KR101671998B1 - Apparatus and Method for estimating battery life - Google Patents

Apparatus and Method for estimating battery life Download PDF

Info

Publication number
KR101671998B1
KR101671998B1 KR1020100030387A KR20100030387A KR101671998B1 KR 101671998 B1 KR101671998 B1 KR 101671998B1 KR 1020100030387 A KR1020100030387 A KR 1020100030387A KR 20100030387 A KR20100030387 A KR 20100030387A KR 101671998 B1 KR101671998 B1 KR 101671998B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacity
battery
deterioration
current
voltage
Prior art date
Application number
KR1020100030387A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110111018A (en
Inventor
김산선
임재환
한종훈
조성우
정현석
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이이노베이션 주식회사 filed Critical 에스케이이노베이션 주식회사
Priority to KR1020100030387A priority Critical patent/KR101671998B1/en
Publication of KR20110111018A publication Critical patent/KR20110111018A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101671998B1 publication Critical patent/KR101671998B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644Constructional arrangements
    • G01R31/3648Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/387Determining ampere-hour charge capacity or SoC
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명은 배터리의 용량 열화 상태 측정 장치 및 방법을 제공한다. 이를 위해, 배터리의 용량 열화 측정 장치는, 플러그인 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 사용되는 적어도 하나의 배터리와, 적어도 하나의 배터리의 전압, 전류 및 온도를 센싱하는 센싱부와, 전류가 충전 구간 상 정 전류이고, SOC(State Of Charge)가 소정의 영역에 있으면 센싱부로부터 전압, 전류 및 온도 데이터를 측정하는 데이터 처리부와, 전압 데이터에 적어도 2개의 포인트를 설정하고, 적어도 2개의 포인트에 해당하는 전압 데이터를 적어도 하나의 배터리 등가 회로 모델에 적용하여 열화 용량을 계산하는 계산부를 포함한다. The present invention provides an apparatus and method for measuring a capacity deterioration state of a battery. To this end, an apparatus for measuring the capacity deterioration of a battery includes at least one battery used in a plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle, a sensing unit sensing voltage, current and temperature of at least one battery, A data processing section for measuring voltage, current and temperature data from the sensing section when the SOC (State Of Charge) is in a predetermined area; and a data processing section for setting at least two points to the voltage data, To the at least one battery equivalent circuit model to calculate the deterioration capacity.

Description

배터리의 용량 열화 상태 측정 장치 및 방법 {Apparatus and Method for estimating battery life}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a capacity deterioration state of a battery,

본 발명은 배터리의 용량 열화 상태 측정 장치 및 방법에 대한 것으로, 더 상세하게는 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기 자동차에서의 배터리에 대한 용량 열화를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring a capacity deterioration state of a battery, and more particularly, to an apparatus and a method for measuring a capacity deterioration of a battery in a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle.

최근 운송 수단에 있어서 환경에 대한 고려가 중요해 짐에 따라 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 및 전기 자동차(Electric Vehicle) 등이 각광을 받고 있다. 특히 PHEV나 EV에 대해서는 배터리에 대한 기술 개발이 매우 중요하게 여겨지고 있다. 여타 다른 친환경차에 비해 배터리의 용량 및 출력이 더욱 커야 하기 때문이다. Recently, plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) and electric vehicles (PHEVs) have attracted a great deal of attention due to the importance of environmental considerations in transportation. Particularly, for PHEV and EV, development of battery technology is considered to be very important. This is because the capacity and power of the battery must be greater than in other green vehicles.

그런데 이러한 배터리는 일반적으로 수명이 존재하게 되며, 사용에 의해 자연스레 내부 저항이 증가하여 출력이 줄어들게 된다. 그리고, 사용 가능한 용량도 줄어들게 된다. 이러한 성능 저하가 발생하게 될 경우, 플러그인 하이브리드 자동차의 연비 및 성능에 있어 저하를 가져올 수 있기 때문에 이러한 배터리의 성능 측정이 중요하게 여겨진다.However, such a battery generally has a service life, and the internal resistance increases naturally by use, and the output is reduced. And, the usable capacity is also reduced. The performance of these batteries is considered to be important because this degradation can cause degradation in the fuel economy and performance of the plug-in hybrid vehicle.

이러한 배터리의 용량 저하 및 출력 저하에 관한 특허가 이미 출원되어 있다. 예를 들면, 미국특허번호 제 US 2004/0220758호와 제 US 2006/0113959호를 들 수 있다. A patent has already been filed on the reduction in the capacity of the battery and the reduction in the output of the battery. For example, US Patent Nos. US 2004/0220758 and US 2006/0113959 can be mentioned.

그러나, 이들 특허는 충전과 같은 특정한 전류 패턴(예를 들면 특정한 정 전류(Constant Current) 패턴)에서만 측정이 가능하기 때문에 실제 활용을 하는 데 있어 상당히 불리하다 할 수 있다. 따라서, 전류 크기에 상관없이 용량 저하 및 출력 저하를 측정할 수 있는 기술을 요구되고 있는 실정이다.
However, these patents can be quite disadvantageous for practical applications because they can only be measured with a specific current pattern (e.g., a specific constant current pattern) such as charging. Accordingly, there is a demand for a technique capable of measuring the capacity drop and the output drop regardless of the current magnitude.

본 발명은 종래 기술에서 제기된 문제점을 해소하고자 제안된 것으로, 정 전류 패턴에서 전류의 크기와 상관없이 배터리의 용량 저하 및 출력 저하를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for measuring a capacity drop and an output drop of a battery regardless of the magnitude of a current in a constant current pattern.

또한, 본 발명은 용량 열화를 실시간으로 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데에 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for measuring capacity deterioration in real time.

또한, 본 발명은 용량 열화를 간단하게 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.
Still another object of the present invention is to provide an apparatus and a method that can easily measure capacity deterioration.

위 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기 자동차에 사용되는 적어도 하나의 배터리와, 적어도 하나의 배터리의 전류, 전압 및 온도를 센싱하는 센싱부와, 전류가 충전 구간 상 정 전류이고, SOC(State Of Charge)가 소정의 영역에 있으면 센싱부로부터 전압 및 전류 데이터를 측정하는 데이터 처리부와, 전압 데이터에 적어도 2개의 포인트를 설정하고, 적어도 2개의 포인트에 해당하는 전압 데이터를 적어도 하나의 배터리 등가 회로 모델에 적용하여 열화 용량을 계산하는 계산부를 포함하는 배터리의 용량 열화 측정 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hybrid vehicle comprising at least one battery used in a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle, a sensing unit sensing current, voltage and temperature of at least one battery, A data processing section for measuring voltage and current data from the sensing section when SOC (State Of Charge) is in a predetermined region, and a data processing section for setting at least two points in the voltage data, And a calculation unit for calculating the deterioration capacity by applying the voltage data to at least one battery equivalent circuit model.

또한, 전압, 전류, 용량 열화 및 이동 평균 열화 용량을 저장하는 메모리부가 더 포함될 수 있다. In addition, a memory unit for storing voltage, current, capacity deterioration, and moving average deterioration capacity may be further included.

다른 실시예로서, 계산부는 자동차가 이동하면서 소정 기간 동안 저장되는 열화 용량을 합하여 이동 평균 열화 용량을 계산할 수 있다. In another embodiment, the calculation unit may calculate the moving average deterioration capacity by adding deterioration capacities stored for a predetermined period while the automobile is moving.

본 발명은 또한 다른 실시예로서, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기 자동차에 사용되는 적어도 하나의 배터리에 흐르는 전류가 충전 구간 상의 정 전류 인지 여부를 확인하는 단계와, 충전 구간 상의 정 전류이면 SOC(State Of Charge)가 소정의 영역에 있는지를 확인하는 단계와, SOC가 소정의 영역 내이면 적어도 하나의 배터리 전류 및 전압 데이터를 측정하는 단계와, 측정된 전압 데이터에 적어도 2개의 포인트를 설정하는 단계와, 적어도 2개의 포인트에 해당하는 전압 데이터를 적어도 하나의 배터리 등가 회로 모델에 적용하여 용량 열화를 계산하는 단계를 포함하는 배터리의 용량 열화 측정 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a hybrid vehicle, the method comprising: checking whether current flowing in at least one battery used in a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle is a constant current on a charging interval; Measuring at least one battery current and voltage data if the SOC is within a predetermined range; determining at least two points in the measured voltage data; And calculating capacitance deterioration by applying voltage data corresponding to at least two points to at least one battery equivalent circuit model.

다른 실시예로서, 상기 자동차가 이동하면서 소정 기간 동안 저장되는 상기 열화 용량을 합하여 이동 평균 열화 용량을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다. In another embodiment, the method may further include calculating a moving average deterioration capacity by adding the deterioration capacities stored for a predetermined period while the automobile moves.

이때, 열화 용량은,

Figure 112010021216513-pat00001
(a1은 SOC와 기전력(Electromotive Force) 사이의 기울기이고, Δt는 상기 2개의 포인트 간 시간 간격이며, ΔV는 전압차이임)를 이용하여 계산하고, 이동 평균 열화 용량은,
Figure 112010021216513-pat00002
(여기서, 가중치
Figure 112010021216513-pat00003
임 )을 이용하여 계산된다. At this time,
Figure 112010021216513-pat00001
(a 1 is the slope between the SOC and the electromotive force,? t is the time interval between the two points, and? V is the voltage difference), and the moving average deterioration capacity is
Figure 112010021216513-pat00002
(Here,
Figure 112010021216513-pat00003
Lt; / RTI >

여기서, MAQn은 소정의 열화 용량에 근사한 값인 열화 용량 Q를 합산한 이동 평균값이 된다. Here, MAQ n is a moving average value obtained by adding deterioration capacities Q, which are values approximating a predetermined deterioration capacity.

여기서, a1은 배터리의 특성 및 온도에 따라 값이 달라지며, 용량의 저하가 발생하더라도 변화가 없다고 가정한다. Here, it is assumed that the value of a 1 varies depending on the characteristics of the battery and the temperature, and even if the capacity decreases, there is no change.

여기서, 등가 회로 모델은 상기 배터리를 전체 저항(R*), 전류(I), 커패시터(C), 단자전압(V: Terminal voltage) 및 기전력(Vo) 파라미터로 표현한 전기 회로가 된다. Here, the equivalent circuit model is an electric circuit in which the battery is represented by the total resistance R * , the current I, the capacitor C, the terminal voltage V, and the electromotive force Vo parameter.

또한, 또 다른 실시예로서 배터리 수명 상태(SOH: State of Health)를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 배터리 수명 상태는

Figure 112010021216513-pat00004
로 표현할 수 있다. 여기서 NC는 Nominal Capacity로 공칭용량, MAQn은 이동 평균 열화 용량을 가리킨다.
In yet another embodiment, the method may further include calculating a state of health (SOH) of the battery,
Figure 112010021216513-pat00004
. Where NC is the nominal capacity, nominal capacity, and MAQn is the moving average deterioration capacity.

본 발명에 의하면, 정 전류 패턴에서 전류 크기에 상관없이 배터리의 용량 저하 및 출력 저하를 측정하는 것이 가능하다. According to the present invention, it is possible to measure the capacity drop and the output drop of the battery regardless of the current magnitude in the constant current pattern.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 용량 열화를 실시간으로 측정할 수 있다는 점을 들 수 있다. Another advantage of the present invention is that capacity deterioration can be measured in real time.

본 발명의 또 다른 효과로서는 온라인 상에서 사용이 가능한 용량 저하 알고리즘으로 적용할 수 있고, 용량 열화를 산출하는 식의 형태가 매우 간단하며, 필요한 데이터의 수도 매우 적기 때문에 종래 기술에 비해 매우 간단하게 설계할 수 있다는 점을 들 수 있다.
Another advantage of the present invention is that it can be applied to a capacity reduction algorithm that can be used on-line, and the form of calculating the capacity deterioration is very simple and the number of necessary data is very small. .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 용량 측정을 위한 시스템 구성도이다.
도 2는 도 1의 MCU(Main Controller Unit)부에 대한 블럭도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 배터리의 용량 측정 과정을 개략적으로 보여주는 개략도이다.
도 3b는 도 3a의 등가 회로 모델의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 용량 측정 과정을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 용량 측정 과정이 실행되는 구간을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 도 1 내지 도 5를 이용하여 측정된 열화 용량을 합산하여 계산된 이동 평균 열화 용량을 보여주는 그래프이다.
1 is a system configuration diagram for measuring a capacity of a battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an MCU (Main Controller Unit) unit of FIG.
FIG. 3A is a schematic view showing a process of measuring the capacity of a battery according to the present invention.
FIG. 3B is a circuit diagram of the equivalent circuit model of FIG. 3A.
4 is a flowchart illustrating a process of measuring a capacity of a battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a period in which a capacity measurement process of a battery according to an embodiment of the present invention is performed.
FIG. 6 is a graph showing the moving average deterioration capacity calculated by summing the deterioration capacities measured using FIGS. 1 to 5 according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 기술한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 배터리의 용량 열화 측정을 위한 시스템 구성도이다. 이 시스템 구성도에는 크게 배터리 팩(100), 이 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도를 센싱하는 센싱부(111 내지 113)와, 이 센싱부(111 내지 113)로부터 데이터를 수신하여 용량 열화를 측정하는 MCU(Micro Controller unit)부(120)로 구성된 BMS(Battery Management System)부(110), BMS부(110)로부터 측정된 열화 용량을 수신하는 차량 제어기(140) 등이 구성된다. 이들 구성요소의 기능 및 역할을 설명하면 다음과 같다. 1 is a system configuration diagram for measuring the capacity deterioration of a battery according to the present invention. This system configuration diagram largely includes a battery pack 100, sensing units 111 to 113 for sensing the voltage, current, and temperature of the battery pack, and a controller for receiving data from the sensing units 111 to 113 to measure the capacity deterioration A battery management system (BMS) unit 110 including a microcontroller unit (MCU) unit 120 and a vehicle controller 140 for receiving deterioration capacities measured by the BMS unit 110. The functions and roles of these components will be described as follows.

배터리 팩(100)은 배터리(101 내지 10n)가 직렬 또는 병렬로 구성되며, 이 배터리는 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리 등의 하이브리드 배터리가 될 수 있다. 물론, 본 발명의 일실시예에서는 이해의 편의를 위해 배터리 팩(100)이 하나의 팩으로만 구성된 것을 도시하였으나, 여러 개의 서브 팩으로 구성하는 것도 가능하다. In the battery pack 100, the batteries 101 to 10n are configured in series or in parallel, and the battery may be a hybrid battery such as a nickel metal battery or a lithium ion battery. Of course, in an embodiment of the present invention, the battery pack 100 is configured as one pack only for the sake of understanding, but it is also possible to configure the battery pack 100 as a plurality of subpacks.

BMS부(110)는 센싱부(111 내지 113)와 MCU부(120)로 구성되며, 배터리 팩(100)의 용량 열화를 측정하는 기능을 한다. 즉, 센싱부(111 내지 113)는 배터리 팩(100) 내에 있는 배터리(101 내지 10n)의 전류, 전압 및 온도를 센싱하기 위한 전압 센싱부(111), 전류 센싱부(112), 및 온도 센싱부(113)로 구성된다. The BMS unit 110 includes sensing units 111 to 113 and an MCU unit 120 and measures a capacity deterioration of the battery pack 100. [ That is, the sensing units 111 to 113 include a voltage sensing unit 111 for sensing current, voltage, and temperature of the batteries 101 to 10n in the battery pack 100, a current sensing unit 112, (113).

물론, 온도 센싱부(113)는 배터리 팩(100) 또는 배터리(101 내지 10n)의 온도를 센싱할 수도 있다. 여기서, 전류 센싱부(112)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 홀 CT(Hall current transformer)일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지는 않으며, 전류를 센싱할 수 있는 것이라면 다른 소자도 적용 가능하다. Of course, the temperature sensing unit 113 may sense the temperatures of the battery pack 100 or the batteries 101 to 10n. Here, the current sensing unit 112 may be a hall current transformer that measures a current using a Hall element and outputs an analog current signal corresponding to the measured current, but the present invention is not limited thereto Other devices can be applied as long as they can sense current.

MCU(Micro Controller unit)부(120)는 센싱부(111 내지 113)로부터 센싱된 각 배터리(101 내지 10n)의 전압, 전류 및 온도값을 받아 해당 배터리(101 내지 10n)의 SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health) 값을 실시간 추정하고, 이로부터 배터리(101 내지 10n)의 열화 용량 및 차량이 이동하면서 일정한 시간 동안 저장된 열화 용량을 평균하여 산출된 이동 평균 열화 용량을 계산한다. 이러한 계산과정을 위한 MCU의 구성이 도 2에 도시된다. 이에 대하여는 바로 후술하기로 한다. 이러한 SOC, SOH값, 열화 용량값 등이 메모리부(130)에 저장되며, 차량 제어기(140)에 전송된다. The MCU 120 receives voltage, current, and temperature values of each of the batteries 101 to 10n sensed by the sensing units 111 to 113 and calculates a state of charge (SOC) of the batteries 101 to 10n ) And a SOH (State of Health) value, and calculates the calculated moving average deterioration capacity by averaging the deterioration capacities of the batteries 101 to 10n and the deterioration capacities stored for a predetermined time while the vehicle is moving. The configuration of the MCU for this calculation process is shown in Fig. This will be described later. The SOC, the SOH value, the deterioration capacity value, and the like are stored in the memory unit 130 and transmitted to the vehicle controller 140.

메모리부(130)는 MCU부(120) 내에 구비되는 메모리일 수 있고, 별도의 메모리가 될 수 있다. 따라서 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, FRAM (Ferro-electric RAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 비휘발성 메모리가 사용될 수 있다. The memory unit 130 may be a memory provided in the MCU unit 120 or may be a separate memory. Therefore, a non-volatile memory such as a hard disk drive, a flash memory, a ferro-electric RAM (FRAM), a phase-change RAM (PRAM), a magnetic RAM (MRAM)

차량 제어기(140)는 플러그인 하이브리드 차 또는 전기 자동차의 주행에 필요한 주요 시스템의 성능을 최적의 상태로 제어하기 위한 기능을 수행한다. 이를 위해, 차량 제어기(140)와 MCU부(120) 사이에는 CAN(Controller Area Network) 통신 방식을 이용되어 배터리의 SOC, SOH값이 차량 제어기(140)에 전송된다. The vehicle controller 140 performs a function for optimally controlling the performance of the main system required for driving the plug-in hybrid vehicle or the electric vehicle. To this end, SOC and SOH values of the battery are transmitted to the vehicle controller 140 using a CAN (Controller Area Network) communication method between the vehicle controller 140 and the MCU unit 120.

도 2는 도 1의 MCU부에 대한 블럭도이다. MCU부(120)에는 센싱부(111 내지 113)로부터 전송된 데이터를 처리하는 데이터 처리부(121), 이 데이터 처리부(121)로부터 전압, 전류 및 온도값을 전송 받아 SOC, SOH값을 추정하여 배터리의 잔존용량 및 수명 저하를 측정하는 계산부(122), 이들 값을 데이터로 저장하는 메모리부(130) 등이 구성된다. 2 is a block diagram of the MCU unit of FIG. The MCU unit 120 is provided with a data processing unit 121 for processing the data transmitted from the sensing units 111 to 113, a voltage, current, and temperature values from the data processing unit 121 to estimate SOC and SOH values, A memory unit 130 for storing these values as data, and the like.

계산부(122)는 센싱부(111 내지 113)가 배터리(111 내지 113)를 센싱한 전압, 전류 및 온도값을 데이터 처리부(121)를 통하여 전송받아 이들 값으로부터 특정 구간을 정하여 SOC, SOH값을 실시간 추정하고, 이로부터 배터리(101 내지 10n)의 용량 및 이동 평균 열화 용량을 계산하는 기능을 한다. 물론, 이들 값들은 메모리부(130)에 실시간 저장되고, 차량 제어기(140)에 전송된다. The calculation unit 122 receives the voltage, current, and temperature values sensed by the sensing units 111 to 113 through the data processing unit 121, determines a specific interval from these values, And calculates the capacity of the batteries 101 to 10n and the moving average deterioration capacity from them. Of course, these values are stored in real time in the memory unit 130 and transmitted to the vehicle controller 140.

그러면, 배터리(101 내지 10n)의 배터리의 열화 용량 측정 과정을 설명하기로 한다. 우선, 본 발명에 대한 이해의 편의를 위해 배터리의 열화 용량 측정 과정이 도 3a에 개략적으로 도시된다. 도 3a는 본 발명에 따른 배터리의 열화 용량 측정 과정을 개략적으로 보여주는 개략도이다. The process of measuring the deterioration capacity of the batteries of the batteries 101 to 10n will now be described. First, for ease of understanding of the present invention, the process of measuring the deterioration capacity of the battery is schematically shown in FIG. 3A. FIG. 3A is a schematic view showing a process of measuring a deterioration capacity of a battery according to the present invention.

플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 기본적으로 야간 주차 시 전기 플러그를 통하여 자동차 내의 배터리를 충전하게 된다. 이 경우 SOC가 낮은 영역에서 매우 높은 영역까지 충전을 하게 되는데, 이 구간을 이용하여 배터리의 열화 용량을 계산하게 된다. Plug-in hybrids or electric cars basically charge the batteries in the car through an electric plug when parking at night. In this case, charging is performed from a low SOC region to a very high region, and the deterioration capacity of the battery is calculated using the SOC.

이러한 열화 용량은 배터리 모델을 통해 용량을 계산하게 되는데, 여기서 배터리 모델은 복잡한 배터리 모델을 간략하게 만든 등가 회로 모델이 이용된다. 이러한 등가 회로 모델이 도 3b에 도시된다. 즉, 도 3b는 도 3a의 등가 회로 모델의 회로도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 복잡한 RC 회로와 내부 저항 R0가 합쳐진 전체 저항 R*의 개념이 도입되며, 이 모델을 전개하여 용량 저하를 측정하게 된다. 이 등가 회로 모델의 파라미터에 대한 설명을 다음과 같이 표 1로 나타낼 수 있다. This deterioration capacity is calculated by the battery model, where the battery model is an equivalent circuit model that simplifies the complex battery model. This equivalent circuit model is shown in Fig. 3B. 3B is a circuit diagram of the equivalent circuit model of FIG. 3A. As shown in the drawing, the concept of the total resistance R * , which is a combination of a complicated RC circuit and an internal resistance R 0 , is introduced, and the model is developed to measure the capacitance drop. A description of the parameters of this equivalent circuit model is shown in Table 1 as follows.

II 전류(-: 충전, +: 방전)Current (-: charge, +: discharge) VV 단자 전압(Terminal voltage)Terminal voltage VO V O 개방 회로 전압Open circuit voltage R* R * 전체 저항Total resistance

도 3a를 설명하면, SOC가 소정의 영역에 들게 되면 배터리에 대한 데이터 수집이 이루어진다. 이때 전류 I는 정 전류이므로 상수가 되고 전압 V는 실시간 변하게 되므로, V를 2 포인트 또는 2 포인트 이상, 예를 들어 V1과 V2로 잡아 구간을 설정하게 된다(300). 이 2개의 포인트를 등가 회로 모델에 적용하면(310), 열화 용량 Q가 산출된다. 또한, 차량이 이동하는 동안 저장된 열화 용량 Q를 합산하면 이동 평균 열화 용량이 산출된다(320). 이를 바탕으로 배터리의 상태가 용량 저하 상태에 있는지를 판단할 수 있다(330). Referring to FIG. 3A, when the SOC reaches a predetermined area, data collection for a battery is performed. At this time, since the current I is a constant current, it becomes a constant and the voltage V changes in real time. Therefore, the interval is set 300 by holding V at 2 points or more than 2 points, for example, V 1 and V 2 . When these two points are applied to the equivalent circuit model (310), the degradation capacity Q is calculated. In addition, the moving average deterioration capacity is calculated (320) by adding the deterioration capacities Q stored during the movement of the vehicle. Based on this, it can be determined whether the state of the battery is in a capacity-reduced state (330).

그러면, 도 4 및 도 5를 참조하여, 배터리의 용량 열화 측정 과정을 상세히 기술하기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 배터리의 용량 열화 측정 과정을 보여주는 순서도이다. Hereinafter, the process of measuring the capacity deterioration of the battery will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for measuring a capacity deterioration of a battery according to the present invention.

도 4를 참조하여 배터리의 용량 열화 측정 과정을 설명하기에 앞서, 우선 다음과 같은 가정이 선행되어야 한다. Before explaining the capacity deterioration measuring process of the battery with reference to FIG. 4, the following assumption should be made first.

즉, 첫 번째 가정으로는 충전 시 정 전류 형태로 전류를 흘려 충전을 해야 하므로, 전류의 변화가 없어야 한다. 두 번째는 중간 영역의 SOC에서는 SOC와 기전력 간의 관계가 선형이어야 한다. That is, the first assumption is that the current must flow in the form of a constant current during charging, so that there is no change in current. Second, the relationship between SOC and electromotive force must be linear in the SOC of the middle region.

또한, 세 번째는 충전 구간 내에서의 전체 저항의 변화가 거의 없어서 상수로 둘 수 있어야 한다. 마지막으로는, 용량 저하가 발생하더라도 기전력 곡선의 변화는 거의 없어야 한다.Also, the third should be a constant because there is little change in total resistance in the charge section. Finally, even if there is a drop in capacity, there should be little change in the EMF curve.

도 4의 순서도의 알고리즘은 플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차가 충전을 할 경우 작동되도록 되어 있다. 이를 도시한 도면이 도 5에 도시된다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 용량 측정 과정이 실행되는 구간을 보여주는 그래프이다. 즉, Lm과 Lm+1(510)이 충전하는 구간이고, Lm 앞쪽, Lm과 Lm+1 사이, 및 Lm+1 뒤에 있는 구간이 데이터 수집 구간(510)이 된다. 이 데이터 수집 구간(510)은 n개 데이터로 구성된 정전류 구간이 있다. The algorithm in the flowchart of FIG. 4 is intended to be activated when a plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle is charging. This is shown in Fig. FIG. 5 is a graph showing a period in which a capacity measurement process of a battery according to an embodiment of the present invention is performed. That is, a section where L m and L m + 1 510 are charged, and a section preceding L m , between L m and L m + 1 , and after L m +1 becomes a data collection section 510. This data collection period 510 has a constant current period composed of n pieces of data.

따라서, 이 데이터 수집 구간(510)에서 도 4의 순서도의 알고리즘이 활성화되어 전류 및 전압 데이터의 수집이 이루어진다. 물론, 이러한 데이터의 수집은 어느 정도의 시간 간격을 두고 이루어진다. 여기서 시간 간격이라 함은 몇 시간 내지 며칠 간격을 의미하며, 시간 간격은 일정할 필요가 없다. Therefore, in this data collection period 510, the algorithm of the flowchart of FIG. 4 is activated to collect current and voltage data. Of course, the collection of this data takes place at some time intervals. Here, the time interval means an interval of several hours to several days, and the time interval need not be constant.

즉, MCU부(도의 120)는 플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량이 정 전류 충전 구간에 있는 지를 확인한다(단계 S400). 만일 정 전류 충전 구간에 있으면, SOC가 일정 영역에 들어 있는 지를 확인하게 된다(단계 S410). That is, the MCU unit 120 checks whether a vehicle such as a plug-in hybrid vehicle or an electric car is in the constant current charging section (step S400). If it is in the constant current charging period, it is confirmed whether the SOC is in a certain region (step S410).

그렇지 않고, 정 전류 충전 구간에 있지 않거나 또는 SOC가 일정 영역 내에 있지 않으면, 도 4의 알고리즘은 활성화되지 않는다(단계 S401).Otherwise, if it is not in the constant current charging interval, or if the SOC is not within a certain range, the algorithm of Fig. 4 is not activated (step S401).

전류, 전압 데이터의 수집은 SOC가 일정 영역 내에 들어온 순간 시작을 하며, 정해진 SOC 영역 밖으로 나간 경우 측정이 종료된다(단계 S420). 이때, 필요한 데이터는 전체적인 전류 데이터인데, 이는 전류가 일정하게 흐르는 것을 확인하기 위해 필요하다. 그리고 전류가 일정하게 흐르는 것이 확인된 경우, 이에 대응하는 전압 데이터 역시 보존된다. The collection of the current and voltage data starts at the moment when the SOC enters a certain region, and the measurement is ended when the SOC is out of the predetermined SOC region (Step S420). At this time, the necessary data is total current data, which is necessary to confirm that the current flows constantly. When it is confirmed that the current flows constantly, the corresponding voltage data is also stored.

전류, 전압 데이터가 수집되면, 등가 회로 모델을 통한 용량 추정을 수행한다. 즉, 기본적인 등가 회로 모델을 활용한다. 그러나 여기서 활용하는 등가 회로 모델은 도 3b에 도시된 바와 같이 분극 현상을 설명할 수 있는 RC 회로와 내부 저항 R0가 합쳐진 전체 저항 R*의 개념을 도입하게 된다. When the current and voltage data are collected, capacity estimation is performed through the equivalent circuit model. That is, a basic equivalent circuit model is utilized. However, as shown in FIG. 3B, the equivalent circuit model used here introduces the concept of the total resistance R * , which is the sum of the RC circuit and the internal resistance R 0 , which can explain the polarization phenomenon.

이 모델에 해당되는 수식은 다음과 같다. 등가 회로 모델을 모델링 하는 경우 다음과 같은 형태로 식이 구성됨을 알 수 있다.The formula for this model is: When modeling the equivalent circuit model, we can see that the equation is composed as follows.

Figure 112010021216513-pat00005
Figure 112010021216513-pat00005

여기서, 2개의 포인트인 포인트 1과 포인트 2를 설정하면 다음과 같다(단계 S430).Here, the two points, point 1 and point 2, are set as follows (step S430).

Figure 112010021216513-pat00006
Figure 112010021216513-pat00006

Figure 112010021216513-pat00007
Figure 112010021216513-pat00007

수학식 2에서 수학식 1를 빼면 다음 식과 같이 정리된다. Subtracting Equation (1) from Equation (2) yields the following equation.

Figure 112010021216513-pat00008
Figure 112010021216513-pat00008

Figure 112010021216513-pat00009
Figure 112010021216513-pat00009

여기서, 정 전류 형태로 충전이 이루어지고 있다는 가정 하에 전류는 같다고 볼 수 있다. 또한, 내부 저항은 충전 시 일정하다고 가정하면 R* 역시 일정하다고 볼 수 있다. Here, it can be considered that the currents are the same under the assumption that charging is performed in the constant current mode. Also, assuming that the internal resistance is constant during charging, R * is also constant.

그러므로, 위 수학식 5를 정리하면 다음과 같다. Therefore, the above equation (5) can be summarized as follows.

Figure 112010021216513-pat00010
Figure 112010021216513-pat00010

여기서 기전력 V0는 SOC의 함수로 계산된다. 이때, 중간 영역의 SOC에서는 기전력(배터리 무 부하 안정상태 때의 개방회로전압 OCV(Open Circuit Voltage)로 대체함.) 과 SOC 간의 관계를 다음 표와 같이 선형으로 둘 수 있다.Here, the electromotive force V 0 is calculated as a function of the SOC. At this time, the relationship between the electromotive force (replaced with the open circuit voltage OCV (open circuit voltage at the time of the battery free load unstable state) and the SOC can be linearized in the SOC of the middle region as shown in the following table.

Figure 112010021216513-pat00011
Figure 112010021216513-pat00011

즉, 이를 정리하면 다음 수학식과 같이 표현 가능하다.That is, it can be expressed as the following equation.

Figure 112010021216513-pat00012
Figure 112010021216513-pat00012

여기서 a 값들은 각각 배터리의 특성 및 온도에 따라 다른 값을 갖게 된다. 또한, 용량 저하가 발생한다고 하더라도 기울기인 a1은 변화가 없다고 가정한다. 이 경우에도 역시 포인트 1과 포인트 2를 설정하면 다음과 같이 표현할 수 있다.Here, the a values have different values depending on the characteristics of the battery and the temperature, respectively. It is also assumed that a 1, which is a slope, does not change even if a capacity decrease occurs. In this case, if point 1 and point 2 are set, they can be expressed as follows.

Figure 112010021216513-pat00013
Figure 112010021216513-pat00013

Figure 112010021216513-pat00014
Figure 112010021216513-pat00014

위의 수학식 8과 수학식 9의 차를 구하면 다음 수학식과 같이 표현할 수 있다. The difference between Equation (8) and Equation (9) can be expressed as the following equation.

Figure 112010021216513-pat00015
Figure 112010021216513-pat00015

수학식 6과 수학식 10을 정리하면 다음 수학식과 같은 관계식을 구할 수 있다. If the equations (6) and (10) are summarized, the following equations can be obtained.

Figure 112010021216513-pat00016
Figure 112010021216513-pat00016

그런데, 도 4의 순서도의 알고리즘이 활성화되는 시기는 정 전류로 충전을 하는 경우이다. 그러므로 짧은 시간이며 전류가 일정하기 때문에 SOC의 계산은 전류 적산(Ah counting)을 통해 가능하게 되며, 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다. Incidentally, the timing at which the algorithm of the flowchart of Fig. 4 is activated is a case of charging with a constant current. Therefore, since the current is constant for a short time, the calculation of the SOC becomes possible through the current counting (Ah counting).

Figure 112010021216513-pat00017
Figure 112010021216513-pat00017

여기서 100은 SOC 단위 100퍼센트를 의미하고, 3600은 1시간을 초로 환산한 것이다. Where 100 means 100 percent SOC and 3600 means 1 hour in seconds.

전류가 정 전류 형태이기 때문에 전류 적산을 전류와 시간의 곱으로 표현 가능하므로, 위 수학식을 정리하면, 다음 수학식과 같이 표현된다.Since the current is a constant current type, current integration can be expressed as a product of current and time. Therefore, the above equation can be summarized as the following equation.

Figure 112010021216513-pat00018
Figure 112010021216513-pat00018

여기서 Q는 현재의 배터리 용량이라 할 수 있다. Where Q is the current battery capacity.

위 수학식 11과 수학식 13을 정리하면 다음 수학식과 같다(단계 S440). The above equations (11) and (13) are summarized as follows (step S440).

Figure 112010021216513-pat00019
Figure 112010021216513-pat00019

이 식을 통해 현재의 배터리의 용량을 측정할 수 있다. 즉, 전류와 포인트 간의 시간 간격, 전압의 차이, 그리고 SOC와 기전력 사이의 기울기를 알 경우 실시간으로 배터리의 용량 열화를 측정할 수 있다.This formula can be used to measure the current capacity of the battery. That is, it is possible to measure the capacity deterioration of the battery in real time when the slope between the current and the point, the voltage difference, and the SOC and the electromotive force are known.

배터리 용량이 계산되면, 이 용량값이 실시간으로 저장되며 이를 합산하여 이동 평균 열화 용량을 계산하는 것도 가능하다(단계 S450). 부연 설명하면, 앞서 기술된 도 1 내지 도 5를 통하여 용량이 산출되고, 이 용량이 실시간으로 저장된다. When the battery capacity is calculated, this capacity value is stored in real time, and it is also possible to calculate the moving average deterioration capacity by summing it (step S450). In more detail, the capacity is calculated through the above-described FIG. 1 to FIG. 5, and this capacity is stored in real time.

그런데 배터리의 용량 저하는 긴 시간에 걸쳐 일어나기 때문에 하루 단위의 시간에 있어서는 그 변화가 크지 않다고 할 수 있다. 그렇기 때문에 노이즈 등의 발생을 막기 위해 이동 평균 값을 통하여 최종 용량을 결정하도록 한다.However, since the decrease in the capacity of the battery occurs over a long period of time, the change is not large at the time of day. Therefore, the final capacity is determined through the moving average value in order to prevent the occurrence of noise and the like.

따라서 이동 평균은 측정된 용량에 대해 이전 n개 값에 대해 평균을 내어 그 최적 값을 측정하는 것이다. 여기서는 노이즈의 발생을 최대한 억제하기 위해 측정된 용량의 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값에 대해 평균을 측정하게 된다. Therefore, the moving average is to averaged over the previous n values for the measured capacity to measure its optimal value. Here, in order to suppress the occurrence of noise as much as possible, the average value is measured with respect to the remaining values except for the maximum value and the minimum value of the measured capacity.

평균을 측정함에 있어 현재 측정에 가까운 값에 대해 더 큰 가중치를 두도록 한다. 이에 대한 수학식은 다음과 같다. In the averaging, a larger weight is assigned to the value close to the current measurement. The formula for this is as follows.

Figure 112010021216513-pat00020
Figure 112010021216513-pat00020

여기서

Figure 112010021216513-pat00021
이고, MAQ는 이동 평균을 통한 Q의 값이다. 위 수학식 15를 통해 이동 평균 열화 용량을 정할 수 있다.here
Figure 112010021216513-pat00021
And MAQ is the value of Q through the moving average. The moving average deterioration capacity can be determined through Equation (15).

위에서 기술한 방식을 통해 플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량에 대해 수명(용량) 상태를 실시간으로 측정할 수 있다. 왜냐하면, 플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 경우 지속적인 충전 구간이 존재하기 때문에 이러한 충전 시에 용량 저하를 계산할 수 있게 된다. Through the above-described method, it is possible to measure the life (capacity) state of a vehicle such as a plug-in hybrid vehicle or an electric car in real time. Because, in the case of plug-in hybrid electric vehicles and electric vehicles, there is a continuous charging interval, so that the capacity decrease can be calculated during such charging.

여기서, 배터리 수명 상태(SOH: State of Health)는 다음 식과 같이 정의된다. Here, the state of health of the battery (SOH) is defined as follows.

Figure 112010021216513-pat00022
Figure 112010021216513-pat00022

여기서, NC는 Nominal Capacity로 공칭용량, MAQn은 이동 평균 열화 용량을 가리킨다.Where NC is the nominal capacity, nominal capacity, and MAQ n is the moving average deterioration capacity.

본 발명의 용이한 이해를 위해 이동 평균 열화 용량을 계량적으로 도시한 그래프가 도 6에 도시된다. A graph illustrating the moving average deterioration capacity quantitatively for easy understanding of the present invention is shown in Fig.

즉, 도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 도 1 내지 도 5를 이용하여 측정된 용량을 합산하여 계산된 이동 평균 열화 용량을 보여주는 그래프이다. 도 6을 설명하면, 경과 시간에 따라 용량이 측정되고 이동 평균을 위해 박스(600) 내에 있는 열화 용량만이 계산된다. 즉, 박스(600)를 벗어난 최대, 최소값의 용량은 제외된다. That is, FIG. 6 is a graph showing the moving average deterioration capacity calculated by summing the capacities measured using FIGS. 1 to 5 according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the capacity is measured according to the elapsed time, and only the deteriorated capacity in the box 600 for the moving average is calculated. That is, the capacity of the maximum and minimum values out of the box 600 is excluded.

도 1 내지 도 6에 따른 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에서의 Q의 추정 값은 다음 표와 같이 표현될 수 있다. The estimated values of Q in the hybrid vehicle or electric vehicle according to Figs. 1 to 6 can be expressed as shown in the following table.

Figure 112010021216513-pat00023
Figure 112010021216513-pat00023

즉 표 3에 도시된 바와 같이 용량은 시간이 흐름에 따라 감소하고 있다. That is, as shown in Table 3, the capacity is decreasing with time.

위 도 1 내지 도 6에 기술된 용량 저하 알고리즘을 이용할 경우, 온라인 상에서 사용이 가능한 용량 저하 알고리즘으로 적용할 수 있을 것이다. 특히 기존 모델에 비해 매우 간단하다는 것이 큰 장점으로 작용한다. 기존 용량 저하를 측정하기 위한 알고리즘의 경우 그 형태가 상당히 복잡하여 배터리 매니지먼트 시스템 상에 탑재하기 어려운 경우가 많았다. 그러나 이 경우에는 식의 형태가 매우 간단하며 필요한 데이터의 수도 매우 적기 때문에 상당히 편리하게 이용될 수 있다.
When the capacity reduction algorithm described above in FIGS. 1 to 6 is used, the capacity reduction algorithm that can be used on-line can be applied. Especially, it is very simple compared to the existing models. Algorithms for measuring the existing capacity degradation are very complicated and often difficult to mount on a battery management system. In this case, however, the form of the expression is very simple and the number of data required is very small and can be used quite conveniently.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 수많은 변형예가 가능함을 당업자라면 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해져야 할 것이다.
While the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art will appreciate that the scope of the present invention is not limited to these embodiments and that many modifications are possible. Accordingly, the scope of the present invention should be defined by the appended claims and their equivalents.

101 ~ 10n: 배터리 100: 배터리 팩
110: BMS부 111: 전압 센싱부
112: 전류 센싱부 113: 온도 센싱부
120: MCU부 130: 메모리부
140: 차량 제어기 121: 데이터 처리부
122: 계산부
101 ~ 10n: Battery 100: Battery pack
110: BMS unit 111: Voltage sensing unit
112: current sensing unit 113: temperature sensing unit
120: MCU unit 130: memory unit
140: vehicle controller 121: data processor
122:

Claims (10)

하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기 자동차에 사용되는 적어도 하나의 배터리와,
상기 적어도 하나의 배터리의 전류, 전압 및 온도를 센싱하는 센싱부와,
상기 전류가 충전 구간 상 정전류이고, SOC(State Of Charge)가 소정의 영역에 있으면 상기 센싱부로부터 상기 전압 및 전류 데이터를 측정하는 데이터 처리부와,
상기 전압 데이터에 적어도 2개의 포인트를 설정하고, 상기 적어도 2개의 포인트에 해당하는 전압 데이터를 상기 적어도 하나의 배터리 등가 회로 모델에 적용하여 열화 용량을 계산하고, 상기 자동차가 이동하면서 소정 기간 동안 저장되는 상기 열화 용량을 합하여 이동 평균 열화 용량을 계산하는 계산부
를 포함하며,
상기 열화 용량은,
Figure 112016061940584-pat00038
(a1 은 SOC와 기전력 사이의 기울기이고, Δt는 상기 2개의 포인트 간 시간 간격이며, ΔV는 전압차이임)를 이용 하여 계산하고,
상기 이동 평균 열화 용량은,
Figure 112016061940584-pat00039
(여기서, 가중치
Figure 112016061940584-pat00040
이며, 가중치는 현재 측정에 가까운 값에 대해 더 큰 가중치를 두도록 함.)을 이용하여 계산 하되, MAQn은 소정의 열화 용량에 근사한 값인 상기 열화 용량 Q를 합산 평균값인 배터리의 용량 열화 상태 측정 장치.
At least one battery used in a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle,
A sensing unit sensing current, voltage and temperature of the at least one battery;
A data processing unit for measuring the voltage and current data from the sensing unit when the current is a constant current in a charging interval and the SOC (State Of Charge) is in a predetermined range,
Calculating at least two points in the voltage data, calculating the deterioration capacity by applying the voltage data corresponding to the at least two points to the at least one battery equivalent circuit model, and storing the deterioration capacity for a predetermined period of time A calculation unit for calculating the moving average deterioration capacity by adding the deterioration capacities,
/ RTI >
The deterioration capacity,
Figure 112016061940584-pat00038
(a1 is the slope between the SOC and the electromotive force, DELTA t is the time interval between the two points and DELTA V is the voltage difference)
The moving average deterioration capacity,
Figure 112016061940584-pat00039
(Here,
Figure 112016061940584-pat00040
Wherein the weighted value is a weighted value that is closer to the current measurement value, and MAQn is a summed average value of the deteriorated capacity Q, which is a value approximated to a predetermined deteriorated capacity.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전압, 전류, 열화 용량 및 이동 평균 열화 용량을 저장하는 메모리부를 더 포함하는 배터리의 용량 열화 상태 측정 장치.
The method according to claim 1,
And a memory unit that stores the voltage, current, deterioration capacity, and moving average deterioration capacity of the battery.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 a1은 배터리의 특성 및 온도에 따라 값이 달라지며, 상기 용량 열화의 저하가 발생하더라도 변화가 없으며,
상기 등가 회로 모델은 상기 배터리를 전체 저항(R*), 전류(I), 단자전압(V: Terminal voltage) 및 기전력(Vo) 등 파라미터로 표현한 전기회로인 배터리의 용량 열화 상태 측정 장치.
The method according to claim 1,
The value of a 1 varies depending on the characteristics of the battery and the temperature, and even if the deterioration of the capacity deteriorates,
The equivalent circuit model is an electric circuit in which the battery is represented by parameters such as total resistance (R * ), current (I), terminal voltage (V) and electromotive force (Vo).
플러그인 하이브리드 자동차, 또는 전기 자동차에 사용되는 적어도 하나의 배터리에 흐르는 전류가 충전 구간 상의 정 전류 인지 여부를 확인하는 단계와,
충전 구간 상의 정 전류이면 SOC(State Of Charge)가 소정의 영역에 있는지를 확인하는 단계와,
상기 SOC가 상기 소정의 영역 내이면 상기 적어도 하나의 배터리의 전류, 전압 및 온도 데이터를 측정하는 단계와,
측정된 전압 데이터에 적어도 2개의 포인트를 설정하는 단계와,
상기 적어도 2개의 포인트에 해당하는 전압 데이터를 상기 적어도 하나의 배터리 등가 회로 모델에 적용하여 열화 용량을 계산하는 단계와,
상기 자동차가 이동하면서 소정 기간 동안 저장되는 상기 열화 용량을 합하여 이동 평균 열화 용량을 계산하는 단계
를 포함하며,
상기 열화 용량은,
Figure 112016061940584-pat00041
(a1 은 SOC와 기전력 사이의 기울기이고, Δt는 상기 2개의 포인트 간 시간 간격이며, ΔV는 전압차이임)를 이용 하여 계산하고,
상기 이동 평균 열화 용량은,
Figure 112016061940584-pat00042
(여기서, 가중치
Figure 112016061940584-pat00043
이며, 가중치는 현재 측정에 가까운 값에 대해 더 큰 가중치를 두도록 함.)을 이용하여 계산 하되, MAQn은 소정의 열화 용량에 근사한 값인 상기 열화 용량 Q를 합산 평균값인 배터리의 용량 열화 상태 측정 방법.
Checking whether a current flowing in at least one battery used in a plug-in hybrid vehicle or an electric vehicle is a constant current on a charging section,
Confirming whether the SOC (State Of Charge) is in a predetermined region if the current is a constant current in the charging section;
Measuring current, voltage and temperature data of the at least one battery if the SOC is within the predetermined range;
Setting at least two points in the measured voltage data,
Applying voltage data corresponding to the at least two points to the at least one battery equivalent circuit model to calculate a deterioration capacity;
Calculating a moving average deterioration capacity by summing the deterioration capacities stored for a predetermined period while the automobile is moving
/ RTI >
The deterioration capacity,
Figure 112016061940584-pat00041
(a1 is the slope between the SOC and the electromotive force, DELTA t is the time interval between the two points and DELTA V is the voltage difference)
The moving average deterioration capacity,
Figure 112016061940584-pat00042
(Here,
Figure 112016061940584-pat00043
, And weights should be weighted more heavily for values close to the current measurement. ), Wherein MAQn is a summed average value of the deterioration capacities Q, which is a value approximating a predetermined deterioration capacity.
삭제delete 삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 a1은 배터리의 특성 및 온도에 따라 값이 달라지며, 배터리 SOC(State of Charge)가 소정 영역에 있을 시 상기 용량의 저하가 발생하더라도 변화가 없으며,
상기 등가 회로 모델은 상기 배터리를 전체 저항(R*), 전류(I), 단자전압(V: Terminal voltage) 및 기전력(Vo) 등 파라미터로 표현한 전기회로인 배터리의 용량 열화 상태 측정 방법.
The method according to claim 6,
The value of a 1 varies depending on the characteristics of the battery and the temperature. Even if the capacity of the battery is deteriorated when the state of charge (SOC) of the battery is in a predetermined region,
Wherein the equivalent circuit model is an electric circuit in which the battery is expressed by parameters such as total resistance (R * ), current (I), terminal voltage (V), and electromotive force (Vo).
제 6 항에 있어서,
배터리 수명 상태(SOH: State of Health)를 계산하는 단계를 더 포함하되,
상기 배터리 수명 상태는 다음 식
Figure 112016061940584-pat00030
(NC는 Nominal Capacity로 공칭용량, MAQn은 이동 평균 열화 용량을 가리킴)을 이용하여 계산되는, 배터리의 용량 열화 상태 측정 방법.
The method according to claim 6,
Further comprising calculating a battery life state (SOH: State of Health)
The battery life state is expressed by the following equation
Figure 112016061940584-pat00030
(NC is a nominal capacity, nominal capacity, and MAQ n is a moving average deterioration capacity).
KR1020100030387A 2010-04-02 2010-04-02 Apparatus and Method for estimating battery life KR101671998B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100030387A KR101671998B1 (en) 2010-04-02 2010-04-02 Apparatus and Method for estimating battery life

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100030387A KR101671998B1 (en) 2010-04-02 2010-04-02 Apparatus and Method for estimating battery life

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110111018A KR20110111018A (en) 2011-10-10
KR101671998B1 true KR101671998B1 (en) 2016-11-04

Family

ID=45027310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100030387A KR101671998B1 (en) 2010-04-02 2010-04-02 Apparatus and Method for estimating battery life

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101671998B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180066606A (en) * 2016-12-09 2018-06-19 현대자동차주식회사 Apparatus and method for diagnosing deterioration of battery in eco-vehicle
KR20180101823A (en) 2017-03-06 2018-09-14 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for processing voltage data of battery cell
US11965936B2 (en) 2019-09-11 2024-04-23 Lg Energy Solution, Ltd. Battery diagnosis apparatus and method

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT511270B1 (en) 2012-05-24 2015-07-15 Avl List Gmbh Method and device for testing electric energy storage systems for driving vehicles
US9236748B2 (en) 2012-08-30 2016-01-12 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus of charging the battery with globally minimized integral degradation possible for predefined charging duration
KR101558680B1 (en) 2013-11-26 2015-10-07 현대자동차주식회사 Apparatus and Method for controlling battery
CN103837835B (en) * 2014-03-06 2016-06-01 可牛网络技术(北京)有限公司 A kind of mobile equipment cell container decline degree detecting method and device thereof
FR3029297B1 (en) * 2014-11-28 2016-12-30 Renault Sa AUTOMATIC METHOD OF ESTIMATING THE CHARGING STATE OF A CELL OF A BATTERY
KR102468895B1 (en) 2015-07-21 2022-11-21 삼성전자주식회사 Method and apparatus for estimating state of battery
KR101866073B1 (en) 2016-10-19 2018-06-08 현대자동차주식회사 Method for predicting State of Health of Battery
KR102627793B1 (en) 2016-10-21 2024-01-22 에스케이온 주식회사 Apparatus and method for estimating capacity deterioration of battery
KR101896270B1 (en) * 2017-03-23 2018-09-07 한국산업기술시험원 Method for checking the electronic vehicle’s battery rate of performance maintenance
KR102029230B1 (en) * 2017-10-18 2019-11-08 울산과학기술원 Apparatus and methof for determining of battery health
KR20200033554A (en) 2018-09-20 2020-03-30 삼성전자주식회사 Method and apparatus estimating state of battery
CN109725266B (en) * 2018-12-29 2021-05-11 蜂巢能源科技有限公司 Method and device for calculating SOH (state of health) of battery
KR102354112B1 (en) * 2019-03-26 2022-01-24 서강대학교산학협력단 Apparatus and method for estimating status of battery based on artificial intelligence
KR20210070076A (en) * 2019-12-04 2021-06-14 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery management system, battery pack, and battery management method
KR20210089021A (en) * 2020-01-07 2021-07-15 주식회사 엘지에너지솔루션 Simulation system and data distribution method
KR102338570B1 (en) * 2020-06-15 2021-12-15 현대자동차주식회사 Vehicle and controlling method of vehicle
CN113447816B (en) * 2021-05-13 2022-04-08 浙江大学 Lithium battery online aging diagnosis method based on two-point aging characteristics
KR20230109916A (en) * 2022-01-14 2023-07-21 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery state prediction method and battery system providing the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026477A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Nec Corporation Method and device for estimating soc value of secondary battery and degradation judging method and device
KR100911317B1 (en) * 2008-08-08 2009-08-11 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for estimating battery's state of health based on battery voltage variation pattern

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090077657A (en) * 2008-01-11 2009-07-15 에스케이에너지 주식회사 The method for measuring soc of a battery in battery management system and the apparatus thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026477A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Nec Corporation Method and device for estimating soc value of secondary battery and degradation judging method and device
KR100911317B1 (en) * 2008-08-08 2009-08-11 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for estimating battery's state of health based on battery voltage variation pattern

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180066606A (en) * 2016-12-09 2018-06-19 현대자동차주식회사 Apparatus and method for diagnosing deterioration of battery in eco-vehicle
KR102564005B1 (en) * 2016-12-09 2023-08-07 현대자동차주식회사 Apparatus and method for diagnosing deterioration of battery in eco-vehicle
KR20180101823A (en) 2017-03-06 2018-09-14 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for processing voltage data of battery cell
KR20210056301A (en) 2017-03-06 2021-05-18 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for processing voltage data of battery cell
US11560067B2 (en) 2017-03-06 2023-01-24 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for processing battery cell voltage data
US11965936B2 (en) 2019-09-11 2024-04-23 Lg Energy Solution, Ltd. Battery diagnosis apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110111018A (en) 2011-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101671998B1 (en) Apparatus and Method for estimating battery life
CN107117045B (en) System and method for identifying battery degradation
KR101399388B1 (en) Apparatus and Method for estimating the life span of battery
US20140052396A1 (en) Device and Method for Measuring the Capacity Degradation of a Battery
US20190285704A1 (en) Method and apparatus for correcting error occurring in estimation of battery life
US8054045B2 (en) Status detector for power supply, power supply, and initial characteristic extracting device for use with power supply
KR101500128B1 (en) Degradation estimation method for high voltage battery
CN107102266B (en) Virtual evaluation of battery state of health in electrified vehicles
JP5419831B2 (en) Battery degradation degree estimation device
JP6197479B2 (en) Power storage system and method for estimating full charge capacity of power storage device
KR101731322B1 (en) Apparatus and Method for reporting exchange time of battery
JP7155486B2 (en) Battery management system, battery management method, battery pack and electric vehicle
JP2010500539A (en) Battery capacity detection method based on capacity dependent parameters
JP7338126B2 (en) Battery management device and battery management method
KR102572652B1 (en) Method for estimating state of charge of battery
JP7345115B2 (en) Battery condition estimation device, battery condition estimation method, and battery system
JP2015154671A (en) Power storage system
EP3929606B1 (en) Battery management system, battery pack, electric vehicle, and battery management method
WO2017078606A1 (en) A system and a method for determining state-of-charge of a battery
CN107472049B (en) Online vehicle battery capacity diagnostic system and method
JP6316754B2 (en) Battery management device and power supply device
JP7231657B2 (en) battery controller
JP7375473B2 (en) Energy storage amount estimating device, energy storage amount estimation method, and computer program
CN113826019A (en) Method for estimating battery state
EP3872507B1 (en) Battery management system, battery management method, battery pack, and electric vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right