KR102628845B1 - Battery aging analysis device and method, battery management system including the same, and battery analysis model generation method - Google Patents

Battery aging analysis device and method, battery management system including the same, and battery analysis model generation method Download PDF

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Abstract

일 실시예는, 배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 상기 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하는 센싱부; 상기 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급하는 구동부; 및 상기 구동전류에 대응되는 상기 배터리전압을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하고, 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 분석부를 포함하는 배터리노화분석장치를 제공한다.One embodiment includes a sensing unit that senses the voltage of a battery terminal (battery voltage) and senses a current input and output to the battery terminal (battery current); a driving unit that supplies a driving current including a frequency component to the battery terminal; and an analysis unit that analyzes the battery voltage corresponding to the driving current to generate Nyquist plot data, and analyzes the Nyquist plot data to generate battery aging data. .

Description

배터리노화분석장치 및 방법, 그를 포함하는 배터리관리장치, 그리고, 배터리분석모델 생성방법{BATTERY AGING ANALYSIS DEVICE AND METHOD, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM INCLUDING THE SAME, AND BATTERY ANALYSIS MODEL GENERATION METHOD}Battery aging analysis device and method, battery management device including the same, and battery analysis model generation method {BATTERY AGING ANALYSIS DEVICE AND METHOD, BATTERY MANAGEMENT SYSTEM INCLUDING THE SAME, AND BATTERY ANALYSIS MODEL GENERATION METHOD}

본 실시예는 배터리관리기술에 관한 것이다. This embodiment relates to battery management technology.

BMS(Battery Management System)는 배터리팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리하여, 배터리 교체시기 예측 및 배터리 문제를 사전에 발견하는 등 배터리를 관리하는 중요한 역할을 하는 장치이다.BMS (Battery Management System) is a device that plays an important role in battery management by monitoring the voltage, current, and temperature of the battery pack and maintaining it in optimal condition, predicting battery replacement time, and detecting battery problems in advance.

배터리팩의 안전성 확보를 위하여 현재 BMS에 의하여 과충방전, 및 과전류, 과전압이 제한되고 있으며 셀밸런싱 및 온도 알람 등의 기술이 적용되고 있으나 이는 배터리팩 중대사고를 방지하기 위한 초급기술이며 배터리의 건전성 평가를 위한 기능-예를 들어, SOH(state-of-health), SOS(state-of-safety)를 추정하는 기능-은 제어되어 있다.To ensure the safety of battery packs, overcharge/discharge, overcurrent, and overvoltage are currently limited by BMS, and technologies such as cell balancing and temperature alarm are being applied. However, this is an elementary technology to prevent serious battery pack accidents and is used to evaluate the health of the battery. Functions for - for example, functions to estimate state-of-health (SOH), state-of-safety (SOS) - are controlled.

SOH 및 SOH 추정에는 전지 분해 후 물질 분석을 통한 전극, 전해질의 변질 상태 및 노화 정도를 파악하는 방법(파괴적 방법), 또는 엑스레이 촬영을 통한 전극 상태 분석 방법(비파괴적 방법) 등이 가장 확실한 방법으로 알려져 있으나, 이러한 방법은 배터리팩 운용 중에는 불가능할 뿐만 아니라 파괴적 방법의 경우 테스트 후에는 배터리팩 자체를 폐기해야 하므로 권장되는 방법이 아니다.The most reliable methods for estimating SOH and SOH are a method of determining the deterioration state and degree of aging of the electrode and electrolyte through material analysis after disassembling the battery (destructive method), or a method of analyzing the state of the electrode through X-ray photography (non-destructive method). Although known, this method is not recommended because not only is it impossible while the battery pack is in operation, but in the case of a destructive method, the battery pack itself must be discarded after testing.

이러한 문제러 현재는 SOH, SOS 추정을 위하여 충방전효율, 잔류용량, 배터리팩 운전이력, 온도이력 등을 통하여 간접적인 추정 방법을 사용하고 있는 상황이다.Due to this problem, indirect estimation methods are currently being used to estimate SOH and SOS through charge/discharge efficiency, remaining capacity, battery pack operation history, and temperature history.

이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 배터리의 노화를 보다 정확하게 분석할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.Against this background, the purpose of this embodiment is to provide a technology that can more accurately analyze battery aging.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 상기 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하는 센싱부; 상기 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급하는 구동부; 및 상기 구동전류에 대응되는 상기 배터리전압을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하고, 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 분석부를 포함하는 배터리노화분석장치를 제공한다. In order to achieve the above-described object, one embodiment includes a sensing unit that senses the voltage of a battery terminal (battery voltage) and senses a current input and output to the battery terminal (battery current); a driving unit that supplies a driving current including a frequency component to the battery terminal; and an analysis unit that analyzes the battery voltage corresponding to the driving current to generate Nyquist plot data, and analyzes the Nyquist plot data to generate battery aging data. .

상기 노화데이터는, 수명데이터와 노화원인데이터를 포함할 수 있다.The aging data may include lifespan data and aging cause data.

상기 분석부는, 상기 나이키스트 플롯데이터에서 반원의 크기에 따라 진동에 의한 원인의 비율을 조정하고, 상기 나이키스트 플롯데이터에서 리얼(real)값의 크기에 따라 온도에 의한 원인의 비율을 조정할 수 있다.The analysis unit can adjust the ratio of causes caused by vibration according to the size of the semicircle in the Nyquist plot data and adjust the ratio of causes caused by temperature according to the size of the real value in the Nyquist plot data. .

다른 실시예는, 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급하는 단계; 상기 배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 상기 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하는 단계; 상기 구동전류에 대응되는 상기 배터리전압을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하는 단계; 및 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 단계를 포함하는 배터리노화분석방법을 제공한다. Another embodiment includes supplying a driving current including a frequency component to a battery terminal; Sensing the voltage of the battery terminal (battery voltage) and sensing the current input and output to the battery terminal (battery current); generating Nyquist plot data by analyzing the battery voltage corresponding to the driving current; and analyzing the Nyquist plot data to generate battery aging data.

상기 배터리노화분석방법은, 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 상기 배터리의 노화데이터를 생성하는 단계에서, 상기 나이키스트 플롯데이터를 이용하여 상기 배터리의 회로모델을 구성하고, 상기 회로모델의 구성성분값을 이용하여 상기 노화데이터를 생성할 수 있다.The battery aging analysis method includes analyzing the Nyquist plot data to generate aging data of the battery, constructing a circuit model of the battery using the Nyquist plot data, and component values of the circuit model. The aging data can be generated using .

상기 배터리노화분석방법은, 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 상기 배터리의 노화데이터를 생성하는 단계에서, 상기 회로모델의 구성들 중 성분값이 변하는 구성에 따라 상기 배터리의 노화원인을 다르게 결정할 수 있다.In the battery aging analysis method, in the step of generating aging data of the battery by analyzing the Nyquist plot data, the cause of aging of the battery can be determined differently depending on the component value changing among the components of the circuit model. .

상기 노화데이터는, 수명데이터와 노화원인데이터를 포함할 수 있다.The aging data may include lifespan data and aging cause data.

또 다른 실시예는, 배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 상기 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하며, 배터리의 온도(배터리온도)를 센싱하는 센싱부; 상기 배터리전압이 상한전압을 초과하거나 하한전압에 미달되거나 상기 배터리전류가 제한전류를 초과하거나 상기 배터리온도가 제한온도를 초과하는 경우, 상기 배터리단자로 입출력되는 상기 배터리전류를 차단하는 제어부; 상기 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급하는 구동부; 및 상기 구동전류에 대응되는 상기 배터리전압을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하고, 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 분석부를 포함하는 배터리관리장치를 제공한다. Another embodiment includes a sensing unit that senses the voltage of the battery terminal (battery voltage), senses the current input and output to the battery terminal (battery current), and senses the temperature of the battery (battery temperature); a control unit that blocks the battery current input and output to the battery terminal when the battery voltage exceeds the upper limit voltage or falls below the lower limit voltage, the battery current exceeds the limit current, or the battery temperature exceeds the limit temperature; a driving unit that supplies a driving current including a frequency component to the battery terminal; and an analysis unit that analyzes the battery voltage corresponding to the driving current to generate Nyquist plot data, and analyzes the Nyquist plot data to generate battery aging data.

상기 배터리관리장치는, 상기 배터리전류의 입출력을 차단하는 차단스위치를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 차단스위치를 제어하여 상기 배터리전류를 차단할 수 있다.The battery management device further includes a cutoff switch that blocks input and output of the battery current, and the control unit can control the cutoff switch to cut off the battery current.

상기 제어부는, 상기 배터리전류를 누적하거나 상기 배터리전압을 이용하여 상기 배터리의 잔존용량을 계산할 수 있다.The control unit may calculate the remaining capacity of the battery by accumulating the battery current or using the battery voltage.

상기 노화데이터는, 수명데이터와 노화원인데이터를 포함할 수 있다.The aging data may include lifespan data and aging cause data.

상기 분석부는, 상기 나이키스트 플롯데이터에서 반원의 크기에 따라 진동에 의한 원인의 비율을 조정하고, 상기 나이키스트 플롯데이터에서 리얼(real)값의 크기에 따라 온도에 의한 원인의 비율을 조정할 수 있다.The analysis unit can adjust the ratio of causes caused by vibration according to the size of the semicircle in the Nyquist plot data and adjust the ratio of causes caused by temperature according to the size of the real value in the Nyquist plot data. .

또 다른 실시예는, 제1배터리를 일정한 가속도로 흔들면서 N(N은 100 이상의 자연수)회 충방전시키는 단계; 매 충방전사이클마다, 상기 제1배터리로 주파수성분을 포함하는 제1구동전류를 공급하고 상기 제1구동전류에 대응되는 상기 제1배터리의 전압을 분석하여 제1나이키스트 플롯데이터를 생성하고, 상기 제1배터리의 용량을 계산하는 단계; 제2배터리를 일정한 온도 챔버에서 N회 충방전시키는 단계; 매 충방전사이클마다, 상기 제2배터리로 주파수성분을 포함하는 제2구동전류를 공급하고 상기 제2구동전류에 대응되는 상기 제2배터리의 전압을 분석하여 제2나이키스트 플롯데이터를 생성하고, 상기 제2배터리의 용량을 계산하는 단계; 및 상기 제1나이키스트 플롯데이터 및 상기 제1배터리의 용량, 그리고, 상기 제2나이키스트 플롯데이터 및 상기 제2배터리의 용량을 머신러닝장치에 투입하여 나이키스트 플롯에 따라 배터리의 수명을 계산하고 배터리 수명 변화의 원인을 분류하는 배터리분석모델을 생성하는 단계를 포함하는 배터리분석모델 생성방법을 제공한다. Another embodiment includes charging and discharging the first battery N times (N is a natural number of 100 or more) while shaking the first battery at a constant acceleration; At each charge/discharge cycle, a first driving current including a frequency component is supplied to the first battery, and the voltage of the first battery corresponding to the first driving current is analyzed to generate first Nyquist plot data, calculating the capacity of the first battery; Charging and discharging the second battery N times in a constant temperature chamber; At each charge/discharge cycle, a second drive current including a frequency component is supplied to the second battery, and the voltage of the second battery corresponding to the second drive current is analyzed to generate second Nyquist plot data, calculating the capacity of the second battery; And inputting the first Nyquist plot data and the capacity of the first battery, and the second Nyquist plot data and the capacity of the second battery into a machine learning device to calculate the life of the battery according to the Nyquist plot. Provides a battery analysis model creation method that includes the step of creating a battery analysis model that classifies the causes of changes in battery life.

상기 배터리분석모델은 BMS(Battery Management System)에 장착될 수 있다.The battery analysis model can be installed in a BMS (Battery Management System).

상기 원인은 진동원인과 온도원인으로 분류될 수 있다.The causes can be classified into vibration causes and temperature causes.

상기 제1구동전류 및 상기 제2구동전류는 충방전이 멈춘 상태에서 공급될 수 있다.The first driving current and the second driving current may be supplied while charging and discharging is stopped.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 배터리의 노화를 보다 정확하게 분석할 수 있As described above, according to this embodiment, the aging of the battery can be analyzed more accurately.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 BMS장치의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 분석부의 구성도이다.
도 4는 온도에 의한 나이키스트 플롯 그래프의 변화를 나타내는 도면이다.
도 5는 진동에 의한 나이키스트 플롯 그래프의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 임피던스모델의 구성도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 배터리노화분석방법의 흐름도이다.
도 8은 머신러닝을 통해 분석모듈을 생성하는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 배터리분석모델 생성방법의 흐름도이다.
1 is a configuration diagram of a battery system according to an embodiment.
Figure 2 is a configuration diagram of a BMS device according to an embodiment.
Figure 3 is a configuration diagram of an analysis unit according to an embodiment.
Figure 4 is a diagram showing changes in the Nyquist plot graph depending on temperature.
Figure 5 is a diagram showing changes in the Nyquist plot graph due to vibration.
Figure 6 is a configuration diagram of an impedance model according to one embodiment.
Figure 7 is a flowchart of a battery aging analysis method according to an embodiment.
Figure 8 is a diagram showing the creation of an analysis module through machine learning.
Figure 9 is a flowchart of a method for generating a battery analysis model according to an embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

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

도 1은 일 실시예에 따른 배터리시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a battery system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 배터리시스템(100)은 배터리(120) 및 BMS장치(110) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the battery system 100 may include a battery 120 and a BMS device 110.

여기서, 배터리(120)는 하나의 배터리셀로 구성될 수도 있고, 복수의 배터리셀로 구성될 수 있다. 배터리(120)는 배터리셀 이외에 보호회로를 더 포함할 수 있는데, 둘 이상의 구성을 포함하고 있다는 측면에서 배터리팩으로 호칭될 수 있다.Here, the battery 120 may be composed of one battery cell or may be composed of a plurality of battery cells. The battery 120 may further include a protection circuit in addition to the battery cells, and may be referred to as a battery pack in that it includes two or more components.

배터리(120)에는 음극단자와 양극단자를 포함하는 배터리단자가 형성될 수 있으며 이러한 배터리단자를 통해 배터리전류(Ib)가 입출력될 수 있다. 음극단자가 그라운드와 연결되어 있을 때, 양극단자의 전압을 배터리전압(Vb)으로 볼 수 있다.Battery terminals including a negative terminal and a positive terminal may be formed in the battery 120, and battery current Ib may be input and output through these battery terminals. When the negative terminal is connected to the ground, the voltage at the positive terminal can be viewed as the battery voltage (Vb).

배터리단자는 출력단자와 연결될 수 있다. 그리고, 출력단자는 전자장치에 연결되거나 충전장치에 연결될 수 있다. 출력단자가 전자장치와 연결되는 경우, 배터리단자를 통해 배터리전류(Ib)가 출력될 수 있고, 출력단자가 충전장치와 연결되는 경우, 배터리단자를 통해 배터리전류(Ib)가 입력될 수 있다.The battery terminal may be connected to the output terminal. And, the output terminal may be connected to an electronic device or a charging device. When the output terminal is connected to an electronic device, battery current (Ib) can be output through the battery terminal, and when the output terminal is connected to a charging device, battery current (Ib) can be input through the battery terminal.

배터리단자는 BMS장치(110)와 더 연결될 수 있다.The battery terminal may be further connected to the BMS device 110.

BMS장치(110)는 BMS(Battery Management System)의 기능을 수행하는 장치로서, 배터리(120)의 상태를 관리하고 필요한 경우 차단스위치 등을 작동시켜 배터리(120)를 보호할 수 있다.The BMS device 110 is a device that performs the function of a BMS (Battery Management System), and can manage the state of the battery 120 and protect the battery 120 by operating a cutoff switch, etc., when necessary.

BMS장치(110)는 배터리전압(Vb)이 상한전압을 초과하거나 하한전압에 미달되는 경우, 알람을 발생시키거나 차단스위치를 작동시켜 배터리전류(Ib)의 입출력을 차단할 수 있다.When the battery voltage (Vb) exceeds the upper limit voltage or falls below the lower limit voltage, the BMS device 110 can block the input and output of the battery current (Ib) by generating an alarm or operating a cutoff switch.

BMS장치(110)는 배터리전류(Ib)가 제한전류를 초과하는 경우, 예를 들어, 배터리전류(Ib)의 크기가 제한방전전류의 크기를 초과하는 경우, 배터리전류(Ib)의 크기가 제한충전전류의 크기를 초과하는 경우, 알람을 발생시키거나 차단스위치를 작동시켜 배터리전류(Ib)의 입출력을 차단할 수 있다.When the battery current (Ib) exceeds the limit current, for example, when the size of the battery current (Ib) exceeds the size of the limit discharge current, the BMS device 110 limits the size of the battery current (Ib). If the charging current exceeds the size, an alarm can be generated or a cutoff switch can be activated to block the input and output of the battery current (Ib).

BMS장치(110)는 배터리온도가 제한온도를 초과하는 경우, 알람을 발생시키거나 차단스위치를 작동시켜 배터리전류(Ib)의 입출력을 차단할 수 있다.If the battery temperature exceeds the limit temperature, the BMS device 110 can block the input and output of the battery current (Ib) by generating an alarm or operating a cutoff switch.

BMS장치(110)는 배터리(120)의 잔존용량을 계산할 수 있다. SOC(state-of-charge)로 표시되기도 하는 잔존용량은 배터리(120)에서 가용한 에너지의 양을 의미할 수 있다.The BMS device 110 can calculate the remaining capacity of the battery 120. The remaining capacity, also expressed as state-of-charge (SOC), may refer to the amount of energy available in the battery 120.

BMS장치(110)는 배터리전압(Vb)에 따라 잔존용량을 계산할 수 있다. BMS장치(110)는 배터리전압(Vb)이 높은 경우, 잔존용량이 높은 것으로 계산하고, 배터리전압(Vb)이 낮은 경우, 잔존용량이 낮은 것으로 계산할 수 있다.The BMS device 110 can calculate the remaining capacity according to the battery voltage (Vb). When the battery voltage (Vb) is high, the BMS device 110 may calculate the remaining capacity as high, and when the battery voltage (Vb) is low, the BMS device 110 may calculate the remaining capacity as low.

BMS장치(110)는 배터리전류(Ib)를 누적시켜 잔존용량을 계산할 수 있다. 이러한 방법을 전류적산법이라고 부르기도 한다.The BMS device 110 can calculate the remaining capacity by accumulating the battery current (Ib). This method is also called the current integration method.

한편, BMS장치(110)는 배터리(120)의 노화데이터를 생성할 수 있다. 노화데이터는 배터리(120)의 수명데이터 및 노화원인데이터를 포함할 수 있다. 노화데이터를 생성한다는 측면에서, BMS장치(110)는 배터리노화분석장치로 호칭될 수 있다.Meanwhile, the BMS device 110 can generate aging data of the battery 120. Aging data may include lifespan data and aging cause data of the battery 120. In terms of generating aging data, the BMS device 110 may be referred to as a battery aging analysis device.

수명데이터는 SOH(state-of-health)라고 불리우기도 하는 잔존수명에 대한 값을 포함할 수 있다. 그리고, 노화원인데이터는 잔존수명이 줄어들게 된 원인에 대한 값을 포함할 수 있다. 원인에 대한 값은 분류값들로 구성될 수 있는데, 분류값들은 예를 들어, 진동원인을 나타내는 값, 온도원인을 나타내는 값을 포함할 수 있다. 원인들은 복합적으로 되어 있을 수 있기 때문에 각 원인에 대한 값은 비율로서 나타날 수 있다. 예를 들어, 진동원인의 비율이 30%, 온도원인의 비율이 70%와 같이 나타날 수 있다.Lifespan data may include values for remaining lifespan, also called state-of-health (SOH). Additionally, the aging cause data may include values for the cause of the decrease in remaining lifespan. The value for the cause may be composed of classification values. The classification values may include, for example, a value representing a vibration cause and a value representing a temperature cause. Because causes may be complex, the value for each cause may be expressed as a ratio. For example, the proportion of vibration causes may be 30% and the proportion of temperature causes may be 70%.

BMS장치(110)는 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류(It)를 공급할 수 있다. 그리고, BMS장치(110)는 구동전류(It)에 대응되는 배터리전압(Vb)을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하고, 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리(120)의 노화데이터를 생성할 수 있다.The BMS device 110 can supply a driving current (It) including a frequency component to the battery terminal. Then, the BMS device 110 analyzes the battery voltage (Vb) corresponding to the driving current (It) to generate Nyquist plot data, and analyzes the Nyquist plot data to generate aging data of the battery 120. can be created.

구동전류(It)는 특정 주파수성분의 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동전류(It)는 1KHz의 신호를 포함할 수 있다. 이러한 구동전류(It)가 배터리(120)로 공급되면 내부 임피던스에 따라 배터리전압(Vb)이 해당 주파수성분의 신호에 대응되도록 변동할 수 있는데, BMS장치(110)는 배터리전압(Vb)을 특정 주파수성분의 신호로 나누는 방법으로 특정 주파수에 대한 임피던스 값을 계산할 수 있다. BMS장치(110)는 주파수를 변경하면서 구동전류(It)를 생성하고 배터리(120)의 임피던스를 측정할 수 있다.The driving current (It) may include a signal of a specific frequency component. For example, the driving current (It) may include a 1 KHz signal. When this driving current (It) is supplied to the battery 120, the battery voltage (Vb) may change according to the internal impedance to correspond to the signal of the corresponding frequency component, and the BMS device 110 specifies the battery voltage (Vb). The impedance value for a specific frequency can be calculated by dividing the signal by the frequency component. The BMS device 110 can generate a driving current (It) while changing the frequency and measure the impedance of the battery 120.

임피던스는 리얼(real)값과 이미지너리(imaginary)값으로 구성될 수 있는데, 리얼값과 이미지너리값을 나이키스트 평면에 표시한 것이 나이키스트 플롯이다.Impedance can be composed of real values and imaginary values, and the Nyquist plot displays the real values and imaginary values on the Nyquist plane.

일정 주파수대역에서 측정되는 임피던스들의 리얼값과 이미지너리값을 나이키스트 평면에 표시하면 일정한 패턴을 가지는 그래프가 그려지는데, 이러한 그래프를 나이키스트 플롯데이터라고 부를 수도 있다.When the real and image values of impedances measured in a certain frequency band are displayed on the Nyquist plane, a graph with a certain pattern is drawn. This graph can also be called Nyquist plot data.

배터리(120)의 임피던스를 측정할 수 있는 이러한 모듈을 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)모듈이라고 부를 수 있는데, BMS장치(110)는 이러한 EIS모듈을 내장하고 있는 것이 하나의 특징일 수 있다.This module that can measure the impedance of the battery 120 can be called an EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) module, and one feature of the BMS device 110 may be that it has a built-in EIS module.

BMS장치(110)는 EIS모듈을 이용하여 배터리(120)에 대하여 나이키스트 플롯데이터를 생성할 수 있다. 나이키스트 플롯데이터는 다수의 좌표데이터로 구성될 수 있고, 직관적으로는 나이키스트 평면에서의 그래프 이미지로 인식될 수 있다.The BMS device 110 can generate Nyquist plot data for the battery 120 using the EIS module. Nyquist plot data can be composed of multiple coordinate data, and can be intuitively recognized as a graph image on the Nyquist plane.

BMS장치(110)는 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리(120)의 노화데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, BMS장치(110)는 나이키스트 플롯데이터를 통해 인식되는 그래프에서 반원 형상 부분의 크기에 따라 노화데이터에 포함되는 수명데이터를 계산할 수 있고, 노화에서 진동에 의한 원인의 비율이 어느 정도되는지 결정할 수 있다. 다른 예로서, BMS장치(110)는 나이키스트 플롯데이터를 통해 인식되는 그래프에서 리얼값(그래프와 리얼축이 만나는 부분의 값)의 크기에 따라 노화데이터에 포함되는 수명데이터를 계산할 수 있고, 노화에서 온도에 의한 원인의 비율이 어느 정도되는지 결정할 수 있다.The BMS device 110 can generate aging data of the battery 120 by analyzing Nyquist plot data. For example, the BMS device 110 can calculate the lifespan data included in the aging data according to the size of the semicircular portion in the graph recognized through Nyquist plot data, and to what extent is the percentage of aging caused by vibration You can decide whether to do it or not. As another example, the BMS device 110 can calculate the lifespan data included in the aging data according to the size of the real value (the value of the portion where the graph and the real axis meet) in the graph recognized through Nyquist plot data, and the aging data It is possible to determine what proportion of causes are caused by temperature.

도 2는 일 실시예에 따른 BMS장치의 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of a BMS device according to an embodiment.

도 2를 참조하면, BMS장치는 제어부(210), 센싱부(220), 구동부(230) 및 분석부(240) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the BMS device may include a control unit 210, a sensing unit 220, a driving unit 230, and an analysis unit 240.

제어부(210)는 차단스위치의 동작을 제어하고, 센싱부(220), 구동부(230) 및 분석부(240)의 동작을 제어할 수 있다.The control unit 210 can control the operation of the blocking switch and the sensing unit 220, the driving unit 230, and the analysis unit 240.

제어부(210)는 배터리를 보호하기 위해 차단스위치를 동작시킬 수 있는데, 예를 들어, 제어부(210)는 배터리전압이 상한전압을 초과하거나 하한전압에 미달되거나 배터리전류가 제한전류를 초과하거나 배터리온도가 제한온도를 초과하는 경우, 배터리단자로 입출력되는 배터리전류를 차단할 수 있다.The control unit 210 may operate a cutoff switch to protect the battery. For example, the control unit 210 may operate the cutoff switch when the battery voltage exceeds the upper limit voltage or falls below the lower limit voltage, when the battery current exceeds the limit current, or when the battery temperature is lowered. If the temperature exceeds the limit, the battery current input and output to the battery terminal can be blocked.

센싱부(220)는 배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하며, 배터리의 온도(배터리온도)를 센싱할 수 있다.The sensing unit 220 can sense the voltage of the battery terminal (battery voltage), sense the current input and output to the battery terminal (battery current), and sense the temperature of the battery (battery temperature).

구동부(230)는 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급할 수 있다. 구동전류는 소신호(small signal)로서 작은 전류레벨을 가질 수 있고, 0A 근처에서 양의 값과 음의 값으로 변동할 수 있다.The driver 230 may supply a driving current including a frequency component to the battery terminal. The driving current is a small signal and may have a small current level, and may fluctuate between positive and negative values around 0A.

분석부(240)는 구동전류에 대응되는 배터리전압을 분석하여 나이키스트 플롯데이터를 생성하고, 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성할 수 있다.The analysis unit 240 may analyze the battery voltage corresponding to the driving current to generate Nyquist plot data, and analyze the Nyquist plot data to generate battery aging data.

BMS장치(110)는 배터리전류의 입출력을 차단하는 차단스위치를 더 포함할 수 있고, 제어부(210)는 차단스위치를 제어하여 배터리전류를 차단할 수 있다.The BMS device 110 may further include a blocking switch that blocks the input and output of battery current, and the control unit 210 may control the blocking switch to block the battery current.

그리고, 제어부(210)는 배터리전류를 누적하거나 배터리전압을 이용하여 배터리의 잔존용량을 계산할 수 있다.Additionally, the control unit 210 may calculate the remaining capacity of the battery by accumulating battery current or using the battery voltage.

분석부(240)가 생성하는 노화데이터는 수명데이터와 노화원인데이터를 포함할 수 있다.Aging data generated by the analysis unit 240 may include lifespan data and aging cause data.

도 3은 일 실시예에 따른 분석부의 구성도이다.Figure 3 is a configuration diagram of an analysis unit according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 분석부(240)는 나이키스트 플롯부(310) 및 플롯분석부(320) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the analysis unit 240 may include a Nyquist plot unit 310 and a plot analysis unit 320.

나이키스트 플롯부(310)는 구동전류에 대응되는 배터리전압을 분석하여 나이키스트 플롯데이터(Dnp)를 생성할 수 있다.The Nyquist plot unit 310 can generate Nyquist plot data (Dnp) by analyzing the battery voltage corresponding to the driving current.

그리고, 플롯분석부(320)는 나이키스트 플롯데이터(Dnp)를 분석하여 배터리의 노화데이터(Dsoh)를 생성할 수 있다.Additionally, the plot analysis unit 320 may generate battery aging data (Dsoh) by analyzing the Nyquist plot data (Dnp).

플롯분석부(320)는 머신러닝장치에 의해 생성된 배터리분석모델을 장착하고 있을 수 있다. 배터리분석모델은 나이키스트 플롯데이터(Dnp)의 입력에 대하여 노화데이터(Dsoh)를 출력하도록 인공지능학습된 모델일 수 있다. 인공지능학습에 대한 보다 구체적인 예시는 후술한다.The plot analysis unit 320 may be equipped with a battery analysis model generated by a machine learning device. The battery analysis model may be an artificial intelligence learned model to output aging data (Dsoh) for the input of Nyquist plot data (Dnp). More specific examples of artificial intelligence learning are described later.

한편, 플롯분석부(320)는 나이키스트 플롯데이터에서 반원의 크기에 따라 진동에 의한 원인의 비율을 조정할 수 있고, 나이키스트 플롯데이터에서 리얼값의 크기에 따라 온도에 의한 원인의 비율을 조정할 수 있다.Meanwhile, the plot analysis unit 320 can adjust the ratio of causes due to vibration according to the size of the semicircle in the Nyquist plot data, and adjust the ratio of causes due to temperature according to the size of the real value in the Nyquist plot data. there is.

도 4는 온도에 의한 나이키스트 플롯 그래프의 변화를 나타내는 도면이다.Figure 4 is a diagram showing changes in the Nyquist plot graph depending on temperature.

발명자는 섭씨 60도의 고온 챔버에서 배터리를 200회 충방전하면서 매 충방전사이클마다 배터리의 임피던스를 EIS모듈로 측정하고, 나이키스트 평면에 표시하였다. 이렇게 완성된 그림이 도 4에 도시된 그림이다.The inventor charged and discharged the battery 200 times in a high temperature chamber at 60 degrees Celsius, measuring the impedance of the battery with an EIS module for each charge and discharge cycle, and displayed it on the Nyquist plane. The picture completed in this way is the picture shown in Figure 4.

도 4를 참조하면, 시간의 경과에 따라, 다시 말해, 충방전 횟수가 증가함에 따라, 리얼값(그래프와 리얼축이 만나는 부분의 값)이 증가한다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that as time passes, that is, as the number of charging and discharging increases, the real value (the value of the part where the graph and the real axis meet) increases.

BMS장치는 이러한 실험데이터에 따라 학습된 배터리분석모델을 장착함으로써 수명 변화의 원인이 온도에 있다는 것을 정확하게 찾아낼 수 있다.By equipping the BMS device with a battery analysis model learned according to these experimental data, it can accurately find out that the cause of life change is temperature.

도 5는 진동에 의한 나이키스트 플롯 그래프의 변화를 나타내는 도면이다.Figure 5 is a diagram showing changes in the Nyquist plot graph due to vibration.

발명자는 일정한 가속도로 배터리를 흔들면서 200회 충방전하고 매 충방전사이클마다 배터리의 임피던스를 EIS모듈로 측정하고, 나이키스트 평면에 표시하였다. 이렇게 완성된 그림이 도 5에 도시된 그림이다.The inventor charged and discharged the battery 200 times while shaking it at a constant acceleration, measured the impedance of the battery with an EIS module for each charge and discharge cycle, and displayed it on the Nyquist plane. The picture completed in this way is the picture shown in Figure 5.

도 5를 참조하면, 시간의 경과에 따라, 다시 말해, 충방전 횟수가 증가함에 따라, 그래프에 나타나는 반원의 크기-반지름의 크기-가 증가한다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that as time passes, that is, as the number of charging and discharging increases, the size of the semicircle shown in the graph - the size of the radius - increases.

BMS장치는 이러한 실험데이터에 따라 학습된 배터리분석모델을 장착함으로써 수명 변화의 원인이 진동에 있다는 것을 정확하게 찾아낼 수 있다.By equipping the BMS device with a battery analysis model learned according to these experimental data, it can accurately find that the cause of the change in lifespan is vibration.

발명자는 실제 도 4에 의한 실험에서 배터리의 전해질 저항은 최초에 15m옴이었는데, 200회 충방전 후에는 40m옴이 된 것을 확인하였고, 실제 도 5에 의한 실험에서 배터리의 전극 저항이 최초 20m옴이었는데, 200회 충방전 후에는 50m옴이 된 것을 확인하였다. 이는 원인에 따라 노화가 이루어지는 부분이 달라진다는 것을 의미할 수 있다.In the actual experiment according to FIG. 4, the inventor confirmed that the electrolyte resistance of the battery was initially 15 mOhm, but after charging and discharging 200 times, it became 40 mOhm. In the actual experiment according to FIG. 5, the electrode resistance of the battery was initially 20 mOhm. , it was confirmed that after charging and discharging 200 times, it became 50m ohm. This may mean that the part where aging occurs varies depending on the cause.

이를 나이키스트 플롯과 매칭시켜 확인하기 위해, BMS장치는 배터리의 임피던스모델을 형성하고, 나이키스트 플롯을 임피던스모델에 매칭시킬 수 있다.To confirm this by matching it with the Nyquist plot, the BMS device can form an impedance model of the battery and match the Nyquist plot to the impedance model.

도 6은 일 실시예에 따른 임피던스모델의 구성도이다.Figure 6 is a configuration diagram of an impedance model according to one embodiment.

도 6을 참조하면, 임피던스모델은 RC병렬로 구성되는 차지트랜스퍼캐패시터(Cct)와 차지트랜스퍼저항(Rct), 그리고, 직렬저항(Ri)을 포함할 수 있다. 그리고, 임피던스모델은 RC병렬로 구성되는 디퓨져캐패시터(Cdif1, Cdif2)와 디퓨져캐패시터(Rdif1, Rdif2), 그리고, OCV(open circuit voltage)캐패시터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the impedance model may include a charge transfer capacitor (Cct) and a charge transfer resistor (Rct) configured in RC parallel, and a series resistance (Ri). In addition, the impedance model may include diffuser capacitors (Cdif1, Cdif2) and diffuser capacitors (Rdif1, Rdif2) composed of RC parallel, and an open circuit voltage (OCV) capacitor.

BMS장치는 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 임피던스모델의 각 구성의 값을 찾아낼 수 있다. 그리고, BMS장치는 각 구성의 값의 변화를 인식하여 수명데이터를 생성하고 노화원인데이터를 생성할 수 있다.The BMS device can find the value of each component of the impedance model by analyzing Nyquist plot data. Additionally, the BMS device can recognize changes in the values of each configuration to generate lifespan data and aging cause data.

예를 들어, 직렬저항(Ri)이 커지는 경우, BMS장치는 노화의 원인을 온도원인으로 분류할 수 있고, 차지트랜스퍼저항(Rct)이 커지는 경우, BMS장치는 노화의 원인을 진동원인으로 분류할 수 있다. 그리고, 둘 다 커지는 경우, BMS장치는 각 원인을 비율로서 표시할 수 있다.For example, when the series resistance (Ri) increases, the BMS device can classify the cause of aging as a temperature cause, and when the charge transfer resistance (Rct) increases, the BMS device can classify the cause of aging as a vibration cause. You can. And, if both become large, the BMS device can display each cause as a ratio.

도 7은 일 실시예에 따른 배터리노화분석방법의 흐름도이다.Figure 7 is a flowchart of a battery aging analysis method according to an embodiment.

도 7을 참조하면, BMS장치는 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급할 수 있다(S700). 구동전류는 전자장치-ESS(Energy Storage System), 전기자동차 등-에서 배터리를 분리하지 않은 상태에서 공급될 수 있다. 다시 말해 전자장치가 운영 중인 상태에서 공급될 수 있다.Referring to FIG. 7, the BMS device can supply a driving current including a frequency component to the battery terminal (S700). Driving current can be supplied without disconnecting the battery from electronic devices - ESS (Energy Storage System), electric vehicles, etc. In other words, it can be supplied while the electronics are in operation.

BMS장치는 배터리단자의 전압을 센싱하고, 배터리단자로 입출력되는 전류를 센싱할 수 있다(S702).The BMS device can sense the voltage of the battery terminal and the current input and output to the battery terminal (S702).

그리고, BMS장치는 구동전류에 대응되는 배터리전압을 분석하여 나이키스트 플롯데이터를 생성할 수 있다(S704).Additionally, the BMS device can generate Nyquist plot data by analyzing the battery voltage corresponding to the driving current (S704).

그리고, BMS장치는 나이키스트 플롯데이터를 분석하고(S706), 이를 이용하여 노화데이터를 생성할 수 있다(S708).Additionally, the BMS device can analyze the Nyquist plot data (S706) and use it to generate aging data (S708).

여기서, 노화데이터는 수명데이터와 노화원인데이터를 포함할 수 있다.Here, aging data may include lifespan data and aging cause data.

그리고, BMS장치는 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 단계(S706, S708)에서, 나이키스트 플롯데이터를 이용하여 배터리의 회로모델을 구성하고, 회로모델의 구성성분값을 이용하여 노화데이터를 생성할 수 있다. 여기서, BMS장치는, 회로모델의 구성들 중 성분값이 변하는 구성에 따라 배터리의 노화원인을 다르게 결정할 수 있다.Then, in the step (S706, S708) of analyzing the Nyquist plot data and generating battery aging data, the BMS device constructs a circuit model of the battery using the Nyquist plot data and uses the component values of the circuit model. Thus, aging data can be generated. Here, the BMS device can determine the cause of battery aging differently depending on the configuration of the circuit model in which component values change.

나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 모듈은 머신러닝으로 생성할 수 있다.The module that generates battery aging data by analyzing Nyquist plot data can be created using machine learning.

도 8은 머신러닝을 통해 분석모듈을 생성하는 것을 나타내는 도면이다.Figure 8 is a diagram showing the creation of an analysis module through machine learning.

도 8을 참조하면, 학습용 나이키스트 플롯데이터(Dnpm) 및 학습용 노화데이터(Dsohm)가 머신러닝장치(810)로 공급될 수 있다. 머신러닝장치(810)는 다수의 신경망을 포함하고 있으면서 학습용 나이키스트 플롯데이터(Dnpm) 및 학습용 노화데이터(Dsohm)를 이용하여 내부 파라미터 및 레이어를 학습시킬 수 있다.Referring to FIG. 8, Nyquist plot data for learning (Dnpm) and aging data for learning (Dsohm) may be supplied to the machine learning device 810. The machine learning device 810 includes multiple neural networks and can learn internal parameters and layers using Nyquist plot data for learning (Dnpm) and aging data for learning (Dsohm).

이렇게 해서 학습된 배터리분석모델(NN)은 플롯분석부(320)에 장착될 수 있다. 그리고, 플롯분석부(320)는 입력되는 나이키스트 플롯데이터에 따라 노화데이터를 생성할 수 있다.The battery analysis model (NN) learned in this way can be installed in the plot analysis unit 320. Additionally, the plot analysis unit 320 may generate aging data according to the input Nyquist plot data.

도 9는 일 실시예에 따른 배터리분석모델 생성방법의 흐름도이다.Figure 9 is a flowchart of a method for generating a battery analysis model according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 장치는 제1배터리를 일정한 가속도로 흔들면서 N(N은 100 이상의 자연수)회 충방전시킬 수 있다(S900).Referring to FIG. 9, the device can charge and discharge the first battery N times (N is a natural number of 100 or more) while shaking the first battery at a constant acceleration (S900).

그리고, 장치는 매 충방전사이클마다, 제1배터리로 주파수성분을 포함하는 제1구동전류를 공급하고 제1구동전류에 대응되는 제1배터리의 전압을 분석하여 제1나이키스트 플롯데이터를 생성하고, 제1배터리의 용량을 계산할 수 있다(S902). 여기서, 제1배터리의 용량은 제1배터리의 수명값으로 활용될 수 있다.Then, at every charge/discharge cycle, the device supplies a first drive current including a frequency component to the first battery, analyzes the voltage of the first battery corresponding to the first drive current, and generates first Nyquist plot data. , the capacity of the first battery can be calculated (S902). Here, the capacity of the first battery can be used as the lifespan value of the first battery.

장치는 제2배터리를 일정한 온도 챔버에서 N회 충방전시킬 수 있다(S904).The device can charge and discharge the second battery N times in a constant temperature chamber (S904).

그리고, 장치는 매 충방전사이클마다, 제2배터리로 주파수성분을 포함하는 제2구동전류를 공급하고 제2구동전류에 대응되는 제2배터리의 전압을 분석하여 제2나이키스트 플롯데이터를 생성하고, 제2배터리의 용량을 계산할 수 있다. 여기서, 제2배터리의 용량은 제2배터리의 수명값으로 활용될 수 있다.Then, at every charge/discharge cycle, the device supplies a second drive current including a frequency component to the second battery, analyzes the voltage of the second battery corresponding to the second drive current, and generates second Nyquist plot data. , the capacity of the second battery can be calculated. Here, the capacity of the second battery can be used as the lifespan value of the second battery.

그리고, 장치는 제1나이키스트 플롯데이터 및 제1배터리의 용량, 그리고, 제2나이키스트 플롯데이터 및 제2배터리의 용량을 머신러닝장치에 투입하여 나이키스트 플롯에 따라 배터리의 수명을 계산하고 배터리 수명 변화의 원인을 분류하는 배터리분석모델을 생성할 수 있다.Then, the device inputs the first Nyquist plot data and the capacity of the first battery, and the second Nyquist plot data and the capacity of the second battery into the machine learning device to calculate the lifespan of the battery according to the Nyquist plot and battery life. A battery analysis model can be created to classify the causes of changes in lifespan.

이렇게 생성된 배터리분석모델은 BMS장치에 장착될 수 있다. 그리고, 여기서, 제1구동전류 및 제2구동전류는 충방전이 멈춘 상태에서 공급될 수 있다.The battery analysis model created in this way can be installed in the BMS device. And, here, the first driving current and the second driving current can be supplied while charging and discharging is stopped.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as “include,” “comprise,” or “have,” as used above, mean that the corresponding component may be included, unless specifically stated to the contrary, and do not exclude other components. It should be interpreted that it may further include other components. All terms, including technical or scientific terms, unless otherwise defined, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

Claims (16)

배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 상기 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하는 센싱부;
상기 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급하는 구동부; 및
상기 구동전류에 대응되는 상기 배터리전압을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하고, 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 분석부;를 포함하며,
상기 노화데이터는, 수명데이터와 노화원인데이터를 포함하고, 상기 노화원인데이터는 진동원인을 나타내는 값, 온도원인을 나타내는 값을 포함하되, 각 노화원인에 대한 값이 비율로 나타나는, 배터리노화분석장치.
A sensing unit that senses the voltage of the battery terminal (battery voltage) and senses the current input and output to the battery terminal (battery current);
a driving unit that supplies a driving current including a frequency component to the battery terminal; and
It includes an analysis unit that analyzes the battery voltage corresponding to the driving current to generate Nyquist plot data, and analyzes the Nyquist plot data to generate battery aging data,
The aging data includes lifespan data and aging cause data, and the aging cause data includes a value representing a vibration cause and a value representing a temperature cause, wherein the value for each aging cause is expressed as a ratio. .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분석부는,
상기 나이키스트 플롯데이터에서 반원의 크기에 따라 진동에 의한 원인의 비율을 조정하고, 상기 나이키스트 플롯데이터에서 리얼(real)값의 크기에 따라 온도에 의한 원인의 비율을 조정하는 배터리노화분석장치.
According to paragraph 1,
The analysis unit,
A battery aging analysis device that adjusts the ratio of causes caused by vibration according to the size of the semicircle in the Nyquist plot data and adjusts the ratio of causes caused by temperature according to the size of the real value in the Nyquist plot data.
배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급하는 단계;
상기 배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 상기 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하는 단계;
상기 구동전류에 대응되는 상기 배터리전압을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하는 단계; 및
상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 단계;를 포함하며,
상기 노화데이터는, 수명데이터와 노화원인데이터를 포함하고, 상기 노화원인데이터는 진동원인을 나타내는 값, 온도원인을 나타내는 값을 포함하되, 각 노화원인에 대한 값이 비율로 나타나는, 배터리노화분석방법.
Supplying a driving current including a frequency component to a battery terminal;
Sensing the voltage of the battery terminal (battery voltage) and sensing the current input and output to the battery terminal (battery current);
generating Nyquist plot data by analyzing the battery voltage corresponding to the driving current; and
It includes generating battery aging data by analyzing the Nyquist plot data,
The aging data includes lifespan data and aging cause data, and the aging cause data includes a value representing a vibration cause and a value representing a temperature cause. A battery aging analysis method in which the values for each aging cause are expressed as a ratio. .
제4항에 있어서,
상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 상기 배터리의 노화데이터를 생성하는 단계에서,
상기 나이키스트 플롯데이터를 이용하여 상기 배터리의 회로모델을 구성하고, 상기 회로모델의 구성성분값을 이용하여 상기 노화데이터를 생성하는 배터리노화분석방법.
According to clause 4,
In the step of analyzing the Nyquist plot data to generate aging data of the battery,
A battery aging analysis method for constructing a circuit model of the battery using the Nyquist plot data and generating the aging data using component values of the circuit model.
제5항에 있어서,
상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 상기 배터리의 노화데이터를 생성하는 단계에서,
상기 회로모델의 구성들 중 성분값이 변하는 구성에 따라 상기 배터리의 노화원인을 다르게 결정하는 배터리노화분석방법.
According to clause 5,
In the step of analyzing the Nyquist plot data to generate aging data of the battery,
A battery aging analysis method that determines the cause of aging of the battery differently depending on the configuration of the circuit model in which component values change.
제4항에 있어서,
상기 노화데이터는,
수명데이터와 노화원인데이터를 포함하는 배터리노화분석방법.
According to clause 4,
The aging data is,
Battery aging analysis method including lifespan data and aging cause data.
배터리단자의 전압(배터리전압)을 센싱하고, 상기 배터리단자로 입출력되는 전류(배터리전류)를 센싱하며, 배터리의 온도(배터리온도)를 센싱하는 센싱부;
상기 배터리전압이 상한전압을 초과하거나 하한전압에 미달되거나 상기 배터리전류가 제한전류를 초과하거나 상기 배터리온도가 제한온도를 초과하는 경우, 상기 배터리단자로 입출력되는 상기 배터리전류를 차단하는 제어부;
상기 배터리단자로 주파수성분을 포함하는 구동전류를 공급하는 구동부; 및
상기 구동전류에 대응되는 상기 배터리전압을 분석하여 나이키스트(Nyquist) 플롯데이터를 생성하고, 상기 나이키스트 플롯데이터를 분석하여 배터리의 노화데이터를 생성하는 분석부;를 포함하며,
상기 노화데이터는, 수명데이터와 노화원인데이터를 포함하고, 상기 노화원인데이터는 진동원인을 나타내는 값, 온도원인을 나타내는 값을 포함하되, 각 노화원인에 대한 값이 비율로 나타나는, 배터리관리장치.
A sensing unit that senses the voltage of the battery terminal (battery voltage), senses the current input and output to the battery terminal (battery current), and senses the temperature of the battery (battery temperature);
a control unit that blocks the battery current input and output to the battery terminal when the battery voltage exceeds the upper limit voltage or falls below the lower limit voltage, the battery current exceeds the limit current, or the battery temperature exceeds the limit temperature;
a driving unit that supplies a driving current including a frequency component to the battery terminal; and
It includes an analysis unit that analyzes the battery voltage corresponding to the driving current to generate Nyquist plot data, and analyzes the Nyquist plot data to generate battery aging data,
The aging data includes lifespan data and aging cause data, and the aging cause data includes a value representing a vibration cause and a value representing a temperature cause, and the value for each aging cause is expressed as a ratio.
제8항에 있어서,
상기 배터리전류의 입출력을 차단하는 차단스위치를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 차단스위치를 제어하여 상기 배터리전류를 차단하는 배터리관리장치.
According to clause 8,
It further includes a blocking switch that blocks the input and output of the battery current,
The control unit is a battery management device that controls the cutoff switch to cut off the battery current.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리전류를 누적하거나 상기 배터리전압을 이용하여 상기 배터리의 잔존용량을 계산하는 배터리관리장치.
According to clause 8,
The control unit,
A battery management device that accumulates the battery current or calculates the remaining capacity of the battery using the battery voltage.
제8항에 있어서,
상기 노화데이터는,
수명데이터와 노화원인데이터를 포함하는 배터리관리장치.
According to clause 8,
The aging data is,
A battery management device that includes lifespan data and aging cause data.
제8항에 있어서,
상기 분석부는,
상기 나이키스트 플롯데이터에서 반원의 크기에 따라 진동에 의한 원인의 비율을 조정하고, 상기 나이키스트 플롯데이터에서 리얼(real)값의 크기에 따라 온도에 의한 원인의 비율을 조정하는 배터리관리장치.
According to clause 8,
The analysis unit,
A battery management device that adjusts the ratio of causes caused by vibration according to the size of a semicircle in the Nyquist plot data and adjusts the ratio of causes caused by temperature according to the size of the real value in the Nyquist plot data.
제1배터리를 일정한 가속도로 흔들면서 N(N은 100 이상의 자연수)회 충방전시키는 단계;
매 충방전사이클마다, 상기 제1배터리로 주파수성분을 포함하는 제1구동전류를 공급하고 상기 제1구동전류에 대응되는 상기 제1배터리의 전압을 분석하여 제1나이키스트 플롯데이터를 생성하고, 상기 제1배터리의 용량을 계산하는 단계;
제2배터리를 일정한 온도 챔버에서 N회 충방전시키는 단계;
매 충방전사이클마다, 상기 제2배터리로 주파수성분을 포함하는 제2구동전류를 공급하고 상기 제2구동전류에 대응되는 상기 제2배터리의 전압을 분석하여 제2나이키스트 플롯데이터를 생성하고, 상기 제2배터리의 용량을 계산하는 단계; 및
상기 제1나이키스트 플롯데이터 및 상기 제1배터리의 용량, 그리고, 상기 제2나이키스트 플롯데이터 및 상기 제2배터리의 용량을 머신러닝장치에 투입하여 나이키스트 플롯에 따라 배터리의 수명을 계산하고 배터리 수명 변화의 원인을 분류하는 배터리분석모델을 생성하는 단계
를 포함하는 배터리분석모델 생성방법.
Charging and discharging the first battery N times (N is a natural number of 100 or more) while shaking the first battery at a constant acceleration;
At each charge/discharge cycle, supply a first driving current including a frequency component to the first battery, analyze the voltage of the first battery corresponding to the first driving current, and generate first Nyquist plot data, calculating the capacity of the first battery;
Charging and discharging the second battery N times in a constant temperature chamber;
At each charge/discharge cycle, a second drive current including a frequency component is supplied to the second battery, and the voltage of the second battery corresponding to the second drive current is analyzed to generate second Nyquist plot data, calculating the capacity of the second battery; and
The first Nyquist plot data and the capacity of the first battery, and the second Nyquist plot data and the capacity of the second battery are input into a machine learning device to calculate the lifespan of the battery according to the Nyquist plot and battery life. Steps to create a battery analysis model that classifies the causes of changes in lifespan
Battery analysis model generation method including.
제13항에 있어서,
상기 배터리분석모델은 BMS(Battery Management System)에 장착되는 배터리분석모델 생성방법.
According to clause 13,
The battery analysis model is a method of generating a battery analysis model installed in a BMS (Battery Management System).
제13항에 있어서,
상기 원인은 진동원인과 온도원인으로 분류되는 배터리분석모델 생성방법.
According to clause 13,
A method of generating a battery analysis model in which the causes are classified into vibration causes and temperature causes.
제13항에 있어서,
상기 제1구동전류 및 상기 제2구동전류는 충방전이 멈춘 상태에서 공급되는 배터리분석모델 생성방법.
According to clause 13,
A method of generating a battery analysis model in which the first driving current and the second driving current are supplied in a state in which charging and discharging are stopped.
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