KR20110134019A - 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법 - Google Patents

차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110134019A
KR20110134019A KR1020100053758A KR20100053758A KR20110134019A KR 20110134019 A KR20110134019 A KR 20110134019A KR 1020100053758 A KR1020100053758 A KR 1020100053758A KR 20100053758 A KR20100053758 A KR 20100053758A KR 20110134019 A KR20110134019 A KR 20110134019A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
internal resistance
unit cell
deterioration
resistance
Prior art date
Application number
KR1020100053758A
Other languages
English (en)
Inventor
김우성
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020100053758A priority Critical patent/KR20110134019A/ko
Priority to JP2010228608A priority patent/JP2011257372A/ja
Priority to US12/913,141 priority patent/US20110301891A1/en
Priority to DE102010043388A priority patent/DE102010043388A1/de
Priority to CN201010543110.4A priority patent/CN102280668B/zh
Publication of KR20110134019A publication Critical patent/KR20110134019A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명은 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법에 관한 것으로, 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 이용하여 최소 자승법에 의해 내부 저항을 산출하고, 내부 저항에 의해 단위 셀의 가용 용량 및 파워를 산출하고 이를 통해 단위 셀의 열화 여부 셀의 열화 여부를 판정하고, 이를 운전자에게 알림으로써 배터리 팩 점검 및 수리를 유도하여, 배터리 팩의 열화 및 퇴화에 의한 성능 저하를 예방할 수 있다.

Description

차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법{DEGRADATION DIAGNOSIS METHOD OF BATTERY CELL OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 이용하여 내부 저항을 산출하고, 이를 통해 셀의 열화 여부를 판정할 수 있는 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 고전압 배터리로부터 인가되는 전력에 의해 구동되는 모터를 동력원으로 사용하고, 전기 차량은 고전압 배터리에서 출력되는 전력에 의해 구동되는 모터를 동력원으로 사용하여, 배기가스 저감 및 연료에 의한 연비 향상을 도모할 수 있다.
이러한 하이브리드 차량 및 전기 차량은 충방전이 가능한 다수의 2차 전지 단위 셀이 직렬로 연결되어 형성된 고전압 배터리인 배터리 팩으로부터 전력을 공급받아 구동한다.
이러한 고전압 배터리는 전기 화학 반응을 통해 전력을 발생시키므로, 사용 시간이 증가할수록 내부 비 가역 반응에 의해 열화가 발생될 수 있다. 동일한 배터리 셀에 동일한 조건이 주어진다면 이러한 배터리 열화는 유사하게 진행될 수 있으나, 각 단위 셀이 모두 완벽히 동일한 조건에 의해 동작할 수 없으므로, 각 단위 셀의 열화 상태에는 편차가 발생된다.
그러나 하나의 배터리 팩에서 단위 셀의 열화 편차에 의해서 각 단위 셀의 출력 및 용량에 변화가 발생되어, 배터리 팩 시스템 저하 및 차량 성능 저하가 발생될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 이용하여 내부 저항을 산출하고, 이를 통해 셀의 열화 여부를 판정하고 이를 운전자에게 알림으로써, 팩 점검 및 수리를 유도하여, 배터리 팩의 열화 및 퇴화에 의한 성능 저하를 예방할 수 있는 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 상기 전류 및 전압 값을 이용하여 최소 자승법에 의해 각 단위 셀의 내부 저항을 추정하는 내부 저항 추정 단계와, 상기 추정된 각 내부 저항에 대한 가용 용량 및 가용 출력을, 저장되어 있는 내부저항에 따른 가용 용량 및 가용 출력에 대한 데이터 테이블을 통해 산출하는 가용용량 및 가용 출력 산출 단계 및 상기 산출된 가용 용량 및 가용 출력을 통해 각 단위 셀의 열화 여부를 진단하는 셀 열화 진단 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀 열화 진단 단계는 상기 산출된 가용 용량 및 가용 출력을 통해 각 단위 셀의 열화 여부를 진단하는 셀 열화 확인 단계와, 상기 셀 열화 확인 단계에서 열화 되지 않은 것으로 판단되면, 상기 각 단위 셀의 내부저항이, 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항의 2배를 초과하는지 여부를 확인하는 내부 저항 확인 단계 및 상기 셀 열화 확인 단계에서 열화된 것으로 판단되었거나, 상기 내부 저항 확인 단계에서 상기 내부 저항이 평균저항의 2배를 초과하였다면, 상기 단위 셀이 열화인 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계로 이루어질 수 있다.
상기 내부 저항 추정 단계에서, 상기 배터리 팩의 온도가 섭씨 25도 초과 섭씨 30도 미만인 경우에 상기 배터리 팩의 각 단위 셀의 충전 상태는 50% 이상 70% 미만인 경우에 내부 저항을 산출할 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 상기 전류 및 전압 값을 이용하여 최소 자승법에 의해 각 단위 셀의 내부 저항을 추정하는 내부 저항 추정 단계 및 상기 추정된 각 단위 셀의 내부 저항 중에서, 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항에 비해서 비정상적으로 더 큰 단위 셀을 열화로 진단하는 셀 열화 진단 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀 열화 진단 단계는 상기 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항의 2배를 초과하는 단위 셀이 있는지 여부를 확인하는 내부 저항 확인 단계 및 상기 내부 저항 확인 단계에서 상기 내부저항이 평균저항의 2배를 초과하였다면, 초과한 단위 셀이 열화된 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 이용하여 내부 저항을 산출하고, 이를 통해 셀의 열화 여부를 판정하고 이를 운전자에게 알림으로써, 팩 점검 및 수리를 유도하여, 배터리 팩의 열화 및 퇴화에 의한 성능 저하를 예방할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 내부 저항 추정 단계에서 내부 저항을 추정하기 위한 전류 및 전압 데이터 분포 그래프이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 내부 저항 추정 단계(S1), 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2) 및 셀 열화 진단 단계(S3A)로 이루어진다. 그리고 배터리는 고전압 배터리일 수 있으며, 이러한 고전압 배터리는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 단위 셀로 이루어진 배터리 팩이다.
우선 내부 저항 추정 단계(S1)에서는 고전압 배터리의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 전류 및 전압 값을 이용하여 최소 자승법에 의해 각 단위 셀의 내부 저항을 추정한다.
이러한 내부 저항 추정 단계(S1)는 각 단위 셀의 전류와 전압을 측정하는 셀 전류 전압 측정 단계(S11)와, 단위 셀의 상태가 내부 저항을 산출하기 위한 조건을 만족하는지 여부를 확인하는 내부저항 조건 확인 단계(S12) 및 각 단위 셀의 전류와 전압을 이용하여 최소 자승법에 의해 각 단위 셀의 내부 저항을 산출하는 내부 저항 산출 단계(S13)로 이루어진다.
여기서, 각 단위 셀의 전류 및 전압은 각 단위 셀에 연결된 전류 센서 및 전압 센서를 통해 측정할 수 있으므로, 차량이 운행 중일 때에도 측정가능하다. 이와 같이 전류 센서와 전압 센서는 일정 주기를 가지고 실시간으로 각 단위 셀의 전류와 전압을 1초 이상 측정하여, 측정된 데이터의 신뢰성이 떨어지는 것을 방지한다.
그리고 내부저항 조건 확인 단계(S12)에서는 배터리가 정상 구동하는 온도인 섭씨 25도를 초과하고 30도 미만인지 여부를 확인하고, 추정되는 각 단위 셀의 내부 저항의 분포가 과도 산포 되는 것을 방지하기 위해서 각 단위 셀의 충전 상태(SOC; State Of Charge)가 50% 이상이고 70%미만인지 여부를 확인한다.
이와 같이 내부 저항 조건 확인 단계(S12)에서 배터리의 온도 및 충전 상태가 만족하면 내부 저항 산출을 위해 내부 저항 산출 단계(S13)를 실행하고, 만족하지 않는다면, 진단 시작 단계(S)로 이동하여, 내부 저항 추정 단계(S1)를 재실행한다.
그리고 내부 저항 산출 단계(S13)에서는 셀 전류 전압 측정 단계(S11)에서 측정된 전류의 크기에 대하여 전압의 분포를 좌표 평면에 나타내면, 도 2와 같으며 이와 같은 전류(I) 및 전압(V) 분포를 선형으로 근사 시킨 직선의 기울기(R)가 각 단위 셀에 대한 내부 저항 성분이 된다. 그리고 이러한 각 단위 셀의 내부 저항은 센서를 통해 측정된 전류(I)와 전압(V)을 이용하여, 최소 자승법(least square method)에 의해 선형 방정식인 1차식으로 근사화하여 산출한다.
이와 같이 최소 자승법에 의해 산출된 각 내부 저항에 대한 가용용량 및 가용 출력을, 저장되어 있는 내부저항에 따른 가용 용량 및 가용 출력에 대한 데이터 테이블을 통해 산출하는 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2)를 실행한다. 여기서 데이터 테이블은 제어부(미도시)에 저장되어 있으며, 내부 저항에 따른 가용 용량에 대한 테이블과, 내부 저항에 따른 가용 파워에 대한 테이블로 이루어진다.
이러한 데이터 테이블은 동일한 구성의 단위 셀의 내부 저항 변화에 따른 가용 용량 변화를 측정하고 취합하여 저장한 용량 변화 테이블과, 내부 저항 변화에 따른 가용 파워 변화를 시험을 통해 측정하고 취합하여 저장한 파워 변화 테이블로 이루어진다. 즉, 데이터 테이블은 내부 저항에 따른 가용 용량 변화와, 가용 파워 변화에 대한 테이블이다.
그러므로 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2)에서는 제어부에 저장되어 있는 데이터 테이블을 이용하여, 내부 저항 추정 단계(S1)에서 산출된 각 단위 셀에 대한 내부 저항에 따른 배터리 가용 용량과, 가용 출력을 산출한다.
그리고 산출된 가용 용량 및 가용 출력을 통해 각 단위 셀의 열화 여부를 진단하는 셀 열화 진단 단계(S3A)를 실행한다.
이러한 셀 열화 진단 단계(S3A)에서는 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2)에서 산출된 가용 용량과 가용 출력이 기준 배터리 용량 및 출력 보다 더 작은지 여부를 확인하는 셀 열화 확인 단계(S31A)와, 산출된 가용 용량과 가용 출력이 기준 배터리 용량 및 출력보다 더 작은 단위 셀은 열화 된 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계(S32A)로 이루어진다.
여기서, 기준 배터리 용량 및 출력은 예를 들어 사용하지 않은 초기 단위 셀의 용량 및 출력의 80%로 설정할 수 있다. 그리고 이와 같이 설정할 경우, 배터리 내부 저항을 통해 산출된 단위 셀의 가용 용량 및 가용 출력이 초기 단위 셀의 80% 보다 더 작아질 경우에는 배터리가 열화된 것으로 판단한다.
그리고 셀 열화 확인 단계(S31A)에서는 산출된 가용 용량과 가용 출력이 기준 배터리 용량 및 출력보다 같거나 큰 단위 셀은 정상 구동하는 것으로 판단하고, 진단 시작 단계(S)로 이동하여, 내부 저항 추정 단계(S1)를 재실행한다.
그리고 셀 열화 진단 단계(S3A)에서 배터리가 열화된 것으로 판단되면, 배터리 셀의 열화 진단을 종료하고 열화 여부를 클러스터 등을 통해 알림과 동시에 배터리 점검을 유도하는 점검 종료 및 점검 유도 단계(E)를 실행한다.
이와 같은 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 이용하여 내부 저항을 산출하고, 이를 통해 셀의 열화 여부를 판정하고 이를 운전자에게 알림으로써, 팩 점검 및 수리를 유도하여, 배터리 팩의 열화 및 퇴화에 의한 성능 저하를 예방할 수 있다.
그리고 도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 내부 저항 추정 단계(S1) 및 셀 열화 진단 단계(S3B)로 이루어진다. 상기 내부 저항 추정 단계(S1)는 상기 도 1에서 설명한 내부 저항 추정 단계(S1)와 동일하므로, 셀 열화 진단 단계(S3B)를 위주로 설명하고자 한다.
상기 셀 열화 진단 단계(S3B)에서는 내부 저항 추정 단계(S1)에서 산출된 각 단위 셀의 내부 저항이, 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항에 비해서 비정상적으로 더 큰지 여부를 확인하고, 평균 저항에 비해서 비정상적으로 더 큰 단위 셀은 열화된 것으로 판단한다. 즉, 배터리 팩 내의 모든 셀 중에서 열화가 상대적으로 빠르게 진행되는 셀의 경우 내부 저항이 평균 저항에 비해 비정상적으로 크게 산출되므로 내부 저항을 통해 셀 열화 여부를 판단한다.
이러한 셀 열화 진단 단계(S3B)는 배터리 팩의 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항을 산출하고, 산출된 평균 저항을 2배한 값과 각 단위 셀의 내부 저항을 비교하는 내부 저항 확인 단계(S31B)와, 단위 셀의 내부 저항이 평균 저항의 2배를 초과한 단위 셀을 열화된 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계(S32B)로 이루어진다.
그리고 셀 열화 진단 단계(S3B)에서 각 단위 셀의 내부 저항 중에서 평균 저항의 2배보다 작은 것으로 판단된 단위 셀은 정상 구동하는 것으로 판단하고 진단 시작 단계(S)로 이동하여, 내부 저항 추정 단계(S1)를 재실행한다.
그리고 셀 열화 진단 단계(S3B)에서 각 단위 셀의 내부 저항 중에서 평균 저항의 2배보다 크거나 같은 것으로 판단된 단위 셀은 열화된 것으로 판단하고, 배터리 셀의 열화 진단을 종료하고 열화 여부를 클러스터 등을 통해 알림과 동시에 배터리 점검을 유도하는 점검 종료 및 점검 유도 단계(E)를 실행한다.
이와 같은 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 이용하여 내부 저항을 산출하고, 이를 통해 셀의 열화 여부를 판정하고 이를 운전자에게 알림으로써, 팩 점검 및 수리를 유도하여, 배터리 팩의 열화 및 퇴화에 의한 성능 저하를 예방할 수 있다.
그리고 도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 내부 저항 추정 단계(S1), 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2) 및 셀 열화 진단 단계(S3C)로 이루어진다. 상기 내부 저항 추정 단계(S1) 및 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2)는 상기 도 1에서 설명한 내부 저항 추정 단계(S1) 및 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2)와 동일하므로, 셀 열화 진단 단계(S3C)를 위주로 설명하고자 한다.
상기 셀 열화 진단 단계(S3C)에서는 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2)에서 산출된 가용 용량 및 가용 출력과, 내부 저항 추정 단계(S1)에서 산출된 각 단위 셀의 내부 저항을 통해 각 단위 셀의 열화 여부를 진단한다.
이러한 셀 열화 진단 단계(S3C)에서는 가용용량 및 가용 출력 산출 단계(S2)에서 산출된 가용 용량과 가용 출력이 기준 배터리 용량 및 출력 보다 더 작은지 여부를 확인하는 셀 열화 확인 단계(S31C)와, 배터리 팩의 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항을 산출하고, 산출된 평균 저항을 2배한 값과 각 단위 셀의 내부 저항을 비교하는 내부 저항 확인 단계(S32C) 및 산출된 가용 용량과 가용 출력이 기준 배터리 용량 및 출력보다 더 작은 단위 셀과, 단위 셀의 내부 저항이 평균 저항의 2배를 초과한 단위 셀은 열화 된 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계(S33C)로 이루어진다.
예를 들어 셀 열화 확인 단계(S31C)에서 기준 배터리 용량 및 출력이 사용하지 않은 초기 단위 셀의 용량 및 출력의 80%로 설정하였다면, 배터리 내부 저항을 통해 산출된 단위 셀의 가용 용량 및 가용 출력이 초기 단위 셀의 80% 보다 더 작아질 경우에는 배터리가 열화된 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계(S33C)를 실행한다. 그리고 셀 열화 판단 단계(S33C)를 실행한 후에는 배터리 셀의 열화 진단을 종료하고 열화 여부를 클러스터 등을 통해 알림과 동시에 배터리 점검을 유도하는 점검 종료 및 점검 유도 단계(E)를 실행한다.
그리고 셀 열화 확인 단계(S31C)에서 산출된 가용 용량과 가용 출력이 기준 배터리 용량 및 출력보다 같거나 큰 단위 셀은 내부 저항을 통해 셀 열화 여부를 다시 판단하기 위해 내부 저항 확인 단계(S32C)를 실행한다.
그리고 내부 저항 확인 단계(S32C)에서 각 단위 셀의 내부 저항 중에서 평균 저항의 2배보다 크거나 같은 것으로 판단된 단위 셀은 열화된 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계(S33C)를 실행한다. 그리고 셀 열화 판단 단계(S33C)를 실행한 후에는 배터리 셀의 열화 진단을 종료하고 열화 여부를 클러스터 등을 통해 알림과 동시에 배터리 점검을 유도하는 점검 종료 및 점검 유도 단계(E)를 실행한다.
그리고 내부 저항 확인 단계(S32C)에서 각 단위 셀의 내부 저항 중에서 평균 저항의 2배보다 작은 것으로 판단된 단위 셀은 정상 구동하는 것으로 판단하고 진단 시작 단계(S)로 이동하여, 내부 저항 추정 단계(S1)를 재실행한다.
이와 같은 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법은 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 이용하여 내부 저항을 산출하고, 이를 통해 셀의 열화 여부를 판정하고 이를 운전자에게 알림으로써, 팩 점검 및 수리를 유도하여, 배터리 팩의 열화 및 퇴화에 의한 성능 저하를 예방할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
S1; 내부 저항 추장 단계 S2; 가용 출력 산출 단계
S3A, S3B, S3C; 셀 열화 진단 단계

Claims (5)

  1. 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 상기 전류 및 전압 값을 이용하여 최소 자승법에 의해 각 단위 셀의 내부 저항을 추정하는 내부 저항 추정 단계;
    상기 추정된 각 내부 저항에 대한 가용 용량 및 가용 출력을, 저장되어 있는 내부저항에 따른 가용 용량 및 가용 출력에 대한 데이터 테이블을 통해 산출하는 가용용량 및 가용 출력 산출 단계; 및
    상기 산출된 가용 용량 및 가용 출력을 통해 각 단위 셀의 열화 여부를 진단하는 셀 열화 진단 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 열화 진단 단계는
    상기 산출된 가용 용량 및 가용 출력을 통해 각 단위 셀의 열화 여부를 진단하는 셀 열화 확인 단계;
    상기 셀 열화 확인 단계에서 열화 되지 않은 것으로 판단되면, 상기 각 단위 셀의 내부저항이, 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항의 2배를 초과하는지 여부를 확인하는 내부 저항 확인 단계; 및
    상기 셀 열화 확인 단계에서 열화된 것으로 판단되었거나, 상기 내부 저항 확인 단계에서 상기 내부 저항이 평균저항의 2배를 초과하였다면, 상기 단위 셀이 열화인 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 저항 추정 단계에서,
    상기 배터리 팩의 온도가 섭씨 25도 초과 섭씨 30도 미만인 경우에
    상기 배터리 팩의 각 단위 셀의 충전 상태는 50% 이상 70% 미만인 경우에 내부 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법.
  4. 배터리 팩의 각 단위 셀의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 상기 전류 및 전압 값을 이용하여 최소 자승법에 의해 각 단위 셀의 내부 저항을 추정하는 내부 저항 추정 단계; 및
    상기 추정된 각 단위 셀의 내부 저항 중에서, 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항에 비해서 비정상적으로 더 큰 단위 셀을 열화로 진단하는 셀 열화 진단 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 셀 열화 진단 단계는
    상기 모든 단위 셀의 내부 저항의 평균인 평균 저항의 2배를 초과하는 단위 셀이 있는지 여부를 확인하는 내부 저항 확인 단계; 및
    상기 내부 저항 확인 단계에서 상기 내부저항이 평균저항의 2배를 초과하였다면, 초과한 단위 셀이 열화된 것으로 판단하는 셀 열화 판단 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법.
KR1020100053758A 2010-06-08 2010-06-08 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법 KR20110134019A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100053758A KR20110134019A (ko) 2010-06-08 2010-06-08 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법
JP2010228608A JP2011257372A (ja) 2010-06-08 2010-10-08 車両用バッテリーのセル劣化診断方法
US12/913,141 US20110301891A1 (en) 2010-06-08 2010-10-27 Method of diagnosing deterioration of cell of battery for vehicle
DE102010043388A DE102010043388A1 (de) 2010-06-08 2010-11-04 Verfahren zur Diagnose einer Schädigung der Zelle einer Batterie für ein Fahrzeug
CN201010543110.4A CN102280668B (zh) 2010-06-08 2010-11-05 诊断车辆电池的单元电池劣化的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100053758A KR20110134019A (ko) 2010-06-08 2010-06-08 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110134019A true KR20110134019A (ko) 2011-12-14

Family

ID=44973952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100053758A KR20110134019A (ko) 2010-06-08 2010-06-08 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110301891A1 (ko)
JP (1) JP2011257372A (ko)
KR (1) KR20110134019A (ko)
CN (1) CN102280668B (ko)
DE (1) DE102010043388A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9465084B2 (en) 2014-02-18 2016-10-11 Hyundai Motor Company Apparatus and method for diagnosing battery cell defect
US9846202B2 (en) 2013-08-23 2017-12-19 Hyundai Motor Company Degradation estimation method for high voltage battery
KR101876733B1 (ko) * 2016-02-16 2018-07-10 현대자동차주식회사 연료 전지 차량용 고전압 배터리의 출력 제어 방법 및 장치
WO2023075219A1 (ko) * 2021-10-28 2023-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템
KR20230060650A (ko) * 2021-10-28 2023-05-08 (주)대한시스템 전지팩 배터리 관리시스템

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9213070B2 (en) * 2011-05-31 2015-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Calculation method, calculation system, and calculation apparatus
FR2976676B1 (fr) * 2011-06-15 2014-12-12 Michelin Soc Tech Dispositif de surveillance d'une batterie d'accumulation electrique et procede associe
CN104204829B (zh) * 2012-04-19 2016-08-24 丰田自动车株式会社 全固体电池的检查装置和检查方法
CN103576098B (zh) * 2012-07-19 2016-12-21 华为技术有限公司 一种电源寿命在线监测方法、系统及电源
CN103018566A (zh) * 2012-11-26 2013-04-03 力神迈尔斯动力电池系统有限公司 一种锂离子电池直流内阻测试方法及电池筛选方法
CN104956538B (zh) * 2013-02-01 2018-05-01 丰田自动车株式会社 电池系统
FR3002325B1 (fr) * 2013-02-21 2015-02-20 Renault Sa Estimation d'impedance d'une batterie de vehicule automobile
KR102072247B1 (ko) * 2013-07-16 2020-01-31 현대모비스 주식회사 배터리팩의 온도 관리 시스템 및 방법
FR3009093B1 (fr) * 2013-07-29 2017-01-13 Renault Sa Estimation de l'etat de vieillissement d'une batterie electrique
DE102014205495A1 (de) * 2014-03-25 2015-10-01 Robert Bosch Gmbh Elektronischer Batteriesensor und Verfahren zur Bestimmung eines Innenwiderstandes einer Batterie
JP2017125680A (ja) * 2014-05-22 2017-07-20 株式会社東芝 電池制御装置
DE102014217087A1 (de) 2014-08-27 2016-03-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung eines Innenwiderstands eines elektrischen Energiespeichers
CN105467324B (zh) 2014-09-30 2020-03-03 株式会社杰士汤浅国际 电池劣化判定装置、电池劣化判定方法以及电池组
CN104600803B (zh) * 2015-01-28 2017-03-15 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 锂硫电池充放电管理方法
WO2017038749A1 (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 日立化成株式会社 電池の劣化診断装置、劣化診断方法、及び劣化診断システム
JP6569540B2 (ja) * 2016-01-13 2019-09-04 株式会社Ｇｓユアサ 車載電源システムおよびこれに含まれるバッテリの状態検知方法
JP6695224B2 (ja) * 2016-07-06 2020-05-20 富士フイルム株式会社 放射線照射装置
JP6478121B2 (ja) * 2016-09-07 2019-03-06 トヨタ自動車株式会社 二次電池の回復処理方法および再利用処理方法
CN107037365A (zh) * 2016-11-16 2017-08-11 上海中兴派能能源科技股份有限公司 一种动力锂电池电芯的测量方法
JP6583298B2 (ja) * 2017-01-24 2019-10-02 トヨタ自動車株式会社 電動車両
TWI627808B (zh) * 2017-04-28 2018-06-21 廣達電腦股份有限公司 電池裝置及電池保護方法
KR101979536B1 (ko) * 2018-01-23 2019-05-16 충남대학교산학협력단 직렬 연결 배터리팩에 대한 저항정보기반 soh 추정방법
JP7006359B2 (ja) * 2018-02-21 2022-01-24 トヨタ自動車株式会社 電池の発煙判定方法および電池システム
DE102020110365A1 (de) * 2019-04-18 2020-10-22 Hyundai Mobis Co., Ltd. Vorrichtung und verfahren zum regeln einer batterie
CN110048485A (zh) * 2019-04-30 2019-07-23 广州三星通信技术研究有限公司 电子设备和电子设备的电压调节方法
KR20200143019A (ko) * 2019-06-14 2020-12-23 현대자동차주식회사 차량용 배터리 진단 장치 및 그의 배터리 진단 방법과 그를 포함하는 차량
KR20210080068A (ko) * 2019-12-20 2021-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
DE102020117706B4 (de) * 2020-07-06 2023-04-20 Man Truck & Bus Se Technik zur Bestimmung mechanischer Spannungen in einem Traktionsenergiespeicher
CN114002517A (zh) * 2020-07-28 2022-02-01 比亚迪股份有限公司 器件诊断方法、平台、系统及可读存储介质
JP7363737B2 (ja) 2020-10-14 2023-10-18 トヨタ自動車株式会社 バッテリー診断装置、方法、プログラム、及び車両
CN113009347A (zh) * 2021-03-05 2021-06-22 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 一种电池寿命终止阶段功率的设定方法、装置及相关产品

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3192794B2 (ja) * 1992-02-03 2001-07-30 日本電信電話株式会社 鉛蓄電池の劣化判定方法及び劣化判定器
US5680050A (en) * 1994-03-07 1997-10-21 Nippondenso Co., Ltd. Battery condition detection method
JP3750318B2 (ja) * 1997-11-14 2006-03-01 日産自動車株式会社 モジュール充放電器
US6285163B1 (en) * 1998-05-28 2001-09-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Means for estimating charged state of battery and method for estimating degraded state of battery
JP4009416B2 (ja) * 1999-10-25 2007-11-14 松下電器産業株式会社 組電池制御装置
JP2002012996A (ja) * 2000-06-30 2002-01-15 Nippon Mining & Metals Co Ltd 電解製錬における異常電極の自動検出方法
JP3559900B2 (ja) * 2000-07-18 2004-09-02 日産自動車株式会社 組電池診断装置
JP3539412B2 (ja) * 2001-08-09 2004-07-07 日産自動車株式会社 組電池の異常検出装置
JP3839761B2 (ja) * 2001-09-14 2006-11-01 松下電器産業株式会社 バッテリ制御装置
US7212006B2 (en) * 2004-07-02 2007-05-01 Bppower, Inc. Method and apparatus for monitoring the condition of a battery by measuring its internal resistance
JP4286842B2 (ja) * 2005-03-30 2009-07-01 株式会社ピーシーエヌ 車載バッテリー管理装置
JP4797487B2 (ja) * 2005-07-26 2011-10-19 パナソニック株式会社 車両用電源装置
JP4692246B2 (ja) * 2005-11-29 2011-06-01 日産自動車株式会社 二次電池の入出力可能電力推定装置
US20070194791A1 (en) * 2006-02-17 2007-08-23 Bppower Inc. Method and apparatus for monitoring the condition of a battery by measuring its internal resistance
JP4401397B2 (ja) * 2006-03-01 2010-01-20 富士通テン株式会社 バッテリ監視装置及びバッテリ監視方法
JP4961830B2 (ja) * 2006-05-15 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置の充放電制御装置および充放電制御方法ならびに電動車両
KR100796668B1 (ko) * 2006-09-26 2008-01-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
JP5349810B2 (ja) * 2007-02-08 2013-11-20 プライムアースＥｖエナジー株式会社 蓄電装置の異常検出装置及び方法並びにプログラム
JP4274382B2 (ja) * 2007-03-02 2009-06-03 株式会社日本自動車部品総合研究所 車両用二次電池の内部抵抗算出方法
JP4925060B2 (ja) * 2007-10-19 2012-04-25 本田技研工業株式会社 電池状態推定装置
JP2010036718A (ja) * 2008-08-05 2010-02-18 Mitsubishi Motors Corp バッテリ劣化判定装置
KR20100053758A (ko) 2008-11-13 2010-05-24 한국전자통신연구원 리튬이차전지용 양극활물질 분말의 제조 방법 및 이에 의해제조된 리튬이차전지용 양극활물질 분말
JP4919120B2 (ja) * 2009-03-03 2012-04-18 株式会社デンソー バッテリの状態検出装置
US8519674B2 (en) * 2009-11-12 2013-08-27 GM Global Technology Operations LLC Method for estimating battery degradation in a vehicle battery pack

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9846202B2 (en) 2013-08-23 2017-12-19 Hyundai Motor Company Degradation estimation method for high voltage battery
US9465084B2 (en) 2014-02-18 2016-10-11 Hyundai Motor Company Apparatus and method for diagnosing battery cell defect
KR101876733B1 (ko) * 2016-02-16 2018-07-10 현대자동차주식회사 연료 전지 차량용 고전압 배터리의 출력 제어 방법 및 장치
WO2023075219A1 (ko) * 2021-10-28 2023-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템
KR20230060650A (ko) * 2021-10-28 2023-05-08 (주)대한시스템 전지팩 배터리 관리시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011257372A (ja) 2011-12-22
DE102010043388A1 (de) 2011-12-08
US20110301891A1 (en) 2011-12-08
CN102280668A (zh) 2011-12-14
CN102280668B (zh) 2015-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110134019A (ko) 차량용 배터리의 셀 열화 진단 방법
US20210055355A1 (en) Method for monitoring the status of a plurality of battery cells in a battery pack
US7612538B2 (en) Method for estimating SOC of a battery and battery management system using the same
CN105938181B (zh) 蓄电元件管理装置、管理方法和模块、记录介质及移动体
KR100669475B1 (ko) 배터리의 ｓｏｃ 보정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템
JP5492291B2 (ja) 二次電池の劣化診断方法、及び劣化診断装置
US9347996B2 (en) Remaining life determining system for stationary storage battery, and method of determining remaining life of stationary storage battery
KR101642329B1 (ko) 배터리 관리 장치 및 이를 이용한 배터리 관리 방법
JP6371415B2 (ja) 劣化状態パラメータの信頼性を判定する方法
US20150303532A1 (en) Battery System and Associated Method for Determining the Internal Resistance of Battery Cells or Battery Modules of Said Battery System
JP5846054B2 (ja) 診断装置および診断方法
KR20120135075A (ko) 상태 판정 장치, 축전 장치, 상태 판정 방법
US20180246174A1 (en) Deterioration degree estimation device and deterioration degree estimation method
CN110376536B (zh) 电池系统soh检测方法、装置、计算机设备和存储介质
JP7016704B2 (ja) 二次電池システム
KR20150019190A (ko) 배터리 충전 상태 추정 방법 및 이를 위한 장치
US20170163069A1 (en) Battery Controlling Device
KR20070076833A (ko) 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
JPWO2016136788A1 (ja) 電池劣化診断方法および電池劣化診断装置
KR20190048089A (ko) 배터리 퇴화 진단 장치 및 방법
KR101990042B1 (ko) 배터리의 상태를 셀 단위로 진단하는 장치 및 방법
JP2018197708A (ja) 電流計測回路の故障判断装置
JP2018148720A (ja) バッテリ制御装置，プログラム
CN112912745A (zh) 根据开路电压图形确定电化学电池的充电状态和老化状态的方法
JP2020016493A (ja) 電流測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application