KR102471976B1 - Apparatus and method for regulating available current of battery - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리의 가용 전류 조정 장치는, 일정 시간 동안 배터리에 흐르는 전류를 획득하는 전류 획득부; 상기 배터리의 등가회로 모델에 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 적용하여, 상기 배터리의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤 상기 배터리의 단자전압을 예측하는 단자전압 예측부; 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않을 경우, 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 전류 크기 조정부;를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 본 발명에 의하면, 배터리마다 정해져 있는 상한전압 및 하한전압을 넘지 않도록 배터리의 가용 전류가 실시간으로 조정될 수 있으며, 이에 따라 배터리에 충방전 전류가 흐를 경우 배터리에 가해질 수 있는 손상이 미연에 방지될 수 있게 된다.An apparatus for regulating available current of a battery according to the present invention includes a current acquisition unit for obtaining current flowing in a battery for a predetermined period of time; a terminal voltage predictor for predicting the terminal voltage of the battery after the predetermined time from the equivalent circuit model of the battery by applying the magnitude of the current flowing through the battery to the equivalent circuit model of the battery; a determination unit determining whether the terminal voltage is within a preset voltage range; and a current size adjustment unit configured to adjust the level of current flowing through the battery so that the terminal voltage is within a predetermined voltage range when the terminal voltage does not exist within a predetermined voltage range. According to the present invention, the available current of the battery can be adjusted in real time so as not to exceed the upper limit voltage and the lower limit voltage set for each battery, thereby preventing damage that may be applied to the battery when charging and discharging current flows in the battery. be able to

Description

배터리의 가용 전류 조정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REGULATING AVAILABLE CURRENT OF BATTERY}Apparatus and method for adjusting the available current of a battery {APPARATUS AND METHOD FOR REGULATING AVAILABLE CURRENT OF BATTERY}

본 발명은 배터리의 등가회로 모델을 이용하여 배터리마다 정해져 있는 상한전압 및 하한전압을 넘지 않도록 배터리의 가용 전류를 조정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and method capable of adjusting the available current of a battery so as not to exceed the upper and lower limit voltages determined for each battery using an equivalent circuit model of the battery.

최근 들어 전기 자동차 및 하이브리드 자동차가 양산됨에 따라, 이들 자동차에 탑재되는 배터리의 과충전과 과방전을 방지하는 기술이 요구되고 있는데, 배터리의 과충전과 과방전을 방지하기 위해서는 배터리에 가용 전류가 흐를 수 있도록 조정할 필요가 있다.As electric vehicles and hybrid vehicles have recently been mass-produced, there is a need for a technology to prevent overcharging and overdischarging of batteries mounted in these vehicles. need to adjust

전기 자동차나 하이브리드 자동차에 탑재되는 배터리는 충전되는 동안 열을 발생시킨다. 배터리에서 발생된 열 중 일부는 배터리 외부로 발산되지만, 나머지는 배터리 내부에 체류하면서 배터리에 물리적·화학적 변형을 가하기 때문에, 배터리에 흐를 수 있는 가용 전류를 실시간으로 조정할 필요가 있다. Batteries installed in electric or hybrid vehicles generate heat while being charged. Some of the heat generated by the battery is dissipated outside the battery, but the rest stays inside the battery and applies physical and chemical transformation to the battery, so it is necessary to adjust the available current that can flow through the battery in real time.

또한, 일반적으로 배터리는 충전상태(SOC: State Of Charge)에 따라 충전 가능한 전류 및 방전 가능한 전류가 변한다. 이때, 배터리의 손상을 방지함과 동시에, 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 운전 효율 및 연비를 개선하기 위해서는, 배터리가 충전 가능한 최대 전류로 충전되고, 방전 가능한 최대 전류로 방전되는 것이 필요하다.In addition, in general, a chargeable current and a dischargeable current of a battery vary according to a state of charge (SOC). At this time, in order to prevent damage to the battery and improve driving efficiency and fuel economy of an electric vehicle or hybrid vehicle, it is necessary to charge the battery with the maximum current that can be charged and discharge it with the maximum current that can be discharged.

게다가, 배터리의 온도가 영하로 떨어지면 배터리를 구성하는 리튬 이온이 흑연 층상 내부로 삽입되지 못하고 석출되는 Li-plating 현상이 발생하게 되는데, 이러한 현상을 방지하기 위해서라도 배터리에 흐를 수 있는 가용 전류를 실시간으로 조정할 필요가 있다.In addition, when the temperature of the battery drops below freezing, Li-plating occurs, in which lithium ions constituting the battery cannot be inserted into the graphite layer and precipitated. need to be adjusted to

종래에는 배터리의 충전상태와 온도에 따라 배터리에 흐를 수 있는 가용 전류를 룩업 테이블을 활용하여 조정하였다. 구체적으로, 종래에 활용하던 룩업 테이블은 배터리에 과열 및 Li-plating이 발생하지 않는 최대 가용 전류를 배터리의 충전상태와 온도에 기초해서 나타낸 것이다. 하지만 이러한 룩업 테이블은 물리적인 실험을 통해 최대 가용 전류를 찾아야 하기 때문에 많은 시간이 소요된다는 점에서 문제점이 있다.Conventionally, an available current that can flow through a battery is adjusted using a lookup table according to the state of charge and temperature of the battery. Specifically, the look-up table used in the prior art shows the maximum available current at which overheating and Li-plating do not occur in the battery based on the state of charge and temperature of the battery. However, this look-up table has a problem in that it takes a lot of time because the maximum available current must be found through a physical experiment.

등록특허공보 제0471233호(공개일: 2005.02.01.)Registered Patent Publication No. 0471233 (Public date: 2005.02.01.) 일본 공개특허공보 특개2016-75515호(공개일: 2016.05.12.)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-75515 (published on May 12, 2016)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리마다 정해져 있는 상한전압 및 하한전압을 넘지 않도록 배터리의 가용 전류를 실시간으로 조정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a device and method capable of adjusting the available current of a battery in real time so as not to exceed the upper and lower limit voltages determined for each battery.

또한, 본 발명은 배터리가 탑재되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 운전 효율 및 연비를 개선하기 위해서, 배터리가 충전 가능한 최대 전류로 충전되고, 방전 가능한 최대 전류로 방전될 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a device and method for enabling a battery to be charged with a maximum chargeable current and discharged with a maximum dischargeable current in order to improve driving efficiency and fuel economy of an electric vehicle or hybrid vehicle in which the battery is mounted. that has its purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배터리의 가용 전류 조정 장치는, 일정 시간 동안 배터리에 흐르는 전류를 획득하는 전류 획득부; 상기 배터리의 등가회로 모델에 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 적용하여, 상기 배터리의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤 상기 배터리의 단자전압을 예측하는 단자전압 예측부; 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않을 경우, 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 전류 크기 조정부;를 포함하여 이루어질 수 있다. In order to achieve the above object, an apparatus for regulating available current of a battery according to the present invention includes a current acquisition unit for obtaining current flowing in a battery for a predetermined time; a terminal voltage predictor for predicting the terminal voltage of the battery after the predetermined time from the equivalent circuit model of the battery by applying the magnitude of the current flowing through the battery to the equivalent circuit model of the battery; a determination unit determining whether the terminal voltage is within a preset voltage range; and a current size adjustment unit configured to adjust the level of current flowing through the battery so that the terminal voltage is within a predetermined voltage range when the terminal voltage does not exist within a predetermined voltage range.

여기서, 상기 전류 획득부에 의해 획득되는 전류가 상기 배터리를 충전시키는 충전 전류일 경우, 상기 전류 크기 조정부는 상기 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시킬 수 있다.Here, when the current obtained by the current acquisition unit is a charging current for charging the battery, the current size adjusting unit may reduce the magnitude of the current flowing through the battery so that the terminal voltage is equal to or less than a preset upper limit voltage. .

또는, 상기 전류 획득부에 의해 획득되는 전류가 상기 배터리로부터 방전되는 방전 전류일 경우, 상기 전류 크기 조정부는 상기 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시킬 수 있다.Alternatively, when the current obtained by the current acquisition unit is a discharge current discharged from the battery, the current size adjustment unit may reduce the magnitude of the current flowing through the battery so that the terminal voltage is equal to or greater than a preset lower limit voltage. .

본 발명에 따른 배터리의 가용 전류 조정 장치에서, 상기 배터리의 등가회로 모델은, 상기 배터리의 충전상태에 따라 전압이 가변되는 개방 전압원; 상기 개방 전압원과 직렬로 연결되는 상기 배터리의 내부 저항; 및 상기 배터리의 분극 특성을 나타내는 저항과 커패시터가 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 개방 전압원 및 상기 내부 저항과 각각 직렬로 연결되는 RC 회로를 포함하는 것일 수 있다.In the apparatus for regulating the available current of a battery according to the present invention, the equivalent circuit model of the battery includes an open-circuit voltage source whose voltage varies according to the state of charge of the battery; an internal resistance of the battery connected in series with the open-circuit voltage source; and an RC circuit configured by connecting a resistor and a capacitor representing polarization characteristics of the battery in parallel, and connected in series with the open-circuit voltage source and the internal resistance, respectively.

여기서, 상기 단자전압 예측부는 하기 수학식을 통해 상기 단자전압(VT(t))을 예측할 수 있다.Here, the terminal voltage predictor may predict the terminal voltage V T (t) through the following equation.

Figure 112017124551921-pat00001
Figure 112017124551921-pat00001

(여기서,

Figure 112017124551921-pat00002
는 상기 개방 전압원의 전압 크기, I는 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기,
Figure 112017124551921-pat00003
는 상기 내부 저항의 저항값,
Figure 112017124551921-pat00004
는 상기 RC 회로에 걸리는 초기 전압의 크기,
Figure 112017124551921-pat00005
은 상기 RC 회로를 구성하는 저항의 저항값이고,
Figure 112017124551921-pat00006
은 상기 RC 회로를 구성하는 커패시터의 커패시턴스임)(here,
Figure 112017124551921-pat00002
Is the magnitude of the voltage of the open-circuit voltage source, I is the magnitude of the current flowing through the battery,
Figure 112017124551921-pat00003
Is the resistance value of the internal resistance,
Figure 112017124551921-pat00004
is the magnitude of the initial voltage applied to the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00005
Is the resistance value of the resistance constituting the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00006
is the capacitance of the capacitor constituting the RC circuit)

한편, 본 발명에 따른 배터리의 가용 전류 조정 방법은, (a) 일정 시간 동안 배터리에 흐르는 전류를 획득하는 단계; (b) 상기 배터리의 등가회로 모델에 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 적용하여, 상기 배터리의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤 상기 배터리의 단자전압을 예측하는 단계; (c) 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않을 경우, 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 조정하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. Meanwhile, a method for adjusting the available current of a battery according to the present invention includes the steps of (a) obtaining current flowing through the battery for a predetermined time; (b) predicting the terminal voltage of the battery after the predetermined time from the equivalent circuit model of the battery by applying the magnitude of current flowing through the battery to the equivalent circuit model of the battery; (c) determining whether the terminal voltage is within a preset voltage range; and (d) when the terminal voltage does not exist within a predetermined voltage range, adjusting the magnitude of current flowing through the battery so that the terminal voltage exists within a predetermined voltage range.

상기 (a)단계에서 상기 전류가 상기 배터리를 충전시키는 충전 전류일 경우, 상기 (d)단계에서는 상기 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시킬 수 있다.In step (a), when the current is the charging current for charging the battery, in step (d), the magnitude of the current flowing through the battery may be reduced so that the terminal voltage is equal to or less than a preset upper limit voltage.

또는, 상기 (a)단계에서 상기 측정된 전류가 상기 배터리로부터 방전되는 방전 전류일 경우, 상기 (d)단계에서는 상기 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시킬 수 있다.Alternatively, when the current measured in step (a) is the discharge current discharged from the battery, in step (d), the magnitude of the current flowing through the battery is reduced so that the terminal voltage is equal to or greater than a preset lower limit voltage. can

본 발명에 따른 배터리의 가용 전류 조정 방법의 상기 (b)단계에서 상기 일정 시간 뒤의 단자전압을 예측하기 위해 이용되는 상기 배터리의 등가회로 모델은, 상기 배터리의 충전상태에 따라 전압이 가변되는 개방 전압원; 상기 개방 전압원과 직렬로 연결되는 상기 배터리의 내부 저항; 및 상기 배터리의 분극 특성을 나타내는 저항과 커패시터가 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 개방 전압원 및 상기 내부 저항과 각각 직렬로 연결되는 RC 회로;를 포함하는 것일 수 있다. The equivalent circuit model of the battery used to predict the terminal voltage after the predetermined time in the step (b) of the method for adjusting the available current of the battery according to the present invention is an open circuit in which the voltage varies according to the state of charge of the battery voltage source; an internal resistance of the battery connected in series with the open-circuit voltage source; and an RC circuit configured by connecting a resistor and a capacitor representing polarization characteristics of the battery in parallel, and connected in series with the open-circuit voltage source and the internal resistance, respectively.

그리고 본 발명에 따른 배터리의 가용 전류 조정 방법의 상기 (b)단계에서 상기 단자전압(VT(t))은 하기 수학식을 통해 예측할 수 있다.In the step (b) of the method for adjusting the available current of a battery according to the present invention, the terminal voltage V T (t) can be estimated through the following equation.

Figure 112017124551921-pat00007
Figure 112017124551921-pat00007

(여기서,

Figure 112017124551921-pat00008
는 상기 개방 전압원의 전압 크기, I는 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기,
Figure 112017124551921-pat00009
는 상기 내부 저항의 저항값,
Figure 112017124551921-pat00010
는 상기 RC 회로에 걸리는 초기 전압의 크기,
Figure 112017124551921-pat00011
은 상기 RC 회로를 구성하는 저항의 저항값이고,
Figure 112017124551921-pat00012
은 상기 RC 회로를 구성하는 커패시터의 커패시턴스임)(here,
Figure 112017124551921-pat00008
Is the magnitude of the voltage of the open-circuit voltage source, I is the magnitude of the current flowing through the battery,
Figure 112017124551921-pat00009
Is the resistance value of the internal resistance,
Figure 112017124551921-pat00010
is the magnitude of the initial voltage applied to the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00011
Is the resistance value of the resistance constituting the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00012
is the capacitance of the capacitor constituting the RC circuit)

본 발명에 의하면, 배터리마다 정해져 있는 상한전압 및 하한전압을 넘지 않도록 배터리의 가용 전류가 실시간으로 조정될 수 있으며, 이에 따라 배터리에 충방전 전류가 흐를 경우 배터리에 가해질 수 있는 손상이 미연에 방지될 수 있게 된다.According to the present invention, the available current of the battery can be adjusted in real time so as not to exceed the upper and lower limit voltages determined for each battery, and thus damage that may be applied to the battery when charging and discharging current flows in the battery can be prevented in advance there will be

또한, 본 발명에 의하면 배터리의 충전상태나 온도 등에 구애받지 않고도 배터리를 충방전시킬 수 있는 최대 가용 전류를 손쉽게 예측할 수 있으며, 이에 따라 배터리가 탑재되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 운전 효율 및 연비를 개선시킬 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, it is possible to easily predict the maximum available current capable of charging and discharging the battery regardless of the state of charge or temperature of the battery, thereby improving the driving efficiency and fuel economy of the electric vehicle or hybrid vehicle equipped with the battery be able to do

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 배터리의 등가회로 모델을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 배터리에 충전 전류가 흐를 때, 전류 크기 조정부가 배터리의 단자전압을 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 배터리에 흐르는 충전 전류의 크기를 조정하는 모습을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4는 배터리에 방전 전류가 흐를 때, 전류 크기 조정부가 배터리의 단자전압을 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 배터리에 흐르는 방전 전류의 크기를 조정하는 모습을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 방법의 흐름도이다.1 is a diagram schematically illustrating an apparatus for adjusting available current of a battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an equivalent circuit model of a battery by way of example.
FIG. 3 is a diagram for explaining how the current level adjusting unit adjusts the level of the charging current flowing through the battery so that the terminal voltage of the battery is equal to or less than a preset upper limit voltage when the charging current flows through the battery.
FIG. 4 is a diagram for explaining how the current level adjusting unit adjusts the size of the discharge current flowing through the battery so that the terminal voltage of the battery is equal to or greater than a preset lower limit voltage when the discharge current flows through the battery.
5 is a flowchart of a method for adjusting available current of a battery according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily flow the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 장치(1000)는 배터리(10), 전류 측정부(20) 및 부하(30)와 각각 연결될 수 있다.1 is a diagram schematically showing a device for regulating available current of a battery according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the device 1000 for regulating available current of a battery according to an embodiment of the present invention is a battery 10), the current measuring unit 20 and the load 30 may be respectively connected.

배터리(10)는 단일의 배터리셀이거나, 다수의 배터리셀들로 이루어지는 배터리팩일 수 있다. 배터리(10)는 상한전압 및 하한전압이 각각 정해져 있는데, 본 발명에서는 이러한 상한전압 및 하한전압을 넘지 않도록 배터리(10)의 가용 전류를 실시간으로 조정할 수 있는 방안을 제안한다.The battery 10 may be a single battery cell or a battery pack composed of a plurality of battery cells. The upper and lower voltage limits of the battery 10 are determined, and the present invention proposes a method of adjusting the available current of the battery 10 in real time so as not to exceed the upper and lower voltage limits.

전류 측정부(20)는 배터리(10)에 직렬로 연결되어, 배터리(10)에 흐르는 전류를 측정한다. 여기서, 배터리(10)에 흐르는 전류는, 배터리(10)를 충전시키기 위해 부하(30) 측에서 배터리(10)로 제공되는 충전 전류와, 부하(30) 측에 전류를 제공하기 위해 배터리(10)에서 부하(30) 측으로 제공되는 방전 전류를 의미한다.The current measuring unit 20 is connected to the battery 10 in series and measures the current flowing through the battery 10 . Here, the current flowing through the battery 10 is the charging current provided to the battery 10 from the load 30 side to charge the battery 10 and the battery 10 to provide current to the load 30 side. ) means the discharge current provided to the load 30 side.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 장치(1000)는 전류 획득부(100), 단자전압 예측부(200), 판단부(300) 및 전류 크기 조정부(400)를 포함한다.An apparatus 1000 for adjusting available current of a battery according to an embodiment of the present invention includes a current acquisition unit 100 , a terminal voltage estimation unit 200 , a determination unit 300 and a current size adjustment unit 400 .

전류 획득부(100)는 일정 시간 동안 배터리에 흐르는 전류를 획득한다. 구체적으로, 전류 측정부(20)는 배터리(10)에 흐르는 전류를 측정하며, 전류 획득부(100)는 이와 같이 전류 측정부(20)에 의해 측정되는 전류를 획득한다. 예를 들어, 전류 획득부(100)는 특정 시간 t초부터 t+5초까지 총 5초 동안의 전류를 획득할 수 있으며, 이때 전류 획득부(100)가 획득하는 전류의 크기는 상수값일 수 있다. 또한, 본 발명에서 전류의 크기는 충전 전류의 절대값 크기 또는 방전 전류의 절대값 크기를 의미한다.The current acquisition unit 100 acquires current flowing through the battery for a predetermined period of time. Specifically, the current measurement unit 20 measures the current flowing through the battery 10, and the current acquisition unit 100 obtains the current measured by the current measurement unit 20 in this way. For example, the current acquisition unit 100 may obtain current for a total of 5 seconds from a specific time t second to t + 5 seconds, and at this time, the magnitude of the current obtained by the current acquisition unit 100 may be a constant value have. In addition, in the present invention, the magnitude of the current means the magnitude of the absolute value of the charging current or the magnitude of the absolute value of the discharging current.

단자전압 예측부(200)는 전류 획득부(100)에 의해 획득된 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 배터리(10)의 등가회로 모델에 적용하여, 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤 배터리(10)의 단자전압을 예측한다.The terminal voltage predictor 200 applies the magnitude of the current flowing through the battery obtained by the current acquisition unit 100 to the equivalent circuit model of the battery 10, and calculates the equivalent circuit model of the battery 10 for the predetermined time. The terminal voltage of the rear battery 10 is predicted.

도 2는 배터리의 등가회로 모델을 예시적으로 나타낸 도면으로서, 단자전압 예측부(200)에는 도 2와 같은 배터리(10)의 등가회로 모델이 미리 저장되어 있을 수 있다. FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit model of a battery by way of example. The equivalent circuit model of the battery 10 shown in FIG. 2 may be previously stored in the terminal voltage predictor 200 .

도 2에 나타낸 배터리(10)의 등가회로 모델은, 배터리(10)의 충전상태에 따라 전압이 가변되는 개방 전압원(210), 상기 개방 전압원(210)과 직렬로 연결되는 배터리(10)의 내부 저항(220), 그리고 배터리(10)의 분극 특성을 나타내는 RC 회로(230)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 여기서 상기 RC 회로(230)는 저항(232)과 커패시터(234)가 병렬로 연결되어 구성되고, 상기 개방 전압원(210) 및 상기 내부 저항(220)과는 각각 직렬로 연결된 것일 수 있다. The equivalent circuit model of the battery 10 shown in FIG. 2 includes an open-circuit voltage source 210 whose voltage varies according to the state of charge of the battery 10, and the inside of the battery 10 connected in series with the open-circuit voltage source 210. It may include a resistor 220 and an RC circuit 230 representing polarization characteristics of the battery 10, wherein the RC circuit 230 is configured by connecting a resistor 232 and a capacitor 234 in parallel. and may be connected in series with the open-circuit voltage source 210 and the internal resistance 220, respectively.

여기서는 설명의 편의를 위해 도 2에 나타낸 배터리(10)의 등가회로 모델에 국한하여 설명하기로 하되, 배터리(10)의 등가회로 모델은 도 2에 나타낸 것만으로 한정되는 것은 아니고 배터리(10)의 종류에 따라 얼마든지 다양할 수 있다.Here, for convenience of description, the description will be limited to the equivalent circuit model of the battery 10 shown in FIG. 2, but the equivalent circuit model of the battery 10 is not limited to that shown in FIG. It can vary greatly depending on the type.

도 2에 나타낸 배터리(10)의 등가회로 모델에서 단자전압 VT(t)는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In the equivalent circuit model of the battery 10 shown in FIG. 2, the terminal voltage V T (t) can be expressed as in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112017124551921-pat00013
Figure 112017124551921-pat00013

수학식 1에서

Figure 112017124551921-pat00014
는 개방 전압원(210)의 전압 크기이고,
Figure 112017124551921-pat00015
는 배터리의 내부 저항(220)에 걸리는 전압 크기이며,
Figure 112017124551921-pat00016
는 RC 회로(230)에 걸리는 전압 크기이다. 그리고 수학식 1에서
Figure 112017124551921-pat00017
는
Figure 112017124551921-pat00018
이고,
Figure 112017124551921-pat00019
는
Figure 112017124551921-pat00020
와 같이 나타낼 수 있다. in Equation 1
Figure 112017124551921-pat00014
Is the voltage magnitude of the open voltage source 210,
Figure 112017124551921-pat00015
Is the magnitude of the voltage across the internal resistance 220 of the battery,
Figure 112017124551921-pat00016
Is the magnitude of the voltage across the RC circuit 230. And in Equation 1
Figure 112017124551921-pat00017
Is
Figure 112017124551921-pat00018
ego,
Figure 112017124551921-pat00019
Is
Figure 112017124551921-pat00020
can be expressed as

따라서, 상기 수학식 1은 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.Therefore, Equation 1 can be expressed as Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112017124551921-pat00021
Figure 112017124551921-pat00021

수학식 2에서 I는 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기,

Figure 112017124551921-pat00022
는 내부 저항(220)의 저항값,
Figure 112017124551921-pat00023
은 RC 회로(230)에 걸리는 초기 전압의 크기,
Figure 112017124551921-pat00024
은 RC 회로(230)를 구성하는 저항의 저항값이고,
Figure 112017124551921-pat00025
은 RC 회로(230)를 구성하는 커패시터의 커패시턴스를 의미한다.
Figure 112017124551921-pat00026
,
Figure 112017124551921-pat00027
및
Figure 112017124551921-pat00028
은 배터리(10)마다 그 값이 달리 결정되는 파라미터들이며, 단자전압 예측부(200)에는 이 파라미터들의 값이 미리 저장되어 있을 수 있다.In Equation 2, I is the magnitude of the current flowing through the battery 10,
Figure 112017124551921-pat00022
Is the resistance value of the internal resistance 220,
Figure 112017124551921-pat00023
is the magnitude of the initial voltage applied to the RC circuit 230,
Figure 112017124551921-pat00024
Is the resistance value of the resistor constituting the RC circuit 230,
Figure 112017124551921-pat00025
Means the capacitance of the capacitor constituting the RC circuit 230.
Figure 112017124551921-pat00026
,
Figure 112017124551921-pat00027
and
Figure 112017124551921-pat00028
are parameters whose values are determined differently for each battery 10, and values of these parameters may be previously stored in the terminal voltage predictor 200.

단자전압 예측부(200)가 단자전압 VT(t)를 예측하기 위해서는, 우선 개방 전압원(210)의 전압 크기인

Figure 112017124551921-pat00029
를 구하여야 한다.In order for the terminal voltage predictor 200 to predict the terminal voltage V T (t), first, the magnitude of the voltage of the open-circuit voltage source 210
Figure 112017124551921-pat00029
should save

개방 전압원(210)의 전압 크기인

Figure 112017124551921-pat00030
는 배터리(10)의 충전상태(SOC)에 따라 좌우되는 값으로서, 단자전압 예측부(200)는 전류 획득부(100)를 이용(또는, 전류 측정부(20)를 이용할 수도 있음)하여 배터리(10)에 흐르는 전류를 주기적으로 획득하고, 그 주기적으로 획득되는 전류를 적산하는 방법을 통해 배터리(10)의 충전상태(SOC)를 산출할 수 있다. 이후, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 충전상태(SOC)를 이용하여 개방 전압원(210)의 전압 크기인
Figure 112017124551921-pat00031
를 구한다. 일 예로, 단자전압 예측부(200)에는 배터리(10)의 충전상태(SOC)에 대응하는 개방 전압원(210)의 전압 크기가 룩업 테이블(즉, 충전상태-개방 전압 룩업 테이블)로서 미리 마련되어 있을 수 있다. 이에 따라, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 충전상태(SOC)를 산출한 뒤, 충전상태-개방 전압 룩업 테이블로부터 개방 전압원(210)의 전압 크기인
Figure 112017124551921-pat00032
를 결정할 수 있다.The voltage size of the open voltage source 210
Figure 112017124551921-pat00030
is a value dependent on the state of charge (SOC) of the battery 10, and the terminal voltage predictor 200 uses the current acquisition unit 100 (or may use the current measuring unit 20) to The state of charge (SOC) of the battery 10 may be calculated through a method of periodically acquiring current flowing through (10) and integrating the periodically obtained current. Thereafter, the terminal voltage predictor 200 uses the state of charge (SOC) of the battery 10 to determine the size of the voltage of the open-circuit voltage source 210.
Figure 112017124551921-pat00031
save For example, in the terminal voltage predictor 200, the magnitude of the voltage of the open-circuit voltage source 210 corresponding to the state of charge (SOC) of the battery 10 is pre-prepared as a look-up table (ie, state-of-charge-open voltage look-up table). can Accordingly, the terminal voltage predictor 200 calculates the state of charge (SOC) of the battery 10, and then calculates the voltage size of the open circuit voltage source 210 from the state of charge-open voltage lookup table.
Figure 112017124551921-pat00032
can decide

단자전압 예측부(200)는

Figure 112017124551921-pat00033
를 구하기 위하여 시간 t0에서 RC 회로(230)에 걸리는 초기 전압의 크기를 결정할 수 있다. 여기서, t0는 전류 획득부(100)에 의해 배터리(10)에 흐르는 전류가 획득되는 초기 시점을 의미한다.The terminal voltage predictor 200
Figure 112017124551921-pat00033
The magnitude of the initial voltage applied to the RC circuit 230 at time t 0 may be determined to obtain . Here, t 0 means an initial point in time at which the current flowing through the battery 10 is acquired by the current acquisition unit 100 .

또한, 단자전압 예측부(200)는 단자전압 VT(t)를 예측하기 위하여

Figure 112017124551921-pat00034
를 구하여야 하는데, 여기서 I는 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기로서 상수값일 수 있고, 전류 획득부(100)로부터 이를 제공받게 된다.
Figure 112017124551921-pat00035
는 단자전압 예측부(200)에 미리 저장되어 있을 수 있으며, 이에 따라 단자전압 예측부(200)는 I와
Figure 112017124551921-pat00036
를 곱하여 내부 저항(220)에 걸리는 전압의 크기인
Figure 112017124551921-pat00037
를 구할 수 있다.In addition, in order to predict the terminal voltage V T (t), the terminal voltage predictor 200
Figure 112017124551921-pat00034
It is necessary to obtain, where I is the magnitude of the current flowing through the battery 10 and may be a constant value, and is provided from the current acquisition unit 100.
Figure 112017124551921-pat00035
may be stored in advance in the terminal voltage predictor 200, and accordingly, the terminal voltage predictor 200
Figure 112017124551921-pat00036
The magnitude of the voltage across the internal resistance 220 by multiplying by
Figure 112017124551921-pat00037
can be obtained.

그리고 단자전압 예측부(200)는 단자전압 VT(t)를 예측하기 위하여

Figure 112017124551921-pat00038
를 구하여야 하는데, 여기서 t는 t0로부터 일정 시간(T)이 경과한 t0+T 시점을 의미하며, 바로 그 시점에서 RC 회로(230)에 걸리는 전압의 크기를 구할 수 있다.And the terminal voltage predictor 200 predicts the terminal voltage V T (t)
Figure 112017124551921-pat00038
It is necessary to obtain, where t means the time point t 0 +T after a certain time (T) has elapsed from t 0 , and the magnitude of the voltage applied to the RC circuit 230 at that point can be obtained.

단자전압 예측부(200)는 상기 수학식 2를 통해, 전류 획득부(100)에 의해 배터리(10)에 흐르는 전류가 획득되는 초기 시점 t0로부터 일정 시간(T) 뒤인 t=(t0+T) 시점에서의 단자전압을 예측할 수 있다. The terminal voltage predictor 200 calculates, through Equation 2 above, t =(t 0 + The terminal voltage at the time T) can be predicted.

판단부(300)는 단자전압 예측부(200)에 의해 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다. The determination unit 300 determines whether the terminal voltage predicted by the terminal voltage predictor 200 is within a preset voltage range.

판단부(300)에는 배터리(10)의 충전 및 방전 시 배터리(10)를 손상시키지 않는 전압 범위가 기 설정되어 있을 수 있다. 일 예로 배터리(10)를 손상시키지 않는 상한전압 Vupper는 4.2V로 설정되어 있을 수 있고, 배터리(10)를 손상시키지 않는 하한전압 Vlower는 2.7V로 설정되어 있을 수 있다. A voltage range that does not damage the battery 10 during charging and discharging of the battery 10 may be preset in the determination unit 300 . For example, the upper limit voltage V upper that does not damage the battery 10 may be set to 4.2V, and the lower limit voltage V lower that does not damage the battery 10 may be set to 2.7V.

전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는 것(즉, 하한전압 ≤ 단자전압 ≤ 상한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있다.When the determination unit 300 determines that the terminal voltage is within a preset voltage range (ie, lower limit voltage ≤ terminal voltage ≤ upper limit voltage), the current size adjusting unit 400 determines the size of the current flowing through the battery 10. may no longer be adjusted.

이에 반해, 전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않는 것(즉, 단자전압 < 하한전압, 또는 단자전압 > 상한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기를 조정한다. 전류 크기 조정부(400)가 수행하는 상기 전류의 크기 조정은, 전류 크기 조정부(400)가 배터리(10)나 부하(30)에 전류 크기 조정 신호를 출력하는 방법을 통해 이루어질 수 있다.On the other hand, when the determination unit 300 determines that the terminal voltage does not exist within a predetermined voltage range (ie, terminal voltage <lower limit voltage, or terminal voltage > upper limit voltage), the current size adjusting unit 400 determines that the terminal voltage does not exist within the preset voltage range. The magnitude of the current flowing through the battery 10 is adjusted so that the voltage is within a preset voltage range. The current size adjustment performed by the current size adjusting unit 400 may be performed through a method in which the current size adjusting unit 400 outputs a current size adjusting signal to the battery 10 or the load 30 .

전류 크기 조정부(400)에 의해 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기가 조정된 경우, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤의 단자전압을 재차 예측하고, 판단부(300)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다. When the size of the current flowing through the battery 10 is adjusted by the current size adjusting unit 400, the terminal voltage predicting unit 200 predicts the terminal voltage again after the predetermined time from the equivalent circuit model of the battery 10 and , The determination unit 300 determines again whether the predicted terminal voltage exists within a preset voltage range.

전류 크기 조정부(400)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있고, 이에 반해 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않는 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기를 다시 조정한다. The current size adjusting unit 400 may not further adjust the size of the current flowing through the battery 10 when the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted again is within the preset voltage range. If the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted again does not exist within the predetermined voltage range, the size of the current flowing through the battery 10 is adjusted again so that the terminal voltage exists within the predetermined voltage range.

이러한 본 발명에 의하면, 배터리(10)마다 정해져 있는 상한전압 및 하한전압을 넘지 않도록 배터리(10)의 가용 전류가 실시간으로 조정될 수 있으며(즉, 전류 획득부(100)에 의해 일정 시간 동안 배터리에 흐르는 전류가 획득되기만 하면, 그 즉시 배터리(10)의 가용 전류가 조정될 수 있음), 이에 따라 배터리(10)에 충방전 전류가 흐를 경우 배터리(10)에 가해질 수 있는 손상이 미연에 방지될 수 있게 된다.According to the present invention, the available current of the battery 10 can be adjusted in real time so as not to exceed the upper and lower limit voltages determined for each battery 10 (ie, the current acquisition unit 100 As long as the flowing current is obtained, the available current of the battery 10 can be immediately adjusted), and thus damage that may be applied to the battery 10 when charging and discharging current flows in the battery 10 can be prevented in advance there will be

도 3은 배터리에 충전 전류가 흐를 때, 전류 크기 조정부가 배터리의 단자전압을 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 배터리에 흐르는 충전 전류의 크기(즉, 충전 전류의 절대값 크기)를 조정하는 모습을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.3 illustrates a state in which the current size adjustment unit adjusts the size of the charging current flowing through the battery (that is, the size of the absolute value of the charging current) so that the terminal voltage of the battery is equal to or less than a preset upper limit voltage when the charging current flows in the battery. It is a drawing shown to do.

구체적으로, 도 3(a)는 전류 획득부(100)에 의해 획득되는 일정 시간 동안(t0~t)의 충전 전류(IO)를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 상기 충전 전류(IO)가 도 2의 배터리 등가회로 모델에 적용될 경우, 그에 따른 배터리(10)의 단자전압 VT(t)를 예시적으로 나타낸 도면이다.Specifically, FIG. 3 (a) is a diagram showing the charging current (I O ) obtained by the current acquisition unit 100 for a certain period of time (t 0 ~ t) by way of example, and FIG. 3 (b) is a diagram showing the When the charging current (I O ) is applied to the battery equivalent circuit model of FIG. 2 , it is a diagram showing the corresponding terminal voltage V T (t) of the battery 10 by way of example.

도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 단자전압 VT(t)는 전류 획득부(100)에 의해 충전 전류가 획득되는 초기 시점(t0)부터 지수 증가(exponential increase)되다가, t=t0+T인 시점을 기준으로 지수 감소(exponential decrease)됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 3(b), the terminal voltage V T (t) increases exponentially from the initial point in time (t 0 ) at which the charging current is acquired by the current acquisition unit 100, and then t = t 0 It can be seen that there is an exponential decrease based on the time point of +T.

단자전압 예측부(200)는 상기 수학식 2를 통해, 배터리(10)에 흐르는 전류가 전류 획득부(100)에 의해 획득되는 초기 시점 t0로부터 일정 시간 T가 경과한 뒤의 시점인 t에서의 단자전압을 예측할 수 있다.The terminal voltage prediction unit 200 calculates, through Equation 2 above, at a time point t after a certain time T has elapsed from the initial time point t 0 when the current flowing through the battery 10 is acquired by the current acquisition unit 100. terminal voltage can be predicted.

판단부(300)는 단자전압 예측부(200)에 의해 예측된 일정 시간 뒤(즉, t=t0+T인 지점)의 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인지 여부를 판단한다.The determination unit 300 determines whether the terminal voltage after a predetermined time predicted by the terminal voltage predictor 200 (ie, the point where t=t 0 +T) is equal to or less than a preset upper limit voltage.

전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인 것(즉, 단자전압 ≤ 상한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 충전 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있다.The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the charging current any more when the determination unit 300 determines that the terminal voltage is equal to or less than the preset upper limit voltage (ie, terminal voltage ≤ upper limit voltage).

이에 반해, 전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 상한전압을 초과하는 것(즉, 단자전압 > 상한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기를 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다). 이때 전류 크기 조정부(400)는 충전 전류의 크기를 10%씩 감소시켜 나가면서 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 할 수 있다.On the other hand, when the determination unit 300 determines that the terminal voltage of the current size adjusting unit 400 exceeds the preset upper limit voltage (ie, terminal voltage > upper limit voltage), the terminal voltage is equal to or less than the preset upper limit voltage. The magnitude of the charging current flowing through the battery 10 is adjusted as much as possible (more specifically, the magnitude of the absolute value of the charging current flowing through the battery 10 is reduced). At this time, the current level adjusting unit 400 may reduce the level of the charging current by 10% so that the terminal voltage is equal to or less than the preset upper limit voltage.

도 3(c)는 전류 크기 조정부(400)가 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기 조정 결과(0.7IO)를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 3(d)는 도 3(c)에 나타낸 크기 조정된 충전 전류가 도 2의 배터리 등가회로 모델에 적용될 경우, 그에 따른 배터리(10)의 단자전압 크기인 V'T(t)를 예시적으로 나타낸 도면이다. 3(c) is a diagram showing the size adjustment result (0.7I O ) of the charging current flowing through the battery 10 by the current size adjusting unit 400 by way of example, and FIG. 3(d) is a diagram showing FIG. When the scaled charging current shown in FIG. 2 is applied to the battery equivalent circuit model, it is a diagram exemplarily showing V' T (t), which is the size of the terminal voltage of the battery 10 accordingly.

즉, 전류 크기 조정부(400)에 의해 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기가 조정된 경우, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 일정 시간 뒤 배터리(10)의 단자전압을 재차 예측한다. 그리고 판단부(300)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인지 여부를 판단한다.That is, when the size of the charging current flowing through the battery 10 is adjusted by the current size adjusting unit 400, the terminal voltage predicting unit 200 calculates the battery 10 after a certain period of time from the equivalent circuit model of the battery 10. Predict the terminal voltage again. Then, the determination unit 300 again determines whether the predicted terminal voltage is equal to or less than a preset upper limit voltage.

전류 크기 조정부(400)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 충전 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있고, 이에 반해 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 상한전압을 초과하는 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기를 다시 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다).The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the charging current any longer when the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted again is equal to or less than the preset upper limit voltage, and on the other hand, if the terminal voltage predicted again is the default When the determination unit 300 determines that the set upper limit voltage is exceeded, the level of the charging current flowing through the battery 10 is readjusted so that the terminal voltage is equal to or less than the set upper limit voltage (more specifically, the battery 10 reduces the absolute value of the charging current flowing in).

이러한 본 발명에 의하면, 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기를 감소시켜 나가는 중에 단자전압이 기 설정된 상한전압에 이를 수 있게 되는데, 단자전압이 기 설정된 상한전압에 이르도록 하는 충전 전류가 바로 배터리(10)를 충전시킬 수 있는 최대 가용 전류가 된다. 즉, 본 발명에 의하면 배터리의 충전상태나 온도 등에 구애받지 않고도 배터리(10)를 충전시킬 수 있는 최대 가용 전류를 손쉽게 예측할 수 있으며, 이에 따라 배터리가 탑재되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 운전 효율 및 연비를 개선시킬 수 있게 된다.According to the present invention, the terminal voltage can reach the preset upper limit voltage while the magnitude of the charging current flowing through the battery 10 is reduced, and the charging current that allows the terminal voltage to reach the preset upper limit voltage is the battery (10) becomes the maximum available current that can be charged. That is, according to the present invention, it is possible to easily predict the maximum available current capable of charging the battery 10 regardless of the state of charge or temperature of the battery, and accordingly, the driving efficiency and fuel economy of the electric vehicle or hybrid vehicle equipped with the battery can be improved.

한편, 도 4는 배터리에 방전 전류가 흐를 때, 전류 크기 조정부가 배터리의 단자전압을 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 배터리에 흐르는 방전 전류의 크기(즉, 방전 전류의 절대값 크기)를 조정하는 모습을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.Meanwhile, FIG. 4 shows that when the discharge current flows in the battery, the current size adjustment unit adjusts the size of the discharge current flowing through the battery (ie, the size of the absolute value of the discharge current) so that the terminal voltage of the battery is equal to or greater than the preset lower limit voltage. It is a drawing shown to explain.

구체적으로, 도 4(a)는 전류 획득부(100)에 의해 획득되는 일정 시간 동안(t0~t)의 방전 전류(-I0)를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 4(b)는 상기 방전 전류(-I0)가 도 2의 배터리 등가회로 모델에 적용될 경우, 그에 따른 배터리(10)의 단자전압 VT(t)를 예시적으로 나타낸 도면이다.Specifically, FIG. 4 (a) is a diagram showing the discharge current (-I 0 ) obtained by the current acquisition unit 100 for a certain period of time (t 0 to t) by way of example, and FIG. 4 (b) is When the discharge current (-I 0 ) is applied to the battery equivalent circuit model of FIG. 2 , it is a diagram showing terminal voltage V T (t) of the battery 10 accordingly.

도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 단자전압 VT(t)는 전류 획득부(100)에 의해 방전 전류가 획득되는 초기 시점(t0)부터 지수 감소되다가, t=t0+T인 시점을 기준으로 지수 증가됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 4(b), the terminal voltage V T (t) decreases exponentially from the initial time point (t 0 ) at which the discharge current is obtained by the current acquisition unit 100, and then reaches the point at which t=t 0 +T It can be seen that the exponent increases based on .

단자전압 예측부(200)는 상기 수학식 2를 통해, 배터리(10)에 흐르는 전류가 전류 획득부(100)에 의해 획득되는 초기 시점 t0로부터 일정 시간 T가 경과한 뒤의 시점인 t에서의 단자전압을 예측할 수 있다.The terminal voltage prediction unit 200 calculates, through Equation 2 above, at a time point t after a certain time T has elapsed from the initial time point t 0 when the current flowing through the battery 10 is acquired by the current acquisition unit 100. terminal voltage can be predicted.

판단부(300)는 단자전압 예측부(200)에 의해 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인지 여부를 판단한다.The determination unit 300 determines whether the terminal voltage predicted by the terminal voltage predictor 200 is equal to or greater than a preset lower limit voltage.

전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인 것(즉, 단자전압 ≥ 하한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 방전 전류의 크기를 조정하지 않을 수 있다.The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the discharge current when the determination unit 300 determines that the terminal voltage is equal to or greater than the preset lower limit voltage (ie, terminal voltage ≥ lower limit voltage).

이에 반해, 전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 하한전압 미만인 것(즉, 단자전압 < 하한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기를 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다). 이때 전류 크기 조정부(400)는 방전 전류의 크기를 10%씩 감소시켜 나가면서 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 할 수 있다.On the other hand, when the determination unit 300 determines that the terminal voltage is less than the preset lower limit voltage (that is, the terminal voltage < the lower limit voltage), the current size adjusting unit 400 adjusts the battery so that the terminal voltage is equal to or greater than the preset lower limit voltage. Adjust the magnitude of the discharge current flowing through (10) (more specifically, reduce the magnitude of the absolute value of the discharge current flowing through the battery 10). At this time, the current size adjusting unit 400 may reduce the size of the discharge current by 10% so that the terminal voltage is equal to or higher than the preset lower limit voltage.

도 4(c)는 전류 크기 조정부(400)가 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기 조정 결과(-0.7IO)를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 4(d)는 도 4(c)에 나타낸 크기 조정된 방전 전류가 도 2의 배터리 등가회로 모델에 적용될 경우, 그에 따른 배터리(10)의 단자전압 V'T(t)를 예시적으로 나타낸 도면이다. FIG. 4(c) is a view showing the size adjustment result (-0.7I O ) of the discharge current flowing through the battery 10 by the current size adjusting unit 400 by way of example, and FIG. 4(d) is a view showing FIG. 4(c) When the scaled discharge current shown in is applied to the battery equivalent circuit model of FIG.

즉, 전류 크기 조정부(400)에 의해 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기가 조정된 경우, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 일정 시간 뒤 배터리(10)의 단자전압을 재차 예측한다. 그리고 판단부(300)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인지 여부를 판단한다.That is, when the size of the discharge current flowing through the battery 10 is adjusted by the current size adjusting unit 400, the terminal voltage predicting unit 200 calculates the discharge current of the battery 10 after a certain period of time from the equivalent circuit model of the battery 10. Predict the terminal voltage again. Then, the determination unit 300 determines again whether the predicted terminal voltage is equal to or greater than a preset lower limit voltage.

전류 크기 조정부(400)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 방전 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있고, 이에 반해 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 미만인 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기를 다시 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다).The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the discharge current any more when the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted again is equal to or greater than the preset lower limit voltage, and on the other hand, if the terminal voltage predicted again is the default When the determination unit 300 determines that the voltage is less than the set lower limit voltage, the magnitude of the discharge current flowing through the battery 10 is readjusted so that the terminal voltage is equal to or greater than the set lower limit voltage (more specifically, the discharge current flowing through the battery 10 decrease the magnitude of the absolute value of the discharge current).

이러한 본 발명에 의하면, 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기를 감소시켜 나가는 중에 단자전압이 기 설정된 하한전압에 이를 수 있게 되는데, 단자전압이 기 설정된 하한전압에 이르도록 하는 방전 전류가 바로 배터리(10)를 방전시킬 수 있는 최대 가용 전류가 된다. 즉, 본 발명에 의하면 배터리의 충전상태나 온도 등에 구애받지 않고도 배터리(10)를 방전시킬 수 있는 최대 가용 전류를 손쉽게 예측할 수 있으며, 이에 따라 배터리가 탑재되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 운전 효율 및 연비를 개선시킬 수 있게 된다.According to the present invention, the discharge current flowing through the battery 10 is reduced so that the terminal voltage can reach the preset lower limit voltage while going out. The discharge current that causes the terminal voltage to reach the preset lower limit voltage is the battery (10) becomes the maximum available current that can be discharged. That is, according to the present invention, it is possible to easily predict the maximum available current capable of discharging the battery 10 regardless of the state of charge or temperature of the battery, and accordingly, the driving efficiency and fuel economy of the electric vehicle or hybrid vehicle equipped with the battery can be improved.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 방법의 흐름도로서, 이하에서는 도 5를 더 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 방법에 대해 설명하기로 한다.5 is a flowchart of a method for adjusting the available current of a battery according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the method for adjusting the available current of a battery according to an embodiment of the present invention will be described with further reference to FIG. 5 .

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 가용 전류 조정 방법은, 먼저 전류 획득부(100)가 일정 시간 동안 배터리(10)에 흐르는 전류를 획득한다(S100).In the method for adjusting available current of a battery according to an embodiment of the present invention, first, the current acquisition unit 100 acquires current flowing through the battery 10 for a predetermined time (S100).

다음으로, 단자전압 예측부(200)가 상기 S100 단계에서 획득된 배터리에 흐르는 전류의 크기를 배터리(10)의 등가회로 모델에 적용하여, 상기 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤 배터리(10)의 단자전압을 예측한다(S200).Next, the terminal voltage predictor 200 applies the size of the current flowing through the battery obtained in step S100 to the equivalent circuit model of the battery 10, and after the predetermined time from the equivalent circuit model of the battery 10 The terminal voltage of the battery 10 is predicted (S200).

상기 S200 단계에서 단자전압 예측부(200)가 일정 시간 뒤의 단자전압을 예측하기 위해 이용하는 배터리(10)의 등가회로 모델은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 배터리(10)의 충전상태에 따라 전압이 가변되는 개방 전압원(210), 상기 개방 전압원(210)과 직렬로 연결되는 배터리(10)의 내부 저항(220), 및 배터리(10)의 분극 특성을 나타내는 RC 회로(230)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 여기서 상기 RC 회로(230)는 저항(232)과 커패시터(234)가 병렬로 연결되어 구성되고, 상기 개방 전압원(210) 및 상기 내부 저항(220)과는 각각 직렬로 연결된 것일 수 있다. As shown in FIG. 2, the equivalent circuit model of the battery 10 used by the terminal voltage predictor 200 to predict the terminal voltage after a certain time in step S200 is a voltage according to the state of charge of the battery 10. The variable open-circuit voltage source 210, the internal resistance 220 of the battery 10 connected in series with the open-circuit voltage source 210, and the RC circuit 230 representing the polarization characteristics of the battery 10 Here, the RC circuit 230 may be configured by connecting a resistor 232 and a capacitor 234 in parallel, and may be connected in series with the open-circuit voltage source 210 and the internal resistance 220, respectively. .

그리고 상기 S200 단계에서 단자전압 예측부(200)가 일정 시간 뒤 단자전압을 예측할 때에는 상기 수학식 2를 이용할 수 있는데, 이에 대해서는 상술한 바와 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다. In step S200, when the terminal voltage predictor 200 predicts the terminal voltage after a predetermined time, Equation 2 may be used. Since this is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted.

판단부(300)는 상기 S200 단계에서 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다(S300).The determination unit 300 determines whether the terminal voltage predicted in step S200 is within a preset voltage range (S300).

이후, 전압 크기 조정부(400)는 상기 S300 단계의 판단 결과에 따라 배터리에 흐르는 전류의 크기를 조정한다.Thereafter, the voltage size adjusting unit 400 adjusts the size of the current flowing through the battery according to the determination result of step S300.

구체적으로, 상기 S300 단계에서 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는 것(즉, 하한전압 ≤ 단자전압 ≤ 상한전압)으로 판단된 경우, 전압 크기 조정부(400)는 전류 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있다.Specifically, when it is determined in step S300 that the terminal voltage is within the preset voltage range (ie, lower limit voltage ≤ terminal voltage ≤ upper limit voltage), the voltage size adjusting unit 400 will not adjust the current size any more. can

이에 반해, 상기 S300 단계에서 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않는 것(즉, 단자전압 < 하한전압, 또는 단자전압 > 상한전압)으로 판단된 경우, 전압 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기를 조정한다(S400).On the other hand, when it is determined in step S300 that the terminal voltage does not exist within the preset voltage range (ie, terminal voltage <lower limit voltage, or terminal voltage > upper limit voltage), the voltage size adjusting unit 400 determines that the terminal voltage is The magnitude of the current flowing through the battery 10 is adjusted so as to exist within a preset voltage range (S400).

전류 크기 조정부(400)에 의해 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기가 조정된 경우, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 단자전압을 재차 예측하고, 판단부(300)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다. When the size of the current flowing through the battery 10 is adjusted by the current size adjusting unit 400, the terminal voltage predicting unit 200 predicts the terminal voltage again from the equivalent circuit model of the battery 10, and the determination unit 300 ) determines whether the predicted terminal voltage is within a preset voltage range.

전류 크기 조정부(400)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 전류 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있고, 이에 반해 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않는 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 배터리(10)에 흐르는 전류의 크기를 다시 조정한다. The current size adjusting unit 400 may not adjust the current size any more when the determining unit 300 determines that the terminal voltage predicted again is within the preset voltage range, and on the other hand, if the terminal voltage predicted again is the default When the determination unit 300 determines that the terminal voltage does not exist within the set voltage range, the magnitude of the current flowing through the battery 10 is adjusted again so that the terminal voltage is within the set voltage range.

이러한 본 발명에 의하면, 배터리(10)마다 정해져 있는 상한전압 및 하한전압을 넘지 않도록 배터리(10)의 가용 전류가 실시간으로 조정될 수 있으며, 그 결과 배터리(10)에 충방전 전류가 흐를 경우 배터리(10)에 가해질 수 있는 손상이 미연에 방지될 수 있게 된다.According to the present invention, the available current of the battery 10 can be adjusted in real time so as not to exceed the upper limit voltage and the lower limit voltage determined for each battery 10, and as a result, when the charge/discharge current flows in the battery 10, the battery ( 10) can be prevented in advance.

한편, 상기 S100 단계에서 배터리(10)에 흐르는 전류가 배터리(10)를 충전시키는 충전 전류일 경우, 판단부(300)는 단자전압 예측부(200)에 의해 예측된 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인지 여부를 판단한다. Meanwhile, when the current flowing through the battery 10 in step S100 is the charging current for charging the battery 10, the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted by the terminal voltage predictor 200 is the preset upper limit voltage. Determine whether or not

전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인 것(즉, 단자전압 ≤ 상한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 충전 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있다.The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the charging current any more when the determination unit 300 determines that the terminal voltage is equal to or less than the preset upper limit voltage (ie, terminal voltage ≤ upper limit voltage).

이에 반해, 전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 상한전압을 초과하는 것(즉, 단자전압 > 상한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기를 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다). 이때 전류 크기 조정부(400)는 충전 전류의 크기를 10%씩 감소시켜 나가면서 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 할 수 있다.On the other hand, when the determination unit 300 determines that the terminal voltage of the current size adjusting unit 400 exceeds the preset upper limit voltage (ie, terminal voltage > upper limit voltage), the terminal voltage is equal to or less than the preset upper limit voltage. The magnitude of the charging current flowing through the battery 10 is adjusted as much as possible (more specifically, the magnitude of the absolute value of the charging current flowing through the battery 10 is reduced). At this time, the current level adjusting unit 400 may reduce the level of the charging current by 10% so that the terminal voltage is equal to or less than the preset upper limit voltage.

전류 크기 조정부(400)에 의해 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기가 조정된 경우, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 단자전압을 재차 예측한다. 그리고 판단부(300)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인지 여부를 판단한다.When the magnitude of the charging current flowing through the battery 10 is adjusted by the current magnitude adjusting unit 400 , the terminal voltage predicting unit 200 predicts the terminal voltage again from the equivalent circuit model of the battery 10 . Then, the determination unit 300 again determines whether the predicted terminal voltage is equal to or less than a preset upper limit voltage.

전류 크기 조정부(400)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하인 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 충전 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있고, 이에 반해 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 상한전압을 초과하는 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기를 다시 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다).The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the charging current any longer when the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted again is equal to or less than the preset upper limit voltage, and on the other hand, if the terminal voltage predicted again is the default When the determination unit 300 determines that the set upper limit voltage is exceeded, the level of the charging current flowing through the battery 10 is readjusted so that the terminal voltage is equal to or less than the set upper limit voltage (more specifically, the battery 10 reduces the absolute value of the charging current flowing in).

이러한 본 발명에 의하면, 배터리(10)에 흐르는 충전 전류의 크기를 감소시켜 나가는 중에 단자전압이 기 설정된 상한전압에 이를 수 있게 되는데, 단자전압이 기 설정된 상한전압에 이르도록 하는 충전 전류가 바로 배터리(10)를 충전시킬 수 있는 최대 가용 전류가 된다. 즉, 본 발명에 의하면 배터리의 충전상태나 온도 등에 구애받지 않고도 배터리(10)를 충전시킬 수 있는 최대 가용 전류를 손쉽게 예측할 수 있으며, 이에 따라 배터리가 탑재되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 운전 효율 및 연비를 개선시킬 수 있게 된다.According to the present invention, the terminal voltage can reach the preset upper limit voltage while the magnitude of the charging current flowing through the battery 10 is reduced, and the charging current that allows the terminal voltage to reach the preset upper limit voltage is the battery (10) becomes the maximum available current that can be charged. That is, according to the present invention, it is possible to easily predict the maximum available current capable of charging the battery 10 regardless of the state of charge or temperature of the battery, and accordingly, the driving efficiency and fuel economy of the electric vehicle or hybrid vehicle equipped with the battery can be improved.

한편, 상기 S100 단계에서 배터리(10)에 흐르는 전류가 배터리(10)로부터 방전되는 방전 전류일 경우, 판단부(300)는 단자전압 예측부(200)에 의해 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인지 여부를 판단한다. On the other hand, when the current flowing through the battery 10 in step S100 is the discharge current discharged from the battery 10, the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted by the terminal voltage predictor 200 is the preset lower limit voltage. judge whether it is abnormal or not.

전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인 것(즉, 단자전압 ≥ 하한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 방전 전류의 크기를 조정하지 않을 수 있다.The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the discharge current when the determination unit 300 determines that the terminal voltage is equal to or greater than the preset lower limit voltage (ie, terminal voltage ≥ lower limit voltage).

이에 반해, 전류 크기 조정부(400)는 단자전압이 기 설정된 하한전압 미만인 것(즉, 단자전압 < 하한전압)으로 판단부(300)가 판단한 경우에는, 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기를 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다). 이때 전류 크기 조정부(400)는 방전 전류의 크기를 10%씩 감소시켜 나가면서 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 할 수 있다.On the other hand, when the determination unit 300 determines that the terminal voltage is less than the preset lower limit voltage (that is, the terminal voltage < the lower limit voltage), the current size adjusting unit 400 adjusts the battery so that the terminal voltage is equal to or greater than the preset lower limit voltage. Adjust the magnitude of the discharge current flowing through (10) (more specifically, reduce the magnitude of the absolute value of the discharge current flowing through the battery 10). At this time, the current size adjusting unit 400 may reduce the size of the discharge current by 10% so that the terminal voltage is equal to or higher than the preset lower limit voltage.

전류 크기 조정부(400)에 의해 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기가 조정된 경우, 단자전압 예측부(200)는 배터리(10)의 등가회로 모델로부터 단자전압을 재차 예측한다. 그리고 판단부(300)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인지 여부를 판단한다.When the size of the discharge current flowing through the battery 10 is adjusted by the current size adjusting unit 400 , the terminal voltage predicting unit 200 predicts the terminal voltage again from the equivalent circuit model of the battery 10 . Then, the determination unit 300 determines again whether the predicted terminal voltage is equal to or greater than a preset lower limit voltage.

전류 크기 조정부(400)는 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상인 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 방전 전류의 크기를 더 이상 조정하지 않을 수 있고, 이에 반해 재차 예측된 단자전압이 기 설정된 하한전압 미만인 것으로 판단부(300)가 판단한 경우에는 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기를 다시 조정한다(보다 구체적으로는, 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 절대값 크기를 감소시킨다).The current size adjusting unit 400 may not adjust the size of the discharge current any more when the determination unit 300 determines that the terminal voltage predicted again is equal to or greater than the preset lower limit voltage, and on the other hand, if the terminal voltage predicted again is the default When the determination unit 300 determines that the voltage is less than the set lower limit voltage, the magnitude of the discharge current flowing through the battery 10 is readjusted so that the terminal voltage is equal to or greater than the set lower limit voltage (more specifically, the discharge current flowing through the battery 10 decrease the magnitude of the absolute value of the discharge current).

이러한 본 발명에 의하면, 배터리(10)에 흐르는 방전 전류의 크기를 감소시켜 나가는 중에 단자전압이 기 설정된 하한전압에 이를 수 있게 되는데, 단자전압이 기 설정된 하한전압에 이르도록 하는 방전 전류가 바로 배터리(10)를 방전시킬 수 있는 최대 가용 전류가 된다. 즉, 본 발명에 의하면 배터리의 충전상태나 온도 등에 구애받지 않고도 배터리(10)를 충전시킬 수 있는 최대 가용 전류를 손쉽게 예측할 수 있으며, 이에 따라 배터리가 탑재되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 운전 효율 및 연비를 개선시킬 수 있게 된다.According to the present invention, the discharge current flowing through the battery 10 is reduced so that the terminal voltage can reach the preset lower limit voltage while going out. The discharge current that causes the terminal voltage to reach the preset lower limit voltage is the battery (10) becomes the maximum available current that can be discharged. That is, according to the present invention, it is possible to easily predict the maximum available current capable of charging the battery 10 regardless of the state of charge or temperature of the battery, and accordingly, the driving efficiency and fuel economy of the electric vehicle or hybrid vehicle equipped with the battery can be improved.

앞서서는 전류 획득부(100)가 전류 측정부(20)로부터 측정되는 전류를 획득하는 구성인 것으로 설명했으나, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 전류 획득부(100) 자체가 배터리(10)에 흐르는 전류를 측정 및 획득하여 이를 단자전압 예측부(200)에 전달하는 역할을 하는 것으로 변형될 수 있다. 즉, 상술한 전류 측정부(20) 및 전류 획득부(100)는 하나의 구성으로 통합될 수도 있는 것이다.Previously, the current acquisition unit 100 has been described as a configuration for acquiring the current measured by the current measurement unit 20, but according to another embodiment of the present invention, the current acquisition unit 100 itself flows through the battery 10 It can be modified to serve to measure and obtain current and deliver it to the terminal voltage predictor 200 . That is, the above-described current measurement unit 20 and current acquisition unit 100 may be integrated into one configuration.

또는, 앞서서는 전류 측정부(20)가 배터리(10)에 흐르는 전류를 측정하고, 그 측정된 전류를 전류 획득부(100)가 획득하는 것으로 설명했으나, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 전류 측정부(20)에 의해 측정된 전류가 단자전압 예측부(200)로 전달되도록 변형될 수도 있다. 즉, 단자전압 예측부(200) 자체가 배터리(10)에 흐르는 전류를 전류 측정부(20)로부터 획득하고, 이를 배터리(10)의 등가회로 모델에 적용하여 배터리(10)의 단자전압을 예측할 수도 있다. 즉, 상술한 전류 획득부(100) 및 단자전압 예측부(200)는 하나의 구성으로 통합될 수도 있는 것이다.Alternatively, it has been previously described that the current measurement unit 20 measures the current flowing in the battery 10 and the current acquisition unit 100 obtains the measured current, but according to another embodiment of the present invention, the current The current measured by the measuring unit 20 may be modified to be transmitted to the terminal voltage predicting unit 200 . That is, the terminal voltage predictor 200 itself acquires the current flowing in the battery 10 from the current measuring unit 20 and applies it to the equivalent circuit model of the battery 10 to predict the terminal voltage of the battery 10. may be That is, the above-described current obtaining unit 100 and terminal voltage predicting unit 200 may be integrated into one configuration.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art in the field to which the present invention belongs can make various modifications and Of course, variations are possible. Therefore, the technical spirit of the present invention should be grasped only by the claims, and all equivalent or equivalent modifications thereof will be said to belong to the scope of the technical spirit of the present invention.

10: 배터리
20: 전류 측정부
30: 부하
100: 전류 획득부
200: 단자전압 예측부
300: 판단부
400: 전류 크기 조정부
1000: 배터리의 가용 전류 조정 장치10: battery
20: current measuring unit
30: load
100: current acquisition unit
200: terminal voltage prediction unit
300: judgment unit
400: current size adjustment unit
1000: battery available current regulating device

Claims (10)

일정 시간 동안 배터리에 흐르는 전류를 획득하는 전류 획득부;
상기 배터리의 등가회로 모델에 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 적용하여, 상기 배터리의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤 상기 배터리의 단자전압을 예측하는 단자전압 예측부;
상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않을 경우, 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 상기 배터리에 흐르는 가용 전류의 크기를 조정하는 전류 크기 조정부;를 포함하는 배터리의 가용 전류 조정 장치.
a current acquisition unit that obtains a current flowing through the battery for a predetermined period of time;
a terminal voltage predictor for predicting the terminal voltage of the battery after the predetermined time from the equivalent circuit model of the battery by applying the magnitude of the current flowing through the battery to the equivalent circuit model of the battery;
a determination unit determining whether the terminal voltage is within a preset voltage range; and
When the terminal voltage does not exist within a predetermined voltage range, a current size adjustment unit for adjusting the level of available current flowing in the battery so that the terminal voltage is within a predetermined voltage range;
 제1항에 있어서,
상기 전류 획득부에 의해 획득되는 전류가 상기 배터리를 충전시키는 충전 전류일 경우, 상기 전류 크기 조정부는 상기 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 장치.
According to claim 1,
When the current obtained by the current acquisition unit is a charging current for charging the battery, the current size adjusting unit reduces the magnitude of the current flowing through the battery so that the terminal voltage is equal to or less than a preset upper limit voltage. A device for regulating the available current of the battery.
 제1항에 있어서,
상기 전류 획득부에 의해 획득되는 전류가 상기 배터리로부터 방전되는 방전 전류일 경우, 상기 전류 크기 조정부는 상기 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 장치.
According to claim 1,
When the current obtained by the current acquisition unit is a discharge current discharged from the battery, the current size adjusting unit reduces the magnitude of the current flowing through the battery so that the terminal voltage is equal to or greater than a preset lower limit voltage. A device for regulating the available current of the battery.
 제1항에 있어서,
상기 배터리의 등가회로 모델은,
상기 배터리의 충전상태에 따라 전압이 가변되는 개방 전압원;
상기 개방 전압원과 직렬로 연결되는 상기 배터리의 내부 저항; 및
상기 배터리의 분극 특성을 나타내는 저항과 커패시터가 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 개방 전압원 및 상기 내부 저항과 각각 직렬로 연결되는 RC 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 장치.
According to claim 1,
The equivalent circuit model of the battery is,
an open voltage source whose voltage varies according to the state of charge of the battery;
an internal resistance of the battery connected in series with the open-circuit voltage source; and
An available current regulating device of a battery comprising a resistor and a capacitor representing polarization characteristics of the battery connected in parallel, and an RC circuit connected in series with the open-circuit voltage source and the internal resistance, respectively.
 제4항에 있어서,
상기 단자전압 예측부는 하기 수학식 1을 통해 상기 단자전압(VT(t))을 예측하는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 장치.
[수학식 1]
Figure 112017124551921-pat00039

(여기서,
Figure 112017124551921-pat00040
는 상기 개방 전압원의 전압 크기, I는 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기,
Figure 112017124551921-pat00041
는 상기 내부 저항의 저항값,
Figure 112017124551921-pat00042
는 상기 RC 회로에 걸리는 초기 전압의 크기,
Figure 112017124551921-pat00043
은 상기 RC 회로를 구성하는 저항의 저항값이고,
Figure 112017124551921-pat00044
은 상기 RC 회로를 구성하는 커패시터의 커패시턴스임)
According to claim 4,
The terminal voltage predictor predicts the terminal voltage (V T (t)) through Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure 112017124551921-pat00039

(here,
Figure 112017124551921-pat00040
Is the magnitude of the voltage of the open-circuit voltage source, I is the magnitude of the current flowing through the battery,
Figure 112017124551921-pat00041
Is the resistance value of the internal resistance,
Figure 112017124551921-pat00042
is the magnitude of the initial voltage applied to the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00043
Is the resistance value of the resistance constituting the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00044
is the capacitance of the capacitor constituting the RC circuit)
 (a) 일정 시간 동안 배터리에 흐르는 전류를 획득하는 단계;
(b) 상기 배터리의 등가회로 모델에 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 적용하여, 상기 배터리의 등가회로 모델로부터 상기 일정 시간 뒤 상기 배터리의 단자전압을 예측하는 단계;
(c) 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
(d) 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하지 않을 경우, 상기 단자전압이 기 설정된 전압 범위 내에 존재하도록 상기 배터리에 흐르는 가용 전류의 크기를 조정하는 단계;를 포함하는 배터리의 가용 전류 조정 방법.
(a) acquiring a current flowing through the battery for a predetermined period of time;
(b) predicting the terminal voltage of the battery after the predetermined time from the equivalent circuit model of the battery by applying the magnitude of current flowing through the battery to the equivalent circuit model of the battery;
(c) determining whether the terminal voltage is within a preset voltage range; and
(d) adjusting an available current flowing through the battery so that the terminal voltage is within a predetermined voltage range when the terminal voltage does not exist within a predetermined voltage range; .
 제6항에 있어서,
상기 (a)단계에서 상기 전류가 상기 배터리를 충전시키는 충전 전류일 경우, 상기 (d)단계에서는 상기 단자전압이 기 설정된 상한전압 이하가 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 방법.
According to claim 6,
In step (a), when the current is a charging current for charging the battery, in step (d), the magnitude of the current flowing through the battery is reduced so that the terminal voltage is equal to or less than a preset upper limit voltage. How to adjust the battery's available current.
 제6항에 있어서,
상기 (a)단계에서 획득된 전류가 상기 배터리로부터 방전되는 방전 전류일 경우, 상기 (d)단계에서는 상기 단자전압이 기 설정된 하한전압 이상이 되도록 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 방법.
According to claim 6,
When the current obtained in step (a) is a discharge current discharged from the battery, in step (d), the magnitude of the current flowing through the battery is reduced so that the terminal voltage is equal to or greater than a preset lower limit voltage. how to adjust the available current of a battery that
 제6항에 있어서,
상기 (b)단계에서 상기 일정 시간 뒤의 단자전압을 예측하기 위해 이용되는 상기 배터리의 등가회로 모델은,
상기 배터리의 충전상태에 따라 전압이 가변되는 개방 전압원;
상기 개방 전압원과 직렬로 연결되는 상기 배터리의 내부 저항; 및
상기 배터리의 분극 특성을 나타내는 저항과 커패시터가 병렬로 연결되어 구성되며, 상기 개방 전압원 및 상기 내부 저항과 각각 직렬로 연결되는 RC 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 방법.
According to claim 6,
The equivalent circuit model of the battery used to predict the terminal voltage after the predetermined time in step (b) is,
an open voltage source whose voltage varies according to the state of charge of the battery;
an internal resistance of the battery connected in series with the open-circuit voltage source; and
An RC circuit configured by connecting a resistor and a capacitor representing polarization characteristics of the battery in parallel and connected in series with the open-circuit voltage source and the internal resistance, respectively.
 제9항에 있어서,
상기 (b)단계에서 상기 단자전압(VT(t))은 하기 수학식 2를 통해 예측하는 것을 특징으로 하는 배터리의 가용 전류 조정 방법.
[수학식 2]
Figure 112017124551921-pat00045

(여기서,
Figure 112017124551921-pat00046
는 상기 개방 전압원의 전압 크기, I는 상기 배터리에 흐르는 전류의 크기,
Figure 112017124551921-pat00047
는 상기 내부 저항의 저항값,
Figure 112017124551921-pat00048
는 상기 RC 회로에 걸리는 초기 전압의 크기,
Figure 112017124551921-pat00049
은 상기 RC 회로를 구성하는 저항의 저항값이고,
Figure 112017124551921-pat00050
은 상기 RC 회로를 구성하는 커패시터의 커패시턴스임)According to claim 9,
In the step (b), the terminal voltage (V T (t)) is predicted through Equation 2 below.
[Equation 2]
Figure 112017124551921-pat00045

(here,
Figure 112017124551921-pat00046
Is the magnitude of the voltage of the open-circuit voltage source, I is the magnitude of the current flowing through the battery,
Figure 112017124551921-pat00047
Is the resistance value of the internal resistance,
Figure 112017124551921-pat00048
is the magnitude of the initial voltage applied to the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00049
Is the resistance value of the resistance constituting the RC circuit,
Figure 112017124551921-pat00050
is the capacitance of the capacitor constituting the RC circuit)
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