KR20170006400A - Device for checking of battery SOC on vehicle and method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus and method for estimating the state of charge (SOC) of a battery. The apparatus for estimating the SOC of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes a measurement part for measuring the voltage and current of the battery of the vehicle, a calculating part for calculating the current capacity of the battery by using a predetermined open circuit voltage (OCV) of the battery and a voltage value and a current value measured by the measurement part, a memory for storing an OCV table in which an OCV value and a state of charge (SOC) value corresponding to the OCV value are tabulated, and an estimation part for estimating the SOC value of the battery by using the OCV table or estimating the SOC value using the current capacity of the battery. So, the SOC of the battery can be accurately estimated.

Description

차량용 배터리 충전 상태(SOC) 추정 장치 및 방법{Device for checking of battery SOC on vehicle and method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for estimating a state of charge (SOC)

본 발명은 차량용 배터리 충전 상태 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 환경차용 고전압 배터리의 배터리 충전 상태 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for estimating a state of charge of a battery for a vehicle, and more particularly, to an apparatus and method for estimating a state of charge of a battery of a high voltage battery for environmental vehicles.

최근, 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)와 연료전지차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등의 환경차(Eco-Car) 시장이 크게 성장하고 있는 추세다.Recently, the eco-car market such as Hybrid Electric Vehicle (HEV) and Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) is growing rapidly.

현재로서는 충전 시간과 충전 시설 인프라, 완전 충전 후 주행 가능 거리 등과 같은 환경차용 배터리의 성능 및 효율상의 한계로 인해, 연료와 배터리를 동력원으로 병용하는 하이브리드 형태의 환경차가 순수 전기차에 비하여 시장성이 있는 실정이다.At present, hybrid type environmental cars that use fuel and battery as a power source due to limitations in performance and efficiency of environment-borne batteries such as charging time, charging facility infrastructure, and distance after full charge can be marketable compared to pure electric cars. to be.

그러나 환경차용 배터리, 그리고 차량 설계상의 성능 및 효율을 개선하기 위한 연구개발이 지속적으로 이루어짐에 따라, 향후에는 배터리만을 동력원으로 하는 순수 전기차 쪽으로 시장의 중심이 이동할 전망이다.However, as the environment car battery and research and development to improve the performance and efficiency of the vehicle design are continuously made, the center of the market is expected to move toward pure electric cars powered by batteries only in the future.

이러한 전망에 따라, 환경차에는 사용자의 편의성 및 상품성 향상을 위하여 차량용 배터리의 정확한 충전 상태를 추정하는 기술이 요구되고 있다.According to this prospect, there is a demand for a technology for estimating the precise state of charge of a vehicle battery in order to improve user convenience and merchandise.

차량의 배터리 충전 상태(State of Charge, 이하 SOC)를 추정하는 종래의 기법은 다음과 같다.A conventional technique for estimating the state of charge (SOC) of a vehicle is as follows.

환경차의 배터리를 관리하는 BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템)에서 배터리 출력단의 전압센서와 전류센서로부터 측정된 전압 값과 전류 값을 전달받는다. 이 값은 부하측의 전압 값과 전류 값으로, 전압과 전류의 관계(전압 / 전류 = 내부 저항)로부터 내부 저항 값을 계산한다.The BMS (Battery Management System) that manages the battery of the environment vehicle receives the measured voltage value and current value from the voltage sensor and the current sensor at the battery output terminal. This value is the voltage value and current value of the load side, and the internal resistance value is calculated from the relationship between voltage and current (voltage / current = internal resistance).

계산된 내부 저항에 의한 줄 열(Joule Heat) 손실(

Figure pat00001
)을 계산하여 손실 출력을 구할 수 있다. 또한, 배터리 출력단의 전압센서와 전류센서로부터 측정된 전압 값과 전류 값의 곱을 부하측 출력(부하측 출력 = 전압 * 전류)이라 한다.Joule heat loss due to calculated internal resistance (
Figure pat00001
) Can be calculated to obtain the loss output. The product of the voltage value and the current value measured from the voltage sensor at the battery output terminal and the current sensor is called the load side output (load side output = voltage * current).

배터리 출력은 상기 과정에서 구한 부하측 출력과 손실 출력의 합(배터리 출력 = 손실 출력 + 부하측 출력)이다. 배터리 출력을 시간에 대해 적분하여 배터리에서 실제 출력되고 있는 배터리 에너지량(배터리 에너지량 = 배터리 출력 * 시간)을 구할 수 있다.The battery output is the sum of the load side output and the loss output (battery output = loss output + load side output) obtained in the above procedure. By integrating the battery output with respect to time, the amount of battery energy actually being output from the battery (battery energy amount = battery output * time) can be obtained.

배터리 에너지량은 배터리의 정격 용량과 방전 종지 전압까지의 평균 전압의 곱(배터리 에너지량 = 배터리 정격 용량 * 방전 종지 전압까지의 평균 전압)이므로, 상기 과정에서 구한, 실제 출력되고 있는 배터리 에너지량으로부터 배터리의 현재 용량(배터리 현재 용량 = 배터리 에너지량 / 전압)을 계산해낼 수 있다.Since the battery energy amount is the product of the average capacity of the battery and the average voltage to the discharge end voltage (battery energy amount = the battery rated capacity * the average voltage to the discharge end voltage), the amount of battery energy actually output The current capacity of the battery (battery current capacity = battery energy / voltage) can be calculated.

최종적으로, 계산한 배터리의 현재 용량을 설계 용량으로 나누어 주는 방법을 통해 SOC 값을 추정한다. 이때, SOC 값은 배터리의 설계 용량 중 현재 용량을 나타내므로, 0 이상 1 이하의 특정한 수치 값을 가질 수 있다.Finally, the SOC value is estimated by dividing the calculated capacity of the battery by the design capacity. At this time, since the SOC value represents the current capacity of the design capacity of the battery, it can have a specific numerical value of 0 or more and 1 or less.

한편, 내부 저항 값의 크기는 온도와 비례하므로, 내부 저항의 온도가 상승하면 내부 저항 값이 커지게 된다. 전류 값은 내부 저항 값의 크기에 반비례 하기 때문에, 내부 저항 값이 비이상적으로 커지면 전류 값은 0 또는 0에 근접하게 되어 상기와 같은 배터리 출력 값의 오류가 나타난다.On the other hand, since the magnitude of the internal resistance value is proportional to the temperature, when the temperature of the internal resistance rises, the internal resistance value becomes large. Since the current value is inversely proportional to the magnitude of the internal resistance value, if the internal resistance value becomes unreasonably large, the current value approaches zero or zero, and an error of the battery output value as described above appears.

배터리 출력 값의 오류는 곧 배터리 에너지량의 적산 오류로 이어지고, 결과적으로 종래의 출력 적산 방법을 통하여 SOC 값을 추정하면 잘못된 SOC 값의 추정 값을 도출하게 되는 문제가 있다.The error of the battery output value leads to an accumulation error of the battery energy amount. As a result, if the SOC value is estimated through the conventional output accumulation method, there is a problem that an incorrect SOC value is derived.

본 발명은, 온도에 따른 영향을 거의 받지 않는 OCV(Open Circuit Voltage, 개회로 전압) 테이블을 이용한 배터리의 충전 상태(SOC) 추정 방법과 출력 적산 방식을 이용한 SOC 추정 방법을 혼합함으로써, 보다 정확한 배터리의 충전 상태 추정을 가능하게 하는 환경차의 배터리 충전 상태 추정 장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a method of estimating a state of charge (SOC) of a battery using an OCV (Open Circuit Voltage) table that is hardly influenced by a temperature and a method of estimating a state of charge of a battery using an output integration method, And a method for estimating the state of charge of the battery.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 배터리 충전 상태(SOC) 추정 장치는 차량의 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 측정부, 상기 측정부에 의해 측정된 전압 값, 전류 값과 기 설정된 상기 배터리의 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage, OCV) 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 연산부, 상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장하는 메모리, 및 상기 OCV 테이블을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하거나, 상기 배터리의 현재 용량을 이용하여 SOC 값을 추정하는 추정부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for estimating a state of charge (SOC) of a battery, including a measurement unit for measuring a voltage and a current of a battery of a vehicle, a voltage value measured by the measurement unit, An operation unit for calculating a current capacity of the battery using an initial measured voltage (Open Circuit Voltage) value of the battery, an OCV value indicating a state of charge (SOC) value corresponding to the OCV value, A memory for storing a table, and an estimator for estimating an SOC value of the battery using the OCV table or an SOC value using a current capacity of the battery.

상기 측정부는 상기 전압 값과 상기 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 상기 OCV 값으로 설정한다.The measuring unit determines whether the voltage value and the current value are measured for the first time, and sets the voltage value to the OCV value when it is determined that the measured value is the first measured value.

상기 연산부는 상기 측정부의 판단 결과 최초 측정이 아닌 경우, 상기 전압 값과 상기 전류 값, 및 상기 OCV 값을 이용하여, 상기 배터리의 내부 저항 값을 계산하고, 상기 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교한다.Wherein the calculation unit calculates an internal resistance value of the battery using the voltage value, the current value, and the OCV value as a result of the determination by the measurement unit, and if the internal resistance value is less than a predetermined threshold resistance value .

상기 연산부는 상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 임계 저항 값 이상으로 확인되거나 상기 전류 값이 0으로 확인되면, 상기 OCV 값을 상기 추정부에 전달하고, 상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 기 설정된 임계 저항 값보다 작고 상기 전류 값이 0보다 크면, 상기 내부 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산한다.Wherein the calculation unit transmits the OCV value to the estimation unit when the internal resistance value is determined to be equal to or greater than the threshold resistance value or the current value is determined to be 0, The current capacity of the battery is calculated using the internal resistance value if the current value is smaller than a predetermined threshold resistance value and the current value is greater than zero.

상기 연산부는 상기 내부 저항 값, 상기 전압 값 및 상기 전류 값을 이용하여 상기 배터리의 손실 출력 값과 부하측 출력 값을 계산하고, 계산된 상기 손실 출력 값과 상기 부하측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하고, 계산된 상기 배터리 에너지량을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산한다.The calculation unit calculates the loss output value and the load side output value of the battery using the internal resistance value, the voltage value, and the current value, and calculates the battery energy amount using the calculated loss output value and the load side output value And calculates the current capacity of the battery using the calculated amount of battery energy.

상기 추정부는 상기 OCV 값에 대응하는 SOC 값을 상기 OCV 테이블로부터 획득하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하거나, 상기 배터리의 현재 용량을 기 설정된 상기 배터리의 설계용량으로 나누어 상기 배터리의 SOC 값을 추정한다.The estimating unit estimates the SOC value of the battery by acquiring the SOC value corresponding to the OCV value from the OCV table or the SOC value of the battery by dividing the current capacity of the battery by the predetermined capacity of the battery .

상기 추정부는 상기 배터리의 현재 용량을 통해 추정된 상기 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신한다.The estimator updates the OCV table using the estimated SOC value based on the current capacity of the battery.

한편, 본 발명의 다른 양상에 따른 배터리 충전 상태(SOC) 추정 방법은 차량의 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 단계, 측정된 전압 값, 전류 값과 기 설정된 상기 배터리의 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage, OCV) 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 단계, 및 상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하거나, 상기 배터리의 현재 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a state of charge (SOC) of a battery, comprising the steps of measuring a voltage and a current of a battery of a vehicle, measuring a measured voltage value, Calculating an OCV value of the battery based on the OCV value of the battery, and calculating an SOC value of the battery using an OCV table in which a value of a state of charge (SOC) corresponding to the OCV value is tabulated, Estimating an SOC value of the battery using the current capacity of the battery.

상기 연산하는 단계는 상기 전압 값과 상기 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하는 단계, 및 상기 판단 결과 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 상기 OCV 값으로 설정하는 단계를 포함한다.The calculating step may include determining whether the voltage value and the current value are initially measured, and setting the voltage value to the OCV value when it is determined that the voltage value is the first measured value.

상기 연산하는 단계는 상기 판단 결과 최초 측정이 아닌 경우, 상기 전압 값과 상기 전류 값, 및 상기 OCV 값을 이용하여, 상기 배터리의 내부 저항 값을 계산하는 단계, 및 상기 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교하는 단계를 더 포함한다.Calculating the internal resistance value of the battery using the voltage value, the current value, and the OCV value when the determination is not the first measurement as a result of the determination, And comparing the magnitude of the resistance value.

상기 연산하는 단계는 상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 기 설정된 임계 저항 값보다 작고 상기 전류 값이 0보다 크면, 상기 내부 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산한다.The calculating step calculates the current capacity of the battery using the internal resistance value if the internal resistance value is smaller than the preset threshold resistance value and the current value is greater than zero.

상기 연산하는 단계는 상기 내부 저항 값, 상기 전압 값 및 상기 전류 값을 이용하여 상기 배터리의 손실 출력 값과 부하측 출력 값을 계산하는 단계, 계산된 상기 손실 출력 값과 상기 부하측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하는 단계, 및 계산된 상기 배터리 에너지량을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 단계를 포함한다.Calculating the loss output value and the load side output value of the battery using the internal resistance value, the voltage value, and the current value, calculating the battery output value using the calculated loss output value and the load side output value, Calculating an amount of energy, and calculating a current capacity of the battery using the calculated amount of battery energy.

상기 추정하는 단계는 상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 임계 저항 값 이상으로 확인되거나, 상기 전류 값이 0으로 확인되면, 상기 OCV 값과 상기 OCV 테이블을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 단계, 및 상기 배터리의 현재 용량을 기 설정된 상기 배터리의 설계 용량으로 나누어 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 단계를 포함한다.The estimating step may estimate the SOC value of the battery using the OCV value and the OCV table if the internal resistance value is determined to be equal to or greater than the threshold resistance value or the current value is determined to be 0 And estimating an SOC value of the battery by dividing a current capacity of the battery by a predetermined design capacity of the battery.

상기 배터리 충전 상태 추정 방법은 상기 배터리의 현재 용량을 통해 추정된 상기 배터리의 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신하는 단계를 더 포함한다.The method further includes updating the OCV table using the SOC value of the battery estimated through the current capacity of the battery.

본 발명의 실시예에 따르면, 배터리의 충전 상태(State of Charge, 이하 SOC)를 추정하는 데 온도 특성에 영향을 거의 받지 않는 배터리의 개회로 전압(Open Circuit Voltage, 이하 OCV) 테이블을 이용한 SOC 값 추정 방법과 출력 적산 방식을 통한 SOC 값 추정 방법을 이용함으로써, 보다 정확도 높은 배터리의 SOC 값 추정을 가능하게 한다.According to the embodiment of the present invention, the SOC value (SOC) using the open circuit voltage (OCV) table of the battery which is hardly influenced by the temperature characteristic in estimating the state of charge (SOC) By using the estimation method and the SOC value estimation method using the output integration method, it is possible to estimate the SOC value of the battery with higher accuracy.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 추정된 배터리의 SOC 값을 이용하여 OCV 테이블을 갱신하는, 피드백(Feed Back) 형태의 폐루프(Close Loop) 방식을 적용함으로써, 누적되는 오차를 최소화 하고, 결과적으로 정확도 높은 SOC 값을 추정할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, by applying a feedback loop type feedback loop that updates the OCV table using the estimated SOC value of the battery, the accumulated error can be minimized, As a result, an accurate SOC value can be estimated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 상태 추정 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 OCV와 내부 저항을 설명하기 위한 참조도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 상태 추정 방법에 대한 흐름도.
1 is a block diagram of an apparatus for estimating the state of charge of a battery for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining the OCV and internal resistance of a battery according to an embodiment of the present invention;
3 is a flowchart illustrating a method for estimating a charged state of a battery for a vehicle according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. And is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined by the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that " comprises, " or "comprising," as used herein, means the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Do not exclude the addition.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. In the drawings, like reference numerals are used to denote like elements, and in the description of the present invention, In the following description, a detailed description of the present invention will be omitted.

설명에 앞서 본 발명에서 적용될 수 있는 차량용 배터리에 대해 간략히 설명한다.Prior to the description, a vehicle battery applicable in the present invention will be briefly described.

차량용 배터리는 대표적인 환경차(Eco-Car)인 전기차(Electric Vehicle, EV)에서 동력원으로 사용된다. 또한, 배터리 외에 화석 연료를 동력원으로써 병용하는 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)와 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등도 전기차의 범주에 포함된다. 현재 전기차용 배터리로는 무게대비 효율이 좋은 리튬 폴리머(Lithium Polymer) 배터리가 널리 쓰이고 있다.The vehicle battery is used as a power source in an electric vehicle (EV), which is a typical eco-car. Hybrid Electric Vehicle (HEV) and Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV), which use fossil fuel as a power source in addition to batteries, are also included in the electric vehicle category. Currently, Lithium Polymer batteries are widely used as electric batteries.

배터리는 환경차의 고출력 모터에 에너지를 공급하기 위해 고전압 배터리가 사용될 수 있으며, 그 전압은 약 180V~280V 가량일 수 있다. 이때, 배터리는 배터리 모듈(Battery Module Assembly, BMA)로서, 여러 개의 배터리가 직렬로 연결된 배터리 팩의 형태일 수 있다.The battery can be a high voltage battery for supplying energy to the high output motor of the environment vehicle, and the voltage can be about 180V to 280V. At this time, the battery is a battery module assembly (BMA), and may be in the form of a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series.

고전압 배터리의 충전 방식은 대용량 전원을 사용한 급속 충전과 가정용 전원을 사용한 완속 충전이 있다. 급속 충전은 완속 충전에 비해 충전 시간은 빠르나 배터리의 열화문제가 발생할 수 있다. 따라서, 고전압 배터리의 수명을 보장받을 수 있고, 약 100~200V의 일반적인 가정용 전원으로 충전이 가능하다는 편의성을 가진 완속 충전이 많이 사용되고 있다.The charging method of the high voltage battery is rapid charging using a large capacity power source and a slow charging using a household power source. Rapid charging has a faster charging time than slow charging but may cause deterioration of the battery. Therefore, the life of the high-voltage battery can be guaranteed, and the constant charging with the convenience of being able to be charged with a general domestic power source of about 100 to 200 V is widely used.

이와 같이, 배터리를 충전하는 경우, 사용자의 편의와 상품성 향상을 위해 보다 정확한 충전 상태(State of Charge, 이하 SOC)를 추정하는 기술이 필요하다. As described above, when the battery is charged, a technique for estimating a more accurate state of charge (hereinafter referred to as SOC) is required for the convenience of the user and improvement of the merchantability.

이에 따라, 이하에서 도 1및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 상태 추정 장치를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a battery charging state estimating apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 상태 추정 장치의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 OCV와 내부 저항을 설명하기 위한 참조도이다.1 is a block diagram of an apparatus for estimating the state of charge of a battery for a vehicle according to an embodiment of the present invention. 2 is a reference view for explaining the OCV and internal resistance of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 측정부(210), 연산부(220), 추정부(230), 및 메모리(240)를 포함할 수 있다. 여기서 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 일반적으로 환경차의 배터리 관리를 담당하는 BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템)일 수 있다.1, an apparatus 200 for estimating charged state of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention includes a measurement unit 210, an operation unit 220, an estimation unit 230, and a memory 240 can do. Here, the battery state estimation apparatus 200 may be a battery management system (BMS) that generally manages the battery of the environment vehicle.

측정부(210)는 배터리(100)의 출력단에 연결되며, 전압과 전류를 측정하는 전압센서(211)와 전류센서(212)를 포함할 수 있다. 전압센서는(211) 배터리(100) 출력단에 연결되어, 배터리 시스템 내의 전압을 주기적으로 모니터링 한다. 여기서, 배터리 시스템 내의 전압은 부하 전압으로, 도 2에서와 같이 배터리(100)와 배터리에 연결된 시스템(배터리 시스템)에 실제 전류가 인가되었을 때 부하에 걸리는 전압을 의미한다. 또한, 전류센서(212)는 배터리 시스템 내의 전류를 주기적으로 모니터링 한다.The measuring unit 210 may include a voltage sensor 211 and a current sensor 212 connected to an output terminal of the battery 100 and measuring voltage and current. A voltage sensor (211) is connected to the output of the battery (100) to periodically monitor the voltage within the battery system. Here, the voltage in the battery system is a load voltage, which means a voltage applied to the load when an actual current is applied to the battery 100 and the system (battery system) connected to the battery as shown in Fig. In addition, the current sensor 212 periodically monitors the current in the battery system.

측정부(210)는 전압센서(211)와 전류센서(212)를 통해 배터리 시스템의 전압과 전류를 측정하고, 측정된 값(전압 값, 전류 값)이 최초 측정 값인지 판단한다. 예컨대, 측정부(210)는 배터리 시스템이 개시 또는 재개시된 후 소정 시간(예컨대, 1초) 이내에 측정된 전압 값과 전류 값을 최초 측정 값으로 판단할 수 있다.The measurement unit 210 measures the voltage and current of the battery system through the voltage sensor 211 and the current sensor 212 and determines whether the measured value (voltage value, current value) is the initial measurement value. For example, the measuring unit 210 may determine a voltage value and a current value measured within a predetermined time (e.g., one second) after the battery system is started or restarted as an initial measurement value.

측정부(210)의 판단 결과, 측정된 전압 값과 전류 값이 최초 측정 값인 경우, 배터리(100)와 배터리에 연결된 시스템은 무부하 상태로 간주될 수 있다. 이때, 전압센서(211)에서 측정된 전압 값(최초 측정 전압 값)은 배터리(100)의 OCV(Open Circuit Voltage, 개회로 전압) 값으로 지칭될 수 있다. 여기서, OCV 값은 전류가 배터리(100)에 전류가 인가되지 않았을 때의 전압 값으로, 배터리(100)가 가지고 있는 고유 전압 값이다.As a result of the determination by the measurement unit 210, when the measured voltage value and the current value are the initial measured values, the system connected to the battery 100 and the battery may be regarded as a no-load state. At this time, the voltage value (initial measured voltage value) measured by the voltage sensor 211 may be referred to as an OCV (Open Circuit Voltage) value of the battery 100. Here, the OCV value is a voltage value when the current is not applied to the battery 100, and is an intrinsic voltage value of the battery 100.

이러한, 배터리(100)의 OCV 값은 메모리(240)에 저장될 수 있다. 이때, 메모리(240)는 배터리 충전 상태 추정 장치(200) 내의 소정의 위치에 내장될 수 있으며, 여러 번 기록 입력이 가능한 RAM(Random Access Memory) 또는 PROM(Programmable Read Only Memory) 중 플래시 메모리(Flash Memory) 등으로 구성될 수 있다.The OCV value of the battery 100 may be stored in the memory 240. The memory 240 may be a random access memory (RAM) or a programmable read only memory (PROM), which can be embedded in a predetermined location in the battery state estimation apparatus 200, Memory), and the like.

측정부(210)에서 측정된 최초 측정 전압(OCV) 값은 추정부(230)로 전달되어 배터리(100)의 초기 SOC 값을 추정하는데 이용된다. 이에 대해서는 이후 추정부(230)를 설명할 때 상세히 다루기로 한다.The initial measured voltage (OCV) value measured by the measuring unit 210 is transmitted to the estimator 230 and used to estimate the initial SOC value of the battery 100. [ This will be described in detail later when the estimation unit 230 is described.

한편, 측정부(210)의 판단 결과, 측정된 전압 값과 전류 값이 최초 측정 값이 아닌 경우, 전압 값과 전류 값은 연산부(220)에 전달된다. 이때, 배터리(100)의 OCV 값도 함께 전달된다. 여기서, OCV 값은 메모리(240)로부터 연산부(220)로 전달될 수 있다.If the measured voltage value and the measured current value are not the initial measured values, the voltage value and the current value are transmitted to the operation unit 220. [ At this time, the OCV value of the battery 100 is also transmitted. Here, the OCV value may be transferred from the memory 240 to the operation unit 220.

연산부(220)는 측정부(210)로부터 전달받은 전압 값과 전류 값, OCV 값을 이용하여, 내부 저항 값을 계산한다. 이때, 내부 저항 값은 전압과 전류의 관계로부터 구해질 수 있으며, 도선 등으로 외부로 빠져나가는 손실 값을 의미한다.The calculating unit 220 calculates the internal resistance value using the voltage value, the current value, and the OCV value received from the measuring unit 210. At this time, the internal resistance value can be obtained from the relationship between the voltage and the current, and refers to a loss value exiting to the outside through a lead wire or the like.

내부 저항 값은 충전과 방전에 따라 아래의 수학식 1 또는 수학식 2와 같이 구해질 수 있다.The internal resistance value can be calculated according to Equation 1 or Equation 2 according to charge and discharge.

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

이러한, 내부 저항 값의 크기는 온도와 비례한다. 따라서, 배터리 시스템의 내부 저항의 온도가 상승하면 내부 저항 값이 커지게 된다. 또한, 배터리 시스템의 전류 값은 내부 저항 값의 크기에 반비례하기 때문에, 온도에 의해 내부 저항 값이 비이상적으로 커지면 전류 값은 0 또는 0과 가까워 진다.The magnitude of the internal resistance value is proportional to the temperature. Therefore, when the temperature of the internal resistance of the battery system rises, the internal resistance value becomes large. In addition, since the current value of the battery system is inversely proportional to the magnitude of the internal resistance value, the current value approaches 0 or 0 when the internal resistance value becomes non-idealized by the temperature.

이와 같이, 내부 저항 값이 비이상적으로 크거나 전류 값이 0에 가까워지게 되면, 내부 저항 값과 전류 값을 이용하여 SOC 값을 구하기 위한 배터리 출력 값을 적산하는 과정에서 오류가 나타날 가능성이 있다.As described above, when the internal resistance value is abnormally large or the current value approaches zero, an error may occur in the process of integrating the battery output value for obtaining the SOC value using the internal resistance value and the current value.

따라서, 본 발명에서는 내부 저항 값이 비이상적으로 커지는 것을 감지하기 위해, 사전에 임계 저항 값이 설정될 수 있다. 이때, 임계 저항 값은 사전에 배터리(100)와 배터리에 연결된 시스템에서 실시된 시험 등의 결과로써 설정될 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 기 설정된 임계 저항 값은 메모리(240) 또는 별도의 저장 수단에 저장될 수 있다.Therefore, in the present invention, in order to detect that the internal resistance value becomes abnormally large, a threshold resistance value may be set in advance. At this time, the threshold resistance value may be set as a result of a test conducted in advance in the system connected to the battery 100 and the battery. The predetermined threshold resistance value through the above process can be stored in the memory 240 or in a separate storage means.

연산부(220)는 상기 과정(수학식 1, 수학식 2)에서 계산한 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교하는 한편, 전류 값의 크기가 0인지 판단한다.The operation unit 220 compares the internal resistance value calculated in the above-described processes (Equations 1 and 2) with the predetermined threshold resistance value, and determines whether the magnitude of the current value is zero.

내부 저항 값과 임계 저항 값의 크기를 비교한 결과 내부 저항 값이 임계 저항 값보다 크거나 같은 경우, 또는 전류 값이 0인 경우, 연산부(220)는 배터리 시스템을 무부하 상태로 판단한다.If the internal resistance value is equal to or greater than the threshold resistance value or the current value is 0 as a result of comparing the internal resistance value and the threshold resistance value, the operation unit 220 determines that the battery system is in a no-load state.

예컨대, 측정부(210)에서 측정된 전압 값이 273V, 전류 값이 0.1A이고 OCV 값은 270V, 임계 저항 값은 10Ω으로 사전에 설정된 경우를 가정하여 설명한다.For example, it is assumed that a voltage value measured by the measuring unit 210 is 273 V, a current value is 0.1 A, an OCV value is 270 V, and a threshold resistance value is set in advance.

상기 수학식 1을 통해 연산하면(R=(273-270)/0.1=30), 내부 저항 값은 30Ω으로 산출된다. 산출된 내부 저항 값은 30Ω으로 임계 저항 값인 10Ω보다 크므로, 이 경우 연산부(220)는 배터리 시스템을 무부하 상태로 판단한다.(R = (273-270) /0.1=30), the internal resistance value is calculated as 30 OMEGA. Since the calculated internal resistance value is 30?, Which is greater than the critical resistance value 10 ?, in this case, the operation unit 220 determines that the battery system is in a no-load state.

배터리 시스템이 무부하 상태로 판단된 경우, 즉, 내부 저항 값이 임계 저항연산값보다 크거나 같은 경우 또는 전류 값이 0인 경우, 연산부(220)는 내부 저항 값을 산출하는데 이용된 OCV 값을 추정부(230)로 전달한다. 이렇게 추정부(230)에 전달된 OCV 값은 배터리(100)의 SOC 값을 추정하는 데 이용된다. 이에 대해서는 이후 추정부(230)를 설명할 때 보다 상세히 다루기로 한다.When the battery system is determined to be in a no-load state, that is, when the internal resistance value is equal to or greater than the threshold resistance calculation value, or when the current value is 0, the operation unit 220 calculates the OCV value used for calculating the internal resistance value (230). The OCV value transmitted to the estimating unit 230 is used to estimate the SOC value of the battery 100. This will be described in more detail later when the estimation unit 230 is described.

한편, 내부 저항 값과 임계 저항 값의 크기를 비교한 결과, 내부 저항 값이 임계 저항 값보다 작고 전류 값은 0보다 큰 경우, 연산부(220)는 내부 저항의 크기를 정상 상태로 판단한다.Meanwhile, when the internal resistance value is smaller than the critical resistance value and the current value is larger than 0 as a result of comparing the internal resistance value and the threshold resistance value, the operation unit 220 determines that the internal resistance is in a normal state.

예컨대, 측정부(210)에서 측정된 전압 값이 265V, 전류 값이 0.2A이고 OCV 값은 270V, 임계 저항 값은 30Ω으로 사전에 설정된 경우를 가정하여 설명한다.For example, it is assumed that a voltage value measured by the measuring unit 210 is 265 V, a current value is 0.2 A, an OCV value is 270 V, and a threshold resistance value is set to 30 OMEGA.

상기 수학식 2를 통해 연산하면(R=(270-265)/0.2=25), 내부 저항 값은 25Ω으로 산출된다. 산출된 내부 저항 값은 25Ω으로 임계 저항 값인 30Ω보다 작으므로, 이 경우 연산부(220)는 배터리 시스템의 내부 저항의 크기를 정상 상태로 판단한다.(R = (270-265) /0.2=25), the internal resistance value is calculated as 25Ω. The calculated internal resistance value is less than the threshold resistance value of 30 OMEGA, so that the operation unit 220 determines the size of the internal resistance of the battery system as a normal state.

내부 저항의 크기가 정상 상태로 판단된 경우, 즉, 내부 저항 값이 임계 저항 값보다 작고 전류 값은 0보다 큰 경우, 연산부(220)는 출력 적산 방식에 따라 배터리(100)의 에너지량을 산출하고, 에너지량을 현재 용량으로 환산(연산)한다. 그 과정은 다음과 같다.When the internal resistance value is determined to be a normal state, that is, when the internal resistance value is smaller than the threshold resistance value and the current value is larger than 0, the operation unit 220 calculates the amount of energy of the battery 100 according to the output integration method , And converts the energy amount into the present capacity (computes). The process is as follows.

먼저, 연산부(220)는 수학식 3과 같이, 내부 저항에 의한 줄 열(Joule Heat) 손실을 계산하여 손실 출력 값을 구할 수 있다.First, the operation unit 220 can calculate the loss output value by calculating Joule heat loss by the internal resistance as shown in Equation (3).

Figure pat00004
Figure pat00004

또한, 연산부(220)는 수학식 4와 같이, 측정부(210)로부터 전달받은 전압 값과 전류 값의 곱으로 부하측 출력 값을 계산한다.The calculating unit 220 calculates a load side output value by multiplying a voltage value and a current value received from the measuring unit 210, as shown in Equation (4).

Figure pat00005
Figure pat00005

이와 같이, 수학식 3 및 4를 통해 구해진 손실 출력 값과 부하측 출력 값의 합은 수학식 5와 같이, 배터리(100)의 출력 값이다.The sum of the loss output value and the load side output value obtained through Equations (3) and (4) is an output value of the battery 100 as shown in Equation (5).

Figure pat00006
Figure pat00006

연산부(220)는 계산된 배터리 출력 값을 시간에 대해 적분하여 배터리(100)에서 실제 출력되고 있는 배터리 에너지량을 산출한다. 이때, 배터리 에너지량을 구하는 계산식은 수학식 6와 같을 수 있다.The operation unit 220 integrates the calculated battery output value with respect to time to calculate the amount of battery energy actually being output from the battery 100. [ At this time, a calculation formula for obtaining the battery energy amount may be as shown in Equation (6).

Figure pat00007
Figure pat00007

수학식 6에서 구해진 배터리 에너지량은 배터리(100)의 정격 용량과 방전 종지 전압까지의 평균 전압의 곱이므로, 연산부(220)는 배터리 에너지량을 수학식 7에 대입하여 배터리(100)의 현재 용량을 연산할 수 있다.Since the amount of battery energy obtained in Equation (6) is a product of the average voltage to the discharge end voltage and the rated capacity of the battery 100, the calculation unit 220 substitutes the amount of battery energy into Equation (7) Can be calculated.

Figure pat00008
Figure pat00008

연산부(220)는 상기와 같은 과정을 통해 연산된 배터리(100)의 현재 용량을 추정부(230)로 전달한다. 이렇게 전달된 배터리(100)의 현재 용량은 추정부(230)에 의해 SOC 값을 추정하는 데 이용된다.The operation unit 220 transmits the current capacity of the battery 100 calculated through the above process to the estimation unit 230. The current capacity of the battery 100 delivered in this way is used by the estimation unit 230 to estimate the SOC value.

추정부(230)는 OCV 값을 이용하여 배터리(100)의 SOC 값을 추정하거나, 배터리(100)의 현재 용량을 이용하여 SOC 값을 추정할 수 있다.The estimator 230 can estimate the SOC value of the battery 100 using the OCV value or estimate the SOC value using the current capacity of the battery 100. [

먼저, 측정부(210) 또는 연산부(220)로부터 OCV 값을 전달받은 경우, 추정부(230)는 전달되는 배터리(100)의 OCV 값과 기 저장된 OCV 테이블을 이용하여 SOC 값을 추정한다. 여기서, OCV 테이블은 전압 값(OCV 값)에 대응하여 배터리(100)의 SOC 값이 일대 일로 매칭되는 테이블 형태(하나의 표)를 의미할 수 있다.When the OCV value is received from the measuring unit 210 or the calculating unit 220, the estimating unit 230 estimates the SOC using the OCV value of the battery 100 and the OCV table. Here, the OCV table may mean a table type (one table) in which SOC values of the battery 100 are matched one-by-one corresponding to a voltage value (OCV value).

추정부(230)는 메모리(240)에 기 저장된 OCV 테이블에서 전달받은 OCV 값에 대응하는 SOC 값을 획득하는 방식으로 배터리(100)의 SOC 값을 추정한다.The estimator 230 estimates the SOC value of the battery 100 in such a manner that the SOC value corresponding to the OCV value received from the OCV table previously stored in the memory 240 is obtained.

한편, 연산부(220)로부터 배터리(100)의 현재 용량을 전달 받은 경우, 추정부(230)는 수학식 8과 같이, 배터리(100)의 현재 용량을 배터리(100)의 설계 용량(Designed Capacity)으로 나누어 배터리(100)의 SOC 값을 추정한다. 여기서, 설계 용량은 배터리 출하시의 최대 충전 용량(Full Charge Capacity)으로 기 설정된 것일 수 있다.If the current capacity of the battery 100 is received from the calculator 220, the estimator 230 calculates the current capacity of the battery 100 according to the design capacity of the battery 100, And estimates the SOC value of the battery 100. Here, the design capacity may be predetermined by the full charge capacity at the time of shipment of the battery.

Figure pat00009
Figure pat00009

이와 같이, 추정부(230)는 연산부(220)의 출력 적산 방법의 결과(배터리(100)의 현재 용량)를 이용하여 SOC 값을 추정할 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 추정된 SOC 값은 배터리의 설계 용량 중 현재 용량을 나타내므로, 0 이상 1 이하의 수치 값을 가질 수 있다.In this way, the estimation unit 230 can estimate the SOC value using the result of the output integration method of the calculation unit 220 (the current capacity of the battery 100). The estimated SOC value through the above process represents the current capacity of the battery design capacity, and thus can have a numerical value of 0 or more and 1 or less.

한편, 출력 적산 방법의 결과(배터리(100)의 현재 용량)를 이용하여 추정된 SOC 값은 메모리(240)에 저장된 OCV 테이블을 갱신하는데 이용될 수 있다. 예컨대, 배터리(100)의 현재 용량을 이용하여 추정된 SOC 값은 메모리(240)로 보내져 출력 적산 방법에 사용된 OCV 값에 대응되는 SOC 데이터의 위치에 저장됨으로써, OCV 테이블이 갱신될 수 있다.On the other hand, the estimated SOC value using the result of the output accumulation method (current capacity of the battery 100) can be used to update the OCV table stored in the memory 240. [ For example, the estimated SOC value using the current capacity of the battery 100 is sent to the memory 240 and stored in the position of the SOC data corresponding to the OCV value used in the output accumulation method, whereby the OCV table can be updated.

따라서, 메모리(240)는 OCV 테이블을 갱신하기 위해, 여러 번 기록 입력이 가능한 RAM(Random Access Memory) 또는 PROM(Programmable Read Only Memory) 중 플래시 메모리(Flash Memory) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 메모리(240)는 전원이 공급되지 않을 때에도 데이터를 유지하기 위해 비휘발성 메모리(Non-Volatile Memory)로서 구성될 수 있다.Accordingly, the memory 240 may include a random access memory (RAM) or a programmable read-only memory (PROM), which is capable of recording data several times in order to update the OCV table. In addition, the memory 240 may be configured as a non-volatile memory to hold data even when power is not supplied.

이와 같이, 본 발명은 배터리의 충전 상태(State of Charge, 이하 SOC)를 추정하는 데 온도 특성에 영향을 거의 받지 않는 배터리의 개회로 전압(Open Circuit Voltage, 이하 OCV) 테이블을 이용한 SOC 값 추정 방법과 출력 적산 방식을 통한 SOC 값 추정 방법을 이용함으로써, 보다 정확도 높은 배터리의 SOC 값 추정을 가능하게 한다.As described above, the present invention provides an SOC value estimation method using an Open Circuit Voltage (OCV) table of a battery which is hardly influenced by temperature characteristics in estimating the state of charge (SOC) of the battery And the SOC value estimation method using the output integration method, it is possible to estimate the SOC value of the battery with higher accuracy.

또한, 본 발명은 추정된 배터리의 SOC 값을 이용하여 OCV 테이블을 갱신하는, 피드백(Feed Back) 형태의 폐루프(Close Loop) 방식을 적용함으로써, 누적되는 오차를 최소화 하고, 결과적으로 정확도 높은 SOC 값을 추정할 수 있다.In addition, the present invention minimizes accumulated errors by applying a feedback loop type feedback loop that updates the OCV table using the estimated SOC value of the battery, and as a result, Value can be estimated.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 충전 상태 추정 방법에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a battery charging state estimation method according to another embodiment of the present invention.

이하에서 설명되는 동작들은 특별한 언급이 없는 한 배터리 충전 상태(SOC) 추정 장치(200)가 수행하는 것으로 간주한다.The operations described below are considered to be performed by the device 200 for estimating battery charge state (SOC) unless otherwise noted.

먼저, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 센서류를 통해 차량의 배터리(100)와 배터리에 연결된 시스템의 전압과 전류를 측정한다(S301). 여기서, 센서류는 배터리(100)의 출력단에 연결되어 시스템 내의 전압과 전류를 주기적으로 측정하는 전압 센서 및 전류 센서일 수 있다.First, the battery charging state estimation apparatus 200 measures voltage and current of a system connected to the battery 100 of the vehicle and the battery through a sensor (S301). Here, the sensor may be a voltage sensor and a current sensor connected to the output terminal of the battery 100 to periodically measure voltage and current in the system.

전압 값과 전류 값이 측정되면, 측정된 전압 값과 전류 값이 최초 측정 값인지 판단한다(S302). 예컨대, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 시스템이 개시 또는 재개시된 후 소정 시간(예를 들어 1초) 이내에 측정된 전압 값과 전류 값을 최초 측정 값으로 판단할 수 있다.When the voltage value and the current value are measured, it is determined whether the measured voltage value and the current value are the first measured values (S302). For example, the battery charge state estimation device 200 can determine a voltage value and a current value measured within a predetermined time (for example, one second) after the system is started or restarted as an initial measurement value.

이때, 측정된 전압 값(최초 측정 전압 값)을 배터리(100)의 OCV(Open Circuit Voltage, 개회로 전압) 값으로 지칭할 수 있다. 여기서, 배터리(100)의 OCV는 전류가 인가되지 않았을 때의 전압으로, 배터리(100)가 가지고 있는 고유 전압 값이다. 배터리(100)의 OCV 값은 배터리 충전 상태 추정 장치(200) 내의 메모리에 저장될 수 있다.At this time, the measured voltage value (initial measured voltage value) can be referred to as OCV (Open Circuit Voltage) of the battery 100. Here, the OCV of the battery 100 is a voltage when no current is applied, and is an intrinsic voltage value of the battery 100. The OCV value of the battery 100 may be stored in a memory in the battery charge state estimation device 200. [

단계 S302의 판단 결과, 측정된 전압 값과 전류 값이 최초의 측정 값인 경우, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 센서에서 측정된 최초 측정 전압(OCV) 값을 이용하여 배터리(100)의 SOC(State of Charge, 충전 상태) 값을 추정한다(S303). 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 배터리(100)의 OCV 값을 통해 기 저장된 OCV 테이블을 검색하고, 검색된 OCV 값에 대응하는 SOC 값을 획득하는 방식으로 배터리(100)의 SOC 값을 추정한다. 이때, OCV 테이블은 전압 값에 대한 배터리(100)의 SOC 값이 일대 일로 매칭되는 테이블 형태의 하나의 표를 의미할 수 있다.If it is determined in step S302 that the measured voltage value and the current value are the first measured values, the battery charging state estimation apparatus 200 determines the SOC of the battery 100 using the initial measured voltage (OCV) State of Charge, charge state) value (S303). The battery charge state estimation apparatus 200 estimates the SOC value of the battery 100 by searching the OCV table stored in advance based on the OCV value of the battery 100 and acquiring the SOC value corresponding to the retrieved OCV value. At this time, the OCV table may mean a table of a table type in which the SOC value of the battery 100 with respect to the voltage value is matched on a one-to-one basis.

한편, 단계 S302의 판단 결과, 측정된 전압 값과 전류 값이 최초 측정 값이 아닌 경우, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 센서에서 측정된 전압 값과 전류 값, 및 기 저장된 배터리(100)의 OCV 값을 이용하여 내부 저항 값을 계산할 수 있다(S304). 여기서 내부 저항 값은 배터리 시스템의 도선 등으로 외부로 빠져나가는 손실 값을 의미하며, 수학식 1 또는 수학식2와 같이 계산할 수 있다.On the other hand, if it is determined in step S302 that the measured voltage value and the current value are not the initial measured values, the battery charge state estimation device 200 determines the battery voltage and current value measured by the sensor, The internal resistance value can be calculated using the OCV value (S304). Herein, the internal resistance value refers to a loss value of the battery system, which passes through the lead wire, etc., and can be calculated as Equation (1) or Equation (2).

배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 단계 S304에서 계산된 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교하는 한편, 전류 값의 크기가 0인지 판단한다(S305). 여기서, 임계 저항 값은 내부 저항 값이 비이상적으로 커지는 것을 방지하기 위해 사전에 설정될 수 있다. 이러한, 임계 저항 값은 사전에 배터리 시스템에서 실시된 시험 등의 결과로써 설정될 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 기 설정된 임계 저항 값은 별도의 저장 수단(메모리)에 저장될 수 있다.The battery charge state estimation apparatus 200 compares the internal resistance value calculated in step S304 with the predetermined threshold resistance value and determines whether the magnitude of the current value is 0 (S305). Here, the threshold resistance value can be set in advance to prevent the internal resistance value from becoming abnormally large. This threshold resistance value can be set as a result of a test or the like previously conducted in the battery system. Through this process, the predetermined threshold resistance value can be stored in a separate storage means (memory).

단계 S305의 판단 결과 내부 저항 값이 임계 저항 값보다 크거나 같은 경우, 또는 전류 값이 0인 경우, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 단계 S303과 같이 배터리 시스템을 무부하 상태로 판단하고, OCV 테이블을 이용하여 SOC 값을 추정할 수 있다. 이때, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 배터리(100)의 OCV 값을 기 저장된 OCV 테이블에서 검색하고, 검색한 결과로써 OCV 값에 대응하는 SOC 값을 획득하는 방식으로 배터리(100)의 SOC 값을 추정할 수 있다.If the internal resistance value is equal to or greater than the threshold resistance value or the current value is 0 as a result of the determination in step S305, the battery charging state estimation apparatus 200 determines that the battery system is in a no-load state as in step S303, Can be used to estimate the SOC value. At this time, the battery charge state estimation apparatus 200 searches for the OCV value of the battery 100 in the pre-stored OCV table, and obtains the SOC value corresponding to the OCV value as a result of the search, Can be estimated.

한편, 단계 S305의 판단 결과 내부 저항 값이 임계 저항 값보다 작고 전류 값은 0보다 큰 경우, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 배터리 출력 값을 계산한다(S306). 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 내부 저항 값이 임계 저항 값보다 작고, 전류 값은 0보다 큰 경우, 내부 저항의 크기를 정상 상태로 판단한다. 내부 저항의 크기가 정상 상태로 판단되면 수학식 3과 같이 내부 저항에 의한 손실 출력 값을 구하고, 측정된 전압 값과 전류 값의 곱으로써 수학식 4와 같이 부하측 출력 값을 구할 수 있다. 이때, 배터리 출력 값은 손실 출력 값과 부하측 출력 값의 합으로써, 수학식 5와 같이 계산될 수 있다.On the other hand, if it is determined in step S305 that the internal resistance value is smaller than the threshold resistance value and the current value is greater than 0, the battery charge state estimation apparatus 200 calculates a battery output value (S306). When the internal resistance value is smaller than the critical resistance value and the current value is larger than 0, the battery charging state estimation apparatus 200 determines the size of the internal resistance as a normal state. If it is determined that the magnitude of the internal resistance is in a normal state, the loss output value due to the internal resistance is obtained as shown in Equation (3), and the load side output value can be obtained as a product of the measured voltage value and the current value as shown in Equation (4). At this time, the battery output value can be calculated by Equation (5) as the sum of the loss output value and the load side output value.

배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 구해진 배터리 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산한다(S307). 단계 S306에서 계산된 배터리 출력 값은 시간에 대해 적분되어 배터리(100)에서 실제 출력되고 있는 배터리 에너지량으로 계산될 수 있다. 이때, 배터리 에너지량을 계산하는 방법으로 수학식 6을 이용할 수 있다.The battery charge state estimation apparatus 200 calculates the battery energy amount using the obtained battery output value (S307). The battery output value calculated in step S306 may be integrated with respect to time and calculated as the amount of battery energy actually being output from the battery 100. [ At this time, Equation (6) can be used as a method of calculating the amount of battery energy.

배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 계산된 배터리 에너지량을 배터리의 현재 용량으로 환산(연산)한다(S308). 여기서, 배터리 에너지량은 배터리(100)의 정격 용량과 방전 종지 전압까지의 평균 전압의 곱이므로, 배터리 에너지량을 전압 값으로 나누는 수학식 7과 같은 방법으로 배터리 에너지량을 배터리(100)의 현재 용량으로 환산할 수 있다.The battery charge state estimation apparatus 200 converts the calculated amount of battery energy into a current capacity of the battery (S308). Here, since the amount of battery energy is a product of an average voltage to the discharge end voltage and a rated capacity of the battery 100, the amount of battery energy is divided by the current value of the battery 100 Capacity.

배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 수학식 8과 같이, 환산된 배터리(100)의 현재 용량을 배터리(100)의 설계 용량(Designed Capacity)으로 나누어 배터리(100)의 SOC 값을 추정한다(S309). 여기서, 설계 용량은 배터리 출하시의 최대 충전 용량(Full Charge Capacity)으로 기 설정된 용량일 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 추정되는 SOC 값은 배터리의 설계 용량 중 현재 용량을 나타내므로, 0 이상 1 이하의 수치 값을 가질 수 있다.The battery charge state estimation apparatus 200 estimates the SOC value of the battery 100 by dividing the current capacity of the battery 100 by the design capacity of the battery 100 as shown in Equation 8 ). Here, the design capacity may be a predetermined capacity as the full charge capacity at the time of shipment of the battery. The estimated SOC value through the above procedure represents the present capacity of the battery design capacity, and thus can have a numerical value of 0 or more and 1 or less.

아울러, 배터리 충전 상태 추정 장치(200)는 단계 S309의 과정을 통해 추정된 SOC 값을 이용하여 기 저장된 OCV 테이블을 갱신한다(S310). 단계 S309와 같이, 배터리(100)의 현재 용량을 이용하여 추정된 SOC 값은 메모리로 보내져 출력 적산 방법에 사용된 OCV 값에 대응되는 SOC 데이터의 위치에 저장됨으로써, OCV 테이블이 갱신될 수 있다.In addition, the battery charge state estimation apparatus 200 updates the pre-stored OCV table using the estimated SOC value in step S309 (S310). As in step S309, the estimated SOC value using the current capacity of the battery 100 is sent to the memory and stored in the position of the SOC data corresponding to the OCV value used in the output accumulation method, so that the OCV table can be updated.

이와 같이, 본 발명은 배터리의 충전 상태(State of Charge, 이하 SOC)를 추정하는 데 온도 특성에 영향을 거의 받지 않는 배터리의 개회로 전압(Open Circuit Voltage, 이하 OCV) 테이블을 이용한 SOC 값 추정 방법과 출력 적산 방식을 통한 SOC 값 추정 방법을 이용함으로써, 보다 정확도 높은 배터리의 SOC 값 추정을 가능하게 한다.As described above, the present invention provides an SOC value estimation method using an Open Circuit Voltage (OCV) table of a battery which is hardly influenced by temperature characteristics in estimating the state of charge (SOC) of the battery And the SOC value estimation method using the output integration method, it is possible to estimate the SOC value of the battery with higher accuracy.

또한, 추정된 배터리의 SOC 값을 이용하여 OCV 테이블을 갱신하는, 피드백(Feed Back) 형태의 폐루프(Close Loop) 방식을 적용함으로써, 누적되는 오차를 최소화 하고, 결과적으로 정확도 높은 SOC 값을 추정할 수 있다.Further, by applying a Close Loop method of a feedback type in which the OCV table is updated by using the SOC value of the estimated battery, the accumulated error is minimized, and as a result, the SOC value with high accuracy is estimated can do.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the scope of the claims and their equivalents shall be construed as being included within the scope of the present invention.

100 : 배터리 200 : 충전 상태(SOC) 추정 장치
210 : 측정부 211 : 전압센서
212 : 전류센서 220 : 연산부
230 : 추정부 240 : 메모리
100: battery 200: state of charge (SOC) estimation device
210: Measuring unit 211: Voltage sensor
212: current sensor 220:
230: Estimation unit 240: Memory

Claims (14)

차량의 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 측정부;
상기 측정부에 의해 측정된 전압 값, 전류 값과 기 설정된 상기 배터리의 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage, OCV) 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 연산부;
상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장하는 메모리; 및
상기 OCV 테이블을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하거나, 상기 배터리의 현재 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 추정부;
를 포함하는 배터리 충전 상태 추정 장치.
A measuring unit for measuring voltage and current of the battery of the vehicle;
An arithmetic unit for calculating a current capacity of the battery using a voltage value and a current value measured by the measuring unit and a predetermined initial circuit voltage (Open Circuit Voltage, OCV) value of the battery;
A memory for storing an OCV table in which the OCV value and an SOC (State of Charge) value corresponding to the OCV value are tabulated; And
Estimating an SOC value of the battery using the OCV table or estimating an SOC value of the battery using a current capacity of the battery;
And a battery state estimation unit.
제1항에 있어서, 상기 측정부는,
상기 전압 값과 상기 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 상기 OCV 값으로 설정하는 것
인 배터리 충전 상태 추정 장치.
The apparatus according to claim 1,
Determining whether the voltage value and the current value are initially measured, and setting the voltage value to the OCV value when it is determined to be the first measured value as the determination result
Battery charge state estimation device.
제2항에 있어서, 상기 연산부는,
상기 측정부의 판단 결과 최초 측정이 아닌 경우, 상기 전압 값과 상기 전류 값, 및 상기 OCV 값을 이용하여 상기 배터리의 내부 저항 값을 계산하고, 상기 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교하는 것
인 배터리 충전 상태 추정 장치.
The image processing apparatus according to claim 2,
Calculating an internal resistance value of the battery using the voltage value, the current value, and the OCV value as a result of the determination by the measurement unit; comparing the internal resistance value with a predetermined threshold resistance value To do
Battery charge state estimation device.
제3항에 있어서, 상기 연산부는,
상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 임계 저항 값 이상으로 확인되거나 상기 전류 값이 0으로 확인되면, 상기 OCV 값을 상기 추정부에 전달하고, 상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 기 설정된 임계 저항 값보다 작고 상기 전류 값이 0보다 크면, 상기 내부 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 것
인 배터리 충전 상태 추정 장치.
The image processing apparatus according to claim 3,
If the internal resistance value is determined to be equal to or greater than the threshold resistance value or the current value is determined to be 0, the OCV value is transmitted to the estimator, and if the internal resistance value is less than the predetermined threshold value Calculating the current capacity of the battery using the internal resistance value if the current value is smaller than the resistance value and the current value is greater than 0
Battery charge state estimation device.
제4항에 있어서, 상기 연산부는,
상기 내부 저항 값, 상기 전압 값 및 상기 전류 값을 이용하여 상기 배터리의 손실 출력 값과 부하측 출력 값을 계산하고, 계산된 상기 손실 출력 값과 상기 부하측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하고, 계산된 상기 배터리 에너지량을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 것
인 배터리 충전 상태 추정 장치.
5. The apparatus according to claim 4,
Calculating a loss output value and a load side output value of the battery using the internal resistance value, the voltage value, and the current value, calculating a battery energy amount using the calculated loss output value and the load side output value, Calculating the current capacity of the battery using the calculated amount of battery energy
Battery charge state estimation device.
제5항에 있어서, 상기 추정부는,
상기 OCV 값에 대응하는 SOC 값을 상기 OCV 테이블로부터 획득하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하거나, 상기 배터리의 현재 용량을 기 설정된 상기 배터리의 설계용량으로 나누어 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 것
인 배터리 충전 상태 추정 장치.
6. The apparatus according to claim 5,
Estimating an SOC value of the battery by acquiring an SOC value corresponding to the OCV value from the OCV table or estimating an SOC value of the battery by dividing a current capacity of the battery by a design capacity of a predetermined battery
Battery charge state estimation device.
제6항에 있어서, 상기 추정부는,
상기 배터리의 현재 용량을 통해 추정된 상기 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신하는 것
인 배터리 충전 상태 추정 장치.
7. The apparatus of claim 6,
And updating the OCV table using the SOC value estimated through the current capacity of the battery
Battery charge state estimation device.
차량의 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 단계;
측정된 전압 값, 전류 값과 기 설정된 상기 배터리의 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage, OCV) 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 단계; 및
상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하거나, 상기 배터리의 현재 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 단계;
를 포함하는 배터리 충전 상태 추정 방법.
Measuring voltage and current of the battery of the vehicle;
Calculating a current capacity of the battery using a measured voltage value and a current value and an initial measured voltage (Open Circuit Voltage, OCV) value of the battery; And
Estimating an SOC value of the battery using an OCV table in which an OCV value and an SOC (State of Charge) value corresponding to the OCV value are tabulated, or estimating an SOC value of the battery using the current capacity of the battery ;
And estimating a state of charge of the battery.
제8항에 있어서, 상기 연산하는 단계는,
상기 전압 값과 상기 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 상기 OCV 값으로 설정하는 단계;
를 포함하는 것인 배터리 충전 상태 추정 방법.
9. The method of claim 8,
Determining whether the voltage value and the current value are initially measured; And
Setting the voltage value to the OCV value if it is determined to be the first measured value as a result of the determination;
And estimating the state of charge of the battery.
제9항에 있어서, 상기 연산하는 단계는,
상기 판단 결과 최초 측정이 아닌 경우, 상기 전압 값과 상기 전류 값, 및 상기 OCV 값을 이용하여, 상기 배터리의 내부 저항 값을 계산하는 단계; 및
상기 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교하는 단계;
를 더 포함하는 배터리 충전 상태 추정 방법.
10. The method of claim 9,
Calculating an internal resistance value of the battery using the voltage value, the current value, and the OCV value as a result of the determination; And
Comparing the internal resistance value with a predetermined threshold resistance value;
Further comprising the steps of:
제10항에 있어서, 상기 연산하는 단계는,
상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 기 설정된 임계 저항 값보다 작고 상기 전류 값이 0보다 크면, 상기 내부 저항 값을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 것
인 배터리 충전 상태 추정 방법.
11. The method of claim 10,
Calculating a current capacity of the battery using the internal resistance value if the internal resistance value is smaller than the preset threshold resistance value and the current value is greater than 0;
Lt; / RTI >
제11항에 있어서, 상기 연산하는 단계는,
상기 내부 저항 값, 상기 전압 값 및 상기 전류 값을 이용하여 상기 배터리의 손실 출력 값과 부하측 출력 값을 계산하는 단계;
계산된 상기 손실 출력 값과 상기 부하측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하는 단계; 및
계산된 상기 배터리 에너지량을 이용하여 상기 배터리의 현재 용량을 연산하는 단계;
를 포함하는 것인 배터리 충전 상태 추정 방법.
12. The method of claim 11,
Calculating a loss output value and a load side output value of the battery using the internal resistance value, the voltage value, and the current value;
Calculating a battery energy amount using the calculated loss output value and the load side output value; And
Calculating a current capacity of the battery using the calculated amount of battery energy;
And estimating the state of charge of the battery.
제12항에 있어서, 상기 추정하는 단계는,
상기 비교 결과, 상기 내부 저항 값이 상기 임계 저항 값 이상으로 확인되거나, 상기 전류 값이 0으로 확인되면, 상기 OCV 값과 상기 OCV 테이블을 이용하여 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 단계; 및
상기 배터리의 현재 용량을 기 설정된 상기 배터리의 설계 용량으로 나누어 상기 배터리의 SOC 값을 추정하는 단계;
를 포함하는 것인 배터리 충전 상태 추정 방법.
13. The method of claim 12,
Estimating an SOC value of the battery using the OCV value and the OCV table when the internal resistance value is determined to be equal to or greater than the threshold resistance value or the current value is determined to be 0; And
Estimating an SOC value of the battery by dividing a current capacity of the battery by a predetermined design capacity of the battery;
And estimating the state of charge of the battery.
제13항에 있어서,
상기 배터리의 현재 용량을 통해 추정된 상기 배터리의 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신하는 단계;
를 더 포함하는 배터리 충전 상태 추정 방법.
14. The method of claim 13,
Updating the OCV table using the SOC value of the battery estimated through the current capacity of the battery;
Further comprising the steps of:
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