KR100551278B1

KR100551278B1 - 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법

Info

Publication number: KR100551278B1
Application number: KR1019990066507A
Authority: KR
Inventors: 구재승
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2006-02-10
Also published as: KR20010059122A

Abstract

주행 중에 개방 전압에서 발생하는 충전 상태 오차 및 충전 상태 리셋을 수행하기 위해 충전 전류비에 따른 배터리 전압차를 이용 정확한 충전 상태를 검출할 목적으로;

운전자에 의해 전기 자동차의 이그니션 키가 온되면, 소정의 변수 값을 임의의 상수로 설정하고 충전 전류와 전압으로 충전전류 리셋값을 산출한 다음, 상기 산출된 충전전류 리셋값을 상기 소정의 변수 값으로 연산하여 충전 상태 평균을 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 충전 상태 평균을 충전 상태 리셋값과 감산 연산 후 절대값으로 취하여 충전 상태 델타값을 산출하고, 상기 산출된 충전 상태 델타값을 임의의 제1 설정 기준값 보다 작은가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 충전 상태 델타값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 작으면, 상기 소정의 변수가 임의의 제2 설정 기준값과 비교 판단하고, 충전 상태 델타값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 크면 메인 루틴으로 리턴하는 단계와; 상기 단계에서 소정의 변수와 임의의 제2 설정 기준값을 비교 판단한 결과 소정의 변수가 크면, 충전 전류에 의해 연산된 충전 상태 리셋값을 현재 배터리 충전 상태 값으로 취한 후 메인 루틴으로 리턴하고, 상기 소정의 변수가 임의의 제2 설정 기준값 보다 작으면, 소정의 변수를 순차적으로 증가시킨 후, 충전 상태 리셋값을 산출하는 단계를 수행하여, 안정된 차량 구동에 필요한 현재의 정확한 배터리 충전 상태(SOC)를 검출할 수 있다.

전기 자동차, 배터리, 충전 전압

Description

전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법{DETECT METHOD FOR STATE OF BATTERY CHARGE OF ELECTRIC VEHICLE}

도 1은 본 발명에 적용되는 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 장치 구성 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법 동작 순서도,

도 3은 본 발명에 적용되는 전기 자동차의 배터리 특성 그래프이다.

본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 전기 자동차의 주 동력원인 배터리 충전 상태를 효율적으로 관리하기 위한 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법에 관한 것이다.

예컨데, 전기 자동차는 추진 방식에 따라 순전기 자동차와 하이브리드 전기 자동차로 나뉘어진다.

순전기 자동차는 배터리에 저장된 에너지만으로 동력을 얻어 주행하는 자동차이며, 하이브리드 전기 자동차는 내연기관 등 다른 동력원과 더불어 추진 동력을 얻는 자동차이다.

상기 하이브리드 전기 자동차는 다시 시리즈 하이브리드 방식과 패러렐 하이브리드 방식으로 나뉘어진다.

시리즈 방식은 엔진에서 발전기를 구동해 전기적으로 에너지를 만들고 그 힘으로 모터가 바퀴를 구동시키는 방식으로 엔진 발전기의 충전 역할만을 담당한다.

패러렐 방식은 엔진만으로 독자적으로 바퀴를 구동시킬 수 있는 방식이다.

즉, 엔진과 모터가 상황에 따라 바꾸어 가며 바퀴를 굴리는 방식을 말한다.

상기 패러렐 방식은 시리즈 방식처럼 엔진 동력이 배터리를 충전시키면서 주행하는 것이 가능하다.

따라서, 상기 전기 자동차의 구성을 살펴보면 크게 모터(전동기), 컨트롤러, 인버터, 충전기, DC/DC 컨버터, 배터리 등으로 나누어 구성되어 있다.

상기한 전기 자동차의 구성중, 배터리는 모터에 전력을 공급하는 역할을 하는 주배터리와 기존 휘발유차와 같이 전기장치에 전력을 공급하는 역할을 하는 보조 배터리로 나누어진다.

상기 주배터리는 충전 상태(SOC : State Of Charge)를 검출하게 되는 데, 종래에는 하이브리드 전기 자동차는 이그니션 키 온이 이루어진 후, 배터리 개방 전압(OCV : Open Circuit Voltage)를 사용하여 제어장치(BMS : BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에서 배터리 SOC를 검출한다.

순전기 자동차의 경우에는 충전 중 충전 전류 대 충전 전압 및 전기량(Ah : Ampere Hourm) 카운터로 제어장치 (BMS : BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)에서 배터리 SOC를 검출한다.

그러나, 상기한 종래의 방법으로 배터리 충전 상태를 검출하는 하이브리드 전기 자동차는 충전 모드와 방전 모드로 구분되는 군전기 자동차와 달리 주행중 반복적인 충, 방전 상태에 기인하여 개방 전압(OCV)특성이 서로 상이하게 나타나 신뢰할 수 있는 충전 상태(SOC)검출이 어려운 문제점을 내포하고 있다.

또한, 순전기 자동차는 외부 충전기에 의한 충전으로 충전 상태가 105%를 리셋(Reset)하여 충전 상태 오차를 줄이나 하이브리드 전기 자동차는 외부 충전기에 의한 충전 상태가 100%까지 충전하는 모드가 없으므로 충전 상태 리셋이 안되어 지속적인 오차를 보정하지 못하여 신뢰성이 저하는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하이브리드 전기 자동차의 주행 중에 개방 전압에서 발생하는 충전 상태 오차 및 충전 상태 리셋을 수행하기 위해 충전 전류비에 따른 배터리 전압차를 이용 정확한 충전 상태를 검출할 수 있는 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법을 제공하기 위한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 운전자에 의해 전기 자동차의 이그니션 키가 온되면, 소정의 변수 값을 임의의 상수로 설정하고 충전 전류와 전압으로 충전전류 리셋값을 산출한 다음, 상기 산출된 충전전류 리셋값을 상기 소정의 변수 값으로 연산하여 충전 상태 평균을 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 충전 상태 평 균을 충전 상태 리셋값과 감산 연산 후 절대값으로 취하여 충전 상태 델타값을 산출하고, 상기 산출된 충전 상태 델타값을 임의의 제1 설정 기준값 보다 작은가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 충전 상태 델타값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 작으면, 상기 소정의 변수가 임의의 제2 설정 기준값과 비교 판단하고, 충전 상태 델타값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 크면 메인 루틴으로 리턴하는 단계와; 상기 단계에서 소정의 변수와 임의의 제2 설정 기준값을 비교 판단한 결과 소정의 변수가 크면, 충전 전류에 의해 연산된 충전 상태 리셋값을 현재 배터리 충전 상태 값으로 취한 후 메인 루틴으로 리턴하고, 상기 소정의 변수가 임의의 제2 설정 기준값 보다 작으면, 소정의 변수를 순차적으로 증가시킨 후, 충전 상태 리셋값을 산출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 적용되는 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 장치 구성 블록도로서, 배터리의 충전 상태에 따라 가변되는 배터리 충전전류(11)와, 배터리 전압(12)과, 배터리 온도(13)를 검출하는 배터리 충전 상태 검출 수단(10)과; 상기 배터리 충전 수단(10)에서 검출된 신호를 인가받아 소정의 변수를 설정하고, 충전 전류에 의한 충전 상태 리셋(SOCreset)값을 연산한 다음, 상기 연산된 충전 상태 리셋값을 상기 설정 변수로 연산하여 충전 상태 합을 산출한 후, 상기 산출된 충전 상태 합을 충전 상태 리셋값으로 감산하여 산출된 값을 절대값으로 취한 후, 상기 절대값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 작은가를 판단하여, 상기 절대값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 작으면, 상기 설정 변수가 임의의 제2 설정 변수보다 큰가를 판단하여, 상기 설정 변수가 임의의 제2 설정 변수보다 작으면 상기 설정 변수를 증가시키고, 상기 설정 변수가 임의의 제2 설정 변수보다 크면, 상기에서 연산된 충전 상태 리셋값을 현재 배터리 충전 상태로 전환하여 배터리의 충전 상태를 출력하는 제어 수단(20)과; 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 배터리 충전 상태에 따라 차량 구동 모터를 제어하는 차량 구동 제어 수단(30)으로 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 전기 자동차의 배터리 냉각장치의 그 방법을 첨부한 도 2를 참조하여 설명한다.

차량을 구동시키기 위해 운전자가 이그니션 키 온을 행하면, 기 설정된 프로그램에 의해 차량 구동을 제어하는 제어 수단(20)은 소정의 변수(Count)값을 임의의 상수(예:1)로 설정하고, 배터리의 충전 상태 검출 수단(10)으로 소정의 신호를 출력한다(S100).

이에, 배터리 충전 상태 검출 수단(10)은 배터리 충전전류 검출부(11), 배터리 전압 검출부(12), 배터리 온도 검출부(13)로부터 충전전류, 전압, 온도를 검출하여 제어 수단(20)으로 전송한다.

제어 수단(20)은 상기 배터리 충전 상태 검출 수단(10)에서 인가되는 배터리 충전전류, 배터리 전압, 배터리 온도를 입력받아 판독한 후, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 메모리에 기 설정된 배터리 전압대 배터리 충전전류 관계 맵을 이용하여 배터리 충전전류 비율별 배터리 전압 특성을 검출하여 배터리 충전 상태 리셋값(SOCreset)을 산출한다(S110).

이후, 제어 수단(20)은 상기 산출된 충전 상태 리셋값(SOCreset)을 소정의 변수값으로 연산하여 현재까지의 배터리 충전 상태 평균(SOCavg)을 산출한다(S120).

SOCavg = SOCreset / Count

이어서, 제어 수단(20)은 상기에서 산출된 현재까지의 배터리 충전 상태 평균(SOCavg)을 충전 상태 리셋값(SOCreset)으로 감산 연산하여 절대값으로 취한 후, 배터리 충전 상태 델타값(SOCdelta = |SOCavg - SOCreset|)을 산출하고(S130), 상기 산출된 배터리 충전 상태 델타값(SOCdelta)을 임의의 제1 설정 값(예: 5%)보다 작은가를 비교 판단한다(S140).

상기에서 산출된 배터리 충전 상태 델타값(SOCdelta)값이 임의의 제1 설정값 보다 작으면, 제어수단(20)은 상기 설정 변수(Count)가 임의의 제2 설정값(예: 10)보다 큰가를 판단한다(S150).

하지만, 상기(S140)에서 배터리 충전 상태 델타값(SOCdelta)값이 임의의 제1 설정값 보다 크면, 제어수단(20)은 현재 얻어진 배터리 충전 상태 값이 신뢰성이 없는 것으로 판단하여 메인 루틴으로 리턴한다.

또한, 상기(S150)에서 설정 변수(Count)가 임의의 설정 값 보다 작으면, 제어수단(20)은 상기 설정 변수를 증가(Count++)시키고 충전 전류에 의한 충전 상태 리셋값을 산출하는 단계를 수행한다(S151).

즉, 제어수단(20)은 현재 얻어진 배터리 충전 상태 값의 신뢰성을 검사하기 위해 배터리 충전 상태 델타값(SOCdelta)을 임의의 제1 설정 값(예: 5%)과 비교하 고 설정 변수(Count)를 임의의 제2 설정 값(예: 10)과 비교하고 있다.

따라서, 제어수단(20)은 배터리 충전 상태 델타값(SOCdelta)이 임의의 제1 설정 값(예: 5%)보다 작고, 설정 변수(Count)가 임의의 제2 설정값(예: 10)보다 크다면, 현재까지 연산된 배터리 충전 상태 값(SOCreset)이 신뢰성이 있는 것으로 판단하여 현재의 배터리 충전 상태 값(SOC)을 상기(S110)에서 산출된 배터리 충전 상태 리셋 값(SOCreset)으로 취한 후, 차량 구동 제어수단(30)으로 출력한다(S160).

차량 구동 제어수단(30)은 상기 제어수단(20)에서 출력되는 현재의 배터리 충전 상태 값(SOC)을 이용하여 구동 모터를 제어함으로써, 차량을 구동시킨다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법은, 주행 중에 개방 전압에서 발생하는 충전 상태 오차 및 충전 상태 리셋을 수행하기 위해 충전 전류비에 따른 배터리 전압차를 이용 정확한 충전 상태를 검출함으로써, 안정된 차량 구동에 필요한 현재의 정확한 배터리 충전 상태(SOC)를 검출할 수 있는 효과가 있다.

Claims

운전자에 의해 전기 자동차의 이그니션 키가 온되면, 소정의 변수 값을 임의의 상수로 설정하고 충전 전류와 전압으로 충전전류 리셋값을 산출한 다음, 상기 산출된 충전전류 리셋값을 상기 소정의 변수값으로 연산하여 충전 상태 평균을 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 충전 상태 평균을 충전 상태 리셋값과 감산 연산 후 절대값으로 취하여 충전 상태 델타값을 산출하고, 상기 산출된 충전 상태 델타값을 임의의 제1 설정 기준값 보다 작은가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 충전 상태 델타값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 작으면, 상기 소정의 변수가 임의의 제2 설정 기준값과 비교 판단하고, 충전 상태 델타값이 임의의 제1 설정 기준값 보다 크면 메인 루틴으로 리턴하는 단계와; 상기 단계에서 소정의 변수와 임의의 제2 설정 기준값을 비교 판단한 결과 소정의 변수가 크면, 충전 전류에 의해 연산된 충전 상태 리셋값을 현재 배터리 충전 상태 값으로 취한 후 메인 루틴으로 리턴하고, 상기 소정의 변수가 임의의 제2 설정 기준값 보다 작으면, 소정의 변수를 순차적으로 증가시킨 후, 충전 상태 리셋값을 산출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법.
제 1항에 있어서, 상기 임의의 상수는 1이고, 상기 임의의 제1 설정 기준값은 5%이며, 상기 제2 설정 기준값은 10인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법.