KR20180047768A

KR20180047768A - 배터리 노화상태 산출 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180047768A
Application number: KR1020160144469A
Authority: KR
Inventors: 최해인; 이종범
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2018-05-10
Also published as: US11041913B2; KR102035678B1; US20180120385A1

Abstract

본 발명은 배터리 노화상태 산출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 각 수행동작에 따른 배터리 노화상태(SOH)를 연산하고 충/방전 수행 횟수를 근거로 하여 최종 배터리 노화상태(SOH)를 산출함에 따라 배터리의 노화상태(SOH)의 정확도를 향상시킬 수 있는 배터리 노화상태 산출 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

배터리 노화상태 산출 방법 및 장치 {METHOD AND APPRATUS FOR CACULATING STATE OF HEALTH(SOH) OF A BATTERY}

일반적인 배터리는 통상적으로 단위 이차 전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 형성되며, 내부에 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)을 구성하여 상기 배터리의 충전 또는 방전이 효율적으로 제어되도록 한다.

상기 배터리에서 충전 또는 방전이 거듭되면 배터리 내부의 화학물질들이 화학적 변성을 거치거나 전기적 구조 또는 기계적 특성이 변형되어 노화과정을 거치게 된다. 또한, 이러한 노화과정이 지속되면 차츰 초기의 수명보다 저하된 수명을 갖게 되며 마지막에는 배터리의 수명이 다하게 된다.

이에 따라 배터리를 이용하는 많은 시스템에서 배터리의 노화에 의한 기능저하 및 교체 필요시기를 추정하는 것은 시스템의 안정적인 운영에 있어 매우 중요하므로, 잔존 수명에 대한 관리가 필요하며 이를 위한 정확한 배터리의 수명예측은 매우 중요하다.

이러한 수명예측을 나타내는 것이 노화상태(State of Health: SOH)인데, 이는 BMS로부터 추정되는 값으로 식1을 이용하여 추정된다.

(식1) SOH=(∫i dt)/(SOC ×Nominal Capacity)

여기서 SOC (state Of Charge)는 배터리 충전상태의 변화량을 뜻하는 것으로써, 전압, 전류 및 온도를 근거로 하여 SOC를 추정하고 초기 SOC와의 차를 구하여 SOC으로 산출한다.

또한, Nominal Capacity는 공칭용량으로써 상온에서 일반적으로 사용할 수 있는 전류의 양이고, ∫i dt는 소정시간 동안 전류의 적산된 양이다.

그러나 단방향으로 충전 또는 방전이 진행된 후 SOH를 추정하는 경우, 전류를 측정하는 전류센서가 오프셋(offset)을 가지고 있으면 SOH 추정값의 정확도가 떨어진다.

여기서 오프셋(offset)이란, 저울의 영점을 조정하듯이 하이브리드 차량 등에 탑재된 고전압배터리에서 출력되는 전류를 측정하는 전류센서의 영점을 보정하기 위해, 실제 전류센서에서 측정된 전류값에서 더해주거나 빼주어야 하는 값을 의미한다.

예를 들어, 전류센서가 (+) 오프셋을 갖는 경우, 충전 SOH는 원래의 값보다 높게 추정되고, 방전 SOH는 원래의 값보다 낮게 추정된다.

또한, 전류센서가 (-) 오프셋을 갖는 경우, 충전 SOH는 원래의 값보다 낮게 추정되고, 방전 SOH는 원래의 값보다 높게 추정된다.

이로 인하여 종래에는 충전 및 방전에 대한 SOH 값을 각각 추정하고, 추정된 SOH값의 평균을 구하여 최종 SOH 값을 산출했다.

그러나 이와 같은 방법은 충전과 방전의 횟수가 동일하지 않은 경우에는 오차가 발생하였다.

예를 들어, 전류센서가 (+) 오프셋을 갖는 경우, 충전과 방전의 비율이 1:2이면 방전 SOH 값은 원래의 값보다 낮게 추정되었기 때문에 최종 SOH값은 원래의 최종 SOH값보다 낮게 산출된다.

따라서 전류센서의 오프셋 및 충/방전 횟수를 감안하여 최종적인 SOH값이 좀 더 정확하게 산출될 수 있는 기술 개발이 요구된다.

KR

10-2016-0027718

A

본 발명은 충/방전 횟수를 반영하여 좀 더 정확한 최종적인 SOH값을 산출할 수 있는 배터리 노화상태 산출방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법은 배터리의 노화상태(State of Health: SOH)를 산출하는 방법에 있어서, 소정의 시간 동안 대상 배터리에서 충전 및 방전 동작 수행 시 각각의 충전 및 방전 동작 별로 그 시작 및 종료 시의 전류, 전압 및 온도를 측정하는 측정단계, 상기 측정단계에서 측정된 전류, 전압 및 온도를 근거로 하여 상기 각각의 충전 및 방전 동작의 시작 및 종료 시점에서의 충전 상태(State of Charge: SOC)의 변화량을 산출하는 SOC 변화량 산출단계, 상기 SOC 변화량 산출단계에서 산출된 각각의 SOC 변화량을 근거로 하여 각각의 충전 및 방전동작에 따른 SOH를 연산하는 SOH 연산단계 및 상기 SOH 연산단계에서 연산된 각각의 SOH에 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 적용하여 최종 SOH를 산출하는 SOH산출단계를 포함한다.

상기 측정단계는, 충전 수행 동안 충전된 전류를 적산하는 충전전류 적산단계 및 방전 수행 동안 방전된 전류를 적산하는 방전전류 적산단계를 더 포함한다.

상기 SOH 연산단계는, 기 저장된 공칭용량, 상기 충전전류 적산단계에서 적산된 충전전류량 및 상기 SOC 변화량 추정단계에서 추정한 충전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 충전 수행 시 SOH값을 연산하는 충전 SOH 연산단계 및 기 저장된 공칭용량, 상기 방전전류 적산단계에서 적산된 방전전류량 및 상기 SOC 변화량 추정단계에서 추정한 방전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 방전 수행 시 SOH값을 연산하는 방전 SOH 연산단계를 포함한다.

상기 SOH 산출단계는, 충/방전이 동시에 발생되는 경우, 상기 SOC 변화량 산출단계에서 산출된 SOC 변화량의 부호에 따라 충전 또는 방전 상태로 분류시킨다.

상기 SOH 연산단계는, 상기 SOC 변화량 산출단계에서 산출된 SOC 변화량이 음수인 경우, 양수로 변환하여 SOH를 연산한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출장치는 소정의 시간 동안 대상 배터리에서 충전 및 방전 동작 수행 시 각각의 충전 및 방전 동작 별로 그 시작 및 종료 시의 전류, 전압 및 온도를 측정하는 측정부, 상기 측정부에서 측정된 전류, 전압 및 온도를 근거로 하여 상기 각각의 충전 및 방전 동작의 시작 및 종료 시점에서의 충전 상태(State of Charge: SOC)를 추정하는 SOC 추정부, 상기 SOC 추정부에서 추정된 각각의 충전 및 방전 동작의 SOC의 변화량을 산출하는 SOC 변화량 산출부, 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출된 각각의 SOC변화량을 근거로 하여 각각의 충전 및 방전동작의 SOH를 연산하는 SOH연산부 및 상기 SOH연산부에서 연산된 각각의 SOH에 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 적용하여 최종 SOH를 산출하는 최종 SOH산출부를 포함하여 구성된다.

상기 측정부는, 충전 수행 동안 충전된 전류를 적산하는 충전전류 적산부 및

방전 수행 동안 방전된 전류를 적산하는 방전전류 적산부를 더 포함하여 구성된다.

상기 SOH 연산부는, 기 저장된 공칭용량, 상기 충전전류 적산부에서 적산된 충전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출한 충전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 충전 수행 시 SOH값을 연산하는 충전 SOH 연산부 및 기 저장된 공칭용량, 상기 방전전류 적산부에서 적산된 방전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출한 방전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 방전 수행 시 SOH값을 연산하는 방전 SOH 연산부를 포함하여 구성된다.

상기 최종 SOH산출부는, 충/방전이 동시에 발생되는 경우, 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출된 SOC 변화량의 부호에 따라 충전 또는 방전 상태로 분류한다.

상기 SOH 연산부는, 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출된 SOC 변화량이 음수인 경우, 양수로 변환하여 SOH를 연산한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법 및 장치는 충전 및 방전에 따른 SOH를 각각 연산하고 충전 및 방전의 횟수를 반영하여 최종 SOH를 연산함에 따라 좀 더 정확한 배터리의 노화상태를 산출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법 중 SOH 연산단계의 순서도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출장치 내 SOH 연산부의 블록도.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 단지 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 식별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법

본 발명의 배터리 노화상태 산출방법은 방전 또는 충전 수행 시 전류, 전압 및 온도를 측정하여 SOH를 연산하고 각 수행동작에 대한 SOH를 근거로 최종 SOH를 연산함에 따라 배터리의 노화상태를 정확하게 산출하는 방법이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법의 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법은 소정의 시간 동안 대상 배터리에서 충전 및 방전수행 시 각각의 전류, 전압 및 온도를 측정한다(측정단계: S100).

한편, 상기 측정단계(S100)에서 측정된 전류, 전압 및 온도를 근거로 하여 각 수행동작의 충전 상태(State of Charge: SOC)의 변화량을 산출한다(SOC 변화량 산출단계: S200).

상기 SOC 변화량 산출단계(S200)에서 산출된 각각의 SOC 변화량, 기 저장된 공칭용량 및 상기 측정단계에서 개별적으로 측정된 전류를 이용하여 개별적인 충전 및 방전 동작에 따른 SOH를 연산한다(SOH연산단계: S300).

상기 SOH 연산단계(S300)에서 연산된 각각의 SOH에 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 두고 최종 SOH를 산출한다(SOH산출단계: S400).

여기서, 상기 소정의 시간은 규칙적으로 최종 SOH를 산출하는 기 설정된 시간이며, 만약 소정의 시간 동안 충전 또는 방전이 1회만 발생하는 경우에는 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 부여할 필요가 없으므로 상기 SOH 산출단계(S400)를 제외하고 수행한다.

또한, 상기 기 저장된 공칭용량은 상온에서 배터리가 사용할 수 있는 전류의 양으로써 배터리 고유의 속성 값이므로 기 저장하여 사용한다.

또한, 상기 측정단계(S100)는 충전 수행 동안 충전된 전류를 적산하는 충전전류 적산단계 및 방전 수행 동안 방전된 전류를 적산하는 방전전류 적산단계를 더 포함하여 SOH 연산을 위한 필요한 값을 준비한다.

또한, 상기 SOH 연산단계(S300)는, 상기 SOC 변화량 산출단계(S200)에서 산출된 SOC 변화량이 음수인 경우, 양수로 변환하여 SOH를 연산한다. 즉, 방전상태의 SOC변화량인 경우, SOH 연산 시 부호를 양수로 변환하여 최종 SOH 연산 시 가중치에 따른 정확한 최종 SOH가 연산될 수 있도록 한다.

또한, 상기 SOC 변화량 산출단계(S200)는 아래에서 상세하게 설명한다.

상기 SOC 변화량 산출단계(S200)에서의 SOC는 전류, 전압 및 온도에 따라 정해진 룩업 테이블 또는 함수를 이용하여 초기 SOC와 충/방전이 종료되는 시점 또는 현재 시간의 SOC를 연산한다.

따라서 SOC 변화량은 충/방전이 종료되는 시점 또는 현재 시간의 SOC에서 초기 SOC를 빼는 방법으로 산출한다.

예를 들면, SOC 변화량= (충/방전이 종료되는 시점 또는 현재 시간의 SOC)-(초기 SOC)으로 구해진다.

여기서 충/방전이 동시에 일어나는 경우에는 상기 SOC의 변화량에 따라 값을 분류하여 SOC 변화량이 양수인 경우, 충전상태인 것으로 분류하고, SOC 변화량이 음수인 경우, 방전상태인 것으로 분류한다.

또한, 함수를 이용하여 연산하는 경우, 온도에 따라 오차가 발생하기 때문에 온도에 따른 오차범위를 감안하여 연산한다.

또한, 상기 초기 SOC는 각각의 충전 또는 방전이 시작되는 시점의 SOC를 의미한다.

또한, 상기 현재시간의 SOC는 배터리 노화상태를 산출하기 위하여 기 설정된 소정의 시간이 충전 또는 방전 수행 도중에 배터리의 노화상태를 산출할 수도 있으므로 충전 또는 방전 수행 중의 SOC를 연산하는 것을 의미한다.

한편, 이하 아래에서 SOH 연산단계 (S300)를 도 2를 들어 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출방법 중 SOH 연산단계의 순서도이다.

도 2를 참조하면, 상기 SOH 연산단계(S300)는 기 저장된 공칭용량, 상기 충전전류 적산단계에서 적산된 충전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출단계(S200)에서 산출한 충전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 충전 수행 시 SOH값을 연산하고 (충전 SOH 연산단계: S310), 기 저장된 공칭용량, 상기 방전전류 적산단계에서 적산된 방전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출단계(S200)에서 산출한 방전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 방전 수행 시 SOH값을 연산한다(방전 SOH 연산단계: S320).

여기서 SOH값은 상기 (식1)을 이용하여 산출한다.

또한, 상기 SOH 산출단계(S400)에서 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 두고 최종 SOH를 산출하는 방법은 아래에서 예를 들어 설명한다.

만약 충전 및 방전 횟수의 비율이 1:2인 경우, 충전 SOH의 가중치는 2/3이고, 방전 SOH의 가중치는 1/3이다.

따라서 충전 SOH가 90(%), 방전 SOH가 60(%) 및 50(%)인 경우, 최종 SOH(%)=90*(2/3)+((60+50)/2)*(1/3)로 최종 SOH는 78.3(%)로 산출된다.

이에 따라 전류센서의 오프셋이 (+)이고 충전 및 방전 횟수의 비율이 1:2인 경우, 종래의 방법에서는 원래 값보다 낮게 산출된 최종 SOH값의 정확성을 상기의 방법을 이용하여 향상시킬 수 있다.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출장치

본 발명의 배터리 노화상태 산출장치는 충전 및 방전이 수행되는 소정의 시간이 지난 후 각 수행동작에 따라 SOH를 연산하고 각 수행동작에 대한 가중치를 부여하여 최종 SOH를 연산함에 따라 정확하게 최종 SOH를 산출할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출장치의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출장치(100)는 소정의 시간 동안 대상 배터리에서 충전 및 방전수행 시 각 충전 및 방전 동작의 수행 시작 및 종료 시의 전류, 전압 및 온도를 측정하는 측정부(110), 상기 측정부(110)에서 측정된 전류, 전압 및 온도를 근거로 하여 각 수행동작의 수행시작 및 종료 시의 충전 상태(State of Charge: SOC)를 추정하는 SOC 추정부(120), 상기 SOC 추정부(120)에서 추정된 각각의 수행동작에 따른 SOC의 변화량을 산출하는 SOC 변화량 산출부(130), 상기 SOC 변화량 산출부(130)에서 산출된 SOC 변화량, 저장된 공칭용량 및 상기 측정부(110)에서 개별적으로 측정된 전류를 이용하여 각 수행동작에 따른 SOH를 연산하는 SOH연산부(140) 및 상기 SOH 연산부(130)에서 연산된 각각의 SOH에 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 두고 최종 SOH를 산출하는 최종 SOH산출부(150)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 배터리 노화상태 산출장치(100)는 BMS에 구성되어 있으며, BMS내 MCU의 제어를 받는다.

또한, 상기 소정의 시간은 규칙적으로 SOH를 연산하는 시간으로써 만약 소정의 시간 동안 충전 또는 방전이 1회만 발생하는 경우, 상기 SOH 산출부(140)에서의 최종 SOH 산출을 수행하지 않도록 제어한다.

따라서 상기 배터리 노화상태 산출장치(100)에는 충전 및 방전의 횟수를 카운트하는 카운팅부(미도시)가 별도로 구성되어 있다.

또한, 충/방전이 동시에 일어나는 경우, 카운팅부(미도시)는 상기 SOC의 변화량에 따라 값을 분류하여 SOC 변화량이 양수인 경우, 충전된 것으로 분류하고, SOC 변화량이 음수인 경우, 방전된 것으로 분류한다.

또한, 상기 측정부(110)는 충전 수행 동안 충전된 전류를 적산하는 충전전류 적산부(미도시) 및 방전 수행 동안 방전된 전류를 적산하는 방전전류 적산부(미도시)를 더 포함하여 구성되어 SOH 연산을 위한 필요한 값을 준비한다.

또한, 상기 SOH 연산부(140)는, 상기 SOC 변화량 산출단계(130)에서 산출된 SOC변화량이 음수인 경우, 양수로 변환하여 SOH를 연산한다. 즉, 방전상태의 SOC 변화량인 경우, SOH 연산 시 부호를 양수로 변환하여 최종 SOH 연산 시 가중치에 따른 정확한 최종 SOH가 연산될 수 있도록 한다.

또한, 상기 기 저장된 공칭용량은 상온에서 배터리가 사용할 수 있는 전류의 양으로써 배터리의 일반적인 값이므로 기 저장하여 사용한다.

또한, 상기 SOC 추정부(120) 및 SOC 변화량 산출부(130)는 아래에서 상세하게 설명한다.

상기 SOC 추정부(120)에서의 SOC는 전류, 전압 및 온도에 따라 정해진 룩업 테이블로부터 불러오거나 함수를 이용하여 초기 SOC와 충/방전이 종료되는 시점 또는 현재 시간의 SOC를 연산한다.

따라서 SOC 변화량 산출부(130)는 충/방전이 종료되는 시점 또는 현재 시간의 SOC에서 초기 SOC를 빼는 방법으로 SOC 변화량을 산출한다.

또한, 상기 초기SOC는 각각의 충전 또는 방전이 시작되는 시점의 SOC를 의미한다.

또한, 상기 현재 시간의 SOC는 배터리 노화상태를 산출하기 위하여 기 설정된 소정의 시간이 충전 또는 방전 수행 도중에 배터리의 노화상태를 산출할 수도 있으므로 충전 또는 방전 수행 중의 SOC를 연산하는 것을 의미한다.

한편, 이하 아래에서 SOH연산부(140)를 도4를 들어 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 노화상태 산출장치 내 SOH 연산부의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 상기 SOH 연산부(140)는 기 저장된 공칭용량, 상기 충전전류 적산부(미도시)에서 적산된 충전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출부(130)에서 산출한 충전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 충전 수행 시 SOH값을 연산하는 충전 SOH 연산부(141) 및 기 저장된 공칭용량, 상기 방전전류 적산부(미도시)에서 적산된 방전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출부(130)에서 산출한 방전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 방전 수행 시 SOH값을 연산하는 방전 SOH 연산부(142)를 포함하여 구성된다.

여기서 SOH값은 상기 (식1)을 이용하여 산출한다.

이와 같은 방법으로 연산된 충전 및 방전 SOH를 이용하여 최종 SOH를 산출하는 최종 SOH 산출부(150)는 아래에서 상세하게 설명한다.

상기 최종 SOH 산출부(150)는 상기 카운팅부(미도시)가 카운트한 충전 및 방전 횟수에 따라 가중치를 연산하는 가중치 연산부(미도시)를 추가로 구성한다.

예를 들어 가중치 연산부(미도시)는 상기 카운팅부(미도시)가 카운트한 충전과 방전의 비율이 1:2인 경우, 충전 SOH에 대한 가중치는 2/3으로, 방전 SOH에 대한 가중치는 1/3으로 연산한다.

따라서 최종 SOH 산출부(150)는 충전 SOH의 평균을 산출하여 상기 가중치 연산부(미도시)에서 연산한 충전 SOH에 대한 가중치를 곱한 값과 방전 SOH의 평균을 산출하여 상기 가중치 연산부(미도시)에서 연산한 방전 SOH에 대한 가중치를 곱한 값을 더하여 최종적인 SOH를 산출한다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 서술한 특허청구범위 기술 내에서 다양한 실시 예가 가능할 수 있을 것이다.

100: 배터리 노화상태 산출장치
110: 측정부
120: SOC 추정부
130: SOC 변화량 산출부
140: SOH 연산부
141: 충전 SOH 연산부
142: 방전 SOH 연산부
150: 최종 SOH 산출부

Claims

배터리의 노화상태(State of Health: SOH)를 산출하는 방법에 있어서,
소정의 시간 동안 대상 배터리에서 충전 및 방전 동작 수행 시 각각의 충전 및 방전 동작 별로 그 시작 및 종료 시의 전류, 전압 및 온도를 측정하는 측정단계;
상기 측정단계에서 측정된 전류, 전압 및 온도를 근거로 하여 상기 각각의 충전 및 방전 동작의 시작 및 종료 시점에서의 충전 상태(State of Charge: SOC)의 변화량을 산출하는 SOC 변화량 산출단계;
상기 SOC 변화량 산출단계에서 산출된 각각의 SOC 변화량을 근거로 하여 각 충전 및 방전 동작에 따른 SOH를 연산하는 SOH 연산단계; 및
상기 SOH 연산단계에서 연산된 각각의 SOH에 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 적용하여 최종 SOH를 산출하는 SOH 산출단계;
를 포함하는 배터리 노화상태 산출방법.
청구항 1에 있어서,
상기 측정단계는,
충전 수행 동안 충전된 전류를 적산하는 충전전류 적산단계; 및
방전 수행 동안 방전된 전류를 적산하는 방전전류 적산단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 노화상태 산출방법.
청구항 2에 있어서,
상기 SOH 연산단계는,
기 저장된 공칭용량, 상기 충전전류 적산단계에서 적산된 충전전류량 및 상기 SOC 변화량 추정단계에서 추정한 충전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 충전 수행 시 SOH값을 연산하는 충전 SOH 연산단계; 및
기 저장된 공칭용량, 상기 방전전류 적산단계에서 적산된 방전전류량 및 상기 SOC 변화량 추정단계에서 추정한 방전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 방전 수행 시 SOH값을 연산하는 방전 SOH 연산단계;
를 포함하는 배터리 노화상태 산출방법.
청구항 1에 있어서,
상기 SOH산출단계는, 충/방전이 동시에 발생되는 경우, 상기 SOC 변화량 산출단계에서 산출된 SOC 변화량의 부호에 따라 충전 또는 방전 상태로 분류시키는 것을 특징으로 하는 배터리 노화상태 산출방법.
청구항 1에 있어서,
상기 SOH 연산단계는, 상기 SOC 변화량 산출단계에서 산출된 SOC 변화량이 음수인 경우, 양수로 변환하여 SOH를 연산하는 것을 특징으로 하는 배터리 노화상태 산출방법.
소정의 시간 동안 대상 배터리에서 충전 및 방전수행 시 각각의 충전 및 방전 동작 별로 수행시작 및 종료 시의 전류, 전압 및 온도를 측정하는 측정부;
상기 측정부에서 측정된 전류, 전압 및 온도를 근거로 하여 각 충전 및 방전 동작의 수행시작 및 종료 시의 충전 상태(State of Charge: SOC)를 추정하는 SOC 추정부;
상기 SOC 추정부에서 추정된 각각의 충전 및 방전 동작에 따른 SOC의 변화량을 산출하는 SOC 변화량 산출부;
상기 SOC 변화량 산출부에서 산출된 각각의 SOC 변화량을 근거로 하여 각 충전 및 방전 동작의 SOH를 연산하는 SOH 연산부; 및
상기 SOH 연산부에서 연산된 각각의 SOH에 충전 및 방전 횟수에 따른 가중치를 적용하여 최종 SOH를 산출하는 최종 SOH 산출부;
를 포함하여 구성되는 배터리 노화상태 산출장치.
청구항 6에 있어서,
상기 측정부는,
충전 수행 동안 충전된 전류를 적산하는 충전전류 적산부; 및
방전 수행 동안 방전된 전류를 적산하는 방전전류 적산부; 를 더 포함하여 구성되는 배터리 노화상태 산출장치.
청구항 7에 있어서,
상기 SOH 연산부는,
기 저장된 공칭용량, 상기 충전전류 적산부에서 적산된 충전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출한 충전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 충전 수행 시 SOH값을 연산하는 충전 SOH 연산부; 및
기 저장된 공칭용량, 상기 방전전류 적산부에서 적산된 방전전류량 및 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출한 방전 수행 시 SOC 변화량을 이용하여 방전 수행 시 SOH값을 연산하는 방전 SOH 연산부;
를 포함하여 구성되는 배터리 노화상태 산출장치.
청구항 6에 있어서,
상기 최종 SOH산출부는, 충/방전이 동시에 발생되는 경우, 상기 SOC 변화량 산출부에서 산출된 SOC 변화량의 부호에 따라 충전 또는 방전 상태로 분류하는 것을 특징으로 하는 배터리 노화상태 산출장치.
청구항 6에 있어서,
상기 SOH연산부는, 상기 SOC변화량 산출부에서 산출된 SOC변화량이 음수인 경우, 양수로 변환하여 SOH를 연산하는 것을 특징으로 하는 배터리 노화상태 산출장치.