KR100471238B1

KR100471238B1 - 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법

Info

Publication number: KR100471238B1
Application number: KR10-2002-0039417A
Authority: KR
Inventors: 구재승
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2005-03-10
Also published as: KR20040005117A

Abstract

하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법이 개시된다. 개시된 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법은, 다수의 배터리 모듈이 직렬로 연결된 배터리 팩을 구비하여 된 하이브리드 전기자동차의 배터리 충전상태 예측방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기자동차에 구비된 배터리제어기가 배터리 모듈의 전압과, 전류와, 온도 등을 입력받아 SOC를 계산하고, 상기 배터리 모듈중 최대 SOC를 갖는 모듈과, 최소 SOC를 갖는 모듈의 SOC를 실시간으로 계산하며, 상기 배터리제어기는 실시간으로 계산한 상기 최대 및 최소 SOC를 구분하여 차량제어기에 송신하도록 하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배터리 최대 SOC 모듈과, 최소 SOC 모듈의 편차를 25%이하로 관리할 수 있어 배터리 팩의 모듈 에너지 편차 발생시, 등가화 충전 시간을 감지할 수 있고, 높은 SOC 영역에서는 최대 모듈의 과충전을 방지하고, 낮은 SOC 영역에서는 최소 모듈의 심방전을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법{METHOD OF ESTIMAT ING STATE OF CHARGE FOR BATTERY PACK IN A HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 전기자동차의 연비가 개선될 수 있도록 한 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 전기자동차의 배터리의 충전상태(State Of Charge; 이하, SOC라 함)를 계산한 후, 차량의 제어기에 송신하여 하이브리드 전기자동차의 발전량 결정 및 차량 구동에 필요한 방전 파워(discharge power) 등을 결정하여 배터리와 엔진에 파워를 분배한다.

이러한 SOC 예측 로직의 개념을 도 1에 나타내 보였다.

도시된 바와 같이, 주 계산기(11)와 배터리의 SOC 계산부(12)가 구비되어 있어 예컨대, 배터리 모듈 28개로 구성하여 평균 SOC를 차량 컨트롤러(controller) 또는 차량제어기에 준다.

그 일 예로서 상기한 차량제어기는 아래와 같이 발전 제어를 수행한다. SOC 80%이상일 경우에는 0kW로, SOC 70% ~ 80%일 경우에는 10kW로 발전 제어한다. 그리고 SOC 65% ~ 70%일 경우에는 다음과 같이 3단계 발전제어를 실시한다.

예컨대, 모터가 0kW ~ 10kW일 경우에는 10kW로, 모터가 10kW ~ 20kW일 경우에는 15kW로, 모터가 20kW이상일 경우에는 23kW로 발전 제어한다.

그리고 SOC 60 ~ 65%이하에서 SOC 하이(High) -> SOC 로우(Low)일 경우에는 3단계 발전 제어를 실시하고, SOC 로우 -> SOC 하이일 경우에는 3단계 발전 제어에 배터리 충전량 제어를 실시한다.

또한 SOC 60%이하일 경우에는 23kW로 발전 제어한다.

상기와 같이 종래의 기술은 배터리의 28개 모듈의 평균 SOC를 차량제어기에 알려 줌으로써 발전제어의 기본 정보로 선정된다.

그런데, 전술한 바와 같이 평균 SOC를 받아 차량제어기가 발전 제어를 수행하면 높은 SOC 영역에서는 최대 SOC를 갖는 모듈은 과충전이 될 수가 있다.

그리고 그 반대의 경우 낮은 SOC 영역에서는 최소 SOC 모듈이 심방전이 될 수가 있다.

이러한 현상은 배터리 팩의 모듈에너지 편차가 심하면 더욱더 배터리에게 손상을 줄 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 과충전과 심방전을 방지하여 배터리에 손상을 주지 않도록 한 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법은, 다수의 배터리 모듈이 직렬로 연결된 배터리 팩을 구비하여 된 하이브리드 전기자동차의 배터리 충전상태 예측방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기자동차에 구비된 배터리제어기가 배터리 모듈의 전압과, 전류와, 온도 등을 입력받아 SOC를 계산하고, 상기 배터리 모듈중 최대 SOC를 갖는 모듈과, 최소 SOC를 갖는 모듈의 SOC를 실시간으로 계산하며, 상기 배터리제어기는 실시간으로 계산한 상기 최대 및 최소 SOC를 구분하여 차량제어기에 송신하도록 하며, 이때, 상기 최대 SOC는 SOC 65%이상이고, 평균 SOC는 40~65%이며, 최소 SOC는 40% 이하인 것으로 설정하고, 상기 최대 SOC 모듈과 최소 SOC 모듈의 편차가 25%이상 발생하면, 배터리에너지 편차 상태를 차량제어기에 통보하여 배터리 모듈 에너지 등가화 충전을 실시하도록 하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법이 적용되는 차량제어기 송신 SOC가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법은, 다수의 배터리 모듈이 직렬로 연결된 배터리 팩을 구비하여 된 하이브리드 전기자동차에 적용되는 것으로, 우선, 하이브리드 전기자동차에 구비된 배터리제어기가 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 등을 입력받아 SOC를 계산한다.

그리고 이때 상기 배터리 모듈중 최대 SOC를 갖는 모듈과, 최소 SOC를 갖는 모듈의 SOC를 실시간으로 계산한다.

이어서, 상기 배터리제어기는 실시간으로 계산한 최대 및 최소 SOC를 구분하여 도 3에 도시된 바와 같이, 차량제어기에 송신하도록 한다.

그리고 본 발명에서 적용되는 상기 배터리 모듈은 27개로 이루어진 것이다.

또한 상기 최대 SOC는 SOC 65%이상이고, 평균 SOC는 40~65%이며, 최소 SOC는 40% 이하인 것으로 설정한다.

즉, 계산된 최대 SOC 모듈(MaxSOC)(20)이 65% 이상이면, 이 최대 SOC 모듈(MaxSOC)(20)을 차량제어기에 송신하여 발전 제어시 최대 모듈의 과충전을 방지하고, 최소 SOC 모듈(MinSOC)(40)이 40%이하이면, 이 최소 SOC 모듈(MinSOC)(40)을 알려주어 발전제어 및 구동모터 구동시 심방전을 방지할 수 있도록 한다.

또한 최대 과 최소 SOC 모듈(MinSOC)(40)의 편차가 25%이상 발생시 배터리 에너지 편차 상태를 차량제어기에 통보하여 배터리 모듈 에너지 등가화 (Equalizing) 충전을 실시하도록 요구한다.

한편, 상기와 같이 계산된 것 중에서 평균 SOC 모듈(AvgSOC)(30)은 SOC 40~65%이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법은, 배터리의 SOC 계산을 제안하는 방법으로 다수개의 모듈이 직렬로 연결된 하이브리드 전기자동차 배터리 시스템에 적용된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

배터리 최대 SOC 모듈과, 최소 SOC 모듈의 편차를 25%이하로 관리할 수 있어 배터리 팩의 모듈 에너지 편차 발생시, 등가화 충전 시간을 감지할 수 있다.

그리고 높은 SOC 영역에서는 최대 모듈의 과충전을 방지하고, 낮은 SOC 영역에서는 최소 모듈의 심방전을 방지할 수 있다.

따라서 하이브리드 전기자동차의 연비를 개선시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 SOC 예측 로직 개념을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법이 적용되는 차량제어기 송신 SOC를 개략적으로 나타내 보인 도면.

Claims

다수의 배터리 모듈이 직렬로 연결된 배터리 팩을 구비하여 된 하이브리드 전기자동차의 배터리 충전상태 예측방법에 있어서,

상기 하이브리드 전기자동차에 구비된 배터리제어기가 배터리 모듈의 전압과, 전류와, 온도 등을 입력받아 SOC를 계산하고,

상기 배터리 모듈중 최대 SOC를 갖는 모듈과, 최소 SOC를 갖는 모듈의 SOC를 실시간으로 계산하며,

상기 배터리제어기는 실시간으로 계산한 상기 최대 및 최소 SOC를 구분하여 차량제어기에 송신하도록 하며,

이때, 상기 최대 SOC는 SOC 65%이상이고, 평균 SOC는 40~65%이며, 최소 SOC는 40% 이하인 것으로 설정하고,

상기 최대 SOC 모듈과 최소 SOC 모듈의 편차가 25%이상 발생하면, 배터리에너지 편차 상태를 차량제어기에 통보하여 배터리 모듈 에너지 등가화 충전을 실시하도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 충전상태 예측방법.
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