KR19990053655A - 전기자동차의 배터리 진단방법 - Google Patents

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Abstract

전기자동차의 운행중 배터리의 고장 여부를 판단하여 사용자에게 경보하여 주는 전기자동차의 배터리 진단 방법에 관한 것으로, 배터리 오픈 회로일 경우 각 모듈 전압을 검출하여 그 크기 순서에 따른 히스토리 데이터를 설정하고, 배터리 방전 모드일 경우 소정의 방전 전류에 따른 각 모듈의 전압을 검출하여 그 크기 순서에 따른 히스토리 데이터를 설정한 다음, 설정된 히스토리 데이터를 분석하여 소정의 방전 전류에 따른 전압 변동율이 큰 모듈과 그 크기 순서가 변화된 모듈이 있는지를 확인하여 고장 지수를 카운팅하고, 카운팅된 고장 지수가 설정된 기준값 이상이 되면 배터리 모듈 고장이라 판단하여 사용자에게 경보하여 주며, 기준값보다 작으면 상기 단계에서 고장 지수가 카운팅된 모듈을 배터리 충전 모드에서 보충전시켜 등가화 하는 것으로, 전기자동차의 운행중 충전 상태가 불균형인 배터리 모듈의 고장을 사용자에게 경보하여 배터리 고장 모듈을 조기에 교체할 수 있도록 함으로써 배터리 모듈 고장으로 인한 배터리의 사용 가능 에너지의 감소를 방지하여 전기자동차의 주행 거리를 연장할 수 있다.

Description

전기자동차의 배터리 진단 방법
본 발명은 전기자동차의 배터리 진단 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차의 운행중 배터리의 고장 여부를 판단하여 사용자에게 경보하여 주는 전기자동차의 배터리 진단 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 가솔린 자동차와는 달리 모듈화되어 있는 배터리의 한정된 에너지를 이용하여 주행하는 것으로, 배터리의 한정된 에너지가 소모되면 외부 전원에 의해 배터리를 충전하여야 한다.
배터리 충전 방법으로는 CP 모드를 통해 초기에 전 전력을 이용하여 일정 전압 이상 배터리를 충전하고, CC1 모드인 9A의 정전류 충전을 하며, CC2 모드인 4.5A의 정전류 충전을 하는 3단계의 모드를 통해 소모된 배터리의 에너지를 충전한다.
그리고, 전기자동차 배터리의 각 모듈은 초기 제조 규격 및 모듈의 온도, 모듈의 임피던스 또는 계속적인 충방전 사이클에 따라 사용 가능한 전류량(전하량)에 대한 인가된(충전된) 전류량의 비율로 나타내어지는 충전 상태(SOC : STATE OF CHARGING)가 달라지는 현상이 발생한다.
즉, 배터리를 방전하였을 경우 충전 상태가 0일 때의 배터리 팩을 구성하고 있는 각 모듈들의 전압이 달라진다.
이러한 배터리 각 모듈의 충전 상태 불균형은 사용할 수 있는 배터리 에너지의 감소를 가져온다.
따라서, 이러한 충전 상태가 불균형인 배터리 모듈을 교환하지 않고 계속적으로 전기자동차를 운행할 경우, 사용자가 배터리를 충전하여도 그 사용 가능한 에너지는 감소되므로 전기자동차의 주행 거리가 단축되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 전기자동차의 운행중 충전 상태가 불균형으로 되는 배터리 모듈의 고장을 판단하여 사용자에게 경보하여 줌으로써 배터리 모듈 고장으로 인한 전기자동차의 주행 거리 감소를 방지하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 전기자동차의 배터리 제어장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예인 전기자동차의 배터리 진단 방법을 개략적으로 도시한 동작 순서도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 배터리 오픈 회로일 경우 각 모듈 전압을 검출하여 그 크기 순서에 따른 히스토리 데이터를 설정하고, 배터리 방전 모드일 경우 소정의 방전 전류에 따른 각 모듈의 전압을 검출하여 그 크기 순서에 따른 히스토리 데이터를 설정한다.
설정된 히스토리 데이터를 분석하여 소정의 방전 전류에 따른 전압 변동율이 큰 모듈과 그 크기 순서가 변화된 모듈이 있는지를 확인하여 고장 지수를 카운팅하고, 카운팅된 고장 지수가 설정된 기준값 이상이 되면 배터리 모듈 고장이라 판단하여 사용자에게 경보하여 주며, 기준값보다 작으면 상기 단계에서 고장 지수가 카운팅된 모듈을 배터리 충전 모드에서 보충전시켜 등가 화한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 전기자동차의 배터리 제어장치는 배터리 제어부(10)와 충전부(20), 릴레이 박스(40), 전압 검출부(50), 경보부(60)로 이루어진다.
배터리 제어부(10)는 각 배터리 모듈(30)의 상태를 파악하며, 그에 따라 배터리(30) 충전 및 등가화를 위한 소정의 신호를 출력한다.
충전부(20)는 외부에서 인가되는 전원을 직류 전원으로 변환하여 스위치(S)가 온 되었을 때 배터리(30) 충전을 위한 6KW의 전기적인 신호를 출력하는 제 1정류기(21)와, 외부에서 인가되는 전원을 직류 전원으로 변환하여 배터리(30)의 각 모듈을 보충전 시키기 위한 40W의 전기적인 신호를 출력하는 제 2정류기(22)로 이루어지며, 배터리 제어부(10)의 신호에 따라 배터리(30) 충전 및 배터리(30) 각 모듈을 보충전 시키기 위한 소정의 전기적인 신호를 출력한다.
릴레이 박스(40)는 배터리(30) 각 모듈 전압 검출선의 양측에 제 2정류기(22)의 + 출력단과 연결된 +접점과, 제 2정류기(22)의 - 출력단과 연결된 -접점이 각각 형성되어 있는 릴레이로 이루어지며, n번째의 배터리(30) 모듈을 보충전 시킬 경우 n-1번째의 릴레이 접점은 +접점에 접속되고, n번째의 릴레이 접점은 -접점에 접속되어 제 2정류기(22)의 전기적인 신호에 의해 n번째의 배터리 모듈을 보충전 시킨다.
전압 검출부(50)는 릴레이 박스(40)의 접점 선택에 따라 보충전 되는 배터리 모듈의 전압을 검출하여 그에 따른 소정의 신호를 출력한다.
경보부(60)는 배터리 제어부(10)의 신호에 따라 동작하여 배터리 모듈(30)의 고장을 사용자가 알 수 있도록 경보하여 준다.
이와 같이 구성된 전기자동차의 배터리 제어장치에서 본 발명의 일 실시예인 전기자동차의 배터리 진단 방법을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
전기자동차의 운행중 배터리(30) 전원의 입출력이 없는 오픈 회로일 경우(S1), 배터리 제어부(10)는 릴레이 박스(40)의 모듈 전압 검출선을 이용하여 배터리(30)의 각 모듈 전압을 검출하고(S2), 검출된 모듈 전압의 크기에 따른 순서를 확인하여(S3) 히스토리 데이터를 설정한다.
이후, 사용자가 전기자동차를 운행하여 배터리 방전 모드가 되면(S4) 배터리 제어부(10)는 배터리(30)의 방전 전류를 검출하고, 그 검출된 방전 전류가 C/3(모듈의 사용 가능한 전하량/3)일 때 릴레이 박스(40)의 모듈 전압 검출선을 이용하여 배터리(30)의 각 모듈 전압을 검출한다(S5). 그리고, 검출된 모듈 전압의 크기에 따른 순서를 확인하여(S6) 히스토리 데이터를 설정한다.
이때, 배터리 제어부(10)는 설정된 히스토리 데이터를 분석하여 방전 전류 C/3에 따른 모듈의 전압의 순서가 변화되거나 다른 모듈의 전압에 비해 그 변동율이 심한 모듈을 확인하여 충전 상태 불균형 모듈로 설정하고, 고장 가능성을 나타내는 고장 지수를 카운팅한다(SS7).
그리고, 배터리 충전을 위하여 사용자가 외부 3상 교류 전원을 인가하여 스위치(S)의 접점이 "온" 되어 배터리 충전 모드가 되면(S11) 배터리 제어부(10)는 충전기(20)의 제 1정류기(21)를 동작시켜 직류로 변환된 전 전력을 이용한 CP 모드와 9A의 정전류를 이용한 CC1 모드, 4.5A의 정전류를 이용한 CC2 모드의 순으로 배터리(30)를 충전시킨다.
이와 동시에, 배터리 제어부(10)는 충전기(20)의 제 2정류기(22)를 통해 직류로 변환된 소정의 정전류로 충전 모드가 9A 또는 4.5A의 정전류를 이용한 CC1 또는 CC2 모드일 때 히스토리 데이터 분석을 통해 충전 상태 불균형으로 설정된 모듈을 보충전시켜 충전 상태를 등가화 시킨다(S12).
이후, 상기와 같이 오픈 회로일 때(S1)의 배터리 모듈 전압을 검출하여(S2) 그 크기에 따라 히스토리 데이터를 설정하고(S3), 전기자동차 주행에 따른 배터리 방전 모드(S4)에서 방전 전류가 C/3일 때의 모듈 전압을 검출하여(S5) 그 크기에 따라 히스토리 데이터를 설정한 다음(S6), 히스토리 데이터를 분석하여 상기와 같이 방전 전류 C/3에 따른 모듈의 전압의 순서가 변화되거나 다른 모듈의 전압에 비해 그 변동율이 심한 모듈을 확인하여 충전 상태 불균형 모듈로 설정하고, 고장 가능성을 나타내는 고장 지수를 카운팅한다(SS7).
이와 같은 동작중 배터리 제어부(10)는 카운팅된 고장 지수를 설정된 기준값과 비교하여(S8) 기준값 이상이 되면 즉, 보충전 실시 후에도 지속적으로 충전 상태가 불균형인 모듈이 발생하면 배터리 모듈이 고장이라 판단하고(S9), 경보부(60)를 통해 운전자가 고장 모듈을 알 수 있도록 경보하여 준다(S10).
이와 같이 본 발명은 전기자동차의 운행중 충전 상태가 불균형인 배터리 모듈의 고장을 사용자에게 경보하여 배터리 고장 모듈을 조기에 교체할 수 있도록 함으로써 배터리 모듈 고장으로 인한 배터리의 사용 가능 에너지의 감소를 방지하여 전기자동차의 주행 거리를 연장할 수 있다.

Claims (1)

  1. 배터리 오픈 회로일 경우 각 모듈 전압을 검출하여 그 크기 순서에 따른 히스토리 데이터를 설정하는 단계와;
    배터리 방전 모드일 경우 소정의 방전 전류에 따른 각 모듈의 전압을 검출하여 그 크기 순서에 따른 히스토리 데이터를 설정하는 단계와;
    상기 단계에서 설정된 히스토리 데이터를 분석하여 소정의 방전 전류에 따른 전압 변동율이 큰 모듈과 그 크기 순서가 변화된 모듈이 있는지를 확인하여 고장 지수를 카운팅하는 단계와;
    상기 단계에서 카운팅된 고장 지수가 설정된 기준값 이상이 되면 배터리 모듈 고장이라 판단하여 사용자에게 경보하여 주며, 기준값보다 작으면 상기 단계에서 고장 지수가 카운팅된 모듈을 배터리 충전 모드에서 보충전시켜 등가화 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 배터리 진단 방법.
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