KR19980020078A - 전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법 - Google Patents

전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용가능한 축전지의 잔존용량을 축전지의 내부저항과 온도를 고려하여 보다 정확한 축전지의 잔존용량을 산출할 수 있도록 한 자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명은 파워스위치에 의한 작동시그널의 유무를 판단하는 제1단계(110)와, 모든 입력 정보를 초기화하고 샘플링 시간을 설정하는 제2단계(120)와, 일정한 온도에서 축전지가 발할수 있는 총에너지(WhTOTAL)를 산출하는 제3단계(130)와, 샘플링시간 동안 축전지 외부단자의 전압과 전류를 검출하는 제4단계(140)와, 상기 제4단계(140)에서 검출된 전류와 전압으로 사용된에너지(WhUSED)를 산출하는 제5단계(150)와, 축전지의 내부저항에 의해 손실되는 손실에너지(WhLOSS)를 산출하는 제6단계(160)와, 샘플링시간이 경과되었는가 비교하여 경과하지 않았을 경우 제4단계(140)로 리턴실행되는 제7단계(170)와, 상기의 산출에 의해 최종적인 축전지의 잔존용량(SOC)을 산출하고 2단계로 리턴 실행되는 제8단계(180)로 이루어짐을 특징으로한다.

Description

전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법
본 발명은 전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용가능한 축전지의 잔존용량을 축전지의 내부저항과 온도를 고려하여 보다 정확한 축전지의 잔존용량을 산출할 수 있도록 한 자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법에 관한 것이다.
전기자동차에 관하여는 엔진을 탑재한 자동차에 의한 공해문제를 해결하기 위하여 근래에 많은 연구가 행해져서 급속한 발전이 이루어지고 있으며, 일반적으로 도1에 도시한 바와 같이 일반전원(10)으로부터 충전기(20)를 통해 충전된 축전지(30)를 동력원으로 하고, 이 축전지(30)의 전력으로 각 제어장치(40)를 통해 전동기(50)의 구동을 제어하여 발생된 구동력으로 휠(12)을 회전시킴으로써, 차량이 주행을 행할 수 있는 구조를 가진다.
특히, 동력원으로 쓰이는 상기 축전지(30)는 에너지밀도와 출력밀도가 높아야하고, 수명이 길고 가벼워야함은 물론 충전시간이 짧고 충방전시의 전력손실이 작아야 한다는 특성조건이 요구된다.
이러한 요건을 최대한 충족시키기 위해 연구되고 있는 것으로는 상온에서의 용이한 화학반응과 신뢰도가 높은 장점을 살릴 수 있는 납축전지, 출력밀도가 높고 충전시간이 짧으며 수명이 긴 장점을 살릴 수 있는 알칼리축전지, 상온에서의 화학반응과 산소-수소의 공급으로 전력을 얻을 수 있는 연료축전지, 에너지밀도가 크고 충전시간이 짧은 장점을 살릴 수 있는 금속-공기 축전지 등이 있다.
한편, 전기자동차의 동력원은 동력원의 하이브릿방식에 따라 엔진-축전지 하이브릿방식과, 축전지-축전지 하이브릿방식으로 분류되는데, 상기 엔진-축전지 하이브릿방식의 동력원은 차량에 엔진과 축전지를 함께 탑재하여 엔진 및 축전지가 상호 보완적으로 작용할 수 있도록 하며, 축전지-축전지 하이브릿방식의 동력원은 에너지밀도가 큰 성능특성을 갖는 축전지와 파워밀도가 큰 성능특성을 갖는 축전지를 병용하여 상호간에 보완작용이 이루어질 수 있도록 한다.
그리고, 상기한 바와 같은 동력원에 의해 구동되는 전기자동차는 동력원의 특성상 축전지(30)의 잔존용량을 수시로 체크할 수 있어야만 하는데, 축전지(30)의 잔존용량을 운전자가 인지할 수 있도록 하기 위한 방법으로 대한민국 특허공개공보 제94-11248호에 전기자동차용 배터리 잔량검출방법 및 장치가 개시되어 있다.
특히, 상기한 전기자동차용 배터리 잔량검출방법 및 장치는 충전시에 축전지(30)의 충전전류치를 검출하고, 아울러 축전지(30)의 잔존용량으로부터 예측되는 예측 방전전압치를 구하고, 이러한 전류치와 전압치에 따라 축전지(30)의 잔존용량을 검출하여 표시하며, 방전시에 축전지(30)으로부터 방전되는 전력의 방전전압치와 방전전류치을 연산 검출하고, 이러한 방전전압치와 방전전류치에 따라 소비전력량을 축전지(30)의 잔존용량으로 감산하여 축전지(30)의 최종 잔존용량으로 검출하여 표시하도록 하는 방법 및 장치를 제공하고 있다.
그런데, 상기한 바와 같은 종래 축전지의 잔존용량 산출방법은 축전지의 전압과 전류를 동시에 고려하고 있지 않을 뿐만 아니라, 축전지는 부하, 온도, 현재의 잔존용량에 따라 출력의 변동이 발생되기 때문에 유동적인 부하상태에서는 더욱더 커다란 오차를 발생하게 된다. 또한 상기의 산출방법에는 축전지의 외부단자에서 측정되는 전압치를 근거로 계산하기 때문에 축전지 내부에서 손실되는 양은 계산에 고려되지 않는다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 축전지의 측정 샘플링 시점에서의 단위시간 동안 축전지의 방전계수 즉, 그 상태의 온도, 부하, 방전용량 등이 동시에 고려되도록 연산하여 에너지의 형태로 산출함으로써, 실제로 축전지의 잔존용량을 보다 정확하게 산출할 수 있는 전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법을 제공하는 데 있다.
도1은 일반적인 전기자동차의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도2는 전기자동차용 축전지에 적용되는 본 발명에 의한 잔존용량 산출방법에 대한 작동순서를 나타내는 흐름도.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 파워스위치에 의한 작동시그널의 유무를 판단하는 제1단계와, 모든 입력 정보를 초기화하고 샘플링 시간을 설정하는 제2단계와, 일정한 온도에서 축전지가 발할수 있는 총에너지(WhTOTAL)를 산출하는 제3단계와, 샘플링시간 동안 축전지 외부단자의 전압과 전류를 검출하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 검출된 전류와 전압으로 사용된 에너지(WhUSED)를 산출하는 제5단계와, 축전지의 내부저항에 의해 손실되는 손실에너지(WhLOSS)를 산출하는 제6단계와, 샘플링시간이 경과되었는가 판단하여 경과하지 않았을 경우 제4단계로 리턴실행되는 제7단계와, 상기의 산출에 의해 최종적인 축전지의 잔존용량(SOC)을 산출하고 2단계로 리턴 실행되는 제8단계로 이루어짐을 특징으로 하는 전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
본 발명은 도1에 도시된 바와 같이 일반전원(10)으로부터 충전기(20)를 통해 충전된 축전지(30)를 동력원으로 하고, 이 축전지(30)의 전력으로 각 제어장치(40)를 통해 전동기(50)의 구동을 제어하여 휠(60)을 회전시킴으로써, 차량이 주행을 행할 수 있도록 구성되는 전기자동차의 경우 차량의 주행속도와 주행거리등은 모두 축전지의 용량에 의존하기 때문에 축전지(30)의 잔존용량을 보다 정확하게 검출하는 것은 매우 중요한 것이다.
한편, 본 발명에 의한 잔존용량 산출방법의 실시예는 도2에서와 같이 파워스위치(미도시)에 의한 작동시그널의 유무를 판단하는 제1단계(110)와, 제2단계(120)에서 모든 입력정보를 초기화하고 샘플링하기 위한 Δt = t2- t1값을 설정하고, 제3단계(130)에서 온도(θ)와 전류(I)를 검출하여 온도만의 함수인 기전력(Ep)를 계산하여 전류(I)와 기전력(Ep)의 곱을 시간(t)에 대한 적분으로 축전지의 총에너지(WhTOTAL)를 계산한다. 상기 총에너지(WhTOTAL)는로 계산되면 축전지의 기전력(Ep)은로 나타낸다.
EP0, KE: 실험상수
Q : 방전용량
AhTOTAL: 전자가 온도(θ)에서 낼수 있는 최대용량
따라서, 상기 총에너지(WhTOTAL)는
로 계산된다.
제4단계(140)에서는 시간의 흐름에 따라 축전지의 단자에서 전류(I)와 전압(V)를 샘플링하고, 제5단계(150)에서는 상기 제4단계(140)에서 Δt 시간동안 샘플링된 전류(I)와 전압(V)의 곱을 적분하여 사용된에너지(WhUSED)가 산출된다.
상기에서 사용된에너지(WhUSED)를 산출하는 식은로 나타낸다. 또한 제6단계(160)에서는 축전지 내부저항 즉, 부하시 열로 소비되는 축전지의 에너지로 인하여 손실되는 손실에너지(WhLOSS)를 산출한다.
상기 손실에너지(WhLOSS)는 단위시간당 기전력(Ep)에 의한 출력에서 단자전압에서의 출력을 감산한 값으로로 나타낸다.
제7단계(170)에서는 샘플링하는 단위시간의 범위를 벗어나는지 비교하여 벗어나지 않을 경우에는 계속적인 샘플링을 위하여 제4단계(140)로 리턴되며 샘플링이 완료되었을 경우 제8단계(180)에 의해 지금까지 계산된 값을 바탕으로 축전지의 잔존용량(SOC : State Of Charge)을 산출하게 된다.
본 발명에 의한 축전지의 잔존용량(SOC)의 산출식은 상기와 같은 단계를 거쳐 다음과 같은 식으로 정의된다.
WhTOTAL: 전지가 온도(θ)에서 낼 수 있는 최대에너지
WhUSED: 축전지의 외부단자에서 읽혀지는 전압(V),전류(I)로 주어진 사용에너지
WhLOSS: 부하시 열로 소비되는 축전지의 손실에너지
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 축전지의 측정 샘플링 시점에서의 단위시간동안 축전지의 방전계수 즉, 온도, 부하, 내부저항 등이 동시에 고려되도록 연산 산출함으로써, 실제 축전지의 잔존용량을 보다 정확하게 산출할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 파워스위치에 의한 작동시그널의 유무를 판단하는 제1단계(110)와, 모든 입력 정보를 초기화하고 샘플링 시간을 설정하는 제2단계(120)와, 일정한 온도에서 축전지가 발할수 있는 총에너지를 산출하는 제3단계(130)와, 샘플링시간 동안 축전지 외부단자의 전압과 전류를 검출하는 제4단계(140)와, 상기 제4단계(140)에서 검출된 전류와 전압으로 사용된에너지를 산출하는 제5단계(150)와, 축전지의 내부저항에 의해 손실되는 손실에너지를 산출하는 제6단계(160)와, 샘플링시간이 경과되었는가 비교하여 경과하지 않았을 경우 제4단계(140)로 리턴실행되는 제7단계(170)와, 상기의 산출에 의해 최종적인 축전지의 잔존용량을 산출하고 2단계로 리턴 실행되는 제8단계(180)로 이루어짐을 특징으로하는 전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법.
KR1019960038427A 1996-09-05 1996-09-05 전기자동차용 축전지의 잔존용량 산출방법 KR19980020078A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160013419A (ko) * 2014-07-25 2016-02-04 현대모비스 주식회사 배터리의 soc 추정 방법 및 시스템
KR20170006400A (ko) * 2015-07-08 2017-01-18 현대모비스 주식회사 차량용 배터리 충전 상태(soc) 추정 장치 및 방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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