KR20130126128A - Method and apparatus for battery resistance estimation, and battery management system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 저항을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system, and more particularly, to a method and apparatus for measuring the resistance of a battery.
노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전기 제품의 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로 주로 사용되는 이차 전지에 대한 중요성이 증가되고 있다. 또한, 최근에는 환경 문제에 대한 관심이 높아지면서 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리의 충방전 에너지를 이용하여 차량을 구동시키기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 감소시킬 수 있다는 점에서 소비자들에게 좋은 반응을 얻고 있다. 이에 따라 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 핵심 부품인 배터리에 보다 많은 관심과 연구가 집중되고 있다.As the use of portable electric products such as laptops, video cameras, mobile phones, and the like is activated, the importance of secondary batteries mainly used as driving power thereof is increasing. In addition, recently, as interest in environmental problems has increased, research on hybrid vehicles and electric vehicles has been actively conducted. Hybrid cars and electric cars use the charging and discharging energy of the battery to drive the vehicle, and thus have a good response to consumers in terms of fuel efficiency and reduced pollution compared to cars using only engines. Accordingly, more attention and research is being focused on batteries, which are the core parts of hybrid or electric vehicles.
이와 함께, 배터리를 보다 효율적으로 사용하고 관리하기 위한 배터리 관리 시스템에 관한 기술도 중요성이 증가되고 있다. 특히, 배터리 관리 시스템은 배터리의 충전 또는 방전 출력 및 잔존 용량(State of Charging; SOC) 사용 전략을 적절하게 조정하기 위해서 배터리의 수명(State of Health; SOH)를 정확하게 예측할 수 있어야 한다. Along with this, technology regarding battery management systems for more efficient use and management of batteries is also increasing in importance. In particular, a battery management system must be able to accurately predict the state of health (SOH) of a battery in order to properly adjust its charge or discharge output and state of charging (SOC) usage strategy.
이러한 배터리의 SOH 예측은 주로 배터리의 저항 값을 이용한다. 즉, 배터리의 저항 값은 배터리의 사용 시간에 따라 증가하는 경향이 있으므로, 배터리의 저항을 측정하여 배터리 출하 시의 초기 저항과 비교하면 배터리의 SOH를 예측할 수 있다. SOH prediction of such a battery mainly uses the resistance value of the battery. That is, since the resistance value of the battery tends to increase according to the usage time of the battery, the SOH of the battery can be predicted by measuring the resistance of the battery and comparing it with the initial resistance when the battery is shipped.
그러나, 배터리의 저항은 충방전이 이루어지고 있는 동안에는 직접적인 측정이 불가능하다. 따라서, 종래에는 배터리를 탈거하여 저항을 측정하거나, 또는 배터리에 일정 규격의 전류를 흘려 전압의 거동을 측정하는 등의 방식을 이용하였다. 이러한 배터리의 저항 측정 방법은 부하에 연결되어 충방전이 이루어지고 있는 경우 배터리의 저항을 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있다. However, the resistance of the battery cannot be measured directly while charging and discharging are being performed. Therefore, in the related art, a method of measuring resistance by removing the battery or measuring a behavior of voltage by flowing a current of a predetermined standard through the battery is used. The resistance measurement method of such a battery has a problem in that the resistance of the battery cannot be accurately measured when charging and discharging are connected to a load.
본 발명은 배터리의 퇴화 정도를 예측하기 위한 배터리의 저항을 측정하는 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for measuring the resistance of a battery for predicting the degree of degradation of the battery.
본 발명의 일 실시형태는 배터리의 저항측정방법에 관한 것으로, 제1 시점에 배터리의 제1 전류를 측정하는 단계, 제2 시점에 상기 배터리의 제2 전류를 측정하는 단계, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류를 이용하여 상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단 결과에 따라 상기 배터리의 저항을 측정하는 단계를 포함한다. An embodiment of the present invention relates to a method for measuring a resistance of a battery, the method comprising: measuring a first current of the battery at a first time point; measuring a second current of the battery at a second time point; And determining the resistance of the battery using the second current, and measuring the resistance of the battery according to the determination result.
상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이고, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하면 상기 배터리의 저항을 측정하도록 할 수 있다. Determining whether the battery is measured resistance, if at least one of the first current and the second current is less than the reference current value, the difference between the first current and the second current exceeds the reference difference value The resistance of the battery can be measured.
상기 배터리의 저항은, R = (V2 - V1)/(I2 - I1) (여기서, R은 상기 배터리의 저항, I1는 상기 제1 전류, I2는 상기 제2 전류, V1는 상기 제1 시점에 측정한 상기 배터리의 제1 전압, V2는 상기 제2 시점에 측정한 상기 배터리의 제2 전압)일 수 있다.The resistance of the battery is R = (V 2 -V 1 ) / (I 2 -I 1 ) (where R is the resistance of the battery, I 1 is the first current, I 2 is the second current, V 1 may be a first voltage of the battery measured at the first time point, and V 2 may be a second voltage of the battery measured at the second time point.
상기 배터리의 저항은 상기 제1 시점에 산출된 상기 배터리의 제1 무부하 전압(OCV) 및 상기 제2 시점에 산출된 상기 배터리의 제2 무부하 전압(OCV)으로부터 도출된 값일 수 있다. The resistance of the battery may be a value derived from a first no-load voltage OCV of the battery calculated at the first time point and a second no-load voltage OCV of the battery calculated at the second time point.
상기 제1 시점과 상기 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간이며, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 각각은 소정의 지속시간을 가질 수 있다. The time interval between the first time point and the second time point may be a predetermined predetermined time or an arbitrary time, and each of the first time point and the second time point may have a predetermined duration.
상기 배터리의 저항과 상기 배터리의 저항 측정 시점의 상기 배터리의 온도를 이용하여 상기 배터리의 퇴화 정도를 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include estimating the degree of degradation of the battery using the resistance of the battery and the temperature of the battery at the time of measuring the resistance of the battery.
본 발명의 다른 실시형태는 배터리의 저항측정장치에 관한 것으로, 배터리의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나를 측정하는 센싱부, 상기 센싱부에 의해 제1 시점에 측정된 상기 배터리의 제1 전류 및 제2 시점에 측정된 상기 배터리의 제2 전류를 이용하여 상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 저항측정 판단부 및 상기 판단부의 결과에 따라 상기 배터리의 저항을 측정하는 저항 측정부를 포함한다. Another embodiment of the present invention relates to an apparatus for measuring resistance of a battery, comprising: a sensing unit measuring at least one of a current, a voltage, and a temperature of the battery; a first current of the battery measured at a first time point by the sensing unit; And a resistance measurement determiner configured to determine whether to measure the resistance of the battery by using the second current of the battery measured at the second time point, and a resistance measurer to measure the resistance of the battery according to the result of the determiner.
상기 저항측정 판단부는, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이고, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하면 상기 배터리의 저항을 측정하도록 할 수 있다. The resistance measurement determination unit may measure the resistance of the battery when at least one of the first current and the second current is less than a reference current value and the difference between the first current and the second current exceeds a reference difference value. can do.
상기 배터리의 저항은, R = (V2 - V1)/(I2 - I1) (여기서, R은 상기 배터리의 저항, I1는 상기 제1 전류, I2는 상기 제2 전류, V1는 상기 제1 시점에 측정한 상기 배터리의 제1 전압, V2는 상기 제2 시점에 측정한 상기 배터리의 제2 전압)일 수 있다. The resistance of the battery is R = (V 2 -V 1 ) / (I 2 -I 1 ) (where R is the resistance of the battery, I 1 is the first current, I 2 is the second current, V 1 may be a first voltage of the battery measured at the first time point, and V 2 may be a second voltage of the battery measured at the second time point.
상기 배터리의 저항은 상기 제1 시점에 산출된 상기 배터리의 제1 무부하 전압(OCV) 및 상기 제2 시점에 산출된 상기 배터리의 제2 무부하 전압(OCV)으로부터 도출된 값일 수 있다. The resistance of the battery may be a value derived from a first no-load voltage OCV of the battery calculated at the first time point and a second no-load voltage OCV of the battery calculated at the second time point.
상기 제1 시점과 상기 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간이며, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 각각은 소정의 지속시간을 가질 수 있다. The time interval between the first time point and the second time point may be a predetermined predetermined time or an arbitrary time, and each of the first time point and the second time point may have a predetermined duration.
상기 배터리의 저항과 상기 배터리의 저항 측정 시점의 상기 배터리의 온도를 이용하여 상기 배터리의 퇴화 정도를 예측하는 수명 예측부를 더 포함할 수 있다. The battery may further include a life predictor configured to predict a degree of degradation of the battery by using the battery resistance and the temperature of the battery at the time of measuring the resistance of the battery.
본 발명의 또 다른 실시형태는 배터리의 저항을 측정하는 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 배터리의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나를 측정하는 센싱부, 상기 센싱부에 의해 제1 시점에 측정된 상기 배터리의 제1 전류 및 제2 시점에 측정된 상기 배터리의 제2 전류를 이용하여 상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 저항측정 판단부 및 상기 판단부의 결과에 따라 상기 배터리의 저항을 측정하는 저항 측정부를 포함한다. Another embodiment of the present invention relates to a battery management system for measuring a resistance of a battery, the sensing unit for measuring at least one of the current, voltage and temperature of the battery, the battery measured at the first time point by the sensing unit A resistance measurement determiner determining whether the battery is measured for resistance using the first current and a second current of the battery measured at a second time point, and a resistance measurer measuring the resistance of the battery according to a result of the determiner Include.
상기 저항측정 판단부는, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이고, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하면 상기 배터리의 저항을 측정하도록 할 수 있다. The resistance measurement determination unit may measure the resistance of the battery when at least one of the first current and the second current is less than a reference current value and the difference between the first current and the second current exceeds a reference difference value. can do.
상기 배터리의 저항은, R = (V2 - V1)/(I2 - I1) (여기서, R은 상기 배터리의 저항, I1는 상기 제1 전류, I2는 상기 제2 전류, V1는 상기 제1 시점에 측정한 상기 배터리의 제1 전압, V2는 상기 제2 시점에 측정한 상기 배터리의 제2 전압)일 수 있다. The resistance of the battery is R = (V 2 -V 1 ) / (I 2 -I 1 ) (where R is the resistance of the battery, I 1 is the first current, I 2 is the second current, V 1 may be a first voltage of the battery measured at the first time point, and V 2 may be a second voltage of the battery measured at the second time point.
상기 배터리의 저항은 상기 제1 시점에 산출된 상기 배터리의 제1 무부하 전압(OCV) 및 상기 제2 시점에 산출된 상기 배터리의 제2 무부하 전압(OCV)으로부터 도출된 값일 수 있다. The resistance of the battery may be a value derived from a first no-load voltage OCV of the battery calculated at the first time point and a second no-load voltage OCV of the battery calculated at the second time point.
상기 제1 시점과 상기 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간이며, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 각각은 소정의 지속시간을 가질 수 있다. The time interval between the first time point and the second time point may be a predetermined predetermined time or an arbitrary time, and each of the first time point and the second time point may have a predetermined duration.
상기 배터리의 저항과 상기 배터리의 저항 측정 시점의 상기 배터리의 온도를 이용하여 상기 배터리의 퇴화 정도를 예측하는 수명 예측부를 더 포함할 수 있다. The battery may further include a life predictor configured to predict a degree of degradation of the battery by using the battery resistance and the temperature of the battery at the time of measuring the resistance of the battery.
배터리가 부하에 연결되어 충방전이 이루어지는 동적 상태에서 배터리의 저항을 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 정확한 배터리의 저항 측정으로 배터리 교체 시기 추정 등 다양한 응용이 가능하다. 나아가, 저항의 퇴화 정도를 정확하게 추정하여 배터리의 충방전 용량을 조절함으로써 과충전 및 과방전을 방지하여 배터리의 안전성을 보다 향상시킬 수 있다. The battery can be connected to the load to accurately measure the resistance of the battery in a dynamic state of charge and discharge. In addition, accurate measurement of battery resistance enables a variety of applications, such as estimating battery replacement time. In addition, by accurately estimating the degree of deterioration of the resistance to adjust the charge and discharge capacity of the battery to prevent overcharge and over-discharge can further improve the safety of the battery.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 저항측정장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 저항측정방법을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram schematically showing an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring resistance of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring resistance of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 여러 가지 상이한 형태로 적용될 수 있다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. In addition, the present invention is not limited to the embodiments described below, and may be applied in various different forms within the scope of the technical idea of the present invention.
본 명세서에서 설명하는 구성요소는 필요에 따라 이하에서 설명할 구성요소 이외의 것을 포함할 수 있으며, 본 발명에 직접적인 연관이 없는 부분 또는 중복되는 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에서 설명하는 각 구성요소의 배치는 필요에 따라서 조정이 가능하며, 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 포함될 수도 있고 하나의 구성요소가 둘 이상의 구성요소로 세분화 될 수도 있다. The components described in this specification may include components other than those described below as needed, and a detailed description of parts that are not directly related to the present invention will be omitted. In addition, the arrangement of each component described herein can be adjusted as needed, one component may be included in the other component or one component may be subdivided into two or more components.
이하에서 서술하는 전기 자동차(electric vehicle)는 추진력으로 하나 또는 그 이상의 전기 모터를 포함하는 차량을 말한다. 전기 자동차를 추진하는데 사용되는 에너지는 재충전 가능한 배터리 및/또는 연료 전지와 같은 전기적 소스(electrical source)를 포함한다. 전기 자동차는 내연 기관(combustion engine)을 또 하나의 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기 자동차일 수 있다.An electric vehicle described below refers to a vehicle that includes one or more electric motors as propulsive forces. The energy used to propel the electric vehicle includes an electrical source such as a rechargeable battery and / or a fuel cell. The electric vehicle may be a hybrid electric vehicle that uses a combustion engine as another power source.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram schematically showing an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 전기 자동차(1)는 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an
배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(100)는 모터(50) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(40)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다. The
여기서, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.Here, the type of the
또한, 배터리(10)는 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 전지 팩으로 형성된다. 그리고, 이러한 전지 팩이 하나 이상 구비되어 배터리(10)를 형성할 수도 있다.The
BMS(20)는 배터리(10)의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)를 관리한다. 예컨대, 배터리(10)의 잔존용량(State of Charging; SOC), 수명(State of Health; SOH), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리(10) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)의 충전 또는 방전을 제어한다.The BMS 20 estimates the state of the
또한, 본 발명에 따른 BMS(20)는 후술하는 배터리의 저항측정장치(도 2의 200)를 포함할 수 있다. 따라서, 배터리의 저항을 정확하게 측정하여 배터리의 퇴화 정도를 추정하는 SOH의 정확도를 향상시킬 수 있다. In addition, the
ECU(30)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.The ECU 30 is an electronic control device for controlling the state of the
또한, ECU(30)는 BMS(20)에 의해 전달받은 배터리(10)의 SOC, SOH 등의 상태 정보에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(40)에 제어 신호를 보낸다.The
인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다. The
모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.The
상술한 전기 자동차(1)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 구동되므로, 배터리(10)의 상태, 즉 SOC 및 SOH를 정확하게 추정하는 것이 중요하다. 따라서, 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 배터리의 SOC 및 SOH 추정 시 이용되는 배터리의 저항을 측정하는 방법 및 장치에 대해서 설명한다. Since the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 저항측정장치를 나타낸 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring resistance of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리의 저항측정장치(200)는 배터리(10)와 연결되어 배터리(10)의 저항을 측정한다. 여기서, 배터리(10)는 상술한 것처럼 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 배터리의 저항측정장치(200)는 이러한 복수의 전지 셀 각각에 대해 저항을 측정하고, 측정한 전지 셀 각각의 저항을 기초로 전지 셀 각각에 대한 퇴화 정도를 예측할 수 있다. 2, the
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리의 저항측정장치(200)는 센싱부(210), 저항측정 판단부(220), 저항 측정부(230) 및 수명 예측부(240)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the
센싱부(210)는 배터리(10)의 충방전 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나를 측정한다. 예컨대, 홀(hall) 소자와 같은 센서(미도시)를 구비하여 배터리(10)의 충방전 전류, 전압, 온도 등을 측정할 수 있다. 물론, 센서(미도시)는 배터리의 저항측정장치(200) 외부에 배치될 수도 있다. 이때, 센서(미도시)에 의해 측정된 배터리(10)의 전류, 전압, 온도 등의 데이터는 센싱부(210)로 출력될 수 있다. The
저항측정 판단부(220)는 센싱부(210)에 의해 측정된 배터리(10)의 전류를 이용하여 배터리(10)의 저항 측정 여부를 판단한다. The resistance measurement determination unit 220 determines whether the resistance of the
보다 구체적으로, 센싱부(210)에 의해 제1 시점에 측정된 배터리(10)의 제1 전류와 제2 시점에 측정된 배터리(10)의 제2 전류를 이용하여 배터리(10)의 저항 측정 여부를 판단한다. 여기서, 제1 시점은 소정의 지속시간을 가지며, 또한 제2 시점도 소정의 지속시간을 가진다. 제1 시점 및 제2 시점은 동일한 소정의 지속시간을 가질 수 있으며, 또는 서로 다른 지속시간을 가질 수도 있다. 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간일 수 있다. More specifically, the resistance of the
예컨대, 1초 동안(제1 시점) 배터리(10)의 제1 전류 입출력 값을 측정하고, 기설정된 일정시간이 경과된 다음 1초 동안(제2 시점) 배터리(10)의 제2 전류 입출력 값을 측정할 수 있다. 또는, 제1 시점에서 배터리(10)의 제1 전류를 측정하고, 이후 제어 신호를 수신하거나 특정 조건을 만족하는 경우 등과 같이 임의의 시간이 경과된 제2 시점에서 배터리(10)의 제2 전류를 측정할 수도 있다. For example, the first current input / output value of the
즉, 저항측정 판단부(220)는 제1 시점에 측정된 배터리(10)의 제1 전류(I1)와 제2 시점에 측정된 배터리(10)의 제2 전류(I2) 중 적어도 하나가 기준 전류값(REFi) 미만이고, 제1 시점에 측정된 배터리(10)의 제1 전류(I1)와 제2 시점에 측정된 배터리(10)의 제2 전류(I2)의 차이가 기준 차이값(REFdiff)을 초과하면 배터리(10)의 저항을 측정하도록 한다. 따라서, 저항측정 판단부(220)가 아래 수학식 1과 수학식 2를 모두 만족한다고 판단하면 저항 측정부(230)에서 배터리(10)의 저항을 측정할 수 있다. That is, the resistance measurement determiner 220 includes at least one of the first current I 1 of the
저항 측정부(230)는 저항측정 판단부(220)의 판단 결과에 따라 배터리(10)의 저항을 측정한다. The resistance measurer 230 measures the resistance of the
이때, 배터리(10)의 저항(R)은 무부하 전압(OCV; Open Circuit Voltage)을 이용하여 측정될 수 있다. 무부하 전압이란 배터리의 출력 전압으로부터 배터리의 내부 저항에 기인하는 전압 강하(drop)를 감산하는 방법으로, 배터리 전류의 영향을 배제한 전압을 의미한다. 이를 이용하여 제1 시점에서 측정된 배터리(10)의 제1 전압(V1)과 제1 전류(I1)를 기초로 배터리(10)의 제1 무부하 전압(OCV1)을 산출하고, 제2 시점에서 측정된 배터리(10)의 제2 전압(V2)과 제2 전류(I2)를 기초로 배터리(10)의 제2 무부하 전압(OCV2)을 산출한다. In this case, the resistance R of the
여기서, 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2) 중 적어도 하나는 기준 전류값(REFi) 미만인 경우이다. 이는 저항측정 판단부(220)가 수학식 1을 만족하는 것으로 판단한 경우로, 기준 전류값(REFi) 보다 작은 전류값을 가진다는 것은 배터리(10)의 전류 측정 시점(예를 들어, 제1 시점 또는 제2 시점)에서 전류의 입출력이 크지 않았다는 것을 의미한다. 예컨대, 제1 전류(I1)가 기준 전류값(REFi) 미만이라면 제2 무부하 전압(OCV2)은 제1 무부하 전압(OCV1)과 거의 같다고 판단할 수 있다. Here, at least one of the first current I 1 and the second current I 2 is less than the reference current value REF i . This is a case where the resistance measurement determiner 220 satisfies
따라서, 수학식 3으로부터 배터리(10)의 저항(R)을 아래 수학식 4와 같이 도출할 수 있다. Therefore, the resistance R of the
여기서, 수학식 4는 저항측정 판단부(220)에 의해 수학식 2를 만족한다. 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)의 차이가 작으면 측정오차가 발생할 확률이 커지지만, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)의 차이가 충분히 크면 측정오차를 줄일 수 있다. 따라서, 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)의 차이가 기준 차이값(REFdiff)을 초과할 때 배터리(10)의 저항(R)을 측정하는 것이 바람직하다. Here, Equation 4 satisfies Equation 2 by the resistance measurement determiner 220. If the difference between the first current I 1 and the second current I 2 is small, the probability of occurrence of a measurement error increases, but if the difference between the first current I 1 and the second current I 2 is large enough, the measurement is performed. The error can be reduced. Therefore, it is preferable to measure the resistance R of the
수명 예측부(240)는 저항 측정부(230)에 의해 측정된 배터리(10)의 저항(R)과, 센싱부(210)로부터 이 배터리(10)의 저항(R)을 측정한 시점의 배터리(10)의 온도를 전달 받아 배터리(10)의 퇴화 정도를 예측한다. The
이때, 저항 측정부(230)에 의해 측정된 배터리(10)의 저항(R)과 센싱부(210)에 의해 측정된 배터리(10)의 온도는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)과 같은 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 즉, 시간에 따라 메모리(미도시)에 저장된 배터리(10)의 저항과 온도 데이터를 이용하여 배터리(10)의 내부 저항을 진단하고 퇴화 정도를 예측할 수 있다. 나아가, 배터리(10)의 SOC 및 SOH를 추정시 이용할 수 있다. At this time, the resistance (R) of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 저항측정방법을 나타낸 순서도이다. 이 방법은 도 2의 배터리의 저항측정장치(200)에 의해 수행될 수 있다.3 is a flowchart illustrating a method of measuring resistance of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention. This method may be performed by the
도 3을 참조하면, 제1 시점에 배터리의 제1 전류를 측정한다(S10). 또한, 제1 시점에 배터리의 제1 전압, 온도를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 3, the first current of the battery is measured at a first time point (S10). In addition, the first voltage and the temperature of the battery may be measured at the first time point.
제2 시점에 배터리의 제2 전류를 측정한다(S20). 또한, 제2 시점에 배터리의 제2 전압, 온도를 측정할 수 있다. The second current of the battery is measured at the second time point (S20). In addition, the second voltage and the temperature of the battery may be measured at the second time point.
여기서, 단계S10 및 단계S20은 센싱부(210)에 의해 배터리의 전류, 전압, 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 상술한 것처럼, 제1 시점 및 제2 시점 각각은 소정의 지속시간을 가진다. 이때, 제1 시점 및 제2 시점 각각은 서로 동일한 소정의 지속시간을 가질 수도 있고, 서로 다른 지속시간을 가질 수도 있다. 또한, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간일 수 있다. Here, in steps S10 and S20, the
단계S10에서 측정된 제1 전류 및 단계S20에서 측정된 제2 전류를 이용하여 배터리의 저항 측정 여부를 판단한다(S30). 이 단계는 저항측정 판단부(220)에 의해 수행될 수 있다. It is determined whether the resistance of the battery is measured using the first current measured in step S10 and the second current measured in step S20 (S30). This step may be performed by the resistance measurement determiner 220.
보다 구체적으로, 제1 전류 및 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이고, 제1 전류와 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하면 배터리의 저항을 측정하도록 한다. 즉, 상술한 수학식 1과 수학식 2를 모두 만족하는 경우 단계S40을 수행할 수 있다. 그렇지 않으면 단계S10으로 복귀하여 배터리의 전류, 전압, 온도를 측정하는 단계를 수행한다. More specifically, when at least one of the first current and the second current is less than the reference current value and the difference between the first current and the second current exceeds the reference difference value, the resistance of the battery is measured. That is, in the case where both
단계S30의 판단 결과에 따라 배터리의 저항을 측정한다(S40). 이 단계는 저항 측정부(230)에 의해 수행될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 시점에 산출된 제1 무부하 전압과 제2 시점에 산출된 제2 무부하 전압을 이용하여 배터리의 저항을 측정할 수 있다. The resistance of the battery is measured according to the determination result of step S30 (S40). This step may be performed by the
단계S30에 의해 제1 전류 및 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이므로, 제1 시점 또는 제2 시점에서 측정된 배터리의 전류 입출력은 작은 값을 가진다. 따라서, 제1 무부하 전압과 제2 무부하 전압은 거의 동일한 값을 가진다고 판단할 수 있다. 즉, 상술한 수학식 3으로부터 수학식 4를 도출할 수 있다. 또한, 단계S30에 의해 제1 전류와 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하므로, 배터리의 전류 측정 오차에 따른 저항 값이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리의 저항측정방법은 단계S30의 판단 조건에 의해 배터리 저항 측정값의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다. Since at least one of the first current and the second current is less than the reference current value by step S30, the current input / output of the battery measured at the first time point or the second time point has a small value. Therefore, it can be determined that the first no-load voltage and the second no-load voltage have almost the same value. That is, Equation 4 can be derived from Equation 3 described above. In addition, since the difference between the first current and the second current exceeds the reference difference value in step S30, the phenomenon in which the resistance value due to the current measurement error of the battery is distorted can be prevented. Therefore, the resistance measurement method of the battery according to the present invention may improve the accuracy and reliability of the battery resistance measurement value by the determination condition of step S30.
단계S40에서 측정된 배터리의 저항은 메모리에 저장될 수 있다. 또한 배터리 저항 측정 시점에 배터리의 온도를 측정하고, 이 온도 데이터를 배터리 저항 값과 함께 메모리에 저장할 수 있다. 따라서, 시간에 따라 메모리에 저장된 배터리의 저항 및 온도 값을 이용하여 배터리의 퇴화 정도를 예측할 수 있다. 나아가, 배터리의 SOC 및 SOH 추정 시 이용할 수도 있다. The resistance of the battery measured in step S40 may be stored in the memory. It can also measure the temperature of the battery at the time of battery resistance measurement and store this temperature data in memory along with the battery resistance value. Therefore, the degree of degradation of the battery may be predicted using the resistance and temperature values of the battery stored in the memory over time. Furthermore, it may be used for SOC and SOH estimation of the battery.
상술한 본 발명에 따른 흐름도의 단계들은 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 흐름도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 흐름도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The steps of the flowchart according to the present invention described above may occur in a different order or at the same time as the steps different from the above. Furthermore, those skilled in the art will appreciate that the steps shown in the flowcharts are not exclusive and that other steps may be included or one or more steps in the flowcharts may be deleted without affecting the scope of 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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, 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 by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1 : 전기 자동차
10 : 배터리
20 : BMS
30 : ECU
40 : 인버터
50 : 모터
200 : 배터리의 저항측정장치
210 : 센싱부
220 : 저항측정 판단부
230 : 저항 측정부
240 : 수명 예측부1: electric car
10: Battery
20: BMS
30: ECU
40: Inverter
50: Motor
200: resistance measurement device of the battery
210: sensing unit
220: resistance measurement determination unit
230: resistance measurement unit
240: life prediction unit
Claims (18)
제2 시점에 상기 배터리의 제2 전류를 측정하는 단계;
상기 제1 전류 및 상기 제2 전류를 이용하여 상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 배터리의 저항을 측정하는 단계;를 포함하는 배터리의 저항측정방법.Measuring a first current of the battery at a first time point;
Measuring a second current of the battery at a second time point;
Determining whether to measure resistance of the battery using the first current and the second current; And
Measuring the resistance of the battery according to the determination result.
상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 단계는,
상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이고, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하면 상기 배터리의 저항을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정방법.The method of claim 1,
Determining whether the battery is measured resistance,
At least one of the first current and the second current is less than a reference current value and the resistance of the battery is measured when the difference between the first current and the second current exceeds the reference difference value. Resistance measurement method
상기 배터리의 저항은,
R = (V2 - V1)/(I2 - I1) (여기서, R은 상기 배터리의 저항, I1는 상기 제1 전류, I2는 상기 제2 전류, V1는 상기 제1 시점에 측정한 상기 배터리의 제1 전압, V2는 상기 제2 시점에 측정한 상기 배터리의 제2 전압)인 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정방법.The method of claim 1,
The resistance of the battery,
R = (V 2 -V 1 ) / (I 2 -I 1 ) (where R is the resistance of the battery, I 1 is the first current, I 2 is the second current, and V 1 is the first time point The first voltage of the battery, V 2 measured in the above, is the second voltage of the battery measured at the second time point).
상기 배터리의 저항은 상기 제1 시점에 산출된 상기 배터리의 제1 무부하 전압(OCV) 및 상기 제2 시점에 산출된 상기 배터리의 제2 무부하 전압(OCV)으로부터 도출된 값인 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정방법. The method of claim 3,
The resistance of the battery is a value derived from a first no-load voltage (OCV) of the battery calculated at the first time point and a second no-load voltage (OCV) of the battery calculated at the second time point. Resistance measurement method.
상기 제1 시점과 상기 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간이며, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 각각은 소정의 지속시간을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정방법. The method of claim 1,
The time interval between the first time point and the second time point is a predetermined time or a predetermined time, and each of the first time point and the second time point has a predetermined duration. .
상기 배터리의 저항과 상기 배터리의 저항 측정 시점의 상기 배터리의 온도를 이용하여 상기 배터리의 퇴화 정도를 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정방법.The method of claim 1,
And estimating the degree of degeneration of the battery using the resistance of the battery and the temperature of the battery at the time of measuring the resistance of the battery.
상기 센싱부에 의해 제1 시점에 측정된 상기 배터리의 제1 전류 및 제2 시점에 측정된 상기 배터리의 제2 전류를 이용하여 상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 저항측정 판단부; 및
상기 판단부의 결과에 따라 상기 배터리의 저항을 측정하는 저항 측정부;를 포함하는 배터리의 저항측정장치.A sensing unit measuring at least one of a current, a voltage, and a temperature of the battery;
A resistance measurement determination unit determining whether the resistance of the battery is measured using the first current of the battery measured at the first time point by the sensing unit and the second current of the battery measured at the second time point; And
And a resistance measuring unit for measuring the resistance of the battery according to the result of the determining unit.
상기 저항측정 판단부는,
상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이고, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하면 상기 배터리의 저항을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정장치.The method of claim 7, wherein
The resistance measurement determination unit,
At least one of the first current and the second current is less than a reference current value and the resistance of the battery is measured when the difference between the first current and the second current exceeds the reference difference value. Resistance measuring device.
상기 배터리의 저항은,
R = (V2 - V1)/(I2 - I1) (여기서, R은 상기 배터리의 저항, I1는 상기 제1 전류, I2는 상기 제2 전류, V1는 상기 제1 시점에 측정한 상기 배터리의 제1 전압, V2는 상기 제2 시점에 측정한 상기 배터리의 제2 전압)인 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정장치.The method of claim 7, wherein
The resistance of the battery,
R = (V 2 -V 1 ) / (I 2 -I 1 ) (where R is the resistance of the battery, I 1 is the first current, I 2 is the second current, and V 1 is the first time point The first voltage of the battery, V 2 measured in the step of measuring the resistance of the battery, characterized in that the second voltage of the battery measured at the second time point.
상기 배터리의 저항은 상기 제1 시점에 산출된 상기 배터리의 제1 무부하 전압(OCV) 및 상기 제2 시점에 산출된 상기 배터리의 제2 무부하 전압(OCV)으로부터 도출된 값인 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정장치.10. The method of claim 9,
The resistance of the battery is a value derived from a first no-load voltage (OCV) of the battery calculated at the first time point and a second no-load voltage (OCV) of the battery calculated at the second time point. Resistance measuring device.
상기 제1 시점과 상기 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간이며, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 각각은 소정의 지속시간을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정장치.The method of claim 7, wherein
The time interval between the first time point and the second time point is a predetermined constant time or a predetermined time, and each of the first time point and the second time point has a predetermined duration. .
상기 배터리의 저항과 상기 배터리의 저항 측정 시점의 상기 배터리의 온도를 이용하여 상기 배터리의 퇴화 정도를 예측하는 수명 예측부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 저항측정장치.The method of claim 7, wherein
And a life prediction unit for predicting the degree of degeneration of the battery using the resistance of the battery and the temperature of the battery at the time of measuring the resistance of the battery.
배터리의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나를 측정하는 센싱부;
상기 센싱부에 의해 제1 시점에 측정된 상기 배터리의 제1 전류 및 제2 시점에 측정된 상기 배터리의 제2 전류를 이용하여 상기 배터리의 저항 측정 여부를 판단하는 저항측정 판단부; 및
상기 판단부의 결과에 따라 상기 배터리의 저항을 측정하는 저항 측정부;를 포함하는 배터리 관리 시스템.In a battery management system that measures the resistance of a battery,
A sensing unit measuring at least one of a current, a voltage, and a temperature of the battery;
A resistance measurement determination unit determining whether the resistance of the battery is measured using the first current of the battery measured at the first time point by the sensing unit and the second current of the battery measured at the second time point; And
And a resistance measurer configured to measure resistance of the battery according to a result of the determiner.
상기 저항측정 판단부는,
상기 제1 전류 및 상기 제2 전류 중 적어도 하나가 기준 전류값 미만이고, 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 차이가 기준 차이값을 초과하면 상기 배터리의 저항을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 13,
The resistance measurement determination unit,
At least one of the first current and the second current is less than a reference current value and the resistance of the battery is measured when the difference between the first current and the second current exceeds the reference difference value. Management system.
상기 배터리의 저항은,
R = (V2 - V1)/(I2 - I1) (여기서, R은 상기 배터리의 저항, I1는 상기 제1 전류, I2는 상기 제2 전류, V1는 상기 제1 시점에 측정한 상기 배터리의 제1 전압, V2는 상기 제2 시점에 측정한 상기 배터리의 제2 전압)인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 13,
The resistance of the battery,
R = (V 2 -V 1 ) / (I 2 -I 1 ) (where R is the resistance of the battery, I 1 is the first current, I 2 is the second current, and V 1 is the first time point And a first voltage of the battery measured at, and V 2 is a second voltage of the battery measured at the second time point.
상기 배터리의 저항은 상기 제1 시점에 산출된 상기 배터리의 제1 무부하 전압(OCV) 및 상기 제2 시점에 산출된 상기 배터리의 제2 무부하 전압(OCV)으로부터 도출된 값인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.16. The method of claim 15,
The battery management of the battery is characterized in that the value derived from the first no-load voltage (OCV) of the battery calculated at the first time point and the second no-load voltage (OCV) of the battery calculated at the second time point. system.
상기 제1 시점과 상기 제2 시점 사이의 시간 간격은 기설정된 일정시간이거나 임의의 시간이며, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점 각각은 소정의 지속시간을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 13,
The time interval between the first time point and the second time point is a predetermined time or a predetermined time, wherein each of the first time point and the second time point has a predetermined duration.
상기 배터리의 저항과 상기 배터리의 저항 측정 시점의 상기 배터리의 온도를 이용하여 상기 배터리의 퇴화 정도를 예측하는 수명 예측부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 13,
And a life prediction unit for predicting the degeneration of the battery using the resistance of the battery and the temperature of the battery at the time of measuring the resistance of the battery.
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