KR20080111907A - 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법 - Google Patents

차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법에 관한 것으로, 엔진 시동 전 전류를 방전하고 밧데리가 방전되는 동안 측정된 밧데리 전압 변화율에 따라 제 1 노후값을 결정하고, 엔진 초폭 전 측정된 엔진 회전수에 따라 제 3 노후값을 결정한 후, 엔진 시동 시 발생되는 최저 전압에 따른 제 2 노후값과 상호 비교하여 밧데리의 노후 정도를 더욱 정확하게 판단할 수 있는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법을 제공한다.
밧데리, 노후 정도, 충전 상태, 전압 변화율, 엔진 회전수

Description

차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법{Method for Estimating Healthy State of Battery for Vehicle}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밧데리 노후 정도 판단 방법에 대한 논리 흐름을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 엔진 시동 전 전류를 방전하고 밧데리가 방전되는 동안 측정된 밧데리 전압 변화율에 따라 제 1 노후값을 결정하고, 엔진 초폭 전 측정된 엔진 회전수에 따라 제 3 노후값을 결정한 후, 엔진 시동 시 발생되는 최저 전압에 따른 제 2 노후값과 상호 비교하여 밧데리의 노후 정도를 더욱 정확하게 판단할 수 있는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법에 관한 것이다.
최근에는 차량에 다양한 전장품들이 장착됨에 따라 차량의 전기 부하는 날로 증가되고 있으며, 이에 따라 차량의 밧데리에 대한 중요성이 더욱 강조되고 있다.
특히 밧데리 장착 위치의 열악함 등으로 인하여 밧데리의 최적 성능을 보증 하기가 더욱 어려워지는 상황에서 밧데리를 효율적으로 관리하여 밧데리의 수명 연장 및 시동에 대한 신뢰성 증가 등의 요구가 더욱 절실하게 필요한 상황이다. 이를 위하여 최근 고급 차량을 중심으로 밧데리의 충전 상태 또는 노후 정도와 같은 건강 상태를 모니터링하고 이를 바탕으로 밧데리의 충전 전압 등을 조절하는 시스템들이 개발되고 있는 추세이다.
일반적으로 밧데리에 대한 불만 사항으로 접수되는 많은 사례들을 살펴보면, 밧데리의 건강 상태는 양호하나 즉, 밧데리의 노후 정도는 심하지 않으나, 단순히 밧데리의 충전 상태가 양호하지 못함으로 인해 밧데리의 양단 전압이 낮아져서 발생하는 문제들이 많았다. 따라서, 밧데리의 충전 상태 뿐만 아니라 노후 정도에 대한 판단을 하여 밧데리의 교환 시기를 알려주는 시스템이 더욱 요구된다고 할 것이다.
종래 기술에 의한 밧데리 노후 정도의 판단 방법은 일반적으로 차량의 시동시 발생하는 최저 전압을 측정하여 밧데리의 노후 정도를 판단한다. 즉, 밧데리는 시동시 전압 강하 현상이 발생하여 최저 전압이 발생하게 되는데, 밧데리의 노후가 진행됨에 따라 동일한 전류량 방전시 최저 전압이 더욱 낮아지는 현상을 이용하여 밧데리의 노후 정도를 판단한다.
그러나 이와 같은 밧데리 노후 정도 판단 방법은 차량의 전압을 측정하는 밧데리 센서의 샘플링 주기가 일반적으로 100ms 단위로 설정되어 있는 반면에 밧데리 전압의 변화는 1ms 단위로 변화하므로 밧데리의 최저 전압을 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 엔진 시동 전 전류를 방전하고 밧데리가 방전되는 동안 측정된 밧데리 전압 변화율에 따라 제 1 노후값을 결정하고, 엔진 초폭 전 측정된 엔진 회전수에 따라 제 3 노후값을 결정한 후, 엔진 시동 시 발생되는 최저 전압에 따른 제 2 노후값과 상호 비교하여 밧데리의 노후 정도를 더욱 정확하게 판단할 수 있는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이그니션 키 온 상태에서 밧데리의 충전 상태를 판단하는 충전 판단 단계; 엔진 시동 전 상기 밧데리에 대해 소정 시간 동안 소정 크기의 전류를 방전시키는 방전 단계; 상기 밧데리가 방전되는 시간 동안 상기 밧데리의 전압 변화율을 측정하고, 상기 전압 변화율에 따라 상기 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 1 노후값을 결정하는 제 1 결정단계; 엔진 시동 시 상기 밧데리에서 발생하는 최저 전압을 측정하고, 상기 최저 저 전압에 따라 상기 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 2 노후값을 결정하는 제 2 결정단계; 및 상기 제 1 및 제 2 노후값을 비교하여 상기 밧데리의 노후 정도를 판단하는 노후 결정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밧데리 건강 상태 판단 방법을 제공한다.
또한, 엔진 초폭 전 엔진 회전수를 측정하고, 상기 엔진 회전수에 따라 상기 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 3 노후값을 결정하는 제 3 결정단계를 더 포함하고, 상기 노후 결정단계는 제 1 내지 제 3 노후값을 비교하여 상기 밧데리의 노후 정도를 판단하도록 구성될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밧데리 노후 정도 판단 방법에 대한 논리 흐름을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밧데리의 노후 정도 판단 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 먼저 이그니션 키가 온(on) 상태가 되면(S1), 밧데리의 충전 상태를 판단한 후(S2), 엔진의 시동 전 밧데리에 대해 소정 시간 동안 소정 크기의 전류를 방전시키고(S3), 이후 제 1 노후값을 결정하는 제 1 결정단계(S8) 및 제 2 노후값을 결정하는 제 2 결정단계(S9)를 거친 후, 제 1 및 제 2 노후값을 상호 비교하여 노후 정도를 판단하는 방식으로 진행된다.
밧데리의 충전 상태를 판단하는 방식은 밧데리의 안정화 전압과 전해액 온도를 측정하여 상호 관계로부터 충전 상태를 확인하는 방식으로 진행되는데, 이는 일 반적으로 공지된 기술로서 상세한 설명은 생략한다.
밧데리의 충전 상태를 판단한 후, 엔진의 시동 전 밧데리에 대해 소정 시간 동안 소정 크기의 전류를 방전시키는데(S3), 이는 밧데리의 노후 정도에 따라 전류의 방전시 전류 방전 시간 동안 밧데리의 전압 강하량은 더욱 증가하는 특성을 이용하는 것으로서, 표 1에 나타난 바와 같이 시간에 따라 전압이 변화하는 전압 변화율이 밧데리의 노후 정도가 심할수록 커지는 특성을 이용하여 밧데리의 노후 정도를 예측하기 위함이다. 즉, 표 1의 데이터는 상온에서 50A의 전류를 0.8초 동안 방전한 상태의 데이터로서 80% 노후된 밧데리의 전압 변화율은 20% 노후된 밧데리의 전압 변화율에 비하여 매우 크게 형성됨을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 표 1에서와 같이 전류 방전 시간 및 전류의 크기는 0.8초 50A의 크기의 전류로 할 수 있을 것이다. 표 1에 나타난 바와 같이 이러한 정도의 크기 및 시간으로 전압 변화율의 차이를 구분할 수 있기 때문이다. 또한, 50A의 전류 방전 방식은 차량의 엔진 ECU(Electric Control Unit) 장치에 내장된 쿨링팬을 작동시키는 것으로 수행될 수 있을 것이다.
따라서 이와 같이 밧데리의 노후 정도와 전압 변화율에 대한 관계를 실험적으로 데이터 베이스화하고 이러한 데이터 베이스 자료를 이용하여 노후 정도를 예측할 수 있을 것이다. 이에 따라 밧데리가 방전되는 시간 동안 밧데리의 전압 변화율을 측정하고(S5), 전압 변화율에 따라 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 1 노후값을 결정한다(S8). 이때, 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 1 노후값을 결정하는 이유는 밧데리에 대한 전압 변화율 및 기타 다른 값들을 측정하는데 있어서, 측정 값이 충전 상태에 따라 변화할 수 있기 때문에 충전 상태에 따른 측정값의 보정을 위하여 밧데리의 충전 상태를 측정하고, 이러한 충전 상태를 고려하여 제 1 노후값 등을 결정하여야 할 것이다.
0.2초 0.4초 0.6초 0.8초
20% 노후 12.8 12.6 12.4 12.2
40% 노후 12.6 12.3 12 11.7
60% 노후 12.4 12 11.6 11.2
80% 노후 12.2 11.7 11.3 10.9
제 2 노후값을 결정하는 방식은 엔진 시동 시 밧데리에서 발생하는 최저 전압을 측정하고(S6), 최저 전압에 따라 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 2 노후값을 결정하는(S9) 방식으로 진행되는데, 이는 종래 기술에서 설명한 바와 같이 종래 기술에 의해 일반적으로 행해지는 노후 정도를 판단하는 방식에 해당한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밧데리의 노후 정도 판단 방법은 이와 같이 일반적인 노후 판단 방식으로 구해지는 제 2 노후값과 밧데리의 방전시 발생하는 전압 변화율을 측정하여 결정하는 제 1 노후값을 상호 비교하여, 더욱 노후 정도가 심한 상태의 값을 노후 정도로 결정하는 방식으로 진행되거나 또는 제 1 및 제 2 노후값의 평균값을 노후 정도로 결정하는 방식으로 진행될 수 있을 것이다(S12).
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 밧데리의 노후 정도 판단 방법은 방전시 발생하는 전압 변화율에 따른 노후값을 판단하여 최종적인 밧데리의 노후 정도를 판단하는데 보상값으로 활용함으로써, 좀 더 정확한 밧데리의 노후 정도를 판단할 수 있다.
한편, 엔진 시동 전 밧데리에 의한 스타트 모터의 구동으로 엔진이 회전하는 상태에서, 즉 엔진의 초폭 전의 상태에서 엔진 회전수는 표 2에 나타난 바와 같이 노후 정도에 따라 감소하게 된다. 이때의 엔진 회전수의 단위는 분당 회전수인 RPM이다.
전해액 온도 20% 노후 40% 노후 60% 노후 80% 노후
-20℃ 350 300 250 200
-10℃ 400 350 300 220
0℃ 500 450 400 280
30℃ 600 550 500 300
표 2에 나타난 바와 같이 엔진 초폭 전 엔진 회전수는 밧데리의 노후 정도에 따라 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 밧데리 노후 정도 판단 방법은 이러한 특성을 이용하여 엔진 초폭 전 엔진 회전수를 측정하고(S7), 엔진 회전수에 따라 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 3 노후값을 결정한 후(S10), 전술한 제 1 및 제 2 노후값과 제 3 노후값을 상호 비교하여 이들의 평균값 또는 노후 정도가 가장 심하게 측정된 값을 밧데리의 노후 정도로 결정하는 방식(S12)으로 진행될 수 있을 것이다. 마찬가지로 이러한 엔진 회전수와 밧데리의 노후 정도와의 관계는 실험적으로 데이터 베이스화하여 이용될 수 있을 것이다.
한편, 표 2에서 알 수 있듯이 엔진 회전수는 노후 정도에 따라 감소하는 것 뿐만 아니라 밧데리의 전해액 온도에 따라서도 변화하는데, 전해액 온도가 높을수록 엔진 회전수가 증가함을 알 수 있다. 따라서, 엔진 초폭 전 엔진 회전수를 측정하여 제 3 노후값을 결정하는데 있어서, 이러한 전해액 온도를 고려(S11)하여 제 3 노후값을 결정하는 것이 바람직할 것이다. 이때, 전해액 온도는 차량의 ECU(Electric Control Unit) 장치에 의해 일반적으로 측정되는 값에 해당한다.
또한, 엔진 초폭 전의 엔진 회전수를 측정하는 방식은 현재 엔진 회전수 측정에 일반적으로 사용되고 있는 방식으로 엔진 크랭크 축의 회전수를 측정하는 크랭크 포지션 센서에 의해 측정되는 방식으로 진행될 수 있을 것이다. 즉, 크랭크 축이 회전하며 발생하는 펄스를 차량의 ECU 장치가 측정하여 엔진 회전수를 측정하는 방식으로 이는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 밧데리의 노후 정도 판단 방법은 종래 기술에 의해 판단되는 노후값에 대해, 밧데리의 전압 변화율 및 엔진 회전수 등의 밧데리 특성을 이용한 다양한 노후값을 추가적으로 더 판단함으로써 더욱 정확한 노후 정도를 판단할 수 있는 방식이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진 시동 전 전류를 방전하고 밧데리가 방전되는 동안 측정된 밧데리 전압 변화율에 따라 제 1 노후값을 결정하고, 엔진 초폭 전 측정된 엔진 회전수에 따라 제 3 노후값을 결정한 후, 엔진 시동 시 발생되는 최저 전압에 따른 제 2 노후값과 상호 비교함으로써, 밧데리의 노후 정도를 더욱 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 이그니션 키 온 상태에서 밧데리의 충전 상태를 판단하는 충전 판단 단계;
    엔진 시동 전 상기 밧데리에 대해 소정 시간 동안 소정 크기의 전류를 방전시키는 방전 단계;
    상기 밧데리가 방전되는 시간 동안 상기 밧데리의 전압 변화율을 측정하고, 상기 전압 변화율에 따라 상기 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 1 노후값을 결정하는 제 1 결정단계;
    엔진 시동 시 상기 밧데리에서 발생하는 최저 전압을 측정하고, 상기 최저 저 전압에 따라 상기 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 2 노후값을 결정하는 제 2 결정단계; 및
    상기 제 1 및 제 2 노후값을 비교하여 상기 밧데리의 노후 정도를 판단하는 노후 결정단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    엔진 초폭 전 엔진 회전수를 측정하고, 상기 엔진 회전수에 따라 상기 밧데리의 충전 상태를 고려하여 제 3 노후값을 결정하는 제 3 결정단계를 더 포함하고,
    상기 노후 결정단계는 제 1 내지 제 3 노후값을 비교하여 상기 밧데리의 노 후 정도를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 결정단계는 상기 밧데리의 전해액 온도를 고려하여 제 3 노후값을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 결정단계의 상기 엔진 회전수는 엔진 크랭크 축의 회전수를 측정하는 크랭크 포지션 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방전 단계는 상기 밧데리에 대해 0.8초 동안 50A의 전류를 방전시키는 것을 특징으로 하는 차량용 밧데리 노후 정도 판단 방법.
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