KR20210150217A - 배터리 상태 진단 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치는 배터리가 충전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 획득하고, 상기 배터리가 방전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 획득하도록 구성된 프로파일 획득부; 상기 프로파일 획득부로부터 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 수신하고, 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 상기 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제1 미분 프로파일 및 제2 미분 프로파일로 각각 변환하도록 구성된 미분 프로파일 변환부; 및 상기 미분 프로파일 변환부로부터 상기 제1 미분 프로파일 및 상기 제2 미분 프로파일을 수신하고, 상기 제1 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제1 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제1 타겟 피크와 미리 설정된 제1 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제1 상태를 진단하며, 상기 제2 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제2 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제2 타겟 피크와 미리 설정된 제2 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제2 상태를 진단하며, 진단된 제1 상태 및 진단된 제2 상태 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리의 상태를 진단하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 상태 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING STATE OF BATTERY}
본 발명은 배터리 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 프로파일에 기반하여 배터리의 상태를 진단하는 배터리 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
하지만, 배터리는 충전이나 방전이 반복되면서 퇴화가 진행될 수 있다. 예컨대, 배터리의 양극 측에서는 전해액이 산화되거나 결정 구조가 파괴되어, 배터리가 퇴화될 수 있다. 음극 측에서는 금속 리튬이 석출되어 배터리가 퇴화될 수 있다. 종래에는 배터리가 충전되는 과정에서 획득된 배터리 프로파일에 기반하여 배터리의 퇴화를 진단하였다.
도 1은 배터리 프로파일의 일 예시를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 배터리 미분 프로파일의 일 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 1은 배터리의 전압(V)과 용량(Q)에 기반한 배터리 프로파일을 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 배터리 프로파일에 기반한 미분 프로파일로서, 배터리의 전압(V)과 미분 용량(dQ/dV)에 대한 미분 프로파일을 도시한 도면이다.
예컨대, 도 1의 배터리 프로파일의 a 지점의 전압값은 Va[V]이고, 용량값은 Qa[mAh]일 수 있다.
도 2의 미분 프로파일에는 복수의 피크가 포함될 수 있다. 예컨대, 도 2의 미분 프로파일에는 제1 피크(p1), 제2 피크(p2), 제3 피크(p3), 및 제4 피크(p4)가 포함될 수 있다. 그리고, 도 2의 제1 피크(p1), 제2 피크(p2), 제3 피크(p3), 및 제4 피크(p4)는 도 1의 a 지점, b 지점, c 지점, 및 d 지점 각각에 대응되는 피크일 수 있다.
종래에도 배터리의 미분 프로파일에 포함된 피크의 거동을 토대로 배터리의 상태가 진단되었다. 다만, 종래에는 충전 프로파일(충전 과정에서 획득된 프로파일) 또는 방전 프로파일(방전 과정에서 획득된 프로파일)을 이용하여 배터리의 상태가 진단되거나, 각각의 피크별로 배터리의 양극 퇴화 여부 또는 음극 퇴화 여부가 제한적으로 진단되었다.
따라서, 배터리의 미분 프로파일에 포함된 피크의 거동을 토대로, 배터리 상태를 보다 정확하고 다양한 측면에서 진단하기 위한 기술의 개발이 필요하다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리가 충전 및 방전되는 상황에서 각각 획득된 미분 프로파일에 기반하여 배터리의 상태를 다양한 측면에서 진단하는 배터리 상태 진단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 상태 진단 장치는 배터리가 충전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 획득하고, 상기 배터리가 방전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 획득하도록 구성된 프로파일 획득부; 상기 프로파일 획득부로부터 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 수신하고, 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 상기 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제1 미분 프로파일 및 제2 미분 프로파일로 각각 변환하도록 구성된 미분 프로파일 변환부; 및 상기 미분 프로파일 변환부로부터 상기 제1 미분 프로파일 및 상기 제2 미분 프로파일을 수신하고, 상기 제1 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제1 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제1 타겟 피크와 미리 설정된 제1 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제1 상태를 진단하며, 상기 제2 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제2 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제2 타겟 피크와 미리 설정된 제2 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제2 상태를 진단하며, 진단된 제1 상태 및 진단된 제2 상태 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리의 상태를 진단하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 상태를 보류 상태 또는 음극 퇴화 상태로 진단하고, 상기 제2 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 상태 및 음극 퇴화 상태 중 어느 하나로 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 진단된 제1 상태가 상기 보류 상태인 경우, 상기 제2 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 기준 피크의 전압값을 기준으로 소정의 기준 전압을 설정하고, 상기 제1 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 전압을 초과하는 경우, 상기 제1 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하고, 상기 제1 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 전압 이하인 경우, 상기 제1 상태를 상기 보류 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 기준 피크의 전압값을 기준으로 소정의 기준 구간을 설정하고, 상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 상한보다 크면, 상기 제2 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하고, 상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 하한보다 작으면, 상기 제2 상태를 상기 양극 퇴화 상태로 진단하고, 상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간에 속하면, 상기 제2 상태를 상기 정상 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 기준 피크의 미분 용량값을 기준으로 소정의 미분 용량 구간을 설정하며, 상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 상한보다 크고, 상기 제2 타겟 피크의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간의 하한보다 작으면, 상기 제2 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하고, 상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 하한보다 작고, 상기 제2 타겟 피크의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간의 상한보다 크면, 상기 제2 상태를 상기 양극 퇴화 상태로 진단하고, 상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간에 속하고, 상기 제2 타겟 피크의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간에 속하면, 상기 제2 상태를 상기 정상 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 상태 진단 장치는 복수의 사이클에서 상기 미분 프로파일 변환부에 의해 변환된 복수의 제1 미분 프로파일과 복수의 제2 미분 프로파일을 저장하도록 구성된 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 저장부에 저장된 상기 복수의 제1 미분 프로파일 각각에서 상기 제1 타겟 피크를 결정하고, 결정된 복수의 제1 타겟 피크의 사이클별 전압의 변화에 기반하여 상기 배터리의 제3 상태를 더 진단하며, 상기 저장부에 저장된 상기 복수의 제2 미분 프로파일 각각에서 상기 제2 타겟 피크를 결정하고, 결정된 복수의 제2 타겟 피크의 사이클별 전압의 변화 및 미분 용량의 변화에 기반하여 상기 배터리의 제4 상태를 더 진단하며, 진단된 제3 상태 및 진단된 제4 상태 중 적어도 하나를 이용하여 배터리의 퇴화 가속 상태를 더 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제3 상태를 보류 상태 또는 음극 퇴화 가속 상태로 진단하고, 상기 제4 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 가속 상태 및 상기 음극 퇴화 상태 중 어느 하나로 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 제1 타겟 피크의 사이클별 전압이 증가하는 경우, 상기 제3 상태를 상기 음극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 진단된 제3 상태가 상기 보류 상태인 경우, 상기 배터리의 상기 제4 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 전압값이 증가하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 사이클별 미분 용량값이 감소하는 경우, 상기 제4 상태를 상기 음극 퇴화 가속 상태로 진단하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 전압값이 감소하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 미분 용량값이 증가하는 경우, 상기 제4 상태를 양극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 상태 진단 방법은 배터리가 충전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 획득하고, 상기 배터리가 방전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 획득하는 프로파일 획득 단계; 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 상기 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제1 미분 프로파일 및 제2 미분 프로파일로 각각 변환하는 미분 프로파일 변환 단계; 상기 제1 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제1 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제1 타겟 피크와 미리 설정된 제1 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제1 상태를 진단하는 제1 상태 진단 단계; 상기 제2 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제2 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제2 타겟 피크와 미리 설정된 제2 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제2 상태를 진단하는 제2 상태 진단 단계; 및 진단된 제1 상태 및 진단된 제2 상태 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리의 상태를 진단하는 배터리 상태 진단 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 충전과 관련된 제1 미분 프로파일과 배터리의 방전과 관련된 제2 미분 프로파일이 모두 고려되어, 배터리의 상태가 진단되기 때문에, 배터리의 상태가 보다 정확하게 진단될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 퇴화 여부만이 진단되는 것이 아니라, 충방전 사이클에 따른 배터리의 퇴화 가속 여부도 추적 진단될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 배터리 프로파일의 일 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 배터리 미분 프로파일의 일 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치가 획득한 기준 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치가 획득한 제1 기준 프로파일과 제1 배터리의 제1 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치가 획득한 제2 기준 프로파일과 제1 배터리의 제2 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치가 배터리의 상태를 진단하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치가 획득한 제1 기준 프로파일과 제2 배터리의 제1 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치가 획득한 제2 기준 프로파일과 제2 배터리의 제2 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치가 획득한 제3 배터리와 제4 배터리의 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함하는 배터리 팩의 예시적 구성을 개시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 상태 진단 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 제어부와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 프로파일 획득부(110), 미분 프로파일 변환부(120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
여기서, 배터리는 배터리 셀 또는 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀은 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀로 간주될 수 있다. 또한, 배터리 모듈은 하나 이상의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 구비된 셀 어셈블리일 수 있다.
프로파일 획득부(110)는 배터리가 충전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 획득하도록 구성될 수 있다. 또한, 프로파일 획득부(110)는 상기 배터리가 방전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 획득하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제1 프로파일은 배터리가 충전되는 동안 획득된 배터리의 전압 및 전류에 기반한 프로파일로서, 배터리의 전압과 용량에 대한 배터리 프로파일일 수 있다. 제2 프로파일은 배터리가 방전되는 동안 획득된 배터리의 전압 및 전류에 기반한 프로파일로서, 배터리의 전압과 용량에 대한 배터리 프로파일일 수 있다.
미분 프로파일 변환부(120)는 상기 프로파일 획득부(110)로부터 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 미분 프로파일 변환부(120)와 프로파일 획득부(110)는 서로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 그리고, 미분 프로파일 변환부(120)는 프로파일 획득부(110)로부터 제1 프로파일 및 제2 프로파일을 수신할 수 있다.
미분 프로파일 변환부(120)는 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 상기 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제1 미분 프로파일 및 제2 미분 프로파일로 각각 변환하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 미분 프로파일 변환부(120)는 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 변환하여 배터리의 전압과 미분 용량(dQ/dV)에 대한 제1 미분 프로파일을 획득할 수 있다. 또한, 미분 프로파일 변환부(120)는 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 변환하여 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제2 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
미분 프로파일 변환부(120)에 의해 변환된 미분 프로파일의 예시는 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 획득한 기준 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 획득한 제1 기준 프로파일(10)과 제1 배터리의 제1 미분 프로파일(11)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 획득한 제2 기준 프로파일(20)과 제1 배터리의 제2 미분 프로파일(21)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6의 실시예에서, 기준 프로파일은 참조 셀에 대한 미분 프로파일일 수 있다. 구체적으로, 제1 기준 프로파일(10)은 참조 셀의 충전 과정에서 획득된 미분 프로파일이다. 그리고, 제2 기준 프로파일(20)은 참조 셀의 방전 과정에서 획득된 미분 프로파일이다. 바람직하게, 제1 기준 프로파일(10) 및 제2 기준 프로파일(20)은 미리 저장되어 있을 수 있다.
또한, 바람직하게, 참조 셀은 BOL(Beginning of Life) 상태의 배터리로서, 퇴화되지 않은 배터리일 수 있다. 예컨대, 참조 셀은 제조 또는 출하된 직후의 배터리이거나, 소정의 충방전 사이클(예컨대, 10 사이클) 미만으로 구동된 배터리일 수 있다.
도 4 내지 도 6의 실시예에서, 제1 미분 프로파일(11) 및 제2 미분 프로파일(21)은 제1 배터리에 대한 미분 프로파일일 수 있다. 구체적으로, 제1 미분 프로파일(11)은 제1 배터리의 충전 과정에서 획득된 미분 프로파일이다. 그리고, 제2 미분 프로파일(21)은 제1 배터리의 방전 과정에서 획득된 미분 프로파일이다.
제어부(130)는 상기 미분 프로파일 변환부(120)로부터 상기 제1 미분 프로파일(11) 및 상기 제2 미분 프로파일(21)을 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 미분 프로파일 변환부(120)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 미분 프로파일 변환부(120)로부터 제1 미분 프로파일(11) 및 제2 미분 프로파일(21)을 획득할 수 있다.
도 5 및 도 6의 실시예에서, 제어부(130)는 미분 프로파일 변환부(120)로부터 제1 미분 프로파일(11), 및 제2 미분 프로파일(21)을 획득할 수 있다.
제어부(130)는 상기 제1 미분 프로파일(11)에 포함된 복수의 피크 중 제1 타겟 피크(tp11)를 결정하도록 구성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 미분 프로파일(11)에는 복수의 피크가 포함될 수 있다. 제1 미분 프로파일(11)에 포함된 피크란, 기울기(전압 변화량에 대한 미분 용량의 변화량)가 0인 지점일 수 있다. 바람직하게, 제1 미분 프로파일(11)에 포함된 피크란, 기울기가 0이면서, 피크를 기준으로 저전위 측의 기울기는 양수이고, 고전위 측의 기울기가 음수인 지점일 수 있다. 예컨대, 도 5의 실시예에서, 제1 미분 프로파일(11)에 포함된 피크란, 위로 볼록한 포인트를 의미할 수 있다.
도 5의 실시예에서, 제어부(130)는 제1 미분 프로파일(11)에 포함된 복수의 피크 중 전압값이 3.44[V]인 피크를 제1 타겟 피크(tp11)로 결정할 수 있다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 배터리의 충전이 시작되면 초기 저항에 의해 배터리의 전압이 급격히 증가하고, a 지점부터 배터리의 전압이 서서히 증가할 수 있다. 그리고, 도 1 및 도 2를 참조하면, a 지점에 대응되는 피크가 제1 피크(p1)일 수 있다. 제어부(130)는 제1 미분 프로파일(11)에서 제1 피크(p1)에 대응되는 피크를 제1 타겟 피크(tp11)로 결정할 수 있다.
구체적인 예로, 음극 활물질로 흑연이 사용되는 배터리의 미분 프로파일에서는, 가장 저전위 측에 위치한 피크가 제1 타겟 피크(tp11)로 결정될 수 있다. 다른 예로, 음극 활물질로 흑연 및 실리콘이 사용되는 배터리의 미분 프로파일에서는, 저전위 측에서 두 번째로 위치한 피크가 제1 타겟 피크(tp11)로 결정될 수 있다. 즉, 제1 타겟 피크(tp11)는 미분 프로파일에서의 위치, 배터리의 활물질의 종류 및 배터리의 충전이 시작될 때의 초기 저항에 의한 급격한 전압 상승이 종료되는 지점을 고려하여 결정될 수 있다.
제어부(130)는 결정된 제1 타겟 피크(tp11)와 미리 설정된 제1 기준 피크(rp1)를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제1 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
여기서, 제1 기준 피크(rp1)는 제1 기준 프로파일(10)에 포함된 복수의 피크 중에서 어느 하나로 미리 설정될 수 있다. 구체적으로, 제1 기준 프로파일(10)에 포함된 복수의 피크 중 도 2의 제1 피크(p1)에 대응되는 피크가 제1 기준 피크(rp1)로 미리 설정될 수 있다. 즉, 제1 기준 프로파일(10)의 제1 기준 피크(rp1)와 제1 미분 프로파일(11)의 제1 타겟 피크(tp11)는 서로 대응되는 피크일 수 있다.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제1 기준 피크(rp1)의 전압값은 3.44[V]이고, 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값은 3.44[V]일 수 있다.
제어부(130)는 제1 기준 피크(rp1)의 전압값과 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값을 비교하고, 제1 기준 피크(rp1)의 미분 용량값과 제1 타켓 피크의 미분 용량값을 비교할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 비교 결과에 기반하여, 배터리의 제1 상태를 보류 상태 또는 음극 퇴화 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
여기서, 보류 상태란, 제어부(130)가 배터리의 제1 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 상태, 또는 음극 퇴화 상태로 결정하지 못한 상태를 의미할 수 있다. 즉, 보류 상태란 제어부(130)가 배터리의 상태에 대한 결정을 유보한 상태일 수 있다.
만약, 배터리의 양극이 퇴화되었다고 가정한다. 배터리의 충전 과정에서, 양극 측에서 탈리된 리튬 이온은 음극 측에 삽입될 수 있다. 그리고, 양극 측에서의 리튬 이온의 탈리는, 양극의 코어보다는 양극의 표면에서부터 먼저 발생될 수 있다. 양극의 표면에서 리튬 이온이 탈리될 때에는 저항의 영향을 적게 받기 때문에, 배터리의 양극이 퇴화되었더라도 충전 초기에는 배터리의 전압값 및 미분 용량값이 참조 셀의 전압값 및 미분 용량값과 동일하거나 매우 근사할 수 있다. 따라서, 제1 기준 피크(rp1)와 제1 타겟 피크(tp11)를 비교한 결과에 기반하여서는, 배터리의 양극이 퇴화되었는지를 정확하게 진단할 수 없다. 이러한 이유로, 제어부(130)는 제1 기준 피크(rp1)와 제1 타겟 피크(tp11)를 비교한 결과에 기반하여, 배터리의 제1 상태를 보류 상태 또는 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다.
제어부(130)는 상기 제2 미분 프로파일(21)에 포함된 복수의 피크 중 제2 타겟 피크(tp12)를 결정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 상기 진단된 제1 상태가 상기 보류 상태인 경우, 상기 제2 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 진단된 제1 상태가 음극 퇴화 상태일 경우에는, 제어부(130)는 배터리의 상태를 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 배터리의 상태를 가용 리튬이 손실된 상태로 진단할 수 있다. 반면, 진단된 제1 상태가 보류 상태일 경우에는, 제어부(130)는 배터리의 방전과 관련된 제2 미분 프로파일(21)에 기반하여 배터리의 상태를 보충적으로 진단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 미분 프로파일(21)에는 복수의 피크가 포함될 수 있다. 제2 미분 프로파일(21)에 포함된 피크란, 기울기(전압 변화량에 대한 미분 용량의 변화량)가 0인 지점일 수 있다. 바람직하게, 제2 미분 프로파일(21)에 포함된 피크란, 기울기가 0이면서, 피크를 기준으로 저전위 측의 기울기는 음수이고, 고전위 측의 기울기가 양수인 지점일 수 있다. 예컨대, 도 6의 실시예에서, 제2 미분 프로파일(21)에 포함된 피크란, 아래로 볼록한 포인트를 의미할 수 있다.
제1 미분 프로파일(11)의 피크는 위로 볼록한 포인트인 반면, 제2 미분 프로파일(21)의 피크는 아래로 볼록한 포인트인 이유는, 충전과 방전에 따른 미분 용량의 부호 차이에 기반한 것임을 유의한다. 예컨대, 도 4를 참조하면, 충전 과정에서는 전압값이 저전위에서 고전위로 상승하며, 용량값이 저용량에서 고용량으로 상승할 수 있다. 따라서, 미분 용량값은 양수로 표현될 수 있다. 반대로, 방전 과정에서는 전압값이 고전위에서 저전위로 하락하며, 용량값이 고용량에서 저용량으로 하락할 수 있다. 따라서, 미분 용량값은 음수로 표현될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 충전과 관련된 프로파일(예컨대, 제1 기준 프로파일(10) 및 제1 미분 프로파일(11))의 미분 용량값은 양수의 값이고, 방전과 관련된 프로파일(예컨대, 제2 기준 프로파일(20) 및 제2 미분 프로파일(21))의 미분 용량값은 음수의 값인 것으로 설명한다. 다만, 이러한 해석에 의하여, 방전과 관련된 프로파일의 미분 용량값을 절대값으로 치환된 양수의 값으로 해석하는 것이 제한되지 않음을 유의한다.
구체적으로, 방전 말단에서는 전압이 급격하게 감소될 수 있다. 제어부(130)는 제2 미분 프로파일(21)에 포함된 복수의 피크 중 제2 프로파일의 방전 말단에서 배터리의 전압이 급격하게 강하되기 시작하는 지점에 대응되는 피크를 제2 타겟 피크(tp12)로 결정할 수 있다.
도 6의 실시예에서, 제어부(130)는 제2 미분 프로파일(21)에 포함된 복수의 피크 중 전압값이 3.34[V]인 위치의 피크를 제2 타겟 피크(tp12)로 결정할 수 있다.
즉, 제어부(130)에 의해 결정된 제1 미분 프로파일(11)의 제1 타겟 피크(tp11)와 제2 미분 프로파일(21)의 제2 타겟 피크(tp12)는 서로 대응되는 피크일 수 있다. 도 5 및 도 6의 실시예에서, 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값과 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 서로 상이한 이유는, 제1 타겟 피크(tp11)는 배터리의 충전 과정에서 획득된 제1 프로파일 및 제1 미분 프로파일(11)에 기반한 피크이고, 제2 타겟 피크(tp12)는 배터리의 방전 과정에서 획득된 제2 프로파일 및 제2 미분 프로파일(21)에 기반한 피크이기 때문임을 유의한다.
제어부(130)는 결정된 제2 타겟 피크(tp12)와 미리 설정된 제2 기준 피크(rp2)를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제2 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
여기서, 제2 기준 피크(rp2)는 제2 기준 프로파일(20)에 포함된 복수의 피크 중에서 어느 하나로 미리 설정될 수 있다. 구체적으로, 제2 기준 프로파일(20)에 포함된 복수의 피크 중 도 5의 제1 기준 피크(rp1)에 대응되는 피크가 제2 기준 피크(rp2)로 미리 설정될 수 있다. 즉, 제2 기준 프로파일(20)의 제2 기준 피크(rp2)와 제2 미분 프로파일(21)의 제2 타겟 피크(tp12)는 서로 대응되는 피크일 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제2 기준 피크(rp2)의 전압값은 3.38[V]이고, 미분 용량값은 -5일 수 있다. 그리고, 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값은 3.34[V]이고, 미분 용량값은 -3.1일 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 상기 제2 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 상태 및 음극 퇴화 상태 중 어느 하나로 진단하도록 구성될 수 있다.
일반적으로, 배터리의 음극이 퇴화된 경우(구체적으로, 가용 리튬이 손실된 경우), 배터리의 방전 말단에서, 음극 측에서 리튬 이온이 탈리되는데 저항이 크게 작용할 수 있다. 예컨대, 방전 초기에는 음극의 표면에서 리튬 이온이 탈리되지만, 방전 말단에는 음극의 코어에서 리튬 이온이 탈리되기 때문에, 방전 초기보다 방전 말단에서 리튬 이온 탈리와 관련된 저항의 영향이 크게 작용할 수 있다. 이러한, 방전 말단에서의 리튬 이온 탈리와 관련된 저항은 음극이 퇴화될수록 더 크게 작용할 수 있기 때문에, 방전 말단에서 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값 및 미분 용량값이 변경될 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 제2 기준 피크(rp2)와 제2 타겟 피크(tp12)를 비교한 결과에 기반하여 배터리의 음극 퇴화 여부가 진단할 수 있다.
또한, 배터리의 양극이 퇴화된 경우, 양극에서 반응할 수 있는 면적이 감소되었기 때문에, 양극 용량이 손실될 수 있다. 이러한, 양극 용량의 손실에 의하여, 방전 말단에서 과전압의 영향으로 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값 및 미분 용량값이 변경될 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 제2 기준 피크(rp2)와 제2 타겟 피크(tp12)를 비교한 결과에 기반하여 배터리의 음극 퇴화 여부뿐만 아니라 양극 퇴화 여부도 진단할 수 있다.
제어부(130)는 진단된 제1 상태 및 진단된 제2 상태 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 배터리의 상태를 진단하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어부(130)는 제1 기준 피크(rp1)와 제1 타겟 피크(tp11)를 비교한 결과에 기반하여 배터리의 제1 상태를 진단할 수 있다. 진단된 제1 상태가 음극 퇴화 상태인 경우, 제어부(130)는 배터리의 상태를 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다.
반면, 진단된 제1 상태가 보류 상태인 경우, 제어부(130)는 제2 기준 피크(rp2)와 제2 타겟 피크(tp12)를 비교한 결과에 기반하여 배터리의 제2 상태를 진단할 수 있다. 진단된 제2 상태는 정상 상태, 양극 퇴화 상태, 또는 음극 퇴화 상태일 수 있다.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제1 기준 피크(rp1)와 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값 및 미분 용량값이 동일한 것으로 가정한다. 제어부(130)는 제1 기준 피크(rp1)와 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값 및 미분 용량값이 동일하므로, 제1 배터리의 제1 상태를 보류 상태로 진단할 수 있다. 이후, 진단된 제1 배터리의 제1 상태가 보류 상태이므로, 제어부(130)는 제2 기준 피크(rp2)와 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값 및 미분 용량값을 비교할 수 있다.
도 6의 실시예에서, 제2 기준 피크(rp2)의 전압값이 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값 보다 크다고 가정한다. 또한, 제2 기준 피크(rp2)의 미분 용량값이 제2 타겟 피크(tp12)의 미분 용량값 보다 작다고 가정한다. 제어부(130)는 제2 기준 피크(rp2)와 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값 및 미분 용량값을 비교한 결과에 따라, 제1 배터리의 제2 상태를 양극 퇴화 상태로 진단할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 제1 배터리의 상태를 양극 퇴화 상태로 진단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리의 충전 과정에서 획득된 제1 미분 프로파일(11)과 배터리의 방전 과정에서 획득된 제2 미분 프로파일(21)을 모두 고려하여 배터리의 상태를 정확하게 진단할 수 있다. 즉, 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리의 충전 상황 및 방전 상황을 모두 고려하여 배터리의 상태를 진단할 수 있기 때문에, 충전 상황 또는 방전 상황만을 고려하여 배터리의 상태를 진단하는 경우 보다 배터리의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있다.
또한, 배터리 상태 진단 장치(100)는 진단된 배터리의 상태에 기반하여, 배터리의 퇴화가 더 진행되지 않도록 배터리의 충전 상태의 상한 및 하한, 온도, 충전 씨레이트, 및 방전 씨레이트 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 예컨대, 제어부(130)는 배터리에 대한 충전 씨레이트 및/또는 방전 씨레이트를 하향 조정할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 배터리의 충전 상태의 상한을 하향 조정하고, 충전 상태의 하한을 상향 조정할 수도 있다. 또한, 제어부(130)는 배터리의 온도를 일정 온도만큼 높게 유지시킬 수도 있다.
한편, 배터리 상태 진단 장치(100)에 구비된 제어부(130)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(130)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(130) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(130)와 연결될 수 있다.
이하에서는, 제어부(130)가 제1 기준 피크(rp1)와 제1 타겟 피크(tp11)를 이용하여, 배터리의 제1 상태 및 제2 상태를 진단하는 내용을 구체적으로 설명한다.
상기 제어부(130)는, 상기 제1 기준 피크(rp1)의 전압값을 기준으로 소정의 기준 전압을 설정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제1 배터리의 실제 상태가 정상 상태 또는 양극 퇴화 상태이더라도, 제1 기준 피크(rp1)의 전압값과 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값이 동일하지 않을 수 있다. 즉, 제1 배터리의 전압을 측정하는 과정에서 발생될 수 있는 오차에 의해, 제1 기준 피크(rp1)의 전압값과 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값이 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 제1 배터리의 전압을 측정하는 과정에서 발생될 수 있는 오차를 고려하여, 제1 기준 피크(rp1)의 전압값을 기준으로 소정의 기준 전압을 설정할 수 있다.
예컨대, 제1 기준 피크(rp1)의 전압값이 3.44[V]인 경우, 제어부(130)는 기준 전압을 3.45[V]로 설정할 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값과 기준 전압을 비교할 수 있다.
예컨대, 상기 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값이 상기 기준 전압을 초과하는 경우, 제어부(130)는 상기 제1 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 상기 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값이 상기 기준 전압 이하인 경우, 제어부(130)는 상기 제1 상태를 상기 보류 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
도 5의 실시예에서, 제1 기준 피크(rp1)의 전압값은 3.44[V]이고, 기준 전압은 3.45[V]이며, 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값은 3.44[V]일 수 있다. 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값(3.44[V])이 기준 전압(3.45[V]) 미만이므로, 제어부(130)는 제1 배터리의 제1 상태를 보류 상태로 진단할 수 있다. 이후, 제어부(130)는 제2 기준 피크(rp2)와 제2 타겟 피크(tp12)를 비교하여, 제1 배터리의 제2 상태를 진단할 수 있다.
먼저, 상기 제어부(130)는, 상기 제2 기준 피크(rp2)의 전압값을 기준으로 소정의 기준 구간을 설정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 기준 구간은, 배터리의 전압을 측정하는 과정에서 발생될 수 있는 오차를 고려하여 설정될 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제2 기준 피크(rp2)의 전압값이 3.38[V]인 경우, 제어부(130)는 기준 구간을 3.37[V] 이상 3.39[V] 이하로 설정할 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값과 기준 구간을 비교할 수 있다.
예컨대, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 상기 기준 구간의 상한보다 크면, 제어부(130)는 상기 제2 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 상기 기준 구간의 하한보다 작으면, 제어부(130)는 상기 제2 상태를 상기 양극 퇴화 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 상기 기준 구간에 속하면, 제어부(130)는 상기 제2 상태를 상기 정상 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
도 6의 실시예에서, 제2 기준 피크(rp2)의 전압값은 3.38[V]이고, 기준 구간은 3.37[V] 이상 3.39[V] 이하이며, 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값은 3.34[V]일 수 있다. 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값(3.34[V])이 기준 구간의 하한(3.37[V]) 미만이므로, 제어부(130)는 제1 배터리의 제2 상태를 양극 퇴화 상태로 진단할 수 있다.
즉, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 미분 프로파일(11)에 기반하여서는 제1 배터리의 제1 상태가 보류 상태로 진단되었으나, 제2 미분 프로파일(21)에 기반하여서는 제1 배터리의 제2 상태가 양극 퇴화 상태로 진단될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 제1 미분 프로파일(11)과 제2 미분 프로파일(21)을 모두 고려하여 배터리의 상태를 진단하기 때문에, 배터리의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있다.
제어부(130)는, 배터리의 제2 상태를 진단할 때, 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값뿐만 아니라 미분 용량값을 더 고려할 수 있다.
먼저, 상기 제어부(130)는 상기 제2 기준 피크(rp2)의 미분 용량값을 기준으로 소정의 미분 용량 구간을 설정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 미분 용량 구간은, 배터리의 용량을 측정하고, 측정된 용량을 미분 용량으로 변환하는 과정에서 발생될 수 있는 오차를 고려하여 설정될 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제2 기준 피크(rp2)의 미분 용량값이 -5인 경우, 제어부(130)는 미분 용량 구간을 -5.5 이상 -4.5 이하로 설정할 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값을 기준 구간과 비교하고, 미분 용량값을 미분 용량 구간과 비교할 수 있다.
예컨대, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 상기 기준 구간의 상한보다 크고, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간의 하한보다 작으면, 제어부(130)는 상기 제2 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 상기 기준 구간의 하한보다 작고, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간의 상한보다 크면, 제어부(130)는 상기 제2 상태를 상기 양극 퇴화 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 상기 기준 구간에 속하고, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간에 속하면, 제어부(130)는 상기 제2 상태를 상기 정상 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
도 6의 실시예에서, 제2 기준 피크(rp2)의 전압값은 3.38[V]이고, 기준 구간은 3.37[V] 이상 3.39[V] 이하이며, 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값은 3.34[V]일 수 있다. 또한, 제2 기준 피크(rp2)의 미분 용량값은 -5이고, 미분 용량 구간은 -5.5 이상 -4.5 이하이며, 제2 타겟 피크(tp12)의 미분 용량값은 -3.1일 수 있다. 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값(3.34[V])이 기준 구간의 하한(3.37[V]) 보다 작고, 제2 타겟 피크(tp12)의 미분 용량값(-3.1)이 미분 용량 구간이 상한(-4.5) 보다 크기 때문에, 제어부(130)는 제1 배터리의 제2 상태를 양극 퇴화 상태로 진단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 제1 미분 프로파일(11) 및 제2 미분 프로파일(21)을 모두 고려하여 배터리의 상태를 진단할 뿐만 아니라, 제2 미분 프로파일(21)에서 배터리의 전압값과 미분 용량값을 모두 고려하여 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 따라서, 배터리의 상태가 보다 정확하게 진단될 수 있다.
이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여, 제어부(130)가 제2 배터리의 상태를 진단하는 실시예를 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 획득한 제1 기준 프로파일(10)과 제2 배터리의 제1 미분 프로파일(12)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 획득한 제2 기준 프로파일(20)과 제2 배터리의 제2 미분 프로파일(22)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8의 실시예에서, 제1 기준 피크(rp1)의 전압값은 3.44[V]이고, 기준 전압은 3.45[V]로 설정되며, 제2 배터리의 제1 타겟 피크(tp21)의 전압값은 3.46[V]일 수 있다. 제2 배터리의 제1 타겟 피크(tp21)의 전압값(3.46[V])이 기준 전압(3.45[V]) 보다 크기 때문에, 제어부(130)는 제2 배터리의 제1 상태를 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다. 그리고, 제2 배터리의 제2 상태는 진단되지 않을 수 있다.
위와 달리, 도 8의 실시예에서, 제2 배터리의 제1 타겟 피크(tp21)의 전압값이 3.45[V]라고 가정한다. 이 경우, 제2 배터리의 제1 타겟 피크(tp21)의 전압값(3.45[V])이 기준 전압(3.45[V])과 동일하기 때문에, 제어부(130)는 제2 배터리의 제1 상태를 보류 상태로 진단할 수 있다. 즉, 제2 배터리의 제1 타겟 피크(tp21)의 전압값이 제1 기준 피크(rp1)의 전압값의 오차 범위에 속하는 경우, 제어부(130)는 제2 배터리의 제2 상태를 진단할 수 있다.
도 9의 실시예에서, 제2 기준 피크(rp2)의 전압값은 3.38[V]이고, 기준 구간은 3.37[V] 이상 3.39[V] 이하이며, 제2 타겟 피크(tp22)의 전압값은 3.4[V]일 수 있다. 또한, 제2 기준 피크(rp2)의 미분 용량값은 -5이고, 미분 용량 구간은 -5.5 이상 -4.5 이하이며, 제2 타겟 피크(tp22)의 미분 용량값은 -6.4일 수 있다. 제2 타겟 피크(tp22)의 전압값(3.4[V])이 기준 구간의 상한(3.39[V]) 보다 크고, 제2 타겟 피크(tp22)의 미분 용량값(-6.4)이 미분 용량 구간이 하한(-5.5) 보다 작기 때문에, 제어부(130)는 제2 배터리의 제2 상태를 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는, 제1 미분 프로파일(12)을 이용하여 배터리의 상태를 진단한 후, 제2 미분 프로파일(22)을 이용하여 배터리의 상태를 보충적 더 진단하기 때문에, 배터리의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있다.
이하에서는, 제어부(130)가 배터리의 퇴화 가속 상태를 진단하는 실시예에 대해 설명한다. 다만, 설명의 편의를 위하여, 앞서서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 저장부(140)를 더 포함할 수 있다.
저장부(140)는 복수의 사이클에서 상기 미분 프로파일 변환부(120)에 의해 변환된 복수의 제1 미분 프로파일과 복수의 제2 미분 프로파일을 저장하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 저장부(140)는 미분 프로파일 변환부(120)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 미분 프로파일 변환부(120)는 배터리의 충방전 사이클마다 제1 미분 프로파일과 제2 미분 프로파일을 획득하고, 이를 저장부(140)에 저장할 수 있다. 즉, 저장부(140)에는 배터리의 충방전 사이클별로 제1 미분 프로파일과 제2 미분 프로파일이 저장될 수 있다.
또한, 저장부(140)는 제어부(130)가 배터리의 상태를 진단하는데 필요한 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 즉, 저장부(140)는 배터리 상태 진단 장치(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(140)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 제어부(130)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
제어부(130)는 저장부(140)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 저장부(140)에 접근(access)하여, 저장부(140)에 저장된 복수의 제1 미분 프로파일 및 복수의 제2 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
제어부(130)는 상기 저장부(140)에 저장된 상기 복수의 제1 미분 프로파일 각각에서 상기 제1 타겟 피크를 결정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 동일한 배터리에 대하여, 제3 배터리는 충방전 사이클 횟수가 100회일 때의 배터리를 의미하고, 제4 배터리는 제1 배터리의 충방전 사이클 횟수가 200회일 때의 배터리를 의미할 수 있다.
제어부(130)는 저장부(140)에 접근하여, 제3 배터리의 제1 미분 프로파일(13)을 획득할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제4 배터리의 제1 미분 프로파일(14)을 획득할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제3 배터리의 제1 미분 프로파일(13)에서 제1 타겟 피크를 결정하고, 제4 배터리의 제1 미분 프로파일(14)에서 제1 타겟 피크를 결정할 수 있다.
제어부(130)는 결정된 복수의 제1 타겟 피크의 사이클별 전압의 변화에 기반하여 상기 배터리의 제3 상태를 더 진단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 상기 제3 상태는 보류 상태 또는 음극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(130)는, 상기 복수의 제1 타겟 피크의 사이클별 전압이 증가하는 경우, 상기 제3 상태를 상기 음극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
배터리의 음극이 퇴화될수록, 제1 타겟 피크의 전압값은 고전위 측으로 변경될 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 충방전 사이클 횟수가 증가될수록 복수의 제1 타겟 피크의 전압이 증가하면, 배터리의 제3 상태를 음극 퇴화 가속 상태로 진단할 수 있다.
이후, 제어부(130)는 상기 저장부(140)에 저장된 상기 복수의 제2 미분 프로파일 각각에서 상기 제2 타겟 피크를 결정하도록 구성될 수 있다.
제어부(130)는 저장부(140)에 접근하여, 제3 배터리의 제2 미분 프로파일(23)을 획득할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제4 배터리의 제2 미분 프로파일(24)을 획득할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제3 배터리의 제2 미분 프로파일(23)에서 제2 타겟 피크를 결정하고, 제4 배터리의 제2 미분 프로파일(24)에서 제2 타겟 피크를 결정할 수 있다.
제어부(130)는 결정된 복수의 제2 타겟 피크의 사이클별 전압의 변화 및 미분 용량의 변화에 기반하여 상기 배터리의 제4 상태를 더 진단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 상기 제4 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 가속 상태 및 상기 음극 퇴화 상태 중 어느 하나로 진단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(130)는, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 전압값이 증가하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 사이클별 미분 용량값이 감소하는 경우, 상기 제4 상태를 상기 음극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 전압값이 감소하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 미분 용량값이 증가하는 경우, 상기 제4 상태를 양극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
또 다른 예로, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 전압값이 동일하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 미분 용량값이 동일한 경우, 상기 제4 상태를 퇴화 비가속 상태로 진단하도록 구성될 수 있다.
제어부(130)는 진단된 제3 상태 및 진단된 제4 상태 중 적어도 하나를 이용하여 배터리의 퇴화 가속 상태를 더 진단하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부(130)는, 상기 진단된 제3 상태가 상기 보류 상태인 경우, 상기 배터리의 상기 제4 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
즉, 진단된 배터리의 제3 상태가 음극 퇴화 가속 상태인 경우, 제어부(130)는 배터리의 상태를 음극 퇴화 가속 상태로 진단할 수 있다. 반대로, 진단된 배터리의 제3 상태가 보류 상태인 경우, 제어부(130)는 배터리의 제4 상태를 진단하고, 진단된 제4 상태에 기반하여 배터리의 상태를 진단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리의 퇴화 여부뿐만 아니라, 배터리의 퇴화 가속 여부를 진단할 수 있다. 따라서, 배터리 상태 진단 장치(100)는 진단된 퇴화 가속 여부에 기반하여, 배터리의 퇴화가 가속되지 않도록 배터리의 상단 충전 상태, 하단 충전 상태, 온도, 충전 씨레이트, 및 방전 씨레이트 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
이하에서는, 도 10을 참조하여, 제어부(130)가 제1 배터리의 퇴화 가속 여부를 진단하는 구체적인 실시예를 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 획득한 제3 배터리와 제4 배터리의 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10의 실시예에서, 제1 배터리에 대하여, 제3 배터리는 충방전 사이클 횟수가 100회일 때의 제1 배터리를 의미하고, 제4 배터리는 충방전 사이클 횟수가 200회일 때의 제1 배터리를 의미낼 수 있다.
제어부(130)는 제1 미분 프로파일(13)에서 제3 배터리의 제1 타겟 피크(tp31)를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제1 미분 프로파일(14)에서 제4 배터리의 제1 타겟 피크(tp41)를 결정할 수 있다. 제3 배터리의 제1 타겟 피크(tp31)의 전압값과 제4 배터리의 제1 타겟 피크(tp41)의 전압값은 3.44[V]일 수 있다.
제3 배터리의 제1 타겟 피크(tp31)의 전압값과 제4 배터리의 제1 타겟 피크(tp41)의 전압값이 3.44[V]로 동일하기 때문에, 제어부(130)는 제1 배터리의 제3 상태를 보류 상태로 진단할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 배터리의 충방전 사이클 횟수가 200회일 때, 제1 배터리의 제3 상태를 보류 상태로 진단할 수 있다.
그리고, 진단된 제3 상태가 보류 상태이기 때문에, 제어부(130)는 제3 배터리의 제2 타겟 피크(tp32)와 제4 배터리의 제2 타겟 피크(tp42)의 전압값 및 미분 용량값을 비교하여, 제1 배터리의 제4 상태를 진단할 수 있다.
먼저, 제어부(130)는 제2 미분 프로파일(23)에서 제3 배터리의 제2 타겟 피크(tp32)를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제2 미분 프로파일(24)에서 제4 배터리의 제2 타겟 피크(tp42)를 결정할 수 있다.
예컨대, 도 10의 실시예에서, 제3 배터리의 제2 타겟 피크(tp32)의 전압값은 3.35[V]이고, 미분 용량값은 -37일 수 있다. 또한, 제4 배터리의 제2 타겟 피크(tp42)의 전압값은 3.31[V]이고, 미분 용량값은 -25일 수 있다.
제3 배터리의 제2 타겟 피크(tp32)의 전압값(3.35[V])은 제4 배터리의 제2 타겟 피크(tp42)의 전압값(3.31[V]) 보다 크고, 제3 배터리의 제2 타겟 피크(tp32)의 미분 용량값(-37)은 제4 배터리의 제2 타겟 피크(tp42)의 미분 용량값(-25) 보다 작기 때문에, 제어부(130)는 제1 배터리의 제4 상태를 양극 퇴화 가속 상태로 진단할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 배터리의 충방전 사이클 횟수가 200회일 때, 제1 배터리의 제4 상태를 양극 퇴화 가속 상태로 진단할 수 있다.
결과적으로, 제어부(130)는 제1 배터리의 상태를 양극 퇴화 가속 상태로 진단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리의 퇴화 여부만을 진단하는 것이 아니라, 충방전 사이클에 따른 배터리의 퇴화 가속 여부를 추적 진단할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 상태 진단 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 상태 진단 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 상태 진단 장치(100)의 프로파일 획득부(110), 미분 프로파일 변환부(120), 제어부(130) 및 저장부(140)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)를 포함하는 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 개시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 상술한 배터리 상태 진단 장치(100) 및 하나 이상의 배터리(B)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)은, 배터리(B)의 전압 및/또는 전류를 측정하도록 구성된 측정부(200), 배터리(B)를 충전 및/또는 방전시키도록 구성된 충방전부(300), 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)은 배터리(B)의 온도가 상승되도록 열을 발산할 수 있는 발열 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 측정부(200)는 제1 센싱 라인(SL1)과 제2 센싱 라인(SL2)을 통해 배터리(B)의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 또한, 측정부(200)는 전류 측정 유닛(A)과 연결된 제3 센싱 라인(SL3)을 통해 배터리(B)의 전류를 측정할 수 있다. 프로파일 획득부(110)는 측정부(200)로부터 배터리(B)의 전압 정보 및 전류 정보를 획득함으로써, 제1 프로파일 및 제2 프로파일 획득할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 상태 진단 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 배터리 상태 진단 방법의 각 단계는 배터리 상태 진단 장치(100)에 의해서 수행될 수 있다.
도 12를 참조하면, 배터리 상태 진단 방법은 프로파일 획득 단계(S100), 미분 프로파일 변환 단계(S200), 제1 상태 진단 단계(S300), 제2 상태 진단 단계(S400), 및 배터리 상태 진단 단계(S500)를 포함할 수 있다.
프로파일 획득 단계(S100)는 배터리가 충전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 획득하고, 상기 배터리가 방전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 획득하는 단계로서, 프로파일 획득부(110)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 제1 프로파일 및 제2 프로파일은 배터리의 전압과 용량에 대한 프로파일일 수 있다.
미분 프로파일 변환 단계(S200)는 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 상기 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제1 미분 프로파일(11) 및 제2 미분 프로파일(21)로 각각 변환하는 단계로서, 미분 프로파일 변환부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 제1 미분 프로파일(11) 및 제2 미분 프로파일(21)은 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 프로파일일 수 있다.
제1 상태 진단 단계(S300)는 상기 제1 미분 프로파일(11)에 포함된 복수의 피크 중 제1 타겟 피크(tp11)를 결정하고, 결정된 제1 타겟 피크(tp11)와 미리 설정된 제1 기준 피크(rp1)를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제1 상태를 진단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 보류 상태 또는 음극 퇴화 상태로 배터리의 제1 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 제1 기준 피크(rp1)의 전압값을 기준으로 소정의 기준 전압을 설정할 수 있다. 만약, 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값이 기준 전압을 초과하는 경우, 제어부(130)는 제1 상태를 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다. 반대로, 제1 타겟 피크(tp11)의 전압값이 기준 전압 이하인 경우, 제어부(130)는 제1 상태를 상기 보류 상태로 진단할 수 있다.
제2 상태 진단 단계(S400)는, 상기 제2 미분 프로파일(21)에 포함된 복수의 피크 중 제2 타겟 피크(tp12)를 결정하고, 결정된 제2 타겟 피크(tp12)와 미리 설정된 제2 기준 피크(rp2)를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제2 상태를 진단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는, 진단된 제1 상태가 상기 보류 상태인 경우, 제2 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 제2 기준 피크(rp2)의 전압값을 기준으로 소정의 기준 구간을 설정할 수 있다. 만약, 상기 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 기준 구간의 상한보다 크면, 제어부(130)는 제2 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다. 이와 달리, 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 기준 구간의 하한보다 작으면, 제어부(130)는 제2 상태를 양극 퇴화 상태로 진단할 수 있다. 이와 달리, 제2 타겟 피크(tp12)의 전압값이 기준 구간에 속하면, 제어부(130)는 제2 상태를 정상 상태로 진단할 수 있다.
배터리 상태 진단 단계(S500)는 진단된 제1 상태 및 진단된 제2 상태 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리의 상태를 진단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
제어부(130)는 진단된 제1 상태가 음극 퇴화 상태이면, 배터리의 상태를 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다. 이와 달리, 제어부(130)는 진단된 제1 상태가 보류 상태이면, 진단된 제2 상태에 따라 배터리의 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 상태, 또는 음극 퇴화 상태로 진단할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 배터리 팩
100: 배터리 상태 진단 장치
110: 프로파일 획득부
120: 미분 프로파일 변환부
130: 제어부
140: 저장부
200: 측정부
300: 충방전부
B: 배터리

Claims (13)

  1. 배터리가 충전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 획득하고, 상기 배터리가 방전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 획득하도록 구성된 프로파일 획득부;
    상기 프로파일 획득부로부터 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 수신하고, 상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 상기 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제1 미분 프로파일 및 제2 미분 프로파일로 각각 변환하도록 구성된 미분 프로파일 변환부; 및
    상기 미분 프로파일 변환부로부터 상기 제1 미분 프로파일 및 상기 제2 미분 프로파일을 수신하고, 상기 제1 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제1 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제1 타겟 피크와 미리 설정된 제1 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제1 상태를 진단하며, 상기 제2 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제2 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제2 타겟 피크와 미리 설정된 제2 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제2 상태를 진단하며, 진단된 제1 상태 및 진단된 제2 상태 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리의 상태를 진단하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 상태를 보류 상태 또는 음극 퇴화 상태로 진단하고,
    상기 제2 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 상태 및 음극 퇴화 상태 중 어느 하나로 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 진단된 제1 상태가 상기 보류 상태인 경우, 상기 제2 상태를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 기준 피크의 전압값을 기준으로 소정의 기준 전압을 설정하고,
    상기 제1 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 전압을 초과하는 경우, 상기 제1 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하고,
    상기 제1 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 전압 이하인 경우, 상기 제1 상태를 상기 보류 상태로 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 기준 피크의 전압값을 기준으로 소정의 기준 구간을 설정하고,
    상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 상한보다 크면, 상기 제2 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하고,
    상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 하한보다 작으면, 상기 제2 상태를 상기 양극 퇴화 상태로 진단하고,
    상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간에 속하면, 상기 제2 상태를 상기 정상 상태로 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 기준 피크의 미분 용량값을 기준으로 소정의 미분 용량 구간을 설정하며,
    상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 상한보다 크고, 상기 제2 타겟 피크의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간의 하한보다 작으면, 상기 제2 상태를 상기 음극 퇴화 상태로 진단하고,
    상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간의 하한보다 작고, 상기 제2 타겟 피크의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간의 상한보다 크면, 상기 제2 상태를 상기 양극 퇴화 상태로 진단하고,
    상기 제2 타겟 피크의 전압값이 상기 기준 구간에 속하고, 상기 제2 타겟 피크의 미분 용량값이 상기 미분 용량 구간에 속하면, 상기 제2 상태를 상기 정상 상태로 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    복수의 사이클에서 상기 미분 프로파일 변환부에 의해 변환된 복수의 제1 미분 프로파일과 복수의 제2 미분 프로파일을 저장하도록 구성된 저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 저장부에 저장된 상기 복수의 제1 미분 프로파일 각각에서 상기 제1 타겟 피크를 결정하고, 결정된 복수의 제1 타겟 피크의 사이클별 전압의 변화에 기반하여 상기 배터리의 제3 상태를 더 진단하며, 상기 저장부에 저장된 상기 복수의 제2 미분 프로파일 각각에서 상기 제2 타겟 피크를 결정하고, 결정된 복수의 제2 타겟 피크의 사이클별 전압의 변화 및 미분 용량의 변화에 기반하여 상기 배터리의 제4 상태를 더 진단하며, 진단된 제3 상태 및 진단된 제4 상태 중 적어도 하나를 이용하여 배터리의 퇴화 가속 상태를 더 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제3 상태를 보류 상태 또는 음극 퇴화 가속 상태로 진단하고,
    상기 제4 상태를 정상 상태, 양극 퇴화 가속 상태 및 상기 음극 퇴화 상태 중 어느 하나로 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 제1 타겟 피크의 사이클별 전압이 증가하는 경우, 상기 제3 상태를 상기 음극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 진단된 제3 상태가 상기 보류 상태인 경우, 상기 배터리의 상기 제4 상태를 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 전압값이 증가하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 사이클별 미분 용량값이 감소하는 경우, 상기 제4 상태를 상기 음극 퇴화 가속 상태로 진단하고,
    상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 전압값이 감소하고, 상기 복수의 제2 타겟 피크의 상기 사이클별 미분 용량값이 증가하는 경우, 상기 제4 상태를 양극 퇴화 가속 상태로 진단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  13. 배터리가 충전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제1 프로파일을 획득하고, 상기 배터리가 방전되는 동안 상기 배터리의 전압과 용량에 대한 제2 프로파일을 획득하는 프로파일 획득 단계;
    상기 제1 프로파일 및 상기 제2 프로파일을 상기 배터리의 전압과 미분 용량에 대한 제1 미분 프로파일 및 제2 미분 프로파일로 각각 변환하는 미분 프로파일 변환 단계;
    상기 제1 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제1 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제1 타겟 피크와 미리 설정된 제1 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제1 상태를 진단하는 제1 상태 진단 단계;
    상기 제2 미분 프로파일에 포함된 복수의 피크 중 제2 타겟 피크를 결정하고, 결정된 제2 타겟 피크와 미리 설정된 제2 기준 피크를 비교한 결과에 따라 상기 배터리의 제2 상태를 진단하는 제2 상태 진단 단계; 및
    진단된 제1 상태 및 진단된 제2 상태 중 적어도 하나를 이용하여 상기 배터리의 상태를 진단하는 배터리 상태 진단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 방법.
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