KR102029845B1

KR102029845B1 - 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102029845B1
Application number: KR1020170151530A
Authority: KR
Inventors: 장화용
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 기아자동차 주식회사
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-10-08
Also published as: KR20190054680A

Abstract

본 발명은 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법은, 저전압 배터리의 SOC(state of charge)가 제1 설정값 이상인지 판단하는 단계, 상기 저전압 배터리의 SOC가 상기 제1 설정값 이상이면, MHSG(mild hybrid starter & generator)의 발전을 통해 고전압 배터리를 충전시키는 단계, 고전압 배터리의 SOC가 특정한 값에서 더 이상 증대되지 않고 설정된 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계, 상기 특정한 값이 제2 설정값 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 이상이면, 상기 특정한 값을 고전압 배터리의 최대 SOC로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법 및 장치{METHOD AND APPRATUS OF DETERMINING PERFORMANCE OF BATTERY FOR MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 성능이 저하된 것을 판단할 수 있는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법 및 장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 하이브리드 차량(hybrid electric vehicle)은 내연기관(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 차량은 내연기관의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.

하이브리드 차량은 엔진과 모터의 파워 분담비에 따라 마일드(mild) 타입과 하드(hard) 타입으로 구분할 수 있다. 마일드 타입의 하이브리드 차량(이하, 마일드 하이브리드 차량이라 한다)은 알터네이터 대신에 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기(mild hybrid starter & generator; MHSG)가 구비된다. 하드 타입의 하이브리드 차량은 엔진을 시동하거나 상기 엔진의 출력에 의해 발전하는 시동 발전기와 차량을 구동하는 구동 모터가 각각 별도로 구비된다.

마일드 하이브리드 차량은 MHSG를 이용하여 주행 상태에 따라 엔진 토크를 보조할 수 있으며, 회생제동을 통해 배터리(예를 들어, 48 V 배터리)를 충전할 수 있다. 이에 따라, 마일드 하이브리드 차량의 연비가 향상될 수 있다.

상기 MSHG에 전기를 공급하거나 상기 MHSG를 통해 회수되는 전기를 통해 충전되는 배터리로서 리튬-이온(lithium-ion) 배터리가 사용되고 있다. 즉, MHSG의 최적의 성능을 발휘하기 위해 충방전 속도가 빠르고 내구성이 향상된 배터리가 사용되고 있다.

그러나, 마일드 하이브리드 차량의 운행에 따라 계속하여 배터리가 사용되는 경우 배터리의 전력 저장 효율이 저하되고 산포 변경에 따라 최적 제어가 불가능한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 마일드 하이브리드 차량용 배터리의 성능이 저하된 것을 판단할 수 있는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법은, 저전압 배터리의 SOC(state of charge)가 제1 설정값 이상인지 판단하는 단계; 상기 저전압 배터리의 SOC가 상기 제1 설정값 이상이면, MHSG(mild hybrid starter & generator)의 발전을 통해 고전압 배터리를 충전시키는 단계; 고전압 배터리의 SOC가 특정한 값에서 더 이상 증대되지 않고 설정된 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계; 상기 특정한 값이 제2 설정값 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 이상이면, 상기 특정한 값을 고전압 배터리의 최대 SOC로 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 배터리 성능 판단 방법은, 상기 저전압 배터리의 SOC가 상기 제1 설정값 이상이면, LDC(low voltage DC-DC converter)를 통한 전력 변환을 금지하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 MHSG의 발전을 통해 고전압 배터리를 충전시키는 단계는 상기 LDC를 통한 전력 변환이 금지된 상태에서 수행될 수 있다.

상기 배터리 성능 판단 방법은, 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 미만이면, 고전압 배터리의 성능이 저하된 것을 알리는 경고등 또는 경고 메시지를 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 배터리 성능 판단 장치 는, 엔진을 기동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(mild hybrid starter & generator); 상기 MHSG에 전기를 공급하거나, 상기 MHSG를 통해 회수되는 전기를 통해 충전되는 고전압 배터리; 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전압을 저전압으로 변환하는 LDC(low voltage DC-DC converter); 상기 LDC로부터 공급되는 전력을 통해 충전되는 저전압 배터리; 상기 고전압 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 제1 SOC 검출부; 상기 저전압 배터리의 SOC를 검출하는 제2 SOC 검출부; 및 상기 고전압 배터리의 SOC 및 저전압 배터리의 SOC를 기초로 상기 MHSG 및LDC의 작동을 제어하는 제어기;를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 저전압 배터리의 SOC가 제1 설정값 이상이면, MHSG(mild hybrid starter & generator)의 발전을 통해 상기 고전압 배터리를 충전시키고, 상기 고전압 배터리의 SOC가 특정한 값에서 더 이상 증대되지 않고 설정된 시간 동안 유지되면, 상기 특정한 값이 제2 설정값 이상인지 판단하며, 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 이상이면, 상기 특정한 값을 상기 고전압 배터리의 최대 SOC로 설정할 수 있다.

상기 제어기는 상기 저전압 배터리의 SOC가 상기 제1 설정값 이상이면, 상기 LDC를 통한 전력 변환을 금지시킨 상태에서 MHSG의 발전을 통해 고전압 배터리를 충전시킬 수 있다.

상기 제어기는 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 미만이면, 고전압 배터리의 성능이 저하된 것을 알리는 경고등 또는 경고 메시지를 표시할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 마일드 하이브리드 차량용 배터리의 성능이 저하된 것을 판단할 수 있다. 따라서, 배터리의 성능이 저하된 경우, 제어 기준값을 변경함으로써 최적 제어를 수행할 수 있으며, 더 나아가 배터리의 성능이 과도하게 저하된 경우, 경고등 또는 경고 메시지를 통하여 운전자에게 정비 필요성을 알려줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법의 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량은 엔진(10), 변속기(20), MHSG(mild hybrid starter & generator)(30), 고전압 배터리(40), LDC(low voltage DC-DC converter)(50), 저전압 배터리(60), 전장 부하(70), 차동기어장치(80), 및 휠(90)을 포함한다.

엔진(10)은 연료를 연소하여 토크를 생성하는 것으로, 가솔린 엔진, 디젤 엔진, LPI(liquefied petroleum injection) 엔진 등 다양한 엔진이 사용될 수 있다.

마일드 하이브리드 차량의 동력 전달은 상기 엔진(10)의 토크가 상기 변속기(20)의 입력축에 전달되고, 상기 변속기(20)의 출력축으로부터 출력된 토크가 차동기어장치(80)를 경유하여 차축에 전달된다. 상기 차축이 휠(90)을 회전시킴으로써 상기 엔진(10)의 토크에 의해 상기 마일드 하이브리드 차량이 주행하게 된다.

MHSG(30)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하거나 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다. 즉, 상기 MHSG(30)는 상기 엔진(10)을 기동하거나 상기 엔진(10)의 출력에 의해 발전할 수 있다. 또한, 상기 MHSG(30)는 상기 엔진(10)의 토크를 보조할 수 있다. 상기 마일드 하이브리드 차량은 상기 엔진(10)의 연소 토크를 주동력으로 하면서 상기 MHSG(30)의 토크를 보조동력으로 이용할 수 있다. 상기 엔진(10)과 상기 MHSG(30)는 벨트(32)를 통해 연결될 수 있다.

고전압 배터리(40)는 상기 MHSG(30)에 전기를 공급하거나, 회생제동 모드에서 상기 MHSG(30)를 통해 회수되는 전기를 통해 충전될 수 있다. 상기 고전압 배터리는 48 V 배터리로서, 리튬-이온(lithium-ion) 배터리일 수 있다.

LDC(50)는 상기 고전압 배터리(40)로부터 공급되는 전압을 저전압(예를 들어, 12 V)으로 변환하여 저전압 배터리(60)를 충전한다.

저전압 배터리(60)는 상기 LDC(50)로부터 공급되는 전력을 통해 충전될 수 있다. 상기 저전압 배터리(60)는 12 V 배터리일 수 있고, 저전압을 사용하는 전장 부하(70)에 전력을 공급한다.

전장 부하(70)는 헤드 램프, 에어컨, 와이퍼 등 저전압 배터리(60)의 전력을 사용하는 다양한 전기전자 장치를 포함한다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 배터리 성능 판단 장치를 도시한 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 장치는 제1 SOC 검출부(101), 제2 SOC 검출부(102), 제어기(110), MHSG(30), LDC(50), 및 표시 장치(120)를 포함한다.

제1 SOC 검출부(101)는 고전압 배터리(40)의 SOC(state of charge)를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(110)에 전달한다. 고전압 배터리(40)의 SOC를 직접 검출하는 대신 고전압 배터리(40)의 전류 및 전압을 측정하고 이로부터 고전압 배터리(40)의 SOC를 예측할 수도 있다.

제2 SOC 검출부(102)는 저전압 배터리(60)의 SOC를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(110)에 전달한다.

제어기(110)는 상기 제1 SOC 검출부(101) 및 제2 SOC 검출부(102)의 신호를 기초로 MHSG(30) 및 LDC(50)의 작동을 제어할 수 있다. 제어기(110)는 MHSG(30)의 발전을 통해 고전압 배터리(40)를 충전할 수 있고, LDC(50)를 작동시켜 고전압 배터리(40)의 전력을 이용하여 저전압 배터리(60)를 충전할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 제어기(110)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 배터리 성능 판단 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.

표시 장치(120)는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 장치에서 처리되는 정보를 표시할 수 있다. 상기 표시 장치(120)는 클러스터(cluster) 장치 또는 AVN(audio video navigation) 장치의 구성요소일 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 배터리 성능 판단 방법의 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어기(110)는 저전압 배터리(60)의 SOC를 확인한다(S100).

제어기(110)는 저전압 배터리(60)의 SOC가 제1 설정값 이상인지 판단한다(S110). 상기 제1 설정값은 LDC(50)를 통한 전력 변환없이 저전압 배터리(60)가 전장 부하(70)로 안정적으로 전력을 공급할 수 있는지 여부를 판단하기 위한 값으로서, 예를 들어 80 %일 수 있다.

상기 S110 단계에서 상기 저전압 배터리(60)의 SOC가 제1 설정값 미만이면, 본 발명의 실시예에 따른 마일드 하이브리드 차량의 배터리 성능 판단 방법은 종료된다. 이 경우, 전장 부하(70)의 사용에 따라 LDC(50)를 통한 전력 변환이 필요할 수 있기 때문에, 이후의 단계를 수행하지 않을 수 있다.

상기 S110 단계에서 상기 저전압 배터리(60)의 SOC가 제1 설정값 이상이면, 제어기(110)는 LDC(50)를 통한 전력 변환을 금지시킨다(S120). 즉, 고전압 배터리(40)를 완충시키기 위해 고전압 배터리(40)로부터 저전압 배터리(60)로 전력을 공급시키지 않는다.

LDC(50)를 통한 전력 변환이 금지된 상태에서, 제어기(110)는 MHSG(30)의 발전을 통해 고전압 배터리(40)를 충전시킨다(S130).

제어기(110)는 고전압 배터리(40)의 SOC가 특정한 값에서 더 이상 증대되지 않고 설정된 시간 동안 유지되는지 판단한다(S140). 고전압 배터리(40)의 노후화에 따라 MHSG(30)의 발전을 통해 고전압 배터리(40)를 완충시키더라도 고전압 배터리(40)의 SOC가 100 %에 도달하지 못할 수 있다.

제어기(110)는 상기 특정한 값이 제2 설정값 이상인지 판단한다(S150). 상기 제2 설정값은 고전압 배터리(40)의 성능이 과도하게 저하되었는지 여부를 판단하기 위한 값으로서, 예를 들어 70 %일 수 있다.

상기 S150 단계에서 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 미만이면, 제어기(110)는 고전압 배터리(40)의 성능이 저하된 것을 알리는 경고등 도는 경고 메시지를 표시하도록 표시 장치(120)의 작동을 제어할 수 있다(S160).

상기 S150 단계에서 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 이상이면, 제어기(110)는 상기 특정한 값을 고전압 배터리(40)의 최대 SOC로 설정한다(S170). 예를 들어, 상기 특정한 값이 98 %인 경우, 0 % 내지 98 %가 고전압 배터리(40)의 SOC의 제어 기준값이 된다. 이에 따라, 제어기(110)가 고전압 배터리(40)의 SOC를 최적으로 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 고전압 배터리(40)의 성능이 저하된 것을 판단할 수 있다. 따라서, 배터리(40)의 성능이 저하된 경우 제어 기준값을 변경함으로써 최적 제어를 수행할 수 있으며, 더 나아가 고전압 배터리(40)의 성능이 과도하게 저하된 경우, 경고등 또는 경고 메시지를 통하여 운전자에게 정비 필요성을 알려줄 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 엔진 20: 변속기
30: MHSG 40: 고전압 배터리
50: LDC 60: 저전압 배터리
70: 전장 부하 80: 차동기어장치
90: 휠 101: 제1 SOC 검출부
102: 제2 SOC 검출부 110: 제어기
120: 표시 장치

Claims

저전압 배터리의 SOC(state of charge)가 제1 설정값 이상인지 판단하는 단계;
상기 저전압 배터리의 SOC가 상기 제1 설정값 이상이면, MHSG(mild hybrid starter & generator)의 발전을 통해 고전압 배터리를 진단하는 단계; 및
상기 고전압 배터리의 최대 SOC 값을 조정하는 단계;
를 포함하고,
상기 고전압 배터리를 진단하는 단계는,
상기 MHSG의 발전을 통해 상기 고전압 배터리를 충전시키는 단계;
상기 고전압 배터리의 SOC가 특정한 값에서 더 이상 증대되지 않고 설정된 시간 동안 유지되는지 판단하는 단계; 및
상기 특정한 값이 제2 설정값 이상인지 판단하는 단계;
를 포함하며,
상기 고전압 배터리의 최대 SOC 값을 조정하는 단계는,
상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 이상이면, 상기 특정한 값을 고전압 배터리의 최대 SOC로 설정하는 단계;
를 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법.
제1항에 있어서,
상기 저전압 배터리의 SOC가 상기 제1 설정값 이상이면, LDC(low voltage DC-DC converter)를 통한 전력 변환을 금지하는 단계;를 더 포함하되,
상기 MHSG의 발전을 통해 고전압 배터리를 충전시키는 단계는 상기 LDC를 통한 전력 변환이 금지된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법.
제1항에 있어서,
상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 미만이면, 고전압 배터리의 성능이 저하된 것을 알리는 경고등 또는 경고 메시지를 표시하는 단계;
를 더 포함하는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 방법.
엔진을 기동하거나 엔진의 출력에 의해 발전하는 MHSG(mild hybrid starter & generator);
상기 MHSG에 전기를 공급하거나, 상기 MHSG를 통해 회수되는 전기를 통해 충전되는 고전압 배터리;
상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전압을 저전압으로 변환하는 LDC(low voltage DC-DC converter);
상기 LDC로부터 공급되는 전력을 통해 충전되는 저전압 배터리;
상기 고전압 배터리의 SOC(state of charge)를 검출하는 제1 SOC 검출부;
상기 저전압 배터리의 SOC를 검출하는 제2 SOC 검출부; 및
상기 고전압 배터리의 SOC 및 저전압 배터리의 SOC를 기초로 상기 MHSG 및 LDC의 작동을 제어하여 상기 고전압 배터리를 진단 및 제어하는 제어기;
를 포함하되,
상기 제어기는 상기 저전압 배터리의 SOC가 제1 설정값 이상이면, 상기 고전압 배터리의 진단을 위하여 상기 MHSG의 발전을 통해 상기 고전압 배터리를 충전시키고,
상기 고전압 배터리의 SOC가 특정한 값에서 더 이상 증대되지 않고 설정된 시간 동안 유지되면, 상기 특정한 값이 제2 설정값 이상인지 판단하며,
상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 이상이면, 상기 특정한 값을 상기 고전압 배터리의 최대 SOC로 설정하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어기는 상기 저전압 배터리의 SOC가 상기 제1 설정값 이상이면, 상기 LDC를 통한 전력 변환을 금지시킨 상태에서 MHSG의 발전을 통해 고전압 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어기는 상기 특정한 값이 상기 제2 설정값 미만이면, 고전압 배터리의 성능이 저하된 것을 알리는 경고등 또는 경고 메시지를 표시하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량용 배터리 성능 판단 장치.