 횟수로 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지를 재시도하도록 제어하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어장치.
  6. 이그니션 스위치를 통하여 마일드 하이브리드 차량이 시동되면, 프리차지에 의한 저전압 배터리의 스트레스 여부를 판단하는 단계;
    상기 저전압 배터리의 스트레스가 발생할 것으로 판단하는 경우, DC/DC 컨버터의 부스트 지령값을 감소시키는 단계;
    상기 감소된 부스트 지령값에 의해 인버터에 연결되는 인버터 커패시터를 충전하는 단계; 및
    상기 인버터 커패시터의 충전에 의한 프리차지의 성공시 고전압 배터리의 양단을 상기 인버터 및 상기 인버터 커패시터에 연결하는 단계;
    를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스트레스 여부를 판단하는 단계는 상기 마일드 하이브리드 차량의 외기 온도, 저전압 배터리의 충전 상태(SoC), 및 노화 상태(SoH) 중 어느 하나가 임계값 미만인 경우, 상기 저전압 배터리의 스트레스가 예상되는 것으로 판단하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스트레스 여부를 판단하는 단계는,
    상기 외기 온도가 제1임계값 미만인지 판단하는 단계;
    상기 외기 온도가 제1임계값 이상인 경우, 상기 저전압 배터리의 충전 상태(SoC)가 제2임계값 미만인지 판단하는 단계; 및
    상기 저전압 배터리의 충전 상태(SoC)가 제2임계값 이상인 경우, 상기 저전압 배터리의 노화 상태(SoH)가 제3임계값 미만인지 판단하는 단계;를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 부스트 지령값의 감소에 의한 프리차지의 실패시, 상기 마일드 하이브리드 차량이 재시동되면, 상기 인버터 커패시터를 상기 DC/DC 컨버터와 차단하는 단계;
    상기 DC/DC 컨버터의 출력단 커패시터를 충전하는 단계;
    상기 출력단 커패시터의 충전에 의한 프리차지 성공시 상기 고전압 배터리의 양단을 상기 DC/DC 컨버터의 출력단에 연결하는 단계; 및
    상기 인버터 및 상기 인버터 커패시터를 상기 고전압 배터리에 연결하는 단계; 를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지가 실패한 경우, 미리 설정된 횟수로 상기 출력단 커패시터에 의한 프리차지를 재시도하는 단계;를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 프리차지 제어방법.
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