KR101782527B1 - Method for estimating state-of-charge of battery rack and apparatus thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention prelates to a device for estimating a charging state of a battery rack including a battery pack composed of a unit battery. The device for estimating a charging state of a battery rack comprises: an input part receiving charging/discharging voltage data with respect to the unit battery; an imbalance measuring part calculating battery pack imbalance information including a value of an imbalance degree with respect to charging/discharging voltage of the battery pack from the charging/discharging voltage data; and a charging state estimating part calculating battery pack charging state information including a value of the charging state with respect to the battery pack from the charging/discharging voltage data, and estimating a value of a battery rack charging state representing a degree of the charging state with respect to the battery rack based on the battery pack charging state information and the battery pack imbalance information.

Description

배터리랙 충전상태 추정 장치 및 그 방법{METHOD FOR ESTIMATING STATE-OF-CHARGE OF BATTERY RACK AND APPARATUS THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery rack charging state estimating apparatus,

본 발명은 배터리 충전상태를 추정하는 기술에 관한 것으로, 상세하게는, 다수의 배터리팩을 포함하는 배터리랙의 충전상태를 추정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for estimating a state of charge of a battery, and more particularly, to an apparatus and method for estimating a state of charge of a battery rack including a plurality of battery packs.

전기자동차(EV: Electric Vehicle) 및 에너지저장시스템(ESS: Energy Storage System)등 고전압 및 고용량 어플리케이션 구축을 위해서는 리튬계열 배터리 셀의 직렬, 병렬 및 직병렬조합 구성이 반드시 요구된다. 이를 배터리팩(Battery pack 또는 Battery tray)이라 한다. In order to build high voltage and high capacity applications such as Electric Vehicle (EV) and Energy Storage System (ESS), serial, parallel and serial / parallel combinations of lithium battery cells are required. This is called a battery pack (battery pack or battery tray).

단위 배터리(Unit battery)과 마찬가지로 배터리팩의 안정적 운용을 위해서, 배터리 관리시스템(BMS: Battery Management System)이 반드시 필요하다. 이러한 배터리 관리시스템에서는, 배터리팩의 충전상태(SOC: State Of Charge)의 정밀한 측정과 배터리팩 내부의 셀들의 전압 및 충전상태 균형이 요구된다. Like the unit battery, a battery management system (BMS: Battery Management System) is essential for stable operation of the battery pack. In such a battery management system, precise measurement of the state of charge (SOC) of the battery pack and balance of voltage and charge state of the cells inside the battery pack are required.

배터리팩 충전상태 정밀한 측정의 측면에서, 배터리팩의 충전상태를 추정하는 알고리즘은 필수적이다. 배터리팩의 충전상태가 추정 알고리즘을 통해 정확히 체크된다면, 과충전(Over-charge) 및 과방전(Over-discharge)으로 인한 수명저하는 피할 수 있게 된다. Battery Pack Charged State In terms of precise measurement, an algorithm for estimating the state of charge of a battery pack is essential. If the state of charge of the battery pack is correctly checked by the estimation algorithm, it is possible to avoid the degradation of lifetime due to over-charge and over-discharge.

배터리팩 내부의 셀들의 전압 및 충전상태 균형의 측면에서, 현재, 전기화학적 특성이 균일한 셀을 사전에 선별하여 배터리팩을 구축하는 스크리닝 기술이나 단위 셀 판별 기술 및 밸런싱 기술이 적용된다. 그러나, 단위 셀 판별 기술은 비용 및 시간이 소요되고, 밸런싱 기술은 회로설계에 따른 추가 비용이 소요되는 단점을 각각 가지고 있다. 이러한 단점들 때문에, 대부분의 배터리팩 제조사는 실제로 단위 셀 판별법 기술을 간단하게 적용하고 밸런싱 기술도 최소화로 구현한다.In view of the voltage and charge state balance of the cells inside the battery pack, a screening technique, a unit cell discrimination technique and a balancing technique are currently applied in which a cell having a uniform electrochemical characteristic is selected in advance and a battery pack is constructed. However, the unit cell discrimination technique is costly and time consuming, and the balancing technique has disadvantages in that the circuit design requires an additional cost. Because of these disadvantages, most battery pack manufacturers actually implement unit cell identification techniques simply and minimize balancing techniques.

이러한 상황에서, 다수의 배터리팩으로 이루어진 배터리랙(Battery rack)이 사용되는 에너지저장시스템의 경우, 상기 배터리랙에 대한 충전상태를 측정하는 기술은 더욱 요원하다. 일반적으로, 상기 에너지저장시스템은 단위 배터리의 직렬 및 병렬 조합을 통한 배터리팩을 기본으로 하고, 상기 배터리팩이 확장된 상기 배터리랙이 해당될 수 있다.In this situation, in the case of an energy storage system in which a battery rack composed of a plurality of battery packs is used, a technique for measuring the state of charge of the battery rack is further required. Generally, the energy storage system may be a battery pack based on a serial and parallel combination of unit batteries, and the battery rack in which the battery pack is extended.

배터리랙에 대한 전체의 충전상태를 추정하기 위하여, 기존에는, 배터리팩의 충전상태의 평균값으로부터 상기 배터리랙의 충전상태를 추정하는 기법이 사용되었다. 상세하게, 배터리팩의 중전상태 추정을 위하여 단위 배터리에 대한 전압의 모니터링이 요구된다. 유사하게, 배터리랙의 충전상태는 배터리팩에 대한 충전상태로부터 기인할 수 있다. 이상적인 경우, 상기 배터리팩의 충전상태 추정은 모니터링된 배터리의 충전상태의 평균값, 배터리랙의 충전상태 추정은 배터리팩의 충전상태의 평균값으로부터 얻을 수 있다. 그러나, 실제로 배터리팩을 구성하는 배터리들간의 상이한 전기화학적 특성 및 장시간 충전 및 방전으로 인한 내부의 전압 불균형은 불가피하고, 상기 전압 불균형은 배터리랙의 충전상태 추정에 있어서 오류로 이어진다. 그러므로, 배터리랙 충전상태 추정의 정확성을 확보하기 위하여 내부의 전압 불균형을 고려한 배터리랙 충전상태 추정 기술이 요구된다.In order to estimate the total charging state of the battery rack, a technique of estimating the charging state of the battery rack from an average value of charging states of the battery pack has been used. In detail, monitoring of the voltage of the unit battery is required in order to estimate the heavy state of the battery pack. Similarly, the state of charge of the battery rack can be attributed to the state of charge of the battery pack. In an ideal case, the estimation of the state of charge of the battery pack may be based on an average value of the state of charge of the monitored battery, and an estimation of state of charge of the battery rack may be obtained from an average value of the state of charge of the battery pack. However, the different electrochemical characteristics between the batteries constituting the battery pack and the internal voltage imbalance due to the long-time charging and discharging are inevitable, and the voltage imbalance leads to an error in estimating the state of charge of the battery rack. Therefore, in order to ensure the accuracy of battery rack charging state estimation, there is a demand for battery rack charging state estimation technology considering the internal voltage unbalance.

본 발명의 목적은, 배터리팩 충전상태에 대한 불균형 정보를 기반으로 하는 배터리랙 충전상태 추정 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery pack charging state estimation method and apparatus based on unbalance information on a battery pack charging state.

본 발명의 다른 목적은, 배터리랙을 구성하는 서로 상이한 각 배터리팩의 불균형 정도를 반영하여 배터리랙에 대한 충전상태를 추정하는 배터리랙 충전상태 추정 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a battery rack charged state estimation method and apparatus for estimating a charged state of a battery rack by reflecting an unbalance degree of each battery pack which constitutes a battery rack.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 단위 배터리로 구성된 배터리팩을 포함하는 배터리랙에 대한 충전상태를 추정하는 장치에 있어서, 상기 단위 배터리에 대한 충방전 전압데이터를 입력받는 입력부; 상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩의 충방전 전압에 대한 불균형 정도의 값을 포함하는 배터리팩 불균형 정보를 산출하는 불균형 측정부; 및 상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩에 대한 충전상태의 값을 포함하는 배터리팩 충전상태 정보를 산출하고, 상기 배터리팩 충전상태 정보 및 배터리팩 불균형 정보를 기반으로 상기 배터리랙에 대한 충전상태 정도를 나타내는 배터리랙 충전상태 값을 추정하는 충전상태 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리랙 충전상태 추정 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, in one aspect, the present invention provides an apparatus for estimating a state of charge of a battery rack including a battery pack composed of unit batteries, the apparatus comprising: An input unit; An unbalance measuring unit for calculating battery pack unbalance information including a value of an unbalance degree with respect to a charge / discharge voltage of the battery pack from the charge / discharge voltage data; And a controller for calculating battery pack charge state information including a charge state value for the battery pack from the charge / discharge voltage data, and calculating a charge state of the battery pack based on the battery pack charge state information and battery pack unbalance information, And a battery state estimation unit for estimating a battery state of the battery pack.

다른 측면에서, 본 발명은, 단위 배터리로 구성된 배터리팩을 포함하는 배터리랙에 대한 충전상태를 추정하는 방법에 있어서, 상기 단위 배터리에 대한 충방전 전압데이터를 입력받는 단계; 상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩에 대한 충전상태의 값을 포함하는 배터리팩 충전상태 정보를 산출하는 단계; 상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩에 대한 불균형 정도의 값을 포함하는 배터리팩 불균형 정보를 산출하는 단계; 및 상기 배터리팩 충전상태 정보 및 배터리팩 불균형 정보를 기반으로 상기 배터리랙에 대한 충전상태 정도를 나타내는 배터리랙 충전상태 값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리랙 충전상태 추정 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of estimating a charged state of a battery rack including a battery pack, the method comprising: receiving charging / discharging voltage data for the unit battery; Calculating battery pack charge state information including a charge state value for the battery pack from the charge / discharge voltage data; Calculating battery pack imbalance information including a value of an unbalance degree for the battery pack from the charge / discharge voltage data; And estimating a battery pack charging state value indicating a charging state of the battery pack based on the battery pack charging state information and the battery pack unbalance information, .

본 발명은 배터리팩의 불균형 정도를 고려하여 보다 정밀한 배터리랙의 충전상태 추정값을 제공하는 효과가 있다.The present invention has an effect of providing a more precise battery pack state estimation value in consideration of the degree of unbalance of the battery pack.

또한, 본 발명은 서로 상이한 각 배터리팩의 불균형 정도를 고려함으로써 신뢰성 높은 배터리랙 충전상태 추정값을 제공하는 효과가 있다.Further, the present invention has an effect of providing a highly reliable battery rack charged state estimation value by considering the degree of unbalance of each battery pack which is different from each other.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리랙 충전상태 추정 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리랙 충전상태 추정 장치의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 충방전부가 배터리랙을 충방전하는 것을 도식화한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 충방전전류에 대한 전류프로파일의 파형도를 예시하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 웨이블릿 변환 과정을 도식화한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 웨이블릿 성분값들의 주파수 대역을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 배터리랙 충전상태 추정 방법의 흐름을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram showing a configuration of a battery rack charged state estimation system according to an embodiment.
2 is a diagram showing a detailed configuration of a battery rack charged state estimation apparatus according to an embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating charging / discharging of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a waveform diagram of a current profile for charge / discharge current according to an embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a wavelet transform process according to an exemplary embodiment. Referring to FIG.
6 is a diagram illustrating a frequency band of wavelet component values according to an exemplary embodiment.
7 is a flowchart illustrating a method of estimating a charged state of a battery pack according to an embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

도 1은 일 실시예에 따른 배터리랙 충전상태 추정 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a configuration of a battery rack charged state estimation system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 배터리랙 충전상태태 추정 시스템에는 배터리랙(11) 및 배터리랙 충전상태 추정 장치(100)가 포함될 수 있다. Referring to FIG. 1, the battery rack charging state estimation system may include a battery rack 11 and a battery rack charging state estimation apparatus 100.

배터리랙(11)은 복수의 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)을 포함할 수 있다. 배터리랙(11)은 다수의 배터리들로 구성된 배터리팩들을 모은 집합체일 수 있다. 요구되는 전기용량에 따라서 배터리 또는 배터리팩 단독으로 사용될 수 있으나, 대용량 시스템인 에너지저장시스템의 경우 대부분 복수의 배터리팩들로 구성된 배터리랙이 사용될 수 있다. 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)은 내부적으로 복수의 배터리들을 포함할 수 있다. 도 1의 경우, 배터리랙(11)은 n n 개의 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)들로 구성될 수 있다. 각 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)은 내부적으로 4개의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)씩 포함할 수 있다. The battery rack 11 includes a plurality of battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n,. ..., 11-nn. The battery rack 11 may be an aggregate of battery packs composed of a plurality of batteries. The battery or the battery pack may be used alone depending on the required electric capacity. However, in the energy storage system, which is a large-capacity system, a battery rack composed of a plurality of battery packs may be used. The battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, And may include a plurality of batteries internally. 1, the battery rack 11 includes nn battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, 2-n, ..., 11-nn. , 11-nn, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-nn, the battery packs 11-1-1, 11-1-2, 1-a, 1-d, 2-1-a, ..., nnd may be included internally in the battery pack.

배터리랙 충전상태 추정 장치(100)는 배터리랙(11) 전체에 대한 충전상태 값을 추정할 수 있다. 배터리랙 충전상태 추정 장치(100)는 내부적으로 입력부(110), 불균형 측정부(120) 및 충전상태 추정부(130) 등을 포함할 수 있다The battery rack charged state estimation apparatus 100 can estimate the state of charge of the battery rack 11 as a whole. The battery rack charge state estimation apparatus 100 may internally include an input unit 110, an unbalance measurement unit 120, a charge state estimation unit 130, and the like

입력부(110)는 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 충방전 전압데이터를 입력받을 수 있다. 상기 충방전 전압데이터는 각 단위의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d) 로부터 측정된 전압일 수 있다. 도 1의 경우, 3개의 배터리(1-1-a, 2-1-a, n-1-a)에 대한 충방전 전압데이터(V1-1-a, V2-1-a, Vn-1-a)가 입력부(110)로 입력되는 것이 예시로서 도시된다. 또한, 상기 충방전 전압데이터는 각 단위의 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)으로부터 측정된 전압일 수 있다. 필요에 따라 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d) 또는 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)로부터 기인한 충방전 전압데이터가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)로부터 측정된 충방전 전압데이터가 사용될 수 있다. 상기 충방전 전압데이터는 불균형 측정부(120) 및 충전상태 추정부(130)로 각각 전달되고 배터리랙 충전상태 추정값을 산출하기 위하여 가공될 수 있다.The input unit 110 receives charge and discharge voltage data for the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, Input can be received. The charge / discharge voltage data is measured from the batteries (1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, Lt; / RTI > 1, the charging / discharging voltage data (V 1-1 -a , V 2-1-a , V n -1) of the three batteries (1-1- -1-a ) is input to the input unit 110 as an example. The charging / discharging voltage data is stored in the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, n, ..., 11-nn. 1-a, 1-1-d, 2-1-a, ..., nnd or battery packs 11-1-1 , 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-nn are used . In this embodiment, the charge / discharge voltage data measured from the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d and 2-1- Can be used. The charge / discharge voltage data is transmitted to the unbalance measuring unit 120 and the charge state estimating unit 130, respectively, and can be processed to calculate a battery rack charge state estimation value.

불균형 측정부(120)는 상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 불균형 정도의 값을 포함하는 배터리팩 불균형 정보를 산출할 수 있다. The unbalance measuring unit 120 measures the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11 -2-n, ..., 11-nn) of the battery pack unbalance information.

배터리팩 불균형 정보는 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n) 내부의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d) 사이의 충방전 전압 불균형에 대한 것일 수 있다. 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)의 충방전 전압은 전기화학적 특성 및 장시간 충방전에 기인한 특성 변화 등에 의하여 달라질 수 있는데, 이것은 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)의 충방전 전압 뿐만 아니라, 배터리랙(11)에 대한 충방전 전압도 불균일하게 할 수 있다. 따라서, 정확한 배터리랙(11) 충전상태 값을 추정하기 위하여, 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d) 충전상태에 대한 불균형 또는 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n) 충전상태에 대한 불균형이 고려되어져야 한다. 여기서는, 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n) 충전상태에 대한 불균형이 고려될 것이다. 상기 배터리팩 불균형 정보는 배터리랙 충전상태 값을 위한 알고리즘에 포함되는 계수(coefficient) 정보를 더 포함할 수 있다. 배터리팩 불균형 정보는 계수로서, 하기 수식(1)을 통하여 배터리랙 충전상태 값 산출에 반영될 수 있다.The battery pack unbalance information is stored in the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, Discharge voltage imbalance between the batteries (1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d and 2-1- Lt; / RTI > The charging and discharging voltages of the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d and 2-1-a to nnd have electrochemical characteristics and long charge / 11-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2, ..., 11-2, -n, ..., 11-nn, as well as the charge / discharge voltage for the battery rack 11 can be made non-uniform. Therefore, in order to accurately estimate the charging state value of the battery rack 11, the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, ., 11-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, , ..., 11-nn) should be taken into account. Here, the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ) An imbalance in the state of charge will be taken into account. The battery pack unbalance information may further include coefficient information included in an algorithm for a battery rack charging state value. The battery pack unbalance information can be reflected as a coefficient in the calculation of the battery rack charging state value through the following equation (1).

충전상태 추정부(130)는 배터리팩 불균형 정보를 산출함에 있어서, 단위 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 전압 모니터링이 요구된다. 여기서, 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)은 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있지만, 병렬 조합 배터리들에 의한 전압 불균형은 직렬 조합 배터리들에 의한 전압 불균형에 비하여 미미하다. 따라서 충전상태 추정부(130)는 배터리팩 불균형 정보를 산출하기 위하여, 직렬 조합의 배터리들에 의한 전압 불균형만을 모니터링할 수 있다. 모든 배터리들에 대한 전압 불균형을 모니터링하는 것은 배터리를 관리하는 배터리 관리시스템의 요구사양을 증가시키는 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 충전상태 추정부(130)는 직렬 조합된 배터리들에 대한 전압 불균형만을 모니터링함으로써, 배터리 관리시스템에 대한 효율적인 관리를 도모할 수 있다. 직렬 조합 배터리를 모니터링 하는 이유와 같은 이유로, 충전상태 추정부(130)는 배터리랙 충전상태 값을 추정하기 위하여 직렬 조합의 배터리팩들에 의한 전압 불균형만을 모니터링할 수 있다.The charging state estimating unit 130 calculates the battery pack unbalance information based on the battery pack unbalance information stored in the unit batteries 1-1 to 1-16, 1-1 to 1-16, 1-1 to 1-16, 1-1 to 1- ..., nnd) is required. Here, the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, May be configured in serial or parallel combination of batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, , The voltage imbalance due to the parallel combination batteries is insignificant compared with the voltage imbalance caused by the series combination batteries. Therefore, the charge state estimation unit 130 can monitor only the voltage imbalance caused by the batteries in the series combination in order to calculate the battery pack imbalance information. Monitoring the voltage imbalance across all the batteries can cause problems that increase the requirements of the battery management system that manages the battery. Therefore, the charge state estimating unit 130 can monitor the voltage imbalance only for the series-connected batteries, thereby efficiently managing the battery management system. For reasons such as the reason for monitoring the series combination battery, the charge state estimating unit 130 may monitor only the voltage imbalance caused by the battery packs of the series combination in order to estimate the battery pack charge state value.

충전상태 추정부(130)는 충방전 전압데이터로부터 배터리팩 충전상태 정보를 산출하고, 상기 배터리팩 충전상태 정보 및 배터리팩 불균형 정보를 기반으로 배터리랙 충전상태 값을 추정할 수 있다.The charge state estimation unit 130 may calculate battery pack state information from the charge / discharge voltage data, and may estimate the battery pack state value based on the battery pack state information and the battery pack unbalance information.

배터리팩 충전상태 정보는 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태의 값을 포함할 수 있다. 상기 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태의 값은 전류적산법 및 전기적 등가회로 모델 기반 적응제어(예를 들어, 확장칼만필터제어 또는 슬라이딩모드제어)를 이용하여 산출될 수 있다. The battery pack charging status information is stored in the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, , 11-nn, respectively. The battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, May be computed using current integration and electrical equivalent circuit model based adaptive control (e.g., extended Kalman filter control or sliding mode control).

배터리랙 충전상태 값은 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)을 포함한 전체 배터리랙(11)에 대한 충전상태 값을 의미한다. 충전상태 추정부(130)는 다음과 같은 수식(1)으로 배터리랙 충전상태 값을 추정할 수 있다.The battery pack charging state values are stored in the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, , And 11-nn, respectively. The charging state estimating unit 130 can estimate the state of charge of the battery rack using the following equation (1).

Figure 112016090991919-pat00001
수식 (1)
Figure 112016090991919-pat00001
Equation (1)

여기서, 배터리랙(11)은 x개의 배터리팩을 포함하고, SOCrack은 상기 x개의 배터리팩을 포함하는 상기 배터리랙(11)에 대한 배터리랙 충전상태 값이고, SOC1tray, SOC2tray, SOC3tray, ..., SOCxtray는 상기 x개의 배터리팩 각각에 대한 충전상태의 값이며, 계수, a1, a2, a3, ..., ax는 a1+a2+a3+...+ax = 1을 만족할 수 있다.Here, the battery rack 11 includes x battery packs, SOCrack is a battery rack charging state value for the battery rack 11 including x battery packs, and SOC1tray, SOC2tray, SOC3tray, ... , SOCxtray is a value of the charge state for each of the x battery packs, and coefficients a1, a2, a3, ..., ax can satisfy a1 + a2 + a3 + ... + ax =

예를 들어, 배터리랙(11)이 5개의 배터리팩으로 구성된 경우 배터리랙(11)의 충전상태 값은 다음과 같을 수 있다.For example, when the battery rack 11 is composed of five battery packs, the charge state value of the battery rack 11 may be as follows.

Figure 112016090991919-pat00002
Figure 112016090991919-pat00002

5개의 배터리팩으로 구성된 배터리랙(11)의 충전상태 값은 SOCrack(x=5)이고, SOC1tray, SOC2tray, SOC3tray, SOC4tray, SOC5tray는 각 배터리팩 충전상태 값이며, 각 배터리팩의 불균형 정보가 반영된 계수 a1, a2, a3, a4, a5는 a1+a2+a3+a4+a5 = 1을 만족할 수 있다.The SOC1tray, SOC2tray, SOC3tray, SOC4tray, and SOC5tray are values of the battery pack charging state of the battery rack 11 composed of five battery packs, and the unbalance information of each battery pack is reflected The coefficients a1, a2, a3, a4 and a5 can satisfy a1 + a2 + a3 + a4 + a5 = 1.

배러티랙의 충전상태 값은 배터리팩 충전상태 값으로부터 얻어질 수 있다. 상세하게, 이상적인 경우, 상기 배터리팩 충전상태 값은 배터리 충전상태 값의 평균으로부터 얻어질 수 있고, 상기 배터리랙 충전상태 값은 상기 배터리팩 충전상태 값의 평균으로부터 얻어질 수 있다. 그러나 실제로 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)을 구성하는 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d) 사이에서 전압 불균형이 불가피하므로, 상기 배터리랙 충전상태 값을 구하기 위하여 배터리팩 불균형 정도가 고려되어져야 한다. 배터리팩에 대한 불균형 정도는 상기 수식(1)에서 계수로서 반영될 수 있다. 상세하게, 상기 계수는 배터리팩 불균형 정보 즉, 상기 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n) 각각의 불균형 정도에 따라서 결정될 수 있다. 바람직하게는, 어느 특정 배터리팩의 내부 전압에 대한 불균형이 클수록(심할수록) 상기 계수의 값은 작고, 어느 특정 배터리팩의 내부 전압에 대한 불균형이 작을수록 상기 계수의 값은 클 수 있다. The charge state value of the barrier track can be obtained from the battery pack charge state value. In detail, in an ideal case, the battery pack charge state value may be obtained from an average of battery charge state values, and the battery rack charge state value may be obtained from an average of the battery pack charge state values. However, the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, The voltage imbalance between the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d and 2-1-a, The battery pack imbalance degree must be taken into consideration in order to obtain the battery rack charging state value. The degree of imbalance for the battery pack can be reflected as a coefficient in the above equation (1). In particular, the coefficients are information on battery pack unbalance information, that is, the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, 2-n, ..., 11-nn, respectively. Preferably, the larger the imbalance of the internal voltage of a specific battery pack is, the smaller the value of the coefficient is, and the smaller the imbalance of the internal voltage of a particular battery pack, the larger the value of the coefficient.

도 2는 일 실시예에 따른 배터리랙 충전상태 추정 장치의 세부 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a detailed configuration of a battery rack charged state estimation apparatus according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 배터리랙 충전상태 추정 장치(100)의 충전상태 추정부(130)는 배터리팩 충전상태 추정부(131) 및 배터리랙 충전상태 추정부(132)를 더 포함할 수 있다.2, the charging state estimation unit 130 of the battery pack state estimation apparatus 100 may further include a battery pack state estimation unit 131 and a battery rack state estimation unit 132.

배터리팩 충전상태 추정부(131)는 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태 값을 산출할 수 있다. 배터리팩 충전상태 추정부(131)는 전류적산법 및 전기적 등가회로 모델 기반 적응제어 알고리즘을 사용하여 배터리팩 충전상태 값을 산출할 수 있다.The battery pack charge state estimating unit 131 estimates the state of charge of the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, , ..., 11-nn) can be calculated. The battery pack charge state estimating unit 131 may calculate the battery pack charge state value using the current integration method and the electric equivalent circuit model based adaptive control algorithm.

배터리랙 충전상태 추정부(132)는 배터리랙(11)에 대한 충전상태 값을 산출할 수 있다. 상세하게, 배터리랙 충전상태 추정부(132)는 불균형 측정부(120)로부터 배터리팩 불균형 정보를, 배러리팩 충전상태 추정부(131)로부터 배터리팩 충전상태 정보를, 각각 전달받는다. 배터리랙 충전상태 추정부(132)는 상기 배터리팩 불균형 정보를 상기 수식(1)을 위한 계수로 변환하고, 상기 배터리팩 충전상태 정보에 포함된 배터리팩 충전상태 값을 상기 수식(1)에 적용하여 최종 배터리랙 충전상태 값을 산출할 수 있다.The battery rack charging state estimating unit 132 can calculate the charging state value for the battery rack 11. [ In detail, the battery pack charging state estimating unit 132 receives the battery pack unbalance information from the unbalance measuring unit 120 and the battery pack charging state information from the battery pack charging state estimating unit 131, respectively. The battery pack charge state estimating unit 132 converts the battery pack imbalance information into a coefficient for the equation (1), and applies the battery pack charge state value included in the battery pack charge state information to the equation (1) So that the final battery rack charging state value can be calculated.

도 3은 일 실시예에 따른 충방전부가 배터리랙을 충방전하는 것을 도식화한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating charging / discharging of a battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 배터리랙 충전상태 추정 장치(100)는 충방전부(140)를 더 포함할 수 있다. 배터리랙(11) 충전상태 값을 추정하기 위해서는 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 충방전 전압데이터가 획득될 수 있다. 상기 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 충방전 전압데이터는 배터리팩 불균형 정도의 값 및 배터리팩 충전상태 값을 산출하기 위하여 사용될 수 있다.Referring to FIG. 3, the apparatus for estimating the state of charge of a battery rack 100 may further include a charging unit 140. 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., nnd in order to estimate the state of charge of the battery rack 11, Charge / discharge voltage data can be obtained. The charging and discharging voltage data for the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, And the battery pack charge state value.

배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 충방전 전압데이터를 획득하기 위해서는 충방전 전원이 요구되는데, 충방전부(140)는 전원을 공급하는 역할을 한다.In order to obtain the charge / discharge voltage data for the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d and 2-1- A power supply is required, and the charging unit 140 serves to supply power.

이때, 각각의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)로 흘러가는 전류는 미리 설정된 전류프로파일에 따라 결정될 수 있다. 도 3의 경우, 충방전부(140)을 통하여 3개의 배터리(1-1-a, 2-1-a, n-1-a)로 흘러가는 전류(I1-1-a, I2-1-a, In-1-a)가 예시로서 도시된다.At this time, the current flowing to each battery 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1- Can be determined according to the profile. 3, the currents I 1-1 -a and I 2-1 -a flowing to the three batteries 1-1-a and 2-1-a and n-1-a through the charging and discharging unit 140, -a , I n-1-a ) are shown as an example.

도 4는 일 실시예에 따른 충방전전류에 대한 전류프로파일의 파형도를 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a waveform diagram of a current profile for charge / discharge current according to an embodiment.

충방전부(140)는 도 4에 도시된 것과 같이 충방전 전류값이 복수의 레벨로 변하는 전류프로파일을 이용하여 각 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)를 충방전시킬 수 있다.The charging unit 140 is connected to the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, and 1-b using the current profiles in which the charging and discharging current values vary at a plurality of levels, -1-d, 2-1-a, ..., nnd can be charged and discharged.

전류프로파일에서, 충방전 시간은 만충상태의 셀을 만방(full discharge)시키는데 소요되는 시간보다 짧을 수 있다. 배터리의 방전용량은 정격방전전류(C-rate)로 만방시키는데 소요되는 시간으로 표시될 수 있다. 예를 들어, 1A의 정격방전전류로 1시간 방전할 때, 만방 상태가 되는 배터리의 방전용량은 1C로 표시될 수 있다. 다른 예로서, 0.5A의 정격방전전류로 2시간 방전할 때, 만방 상태가 되는 배터리의 방전용량은 2C로 표시될 수 있다.In the current profile, the charge-discharge time may be shorter than the time required to fully discharge the full-charge cell. The discharge capacity of the battery can be expressed in terms of the time required to blow up to the rated discharge current (C-rate). For example, when the battery is discharged for 1 hour at the rated discharge current of 1A, the discharge capacity of the battery that is in the full state can be indicated as 1C. As another example, when the battery is discharged for 2 hours at a rated discharge current of 0.5 A, the discharge capacity of the battery that is in the full state can be indicated by 2C.

전류프로파일에서, 충방전 시간은 만충상태의 셀을 이러한 정격방전전류로 방전하여 셀을 만방(full discharge)시키는데 소요되는 시간보다 짧을 수 있다. 통상적으로 배터리의 방전용량을 확인하기 위해서는 배터리를 만충시킨 후에 다시 만방시키면서 그 시간을 측정해야 한다. In the current profile, the charge-discharge time may be shorter than the time required to discharge the full-charged cell to such a rated discharge current to fully discharge the cell. Normally, to check the discharge capacity of a battery, it is necessary to measure the time while the battery is fully charged and discharged again.

충전상태 추정부(130)는 배터리팩의 충전상태를 추정하기 위하여 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)을 사용할 수 있다. The charge state estimation unit 130 may use a wavelet transform to estimate the state of charge of the battery pack.

충전상태 추정부(130)는 전류적산법 또는 등가회로모델 기반의 적응제어를 이용하여 배터리팩 충전상태 값을 산출할 수 있다. 충전상태 추정부(130)가 상기 등가회로모델 기반의 적응제어를 이용하는 경우, 충전상태 추정부(130)는 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태 값을 웨이블릿 변환을 이용하여 산출할 수 있다.The charge state estimation unit 130 may calculate the state of charge of the battery pack using the current integration method or the adaptive control based on the equivalent circuit model. When the charge state estimating unit 130 uses the adaptive control based on the equivalent circuit model, the charge state estimating unit 130 estimates the state of charge of the battery packs 11-1-1, 11-1-2, -n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-nn can be calculated using the wavelet transform.

웨이블릿 변환은 원 신호(original signal)가 있을 경우, 이를 저주파(approximation, Am) 및 고주파(detail, Dm)성분으로 분해하는 방법이다.The wavelet transform is a method of decomposing an original signal, if any, into a low frequency (approximation, Am) and a high frequency (detail, Dm) component.

충전상태 추정부(130)는 입력부(110)로부터 충방전 전압데이터를 전달받을 수 있다.The charge state estimation unit 130 may receive charge / discharge voltage data from the input unit 110. [

충전상태 추정부(130)는 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)의 전압을 원 신호라 가정하고 이를 웨이블릿 변환의 다해상도 분석(multi-resolution analysis; MRA) 방법을 이용하여 저주파 전압성분과 고주파 전압성분으로 분해할 수 있다. 여기서, 상기 웨이블릿 변환은 기본적으로 이산 웨이블릿 변환(discrete wavelet transform)일 수 있다. 상기 이산 웨이블릿 변환은 하나의 입력을 사용한다. 즉, 단위 셀 하나의 전압을 원 신호로 보고 다해상도 분석을 통해 저주파 및 고주파 전압성분으로 분해한다. 그런데, 하나의 입력을 적용하고 그 다음 입력을 적용하는 방식을 반복할 경우 배터리팩 충전상태 값을 구하기 위한 데이터 확보시간이 과다 소요되는 단점을 가진다. 따라서, 상기 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태 값을 신속하게 구하기 위해서, 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)의 각 전압을 동시에 입력으로 적용하고 상기 각 전압을 저주파 및 고주파 전압성분으로 분해하는 다변량 웨이블릿 변환(MWT: Multivariate Wavelet Transform) 기술이 사용될 수 있다. The charge state estimation unit 130 calculates the charge state of the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, Signal and decompose it into a low-frequency voltage component and a high-frequency voltage component using a multi-resolution analysis (MRA) method of wavelet transform. Here, the wavelet transform may be basically a discrete wavelet transform. The discrete wavelet transform uses one input. In other words, the voltage of one unit cell is regarded as the original signal, and it is decomposed into low frequency and high frequency voltage components through resolution analysis. However, if one input is applied and the next input is repeated, there is a disadvantage that the data acquisition time for obtaining the battery pack charging state value is excessive. Accordingly, the battery packs 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2- n-1, n-1, n-2, n-1, ) May be simultaneously applied as an input, and a multivariate wavelet transform (MWT) technique for decomposing the voltages into low frequency and high frequency voltage components may be used.

도 5는 일 실시예에 따른 웨이블릿 변환 과정을 도식화한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a wavelet transform process according to an exemplary embodiment. Referring to FIG.

도 5를 참조하면, 충전상태 추정부(130)는 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)의 전압데이터로부터 전압값을 다운샘플링하여 입력변수(X)를 생성한다. 충전상태 추정부(130)는 다변량 웨이블릿 변환을 수행하기 위해 각각의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대하여 다운샘플링된 입력변수(X1-1-a, X1-1-b, X1-1-c, X1-1-d, X2-1-a, ..., Xn-n-d,)를 생성하게 된다.Referring to FIG. 5, the charge state estimating unit 130 estimates the state of charge of the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1- nnd) to generate an input variable X. The input variable X is generated by subtracting the voltage value from the voltage data. The charge state estimation unit 130 estimates the state of charge of each battery 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a,. sampled input variables (X 1-1 -a , X 1-1 -b , X 1-1 -c , X 1-1 -d , X 2-1-a , ..., nnd) ., X nnd , < / RTI >

충전상태 추정부(130)는 MRA(Multi-Resolution Analysis) 기법으로 각각의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 다단계의 웨이블릿 성분값을 생성한다. 도 5에서는 웨이블릿 변환이 5단계로 진행되는 것이 예시적으로 도시되어 있다.The charging state estimating unit 130 estimates the state of charge of each battery 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, and 2-1-a using an MRA (Multi-Resolution Analysis) , ..., nnd) of the wavelet components. In FIG. 5, it is exemplarily shown that the wavelet transformation proceeds to five steps.

충전상태 추정부(130)는 1단계에서 입력변수(X)를 웨이블릿 변환을 통해 저주파 웨이블릿 성분값인 A1 및 고주파 웨이블릿 성분값인 D1을 생성한다. 그리고, 충전상태 추정부(130)는 2단계에서 A1을 웨이블릿 변환을 통해 다시 저주파 웨이블릿 성분값인 A2 및 고주파 웨이블릿 성분값인 D2를 생성한다. 이러한 방법으로 충전상태 추정부(130)는 순차적으로 3단계, 4단계 및 5단계 웨이블릿 변환을 수행하여 저주파 웨이블릿 성분값인 A1 내지 A5, 그리고 고주파 웨이블릿 성분값인 D1 내지 D5를 생성한다. 이때, 2단계 이상의 각 단계에서는 전단계의 저주파 웨이블릿 성분값을 이용하여 웨이블릿 변환을 수행하기 때문에 최종적으로는 마지막 단계의 저주파 웨이블릿 성분값(예를 들어, A5)과 각 단계의 고주파 웨이블릿 성분값(예를 들어, D1 내지 D5)만 남게 된다.The charge state estimating unit 130 generates the low frequency wavelet component value A1 and the high frequency wavelet component value D1 through the wavelet transform of the input variable X in a first step. Then, the charge state estimation unit 130 again generates a low-frequency wavelet component value A2 and a high-frequency wavelet component value D2 by performing wavelet transformation on A1 in the second step. In this way, the charge state estimation unit 130 sequentially performs the third, fourth, and fifth steps of wavelet transform to generate low-frequency wavelet component values A1 to A5 and high-frequency wavelet component values D1 to D5. In this case, since the wavelet transform is performed using the low-frequency wavelet component values of the previous stage in each of the two or more stages, the final low-frequency wavelet component value (for example, A5) and the high- For example, D1 to D5.

도 6은 일 실시예에 따른 웨이블릿 성분값들의 주파수 대역을 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a frequency band of wavelet component values according to an exemplary embodiment.

도 6을 참조하면, 충전상태 추정부(130)는 M(M은 2이상의 자연수)개의 웨이블릿 변환 단계를 통해 저주파 웨이블릿 성분값인 Am 및 고주파 웨이블릿 성분값인 D1 내지 Dm을 생성한다. 이때, M번째 단계에서 생성된 저주파 웨이블릿 성분값인 Am이 가장 낮은 주파수 대역에 위치하고 M번째 단계에서 생성된 고주파 웨이블릿 성분값인 Dm이 그 다음으로 낮은 주파수 대역에 위치하게 된다.Referring to FIG. 6, the charge state estimation unit 130 generates a low frequency wavelet component Am and high frequency wavelet component values D1 to Dm through M (M is a natural number of 2 or more) wavelet transform steps. At this time, the low-frequency wavelet component value Am generated in the M-th stage is located in the lowest frequency band, and the high-frequency wavelet component value Dm generated in the M-th stage is positioned in the next lowest frequency band.

이후, 충전상태 추정부(130)는 생성된 웨이블릿 성분값들(예를 들어, A5 및 D1 내지 D5)로부터 각각의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 등가회로모델의 파라미터 값을 구할 수 있다.Then, the charge state estimation unit 130 calculates the state of charge of each battery 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, and 1-12 from the generated wavelet component values (for example, A5 and D1- 1-1-d, 2-1-a, ..., nnd) of the equivalent circuit model.

충전상태 추정부(130)는 상기 등가회로모델의 파라미터 값들로부터 각각의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 충전상태 값을 추정할 수 있다. The charge state estimation unit 130 calculates the state of charge of each battery 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1- ..., nnd can be estimated.

충전상태 추정부(130)는 각각의 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 충전상태 값을 통계분석하여 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)들의 집합인 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태 값을 추정할 수 있다. 상기 통계분석은 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)에 대한 충전상태 값의 평균 또는 표준편차 등이 될 수 있다.The charge state estimation unit 130 estimates the state of charge of each battery 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1- A battery pack (1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d and 2-1-a, 11-2-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11- The state value can be estimated. The statistical analysis is performed on the basis of the average of the charge state values for the batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, Standard deviation, and the like.

충전상태 추정부(130)는 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태 값으로부터 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 불균형 정도를 반영하여 배터리랙(11)에 대한 충전상태를 추정할 수 있다.The charge state estimation unit 130 estimates the state of charge of the battery pack 11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n,. 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-nn from the charge state values for the battery packs 11-1-1, 11-1-2, 2-n, ..., 11-nn of the battery pack 11,

도 7은 일 실시예에 따른 배터리랙 충전상태 추정 방법의 흐름을 나타내는 도면이다.7 is a flowchart illustrating a method of estimating a charged state of a battery pack according to an embodiment.

도 7을 참조하면, 배터리랙 추정 장치(100)의 입력부(110)는, 배터리(1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, 2-1-a, ..., n-n-d)를 미리 설정된 전류프로파일로 충방전되는 각 배터리에 대한 충방전 전압데이터를 입력받을 수 있다(S702). Referring to FIG. 7, the input unit 110 of the battery rack estimating apparatus 100 includes batteries 1-1-a, 1-1-b, 1-1-c, 1-1-d, a,..., nnd can be charged / discharged with respect to each battery charged / discharged with a predetermined current profile (S702).

충전상태 추정부(130)는 상기 각 배터리에 대한 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 충전상태 값을 포함하는 배터리팩 충전상태 정보를 산출할 수 있다(S704).11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., ..., 11-2-n, ..., 11-nn (S704).

충전상태 추정부(130)는 상기 각 배터리에 대한 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩(11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2-n, ..., 11-n-n)에 대한 불균형 정도의 값을 포함하는 배터리팩 불균형 정보를 산출할 수 있다(S706).11-1-2, ..., 11-1-n, 11-2-1, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., 11-2, ..., ..., 11-2-n, ..., 11-nn (S706).

충전상태 추정부(130)는 상기 배터리팩 충전상태 정보 및 배터리팩 불균형 정보를 기반으로 상기 배터리랙(11)에 대한 충전상태 정도를 나타내는 배터리랙 충전상태 값을 추정할 수 있다(S708).The charge state estimating unit 130 may estimate a battery pack charge state value indicating a charge state of the battery pack 11 based on the battery pack charge state information and the battery pack unbalance information at step S708.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (14)

단위 배터리들로 구성된 배터리팩들을 포함하는 배터리랙에 대한 충전상태를 추정하는 장치에 있어서,
상기 단위 배터리들에 대한 충방전 전압데이터를 입력받는 입력부;
상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩들의 충방전 전압에 대한 불균형 정도의 값을 포함하는 배터리팩 불균형 정보를 산출하는 불균형 측정부; 및
상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩들에 대한 배터리팩 충전상태 값을 포함하는 배터리팩 충전상태 정보를 산출하고, 상기 배터리팩 충전상태 정보 및 상기 배터리팩 불균형 정보를 기반으로 상기 배터리랙에 대한 충전상태 정도를 나타내는 배터리랙 충전상태 값을 추정하는 충전상태 추정부를 포함하고,
상기 배터리랙 충전상태 값은 다음과 같이 정의되며,
Figure 112017082452733-pat00003

(여기서, SOCrack은 상기 배터리랙 충전상태 값이고, SOC1tray, SOC2tray, SOC3tray, ..., SOCntray은 상기 배터리팩 충전상태 값이며, 계수 a1, a2, a3, ..., an는 a1+a2+a3+...+an = 1을 만족함),
상기 계수는 상기 배터리팩 불균형 정보에 의하여 결정되고,
상기 계수는, 상기 배터리팩 불균형 정보의 상기 불균형 정도의 값이 작을수록 크고, 상기 배터리팩 불균형 정보의 상기 불균형 정도의 값이 클수록 작으며,
상기 배터리팩 불균형 정보는 상기 단위 배터리들을 직렬로 조합한 상기 배터리팩들에 대해서만 산출되는 것을 특징으로 하는 배터리랙 충전상태 추정 장치.
An apparatus for estimating a state of charge of a battery rack including battery packs composed of unit batteries,
An input unit for receiving charge / discharge voltage data for the unit batteries;
An unbalance measuring unit for calculating battery pack unbalance information including a value of an unbalance degree with respect to a charging / discharging voltage of the battery packs from the charging / discharging voltage data; And
Calculating charge state information of the battery pack including the state of charge of the battery pack with respect to the battery packs from the charge / discharge voltage data, calculating charge state information of the battery pack based on the battery pack charge state information and the battery pack imbalance information, And a charge state estimation unit for estimating a charge state value of the battery rack,
The battery rack charge state value is defined as follows,
Figure 112017082452733-pat00003

A2, a3, ..., an is a1 + a2 + a2, a3, ..., an, a3 + ... + an = 1),
Wherein the coefficient is determined by the battery pack imbalance information,
Wherein the coefficient is larger as the value of the unbalance degree of the battery pack unbalance information is smaller and smaller as the value of the unbalance degree of the battery pack unbalance information is larger,
Wherein the battery pack imbalance information is calculated only for the battery packs in which the unit batteries are combined in series.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 단위 배터리들로 구성된 배터리팩들을 포함하는 배터리랙에 대한 충전상태를 추정하는 방법에 있어서,
상기 단위 배터리들에 대한 충방전 전압데이터를 입력받는 단계;
상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩들에 대한 배터리팩 충전상태 값을 포함하는 배터리팩 충전상태 정보를 산출하는 단계;
상기 충방전 전압데이터로부터 상기 배터리팩들의 충방전 전압에 대한 불균형 정도의 값을 포함하는 배터리팩 불균형 정보를 산출하는 단계; 및
상기 배터리팩 충전상태 정보 및 상기 배터리팩 불균형 정보를 기반으로 상기 배터리랙에 대한 충전상태 정도를 나타내는 배터리랙 충전상태 값을 추정하는 단계를 포함하고,
상기 배터리랙 충전상태 값은 다음과 같이 정의되며,
Figure 112017082452733-pat00004

(여기서, SOCrack은 상기 배터리랙 충전상태 값이고, SOC1tray, SOC2tray, SOC3tray, ..., SOCntray은 상기 배터리팩 충전상태 값이며, 계수 a1, a2, a3, ..., an는 a1+a2+a3+...+an = 1을 만족함),
상기 계수는 상기 배터리팩 불균형 정보에 의하여 결정되고,
상기 계수는, 상기 배터리팩 불균형 정보의 상기 불균형 정도의 값이 작을수록 크고, 상기 배터리팩 불균형 정보의 상기 불균형 정도의 값이 클수록 작으며,
상기 배터리팩 불균형 정보는 상기 단위 배터리들을 직렬로 조합한 상기 배터리팩들에 대해서만 산출되는 것을 특징으로 하는 배터리랙 충전상태 추정 방법.
A method for estimating a state of charge of a battery rack including battery packs composed of unit batteries,
Receiving charging / discharging voltage data for the unit batteries;
Calculating battery pack charging state information including a battery pack charging state value for the battery packs from the charging / discharging voltage data;
Calculating battery pack unbalance information including a value of an unbalance degree of a charge / discharge voltage of the battery packs from the charge / discharge voltage data; And
Estimating a battery rack charging state value indicating a charging state of the battery rack based on the battery pack charging state information and the battery pack unbalance information,
The battery rack charge state value is defined as follows,
Figure 112017082452733-pat00004

A2, a3, ..., an is a1 + a2 + a2, a3, ..., an, a3 + ... + an = 1),
Wherein the coefficient is determined by the battery pack imbalance information,
Wherein the coefficient is larger as the value of the unbalance degree of the battery pack unbalance information is smaller and smaller as the value of the unbalance degree of the battery pack unbalance information is larger,
Wherein the battery pack imbalance information is calculated only for the battery packs in which the unit batteries are combined in series.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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