KR102549374B1 - SOC(State Of Charge)의 정확도를 보완하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 몇몇 실시예에 따른, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 SOC(State Of Charge)의 정확도를 보완하기 위한 방법이 개시된다. 상기 SOC의 정확도를 보완하기 위한 방법은 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압 및 사전 저장된 OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 결정하는 단계; 부하 상태에서 측정된 사용 전류량 및 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는 FCC(Full Charge Capacity)에 기초하여 제 2 SOC를 결정하는 단계; 및 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 SOC의 정확도를 보완하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 2차전지(secondary battery)는 충전 및 방전을 반복하여 사용할 수 있는 전지를 말하며, 충전 및 방전에 의하여 내부 활성 물질이 산화, 환원되는 전기 화학적 반응을 통해 화학 에너지와 전기 에너지 간의 변환이 이루어지는 현상을 이용할 수 있다. 전기 차량 또는 ESS(Energy Storage System) 등은 이와 같은 2차전지의 전기 에너지를 동력원으로 사용할 수 있다. 여기서, ESS는 발전소에서 생산된 전략을 저장해 두었다가 필요한 곳에 저장된 전력을 공급하는 장치일 수 있다. ESS는 전기를 저장하기 위한 복수개의 배터리를 포함할 수 있다.
전기 차량 또는 ESS는 배터리의 잔량을 사용자에게 나타낼 수 있다. 배터리의 잔량은 SOC(State Of Charge)로도 불릴 수 있다. 배터리의 잔량은 특히 전기 차량을 이용하는 사용자에게 있어서 중요한 정보일 수 있다.
전기 차량이 처음 개발되었던 당시에는 내연 기관 자동차에 비해 짧은 주행 거리 문제와 더불어 배터리를 충전하기 위한 충전소의 개수가 전기 차량의 보급에 비하여 부족하여 전기 차량의 이용자들이 충전기를 이용하기 위해 오랜 시간을 소요해야 하는 문제도 존재하였다. 주행 거리 문제의 경우, 자동차 메이커들의 오랜 노력 덕분에 많은 개선이 이루어질 수 있었다. 또한, 근래에는 충전소의 보급도 많이 이루어져, 사용자들은 어렵지 않게 충전소를 찾을 수 있다. 그러나, 전기 차량의 배터리를 충전하기 위한 충전소의 보급이 많이 이루어졌다고 하더라도, 내연 기관차량에 연료를 공급하기 위한 주유소의 수에는 턱없이 부족한 실정이다. 이에 따라, 전기 차량의 사용자들은 차량의 배터리의 SOC를 항상 신경을 쓸 수 있다. 나아가, 내연 기관 차량의 경우, 연료를 모두 소진하더라도 손쉽게 연료를 운반해올 수 있으나, 전기 차량의 경우는 배터리를 운반해올 수 없는 실정이다.
이와 같은 배경 기술에서 만약 전기 차량이 사용자에게 잘못된 SOC를 제공한다면, 사용자는 큰 곤란함을 겪는 상황이 발생될 수도 있다. 따라서, 높은 정확도의 배터리의 SOC 예측이 필요할 수 있다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 도출된 것으로, SOC의 정확도를 보완하기 위한 방법을 제공하고자 한다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 SOC(State Of Charge)의 정확도를 보완하기 위한 방법이 개시된다. 상기 SOC의 정확도를 보완하기 위한 방법은 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압 및 사전 저장된 OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 결정하는 단계; 부하 상태에서 측정된 사용 전류량 및 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는 FCC(Full Charge Capacity)에 기초하여 제 2 SOC를 결정하는 단계; 및 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 SOC는 수학식 
에 기초하여 결정되고, 상기 Ah는 상기 사용 전류량이고, 상기 FCC는 상기 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타낼 수 있다.
또한, 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 단계는, 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았는지 여부를 결정하는 단계; 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정하는 단계; 상기 제 1-1 SOC가 결정된 경우, 상기 제 2 SOC를 초기화한 후 제 2-1 SOC를 결정하는 단계; 및 상기 제 1-1 SOC 및 상기 제 2-1 SOC에 기초하여 상기 제 3 SOC를 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정하는 단계는, 상기 배터리의 셀 전압을 결정하는 단계; 및 상기 셀 전압이 사전 설정된 제 1 전압 이상인 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀 전압이 사전 설정된 제 2 전압 이하인 경우, 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC를 비교하는 단계; 및 비교 결과 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC가 동일하지 않다고 결정된 경우, 상기 FCC를 재정의하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 제 2 SOC를 초기화한 후 제 2-1 SOC를 결정하는 단계는, 상기 제 1 SOC가 업데이트된 경우, 재정의된 상기 FCC 및 상기 사용 전류량에 기초하여 상기 제 2-1 SOC를 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 비교 결과 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC가 동일하지 않다고 결정된 경우, 상기 FCC를 재정의하는 단계는, 상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 큰 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값에 사전 설정된 비율의 값을 더함으로써, 상기 FCC를 재정의하는 단계; 및 상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 작은 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값에 사전 설정된 비율의 값을 뺌으로써, 상기 FCC를 재정의하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨팅 장치로서, 무부하 상태에서 배터리 전압을 측정하는 전압 측정부; 부하 상태에서 사용 전류량을 측정하는 전류 측정부; 및 상기 전압 측정부를 통해 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압 및 사전 저장된 OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 결정하고, 상기 전류 측정부를 통해 부하 상태에서 측정된 사용 전류량 및 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는 FCC(Full Charge Capacity)에 기초하여 제 2 SOC를 결정하고, 그리고 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따른, 보다 정확하게 SOC를 예측하여 배터리 시스템의 구동 안정성을 확보할 수 있는 SOC 정확도 보완 방법을 제공할 수 있도록 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 공지의 구조들 및 장치들이 하나 이상의 양상들의 기재를 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 FCC를 재정의하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 FCC를 재정의하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제 1, 제 2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시에서, 컴퓨팅 장치는 제 1 SOC를 결정할 수 있다. 제 1 SOC는 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압에 기초하여 결정되는 SOC일 수 있다. 여기서, 무부하 상태는 배터리에 어떠한 부하도 연결되지 않은 상태로 이해될 수 있다. 무부하 상태는 전류가 흐르지 않는 상태로도 이해될 수 있다. 제 1 SOC가 결정된 경우, 컴퓨팅 장치는 제 2 SOC를 결정할 수 있다. 제2 SOC는 부하 상태에서 배터리의 충방전 전류에 기초하여 결정되는 SOC의 변화량일 수 있다. 예를 들어, 제1 SOC가 충전된 후 부하 상태에서 방전 전류가 측정되면 해당 방전 전류에 기초하여 제2 SOC가 결정될 수 있다. 부하 상태는 상술한 무부하 상태와 반대인 상태로 이해될 수 있다. 다시 말해, 부하 상태는 배터리에 전류가 흐르는 상태로 이해될 수 있다. 제 1 SOC 및 제 2 SOC가 결정된 경우, 컴퓨팅 장치는 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다. 제 3 SOC는 최종 SOC 또는 사용자에게 제공할 SOC로도 이해될 수 있다. 제 3 SOC는 제 1 SOC 및 제 2 SOC의 합산에 의해 결정될 수 있다. 컴퓨팅 장치는 제1 SOC 결정 후 측정된 충방전 전류에 기초하여 결정되는 제2 SOC를 합산하여 제3 SOC를 결정할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 통해 컴퓨팅 장치가 SOC의 정확도를 보완하기 위한 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 컴퓨팅 장치(100)는 제어부(110), 저장부(120), 전압 측정부(130) 및 전류 측정부(140)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 컴퓨팅 장치(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 컴퓨팅 장치(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
컴퓨팅 장치(100)는 차량에 구비된 장치일 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 예를 들어, 마이크로프로세서, 디지털 프로세서 및 디바이스 제어기 등과 같은 임의의 타입의 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 디바이스를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 차량에 구비되지 않은 외부 장치일 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 배터리의 전압 및 전류를 분석하기 위한 장치일 수도 있다.
제어부(110)는 통상적으로 컴퓨팅 장치(100)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 제어부(110)는 컴퓨팅 장치(100)의 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 저장부(120)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
제어부(110)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 범용 그래픽 처리 장치(GPGPU: General Purpose Graphics Processing Unit), 텐서 처리 장치(TPU: Tensor Processing Unit) 등의 데이터 분석을 위한 프로세서를 포함할 수 있다.
본 개시에서, 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 무부하 상태에서 배터리 전압을 획득할 수 있다. 제어부(110)는 획득된 배터리 전압 및 저장부(120)에 사전 저장된 OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 결정할 수 있다. 여기서, OCV-SOC 테이블은 무부하 상태에서 측정되는 배터리 전압에 기초하여 SOC를 결정하기 위한 테이블일 수 있다. OCV-SOC 테이블은 배터리 전압 및 배터리 전압에 대응하는 SOC가 매핑되어 생성된 테이블일 수 있다. OCV-SOC 테이블은 배터리의 제조사로부터 획득될 수도 있다. 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 획득된 배터리 전압에 대응하는 SOC를 결정함으로써, 제 1 SOC를 결정할 수 있다. 제 1 SOC가 결정된 경우, 제어부(110)는 전류 측정부(140)를 통해 부하 상태에서 측정된 사용 전류량을 획득할 수 있다. 사용 전류량은 시간당 전류량(Ah)으로도 이해될 수 있다. 제어부(110)는 전류 측정부(140)를 통해 사용 전류량이 획득된 경우, 사용 전류량 및 저장부(120)에 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는 FCC(Full Charge Capacity)에 기초하여 제 2 SOC를 결정할 수 있다. FCC는 제조사에 의해 결정된 배터리의 신품 용량 또는 설계 용량에 기초하여 결정될 수 있다. 제 1 SOC 및 제 2 SOC가 결정된 경우, 제어부(110)는 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다.
종래에도 배터리 전압을 이용하여 배터리의 SOC를 결정하거나 또는 사용 전류량에 기초하여 배터리의 SOC를 결정할 수 있었다. 그러나, 배터리의 전압은 무부하 상태에서 획득된 값만 유의미한 결과를 나타낼 수 있고, 사용 전류량은 무부하 상태에서는 기준점이 없이는 사용이 불가능하였다. 이에 따라, 종래의 SOC를 결정하기 위한 방법들을 통해 SOC를 결정하는 경우, 결정된 SOC에 대한 정확도가 부족하였다. 반면 본 개시에 따르면 제어부(110)는 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압에 기초하여 결정되는 제 1 SOC 및 부하 상태에서 측정된 사용 전류량에 기초하여 결정되는 제 2 SOC로부터 제 3 SOC를 결정할 수 있다. 이에 따라, 결정된 SOC에 대한 정확도가 상승될 수 있다. 이하, 제어부(110)가 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례는 도 2 내지 도 4를 통해 설명한다.
저장부(120)는 메모리 및/또는 영구저장매체를 포함할 수 있다. 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 저장부(120)는 제어부(110)에 의해 구축된 데이터베이스를 저장할 수 있다. 일례로, 저장부(120)는 OCV-SOC 테이블을 저장하고 있을 수 있다.
전압 측정부(130)는 무부하 상태에서 배터리의 전압을 측정할 수 있다.
전류 측정부(140)는 부하 상태에서 배터리의 사용 전류량을 측정할 수 있다.
이하에서는 컴퓨팅 장치(100)가 제 3 SOC를 결정하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 컴퓨팅 장치(100)의 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압 및 사전 저장된 OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 결정할 수 있다(S100).
구체적으로, 전압 측정부(130)는 제어부(110)의 제어 하에 무부하 상태에서 배터리 전압을 측정할 수 있다. 제어부(110)는 저장부(120)에 저장된 OCV-SOC 테이블에서 측정된 배터리 전압에 대응하는 SOC를 결정할 수 있다. 여기서, OCV-SOC 테이블은 무부하 상태에서 측정되는 배터리 전압에 기초하여 SOC를 결정하기 위한 테이블일 수 있다. OCV-SOC 테이블은 배터리 전압 및 배터리 전압에 대응하는 SOC가 매핑되어 생성된 테이블일 수 있다. 제어부(110)는 결정된 SOC를 제 1 SOC로 결정할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 전압 측정부(130)는 제어부(110)의 제어 하에 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않은 경우, 배터리 전압을 측정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았는지 여부를 결정할 수 있다. 사전 설정된 시간 기간은 예를 들어, 30분일 수 있다. 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 배터리 전압을 측정할 수 있다. 배터리의 충방전이 수행되지 않고 있다고 해서 배터리의 전압을 측정하는 경우, 잔류 전압이 측정될 수 있다. 이는 부정확한 제 1 SOC가 도출되는 결과가 초래될 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 전압 측정부(130)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않은 경우, 배터리 전압을 측정할 수 있다.
제어부(110)는 전류 측정부(140)를 통해 부하 상태에서 측정된 사용 전류량 및 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는 FCC(Full Charge Capacity)에 기초하여 제 2 SOC를 결정할 수 있다(S200).
구체적으로, 전류 측정부(140)는 제어부(110)의 제어 하에 부하 상태에서 배터리의 사용 전류량을 측정할 수 있다. 제어부(110)는 사용 전류량이 획득된 경우, 아래의 수학식에 기초하여 제 2 SOC를 결정할 수 있다.
여기서, Ah는 사용 전류량일 수 있다. FCC는 저장부(120)에 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타낼 수 있다. FCC는 제조사에 의해 결정된 배터리의 신품 용량을 나타낼 수도 있다. FCC는 설계 용량으로도 이해될 수 있다.
제 1 SOC 및 제 2 SOC가 결정된 경우, 제어부(110)는 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다(S300).
일례로, 제어부(110)는 제 1 SOC 및 제 2 SOC의 합산 값을 제 3 SOC로 결정할 수 있다.
상술한 구성에 따르면, 제어부(110)는 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압에 기초하여 결정된 제 1 SOC 및 부하 상태에서 측정된 사용 전류량에 기초하여 결정된 제 2 SOC를 이용하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다. 이에 따라, 결정된 제 3 SOC에 대한 정확도가 상승될 수 있다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 제어부(110)는 제 3 SOC를 결정하기 위해, 제 1 SOC를 업데이트한 제 1-1 SOC를 결정하고, 그리고 제 2 SOC를 재결정한 제 2-1 SOC를 결정할 수 있다. 이 경우, 제어부(110)는 제 1-1 SOC 및 제 2-1 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다. 이하, 제어부(110)가 업데이트된 제 1-1 SOC 및 제 2-1 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례를 설명한다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 제 3 SOC를 결정하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 컴퓨팅 장치(100)의 제어부(110)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았는지 여부를 결정할 수 있다(S310). 배터리의 충방전이 수행되지 않고 있다고 해서 배터리의 전압을 측정하는 경우, 잔류 전압이 측정될 수 있다. 따라서, 제어부(110)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았는지 여부를 결정할 수 있다. 사전 설정된 시간 기간은 예를 들어 30분일 수 있다.
사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 제어부(110)는 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정할 수 있다(S320).
구체적으로, 제어부(110)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정할 수 있다. 제어부(110)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았고, 무부하 상태라고 결정된 경우, 전압 측정부(130)를 통해 배터리 전압을 측정할 수 있다. 제어부(110)는 획득된 배터리 전압 및 OCV-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 업데이트할 수 있다. 제어부(110)는 업데이트된 제 1 SOC를 제 1-1 SOC로 결정할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 획득된 배터리 전압에 기초하여 제 1 SOC를 업데이트할지 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(110)는 획득된 배터리 전압이 사전 설정된 값 이상인 경우, 제 1 SOC를 업데이트할 수 있다. 사전 설정된 값은 3.9V일 수 있다. 3.9V는 제 1 SOC가 80% 이상이라고 결정되는 기준 전압일 수 있다. 3.9V 미만의 전압에서 OCV-SOC 테이블을 이용하여 결정된 SOC는 3.9V 이상의 전압에서 OCV-SOC 테이블을 이용하여 결정된 SOC에 비해 상대적으로 정확도가 낮을 수 있다. 따라서, 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 획득된 배터리 전압에 기초하여 제 1 SOC를 업데이트할지 여부를 결정할 수 있다. 이하, 제어부(110)가 제 1 SOC를 업데이트할지 여부를 결정하는 방법의 일례는 도 4를 통해 설명한다.
제 1-1 SOC가 결정된 경우, 제어부(110)는 제 2 SOC를 초기화한 후 제 2-1 SOC를 결정할 수 있다(S330).
일례로, 제어부(110)는 사전 결정된 제 2 SOC를 0으로 초기화할 수 있다. 제 2 SOC를 초기화한다는 의미는 사전 획득된 사용 전류량을 0으로 초기화한다는 의미로도 이해될 수 있다. 제 2 SOC가 초기화된 이후, 제어부(110)는 전류 측정부(140)를 통해 부하 상태에서 사용 전류량을 측정할 수 있다. 제어부(110)는 획득된 사용 전류량 및 FCC에 기초하여 제 2 SOC를 결정할 수 있다.
제어부(110)는 제 1-1 SOC 및 제 2-1 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다(S340). 일례로, 제어부(110)는 제 1-1 SOC 및 제 2-1 SOC의 합산 값을 제 3 SOC로 결정할 수 있다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 제어부(110)는 FCC를 재정의할 수 있다. 여기서, FCC를 재정의 한다는 의미는 FCC의 값을 변경한다는 의미로도 이해될 수 있다.
구체적으로, FCC는 완전 충전 용량을 나타낼 수 있다. FCC는 제조사로부터 획득된 배터리의 신품 용량 또는 설계 용량에 기초하여 결정될 수 있다. 그러나, 배터리의 신품 용량과 완전 충전 용량에는 차이가 존재할 수 있다. 또는 배터리의 설계 용량과 완전 충전 용량에는 차이가 존재할 수 있다. 제조사는 설계 단에서 설계된 설계 용량을 신품 용량과 동일시하여 배포할 수 있으나, 실제로 제조된 배터리가 설계 단에서 기획된 사양을 완벽하게 구현하지 못하는 경우도 존재하기 때문일 수 있다. 이에 따라, 제조사로부터 전달 받은 배터리의 신품 용량 또는 설계 용량에 기초하여 FCC가 결정된 경우, 결정된 FCC 자체에 오류가 존재할 수 있다. 따라서, 제어부(110)는 FCC를 재정의할 수도 있다. 이하, 도 4를 통해 제어부(110)가 FCC를 재정의하는 방법의 일례를 설명한다.
도 4는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 컴퓨팅 장치가 FCC를 재정의하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 컴퓨팅 장치(100)의 제어부(110)는 배터리의 셀 전압을 결정할 수 있다(S321).
구체적으로, 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 배터리 전압을 획득할 수 있다. 제어부(110)는 획득된 배터리 전압에 기초하여, 각 셀의 전압을 결정할 수 있다. 일례로, 배터리는 복수개의 셀로 구성될 수 있다. 제어부(110)는 복수개의 셀 각각의 셀 전압을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 복수개의 셀의 평균 전압을 셀 전압으로 결정할 수 있다. 다른 일례로, 제어부(110)는 획득된 배터리 전압을 셀 전압으로 결정할 수도 있다.
셀 전압이 사전 설정된 제 1 전압 이상인 경우(S322, Yes), 제어부(110)는 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정할 수 있다(S323).
사전 설정된 제 1 전압은 예를 들어, 3.9V일 수 있다. 3.9V는 제 1 SOC가 80% 이상이라고 결정되는 기준 전압일 수 있다. 3.9V 미만의 전압에서 OCV-SOC 테이블을 이용하여 결정된 SOC는 3.9V 이상의 전압에서 OCV-SOC 테이블을 이용하여 결정된 SOC에 비해 상대적으로 정확도가 낮을 수 있다. 따라서, 제어부(110)는 셀 전압이 3.9V 이상인 경우, 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정할 수 있다.
셀 전압이 사전 설정된 제 1 전압 미만인 경우(S322, No), 제어부(110)는 셀 전압이 사전 설정된 제 2 전압 이하인지 여부를 결정할 수 있다(S324).
사전 설정된 제 2 전압은 예를 들어, 3.4V일 수 있다. 3.4V는 제 1 SOC가 40% 이하라고 결정되는 기준 전압일 수 있다.
셀 전압이 사전 설정된 제 2 전압 이하인 경우(S324, Yes), 제어부(110)는 제 1 SOC 및 제 3 SOC를 비교할 수 있다(S325).
환언하자면, 제어부(110)는 제 1 SOC를 업데이트하지 않고, 사전 결정된 제 1 SOC 및 제 3 SOC를 비교할 수 있다.
셀 전압이 사전 설정된 제 2 전압을 초과하는 경우(S324, No), 제어부(110)는 제 1 SOC 및 제 3 SOC를 비교하지 않을 수 있다. 제어부(110)는 전압 측정부(130)를 통해 배터리의 셀 전압을 다시 획득할 수 있다.
제 1 SOC 및 제 3 SOC를 비교한 비교 결과 제 1 SOC 및 제 3 SOC가 동일하지 않다고 결정된 경우, 제어부(110)는 FCC를 재정의 할 수 있다(S326).
구체적으로, 제어부(110)는 제 1 SOC 및 제 3 SOC를 비교한 비교 결과에 기초하여 제 1 SOC가 큰 값을 나타내는지 또는 제 3 SOC가 큰 값을 나타내는지를 결정할 수 있다.
제 1 SOC가 제 3 SOC 보다 큰 값을 갖는 경우, 제어부(110)는 FCC가 나타내는 값에 사전 설정된 비율의 값을 더함으로써, FCC를 재정의할 수 있다. 예를 들어, FCC가 나타내는 값이 77Ah라고 가정해볼 수 있다. 그리고 사전 설정된 비율은 1%일 수 있다. 제어부(110)는 77Ah에 77Ah의 1% 값인 0.77Ah를 더할 수 있다. 제어부(110)는 77Ah에 77Ah의 1% 값이 더해진 77.77Ah을 FCC라고 재정의 할 수 있다.
한편, 제 1 SOC가 제 3 SOC 보다 작은 값을 갖는 경우, 제어부(110)는 FCC가 나타내는 값에 사전 설정된 비율의 값을 뺌으로써, FCC를 재정의할 수 있다. 예를 들어, FCC가 나타내는 값이 77Ah라고 가정해볼 수 있다. 그리고 사전 설정된 비율은 1%일 수 있다. 제어부(110)는 77Ah에 77Ah의 1% 값인 0.77Ah를 뺄 수 있다. 제어부(110)는 77Ah에 77Ah의 1% 값이 차감된 76.23Ah을 FCC라고 재정의 할 수 있다.
FCC가 재정의된 경우, 제어부(110)는 재정의된 FCC 및 사용 전류량에 기초하여 제 2-1 SOC를 결정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 제 1 SOC를 업데이트할 수 있다. 제어부(110)는 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정되고, 셀 전압이 사전 설정된 제 1 전압 이상인 경우, 제 1 SOC를 업데이트할 수 있다. 제 1 SOC의 업데이트가 수행된 경우, 제어부(110)는 재정의된 FCC를 반영하여 제 2-1 SOC를 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(110)는 제 1-1 SOC 및 재정의된 FCC가 반영된 제 2-1 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다.
상술한 구성에 따르면, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 SOC 및 제 3 SOC를 비교한 비교 결과에 기초하여 FCC를 재정의할 수 있다. FCC는 제조사로부터 수신된 정보에 기초하여 결정되나, 실제로 제작된 제품의 용량과 설계 단에서 설계된 제품의 용량 간에는 차이가 존재할 수 있다. 이에 따라, 제조사로부터 전달 받은 배터리의 신품 용량 또는 설계 용량에 기초하여 FCC가 결정된 경우, 결정된 FCC 자체에 오류가 존재할 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 SOC 및 제 3 SOC를 비교한 비교 결과에 기초하여 FCC를 재정의할 수 있다. 그리고, FCC가 재정의된 경우, 컴퓨팅 장치(100)는 재정의된 FCC를 반영하여 제 3 SOC를 결정할 수 있다. 이에 따라, 결정된 SOC에 대한 정확도가 우수할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (7)
- 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 SOC(State Of Charge)의 정확도를 보완하기 위한 방법으로서,
무부하 상태에서 측정된 배터리 전압 및 사전 저장된 OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 결정하는 단계;
부하 상태에서 측정된 사용 전류량 및 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는 FCC(Full Charge Capacity)에 기초하여 제 2 SOC를 결정하는 단계; 및
제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 단계;
를 포함하고,
상기 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 단계는,
사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았는지 여부를 결정하는 단계;
사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정하는 단계;
상기 제 1-1 SOC가 결정된 경우, 상기 제 2 SOC를 초기화한 후 제 2-1 SOC를 결정하는 단계; 및
상기 제 1-1 SOC 및 상기 제 2-1 SOC에 기초하여 상기 제 3 SOC를 결정하는 단계;
를 포함하고,
상기 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정하는 단계는,
상기 배터리의 셀 전압을 결정하는 단계;
상기 셀 전압이 3.9V 이상인 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 상기 제 1-1 SOC를 결정하는 단계;
상기 셀 전압이 3.9V 미만인 경우, 상기 셀 전압이 3.4V 이하인지 여부를 결정하는 단계;
상기 셀 전압이 3.4V 이하인 경우, 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC를 비교하는 단계; 및
비교 결과 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC가 동일하지 않다고 결정된 경우, 상기 FCC를 재정의하는 단계;
를 포함하고,
상기 비교 결과 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC가 동일하지 않다고 결정된 경우, 상기 FCC를 재정의하는 단계는,
상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 큰 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값의 1%의 비율의 값을 더함으로써, 상기 FCC를 재정의하는 단계; 및
상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 작은 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값의 1%의 비율의 값을 뺌으로써, 상기 FCC를 재정의하는 단계;
를 포함하는,
방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 SOC는 수학식에 기초하여 결정되고,
상기 Ah는 상기 사용 전류량이고, 상기 FCC는 상기 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는,
방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 SOC를 초기화한 후 제 2-1 SOC를 결정하는 단계는,
상기 제 1 SOC가 업데이트된 경우, 재정의된 상기 FCC 및 상기 사용 전류량에 기초하여 상기 제 2-1 SOC를 결정하는 단계;
를 더 포함하는,
방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 비교 결과 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC가 동일하지 않다고 결정된 경우, 상기 FCC를 재정의하는 단계는,
상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 큰 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값에 사전 설정된 비율의 값을 더함으로써, 상기 FCC를 재정의하는 단계; 및
상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 작은 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값에 사전 설정된 비율의 값을 뺌으로써, 상기 FCC를 재정의하는 단계;
를 포함하는,
방법.
- 컴퓨팅 장치로서,
무부하 상태에서 배터리 전압을 측정하는 전압 측정부;
부하 상태에서 사용 전류량을 측정하는 전류 측정부; 및
상기 전압 측정부를 통해 무부하 상태에서 측정된 배터리 전압 및 사전 저장된 OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 테이블에 기초하여 제 1 SOC를 결정하고, 상기 전류 측정부를 통해 부하 상태에서 측정된 사용 전류량 및 사전 저장된 배터리의 완전 충전 용량을 나타내는 FCC(Full Charge Capacity)에 기초하여 제 2 SOC를 결정하고, 그리고 제 1 SOC 및 제 2 SOC에 기초하여 제 3 SOC를 결정하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는,
사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았는지 여부를 결정하고,
사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정하고,
상기 제 1-1 SOC가 결정된 경우, 상기 제 2 SOC를 초기화한 후 제 2-1 SOC를 결정하고,
상기 제 1-1 SOC 및 상기 제 2-1 SOC에 기초하여 상기 제 3 SOC를 결정하고,
상기 사전 설정된 시간 기간 동안 배터리의 충방전이 수행되지 않았다고 결정된 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 제 1-1 SOC를 결정하되, 상기 배터리의 셀 전압을 결정하고,
상기 셀 전압이 3.9V 이상인 경우, 상기 제 1 SOC를 업데이트하여 상기 제 1-1 SOC를 결정하고,
상기 셀 전압이 3.9V 미만인 경우, 상기 셀 전압이 3.4V 이하인지 여부를 결정하고,
상기 셀 전압이 3.4V 이하인 경우, 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC를 비교하고,
비교 결과 상기 제 1 SOC 및 상기 제 3 SOC가 동일하지 않다고 결정된 경우, 상기 FCC를 재정의하되, 상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 큰 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값의 1%의 비율의 값을 더함으로써, 상기 FCC를 재정의하고, 그리고
상기 제 1 SOC가 상기 제 3 SOC 보다 작은 값을 갖는 경우, 상기 FCC가 나타내는 값의 1%의 비율의 값을 뺌으로써, 상기 FCC를 재정의하는,
컴퓨팅 장치.
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