KR102177723B1 - Computations method and computer readable recording medium for vehicle battery remaining capacity available - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실시 예들은 배터리 충전에 관한 것으로서, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법에 있어서, 배터리의 가용 잔존 용량 연산을 요청하는 요청 정보를 수신하는 과정; 상기 배터리의 상대적 완전 충전 용량을 연산하는 과정; 상기 배터리의 에너지 비축 용량을 연산하는 과정; 상기 연산된 상대적 완전 충전 용량 및 상기 연산된 에너지 비축 용량으로부터 상기 배터리의 상대적 충전 상태를 연산하는 과정; 및 상기 연산된 상대적 충전 상태 및 가용 배터리 용량으로부터 차량의 상대적 충전 상태를 연산하는 과정을 포함할 수 있다.The present invention relates to charging a battery, and provides a method for calculating an available remaining capacity of a vehicle battery, the method comprising: receiving request information for requesting calculation of the available remaining capacity of the battery; Calculating a relative full charge capacity of the battery; Calculating the energy storage capacity of the battery; Calculating a relative state of charge of the battery from the calculated relative full charge capacity and the calculated energy reserve capacity; And calculating the relative state of charge of the vehicle from the calculated relative state of charge and the available battery capacity.
Description
본 발명은 실시 예들은 배터리의 가용 잔존 용량 연산에 관한 것으로서, 예컨대, 차량의 배터리의 가용 잔존 용량을 연산할 수 있는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to calculation of the available remaining capacity of a battery, for example, to a method of calculating the available remaining capacity of a vehicle battery capable of calculating the available remaining capacity of a battery of a vehicle, and a computer-readable recording medium.
대기오염과 석유 고갈의 위기에 대응하여 전기 에너지를 차량의 동력으로 사용하는 전기 자동차(electric vehicle)와 관련된 기술들이 활발하게 개발되고 있다. 배터리 시스템은 고전압 배터리팩, 충방전 제어를 위한 PRA(Power relay assay), 배터리팩의 냉각성능 향상을 위한 블로어, 안전 장치인 Safety plug, 와이어하네스, 배터리팩의 상태 정보를 모니터링하고 제어하는 배터리 관리 시스템 (BMS, Battery management system) 및 구조물 등을 포함한다. 잔존 용량 계산은 배터리팩의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 하여, 사용 환경에 따라 배터리시스템의 성능과 관련된 파라미터들을 연산하고 보정하여 BMS 및 운전자에게 전달한다.In response to the crisis of air pollution and oil depletion, technologies related to electric vehicles that use electric energy as power for vehicles are being actively developed. The battery system includes high-voltage battery packs, PRA (Power relay assay) for charging and discharging control, blowers for improving the cooling performance of the battery pack, safety plug as a safety device, wire harness, and battery management that monitors and controls status information of the battery pack. It includes systems (BMS, Battery management system) and structures. The remaining capacity calculation monitors the voltage, current, and temperature of the battery pack, calculates and corrects parameters related to the performance of the battery system according to the usage environment, and delivers them to the BMS and the driver.
배터리의 충전 상태(State Of Charge, 이하 SOC)는 직접적으로 측정할 수는 없으며, 간접적으로 전류적분법(Coulomb counting), 전압측정법(Open circuit voltage), 방전출력 환산법(Look up table), 임피던스 측정법(Impedance tracking)등의 연산 방법으로 사용하여 연산했다. 종래 기술의 경우, 상기 연산 방법들 중 적어도 두 가지 방법을 복합적으로 사용한다. 배터리의 SOC를 예측하는 연산에 사용되는 연산법에 따라 배터리 충방전 측정 오차가 각각 다르게 연산된다. 또한, 배터리의 열화도에 따라 초기 계산 값이 달라지는 전기화학 파라미터들을 감안할 수 없다. 따라서, 종래 기술의 경우, 전제로 SOC를 0% 내지 100%의 범위로 가정하며, 차량 환경에 따라 상기 연산법들 중 선택적으로 복수 개의 연산법을 선별하여 적용하고, 배터리의 SOC를 예측하였다.The state of charge (SOC) of the battery cannot be measured directly, but indirectly, the current integration method (Coulomb counting), the voltage measurement method (Open circuit voltage), the discharge output conversion method (Look up table), the impedance measurement method It was calculated using an operation method such as (Impedance tracking). In the case of the prior art, at least two of the above calculation methods are used in combination. Battery charging/discharging measurement errors are calculated differently according to the calculation method used in the calculation for predicting the SOC of the battery. In addition, it is not possible to take into account electrochemical parameters whose initial calculated values vary depending on the degree of deterioration of the battery. Accordingly, in the case of the prior art, the SOC is assumed to be in the range of 0% to 100%, and a plurality of calculation methods are selectively applied among the calculation methods according to the vehicle environment, and the SOC of the battery is predicted.
한편, SOC는 배터리 시스템을 사용하는 차량 제원에 따라 에너지 가용 범위가 다르다. 배터리 시스템은 구동 모터에 에너지를 전달하는 구동 용량, 초기 차량의 시동 발전을 위한 HSG(Hybrid Starter & Generator)용량, 차량용 전장 부하 용량, 에어컨 및 히터 부하의 컴프레서(compressor) 용량 등의 에너지 전원으로 사용된다.On the other hand, in SOC, the range of available energy varies depending on the specifications of the vehicle using the battery system. The battery system is used as an energy power source such as drive capacity that delivers energy to the driving motor, HSG (Hybrid Starter & Generator) capacity for initial vehicle start-up, vehicle electric load capacity, compressor capacity of air conditioner and heater loads. do.
또한, 자동차의 파워트레인(Power train)의 구성에 따라 SOC의 가용 범위가 달라진다. 예컨대, 하이브리드는 SOC 20% 내지 80%, 플러그 인 하이브리드는 SOC 15% 내지 90%, 전기차는 SOC 5% 내지 95%의 가용 에너지를 사용한다. In addition, the available range of SOC varies depending on the configuration of the vehicle's power train. For example, hybrids use 20% to 80% SOC, 15% to 90% SOC for plug-in hybrids, and 5% to 95% SOC for electric vehicles.
또한, 각 차량의 부하 조건 및 내구 수명을 만족하는 조건에 따라 배터리 시스템의 가용에너지 범위를 설정하게 된다. 배터리 시스템의 에너지 용량이 100Wh/kg이라고 가정할 때, 하이브리드 차량은 60%의 가용 에너지를 가지며, 플러그 인 하이브리드는 75%, 전기차의 경우는 90%의 가용에너지를 추정할 수 있다. 하지만, 자동차의 사용환경에 따라 각 차량의 가용 에너지는 열화 과정을 거치면서 가용 에너지가 초기 대비 감소한다. 따라서, 종래의 SOC 연산 방법으로 연산된 SOC를 가용 용량(capacity available)으로 환산할 수 있는 연산 방법이 필요하다. In addition, the usable energy range of the battery system is set according to the condition that satisfies the load condition and durability life of each vehicle. Assuming that the energy capacity of the battery system is 100Wh/kg, a hybrid vehicle has 60% available energy, a plug-in hybrid 75%, and an electric vehicle 90% available energy. However, depending on the usage environment of the vehicle, the available energy of each vehicle undergoes a deterioration process and the available energy decreases from the initial stage. Accordingly, there is a need for a calculation method capable of converting the SOC calculated by the conventional SOC calculation method into an available capacity.
본 발명의 실시예는 SOC 연산 방법으로 연산된 SOC를 가용 용량으로 환산할 수 있는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery and a computer-readable recording medium capable of converting the SOC calculated by the SOC calculation method into usable capacity.
또한, 본 발명의 실시예는 차량의 설계 조건에 따른 가용 용량으로 환산할 수 있는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides a method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery that can be converted into usable capacity according to the design conditions of the vehicle and a computer-readable recording medium.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법은, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법에 있어서, 배터리의 가용 잔존 용량 연산을 요청하는 요청 정보를 수신하는 과정; 상기 배터리의 상대적 완전 충전 용량을 연산하는 과정; 상기 배터리의 에너지 비축 용량을 연산하는 과정; 상기 연산된 상대적 완전 충전 용량 및 상기 연산된 에너지 비축 용량으로부터 상기 배터리의 상대적 충전 상태를 연산하는 과정; 및 상기 연산된 상대적 충전 상태 및 가용 배터리 용량으로부터 차량의 상대적 충전 상태를 연산하는 과정을 포함할 수 있다.A method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention includes: receiving request information for requesting calculation of the usable remaining capacity of a vehicle, in the method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery; Calculating a relative full charge capacity of the battery; Calculating the energy storage capacity of the battery; Calculating a relative state of charge of the battery from the calculated relative full charge capacity and the calculated energy reserve capacity; And calculating the relative state of charge of the vehicle from the calculated relative state of charge and the available battery capacity.
상기 요청 정보는, 배터리 관리 시스템(Battery Management System) 또는 차량제어기(Hybrid Control Unit)로부터 생성되어 송신되는 정보인 것을 할 수 있다.The request information may be information generated and transmitted from a battery management system or a hybrid control unit.
상기 상대적 완전 충전 용량은, 상기 상대적 완전 충전 용량을 위한 수학식The relative full charge capacity is an equation for the relative full charge capacity
을 통해 이루어지며, FCC는 차량 장착 전 상기 배터리의 완전 충전 용량, 배터리 충전 용량의 저하 수치는 상기 배터리가 사용된 시간 정보가 반영된 정보로 정의되는 것을 할 수 있다.In the FCC, the fully charged capacity of the battery and the lowering value of the battery charging capacity before vehicle installation may be defined as information reflecting information about the time the battery has been used.
상기 배터리 충전 용량의 저하 수치는, 상기 차량에 장착 전의 배터리의 완전 충전 용량을 기준 값으로 하고, 상기 배터리의 충전 용량의 정보, 상기 배터리의 사용량의 정보, 상기 배터리의 잔존 용량의 정보 및 상기 배터리의 초기 장착 시점으로부터 현재까지의 시간의 정보 중 적어도 하나의 정보를 반영하여 생성되는 것을 할 수 있다.The lowering value of the battery charge capacity is a reference value based on the fully charged capacity of the battery before being installed in the vehicle, information of the charging capacity of the battery, information of the amount of use of the battery, information of the remaining capacity of the battery, and the battery It may be generated by reflecting at least one of the information of the time from the initial installation time to the present.
상기 에너지 비축 용량은, 현재 상기 배터리의 에너지 비축 용량으로서, 전류적분법(Coulomb counting), 전압측정법(Open circuit voltage), 방전출력 환산법(Look up table), 임피던스 측정법(Impedance tracking)등의 연산 방법들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 연산되는 것을 포함할 수 있다.The energy storage capacity is the current energy storage capacity of the battery, and a calculation method such as coulomb counting, open circuit voltage, discharge output conversion method (look up table), impedance tracking method, etc. It may include that calculated using at least one of the.
상기 상대적 충전 상태는, 상기 상대적 충전 상태를 위한 수학식The relative state of charge is an equation for the relative state of charge
을 통해 이루어지며, RC는 상기 에너지 비축 용량, RFCC는 상기 상대적 완전 충전 용량으로 정의되는 것을 포함할 수 있다.It is achieved through, RC may include the energy storage capacity, RFCC is defined as the relative full charge capacity.
상기 차량의 상대적 충전 상태는, 상기 차량의 상대적 충전 상태를 위한 수학식 The relative charging state of the vehicle is an equation for the relative charging state of the vehicle
을 통해 이루어지며, RSOC는 상기 상대적 충전 상태, 가용 배터리 용량은 상기 차량의 환경 정보 및 상기 배터리의 건강 상태(State Of Health) 정보를 바탕으로 산출된 정보로 정의되는 것을 포함할 수 있다.The RSOC may include that the relative state of charge and the available battery capacity are defined as information calculated based on environmental information of the vehicle and state of health information of the battery.
상기 차량의 환경 정보는, 상기 차량의 종류 별로 서로 다른 설정 값이 미리 설정된 차량 종류 정보, 파워트레인 구성의 종류 별로 서로 다른 설정 값이 미리 설정된 파워트레인 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The vehicle environment information may include at least one of vehicle type information in which different setting values are preset for each vehicle type, and powertrain information in which different setting values are preset for each powertrain configuration type.
상기 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법은, 연산된 상기 차량의 상대적 충전 상태를 바탕으로 차량의 상대적 충전 상태 정보를 생성하고, 배터리 관리 시스템(Battery Management System) 또는 차량제어기(Hybrid Control Unit)로 전송할 수 있다.The method of calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery is to generate information on the relative state of charge of the vehicle based on the calculated relative state of charge of the vehicle, and transmit it to a battery management system or a vehicle controller (Hybrid Control Unit). I can.
상기 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법은, 연산된 상기 차량의 상대적 충전 상태 및 연비 효율 정보를 바탕으로 배터리 교체 시기 정보를 생성하고, 배터리 관리 시스템(Battery Management System) 또는 차량제어기(Hybrid Control Unit)로 전송할 수 있다.The method of calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery is to generate battery replacement timing information based on the calculated relative charge state and fuel efficiency information of the vehicle, and use a battery management system or a hybrid control unit. Can be transferred to.
한편, 차량용 배터리의 가용 용량 연산 방법에 대한 정보는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있도록 프로그램 및 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록매체를 포함한다. 그 예로는, 롬(ROM: Read Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory), CD(Compact Disk), DVD(Digital Video Disk)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치, 임베디드 멀티미디어 카드(eMMC) 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한, 이러한 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Meanwhile, information on a method of calculating the usable capacity of a vehicle battery may be stored in a computer-readable recording medium. Such recording media include all types of recording media in which programs and data are stored so that they can be read by a computer system. Examples include ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), CD (Compact Disk), DVD (Digital Video Disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, embedded multimedia There is a card (eMMC), etc., and also includes those implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). In addition, such a recording medium is distributed over a computer system connected by a network, so that computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner.
본 발명은 실시예에 따르면, SOC를 가용 용량으로 환산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, SOC can be converted into usable capacity.
본 발명의 실시예는 차량의 설계 조건에 따른 가용 용량으로 환산할 수 있다.The embodiment of the present invention can be converted into usable capacity according to the design conditions of the vehicle.
도 1은 본 발명에 실시예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법 의 동작을 도시하는 흐름도.1 is a flow chart showing the operation of a method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals shown in each drawing indicate members that perform substantially the same function.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected from general terms that are currently widely used while considering functions in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the field, the emergence of new technologies, and the like. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning of the terms will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall contents of the present invention, not a simple name of the term.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "... unit" and "module" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .
종래의 일반적인 배터리시스템 SOC 연산 방법들은, 에너지 전체 용량을 SOC 0% 내지 100%의 범위로 가정한 연산 방법들이다. 또한, 배터리의 충방전 프로파일에서는 가용 에너지 설정 범위에 따라 쓸 수 있는 에너지 용량이 다르며, 사용 시간 및 배터리의 사용 환경에 따른 배터리의 열화 정도가 달라서 초기 설계된 용량과 다르다.Conventional general SOC calculation methods for a battery system are calculation methods that assume the total energy capacity in the range of 0% to 100% SOC. In addition, in the charging/discharging profile of the battery, the usable energy capacity is different according to the available energy setting range, and the deterioration degree of the battery is different according to the use time and the use environment of the battery, which is different from the initially designed capacity.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법은 상기 종래의 SOC 연산 방법들의 단점을 보완하기 위해, 현재 차량에 장착된 배터리의 상태와 차량의 환경적인 변수들이 반영된 차량의 상대적 충전 상태의 정보를 생성하고, 사용자에게 측정 시점에서의 배터리 가용 용량(Battery remaining capacity available)에 대한 정보를 제공할 수 있다. 운전자는 제공받은 정보를 바탕으로 차량의 에너지 소비 관리 및 가용 에너지에 따른 실제 주행 거리를 판단할 수 있다. The method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention is to compensate for the disadvantages of the conventional SOC calculation methods, the relative state of charge of the vehicle reflecting the state of the battery currently installed in the vehicle and environmental variables of the vehicle. It is possible to generate information about the battery and provide the user with information on the battery remaining capacity available at the time of measurement. The driver can manage the energy consumption of the vehicle and determine the actual distance traveled according to the available energy based on the provided information.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법의 이해를 돕기 위해 다음과 같이 용어를 정의한다.Meanwhile, terms are defined as follows to aid in understanding the method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 상대적 완전 충전 용량(Relative Full Charge Capacity, 이하 RFCC)은 종래의 완전 충전 용량은 차량 설치 전의 순수 배터리의 완전 충전 용량을 의미하자만, 본 발명의 실시예에 따른 RFCC는 현재 차량에 설치된 배터리의 건강 상태에 따른 실제 만충전 시 사용 가능한 용량을 의미하며 다음과 같은 수학식으로 정의한다.Relative Full Charge Capacity (RFCC) according to an embodiment of the present invention means that the conventional full charge capacity means the full charge capacity of a pure battery before vehicle installation, but the RFCC according to the embodiment of the present invention is It means the capacity that can be used when actually fully charged according to the health status of the battery installed in the current vehicle, and is defined by the following equation.
여기서, FCC는 차량 장착 전 배터리의 완전 충전 용량, 배터리 충전 용량의 저하 수치%는 차량에 장착되어 실제 사용된 시간이 반영된 배터리의 충전 용량의 저하 수치를 의미한다. 배터리의 충전 용량의 저하 수치에 대한 정보는 차량에 초기 장착 시점 전인 순수 배터리의 완전 충전 용량을 100%의 기준 값으로 하고, 충전 용량의 정보, 배터리 사용량의 정보, 배터리의 잔존 용량의 정보, 배터리 초기 장착 시점으로부터 현재까지의 시간의 정보 중 적어도 하나를 포함하여 연산될 수 있다. 예컨대, 초기 배터리의 FCC의 값이 10Ah 이고, 배터리 장착 시간이 5년이 된 시점에서 배터리의 충전 용량의 저하 수치가 10%라면, 배터리의 충전 용량의 저하 수치(RFCC)를 9Ah로 연산할 수 있다.Here, the FCC refers to the reduction in the full charge capacity of the battery before the vehicle is installed, and the percentage of the decrease in the battery charge capacity refers to the decrease in the charging capacity of the battery reflecting the actual time used by being installed in the vehicle. The information on the deterioration value of the battery's charge capacity is based on 100% of the full charge capacity of the pure battery before the initial installation in the vehicle, and the information on the charge capacity, the information on the battery usage, the information on the remaining capacity of the battery, and the battery It may be calculated by including at least one of information of time from the initial installation point to the present. For example, if the FCC value of the initial battery is 10Ah and the decrease in charge capacity of the battery is 10% when the battery installation time is 5 years, the decrease in charge capacity of the battery (RFCC) can be calculated as 9Ah. have.
본 발명의 실시예에 따른 상대적 충전 상태(Relative State of charge, 이하 RSOC)는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법에 사용되는 알고리즘으로서 다음과 같은 수학식으로 정의한다.The Relative State of charge (RSOC) according to an embodiment of the present invention is an algorithm used in the method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention, and is defined by the following equation.
여기서, RSOC는 현재 배터리의 에너지 비축 용량을 만충전 시 예측되는 완전 충전 용량으로 나눈 값, RC는 현재 배터리의 에너지 비축 용량 및 RFCC는 상대적 완전 충전 용량을 의미한다. Here, RSOC is a value obtained by dividing the current energy storage capacity of the battery by the fully charged capacity predicted when fully charged, RC refers to the energy storage capacity of the current battery, and RFCC refers to the relative full charging capacity.
차량의 상대적 충전 상태(Automotive Relative State of charge, 이하 ARSOC)는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법에 사용되는 알고리즘으로서 다음과 같은 수학식으로 정의한다.The Automotive Relative State of charge (ARSOC) is an algorithm used in the method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention, and is defined by the following equation.
여기서, 가용 배터리 용량은 차량의 환경 정보 및 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 제공받은 배터리의 건강 상태(SOH, State Of Health) 정보를 바탕으로 생성된 정보이다. Here, the usable battery capacity is information generated based on environmental information of the vehicle and state of health (SOH) information provided from the battery management system (BMS).
차량의 환경 정보는 차량의 종류 별로 서로 다른 설정 값이 미리 설정된 차량 종류 정보, 파워트레인 구성의 종류 별로 서로 다른 설정 값이 미리 설정된 변수 정보가 설정된 파워트레인 정보를 포함할 수 있다. The vehicle environment information may include vehicle type information in which different set values are preset for each type of vehicle, and powertrain information in which variable information is preset for different set values for each type of powertrain configuration.
차량 종류 정보 및 파워트레인 정보는 각 차량 모델 별 정보와 미리 매핑된 데이터 테이블 방식으로 차량 내 기록매체(미도시)에 저장될 수 있다. Vehicle type information and powertrain information may be stored in a recording medium (not shown) in the vehicle in a data table method that is mapped in advance with information for each vehicle model.
차량 모델 별 정보는 EV(Electric Vehicle) 차량 모델 별 정보, BEV(Battery Electric Vehicle) 차량 모델 별 정보, HEV(Hybrid Electric Vehicle) 차량 모델 별 정보, PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 차량 모델 별 정보, FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 차량 모델 별 정보 및 NEV(Neighborhood Eclectic Vehicle) 차량 모델 별 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. Vehicle model information includes EV (Electric Vehicle) vehicle model information, BEV (Battery Electric Vehicle) vehicle model information, HEV (Hybrid Electric Vehicle) vehicle model information, PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) vehicle model information. , FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) vehicle model-specific information and NEV (Neighborhood Eclectic Vehicle) vehicle model-specific information may include at least one of.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 실시예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법 의 동작을 도시하는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 배터리의 가용 잔존 용량 연산 요청하는 요청 정보를 수신할 수 있다(110). 배터리의 가용 잔존 용량 연산을 요청하는 요청 정보는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS), 상위 제어기인 차량제어기(Hybrid Control Unit)등의 차량 내 타 제어부들 중 적어도 어느 하나로부터 송신된 정보일 수 있다. 또한, 차량에 설치된 제어부뿐만 아니라 본 발명의 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치와 통신이 가능한 어떠한 전자 장치에서 송신된 정보일 수 있다.1 is a flowchart illustrating an operation of a method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, first, an apparatus for calculating an available remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention may receive request information for requesting calculation of an available remaining capacity of a battery (110). The request information for requesting the calculation of the available remaining capacity of the battery is information transmitted from at least one of the other control units in the vehicle, such as a battery management system (BMS) and a vehicle controller (Hybrid Control Unit), which is a host controller. I can. In addition, the information may be transmitted from a control unit installed in the vehicle as well as any electronic device capable of communicating with the apparatus for calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery according to the present invention.
그 후, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 상대적 완전 충전 용량(RFCC)을 연산할 수 있다(120). RFCC는 현재 차량에 설치된 배터리의 건강 상태에 따른 실제 만충전 시 사용 가능한 용량으로서, 다음과 같은 수학식을 통해 산출할 수 있다.Thereafter, the apparatus for calculating the available remaining capacity of the vehicle battery may calculate a relative full charge capacity (RFCC) (120). RFCC is a capacity that can be used when actually fully charged according to the health status of a battery currently installed in a vehicle, and can be calculated through the following equation.
여기서, FCC는 차량 장착 전 배터리의 완전 충전 용량, 배터리 충전 용량의 저하 수치는 차량에 장착되어 실제 사용된 시간이 반영된 배터리의 충전 용량의 저하 수치를 의미한다. Here, the FCC refers to a decrease in the fully charged capacity of the battery before mounting the vehicle and the decrease in the charging capacity of the battery, which means the decrease in the charging capacity of the battery reflecting the actual time used by being installed in the vehicle.
배터리의 충전 용량의 저하 수치에 대한 정보는 차량에 초기 장착 시점 전인 순수 배터리의 완전 충전 용량을 100%의 기준 값으로 하고, 충전 용량의 정보, 배터리 사용량의 정보, 배터리의 잔존 용량의 정보, 배터리 초기 장착 시점으로부터 현재까지의 시간의 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The information on the deterioration value of the battery's charge capacity is based on 100% of the full charge capacity of the pure battery before the initial installation in the vehicle, and the information on the charge capacity, the information on the battery usage, the information on the remaining capacity of the battery, and the battery It may include at least one of information of time from the initial installation point to the present.
그 후, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 현재 배터리의 에너지 비축 용량(RC)를 연산할 수 있다(130). RC는 현재 배터리의 에너지 비축 용량으로서, 전류적분법(Coulomb counting), 전압측정법(Open circuit voltage), 방전출력 환산법(Look up table), 임피던스 측정법(Impedance tracking)등의 연산 방법들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 연산할 수 있다.Thereafter, the apparatus for calculating the available remaining capacity of the vehicle battery may calculate the energy storage capacity (RC) of the current battery (130). RC is the current battery's energy reserve capacity, at least one of calculation methods such as coulomb counting, open circuit voltage, discharge output conversion method (look up table), and impedance tracking method. It can be calculated using
그 후, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 상대적 충전 상태(RSOC)를 연산할 수 있다(140). RSOC는 상대적 충전 상태를 의미하며, 다음과 같은 수학식을 통해 산출할 수 있다.Thereafter, the apparatus for calculating the available remaining capacity of the vehicle battery may calculate a relative state of charge (RSOC) (140). RSOC means a relative state of charge, and can be calculated through the following equation.
여기서, RC는 현재 배터리의 에너지 비축 용량, RFCC는 상대적 완전 충전 용량을 의미한다.Here, RC means the energy storage capacity of the current battery, and RFCC means the relative full charge capacity.
차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 차량의 상대적 충전 상태(ARSOC)를 연산할 수 있다(150). ARSOC는 다음과 같은 수학식을 통해 산출할 수 있다.The apparatus for calculating the available remaining capacity of the vehicle battery may calculate the relative state of charge (ARSOC) of the vehicle (150). ARSOC can be calculated through the following equation.
여기서, 가용 배터리 용량은 차량의 환경 정보 및 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 제공받은 배터리의 건강 상태(SOH) 정보를 바탕으로 생성된 정보이다. Here, the usable battery capacity is information generated based on environmental information of the vehicle and health state (SOH) information of the battery provided from the battery management system (BMS).
그 후, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 차량의 상대적 충전 상태 정보를 생성하고, 전송할 수 있다(160). 차량의 상대적 충전 상태 정보는 상기 150과정에서 산출된 ARSOC를 바탕으로 생성될 수 있다.Thereafter, the apparatus for calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery may generate and transmit information on the relative state of charge of the vehicle (160). The relative charging state information of the vehicle may be generated based on the ARSOC calculated in
또한, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 생성된 차량의 상대적 충전 상태 정보를 배터리 관리 시스템 또는 차량제어기로 전송할 수 있다.In addition, the apparatus for calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery may transmit the generated relative state of charge information of the vehicle to the battery management system or the vehicle controller.
또한, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 생성된 차량의 상대적 충전 상태 정보를 기존 차량의 상대적 충전 상태 정보가 저장된 차량 내 저장매체(미도시)에 저장할 수 있다. In addition, the apparatus for calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery may store the generated relative charging state information of the vehicle in an in-vehicle storage medium (not shown) in which the relative charging state information of the existing vehicle is stored.
또한, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 저장된 차량의 상대적 충전 상태 정보를 바탕으로 배터리의 교체 시기를 연산하여, 배터리 교체 시기 정보를 생성할 수 있다. 배터리 교체 시기 정보는 상대적 충전 상태 정보 및 차량의 연비 효율 정보를 바탕으로 생성될 수 있다. In addition, the apparatus for calculating the available remaining capacity of the vehicle battery may calculate the battery replacement time based on the stored relative charge state information of the vehicle to generate battery replacement time information. The battery replacement timing information may be generated based on the relative state of charge information and fuel efficiency information of the vehicle.
또한, 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 장치는 생성된 배터리 교체 시기 정보를 배터리 관리 시스템 또는 차량제어기로 전송할 수 있다.In addition, the apparatus for calculating the available remaining capacity of the vehicle battery may transmit the generated battery replacement timing information to the battery management system or the vehicle controller.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다,Meanwhile, the above-described method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of the program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The above-described hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but these are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , If a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, various modifications and variations are possible from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (12)
배터리의 가용 잔존 용량 연산을 요청하는 요청 정보를 수신하는 과정;
상기 배터리의 상대적 완전 충전 용량을 연산하는 과정;
상기 배터리의 에너지 비축 용량을 연산하는 과정;
상기 연산된 상대적 완전 충전 용량 및 상기 연산된 에너지 비축 용량으로부터 상기 배터리의 상대적 충전 상태를 연산하는 과정; 및
상기 연산된 상대적 충전 상태 및 가용 배터리 용량으로부터 차량의 상대적 충전 상태를 연산하는 과정;을 포함하며,
상기 차량의 상대적 충전 상태는,
상기 차량의 상대적 충전 상태를 위한 수학식
을 통해 이루어지며, RSOC는 상기 상대적 충전 상태, 가용 배터리 용량은 상기 차량의 환경 정보 및 상기 배터리의 건강 상태(State Of Health) 정보를 바탕으로 산출된 정보로 정의되는 것을 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
In the method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery,
Receiving request information for requesting calculation of the available remaining capacity of the battery;
Calculating a relative full charge capacity of the battery;
Calculating the energy storage capacity of the battery;
Calculating a relative state of charge of the battery from the calculated relative full charge capacity and the calculated energy reserve capacity; And
Including; calculating a relative state of charge of the vehicle from the calculated relative state of charge and the available battery capacity,
The relative state of charge of the vehicle,
Equation for the relative state of charge of the vehicle
RSOC is the relative state of charge and the available battery capacity is defined as information calculated based on the environmental information of the vehicle and the state of health information of the battery. How to calculate capacity.
배터리 관리 시스템(Battery Management System) 또는 차량제어기(Hybrid Control Unit)로부터 생성되어 송신되는 정보인 것을 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 1, wherein the request information,
A method for calculating the available remaining capacity of a vehicle battery, including information generated and transmitted from a battery management system or a hybrid control unit.
상기 상대적 완전 충전 용량을 위한 수학식
을 통해 이루어지며, FCC는 차량 장착 전 상기 배터리의 완전 충전 용량, 배터리 충전 용량의 저하 수치는 상기 배터리가 사용된 시간 정보가 반영된 정보로 정의되는 것을 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 1, wherein the relative full charge capacity is
Equation for the relative full charge capacity
The FCC method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery, comprising: defining the fully charged capacity of the battery and a lowering value of the battery charging capacity as information reflecting the time information used by the battery before vehicle installation.
상기 차량에 장착 전의 배터리의 완전 충전 용량을 기준 값으로 하고, 상기 배터리의 충전 용량의 정보, 상기 배터리의 사용량의 정보, 상기 배터리의 잔존 용량의 정보 및 상기 배터리의 초기 장착 시점으로부터 현재까지의 시간의 정보 중 적어도 하나의 정보를 반영하여 생성되는 것을 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 3, wherein the lowering value of the battery charging capacity is
The full charge capacity of the battery before installation in the vehicle is used as a reference value, and information on the charging capacity of the battery, information on the amount of use of the battery, information on the remaining capacity of the battery, and the time from the initial installation time of the battery to the present time A method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery comprising generating by reflecting at least one of the information of.
현재 상기 배터리의 에너지 비축 용량으로서, 전류적분법(Coulomb counting), 전압측정법(Open circuit voltage), 방전출력 환산법(Look up table), 임피던스 측정법(Impedance tracking)등의 연산 방법들 중 적어도 어느 하나를 사용하여 연산되는 것을 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 1, wherein the energy storage capacity is
Currently, as the energy storage capacity of the battery, at least one of calculation methods such as coulomb counting, open circuit voltage, discharge output conversion method (look up table), and impedance tracking method is used. A method of calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery, including being calculated using.
상기 상대적 충전 상태를 위한 수학식
을 통해 이루어지며, RC는 상기 에너지 비축 용량, RFCC는 상기 상대적 완전 충전 용량으로 정의되는 것을 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 1, wherein the relative state of charge of the battery is
Equation for the relative state of charge
And RC is the energy storage capacity, and RFCC is defined as the relative full charge capacity.
상기 차량의 종류 별로 서로 다른 설정 값이 미리 설정된 차량 종류 정보, 파워트레인 구성의 종류 별로 서로 다른 설정 값이 미리 설정된 파워트레인 정보 중 적어도 하나를 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 1, wherein the vehicle environment information,
A method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery, comprising at least one of vehicle type information in which different set values are preset for each type of vehicle, and powertrain information in which different set values are preset for each type of powertrain configuration.
연산된 상기 차량의 상대적 충전 상태를 바탕으로 차량의 상대적 충전 상태 정보를 생성하고, 배터리 관리 시스템(Battery Management System) 또는 차량제어기(Hybrid Control Unit)로 전송하는 과정을 더 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 1, wherein the method of calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery comprises:
The available remaining battery for a vehicle further comprising a process of generating information on the relative charging state of the vehicle based on the calculated relative charging state of the vehicle and transmitting it to a battery management system or a hybrid control unit. How to calculate capacity.
연산된 상기 차량의 상대적 충전 상태 및 연비 효율 정보를 바탕으로 배터리 교체 시기 정보를 생성하고, 배터리 관리 시스템(Battery Management System) 또는 차량제어기(Hybrid Control Unit)로 전송하는 과정을 더 포함하는 차량용 배터리의 가용 잔존 용량 연산 방법.
The method of claim 1, wherein the method of calculating the usable remaining capacity of the vehicle battery comprises:
The battery for a vehicle further comprising a process of generating battery replacement timing information based on the calculated relative charge state and fuel efficiency information of the vehicle, and transmitting it to a battery management system or a hybrid control unit. How to calculate the available remaining capacity.
A computer-readable recording medium in which a program for performing each process of the method for calculating the usable remaining capacity of a vehicle battery according to any one of claims 1 to 6 and 8 to 10 is recorded on a computer.
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