KR20180044123A - 배터리 용량열화 추정 장치 및 배터리 용량열화 추정 방법 - Google Patents

배터리 용량열화 추정 장치 및 배터리 용량열화 추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치는, 배터리를 충전하는 충전부와, 배터리가 충전되는 동안의 배터리의 전압을 측정하는 측정부와, 측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간과 측정된 전압이 제2 전압일 때인 제2 시간간의 시간차에 기초하여 배터리의 배터리 수명 상태를 계산하는 계산부를 포함하고, 제1 및 제2 시간은 배터리의 모드가 제1 모드에서 제2 모드로 변경되기 이전일 수 있다.

Description

배터리 용량열화 추정 장치 및 배터리 용량열화 추정 방법 {Apparatus and method for estimating capacity deterioration of battery}
본 발명은 배터리 용량열화 추정 장치 및 배터리 용량열화 추정 방법에 관한 것이다.
최근 운송 수단에 있어서 환경에 대한 고려가 중요해 짐에 따라 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 및 전기 자동차(Electric Vehicle) 등이 각광을 받고 있다. 특히 PHEV나 EV에 대해서는 배터리에 대한 기술 개발이 매우 중요하게 여겨지고 있다. 여타 다른 친환경차에 비해 배터리의 용량 및 출력이 더욱 커야 하기 때문이다.
그런데 이러한 배터리는 일반적으로 수명이 존재하게 되며, 사용에 의해 자연스레 내부 저항이 증가하여 출력이 줄어들게 된다. 그리고, 사용 가능한 용량도 줄어들게 된다. 이러한 성능 저하가 발생하게 될 경우, 플러그인 하이브리드 자동차의 연비 및 성능에 있어 저하를 가져올 수 있기 때문에 이러한 배터리의 성능 측정이 중요하게 여겨진다.
공개특허공보 10-2011-0111018
본 발명의 일 실시예는, 배터리의 충전과 함께 배터리 용량열화를 추정할 수 있는 배터리 용량열화 추정 장치 및 배터리 용량열화 추정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치는, 배터리를 충전하는 충전부; 상기 배터리가 충전되는 동안의 상기 배터리의 전압을 측정하는 측정부; 및 측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간과 상기 제1 시간 후이고 측정된 전압이 제2 전압일 때인 제2 시간간의 시간차에 기초하여 상기 배터리의 배터리 수명 상태를 계산하는 계산부; 를 포함하고, 상기 배터리는 시간경과에 따른 전압 변화율이 서로 다른 제1 및 제2 모드로 충전되고, 상기 제1 및 제2 시간은 상기 배터리의 모드가 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 변경되기 이전일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치는, 배터리를 충전하는 충전부; 상기 배터리가 충전되는 동안의 상기 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 측정부; 측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간부터 상기 제1 시간 후이고 측정된 전압이 제2 전압일 때인 제2 시간까지의 측정되는 전류의 적산값에 기초하여 상기 배터리의 배터리 수명 상태를 계산하는 계산부; 를 포함하고, 상기 배터리는 시간경과에 따른 전압 변화율이 서로 다른 제1 및 제2 모드로 충전되고, 상기 제1 및 제2 시간은 상기 배터리의 모드가 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 변경되기 이전일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 방법은, 배터리가 충전되는 동안에 소정의 시간마다 시간값에 소정의 값을 가산하는 단계; 상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전압을 측정하는 단계; 측정된 전압이 제1 전압이상이 될 때의 시간값을 제1 시간값으로 결정하는 단계; 상기 시간값이 n일 때의 전압과 상기 시간값이 n-1일 때의 전압간의 차이전압인 제1 차이전압과, 상기 시간값이 n+1일 때의 전압과 상기 시간값이 n일 때의 전압간의 차이전압인 제2 차이전압간의 차이값을 계산하는 단계; 제2 시간값이 상기 차이값의 절대값이 기준값보다 클 때의 n과 같거나 상기 n보다 작도록 상기 제2 시간값을 결정하는 단계; 상기 제2 시간값과 상기 제1 시간값간의 차이값을 계산하는 단계; 및 상기 차이값에 기초하여 상기 배터리의 배터리 수명 상태를 계산하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리의 충전과 함께 배터리 용량열화를 추정할 수 있으며, 추정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 배터리의 충전시간에 따른 전압을 나타낸 그래프이다.
도 3은 배터리의 충전시간에 따른 전류를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 방법의 제2 배터리 수명 상태를 계산하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시 예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "동일하다"는 표현은 비교 대상이 서로 완벽하게 동일하다는 것이 아닌 실질적으로 동일하다는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 비교 대상간에 수% 이내의 오차가 포함되는 것도 실질적으로 동일하다고 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치(100)는 충전부(110), 측정부(120) 및 계산부(130)를 포함할 수 있으며, 배터리(10)의 용량열화를 추정할 수 있다.
예를 들어, 배터리(10)는 다수의 배터리 셀이 직렬 또는 병렬 연결된 구조를 가질 수 있으며, 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리 등의 하이브리드 배터리가 될 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 배터리(10)는 전기차 또는 하이브리드 자동차에 사용될 수 있다.
충전부(110)는 배터리(10)를 충전하여 상기 배터리(10)의 잔존전하량(State of Charge, SOC)를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 충전부(110)는 급속 방식 또는 완속 방식으로 배터리(10)를 충전할 수 있으며, 전원 공급기(power supply)를 포함할 수 있다.
측정부(120)는 배터리(10)가 충전되는 동안의 배터리(10)의 전압을 측정할 수 있다. 배터리(10)가 충전되면서 배터리(10)의 전압이 점점 상승하는데, 상기 측정부(120)는 상승되는 배터리(10)의 전압을 모니터링하면서 충전경과시간과 측정되는 전압을 서로 대응시킬 수 있다. 이를 통해, 상기 측정부(120)는 배터리(10)의 전압이 특정 전압에 도달하는 시간에 관한 정보를 얻을 수 있다. 한편, 상기 측정부(120)는 충전부(110)와 배터리(10)의 사이에서 소정의 주기마다 반복적으로 전압을 샘플링하는 샘플링 회로를 포함할 수 있다.
계산부(130)는 측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간과 상기 제1 시간 후이고 측정된 전압이 제2 전압일 때인 제2 시간간의 시간차에 기초하여 배터리(10)의 배터리 수명 상태(State of Health, SOH)를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 제2 전압은 배터리(10)의 충전 모드가 정전류 모드에서 정전압 모드로 변경되는 임계점에 대응되는 전압 이하의 전압이다. 배터리(10)의 충전 모드가 정전압 모드일 때, 배터리(10)의 전압은 포화될 수 있다. 즉, 배터리(10)의 전압이 제2 전압이상이 될 때부터 배터리(10)의 전압 변화율은 감소할 수 있다.
따라서, 상기 계산부(130)는 상기 제2 시간 전의 측정되는 전압의 변화율과 상기 제2 시간 후의 측정되는 전압의 변화율간의 차의 절대값이 기준값보다 클 때의 전압을 제2 전압으로 결정하고, 측정되는 전압이 제2 전압일 때의 시간을 상기 제2 시간으로 결정하고, 상기 제2 시간을 상기 배터리 수명 상태의 계산에 반영할 수 있다. 여기서, 기준값은 배터리(10)의 충전에 따른 전압의 변화 추이를 참조하여 결정될 수 있다.
또한, 배터리(10)의 전압이 상기 제2 전압에 도달하기 전, 배터리(10)는 정전류 모드로 충전될 수 있다. 즉 배터리(10)의 충전 모드가 정전류 모드일 때, 배터리(10)의 전류는 거의 일정할 수 있다.
전력이 전압과 전류의 곱이고 배터리(10)의 전류가 일정하다고 가정할 경우, 배터리(10)가 충전되는 동안의 배터리(10)의 전압의 적분값은 배터리(10)가 충전되는 동안에 배터리(10)에 저장되는 에너지에 비례할 수 있다.
배터리(10) 충전 시간의 경과에 따른 전압의 변화 곡선 형태가 일정하다고 가정할 경우, 제2 전압에서 제1 전압을 뺀 값과 전압이 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 시간은 각각 배터리(10)에 충전되는 에너지에 비례할 수 있다.
배터리(10)가 정전류 모드로 충전될 때 배터리(10)에 충전되는 에너지는 배터리 수명 상태에 비례할 수 있다. 따라서, 계산부(130)는 배터리(10)가 정전류 모드일 때의 전압인 제1 전압과 제2 전압간의 시간차를 기초로 배터리 수명 상태를 추정할 수 있으며, 상기 제2 전압이 배터리(10)의 충전 모드가 변경될 때의 전압으로 한정될 필요는 없다.
한편, 상기 계산부(130)는 상기 제2 시간 후의 측정되는 전류의 변화율과 상기 제2 시간 전의 측정되는 전류의 변화율간의 차의 절대값이 제2 기준값보다 클 때를 상기 제2 전압으로 결정할 수도 있다. 배터리(10)의 충전 모드가 정전류 모드에서 정전압 모드로 변경될 때, 배터리(10)에 흐르는 전류의 변화율이 달라지기 때문이다. 상기 계산부(130)가 전류의 변화율 정보를 얻기 위해, 측정부(120)는 배터리(110)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
즉 상기 제1 전압과 상기 제2 전압간의 차이가 클수록 계산되는 배터리 수명 상태(SOH)의 신뢰도가 향상되므로, 상기 계산부(130)는 측정된 전압의 변화율 또는 측정된 전류의 변화율을 활용하여 상기 제2 전압을 정전류 모드에서 정전압 모드로 변경될 때의 전압으로 설정할 수 있다.
예를 들어, 상기 계산부(130)는 하기의 수학식 1에 상기 제1 시간(T1) 및 상기 제2 시간(T2)을 적용하여 상기 배터리 수명 상태(SOH)를 계산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, T2BOL은 배터리 수명 상태가 최대일 때의 제2 시간이고, T1BOL은 배터리 수명 상태가 최대일 때의 제1 시간이다. 즉, 배터리 수명 상태의 분모는 배터리 수명 상태이며, 상기 배터리 수명 상태는 비율로 표현될 수 있다.
배터리 수명 상태가 최대일 때의 제1 및 제2 시간은 배터리(10)의 규격정보로부터 얻어질 수 있으며, 배터리 용량열화 추정 장치(100)의 초기 측정에 의해서도 얻어질 수 있다.
설계에 따라, 상기 계산부(130)는 측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간부터 상기 제1 시간 후이고 측정된 전압이 제2 전압일 때인 제2 시간까지의 측정되는 전류의 적산값에 기초하여 배터리(10)의 배터리 수명 상태를 계산할 수 있다.
배터리(10)는 제1 시간부터 제2 시간까지 정전류 모드로 충전되므로, 상기 전류의 적산값은 제2 시간과 제1 시간간의 시간차에 비례할 수 있다. 따라서, 상기 계산부(130)는 전류의 적산값을 이용하여 배터리 수명 상태를 계산할 수도 있다.
예를 들어, 상기 계산부(130)는 하기의 수학식 2에 전류의 적산값(Ah)을 적용하여 배터리 수명 상태(SOH)를 계산할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, 상기 AhBOL는 상기 배터리 수명 상태가 최대일 때의 전류 적산값이다.
한편, 상기 계산부(130)는 도 6에 도시된 컴퓨팅 환경에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 계산부(130)는 계산 동작을 수행하는 프로세싱 유닛, 제1 및 제2 전압을 저장하고 초기의 제1 시간 및 제2 시간을 저장하고 측정값을 임시로 저장하는 메모리, 측정부(120)로부터 측정값을 입력받는 입력 디바이스, 추정된 배터리 수명 상태를 출력하는 출력 디바이스 및 추정된 배터리 수명 상태를 송신하고 제어 신호를 수신하는 통신 접속을 포함할 수 있다.
도 2는 배터리의 충전시간에 따른 전압을 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 배터리의 전압은 T2시간까지 상승하다가 T2시간이후의 시간 중 특정 시간부터 일정할 수 있다. 상기 배터리는 상기 특정 시간이전에 정전류모드로 충전되고 상기 특정시간이후에 정전압모드로 충전될 수 있다.
곡선은 배터리의 수명 상태가 열화될수록 좌우방향으로 압축될 수 있다. 즉, T1과 T2간의 차이값은 작아질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치는 T1과 T2간의 차이값에 기초하여 배터리의 수명 상태를 추정할 수 있다.
한편, 제1 전압(Vch1)은 3.649V이고, 제2 전압(Vch2)은 4.120V일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 3은 배터리의 충전시간에 따른 전류를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 배터리의 전류는 T1시간부터 T2시간까지 일정할 수 있으며, T2시간이후의 시간 중 특정 시간부터 감소할 수 있다.
전류의 적산값(Ah)은 T1과 T2간의 차이값에 비례할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치는 전류의 적산값(Ah)에 기초하여 배터리의 수명 상태를 추정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치는, 배터리가 충전되는 동안에 소정의 시간마다 시간값에 소정의 값을 가산(S200)하고, Flag값이 1인지 확인(S210)하고, Flag값이 1이 아닐 경우에 상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전압이 제1 전압(Vch1)에 도달하는지 확인(S220)하고, 상기 배터리의 전압이 제1 전압(Vch1)에 도달한 때의 시간값을 제1 시간값(T1)으로 결정(S230)하고, Flag값을 1로 설정할 수 있다.
이후 상기 배터리 용량열화 추정 장치는, Flag값이 1인지 확인(S210)하고, Flag값이 1일 경우에 상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전압이 제2 전압(Vch2)에 도달하는지 확인(S250)하고, 상기 배터리의 전압이 제2 전압(Vch2)에 도달한 때의 시간값을 제2 시간값(T2)으로 결정(S260)하고, 상기 제2 시간값(T2)과 상기 제1 시간값(T1)간의 차이값을 계산(S270)하고, 상기 차이값에 기초하여 배터리 수명 상태(SOH)를 계산(S280)하고, 배터리 수명 상태(SOH)의 추정을 종료(S290)할 수 있다.
여기서 상기 배터리 용량열화 추정 장치는, 상기 시간값이 n일 때의 전압과 상기 시간값이 n-1일 때의 전압간의 차이전압인 제1 차이전압과, 상기 시간값이 n+1일 때의 전압과 상기 시간값이 n일 때의 전압간의 차이전압인 제2 차이전압간의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 기준값보다 클 때의 n을 제2 시간값으로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 제2 시간값은 n뿐만 아니라 n보다 작은 값으로 결정될 수도 있다.
상기 제1 시간값과 상기 제2 시간값간의 차이값이 클수록 상기 배터리 수명 상태(SOH)의 신뢰도는 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 방법의 제2 배터리 수명 상태를 계산하는 과정을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 용량열화 추정 장치는, 배터리가 충전되는 동안에 소정의 시간마다 시간값에 소정의 값을 가산(S300)하고, Flag값이 1인지 확인(S310)하고, Flag값이 1이 아닐 경우에 상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전압이 제1 전압(Vch1)에 도달하는지 확인(S320)하고, 상기 배터리의 전압이 제1 전압(Vch1)에 도달한 때의 전류 적산값(Ah(n))을 0으로 설정(S330)하고, Flag값을 1로 설정(S340)할 수 있다.
이후 상기 배터리 용량열화 추정 장치는, Flag값이 1인지 확인(S310)하고, Flag값이 1일 경우에 상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전류를 측정하여 제1 시간부터 제2 시간까지의 시간값마다 측정된 전류값들의 합을 계산(S350)하고, 상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전압이 제2 전압(Vch2)에 도달하는지 확인(S360)하고, 상기 배터리의 전압이 제2 전압(Vch2)에 도달한 때의 전류 적산값에 기초하여 배터리 수명 상태(SOH)를 계산(S370)하고, 배터리 수명 상태(SOH)의 추정을 종료(S380)할 수 있다.
도 6은 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면으로, 상술한 하나 이상의 실시예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.
상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "구성요소", "모듈", "시스템", "인터페이스" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
10: 배터리
100: 배터리 용량열화 추정 장치
110: 충전부
120: 측정부
130: 계산부

Claims (9)

  1. 배터리를 충전하는 충전부;
    상기 배터리가 충전되는 동안의 상기 배터리의 전압을 측정하는 측정부; 및
    측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간과 측정된 전압이 제2 전압일 때인 제2 시간간의 시간차에 기초하여 상기 배터리의 배터리 수명 상태(State of Health, SOH)를 계산하는 계산부; 를 포함하고,
    상기 배터리는 시간경과에 따른 전압 변화율이 서로 다른 제1 및 제2 모드로 충전되고,
    상기 제1 및 제2 시간은 상기 배터리의 모드가 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 변경되기 이전인 배터리 용량열화 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모드는 정전류 모드이고,
    상기 제2 모드는 정전압 모드인 배터리 용량열화 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전압은 상기 제2 시간 전의 측정되는 전압의 변화율과 상기 제2 시간 후의 측정되는 전압의 변화율간의 차의 절대값이 기준값보다 클 때의 전압인 배터리 용량열화 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 배터리에 흐르는 전류를 측정하고,
    상기 계산부는 상기 제2 시간 후의 측정되는 전류의 변화율과 상기 제2 시간 전의 측정되는 전류의 변화율간의 차의 절대값이 제2 기준값보다 클 때를 상기 제2 전압으로 결정하는 배터리 용량열화 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계산부는 하기의 수학식:
    Figure pat00003

    에 상기 제1 시간(T1) 및 상기 제2 시간(T2)을 적용하여 상기 배터리 수명 상태(SOH)를 계산하고,
    상기 T2BOL은 상기 배터리 수명 상태가 최대일 때의 제2 시간이고, 상기 T1BOL은 상기 배터리 수명 상태가 최대일 때의 제1 시간인 배터리 용량열화 추정 장치.
  6. 배터리를 충전하는 충전부;
    상기 배터리가 충전되는 동안의 상기 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 측정부;
    측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간부터 상기 제1 시간 후이고 측정된 전압이 제2 전압일 때인 제2 시간까지의 측정되는 전류의 적산값에 기초하여 상기 배터리의 배터리 수명 상태(State of Health, SOH)를 계산하는 계산부; 를 포함하고,
    상기 배터리는 시간경과에 따른 전압 변화율이 서로 다른 제1 및 제2 모드로 충전되고,
    상기 제1 및 제2 시간은 상기 배터리의 모드가 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 변경되기 이전인 배터리 용량열화 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 계산부는 하기의 수학식:
    Figure pat00004

    에 상기 전류의 적산값(Ah)을 적용하여 상기 배터리 수명 상태(SOH)를 계산하고,
    상기 AhBOL는 상기 배터리 수명 상태가 최대일 때의 전류 적산값인 배터리 용량열화 추정 장치.
  8. 배터리가 충전되는 동안에 소정의 시간마다 시간값에 소정의 값을 가산하는 단계;
    상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전압을 측정하는 단계;
    측정된 전압이 제1 전압이상이 될 때의 시간값을 제1 시간값으로 결정하는 단계;
    상기 시간값이 n일 때의 전압과 상기 시간값이 n-1일 때의 전압간의 차이전압인 제1 차이전압과, 상기 시간값이 n+1일 때의 전압과 상기 시간값이 n일 때의 전압간의 차이전압인 제2 차이전압간의 차이값을 계산하는 단계;
    제2 시간값이 상기 차이값의 절대값이 기준값보다 클 때의 n과 같거나 상기 n보다 작도록 상기 제2 시간값을 결정하는 단계;
    상기 제2 시간값과 상기 제1 시간값간의 차이값을 계산하는 단계; 및
    상기 차이값에 기초하여 상기 배터리의 배터리 수명 상태(State of Health, SOH)를 계산하는 단계; 를 포함하는 배터리 용량열화 추정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시간값이 가산될 때마다 상기 배터리의 전류를 측정하는 단계;
    상기 제1 시간부터 상기 제2 시간까지의 시간값마다 측정된 전류값들의 합을 계산하는 단계; 및
    상기 전류값들의 합에 기초하여 상기 배터리의 제2 배터리 수명 상태를 계산하는 단계; 를 더 포함하는 배터리 용량열화 추정 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210134137A (ko) * 2020-04-29 2021-11-09 주식회사 피엠그로우 전기차 배터리의 잔존 수명 예측 방법 및 장치
US11630157B2 (en) 2018-09-20 2023-04-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method with battery state estimation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1152033A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Mitsubishi Motors Corp バッテリの劣化判定装置
JP2001292534A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Sekisui Chem Co Ltd リチウムイオン電池の劣化度判定装置
KR20110111018A (ko) 2010-04-02 2011-10-10 에스케이이노베이션 주식회사 배터리의 용량 열화 상태 측정 장치 및 방법
KR20140053585A (ko) * 2012-10-26 2014-05-08 주식회사 엘지화학 배터리 잔존 수명 추정 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1152033A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Mitsubishi Motors Corp バッテリの劣化判定装置
JP2001292534A (ja) * 2000-04-04 2001-10-19 Sekisui Chem Co Ltd リチウムイオン電池の劣化度判定装置
KR20110111018A (ko) 2010-04-02 2011-10-10 에스케이이노베이션 주식회사 배터리의 용량 열화 상태 측정 장치 및 방법
KR20140053585A (ko) * 2012-10-26 2014-05-08 주식회사 엘지화학 배터리 잔존 수명 추정 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11630157B2 (en) 2018-09-20 2023-04-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method with battery state estimation
KR20210134137A (ko) * 2020-04-29 2021-11-09 주식회사 피엠그로우 전기차 배터리의 잔존 수명 예측 방법 및 장치

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