KR20150066464A - 전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법 - Google Patents

전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150066464A
KR20150066464A KR1020140171981A KR20140171981A KR20150066464A KR 20150066464 A KR20150066464 A KR 20150066464A KR 1020140171981 A KR1020140171981 A KR 1020140171981A KR 20140171981 A KR20140171981 A KR 20140171981A KR 20150066464 A KR20150066464 A KR 20150066464A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacity
battery
active material
circuit voltage
open circuit
Prior art date
Application number
KR1020140171981A
Other languages
English (en)
Inventor
에나 이시이
노부카츠 스기야마
미츠노부 요시다
도모카즈 모리타
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
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 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20150066464A publication Critical patent/KR20150066464A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0038—Circuits for comparing several input signals and for indicating the result of this comparison, e.g. equal, different, greater, smaller (comparing pulses or pulse trains according to amplitude)
    • 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]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
    • 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]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • 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]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • 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]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • 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
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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

Abstract

실시양태에 따르면, 전지 상태 산출 장치는 다음의 구성요소를 포함한다. 데이터베이스는 활물질의 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 저장한다. 활물질량 산출부는 데이터베이스를 참조함으로써 및 이차 전지가 충전 또는 방전되는 동안 전압 검출기에 의해 검출된 전압 및 전류 검출기에 의해 검출된 전류를 사용함으로써 이차 전지의 활물질량을 산출한다. 개방 회로 전압 산출부는 데이터베이스를 참조함으로써 및 산출된 활물질량을 사용함으로써 이차 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 산출한다.

Description

전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법{CELL STATE CALCULATION APPARATUS AND CELL STATE CALCULATION METHOD}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 12월 6월자로 출원된 일본 특허 출원 번호 2013-253555에 기초하고 그로부터 우선권의 이익을 주장하며, 그의 전체 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본원에 설명된 실시양태는 일반적으로 전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법에 관한 것이다.
과충전 또는 과방전되면, 이차 전지는 성능이 저하된다. 따라서, 이차 전지를 안전하게 사용할 수 있으며 이차 전지의 열화가 거의 초래되지 않는 상태로 이차 전지를 사용하기 위해서는, 충전된 용량과 개방 회로 전압 간의 관계를 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 그러나, 충전된 용량과 개방 회로 전압 간의 관계는 사용에 따라 변한다고 알려져 있다(예를 들어 JP-A 2012-141202(코카이(KOKAI)) 참조).
장기적으로 개방 회로 전압을 정확하게 추정하는 방법으로서, JP-A 2012-141202(코카이)는 제1 시점에 측정된 배터리 전지의 충전된 용량과 캐소드의 전위 간의 관계, 제1 시점에 측정된 배터리 전지의 충전된 용량과 애노드의 전위 간의 관계, 및 제1 시점부터 제2 시점까지의 기간 내에 교류 임피던스의 증가를 이용함으로써 제2 시점에서의 충전된 용량 및 개방 회로 전압을 얻는 방법을 개시한다.
그러나 JP-A 2012-141202(코카이)의 기술에서, 특정 시점에서의 충전된 용량과 개방 회로 전압 간의 관계를 파악하기 위해서는 교류 전압을 전지에 인가하고 임피던스 측정을 수행해야 할 필요가 있다. 그러나, 전지가 정상적으로 사용될 때는 이러한 충전/방전을 수행하지 않기 때문에, 충전된 용량과 개방 회로 전압 간의 관계를 파악하기 위해서는 특정한 충전/방전을 수행할 필요가 있다.
도 1은 제1 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 캐소드 활물질의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 도시하는 도면이다.
도 3은 애노드 활물질의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 도시하는 도면이다.
도 4는 충전 곡선 기록부의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 충전시 전류/전압 곡선의 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 활물질량 산출부의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 개방 회로 전압 산출부의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 8a는 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 충전된 용량과 개방 회로 전압 간의 관계를 나타내는 함수의 예를 도시하는 도면이다.
도 8b는 도 8a에 도시한 함수의 수직축을 확대하여 얻은 도면이다.
도 8c는 도 8b에 도시한 함수와 초기 상태에서의 전지의 개방 회로 전압의 곡선을 겹치는 방식으로 도시한 도면이다.
도 9는 제2 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 10은 제2 실시양태에 따른 개방 회로 전압 산출부 및 용량 산출부의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 제2 실시양태에 따른 충전 상태 산출부의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 12는 제3 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 13은 제3 실시양태에 따른 충전 곡선 기록부의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 14는 제4 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 15는 제5 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16은 제5 실시양태에 따른 개방 회로 전압 산출부 및 용량 산출부의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 17은 제5 실시양태에 따른 충전 상태 산출부의 처리를 나타내는 흐름도이다.
일반적으로, 실시양태에 따르면 전지 상태 산출 장치는 전압 검출기, 전류 검출기, 데이터베이스, 활물질량 산출부, 및 개방 회로 전압 산출부를 포함한다. 전압 검출기는 이차 전지의 단자 전압을 검출하도록 구성된다. 전류 검출기는 이차 전지를 통해 흐르는 전류를 검출하도록 구성된다. 데이터베이스는 활물질의 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 저장하도록 구성된다. 활물질량 산출부는 데이터베이스를 참조함으로써 및 이차 전지가 충전 또는 방전되는 동안 전압 검출기에 의해 검출된 전압 및 전류 검출기에 의해 검출된 전류를 사용함으로써 이차 전지의 활물질량을 산출하도록 구성된다. 개방 회로 전압 산출부는 데이터베이스를 참조함으로써 및 활물질량 산출부에 의해 산출된 활물질량을 사용함으로써 이차 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 산출하도록 구성된다.
이하에서, 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세하게 설명할 것이다.
(제1 실시양태)
제1 실시양태에서, 캐소드의 활물질량 및 애노드의 활물질량은 충전시 또는 방전시의 전류/전압 곡선으로부터 추정되고, 이차 전지의 개방 회로 전압은 전극들(즉, 캐소드 및 애노드)의 활물질량으로부터 추정된다.
도 1은 제1 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 전지 상태 산출 장치(100)는 이차 전지(101), 부하 또는 전원공급장치(102), 전류 검출기(103), 전압 검출기(104), 함수 정보 데이터베이스(105), 충전 곡선 기록부(106), 활물질량 산출부(107), 및 개방 회로 전압 산출부(108)를 포함한다.
이차 전지(101)는 리튬-이온 전지 등의 이차 전지이다.
부하 또는 전원공급장치(102)는 이차 전지(101)에 연결되며, 이차 전지(101)의 전력을 소비하는 부하이거나 또는 이차 전지(101)에 전력을 공급하는 전원공급장치이다.
전류 검출기(103)는 이차 전지(101)를 통해 흐르는 전류를 검출한다.
전압 검출기(104)는 이차 전지(101)의 캐소드 단자와 애노드 단자 간의 전압을 검출한다.
함수 정보 데이터베이스(105)에서, 이차 전지(101)를 형성하는 전극들 각각을 형성하는 활물질의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수가 기록된다. 도 2는 캐소드 활물질의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수의 예를 도시한다. 도 3은 애노드 활물질의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수의 예를 도시한다.
충전 곡선 기록부(106), 활물질량 산출부(107), 및 개방 회로 전압 산출부(108)는 전용 집적 회로, 또는 연산 디바이스, 예컨대 CPU, MCU 등과 저장 디바이스, 예컨대 RAM, ROM 등의 조합에 의해 구현된다.
충전 곡선 기록부(106)는 이차 전지(101)가 충전 또는 방전되는 동안 전류 검출기(103)에 의해 검출된 전류 및 전압 검출기(104)에 의해 검출된 전압을 기록한다.
도 4는 충전 곡선 기록부(106)의 처리의 흐름을 도시한다. 이차 전지(101)의 충전이 시작되면 충전 곡선 기록부(106)는 단계(1001)로부터 처리를 시작하고 특정 시간 간격으로 도 4에 도시한 단계(1002)의 처리를 반복적으로 실행한다. 임의로 시간 간격을 설정하는 것이 가능하지만, 시간 간격을 예를 들어 약 0.1 초 내지 1 초로 설정하는 것이 바람직하다.
충전 곡선 기록부(106)는 단계(1001)로부터 처리를 시작하고 단계(1002)에서 전류, 전압, 및 시간을 기록한다. 여기서, 시간은 충전의 시작으로부터의 절대 시간 및 상대 시간 중 하나일 수 있다. 또한, 충전 곡선 기록부(106)의 처리가 특정 시간 간격으로 반복될 때, 시간의 기록은 생략될 수 있다. 이차 전지(101)의 충전이 단계(1003)에서 완료되면 처리는 단계(1004)에서 종료된다.
도 5는 충전시 전류/전압 곡선의 예를 도시한다. 도 5에서, 파선으로 나타낸 곡선은 전류 커브이고 실선으로 나타낸 곡선은 전압 곡선이다. 도 5에 도시한 충전 곡선은 이차 전지의 충전 방법으로서 일반적으로 사용되는 정전류 및 정전압(CCCV) 충전의 예이다.
본 실시양태에서 도시한 활물질량 산출부(107)의 처리에서, 예를 들면 전체 CCCV 충전의 충전 곡선 또는 오직 정전류(CC) 충전 섹션(도 5의 t0에서 t1의 부분)의 충전 곡선만을 사용할 수 있다.
활물질량 산출부(107)는 JP-A 2012-251806(코카이)에 나타낸 방법 등을 사용하여 충전 곡선 기록부(106)에 의해 기록된 충전 곡선으로부터 이차 전지(101)의 캐소드를 형성하는 활물질량, 이차 전지(101)의 애노드를 형성하는 활물질량, 캐소드를 형성하는 활물질의 초기에 충전된 용량, 애노드를 형성하는 활물질의 초기에 충전된 용량, 및 이차 전지(101)의 내부 저항을 산출한다. 보다 구체적으로, 활물질량 및 내부 저항으로부터 전지 전압을 산출하는 함수를 이용하며, 함수를 이용하여 산출된 전지 전압과 전지의 충전시 또는 방전시의 전류/전압 데이터 간의 차이를 작게 만드는 활물질량 및 내부 저항을 회귀 산출에 의해 얻는다. JP-A 2012-251806(코카이)에서 캐소드가 복수의 활물질들로 형성된 경우의 예를 설명하였지만, 본 실시양태에서는 캐소드 및 애노드 각각이 한 종류의 활물질로 형성된 이차 전지를 예로서 들어 설명할 것이다.
캐소드 및 애노드 각각이 한 종류의 활물질로 형성된 이차 전지가 충전될 때, 시간 t에서의 단자 전압 Vt를 수학식 1로 표현할 수 있다.
Figure pat00001
It … 시간 t에서의 전류 값
qt … 시간 t에서의 전지의 충전된 용량
fc … 캐소드의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수
fa … 애노드의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수
q0 c … 캐소드의 초기에 충전된 용량
Mc … 캐소드의 질량
q0 a … 애노드의 초기에 충전된 용량
Ma … 애노드의 질량
R … 내부 저항
여기서 시간 t에서의 전류 값은 충전 곡선 기록부(106)에 기록된 전류 검출기(103)의 검출 값이고 시간 t에서의 전지의 충전된 용량은 전류 값을 시간 적분함으로써 산출될 수 있다. 캐소드의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수(도 2) 및 애노드의 전위와 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수(도 3)는 함수 정보 데이터베이스(105)에 기록된다. 활물질량 산출부(107)는 하기에 나타낸 바와 같은 회귀 산출에 의해 캐소드의 초기에 충전된 용량, 캐소드의 질량, 애노드의 초기에 충전된 용량, 애노드의 질량, 및 내부 저항을 포함하는 5 개의 값(파라미터 세트)을 추정한다.
도 6은 활물질량 산출부(107)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다. 이차 전지(101)의 충전이 완료된 후, 활물질량 산출부(107)는 단계(1101)에서부터 실행을 시작한다.
단계(1102)에서, 활물질량 산출부(107)는 파라미터 세트에 대한 초기 값을 설정하고, 회귀 산출의 반복 횟수를 0으로 리셋한다. 파라미터 세트는 회귀 산출에 의해 추정된 5 개의 값을 의미한다는 것에 주의해야 한다. 초기 값으로서, 예를 들어 가장 최근의 활물질량 산출 처리를 수행했을 때 산출된 값을 사용한다.
단계(1103)에서, 활물질량 산출부(107)는 수학식 2로 표현된 잔여를 산출한다.
Figure pat00002
Vbat _t … 시간 t에서의 단자 전압
tend … 충전 종료 시간
단계(1104)에서, 활물질량 산출부(107)는 파라미터 세트의 업데이트 스텝 폭(update step width)을 산출한다. 파라미터 세트의 업데이트 스텝 폭은 예를 들어 가우스-뉴톤법(Gauss-Newton method) 또는 레벤버그-마르쿼트법(Levenberg-Marquardt method)을 사용하여 산출될 수 있다.
단계(1105)에서, 활물질량 산출부(107)는 업데이트 스텝 폭의 크기가 소정의 크기 미만인지를 결정한다.
단계(1105)의 결정에서 업데이트 스텝 폭의 크기가 소정의 값 이상일 때, 단계(1106)에서는 회귀 산출의 반복 횟수가 소정의 값을 초과하는지 아닌지를 확인한다. 회귀 산출의 반복 횟수가 소정의 값을 초과할 때, 전류 파라미터 세트가 출력되고 산출은 단계(1108)에서 종료된다.
단계(1106)의 결정에서 회귀 산출의 반복 횟수가 소정의 횟수 이하일 때, 처리는 단계(1107)로 진행한다. 단계(1107)에서, 단계(1104)에서 산출된 업데이트 스텝 폭이 파라미터 세트에 추가되고, 회귀 산출의 반복 횟수가 1 만큼 증가하며, 처리는 다시 단계(1103)로 진행한다.
단계(1105)에서 업데이트 스텝 폭의 크기가 소정의 값 미만일 때, 활물질량 산출부(107)는 산출이 수렴되었음을 결정하고, 전류 파라미터 세트가 출력되게 하며, 단계(1108)에서 산출을 종료한다.
본 실시양태에서, 충전 곡선이 활물질량 산출부에 대한 입력으로서 사용되었지만, 방전 곡선을 사용함으로써 활물질량을 산출하는 것 또한 가능하다. 방전 곡선이 사용될 때에도, 활물질량 산출부(107)의 처리의 흐름 및 함수 정보 데이터베이스(105)의 콘텐츠로서, 충전 곡선을 사용하여 활물질량이 산출된 경우와 동일한 흐름 및 콘텐츠가 사용될 수 있다는 것에 주의해야 한다.
개방 회로 전압 산출부(108)는 활물질량 산출부(107)에 의해 산출된 캐소드의 질량, 애노드의 질량, 캐소드의 초기에 충전된 용량, 및 애노드의 초기에 충전된 용량을 이용하여 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 산출한다.
도 7은 개방 회로 전압 산출부(108)의 처리의 흐름을 도시한다. 활물질량 산출부(107)가 그의 처리를 완료한 후, 개방 회로 전압 산출부(108)는 단계(1201)로부터 처리를 시작한다.
단계(1202)에서, 개방 회로 전압 산출부(108)는 충전된 용량 qn의 초기 값을 설정한다. qn의 초기 값은 임의의 값으로 설정될 수 있지만, 초기 값은 0 또는 0 보다 이차 전지(101)의 규격 용량의 대략 몇 퍼센트만큼 작은 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 이차 전지(101)의 규격 용량이 1000 mAh일 때, 초기 값은 약 -50 mAh 내지 0 mAh의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
단계(1203)에서, 개방 회로 전압 산출부(108)는 개방 회로 전압을 산출한다. 수학식 3은 개방 회로 전압의 산출에 사용될 수 있다.
Figure pat00003
다음으로, 단계(1204)에서 개방 회로 전압 산출부(108)는 단계(1203)에서 산출된 개방 회로 전압을 전지의 소정의 하한 전압과 비교한다. 전지의 하한 전압은 이차 전지(101)에 사용된 캐소드 활물질과 애노드 활물질의 조합에 의해 결정되는 값이다. 보다 구체적으로 안전, 수명, 저항 등의 면에서 적절한 사용 범위 내의 전압은 캐소드 활물질 및 애노드 활물질 각각에 대해 결정되고 전지의 사용 범위의 하한 전압 및 상한 전압은 전압들의 조합에 의해 결정된다. 개방 회로 전압이 소정의 하한 전압 미만일 때 처리는 단계(1206)로 진행하고, 개방 회로 전압이 하한 전압 이상일 때 처리는 단계(1205)로 진행한다.
단계(1205)에서는 충전된 용량 qn에서 Δqn을 감산한다. 여기서, Δqn은 임의의 값으로 설정될 수 있지만, Δqn이 이차 전지(101)의 규격 용량의 약 1/1000 내지 1/100의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 이차 전지(101)의 규격 용량이 1000 mAh일 때, Δqn은 약 1 mAh 내지 10 mAh의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
단계(1206)에서 개방 회로 전압 산출부(108)는 Δqn을 충전된 용량 qn에 가산한 후에 단계(1207)로 진행하고, 상기의 수학식 3을 사용하여 개방 회로 전압을 산출한다. 또한, 단계(1208)에서 개방 회로 전압 산출부(108)는 단계(1207)에서 산출된 개방 회로 전압을 전지의 소정의 하한 전압과 비교한다. 개방 회로 전압이 소정의 하한 전압 미만일 때 처리는 단계(1206)로 되돌아가고, 개방 회로 전압이 하한 전압 이상일 때 처리는 단계(1209)로 진행한다.
처리가 단계(1209)로 진행하면 개방 회로 전압이 소정의 하한 전압을 약간 초과하게 만드는 qn을 얻을 수 있다. 단계(1209)에서, 개방 회로 전압 산출부(108)는 0의 값으로서 충전된 용량을 기록하고 충전된 용량과 함께 단계(1207)에서 산출된 개방 회로 전압 Et를 기록한다. 또한, 이 때의 충전된 용량 qn을 qn0로 한다.
단계(1210)에서, 개방 회로 전압 산출부(108)는 Δqn을 충전된 용량 qn에 가산하고, 단계(1211)에서 상기 수학식 3을 사용함으로써 개방 회로 전압을 산출한 후 단계(1212)로 진행한다.
단계(1212)에서, 개방 회로 전압 산출부(108)는 qn0를 충전된 용량 qn에서 감산함으로써 얻은 값 및 단계(1211)에서 산출된 개방 회로 전압 Et를 기록한 후 단계(1213)로 진행한다.
단계(1213)에서, 개방 회로 전압 산출부(108)는 단계(1211)에서 산출된 개방 회로 전압을 전지의 소정의 상한 전압과 비교한다. 전지의 상한 전압은 이차 전지(101)에 사용되는 캐소드 물질과 애노드 물질의 조합에 의해 결정되는 값이다. 개방 회로 전압이 소정의 상한 전압 미만일 때 개방 회로 전압 산출부(108)는 단계(1210)로 진행하고, 단계(1213)에서 개방 회로 전압이 소정의 상한 전압 이상일 때 개방 회로 전압 산출부(108)는 단계(1214)에서 처리를 종료한다.
도 8a는 개방 회로 전압 산출부(108)에 의해 산출된 충전된 용량과 개방 회로 전압 간의 관계를 나타내는 함수의 예를 도시한다. 도 8b에서는 도 8a에 도시한 함수의 수직축을 확대함으로써 얻은 도면을 도시한다. 도 8c는 도 8b에 도시한 함수 및 초기 상태에서의 전지의 개방 회로 전압의 곡선을 겹치는 방식으로 도시하는 도면이다. 도 8c에서 파선은 초기 상태에서의 전지의 개방 회로 전압의 곡선을 나타내고, 실선은 전지의 열화 등으로 인한 변화 후 전지의 개방 회로 전압의 곡선을 나타낸다. 여기서, 도 8c의 횡축은 충전된 용량 대신에, 완전 충전 용량과 비교하여 전지에 주어진 전하량의 백분율을 0 내지 1의 스케일로 표시한 충전 상태(SOC)를 나타낸다. SOC, 충전된 용량 등은 충전 상태에 포함됨에 주의해야 한다.
변화 후의 곡선에 있어서, 곡선의 길이는 용량이 감소함에 따라 더 짧아진다. 도 8c에 따르면, 곡선의 길이뿐만 아니라 곡선 자체의 모양도 변했다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 충전 상태(SOC)가 개방 회로 전압에 기반한 전압으로부터 추정될 때, 측정된 전압이 A인 경우 정확한 충전 상태는 B가 된다. 그러나, 개방 회로 전압의 곡선의 모양이 변하지 않는다고 가정하면, 전압 A로부터 얻은 충전 상태는 B'가 되고 충전 상태의 추정 정확도는 낮아진다. 일반적으로 충전 상태의 측정에서, 충전 상태의 초기 값은 개방 회로 전압을 참조하여 얻어지며, 따라서 제1 실시양태에서 나타낸 바와 같은 방식으로 산출한 개방 회로 전압을 이용함으로써 고도의 정확도로 충전 상태를 측정할 수 있다.
따라서 제1 실시양태에 따르면 특정한 충전/방전 등을 수행하지 않고, 사용에 따라 변하는, 충전된 용량과 개방 회로 전압 간의 관계를 정확하게 파악할 수 있고 고도의 정확도로 충전 상태를 추정할 수 있다.
이러한 제1 실시양태에서, 이차 전지의 캐소드 및 애노드 각각이 한 종류의 활물질로 형성된 경우를 설명하였지만, 설명은 이차 전지의 캐소드 및 애노드 중 하나가 2 이상의 종류의 활물질로 형성되는 이차 전지에도 또한 적용가능하다. 또한, 이차 전지(101)의 활물질량을 내부에 저장하는 데이터베이스가 미리 준비된 경우, 개방 회로 전압 산출부(108)는 데이터베이스에 저장된 활물질량을 이용하여 전지의 소정의 전압 범위 내에서 이차 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 산출할 수 있다.
(제2 실시양태)
충전 상태(SOC)는 전지의 완전 충전 용량과 비교하여 전지에 의해 현재 보유된 전하량의 백분율을 표현하는 지표이다. 따라서, 정확하게 충전 상태를 얻기 위해서, 완전 충전 용량을 정확하게 파악할 필요가 있다. 따라서, 제2 실시양태에서, 전지의 용량 및 충전 상태는 제1 실시양태에서 산출된 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 사용함으로써 산출된다.
도 9는 제2 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 9에 도시한 전지 상태 산출 장치(200)는 이차 전지(101), 부하 또는 전원공급장치(102), 전류 검출기(103), 전압 검출기(104), 함수 정보 데이터베이스(105), 충전 곡선 기록부(106), 활물질량 산출부(107), 개방 회로 전압 산출부(108), 용량 산출부(109), 및 충전 상태 산출부(110)를 포함한다. 전지 상태 산출 장치(200)에서, 제1 실시양태로 도시한 도 1과 동일한 참조번호를 사용함으로써 표시한 성분은 제1 실시양태와 동일하기 때문에 여기서 이들에 대한 상세한 설명은 생략되었음에 주의한다.
이하에서, 제1 실시양태와 상이한 용량 산출부(109) 및 충전 상태 산출부(110)에 초점을 맞추어 설명할 것이다.
용량 산출부(109)는 개방 회로 전압 산출부(108)에 의해 산출된 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 기초로, 전지의 함수에 의해 나타낸 개방 회로 전압과 소정의 전압 범위(하한 전압 및 상한 전압)를 서로 비교함으로써, 이차 전지(101)의 용량을 산출한다.
도 10은 개방 회로 전압 산출부(108) 및 용량 산출부(109)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이며, 용량 산출부(109)의 처리 단계(1215)를 상기 제1 실시양태에 도시한 개방 회로 전압 산출부(108)의 처리에 추가함으로써 얻은 흐름도이다. 단계(1215)에서, 용량 산출부(109)는 개방 회로 전압이 전지의 소정의 상한 전압을 초과하는 점에서의 충전된 용량 qn과, 개방 회로 전압이 전지의 소정의 하한 전압을 초과하는 점에서의 충전된 용량 qn0 간의 차이 qn-qn0를 산출함으로써 전지의 용량(완전 충전 용량)을 산출한다.
충전 상태 산출부(110)는 개방 회로 전압 산출부(108)에 의해 산출된 개방 회로 전압과 충전된 용량의 관계 및 용량 산출부(109)에 의해 산출된 전지의 용량을 사용함으로써 이차 전지(101)의 충전 상태를 산출한다.
도 11은 충전 상태 산출부(110)의 처리의 흐름을 도시한다. 충전 상태 산출부(110)는 단계(1301)에서부터 처리를 시작하고, 단계(1302)에서 용량 산출부(109)로부터 용량에 대한 정보를 획득하고, 단계(1303)에서 개방 회로 전압 산출부(108)로부터 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 획득한다.
다음으로, 단계(1304)에서 충전 상태 산출부(110)는 전압 검출기(104)에 의해 검출된 단자 전압 및 수학식 4 및 수학식 5를 사용함으로써 단계(1303)에서 획득한 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수로부터 충전 상태의 초기 값 SOC(0)를 산출한다.
Figure pat00004
g() … 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수의 역함수
Ebat … 무부하 상태의 전지 단자 전압
Figure pat00005
FCC … 용량 산출부에 의해 산출된 용량
충전 상태 산출부(110)는 충전/방전이 종료될 때까지 루프(1305)에서 단계(1306)의 처리를 반복함으로써 충전 상태의 업데이트를 계속한다.
단계(1306)에서, 충전 상태 산출부(110)는 수학식 6을 사용함으로써 시간 t에서의 충전 상태 SOC(t)를 산출한다.
Figure pat00006
Δt … 시간 t-1부터 t까지의 경과 시간
상술한 바와 같이, 제2 실시양태에 따르면 시간에 따라 변하는, 이차 전지의 용량 및 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 이용함으로써 이차 전지의 충전 상태를 정확하게 산출할 수 있다.
(제3 실시양태)
일반적으로, 배터리는 복수의 전지들을 서로 연결함으로써 형성된 조립된 배터리의 형태로 이용되지만, 조립된 배터리에 포함된 전지들 각각은 제조시 품질의 불균일 또는 사용시 온도 변화로 인한 열화 상태의 불균일과 같은 이유로 용량이 달라진다. 따라서 제3 실시양태에서, 조립된 배터리에 포함된 전지들 각각의 개방 회로 전압의 추정을 수행한다.
도 12는 제3 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 12에 도시한 전지 상태 산출 장치(300)는 직렬로 연결된 N 개의 이차 전지(101-1 내지 101-N), 부하 또는 전원공급장치(102), 전류 검출기(103), 전압 검출기(104b), 함수 정보 데이터베이스(105), 충전 곡선 기록부(106b), 활물질량 산출부(107b), 및 개방 회로 전압 산출부(108b)를 포함한다. 전지 상태 산출 장치(300)에서 제1 실시양태로 도시한 도 1에서와 동일한 참조번호를 사용함으로써 표시한 성분은 제1 실시양태와 동일하기 때문에 여기서 이들에 대한 상세한 설명을 생략하였음에 주의한다.
도 12에 도시한 전지 상태 산출 장치(300)는 장치(300)가 N 개의 이차 배터리(101-1 내지 101-N)를 직렬로 연결한 구성을 갖는다는 점에서 전지 상태 산출 장치(100)와 상이하다. 전류 검출기(103)에서, 직렬로 연결된 전지를 통해 흐르는 전류는 한 위치에서 측정되고 따라서 전류 검출기(103)의 구성은 전지 상태 산출 장치(100)에서의 전류 검출기(103)와 동일하다. 한편, 전압 검출기(104b)는 N 개의 이차 전지(이하, 전지로 칭함)(101-1 내지 101-N) 각각의 캐소드 단자와 애노드 단자 사이의 전압을 측정한다.
충전 곡선 기록부(106b)는 충전시 또는 방전시 각 전지의 전류 및 전압을 기록한다. 도 13은 충전 곡선 기록부(106b)의 처리의 흐름을 도시한다. 충전 곡선 기록부(106b)와 상기 제1 실시양태로 도시한 충전 곡선 기록부(106) 간의 처리에서의 차이는 전지들 각각의 전압이 단계(1002b)에서 기록된다는 것이다.
활물질량 산출부(107b)는 이차 전지(101-1 내지 101-N)의 충전 이력 각각에 대해 상기 제1 실시양태에서 나타낸 활물질량 산출부(107)의 처리를 수행하고, 캐소드의 초기에 충전된 용량, 캐소드 질량 값, 애노드의 초기에 충전된 용량, 애노드 질량 값 및 내부 저항 값의 N 개의 세트를 포함하는 파라미터 세트를 산출한다.
개방 회로 전압 산출부(108b)는 이차 전지(101-1 내지 101-N) 각각에 대해 상기 제1 실시양태에 나타낸 개방 회로 전압 산출부(108)의 처리를 수행하고 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 각각 나타내는 N 개 세트의 함수를 산출한다.
따라서, 제3 실시양태에 따르면, 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계, 및 조립된 배터리에 포함된 배터리 전지 각각의 용량을 정확하게 파악하는 것이 가능하고, 관계 및 용량은 사용에 따라 변한다.
(제4 실시양태)
제4 실시양태에서, 조립된 배터리에 포함된 전지들 각각의 용량 및 충전 상태는 제3 실시양태에서 산출된 조립된 배터리 내의 전지들 각각의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 사용하여 산출된다.
도 14는 제4 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 14에 도시한 전지 상태 산출 장치(400)는 직렬로 연결된 N 개의 이차 전지(101-1 내지 101-N), 부하 또는 전원공급장치(102), 전류 검출기(103), 전압 검출기(104b), 함수 정보 데이터베이스(105), 충전 곡선 기록부(106b), 활물질량 산출부(107b), 개방 회로 전압 산출부(108b), 용량 산출부(109b), 충전 상태 산출부(110b), 및 디스플레이부(111)를 포함한다. 전지 상태 산출 장치(400)에서 상기 제2 실시양태에 도시한 전지 상태 산출 장치(200) 또는 상기 제3 실시양태에 도시한 전지 상태 산출 장치(300)와 동일한 참조 번호를 사용하여 표시한 성분은 제2 실시양태 또는 제3 실시양태와 동일하기 때문에 여기에서는 이들의 상세한 설명을 생략한다는 것에 주의해야 한다.
용량 산출부(109b)는 N 개의 이차 전지(101-1 내지 101-N)의 N 개의 용량을 산출한다. 용량 산출부(109b)는 N 개의 전지(101-1 내지 101-N) 각각에 대하여 상기 제3 실시양태의 개방 회로 전압 산출부(108b)에 의해 산출된 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계에 기초하여 용량을 산출한다.
충전 상태 산출부(110b)는 이차 전지(101-1 내지 101-N) 각각에 대해 상기 제2 실시양태에 도시한 충전 상태 산출부(110)의 처리를 수행하고, N 개의 충전 상태를 산출하고, 이들을 디스플레이부(111)에 출력한다.
디스플레이부(111)는 디스플레이 디바이스, 예컨대 CRT, LCD 등이며, 충전 상태 산출부(110b)에 의해 산출된 전지 각각의 충전 상태를 화면 상에 수치 또는 색으로 표시한다. 전지들 각각의 용량이 필요에 따라 표시될 수 있다는 것에 주의해야 한다.
제4 실시양태에 따르면, 조립된 배터리에 포함된 전지들 각각의 충전 상태를 정확하게 파악할 수 있다.
(제5 실시양태)
상기 제4 실시양태는 이차 전지의 충전을 수행한 후 개방 회로 전압 및 용량을 산출하고, 산출된 정보를 사용하여 충전 상태를 추정하도록 구성된다. 제5 실시양태에서 이전의 충전시 산출된 개방 회로 전압 및 용량에 대한 정보가 저장되고 충전 상태의 추정은 다음 충전이 수행될 때까지 이 정보를 사용하여 수행된다.
도 15는 제5 실시양태에 따른 전지 상태 산출 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 도 15에 도시한 전지 상태 산출 장치(500)는 개방 회로 전압/용량 저장부(112)를 상기 제4 실시양태에 도시한 전지 상태 산출 장치(400)에 추가함으로써 형성되는 장치이다.
개방 회로 전압 산출부(108c)는 이차 전지(101-1 내지 101-N) 각각에 대해 상기 제1 실시양태에 도시한 개방 회로 전압 산출부(108)의 처리를 수행하고, 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 각각 나타내는 N 개 세트의 함수를 산출하고, 산출 결과를 개방 회로 전압/용량 저장부(112)에 저장한다.
용량 산출부(109c)는 상기 제3 실시양태의 개방 회로 전압 산출부(108b)에 의해 이차 전지(101-1 내지 101-N) 각각에 대해 산출된 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계에 기초하여 N 개의 용량 값을 산출하고 산출 결과를 개방 회로 전압/용량 저장부(112)에 저장한다.
도 16은 개방 회로 전압 산출부(108c) 및 용량 산출부(109c)의 처리의 흐름을 도시한다. 상기 제2 실시양태에 도시한 용량 산출부(109)와 상기 제4 실시양태에 도시한 용량 산출부(109b)의 차이는 단계(1216)가 처리에 추가된다는 것이다. 단계(1216)에서, 개방 회로 전압 산출부(108c) 및 용량 산출부(109c)는 전지 번호(1 내지 N) 각각에 대해 개방 회로 전압과 산출된 충전된 용량 간의 관계 및 산출된 용량을 나타내는 함수와 관련되며, 그 결과를 개방 회로 전압/용량 저장부(112)에 저장한다.
충전 상태 산출부(110c)는 이차 전지(101-1 내지 101-N) 각각에 대하여, 개방 회로 전압 산출부(108c)에 의해 산출된 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계, 및 개방 회로 전압 산출부(108c) 및 용량 산출부(109c)에 의해 산출되고 개방 회로 전압/용량 저장부(112)에 저장된 전지의 용량을 사용하여 이차 전지의 충전 상태를 산출한다.
도 17은 충전 상태 산출부(110c)의 처리의 흐름을 도시한다. 용량 산출부(109c)의 처리가 종료되고/되거나 전지 상태 산출 장치(500)의 실행이 시작되면, 충전 상태 산출부(110c)는 단계(1301)로부터 처리를 시작한다. 보다 구체적으로, 충전이 완료될 때가 아닌 충전된 상태로 보존된 배터리를 사용하기 시작할 때 처리가 실행된다. 상기 제2 실시양태의 예에 도시한 충전 상태 산출부(110)와 상기 제4 실시양태에 도시한 충전 상태 산출부(110b)의 차이는 단계(1302c) 및 단계(1303c)에서, 용량 및 개방 회로 전압에 대한 정보가 개방 회로 전압/용량 저장부(112)로부터 획득된다는 것이다. 즉, 충전 상태 산출부(110c)는 다음 충전이 수행될 때까지 개방 회로 전압/용량 저장부(112)에 저장된 용량 및 개방 회로 전압에 관한 정보를 사용함으로써 충전 상태를 신속하게 산출할 수 있다.
따라서, 상기 제5 실시양태에 따르면, 이차 전지가 충전 후 계속하여 사용되지 않을 때에도, 조립된 배터리에 포함된 전지들 각각의 충전 상태를 정확하게 파악할 수 있다. 개방 회로 전압/용량 저장부(112)는 전지 상태 산출 장치(200)에 추가될 수 있으며 유사한 처리가 수행될 수 있다는 것에 주의해야 한다.
특정 실시양태를 설명하였지만, 이 실시양태는 단지 예로서 나타냈으며, 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 실제로, 본원에 설명된 신규한 실시양태는 다른 다양한 형태로 실시될 수 있고; 또한 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 본원에 설명된 실시양태의 형태에서의 다양한 생략, 치환 및 변경이 이루어질 수 있다. 첨부한 특허청구범위 및 그의 등가물은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 형태 또는 변형을 포함하는 것을 의도한다.

Claims (16)

  1. 이차 전지의 단자 전압을 검출하도록 구성된 전압 검출기;
    이차 전지를 통해 흐르는 전류를 검출하도록 구성된 전류 검출기;
    활물질의 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 저장하도록 구성된 데이터베이스;
    데이터베이스를 참조함으로써 및 이차 전지가 충전 또는 방전되는 동안 전압 검출기에 의해 검출된 전압 및 전류 검출기에 의해 검출된 전류를 사용함으로써 이차 전지의 활물질량을 산출하도록 구성된 활물질량 산출부; 및
    데이터베이스를 참조함으로써 및 활물질량 산출부에 의해 산출된 활물질량을 사용함으로써 이차 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 산출하도록 구성된 개방 회로 전압 산출부
    를 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 함수에 기초하여 이차 전지의 용량을 산출하도록 구성된 용량 산출부를 더 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 함수 및 용량 산출부에 의해 산출된 용량을 사용함으로써 이차 전지의 충전 상태를 산출하도록 구성된 충전 상태 산출부를 더 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  4. 제3항에 있어서, 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 함수 및 용량 산출부에 의해 산출된 용량을 저장하도록 구성된 저장부를 더 포함하고,
    충전 상태 산출부는 저장부에 저장된 함수 및 용량을 사용함으로써 이차 전지의 충전 상태를 산출하는, 전지 상태 산출 장치.
  5. 제1항에 있어서, 활물질량 산출부가, 데이터베이스를 참조하고 변수로서 설정된 활물질량으로 회귀 산출을 수행함으로써 이차 전지의 활물질량을 산출하는, 전지 상태 산출 장치.
  6. 제2항에 있어서, 용량 산출부가 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 함수가 나타내는 개방 회로 전압과 이차 전지의 소정의 전압 범위를 비교함으로써 용량을 산출하는, 전지 상태 산출 장치.
  7. 제4항에 있어서, 이차 전지의 용량 또는 충전 상태를 표시하도록 구성된 디스플레이부를 더 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    이차 전지가 복수의 전지들을 포함하는 조립된 배터리이고,
    전압 검출기는 복수의 전지들의 단자 전압을 검출하고,
    활물질량 산출부는 복수의 전지들 각각에 대해 전지의 활물질량을 산출하고,
    개방 회로 전압 산출부는 복수의 전지들 각각에 대해, 활물질량 산출부에 의해 산출된 전지의 활물질량에 기초한 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계 및 전지의 활물질의 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 산출하는, 전지 상태 산출 장치.
  9. 제8항에 있어서, 복수의 전지들 각각에 대해, 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 전지의 함수에 기초하여 전지의 용량을 산출하도록 구성된 용량 산출부를 더 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  10. 제9항에 있어서, 복수의 전지들 각각에 대해, 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 전지의 함수 및 용량 산출부에 의해 산출된 전지의 용량을 사용함으로써 전지의 충전 상태를 산출하도록 구성된 충전 상태 산출부를 더 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  11. 제10항에 있어서, 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 함수 및 용량 산출부에 의해 산출된 용량을 저장하도록 구성된 저장부를 더 포함하고,
    충전 상태 산출부는 저장부에 저장된 함수 및 용량을 사용함으로써 이차 전지의 충전 상태를 산출하는, 전지 상태 산출 장치.
  12. 제8항에 있어서, 활물질량 산출부가, 데이터베이스를 참조하고 변수로서 설정된 활물질량으로 회귀 산출을 수행함으로써 이차 전지의 활물질량을 산출하는, 전지 상태 산출 장치.
  13. 제9항에 있어서, 용량 산출부가 개방 회로 전압 산출부에 의해 산출된 함수가 나타내는 개방 회로 전압과 이차 전지의 소정의 전압 범위를 비교함으로써 용량을 산출하는, 전지 상태 산출 장치.
  14. 제11항에 있어서, 이차 전지의 용량 또는 충전 상태를 표시하도록 구성된 디스플레이부를 더 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  15. 이차 전지의 활물질량을 저장하도록 구성된 데이터베이스; 및
    데이터베이스에 저장된 활물질량을 사용함으로써 소정의 전압 범위 내에서 이차 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 산출하도록 구성된 개방 회로 전압 산출부
    를 포함하는 전지 상태 산출 장치.
  16. 이차 전지의 단자 전압을 검출하는 단계;
    이차 전지를 통해 흐르는 전류는 검출하는 단계;
    활물질의 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 저장하도록 구성된 데이터베이스를 제공하는 단계;
    데이터베이스를 참조함으로써 및 이차 전지가 충전 또는 방전되는 동안 검출된 전압 및 검출된 전류를 사용함으로써 이차 전지의 활물질량을 산출하는 단계; 및
    데이터베이스를 참조함으로써 및 산출된 활물질량을 사용함으로써 이차 전지의 개방 회로 전압과 충전된 용량 간의 관계를 나타내는 함수를 산출하는 단계
    를 포함하는 전지 상태 산출 방법.
KR1020140171981A 2013-12-06 2014-12-03 전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법 KR20150066464A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-253555 2013-12-06
JP2013253555A JP6151163B2 (ja) 2013-12-06 2013-12-06 電池状態算出装置および電池状態算出方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150066464A true KR20150066464A (ko) 2015-06-16

Family

ID=53270928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140171981A KR20150066464A (ko) 2013-12-06 2014-12-03 전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10871522B2 (ko)
JP (1) JP6151163B2 (ko)
KR (1) KR20150066464A (ko)
CN (1) CN104698385B (ko)
TW (1) TWI591358B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018084675A1 (ko) * 2016-11-04 2018-05-11 주식회사 엘지화학 이차 전지의 반응 추정 방법 및 이에 사용되는 전지셀을 포함하는 이차전지

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9360530B2 (en) * 2013-08-19 2016-06-07 Google Technology Holdings LLC Method and system for energy storage capacity estimation of battery cells
JP6251091B2 (ja) 2014-03-17 2017-12-20 株式会社東芝 二次電池内部状態算出装置および二次電池内部状態算出方法
JP2015178963A (ja) 2014-03-18 2015-10-08 株式会社東芝 算出装置及び算出方法
JP6556649B2 (ja) * 2016-03-14 2019-08-07 株式会社東芝 蓄電池評価装置、蓄電池、蓄電池評価方法、およびプログラム
WO2018088084A1 (ja) * 2016-11-14 2018-05-17 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 電池容量表示装置及び電池容量表示方法
JP6567582B2 (ja) 2017-03-08 2019-08-28 株式会社東芝 充放電制御装置、使用条件作成装置、プログラム、及び蓄電システム
JP6864536B2 (ja) * 2017-04-25 2021-04-28 株式会社東芝 二次電池システム、充電方法、プログラム、及び車両
JP7069593B2 (ja) * 2017-08-09 2022-05-18 株式会社デンソー 電池状態推定装置及び電源装置
KR102266508B1 (ko) * 2017-09-26 2021-06-16 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 급속 충전 시스템
JP6672351B2 (ja) * 2018-02-13 2020-03-25 株式会社東芝 算出装置及び算出方法
CN108760964B (zh) * 2018-03-22 2020-10-09 武汉昊诚能源科技有限公司 一种快速检验电解二氧化锰煅烧程度的方法
CN111954823B (zh) 2018-04-17 2023-06-06 三菱电机株式会社 蓄电池诊断装置及蓄电池诊断方法以及蓄电池控制系统
JP6985998B2 (ja) 2018-09-12 2021-12-22 株式会社東芝 電池状態推定装置、電池状態推定方法、プログラム、制御回路及び蓄電システム
JP7039499B2 (ja) 2019-01-04 2022-03-22 株式会社東芝 内部状態推定装置および方法、ならびに電池制御装置
JP6896783B2 (ja) 2019-03-11 2021-06-30 株式会社東芝 二次電池システム、二次電池、および組電池システム
JP2021048663A (ja) 2019-09-17 2021-03-25 株式会社東芝 電池制御装置、充放電システム、駐車場システム、二次電池リユースシステム、電池制御方法、及び電池制御プログラム
KR20210087322A (ko) * 2020-01-02 2021-07-12 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 성능 평가용 전극조립체 및 전극 성능 평가방법
JP7191873B2 (ja) 2020-01-17 2022-12-19 株式会社東芝 充放電制御装置、充放電システム、充放電制御方法及び充放電制御プログラム
DE102020115887A1 (de) 2020-06-16 2021-12-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung eines Zustands einer Zelle einer Batterie
JP7387660B2 (ja) 2021-02-10 2023-11-28 株式会社東芝 電池の診断方法、電池の診断装置、電池の診断システム、電池搭載機器及び電池の診断プログラム
JP2022139620A (ja) 2021-03-12 2022-09-26 株式会社東芝 電池の診断方法、電池の診断装置、電池の診断システム、電池搭載機器及び電池の診断プログラム

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3410158B2 (ja) * 1993-07-21 2003-05-26 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
TW535308B (en) * 2000-05-23 2003-06-01 Canon Kk Detecting method for detecting internal state of a rechargeable battery, detecting device for practicing said detecting method, and instrument provided with said
US7190171B2 (en) 2002-10-11 2007-03-13 Canon Kabushiki Kaisha Detecting method and detecting apparatus for detecting internal of rechargeable battery, rechargeable battery pack having said detecting apparatus therein, apparatus having said detecting apparatus therein, program in which said detecting method is incorporated, and medium in which said program is stored
JP2005012960A (ja) 2003-06-20 2005-01-13 Hitachi Maxell Ltd 小型電気機器
JP4075762B2 (ja) * 2003-10-10 2008-04-16 トヨタ自動車株式会社 二次電池における残存容量の算出装置および算出方法
US7576545B2 (en) 2006-10-18 2009-08-18 Honeywell International Inc. Lithium-ion battery prognostic testing and process
TWI331417B (en) 2006-12-12 2010-10-01 Ind Tech Res Inst Method for assessing state-of-charge and state-of-health of rechargeable batteries
JP4703593B2 (ja) * 2007-03-23 2011-06-15 株式会社豊田中央研究所 二次電池の状態推定装置
JP4388094B2 (ja) * 2007-03-28 2009-12-24 株式会社東芝 組電池の保護装置及び電池パック装置
JP2009228939A (ja) 2008-03-21 2009-10-08 Daikin Ind Ltd 熱交換器の冷媒配管構造
JP5561916B2 (ja) * 2008-07-11 2014-07-30 ミツミ電機株式会社 電池状態監視装置
JP4649682B2 (ja) * 2008-09-02 2011-03-16 株式会社豊田中央研究所 二次電池の状態推定装置
JP5036662B2 (ja) * 2008-09-03 2012-09-26 トヨタ自動車株式会社 二次電池の監視装置及び二次電池システム
JP5077702B2 (ja) * 2008-11-21 2012-11-21 本田技研工業株式会社 充電制御装置
JP5475385B2 (ja) 2009-09-30 2014-04-16 株式会社東芝 二次電池の特性評価装置および車両および充電器
JP5356995B2 (ja) 2009-12-11 2013-12-04 株式会社東洋精機製作所 樹脂溶融装置の試料供給機構
US9566875B2 (en) * 2010-03-30 2017-02-14 Honda Motor Co., Ltd. Method of detecting battery capacity of secondary battery
WO2011125213A1 (ja) * 2010-04-09 2011-10-13 トヨタ自動車株式会社 二次電池の劣化判定装置および劣化判定方法
JP5541112B2 (ja) 2010-11-22 2014-07-09 ミツミ電機株式会社 電池監視装置、及び電池監視方法
JP5673097B2 (ja) 2010-12-28 2015-02-18 株式会社Ｇｓユアサ 非水電解質二次電池のｏｃｖ特性推定方法、ｏｃｖ特性推定装置及び蓄電システム
JP2012198175A (ja) * 2011-03-23 2012-10-18 Suzuki Motor Corp バッテリ状態監視装置
JP5889548B2 (ja) 2011-05-31 2016-03-22 株式会社東芝 電池劣化算出装置
US9213070B2 (en) 2011-05-31 2015-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Calculation method, calculation system, and calculation apparatus
JP5904039B2 (ja) * 2011-09-20 2016-04-13 日産自動車株式会社 二次電池の制御装置
TWI420126B (zh) 2011-09-27 2013-12-21 Neotec Semiconductor Ltd 電池容量預測裝置及其預測方法
CN102445663B (zh) * 2011-09-28 2014-04-02 哈尔滨工业大学 一种电动汽车电池健康状态估算的方法
US9157966B2 (en) 2011-11-25 2015-10-13 Honeywell International Inc. Method and apparatus for online determination of battery state of charge and state of health
KR101521328B1 (ko) * 2012-05-11 2015-05-18 주식회사 엘지화학 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법 및 시스템
WO2013187583A1 (ko) * 2012-06-13 2013-12-19 주식회사 엘지화학 혼합 양극재를 포함하는 이차 전지의 전압 추정 장치 및 방법
JP2014053134A (ja) 2012-09-06 2014-03-20 Sony Corp 二次電池およびその製造方法、ならびに電池パックおよび電動車両
JP6239241B2 (ja) 2013-02-04 2017-11-29 株式会社東芝 電池性能推定方法および電池性能推定装置
JP2014190763A (ja) 2013-03-26 2014-10-06 Toshiba Corp 電池寿命推定方法及び電池寿命推定装置
JP5506995B2 (ja) 2013-11-13 2014-05-28 弘志 宮▲崎▼ 貫入ロッド

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018084675A1 (ko) * 2016-11-04 2018-05-11 주식회사 엘지화학 이차 전지의 반응 추정 방법 및 이에 사용되는 전지셀을 포함하는 이차전지
KR20180050248A (ko) * 2016-11-04 2018-05-14 주식회사 엘지화학 이차 전지의 반응 추정 방법 및 이에 사용되는 전지셀을 포함하는 이차전지
US10670665B2 (en) 2016-11-04 2020-06-02 Lg Chem, Ltd. Method for estimating reaction of secondary battery and secondary battery comprising battery cell used for the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN104698385B (zh) 2021-10-22
TWI591358B (zh) 2017-07-11
JP6151163B2 (ja) 2017-06-21
JP2015111086A (ja) 2015-06-18
TW201534949A (zh) 2015-09-16
US20150160300A1 (en) 2015-06-11
CN104698385A (zh) 2015-06-10
US10871522B2 (en) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150066464A (ko) 전지 상태 산출 장치 및 전지 상태 산출 방법
US10274545B2 (en) Calculation apparatus and method for calculating relationship between charge amount and potential
EP3376585A1 (en) Battery safety evaluation apparatus, battery safety evaluation method and program
US20190198938A1 (en) Battery safety evaluation apparatus, battery control apparatus, battery safety evaluation method, non-transitory computer readable medium, control circuit, and power storage system
TWI381182B (zh) 基於電池電壓變化模式用以估量電池健康狀態之方法及裝置
US20180088181A1 (en) Apparatus and method for detecting battery state of health
EP3297121A1 (en) Charge control apparatus, charge pattern creating device, method, computer program and power storage system
US9494656B2 (en) Systems and methods for determining battery state of charge
JP6655801B2 (ja) リチウムイオン二次電池の寿命推定装置
JP6656383B2 (ja) バッテリーセルの性能テスト装置及び方法
US9500715B2 (en) Secondary battery tester
JP2020507067A (ja) リチウムイオンバッテリーセルの退化情報を獲得する装置及び方法
JP2015175854A (ja) 電池セルの健康状態を推定するための方法
KR101488828B1 (ko) 이차전지 수명 측정 장치, 이를 포함하는 전자기기 및 이차전지 수명 측정 방법
JP2006242880A (ja) 電源装置用状態検知装置，電源装置及び電源装置に用いられる初期特性抽出装置
JP5878088B2 (ja) 電池モジュールおよびその状態推定方法
US20150226807A1 (en) Determination of nominal cell resistance for real-time estimation of state-of-charge in lithium batteries
TWI818777B (zh) 電池管理裝置、電池管理方法
US20160356855A1 (en) Apparatus for estimating residual battery capacity, system for estimating residual battery capacity, battery pack, and method for estimating residual battery capacity
KR20140052839A (ko) 축전 상태 검출 장치
KR101473156B1 (ko) 2차전지의 수명 예측장치 및 방법
JP2005195388A (ja) 電池の残量計測装置
JP2019113414A (ja) 二次電池の劣化度合測定装置
KR20180067140A (ko) 쇼트 감지방법 및 장치
JP6672351B2 (ja) 算出装置及び算出方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application