KR100845960B1 - 2차 전지의 충전 상태를 검출하기 위한 장치 - Google Patents
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Abstract
SOC와 같은 충전 상태를 검출하는 정확성에 있어서 전지의 분극 상태의 변화에 의해 야기되는 저하를 억제할 수 있는 2차 전지용 충전-상태 검출 장치가 제공된다. 충전-상태 검출 장치는 전지의 분극량을 안정화하고, 분극량의 안정화가 확인되면 발전을 정지하며, 전지의 필요한 수의 전압 및 전류 데이터 페어를 샘플링하기 위해서 전지의 전류를 충분히 변경한다. 이들 데이터 페어를 이용하여, 충전-상태 검출 장치는 SOC와 같은 전지의 충전 상태를 검출한다.
2차 전지, 충전 상태, 방전 상태, 분극 상태, 상태량, 분극량, 의사 개방-회로 전압, SOC, SOH, 내부 저항, 발전기
Description
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치(SOC 연산 장치)의 전체 구성을 도시한 블록도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치에 의해 수행되는 SOC 연산의 특정예를 도시한 흐름도.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차 전지용 충전 상태 검출 장치의 전압, 전류 및 분극-상태량의 거동을 도시한 타이밍도.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치에 의해 수행되는 의사 개방-회로 전압 및 내부 저항을 추정하기 위한 동작을 도시한 전압-전류 분포도.
도5는 의사 개방-회로 전압과 SOC 사이의 특성 관계를 도시한 도면.
도6a는 내부 저항, SOC와 잔존 용량 사이의 특성 관계를 도시한 도면.
도6b는 최대 방전 전력, SOC와 잔존 용량 사이의 특성 관계를 도시한 도면.
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치에 의해 수행되는 SOC 연산의 특정예를 도시한 흐름도.
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치에 의해 수행되는 내부 저항을 검출하기 위한 동작을 도시한 전압-전류 분포도.
도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치에 의해 수행되는 의사 개방-회로 전압을 연산하기 위한 동작을 도시한 전압-전류 분포도.
도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치에 의해 수행되는 SOC 연산의 특정예를 도시한 흐름도.
도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치에 의해 수행되는 동작을 도시한 흐름도.
도12는 본 발명의 일실시예를 설명하는데 수반되는 전지 내부 상태를 나타내는 양의 정의를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101: 전지 102: 발전기
103: 전기 부하 장치 104: 전류 센서
105: 전지 상태 검출기 106: 버퍼
107: 연산 프로세서 108: ECU
109: 발전기 제어 장치 110: 차량 정보
본 발명은 차량용 축전 장치의 충전 상태의 추정에 있어서 전지 분극의 영향을 감소시킬 수 있는 2차 전지의 충전 상태(즉, "내부 충전 상태" 또는 단순히 "내부 상태")를 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
차량용 축전 장치의 대용량화가 진행됨에 따라, 또한 차량-탑재 전기 부하 장치의 크기가 증가함에 따라, 과충전 또는 과방전이 방지될 수 있도록, 차량용 축전 장치의 전지의 충전 상태를 나타내는 SOC(State Of Charge) 또는 전지의 충전 상태의 저하를 나타내는 SOH(State Of Health)와 같은 충전 상태를 측정하는데 있어서 정확성이 요구되고 있다.
공지된 SOC 검출 방법은 충전/방전 전류 적산 방법, 및 전지 특성에 기초하여 SOC를 추정하는 방법(이하, 또한 "전지 특성 연산 방법"으로 언급됨)을 포함한다. 본 명세서에 있어서, "전지 특성 연산 방법"은 SOC에 대한 전지의 전압(V) 및 전류(In)의 관계에 기초하여 SOC를 추정하는 방법을 언급한다. 특히, 전지의 의사 개방-전류 전압(Vo)이 SOC와 강한 상관관계를 갖는다고 알려져 있어, 그에 따라 측정된 다수의 전압(V) 및 전류(I)에 기초하여 연산되는 의사 개방-회로 전압(Vo)에 기초하여 SOC가 연산되는 방법이 공지되어 있다.
일본공개특허공보 평9-297163호는 이러한 전지 특성 연산 방법의 일례를 나타내고, 또한 전압/전류 특성을 나타내는 특성 직선이 전지로부터 검출된 다수의 전류 및 전압 데이터 페어(이하, 또한 "데이터 페어" 또는 "전압/전류 페어"로 언급됨)에 기초하는 최소 자승법(least-squares method)을 이용하여 결정되고, 최대 방전가능 전력이 이 특성 직선에 기초하여 연산되며, SOC가 이 최대 방전가능 전력에 기초하여 결정되는 SOC 연산 방법을 제안한다.
그러나, 종래의 각종 SOC 연산 방법에 있어서, 전지 분극에 의해 큰 오류가 야기되는 문제점이 제기되었다. 예를 들어, 납축전지(lead-acid battery)의 경우와 같이, 충전/방전 분극 작용이 커서 전지 전압과 SOC 사이의 관계가 이 충전/방전 이력에 따라 크게 변경되는 경우, SOC 추정의 정확성이 현저히 저하된다. 그러므로, 충전/방전 전류 적산 방법에 있어서, 주기적으로 특정 SOC를 결정하기 위한 보조 충전 시간이 필요하다. 그러나, 이는 연료 소비가 악화되는 또다른 문제점을 제기하였다. 그러므로, 과충전 또는 과방전을 방지하기 위해서 분극량의 변화를 고려하여 전지의 통상적으로 이용되는 SOC 범위를 감소시키는 것이 실행되었다. 그러나, 이는 충전/방전의 필요량을 실현하기 위한 전지의 중량 및 체적이 불가피하게 증가되는 추가적인 문제점을 제기하였다.
본 발명은 전술한 문제점에 비추어서 이루어진 것으로서, 분극 상태의 변화에 의해 야기되는 검출의 정확성에 있어서 저하를 감소시킬 수 있는 2차 전지의 충전 상태를 검출하기 위한 장치를 제공하는 목적을 갖는다.
전술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은, 기본 구조로서, 차량에 탑재 되어 있는 전지의 충전 상태를 검출하기 위한 장치를 제공하는데, 이 장치는 전지의 전류 및 전압으로 이루어지는 복수의 데이터 페어를 획득하도록 구성된 데이터 획득 장치; 및 전지의 분극 상태의 안정화를 인식한 이후에, 데이터 획득 장치에 의해 획득된 복수의 데이터 페어에 기초하여 전지의 충전 상태를 검출하도록 구성된 충전-상태 검출 장치를 포함한다.
바람직하게는, 2차 전지의 충전 상태는 충전 상태를 나타내는 SOC(충전율) 및 저하 상태(즉, 사용 상태)를 나타내는 SOH(잔존 용량)에 의해 측정될 수도 있다. 전술한 전지 특성 연산 방법이 충전-상태 검출 수단인 것이 바람직하지만, 충전/방전 전류 적산 방법이 또한 이용될 수도 있다. 예를 들어, 충전/방전 전류 연산 방법에 있어서 소정의 조건 하에서 또는 주기적으로 전지의 의사 개방-회로 전압을 추정하는데 있어서 분극량이 안정화되는 경우, 충전 상태를 추정하는데 있어서 정확성이 향상될 수 있고, 그에 따라 SOC의 특정 상태에 대해 주기적으로 수행되는 보조 충전 동작의 횟수가 감소하게 된다.
충전-상태 검출 장치는, 소정의 레벨로 전지의 분극량을 안정화하도록 구성된 안정화 장치; 및 전지의 분극 상태가 안정화 장치에 의해 안정화되었다고 확인된 직후에 데이터 획득 장치에 의해 획득된 데이터 페어를 이용함으로써 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성된 연산 장치를 포함하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 본 발명에 있어서, 충전 상태의 연산을 수행하기 위해서, 2차 전지의 전압-전류 페어(데이터 페어)의 샘플링에 앞서, 2차 전지의 분극 상태가 소정의 레벨로 안정화된다. 그에 따라, 샘플링된 전압-전류 페어에 기초하여 연산된 충전 상태(예를 들어, SOC)의 값은 소정의 분극 상태 하에서 서로 같아진다. 따라서, 전지의 SOC의 변화를 관측하는데 있어서, 충전 상태의 추정에 있어서 정확성을 현저히 강화하기 위해서 분극 상태의 변화가 상쇄될 수 있다.
안정화 장치는 특정 시간에 걸쳐 전지를 충전 및 방전하도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 분극량은 소정의 레벨로 수렴할 수 있다.
안정화 장치는 전지의 분극량을 소정량으로 수렴하게 하도록 구성되고, 전지의 분극량은, 전지가 정전압으로 충전 및 방전되는 경우에 획득된 충전 및 방전 전류에 기초하여 연산되는 것이 바람직하다. 따라서, 수렴하는 분극량의 기준치에 비해 분극량의 변화가 작은 경우, 분극량의 안정화가 정확히 종결될 수 있다.
연산 장치는, 전지의 분극 상태가 안정화 장치에 의해 안정화된 이후에 전지의 전류를 변경함으로써 데이터 획득 장치로부터 필요한 수의 데이터 페어만큼 데이터 페어를 획득하고, 또한 획득된 필요한 수의 데이터 페어에 기초하여 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 분극량의 안정화 이후에 충전 분극이 가속화되는 것을 방지할 수 있어, 충전 분극의 가속화에 의해 야기되었던 오류가 충전 상태를 추정하는데 있어서 감소될 수 있다.
연산 장치는, 전지의 분극 상태가 안정화된 상태에서 획득된 데이터 페어 및 최근의 샘플링 시점에서 연산된 전지의 내부 저항에 기초하여 전지의 의사 개방-회로 전압을 연산하고, 또한 의사 개방-회로 전압에 기초하여 SOC(State Of Charge)를 연산하도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 분극량 안정화 상태 하의 전압-전류 페어 및 내부 저항에 기초하여 일정한 분극 상태 하의 의사 개방-회로 전압이 획득될 수 있어, 분극 상태의 변화에 의해 야기되었던 의사 개방-회로 전압에서의 변화가 감소될 수 있다.
연산 장치는, 복수 타입의 기준 전지의 상태량을 정의하는 입력 파라미터와 기준 전지의 충전 상태를 정의하는 출력 파라미터 사이의 관계를 나타내는 소정의 입/출력 테이블; 전지의 분극 상태가 안정화 장치에 의해 안정화된 이후에 전지의 전류를 강제적으로 변경함으로써, 데이터 페어로서, 전지의 필요한 수의 데이터 페어를 획득하기 위한 수단; 및 획득된 필요한 수의 데이터 페어에 기초하여 전지의 상태량을 연산하고, 전지의 상태량을 입/출력 테이블에 입력함으로써, 전지의 충전 상태를 연산하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
상세하게는, 이 양태에 있어서, 2차 전지의 충전 상태를 결정하기에 앞서 준비된 입/출력 테이블에 데이터 페어로부터 연산된 전지 상태량이 할당된다. 따라서, 예를 들어 입/출력 테이블로서 신경망을 이용함으로써, 고-정확성을 갖는 충전 상태가 검출될 수 있는데, 이러한 신경망은 전지 상태량(예를 들어, 의사 개방-회로 전압(Vo) 또는 내부 저항(R))과 충전 상태(예를 들어, SOC 또는 SOH) 사이에 양호한 상관관계를 갖는다.
전술한 구조에 있어서, 충전-상태 검출 장치는, 차량에 탑재되어 있는 엔진의 시동 직후에 전지의 분극 상태가 안정화되도록, 또한 분극 상태의 안정화 직후에 전지의 충전 상태가 검출되도록, 안정화 장치 및 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 차량-탑재 엔진의 시동 직후에, 고-정확성을 갖는 충전 상태가 검출될 수 있다.
전술한 구조에 있어서, 충전-상태 검출 장치는, 차량에 탑재되어 있는 엔진의 운전 중에 전지의 분극 상태가 정기적으로 안정화되도록, 또한 분극 상태의 안정화 직후에 전지의 충전 상태가 검출되도록, 안정화 장치 및 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 현재의 차량 주행 중에 충전 상태를 검출하는데 있어서 오류(예를 들어, 전류 적산 오류)가 감소될 수 있다.
전술한 구조에 있어서, 발전기로부터 충전 전력을 수신하기 위해서, 전지는 차량에 탑재되어 있는 발전기에 접속되고, 충전-상태 검출 장치는, 전지의 분극 상태의 안정화 직후에 검출된 전지의 충전 상태가 최소 기준치 미만인 경우에만 발전기에 충전 전력을 강화하도록 명령하기 위한 명령 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 소위 보조 충전의 횟수가 감소될 수 있다.
전술한 기본 구조에 있어서, 충전-상태 검출 장치는, 전지의 분극이 실질적으로 해소되었는지 여부를 판정하도록 구성된 판정 장치; 전지의 분극이 실질적으로 해소되었다고 판정 장치가 판정한 직후에 전지의 전류 상태를 변경함으로써 데이터 획득 장치를 통해 전지의 필요한 수의 데이터 페어를 획득하도록 구성된 획득 장치; 및 획득 장치에 의해 획득된 필요한 수의 데이터 페어에 기초하여 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성된 충전-상태 연산 장치를 포함한다. 따라서, 분극량의 변화에 의해 야기되었던 충전 상태의 연산시 정확성에 있어서 저하가 전지에 부담을 지우지 않고 방지될 수 있다.
이 구조에 있어서, 판정 장치는, 전지의 전압이 기준치와 실질적으로 동일하 고, 충전/방전 전류가 기준치 이하인 상태가 소정의 시간 이상 지속하는 경우, 전지의 분극이 실질적으로 해소되었다고 판정하도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 분극의 해소에 관한 판정이 단순하고 정확하게 이루어질 수 있다.
판정 장치는, 차량 점화의 최종 턴-오프 동작 이래 소정의 시간이 경과한 경우, 전지의 분극이 실질적으로 해소되었다고 판정하도록 구성되고, 충전-상태 연산 장치는, 차량에 탑재되어 있는 엔진이 시동되는 경우에 획득된 데이터 페어에 기초하여 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 2차 전지의 충전 상태에 관한 추정이 차량-탑재 엔진의 시동 직후에 이루어질 수 있다. 또한, 2차 전지의 충전 상태를 추정하기 위한 데이터 페어를 샘플링하기 위해서만 2차 전지의 전류 상태가 강제적으로 변경될 필요가 없고, 그에 따라 전지에 대한 부담이 감소된다.
이하, 본 발명에 따른 2차 전지용 충전-상태 검출 장치의 바람직한 실시예가 설명된다. 그러나, 본 발명은 후술하는 실시예에 제한되어서는 안 된다. 말할 나위도 없이, 여타의 공지 기술 또는 본 발명의 기술사상을 구현하기 위한 공지 기술과 등가의 기능을 갖는 기술과 본 발명이 조합될 수도 있다.
도1 내지 도11과 관련하여 이루어지는 일실시예의 상세한 설명에 앞서, 도12를 참조하여 전지(2차 전지, 재충전가능 전지)의 충전 상태가 정의된다. 도시된 바와 같이, SOH(잔존 용량)는 전지의 현재의 방전가능 용량을 의미하고, SOC(State Of Charge)(%)(소위 "충전율")는 전지의 완전 충전 용량에 대한 전지의 잔존 용량의 비율을 의미하고, 완전 충전 용량(Q)(Ah)은 전지의 현재의 충전가능 용량을 의미한다. 여기서부터, 예로서, 아직 사용되지 않은 신규 전지는 100%의 SOC에 대응하는 64Ah의 SOH(즉, 64Ah의 완전 충전 용량)를 갖는다고 가정한다. 이 전지에 있어서, 25.6Ah의 SOH는 40%의 SOC에 대응한다. 또한, 이 신규 전지가 이용되었고, 완전 충전 용량이 40Ah가 되도록 이 전지의 충전 능력이 크게 감소되었다고 가정한다. 그러나, 이 용량은 여전히 100%의 SOC에 대응하고, 이 경우 40%의 SOC는 16.0Ah의 SOH를 의미한다.
(제1 실시예)
먼저, 도1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 관련되는 2차 전지(이하, "전지"로 언급됨)용 충전-상태 검출 장치로서 동작하는 전지 상태 검출 장치(SOC 연산 장치)가 설명된다.
도1에 도시된 차내 2차 전지는 전지(101), 차량-탑재 발전기(102)(이하, 단순히 "발전기"로 언급됨), 차량-탑재 전기 부하 장치(103), 전류 센서(104), 전지 상태 검출기(105), ECU(108) 및 발전기 제어 장치(109)를 갖춘다. 이들 컴포넌트 중에서, 전지 상태 검출기(105)는 본 발명의 2차 전지용 충전-상태 검출 장치를 구성한다.
전지(101)는 납축전지와 같은 2차 전지, 니켈-금속 수소화물 전지 및 리튬 셀을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 본 실시예에 있어서, 일반적으로 이용되는 차량용 납축전지가 전지(101)로서 이용된다. 발전기(102)는 전지(101)를 충전 하기 위해서 차량-탑재 엔진(도시되지 않음)에 의해 구동된다. 전기 부하 장치(103)는 전지(101)로부터 공급된 전력을 소모하는 전기 부하를 구성한다. 전류 센서(104)는 전지(101)의 충전/방전 전류를 검출하여, 검출된 전류를 디지털 신호의 형태로 출력한다.
전지 상태 검출기(105)는 전지(101)의 SOC를 연산하기 위한 전자 회로의 역할을 하고, 데이터를 입력하기 위한 버퍼(106) 및 연산 프로세서(107)를 갖춘다. 버퍼(106) 및 연산 프로세서(107)의 역할은 마이크로컴퓨터의 소프트웨어 동작에 의해 실현되지만, 전용 하드웨어 회로가 대신할 수도 있다. 버퍼(106)는 소정의 타이밍으로 전류 센서(104)로부터의 전류(In) 및 전지(101) 전압(V) 페어(데이터 페어)를 샘플링하고, 이를 유지한다. 연산 프로세서(107)는 후술하는 방법을 이용함으로써 버퍼(106)로부터 입력된 파라미터에 기초하여 SOC를 연산한다.
ECU(108)는 발전기의 회전수, 차속, 엔진 상태와 같은 외부로부터 입력된 차량 정보(110) 및 연산 프로세서(107)로부터의 SOC에 기초하여 발전기(102)의 발전량을 결정하고, 발전기(102)가 발전기 제어 장치(109)를 통해 결정된 발전량과 등가의 발전을 수행하는 것을 허용한다.
도2에 도시된 흐름도를 참조하여, 전지 상태 검출기(105) 내의 연산 프로세서(107)에 의해 수행되는 SOC 연산의 특정예가 설명된다.
먼저, 전지 상태 검출기(105) 또는 마이크로컴퓨터를 리셋하기 위해서 점화키가 턴-온된다. 이 경우, 내장 타이머를 구성하는 카운터(c)의 적산치(Tc)가 "0"(초)으로 리셋된다. 그런 다음, 차량-탑재 엔진이 Tc="0"의 상태에서 시동되어 (단계(S201)), 소정의 충전(방전) 분극 상태를 생성하기 위해서 소정의 전압(Vs)으로 정전압 충전(또는 정전압 방전)이 개시된다(단계(S202)). 개시 단계(S202)로부터 1초 경과한 후에, 카운터(c)의 적산치(Tc)에 "1"이 가산되고, 다음 단계(단계(S203))로 진행한다.
소정의 전압(Vs)으로 충전/방전을 실행하는데 있어서, 충전 상태 또는 방전 상태 중 어느 하나를 유지할 수 있는 값으로 소정의 전압(Vs)을 설정하는 것이 바람직하다는 것이 인식되어야 한다. 본 실시예에 있어서, 소정의 충전 분극 상태를 형성하기 위해서, 소정의 전압(Vs)은 엔진 시동 직후의 전류 상태를 고려하여 14.1V(25℃의 온도에서 레귤레이터에 의해 조정된 전압)로 설정된다. 그러나, 물론 소정의 전압(Vs)은 이 값으로 제한되지는 않는다.
전지(101)의 전류(In)는 정전압 상태에서 샘플링되어(단계(S203)), 샘플링된 전류(In)에 기초하여 분극-상태량(Pn)을 연산한다(단계(S204)). 본 실시예에 있어서, 분극-상태량(Pn)은 다음의 [수학식 1]에 의해 정의된다.
여기서, △t는 본 실시예에서 1초(△t=1)로 설정된 전류(In)에 대한 샘플링 주기이고, τ는 전지 전해액의 전하 확산 시정수로서 소정값으로 정해지고, Pn은 분극-상태량의 현재값(instant value)이고, Pn-1은 분극-상태량(Pn)의 이전값이다.
이하, [수학식 1]이 설명된다. 분극-상태량(Pn)의 현재값은, 이전의 샘플링 시점에서의 분극-상태량에 대한 이전값(Pn-1)으로/로부터, 이전의 샘플링 시점으로부터 현재의 샘플링 시점까지 증가한 분극-상태량의 증분(In×△t)을 가산함으로써, 또한 이전의 샘플링 시점으로부터 현재의 샘플링 시점까지 감소한 분극-상태량의 감분(Pn-1×△t/τ)을 감산함으로써, 연산된다.
다음에, 카운터(c)의 적산치(Tc)가 분극 안정화를 위한 소정의 만료 시간(Ts) 이상이 되었는지(Tc≥Ts) 여부, 또는 분극-상태량(Pn)이 소정값(Ps) 이상이 되었는지(Pn≥Ps) 여부에 관한 판정이 이루어진다(단계(S205)). 판정 결과가 "예"인 경우에는, 전술한 바와 같이 정전압을 충전(방전)함으로써 이루어지는 분극량 안정화 프로세스가 종료되어, 단계(S206)로 진행한다. 이에 반해, 판정 결과가 "아니오"인 경우에는, 제어는 단계(S202)로 복귀하여, 동일한 프로세스를 반복한다.
그런 다음, 발전기 제어 장치(109)는 발전기(102)의 발전 동작을 정지하도록 명령하고(단계(S206), 다음에 발전 정지시 전지(101)의 필요한 수의 전압(V) 및 전류(In) 페어가 샘플링된다(단계(S207)). 샘플링된 전압(V) 및 전류(In) 페어에 기초하여, SOC 및 잔존 요량을 추정하기 위해서 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)을 포함하는 전지 상태량이 연산된다(단계(S208)).
이와 관련하여, 이하 전압(V) 및 전류(In) 페어로부터 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)을 결정하는 공지된 방법이 간단하게 설명된다.
먼저, 샘플링된 다수의 전압(V) 및 전류(In) 페어가 전압(V) 및 전류(In)의 2-차원 분포를 나타내는 전압-전류 분포도에 플로팅된다(plotted). 도면의 세로축은 전압(V)을 나타내고, 가로축은 전류(In)를 나타낸다.
그런 다음, 플로팅된 전압(V) 및 전류(In) 페어의 좌표점에 기초하여 최소 자승법을 이용함으로써 전압(V) 및 전류(In) 사이의 관계를 나타내는 직선 근사식(linear approximation)이 생성된다. 그런 다음, 이 직선 근사식에 기초하여, 절편(의사 개방-회로 전압(Vo)) 및 기울기(내부 저항(R))가 연산된다. 이러한 방식으로, 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)이 결정된다.
그 이후에, 전술한 바와 같이 결정된 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)과 같은 전지 상태량을 이용하여 SOC 및 잔존 용량이 연산된다(단계(S209)).
이하, 결정된 바와 같은 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)을 이용하여 SOC 및 잔존 용량을 연산하기 위한 프로세스가 설명된다.
하나의 방법은, SOC 및 잔존 용량이 결정될 수 있도록, 사전에 의사 개방-회로 전압(Vo), 내부 저항(R), SOC 및 잔존 용량과 연관된 맵 또는 관계를 저장하고, 이 맵 또는 관계에 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)을 할당하는 것을 포함한다.
또다른 방법은, SOC 및 잔존 용량이 결정되도록, 결정된 의사 개방-회로 전압(Vo), 내부 저항(R) 및 단계(S207)에서 샘플링된 전압(V) 및 전류(In) 페어를 신경망으로 입력하는 것을 포함할 수도 있다. SOC 및 잔존 용량에 대한 이들 타입의 연산 방법은 공지되어 있기 때문에, 추가 설명은 생략한다.
그런 다음, 발전이 재개되고(단계(S210)), SOC 연산 루틴이 종료된다.
비록 충전 분극이 새롭게 야기되는 것을 방지하기 위해서 도2의 단계(S206)에서 발전이 정지되었지만, 발전 정지는 필수적이지는 않다. 발전 정지 대신에, 전 지 방전량이 증가될 수 있도록 그만큼 발전량이 감소될 수도 있다.
비록 일단 엔진을 시동한 이후에만 도2의 루틴이 수행되었지만, 후속 SOC 및 잔존 용량의 변화를 검출하기 위해서 주기적으로 또는 소정의 타이밍으로 단계(S202) 내지 단계(S210)가 수행될 수도 있다. 또한, 도2의 루틴을 통해 SOC 및 잔존 용량을 연산한 후에, 전류 적산 방법을 이용함으로써 SOC 및 잔존 용량이 변경될 수도 있다.
(실험 결과)
도3은 도2에 도시된 SOC 및 잔존 용량을 검출하기 위한 동작에서의 전지(101)의 전압 및 전류의 거동을 도시한다. In은 전지(101)의 충전 전류를 나타낸다. 그러나, 이 실험 결과는, 단계(S205)에서 소정의 시간(Ts)에서 정전압 충전이 종료되는 경우의 실험 결과이다.
이 경우, 엔진 시동이 완료된 후에, 발전기 제어 장치(109)(또한, "레귤레이터"로 언급됨)의 임계 전압(조정 전압)은 소정의 전압(Vs)으로 설정되어, 전지(101)가 충전된다. 이러한 방식으로, 분극-상태량(Pn)이 증가하고, 소정값(Ps)를 초과하며, 소정의 전압(Vs)에 대응하는 포화값에 근접한다.
이 경우, 정전압 충전을 수행하기 위한 시간(Tc)이 소정의 만료 시간(Ts) 이상이 되는 경우, 발전이 정지되고, 그에 따라 전지(101)는 과감하게 충전 상태로부터 방전 상태로 변경한다. 따라서, 과감한 전류 변경 시간 중의 실질적으로 동일한 분극 조건 하에서 각종 상이한 전압(V) 및 전류(In) 페어가 샘플링될 수 있다.
이 때 샘플링된 각종 전압(V) 및 전류(In) 페어에 기초하여, 전술한 방법을 이용함으로써 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)이 추정된다. 도4를 참조하여 본 실시예에서 수행되는 추정 동작이 보다 상세하게 설명된다.
도4는 발전 정지 직후의 전압-전류 궤적을 도시한다. 발전 정지 이후에, 전압(V) 및 전류(In) 페어에 의해 정의된 좌표점은, 도4에 도시된 전압축 및 이 전압축과 직교하는 전류축에 의해 정의된 2-차원 평면 상에서 직선 강하한다. 이 때 전압(V) 및 전류(In) 페어에 의해 정의된 개별 좌표점에 기초하여, 직선 근사식이 결정된다. 직선 근사식의 0(A) 시간에서의 절편 전압은 의사 개방-회로 전압(Vo)을 나타내는 것이고, 직선 근사식의 기울기는 내부 저항(R)을 나타내는 것이다.
의사 개방-회로 전압(Vo)과 SOC(%) 사이의 관계(도5 참조)는 전지 상태 검출기(105)에 저장된다. 이들 사이의 상관관계가 강하기 때문에, 의사 개방-회로 전압(Vo)을 이 관계에 할당함으로써 SOC가 검출될 수 있다. 맵으로서 도5에 도시된 관계를 저장하는 대신에, 의사 개방-회로 전압(Vo)과 같은 입력 파라미터와 SOC와 같은 출력 파라미터 사이의 입/출력 특성을 학습하는 신경망을 이용함으로써 SOC 연산이 수행될 수도 있다. 이러한 신경망을 이용하는 SOC 연산은 공지되어 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
내부 저항(R) 및 최대 방전 전력(W)(Vo2/(4×R))과 같은 전지 상태량과 SOC(%) 및 SOH(잔존 용량)(Ah) 사이의 관계는 전지 상태 검출기(105)에 저장된다. 내부 저항(R) 및 최대 방전 전력(W)은 이 관계를 이용하여 결정될 수도 있다. 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 전지의 내부 저항(R) 및 최대 방전 전력(W)은 전지의 충전 상태를 나타내는 SOC(%) 및 잔존 용량(Ah)과 상관된다. 비록 도면에 도시되어 있지는 않지만, 전지의 내부 저항(R) 및 최대 방전 전력(W)은 전지의 저하 상태를 나타내는 SOH(잔존 용량)와도 상관된다. 따라서, 전술한 SOC(%)에 대한 동일한 연산 방법을 이용함으로써 내부 저항(R) 및 최대 방전 전력(W)에 기초하여 잔존 용량(Ah)이 추정될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 단계(S206)에서 발전기(102)에 의한 발전이 정지되지만, 발전 정지 대신에, 전압(V) 및 전류(In)의 샘플링을 가능하게 하는 범위 내에서 발전량이 감소될 수도 있다. 선택적으로, 시간(Tc)의 만료 직후의 단기간에, 전기 부하 장치(103)의 부하가 변경되어, 전지(101)의 전류를 변경할 수도 있다. 또한, 도4에 있어서, 내장 타이머를 이용함으로써 발전기(102)에 의한 발전이 정지되지만, 분극-상태량(Pn)이 소정값(Ps)에 도달하는 경우에 발전이 정지될 수도 있다.
(제2 실시예)
이하, 본 발명의 제2 실시예가 설명된다. 제2 실시예에 있어서, 의사 개방-회로 전압(Vo)은 발전기(102)의 발전을 정지시키지 않고 검출된다. 제2 실시예에 있어서, 제1 실시예와 동일하거나 유사한 컴포넌트 또는 프로세스에는 단순화 또는 설명의 생략을 위해 동일한 도면부호가 부여된다.
도7을 참조하여, 본 실시예가 설명된다. 도7의 흐름도에 도시된 프로세스는 전지 상태 검출기(105) 내의 연산 프로세서(107)에 의해 수행된다. 내부 저항(R)을 연산하는 단계가 엔진 시동시 부가되고, 단계(S208)에서 내부 저항(R)이 의사 개방-회로 전압(Vo)을 연산하는데 이용되고, 단계(S209)에서 SOC를 연산하는데 의사 개 방-회로 전압(Vo)이 이용되는 것을 제외하고는, 이 흐름도는 도2에 도시된 것과 실질적으로 동일하다.
본 실시예는, 분극 상태의 안정화 제어(도2의 단계(S202) 내지 단계(S205))를 실행하기 전에 직선 근사식의 기울기를 결정하기 위한 내부 저항(R)이 결정되고, 또한 의사 개방-회로 전압(Vo)이 결정되도록 분극 상태의 안정화 제어를 완료한 이후에 전압(V) 및 전류(In) 페어(좌표점)에 기초하여 기울기를 갖는 직선 근사식이 생성되는 것을 특징으로 한다.
도7에 있어서, 엔진 시동과 함께 초기화를 위한 리셋이 수행되어 내장 타이머를 "0"으로 설정하게 된다(단계(S201)). 그런 다음, 엔진 시동시의 큰 시동 전류를 이용하여 스타터 방전시의 내부 저항(Rs)이 검출된다(단계(S220)).
특히, 전지 전압(V)이 개방-회로 전압(Vo+I×Rs)과 같기 때문에, 2개의 상이한 전압(V) 및 전류(In) 페어로부터 수학식 △V=△I×Rs가 도출되고, 이 수학식으로부터 내부 저항(R)이 결정된다. 이 수학식에 있어서, △V는 2개의 전압(V) 및 전류(In) 페어 사이의 전압차를 나타내고, △I는 2개의 전압(V) 및 전류(In) 페어 사이의 전류차를 나타낸다. 실제, 다수의 전압(V) 및 전류(In) 페어가 샘플링되고, 이에 기초하여 직선 근사식이 결정되어, 직선 근사식의 기울기에 기초하여 내부 저항(R)이 추정된다.
단계(S202) 내지 단계(S205)에서, 정전압 충전(또는 정전압 방전) 상태가 유지되어, 분극-상태량(Pn)은 정전압과 실질적으로 등가의 포화값이 된다.
다음에, 단계(S205)에서, 즉 소정의 시간(Ts)의 만료시 요건 충족(Tc≥Ts 또 는 Pn≥Ps) 이후에 정전압 방전을 종료하려는 시점에 전류값(Is) 또는 전류(In), 정전압(Vs) 및 내부 저항(R)에 기초하여 의사 개방-회로 전압(Vo)이 결정된다. 다시 말하면, 내부 저항(R)과 동일한 기울기에서의 전술한 2-차원 평면 상의 좌표점(Vs, Is)으로부터 이끌어지는 근사 직선 상의 전류값 0(A)에서의 전압값은 의사 개방-회로 전압(Vo)으로 변경된다(단계(S208)).
그런 다음, 결정된 의사 개방-회로 전압(Vo)에 기초하여 SOC가 연산된다(단계(S209)).
(실험예)
도8은 엔진 시동시의 전압(V) 및 전류(In) 페어가 플로팅된 도면이다. 이 플로팅에 의해 획득된 직선 근사식의 기울기는 내부 저항(R)으로서 동작한다. 도9는, 도8의 직선 근사식과 평행하고 좌표점(Vs, Is)을 통과하는 직선이 0(A) 축과 교차하는 점에서 의사 개방-회로 전압(Vo)이 결정되는 상태를 도시한 도면이다. 시각(Ts)에 있어서 전류가 Is이고, 전압이 Vs이며, 내부 저항이 Rs일 경우, 다음의 [수학식 2]에 의해 의사 개방-회로 전압(Vo)이 획득될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 발전을 정지하지 않고 전기 부하 장치를 제어함으로써 또는 발전을 제어함으로써, 소정의 안정화된 분극 상태만이 생성되는 경우, 또한 이 단계에서 직선 근사식에 대해 전지의 전류만이 충분히 변화되는 경우, 의사 개 방-회로 전압(Vo)이 추정될 수 있다. 또한, 비록 스타터의 방전시 내부 저항(R)이 검출되지만, 전류 변화만이 충분히 큰 경우, 내부 저항(R)은 수학식 △V=△I×Rs로부터 정확하게 검출될 수 있다. 그러므로, 분극 상태의 안정화 제어 직전에 충전/방전 전류 변화시 획득된 내부 저항값이 이용될 수도 있다.
본 실시예에서의 구조에 따르면, 의사 개방-회로 전압(Vo)은 발전을 정지하지 않고 추정될 수 있다. 일반적으로, 차량-탑재 전력 시스템에서 0(A)의 전지 전류에서의 전압, 즉 의사 개방-회로 전압(Vo)을 검출하기 위해서, 현재 충전 또는 방전 상태에 있는 전지를 전지의 0(A)의 전류 상태로 하는 것이 필요하다. 이는 전압에서의 변화를 야기하고, 그에 따라 예를 들어 차량-탑재 조명 장치의 조명에서 명암(light and dark)이 야기된다. 이는 종래기술의 피할 수 없는 문제점이었다. 그러나, 본 실시예는 이러한 종래의 문제점을 극복하는 전술한 이점을 제공한다.
(제3 실시예)
이하, 본 발명의 제3 실시예가 설명된다. 제3 실시예에 있어서, 전술한 실시예와 동일하거나 유사한 컴포넌트 또는 프로세스에는 단순화 또는 설명의 생략을 위해 동일한 도면부호가 부여된다.
제1 및 제2 실시예에 따르면, 전지의 충전 상태를 추정하기 전에 분극 상태의 안정화 제어를 수행함으로써, 분극-상태량(Pn)의 변화에 의한 SOC 검출의 정확성에서의 편차가 감소될 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 실시예에 따른 분극 상태의 안정화 제어는, 전지(101)의 분극 상태가 소정의 기준 분극 상태로서 동작하는 것을 허용하기 위한 제어이다. 그에 따라, 기준 분극 상태를 실현하기 위해서, 전 지(101)로 하여금 강제적으로 정전압 충전/방전을 수행하도록 하는 것이 필요하다. 그러나, 도1에 있어서, 발전기 제어 장치(109)는 본래 전지 전압을 소정의 레벨로 유지하는 제어를 달성한다. 전기 부하 장치(103)의 구동 상태가 안정화되는 경우, 발전기(102)는 전기 부하 장치(103)로 전력을 공급하는 충전을 취하고, 그에 따라 전지(101)의 충전/방전 전류는 작아져야 하고, 분극 상태는 실질적으로 해소되어야 한다.
본 실시예에 있어서, 도10에 도시된 절차가 수행된다. 도10의 흐름도에 도시된 절차는 전지 상태 검출기(105) 내의 연산 프로세서(107)에 의해 수행된다. 도10에 도시된 예에 있어서, 전지 전압(V)이 소정의 기준 전압값(Vs)의 레벨로 안정화되고, 전지 전류(I)가 소정의 시간 이상 소정값보다 낮은 레벨로 안정화되는 경우(단계(S230) : 예), 분극 상태가 안정화되었다고 고려된다(분극이 실질적으로 해소되었다고 고려된다).
이러한 요건이 충족되는 경우, 전술한 단계(S207) 내지 단계(S209)의 프로세스가 수행된다. 다시 말하면, (정지를 포함하여) 발전의 감소 또는 증가, 또는 전기 부하 장치(103)의 전력 소모의 감소 또는 증가가 소정의 단시간에 수행되어, 필요한 수의 전압(V) 및 전류(In) 페어가 샘플링된다(단계(S207)). 그런 다음, 전압(V) 및 전류(In) 페어에 기초하여 직선 근사식이 결정되고, 분극 해소 상태에서의 의사 개방-회로 전압(Vo) 및 내부 저항(R)을 결정하는데 이 직선 근사식이 이용된다(단계(S208)). 그런 다음, 이들 데이터에 기초하여, SOC와 같은 충전 상태가 추정된다(단계(S209)).
도10에 있어서, 단계(S221)는, 이전에 점화키가 턴-오프된 이래 소정의 시간이 경과하였는지 여부에 관하여 판정하기 위한 단계이다. 이와 관련하여, 전지(101)의 분극을 제거하기 위해 필요한 충분한 시간이 경과했을 경우에만(단계(S221) : 예), 제어는 단계(S207)로 진행하고, 또한 전술한 단계(S207) 내지 단계(S209)를 통해 단계(S230)로 진행한다. 이에 반해, 충분한 시간이 경과하지 않은 경우에는(단계(S221) : 아니오), 제어는 단계(S230)로 진행한다. 또한, 전지 전압이 소정의 기준 전압값(Vs)의 레벨로 안정화되고, 또한 전지 전류(I)가 소정의 시간 이상으로 소정값보다 낮은 레벨로 안정화되는 경우(단계(S230) : 예), 제어는 단계(S207)로 복귀하여, 동일한 프로세스를 반복하게 된다.
이러한 방식으로, 본 실시예에 따르면, 제1 및 제2 실시예의 분극 안정화 프로세스에 의해 야기된 부담이 전지(101)에 부과되지 않게 된다.
본 실시예에 따르면, 전지 전압이 기준 전압값의 레벨로 안정화되고, 전지 전류가 소정의 시간 이상 소정값보다 낮은 레벨로 안정화되는 상태가 소정의 시간 이상 유지될 수 없는 경우가 종종 발생한다(단계(S230) : 아니오). 이러한 경우, 전류 적산 프로세스를 이용함으로써, 후속 분극 해소 전에, 이전에 획득된 SOC로부터 SOC를 보정하는 것이 바람직하다. 보정 동작은 도10의 단계(S240)에 도시되어 있다.
본 실시예에 있어서, 소정의 시간 이상 엔진 정지 이후에 엔진 시동이 고려되는 경우, 엔진 시동시에는 전지(101)의 분극이 소멸되어야 한다. 따라서, 소정의 시간 이상 엔진이 정지된 경우에 엔진 시동시에 필요한 수의 전압(V) 및 전류(In) 페어를 샘플링함으로써 직선 근사식이 생성되면, 분극이 실질적으로 소멸된 상태에서 전지의 SOC와 같은 충전 상태가 추정될 수 있다. 이 동작은 도10의 단계(S221)에 도시되어 있다.
(제4 실시예)
이하, 본 발명의 제4 실시예가 설명된다. 제4 실시예는 전술한 실시예의 변형이고, 여기서 전술한 실시예와 동일하거나 유사한 컴포넌트 또는 프로세스에는 단순화 또는 설명의 생략을 위해 동일한 도면부호가 부여된다.
도11에 도시된 흐름도를 참조하여, 본 실시예의 동작이 설명된다. 도11에 도시된 절차는 전지 상태 검출기(105) 내의 연산 프로세서(107)에 의해 수행된다는 것이 인식되어야 한다.
엔진 시동으로부터 동작이 시작된다(단계(S301)). 연산된 주차 시간(Tp)이 임계값(Tpo)보다 큰 지(Tp>Tpo) 여부에 따라, 분극의 영향이 해소되었는지에 관한 판정이 이루어진다(단계(S302)). 분극의 영향이 해소되지 않았다고 판정되는 경우에는(단계(S302) : 아니오), 이전의 주행 종료시의 SOC 및 SOH의 값, 즉 SOCf 및 SOHf가 호출되어(단계(S305)), 보조 충전의 필요성에 관한 판정(단계(S307))을 위해 이들을 SOC 및 SOH의 현재값으로 만든다. 이에 반해, 단계(S302)에서 영향이 해소되었다고 판정되는 경우에는, 본 실시예의 특징인 충전/방전 전류 제어에 의한 분극 상태의 강제화된 안정화 제어가 수행된 다음(단계(S303) 및 단계(S304)), SOC 및 SOH를 검출하기 위한 동작이 수행된다(단계(S306)).
그 이후에, 보조 충전이 필요한지 여부에 관한 판정이 이루어진다(단 계(S307)). 보조 충전의 필요성에 관한 판정은, SOC 및 SOH가 소정의 임계값(최소 허용가능값) 이하인지(SOC≤임계값, SOH≤임계값) 여부에 기초하여 이루어진다.
SOC 및 SOH가 소정의 임계값 이하인 경우에는(단계(S307) : 예), 보조 충전이 필요하다고 판정된다. 보조 충전이 필요한 경우에, 발전기 제어 장치(109)는 보조 충전을 수행하기 위해서 충전 증가를 명령한다(단계(S308)). 그런 다음, 동작을 재개하기 위해서 이전의 보조 충전으로부터의 주행 시간(Trun)이 리셋되고(단계(S309)), 제어는 단계(S310)로 진행한다.
한편, 보조 충전이 필요하지 않다고 판정되는 경우에는(단계(S307) : 아니오), 현재 차량이 주행 중인지 여부에 관한 판정이 이루어진다(단계(S310)). 현재 차량이 주행 중이라고 판정되는 경우에는(단계(S310) : 예), 전류 적산 방법을 이용하여 SOC 및 SOH가 연산된다(단계(S311)). 그런 다음, 분리 카운트된 주행 시간(Trun)이 소정의 임계값(Tlim)에 도달하였는지(Trun≥Tlim) 여부에 관한 판정이 이루어진다(단계(S312)). 주행 시간(Trun)이 임계값(Tlim)에 도달하지 않은 경우에는(단계(S312) : 아니오), 제어는 단계(S303)로 복귀하여, 동일한 프로세스를 반복하게 된다. 이에 반해, 주행 시간(Trun)이 임계값(Tlim)에 도달한 경우에는(단계(S312) : 예), 강제화된 보조 충전을 수행하기 위해서 제어는 단계(S308)로 진행하게 된다.
현재 차량이 주행 중이 아니라고, 또는 주행을 정지한 상태에 있다고 판정되는 경우에는, 충전 상태의 현재값(이 경우, SOC 및 SOH)이 충전 상태의 최근값(SOCf 및 SOHf)로서 저장되어(단계(S314)), 주차 시간(Tp)을 카운트하는 것을 재 개하게 되고, 그런 다음 제어는 단계(S301)로 복귀하여, 동일한 프로세스를 반복하게 된다.
상세하게는, 본 실시예는 분극 상태의 강제화된 안정화 이후의 전지(101)의 충전 상태의 고-정확성 검출을 이용하고, 그에 따라 충전 상태에 종속하여 보조 충전이 필요한지 여부에 관한 고-정확성 판정이 가능하게 된다. 따라서, 단지 요구되는 경우에만, 또는 SOC 및 SOH가 작은 경우에만 보조 충전이 수행된다.
또한, 본 실시예에 있어서, 이전의 보조 충전으로부터 소정의 시간의 만료 이후에 강제화된 보조 충전이 실행된다. 이 강제화된 보조 충전은 안전성을 향상시키기 위해서 수행되지만, 필수적이지는 않다. 그러므로, 종래에 주기적으로 수행되는 보조 충전과 비교하여 볼 때, 본 실시예에서 현저하게 보다 긴 시간간격이 설정될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 쓸모없는 보조 충전이 생략될 수 있고, 그에 따라 절전이 실현될 수 있으며, 전지 수명에 대해 양호한 영향이 제공될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 2차 전지의 충전 상태를 검출하기 위한 장치에 따르면, SOC와 같은 충전 상태를 검출하는 정확성에 있어서 전지의 분극 상태의 변화에 의해 야기되는 저하를 억제할 수 있는 효과가 있습니다. 또한, SOC의 특정 상태에 대해 주기적으로 수행되는 보조 충전 동작의 횟수도 감소하게 되고, 전지에 대한 부담도 감소되는 효과가 있다.
Claims (19)
- 차량에 탑재되어 있는 전지의 충전 상태를 검출하기 위한 장치에 있어서,상기 전지의 전류 및 전압으로 이루어지는 복수의 데이터 페어를 획득하도록 구성된 데이터 획득 장치; 및상기 전지의 분극 상태의 안정화를 인식한 이후에, 상기 데이터 획득 장치에 의해 획득된 복수의 데이터 페어에 기초하여 상기 전지의 충전 상태를 검출하도록 구성된 충전-상태 검출 장치를 포함하는 장치.
- 제1항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는,소정의 레벨로 상기 전지의 분극량을 안정화하도록 구성된 안정화 장치; 및상기 전지의 분극 상태가 상기 안정화 장치에 의해 안정화되었다고 확인된 직후에 상기 데이터 획득 장치에 의해 획득된 상기 데이터 페어를 이용함으로써 상기 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성된 연산 장치를 포함하는장치.
- 제2항에 있어서,상기 안정화 장치는 특정 시간에 걸쳐 상기 전지를 충전 및 방전하도록 구성되는장치.
- 제2항에 있어서,상기 안정화 장치는 상기 전지의 분극량을 소정량으로 수렴하게 하도록 구성되고, 상기 전지의 분극량은, 상기 전지가 정전압으로 충전 및 방전되는 경우에 획득된 충전 및 방전 전류에 기초하여 연산되는장치.
- 제2항에 있어서,상기 연산 장치는, 상기 전지의 분극 상태가 상기 안정화 장치에 의해 안정화된 이후에 상기 전지의 전류를 변경함으로써 상기 데이터 획득 장치로부터 필요한 수의 데이터 페어만큼 상기 데이터 페어를 획득하고, 또한 상기 획득된 필요한 수의 데이터 페어에 기초하여 상기 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성되는장치.
- 제2항에 있어서,상기 연산 장치는, 상기 전지의 분극 상태가 안정화된 상태에서 획득된 데이터 페어 및 최근의 샘플링 시점에서 연산된 상기 전지의 내부 저항에 기초하여 상기 전지의 의사 개방-회로 전압을 연산하고, 또한 상기 의사 개방-회로 전압에 기초하여 SOC(State Of Charge)를 연산하도록 구성되는장치.
- 제2항에 있어서,상기 연산 장치는,복수 타입의 기준 전지의 상태량을 정의하는 입력 파라미터와 상기 기준 전지의 충전 상태를 정의하는 출력 파라미터 사이의 관계를 나타내는 소정의 입/출력 테이블;상기 전지의 분극 상태가 상기 안정화 장치에 의해 안정화된 이후에 상기 전지의 전류를 강제적으로 변경함으로써, 상기 데이터 페어로서, 상기 전지의 필요한 수의 데이터 페어를 획득하기 위한 수단; 및상기 획득된 필요한 수의 데이터 페어에 기초하여 상기 전지의 상태량을 연산하고, 상기 전지의 상태량을 상기 입/출력 테이블에 입력함으로써, 상기 전지의 충전 상태를 연산하기 위한 수단을 포함하는장치.
- 제2항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 차량에 탑재되어 있는 엔진의 시동 직후에 상기 전지의 분극 상태가 안정화되도록, 또한 상기 분극 상태의 안정화 직후에 상기 전지의 충전 상태가 검출되도록, 상기 안정화 장치 및 상기 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는장치.
- 제2항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 차량에 탑재되어 있는 엔진의 운전 중에 상기 전지의 분극 상태가 정기적으로 안정화되도록, 또한 상기 분극 상태의 안정화 직후에 상기 전지의 충전 상태가 검출되도록, 상기 안정화 장치 및 상기 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는장치.
- 제2항에 있어서,발전기로부터 충전 전력을 수신하기 위해서, 상기 전지는 차량에 탑재되어 있는 상기 발전기에 접속되고 상기 발전기에 의해 충전되며,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 전지의 분극 상태의 안정화 직후에 검출된 상기 전지의 충전 상태가 최소 기준치 미만인 경우에만 상기 발전기에 충전 전력을 강화하도록 명령하기 위한 명령 수단을 더 포함하는장치.
- 제1항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는,상기 전지의 분극이 실질적으로 해소되었는지 여부를 판정하도록 구성된 판정 장치;상기 전지의 분극이 실질적으로 해소되었다고 상기 판정 장치가 판정한 직후에 상기 전지의 전류 상태를 변경함으로써 상기 데이터 획득 장치를 통해 상기 전지의 필요한 수의 데이터 페어를 획득하도록 구성된 획득 장치; 및상기 획득 장치에 의해 획득된 상기 필요한 수의 데이터 페어에 기초하여 상기 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성된 충전-상태 연산 장치를 포함하는장치.
- 제11항에 있어서,상기 판정 장치는, 상기 전지의 전압이 기준치와 실질적으로 동일하고, 충전/방전 전류가 기준치 이하인 상태가 소정의 시간 이상 지속하는 경우, 상기 전지의 분극이 실질적으로 해소되었다고 판정하도록 구성되는장치.
- 제11항에 있어서,상기 판정 장치는, 상기 차량 점화의 최종 턴-오프 동작 이래 소정의 시간이 경과한 경우, 상기 전지의 분극이 실질적으로 해소되었다고 판정하도록 구성되고,상기 충전-상태 연산 장치는, 상기 차량에 탑재되어 있는 엔진이 시동되는 경우에 획득된 데이터 페어에 기초하여 상기 전지의 충전 상태를 연산하도록 구성되는장치.
- 제3항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 차량에 탑재되어 있는 엔진의 시동 직후에 상기 전지의 분극 상태가 안정화되도록, 또한 상기 분극 상태의 안정화 직후에 상기 전지의 충전 상태가 검출되도록, 상기 안정화 장치 및 상기 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는장치.
- 제3항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 차량에 탑재되어 있는 엔진의 운전 중에 상기 전지의 분극 상태가 정기적으로 안정화되도록, 또한 상기 분극 상태의 안정화 직후에 상기 전지의 충전 상태가 검출되도록, 상기 안정화 장치 및 상기 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는장치.
- 제3항에 있어서,발전기로부터 충전 전력을 수신하기 위해서, 상기 전지는 차량에 탑재되어 있는 상기 발전기에 접속되고,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 전지의 분극 상태의 안정화 직후에 검출된 상기 전지의 충전 상태가 최소 기준치 미만인 경우에만 상기 발전기에 충전 전력을 강화하도록 명령하기 위한 명령 수단을 더 포함하는장치.
- 제4항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 차량에 탑재되어 있는 엔진의 시동 직후에 상기 전지의 분극 상태가 안정화되도록, 또한 상기 분극 상태의 안정화 직후에 상기 전지의 충전 상태가 검출되도록, 상기 안정화 장치 및 상기 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는장치.
- 제4항에 있어서,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 차량에 탑재되어 있는 엔진의 운전 중에 상기 전지의 분극 상태가 정기적으로 안정화되도록, 또한 상기 분극 상태의 안정화 직후에 상기 전지의 충전 상태가 검출되도록, 상기 안정화 장치 및 상기 연산 장치를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는장치.
- 제4항에 있어서,발전기로부터 충전 전력을 수신하기 위해서, 상기 전지는 차량에 탑재되어 있는 상기 발전기에 접속되고,상기 충전-상태 검출 장치는, 상기 전지의 분극 상태의 안정화 직후에 검출된 상기 전지의 충전 상태가 최소 기준치 미만인 경우에만 상기 발전기에 충전 전력을 강화하도록 명령하기 위한 명령 수단을 더 포함하는장치.
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