JP2024501304A - 電池管理装置および方法 - Google Patents

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Abstract

本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置は、電池セルの電圧および電流を測定する測定部と、前記電池セルの電流に基づいて前記電池セルの動作区間を判断し、前記電池セルの電圧を正規化演算して前記電池セルそれぞれに対する比較値を算出する算出部と、前記電池セルの比較値を基準値と比較して前記電池セルの状態を診断する診断部と、を含むことができる。

Description

本発明は、２０２１年０１月０８日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０００２９０８号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本文書に開示された実施形態は、電池管理装置および方法に関する。
近年、二次電池に対する研究開発が活発に行われている。ここで、二次電池は、充放電が可能な電池であり、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などと、最近のリチウムイオン電池とをいずれも含む意味である。二次電池の中でも、リチウムイオン電池は、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などに比べて、エネルギー密度が遥かに高いという長所がある。また、リチウムイオン電池は、小型、軽量に作製することができるため、移動機器の電源として用いられる。また、リチウムイオン電池は、電気自動車の電源にまでその使用範囲が拡張され、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。
また、二次電池は、一般的に複数の電池セルが直列および／または並列に連結された電池モジュールを含む電池パックとして用いられる。そして、電池パックは、電池管理システムにより、状態および動作が管理および制御される。
このようなリチウムイオン電池の場合、電池セルの充放電状態に応じて不安定な挙動が示されたりもする。このような電池セルの充放電時に発生する不安定挙動は、早期に診断しないと、火災などの事故が発生し得る。しかし、従来は、このような異常を分類するための明確な基準が存在しなかった。このように、電池セルの異常挙動を診断し、各異常挙動に対する類型を分類することは重要な課題である。
本文書に開示された実施形態は、電池セルの不安定挙動を早期に診断し、不安定挙動の類型を分類することで、電池セルの故障を早期に予測して事故を防止することができる電池管理装置および方法を提供することを１つの目的とする。
本文書に開示された実施形態の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及していないまた他の技術的課題は、下記の記載から当業者にに明らかに理解できるものである。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置は、電池セルの電圧および電流を測定する測定部と、前記電池セルの電流に基づいて前記電池セルの動作区間を判断し、前記電池セルの電圧を正規化演算して前記電池セルそれぞれに対する比較値を算出する算出部と、前記電池セルの比較値を基準値と比較して前記電池セルの状態を診断する診断部と、を含むことができる。
一実施形態に係る、前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された第１区間別の電圧の平均出力値を正規化した値である第１データ、前記第１データの変化量である第２データ、および前記第２データを正規化した値である第３データを含むことができる。
一実施形態に係る、前記診断部は、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データを第１基準値、第２基準値、及び第３基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断することができる。
一実施形態に係る、前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された区間別の電圧変化量に対する平均出力値を正規化した値である第４データ、前記第４データの変化量である第５データ、および前記第５データの平均を正規化した値である第６データを含むことができる。
一実施形態に係る、前記診断部は、前記第４データ、前記第５データ、及び前記第６データを第４基準値、第５基準値、及び第６基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断することができる。
一実施形態に係る、前記電池セルの状態は、前記電池セルの充電、放電、および休止区間における電圧の上昇と下降、および長時間安定化（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）を含むことができる。
一実施形態に係る、前記算出部は、前記電池セルの電圧に対する正規化演算を行う区間の大きさが基準値未満である場合に対して前記比較値を算出することができる。
一実施形態に係る、前記算出部は、前記電池セルの電圧に対する正規化演算を行う区間の大きさが基準値以上であると、前記区間の大きさを変更して比較値を再算出することができる。
一実施形態に係る、前記算出部は、前記電池セルの電流に基づいて、前記電池セルの動作区間が充電、放電、または休止区間のうちいずれか１つの区間に含まれるか否かを判断することができる。
一実施形態に係る、前記電池セルは、主成分分析（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＰＣＡ）により事前に異常と診断された電池セルを含むことができる。
一実施形態に係る、前記電池セルの異常の類型は、リチウム析出、内部短絡、および電池タブの断線を含むことができる。
一実施形態に係る、前記診断部は、前記電池セルの電圧挙動が充電電圧の下降、充電後の休止電圧の下降、放電電圧の上昇、放電後の休止電圧の上昇のうち少なくとも１つである場合、リチウム析出に分類することができる。
一実施形態に係る、前記診断部は、前記電池セルの電圧挙動が充電および放電電圧の下降、充電および放電後の休止電圧の下降のうち少なくとも１つである場合、内部短絡に分類することができる。
一実施形態に係る、前記診断部は、前記電池セルの電圧挙動が放電電圧の下降、充電および放電電圧の上昇のうち少なくとも１つである場合、電池タブの断線に分類することができる。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法は、電池セルの電圧および電流を測定するステップと、前記電池セルの電流に基づいて前記電池セルの動作区間を判断するステップと、前記電池セルの電圧を正規化演算して前記電池セルそれぞれに対する比較値を算出するステップと、前記電池セルの比較値を基準値と比較して前記電池セルの状態を診断するステップと、を含むことができる。
一実施形態に係る、前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された第１区間別の電圧の平均出力値を正規化した値である第１データ、前記第１データの変化量である第２データ、および前記第２データを正規化した値である第３データを含むことができる。
一実施形態に係る、前記電池セルの状態を診断するステップは、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データを第１基準値、第２基準値、及び第３基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断することができる。
一実施形態に係る、前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された区間別の電圧変化量に対する平均出力値を正規化した値である第４データ、前記第４データの変化量である第５データ、および前記第５データの平均を正規化した値である第６データを含むことができる。
一実施形態に係る、前記診断部は、前記第４データ、前記第５データ、及び前記第６データを第４基準値、第５基準値、及び第６基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断することができる。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置および方法は、電池セルの不安定挙動を早期に診断し、不安定挙動の類型を分類することで、電池セルの故障を早期に予測して事故を防止することができる。
本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を含む電池制御システムを示す図である。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置の構成を示すブロック図である。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を説明するためのフローチャートである。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を介して分類可能な類型を示す診断分類表を示す。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの放電電位の上昇時のグラフを示す図である。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの充電電位の下降時のグラフを示す図である。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの放電電位の下降時のグラフを示す図である。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの充電電位の下降時のグラフを示す図である。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を介して分類された異常の類型を示すグラフである。 本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を実行するコンピューティングシステムを示すブロック図である。
以下、添付図面を参照して本文書に開示された多様な実施形態について詳しく説明する。本文書において、図面上の同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付し、同一の構成要素に対して重複した説明は省略する。
本文書に開示されている多様な実施形態に対し、特定の構造的ないし機能的説明は、単に実施形態を説明するための目的で例示されたものであり、本文書に開示された多様な実施形態は、種々の形態で実施されてもよく、本文書に説明された実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。
多様な実施形態で用いられた「第１」、「第２」、「１番目」、または「２番目」などの表現は、多様な構成要素を、順序および／または重要度に関係なく修飾してもよく、当該構成要素を限定しない。例えば、本文書に開示された実施形態の権利範囲から逸脱せずに、第１構成要素は第２構成要素と命名してもよく、それと同様に、第２構成要素も第１構成要素に変更して命名してもよい。
本文書で用いられた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたものであって、他の実施形態の範囲を限定しようとするものではない。単数の表現は、文脈上、明らかに他を意味しない限り、複数の表現を含んでもよい。
技術的または科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本文書に開示された実施形態の技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有してもよい。一般的に用いられる辞書に定義された用語は、関連技術の文脈上の意味と同一または類似の意味を有するものと解釈されてもよく、本文書において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。場合によっては、本文書で定義された用語であっても、本文書に開示された実施形態を排除するように解釈されてはならない。
図１は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を含む電池制御システムを示す図である。
具体的に、図１は、本文書に開示された一実施形態に係る電池パック１と、上位システムに含まれている上位制御器２と、を含む電池制御システムを概略的に示す。
図１に示されたように、電池パック１は、複数の電池モジュール１０、センサ１２、スイッチング部１４、および電池管理システム２０を含むことができる。この際、電池パック１には、電池モジュール１０、センサ１２、スイッチング部１４、および電池管理システム２０が複数備えられることができる。
複数の電池モジュール１０は、それぞれが充放電可能な少なくとも１つの電池セルを含むことができる。この際、複数の電池モジュール１０は、直列または並列に連結されていてもよい。
センサ１２は、電池パック１に流れる電流を検出することができる。この際、検出信号は、電池管理システム２０に伝達されることができる。
スイッチング部１４は、電池モジュール１０の（＋）端子側または（－）端子側に直列に連結され、電池モジュール１０の充放電電流の流れを制御することができる。例えば、スイッチング部１４は、電池パック１の仕様に応じて少なくとも１つのリレー、電磁接触器などを用いることができる。
電池管理システム２０は、電池パック１の電圧、電流、温度などをモニターし、過充電および過放電などを防止するように制御管理することができ、例えば、ＲＢＭＳを含むことができる。
電池管理システム２０は、上述した各種パラメータを測定した値の入力を受けるインターフェースであり、複数の端子、およびこれらの端子と連結され、入力を受けた値の処理を行う回路などを含むことができる。また、電池管理システム２０は、スイッチング部１２、例えば、リレーまたは接触器などのＯＮ／ＯＦＦを制御することもでき、電池モジュール１０に連結され、電池モジュール１０それぞれの状態を監視することができる。
一方、本文書に開示された電池管理システム２０においては、以下に後述するように、別のプログラムを介して測定された電池セルの電圧に対して統計的分析（例えば、正規化演算など）により比較値を算出し、それを分析して電池セルの状態を診断することができる。
上位制御器２は、電池モジュール１０を制御するための制御信号を電池管理システム２０に伝送することができる。これにより、電池管理システム２０は、上位制御器２から印加される制御信号に基づいて動作が制御されることができる。また、電池モジュール１０は、ＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に含まれた構成であってもよい。この場合、上位制御器２は、複数の電池パック１を含む電池バンクの制御器（ＢＢＭＳ）または複数のバンクを含むＥＳＳ全体を制御するＥＳＳ制御器であってもよい。ただし、電池パック１は、このような用途に限定されるものではない。
このような電池パック１の構成および電池管理システム２０の構成は公知の構成であるため、より具体的な説明は省略することにする。
図２は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、本文書に開示された電池管理装置１００は、測定部１１０、算出部１２０、診断部１３０、および格納部１４０を含むことができる。
測定部１１０は、電池セルの電圧および電流を測定することができる。この場合、測定部１１０は、一定周期で電池セルの電圧および電流を測定することができる。測定部１１０は、測定された電圧値および電流値を格納部１４０に格納することができる。
算出部１２０は、電池セルの電流に基づいて電池セルの動作区間を判断し、電池セルの電圧を正規化演算して電池セルそれぞれに対する比較値を算出することができる。この場合、電池セルは、主成分分析（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＰＣＡ）により事前に異常と診断された電池セルを含むことができる。
具体的に、算出部１２０は、電池セルの電流に基づいて電池セルの動作区間が充電、放電、または休止区間のうちいずれか１つの区間に含まれるか否かを判断することができる。例えば、算出部１２０は、電池セルの電流の方向（＋／－）に応じて電池セルが充電または放電状態であるかを判断し、電池セルの電流が０である場合には休止区間であると判断することができる。
算出部１２０を介して算出される電池セルの比較値は、電池セルそれぞれに対して予め設定された区間（ウィンドウ）別の電圧の平均出力値を正規化した値である第１データ、第１データの変化量である第２データ、および第２データを正規化した値である第３データを含むことができる。また、算出部１２０を介して算出される電池セルの比較値は、電池セルそれぞれに対して予め設定された区間別の電圧変化量に対する平均出力値を正規化した値である第４データ、第４データの変化量である第５データ、および第５データの平均を正規化した値である第６データを含むことができる。例えば、測定部１１０が電池セルの電圧を１秒間隔で１８００秒間測定すると仮定すると、正規化演算を行う区間（ウィンドウ）は２００秒に設定され、総９個の区間に区分することができる。この際、予め設定された区間には、２００個の電圧データが含まれることができる。しかし、これに制限されず、上述した予め設定された区間は、ユーザが必要に応じて任意に決めることができる。
また、算出部１２０は、電池セルの電圧に対する正規化演算を行う区間、すなわち、ウィンドウの大きさが基準値未満である場合に対して比較値を算出することができる。これは、ウィンドウの大きさを過度に大きくすると、算出正確度が低下するためである。したがって、算出部１２０は、電池セルの電圧に対する正規化演算を行うウィンドウの大きさが基準値以上であると、区間の大きさを変更して比較値を再算出することができる。例えば、ウィンドウの大きさは１０ずつ減少させていくことができる。
診断部１３０は、電池セルの比較値を基準値と比較して電池セルの状態を診断することができる。この場合、診断部１３０は、算出部１２０を介して算出された第１データ～第３データを設定された第１基準値～第３基準値とそれぞれ比較することで、電池セルの状態を診断することができる。また、診断部１３０は、第４データ～第６データを第４基準値～第６基準値とそれぞれ比較することで、電池セルの状態を診断することができる。
また、診断部１３０を介して診断可能な電池セルの電圧挙動は、電池セルの充電、放電、および休止区間における電圧の上昇と下降、および長時間安定化（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）を含むことができる。これについては、図９において詳しく後述する。このような診断部１３０を介して分類可能な電池セルの異常の類型は、リチウム析出、内部短絡、および電池タブの断線を含むことができる。
例えば、診断部１３０は、電池セルの電圧挙動が充電電圧の下降、充電後の休止電圧の下降、放電電圧の上昇、放電後の休止電圧の上昇のうち少なくとも１つである場合、リチウム析出に分類することができる。また、診断部１３０は、電池セルの電圧挙動が充電および放電電圧の下降、充電および放電後の休止電圧の下降のうち少なくとも１つである場合、内部短絡に分類することができる。そして、診断部１３０は、電池セルの電圧挙動が放電電圧の下降、充電および放電電圧の上昇のうち少なくとも１つである場合、電池タブの断線に分類することができる。しかし、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１００を介して分類可能な異常の類型は、これに制限されず、その他にも電池セルの電圧挙動に応じて多様な異常の類型を分類することができる。
格納部１４０は、電池セルの電圧、電流などの測定データを格納することができる。また、格納部１４０は、算出部１２０を介して算出された比較値、例えば、第１データ～第６データと第１基準値～第６基準値などを格納することができる。
一方、図２では本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置１００が格納部１４０を含むものと説明したが、電池管理装置１００は、格納部１４０の代わりに通信部（図示せず）を含むことができる。この場合、電池管理装置１００は、電池セルに対する比較値データ、基準値などの各種データを外部サーバに格納しておき、通信部を介して送受信する方式で動作することができる。
このように、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置は、電池セルの不安定挙動を早期に診断し、不安定挙動の類型を分類することで、電池セルの故障を早期に予測して事故を防止することができる。
図３は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を説明するためのフローチャートである。
図３を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法は、先ず、主成分分析（ＰＣＡ）により電池セルの異常有無を診断する（Ｓ１１０）。すなわち、ステップＳ１１０においては、従来の主成分分析技法により電池セルに異常があると判定された電池セルを抽出する。
そして、正規化分類法（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）により電池セルの挙動を分析して異常挙動を判定する（Ｓ１２０）。この際、正規化分類法は、図２で説明したように、電池セルそれぞれに対して予め設定された区間（ウィンドウ）別の電圧の平均出力値を正規化した値である第１データ、第１データの変化量である第２データ、および第２データを正規化した値である第３データを算出し、このような第１～第３データを基準値と比較して行うことができる。
仮に、ステップＳ１２０において、第１～第３データのうち少なくとも１つが第１～第３基準値よりも大きい場合には（すなわち、正規化分類法により異常挙動を判定できる場合）（ＹＥＳ）、電池セルの測定電流および電圧に基づいて当該電池セルの異常の類型を診断する（Ｓ１４０）。この際、電池セルの電流値（＋、－、または０）および電圧（＋または－）に基づいて電池セルの異常挙動を判定することができる。
これに対し、ステップＳ１２０において、第１～第３データのうち少なくとも１つが第１～第３基準値よりも小さいと判定されるか、または分類自体がなされていない場合（ＮＯ）には、ステップＳ１３０に進行する。また、ステップＳ１３０においては、シグマデルタ関数法（ｓｉｇｍａ ｄｅｌｔａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に基づいて電池セルの挙動を分析して異常挙動を判定する（Ｓ１３０）。
この際、シグマデルタ関数法は、図２で説明したように、電池セルそれぞれに対して予め設定された区間別の電圧変化量に対する平均出力値を正規化した値である第４データ、第４データの変化量である第５データ、および第５データの平均を正規化した値である第６データを算出し、このような第４～第６データを基準値と比較して行うことができる。
仮に、ステップＳ１３０において、第４～第６データのうち少なくとも１つが第４～第６基準値よりも大きい場合（すなわち、シグマデルタ関数法により異常挙動を判定できる場合）（ＹＥＳ）には、電池セルの測定電流および電圧に基づいて当該電池セルの異常の類型を診断する（Ｓ１４０）。この際、電池セルの電流値（＋、－、または０）および電圧（＋または－）に基づいて電池セルの異常挙動を判定することができる。
これに対し、ステップＳ１３０において、第４～第６データのうち少なくとも１つが第４～第６基準値よりも小さいと判定されるか、または分類自体がなされていない場合（ＮＯ）には、当該電池セルが正常なものであるため、そのまま手続きを終了する。
図４は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を介して分類可能な類型を示す診断分類表を示す。
図４を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を介して分類可能な電圧挙動は、充電および放電時の電位の下降、充電および放電後の休止電位の下降、充電および放電時の電位の上昇、充電および放電後の休止電位の上昇、および長時間安定化を含むことができる。
この際、電池セルの電圧挙動が、１．充電電位の下降、３．充電後の休止電位の下降、６．放電電位の上昇、および８．放電後の休止電位の上昇のうち１つに属する場合、「リチウム析出」に分類することができる。また、電池セルの電圧挙動が、１．充電電位の下降、２．放電電位の下降、３．充電後の休止電位の下降、および４．放電後の休止電位の下降のうち１つに属する場合、「内部短絡」に分類することができる。そして、電池セルの電圧挙動が、２．放電電位の下降、５．充電電位の上昇、および６．放電電位の上昇のうち１つに属する場合、電池タブの断線に分類することができる。しかし、図４は、単なる例示にすぎず、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を介して分類可能な異常の類型は、これに制限されず、その他にも電池セルの電圧挙動に応じて多様な異常の類型を分類することができる。
図５は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。
図５を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法の図３で説明した正規化分類法を示す。このような正規化分類法は、先ず、電池セルの電流および電圧を測定する（Ｓ２１０）。この場合、ステップＳ２１０においては、予め設定された区間（例えば、１８００秒）の間に、一定周期（例えば、１秒）で電池セルの電流および電圧を測定することができる。
そして、ウィンドウ（区間）別の電圧の平均出力（ＷＶ１）を算出する（Ｓ２２０）。この場合、ウィンドウは非重複ウィンドウ（ｎｏｎ－ｏｖｅｒｌａｐ ｍｏｖｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）であり、例えば、ウィンドウの大きさは２００秒であってもよい。
次に、ステップＳ２３０においては、第１データ～第３データを算出することができる。この際、第１データ（ＮＶ）は、ステップＳ２２０で算出されたウィンドウ別の電圧の平均出力（ＷＶ１）を正規化した値であってもよい（Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ（ＷＶ１））。また、第２データ（ｄＮＶ）は、第１データの変化量、例えば、第１データを微分した値であってもよい（ｄｉｆｆ（ＮＶ））。そして、第３データ（ＮＶ２）は、再び第２データを正規化した値であってもよい（Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ（ｄＮＶ））。
そして、第３データ（ＮＶ２）を第３基準値と比較する（Ｓ２４０）。仮に、第３データが第３基準値よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、当該電池セルを異常電池セルと判断し、異常の類型を分類する（Ｓ２７０）。この際、ステップＳ２１０で測定された電流および電圧に基づいて異常挙動を判定した後、前述した図４の診断分類表により異常の類型を分類することができる。
例えば、電池セルの電流値が＋、－、または０であるかに応じて電池セルの充電、放電、または休止区間であるか否かを判断した後、電池セルの電圧が＋または－方向に変化するか否か、すなわち、電池セルの電圧変化を検出して電池セルの電圧が上昇または下降するか否かを判定することができる。
また、ステップＳ２４０において、第３データが第３基準値よりも小さい場合（ＮＯ）には、再び第２データ（ｄＮＶ）を第２基準値と比較する（Ｓ２５０）。仮に、第２データが第２基準値よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、当該電池セルを異常電池セルと判断し、異常の類型を分類する（Ｓ２７０）。この際にも同様に、ステップＳ２１０で測定された電流および電圧に基づいて異常挙動を判定した後、前述した図４の診断分類表により異常の類型を分類することができる。
次に、ステップＳ２５０において、第２データが第２基準値よりも小さい場合（ＮＯ）には、再び第１データ（ＮＶ）を第１基準値と比較する（Ｓ２５０）。仮に、第１データが第１基準値よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、当該電池セルを異常電池セルと判断し、異常の類型を分類する（Ｓ２７０）。この際にも同様に、ステップＳ２１０で測定された電流および電圧に基づいて異常挙動を判定した後、前述した図４の診断分類表により異常の類型を分類することができる。
また、ステップＳ２４０～Ｓ２６０においては、第３データから第１データまでを第３～第１基準値と順次比較することで診断を行ったが、本文書に開示された電池管理方法は、これに制限されず、第１～第３データの分析順は変わってもよい。例えば、ステップＳ２４０～Ｓ２６０における第１～第３基準値は、ユーザにより任意に設定されるか、または電池管理装置を介して算出された値であってもよい。
図６は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの放電電位の上昇時のグラフを示す図である。
この際、図６の（ａ）グラフの横軸は時間（秒）を示し、縦軸は電池セルの電圧（Ｖ）を示す。そして、図６の（ｂ）～（ｄ）グラフの横軸はウィンドウ番号（ｎ）を示し、縦軸は電池セルの電圧に対して正規化した値とその微分値を示す。
先ず、図６の（ａ）グラフを参照すると、放電電位の上昇が発生した電池セルの場合、６００秒以後に一定大きさだけ電圧が上昇した概形が示されることが分かる。しかし、概形の変化が大きくはないため、このような電池セルの電圧グラフだけでは異常挙動を判定することが容易ではない。
また、図６の（ｂ）グラフを参照すると、図６の（ａ）に示した電池セルの測定電圧に対してウィンドウ別に平均電圧を算出して正規化したもの（第１データ）を示す。この際、図６の（ｂ）グラフに示したように、電池セルの放電電位の上昇が発生した電池セルの場合、他の電池セルに比べて変化が著しく現れることが分かる。
そして、図６の（ｃ）グラフは、（ｂ）グラフの値を微分した値（第２データ）であり、（ｄ）グラフは、（ｃ）グラフを正規化したもの（第３データ）を示す。特に、図６の（ｃ）および（ｄ）グラフを参照すると、放電電位の上昇が発生した電池セルの場合、８番ウィンドウおよび１３番ウィンドウなどにおいてピーク形態の概形が示されることが分かる。
このように、図６の（ａ）～（ｄ）グラフを参照すると、単に電池セルの電圧を測定して示すグラフと比べて、このような電池セルの電圧に統計的値を取った第１～第３データの場合が、放電電位の上昇が発生した電池セルの概形の変化がさらに著しく現れることを確認することができる。したがって、このような第１～第３データに関する（ｂ）～（ｄ）グラフを基準値と比較することで、電池セルの異常有無をさらに容易かつ正確に検出することができる。
図７は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの充電電位の下降時のグラフを示す図である。
この際、図７の（ａ）グラフの横軸は時間（秒）を示し、縦軸は電池セルの電圧（Ｖ）を示す。そして、図７の（ｂ）～（ｄ）グラフの横軸はウィンドウ番号（ｎ）を示し、縦軸は電池セルの電圧に対して正規化した値とその微分値を示す。
先ず、図７の（ａ）グラフを参照すると、充電電位の下降が発生した電池セルの場合、約１０００秒の地点で一定大きさだけ電圧が下降した概形が示されることが分かる。しかし、図６と同様に概形の変化が大きくはないため、このような電池セルの電圧グラフだけでは異常挙動を判定することが容易ではない。
また、図７の（ｂ）グラフを参照すると、図７の（ａ）に示した電池セルの測定電圧に対してウィンドウ別に平均電圧を算出して正規化したもの（第１データ）を示す。この際、図７の（ｂ）グラフに示したように、電池セルの充電電位の下降が発生した電池セルの場合、他の電池セルに比べて変化が著しく現れることが分かる。
そして、図７の（ｃ）グラフは、（ｂ）グラフの値を微分した値（第２データ）であり、（ｄ）グラフは、（ｃ）グラフを正規化したもの（第３データ）を示す。特に、図６の（ｃ）および（ｄ）グラフを参照すると、充電電位の下降が発生した電池セルの場合、多数のウィンドウにおいてピーク形態の概形が示されることが分かる。
このように、図７の（ａ）～（ｄ）グラフを参照すると、単に電池セルの電圧を測定して示すグラフと比べて、このような電池セルの電圧に統計的値を取った第１～第３データの場合が、充電電位の下降が発生した電池セルの概形の変化がさらに著しく現れることを確認することができる。したがって、このような第１～第３データに関する（ｂ）～（ｄ）グラフを基準値と比較することで、電池の異常有無をさらに容易かつ正確に検出することができる。
図８は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を示すフローチャートである。
図８を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法の図３で説明したシグマデルタ関数法を示す。このようなシグマデルタ関数法は、先ず、電池セルの電流および電圧を測定する（Ｓ３１０）。この場合、ステップＳ３１０においては、予め設定された区間（例えば、１８００秒）の間に、一定周期（例えば、１秒）で電池セルの電流および電圧を測定することができる。
そして、ウィンドウ（区間）別の電圧変化量の平均出力（ＷＶ２）を算出する（Ｓ３２０）。この場合、ウィンドウは非重複ウィンドウ（ｎｏｎ－ｏｖｅｒｌａｐ ｍｏｖｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）であり、例えば、ウィンドウの大きさは２００秒であってもよい。
次に、ステップＳ３３０においては、第４データ～第６データを算出することができる。この際、第４データ（ＮＶ）は、ステップＳ３２０で算出されたウィンドウ別の電圧変化の平均出力（ＷＶ２）を正規化した値であってもよい（Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ（ＷＶ２））。また、第５データ（ｄＮＶ）は、第４データの変化量、例えば、第４データを微分した値であってもよい（ｄｉｆｆ（ＮＶ））。そして、第６データ（ＮＶ２）は、再び第５データを正規化した値であってもよい（Ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ（ｄＮＶ））。
そして、第６データ（ＮＶ２）を第６基準値と比較する（Ｓ２４０）。仮に、第６データが第６基準値よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、当該電池セルを異常電池セルと判断し、異常の類型を分類する（Ｓ３７０）。この際、ステップＳ３１０で測定された電流および電圧に基づいて異常挙動を判定した後、前述した図４の診断分類表により異常の類型を分類することができる。
例えば、電池セルの電流値が＋、－、または０であるかに応じて電池セルの充電、放電、または休止区間であるか否かを判断した後、電池セルの電圧が＋または－方向に変化するか否か、すなわち、電池セルの電圧変化を検出して電池セルの電圧が上昇または下降するか否かを判定することができる。
また、ステップＳ４４０において、第６データが第６基準値よりも小さい場合（ＮＯ）には、再び第５データ（ｄＮＶ）を第５基準値と比較する（Ｓ３５０）。仮に、第５データが第５基準値よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、当該電池セルを異常電池セルと判断し、異常の類型を分類する（Ｓ３７０）。この際にも同様に、ステップＳ３１０で測定された電流および電圧に基づいて異常挙動を判定した後、前述した図４の診断分類表により異常の類型を分類することができる。
次に、ステップＳ３５０において、第５データが第５基準値よりも小さい場合（ＮＯ）には、再び第４データ（ＮＶ）を第４基準値と比較する（Ｓ３５０）。仮に、第４データが第４基準値よりも大きい場合（ＹＥＳ）には、当該電池セルを異常電池セルと判断し、異常の類型を分類する（Ｓ３７０）。この際にも同様に、ステップＳ３１０で測定された電流および電圧に基づいて異常挙動を判定した後、前述した図４の診断分類表により異常の類型を分類することができる。
また、ステップＳ３４０～Ｓ３６０においては、第６データから第４データまでを第６～第４基準値と順次比較することで診断を行ったが、本文書に開示された電池管理方法は、これに制限されず、第４～第６データの分析順は変わってもよい。例えば、ステップＳ３４０～Ｓ３６０における第４～第６基準値は、ユーザにより任意に設定されるか、または電池管理装置を介して算出された値であってもよい。
そして、ステップＳ３８０においては、ステップＳ３４０～Ｓ３７０にわたって電池セルの異常挙動が判定されていない場合、ウィンドウサイズ（ＷＳ）を基準値（ＴＨ＿ＷＳ）と比較することができる。仮に、ステップＳ３８０において、ウィンドウサイズが基準値よりも大きいと、ステップＳ３２０に戻ってウィンドウサイズを修正することができる。例えば、ウィンドウサイズは１０ずつ減少させることができる。すなわち、ウィンドウサイズが過度に大きいと、異常挙動判定の正確度が低下するため、ステップＳ３４０～Ｓ３７０まで進行する間に異常挙動が検出されていない場合、ウィンドウサイズを減少させて異常診断の正確度を向上させることができる。
図９は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの放電電位の下降時のグラフを示す図である。
この際、図９の（ａ）グラフの横軸は時間（秒）を示し、縦軸は電池セルの電圧（Ｖ）を示す。そして、図９の（ｂ）および（ｃ）グラフの横軸はウィンドウ番号（ｎ）を示し、縦軸は電池セルの電圧変化に対して正規化した値とその微分値を示す。また、図９の（ｄ）グラフの横軸は電池セルの番号（＃）を示し、縦軸は（ｃ）グラフの値を正規化したものを示す。
先ず、図９の（ａ）グラフを参照すると、放電電位の下降が発生した電池セルの場合、約１５００秒以後に一定大きさだけ電圧が下降する概形が示されることが分かる。しかし、概形の変化が大きくはないため、このような電池セルの電圧グラフだけでは異常挙動を判定することが容易ではない。
また、図９の（ｂ）グラフを参照すると、図９の（ａ）に示した電池セルの測定電圧に対してウィンドウ別に電圧変化の平均を算出して正規化したもの（第４データ）を示す。図９の（ｃ）グラフは、（ｂ）グラフの値を微分した値（第５データ）を示す。この際、図９の（ｂ）および（ｃ）グラフに示したように、電池セルの放電電位の下降が発生した電池セルの場合、特定のウィンドウ（約１２付近）において電圧の変化が著しく現れることが分かる。
そして、図９の（ｄ）グラフは、（ｃ）グラフを正規化して電池セル間に互いに比較したもの（第６データ）を示す。特に、図９の（ｄ）グラフを参照すると、放電電位の下降が発生した電池セル（概して１８０番セル）の場合、他の電池セルと比較する際に相対的に値が大きく減少する概形が示されることが分かる。
このように、図９の（ａ）～（ｄ）グラフを参照すると、単に電池セルの電圧を測定して示すグラフと比較する際に、電池セルの電圧に統計的値を取った第４～第６データの場合が、放電電位の下降が発生した電池セルの概形の変化がさらに著しく現れることを確認することができる。したがって、このような第４～第６データに関する図９の（ｂ）～（ｄ）グラフを基準値と比較することで、電池セルの異常有無をさらに容易かつ正確に検出することができる。
図１０は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法により算出された電池セルの充電電位の下降時のグラフを示す図である。
この際、図１０の（ａ）グラフの横軸は時間（秒）を示し、縦軸は電池セルの電圧（Ｖ）を示す。そして、図１０の（ｂ）および（ｃ）グラフの横軸はウィンドウ番号（ｎ）を示し、縦軸はそれぞれ電池セルの電圧変化に対して正規化した値とその微分値を示す。また、図１０の（ｄ）グラフの横軸は電池セルの番号（＃）を示し、縦軸は（ｃ）グラフの値を正規化したものを示す。
先ず、図１０の（ａ）グラフを参照すると、充電電位の下降が発生した電池セルの場合、約１０００秒以後に一定大きさだけ電圧が下降する概形が示されることが分かる。しかし、概形の変化が大きくはないため、このような電池セルの電圧グラフだけでは異常挙動を判定することが容易ではない。
また、図１０の（ｂ）グラフを参照すると、図１０の（ａ）に示した電池セルの測定電圧に対してウィンドウ別に電圧変化の平均を算出して正規化したもの（第４データ）を示す。図１０の（ｃ）グラフは、（ｂ）グラフの値を微分した値（第５データ）を示す。この際、図１０の（ｂ）および（ｃ）グラフに示したように、電池セルの充電電位の下降が発生した電池セルの場合、特定のウィンドウ（約４－５付近）において電圧の変化が著しく現れることが分かる。
そして、図１０の（ｄ）グラフは、（ｃ）グラフを正規化して電池セル間に互いに比較したもの（第６データ）を示す。特に、図１０の（ｄ）グラフを参照すると、充電電位の下降が発生した電池セル（概して１５０番セル）の場合、他の電池セルと比較する際に相対的に値が大きく減少する概形が示されることが分かる。
このように、図１０の（ａ）～（ｄ）グラフを参照すると、単に電池セルの電圧を測定して示すグラフと比較する際に、電池セルの電圧に統計的値を取った第４～第６データの場合が、充電電位の下降が発生した電池セルの概形の変化がさらに著しく現れることを確認することができる。したがって、このような第４～第６データに関する図１０の（ｂ）～（ｄ）グラフを基準値と比較することで、電池セルの異常有無をさらに容易かつ正確に検出することができる。
このように、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法は、電池セルの不安定挙動を早期に診断し、不安定挙動の類型を分類することで、電池セルの故障を早期に予測して事故を防止することができる。
図１１は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理装置を介して分類された異常の類型を示すグラフである。
図１１を参照すると、（ａ）充電電位の上昇、（ｂ）充電電位の下降、（ｃ）充電後の休止電位の下降、（ｄ）放電電位の上昇、（ｅ）放電電位の下降、（ｆ）放電後の休止電位の上昇、および（ｇ）長時間安定化の時間に応じた電圧の概形を示している。
図１１に示したように、電池セルの異常電圧挙動の場合、他のセルと比べて概形の差が出ることはあるが、大半が他の電池セルの概形と重なることが分かる。したがって、単に時間に応じた電圧の概形自体だけでは異常挙動を正確に判断し難い。
そこで、本文書に開示された電池管理装置においては、前述したように、電池セルの特定の区間（ウィンドウ）における電圧と電圧変化の平均値に正規化演算と微分を行うことにより、電池セルの異常挙動に応じた変化を極大化して示すことで、さらに正確かつ容易に電池セルの異常挙動を検出し、それに基づいて異常の類型まで分類することができる。
図１２は、本文書に開示された一実施形態に係る電池管理方法を実行するコンピューティングシステムを示すブロック図である。
図１２を参照すると、本文書に開示された一実施形態に係るコンピューティングシステム（電池管理装置又は電池管理システム）３０は、ＭＣＵ３２、メモリ３４、入出力Ｉ／Ｆ３６、および通信Ｉ／Ｆ３８を含むことができる。
ＭＣＵ３２は、メモリ３４に格納されている各種プログラム（例えば、正規化演算プログラム、微分値の算出プログラム、異常挙動の診断および異常類型の分類プログラムなど）を実行させ、このようなプログラムを介して電池セルの電圧、電流などを含む各種データを処理し、前述した図２に示した電池管理装置の機能を行うようにするプロセッサであってもよい。
メモリ３４は、電池セルの正規化演算と異常挙動および類型分類に関する各種プログラムを格納することができる。また、メモリ３４は、電池セルそれぞれの電圧および電流値、これらの正規化演算および微分データなどの各種データを格納することができる。
このようなメモリ３４は、必要に応じて複数備えられてもよい。メモリ３４は、揮発性メモリであってもよく、不揮発性メモリであってもよい。揮発性メモリとしてのメモリ３４は、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどが用いられることができる。不揮発性メモリとしてのメモリ３４は、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＡＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどが用いられることができる。上記で列挙したメモリ３４の例は単なる例示にすぎず、これらの例に限定されるものではない。
入出力Ｉ／Ｆ３６は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置（図示せず）と、ディスプレイ（図示せず）などの出力装置と、ＭＣＵ３２との間を連結してデータを送受信できるようにするインターフェースを提供することができる。
通信Ｉ／Ｆ３８は、サーバと各種データを送受信できる構成であり、有線または無線通信を支援できる各種装置であってもよい。例えば、通信Ｉ／Ｆ３８を介して、別に備えられた外部サーバから電池セルの正規化演算や、異常挙動および類型分類のためのプログラムや各種データなどを送受信することができる。
このように、本文書に開示された一実施形態に係るコンピュータプログラムは、メモリ３４に記録され、ＭＣＵ３２により処理されることで、例えば、図２に示した各機能を行うモジュールとして実現されてもよい。
以上、本文書に開示された実施形態を構成する全ての構成要素が１つに結合するかまたは結合して動作するものと説明されたからといって、本文書に開示された実施形態が必ずしもこのような実施形態に限定されるものではない。すなわち、本文書に開示された実施形態の目的の範囲内であれば、その全ての構成要素が１つ以上に選択的に結合して動作してもよい。
また、以上に記載された「含む」、「構成する」、または「有する」などの用語は、特に反対の記載がない限り、当該構成要素が内在できることを意味するため、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいものと解釈されなければならない。技術的または科学的な用語を含む全ての用語は、他に定義しない限り、本文書に開示された実施形態が属する技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有する。辞書に定義された用語のように一般的に用いられる用語は、関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されなければならず、本文書において明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。
以上の説明は本文書に開示された技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本文書に開示された実施形態が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本文書に開示された実施形態の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正および変形が可能である。したがって、本文書に開示された実施形態は本文書に開示された実施形態の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施形態により本文書に開示された技術思想の範囲が限定されるものではない。本文書に開示された技術思想の保護範囲は後述の請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本文書の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１：電池パック
２：上位制御器
１０：複数の電池モジュール
１２：センサ
１４：スイッチング部
２０：電池管理システム
３０：コンピューティングシステム、電池管理装置、電池管理システム
３２：ＭＣＵ
３４：メモリ
３６：入出力Ｉ／Ｆ
３８：通信Ｉ／Ｆ
１００：電池管理装置、電池管理システム（ＢＭＳ）
１１０：測定部
１２０：算出部
１３０：診断部
１４０：格納部
一実施形態に係る、前記電池セルの状態を診断するステップは、前記第４データ、前記第５データ、及び前記第６データを第４基準値、第５基準値、及び第６基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断することができる。

Claims (19)

  1. 電池セルの電圧および電流を測定する測定部と、
    前記電池セルの電流に基づいて前記電池セルの動作区間を判断し、前記電池セルの電圧を正規化演算して前記電池セルそれぞれに対する比較値を算出する算出部と、
    前記電池セルの比較値を基準値と比較して前記電池セルの状態を診断する診断部と、
    を含む、電池管理装置。
  2. 前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された区間別の電圧の平均出力値を正規化した値である第１データ、前記第１データの変化量である第２データ、および前記第２データを正規化した値である第３データを含む、請求項１に記載の電池管理装置。
  3. 前記診断部は、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データを第１基準値、第２基準値、及び第３基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断する、請求項２に記載の電池管理装置。
  4. 前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された区間別の電圧変化量に対する平均出力値を正規化した値である第４データ、前記第４データの変化量である第５データ、および前記第５データの平均を正規化した値である第６データを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  5. 前記診断部は、前記第４データ、前記第５データ、及び前記第６データを第４基準値、第５基準値、及び第６基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断する、請求項４に記載の電池管理装置。
  6. 前記電池セルの状態は、前記電池セルの充電、放電、および休止区間における電圧の上昇と下降、および長時間安定化を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  7. 前記算出部は、前記電池セルの電圧に対する正規化演算を行う区間の大きさが基準値未満である場合に対して前記比較値を算出する、請求項１～６のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  8. 前記算出部は、前記電池セルの電圧に対する正規化演算を行う区間の大きさが基準値以上であると、前記区間の大きさを変更して比較値を再算出する、請求項７に記載の電池管理装置。
  9. 前記算出部は、前記電池セルの電流に基づいて、前記電池セルの動作区間が充電、放電、または休止区間のうちいずれか１つの区間に含まれるか否かを判断する、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  10. 前記電池セルは、主成分分析により事前に異常と診断された電池セルを含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  11. 前記電池セルの異常の類型は、リチウム析出、内部短絡、および電池タブの断線を含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電池管理装置。
  12. 前記診断部は、前記電池セルの電圧挙動が充電電圧の下降、充電後の休止電圧の下降、放電電圧の上昇、放電後の休止電圧の上昇のうち少なくとも１つである場合、リチウム析出に分類する、請求項１１に記載の電池管理装置。
  13. 前記診断部は、前記電池セルの電圧挙動が充電および放電電圧の下降、充電および放電後の休止電圧の下降のうち少なくとも１つである場合、内部短絡に分類する、請求項１１に記載の電池管理装置。
  14. 前記診断部は、前記電池セルの電圧挙動が放電電圧の下降、充電および放電電圧の上昇のうち少なくとも１つである場合、電池タブの断線に分類する、請求項１１に記載の電池管理装置。
  15. 電池セルの電圧および電流を測定するステップと、
    前記電池セルの電流に基づいて前記電池セルの動作区間を判断するステップと、
    前記電池セルの電圧を正規化演算して前記電池セルそれぞれに対する比較値を算出するステップと、
    前記電池セルの比較値を基準値と比較して前記電池セルの状態を診断するステップと、
    を含む、電池管理方法。
  16. 前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された第１区間別の電圧の平均出力値を正規化した値である第１データ、前記第１データの変化量である第２データ、および前記第２データを正規化した値である第３データを含む、請求項１５に記載の電池管理方法。
  17. 前記電池セルの状態を診断するステップは、前記第１データ、前記第２データ、及び前記第３データを第１基準値、第２基準値、及び第３基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断する、請求項１６に記載の電池管理方法。
  18. 前記電池セルの比較値は、前記電池セルそれぞれに対して予め設定された区間別の電圧変化量に対する平均出力値を正規化した値である第４データ、前記第４データの変化量である第５データ、および前記第５データの平均を正規化した値である第６データを含む、請求項１５～１７のいずれか一項に記載の電池管理方法。
  19. 前記電池セルの状態を診断するステップは、前記第４データ、前記第５データ、及び前記第６データを第４基準値、第５基準値、及び第６基準値とそれぞれ比較することで、前記電池セルの状態を診断する、請求項１８に記載の電池管理方法。
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KR102698009B1 (ko) * 2022-10-26 2024-08-21 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
KR20240069508A (ko) * 2022-11-11 2024-05-20 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 그의 동작 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009085676A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Seiko Epson Corp 搬送車のバッテリ劣化診断方法及び搬送車のバッテリ劣化診断システム
GB2556076B (en) * 2016-11-17 2022-02-23 Bboxx Ltd Method
KR20180085165A (ko) * 2017-01-18 2018-07-26 삼성전자주식회사 배터리 관리 방법 및 장치
WO2018195049A1 (en) * 2017-04-17 2018-10-25 The Regents Of The University Of Michigan Method to estimate battery health for mobile devices based on relaxing voltages
US10996282B2 (en) * 2018-03-20 2021-05-04 Gs Yuasa International Ltd. Abnormality factor determination apparatus, degradation determination apparatus, computer program, degradation determining method, and abnormality factor determining method
KR102354112B1 (ko) * 2019-03-26 2022-01-24 서강대학교산학협력단 인공 지능에 기반하여 배터리의 상태를 추정하는 장치 및 방법
KR20210000206A (ko) * 2019-06-24 2021-01-04 삼성에스디아이 주식회사 이상 배터리 셀 검출 방법

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