JP6473817B2 - 二次電池の抵抗ファクタ決定方法、該抵抗ファクタを用いた充電出力推定装置及び方法 - Google Patents
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Description
ここで、OCV(z)は二次電池の充電状態に該当する二次電池の開放電圧(Open Circuit Voltage:OCV)であり、Rは二次電池の抵抗を表す定数である。
図1には、HPPC法を用いて二次電池の充電出力を決定する概念が具体的に示されている。
望ましくは、前記境界線は、充電上限電流及び充電上限電圧を示す境界線であり得る。
望ましくは、前記制御ユニットは、前記推定された充電出力を前記記憶ユニットに保存するように構成することができる。
選択的に、前記制御ユニットは、表示ユニットと連結でき、前記推定された充電出力を前記表示ユニットを通じて表示することができる。
選択的に、前記制御ユニットは、通信インターフェースと連結でき、前記推定された充電出力を前記通信インターフェースを通じて外部に伝送することができる。
本発明による二次電池の充電出力推定方法は、前記推定された充電出力を保存、表示又は伝送する段階をさらに含むことができる。
本発明の他の態様によれば、二次電池の充電上限条件から安全マージンを置いて二次電池の充電出力を信頼性高く推定することができる。
本発明のさらに他の態様によれば、二次電池の充電制御過程で二次電池の電圧や充電電流が過度に上昇することを防止することができる。
本発明の実施例による抵抗ファクタ決定システム10は、二次電池Bを任意の充電電流で一定時間充電するか又は二次電池Bの充電状態を所望の値に調整できる充放電装置20を含む。
望ましくは、充放電装置20は、様々な大きさの定電流で二次電池Bを一定時間充電または放電させる。
前記充放電装置20は、二次電池Bを充電可能な充電ユニット、及び二次電池Bを放電可能な放電ユニットを含む。
前記充電ユニットは、当業界で公知の充電回路を含むことができ、同様に前記放電ユニットは当業界で公知の放電回路を含むことができる。
望ましくは、前記電圧測定装置30は、当業界で公知の電圧計または電圧測定回路を含むことができる。
望ましくは、前記電流測定装置35は、当業界で公知の電流計または電流測定回路を含むことができる。
また、前記コンピューター装置40は、二次電池Bが充電される間に前記電圧測定装置30から充電初期電圧と充電終了電圧の入力を受けることができる。
ここで、前記二次電池Bは、BOL(Beginning Of Life)状態にある電池であることが望ましい。
参考までに、前記OCV−SOCルックアップテーブルは、二次電池Bの開放電圧と温度に対応する充電状態情報を含む。
一方、二次電池Bの充電状態が初期値に該当すれば、前記抵抗ファクタ決定プログラム60はプロセスを直ちにS145段階に移行させる。
このとき、放電電流の大きさ及び放電時間は、二次電池Bの充電時に適用された充電電流の大きさ及び充電時間と実質的に同一に調節してもよい。
ここで、充電初期電圧Viと充電終了電圧Vfが測定されるタイミングは、S146段階で適用されるタイミングと実質的に同一である。
S151段階が終われば、前記抵抗ファクタ決定プログラム60はプロセスをS147段階に移行する。
S152段階で「はい」と判別されれば、前記抵抗ファクタ決定プログラム60は二次電池Bに対する充電テストを完了し、図3のS160段階に移行する。
後、Q値を電流の大きさ値で除すれば充電時間を決定することができる。前記充電電流の大きさは予め設定することができる。
充電終了電圧は、Vf、@SOCp(Ich(k))[k=1、…、m]である。
充電終了データは、(Ich(k)、Vf、@SOCp(Ich(k)))[k=1、…、m]である。
以上説明した二次電池Bの抵抗ファクタRch@SOCは、二次電池Bの充電出力をリアルタイムで推定するときに用いることができる。
図8を参照すれば、前記充電出力推定装置100は、センサーユニット110及び制御ユニット120を含み、二次電池Bと電気的に連結されて、二次電池Bが充電される間に二次電池Bの充電出力を推定することができる。
一例として、前記記憶ユニット140はRAM、ROMまたはレジスターであり得るが、本発明がこれらに限られることはない。
前記記憶ユニット140は、論理的に2以上に分割可能であり、前記制御ユニット120内に含まれることを制限しない。
前記センサーユニット110は、制御ユニット120と電気的信号を送受信できるように電気的に結合される。
すなわち、二次電池Bに過度な充電電流が印加されるか又は二次電池Bが過電圧状態に充電されることを防止できるため、より安全な充電制御が可能である。
上述した制御ユニット120の制御ロジッグが本発明の実施例による二次電池の充電出力推定方法のプロセスを構成できることは自明である。
まず、段階S200において、制御ユニット120は記憶ユニット140から抵抗ファクタルックアップテーブルを読み込む。前記抵抗ファクタルックアップテーブルは、充電状態毎に二次電池の抵抗ファクタRch@SOCを定義する。望ましくは、前記抵抗ファクタルックアップテーブルは温度条件毎に別に定義され得る。
本発明の他の態様によれば、二次電池の充電上限条件から安全マージンを置いて二次電池の充電出力を信頼性高く推定することができる。
本発明のさらに他の態様によれば、二次電池の充電制御過程で二次電池の電圧や充電電流が過度に上昇することを防止することができる。
Claims (19)
- 二次電池の抵抗ファクタ決定方法であって、
(a)二次電池の温度と充電状態毎に、及び、複数の大きさの充電電流毎に、充電初期電圧データ及び複数の充電終了電圧データを測定してメモリに保存する段階と、
(b)前記複数の充電終了電圧データから充電終了I−Vプロファイルを決定し、前記充電終了I−Vプロファイルが充電上限条件として予め設定された充電上限電流又は充電上限電圧と対応する境界線と交差する交差点を決定する段階と、
(c)前記複数の充電初期電圧データから充電初期I−Vプロファイルを決定し、前記交差点の電流値を基準に計算された前記充電初期I−Vプロファイルに対する一次微分値を決定する段階と、
(d)前記決定された一次微分値を二次電池の温度及び充電状態に対応する抵抗ファクタとして決定する段階とを含んでなり、
前記充電初期とは、前記二次電池が所定時間充電される場合において、前記充電電流が前記二次電池に印加された直後のことであり、
前記充電終了とは、前記二次電池が所定時間充電される場合において、前記二次電池への前記充電電流の印加が終了する時点のことであることを特徴とする、二次電池の抵抗ファクタ決定方法。 - 二次電池の温度及び充電状態によって二次電池の抵抗ファクタをマッピングできるように、前記メモリに抵抗ファクタルックアップテーブルを定義する段階と、
前記定義された抵抗ファクタルックアップテーブルに前記決定された抵抗ファクタを保存する段階とをさらに含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の二次電池の抵抗ファクタ決定方法。 - 前記充電初期電圧データは、充電電流が二次電池に印加されてから1秒以内の時点で測定された電圧データであり、
前記充電終了電圧データは、二次電池への充電電流の印加が終了する時点で測定された電圧データであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の二次電池の抵抗ファクタ決定方法。 - 前記(a)段階は、
前記二次電池の温度を一定に維持する段階と、
前記二次電池の充電状態毎に、大きさが異なる複数の充電電流を前記二次電池に印加する充電テストを行う段階と、
それぞれの充電電流が印加される度に前記二次電池の充電初期電圧及び充電終了電圧を測定して保存する段階とを含んでなることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の二次電池の抵抗ファクタ決定方法。 - 二次電池に印加された充電電流の大きさが前記充電上限電流より大きくなるとき、又は、直近測定された二次電池の充電終了電圧が前記充電上限電圧より大きくなるとき、前記充電テストを中断することを特徴とする、請求項4に記載の二次電池の抵抗ファクタ決定方法。
- 二次電池の充電出力推定装置であって、
二次電池の温度及び充電状態によって抵抗ファクタを参照できる抵抗ファクタルックアップテーブルが予め保存された記憶ユニットと、
二次電池の充電中に二次電池の充電電流及び温度を測定するセンサーユニットと、
二次電池の充電状態を決定し、前記決定された充電状態及び前記測定された温度に対応する抵抗ファクタを、前記抵抗ファクタルックアップテーブルを参照して決定し、前記決定された抵抗ファクタ及び前記測定された充電電流から二次電池の充電出力を推定する制御ユニットとを含んでなり、
前記抵抗ファクタは、二次電池の温度及び充電状態毎に、充電終了I−Vプロファイルが充電上限として設定された境界線と交差する交差点の電流値で計算した充電初期I−Vプロファイルに対する一次微分値であり、
前記充電終了I−Vプロファイルは、複数の大きさの充電電流毎の充電終了電圧データによって定義されるものであり、
前記充電初期I−Vプロファイルは、複数の大きさの充電電流毎の充電初期電圧データによって定義されるものであり、
前記充電初期とは、前記二次電池が所定時間充電される場合において、前記充電電流が前記二次電池に印加された直後のことであり、
前記充電終了とは、前記二次電池が所定時間充電される場合において、前記二次電池への前記充電電流の印加が終了する時点のことであることを特徴とする、二次電池の充電出力推定装置。 - 前記境界線は、充電上限電流及び充電上限電圧を示す境界線であることを特徴とする、請求項6に記載の二次電池の充電出力推定装置。
- 前記充電初期I−Vプロファイルは、二次電池に大きさが異なる複数の充電電流が印加されるとき、二次電池に印加された充電電流と該充電電流が印加された直後に測定された電圧との相関関係を定義するグラフであることを特徴とする、請求項6又は7に記載の二次電池の充電出力推定装置。
- 前記充電初期I−Vプロファイルを構成する複数の電圧データは、各充電電流が二次電池に印加されてから1秒以内に測定された電圧データであることを特徴とする、請求項8に記載の二次電池の充電出力推定装置。
- 前記充電終了I−Vプロファイルは、二次電池に大きさが異なる複数の充電電流が印加されるとき、二次電池に印加された充電電流と該充電電流の印加が終了した時点で測定された電圧との相関関係を定義するグラフであることを特徴とする、請求項6〜9の何れか一項に記載の二次電池の充電出力推定装置。
- 前記制御ユニットは、前記推定された充電出力を前記記憶ユニットに保存するように構成されたことを特徴とする、請求項6〜10の何れか一項に記載の二次電池の充電出力推定装置。
- 前記制御ユニットと連結された表示ユニットをさらに含んでなり、
前記制御ユニットは、前記推定された充電出力を、前記表示ユニットを通じて表示することを特徴とする、請求項6〜11の何れか一項に記載の二次電池の充電出力推定装置。 - 前記制御ユニットと連結された通信インターフェースをさらに含んでなり、
前記制御ユニットは、前記推定された充電出力を前記通信インターフェースを通じて外部に伝送することを特徴とする、請求項6〜12の何れか一項に記載の二次電池の充電出力推定装置。 - 二次電池の充電出力推定方法であって、
二次電池の温度及び充電状態によって抵抗ファクタを参照できる抵抗ファクタルックアップテーブルを提供する段階と、
二次電池の充電中に二次電池の充電電流及び温度を測定する段階と、
二次電池の充電状態を決定する段階と、
前記決定された充電状態及び前記測定された温度に対応する抵抗ファクタを前記抵抗ファクタルックアップテーブルを参照して決定する段階と、
前記決定された抵抗ファクタ及び前記測定された充電電流から二次電池の充電出力を推定する段階とを含んでなり、
前記抵抗ファクタは、二次電池の温度及び充電状態毎に、充電終了I−Vプロファイルが充電上限として設定された境界線と交差する交差点の電流値で計算した充電初期I−Vプロファイルに対する一次微分値であり、
前記充電終了I−Vプロファイルは、複数の大きさの充電電流毎の充電終了電圧データによって定義されるものであり、
前記充電初期I−Vプロファイルは、複数の大きさの充電電流毎の充電初期電圧データによって定義されるものであり、
前記充電初期とは、前記二次電池が所定時間充電される場合において、前記充電電流が前記二次電池に印加された直後のことであり、
前記充電終了とは、前記二次電池が所定時間充電される場合において、前記二次電池への前記充電電流の印加が終了する時点のことであることを特徴とする、二次電池の充電出力推定方法。 - 前記境界線は、充電上限電流及び充電上限電圧を示す境界線であることを特徴とする、請求項14に記載の二次電池の充電出力推定方法。
- 前記充電初期I−Vプロファイルは、二次電池に大きさが異なる複数の充電電流が印加されるとき、二次電池に印加された充電電流と該充電電流が印加された直後に測定された電圧との相関関係を定義するグラフであることを特徴とする、請求項14又は15に記載の二次電池の充電出力推定方法。
- 前記充電初期I−Vプロファイルを構成する複数の電圧データは、各充電電流が二次電池に印加されてから1秒以内に測定された電圧データであることを特徴とする、請求項16に記載の二次電池の充電出力推定方法。
- 前記充電終了I−Vプロファイルは、二次電池に大きさが異なる複数の充電電流が印加されるとき、二次電池に印加された充電電流と該充電電流の印加が終了した時点で測定された電圧との相関関係を定義するグラフであることを特徴とする、請求項14〜17の何れか一項に記載の二次電池の充電出力推定方法。
- 前記推定された充電出力を保存、表示又は伝送する段階をさらに含んでなることを特徴とする、請求項14〜18の何れか一項に記載の二次電池の充電出力推定方法。
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