KR20120004670A - Battery sensor for vehicle - Google Patents

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KR20120004670A
KR20120004670A KR1020100065294A KR20100065294A KR20120004670A KR 20120004670 A KR20120004670 A KR 20120004670A KR 1020100065294 A KR1020100065294 A KR 1020100065294A KR 20100065294 A KR20100065294 A KR 20100065294A KR 20120004670 A KR20120004670 A KR 20120004670A
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battery
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internal resistance
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KR1020100065294A
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정창권
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인셀스(주)
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    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation

Abstract

PURPOSE: A battery sensor for a vehicle is provided to measure the internal resistance of a battery for calculating the cold cranking ampere, and the charging state of the battery. CONSTITUTION: A battery sensor(1) for a vehicle for calculating the charging state of a battery(B) for the vehicle capable of charging and discharging electric energy comprises the following: a sensing unit(10) including a temperature sensor(11) for measuring the temperature of the batter, a voltage measuring sensor(12) for measuring the voltage of the battery, and an internal resistance measuring sensor(13) for measuring the internal resistance of the battery; and a controller(20) estimating the current battery condition based on the information obtained from the sensing unit, calculating the battery charging condition, and transmitting the obtained battery charging condition to an electronic control unit(E) of the vehicle.

Description

차량용 배터리 센서{BATTERY SENSOR FOR VEHICLE}Automotive Battery Sensors {BATTERY SENSOR FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 배터리 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 내부저항을 측정하여 그 내부저항 변화에 의한 배터리의 건강상태(SOH;State Of Health), 냉간시동전류(CCA;Cold Cranking Ampere) 및 배터리의 충전상태(SOC;State Of Charge)을 산출함으로써 동적인 부하상황에서도 배터리의 상태를 정확하게 산출할 수 있는 차량용 배터리 센서에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery sensor for a vehicle, and more particularly, to measure the internal resistance of a battery and to measure the state of health of the battery due to a change in the internal resistance, a cold starting current (CCA), and a cold starting current (CCA). The present invention relates to a vehicle battery sensor capable of accurately calculating a state of a battery even in a dynamic load situation by calculating a state of charge (SOC) of the battery.

일반적으로 가솔린이나 중유를 주연료로 사용하여 이의 연소에 의한 폭발력으로 주행할 수 있는 동력을 얻도록 된 차량에는 엔진시동시 스타팅 모터의 구동이나 기타 전장품에 필요한 전류의 공급을 위해 배터리가 사용된다. In general, a vehicle that uses gasoline or heavy oil as its main fuel to obtain power for driving with explosive power due to its combustion uses a battery for driving a starting motor or supplying electric current required for other electronic components at engine start-up.

특히, 최근의 자동차에는 멀티미디어 장치, 편의 및 안전장치 등이 추가되면서 배터리의 중요성이 커지고 있는데, 최근의 통계에 따르면 자동차 고장 중 36%정도가 전기적인 결함에 의해서 발생되고, 그 중 50%이상이 배터리가 원인인 것으로 나타나고 있어 배터리의 정확한 상태를 파악하는 것이 중요해지고 있다. In particular, the recent increase in the importance of the battery as the addition of multimedia devices, convenience and safety devices in the car, according to the recent statistics, about 36% of car failures are caused by electrical defects, more than 50% of them Batteries have been shown to be the cause and it is becoming important to know the exact state of the battery.

한편, 최근에 개발되고 있는 자동차 기술에는 정차 중에 시동을 끈 상태에서도 에어컨, 히터, 네비게이션 등 전장품을 자유스럽게 사용할 수 있도록 하는 기술과, 신호대기 때 공회전을 줄이기 위해 자동으로 시동이 꺼지는 기술이 도입되기 시작하고 있다. 이러한 기술의 목적은 정차 중에는 시동을 끄고 상기 배터리를 사용하여 공회전을 방지함으로써 공해발생을 줄이고 연비를 개선하는 것이다. 그러나 이 기술이 사용되기 위해서는 재시동 시 어려움이 있으면 곤란하므로 상시적으로 배터리의 충전상태(SOC; State of Charge)를 정확하게 파악하는 것이 중요하다.On the other hand, recently developed automobile technology includes technologies to freely use electronic devices such as air conditioners, heaters, and navigation even when the vehicle is turned off while the vehicle is stopped and technologies that automatically turn off the engine to reduce idling during signal waiting. Getting started. The purpose of this technique is to reduce pollution and improve fuel efficiency by turning off the engine and preventing idling using the battery during the stop. However, in order to use this technology, it is difficult to restart, so it is important to know the state of charge (SOC) of the battery at all times.

이에 따라 최근의 고급 자동차에는 자동차의 고장 예방과 안전 및 연비개선을 통한 CO2 규제에 대응하기 위하여 배터리의 상황을 측정하는 배터리 센서가 적용되기 시작되고 있다.Accordingly, in recent years, high-end automobiles are beginning to be applied with battery sensors that measure the condition of the battery in order to cope with CO2 regulations through the prevention of vehicle failure, safety and fuel efficiency improvement.

기존의 차량용 배터리 센서는 배터리의 충방전 횟수를 카운트하여 배터리의 건강상태(SOH;State of Health)를 획일적으로 산출하고 그 산출된 건강상태에 따라 배터리의 전압, 전류 및 온도를 측정하여 배터리의 충전상태를 산출한다.The conventional vehicle battery sensor counts the number of charge / discharge cycles of the battery to uniformly calculate the state of health (SOH) of the battery and charge the battery by measuring the voltage, current, and temperature of the battery according to the calculated health state. Calculate the state.

그러나 이와 같은 기존의 차량용 배터리 센서는 건강상태 산출이 충방전 횟수로 획일적으로 이루어지기 때문에 오차가 누적되고, 온도변화와 동적인 부하상황에서 발생되는 건강상태 변동이 고려되지 않기 때문에 산출된 충전상태의 오차가 큰 문제점을 갖는다.However, such a conventional vehicle battery sensor has a calculated state of charge because the state of health is calculated uniformly by the number of charge / discharge cycles. The error has a big problem.

한편, 자동차의 엔진이 냉각된 후 정지된 엔진을 시동하는데 각종 오일들의 점도가 높아지면서 저항이 커진다. 특히 겨울철에는 그 저항이 매우 커 자동차의 시동이 걸리지 않는 경우가 종종 발생한다. On the other hand, since the viscosity of various oils is increased to start a stopped engine after the engine of the automobile is cooled, the resistance increases. Especially in winter, the resistance is so great that the car does not start.

엔진을 시동하기 위한 최소 RPM에 도달하도록 스타팅 모터에 충분한 전류가 공급되어야 하는데 이를 위해서는 배터리 충전상태가 충분해야 할 뿐만 아니라 같은 배터리의 용량의 경우에서도 냉간 시동시 최대 전류 방출량을 의미하는 냉간시동전류(CCA;Cold Cranking Amphere)값이 커야 한다. 따라서, 배터리의 냉간시동전류에 대한 정보는 충전상태과 함께 재시동시의 시동불량을 예방할 수 있는 정보가 된다.Sufficient current must be supplied to the starting motor to reach the minimum RPM for starting the engine. This requires not only a sufficient battery charge, but also the cold start current, which means the maximum amount of current discharged during cold start even in the same battery capacity. CCA; Cold Cranking Amphere should be large. Therefore, the information on the cold starting current of the battery is information that can prevent the starting failure upon restarting together with the state of charge.

그런데, 배터리의 전압, 전류 및 온도를 측정하는 기존의 차량용 배터리 센서는 냉간시동전류(CCA;Cold Cranking Ampere)를 산출할 수 없기 때문에 재시동시 필요한 충전상태에 대한 정보를 제공할 수 없는 문제점을 갖는다.However, the conventional vehicle battery sensor for measuring the voltage, current and temperature of the battery has a problem that can not provide the information about the state of charge required when restarting because the cold starting current (CCA; .

본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 배터리의 내부저항을 측정하여 그 내부저항 변화에 의한 배터리의 건강상태(SOH;State Of Health), 냉간시동전류(CCA;Cold Cranking Ampere) 및 배터리의 충전상태(SOC;State Of Charge)를 산출함으로써 동적인 부하상황에서도 배터리의 상태를 정확하게 산출할 수 있는 차량용 배터리 센서를 제공하기 위한 것이다.The present invention was conceived by recognizing the above point is an object of the present invention by measuring the internal resistance of the battery by changing the internal resistance of the battery state (SOH; State Of Health), cold start current (CCA; Cold) The present invention provides a vehicle battery sensor capable of accurately calculating the state of a battery even in a dynamic load situation by calculating a cranking ampere and a state of charge (SOC) of the battery.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서는, 차량에 전기에너지를 공급하도록 전기에너지가 충방전되는 차량용 배터리의 충전상태를 산출하기 위한 차량용 배터리 센서에 있어서, 배터리의 내부저항을 측정하는 내부저항측정센서와 배터리의 전압을 측정하는 전압측정센서가 구비된 센싱부와, 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계에 대한 데이터와 상기 센싱부에 의해 측정된 내부저항으로부터 배터리의 실제 건강상태를 추정하고, 각 건강상태별 전압과 충전상태의 관계에 대한 데이터와 상기 센싱부에 의해 측정된 전압으로부터 추정된 건강상태에서의 배터리의 충전상태를 산출하고 산출된 충전상태를 차량의 전자제어부로 송신하는 콘트롤러부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the vehicle battery sensor according to the present invention is a vehicle battery sensor for calculating a state of charge of a vehicle battery in which electrical energy is charged and discharged so as to supply electrical energy to a vehicle. Sensing unit including an internal resistance measuring sensor to measure the voltage and the voltage measuring sensor to measure the voltage of the battery, the actual health of the battery from the data on the relationship between the internal resistance and the health state of the battery and the internal resistance measured by the sensing unit Estimating the state, calculating the state of charge of the battery in the state of health estimated from the data on the relationship between the voltage and the state of charge for each health state and the voltage measured by the sensing unit and calculates the calculated state of charge of the electronic control unit of the vehicle It characterized in that it comprises a controller for transmitting to.

또한, 본 발명에 다른 차량용 배터리 센서는, 상기 컨트롤러부는, 내부저항과 배터리의 냉간시동전류의 관계에 대한 데이터와 상기 센싱부에 의해 측정된 내부저항으로부터 배터리의 냉간시동전류를 산출하고, 산출된 냉간시동전류를 차량의 전자제어부로 송신하는 것을 특징으로 한다.In the vehicle battery sensor according to the present invention, the controller unit calculates a cold start current of the battery from data on the relationship between the internal resistance and the cold start current of the battery and the internal resistance measured by the sensing unit. The cold start current is transmitted to the electronic control unit of the vehicle.

또한, 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서는, 상기 내부저항측정센서는 직류의 펄스 전류를 배터리의 단자에 가하여 배터리의 내부저항을 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the vehicle battery sensor according to the present invention, the internal resistance measuring sensor is characterized in that for measuring the internal resistance of the battery by applying a pulse current of DC to the terminal of the battery.

또한, 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서는, 상기 센싱부와 콘트롤러부는 일체로 몰딩되거나 상기 배터리의 몸체의 내부에 일체로 실장되게 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the vehicle battery sensor according to the present invention is characterized in that the sensing unit and the controller unit is molded integrally or integrally mounted in the interior of the body of the battery.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서는 본 발명은 차량용 배터리 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 내부저항을 측정하여 그 내부저항 변화에 의한 배터리의 건강상태(SOH;State Of Health), 냉간시동전류(CCA;Cold Cranking Ampere) 및 배터리의 충전상태(SOC;State Of Charge)를 산출함으로써 동적인 부하상황에서도 배터리의 상태를 정확하게 산출할 수 있는 장점을 갖는다.By the above configuration, the vehicle battery sensor according to the present invention relates to a vehicle battery sensor, and more particularly, by measuring the internal resistance of the battery and the health state of the battery due to the change in the internal resistance (SOH; Health), Cold Cranking Ampere (CCA) and State of Charge (SOC) of the battery are calculated to have the advantage of accurately calculating the state of the battery even under dynamic load conditions.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 구성을 도시한 블럭도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 작동을 도시한 흐름도
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서에서 배터리의 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계를 도시한 그래프
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서에서 배터리의 내부저항과 배터리의 냉간시동전류와의 관계를 도시한 그래프
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서에서 배터리의 건강상태에 따른 배터리의 충전상태와 전압과의 관계를 도시한 그래프1 is a block diagram showing the configuration of a vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating the operation of a vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3a is a graph showing the relationship between the internal resistance of the battery and the health state of the battery in a vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention
Figure 3b is a graph showing the relationship between the internal resistance of the battery and the cold start current of the battery in a vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention
Figure 3c is a graph showing the relationship between the state of charge and the voltage of the battery according to the health state of the battery in the vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a vehicle battery sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the exemplary embodiment shown in the drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 작동을 도시한 흐름도이며, 도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서에서 배터리의 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계를 도시한 그래프이며, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서에서 배터리의 내부저항과 배터리의 냉간시동전류와의 관계를 도시한 그래프이고, 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서에서 배터리의 건강상태에 따른 배터리의 충전상태와 전압과의 관계를 도시한 그래프이다.1 is a block diagram showing the configuration of a vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow chart showing the operation of the vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 3a is a present invention In the vehicle battery sensor according to an embodiment of the graph showing the relationship between the internal resistance of the battery and the health state of the battery, Figure 3b is a cold battery of the internal resistance of the battery and the battery in the vehicle battery sensor according to an embodiment of the present invention 3C is a graph illustrating a relationship between a starting current, and FIG. 3C is a graph illustrating a relationship between a charging state of a battery and a voltage according to a health state of a battery in a vehicle battery sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 차량용 배터리 센서(1)는 차량에 전기에너지를 공급하도록 전기에너지가 충방전되는 차량용 배터리(B)의 건강상태(SOH;State of Health), 냉간시동전류(Cold Cranking Ampere) 및 충전상태(SOC;State of Charge)를 산출하여 차량의 전자 제어부(E), 즉 ECU(Electronic Controll Unit)로 전송하기 위한 것으로, 센싱부(10)와 콘트롤러부(20)로 구성된다.The vehicle battery sensor 1 according to the present invention is a state of health (SOH), cold start current (Cold Cranking Ampere) and charging of the vehicle battery (B) in which the electrical energy is charged and discharged to supply the electrical energy to the vehicle. A state of charge (SOC) is calculated and transmitted to an electronic control unit (E), that is, an electronic control unit (ECU) of the vehicle, and includes a sensing unit 10 and a controller unit 20.

상기 센싱부(10)는 차량 배터리(B)의 상태를 추정하기 위한 정보인 전압, 온도, 내부저항를 수집하기 위한 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 센싱부(10)는 온도측정센서(11), 전압측정센서(12), 내부저항측정센서(13) 및 멀티플렉서(14, MUX;Multiplexer)가 구비되어 구성된다.The sensing unit 10 is a component for collecting voltage, temperature, and internal resistance, which are information for estimating the state of the vehicle battery B. Referring to the drawings, the sensing unit 10 includes a temperature measuring sensor 11, a voltage measuring sensor 12, an internal resistance measuring sensor 13, and a multiplexer 14 (MUX).

상기 온도측정센서(11)는 차량 배터리(B)의 온도를 실시간으로 측정하기 위한 것으로, 상기 배터리(B)의 내부온도를 측정할 수 있도록 배터리(B)에 장착된다.The temperature measuring sensor 11 is for measuring the temperature of the vehicle battery B in real time, and is mounted on the battery B to measure the internal temperature of the battery B.

상기 전압측정센서(12)는 상기 차량 배터리(B)의 양극을 통해 전압을 측정하기 위한 구성이다.The voltage measuring sensor 12 is a component for measuring the voltage through the anode of the vehicle battery (B).

상기 내부저항측정센서(13)은 배터리(B)의 내부저항을 측정하기 위한 구성이다. 본 발명은 배터리(B)의 내부저항은 배터리의 상태, 즉 온도, 건강상태 등에 따라 변하는 배터리(B)의 내부저항으로부터 배터리의 건강상태와 냉간시동전류를 실시간으로 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The internal resistance measuring sensor 13 is a component for measuring the internal resistance of the battery (B). The present invention is characterized in that the internal resistance of the battery (B) is configured to measure the health state and cold start current of the battery in real time from the internal resistance of the battery (B), which changes according to the state of the battery, that is, temperature, health state, and the like.

특히, 본 발명은 상기 내부저항측정센서(13)이 직류의 펄스 전류를 배터리의 단자에 가하여 배터리의 내부저항을 측정하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 내부저항측정센서(13)는 배터리(B)에 직류의 펄스 전류를 가하는 소스(source)단자와 측정단자 각각을 배터리의 양단자에 연결하고, 직류 펄스 전류를 발진하여 상기 소스단자에서 배터리의 내부회로에 가하여 측정단자에서 감지되는 펄스 전류로부터 배터리 내부회로의 저항, 즉 배터리 내부저항을 측정하게 된다. 이에 따라 본 발명은 배터리(B)에 연결된 부하와 외부 노이즈에 영향을 받지 않고 정확하게 용이하게 내부저항을 측정할 수 있는 장점을 갖게 된다.In particular, the present invention is characterized in that the internal resistance measuring sensor 13 measures the internal resistance of the battery by applying a direct current pulse current to the terminal of the battery. That is, the internal resistance measuring sensor 13 connects each of the source terminal and the measurement terminal that apply a direct current pulse current to the battery B to both terminals of the battery, and oscillates the direct current pulse current at the source terminal. The internal circuit of the battery is measured to measure the resistance of the battery internal circuit, that is, the battery internal resistance, from the pulse current sensed by the measurement terminal. Accordingly, the present invention has the advantage that the internal resistance can be easily and accurately measured without being influenced by the load connected to the battery B and external noise.

상기 멀티플렉서(14)는 상기 온도측정센서(11), 전압측정센서(12), 내부저항측정센서(13)로부터 측정된 다수의 신호를 상기 콘트롤러부(20)로 전송하기 위한 구성이다.The multiplexer 14 is configured to transmit a plurality of signals measured from the temperature measuring sensor 11, the voltage measuring sensor 12, and the internal resistance measuring sensor 13 to the controller 20.

상기 콘트롤러부(20)는 상기 센싱부(10)의 작동을 제어하고, 특히 상기 센싱부(10)에 의해 측정된 배터리의 온도(T), 전압(V), 내부저항(IR)에 대한 정보로부터 배터리의 상태를 추정 및 산출하기 위한 구성으로, A/D컨버터(21), 마이크로프로세서(22) 및 통신부(23)로 구성된다.The controller 20 controls the operation of the sensing unit 10, and in particular, information about a temperature T, a voltage V, and an internal resistance IR of the battery measured by the sensing unit 10. The A / D converter 21, the microprocessor 22, and the communication unit 23 are configured for estimating and calculating the state of the battery.

상기 A/D컨버터(21)는 상기 센싱부(10)으로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하기 위한 것이다. 이러한 과정에서는 신호의 필터링이 이루어지기도 한다.The A / D converter 21 is for converting an analog signal transmitted from the sensing unit 10 into a digital signal. In this process, the signal may be filtered.

상기 마이크로프로세서(22)는 배터리의 상태를 추정 및 산출하기 위하여 미리 저장된 기준 데이터와 측정된 배터리의 온도(T), 전압(V), 내부저항(IR)에 대한 정보를 비교하여 배터리의 상태를 추정 및 산출하기 위한 연산을 수행하기 위한 구성이다. 배터리의 상태를 추정 및 산출하기 위하여 상기 마이크로프로세서(22)에 미리 저장된 기준 데이터에는 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계에 대한 데이터, 내부저항과 배터리의 냉간시동전류의 관계에 대한 데이터 및 각 건강상태별 전압과 충전상태의 관계에 대한 데이터가 있다. 도 3a 내지 도 3c는 각각 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계, 내부저항과 배터리의 냉간시동전류의 관계 및 각 건강상태별 전압과 충전상태의 관계를 각각 도시한 것이다.The microprocessor 22 compares the stored reference data with information about the measured temperature (T), voltage (V), and internal resistance (IR) of the battery to estimate and calculate the state of the battery. It is a configuration for performing an operation for estimating and calculating. In order to estimate and calculate the state of the battery, the reference data stored in advance in the microprocessor 22 includes data on the relationship between the internal resistance and the health state of the battery, data on the relationship between the internal resistance and the cold start current of the battery, and each health. There is data on the relationship between voltage and state of charge for each state. 3A to 3C show the relationship between the internal resistance and the health state of the battery, the relationship between the internal resistance and the cold start current of the battery, and the relationship between the voltage and the state of charge for each health state, respectively.

일반적으로 배터리는 노화됨에 따라 내부저항이 초기 내부저항으로부터 일정하게 상승되는 현상이 있어 내부저항이 증가하면 배터리의 건강상태가 나빠지며, 이러한 배터리의 내부저항 변화에 따른 배터리의 건강상태의 데이터는 실험을 통해 구하여 질 수 있다. 배터리의 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계를 도시한 도 3a에 따르면, 배터리의 내부저항(IR)이 초기값 대비 상승이 작으면 배터리의 건강상태(SOH)는 높고, 배터리의 내부저항(IR)이 초기값 대비 상승이 크면 배터리의 건강상태(SOH)가 작은 관계를 갖는데, 상기와 같은 배터리의 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계에 대한 데이터는 미리 구해져 상기 마이크로프로세서(22)에 미리 저장되어 배터리 건강상태 및 냉간시동전류 추정을 위한 기준 데이터로 이용되게 된다.In general, as the battery ages, the internal resistance increases constantly from the initial internal resistance. As the internal resistance increases, the health of the battery deteriorates. Can be obtained through According to FIG. 3A, which illustrates the relationship between the internal resistance of the battery and the health state of the battery, when the internal resistance IR of the battery is smaller than the initial value, the health state (SOH) of the battery is high and the internal resistance (IR) of the battery is high. If the increase is large compared to the initial value, the health state (SOH) of the battery has a small relationship. The data on the relationship between the internal resistance of the battery and the health state of the battery is obtained in advance and the microprocessor 22 is previously obtained. The data is stored and used as reference data for estimating battery health status and cold start current.

본 발명은 상기 콘트롤러부(20)에서 배터리의 내부저항과 배터리의 건강상태의 관계 데이터를 이용하여 센싱부(10)에서 측정된 내부저항으로부터 배터리의 실제의 건강상태를 실시간으로 추정하게 된다. 즉, 도 3a를 참조하여 실제의 건강상태를 추정하는 과정을 설명하면, 상기 센싱부(10)에서 측정된 내부저항(IR)이 초기값 대비 0% 상승된 경우 배터리의 노화가 거의 이루어지지 않은 상태(H1)인 건강상태(SOH)는 100%로 산출되고, 상기 센싱부(10)에서 측정된 내부저항이 초기값 대비 55% 상승된 경우 배터리는 노화가 50% 정도 이루어진 상태(H2)인 건강상태가 50%로 산출된다.The present invention estimates the actual health state of the battery in real time from the internal resistance measured by the sensing unit 10 using the relationship data between the battery's internal resistance and the health state of the battery. That is, referring to FIG. 3A, a process of estimating an actual state of health will be described. When the internal resistance IR measured by the sensing unit 10 is increased by 0% from the initial value, aging of the battery is hardly achieved. The health state SOH, which is the state H1, is calculated as 100%, and when the internal resistance measured by the sensing unit 10 is increased by 55% from the initial value, the battery is in a state where the aging is about 50% (H2). Health status is calculated at 50%.

또한, 본 발명은 냉간시동전류(Cold Cranking Ampere) 산출 역시 상기 컨트롤러부(20)에서 배터리의 내부저항과 배터리의 냉간시동전류의 관계 데이터를 이용하여 센싱부(10)에서 측정된 내부저항으로부터 배터리의 냉간시동전류(Cold Cranking Ampere)를 산출하게 된다. 즉, 내부저항과 배터리의 냉간시동전류의 관계를 도시한 도 3b를 참조하여 실제의 냉간시동전류(Cold Cranking Ampere)를 추정하는 과정을 설명하면, 상기 센싱부(10)에서 측정된 내부저항(IR)이 5.5m인 경우 냉간시동전류는 545A로 산출된다. 상기와 같은 내부저항과 배터리의 냉간시동전류의 관계에 대한 데이터는 각 배터리에 대하여 실험을 통해 구하여 질 수 있다.In addition, the present invention is calculated from the cold starting current (Cold Cranking Ampere) from the internal resistance measured by the sensing unit 10 using the relationship data of the internal resistance of the battery and the cold starting current of the battery in the controller 20 Cold Cranking Ampere is calculated. That is, the process of estimating the actual cold starting current (Cold Cranking Ampere) with reference to Figure 3b showing the relationship between the internal resistance and the cold starting current of the battery, the internal resistance measured by the sensing unit ( If the IR) is 5.5m, the cold start current is calculated as 545A. Data on the relationship between the internal resistance and the cold start current of the battery can be obtained through experiments for each battery.

한편, 각 건강상태별 전압과 충전상태의 관계를 도시한 도 3c에 따르면 각 건강상태별 배터리의 충전상태(SOC)은 배터리의 전압(V)이 크면 배터리의 충전상태(SOH)은 크고, 배터리의 전압(V)이 작으면 배터리의 충전상태(SOC)이 작은 관계를 갖는데, 상기와 같은 배터리의 전압과 배터리의 충전상태의 관계에 대한 데이터는 미리 구해져 상기 마이크로프로세서(22)에 미리 저장된다. 본 발명은 상기 콘트롤러부(20)에서 배터리의 전압과 배터리의 충전상태의 관계 데이터를 이용하여 센싱부(10)에서 측정된 전압으로부터 배터리의 현재의 충전상태를 산출하게 된다. 즉, 건강상태 100%인 상태(H1)에서의 배터리의 전압과 배터리의 충전상태의 관계와 건강상태 60%인 상태(H2)에서의 배터리의 전압과 배터리의 충전상태의 관계가 도시된 도 3c를 참조하여 실제의 충전상태를 산출하는 과정을 설명하면, 상기 센싱부(10)에서 전압(V)이 14V로 측정된 경우 배터리의 건강상태가 100%인 상태(H1)에서의 충전상태(SOC)은 100%(C1)으로 산출되고, 배터리의 건강상태가 60%인 상태(H2)에서의 충전상태(SOC)은 65%(C2)로 산출된다.On the other hand, according to Figure 3c showing the relationship between the voltage and charge state of each health state, the state of charge (SOC) of the battery of each health state is the state of charge (SOH) of the battery is large, if the battery voltage (V) is large, When the voltage V is small, the state of charge (SOC) of the battery has a small relationship. The data on the relationship between the voltage of the battery and the state of charge of the battery is obtained in advance and stored in the microprocessor 22 in advance. do. The present invention calculates the current state of charge of the battery from the voltage measured by the sensing unit 10 by using the relationship data between the voltage of the battery and the state of charge of the battery in the controller unit 20. That is, FIG. 3C shows the relationship between the voltage of the battery and the state of charge of the battery in the state of health 100% (H1) and the relationship between the voltage of the battery and the state of charge of the battery in the state of health 60% (H2). Referring to the process of calculating the actual state of charge with reference to, when the voltage (V) is measured at 14V in the sensing unit 10, the state of charge (SOC) in the state (H1) of the health state of the battery 100% ) Is calculated as 100% (C1), and the state of charge (SOC) in the state (H2) where the state of health of the battery is 60% is calculated as 65% (C2).

상술한 배터리의 내부저항 변화와 배터리의 건강상태(SOH)와의 관계에 대한 데이터, 내부저항과 배터리의 냉간시동전류 데이터 및 건강상태별 전압과 충전상태과의 데이터는 배터리의 종류에 따라 달라지며, 이는 실험적으로 구하여 질 수 있다.The data on the relationship between the change of the internal resistance of the battery and the health state (SOH) of the battery, the cold start current data of the internal resistance and the battery, and the data of the voltage and state of charge for each health state vary depending on the type of battery. Can be obtained experimentally.

상기 통신부(23)는 상기 마이크로프로세서(22)에서 산출된 건강상태, 충전상태 및 측정된 배터리 전압, 내부저항 등의 데이터를 차량의 전자 제어부(E)로 송신하고, 상기 차량의 전자 제어부(E)로부터 배터리의 센싱에 필요한 명령이나 데이터를 수신하는 구성이다.The communication unit 23 transmits data such as health state, state of charge, and measured battery voltage, internal resistance, and the like calculated by the microprocessor 22 to the electronic control unit E of the vehicle, and the electronic control unit E of the vehicle. ) Is a configuration for receiving a command or data required for sensing the battery.

한편, 상기와 같이 센싱부(10)와 콘트롤러부(20)으로 구성된 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서(1)는 습기, 진동, 먼지, 온도, 가스 등으로부터 보호되도록 상기 센싱부(10)와 콘트롤러부(20)가 일체로 몰딩되어 상기 배터리(B)에 부착되고 센서부(10)의 측정단자는 배터리(B)에 연결되게 구성되어 질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서(1)는 습기, 진동, 먼지, 온도, 가스 등으로부터 보호되도록 배터리 내부에 실장되어 배터리와 일체로 구성되게 구성되어 질 수 있다. 즉, 상기 배터리 센서(10)는 배터리의 케이스 등에 센서가 수용될 수 있도록 제조된 배터리의 내부에 수용되고 그 배터리 내부에 미리 구성된 연결단자에 센서의 측정단자가 연결되어 배터리와 일체로 구성되어 질 수 있다.Meanwhile, the vehicle battery sensor 1 according to the present invention configured as the sensing unit 10 and the controller unit 20 as described above is protected by the sensing unit 10 and the controller so as to be protected from moisture, vibration, dust, temperature, gas, and the like. The unit 20 may be integrally molded and attached to the battery B, and the measurement terminal of the sensor unit 10 may be connected to the battery B. In addition, the vehicle battery sensor 1 according to the present invention may be mounted inside the battery so as to be protected from moisture, vibration, dust, temperature, gas, etc., and may be configured to be integrated with the battery. That is, the battery sensor 10 is housed inside a battery manufactured to accommodate the sensor, etc. of the battery case, and the measurement terminal of the sensor is connected to a preconfigured connection terminal inside the battery to be integrated with the battery. Can be.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 센서(1)는 도 2에서와 같은 과정으로 배터리의 상태, 즉 건강상태와 냉간시동전류 및 충전상태를 산출하게 된다. 즉 센싱부(10)에 의해 배터리의 전압(V), 내부저항(IR) 및 온도(T)가 실시간으로 측정되고, 미리 정해진 건강상태와 내부저항 관계 데이터를 이용하여 측정된 내부저항(IR)으로부터 건강상태(SOH)를 추정하고, 미리 정해진 내부저항과 냉간시동전류와의 관계 데이터를 이용하여 측정된 내부저항(IR)으로부터 냉간시동전류를 산출하며, 추정된 건강상태(SOH)에서의 전압과 충전상태 관계 데이터를 이용하여 측정된 전압(V)로부터 배터리의 충전상태(SOC)를 산출하게 된다. 특히, 본 발명은 엔진의 시동단계 뿐만 아니라 주행에 따라 배터리에 가해지는 동적부하에서 실시간으로 배터리의 내부저항 및 전압을 측정하여 실시간으로 변하는 건강상태를 반영하여 동적인 상태에서도 정확한 동적 충전상태(D-SOC;Dynamic SOC)를 구할 수 있는 특징을 갖는다.The vehicle battery sensor 1 according to the exemplary embodiment of the present invention configured as described above calculates the state of the battery, that is, the health state, the cold start current, and the charge state, in the same manner as in FIG. 2. That is, the sensing unit 10 measures the voltage V, the internal resistance IR, and the temperature T of the battery in real time, and measures the internal resistance IR measured using predetermined health state and internal resistance relation data. Estimates the state of health (SOH), calculates the cold start current from the measured internal resistance (IR) using the relationship between the predetermined internal resistance and the cold start current, and the voltage at the estimated state of health (SOH). The state of charge (SOC) of the battery is calculated from the measured voltage (V) by using the relationship between the state of charge and the state of charge. In particular, the present invention measures the internal resistance and voltage of the battery in real time at the dynamic load applied to the battery according to the driving as well as the engine starting step, reflecting the health condition that changes in real time, accurate dynamic charging state (D -SOC; Dynamic SOC) can be obtained.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 차량용 배터리 센서는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.The vehicle battery sensor described above and illustrated in the drawings is only one embodiment for implementing the present invention, and should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is defined only by the matters set forth in the claims below, and the embodiments which have been improved and changed without departing from the gist of the present invention will be apparent to those skilled in the art. It will be said to belong to the protection scope of the present invention.

1 배터리 센서
10 센싱부
11 온도측정센서
12 전압측정센서
13 내부저항측정센서
14 멀티플렉서
20 콘트롤러부
21 A/D 컨버터
22 마이크로프로세서
23 통신부
B 배터리
E 차량의 전자 제어부1 battery sensor
10 sensing part
11 Temperature Sensor
12 Voltage measuring sensor
13 Internal resistance measuring sensor
14 multiplexer
20 Controller
21 A / D Converter
22 microprocessor
23 Communications Department
B battery
Electronic controls of the E vehicle

Claims (4)

차량에 전기에너지를 공급하도록 전기에너지가 충방전되는 차량용 배터리의 충전상태를 산출하기 위한 차량용 배터리 센서에 있어서,
배터리의 내부저항을 측정하는 내부저항측정센서와 배터리의 전압을 측정하는 전압측정센서와 배터리의 온도를 측정하는 온도센서가 구비된 센싱부와,
내부저항과 배터리의 건강상태의 관계에 대한 데이터와 상기 센싱부에 의해 측정된 내부저항으로부터 배터리의 실제 건강상태를 추정하고, 각 건강상태별 전압과 충전상태의 관계에 대한 데이터와 상기 센싱부에 의해 측정된 전압으로부터 추정된 건강상태에서의 배터리의 충전상태를 산출하고 산출된 충전상태를 차량의 전자제어부로 송신하는 콘트롤러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 센서.A vehicle battery sensor for calculating a state of charge of a vehicle battery in which electrical energy is charged and discharged to supply electrical energy to a vehicle,
A sensing unit including an internal resistance measuring sensor for measuring internal resistance of the battery, a voltage measuring sensor for measuring the voltage of the battery, and a temperature sensor for measuring the temperature of the battery;
From the data on the relationship between the internal resistance and the health state of the battery and the internal resistance measured by the sensing unit, the actual health state of the battery is estimated, and the data on the relationship between the voltage and charge state of each health state and the sensing unit And a controller unit for calculating a state of charge of the battery in the estimated state of health from the voltage measured by the controller and transmitting the calculated state of charge to the electronic control unit of the vehicle. 제1항에 있어서,
상기 컨트롤러부는, 내부저항과 배터리의 냉간시동전류의 관계에 대한 데이터와 상기 센싱부에 의해 측정된 내부저항으로부터 배터리의 냉간시동전류를 산출하고, 산출된 냉간시동전류를 차량의 전자제어부로 송신하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 센서.The method of claim 1,
The controller unit calculates a cold start current of the battery from data on the relationship between the internal resistance and the cold start current of the battery and the internal resistance measured by the sensing unit, and transmits the calculated cold start current to the electronic control unit of the vehicle. Vehicle battery sensor, characterized in that. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내부저항측정센서는 직류의 펄스 전류를 배터리의 단자에 가하여 배터리의 내부저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 센서.The method according to claim 1 or 2,
The internal resistance measuring sensor is a vehicle battery sensor, characterized in that for measuring the internal resistance of the battery by applying a pulse current of DC to the terminal of the battery. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 센싱부와 콘트롤러부는 일체로 몰딩되거나 또는 상기 배터리의 몸체의 내부에 일체로 실장되게 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 센서.The method according to claim 1 or 2,
And the sensing unit and the controller unit are integrally molded or integrally mounted in the body of the battery.
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