KR20010096259A - 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치 및 방법 - Google Patents

전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 운행시 배터리의 잔존용량을 보다 정확하게 제공함으로서 운전자가 차량의 주행가능거리를 예측할 수 있게 해주는 전기자동차용 배터리 잔존용량 표시장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 배터리의 상태변화를 검출하는 전압검출기 및 전류 검출기; 배터리팩 내부의 온도를 검출하는 온도검출기; 상기 검출기의 검출신호를 알맞은 신호로 변환하는 신호증폭기; 상기 신호증폭기에서 변환된 아날로그 신호를 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환기; 방전신호를 출력하는 방전신호발생장치; 및 충전신호를 출력하는 충전신호 발생장치; 상기 충/방전 신호를 판별한후 A/D변환기로부터 제공되는 검출 데이터 및 데이터 저장장치의 연산데이터에 의한 잔존용량 계산 결과값을 출력하는 연산장치; 상기 연산장치의 잔존용량 계산 결과값이 디스플레이되는 표시장치로 이루어진 전기자동차용 잔존용량 표시장치에 의하여 달성되어진다.

Description

전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치 및 방법{REMAINDER CAPACITY EXPRESSION DEVICE AND METHOD OF ELECTRIC VEHICLE BATTERY}
본 발명은 전기자동차의 운행시 배터리의 잔존용량을 보다 정확하게 제공함으로서 운전자가 차량의 주행가능거리를 예측할 수 있게 해주는 전기자동차용 배터리 잔존용량 표시장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 가솔린 엔진 또는 디젤엔진의 차량은 에너지 공급원으로서 가솔린 또는 등유를 사용하였으며, 차량에 연료탱크를 마련하고 여기에 연료를 저장하였으므로 운전자는 연료탱크 내의 연료량을 연료게이지를 통하여 확인하고 차량의 주행가능거리를 예측할 수 있었다.
따라서 전기자동차에 있어서도 차량의 에너지 공급원인 배터리의 잔존용량을 표시해주는 수단이 필수적이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전기자동차의 운행시 배터리의 잔존용량을 보다 정확하게 제공함으로서 운전자가 차량의 주행가능거리를 예측할 수 있게 해주는 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 기술적 과제는, 배터리의 상태변화를 검출하는 전압검출기 및 전류 검출기; 배터리팩 내부의 온도를 검출하는 온도검출기; 상기 검출기의 검출신호를 알맞은 신호로 변환하는 신호증폭기; 상기 신호증폭기에서 변환된 아날로그 신호를 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환기; 방전신호를 출력하는 방전신호발생장치; 및 충전신호를 출력하는 충전신호 발생장치; 상기 충/방전 신호를 판별한후 A/D변환기로부터 제공되는 검출 데이터 및 데이터 저장장치의 연산데이터에 의한 잔존용량 계산 결과값을 출력하는 연산장치; 상기 연산장치의 잔존용량 계산 결과값이 디스플레이되는 표시장치로 이루어진 전기자동차용 잔존용량 표시장치에 의하여 달성되어진다.
도 1은 본 발명의 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치의 블록도
도 2는 본 발명의 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치의 동작 흐름도
도 3은 충전전 사이클 수에 따른 수명저하 용량변화 곡선을 보인 도면
도 4는 대기시간과 온도 변화에 따른 자기방전 용량변화 곡선을 보인 도면
도 5는 방전전류에 따른 온도별 방전용량 변화곡선을 보인 도면
도 6은 충전전류에 따른 온도별 충전용량 변화곡선을 보인 도면
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 배터리팩 11 : 전압검출기
12 : 전류검출기 13 : 온도검출기
20 : 신호증폭기 30 : A/D변환기
40 : 방전신호 발생장치 50 : 충전신호 발생장치
60 : 데이타 저장장치 70 : 연산장치
80 : 표시장치
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치를 보인 블록도로서, 도시된 바와 같이 배터리의 상태변화를 검출하는 전압검출기(11) 및 전류검출기(12); 배터리팩(10) 내부의 온도를 검출하는 온도검출기(13); 상기 검출기(11,12,13)의 검출신호를 알맞은 신호로 변환하는 신호증폭기(20); 상기 신호증폭기(20)에서 변환된 아날로그 신호를 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환기(30); 스타트 키 신호가 있는 경우 방전신호를 출력하는 방전신호 발생장치(40); 및 충전플러그 접속신호가 있는 경우 충전신호를 출력하는 충전신호 발생장치(50); 상기 충/방전 신호를 판별한후 A/D변환기(30)로부터 제공되는 검출 데이터 및 데이터 저장장치(60)의 연산데이터에 의한 잔존용량 계산 결과값을 출력하는 연산장치(70); 상기 연산장치(70)의 잔존용량 계산 결과값이 디스플레이되는 표시장치(80)로 이루어진 것이다.
도 2는 본 발명의 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치의 작동을 보인 도면이다.
이하 본 발명의 연산장치(70)의 작용을 단계별로 상세히 설명한다.
현재까지의 수행된 충방전 총사이클 수(N), 이전 충방전 작업이 종료된 시간(to), 계산을 반복하기 위한 단위 시간(dt), 이전 계산에서 저장된 잔존용량 데이터(SOC(t-1))를 데이터 저장장치(60)로부터 읽어오는 단계(S1);
현재의 배터리 온도(T(t)) 및 전류값(i(t))를 A/D변환기(30)로 부터 읽어오는 단계(S2);
이전 충방전종료시간부터 현재까지의 시간을 계산하는 단계(S3);
데이터 저장장치로 부터 해당 배터리의 자기방전 용량값(Cs) 및 수명저하용량값(Cc)을 읽어오는 단계(S4);
방전신호 발생장치(40)로부터 방전신호가 입력되는 경우 A/D변환기(30)로부터 일정시간(dt)마다 배터리 온도와 전류값을 읽고 전류값이 0이상이면 데이터 저장장치(60)로부터 해당 방전용량계수(Kd)를 읽어 현재의 잔존용량을 계산하고, 전류값이 0미만이면 데이터 저장장치(60)로부터 해당 충전용량계수(Kc)를 읽어 방전신호 발생장치(40)로부터 방전 종료신호가 입력될 때까지 잔존용량을 계산하여 잔존용량 계산값을 표시장치(80)에 디스플레이 시키는 단계(S5); 및
충전신호 발생장치(50)으로부터 충전신호가 입력되는 경우 A/D변환기(30)로부터 일정시간(dt)마다 배터리 온도와 전류값을 읽고 데이터 저장장치(60)로부터 해당 충전용량계수(Kc)를 읽어 충전신호 발생장치(50)로 부터 충전 완료신호가 입력될 때까지 현재의 잔존용량을 계산하여 잔존용량 계산값을 표시장치(80)에 디스플레이 시키는 단계(S6);
방전 및 충전 신호 종료시 마지막 데이터를 데이터 저장장치(60)에 기록 저장하는 단계(S7)로 이루어진다.
본 발명의 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치는 방전신호 발생장치(40)와 충전신호 발생장치(50)로부터 발생된 두가지 신호에따라 연산장치(70)가 데이터 저장장치(60)로부터 방전용량계수(Kd) 또는 충전용량계수(Kc)를 읽어 단계(S5) 또는 단계(S6)를 수행하게 된다.
단계(S5)에서는 방전신호 발생장치(40)로 부터 방전신호가 있는 경우라도 주행중 브레이크를 밟아 회생제동신호가 있는 경우에는 충전용량계수(Kc)를 읽어 잔존용량을 계산하여 표시장치(80)에 디스플레이 시킨다.
잔존용량의 계산식은 실험값이며 다음과 같다.
〈방전시〉
현재의 잔존용량 = (이전 잔존용량 - 자기방전용량 - 수명저하용량 - 현재 순간 방전용량) / (이전 잔존용량 - 자기방전용량-수명저하용량) × 100
〈충전시〉
현재의 잔존용량 = (이전 잔존용량 - 자기방전용량 - 수명저하용량 - 현재 순간 충전용량) / (이전잔존용량 -자기방전용량 - 수명저하용량) × 100
충전이 정상적으로 완료된 경우 향후 이전 잔존용량이 100부터 시작할 수 있도록 설정하기 위해 현재의 잔존용량이 100을 초과하더라도 100으로 리셋하여 데이터 저장장치(60)에 기록한다.
정상적인 충전 완료상황과 충전신호 발생장치(50)에 의한 강제충전 종료상황을 구분하여 처리한다.
즉 단계(S6)는 정상적인 충전완료시 잔존용량이 100을 넘는 경우 100으로 리셋하여 데이터 저장장치(60)에 기록하고, 충전신호 발생장치(50)의 오프 신호시에는 현재의 결과값을 데이터 저장장치(60)에 기록하는 단계(S60)를 더 포함한다.
단계(S7)에서는 수명저하용량을 계산하기 위해서는 방전사이클을 제외하고 충전사이클이 완료된 경우만 충방전사이클수를 1회 더한 값을 데이터 저장장치(60)에 기록한다.
도 3 내지 도 6은 수명저하용량값과 자기방전용량값 및 방전용량계수값과 충전용량계수값을 산출하기 위해 실험을 통해 얻은 그래프이다.
본 발명은 전기자동차의 운행시 배터리의 잔존용량을 보다 정확하게 제공함으로서 운전자가 차량의 주행가능거리를 예측할 수 있게 해주는 효과가 있는 발명이다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의해 한정하여 설명하였으나 당해분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형예 및 수정예가 가능한 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 배터리의 상태변화를 검출하는 전압검출기(11) 및 전류검출기(12); 배터리팩(10) 내부의 온도를 검출하는 온도검출기(13); 상기 검출기(11,12,13)의 검출신호를 알맞은 신호로 변환하는 신호증폭기(20); 상기 신호증폭기(20)에서 변환된 아날로그 신호를 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환기(30); 스타트 키 신호가 있는 경우 방전신호를 출력하는 방전신호 발생장치(40); 및 충전플러그 접속신호가 있는 경우 충전신호를 출력하는 충전신호 발생장치(50); 상기 충/방전 신호를 판별한후 A/D변환기(30)로부터 제공되는 검출 데이터 및 데이터 저장장치(60)의 연산데이터에 의한 잔존용량 계산 결과값을 출력하는 연산장치(70); 상기 연산장치(70)의 잔존용량 계산 결과값이 디스플레이되는 표시장치(80)로 이루어진 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시장치.
  2. 현재까지의 수행된 충방전 총사이클 수(N), 이전 충방전 작업이 종료된 시간(to), 계산을 반복하기 위한 단위 시간(dt), 이전 계산에서 저장된 잔존용량 데이터(SOC(t-1))를 데이터 저장장치(60)로부터 읽어오는 단계(S1);
    현재의 배터리 온도(T(t)) 및 전류값(i(t))를 A/D변환기(30)로 부터 읽어오는 단계(S2);
    이전 충방전종료시간부터 현재까지의 시간을 계산하는 단계(S3);
    데이터 저장장치로 부터 해당 배터리의 자기방전 용량값(Cs) 및 수명저하용량값(Cc)을 읽어오는 단계(S4);
    방전신호 발생장치(40)으로부터 방전신호가 입력되는 경우 A/D변환기(30)로부터 일정시간마다 배터리 온도와 전류값을 읽고 전류값이 0이상이면 데이터 저장장치(60)로부터 해당 방전용량계수(Kd)를 읽어 현재의 잔존용량을 계산하고, 전류값이 0미만이면 데이터 저장장치(60)로부터 해당 충전용량계수(Kc)를 읽어 방전신호 발생장치(40)로부터 방전 종료신호가 입력될 때까지 잔존용량을 계산하여 잔존용량 계산값을 표시장치(80)에 디스플레이 시키는 단계(S5); 및
    충전신호 발생장치(50)으로부터 충전신호가 입력되는 경우 A/D변환기(30)로부터 일정시간마다 배터리 온도와 전류값을 읽고 데이터 저장장치(60)로부터 해당 충전용량계수(Kc)를 읽어 충전신호 발생장치(50)로 부터 충전 완료신호가 입력될 때까지 현재의 잔존용량을 계산하여 잔존용량 계산값을 표시장치(80)에 디스플레이 시키는 단계(S6);
    방전 및 충전 신호 종료시 마지막 데이터를 데이터 저장장치(60)에 기록 저장하는 단계(S7)로 이루어진 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시방법.
  3. 제 2항에 있어서, 단계(S6)는 정상적인 충전완료시 잔존용량이 100을 넘는 경우 100으로 리셋하여 데이터 저장장치(60)에 기록하고, 충전신호 발생장치(50)의 오프 신호시에는 현재의 결과값을 데이터 저장장치(60)에 기록하는 단계(S60)를 더 포함하는 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시방법.
  4. 제 2항에 있어서, 단계(S7)에서는 수명저하용량을 계산하기 위해서는 방전사이클을 제외하고 충전사이클이 완료된 경우만 충방전사이클수를 1회 더한 값을 데이터 저장장치(60)에 기록하는 전기자동차용 배터리의 잔존용량 표시방법.
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