KR102637011B1 - Battery control optimization method using depth of discharging for each section of state of health - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (a) 배터리의 건강상태(State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계; (b) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계; (c) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계; (d) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및 (e) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 포함하는 배터리 제어 최적화 방법에 관한 것이다. 본 발명의 배터리 제어 최적화 방법은 배터리의 건강상태(SOH) 구간별 최적 방전심도(DOD)를 도출함으로써 배터리의 안전성을 보장하고, 최적의 에너지 효율로 사용할 수 있다.The present invention includes the steps of (a) dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery and setting a plurality of SOH sections; (b) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections; (c) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section; (d) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and (e) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections. The battery control optimization method of the present invention ensures the safety of the battery and allows it to be used with optimal energy efficiency by deriving the optimal depth of discharge (DOD) for each health state (SOH) section of the battery.
Description
본 발명은 배터리 제어 최적화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파워모듈 배터리의 건강상태(SOH) 구간별 최적 방전심도(DOD)를 도출함으로써 배터리의 안전성을 보장하고 에너지 효율을 개선할 수 있는 배터리 제어 최적화 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery control optimization method, and more specifically, to battery control that can ensure the safety of the battery and improve energy efficiency by deriving the optimal depth of discharge (DOD) for each state of health (SOH) section of the power module battery. It's about optimization methods.
전세계적인 저탄소 친환경정책으로 인해 전기자동차(EV) 및 에너지 저장 시스템(ESS) 등의 보급이 확산되면서 중대형 배터리의 높은 에너지 밀도 및 효율적인 배터리 운용이 요구되고 있다. 그로 인해 전기자동차의 경우 1회 충전 주행거리 약 200 km(1세대 전기차)에서 500 km(3세대 전기차) 이상의 전기차가 개발되고 있다.As electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESS) spread due to global low-carbon, eco-friendly policies, high energy density and efficient battery operation of medium-to-large batteries are required. As a result, electric vehicles with a single charge range of about 200 km (1st generation electric vehicles) to 500 km (3rd generation electric vehicles) or more are being developed.
그러나 최근 전기차의 1회 충전주행거리를 증가시키기 위해 배터리의 방전심도(Depth of discharge: DOD)를 높였으나 배터리의 안전성이 저하되어 화재로 인한 대규모 리콜 등의 문제가 대두되었다. 이유로는 배터리팩의 경우 셀마다 다른 내부저항으로 인해 전압이 달라지는 문제가 있으나 효율을 높이기 위해 방전심도를 무리하게 운영하다 보면 셀밸런싱 과정에서 과충전으로 인한 열폭주 현상이 발생할 수 있다. 이와 같이 전기차의 1회 충전주행거리와 배터리의 안전성은 trade-off 관계로서 배터리 방전심도의 최적화로 효율적인 배터리의 사용이 필요하다.However, the depth of discharge (DOD) of the battery has recently been increased to increase the driving range of electric vehicles on a single charge, but the safety of the battery has deteriorated, leading to problems such as large-scale recalls due to fire. The reason is that in the case of battery packs, the voltage varies due to different internal resistance for each cell, but if the depth of discharge is operated unreasonably to increase efficiency, thermal runaway phenomenon may occur due to overcharging during the cell balancing process. As such, there is a trade-off between the driving distance on a single charge of an electric vehicle and the safety of the battery, so efficient use of the battery is necessary by optimizing the battery discharge depth.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 배터리의 건강상태(SOH) 구간별 최적 방전심도(DOD)를 도출함으로써 배터리의 안전성을 보장하고, 최적의 에너지 효율로 사용할 수 있는 배터리 제어 최적화 방법을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to solve the above problems. A battery control optimization method that ensures battery safety and can be used with optimal energy efficiency by deriving the optimal depth of discharge (DOD) for each battery state of health (SOH) section. is to provide.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 배터리의 건강상태 (State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계; (b) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계; (c) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계; (d) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및 (e) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 포함하는 배터리 제어 최적화 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, (a) setting a plurality of SOH sections by dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery; (b) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections; (c) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section; (d) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and (e) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth to each of the plurality of SOH sections.
또한, 상기 후보 방전심도 조건이 상기 배터리의 정격전압 범위 및 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위를 포함할 수 있다.Additionally, the candidate discharge depth condition may include a rated voltage range of the battery and a voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range.
또한, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 1종 이상이고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 상기 배터리의 정격전압 범위의 50 내지 100%의 범위에 포함될 수 있다.In addition, the voltage range reduced to a predetermined range may be one or more types, and the voltage range reduced to a predetermined range may be included in a range of 50 to 100% of the rated voltage range of the battery.
또한, 상기 배터리의 정격전압(V1)이 하기 식 1로 표시되고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 cV1을 포함하고, 0.5≤c<1일 수 있다.Additionally, the rated voltage (V 1 ) of the battery is expressed by Equation 1 below, and the voltage range reduced to a predetermined range includes cV 1 and may be 0.5≤c<1.
[식 1][Equation 1]
ak≤V1≤bkak≤V 1≤bk
상기 식 1에서,In equation 1 above,
a는 최소 정격전압이고, 범위가 0≤a≤5이고, a is the minimum rated voltage, the range is 0≤a≤5,
b는 최대 정격전압이고, 범위가 0≤b≤5이고, b is the maximum rated voltage, the range is 0≤b≤5,
a<b이고, a<b,
k는 안전마진율이고, 범위가 0.5≤k≤1이다.k is the safety margin rate, and the range is 0.5≤k≤1.
또한 상기 배터리의 정격전압(V1) 범위가 2.5V≤V1≤4.5V 이고, 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위가 0.9V1, 0.8V1, 0.7V1, 및 0.6V1으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the rated voltage (V 1 ) of the battery is 2.5V ≤ V 1 ≤ 4.5V, and the voltage ranges in which the rated voltage is reduced to a predetermined range are 0.9V 1 , 0.8V 1 , 0.7V 1 , and 0.6V. It may include one or more types selected from the group consisting of 1 .
또한 복수의 상기 SOH 구간이 상기 배터리의 초기 SOH의 60 내지 100%의 구간에 포함될 수 있다.Additionally, a plurality of the SOH sections may be included in a section ranging from 60 to 100% of the initial SOH of the battery.
또한 상기 배터리의 제어 최적화 방법이 배터리의 수명 최적화, 배터리의 열화 억제 최적화, 배터리의 콜롱 효율 최적화를 위해 사용될 수 있다.Additionally, the battery control optimization method can be used to optimize battery life, optimize battery deterioration suppression, and optimize battery cologne efficiency.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 배터리의 제어를 최적화하기 위한 컴퓨터가 (a) 배터리의 건강상태 (State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계; (b) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계; (c) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계; (d) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및 (e) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 수행하도록 하기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a computer for optimizing battery control (a) sets a plurality of SOH sections by dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery. steps; (b) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections; (c) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section; (d) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and (e) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections. A computer-readable medium is provided, recording a program for performing the following.
또한, 상기 후보 방전심도 조건이 상기 배터리의 정격전압 범위 및 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위를 포함할 수 있다.Additionally, the candidate discharge depth condition may include a rated voltage range of the battery and a voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range.
또한, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 1종 이상이고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 상기 배터리의 정격전압 범위의 50 내지 100%의 범위에 포함될 수 있다.In addition, the voltage range reduced to a predetermined range may be one or more types, and the voltage range reduced to a predetermined range may be included in a range of 50 to 100% of the rated voltage range of the battery.
또한, 상기 배터리의 정격전압(V1)이 하기 식 1로 표시되고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 cV1을 포함하고, 0.5≤c<1일 수 있다.Additionally, the rated voltage (V 1 ) of the battery is expressed by Equation 1 below, and the voltage range reduced to a predetermined range includes cV 1 and may be 0.5≤c<1.
[식 1][Equation 1]
ak≤V1≤bkak≤V 1≤bk
상기 식 1에서,In equation 1 above,
a는 최소 정격전압이고, 범위가 0≤a≤5이고, a is the minimum rated voltage, the range is 0≤a≤5,
b는 최대 정격전압이고, 범위가 0≤b≤5이고, b is the maximum rated voltage, the range is 0≤b≤5,
a<b이고, a<b,
k는 안전마진율이고, 범위가 0.5≤k≤1이다.k is the safety margin rate, and the range is 0.5≤k≤1.
또한 상기 배터리의 정격전압(V1) 범위가 2.5V≤V1≤4.5V 이고, 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위가 0.9V1, 0.8V1, 0.7V1, 및 0.6V1으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the rated voltage (V 1 ) of the battery is 2.5V ≤ V 1 ≤ 4.5V, and the voltage ranges in which the rated voltage is reduced to a predetermined range are 0.9V 1 , 0.8V 1 , 0.7V 1 , and 0.6V. It may include one or more types selected from the group consisting of 1 .
또한 복수의 상기 SOH 구간이 상기 배터리의 초기 SOH의 60 내지 100%의 구간에 포함될 수 있다.Additionally, a plurality of the SOH sections may be included in a section ranging from 60 to 100% of the initial SOH of the battery.
본 발명의 또 다른 하나의 측면에 따르면, 배터리의 출력단 전류 또는 전압을 수신하거나 송신하는 통신부; 상기 배터리의 제어를 최적화하기 위한 프로세서; 및 상시 프로세서가 목표로 하는 상기 배터리의 제어를 최적화함에 필요한 저장공간을 제공하는 저장부;를 포함하는 배터리의 제어 최적화 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a communication unit that receives or transmits the output terminal current or voltage of the battery; a processor for optimizing control of the battery; and a storage unit that provides storage space necessary to optimize control of the battery targeted by a constant processor.
또한, 상기 프로세서가 (A) 배터리의 건강상태 (State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계; (B) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계; (C) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계; (D) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및 (E) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 수행하는 것일 수 있다.In addition, the processor (A) sets a plurality of SOH sections by dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery; (B) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections; (C) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section; (D) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and (E) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections.
본 발명의 배터리 제어 최적화 방법은 배터리의 건강상태(SOH) 구간별 최적 방전심도(DOD)를 도출함으로써 배터리의 안전성을 보장하고, 최적의 에너지 효율로 사용할 수 있다.The battery control optimization method of the present invention ensures the safety of the battery and allows it to be used with optimal energy efficiency by deriving the optimal depth of discharge (DOD) for each health state (SOH) section of the battery.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 방전심도 조건별 배터리 사용구간을 나타낸 이미지이다.
도 2는 방전심도 조건별 사이클에 따른 용량 및 건강상태(SOH)을 비교한 그래프이다.
도 3은 방전심도 조건별로 충방전을 진행하면서 SOH 구간별(97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%) 방전에너지의 총합을 비교한 그래프이다.
도 4는 방전심도 조건별로 충방전을 진행하면서 SOH 구간별(97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%) 콜롱효율을 비교한 그래프이다.
도 5는 방전심도 조건별로 SOH80%까지 충방전을 수행한 샘플을 분해하여 얻은 양극의 SEM 이미지이다.
도 6은 방전심도 조건별로 SOH80%까지 충방전을 수행한 샘플을 분해하여 얻은 전극의 촬영 이미지이다.Since these drawings are for reference in explaining exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be interpreted as limited to the attached drawings.
Figure 1 is an image showing the battery usage period for each discharge depth condition.
Figure 2 is a graph comparing capacity and state of health (SOH) according to cycle for each discharge depth condition.
Figure 3 is a graph comparing the total discharge energy for each SOH section (97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%) while charging and discharging for each discharge depth condition.
Figure 4 is a graph comparing the coalescent efficiency for each SOH section (97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%) while charging and discharging according to discharge depth conditions.
Figure 5 is an SEM image of the anode obtained by disassembling a sample that was charged and discharged up to SOH80% for each discharge depth condition.
Figure 6 is a photographed image of an electrode obtained by disassembling a sample that was charged and discharged up to SOH80% for each discharge depth condition.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. .
본원에서 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, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, or a combination thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, or combinations thereof.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 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.Additionally, terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., which will be used below, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, when a component is referred to as being "formed" or "laminated" on another component, it may be formed or laminated directly on the entire surface or one side of the surface of the other component, but may also mean that the component is "formed" or "laminated" on another component. It should be understood that other components may exist.
이하, 본 발명의 방전심도를 이용한 배터리 제어 최적화에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, battery control optimization using the depth of discharge of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
본 발명은 (a) 배터리의 건강상태(State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계; (b) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계; (c) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계; (d) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및 (e) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 포함하는 배터리 제어 최적화 방법을 제공한다.The present invention includes the steps of (a) dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery and setting a plurality of SOH sections; (b) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections; (c) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section; (d) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and (e) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections.
상기 후보 방전심도 조건이 상기 배터리의 정격전압 범위 및 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위를 포함할 수 있다.The candidate discharge depth condition may include a rated voltage range of the battery and a voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range.
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 1종 이상이고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 상기 배터리의 정격전압 범위의 50 내지 100%의 범위에 포함될 수 있다.The voltage range reduced to a predetermined range may be one or more types, and the voltage range reduced to a predetermined range may be included in a range of 50 to 100% of the rated voltage range of the battery.
또한, 상기 배터리의 정격전압(V1)이 하기 식 1로 표시되고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 cV1을 포함하고, 0.5≤c<1일 수 있다.Additionally, the rated voltage (V 1 ) of the battery is expressed by Equation 1 below, and the voltage range reduced to a predetermined range includes cV 1 and may be 0.5≤c<1.
[식 1][Equation 1]
ak≤V1≤bkak≤V 1≤bk
상기 식 1에서,In equation 1 above,
a는 최소 정격전압이고, 범위가 0≤a≤5이고, a is the minimum rated voltage, the range is 0≤a≤5,
b는 최대 정격전압이고, 범위가 0≤b≤5이고, b is the maximum rated voltage, the range is 0≤b≤5,
a<b이고, a<b,
k는 안전마진율이고, 범위가 0.5≤k≤1이다.k is the safety margin rate, and the range is 0.5≤k≤1.
상기 후보 방전심도 조건을 ak≤V1≤bk로 설정하고, 안전마진율(k)에 따라 감소된 정격전압으로 충방전을 진행한다.The candidate discharge depth condition is set to ak ≤ V 1 ≤ bk, and charging and discharging is performed at a reduced rated voltage according to the safety margin rate (k).
상기 식 1에서, a 및 b는 상기 배터리의 양극 소재 종류(NCM, LFP, LMO, NCA 등)에 따라 변경될 수 있다.In Equation 1, a and b may change depending on the type of anode material (NCM, LFP, LMO, NCA, etc.) of the battery.
상기 배터리의 정격전압(V1) 범위가 2.5V≤V1≤4.5V 이고, 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위가 0.9V1, 0.8V1, 0.7V1, 및 0.6V1으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The rated voltage (V 1 ) of the battery ranges from 2.5V≤V 1 ≤4.5V, and the voltage ranges in which the rated voltage is reduced to a predetermined range are 0.9V 1 , 0.8V 1 , 0.7V 1 , and 0.6V 1 It may include one or more types selected from the group consisting of.
복수의 상기 SOH 구간이 상기 배터리의 초기 SOH의 60 내지 100%의 구간에 포함될 수 있다.A plurality of the SOH sections may be included in a section ranging from 60 to 100% of the initial SOH of the battery.
상기 배터리의 제어 최적화 방법이 배터리의 수명 최적화, 배터리의 열화 억제 최적화, 배터리의 콜롱 효율 최적화를 위해 사용될 수 있다.The battery control optimization method can be used to optimize the lifespan of the battery, optimize the suppression of battery deterioration, and optimize the cologne efficiency of the battery.
또한 본 발명은 배터리의 제어를 최적화하기 위한 컴퓨터가 (a) 배터리의 건강상태 (State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계; (b) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계; (c) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계; (d) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및 (e) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 수행하도록 하기 위한 프로그램을 기록한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 제공한다.In addition, the present invention provides a computer for optimizing battery control, including the steps of (a) dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery and setting a plurality of SOH sections; (b) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections; (c) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section; (d) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and (e) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections.
상기 후보 방전심도 조건이 상기 배터리의 정격전압 범위 및 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위를 포함할 수 있다.The candidate discharge depth condition may include a rated voltage range of the battery and a voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range.
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 1종 이상이고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 상기 배터리의 정격전압 범위의 50 내지 100%의 범위에 포함될 수 있다.The voltage range reduced to a predetermined range may be one or more types, and the voltage range reduced to a predetermined range may be included in a range of 50 to 100% of the rated voltage range of the battery.
또한, 상기 배터리의 정격전압(V1)이 하기 식 1로 표시되고, 소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 cV1을 포함하고, 0.5≤c<1일 수 있다.Additionally, the rated voltage (V 1 ) of the battery is expressed by Equation 1 below, and the voltage range reduced to a predetermined range includes cV 1 and may be 0.5≤c<1.
[식 1][Equation 1]
ak≤V1≤bkak≤V 1≤bk
상기 식 1에서,In equation 1 above,
a는 최소 정격전압이고, 범위가 0≤a≤5이고, a is the minimum rated voltage, the range is 0≤a≤5,
b는 최대 정격전압이고, 범위가 0≤b≤5이고, b is the maximum rated voltage, the range is 0≤b≤5,
a<b이고, a<b,
k는 안전마진율이고, 범위가 0.5≤k≤1이다.k is the safety margin rate, and the range is 0.5≤k≤1.
상기 후보 방전심도 조건을 ak≤V1≤bk로 설정하고, 안전마진율(k)에 따라 감소된 정격전압으로 충방전을 진행한다.The candidate discharge depth condition is set to ak ≤ V 1 ≤ bk, and charging and discharging is performed at a reduced rated voltage according to the safety margin rate (k).
상기 식 1에서, a 및 b는 상기 배터리의 양극 소재 종류(NCM, LFP, LMO, NCA 등)에 따라 변경될 수 있다.In Equation 1, a and b may change depending on the type of anode material (NCM, LFP, LMO, NCA, etc.) of the battery.
상기 배터리의 정격전압(V1) 범위가 2.5V≤V1≤4.5V 이고, 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위가 0.9V1, 0.8V1, 0.7V1, 및 0.6V1으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The rated voltage (V 1 ) of the battery ranges from 2.5V≤V 1 ≤4.5V, and the voltage ranges in which the rated voltage is reduced to a predetermined range are 0.9V 1 , 0.8V 1 , 0.7V 1 , and 0.6V 1 It may include one or more types selected from the group consisting of.
복수의 상기 SOH 구간이 상기 배터리의 초기 SOH의 60 내지 100%의 구간에 포함될 수 있다.A plurality of the SOH sections may be included in a section ranging from 60 to 100% of the initial SOH of the battery.
또한 본 발명은 배터리의 출력단 전류 또는 전압을 수신하거나 송신하는 통신부; 상기 배터리의 제어를 최적화하기 위한 프로세서; 및 상시 프로세서가 목표로 하는 상기 배터리의 제어를 최적화함에 필요한 저장공간을 제공하는 저장부;를 포함하는 배터리의 제어 최적화 장치를 제공한다.In addition, the present invention includes a communication unit that receives or transmits the current or voltage of the output terminal of the battery; a processor for optimizing control of the battery; and a storage unit that provides storage space necessary to optimize control of the battery targeted by a constant processor.
상기 프로세서가 (A) 배터리의 건강상태 (State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계; (B) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계; (C) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계; (D) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및 (E) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 수행하는 것일 수 있다.The processor (A) setting a plurality of SOH sections by dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery; (B) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections; (C) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section; (D) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and (E) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections.
[실시예] [Example]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to preferred embodiments. However, this is for illustrative purposes only and does not limit the scope of the present invention.
실시예 1: 방전심도별 배터리 최적 제어 전략 도출Example 1: Derivation of optimal battery control strategy for each depth of discharge
방전심도 특성을 알아보기 위하여 상용제품인 LG화학 제품인 18650 원통형 배터리를 사용하였고, 배터리의 제원으로는 정격전압(3.0 ~ 4.2 V), 정격용량(3.5 A)인 제품을 사용하였다. 상기 방전심도(Depth of discharge, DOD)는 배터리의 안정적인 충방전 성능을 유지하고, 장수명 확보를 위해 충전과 방전 각각의 일부 구간을 사용하지 않는 것을 의미한다.To investigate the discharge depth characteristics, a commercial 18650 cylindrical battery manufactured by LG Chemical was used, and the battery specifications were rated voltage (3.0 ~ 4.2 V) and rated capacity (3.5 A). The depth of discharge (DOD) means not using some sections of each charging and discharging section to maintain stable charging and discharging performance of the battery and ensure long life.
방전심도 조건을 5가지 조건으로 설정하였으며, 충방전 조건으로는 충전으로는 정전류(CC): 1C - 정전압(CV): 0.2C 이후, 방전은 정전류(CC): 0.5C로 설정하였다.The discharge depth conditions were set to 5 conditions, and the charging and discharging conditions were set to constant current (CC): 1C - constant voltage (CV): 0.2C for charging, and constant current (CC): 0.5C for discharging.
구체적으로 방전심도 조건은 DOD100 : 3.0 ~ 4.2 V / DOD90 : 3.06 ~ 4.14 V / DOD80 : 3.12 ~ 4.08 V / DOD70 : 3.18 ~ 4.02 V / DOD60 : 3.24 ~ 3.96 V로 설정하였으며, 도 1을 참조하여 방전심도 조건별 배터리 사용구간을 확인할 수 있다. Specifically, the discharge depth conditions were set to DOD100: 3.0 ~ 4.2 V / DOD90: 3.06 ~ 4.14 V / DOD80: 3.12 ~ 4.08 V / DOD70: 3.18 ~ 4.02 V / DOD60: 3.24 ~ 3.96 V, referring to Figure 1. You can check the battery usage period by depth condition.
각 방전심도 조건별로 방전에너지의 총합, 콜롱효율 등의 인자를 기준으로 비교분석하여 최적의 방전 심도를 선정하였다. 또한, 배터리의 SOH 구간별 최적 방전심도를 설정하여 배터리의 안정성을 보장하며 에너지 효율을 개선할 수 있는 최적 배터리 제어방법을 도출하였다.For each discharge depth condition, the optimal discharge depth was selected by comparative analysis based on factors such as total discharge energy and cologne efficiency. In addition, by setting the optimal discharge depth for each SOH section of the battery, an optimal battery control method was derived to ensure battery stability and improve energy efficiency.
상기 방전심도 조건에 따라 충방전을 진행하였으며, 그 결과는 도 2를 통해 확인할 수 있다. 도 2를 참조하면, 모든 방전심도 조건별 샘플(DOD100, DOD90, DOD80, DOD70, DOD60)의 방전용량이 열화에 의해 평탄하게 감소하다가 전해액 고갈로 인해 용량이 급격하게 감소하는 구간이 확인되었으나 DOD60 샘플의 경우 지속적으로 평탄하게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 방전심도 조건별로 사이클(cycle) 수가 각각 DOD100(81), DOD90(141), DOD80(285), DOD70(463), DOD60(1699)일 때 배터리의 건강상태(SOH)이 80%를 도달한 것을 확인하였다.Charging and discharging were performed according to the above discharge depth conditions, and the results can be confirmed in Figure 2. Referring to Figure 2, the discharge capacity of all samples (DOD100, DOD90, DOD80, DOD70, DOD60) for each discharge depth condition decreases flatly due to degradation, and then a section in which the capacity rapidly decreases due to electrolyte depletion was confirmed, but in the DOD60 sample In the case of , it was confirmed that it decreased steadily and steadily. In addition, when the number of cycles for each discharge depth condition is DOD100 (81), DOD90 (141), DOD80 (285), DOD70 (463), and DOD60 (1699), the state of health (SOH) of the battery reaches 80%. confirmed.
또한 상기 방전심도 조건에 따라 충방전을 진행하면서 건강상태(SOH) 구간별(97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%)로 방전에너지의 총합을 비교하였고, 그 결과를 도 3 및 하기 표 1을 통해 확인할 수 있다. 정확한 방전용량을 비교하기 위하여 방전용량(Ah) X 평균방전전압(V) = 방전에너지(Wh)의 SOH 구간별 총합의 데이터를 비교하였다.In addition, while charging and discharging according to the above discharge depth conditions, the total discharge energy was compared by state of health (SOH) section (97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%), and the results are shown in Figure 2. 3 and Table 1 below. To compare the exact discharge capacity, the total data for each SOH section of discharge capacity (Ah)
도 3 및 표 1을 참조하면, SOH90%까지 DOD70의 조건이 가장 방전에너지의 총합이 우수하였으나, 그 이후 DOD60의 조건이 방전에너지의 총합이 SOH80%까지 가장 우수한 것을 확인하였다. 따라서 SOH100 ~ 90 % 까지는 DOD70, 그 이후 SOH90 ~ 80% 까지는 DOD60을 사용하는 것이 가장 배터리를 효율적으로 사용할 수 있는 최적 제어전략임을 도출할 수 있었다. 또한 상기 방전심도 조건에 따라 충방전을 진행하면서 SOH 구간별(97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%)로 콜롱효율 비교하였고, 그 결과를 도 4를 통해 확인할 수 있다. 도 4를 참조하면, DOD100, DOD90, DOD80, DOD70의 경우 콜롱효율이 SOH95%까지는 증가하다가 그 이후 감소하는 경향을 보이나, DOD60의 경우에는 SOH80%까지 꾸준히 증가하는 결과를 확인하였다. 이는 전자가 들어간만큼 나온다는 것을 의미하여 DOD60의 경우에는 싸이클이 진행됨에 따라 배터리를 최적으로 사용할 수 있는 방전심도 조건임을 확인하였다.Referring to Figure 3 and Table 1, it was confirmed that the DOD70 condition had the best total discharge energy up to SOH90%, but thereafter, the DOD60 condition had the best total discharge energy up to SOH80%. Therefore, it was concluded that using DOD70 from SOH100 to 90% and then using DOD60 from SOH90 to 80% is the optimal control strategy to use the battery most efficiently. In addition, while charging and discharging according to the above discharge depth conditions, the cologne efficiency was compared for each SOH section (97.5, 95, 92.5, 90, 87.5, 85, 82.5, 80%), and the results can be confirmed in Figure 4. Referring to Figure 4, in the case of DOD100, DOD90, DOD80, and DOD70, the cologne efficiency increased up to SOH95% and then tended to decrease, but in the case of DOD60, it was confirmed that it steadily increased up to SOH80%. This means that electrons come out as much as they go in, and in the case of DOD60, it was confirmed that it is a discharge depth condition that allows optimal use of the battery as the cycle progresses.
결과적으로 배터리의 최적 제어전략은 SOH100 ~ 90% 구간은 DOD70 조건, SOH90 ~ 80% 구간은 DOD60 조건을 사용하는 것으로, 이와 같이 배터리의 방전심도를 SOH 구간별로 적절하게 설정하면 안전하고 효율적으로 배터리의 사용이 가능할 수 있다.As a result, the optimal control strategy for the battery is to use the DOD70 condition for the SOH100 ~ 90% section and the DOD60 condition for the SOH90 ~ 80% section. In this way, if the battery's discharge depth is appropriately set for each SOH section, the battery can be safely and efficiently maintained. It may be possible to use it.
[시험예] [Test example]
시험예 1: 방전심도 조건별 양극의 SEM 이미지 분석Test Example 1: SEM image analysis of anode according to discharge depth conditions
도 5는 방전심도 조건별로 SOH80%까지 충방전을 수행한 샘플을 분해하여 얻은 양극의 SEM 이미지이다.Figure 5 is an SEM image of the anode obtained by disassembling a sample that was charged and discharged up to SOH80% for each discharge depth condition.
도 5에 따르면, (a)의 Bare 샘플의 경우 구모양의 양극활물질 NCM이 확인되었고, (b)에서 (f)로 갈수록 방전심도(DOD) 조건이 커짐에 따라 양극활물질에 크랙이 생기고, 깨지는 현상이 확인되었고 DOD100 조건에서는 양극활물질이 흩뿌려진 형태가 나타나는 것을 확인하였다. 이는 DOD 조건이 커짐에 따라 용량이 급격하게 감소하는 요인으로 판단되며, 고전압 4.1V 이상으로 충전할 경우 양극활물질의 균열로 인해 셀의 노후화가 가속화되며 안전성에도 문제가 생길 수 있음을 시시한다.According to Figure 5, in the case of the bare sample in (a), a spherical positive electrode active material NCM was confirmed, and as the depth of discharge (DOD) condition increases from (b) to (f), cracks appear in the positive electrode active material and break. The phenomenon was confirmed, and it was confirmed that the cathode active material appeared in a scattered form under DOD100 conditions. This is believed to be a factor in the rapid decrease in capacity as the DOD condition increases, and suggests that if charged at a high voltage of 4.1V or higher, aging of the cell will accelerate due to cracking of the positive electrode active material and safety problems may arise.
시험예 2: 방전심도 조건별 전극의 광학 이미지 분석Test Example 2: Optical image analysis of electrodes according to discharge depth conditions
도 6은 방전심도 조건별로 SOH80%까지 충방전을 수행한 샘플을 분해하여 얻은 전극의 촬영 이미지이다.Figure 6 is a photographed image of an electrode obtained by disassembling a sample that was charged and discharged up to SOH80% for each discharge depth condition.
도 6에 따르면, (a)의 Bare 샘플의 경우 양극 음극 모두 깨끗하게 캐스팅된 것으로 확인되었고, 반면 (b)에서 (f)로 갈수록 DOD 조건이 커짐에 따라 음극 전극에 리튬 플레이팅 면적이 증가되는 현상이 나타남을 확인하였다. 이는 리튬 석출로 인한 현상으로 이 또한 DOD 조건이 커짐에 따라 용량이 급격하게 감소하는 요인으로 판단되며, 고전압 4.1V 이상으로 충전할 경우 리튬 플레이팅 등의 현상으로 인해 셀의 노후화가 가속화되며 안전성에도 문제가 있음을 시사한다.According to Figure 6, in the case of the bare sample in (a), it was confirmed that both the anode and cathode were cast cleanly, while the lithium plating area on the cathode electrode increased as the DOD condition increased from (b) to (f). This appearance was confirmed. This is a phenomenon caused by lithium precipitation, and this is also believed to be a factor in the rapid decrease in capacity as the DOD condition increases. When charging at a high voltage of 4.1V or higher, cell aging is accelerated due to phenomena such as lithium plating, and safety is also compromised. It suggests there is a problem.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (15)
(b) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계;
(c) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계;
(d) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및
(e) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 포함하고,
상기 후보 방전심도 조건이 상기 배터리의 정격전압 범위 및 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위를 포함하는 것인, 배터리 제어 최적화 방법.(a) setting a plurality of SOH sections by dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery;
(b) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections;
(c) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section;
(d) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and
(e) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections,
A method for optimizing battery control, wherein the candidate discharge depth condition includes a rated voltage range of the battery and a voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range.
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 1종 이상이고,
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 상기 배터리의 정격전압 범위의 50 내지 100%의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 최적화 방법.According to paragraph 1,
The voltage range reduced to a predetermined range is one or more types,
A battery control optimization method, characterized in that the voltage range reduced to a predetermined range is included in the range of 50 to 100% of the rated voltage range of the battery.
상기 배터리의 정격전압(V1)이 하기 식 1로 표시되고,
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 cV1을 포함하고, 0.5≤c<1인 것을 특징으로 하는 배터리 제어 최적화 방법.
[식 1]
ak≤V1≤bk
상기 식 1에서,
a는 최소 정격전압이고, 범위가 0≤a≤5이고,
b는 최대 정격전압이고, 범위가 0≤b≤5이고,
a<b이고,
k는 안전마진율이고, 범위가 0.5≤k≤1이다.According to paragraph 3,
The rated voltage (V 1 ) of the battery is expressed in Equation 1 below,
A battery control optimization method, characterized in that the voltage range reduced to a predetermined range includes cV 1 and 0.5≤c<1.
[Equation 1]
ak≤V 1≤bk
In equation 1 above,
a is the minimum rated voltage, the range is 0≤a≤5,
b is the maximum rated voltage, the range is 0≤b≤5,
a<b,
k is the safety margin rate, and the range is 0.5≤k≤1.
상기 배터리의 정격전압(V1) 범위가 2.5V≤V1≤4.5V 이고,
상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위가 0.9V1, 0.8V1, 0.7V1, 및 0.6V1으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 최적화 방법.According to paragraph 4,
The rated voltage (V 1 ) range of the battery is 2.5V≤V 1 ≤4.5V,
A battery control optimization method, wherein the voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range includes at least one selected from the group consisting of 0.9V 1 , 0.8V 1 , 0.7V 1 , and 0.6V 1 .
복수의 상기 SOH 구간이 상기 배터리의 초기 SOH의 60 내지 100%의 구간에 포함되는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 최적화 방법.According to paragraph 1,
A battery control optimization method, characterized in that the plurality of SOH sections are included in a section of 60 to 100% of the initial SOH of the battery.
상기 배터리의 제어 최적화 방법이 배터리의 수명 최적화, 배터리의 열화 억제 최적화, 배터리의 쿨롱 효율 최적화를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 최적화 방법.According to paragraph 1,
A battery control optimization method, characterized in that the battery control optimization method is used to optimize battery life, optimize battery deterioration suppression, and optimize battery coulombic efficiency.
(a) 배터리의 건강상태(State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계;
(b) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계;
(c) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계;
(d) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및
(e) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 수행하도록 하기 위한 프로그램을 기록한 것이고,
상기 후보 방전심도 조건이 상기 배터리의 정격전압 범위 및 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위를 포함하는 것인, 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.A computer to optimize battery control
(a) setting a plurality of SOH sections by dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery;
(b) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections;
(c) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section;
(d) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and
(e) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections; a program is recorded to perform the following,
A computer-readable medium, wherein the candidate discharge depth condition includes a rated voltage range of the battery and a voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range.
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 1종 이상이고,
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 상기 배터리의 정격전압 범위의 50 내지 100%의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.According to clause 8,
The voltage range reduced to a predetermined range is one or more types,
A computer-readable medium, wherein the voltage range reduced to a predetermined range is included in a range of 50 to 100% of the rated voltage range of the battery.
상기 배터리의 정격전압(V1)이 하기 식 1로 표시되고,
소정의 범위로 감소된 상기 전압 범위가 cV1을 포함하고, 0.5≤c<1인 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
[식 1]
ak≤V1≤bk
상기 식 1에서,
a는 최소 정격전압이고, 범위가 0≤a≤5이고,
b는 최대 정격전압이고, 범위가 0≤b≤5이고,
a<b이고,
k는 안전마진율이고, 범위가 0.5≤k≤1이다.According to clause 10,
The rated voltage (V 1 ) of the battery is expressed in Equation 1 below,
A computer-readable medium, wherein the voltage range reduced to a predetermined range includes cV 1 and 0.5≤c<1.
[Equation 1]
ak≤V 1≤bk
In equation 1 above,
a is the minimum rated voltage, the range is 0≤a≤5,
b is the maximum rated voltage, the range is 0≤b≤5,
a<b,
k is the safety margin rate, and the range is 0.5≤k≤1.
상기 배터리의 정격전압(V1) 범위가 2.5V≤V1≤4.5V 이고,
상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위가 0.9V1, 0.8V1, 0.7V1, 및 0.6V1으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.According to clause 11,
The rated voltage (V 1 ) range of the battery is 2.5V≤V 1 ≤4.5V,
A computer-readable medium, wherein the voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range includes at least one selected from the group consisting of 0.9V 1 , 0.8V 1 , 0.7V 1 , and 0.6V 1 .
복수의 상기 SOH 구간이 상기 배터리의 초기 SOH의 60 내지 100%의 구간에 포함되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.According to clause 8,
A computer-readable medium, wherein the plurality of SOH sections are included in a section of 60 to 100% of the initial SOH of the battery.
상기 배터리의 제어를 최적화하기 위한 프로세서; 및
상시 프로세서가 목표로 하는 상기 배터리의 제어를 최적화함에 필요한 저장공간을 제공하는 저장부;를 포함하는 배터리의 제어 최적화 장치이고,
상기 프로세서가,
(A) 배터리의 건강상태 (State-of-Health, SOH)에 따라 상기 SOH의 구간을 구분하여 복수의 SOH 구간을 설정하는 단계;
(B) 복수의 상기 SOH 구간에 복수의 후보 방전심도(depth of discharge: DOD) 조건을 설정하는 단계;
(C) 상기 SOH 구간에 설정된 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지를 각각 도출하는 단계;
(D) 도출된 복수의 상기 후보 방전심도 조건에 따른 방전에너지 중에서 최대값을 갖는 후보 방전 심도를 최적 방전심도로 도출하는 단계; 및
(E) 상기 배터리를 복수의 상기 SOH 구간에서 상기 최적 방전심도를 각각 적용하여 충방전하는 단계;를 수행하는 것이고,
상기 후보 방전심도 조건이 상기 배터리의 정격전압 범위 및 상기 정격전압이 소정의 범위로 감소된 전압 범위를 포함하는 것인, 배터리의 제어 최적화 장치.A communication unit that receives or transmits the output terminal current or voltage of the battery;
a processor for optimizing control of the battery; and
A battery control optimization device comprising a storage unit that provides storage space necessary to optimize control of the battery targeted by a constant processor,
The processor,
(A) setting a plurality of SOH sections by dividing the SOH sections according to the state-of-health (SOH) of the battery;
(B) setting a plurality of candidate depth of discharge (DOD) conditions in the plurality of SOH sections;
(C) deriving discharge energy according to candidate discharge depth conditions set in the SOH section;
(D) deriving the candidate discharge depth having the maximum value among the discharge energies according to the derived plurality of candidate discharge depth conditions as the optimal discharge depth; and
(E) charging and discharging the battery by applying the optimal discharge depth in each of the plurality of SOH sections,
wherein the candidate discharge depth condition includes a rated voltage range of the battery and a voltage range in which the rated voltage is reduced to a predetermined range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210166809A KR102637011B1 (en) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | Battery control optimization method using depth of discharging for each section of state of health |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210166809A KR102637011B1 (en) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | Battery control optimization method using depth of discharging for each section of state of health |
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| KR20230079737A KR20230079737A (en) | 2023-06-07 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102637011B1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101547004B1 (en) * | 2012-10-26 | 2015-08-24 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus and method for estimating state of health of battery |
-
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- 2021-11-29 KR KR1020210166809A patent/KR102637011B1/en active IP Right Grant
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