KR102180625B1 - Method for detecting state of health for secondary battery - Google Patents
Method for detecting state of health for secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- KR102180625B1 KR102180625B1 KR1020200057643A KR20200057643A KR102180625B1 KR 102180625 B1 KR102180625 B1 KR 102180625B1 KR 1020200057643 A KR1020200057643 A KR 1020200057643A KR 20200057643 A KR20200057643 A KR 20200057643A KR 102180625 B1 KR102180625 B1 KR 102180625B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- soh
- secondary battery
- battery
- voltage
- current
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
본 발명은 2차 전지의 현재 동작 환경에서의 잔존 용량과 현재까지의 2차 전지 사용시간에 기반한 잔존 용량 중 보다 작은 값의 잔존 용량을 근거로 해당 2차 전지의 잔존 용량 상태를 결정하고, 결정된 2차 전지 잔존 용량을 기반으로 2차 전지의 교체 여부를 정확하게 판단할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다. The present invention determines the remaining capacity state of the secondary battery based on the remaining capacity of the secondary battery based on the smaller value of the remaining capacity in the current operating environment and the remaining capacity based on the use time of the secondary battery up to the present time, and It relates to a technology that enables it to accurately determine whether to replace a secondary battery based on the remaining capacity of the secondary battery.
일반적으로 통신 기지국 등의 장비들은 전원을 안정적으로 공급받기 위해 큰 용량의 배터리를 구비하며, 큰 용량의 배터리는 다수의 배터리셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하는 경우가 많다. 이러한 배터리는 2차 전지로서, 충전 및 방전이 가능한 하나 이상의 전기화학 셀로 구성된다. In general, equipment such as a communication base station has a battery of a large capacity to stably supply power, and a battery of a large capacity is often used by connecting a plurality of battery cells in series or parallel. Such a battery is a secondary battery and is composed of one or more electrochemical cells capable of charging and discharging.
이 경우 배터리를 사용하면서 충방전이 반복됨에 따라 배터리셀간 전압차가 커지면서 불평형이 생기는 경향이 있다. 이러한 경우 일부의 열화 배터리셀에 의하여 전체 배터리의 수명이 단축되고, 심지어는 화재나 폭발의 위험성도 증가하게 된다.In this case, as the charging and discharging is repeated while using the battery, the voltage difference between the battery cells increases and there is a tendency for unbalance to occur. In this case, due to some deteriorated battery cells, the life of the entire battery is shortened, and even the risk of fire or explosion increases.
이에, 최근에는 배터리 관리 시스템(BMS : Battery Management System)을 이용하여 배터리 상태를 감시하고 있다. Accordingly, in recent years, battery status is monitored using a battery management system (BMS).
배터리 관리 시스템(BMS)은 센서에서 감지한 배터리 정보를 입력 받아 상황을 판단하고 적절한 배터리 상태를 유지하기 위해 제어하는 시스템으로, 기본적으로 각종 센서와 측정 방식을 이용하여 배터리셀별 충전 용량을 측정하고, 측정한 각 셀의 SOC(잔존 용량 : State of Charge) 데이터를 통해 타 셀들에 비해 높게 충전된 셀을 방전시키는 방법으로 셀들의 충전 용량을 비슷한 수준으로 만드는 셀 밸런싱 기능을 수행한다.The battery management system (BMS) is a system that receives battery information detected by a sensor, determines the situation, and controls it to maintain an appropriate battery state.Basically, it measures the charging capacity of each battery cell using various sensors and measurement methods. By discharging a cell that is charged higher than other cells through the measured SOC (Residual Capacity: State of Charge) data, it performs a cell balancing function that makes the charge capacity of the cells similar.
특히, 배터리의 건강 상태를 양호하게 관리하는 것은 장비의 운용과 직결되는 문제이고, 배터리 교체시기에 큰 영향을 주기 때문에 비용 절감에 도움이 된다. In particular, good management of the health of the battery is a problem that is directly related to the operation of the equipment, and it is helpful in cost reduction because it has a great influence on the timing of battery replacement.
이에 배터리 관리 시스템에서는 배터리의 잔존용량(SOC)을 측정하고, 배터리의 수명상태(SOH : State Of Health)를 예측하는 기능을 수행하는데, 일반적으로 배터리 SOH를 추정하는 방법으로 배터리셀의 내부저항(IR, Internal Resistance)을 측정하여 셀의 잔류수명을 판단하는 방법이 이용되고 있으나, 이와 같이 IR을 이용한 SOH 판단방법은 정확도가 낮기 때문에, 배터리 수명 예측에 오류가 발생되는 문제가 있다.Accordingly, the battery management system measures the remaining capacity (SOC) of the battery and performs the function of predicting the state of health (SOH) of the battery. In general, the internal resistance of the battery cell ( IR, Internal Resistance) is used to determine the remaining life of the cell, but since the SOH determination method using IR has low accuracy, there is a problem in that an error occurs in predicting battery life.
따라서, 장비 동작의 신뢰성 및 유지 보수 및 안정성의 관점에서 장비측으로 보다 안정적인 전원 공급을 보장하기 위해서는 배터리 수명을 정확하게 예측하여 적시에 배터리 교체시기에 대한 안내를 수행하는 것이 요구되고 있는 실정이다. Accordingly, in order to ensure a more stable power supply to the equipment side from the viewpoint of reliability of equipment operation, maintenance, and stability, it is required to accurately predict the battery life and provide timely guidance on battery replacement time.
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 2차 전지의 현재 충방전 환경에서의 잔존 용량과 현재까지의 2차 전지 사용시간에 기반한 잔존 용량 중 보다 작은 값의 잔존 용량을 근거로 해당 2차 전지의 잔존 용량 상태를 결정하고, 결정된 2차 전지 잔존 용량을 기반으로 2차 전지 교체 여부를 정확하게 판단하여 배터리 교체시기를 적시에 알려줄 수 있도록 해 주는 2차 전지의 수명상태 검출방법을 제공함에 그 기술적 목적이 있다. Accordingly, the present invention was created in view of the above circumstances, based on the remaining capacity of the smaller value of the remaining capacity in the current charging and discharging environment of the secondary battery and the remaining capacity based on the use time of the secondary battery to date. A method of detecting the life status of a secondary battery that determines the remaining capacity status of the corresponding secondary battery, accurately determines whether to replace the secondary battery based on the determined remaining capacity of the secondary battery, and informs timely when to replace the battery. To provide it has its technical purpose.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 외부장치와 연결되어 충방전을 수행하는 2차 전지의 수명상태 검출방법에 있어서, 배터리 관리장치는 외부장치와 연결되어 충방전을 수행하는 환경에서 제1 SOH를 산출하는 제1 단계와, 기 정의된 사용시간별 SOH 특성테이블을 근거로 현재까지의 2차 전지 사용시간에 대응되는 제2 SOH를 산출하는 제2 단계 및, 제1 SOH 와 제2 SOH 중 작은 값의 SOH를 현재 SOH로 결정하고, 현재 SOH 값이 기 설정된 교체 임계값 이하인 경우 2차 전지 교체시기로 판단하여 교체 알람을 발생하는 제3 단계를 포함하여 구성되고, 상기 제1 단계에서 제1 SOH는 일정 시간 동안의 적산 전류량을 2차 전지 만충시 방전용량과 방전 가능 용량간의 차이값으로 나누기 연산하여 산출하되, 적산 전류량은 2차 전지가 외부장치를 통해 만충된 상태에서 전원공급 대상인 디바이스의 구동 전압으로 떨어지는 때까지의 방전 전류를 적산하여 산출되고, 상기 방전 가능 용량은 2차 전지 만충시의 만충 용량에서 디바이스로의 전원 공급시 발생되는 방전 용량간의 차이값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in a method for detecting a life state of a secondary battery that is connected to an external device to perform charging and discharging, the battery management device is connected to an external device to perform charging and discharging. In the first step of calculating the first SOH, a second step of calculating a second SOH corresponding to the use time of the secondary battery up to the present based on a predefined SOH characteristic table for each use time, and the first SOH and the second step 2 The SOH of the smallest value among the SOH is determined as the current SOH, and when the current SOH value is less than a preset replacement threshold value, it is determined as the time to replace the secondary battery and a replacement alarm is generated, and the first In the step, the first SOH is calculated by dividing the accumulated current amount for a certain period of time by the difference between the discharge capacity and the dischargeable capacity when the secondary battery is fully charged, but the accumulated current amount is the power supply while the secondary battery is fully charged through an external device. It is calculated by integrating the discharge current until it drops to the driving voltage of the device to be supplied, and the dischargeable capacity is set as the difference value between the full capacity when the secondary battery is fully charged and the discharge capacity generated when power is supplied to the device. A method for detecting a life state of a secondary battery is provided.
또한, 상기 제1 단계는 2차 전지 만충시까지의 전압별 SOC값으로 이루어지는 제1 특성테이블과, 2차 전지 만충전압에서 종지전압까지의 전압별 방전 용량으로 이루어지는 제2 특성테이블을 획득하는 단계와, 제1 특성테이블을 근거로 외부장치로부터 인가되는 제1 전압을 이용하여 2차 전지를 만충 상태로 설정한 상태에서, 제2 특성테이블로부터 만충 전압에서의 만충 용량을 추출하는 단계, 외부장치의 전압을 제1 전압보다 낮은 디바이스 구동 전압으로 설정하여 2차 전지가 방전동작을 수행하도록 하고, 2차 전지가 만충 전압상태에서 디바이스의 구동 전압이 될 때까지의 방전 전류량을 적산함으로써 적산 전류량을 산출하는 단계, 제2 특성테이블을 근거로 2차 전지가 디바이스의 구동 전압인 때의 방전 용량을 획득함과 더불어, 상기 만충 용량에서 방전 용량을 차 연산하여 방전 가능용량을 산출하는 단계, 적산 전류량을 방전 가능용량으로 나누기 연산하여 제1 SOH를 산출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다.In addition, the first step includes obtaining a first characteristic table consisting of SOC values for each voltage until the secondary battery is fully charged, and a second characteristic table consisting of a discharge capacity for each voltage from the secondary battery full voltage to the end voltage. And, in a state in which the secondary battery is set to a full charge state by using a first voltage applied from an external device based on the first characteristic table, extracting the full capacity at the full voltage from the second characteristic table, the external device The voltage of is set to a device driving voltage lower than the first voltage so that the secondary battery performs a discharging operation, and the accumulated current amount is calculated by integrating the amount of discharge current from the secondary battery to the device driving voltage from the full voltage state. Calculating the discharge capacity when the secondary battery is the driving voltage of the device based on the second characteristic table, and calculating the discharge capacity by calculating the difference from the full capacity to the discharge capacity, the accumulated current amount There is provided a method for detecting a life state of a secondary battery, comprising the step of calculating the first SOH by dividing by the dischargeable capacity.
또한, 상기 제1 단계에서 배터리 관리장치는 외부장치를 통해 2차 전지 만충시까지의 충전상태를 모니터링하여 2차 전지 전압별 SOC값으로 이루어지는 제1 특성테이블을 획득하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다.In addition, in the first step, the battery management device monitors the state of charge until the secondary battery is fully charged through an external device to obtain a first characteristic table consisting of SOC values for each secondary battery voltage. A method of detecting the life status of a device is provided.
또한, 상기 제2 특성테이블과 사용시간별 SOH 특성테이블은 2차 전지 온도에 따라 전압별 각 특성값이 다르게 설정되되, 제2 특성테이블에 저장되는 제2 특성값은 2차 전지 온도가 높을수록 종지 전압에서의 누적 방전용량이 보다 크게 설정되고, 사용시간별 SOH 특성테이블에 저장되는 사용시간별 SOH 특성값은 2차 전지 온도가 높을수록 사용시간별 SOH가 보다 작게 설정되도록 구성되며, 상기 배터리 관리장치는 해당 2차 전지의 온도를 근거로 제2 특성값 및 사용시간별 SOH 특성값을 추출하여 제1 SOH 및 제2 SOH를 산출하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다.In addition, in the second characteristic table and the SOH characteristic table for each use time, each characteristic value for each voltage is set differently according to the secondary battery temperature, but the second characteristic value stored in the second characteristic table stops as the secondary battery temperature increases. The cumulative discharge capacity in voltage is set to be larger, and the SOH characteristic value for each usage time stored in the SOH characteristic table for each usage time is configured to be set to be smaller as the secondary battery temperature increases, and the battery management device is There is provided a method of detecting a life state of a secondary battery, characterized in that the first SOH and the second SOH are calculated by extracting the second characteristic value and the SOH characteristic value for each use time based on the temperature of the secondary battery.
또한, 상기 제2 단계에서 2차 전지 사용시간은 2차 전지 초기 구동시부터 기 설정된 기준일수 단위로 "1" 씩 카운트하여 산출되되, 2차 전지 온도가 0℃ 이하인 때에는 카운트 기준 일수를 증가시켜 감속 카운트를 수행하고, 2차 전지 온도가 30℃ 이상인 때에는 카운트 기준 일수를 감소시켜 가속 카운트를 수행하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다.In addition, in the second step, the use time of the secondary battery is calculated by counting "1" in units of preset reference days from the initial driving of the secondary battery, but when the secondary battery temperature is 0℃ or less, the counting reference days are increased. There is provided a method for detecting a life state of a secondary battery, comprising performing a deceleration count and performing an acceleration count by decreasing a reference number of days when the secondary battery temperature is 30°C or higher.
또한, 상기 제1 단계는 디바이스가 2차 전지를 사용하는 경우 2차 전지 방전 전류를 적산하여 제1 SOH를 산출하고, 2차 전지가 만충된 상태에서는 기 설정된 주기로 디바이스측으로 방전하는 전압 환경을 설정하여 제1 SOH를 산출하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다.In addition, in the first step, when the device uses a secondary battery, the first SOH is calculated by integrating the secondary battery discharge current, and when the secondary battery is fully charged, a voltage environment for discharging to the device side at a preset period is set. Thus, there is provided a method for detecting a life state of a secondary battery, characterized in that the first SOH is calculated.
또한, 상기 제1 단계에서 배터리 관리장치는 2차 전지의 방전 빈도수를 학습하여 2차 전지가 만충된 상태에서 사용빈도가 낮은 시간대에 디바이스측으로 방전하는 전압 환경을 설정하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다.In addition, in the first step, the battery management apparatus learns the discharge frequency of the secondary battery, and sets a voltage environment for discharging to the device side during a time period when the frequency of use is low when the secondary battery is fully charged. A method of detecting the life status of a device is provided.
또한, 상기 2차 전지는 다수의 배터리셀이 직병렬형태로 연결된 배터리팩으로 구성되고, 상기 제1 단계에서 배터리 관리장치는 이전 제1 SOH 산출시 각 배터리셀에 대한 SOH를 산출하여 저장하고, 이후에는 병렬연결 기준으로 이전 제1 SOH 산출시 획득한 SOH가 높은 배터리셀부터 낮은 배터리셀의 순서로 방전순서를 설정하여 현재 상태의 제1 SOH를 산출하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법이 제공된다. In addition, the secondary battery is composed of a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in a series-parallel form, and in the first step, the battery management device calculates and stores SOH for each battery cell when calculating the first SOH before, Thereafter, based on the parallel connection, the first SOH in the current state is calculated by setting the discharge order in the order of the battery cells having the high SOH obtained during the calculation of the previous first SOH and the low battery cells. A detection method is provided.
본 발명에 의하면, 2차 전지의 현재 충방전 동작 환경에서의 잔존 용량과 현재까지의 2차 전지 사용시간에 기반한 잔존 용량 중 보다 작은 값의 잔존 용량을 근거로 해당 2차 전지의 잔존 용량 상태를 결정하여 2차 전지의 수명상태를 판단함으로써, 2차 전지 주변의 전자 소자를 이용하여 2차 전지의 수명상태를 판단하는 종래 구성에 비해 보다 신뢰성있게 2차 전지의 교체시기를 판단할 수 있다. According to the present invention, the remaining capacity state of the secondary battery is determined based on the remaining capacity of the secondary battery, which is the smaller of the remaining capacity in the current charging and discharging operation environment and the remaining capacity based on the use time of the secondary battery up to the present time. By determining and determining the life state of the secondary battery, it is possible to determine the replacement timing of the secondary battery more reliably than in the conventional configuration in which the life state of the secondary battery is determined using electronic elements around the secondary battery.
도1은 본 발명이 적용되는 배터리 관리 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도2는 도1에 도시된 배터리 관리장치(100)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도3은 본 발명에 따른 2차 전지의 수명상태 검출방법을 설명하기 위한 흐름도.
도4는 도3에 도시된 제1 SOH를 산출하는 과정을 보다 상세히 설명하기 위한 흐름도.
도5 내지 도7은 제1 SOH 와 제2 SOH를 산출하기 위한 각 특성테이블을 그래프형태로 예시한 도면.1 is a diagram showing a schematic configuration of a battery management system to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing a functionally separated internal configuration of the
3 is a flowchart illustrating a method of detecting a life state of a secondary battery according to the present invention.
Figure 4 is a flow chart for explaining in more detail the process of calculating the first SOH shown in Figure 3;
5 to 7 are diagrams illustrating in graph form each characteristic table for calculating the first SOH and the second SOH.
본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the embodiments described in the present invention and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, the scope of the present invention is limited to the embodiments and drawings described in the text. Should not be construed as limited by That is, since the embodiments can be modified in various ways and have various forms, the scope of the present invention should be understood as including equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in a commonly used dictionary should be construed as having the meaning of the related technology in context, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning that is not clearly defined in the present invention.
도1은 본 발명이 적용되는 배터리 관리 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 본 발명에서 배터리는 충전 및 방전이 가능한 하나 이상의 전기화학 셀로 구성된 2차 전지이다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a battery management system to which the present invention is applied. In the present invention, the battery is a secondary battery composed of one or more electrochemical cells capable of charging and discharging.
도1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 관리장치(100)는 배터리(200)와 연결되어 해당 배터리(200)의 교체시기를 판단하여 알람을 발생시킨다. 이때, 배터리 관리장치(100)는 배터리(200)가 수납되는 배터리 장치 내에 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, the
그리고, 배터리(200)는 외부장치 예컨대, 정류기(300)를 통해 충방전을 수행하고, 디바이스(400), 예컨대 통신 기지국으로 구동 전원을 공급한다. 일반적으로 정류기(300)는 외부로부터 인가되는 AC 전원을 정류하여 디바이스(400)의 구동 전원을 공급함과 더불어, 배터리(200)로 일정 레벨의 전원을 공급하여 배터리(200)를 충전시킨다. 여기서, 배터리(200)는 다수의 배터리셀이 직렬 또는 병렬 형태로 배치되어 구성되는 배터리팩으로 이루어질 수 있다. In addition, the
그리고, 정류기(300)로 AC 전원이 인가되지 않는 경우, 정류기(300)의 전압 레벨이 낮아짐에 따라 배터리(200)에 충전된 전원이 정류기(300)를 통해 디바이스(400)로 공급된다. In addition, when AC power is not applied to the
도2는 도1에 도시된 배터리 관리장치(100)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도이다.FIG. 2 is a block diagram showing a functionally separated internal configuration of the
도2를 참조하면, 배터리 관리장치(100)는 온도센서(110)와 전류/전압 측정부(120), 카운터(130), 데이터 메모리(140), 알람 발생부(150) 및 제어부(160)를 포함한다. 그리고, 배터리 관리장치(100)는 배터리 교체시기 알림정보를 외부, 예컨대 관리자 단말로 전송하기 위한 통신부(170)를 추가로 구비하여 구성될 수 있다.2, the
온도센서(110)는 배터리 주변온도를 측정한다. 이때, 온도 센서(110)는 배터리팩이 구비된 배터리 장치의 내부 온도를 측정할 수 있다. The
전류/전압 측정부(120)는 배터리(200)의 출력 전압 및 전류를 측정한다.The current/
카운터(130)는 배터리 사용시간을 산출하기 위한 것으로, 기 설정된 기준 일수 단위로 카운트한다. 즉, 기준 일수가 1일인 경우 1일 단위로 "1"씩 증가시켜 배터리 사용시간을 카운트 한다. 이때, 기준 일수는 배터리 초기 구동시부터 카운트하며, 배터리 온도에 따라 "1" 카운트를 위한 기준 일수가 다르게 설정된다. The
데이터 메모리(140)는 배터리 만충시까지의 각 배터리 전압별 SOC(Stage Of Charge)값으로 이루어지는 제1 특성테이블과, 충방전을 수행할 수 없는 배터리 종지 전압까지의 각 배터리 전압별 사용 방전량으로 이루어지는 제2 특성테이블 및, 배터리 사용시간별 SOH(Stage Of Health)값으로 이루어지는 SOH 특성테이블을 포함한 각종 배터리 교체시기 알림을 위한 정보가 저장된다. 이때, 제1 및 제2 특성테이블과 SOH 특성테이블은 온도에 따라 다른 특성값을 갖도록 설정되고, 배터리셀 기준의 특성값으로 이루어진다. The
알람 발생부(150)는 배터리 교체 알람정보를 LED를 통해 표시하거나 음성출력한다. 이때, 알람 발생부(150)는 배터리(200)를 구성하는 다수의 배터리셀 중 교체가 필요한 특정 배터리셀을 알리는 경고 신호를 발생할 수 있다. 예컨대, 배터리셀 위치에 대응되는 LED를 점멸하거나 배터리셀 일련번호를 포함하는 배터리 교체알람정보를 음성출력할 수 있다. The
제어부(160)는 정류기(300)를 통해 충방전을 수행하는 정류기 연계 환경에서 제1 SOH를 산출하고, 현재까지의 배터리의 사용시간에 대응되는 제2 SOH를 산출하여 제1 SOH 와 제2 SOH 중 작은 값의 SOH를 해당 배터리에 대한 현재 SOH로 결정하고, 결정된 SOH 값이 기 설정된 교체 임계값 이하인 경우 배터리 교체시기로 판단하여 교체 알림정보를 알림 발생부(150)를 통해 출력하도록 제어한다. 이때, 제어부(160)는 온도 센서(120)를 통해 확인된 배터리 온도를 근거로 제2 특성값 및 사용시간별 SOH 특성값을 추출하여 제1 SOH 및 제2 SOH를 산출한다. The
또한, 상기 제어부(160)는 제1 SOH를 산출함에 있어서, 디바이스(400)가 배터리(200)를 사용하는 상황에서 배터리(200)의 방전 전류를 적산하여 제1 SOH를 산출하되, 디바이스(400)가 배터리(200)를 사용하지 않는 상황에서는 기 설정된 주기 단위로 배터리(200)가 만충된 상태에서 디바이스(400)측으로 방전하는 전압 환경을 임의로 설정하여 제1 SOH를 산출하도록 제어한다. 이때, 상기 제어부(160)는 배터리(200)의 방전 빈도수를 학습하여 배터리(200)가 만충된 상태에서 사용빈도가 낮은 시간대에 디바이스(400)측으로 방전하는 전압 환경을 설정할 수 있다.In addition, in calculating the first SOH, the
이어 본 발명에 따른 2차 전지의 수명상태 검출방법을 도3 내지 도7을 참조하여 설명한다. 도3은 본 발명에 따른 2차 전지의 수명상태 검출방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도4는 도3에 도시된 제1 SOH를 산출하는 과정을 보다 상세히 설명하기 위한 흐름도이며, 도5 내지 도7은 제1 SOH 와 제2 SOH를 산출하기 위한 각 특성테이블을 예시한 도면이다.Next, a method of detecting a life state of a secondary battery according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7. 3 is a flowchart illustrating a method of detecting a life state of a secondary battery according to the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of calculating the first SOH shown in FIG. 3 in more detail, and FIGS. 5 to 5 7 is a diagram illustrating each characteristic table for calculating the first SOH and the second SOH.
먼저, 정류기(300)의 일단에 전원을 공급받을 디바이스(400), 예컨대 통신 기지국이 연결되고, 정류기(300)의 타단에는 배터리(200)가 연결된다. First, a
이하에서는 통신 기지국(500)의 사용 전압이 48V 이고, 정류기(300)에서 배터리(200)로의 충전 전압은 53.3V 이며, 배터리(200) 만충 전압은 52.5V 인 경우로서, 배터리(200)는 다수의 배터리셀, 예컨대 직렬 연결된 13개 배터리셀 11개가 병렬 연결되는 "13s11p" 구조로 이루어지는 배터리팩으로 구성되는 경우를 예시하여 설명한다.Hereinafter, the use voltage of the
그리고, 도3과 같은 배터리 교체시기를 판단하기 위한 동작은 일정 기간, 예컨대 1주일 단위로 기 설정된 시간, 즉 디바이스(400)의 사용이 거의 없는 시간대에 이루어질 수 있다. In addition, the operation for determining the battery replacement time as shown in FIG. 3 may be performed during a predetermined period, for example, at a preset time in units of one week, that is, a time period in which the
도3을 참조하면, 배터리 관리장치(100)는 정류기(300)를 통해 충방전을 수행하는 정류기 연계 환경에서 제1 SOH를 산출한다(ST100). 이때, 배터리 관리장치(100)는 일정 시간 동안의 적산 전류량을 배터리 만충시 방전용량과 방전 가능 용량간의 차이값으로 나누기 연산하여 제1 SOH를 산출한다. 여기서, 적산 전류량은 배터리(200)가 정류기(300)를 통해 만충된 상태에서 디바이스(400)의 구동 전압이 되는 때까지의 방전 전류를 적산하여 산출되고, 상기 방전 가능 용량은 배터리(200) 만충시의 만충 용량에서 디바이스(400)로의 전원 공급시 발생되는 방전 용량간의 차이값으로 설정된다. Referring to FIG. 3, the
도4를 참조하면 상기 ST100 과정은, 먼저 배터리 관리장치(100)에서 배터리 만충시까지의 각 전압별 SOC값으로 이루어지는 제1 특성테이블과, 배터리 만충전압에서 종지전압까지의 각 전압별 방전 용량으로 이루어지는 제2 특성테이블을 획득하여 저장한다(ST110). 이때, 제1 특성테이블은 도1의 시스템에서 정류기(300)에 배터리(200)가 결합된 초기 상태에서 정류기(300)를 통해 배터리 만충시까지의 충전상태를 모니터링하여 획득할 수 있다.Referring to FIG. 4, the ST100 process includes a first characteristic table consisting of SOC values for each voltage from the
도5는 제1 특성테이블을 그래프 형태로 나타낸 도면으로, 제1 특성테이블은 정류기(300)에서 53V 전압을 출력하여 13s11p 배터리팩 구조의 배터리 충전을 시작하고, 배터리 관리장치(100)에서 배터리 전압이 만충전 전압인 4.1V까지 상승할 때까지의 전압을 모니터링함으로써, 해당 배터리(200)를 구성하는 각 배터리셀에 대한 전압별 충전상태 즉, SOC값을 획득한다. 도5에 의하면 배터리셀 전압이 3.7V인 경우 SOC값은 50% 즉, "0.5"가 되고, 배터리셀 전압이 4.1V인 경우 SOC값은 95 ~ 100%로 "1"에 가까워짐을 알 수 있다.5 is a diagram showing a first characteristic table in graph form. The first characteristic table outputs a 53V voltage from the
여기서, 배터리 관리장치(100)는 배터리 온도를 허용 범위, 예컨대 -30℃ ~ 60℃ 내에서 다양하게 변경시키면서 배터리 온도에 따른 제1 특성테이블을 각각 생성할 수 있으며, 도5에는 -20℃, -10℃, 0℃, 10℃, 25℃, 45℃, 55℃ 별 제1 특성그래프가 도시되어 있다. 이때, 배터리가 수납되는 배터리 장치내에는 발열수단과 냉각수단이 추가로 구비될 수 있으며, 제어부(160)를 통해 발열 수단과 냉각수단을 제어함으로써, 배터리 주변 온도를 임의로 설정할 수 있다.Here, the
그리고, 도5에 의하면 제1 특성테이블은 배터리 온도에 미미한 차이를 나타냄을 알 수 있다. And, according to FIG. 5, it can be seen that the first characteristic table shows a slight difference in the battery temperature.
또한, 제2 특성테이블은 해당 배터리셀 제조사로부터 제공받을 수 있으며, 도6은 제2 특성테이블을 그래프 형태로 나타낸 도면이다.In addition, the second characteristic table may be provided from the battery cell manufacturer, and FIG. 6 is a diagram showing the second characteristic table in the form of a graph.
도6을 참조하면, 제2 특성테이블은 배터리셀의 만충 전압(4.15V)에서 종지 전압전압(2.5V)까지의 방전용량으로 이루어진다. 이때, 제2 특성테이블은 배터리 온도별 서로 다른 제2 특성값을 갖도록 구성된다. 도6에는 -30℃, -20℃, -10℃, 0℃, 25℃, 45℃, 60℃ 별 제2 특성그래프가 도시되어 있다. 도6에 의하면, 제2 특성값은 배터리 온도가 높을수록 종지 전압까지의 사용 방전량이 크게 설정되되, 0℃ 이상의 온도조건에서는 제2 특성값의 차이가 미미함을 알 수 있다. 예컨대, 도6에서 배터리 온도가 "-30℃"인 때에는 종지 전압까지의 사용 방전량이 3000mAh이고, 배터리 온도가 "25℃", "45℃", "60℃"인 때에는 종지 전압까지의 사용 방전량이 모두 5000mAh 임을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, the second characteristic table is composed of a discharge capacity from a full voltage (4.15V) to an end voltage (2.5V) of a battery cell. In this case, the second characteristic table is configured to have different second characteristic values for each battery temperature. 6 shows the second characteristic graph for each -30℃, -20℃, -10℃, 0℃, 25℃, 45℃, and 60℃. Referring to FIG. 6, as the battery temperature increases, the amount of discharge to the end voltage is set larger as the second characteristic value, but it can be seen that the difference between the second characteristic values is insignificant under the temperature condition of 0°C or higher. For example, in Fig. 6, when the battery temperature is "-30°C", the amount of discharge to the end voltage is 3000mAh, and when the battery temperature is "25°C", "45°C", and "60°C", the use discharge to the end voltage. It can be seen that the amount is all 5000mAh.
다시 도4를 참조하면, 상술한 바와 같은 제1 및 제2 특성테이블이 데이터 메모리(140)에 저장된 상태에서, 배터리 관리장치(100)는 제1 특성테이블을 근거로 정류기(300)로부터 인가되는 제1 전압(53V)을 이용하여 배터리(200)를 만충 상태로 설정하고, 이 상태에서 제2 특성테이블로부터 배터리 만충 전압에서의 만충 용량(Ecap100)을 획득한다(ST120). Referring back to FIG. 4, while the first and second characteristic tables as described above are stored in the
즉, 배터리 관리장치(100)는 정류기(300)로부터 공급되는 전원에 의해 배터리(200)가 만충되어 충전 전류와 방전 전류가 "0"A인 상태가 1분 이상 유지되는 상태에서 만충 용량(Ecap100)을 산출한다. 예컨대, 정류기(300)는 배터리(200)에 53V의 전원으로 공급하여 충전하고, 배터리(200)는 배터리 전압이 52.5V에서 만충된 것으로 설정될 수 있다.That is, the
예컨대, 만충시 배터리셀 전압이 약 4.1V일 때 SOC가 100%라 할 때, 도6에 도시된 제2 특성그래프에서 배터리 온도 25℃ 기준의 배터리셀 만충 용량은 5000mAh 이고, 이때 배터리팩은 11병렬 회로로 이루어지므로 배터리팩 전체 용량은 5000mAh × 11 = 55000 mAh 로 산출된다. 즉, 해당 배터리(200)의 만충 용량(Ecap100)은 55Ah가 된다.For example, when the SOC is 100% when the battery cell voltage is about 4.1V at full charge, the full charge capacity of the battery cell based on the battery temperature 25°C in the second characteristic graph shown in FIG. 6 is 5000mAh, and at this time, the battery pack is 11 Since it is a parallel circuit, the total capacity of the battery pack is calculated as 5000mAh × 11 = 55000mAh. That is, the full capacity Ecap100 of the
이어, 배터리 관리장치(100)는 정류기(300) 전압을 만충 전압(53V)보다 낮은 디바이스 구동 전압(48V)로 설정하여 배터리(200)를 방전상태로 설정한다. 즉, 배터리(200) 전원이 정류기(300)를 통해 디바이스(400)로 공급하는 상태로 설정한다. 상기한 상태에서, 배터리 관리장치(100)는 배터리(200) 전압이 만충 전전압(52.5V)에서 디바이스(400)의 구동 전압(48V)이 될때까지의 방전 전류량을 적산하여 적산 전류량(Ecap_c)을 산출한다(ST130). 이때, 배터리 관리장치(100)는 이전 제1 SOH 산출시 각 배터리셀에 대한 SOH를 산출하여 저장하고, 이후에는 병렬연결 기준으로 이전 제1 SOH 산출시 획득한 SOH가 높은 배터리셀부터 낮은 배터리셀의 순서로 방전순서를 설정하여 현재 상태의 제1 SOH를 산출할 수 있다. Subsequently, the
상기한 적산 전류량(Ecap_c)은 배터리 전압이 52.5V 에서 48V가 될 때까지의 실제 충방전 전류량으로 하기 수학식1과 같이 산출된다.The accumulated current amount Ecap_c is an actual charge/discharge current amount until the battery voltage becomes from 52.5V to 48V, and is calculated as in Equation 1 below.
여기서, i 는 배터리셀의 방전 전류이다.Here, i is the discharge current of the battery cell.
또한, 배터리 관리장치(100)는 제2 특성테이블을 이용하여 배터리(200)가 디바이스 구동 전압(48V)인 때의 방전 용량(Ecap48)을 획득한다(ST140). 예컨대, 배터리 전압이 48V 인 때의 배터리셀 전압은 해당 배터리(200)를 구성하는 직렬 연결된 배터리셀이 13이므로 48V ÷ 13 = 3.7V 가 되고, 도5에 도시된 제1 특성그래프에서 배터리셀 전압이 3.7V인 SOC는 50%가 된다. 그리고, 제2 특성그래프에서 배터리셀 전압이 3.7V 인 방전 용량은 배터리 온도 25℃ 기준으로 약 2500mAh 가 된다. 여기서, 해당 배터리(200)를 구성하는 병렬 연결된 배터리셀이 11이므로 해당 배터리팩의 방전 용량(Ecap48)은 2500mAh ×11 = 27500mAh, 즉, 27.5Ah 가 된다.Further, the
이어, 배터리 관리장치(100)는 만충 용량(Ecap100)에서 방전 용량(Ecap48)을 차연산(Ecap100 - Ecap48)하여 해당 배터리(200)의 방전 가능용량을 산출한다(ST150). Subsequently, the
그리고, 배터리 관리장치(100)는 적산 전류량(Ecap_c)을 방전 가능용량(Ecap100 - Ecap48)으로 나눔 연산하여 제1 SOH를 산출한다(ST160). 즉, 제1 SOH(SOH1) 산출식은 하기 수학식2와 같다.Then, the
예컨대, 상기 ST130 단계에서 산출된 배터리 방전시 적산 전류량(Ecap_c)이 27500mAh 인 경우 제1 SOH는 27.5 ÷ (55-27.5) = "1" 이 되고, 적산 전류량(Ecap_c)이 20000mAh 인 경우 제1 SOH는 20 ÷ (55-27.5) = "0.72" 가 되며, 적산 전류량(Ecap_c)이 10000mAh 인 경우 제1 SOH는 10 ÷ (55-27.5) = "0.36" 으로 산출된다.For example, when the accumulated current amount (Ecap_c) calculated in step ST130 is 27500mAh, the first SOH becomes 27.5 ÷ (55-27.5) = "1", and when the accumulated current amount (Ecap_c) is 20000mAh, the first SOH Is 20 ÷ (55-27.5) = "0.72", and when the accumulated current amount (Ecap_c) is 10000mAh, the first SOH is calculated as 10 ÷ (55-27.5) = "0.36".
한편, 도3에서 배터리 관리장치(100)는 상술한 바와 같이 제1 SOH를 산출함과 더불어, 기 정의된 사용시간별 SOH 특성테이블을 근거로 배터리의 현재까지의 사용시간에 대응되는 제2 SOH를 산출한다(ST200).Meanwhile, in FIG. 3, the
즉, 배터리 관리장치(100)는 배터리 초기 구동시부터 기 설정된 기준 일수 단위로 "1"씩 카운트하여 해당 배터리(200)의 현재 사용시간을 획득한다. 이때, 배터리 사용시간은 배터리 온도에 따라 기준 일수 단위를 다르게 설정하면서 카운트할 수 있다. 즉, 배터리 온도가 0℃ 이하인 때에는 카운트 기준 일수를 증가시켜 감속 카운트를 수행하고, 배터리 온도가 30℃ 이상인 때에는 카운트 기준 일수를 감소시켜 가속 카운트를 수행하여 배터리 사용시간을 산출한다. 예컨대, 배터리 기준 온도 0℃ ~ 30℃ 범위에서 카운트 기준 일수가 "1"로 설정된 상태에서, 배터리 온도가 -10℃ 인 경우에는 카운트 기준 일수를 "2"로 증가시켜 2일마다 "1"씩 카운트하고, 배터리 온도가 45℃인 경우에는 카운트 기준 일수를 0.5"로 감소시켜 1일마다 "2"씩 카운트하여 배터리 사용시간을 산출할 수 있다.That is, the
이어 배터리 관리장치(100)는 SOH 테이블에서 배터리 현재 사용시간에 대응되는 제2 SOH값을 추출한다. 사용시간별 SOH 특성테이블은 해당 배터리셀 제조사로부터 제공받을 수 있으며, 도7은 사용시간별 SOH 특성테이블을 그래프 형태로 나타낸 도면이다.Subsequently, the
도7에는 만충전압 4.1V인 배터리 온도별 사용시간에 따른 배터리 사용가능 방전량인 SOH 특성값(Capacity)이 백분율 형태로 도시되어 있다. 이때, SOH 그래프는 동일 사용가능 방전량에 대해 배터리 온도별 서로 다른 사용시간을 갖도록 구성되며, 배터리 온도가 높을수록 사용시간별 SOH값이 보다 작게 설정된다. 예컨대, 도7에서 SOH값이 80% 즉, "0.8"인 경우 배터리 온도가 "45℃" 조건에서는 "1460" 사용시간을 가지며, 배터리 온도가 "27℃"조건에서는 대략 "4200" 사용시간을 가짐을 알 수 있다.In FIG. 7, the SOH characteristic value (Capacity), which is the usable discharge amount of the battery according to the use time of each battery temperature with a full charge voltage of 4.1V, is shown in a percentage form. At this time, the SOH graph is configured to have different use times for each battery temperature for the same usable discharge amount, and the higher the battery temperature, the smaller the SOH value for each use time is set. For example, in FIG. 7, when the SOH value is 80%, that is, "0.8", the battery temperature is "1460" in the condition of "45℃", and the battery temperature is "27℃" in the "4200" condition. You can see that it has.
상기 ST200 단계에서 도7에서 배터리 온도가 27℃ 인 상태에서 배터리 현재 사용시간 즉, 카운트값이 "3650"인 경우, 제2 SOH 는 "0.82" 로 산출되고, 현재 사용시간이 "5472"인 경우, 제2 SOH는 "0.76"으로 산출된다.In the ST200 step, when the battery temperature is 27°C in FIG. 7 and the current use time of the battery, that is, the count value is “3650”, the second SOH is calculated as “0.82” and the current use time is “5472” , The second SOH is calculated as "0.76".
이후, 배터리 관리장치(100)는 상기 ST100 단계에서 산출된 제1 SOH와 상기 ST200 단계에서 산출된 제2 SOH 중 보다 작은 값의 SOH를 현재 SOH로 결정한다(ST300). 제1 SOH 가 "0.72"이고, 제2 SOH 가 "0.76" 인 경우, "0.72"를 현재 SOH로 결정한다.Thereafter, the
그리고, 배터리 관리장치(100)는 현재 SOH 로 결정된 값이 기 설정된 교체 임계값 이하이면, 배터리가 교체 상태인 것으로 판단하고, 교체 알람을 발생시킨다(ST400). 이때, 교체 임계값은 배터리 총 용량 대비 현재 사용 용량에 대응되는 비율에 해당하는 값으로 "1" 이하의 값으로 설정되며, 예컨대, "0.7"로 설정될 수 있다. 예컨대, 상기 ST300 단계에서 현재 SOH가 "0.72"인 경우 교체 임계값인 "0.7"을 초과하므로 아직 교체시점이 아닌 것으로 판단하고, 현재 SOH가 "0.65"인 경우 교체 임계값 미만이므로 교체시점인 것으로 판단한다.And, if the value determined as the current SOH is less than or equal to a preset replacement threshold, the
100 : 배터리 관리장치, 200 : 배터리,
300 : 정류기, 400 : 디바이스,
110 : 온도 센서, 120 : 전류/전압 측정부,
130 : 카운터, 150 : 알람 발생부,
160 : 제어부, 170 : 통신부.100: battery management device, 200: battery,
300: rectifier, 400: device,
110: temperature sensor, 120: current/voltage measuring unit,
130: counter, 150: alarm generator,
160: control unit, 170: communication unit.
Claims (8)
배터리 관리장치는 외부장치와 연결되어 충방전을 수행하는 환경에서 제1 SOH를 산출하는 제1 단계와,
기 정의된 사용시간별 SOH 특성테이블을 근거로 현재까지의 2차 전지 사용시간에 대응되는 제2 SOH를 산출하는 제2 단계 및,
제1 SOH 와 제2 SOH 중 작은 값의 SOH를 현재 SOH로 결정하고, 현재 SOH 값이 기 설정된 교체 임계값 이하인 경우 2차 전지 교체시기로 판단하여 교체 알람을 발생하는 제3 단계를 포함하여 구성되고,
상기 제1 단계에서 제1 SOH는 일정 시간 동안의 적산 전류량을 2차 전지 만충시 방전용량과 방전 가능 용량간의 차이값으로 나누기 연산하여 산출하되, 적산 전류량은 2차 전지가 외부장치를 통해 만충된 상태에서 전원공급 대상인 디바이스의 구동 전압으로 떨어지는 때까지의 방전 전류를 적산하여 산출되고, 상기 방전 가능 용량은 2차 전지 만충시의 만충 용량에서 디바이스로의 전원 공급시 발생되는 방전 용량간의 차이값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법.
In the method of detecting the life status of a secondary battery connected to an external device to perform charging and discharging,
The battery management device includes a first step of calculating the first SOH in an environment in which charging and discharging is performed by being connected to an external device,
A second step of calculating a second SOH corresponding to the use time of the secondary battery up to the present based on a predefined SOH characteristic table for each use time, and
Including the third step of determining the SOH of the smallest value among the first SOH and the second SOH as the current SOH, and when the current SOH value is less than a preset replacement threshold, it is determined as a secondary battery replacement time and a replacement alarm is generated. Become,
In the first step, the first SOH is calculated by dividing the accumulated current amount for a certain period of time by the difference between the discharge capacity and the dischargeable capacity when the secondary battery is fully charged, and the accumulated current amount is calculated by the secondary battery being fully charged through an external device. It is calculated by integrating the discharge current until it falls to the driving voltage of the device to be powered from in the state, and the dischargeable capacity is the difference between the full capacity when the secondary battery is fully charged and the discharge capacity generated when power is supplied to the device. A method for detecting a life state of a secondary battery, characterized in that it is set.
상기 제1 단계는 2차 전지 만충시까지의 전압별 SOC값으로 이루어지는 제1 특성테이블과, 2차 전지 만충전압에서 종지전압까지의 전압별 방전 용량으로 이루어지는 제2 특성테이블을 획득하는 단계와,
제1 특성테이블을 근거로 외부장치로부터 인가되는 제1 전압을 이용하여 2차 전지를 만충 상태로 설정한 상태에서, 제2 특성테이블로부터 만충 전압에서의 만충 용량을 추출하는 단계,
외부장치의 전압을 제1 전압보다 낮은 디바이스 구동 전압으로 설정하여 2차 전지가 방전동작을 수행하도록 하고, 2차 전지가 만충 전압상태에서 디바이스의 구동 전압이 될 때까지의 방전 전류량을 적산함으로써 적산 전류량을 산출하는 단계,
제2 특성테이블을 근거로 2차 전지가 디바이스의 구동 전압인 때의 방전 용량을 획득함과 더불어, 상기 만충 용량에서 방전 용량을 차 연산하여 방전 가능용량을 산출하는 단계,
적산 전류량을 방전 가능용량으로 나누기 연산하여 제1 SOH를 산출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법.
The method of claim 1,
The first step includes obtaining a first characteristic table consisting of SOC values for each voltage until the secondary battery is fully charged, and a second characteristic table consisting of discharge capacity for each voltage from the secondary battery full voltage to the end voltage,
Extracting the full capacity at the full voltage from the second characteristic table in a state in which the secondary battery is set to a fully charged state using a first voltage applied from an external device based on the first characteristic table,
By setting the voltage of the external device to a device driving voltage lower than the first voltage, allowing the secondary battery to perform a discharge operation, and accumulating the amount of discharge current from the secondary battery to the device driving voltage from the full voltage state Calculating the amount of current,
Obtaining the discharge capacity when the secondary battery is the driving voltage of the device based on the second characteristic table, and calculating the dischargeable capacity by calculating the difference between the discharge capacity from the full capacity,
And calculating the first SOH by dividing the accumulated current amount by the dischargeable capacity.
상기 제1 단계에서 배터리 관리장치는 외부장치를 통해 2차 전지 만충시까지의 충전상태를 모니터링하여 2차 전지 전압별 SOC값으로 이루어지는 제1 특성테이블을 획득하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법.
The method of claim 2,
In the first step, the battery management apparatus monitors the state of charge until the secondary battery is fully charged through an external device to obtain a first characteristic table consisting of SOC values for each secondary battery voltage. Status detection method.
상기 제2 특성테이블과 사용시간별 SOH 특성테이블은 2차 전지 온도에 따라 전압별 각 특성값이 다르게 설정되되, 제2 특성테이블에 저장되는 제2 특성값은 2차 전지 온도가 높을수록 종지 전압에서의 누적 방전용량이 보다 크게 설정되고, 사용시간별 SOH 특성테이블에 저장되는 사용시간별 SOH 특성값은 2차 전지 온도가 높을수록 사용시간별 SOH가 보다 작게 설정되도록 구성되며,
상기 배터리 관리장치는 해당 2차 전지의 온도를 근거로 제2 특성값 및 사용시간별 SOH 특성값을 추출하여 제1 SOH 및 제2 SOH를 산출하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법."
The method according to claim 2 or 3,
In the second characteristic table and the SOH characteristic table for each use time, each characteristic value for each voltage is set differently according to the secondary battery temperature, and the second characteristic value stored in the second characteristic table is at the end voltage as the secondary battery temperature increases. The cumulative discharge capacity of is set to be larger, and the SOH characteristic value for each usage time stored in the SOH characteristic table for each usage time is configured so that the higher the secondary battery temperature, the smaller the SOH per usage time.
The battery management apparatus calculates the first SOH and the second SOH by extracting the second characteristic value and the SOH characteristic value for each use time based on the temperature of the secondary battery. "
상기 제2 단계에서 2차 전지 사용시간은 2차 전지 초기 구동시부터 기 설정된 기준일수 단위로 "1" 씩 카운트하여 산출되되,
2차 전지 온도가 0℃ 이하인 때에는 카운트 기준 일수를 증가시켜 감속 카운트를 수행하고, 2차 전지 온도가 30℃ 이상인 때에는 카운트 기준 일수를 감소시켜 가속 카운트를 수행하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법.
The method of claim 1,
In the second step, the use time of the secondary battery is calculated by counting "1" by a preset reference number of days from the initial driving of the secondary battery,
When the secondary battery temperature is below 0℃, the deceleration count is performed by increasing the number of days based on the count, and when the secondary battery temperature is above 30℃, the number of days based on the count is decreased to perform an accelerated count. Status detection method.
상기 제1 단계는 디바이스가 2차 전지를 사용하는 경우 2차 전지 방전 전류를 적산하여 제1 SOH를 산출하고, 2차 전지가 만충된 상태에서는 기 설정된 주기로 디바이스측으로 방전하는 전압 환경을 설정하여 제1 SOH를 산출하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법.
The method of claim 1,
In the first step, when the device uses a secondary battery, the first SOH is calculated by integrating the discharge current of the secondary battery, and when the secondary battery is fully charged, a voltage environment for discharging to the device side at a preset period is set and 1 A method of detecting the life state of a secondary battery, characterized in that calculating SOH.
상기 제1 단계에서 배터리 관리장치는 2차 전지의 방전 빈도수를 학습하여 2차 전지가 만충된 상태에서 사용빈도가 낮은 시간대에 디바이스측으로 방전하는 전압 환경을 설정하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법.
The method of claim 6,
In the first step, the battery management apparatus learns the discharge frequency of the secondary battery and sets a voltage environment for discharging to the device side during a time period when the secondary battery is fully charged and the frequency of use is low. Status detection method.
상기 2차 전지는 다수의 배터리셀이 직병렬형태로 연결된 배터리팩으로 구성되고,
상기 제1 단계에서 배터리 관리장치는 이전 제1 SOH 산출시 각 배터리셀에 대한 SOH를 산출하여 저장하고, 이후에는 병렬연결 기준으로 이전 제1 SOH 산출시 획득한 SOH가 높은 배터리셀부터 낮은 배터리셀의 순서로 방전순서를 설정하여 현재 상태의 제1 SOH를 산출하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 수명상태 검출방법. The method of claim 1,
The secondary battery is composed of a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series and parallel,
In the first step, the battery management device calculates and stores SOH for each battery cell when calculating the previous first SOH, and afterwards, battery cells having a high SOH obtained when calculating the previous first SOH based on a parallel connection A method for detecting a life state of a secondary battery, characterized in that by setting the discharge order in the order of to calculate the first SOH in the current state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200057643A KR102180625B1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Method for detecting state of health for secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200057643A KR102180625B1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Method for detecting state of health for secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102180625B1 true KR102180625B1 (en) | 2020-11-18 |
Family
ID=73697500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200057643A KR102180625B1 (en) | 2020-05-14 | 2020-05-14 | Method for detecting state of health for secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102180625B1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113097582A (en) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 阳光三星(合肥)储能电源有限公司 | Method and device for estimating SOH value of battery monomer |
CN114152892A (en) * | 2021-12-01 | 2022-03-08 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | Monitoring method for battery health degree of fault indicator |
US11680990B2 (en) | 2021-07-27 | 2023-06-20 | Hyundai Motor Company | System and method for estimating state of health of all-solid-state battery |
CN116683060A (en) * | 2023-08-01 | 2023-09-01 | 深圳奥特迅电力设备股份有限公司 | Storage battery pack maintenance method, storage battery pack maintenance device, terminal equipment and storage medium |
WO2023216243A1 (en) * | 2022-05-13 | 2023-11-16 | 深圳市富兰瓦时技术有限公司 | Battery pack soh estimation method and residential energy storage system |
WO2024029839A1 (en) * | 2022-08-02 | 2024-02-08 | 삼성전자주식회사 | Electronic device and method for battery management |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004191152A (en) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Remaining life estimating device and method for secondary battery |
KR20110084633A (en) * | 2010-01-18 | 2011-07-26 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Apparatus and method for estimating the life span of battery |
KR20140053585A (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-08 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus and method for estimating state of health of battery |
KR20150109643A (en) * | 2014-03-20 | 2015-10-02 | 현대모비스 주식회사 | Apparatus and Method for estimating deterioration of battery pack |
KR20170085369A (en) | 2016-01-14 | 2017-07-24 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for managing of battery capacity |
KR101847685B1 (en) * | 2015-01-28 | 2018-04-10 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus and Method for estimating state of battery |
KR101947490B1 (en) | 2017-09-05 | 2019-02-13 | 양인하 | SOC(State of Charge) Algorithm on the battery and measure method |
-
2020
- 2020-05-14 KR KR1020200057643A patent/KR102180625B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004191152A (en) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Remaining life estimating device and method for secondary battery |
KR20110084633A (en) * | 2010-01-18 | 2011-07-26 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Apparatus and method for estimating the life span of battery |
KR20140053585A (en) * | 2012-10-26 | 2014-05-08 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus and method for estimating state of health of battery |
KR20150109643A (en) * | 2014-03-20 | 2015-10-02 | 현대모비스 주식회사 | Apparatus and Method for estimating deterioration of battery pack |
KR101847685B1 (en) * | 2015-01-28 | 2018-04-10 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus and Method for estimating state of battery |
KR20170085369A (en) | 2016-01-14 | 2017-07-24 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for managing of battery capacity |
KR101947490B1 (en) | 2017-09-05 | 2019-02-13 | 양인하 | SOC(State of Charge) Algorithm on the battery and measure method |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113097582A (en) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 阳光三星(合肥)储能电源有限公司 | Method and device for estimating SOH value of battery monomer |
US11680990B2 (en) | 2021-07-27 | 2023-06-20 | Hyundai Motor Company | System and method for estimating state of health of all-solid-state battery |
CN114152892A (en) * | 2021-12-01 | 2022-03-08 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | Monitoring method for battery health degree of fault indicator |
CN114152892B (en) * | 2021-12-01 | 2023-09-22 | 国网山西省电力公司电力科学研究院 | Method for monitoring battery health of fault indicator |
WO2023216243A1 (en) * | 2022-05-13 | 2023-11-16 | 深圳市富兰瓦时技术有限公司 | Battery pack soh estimation method and residential energy storage system |
WO2024029839A1 (en) * | 2022-08-02 | 2024-02-08 | 삼성전자주식회사 | Electronic device and method for battery management |
CN116683060A (en) * | 2023-08-01 | 2023-09-01 | 深圳奥特迅电力设备股份有限公司 | Storage battery pack maintenance method, storage battery pack maintenance device, terminal equipment and storage medium |
CN116683060B (en) * | 2023-08-01 | 2024-02-02 | 深圳奥特迅电力设备股份有限公司 | Storage battery pack maintenance method, storage battery pack maintenance device, terminal equipment and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102180625B1 (en) | Method for detecting state of health for secondary battery | |
US10712395B2 (en) | Apparatus and method for detecting battery state of health | |
US10191118B2 (en) | Battery DC impedance measurement | |
JP5460943B2 (en) | Degradation judgment device, degradation judgment method, computer program | |
JP5499200B2 (en) | Degradation determination apparatus, deterioration determination method, and program | |
KR20180111971A (en) | Apparatus and method for detecting battery health condition | |
JP5743634B2 (en) | Deterioration measuring device, secondary battery pack, deterioration measuring method, and program | |
JP5773609B2 (en) | Battery pack management apparatus, battery pack management method, and battery pack system | |
EP2613423A1 (en) | Power pack partial failure detection and remedial charging control | |
CN110133536A (en) | Determine system, the method and apparatus of the index of battery group object internal leakage electric current | |
CN104813183B (en) | The Transient detection of abnormal charge event in the cell device being connected in series | |
JP2012085526A (en) | Method and apparatus for monitoring maximum effective capacity of battery | |
CN104823351B (en) | Response to the over-discharge event in the cell device that is connected in series with | |
KR20200019083A (en) | Battery control appratus and method for detection internal short of battery | |
JP2009064682A (en) | Battery deterioration judging device, and lithium ion battery pack equipped with the same | |
KR101701377B1 (en) | Apparatus and method for estimating battery's state of health | |
JP5473277B2 (en) | Charger | |
KR20170090471A (en) | Method and device for detecting an overcharging of an accumulator of a battery | |
CN113589183A (en) | Self-discharge detection method, device and system based on big data | |
CN102033204A (en) | Battery power detection circuit, method and electronic system | |
JP2002162451A (en) | Capacity estimating method, deterioration determination method and deterioration determination device of lithium ion battery and lithium ion battery pack having deterioration determining function | |
KR101227835B1 (en) | The battery charger with battery management system | |
CN104823066B (en) | Response to the event that overcharges in the cell device that is connected in series | |
JP2017075922A (en) | Storage battery state analysis system, storage battery state analysis method, and storage battery state analysis program | |
EP3663781B1 (en) | Charge monitor, charger and charge monitoring method based on recharge frequency |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |