KR100592234B1 - 이차전지의 기준 만충전용량을 설정하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 방법은, 이차전지가 만충전되었을 때의 유효 용량인 기준 만충전용량을 설정하는 방법이다. 이 방법은 설정하는 단계 및 적용시키는 단계를 포함한다. 설정하는 단계에서는, 모델 이차전지에 대하여, 만충전 및 만방전이 반복 수행되면서, 만충전된 용량에 대한 만방전된 용량의 평균 비율이 구해져서 설정된다. 적용시키는 단계에서는, 사용될 이차전지에 대하여, 만충전된 용량에 평균 비율이 곱해져서 그 결과값이 기준 만충전용량이 되는 알고리듬이 적용된다.

Description

이차전지의 기준 만충전용량을 설정하는 방법{Method for setting reference full-charge capacity of secondary battery}

도 1은 일반적인 이차전지들의 사용 시간에 대한 용량 특성을 보여주는 그래프이다.

도 2는 본 발명에 따라 기준 만충전용량을 설정하는 알고리듬을 보여주는 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

C...이차전지의 용량, t...이차전지의 사용 시간,

C_ECVF...만충전 시점에서의 총용량,

C_EDVI...용량학습 전압값에 이르는 시점에서의 잔여용량,

C_EDVF...만방전 시점에서의 잔여용량,

K...만충전된 용량에 대한 만방전된 용량의 평균 비율.

본 발명은, 이차전지의 기준 만충전용량을 설정하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이차전지가 만충전되었을 때의 유효 용량인 기준 만충전용량을 설정하는 방법에 관한 것이다.

일반적인 이차전지는 휴대용 전자기기 예를 들어, 노트북 컴퓨터, 휴대폰 및 캠코더 등에 많이 사용된다. 이러한 이차전지의 팩에는, 최근 들어 마이크로컴퓨터 및 주변 회로가 내장되어, 이차전지의 충전 및 방전 상태를 모니터링 및 제어하기 위한 데이터를 발생시키도록 되어 있다.

이차전지의 충전 및 방전 상태를 정밀하게 모니터링하고 제어하려면, 그 근본이 되는 기준 만충전 용량을 모니터링하여 갱신하는 것이 필요하다. 왜냐하면, 이차전지의 기준 만충전 용량이란, 이차전지가 만충전되었을 때의 유효 용량으로서 실질적으로 사용 시간에 대하여 변하는 용량이기 때문이다.

이차전지의 기준 만충전 용량을 설정하는 종래의 방법에는 두 가지가 있다. 그 하나는, 충전을 이용한 방법으로서, 이차전지가 만방전되는 시점으로부터 만충전되는 시점까지에서 실제 충전되었던 용량을 계산하는 방법이다. 나머지 하나는, 방전을 이용한 방법으로서, 이차전지가 만충전되는 시점으로부터 만방전되는 시점까지에서 실제 방전되었던 용량을 계산하는 방법이다.

여기서, 충전을 이용한 방법에 의하면, 사용자에 의하여 이차전지가 자주 만충전됨에 따라, 기준 만충전 용량이 자주 설정되어 갱신되는 잇점이 있다. 하지만, 이차전지의 특성상 방전을 이용한 방법에 비하여 그 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 이에 반하여, 방전을 이용한 방법에 의하면, 이차전지의 특성상 충전을 이용한 방법에 비하여 그 정밀도가 높은 장점이 있다. 하지만, 사용자에 의하여 이 차전지가 만방전되는 경우가 드물어, 기준 만충전 용량이 드물게 설정되고 그 설정 알고리듬이 복잡해지는 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 단순한 알고리듬으로써 이차전지의 기준 만충전용량을 보다 정밀하게 설정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 방법은, 이차전지가 만충전되었을 때의 유효 용량인 기준 만충전용량을 설정하는 방법이다. 이 방법은 설정하는 단계 및 적용시키는 단계를 포함한다. 상기 설정하는 단계에서는, 모델 이차전지에 대하여, 만충전 및 만방전이 반복 수행되면서, 만충전된 용량에 대한 만방전된 용량의 평균 비율이 구해져서 설정된다. 상기 적용시키는 단계에서는, 사용될 이차전지에 대하여, 만충전된 용량에 상기 평균 비율이 곱해져서 그 결과값이 상기 기준 만충전용량이 되는 알고리듬이 적용된다.

상기 본 발명의 설정 방법에 의하면, 만충전된 용량을 구하여 만방전된 용량으로 환산하므로, 만충전 및 만방전의 장점을 모두 취할 수 있다. 이에 따라, 단순한 알고리듬으로써 이차전지의 기준 만충전용량을 보다 정밀하게 설정할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.

도 1은 일반적인 이차전지들의 사용 시간에 대한 용량 특성을 보여준다. 도 1의 그래프에서 참조부호 C는 이차전지의 용량, t는 이차전지의 사용 시간, C_ECVF는 만충전 시점에서의 총용량, C_EDVI는 이차전지의 출력 전압값이 설정된 용량학습 전압값에 이르는 시점에서의 잔여용량, 그리고 C_EDVF는 만방전 시점에서의 잔여용량을 가리킨다. 도 1의 그래프에서 나타난 바와 같이, 설정된 용량학습 전압값에 이르는 시점에서의 잔여용량(C_EDVI)의 특성이 실선과 같이 점차 강하되는 이차전지가 있는가 하면, 점차 상승되는 이차전지도 존재한다.

도 1을 참조하면, 이차전지의 기준 만충전용량은 만방전 시점에서의 잔여용량(C_EDVF)에서 만충전 시점에서의 총용량(C_ECVF)과의 차이 용량으로서 규정된다. 즉, 이차전지의 기준 만충전용량은, 이차전지가 만방전되는 시점으로부터 만충전되는 시점까지에서 실제 충전되었던 용량으로서 설정된다. 그러나, 일반적인 사용자는 이차전지를 만충전시키지만 만방전시키지는 않는다. 따라서, 이차전지의 기준 만충전용량을 설정하려면, 용량학습 전압값(EDVI)이 감지되는 시점으로부터 만충전되는 시점까지의 제1 충전용량(C_ECVF - C_EDVI)을 구한 후, 여기에 상응하는 보정 용량(C_EDVI - C_EDVF)을 구하여 더해줘야 한다. 이에 따라, 만방전된 시점으로부터 만충전된 시점까지의 제2 충전 용량(C_ECVF - C_EDVF)이 구해진다. 그러나, 이 제2 충전 용량(C_ECVF - C_EDVF)은, 만충전된 시점으로부터 만방전된 시점까지의 방전 용량에 비하여 그 절대적 정밀도가 떨어진다. 따라서 모델 이차전지에 대하여, 만충전 및 만방전을 반복 수행하면서, 만충전된 용량에 대한 만방전된 용량의 평균 비율(K)을 구하여 설정하는 과정이 필요하다. 반복적인 실험에 의하면, 평균 비율(K)는 약 0.99이다. 그리고, 사용될 이차전지에 대하여, 제2 충전 용량(C_ECVF - C_EDVF)에 평균 비율(K)을 곱하여 그 결과값을 기준 만충전용량으로 설정한다. 따라서, 본 발명에 따라 알고리듬을 실행하려면, 평균 비율(K) 이외에 아래와 같은 파라메터값 설정 단계들이 필요하다.

1. 모델 이차전지가 만방전되었을 때의 만방전 전압값(EDVF)보다 더 큰 용량학습 전압값(EDVI)을 설정한다.

2. 모델 이차전지가 만충전되었을 때의 만충전 전류값을 설정한다.

3. 모델 이차전지가 만방전 전압값(EDVF)에 이른 시점으로부터 만충전 전류값에 이른 시점까지 충전된 만충전 용량(C_ECVF - C_EDVF)을 구한다.

4. 모델 이차전지가 용량학습 전압값(EDVI)에 이른 시점으로부터 만충전 전류값에 이른 시점까지 충전된 제1 충전 용량(C_ECVF - C_EDVI)을 구한다.

5. 만충전 용량(C_ECVF - C_EDVF)과 제1 충전 용량(C_ECVF - C_EDVI) 사이의 편차(C_EDVI - C_EDVF)를 계산하여 설정한다.

이와 같은 실험 및 시뮬레이션에 의하여 관련된 파라메터들이 설정되면, 사용될 이차전지에 대하여, 도 2의 알고리듬을 적용함으로써 기준 만충전용량을 지속적으로 모니터링하여 설정할 수 있다.

도 2를 참조하면, 먼저 사용될 이차전지에 대하여 용량학습 전압값(EDVI)에 이르는 제1 시점을 감지한다(단계 21). 제1 시점이 감지되면, 사용될 이차전지에 대하여 만충전 전류값 예를 들어, 200 밀리암페어(mA)에 이르는 제2 시점을 감지한다(단계 22). 다음에 아래의 수학식 1에 따라 기준 만충전용량을 설정한다(단계 23).

상기 수학식 1에서, K는 모델 이차전지에 대한 실험에 의하여 설정된 평균 비율을 가리킨다. 한편, 제2 방전 용량은 아래의 두 단계들의 수행에 의하여 구해진다.

1. 상기 단계 21에서 상기 용량학습 전압값(EDVI)에 이르는 상기 제1 시점부터, 상기 단계 22에서 상기 만충전 전류값에 이르는 상기 제2 시점까지의 제1 충전 용량(C_ECVF - C_EDVI)을 계산한다.

2. 상기 제1 충전 용량(C_ECVF - C_EDVI)에 상기 편차(C_EDVI - C_EDVF)를 더하여 제2 충전 용량(C_ECVF - C_EDVF)을 구한다.

위와 같이 하여 구해진 기준 만충전용량의 값은 새롭게 설정되어 저장된다(단계 24). 단계 21부터 24까지는 지속적으로 반복 수행된다.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 설정 방법에 의하면, 만충전된 용량을 구하여 만방전된 용량으로 환산하므로, 만충전 및 만방전의 장점을 모두 취할 수 있다. 이에 따라, 단순한 알고리듬으로써 이차전지의 기준 만충전용량을 보다 정밀하게 설정할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에서 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량될 수 있다.

Claims (3)

1. 이차전지가 만충전되었을 때의 유효 용량인 기준 만충전용량을 설정하는 방법에 있어서,

   모델 이차전지에 대하여, 만충전 및 만방전을 반복 수행하면서, 만충전된 용량에 대한 만방전된 용량의 평균 비율을 구하여 설정하는 단계; 및

   사용될 이차전지에 대하여, 만충전된 용량에 상기 평균 비율을 곱하여 그 결과값이 상기 기준 만충전용량이 되는 알고리듬을 적용시키는 단계를 포함한 설정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 설정하는 단계에서,

   상기 모델 이차전지가 만방전되었을 때의 만방전 전압값보다 더 큰 용량학습 전압값을 설정하는 단계;

   상기 모델 이차전지가 만충전되었을 때의 만충전 전류값을 설정하는 단계;

   상기 모델 이차전지가 상기 만방전 전압값에 이른 시점으로부터 상기 만충전 전류값에 이른 시점까지 충전된 만충전 용량을 구하는 단계;

   상기 모델 이차전지가 상기 용량학습 전압값에 이른 시점으로부터 상기 만충전 전류값에 이른 시점까지 충전된 제1 충전 용량을 구하는 단계; 및

   상기 만충전 용량과 제1 충전 용량 사이의 편차를 계산하여 설정하는 단계가 더 수행되는 설정 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 적용시키는 단계에서 상기 알고리듬이,

   (31) 상기 사용될 이차전지에 대하여 상기 용량학습 전압값에 이르는 제1 시점을 감지하는 단계;

   (32) 상기 사용될 이차전지에 대하여 상기 만충전 전류값에 이르는 제2 시점을 감지하는 단계;

   (33) 상기 제1 시점부터 상기 제2 시점까지의 제1 충전 용량을 계산하는 단계;

   (34) 상기 제1 충전 용량에 상기 편차를 더하여 제2 충전 용량을 구하는 단계;

   (35) 상기 제2 충전 용량에 상기 평균 비율을 곱하여 그 결과값을 상기 기준 만충전용량으로서 설정하는 단계; 및

   (36) 상기 단계 31부터 35까지를 반복 수행하는 단계를 포함한 설정 방법.

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