KR100986373B1

KR100986373B1 - 차량의 배터리 충전량 판단방법

Info

Publication number: KR100986373B1
Application number: KR1020080051443A
Authority: KR
Inventors: 류기선
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2010-10-08
Also published as: US20090295333A1; KR20090125370A

Abstract

발전기를 통해 배터리에 입력되는 전류값과 배터리로부터 차량측으로 출력되는 전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 판단하며, 상기 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 증가되고 배터리가 차량의 발전기를 통해 충전되는 상태가 아닌 경우, 외부충전기기에 의한 충전상태로 인식하며, 그 충전상태 동안 배터리 내부를 흐르는 충전전류값을 도출하고, 그 충전전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 보상하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전량 판단방법이 소개된다. 그 차량의 배터리 충전량 판단방법에 따르면, 차량이 외부충전기기에 의해 충전되는 상태인지 여부를 판단할 수 있고, 그에 따라 증가된 충전분을 배터리의 충전량에 반영하여 배터리의 과충전이 방지되고, 동력 손실이 최소화되며 배터리의 사용수명이 증대된다.

차량 배터리, 충전량, SOC

Description

차량의 배터리 충전량 판단방법 {Method For Determining State Of Charge Of A Battery For A Vehicle}

본 발명은 발전기를 통해 배터리에 입력되는 전류값과 배터리로부터 차량측으로 출력되는 전류값을 배터리의 션트를 이용하여 측정하고, 측정된 전류값을 통하여 배터리의 충전량을 판단하는 차량의 배터리 충전량 판단방법에 관한 것이다.

차량에는 배터리가 설치되어 차량의 각종 전자기기에 전력을 제공한다. 그러한 배터리는 연속적인 충전상태를 유지하기 위해 엔진에 연동되는 발전기를 통하여 선택적으로 충전된다. 발전기는 얼터네이터(Alternator) 또는 제너레이터(Generator)를 포함하는 의미이다. 엔진의 ECU(Electronic Control Unit)는 발전기의 충전량(State Of Charge, SOC)이 부족할 경우 발전기를 가동시키고, 발전기의 충전량이 충분할 경우 발전기를 중단시킨다. 또한, 충전량의 상태를 차량의 내부 클러스터에 디스플레이하거나 배터리 충전량의 부족시 경고를 하여 운전자로 하여금 배터리의 충전량을 인식하고, 관리할 수 있게끔 한다.

발전기의 충전량은 일반적으로 배터리에 부착된 센서를 통하여 발전기로부터 배터리에 입력되는 전류값 또는 배터리로부터 차량측으로 출력되는 전류값을 측정 하고, 그 전류값을 이용하여 가산 또는 감산되는 전하량을 구하며, 전하량의 변화를 충전량에 대입함으로써 도출된다. 상기 센서에는 션트(Shunt)라는 저항이 부착되어 배터리에 입/출력되는 전류값을 측정한다.

도 1 및 2를 참고하여 종래의 차량의 배터리 충전량 판단방법을 살펴본다. 도 1은 외부충전기기가 연결되지 않은 상태의 충전시스템을 간략히 나타낸 회로도로서, 차량의 주차시에는 전기기기가 가동되지 않아 차량의 내부저항(70)을 통한 매우 미세한 방전전류가 흐른다. 이 방전전류에 의한 충전량의 변화는 저장된 맵(Map)에 안정된 상태의 배터리 전압 및 배터리 온도를 대입하여 구한다. 차량의 이그니션 온(Ignition On)상태에서는 발전기(50)가 가동되지 않아 방전만이 발생하며, 이 경우 센서(30)의 션트(32)를 통해 흐르는 전류값을 측정하고, 이를 통해 감소되는 충전량을 측정하여 잔류 충전량을 판단한다. 시동이 걸린 경우에는 발전기(50)가 가동되고, 이에 의해 배터리(10)에 입력되는 전류값을 측정하고, 충전량을 판단한다. 즉, 배터리의 충전량은 여러 상황에서 충전 또는 방전되므로 각각의 상황마다 변화되는 충전량을 계산할 필요가 있다.

도 2는 외부충전기기가 연결된 상태의 충전시스템을 간략히 나타낸 회로도로서, 외부충전기기(90)는 다른 차량의 점프된 배터리 또는 별도의 충전기를 포함한다. 차량의 배터리(10)가 방전된 상태에서 외부충전기기(90)가 연결된 경우에는 전압이 높은 외부충전기기(90)로부터 전압이 낮은 배터리(10)로 전류가 흘러 배터리가 충전된다. 그러나 그 유입되는 전류는 션트(32)를 지나지 않고 배터리(10)와 외부충전기기(90) 사이에서만 흐르기 때문에 배터리(10)에 충전되는 충전량을 파악할 수 없었다.

즉, 종래의 차량의 배터리 충전량 판단방법에 의하면, 상기한 외부 충전에 의한 증가된 충전분을 배터리의 충전량에 보상할 수 없어 배터리는 실제보다 덜 충전된 상태로 인식되고, 이에 따라 시동 후 발전기에 의한 충전시 과도한 충전으로 동력의 손실을 초래하며 배터리의 수명이 단축되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부충전기기를 통한 충전을 탐지하고, 그 증가된 충전분을 배터리의 충전량에 보상하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 배터리 충전량 판단방법은, 발전기를 통해 배터리에 입력되는 전류값과 배터리로부터 차량측으로 출력되는 전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 판단하며, 상기 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 증가되고 배터리가 차량의 발전기를 통해 충전되는 상태가 아닌 경우, 외부충전기기에 의한 충전상태로 인식하며, 그 충전상태 동안 배터리 내부를 흐르는 충전전류값을 도출하고, 그 충전전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 보상하는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리가 차량의 발전기를 통해 충전되는지 여부는 배터리센서의 션트를 통해 흐르는 전류값을 이용하여 판단할 수 있다.

상기 배터리의 충전량 보상은, 배터리센서의 션트를 통해 흐르는 전류값을 이용하여 방전상태인지 여부를 판단하고, 방전상태가 아닌 경우 수행하도록 할 수 있다.

상기 충전전류값은 증가되기 전의 배터리 전압, 충전상태로 인식되는 때의 배터리 전압 및 배터리 내부저항을 이용하여 도출할 수 있다.

상기 충전량의 보상은 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 감소된 경우 종료할 수 있다.

상술한 바와 같은 차량의 배터리 충전량 판단방법에 따르면, 차량이 외부충전기기에 의해 충전되는 상태인지 여부를 판단할 수 있고, 그에 따라 증가된 충전분을 배터리의 충전량에 반영하여 배터리의 과충전이 방지되고, 동력 손실이 최소화되며 배터리의 사용수명이 증대된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 배터리 충전량 판단방법에 대하여 살펴본다.

도 3을 참고하여 본 발명의 차량의 배터리 충전량 판단방법을 살펴본다. 본 발명의 차량의 배터리 충전량 판단방법은, 발전기를 통해 배터리에 입력되는 전류값과 배터리로부터 차량측으로 출력되는 전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 판단하며, 상기 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 증가되고 배터리가 차량의 발전기를 통해 충전되는 상태가 아닌 경우, 외부충전기기에 의한 충전상태로 인식하며, 그 충전상태 동안 배터리 내부를 흐르는 충전전류값을 도출하고, 그 충전전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 보상하는 것을 특징으로 한다.

외부충전기기에 의한 배터리의 충전량을 보상하기 위하여는 우선 외부충전기기에 의한 충전상태(이하, 충전상태라 약칭함.)를 정의하고 그에 따라 판단하며, 충전상태로 판단된 경우라면, 그에 의해 증가된 충전분을 측정하고, 보상하는 것이 필요하다.

충전상태의 정의와 판단(검사시작)에 대하여 살펴본다. 배터리의 센서는 션트를 이용하여 일정 시간간격(예를 들어, 1ms)으로 배터리의 전압(양의 단자와 음의 단자간의 전위차)을 측정한다.(S100) 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 증가(예를 들어, 1초 동안 1볼트 이상)하는지(S120), 션트를 통하여 유입되는 전류가 있는지 판단하고(S140), 유입전류가 있다면 발전기로부터의 충전이라고 판단한다.(S160)

전압의 급상승이 있고, 션트의 유입전류가 없다면 충전상태라고 판단한다. 이 때 상승 전의 전압을 기억하도록 함이 바람직하다.(S180) 상승 전의 전압은 후술할 충전량 판단시 사용된다.

충전상태라고 판단된 경우에는 보상 여부와 그 보상의 크기를 결정해야 한다.(보상시작) 션트를 통하여 유입되는 전류가 있는지 다시 한번 판단하고(S300), 유입전류가 있다면 발전기로부터의 충전이므로 최초의 충전상태 판단으로 돌아간다. 션트를 통하여 유입되는 전류가 없다면 배터리 전압의 강하 여부를 판단한다.(S320) 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 감소(예를 들어, 1초 동 안 0.5볼트 이상)한 경우라면, 이는 충전상태를 마친 것이라고 볼 수 있다. 충전을 마치고 외부충전기기를 분리한 경우에는 배터리와 차량 부하간의 전류 흐름으로 미세한 전압 강하가 나타나기 때문이다. 충전상태를 마친 것이라고 판단되면 다시 최초의 충전상태 판단으로 돌아간다.

션트를 통하여 유입되는 전류는 없지만, 션트를 통하여 유출되는 전류가 있다면, 방전상태(예를 들어, 이그니션 온상태)로 판단한다.(S340) 그러나 이 경우 방전량을 보상할 필요는 없다. 왜냐하면 그 방전량은 배터리에 의한 것이 아니라, 외부충전기기에 의한 것이기 때문이다. 즉, 전압이 더 높은 외부충전기기에 의해 차량의 전기기기가 가동되는 것이기 때문이다. 다만 여기서 미세한 전류의 유출은 방전상태로 판단하지 않는다. 왜냐하면, 일반적인 차량의 경우 매우 미세한 방전은 항상 있기 마련이기 때문이다. 방전상태로 판단하기 위한 유출 전류값은 실험에 의해 결정된다.

결국, 션트를 통하여 유입되는 전류도, 유출되는 전류도 없고, 전압의 감소도 감지되지 않았다면 외부 충전기로 충전하는 상태라고 판단하고(S360), 충전에 따른 충전분을 보상한다.(S380) 보상될 충전량은 션트를 통하여 흐르는 전류를 측정하는 것이 아니기 때문에 간접적인 방법을 통하여 계산할 수밖에 없다.

보상의 방법은 일 예로, 상기한 상승 전의 전압(S180)과 충전상태로 인식된 때의 배터리 전압간의 차이를 배터리 내부저항으로 나누어 충전전류값을 도출하고, 그 충전전류값을 충전시간동안 적분하여 충전된 전하량을 구하며, 이를 배터리의 기존 전하량에 더함으로써 이루어질 수 있다.

상기한 차량의 배터리 충전량 판단방법을 다시 한번 간단히 살펴본다. 배터리의 전압이 증가되고 발전기가 가동되지 않는 상태라면 일단 충전상태라고 판단한다. 충전상태 중 전압이 감소된 경우는 충전의 종료라고 판단하고, 전압이 감소되지는 않았으나 션트를 통하여 방전이 감지된 경우에는 보상을 고려하지 않는다. 충전상태가 유지되는 동안에는 보상이 이루어지며, 이는 최초와 현재의 전압차를 배터리 내부저항으로 나누어 충전전류값을 구하고 이를 통하여 충전량을 보상한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

도 1은 외부충전기기가 결합되지 않은 상태를 나타낸 충전시스템의 회로도.

도 2는 외부충전기기가 결합된 상태를 나타낸 충전시스템의 회로도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 배터리 충전량 판단방법의 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배터리 30 : 배터리센서

50 : 발전기 90 : 외부충전기기

Claims

발전기를 통해 배터리에 입력되는 전류값과 배터리로부터 차량측으로 출력되는 전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 판단하며,

상기 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 증가되고 배터리가 차량의 발전기를 통해 충전되는 상태가 아닌 경우, 외부충전기기에 의한 충전상태로 인식하며, 그 충전상태 동안 배터리 내부를 흐르는 충전전류값을 도출하고, 그 충전전류값을 이용하여 배터리의 충전량을 보상하며,

상기 충전전류값의 도출은 증가되기 전의 배터리 전압과 충전상태로 인식되는 때의 배터리 전압 간의 차이를 배터리 내부저항으로 나눔으로써 이루어지고, 상기 배터리의 충전량 보상은 상기 도출된 충전전류값을 충전시간 동안 적분하여 충전된 전하량을 구하고, 이 충전된 전하량을 배터리의 기존 전하량에 더함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전량 판단방법.
청구항 1에 있어서,

상기 배터리가 차량의 발전기를 통해 충전되는지 여부는 배터리센서의 션트를 통해 흐르는 전류값을 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전량 판단방법.
청구항 1에 있어서,

상기 배터리의 충전량 보상은, 배터리센서의 션트를 통해 흐르는 전류값을 이용하여 방전상태인지 여부를 판단하고, 방전상태가 아닌 경우 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전량 판단방법.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 충전량의 보상은 배터리의 전압이 일정시간 동안 일정크기 이상 감소된 경우 종료하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 충전량 판단방법.