KR101497184B1 - 배터리의 잔존용량 추정 방법, 배터리의 수명 추정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템 - Google Patents

배터리의 잔존용량 추정 방법, 배터리의 수명 추정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리의 잔존용량 추정 방법, 배터리의 수명 추정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템에 관한 것으로서, 배터리의 전류를 측정하는 센싱부, 모터를 제어하기 위한 MCU(Motor Control Unit)에서 상기 모터의 사용 전류량을 수신하는 통신부, 상기 배터리의 전류 값과 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 SOC 추정부, 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값을 기설정된 허용 오차값과 비교하여, 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 또는 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH(State of Health)를 추정할 것인지를 결정하는 판단부 및 상기 판단부가 상기 배터리의 SOH를 추정하도록 결정하면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 SOH 추정부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 실제 모터를 구동하기 위해 사용된 전류량을 반영함으로써, 추정 오차가 줄어든 배터리의 SOC 및 SOH를 산출할 수 있다.

Description

배터리의 잔존용량 추정 방법, 배터리의 수명 추정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템{Method for estimating state of charging and state of health for battery, battery management system using the same}
본 발명은 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 잔존용량 및 수명 추정 방법, 이를 이용한 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차(Electric Vehicle; EV) 또는 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle; HEV)는 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 자동차를 구동시킨다.
이러한 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라, 배터리의 성능을 측정하여 이를 효율적으로 관리하고 제어하는 기술도 중요하다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)에서 배터리의 잔존용량(State of Charging; SOC), 수명(State of Health; SOH) 등을 추정하고, 이를 이용하여 배터리의 충방전이 효율적으로 이루어지도록 관리하고, 나아가 배터리의 수명을 향상시킬 수 있도록 한다.
이와 같이 종래의 배터리 관리 시스템에서는 주로 배터리의 충방전 전류를 적산하여 SOC를 추정하고, 추정된 SOC를 이용하거나 또는 배터리의 내부 저항 및 온도를 이용하여 SOH를 추정한다. 이때, 배터리에서 측정된 충방전 전류, 전압, 온도 등과 같은 데이터는 측정시의 오차가 발생하여 이를 기반으로 추정된 SOC 및 SOH는 실제 배터리의 상태와는 많이 차이를 보이게 된다. 그리고, 차량이 주행 중일 때에는 배터리의 충방전이 빈번하게 발생되는 상황이 지속되기 때문에 예컨대, 배터리에서 측정된 충방전 전류량에 많은 오차가 있을 수 있다.
이에, 실제 배터리로부터 사용된 값에 가까운 전류량을 이용하여 배터리의 SOC 및 SOH를 추정함으로써, 배터리의 실제 잔존 용량과의 오차를 줄여 추정 SOC 및 SOH의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 방법이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0076833호
본 발명은 배터리에서 측정된 전류값과 실제 모터를 구동하기 위해 사용된 전류량을 반영하여 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하고, 이를 기반으로 SOH를 추정하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법 및 배터리의 수명 추정 방법, 이를 이용하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
본 발명은 배터리의 추정 잔존 용량과 실제 잔존 용량 간 발생하는 오차를 허용 범위 내에 존재하도록 배터리의 추정 잔존 용량을 산출하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법 및 배터리의 수명 추정 방법, 이를 이용하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는 배터리의 전류를 측정하는 센싱부, 모터를 제어하기 위한 MCU(Motor Control Unit)에서 상기 모터의 사용 전류량을 수신하는 통신부, 상기 배터리의 전류 값과 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 SOC 추정부, 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값을 기설정된 허용 오차값과 비교하여, 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 또는 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH(State of Health)를 추정할 것인지를 결정하는 판단부 및 상기 판단부가 상기 배터리의 SOH를 추정하도록 결정하면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 SOH 추정부를 포함하는 배터리 관리 시스템이다.
여기서, 상기 SOC 추정부 상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 센싱부의 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하면 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정한다.
또한, 상기 SOC 추정부는 상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 센싱부의 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하지 않으면 상기 배터리의 전류값을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정한다.
또한, 상기 판단부는 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 이상이면 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정하도록 한다.
또한, 상기 판단부는 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 미만이면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 SOH를 추정하도록 한다.
한편, 상기 사용 전류량은 상기 MCU에서 상기 모터의 구동시 측정된 회전 속도와 자속을 이용하여 산출된 값이다.
그리고, 상기 통신부는 상기 MCU와 연결된 통신 라인을 구비하여 FlexRay, CAN, 또는 LIN 중 어느 하나의 통신 방법으로 상기 MCU와 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 배터리의 잔존 용량 추정 방법에 관한 것으로서, 배터리의 전류를 측정하는 단계, 모터를 제어하기 위한 MCU에서 상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계, 상기 배터리의 전류와 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계, 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값을 기설정된 허용 오차값과 비교하여 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 이상이면 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하면 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정한다.
또한, 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하지 않으면 상기 배터리의 전류값을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정한다.
본 실시형태에 있어서, 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 미만이면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계는, 상기 MCU와 연결된 통신 라인을 구비하여 FlexRay, CAN, 또는 LIN 중 어느 하나의 통신 방법으로 상기 MCU와 데이터를 송수신할 수 있다.
여기서, 상기 사용 전류량은 상기 MCU에서 상기 모터의 구동시 측정된 회전 속도와 자속을 이용하여 산출된 값이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 배터리의 수명 추정 방법에 관한 것으로서, 배터리의 전류를 측정하는 단계, 모터를 제어하기 위한 MCU에서 상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계, 상기 배터리의 전류와 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계, 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값을 기설정된 허용 오차값과 비교하여 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 여부를 판단하는 단계 및 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 미만이면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하면 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정한다.
또한, 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하지 않으면 상기 배터리의 전류값을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정한다.
본 실시형태에 있어서, 상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 이상이면 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계는, 상기 MCU와 연결된 통신 라인을 구비하여 FlexRay, CAN, 또는 LIN 중 어느 하나의 통신 방법으로 상기 MCU와 데이터를 송수신할 수 있다.
여기서, 상기 사용 전류량은 상기 MCU에서 상기 모터의 구동시 측정된 회전 속도와 자속을 이용하여 산출된 값이다.
본 발명에 의하면, 실제 모터를 구동하기 위해 사용된 전류량을 반영함으로써, 배터리의 전류값을 측정하는 과정에서 발생하는 오차를 줄여 보다 정확도 및 신뢰도가 향상된 SOC 및 SOH를 추정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리의 실제 잔존 용량과의 오차가 줄어든 SOC를 추정할 수 있고, 이러한 SOC를 이용하여 SOH를 추정함으로써 배터리의 수명을 보다 정확하게 예측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차(10)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 BMS(200)를 나타낸 블록도이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리(100)의 SOC 및 SOH를 추정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 여러 가지 상이한 형태로 적용될 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 구성요소는 필요에 따라 이하에서 설명할 구성요소 이외의 것을 포함할 수 있으며, 본 발명에 직접적인 연관이 없는 부분 또는 중복되는 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에서 설명하는 각 구성요소의 배치는 필요에 따라서 조정이 가능하며, 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 포함될 수도 있고 하나의 구성요소가 둘 이상의 구성요소로 세분화될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차(10)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전기 자동차(10)는 배터리(100), 배터리 관리 시스템(200, Battery Management System; BMS), 모터 콘트롤 유닛(300, Motor Contorl Unit; MCU), 인버터(400, Inverter), 모터(500, Motor) 및 모터 센서(600)를 포함한다.
배터리(100)는 모터(500)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(10)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 또한, 배터리(100)는 모터(500) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(400)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.
여기서, 배터리(100)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.
BMS(200)는 배터리(100)의 잔존용량(State of Charging; SOC), 수명(State of Health; SOH) 등 배터리(100)의 상태를 추정하고, 추정한 정보를 이용하여 배터리(100)를 관리한다.
이때, BMS(200)는 배터리(100)에서 측정한 충방전 전류와 모터(500)를 구동시키기 위해 사용된 전류량을 이용하여 배터리(100)의 잔존 용량을 추정한다.
실제 주행 중에는 배터리(100)의 충방전이 빈번하게 발생하게 되므로, 이때 충방전 전류를 측정하는 과정에서 발생되는 측정 오차로 인해 SOC의 정확도가 떨어지게 된다. 이에, 실제 주행 중에 모터(500)의 토크를 제어하기 위해 사용된 전류량을 이용함으로써, 배터리(100)로부터 측정된 충방전 전류의 오차를 보정하여 SOC 추정의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, BMS(200)는 상술한 SOC를 기반으로 SOH를 추정한다. 이에 따라, 배터리(100)의 수명을 보다 정확하게 예측할 수 있다.
한편, BMS(200)는 MCU(300)와 통신 라인이 연결되어 MCU(300)와 직접 통신을 수행할 수 있다. 이때, FlexRay, CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network) 등의 차량용 Serial 통신 방법을 이용할 수 있다.
예컨대, BMS(200)는 MCU(300)와 연결된 통신 라인을 이용하여 MCU(300)로부터 모터(500)의 사용 전류량 정보를 수신할 수 있다. 또한, 추정한 SOC 및 SOH에 대한 정보를 MCU(300)로 직접 전송할 수 있다.
MCU(300)는 모터(500)를 제어하기 위한 장치로서, 전기 자동차(10)의 액셀러레이터, 브레이크, 속도 등의 정보에 기초하여 모터(500)를 제어한다.
또한, 본 발명에 따른 MCU(300)는 실제 모터(500)를 구동시키기 위해 사용된 전류량을 산출한다. 즉, 모터 센서(600)로부터 감지된 모터(500)의 구동시 회전 속도 및 자속을 기반으로 모터(500)의 사용 전류량을 산출한다. 이때, 산출된 모터(500)의 사용 전류량 정보는 BMS(200)로 전송될 수 있다.
또한, MCU(300)는 BMS(200)로부터 전달된 배터리(100)의 SOC 및 SOH에 기초하여 배터리(100)의 충전 또는 방전을 수행하도록 인버터(400)에 제어 신호를 보낸다.
인버터(400)는 MCU(300)의 제어 신호에 기초하여 배터리(100)가 충전 또는 방전되도록 한다.
모터(500)는 배터리(100)의 전기 에너지를 이용하여 MCU(300)로부터 전달되는 제어 정보에 기초하여 전기 자동차(10)를 구동한다.
모터 센서(600)는 모터(500)의 회전 시 속도 및 자속을 측정하여 MCU(300)로 출력한다. 예컨대, 모터 센서(600)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 모터(500)의 속도 및 자속을 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 BMS(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, BMS(200)는 센싱부(210), 통신부(220), SOC 추정부(230), 판단부(240) 및 SOH 추정부(250)를 포함한다.
센싱부(210)는 배터리(100)의 전압, 전류, 온도를 측정한다. 여기서, 센싱부(210)는 센서(미도시)를 구비하여 배터리(100)의 전압, 전류, 온도를 측정할 수 있다. 예컨대, 홀(Hall) 소자를 이용한 전류 센서를 구비하여 배터리(100)의 전류를 측정할 수 있다.
또한, 센싱부(210)에서 측정된 배터리(100)의 전압, 전류, 온도에 대한 데이터는 SOC 추정부(230)에 전달된다.
통신부(220)는 전기 자동차(10) 내의 장치들과의 통신을 수행하기 위한 것으로, MCU(300)와 연결된 통신 라인을 구비하여 MCU(300)와 직접 데이터를 송수신한다.
예컨대, 통신부(220)는 FlexRay, CAN, LIN 등의 통신 방법을 이용하여 MCU(300)로부터 모터(500)의 사용 전류량에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 또한, BMS(200)에서 추정된 배터리(100)의 상태 정보, 예컨대 SOC, SOH 등의 데이터를 MCU(300)로 송신할 수 있다.
또한, 통신부(220)는 MCU(300)로부터 수신한 모터(500)의 사용 전류량에 대한 데이터를 SOC 추정부(230)에 전달하여 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 추정하는데 사용하도록 한다.
SOC 추정부(230)는 센싱부(210)로부터 전달받은 배터리(100)의 전류와 통신부(220)로부터 전달받은 모터(500)의 사용 전류량을 이용하여 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 추정한다. 즉, 배터리(100)의 전류값을 기준으로 센싱부(210)의 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 모터(500)의 사용 전류량 값이 존재하면 모터(500)의 사용 전류량을 이용하여 배터리(100)의 추정 잔존 용량를 계산한다.
구체적으로, 모터(500)의 사용 전류량 값이 유효 전류값 범위 내에 존재하면 모터(500)의 사용 전류량을 이용하여 전류 적산법(ampere counting)으로 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 계산하고, 모터(500)의 사용 전류량 값이 유효 전류값 범위를 벗어나면 배터리(100)의 전류값을 이용하여 전류 적산법으로 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 계산한다.
여기서, 유효 전류값 범위는 센싱부(210)에서 측정된 배터리(100)의 전류값에 센싱부(210)의 신뢰도를 반영한 것으로, 측정된 배터리(100) 전류값의 오차를 고려하여 유효한 값으로 추정할 수 있는 범위를 말한다.
예를 들어, 센싱부(210)의 신뢰도가 95%라고 하면, 이는 센싱부(210)에서 측정된 값이 -5% ~ +5% 범위의 오차를 가지고 있음을 나타낸다. 예컨대, 센싱부(210)에서 측정된 배터리(100)의 전류값이 100mA이면 배터리(100)의 유효 전류값은 95mA ~ 105mA 범위가 된다. 이때, 모터(500)의 사용 전류량 값이 95mA ~ 105mA 사이의 값을 가지면 유효한 값으로 판단되어 모터(500)의 사용 전류량 값을 기반으로 전류 적산법으로 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 계산한다. 반면, 모터(500)의 사용 전류량 값이 95mA 보다 작거나 105mA 보다 크다면 센싱부(210)에서 측정된 배터리(100)의 전류값을 이용하여 전류 적산법으로 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 계산한다.
여기서, 전류 적산법은 배터리 초기 용량을 기준으로 배터리의 충방전 전류를 누산하여 현재 남아 있는 배터리의 용량을 구하고, 배터리의 초기 용량을 기준으로 현재 용량의 상대적 비율을 계산하여 SOC를 추정하는 방법이다. 전류 적산법은 본 발명이 속한 기술분야에서 널리 알려진 방법이므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 배터리(100)의 추정 잔존 용량은 주행 시의 모터(500)를 제어하는데 사용된 전류량을 이용함으로써, 배터리(100)에서 전류량을 측정할 때 발생하는 측정 오차를 보정할 수 있다. MCU(300)는 주행 시 가속 또는 감속에 따라 모터(500)를 제어하기 위해서, 모터의 토크 값을 계산하여 이에 따라 모터(500)에 입력하는 전류량을 조절한다. 이에, MCU(300)에서 계산된 전류량은 센싱부(210)에서 측정된 배터리(100)의 전류값 보다 실제 사용된 전류량에 가까운 값을 가지게 된다. 따라서, 보다 배터리(100)의 실제 잔존 용량에 가까운 SOC를 추정할 수 있도록 한다.
판단부(240)는 SOC 추정부(230)에서 산출된 추정 잔존 용량과 배터리(100)의 실제 잔존 용량을 비교하여 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 또는 추정 잔존 용량을 이용하여 SOH를 추정할 것인지를 결정한다. 즉, 배터리(100)의 추정 잔존 용량과 배터리(100)의 실제 잔존 용량의 차이값을 근거로 기설정된 허용 오차값과 비교하여 추정 잔존 용량을 다시 산출할 것인지 또는 SOH를 추정할 것인지를 판단한다.
예를 들어, 배터리(100)의 추정 잔존 용량과 실제 잔존 용량의 차이값이 기설정된 허용 오차값 이상이면 SOC 추정부(230)에서 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 다시 계산하도록 한다. 반면, 배터리(100)의 추정 잔존 용량과 실제 잔존 용량의 차이값이 기설정된 허용 오차값 미만이면 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 이용하여 SOH 추정부(250)에서 SOH를 추정하도록 한다. 이때, 배터리(100)의 실제 잔존 용량은 배터리의 전압, 전류, 온도에 대한 데이터의 통계적 계산에 의해 구해진 값일 수 있다.
판단부(240)에 의해, 실제 배터리(100)의 잔존 용량과의 오차를 고려하여 SOC를 추정할 수 있으므로, SOC의 추정 신뢰도 및 정확도를 개선시킬 수 있다. 또한, 이러한 SOC를 기반으로 SOH를 추정함으로써, 보다 신뢰성 있는 배터리의 수명 예측이 가능하다.
SOH 추정부(250)는 SOC 추정부(230)에서 산출된 추정 잔존 용량을 이용하여 배터리(100)의 SOH를 추정한다. 즉, 배터리(100)의 추정 잔존 용량과 실제 잔존 용량의 차이값이 허용 오차값 보다 작다면 이때의 추정 잔존 용량을 기반으로 SOH를 추정한다.
예컨대, 배터리(100)의 출하 용량을 기준으로 현재의 배터리(100) 잔존 용량, 즉 허용 오차값을 고려하여 추정된 잔존 용량의 상대적 비율을 계산하여 SOH로 추정할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 BMS(200)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 도 2에서 설명한 BMS(200)를 이용하여 배터리(100)의 SOC 및 SOH를 추정하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리(100)의 SOC 및 SOH를 추정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 전류를 측정한다(S10). 즉, 센싱부(210)에서 배터리(100)의 전류를 측정하여 SOC 추정부(230)로 전달한다.
다음으로, MCU(300)로부터 모터(500)의 사용 전류량을 수신한다 (S20). 이때, 전술하였듯, BMS(200)와 MCU(300) 사이의 별도의 통신 라인이 연결되어 있어서 BMS(200)와 MCU(300)는 직접 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, FlexRay, CAN, LIN 등의 차량용 Serial 통신 방법을 이용하여 MCU(300)로부터 모터(500)의 사용 전류량에 대한 데이터를 수신할 수 있다.
다음으로, 모터(500)의 사용 전류량 값이 유효 전류값 범위에 존재하는지 여부를 판단한다(S30). 즉, 단계S20에서 수신한 모터(500)의 사용 전류량 값이, 단계S10에서 전달 받은 배터리(100)의 전류값을 기준으로 센싱부(210)의 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다.
이때, 모터(500)의 사용 전류량 값이 유효 전류값 범위 내에 존재하면 모터(500)의 사용 전류량 값을 이용하여 전류 적산법으로 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 추정하고(S40), 모터(500)의 사용 전류량 값이 유효 전류값 범위 내에 존재하지 않으면 배터리(100)의 전류값을 이용하여 전류 적산법으로 배터리(100)의 추정 잔존 용량을 추정한다(S50).
다음으로, 단계S40 또는 단계S50에서 구한 추정 잔존 용량과 배터리(100)의 실제 잔존용량의 차를 근거로 기설정된 허용 오차값과 비교하여 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 또는 SOH를 추정할 것인지를 판단한다(S60).
S60단계에서 판단한 결과, 배터리(100)의 추정 잔존 용량과 실제 잔존용량의 차이값이 기설정된 허용 오차값 미만이면 추정 잔존 용량을 이용하여 SOH를 추정하고(S70), 배터리(100)의 추정 잔존 용량과 실제 잔존용량의 차이값이 기설정된 허용 오차값 이상이면 추정 잔존 용량을 다시 추정하는 과정을 반복 수행한다(S10~S50).
상술한 본 발명에 따른 순서도의 단계들은 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 배터리의 전류를 측정하는 센싱부;
    모터를 제어하기 위한 MCU(Motor Control Unit)에서 상기 모터의 사용 전류량을 수신하는 통신부;
    상기 배터리의 전류 값과 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 SOC 추정부;
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값을 기설정된 허용 오차값과 비교하여, 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 또는 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH(State of Health)를 추정할 것인지를 결정하는 판단부; 및
    상기 판단부가 상기 배터리의 SOH를 추정하도록 결정하면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 SOH 추정부;를 포함하되,
    상기 판단부는,
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 이상이면 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 SOC 추정부는,
    상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 센싱부의 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하면 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 SOC 추정부는,
    상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 센싱부의 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하지 않으면 상기 배터리의 전류값을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 미만이면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 SOH를 추정하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 사용 전류량은,
    상기 MCU에서 상기 모터의 구동시 측정된 회전 속도와 자속을 이용하여 산출된 값인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 MCU와 연결된 통신 라인을 구비하여 FlexRay, CAN, 또는 LIN 중 어느 하나의 통신 방법으로 상기 MCU와 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  8. 배터리의 전류를 측정하는 단계;
    모터를 제어하기 위한 MCU에서 상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계;
    상기 배터리의 전류와 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계;
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값을 기설정된 허용 오차값과 비교하여 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 이상이면 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정하는 단계;를 포함하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는,
    상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하면 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는,
    상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하지 않으면 상기 배터리의 전류값을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 미만이면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 단계;를 더 포함하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계는,
    상기 MCU와 연결된 통신 라인을 구비하여 FlexRay, CAN, 또는 LIN 중 어느 하나의 통신 방법으로 상기 MCU와 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 사용 전류량은,
    상기 MCU에서 상기 모터의 구동시 측정된 회전 속도와 자속을 이용하여 산출된 값인 것을 특징으로 하는 배터리의 잔존 용량 추정 방법.
  14. 배터리의 전류를 측정하는 단계;
    모터를 제어하기 위한 MCU에서 상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계;
    상기 배터리의 전류와 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계;
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값을 기설정된 허용 오차값과 비교하여 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정할 것인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 미만이면 상기 추정 잔존 용량을 이용하여 상기 배터리의 SOH를 추정하는 단계; 및
    상기 추정 잔존 용량과 상기 배터리의 실제 잔존 용량의 차이값이 상기 기설정된 허용 오차값 이상이면 상기 추정 잔존 용량을 다시 추정하는 단계;를 포함하는 배터리의 수명 추정 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는,
    상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하면 상기 사용 전류량을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 배터리의 추정 잔존 용량을 추정하는 단계는,
    상기 배터리의 전류값을 기준으로 상기 배터리의 측정 신뢰도가 반영된 유효 전류값 범위 내에 상기 사용 전류량 값이 존재하지 않으면 상기 배터리의 전류값을 이용하여 상기 추정 잔존 용량을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
  17. 삭제
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 모터의 사용 전류량 정보를 수신하는 단계는,
    상기 MCU와 연결된 통신 라인을 구비하여 FlexRay, CAN, 또는 LIN 중 어느 하나의 통신 방법으로 상기 MCU와 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 사용 전류량은,
    상기 MCU에서 상기 모터의 구동시 측정된 회전 속도와 자속을 이용하여 산출된 값인 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110673050A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 法国电力公司 评估电池健康状态的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0659003A (ja) * 1992-08-11 1994-03-04 Toyota Motor Corp 電池残存容量計
JPH1138104A (ja) * 1997-07-15 1999-02-12 Mitsubishi Electric Corp 電池の残存容量検出装置
JPH11355903A (ja) * 1998-06-08 1999-12-24 Denso Corp 電気自動車用主電池の残存容量検出装置
JP2006256609A (ja) * 2000-05-22 2006-09-28 Suzuki Motor Corp バッテリ残存容量推定装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0659003A (ja) * 1992-08-11 1994-03-04 Toyota Motor Corp 電池残存容量計
JPH1138104A (ja) * 1997-07-15 1999-02-12 Mitsubishi Electric Corp 電池の残存容量検出装置
JPH11355903A (ja) * 1998-06-08 1999-12-24 Denso Corp 電気自動車用主電池の残存容量検出装置
JP2006256609A (ja) * 2000-05-22 2006-09-28 Suzuki Motor Corp バッテリ残存容量推定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110673050A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 法国电力公司 评估电池健康状态的方法
CN110673050B (zh) * 2018-07-03 2021-11-30 法国电力公司 评估电池健康状态的方法

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