KR20090020174A - Method for calculating battery soc of electronic vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기 차량의 배터리 충전상태 추정방법에 관한 것으로서, 특히 상용 마일드 하이브리드 차량에서 유용하게 적용될 수 있는 배터리 충전상태 리셋 및 추정방법에 관한 것으로, 정전압을 충전하는 동안 그로부터 구해지는 충전량 전류곡선의 초기 기울기를 이용하여 충전초기 충전상태(SOC)를 추정한 뒤 리셋하고 그 후로부터의 전류량을 적산하여 현재의 충전상태를 추정 및 갱신하는 전기 차량의 배터리 충전상태 추정방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료로 구동되는 엔진과 배터리 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량, 즉 HEV(Hybrid Electric Vehicle)라 부르고 있다.In general, a hybrid vehicle in a broad sense means to drive a vehicle by efficiently combining two or more different power sources, but in most cases, a vehicle powered by a fuel powered engine and an electric motor driven by battery power. This is called a hybrid electric vehicle, that is, a hybrid electric vehicle (HEV).
이러한 하이브리드 전기 차량에는 전기모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리가 필수적으로 장착되며, 이는 차량 운행 중에 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.Such a hybrid electric vehicle is essentially equipped with a high-voltage battery that provides the driving power of the electric motor, which supplies the necessary power while repeating the charging / discharging while driving the vehicle.
하이브리드 전기 차량에서는 고전압 배터리의 충전상태(State Of Charge; 이하, 'SOC'라 칭함)에 따라 모터 구동 및 엔진 구동을 하는 알고리즘을 기반으로 연비 저하 및 동력 성능을 향상시킨다.Hybrid electric vehicles improve fuel economy and power performance based on algorithms that drive motors and engines according to the state of charge (hereinafter, referred to as SOC) of high voltage batteries.
한편, 알려진 바대로, 배터리를 에너지원으로 사용하는 순수 전기 차량과 에너지 버퍼로 사용하는 엔진 하이브리드 전기 차량 및 연료 전지 하이브리드 전기 차량에서 배터리는 차량의 품질을 결정하는 주요한 부품 중의 하나이다.On the other hand, as is known, in a pure electric vehicle using the battery as an energy source, an engine hybrid electric vehicle using a battery as an energy buffer, and a fuel cell hybrid electric vehicle, the battery is one of the main components for determining the quality of the vehicle.
따라서, 이러한 배터리에 대한 제반적인 상태를 총괄하여 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)은 배터리 수명의 조기 단축을 방지하고, 총합제어를 수행하는 차량 제어기에 배터리의 SOC 정보를 알려줌으로써 발전제어와 주행제어를 지원해 준다.Accordingly, the Battery Management System (BMS), which manages the overall state of the battery, prevents premature reduction of battery life and informs the SOC information of the battery to the vehicle controller performing total control. It supports control and driving control.
상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 주요 기능은 배터리의 SOC 추정과 만충전 감지, 각 셀 모듈간 전압의 균형 유지, 배터리의 SOC에 따른 최대 충전 및 방전 전압의 제어, 안전 관리 및 냉각 제어 등을 수행한다.The main functions of the battery management system (BMS) are to estimate the SOC of the battery and to detect the full charge, to balance the voltage between each cell module, to control the maximum charge and discharge voltage according to the SOC of the battery, safety management and cooling control do.
이와 같이 하이브리드 전기 차량이나 고전압 배터리를 사용하는 전기 차량에서는 배터리의 SOC를 파악하는 것이 매우 중요하며, 또한 주행 중에 배터리의 잔존 용량을 파악하여 운전자에게 알려주는 기술도 필요하다. As described above, it is very important to understand the SOC of the battery in a hybrid electric vehicle or an electric vehicle using a high voltage battery, and also a technology for identifying the remaining capacity of the battery while driving and informing the driver.
주행 중에 배터리의 SOC를 계산하는 방법으로는 충전 및 방전 전류량을 측정 하여 현재의 SOC를 계산하는 것이 통상적으로 이용되고 있는데, 기준이 되는 특정 SOC에서 측정되고 있는 충/방전 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 추정 및 갱신하게 된다.As a method of calculating the SOC of the battery while driving, it is commonly used to calculate the current SOC by measuring the charge and discharge current amounts. The current SOC is calculated by integrating the charge / discharge currents measured in the specific SOC as a reference. It is estimated and updated.
이와 같이 SOC를 계산하는 과정에서는 충/방전 전류량을 적산하기 위한 기준이 되는 SOC를 적절하게 설정, 즉 주행에 앞서 배터리의 SOC(잔존 용량) 초기값(이하, '초기 SOC'라 칭함)을 적절하게 설정하는 기술이 필요하며, 초기 SOC는 보통 오픈회로전압(Open Circuit Voltage; 이하, 'OCV'라 칭함)을 이용하여 설정되고 있다.In the process of calculating the SOC, the SOC, which is a reference for integrating the charge / discharge currents, is appropriately set, that is, the initial value of the SOC (remaining capacity) of the battery (hereinafter referred to as 'initial SOC') prior to driving is appropriately set. A technique for setting this is required, and the initial SOC is usually set using an open circuit voltage (hereinafter, referred to as 'OCV').
다시 말해, 차량의 시동키를 온(key on)시킨 직후 OCV를 측정하여 그로부터 SOC를 추정하고, 이때의 추정된 SOC를 적산 기준이 되는 초기 SOC로 설정하여 그 이후의 충/방전 전류량을 적산함으로써 현재의 SOC를 갱신하게 되는 것이다.In other words, immediately after turning on the vehicle's ignition key, the OCV is measured and the SOC is estimated therefrom, the estimated SOC is set to the initial SOC as the integration reference, and the subsequent charge / discharge currents are accumulated. It will update the current SOC.
이와 같이 초기 SOC에 충/방전되는 전류량을 측정하여 이를 적산함으로써 현재의 SOC를 갱신하는 방법을 전류적산법이라 하며, 도 1은 상기한 종래의 SOC 추정방법을 나타낸 순서도이다.As described above, a method of updating the current SOC by measuring and integrating the amount of current charged / discharged in the initial SOC is called a current integration method, and FIG. 1 is a flowchart illustrating the conventional SOC estimation method.
도시된 바와 같이, 차량의 시동키가 온(key on) 되고 나면, 이때 측정되는 OCV로부터 초기 SOC를 추정하고, 이후 충/방전되는 전류량을 적산하는 전류적산법에 의해 현재의 SOC를 갱신한다.As shown, after the vehicle's ignition key is on, the current SOC is updated by a current integration method that estimates the initial SOC from the measured OCV and then accumulates the amount of current charged / discharged.
이는 모든 배터리 SOC 추정과정에서 사용되는 가장 기본적인 방법으로, 전류적산법에 의한 SOC를 계산하는 식은 하기 식(1)과 같다.This is the most basic method used in all battery SOC estimation processes, and the equation for calculating the SOC by the current integration method is shown in Equation (1) below.
(1) (One)
그러나, 여러 실험 및 논문에 따르면 OCV는 온도, 시간 경과에 따라 변하므로 단순히 OCV 값을 측정하여 SOC를 추정하는 것은 신뢰성이 떨어진다고 할 수 있다.However, according to several experiments and papers, since OCV changes with temperature and time, it is not reliable to estimate SOC simply by measuring OCV value.
또한 OCV는 배터리가 충/방전되는 상황에서는 알 수가 없을 뿐만 아니라, 충/방전이 완료되고 나서 일정 시간(보통 2 ~ 3시간 이상)이 지나지 않으면 배터리 내부의 화학작용이 안정화되지 않으므로 그동안에는 SOC를 OCV 기반으로 추정할 수가 없다.In addition, OCV is not known when the battery is being charged or discharged, and since the chemistry inside the battery is not stabilized after a certain time (usually 2-3 hours or more) after charging / discharging is completed, SOC It cannot be estimated based on OCV.
따라서, 충분한 시간 동안 충/방전이 정지되어 있었다는 가정(배터리 내부의 화학작용이 안정화됨을 가정)하에 시동 키 온 직후 OCV를 측정한 뒤 그로부터 초기 SOC를 추정하고 이후 충/방전 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 갱신하고 있다.Therefore, under the assumption that charging / discharging has been stopped for a sufficient time (assuming that the internal chemistry of the battery is stabilized), the OCV is measured immediately after the start-up key on, the initial SOC is estimated therefrom, and then the charge / discharge current is integrated to Updating SOC.
그러나, 승용차의 경우 화학작용의 안정화 시간이 상대적으로 쉽게 확보될 수 있으나, 상용 차량의 경우에는 잦은 운행으로 인해 안정화 시간의 확보가 쉽지 않으므로 OCV 기반으로 SOC를 추정하는 것은 어느 정도의 오차가 발생한다.However, in the case of passenger cars, the stabilization time of the chemical reaction can be easily obtained, but in the case of commercial vehicles, it is difficult to secure the stabilization time due to frequent operation, so estimation of SOC based on OCV has some error. .
또한 전류적산법은 SOC 추정에 매우 유용한 방법이긴 하지만, 시동 직후 OCV로부터 얻은 초기 SOC를 사용하여 차량이 운행되는 충/방전 동안의 전류량을 계속해서 적산하기 때문에, 배터리 충/방전효율, 온도, 사용기간(배터리 노후상태 등) 등으로 인해 오차가 점차 발산하거나 0으로 수렴한다.In addition, the current integration method is very useful for SOC estimation, but since the initial SOC obtained from the OCV is used immediately after starting, it continuously accumulates the amount of current during charging / discharging of the vehicle. Errors gradually diverge or converge to zero due to (such as battery deterioration).
특히, 충/방전이 반복되는 동안 배터리에서 실제 충/방전효율의 변화가 있게 되고, 주행 중에 충/방전이 빈번하게 발생하는 상황이 지속되면 시동 직후 초기 SOC로부터 적산하여 갱신되는 SOC는 충/방전이 진행될수록 실제 값과 점차 차이가 나게 된다.In particular, when the charging / discharging is repeated, the actual charging / discharging efficiency changes in the battery, and when the charging / discharging frequently occurs during driving, the SOC that is accumulated and updated from the initial SOC immediately after startup is charged / discharged. As it progresses, it gradually becomes different from the actual value.
따라서, 이러한 문제를 해결하고자, 도 2에 나타낸 바와 같이 누적 기준이 되는 SOC를 중간에 리셋시키는 다양한 SOC 리셋 알고리즘을 적용하고 있는데, 예를 들어 정전압으로 100% 만충전을 한 후 기준 SOC를 리셋하거나, 정전압으로 충전하여 일정 충전 전류량에서 미리 정해둔 SOC 값으로 리셋하는 방법이 있다.Therefore, in order to solve this problem, various SOC reset algorithms for resetting the cumulative reference SOC in the middle, as shown in FIG. 2, are applied. For example, after the 100% full charge is performed with the constant voltage, the reference SOC is reset. For example, there is a method of recharging at a constant voltage and resetting to a predetermined SOC value at a constant charging current.
그러나, 승용의 하이브리드 차량에서는 배터리의 용량이 작기 때문에 정전압으로 만충전시키는 시간이 짧은데 비하여, 상용 마일드 하이브리드 차량에서는 납 축전지를 사용하고 승용(약, 6 ~ 7AH)에 비해 그 용량(약, 400AH)이 매우 크기 때문에, 승용 차량에서 적용하고 있는 만충전 리셋 방법을 적용하기는 수 시간이 소요된다.However, in a hybrid vehicle for passenger use, the time required to fully charge it with a constant voltage is short because the battery capacity is small, whereas in commercial mild hybrid vehicles, a lead storage battery is used and its capacity (about, 400AH) is higher than that for riding (about, 6-7AH). Because of this very large size, it takes several hours to apply the full charge reset method used in passenger vehicles.
도 3은 정전압 충전시 전류곡선을 나타낸 것으로, 정전압을 충전할 경우에 충전 전류량은 시간이 지남에 따라 점차 0으로 수렴하는데, 이때 배터리 SOC 상태에 따라 충전량 전류곡선의 차이가 있으며, 상용 하이브리드 차량에서는 리셋 전류(RESET CURRENT)에 도달하기까지 정전압을 만충전하는 데는 배터리 대용량으로 인해 상당한 시간이 소요된다. 3 shows a current curve during constant voltage charging. When charging a constant voltage, the amount of charge current gradually converges to 0 with time, and there is a difference in the amount of charge current curve according to the SOC state of the battery. Full charge of the constant voltage before reaching the reset current takes considerable time due to the large battery capacity.
더욱이, 상기한 시간적 한계와 더불어, 정전압 충전 동안 마일드 하이브리드 차량의 주요 기능 중 하나인 아이들 스톱(Idle Stop)을 수행할 수 없기 때문에 상 용 마일드 하이브리드 차량에 적용하기에는 많은 어려움이 있다. Moreover, in addition to the time limit described above, there are many difficulties in applying to commercial mild hybrid vehicles because the idle stop, which is one of the main functions of the mild hybrid vehicle, cannot be performed during constant voltage charging.
이하, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 만충전과 같은 리셋 조건이 불필요하여 상용 마일드 하이브리드 차량과 같은 대용량의 배터리가 장착된 전기 차량에 유용하게 적용될 수 있는 전기 차량의 배터리 충전상태 추정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Hereinafter, the present invention has been invented to solve the above problems, it is unnecessary to reset conditions such as full charge battery charging of an electric vehicle that can be usefully applied to an electric vehicle equipped with a large capacity battery, such as a commercial mild hybrid vehicle The purpose is to provide a state estimation method.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 전기 차량에서 배터리 충전상태(이하, SOC라 함)를 추정하는 방법에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a method for estimating a state of charge of a battery (hereinafter referred to as SOC) in an electric vehicle,
(a) 시동 후 현재의 SOC가 충전이 필요한 SOC 임계값 미만이 되면 정전압을 충전하고, 정전압 충전 개시 시점부터 미리 설정된 기준시간 t 동안의 충전 전류량을 모니터링하는 단계와;(a) after the start-up, when the current SOC is below the SOC threshold for charging, charging the constant voltage, and monitoring the amount of charging current for a predetermined reference time t from the time of starting the constant voltage charging;
(g) 상기 기준시간 t 동안의 충전 전류량 변화 기울기와 미리 입력된 측정 데이터를 비교하여 정전압 충전 개시 시점의 SOC인 충전초기 SOC를 추정하는 단계와;(g) estimating initial charging SOC which is the SOC at the start of constant voltage charging by comparing the gradient of change in the charging current amount during the reference time t and previously inputted measurement data;
(c) 추정된 상기 충전초기 SOC를 기준으로 충전 개시 시점에서부터 충전 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 추정 및 갱신하는 단계;(c) estimating and updating a current SOC by integrating a charging current amount from a charging start time on the basis of the estimated initial charging SOC;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 배터리 충전상태 추정방법을 제공한다.It provides a method for estimating the state of charge of a battery of an electric vehicle comprising a.
여기서, 본 발명은, 시동 직후 현재의 SOC가 충전이 필요한 SOC 임계값 이상이면, 시동 직후 측정된 오픈회로전압(OCV)을 토대로 초기 SOC를 추정하고, 상기 초기 SOC를 기준으로 충/방전 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 추정 및 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Herein, the present invention estimates the initial SOC based on the open circuit voltage (OCV) measured immediately after the start-up when the current SOC is equal to or greater than the SOC threshold that requires charging, and calculates the amount of charge / discharge current based on the initial SOC. Integrating and estimating and updating the current SOC.
또한 상기 (c) 단계 이후 현재의 SOC가 미리 설정된 SOC 임계값 이상이 되면, 정전압 충전을 중지하는 동시에 중지 시점의 SOC를 기준으로 충/방전 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 추정 및 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.After the step (c), when the current SOC becomes equal to or greater than the preset SOC threshold, the step of estimating and updating the current SOC by integrating the charge / discharge current amount based on the SOC at the time of stopping, It further comprises.
또한 상기 측정 데이터는 동일 정전압이 충전되는 조건에서 실험을 통해 미리 측정, 입력된 데이터로서, 동일 정전압 충전 개시 시점부터 동일 t 시간 동안 측정된 충전 전류량 변화 기울기와, 이 충전 전류량 변화 기울기에 따라 정의되는 충전 개시 시점의 SOC 데이터인 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement data are data measured and input in advance through experiments under the condition of charging the same constant voltage, and are defined according to the slope of the charge current amount change measured during the same t time from the start of the same constant voltage charge and the slope of the charge current amount change slope. It is characterized by SOC data at the start of charging.
상기한 특징을 갖는 본 발명의 배터리 충전상태 추정방법에 의하면, 정전압을 충전하는 동안 그로부터 구해지는 전류곡선의 초기 기울기를 이용하여 역으로 초기 충전상태를 추정한 뒤 리셋하고 그 후로부터의 전류량을 적산하여 현재의 충전상태를 추정 및 갱신하도록 구성됨으로써, 만충전과 같은 리셋 조건이 불필요하여 상용 마일드 하이브리드 차량과 같은 대용량의 배터리가 장착된 전기 차량에 유용하게 적용될 수 있으며, 정전압 충전시마다 SOC를 리셋할 수 있는 장점이 있다.According to the method of estimating the state of charge of a battery of the present invention having the above characteristics, the initial charge state is reversely estimated by resetting the initial charge state by using the initial slope of the current curve obtained therefrom while charging a constant voltage, and then the amount of current therefrom is integrated. It is configured to estimate and update the current state of charge, so that it is not necessary to reset conditions such as full charge, so that it can be usefully applied to an electric vehicle equipped with a large capacity battery such as a commercial mild hybrid vehicle, and the SOC can be reset at every constant voltage charge. There is an advantage.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 대용량의 배터리가 장착되는 상용 마일드 하이브리드 차량에 유용하게 적용될 수 있는 것으로, 정전압을 충전하는 동안 그로부터 구해지는 충전량 전류곡선의 초기 기울기를 이용하여 충전초기 충전상태(SOC)를 추정한 뒤 리셋하고 그 후로부터의 전류량을 적산하여 현재의 충전상태를 추정 및 갱신하는 것에 주된 특징이 있는 것이다.The present invention can be usefully applied to a commercial mild hybrid vehicle equipped with a large-capacity battery. The initial charging state (SOC) is estimated by initial slope of the charge current curve obtained therefrom during constant voltage charging and then reset. The main characteristic is to estimate and update the current state of charge by integrating the amount of current thereafter.
도 4는 시간에 따른 충전 전류량을 나타내는 SOC별 전류곡선으로서, 본 발명에서 정전압이 충전되는 초기 기준시간 t 시간 동안의 전류량 변화 기울기가 표시되어 있으며, 도 5는 본 발명에 따른 SOC 추정방법을 나타낸 순서도이다.4 is a current curve for each SOC representing the amount of charge current according to time, and the slope of the current amount change during the initial reference time t hours when the constant voltage is charged in the present invention is shown, and FIG. 5 is a view illustrating an SOC estimation method according to the present invention. Flowchart.
배터리는 기본적으로 정전압을 충전할 때 충전되는 전류량이 배터리 내부저항에 의해 시간에 따라 점차 감소하여 0으로 수렴되며, 특히 충전초기 SOC에 따라 정전압 충전시의 전류곡선(시간에 따른 충전 전류량을 나타내는 곡선)이 다름은 물론 0으로 수렴하는 기울기에도 차이가 있다.Basically, when charging a constant voltage, the amount of current charged gradually decreases with time by the internal resistance of the battery and converges to zero.In particular, the current curve during constant voltage charging according to the initial SOC (curve indicating the amount of charging current according to time) ), As well as the slope of convergence to zero.
도 4는 정전압 충전시 충전초기 SOC에 따라 차이가 있는 전류곡선을 각 SOC별로 보여주고 있는 바, 본 발명에서는 이를 이용하여, 장시간 동안 충전하여 특정 SOC에 리셋하는 방법이 아닌, 실시간 측정되는 전류곡선의 초기 기울기를 이용하여 리셋 SOC로 활용될 충전초기 SOC를 추정하게 된다.Figure 4 shows a current curve that differs depending on the initial SOC charging during constant voltage charging for each SOC, in the present invention, the current curve measured in real time, not a method of resetting to a specific SOC by charging for a long time using this The initial slope of is used to estimate the initial charging SOC to be used as the reset SOC.
단, 시동 직후에는 기존의 알고리즘대로 초기 OCV로부터 추정된 초기 SOC에 충/방전 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 계산하며, 이후 다른 전장부하로 여분의 용량을 사용하다가 충전 필요 SOC에 다다르면, 정전압을 충전하는 동시에 시간에 따른 충전 전류량을 나타내는 전류곡선의 초기 기울기를 모니터링하여 충전 개시 시점에서의 SOC(충전초기 SOC)를 추정 및 리셋한다.However, immediately after start-up, the current SOC is calculated by integrating the charge / discharge current amount to the initial SOC estimated from the initial OCV according to the existing algorithm.Then, after using the extra capacity with different electric load and reaching the required SOC, the constant voltage is applied. While charging, the initial slope of the current curve representing the amount of charging current over time is monitored to estimate and reset the initial charge SOC (SOC) at the start of charging.
이와 같이 추정된 충전초기 SOC로 리셋을 한 뒤에는 충전초기 SOC에 그 이후의 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 실시간 계산한다.After resetting to the estimated initial charge SOC, the current SOC is calculated in real time by integrating the current amount after the initial charge SOC.
여기서, 전류곡선의 초기 기울기는 도 4에 나타낸 바와 같이 정전압 충전 개시 시점과 미리 설정된 기준시간 t 시간 후 시점 사이의 충전 전류 변화량으로부터 산출되며, 이렇게 산출된 기울기는 각 SOC별로 실험을 통해 얻은 측정 데이터와 비교하여 그로부터 해당하는 SOC를 찾아 이를 충전초기 SOC로 리셋을 한다.Here, the initial slope of the current curve is calculated from the change amount of the charging current between the start time of the constant voltage charge and the time after a preset reference time t hours as shown in FIG. 4, and the calculated slope is measured data obtained through experiments for each SOC. Compare to and find the corresponding SOC and reset it to the initial charging SOC.
여기서, 기준시간 t는 실험치에 따라 2 ~ 3분 정도로 하며, 바람직하게는 정전압 충전시 노이즈를 대비하여 필터링이 필요하다.Here, the reference time t is about 2 to 3 minutes depending on the experimental value. Preferably, filtering is necessary to prepare for noise during constant voltage charging.
도 5를 참조하여 SOC 추정 과정을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.The SOC estimation process will be described in detail with reference to FIG. 5 as follows.
먼저, 시동 직후 초기 SOC를 추정하는 단계(STEP1)가 수행되며, 종래와 동일하게 시동키 온(key on) 직후 배터리 OCV(Open Circuit Voltage)를 이용하여 SOC를 구하게 된다. First, a step (STEP1) of estimating initial SOC immediately after startup is performed, and the SOC is obtained by using a battery OCV (Open Circuit Voltage) immediately after a start-up key as in the prior art.
이때, SOC는 실험을 통해 얻은 측정 데이터, 즉 도 6에 나타낸 바와 같은 OCV Vs. SOC 맵으로부터 계산된다.At this time, the SOC is measured data obtained through the experiment, that is, OCV Vs. Calculated from the SOC map.
다음 단계로서, 추정된 초기 SOC를 기준으로 종래와 같이 전류적산법을 이용해 SOC를 갱신하는 단계(STEP2)가 수행되며, 배터리의 충/방전이 이루어지는 동안 DC/DC에서 입출력 전류를 측정하여 상기 식(1)에 따라 SOC가 추정되어 갱신된다. As a next step, a step (STEP2) of updating the SOC using the current integration method is performed based on the estimated initial SOC, and the input / output current is measured by DC / DC during the charging / discharging of the battery. According to 1), the SOC is estimated and updated.
이후, 현재의 SOC로부터 정전압 충전 여부를 결정하는데(STEP3), 현재의 SOC가 충전이 필요한 SOC 임계값, 예컨대 60% 미만으로 내려가면 정전압 충전을 수행한다(STEP4).Thereafter, whether to charge the constant voltage from the current SOC (STEP3), if the current SOC is lowered to the SOC threshold, for example, less than 60% to be charged, the constant voltage charging is performed (STEP4).
그리고, 정전압 충전이 개시된 후 기준시간 t 시간 동안 충전 전류의 변화량을 가지고 전류곡선의 초기 기울기를 산출하고, 이 기울기를 SOC별로 실험을 통해 얻은 측정 데이터와 비교하여 정전압 충전을 시작한 시점에서의 SOC, 즉 충전초기 SOC를 구한다(STEP5).After the constant voltage charging is started, the initial slope of the current curve is calculated using the change amount of the charging current for the reference time t hours, and the slope is compared with the measured data obtained through the experiment for each SOC, SOC at the start of the constant voltage charging, That is, the initial charging SOC is obtained (STEP5).
여기서, 상기 측정 데이터는 동일 정전압이 충전되는 조건에서 실험을 통해 측정, 입력된 데이터로서, 동일 정전압 충전 개시 시점부터 동일 t 시간 동안 측정된 충전 전류량 변화 기울기와, 이 충전 전류량 변화 기울기에 따라 정의되는 충전 개시 시점의 SOC 데이터이다.Here, the measured data is data measured and input through experiments under the condition of charging the same constant voltage, and is defined according to the slope of the charge current amount change measured during the same t time from the start of the same constant voltage charge and the slope of the charge current amount change slope. SOC data at the start of charging.
이후, 상기와 같이 구해진 충전초기 SOC를 기준으로 하기 식(2)에 따라 충전되는 전류량을 적산하여 현 시점의 SOC를 실시간으로 구하여 갱신을 하게 되는데, 이때 전류적산을 하는 시간은 정전압 충전 개시 시점을 '0'으로 하여 '현재시간'까지 적산을 하여 SOC를 갱신한다(STEP6).Subsequently, based on the initial charging SOC obtained as described above, the current amount charged according to Equation (2) is accumulated to obtain the SOC at the present time in real time and updated. Set to '0' and accumulate to 'current time' to update the SOC (STEP 6).
(2) (2)
이후, 상기 단계에서 구한 SOC를 가지고 미리 설정된 SOC 임계값, 예컨대 60% 이상시를 판단하는데(STEP7), 여기서 현재의 SOC가 60% 이상이 되면 정전압 충전을 정지하고(STEP8), 중지 시점의 SOC, 즉 SOC 60%를 기준으로 전류적산법을 수행한다.Thereafter, the SOC obtained in the above step is used to determine a predetermined SOC threshold value, for example, 60% or more (STEP7), where the constant voltage charging is stopped when the current SOC reaches 60% or more (STEP8), and the SOC, That is, the current integration method is performed based on
즉, SOC 60%에서 그 이후의 배터리의 충/방전상태에 따라 충/방전되는 전류량을 적산하여 현재의 SOC를 추정 및 갱신한다.That is, the current SOC is estimated and updated by integrating the amount of current charged / discharged according to the charge / discharge state of the battery thereafter at 60% SOC.
이와 같이 하여, 본 발명에서는 정전압을 충전하는 동안 그로부터 구해지는 충전량 전류곡선의 초기 기울기(기준시간 t 시간 동안의 기울기)를 이용하여 충전초기 충전상태를 추정한 뒤 리셋하고, 그 후로부터 전류량을 적산하여 현재의 충전상태를 추정 및 갱신하게 된다.In this way, in the present invention, the initial charge state is estimated and reset by using the initial slope of the charge amount current curve (slope for the reference time t time) determined therefrom during the charging of the constant voltage, and then the current amount is accumulated from thereafter. The current state of charge is estimated and updated.
이러한 SOC 추정방법은 만충전과 같은 리셋 조건이 요구되지 않으므로 대용량 배터리가 장착된 전기 차량에 유용하게 적용될 수 있으며, 매번 정전압 충전시마다 SOC를 리셋할 수 있는 장점이 있다.Since the SOC estimation method does not require a reset condition such as a full charge, the SOC estimation method may be usefully applied to an electric vehicle equipped with a large capacity battery, and the SOC may be reset every time the constant voltage is charged.
도 1은 종래의 SOC 추정방법을 나타낸 순서도,1 is a flow chart showing a conventional SOC estimation method,
도 2는 리셋 알고리즘이 적용된 SOC 추정방법의 순서도,2 is a flowchart of an SOC estimation method to which a reset algorithm is applied;
도 3은 정전압 충전시 전류곡선,3 is a current curve at constant voltage charging,
도 4는 본 발명에서 정의되는 초기 충전 전류량 변화 기울기가 표시된 SOC별 충전량 전류곡선,4 is a charge amount current curve for each SOC indicative of the initial charge current amount change slope defined in the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 SOC 추정방법을 나타낸 순서도.5 is a flowchart illustrating a method for estimating SOC according to the present invention.
도 6은 OCV로부터 SOC를 추정하기 위한 맵의 예를 나타낸 도면.6 shows an example of a map for estimating SOC from OCV.
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