KR101500128B1

KR101500128B1 - 고전압 배터리의 열화 검출 방법

Info

Publication number: KR101500128B1
Application number: KR1020130100059A
Authority: KR
Inventors: 김우성
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-03-06
Also published as: KR20150022345A; CN104422892A; US9846202B2; US20150057957A1; CN104422892B

Abstract

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 고전압 배터리의 완속 충전시 충전기에서 배터리를 충전하기 위해 내보내는 출력에 대한 배터리 충전 전압을 이용하여 충전시 배터리에 인가되는 평균전류를 산출함으로써 기존에 센서에 의해 오차가 반영된(발생한) 전류측정값을 사용할 때보다 정확한 전류값을 사용하여 배터리의 열화 및 열화도를 보다 정확하게 검출할 수 있는 고전압 배터리의 열화 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명은, (a) 완속충전기의 입력 전압(Vin)과 입력 전류(Iin) 및 외부 온도에 대한 정보를 획득하는 과정; (b) 상기 입력 전압(Vin)과 입력 전류(Iin)를 이용하여 산출한 입력 전력(Pin)을 기반으로 배터리 충전에 사용되는 출력 전력(Pout)을 계산하는 과정; (c) 상기 출력 전력(Pout)과 배터리 충전전압(Vbatt)을 기반으로 충전 평균 전류(Icorr)를 계산하는 과정; (d) 상기 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법을 제공한다.

Description

고전압 배터리의 열화 검출 방법 {DEGRADATION ESTIMATION METHOD FOR HIGH VOLTAGE BATTERY}

본 발명은 전기자동차나 플러그인 하이브리드 자동차 등에 탑재된 고전압 배터리의 열화를 정확하게 검출하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차(EV: ELECTRIC VEHICLE)나 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV: PLUG-IN HYBRID ELCTRIC VEHICLE) 등에는 차량의 구동력으로 제공할 전기에너지를 저장하기 위해 고전압 배터리가 탑재되어 있다.

상기 고전압 배터리는 그 특성상 지속적으로 사용되는 경우 용량이 감소되는 열화 현상이 발생하게 되며, 열화가 진행되면 SOC(STATE OF CHARGE)의 정확도가 저하되어 동일한 SOC 대비 주행가능거리 감소, 가속을 위한 출력의 저하 등과 같은 현상이 나타나게 된다.

따라서 상기와 같은 배터리 열화를 제대로 검출하지 못하면 원인을 알 수 없는 상태의 고객 불만이 제기될 우려가 있다.

이에 기존에는 EV 및 PHEV의 완속 충전 중 배터리 전압 특성 및 SOC와의 관계를 활용하여 배터리의 열화 여부를 판정하고자 하였으며, 구체적으로는 차량에 탑재된 고전압 배터리의 완속 충전중 일정한 전압 변화에 대한 충전용량의 변화율을 구하여, 이를 동일한 사양의 고전압 배터리의 열화도에 따른 완속 충전 중의 일정한 전압 변화에 대한 충전용량의 변화율로 이루어진 데이터와 비교함으로써 해당 열화도를 검출하고자 하였다.

기존에는 상기와 같이 일정 전압 구간에서 충전용량의 변화를 이용하여 열화도를 검출함에 있어 충전용량의 변화를 측정하기 위해 전류 센싱값을 적산하게 되는데, 이때 충전 전류 센싱값을 사용함에 의해 전류 센서의 측정 오차가 반영되어 최종 열화도 연산 결과에 영향을 미칠 우려가 있으며, 따라서 전류센서로 측정된 전류값의 오차를 최소화하기 위한 방법이 필요하게 된다.

즉, 기존에 고전압 배터리의 열화 검출을 위해 사용되는 전류값은 센서로 측정한 값을 사용하기 때문에 전류센서의 오차가 열화도 오차에 그대로 반영되어 센서 오차가 큰 경우 연산된 열화도 역시 큰 오차를 갖게 된다.

고전압 배터리의 완속 충전은 외부 전력으로부터 완속충전기가 전원을 입력받아 차량의 배터리로의 충전을 수행하므로 입력 전원의 사양(출력 사양)에 따라 충전 전류가 상이할 수 있어, 기존에는 일정 전원의 사양인 경우에만 열화 검출이 가능한 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 고전압 배터리의 완속 충전시 충전기에서 배터리를 충전하기 위해 내보내는 출력에 대한 배터리 충전 전압을 이용하여 충전시 배터리에 인가되는 평균전류를 산출함으로써 기존에 센서에 의해 오차가 반영된(발생한) 전류측정값을 사용할 때보다 정확한 전류값을 사용하여 배터리의 열화 및 열화도를 보다 정확하게 검출할 수 있는 고전압 배터리의 열화 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, (a) 완속충전기의 입력 전압(Vin)과 입력 전류(Iin) 및 외부 온도에 대한 정보를 획득하는 과정; (b) 상기 입력 전압(Vin)과 입력 전류(Iin)를 이용하여 산출한 입력 전력(Pin)을 기반으로 배터리 충전에 사용되는 출력 전력(Pout)을 계산하는 과정; (c) 상기 출력 전력(Pout)과 배터리 충전전압(Vbatt)을 기반으로 충전 평균 전류(Icorr)를 계산하는 과정; (d) 상기 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 (b)과정은, 완속충전기의 외부 온도에 대한 효율을획득하는 과정; 상기 효율과 입력 전력(Pin)을 승산하여 출력 전력(Pout)을 계산하는 과정;을 포함하며, 이때 상기 완속충전기의 외부 온도에 대한 효율은 외부 온도를 입력으로 하고 완속충전기의 효율을 출력으로 하는 테이블로부터 호출하여 획득하게 된다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 (c)과정에서는, '[ 출력 전력(Pout) / 배터리 충전전압(Vbatt)] × 완속충전기의 효율'을 통해 충전 평균 전류(Icorr)를 계산한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 (d)과정은, 상기 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 과정; 상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;을 포함하며, 상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 과정에서는 배터리의 최초 충전 시와 동일한 전압 구간에 대해 충전 평균 전류(Icorr) 값을 적산하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하고, 상기 배터리 열화도를 산출하는 과정에서는 `100 - [ {현재 충전용량(Ah_aged)/초기 충전용량(Ah_initial)} X 100 ]’을 통해 배터리 열화도를 산출한다.

아울러 본 발명에 있어서, 상기 (a)과정의 정보는 완속 충전 중 배터리 충전전압(Vbatt)이 임의로 선택한 전압 영역에 진입한 상태에서 획득한다.

또한 본 발명은, (a) 완속충전기의 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)에 대한 정보를 획득하는 과정; (b) 상기 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)를 이용하여 완속충전기의 출력 전력(Pout)을 계산하는 과정; (c) 상기 계산한 출력 전력(Pout)에 대한 충전 평균 전류(Icorr)를 획득하는 과정; (d) 상기 획득한 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법도 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 (c)과정에서는 사전 구성한 맵으로부터 출력 전력(Pout)에 대한 충전 평균 전류(Icorr)를 호출하여 획득하게 되며, 상기 맵은 출력 전력(Pout)을 입력으로 하고 충전 평균 전류(Icorr)를 출력으로 하여 구성된다.

예를 들면, 상기 맵은 열화가 진행된 서로 다른 고전압 배터리의 완속 충전 시험을 통해 획득한 배터리 충전전압(Vbatt) 및 완속충전기의 출력 전력(Pout)과 효율을 이용하여 충전 평균 전류(Icorr)를 산출하고 이 충전 평균 전류(Icorr)를 상기 출력 전력(Pout)에 대한 출력으로서 호출할 수 있게 구성된다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 (d)과정은, 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 과정; 상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;을 포함한다.

본 발명에 따른 고전압 배터리의 열화 검출 방법은 다음과 이점이 있다.

1. 전류 센서에 의해 센싱된 전류값을 보정한 충전 평균 전류(Icorr)를 이용하여 정확한 충전용량을 산출할 수 있어 기존 대비 정밀한 전류센서를 사용하지 않더라도 정확한 충전용량을 통해 정밀도 높은 열화 검출이 가능하며, 이와 더불어 제어기의 원가 절감도 가능하게 된다.

2. 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화를 검출하므로 충전 전원(입력 전원)의 사양에 관계없이 열화도 검출이 가능하다.

3. EV/PHEV 등에 탑재된 고전압 배터리의 열화를 보다 정확하게 예측하여, 실질적인 SOC의 정확도를 향상시키고 차량의 안정된 운행상태를 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 배터리의 열화 검출 방법을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 배터리의 열화 검출 방법을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 고전압 배터리의 열화 검출을 위한 완속 충전시 나타나게 되는 전압 및 전류 등의 특성을 나타낸 도면
도 4는 고전압 배터리의 열화 정도에 따른 충전 전압 커브를 나타낸 도면

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은 전기자동차(EV)나 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 등에 탑재된 고전압 배터리(고전압 리튬 배터리)의 열화를 검출하는 방법에 관한 것으로, 완속 충전시 전류센서를 이용한 측정전류의 정확성을 향상시킨 보정된 충전전류 즉, 충전 평균 전류를 기반으로 하여 고전압 배터리의 열화를 검출함으로써 배터리 셀의 열화 검출성능을 증대하는데 특징이 있다.

이에 본 발명에서는 EV 및 PHEV용 고전압 배터리의 열화를 검출함에 있어, 완속 충전시 배터리 충전 전압을 이용하여 배터리에 인가되는 충전 평균 전류를 산출하고 이 충전 평균 전류를 기반으로 배터리 열화를 검출한다.

다시 말해, 본 발명에 따른 고전압 배터리의 열화 검출 방법은, 외부의 전원으로부터 입력 전력을 공급받아 완속 충전을 수행하는 전기자동차 등과 같은 자동차 시스템에서, 차량 내에 탑재된 완속충전기가 외부 전원을 공급받아 고전압 배터리를 충전시킬 때 센서로 측정한 배터리 충전전류를 배터리 충전전압을 기반으로 보정하여 측정 평균 전류를 산출하고, 산출한 측정 평균 전류를 기반으로 현재 충전용량을 산출하여 배터리 열화를 검출하게 된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고전압 배터리의 열화 검출 방법은, 충전 전류(센서로 측정한 배터리 전류값)를 보정하여 충전 평균 전류(Icorr)를 산출하기 위해, 완속충전기의 외부로부터 공급받는 입력전류(Iin)와 입력전압(Vin) 및 충전기 환경 온도(외부 온도)에 대한 정보를 인지하는 정보감지단계와, 상기 정보를 차량 내에 탑재된 배터리관리시스템(BMS: Battery Management System)에 송신하는 정보송신단계와, 상기 배터리관리시스템이 전달받은 정보를 이용하여 배터리 충전에 사용되는 출력 전력(Pout)을 계산하는 전력계산단계와, 상기 배터리관리시스템이 계산한 출력 전력(Pout)을 이용하여 충전 평균 전류를 연산하는 평균전류연산단계를 포함한다.

완속충전기의 환경 온도 등에 대한 정보를 인지하기 전에, 먼저 완속 충전 중 배터리 충전전압이 열화 검출을 위해 임의로 선택한 전압 영역에 진입하였는지 여부를 판단한다.

본 발명에서는 산출한 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화를 검출하므로 열화 검출을 위한 전압 영역을 임의로 결정할 수 있다.

참고로, 도 3에 보이듯이, 전기자동차 및 플러그인 하이브리드 차량에 탑재된 고전압 배터리는 완속 충전이 진행됨에 따라(충전 시간이 경과함에 따라) 충전 전압은 점차 높아지게 되고 충전 전류는 점차 감소하게 되며, 충전 전력은 일정한 값을 유지하게 된다.

상기 판단 결과, 완속 충전시 배터리 충전전압이 열화 검출용 전압 영역에 진입한 것으로 판단되면, 다시 말해 완속 충전 중 배터리 충전전압이 열화 검출용 전압 영역에 진입한 상태에서, 완속충전기의 입력전류(Iin)와 입력전압(Vin) 및 외부온도 등을 측정하여 정보를 수집하는 과정을 수행한다.

이때 측정한 상기 외부온도는 사전 구성한 테이블로부터 완속충전기의 효율을 호출할 때 사용하게 되며, 상기 테이블에 대한 설명은 후술하기로 한다.

상기 정보감지단계에서는 차량 내에 탑재된 완속충전기가 외부 전원을 공급받을 때 외부로부터 공급받는 입력전류(Iin)와 입력전압(Vin)을 센서를 통해 측정하여 인지하게 되고, 차량 내 탑재된 온도센서를 이용하여 완속충전기의 외부 온도를 측정하여 인지하게 된다.

즉, 상기 완속충전기에 연결된 센서들은 외부 전원으로부터 공급받는 입력전압(Vin)과 입력전류(Iin)에 해당하는 정보와, 완속충전기의 외부 온도에 해당하는 정보를 제공한다.

상기 정보송신단계에서는 상기 정보감지단계에서 감지한 입력전류(Iin)와 입력전압(Vin) 및 완속충전기의 외부 온도에 대한 정보를 배터리관리시스템에 제공하게 된다.

상기 전력계산단계 즉, 배터리 충전에 사용되는 출력 전력(Pout)을 계산하는 단계는, 상기 입력전류(Iin)와 입력전압(Vin)을 승산하여 완속충전기에 입력되는 전원(입력 전력, Pin)을 계산하는 입력전력계산단계와, 상기 입력전력계산단계에서 계산한 입력 전력(Pin)과 완속충전기의 환경온도에 따른 효율(표 1 참조)을 승산하여 완속충전기가 배터리 충전에 사용하는 출력 전력(Pout)을 산출하는 출력전력계산단계를 포함한다.

상기 입력전력계산단계에서는 완속충전기에 연결된 센서들이 제공하는 입력전압(Vin)과 입력전류(Iin)의 값을 이용하여 입력 전력(Pin)을 연산하게 된다.

상기 출력전력계산단계에서 이용하는 완속충전기의 환경온도에 따른 효율은, 완속충전기의 환경온도와 효율 간에 관계를 맵핑하여 사전 구성한 테이블로부터 선택된 값을 이용하게 된다.

예를 들면, 상기 테이블은 완속충전기의 온도별 출력 특성에 대해 다양한 환경온도 조건에서 각 고전압 배터리의 완속 충전을 수행하여 완속충전기의 효율을 산출하고 환경온도별로 평균화하여 맵핑함에 의해 구성될 수 있으며, 일 예로 아래 표 1과 같은 테이블로 구성될 수 있다.

이에 완속충전기의 환경온도에 따른 효율을 사전 구성한 테이블로부터 선택 및 호출하여 상기의 출력 전력(Pout)을 계산할 수 있게 된다.

예를 들면, 완속충전기의 환경온도가 20℃인 경우 충전효율 F%를 호출하게 되며, 호출한 충전효율 F%와 입력 전압(Pin)의 승산을 통해 출력 전력(Pout)을 계산할 수 있다.

여기서 상기 표 1의 A ~ J는 각각의 환경온도 조건에서 산출한 완속충전기의 효율 평균값이다.

그리고, 상기 평균전류연산단계 즉, 충전 평균 전류(Icorr)를 연산하는 단계에서는, 상기 계산된 출력 전력(Pout)을 배터리 충전전압(Vbatt)으로 나누어(제산하여) 완속충전기가 충전시킨 배터리의 충전전류(Ichar)의 평균값을 계산한 뒤, 계산된 상기 충전 전류값(Ichar)에서 차량 충전 중 사용되는 전장부하 소모분을 제거하여 실제 배터리에 충전되는 보정된 충전전류 즉, 충전 평균 전류(Icorr)를 연산한다.

상기 충전 평균 전류(Icorr)를 산출함에 있어, 배터리 충전전류값(Ichar)에서 배터리 충전 중 전장부하가 사용하는 전장부하 소모분을 제거하기 위해 앞서 출력 전력(Pout)의 산출시 이용한 효율 값을 사용한다.

즉, 충전 평균 전류(Icorr)는 아래 식과 같이 산출할 수 있게 된다.

충전 평균 전류(Icorr) = [ 출력 전력(Pout) / 배터리 충전전압(Vbatt)] × 완속충전기의 효율

그리고, 상기 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 하여 배터리의 열화 및 열화도 검출을 위한 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하고, 상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 기반으로 배터리 열화도를 산출할 수 있다.

배터리 열화도를 산출하기 위하여, 먼저 배터리 셀의 최초 충전 시 일정 전압 구간의 초기 충전용량(Ah_initial)을 측정하여 이를 기준값으로 하고, 최초 충전 이후 배터리 셀의 충전 시 동일 전압 구간(최초 충전시와 동일한 전압 구간)에 대해 상기 계산된 충전 평균 전류(Icorr) 값을 적산하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출한 뒤, 상기 초기 충전용량(Ah_initial)과 현재 충전용량(Ah_aged)의 비율을 이용하여 배터리 열화도를 연산할 수 있다.

구체적으로, 상기 배터리 열화도는 아래 식과 같이 산출할 수 있다.

배터리 열화도 (%) = 100 - [ {현재 충전용량(Ah_aged)/초기 충전용량(Ah_initial)} X 100 ]

상기와 같이 배터리 열화도를 산출함은 충전 시 배터리 전압 특성에 근거하며, 이는 도 4를 참조하여 확인할 수 있다. 도 4에 보이듯이, 배터리는 열화가 진행되더라도 충전 전압 커브는 거의 유사하게 움직이며, 단지 배터리의 충전용량만 감소하게 된다.

따라서 전술한 바와 같이, 일정 전압 구간에 대한 충전용량 변화 특성을 검출함으로써 배터리의 열화도를 계산할 수 있게 된다.

이와 같이 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리의 열화 검출을 위한 충전용량 및 배터리 열화도를 산출할 수 있으며, 상기 충전용량을 산출하고 배터리의 열화도를 계산 및 검출하는 과정은 임의로 선택하여 결정한 전압 영역에서 이루어지게 된다.

따라서 배터리 충전전압(Vbatt)이, 열화 검출용 전압 영역에 진입한 상태를 유지하고 있는지 여부를 판단하여, 상기 영역을 벗어난 경우에는 배터리 열화 검출 과정을 종료하고, 상기 영역을 벗어나지 않은 경우에는 다시 배터리 열화 검출을 위한 과정을 반복할 수 있다.

고전압 배터리의 완속 충전시 배터리에 인가되는 충전 평균 전류(Icorr)를 취득하는 방법으로는, 완속 충전 중 상기 방식으로 출력 전력(Pout)을 계산하고 이 출력 전력(Pout)을 이용하여 충전 평균 전류(Icorr)를 산출하는 방법 외에 다음과 같은 방법도 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 충전 평균 전류(Icorr)를 취득하기 위해, 완속충전기가 출력하는 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)를 승산하여 완속충전기의 출력 전력(Pout)을 산출한 뒤, 상기 산출한 출력 전력(Pout)과 배터리 충전전압(Vbatt) 간에 상관관계를 이용하여 충전 평균 전류(Icorr)를 취득할 수 있으며, 이 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화도를 산출할 수 있다.

구체적으로는, 외부 전원을 공급받는 완속충전기의 출력전류(Iout) 및 출력전압(Vout)에 대한 정보를 인지하는 정보감지단계와, 상기 정보를 차량 내에 탑재된 배터리관리시스템(BMS)에 송신하는 정보송신단계와, 상기 배터리관리시스템이 전달받은 정보를 이용하여 배터리 충전에 사용되는 출력 전력(Pout)을 계산하는 전력계산단계를 통해, 완속충전기의 출력 전력(Pout)을 산출하게 된다.

여기서 상기 완속충전기의 출력 전력(Pout)은 배터리의 최초 충전시 완속충전기가 충전에 사용하는 전력을 계산한 값이다.

상기 정보감지단계에서는 완속충전기가 배터리 충전을 위해 출력하는 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)에 대한 정보를 센서 등을 통해 측정하여 인지하게 된다.

그리고 상기 출력전력계산단계에서는 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)의 값을 이용하여, 다시 말해 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)를 승산하여, 출력 전력(Pout)을 계산하게 된다.

상기 출력 전력(Pout)과 배터리 충전전압(Vbatt) 간에 상관관계를 나타내는 전류값으로서 충전 평균 전류(Icorr)를 취득한다.

배터리의 열화도를 검출하기 위해 임의로 선택한 일정 전압 구간에서 완속 충전 시험을 통해 측정한 배터리 충전전압(Vbatt)과 상기 계산한 출력 전력(Pout)을 이용하여 산출한 충전 평균 전류(Icorr)를 상기 출력 전력(Pout)에 대한 맵(아래 표 2 참조)으로 사전 구성하고, 입력되는 출력 전력(Pout)에 대해(대응하는) 충전 평균 전류(Icorr)를 상기 맵으로부터 호출하여 취득할 수 있게 된다.

다시 말해, 상기 맵은 고전압 배터리의 완속 충전 시험을 통해 획득한 배터리 충전전압(Vbatt)과 상기 계산한 출력 전력(Pout) 및 충전 중 전장 부하 소모분을 감안하여 충전 평균 전류(Icorr)를 산출하고, 상기 산출한 충전 평균 전류(Icorr)를 각각의 출력 전력(Pout)에 대응하여 호출할 수 있게 구성된다.

이때 상기 맵을 구성하는 충전 평균 전류(Icorr)는 다음 식과 같이 산출할 수 있다.

충전 평균 전류(Icorr) = (Pout / Vbatt) × 완속충전기의 효율

따라서, 배터리 충전전압(Vbatt)이 배터리 열화 검출을 위해 임의로 선택한 전압 영역에 진입한 조건에서 출력 전력(Pout)을 계산하고, 계산한 상기 출력 전력(Pout)에 대한 충전 평균 전류(Icorr)를 사전 구성한 맵으로부터 호출하여 취득할 수 있게 된다.

상기 표 2에서 a ~ g는 임의로 선택한 일정 전압 구간에서 열화가 발생한 고전압 배터리의 완속 충전 시험을 통해 획득한 충전 평균 전류(Icorr)의 평균값이다.

상기 표 2와 같은 맵(혹은 테이블)은 사전에 각각 다른 상태로 열화된 고전압 배터리의 완속 충전시 임의로 선택한 일정 전압 영역에서 소정의 전압 변화에 대하여 고전압 배터리의 충전 평균 전류(Icorr)를 구한 뒤 테이블화함으로써 구성될 수 있다.

이러한 맵은 차량의 배터리관리시스템 내에 호출가능하게 저장될 수 있다.

상기 배터리관리시스템은 산출한 출력 전력(Pout)에 대하여 호출한 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 하여 배터리 열화도 검출을 위한 충전용량을 산출하고, 충전용량을 기반으로 배터리 열화도를 산출할 수 있다.

상기 충전용량 및 배터리 열화도는 앞서 설명한 바와 같이 계산할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 고전압 배터리의 열화 검출 방법은 EV 및 PHEV와 같이 완속 충전을 수행하는 자동차용 배터리의 내구/열화 상태의 판단시 정확성을 증가시켜 SOC 정확도를 향상시킬 수 있고, 이를 토대로 배터리 진단 전략의 설계가 가능하게 되며, 또한 종래 대비 저사양의 센서 이용시에도 정확한 열화 검출이 가능하여 전류 센서의 원가 절감을 가능하게 한다.

이상으로 본 발명에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 설명에 의해 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

Claims

삭제
(a) 완속충전기의 입력 전압(Vin)과 입력 전류(Iin) 및 외부 온도에 대한 정보를 획득하는 과정;
(b) 상기 입력 전압(Vin)과 입력 전류(Iin)를 이용하여 산출한 입력 전력(Pin)을 기반으로 배터리 충전에 사용되는 출력 전력(Pout)을 계산하는 과정;
(c) 상기 출력 전력(Pout)과 배터리 충전전압(Vbatt)을 기반으로 충전 평균 전류(Icorr)를 계산하는 과정;
(d) 상기 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;
을 포함하고,
상기 (b)과정은, 완속충전기의 외부 온도에 대한 효율을 획득하는 과정; 상기 효율과 입력 전력(Pin)을 승산하여 출력 전력(Pout)을 계산하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 완속충전기의 외부 온도에 대한 효율은 외부 온도를 입력으로 하고 완속충전기의 효율을 출력으로 하는 테이블로부터 호출하여 획득하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 (c)과정에서는, '[ 출력 전력(Pout) / 배터리 충전전압(Vbatt)] × 완속충전기의 효율'을 통해 충전 평균 전류(Icorr)를 계산하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 (d)과정은, 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 과정; 상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 과정에서는, 배터리의 최초 충전 시와 동일한 전압 구간에 대해 충전 평균 전류(Icorr) 값을 적산하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 배터리 열화도를 산출하는 과정에서는, `100 - [ {현재 충전용량(Ah_aged)/초기 충전용량(Ah_initial)} X 100 ]`을 통해 배터리 열화도를 산출하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 (a)과정의 정보는 완속 충전 중 배터리 충전전압(Vbatt)이 임의로 선택한 전압 영역에 진입한 상태에서 획득하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
삭제
(a) 완속충전기의 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)에 대한 정보를 획득하는 과정;
(b) 상기 출력전압(Vout)과 출력전류(Iout)를 이용하여 완속충전기의 출력 전력(Pout)을 계산하는 과정;
(c) 상기 계산한 출력 전력(Pout)에 대한 충전 평균 전류(Icorr)를 획득하는 과정;
(d) 상기 획득한 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;
을 포함하고,
상기 (c)과정에서는 사전 구성한 맵으로부터 출력 전력(Pout)에 대한 충전 평균 전류(Icorr)를 호출하여 획득하게 되며, 상기 맵은 출력 전력(Pout)을 입력으로 하고 충전 평균 전류(Icorr)를 출력으로 하여 구성된 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 (d)과정은, 충전 평균 전류(Icorr)를 기반으로 하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 과정; 상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 기반으로 배터리 열화도를 산출하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 과정에서는, 배터리의 최초 충전 시와 동일한 전압 구간에 대해 충전 평균 전류(Icorr) 값을 적산하여 현재 충전용량(Ah_aged)을 산출하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 배터리 열화도를 산출하는 과정에서는, `100 - [ {현재 충전용량(Ah_aged)/초기 충전용량(Ah_initial)} X 100 ]`을 통해 배터리 열화도를 산출하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 (a)과정의 정보는 완속 충전 중 배터리 충전전압(Vbatt)이 임의로 선택한 전압 영역에 진입한 상태에서 획득하는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 열화 검출 방법.