차량에서의 납산 배터리 내부저항 연산에 관한 연구

Abstract

최근 자동차 산업에서는 차량의 연비향상이 매우 중요한 요점이며, 이를 위해 많은 연구가 이루어 지고 있다. 그 중 정확한 배터리의 성능 예측은 연비를 향상시키기 위한 중요한 요소로 간주된다. 본 논문은 SOH 알고리즘의 정확도를 높이기 위해 차량 발전기의 출력 주파수를 이용하여 차량에 장착된 배터리의 안정적인 내부저항 값을 연산하는 방법을 제안한다. 일반적인 SOH 방법에 사용되는 배터리 내부 저항 연산 값은 배터리 입력 전류의 주파수에 따라 변화하기 때문에 정확도가 제한된다. 배터리는 차량 환경에서 발전기에 의한 교류 전류에 의해 충전되기 때문에, 내부 저항을 정확히 계산 하는 데에는 한계가 있다. 제안한 방법은 엔진 RPM 정보와 배터리 내부저항 연산결과의 상호 관계에 근거하여, 제로 교차 검파 (Zero Crossing Detection)기법을 이용해 배터리 입력 전류의 주파수 예측하였다. 제로 교차 검파 결과와 엔진 RPM과의 관계를 통해 알고리즘의 신뢰성을 예상하고, 이를 시뮬레이션 및 테스트벤치를 이용하여 검증하였다. 또한 EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) 방법을 이용해 측정한 배터리 임피던스 특성에 따라, 예측한 배터리 입력 전류의 주파수를 이용해, 선형보상을 통하여 안정적인 내부저항을 연산 할 수 있도록 보상하였다. 제안한 방법을 검증하기 위하여 차량에서 취득한 데이터를 이용해 실험을 진행하였으며, 배터리 내부저항 측정기의 측정값 대비 제로 교차 검파 기법을 통해 예측한 입력 전류의 주파수 정보를 이용하여 내부저항 값과 기존 방법의 산포차이를 비교하여 기존 방법 대비 제안한 방법의 성능이 개선됨을 확인하였다.