KR20240026667A - 전동화 차량 및 그의 점검 방법 - Google Patents

전동화 차량 및 그의 점검 방법 Download PDF

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양승우
이윤준
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현대자동차주식회사
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Abstract

배터리의 일 극과 연결된 릴레이와 직렬 연결된 프리차지 저항의 온도를 확인하는 단계; 상기 프리차지 저항의 온도를 기반으로 프리차징 기준 시간을 판단하는 단계; 및 상기 프리차징 기준 시간과 실제 측정 프리차징 시간을 비교하여 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 전동화 차량 및 그의 점검 방법이 소개된다.

Description

전동화 차량 및 그의 점검 방법 {ELECTIRIFIED VEHICLE AND METHOD OF INSPECTION FOR THE SAME}
본 발명은 고전압 배터리 및 프리차지 저항이 구비된 전동화 차량에서, 프리차징 시간을 판단하여 고장 여부를 판단하는 전동화 차량의 점검 방법에 관한 것이다.
최근, 세계적인 이산화탄소 배출량 저감 추세에 따라 화석 연료의 연소를 통해 주행동력을 생성하는 전형적인 내연기관 자동차 대신 배처리와 같은 에너지 저장장치에 저장된 전기 에너지로 모터를 구동하여 주행동력을 생성하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.
특히, 전기 자동차는 주로 배터리를 전원으로 이용하여 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로써, 전기 자동차에는 높은 출력과 큰 충전 용량을 가지는 배터리가 요구된다. 이에 전기 자동차에는 복수의 배터리 셀이 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 팩이 포함된 배터리 시스템을 적용하고 있다.
그러나 출력과 용량이 늘어나면서 배터리 시스템과 차량의 전장 부품에 흐르는 전류도 커졌다. 그에 따라 배터리 시스템과 차량의 전장 부품의 연결 초기에 발생하는 돌입전류도 커지게 되어, 돌입전류로 인한 전장 부품의 손상 방지를 위해 프리차지 회로가 사용된다. 프리차지 회로는 연결 초기에 프리차지 저항이 연결된 경로를 통해 인버터와 병렬로 연결된 커패시터가 먼저 충전되도록 함으로써 돌입전류를 억제한다.
한편, 배터리 시스템의 내부 또는 외부에는 다양한 커넥터(예를 들어, 급속충전 커넥터 또는 인버터 커넥터 등)가 포함된다. 그러나 커넥터의 불완전 체결시 접촉 불량으로 인해 해당 지점에서의 저항이 증가하게 되고, 증가한 저항으로 인한 발열이 발생하는 문제가 있다. 또한, 배터리 시스템 내부에 포함된 커넥터에서의 접촉 불량으로 인한 발열이 지속되면 배터리 시스템 내부에서 발화가 발생할 수 있고, 이는 곧 차량 시스템 전체의 발화로 이어질 수 있는 문제가 있다.
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.
KR 10-2019-0004482 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고전압 배터리 및 프리차지 저항이 구비된 전동화 차량에서, 프리차징 시간을 판단하여 고장 여부를 판단함으로써 배터리 시스템 내외부에서의 발열을 방지하는 전동화 차량의 점검 방법을 제공하고자 함이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동화 차량의 점검 방법은, 배터리의 일 극과 연결된 릴레이와 직렬 연결된 프리차지 저항의 온도를 확인하는 단계; 상기 프리차지 저항의 온도를 기반으로 프리차징 기준 시간을 판단하는 단계; 및 상기 프리차징 기준 시간과 실제 측정 프리차징 시간을 비교하여 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 프리차지 저항의 온도는 상기 시스템의 프리차징 수행 전에 상기 프리차지 저항을 포함하는 릴레이 모듈에서 측정된 온도일 수 있다.
예를 들어, 상기 프리차징 기준 시간을 판단하는 단계는 상기 프리차지 저항의 온도에 따른 상기 프리차지 저항의 저항값을 판단하는 단계; 상기 저항값을 기반으로 시정수를 판단하는 단계; 및 상기 시정수를 기반으로 상기 프리차징 기준 시간을 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 프리차지 저항의 저항값은 상기 프리차지 저항의 온도와 기준온도와의 차이 및 기준저항을 기반으로 판단될 수 있다.
예를 들어, 상기 기준저항은 상기 기준온도에 대응되는 상기 프리차지 저항의 저항값일 수 있다.
예를 들어, 상기 시정수는 배터리 전압의 기준비율만큼 직류(DC) 링크 커패시터를 충전하는데 소요되는 시간일 수 있다.
예를 들어, 상기 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 실제 측정 프리차징 시간이 상기 프리차징 기준 시간보다 큰 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 실제 측정 시간이 상기 프리차징 기준 시간의 마진범위를 초과할 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동화 차량은, 배터리; 상기 배터리의 일 극과 연결된 릴레이; 상기 릴레이와 직렬 연결된 프리차지 저항; 상기 프리차지 저항의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 측정된 프리차지 저항의 온도를 기반으로 프리차징 기준 시간을 판단하고, 상기 프리차징 기준 시간과 실제 측정 프리차징 시간을 비교하여 고장 여부를 판단하는 제어기;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 프리차지 저항의 온도에 따른 상기 프리차지 저항의 저항값을 판단하고, 상기 저항값을 기반으로 시정수를 판단하며, 상기 시정수를 기반으로 상기 프리차징 시간을 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 실제 측정 프리차징 시간이 상기 프리차징 기준 시간보다 큰 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 실제 측정 프리차징 시간이 상기 프리차징 기준 시간의 마진범위를 초과할 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한할 수 있다.
본 발명의 전동화 차량 및 그의 점검 방법에 따르면, 실제 측정된 프리차징 시간과 프리차징 기준 시간을 비교하고, 실제 측정된 프리차징 시간이 길어짐에 따라 고장을 판단하고 배터리의 충방전 파워를 제한함으로써 배터리 시스템 내부 또는 외부에서의 커넥터의 불완전 체결로 인한 발열을 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 구성도이다.
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량에서의 프리차징 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 점검을 수행하는 제어기의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 점검 방법의 순서도이다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 하이브리드 제어기(HCU : Hybrid Control Unit), 차량 통합 제어기(VCU : Vehicle Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic Function Unit)을 의미하는 것은 아니다. 예컨대, 각 제어기는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하여 실시예에 따른 전동화 차량(100)의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전동화 차량(100)은 배터리(110), 배터리 제어기(120), 차량 통합 제어기(130), 직류 링크 커패시터(140), 인버터(150) 및 릴레이 모듈(160)을 포함할 수 있다. 도 1은 본 실시예와 관련된 구성 요소를 위주로 나타낸 것으로, 실제 전동화 차량(100)을 구현함에 있어서는 이보다 더 적거나 많은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다. 또한, 도 1에서 별도의 설명이 없는 한 각 구성요소간을 연결하는 선은 파워 케이블로, 소정의 차량 통신 프로토콜(예컨대, CAN : Controller Area Network)에 따른 통신선의 도시는 생략되었다. 다만, 각 PE(Power Electric) 요소(110, 150, 160 등)나 제어기(120, 130 등) 간에는 통신선을 통한 상호 통신이 가능하도록 구성될 수 있다.
이하 전동화 차량(100)의 각 구성요소를 설명한다.
배터리 제어기(BMS : Battery Management System, 120)는 배터리(110)의 전압, 전류, 온도, 충전량(SOC : State Of Charge), 내구상태(SOH : State Of Health) 등을 관리하며, 배터리(110)의 충방전을 제어할 수 있다. 또한, 배터리 제어기(120)는 배터리(110)의 SOC에 대한 상한과 하한을 설정 및 관리할 수 있으며, 배터리(110)의 셀타입 정보, 정격 용량 정보 등을 저장해둘 수 있다. 아울러, 배터리 제어기(120)는 소정의 차량 통신 프로토콜(예컨대, CAN : Controller Area Network)을 통해 배터리(110)에 대한 정보를 외부로 전송하고, 배터리(110)의 충방전에 대한 지령을 수신할 수도 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배터리 제어기(120)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
차량 통합 제어기(130)는 배터리(110)의 상태에 따라 배터리(110)에 대한 충전 또는 방전 지령을 배터리 제어기(120)로 전달할 수 있다. 또한, 차량 통합 제어기(130)는 배터리 제어기(120)로부터 수신한 배터리(110)의 상태 정보나 총 가용 에너지 정보를 기반으로 배터리(110)의 에너지를 관리할 수 있다. 이때, 배터리(110)의 에너지 관리에 있어서 배터리(110)를 구성하는 셀 타입과 셀 특성을 고려한 제어가 필요할 수도 있다.
인버터(150)는 배터리(110)의 직류 전원을 3상 전원으로 변환하여 모터(미도시)에 공급하거나, 차량의 회생 제동을 통해 모터(미도시)에서 생성된 전력을 직류로 변환하여 배터리(110)로 공급할 수 있다.
그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(110)와 인버터(150) 사이의 고전압 파워 케이블에는 릴레이 모듈(160)이 배치될 수 있다. 릴레이 모듈(160)은 플러스(+) 릴레이(161)와 마이너스(-) 릴레이(162) 및 프리차지 릴레이(163)를 포함할 수 있다. 예를 들어, PRA(Power Relay Assembly)가 릴레이 모듈(160)의 역할을 수행할 수 있다.
플러스(+) 릴레이(161)는 배터리(110)의 양극(+)과 연결되고, 마이너스(-) 릴레이(162)는 배터리(110)의 음극(-)과 연결될 수 있다. 그리고 프리차지 릴레이(163)는 마이너스(-) 릴레이(162)와 병렬로 연결될 수 있다. 만일, 프리차지 릴레이(163)가 구비되지 않으면, 플러스(+) 릴레이(161)와 마이너스(-) 릴레이(162)가 연결되는 순간에는 배터리(110)와 직류 링크 커패시터(140) 사이의 전위차로 인해 순간적으로 고전류가 흐를 수 있다. 이를 방지하기 위해 프리차지 릴레이(163)를 구비하여 프리차지 릴레이(163)가 마이너스(-) 릴레이(162)보다 먼저 연결되도록 한다.
예를 들어, 프리차지 릴레이(163)는 플러스(+) 릴레이(161) 또는 마이너스(-) 릴레이(162)와 병렬로 연결될 수 있으며, 병렬 연결된 회로 상에는 프리차지 릴레이(163)와 직렬 연결된 프리차지 저항(164)이 구비될 수 있다. 마이너스(-) 릴레이(162)보다 프리차지 릴레이(163)가 먼저 배터리(110)와 연결됨으로써 프리차지 릴레이(163)와 직렬로 연결된 프리차지 저항(164)으로 인해 마이너스(-) 릴레이(162)가 먼저 연결된 경로 대비 전류의 세기가 낮아질 수 있다.
이때, 세기가 낮아진 전류를 이용하여 직류 링크 커패시터(140)의 충전을 수행하고, 직류 링크 커패시터(140)의 충전으로 인한 직류 링크 커패시터(140)의 전위가 배터리(110)의 전위와 동일한 수준까지 상승시키는 것을 프리차징이라고 한다. 이는 도 2 내지 5를 참조하여 후술하기로 한다.
또한, 릴레이 모듈(160)은 내부 온도를 측정하는 온도센서(165)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 일 실시예로써 온도센서(165)를 이용하여 릴레이 모듈(160) 내부의 온도를 측정할 수 있고, 이를 프리차지 저항(164)의 온도로써 사용할 수 있다. 이는 예시적인 것으로, 프리차지 저항(164)의 온도를 측정하는 방법은 다양할 수 있다.
한편, 도 2 내지 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동화 차량에서의 프리차징 원리를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 2에 도시된 것처럼, 차량 통합 제어기(130)는 플러스(+) 릴레이(161)를 연결할 수 있다. 그리고 이후 도 3에 도시된 것처럼, 차량 통합 제어기(130)는 프리차지 릴레이(163)를 연결할 수 있다. 플러스(+) 릴레이(161) 및 프리차지 릴레이(163)가 연결됨으로써 배터리(110)는 연결된 회로를 따라 전류를 제공할 수 있다. 이때 전류는 프리차지 릴레이(163)가 연결된 회로를 따라 흐르게 되고, 프리차지 릴레이(163)와 직렬 연결된 프리차지 저항(164)을 거칠 수 있다. 프리차지 저항(164)이 존재함으로써 플러스(+) 릴레이(161)와 프리차지 릴레이(163)가 연결되어 형성된 폐회로에는 플러스(+) 릴레이(161)와 마이너스(-) 릴레이(162)가 연결되어 형성된 회로에 흐르는 전류보다 낮은 세기의 전류가 흐르도록 할 수 있다. 또한, 세기가 낮아진 전류를 이용하여 직류 링크 커패시터(140)를 충전할 수 있다.
프리차지 저항(164)을 거쳐 세기가 낮아진 전류를 이용한 직류 링크 커패시터(140)의 충전이 일정 수준 이상 수행되면, 차량 통합 제어기(130)는 도 4에 도시된 것처럼 마이너스(-) 릴레이(162)를 연결할 수 있다. 직류 링크 커패시터(140)의 충전이 일정 수준 이상 수행되면, 배터리(110)와 직류 링크 커패시터(140) 사이의 전위차가 플러스(+) 릴레이(161)와 마이너스(-) 릴레이(162)가 연결된 순간 배터리(110)와 직류 링크 커패시터(140) 사이의 전위차보다 줄어들게 된다. 이에 마이너스(-) 릴레이(162)가 연결되어도 배터리(110)와 직류 링크 커패시터(140) 사이의 전위차가 크게 형성되지 않고, 연결된 회로에는 갑작스런 고전류가 흐르지 않을 수 있다. 회로에 갑작스런 고전류가 흐르는 것을 억제함으로써 인버터(150) 또는 차량의 전장 부품에 갑작스런 부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 이후 도 5에 도시된 것처럼 차량 통합 제어기(130)는 프리차지 릴레이(164)를 OFF로 전환함으로써 배터리(110)와 연결된 인버터(150) 또는 차량의 전장 부품에 전류가 정상적으로 제공되도록 할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 점검을 수행하는 제어기의 블록도이다.
배터리 시스템의 내외부에는, 구체적으로, 배터리(110)와 릴레이 모듈(130)이 연결되는 지점 또는 배터리 시스템과 외부 장치인 인버터(150) 및 직류 링크 커패시터(140)가 연결되는 지점에는 커넥터(미도시)가 구비될 수 있다. 배터리 시스템을 차량에 장착함으로써 배터리 시스템에는 주행 환경에 따라 차량에 발생한 진동이 전달되고, 이러한 진동 또는 제조시 불완전 체결로 인해 커넥터(미도시)의 접촉 불량이 발생할 수 있다. 커넥터(미도시)의 연결 또는 접촉 불량으로 해당 지점에서는 저항이 증가되는 효과가 발생하고, 이로 인해 해당 지점에서의 발열이 발생할 수 있다. 계속된 커넥터(미도시)의 연결 또는 접촉 불량으로 인해 해당 지점에서의 발열이 누적되면 화재가 발생할 위험이 있고, 그로 인해 차량 전체의 화재로 번질 위험이 있다. 이러한 문제 발생시 커넥터(미도시)의 연결을 모두 점검하기에는 어려움이 있고, 본 발명에서는 상술한 프리차징 시간을 이용하여 배터리 시스템 내외부에서의 접촉 불량 등 전기 경로 상의 저항 변동을 수반하는 고장 발생 여부를 판단하고자 한다.
따라서, 일 실시예에 따른 본 발명의 전동화 차량(100)은 프리차지 저항(164)의 온도를 기반으로 프리차징 기준 시간을 판단하고, 상기 프리차징 기준 시간과 실제 측정 프리차징 시간을 비교하여 고장 여부를 판단하는 제어기(600)를 포함할 수 있다. 또한, 제어기(600)에는 온도 확인부(610), 시간 판단부(620) 및 고장 판단부(630)가 포함될 수 있다.
구체적으로, 온도 확인부(610)는 프리차지 저항(164)의 온도를 확인할 수 있다. 특히, 온도 확인부(610)는 릴레이 모듈(160) 내부의 온도를 측정하는 온도센서(165)를 통해 프리차지 저항(164)의 온도를 확인할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 프리차지 저항(164)의 온도를 확인함에 있어서 다양한 방법이 존재할 수 있다.
그리고, 시간 판단부(620)는 온도 확인부(610)에서 확인된 프리차지 저항(164)의 온도를 기반으로 프리차징 기준 시간을 판단할 수 있다. 프리차지 저항(164)은 PTC(Positive Temperature Coefficient) 또는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 특성 중 선택적으로 가질 수 있으며, 본 발명에서는, 일 실시예로써, 프리차지 저항(164)의 특성이 PTC인 경우를 가정한다. 프리차지 저항(164)이 PTC 특성의 저항이 됨으로써 프리차지 저항(164)의 온도가 올라갈수록 저항값은 증가하게 되고, 이로 인해 프리차징 시간이 늘어날 수 있다. 따라서 본 발명은 이와 같은 원리를 중심으로 하여 이후 고장 판단부(630)를 통해 전동화 차량(100)의 고장 여부를 판단하도록 할 수 있다.
또한, 고장 판단부(630)는 시간 판단부(620)에서 판단된 프리차징 기준 시간과 실제 측정 프리차징 시간을 비교하여 전동화 차량(100)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 현재 프리차지 저항(164)의 온도에 대응되는 프리차징 기준 시간을 산출하였고, 만약 실제 측정된 프리차징 시간이 프리차징 기준 시간보다 길다면, 이는 실제 측정함에 있어서 저항값이 증가됨을 의미할 수 있다. 저항값의 증가는 곧, 상술한 커넥터(미도시)의 연결 또는 접촉 불량으로 인해 발생하는 문제로써 고장 판단부(630)는 이를 판단하여 이후 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다.
이하에서는 도 1 및 6에서 상술한 전동화 차량(100)의 구성을 바탕으로 실시예에 따른 전동화 차량의 점검 방법을 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7에서는 설명의 편의를 위해 제어기(600)가 차량 통합 제어기(130)로 구현된 경우를 가정한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 시스템 점검 방법의 순서도이다.
도 7을 참조하면, 우선적으로 차량 통합 제어기(130)는 프리차지 저항(164)의 온도를 확인할 수 있다(S701). 프리차지 저항(164)의 온도를 직접적으로 확인하는 것은 어려울 수 있고, 이에 본 발명에서는 온도센서(165)를 이용하여 프리차지 저항(164)이 포함된 릴레이 모듈(160)의 온도를 측정할 수 있다. 단, 이때 온도센서(165)는 프리차징 수행 전에 릴레이 모듈(160)의 온도를 측정할 수 있다. 그리고 차량 통합 제어기(130)는 온도센서(165)로부터 측정된 릴레이 모듈(160)의 온도 정보를 제공받고, 이를 프리차지 저항(164)의 온도로써 확인할 수 있다.
프리차지 저항(164)의 온도가 확인되면, 차량 통합 제어기(130)는 프리차지 저항(164)의 온도에 대응되는 프리차지 저항(164)의 저항값을 판단할 수 있다(S702). 특히, 프리차지 저항(164)의 저항값은 프리차지 저항(164)의 온도와 기준온도와의 차이 및 기준저항을 기반으로 판단될 수 있다. 구체적으로는 아래의 수학식 1을 참고하여 설명하기로 한다.
수학식 1에서, 은 기준저항이고, 는 확인된 프리차지 저항(164)의 온도와 기준온도와의 온도차이며, 는 프리차지 저항(164)의 온도계수를 의미할 수 있다. 이때, 기준저항 은 기준온도에 대응되는 프리차지 저항(164)의 저항값으로써, 위 수학식 1을 통해 차량 통합 제어기(130)는 확인된 프리차지 저항(164)의 온도에 대응되는 프리차지 저항(164)의 저항값인 를 판단할 수 있다.
이후, 차량 통합 제어기(130)는 시정수를 판단할 수 있다(S703). 시정수는 배터리(110) 전압의 기준비율만큼 직류(DC) 링크 커패시터(140)를 충전하는데 소요되는 시간을 의미할 수 있다. 시정수가 판단되면, 차량 통합 제어기(130)는 시정수를 기반으로 한 프리차징 기준 시간을 판단할 수 있다(S704). 본 발명에서는, 일 실시예로써, 판단된 시정수의 5배를 하면 직류 링크 커패시터(140)의 충전이 완료되는 프리차징 기준 시간을 판단할 수 있다. 이는 예시적인 것으로써 앞서 언급된 수치에 대해 한정적으로 해석되어서는 안될 것이다. 구체적으로는 아래의 수학식 2을 참고하여 설명하기로 한다.
여기서, C는 직류 링크 커패시터(140)의 용량을 의미하며, 위 수학식 2를 통해 직류 링크 커패시터(140)의 충전이 완료되는 프리차징 기준 시간인 t를 판단할 수 있다.
이후, 차량 통합 제어기(130)는 실제 프리차징 시간을 측정하여 기 판단된 프리차징 기준 시간과 비교할 수 있다(S705). 실제 측정 프리차징 시간이 프리차징 기준 시간보다 큰 경우(S705의 Yes), 차량 통합 제어기(130)는 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S706).
또한, 차량 통합 제어기(130)는 프리차징 기준 시간의 마진범위를 설정하고, 실제 측정 프리차징 시간이 프리차징 기준 시간의 마진범위를 초과하는 경우에 대해서도 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 실제 측정 프리차징 시간과 프리차징 기준 시간을 비교함에 있어서는 단순 크기 비교 뿐만 아니라, 프리차징 기준 시간의 마진범위를 설정하여 마진범위에 해당 여부를 통해서도 판단할 수 있다. 이는 곧, 실제 프리차징 시간과 프리차징 기준 시간을 비교하여 고장 여부를 판단함에 있어서 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
차량 통합 제어기(130)는 고장이 발생한 것으로 판단된 경우, 배터리(110)의 충방전 가용파워를 제한할 수 있다(S707). 실제 측정 프리차징 시간이 프리차징 기준 시간보다 크게 측정되면, 회로 상에서 커넥터(미도시)의 접촉 불량 등 전기 경로 상의 저항 변동을 수반하는 문제가 발생한 것을 의미할 수 있다. 저항 변동의 문제가 발생함에 따라 높은 세기의 전류를 공급하게 되면 커넥터(미도시)의 접촉 불량 지점에서의 발열이 발생할 수 있고, 지속적으로 발열이 발생하게 되면 이는 곧 화재의 문제로 번질 위험이 있다. 따라서 차량 통합 제어기(130)는 배터리(110)의 충방전 가용파워를 제한하여 접촉 불량 지점에서의 발열 위험을 낮출 수 있다.
배터리(110)의 충방전 가용파워를 제한하는 방식은 다양하게 적용될 수 있으며, 본 발명에서는 예시적으로 실제 측정 프리차징 시간이 프리차징 기준 시간 대비 초과된 비율로써 배터리(110)의 충방전 가용파워를 제한할 수 있다. 또한, 이러한 경우, 배터리 제어기(120)는 출력장치(예컨대, Audio/Video/Navigation)를 통해 배터리(110)의 충방전 가용파워가 제한될 수 있다는 정보와 운전자에게 점검이 필요하다는 정보를 전달할 수 있다.
만약, 실제 측정 프리차징 시간이 프리차징 기준 시간보다 짧은 경우(S705의 No), 차량 통합 제어기(130)는 차량이 정상인 것으로 판단할 수 있다(S708). 차량이 정상인 것으로 판단된다는 것은 상술한 것처럼 배터리(110)의 충방전 가용파워를 제한하는 별도의 제어가 수행되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 또한, 이는 차량의 전장 부품들이 정상적인 시동 준비 상태(예컨대, EV Ready)가 된 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 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.
전술한 본 발명은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로써 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고, 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 전동화 차량
110 : 배터리
120 : 배터리 제어기(BMS)
130 : 차량 통합 제어기(VCU)
140 : 직류(DC) 링크 커패시터
150 : 인버터
160 : 릴레이 모듈
161 : 플러스(+) 릴레이
162 : 마이너스(-) 릴레이
163 : 프리차지 릴레이
164 : 프리차지 저항
165 : 온도센서
600 : 제어기
610 : 온도 확인부
620 : 시간 판단부
630 ; 고장 판단부

Claims (12)

  1. 배터리의 일 극과 연결된 릴레이와 직렬 연결된 프리차지 저항의 온도를 확인하는 단계;
    상기 프리차지 저항의 온도를 기반으로 프리차징 기준 시간을 판단하는 단계; 및
    상기 프리차징 기준 시간과 실제 측정 프리차징 시간을 비교하여 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 전동화 차량의 점검 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프리차지 저항의 온도는
    상기 시스템의 프리차징 수행 전에 상기 프리차지 저항을 포함하는 릴레이 모듈에서 측정된 온도인 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 점검 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프리차징 기준 시간을 판단하는 단계는
    상기 프리차지 저항의 온도에 따른 상기 프리차지 저항의 저항값을 판단하는 단계;
    상기 저항값을 기반으로 시정수를 판단하는 단계; 및
    상기 시정수를 기반으로 상기 프리차징 기준 시간을 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 점검 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 프리차지 저항의 저항값은
    상기 프리차지 저항의 온도와 기준온도와의 차이 및 기준저항을 기반으로 판단되는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 점검 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준저항은
    상기 기준온도에 대응되는 상기 프리차지 저항의 저항값인 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 점검 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 시정수는
    배터리 전압의 기준비율만큼 직류(DC) 링크 커패시터를 충전하는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 점검 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장 여부를 판단하는 단계는
    상기 실제 측정 프리차징 시간이 상기 프리차징 기준 시간보다 큰 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 점검 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 고장 여부를 판단하는 단계는
    상기 실제 측정 시간이 상기 프리차징 기준 시간의 마진범위를 초과할 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 점검 방법.
  9. 배터리;
    상기 배터리의 일 극과 연결된 릴레이;
    상기 릴레이와 직렬 연결된 프리차지 저항;
    상기 프리차지 저항의 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 온도센서에서 측정된 프리차지 저항의 온도를 기반으로 프리차징 기준 시간을 판단하고, 상기 프리차징 기준 시간과 실제 측정 프리차징 시간을 비교하여 고장 여부를 판단하는 제어기;를 포함하는 전동화 차량.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어기는 상기 프리차지 저항의 온도에 따른 상기 프리차지 저항의 저항값을 판단하고, 상기 저항값을 기반으로 시정수를 판단하며, 상기 시정수를 기반으로 상기 프리차징 시간을 판단하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어기는 상기 실제 측정 프리차징 시간이 상기 프리차징 기준 시간보다 큰 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어기는 상기 실제 측정 프리차징 시간이 상기 프리차징 기준 시간의 마진범위를 초과할 경우 고장이 발생한 것으로 판단하고, 배터리의 충방전 가용파워를 제한하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
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