[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102579181B1 - 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법 - Google Patents

배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102579181B1
KR102579181B1 KR1020180126138A KR20180126138A KR102579181B1 KR 102579181 B1 KR102579181 B1 KR 102579181B1 KR 1020180126138 A KR1020180126138 A KR 1020180126138A KR 20180126138 A KR20180126138 A KR 20180126138A KR 102579181 B1 KR102579181 B1 KR 102579181B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
sub
impedance
state
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020180126138A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200045272A (ko
Inventor
황수빈
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020180126138A priority Critical patent/KR102579181B1/ko
Priority to US16/554,215 priority patent/US11585856B2/en
Priority to CN201911005083.2A priority patent/CN111077464A/zh
Priority to CN202111604705.0A priority patent/CN114114054A/zh
Publication of KR20200045272A publication Critical patent/KR20200045272A/ko
Priority to KR1020200091770A priority patent/KR102491084B1/ko
Priority to US17/548,953 priority patent/US11913994B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102579181B1 publication Critical patent/KR102579181B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 배터리 상태 모니터링 장치는, 컨버터 내부의 전류로서 서브 배터리를 충전하는 충전 전류, 컨버터의 출력 전압 및 차량의 외기온도를 측정하는 측정부; 측정부에서 측정된 전류 및 전압을 이용하여 서브 배터리의 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부; 및 차량의 외기온도와 서브 배터리의 임피던스를 이용하여 서브 배터리의 상태를 판단하는 판단부를 포함한다.

Description

배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법{DC CONVERTER CAPABLE OF BATTERY CONDITION MONITORING AND BATTERY CONDITION MONITORING METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 상태를 모니터링 하여 배터리의 상태 및 방전 가능성을 운전자에게 알릴 수 있는 직류변환장치에 관한 것이다.
48V 마일드 하이브리드 시스템은, 차량 주행을 위한 보조 동력을 공급하고 차량의 48V 전장품에 에너지를 공급하는 48V 메인 배터리, 차량의 12V 전장품에 에너지를 공급하는 12V 서브 배터리 및 이들 사이에 배치되는 직류변환장치(컨버터) 등을 포함하여 구성된다. 여기서, 컨버터는 12V 배터리의 전장 부하 증가 시, 벅 모드(Buck Mode)로 동작하여 48V 입력전압을 12V 출력전압으로 강압하여 12V 전장품에 전력 공급을 하며, 48V 배터리의 전장 부하 증가 시, 부스트 모드(Boost Mode)로 동작하여 12V 입력전압을 48V 출력전압으로 승압하여 48V 전장품에 전력을 공급하게 된다.
이러한 12V 배터리는, 충방전 사이클(충방전 횟수)이 증가함에 따라 전압이 감소하여 배터리의 내부 임피던스가 증가하는 화학적 특성이 있다. 그리고 배터리의 내부 임피던스 증가로 인하여, 운전자 시동시 배터리의 전압이 급감하고 배터리가 방전되므로, 12V 배터리의 상태를 모니터링 하여 배터리 방전 및 노화에 따른 문제가 발생하기 전에 이를 보수하거나 교체할 필요가 있다.
하지만, 종래의 48V 마일드 하이브리드 시스템은, 12V 배터리 상태의 모니터링이 불가하거나, 12V 배터리 상태를 모니터링 하기 위한 별도의 부품을 구비해야 하므로, 별도의 부품으로 인한 재료비 및 차량의 중량을 증가시키는 문제가 있다.
또한, 컨버터를 12V 배터리의 전원을 공급하는 기능으로만 사용하고 있으므로, 컨버터를 활용하여 12V 배터리의 상태를 모니터링 할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명의 일 목적은 컨버터를 이용하여 12V 배터리의 상태를 모니터링 함으로써 사용자에게 12V 배터리의 상태 및 방전 가능성을 사전에 알려줄 수 있는 직류변환장치를 이용한 배터리 상태 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 사항에 제한되지 않으며, 이하의 기재들로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 의도하는 기타의 과제들 또한 명료하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 직류변환장치는, 메인 배터리의 출력 전압을 서브 배터리의 충전 전압으로 변환하는 변환부 및 변환부로부터 서브 배터리로 인가되는 충전 전압, 충전 전류 및 및 서브 배터리의 외기온도를 측정하고, 충전 전압 및 충전 전류를 이용하여 서브 배터리의 임피던스를 계산하고, 측정된 외기온도와 계산된 임피던스를 이용하여 서브 배터리의 상태를 판단하는 모니터링부를 포함한다.
모니터링부는, 서브 배터리의 충전 전압, 충전 전류 및 외기 온도를 측정하는 측정부, 상기 충전 전압 및 상기 충전 전류에 기초하여 상기 서브 배터리의 임피던스를 계산하는 계산부 및 상기 서브 배터리의 상태를 판단하는 판단부를 포함한다.
판단부는 서브 배터리의 외기 온도에 따라 서브 배터리의 정상 상태 및 노화 상태를 나타내는 임피던스 범위가 정의된 판단 테이블을 이용하여 서브 배터리의 상태를 판단하며, 모니터링부는 판단 테이블이 저장된 저장부를 포함할 수 있다.
서브 배터리의 충전 전압 측정은, 직류변환장치 내부에서 서브 배터리와 병렬 연결된 캐피시터 양단의 전압을 측정함으로써 수행한다.
판단부는 서브 배터리의 충전 전류의 값을 서브 배터리의 노화도를 나타내는 비율로 계산하여 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일면에 따른 배터리 상태 모니터링 방법은, 직류변환장치로부터 서브 배터리로 인가되는 충전 전류와 충전 전압 및 서브 배터리의 외기온도를 측정하는 단계; 측정된 서브 배터리의 충전 전류 및 충전 전압을 이용하여 서브 배터리의 임피던스를 계산하는 단계 및 측정된 외기온도와 계산된 임피던스를 이용하여 서브 배터리의 상태를 판단하는 단계를 포함한다.
서브 배터리의 충전 전압 측정은 측정부에서 수행되며, 측정부는 서브 배터리와 병렬 연결된 캐피시터 양단의 전압을 측정함으로써 서브 배터리의 충전 전압을 측정할 수 있다.
서브 배터리의 상태 판단은 판단부에서 수행되며, 판단부는 측정부에서 측정된 외기 온도에 따라 서브 배터리의 정상 상태 및 노화 상태를 나타내는 임피던스 범위가 정의된 판단 테이블을 이용하여 서브 배터리의 상태를 판단한다.
서브 배터리의 상태 판단은 서브 배터리의 충전 전류의 값을 서브 배터리의 노화도를 나타내는 비율로 계산하는 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 직류변환장치를 통해 12V 배터리의 상태를 모니터링 하여 차량의 외기 온도에 따른 12V 배터리의 상태를 판단하고, 사용자에게 12V 배터리의 상태 및 방전 가능성을 알릴 수 있다.
또한, 기존의 12V 배터리의 교체 알람 부품 및 모니터링 부품의 삭제가 가능하므로, 이를 위한 재료비를 절감하고 차량의 중량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류변환장치의 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 모니터링부의 상세한 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변환부를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 서브 배터리의 임피던스와 외기온도의 관계를 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 서브 배터리의 외기온도별 정상 상태의 충전 전류 값과 노화 상태의 충전 전류 값을 비교하여 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 상태 모니터링 방법의 흐름도.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류변환장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류변환 장치(100)는 변환부(110) 및 모니터링부(120)를 포함한다.
변환부(110)는 메인 배터리(210)로부터 입력되는 전압을 서브 배터리(220)를 충전하기 위한 충전 전압(또는 출력 전압)으로 변환한다.
메인 배터리(210)의 출력 전압은 서브 배터리의 충전 전압보다 높으므로, 변환부(110)는 메인 배터리(210)의 전압을 서브 배터리(220)의 충전에 적합하도록 강압하여 서브 배터리(220)에 인가한다.
본 발명의 실시 예에 따른 직류변환장치(100)는 서브 배터리(220)의 충전 전류를 측정하여 그에 따른 서브 배터리(220)의 상태를 판단할 수 있다. 여기서, 충전 전류는 메인 배터리(210)에서 서브 배터리(220) 쪽으로 흐르는 전류로서, 전류계(A1)에 의해 측정될 수 있다. 이에 대한 설명은 도 3을 참조하여 아래에서 상세히 설명한다.
모니터링부(120)는 변환부(110)를 통하여 서브 배터리(220)로 인가되는 전압과 전류 및 서브 배터리(220) 외부의 공기 온도(외기 온도)를 측정하고, 측정된 값에 기초하여 서브 배터리(220)의 내부 임피던스를 계산한다.
모니터링부(120)는 측정된 외기 온도와 계산된 서브 배터리(220)의 내부 임피던스를 이용하여 서브 배터리(220)의 상태를 판단한다. 여기서, 변환부(110)를 통하여 메인 배터리(210)에서 서브 배터리(220)로 인가되는 전압 및 전류는 서브 배터리(220)를 충전하기 위한 것이므로, 이하에서는 각각 '충전 전압' 및 '충전 전류'라 한다.
한편, 모니터링부(120)가 서브 배터리(220)의 외기 온도를 측정함에 있어서, 서브 배터리(220)로부터 이격된 거리에 따라 측정 온도가 다르므로, 장치 설계 시 적정한 온도 측정 지점을 선정하는 것이 요구되며, 실험을 통하여 바람직한 측정 지점을 선정할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 모니터링부의 상세한 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 모니터링부(120)는 전술한 서브 배터리(220)의 상태 판단을 위하여 측정부(122), 계산부(124), 저장부(126) 및 판단부(128)를 포함한다.
측정부(122)는 서브 배터리(220)의 충전 전류를 측정하기 위하여 변환부(110)의 내부 전압을 측정한다.
구체적으로, 변환부(110)에서 메인 배터리(210)로부터 입력받은 전압을 강압하여 서브 배터리(220)에 인가함에 따라, 측정부(122)는 서브 배터리(220)에 인가된 전압을 측정한다. 이를 위해, 측정부(122)는, 예를 들면, 전압 센서를 이용할 수 있다.
서브 배터리(220)에 변환부(110)의 출력 전압이 인가되어 서브 배터리(220)의 충전이 시작되면, 측정부(122)는 서브 배터리(220)의 충전 전류로서 직류변환장치(100)의 내부 전류를 측정한다.
이를 위해, 측정부(122)는, 예를 들면, shunt 방식이나 hall 방식의 전류 센서(A1) 등을 이용할 수 있다. 그리고 측정부(122)는 서브 배터리(220)의 외기 온도를 측정하기 위해, 예를 들면, 온도 센서를 이용할 수 있다. 다만, 상술한 방식 및 센서들은 실시예에 지나지 않으며, 이 외에도 직류변환장치(100)의 내부 전류, 출력 전압 및 서브 배터리(220)의 외기 온도를 측정할 수 있는 다양한 방식이 이용될 수 있다.
계산부(124)는 측정부(122)에서 측정된 서브 배터리(220)의 충전 전류 및 충전 전압값(또는 출력 전압값)을 이용하여 서브 배터리(220)의 내부 임피던스를 계산한다. 임피던스의 계산은 하기의 수학식 1을 이용한다.
[수학식 1]
여기서, Z는 서브 배터리(220)의 내부 임피던스, I는 서브 배터리(220)의 충전 전류, V는 직류변환장치(100)의 출력 전압을 의미한다.
저장부(126)는 서브 배터리(220)의 상태 판단을 위한 판단 테이블을 저장한다.
여기서, 판단 테이블은, 측정부(122)에서 측정된 외기 온도에 따라 서브 배터리(220)가 정상 상태일 때의 내부 임피던스 범위와 서브 배터리(220)가 노화 상태일 때의 내부 임피던스 범위를 정의한 것이다.
판단부(128)는 계산부(124)로부터 수신된 서브 배터리(220)의 내부 임피던스 값과 저장부(126)의 판단 테이블을 이용하여 서브 배터리(220)의 노화 여부를 판단한다.
표 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 판단부(128)가 서브 배터리(220)의 상태를 판단하기 위해 이용하는 판단 테이블을 나타낸 것으로서, 복수의 실험 결과 중 대비가 용이한 일례를 나타낸 것이다.

외기 온도[℃]		 정상 배터리 노화 배터리
충전전류 [A] 임피던스[Ω] 충전전류 [A] 임피던스[Ω]
-20 10 1.40 1.7 8.24
25 16.7 0.84 2.5 5.00
60 40 0.35 010 1.40
표 1을 참조하면, 외기 온도 -20℃에서 정상 상태로 판단되는 서브 배터리(220)의 내부 임피던스의 값은 1.40[Ω]이고, 충전 전류의 값은 10A이다. 반면, 노화 상태인 것으로 판단되는 서브 배터리(220)의 내부 임피던스 값은 8.24[Ω]이며, 이 때 충전 전류는 1.7A임을 알 수 있다. 이와 비슷하게, 표 1의 판단 테이블에는 25℃ 및 60℃의 외기 온도에 대한 서브 배터리(220)의 내부 임피던스 및 충전 전류의 값이 정의되어 있음을 알 수 있다.판단부(128)는, 위와 같은 판단 테이블을 이용하여 서브 배터리(220)의 상태를 판단한다.
예컨대, 외기 온도가 25℃로 측정된 상태에서, 서브 배터리(220)의 내부 임피던스 값이 0.84[Ω]인 경우, 판단부(128)는 서브 배터리(220)가 정상 상태인 것으로 판단한다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류변환장치의 서브 배터리 충전 전류 및 충전 전압 측정에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변환부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 중앙의 회로(110)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변환부(110)를 나타내는 것으로서, 변환부(110)의 일측(도 3에 있어서 좌측)과 타측(도 3에 있어서 우측)에 우측에 메인 배터리(210) 및 서브 배터리(220)가 각각 연결된다. 변환부(110)는 스위칭 소자(S1), 다이오드(D1), 인덕터(L1) 및 캐피시터(C1)를 포함한 회로로 표현될 수 있지만 이에 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 변환부(110)는 메인 배터리(210)의 전압을 강압하여 서브 배터리(220)로 공급하고, 서브 배터리(220)의 전압을 승압하여 메인 배터리(210)로 공급하는 회로로 표현될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 변환부(110)의 출력은 서브 배터리(220)와 하나의 접점으로 연결되어 있고(동일 노드), 메인 배터리(210)가 서브 배터리(220)를 충전하는 유일한 전원이므로, 직류변환장치(100)에서 제어된 전압을 출력하면, 그 전압이 서브 배터리(220)에 인가되므로 이를 모니터링 하는 것이 가능하다. 예를 들면, 서브 배터리(220)와 병렬 연결된 캐피시터(C1) 양단의 전압을 전압계(V1)로 모니터링 함으로써 서브 배터리(220)의 충전 전압을 측정할 수 있으며, 변환부(110) 내부의 전류를 전류계(A1)를 이용하여 모니터링 함으로써 서브 배터리(220)의 충전 전류값을 모니터링 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 직류 변환 장치(100)를 이용하여 서브 배터리(220)의 방전 가능성 및 노화 여부를 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 종래의 48V 마일드 하이브리드 시스템에서 서브 배터리의 상태를 모니터링 하기 위해 별도로 구비하는 모니터링 부품의 제거가 가능하므로 이를 위한 제품 재료비 및 차량의 중량을 감소시킬 수 있다.
도 3에서 서브 배터리(220)의 충전 전압 및 충전 전류를 측정하기 위한 방법으로써, 전압계(V1) 및 전류계(A1)를 도시하였지만, 그에 한정되지 않고 전압 및 전류의 센싱이 가능한 다양한 센서가 이용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서브 배터리의 임피던스와 외기온도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 정상 상태인 서브 배터리(220)의 임피던스 값은 도 4의 그래프 하단에서 수평에 근접한 형태로 그려지지만, 노화 상태인 서브 배터리(220)의 임피던스 값은 도 4 그래프의 상단에서 우 하향의 형태로 그려지는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 서브 배터리(220)의 내부 임피던스 값이 배터리가 정상 상태인 경우와 노화 상태인 경우 서로 상이하므로, 서브 배터리(220)의 내부 임피던스 값을 이용하여 서브 배터리(220)의 노화 여부를 판단할 수 있다. 또한, 정상 상태인 경우 그래프의 개형이 수평에 근접하므로 큰 차이가 없지만, 노화 상태일 경우 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류변환장치(100)는 서브 배터리(220)의 외기 온도를 측정하여 서브 배터리(220)의 상태 판단에 반영함으로써, 외기 온도에 따른 오차를 보정한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서브 배터리의 외기온도별 정상 상태의 충전 전류 값과 노화 상태의 충전 전류 값을 비교하여 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 도 5 상단의 그래프는 외기온도 25℃에서 정상 상태인 서브 배터리(220)의 충전 전류 값(Iout_normal_at 25℃)과 노화 상태인 서브 배터리(220)의 충전 전류 값(Iout_abnormal_at 25℃)을 나타낸 것으로, 평행한 두 직선이 그려짐을 알 수 있다. 따라서, 서로 평행한 두 직선의 충전 전류 값을 이용하여 서브 배터리(220)의 상태를 판단하기 위한 판단 테이블을 구축하는 것이 가능하다.
한편, 전술한 판단 테이블은 설정된 외기 온도에 따라 서브 배터리(220)가 정상 상태인 경우와 노화 상태인 경우의 내부 임피던스 값과 충전 전류의 값을 정의하였지만, 단순히 서브 배터리(220)의 정상 상태와 노후 상태를 구분하는 것이 아닌 배터리의 노화 정도를 비율로 나타내는 것도 가능하다. 예컨대, 동일한 외기 온도에서, 정상 상태 서브 배터리(220)의 충전 전류의 값을 100%로 설정하고, 노후 상태 서브 배터리(220)의 충전 전류의 값을 0%로 설정하여 서브 배터리(220)의 충전 전류의 값을 배터리의 노화도를 나타내는 비율로 계산하여 사용자에게 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 상태 모니터링 방법의 흐름도를 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 상태 모니터링 방법의 흐름도이다.
하기의 흐름도를 설명함에 있어서, 도 1 내지 3의 설명과 중복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류변환장치(100)는 먼저 메인 배터리(210)로부터의 입력 전압을 서브 배터리(220)의 충전 전압으로 변환하여 서브 배터리(220)에 인가한다(S610).
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 직류변환장치(100)가 서브 배터리(220)를 충전하는 유일한 전원으로서, 직류변환장치(100)에서 제어, 출력된 전압이 서브 배터리(220)에 인가되면, 서브배터리(220)의 충전 전압 및 충전 전류값을 직류변환장치(100)를 통해서 모니터링 할 수 있다.
서브 배터리(220)에 전압이 인가되면, 측정부(122)에서 직류변환장치(100)의 내부 전류, 출력 전압 및 서브 배터리(220)의 외기 온도를 측정한다(S620).
측정부(122)의 측정 방법을 구체적으로 설명하면, 측정부(122)는, 예를 들면, 전압 센서를 이용하여 직류변환장치(100)의 출력 전압을 측정할 수 있다. 그리고 측정부(122)는 서브 배터리(220)에 직류변환장치(100)의 출력 전압이 인가되어 서브 배터리(220)의 충전이 시작되면, 서브 배터리의 충전 전류로서 직류변환장치(100)의 내부 전류를 측정한다. 이를 위해, 측정부(122)는, 예를 들면, shunt 방식이나 hall 방식의 센서 등을 이용할 수 있다. 그리고 측정부(122)는 차량의 외기 온도를 측정하기 위해, 예를 들면, 온도 센서를 이용할 수 있다.
다음으로, 계산부(124)에서 서브 배터리(220)의 내부 임피던스를 계산한다(S630).
직류변환장치(100)를 통하여 모니터링된 서브 배터리(220)의 충전 전류값 및 직류변환장치(100)의 출력 전압을 이용하여 서브 배터리(220)의 내부 임피던스를 계산함으로써, 서브 배터리(220)의 방전 가능성 및 노화 여부를 사용자에게 제공하는 것이 가능하다. 또한, 종래의 48V 마일드 하이브리드 시스템에서 서브 배터리의 상태를 모니터링 하기 위해 별도로 구비하는 모니터링 부품의 제거가 가능하므로 이를 위한 제품 재료비 및 차량의 중량을 감소시킬 수 있다.
서브 배터리의(220)의 임피던스 값은 도 2에서 전술한 수학식 1에 의해 계산된다.
다음으로, 판단부(128)는 계산된 서브 배터리(220)의 임피던스 값 및 저장부(126)에 저장된 판단 테이블을 이용하여 서브 배터리(220)의 노화 여부를 판단한다(S640).
서브 배터리(220)의 노화 여부 판단에는, 전술한 표 1과 같은 판단 테이블이 이용된다.
이 과정에서, 단순히 서브 배터리(220)의 정상 상태와 노후 상태를 구분하는 것이 아닌 배터리의 노화 정도를 비율로 나타내는 것도 가능하다. 예컨대, 동일한 외기 온도에서, 정상 상태 서브 배터리(220)의 내부 임피던스의 값을 100%로 설정하고, 노후 상태 서브 배터리(220)의 내부 임피던스의 값을 0%로 설정하여 서브 배터리(220)의 내부 임피던스 값을 배터리의 노화도를 나타내는 비율로 계산하여 사용자에게 제공할 수 있다.
최종적으로, 판단부(128)의 판단 결과를 사용자에게 제공한다(S650).
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 직류변환장치(100)를 이용하여 서브 배터리(220)의 상태를 모니터링하여 사용자에게 서브 배터리(220)의 상태를 알릴 수 있다.
한편, 상술한 설명에서, 단계 S610 내지 S650은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 3에서 이미 기술된 내용은 도 6의 배터리 상태 모니터링 장치에서 수행되는 배터리 상태 모니터링 방법에도 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모니터링부(120)는 메모리(미도시) 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서(미도시)로 구성될 수 있다.
여기에서, 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다. 예를 들어, 메모리는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다. 참고로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 2에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 직류변환장치 110: 변환부
120: 모니터링부 122: 측정부
124: 계산부 126: 저장부
128: 판단부

Claims (9)

  1. 메인 배터리와 서브 배터리 사이에 위치하는 직류변환장치에서,
    상기 메인 배터리의 출력 전압을 상기 서브 배터리의 충전 전압으로 변환하는 변환부; 및
    상기 변환부로부터 상기 서브 배터리로 인가되는 상기 충전 전압, 충전 전류 및 상기 서브 배터리의 외기온도를 측정하고, 상기 충전 전압 및 상기 충전 전류를 이용하여 상기 서브 배터리의 임피던스를 계산하고, 상기 측정된 외기온도와 상기 계산된 임피던스를 이용하여 상기 서브 배터리의 상태를 판단하는 모니터링부를 포함하되,
    상기 모니터링부는, 상기 측정된 외기온도에서 상기 서브 배터리가 정상 상태인 것으로 판단되는 임피던스, 상기 측정된 외기온도에서 상기 서브 배터리가 노화 상태인 것으로 판단되는 임피던스, 및 상기 계산된 임피던스를 이용하여, 상기 서브배터리의 노화 여부를 판단하는 것인 직류변환장치.
  2. 제 1 항에서,
    상기 모니터링부는,
    상기 충전 전압, 상기 충전 전류 및 상기 외기 온도를 측정하는 측정부;
    상기 충전 전압 및 상기 충전 전류에 기초하여 상기 서브 배터리의 임피던스를 계산하는 계산부; 및
    상기 서브 배터리의 상태를 판단하는 판단부를 포함하되,
    상기 판단부는,
    상기 외기온도에 따라 상기 서브 배터리의 정상 상태 및 노화 상태를 나타내는 임피던스 범위가 정의된 판단 테이블을 이용하여 상기 서브 배터리의 상태를 판단하는 것인 직류변환장치.
  3. 제 2 항에서,
    상기 모니터링부는,
    상기 판단 테이블이 저장된 저장부를 더 포함하는 것인 직류변환장치.
  4. 제 2 항에서,
    상기 측정부는,
    상기 직류변환장치 내부에서 상기 서브 배터리와 병렬 연결된 캐피시터 양단의 전압을 측정하는 것인 직류변환장치.
  5. 제 2항에서,
    상기 판단부는,
    상기 서브 배터리의 충전 전류의 값을 상기 서브 배터리의 노화도를 나타내는 비율로 계산하여 제공하는 것인 직류변환장치.
  6. 메인 배터리와 서브 배터리 사이에 위치하는 직류변환장치를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법에서,
    상기 직류변환장치로부터 상기 서브 배터리로 인가되는 충전 전류와 충전 전압 및 상기 서브 배터리의 외기온도를 측정하는 단계;
    상기 충전 전류 및 상기 충전 전압을 이용하여 상기 서브 배터리의 임피던스를 계산하는 단계; 및
    상기 측정된 외기온도와 상기 계산된 임피던스를 이용하여 상기 서브 배터리의 상태를 판단하는 단계를 포함하되,
    상기 판단하는 단계는, 상기 측정된 외기온도에서 상기 서브 배터리가 정상 상태인 것으로 판단되는 임피던스, 상기 측정된 외기온도에서 상기 서브 배터리가 노화 상태인 것으로 판단되는 임피던스, 및 상기 계산된 임피던스를 이용하여, 상기 서브배터리의 노화 여부를 판단하는 것인 배터리 상태 모니터링 방법.
  7. 제 6 항에서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 외기온도에 따라 상기 서브 배터리의 정상 상태 및 노화 상태를 나타내는 임피던스 범위가 정의된 판단 테이블을 이용하여 상기 서브 배터리의 상태를 판단하는 단계인 것인 배터리 상태 모니터링 방법.
  8. 제 6 항에서,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 충전 전압을 측정하기 위해 상기 서브 배터리와 병렬 연결된 캐피시터 양단의 전압을 측정하는 단계인 것인 배터리 상태 모니터링 방법.
  9. 제 6항에서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 서브 배터리의 충전 전류의 값을 상기 서브 배터리의 노화도를 나타내는 비율로 계산하여 제공하는 것을 포함하는 것인 배터리 상태 모니터링 방법.
KR1020180126138A 2018-10-22 2018-10-22 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법 Active KR102579181B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180126138A KR102579181B1 (ko) 2018-10-22 2018-10-22 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법
US16/554,215 US11585856B2 (en) 2018-10-22 2019-08-28 Direct current converter capable of monitoring battery condition and battery condition monitoring method thereof
CN201911005083.2A CN111077464A (zh) 2018-10-22 2019-10-22 能够监测电池状况的直流转换器及其电池状况监测方法
CN202111604705.0A CN114114054A (zh) 2018-10-22 2019-10-22 能够监测电池状况的电池状况监测装置
KR1020200091770A KR102491084B1 (ko) 2018-10-22 2020-07-23 배터리 상태 모니터링 장치
US17/548,953 US11913994B2 (en) 2018-10-22 2021-12-13 Direct current converter capable of monitoring battery condition and battery condition monitoring method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180126138A KR102579181B1 (ko) 2018-10-22 2018-10-22 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200091770A Division KR102491084B1 (ko) 2018-10-22 2020-07-23 배터리 상태 모니터링 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200045272A KR20200045272A (ko) 2020-05-04
KR102579181B1 true KR102579181B1 (ko) 2023-09-15

Family

ID=70281158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180126138A Active KR102579181B1 (ko) 2018-10-22 2018-10-22 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11585856B2 (ko)
KR (1) KR102579181B1 (ko)
CN (2) CN114114054A (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102579181B1 (ko) * 2018-10-22 2023-09-15 현대모비스 주식회사 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법
JP7147621B2 (ja) * 2019-02-20 2022-10-05 トヨタ自動車株式会社 充電制御装置及び方法
CN112224049B (zh) * 2020-12-11 2021-03-09 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 用于氢燃料电池动力系统的dc/dc变换装置和滤波方法
CN114954098B (zh) * 2021-07-21 2025-03-07 长城汽车股份有限公司 控制电池充电的方法、装置、电子设备以及车辆
CN115179767A (zh) * 2022-08-15 2022-10-14 广州小鹏汽车科技有限公司 电动汽车的充电异常诊断方法、车辆及存储介质
CN119324636B (zh) * 2024-12-19 2025-04-22 宁波均胜新能源研究院有限公司 一种变换器及其控制方法、控制器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100185405A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Battery Control Device
JP2016157564A (ja) * 2015-02-24 2016-09-01 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3540437B2 (ja) * 1995-06-05 2004-07-07 本田技研工業株式会社 電池状態判別装置
KR100836389B1 (ko) 2006-09-26 2008-06-09 현대자동차주식회사 하이브리드 전기자동차의 배터리 충전상태 관리 장치 및방법
CN101359035A (zh) 2007-07-30 2009-02-04 比亚迪股份有限公司 一种测量电池内阻的方法及装置
US9071081B2 (en) 2010-03-31 2015-06-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power source device for vehicle
JP5558941B2 (ja) * 2010-06-30 2014-07-23 三洋電機株式会社 電池の内部抵抗の検出方法
KR101174714B1 (ko) 2010-12-23 2012-09-20 (주)티메이트 배터리 수명 예측 장치
JP2012247339A (ja) * 2011-05-30 2012-12-13 Renesas Electronics Corp 半導体集積回路およびその動作方法
KR20130026765A (ko) 2011-09-06 2013-03-14 현대모비스 주식회사 차량용 저전압직류변환기 및 이의 전력제어방법
DE102011087678A1 (de) 2011-12-02 2013-06-06 Conti Temic Microelectronic Gmbh Vorrichtung zur Erfassung des Zustands eines zu prüfenden Akkumulators
WO2014070831A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-08 Board Of Trustees Of The University Of Alabama Distributed battery power electronics architecture and control
KR20140066361A (ko) 2012-11-23 2014-06-02 현대모비스 주식회사 임피던스 측정을 통한 배터리 상태 측정방법 및 이를 이용한 배터리 관리 장치
KR101558736B1 (ko) 2014-02-19 2015-10-07 현대자동차주식회사 친환경 차량용 전원공급장치의 출력단 임피던스 고장 진단 방법
WO2016019744A1 (zh) * 2014-08-08 2016-02-11 清华大学 集成dc/dc变换器以及电化学储能系统以及电化学储能装置的交流阻抗分析方法以及其工作状态的分析方法
CN104158397B (zh) 2014-08-08 2017-06-06 清华大学 集成dc/dc变换器以及电化学储能系统
US9783185B2 (en) * 2014-08-19 2017-10-10 General Electric Company Vehicle propulsion system having an energy storage system and optimized method of controlling operation thereof
KR102255749B1 (ko) 2014-09-30 2021-05-25 현대모비스 주식회사 저전압 dc-dc 컨버터 일체형 충전 장치
WO2017058631A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 Crynamt Management Llc Converter architecture
KR102490936B1 (ko) * 2015-10-27 2023-01-25 현대모비스 주식회사 차량용 보조 배터리 모니터링 장치 및 방법
JP6508094B2 (ja) 2016-03-10 2019-05-08 トヨタ自動車株式会社 車両用電源システム
KR102579181B1 (ko) * 2018-10-22 2023-09-15 현대모비스 주식회사 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100185405A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Battery Control Device
JP2016157564A (ja) * 2015-02-24 2016-09-01 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11913994B2 (en) 2024-02-27
CN114114054A (zh) 2022-03-01
US20220099744A1 (en) 2022-03-31
US11585856B2 (en) 2023-02-21
KR20200045272A (ko) 2020-05-04
CN111077464A (zh) 2020-04-28
US20200124673A1 (en) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102579181B1 (ko) 배터리 상태 모니터링이 가능한 직류변환장치 및 이를 이용한 배터리 상태 모니터링 방법
KR101750055B1 (ko) 보조 전원 장치, 그것을 포함하는 메모리 시스템, 및 그것의 셀 균형 방법
KR102655397B1 (ko) 배터리 관리 장치 및 시스템
US10191118B2 (en) Battery DC impedance measurement
CN106941270B (zh) 电池控制设备和电池控制系统
US8575896B2 (en) Parallel battery architecture with shared bidirectional converter
US9291682B2 (en) Degradation state estimating method and degradation state estimating apparatus
JP5102308B2 (ja) 直列接続セル電圧計測と計測精度検証のためのシステムと方法
KR102025286B1 (ko) 배터리 셀 밸런싱의 방법 및 시스템
US10027137B2 (en) Energy storage device
JP2010541520A (ja) セル均衡化を有する多セルエネルギー貯蔵システム用の充電量状態計算機
CN102822690A (zh) 充电状态估计装置
JP2019504451A (ja) デューティ制御を用いた効果的なバッテリセルのバランシング方法及びシステム
KR101683603B1 (ko) 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 장치 및 이를 위한 방법
KR102491084B1 (ko) 배터리 상태 모니터링 장치
KR101945427B1 (ko) 직렬 연결된 배터리 셀 확인 장치 및 방법
TWI408393B (zh) 電池電量殘量預估方法及其系統
CN112513652B (zh) 内部电阻检测装置及电源装置
KR102044808B1 (ko) 배터리 제어 시스템 및 그의 구동 방법
KR102620174B1 (ko) 배터리 진단 장치, 배터리 검사 시스템 및 배터리 진단 방법
WO2016078078A1 (zh) 一种电池启动电流测试的充电器系统
US20240110982A1 (en) Relay diagnosis device and relay diagnosis method
JP6731276B2 (ja) バッテリーセルの制御装置及び制御方法
US11275120B2 (en) Battery monitoring device
JP6020038B2 (ja) 蓄電モジュールの監視装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20181022

PG1501 Laying open of application
A107 Divisional application of patent
PA0107 Divisional application

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 20200723

Patent event code: PA01071R01D

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20210929

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R04I

Patent event date: 20200723

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20181022

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20221219

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20230615

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20230912

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20230912

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration