KR101806705B1 - Method and system for determining battery degradation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 적용되는 저전압 배터리의 열화도를 수시로 판단할 수 있으며 그에 따른 배터리의 잔존수명(SOH: State Of Health)를 판단할 수 있는 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method and system for determining deterioration of a battery in a vehicle, and more particularly, to a method and system for determining deterioration of a low-voltage battery applied to a vehicle and determining the remaining life (SOH) And more particularly, to a method and system for determining battery deterioration of a vehicle.
일반적으로, 차량 등에 적용되는 저전압 배터리(예를 들어, 12V)는 차량 내 각종 전장부하에 전원을 제공하는데 사용되는 배터리이다. 특히, 전기적 에너지로 동력을 생성하는 전기 차량, 플러그인 하이브리드 차량 또는 연료전지 차량에서는 차량의 동력을 제공하는 모터를 구동하기 위한 고전압 출력을 갖는 메인 배터리와 저전압을 사용하는 전장부하에 에너지를 제공하는 보조 배터리가 구비되는데, 이러한 보조 배터리로서 저전압 배터리가 적용되고 있다.Generally, a low voltage battery (for example, 12V) applied to a vehicle or the like is a battery used for supplying power to various electric field loads in a vehicle. In particular, in an electric vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle that generates power by electric energy, a main battery having a high voltage output for driving a motor that provides power to the vehicle, and an auxiliary And a low-voltage battery is applied as the auxiliary battery.
현재까지는 저전압 배터리로서 납산 배터리가 주로 사용되고 있다. 납산 배터리는 내구성이나 연비의 측면에서 리튬 배터리에 비해 열등하지만, 비용적인 측면에서 상대적으로 매우 저렴하기 때문에 지금까지 저전압 배터리의 주류를 형성하고 있다. 그러나, 리튬 배터리에 대한 활발한 연구 개발과 양산화에 따른 원가 절감 등을 통해 빠른 시일 이내에 납산 배터리는 리튬 배터리로 대체될 전망이다.Until now, lead-acid batteries have been mainly used as low-voltage batteries. Lead-acid batteries are inferior to lithium batteries in terms of durability and fuel economy, but are relatively inexpensive in terms of cost, so they have formed the mainstream of low-voltage batteries so far. However, lead-acid batteries are expected to replace lithium batteries within a short period of time through active research and development of lithium batteries and cost reduction by mass production.
리튬 배터리는 여러 측면에서 납산 배터리에 비해 성능과 효율성이 탁월하지만 여전히 고가이므로, 리튬 배터리를 저전압 배터리로 적용한 차량은 리튬 배터리 내구를 해치지 않는 내구하한전압까지 배터리가 방전되면 리튬 배터리와 차량 시스템의 연결을 차단할 수 있는 릴레이를 적용하고 있다. 이러한 리튬 배터리의 보호를 위한 릴레이를 작동시키기 위해서는, 차량 내 컨트롤러가 상시 리튬 배터리의 전압/전류/온도를 모니터링 하고 있다.Lithium batteries are superior in performance and efficiency compared to lead-acid batteries in many respects, but they are still expensive, so a vehicle with a lithium battery applied to a low-voltage battery will not interfere with the endurance of the lithium battery. And a relay capable of shutting off the power supply is applied. In order to operate the relays for the protection of these lithium batteries, the in-vehicle controller is constantly monitoring the voltage / current / temperature of the lithium battery.
이러한 저전압 배터리는 적용되는 환경의 특성상 잔존수명(SOH: State Of Health)을 판단하기 어렵다. 즉, 저전압 배터리는 항상 부하와 연결된 상태이므로 무부하 상태가 존재하지 않고, 변화하는 부하 의해 일정한 시간 동안 일정한 전류를 이용하여 충전되기 어려우므로 SOH의 판단이 쉽지 않다.These low-voltage batteries are difficult to judge the state of health (SOH) due to the nature of the applied environment. That is, since the low-voltage battery is always connected to the load, there is no no-load state, and it is difficult to determine the SOH because it is difficult to charge using a constant current for a predetermined time due to the changing load.
따라서, 저전압 배터리의 SOH를 비교적 정확하게 추정할 수 있다면 가변 충전상태(SOC: State Of Charge) 제어/가변 출력맵 제어 등 저전압 배터리의 SOH에 기반한 다양한 차량 제어를 가능하게 하고, 저전압 배터리의 수명이 다하였을 때는 이를 소비자에게 통보함으로써, 차량 상품성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.Therefore, if the SOH of the low-voltage battery can be estimated relatively accurately, various vehicle control based on the SOH of the low-voltage battery such as the variable state of charge (SOC) control / variable output map control can be performed and the life of the low- It is expected that it will contribute to the improvement of the marketability of the vehicle.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
이에 본 발명은, 차량에 적용되는 저전압 배터리의 열화도를 수시로 판단할 수 있으며 그에 따른 배터리의 잔존수명(SOH: State Of Health)를 판단할 수 있는 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and system for determining battery deterioration of a vehicle that can determine the deterioration degree of a low-voltage battery applied to a vehicle at any time, and can determine the remaining life (SOH) This is a technical problem to be solved.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,According to an aspect of the present invention,
컨트롤러에서, 차량 스마트 키의 접근 또는 입력을 인지하는 단계;At the controller, recognizing the approach or input of the vehicle smart key;
상기 컨트롤러에서, 차량의 배터리로부터 웰컴 기능에 사용되는 전장부하에 전력이 제공되게 하여 웰컴 기능을 수행하는 하는 단계;Performing a welcome function by causing electric power to be supplied to an electric field load used for a welcome function from a battery of the vehicle in the controller;
상기 컨트롤러에서, 상기 웰컴 기능을 개시하기 이전의 상기 배터리의 전압과 상기 웰컴 기능이 종료된 이후의 상기 배터리의 전압의 전압편차에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단하는 단계;Determining deterioration degree of the battery based on a voltage deviation between a voltage of the battery before the welcome function is started and a voltage of the battery after the warm-up function is terminated;
를 포함하는 차량의 배터리 열화 판단 방법을 제공한다.And a battery deterioration determination method for the vehicle.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 열화도를 판단하는 단계 이전에, 차량의 시동이 오프된 상태가 유지된 시간과 사전 설정된 임계시간을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 차량의 시동이 오프된 상태가 유지된 시간이 사전 설정된 임계시간 이상인 경우 상기 열화도를 판단하는 단계가 수행될 수 있다.An embodiment of the present invention may further include a step of comparing a time at which the state where the vehicle is turned off is maintained and a predetermined threshold time before the step of determining the degree of deterioration. Here, the step of determining the degree of deterioration may be performed when the time during which the starting of the vehicle is kept off is greater than or equal to a predetermined threshold time.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열화도를 판단하는 단계는, 상기 전압편차가 클수록 열화도가 높은 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of determining the degree of deterioration may determine that the higher the voltage deviation, the higher the degree of deterioration.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 열화도를 판단하는 단계는, 웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리의 전압과 웰컴 기능이 종료된 이후의 배터리의 전압의 크기, 배터리의 암전류의 크기, 배터리 온도, 및 배터리 충전상태(SOC)를 입력으로 하고, 상기 입력에 대응되는 배터리의 잔존수명(SOH)을 출력으로 하는 사전 작성된 데이터 맵에, 상기 열화도를 판단하는 단계에서 산출된 전압편차, 실제 측정된 배터리의 암전류, 실제 측정된 배터리 온도 및 실제 측정된 배터리 SOC를 입력하여 배터리의 잔존수명을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of determining the degree of deterioration includes a step of determining a degree of deterioration of the battery based on the voltage of the battery before the welcome function is started, the magnitude of the voltage of the battery after the completion of the welcome function, And a battery charge state (SOC) as inputs, and a voltage deviation calculated in the step of determining the deterioration degree in a pre-created data map in which the remaining life (SOH) of the battery corresponding to the input is output, Determining the remaining life of the battery by inputting the dark current of the battery, the actually measured battery temperature, and the actually measured battery SOC.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열화도를 판단하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 전압편차를 복수회 누적하여 저장하고, 누적된 상기 전압편차의 평균을 연산하며, 상기 전압편차의 평균에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of determining the degree of deterioration includes the steps of: accumulating the voltage deviation a plurality of times in the controller; calculating an average of the accumulated voltage deviations; The degree of deterioration of the battery can be determined.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,According to another aspect of the present invention,
전장부하로 전원을 제공하도록 마련된 배터리;A battery configured to provide power to the electrical load;
차량 스마트 키의 접근 또는 입력을 검출하는 센서; 및A sensor for detecting access or input of the vehicle smart key; And
상기 센서에서 상기 차량 스마트 키의 접근 또는 입력을 검출한 경우, 상기 배터리로부터 웰컴 기능에 사용되는 전장부하로 전력을 제공하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며,And a controller for controlling the battery to provide power from the battery to an electric load used for a welcome function when the sensor detects an approach or input of the vehicle smart key,
상기 컨트롤러는, 상기 웰컴 기능을 개시하기 이전의 상기 배터리의 전압과 상기 웰컴 기능이 종료된 이후의 상기 배터리의 전압의 전압편차에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 시스템을 제공한다.Wherein the controller determines the degree of deterioration of the battery based on a voltage deviation between a voltage of the battery before the welcome function is started and a voltage of the battery after the welcome function ends, And provides a deterioration judgment system.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는 차량의 시동이 오프된 상태가 유지된 시간이 사전 설정된 임계시간 이상인 경우에 상기 열화도를 판단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the controller can determine the degree of deterioration when the time when the state where the vehicle is turned off is maintained is equal to or greater than a predetermined threshold time.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는 상기 전압편차가 클수록 열화도가 높은 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the controller can determine that the higher the voltage deviation, the higher the degree of deterioration.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리의 전압과 웰컴 기능이 종료된 이후의 배터리의 전압의 크기, 배터리의 암전류의 크기, 배터리 온도, 및 배터리 충전상태(SOC)를 입력으로 하고, 상기 입력에 대응되는 배터리의 잔존수명(SOH)을 출력으로 하는 사전 작성된 데이터 맵에, 상기 열화도를 판단하는 단계에서 산출된 전압편차, 실제 측정된 배터리의 암전류, 실제 측정된 배터리 온도 및 실제 측정된 배터리 SOC를 입력하여 배터리의 잔존수명을 판단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the controller is further configured to determine whether the voltage of the battery before the welcome function is started, the magnitude of the battery voltage after the welcome function ends, the magnitude of the dark current of the battery, the battery temperature, (SOC) of the battery, and outputting the remaining life (SOH) of the battery corresponding to the input as the output, a voltage deviation calculated in the step of determining the deterioration degree, a dark current of the actually measured battery, The remaining battery life can be determined by inputting the measured battery temperature and the actually measured battery SOC.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 전압편차를 복수회 누적하여 저장하고, 누적된 상기 전압편차의 평균을 연산하며, 상기 전압편차의 평균에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the controller accumulates the voltage deviation a plurality of times, calculates an average of the accumulated voltage deviations, and determines a deterioration degree of the battery based on the average of the voltage deviations .
상술한 바와 같은 과제 해결 수단을 갖는 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에 따르면, 일정한 시간 동안 일정한 부하가 배터리에 적용되는 차량의 웰컴 기능을 활용하여, 항시 일정한 부하 및 시간 조건에서 배터리 전압 강하를 기반으로 배터리의 열화도 및 잔존수명(SOH: State Of Health)를 정확하게 판단할 수 있다. According to the method and system for determining the battery deterioration of a vehicle having the above-described problem, the battery voltage drop is always based on constant load and time conditions, utilizing the well-being function of the vehicle to which a constant load is applied to the battery for a certain period of time. It is possible to accurately determine the deterioration degree of the battery and the state of health (SOH).
특히, 상기 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에 따르면, 차량의 웰컴 기능이 수행될 때마다 배터리 전압 강하를 확인할 수 있으므로 배터리 전압 강하의 판단이 매우 빈번하게 수행될 수 있으며, 이와 같이 빈번하게 확인된 전압 강하의 누적을 통해 배터리의 열화도 및 SOH의 판단 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.Particularly, according to the method and system for determining battery deterioration of the vehicle, the battery voltage drop can be checked every time the vehicle's welcome function is performed, so that the determination of the battery voltage drop can be performed very frequently. Accumulation of the voltage drop further improves the deterioration degree of the battery and the judgment accuracy of the SOH.
나아가, 상기 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에 따르면, 정확한 배터리의 열화도 및 SOH 판단을 통해 열화도를 반영한 배터리의 가용 충전상태(SOC: State Of Charge) 가변 제어 등과 같은 차량 제어가 가능하게 하며, 배터리의 과방전 발생시 원인 분석을 가능하게 하다. Further, according to the method and system for determining the battery deterioration of the vehicle, it is possible to control the vehicle such as the state of charge (SOC) variable control of the battery that reflects the degree of deterioration through accurate battery deterioration and SOH judgment , It is possible to analyze the causes of over discharge of the battery.
또한, 상기 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에 따르면, 정확한 SOH 측정을 통해, 배터리 교체시점을 운전자에게 통보할 수 있게 함으로써 상품성 향상에도 기여할 수 있다.Further, according to the method and system for determining the battery deterioration of the vehicle, it is possible to inform the driver of the battery replacement point through correct SOH measurement, thereby contributing to the improvement of the merchantability.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에서 적용되는 배터리의 사용기간과 내부저항과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에서 웰컴 기능 수행에 의해 이루어지는 배터리의 전압편차 경향을 도시한 그래프이다.1 is a block diagram showing a battery deterioration judgment system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart showing a battery deterioration determination method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the relationship between the battery life and the internal resistance applied to the battery deterioration determination method and system of the vehicle according to the embodiment of the present invention.
4A to 4C are graphs showing voltage deviation tendencies of a battery caused by performing a welcome function in a method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 시스템을 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a battery deterioration judgment system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 시스템은, Referring to FIG. 1, a battery deterioration determination system for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes:
전장부하로 전원을 제공하도록 마련된 배터리(10)와, 차량 스마트 키의 접근 또는 입력을 검출하는 센서(30) 및 센서(30)에서 차량 스마트 키(40)의 접근 또는 입력을 검출한 경우, 배터리(10)로부터 웰컴 기능에 사용되는 전장부하로 전력을 제공하도록 제어하는 컨트롤러(20)를 포함할 수 있다.When detecting the approach or input of the vehicle
배터리(10)는 차량의 저전압으로 동작하는 전장부하에 전원을 제공하기 위한 배터리로서, 전기 차량, 플러그인 하이브리드 차량 또는 연료전지 차량의 저전압 배터리 또는 보조 배터리에 해당할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시형태에서, 배터리(10)는 저전압용으로 적용되는 리튬 배터리가 될 수 있다.The
차량의 시동이 오프된 상태에서, 배터리(10)는 전장부하로 전력을 제공하지 않는 상태이므로 부하전류의 소모가 없다. 따라서, 차량의 시동이 오프된 상태에서는 배터리(10)에 암전류만 소모된다.Since the
배터리(10)는 컨트롤러(20)의 제어에 의해, 전원을 요구하는 부하로 전력을 공급하도록 제어될 수 있다.The
센서(30)는 차량의 스마트 키(40)가 차량의 일정 거리 이내로 접근하거나 스마트 키(40)에서 운전자의 입력이 발생하는 것을 검출하기 위한 센서이다. 센서(30)는 당 기술 분야에서 웰컴 기능을 구현하기 위해 스마트 키(40)의 접근이나 스마트 키(40)를 통해 발생한 입력을 검출할 수 있는 공지의 다양한 센서들이 채용될 수 있다.The
컨트롤러(20)는 센서(30)에서 스마트 키(40)의 접근 또는 입력을 검출한 경우 이를 통보 받고, 웰컴 기능을 수행하도록 배터리(10)를 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(20)는 항시 배터리(10)의 전압과 전류를 모니터링할 수 있다.The
여기서, 웰컴 기능은, 운전자가 스마트 키(40)를 소지하고 차량의 일정 거리 이내로 접근하거나 차량의 주변에서 스마트 키(40)에 입력을 제공하는 경우, 사전 설정된 차량의 부하 중 일부(예를 들어, 헤드램프, 퍼들램프, 턴 시그널 램프, 사이드 미러 등)를 사전 설정된 시간 동안 동작시켜 운전자를 맞이함을 알리는 기능이다.Here, the welcoming function is a function of, when the driver holds the
통상적인 차량 운행 시에는, 일정 시간 동안 일정한 부하만 작동하는 경우가 거의 없고 수시로 부하가 변화되므로 차량의 배터리 상태를 정확하게 측정할 수 있는 차량의 상태를 확보하는 것이 쉽지 않다. 또한, 차량의 운행이 이루어지지 않는 시동 오프의 상태에서는 배터리로부터 암전류만 흘러나오므로 역시 배터리 상태를 판단하는데 적합하지 않다.In a typical vehicle operation, only a constant load is rarely operated for a certain period of time, and since the load is changed over time, it is not easy to secure a state of the vehicle that can accurately measure the battery state of the vehicle. In addition, since only the dark current flows out of the battery in the start-off state in which the vehicle is not operated, it is also not suitable for judging the battery condition.
본 발명의 여러 실시형태는, 전술한 바와 같이 배터리 상태를 적절하게 판단하기 위한 차량 상태를 확보하기 쉽지 않은 점을 고려하여, 웰컴 기능이 수행되는 전후를 이용하여 배터리 상태를 판단하고자 한 것이다. 즉, 웰컴 기능이 수행되는 경우에는, 사전 설정된 시간 동안 사전 설정된 부하들만 동작하게 되므로, 일정시간 동안 일정한 부하 전력이 소모된다. 따라서, 웰컴 기능이 수행되는 경우에는 항상 동일한 조건에서 배터리의 상태를 확인할 수 있게 되는 것이다.In the various embodiments of the present invention, the battery state is determined by using before and after the welcome function is performed in consideration of the fact that it is not easy to secure a vehicle state for properly determining the battery state as described above. That is, when the welcom function is performed, only predetermined loads are operated for a predetermined time, so that a certain amount of load power is consumed for a certain period of time. Therefore, when the welcome function is performed, the state of the battery can be always checked under the same condition.
특히, 본 발명의 일 실시형태에서는, 컨트롤러(20)가 웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리(10)의 전압과 웰컴 기능이 종료된 이후의 배터리(10)의 전압의 전압편차에 기반하여 배터리(10)의 열화도를 판단한다.Particularly, in one embodiment of the present invention, based on the voltage of the
전술한 것과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 시스템의 작용 및 효과는 이후 기술되는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법에 대한 설명을 통해 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The function and effect of the battery deterioration determination system for a vehicle according to an embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described more clearly by explaining a battery deterioration determination method of a vehicle according to an embodiment of the present invention to be described later It can be understood.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart showing a battery deterioration determination method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법은, 전술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 열화 시스템에 의해 구현되는 것으로, 주로 시스템 내의 컨트롤러(20)에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법은, 차량 스마트 키의 접근 또는 입력을 인지하는 단계(미도시)와, 차량의 배터리(10)로부터 웰컴 기능에 사용되는 전장부하에 전력이 제공되게 하여 웰컴 기능을 수행하는 하는 단계(S11)와, 웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리(10)의 전압과 웰컴 기능이 종료된 이후의 배터리(10)의 전압의 전압편차에 기반하여 배터리(10)의 열화도를 판단하는 단계(S13, S14)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, a battery deterioration determination method for a vehicle according to an embodiment of the present invention is implemented by a battery deterioration system according to an embodiment of the present invention described above. . The method for determining battery deterioration of a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a step (not shown) of recognizing approach or input of a vehicle smart key and a step (S11) of performing a warm-up function by providing a warm-up function to the battery (10) based on the voltage of the battery (10) before the welcome function is started and the voltage deviation of the voltage of the battery (S13, S14) of determining the degree of deterioration of the battery (10).
먼저, 운전자가 스마트 키(40)를 소지하고 차량에 접근하거나 차량 주변에서 스마트 키(40)를 조작하여 입력을 발생시키면 이를 차량의 센서(30)가 인지하고 컨트롤러(20)로 스마트 키(40)의 접근 또는 입력을 검출하였음을 통보할 수 있다. 이러한 스마트 키(40) 접근 또는 입력이 발생하기 이전에, 컨트롤러(20)는 배터리(10)의 전압/전류를 모니터링 하고 있다. 컨트롤러(20)는 상시 배터리(10)의 전압/전류를 모니터링 하는 것으로 이해되어야 한다.First, when the driver holds the
이어, 센서(30)로부터 스마트 키(40)의 접근 또는 입력이 검출되었음을 인지한 컨트롤러(20)는, 웰컴 기능을 수행한다(S11). 전술한 바와 같이, 웰컴 기능은 차량 부하 중 사전 설정된 일부를 사전 설정된 시간 동안 동작시키는 것으로, 컨트롤러(20)는 차량의 배터리(10)로부터 웰컴 기능에 사용되는 전장부하에 전력이 제공되게 한다.Next, the
이어, 컨트롤러(20)는 웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리(20)의 전압과 상기 웰컴 기능이 종료된 이후의 상기 배터리의 전압의 전압편차에 기반하여 배터리(10)의 열화도를 판단한다(S13, S14).Next, the
배터리(10), 특히 리튬 배터리는 내부저항에 의해 분극 전압이 생성되는 특징을 갖는다. 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에서 적용되는 배터리의 사용기간과 내부저항과의 관계를 도시한 그래프로서, 여기서 배터리는 리튬 배터리가 될 수 있다.The
도 3에 도시한 것과 같이, 내부저항은 배터리의 사용기간이 늘어날수록 증가하는 특징을 갖는다. 또한, 이 내부저항은 배터리에 전류가 흐를 때 배터리의 분극전압으로 나타난다.As shown in Fig. 3, the internal resistance is increased as the life of the battery is increased. This internal resistance also appears as the polarization voltage of the battery when current flows through the battery.
배터리의 열화도가 높을수록 내부저항이 크기 때문에 열화도가 높은 배터리는 내부저항에 인가되는 전압이 커진다. 따라서, 일정한 시간 동안 일정한 부하가 배터리에 인가되는 경우, 해당 시간 동안의 배터리 전압(즉, 부하에 인가되는 전압)은 내부저항에 큰 전압이 인가됨에 따라 큰 전압강하를 나타내게 된다. 이는 도 4a 내지 도 4c에 도시된다.The higher the degree of deterioration of the battery, the larger the internal resistance, and thus the voltage applied to the internal resistance of the battery having a higher degree of deterioration becomes larger. Therefore, when a constant load is applied to the battery for a predetermined time, the battery voltage (i.e., the voltage applied to the load) during the corresponding time period exhibits a large voltage drop as a large voltage is applied to the internal resistance. This is shown in Figures 4A-4C.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템에서 웰컴 기능 수행에 의해 이루어지는 배터리의 전압편차 경향을 도시한 그래프이다.4A to 4C are graphs showing voltage deviation tendencies of a battery caused by performing a welcome function in a method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 4a와 같이, 열화도가 낮은 배터리의 경우(예를 들어, 잔존수명(SOH: State Of Health)이 100%인 경우) 내부저항이 매우 작은값을 가지므로, 웰컴 기능이 진행되는 일정한 시간(t1) 동안의 배터리 전압 강하(ΔV)는 작게 나타난다. 이에 반해 도 4b와 같이, 어느 정도 열화도가 진행된 배터리의 경우(예를 들어, SOH가 70%인 경우) 내부저항이 증가하여 도 4a와 비교할 때 웰컴 기능이 진행되는 일정한 시간(t1) 동안의 배터리 전압 강하(ΔV)가 상대적으로 크게 나타난다. 또한, 도 4c와 같이 더 많은 열화가 진행된 배터리의 경우(예를 들어, SOH가 50%인 경우) 내부저항의 크기가 더욱 증가하여 도 4bㅠ와 비교할 때 웰컴 기능이 진행되는 일정한 시간(t1) 동안의 배터리 전압 강하(ΔV)가 상대적으로 더욱 크게 나타난다.As shown in FIG. 4A, since the internal resistance has a very small value in the case of a battery having a low degree of degradation (for example, when the SOH (State of Health) is 100%), the battery voltage drop (? V) during the time t1 is small. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the internal resistance is increased in the case of a battery with a certain degree of deterioration (for example, when the SOH is 70%), The battery voltage drop (? V) is relatively large. 4C, the size of the internal resistance is further increased in the case of a battery in which deterioration has progressed (for example, when the SOH is 50%). As compared with FIG. 4B, The battery voltage drop (? V) is relatively large.
이와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템은, 배터리(10)의 전압과 전류를 상시 모니터링하는 컨트롤러(20)에 웰컴 기능이 진행되는 일정한 시간(t1) 동안의 배터리 전압 강하(ΔV)를 확인하는 기법을 추가 적용하여 전압 강하의 크기를 기반으로 배터리의 열화도를 판단하고자 하는 것이다.As described above, the method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to various embodiments of the present invention can be applied to a
다시, 도 2를 참조하면, 열화도를 판단하는 단계(S13, S14)에서 컨트롤러(20)는 웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리의 전압과 웰컴 기능이 종료된 이후의 배터리의 전압의 차이인 전압편차(즉, 전압 강하: ΔV)를 사전 설정된 데이터 맵에 대입하여 배터리의 SOH를 판단할 수 있다.Referring to FIG. 2 again, in steps S13 and S14 for determining the degree of deterioration, the
여기서 배터리의 SOH를 판단하기 위한 데이터 맵은 전압편차를 입력으로 하고 그에 대응되는 SOH를 출력으로 하는 데이터 맵이다. 이 데이터 맵에서 특정 전압편차에 대응되는 SOH 값은 실험적 또는 이론적인 방법을 통해 사전에 설정해둘 수 있다.Here, the data map for determining the SOH of the battery is a data map in which the voltage deviation is input and the corresponding SOH is output. In this data map, the SOH value corresponding to a specific voltage deviation can be set in advance through an experimental or theoretical method.
한편, 배터리는 시동이 종료된 상태에서 암전류를 가지고 있으며, 이 암전류의 크기는 웰컴 기능을 수행하기 이전 배터리의 초기 상태를 나타내는 인자로서 배터리 열화도 판단에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 배터리의 온도 역시 배터리의 성능에 영향을 미치는 것으로 배터리 열화도 판단에 영향을 미치는 인자이다. 더하여, 웰컴 기능이 수행되는 시점에서의 배터리 충전상태(SOC: State Of Charge)도 전압편차에 영향을 주는 것으로 배터리 열화도 판단에 영향을 미치는 인자이다.On the other hand, the battery has a dark current when the start is completed, and the magnitude of the dark current may affect the battery deterioration determination as a factor indicating the initial state of the battery before performing the welcome function. Also, the temperature of the battery affects the performance of the battery, which is a factor affecting the judgment of the deterioration of the battery. In addition, the state of charge of the battery (SOC) at the time when the welcome function is performed also affects the voltage deviation, which is a factor affecting the determination of the deterioration of the battery.
따라서, 배터리의 SOH를 판단하기 위한 데이터 맵은, 단순히 전압편차(ΔV) 뿐만 아니라 배터리 암전류, 배터리 온도 및 배터리의 SOC까지 고려하여 작성되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the data map for determining the SOH of the battery is prepared by considering not only the voltage deviation (? V) but also the battery dark current, the battery temperature, and the SOC of the battery.
즉, 열화도를 판단하는 단계에서, 컨트롤러(20)는 웰컴기능 전후의 배터리(10)의 전압편차(ΔV), 배터리(10)의 암전류, 배터리(10)의 온도 및 배터리(10)의 SOC에 따른 배터리의 잔존수명(SOH)을 사전에 기록한 데이터 맵을 이용하여, 실제 측정된 전압편차, 실제 측정된 배터리의 암전류, 실제 측정된 배터리 온도 및 배터리 SOC를 데이터 맵에 입력하여 그에 대응되는 출력으로 배터리의 잔존수명을 도출함으로써, 배터리(10)의 SOH를 판단할 수 있다.That is, in the step of determining the degree of deterioration, the
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법은, 웰컴 기능이 동작한 이후(S11) 배터리(10)의 열화도를 판단하기(S13, S14) 이전에, 차량의 시동이 오프된 상태가 유지된 시간과 사전 설정된 임계시간(t)을 비교하는 과정(S12)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the method for determining battery deterioration of a vehicle according to an embodiment of the present invention is characterized in that, before the deterioration degree of the
이 임계시간(t)는 차량의 시동이 오프되어 배터리(10)의 부하가 경감된 상태에서 열화도를 판단하기 위한 배터리(10)의 분극전압이 제거되는 시간을 확보하기 위한 것으로, 차량 시동 종료 이후 임계시간(t)이 경과함을 판단하여 열화도 판단여부를 결정함으로써 배터리 열화도 판단 시 분극전압에 의한 영향을 최소화하여 더욱 정확한 열화도 판단을 가능하게 할 수 있다.This threshold time t is for securing the time for eliminating the polarization voltage of the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템은, 일정한 시간 동안 일정한 부하가 배터리에 적용되는 차량의 웰컴 기능을 활용하여, 항시 일정한 부하 및 시간 조건에서 배터리 전압 강하를 기반으로 배터리의 열화도 및 SOH를 정확하게 판단할 수 있다. 특히, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템은, 차량의 웰컴 기능이 수행될 때마다 배터리 전압 강하를 확인하는 것으로 배터리 전압 강하의 판단의 빈도가 매우 잦으므로, 복수회 확인된 전압 강하의 누적을 통해 배터리의 열화도 및 SOH의 판단 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, the method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to various embodiments of the present invention utilize the welcome function of a vehicle to which a constant load is applied to the battery for a certain period of time, Based on the voltage drop, the degradation of the battery and the SOH can be accurately determined. In particular, the method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to various embodiments of the present invention confirm battery voltage drop every time when a welcome function of a vehicle is performed, and frequency of battery voltage drop is frequently checked, Accumulation of the detected voltage drop further improves the deterioration degree of the battery and the judgment accuracy of the SOH.
나아가, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템은, 정확한 배터리의 열화도 및 SOH 판단을 통해 열화도를 반영한 배터리의 가용 SOC 가변 제어 등과 같은 차량 제어가 가능하게 하며, 배터리의 과방전 발생시 원인 분석을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량의 배터리 열화 판단 방법 및 시스템은, 배터리 교체시점을 운전자에게 통보할 수 있게 함으로써 상품성 향상에도 기여할 수 있다.Further, the method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to various embodiments of the present invention enable vehicle control such as variable SOC variation control of a battery that reflects the degree of deterioration of an accurate battery and SOH determination, The cause of over discharge is analyzed. In addition, the method and system for determining battery deterioration of a vehicle according to various embodiments of the present invention can contribute to the improvement of the merchantability by allowing the driver to be informed of the battery replacement timing.
본 발명은 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although the present invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as hereinafter claimed It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
10: 배터리 20: 컨트롤러
30: 센서 40: 스마트 키10: Battery 20: Controller
30: Sensor 40: Smart key
Claims (10)
상기 컨트롤러에서, 차량의 배터리로부터 웰컴 기능에 사용되는 전장부하에 전력이 제공되게 하여 웰컴 기능을 수행하는 하는 단계;
상기 컨트롤러에서, 차량의 시동이 오프된 상태가 유지된 시간과 사전 설정된 임계시간을 비교하는 단계
상기 차량의 시동이 오프된 상태가 유지된 시간이 상기 배터리의 분극전압 제거 시간을 고려하여 사전 설정된 임계시간 이상인 경우, 상기 컨트롤러에서, 상기 웰컴 기능을 개시하기 이전의 상기 배터리의 전압과 상기 웰컴 기능이 종료된 이후의 상기 배터리의 전압의 전압편차를 산출하고 상기 전압편차에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단하는 단계;
를 포함하는 차량의 배터리 열화 판단 방법.At the controller, recognizing the approach or input of the vehicle smart key;
Performing a welcome function by causing electric power to be supplied to an electric field load used for a welcome function from a battery of the vehicle in the controller;
In the controller, a step of comparing a time at which the state in which the start-up of the vehicle is kept off and a predetermined threshold time
Wherein when the time at which the vehicle is kept in the off state is greater than or equal to a predetermined threshold time in consideration of the polarization voltage removal time of the battery, Calculating a voltage deviation of the voltage of the battery after the termination of the battery is completed, and determining a degree of deterioration of the battery based on the voltage deviation;
And determining the battery deterioration of the vehicle.
상기 열화도를 판단하는 단계는, 상기 전압편차가 클수록 열화도가 높은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the degree of deterioration determines that the greater the voltage deviation is, the higher the degree of deterioration is.
웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리의 전압과 웰컴 기능이 종료된 이후의 배터리의 전압의 크기, 배터리의 암전류의 크기, 배터리 온도, 및 배터리 충전상태(SOC)를 입력으로 하고, 상기 입력에 대응되는 배터리의 잔존수명(SOH)을 출력으로 하는 사전 작성된 데이터 맵에, 상기 열화도를 판단하는 단계에서 산출된 전압편차, 실제 측정된 배터리의 암전류, 실제 측정된 배터리 온도 및 실제 측정된 배터리 SOC를 입력하여 배터리의 잔존수명을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 방법.The method of claim 1, wherein the step of determining the degree of deterioration comprises:
(SOC) of the battery, a magnitude of a dark current of the battery, a battery temperature, and a battery charge state (SOC) of the battery before the welcome function is started, A voltage deviation calculated in the step of determining the degree of deterioration, a dark current of an actually measured battery, an actually measured battery temperature, and an actually measured battery SOC are input to a pre-created data map in which the remaining life (SOH) And determining a remaining service life of the battery based on the remaining service life of the battery.
상기 컨트롤러에서, 상기 전압편차를 복수회 누적하여 저장하고, 누적된 상기 전압편차의 평균을 연산하며, 상기 전압편차의 평균에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 방법.The method of claim 1, wherein the step of determining the degree of deterioration comprises:
Wherein the controller accumulates the voltage deviation a plurality of times, calculates an average of the accumulated voltage deviations, and determines the degree of deterioration of the battery based on an average of the voltage deviations. How to judge.
차량 스마트 키의 접근 또는 입력을 검출하는 센서; 및
상기 센서에서 상기 차량 스마트 키의 접근 또는 입력을 검출한 경우, 상기 배터리로부터 웰컴 기능에 사용되는 전장부하로 전력을 제공하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 차량의 시동이 오프된 상태가 유지된 시간이 상기 배터리의 분극전압 제거 시간을 고려하여 사전 설정된 임계시간 이상인 경우, 상기 웰컴 기능을 개시하기 이전의 상기 배터리의 전압과 상기 웰컴 기능이 종료된 이후의 상기 배터리의 전압의 전압편차를 산출하고 상기 전압편차에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 시스템.A battery configured to provide power to the electrical load;
A sensor for detecting access or input of the vehicle smart key; And
And a controller for controlling the battery to provide power from the battery to an electric load used for a welcome function when the sensor detects an approach or input of the vehicle smart key,
Wherein the controller is configured to control the voltage of the battery before the start of the welcome function and the welcome function before the start of the welcome function when the time at which the vehicle is turned off is maintained for a predetermined threshold time or more, Calculating a voltage deviation of a voltage of the battery after the battery voltage has deteriorated, and determining a degree of deterioration of the battery based on the voltage deviation.
상기 컨트롤러는 상기 전압편차가 클수록 열화도가 높은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 시스템.The method of claim 6,
Wherein the controller determines that the higher the voltage deviation, the higher the degree of deterioration.
웰컴 기능을 개시하기 이전의 배터리의 전압과 웰컴 기능이 종료된 이후의 배터리의 전압의 크기, 배터리의 암전류의 크기, 배터리 온도, 및 배터리 충전상태(SOC)를 입력으로 하고, 상기 입력에 대응되는 배터리의 잔존수명(SOH)을 출력으로 하는 사전 작성된 데이터 맵에, 상기 열화도를 판단하는 단계에서 산출된 전압편차, 실제 측정된 배터리의 암전류, 실제 측정된 배터리 온도 및 실제 측정된 배터리 SOC를 입력하여 배터리의 잔존수명을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 시스템.The system of claim 6,
(SOC) of the battery, a magnitude of a dark current of the battery, a battery temperature, and a battery charge state (SOC) of the battery before the welcome function is started, A voltage deviation calculated in the step of determining the degree of deterioration, a dark current of an actually measured battery, an actually measured battery temperature, and an actually measured battery SOC are input to a pre-created data map in which the remaining life (SOH) And determines the remaining life of the battery based on the detected remaining battery life.
상기 전압편차를 복수회 누적하여 저장하고, 누적된 상기 전압편차의 평균을 연산하며, 상기 전압편차의 평균에 기반하여 상기 배터리의 열화도를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 열화 판단 시스템.The system of claim 6,
Accumulating the voltage deviation a plurality of times, calculating an average of the accumulated voltage deviation, and determining the degree of deterioration of the battery based on an average of the voltage deviation.
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