1. 에너지 기본개념
전기차에서 용량을 산출하는 에너지는 총 3가지 개념으로 구분할 수 있습니다. 배터리 셀, LV Batt 용량을 얘기할때 공칭전압을 대부분 사용하기 때문에 기존부터 사용해왔던 배터리 용량 기준인 Capacity(단위: Ah)를 사용합니다. 전기를 공급/소비하는 양을 측정하는 절대적인 기준은 Energy(단위: kWh(Wh))를 사용합니다. 전기요금을 측정하는 전력량계, 가정에서 사용하는 에어컨, 리모콘 등의 가전기기등의 소모량을 측정해서 사용자에게 보여주는 단위는 모두 Energy 단위인것을 알 수 있습니다.
배터리셀의 경우 직렬로 N개만큼 연결하여 전압을 N배 상승할수 있으며, 병렬로 N개만큼 연결하여 Capacity를 N배만큼 증가할 수 있습니다. 셀->모듈->팩 또는 셀->팩으로 전기차에 조립되는 배터리팩을 구성하게 됩니다. 전기차에서 요구하는 총 주행가능거리를 만족하기 위해 배터리회사들은 셀 용량의 크기에 따라 3P100S(3개병렬,100개직렬)부터 1P120S(1개병렬,120개직렬)등 다양한 구조를 적용하여 배터리팩을 제작합니다. 배터리팩의 순간전력인 Power를 진단 및 제어하여 충전 Power, 방전 Power를 진단 및 제어하게되고 최종적으로 Energy인 충전용량, 충전가능용량, 방전용량, 방전가능용량을 제어할 수 있는것입니다.
2. 소비(방전) 에너지 흐름도 (소비전력 단위 : kW)
배터리팩에 충전된 에너지를 사용하여 모터를 구동하던지 에어컨/히터를 사용하기 위해 공조를 동작할 수 있습니다. 구동을 위해 모터에서 사용하는 전력은 MCU가 차량속도에 따른 소비전력 Table에 의거한 소비전력현황을 VCU와 공유하여 이상유무 발생시 모터부 HVIL를 동작합니다. 유저가 에어컨/히터 설정한 값을 HVAC을 통해서 EHVCU로 전달하여 고전압 E-Comp가 동작하여 사용하는 전력을 VCU와 공유하여 이상유무 발생시 E-Comp부 HVIL를 동작합니다.
캠핑장비들에게 전원을 공급하기 위해 EVCC에 V2L 고전압 커넥터(콤보 Type)이 장착(부하연결)되면 OBC는 인버팅(DC->AC 변환)합니다.
대부분의 전력소모량은 VCU에게 공유되어 VCU가 동작상태, 이상유무를 판단하지만 BMS가 알고있어야 하거나 필요한 내용은 CAN DATA뿐만 아니라 Hardware Wiring을 통해 Analog 신호로 공유받습니다.
BMS는 배터리팩의 전류센서를 통해 흐르는 방전전류를 측정하고 배터리팩 전압을 고려하여 전력으로 환산한 순간전력현황을 VCU와 공유하여 이상유무 발생시 배터리부 HVIL를 동작합니다.
BMS는 방전중, 방전종료시 셀 전압을 모니터링하여 방전한계전압에 근접하게 되는 경우 Warning을 각 제어기들에게 공유하고 방저한계전압에 도달한 경우 Fault로 PRA Relay를 차단하게 됩니다.
3. 잔여충전(Regen) 에너지 흐름도 (충전전력 단위 : W)
Regen으로 브레이크가 동작하게 되면 VCU가 브레이크 램프를 On하고 BCM이 브레이크 램프 상태를 모니터링하며 EBU는 MCU에게 브레이크가 동작했다는 정보를 공유합니다. VCU와 MCU는 FCM의 Inteligent Auto Cruise Control(IACC) 신호를 모니터링하여 앞차와의 차간거리로 인한 브레이크 동작유무를 확인하고 회생제동의 오작동이 없도록 구현합니다. 구동중인 모터 운동에너지의 일부는 열에너지로 소모되고 잔여 운동에너지는 전기에너지로 변환하는 회생제동이 동작하게 됩니다. MCU가 회생제동을 각 제어기들로 알리고 VCU와 BMS는 회생제동으로 발생한 Regen 전력을 HV Batt에 충전합니다. 회생제동의 강도는 ICM에서 설정하거나 별도의 Up/Down 스위치로 설정할 수 있습니다. 도심지를 운전하는 경우 브레이크 페달을 밟는 횟수가 많아 회생제동으로 잔여충전이 가능하기 때문에 총 주행거리가 증가되는 효과를 볼 수 있습니다.
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