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KR-20260060572-A - SYSTEM FOR CONTROLLING HIGH VOLTAGE BATTERY OF VEHICLE AND CONTROL METHOD USING THEREOF

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Abstract

본 발명은 차량의 고전압 배터리 제어시스템에 관한 것으로, 고전압 배터리의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 적어도 하나의 제1 제어기와, 고전압 배터리의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 제2 제어기 및 고전압 배터리의 전압을 측정하고, 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 제1 제어블록과, 제1 제어블록이 정상상태인지를 모니터링하는 제2 제어블록과, 제1 제어블록이 정상상태가 아닐 때 제2 제어블록으로부터 동작신호를 전달받아 고전압 배터리의 상태를 체크하고 제어하는 제3 제어블록으로 구성되고, 제1 제어기 및 제2 제어기와 전기적으로 연결된 제3 제어기를 포함한다.

Inventors

  • 함명수

Assignees

  • 주식회사 현대케피코

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (13)

  1. 고전압 배터리의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 적어도 하나의 제1 제어기; 상기 제1 제어기와 전기적으로 연결되고, 상기 고전압 배터리의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 제2 제어기; 및 상기 고전압 배터리의 전압을 측정하고, 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 제1 제어블록과, 상기 제1 제어블록이 정상상태인지를 모니터링하는 제2 제어블록과, 상기 제1 제어블록이 정상상태가 아닐 때 상기 제2 제어블록으로부터 동작신호를 전달받아 상기 고전압 배터리의 상태를 체크하고 제어하는 제3 제어블록으로 구성되고, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기와 전기적으로 연결된 제3 제어기 를 포함하는 차량의 고전압 배터리 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 제어기와 상기 제1 제어블록은 상기 고전압 배터리 내에 구비된 배터리 셀, 충돌센서 및 전해질 분리막 센서의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 제어기와 상기 제1 제어블록은 상기 고전압 배터리 내에 구비된 온도센서의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 제어블록은 상기 고전압 배터리가 폭발하였는지를 판단하고, 상기 고전압 배터리가 폭발하였을 때 배터리 폭발신호를 차량에 구비된 토크 제어기에 전달하고, 상기 토크 제어기는 차량의 토크를 소멸시켜 차량을 정차시키는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 토크 제어기는 차량에 구비된 모터 제어기 MCU(Micro Controller Unit) 또는 엔진 제어기 ECU(Electronic Control Unit)인 것 을 특징으로 하는 차량의 고전압 배터리 제어시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제3 제어블록은 차량이 정지한 후 차량에 구비된 도어와 창문을 열어 운전자가 차량으로부터 탈출하게 하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제3 제어블록은 제1 조건과 제2 조건을 만족할 때 상기 고전압 배터리가 폭발하였다는 것을 확정하되, 상기 제1 조건은, 상기 제1 제어기와 상기 제3 제어블록이 차례로 상기 배터리 셀의 전압이 설정범위를 벗어나거나, 상기 충돌센서의 전압이 충돌을 의미하는 드레시홀드값을 초과하거나, 상기 전해질 분리막 센서로부터 분리막이 파괴되었다는 것 중 어느 하나를 감지하는 것이고, 상기 제2 조건은, 상기 제1 조건 발생 후 상기 제2 제어기와 상기 제3 블록이 차례로 상기 고전압 배터리의 온도가 설정온도를 벗어나는 것을 감지하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어시스템.
  8. 차량의 고전압 배터리 제어시스템에 의해 수행되는 차량의 고전압 배터리 제어방법에 있어서, (a) 적어도 하나의 제1 제어기와, 제2 제어기가 고전압 배터리의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 단계; (b) 제3 제어기의 제1 제어블록에서, 상기 고전압 배터리의 전압을 측정하고, 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 단계; (c) 상기 제3 제어기의 제2 제어블록에서, 상기 제1 제어블록이 정상상태인지를 모니터링하는 단계; 및 (d) 상기 제1 제어블록이 정상상태가 아닐 때, 상기 제3 제어기의 제3 제어블록에서, 상기 제2 제어블록으로부터 동작신호를 전달받아 상기 고전압 배터리의 상태를 체크하고 제어하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 고전압 배터리 제어방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 제어기와 상기 제1 제어블록은 상기 고전압 배터리 내에 구비된 배터리 셀, 충돌센서 및 전해질 분리막 센서의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 제어기와 상기 제1 제어블록은 상기 고전압 배터리 내에 구비된 온도센서의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, (e) 상기 제3 제어블록이 상기 고전압 배터리가 폭발하였는지를 판단하는 단계; (f) 상기 고전압 배터리가 폭발하였다고 판단한 경우, 상기 제3 제어블록이 배터리 폭발신호를 차량에 구비된 토크 제어기에 전달하는 단계; 및 (g) 상기 토크 제어기가 차량의 토크를 소멸시켜 차량을 정차시키는 단계 를 더 포함하는 차량의 고전압 배터리 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제3 제어블록이 차량이 정차한 후 차량에 구비된 도어와 창문을 열어 운전자가 차량으로부터 탈출하게 하는 단계를 더 포함하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제3 제어블록이 제1 조건과 제2 조건을 만족할 때 상기 고전압 배터리가 폭발하였다고 판단하되, 상기 제1 조건은, 상기 제1 제어기와 상기 제3 제어블록이 차례로 상기 배터리 셀의 전압이 설정범위를 벗어나거나, 상기 충돌센서의 전압이 충돌을 의미하는 드레시홀드값을 초과하거나, 상기 전해질 분리막 센서로부터 분리막이 파괴되었다는 것 중 어느 하나를 감지하는 것이고, 상기 제2 조건은, 상기 제1 조건 발생 후 상기 제2 제어기와 상기 제3 제어블록이 차례로 상기 고전압 배터리의 온도가 설정온도를 벗어나는 것을 감지하는 것 인 차량의 고전압 배터리 제어방법.

Description

차량의 고전압 배터리 제어시스템 및 그 제어방법{SYSTEM FOR CONTROLLING HIGH VOLTAGE BATTERY OF VEHICLE AND CONTROL METHOD USING THEREOF} 본 발명은 차량의 고전압 배터리 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 순수 전기 자동차, 연료전지 자동차, 하이브리드 자동차 등의 고전압 배터리의 전력을 모터의 동력원으로 변경하여 주행하는 차량이 점점 많아지고 있다. 고전압 배터리의 경우에는 여러 원인에 의한 폭발 위험이 있다. 종래에도 고전압 배터리의 상태를 모니터링하는 여러가지 방법과, 고전압 배터리의 폭발 시 운전자의 안전한 탈출을 돕는 방법이 있었지만, 더 신속하고 안전하게 운전자의 탈출을 돕는 방안을 제시하지 못하는 문제점이 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 고전압 배터리 제어시스템의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제3 제어기(최상위 제어기)에 대한 관리 및 제어의 방식을 나타낸 개략도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제3 제어기(최상위 제어기)의 차량의 도어락 및 윈도우에 대한 제어방식을 나타낸 개략도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도어락 구동 IC 및 윈도우 모터 구동 IC의 구동원리를 설명하기 위한 개략도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 고전압 배터리 제어방법의 흐름도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 고전압 배터리 제어시스템의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제3 제어기(최상위 제어기)에 대한 관리 및 제어의 방식을 나타낸 개략도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제3 제어기(최상위 제어기)의 차량의 도어락 및 윈도우에 대한 제어방식을 나타낸 개략도이다. 도 1을 참조하면, 차량의 고전압 배터리 제어시스템은, 제1 제어기(110, 120, 130), 제2 제어기(200) 및 제3 제어기(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 제어기(110, 120, 130), 제2 제어기(200), 제3 제어기(300)는 각각 하위 제어기, 차상위 제어기, 최상위 제어기라고 명명할 수 있다. 제1 제어기(110, 120, 130)는 고전압 배터리의 온도 상승을 센싱하고 모니터링하며, 적어도 하나일 수 있다. 제2 제어기(200)는 제1 제어기(110, 120, 130)와 전기적으로 연결되고, 고전압 배터리의 온도 상승을 센싱하고 모니터링한다. 제3 제어기(300)는 고전압 배터리의 전압을 측정하고, 온도 상승을 센싱하고 모니터링하는 제1 제어블록(310)과, 제1 제어블록(310)이 정상상태인지를 모니터링하는 제2 제어블록(320)과, 제1 제어블록(310)이 정상상태가 아닐 때 제2 제어블록 (320)으로부터 동작신호를 전달받아 고전압 배터리의 상태를 체크하고 제어하는 제3 제어블록(330)을 포함한다. 제3 제어기(300)는 제1 제어기(110, 120, 130) 및 제2 제어기(200)와 전기적으로 연결된다. 적어도 하나의 제1 제어기(110, 120, 130)와 제1 제어블록(310)은 고전압 배터리 내에 구비된 배터리 셀, 충돌센서 및 전해질 분리막 센서의 온도 상승을 센싱하고 모니터링한다. 그리고, 제2 제어기(200)와 제1 제어블록(310)은 고전압 배터리 내에 구비된 온도센서의 온도 상승을 센싱하고 모니터링한다. 도면에는 도시되지 않았지만, 제1 제어기(110, 120, 130), 제2 제어블록(200), 제1 제어블록(310) 외에도 고전압 배터리의 온도상승을 일으킬 수 있는 다른 인자가 있다면, 그 인자를 센싱하고 모니터링하는 제어기가 하위 제어기로 추가될 수 있다. 제3 제어기(300)는 고전압 배터리(90)가 폭발하였는지를 판단하고, 고전압 배터리(90)가 폭발하였을 때 배터리 폭발신호를 차량에 구비된 토크 제어기(50)에 전달하고, 토크 제어기(50)는 차량의 토크를 소멸시켜 차량을 정차시킨다. 토크 제어기(50)는 차량에 구비된 모터 제어기 MCU(Micro Controller Unit) 또는 엔진 제어기 ECU(Electronic Control Unit)이다. 제3 제어기(300)는 차량이 정지한 후 차량에 구비된 도어(60)와 창문(70)을 열어 운전자가 차량으로부터 탈출하게 한다. 제3 제어기(300)는 제1 조건과 제2 조건을 만족할 때 고전압 배터리(90)가 폭발하였다는 것을 확정한다. 제1 조건은, 제1 제어기(110, 120, 130)와 제3 제어기 (300)가 차례로 배터리 셀의 전압이 설정범위를 벗어나거나, 충돌센서(20)의 전압이 충돌을 의미하는 드레시홀드값을 초과하거나, 전해질 분리막 센서(30)로부터 분리막이 파괴되었다는 것 중 어느 하나를 감지하는 것이다. 제2 조건은, 제1 조건 발생 후 제2 제어기(200)와 제3 제어기(300)가 차례로 고전압 배터리(50)의 온도가 설정온도를 벗어나는 것을 감지하는 것이다. 즉, 하위 제어기(제1 제어기, 100) 중에서 하나라도 이상신호를 감지한 후 차상위 제어기(제2 제어기, 200)가 이상신호를 감지하는 것은, 고전압 배터리(50)의 폭발을 의미한다. 반대로, 하위 제어기 중 이상신호를 감지하지 않는다면 차상위 제어기가 이상신호를 감지하였다고 하더라도, 최상위 제어기가 폭발을 확정하지는 않는다. 그러면, 아래에서는 고전압 배터리(90)의 관리 및 제어를 위한 제1 레벨, 제2 레벨, 제3 레벨에 대해 상세히 설명하기로 한다. 1) 제1 레벨 제3 제어기(300)가 고전압 배터리(50)의 셀 전압 및 각종 센서로부터의 신호를 1차적으로 전달받는다. 그리고, 제1 제어기(110, 120, 130)와 제2 제어기(200)도 고전압 배터리(50)의 셀 전압 및 각종 센서로부터 신호를 전달받아, CAN 신호를 통해 2차적으로 제2 제어기(200)에 전달한다. 즉, 제3 제어기(300)는 고전압 배터리(50)의 상태와 관련된 신호를 와이어링을 통하여 1차적으로 전달받고, 제1 제어기(110, 120, 130)로부터 CAN 신호를 통해 2차적으로 전달받는다. 이렇게 함으로써, 1차신호를 전달하는 와이어링이 고장났을 경우(단선 또는 단락), 또는 제3 제어기(300)의 입력회로가 고장났을 경우에도 정상적인 고전압 배터리(50)의 상태신호를 전달받는다. 또한, 1차신호와 2차신호를 통해 센서의 신호를 더블 체크(double check) 또는 센서신호의 적합성(plausibility)을 판단하기 위해 사용될 수 있으며, 센서의 고장상태 등을 더욱 신속하고 정확하게 판정할 수 있다. 차량 와이어링을 통한 RAW 신호 및 CAN 신호를 통해 하드웨어 신호레벨에서 고전압 배터리(50)가 정상상태인지를 확인하고, 고전압 배터리(50)를 지속적으로 관리 및 제어한다. 2) 제2 레벨 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제3 제어기에 대한 관리 및 제어의 방식을 나타낸 개략도이다. 제3 제어기(300)는 고전압 배터리(50)의 상태를 체크하고 관리 및 제어하는 로직 및 내용이 담긴 제1 제어블록(310)을 갖는다. 그리고, 제1 제어블록(310)을 모니터링하여 제대로 동작하는지를 지속적으로 모니터링하는 로직이 담긴 제2 제어블록(320)을 갖는다. 그리고, 제1 제어블록(310)이 제대로 동작하지 않을 경우, 제2 제어블록(320)이 이를 감지하고, 제1 제어블록(310)과 동일한 기능을 갖는 제3 제어블록(330)을 동작시킴으로써, 고전압 배터리(50)의 폭발과 같은 위험한 상황이 발생하지 않도록 방지한다. 제1 제어블록(310)이 고장났을 경우 이를 감지하고, 제3 제어블록(330)을 동작시켜 계속하여 고전압 배터리(50)를 관리 및 제어할 수 있도록 한다. 3) 제3 레벨 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제3 제어기의 차량의 도어락 및 윈도우에 대한 제어방식을 나타낸 개략도이다. 제3 제어기(300)에는 전체 도어(60)와 전체 창문(70)을 제어하는 기능이 포함되어 있다. 제1 제어기(110, 120, 130) 중 하나가 이상을 감지한 후, 고전압 배터리(90)의 온도 상승을 확인하고 고전압 배터리가 폭발한 것을 확인한 제3 제어기(300)는 토크 제어기(50)로 배터리 폭발신호를 보내다. 토크 제어기(50)는 배터리 폭발신호의 입력을 받음과 동시에, 차량의 토크를 소멸시켜 차량을 정차시킨다. 토크 제어기(50)로부터 정차신호를 받은 제3 제어기(300)는 차량 전체의 도어락을 해제하여 도어(60)를 열고, 창문(70)을 내린다. 이로써, 운전자 및 탑승자가 쉽게 탈출할 수 있도록 도와 준다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도어락 구동 IC 및 윈도우 모터 구동 IC의 구동원리를 설명하기 위한 개략도이다. 도 4를 참조하면, 제3 레벨에서 언급된 도어락 구동 IC(370)와 윈도우 모터 구동 IC(380)와 관련된 회로의 구동원리는 아래와 같다. 제3 제어기(300)는 제1 제어기(110, 120, 130)와 동일하게 고전압 배터리 (90)의 온도상승 원인을 pin to pin으로 RAW 신호로 전달받는다. 이 신호가 입력회로를 거쳐 CPU 1(