KR20160043369A - 배터리 교체 시기 판단 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리 교체 시기 판단 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 교체 시기 판단 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 배터리 교체 시기 판단 시스템은 차량에 장착된 제1 배터리 및 제2 배터리가 슬립모드(Sleep Mode) 또는 웨이크업모드(Wake up Mode)로 진입 시, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 SOC(State Of Charge) 차이값을 계산하는 SOC계산부 및 상기 계산된 차이값이 임계치를 초과하면, 상기 슬립모드 동안의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량을 비교하여 상기 SOC 변화량 중 큰 값을 갖는 배터리의 교체 시기를 알리는 교체시기판단부를 포함한다.

Description

배터리 교체 시기 판단 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR JUDGING BATTERY'S REPLACEMENT TIME}
본 발명은 배터리의 교체 시기를 판단하는 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 적시에 차량용 배터리의 교체를 판단하여 운전자에게 알림으로써 배터리의 교체 비용 절감 및 수명 연장의 이점을 제공하는 차량용 배터리 교체 시기 판단 시스템 및 방법을 제공한다.
배터리는 전해질의 화학적 작용에 의한 전기적 에너지를 발생시켜 기기에 전력을 공급하는 역할을 한다. 전력을 공급하기 위해 충전과 방전이 반복되는 배터리는 시간이 경과됨에 따라 노화하며, 배터리가 노화할수록 배터리에 충전되는 전류량의 손실이 발생한다.
예컨대 리튬-이온 배터리(Li-Ion Battery)는 500회 정도, 니켈-망간 배터리(Ni-Mn Battery)는 300회 정도 충방전 싸이클이 반복되면 초기용량(정격용량)의 60%로 배터리에 유입되는 전류량이 감소한다.
이에 따라 주기적인 배터리 교체가 필요하며 차량용 배터리의 경우, 차량 시동 시 스타터 모터의 회전이 약하게 느껴질 때, 라이트 불빛이 약할 때, 방전 주기가 2~3일 이내로 짧아질 때 등을 배터리 교체 시기로 보고 있으며, 이는 평균 2~3년 또는 주행거리 5~6만km 정도의 주기를 갖는다.
전술한 바와 같이 차량용 배터리의 교체 시기가 되면 운전자는 배터리 상단의 상태표시등을 확인하고, 상태표시등이 충전 후에도 흑색 또는 백색일 경우 배터리를 교체한다.
그러나, 종래의 배터리 교체 시스템은 직렬 또는 병렬로 연결된 2개의 배터리를 동시에 교체하는 시스템으로서, 2개의 배터리의 노화도가 서로 상이하여 사용이 가능한 배터리가 존재함에도 불구하고 사용자가 이러한 사실을 인지하지 못해 사용이 가능한 배터리까지 모두 교체하는 문제점이 존재한다.
또한 사용자가 2개의 배터리 중 노화 정도가 큰 것으로 판단되는 배터리 하나를 교체하더라도, 적시에 교체가 이루어지는 경우는 드물며 이에 따라 나머지 하나의 배터리 수명에도 악영향을 주는 문제점이 존재한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 차량에 장착되어 있으며, 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리의 SOC(State Of Charge) 값을 측정하고, 측정된 배터리의 SOC 값을 이용하여 2개의 배터리 중에서 교체가 필요한 배터리를 판단하여 이를 운전자에게 알리는 배터리 교체 시기 판단 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 배터리 교체 시기 판단 시스템은 제1 배터리 및 제2 배터리가 슬립모드(Sleep Mode)로 진입하면, 상기 슬립모드 직전의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 제1 SOC(State Of Charge) 차이를 계산하고, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리가 웨이크업모드하면, 상기 웨이크업모드 시의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 제2 SOC 차이값을 계산하며 상기 계산된 제1 SOC차이와 상기 제2 SOC 차이값간의 편차를 계산하는 SOC계산부 및 상기 계산된 편차가 임계치를 초과하면, 상기 슬립모드 동안의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량을 비교하여 상기 SOC 변화량 중 큰 값을 갖는 배터리의 교체를 알리는 교체시기판단부를 포함한다.
여기서, 상기 슬립모드 동안의 SOC 변화량은 상기 슬립모드 직전과 상기 웨이크업모드 시에 측정한 SOC 값의 차이를 의미한다.
또한, 본 발명의 일면에 따른 배터리 교체 시기 판단 시스템은 상기 제1배터리 및 제2 배터리의 SOC를 측정하는 SOC측정부를 더 포함한다.
상기 SOC측정부는 상기 제1 배터리 및 제2 배터리가 노멀모드(Normal Mode)에서 상기 슬립모드로 진입하면, 전류적산법을 이용하여 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 슬립모드 진입 직전 SOC를 측정한다.
그리고 상기 SOC측정부는 상기 제1 배터리 및 제2 배터리가 슬립모드를 거쳐 웨이크업모드하면, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 상기 슬립모드 유지 시간을 확인하고, 상기 슬립모드 유지 시간이 기설정된 시간 이상일 경우, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 OCV(Open Circuit Voltage)를 측정하여 상기 웨이크업모드 시의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC를 측정한다.
상기 제1 배터리 및 제2 배터리는 동일한 용량이며, 서로 연결되어 차량에 장착된 것을 의미한다.
한편, 본 발명의 다른 일면에 따른 배터리 교체 시기 판단 방법은 제1 배터리 및 제2 배터리가 슬립모드로 진입하면, 상기 슬립모드 직전의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 제1 SOC 차이값을 계산하는 단계, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리가 웨이크업모드하면, 상기 웨이크업모드 시의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 제2 SOC 차이값을 계산하는 단계, 상기 계산된 제1 SOC차이와 상기 제2 SOC 차이값간의 편차를 계산하고, 상기 계산된 편차의 임계치 초과여부를 판단하는 단계, 상기 계산된 편차가 임계치를 초과하면, 상기 슬립모드 동안의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량을 비교하여 상기 SOC 변화량 중 큰 값을 갖는 배터리의 교체를 알리는 단계를 포함한다.
상기 제1 SOC 차이값을 계산하는 단계는 전류적산법을 이용하여 상기 슬립모드 직전의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 제2 SOC 차이값을 계산하는 단계는 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 슬립모드 유지 시간을 확인하는 단계 및 상기 슬립모드 유지 시간이 기설정된 시간 이상일 경우, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 OCV를 측정하여 상기 웨이크업모드 시의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC를 측정하는 단계를 포함한다.
또한 상기 슬립모드 동안의 SOC 변화량은 상기 슬립모드 직전과 상기 웨이크업모드 시에 측정한 SOC 값의 차이를 의미한다.
본 발명에 따르면, 직렬 또는 병렬로 연결된 2개의 배터리 중에서 선택적으로 교체가 필요한 배터리를 판단하여 적시에 운전자에게 알림으로써 배터리의 교체 비용 절감 및 수명 연장의 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 교체 시기 판단 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 교체 시기 판단 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정하여진다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 본 발명의 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 교체 시기 판단 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시되 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 교체 시기 판단 시스템은 SOC측정부(100), SOC계산부(110), 교체시기판단부(120) 및 운전자알림부(130)를 포함한다.
SOC측정부(100)는 차량의 시동이 오프(Off)되어 차량에 장착된 배터리팩(10)에 포함된 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 모드가 노멀모드(Normal Mode)에서 슬립모드(Sleep Mode)로 전환되면, 전류적산법을 이용하여 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 슬립모드 진입 직전 SOC 값을 측정한다(Last SOC A, Last SOC B).
여기서 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)는 동일한 용량이며, 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 배터리일 수 있다.
그리고 SOC측정부(100)는 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 모드가 슬립모드에서 웨이크업모드(Wake up Mode)로 전환되면, 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 OCV(Open Circuit Voltage)를 이용하여 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 웨이크업모드 시 SOC 값을 측정한다(Recall SOC A, Recall SOC B).
특히 SOC측정부(100)는 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 웨이크업모드 동작 시 SOC값을 측정할 때, 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 슬립모드 유지 시간을 확인하고, 슬립모드 유지 시간이 기설정된 시간 이상일 경우, 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 웨이크업모드 동작 시 SOC 값(Recall SOC A, Recall SOC B)를 계산한다.
여기서 기설정된 시간은 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)가 안정화 되는 시간을 의미하며 배터리의 종류, 용량 등에 따라 다르게 설정된 시간(예컨대, 3시간)일 수 있다.
이후 SOC측정부(100)는 슬립모드 진입 직전과 웨이크업모드 동작 시의 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 SOC 값(Last SOC A, Last SOC B, Recall SOC A, Recall SOC B)을 SOC계산부(110)로 제공한다.
SOC계산부(110)는 SOC측정부(100)가 제공한 슬립모드 진입 직전의 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 SOC 값(Last SOC A, Last SOC B)을 이용하여 슬립모드 진입 직전 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)간의 제1 SOC 차이값(Last SOC (A-B))을 계산한다.
그리고 SOC계산부(110)는 SOC측정부(100)가 제공한 웨이크업모드 시의 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)의 SOC 값(Recall SOC A, Recall SOC B)을 이용하여 웨이크업모드 시의 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12)간의 제2 SOC 차이값(Recall SOC (A-B))을 계산한다.
제1 SOC 차이값(Last SOC (A-B))과 제2 SOC 차이값(Recall SOC (A-B))의 계산이 완료되면, SOC계산부(110)는 제1 SOC 차이값(Last SOC (A-B))과 제2 SOC 차이값(Recall SOC (A-B))간의 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|)를 계산하고, 계산된 결과값을 교체시기판단부(120)로 제공한다.
교체시기판단부(120)는 SOC계산부(110)가 제공한 제1 SOC 차이값과 제2 SOC 차이값간의 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|)과 임계치(예컨대, 15%)를 비교하여 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|)의 임계치 초과 여부를 판단한다.
그리고 제1 SOC 차이값과 제2 SOC 차이값간의 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|)이 임계치를 초과하면 슬립모드 동안의 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12) 각각의 SOC 변화량(△SOC A, △SOC B)을 계산한다.
여기서 SOC 변화량(△SOC A, △SOC B)은 구체적으로는 슬립모드 직전과 웨이크업모드 동작 시에 SOC측정부(100)에서 각각 측정한 SOC 값들의 차이(SOC A(Last-Recall), SOC B(Last-Recall))를 의미한다. 즉, △SOC A= SOC A(Last-Recall), △SOC B= SOC B(Last-Recall)를 의미한다.
그리고 교체시기판단부(120)는 제1 배터리(11) 및 제2 배터리(12) 각각의 SOC 변화량(△SOC A, △SOC B)중에서 보다 큰 값을 갖는 배터리의 교체가 필요하다고 판단하고, 차량에 장착된 운전자알림부(130)를 통해 운전자에게 배터리의 교체가 필요함을 경보한다. 이때의 운전자알림부(130)는 음성 또는 문자를 출력하는 출력장치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 교체 시기 판단 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 교체 시기 판단 방법은 먼저, 차량에 장착된 제1 배터리 및 제2 배터리의 모드를 확인하고, 제1 배터리 및 제2 배터리가 노멀모드이면 전류적산법을 이용하여 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC 값을 연산한다(S200).
그리고 차량의 시동이 오프되어 제1 배터리 및 제2 배터리가 노멀모드에서 슬립모드로 전환되면, 제1 배터리 및 제2 배터리의 슬립모드 진입 직전 SOC 값을 연산하여 메모리한다(Last SOC A, Last SOC B)(S210).
이후 제1 배터리 및 제2 배터리가 슬립모드를 거쳐 웨이크업모드로 전환되면, 슬립모드 유지 시간을 확인하고(S220), 슬립모드 유지 시간이 기설정된 시간 이상일 경우, 제1 배터리 및 제2 배터리의 웨이크업모드 동작 시 SOC 값을 제1 배터리 및 제2 배터리의 OCV를 이용하여 측정한다(Recall SOC A, Recall SOC B)(S230).
여기서 기설정된 시간은 제1 배터리 및 제2 배터리가 안정화 되는 시간을 의미하며 배터리의 종류, 용량 등에 따라 다르게 설정된 시간(예컨대, 3시간)일 수 있다.
슬립모드 진입 직전과 웨이크업모드 동작 시의 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC 값(Last SOC A, Last SOC B, Recall SOC A, Recall SOC B) 측정이 완료되면, 측정된 슬립모드 진입 직전의 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC 값(Last SOC A, Last SOC B)을 이용하여 제1 SOC 차이값(Last SOC (A-B))을 계산한다. 그리고, 측정된 웨이크업모드 동작 시의 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC 값(Recall SOC A, Recall SOC B)을 이용하여 제2 SOC 차이값(Recall SOC (A-B))을 계산한다.
제1 SOC 차이값(Last SOC (A-B))과 제2 SOC 차이값(Recall SOC (A-B))의 계산이 완료되면, 계산된 제1 SOC 차이값과 제2 SOC 차이값간의 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|)를 계산한다(S240).
제1 SOC 차이값과 제2 SOC 차이값간의 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|) 계산이 완료되면, 제1 SOC 차이값과 제2 SOC 차이값간의 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|)의 임계치 초과 여부를 판단한다.
그리고, 제1 SOC 차이값과 제2 SOC 차이값간의 편차(|Last SOC (A-B)-Recall SOC (A-B)|)가 임계치를 초과하면 슬립모드 동안의 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량(△SOC A, △SOC B)을 계산한다(S250).
여기서 SOC 변화량(△SOC A, △SOC B)은 구체적으로는 슬립모드 직전과 웨이크업모드 동작 시에 각각 측정한 SOC 값들의 차이(SOC A(Last-Recall), SOC B(Last-Recall))를 의미한다. 즉, △SOC A= SOC A(Last-Recall), △SOC B= SOC B(Last-Recall)를 의미한다.
제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량(△SOC A, △SOC B) 계산이 완료되면, 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량(△SOC A, △SOC B)중에서 보다 큰 값을 갖는 배터리의 교체가 필요하다고 판단하고(S260), 차량에 장착된 음성 또는 문자 출력장치를 통해 운전자에게 배터리의 교체 시기를 알린다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 차량에 장착된 제1 배터리 및 제2 배터리가 슬립모드(Sleep Mode) 또는 웨이크업모드(Wake up Mode)로 진입 시, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 SOC(State Of Charge) 차이값을 계산하는 SOC계산부; 및
    상기 계산된 차이값이 임계치를 초과하면, 상기 슬립모드 동안의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량을 비교하여 상기 SOC 변화량 중 큰 값을 갖는 배터리의 교체 시기를 알리는 교체시기판단부
    를 포함하는 배터리 교체 시기 판단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1배터리 및 제2 배터리의 SOC 값을 측정하는 SOC측정부
    를 더 포함하는 배터리 교체 시기 판단 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 SOC측정부는
    상기 제1 배터리 및 제2 배터리가 노멀모드(Normal Mode)에서 상기 슬립모드로 전환되는 경우, 전류적산법을 이용하여 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 슬립모드 진입 직전 SOC 값을 측정하는 것
    인 배터리 교체 시기 판단 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 SOC측정부는
    상기 제1 배터리 및 제2 배터리가 상기 슬립모드에서 상기 웨이크업모드로 전환되는 경우, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 상기 슬립모드 유지 시간을 확인하고, 상기 슬립모드 유지 시간이 기설정된 시간 이상일 경우, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 OCV(Open Circuit Voltage)를 측정하여 상기 웨이크업모드 동작 시의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC 값을 측정하는 것
    인 배터리 교체 시기 판단 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 슬립모드 동안의 SOC 변화량은
    상기 슬립모드 직전과 상기 웨이크업모드 동작 시에 측정한 SOC 값의 차이인 것
    인 배터리 교체 시기 판단 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교체시기판단부에서 판단한 상기 배터리의 교체 시기를 운전자에게 음성 또는 문자로 출력하는 운전자알림부
    를 더 포함하는 배터리 교체 시기 판단 시스템.
  7. 차량에 장착된 제1 배터리 및 제2 배터리의 모드를 확인하는 단계;
    상기 제1 배터리 및 제2 배터리가 슬립모드 또는 웨이크업모드로 진입 시, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 SOC 차이값을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 SOC 차이값의 임계치 초과여부를 판단하는 단계;
    상기 계산된 SOC 차이값이 임계치를 초과하면, 상기 슬립모드 동안의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량을 비교하는 단계;
    상기 비교결과에 따라 상기 SOC 변화량 중 큰 값을 갖는 배터리의 교체 시기를 알리는 단계;
    를 포함하는 배터리 교체 시기 판단 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 SOC 차이값을 계산하는 단계는
    전류적산법을 이용하여 상기 슬립모드 직전의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC를 측정하는 단계를 포함하는 것
    인 배터리 교체 시기 판단 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리간의 SOC 차이값을 계산하는 단계는
    상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 상기 슬립모드 유지 시간을 확인하는 단계; 및
    상기 슬립모드 유지 시간이 기설정된 시간 이상일 경우, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 OCV를 측정하여 상기 웨이크업모드 동작 시의 상기 제1 배터리 및 제2 배터리의 SOC 값을 측정하는 단계를 포함하는 것
    인 배터리 교체 시기 판단 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1 배터리 및 제2 배터리 각각의 SOC 변화량을 비교하는 단계는
    상기 슬립모드 직전과 상기 웨이크업모드 동작 시에 측정한 SOC 값의 차이를 계산하는 단계를 포함하는 것
    인 배터리 교체 시기 판단 방법.
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