KR101320743B1 - 배터리 충방전 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

배터리의 충방전 제어를 위해 배터리의 내부 임피던스를 산출할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 충방전 제어 장치는, 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스의 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부; 상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 상기 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부; 및 상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 충방전 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for Controlling Charging/Discharging of Battery}

본 발명은 배터리에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리의 충방전 제어 방법에 관한 것이다.

산업의 발달과 더불어 전력수요가 점차 증대되고 있으며 주야간, 계절간, 일별간 전력 사용량의 격차가 점차 심화되고 있다.

최근에 이러한 이유로 계통의 잉여 전력을 활용하여 피크부하를 삭감하기 위한 많은 기술들이 빠르게 개발되고 있는데, 이러한 기술들 중에서 대표적인 것이 계통의 잉여 전력을 배터리에 저장하거나 계통의 부족 전력을 배터리에서 공급해주는 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System)이다.

배터리 에너지 저장 시스템은 야간의 잉여 전력이나 풍력, 태양광 등의 신재생 에너지에서 발전된 잉여 전력을 배터리에 저장하였다가, 피크 부하 또는 계통 사고시 배터리에 저장된 전력을 계통에 공급한다. 이를 통해 신재생 에너지원에 의해 불안정하게 변동되는 계통 전력을 안정화 시키고 최대부하 삭감과 부하 평준화를 달성할 수 있게 된다.

특히, 최근 다양한 신재생 에너지원의 출현으로 인해 부각되고 있는 지능형 전력망(Smart Grid)뿐만 아니라 전기 자동차에도 이러한 배터리 에너지 저장 시스템이 이용될 수 있다.

이러한 배터리 에너지 저장 시스템에 이용되는 배터리는, 배터리의 충전 또는 방전시 도 1에 도시된 바와 같이, 내부 임피던스에 의한 전압강하(Voltage Drop)현상이 발생하게 된다.

이로 인해 배터리 충전시 배터리의 실제 개방회로전압(OCV: Open Circuit Voltage)보다 큰 전압이 배터리 양단에서 측정되며, 충전 제어기는 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 포함한 전압을 배터리의 충전전압으로 인식하게 된다는 문제점이 있다.

예를 들면, 과전압 레벨이 800V로 설정된 상태에서 배터리를 충전하는 경우, 충전 제어기는 배터리 양단 전압이 800V가 되면 배터리의 충전을 정지시키지만, 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분으로 인해 도 1에 도시된 바와 같이 배터리의 실제 개방회로전압은 전압강하 성분을 제외한 값에서 설정된다.

이러한 문제점을 배터리 충전량(SOC: State of Charge) 관점에서 살펴보면, 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하로 인해 배터리의 충전량은 수 내지 수십% 차이가 발생하게 되며, 이는 배터리의 충전 또는 방전 효율을 감소시키는 원인이 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리의 충방전 제어를 위해 배터리의 내부 임피던스를 산출할 수 있는 배터리 충방전 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 배터리의 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 이용하여 배터리의 충방전시 요구되는 보상 값을 결정할 수 있는 배터리 충방전 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 충방전 제어 장치는, 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스의 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부; 상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 상기 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부; 및 상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 충방전 제어 방법은, 배터리 등가모델로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 배터리 내부 임피던스의 파라미터 추세함수를 산출하는 단계; 상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터 추세함수를 이용하여 상기 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충방전 보상값으로 결정하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배터리의 내부 임피던스를 배터리의 충전량에 관한 함수로 정의할 수 있기 때문에 배터리의 충전량 별로 배터리의 내부 임피던스를 산출할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 배터리의 충전량에 관한 함수로 정의된 배터리 내부 임피던스를 이용하여 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출할 수 있고, 배터리 충방전 제어시 이러한 전압강하 성분을 보상할 수 있어 배터리 충방전 제어를 최적화시킬 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하현상을 보여주는 그래프
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충방전 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 내부 임피던스의 등가회로도
도 4는 배터리 방전시 측정된 개방회로전압과 배터리에 인가되는 방전전류의 프로파일을 보여주는 그래프.
도 5는 배터리 방전시 측정된 개방회로전압의 프로파일의 확대도를 보여주는 그래프.
도 6은 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터들의 값을 보여주는 테이블.
도 7은 도 6에 도시된 파라미터 값들을 이용하여 작성된 각 파라미터들의 추세선을 보여주는 그래프.
도 8은 도 2에 도시된 전압강하 성분 산출부의 세부 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충방전 제어방법을 보여주는 플로우차트.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충방전 제어장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다. 일 실시예에 있어서, 이러한 배터리 충방전 제어장치(200)는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS: Battery Energy Storage System)에 포함될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충방전 제어장치(200)는 파라미터 산출함수 추출부(210), 파라미터값 획득부(220), 파라미터 추세함수 산출부(230), 전압강하 성분 산출부(240), 및 보상값 결정부(250)를 포함한다.

먼저, 파라미터 산출함수 추출부(210)는, 미리 결정되어 있는 배터리 등가모델로부터 배터리의 내부 임피던스(Impedance)를 구성하는 파라미터들의 산출함수를 추출한다.

일 실시예에 있어서, 본 발명에 이용되는 배터리 등가모델은 배터리의 개방회로전압(OCV: Open Circuit Voltage)에 직렬로 연결된 제1 저항과, 서로 병렬로 연결된 제2 저항과 커패시터들이 복수개로 구성된 왈버그 임피던스(Warburg Impedance)로 나타낼 수 있는데, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 왈버그 임피던스를 단순화시켜, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 등가모델이 배터리의 개방회로전압(310)에 직렬로 연결된 제1 저항(

, 320)과, 서로 병렬로 연결된 하나의 제2 저항(

, 330) 및 하나의 커패시터(

, 340)를 포함하며, 부하가 연결되지 않은 상태로 구성되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

도 3에서, 제1 저항(320)은 배터리의 내부저항(Ohmic Resistance, 미도시)과 전하전이저항(Charge Transfer Resistance, 미도시)의 합을 의미한다. 여기서, 배터리의 내부저항이란 전해질, 전극, 단자대의 저항성분과 같이 배터리의 전극과 내부를 연결하는 전체 저항을 나타낸다. 또한, 전하전이저항은 배터리 내부에서 전하 이동이 방해되는 정도를 나타낸다.

제2 저항(330)은 배터리 내부에서 물질의 확산으로 인해 전하전이가 방해되는 정도를 나타내는 확산저항(Diffusion Resistance)을 나타내고, 커패시터(340)는 제2 저항과 동일하게 배터리 내부에서 물질의 확산으로 인해 전하전이가 방해되는 정도를 나타내는 확산 커패시터(Diffusion Capacitance)를 나타낸다.

이러한 제2 저항(330) 및 커패시터(340)들이 복수개로 구성되어 왈버그 임피던스(Warburg Impedance)를 구성하게 된다.

따라서, 도 3에 도시된 것과 같은 배터리 등가모델을 이용하는 경우, 배터리 임피던스는 그 파라미터로써, 제1 저항(320), 제2 저항(330), 및 커패시터(340)를 포함하고, 파라미터 산출함수 추출부(210)는 배터리 등가모델로부터 제1 저항(320)의 산출함수, 제2 저항(330)의 산출함수, 및 커패시터(340)의 산출함수를 추출하게 된다.

본 발명에서는 각 파라미터의 산출함수를 추출하기 위해, 배터리를 정전류-정전압 방법으로 충전한 후, 미리 정해지 시간, 예컨대 1시간의 휴지 시간을 가진 뒤 미리 정해진 값(예컨대 충전량을 10% 방전시킬 수 있는 전류 량)을 갖는 방전전류를 배터리에 인가함으로써 배터리를 방전시키는 과정을 복수회 반복하고, 각각의 충전량에서의 개방회로전압을 측정한다. 이때, 측정된 개방회로전압과 배터리에 인가되는 방전전류의 프로파일은 도 4에 도시된 바와 같고, 특정 충전량에서의 전압의 파형을 확대하면 도 5에 도시된 바와 같다.

이때, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리로 인가되던 방전전류가 차단되는 시점에서 배터리의 개방회로전압은 순간적으로 제1 전압 값까지 상승하게 되고, 이후 지수함수적으로 상승하여 제2 전압 값으로 수렴하게 된다는 것을 알 수 있다.

이러한 경우, 파라미터 산출함수 추출부(210)는 제1 저항(320)의 산출함수를 아래의 수학식 1에 기재된 바와 같이, 제1 전압 값인

와 방전전류인

의 비율로 정의되는 함수로 추출할 수 있다.

수학식 1에서,

는 제1 저항(320)을 나타내고,

는 제1 전압 값을 나타내며,

는 배터리에 인가되는 방전전류를 나타낸다.

다음으로, 파라미터 산출함수 추출부(210)는, 제2 저항(330)의 산출함수를 아래의 수학식 2에 기재된 바와 같이, 제1 전압 값과 제2 전압 값의 차이인

와 방전전류인

의 비율로 정의되는 함수로 추출할 수 있다.

수학식 2에서,

는 제2 저항(330)을 나타내고,

는 제1 전압 값과 제2 전압 값의 차이를 나타내며,

는 배터리에 인가되는 방전전류를 나타낸다.

다음으로, 파라미터 산출함수 추출부(210)는, 커패시터(340)의 산출함수를 아래의 수학식 3에 기재된 바와 같이, 배터리의 개방전압이 제2 전압 값으로 수렴하는 경우의 시정수(

)와 제2 저항(

)의 비율로 정의되는 함수로 추출할 수 있다.

수학식 3에서,

는 커패시터(340)를 나타내고,

는 개방전압이 제2 전압 값으로 수렴하는 경우의 시정수를 나타내며,

는 제2 저항(330)을 나타낸다.

다시 도 2를 참조하면, 파라미터 값 획득부(220)는, 파라미터 산출함수 추출부(210)에 의해 추출된 각 파라미터의 파라미터 산출함수를 이용하여 배터리의 충전량(SOC: State of Charge)을 변화시켜가면서 배터리의 충전량 별로 각 파라미터 값을 획득한다.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 파라미터 값 획득부(220)는, 배터리의 충전량을 10%씩 감소시켜가면서 각각의 충전량에서 각 파라미터의 산출함수를 이용하여 개방회로전압(310), 제1 저항(320), 제2 저항(330), 및 커패시터(340)의 값을 획득할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 파라미터 추세함수 산출부(230)는 파라미터 값 획득부(220)에 의해 획득된 배터리 충전량 별 파라미터 값들을 이용하여 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터의 추세함수를 산출한다.

일 실시예에 있어서, 파라미터 추세함수 산출부(230)는 각 파라미터의 값들을 이용하여 추세선을 작성하고, 작성된 추세선으로부터 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터 추세함수를 산출한다.

예컨대, 상술한 도 6에 도시된 바와 같은 파라미터 값들이 획득된 경우, 파라미터 추세함수 산출부(230)는 도 7에 도시된 바와 같이, 각 파라미터 별로 획득된 7개의 파라미터 값을 이용하여 추세선을 작성하고, 작성된 추세선으로부터 수학식 4 내지 7에 기재된 바와 같은 파라미터 추세함수를 산출하게 된다.

상술한 수학식 4 내지 7에서 SOC는 배터리의 충전량을 나타낸다.

다시 도 2를 참조하면, 전압강하 성분 산출부(240)는 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출한다. 이러한 전압강하 성분 산출부(240)는 도 8에 도시된 바와 같이, 충전량 산출부(242), 제1 산출부(244), 제2 산출부(246), 및 연산부(248)를 포함한다.

먼저, 충전량 산출부(242)는 배터리에 인가되는 특정 전류 값으로부터 해당 전류 값에 상응하는 배터리 충전량을 산출한다. 일 실시예에 있어서, 충전량 산출부(242)는 배터리에 인가되고 있는 특정 전류 값과 배터리의 최초 충전량(Initial SOC)을 암페어 아우어(Amp Hours)단위로 변환하여 합산하고, 합산 결과값을 다시 충전량인 SOC 단위로 변환함으로써 특정 전류 값에 상응하는 충전량을 산출하게 된다.

다음으로, 제1 산출부(244)는 파라미터 추세함수 산출부(230)에 의해 산출된 제1 저항의 추세함수에 특정 전류 값에 상응하는 충전량을 대입함으로써 제1 저항의 값을 산출하고, 옴의 법칙에 따라 제1 저항의 값과 상기 특정 전류 값을 승산하여 제1 저항에 의해 발생되는 제1 전압강하 성분을 산출한다.

다음으로, 제2 산출부(246)는 파라미터 추세함수 산출부(230)에 의해 산출된 제2 저항 및 커패시터의 추세함수에 특정 전류 값에 상응하는 충전량을 대입함으로써 제2 저항의 값 및 커패시터의 값을 산출한다. 또한, 제2 산출부(246)는 옴의 법칙에 따라 제2 저항과 커패시터로 구성되는 임피던스 성분에 상기 특정 전류 값을 승산하여 제2 저항 및 커패시터에 의해 발생되는 제2 전압강하 성분을 산출한다.

다음으로, 연산부(248)는 제1 산출부(244)에 의해 산출된 제1 전압강하 성분과 제2 산출부(246)에 의해 산출된 제2 전압강하 성분을 합산함으로써 배터리 내부 임피던스에 의해 발생되는 전압강하 성분을 산출한다.

다시 도 2를 참조하면, 보상값 결정부(250)는, 배터리의 충방전시 상술한 전압강하 성분 산출부(240)에 의해 산출된 전압강하 성분을 배터리의 충방전을 위한 보상값으로 결정하고, 결정된 보상값을 배터리의 충방전 제어기(미도시)로 제공한다.

본 발명에서 배터리 충방전시 전압강하 성분을 보상하는 이유는, 배터리의 충방전시 충방전 제어기에 의해 배터리의 양단에서 측정되는 전압은 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분이 포함되어 있기 때문에 실제 배터리의 충전량은 타겟 충전량에 비해 수 내지 수십% 차이가 발생하기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충방전 제어 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 룩업 테이블 생성부(260)를 더 포함할 수 있다. 룩업 테이블 생성부(260)는, 파라미터 추세함수 산출부(230)에 의해 산출된 각 파라미터들의 파라미터의 추세함수를 이용하여 룩업 테이블을 생성한다.

이러한 실시예에 따르는 경우, 배터리의 충전량만 알게 되면 이러한 룩업 테이블을 이용하여 배터리 내부 임피던스의 각 파라미터들은 물론, 배터리 내부 임피던스에 의해 발생되는 전압강하 성분도 산출할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 경우 배터리 내부 임피던스의 파라미터를 추출하고, 추출된 파라미터를 이용하여 배터리 내부 임피던스에 의해 발생되는 전압강하 성분을 보상함으로써 실제 충전량이 타겟 충전량에 근접해 지도록 배터리의 충방전을 제어할 수 있게 된다.

이하 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 배터리의 충방전 제어 방법을 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 충방전 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 미리 정해진 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스의 파라미터 산출함수를 추출한다(S900).

일 실시예에 있어서, 배터리 내부 임피던스의 파라미터는, 배터리의 내부저항과 전하전이저항으로 이루어진 제1 저항, 배터리 내부의 확산현상에 의한 제2 저항, 및 배터리 내부의 확산현상에 의한 커패시터를 포함한다.

따라서, 배터리 내부 임피던스의 파라미터 산출함수는 제1 저항의 산출함수, 제2 저항의 산출함수, 및 커패시터의 산출함수를 포함하게 된다.

본 발명에서는 각 파라미터의 산출함수를 추출하기 위해, 배터리를 정전류-정전압 방법으로 충전한 후, 미리 정해지 시간, 예컨대 1시간의 휴지 시간을 가진 뒤 미리 정해진 값(예컨대 충전량을 10% 방전시킬 수 있는 전류 량)을 갖는 방전전류를 배터리에 인가함으로써 배터리를 방전시키는 과정을 복수회 반복하고, 각각의 충전량에서의 개방회로전압을 측정한다.

이때, 배터리로 인가되던 방전전류가 차단되는 시점에서 배터리의 개방회로전압은 순간적으로 제1 전압값까지 상승하게 되고, 이후 지수함수적으로 상승하여 제2 전압값으로 수렴하게 된다는 것을 알 수 있다. 본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 각 파라미터의 산출함수를 추출한다.

제1 저항의 산출함수는 상술한 수학식 1에 기재되어 있고, 제2 저항의 산출함수는 수학식 2에 기재되어 있으며, 커패시터의 산출함수는 수학식 3에 기재되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 배터리의 충전량(SOC)을 변화시켜 가면서 배터리의 각 충전량 별로 파라미터 산출함수를 이용하여 파라미터 값을 획득한다(S910). 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리의 충전량을 10%씩 감소시켜가면서 각각의 충전량에서 각 파라미터의 산출함수를 이용하여 개방회로전압, 제1 저항, 제2 저항, 및 커패시터의 값을 획득할 수 있다.

다음으로, S910에서 획득된 배터리 충전량 별 파라미터 값들을 이용하여 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터의 추세함수를 산출한다(S920).

일 실시예에 있어서, 파라미터의 추세함수는 각 파라미터의 값들을 이용하여 작성된 추세선으로부터 산출할 수 있다.

다음으로, 산출된 파라미터의 추세함수를 이용하여 배터리의 특정 충전량에서 배터리 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출한다(S930).

이를 위해, 먼저 배터리에 인가되는 특정 전류 값으로부터 해당 전류 값에 상응하는 배터리 충전량을 산출한다. 이후, 산출된 충전량을 제1 저항의 추세함수에 대입함으로써 제1 저항의 값을 산출하고, 옴의 법칙에 따라 제1 저항의 값과 상기 특정 전류 값을 승산하여 제1 저항에 의해 발생되는 제1 전압강하 성분을 산출한다.

또한, 산출된 충전량을 제2 저항 및 커패시터의 추세함수에 대입함으로써 제2 저항의 값 및 커패시터의 값을 산출하고, 이후, 옴의 법칙에 따라 제2 저항과 커패시터로 구성되는 임피던스 성분에 상기 특정 전류 값을 승산하여 제2 저항 및 커패시터에 의해 발생되는 제2 전압강하 성분을 산출한다.

이후, 제1 전압강하 성분과 제2 전압강하 성분을 합산함으로써 배터리 내부 임피던스에 의해 발생되는 전압강하 성분을 산출한다.

상술한 실시예에 있어서, 특정 전류 값에 상응하는 충전량은, 배터리에 인가되고 있는 특정 전류 값과 배터리의 최초 충전량(Initial SOC)을 암페어 아우어(Amp Hours)단위로 변환하여 합산하고, 합산 결과값을 다시 충전량인 SOC 단위로 변환함으로써 산출할 수 있다.

마지막으로, S930에서 산출된 전압강하 성분을 배터리의 충방전 보상값으로 결정하고, 결정된 보상값을 이용하여 배터리의 충방전을 제어한다(S940).

한편, 도 9에서는 도시하지 않았지만, 본 발명은 S920에서 산출된 파라미터의 추세함수를 이용하여 룩업 테이블을 생성하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 배터리의 충전량만 알게 되면 이러한 룩업 테이블을 이용하여 배터리 내부 임피던스의 각 파라미터들은 물론, 배터리 내부 임피던스에 의해 발생되는 전압강하 성분도 산출할 수 있게 된다.

상술한 배터리의 충방전 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 이용하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로도 구현될 수 있는데, 이때 배터리의 충방전 제어 방법을 수행하기 위한 프로그램은 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 롬(ROM), 램, 또는 플래시 메모리와 같은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록 매체에 저장된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200: 배터리 충방전 제어 장치 210: 파라미터 산출함수 추출부
220: 파라미터 값 획득부 230: 파라미터 추세함수 산출부
240: 전압강하 성분 산출부 242: 충전량 산출부
244: 제1 산출부 246: 제2 산출부
248: 연산부 250: 보상값 결정부
260: 룩업 테이블 생성부

Claims (18)

1. 삭제
2. 삭제
3. 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부;
   상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부; 및
   상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부를 포함하고,
   상기 내부 임피던스의 파라미터는, 상기 배터리의 내부저항과 전하전이저항으로 이루어진 제1 저항, 상기 배터리 내부의 확산(Diffusion)현상에 의한 제2 저항, 및 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 커패시터를 포함하고,
   상기 파라미터 산출함수 추출부는, 상기 배터리에 인가되는 제1 전류의 차단으로 인해 상승된 배터리의 제1 전압 값과 상기 제1 전류 값의 비율로 정의되는 함수를 상기 제1 저항의 산출함수로 추출하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 장치.
4. 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부;
   상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부; 및
   상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부를 포함하고,
   상기 내부 임피던스의 파라미터는, 상기 배터리의 내부저항과 전하전이저항으로 이루어진 제1 저항, 상기 배터리 내부의 확산(Diffusion)현상에 의한 제2 저항, 및 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 커패시터를 포함하고,
   상기 파라미터 산출함수 추출부는, 상기 배터리에 인가되는 제1 전류의 차단으로 인해 상승된 배터리의 제1 전압 값과 상기 배터리의 전압이 지수함수적으로 증가하여 수렴하는 제2 전압 값의 차이와 상기 제1 전류 값의 비율로 정의되는 함수를 상기 제2 저항의 산출함수로 추출하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 장치.
5. 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부;
   상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부; 및
   상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부를 포함하고,
   상기 내부 임피던스의 파라미터는, 상기 배터리의 내부저항과 전하전이저항으로 이루어진 제1 저항, 상기 배터리 내부의 확산(Diffusion)현상에 의한 제2 저항, 및 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 커패시터를 포함하고,
   상기 파라미터 산출함수 추출부는, 상기 배터리의 전압이 상기 배터리에 인가되는 제1 전류의 차단으로 인해 상승된 제1 전압 값으로부터 지수함수적으로 증가하여 수렴하는 경우의 시정수와 상기 제2 저항의 비율로 정의되는 함수를 상기 커패시터의 산출함수로 추출하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 장치.
6. 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부;
   상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부;
   상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부; 및
   상기 파라미터의 추세함수를 이용하여 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 장치.
7. 삭제
8. 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부;
   상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부;
   상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부; 및
   상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터의 추세함수를 이용하여 상기 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 전압강하 성분 산출부를 포함하고,
   상기 전압강하 성분 산출부는, 상기 배터리의 최초 충전량과 상기 배터리에 인가되는 제2 전류 값을 합산하여 상기 제2 전류 값에 상응하는 특정 충전량을 산출하는 충전량 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 장치.
9. 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부;
   상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부;
   상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부; 및
   상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터의 추세함수를 이용하여 상기 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 전압강하 성분 산출부를 포함하고,
   상기 전압강하 성분 산출부는,
   상기 특정 충전량에서 상기 배터리에 인가되는 제2 전류가 상기 배터리의 내부저항과 전하전이저항으로 이루어진 제1 저항에 인가될 때 발생하는 제1 전압강하 성분을 산출하는 제1 산출부;
   상기 제2 전류가 서로 병렬로 연결된 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 제2 저항 및 커패시터에 인가될 때 발생하는 제2 전압강하 성분을 산출하는 제2 산출부; 및
   상기 제1 전압강하 성분과 제2 전압강하 성분을 합산하여 상기 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 장치.
10. 배터리 등가모델로부터 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 파라미터 산출함수 추출부;
    상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 파라미터 값을 획득하는 파라미터 값 획득부;
    상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 상기 파라미터의 추세함수를 산출하는 파라미터 추세함수 산출부;
    상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터의 추세함수를 이용하여 상기 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 전압강하 성분 산출부; 및
    상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충전 또는 방전 시 상기 배터리의 보상값으로 결정하는 보상값 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충방전 제어 장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 배터리 등가모델로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터 추세함수를 산출하는 단계;
    상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터 추세함수를 이용하여 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충방전 보상값으로 결정하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계는,
    상기 배터리 등가모델로부터 상기 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 단계;
    상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 상기 파라미터 값을 획득하는 단계; 및
    상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들을 이용하여 생성된 추세선을 이용하여 상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 제어방법.
14. 배터리 등가모델로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터 추세함수를 산출하는 단계;
    상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터 추세함수를 이용하여 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충방전 보상값으로 결정하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계는,
    상기 배터리 등가모델로부터 상기 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 단계;
    상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 상기 파라미터 값을 획득하는 단계; 및
    상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들을 이용하여 생성된 추세선을 이용하여 상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 배터리 내부 임피던스의 파라미터 중 상기 배터리의 내부저항과 전하전이저항으로 이루어진 제1 저항의 산출함수는, 상기 배터리에 인가되는 제1 전류의 차단으로 인해 상승된 배터리의 제1 전압 값과 상기 제1 전류 값의 비율인 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 제어방법.
15. 배터리 등가모델로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터 추세함수를 산출하는 단계;
    상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터 추세함수를 이용하여 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충방전 보상값으로 결정하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계는,
    상기 배터리 등가모델로부터 상기 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 단계;
    상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 상기 파라미터 값을 획득하는 단계; 및
    상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들을 이용하여 생성된 추세선을 이용하여 상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 배터리 내부 임피던스의 파라미터 중 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 제2 저항의 산출함수는, 상기 배터리에 인가되는 제1 전류의 차단으로 인해 상승된 배터리의 제1 전압 값과 상기 배터리의 전압이 지수함수적으로 증가하여 수렴하는 제2 전압 값의 차이와 상기 제1 전류 값의 비율인 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 제어방법.
16. 배터리 등가모델로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터 추세함수를 산출하는 단계;
    상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터 추세함수를 이용하여 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충방전 보상값으로 결정하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계는,
    상기 배터리 등가모델로부터 상기 배터리 내부 임피던스를 구성하는 파라미터를 산출하는 파라미터 산출함수를 추출하는 단계;
    상기 파라미터 산출함수를 이용하여 상기 배터리의 충전량(SOC: State of Charge) 별로 상기 파라미터 값을 획득하는 단계; 및
    상기 배터리의 충전량 별로 획득된 상기 파라미터 값들을 이용하여 생성된 추세선을 이용하여 상기 파라미터 추세함수를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 배터리 내부 임피던스의 파라미터 중 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 커패시터의 산출함수는, 상기 배터리의 전압이 상기 배터리에 인가되는 제1 전류의 차단으로 인해 상승된 제1 전압 값으로부터 지수함수적으로 증가하여 수렴하는 경우의 시정수와 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 제2 저항 값의 비율인 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 제어방법.
17. 배터리 등가모델로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터 추세함수를 산출하는 단계;
    상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터 추세함수를 이용하여 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 단계;
    상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충방전 보상값으로 결정하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는 단계; 및
    상기 파라미터 추세함수를 이용하여 룩업 테이블을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 제어방법.
18. 배터리 등가모델로부터 상기 배터리의 충전량을 변수로 하는 파라미터 추세함수를 산출하는 단계;
    상기 배터리의 특정 충전량에서 상기 파라미터 추세함수를 이용하여 내부 임피던스에 의한 전압강하 성분을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 전압강하 성분을 상기 배터리의 충방전 보상값으로 결정하여 상기 배터리의 충방전을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 전압강하 성분을 산출하는 단계는,
    상기 배터리의 최초 충전량과 상기 배터리에 인가되는 제2 전류 값을 합산하여 상기 제2 전류 값에 상응하는 특정 충전량을 산출하는 단계;
    상기 특정 충전량에서 상기 제2 전류가 상기 배터리의 내부저항과 전하전이저항으로 이루어진 제1 저항에 인가될 때 발생하는 제1 전압강하 성분 및 상기 제2 전류가 서로 병렬로 연결되는 상기 배터리 내부의 확산현상에 의한 제2 저항 및 커패시터에 인가될 때 발생하는 제2 전압강하 성분을 산출하는 단계; 및
    상기 제1 전압강하 성분과 제2 전압강하 성분을 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 제어방법.

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