KR20170060499A - 배터리의 출력을 제어하는 방법 - Google Patents

배터리의 출력을 제어하는 방법 Download PDF

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최제훈
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 열화에 따른 배터리의 출력을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 배터리의 열화도를 판단하여 배터리의 열화도가 큰 경우에 온도, 사용범위 또는 사용전류를 포함하는 현재의 배터리의 열화도에 영향을 주는 요인들을 제어함으로써, 배터리의 내구성 확보가 가능한 배터리의 출력을 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 출력을 제어하는 방법은 차량의 배터리 용량 또는 저항을 측정하는 단계, 상기 배터리의 열화도와 설정된 열화도를 비교하는 단계 및 상기 배터리의 열화도가 설정된 열화도보다 크면, 배터리의 온도, 배터리의 평균 출력 및 배터리의 부하 모드를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

배터리의 출력을 제어하는 방법{Method for controlling output of battery}
본 발명은 배터리의 출력을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 배터리의 열화도를 판단하고, 현재의 배터리의 상태를 모니터링하여 배터리의 출력을 제어하는 기술에 관한 것이다.
친환경 에너지 개발에 관심이 집중되고 있는 최근에는 자동차 분야에서도 배터리를 에너지원으로 사용하는 순수 전기 자동차와 에너지 버퍼로 사용하는 엔진 하이브리드 전기 자동차 및 연료 전지 하이브리드 전기 자동차 등에 대한 개발이 집중되고 있다.
이러한 하이브리드 자동차에서 배터리 시스템은 차량의 품질을 결정하는 주요한 부품 중의 하나이다. 하이브리드 자동차의 배터리 시스템은 주행 중 엔진의 출력을 어시스트하거나 발생한 에너지를 축적하는 자동차의 에너지원으로서, 그 제어기술은 매우 중요하다.
이러한 배터리 시스템의 제어기술로는 파워제어, 냉각, 진단, 잔존용량추정 등이 있는데, 이중 배터리 잔존용량추정은 자동차의 주행전략을 위해 가장 중요하게 작용한다.
그리고 하이브리드 자동차는 배터리의 잔존용량을 계산하여 배터리에 충전 및 방전을 제어함으로써, 차량의 운용 효율을 높일 수 있다.
그리고 이러한 배터리의 잔존 용량은 사용 환경이나 사용기간에 따라서 저항 및 용량이 열화되어, 가용 용량이 감소하거나 저항이 증가하게 되어 그 성능인 건강상태(이하 'SOH'; State Of Health)가 배터리 생산 초기에 비해서 저하된다.
즉, 현재의 배터리 시스템은 배터리 잔존용량추정 및 전압만을 기준으로 하여 충전 또는 방전을 실시하므로, 배터리의 열화 상태에 대응하는 배터리 사용범위 또는 출력 등을 제한하는 기술이 개시되어 있지 않다.
[특허문헌] 한국공개특허 제2015-0022345호.
본 발명은 배터리 열화에 따른 배터리의 출력을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 배터리의 열화도를 판단하여 배터리의 열화도가 큰 경우에 온도, 사용범위 또는 사용전류를 포함하는 현재의 배터리의 열화도에 영향을 주는 요인들을 제어함으로써, 배터리의 내구성 확보가 가능한 배터리의 출력을 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 출력을 제어하는 방법은 차량의 배터리 충전 용량 또는 저항을 측정하는 단계, 상기 배터리의 열화도와 설정된 열화도를 비교하는 단계 및 상기 배터리의 열화도가 설정된 열화도보다 크면, 배터리의 온도, 배터리의 평균 출력 및 배터리의 부하 모드를 제어하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는, 상기 배터리의 온도를 설정된 온도와 비교하는 단계 및 상기 배터리의 온도가 설정된 온도보다 크면, 상기 배터리를 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리의 평균 출력을 제어하는 단계는, 상기 배터리의 평균 출력을 설정된 출력과 비교하는 단계 및 상기 배터리의 평균 출력이 설정된 출력보다 크면, 배터리의 출력을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리의 부하 모드를 제어하는 단계는, 상기 차량의 GPS를 이용하여 상기 차량의 속도 및 차량의 부하를 확인하는 단계, 상기 차량의 속도 및 차량의 부하가 고부하 모드인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 차량의 속도 및 차량의 부하가 고부하 모드이면, 상기 배터리의 출력을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리의 출력을 제한하는 단계 이후, 상기 배터리의 충전 또는 방전을 위한 상기 배터리의 전압 범위를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리의 열화도와 설정된 열화도를 비교하는 단계에서, 상기 배터리의 열화도는 상기 배터리의 수명을 기준으로 판단되며, 상기 차량의 운행 거리 및 운행 시간이 반영된 배터리 열화맵을 이용하여 산출될 수 있다.
또한, 상기 배터리의 출력을 제한하는 단계 이후, LDC 또는 알터네이터에 의해 전압의 출력이 가능하다.
또한, 상기 배터리의 열화도에 따른 상기 배터리의 충전용량의 변화율을 비교하여 배터리 열화도를 판단할 수 있다.
본 기술은 배터리의 사용량을 극대화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 배터리 열화 속도를 조절할 수 있도록 배터리의 상태 및 열화요소들을 모니터링한 후 배터리의 온도 조절 및 사용 범위를 제한함으로써 배터리의 내구성을 확보할 수 있다.
아울러, 본 기술은 배터리 열화를 감소시켜 운전자의 배터리 교체 비용 또는 수리 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 열화에 따른 배터리의 출력을 제어하는 방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나. 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 열화에 따른 배터리의 출력을 제어하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 제어 시스템은 배터리 열화에 따른 배터리의 출력을 제어한다.
먼저, 배터리 제어 시스템은 배터리 충전 용량 또는 배터리에서 발생하는 저항을 측정한다(S100).
다음으로, 배터리 제어 시스템은 측정된 배터리 용량 또는 저항을 기준으로 배터리의 열화도를 판단한다(S110).
다음에는, 배터리 제어 시스템은 배터리의 열화도를 설정된 열화도(기준 열화도)와 비교한다(S120).
여기서, 배터리의 설정된 열화도는 배터리의 수명을 기준으로 판단되며, 차량의 운행 거리 및 운행 시간이 반영된 배터리 열화맵이 이용될 수 있다.
구체적으로, 차량의 운행 거리에 대한 배터리 열화맵을 통해 산출된 열화 정도에 따라 차량이 운행할 수 있는 잔존 운행 거리를 산출할 수 있고, 차량의 운행 시간에 대한 배터리 열화맵을 통해 산출된 열화 정도에 따라 차량이 운행할 수 있는 잔존 운행 시간을 산출할 수 있다.
다음으로, 배터리의 열화도가 설정된 열화도보다 큰 값을 갖으면, 배터리 제어 시스템은 배터리의 온도를 확인한다(S130).
다음에는, 배터리의 온도가 설정된 온도(기준 온도 또는 제한 온도)보다 큰 값을 갖으면, 배터리를 일반적인 냉각 온도보다 더 낮은 온도에서 냉각한다(S140, S150).
다음으로, 배터리를 충전 또는 방전 하기 위한 온 또는 오프 모드의 전압 범위를 감소시킨다(S160). 즉, LDC의 온 또는 오프 동작 시 연비 효과를 극대화 하기 위한 배터리의 충전 또는 방전 제어 모드의 배터리의 전압의 범위를 하향 조정할 수 있다.
다음에는, 배터리의 온도가 설정된 온도(기준 온도 또는 제한 온도)보다 작은 값이면, 배터리 제어 시스템은 일정 시간 내에 배터리의 평균 출력을 확인한다(S170).
여기서, 평균 출력(평균 출력값)은 배터리에서 전장부하에 출력 시에 최고 출력값과 최저 출력값을 이용하여 산출된다.
다음으로, 배터리의 평균 출력과 설정된 출력(기준 출력 또는 제한 출력)을 비교하되, 평균 출력이 설정된 출력보다 큰 값이면, 배터리 제어 시스템은 GPS를 이용하여 차량의 속도 및 차량의 부하를 확인한다(S180, S190).
다음에는, 차량의 속도 및 차량의 부하가 고부하 모드이면, 배터리 출력을 제한하고, 배터리를 충/방전 하기 위한 온 또는 오프 모드의 전압 범위를 감소시킨다(S200~S220).
이때, 차량의 속도 및 차량의 부하가 고부하 모드인 경우에는 차량이 급히 가속을 하거나, 감속을 하는 경우 또는 차량의 전장부하에 출력이 많이 발생하는 경우를 포함하는 차량 운행 조건을 의미한다.
여기서, 배터리의 열화로 인하여 배터리의 출력을 제한하더라도 차량 내 구비된 각종 제어부 또는 모터 구동용 인버터와 연결된 LDC 또는 알터네이터와 같은 다른 구성 요소에 의해 전압의 출력이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 배터리의 사용량을 극대화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 기술은 배터리 열화 속도를 조절할 수 있도록 배터리의 상태 및 열화요소들을 모니터링한 후 배터리의 온도 조절 및 사용 범위를 제한함으로써 배터리의 내구성을 확보할 수 있다.
아울러, 본 기술은 배터리 열화를 감소시켜 운전자의 배터리 교체 비용 또는 수리 비용을 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 차량의 배터리의 충전 용량 또는 저항을 측정하는 단계;
    상기 배터리의 열화도와 설정된 열화도를 비교하는 단계; 및
    상기 배터리의 열화도가 설정된 열화도보다 크면, 배터리의 온도, 배터리의 평균 출력 및 배터리의 부하 모드를 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는,
    상기 배터리의 온도를 설정된 온도와 비교하는 단계; 및
    상기 배터리의 온도가 설정된 온도보다 크면, 상기 배터리를 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 평균 출력을 제어하는 단계는,
    상기 배터리의 평균 출력을 설정된 출력과 비교하는 단계; 및
    상기 배터리의 평균 출력이 설정된 출력보다 크면, 배터리의 출력을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 부하 모드를 제어하는 단계는,
    상기 차량의 GPS를 이용하여 상기 차량의 속도 및 차량의 부하를 확인하는 단계;
    상기 차량의 속도 및 차량의 부하가 고부하 모드인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 속도 및 차량의 부하가 고부하 모드이면, 상기 배터리의 출력을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 배터리의 출력을 제한하는 단계 이후,
    상기 배터리의 충전 또는 방전을 위한 상기 배터리의 전압 범위를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 열화도와 설정된 열화도를 비교하는 단계에서,
    상기 배터리의 열화도는 상기 배터리의 수명을 기준으로 판단되며, 상기 차량의 운행 거리 및 운행 시간이 반영된 배터리 열화맵을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 배터리의 출력을 제한하는 단계 이후,
    LDC 또는 알터네이터에 의해 전압의 출력이 가능한 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 열화도에 따른 상기 배터리의 충전용량의 변화율을 비교하여 배터리 열화도를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리의 출력을 제어하는 방법.



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