KR20100063343A - Estimating apparatus and method of soh of a battery in a hybrid car - Google Patents

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박현수
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Abstract

PURPOSE: A battery condition estimating system of a hybrid vehicle and a method thereof are provided to estimate the condition of a battery without adding a complex hardware or a logic, and to reduce the material cost. CONSTITUTION: A battery condition estimating system comprises the following: a battery voltage measuring unit(23) measuring a battery voltage form a battery pack(20) and outputting; a battery temperature measuring unit(22) measuring the temperature of the battery pack for outputting; a battery current measurement unit(21) measuring the current of the battery pack for outputting; a remain capacity difference calculator(25) calculating the difference between an estimated battery voltage and a calculated battery current; and a condition estimating unit(26) presuming the condition of the battery pack based on the remain capacity difference and the battery temperature.

Description

하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템 및 방법{Estimating apparatus and method of SOH of a battery in a hybrid car}Estimating apparatus and method of SOH of a battery in a hybrid car

이 발명은 하이브리드 자동차의 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 건강상태 내지 퇴화용량을 추정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system and method for a hybrid vehicle, and more particularly, to a system and method for estimating the health state or degeneration capacity of a battery.

환경오염문제가 나날이 강조되는 요즘 친환경 에너지 개발에 각 기술 분야 및 업체들이 경쟁적으로 나서고 있다. 여기에 석유 및 천연자원의 고갈 등이 대체 에너지원의 개발 경쟁을 가속화시키고 있다. 이러한 현실을 반영하듯 각 국의 자동차 업체들은 차세대 자동차 개발 경쟁을 치열하게 전개하고 있는데, 이 중에는 배터리를 에너지원으로 사용하는 순수 전기 자동차와 에너지 버퍼로 사용하는 엔진 하이브리드 전기 자동차 및 연료 전지 하이브리드 전기 자동차 등이 있다.In recent years, environmental problems are highlighted, and technology fields and companies are competing to develop eco-friendly energy. In addition, depletion of oil and natural resources is accelerating competition for development of alternative energy sources. Reflecting this reality, automakers in each country are fiercely competing for the development of next generation automobiles, including pure electric vehicles using batteries as energy sources and engine hybrid electric vehicles and fuel cell hybrid electric vehicles using energy buffers. Etc.

이러한 하이브리드 자동차에서 배터리 시스템은 차량의 품질을 결정하는 주요한 부품중의 하나이다. 하이브리드 자동차의 배터리 시스템은 주행 중 엔진의 출력을 어시스트하거나 발생한 에너지를 축적하는 자동차의 보조 에너지원으로서, 그 제어기술은 매우 중요하다. 배터리시스템의 제어기술로는 파워제어, 냉각, 진단, 잔존용량계산 등이 있는데, 이중 배터리 잔존용량계산은 자동차의 주행전략을 위해 가장 중요하게 작용한다.In such hybrid vehicles, the battery system is one of the major components that determine the quality of the vehicle. The battery system of a hybrid vehicle is an auxiliary energy source of a vehicle that assists or accumulates energy generated by the engine while driving, and its control technology is very important. The control technology of the battery system includes power control, cooling, diagnostics, and remaining capacity calculation. Among these, the remaining battery capacity calculation is most important for the driving strategy of a vehicle.

즉, 하이브리드 자동차는 배터리의 잔존용량을 계산하여 잉여의 에너지가 발생하면 배터리에 충전하고 높은 출력이 필요한 경우 배터리를 방전하여 요구출력을 충당하도록 제어하는 바, 이러한 하이브리드 자동차의 주행전략을 정확하게 구현하여 에너지 저감 및 차량의 운용 효율을 극대화하려면 배터리의 잔존용량을 정확하게 계산할 필요가 있다.In other words, the hybrid vehicle calculates the remaining capacity of the battery to charge the battery when surplus energy is generated and to discharge the battery to meet the required output when a high output is required. Accurate calculation of battery remaining capacity is necessary to maximize energy savings and vehicle operating efficiency.

배터리의 잔존용량 계산이 부정확한 경우, 자동차의 운용 효율 감소는 물론 위험한 상황까지 초래할 수 있다. 예를 들면, 실제 잔존용량은 80%이지만 계산된 잔존용량이 30%인 경우, 차량 제어기는 충전이 필요하다고 판단하여 배터리가 과충전될 수 있으며, 혹은 그 반대의 경우라면 배터리는 과방전될 수 있다. 이렇게 과충전과 과방전에 따른 배터리 발화 혹은 폭발을 일으켜 매우 위험한 상황을 초래할 수 있다.Inaccurate battery capacity calculations can lead to dangerous situations as well as reduced vehicle operating efficiency. For example, if the actual remaining capacity is 80% but the calculated remaining capacity is 30%, the vehicle controller may determine that charging is required and the battery may be overcharged, or vice versa. . The battery may ignite or explode due to overcharging and overdischarging, which may cause a very dangerous situation.

배터리는 사용환경이나 사용기간에 따라서 생산 초기보다 그 성능이 퇴화되어 가용용량이 감소하거나 저항이 증가하게 되는데, 보통 20%까지 그 성능이 퇴화된다. 따라서, 배터리의 잔존용량을 비롯한 제어기술에 배터리의 퇴화정도 즉 건강상태(state of health)가 주요한 입력으로 제공되어야 하며, 이를 위해 배터리의 건강상태를 정확하게 추정해야만 보다 현실적이고 더욱 정확한 정보를 제공할 수 있다.Depending on the usage environment or the period of use, the performance of the battery is degraded from the beginning of production, and thus the usable capacity decreases or resistance increases. Usually, the performance deteriorates by 20%. Therefore, the degree of degradation of the battery, that is, the state of health, should be provided as a major input to the control technology including the remaining capacity of the battery. Can be.

이와 같이 하이브리드 자동차의 효율적인 운용을 통한 에너지 저감 및 위험 방지를 위해서는 배터리의 건강상태를 정확하게 추정할 필요가 있다.As such, in order to reduce energy and prevent danger through efficient operation of a hybrid vehicle, it is necessary to accurately estimate the health state of the battery.

종래의 건강상태 추정방식은 여러 가지가 있으나, 크게 다음 두 가지 방식으로 대별된다. 첫 번째 방식은 하드웨어를 구성하는 일정 주파수의 부하를 직접 배터리에 인가하여 그 임피던스를 측정하여 건강상태를 파악하는 방식이다. 두 번째 방식은 일정기간동안 전류, 전압 페어 데이터를 획득하여 간접 임피던스나 퇴화용량을 추론하는 방식이다. There are many conventional methods of estimating health status, but are largely classified into the following two methods. The first method is to check the state of health by directly applying a load of a certain frequency constituting hardware to the battery and measuring its impedance. The second method is to infer indirect impedance or degeneration capacity by acquiring current and voltage pair data for a certain period of time.

첫 번째 하드웨어를 사용하는 방식은 그 회로를 구성하는 방법과 센서들의 오차와 내구성, 비용 등으로 인하여 효율이 떨어지는 단점이 있다. 두 번째 방식은 전류, 전압 페어 데이터의 획득방법부터 간접 임피던스, 퇴화용량 추론방법까지 강한 비선형성과 외란으로 인하여 정확한 추론이 어렵거나 로직이 매우 복잡해지는 단점이 있다.Using the first hardware has a disadvantage in that the efficiency is reduced due to the method of constructing the circuit and the error, durability, and cost of the sensors. The second method has a disadvantage in that accurate reasoning is difficult or logic is very complicated due to strong nonlinearity and disturbance from the method of acquiring current and voltage pair data to the indirect impedance and degenerate capacity inference method.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 이 발명의 목적은, 소프트컴퓨팅 기법을 이용하여 복잡도가 감소되면서 정확한 배터리 건강상태 추정이 가능한 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a system and method capable of accurately estimating the state of battery health while reducing complexity by using a soft computing technique.

상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템은, 배터리팩으로부터 배터리 전압을 측정하여 출력하는 배터리 전압 측정부와, 상기 배터리팩으로부터 배터리 온도를 측정하여 출력하는 배터리 온도 측정부와, 상기 배터리팩으로부터 배터리 전류를 측정하여 출력하는 배터리 전류 측정부와, 상기 배터리 전압과 배터리 온도로부터 추정잔존용량을 계산하고 상기 배터리 전류로부터 적산잔존용량을 계산하여 상기 추정잔존용량과 적산잔존용량의 잔존용량차이를 계산하는 잔존용량차이계산부와, 상기 배터리팩의 잔존용량차이와 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 건강상태를 추정하는 건강상태 추정부를 구비한 것을 특징으로 한다.Battery health state estimation system of a hybrid vehicle according to the present invention for achieving the above object, the battery voltage measuring unit for measuring and outputting the battery voltage from the battery pack, and the battery temperature to measure and output the battery temperature from the battery pack A measurement unit, a battery current measuring unit measuring and outputting a battery current from the battery pack, and calculating an estimated remaining capacity from the battery voltage and a battery temperature, and calculating an integrated remaining capacity from the battery current. And a remaining capacity difference calculating unit for calculating a remaining capacity difference of the remaining capacity, and a health state estimating unit for estimating the health state of the battery pack from the remaining capacity difference and the battery temperature of the battery pack.

또한, 이 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 방법은, 시험대상 배터리의 실제 건강상태에 따른 배터리 온도와 잔존용량차이와의 상관관계를 학습하여 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블을 구축하는 제1단계와, 배터리팩으로부터 배터리 전압과 배터리 온도와 배터리 전류를 측정하는 제2단계와, 상기 배터리 전압과 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 추정잔존용량을 계산하는 제3단계와, 상기 배터리 전류로부터 상기 배터리팩의 적산잔존용량을 계산하는 제4단계와, 상기 추정잔존용량과 적산잔존용량의 차이를 계산하여 상기 배터리팩의 잔존용량차이를 계산하는 제5단계와, 상기 배터리팩의 잔존용량차이와 배터리온도를 상기 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 적용하여 상기 배터리팩의 건강 상태를 추정하는 제6단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the battery health state estimation method of the hybrid vehicle according to the present invention, by establishing a health state estimation function or health state estimation map table by learning the correlation between the battery temperature and the remaining capacity difference according to the actual health state of the battery under test And a second step of measuring a battery voltage, a battery temperature and a battery current from the battery pack, a third step of calculating an estimated remaining capacity of the battery pack from the battery voltage and the battery temperature, and the battery current. A fourth step of calculating the accumulated remaining capacity of the battery pack, a fifth step of calculating a difference of the remaining capacity of the battery pack by calculating a difference between the estimated remaining capacity and the accumulated remaining capacity, and the remaining capacity of the battery pack. The difference between the battery temperature and the health condition estimation function or the health condition estimation map table is applied to the health condition of the battery pack. A characterized by, including a sixth step of estimating.

또한, 이 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 방법은, 시험대상 배터리의 실제 건강상태에 따른 배터리 온도와 잔존용량차이와의 상관관계를 학습하여 구축된 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블을 이용하여 배터리팩의 건강상태를 추정하는 방법에 있어서, 상기 배터리팩으로부터 배터리 전압과 배터리 온도와 배터리 전류를 측정하는 제1단계와, 상기 배터리 전압과 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 추정잔존용량을 계산하는 제2단계와, 상기 배터리 전류로부터 상기 배터리팩의 적산잔존용량을 계산하는 제3계와, 상기 추정잔존용량과 적산잔존용량의 차이를 계산하여 상기 배터리팩의 잔존용량차이를 계산하는 제4계와, 상기 배터리팩의 잔존용량차이와 배터리온도를 상기 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 적용하여 상기 배터리팩의 건강상태를 추정하는 제5단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the battery health state estimation method of the hybrid vehicle according to the present invention, the health state estimation function or health state estimation map table constructed by learning the correlation between the battery temperature and the remaining capacity difference according to the actual health state of the battery under test In the method for estimating the health state of the battery pack using the first step of measuring a battery voltage, battery temperature and battery current from the battery pack, and estimated estimated capacity of the battery pack from the battery voltage and battery temperature A second step of calculating, a third system for calculating the accumulated remaining capacity of the battery pack from the battery current, and calculating a difference in the remaining capacity of the battery pack by calculating a difference between the estimated remaining capacity and the accumulated remaining capacity; And the health condition estimation function or health condition estimation for the difference between the remaining capacity of the battery pack and the battery pack and the battery temperature. Is applied to the table is characterized in that, including a fifth step of estimating the state of health of the battery pack.

이 발명에 따르면 소프트 컴퓨팅 기법에 의해 추정한 배터리 잔존용량과 단순 전류적산으로 얻어지는 잔존용량과의 차이값을 구하고, 이 두 잔존용량의 차이와 배터리의 온도와 배터리의 건강상태와의 상관관계를 오프라인에서 소프트 컴퓨팅 기법으로 학습하고, 자동차에는 이 학습에 의해 얻어진 함수나 맵테이블만을 적용함으로써 임베디드 시스템의 복잡성을 개선할 수 있는 잇점이 있다.According to the present invention, the difference between the remaining battery capacity estimated by the soft computing technique and the remaining capacity obtained by the simple current integration is obtained, and the correlation between the difference between the two remaining capacity and the battery temperature and the state of health of the battery is offline. Learns soft computing techniques, and in cars, it is possible to improve the complexity of embedded systems by applying only the functions or map tables obtained by this learning.

또한, 이 발명에 따르면 복잡한 하드웨어나 로직의 추가없이도 배터리의 건강상태 를 추정할 수 있기 때문에 원가 절감을 이룰 수 있으며, 좀 더 정확한 건강상태 추정이 가능한 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the health state of the battery can be estimated without the addition of complicated hardware or logic, cost reduction can be achieved, and more accurate health state estimation is possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 이 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a battery health state estimation system and method of a hybrid vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이 발명은 하이브리드 자동차의 시불변 시스템을 이용하여 계산한 배터리의 잔존용량과, 배터리의 전류를 단순 적산한 잔존용량과의 차이(이를 '잔존용량차이'라 함)를 계산하고, 이 잔존용량차이 및 배터리 온도와 배터리 건강상태(퇴화상태)의 상관관계를 학습하여 학습결과로서 함수 또는 맵테이블을 도출하고, 자동차에서는 배터리 온도 및 잔존용량차이를 그 학습결과인 함수 또는 맵테이블에 적용하여 배터리의 건강상태를 추정한다.The present invention calculates the difference between the remaining capacity of the battery calculated using the time-invariant system of the hybrid vehicle and the remaining capacity obtained by simply integrating the battery current (this is referred to as the remaining capacity difference), and the remaining capacity difference is calculated. And derive a function or map table as a learning result by learning the correlation between battery temperature and battery health state (degenerate state) .In a car, the battery temperature and remaining capacity difference are applied to the function or map table as the learning result. Estimate your health.

이 발명을 설명하기에 앞서, 시불변 시스템을 이용하여 배터리의 잔존용량을 계산하는 방법에 대해 간략하게 살펴본다.Prior to describing the present invention, a brief description will be given of a method of calculating the remaining capacity of a battery using a time invariant system.

이 발명의 발명자는 이 발명과 동시에 시불변 시스템을 이용하여 배터리 잔존용량을 계산하는 방법을 발명하였는 바, 발명의 명칭을 '하이브리드 자동차의 배터리 잔존용량 계산 시스템 및 방법'으로 하여 이 발명과 동일자로 출원(이하, 이를 '타출원'이라 함)한다.The inventor of the present invention invented a method for calculating battery remaining capacity using a time-invariant system simultaneously with the present invention. The name of the invention is 'the system and method for calculating battery remaining capacity of a hybrid vehicle'. The application (hereinafter referred to as the 'other application').

이 타출원에 첨부된 명세서에는, 소프트 컴퓨팅 기법과 시불변 시스템을 이용하여 배터리의 잔존용량을 계산하는 방법이 상세하게 기재되어 있는 바, 여기에서는 이 발명에서 필요한 부분만 간략하게 설명한다.In the specification attached to this patent application, a method for calculating the remaining capacity of a battery using a soft computing technique and a time invariant system is described in detail, and only a portion necessary for the present invention will be briefly described.

이 타출원의 배터리 잔존용량 계산 방법은, 배터리 전압 및 배터리 온도와 배터리 기전력과의 상관관계를 오프라인에서 학습하여, 기전력추정모델과 이 기전력추정모델에 필요한 이득이 구비된 시불변 시스템을 구축한다. 이득을 학습하기 위해 소프트 컴퓨팅 기법 내지 최소자승법을 이용한다.The battery remaining capacity calculation method of the other application learns the correlation between the battery voltage and the battery temperature and the battery electromotive force off-line, thereby constructing a time invariant system equipped with the electromotive force estimation model and the gain required for the electromotive force estimation model. Soft computing techniques or least squares methods are used to learn the benefits.

하이브리드 자동차에는 기전력추정모델(이득 포함)이 구비된 시불변 시스템이 장착된다. 배터리로부터 전압과 온도를 측정하고 이 시불변 시스템에 입력하여 배터리의 기전력을 추정하고, 이 기전력으로부터 잔존용량을 계산한다.Hybrid cars are equipped with time-invariant systems equipped with EMF models (including gains). The voltage and temperature are measured from the battery and input into this time-varying system to estimate the electromotive force of the battery, and calculate the remaining capacity from this electromotive force.

이 출원에서는 이와 같이 소프트 컴퓨팅 기법 및 시불변 시스템을 이용하여 계산한 잔존용량을 '추정잔존용량'이라 한다. 한편, 배터리의 전류를 단순 적산하여 계산한 잔존용량을 '적산잔존용량'이라 한다. 앞서 정의한 '잔존용량차이'는 이 추정잔존용량과 적산잔존용량의 차이이다.In this application, the remaining capacity calculated using the soft computing technique and the time invariant system is referred to as an 'estimated remaining capacity'. On the other hand, the remaining capacity calculated by simply integrating the current of the battery is called 'integrated remaining capacity'. The difference in remaining capacity defined above is the difference between the estimated remaining capacity and the accumulated remaining capacity.

도 1은 배터리 온도와 잔존용량차이에 따른 배터리 건강상태를 학습하는 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a system for learning a battery health state according to a difference in battery temperature and remaining capacity.

먼저, 실제 시험대상 배터리의 현재 퇴화상태에 따른 배터리 온도(Tt)와 잔존용량차이(VIdifft)가 레퍼런스모델(11)에 입력되고 그러면 레퍼런스모델(11)로부터는 시험대상 배터리의 현재 시점의 실제 건강상태(SOHt_real)가 출력된다.First, the battery temperature T t and the remaining capacity difference VIdiff t according to the current deterioration state of the actual battery under test are input to the reference model 11, and from the reference model 11, the current time of the battery under test is determined. The actual state of health (SOH t_real ) is output.

한편, 시험대상 배터리의 현재 시점의 배터리 온도(Tt)와 잔존용량차이(VIdifft)는 학습부(12)에 입력된다. 학습부(12)는 배터리의 건강상태 추정을 위한 함수 또는 맵테이블이 구축되어 있는 바, 현재 시점의 배터리 온도(Tt)와 잔존용량차이(VIdifft)를 이 함수 또는 맵테이블에 적용하여 배터리의 현재 시점의 건강상태를 추정하고 그 추정 건강상태(SOHt_estimated)를 출력한다.Meanwhile, the battery temperature T t and the remaining capacity difference VIdiff t at the present time of the battery under test are input to the learner 12. The learning unit 12 has a function or map table for estimating the health state of the battery, and the battery temperature T t and the remaining capacity difference VIdiff t are applied to the function or map table. Estimate the state of health at the current time and output the estimated state of health (SOH t_estimated ).

감산기(13)는 현재 시점의 실제 건강상태(SOHt_real)에서 현재 시점의 추정 건강상태(SOHt_estimated)를 감산하여 그 오차값(error)을 학습부(12)에 제공하는데, 학습부(12)는 이 오차값(error)을 이용하여 건강상태 추정을 위한 함수 또는 맵테이블을 재학습한다.Subtractor 13 to provide the current subtracting a current estimate health (SOH t_estimated) at the time of the actual health (SOH t_real) at the time the error value (error) in the learning unit 12, a learning section 12 Re-learns a function or map table for estimating health status using this error value.

여기서, 학습부(12)는 다양한 소프트 컴퓨팅 기법(soft computing) 또는 최소자승법(LMS : Least Mean Square)으로 구현이 가능한 바, 신경망(NN : Neural Network), 퍼지(fuzzy)추론기, 유전자알고리즘(Genetic Algorithm), 뉴로-퍼지 알고리즘, 뉴로-퍼지-유전자 알고리즘, 면역시스템(Immune System) 등 중 하나의 방법을 구현할 수 있다. Here, the learning unit 12 may be implemented by various soft computing techniques or least squares method (LMS: Least Mean Square), a neural network (NN: neural network), a fuzzy reasoner, a genetic algorithm ( Genetic Algorithm), a neuro-fuzzy algorithm, a neuro-fuzzy-genetic algorithm, an immune system, etc. may be implemented.

학습부(12)가 더 많은 시험대상 배터리로부터 배터리 온도와 잔존용량차이에 따른 배터리의 건강상태의 학습을 반복할수록 학습부에는 정확한 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블을 구축할 수 있게 된다.As the learner 12 repeats the learning of the health state of the battery according to the difference in battery temperature and remaining capacity from the more battery to be tested, the learner can construct an accurate health state estimation function or health state estimation map table.

도 2는 도 1과 같은 방법으로 구추된 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블 을 이용하여 하이브리드 자동차의 건강상태를 추정하는 시스템을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a system for estimating the health state of a hybrid vehicle using the health state estimation function or the health state estimation map table deduced in the same manner as in FIG. 1.

이 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 장치는, 배터리팩(20)으로부터 배터리 전류를 측정하는 배터리 전류 측정부(21)와, 배터리팩(20)으로부터 배터리 온도를 측정하는 배터리 온도 측정부(22)와, 배터리팩(20)으로부터 배터리 전압을 측정하는 배터리 전압 측정부(23)와, 배터리 전류와 배터리 온도로부터 배터리 건강상태 추정의 필요성을 판단하는 추정조건판단부(24)와, 배터리 전압과 배터리 온도로부터 추정잔존용량을 계산하고 배터리 전류로부터 적산잔존용량을 계산하며 추정잔존용량과 적산잔존용량의 잔존용량차이를 계산하는 잔존용량차이 계산부(25)와, 잔존용량차이와 배터리 온도를 도 1에서 구축된 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 적용하여 배터리 건강상태를 추정하는 건강상태 추정부(26)를 포함한다.The battery health state estimation apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention includes a battery current measuring unit 21 measuring a battery current from a battery pack 20, and a battery temperature measuring unit measuring a battery temperature from the battery pack 20 ( 22), a battery voltage measuring unit 23 for measuring the battery voltage from the battery pack 20, an estimation condition determining unit 24 for determining the necessity of battery health state estimation from the battery current and the battery temperature, and the battery voltage. The remaining capacity difference calculation unit 25 calculates the estimated remaining capacity from the battery temperature and calculates the accumulated remaining capacity from the battery current, calculates the difference between the estimated remaining capacity and the accumulated remaining capacity, and calculates the remaining capacity difference and the battery temperature. A health state estimating unit 26 is applied to the health state estimation function or the health state estimation map table constructed in FIG. 1 to estimate the battery health state.

도 3은 이 발명에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 방법을 도시한 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of estimating a battery health state of a hybrid vehicle according to the present invention.

먼저, 배터리팩으로부터 배터리 전류와 온도 데이터를 취득하고(S31), 이 취득된 배터리 전류와 온도로부터 배터리 건강상태 추정 진입 조건에 해당하는 지를 판단한다(S32).First, battery current and temperature data are acquired from the battery pack (S31), and it is determined whether the battery health state estimated entry condition corresponds to the obtained battery current and temperature (S32).

단계 S32의 판단 결과, 배터리 건강상태 추정 진입 조건에 해당하면 배터리팩의 전류, 전압, 온도 데이터를 취득한다(S33).As a result of the determination in step S32, when the battery health state estimated entry condition is met, current, voltage, and temperature data of the battery pack are acquired (S33).

단계 S33에서 취득된 배터리팩의 전류를 적산하여 적산잔존용량을 계산하고(S34), 앞서 서술한 소프트 컴퓨팅 기법을 이용한 시불변 시스템을 이용하여 추정잔존용량을 계산한다(S35).The accumulated remaining capacity is calculated by integrating the current of the battery pack acquired in step S33 (S34), and the estimated remaining capacity is calculated using a time invariant system using the soft computing technique described above (S35).

다음, 이 적산잔존용량과 추정잔존용량의 잔존용량차이를 계산하고(S36), 이 잔존용량차이와 배터리 온도를 도 1에서 구축된 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 적용하여 배터리 건강상태(퇴화용량)를 추정한다(S37).Next, the remaining capacity difference between the accumulated remaining capacity and the estimated remaining capacity is calculated (S36), and the remaining capacity difference and the battery temperature are applied to the health state estimation function or health state estimation map table constructed in FIG. (Degenerate capacity) is estimated (S37).

도 1은 배터리 온도와 잔존용량차이에 따른 배터리 건강상태를 학습하는 시스템을 도시한 도면,1 is a diagram illustrating a system for learning a battery health state according to a difference in battery temperature and remaining capacity;

도 2는 도 1과 같이 구축된 학습 결과를 이용하여 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태를 추정하는 시스템을 도시한 도면,FIG. 2 is a diagram illustrating a system for estimating a battery health state of a hybrid vehicle using learning results constructed as in FIG. 1;

도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 방법을 도시한 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of estimating a battery health state of a hybrid vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >      BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

20 : 배터리팩 21 : 배터리 전류 측정부20: battery pack 21: battery current measuring unit

22 : 배터리 온도 측정부 23 : 배터리 전압 측정부22: battery temperature measuring unit 23: battery voltage measuring unit

24 : 추정조건 판단부 25 : 잔존용량차이 계산부24: estimation condition determination unit 25: remaining capacity difference calculation unit

26 : 건강상태 추정부26: health state estimation unit

Claims (8)

배터리팩으로부터 배터리 전압을 측정하여 출력하는 배터리 전압 측정부와,Battery voltage measuring unit for measuring and outputting the battery voltage from the battery pack, 상기 배터리팩으로부터 배터리 온도를 측정하여 출력하는 배터리 온도 측정부와,A battery temperature measuring unit measuring and outputting a battery temperature from the battery pack; 상기 배터리팩으로부터 배터리 전류를 측정하여 출력하는 배터리 전류 측정부와,A battery current measuring unit measuring and outputting a battery current from the battery pack; 상기 배터리 전압과 배터리 온도로부터 추정잔존용량을 계산하고 상기 배터리 전류로부터 적산잔존용량을 계산하여 상기 추정잔존용량과 적산잔존용량의 잔존용량차이를 계산하는 잔존용량차이계산부와,A remaining capacity difference calculating unit for calculating an estimated remaining capacity from the battery voltage and a battery temperature and calculating an integrated remaining capacity from the battery current to calculate a difference between the estimated remaining capacity and the accumulated remaining capacity; 상기 배터리팩의 잔존용량차이와 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 건강상태를 추정하는 건강상태 추정부를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템.And a health state estimating unit for estimating the health state of the battery pack from the remaining capacity difference of the battery pack and the battery temperature. 제 1 항에 있어서, 상기 건강상태 추정부는 실제 배터리의 건강상태에 따른 잔존용량차이와 배터리 온도와의 상관관계를 학습하여 얻어진 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 상기 배터리팩의 잔존용량차이와 배터리 온도를 적용하여 상기 배터리팩의 건강상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템.The method of claim 1, wherein the health state estimating unit, the remaining capacity difference of the battery pack in the health state estimation function or health state estimation map table obtained by learning the correlation between the remaining capacity difference according to the actual state of health of the battery and the battery temperature And estimating the health state of the battery pack by applying a battery temperature. 제 2 항에 있어서, 상기 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 대한 학습은 소프트 컴퓨팅 기법 또는 최소자승법을 이용한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템.The system of claim 2, wherein the learning about the health state estimation function or the health state estimation map table is performed using a soft computing method or a least squares method. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 전류와 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 건강상태 추정 진입조건을 판단하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템.The system of claim 1, further comprising means for determining a condition for entering a state of health estimation of the battery pack from the battery current and the battery temperature. 시험대상 배터리의 실제 건강상태에 따른 배터리 온도와 잔존용량차이와의 상관관계를 학습하여 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블을 구축하는 제1단계와,A first step of constructing a health state estimation function or a health state estimation map table by learning a correlation between the battery temperature and the remaining capacity difference according to the actual health state of the battery under test; 배터리팩으로부터 배터리 전압과 배터리 온도와 배터리 전류를 측정하는 제2단계와,A second step of measuring battery voltage, battery temperature and battery current from the battery pack, 상기 배터리 전압과 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 추정잔존용량을 계산하는 제3단계와,Calculating an estimated remaining capacity of the battery pack from the battery voltage and the battery temperature; 상기 배터리 전류로부터 상기 배터리팩의 적산잔존용량을 계산하는 제4단계와,A fourth step of calculating an integrated remaining capacity of the battery pack from the battery current; 상기 추정잔존용량과 적산잔존용량의 차이를 계산하여 상기 배터리팩의 잔존용량차이를 계산하는 제5단계와,A fifth step of calculating a difference in remaining capacity of the battery pack by calculating a difference between the estimated remaining capacity and the accumulated remaining capacity; 상기 배터리팩의 잔존용량차이와 배터리온도를 상기 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 적용하여 상기 배터리팩의 건강상태를 추정하는 제6단계를 포함한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 방법.A sixth step of estimating the health state of the battery pack by applying the difference in the remaining capacity of the battery pack and the battery temperature to the health state estimation function or the health state estimation map table. Way. 제 5 항에 있어서, 상기 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 대한 학습은 소프트 컴퓨팅 기법 또는 최소자승법을 이용한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 방법.6. The method of claim 5, wherein the learning about the health state estimation function or the health state estimation map table is performed using a soft computing method or a least squares method. 제 5 항에 있어서, 상기 배터리 전류와 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 건강상태 추정 진입조건을 판단한 후 상기 제3단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 시스템.The system of claim 5, wherein the third step is performed after determining a condition for entering a state of health estimation of the battery pack from the battery current and the battery temperature. 시험대상 배터리의 실제 건강상태에 따른 배터리 온도와 잔존용량차이와의 상관관계를 학습하여 구축된 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블을 이용하여 배터리팩의 건강상태를 추정하는 방법에 있어서,In the method of estimating the health state of the battery pack using the health state estimation function or health state estimation map table constructed by learning the correlation between the battery temperature and the remaining capacity difference according to the actual health state of the battery to be tested, 상기 배터리팩으로부터 배터리 전압과 배터리 온도와 배터리 전류를 측정하는 제1단계와,A first step of measuring a battery voltage, a battery temperature, and a battery current from the battery pack; 상기 배터리 전압과 배터리 온도로부터 상기 배터리팩의 추정잔존용량을 계산하는 제2단계와,Calculating an estimated remaining capacity of the battery pack from the battery voltage and the battery temperature; 상기 배터리 전류로부터 상기 배터리팩의 적산잔존용량을 계산하는 제3계와,A third system for calculating an integrated remaining capacity of the battery pack from the battery current; 상기 추정잔존용량과 적산잔존용량의 차이를 계산하여 상기 배터리팩의 잔존용량차이를 계산하는 제4계와,A fourth system for calculating a difference between the estimated remaining capacity and the accumulated remaining capacity to calculate a difference in remaining capacity of the battery pack; 상기 배터리팩의 잔존용량차이와 배터리온도를 상기 건강상태추정함수 또는 건강상태추정맵테이블에 적용하여 상기 배터리팩의 건강상태를 추정하는 제5단계를 포함 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 배터리 건강상태 추정 방법.And a fifth step of estimating the health state of the battery pack by applying the difference in the remaining capacity of the battery pack and the battery temperature to the health state estimation function or the health state estimation map table. Estimation method.
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