KR20150077820A - 자동차의 보조배터리 충전 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량에 탑재된 고전압 배터리의 전원을 이용하여 보조배터리를 안정적으로 충전하여 배터리 방전을 방지하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명은, 자동차의 보조배터리 충전 시스템에 있어서, 고전압 배터리의 전원을 이용하여 부하 및 보조배터리에 전원을 공급하는 컨버터와 상기 보조배터리로 인가되는 전원을 차단할 수 있는 릴레이를 포함하고, 상기 릴레이는 상기 보조배터리의 상태에 따라 온/오프 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템을 제공한다.
이에 본 발명은, 자동차의 보조배터리 충전 시스템에 있어서, 고전압 배터리의 전원을 이용하여 부하 및 보조배터리에 전원을 공급하는 컨버터와 상기 보조배터리로 인가되는 전원을 차단할 수 있는 릴레이를 포함하고, 상기 릴레이는 상기 보조배터리의 상태에 따라 온/오프 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 자동차의 보조배터리 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 탑재된 고전압 배터리의 전원을 이용하여 보조배터리를 안정적으로 충전하여 배터리 방전을 방지하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플러그인 하이브리드 차량이나 전기자동차 등에는 보조배터리의 충전을 위해 엘디씨(LDC, Low DC/DC Converter) 시스템이 구성되어 있다.
플러그인 하이브리드 차량이나 전기자동차는 엔진을 기동하지 않는 경우 알터네이터의 사용이 불가하여, 도 3에 나타낸 바와 같이 엘디씨(2)를 통해 고전압 배터리(5)의 전원을 이용하여 보조배터리(4)를 충전하며, 이때 상기 엘디씨(2)의 출력전압은 부하전류에 따라 결정된다.
예를 들면, 엘디씨의 출력전압은 부하전류에 따라 아래 표 1과 같이 결정될 수 있다.
이렇게 고전압 배터리(5)의 전원을 이용하여 보조배터리(4)를 충전할 때, 보조배터리의 충전상태가 나쁜 경우, 보조배터리(4)가 엘디씨(2)로부터 부하로 많은 전류를 끌어들여 엘디씨(2)의 출력전압이 감소하게 되며, 다시 말해 엘디씨(2)는 보조배터리(4)를 부하로만 인식하게 되어 그 출력전압이 감소하게 되며, 결과적으로 보조배터리의 충전이 원활하지 못한 문제가 발생하게 된다.
보조배터리가 원활하게 충전되지 못하는 경우 차량 거동에 필요한 제어기와 각종 부품에 정상적인 전원 공급이 불가하게 되므로, 차량의 보조부하와 보조배터리의 부하전류가 일정값을 초과하여 엘디씨 출력전압이 일정값 이하가 되는 경우 차량의 거동에 문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 엘디씨(컨버터)의 출력값을 기준으로 보조배터리의 충전상태를 진단하고 그 진단결과에 따라 보조배터리의 전압 및 입력전류를 기준으로 보조배터리의 부하를 선택적으로 제거함으로써 보조배터리를 안정적으로 충전하여 배터리 방전을 방지할 수 있는 자동차의 보조배터리 충전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보조배터리 충전 시스템에 있어서, 고전압 배터리의 전원을 이용하여 부하 및 보조배터리에 전원을 공급하는 컨버터와 상기 보조배터리로 인가되는 전원을 차단할 수 있는 릴레이를 포함하고, 상기 릴레이는 상기 보조배터리의 상태에 따라 온/오프 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 릴레이는 상기 컨버터의 출력전압 및 출력전류를 기준으로 상기 보조배터리의 상태를 진단한 결과에 따라 제어된다.
또한 본 발명의 실시예에서, 상기 보조배터리 충전 시스템은 상기 보조배터리의 상태(전압 및/또는 전류)를 측정하는 배터리 센서를 더 포함하고, 상기 릴레이는 배터리 센서로부터 측정된 보조배터리의 상태에 따라 제어되거나, 또는 상기 릴레이는 보조배터리의 충전을 위해 발생되는 컨버터의 출력값과 배터리 센서의 신호를 기반으로 제어된다.
또한 본 발명의 실시예에서, 상기 컨버터는 그 출력전압이 일정값 이하인 경우 배터리 센서의 신호를 기반으로 상기 릴레이의 동작을 제어하게 된다.
또한 본 발명의 실시예에서, 상기 컨버터는 그 출력전류가 일정값 이상인 경우 배터리 센서의 신호를 기반으로 상기 릴레이의 동작을 제어하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 컨버터는 그 출력값이 일정 조건을 만족하는 경우, 보조배터리의 전압이 일정값 이상인 조건과 보조배터리의 입력전류가 일정값 이하인 조건 중 어느 하나라도 불만족하는 것으로 판단되면, 상기 릴레이를 통해 보조배터리와 보조부하 사이의 전기적 연결을 차단하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 릴레이는 상시 클로즈 타입의 릴레이가 사용된다.
한편 본 발명은, 자동차에 탑재된 보조배터리를 안정적으로 충전하기 위하여, 보조배터리의 전압 및 입력전류를 측정하여 전압신호와 전류신호를 발생하는 제1과정; 상기 보조배터리의 충전을 위해 발생하는 컨버터 출력값이 일정 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 제2과정; 상기 컨버터 출력값이 일정 조건을 만족하면, 상기 보조배터리의 전압신호와 전류신호를 기반으로 보조배터리와 보조부하 사이의 릴레이 동작 여부를 결정하는 제3과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 릴레이의 작동시 보조배터리와 보조부하 사이의 전기적 연결이 차단되고, 상기 릴레이의 미작동시 보조배터리와 보조부하 사이의 전기적 연결이 유지된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제2과정에서는 컨버터 출력값으로 컨버터 출력전압을 이용하며, 이 컨버터 출력전압이 일정값 이하이면 일정 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제2과정에서는 컨버터 출력값으로 컨버터 출력전류를 이용하며, 이 컨버터 출력전류가 일정값 이상이면 일정 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3과정에서는 컨버터 출력값이 일정 조건을 만족하면, 보조배터리의 전압신호가 일정값 이상인지 여부를 판단하는 과정과 보조배터리의 전류신호가 일정값 이하인지 여부를 판단하는 과정을 통해 릴레이의 작동 여부를 결정한다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3과정에서는 보조배터리의 전압신호가 일정값 이상인 조건과 보조배터리의 전류신호가 일정값 이하인 조건 중 어느 하나라도 불만족하면 릴레이의 작동을 결정한다.
본 발명에 의하면, 보조배터리의 충전상태를 진단한 결과에 따라 선택적으로 보조배터리의 부하를 제거함으로써 보조배터리를 상시 안정적으로 충전할 수 있으며, 이에 따라 차량 거동에 필요한 제어기와 각종 부품에 안정적으로 전원을 공급하게 되어 기존 차량 제어불가의 문제점을 개선할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 보조배터리 충전 시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 보조배터리 충전 방법을 설명하기 위한 도면
도 3은 종래 자동차의 보조배터리 충전 시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 보조배터리 충전 방법을 설명하기 위한 도면
도 3은 종래 자동차의 보조배터리 충전 시스템을 나타낸 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 보조배터리의 충전상태를 진단하고 그 진단결과에 따라 보조배터리의 부하(보조부하)를 선택적으로 제거하여 보조배터리를 상시 안정적으로 충전할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 보조배터리 충전 시스템은 자동차에 탑재된 엘디씨(컨버터)를 이용하여 보조배터리를 충전하는 것으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배터리 센서(1)와 엘디씨(혹은 컨버터, 2) 및 릴레이(3)를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 센서(1)는 보조배터리(4)의 전압 및 엘디씨(2)로부터 인가되는 입력전류를 측정하는 것으로, 엘디씨(2)와 보조배터리(4) 사이에 전기적으로 연결되게 설치될 수 있다.
여기서, 상기 배터리 센서(1)로는 전압 및 전류 측정을 위한 IBS(Intelligent Battery Sensor) 등이 사용될 수 있다.
상기 엘디씨(2)는 차량에 탑재된 고전압 배터리(5)의 전원을 공급받아 저전압으로 감압시켜 보조배터리(4)를 충전시키는 것으로, 보조배터리(4)의 충전을 위해 출력하는(발생하는) 출력값(엘디씨 출력값)과 배터리 센서(1)의 측정 신호를 기반으로 릴레이(3)의 동작을 제어하는 역할을 한다.
구체적으로, 상기 엘디씨(2)는 그 출력값을 기준으로 보조배터리(4)의 충전상태를 진단하게 되며, 그 진단결과에 따라 배터리 센서(1)의 측정 신호를 이용하여 상기 릴레이(3)의 동작을 제어한다.
상기 엘디씨(2)는 그 출력전압(엘디씨 출력값)이 일정값 이하인 경우 배터리 센서(1)의 신호를 기반으로 릴레이(3)의 동작을 제어하거나, 또는 그 출력전류(엘디씨 출력값)가 일정값 이상인 경우 배터리 센서(1)의 신호를 기반으로 릴레이(3)의 동작을 제어한다.
즉, 엘디씨(2)는 그 출력값이 상기한 일정 조건을 만족하는 경우 보조배터리(4)의 충전상태가 악화된 것으로 판단하고, 배터리 센서(1)의 측정 신호를 기반으로 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 릴레이 작동 여부를 결정한다.
이때, 배터리 센서(1)는 보조배터리(4)의 전압신호(전압값)와 전류신호(입력전류)를 엘디씨(2)에 제공하게 된다.
배터리 센서(1)로부터 보조배터리(4)의 전압신호와 전류신호를 입력받은 엘디씨(2)는, 보조배터리(4)의 전압이 일정값 이상이고 보조배터리(4)의 입력전류가 일정값 이하인 것으로 판단되면, 상기 릴레이(3)를 미작동시켜 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 전기적 연결을 지속한다.
그리고 상기 엘디씨(2)는 보조배터리(4)의 전압이 일정값 이상인 조건과 보조배터리(4)의 입력전류가 일정값 이하인 조건 중 어느 하나라도 불만족하는 경우 릴레이(3)를 작동시켜 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 전기적 연결을 차단한다.
상기 릴레이(3)는 상시 클로즈 타입의 릴레이로서, 평상시 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 전기적 연결을 유지하고, 전류가 인가되어 작동시 오픈되어 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 전기적 연결을 차단하게 된다.
즉, 상기 릴레이(3)는 보조배터리(4)로 인가되는 전원을 차단할 수 있는 것으로 보조배터리(4)의 상태(전압 및/또는 전류)에 따라 온/오프 제어된다.
여기서 상기 릴레이(3)는 엘디씨(2)로부터 공급되는 전류에 의해 작동하게 된다.
그리고, 엘디씨(2)의 출력값(출력전압 및/또는 출력전류)과 보조배터리(4)의 전압값 및 입력전류값을 판단하기 위해 사용되는 각각의 '일정값'은 시험 등을 통해 설정될 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성되는 보조배터리 충전 시스템의 작동과정은 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 자동차에 탑재된 보조배터리의 안정적인 충전을 위하여, 보조배터리(4)의 충전상태를 진단하고 그 진단결과에 따라 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 전기적 연결을 선택적으로 차단하게 된다.
보조배터리의 충전상태를 진단하기 위하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저 보조배터리의 충전을 위해 발생하는 엘디씨 출력값이 일정 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S10).
상기 엘디씨 출력값으로는 엘디씨 출력전압 또는 출력전류를 이용할 수 있고, 엘디씨 출력전압을 이용하는 경우 엘디씨 출력전압이 일정값 이하이면 일정 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 엘디씨 출력전류를 이용하는 경우 엘디씨 출력전류가 일정값 이상이면 일정 조건을 만족하는 것으로 판단한다.
상기한 엘디씨 출력값이 일정 조건을 만족하면, 보조배터리의 전압신호와 전류신호를 기반으로 보조배터리와 보조부하 사이의 릴레이 작동 여부를 결정한다(S11,S12).
이때 상기 보조배터리의 전압신호와 전류신호(입력전류)는 배터리 센서가 측정한 신호를 사용한다.
도 2를 참조하면, 보조배터리의 전압신호가 일정값 이상인지 여부를 판단하는 과정(S11)과 보조배터리의 전류신호가 일정값 이하인지 여부를 판단하는 과정(S12)을 통해 릴레이(3)의 작동 여부를 결정하게 된다.
다시 말해, 보조배터리의 전압신호가 일정값 이상인 조건과 보조배터리의 전류신호가 일정값 이하인 조건 중 어느 하나라도 불만족하는 경우 릴레이의 작동을 결정하게 되고(S13), 릴레이(3)를 동작시켜 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 전기적 연결을 차단하게 된다.
상기 릴레이(3)는 상시 클로즈 타입의 릴레이로서, 상기한 조건을 모두 만족하여 미작동하게 될 시 보조배터리(4)와 보조부하(6) 사이의 전기적 연결을 지속하게 된다(S14).
이와 같이 본 발명은 보조배터리의 충전상태가 악화된 경우 보조배터리에 연결된 부하 전원 라인을 오프시켜(차단하여) 보조부하를 선택적으로 제거함으로써 보조배터리를 상시 안정적으로 충전할 수 있으며, 이에 따라 보조배터리의 방전을 방지하고 차량 거동에 필요한 제어기와 각종 부품에 구동 전원을 안정적으로 공급할 수 있게 한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 배터리 센서
2 : 엘디씨(LDC)
3 : 릴레이
4 : 보조배터리
5 : 고전압 배터리
6 : 보조부하
2 : 엘디씨(LDC)
3 : 릴레이
4 : 보조배터리
5 : 고전압 배터리
6 : 보조부하
Claims (14)
- 자동차의 보조배터리 충전 시스템에 있어서,
고전압 배터리의 전원을 이용하여 부하 및 보조배터리에 전원을 공급하는 컨버터와 상기 보조배터리로 인가되는 전원을 차단할 수 있는 릴레이를 포함하고, 상기 릴레이는 상기 보조배터리의 상태에 따라 온/오프 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 릴레이는 상기 컨버터의 출력전압 및 출력전류를 기준으로 상기 보조배터리의 상태를 진단한 결과에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 보조배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서를 더 포함하고, 상기 릴레이는 배터리 센서로부터 측정된 보조배터리의 상태에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 보조배터리의 상태를 측정하는 배터리 센서를 더 포함하고, 상기 릴레이는 보조배터리의 충전을 위해 발생되는 컨버터의 출력값과 상기 배터리 센서의 신호를 기반으로 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 컨버터는 그 출력전압이 일정값 이하인 경우 배터리 센서의 신호를 기반으로 상기 릴레이를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 컨버터는 그 출력전류가 일정값 이상인 경우 배터리 센서의 신호를 기반으로 상기 릴레이를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 컨버터는 그 출력값이 일정 조건을 만족하는 경우, 보조배터리의 전압이 일정값 이상인 조건과 보조배터리의 입력전류가 일정값 이하인 조건 중 어느 하나라도 불만족하는 것으로 판단되면, 상기 릴레이를 통해 보조배터리와 보조부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 릴레이는 상시 클로즈 타입의 릴레이인 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 시스템.
- 자동차에 탑재된 보조배터리를 안정적으로 충전하기 위하여,
보조배터리의 전압 및 입력전류를 측정하여 전압신호와 전류신호를 발생하는 제1과정;
상기 보조배터리의 충전을 위해 발생하는 컨버터 출력값이 일정 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 제2과정;
상기 컨버터 출력값이 일정 조건을 만족하면, 상기 보조배터리의 전압신호와 전류신호를 기반으로 보조배터리와 보조부하 사이의 릴레이 동작 여부를 결정하는 제3과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 릴레이의 작동시 보조배터리와 보조부하 사이의 전기적 연결이 차단되고, 상기 릴레이의 미작동시 보조배터리와 보조부하 사이의 전기적 연결이 유지되는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제2과정에서는 컨버터 출력값으로 컨버터 출력전압을 이용하며, 이 컨버터 출력전압이 일정값 이하이면 일정 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제2과정에서는 컨버터 출력값으로 컨버터 출력전류를 이용하며, 이 컨버터 출력전류가 일정값 이상이면 일정 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제3과정에서는 컨버터 출력값이 일정 조건을 만족하면, 보조배터리의 전압신호가 일정값 이상인지 여부를 판단하는 과정과 보조배터리의 전류신호가 일정값 이하인지 여부를 판단하는 과정을 통해 릴레이의 작동 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제3과정에서는 보조배터리의 전압신호가 일정값 이상인 조건과 보조배터리의 전류신호가 일정값 이하인 조건 중 어느 하나라도 불만족하면 릴레이의 작동을 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 보조배터리 충전 방법.
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