KR20230075489A

KR20230075489A - 축전지 네트워크 관리 방법 및 엔진 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR20230075489A
Application number: KR1020237013923A
Authority: KR
Inventors: 메노아르 아메지아니; 로베르 라사르테세
Original assignee: 르노 에스.아.에스.
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-20
Publication date: 2023-05-31
Also published as: EP4222017B1; JP2023543677A; EP4222017A1; FR3114541A1; CN116194328A; US20230373348A1; WO2022069276A1; FR3114541B1

Abstract

본 발명은 전동 차량(1)의 엔진(3)에 전류를 공급하도록 이루어진 축전지들의 네트워크를 관리하는 방법에 관한 것이며, 상기 축전지들의 네트워크는 병렬로 접속되어 있는 제1 축전지 및 적어도 하나의 제2 축전지를 포함하며, 각각의 축전지는 상기 축전지를 각각의 다른 축전지로부터 분리시키는 것을 가능하게 하고 컴퓨터(10)에 의해 제어되는 릴레이에 접속되며, 상기 축전지들의 네트워크를 관리하는 방법은, - 각각의 축전지에 대한 충전 상태를 획득하는 단계, - 상기 컴퓨터에 의해 상기 획득된 충전 상태에 기초하여 각각의 릴레이에 대한 제어 설정점을 결정하는 단계, 및 - 각각의 결정된 제어 설정점에 기초하여 상기 릴레이들을 제어하는 단계를 포함하며, - 상기 획득 단계에서, 상기 컴퓨터는 각각의 축전지의 마모 정도에 관련된 제1 매개변수의 값을 획득하고, - 상기 결정 단계에서, 각각의 제어 설정점은 상기 제1 매개변수의 값에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

Description

축전지 네트워크 관리 방법 및 엔진 전원 공급 장치

본 발명은 일반적으로 전동 차량(electrically propelled vehicle)의 축전지에 관한 것이다.

더 구체적으로는, 본 발명은 전동 차량의 엔진에 전류를 공급하기에 적합한 축전지 네트워크를 관리하는 방법에 관한 것이며, 상기 축전지 네트워크는 병렬로 연결된 제1 축전지 및 적어도 하나의 제2 축전지를 포함하며, 각각의 축전지는 이러한 축전지가 다른 모든 축전지로부터 분리될 수 있게 하고 컴퓨터에 의해 제어되는 릴레이를 통해 상기 축전지 네트워크의 나머지 축전지에 접속되며, 상기 축전지 네트워크 관리 방법은,

- 각각의 축전지에 대한 충전상태를 획득하는 단계,

- 상기 컴퓨터에 의해, 상기 획득된 충전상태에 기초하여 각각의 릴레이에 대한 제어 설정점을 결정하는 단계, 및

- 각각의 결정된 제어 설정점에 기초하여 상기 릴레이들을 제어하는 단계

를 포함한다.

본 발명은 또한 엔진 전원 공급 장치에 관한 것이다.

전동 차량에는 축전지가 장착되어 있다. 이러한 축전지의 수명은, 특히 주행 가능한 최대 거리와 관련하여 차량의 성능 개선을 위한 중요한 매개변수이다.

저장 배터리의 수명을 개선하기 위한 첫 번째 해결수법은 저장 배터리의 용량을 늘리는 것이다. 그러나 이러한 해결수법에는 큰 단점이 있는데, 다시 말하면, 차량에 의한 반송 중량이 증가하게 된다.

두 번째 해결수법은 특정 방식으로 전동 차량에 동력을 공급하기 위해 복수 개의 기본 배터리들(이하 배터리 팩(battery pack)으로서 언급됨)을 사용하는 것으로 이루어진다.

이와 관련하여, 문헌 EP3497776에는 전동 차량의 전기 모터에 동력을 공급하기 위한 전원 공급 장치가 기재되어 있다. 이러한 전원 공급 장치는 복수 개의 상호 접속된 배터리 팩들을 포함한다. 각각의 배터리 팩은 배터리 팩 조합에 추가될 수도 있고 개별적으로 제거될 수도 있다.

이러한 문헌에 의하면, 각각의 배터리 팩의 충전 상태(state of charge; SOC)를 고려하여 각각의 배터리 팩의 접속 및 접속해제를 관리하기 위해 제어 장치가 사용될 수 있다. 더 정확하게는, 상기 제어 장치는 상기 전기 모터의 동력 공급을 위하여 충전 및 방전 사이클 동안 각각의 배터리 팩에 대해 동일한 충전 상태를 유지하도록 스위칭 요소들을 통해 한 세트의 배터리 팩들을 제어한다.

그러나 이러한 방법이 사용되었을 때 상기 배터리 팩들의 수명이 기대했던 것보다 짧아지는 것으로 알려졌다.

본 발명은 전동 차량의 동력 공급용으로 사용되는 기본 배터리 네트워크를 관리하는 방법의 개선을 제안한 것이다.

더 구체적으로는, 본 발명에 의하면, 도입부에 정의된 바와 같은, 전동 차량의 엔진에 전류를 공급하기에 적합한 축전지 네트워크를 관리하는 방법이 제안되며, 여기서,

- 상기 획득 단계에서, 상기 컴퓨터는 각각의 축전지의 마모 정도에 관한 제1 매개변수의 값을 획득하고,

- 상기 결정 단계에서, 각각의 제어 설정점은 상기 제1 매개변수의 값에 기초하여 결정된다.

따라서, 본 발명으로 인해, 상기 엔진에 동력을 공급하기 위한 축전지 또는 축전지들은 상기 축전지 또는 축전지들의 충전 상태뿐만 아니라 각각의 축전지의 마모 정도에 기초하여 선택된다. 따라서 서로 다른 축전지들의 사용은 서로 다른 축전지들의 충전 상태와 서로 다른 축전지들의 마모 정도 간 절충안에 기초하여 이루어진다. 이는, 어떠한 축전지도 다른 축전지들보다 많이 사용되지 않으므로, 각각의 축전지의 용량과 수명을 보존할 수 있게 해준다.

개별적으로나 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합으로 고려되는, 본 발명에 따른 축전지 네트워크 관리 방법의 다른 유리하고 비-제한적인 특징들은 다음과 같다:

- 상기 제어 설정점의 결정은 상기 컴퓨터가 인공 신경망을 사용하여 상기 인공 신경망의 입력에 상기 충전 상태를 상기 획득된 제1 매개변수의 값과 함께 공급함으로써 구현되며, 상기 제어 설정점는 상기 인공 신경망의 출력에서 획득되고;

- 이하의 사항들이 제공되며,

- 상기 획득 단계에서, 상기 컴퓨터는 각각의 축전지의 단자들에 걸린 전압, 각각의 축전지의 온도 및 상기 전동 차량의 사전 환경설정 중에서 선택된 적어도 하나의 제2 매개변수의 값을 획득하고,

- 상기 결정 단계에서, 각각의 제어 설정점은 각각의 제2 매개변수의 값에 기초하여 결정되며;

- 상기 제2 매개변수는 상기 전동 차량의 사전 환경설정이고, 상기 전동 차량의 사전 환경설정이 상기 전동 차량의 가속 국면(acceleration phase)단계에 상응할 때, 상기 제어 설정점은 상기 축전지의 마모 정도가 다른 모든 축전지의 마모 정도보다 낮은 것으로 상기 제1 매개변수가 나타내는 경우 충전 상태가 가장 높은 축전지에 연관된 릴레이의 폐쇄 및 다른 모든 릴레이의 개방을 지정하며;

- 상기 제2 매개변수는 상기 전동 차량의 사전 환경설정이고, 상기 전동 차량의 사전 환경설정이 상기 전동 차량의 제동 국면에 상응할 때, 상기 제어 설정점은 상기 축전지의 마모 정도가 다른 모든 축전지의 마모 정도보다 낮은 것으로 상기 제1 매개변수가 나타내는 경우 결정된 충전 상태가 가장 낮은 축전지에 연관된 릴레이의 폐쇄 및 다른 모든 릴레이의 개방을 지정하며;

- 상기 제어 설정점은 2개의 축전지의 단자들에 걸린 전압들이 실질적으로 같을 때 2개의 축전지 각각에 연관된 릴레이들의 폐쇄를 동시에 지정하고, 그리고

- 또한, 상기 전동 차량의 사용 후에, 상기 축전지의 마모 정도가 다른 모든 축전지의 마모 정도보다 낮은 것으로 상기 제1 매개변수가 나타내는 경우 결정된 충전 상태가 가장 낮은 축전지를 상기 컴퓨터가 외부 전원 네트워크에서 충전하도록 하는 지시를 결정하는 단계가 제공된다.

본 발명은 또한 전동 차량의 엔진용 전원 장치에 관한 것이며, 상기 전동 차량의 엔진용 전원 장치는,

- 제1축전지,

- 적어도 하나의 제2 축전지,

- 위에 정의된 바와 같은, 축전지 네트워크 관리 방법을 구현하기에 적합한 컴퓨터

를 포함한다.

이러한 전원 공급 장치에서는, 2개의 축전지 중 하나의 축전지만이 DC 컨버터에 접속된다. 한 변형 예에서, 상기 2개의 축전지 각각은 별도의 DC 컨버터에 접속된다. 추가 변형 예에서, 상기 2개의 축전지 각각은 단일 DC 컨버터에 접속된다.

분명한 점으로는, 본 발명의 다른 특징들, 변형 예들 및 실시 예들이 서로 양립 가능하지 않거나 상호 배타적이지 않다면 본 발명의 다른 특징들, 변형 예들 및 실시 예들이 다양한 조합으로 서로 연관될 수 있다.

비-제한적인 예에 의해 제공되는 첨부도면들을 참조하는 이하의 설명은 본 발명의 본질 및 적용을 명확하게 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 포함하는 자동차의 일 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 제1 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 제2 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 제3 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 제4 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 축전지 네트워크 관리 방법의 일 예를 흐름도의 형태로 보여주는 도면이다.

도 1은 2개의 구동 휠(2)과 2개의 비-구동 휠(18)을 포함하는 자동차(1)를 매우 개략적인 방식으로 보여준다.

이 경우에 자동차(1)는 전동 차량이다. 한 변형 예에서, 자동차(1)는 하이브리드 차량일 수 있을 것이다.

그러므로 도 1에 도시된 자동차(1)는 2개의 구동 휠(2)을 회전 구동하기 위한 전기 엔진(3)을 포함한다.

또한 자동차(1)는 인버터(4)를 통해 이러한 전기 모터(3)에 전류를 공급하기 위한 전원 공급 장치(5)를 포함한다. 이하에서 더 구체적으로 기재되어 있는 이러한 전원 공급 장치(5)는 복수 개의 축전지들(50, 52, 54, 56)을 포함한다. 통상적인 방식으로, 상기 인버터(4)는 상기 전원 공급 장치(5)에 의해 제공되는 DC 전류를 3-상 전류로 변환하도록 설계된다.

자동차(1)는 또한 외부 전원 네트워크에 접속된 전기 플러그의 접속을 위해 사용자가 액세스할 수 있는 전류 콘센트(7)가 장착된 충전기(6)를 포함한다. 이러한 충전기(6)는 이때 상기 전원 공급 장치(5)를 최상의 방식으로 충전하기 위해 상기 외부 전원 네트워크로부터의 전류를 조절하기 위해 제공된다. 자동차(1)는 또한 상기 전원 공급 장치(5)의 매개변수들을 제어하기 위한 수단(8)을 포함한다.

이러한 제어 수단(8)은 이러한 목적을 위해 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 온도(T)를 측정하기 위한 수단(17) 및 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 충전 상태(SOC)를 획득하기 위한 수단(16)에 접속된다.

상기 측정 수단(17)은 통상적으로 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 설치된 온도 프로브들의 형태를 취할 수 있다.

상기 획득 수단(16)은 이 측면에서는 예를 들어 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압에 기초하여 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 충전 상태(SOC)를 결정하기 위해 제공된 것이다. 이 경우에 상기 획득 수단(16)은 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 대해 백분율로서 표현되는 충전 상태(SOC)를 획득한다.

이러한 충전 상태(SOC)는 해당 축전지(50, 52, 54, 56)가 완전히 충전되었을 때 100%인 것으로 간주 된다. 해당 축전지(50, 52, 54, 56)가 전기 모터(3)에 전류를 공급하면 상기 충전 상태(SOC)는 감소하게 된다. 해당 축전지(50, 52, 54, 56)가 상기 충전기(6)에 의해 전류가 공급되면 상기 충전 상태(SOC)는 증가하게 된다.

자동차(1)는 또한 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압을 측정하기 위한 수단(19)을 포함한다.

자동차(1)의 다양한 능동 부품을 제어하기 위해, 자동차(1)는 컴퓨터(10)를 포함하며, 상기 컴퓨터(10)는 프로세서(11)(CPU), 랜덤 액세스 메모리(12)(RAM), 판독 전용 메모리(13)(ROM) 및 다양한 입력 인터페이스(15) 및 출력 인터페이스(14)를 포함한다.

컴퓨터(10)의 입력 인터페이스(15)에 의해, 컴퓨터(10)는 상기 측정 수단(17, 19), 및 상기 획득 수단(16)으로부터 입력 신호들을 수신할 수 있다. 따라서 컴퓨터(10)는 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 충전 상태(SOC) 및 온도(T)를 획득하는 데 적합하다.

컴퓨터(10)는 또한 자동차(1)의 이전 사용으로부터 획득되고 컴퓨터(10)의 메모리들 중 하나에 저장된 데이터에 기초하여 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 저장 배터리(50, 52, 54, 56)를 특징짓는 다른 매개변수들을 추론하는데 적합하다.

예를 들어, 컴퓨터(10)는 특히 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도에 관한 매개변수를 결정한다. 각각의 축전지의 마모 정도에 관한 이러한 매개변수는 예를 들어 상기 전원 공급 장치(5)의 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 건강 상태(state of healty; SOH)에 상응한다. 건강 상태(SOH)는 백분율로 표현된다.

각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 대해, 축전지(50, 52, 54, 56)가 제조되는 시점에서 이러한 건강 상태(SOH)는 100%로 간주 된다. 축전지(50, 52, 54, 56)가 사용됨에 따라 상기 건강 상태(SOH)는 감소하게 된다.

한 변형 예에서, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도에 관한 매개변수는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 수명, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 사용 기간, 또는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 충전 및 방전 사이클의 횟수에 상응할 수 있다. 이러한 모든 데이터는 컴퓨터(10)의 메모리들 중 하나에 저장된다.

도 2 내지 도 5는 상기 전원 공급 유닛(5)의 다른 실시 예들을 보여준다.

위에서 특정한 바와 같이, 상기 전원 공급 장치(5)는 복수 개의 축전지들(50, 52, 54, 56)을 포함한다. 더 정확하게는 이 경우에, 도 2 내지 도 5의 예들에서 상기 전원 공급 장치(5)는 4개의 축전지(50, 52, 54, 56), 다시 말하면 메인 배터리(50)와 3개의 보조 배터리(52, 54, 56)를 포함한다.

여기서, 메인 배터리(50)는 상기 전원 공급 장치(5)로부터 분리될 수 없지만, 보조 배터리들(52, 54, 56) 각각은 상기 전원 공급 장치(5)로부터 (바람직하게는 공구들의 사용 없이) 분리될 수 있다. 이는 특히 보조 배터리들(52, 54, 56)이 자동차로부터 분리된 다음에 보조 배터리들(52, 54, 56)이 상기 충전기(6) 없이 가정용 전원 네트워크와 같은 외부 전원 네트워크로부터 충전될 수 있도록 운반되는 것을 가능하게 한다.

축전지들(50, 52, 54, 56) 각각은 서로 병렬로 접속되어 있다.

도 2 내지 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)가 서로 분리될 수 있게 하는 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)에 접속되어 있다. 각각의 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)는 축전지들(50, 52, 54) 중 하나 이상의 축전지들을 상기 전기 모터(3)에 접속하기 위한 목적으로 컴퓨터(10)에 의해 독립적으로 제어된다.

도 2의 실시 예에서, 상기 전원 공급 장치(5)는 이러한 축전지들 및 이러한 릴레이들만을 포함한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 실시 예들에서, 상기 전원 공급 장치(5)는 또한 적어도 하나의 DC 컨버터(70, 72)를 포함한다.

더 정확하게는, 도 3에 도시된 실시 예에서, 단일 축전지, 이 경우에는 메인 배터리(50)가 단일 DC 컨버터(70)에 접속된다.

한 변형 예에서, 전부 또는 그 중 일부만일 수 있는 복수 개의 축전지들이 하나 이상의 DC 컨버터들에 접속될 수 있다.

따라서, 도 4에 도시된 실시 예에서, 4개의 축전지 중 처음 2개의 축전지(50, 52)는 2개의 개별 DC 컨버터(70, 72)와 직렬로 접속된다. 이러한 모드에서, 다른 2개의 축전지(54, 56)는 처음 2개의 축전지(50, 52) 중 하나 및 이에 연관된 DC 컨버터(70, 72)에 의해 형성된 조립체들 각각과 병렬로 접속된다.

도 5에 도시된 실시 예에서, 모든 축전지들(50, 52, 54, 56)은 DC 컨버터에의 접속에 적합하다. 이러한 도 5에 도시된 바와 같이 축전지들의 개수와 동일한 개수의 DC 컨버터들을 병합시킬 필요는 없다. 복수 개의 릴레이들(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)는 여기에서 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)를 상이한 DC 컨버터들에 접속하기 위해 사용된다.

더 정확하게는, 이 경우에 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)는 (도 2의 경우에서와같이) 상기 릴레이들(60, 62, 64, 66)을 통해 인버터(4)에 직접 접속하는데, 다시 말하면 DC 컨버터들(70, 72)을 통해 그리고 상기 릴레이(60a, 60b, 62a, 62b, 64a, 64b, 66a, 66b)에 의해 인버터(4)에 접속하는데 적합하다. 이러한 마지막 경우에, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)는 그 후에 DC 컨버터(70, 72) 중 하나와 직렬로 접속된다. 이러한 상이한 실시 예들에서, DC 컨버터(70, 72)는 이러한 DC 컨버터(70, 72)가 접속되어 있는 축전지 또는 축전지들(50, 52, 54, 56)로부터 획득된 전압의 어댑터로서 사용된다.

실제로, 도 2의 실시 예에서, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압은 전기 모터(3)가 실질적으로 동일한 복수 개의 축전지들(50, 52, 54, 56)로부터 전류를 공급받을 수 있게 하기 위해 실질적으로 동일하여야 한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 실시 예들에서, DC 컨버터는 이러한 DC 컨버터가 접속되어 있는 축전지(50, 52, 54, 56)로부터 획득된 전압을 적응시켜서 이러한 전압을 다른 한 축전지(50, 52, 54, 56)의 전압과 실질적으로 동일하게 하는 것을 가능하게 하고, 그럼으로써 적어도 2개의 축전지(50, 52, 54, 56)가 동시에 접속될 수 있게 해준다.

유리한 점으로는, 이 경우에, DC 컨버터를 사용함으로써 각각의 축전지(50, 52, 54)의 단자들 걸린 전압이 실질적으로 서로 다른 경우라도 적어도 2개의 축전지(50, 52, 54, 56)가 동시에 접속되는 것이 가능하다.

예를 들어, 도 3의 경우, 메인 배터리(50)는 보조 배터리(52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압에 관계없이 임의의 다른 보조 배터리(52, 54, 56)와 병렬로 접속될 수 있다. 이는 특히 도 2에 도시된 실시 예보다 전기 모터(3)에 공급하기 위한 동력을 더 많이 제공하는 것을 가능하게 한다.

도 4에 도시된 실시 예의 이점은 최대 3개의 축전지(50, 52, 54, 56)가 동시에 접속될 수 있게 해준다는 것이다.

마지막으로, 마지막 환경설정(도 5)은 상기 축전지들 중 적어도 3개의 축전지(50, 52, 54)가 전기 모터(3)에 동력을 공급하기 위해 동시에 연결될 수 있게 해준다. 이러한 환경설정은 예를 들어 도 4에 도시된 환경설정과 비교하여 사용된 배터리들을 관리하는 데 더 큰 유연성을 제공하는데, 그 이유는 이러한 것이 전기 모터(3)에 동력을 공급하기 위해 접속될 축전지 또는 축전지들(50, 52, 54, 56)을 선택하는 것을 더 쉽게 해주기 때문이다. 마지막으로 언급된 환경설정은 상기 전원 공급 장치(5)가 4개보다 많은 축전지(예를 들어, 6개 또는 8개의 축전지)를 포함하는 경우에 특히 적합하다.

컴퓨터(10)의 프로세서(11)는 전기 모터(3)에 전류를 공급할 목적으로 상기 전원 공급 장치(5)의 축전지(50, 52, 54, 56)들의 네트워크를 관리하는 방법을 구현하는 데 적합하다.

더 구체적으로는, 컴퓨터(10)의 판독 전용 메모리(13)에 설치된 소프트웨어 때문에, 컴퓨터(10)는 전기 모터(30)에 동력을 공급할 목적으로 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 연관된 각각의 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)를 제어할 수 있다.

도 6은 컴퓨터(10)에 의해 구현되는 축전지 네트워크 관리 방법의 일 예를 흐름도의 형태로 보여준다.

상기 관리 방법의 개별 단계들이 설명되기 전에, 이러한 방법은 자동차(1)의 사용 전반에 걸쳐 루프를 통해 컴퓨터(10)에 의해 구현된다는 점이 분명히 밝혀져야 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 컴퓨터(10)가 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 충전 상태(SOC)를 획득하는 단계 E2에서 시작된다.

이러한 단계에서, 컴퓨터(10)는 또한 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도에 관련된 적어도 하나의 매개변수의 값을 획득한다. 바람직하게는, 여기서 컴퓨터(10)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 건강 상태(SOH)를 결정한다.

단계 E2에서, 컴퓨터(10)는 또한 필요하다면 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도에 관련된 적어도 하나의 다른 매개변수의 값을 결정한다. 예를 들어, 컴퓨터(10)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 수명 또는 대안으로 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 의해 관측된 충전 및 방전 사이클의 횟수를 결정한다.

또한 컴퓨터(10)는 상기 측정 수단(17)을 사용하여 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 온도를 결정하고, 상기 측정 수단(19)을 사용하여 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압을 결정한다.

그러므로 이러한 단계 E2의 완료 시, 컴퓨터(10)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)를 특징짓는 이러한 매개변수들을 저장한다.

상기 방법은 컴퓨터(10)가 자동차(1)의 사전 환경설정을 결정하는 단계 E4에서 계속된다. 여기서 "사전 환경설정(configuration of advance)"은 여기서 자동차(1)의 이동 상태를 의미하는 것으로 간주 되며, 다시 말하면 컴퓨터(10)는 전기 엔진(3)이 정지되는 경우(예를 들어 자동차(1)가 전기 엔진을 사용한 후에 주차될 때) 자동차(1)가 가속 국면에 있는지 제동 국면에 있는지 아니면 안정적인 전진 국면에 있는지 정지 국면에 있는지를 결정한다.

획득된 다양한 매개변수 및 자동차(1)의 사전 환경설정에 기초하여, 컴퓨터(10)는 배터리 네트워크를 어떻게 관리하는지, 결과적으로는 어떻게 하면 전기 엔진(3)에 대한 동력 공급을 가장 양호하게 하는지를 결정하기 위한 목적으로 축전지들(50, 52, 54, 56)의 상태 및 자동차(1)의 현재 전진의 사진을 획득한다.

더 정확하게는, 단계 E2에서 획득된 데이터에 따라, 컴퓨터(10)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 연관된 각각의 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)에 대한 제어 설정점을 결정한다(단계 E6). 바람직하게는, 이 경우에 컴퓨터(10)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도에 관련된 상기 걸정된 매개변수들 및 충전 상태에 기초하여 상기 제어 설정점을 결정한다.

실제로 상기 제어 설정점의 결정은 인공 신경망의 구현에 기초하여 이루어진다. 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 충전 상태(SOC)들, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 온도들, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압들, 및 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도에 관련된 모든 매개변수들이 이러한 인공 신경망의 입력에 공급된다. 각각의 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)에 대한 제어 설정점은 이때 상기 인공 신경망의 출력에서 획득된다.

더 정확하게는 이 경우에 상기 인공 신경망은 상기 인공 신경망의 입력으로서 전압들, 배터리들에 의해 공급되는 전류들, 충전 상태(SOC)들 및 사용 기간들(다시 말하면, 배터리 수명)의 형태를 이루는 순간적인 데이터(instantaneous data)를 지니게 된다. 또한, 상기 인공 신경망은 이러한 신경망의 출력들 중 적어도 일부(특히 배터리들의 건강 상태(SOH))를 상기 인공 신경망의 입력으로서 사용한다. 상기 인공 신경망은 상기 배터리들의 건강 상태(SOH)를 상기 릴레이들의 제어 설정점들과 함께 상기 인공 신경망의 출력에서 공급하게 된다.

이러한 인공 신경망의 환경설정은 (메모리 효과를 제공하는) 로그 데이터를 유지하기 위해 홉필드 네트워크(Hopfield Network)의 리턴(return)과 같은 리턴이 있고 그리고 1 또는 2개의 계층들이 있는 퍼셉트론 네트워크(Perceptron network) 타입을 이루게 된다. 여기에서 이러한 리턴은 데이터 항목 "배터리들의 건강 상태(SOH)"에 의해 제공된다. 상기 인공 신경망은 20개의 뉴런으로 구성된 은닉 계층(hidden layer) 또는 각각 10개의 뉴런으로 구성된 2개의 은닉 계층을 포함한다.

상기 인공 신경망의 트레이닝은 트레이닝 세트를 통해 오류 기울기(error gradient)를 역전파함으로써 이루어지게 된다. 상기 트레이닝 세트는 이미 알려진 배터리 데이터 값의 형태를 취하게 되거나, 한 변형 예에서는 수학적 모델에 의해 생성되게 된다.

제1 예에 의하면, 사전 환경설정이 자동차(1)의 가속 국면에 상응하는 경우에, 관련 배터리의 마모 정도에 관련된 매개변수들이 나머지 축전지들의 마모 정도보다 낮으면, 상기 제어 설정점은 충전 상태(SOC)가 가장 높은 축전지에 연관된 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)의 폐쇄, 및 다른 릴레이들의 개방을 지정한다. 특히, 폐쇄된 릴레이에 연관된 축전지는 나머지 축전지들에 비해 가장 높은 건강 상태(SOH)를 나타내는 축전지이다.

실제로, 상기 제어 설정점의 목적은 축전지의 충전 상태(SOC)와 축전지의 마모 정도에 관련된 매개변수들의 값 간 타협점이 허용되는 (전기 엔진(3)에 동력을 공급하게 되는) 축전지를 식별하는 것이다. 예를 들어, 가장 높은 충전 상태(SOC)를 지니는 축전지(50, 52, 54, 56)가 또한 그의 마모 정도에 관련된 매개변수들의 값이 가장 높은 축전지일 경우, 이러한 축전지는 전기 엔진(3)에 동력을 공급하는 데 사용되지 않게 된다. 바람직하게는, 마모 정도에 관련된 매개변수들의 값이 상대적으로 낮은 상기 축전지(50, 52, 54, 56) 중 다른 한 축전지가 사용되게 된다.

이는 상기 축전지들이 전기 엔진(3)에 동력을 공급하기 위해 충분히 충전된 경우 덜 마모된 축전지 또는 축전지들만을 사용함으로써 축전지들의 용량 및 수명을 보존할 수 있는 이점을 지닌다.

복수 개의 축전지들(50, 52, 54, 56)이 복수 개의 축전지들(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 실질적으로 동일한 전압들을 지니는 경우에, 상기 제어 설정점은 관련된 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 연관된 릴레이들(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)의 동시 폐쇄를 지정한다.

상기 전원 공급 장치(5)가 하나 이상의 DC 변환기들(70, 72)을 포함하는 경우, 상기 제어 설정점은 또한, 식별된 사전 환경설정에 상응하는 조건들에 상응하는 축전지들에 연관된 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)의 동시 폐쇄를 지정한다.

단계 E4에서, 상기 결정된 사전 환경설정이 감속 국면에 상응하는 경우, 해당 축전지의 마모 정도에 관련된 매개변수들이 나머지 축전지들의 마모 정도보다 낮으면 상기 제어 설정점은 충전 상태(SOC)가 가장 낮은 축전지에 연관된 릴레이(60, 60a, 60b, 62, 62a, 62b, 64, 64a, 64b, 66, 66a, 66b)의 폐쇄를 지정한다. 특히, 폐쇄된 릴레이에 연관된 축전지는 나머지 축전지들에 비해 가장 높은 건강 상태(SOH)를 나타내는 축전지이다. 충전 상태가 가장 낮은 축전지(50, 52, 54, 56)를 선택하면 접속된 축전지가 이러한 제동 국면 동안 충전될 수 있다.

여기에서 또한, 상기 제어 설정점의 목적은 축전지의 충전 상태(SOC)와 축전지의 마모 정도에 관련된 매개변수들의 값 간 타협점이 허용되는 (전기 엔진(3)에 동력을 공급하게 되는) 축전지를 식별하는 것이다.

상기 결정된 사전 환경설정이 차량 사용 후 자동차(1)의 정지 국면에 상응하는 경우, 제어 설정값은 충전 상태(SOC)가 가장 낮고 해당 축전지의 마모 정도에 관련된 매개변수들이 나머지 축전지들의 마모 정도보다 낮은 축전지(50, 52, 54, 56)를 충전하도록 하는 지시이다. 다시 말하면, 사용자는 사용자의 차량이 다시 사용되기 전에 충전되어야 할 축전지에 대해 통지를 받게 된다.

상기 축전지는 예를 들어 충전기(6)를 사용함으로써 또는 상기 축전지가 보조 축전지(52, 54, 56)인 경우 해당 축전지를 상기 전원 공급 장치(5)로부터 제거함으로써 외부 전원 네트워크로부터 충전될 수 있다.

상기 제어 설정점이 결정되었을 때, 상기 방법은 E8 단계로 속행된다. 이러한 단계에서, 컴퓨터(10)는 단계 E6에서 결정된 제어 설정점에 기초하여 상기 릴레이들(60, 62, 64, 66)을 제어한다. 그러므로 이러한 단계의 종료시에, 전기 엔진(3)은 상기 전원 공급 장치(5)의 하나 이상의 축전지들(50, 52, 54, 56)에 의해 동력을 공급받는다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 그 후에 자동차(1)의 사용 동안 최적의 방식으로 전기 엔진(3)에 동력을 공급하기 위해 단계 E2에서 재개된다.

Claims

전동 차량(1)의 엔진(3)에 전류를 공급하도록 이루어진 축전지들(50, 52, 54, 56)의 네트워크를 관리하는 방법으로서, 상기 축전지들(50, 52, 54, 56)의 네트워크는 병렬로 접속되어 있는 제1 축전지(50, 52, 54, 56) 및 적어도 하나의 제2 축전지(50, 52, 54, 56)를 포함하며, 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)는 상기 축전지(50, 52, 54, 56)가 다른 모든 축전지(50, 52, 54, 56)로부터 분리될 수 있게 하고 컴퓨터(10)에 의해 제어되는 릴레이(60, 62, 64, 66)를 통해 상기 축전지들(50, 52, 54, 56)의 네트워크의 나머지 축전지들에 접속되며, 상기 축전지들(50, 52, 54, 56)의 네트워크를 관리하는 방법은,
- 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)에 대한 충전 상태를 획득하는 단계,
- 상기 컴퓨터(10)에 의해 상기 획득된 충전 상태에 기초하여 각각의 릴레이(60, 62, 64, 66)에 대한 제어 설정점을 결정하는 단계, 및
- 각각의 결정된 제어 설정점에 기초하여 상기 릴레이들(60, 62, 64, 66)을 제어하는 단계
를 포함하는, 축전지 네트워크 관리 방법에 있어서,
- 상기 획득 단계에서, 상기 컴퓨터(10)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도에 관련된 제1 매개변수의 값을 획득하고,
- 상기 결정 단계에서, 각각의 제어 설정점은 상기 제1 매개변수의 값에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 축전지 네트워크 관리 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 설정점의 결정은 상기 컴퓨터(10)가 인공 신경망을 사용하여 상기 상기 인공 신경망의 입력에 상기 충전 상태를 상기 획득된 제1 매개변수의 값과 함께 공급함으로써 구현되며, 상기 제어 설정점은 상기 인공 신경망의 출력에서 획득되는, 축전지 네트워크 관리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
- 상기 취득 단계에서, 상기 컴퓨터(10)는 각각의 축전지(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압, 각각의 축전지(50)의 온도, 및 상기 전동 차량(1)의 사전 환경설정 중에서 선택된 적어도 하나의 제2 매개변수의 값을 획득하고,
- 상기 결정 단계에서, 각각의 제2 매개변수의 값에 기초하여 각각의 제어 설정점이 결정되는, 축전지 네트워크 관리 방법.
제3항에 있어서,
상기 제2 매개변수는 상기 전동 차량(1)의 사전 환경설정이고, 상기 전동 차량(1)의 사전 환경설정이 상기 전동 차량의 가속 국면에 상응할 경우에, 상기 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도가 다른 모든 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도보다 낮은 것으로 상기 제1 매개변수가 나타낸다면 충전 상태가 가장 높은 축전지(50, 52, 54, 56)에 연관된 릴레이(60, 62, 64, 66)의 폐쇄 및 다른 모든 릴레이(60, 62, 64, 66)의 개방을 상기 제어 설정점이 지정하는, 축전지 네트워크 관리 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제2 매개변수는 상기 전동 차량(1)의 사전 환경설정이며, 상기 결정된 전동 차량(1)의 사전 환경설정이 상기 전동 차량(1)의 제동 국면에 상응할 경우에, 상기 축전지(50, 52, 54), 56)의 마모 정도가 다른 모든 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도보다 낮은 것으로 상기 제1 매개변수가 나타낸다면, 결정된 충전 상태가 가장 낮은 축전지(50, 52, 54, 56)에 연관된 릴레이(60, 62, 64, 66)의 폐쇄 및 다른 모든 릴레이(60, 62, 64, 66)의 개방을 상기 제어 설정점이 지정하는, 축전지 네트워크 관리 방법.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 설정점은 2개의 축전지(50, 52, 54, 56)의 단자들에 걸린 전압이 실질적으로 동일할 경우에 2개의 축전지(50, 52, 54, 56) 각각에 연관된 릴레이ㄷ드들(50, 52, 54, 56)의 폐쇄를 동시에 지정하는, 축전지 네트워크 관리 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축전지 네트워크 관리 방법은,
상기 전동 차량(1)의 사용 후에, 상기 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도가 다른 모든 축전지(50, 52, 54, 56)의 마모 정도보다 낮은 것으로 상기 제1 매개변수가 나타낸다면, 상기 컴퓨터(10)는 결정된 충전 상태가 가장 낮은 축전지(50, 52, 54, 56)를 외부 전원 네트워크에서 충전하도록 하는 지시를 결정하는 단계를 더 포함하는, 축전지 네트워크 관리 방법.
전동 차량(1)의 엔진(3)용 전원 공급 장치(5)에 있어서,
상기 전원 공급 장치(5)는,
- 제1 축전지(50, 52, 54, 56),
- 적어도 하나의 제2 축전지(50, 52, 54, 56), 및
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른, 축전지들(50, 52, 54, 56)의 네트워크를 관리하는 방법을 구현하도록 이루어진 컴퓨터(10)
를 포함하는, 전동 차량의 엔진용 전원 공급 장치.
제8항에 있어서,
2개의 축전지(50, 52, 54, 56) 중 하나만이 DC 컨버터(70)에 접속되는, 전동 차량의 엔진용 전원 공급 장치.
제8항에 있어서,
2개의 축전지(50, 52, 54, 56) 각각은 별도의 DC 컨버터(70, 72)에 접속되는, 전동 차량의 엔진용 전원 공급 장치.
제8항에 있어서,
2개의 축전지(50, 52, 54, 56) 각각은 하나의 DC 컨버터(70, 72)에 접속되는, 전동 차량의 엔진용 전원 공급 장치.