KR20220141599A

KR20220141599A - 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법

Info

Publication number: KR20220141599A
Application number: KR1020210047905A
Authority: KR
Inventors: 윤길영; 장정문
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2022-10-20
Also published as: US20220324350A1; US11745621B2

Abstract

본 발명은 배터리팩 용량 균등화 방법에 관한 것으로서, 전기자동차에서 배터리팩 간 용량(State of Charge, SOC)을 균등화할 수 있는 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 제어기에 의해, 미리 정해진 조건의 차량 상태에서 상태 검출기를 통해 얻어지는 배터리팩 상태 정보로부터 배터리팩들의 SOC(State of Charge) 정보가 취득되는 단계; 제어기에 의해, 상기 취득된 각 배터리팩의 SOC 값을 기초로 배터리팩들의 SOC 평균값이 결정되는 단계; 제어기에 의해, 상기 각 배터리팩의 SOC 값과 상기 결정된 배터리팩들의 SOC 평균값을 기초로, 전체 배터리팩 중에서 배터리팩들 간 SOC 균등화를 위해 방전이 필요한 배터리팩이 결정되는 단계; 및 제어기에 의해, 상기 결정된 방전이 필요한 배터리팩에 연결된 전기부하가 작동되도록 제어되어, 상기 전기부하의 작동으로 해당 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계를 포함하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법이 개시된다.

Description

전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법{Method for equalizing SOC of battery pack in electric vehicle}

본 발명은 배터리팩 용량 균등화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차에서 배터리팩 간 용량(SOC)을 균등화할 수 있는 방법에 관한 것이다.

전기자동차(Electric Vehicle, EV)는 주 동력원으로 배터리를 사용하고, 배터리의 전력으로 모터를 작동시켜 차량 주행에 필요한 구동력을 얻는다. 전기자동차에 장착되는 배터리로는 고전압 배터리가 사용된다.

일반적으로 승용 전기차는 360V 정도의 배터리가 장착되고, 전기 버스와 같은 상용 전기차는 승용 전기차보다 높은 600V 이상의 전압 체계를 가지고 있다. 또한, 상용 전기차에서 요구되는 배터리의 용량은 승용 전기차의 배터리보다 큰 대용량이다.

이와 같이 상용 전기차에서 요구되는 배터리의 용량은 기존 승용 전기차에 비해 더 크기 때문에 배터리를 더 많이 차량에 탑재해야 하는데, 많은 배터리를 차량에 탑재하기 위해 기존 승용 전기차에 적용되던 직렬 탑재 방식이 아닌 직병렬 혼합 탑재 방식을 적용하고 있다.

하지만, 상용 전기차의 경우 배터리를 직병렬로 탑재하다 보니 배터리팩 간 전압 및 용량 불균형으로 인해 단기적인 주행 거리 감소는 물론 배터리 수명 저하의 문제점을 가지고 있다.

배터리의 제조 방법이나 재료량, 작동온도 등에 따라 차량에서 사용 중인 배터리팩 간에는 균형이 깨질 수밖에 없다. 이에 승용 전기차용 배터리는 저항을 이용하는 수동적 방전(passive discharge), 외부 기기를 이용하는 능동적 방전(active discharge) 등의 밸런싱 회로를 이용하여 균형을 맞추고 있다.

하지만, 상용 전기차의 경우 더 많은 에너지 및 파워의 요구로 인해 더 많은 배터리를 탑재해야 하므로 배터리팩 간의 불균형 문제가 더 심각하게 대두되었고, 이에 전기 버스와 같은 상용 전기차에서 배터리팩 간의 용량 균등화를 위한 기술이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 전기자동차에서 배터리팩 간 용량(State of Charge, SOC)을 균등화할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 제어기에 의해, 미리 정해진 조건의 차량 상태에서 상태 검출기를 통해 얻어지는 배터리팩 상태 정보로부터 배터리팩들의 SOC(State of Charge) 정보가 취득되는 단계; 제어기에 의해, 상기 취득된 각 배터리팩의 SOC 값을 기초로 배터리팩들의 SOC 평균값이 결정되는 단계; 제어기에 의해, 상기 각 배터리팩의 SOC 값과 상기 결정된 배터리팩들의 SOC 평균값을 기초로, 전체 배터리팩 중에서 배터리팩들 간 SOC 균등화를 위해 방전이 필요한 배터리팩이 결정되는 단계; 및 제어기에 의해, 상기 결정된 방전이 필요한 배터리팩에 연결된 전기부하가 작동되도록 제어되어, 상기 전기부하의 작동으로 해당 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계를 포함하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화를 위한 방법에 의하면, 전기자동차의 시동 오프 상태 및 메인 릴레이 오프 상태에서 제어기가 전체 배터리팩의 평균 SOC 값과 각 배터리팩의 SOC 값을 이용하여 전체 배터리팩 중 SOC(용량) 균등화가 필요한 배터리팩의 존재 여부를 확인하고, 균등화가 필요한 배터리팩이 존재하는 경우 전체 배터리팩의 평균 SOC 값과 균등화가 필요한 배터리팩의 SOC 값을 기초로 필요한 방전량만큼 시즈히터를 작동시켜 일부 배터리팩을 방전시킴으로써 전체 배터리팩의 SOC를 적절히 균등화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 전기자동차의 시동 오프 및 메인 릴레이 오프 상태에서 정확한 SOC 추정이 가능한 OCV(Open Circuit Voltage) 상태로 각 배터리팩의 SOC 값을 추정하여 이용하므로 정확한 판단이 가능하고, 차량에 기장착된 하드웨어를 최대한 이용하여 배터리팩 간 SOC 균등화를 수행할 수 있으므로 비용 절감 및 상품성 향상이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩 및 용량 균등화를 수행하는 장치 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩 용량 균등화를 위한 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩 및 용량 균등화를 수행하는 장치 구성을 나타내는 회로도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩 용량 균등화를 위한 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

본 발명은 복수 개의 배터리팩(11~14)을 탑재한 전기자동차의 제어 방법에 관한 것으로, 전기자동차에 탑재된 복수 개의 배터리팩 사이에 용량을 균등화할 수 있는 방법에 관한 것이다.

여기서, 전기자동차는 전기 버스와 같은 상용 전기차일 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 배터리팩(11~14)은 직병렬 혼합 방식으로 연결된 배터리팩들일 수 있다. 또한, 상기 배터리팩의 용량은 잔존 용량을 나타내는 배터리 충전 상태, 즉 배터리 SOC(State of Charge)를 의미하는 것일 수 있다. 또한, 이하 설명에서 배터리는 팩 단위의 배터리, 즉 배터리팩을 의미하는 것으로, 특별히 구분하여 기재하지 않는 한 이하의 설명에서 배터리는 배터리팩을 의미한다.

본 발명에서는 직병렬 혼합 방식으로 연결된 배터리팩(11~14)들 간의 용량 균등화를 위하여 상용 전기차에서 냉각수 승온용으로 구비되는 시즈히터(sheath heater)(35~38)를 이용한다. 참고로, 시즈히터에 대해 설명하면, 시즈히터는 전기자동차에서 냉각수를 가열하는 히터이다.

전기자동차는 배터리로부터 전기를 공급받아 작동하는 모터에 의해 구동되는 차량으로, 전기자동차에는 엔진과 같은 고온의 열원이 없기 때문에 냉각수를 단시간에 가열하지 못하는 단점이 있다. 따라서, 전기자동차에서는 냉각수를 단시간에 가열할 수 있는 별도의 냉각수 가열장치를 구비하는데, 냉각수 가열장치로서 PCT 소자를 이용하는 전기식 히터인 시즈히터가 널리 이용되고 있다. 본 발명에서는 이러한 시즈히터(35~38)를 이용하여 배터리팩(11~14) 간 용량 균등화를 도모한다.

또한, 통상 전기자동차에는 냉각수를 이용하여 배터리를 냉각하는 수냉식 냉각 시스템이 구비된다. 수냉식 냉각 시스템에서는 냉각수 라인을 따라 순환되는 냉각수가 배터리 내 냉각수 통로를 통과하는 동안 배터리를 냉각한다. 또한, 전기자동차에서 저온 조건일 때에는 반대로 배터리를 승온시킬 필요가 있다. 이와 같이 배터리를 승온시키는데 냉각수가 이용되는데, 배터리 승온을 위해 냉각수 라인을 따라 순환하는 냉각수를 가열한다. 이때, 냉각수 가열장치인 시즈히터가 이용된다.

시즈히터는 엔진과 같은 고온의 열원이 부재한 전기자동차에서 냉각수를 가열하여 배터리를 단시간에 승온시키기 위해 구비되는 것으로, 시즈히터에 의해 가열된 냉각수가 배터리 내 냉각수 통로를 통과하는 동안 배터리 온도를 신속히 올려줄 수 있게 된다.

차량의 배터리팩들이 직병렬 혼합 방식으로 연결되어 있을 때 배터리팩 간 전압 및 용량의 불균형이 발생할 경우 차량의 단기적인 주행거리 감소는 물론 배터리팩의 수명 저하가 발생할 수 있다. 이에 본 발명에서는 시즈히터(35~38)를 이용하여 일부 배터리팩을 필요한 만큼 소량 방전시켜 전체 배터리팩(11~14)들의 용량을 균등화한다.

이는, 배터리 방전이 배터리팩에 저장된 전기에너지를 소모하는 것이므로 손실일 수 있으나, 이러한 손실을 감수하더라도, 배터리팩들의 용량을 균등화하는 것을 우선적으로 고려하고 배터리팩의 수명 저하를 초래할 수 있는 배터리팩 간 용량 불균형의 문제를 해소한다는 의미를 가진다.

본 발명에서 시즈히터(35~38)는 배터리팩(11~14)의 전기에너지를 소모하는 차량 내 전기부하가 되는 것으로서, 배터리팩마다 각각 독립적으로 전력을 공급받을 수 있도록 연결되고, 배터리팩 간 용량 균등화를 위해 특정 배터리팩을 방전시키는데 이용된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 배터리팩 용량 균등화를 수행하는 장치는 메인 릴레이(6,7), 전압센서(15~18), 제어기(20), 전기부하(35~38), 부하측 릴레이(31~34)를 포함한다. 도 1을 참조하면, 차량에 직병렬 혼합 방식으로 연결된 총 4개의 배터리팩(배터리팩 A~D, 11~14)이 탑재되어 있음을 볼 수 있다.

이때, 2개씩의 배터리팩(배터리팩 A와 B, 배터리팩 C와 D)이 서로 직렬로 연결되고, 2개씩의 배터리팩을 하나의 그룹으로 하여 배터리팩의 2개 그룹이 서로 병렬로 연결되어 있다('2 by 2' 구성임). 도시된 배터리팩(11~14)의 수나 연결 상태는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 배터리팩의 수나 연결 상태는 다양하게 변경 가능하다.

예를 들면, 한 그룹을 구성하는 2개의 배터리팩이 직렬로, 배터리팩 3개 그룹이 병렬로 연결되거나('2 by 3' 구성), 한 그룹을 구성하는 3개의 배터리팩이 직렬로, 배터리팩 2개 그룹이 병렬로 연결될 수 있다('3 by 2' 구성).

본 발명에서 배터리팩 간 용량 균등화를 위해 이용되는 전기부하, 즉 시즈히터(35~38)는 배터리팩(11~14)마다 하나씩 연결되어 있고, 해당 배터리팩의 전력을 독립적으로 공급받을 수 있다. 또한, 각 시즈히터(35~38)는 작동 시 해당 배터리팩(11~14)의 전력을 소비하면서 발열 작동하여 냉각수를 가열하게 된다. 이와 같이 시즈히터가 작동할 때 연결된 배터리팩의 전력을 소비하므로 그 배터리팩은 방전 상태가 되고, 이때 배터리팩의 용량(SOC)이 줄어들게 된다.

또한, 배터리팩(11~14)과 시즈히터(35~38) 사이의 각 전기회로에는 부하측 릴레이(릴레이 1~4, 31~34)가 구비되고, 이때 각 부하측 릴레이(31~34)는 제어기(20)가 출력하는 제어신호에 따라 온(on)/오프(off) 제어될 수 있도록 상기 제어기와 연결되어 구비된다. 이로써, 제어기(20)가 출력하는 제어신호에 따라 부하측 릴레이(31~34)가 온/오프 제어되면서 해당 시즈히터(35~38)가 배터리팩(11~14)의 전력을 선택적으로 공급받을 수 있게 되고, 각 시즈히터의 온/오프 작동이 제어기에 의해 제어될 수 있게 된다.

또한, 배터리팩(11~14)마다, 배터리팩 상태를 검출하는 상태 검출기로서, 해당 배터리팩의 전압을 각각 검출하는 전압센서(15~18)가 구비되고, 각 전압센서(15~18)는 전압 검출값을 전기적인 신호로 전달할 수 있도록 제어기(20)에 연결된다. 또한, 통상의 배터리 관리 시스템에는 배터리팩(11~14)의 전류를 검출하는 전류센서(미도시)가 구비되고, 전류센서는 전류 검출값을 전기적인 신호로 전달할 수 있도록 제어기에 연결된다.

또한, 통상의 배터리 관리 시스템에는 배터리 상태를 검출하거나 수집하는데 이용되는 검출요소가 더 구비될 수 있고, 예를 들어 도 1에는 도시하지 않았으나 배터리팩의 온도를 검출하는 온도센서가 구비될 수 있다. 이에 제어기(20)는 상기한 센서나 검출요소에 의해 검출되는 배터리 상태 정보를 취득할 수 있게 된다.

그리고 본 발명에서 제어기(20)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)의 제어기일 수 있다. 배터리 관리 시스템의 제어기는 배터리 상태 정보를 수집 및 모니터링하고, 수집된 배터리 상태 정보를 타 제어기에 제공한다. 또한, 배터리 관리 시스템의 제어기는 수집된 배터리 상태 정보를 기초로 배터리 충방전 제어 및 배터리 관리를 위한 제어를 수행한다.

상기 배터리 관리 시스템에서 배터리팩(11~14)의 출력측에는 고전압 전력을 단속하기 위한 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly, PRA)(5)가 설치된다. 이때, 파워 릴레이 어셈블리(5)는 배터리팩(11~14)과 미도시된 인버터 등 차량 내 전기부하측 사이를 연결하는 DC 링크 회로(2)에 설치되는데, 메인 릴레이(6,7)와 프리차지 릴레이(8), 프리차지 저항(9)을 포함하여 구성된다.

여기서, 메인 릴레이는 배터리팩(11~14)과 차량 내 전기부하측 사이를 연결하는 DC 링크 회로의 (+) 파워 라인(3)과 (-) 파워 라인(4)에 각각 설치되는 2개의 릴레이(6,7)로 구성된다. 즉, 메인 릴레이는 (+) 파워 라인(3)의 메인 릴레이(6)와 (-) 파워 라인(4)의 메인 릴레이(7)로 구성되고, (+) 파워 라인(3)의 메인 릴레이(6)를 우회하는 회로에는 프리차지 릴레이(8)와 프리차지 저항(9)이 설치된다. 상기 2개의 메인 릴레이(6,7)와 프리차지 릴레이(8)는 각각 제어기(20)가 출력하는 제어신호에 따라 온(on)/오프(off) 제어된다.

이상으로 배터리팩 용량 균등화를 수행하는 장치에 대해 설명하였고, 이하에서는 배터리팩 용량 균등화를 위한 방법 및 과정에 대해 도 2를 참조로 설명하기로 한다.

먼저, 제어기(20)는 미리 정해진 조건의 차량 상태에서 배터리팩(11~14)들의 용량(이하 'SOC'라 칭함)이 현재 균형 상태인지를 확인하는데, 여기서 상기 미리 정해진 조건의 차량 상태는 차량 시동 오프 상태 및 메인 릴레이(6,7) 오프 상태를 포함한다.

이와 같이 제어기(20)는 차량 시동 오프(key-off) 상태에서 (+) 파워 라인의 메인 릴레이(6)와 (-) 파워 라인의 메인 릴레이(7)가 오프된 상태인지를 확인한다(S11,S12). 배터리팩(11~14)의 SOC는 부하에 의해 영향을 받으므로 부하가 없는 상태에서 확인하는 것이 필요하다. 따라서, 부하가 없는 시동 오프 상태 및 메인 릴레이 오프(6,7) 상태에서 각 배터리팩의 SOC를 확인한다(S13).

상기 각 배터리팩의 SOC를 결정하기 위해, 제어기(20)는 배터리팩 상태 검출기인 전압센서(15~18)에 의해 검출된 각 배터리팩(11~14)의 전압 값을 이용하는데, 상기 각 전압센서(15~18)에 의해 검출된 전압 값으로부터 설정 데이터를 이용하여 해당 배터리팩의 SOC 값을 결정한다. 여기서, 설정 데이터는 전압 값에 따라 SOC 값이 설정되어 있는 '전압 Vs SOC' 맵이 이용될 수 있다.

이와 같이 제어기(20)는 각 전압센서(15~18)에 의해 검출된 배터리팩(11~14)의 전압 값으로부터 맵을 이용하여 각 배터리팩의 SOC 값을 결정하고, 상기 결정된 각 배터리팩의 SOC 값을 이용하여 전체 배터리팩의 SOC 평균값을 산출한다(S13).

이어 제어기(20)는 전체 배터리팩(11~14)의 SOC 평균값과 배터리팩별 SOC 값의 차이값인 SOC 편차를 산출하고, 배터리팩별 SOC 편차가 미리 설정된 허용 오차(σ) 이내인지를 확인한다(S14). 여기서, 상기 산출된 배터리팩별 SOC 편차가 모두 허용 오차 이내이면 현재 배터리팩들의 SOC가 모두 균형 상태인 것으로 판단하고, 이후 배터리팩들에 대한 SOC(용량) 균등화 과정 없이 제어 과정을 모두 종료한다.

본 발명에서, 배터리팩(11~14)별로 SOC 균형 상태 여부를 판단함에 있어서, 전체 배터리팩 모두의 SOC 값을 상기 전체 배터리팩의 SOC 평균값과 하나씩 비교하여, 그 차이값인 SOC 편차를 산출하고, 상기 배터리팩별로 산출된 SOC 편차가 허용 오차 이내인지를 확인한다.

더 구체적으로 설명하면, 도 1의 예에서, 배터리팩 A, B, C, D의 SOC 값을 각각 'SOC_A', 'SOC_B', 'SOC_C', 'SOC_D'라 하고, 전체 배터리팩의 SOC 평균값을 'SOC_avg'라 하며, 허용 오차를 'σ'라 한다면, 각 배터리팩(11~14)의 SOC 편차의 절대값인 ｜SOC_A - SOC_avg｜, ｜SOC_B - SOC_avg｜, ｜SOC_C - SOC_avg｜, ｜SOC_D - SOC_avg｜이 모두 σ 이하일 때, 배터리팩(11~14)들의 SOC가 전체적으로 균형 상태인 것으로 판단한다.

도 2의 순서도에서, 배터리팩 A, B, C, D의 SOC 값, 즉 'SOC_A', 'SOC_B', 'SOC_C', 'SOC_D'를 다시 'SOC_N'(여기서, N = A, B, C, D)이라 통칭한다면, 제어기는 ｜SOC_N - SOC_avg｜이 σ 이하일 때('｜SOC_N - SOC_avg｜≤σ'), 모든 배터리팩(11~14)들의 SOC가 전체적으로 균형 상태인 것으로 판단하고, 이후 배터리팩들에 대한 SOC(용량) 균등화 과정 없이 제어 과정을 모두 종료한다.

상기 ｜SOC_N - SOC_avg｜이 σ 이하('｜SOC_N - SOC_avg｜≤σ')인 조건을 만족한다는 것은, 도 2의 S14 단계에서 'SOC_N - SOC_avg ≤ σ'인 조건과, S17 단계에서 'SOC_avg - SOC_N ≤ σ'인 조건을 모두 만족한다는 것을 의미한다.

반면, 각 배터리팩(11~14)의 SOC 값(SOC_N)에서 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)을 뺀 제1 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 크거나(S14 단계 참조), 반대로 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N)을 뺀 제2 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 경우(S17 단계 참조), 시즈히터를 이용하여 적어도 일부의 배터리팩을 방전시킴으로써 배터리팩의 SOC 균등화 과정을 수행한다(S15,S16,S18,S19).

보다 상세하게는, 도 2의 S14 단계에서, 상기 각 배터리팩(11~14)의 SOC 값(SOC_N)에서 상기 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)을 뺀 각 배터리팩의 제1 SOC 편차를 각각 허용 오차(σ)와 비교하여, 각 배터리팩의 제1 SOC 편차가 허용 오차보다 큰 지를 확인한다.

여기서, 전체 배터리팩(11~14) 중에 제1 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 배터리팩이 존재하는 경우, 제어기(20)는 상기 제1 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 고 SOC 상태의 배터리팩을, 배터리팩들 간 SOC 균등화를 위해 방전이 필요한 배터리팩인 것으로 결정한다.

이로써, S15 단계에서 상기 제1 SOC 편차가 상기 허용 오차보다 큰 고 SOC 상태의 배터리팩에 대해서만 해당 시즈히터(35~38)를 이용하여 방전시킨다. 이때, 제어기(20)는 해당 배터리팩에 연결된 시즈히터의 부하측 릴레이(31~34)를 온(on) 시켜 시즈히터를 작동시킴으로써 제1 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 고 SOC 상태의 배터리팩을 방전시킨다.

상기와 같이 SOC 값(SOC_N)에서 SOC 평균값(SOC_avg)을 뺀 제1 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 배터리팩은, 그것의 SOC 값이 SOC 평균값보다 과도하게 커서, 고 SOC 상태이고 균등화가 필요한 문제의 배터리팩이다. 본 발명에서 제어기(20)는 배터리팩(11~14)별 제1 SOC 편차와 허용 오차(σ)를 각각 비교하여, 전체 배터리팩 중에서 균등화가 필요한 배터리팩이 존재하는지, 그리고 전체 배터리팩 중에서 균등화 대상이 되는 배터리팩이 어느 것인지를 판단한다.

본 발명에서 제1 SOC 편차가 허용 오차보다 큰 배터리팩은, SOC(용량) 측면에서 다른 배터리팩과 균형을 이루고 있지 않은 고 SOC 상태의 배터리팩이며, 제1 SOC 편차가 허용 오차 이내인 다른 배터리팩과 SOC 균등화가 필요한 배터리팩이다. 본 발명에서 제어기(20)는 상기와 같이 각 배터리팩(11~14)의 SOC 값(SOC_N)에서 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)을 뺀 값인 배터리팩별 제1 SOC 편차를 허용 오차(σ)와 비교하여 균등화 및 방전이 필요한 배터리팩을 판별할 수 있다.

위에서 제어기(20)가 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N, 여기서, N = A, B, C, D임)에서 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)을 뺀 값인 배터리팩별 제1 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰지를 판단하여(즉, 'SOC_N - SOC_avg > σ ?'), 균등화가 필요한 문제의 배터리팩을 판별하는 것으로 설명하였다.

하지만, 이것 대신, 제어기(20)가, 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)에 상기 허용 오차(σ)를 더한 값(SOC_avg + σ)을 허용 SOC 상한값(SOC_lmt_upper)이라 할 때, 상기 허용 SOC 상한값보다 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N)이 더 큰지를 판단하여('SOC_N > SOC_avg + σ(= SOC_lmt_upper) ?'), 만약 더 크다면, 고 SOC 상태여서 균등화 및 방전이 필요한 문제의 배터리팩인 것으로 판단하도록 할 수도 있다.

물론, 상기한 두 가지 판단 조건, 즉 제1 SOC 편차(= SOC_N - SOC_avg)를 이용하는 'SOC_N-SOC_avg > σ'인 조건과, 허용 SOC 상한값(= SOC_avg + σ = SOC_lmt_upper)을 이용하는 'SOC_N > SOC_avg + σ'인 조건은 수학적으로 같은 의미를 가진다.

상기 S15 단계의 균등화 수행 시, 제어기(20)는 판별된 문제의 고 SOC 배터리팩을 균등화하기 위해 고 SOC 배터리팩에 연결된 시즈히터(35~38)를 작동시켜 배터리팩을 방전시키는데, 배터리팩의 방전을 위해 상기 제어기(20)가 시즈히터의 부하측 릴레이(31~34)를 작동시켜 해당 시즈히터를 작동시킨다.

또한, 배터리팩의 방전 동안 제어기(20)는 방전 중인 배터리팩에서 시즈히터의 작동으로 소모되는 전류 값을 실시간으로 적산하고, 그 전류 적산값과 방전 전 SOC 값을 기초로 방전 중인 배터리팩의 실시간 SOC 값을 산출한다. 본 발명에서 방전 중인 배터리팩의 SOC 값을 실시간으로 산출함에 있어, 제어기는 시즈히터에 의해 소모되는 배터리팩의 전류 값을 추정하여 이용하는 것이 가능하다.

즉, 방전 중인 배터리팩의 SOC 값은 전류의 함수값으로 산출될 수 있는데, 여기서 전류는 제어기(20)가 전압센서(15~18)에 의해 검출된 배터리팩(11~14)의 전압 값과 그 배터리팩에 연결된 시즈히터(35~38)의 저항값을 이용하여 추정할 수 있다.

상기 시즈히터의 작동으로 배터리팩이 방전되는 동안 시즈히터에 의해 전류가 계속 소모되므로, 해당 배터리팩의 실시간 SOC 값은 낮은 값으로 변화하게 된다. 이때, 제어기는 배터리팩의 실시간 SOC 값에서 방전 전 산출된 SOC 평균값을 뺀 값인 제1 SOC 편차가 상기 허용 오차 이내가 되면, 부하측 릴레이를 다시 오프(off) 시켜 시즈히터의 작동을 중지하고, 배터리팩의 방전을 종료한다.

예로서, 방전 동안 구해지는 배터리팩의 실시간 SOC 값에서 방전 전의 SOC 평균값을 뺀 값인 제1 SOC 편차가 0이 되는 경우, 즉 방전 동안 구해지는 배터리팩의 실시간 SOC 값이 방전 전의 SOC 평균값과 같아지는 경우, 제어기(20)는 부하측 릴레이(31~34)를 다시 오프시켜 시즈히터(35~38)의 작동을 중지하고, 배터리팩의 방전을 종료한다.

한편, S14 단계에서, 'SOC_N - SOC_avg ≤ σ'인 조건을 만족하는 배터리팩이 존재하지 않거나, 또는 'SOC_N ≤ SOC_avg + σ'인 조건을 만족하는 배터리팩이 존재하지 않을 경우, S17 단계에서 상기 산출된 전체 배터리팩(11~14)의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N)을 뺀 값인 제2 SOC 편차를 허용 오차(σ)와 비교한다.

여기서, SOC 평균값은 S13 단계에서 산출된 SOC 평균값이다. 상기 비교 결과로서, 전체 배터리팩(11~14) 중에 상기 제2 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 배터리팩, 즉 'SOC_avg - SOC_N > σ'인 저 SOC 상태의 배터리팩이 존재하는 경우, 제어기(20)는 상기 저 SOC 상태의 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩을 방전이 필요한 배터리팩으로 결정한다.

이어, S18 단계에서 상기 저 SOC 상태의 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩, 즉 방전이 필요한 배터리팩에 대하여 각각의 시즈히터(35~38)를 이용하여 방전을 실시한다. 이때, 제어기(20)는 상기 나머지 배터리팩에 연결된 시즈히터의 부하측 릴레이(31~34)를 온(on) 시켜 각 시즈히터를 작동시킴으로써 상기 나머지 배터리팩을 방전시킨다.

상기와 같이 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N)을 뺀 각 배터리팩(11~14)의 제2 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 배터리팩은, 그것의 SOC 값이 SOC 평균값보다 허용 오차를 벗어날 정도로 작다는 것을 의미하고, 결국 균등화가 필요한 문제의 배터리팩이 존재한다는 것을 의미한다.

이와 같이 S17 단계에서 제어기(20)는, SOC 값(SOC_N)이 전체 배터리팩(11~14)의 SOC 평균값(SOC_avg)보다 너무 작아서 저 SOC 상태의 배터리팩이 존재하는지, 그리고 전체 배터리팩(11~14) 중에서 균등화 대상이 되는 배터리팩이 어느 것인지를 판단한다.

S17 단계에서 전체 배터리팩(11~14)의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 SOC 값(SOC_N)을 뺀 제2 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 배터리팩은, SOC(용량) 측면에서 다른 배터리팩과 균형을 이루고 있지 않은 배터리팩이며, 제2 SOC 편차가 허용 오차 이내인 다른 배터리팩과 SOC 균등화가 필요한 배터리팩이다. 본 발명에서 제어기(20)는 상기와 같이 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N)을 뺀 값인 배터리팩별 제2 SOC 편차를 허용 오차(σ)와 비교하여 균등화가 필요한 배터리팩을 판별할 수 있다.

위에서 제어기(20)가 전체 배터리팩(11~14)의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N)을 뺀 값인 배터리팩별 제2 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰지를 판단하여(즉, 'SOC_avg - SOC_N > σ ?'), 저 SOC 상태여서 균등화가 필요한 문제의 배터리팩을 판별하는 것으로 설명하였다.

하지만, 이것 대신, 제어기(20)가, 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 상기 허용 오차(σ)를 뺀 값(SOC_avg - σ)을 허용 SOC 하한값(SOC_lmt_lower)이라 할 때, 상기 허용 SOC 하한값보다 각 배터리팩의 SOC 값(SOC_N)이 작은지를 판단하여('SOC_avg - σ(= SOC_lmt_lower) > SOC_N ?'), 만약 더 작다면, 저 SOC 상태여서 균등화가 필요한 문제의 배터리팩인 것으로 판별하도록 할 수도 있다.

물론, 상기한 두 가지 판단 조건, 즉 S17 단계에서의 제2 SOC 편차(= SOC_avg - SOC_N)를 이용하는 'SOC_avg-SOC_N > σ'인 조건과, 허용 SOC 하한값(= SOC_avg - σ = SOC_lmt_lower)을 이용하는 'SOC_avg-σ> SOC_N'인 조건은 수학적으로 같은 의미를 가진다.

상기 S18 단계의 균등화 시, 제어기(20)는 판별된 문제의 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩의 SOC를 낮추는 방식으로 전체 배터리팩(11~14) 간 SOC 균등화를 도모하는데, 상기 나머지 배터리팩에 연결된 시즈히터(35~38)를 작동시켜 배터리팩을 방전시키며, 이러한 나머지 배터리팩의 방전을 위해 상기 제어기(20)가 상기 나머지 배터리팩에 연결된 시즈히터의 부하측 릴레이(31~34)를 작동시켜 해당 시즈히터를 작동시킨다.

위에서 판별된 문제의 배터리팩(저 SOC 배터리팩)을 제외한 나머지 배터리팩 모두를 각각의 시즈히터(35~38)를 이용하여 방전시킬 수 있으며, 모두가 아닌, 전체 배터리팩(11~14)의 SOC 평균값(SOC_avg)보다 큰 SOC 값을 가지는 배터리팩에 대해서만 선별적으로 시즈히터를 이용하여 방전시킬 수도 있다.

이러한 방전 전에, 제어기(20)는 상기 나머지 배터리팩의 SOC 값 및 전체 배터리팩의 SOC 평균값(SOC_avg)을 미리 저장해두고, 이와 더불어 상기 나머지 배터리팩의 SOC 값과 상기 SOC 평균값(SOC_avg)의 차이값을 미리 저장해둔다. 또한, 제어기(20)는 방전 전에 상기 방전 대상의 배터리팩에 대해서 방전량을 결정하고, 상기 결정된 방전량만큼 SOC를 변화시키는데, 여기서 배터리팩의 방전량은 방전 대상 배터리팩의 방전 전 SOC 값과 상기 SOC 평균값의 차이값의 1/n 값으로 결정한다. 여기서, n은 미리 정해지는 1보다 큰 값, 예를 들면 2가 될 수 있다.

또한, 배터리팩의 방전 동안, 제어기(20)는 방전 중인 상기 배터리팩에서 시즈히터(35~38)의 작동으로 소모되는 전류 값을 적산하고, 그 전류 적산값을 기초로 방전되는 배터리팩의 실시간 SOC 값을 산출한다. 또한, 제어기(20)는 상기 방전되고 있는 배터리팩에 대하여 방전 전의 SOC 값과 방전 동안 실시간 SOC 값 사이의 차이값을 실시간 SOC 변화량으로 산출한다.

또한, 제어기(20)는 방전 중인 배터리팩의 상기 실시간 SOC 변화량이, 방전 전 SOC 값과 상기 SOC 평균값의 차이값의 1/n 값(즉, 상기 결정된 방전량임)에 도달하면, 상기 방전 중인 배터리팩에 연결된 시즈히터(35~38)의 부하측 릴레이(31~34)를 다시 오프(off) 시켜, 시즈히터의 작동을 중지하고, 배터리팩의 방전을 종료한다(S19).

예로서, 전체 배터리팩(11~14) 4개의 SOC 평균값(SOC_avg)에서 SOC 값(SOC_N)을 뺀 제2 SOC 편차가 허용 오차(σ)보다 큰 저 SOC 배터리팩이 1개만 존재한다고 할 때, 상기 1개를 제외한 나머지 3개의 배터리팩에 대하여 시즈히터를 작동시켜 방전을 실시할 수 있다. 이때, 제어기(20)는 상기 결정된 각 배터리팩의 방전량만큼 방전을 실시한다.

본 발명에서, 상기 나머지 3개 배터리팩의 SOC 값은 저 SOC 상태인 상기 1개 배터리팩의 SOC 값보다는 높다. 하지만, 저 SOC 상태인 1개 배터리팩의 SOC를 올려 균등화를 도모하기 위해서는 비용이 추가로 필요한 능동 균등화 시스템(active balancing system)을 이용해야 하므로, 본 발명에서는 저 SOC 상태인 1개 배터리팩의 SOC는 유지하고, 상대적으로 SOC 값이 높은 상기 나머지 3개의 배터리팩에 대해 방전을 실시하여 전체 배터리팩들의 SOC를 최대한 균등화한다.

하지만, 상기 3개 배터리팩의 SOC 값을 모두 전체 배터리팩의 SOC 평균값과 일치시킨다면, 3개 배터리팩 전체의 방전량이 과도할 수 있다. 본 발명에서, 상기와 같이 시즈히터를 작동시켜 배터리팩을 방전시키는 것은, 시즈히터에서 발생한 열을 별도로 이용하지 않는 한, 전체 배터리팩의 균등화만을 위해 전기에너지의 손실을 감수하는 것이다. 따라서, 균등화만을 위한 배터리팩의 전류 소모 및 전기에너지의 손실을 적정 수준에서 제한할 필요가 있다.

이에 상기 나머지 3개 배터리팩의 방전량은, SOC 변화량을 기준으로, 상기 각 배터리팩의 방전 전 SOC 값과 상기 SOC 평균값의 차이값의 1/n 값으로 제한한다. 즉, 제어기(20)는 방전 중인 배터리팩의 실시간 SOC 변화량이, 해당 배터리팩의 방전 전 SOC 값과 상기 SOC 평균값의 차이값의 1/2 값에 도달하면, 부하측 릴레이를 다시 오프(off) 시켜 시즈히터의 작동을 중지하고, 배터리팩의 방전을 종료한다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 전기자동차의 시동 오프 상태 및 메인 릴레이 오프 상태에서 제어기가 전체 배터리팩의 평균 SOC 값과 각 배터리팩의 SOC 값을 이용하여 전체 배터리팩 중 SOC(용량) 균등화가 필요한 배터리팩의 존재 여부를 확인하고, 균등화가 필요한 배터리팩이 존재하는 경우 전체 배터리팩의 평균 SOC 값과 균등화가 필요한 배터리팩의 SOC 값을 기초로 필요한 방전량만큼 시즈히터를 작동시켜 일부 배터리팩을 방전시킴으로써 전체 배터리팩 간 SOC를 적절히 균등화할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

2 : DC 링크 회로
3 : (+) 파워 라인
4 : (-) 파워 라인
5 : 파워 릴레이 어셈블리(PRA)
6, 7 : 메인 릴레이
8 : 프리차지 릴레이
9 : 프리차지 저항
11 ~ 14 : 배터리팩
15 ~ 18 : 전압센서
20 : 제어기
31 ~ 34 : 부하측 릴레이
35 ~ 38 : 전기부하(시즈히터)

Claims

제어기에 의해, 미리 정해진 조건의 차량 상태에서 상태 검출기를 통해 얻어지는 배터리팩 상태 정보로부터 배터리팩들의 SOC(State of Charge) 정보가 취득되는 단계;
제어기에 의해, 상기 취득된 각 배터리팩의 SOC 값을 기초로 배터리팩들의 SOC 평균값이 결정되는 단계;
제어기에 의해, 상기 각 배터리팩의 SOC 값과 상기 결정된 배터리팩들의 SOC 평균값을 기초로, 전체 배터리팩 중에서 배터리팩들 간 SOC 균등화를 위해 방전이 필요한 배터리팩이 결정되는 단계; 및
제어기에 의해, 상기 결정된 방전이 필요한 배터리팩에 연결된 전기부하가 작동되도록 제어되어, 상기 전기부하의 작동으로 해당 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계를 포함하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 미리 정해진 조건의 차량 상태는 차량 시동 오프 상태 및 메인 릴레이 오프 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리팩들의 SOC(State of Charge) 정보가 취득되는 단계에서,
상기 상태 검출기는 각 배터리팩에 연결된 전압 센서를 포함하고,
상기 제어기는 상기 전압 센서에 의해 검출된 배터리팩의 전압 값으로부터 전압 값에 상응하는 배터리팩의 SOC 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 방전이 필요한 배터리팩이 결정되는 단계는,
상기 제어기에 의해, 상기 각 배터리팩의 SOC 값에서 상기 배터리팩들의 SOC 평균값을 뺀 값인 각 배터리팩의 제1 SOC 편차가 결정되는 단계;
상기 제어기에 의해, 상기 결정된 각 배터리팩의 제1 SOC 편차와 미리 정해진 허용 오차가 비교되는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 전체 배터리팩 중에 상기 제1 SOC 편차가 상기 허용 오차보다 큰 배터리팩이, 상기 방전이 필요한 배터리팩으로 결정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계에서, 상기 제어기는,
상기 전기부하를 작동시켜 배터리팩을 방전시키는 동안 방전되는 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하고,
상기 방전 동안 결정되는 실시간 SOC 값에서 상기 방전 전 결정된 배터리팩들의 SOC 평균값을 뺀 값인 제1 SOC 편차가 상기 허용 오차 이내가 되면, 상기 전기부하의 작동을 중지하여 배터리팩의 방전을 종료하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제어기는,
전압센서에 의해 검출된 방전 중인 배터리팩의 전압 값과 상기 방전 중인 배터리팩에 연결된 전기부하의 저항값을 이용하여 배터리팩의 방전 동안 상기 전기부하의 작동으로 소모되는 전류 값을 추정한 후, 상기 추정된 전류 값을 적산한 전류 적산값과 상기 방전 전 SOC 값을 기초로 방전 중인 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 방전이 필요한 배터리팩이 결정되는 단계는,
상기 제어기에 의해, 상기 배터리팩들의 SOC 평균값에서 미리 정해진 허용 오차를 더한 값인 허용 SOC 상한값이 결정되는 단계;
상기 제어기에 의해, 상기 각 배터리팩의 SOC 값과 상기 결정된 허용 SOC 상한값이 비교되는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 전체 배터리팩 중에 상기 SOC 값이 상기 허용 SOC 상한값보다 큰 배터리팩이, 상기 방전이 필요한 배터리팩으로 결정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계에서, 상기 제어기는,
상기 전기부하를 작동시켜 배터리팩을 방전시키는 동안 방전되는 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하고,
상기 방전 동안 결정되는 실시간 SOC 값에서 상기 방전 전 결정된 배터리팩들의 SOC 평균값을 뺀 값인 제1 SOC 편차가 상기 허용 오차 이내가 되면, 상기 전기부하의 작동을 중지하여 배터리팩의 방전을 종료하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제어기는,
전압센서에 의해 검출된 방전 중인 배터리팩의 전압 값과 상기 방전 중인 배터리팩에 연결된 전기부하의 저항값을 이용하여 배터리팩의 방전 동안 상기 전기부하의 작동으로 소모되는 전류 값을 추정한 후, 상기 추정된 전류 값을 적산한 전류 적산값과 상기 방전 전 SOC 값을 기초로 방전 중인 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 방전이 필요한 배터리팩이 결정되는 단계는,
상기 제어기에 의해, 상기 배터리팩들의 SOC 평균값에서 상기 각 배터리팩의 SOC 값을 뺀 값인 각 배터리팩의 제2 SOC 편차가 결정되는 단계;
상기 제어기에 의해, 상기 결정된 각 배터리팩의 제2 SOC 편차와 미리 정해진 허용 오차가 비교되는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 전체 배터리팩 중에 상기 제2 SOC 편차가 상기 허용 오차보다 큰 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩이, 상기 방전이 필요한 배터리팩으로 결정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계에서, 상기 제어기는,
상기 나머지 배터리팩의 방전 전 SOC 값과 상기 방전 전 결정된 배터리팩들의 SOC 값의 차이값의 1/n(여기서, n은 미리 정해지는 1보다 큰 값) 값으로 상기 나머지 배터리팩의 방전량을 결정하고,
상기 전기부하를 작동시켜 상기 나머지 배터리팩을 방전시키는 동안 방전되는 각 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하며,
상기 방전 동안 결정되는 실시간 SOC 값이 상기 방전량에 도달하면 상기 전기부하의 작동을 중지하여 배터리팩의 방전을 종료하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제어기는,
전압센서에 의해 검출된 방전 중인 배터리팩의 전압 값과 상기 방전 중인 배터리팩에 연결된 전기부하의 저항값을 이용하여 배터리팩의 방전 동안 상기 전기부하의 작동으로 소모되는 전류 값을 추정한 후, 상기 추정된 전류 값을 적산한 전류 적산값과 상기 방전 전 SOC 값을 기초로 방전 중인 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 방전이 필요한 배터리팩이 결정되는 단계는,
상기 제어기에 의해, 상기 배터리팩들의 SOC 평균값에서 미리 정해진 허용 오차를 뺀 값인 허용 SOC 하한값이 결정되는 단계;
상기 제어기에 의해, 상기 각 배터리팩의 SOC 값과 상기 결정된 허용 SOC 하한값이 비교되는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 전체 배터리팩 중에 상기 SOC 값이 상기 허용 SOC 하한값보다 작은 배터리팩을 제외한 나머지 배터리팩이, 상기 방전이 필요한 배터리팩으로 결정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계에서, 상기 제어기는,
상기 나머지 배터리팩의 방전 전 SOC 값과 상기 방전 전 결정된 배터리팩들의 SOC 값의 차이값의 1/n(여기서, n은 미리 정해지는 1보다 큰 값) 값으로 상기 나머지 배터리팩의 방전량을 결정하고,
상기 전기부하를 작동시켜 상기 나머지 배터리팩을 방전시키는 동안 방전되는 각 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하며,
상기 방전 동안 결정되는 실시간 SOC 값이 상기 방전량에 도달하면 상기 전기부하의 작동을 중지하여 배터리팩의 방전을 종료하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 제어기는,
전압센서에 의해 검출된 방전 중인 배터리팩의 전압 값과 상기 방전 중인 배터리팩에 연결된 전기부하의 저항값을 이용하여 배터리팩의 방전 동안 상기 전기부하의 작동으로 소모되는 전류 값을 추정한 후, 상기 추정된 전류 값을 적산한 전류 적산값과 상기 방전 전 SOC 값을 기초로 방전 중인 배터리팩의 실시간 SOC 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 배터리팩의 방전이 이루어지는 단계에서, 상기 제어기는,
상기 결정된 방전이 필요한 배터리팩 중에서 상기 배터리팩들의 SOC 평균값보다 큰 SOC 값을 가지는 배터리팩에 대해서만 전기부하를 작동시켜 방전이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리팩 용량 균등화 방법.
청구항 1에 있어서
상기 전기부하는,
상기 배터리팩의 온도 제어를 위한 냉각수를 가열하도록 구비되고, 배터리팩의 전기에너지를 소모하도록 각 배터리팩에 연결되며, 상기 제어기에 의해 온(on)/오프(off) 작동이 제어되는 배터리팩별 시즈히터인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 용량 균등화 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 제어기는,
상기 각 배터리팩과 시즈히터 사이의 전기회로에 설치된 부하측 릴레이를 온(on)/오프(off) 제어함으로써 상기 배터리팩별 시즈히터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 용량 균등화 방법.