KR101937591B1 - Apparatus and method for real-time battery life estimation - Google Patents

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최정현
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

A battery life estimation apparatus and a method thereof are disclosed. The battery life estimation apparatus includes a current measuring part for measuring the current of a battery at a predetermined current integrated value point, a voltage measuring part for measuring the voltage of the battery at a predetermined current integrated value point, a data processing part for calculating the open circuit voltage (OCV) value of the battery by applying the current and voltage values of the battery to an equation for calculating the terminal voltage of the battery, and a deterioration degree calculation part for calculating the capacity retention rate of the battery by comparing the predetermined current integrated value and the OCV value of the battery with an open circuit voltage table based on the integrated current value for each capacity retention (CR). It is possible to calculate the capacity retention rate (CR) of the battery in real time.

Description

배터리 수명 예측장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REAL-TIME BATTERY LIFE ESTIMATION}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR REAL-TIME BATTERY LIFE ESTIMATION [0002]

본 발명은 배터리 수명 예측장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 용량유지율(Capacity Retention)을 실시간으로 산출하여 배터리 수명을 판단하는 배터리 수명 예측장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for predicting battery life, and more particularly, to a battery life predicting apparatus and method for estimating battery life by calculating capacity retention of a battery in real time.

배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)은 최소한의 열화 방향으로 배터리를 제어하는 시스템이다. 이를 위해, 배터리 관리 시스템은 배터리의 열화도를 정확히 측정하는 것이 중요하다. The battery management system (BMS) is a system that controls the battery in the minimum deterioration direction. For this purpose, it is important for the battery management system to accurately measure the deterioration of the battery.

한편, 배터리 잔존량(SOC: State-of-Charge)는 배터리 가용용량 대비 잔존용량에 대한 비로, 용량열화가 진행되어 용량유지율이 줄어들면 가용용량도 줄어들게 되므로, 동일한 잔존용량이라도 열화 진행정도에 따라 SOC 값이 달라진다. On the other hand, the state-of-charge (SOC) of the battery is a ratio of the remaining capacity of the battery to the remaining capacity of the battery. As the capacity deterioration progresses and the capacity retention rate decreases, the available capacity decreases. Therefore, SOC value is changed.

따라서, 종래의 배터리 열화도 측정방법은 배터리 잔존량(SOC)에 기반하여 이루어지는데, 초기에 측정된 개방 회로 전압(OCV: Open Circuit Voltage)-배터리 잔존량(SOC) 테이블을 지속적으로 이용할 뿐, 이러한 OCV-SOC 테이블에 대하여 열화 진행정도를 반영한 갱신 단계가 이루어지지 않으므로 정확한 배터리 열화도를 추정하는데 어려움이 있다.Therefore, the conventional method of measuring battery deterioration is based on the remaining battery level (SOC). The conventional method uses only the open circuit voltage (OCV) -the remaining battery level (SOC) There is no updating step that reflects the degree of deterioration of the OCV-SOC table, so that it is difficult to accurately estimate the degree of deterioration of the battery.

아울러, 초기에 측정된 OCV-SOC 테이블의 변화가 선형적 양상을 보이는 경우, 배터리 열화도를 추정하는데 있어서 초기에 측정된 OCV-SOC 테이블을 지속적으로 이용하여도 무방하나, 실제 배터리 열화도에 따르면 OCV-SOC 테이블은 비선형적으로 변하므로, 초기에 측정된 OCV-SOC 테이블로부터 정확한 배터리 열화도를 추정하기가 어렵다. In addition, when the OCV-SOC table changes linearly in the initial measurement, the OCV-SOC table initially measured may be continuously used to estimate the battery deterioration degree. However, according to the actual battery deterioration degree Since the OCV-SOC table changes non-linearly, it is difficult to accurately estimate the battery deterioration from the initially measured OCV-SOC table.

배터리 열화 진행정도를 반영한 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블에 기반하여 배터리의 용량유지율(CR)을 실시간으로 산출하는 배터리 수명 예측장치 및 방법을 제공하고자 한다. An apparatus and method for predicting battery life that calculates a capacity retention rate (CR) of a battery on the basis of a current cumulative value-open circuit voltage (OCV) table reflecting a degree of progress of battery deterioration in real time.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 수명 예측장치는, 미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리의 전류를 측정하는 전류 측정부, 상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압(OCV: Open Circuit Voltage) 값을 산출하는 데이터 처리부 및 상기 미리 정해진 전류적산치 값과 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 미리 저장된 용량유지율(CR: Capacity Retention)별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블과 비교하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 열화도 산출부를 포함한다.A battery life predicting apparatus according to an aspect of the present invention includes a current measuring unit for measuring a current of a battery at a predetermined current integrated value point, a voltage measuring unit for measuring a voltage of the battery at the predetermined current integrated value point, A data processor for calculating an open circuit voltage (OCV) value of the battery by substituting a current and a voltage value of the battery into an equation for calculating a terminal voltage of the battery, And a deterioration degree calculating unit for calculating a capacity retention rate of the battery by comparing the circuit voltage value with an open circuit voltage table according to a current accumulated value per capacity retention ratio (CR: Capacity Retention).

한편, 상기 열화도 산출부는, 상기 배터리의 용량유지율에 따라 상기 배터리가 수명종료(EOL: End-of-Life) 지점에 도달하였는지를 판단하는 것을 더 포함할 수 있다.The deterioration degree calculation unit may further include determining whether the battery has reached an end-of-life (EOL) point according to the capacity retention rate of the battery.

또한, 상기 열화도 산출부는, 상기 배터리의 개방 회로 전압 값에 따라 상기 배터리의 잔존량(SOC: State-of-Charge)을 보정하는 것을 더 포함할 수 있다.Further, the deterioration degree calculating unit may further include a step of correcting the state-of-charge (SOC) of the battery according to an open circuit voltage value of the battery.

또한, 상기 전류 측정부 또는 상기 전압 측정부는, 상기 배터리가 완전충전되면, 상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 상기 배터리의 전류 또는 전압을 측정할 수 있도록 미리 정해진 용량 단위 당 누적전류를 샘플링하는 것을 포함할 수 있다.The current measuring unit or the voltage measuring unit may sample a predetermined cumulative current per unit of capacity to measure the current or voltage of the battery at the predetermined current integrated value point when the battery is fully charged .

또한, 상기 전류 측정부 및 상기 전압 측정부는, 상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서 서로 다른 조건 하에서 방전 또는 충전되는 상기 배터리의 전류 및 전압을 적어도 두 번 이상 측정하여, 동일한 전류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득할 수 있다.The current measuring unit and the voltage measuring unit may measure the current and voltage of the battery discharged or charged under different conditions at the predetermined current integrated value point at least twice or more, A combination of current and voltage values of a battery having two different values can be obtained.

또한, 상기 데이터 처리부는, 개방 회로 전압, 배터리의 전류 및 내부 저항을 변수로 하여 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출할 수 있다.The data processing unit may calculate an open circuit voltage value of the battery using an equation for calculating a terminal voltage of the battery using an open circuit voltage, a current of the battery, and an internal resistance as variables.

또한, 상기 데이터 처리부는, 상기 미리 정해진 적류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여, 개방 회로 전압 및 내부 저항을 미지수로 하는 연립방정식을 획득하고, 상기 연립방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출할 수 있다.The data processing unit may be configured to substitute a combination of the current and voltage values of the battery having at least two different values at the predetermined cumulative cumulative value point into an equation for calculating the terminal voltage of the battery, An open circuit voltage value of the battery can be calculated using the simultaneous equations by obtaining a simultaneous equation in which the internal resistance is unknown.

또한, 상기 데이터 처리부는, 배터리의 단자전압을 개방 회로 전압과 내부 저항에 걸리는 전압의 합으로 나타내는 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출할 수 있다.The data processing unit may calculate an open circuit voltage value of the battery using an equation that calculates a terminal voltage of the battery, which represents a terminal voltage of the battery as a sum of an open circuit voltage and a voltage applied to the internal resistance.

또한, 상기 열화도 산출부는, 용량유지율에 따라 동일한 전류적산치에서의 개방 회로 전압 값이 비선형적으로 변화하는 양상을 포함하는, 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블을 이용하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출할 수 있다.Further, the deterioration degree calculating section may calculate the deterioration degree of the battery using the open circuit voltage table according to the current integration value for each capacity maintenance ratio, including an aspect in which the open circuit voltage value at the same current integration value changes non- The capacity maintenance rate of the battery can be calculated.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 수명 예측방법은, 미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리의 전류 및 전압을 측정하고, 상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압(OCV: Open Circuit Voltage) 값을 산출하며, 상기 미리 정해진 전류적산치 값과 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 미리 저장된 용량유지율(CR: Capacity Retention)별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블과 비교하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for predicting the battery life, comprising: measuring current and voltage of a battery at a predetermined current integrated value point; assigning a current and a voltage value of the battery to an equation for calculating a terminal voltage of the battery The open circuit voltage value of the battery is calculated and the open circuit voltage value of the battery is calculated based on the accumulated current value for each capacity retention ratio (CR) The capacity maintenance ratio of the battery is calculated by comparing with the open circuit voltage table.

한편, 상기 배터리의 용량유지율에 따라 상기 배터리가 수명종료(EOL: End-of-Life) 지점에 도달하였는지를 판단하는 것을 더 포함할 수 있다.The method may further include determining whether the battery has reached an end-of-life (EOL) point according to the capacity retention rate of the battery.

또한, 상기 배터리의 개방 회로 전압 값에 따라 상기 배터리의 잔존량(SOC: State-of-Charge)을 보정하는 것을 더 포함할 수 있다.The method may further include correcting the state-of-charge (SOC) of the battery according to an open circuit voltage value of the battery.

또한, 미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리의 전류 및 전압을 측정하는 것은, 상기 배터리가 완전충전되면, 상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 상기 배터리의 전류 또는 전압을 측정할 수 있도록 미리 정해진 용량 단위 당 누적전류를 샘플링하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the measurement of the current and voltage of the battery at the predetermined current integrated value may be performed in a predetermined capacity unit such that the current or voltage of the battery at the predetermined current integrated value point can be measured when the battery is fully charged. Lt; RTI ID = 0.0 > cumulative < / RTI >

또한, 미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리의 전류 및 전압을 측정하는 것은, 상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서 서로 다른 조건 하에서 방전 또는 충전되는 상기 배터리의 전류 및 전압을 적어도 두 번 이상 측정하여, 동일한 전류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득하는 것일 수 있다.The measurement of the current and voltage of the battery at the predetermined current integrated value point may be performed by measuring the current and voltage of the battery discharged or charged under different conditions at the predetermined current integrated value point at least twice or more, To obtain a combination of current and voltage values of the battery having at least two different values at the current integration point.

또한, 상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것은, 개방 회로 전압, 배터리의 전류 및 내부 저항을 변수로 하여 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것일 수 있다.The calculation of the open circuit voltage value of the battery by substituting the current and voltage values of the battery into the equation for calculating the terminal voltage of the battery may be performed by using the open circuit voltage, And calculating an open circuit voltage value of the battery using an equation for calculating a voltage.

또한, 상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것은, 상기 미리 정해진 적류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여, 개방 회로 전압 및 내부 저항을 미지수로 하는 연립방정식을 획득하고, 상기 연립방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것일 수 있다.In addition, calculating the open-circuit voltage value of the battery by substituting the current and voltage values of the battery into an equation for calculating the terminal voltage of the battery may include calculating at least two different values at the predetermined cumulative cumulative value point A combination of a current and a voltage value of a battery is substituted into an equation for calculating a terminal voltage of the battery to obtain a simultaneous equation with an open circuit voltage and an internal resistance as unknowns, It may be to calculate the value.

또한, 상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것은, 배터리의 단자전압을 개방 회로 전압과 내부 저항에 걸리는 전압의 합으로 나타내는 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것일 수 있다.The calculation of the open circuit voltage value of the battery by substituting the current and voltage values of the battery into the equation for calculating the terminal voltage of the battery is performed by calculating the open circuit voltage value of the battery by adding the terminal voltage of the battery to the sum of the open circuit voltage and the voltage And calculating an open circuit voltage value of the battery using an equation for calculating a terminal voltage of the battery.

또한, 상기 미리 정해진 전류적산치 값과 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 미리 저장된 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블과 비교하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 것은, 용량유지율에 따라 동일한 전류적산치에서의 개방 회로 전압 값이 비선형적으로 변화하는 양상을 포함하는, 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블을 이용하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 것일 수 있다.The calculation of the capacity retention rate of the battery by comparing the predetermined current integrated value and the open circuit voltage value of the battery with the open circuit voltage table according to the accumulated current accumulation value for each capacity retention ratio may be the same It is possible to calculate the capacity retention rate of the battery using an open circuit voltage table according to the current integrated value per capacity retention ratio including an aspect in which the open circuit voltage value at the current integrated value changes nonlinearly.

상술한 본 발명에 따르면, 배터리의 비선형적인 열화 특성을 반영하여 보다 정교한 배터리 수명 예측이 가능하며, 이를 이용한 최적의 관리 및 제어를 통해 배터리의 효율성을 높일 수 있다.According to the present invention, more precise battery life prediction is possible by reflecting the nonlinear deterioration characteristics of the battery, and the efficiency of the battery can be improved through optimal management and control using the battery life.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측장치의 제어 블록도이다.
도 2는 용량유지율(CR)별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 배터리의 비선형적 열화 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 배터리 수명 예측장치에서의 배터리 수명 예측 과정을 도시한 순서도이다.1 is a control block diagram of a battery life predicting apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a diagram showing an example of the current integrated value-open circuit voltage (OCV) table for each capacity maintaining ratio CR.
3 is a graph for explaining nonlinear deterioration characteristics of a battery.
4 is a flowchart illustrating a battery life predicting process in the battery life predicting device.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms " comprises "and / or" comprising ", as used herein, do not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps and operations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측장치의 제어 블록도이다.1 is a control block diagram of a battery life predicting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측장치(100)는 전류 측정부(110), 전압 측정부(120), 데이터 처리부(130) 및 열화도 산출부(140)를 포함하여, 런타임(runtime) 중 배터리의 개방 회로 전압(OCV: Open Circuit Voltage)을 산출하고, 이에 기반하여 배터리의 용량유지율(CR: Capacity Retention)을 산출하여 배터리의 수명을 예측할 수 있다. 이때, 용량유지율(CR)은 배터리 출고시의 초기 상태의 가용용량 대비 현재의 가용용량의 비를 의미한다. 1, a battery life predicting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a current measuring unit 110, a voltage measuring unit 120, a data processing unit 130, and a deterioration calculating unit 140 It is possible to calculate the open circuit voltage (OCV) of the battery during the runtime and to estimate the lifetime of the battery by calculating the capacity retention (CR) of the battery based on the calculated OCV. At this time, the capacity retention rate (CR) means the ratio of the available capacity to the available capacity in the initial state at the time of battery delivery.

아울러, 배터리 수명 예측장치(100)는 실시간으로 산출하는 배터리의 개방 회로 전압(OCV)에 따라 배터리 잔존량(SOC: State-of-Charge)을 보정할 수 있다.In addition, the battery life predicting apparatus 100 can correct the state-of-charge (SOC) according to an open circuit voltage (OCV) of a battery calculated in real time.

특히, 배터리 수명 예측장치(100)는, 초기에 획득한 OCV-SOC 테이블에 기반하여 배터리 수명을 예측하는 기존의 방법과는 달리, 용량유지율(CR)별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블에 기반하여 배터리의 수명을 예측할 수 있다. 이때, 용량유지율(CR)별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압(OCV) 테이블은 배터리의 비선형적인 열화 특성을 반영한 데이터로, 선행 실험을 통해 획득할 수 있다. In particular, unlike the conventional method of predicting the battery lifetime based on the OCV-SOC table acquired initially, the battery life predicting apparatus 100 calculates the current cumulative value-OCV for each capacity retention rate (CR) Based on the table, the life of the battery can be predicted. At this time, the open circuit voltage (OCV) table according to the current integrated value per capacity retention rate (CR) is data reflecting the nonlinear deterioration characteristic of the battery and can be acquired through the preceding experiment.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측장치(100)는 배터리의 비선형적인 열화 특성을 반영하여 보다 정교한 배터리 수명 예측이 가능하며, 이를 이용한 최적의 관리 및 제어를 통해 배터리의 효율성을 높일 수 있다.Accordingly, the battery life predicting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention reflects the nonlinear deterioration characteristics of the battery, thereby enabling a more precise battery life prediction. By optimally managing and controlling the battery life, .

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측장치(100)는 배터리 관리 시스템(BMS)의 일부 모듈이거나, 배터리 관리 시스템(BMS)과 연동되는 별도의 모듈일 수 있다. 배터리 수명 예측장치(100)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, 서버(server) 또는 엔진(engine) 형태일 수 있다. 배터리 수명 예측장치(100)는 배터리 수명 예측을 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 배터리 수명 예측은 이러한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.The battery life predicting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may be a module of a battery management system (BMS) or a separate module that is interlocked with a battery management system (BMS). The battery life predicting device 100 may be fixed or mobile and may be in the form of a server or an engine. The battery life predicting device 100 can be installed and executed with software (application) for predicting battery life, and battery life prediction can be controlled by such software.

이하, 도 1에 도시된 배터리 수명 예측장치(100)의 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, each component of the battery life predicting apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described in detail.

전류 측정부(110)는 배터리의 전류를 측정할 수 있도록 마련된 구성으로, 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류를 측정할 수 있다. 이때, 전류 측정부(110)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류를 적어도 두 번 이상 측정할 수 있는데, 배터리의 전류를 측정할 때마다 방전 또는 충전 조건을 달리함으로써 동일한 전류적산치 지점에서 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류를 측정할 수 있다. 이는 후술하는 데이터 처리부(130)에서 배터리의 개방 회로 전압(OCV)을 산출하는데 있어서, 미리 정해진 전류적산치 지점에서 측정되는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 적어도 둘 이상 필요로하기 때문이다. The current measuring unit 110 is configured to measure the current of the battery and can measure the current of the battery at a predetermined current integrated value point. At this time, the current measuring unit 110 may measure the current of the battery at a predetermined current integrated value point at least two or more times. When the current of the battery is measured, The current of the battery having different values can be measured. This is because at least two or more combinations of current and voltage values of the battery, which are measured at a predetermined current integrated value point, are required in calculating the open circuit voltage (OCV) of the battery in the data processing unit 130 described later.

전류 측정부(110)는 배터리가 정전류-정전압 모드로 완전 충전된 이후 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 적어도 둘 이상 측정하는데, 이는 측정되는 전류 및 전압 값의 조합의 data set의 동시성을 보장하기 위함이다. 정전류-정전압 모드 충전에 따르면, 배터리 충전의 마지막 단계에서 일정전압을 단자에 인가하는 정전압 충전을 실시하여 전류량이 0에 충분히 근접할 때까지 충전할 수 있다. 따라서, 완전 충전 상태의 배터리의 개방 회로 전압(OCV)은 충전기의 충전 전압에 의존적인 값으로 배터리의 열화가 진행되어도 변동되지 않는다(예를 들면, 니켈, 코발트, 망간 계열 리튬 배터리의 경우 4.2V, 인산철 계열 배터리의 경우 3.7V 등). 전류 측정부(110)는 배터리를 완전 충전하여 개방 회로 전압(OCV)의 기준점을 생성한 이후의 동일한 전류적산치에 대한 적어도 둘 이상의 data set을 획득함으로써, data set 간의 동시성이 보장될 수 있다.The current measuring unit 110 measures at least two combinations of current and voltage values of the battery at a predetermined current integrated value point after the battery is fully charged in the constant current-constant voltage mode. This is a combination of the measured current and voltage value To ensure the concurrency of the data set. According to the constant-current-constant-voltage charging, the battery can be charged until the amount of current is sufficiently close to 0 by performing constant-voltage charging, which applies a constant voltage to the terminal at the final stage of charging the battery. Therefore, the open circuit voltage (OCV) of the battery in the fully charged state depends on the charging voltage of the charger and does not fluctuate even when the deterioration of the battery progresses (for example, in the case of nickel, cobalt and manganese- , And 3.7V for iron phosphate batteries). The current measuring unit 110 can acquire at least two data sets for the same current cumulative value after generating the reference point of the open circuit voltage (OCV) by fully charging the battery, so that the concurrency among the data sets can be ensured.

구체적으로는, 전류 측정부(110)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류를 측정할 수 있도록, 배터리가 완전충전되면 미리 정해진 용량 단위 당 누적전류를 샘플링할 수 있다. 즉, 전류 측정부(110)는 배터리가 정전류-정전압 모드로 완전충전되면, 미리 정해진 충방전전류단위(Ah), 일예로, 10mAh 단위로 누적전류를 샘플링할 수 있다. 여기서, 정전류-정전압 모드 충전에 따르면, 배터리 충전의 마지막 단계에서 일정전압을 단자에 인가하는 정전압 충전을 실시하여 전류량이 0에 충분히 근접할 때까지 충전할 수 있다. Specifically, the current measuring unit 110 may sample a cumulative current per a predetermined capacity unit when the battery is fully charged so that the current of the battery at a predetermined current integrated value point can be measured. That is, when the battery is fully charged in the constant current-constant voltage mode, the current measuring unit 110 may sample the cumulative current in units of predetermined charging / discharging current (Ah), for example, 10 mAh. Here, according to the constant current-constant voltage mode charging, constant voltage charging that applies a constant voltage to the terminal at the last stage of battery charging can be performed to charge the battery until the amount of current is sufficiently close to zero.

이처럼, 전류 측정부(110)는 시간 단위가 아닌 미리 정해진 용량 단위 당 누적전류를 샘플링하여 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류를 측정함으로써, 이러한 배터리의 전류 값에 기반하여 후술하는 데이터 처리부(130)에서 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 개방 회로 전압(OCV)을 산출하는데 있어서 보다 정교한 값을 산출할 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술하기로 한다.As described above, the current measuring unit 110 measures the current of the battery at a predetermined current integrated value point by sampling a cumulative current per a predetermined capacity unit instead of a unit of time, A more accurate value can be calculated in calculating the open circuit voltage (OCV) of the battery at a predetermined current integrated value point in the battery 130. A detailed description thereof will be given later.

또한, 전류 측정부(110)는 완전충전상태의 배터리가 방전 또는 충전되어 그 사용용량이 미리 정해진 전류적산치 지점에 도달하면, 배터리의 전류를 측정할 수 있다. 전류 측정부(110)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서 적어도 두번 배터리의 전류를 측정할 수 있으며, 측정한 배터리의 전류 값이 서로 다른 값일 수 있다. 즉, 전류 측정부(110)는 동일한 전류적산치 지점에서 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 값을 적어도 둘 이상 측정할 수 있는데, 이를 위해, 배터리의 충전 또는 방전 조건이 사용자에 의해 제어될 수 있다. The current measuring unit 110 can measure the current of the battery when the fully charged battery is discharged or charged and its used capacity reaches a predetermined current integrated value point. The current measuring unit 110 may measure the current of the battery at least twice at a predetermined current integrated value point, and the current value of the measured battery may be a different value. That is, the current measuring unit 110 can measure at least two current values of the battery having different values at the same current integrated value point. To this end, the charging or discharging condition of the battery can be controlled by the user .

예를 들면, 미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리가 방전 중인 상태이면, 배터리에 의해 동작하는 어플리케이션의 개수를 달리하여 전류 측정부(110)에서 서로 다른 전류 값을 측정하도록 제어할 수 있다. 또는, 미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리가 충전 중인 상태이면, 서로 다른 정격 전류의 충전기를 사용함으로써, 전류 측정부(110)에서 서로 다른 전류 값을 측정하도록 제어할 수 있다.For example, if the battery is discharging at a predetermined current integrated value, the current measuring unit 110 may measure different current values by varying the number of applications operated by the battery. Alternatively, if the battery is being charged at a predetermined current integrated value point, the current measuring unit 110 can be controlled to measure different current values by using chargers of different rated currents.

한편, 전압 측정부(120)는 배터리의 전압을 측정할 수 있도록 마련된 구성으로, 상술한 전류 측정부(110)와 같이 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전압을 측정할 수 있다. 즉, 전압 측정부(120)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득할 수 있도록, 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전압을 측정할 수 있다. The voltage measuring unit 120 is configured to measure the voltage of the battery. The voltage measuring unit 120 can measure the voltage of the battery at a predetermined current integration value, such as the current measuring unit 110 described above. That is, the voltage measuring unit 120 can measure the voltage of the battery at a predetermined current integrated value point so as to acquire a combination of the current and the voltage value of the battery at the predetermined current integrated value point.

이를 위해, 전압 측정부(120)는 전류 측정부(110)에서 배터리의 전류를 측정할 때마다 배터리의 전압을 측정하여, 해당 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득할 수 있다. 또는, 전압 측정부(120)는 배터리가 완전충전되면 미리 정해진 용량 단위 당 누적전류를 샘플링하고, 이에 미리 정해진 전류적산치 지점에 도달하면 해당 시점에서 배터리의 전압을 측정할 수 있다. 이와 같은 경우, 전류 측정부(110)는 배터리의 누적전류를 샘플링하는 과정을 생략하고, 전압 측정부(120)에서 배터리의 전압을 측정할 때마다 배터리의 전류를 측정할 수 있다. 여기서, 전압 측정부(120)는 상술한 전류 측정부(110)와 같이, 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전압을 적어도 두 번 이상 측정하며, 배터리의 전압을 측정할 때마다 방전 또는 충전 조건을 달리함으로써 동일한 전류적산치 지점에서 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전압을 측정할 수 있다. To this end, the voltage measuring unit 120 may measure the voltage of the battery every time the current measuring unit 110 measures the current of the battery, and obtain a combination of the current and the voltage of the battery at the corresponding point. Alternatively, the voltage measuring unit 120 may sample the cumulative current per predetermined unit of capacity when the battery is fully charged, and measure the voltage of the battery at the point of time when the current reaches the predetermined current cumulative value point. In this case, the current measuring unit 110 may omit the process of sampling the cumulative current of the battery, and measure the current of the battery every time the voltage measuring unit 120 measures the voltage of the battery. Here, the voltage measuring unit 120 measures the voltage of the battery at a predetermined current cumulative value point at least twice, like the current measuring unit 110 described above, and whenever the voltage of the battery is measured, By varying the conditions, the voltage of the battery with different values at the same current integration point can be measured.

이와 같은, 전류 측정부(110) 및 전압 측정부(120)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 또는 전압을 적어도 두 번 측정하는데, 배터리의 전류 또는 전압을 측정할 때마다 사용자에 의해 충전 또는 방전 조건이 제어됨으로써, 동일한 전류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득할 수 있다. 이때, 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합은 데이터 처리부(130)에서의 개방 회로 전압(OCV) 산출을 위한 백데이터로 저장될 수 있다. The current measuring unit 110 and the voltage measuring unit 120 measure the current or voltage of the battery at a predetermined current integrated value point at least twice. Whenever the current or voltage of the battery is measured, By controlling the charging or discharging conditions, a combination of current and voltage values of the battery having at least two different values at the same current integration point can be obtained. At this time, the combination of the current and the voltage value of the battery at the predetermined current integrated value point may be stored as the back data for calculating the open circuit voltage (OCV) in the data processing unit 130.

데이터 처리부(130)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서 측정되는 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 런타임 중 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값을 산출할 수 있다.The data processing unit 130 may calculate the open circuit voltage (OCV) value of the battery during runtime by substituting the current and voltage value of the battery measured at a predetermined current integrated value point into an equation for calculating the terminal voltage of the battery.

구체적으로는, 데이터 처리부(130)는 아래의 수학식 1과 같이 배터리의 개방 회로 전압, 전류 및 내부 저항을 변수로 하여 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식으로부터 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값을 산출할 수 있다.Specifically, the data processing unit 130 calculates an open circuit voltage (OCV) value of the battery from the equation for calculating the terminal voltage of the battery using the open circuit voltage, current, and internal resistance of the battery as the following Equation 1 Can be calculated.

Figure 112017094546022-pat00001
Figure 112017094546022-pat00001

수학식 1에서 수학식 1에서 Vt는 배터리 전압, OCV는 개방 회로 전압, I는 배터리 전류 및 R은 내부 저항 값을 나타낸다.In Equation (1), V t denotes a battery voltage, OCV denotes an open circuit voltage, I denotes a battery current, and R denotes an internal resistance value.

데이터 처리부(130)는 먼저 배터리 전류(I) 및 내부 저항(R)을 변수로 하는 f 함수를 찾아내야 하는데, 수학식 1에 나타난 각 변수를 살펴보면, 배터리 전압(Vt)는 전압 측정부(120)에 의해 측정되고, 배터리 전류(I)는 전류 측정부(110)에 의해 측정될 수 있다. 따라서, 데이터 처리부(130)는 수학식 1에서의 미지수의 개수만큼의 서로 다른 데이터의 조합을 획득하여 수학식 1에 적용함으로써, 수학식 1에서의 미지수를 산출하기 위한 연립방정식을 획득할 수 있다.The data processor 130 firstly finds an f-function having the battery current I and the internal resistance R as variables. Referring to each variable shown in Equation 1, the battery voltage V t is measured by a voltage measuring unit 120), and the battery current (I) can be measured by the current measuring unit (110). Accordingly, the data processing unit 130 can acquire a simultaneous equations for calculating the unknowns in Equation (1) by obtaining combinations of different data as many as the unknowns in Equation 1 and applying them to Equation 1 .

한편, 수학식 1에 나타난 f 함수가 통상적으로 많이 사용되는 선형적인 함수 형태라면 수학식 1은 아래의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.On the other hand, if the f function shown in Equation (1) is a commonly used linear function, Equation (1) can be defined as Equation (2) below.

Figure 112017094546022-pat00002
Figure 112017094546022-pat00002

수학식 2에서 Vt는 배터리 전압, OCV는 개방 회로 전압, I는 배터리 전류 및 R은 내부 저항 값을 나타낸다.In Equation (2), V t denotes a battery voltage, OCV denotes an open circuit voltage, I denotes a battery current, and R denotes an internal resistance value.

수학식 2에 나타난 각 변수를 살펴보면, 배터리 전압(Vt)는 전압 측정부(120)에 의해 측정되고, 배터리 전류(I)는 전류 측정부(110)에 의해 측정될 수 있다. 이에, 수학식 2에서 미지수는 개방 회로 전압(OCV) 및 내부 저항(R) 값의 2 가지이다. 따라서, 개방 회로 전압(OCV) 및 내부 저항(R) 값을 산출하기 위해서는, 아래의 수학식 3과 같이, 개방 회로 전압(OCV) 및 내부 저항(R) 값을 미지수로 하는 2개 이상의 방정식으로 이루어지는 연립방정식이 필요하다. The battery voltage V t may be measured by the voltage measuring unit 120 and the battery current I may be measured by the current measuring unit 110. In Equation (2), the unknowns are two values of the open circuit voltage (OCV) and the internal resistance (R). Therefore, in order to calculate the open circuit voltage (OCV) and the internal resistance (R), the open circuit voltage (OCV) and the internal resistance (R) are expressed by two or more equations The simultaneous equations are needed.

Figure 112017094546022-pat00003
Figure 112017094546022-pat00003

데이터 처리부(130)는 상술한 바와 같이 전류 측정부(110) 및 전압 측정부(120)로부터 동일한 전류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득할 수 있다. 따라서, 데이터 처리부(130)는 동일한 전류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 각각 수학식 2에 대입하여, 예를 들면, 아래의 수학식 4와 같은 개방 회로 전압(OCV) 및 내부 저항(R) 값을 미지수로 하는 연립방정식을 획득할 수 있다. The data processing unit 130 acquires a combination of the current and voltage values of the battery having at least two different values at the same current integration point from the current measurement unit 110 and the voltage measurement unit 120 . Therefore, the data processing unit 130 substitutes the combination of the current and the voltage value of the battery having at least two different values at the same current integration point into the equation (2), for example, It is possible to obtain a simultaneous equation in which the open circuit voltage (OCV) and the internal resistance (R) value are unknown.

Figure 112017094546022-pat00004
Figure 112017094546022-pat00004

데이터 처리부(130)는 이러한 연립방정식을 연산하여 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 개방 회로 전압(OCV) 및 내부 저항(R) 값을 산출할 수 있다. 수학식 4의 경우, 데이터 처리부(130)는 개방 회로 전압(OCV) 값을 3.593V로 산출하고, 내부 저항(R) 값을 0.314ohm 으로 산출할 수 있다. 이때, 데이터 처리부(130)는 동일한 적류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합이 많을수록 보다 정확한 개방 회로 전압(OCV) 값을 산출할 수 있음은 물론이다. 열화도 산출부(140)는 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값에 기반하여 배터리의 용량유지율(CR)을 산출하고, 산출한 배터리의 용량유지율(CR)에 따라 배터리가 수명종료(EOL: End-of-Life) 지점에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있으며, 또한, 산출한 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값에 따라 배터리 잔존량(SOC: State-of-Charge)을 보정할 수 있다.The data processing unit 130 can calculate the open circuit voltage (OCV) and the internal resistance (R) at a predetermined current integrated value point by calculating the simultaneous equations. In the case of Equation (4), the data processing unit 130 may calculate the open circuit voltage (OCV) at 3.593 V and the internal resistance (R) at 0.314 ohm. In this case, it is needless to say that the more accurate the open circuit voltage (OCV) value, the more the combination of the current and the voltage of the battery at the same cumulative integrated value point becomes. The deterioration degree calculator 140 calculates the capacity retention rate CR of the battery based on the open circuit voltage (OCV) value of the battery and calculates the deterioration degree of the battery according to the capacity retention rate CR of the battery, -of-Life point, and it is also possible to correct the state-of-charge (SOC) according to the calculated open circuit voltage (OCV) value of the battery.

구체적으로는, 열화도 산출부(140)는 미리 정해진 전류적산치 값과, 해당 지점에서의 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값을 용량유지율(CR)별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블과 비교하여 배터리의 용량유지율(CR)을 산출할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.Specifically, the deterioration degree calculating unit 140 calculates a current cumulative value and a value of an open circuit voltage (OCV) of the battery at the corresponding point in a current cumulative value-open circuit voltage (OCV) The capacity retention rate (CR) of the battery can be calculated in comparison with the table. In this regard, description will be made with reference to Figs. 2 and 3. Fig.

도 2는 용량유지율(CR)별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 배터리의 비선형적 열화 특성을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 2 is a diagram showing an example of a current integration value-open circuit voltage (OCV) table for each capacity maintenance ratio CR, and FIG. 3 is a graph for explaining nonlinear degradation characteristics of the battery.

도 2를 참조하면, 용량유지율(CR)별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블은 동일한 적류적산치(△mAh) 값에서 용량유지율(CR)에 따른 개방 회로 전압(OCV) 값을 나타냄을 확인할 수 있다. 여기서, 용량유지율(CR)은 배터리 출고시 초기 상태의 가용용량 대비 현재의 가용용량 비를 나타내는데, 배터리의 용량열화가 진행되어 가용용량이 줄어들게 되면 용량유지율(CR)이 100% 아래로 떨어지게 된다. 따라서, 이러한 배터리의 열화에 따른 용량유지율(CR)을 배터리 상태(SOH: State-of-Health)로 표현할 수 있다.2, the current integrated value-open circuit voltage (OCV) table for each capacity retention rate (CR) represents an open circuit voltage (OCV) value according to the capacity retention rate (CR) at the same cumulative integrated value can confirm. Here, the capacity retention rate CR indicates the current available capacity ratio with respect to the available capacity in the initial state at the time of battery discharge. If the capacity deterioration of the battery progresses and the usable capacity decreases, the capacity retention rate CR falls below 100%. Therefore, the capacity retention rate CR due to deterioration of the battery can be expressed as a state of health (SOH).

한편, 도 3을 참조하면, 용량유지율(CR)에 따른 개방 회로 전압(OCV)과 방전량(DC: Discharge Capacity)의 관계를 확인할 수 있는데, 배터리의 열화가 진행됨에 따라 가용용량, 즉, 배터리의 완전충전 상태에서 완전방전 상태까지의 방전전류의 적산치가 줄어듬을 확인할 수 있다. 아울러, 배터리의 열화는 비선형적으로 진행됨을 확인할 수 있다. 여기서, 종래의 배터리 수명 예측방법에 따르면, 리튬 배터리의 개방 회로 전압(OCV)과 배터리 잔존량(SOC)은 비례한다는 특징을 이용하여, 배터리 출고 시 초기에 측정되는 개방 회로 전압(OCV)-배터리 잔존량(SOC) 테이블에 기반하여 배터리의 열화도를 측정할 수 있다. 즉, 종래의 배터리 수명 예측방법에 따르면, 배터리의 열화가 진행됨에 따라 변화되는 개방 회로 전압(OCV)-배터리 잔존량(SOC) 테이블을 반영하지 않으며, 아울러, 비선형적인 배터리의 열화 특성을 고려하지 않으므로 정확한 배터리의 열화도를 측정하는 데 어려움이 있다.3, the relationship between the open circuit voltage (OCV) and the discharge capacity (DC) according to the capacity retention rate (CR) can be checked. However, as the deterioration of the battery progresses, It can be confirmed that the integrated value of the discharge current from the fully charged state to the fully discharged state is reduced. In addition, it can be seen that the deterioration of the battery progresses non-linearly. According to the conventional battery life predicting method, the open circuit voltage (OCV) of the lithium battery is proportional to the battery residual amount (SOC) The deterioration degree of the battery can be measured based on the remaining amount (SOC) table. That is, according to the conventional battery life predicting method, it does not reflect the open circuit voltage (OCV) - battery remaining amount (SOC) table which is changed as the deterioration of the battery progresses, Therefore, it is difficult to accurately measure the deterioration of the battery.

반면, 도 2를 참조하면, 용량유지율(CR)별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블은, 용량유지율(CR)에 따라 동일한 전류적산치(△mAh)에서의 개방 회로 전압(OCV) 값이 선형적으로 변화하는 양상을 포함할뿐만 아니라, 용량유지율(CR)에 따라 동일한 전류적산치(△mAh)에서의 개방 회로 전압(OCV) 값이 비선형적으로 변화하는 양상도 포함함을 확인할 수 있다. 열화도 산출부(140)는 이와 같은 배터리의 비선형적인 열화 특성을 반영한 용량유지율(CR)별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블에 기반하여 배터리의 용량유지율(CR)을 산출함으로써, 보다 정교한 배터리 수명 예측이 가능하다.2, the current integrated value-open circuit voltage (OCV) table for each capacity maintenance ratio (CR) shows the open circuit voltage (OCV) at the same current integration value (DELTA mAh) (OCV) value at the same current integrated value (DELTA mAh) according to the capacity maintenance ratio (CR) includes non-linearly varying aspects . The deterioration degree calculation unit 140 calculates the capacity retention rate CR of the battery based on the current integrated value-open circuit voltage (OCV) table for each capacity retention ratio (CR) reflecting the nonlinear deterioration characteristics of the battery, Sophisticated battery life prediction is possible.

또한, 열화도 산출부(140)는 배터리의 용량유지율(CR)을 미리 정해진 기준값과 비교하여 해당 배터리가 수명종료(EOL) 지점에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 일반적으로, 배터리의 용량유지율(CR)이 60%~80% 값으로 떨어지는 경우, 해당 배터리의 수명이 종료되어 수명종료(EOL) 지점에 도달하였다고 판단할 수 있다. In addition, the deterioration degree calculating unit 140 may compare the capacity retention rate CR of the battery with a predetermined reference value to determine whether or not the battery reaches the end of life (EOL) point. Generally, when the capacity retention rate (CR) of the battery drops to a value of 60% to 80%, it can be determined that the lifetime of the battery has expired to reach the life end (EOL) point.

또한, 열화도 산출부(140)는 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값에 따라 배터리 잔존량(SOC)을 보정할 수 있다. 일반적으로, 리튬 배터리의 개방 회로 전압(OCV)과 배터리 잔존량(SOC)은 비례관계에 있으므로, 열화도 산출부(140)는 런타임 중의 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값에 따라 배터리 잔존량(SOC)을 실시간으로 보정할 수 있다. Also, the deterioration degree calculating unit 140 can correct the remaining battery level SOC according to the open circuit voltage (OCV) value of the battery. Generally, since the open circuit voltage (OCV) of the lithium battery and the remaining battery level SOC are in a proportional relationship, the deterioration level calculator 140 calculates the battery remaining rate (OCV) based on the OCV value of the battery during run time SOC) can be corrected in real time.

이하에서는, 도 4를 참조하여, 도 1에 도시된 배터리 수명 예측장치(100)에서의 배터리 수명 예측방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a battery life predicting method in the battery life predicting apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

도 4는 배터리 수명 예측장치에서의 배터리 수명 예측 과정을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a battery life predicting process in the battery life predicting device.

도 4를 참조하면, 배터리 수명 예측장치(100)는 배터리가 완전충전되면(400), 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득할 수 있다(410). Referring to FIG. 4, when the battery is fully charged 400, the battery life predicting device 100 may obtain a combination of the current and voltage of the battery at a predetermined current integration point (410).

배터리 수명 예측장치(100)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합이 두 개 이상이면(420), 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값을 산출할 수 있다(430). 여기서, 배터리 수명 예측장치(100)는 수학식 2 및 3에 따라 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값을 산출할 수 있다.The battery life predicting apparatus 100 assigns the current and voltage values of the battery to an equation for calculating the terminal voltage of the battery if the combination of the current and voltage values of the battery at the predetermined current integrated value point is more than two The open circuit voltage (OCV) value of the battery at a predetermined current integrated value point may be calculated (430). Here, the battery life predicting apparatus 100 can calculate the open circuit voltage (OCV) value of the battery at a predetermined current integrated value point according to Equations (2) and (3).

반면, 배터리 수명 예측장치(100)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합이 하나이면(420), 배터리가 정전류-정전압 모드로 충전되도록 제어하고(425), 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득(420)하는 단계를 반복할 수 있다. 이때, 배터리 수명 예측장치(100)는 동일한 전류적산치 지점에서 서로 다른 값을 갖는 적어도 두 개의 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 획득할 수 있도록, 해당 전류적산치 지점에서의 배터리의 충전 또는 방전 조건을 달리할 수 있다. The battery life predicting device 100 controls the battery to be charged in the constant current-constant voltage mode if the combination of the current and voltage values of the battery at the predetermined current integrated value point is one (420) (420) a combination of the current and voltage values of the battery at the current integration point. At this time, the battery life predicting apparatus 100 estimates the battery charge at the corresponding current integration point so as to acquire a combination of current and voltage values of at least two batteries having different values at the same current integration point, Conditions can be different.

배터리 수명 예측장치(100)는 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값을 산출하면(430), 미리 정해진 전류적산치 값과 해당 지점에서의 배터리의 개방 회로 전압(OCV) 값을 용량유지율(CR) 별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블과 비교하여 배터리의 용량유지율(CR)을 산출할 수 있다(440). 여기서, 용량유지율(CR) 별 전류적산치-개방 회로 전압(OCV) 테이블은 배터리의 비선형적 열화 특성을 반영한 테이블로, 선행 실험을 통해 획득하여 미리 저장된 상태일 수 있다.The battery life predicting apparatus 100 calculates an OCV value of a battery at a predetermined current cumulative value point in step 430 and calculates an OCV value based on a predetermined current cumulative value and an open circuit voltage OCV (CR) of the battery may be calculated (440) by comparing the current capacity value with the current accumulated value-to-open circuit voltage (OCV) table according to the capacity maintenance ratio (CR). Here, the current integrated value-open circuit voltage (OCV) table for each capacity retention rate (CR) is a table reflecting the non-linear degradation characteristics of the battery, and may be acquired and stored in a preliminary experiment.

배터리 수명 예측장치(100)는 배터리의 용량유지율(CR)에 따라 배터리가 수명종료(EOL) 지점에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다(450).The battery life predicting apparatus 100 may determine whether the battery has reached the end of life (EOL) point according to the capacity retention rate CR of the battery (450).

또한, 배터리 수명 예측장치(100)는 배터리의 개방 회로 전압(OCV)에 따라 배터리 잔존량(SOC)을 보정할 수 있다(460).Also, the battery life predicting apparatus 100 may correct the remaining battery level SOC according to the open circuit voltage (OCV) of the battery (460).

이와 같은, 배터리 수명 예측방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.Such a battery life predicting method may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be ones that are specially designed and configured for the present invention and are known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

100: 배터리 수명 예측장치100: Battery life prediction device

Claims (20)

미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리의 전류를 측정하는 전류 측정부;
상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정부;
상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서 서로 다른 조건 하에서 방전 또는 충전되는 상기 배터리의 전류 및 전압을 적어도 두 번 이상 측정하여, 동일한 전류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 상기 배터리의 전류 및 전압의 값의 조합을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압(OCV: Open Circuit Voltage) 값을 산출하는 데이터 처리부; 및
상기 미리 정해진 전류적산치 값과 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 미리 저장된 용량유지율(CR: Capacity Retention)별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블과 비교하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 열화도 산출부를 포함하는 배터리 수명 예측장치.A current measuring unit for measuring a current of the battery at a predetermined current integrated value point;
A voltage measuring unit for measuring a voltage of the battery at the predetermined current integrated value point;
Measuring a current and a voltage of the battery discharged or charged under different conditions at the predetermined current integrated value point at least two or more times so as to measure the current and voltage of the battery having at least two different values at the same current integrated value point, A data processor for calculating a value of an open circuit voltage (OCV) of the battery by substituting a combination of voltage values into an equation for calculating a terminal voltage of the battery; And
Calculating a deterioration degree for calculating the capacity retention rate of the battery by comparing the predetermined current integrated value and an open circuit voltage value of the battery with an open circuit voltage table based on a current accumulation value for each capacity retention ratio (CR) And a battery life predicting unit. 제1항에 있어서,
상기 열화도 산출부는,
상기 배터리의 용량유지율에 따라 상기 배터리가 수명종료(EOL: End-of-Life) 지점에 도달하였는지를 판단하는 것을 더 포함하는 배터리 수명 예측장치.The method according to claim 1,
The deterioration degree calculator calculates,
Further comprising determining whether the battery reaches an end-of-life (EOL) point according to a capacity retention rate of the battery. 제1항에 있어서,
상기 열화도 산출부는,
상기 배터리의 개방 회로 전압 값에 따라 상기 배터리의 잔존량(SOC: State-of-Charge)을 보정하는 것을 더 포함하는 배터리 수명 예측장치.The method according to claim 1,
The deterioration degree calculator calculates,
And correcting the state-of-charge (SOC) of the battery according to an open circuit voltage value of the battery. 제1항에 있어서,
상기 전류 측정부 또는 상기 전압 측정부는,
상기 배터리가 완전충전되면, 상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 상기 배터리의 전류 또는 전압을 측정할 수 있도록 미리 정해진 용량 단위 당 누적전류를 샘플링하는 것을 포함하는 배터리 수명 예측장치.The method according to claim 1,
Wherein the current measuring unit or the voltage measuring unit comprises:
And sampling the accumulated current per unit of capacity so as to measure the current or voltage of the battery at the predetermined current integrated value point when the battery is fully charged. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
개방 회로 전압, 배터리의 전류 및 내부 저항을 변수로 하여 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 배터리 수명 예측장치.The method according to claim 1,
Wherein the data processing unit comprises:
An open circuit voltage value of the battery is calculated by using an equation for calculating a terminal voltage of the battery using the open circuit voltage, the battery current, and the internal resistance as variables. 제6항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
상기 미리 정해진 적류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여, 개방 회로 전압 및 내부 저항을 미지수로 하는 연립방정식을 획득하고, 상기 연립방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 배터리 수명 예측장치.The method according to claim 6,
Wherein the data processing unit comprises:
A combination of a current and a voltage value of a battery having at least two different values at the predetermined cumulative cumulative value point is substituted into an equation for calculating a terminal voltage of the battery, Obtaining an equation and calculating an open circuit voltage value of the battery using the simultaneous equations. 제6항에 있어서,
상기 데이터 처리부는,
배터리의 단자전압을 개방 회로 전압과 내부 저항에 걸리는 전압의 합으로 나타내는 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 배터리 수명 예측장치.The method according to claim 6,
Wherein the data processing unit comprises:
And calculating an open-circuit voltage value of the battery using an equation for calculating a terminal voltage of the battery, the terminal voltage representing a terminal voltage of the battery as a sum of an open-circuit voltage and a voltage applied to the internal resistance. 제1항에 있어서,
상기 열화도 산출부는,
용량유지율에 따라 동일한 전류적산치에서의 개방 회로 전압 값이 선형적으로 변화하는 양상을 포함하는, 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블을 이용하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 배터리 수명 예측장치.The method according to claim 1,
The deterioration degree calculator calculates,
A battery lifetime for calculating the capacity retention rate of the battery using the open circuit voltage table according to the current integrated value per capacity retention ratio, including an aspect in which the open circuit voltage value at the same current integrated value linearly changes according to the capacity retention rate Prediction device. 제9항에 있어서,
상기 열화도 산출부는,
용량유지율에 따라 동일한 전류적산치에서의 개방 회로 전압 값이 비선형적으로 변화하는 양상을 포함하는, 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블을 이용하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 배터리 수명 예측장치.10. The method of claim 9,
The deterioration degree calculator calculates,
A battery lifetime for calculating the capacity retention rate of the battery using the open circuit voltage table according to the current integrated value per capacity retention ratio including an aspect in which the open circuit voltage value at the same current integrated value changes in a non- Prediction device. 미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리의 전류 및 전압을 측정하고,
상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서 서로 다른 조건 하에서 방전 또는 충전되는 상기 배터리의 전류 및 전압을 적어도 두 번 이상 측정하여, 동일한 전류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 상기 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압(OCV: Open Circuit Voltage) 값을 산출하며,
상기 미리 정해진 전류적산치 값과 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 미리 저장된 용량유지율(CR: Capacity Retention)별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블과 비교하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 배터리 수명 예측방법.Measuring the current and voltage of the battery at a predetermined current integrated value point,
Measuring a current and a voltage of the battery discharged or charged under different conditions at the predetermined current integrated value point at least two or more times so as to measure the current and voltage of the battery having at least two different values at the same current integrated value point, Calculating a value of an open circuit voltage (OCV) of the battery by substituting a combination of voltage values into an equation for calculating a terminal voltage of the battery,
A battery life prediction method for calculating the capacity maintenance rate of the battery by comparing the predetermined current integrated value and an open circuit voltage value of the battery with an open circuit voltage table according to a current integration value for each capacity retention ratio (CR) Way. 제11항에 있어서,
상기 배터리의 용량유지율에 따라 상기 배터리가 수명종료(EOL: End-of-Life) 지점에 도달하였는지를 판단하는 것을 더 포함하는 배터리 수명 예측방법.12. The method of claim 11,
Further comprising determining whether the battery has reached an end-of-life (EOL) point according to a capacity retention rate of the battery. 제11항에 있어서,
상기 배터리의 개방 회로 전압 값에 따라 상기 배터리의 잔존량(SOC: State-of-Charge)을 보정하는 것을 더 포함하는 배터리 수명 예측방법.12. The method of claim 11,
And correcting the state-of-charge (SOC) of the battery according to an open circuit voltage value of the battery. 제11항에 있어서,
미리 정해진 전류적산치 지점에서 배터리의 전류 및 전압을 측정하는 것은,
상기 배터리가 완전충전되면, 상기 미리 정해진 전류적산치 지점에서의 상기 배터리의 전류 또는 전압을 측정할 수 있도록 미리 정해진 용량 단위 당 누적전류를 샘플링하는 것을 포함하는 배터리 수명 예측방법.12. The method of claim 11,
Measuring the current and voltage of the battery at a predetermined current integrated value point,
And sampling a predetermined cumulative current per unit of capacity to measure the current or voltage of the battery at the predetermined current integrated value point when the battery is fully charged. 삭제delete 제11항에 있어서,
상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것은,
개방 회로 전압, 배터리의 전류 및 내부 저항을 변수로 하여 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것인 배터리 수명 예측방법.12. The method of claim 11,
Calculating the open circuit voltage value of the battery by substituting the current and voltage values of the battery into an equation for calculating the terminal voltage of the battery,
Wherein an open circuit voltage value of the battery is calculated using an equation for calculating a terminal voltage of the battery with the open circuit voltage, the current of the battery, and the internal resistance as variables. 제16항에 있어서,
상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것은,
상기 미리 정해진 적류적산치 지점에서의 적어도 두 개의 서로 다른 값을 갖는 배터리의 전류 및 전압 값의 조합을 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여, 개방 회로 전압 및 내부 저항을 미지수로 하는 연립방정식을 획득하고, 상기 연립방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것인 배터리 수명 예측방법.17. The method of claim 16,
Calculating the open circuit voltage value of the battery by substituting the current and voltage values of the battery into an equation for calculating the terminal voltage of the battery,
A combination of a current and a voltage value of a battery having at least two different values at the predetermined cumulative cumulative value point is substituted into an equation for calculating a terminal voltage of the battery, Obtaining an equation and calculating an open circuit voltage value of the battery using the simultaneous equations. 제16항에 있어서,
상기 배터리의 전류 및 전압 값을 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식에 대입하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것은,
배터리의 단자전압을 개방 회로 전압과 내부 저항에 걸리는 전압의 합으로 나타내는 상기 배터리의 단자전압을 산출하는 방정식을 이용하여 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 산출하는 것인 배터리 수명 예측방법.17. The method of claim 16,
Calculating the open circuit voltage value of the battery by substituting the current and voltage values of the battery into an equation for calculating the terminal voltage of the battery,
Calculating an open-circuit voltage value of the battery using an equation for calculating a terminal voltage of the battery, which represents a terminal voltage of the battery as a sum of an open-circuit voltage and an internal resistance. 제11항에 있어서,
상기 미리 정해진 전류적산치 값과 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 미리 저장된 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블과 비교하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 것은,
용량유지율에 따라 동일한 전류적산치에서의 개방 회로 전압 값이 선형적으로 변화하는 양상을 포함하는, 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블을 이용하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 것인 배터리 수명 예측방법.12. The method of claim 11,
Comparing the predetermined current accumulated value and an open circuit voltage value of the battery with an open circuit voltage table according to a current accumulated value for each stored capacity maintenance rate to calculate the capacity retention rate of the battery,
The capacity retention rate of the battery is calculated using the open circuit voltage table according to the current integrated value per capacity retention ratio, including an aspect in which the open circuit voltage value at the same current integrated value linearly changes according to the capacity retention rate Method of predicting battery life. 제19항에 있어서,
상기 미리 정해진 전류적산치 값과 상기 배터리의 개방 회로 전압 값을 미리 저장된 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블과 비교하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 것은,
용량유지율에 따라 동일한 전류적산치에서의 개방 회로 전압 값이 비선형적으로 변화하는 양상을 포함하는, 용량유지율별 전류적산치에 따른 개방 회로 전압 테이블을 이용하여 상기 배터리의 용량유지율을 산출하는 것인 배터리 수명 예측방법.20. The method of claim 19,
Comparing the predetermined current accumulated value and an open circuit voltage value of the battery with an open circuit voltage table according to a current accumulated value for each stored capacity maintenance rate to calculate the capacity retention rate of the battery,
The capacity retention rate of the battery is calculated using an open circuit voltage table according to the current integrated value per capacity retention ratio including an aspect in which the open circuit voltage value at the same current integrated value changes nonlinearly according to the capacity retention rate Method of predicting battery life.
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