KR20150085795A - Method for battery management and battery management system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 관리 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실시하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 배터리 관리 시스템, 그리고 배터리를 구비한 차량에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management method. The present invention also relates to a computer program and a battery management system for carrying out the method, and a vehicle equipped with a battery.
DE 10 2010 051 008 A1은 배터리의 에이징 현상을 검출하고 평가하는 방법을 개시하고, 여기서는 충전 및 방전에 의한 배터리의 주기적 에이징과 시간의 경과에 의한 배터리의 역법적 에이징이 구별된다. 에이징 현상을 결정하기 위해, 배터리의 새로운 상태에서 OCV 특성 곡선과 에이징된 배터리의 OCV-특성 곡선의 비교에 의해 배터리 용량과 OCV 전압 사이의 관계가 결정된다.DE 10 2010 051 008 A1 discloses a method for detecting and evaluating the aging phenomenon of a battery, wherein the periodic aging of the battery by charge and discharge and the reverse aging of the battery over time are distinguished. To determine the aging phenomenon, the relationship between the battery capacity and the OCV voltage is determined by comparing the OCV characteristic curve with the OCV characteristic curve of the aged battery in the new state of the battery.
DE 10 2012 007 157 A1은 배터리 시스템용 출력 예측을 실시하는 방법을 개시하고, 여기서는 측정값, 예를 들면 실제 배터리 전압, 실제 배터리 전류, 실제 충전 상태(SOC, state of charge), 실제 배터리 온도 및 다른 데이터를 기초로 장시간 및 단시간 예측값들, 특히 방전시 최소 허용 배터리 시스템 전압 또는 충전 또는 회복(recuperation)을 위한 최대 허용 배터리 시스템 전압이 결정된다.
DE 199 10 287 A1은 배터리의 사용 가능성을 판단 또는 결정하기 위한 장치를 개시하고, 이 경우 배터리의 긴 수명에 바람직한 한계치 내로 배터리를 유지하기 위해, 충전 상태 및 에이징 상태가 포함된다.DE 199 10 287 A1 discloses an apparatus for judging or determining the availability of a battery, in which case the charging state and the aging state are included to maintain the battery within a desirable limit for the long life of the battery.
본 발명의 과제는 배터리의 에이징을 사전 설정 범위 내로 유지할 수 있게 하는, 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery management method and a battery management system that enable the aging of a battery to be maintained within a predetermined range.
상기 과제는 독립 청구항들에 따른 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 시스템에 의해 해결된다.This problem is solved by a battery management method and a battery management system according to the independent claims.
본 발명에 따른 배터리 관리 방법은 A battery management method according to the present invention includes:
a) 주기적 및 역법적 스트레스 팩터들의 세트에 대한 한계치의 제시에 의해 배터리의 작동 파라미터 범위를 결정하는 단계,comprising the steps of: a) determining a range of operating parameters of the battery by presenting a threshold value for a set of periodic and backward stress factors,
여기서, 주기적 스트레스 팩터들의 세트는 적어도 다음의 측정 가능한 값, 즉 배터리의 작동 사이클 동안 최대 충전 상태 차이, 배터리의 작동 사이클 동안 온도 및 배터리의 작동 사이클 동안 평균 전류 세기를 갖고, 역법적 스트레스 팩터들의 세트는 적어도 다음의 측정 가능한 값, 즉 배터리의 정지 동안 충전 상태 및 배터리의 정지 동안 온도를 갖고,Wherein the set of periodic stress factors has at least the following measurable value: a maximum charge state difference during an operating cycle of the battery, a temperature during an operating cycle of the battery and an average current intensity during an operating cycle of the battery, Has at least the following measurable value, i.e. the charge state during the stop of the battery and the temperature during the stop of the battery,
b) 배터리의 기대 수명을 결정하는 단계,b) determining the expected life of the battery,
c) 배터리의 작동 동안 주기적 스트레스 팩터들과 배터리의 정지 동안 역법적 스트레스 팩터들을 결정하는 단계,c) determining periodic stress factors during battery operation and reverse stress factors during battery shutdown,
d) 결정된 주기적 및 역법적 스트레스 팩터들에 할당된 에이징 팩터들을 기초로 배터리의 실제 수명을 결정하는 단계,d) determining the actual life of the battery based on the aging factors assigned to the determined periodic and adverse stress factors,
e) 배터리의 기대 수명과 실제 수명을 비교하는 단계, 및e) comparing the expected life and actual life of the battery, and
f) 실제 수명이 기대 수명보다 큰 경우, 배터리의 작동 파라미터 범위를 제한하는 단계를 포함한다.f) limiting the range of operating parameters of the battery if the actual lifetime is greater than the expected lifetime.
배터리의 작동은 배터리의 충전 단계 및 방전 단계를 포함한다. 작동 사이클은 배터리의 작동의 기간으로서 규정된다. 배터리의 정지는 배터리의 충전 또는 방전이 이루어지지 않는 것을 의미하고, 배터리 셀 내의 자기 방전 전류는 이로부터 제외된다.The operation of the battery includes charging and discharging of the battery. The operating cycle is defined as the period of operation of the battery. The termination of the battery means that the battery is not charged or discharged, and the self-discharge current in the battery cell is excluded.
주기적 스트레스 팩터들 ΔSOC, TB, IRMS 은 단계 c)에서 바람직하게는The cyclic stress factors? SOC , T B , I RMS are preferably determined in step c)
에 따라 결정되고, 상기 식에서, Zi은 {ΔSOC, TB, IRMS}로부터 결정된다. 즉,, Where Z i is determined from {Δ SOC , T B , I RMS }. In other words,
상기 식 및 하기 식에서, CT -1은 시점 T-1까지 배터리에 의한 용량 출력을 나타내고, CT는 시점 T까지 배터리에 의한 용량 출력을 나타내며, ΔC는 시간 간격[T-1, t]에서 용량 출력을 나타낸다. 용량 출력에 대한 척도로서 전류 세기의 값이 시간에 대해 적분된다.C T -1 represents the capacity output by the battery up to the time point T-1, C T represents the capacity output by the battery up to the time point T, and ΔC represents the capacity output by the battery at the time interval [T-1, t] Capacity output. The value of the current intensity as a measure of the capacity output is integrated over time.
역법적 스트레스 팩터들 SOC 및 TS 은 단계 C)에서 바람직하게는Inverse Stress Factors SOC and T S Is preferably used in step C)
에 따라 결정되고, 상기 식에서, Ki 는 {SOC, TS}로부터 결정된다. 즉,, Where K i is determined from {SOC, T S }. In other words,
단계 d)에서 에이징 팩터들은 배터리 관리 시스템의 메모리 유닛 내에 저장된 룩업 테이블을 기초로 또는 함수로서 결정된다.In step d) the aging factors are determined either as a function or as a function of a look-up table stored in a memory unit of the battery management system.
단계 d)에서 먼저 바람직하게는 주기적 수명이 In step d) firstly preferably the periodic lifetime
에 따라 결정되며, 역법적 수명이 And the reverse legal life span
에 따라 결정되고, 상기 식에서 AF(Zi),Zi는 주기적 스트레스 팩터들에 할당된 에이징 팩터들을 나타내는 {ΔSOC, TB, IRMS}로부터 결정되며, AF(Ki),Ki는 역법적 스트레스 팩터들에 할당된 에이징 팩터들을 나타내는 {SOC, TS}로부터 결정되고, Ⅱi는 인덱스 양 i에 대한 곱이다.AF (Z i ), Z i is determined from {Δ SOC , T B , I RMS } representing the aging factors assigned to the cyclic stress factors, AF (K i ), K i Is determined from {SOC, T S } indicating the aging factors assigned to the inverse statistical stressors, and II i is the product of the index quantity i.
실제 수명이 단계 d)에서 바람직하게는 주기적 수명 Lz(T) 및 역법적 수명 LKK(T)의 함수로서, 예를 들면 곱으로서, 합으로서 또는 평균값으로서 결정된다.The actual lifetime is determined in step d) preferably as a function of the cyclic lifetime L z (T) and the inverse legal lifetime L K K (T), for example as a product, sum or average value.
실시예에 따라, 주기적 스트레스 팩터들의 세트는 또한 다음의 측정 가능한 값을 갖는다: 배터리의 작동 사이클 동안 피크 전류 세기. 배터리의 작동 사이클 동안 피크 전류 세기는 IPEAK로 표시된다. 주기적 수명은 단계 d)에서 유사하게 형성되고, 배터리의 작동 사이클 동안 피크 전류 세기는 다른 팩터로서 곱 내로 산입된다.According to an embodiment, the set of periodic stress factors also has the following measurable value: peak current intensity during the operating cycle of the battery. The peak current intensity during the operating cycle of the battery is indicated by I PEAK . The periodic lifetime is similarly formed in step d), and the peak current intensity during the operating cycle of the battery is calculated as another factor into the product.
단계들 c), d), e), f)은 규정된 기간 동안 반복된다. 규정된 기간은 바람직하게 1일 내지 60일 사이의 기간이고, 예를 들면 한 달을 포함한다.Steps c), d), e), f) are repeated for the specified period. The prescribed period is preferably a period of between one day and 60 days, and includes for example one month.
단계 f)에서 배터리의 작동 범위를 제한한 후에, 단계들 c), d), e)가 반복되고, 실제 수명이 기대 수명 미만으로 떨어지면, 배터리의 작동 파라미터 범위가 다시 확대된다.After limiting the operating range of the battery in step f), steps c), d) and e) are repeated and if the actual life falls below the expected life, the range of operating parameters of the battery is again magnified.
본 발명에 따라, 또한 컴퓨터 프로그램이 프로그래밍 가능한 컴퓨터 장치에서 실행되면, 여기에 설명된 방법들 중 하나가 실시되는 컴퓨터 프로그램이 제시된다. 컴퓨터 프로그램은 예를 들면 배터리 관리 시스템을 실시하기 위한 모듈이거나 또는 특히 차량 내의, 서브 시스템을 실시하기 위한 모듈이다. 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능한 메모리 매체에, 예를 들면 비휘발성 메모리 매체 또는 재기록 가능한 메모리 매체에 또는 컴퓨터 장치에 할당되어 또는 분리 가능한 CD-ROM, DVD 또는 USB 플래시 드라이브에 저장될 수 있다. 추가로 또는 대안으로서, 컴퓨터 프로그램이 예를 들면, 인터넷과 같은 데이터 네트워크를 통해 또는 예를 들면 전화선 또는 무선 접속과 같은 통신 접속을 통해 컴퓨터 장치, 예를 들면 서버 또는 다운로드를 위한 클라우드 시스템에 제공될 수 있다.According to the present invention, there is also provided a computer program in which one of the methods described herein is implemented, when the computer program is run on a programmable computer device. The computer program is, for example, a module for implementing a battery management system or, in particular, a module for implementing a subsystem in a vehicle. The computer program may be stored on a machine-readable memory medium, for example, on a non-volatile memory medium or rewritable memory medium, or on a computer device or on a removable CD-ROM, DVD or USB flash drive. Additionally or alternatively, a computer program may be provided to a computing device, such as a server or a cloud system for downloading, for example via a data network such as the Internet or through a communication connection such as a telephone line or a wireless connection .
본 발명에 따라, 특히 차량의 배터리 관리 시스템으로서, 전류 센서, 전압 센서, 온도 센서,According to the present invention, there is provided a battery management system of a vehicle, in particular, a current sensor, a voltage sensor, a temperature sensor,
상기 센서들의 데이터 또는 측정값들을 기초로 주기적 스트레스 팩터들을 결정하는 유닛,A unit for determining periodic stress factors based on the data or measurements of the sensors,
상기 센서들의 데이터 또는 측정값들을 기초로 역법적 스트레스 팩터들을 결정하는 유닛,A unit for determining inverse statistical stress factors based on the data or measurements of the sensors,
결정된 주기적 및 역법적 스트레스 팩터들에 할당된 에어징 팩터들을 기초로 배터리의 실제 수명을 결정하는 유닛,A unit for determining an actual life of the battery based on the aeration factors assigned to the determined periodic and back-matter stress factors,
배터리의 기대 수명과 배터리의 실제 수명을 비교하는 유닛, 및A unit for comparing an expected life of the battery with an actual life of the battery, and
실제 수명이 기대 수명보다 큰 경우, 배터리의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛을 포함하는 배터리 관리 시스템이 제공된다.A battery management system is provided that includes a unit that limits the range of operating parameters of the battery when the actual life span is greater than the expected life span.
배터리의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛은 바람직하게 작동 파라미터 범위의 제한이 이루어진 후에 더 나중 시점에서 실제 수명이 다시 기대 수명 미만으로 떨어지면, 작동 파라미터 범위를 확대하도록 설계된다.The unit that limits the operating parameter range of the battery is preferably designed to widen the operating parameter range if the actual service life again falls below the expected service life at a later point in time after the operating parameter range has been limited.
배터리의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛은 작동 파라미터 범위를 차량 버스, 특히 CAN-버스에서 추가의 제어 장치에 제공하도록 설계된다.A unit that limits the range of operating parameters of the battery is designed to provide a range of operating parameters to the additional control unit on the vehicle bus, especially the CAN bus.
바람직하게, 배터리 관리 시스템은 여기에 설명된 방법을 실시하도록 형성 및/또는 설계된다. 이에 따라, 방법의 범주 내에서 설명된 특징들은 배터리 관리 시스템에 상응하게 적용되며, 그 반대도 마찬가지이다.Preferably, the battery management system is configured and / or designed to implement the methods described herein. Accordingly, the features described within the scope of the method are applied corresponding to the battery management system, and vice versa.
배터리 관리 시스템의 유닛들은 반드시 서로 물리적으로 분리되지 않아도 되는 기능 유닛들이다. 특히, 다수의 기능이 소프트웨어로 제어 장치에서 실시되면, 배터리 관리 시스템의 다수의 유닛들은 단일 물리적 유닛으로 구현될 수 있다. 유닛들은 하드웨어 모듈로, 예를 들면 센서 유닛, 메모리 유닛 및 주문형 IC에 의해 실시될 수 있거나 또는 소프트웨어 기술로 실시될 수 있다.The units of the battery management system are functional units that do not necessarily have to be physically separated from each other. In particular, when a plurality of functions are implemented in a control device by software, a plurality of units of the battery management system can be implemented as a single physical unit. The units may be implemented as hardware modules, for example, sensor units, memory units and custom ICs, or may be implemented in software technology.
본 발명에 따라 또한 이러한 배터리 관리 시스템을 구비한 차량이 제공된다. 배터리 관리 시스템에 할당된 배터리는 차량의 구동 시스템과 연결된다. 방법은 전기 구동식 차량(EV, electronic vehicle) 또는 하이브리드 차량에 적용될 수 있다.According to the present invention, there is also provided a vehicle provided with such a battery management system. The battery assigned to the battery management system is connected to the drive system of the vehicle. The method can be applied to an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle.
본 발명에 따른 방법은 배터리의 에이징이 사전 설정된 범위 내로 유지될 수 있는 것을 가능하게 한다. 이로 인해, 배터리의 사용자가 민감한 출력 손실 또는 배터리의 에너지 양의 손실로부터 보호된다. 배터리의 제조업자에 있어서는, 보상 청구에 대한 가능한 보장 비용이 줄어든다.The method according to the invention makes it possible that the aging of the battery can be kept within a predetermined range. This protects the user of the battery from loss of sensitive output power or loss of energy in the battery. For manufacturers of batteries, the possible coverage costs for claims are reduced.
배터리의 "정상(normal) 사용 경우"를 규정하며 가능한 보상 청구를 결정하기 위해 사용되는, 에이징 시나리오가 배터리의 소비자에 매칭되는 경우, 그렇게 규정된 "정상 사용 경우"가 배터리의 사용 중에 더 많이 지켜진다.In the event that the aging scenario, which is used to determine the "normal use case" of a battery and is used to determine a possible compensation claim, is matched to the consumer of the battery, the "normal use case" Loses.
배터리의 에이징에 고려되는 파라미터들의 적절한 통합은 또한 파라미터가 허용 범위 밖에 놓이면, 사용자가 즉각 그 거동에 영향을 주지 않는 효과를 갖는다. 오히려, 하나의 파라미터 내의 에러를 가진 또는 한계값의 거동이 다른 파라미터 내의 바람직한 거동에 의해 보상될 수 있다. 이로 인해, 고객 만족도와 제조업자에 의한 필요한 보장 간의 절충이 달성된다.Proper integration of the parameters considered in the aging of the battery also has the effect that if the parameters are outside the acceptable range, the user does not immediately influence the behavior. Rather, the behavior of the limit with or with errors in one parameter can be compensated by the desired behavior in other parameters. This achieves a trade-off between customer satisfaction and the required warranty by the manufacturer.
본 발명의 실시예가 도면에 도시되며 이하에서 상세히 설명된다.Embodiments of the present invention are shown in the drawings and described in detail below.
도 1은 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리.1 is a battery having a battery management system.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(11)을 구비한 배터리(10)를 도시한다. 배터리(10)는 예를 들면 차량 내에 장착된다.1 shows a
배터리(10)는 전류 센서(12), 전압 센서(16) 및 온도 센서(20)를 포함하고, 상기 센서들은 상응하는 인터페이스(14, 18, 22)를 통해 배터리 관리 시스템(11)에 데이터 및/또는 측정값들을 제공한다.The
배터리 관리 시스템(11)의 하기에 설명되는 다수의 기능성 유닛들은 배터리(10) 또는 차량의 작동 사이클 또는 정지와 관련된다. 상기 유닛들은 필요한 정보, 예를 들면 배터리(10)의 작동 사이클의 시작과 끝 또는 배터리(10)의 정지의 시작과 끝을 전달하는 추가의 유닛(도시되지 않음)과 결합된다.The plurality of functional units described below of the
배터리 관리 시스템(11)은 배터리(10)의 작동 사이클 동안 평균 전류 세기를 결정하는 유닛(24)을 포함한다. 평균 전류 세기를 결정하는 유닛(24)은 전류 센서(12)의 데이터 및/또는 측정값들을 수신하여 처리한다. 상기 유닛은 예를 들면 작동 사이클의 기간에 대한 전류 세기의 값들을 가산 또는 적분하고 후속해서 작동 사이클의 기간으로 나눔으로써 전류 세기를 평균화한다.The
배터리 관리 시스템(11)은 배터리(10)의 작동 사이클 동안 최대 전류 세기를 결정하는 추가의 유닛(26)을 포함한다. 최대 전류 세기를 결정하는 유닛(26)은 전류 센서(12)의 데이터 및/또는 측정값들을 수신하여 처리하며, 상기 데이터 또는 측정값에 의해 최대 전류 세기가 결정된다.The
배터리 관리 시스템(11)은 배터리(10)의 정지 동안 충전상태를 결정하는 유닛(28)을 포함한다. 충전 상태를 결정하는 유닛(28)은 전압 센서(16)의 측정값들 및/또는 데이터를 수신하여 처리한다. 충전 상태를 결정하는 유닛(28)은 예를 들면 배터리(10)의 저장된 SOC-OCV 특성 곡선을 참고로 충전 상태를 결정한다.The
배터리 관리 시스템(11)은 배터리(10)의 작동 사이클 동안 최대 충전 상태 차이를 결정하는 유닛(30)을 포함한다. 작동 사이클 동안 최대 충전 상태 차이를 결정하는 유닛(30)은 전압 센서(16)의 측정값 및/또는 데이터를 수신하고 처리한다. 상기 유닛은 배터리(10)의 저장된 SOC-OCV 특성 곡선에 의해서도 충전 상태를 결정한다. 작동 사이클 동안, 최대 충전 상태 및 최소 충전 상태가 결정되고, 이로부터 작동 사이클 동안 최대 충전 상태 차이를 형성하는 차이가 계산된다.The
배터리 관리 시스템(11)은 배터리(10)의 정지 동안 온도를 결정하는 유닛(32) 및 배터리(10)의 작동 사이클 동안 온도를 결정하는 유닛(34)을 포함하고, 상기 유닛들은 온도 센서(20)의 측정값 및/또는 데이터를 수신하고 처리한다.The
배터리 관리 시스템(11)은 주기적인 스트레스 팩터들을 결정하는 추가의 유닛(36)을 포함한다. 주기적 스트레스 팩터들을 결정하는 유닛(36)은 평균 전류 세기를 결정하는 유닛(24), 최대 전류 세기를 결정하는 유닛(26), 최대 충전 상태 차이를 결정하는 유닛(30) 및 작동 사이클 동안 온도를 결정하는 유닛(34)의 데이터 및/또는 측정값들을 수신하고 처리한다. 주기적 스트레스 팩터들을 결정하는 유닛(36)의 데이터는 실제 주기적 수명을 결정하는 유닛(40)에 제공된다.The
실제 주기적 수명을 결정하는 유닛(40)은, 에이징 팩터들이 룩업 테이블 또는 함수의 형태로 저장되어 있는 메모리 유닛(44)으로부터 꺼낸 에이징 팩터들을 기초로 실제 주기적 수명을 결정한다.The
배터리 관리 시스템(11)은 역법적 스트레스 팩터들을 결정하는 추가의 유닛(38)을 포함한다. 역법적 스트레스 팩터들을 결정하는 유닛(38)은 충전 상태를 결정하는 유닛(28) 및 정지 동안 온도를 결정하는 유닛(32)의 데이터 및/또는 측정값들을 수신하여 처리한다. 역법적 스트레스 팩터들은 특히 배터리 관리 시스템(11)이 실시된 제어 장치의 소위 웨이크업 단계 동안에도 파킹 모드에서 결정되고, 이 경우 시간에 대해 평균화된 충전 상태 및 시간에 대해 평균화된 온도 값이 결정된다. 역법적 스트레스 팩터들을 결정하는 유닛(38)의 데이터는 실제 역법적 수명을 결정하는 유닛(42)에 제공된다.The
실제 역법적 수명을 결정하는 유닛(42)은 역법적 스트레스 팩터들과, 상기 역법적 스트레스 팩터들에 할당된 에이징 팩터들을 기초로 실제 역법적 수명을 결정하고, 상기 에이징 팩터들은 이들이 룩업 테이블 또는 함수의 형태로 저장되어 있는 메모리 유닛(44)으로부터 꺼내진다.The actual reverse legal
배터리 관리 시스템(11)은 또한 배터리(10)의 실제 수명을 결정하기 위한 유닛(46)을 포함한다. 실제 수명을 결정하기 위한 유닛(46)은 실제 주기적 수명을 결정하는 유닛(40) 및 실제 역법적 수명을 결정하는 유닛(42)의 데이터를 기초로, 예를 들면 실제 주기적 수명과 실제 역법적 수명의 곱으로서, 합으로서 또는 평균값으로서 실제 수명을 결정한다.The
배터리의 기대 수명과 배터리(10)의 실제 수명을 비교하는 유닛(48)은 메모리 유닛(50) 내에 저장된 기대 수명의 상응하는 값 또는 함수와 함께 실제 수명을 결정하는 유닛(46)의 데이터를 특정 시간 간격에 따라 규칙적으로 수신하고 처리한다. 배터리(10)의 실제 수명이 기대 수명을 초과하는 경우, 기대 수명과 실제 수명을 비교하는 유닛(48)은 상응하는 데이터 및/또는 측정값을 배터리(10)의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛(52)으로 전달한다.The
배터리(10)의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛(52)은 예를 들면 비율The
및And
을 결정해서, 역법적 및 주기적 스트레스 팩터들에 할당된 에이징 팩터들을 설정값과 비교하고, 상기 식에서 AF(Zi) 및 AF(Ki)는 주기적 및 역법적 스트레스 팩터 Zi 및 Ki와 관련한 실제 수명을 나타내고, AFSoll(Ki, Zi)는 기대 수명을 나타낸다. 배터리(10)의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛(52)은 실제 수명이 기대 수명을 초과하게 했던 주기적 및 역법적 스트레스 팩터 Zi 및 Ki 를 결정한다. 배터리(10)의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛(52)은 실제 수명이 기대 수명을 초과하게 했던 주기적 및 역법적 스트레스 팩터(Zi) 및 (Ki)의 실제 유효한 작동 파라미터 범위를 메모리 유닛(54)으로부터 로딩하고, 새로운 작동 파라미터 범위를 결정하며, 새로 결정된 작동 파라미터 범위를 실제 유효한 작동 파라미터 범위로서 메모리 유닛(54) 내에 저장한다. 메모리 유닛(54)의 초기 데이터 공급은 배터리(10)의 제조업자에 의해 배터리(10)의 소비자와 매칭되는 에이징 시나리오를 나타내고, 상기 에이징 시나리노는 배터리(10)의 "정상 사용 경우"를 규정한다., And compares the aging factors assigned to the inverse and periodic stress factors with the setpoints, where AF (Z i ) and AF (K i ) are related to the cyclic and inverse statistical stress factors Z i and K i Represents the actual life span, and AF Soll (K i , Z i ) represents the expected life span.
반응 방법은 하기에 설명된다. 이 경우, 실제 수명이 기대 수명을 초과했다는 것이 전제되는데, 이는 역법적 및 주기적 스트레스 팩터에 할당된 적어도 하나의 에이징 팩터 때문이다.The reaction method is described below. In this case, it is assumed that the actual lifetime has exceeded the expected lifetime, which is due to at least one aging factor assigned to the inverse and periodic stress factors.
충전 상태가 충전 상태의 작동 파라미터 범위로부터 벗어나면, 하나 이상의 요구 충전 상태값이 차량 버스에 제공된다. 충전 전략 또는 회복 전략에 영향을 주는 제어 유닛은 차량에 요구 충전 상태 값을 설정할 수 있다.If the charge state deviates from the operating parameter range of the charged state, one or more required charge state values are provided to the vehicle bus. A control unit that affects the charging strategy or the recovery strategy may set the required charging state value in the vehicle.
정지 동안 온도의 초과시, 배터리(10)에 대한 배터리 파라미터 범위가 감소하거나 차량 작동의 더 긴 팔로우업 시간이 설정되므로, 배터리(10)의 더 양호한 템퍼링이 달성된다.When the temperature is exceeded during stoppage, the battery parameter range for the
최대 충전 상태 차이를 초과하는 경우, 한계들이 더 강력히 축소되므로, 예를 들면 하이브리드 차량에서 더 일찍 내연기관이 시동된다. 제 1 실시 가능성에 따라, 이것이 하기 실시예에서 짧게 설명되는 바와 같이 룩업 테이블에 의해 구현된다. 차량의 초기 데이터 공급은 하기 표 1에 따라 이루어지며, 표 내의 항목(entry)들은 최대 방전 출력을 와트로 나타낸다.When the maximum charge state difference is exceeded, the limits are more strongly reduced, for example, the internal combustion engine is started earlier in a hybrid vehicle. According to the first embodiment, this is implemented by a lookup table as will be briefly described in the following embodiments. The initial data supply of the vehicle is made according to Table 1 below and the entries in the table represent the maximum discharge output in watts.
표 1Table 1
최대 충전 상태 차이에 대한 에이징 팩터가 에이징 팩터에 대한 설정값을 예를 들면 2만큼 초과하면, 하기 표 2에 따른 데이터 공급이 설정될 수 있고, 표 내의 항목들은 최대 방전 출력을 와트로 나타낸다:If the aging factor for the maximum charge state difference exceeds the set value for the aging factor by, for example, 2, then the data supply according to Table 2 below can be set and the items in the table represent the maximum discharge power in watts:
표 2Table 2
제 2 실시 가능성에 따라 최대 방전 출력(와트)이 특정 충전 상태 값에서 if/else-질문에 의해 감소하거나 제로에 설정되고,According to a second possibility, the maximum discharge output (watt) is reduced by an if / else-query at a particular charge state value or set to zero,
예를 들면 For example
상기 식에서, SOC는 충전 상태를 나타내고 P는 방전 출력을 나타낸다.In the above equation, SOC represents the charging state and P represents the discharge output.
제 3 실시 가능성에 따라, 에이징 팩터의 비율의 크기에 따라, 충전 상태 한계 값은 함수에 의해 새로 계산되고,According to the third embodiment, depending on the magnitude of the ratio of the aging factor, the charge state threshold value is newly calculated by the function,
예를 들면For example
및And
SOC_Upper_Limit_Neu가 네거티브가 되지 않도록 하기 위해, 경계 조건, 예를 들면 AF_Ratio≤10 이 제공될 수 있다.In order to prevent SOC_Upper_Limit_Neu from becoming negative, a boundary condition, for example, AF_Ratio? 10, may be provided.
AFRatio = 3에 대해 예를 들면 이전 범위[10%...90%}]로부터 새로운 범위[30%...63%]가 주어진다.For AFRatio = 3, for example, a new range [30% ... 63%] is given from the previous range [10% ... 90%}].
작동 사이클 동안 온도의 초과시, 작동 온도가 떨어질 수 있다. 이 경우, 예를 들면 선형 함수, 즉When the temperature is exceeded during the operating cycle, the operating temperature may drop. In this case, for example, a linear function, that is,
또는 정수의 지수를 가진 지수 함수, 예를 들면Or an exponential function with exponents of integers, for example
이 사용되므로, 유효 범위에 대한 상응하는 한계가 정해진다.Is used, a corresponding limit to the effective range is determined.
작동 사이클 중에 평균 전류 세기가 초과되면, 피크 전류 세기가 약간, 예를들면 5% 또는 10%정도 떨어질 수 있고 및/또는 평균 전류 세기가 현저히, 예를 들면 20% 내지 50%정도 떨어질 수 있다. 작동 파라미터 범위의 제한은 선형 함수로서 또는 다른 방식으로 알고리즘에 의해 나타낼 수 있고,If the average current intensity is exceeded during the operating cycle, the peak current intensity may drop slightly, e.g., 5% or 10%, and / or the average current intensity may drop significantly, such as 20% to 50%. The limitation of the operating parameter range can be represented by a linear function or by an algorithm in another manner,
예를 들면For example
및/또는 And / or
본 발명은 여기에 설명된 실시예 및 그 안에 나타나는 양상에 제한되지 않는다. 오히려, 청구범위에 의해 제시된 범위 내에서 당업자의 통상의 지식 범위 내에 놓인 다수의 변형이 가능하다.The present invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects appearing therein. Rather, numerous modifications are possible that fall within the ordinary knowledge of those skilled in the art within the scope of the claims.
10:
배터리
11:
배터리 관리 시스템
12, 16, 20
센서
44:
메모리 유닛10: Battery
11: Battery management system
12, 16, and 20 sensors
44: memory unit
Claims (11)
a) 주기적 및 역법적 스트레스 팩터들의 세트에 대한 한계치의 제시에 의해 배터리(10)의 작동 파라미터 범위를 결정하는 단계,
여기서, 상기 주기적 스트레스 팩터들의 세트는 적어도 다음의 측정 가능한 값, 즉 상기 배터리(10)의 작동 사이클 동안 최대 충전 상태 차이, 상기 배터리(10)의 상기 작동 사이클 동안 온도 및 상기 배터리(10)의 상기 작동 사이클 동안 평균 전류 세기를 갖고,
상기 역법적 스트레스 팩터들의 세트는 적어도 다음의 측정 가능한 값, 즉 상기 배터리(10)의 정지 동안 충전 상태 및 상기 배터리(10)의 정지 동안 온도를 갖고,
b) 상기 배터리(10)의 기대 수명을 결정하는 단계,
c) 상기 배터리(10)의 작동 동안 상기 주기적 스트레스 팩터들과 상기 배터리(10)의 정지 동안 상기 역법적 스트레스 팩터들을 결정하는 단계,
d) 결정된 주기적 및 역법적 스트레스 팩터들에 할당된 에이징 팩터들를 기초로 상기 배터리(10)의 실제 수명을 결정하는 단계,
e) 상기 배터리(10)의 상기 기대 수명과 상기 배터리(10)의 상기 실제 수명을 비교하는 단계, 및
f) 상기 실제 수명이 상기 기대 수명보다 큰 경우 상기 배터리(10)의 상기 작동 파라미터 범위를 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법. A battery management method comprising:
a) determining a range of operating parameters of the battery (10) by presenting a threshold value for a set of periodic and backward stress factors,
Wherein the set of periodic stress factors comprises at least the following measurable values: a maximum charge state difference during an operating cycle of the battery (10), a temperature during the operating cycle of the battery (10) Having an average current intensity during the operating cycle,
The set of inverse statistical factors has at least the following measurable value: the charge state during the stop of the battery 10 and the temperature during the stop of the battery 10,
b) determining an expected life of the battery (10)
c) determining the inverse stress factors during the shutdown of the battery (10) with the cyclic stress factors during operation of the battery (10)
d) determining the actual life of the battery (10) based on the aging factors assigned to the determined periodic and adverse stress factors,
e) comparing the expected life span of the battery (10) to the actual life span of the battery (10), and
f) limiting the operating parameter range of the battery (10) if the actual life time is greater than the expected life expectancy.
에 따라 결정되고, 상기 식에서 Z1은 {ΔSOC, TB, IRMS}로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법. 2. The method of claim 1, wherein the cyclic stress factors are determined in step c)
, Wherein Z 1 is determined from { SOC , T B , I RMS }.
상기 역법적 스트레스 팩터들이 단계 c)에서
에 따라 결정되고, 상기 식에서 Ki는 {SOC, TS}로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
If the inverse statistical stressors are present in step c)
, Wherein K i is determined from {SOC, T S }.
에 따라 결정되며, 역법적 수명이
에 따라 결정되고, 상기 식에서 AF는 상기 주기적 및 역법적 스트레스 팩터들 Zi 및 Ki에 할당된 에이징 팩터들을 나타내고, 상기 실제 수명은 상기 주기적 수명과 상기 역법적 수명의 함수를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.5. The method of claim 4, wherein in step d)
And the reverse legal life span
, Where AF represents the aging factors assigned to the cyclic and adverse stress factors Z i and K i and the actual lifetime is determined based on the function of the cyclic lifetime and the inverse legal lifetime A battery management method characterized by.
상기 센서들(12, 16, 20)의 데이터 또는 측정값을 기초로 주기적 스트레스 팩터를 결정하는 유닛(36),
상기 센서들(12, 16, 20)의 데이터 또는 측정값을 기초로 역법적 스트레스 팩터를 결정하는 유닛(38),
결정된 주기적 및 역법적 스트레스 팩터들에 할당된 에어징 팩터들을 기초로 상기 배터리(10)의 실제 수명을 결정하는 유닛(46),
상기 배터리(10)의 기대 수명과 상기 배터리(10)의 상기 실제 수명을 비교하는 유닛(48), 및
상기 실제 수명이 상기 기대 수명보다 큰 경우, 상기 배터리(10)의 작동 파라미터 범위를 제한하는 유닛(52)을 포함하는 배터리 관리 시스템.A battery management system (11) for implementing one of the methods according to any one of claims 1 to 7, comprising a current sensor (12), a voltage sensor (16), a temperature sensor (20)
A unit 36 for determining a periodic stress factor based on the data or measurements of the sensors 12, 16, 20,
A unit 38 for determining an inverse stress factor based on the data or measurements of the sensors 12, 16, 20,
A unit 46 for determining the actual life of the battery 10 based on the aeration factors assigned to the determined periodic and back-matter stress factors,
A unit 48 for comparing the expected life of the battery 10 with the actual life of the battery 10,
And a unit (52) for limiting the operating parameter range of the battery (10) when the actual life is greater than the expected life expectancy.
A vehicle (10) comprising a battery management system (11) according to claim 10.
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