JP2023517738A - バッテリー管理装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置及び方法は、予め設定された負極プロファイルを適切に調整することで、非破壊的な方式でバッテリーセルに対する正極プロファイル及び負極プロファイルを取得することができるバッテリー管理装置及び方法を提供することを目的とする。本発明の一態様によれば、退化したバッテリーセルに対するバッテリープロファイル及び調整された負極プロファイルを用いることで、非破壊的な方式で退化したバッテリーセルの正極プロファイルを容易に推定することができる。
Description
本出願は、２０２０年８月１４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１０２６４４に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
本発明は、バッテリー管理装置及び方法に関し、より詳しくは、非破壊的にバッテリーセルに対する正極プロファイルを生成するバッテリー管理装置及び方法に関する。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどのバッテリーセルが商用化しているが、中でもリチウムバッテリーはニッケル系のバッテリーに比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
バッテリーセルは、使用するほど退化するため、退化したバッテリーセルに対する充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）及び／または健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）などを正確に推定するためには、バッテリーセルの退化程度を分析するための多様なプロファイルが必要である。例えば、バッテリーセルに対するバッテリープロファイル、正極プロファイル、及び負極プロファイルが提供されると、バッテリーセルの退化程度が最も正確に分析できる。
従来は、バッテリーセルの正極プロファイル及び負極プロファイルを取得するため、バッテリーセルから正極及び負極を分解し、正極電極と負極電極を洗浄した後、正極ハーフセル及び負極ハーフセルを再組立てし、三電極システムなどの実験方法を通じて再組立てされた正極ハーフセル及び負極ハーフセルから正極プロファイル及び負極プロファイルをそれぞれ取得した。このような過程を通じて正極プロファイル及び負極プロファイルを取得するためには相当な時間がかかり、特に、バッテリーセルの分解時にバッテリーセルが爆発する危険に晒されるという問題がある。
したがって、迅速に且つ非破壊的な方式でバッテリーセルの負極プロファイル及び／または正極プロファイルを取得する技術が求められている。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、予め設定された負極プロファイルを適切に調整することで、非破壊的な方式でバッテリーセルに対する正極プロファイル及び負極プロファイルを取得することができるバッテリー管理装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
本発明の一態様によるバッテリー管理装置は、バッテリーセルの電圧及び容量を測定するように構成された測定部と、測定部から電圧に対する電圧値及び容量に対する容量値を受信し、電圧値と容量値との対応関係を示すバッテリープロファイルを生成するように構成されたプロファイル生成部と、プロファイル生成部からバッテリープロファイルを受信し、受信したバッテリープロファイルを容量値と容量値に対する微分電圧値との対応関係を示すバッテリー微分プロファイルに変換するように構成されたプロファイル変換部と、バッテリー微分プロファイルで一つ以上の基準ピークを決定し、バッテリーセルの負極に対して予め設定された負極プロファイル及び負極微分プロファイルを備え、負極微分プロファイルに対して予め設定された一つ以上のターゲットピークが決定された基準ピークに対応するように負極微分プロファイルを調整し、調整された負極微分プロファイルに対応するように負極プロファイルを調整し、調整された負極プロファイル及びバッテリープロファイルに基づいてバッテリーセルの正極プロファイルを生成するように構成された制御部と、を含む。
制御部は、バッテリー微分プロファイルで複数の基準ピークを決定し、負極微分プロファイルに予め設定された複数のターゲットピークの容量値が対応する基準ピークの容量値と同一になるように負極微分プロファイルを調整するように構成され得る。
制御部は、負極微分プロファイルの最小容量値に対応するオフセット及び負極微分プロファイルの全体容量区間を示すスケールを変更しながら負極微分プロファイルを調整するように構成され得る。
制御部は、調整された負極微分プロファイルに対するオフセット及びスケールの変更情報を負極プロファイルに適用し、調整された負極微分プロファイルに対応するように負極プロファイルを調整するように構成され得る。
制御部は、バッテリープロファイルの電圧値と調整された負極プロファイルの電圧値とを同じ容量値毎に合算して正極プロファイルを生成するように構成され得る。
制御部は、バッテリープロファイルの全体容量区間から第１容量区間及び第２容量区間を選択し、バッテリープロファイルの第１容量区間で第１基準ピークを決定し、バッテリープロファイルの第２容量区間で第２基準ピークを決定するように構成され得る。
制御部は、バッテリープロファイルの第１容量区間において、容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率が０であって、且つ、微分電圧値が最大であるピークを第１基準ピークとして決定し得る。
制御部は、バッテリープロファイルの第２容量区間において、容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率が０であって、且つ、微分電圧値が最大であるピークを第２基準ピークとして決定するように構成され得る。
負極プロファイルは、容量値とバッテリーセルの負極電圧値との対応関係を示すように予め設定されたプロファイルであり得る。
負極微分プロファイルは、容量値と容量値に対する負極電圧値の微分負極電圧値との対応関係を示すように予め設定されたプロファイルであり得る。
本発明の他の一態様によるバッテリーパックは、本発明の一態様によるバッテリー管理装置を含む。
本発明のさらに他の一態様によるバッテリー管理方法は、バッテリーセルの電圧及び容量を測定する測定段階と、測定段階で測定された電圧に対する電圧値と容量に対する容量値との対応関係を示すバッテリープロファイルを生成するバッテリープロファイル生成段階と、バッテリープロファイルを容量値と容量値に対する微分電圧値との対応関係を示すバッテリー微分プロファイルに変換するバッテリープロファイル変換段階と、バッテリー微分プロファイルで一つ以上の基準ピークを決定する基準ピーク決定段階と、予め備えられたバッテリーセルの負極微分プロファイルに対して予め設定された一つ以上のターゲットピークが決定された基準ピークに対応するように負極微分プロファイルを調整する負極微分プロファイル調整段階と、調整された負極微分プロファイルに対応するように予め備えられたバッテリーセルの負極プロファイルを調整する負極プロファイル調整段階と、調整された負極プロファイル及びバッテリープロファイルに基づいてバッテリーセルの正極プロファイルを生成する正極プロファイル生成段階と、を含む。
本発明の一態様によれば、退化したバッテリーセルに対するバッテリープロファイル及び調整された負極プロファイルを用いることで、非破壊的な方式で退化したバッテリーセルの正極プロファイルを容易に推定することができる。
また、本発明の一態様によれば、互いに対応するバッテリープロファイル、調整された負極プロファイル、及び正極プロファイルが提供できるため、バッテリーセルの状態分析に必要な多様な資料を提供することができる。
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。
本明細書に添付される次の図面は、後述する発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本明細書及び特許請求の範囲において使われた用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明の説明において、関連する公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちのある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
また、明細書に記載された制御部のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけでなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００を概略的に示した図であり、図２は本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００を含むバッテリーパック１０の例示的構成を示した図である。
図１を参照すると、バッテリー管理装置１００は、測定部１１０、プロファイル生成部１２０、プロファイル変換部１３０、及び制御部１４０を含む。
ここで、バッテリーセルＢとは、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例として、一つのパウチ型リチウムポリマーセルをバッテリーとして見なし得る。
測定部１１０は、バッテリーセルＢの電圧及び容量を測定するように構成され得る。
具体的には、測定部１１０は、バッテリーセルＢの両端電圧をそれぞれ測定し、バッテリーの電圧を測定し得る。また、測定部１１０は、バッテリーセルＢの充電中に、バッテリーセルＢに印加される電流及び充電時間を測定し得る。そして、測定部１１０は、測定したバッテリーセルＢの電流及び充電時間に基づいてバッテリーセルＢの容量を測定し得る。
例えば、図２の実施形態において、測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１、第２センシングラインＳＬ２、及び第３センシングラインＳＬ３に接続され得る。測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１及び第２センシングラインＳＬ２を通じてバッテリーセルＢの電圧を測定し得る。そして、測定部１１０は、第３センシングラインＳＬ３を通じて電流測定ユニットＡに接続され、電流測定ユニットＡを通じてバッテリーセルＢの電流を測定し得る。望ましくは、測定部１１０は、バッテリーセルＢの電流を測定する間の充電時間を測定可能なタイマを備え得る。
プロファイル生成部１２０は、測定部１１０から電圧に対する電圧値Ｖ及び容量に対する容量値Ｑを受信するように構成され得る。ここで、電圧値の単位は［Ｖ］であり、容量単位は［ｍＡｈ］であり得る。
プロファイル生成部１２０は、測定部１１０と通信可能に接続され得る。例えば、図２の実施形態において、プロファイル生成部１２０は、測定部１１０に接続され、測定部１１０から測定されたバッテリーセルＢの電圧値及び容量値を受信し得る。
また、プロファイル生成部１２０は、電圧値と容量値との対応関係を示すバッテリープロファイルＰｂを生成するように構成され得る。
具体的には、バッテリープロファイルＰｂは、測定部１１０によって同一時点で測定されたバッテリーセルＢの電圧値と容量値との対応関係を示すように構成されたプロファイルであり得る。
図３は、本発明の一実施形態によるバッテリープロファイルＰｂ及び負極プロファイルＰａ１を概略的に示した図である。ここで、図３は、バッテリープロファイルＰｂ及び負極プロファイルＰａ１をグラフ形態で示した図である。具体的には、図３は容量値をＸ軸に設定し、電圧値をＹ軸に設定した場合のＸ－Ｙグラフを概略的に示した図である。
プロファイル変換部１３０は、プロファイル生成部１２０からバッテリープロファイルＰｂを受信するように構成され得る。
例えば、図３の実施形態において、プロファイル変換部１３０は、プロファイル生成部１２０と通信可能に接続され、プロファイル生成部１２０からバッテリープロファイルＰｂを受信し得る。
また、プロファイル変換部１３０は、受信したバッテリープロファイルＰｂを容量値と容量値に対する微分電圧値ｄＶ／ｄＱとの対応関係を示すバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄに変換するように構成され得る。ここで、微分電圧値とは、バッテリーセルＢの容量値に対して電圧値を微分した値であって、「ｄＶ／ｄＱ」で表され、単位は［Ｖ／ｍＡｈ］であり得る。すなわち、微分電圧値は、バッテリーセルＢの容量値に対する電圧値の瞬間変化率を示す値であり得る。
具体的には、プロファイル変換部１３０は、バッテリーセルＢの容量値と電圧値との対応関係を示すバッテリープロファイルＰｂを、バッテリーセルＢの容量値と微分電圧値との対応関係を示すバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄに変換し得る。
図４は、本発明の一実施形態によるバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄを概略的に示した図である。ここで、図４は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄをグラフ形態で示した図である。具体的には、図４は、バッテリーセルＢの容量値をＸ軸に設定し、バッテリーセルＢの微分電圧値をＹ軸に設定した場合のＸ－Ｙグラフを概略的に示した図である。
制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄで一つ以上の基準ピークを決定するように構成され得る。
望ましくは、制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄで複数の基準ピークを決定するように構成され得る。より望ましくは、制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄで二つの基準ピークを決定するように構成され得る。
まず、制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂの全体容量区間から第１容量区間及び第２容量区間を選択するように構成され得る。
ここで、第１容量区間と第２容量区間とは互いに重ならないように予め設定され得る。望ましくは、第１容量区間及び第２容量区間に対する情報は、制御部１４０及び／または保存部１５０に予め保存され得る。
具体的には、第１容量区間及び第２容量区間は、バッテリーの電気化学的特性を考慮して設定される容量区間であり得る。すなわち、バッテリーセルＢの充電中に取得されたバッテリーセルＢの電圧値及び容量値によるバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄにおいて、第１基準ピークＲＰ１が現れる所定の容量区間が第１容量区間に設定され、第２基準ピークＲＰ２が現れる所定の容量区間が第２容量区間に設定され得る。
より具体的には、第１容量区間は、ＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ Ｏｆ Ｌｉｆｅ）状態のバッテリーセルＢの負極ハーフセルの全体容量区間において、第１基準ピークＲＰ１の容量値が含まれるように最低容量値から所定の第１区間に設定され得る。例えば、図４の実施形態において、第１容量区間は、全体容量区間（ｍｉｎ～ｍａｘ１区間）のうち「ｍｉｎ」～「ｍｉｎ＋｛（ｍａｘ１－ｍｉｎ）×０．３｝」区間に予め設定され得る。ここで、ｍｉｎは全体容量区間の最小容量値であり、ｍａｘは全体容量区間の最大容量値であり得る。
第２容量区間は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢの負極ハーフセルの全体容量区間において、第２基準ピークＲＰ２の容量値が含まれるように所定の第２区間に設定され得る。例えば、図４の実施形態において、第２容量区間は、全体容量区間（ｍｉｎ～ｍａｘ１区間）のうち「ｍｉｎ＋｛（ｍａｘ１－ｍｉｎ）×０．４｝」～「ｍｉｎ＋｛（ｍａｘ１－ｍｉｎ）×０．６｝」区間に予め設定され得る。
次いで、制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂの第１容量区間で第１基準ピークＲＰ１を決定し、バッテリープロファイルＰｂの第２容量区間で第２基準ピークＲＰ２を決定するように構成され得る。
具体的には、制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂの第１容量区間において、容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率が０であって、且つ、微分電圧値が最大であるピークを第１基準ピークＲＰ１として決定するように構成され得る。また、制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂの第２容量区間において、容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率が０であって、且つ、微分電圧値が最大であるピークを第２基準ピークＲＰ２として決定するように構成され得る。
要約すると、基準ピークは、容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率が０であって、且つ、第１容量区間及び第２容量区間のそれぞれで微分電圧値が最も大きいピークであり得る。また、基準ピークを基準にして低容量側の瞬間変化率（容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率）は正の値であり、基準ピークを基準にして高容量側の瞬間変化率は負の値であり得る。すなわち、基準ピークは、Ｘ－Ｙグラフにおいて上方に向かって凸状の概形を有するポイントであり得る。例えば、図４の実施形態において、制御部１４０は第１容量区間で第１基準ピークＲＰ１を決定し得る。そして、制御部１４０は第２容量区間で第２基準ピークＲＰ２を決定し得る。
制御部１４０は、バッテリーセルＢの負極に対して予め設定された負極プロファイルＰａ１及び負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を備えるように構成され得る。
ここで、負極プロファイルＰａ１は、容量値とバッテリーセルＢの負極電圧値との対応関係を示すように予め設定されたプロファイルであり得る。具体的には、負極プロファイルＰａ１は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢの充電過程で測定されたバッテリーセルＢの容量値とバッテリーセルＢの負極電圧値との対応関係を示し得る。すなわち、負極プロファイルＰａ１は、ＢＯＬ状態の負極セルに対するプロファイルであり得る。
例えば、図３の実施形態において、負極プロファイルＰａ１は、負極ハーフセルの容量値と電圧値との対応関係を示すプロファイルである。これと異なり、バッテリープロファイルＰｂは、フルセル（ｆｕｌｌ ｃｅｌｌ）の容量値と電圧値との対応関係を示すプロファイルである。
図５は、本発明の一実施形態による負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を概略的に示した図である。
また、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１は、容量値と容量値に対する負極電圧値の微分負極電圧値との対応関係を示すように予め設定されたプロファイルであり得る。
具体的には、図５の負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１は、図３の負極プロファイルＰａ１を、容量値と微分電圧値との対応関係を示すように変換したプロファイルである。より具体的には、図５のＢＯＬ状態のバッテリーセルＢの負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１は、容量値をＸ軸に設定し、微分電圧値をＹ軸に設定した場合のＸ－Ｙグラフを概略的に示した図である。すなわち、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１は、ＢＯＬ状態の負極セルに対する微分プロファイルであり得る。
例えば、負極プロファイルＰａ１及び負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１は、保存部１５０に予め保存され、制御部１４０が保存部１５０にアクセスして負極プロファイルＰａ１及び負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を取得し得る。他の例として、負極プロファイルＰａ１及び負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１は、予め設定されて制御部１４０の内部メモリに予め保存されていてもよい。
制御部１４０は、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に対して予め設定された一つ以上のターゲットピークが決定された基準ピークに対応するように負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整するように構成され得る。
例えば、図５の実施形態において、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１には第１ターゲットピークＴＰ１及び第２ターゲットピークＴＰ２が予め設定され得る。そして、制御部１４０は、第１ターゲットピークＴＰ１及び第２ターゲットピークＴＰ２がバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄの第１基準ピークＲＰ１及び第２基準ピークＲＰ２にそれぞれ対応するように負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整し得る。
制御部１４０は、調整された負極微分プロファイルに対応するように負極プロファイルＰａ１を調整するように構成され得る。
具体的には、制御部１４０は、調整された負極微分プロファイルに対する変換情報を負極プロファイルＰａ１に適用することで、負極プロファイルＰａ１を調整し得る。
制御部１４０は、調整された負極プロファイルＰａ２及びバッテリープロファイルＰｂに基づいてバッテリーセルＢの正極プロファイルを生成するように構成され得る。
図６は、本発明の一実施形態によるバッテリープロファイルＰｂ、調整された負極プロファイルＰａ２、及び生成された正極プロファイルＰｃを概略的に示した図である。ここで、図６は、バッテリープロファイルＰｂ、調整された負極プロファイルＰａ２、及び生成された正極プロファイルＰｃをグラフ形態で示した図である。具体的には、図６は、容量値をＸ軸に設定し、電圧値をＹ軸に設定した場合のＸ－Ｙグラフを概略的に示した図である。
バッテリーセルＢが退化した場合、バッテリープロファイルＰｂは退化したバッテリーセルＢに対する退化プロファイルであり得る。制御部１４０によってＢＯＬ状態のバッテリーセルＢに対する負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１が調整されることで、負極プロファイルＰａ１は退化プロファイルに対応するように調整され得る。したがって、制御部１４０は、退化したバッテリーセルＢに対するバッテリープロファイルＰｂ及び調整された負極プロファイルＰａ２に基づいて、バッテリーセルＢの現在状態に対応する正極プロファイルＰｃを生成し得る。
例えば、バッテリーセルＢがＢＯＬ状態に対比して１０％退化したと仮定する。プロファイル生成部１２０によって生成されたバッテリープロファイルＰｂは、１０％退化したバッテリーセルＢに対するプロファイルであり得る。また、制御部１４０によって調整された負極プロファイルＰａ２は、１０％退化したバッテリーセルＢの負極プロファイルであり得る。したがって、制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂ及び調整された負極プロファイルＰａ２に基づいて１０％退化したバッテリーセルの正極プロファイルＰｃを生成し得る。
具体的には、上述したように、従来はバッテリーセルＢから正極及び負極を分解し、サンプリングのために正極セル及び負極セルをそれぞれ再組立てし、再組立てされた正極セル及び負極セルに基づいて正極プロファイル及び負極プロファイルをそれぞれ取得した。このような過程で相当な時間がかかり、バッテリーセルＢの分解時にバッテリーセルＢが爆発する危険に晒されるという問題がある。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、バッテリーセルＢが退化しても負極プロファイルＰａ１の概形は一定に維持される点に着目して、退化したバッテリーセルＢに対するバッテリープロファイルＰｂ及び調整された負極プロファイルＰａ２を用いることで、退化したバッテリーセルＢの正極プロファイルＰｃを容易に推定することができる。
すなわち、負極プロファイルＰａ１は、バッテリーセルＢが退化してもグラフの概形が一定に維持される。しかし、正極プロファイルＰｃは、バッテリーセルＢが退化するとグラフの概形が変更されるため、バッテリープロファイルＰｂだけでは正極プロファイルＰｃを推定し難い。したがって、バッテリー管理装置１００は、バッテリープロファイルＰｂ及び調整された負極プロファイルＰａ２を用いて正極プロファイルＰｃを容易に推定することができる。
また、本発明の一実施形態によれば、非破壊的な方式でバッテリーセルＢの正極プロファイルＰｃを推定することができる。したがって、バッテリー管理装置１００は、バッテリーパック１０、電気自動車、及びエネルギー貯蔵装置などに搭載されたバッテリーセルＢの正極プロファイルＰｃを非破壊的な方式で推定することができる。
一方、バッテリー管理装置１００に備えられた制御部１４０は、本発明で行われる多様な制御ロジックを実行するため、当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、特定用途向け集積回路）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、制御部１４０は、プログラムモジュールの集合として具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリに保存され、制御部１４０によって実行され得る。メモリは、制御部１４０の内部または外部に備えられ得、周知の多様な手段で制御部１４０に接続され得る。
また、保存部１５０は、バッテリー管理装置１００が正極プロファイルＰｃを生成するのに必要なプログラム及びデータなどを保存し得る。すなわち、保存部１５０は、バッテリー管理装置１００の各構成要素が動作及び機能を遂行するのに必要なデータ、若しくは、プログラムまたは動作及び機能が行われる過程で生成されるデータなどを保存し得る。保存部１５０は、データを記録、消去、更新及び読出できると知られた公知の情報記録手段であれば、その種類に特に制限がない。一例として、情報記録手段にはＲＡＭ、フラッシュ（登録商標）メモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどが含まれ得る。また、保存部１５０は、プロファイル生成部１２０、プロファイル変換部１３０、及び制御部１４０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
例えば、保存部１５０は、予め設定された負極プロファイルＰａ１及び負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を保存し得る。この場合、制御部１４０は、正極プロファイルＰｃを生成するため、保存部１５０にアクセスして負極プロファイルＰａ１及び負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を取得し得る。また、プロファイル生成部１２０によって生成されたバッテリープロファイルＰｂと、制御部１４０によって調整された負極プロファイルＰａ２と、制御部１４０によって生成された正極プロファイルＰｃとは、互いにマッピングされて保存部１５０に保存され得る。したがって、バッテリー管理装置１００は、互いに対応するバッテリープロファイルＰｂと調整された負極プロファイルＰａ２と正極プロファイルＰｃとを提供することができる。
以下、バッテリーセルＢの特性を考慮して第１容量区間及び第２容量区間に対するより具体的な実施形態を説明する。
具体的には、図５の実施形態において、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に含まれた第１ターゲットピークＴＰ１及び第２ターゲットピークＴＰ２は、放電過程でリチウムイオンが脱離するステージング（ｓｔａｇｉｎｇ）現象に関連し得る。
一般に、バッテリーセルＢが放電するとき、黒鉛層の間に含まれたリチウムイオンが脱離するステージング過程が行われる。放電過程でのステージング過程は、リチウムイオンの脱離反応によって高いステージ（ｓｔａｇｅ）から低いステージに進行する。例えば、放電過程では、ステージＩＶ、ステージＩＩＩ、ステージＩＩ、及びステージＩの順にステージング過程が進行する。
例えば、図５の実施形態において、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に含まれた第１ターゲットピークＴＰ１の容量ｂ１は、ステージＩＩＩ状態が進行するときの負極容量に対応し得る。具体的には、第１ターゲットピークＴＰ１の容量ｂ１は、ステージＩＩ状態とステージＩＩＩ状態とが共存する段階でステージＩＩＩ状態に変換されるときの負極容量に対応し得る。
また、図５の実施形態において、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に含まれた第２ターゲットピークＴＰ２の容量ｂ２は、ステージＩＩ状態が進行するときの負極容量に対応し得る。具体的には、第２ターゲットピークＴＰ２の容量ｂ２は、ステージＩ状態とステージＩＩ状態とが共存する段階でステージＩＩ状態に変換されるときの負極容量に対応し得る。
また、バッテリーセルＢの特性上、第１ターゲットピークＴＰ１と第２ターゲットピークＴＰ２に対応する容量は、バッテリーセルＢが退化しても大きく変わらない。そして、バッテリーセルＢの退化度によって、第１基準ピークＲＰ１及び第２基準ピークＲＰ２のそれぞれの容量は、第１ターゲットピークＴＰ１及び第２ターゲットピークＴＰ２の容量と同一であるかまたは類似であり得る。
したがって、第１容量区間は、第１基準ピークＲＰ１が現れると予想される容量区間であって、第１ターゲットピークＴＰ１の容量が考慮された一定区間に設定され得る。同様に、第２容量区間は、第２基準ピークＲＰ２が現れると予想される容量区間であって、第２ターゲットピークＴＰ２の容量が考慮された一定区間に設定され得る。
例えば、図４の実施形態において、第１容量区間は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢの負極ハーフセルの全体容量区間（ｍｉｎ～ｍａｘ１区間）のうち、０Ｑ～３０Ｑの容量区間に設定され得る。また、第２容量区間は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢの負極ハーフセルの全体容量区間（ｍｉｎ～ｍａｘ１区間）のうち、４０Ｑ～６０Ｑの容量区間に設定され得る。ここで、例えば、容量Ｑの単位は［ｍＡｈ］であり得る。
図７は、本発明の一実施形態によるバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄ及び調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２を概略的に示した図である。
制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄで複数の基準ピークを決定するように構成され得る。
例えば、制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄで二つの基準ピークを決定し得る。この場合、制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄの第１容量区間で第１基準ピークＲＰ１を決定し、第２容量区間で第２基準ピークＲＰ２を決定し得る。
また、制御部１４０は、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に予め設定された複数のターゲットピークの容量値が対応する基準ピークの容量値と同一になるように負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整するように構成され得る。
具体的には、制御部１４０は、対応する基準ピークとターゲットピークの容量値とが同一になるように、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整し得る。すなわち、制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄに合わせて負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整し得る。
望ましくは、制御部１４０は、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１の最小容量値に対応するオフセット及び負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１の全体容量区間を示すスケールを変更しながら、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整するように構成され得る。
図５を参照すると、オフセットは、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１が始まる最小容量値（ｍｉｎ）を示し得る。また、スケールは、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１の全体容量区間（ｍｉｎ～ｍａｘ１区間）を示し得る。
例えば、図５及び図７を参照すると、制御部１４０は、図５の負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１のスケールを調整して、図７の負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２を生成し得る。すなわち、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に含まれた第１ターゲットピークＴＰ１の容量値はｂ１［ｍＡｈ］であり、第２ターゲットピークＴＰ２の容量値はｂ２［ｍＡｈ］であり、最小容量値はｍｉｎ［ｍＡｈ］であり、最大容量値はｍａｘ１［ｍＡｈ］であり得る。調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２に含まれた第１ターゲットピークＴＰ１の容量値はａ１［ｍＡｈ］であり、第２ターゲットピークＴＰ２の容量値はａ２［ｍＡｈ］であり、最小容量値はｍｉｎ［ｍＡｈ］であり、最大容量値はｍａｘ２［ｍＡｈ］であり得る。ここで、ａ１［ｍＡｈ］とｂ１［ｍＡｈ］とが異なる値であって、ａ２［ｍＡｈ］とｂ２［ｍＡｈ］とが異なる値であると仮定すれば、ｍａｘ１［ｍＡｈ］とｍａｘ２［ｍＡｈ］とも異なる値であり得る。
上述したように、バッテリーセルＢの負極プロファイルＰａ１の概形はバッテリーセルＢが退化しても維持される。すなわち、退化したバッテリーセルＢの負極プロファイルは、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢの負極プロファイルＰａ１に対比してスケール及びオフセットが変わり得るが、概形は維持される。
例えば、退化したバッテリーセルＢの負極プロファイルは、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢの負極プロファイルＰａ１から最小容量値及び／または全体容量区間の大きさが変わるため、バッテリーセルＢが退化しても負極プロファイルＰａ１の概形は維持され得る。すなわち、バッテリーセルＢが退化しても、負極プロファイルＰａ１の全体容量区間のうちの一部容量区間のスケールのみが変わることなく、負極プロファイルＰａ１の全体容量区間のスケールが全体的に変更されるため、バッテリーセルＢが退化しても負極プロファイルＰａ１の概形は維持され得る。
したがって、制御部１４０は、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１のオフセット及びスケールを調整することで、ターゲットピークの容量値が対応する基準ピークの容量値と同一になるように負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整し得る。
その後、制御部１４０は、調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２に対するオフセット及びスケールの変更情報を負極プロファイルＰａ１に適用し、調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２に対応するように負極プロファイルＰａ１を調整するように構成され得る。すなわち、制御部１４０によって、負極プロファイルＰａ１のオフセット及びスケールが、調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２のオフセット及びスケールに対応するように調整されることで、調整された負極プロファイルＰａ２が生成され得る。
制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂの電圧値と調整された負極プロファイルＰａ２の電圧値とを同じ容量値毎に合算して正極プロファイルＰｃを生成するように構成され得る。
一般に、正極プロファイルと負極プロファイルとの差によってバッテリープロファイルが生成される。これを逆に適用して、制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂと調整された負極プロファイルＰａ２とを合算して正極プロファイルＰｃを生成し得る。
例えば、図６の実施形態において、容量値がＳ［ｍＡｈ］である場合、バッテリープロファイルＰｂの電圧値はＶｂ［Ｖ］であり、調整された負極プロファイルＰａ２の電圧値はＶａ［Ｖ］であり得る。制御部１４０は、「Ｖｂ＋Ｖａ」を計算して、容量値Ｓ［ｍＡｈ］で電圧値がＶｃ［Ｖ］である正極プロファイルＰｃを生成し得る。このような方式で、制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂの全体容量区間に対してバッテリープロファイルＰｂの電圧値と調整された負極プロファイルＰａ２の電圧値とを合算し、正極プロファイルＰｃを生成し得る。
本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、非破壊的な方式でバッテリーセルＢの現在状態に対応する調整された負極プロファイルＰａ２及び正極プロファイルＰｃを推定することができる。すなわち、バッテリーセルＢがバッテリーパック１０などに搭載された場合にも、非破壊的にバッテリープロファイルＰｂ、調整された負極プロファイルＰａ２、及び正極プロファイルＰｃがそれぞれ生成できる。したがって、バッテリー管理装置１００は、バッテリーセルＢの退化原因及び退化程度を分析するための多様な情報を提供することができる。
本発明によるバッテリー管理装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、バッテリー管理システム）に適用可能である。すなわち、本発明によるＢＭＳは、上述したバッテリー管理装置１００を含み得る。このような構成において、バッテリー管理装置１００の各構成要素の少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、測定部１１０、プロファイル生成部１２０、プロファイル変換部１３０、制御部１４０、及び保存部１５０は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
また、本発明によるバッテリー管理装置１００は、バッテリーパック１０に備えられ得る。すなわち、本発明によるバッテリーパック１０は、上述したバッテリー管理装置１００及び一つ以上のバッテリーセルＢを含み得る。また、バッテリーパック１０は、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含み得る。
例えば、図２の実施形態において、バッテリーパック１０は、バッテリーセルＢ及びバッテリー管理装置１００を含み得る。そして、バッテリーパック１０の正極端子Ｐ＋と負極端子Ｐ－に充放電部２００が接続されてバッテリーセルＢを充電または放電し得る。他の例として、図２の実施形態において、バッテリーパック１０にバッテリーセルＢ、バッテリー管理装置１００、及び充放電部２００がすべて含まれてもよい。
図８は、本発明の他の一実施形態によるバッテリー管理方法を概略的に示した図である。
バッテリー管理方法の各段階は、バッテリー管理装置１００によって実行できる。以下では、説明の便宜上、上述した説明と重なる内容は簡単に説明するか又は省略する。
図８を参照すると、本発明の他の一実施形態によるバッテリー管理方法は、測定段階Ｓ１００、バッテリープロファイル生成段階Ｓ２００、バッテリープロファイル変換段階Ｓ３００、基準ピーク決定段階Ｓ４００、負極微分プロファイル調整段階Ｓ５００、負極プロファイル調整段階Ｓ６００、及び正極プロファイル生成段階Ｓ７００を含む。
測定段階Ｓ１００は、バッテリーセルＢの電圧及び容量を測定する段階であって、測定部１１０によって実行できる。
例えば、図２の実施形態において、測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１及び第２センシングラインＳＬ２を用いてバッテリーセルＢの電圧を測定し得る。また、測定部１１０は、第３センシングラインＳＬ３を用いてバッテリーセルＢの電流を測定し、測定時間及び測定された電流に基づいてバッテリーセルＢの容量を測定し得る。
バッテリープロファイル生成段階Ｓ２００は、測定段階Ｓ１００で測定された電圧に対する電圧値と容量に対する容量値との対応関係を示すバッテリープロファイルＰｂを生成する段階であって、プロファイル生成部１２０によって実行できる。
例えば、図３の実施形態において、プロファイル生成部１２０は、測定部１１０からバッテリーセルＢの電圧値及び容量値を受信し、対応する電圧値と容量値との対応関係を示すバッテリープロファイルＰｂを生成し得る。
バッテリープロファイル変換段階Ｓ３００は、バッテリープロファイルＰｂを容量値と容量値に対する微分電圧値との対応関係を示すバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄに変換する段階であって、プロファイル変換部１３０によって実行できる。
例えば、図３及び図４を参照すると、プロファイル変換部１３０は、プロファイル生成部１２０によって生成された図３のバッテリープロファイルＰｂを図４のバッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄに変換し得る。
基準ピーク決定段階Ｓ４００は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄで一つ以上の基準ピークを決定する段階であって、制御部１４０によって実行できる。
具体的には、制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄで複数の基準ピークを決定し得る。
例えば、制御部１４０が二つの基準ピークを決定する場合、制御部１４０は、バッテリー微分プロファイルＰｂ＿ｄの第１容量区間で第１基準ピークＲＰ１を決定し、第２容量区間で第２基準ピークＲＰ２を決定し得る。
負極微分プロファイル調整段階Ｓ５００は、予め備えられたバッテリーセルＢの負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に対して予め設定された一つ以上のターゲットピークが決定された基準ピークに対応するように負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１を調整する段階であって、制御部１４０によって実行できる。
図５及び図７を参照すると、制御部１４０は、図５の負極微分プロファイルＰａ＿ｄ１に含まれた第１ターゲットピークＴＰ１及び第２ターゲットピークＴＰ２を第１基準ピークＲＰ１及び第２基準ピークＲＰ２にそれぞれ対応するように調整し、図７の調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２を生成し得る。すなわち、第１ターゲットピークＴＰ１の容量値はｂ１［ｍＡｈ］からａ１［ｍＡｈ］に変更され、第２ターゲットピークＴＰ２の容量値はｂ２［ｍＡｈ］からａ２［ｍＡｈ］に変更され得る。そして、調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２の最大容量値はｍａｘ２［ｍＡｈ］であり得る。ここで、ａ１［ｍＡｈ］とｂ１［ｍＡｈ］とが異なり、ａ２［ｍＡｈ］とｂ２［ｍＡｈ］とが異なると仮定すれば、ｍａｘ１［ｍＡｈ］とｍａｘ２［ｍＡｈ］も異なる値であり得る。
負極プロファイル調整段階Ｓ６００は、調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２に対応するように予め備えられたバッテリーセルＢの負極プロファイルＰａ１を調整する段階であって、制御部１４０によって実行できる。
制御部１４０は、調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２のオフセット変更情報及びスケール変更情報を負極プロファイルＰａ１に適用することで、負極プロファイルＰａ１を調整された負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２に対応するように調整し得る。これを通じて、負極微分プロファイルＰａ＿ｄ２に対応する調整された負極プロファイルＰａ２が生成され得る。
正極プロファイル生成段階Ｓ７００は、調整された負極プロファイルＰａ２及びバッテリープロファイルＰｂに基づいてバッテリーセルＢの正極プロファイルＰｃを生成する段階であって、制御部１４０によって実行できる。
制御部１４０は、バッテリープロファイルＰｂと調整された負極プロファイルＰａ２との同じ容量値に対する電圧値を合算する方式で正極プロファイルＰｃを生成し得る。
すなわち、本発明の他の一実施形態によるバッテリー管理方法は、バッテリーセルＢを分解せず、バッテリープロファイルＰｂに基づいてバッテリーセルＢの現在状態に対する調整された負極プロファイルＰａ２及び正極プロファイルＰｃを取得できる。したがって、バッテリー管理方法によれば、バッテリープロファイルＰｂ、調整された負極プロファイルＰａ２、及び正極プロファイルＰｃをすべて提供できるため、バッテリーセルＢに対する多様な分析資料を提供することができる。
上述した本発明の実施形態は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、本発明の実施形態の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても具現され得、このような具現は上述した実施形態の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。
１０：バッテリーパック
１００：バッテリー管理装置
１１０：測定部
１２０：プロファイル生成部
１３０：プロファイル変換部
１４０：制御部
１５０：保存部
２００：充放電部
Ｂ：バッテリーセル
１００：バッテリー管理装置
１１０：測定部
１２０：プロファイル生成部
１３０：プロファイル変換部
１４０：制御部
１５０：保存部
２００：充放電部
Ｂ：バッテリーセル
Claims (10)
- バッテリーセルの電圧及び容量を測定する測定部と、
前記測定部から前記電圧に対する電圧値及び前記容量に対する容量値を受信し、前記電圧値と前記容量値との対応関係を示すバッテリープロファイルを生成するプロファイル生成部と、
前記プロファイル生成部から前記バッテリープロファイルを受信し、受信した前記バッテリープロファイルを前記容量値と前記容量値に対する微分電圧値との対応関係を示すバッテリー微分プロファイルに変換するプロファイル変換部と、
前記バッテリー微分プロファイルで一つ以上の基準ピークを決定し、前記バッテリーセルの負極に対して予め設定された負極プロファイル及び負極微分プロファイルを備え、前記負極微分プロファイルに対して予め設定された一つ以上のターゲットピークが前記決定された基準ピークに対応するように前記負極微分プロファイルを調整し、調整された負極微分プロファイルに対応するように前記負極プロファイルを調整し、調整された負極プロファイル及び前記バッテリープロファイルに基づいて前記バッテリーセルの正極プロファイルを生成する制御部と、を含む、バッテリー管理装置。 - 前記制御部は、
前記バッテリー微分プロファイルで複数の基準ピークを決定し、前記負極微分プロファイルに予め設定された複数のターゲットピークの容量値が対応する基準ピークの容量値と同一になるように前記負極微分プロファイルを調整する、請求項１に記載のバッテリー管理装置。 - 前記制御部は、
前記負極微分プロファイルの最小容量値に対応するオフセット及び前記負極微分プロファイルの全体容量区間を示すスケールを変更しながら前記負極微分プロファイルを調整する、請求項２に記載のバッテリー管理装置。 - 前記制御部は、
前記調整された負極微分プロファイルに対する前記オフセット及び前記スケールの変更情報を前記負極プロファイルに適用し、前記調整された負極微分プロファイルに対応するように前記負極プロファイルを調整する、請求項３に記載のバッテリー管理装置。 - 前記制御部は、
前記バッテリープロファイルの電圧値と調整された負極プロファイルの電圧値とを同じ容量値毎に合算して前記正極プロファイルを生成する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。 - 前記制御部は、
前記バッテリープロファイルの全体容量区間から第１容量区間及び第２容量区間を選択し、前記バッテリープロファイルの前記第１容量区間で第１基準ピークを決定し、前記バッテリープロファイルの前記第２容量区間で第２基準ピークを決定する、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。 - 前記制御部は、
前記バッテリープロファイルの前記第１容量区間において、容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率が０であって、且つ、微分電圧値が最大であるピークを前記第１基準ピークとして決定し、
前記バッテリープロファイルの前記第２容量区間において、容量値に対する微分電圧値の瞬間変化率が０であって、且つ、微分電圧値が最大であるピークを前記第２基準ピークとして決定する、請求項６に記載のバッテリー管理装置。 - 前記負極プロファイルは、
前記容量値と前記バッテリーセルの負極電圧値との対応関係を示すように予め設定されたプロファイルであり、
前記負極微分プロファイルは、
前記容量値と前記容量値に対する前記負極電圧値の微分負極電圧値との対応関係を示すように予め設定されたプロファイルである、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。 - 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置を含む、バッテリーパック。
- バッテリーセルの電圧及び容量を測定する測定段階と、
前記測定段階で測定された前記電圧に対する電圧値と前記容量に対する容量値との対応関係を示すバッテリープロファイルを生成するバッテリープロファイル生成段階と、
前記バッテリープロファイルを前記容量値と前記容量値に対する微分電圧値との対応関係を示すバッテリー微分プロファイルに変換するバッテリープロファイル変換段階と、
前記バッテリー微分プロファイルで一つ以上の基準ピークを決定する基準ピーク決定段階と、
予め備えられた前記バッテリーセルの負極微分プロファイルに対して予め設定された一つ以上のターゲットピークが前記決定された基準ピークに対応するように前記負極微分プロファイルを調整する負極微分プロファイル調整段階と、
調整された負極微分プロファイルに対応するように予め備えられた前記バッテリーセルの負極プロファイルを調整する負極プロファイル調整段階と、
調整された負極プロファイル及び前記バッテリープロファイルに基づいて前記バッテリーセルの正極プロファイルを生成する正極プロファイル生成段階と、を含む、バッテリー管理方法。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016053564A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-14 | 横河電機株式会社 | 二次電池容量測定システム及び二次電池容量測定方法 |
| JP2017227539A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 横河電機株式会社 | 二次電池容量測定システムおよび二次電池容量測定方法 |
| US20210167432A1 (en) * | 2018-08-09 | 2021-06-03 | Lg Chem, Ltd. | Method for precisely analyzing degree of impregnation of electrolyte of electrode in cell |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59198113A (ja) * | 1983-04-25 | 1984-11-09 | Osao Sakatani | フイルムの貼着方法 |
| JP4884404B2 (ja) | 2007-09-07 | 2012-02-29 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 二次電池の内部情報検知方法及び装置 |
| US8680815B2 (en) * | 2010-11-01 | 2014-03-25 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for assessing battery state of health |
| JP5445505B2 (ja) | 2011-03-31 | 2014-03-19 | 株式会社豊田自動織機 | 電流プロファイルの更新による電池制御 |
| JP2013247003A (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-09 | Sony Corp | 二次電池の充電制御装置、二次電池の充電制御方法、二次電池の充電状態推定装置、二次電池の充電状態推定方法、二次電池の劣化度推定装置、二次電池の劣化度推定方法、及び、二次電池装置 |
| KR101504804B1 (ko) | 2012-06-05 | 2015-03-20 | 주식회사 엘지화학 | 노화를 고려한 이차 전지의 상태 추정 방법 및 장치 |
| JP5662968B2 (ja) * | 2012-06-19 | 2015-02-04 | 株式会社日立製作所 | 二次電池の検査システム、充放電機、及び検査方法 |
| JP5354416B1 (ja) * | 2012-11-05 | 2013-11-27 | 東洋システム株式会社 | 二次電池評価方法および評価プログラム |
| JP2015230193A (ja) | 2014-06-04 | 2015-12-21 | ソニー株式会社 | 劣化状態推定装置、充電状態推定装置、ｏｃｖカーブ算出生成装置および蓄電装置 |
| EP2990818B1 (en) | 2014-09-01 | 2019-11-27 | Yokogawa Electric Corporation | Secondary battery capacity measurement system and secondary battery capacity measurement method |
| KR101696313B1 (ko) | 2014-10-24 | 2017-01-13 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 퇴화에 따른 soc-ocv 프로파일 추정 방법 |
| JP2016207287A (ja) | 2015-04-15 | 2016-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の劣化推定方法 |
| CN107835947B (zh) | 2015-07-13 | 2020-01-17 | 三菱电机株式会社 | 锂离子电池的充电状态推测方法及充电状态推测装置 |
| DE102015214128A1 (de) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Abschätzen eines aktuellen Leerlaufspannungsverlaufs einer Batterie |
| JP6380417B2 (ja) | 2016-01-21 | 2018-08-29 | 横河電機株式会社 | 二次電池容量測定システム及び二次電池容量測定方法 |
| DE102017102668A1 (de) | 2017-02-10 | 2018-08-16 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Temperatur eines Batteriesystems |
| JP2019045351A (ja) | 2017-09-04 | 2019-03-22 | 三菱自動車工業株式会社 | 二次電池システム |
| KR102452626B1 (ko) * | 2018-03-07 | 2022-10-06 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Soc-ocv 프로파일 추정 방법 및 장치 |
| US11598817B2 (en) | 2018-04-17 | 2023-03-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Storage cell diagnostic device and storage cell diagnostic method, and storage cell control system |
| KR20200078227A (ko) * | 2018-12-21 | 2020-07-01 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 관리 장치 및 방법 |
| KR20200102644A (ko) | 2019-02-22 | 2020-09-01 | 최연희 | 흑양파 음료의 제조방법 및 그의 숙성 흑양파 음료 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016053564A (ja) * | 2014-09-01 | 2016-04-14 | 横河電機株式会社 | 二次電池容量測定システム及び二次電池容量測定方法 |
| JP2017227539A (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 横河電機株式会社 | 二次電池容量測定システムおよび二次電池容量測定方法 |
| US20210167432A1 (en) * | 2018-08-09 | 2021-06-03 | Lg Chem, Ltd. | Method for precisely analyzing degree of impregnation of electrolyte of electrode in cell |
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