KR20100029646A

KR20100029646A - 차량의 배터리 용량 측정 방법

Info

Publication number: KR20100029646A
Application number: KR1020080088494A
Authority: KR
Inventors: 지창열; 류기선
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-17
Also published as: KR101417105B1

Abstract

본 문서는 배터리의 내부 저항이 아닌 기존 배터리 용량 기준의 배터리 만충 상태 이후에도 유입되는 전류량을 측정하여 교체된 새로운 배터리 용량을 측정하는 차량의 배터리 용량 측정 방법이 개시된다. 이러한 차량의 배터리 용량 측정 방법에 따르면, 배터리 교체 특히 보다 큰 배터리로의 교체 이후에도 정확한 배터리 용량을 측정할 수 있어 이후 배터리 센서를 통한 SOC 등의 측정 결과도 보다 정확하게 하는 효과가 있다.

배터리 센서, SOC, SOH, SOF, SELF-ADAPTATION

Description

차량의 배터리 용량 측정 방법{A METHOD FOR MEASURING BATTERY CAPACITY OF A VEHICLE}

본 문서는 차량의 배터리 용량을 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리 충전시 유입되는 전류값을 통해 차량의 배터리 용량을 측정하는 방법에 관한 것이다.

현재 배터리 센서에 제공되는 기능에는 배터리의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 기능, 배터리의 입출력 전류를 측정하는 전류 측정 기능, 배터리 내부 온도를 예측하기 위해 주변 온도를 측정하는 온도 측정 기능 등이 제공된다. 그리고, 배터리의 충전상태를 나타내는 SOC(%), 배터리의 상태를 나타내는 SOH(%), 시동시 배터리 전압 DROP 예상 전압을 나타내는 SOF(%) 등의 값을 제공한다.

이때 SOC(%),SOH(%),SOF(%) 등은 현재 장착된 배터리의 용량을 기준으로 측정되는 값들인데 배터리 교체와 같이 배터리 용량의 변동을 대비하여 현재 장착된 배터리의 용량 예측하는 자가 적응(SELF- ADAPTATION) 시스템이 제공된다.

기존의 배터리 센서에 제공되는 자가 적응 로직에 따르면 배터리 내부 저항값을 이용하여, 배터리 용량 예측하게 된다. 하지만, 배터리의 내부 저항값 측정 시, 차량의 레이아웃 제약 조건으로 와이어의 내부 저항값에 의해 정확한 값 측정이 불가능하고, 배터리 내부 저항이 수밀리옴으로 매우 작아 배터리 용량이 상이한 경우에도 유사한 내부 저항값을 갖는 경우 실제로 배터리 용량에 대한 자가 판단이 어려운 문제가 있다.

본 문서는 기존의 배터리의 내부 저항이 아닌 별도 로직을 통해 배터리의 용량을 예측하고 이로써 배터리 센서의 차량 장착 레이아웃 자유도를 향상시킬 수 있는 차량의 배터리 용량 측정 방법을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 일 수단으로서의 차량의 배터리 용량 측정 방법은, 차량 배터리의 초기안정전압을 통해 상기 배터리의 제1 배터리충전상태를 측정하는 단계와, 상기 차량의 배터리를 충전함에 있어서, 제1 배터리 용량 기준으로 배터리충전상태가 완전충전상태에 도달하더라도 상기 배터리로 유입되는 전류가 감지되면, 상기 배터리를 계속 충전하는 단계 및 상기 배터리로 유입되는 전류가 기 설정된 임계값 이하로 감지되면 상기 배터리 충전을 중단하고 그때 결정되는 최종 배터리충전상태 값을 이용하여 제2 배터리 용량을 결정하는 단계를 포함한다.

상기 최종 배터리충전상태는 상기 제1 배터리충전상태와 상기 배터리 충전을 중단시 상기 제1 배터리 용량 기준으로 측정되는 제2 배터리충전상태를 고려하여 결정될 수 있다.

상기 제2 배터리 용량은, 상기 제1 배터리 용량과 상기 최종 배터리충전상태 값의 곱을 100으로 나누어서 결정될 수 있다.

상기 차량의 배터리 전원이 재설정된 경우 상기 차량의 배터리 용량 측정 방법에 따라 상기 제2 배터리 용량을 결정할 수 있다.

상기 배터리의 충전 여부는 상기 차량에 장착되는 알터네이터의 제어를 통해 결정될 수 있다.

상기 제2 배터리 용량을 이용하여 이후 배터리충전상태(SOC), 배터리상태(SOH), 시동시 배터리 예상하강전압(SOF) 등을 측정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배터리의 내부 저항이 아닌 별도 로직을 통해 배터리의 용량을 예측하는 차량의 배터리 용량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배터리 교체 특히 보다 큰 배터리로의 교체 이후에도 정확한 배터리 용량을 측정할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 기존과 용량이 다른 배터리 교체 이후에도 배터리 센서를 통한 SOC, SOH, SOF 등의 측정 결과도 보다 정확하게 하는 효과가 있다.

이하 도면을 참조하여 배터리의 내부 저항이 아닌 별도 로직을 통해 배터리의 용량을 예측하는 차량의 배터리 용량 측정 방법에 대한 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 배터리 용량을 측정할 수 있는 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.

본 실시예는 배터리가 만충되었을 때는 더 이상 전류가 배터리로 흐르지 않아, 충전이 완료되었음을 알 수 있는 이론을 이용하는 것이다. 즉, 배터리가 교환되었다고 센서가 인식(센서 파워 리셋 판단)되었을 경우 배터리를 만충 하도록 알 터네이터 제어하고 기존의 배터리 용량 기준으로 만충된 후에도 계속 충전되는지 확인한다. 그리고, 만충 이후 유입되는 배터리 충전량을 고려하여 새로운 배터리 용량을 결정할 수 있다.

보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 먼저, 단계 S10에서 배터리가 교환되었다고 센서가 인식하면 단계 S20으로 진행하여 초기안정전압 OCV(OPEN CIRCUIT VOLTAGE) 즉, 배터리의 양단 전압을 측정하고, 이를 이용하여 SOC 1을 측정한다. 배터리 용량이 상이해도 측정된 OCV에 따른 SOC는 정확하게 계산될 수 있다. 그리고, 단계 S30의 주행 시작에 따라 단계 S40에서 배터리를 만충 하도록 알터네이터 제어한다.

그리고, 단계 S50에서 기존의 배터리 용량 기준으로 만충된 후에도 즉, SOC의 측정결과 최종 SOC가 100% 이상되었음에도 일정전류가 계속 배터리로 유입되는 경우에는 기존의 배터리보다 더 큰 용량의 배터리로 교체된 것으로 판단할 수 있으며 계속 충전한다.

결국 단계 S60으로 진행하여 그 충전 전류 값이 기 설정된 임계값(α) 이하인 것으로 감지되는 경우 즉, 더 이상 배터리로 유입되는 전류가 없고 배터리가 만충된 것으로 판단할 수 있는 경우 단계 S70으로 진행하여 이때 측정된 최종 SOC 값을 기억한다. 여기서, 최종 SOC 값은 SOC 1 값과 충전 전류에 기초하여 결정된 SOC 2값을 합하여 결정될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 2에 도시된 바와 같다. 그리고, 이렇게 결정되는 최종 SOC 값을 이용하여 새로운 배터리 용량을 결정하고, 단계 S80으로 진행하여 일반 모드로 알터네이터를 제어한다.

단계 S60에서 기 설정된 임계값(α)은 이상적으로는 '0'으로 설정될 것이지만, 실제 차량 상태에서는 미세 전류가 흐를 수 있기 때문에 실차 평가를 통해 '0'에 상응하는 값으로 결정될 수 있을 것이다.

아래 수학식 1은 단계 S70에서 새로운 배터리 용량을 결정하는 방법의 일례를 나타낸다.

수학식 1에서 C_new는 새로운 배터리 용량을 나타내고, C_old는 기존의 배터리 용량을 나타낸다. 그리고, SOC_new는 단계 S70에 이르기까지 측정된 최종 SOC 값을 나타낸다. 즉, SOC1과 SOC2를 합하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 기존의 배터리 용량이 60AH이고 배터리 교체 후 만충될 때까지 충전한 경우 측정된 최종 SOC 값이 133%이면 60*133/100의 계산 결과에 따라 80AH로 교환한 것으로 결정할 수 있다.

만약 단계 S50에서 SOC가 100%가 아닌 경우에는 단계 S90으로 진행하여 그때의 충전 전류를 감지하여 그 값이 기 설정된 임계값(α) 이하인 것으로 감지되는지 판단한다. 판단 결과 기 설정된 임계값(α)을 초과하는 경우에는 단계 S40으로 진행하여 충전을 계속하지만, 기 설정된 임계값(α) 이하인 것으로 감지되면 단계 S80으로 진행하여 일반 모드로 알터네이터를 제어한다. 즉, 이는 배터리 용량의 변화가 없음을 나타낼 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정된 차량의 배터리 용량을 이용하여 SOC를 측정하는 방법을 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이 SOC(%)는 주차 중 즉, 배터리 안정 상태에서의 OCV를 측정하고 OCV 값 별로 생성되어 있는 OCV_SOC MAP 정보를 이용하여 SOC 1 값을 획득한다. 그리고, 시동 이후 예를 들어, 주행 중에 전류 변화량에 대한 적분값 즉, 충전 전류를 배터리 정격 용량으로 나누어 SOC2 값을 획득한다. 그리고, SOC 1값과 SOC 2값을 합하여 최종 SOC(%)을 결정한다.

즉, 기존의 방법에 따르면, SOC 2 값 계산시 배터리 교체 이전의 배터리에 대한 용량을 기준으로 계산하기 때문에 오류가 발생하게 되지만, 본 실시예에 따르면, 도 1을 통해 결정된 새로운 배터리 용량을 기준으로 SOC 2 값을 계산할 수 있어 정확한 SOC(%)를 산출할 수 있을 것이다.

상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

Claims

차량 배터리의 초기안정전압을 통해 상기 배터리의 제1 배터리충전상태를 측정하는 단계;

상기 차량의 배터리를 충전함에 있어서, 제1 배터리 용량 기준으로 배터리충전상태가 완전충전상태에 도달하더라도 상기 배터리로 유입되는 전류가 감지되면, 상기 배터리를 계속 충전하는 단계; 및

상기 배터리로 유입되는 전류가 기 설정된 임계값 이하로 감지되면 상기 배터리 충전을 중단하고 그때 결정되는 최종 배터리충전상태 값을 이용하여 제2 배터리 용량을 결정하는 단계

를 포함하는, 차량의 배터리 용량 측정 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 최종 배터리충전상태는, 상기 제1 배터리충전상태와 상기 배터리 충전을 중단시 상기 제1 배터리 용량 기준으로 측정되는 제2 배터리충전상태를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량의 배터리 용량 측정 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 배터리 용량은, 상기 제1 배터리 용량과 상기 최종 배터리충전상태 값의 곱을 100으로 나누어서 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량의 배터리 용량 측 정 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 차량의 배터리 전원이 재설정된 경우 상기 차량의 배터리 용량 측정 방법에 따라 상기 제2 배터리 용량을 결정하는 것을 특징으로 하는, 차량의 배터리 용량 측정 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 배터리의 충전 여부는 상기 차량에 장착되는 알터네이터의 제어를 통해 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량의 배터리 용량 측정 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 배터리 용량을 이용하여 이후 배터리충전상태(SOC), 배터리상태(SOH), 시동시 배터리 예상하강전압(SOF) 등을 측정하는 것을 특징으로 하는, 차량의 배터리 용량 측정 방법.