KR20100057376A - Control method for high voltage battery - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for controlling a high voltage battery is provided to prevent the available power of a battery controller from drastically changing by maintaining the available power of the battery controller with a previous power limit value in a holding region for limiting power. CONSTITUTION: If a battery voltage is in a holding region for limiting power, the available charge power of a battery controller is controlled to be in a previous power limit value. The holing region for limiting power is a region between a limit voltage and a recovery voltage. If the battery voltage is more than the limit voltage, the charge power of the battery controller decreases with a slew rate. If the battery voltage is less than the recovery voltage, the charge power of the battery controller increases with a slew rate. The battery voltage is a region between the limit voltage and the recovery voltage, the charge power is maintained with a previous power limit value.

Description

고전압 배터리의 제어방법{Control method for high voltage battery}Control method for high voltage battery

본 발명은 고전압 배터리의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압배터리의 전압변화에 따른 파워제한치의 급격한 변동에 의한 운전성 저하를 방지하고, 종래기술 대비 고전압배터리의 더 큰 가용파워를 확보할 수 있는 고전압 배터리의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of controlling a high voltage battery, and more particularly, to prevent deterioration in operability due to a sudden change in power limit caused by a voltage change of a high voltage battery, and to secure more usable power of a high voltage battery compared to the prior art. The present invention relates to a control method of a high voltage battery.

일반적으로 하이브리드 차량은 배터리제어기에서 송신하는 파워제한값 안에서 차량의 충방전파워(모터의 assist/regen)를 결정한다.In general, the hybrid vehicle determines the charge / discharge power (motor assist / regen) of the vehicle within the power limit value transmitted from the battery controller.

고전압 배터리의 가용파워의 경우, 배터리 셀전압에 의존하므로 셀전압이 높으면 충전파워가 제한되며, 셀전압이 낮으면 방전파워가 제한된다. 이를 위해 배터리제어기의 파워제한제어는 제한을 위한 제한전압치와 파워가 회복되는 회복전압치를 설정하여 수행된다. 물론 채터링 방지를 위해 제한전압과 회복전압은 히스테리시스를 갖고 제어하게 된다.In the case of the available power of the high voltage battery, since the battery cell voltage is high, the charging power is limited when the cell voltage is high, and the discharge power is limited when the cell voltage is low. To this end, power limit control of the battery controller is performed by setting a limit voltage value for limiting and a recovery voltage value at which power is restored. Of course, limiting voltage and recovery voltage are hysterically controlled to prevent chattering.

도 1은 종래기술에 따른 배터리 전압변동에 따른 파워제한값의 거동을 나타 내는 그래프로서, 배터리 전압이 제한전압에 도달하면 배터리제어기(BMS)의 파워제한값을 감소시킨다.1 is a graph showing the behavior of the power limit value according to the battery voltage fluctuation according to the related art. When the battery voltage reaches the limit voltage, the power limit value of the battery controller BMS is reduced.

그리고, 배터리제어기의 파워제한값은 배터리전압이 회복전압에 도달할 때까지 계속 감소하게 되고, 회복전압에 도달한 후에는 다시 배터리제어기의 파워제한값을 증가시킨다.Then, the power limit value of the battery controller continues to decrease until the battery voltage reaches the recovery voltage, and increases the power limit value of the battery controller again after the recovery voltage is reached.

그러나, 상기와 같이 순간적인 전압 상승 및 하강에 의해 배터리제어기의 파워제한값이 급격히 하강함에 따라, 하이브리드 차량의 충·방전량을 급격히 변화시켜 차량의 쇼크를 유발시키는 문제점이 있다.However, as the power limit value of the battery controller rapidly decreases due to the instantaneous voltage rise and fall as described above, there is a problem of causing a shock of the vehicle by rapidly changing the charge / discharge amount of the hybrid vehicle.

즉, 순간적인 전압상승 및 하강에 의해 배터리제어기의 파워제한값이 급격히 하강하다가 다시 회복전압에 도달하면 파워제한값이 상승하게 된다.That is, when the power limit value of the battery controller rapidly decreases due to the instantaneous voltage rise and fall, and the recovery voltage is reached again, the power limit value increases.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 특정 전압 영역에서 배터리제어기의 충방전 파워를 변화없이 유지시킴으로써, 배터리제어기 가용파워의 채터링을 방지하고, 채터링으로 인한 차량의 쇼크를 방지할 수 있는 고전압 배터리의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, by maintaining the charge and discharge power of the battery controller in a specific voltage range without change, to prevent chattering of the battery controller available power, and to prevent the shock of the vehicle due to chattering It is an object of the present invention to provide a method of controlling a high voltage battery.

상기한 목적은 고전압 배터리의 제어방법에 있어서,The above object is a control method of a high voltage battery,

배터리 전압이 파워제한 홀딩 영역에 있을 경우 배터리제어기의 충방전 가용파워를 직전 파워제한값으로 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 제어방법에 의해 달성된다.When the battery voltage is in the power limit holding region, it is achieved by the control method of the high voltage battery, characterized in that the control to maintain the available charge and discharge power of the battery controller to the previous power limit value.

바람직하게는, 상기 파워제한 홀딩 영역은 배터리의 셀전압에 따라 충방전 파워를 제한하는 제한전압과 파워가 회복되는 회복전압 사이의 영역인 것을 특징으로 한다.Preferably, the power limit holding region is a region between a limit voltage for limiting charge / discharge power according to a cell voltage of a battery and a recovery voltage for restoring power.

특히, 상기 배터리전압이 상한 전압에서 제한전압을 초과하는 경우 배터리제어기 충전파워를 정해진 슬루율로 하강시키고, 회복전압 미만인 경우 배터리제어기 충전파워를 정해진 슬루율로 상승시키고, 상기 제한전압과 회복전압 사이에 있는 경우 배터리제어기 충전파워를 직전 파워제한값으로 유지한다.Particularly, when the battery voltage exceeds the limit voltage at the upper limit voltage, the battery controller charging power is lowered to a predetermined slew rate, and when the battery voltage is lower than the recovery voltage, the battery controller charging power is increased to a predetermined slew rate, and between the limit voltage and the recovery voltage. If at, the battery controller charge power is kept at the previous power limit.

한편, 상기 배터리전압이 하한 전압에서 제한전압 미만인 경우 배터리제어기 방전파워를 정해진 슬루율로 하강시키고, 회복전압을 초과하는 경우 배터리제어기 방전파워를 정해진 슬루율로 상승시키고, 상기 제한전압과 회복전압 사이에 있는 경우 배터리제어기 방전파워를 직전 파워제한값으로 유지한다.On the other hand, when the battery voltage is less than the lower limit voltage at the lower limit voltage, the battery controller discharge power is lowered to a predetermined slew rate, and when the recovery voltage is exceeded, the battery controller discharge power is increased to a predetermined slew rate, and between the limit voltage and the recovery voltage. If at, the battery controller discharge power is kept at the previous power limit.

이에 따라 본 발명에 따른 고전압 배터리의 제어방법에 의하면, 제한전압과 회복전압 사이의 파워제한 홀딩영역에서 배터리제어기 가용파워를 직전 파워제한값으로 유지함으로써, 배터리제어기 가용파워의 급격한 변화를 방지하고 차량에서 발생가능한 충격을 방지할 수 있다.Accordingly, according to the control method of the high voltage battery according to the present invention, by maintaining the battery controller available power to the previous power limit value in the power limit holding region between the limit voltage and the recovery voltage, to prevent a sudden change in the available power of the battery controller and in the vehicle Possible shocks can be prevented.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 2는 배터리의 순간적인 전압 하강후 회복되는 모습을 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따른 배터리 전압변동에 따른 파워제한값의 거동을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing a state of recovery after an instantaneous voltage drop of the battery, and FIG. 3 is a graph showing the behavior of the power limit value according to the battery voltage variation according to the present invention.

배터리는 도 2에 도시한 바와 같이 저온동작 시 또는 순간적인 대전류로 인해 순간적인 전압 하강이 발생할 수 있다. 그러나 전류량이 감소하게 되면 전압은 바로 제한전압 이상 회복되게 된다. 이러한 경우 종래 기술의 경우 제한전압을 벗어났음에도 회전전압에 도달할 때까지 배터리제어기의 가용파워를 계속적으로 하강시키고, 회복전압에 한번이라도 도달하면 전압이 회복전압 이상이 아니더라도 배터 리제어기의 가용파워를 계속적으로 상승시켜 가용파워의 채터링 및 차량의 쇼크를 유발할 수 있다.As shown in FIG. 2, the battery may generate an instantaneous voltage drop during low temperature operation or due to an instantaneous large current. However, when the amount of current decreases, the voltage immediately recovers above the limit voltage. In this case, in the case of the prior art, the available power of the battery controller is continuously lowered until the rotation voltage is reached even though the limit voltage is exceeded, and if the recovery voltage is reached at least once, the available power of the battery controller even if the voltage is not higher than the recovery voltage. Can be continuously raised causing chattering of available power and shock of the vehicle.

여기서, 배터리전압은 제한전압 이하로 순간적으로 하강하는 것이어서 배터리제어기의 가용파워를 지속적으로 하강시키는 것은 불합리하다. 또한, 배터리전압이 회복전압 이상일 경우에만 배터리제어기의 가용파워를 지속적으로 상승시키는 것이 합당하다.Here, it is unreasonable to continuously lower the available power of the battery controller because the battery voltage is instantaneously lowered below the limit voltage. In addition, it is reasonable to continuously increase the available power of the battery controller only when the battery voltage is above the recovery voltage.

본 발명에서는 제한전압과 회복전압 사이의 영역을 배터리제어기 파워제한 홀딩영역으로 정의하고, 이 구간에서의 배터리제어기 가용파워는 직전 파워제한값을 유지하도록 제어한다.In the present invention, the area between the limit voltage and the recovery voltage is defined as the battery controller power limit holding area, and the battery controller available power in this section is controlled to maintain the previous power limit value.

이를 통해 배터리제어기의 가용파워의 급격한 변화를 방지하고 차량에서 발생 가능한 충격을 방지할 수 있다.Through this, it is possible to prevent a sudden change in the available power of the battery controller and to prevent a shock that can occur in the vehicle.

도 3은 본 발명의 배터리 전압변동에 따른 파워제한값의 거동을 나타내는 그래프이고, 배터리 전압에 의한 배터리제어기의 파워제한영역을 나타내면 표 1과 같다.3 is a graph showing the behavior of the power limit value according to the battery voltage fluctuations of the present invention. Table 1 shows the power limit area of the battery controller according to the battery voltage.

Figure 112008080503244-PAT00001
Figure 112008080503244-PAT00001

본 발명의 일실시예에 따라, 배터리 전압에 의한 배터리제어기의 파워제한제어방법을 설명하면 다음과 같다.According to an embodiment of the present invention, a power limit control method of a battery controller by a battery voltage is described as follows.

1. 배터리전압이 제한 전압 미만일 경우1.When the battery voltage is below the limit voltage

1) 상한 전압의 경우 : 배터리제어기의 충전파워를 정해진 슬루율(slew rate)로 하강시킨다.1) In case of upper limit voltage: The charging power of the battery controller is lowered to the set slew rate.

2) 하한 전압의 경우 : 배터리제어기의 방전파워를 정해진 슬루율로 하강시킨다.2) In case of lower limit voltage: Lower the discharge power of battery controller to the specified slew rate.

2. 배터리전압이 회복 전압을 초과할 경우2. If the battery voltage exceeds the recovery voltage

1) 상한 전압의 경우 : 배터리제어기의 충전파워를 정해진 슬루율로 상승시킨다.1) In case of upper limit voltage: Increase the charging power of the battery controller to the specified slew rate.

2) 하한 전압의 경우 : 배터리제어기의 방전파워를 정해진 슬루율로 상승시킨다.2) In case of lower limit voltage: Increase the discharge power of battery controller to the specified slew rate.

3. 배터리 전압이 홀딩영역에 있을 경우3. When the battery voltage is in the holding area

1) 상한전압의 경우 : 배터리제어기의 충전파워를 직전값으로 유지시킨다.1) In case of upper limit voltage: Keep the charging power of battery controller at the previous value.

2) 하한전압의 경우 : 배터리제어기의 방전파워를 직전값으로 유지시킨다.2) In case of low limit voltage: Keep the discharge power of battery controller at the previous value.

이때, 상기 슬루율은 차종에 따라 그리고 상승 및 하강에 따라 다르게 적용될 수 있다.In this case, the slew rate may be applied differently depending on the vehicle type and the rise and fall.

본 발명에서 변수(기호)는 다음과 같이 정의한다.Variables (symbols) in the present invention are defined as follows.

1. Vmax/Vmin : 배터리 셀 최대/최소 전압1.Vmax / Vmin: Battery Cell Max / Min Voltage

2. Pin/Pout : 현재 배터리제어기 충/방전 가용 파워2. Pin / Pout: Current battery controller charge / discharge available power

3. Pin_max/ Pout_max : 배터리제어기 최대 충/방전 가용파워3. Pin_max / Pout_max: Maximum charge / discharge power available for battery controller

4. R slew rate/ D slew rate[kW/ms] : 배터리제어기 가용파워 상승/하강 슬루율4. R slew rate / D slew rate [kW / ms]: Available controller's available power up / down slew rate

5. Pin_prev/ Pout_prev : 이전 배터리제어기 충/방전 가용파워 5.Pin_prev / Pout_prev: Charge / discharge available power of previous battery controller

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 배터리의 제어방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of a high voltage battery according to an embodiment of the present invention.

입력 변수는 배터리 셀 최대/최소 전압(Vmax/Vmin), 이전 배터리제어기 충/방전 가용파워(Pin_prev/ Pout_prev)이다.The input variables are the battery cell maximum / minimum voltage (Vmax / Vmin) and the previous battery controller charge / discharge available power (Pin_prev / Pout_prev).

먼저, 배터리 셀 최소 전압이 2.5V보다 작은 경우(파워제한영역)에 Pout=Pout_prev-D slew rate와 같이 현재 배터리제어기 방전 가용파워는 이전 배터리제어기 방전 가용파워에서 정해진 슬루율로 하강시키고, 배터리 셀 최소 전압이 3.12V보다 큰 경우(파워회복영역)에 Pout=Pout_prev+D slew rate와 같이 현재 배터리제어기 방전 가용파워는 이전 배터리제어기 방전 가용파워에서 정해진 슬루율로 상승시키며, 배터리 셀 최소 전압이 2.5V 이상이고 3.12V 이하 인 경우(파워제한 홀딩영역)에 현재 배터리제어기 방전 가용파워는 이전 배터리제어기 방전 가용파워를 유지한다. 이때, 현재 배터리제어기 방전 가용파워가 배터리제어기 최대 방전 가용파워 이상인 경우에는 현재 배터리제어기 방전 가용파워가 배터리제어기 최대 방전 가용파워에 의해 제한된다.First, when the battery cell minimum voltage is less than 2.5V (power limit region), the current battery controller discharge available power is lowered to the slew rate determined from the previous battery controller discharge available power, such as Pout = Pout_prev-D slew rate. If the minimum voltage is greater than 3.12V (power recovery area), the current battery controller discharge available power, such as Pout = Pout_prev + D slew rate, rises to the slew rate determined from the previous battery controller discharge available power, and the battery cell minimum voltage is 2.5. If more than V and less than 3.12V (power limit holding area), the current battery controller discharge available power maintains the previous battery controller discharge available power. At this time, when the current battery controller discharge available power is more than the battery controller maximum discharge available power, the current battery controller discharge available power is limited by the battery controller maximum discharge available power.

한편, 배터리 셀 최대 전압이 4.2V보다 큰 경우(파워제한영역)에 Pin=Pin_prev-D slew rate와 같이 현재 배터리제어기 충전 가용파워는 이전 배터리제어기 충전 가용파워에서 정해진 슬루율로 하강시키고, 배터리 셀 최대 전압이 3.96V보다 작은 경우(파워회복영역)에 Pin=Pin_prev+D slew rate와 같이 현재 배터리제어기 충전 가용파워는 이전 배터리제어기 충전 가용파워에서 정해진 슬루율로 상승시키며, 배터리 셀 최대 전압이 3.96V 이상이고 4.2V 이하 인 경우(파워제한 홀딩영역)에 현재 배터리제어기 충전 가용파워는 이전 배터리제어기 충전 가용파워를 유지한다. 이때, 현재 배터리제어기 충전 가용파워가 배터리제어기 최대 충전 가용파워 이상인 경우에는 현재 배터리제어기 충전 가용파워가 배터리제어기 최대 충전 가용파워에 의해 제한된다.On the other hand, when the battery cell maximum voltage is greater than 4.2V (power limit area), the current battery controller charge available power, such as Pin = Pin_prev-D slew rate, is lowered to the slew rate determined from the previous battery controller charge available power. If the maximum voltage is less than 3.96V (power recovery area), the current battery controller charge available power, such as Pin = Pin_prev + D slew rate, rises to the slew rate determined from the previous battery controller charge available power, and the battery cell maximum voltage is 3.96V. If more than V and less than 4.2V (power limit holding area), the current battery controller charge available power maintains the previous battery controller charge available power. In this case, when the current battery controller charge available power is more than the battery controller maximum charge available power, the current battery controller charge available power is limited by the battery controller maximum charge available power.

이와 같은 방법에 의해 제한전압과 회복전압 사이의 파워제한 홀딩영역에서 배터리제어기 가용파워를 직전 파워제한값으로 유지함으로써, 배터리제어기 가용파워의 급격한 변화를 방지하고 차량에서 발생가능한 충격을 방지할 수 있다.In this way, by keeping the battery controller available power at the previous power limit value in the power limit holding region between the limit voltage and the recovery voltage, it is possible to prevent a sudden change in the battery controller available power and to prevent a shock that may occur in the vehicle.

도 1은 종래기술에 따른 배터리 전압변동에 따른 파워제한값의 거동을 나타내는 그래프,1 is a graph showing the behavior of the power limit value according to the battery voltage variation according to the prior art,

도 2는 배터리의 순간적인 전압 하강후 회복되는 모습을 나타내는 그래프,2 is a graph showing a state of recovery after an instantaneous voltage drop of a battery;

도 3은 본 발명에 따른 배터리 전압변동에 따른 파워제한값의 거동을 나타내는 그래프,3 is a graph showing the behavior of the power limit value according to the battery voltage fluctuation according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 고전압 배터리의 제어방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a control method of a high voltage battery according to the present invention.

Claims (4)

고전압 배터리의 제어방법에 있어서,In the control method of a high voltage battery, 배터리 전압이 파워제한 홀딩 영역에 있을 경우 배터리제어기의 충방전 가용파워를 직전 파워제한값으로 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 제어방법.If the battery voltage is in the power limit holding region, the control method of the high voltage battery, characterized in that to control to maintain the available charge and discharge power of the battery controller to the previous power limit value. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 파워제한 홀딩 영역은 배터리의 셀전압에 따라 충방전 파워를 제한하는 제한전압과 파워가 회복되는 회복전압 사이의 영역인 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 제어방법.And the power limit holding area is an area between a limit voltage limiting charge / discharge power according to a cell voltage of the battery and a recovery voltage at which power is restored. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 배터리전압이 상한 전압에서 제한전압을 초과하는 경우 배터리제어기 충전파워를 정해진 슬루율로 하강시키고, 회복전압 미만인 경우 배터리제어기 충전파워를 정해진 슬루율로 상승시키고, 상기 제한전압과 회복전압 사이에 있는 경우 배터리제어기 충전파워를 직전 파워제한값으로 유지하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 제어방법.When the battery voltage exceeds the limit voltage at the upper limit voltage, the battery controller charging power is lowered to a predetermined slew rate, and when the battery voltage is lower than the recovery voltage, the battery controller charging power is increased to a predetermined slew rate, and the battery voltage is between the limit voltage and the recovery voltage. The battery controller charging power is maintained at the previous power limit value. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 배터리전압이 하한 전압에서 제한전압 미만인 경우 배터리제어기 방전파워를 정해진 슬루율로 하강시키고, 회복전압을 초과하는 경우 배터리제어기 방전파워를 정해진 슬루율로 상승시키고, 상기 제한전압과 회복전압 사이에 있는 경우 배터리제어기 방전파워를 직전 파워제한값으로 유지하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 제어방법.When the battery voltage is less than the limit voltage at the lower limit voltage, the battery controller discharge power is lowered to the predetermined slew rate, and when the recovery voltage is exceeded, the battery controller discharge power is increased to the predetermined slew rate, and the battery voltage is between the limit voltage and the recovery voltage. If the battery controller discharge power is maintained at the previous power limit value control method for a high voltage battery.
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