KR101428293B1

KR101428293B1 - 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법

Info

Publication number: KR101428293B1
Application number: KR1020120148063A
Authority: KR
Inventors: 박준연
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-08-07
Also published as: US20140167680A1; CN103872720B; CN103872720A; US9413182B2; KR20140078859A

Abstract

본 발명은 차량의 장기 방치시 보조배터리의 주기적 충전을 통해 차량 시동 성능 및 보조배터리 내구 성능을 확보하기 위한 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 보조배터리의 SOC 자가방전율을 계산하는 과정; 상기 보조배터리의 SOC 자가방전율과 IBS에서 송신하는 정보를 이용하여 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정하는 과정; 메인배터리의 SOC 값이 설정값 이상인지 판단하는 과정; 메인배터리의 SOC 값이 설정값 이상이면, LDC 작동을 통해 보조배터리의 주기적 충전을 수행하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법을 제공한다.

Description

전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법 {SUB BATTERY CHARGE METHOD OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 장기 방치시 보조배터리의 주기적 충전을 통해 차량 시동 성능 및 보조배터리 내구 성능을 확보하기 위한 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법에 관한 것이다.

종래 전기자동차에서는 지능형 배터리 센서(IBS: Intelligent Battery Sensor)를 통하여 보조배터리의 SOC(State of Charge) 값을 수신하고, 적절한 수준의 LDC(Low Voltage DC-DC Converter) 출력전압값을 설정한 후 보조배터리의 충전을 수행하게 된다.

이러한 전기자동차는 보조배터리의 충전 횟수 및 시간 설정을 위해 보조배터리의 SOH(State of Health) 값을 필요로 한다.

그러나, 보조배터리의 SOH 값은 차량의 전장부하, 보조배터리의 충/방전 횟수, 보조배터리의 온도 등 관련 매개 변수가 많아 그 정확한 값을 측정하는데 어려움이 있다.

도 1은 종래 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래에는 미리 설정된 예약충전을 실행하는 과정(S100); 보조배터리의 내부온도, 차량의 전장부하, 보조배터리의 충/방전 횟수를 확인하여 보조배터리의 SOH 값을 산출하는 과정(S110); 메인배터리의 SOC 값이 충분한지 판단하는 과정(S120); 메인배터리의 SOC 값이 충분하면 메인릴레이의 온(ON) 및 전장부하의 사용 금지를 요청하는 과정(S130); LDC 동작을 통해 보조배터리를 충전하는 과정(S140);을 통해 보조배터리를 충전하고 있다.

이러한 종래의 방법에서는, 보조배터리의 SOH 값을 산출하기 위해서 보조배터리의 내부온도, 차량의 전장부하, 보조배터리의 충/방전 횟수 등의 관련 매개 변수를 모두 측정/확인해야 하므로, 보조배터리의 정확한 SOH 값을 산출하기 어려운 문제점이 있으며, 이에 LDC 출력전압값을 적절하게 설정하지 못하여 메인배터리의 SOC 소모량 증가를 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 보조배터리의 주기적 충전 전에, LDC 강제구동 및 보조배터리 강제방전을 통해 보조배터리의 SOC의 자가방전율을 계산한 후 그 값과 IBS 정보를 이용하여 보조배터리의 SOH 값을 정확하게 산출하고, 정확한 보조배터리의 SOH 값을 이용하여 LDC의 출력전압값 및 배터리 충전시간을 최적화하여 설정함으로써 보조배터리의 주기적 충전을 효율적으로 수행하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보조배터리의 SOC 자가방전율을 계산하는 과정; 상기 보조배터리의 SOC 자가방전율과 IBS에서 송신하는 정보를 이용하여 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정하는 과정; 메인배터리의 SOC 값이 설정값 이상인지 판단하는 과정; 메인배터리의 SOC 값이 설정값 이상이면, LDC 작동을 통해 보조배터리의 주기적 충전을 수행하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 보조배터리의 SOC 자가방전율을 계산하는 과정은, LDC를 강제로 구동하여 보조배터리를 충전하는 과정; LDC 강제구동을 통해 충전한 상기 보조배터리를 기준 전장부하값으로 강제 방전하는 과정;을 통해 상기 자가방전율을 산출할 수 있게 된다.

또한, 상기 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정하는 과정은, 상기 보조배터리의 SOC 자가방전율과 IBS에서 송신하는 정보를 이용하여 보조배터리의 SOH 값을 산출하는 과정; 상기 보조배터리의 SOH 값에 따라 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정하는 과정;으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법은 다음과 같은 이점이 있다.

1. 차량의 장기 방치시 보조배터리의 주기적 충전을 통해 차량의 시동 성능 및 보조배터리의 내구 성능을 확보할 수 있다.

예를 들면, 블랙박스와 같은 사제 전장품의 증대, 즉 차량 암전류 증대로 인한 보조배터리 방전을 방지할 수 있으며, 심방전(Deep Discharge)을 줄여 보조배터리 내구 성능을 증대시킬 수 있다.

2. 보조배터리의 상태(SOH)에 따라 LDC 출력전압값 및 보조배터리 충전시간이 정해지므로, LDC 제어기를 통한 효율적인 가변전압제어를 통해 보조배터리의 효율적인 충전이 가능하며, 더불어 메인배터리의 SOC 소모량을 감소시킬 수 있다.

3. LDC 강제구동 및 보조배터리 강제방전을 통하여 보조배터리의 SOC 자가방전율을 구한 뒤 이를 이용하여 보조배터리의 SOH 값을 산출하게 되므로, 보조배터리의 상태(SOH)에 대해 정확성을 향상시킬 수 있으며, 이에 보조배터리의 상태에 따른 LDC 출력전압값 및 배터리 충전시간을 적절하게 설정할 수 있다.

4. 무선통신을 통해 운전자 또는 정비자 등에게 차량의 보조배터리 상태와 충전시간, 및 보조배터리의 충전 후 메인배터리의 SOC 소모값을 알려 배터리 관리를 효율적으로 수행할 수 있다.

5. 보조배터리의 충전 전 메인릴레이의 결합(온 상태)이나 전장부하의 작동시 알림 및 경고등을 통해 운전자 또는 정비자 등에게 알림으로써 안전사고를 방지할 수 있다.

도 1은 종래 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법을 나타낸 순서도
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법을 나타낸 순서도
도 3은 본 발명에 따른 제어 과정에서 보조배터리의 전압 변화를 일 예로 나타낸 그래프

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은 보조배터리의 주기적 충전 전에, LDC의 강제구동 및 보조배터리의 강제방전을 통해 보조배터리의 SOC의 자가방전율을 계산한 후, 그 값과 IBS 정보를 이용하여 보조배터리의 SOH를 정확하게 산출하고, 정확한 보조배터리의 SOH 값을 이용하여 LDC의 출력전압값 및 배터리 충전시간을 최적화하여 설정함으로써 보조배터리의 주기적 충전을 효율적으로 수행할 수 있도록 하며, 이러한 보조배터리의 주기적 충전을 통해 차량의 시동 성능 및 보조배터리의 내구 성능을 확보할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 제어 과정에서 보조배터리의 전압 변화를 일 예로 나타낸 그래프이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 미리 설정되어 있는 예약 충전을 통해 보조배터리를 충전한다(S10).

차량 내 제어기(보조배터리의 예약충전 동작을 제어하는 담당 제어기임)에는 정해진 시간에 보조배터리를 충전하는 예약충전이 설정되어 있으며, 상기 예약충전 동작을 수행하여 보조배터리를 충전한 뒤에 LDC의 강제구동 및 보조배터리의 강제방전을 수행한다(S11).

LDC 제어기가 LDC를 강제로 구동하여 보조배터리를 일정 SOC 값으로 충전시킨 후, 차량의 다른 제어기를 통해 보조배터리를 강제로 방전시켜 보조배터리의 SOC의 자가방전율을 계산한다(S12).

LDC 제어기는 해당 제어를 수행하는 차량 내 다른 제어기, 예를 들면 클러스터(CLUSTER), FATC(Full Automatic Temperature Control), VCU(Vehicle Control Unit) 등과 협조제어를 통해 상기 보조배터리의 강제방전을 수행하게 하는데, 이러한 보조배터리의 강제방전시 상기 다른 제어기와의 협조제어를 통해 기준 전장부하값을 설정하고 상기 기준 전장부하값을 따라 일정한 부하상태로 보조배터리를 방전시킨다(S11).

즉, LDC 제어기는 LDC 강제구동을 통해 충전한 상기 보조배터리를 기준 전장부하값으로 강제로 방전시킨다(S11).

이때, 보조배터리의 SOC 자가방전율은 차량의 전장부하 및 그 내부조건(보조배터리의 내부조건)에 의하여 달라지며, 보조배터리의 내부조건으로는 배터리 내부온도, 충전 및 방전 횟수 등이 있다.

상기 보조배터리의 SOC 자가방전율은 '(보조배터리의 초기 SOC - 보조배터리의 강제방전 후 SOC) / (보조배터리의 강제방전 시간)'으로 산출할 수 있다.

즉, 보조배터리의 SOC 자가방전율은 보조배터리의 초기 SOC 값에서 보조배터리의 강제방전 후 SOC 값이 차감된 값을 보조배터리의 강제방전 시간으로 제산(除算)하여 산정할 수 있다.

여기서 보조배터리의 초기 SOC 값은 LDC의 강제구동을 통해 충전된 보조배터리의 SOC 값이다.

그리고, 상기 기준 전장부하값은 차량 자체부하와 차량 내에 장착되어 있는 고전장부하를 합산한 값으로 설정될 수 있다. 고전장부하로는 헤드램프와 와이퍼 등을 예로 들 수 있다.

상기 LDC 제어기는 LDC를 제외한 부품의 제어시에는 차량 내 다른 제어기와의 협조제어를 통해 해당 정보 수신 및 해당 동작 제어를 수행한다.

즉, 본 발명에 따른 보조배터리의 주기적 충전 과정은 LDC 제어기 및 이와 협조제어를 하는 차량 내 다른 제어기를 통해 제어되어 수행된다.

한편, LDC 제어기는 IBS로부터 보조배터리 관련 정보를 수신한 뒤(S13), 보조배터리의 SOC 자가방전율값 및 IBS에서 송신하는 정보를 이용하여 보조배터리의 상태(SOH)를 판단하고, 즉 보조배터리의 SOH 값을 산출하고, 상기 보조배터리의 SOH 값에 따라 LDC 출력전압값과 보조배터리 충전시간(혹은 보조배터리를 충전하는 LDC 작동시간)을 설정하며(S14), 이후 메인배터리의 SOC 값이 보조배터리를 충전시키기에 충분한지 여부를 판단한다(S16).

이때, 상기 IBS에서 송신하는 정보로는 보조배터리의 내부온도와 SOC 값, 부하값, 및 전압값 등이 있다.

상기 LDC 제어기는 차량 내에서 메인배터리 관련 제어를 담당하는 다른 제어기를 통해 메인배터리의 SOC 값 판단결과를 수신하게 되며, 상기 메인배터리의 SOC 값은 설정값 이상인 경우 충분한 것으로 판단한다.

메인배터리의 SOC 값이 충분한 것으로 판단되면, LDC 동작을 통해 보조배터리의 주기적 충전동작을 수행한다(S18).

이때 LDC는 메인배터리의 전압을 입력으로 하여 출력전압을 생성하게 되며, LDC 제어기에서 설정된 출력전압값으로 설정된 충전시간 동안 보조배터리를 충전해주게 된다.

LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간은 보조배터리의 상태(SOH) 값에 따라 다르게 설정되므로, 보조배터리의 주기적 충전시 LDC 출력전압값은 LDC 제어기에 의해 가변제어된다.

도 3에는 보조배터리의 SOH 값에 따라 설정된 LDC 출력전압값에 의해 각기 다른 전압값으로 충전되는 보조배터리의 전압상태가 예시되어 있다.

상기 보조배터리의 충전을 완료한 후에는, 추가적으로 보조배터리의 충전시간과 상태(SOH)값 및 보조배터리의 주기적 충전으로 인한 메인배터리의 SOC 소모값을 무선통신을 통해 운전자나 정비자 등 사용자에게 알려줌으로써 효율적인 배터리 관리가 가능하도록 한다(S19).

한편, LDC 제어기는 LDC를 통한 보조배터리의 충전 전에, 먼저 메인릴레이의 온(ON) 및 차량 전장부하의 작동 금지/차단을 차량 내 다른 제어기(메인릴레이와 전장부하의 작동을 제어하는 제어기)에 요청하여(S17) 메인릴레이 및 전장부하의 작동에 의한 안전사고를 방지하며, 상기 메인릴레이와 전장부하 중 어느 하나라도 작동 중인 경우에는 경고등이나 경고음 등의 알림수단을 통해 사용자에게 이를 알리도록 한다.

또한, 추가적으로 메인배터리의 SOC 값이 충분한지 여부를 판단하기 전에 보조배터리의 교체 필요 여부를 판단할 수 있는데(S15), 상기 보조배터리의 교체 필요 여부를 판단하는 조건으로는 보조배터리의 충전시간과 상태(SOH) 및 보조배터리의 주기적 충전으로 인한 메인배터리의 SOC 소모값을 사용한다.

다시 말해, LDC 구동을 통해 보조배터리를 충전하는데 걸리는 시간, 보조배터리의 SOH 값, 보조배터리를 충전하는데 사용된 메인배터리의 SOC 소모값 등의 정보를 조합하여 보조배터리의 교체 필요 여부를 판단한다(S15).

보조배터리의 교체가 필요한 것으로 판단되면, 메인배터리의 SOC 값이 충분한지 여부를 판단하지 않고, 바로 보조배터리의 충전시간과 상태(SOH) 및 메인배터리의 SOC 소모값 등을 무선통신을 통해 운전자나 정비자 등 사용자에게 알림으로써(S19) 효율적인 배터리 관리가 가능하도록 한다.

이와 같이 본 발명에서는 보조배터리의 SOC 자가방전율과 IBS의 송신 정보를 통해 보조배터리의 SOH 값을 정확하게 산출하고, 이렇게 산출한 보조배터리의 SOH 값에 따라 LDC 출력전압값 및 보조배터리 충전시간을 최적으로 설정하여, LDC 제어기를 통한 효율적인 가변전압제어를 구현함으로써 보조배터리의 효과적인 주기적 충전을 수행하여 차량 시동 성능 및 보조배터리 내구 성능을 확보하는 동시에, 메인배터리의 SOC 소모량을 줄일 수 있다.

Claims

삭제
보조배터리의 SOC 자가방전율을 계산하는 과정;
상기 보조배터리의 SOC 자가방전율과 IBS에서 송신하는 정보를 이용하여 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정하는 과정;
메인배터리의 SOC 값이 설정값 이상인지 판단하는 과정;
메인배터리의 SOC 값이 설정값 이상이면, LDC 작동을 통해 보조배터리의 주기적 충전을 수행하는 과정;
을 포함하고,
상기 보조배터리의 SOC 자가방전율을 계산하는 과정은,
LDC를 강제로 구동하여 보조배터리를 충전하는 과정; LDC 강제구동을 통해 충전한 상기 보조배터리를 기준 전장부하값으로 강제 방전하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 보조배터리의 SOC 자가방전율은 '(보조배터리의 초기 SOC - 보조배터리의 강제방전 후 SOC) / (보조배터리의 강제방전 시간)'으로 산출하며, 상기 보조배터리의 초기 SOC 값은 LDC의 강제구동을 통해 충전된 보조배터리의 SOC 값인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 기준 전장부하값은 차량 자체부하와 차량 내에 고전장부하를 합산한 값인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 LDC를 강제로 구동하는 과정은, 정해진 시간에 보조배터리를 충전하는 예약충전 동작 뒤에 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 보조배터리의 주기적 충전을 수행하기 전에, 차량 내 메인릴레이 및 전장부하의 작동을 차단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 보조배터리의 주기적 충전을 수행하기 전에, 차량 내 메인릴레이와 전장부하 중 어느 하나라도 작동하는 경우 알림수단을 통해 사용자에게 알리는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정하는 과정은,
상기 보조배터리의 SOC 자가방전율과 IBS에서 송신하는 정보를 이용하여 보조배터리의 SOH 값을 산출하는 과정; 상기 보조배터리의 SOH 값에 따라 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정하는 과정;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 LDC 출력전압값과 보조배터리의 충전시간을 설정한 뒤에, 상기 보조배터리의 교체 필요 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 보조배터리의 교체 필요 여부를 판단하는 조건으로는 보조배터리의 충전시간과 SOH 값 및 보조배터리의 주기적 충전으로 인한 메인배터리의 SOC 소모값을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 보조배터리의 교체가 필요한 것으로 판단되면, 사용자에게 보조배터리의 충전시간과 SOH 값 및 보조배터리의 주기적 충전으로 인한 메인배터리의 SOC 소모값을 무선통신을 통해 알리는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 IBS에서 송신하는 정보는 보조배터리의 내부온도와 SOC 값, 부하값, 및 전압값인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 보조배터리의 주기적 충전 방법.