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KR20050005694A - 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치 - Google Patents

하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실차 상태로 배터리 시스템을 실시간 시험함으로 개발기간을 단축할 수 있으며, 배터리 시스템 시험에 대한 부품 신뢰성을 증대시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 배터리 시스템의 충방전 상태를 시험하는 배터리 시험기와; 상기 배터리 시스템의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 상기 배터리 시험기에 공급하여 제어함으로써 상기 배터리 시스템 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 상기 배터리 시스템의 상태를 표시하는 제어용 컴퓨터(PC)와; 상기 배터리 시스템의 배터리 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 배터리 시스템의 시뮬레이션 시험을 관장하는 마스터 제어기와; 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 상기 마스터 제어기에 공급하고, 상기 배터리 시스템의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 상기 배터리 시스템의 상태를 시뮬레이션 하는 시뮬레이션부를 포함하여 구성한다.

Description

하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치{BATTERY SYSTEM SIMULATION DEVICE OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 통상적으로 하이브리드 전기 차량용 배터리 시스템(130)의 충방전 상태를 시험하기 위해서 배터리 시험기(110)(Battery Tester)를 제어하는 제어용 컴퓨터(PC)(120)는 미리 설정된 배터리 시스템(130)의 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 배터리 시험기(110)에 공급함으로서 배터리 시스템(130)의 용량/파워/내구 성능 등을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 배터리 시스템(130)의 상태를 측정/표시하도록 되어 있다.
상기한 바와 같이 종래 기술은 기존의 내연 기관 차량에 장착되는 배터리 시험에 착안되어, 배터리를 충방전하는 배터리 시험기(110)와 그 대상인 배터리 시스템(130)으로만 구성되었다.
이러한 구성의 종래 기술은 배터리 시스템(130) 자체 시험에 초점이 맞추어져 있어 기본적인 배터리 시스템(130) 정보 즉, 배터리 전압, 전류, 온도 밖에는 측정할 수 없었다.
또한 이 정보만을 이용하여 시험하므로 배터리 시스템(130)의 상태 변화에 따라 제어되는 하이브리드 전기 차량 레벨(Level)의 시험이 불가능하였다.
즉, 실제 배터리 시스템(130)의 상태정보(배터리 잔존 용량(SOC), 가용 충방전 파워, Fault, Warning등등)를 활용할 수 없어, 배터리 시스템(130) 상태변화와 상관성이 적어 하이브리드 전기 차량 상태의 구현시험과 차이가 많고, 간단한 문제 발생시에도 시험이 중단되거나 감지가 불가능하여 페일(Fail)까지 시험을 진행하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 실차 상태로 배터리 시스템을 실시간 시험함으로 개발기간을 단축할 수 있으며, 배터리 시스템 시험에 대한 부품 신뢰성을 증대시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시험 장치 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치 구성을 도시한 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 있어서, 상기 배터리 시스템의 충방전 상태를 시험하는 배터리 시험기와; 상기 배터리 시스템의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 상기 배터리 시험기에 공급하여 제어함으로써 상기 배터리 시스템 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 상기 배터리 시스템의 상태를 표시하는 제어용 컴퓨터(PC)와; 상기 배터리 시스템의 배터리 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 배터리 시스템의 시뮬레이션 시험을 관장하는 마스터 제어기와; 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 상기 마스터 제어기에 공급하고, 상기 배터리 시스템의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 상기 배터리 시스템의 상태를 시뮬레이션 하는 시뮬레이션부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템(200) 시뮬레이션 장치 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템(200) 시뮬레이션 장치에 있어서, 배터리 시험기(210)(Battery Tester), 제어용 컴퓨터(212)(PC), 마스터 제어기(220)(Master Controller), 시뮬레이션부(230)(HILS ; Hardware In the Loop Simulation)를 포함하여 구성한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템(200) 시뮬레이션 장치는 기존의 배터리 시스템 시험장치를 구성하는 배터리 시험기(210)와 제어용 컴퓨터(212)의 구성에 마스터 제어기(220)와 시뮬레이션부(230)를 더 포함하여 구성한 것이다.
배터리 시험기(210)는 배터리 시스템(200)의 충방전 상태를 시험한다.
배터리 시험기(210)는 마스터 제어기(220)에서 캔(CAN ; Controller Area Network) 통신을 통한 직접적인 제어신호를 받을 수 있도록 연결되어져 있다.
제어용 컴퓨터(212)는 일반적 시험시 배터리 시스템(200)의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리(202)(배터리 팩 ; Battery Pack)의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 배터리 시험기(210)에 공급하여 제어함으로써 배터리 시스템(200) 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 배터리 시스템(200)의 상태를 표시하는 기능을 하나 제안된 실시간 차량 조건 시험에서는 결과 상태 모니터링을 주목적으로 한다.
마스터 제어기(220)는 배터리 시스템(200)의 배터리(202) 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(204)(ECU)와 통신하여 배터리(202) 상태 정보를 실시간으로 입수하고, 이를 이용하여 미리 설정된 시뮬레이션부(230)에서 계산한 결과를 입수하여 배터리 시스템(200)의 시뮬레이션 시험을 제어하고, 관장하는 기능을 한다.
마스터 제어기(220)는 중앙처리장치(CPU)와 메모리(RAM, ROM)을 가지고 있어서 통신 프로그램 및 제어로직을 컴퓨터(PC)로부터 쉽게 다운로드 할 수 있다.
또한, 컴퓨터(PC)와의 통신을 위해 직렬 통신 모듈이 있으며 데이터 교환을 위해 캔(CAN) 통신 모듈도 가지고 있다.
마스터 제어기(220)의 시험 모드는 크게 수동 모드와 자동 모드로 구성되며, 수동 모드는 용량/파워 등등 순수 배터리(202)의 기본 시험 및 상황에 따른 특정 시험을 설정하여 시험할 수 있도록 되어 있다.
자동 모드는 배터리 시스템(200) 측면에서의 미리 설정된 하이브리드 전기 차량 프로파일 시뮬레이션(Profile Simulation) 결과, 실차 시험결과, 내구 시험 결과 데이터 등을 연결하여 데이터 그대로 진행하도록 하는 일반 자동 모드 시험과 하이브리드 전기 차량 모델이 적용된 시뮬레이션부(230)(HILS)를 직접 이용하여 하이브리드 전기 차량 시뮬레이션시 배터리 시스템(200)은 리얼 모델(Real Model)을 적용하여, 리얼 타임(Real Time)으로 하이브리드 전기 차량 프로파일에 따라 하이브리드 전기 차량상태와 동일하게 배터리 시스템(200)의 상태를 고려하여 시험하도록 제어하는 하이브리드 전기 차량 제어 자동 모드로 구성한다.
시뮬레이션부(230)는 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 마스터 제어기(220)에 공급하고, 배터리 시스템(200)의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 배터리 시스템(200)의 상태를 시뮬레이션 하는 기능을 한다.
즉, 시뮬레이션부(230)는 시뮬레이션 수행시 배터리 시스템(200)의 성능을좌우하는 중요한 부품 또는 모델링이 어려운 복잡한 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시킴으로써 시뮬레이션의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 실시간으로 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
그리고, 제어용 컴퓨터(212)상에서 구현하던 하이브리드 전기 차량 시뮬레이션을 실제 하드웨어(Hardware)상에서 구현하여 하이브리드 전기 차량 탑재 전 기능 구현 및 개발이 가능하도록 한다.
여기서는 기 적용된 배터리 시스템 모델 대신 실제 배터리 시스템(200)을 장착하고, 시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 마스터 제어기(220)에 공급함으로서 배터리(202) 상태에 따라 실제 실차와 동일하게 시험이 가능하도록 한다.
참조 번호 (232)는 시뮬레이션 제어용 컴퓨터이다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 하이브리드 전기 차량에서 배터리(202)의 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(204)(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 시험을 관장하는 마스터 제어기(220)에 보내줌으로서 하이브리드 전기 차량 상태와 같은 정보 취득 체계를 확보한다.
또한 제어용 컴퓨터(212)상에서만 구현되던 하이브리드 전기 차량 시뮬레이션을 실제 배터리(202) 모델에 연결함으로서 실시간 하이브리드 전기 차량 상태의 배터리 시스템(200) 시험이 가능하도록 구성하여 실차와 동일한 조건에서 배터리 시스템(200)의 성능, 신뢰성 및 내구성 등을 평가 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치는 실시간 실차 상태로 배터리 시스템 시험이 가능함으로 실차에 적용할 수 있는 단계까지 제어시스템을 개발할 수 있어 개발기간의 단축 및 비용 절감의 효과가 있다.
또한, 배터리 시스템 시험시 고장(Fault)이나 경고(Warning)를 자동으로 처리하고 시험을 자동화하여 부품 신뢰성 및 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치에 있어서,
    상기 배터리 시스템의 충방전 상태를 시험하는 배터리 시험기와;
    상기 배터리 시스템의 설정된 충방전 조건에 따라 배터리의 전류/온도/전압 등에 대한 제어신호를 상기 배터리 시험기에 공급하여 제어함으로써 상기 배터리 시스템 성능을 시험하고, 시험된 결과를 입수하여 상기 배터리 시스템의 상태를 표시하는 제어용 컴퓨터(PC)와;
    상기 배터리 시스템의 배터리 정보를 예측하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부(ECU)의 정보를 실시간으로 입수하여 배터리 시스템의 시뮬레이션 시험을 관장하는 마스터 제어기와;
    시뮬레이션상에 적용된 하이브리드 전기 차량 운행 프로파일에 따른 소모 전력을 상기 마스터 제어기에 공급하고, 상기 배터리 시스템의 하드웨어를 시뮬레이션 루프안에 포함시켜 실시간으로 상기 배터리 시스템의 상태를 시뮬레이션 하는 시뮬레이션부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리 시험기와 마스터 제어기 및 시뮬레이션부 (HILS)를 캔(CAN) 통신으로 연결하여 시뮬레이션을 수행하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 배터리 시스템 시뮬레이션 장치.
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