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KR101624644B1 - 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR101624644B1
KR101624644B1 KR1020130150670A KR20130150670A KR101624644B1 KR 101624644 B1 KR101624644 B1 KR 101624644B1 KR 1020130150670 A KR1020130150670 A KR 1020130150670A KR 20130150670 A KR20130150670 A KR 20130150670A KR 101624644 B1 KR101624644 B1 KR 101624644B1
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페스와니 산저이
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템을 개시한다. 상기 시스템은 제1 시점에 배터리 팩의 출력 전압을 측정하는 배터리 팩 전압 센서, 상기 배터리 팩의 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 초기 전력 한도를 결정하는 파이크로프로세서를 포함한다. 상기 마이크로프로세서는 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단한다. 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 임계 배터리 팩 전압보다 크다면, 상기 마이크로프로세서는 상기 배터리 팩의 제1 전력 한도를 상기 초기 전력 한도보다 낮게 설정한다.

Description

배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DERATING A POWER LIMIT ASSOCIATED WITH A BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키는 때를 결정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배터리 팩은 전기 차량에 전력을 공급하기 위해 사용되는 다수의 배터리 셀들을 포함한다. 한편 상기 배터리 팩에서 출력된 전력량이 적정 전력량을 초과하는 경우, 상기 배터리 팩의 동작은 퇴화될 수 있다.
따라서, 본 발명자는 상술한 동작 문제를 최소화하거나 제거할 수 있는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템 및 방법이 필요하다는 것을 인식하게 되었다.
배터리의 충전 또는 방전 출력 조정방법 및 장치(공개특허공보 제10-2006-0130509호, 2006.12.19. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 배터리 팩 출력 전압을 측정하여 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템은 제1 시점에 배터리 팩의 제1 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 구성된 배터리 팩 전압 센서; 및 상기 배터리 팩 전압 센서와 통신하여 상기 배터리 팩의 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 상기 배터리 팩의 초기 전력 한도를 결정하고, 제1 배터리 팩 출력 전압이 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 제1 배터리 팩 출력 전압을 상기 초기 전력 한도보다 낮게 설정하고, 통신 버스에 상기 제1 전력 한도를 가진 메시지를 전송하도록 프로그램된 마이크로프로세서;를 포함한다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템은 상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제1 시점 이후인 제2 시점에 배터리 팩의 제2 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며, 상기 마이크로프로세서는, 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 제2 배터리 팩 출력 전압을 상기 제1 전력 한도보다 낮게 설정하고, 통신 버스에 상기 제2 전력 한도를 가진 메시지를 전송하도록 더 프로그램될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 배터리 팩의 제3 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며, 상기 마이크로프로세서는, 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크고 상기 제2 전력 한도가 최소 전력 한도와 동일하다면 상기 제3 배터리 팩 출력 전압을 상기 제2 전력 한도와 동일하게 설정하고, 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 메시지를 전송하도록 더 프로그램된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 배터리 팩의 제3 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며, 상기 마이크로프로세서는, 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 제3 배터리 팩 출력 전압을 상기 제2 전력 한도보다 크게 설정하고, 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 메시지를 전송하도록 더 프로그램된다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템은, 상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제3 시점 이후인 제4 시점에 배터리 팩의 제4 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며, 상기 마이크로프로세서는, 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 제4 배터리 팩 출력 전압을 상기 제3 전력 한도보다 크게 설정하고, 통신 버스에 상기 제4 전력 한도를 가진 메시지를 전송하도록 더 프로그램된다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템은, 상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제4 시점 이후인 제5 시점에 배터리 팩의 제4 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며, 상기 마이크로프로세서는, 제5 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제5 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 제5 배터리 팩 출력 전압을 상기 제4 전력 한도보다 작게 설정하고, 통신 버스에 상기 제5 전력 한도를 가진 메시지를 전송하도록 더 프로그램된다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템은, 상기 통신 버스로부터 상기 제1 메시지를 받고, 상기 제1 메시지에 대응하여 인버터에게 상기 제1 전력 한도와 동일한 전력량을 상기 배터리 팩으로부터 공급받도록 명령하도록 프로그램된 차량 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법은, 마이크로프로세서를 사용하여 상기 배터리 팩의 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 상기 배터리 팩의 초기 전력 한도를 결정하는 단계; 상기 마이크로프로세서를 사용하여 제1 배터리 팩 출력 전압이 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 제1 배터리 팩 출력 전압을 상기 초기 전력 한도보다 낮게 설정하는 단계; 및 상기 마이크로프로세서를 사용하여 통신 버스에 상기 제1 전력 한도를 가진 메시지를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법은, 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제1 시점 이후인 제2 시점에 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 제2 배터리 팩 출력 전압을 상기 제1 전력 한도보다 낮게 설정하는 단계; 및 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제2 전력 한도를 가진 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크고 상기 제2 전력 한도가 최소 전력 한도와 동일하다면 상기 제3 배터리 팩 출력 전압을 상기 제2 전력 한도와 동일하게 설정하는 단계; 및 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 제3 배터리 팩 출력 전압을 상기 제2 전력 한도보다 크게 설정하는 단계; 및 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법은, 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제3 시점 이후인 제4 시점에 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 제4 배터리 팩 출력 전압을 상기 제3 전력 한도보다 크게 설정하는 단계; 및 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제4 전력 한도를 가진 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법은, 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제4 시점 이후인 제5 시점에 제5 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제5 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 제5 배터리 팩 출력 전압을 상기 제4 전력 한도보다 작게 설정하는 단계; 및 상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제5 전력 한도를 가진 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법은, 상기 제1 메시지가 상기 통신 버스로부터 차량 제어부에 수신되는 단계; 및 인버터에게 상기 제1 전력 한도와 동일한 전력량을 상기 배터리 팩으로부터 공급받도록 명령하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템 및 방법은 다른 시스템 및 방법에 비해서 상당한 이점을 제공한다. 특히, 상기 시스템은 상기 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키는 때를 결정하기 위해 배터리 팩 출력 전압을 측정한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템의 블럭도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법의 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 4는 시간에 따른 배터리 팩의 동작 정지 제재 레벨의 예시적 그래프이다.
도 5는 시간에 따른 배터리 팩의 배터리 팩 출력 전압의 예시적 그래프이다.
도 6은 시간에 따른 배터리 팩의 전력 한도의 예시적 그래프이다.
도 1을 참조하면, 전기 차량(10)이 도시되어 있다. 상기 전기 차량(10)은 차량 제어부(20; vehicle controller), 통신 버스(30; communication bus), 차량 인버터(40; vehicle inverter), 제어 회로(50; control circuit) 및 배터리 팩(60; battery pack)을 포함한다. 상기 전기 차량(10)은 본 발명에 따른 배터리 팩(60)의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템(70)을 더 포함한다.
상기 차량 제어부(20)는 상기 차량 인버터(40)와 통신이 가능하도록 구성되고, 상기 통신 버스(30)를 통해 마이크로프로세서(110)와 통신이 가능하도록 구성된다. 상기 차량 제어부(20)는 상기 통신 버스(30)를 통해 상기 마이크로프로세서(110)로부터 상기 배터리 팩(60)이 공급할 수 있는 전력량을 나타내는 전력 한도에 대한 메시지를 수신 받도록 구성된다. 상기 차량 제어부(20)는 상기 차량 인버터(40)가 상기 배터리 팩(60)의 전력 한도와 동일한 전력량만 상기 배터리 팩(60)으로부터 공급받도록 명령하는 메시지를 상기 차량 인버터(40)에게 송신 하도록 더 구성된다. 물론, 다른 예에서, 상기 차량 제어부(20)는 필요하다면 상기 차량 인버터(40)가 상기 배터리 팩(60)의 전력 한도보다 적은 전력량만 상기 배터리 팩(60)으로부터 공급받도록 또는 상기 배터리 팩(60)의 전력 한도보다 많은 전력량만 상기 배터리 팩(60)으로부터 공급받도록 명령할 수 있다.
상기 제어 회로(50)는 상기 마이크로프로세서(110)에서 출력된 제어 신호에 따라 상기 배터리 팩(60)을 상기 차량 인버터(40)에 전기적 연결이 선택적으로 이루어지도록 구성된다. 상기 제어 회로(50)는 상기 마이크로프로세서(110)에서 출력된 제어 신호가 더 이상 없을 때 상기 배터리 팩(60)을 상기 차량 인버터(40)에 전기적 연결이 선택적으로 해제되도록 구성된다.
상기 배터리 팩(60)은 상기 전기 차량(10)을 위한 구동 전압을 공급하도록 구성된다. 상기 배터리 팩(60)은 외장재(74) 및 그 내부에 다수의 배터리 셀(75)들을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(75)들은 전기적으로 직렬 연결된다. 다른 실시예에서, 상기 배터리 팩(60)은 전기적으로 직렬 연결된 다수의 셀 그룹을 포함하는데, 상기 셀 그룹은 3개의 배터리 셀(75)들이 전기적으로 병렬로 연결된다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(75)들은 리튬-이온 배터리 셀이다. 물론, 다른 실시예에서, 상기 배터리 셀(75)들은 니켈-수소 금속 배터리 셀과 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 알려진 다른 형태의 배터리 셀이 될 수 있다.
상기 시스템(70)은 상기 배터리 팩(60)의 배터리 팩 출력 전압이 임계 배터리 팩 전압보다 큰 경우 상기 배터리 팩(60)이 퇴화된 동작을 하는 것을 방지하기 위해 상기 배터리 팩(60)의 전력 한도를 감소 또는 줄이도록 구성된다. 상기 시스템(70)은 배터리 팩 전압 센서(80; battery pack voltage sensor), 배터리 셀 전압 센서(90; battery cell voltage sensors), 배터리 셀 온도 센서(100; battery cell temperature sensors) 및 마이크로프로세서(110; microprocessor)를 포함한다.
상기 배터리 팩 전압 센서(80)는 상기 배터리 팩(60)의 배터리 팩 출력 전압을 측정하여 상기 마이크로프로세서(110)에게 상기 배터리 팩 출력 전압을 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 상기 배터리 팩 전압 센서(80)는 상기 배터리 팩(60) 및 상기 마이크로프로세서(110) 양 쪽에 전기적으로 연결된다.
상기 배터리 셀 전압 센서(90)는 상기 배터리 셀(75)들의 배터리 셀 출력 전압들을 측정하여 상기 마이크로프로세서(110)에게 상기 배터리 셀 출력 전압을 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 특히, 각 배터리 셀 전압 센서(90)는 각 배터리 셀(75) 또는 전기적으로 병렬로 연결된 배터리 셀(75)들의 그룹의 배터리 셀 출력 전압을 측정하여 상기 마이크로프로세서(110)에게 상기 배터리 셀 출력 전압을 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 상기 배터리 셀 전압 센서(90)는 상기 배터리 셀(75)들 및 상기 마이크로프로세서(110) 양 쪽에 전기적으로 연결된다.
상기 배터리 셀 온도 센서(100)는 다수의 배터리 셀(75)들의 배터리 셀 온도들을 측정하여 상기 마이크로프로세서(110)에게 상기 배터리 셀 온도를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 특히, 각 배터리 셀 온도 센서(100)는 각 배터리 셀(75) 또는 전기적으로 병렬로 연결된 배터리 셀(75)들의 그룹의 배터리 셀 온도를 측정하여 상기 마이크로프로세서(110)에게 상기 배터리 셀 온도를 나타내는 신호를 출력하도록 구성된다. 상기 배터리 셀 온도 센서(100)는 상기 배터리 셀(75)들 및 상기 마이크로프로세서(110) 양 쪽에 전기적으로 연결된다.
상기 마이크로프로세서(110)는 상기 통신 버스(30)을 사용하여 상기 차량 제어부(20)과 통신하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩 전압 센서(80), 상기 배터리 셀 전압 센서(90) 및 상기 배터리 셀 온도 센서(100)로부터 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩(60)이 상기 인버터(40)에 전기적으로 연결되도록 상기 제어 회로(50)를 유도하는 또는 상기 배터리 팩(60)이 상기 인버터(40)에서 전기적 연결이 해제되도록 상기 제어 회로(50)를 유도하는 제어 신호를 출력하도록 더 구성된다. 상기 마이크로프로세서(110)는 메모리 장치(111)에 저장된 소프트웨어 명령을 사용하여 도 2 및 도 3에 도시된 순서도의 몇몇 단계를 구현하도록 프로그램 되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(60)의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법의 흐름을 나타낸 순서도를 설명하도록 하겠다. 상기 마이크로프로세서(110)는 이하 순서도에 도시된 '마이크로프로세서로 구현된 단계'를 실행하도록 프로그램 되어 있다.
단계 250에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩(60)을 상기 차량 인버터(40)에 전기적으로 연결시키도록 상기 제어 회로(50)를 유도하는 제어 신호를 출력한다. 단계 250 실행 후, 상기 방법은 단계 252로 이행한다.
단계 252에서, 상기 배터리 셀 전압 센서(90)는 상기 배터리 팩(60)에 포함된 상기 다수의 배터리 셀(75)들의 배터리 셀 출력 전압을 측정한다. 단계 252 실행 후, 상기 방법은 단계 254로 이행한다.
단계 254에서, 상기 배터리 셀 온도 센서(100)는 상기 배터리 팩(60)에 포함된 상기 다수의 배터리 셀(75)들의 배터리 셀 온도를 측정한다. 단계 254 실행 후, 상기 방법은 단계 256로 이행한다.
단계 256에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 다수의 배터리 셀 출력 전압 및 상기 다수의 배터리 셀 온도에 기초하여 상기 배터리 팩(60)의 초기 출력 한도 PL(i-1)을 결정한다. 단계 256 실행 후, 상기 방법은 단계 258로 이행한다.
단계 258에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 다음의 수학식을 사용하여 시간 지수 'i'를 증가 시킨다: i=i+1. 단계 258 실행 후, 상기 방법은 단계 260로 이행한다.
단계 260에서, 상기 배터리 팩 전압 센서(80)는 배터리 팩(60)의 배터리 팩 출력 전압 V(i)을 측정한다. 단계 260 실행 후, 상기 방법은 단계 262로 이행한다.
단계 262에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩 출력 전압 V(i)가 최대 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단한다. 만약 단계 262의 값이 "yes"라면, 상기 방법은 단계 264로 이행한다. 반대의 경우, 상기 방법은 단계 266으로 이행한다. 일 예로, 상기 최대 배터리 팩 전압은 413Vdc이다.
단계 264에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩(60)을 상기 차량 인버터(40)로부터 전기적 연결을 해제하도록 상기 제어 회로(50)를 유도하는 제어 신호를 출력한다. 단계 264 실행 후, 상기 방법은 단계 262로 되돌아간다.
단계 262를 다시 참조하면, 단계 262의 값이 "no"라면, 상기 방법은 단계 266으로 이행한다. 단계 266에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩 출력 전압 V(i)이 임계 배터리 팩 전압(상기 최대 배터리 팩 전압보다 작은 값)보다 큰지 여부를 판단한다. 일 예로, 상기 임계 배터리 팩 전압은 400Vdc이다. 상기 단계 266의 값이 "yes"라면, 상기 방법은 단계 268으로 이행한다. 반대의 경우, 상기 방법은 단계 292으로 이행한다.
단계 268에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 전력 한도 PL(i-1)이 최소 전력 한도 PLMIN과 동일한지 판단한다. 단계 268의 값이 "yes"라면, 상기 방법은 단계 270으로 이행한다. 반대의 경우, 상기 방법은 단계 290으로 이행한다.
단계 270에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 다음의 수학식을 사용하여 상기 전력 한도 PL(i)를 설정한다: PL(i)= PL(i-1). 단계 270 실행 후, 상기 방법은 단계 290으로 이행한다.
단계 268을 다시 참조하면, 단계 268의 값이 "no"라면, 상기 방법은 단계 290으로 이행한다. 단계 290에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 다음의 수학식을 사용하여 상기 전력 한도 PL(i)를 결정한다: PL(i)=f( V(i), Temp(i), SOC(i), I(i) ), PL(i)는 PL(i-1)보다 작음. 상기 "f"는 함수를 의미한다. 상기 " V(i)"는 상기 배터리 팩 출력 전압에 대응하는 값이다. 상기 "Temp(i)"는 상기 배터리 팩(60)에 포함된 다수의 배터리 셀(75)들의 배터리 셀 온도로부터 결정된 배터리 팩의 온도에 대응하는 값이다. 상기 " SOC(i)"는 V(i)에서 결정된 상기 배터리 팩(60)의 충전량에 대응하는 값이다. 상기 "I(i)"는 상기 배터리 팩(60)에 흐르는 전류량에 대응하는 값이다. 상기 I(i)값은 상기 V(i)값에 의해 결정될 수 있다. 다른 방법으로, 상기 I(i)값은 상기 배터리 팩(60)과 전기적으로 직렬 연결되어 상기 배터리 팩(60)에 흐르는 전류량을 나타내는 신호를 상기 마이크로프로세서(110)에게 출력하는 전류 센서(미도시)를 사용하여 결정될 수 있다. 단계 290 실행 후, 상기 방법은 단계 298으로 이행한다.
단계 266을 다시 참조하면, 단계 266의 값이 "no"라면, 상기 방법은 단계 292로 이행한다. 단계 292에서, 상기 마이크로프로세서(110)은 상기 전력 한도 PL(i-1)이 최대 전력 한도 PMAX와 동일한지 판단한다. 단계 292의 값이 "yes"라면, 상기 방법은 단계 294로 이행한다. 반대의 경우, 상기 방법은 단계 296으로 이행한다.
단계 294에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 다음의 수학식을 사용하여 상기 전력 한도 PL(i-1)를 설정한다: PL(i)=PL(i-1). 단계 294 실행 후, 상기 방법은 단계 296으로 이행한다.
단계 292를 다시 참조하면, 단계 292의 값이 "no"라면, 상기 방법은 단계 296으로 이행한다. 단계 296에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 다음의 수학식을 사용하여 상기 전력 한도 PL(i)를 결정한다: PL(i)=f( V(i), Temp(i), SOC(i), I(i) ), PL(i)는 PL(i-1)보다 큼. 단계 296 실행 후, 상기 방법은 단계 298로 이행한다.
단계 298에서, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 통신 버스(30)를 통해 상기 차량 제어부(20)에게 상기 전력 한도 PL(i)가 담긴 메시지 M(i)를 전송한다. 단계 298 실행 후, 상기 방법은 단계 300으로 이행한다.
단계 300에서, 상기 차량 제어부(20)는 전기적 연결이 해제 가능하도록 상기 배터리 팩(60)에게 연결된 상기 차량 인버터(40)에게 상기 메시지 M(i)에 대응하여 상기 배터리 팩(60)으로부터 공급받은 전력량이 상기 전력 한도 PL(i)과 동일하도록 명령한다. 단계 300 실행 후, 상기 방법은 단계 258로 이행한다.
도 5를 참조하면, 그래프 370은 시간에 따른 상기 배터리 팩(60)의 배터리 팩 출력 전압의 예시를 나타낸다. 또한, 도 6을 참조하면, 그래프 380은 시간에 따라 결정된 상기 배터리 팩(60)의 전력 한도를 나타낸다. 도 6에 도시된 상기 전력 한도 곡선은 시간에 따라 상기 배터리 팩(60)에서 상기 차량 인버터(40)가 공급 받을 수 있는 바람직한 최대 전력량을 나타낸다.
그래프 370을 참조하면, T1 시점에, 배터리 팩 출력 전압은 임계 배터리 팩 전압 VThreshold(점섬으로 도시)보다 크다. 그래프 380을 참조하면, 상술한 동작 조건에 대응하여, 상기 마이크로프로세서(110)는, 만약 상기 T1 시점의 전력 한도가 상기 최소 전력 한도 PLMIN보다 크다면, T0 시점의 전력 한도보다 작은 T1 시점의 전력 한도를 결정한다. 즉, 상기 마이크로프로세서(110)는 T1 시점에서 상기 전력 한도를 감소시킨다.
그래프 370을 참조하면, T2 시점에, 상기 배터리 팩 출력 전압은 여전히 임계 배터리 팩 전압 VThreshold(점섬으로 도시)보다 크다. 그래프 380을 참조하면, 상술한 동작 조건에 대응하여, 상기 마이크로프로세서(110)는, 만약 상기 T2 시점의 전력 한도가 T0 시점의 전력 한도를 비교한 것과 같이 상기 최소 전력 한도 PLMIN보다 크다면, T1 시점의 전력 한도보다 작은 T2 시점의 전력 한도를 결정한다.
그래프 370를 참조하면, T3시점에, 상기 배터리 팩 출력 전압은 여전히 임계 배터리 팩 전압 VThreshold(점섬으로 도시)보다 크다. 그래프 380을 참조하면, 상술한 동작 조건에 대응하여, 상기 마이크로프로세서(110)는, T2 시점에서의 전력 한도가 상기 최소 전력 한도 PLMIN와 동일하므로, T3 시점에서의 전력 한도를 상기 T2 시점에서의 전력 한도와 동일하게 설정한다.
그래프 370를 참조하면, T4시점에, 상기 배터리 팩 출력 전압은 임계 배터리 팩 전압 VThreshold(점섬으로 도시)보다 크지 않다. 그래프 380을 참조하면, 상술한 동작 조건에 대응하여, 상기 마이크로프로세서(110)는, T4 시점에서의 전력 한도가 상기 최대 전력 한도 PLMAX보다 작다면, T4 시점에서의 전력 한도를 상기 T3 시점에서의 전력 한도보다 크게 설정한다.
그래프 370를 참조하면, T5시점에, 상기 배터리 팩 출력 전압은 임계 배터리 팩 전압 VThreshold(점섬으로 도시)보다 크지 않다. 그래프 380을 참조하면, 상술한 동작 조건에 대응하여, 상기 마이크로프로세서(110)는, T5 시점에서의 전력 한도가 상기 최대 전력 한도 PLMAX보다 작다면, T5 시점에서의 전력 한도를 상기 T4 시점에서의 전력 한도보다 크게 설정한다.
그래프 370를 참조하면, T6시점에, 상기 배터리 팩 출력 전압은 임계 배터리 팩 전압 VThreshold(점섬으로 도시)보다 크다. 그래프 380을 참조하면, 상술한 동작 조건에 대응하여, 상기 마이크로프로세서(110)는, T6 시점에서의 전력 한도가 상기 최소 전력 한도 PLMIN보다 크다면, T6 시점에서의 전력 한도를 상기 T5 시점에서의 전력 한도보다 작게 설정한다.
도 4를 참조하면, 그래프 350은 시간에 따라 상기 배터리 팩(60)의 예시적인 동작 정지 제재 레벨(operational fault severity level)을 나타낸다. 상기 배터리 팩(60)의 동작 정지 제재 레벨이 "high" 레벨에 도달하지 않았으므로, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩(60)이 상기 차량 인버터(40)에 전기적으로 연결되도록 상기 제어 회로(50)를 유도하는 신호를 출력한다. 반대로, 상기 배터리 팩(60)의 동작 정지 제재 레벨이 "high" 레벨에 도달하면, 상기 마이크로프로세서(110)는 상기 배터리 팩(60)이 상기 차량 인버터(40)에 전기적 연결이 해제되도록 상기 제어 회로(50)를 유도하는 신호를 출력한다.
배터리 팩(60)의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템(70) 및 방법은 다른 시스템 및 방법에 비해서 상당한 이점을 제공한다. 특히, 상기 시스템(70)은 상기 배터리 팩(60)의 전력 한도를 감소시키는 때를 결정하기 위해 배터리 팩 출력 전압을 측정한다.
상기 마이크로프로세서(110)은 도 2 및 도 3에 도시된 방법의 적어도 일부 단계를 구현하기 위해 소프트웨어 알고리즘을 수행할 수 있도록 제공된다. 특히, 상술한 상기 방법은 상기 방법을 수행하기 위해 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터에 의해 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 적어도 하나 이상의 휘발성 메모리 장치 또는 적어도 하나 이상의 비휘발성 메모리 장치로 구성될 수 있으며, 상기 컴퓨터에 의해 수행될 수 있는 명령은 상기 마이크로프로세서(110)에 의해 적어도 하나 이상의 메모리 장치로 로딩될 때, 상기 마이크로프로세서(110)는 상술한 방법의 일부를 구현시키기 위해 프로그램된 장치가 될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 전기 차량
20 : 차량 제어부
30 : 통신 버스
40 : 차량 인버터
50 : 제어 회로
60 : 배터리 팩
70 : 배터리 팩의 전력 제한을 감소시키기 위한 시스템
74 : 외장재
75 : 배터리 셀
80 : 배터리 팩 전압 센서
90 : 배터리 셀 전압 센서
100 : 배터리 셀 온도 센서
110 : 마이크로프로세서
111 : 메모리 장치

Claims (14)

  1. 제1 시점에 배터리 팩의 제1 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 구성된 배터리 팩 전압 센서;
    상기 배터리 팩 전압 센서와 통신하여 상기 배터리 팩의 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 상기 배터리 팩의 초기 전력 한도를 결정하고, 제1 배터리 팩 출력 전압이 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부 및 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 최대 배터리 팩 전압보다 작은지 여부를 판단하고, 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크고, 상기 최대 배터리 팩 전압 보다 작다면 상기 배터리 팩의 제1 전력 한도를 상기 초기 전력 한도보다 낮게 설정하고, 통신 버스에 상기 제1 전력 한도를 가진 제1 메시지를 전송하도록 프로그램된 마이크로프로세서;
    상기 마이크로프로세서에서 출력된 제어 신호에 따라 선택적으로 상기 배터리 팩을 인버터와 전기적으로 연결하는 제어 회로;및
    상기 통신 버스로부터 상기 제1 메시지를 받고, 상기 제1 메시지에 대응하여 상기 인버터에게 상기 제1 전력 한도와 동일한 전력량을 상기 배터리 팩으로부터 공급받도록 명령하도록 프로그램된 차량 제어부;를 포함하고,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 상기 최대 배터리 팩 전압보다 큰 경우, 상기 배터리 팩과 상기 인버터 사이의 전기적 연결을 해제하도록 하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제1 시점 이후인 제2 시점에 상기 배터리 팩의 제2 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 배터리 팩의 제2 전력 한도를 상기 제1 전력 한도보다 낮게 설정하고, 상기 통신 버스에 상기 제2 전력 한도를 가진 제2 메시지를 전송하도록 더 프로그램된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 상기 배터리 팩의 제3 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크고 상기 제2 전력 한도가 최소 전력 한도와 동일하다면 상기 배터리 팩의 제3 전력 한도를 상기 제2 전력 한도와 동일하게 설정하고, 상기 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 제3 메시지를 전송하도록 더 프로그램된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 상기 배터리 팩의 제3 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 배터리 팩의 제3 전력 한도를 상기 제2 전력 한도보다 크게 설정하고, 상기 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 제3 메시지를 전송하도록 더 프로그램된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제3 시점 이후인 제4 시점에 상기 배터리 팩의 제4 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 배터리 팩의 제4 전력 한도를 상기 제3 전력 한도보다 크게 설정하고, 상기 통신 버스에 상기 제4 전력 한도를 가진 제4 메시지를 전송하도록 더 프로그램된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 팩 전압 센서는, 상기 제4 시점 이후인 제5 시점에 상기 배터리 팩의 제5 배터리 팩 출력 전압을 측정하도록 더 구성되며,
    상기 마이크로프로세서는, 상기 제5 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하고, 상기 제5 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 배터리 팩의 제5 전력 한도를 상기 제4 전력 한도보다 작게 설정하고, 상기 통신 버스에 상기 제5 전력 한도를 가진 제5 메시지를 전송하도록 더 프로그램된 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 시스템.
  7. 삭제
  8. 마이크로프로세서를 사용하여 배터리 팩의 적어도 하나의 동작 파라미터에 기초하여 상기 배터리 팩의 초기 전력 한도를 결정하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 제1 시점에 상기 배터리 팩의 제1 배터리 팩 출력 전압이 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부 및 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 최대 배터리 팩 전압보다 작은지 여부를 판단하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 상기 최대 배터리 팩 전압보다 작은지 여부를 판단하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 상기 최대 배터리 팩 전압보다 큰 경우, 상기 배터리 팩과 인버터 사이의 전기적 연결을 해제하도록 하는 제어 신호를 제어 회로에 출력하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제1 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 배터리 팩의 제1 전력 한도를 상기 초기 전력 한도보다 낮게 설정하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 통신 버스에 상기 제1 전력 한도를 가진 제1 메시지를 전송하는 단계;
    상기 제1 메시지가 상기 통신 버스로부터 차량 제어부에 수신되는 단계; 및
    상기 차량 제어부를 사용하여, 상기 제1 메시지에 대응하여 상기 인버터에게 상기 제1 전력 한도와 동일한 전력량을 상기 배터리 팩으로부터 공급받도록 명령하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제1 시점 이후인 제2 시점에 상기 배터리 팩의 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제2 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크다면 상기 배터리 팩의 제2 전력 한도를 상기 제1 전력 한도보다 낮게 설정하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제2 전력 한도를 가진 제2 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 상기 배터리 팩의 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크고 상기 제2 전력 한도가 최소 전력 한도와 동일하다면 상기 배터리 팩의 제3 전력 한도를 상기 제2 전력 한도와 동일하게 설정하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 제3 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제2 시점 이후인 제3 시점에 상기 배터리 팩의 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제3 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 배터리 팩의 제3 전력 한도를 상기 제2 전력 한도보다 크게 설정하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제3 전력 한도를 가진 제3 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제3 시점 이후인 제4 시점에 상기 배터리 팩의 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계;
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제4 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 크지 않다면 상기 배터리 팩의 제4 전력 한도를 상기 제3 전력 한도보다 크게 설정하는 단계; 및
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 통신 버스에 상기 제4 전력 한도를 가진 제4 메시지를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 전력 한도를 감소시키기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 제4 시점 이후인 제5 시점에 상기 배터리 팩의 제5 배터리 팩 출력 전압이 상기 임계 배터리 팩 전압보다 큰지 여부를 판단하는 단계;
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  14. 삭제
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