KR100279433B1 - 전기 자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전 제어방법 - Google Patents

전기 자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전 제어방법 Download PDF

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Abstract

사용자에 의한 배터리 충전 신호에 따라 배터리의 충전 및 각 운행 조건에 따른 배터리의 상태를 확인하여 배터리의 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 한 전기자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전제어 방법에 관한 것으로, 배터리 관리제어 방법은 사용자에 의한 시동 키 삽입이나 외부 전원이 입력될 때 시스템을 초기화하여 충전 모드인지를 판단하는 단계와, 상기 단계에서 충전 모드가 아닐 경우에는 배터리의 상태를 확인하고 팩 배터리 전류를 검출하여 배터리의 충전 상태를 연산하는 단계와, 상기 단계에서 충전 모드일 경우에는 배터리 상태에 따라 단계별로 배터리를 충전하는 단계로 이루어지며, 배터리 충전제어 방법은 배터리 충전 전원을 공급하기 위하여 사용자에 의한 커넥터의 접속이 있을 경우 시스템을 초기화하여 초기 배터리 상태를 확인한 다음 어떤 상태의 충전 모드인지를 판단하는 단계와, 상기 단계에서 80% 충전 모드일 경우에는 제 1 단계 충전을 하여 충전을 종료하고 사이클 수를 카운트 하는 단계와, 상기 단계에서 100% 충전 모드일 경우에는 제 1, 제 2, 제 3 단계 충전을 하여 충전을 종료하고 사이클 수를 카운트하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전 제어방법
본 발명은 전기 자동차의 배터리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자에 의한 배터리 충전 신호에 따라 배터리를 충전할 것인가를 판단하여 배터리를 충전하며 또한 충전을 하지 않을 경우에는 각 운행 조건에 따라 배터리 에너지를 제어하며 배터리의 상태를 확인하여 사용자가 알 수 있도록 함으로써 배터리의 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 한 전기 자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전 제어방법에 관한 것이다.
현재의 자동차용 원동기로 사용하는 가솔린 기관을 비롯한 내연기관은 연료를 실린더 안에서 연소시켜 이 때 발생하는 열에너지를 동력으로 이용하고 있다.
따라서 그 배기 가스에는 연소에 따른 질소 산화물과, 불완전 연소로 인한 일산화탄소 또는 탄화수소 등 유해한 성분이 함유되어 있다.
이러한 성분은 차량의 증가와 더불어 대기를 오염하고 인체에 해롭기 때문에 공해 문제로 되어 있다.
이에 대한 대책으로 가솔린 자동차는 의무적으로 유해 성분을 감소시켜야 하므로 여러 가지 배기 가스 정화장치가 부착되어 있다.
그러나 이 정화장치의 능력에는 한계가 있으며 배기 가스에 함유된 유해 성분을 완전히 제거할 수는 없다.
이 배기 가스 대책의 일환으로 주목된 것이 소음이 적고 배기 가스를 전혀 내지 않는 전기 자동차이다.
전기 자동차는 가솔린 자동차가 발명되기 전부터 실용화되었으나 가솔린 자동차가 발달됨에 따라 자동차로서의 가속성능, 등판성능, 주행성능, 최고속도 등의 성능 면에서 떨어지기 때문에 점차 자취를 감추었다.
그러나 가솔린 자동차의 공해 대책의 하나로 일단 자취를 감추었던 전기 자동차가 다시 주목을 받게 된 것이다.
전기 자동차의 동력원인 배터리는 가솔린 자동차의 연료에 해당한다.
이 전기 자동차용 배터리는 1회 충전 주행거리를 좌우하는 에너지 밀도가 크고, 또 최고속도, 가속성능, 등판성능 등 최고 출력을 좌우하는 출력 밀도가 커야 한다.
이와 같이 배터리의 성능은 전기 자동차의 성능과 직접 관계되며, 전기 자동차의 성능을 향상시키기 위해서는 배터리의 성능이 우수해야 한다.
상기와 같은 전기 자동차에서의 배터리 관리 제어방법은 도 11 에서 알 수 있는 바와 같이 배터리(1)의 직류 전원을 인버터(2)를 통해 교류 전원으로 변환한 다음 이 전원으로 모터(3)를 구동하여 전기 자동차를 운행하였으며 충전 시에는 사용자가 외부 교류 전원을 배터리 충전기(4)에 인가하면 이 교류 전원을 이용하여 배터리를 충전하였다.
전술한 바와 같은 종래의 방법에서는 배터리의 충전 상태에 따른 정확한 배터리 관리가 이루어지지 않아 배터리 에너지를 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 배터리 충전방법은 배터리의 상태에 관계없이 단순히 외부 전원으로 충전을 하였기 때문에 배터리 상태에 따른 적정한 충전 제어를 하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 배터리의 충전 상태에 따른 정확한 관리와 배터리 상태에 따른 적정한 충전을 통해 배터리의 에너지를 효율적으로 이용할 수 있도록 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 사용자에 의한 시동 키 삽입이나 외부 전원이 입력될 때 시스템을 초기화하여 충전모드인지를 판단하는 단계와, 상기 단계에서 충전모드가 아닐 경우에는 배터리의 상태를 확인하고 팩 배터리 전류를 검출하여 배터리의 충전 상태를 연산하는 단계와, 상기 단계에서 충전모드일 경우에는 배터리 상태에 따라 단계별로 배터리를 충전하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 배터리 충전 전원을 공급하기 위하여 사용자에 의한 커넥터의 접속이 있을 경우 시스템을 초기화하여 초기 배터리 상태를 확인한 다음 어떤 상태의 충전모드인지를 판단하는 단계와, 상기 단계에서 80% 충전모드일 경우에는 제1단계 충전을 하여 충전을 종료하고 사이클수를 카운트하는 단계와, 상기 단계에서 100% 충전모드일 경우에는 제 1, 제 2, 제 3 단계 충전을 하여 충전을 종료하고 사이클수를 카운트하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제1도는 전기 자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전 제어장치를 도시한 블록 구성도이고,
제2도는 본 발명인 전기 자동차의 배터리 관리 제어방법을 도시한 동작 순서도이고,
제3도는 본 발명인 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법을 도시한 동작 순서도이고,
제4도는 제3도의 초기 배터리 상태를 확인하는 방법을 도시한 동작 순서도이고,
제5도, 제6도, 제7도는 제3도의 배터리 상태를 확인하는 방법을 도시한 동작 순서도이고,
제8도는 제5도의 제 1, 제 2 단계 충전 기준 전압을 연산하는 방법을 도시한 동작 순서도이고,
제9도는 제3도의 배터리 충전이 완료되었는지를 확인하는 방법을 도시한 동작 순서도이고,
제10도는 각 충전 상태에 따른 배터리의 충전 특성을 나타낸 파형 신호도이고,
제11도는 종래의 배터리 충전 제어장치를 도시한 블록 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 11 에서 알 수 있는 바와 같이 전기 자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전 제어장치는 배터리(10)와, 인버터(20), 모터(30), 배터리 관리 시스템(40), 배터리 충전기(50)로 이루어진다.
배터리(10)는 전기 자동차의 구동을 위한 전원을 공급하며, 외부 전원이나 보조 배터리 전원에 의해 충전되고 전기 자동차의 구동시 방전을 한다.
인버터(20)는 스위칭 소자로 이루어지며, 전기 자동차의 구동을 위한 배터리 방전 시에는 배터리의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 공급하고 배터리의 충전 시에는 외부 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 배터리를 충전한다.
모터(30)는 상기 배터리(10)의 전원에 의해 회전되어 전기 자동차의 구동을 위한 동력을 공급한다.
배터리 관리 시스템(40)은 상기 배터리(10)의 상태를 파악하여 그에 따른 정보를 사용자가 알 수 있도록 하며 배터리(10)를 충전하기 위하여 사용자가 외부 교류 전원 공급을 위한 커넥터를 접속할 때의 그라운드 레벨 신호에 따라 배터리(10)의 전반적인 동작을 제어한다.
배터리 충전기(50)는 상기 배터리 관리 시스템(40)의 신호에 따라 동작하여 배터리(10)의 상태에 따라 단계적으로 배터리(10)를 충전시키다.
상기와 같이 구성된 전기 자동차의 배터리 관리 및 배터리 충전 제어장치에서 전기 자동차의 배터리 관리 제어방법을 도 2 를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
사용자가 전기 자동차의 운행을 위해 시동키를 온 하거나 배터리 충전을 위해 외부 교류 전원 또는 보조 충전기의 전원을 공급하기 위한 커넥터를 접속할 경우 시스템 바이어스 전원을 온 함과 동시에 시스템을 초기화한다(S1).
이후, 배터리 관리 시스템(40)에서는 배터리(10)를 충전하기 위한 외부 전원을 공급하기 위하여 사용자가 커넥터를 연결하였는지를 그라운드 레벨을 통해 검출하여 충전모드인지를 판단한다(S2).
상기 단계(S2)에서 충전모드가 아닐 경우에는 배터리(10)의 상태를 확인하여 (S3) 전기 자동차의 운행 상태에 따른 배터리(10)의 전원 공급을 제어하며 팩 배터리의 전류를 검출하여 배터리(10)의 충전 상태를 계산한다(S4)
이때 배터리 관리 시스템(40)은 상기에서 계산된 배터리(10)의 충전 상태를 사용자가 알 수 있도록 차량의 클러스트에 표시하여 준다.
또한, 상기 단계(S2)에서 사용자에 의해 외부 전원 공급을 위한 커넥터가 접속되어 충전모드일 경우 배터리 관리 시스템(40)에서는 초기 배터리 상태를 확인하여(S5) 배터리 충전이 필요한지를 판단한다.
상기에서 충전이 필요할 경우에는 베터리 관리 시스템(40)은 소정의 제어신호를 출력하여 배터리 충전기(50)를 동작시킴과 동시에 인버터(20)의 직류 스위치를 온 한다.
그러면 배터리 충전기(50)는 외부 인가 전원의 모든 전력을 이용한 전 전력 충전을 하며(S6) 이때의 배터리 상태를 확인하여(S7) 충전 전압이 제 1 단계 충전 기준 전압을 만족하는 경우에는 일정한 전류(0.1C)를 이용한 일정 전류(0.1C) 충전을 한다(S8).
상기 단계(S8)에서 일정 전류(0.1C) 충전을 하여 이때의 배터리 상태를 확인한(S9) 후 충전 전압이 제 2 단계 충전 기준 전압을 만족하는 경우에는 일정한 전류(0.05C)를 이용한 일정 전류(0.05C) 충전을 한다(S10).
상기 단계(S10)에서 일정 전류(0.05C) 충전을 하여 이때의 배터리 상태를 확인하여(S11) 충전 전압이 제 3 단계 충전 기준 전압을 만족하는 경우 충전 완료를 확인한(S12) 후 충전을 종료할 것인지를 판단한다(S13)
상기 단계(S13)에서 충전 종료 조건이 아닐 경우에는 상기 일정 전류(0.05C) 충전을 하여(S10) 이때의 배터리 상태를 확인하며(S11) 충전 종료 조건이면 이때의 충전 상태를 사용자가 알 수 있도록 충전 상태를 표시한(S14) 뒤 충전모드인지를 판단한다(S2).
또한, 도 3을 참조로 하여 또 다른 발명인 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
전기 자동차의 운행중 배터리의 전위가 부족하여 사용자가 배터리(10)를 충전하기 위하여 외부 교류 전원 커넥터를 삽입하면 이때 공급되는 전원에 의해 바이어스 온 됨과 동시에 시스템이 초기화된다(S100).
이후, 프리-차지 버스(Pre-Charge Bus)를 통해 시스템상의 캐패시터가 초기 충전되어 전원 공급에 따른 초기 과도 현상을 방지하여 시스템의 동작을 안정화시킨다.
또한, 배터리 관리 시스템(40)의 신호에 따라 인버터(30)의 직류 스위치와 교류 릴레이가 스위칭 온 된다.
이때 배터리 관리 시스템(40)은 초기 배터리의 상태를 확인하며(S200) 사용자에 의한 충전모드 선택 스위치의 위치가 어느 충전모드인지를 판단한다(S300).
상기 단계(S300)에서 충전모드 선택 스위치의 위치가 80% 충전모드일 경우에는 외부 전원의 전 전력을 이용한 전 전력 충전을 하여(S400) 이때의 배터리 상태를 확인한(S500) 뒤 검출된 배터리 전압(Vb)과 제 1 단계 충전 기준 전압(Vcp_cc1)을 비교 판단한다(S600).
상기 단계(S600)에서 검출된 배터리 전압(Vb)이 제 1 단계 충전 기준 전압보다 작을 경우에는 상기 전 전력 충전을 하며(S400) 검출된 배터리 전압(Vb)이 제 1 단계 충전 기준 전압보다 크거나 같을 경우에는 사용자가 배터리 충전 완료를 알수 있도록 차량의 클러스트 상에 표시하여 주며 이때의 충전 사이클을 카운트한다(S1800).
상기 단계(S300)에서 사용자가 충전모드 선택 스위치를 100% 충전모드에 위치하였을 경우에는 상기와 같이 외부 전원의 전 전력을 이용한 전 전력 충전을 하여(S700) 이때의 배터리 상태를 확인한다(S800).
이후, 검출된 배터리 전압(Vb)과 제 1 단계 충전 기준 전압(Vcp_cc1)을 비교 판단한다(S900).
상기 단계(S900)에서 검출된 배터리 전압(Vb)이 제 1 단계 충전 기준 전압(Vcp_cc1)보다 작을 경우에는 상기 전 전력 충전을 하며(S700) 검출된 배터리 전압(Vb)이 제 1 단계 충전 기준 전압(Vcp_cc1)보다 크거나 같을 경우에는 일정한 전류(0.1C)를 이용하여 일정 전류(0.1C) 충전을 한(S1000) 뒤 이때의 배터리 상태를 확인한다(S1100).
이후, 검출된 배터리 전압(Vb)과 제 2 단계 충전 기준 전압(Vcc1_cc2)과 비교 판단한다(S1200).
상기에서 일정한 전류(0.1C)를 캐패시터의 용량으로 설정한 것은 각 배터리의 용량에 따른 일정한 비율의 전류를 나타내기 위하여 설정된 값이다.
상기 단계(S1200)에서 검출된 배터리 전압(vb)이 제 2 단계 충전 기준 전압(Vcc1_cc2)보다 작을 경우에는 일정 전류(0.1C) 충전을 하며(S1000) 검출된 배터리 전압(Vb)이 제 2 단계 충전 기준 전압(Vcc1_cc2)보다 크거나 같을 경우에는 타이머를 작동하여 제 3 단계 충전 시간(Tcc2)을 카운트한다(S1300).
이와 동시에 일정한 전류(0.05C)를 이용한 일정 전류(0.05C) 충전을 하여(S1400) 이때의 배터리 상태를 확인함(S1500)과 동시에 충전 완료를 확인하여(S1600) 검출된 배터리 전압이 충전 종료 조건에 맞는지를 판단한다(S1700).
상기 단계(S1700)에서 검출된 배터리 전압이 충전 종료 조건이 아닐 경우에는 상기 일정 전류(0.05C) 충전을 하며(S1400) 검출된 배터리 전압이 충전 종료 조건을 만족하는 경우에는 사용자가 배터리 충전 완료를 알 수 있도록 차량의 클러스트 상에 표시하여 주며 이때의 충전 사이클을 카운트한다(S1800).
상기 단계(S1800)에서 충전 사이클을 카운트하는 것은 배터리의 계속적인 충방전으로 인한 배터리 내부 저항 증가를 보상하기 위한 것이다.
상기 단계(S200)에서 초기 배터리 상태를 확인하는 방법을 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
사용자가 배터리(10)를 충전하기 위하여 외부 전원 공급을 위한 커넥터를 삽입하면 시스템의 초기화 이후(제3도의 S100) 배터리 관리 시스템(40)은 초기 팩 배터리의 전압(Vb_pack)을 검출하여(S210) 배터리(10)가 완전 충전 상태인지를 다음의식에 의해 판단한다(S220).
Vb_pack≥1.38×N
여기서 N 은 전기 자동차에 탑재된 셀(Cell)의 개수이다.
상기 단계(S220)에서 배터리가 완전 충전 상태일 경우에는 차량의 클러스트상에 배터리가 고장이라는 신호와 함께 사용자가 배터리를 확인하도록 하는 배터리 확인 신호를 출력하여 사용자가 배터리를 확인하도록 하고(S260) 배터리가 완전 충전 상태가 아닐 경우에는 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 배터리 이상 전압 상태인지를 다음의 식에 의해 판단한다(S230).
Vb_pack≥1×N
상기 단계(S230)에서 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 배터리 이상 전압일 경우에는 상기와 같이 차량의 클러스트 상에 배터리가 고장이라는 신호와 함께 사용자가 배터리를 확인하도록 하는 배터리 확인 신호를 출력하여 사용자가 배터리를 확인하도록 하고(S260), 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 배터리 이상 전압이 아닐 경우에는 배터리 온도(Tb(i))를 검출하여(S240) 검출된 배터리 온도(Tb(i))가 충전하기에 너무 높은 배터리 온도인지를 판단한다(S250) 상기 단계(S250)에서 배터리 온도(Tb(i))가 충전하기에 너무 높은 배터리 온도일 경우에는 상기와 같이 차량의 클러스트 상에 배터리가 고장이라는 신호와 함께 사용자가 배터리를 확인하도록 하는 배터리 확인 신호를 출력하여 사용자가 배터리를 확인하도록 하고(S260) 배터리 온도(Tb(i))가 충전하기에 적정한 범위 내에 있을 경우에는 메인루틴 즉, 도 3에서의 충전모드 스위치의 위치에 따른 충전모드를 판단하는 단계(S300)를 실행한다.
또한, 도 3에서의 상기 배터리 상태를 확인하는 단계(S500, S800, S1100, S1500)에서 배터리 상태를 확인하는 방법을 도 5, 도 6, 도 7 을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
전기 자동차에 탑재된 각 배터리 모듈을 변수 i로 지정하여 초기값을 i=0로 설정한(S501) 다음 팩 배터리 전압(Vb_pack)을 검출하여 다음의 식에 의해 평균모듈 전압을 연산한다(S502).
Vb_avg = [Vb_pack]/24
이후 검출된 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 팩 배터리 기준 전압(1.40× N)인지를 판단하여(S503) 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 팩 배터리 기준 전압(1.40× N)일 경우에는 제 1 단계 충전 기준 전압(Vcp_cc1)과 제 2 단계 충전 기준 전압(Vcc1_cc2)을 연산하여(S504) 상기에서 연산된 평균 모듈 전압(Vb_avg)과 기준 모듈 전압(1.42× N)을 비교판단하고(S505), 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 팩 베터리 기준 전압(1.40× N)이 아닐 경우에는 상기에서 연산된 평균 모듈 전압(Vb_avg)과 기준 모듈 전압(1.42× N)을 비교 판단한다(S505).
상기 단계(S505)에서 연산된 평균 모듈 전압(Vb_avg)이 기준 모듈 전압(1.42× N)보다 크거나 같을 경우에는 팩 배터리에서 방출된 가스를 환기하기 위하여 모든 냉각 팬 모터를 온 한(S506) 뒤 i가 24 보다 큰지를 판단하고(S507), 연산된 평균 모듈 전압(Vb_avg)이 기준 모듈 전압(1.42× N)보다 작을 경우에는 i가 24 보다 큰지를 판단한다(S507).
상기 단계(S507)에서 i가 24 보다 크지 않을 경우에는 i번째 모듈 전압(Vb_module( i))을 검출하여(S508) i번째 모듈 전압(Vb_module( i))과 평균 모듈 전압의 차를 비교 기준 전압(Vdiff_cut)과 비교 판단한다(S509).
상기 단계(S509)에서 i번째 모듈 전압(Vb_module(i))과 평균 모듈 전압(Vb_avg)의 차가 비교 기준 전압(Vdiff_cut)보다 크거나 같을 경우에는 배터리 위험 판정을 하여(S515) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하여 주고, i+1번째 모듈을 선정하여(S516) i가 24보다 큰지를 판단하는 단계(S507)를 실행한다.
상기 단계(S509)에서 i번째 모듈 전압(Vb_module( i))과 평균 모듈 전압(Vb_avg)의 차가 비교 기준 전압(Vdiff_cut)보다 작을 경우에는 i번째 모듈 전압(Vb_module( i))이 배터리 최대 전압(Vb_max) 이상이거나 배터리 최소 전압(Vb_min) 이하인지를 판단한다(S510).
상기 단계(S510)에서 i번째 모듈 전압(Vb_module( i))이 배터리 최대 전압(Vb_max) 이상이거나 배터리 최소 전압(Vb_min) 이하일 경우에는 배터리 고장 판정을 하여(S511) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하여 줌과 동시에 시스템을 오프 하고(S512), i번째 모듈 전압(Vb_module( i))이 배터리 최대 전압(Vb_max)보다 작고 배터리 최소 전압(Vb_min) 보다 클 경우에는 i번째 모듈 전압(Vb_module( i))이 배터리 위험 최대 전압(Vb_wrn_max) 이상이거나 배터리 위험 최소 전압(Vb_wrn_min) 이하인지를 판단한다(S513).
상기 단계(S513)에서 i번째 모듈 전압(Vb_module( i))이 배터리 위험 최대 전압(Vb_wrn_max) 이상이거나 배터리 위험 최소 전압(Vb_wrn_min) 이하일 경우에는 배터리 위험 판정을 하여(S515) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하여 주며 i+1번째 모듈을 선정하여(S516) i가 24보다 큰지를 판단하는 단계(S507)를 실행하고, i번째 모듈 전압(Vb_module( i))이 배터리 위험 최대 전압(Vb_wrn_max) 보다 작고 배터리 위험 최소 전압(Vb_wrn_min) 보다 클 경우에는 배터리 정상 판정을 하여(S514) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하여 주며 i+1번째 모듈을 선정하여(S516) i가 24보다 큰지를 판단하는 단계(S507)를 실행한다.
상기와 같은 동작을 반복하여 전기 자동차에 탑재된 모든 배터리 모듈을 전압에 의해 확인한 다음에는 즉, 상기 단계(S507)에서 i가 24보다 클 경우에는 배터리의 온도를 검출하기 위한 배터리 온도 센서 수를 나타내는 변수를 j로 하여 초기 값을 j=0으로 선정한(S517) 다음 배터리의 주위 온도(Tamb)를 검출하여 j가 6보다 큰지를 판단한다(S519).
상기 단계(S519)에서 j가 6보다 크지 않을 경우에는 j번째 배터리 온도(Tb(j))를 검출하여(S520) 이때의 검출된 j번째 배터리 온도(Tb(j))를 판단한다(S521).
상기 단계(S521)에서 j번째 배터리 온도(Tb(j))가 배터리 고장 온도(Tb_cut)보다 클 경우에는 배터리 고장 판정을 하여(S522) 사용자가 알 수 있도록 클러스트상에 표시하고 시스템을 오프 하며(S523) j번째 배터리 온도(Tb(j))가 배터리 허용 최대 온도(Tb_max)보다 클 경우에는 배터리 위험 판정을 하여(S524) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하고, j+1번째 배터리를 선정하여(S531) 상기 j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)를 실행한다.
또한 상기 단계(S521)에서 j번째 배터리 온도(Tb(j))가 배터리 고장 온도(Tb_cut) 이하이고 배터리 허용 최대 온도(Tb_max) 이하일 경우에는 배터리 비교온도값(Tdiff(j)을 식 Tdiff(j)=Tb(j)-Tamb에 의해 연산하여(S525) 상기 단계(S520)에서 검출된 배터리 주위 온도(Tamb)를 판단한다(S526).
상기 단계(S526)에서 배터리 주위 온도(Tamb)가 배터리 온도 최소 기준값(5)보다 작을 경우에는 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 15+0.5[25-Tamb]보다 큰지를 판단한다(S527).
상기 단계(S527)에서 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 15+0.5[25-Tamb]보다 클 경우에는 배터리 위험 판정을 하여(S528) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하여 주며 다른 배터리(j+1)를 선정하여(S531) 상기 j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)를 실행하고, 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 15+0.5[25-Tamb]보다 크지 않을 경우에는 다른 배터리(j+1)를 선정하여(S531) 상기 j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)를 실행한다.
또한, 상기 단계(S526)에서 배터리 주위 온도(Tamb)가 배터리 온도 최소 기준값(5)과 최대 기준값(25) 사이에 있을 경우에는 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 25+0.33[5-Tamb]보다 큰지를 판단한다(S529).
상기 단계(S529)에서 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 25+0.33[5-Tamb]보다 클 경우에는 배터리 위험 판정을 하여(S528) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하여 주며 다른 배터리(j+1)를 선정하여(S531) 상기 j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)를 실행하고, 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 25+0.33[5-Tamb]보다 크지 않을 경우에는 다른 배터리(j+1)를 선정하여(S531) 상기 j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)를 실행한다.
상기 단계(S526)에서 배터리 주위 온도(Tamb)가 배터리 온도 최대 기준값(25)보다 클 경우에는 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 5+[33-Tamb]보다 큰지를 판단한다(S530).
상기 단계(S530)에서 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 5+[33-Tamb]보다 클 경우에는 배터리 위험 판정을 하여(S528) 사용자가 알 수 있도록 클러스트 상에 표시하여 주며 다른 배터리(j+1)를 선정하여(S531) 상기 j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)를 실행하고, 배터리 비교 온도값(Tdiff(j))이 5+[33-Tamb]보다 크지 않을 경우에는 다른 배터리(j+1)를 선정하여(S531) 상기 j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)를 실행한다.
상기의 동작과 같이 모든 배터리의 상태를 검출된 배터리 온도(Tb(j))에 따라 확인한 후 즉, j가 6보다 큰지를 판단하는 단계(S519)에서 j가 6보다 클 경우에는 제 1 팩 배터리 온도(Tp1), 제 2 팩 배터리 온도(Tp2), 제 3 팩 배터리 온도(Tp3)를 검출한다(S532,S533,S534).
상기에서 제 1 팩 배터리 온도(Tp1)는 제 1 배터리 온도(Tb1)를 이용하여 검출하고(S532) 제 2 팩 배터리 온도(Tp2)는 제 2, 제 3 배터리 온도(Tb2,Tb3)를 이용하여 그 평균값으로 검출하며(S533) 제 3 팩배터리 온도(Tb3)는 제 4, 제 5, 제 6 배터리 온도(Tb4,Tb5,Tb6)를 이용하여 그 평균값으로 검출한다(S534).
상기 단계(S532,S533,S534)에서 검출된 제 1, 제 2, 제 3 팩 배터리 온도(Tp1,Tp2,Tp3)를 각각 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max), 중간값(TP_mid), 최소값(Tp_min)으로 설정하여(S535) 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max)과 팩 배터리 기준 온도 최고값(35)을 비교 판단한다(S536).
상기 단계(S536)에서 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max)이 팩 배터리 기준 온도 최고값(35)보다 크지 않을 경우에는 모든 냉각 팬 모터를 오프 하고(S541) 메인 루틴을 실행하고 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max)이 팩 배터리 기준 온도 최고값(35)보다 클 경우에는 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max)을 가지는 제 3 팩 배터리의 냉각 팬 모터를 온 하여(S537) 배터리를 냉각하고 이때의 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max)과 팩 배터리 온도 중간값(Tp_mid)의 차이가 기준값(4) 이하인지를 판단한다(S538).
상기 단계(S538)에서 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max)과 팩 배터리 온도 중간값(Tp_mid)의 차이가 기준값(4) 보다 클 경우에는 메인루틴 즉, 도 3의 충전 완료 상태를 판단하는 단계(S600, S900, S1200, S1600)를 실행하고 팩 배터리 온도 최고값(Tp_max)과 팩 배터리 온도 중간값(Tp_mid)의 차이가 기준값(4) 이하일 경우에는 팩 배터리 온도 중간값(Tp_mid)과 팩 배터리 온도 최소값(Tp_min)의 차이가 기준값(4) 이상인지를 판단한다(S539).
상기 단계(S539)에서 팩 배터리 온도 중간값(Tp_mid)과 팩 배터리 온도 최소값(Tp_min)의 차이가 기준값(4) 보다 작을 경우에는 메인루틴 즉, 도 3의 충전 완료 상태를 판단하는 단계(S600, S900, S1200, S1600)를 실행하고 팩 배터리 온도 중간값(Tp_mid)과 팩 배터리 온도 최소값(Tp_min)의 차이가 기준값(4) 이상일 경우에는 팩 배터리 온도 중간값(Tp_mid)을 가지는 제 2 팩 배터리의 냉각 팬 모터를 온하여(S540) 배터리를 냉각함으로써 배터리의 온도를 최고값에서 최소값으로 빠르게 냉각하여 메인루틴 즉, 도 3의 충전 완료 상태를 판단하는 단계(S600, S900, S1200, S1600)를 실행한다.
상기 단계(S504)에서 제 1 단계 충전 기준 전압(Vcp_cc1)과 제 2 단계 충전 기준 전압(Vcc1_cc2)을 연산하는 방법을 제8도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
베터리 온도 센서를 이용하여 전기 자동차에 탑재된 모든 배터리의 온도(Tb(1)) ~ Tb(6))를 검출하여 그 평균값(Tb_avg)을 연산한다(S504-1).
이후, 상기 단계(S504-1)에서 연산된 배터리 온도 평균값(Tb_avg)을 판단하여 제 1 최소 기준값(25) 이상이고 최대 기준값(40)보다 작을 경우에는 제 1 단계 충전 기준 전압은 Vcp_cc1=1.425× N으로 설정하고 제 2 단계 충전 기준 전압은 Vcc1_cc2=1.435× N으로 설정하여(S504-4) 메인루틴 즉, 도 3의 연산된 평균 모듈 전압(Vb_avg)과 기준 모듈 전압(1.42× N)을 비교 판단하는 단계(S505)를 실행하고, 연산된 배터리 온도 평균값(Tb_avg)이 최대 기준값(40) 이상일 경우에는 제 1 단계 충전 기준 전압은 Vcp_cc1=1.42× N, 제 2 단계 충전 기준 전압은 Vcc1_cc2=1.43× N으로 설정하여(S504-3) 메인루틴 즉, 도 3의 연산된 평균 모듈 전압(Vb_avg)과 기준 모듈 전압(1.42× N)을 비교 판단하는 단계(S505)를 실행하고, 연산된 배터리 온도 평균값(Tb_avg)이 제 1 최소 기준값(25)보다 작을 경우에는 연산된 배터리 온도 평균값(Tb_avg)과 제 2 최소 기준값(10)을 비교 판단한다(S504-5).
상기 단계(S504-5)에서 연산된 배터리 온도 평균값(Tb_avg)이 제 2 최소 기준값(10) 이상일 경우에는 제 1 단계 충전 기준 전압은 Vcp_cc1=1.43× N, 제 2 단계 충전 기준 전압은 Vcc1_cc2=1.44× N으로 설정하며(S504-6) 연산된 배터리 온도 평균값(Tb_avg)이 제 2 최소 기준값(10)보다 작을 경우에는 제 1 단계 충전 기준 전압은 Vcp_cc1=1.435× N, 제 2 단계 충전 기준 전압은 Vcc1_cc2=1.445× N으로 설정하여(S504-7) 메인루틴 즉, 도 3의 연산된 평균 모듈 전압(Vb_avg)과 기준 모듈 전압(1.42× N)을 비교 판단하는 단계(S505)를 실행한다.
상기 단계(S1600)에서 배터리 충전 완료를 확인하는 방법을 도 9 를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 단계(S1300)에서 카운트 시작된 제 3 단계 충전 시간(Tcc2)이 제 3 단계 충전 제한 시간(Tcc2_limit) 이상인지를 판단하여(S1601) 제 3 단계 충전 시간(Tcc2)이 제 3 단계 충전 제한 시간(Tcc2_limit) 이상일 경우에는 충전 완료로 판단하고(S1617) 제 3 단계 충전 시간(Tcc2)이 제 3 단계 충전 제한 시간(Tcc2_limit)보다 작을 경우에는 배터리 온도(Tb)를 검출하여(S1602) 이때 검출된 배터리 온도 최고값(Tp_max)이 배터리 온도 제한값(Tb_limit)보다 큰지를 비교 판단한다(S1603).
상기 단계(S1603)에서 검출된 배터리 온도 최고값(Tp_max)이 배터리 온도 제한값(Tb_limit)보다 클 경우에는 충전 완료로 판단하고(S1617) 검출된 배터리 온도 최고값(Tp_max)이 배터리 온도 제한값(Tb_limit) 이하일 경우에는 팩 배터리 전압(Vb_pack)을 검출하여(S1604) 이때 검출된 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 기준값(378) 이상인지를 판단한다(S1605).
상기 단계(S1605)에서 검출된 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 기준값(378) 이상이 아닐 경우에는 메인루틴 즉, 제3도의 일정한 전류(0.05C)를 이용한 일정 전류(0.05C)로 충전하는 단계(S1400)를 실행하고 검출된 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 기준값(378) 이상일 경우에는 검출된 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 배터리 제 3 단계 충전 제한 전압(Vb_cc2_limlt)보다 큰지를 판단한다(S1606).
상기 단계(S1606)에서 검출된 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 배터리 제 3 단계 충전 제한 전압(Vb_cc2_limlt)보다 클 경우에는 충전 완료로 판단하고(S1617) 검출된 팩 배터리 전압(Vb_pack)이 배터리 제 3 단계 충전 제한 전압(Vb_cc2_limlt) 이하일경우에는 스텝 타임(ST)을 카운트(ST+1)하여(S1607) 카운트된 스텝 타임(ST)이 기준값(300)인지를 판단한다(S1608).
상기 단계(S1608)에서 스텝 타임(ST)이 기준값(300)이 아닐 경우에는 메인루틴 즉, 도 3의 일정한 전류(0.05C)를 이용한 일정 전류(0.05C)로 충전하는 단계(S1400)를 실행하고 스텝 타임(ST)이 기준값(300)일 경우에는 i번째 팩 배터리 전압(Vb_pack(i))을 검출하여(S1609) 시간에 따른 팩 배터리 전압(Vb_pack)의 미분값(ΔVb_pack)을 다음의 식에 의해 연산하여(S1610) 팩 배터리 전압의 미분값(ΔVb_pack)을 판단한다(S1611).
ΔVb_pack = Vb_pack(i-1)-Vb(i)
상기 단계(S1611)에서 팩 배터리 전압 미분값(ΔVb_pack)이 0(zero)이 아니고 전압 강하값(K1)보다 작을 경우에는 Vb_pack(i)을 Vb_pack(i-1)로 설정하고(S1612) 플랫 수(Flat_No)를 0으로 한(S1613) 다음 메인루틴 즉, 제3도의 일정한 전류(0.05C)를 이용한 일정 전류(0.05C)로 충전하는 단계(S1400)를 실행하고, 팩 배터리 전압(Vb_pack)의 미분값(ΔVb_pack)이 0일 경우에는 플랫 수(Flat_No)를 카운트(Flat_No+1)하여(S1614) 플랫수(Flat_No)가 기준값(2)인지를 판단한다(S1615).
상기 단계(S1615)에서 플랫 수(Flat_No)가 기준값(2)이 아닐 경우에는 Vb_pack(i)을 Vb_pack(i-1)로 설정하고(S1612) 플랫 수(Flat_No)를 0으로 한(S1613) 다음 메인루틴 즉, 제3도의 일정한 전류(0.05C)를 이용한 일정 전류(0.05C)로 충전하는 단계(S1400)를 실행하고, 플랫 수(Flat_No)가 기준값(2)일 경우에는 사이클 수(Cycle_No)를 카운트(Cycle_No+1)고 100% 충전 상태인 것으로 판정하여(S1616) 이에 따라 충전 완료를 판단한다(S1617).
또한 상기 단계(S1611)에서 팩 배터리 전압의 미분값(ΔVb_pack)이 전압 강하값(K1) 이상일 경우에는 사이클 수(Cycle_No)를 카운트(Cycle_No+1)하고 100% 충전 상태인 것으로 판정하여(S1616) 이에 따라 충전 완료를 판단한다(S1617).
상기와 같이 배터리를 충전하는 방법에서 각 충전 단계에 따른 충전 전류(Ic)와 배터리 전압(Vb), 출력 전력(Vb× Ic)의 관계를 도 10 에 도시한 파형도를 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 단계 충전 시에는 외부 전원을 모두 이용하여 전 전력으로 충전하므로 충전 전류(Ic)는 배터리 전압(Vb) 증가에 따른 비율에 따라 감소하여 출력 전력(Vb× Ic)은 일정하게 되어 제 1 단계 충전 기준 전압(Vcp_cc1)까지 배터리 전압(Vb)을 충전시킨다.
이후 제 2 단계 충전 시에는 충전 전류(Ic)를 배터리 전압(Vb)의 변화에 관계없이 항상 일정하게 유지(0.1C)하므로 이때 외부 전원으로부터 배터리 충전에 이용되는 출력 전력(Vb× Ic)은 배터리에 충전되는 전압(Vb)의 변화에 따른 비율로 증가되어 배터리 전압(Vb)이 제 2 단계 충전 기준 전압(Vcc1_cc2)이 될 때까지 충전시킨다.
또한 제 3 단계 충전 시에는 충전 조절 단계로서 충전 전류(Ic)를 제 2 단계 충전 시와 같이 배터리 전압(Vb)의 변화에 관계없이 항상 일정하게 유지(0.05C)하므로 이때 외부 전원으로부터 배터리 충전에 이용되는 출력 전력(Vb× Ic)은 배터리에 충전되는 전압(Vb)의 변화에 따른 비율로 증가되어 제 3 단계 충전 제한 시간(Tcc2_limit)동안 제 3 단계 충전 제한 전압(Vb_cc2_limit)이 될 때까지 충전되어 배터리의 충전이 완료된다.
이와 같이 본 발명은 배터리의 상태에 따라 배터리 에너지를 효율적으로 이용할 수 있으며 배터리 상태에 따른 단계적인 충전을 통하여 배터리의 충전을 효율적으로 할 수 있다.

Claims (35)

  1. 초기 배터리 상태를 확인한 후 초기 배터리 상태에 따라 충전모드를 판단하여 80% 충전모드일 경우에는 전전력 충전 단계를 수행하여 전전력 충전 기준 전압 이상이 되면 전전력 충전 단계를 완료하며, 100% 충전모드일 경우에는 전전력 충전 단계를 수행하여 전전력 충전 기준 전압 이상이 되면 전전력 충전 단계를 완료하고, 0.1C 충전 단계를 수행하여 0.1C 충전 기준 전압 이상이 되면 0.1C 충전 단계를 완료하고, 0.05C 충전 단계를 수행한 후 배터리 충전 완료 상태를 확인하여 배터리 충전을 완료하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법에 있어서, 상기 각 충전 단계에서 배터리 상태 확인은, 배터리의 전압을 이용하여 배터리 상태를 확인하는 단계와; 베터리의 온도를 이용하여 배터리 상태를 확인하는 단계와; 배터리를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  2. 청구항 1 에 있어서, 상기 초기 배터리 상태 확인은, 팩 배터리 전압을 검출하여 배터리가 완전 충전 상태인지를 판단하는 단계와; 상기 배터리가 완전 충전 상태일 경우에는 배터리 고장 및 배터리 확인 신호를 출력하며, 배터리가 완전 충전 상태가 아닐 경우에는 배터리 이상 전압 상태인지를 판단하는 단계와; 상기 배터리 이상 전압 상태일 경우에는 배터리 고장 및 배터리 확인 신호를 출력하며, 배터리 이상 전압 상태가 아닐 경우에는 배터리 온도를 검출하여 충전을 하기 위한 배터리 허용 온도인지를 판단하는 단계와; 상기 배터리 온도가 충전을 하기 위한 배터리 허용 온도가 아닐 경우에는 배터리 고장 및 배터리 확인 신호를 출력하며, 충전을 하기 위한 배터리 허용 온도일 경우에는 상기 초기 배터리 상태에 따라 충전모드를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  3. 청구항 1 에 있어서, 상기 전압을 이용하여 배터리 상태를 확인하는 단계는, 팩 배터리 전압을 검출하여 평균 모듈 전압을 연산하고 팩 배터리 전압이 팩 배터리 기준 전압인지를 판단하는 단계와; 상기 검출된 팩 배터리 전압이 팩 배터리 기준 전압이 아닐 경우에는 상기 연산된 평균 모듈 전압이 모듈 기준 전압 이상인지를 판단하는 단계와; 상기 연산된 평균 모듈 전압이 모듈 기준 전압 이상이 아닐 경우에는 모든 모듈을 확인하였는지를 판단하는 단계와; 상기 모든 모듈을 확인하지 않았을 경우에는 하나의 모듈 전압을 검출하여 검출된 모듈 전압과 평균 모듈 전압의 차를 비교 기준 전압과 비교판단 하는 단계와; 상기 검출된 모듈 전압과 평균 모듈 전압의 차가 비교 기준 전압보다 작을 경우에는 검출된 모듈 전압이 배터리 고장 전압인지를 판단하는 단계와; 상기 검출된 모듈 전압이 배터리 고장 전압이 아닐 경우에는 검출된 모듈 전압이 배터리 위험 전압인지를 판단하는 단계와; 상기 검출된 모듈 전압이 배터리 위험 전압이 아닐 경우에는 배터리 정상 신호를 출력하고 다음 모듈을 선정하여 모든 모듈을 확인하였는지를 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  4. 청구항 3 에 있어서, 상기 팩 배터리 전압을 검출하여 평균 모듈 전압을 연산하고 팩 배터리 전압이 팩 배터리 기준 전압인지를 판단하는 단계에서, 상기 검출된 팩 배터리 전압이 팩 배터리 기준 전압일 경우에는 0.1C 충전 기준 전압과 0.05C 충전 기준 전압을 연산하여 상기 연산된 평균 모듈 전압이 기준 모듈 전압인지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  5. 청구항 3 에 있어서, 상기 검출된 팩 배터리 전압이 팩 배터리 기준 전압이 아닐 경우에는 상기 연산된 평균 모듈 전압이 모듈 기준 전압 이상인지를 판단하는 단계에서, 상기 연산된 평균 모듈 전압이 기준 모듈 전압 이상일 경우에는 방출된 가스를 환기하기 위하여 모든 냉각 팬 모터를 온 한 뒤 모든 모듈을 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  6. 청구항 3 에 있어서, 상기 모든 모듈을 확인하지 않았을 경우에는 하나의 모듈 전압을 검출하여 검출된 모듈 전압과 평균 모듈 전압의 차를 비교 기준 전압과 비교판단 하는 단계에서, 상기 검출된 모듈 전압과 연산된 평균 모듈 전압의 차가 비교 기준 전압 이상일 경우에는 배터리 위험 신호를 출력하고 다음 모듈을 선정하여 모든 모듈을 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  7. 청구항 3 에 있어서, 상기 검출된 모듈 전압과 평균 모듈 전압의 차가교 기준 전압보다 작을 경우에는 검출된 모듈 전압이 배터리 고장 전압인지를 판단하는 단계에서, 상기 검출된 모듈 전압이 배터리 고장 전압일 경우에는 배터리 고장 신호를 출력하고 배터리 충전 제어를 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  8. 청구항 3 에 있어서, 상기 검출된 모듈 전압이 배터리 고장 전압이 아닐 경우에는 검출된 모듈 전압이 배터리 위험 전압인지를 판단하는 단계에서, 상기 검출된 모듈 전압이 배터리 위험 전압일 경우에는 배터리 위험 신호를 출력하고 다음 모듈을 선정하여 모든 모듈을 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  9. 청구항 3 에 있어서, 상기 검출된 모듈 전압이 배터리 위험 전압이 아닐 경우에는 배터리 정상 신호를 출력하고 다음 모듈을 선정하여 모든 모듈을 확인하였는지를 판단하는 단계에서, 상기 모든 모듈을 확인하였을 경우에는 상기 온도를 이용하여 배터리의 상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  10. 청구항 1 에 있어서, 상기 온도를 이용하여 배터리 상태를 확인하는 단계는, 배터리 주위 온도를 검출하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계와; 상기 모든 배터리를 확인하지 않았을 경우에는 하나의 배터리 온도를 검출하여 검출된 배터리 온도의 상태를 판단하는 단계와; 상기 검출된 배터리 온도가 정상 상태일 경우에는 배터리 온도와 배터리 주위 온도의 차에 의해 배터리 비교 온도값을 연산한 뒤 배터리 주위 온도의 상태를 판단하는 단계와; 상기 배터리 주위 온도가 기준 온도값 내에 있을 경우에는 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 1 기준값보다 큰지를 판단하는 단계와; 상기 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 1 기준값 이하일 경우에는 배터리 정상 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  11. 청구항 10 에 있어서, 상기 배터리 주위 온도가 기준 온도값 내에 있을 경우에는 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 1 기준값보다 큰지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 1 기준값보다 클 경우에는 배터리 위험 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  12. 청구항 10 에 있어서, 상기 검출된 배터리 온도가 정상 상태일 경우에는 배터리 온도와 배터리 주위 온도의 차에 의해 배터리 비교 온도값을 연산한 뒤 배터리 주위 온도의 상태를 판단하는 단계에서, 상기 배터리 주위 온도가 최소 기준값보다 작을 경우에는 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 2 기준값보다 큰지를 판단하는 단계와; 상기 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 2 기준값보다 클 경우에는 배터리 위험 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  13. 청구항 12 에 있어서, 상기 배터리 주위 온도가 최소 기준값보다 작을 경우에는 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 2 기준값보다 큰지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 2 기준값 이하일 경우에는 배터리 정상 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  14. 청구항 10 에 있어서, 상기 검출된 배터리 온도가 정상 상태일 경우에는 배터리 온도와 배터리 주위 온도의 차에 의해 배터리 비교 온도값을 연산한 뒤 배터리 주위 온도의 상태를 판단하는 단계에서, 상기 배터리 주위 온도가 최대 기준값보다 클 경우에는 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 3 기준값보다 큰지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 3 기준값보다 클 경우에는 배터리 위험 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  15. 청구항 14 에 있어서, 상기 배터리 주위 온도가 최대 기준값보다 클 경우에는 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 3 기준값보다 큰지를 판단하는 단계에서, 상기 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 3 기준값 이하일 경우에는 배터리 정상 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  16. 청구항 10 에 있어서, 상기 모든 배터리를 확인하지 않았을 경우에는 하나의 배터리 온도를 검출하여 검출된 배터리 온도의 상태를 판단하는 단계에서, 상기 검출된 배터리 온도가 배터리 고장 온도 보다 클 경우에는 배터리 고장 신호를 출력하고 배터리 충전 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  17. 청구항 10 에 있어서, 상기 모든 배터리를 확인하지 않았을 경우에는 하나의 배터리 온도를 검출하여 검출된 배터리 온도의 상태를 판단하는 단계에서, 상기 검출된 배터리 온도가 배터리 온도 최고값 보다 클 경우에는 배터리 위험 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  18. 청구항 10 에 있어서, 상기 배터리 비교 온도값이 배터리 비교 온도 제 1 기준값 이하일 경우에는 배터리 정상 신호를 출력하고 다음 배터리를 선정하여 모든 배터리를 확인하였는지를 판단하는 단계에서, 상기 모든 배터리를 확인하였을 경우에는 상기 배터리를 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  19. 청구항 1 에 있어서, 상기 배터리를 냉각하는 단계는, 하나의 배터리 온도를 이용하여 제 1 팩 배터리 온도를 검출하는 단계와; 다른 2 개의 배터리 온도의 평균값을 이용하여 제 2 팩 배터리 온도를 검출하는 단계와; 다른 3 개의 배터리 온도의 평균값을 이용하여 제 3 팩 배터리 온도를 검출하는 단계와; 상기 검출된 제 1, 제 2, 제 3 팩 배터리 온도를 팩 배터리 온도 최고값, 중간값, 최소값으로 각각 설정하여 팩 배터리 온도 최고값이 팩 배터리 기준 온도 최고값보다 큰지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 팩 배터리 온도 최고값이 팩 배터리 기준 온도 최고값보다 클 경우에는 팩 배터리 온도 최고값에 해당하는 팩 배터리 냉각 팬 모터를 온 하고 팩 배터리 온도 최고값과 중간값의 차이가 기준값 이하인지를 판단하는 단계와; 상기 팩 배터리 온도 최고값과 중간값의 차이가 기준값 이하일 경우에는 팩 배터리 온도 중간값과 최소값의 차이가 기준값 이상인지를 판단하는 단계와; 상기 팩 배터리 온도 중간값과 최소값의 차이가 기준값 이상일 경우에는 팩 배터리 온도 중간값에 해당하는 팩 배터리 냉각 팬 모터를 온 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 검출된 제 1, 제 2, 제 3 팩 배터리 온도를 팩 배터리 온도 최고값, 중간값, 최소값으로 각각 설정하여 팩 배터리 온도 최고값이 팩 배터리 기준 온도 최고값보다 큰지를 판단하는 단계에서, 상기 팩 배터리 온도 최고값이 팩 배터리 기준 온도 최고값 이하일 경우에는 모든 팩 배터리 냉각 팬 모터를 오프 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  21. 청구항 19 에 있어서, 상기 단계에서 팩 배터리 온도 최고값이 팩 배터리 기준 온도 최고값보다 클 경우에는 팩 배터리 온도 최고값에 해당하는 팩 배터리 냉각 팬 모터를 온 하고 팩 배터리 온도 최고값과 중간값의 차이가 기준값 이하인 지를 판단하는 단계에서, 상기 팩 배터리 온도 최고값과 중간값의 차이가 기준값보다 클 경우에는 상기 각 충전 단계 완료 또는 배터리 충전 완료 상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  22. 청구항 19 에 있어서, 상기 팩 배터리 온도 최고값과 중간값의 차이가 기준값 이하일 경우에는 팩 배터리 온도 중간값과 최소값의 차이가 기준값 이상인지를 판단하는 단계에서, 상기 팩 배터리 온도 중간값과 최소값의 차이가 기준값보다 작을 경우에는 상기 각 충전 단계 완료 또는 배터리 충전 완료 상태를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  23. 청구항 4 에 있어서, 상기 검출된 팩 배터리 전압이 팩 배터리 기준 전압일 경우에는 0.1C 충전 기준 전압과 0.05C 충전 기준 전압을 연산하여 상기 연산된 평균 모듈 전압이 기준 모듈 전압인지를 판단하는 단계에서, 상기 0.1C 충전 기준 전압과 0.05C 충전 기준 전압의 연산은, 모든 배터리 온도를 검출하여 그 평균값을 연산하여 연산된 평균 배터리 온도의 상태를 판단하는 단계와; 상기 연산된 평균 배터리 온도가 제 1 최소 기준값 이상이고 최대 기준값보다 작을 경우에는 다음과 같이 0.1C 충전 기준 전압과 0.05C 충전 기준 전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
    0.1C 충전 기준 전압 = 1.425 × N
    0.05C 충전 기준 전압 = 1.435 × N
    단, N 은 전기 자동차에 탑재된 셀의 개수이다.
  24. 청구항 23 에 있어서, 모든 배터리 온도를 검출하여 그 평균값을 연산하여 연산된 평균 배터리 온도의 상태를 판단하는 단계에서, 상기 연산된 평균 배터리 온도가 최대 기준값 이상일 경우에는 다음과 같이 0.1C 충전 기준 전압과 0.05C 충전 기준 전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
    0.1C 충전 기준 전압 = 1.42 × N
    0.05C 충전 기준 전압 = 1.43 × N
    단, N 은 전기 자동차에 탑재된 셀의 개수이다.
  25. 청구항 23 에 있어서, 모든 배터리 온도를 검출하여 그 평균값을 연산하여 연산된 평균 배터리 온도의 상태를 판단하는 단계에서, 상기 연산된 평균 배터리 온도가 제 1 최소 기준값보다 작을 경우에는 연산된 평균 배터리 온도가 제 2 최소 기준값 이상인지를 판단하는 단계와: 상기 연산된 평균 배터리 온도가 제 2 최소 기준값 이상일 경우에는 다음과 같이 0.1C 충전 기준 전압과 0.05C 충전 기준 전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
    0.1C 충전 기준 전압 = 1.43 × N
    0.05C 충전 기준 전압 = 1.44 × N
    단, N 은 전기 자동차에 탑재된 셀의 개수이다.
  26. 청구항 25 에 있어서, 상기 연산된 평균 배터리 온도가 제 1 최소 기준값보다 작을 경우에는 연산된 평균 배터리 온도가 제 2 최소 기준값 이상인지를 판단하는 단계에서, 상기 연산된 평균 배터리 온도가 제 2 최소 기준값보다 작을 경우에는 다음과 같이 0.1C 충전 기준 전압과 0.05C 충전 기준 전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
    0.1C 충전 기준 전압 = 1.435 × N
    0.05C 충전 기준 전압 = 1.445 × N
    단, N 은 전기 자동차에 탑재된 셀의 개수이다.
  27. 청구항 1 에 있어서, 상기 0.05C 충전 단계를 수행한 후 배터리 충전 완료 상태의 확인은, 0.05C 충전 시간과 0.05C 충전 제한 시간을 비교판단 하는 단계와; 상기 0.05C 충전 시간이 0.05C 충전 제한 시간보다 작을 경우에는 배터리 온도를 검출하여 이때 검출된 배터리 최고 온도와 배터리 제한 온도를 비교판단 하는 단계와; 상기 검출된 배터리 최고 온도가 배터리 제한 온도 이하일 경우에는 팩 배터리 전압을 검출하여 팩 배터리 전압이 기준값 이상인지를 판단하는 단계와; 상기 팩 배터리 전압이 기준값 이상일 경우에는 팩 배터리 전압과 0.05C 충전 제한 전압을 비교 판단 하는 단계와; 상기 팩 배터리 전압이 0.05C 충전 제한 전압 이하일 경우에는 0.05C 충전시간을 카운트하여 기준값인지를 판단하는 단계와; 상기 0.05C 충전 시간이 기준값일 경우에는 소정 번째의 팩 배터리 전압을 검출하여 그 다음 번째의 배터리 전압과의 차이로 팩 배터리 전압 미분값을 연산하여 그 값을 판단하는 단계와; 상기 팩 배터리 전압 미분값이 전압 강하값 이상일 경우에는 사이클수를 카운트하고 충전 완료로 판단하여 충전을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  28. 청구항 27 에 있어서, 상기 0.05C 충전 시간과 0.05C 충전 제한 시간을 비교판단 하는 단계에서, 상기 0.05C 충전 시간이 0.05C 충전 제한 시간 이상일 경우에는 충전을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  29. 청구항 27 에 있어서, 상기 0.05C 충전 시간이 0.05C 충전 제한 시간보다 작을 경우에는 배터리 온도를 검출하여 이때 검출된 배터리 최고 온도와 배터리 제한 온도를 비교판단 하는 단계에서, 상기 배터리 최고 온도가 배터리 제한 온도보다 클 경우에는 충전을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  30. 청구항 27 에 있어서, 상기 검출된 배터리 최고 온도가 배터리 제한 온도 이하일 경우에는 팩 배터리 전압을 검출하여 팩 배터리 전압이 기준값 이상인 지를 판단하는 단계에서, 상기 팩 배터리 전압이 기준값 이상이 아닐 경우에는 상기 0.05C 충전 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  31. 청구항 27 에 있어서, 상기 팩 배터리 전압이 기준값 이상일 경우에는 팩 배터리 전압과 0.05C 충전 제한 전압을 비교판단 하는 단계에서, 상기 팩 배터리 전압이 0.05C 충전 제한 전압보다 클 경우에는 충전을 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  32. 청구항 27 에 있어서, 상기 팩 배터리 전압이 0.05C 충전 제한 전압 이하일 경우에는 0.05C 충전시간을 카운트하여 기준값인지를 판단하는 단계에서, 상기 0.05C 충전 시간이 기준 시간이 아닐 경우에는 상기 0.05C 충전 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  33. 청구항 27 에 있어서, 상기 0.05C 충전 시간이 기준값일 경우에는 소정 번째의 팩 배터리 전압을 검출하여 그 다음 번째의 배터리 전압과의 차이로 팩 배터리 전압 미분값을 연산하여 그 값을 판단하는 단계에서, 상기 팩 배터리 미분값이 0 이 아니며 전압 강하값보다 작을 경우에는 소정 번째의 팩 배터리 전압을 그 전 번째의 팩 배터리 전압으로 설정하고 플랫 개수를 0 으로 하여 상기 0.05C 충전 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  34. 청구항 27 에 있어서, 상기 0.05C 충전 시간이 기준값일 경우에는 소정 번째의 팩 배터리 전압을 검출하여 그 다음 번째의 배터리 전압과의 차이로 팩 배터리 전압 미분값을 연산하여 그 값을 판단하는 단계에서, 상기 팩 배터리 전압 미분값이 0 일 경우에는 플랫 개수를 카운트하고 카운트된 플랫 개수가 기준값인지를 판단하는 단계와; 상기 카운트된 플랫 개수가 기준값일 경우에는 사이클수를 카운트하고 충전 완료로 판단하여 충전을 종료하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
  35. 청구항 34 에 있어서, 상기 팩 배터리 전압 미분값이 0 일 경우에는 플랫 개수를 카운트하고 카운트된 플랫 개수가 기준값인지를 판단하는 단계에서, 상기 카운트된 플랫 개수가 기준값이 아닐 경우에는 소정 번째의 팩 배터리 전압을 그 전 번째의 팩 배터리 전압으로 설정하고 플랫 개수를 0 으로 하여 상기 0.05C 충전 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 제어방법.
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