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KR102664096B1 - Control method of electric vehicle corresponding to BMS power disconnection - Google Patents

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KR102664096B1
KR102664096B1 KR1020190050735A KR20190050735A KR102664096B1 KR 102664096 B1 KR102664096 B1 KR 102664096B1 KR 1020190050735 A KR1020190050735 A KR 1020190050735A KR 20190050735 A KR20190050735 A KR 20190050735A KR 102664096 B1 KR102664096 B1 KR 102664096B1
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박대로
오진
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Abstract

본 발명은 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 모터의 구동전력을 제공하는 배터리와 배터리 관리를 위한 BMS(Battery Management System) 사이의 회로에 발생하는 단선에 대응하여 차량을 안전하게 제어하기 위한 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected, and specifically, to control the vehicle in response to a disconnection that occurs in the circuit between the battery that provides driving power for the motor and the BMS (Battery Management System) for battery management. This relates to a control method when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected for safe control.

Description

전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법 {Control method of electric vehicle corresponding to BMS power disconnection}Control method when BMS power disconnection of electric vehicle {Control method of electric vehicle corresponding to BMS power disconnection}

본 발명은 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 배터리 관리를 위한 BMS(Battery Management System)와 상기 BMS에 전원을 공급하는 배터리 사이의 회로에 발생하는 단선에 대응하여 차량을 안전하게 제어하기 위한 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method in case of BMS power disconnection of an electric vehicle, and specifically, to control the vehicle in response to disconnection that occurs in the circuit between the BMS (Battery Management System) for battery management and the battery that supplies power to the BMS. This relates to a control method when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected for safe control.

전기자동차는 주행을 위한 구동력을 발생하기 위해 전기모터와 고전압배터리가 탑재되며, 상기 고전압배터리는 배터리릴레이를 통해 전기모터와 전장부하에 전력을 공급하게 된다. Electric vehicles are equipped with an electric motor and a high-voltage battery to generate driving force for driving, and the high-voltage battery supplies power to the electric motor and electronic loads through a battery relay.

또한 전기자동차는 상기 고전압배터리의 상태를 진단하고 상기 전기모터와 전장부하에 배터리 전력을 인가하는 상기 배터리릴레이를 제어하는 BMS(Battery Management System)가 탑재되며, 차량의 주행을 위해 VCU(Vehicle Control Unit) 및 MCU(Motor Control Unit) 등의 차량 제어부와 상기 BMS 간에 통신은 필수적이다. In addition, electric vehicles are equipped with a BMS (Battery Management System) that diagnoses the status of the high-voltage battery and controls the battery relay that applies battery power to the electric motor and electric load. To run the vehicle, a VCU (Vehicle Control Unit) is installed. ) and MCU (Motor Control Unit), communication between the vehicle control unit and the BMS is essential.

따라서 주행중에 BMS에 관련된 통신불량이 발생하는 경우, 최소한의 주행을 가능하게 하여 주행중인 차량이 갑자기 멈춤에 따른 사고를 방지할 수 있도록 하고 있다. Therefore, if a communication failure related to the BMS occurs while driving, a minimum amount of driving is possible to prevent accidents due to the vehicle suddenly stopping.

상기 BMS가 차량의 통신버스상에서 이탈하는 경우 BMS의 통신 타임아웃 현상이 발생한다. 이때 BMS는 상기 통신 타임아웃 현상이 발생하기 이전의 작동상태로 배터리릴레이를 유지시킨다. 예를 들어 배터리릴레이가 온 상태로 주행중이면 통신 타임아웃 현상이 발생한 이후에 상기 배터리릴레이를 온 상태로 작동 유지시켜 주행이 가능하도록 한다. 이때 VCU는 배터리릴레이가 이전의 작동상태를 유지하는 것으로 간주하고 MCU에 모터토크지령을 지속적으로 송출하되 모터 출력을 50% 이하로 제한한다. 또한 상기 VCU는 차량 계기판에 표시되는 레디램프를 점멸시켜 차량이 비정상 상태임을 운전자에게 인지시킴으로써 차량의 정비소 입고를 유도한다. If the BMS leaves the vehicle's communication bus, a BMS communication timeout phenomenon occurs. At this time, the BMS maintains the battery relay in the operating state before the communication timeout phenomenon occurred. For example, when driving with the battery relay on, the battery relay is kept in the on state after a communication timeout occurs to enable driving. At this time, the VCU assumes that the battery relay maintains its previous operating state and continues to send motor torque commands to the MCU, but limits the motor output to 50% or less. In addition, the VCU blinks the ready lamp displayed on the vehicle instrument panel to make the driver aware that the vehicle is in an abnormal state, thereby encouraging the vehicle to be brought to a repair shop.

한편, 상기 BMS는 차량의 저전압배터리로부터 전원을 공급받게 되며, 상기 저전압배터리와 BMS 사이에 설치된 배터리퓨즈를 통해 저전압배터리의 전력이 BMS에 공급되고, 상기 BMS는 저전압배터리의 전력을 이용하여 배터리릴레이의 온/오프 동작을 제어한다. Meanwhile, the BMS receives power from the low-voltage battery of the vehicle, and the power of the low-voltage battery is supplied to the BMS through a battery fuse installed between the low-voltage battery and the BMS, and the BMS uses the power of the low-voltage battery to operate the battery relay. Controls the on/off operation of

상기 배터리퓨즈가 단선되는 경우, BMS는 저전압배터리로부터 전력공급이 중단되므로 차량 제어부와의 통신을 위한 신호를 송출할 수 없게 되어 통신 타임아웃 현상이 발생되고, 배터리릴레이의 클로즈 상태를 유지시키기 위한 전원이 상실되므로 배터리릴레이는 지령과 무관하게 오픈/오프 상태가 된다. 이때 VCU는 BMS의 통신 타임아웃 상황이 발생함에 따라 MCU에 모터토크지령을 지속적으로 송출하여 차량 주행상태를 유지시키려 하고 레디램프를 점멸(blinking) 모드로 작동시킨다. When the battery fuse is blown, the BMS is unable to transmit signals for communication with the vehicle control unit because the power supply from the low-voltage battery is cut off, resulting in a communication timeout phenomenon, and the power supply to maintain the closed state of the battery relay. Because this is lost, the battery relay is in an open/off state regardless of the command. At this time, as a BMS communication timeout situation occurs, the VCU continuously transmits motor torque commands to the MCU to maintain the vehicle driving state and operates the ready lamp in blinking mode.

상기 저전압배터리와 BMS 사이의 회로가 단선됨에 의해 상기 배터리릴레이가 오픈되는 경우 모터 구동을 위한 전원(고전압배터리)가 상실되고, 모터 구동을 위한 전원이 상실됨에 따라 차량 주행이 불가능한 상황이 된다. When the battery relay is opened due to a disconnection of the circuit between the low-voltage battery and the BMS, the power for driving the motor (high-voltage battery) is lost, and as the power for driving the motor is lost, the vehicle becomes impossible to drive.

그러나, 차량 운행이 불가한 상황임에도 불구하고 VCU에서 레디램프를 점멸 모드로 작동시킴에 의해 운전자는 차량 주행이 지속될 수 있는 것으로 인식하게 되는 문제가 있으며, 그에 따라 도로에서 갑자기 차량 운행이 불가해지는 문제가 발생하게 된다.However, there is a problem in which the driver perceives that the vehicle can continue to be driven by the VCU operating the ready lamp in a blinking mode even though the vehicle is in a situation where driving is impossible, and as a result, the vehicle suddenly becomes impossible to drive on the road. occurs.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량이 레디된 상태에서 차량의 주행조건에 따라 인버터 캐패시터의 전압 추이를 기준으로 고전압배터리와 인버터 사이에 배터리릴레이의 단선 여부를 진단하고 배터리릴레이의 단선이 진단되면 운전자에게 차량의 주행불가 상태를 정확하게 인지시켜 차량의 셧다운을 유도하여서 주행안전성을 확보하도록 하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다. The present invention was developed in consideration of the above points. When the vehicle is ready, the battery relay is diagnosed to be disconnected between the high-voltage battery and the inverter based on the voltage trend of the inverter capacitor according to the vehicle's driving conditions, and the battery relay is The purpose is to provide a control method when the BMS power is disconnected in an electric vehicle, which ensures driving safety by accurately recognizing the vehicle's undrivable state to the driver and inducing vehicle shutdown when a disconnection is diagnosed.

이에 본 발명에서는, BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 배터리릴레이를 통해 고전압배터리의 전력을 공급받아 구동되는 모터를 이용하여 주행하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법으로서, Accordingly, the present invention provides a control method when the BMS power is disconnected in an electric vehicle that runs using a motor supplied with power from a high-voltage battery and driven through a battery relay controlled by a BMS (Battery Management System), comprising:

전기자동차의 레디 상태에서, 상기 BMS의 통신 타임아웃이 발생하면, 상기 고전압배터리로부터 인가되는 전류를 변환시켜 상기 모터에 공급하는 인터버와 상기 고전압배터리로부터 인가되는 전류를 상기 인버터에 인가하는 배터리릴레이 사이에 연결된 인버터 캐패시터의 전압을 검출하여 상기 캐패시터의 전압 변동이 발생하는지 여부를 판단하는 제1단계; 상기 캐패시터의 전압 변동이 발생하면 차량의 주행모드를 정차모드와 가속주행모드 및 회생제동모드 중 어느 하나로 구분하여 판단하는 제2단계; 상기 캐패시터의 전압 변동값이 주행모드에 따라 설정된 기준전압 이상이면 상기 배터리릴레이가 오픈된 것으로 판단하는 제3단계; 상기 배터리릴레이가 오픈된 것으로 판단되면 차량을 셧다운시키는 제4단계;를 포함하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법을 제공한다. In the ready state of the electric vehicle, when a communication timeout of the BMS occurs, an inverter that converts the current applied from the high-voltage battery and supplies it to the motor, and a battery relay that applies the current applied from the high-voltage battery to the inverter. A first step of detecting the voltage of an inverter capacitor connected between the two and determining whether a voltage change in the capacitor occurs; When a voltage change in the capacitor occurs, a second step of determining the vehicle's driving mode as one of a stop mode, an acceleration driving mode, and a regenerative braking mode; A third step of determining that the battery relay is open when the voltage change value of the capacitor is greater than the reference voltage set according to the driving mode; A fourth step of shutting down the vehicle when it is determined that the battery relay is open provides a control method when the BMS power of an electric vehicle is disconnected.

구체적으로, 상기 제2단계에서 판단한 차량의 주행모드가 정차모드일 때 상기 제3단계에서는 캐패시터의 전압이 제1 기준전압 이상 하강하면 상기 배터리릴레이가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단하고, 상기 제2단계에서 판단한 차량의 주행모드가 가속주행모드일 때 상기 제3단계에서는 캐패시터의 전압이 제2 기준전압 이상 하강하면 상기 배터리릴레이가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단한다. 여기서 상기 제2 기준전압은 상기 제1 기준전압보다 일정치 이상 큰 전압값으로 설정된다. 또한 상기 제2단계에서 판단한 차량의 주행모드가 회생제동모드일 때, 상기 제3단계에서는 캐패시터의 전압이 제3 기준전압 이상 상승할 때 상기 배터리릴레이가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단하며, 상기 제3 기준전압은 상기 제2 기준전압보다 설정치 이상 큰 전압값으로 설정된다.Specifically, when the driving mode of the vehicle determined in the second step is the stop mode, in the third step, if the voltage of the capacitor falls more than the first reference voltage, it is determined that the battery relay has switched from the closed mode to the open mode, When the driving mode of the vehicle determined in the second step is the acceleration driving mode, in the third step, if the voltage of the capacitor falls more than the second reference voltage, it is determined that the battery relay has switched from the closed mode to the open mode. Here, the second reference voltage is set to a voltage value that is greater than the first reference voltage by a certain amount. In addition, when the driving mode of the vehicle determined in the second step is the regenerative braking mode, in the third step, when the voltage of the capacitor rises above the third reference voltage, it is determined that the battery relay has switched from the closed mode to the open mode; , the third reference voltage is set to a voltage value that is greater than the second reference voltage by a set value.

그리고 상기 제4단계는, 차량의 주행가능 여부를 표시하는 레디램프를 오프시켜 차량이 주행불가상태임을 나타내는 단계; 차속이 0(zero)이 되면 차량의 변속레버를 수동으로 주행단(D단)에서 주차단(P단)으로 쉬프트시키고 파킹브레이크를 수동으로 온(ON) 작동시키는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. And the fourth step includes turning off the ready lamp indicating whether the vehicle is drivable to indicate that the vehicle is in a drivable state; When the vehicle speed reaches 0 (zero), manually shifting the vehicle's shift lever from drive range (D range) to park range (P range) and manually turning on the parking brake. .

또한 상기 제4단계는, 전자식 변속레버(SBW)가 장착되어 있는 경우 차속이 감속되어 일정 차속 이하가 되면 상기 변속레버를 주행단에서 주차단으로 자동 쉬프트시키는 단계로 구현될 수도 있다. In addition, the fourth step may be implemented as a step of automatically shifting the shift lever from drive to park when the vehicle speed is reduced to a certain vehicle speed when the electronic shift lever (SBW) is installed.

본 발명에 따른 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법에 의하면, 인버터 캐패시터의 전압 추이를 모니터링하여 배터리릴레이의 단선 여부를 진단하고 진단 결과에 따른 차량의 상태정보(주행불가)를 운전자에게 정확하게 제공하여 적절한 후속조치(차량 셧다운)가 이루어지도록 함으로써 BMS 전원 단선 문제에 신속하고 안전하게 대응할 수 있게 된다. According to the control method when the BMS power of an electric vehicle is disconnected according to the present invention, the voltage trend of the inverter capacitor is monitored to diagnose whether the battery relay is disconnected, and vehicle status information (unable to drive) according to the diagnosis result is accurately provided to the driver. By ensuring that appropriate follow-up measures (vehicle shutdown) are taken, it is possible to quickly and safely respond to BMS power disconnection problems.

도 1은 전기자동차의 고전압배터리와 모터 사이에 회로 구성을 나타낸 도면
도 2는 전기자동차의 정차모드 시 인버터 캐패시터의 전압 추이 등을 나타낸 도면
도 3은 전기자동차의 가속주행모드 시 인버터 캐패시터의 전압 추이 등을 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 과정을 나타낸 흐름도
Figure 1 is a diagram showing the circuit configuration between the high-voltage battery and motor of an electric vehicle.
Figure 2 is a diagram showing the voltage trend of the inverter capacitor when the electric vehicle is in stop mode.
Figure 3 is a diagram showing the voltage trend of the inverter capacitor during the acceleration driving mode of the electric vehicle.
Figure 4 is a flowchart showing the control process when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected according to the present invention.

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described so that those skilled in the art can easily carry it out.

도 1에 도시된 바와 같이, 전기자동차는 주행을 위한 구동력을 발생하는 전기모터(7)와 상기 전기모터(7)에 구동전력을 제공하는 고전압배터리(1)가 탑재되며, 상기 고전압배터리(1)는 차량 레디 상태가 될 때 배터리릴레이(4)를 통해 전기모터(7)와 전장부하에 전력을 공급가능한 상태가 된다. 그리고 상기 고전압배터리(1)의 전력은 LDC(Low-Voltage DC-DC Converter)(9)를 통해 저전압배터리(11)에 공급될 수 있다. As shown in Figure 1, the electric vehicle is equipped with an electric motor 7 that generates driving force for driving and a high-voltage battery 1 that provides driving power to the electric motor 7, and the high-voltage battery 1 ) is in a state where power can be supplied to the electric motor (7) and the electrical load through the battery relay (4) when the vehicle is in a ready state. And the power of the high-voltage battery 1 can be supplied to the low-voltage battery 11 through a low-voltage DC-DC converter (LDC) 9.

상기 저전압배터리(11)는 배터리퓨즈(2)를 통해 BMS(Battery Management System)(8)와 연결되어 상기 BMS에 제어 전원을 공급하며, 상기 BMS(8)는 고전압배터리(1)의 상태를 진단하고 상기 전기모터(7)와 고전압 전장부하에 고전압 전력을 인가하기 위한 배터리릴레이(4)를 온/오프 제어한다. 상기 BMS(8)에 의해 배터리릴레이(4)로 저전압 구동전력이 선택적으로 공급된다. 그리고 상기 전기모터(7)에 인가되는 전류 변환을 위한 인버터(5)와 상기 배터리릴레이(4) 사이에는 전류 평활을 위한 인버터 캐패시터(6)가 연결된다. The low-voltage battery 11 is connected to the BMS (Battery Management System) 8 through the battery fuse 2 and supplies control power to the BMS, and the BMS 8 diagnoses the state of the high-voltage battery 1. And the battery relay 4 for applying high-voltage power to the electric motor 7 and the high-voltage electric load is controlled on/off. Low-voltage driving power is selectively supplied to the battery relay (4) by the BMS (8). And an inverter capacitor 6 for current smoothing is connected between the inverter 5 for converting the current applied to the electric motor 7 and the battery relay 4.

상기 BMS(8)는 주행 시, 전기모터(7)의 제어를 위한 MCU(Motor Control Unit) 및 상위제어기로서 상기 MCU에 모터토크지령을 송출하는 VCU(Vehicle Control Unit) 등의 차량 제어부와 통신을 수행하게 된다. The BMS 8 communicates with vehicle control units such as an MCU (Motor Control Unit) for controlling the electric motor 7 and a VCU (Vehicle Control Unit), which is a higher level controller and transmits a motor torque command to the MCU when driving. It will be performed.

전기자동차의 레디(READY) 상태에서, 즉 전기자동차의 주행준비가 완료된 상태에서, 다시 말해 전기자동차의 주행이 가능한 상태에서, 상기 배터리퓨즈(2)가 단선되는 등에 의해 상기 저전압배터리(11)와 BMS(8) 사이의 회로가 단선되어 배터리릴레이의 구동전압이 상실되거나 또는 BMS(8)의 신호 송출을 위한 시그널커넥터가 탈거됨에 의해 상기 배터리릴레이(4)가 오픈상태로 전환된다.In the READY state of the electric vehicle, that is, in a state in which the electric vehicle is ready to drive, that is, in a state in which the electric vehicle can be driven, the low-voltage battery 11 and the battery fuse 2 are blown. When the circuit between the BMS (8) is disconnected and the driving voltage of the battery relay is lost or the signal connector for signal transmission from the BMS (8) is removed, the battery relay (4) is converted to an open state.

상기 전기자동차는, 배터리릴레이(4)가 클로즈 모드가 되어 상기 배터리릴레이(4)를 통해 전기모터(7) 및 고전압 전장부하에 전원을 인가가능한 조건이 만족될 때, 레디 상태에 진입한 것으로 판단된다. The electric vehicle is determined to have entered the ready state when the battery relay 4 is in closed mode and the conditions for applying power to the electric motor 7 and the high-voltage electric load through the battery relay 4 are satisfied. do.

이에 본 발명에서는 차량이 레디된 상태에서 차량의 주행조건에 따라 인버터 캐패시터(6)의 전압 추이를 기준으로 배터리릴레이(4)의 회로 단선 여부를 진단하고, 진단결과 회로 단선에 따른 차량이 주행불가 상태가 판정되면 운전자에게 차량 상태를 정확하게 인지시켜 차량의 셧다운을 유도하여서 주행안전성을 확보할 수 있도록 한다. Accordingly, in the present invention, when the vehicle is ready, the circuit disconnection of the battery relay (4) is diagnosed based on the voltage trend of the inverter capacitor (6) according to the vehicle's driving conditions, and as a result of the diagnosis, the vehicle cannot be driven due to the circuit disconnection. When the condition is determined, the driver is accurately informed of the vehicle status and the vehicle is shut down to ensure driving safety.

이를 위해 본 발명에 따른 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법은, 차량의 레디 상태에서 BMS(8)의 통신 타임아웃이 발생하면 인버터 캐패시터(6)의 전압 변동이 발생하는지 여부를 판단하는 제1단계, 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압 변동이 발생하면 차량의 주행모드를 판단하는 제2단계, 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압 변동값이 주행모드에 따라 설정된 기준전압 이상이면 고전압배터리(1)와 인버터 캐패시터(6) 사이에 연결된 배터리릴레이(4)가 오픈 전환된 것으로 판단하는 제3단계, 및 상기 배터리릴레이(4)가 오픈된 것으로 판단되면 차량을 셧다운시키는 제4단계를 포함하며, 이러한 제어 과정은 VCU 등의 차량 제어부에 의해 수행될 수 있다. To this end, the control method when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected according to the present invention includes a first method of determining whether a voltage change in the inverter capacitor 6 occurs when a communication timeout of the BMS 8 occurs in the ready state of the vehicle. Step, the second step of determining the driving mode of the vehicle when the voltage change of the inverter capacitor 6 occurs, if the voltage change value of the inverter capacitor 6 is higher than the reference voltage set according to the driving mode, the high voltage battery 1 It includes a third step of determining that the battery relay (4) connected between and the inverter capacitor (6) is switched open, and a fourth step of shutting down the vehicle when the battery relay (4) is determined to be open. The control process may be performed by a vehicle control unit such as VCU.

상기 인버터 캐패시터(6)는 고전압배터리(1)로부터 인가되는 전류를 3상 교류로 변환시켜 전기모터(7)에 공급하는 인버터(5)와 상기 고전압배터리(1)로부터 공급되는 전류를 상기 인버터(5)에 인가하는 배터리릴레이(4) 사이에 연결 배치된다. The inverter capacitor (6) converts the current applied from the high-voltage battery (1) into three-phase alternating current and supplies it to the electric motor (7), and the inverter (5) supplies the current supplied from the high-voltage battery (1) to the inverter ( It is connected and arranged between the battery relays (4) that apply to 5).

상기 VCU는, 차량의 레디 상태에서 일정 시간동안 BMS(8)로부터 송출되는 신호가 없으면 BMS(8)의 통신 타임아웃이 발생한 것으로 판단한다. 상기 제1단계에서는, 차량이 주행가능한 레디 상태일 때, BMS(8)의 통신 타임아웃이 발생한 것으로 판단되면, 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압을 실시간으로 검출하여 상기 캐패시터(6)의 전압 변동이 발생하는지 여부를 판단한다. The VCU determines that a communication timeout of the BMS 8 has occurred if there is no signal transmitted from the BMS 8 for a certain period of time in the vehicle's ready state. In the first step, when it is determined that a communication timeout of the BMS 8 has occurred when the vehicle is in a ready state for driving, the voltage of the inverter capacitor 6 is detected in real time to determine the voltage change of the capacitor 6. Determine whether this occurs.

상기 제2단계에서는, 인버터 캐패시터(6)의 전압 변동이 지속적으로 발생하면 차량의 주행모드를 정차모드와 가속주행모드 및 회생제동모드(혹은 감속주행모드) 중 어느 하나의 모드로 구분하여 판단한다. In the second step, if the voltage fluctuation of the inverter capacitor 6 continues to occur, the vehicle's driving mode is determined by dividing it into one of the stop mode, acceleration driving mode, and regenerative braking mode (or deceleration driving mode). .

차량의 주행모드가 차속이 0(zero)이 되는 정차모드라고 판단될 때에는, 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압값이 제1 기준전압 이상 하강되면 배터리릴레이(4)가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단한다. 차량이 주행가능한 레디 상태에서 배터리릴레이(4)는 클로즈 모드가 유지된다. 상기 정차모드일 때 변속레버는 주행단에 위치되어 있다. When the driving mode of the vehicle is determined to be a stop mode in which the vehicle speed is 0 (zero), the battery relay 4 switches from the closed mode to the open mode when the voltage value of the inverter capacitor 6 falls above the first reference voltage. It is judged that it has been done. When the vehicle is ready to drive, the battery relay 4 is maintained in the closed mode. In the stop mode, the shift lever is located in the drive range.

상기 배터리릴레이(4)가 오픈 모드로 전환되면, 고전압배터리(1)와 인버터(5) 사이에 배터리릴레이(4)에 의한 단선(斷線)이 발생하게 되고, 클로즈 모드의 배터리릴레이(4)를 통해 고전압배터리(1)의 전력을 인가받던 고전압 전장부품의 구동에 의해 인버터 캐패시터(6)의 충전량 및 전압이 하락하게 된다. 정차중에는 차량의 전장부품 중에 LDC(Low-Voltage DC-DC Converter)(9) 및 공조장치용 에어컨 컴프레서(10) 등의 고전압 전장부품만 인버터 캐패시터(6)의 전력을 사용하므로 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압 하락 속도가 상대적으로 낮은 값을 가진다(도 2 참조). When the battery relay (4) is switched to open mode, a disconnection occurs between the high-voltage battery (1) and the inverter (5) by the battery relay (4), and the battery relay (4) in closed mode The charge amount and voltage of the inverter capacitor (6) decrease due to the operation of the high-voltage electrical components that were receiving power from the high-voltage battery (1). While the vehicle is stopped, only high-voltage electrical components such as the LDC (Low-Voltage DC-DC Converter) (9) and the air conditioner compressor (10) use the power of the inverter capacitor (6), so the inverter capacitor (6) ) has a relatively low voltage drop rate (see Figure 2).

차량의 주행모드가 차속이 증가하는 가속주행모드라고 판단되면, 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압값이 제2 기준전압 이상 하강할 때 배터리릴레이(4)가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단한다. If the driving mode of the vehicle is determined to be an acceleration driving mode in which the vehicle speed increases, it is determined that the battery relay 4 has switched from the closed mode to the open mode when the voltage value of the inverter capacitor 6 falls above the second reference voltage. do.

가속주행모드로 주행하는 중에 배터리릴레이(4)가 오픈 모드로 전환되면, 고전압배터리(1)와 인버터(5) 사이에 배터리릴레이(4)에 의한 단선이 발생하고 고전압 사용부품의 구동에 의해 인버터 캐패시터(6)의 충전량 및 전압이 하락하게 된다. 가속주행중에는 LDC(9) 및 에어컨 컴프레서(10) 등의 고전압 전장부품 외에 특히 전기모터(7)의 구동에 의해 인버터 캐패시터(6)의 전력이 소모되므로 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압이 순간적으로 급락하게 되고(도 3 참조), 정차모드 대비 빠른 속도로 캐패시터(6)의 전력이 소모된다. If the battery relay (4) switches to open mode while driving in acceleration mode, a disconnection occurs between the high-voltage battery (1) and the inverter (5) by the battery relay (4), and the inverter is The charge amount and voltage of the capacitor 6 decrease. During acceleration, the power of the inverter capacitor 6 is consumed by the driving of the electric motor 7 in addition to high-voltage electrical components such as the LDC 9 and the air conditioner compressor 10, so the voltage of the inverter capacitor 6 momentarily decreases. It drops sharply (see FIG. 3), and the power of the capacitor 6 is consumed at a faster rate than in the stop mode.

여기서 상기 제2 기준전압은 상기 제1 기준전압보다 일정치 이상 큰 전압값으로 설정된다. 예를 들어, 상기 제1 기준전압은 30V로 설정될 수 있고 상기 제2 기준전압은 150V로 설정될 수 있다. 상기 제1 및 제2 기준전압은, 배터리릴레이(4)가 클로즈 모드일 때의 인버터 캐패시터(6)의 정상전압값보다 작은 전압값으로 설정된다.Here, the second reference voltage is set to a voltage value that is greater than the first reference voltage by a certain amount. For example, the first reference voltage may be set to 30V and the second reference voltage may be set to 150V. The first and second reference voltages are set to a voltage value smaller than the normal voltage value of the inverter capacitor 6 when the battery relay 4 is in closed mode.

정차모드 시와 가속주행모드 시의 기준전압 값을 다르게 설정하고 상기 제1 기준전압을 제2 기준전압보다 작은 값으로 설정함으로써, 정차모드일 때에 배터리릴레이(4)의 오픈 여부를 빠르게 진단할 수 있게 되며, 가속주행모드 일 때에 배터리릴레이(4)의 오픈 여부에 대한 진단 정확도를 증대시킬 수 있게 된다. By setting the reference voltage values in the stopping mode and the acceleration driving mode differently and setting the first reference voltage to a value smaller than the second reference voltage, it is possible to quickly diagnose whether the battery relay 4 is open in the stopping mode. This makes it possible to increase the accuracy of diagnosing whether the battery relay 4 is open in acceleration driving mode.

그리고 차량의 주행모드가 차속이 감소하는 회생제동모드(혹은 감속주행모드)라고 판단되면, 상기 인버터 캐패시터(6)의 전압값이 제3 기준전압 이상 상승할 때 배터리릴레이(4)가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단한다. Also, if the driving mode of the vehicle is determined to be a regenerative braking mode (or deceleration driving mode) in which the vehicle speed is reduced, the battery relay 4 is switched in the closed mode when the voltage value of the inverter capacitor 6 rises above the third reference voltage. It is judged that it has switched to open mode.

운전자가 가속페달에서 발을 떼고 관성주행(타행주행)을 하거나 또는 브레이크페달을 밟아 감속주행(제동주행)을 하는 경우, 배터리릴레이(4)가 오픈(오프)된 상태에서 회생제동에 의해 전기모터(7)에 역기전력이 걸려 인버터 캐패시터(6)의 전압 및 충전량이 상승하게 된다. 따라서 전기자동차가 회생제동모드로 주행하는 경우 인버터 캐패시터(6)의 전압값이 제3 기준전압 이상 상승하게 되면 배터리릴레이(4)가 오픈 모드로 전환된 것으로 판단할 수 있다. When the driver takes his or her foot off the accelerator pedal and coasts (coasting) or decelerates (braking) by stepping on the brake pedal, the electric motor is activated by regenerative braking with the battery relay (4) open (off). Back electromotive force is applied to (7), causing the voltage and charge of the inverter capacitor (6) to increase. Therefore, when the electric vehicle is driven in regenerative braking mode, if the voltage value of the inverter capacitor 6 rises above the third reference voltage, it can be determined that the battery relay 4 has been switched to open mode.

여기서 상기 제3 기준전압은 상기 제2 기준전압보다 설정치 이상 큰 전압값으로 설정된다. 예를 들어 상기 제3 기준전압은 인버터 캐패시터(6)의 정상전압보다 50V 정도 큰 전압값으로 설정될 수 있다. 배터리릴레이(4)가 클로즈 모드일 때 즉, 인버터 캐패시터(6)의 전력이 고전압 전장부하에 의해 소모되지 않을 때에 인버터 캐패시터(6)의 전압값이, 인버터 캐패시터(6)의 정상전압 값이다. Here, the third reference voltage is set to a voltage value that is greater than the second reference voltage by a set value. For example, the third reference voltage may be set to a voltage value that is approximately 50V greater than the normal voltage of the inverter capacitor 6. When the battery relay 4 is in closed mode, that is, when the power of the inverter capacitor 6 is not consumed by a high-voltage electric load, the voltage value of the inverter capacitor 6 is the normal voltage value of the inverter capacitor 6.

이와 같이 차량의 주행모드에 따른 인버터 캐패시터(6)의 전압 추이를 기준으로 배터리릴레이(4)가 오픈 모드로 전환되는 것을 판단할 수 있으며, 상기 배터리릴레이(4)가 오픈되어 전기모터(7)의 구동전원이 실질적으로 상실된 것으로 판단되면 차량을 셧다운시킴으로써 주행안전성 및 운전자 안전을 확보하도록 한다. In this way, it can be determined that the battery relay 4 is switched to open mode based on the voltage trend of the inverter capacitor 6 according to the driving mode of the vehicle, and the battery relay 4 is opened to operate the electric motor 7. If it is determined that driving power has been substantially lost, the vehicle is shut down to ensure driving safety and driver safety.

차량을 셧다운 제어하는 단계(상기 제4단계)는, 차량의 주행가능 여부를 표시하는 레디램프를 오프시키는 단계와, 차속이 0(zero)이 되면 차량의 변속레버를 주행단(D단)에서 주차단(P단)으로 이동시키고 파킹브레이크를 온(ON) 시키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. The step of controlling the shutdown of the vehicle (the fourth step) includes turning off the ready lamp that indicates whether the vehicle can be driven, and when the vehicle speed reaches 0 (zero), the shift lever of the vehicle is shifted from the drive range (D range). This may include moving to the parking range (P range) and turning on the parking brake.

차량을 셧다운시키기 전에, 먼저 계기판에 표시되는 레디램프를 오프시켜 운전자에게 차량이 주행 불가상태임을 인지시킨다. 상기 레디램프는 차량이 주행 가능한 상태일 때 온(ON) 제어되어 점등된다. Before shutting down the vehicle, the ready lamp displayed on the instrument panel is first turned off to let the driver know that the vehicle is in an undriveable state. The ready lamp is controlled to ON and lights up when the vehicle is in a drivable state.

차량이 주행불가 상태임을 인지한 운전자는, 차량이 정차되면 주차를 위해 차량의 변속레버를 주차단(P단)으로 쉬프트 제어하고 파킹브레이크를 온(ON) 제어하여 차륜이 회전되지 않도록 잠금시킨다. The driver, who recognizes that the vehicle is in a non-driving state, shifts the vehicle's shift lever to the park range (P range) and turns the parking brake on to lock the wheels so that they do not rotate, in order to park the vehicle when the vehicle is stopped.

아울러 전자식 변속레버(SBW)를 장착한 전기자동차의 경우 차속이 감속되어 정차 수준의 일정 차속(예를 들어, 2kph) 이하가 되면 변속레버가 주차단으로 자동 쉬프트되며, 그에 따라 경사로에서 차량 밀림을 방지할 수 있게 된다. In addition, in the case of an electric vehicle equipped with an electronic shift lever (SBW), when the vehicle speed decreases and reaches a certain vehicle speed below the stopping level (for example, 2 kph), the shift lever is automatically shifted to park, thereby preventing the vehicle from being pushed off the slope. It can be prevented.

여기서 도 4를 참조하여 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 과정을 정리하면 다음과 같다. Here, with reference to FIG. 4, the control process when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected is summarized as follows.

도 4에 나타낸 바와 같이, 전기자동차의 레디 상태에서 BMS(8)의 통신 타임아웃이 발생하고 인버터 캐패시터의 전압 변동이 발생하면 차량의 주행모드를 판단한다. 차량이 정차중(차속=0)이면 인버터 캐패시터의 전압 하강값이 제1 기준전압 이상이 될 때 차량을 셧다운시키고, 차량이 주행중(차속≠0)이면 가속 여부에 따라 주행모드를 판단한다. 차량이 가속주행중(가속도>0)이면 인버터 캐패시터의 전압 하강값이 제2 기준전압 이상이 될 때 차량을 셧다운시키고, 차량이 회생제동중이면 인버터 캐패시터의 전압 상승값이 제3 기준전압 이상이 될 때 차량을 셧다운시킨다. As shown in FIG. 4, when a communication timeout of the BMS 8 occurs in the ready state of the electric vehicle and a voltage change in the inverter capacitor occurs, the driving mode of the vehicle is determined. If the vehicle is stopped (vehicle speed = 0), the vehicle is shut down when the voltage drop value of the inverter capacitor becomes more than the first reference voltage, and if the vehicle is running (vehicle speed ≠ 0), the driving mode is determined depending on whether or not it is accelerating. If the vehicle is accelerating (acceleration > 0), the vehicle is shut down when the voltage drop value of the inverter capacitor becomes more than the second reference voltage, and if the vehicle is under regenerative braking, the voltage rise value of the inverter capacitor becomes more than the third reference voltage. When shutting down the vehicle.

차량을 셧다운시킬 때는, 먼저 레디램프를 오프시켜 운전자에게 차량이 주행 불가상태임을 인지시킨다. 차량이 주행불가한 상태임을 인지한 운전자는, 차속이 0(zero)이 되면 차량의 변속레버를 주행단에서 주차단으로 쉬트프시키고 파킹브레이크를 온 작동시킨다.When shutting down a vehicle, the ready lamp is first turned off to let the driver know that the vehicle is in an undriveable state. The driver, who recognizes that the vehicle is in an undriveable state, shifts the vehicle's shift lever from drive to park and turns on the parking brake when the vehicle speed reaches zero.

회생제동모드로 주행 시 일시적으로 주행이 가능하기는 하나, 전기모터에 걸리는 역기전력을 지속적으로 허용할 경우 인버터 파워모듈의 소손 등이 우려되므로 즉시 차량을 셧다운시켜서 인버터 작동을 종료하는 것이 필요하다. Although it is possible to drive temporarily when driving in regenerative braking mode, if the back electromotive force applied to the electric motor is continuously allowed, there is a risk of damage to the inverter power module, so it is necessary to immediately shut down the vehicle and end the inverter operation.

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 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.As the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and modifications by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following patent claims are made. Improvements are also included in the scope of the present invention.

1 : 고전압배터리
2 : 배터리퓨즈
4 : 배터리릴레이
5 : 인버터
6 : 인버터 캐패시터
7 : 전기모터
8 : BMS
11 : 저전압배터리
1: High voltage battery
2: Battery fuse
4: Battery relay
5: inverter
6: Inverter capacitor
7: Electric motor
8:BMS
11: Low voltage battery

Claims (6)

BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 배터리릴레이를 통해 고전압배터리의 전력을 공급받아 구동되는 모터를 이용하여 주행하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법으로서,
전기자동차의 레디 상태에서, 상기 BMS의 통신 타임아웃이 발생하면, 상기 고전압배터리로부터 인가되는 전류를 변환시켜 상기 모터에 공급하는 인버터와 상기 고전압배터리로부터 인가되는 전류를 상기 인버터에 인가하는 배터리릴레이 사이에 연결된 인버터 캐패시터의 전압을 검출하여 상기 캐패시터의 전압 변동이 발생하는지 여부를 판단하는 제1단계;
상기 제1단계에서 캐패시터의 전압 변동이 발생한 것으로 판단되면 차량의 주행모드를 정차모드와 가속주행모드 및 회생제동모드 중 어느 하나로 구분하여 판단하는 제2단계;
상기 캐패시터의 전압 변동값이 상기 제2단계에서 판단한 차량의 주행모드에 설정된 기준전압 이상이면 상기 배터리릴레이가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단하는 제3단계;
상기 배터리릴레이가 오픈 모드로 전환된 것으로 판단되면 차량을 셧다운시키는 제4단계;
를 포함하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법.
A control method when the BMS power is disconnected in an electric vehicle that runs using a motor supplied with power from a high-voltage battery and driven through a battery relay controlled by a BMS (Battery Management System), comprising:
In the ready state of the electric vehicle, when a communication timeout of the BMS occurs, between an inverter that converts the current applied from the high-voltage battery and supplies it to the motor and a battery relay that applies the current applied from the high-voltage battery to the inverter. A first step of detecting the voltage of an inverter capacitor connected to and determining whether a voltage change in the capacitor occurs;
If it is determined that the voltage of the capacitor has changed in the first step, a second step of determining the vehicle's driving mode as one of a stop mode, an acceleration driving mode, and a regenerative braking mode;
A third step of determining that the battery relay has switched from a closed mode to an open mode if the voltage change value of the capacitor is greater than the reference voltage set in the driving mode of the vehicle determined in the second step;
A fourth step of shutting down the vehicle when it is determined that the battery relay has been switched to open mode;
Control method when the BMS power of an electric vehicle is disconnected, including.
청구항 1에 있어서,
상기 제2단계에서 판단한 차량의 주행모드가 정차모드일 때, 상기 제3단계에서는 캐패시터의 전압이 제1 기준전압 이상 하강하면 상기 배터리릴레이가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법.
In claim 1,
When the driving mode of the vehicle determined in the second step is the stop mode, in the third step, if the voltage of the capacitor falls above the first reference voltage, it is determined that the battery relay has switched from the closed mode to the open mode. Control method when the BMS power of an electric vehicle is disconnected.
청구항 2에 있어서,
상기 제2단계에서 판단한 차량의 주행모드가 가속주행모드일 때, 상기 제3단계에서는 캐패시터의 전압이 제2 기준전압 이상 하강하면 상기 배터리릴레이가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단하며, 상기 제2 기준전압은 상기 제1 기준전압보다 일정치 이상 큰 전압값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법.
In claim 2,
When the driving mode of the vehicle determined in the second step is the acceleration driving mode, in the third step, if the voltage of the capacitor falls more than the second reference voltage, it is determined that the battery relay has switched from the closed mode to the open mode, A control method in case of BMS power disconnection of an electric vehicle, characterized in that the second reference voltage is set to a voltage value that is greater than the first reference voltage by a certain amount.
청구항 3에 있어서,
상기 제2단계에서 판단한 차량의 주행모드가 회생제동모드일 때, 상기 제3단계에서는 캐패시터의 전압이 제3 기준전압 이상 상승할 때 상기 배터리릴레이가 클로즈 모드에서 오픈 모드로 전환된 것으로 판단하며, 상기 제3 기준전압은 상기 제2 기준전압보다 설정치 이상 큰 전압값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법.
In claim 3,
When the driving mode of the vehicle determined in the second step is the regenerative braking mode, in the third step, when the voltage of the capacitor rises above the third reference voltage, it is determined that the battery relay has switched from the closed mode to the open mode, A control method in case of BMS power disconnection of an electric vehicle, characterized in that the third reference voltage is set to a voltage value greater than the second reference voltage by a set value.
청구항 1에 있어서,
상기 제4단계는,
차량의 주행가능 여부를 표시하는 레디램프를 오프시켜 차량이 주행불가상태임을 나타내는 단계;
차속이 0(zero)이 되면 차량의 변속레버를 수동으로 주행단(D단)에서 주차단(P단)으로 쉬프트시키고 파킹브레이크를 수동으로 온(ON) 작동시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법.
In claim 1,
The fourth step is,
Turning off a ready lamp indicating whether the vehicle is drivable to indicate that the vehicle is in a drivable state;
When the vehicle speed reaches 0 (zero), manually shifting the shift lever of the vehicle from drive range (D range) to park range (P range) and manually turning on the parking brake;
A control method when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected, comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 제4단계는,
차량의 주행가능 여부를 표시하는 레디램프를 오프시켜 차량이 주행불가상태임을 나타내는 단계;
전자식 변속레버(SBW)가 장착되어 있는 경우 차속이 감속되어 일정 차속 이하가 되면 상기 변속레버를 주행단에서 주차단으로 자동 쉬프트시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 BMS 전원 단선시 제어 방법.
In claim 1,
The fourth step is,
Turning off a ready lamp indicating whether the vehicle is drivable to indicate that the vehicle is in a drivable state;
If an electronic shift lever (SBW) is installed, automatically shifting the shift lever from drive to park when the vehicle speed is reduced to a certain speed or less;
A control method when the BMS power supply of an electric vehicle is disconnected, comprising:
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