KR20180005379A

KR20180005379A - 전지 시스템, 이를 포함하는 차량 및 전지 시스템의 제어방법

Info

Publication number: KR20180005379A
Application number: KR1020160085364A
Authority: KR
Inventors: 윤현철; 곽효근; 한상재; 김진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2018-01-16
Also published as: KR102556619B1

Abstract

차량의 전지의 용량을 변경한 경우 변경된 전지 용량에 맞게 전지를 제어하여 최적의 전시 성능을 도출 하기 위하여 전지를 제어하는 전지 시스템, 이를 포함하는 차량 및 전지 시스템의 제어방법을 제공한다.
전지 시스템은, 제 1전지에서 제2전지로 교체되는 것을 검출하고, 상기 제2전지의 개방전압을 미리 결정된 시간 동안 측정하는 전지 측정부; 및
상기 제2전지의 개방 전압과 상기 제 1전지의 개방 전압을 비교하여 상기 제2전지의 용량을 판단하고 상기 제 2전지의 용량을 상기 제1전지의 용량과 비교하여 출력 전압을 제어하는 제어부;를 포함 할 수 있다.

Description

전지 시스템, 이를 포함하는 차량 및 전지 시스템의 제어방법{CELL SYSTEM, VEHICLE HAVING THE SAME AND CONTROL METHOD FOR CELL SYSTEM}

개시된 발명은 전지의 용량을 측정하고, 측정된 전지의 용량에 따라 출력 전압을 달리하는 전지 시스템 및 그 제어방법과 이를 이용한 차량에 관한 것이다.

차량에 이용되는 전지의 용량은 한정적이므로 충전용량의 단계에 따라 절전을 위하여 일정 부하를 차단한다. 전지의 제어부는 인공지능 전지 센서로부터 충전용량을 제공받아 충전된 정도에 따라 완충 상태, 배터리의 충방전 상태, 배터리의 방전 및 단기 차단 제어, 배터리의 방전 및 장기 차단 제어, 완전 방전 및 모든 부하를 차단하는 제어를 제공한다.

다만 기존 인공지능 전지센서는 양산시 정해진 전지 용량으로 확정되어 있기 때문에 전지의 용량을 변경하는 경우 용량은 증가 하지만 사용자가 체감 할 수 있는 용량증대 효과는 없다.

따라서, 전지의 용량을 상향 제어 할 경우 이를 인지하고 제어방법을 달리하는 제어방법이 요구된다.

전지의 용량을 변경하는 경우 전지의 용량을 재 측정하고 재 측정한 전지의 용량을 기초로 전지의 성능을 최대화 할 수 있는 전지 시스템, 그 제어방법 및 이를 이용한 차량을 제공한다.

전지 시스템은, 제 1전지에서 제2전지로 교체되는 것을 검출하고, 상기 제2전지의 개방전압을 미리 결정된 시간 동안 측정하는 전지 측정부; 및

상기 제2전지의 개방 전압과 상기 제 1전지의 개방 전압을 비교하여 상기 제2전지의 용량을 판단하고 상기 제 2전지의 용량을 상기 제1전지의 용량과 비교하여 출력 전압을 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 제 2전지의 용량이 상기 제 1전지의 용량을 초과하는 경우 상기 제 2전지의 출력 전압은 상기 제 1전지의 출력 전압보다 오랜 시간 유지 되도록 출력 전압을 제어 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제 2전지의 용량이 상기 제 1전지의 용량과 같은 경우 상기 제2전지의 출력 전압은 상기 제1전지의 출력 전압과 동일하게 제어 할 수 있다.

상기 전지 시스템은, 상기 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량 보다 작은 경우 경고 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제2전지의 개방 전압과 상기 제 2전지의 충전상태와의 관계를 산출하고, 상기 관계와 미리 산출된 상기 제1전지의 개방 전압과 상기 제1전지의 충전상태의 관계를 비교하여 상기 제2전지의 용량을 판단 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제2전지의 용량을 미리 산출된 전지의 용량에 따른 상기 전지의 충전상태와 상기 전지의 사용시간과의 관계에 대응하여 상기 제 2전지의 출력 전압을 제어 할 수 있다.

상기 전지 시스템은, 상기 제 2전지에 의하여 구동되는 부하;를 더 포함 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제 2전지의 충전 상태에 따라 상기 제 2전지에 의하여 구동되는 상기 부하를 단계적으로 차단하도록 제어 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제 2전지의 충전 상태가 미리 설정된 제1범위에 해당하는 경우 1차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제2범위에 해당하는 경우 2차 적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제 3범위에 해당하는 경우 모든 부하를 차단하도록 제어 할 수 있다.

전지 시스템의 제어 방법은, 제1전지에서 제2전지로 교체되는 것을 검출하고; 상기 제2전지의 개방전압을 미리 결정된 시간 동안 측정하고; 상기 제 2전지의 개방전압과 상기 제1전지의 개방전압을 비교하여 상기 제 2전지의 용량을 판단하고; 상기 제 2전지의 용량을 상기 제1전지의 용량과 비교하여 출력 전압을 제어하는 것;을 포함 할 수 있다.

상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 것은, 기 제 2전지의 용량이 상기 제 1전지의 용량을 초과 하는 경우 상기 제 2전지의 출력 전압은 상기 제 1전지의 출력 전압보다 오랜 시간 유지 되도록 출력 전압을 제어하는 것;을 포함 할 수 있다.

상기 제2전지의 출력 전압을 제어하는 것은, 기 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량과 같은 경우 상기 제2전지의 출력 전압은 상기 제1전지와 동일하게 출력 전압을 제어하는 것;을 포함 할 수 있다.

상기 전지 시스템의 제어 방법은, 상기 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량 보다 작은 경우 경고 신호를 출력하는 것;을 더 포함 할 수 있다.

상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 것은, 상기 제2전지의 개방전압과 상기 제 2전지의 충전상태와의 관계를 산출하고, 상기 관계와 미리 산출된 상기 제1전지의 개방전압과 상기 제1전지의 충전상태의 관계를 비교하여 상기 제2전지의 용량을 판단하는 것;을 포함 할 수 있다.

상기 제2전지의 출력 전압을 제어하는 것은, 상기 제2전지의 용량을 미리 산출된 전지의 용량에 따른 상기 전지의 충전상태와 상기 전지의 사용시간과의 관계에 대응하여 상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 것;을 포함 할 수 있다.

상기 제2전지의 출력을 제어하는 것은, 상기 제 2전지의 충전 상태에 따라 상기 제 2전지에 의하여 구동되는 상기 부하를 단계적으로 차단하도록 제어하는 것;을 포함 할 수 있다.

상기 제2전지의 출력을 제어하는 것은, 상기 제 2전지의 충전 상태가 미리 설정된 제1범위에 해당하는 경우 1차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제2범위에 해당하는 경우 2차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제 3범위에 해당하는 경우 모든 부하를 차단하도록 제어하는 것;을 포함 할 수 있다.

차량은, 제 1전지에서 제2전지로 교체되는 것을 검출하고, 상기 2전지의 개방전압을 사용자에 의하여 미리 결정된 시간 동안 측정하는 전지 측정부; 및 상기 제2전지의 개방전압과 상기 제 2전지의 충전상태와의 관계를 산출하고, 상기 관계와 미리 산출된 상기 제1전지의 개방전압과 상기 제1전지의 충전상태의 관계를 비교하여 상기 제 2전지의 용량을 예상하고 상기 제2전지의 용량을 미리 산출된 전지의 용량에 따른 상기 전지의 충전상태와 상기 전지의 사용시간과의 관계에 대응하여 상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 제어부;를 포함 할 수 있다.

상기 차량은, 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량 보다 작은 경우 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함 할 수 있다.

상기 차량은, 상기 제 2전지에 의하여 구동되는 부하;를 더 포함 할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제 2전지의 충전 상태가 미리 설정된 제1범위에 해당하는 경우 1차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제2범위에 해당하는 경우 2차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제 3범위에 해당하는 경우 모든 부하를 차단하도록 제어 할 수 있다.

일 측면에 따른 전지 시스템, 이를 포함하는 차량 및 전지 시스템을 제어하는 방법에 의하면, 전지의 용량을 변경하는 경우 전지의 용량을 재 측정하고 재 측정한 전지의 용량을 기초로 전지의 성능을 최대화 할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 전지 시스템을 포함하는 차량의 외관도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전지 시스템의 제어 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 출력부(410)와 부하(420)를 도시한 전지 시스템의 제어 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전지 시스템의 개방전압과 충전상태의 관계이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전지 시스템의 충전상태와 시간과의 관계이다.
도7,8은 일 실시예에 따른 전지 시스템의 제어방법에 관한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 차량의 외관도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량(1)은 차량(1)을 이동시키는 차륜(51, 52), 차륜(51, 52), 구동부(60), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(71), 차량(1) 내부의 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(30), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(81, 82)를 포함한다.

전면 유리(30)는 차량(1)의 전방 상측에 마련되어 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글래스(windshield glass)라고도 한다.

또한, 사이드 미러(81, 82)는 차량(1)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(81) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(82)를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1)의 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.

차륜(51, 52)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(51), 차량의 후방에 마련되는 후륜(52)을 포함하며, 구동부(60)는 차량(1)이 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(51) 또는 후륜(52)에 회전력을 제공한다. 당해 예시에서는 전륜(51)에 회전력을 제공하는 전륜 구동 방식을 적용하여 도시하였다.

도 2는 일 실시예에 따른 차량의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도2를 참조하면, 대시보드(10)의 중앙 영역인 센터페시아(11)에는 내비게이션 장치(200)가 마련될 수 있다. 다만, 내비게이션 장치(200)는 오디오, 비디오 및 내비게이션 기능을 통합적으로 수행하는AVN(Audio Video Navigation) 장치로 구현되는 것도 가능하다.

디스플레이(240)는 내비게이션 화면을 표시할 수 있고, 내비게이션 장치(200)가 AVN 장치로 구현되는 경우에는 오디오 화면과 비디오 화면도 표시할 수 있으며, 이 밖에 차량(1)의 제어와 관련된 각종 제어 화면, 차량의 상태에 관한 정보를 나타내는 화면 또는 AVN 장치에서 실행할 수 있는 부가 기능과 관련된 화면을 표시할 수 있다.

디스플레이(240)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), CRT(Cathode Ray Tube) 등의 다양한 디스플레이 중 하나로 구현될 수 있다.

사용자는 입력부(250)를 조작하여 내비게이션 장치(200)를 제어하기 위한 명령을 입력할 수 있다. 입력부(250)는 도 3에 도시된 바와 같이 디스플레이(240)와 인접한 영역에 하드 키 타입으로 마련될 수도 있고, 디스플레이(240)가 터치 스크린 타입으로 구현되는 경우에는 디스플레이(240)가 입력부(250)의 기능도 함께 수행할 수 있다.

센터 콘솔(40)에는 죠그 셔틀(jog shuttle) 타입 또는 하드 키 타입의 센터 입력부(43)가 마련될 수 있다. 센터 콘솔(40)은 운전석(21)과 조수석(22) 사이에 위치하여 기어조작 레버(41)와 트레이(42)가 형성된 부분을 의미한다. 센터 입력부(43)는 입력부(250)의 전부 또는 일부 기능을 수행할 수 있다.

또한, 차량(1)의 내부에는 음향을 출력할 수 있는 스피커(90)가 마련되는바, 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능 및 음성 인식 안내와 같은 기타 부가 기능을 수행함에 있어 필요한 음향이 스피커(90)를 통해 출력될 수 있다.

도3은 일 실시예에 따른 전지 시스템의 제어 블록도이다.

도3을 참조하면, 전지 시스템(300)은 제1전지(61)에서 제2전지(62)로 교체되는 것을 검출하고, 제2전지(62)의 개방전압을 미리 결정된 시간 동안 측정하는 전지 측정부(310), 제2전지(62)의 개방 전압과 제 1전지(61)의 개방 전압을 비교하여 제2전지(62)의 용량을 판단하고 제2전지(62)의 용량을 제1전지(61)의 용량과 비교하여 제2전지(62)의 출력 전압을 제어하는 제어부(320)를 포함 한다.

제1전지 및 제2전지(62)는 차량(1)의 시동 전원으로 필요함과 동시에 여러 가지 제어 시스템의 전원으로서 기능한다. 예를 들어 제2전지(62)는 도2에 도시된 디스플레이(240), 내비게이션(200), 입력부(250), 센터 콘솔(40), 스피커(90) 등의 장치에 에너지를 공급 할 수 있다.

당해 제어 블록도에서는 전지 측정부(310)와 제어부(320)만을 도시하고 있으나, 이는 본 발명의 실시예를 설명하기 위함이며, 전지 시스템에(300)에 전지 측정부(310)와 제어부(320)외에도 다양한 구성요소들이 포함될 수 있음은 물론이다.

전지 측정부(310)는 제1전지(61)와 제2전지(62)의 교체를 감지하고 전지의 개방전압을 측정할 수 있다. 일 예로, 전지 측정부(310)는 IBS(Intelligent Battery Sensor)를 포함 할 수 있으며, IBS는 차량 엔진의 배기가스(CO2)규제에 대응 및 연료 절감 목적으로 개발하는Stop/Start 시스템과 전지의 충전 상태 및 차량 상태(시도, 주정차, 가감속 여부)에 따른 전지 충/방전 성능 최적화 및 연비 향상을 위해 차량 전지의 전류, 전압, 온도를 주기적으로 측정한 값을 가지고 알고리즘에 의거 SOC(충전상태), SOH(수명상태), SOF(시동성능)을 계산하여 제어부(320)에 제공 할 수 있다.

즉, 전지 측정부(310)는 충전상태를 지속적으로 측정하고 이를 통해 제어부(320)에 전지의 용량에 관한 정보를 전달하여 제어부(320)가 차량을 원활하게 제어 할 수 있도록 한다. 전지 측정부(310)는 전지의 전류와 전압, 온도를 모니터링 할 수 있고, 이를 기초로 제어부(320)는 차량의 전력공급에 대한 정확도를 증가 시킬 수 있다.

제어부(320)는 전지 측정부(310)로부터 제공받은 정보에 기초하여 제2전지(62)의 출력을 제어할 수 있다. 제어부(320)는 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 램(Random Access Memory, RAM), S램(Static Random Access Memory, S-RAM), D램(Dynamic Random Access Memory, D-RAM) 등의 휘발성 메모리 중 적어도 하나를 더 포함하는 것도 가능하다. 제어부(320)는 전술 및 후술하는 동작을 수행하는 프로그램 및 이와 관련된 각종 데이터가 저장된 메모리와, 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서, MCU(Micro controller unit)등을 포함 할 수 있다.

구체적으로 전지측정부(310)는 제1전지(61)로부터 제2전지(62)로의 교체여부, 제2전지(62)의 개방전압을 측정한다. 전지 측정부(310)는 개방 전압의 측정과 개방 전압의 측정값을 기초로 산출된 충전상태에 관련된 정보를 제어부(320)에 전달 한다. 전지가 교체되지 않으면 전지 측정부(310)는 제어부(320)에 정보를 전달 하지 않을 수 있다. 전지 측정부(310)가 제어부(320)에 전달하는 정보는 개방 전압에 한정되지 않는다.

제어부(320)는 전지 측정부(310)로부터 전달된 정보에 기초하여 전지 용량을 판단 할 수 있다. 이에 관한 설명은 도5를 참조하여 더 구체적으로 설명하기로 한다.

제어부(320)는 기존 제1전지(61)와 교체된 제2전지(62)의 전지 용량을 비교한다. 한편, 제2전지(62)로 교체되기 전에 제1전지(61)가 장착되어 있었으므로 제어부(320)은 전지 측정부(310)로부터 얻은 정보를 기초로 판단한 제1전지(61)의 용량 정보를 갖고 있다.

제어부(320)는 제1전지(61)의 용량과 제2전지(62)의 용량이 같은 경우에는 기존 제1전지(61)의 제어방법과 같은 방법으로 제2전지(62)를 제어한다.

제어부는(320)는 제2전지(62)의 용량이 제1전지(61)의 용량보다 큰 경우 같은 출력 전압이 제1전지(61)보다 더 오랜 시간 유지되도록 제어한다.

예를 들 어 제1전지(61)의 전기 용량이 80Ah 제2전지(62)의 전기 용량이 90Ah라고 할 때, 제1전지(61)의 출력 전압이 미리 결정된 값 A에 도달하는 시간을 T1이라고 하면, 제어부(320)는 제2전지(62)의 출력 전압이 미리 결정된 값 A에 도달하는 시간을 T1보다 큰 값이 되도록 제어한다.

제어부(320)는 제2전지(62)의 용량이 제1전지(61)의 용량보다 작은 경우 출력부(410)에 경고 신호를 출력하도록 제어 할 수 있고, 전지 용량에 따라 단계별로 부하를 차단 할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 도4를 참조하여 자세히 설명 하도록 한다.

도4는 일 실시예에 따른 출력부(410) 와 부하(420)가 도시된 전지 시스템의 제어 블록도이다.

도4을 참조하면 제어부(320)는 제2전지(62)의 용량이 제1전지(61)의 용량보다 작은 경우 출력부(410)에 경고 신호를 출력하도록 제어 할 수 있다. 제어부(320)는 유선망 또는 무선망을 통해 연결된 출력부(410)에 경고 신호를 출력함으로써, 사용자에게 제2전지(62)의 용량이 제1전지(61)의 용량보다 작다는 정보를 제공할 수 있다. 출력부(410)는 앞서 도2에서 설명한 디스플레이(240), 스피커(90)를 포함 할 수 있다. 출력부(410)가 디스플레이(240)인 경우 시각적 경고 신호를 출력 할 수 있으며 스피커(90)인 경우 청각적 경고 신호를 출력 할 수 있다. 또한 출력부(410)는 무선망을 통해 연결되는 서버나 이동단말기를 포함하는 것도 가능하다. 여기서, 무선망은 WLAN(Wireless LAN)(WiFi) 및 Wibro(Wireless broadband)와 같은 무선 인터넷망 또는 이동통신망으로 구현될 수 있다. 이동단말기는 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 단말기, 컴퓨터, 노트북, 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 넷북(netbook) 등으로 구현될 수 있다. 출력부(410)가 출력하는 경고 신호의 종류는 청각적 신호, 시각적 신호로 한정하지 않는다.

출력부(410)는 경고 신호를 통하여 사용자는 전지의 정격 용량에 도달 하지 못하는 전지가 연결됨을 인식 할 수 있고, 사용자는 잘못된 전지가 연결됨을 인식하여 사전에 전력 부족에 의한 사고를 예방 할 수 있다.

제어부(320)는 전지 용량에 따라 단계별로 부하(420)를 차단 할 수 있다. 즉, 제어부(320)는 전지가 완전히 충전되어 있으면 전력의 양이 충분하기 때문에 부하에 전해지는 전력을 차단 하지 않지만 전지의 충전상태가 일정 수준 이하로 떨어지는 경우에는 최소한의 동작에 필요한 전력이 부족하기 때문에 부하(420)에 걸리는 전력을 차단한다.

예를 들어 전지 충전 상태가 90~100%일때는 제어부(320)가 부하의 전력을 차단 하지 않지만 전지 충전 상태가 80~90%인 경우 출력 전압의 유지를 위하여 편의 장치의 전력을 차단하고, 전지 충전 상태가 70~80%인 경우 출력 전압의 유지를 위하여 주장치의 전력을 차단하고, 전지 충전 상태가 60%이하인 경우 최소한의 출력 전압 유지를 위해 모든 부하의 전력을 차단하도록 제어한다. 주장치는 스마트키 시스템, 각종 제어 유니트, 디스플레이(240), 내비게이션(200), 입력부(250), 센터 콘솔(40) 등을 포함 할 수 있다. 편의 장치는 각종 램프들, 트립 컴퓨터(trip computer), 시트 열선 등을 포함 할 수 있다. 제어부(320)가 부하를 단계적으로 차단하는 동작에 있어서 기재한 충전상태의 범위, 주장치, 편의 장치는 상술한 내용에 한정하지 않는다.

도 5는 일 실시예에 따른 개방전압과 충전상태의 관계를 나타낸 것이다.

도5를 참고 하면 Y축은 개방 전압으로서 전지의 전압을 측정한 것이고 X축은 전지의 충전 상태를 나타낸 것이다. X축의 충전상태는 아래 [수학식1]로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

여기서 개방전압은 전지 측정부(310)에서 측정이 가능하며 p는 전지의 충전, 방전의 효율로서 주어지는 값이며 i는 전류로서 전지 측정부(310)에서 측정이 가능하다. Δ는 보정 값이다.

도5에 개시된 관계는 제어부(320)에서 도출 될 수 있다. 도5에 개시된 전지 용량이80Ah일때의 개방전압과 충전상태의 관계가 제1전지(61)의 개방전압과 충전상태의 관계이다. 80Ah의 경우, 개방전압이 12.7V부터 12.4V까지 도시된다. 통상적으로 사용되는 전지의 경우 충전상태가 60%미만이 되면 차량의 시동을 걸 수가 없다. 따라서, 도5의 경우에는 충전상태가 60%미만 값은 의미가 없어 측정하지 않는다.

90Ah의 개방전압과 충전상태와의 관계에는 12.8V부터 12.5V까지의 개방 전압이 도시된다. 80Ah의 경우와 비교했을 때 같은 충전 용량이라고 하더라도 다른 값을 갖는다. 특히 90Ah의 충전용량이 90%이상인 부분은 80Ah가 전혀 도달하지 못하는 영역이다. 따라서 상기 관계를 미리 제어부(320)에 저장된 개방전압과 충전용량의 관계에 대응시켜 전지의 용량을 판단 할 수 있다.

도5에 개시된 70Ah의 90Ah의 개방전압과 충전상태와의 관계는 12.6V부터 12.3V까지의 개방 전압이 도시된다. 특히 70Ah의 경우, 완전충전의 경우에도 12.6V이상의 개방 전압을 측정 할 수 없다. 따라서 제어부(320)는 이를 토대로 정격용량 미만의 전지가 장착 된 것으로 판단 할 수 있다.

정리하면, 상기 3개의 개방전압과 충전용량을 도시한 관계는 충전용량에 따라 다른 개방 전압이 측정됨을 나타낸다. 제어부(320)는 이와 같은 관계를 이용하여 제1전지(61)에서 제2전지(62)로 바뀔 때 전지 용량을 판단 할 수 있다.

도5는 전지의 용량을 판단하기 위한 일 실시예에 불과하며 본 발명의 동작은 도5의 관계에 기초한 동작 및 상술한 방법에 한정되지 않는다.

도6은 전지 용량 별 전지의 충전상태와 시간과의 관계이다.

도6에 개시하고 있는 충전상태와 시간과의 관계는 제어부(320)에 저장 될 수 있다. 상술한 바와 같이 개방전압을 통하여 전지용량의 판단이 이루어 지고 나면 도6에 개시된 관계에 전지용량 별로 동작 시간을 대응시킬 수 있다.

도6에서와 같이 기존 정격 용량으로 설정한 용량을 80Ah로 설정하였다고 가정 하였을 때, 70Ah의 용량을 가진 전지의 경우 출력 개방전압이 80Ah의 출력 전압에 미치지 못하여 80Ah와 같이 동작하기 어렵다. 따라서 상술한 바와 같이 제1전지(61)보다 제2전지(62)의 전지 용량이 적은 경우 출력부(410)를 통하여 경고 신호를 출력 할 수 있다. 하지만 발명의 동작의 이해를 돕기 위하여 70Ah의 용량을 가진 전지 또한 도6의 관계에 대응하여 동작한다고 가정하고 설명한다.

70Ah의 용량을 가진 전지는 전지용량의 80%에 도달하는 시간이 t1_70이고 80Ah의 용량을 갖는 전지는 전지용량의 80%에 도달하는 시간이 t1_80이며, 90Ah의 용량을 갖는 전지는 전지용량의 80%에 도달하는 시간이 t1_90이다.

전지용량에 따라 전지의 출력전압을 동일하게 제어한다면, 사용자가 기존 제1전지(61)보다 전지용량이 더 큰 제2전지(62)로 교체한다고 하더라도 기존의 전지와 같은 시간, 같은 출력으로 제어된다. 따라서 사용자가 전지를 바꾼 목적을 이룰 수 없다.

본 발명의 일 실시예로서 도6에 개시된 관계에 대응하여 제어하는 경우, 높은 전지용량의 전지일수록 방전되는 시간이 늘어나는 특성을 이용 할 수 있다. 도6의 개시된 t1_90은 t1_80, t1_70보다 더 크다. 따라서 사용자는 90Ah의 전지로 교체한 경우 전지의 충전상태의 80%~100%해당하는 출력을 기존시간 보다 t1_90 - t1_80 만큼 증가 시킬 수 있다. 이로서 사용자는 제1전지(61)에서 제2전지(62)로 교체한 목적을 달성 할 수 있을 것이다.

상술한 설명과 마찬가지로, 70Ah의 용량을 가진 전지는 전지용량의 70%에 도달하는 시간이 t2_70이고 80Ah의 용량을 갖는 전지는 전지용량의 70%에 도달하는 시간이 t2_80이며, 90Ah의 용량을 갖는 전지는 전지용량의 70%에 도달하는 시간이 t2_90이다.

따라서 90Ah 전지를 사용 할 경우, 사용자는 충전상태의 70%~80%의 출력전압을 기존보다 t2_90 - t2_80의 시간만큼 더 오랜 시간 동안 유지 할 수 있을 것이다.

또한70Ah의 용량을 가진 전지는 전지용량의 60%에 도달하는 시간이 t3_70이고 80Ah의 용량을 갖는 전지는 전지용량의 60%에 도달하는 시간이 t3_80이며, 90Ah의 용량을 갖는 전지는 전지용량의 60%에 도달하는 시간이 t3_90이다.

통상적인 전지의 경우 충전상태의 60%이하가 되면 차량의 시동 조차 불가능한 전지의 충전상태가 된다. 따라서 전지의 충전상태가 60%인 시간에 도달하는 시간을 최대화 하는 것은 사용자가 전지를 교체하는 주된 목적 중에 하나이다.

사용자가 90Ah의 용량을 갖는 전지를 사용한 경우 80Ah의 용량을 갖는 전지를 사용 했을 때 보다 t3_90 - t3_80 만큼 증가된 구동 시간을 기대 할 수 있다.

즉, 용량이 큰 전지를 사용 했을 때 전체적으로 구동시간이 길어지는 것을 볼 수 있다. 따라서 사용자는 높은 충전상태의 전지 출력전압을 기존 보다 더 오래 기대 할 수 있음은 물론, 전체적인 전지의 구동시간이 늘어남으로 인하여 차량에 전지로 구동되는 별도의 부하를 설치한 경우라고 하더라도 전지가 조기 방전되는 현상을 방지 할 수 있다.

도6에 개시된 관계는 제어부(320)의 동작 중 일 실시예를 설명하기 위함이여 본 발명은 도6에 개시된 관계에 기초한 동작에 한정되지 않는다.

도7및 도8은 일 실시예에 따른 전지 시스템의 제어방법에 관한 순서도이다.

도7을 참조하면, 전지 측정부(310)가 전지의 교체여부를 판단한다(510). 전지 교체여부는 차량 전지의 전류, 전압, 온도를 주기적으로 측정한 값을 기초로 알고리즘에 의하여 판단 할 수 있다. 전지가 교체되지 않았다고 판단되면 물리적으로 전지 측정부(310)를 재시작 할 수 있다.

전지 측정부(310)에 의해서 전지가 교체된 것으로 측정되면 전지 측정부(310)은 교체된 전지 즉, 제2전지(62)의 개방전압을 측정한다(520). 개방전압을 측정 하는 것은 추후 제어부(320)가 제2전지(62)의 전지 용량을 도출 하기 위함이다. 개방전압은 지정된 시간 동안 측정 할 수 있다. 상기 지정된 시간은 사용자가 설정 할 수 있지만 사용자가 설정한 시간에 한정 되지 않는다.

전지 측정부(310)에 측정된 개방전압은 제어부(320)에 전달된다. 바뀐 전지의 개방전압을 전달 받은 제어부(320)는 개방 전압을 기초로 교체 전의 제1전지(61)와 교체 후의 제2전지(62)의 용량을 비교한다(530). 전지의 용량을 비교하는 동작은 상술한바 자세한 설명은 생략한다. 상기 비교하는 동작을 기초로 하여 제어부(320)는 제2전지(62)의 전기 용량을 판단 할 수 있다(540). 제어부(320)가 판단한 전지 용량은 제어부(320)가 전지 용량에 따라 제어를 달리하는 동작에 있어서 입력 값으로 작용 할 수 있다. 제2전지(62)의 용량에 따라 제어부(320)는 출력 전압의 제어를 달리한다(550). 이에 대해서는 도8을 참고하여 더욱 자세하게 설명한다.

도8은 일 실시예에 따른 전지 시스템의 제어방법에 관한 순서도이며, 도7을 더욱 구체화 한 순서도이다. 아래에서는 제2전지(62)의 용량에 따라 출력 전압을 제어(550)하는 방법에 있어서 자세히 설명한다.

제어부(320)가 교체전의 제1전지(61)와 교체 후의 제2전지(62)를 비교했을 때(640) 전지의 용량이 같은지 여부를 판단한다(650).

전지의 용량이 같다면 제2전지(62)의 출력 전압을 제1전지(61)의 출력 전압과 동일하게 제어 할 수 있다(660). 제어부(320)가 제2전지(62)의 출력 전압을 제1전지(61)의 출력전압과 동일하게 제어하는 동작에 있어서 도6에 개시된 관계와 대응하는 동작을 포함 할 수 있다.

전지의 용량이 다르다면 제어부(320)는 제2전지(62)의 용량이 제1전지(61)의 용량을 초과하는지 여부를 판단한다(670).

제2전지(62)의 용량이 제1전지(61)의 용량을 초과하지 않는 경우 제어부(320)는 출력부(410)에 경고 신호를 출력하도록 제어한다(680). 상술한 바와 같이 경고 신호의 종류와 신호 출력에 방식에 있어서는 제한하지 않는다.

제2전지(62) 용량이 제1전지(61)의 용량을 초과하는 경우 제어부(320)는 기존의 출력전압보다 출력전압이 오랜 시간 유지되도록 제어한다. 상기 제어방법에 있어서 도6에 개시된 관계에 대응하여 동작 할 수 있다. 이와 관련된 설명은 상술 하였으므로 자세한 설명은 생략한다.

개시된 발명에 의하면 개방 전압을 측정하여 전지의 용량을 산출 할 수 있고, 산출된 용량을 기반으로 늘어난 전지 용량만큼 전지의 추가적인 시간 동안 사용이 가능하다. 또한 전지 용량이 작은 전지를 장착 할 경우 즉시 사용자에게 경고 신호를 출력함으로써 전력 부족에 의한 오작동 및 사고를 예방 할 수 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 상술한 상세한 설명과 바람직한 실시예 들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략하였다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

또한 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

300: 전지 시스템
310: 전지 측정부
320: 제어부
410: 출력부
420: 부하
1: 차량

Claims

제 1전지에서 제2전지로 교체되는 것을 검출하고, 상기 제2전지의 개방전압을 미리 결정된 시간 동안 측정하는 전지 측정부; 및
상기 제2전지의 개방 전압과 상기 제 1전지의 개방 전압을 비교하여 상기 제2전지의 용량을 판단하고 상기 제 2전지의 용량을 상기 제1전지의 용량과 비교하여 상기 제2전지의 출력 전압을 제어하는 제어부;를 포함하는 전지 시스템
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2전지의 용량이 상기 제 1전지의 용량을 초과하는 경우 상기 제 2전지의 출력 전압은 상기 제 1전지의 출력 전압보다 오랜 시간 유지 되도록 출력 전압을 제어하는 전지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2전지의 용량이 상기 제 1전지의 용량과 같은 경우 상기 제2전지의 출력 전압은 상기 제1전지의 출력 전압과 동일하게 제어하는 전지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량 보다 작은 경우 경고 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함하는 전지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2전지의 개방 전압과 상기 제 2전지의 충전상태와의 관계를 산출하고, 상기 관계와 미리 산출된 상기 제1전지의 개방 전압과 상기 제1전지의 충전상태의 관계를 비교하여 상기 제2전지의 용량을 판단하는 전지 시스템
제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제2전지의 용량을 미리 산출된 전지의 용량에 따른 상기 전지의 충전상태와 상기 전지의 사용시간과의 관계에 대응하여 상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 전지 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제 2전지에 의하여 구동되는 부하;를 더 포함하는 전지 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2전지의 충전 상태에 따라 상기 제 2전지에 의하여 구동되는 상기 부하를 단계적으로 차단하도록 제어하는 전지 시스템.
제 8항에 있어서
상기 제어부는,
상기 제 2전지의 충전 상태가 미리 설정된 제1범위에 해당하는 경우 1차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제2범위에 해당하는 경우 2차 적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제 3범위에 해당하는 경우 모든 부하를 차단하도록 제어하는 전지 시스템.
제1전지에서 제2전지로 교체되는 것을 검출하고;
상기 제2전지의 개방전압을 미리 결정된 시간 동안 측정하고;
상기 제 2전지의 개방전압과 상기 제1전지의 개방전압을 비교하여 상기 제 2전지의 용량을 판단하고;
상기 제 2전지의 용량을 상기 제1전지의 용량과 비교하여 출력 전압을 제어하는 것;을 포함하는 전지 시스템의 제어방법
제10항에 있어서,
상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 것은,
상기 제 2전지의 용량이 상기 제 1전지의 용량을 초과 하는 경우 상기 제 2전지의 출력 전압은 상기 제 1전지의 출력 전압보다 오랜 시간 유지 되도록 출력 전압을 제어하는 것;을 포함하는 전지 시스템의 제어방법.
제 10항에 있어서,
상기 제2전지의 출력 전압을 제어하는 것은,
상기 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량과 같은 경우 상기 제2전지의 출력 전압은 상기 제1전지와 동일하게 출력 전압을 제어하는 것;을 포함하는 전지 시스템 제어방법
제 10항에 있어서,
상기 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량 보다 작은 경우 경고 신호를 출력하는 것;을 더 포함하는 전지 시스템의 제어방법.
제 10항에 있어서
상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 것은,
상기 제2전지의 개방전압과 상기 제 2전지의 충전상태와의 관계를 산출하고, 상기 관계와 미리 산출된 상기 제1전지의 개방전압과 상기 제1전지의 충전상태의 관계를 비교하여 상기 제2전지의 용량을 판단하는 것;을 포함하는 전지 시스템의 제어방법
제 10항에 있어서,
상기 제2전지의 출력 전압을 제어하는 것은,
상기 제2전지의 용량을 미리 산출된 전지의 용량에 따른 상기 전지의 충전상태와 상기 전지의 사용시간과의 관계에 대응하여 상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 것;을 포함하는 전지 시스템의 제어방법.
제 10항에 있어서,
상기 제2전지의 출력을 제어하는 것은,
상기 제 2전지의 충전 상태에 따라 상기 제 2전지에 의하여 구동되는 상기 부하를 단계적으로 차단하도록 제어하는 것;을 포함하는 전지 시스템의 제어방법.
제 16항에 있어서,
상기 제2전지의 출력을 제어하는 것은,
상기 제 2전지의 충전 상태가 미리 설정된 제1범위에 해당하는 경우 1차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제2범위에 해당하는 경우 2차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제 3범위에 해당하는 경우 모든 부하를 차단하도록 제어하는 것;을 포함하는 전지 시스템 제어방법.
제 1전지에서 제2전지로 교체되는 것을 검출하고, 상기 2전지의 개방전압을 사용자에 의하여 미리 결정된 시간 동안 측정하는 전지 측정부; 및
상기 제2전지의 개방전압과 상기 제 2전지의 충전상태와의 관계를 산출하고, 상기 관계와 미리 산출된 상기 제1전지의 개방전압과 상기 제1전지의 충전상태의 관계를 비교하여 상기 제 2전지의 용량을 예상하고 상기 제2전지의 용량을 미리 산출된 전지의 용량에 따른 상기 전지의 충전상태와 상기 전지의 사용시간과의 관계에 대응하여 상기 제 2전지의 출력 전압을 제어하는 제어부;를 포함하는 차량.
제 18항에 있어서,
상기 제2전지의 용량이 상기 제1전지의 용량 보다 작은 경우 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함하는 차량.
제 18항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2전지의 용량이 상기 제 1전지의 용량과 같은 경우 상기 제2전지의 출력 전압은 상기 제1전지의 출력 전압과 동일하게 제어하는 차량.
제 18항에 있어서,
상기 제 2전지에 의하여 구동되는 부하;를 더 포함하는 차량.
제18항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2전지의 충전 상태에 따라 상기 제 2전지에 의하여 구동되는 상기 부하를 단계적으로 차단하도록 제어하는 차량.
제 18항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2전지의 충전 상태가 미리 설정된 제1범위에 해당하는 경우 1차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제2범위에 해당하는 경우 2차적으로 부하를 차단하고, 미리 설정된 제 3범위에 해당하는 경우 모든 부하를 차단하도록 제어하는 차량