KR102565355B1 - 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템은 차량 배터리의 현재 충전량(SOC: State of Charge), 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도 및 상기 배터리의 온도 정보 중 적어도 하나 이상의 정보에 기반하여, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 상기 배터리의 하한 전압을 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING BATTERY POWER OUTPUT FOR A ECO-FRIENDLY VEHICLE}
본 발명은 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 현재 충전량, 차량이 주행하는 도로의 경사도 및 배터리의 온도 정보에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압을 조절하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
친환경 차량에 있어서 배터리의 역할을 매우 중요하다. 특히 전기 자동차의 경우 차량의 동력 성능을 확보하기 위한 에너지원이 엔진이 아닌 배터리이기 때문에 배터리의 출력 특성 등이 차량의 주행 성능에 매우 중요한 영향을 주고 있다.
한편, 도 1은 배터리가 저 충전량(SOC)일 때 배터리의 전압이 급감하는 특성을 보여주는 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이 배터리의 특성상 저 충전량에서 배터리의 사용은 배터리 셀의 전압 편차에 의해 파워 디레이팅에 진입하는 셀 하한 전압에 도달하기 쉽고, 이 영역에서는 급격한 배터리의 파워 감소로 인하여 속도저하 및 울컥거림 등의 운전성의 이질감 등이 운전자에게 전해질 수 있다.
심지어, 배터리의 상술한 특성으로 인해 배터리 관리 시스템의 설계수준에 따라 배터리로 인한 차량 주행이 불가능하게 되는 경우도 발생할 수 있으며, 이와 같은 현상은 저온 환경이나 등판 경사로를 주행할 경우 더욱 심화된다는 문제가 있다.
KR 10-2015-0001982
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 배터리의 현재 충전량, 차량이 주행하는 도로의 경사도 및 배터리의 온도 정보에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압을 조절함으로써, 운전성의 이질감이 운전자에게 전달되는 것을 방지하며 동력 부족에 따른 차량 멈춤을 최대한 지연시켜줄 수 있는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템은 차량 배터리의 현재 충전량(SOC: State of Charge), 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도 및 상기 배터리의 온도 정보 중 적어도 하나 이상의 정보에 기반하여, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 상기 배터리의 하한 전압을 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
상기 차량이 주행하는 도로의 경사도를 포함한 지도 정보, 및 상기 배터리의 온도 영역을 구분하여 나누고, 상기 구분된 온도 영역과 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도에 대응하는 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값 정보가 저장된 저장부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는
상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이하이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리 하한 전압 값을 조절한 이후 상기 배터리의 전압이 사전 설정된 값 이상이 되면, 사전 설정된 속도로 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도를 조절할 수 있다.
상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 차량의 배터리 파워 제어 방법은, (1) 차량 배터리의 현재 충전량(SOC: State of Charge) 및 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계; 및 (2) 상기 측정된 배터리의 현재 충전량, 온도 및 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도의 정보 중 적어도 하나 이상의 정보에 기반하여 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 상기 배터리의 하한 전압을 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 단계 (1) 이전에,
상기 배터리의 온도 영역을 구분하고, 상기 구분된 온도 영역과 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도에 대응하는 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값 정보를 설정 및 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 단계 (2)에서는,
상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다.
상기 단계 (2)에서는,
상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이하이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다.
상기 단계 (2) 이후에,
상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리 하한 전압 값을 조절한 이후 상기 배터리의 전압이 사전 설정된 값 이상이 되면, 사전 설정된 속도로 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도를 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 배터리의 현재 충전량, 차량이 주행하는 도로의 경사도 및 배터리의 온도 정보에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압을 조절함으로써, 운전성의 이질감이 운전자에게 전달되는 것을 방지하며 동력 부족에 따른 차량 멈춤을 최대한 지연시켜줄 수 있다.
도 1은 배터리가 저 충전량(SOC)일 때 배터리의 전압이 급감하는 특성을 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 파워 제어 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 파워 제어 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템 및 방법에 대해 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 파워 제어 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 파워제어 시스템(10)은 제어부(100), 온도 센서(200) 및 저장부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 저장부(300)에는 차량이 주행하는 도로의 경사도를 포함한 지도 정보, 및 배터리의 온도 영역을 구분하여 나누고, 구분된 온도 영역과 차량이 주행하는 도로의 경사도에 대응하는 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 저장부(300)에는 추후 설명할 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리의 온도 영역을 0도 이상(1 영역), -5도 이상 0도 이하(2 영역), -10도 이하의(3 영역)으로 나누고, 각 온도 영역 및 차량이 주행하는 도로의 경사도에 대응하는 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값 정보가 저장되어 있을 수 있다.
한편, 제어부(100)는 차량 배터리의 현재 충전량(SOC: State of Charge), 차량이 주행하는 도로의 경사도 및 배터리의 온도정보 중 적어도 하나 이상의 정보에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압을 조절하는 역할을 한다. 본 발명에서의 제어부(100)는 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)일 수 있다.
제어부(100)에서는 차량 배터리의 현재 충전량을 검출하고, 온도 센서(200)를 통해 측정된 배터리의 온도 및 저장부(300)에 저장된 차량이 주행하는 도로의 경사도가 포함된 지도 정보에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압을 조절할 수 있다.
구체적으로, 제어부(100)는 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 온도 영역에 따른 저장부(300)에 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다. 여기서, 실시예에 따라 사전 설정된 충전량은 20%일 수 있고, 사전 설정된 경사도는 6도일 수 있다.
아울러, 제어부(100)는 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이하이면, 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 온도 영역에 따른 저장부(300)에 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다.
더 나아가, 제어부(100)는 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리 하한 전압 값을 조절한 이후 배터리의 전압이 사전 설정된 값 이상이 되면, 사전 설정된 속도로 배터리 파워의 디레이팅 속도를 조절할 수 있다. 여기서, 배터리의 전압이 사전 설정된 값 이상이 된다는 것은 배터리의 파워가 회복되었다는 것을 의미할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 상술한 구성에 기반하여 차량의 배터리 파워를 제어하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 친환경 차량의 배터리 파워 제어 방법은 (1) 차량 배터리의 현재 충전량(SOC: State of Charge) 및 배터리의 온도를 측정하는 단계 및 (2) 측정된 배터리의 현재 충전량, 온도 및 차량이 주행하는 도로의 경사도의 정보 중 적어도 하나 이상의 정보에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 아울러, 단계 (1) 이전에 배터리의 온도 영역을 구분하고, 구분된 온도 영역과 차량이 주행하는 도로의 경사도에 대응하는 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값 정보를 설정 및 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 단계 (2)에서는, 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다.
도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 실시예에 따라, 배터리의 현재 충전량이 20% 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 6도 이상이며, 측정된 배터리의 온도가 0도 이상인 경우, 단계 (2)에서 제어부(300)는 배터리 파워의 디레이팅 속도를 5KW/0.1초로 조절하고, 배터리의 하한 전압을 2.5V로 조절할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 배터리의 현재 충전량이 20% 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 6도 이상이며, 측정된 배터리의 온도가 -5도 이상 0도 이하인 경우, 단계 (2)에서 제어부(300)는 배터리 파워의 디레이팅 속도를 3KW/0.1초로 조절하고, 배터리의 하한 전압을 2V 내지2.5V로 조절할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 배터리의 현재 충전량이 20% 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 6도 이상이며, 측정된 배터리의 온도가 -10도 이하인 경우, 단계 (2)에서 제어부(300)는 배터리 파워의 디레이팅 속도를 1KW/0.1초로 조절하고, 배터리의 하한 전압을 1V 내지 2V로 조절할 수 있다.
한편, 단계 (2)에서는, 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이하이면, 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 온도 영역에 따른 저장부(300)에 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절할 수 있다.
도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 실시예에 따라, 배터리의 현재 충전량이 20% 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 6도 이하이며, 측정된 배터리의 온도가 0도 이상인 경우, 단계 (2)에서 제어부(300)는 배터리 파워의 디레이팅 속도를 5KW/0.1초로 조절하고, 배터리의 하한 전압을 2.5V로 조절할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 배터리의 현재 충전량이 20% 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 6도 이하이며, 측정된 배터리의 온도가 -5도 이상 0도 이하인 경우, 단계 (2)에서 제어부(300)는 배터리 파워의 디레이팅 속도를 3KW/0.1초로 조절하고, 배터리의 하한 전압을 2V 내지2.5V로 조절할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 배터리의 현재 충전량이 20% 이하이고, 차량이 주행하는 도로의 경사도가 6도 이하이며, 측정된 배터리의 온도가 -10도 이하인 경우, 단계 (2)에서 제어부(300)는 배터리 파워의 디레이팅 속도를 1KW/0.1초로 조절하고, 배터리의 하한 전압을 1.5V 내지 2V로 조절할 수 있다.
더 나아가, 단계 (2) 이후에 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리 하한 전압 값을 조절한 이후 배터리의 전압이 사전 설정된 값 이상이 되면, 사전 설정된 속도로 배터리 파워의 디레이팅 속도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 도 3을 참조하여 설명하면, 상술한 방식에 따라 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리 하한 전압 값을 조절한 이후 배터리의 전압이 3.12V 이상이 되면, 제어부(300)에서 배터리의 파워 디레이팅 속도를 0.3KW/0.1초로 조절할 수 있다. 여기서 사전 설정된 값인 3.12V는 일실시예에 따른 전압 값으로 배터리의 종류 및 사양에 따라 사전 설정된 기준 값을 변경될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 본 발명은 배터리의 현재 충전량, 차량이 주행하는 도로의 경사도 및 배터리의 온도 정보에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압을 조절함으로써, 운전성의 이질감이 운전자에게 전달되는 것을 방지하며 동력 부족에 따른 차량 멈춤을 최대한 지연시켜줄 수 있다.
10: 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템
100: 제어부 200: 온도 센서
300: 저장부

Claims (10)

  1. 차량 배터리의 현재 충전량(SOC: State of Charge) 및 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도에 기반하여, 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 상기 배터리의 하한 전압을 조절하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하일 경우 상기 배터리의 하한 전압을 조절하되, 상기 배터리의 하한 전압이 상기 경사도가 사전 설정된 경사도 미만인 경우에 비해 상기 경사도가 상기 사전 설정된 경사도 이상인 경우에 더 낮아지도록 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
    상기 차량이 주행하는 도로의 경사도를 포함한 지도 정보, 및 상기 배터리의 온도 영역을 구분하여 나누고, 상기 구분된 온도 영역과 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도에 대응하는 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값 정보가 저장된 저장부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 배터리의 온도를 더 고려하여 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 상기 배터리의 하한 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는
    상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이하이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리 하한 전압 값을 조절한 이후 상기 배터리의 전압이 사전 설정된 값 이상이 되면, 사전 설정된 속도로 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 시스템.
  6. (1) 차량 배터리의 현재 충전량(SOC: State of Charge)를 측정하는 단계; 및
    (2) 상기 측정된 배터리의 현재 충전량 및 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도에 기반하여 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 상기 배터리의 하한 전압을 조절하는 단계;를 포함하되,
    상기 단계 (2)에서는,
    상기 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하일 경우 상기 배터리의 하한 전압을 조절하되, 상기 배터리의 하한 전압이 상기 경사도가 사전 설정된 경사도 미만인 경우에 비해 상기 경사도가 사전 설정된 경사도 이상인 경우에 더 낮아지도록 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 단계 (1) 이전에, 상기 배터리의 온도 영역을 구분하고, 상기 구분된 온도 영역과 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도에 대응하는 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값 정보를 설정 및 저장하는 단계; 및
    상기 단계 (2) 이전에, 상기 배터리의 온도를 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 단계 (2)에서는,
    상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이상이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 단계 (2)에서는,
    상기 차량의 배터리의 현재 충전량이 사전 설정된 값 이하이고, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도가 사전 설정된 경사도 이하이면, 상기 측정된 배터리의 현재 온도가 포함되는 온도 영역을 판단하고, 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값을 상기 온도 영역에 따른 기 저장된 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리의 하한 전압 값으로 조절하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 단계 (2) 이후에,
    상기 배터리 파워의 디레이팅 속도 및 배터리 하한 전압 값을 조절한 이후 상기 배터리의 전압이 사전 설정된 값 이상이 되면, 사전 설정된 속도로 상기 배터리 파워의 디레이팅 속도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 배터리 파워 제어 방법.

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