KR20220081568A - 배터리의 최대 파워 추정 장치 및 방법 - Google Patents

배터리의 최대 파워 추정 장치 및 방법 Download PDF

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KR20220081568A
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황규민
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Abstract

본 발명은 배터리의 최대 파워를 추정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 배터리의 상한 온도값을 고려하여 배터리의 최대 파워를 추정하도록 구성되어 있기 때문에, 배터리가 급속한 열화 없이 안정적으로 동작할 수 있도록 배터리의 충방전을 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리의 급속한 열화 내지 성능 저하가 방지될 수 있고, 결과적으로 배터리의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

Description

배터리의 최대 파워 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING MAXIMUM POWER OF BATTERY}
본 발명은 배터리의 최대 파워를 추정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기 차량(EV, HEV, PHEV, BEV 등)은 전기를 주동력 또는 보조동력으로 사용하며, 이를 위해 전기 차량 내에는 배터리가 탑재되어 있다. 종래에는 전기 차량 내에 탑재되는 배터리의 최대 파워를 추정하기 위해, 배터리의 전압값, 배터리에 흐르는 전류값, 배터리의 충전 상태(SOC: State Of Charge), 배터리의 건강 상태(SOH: State Of Health)와 같은 배터리 정보를 획득하고, 그 획득한 배터리 정보를 파워맵에 적용하였다.
다만, 이러한 종래의 방법은 단순히 각종 센서에 의해 검출되는 배터리 정보만을 가지고 배터리의 최대 파워를 추정하기 때문에, 배터리의 최대 파워 추정이 부정확하게 이루어질 수밖에 없다는 문제점이 있다. 그리고 이와 같이 배터리의 최대 파워 추정이 부정확하게 이루어질 경우에는, 배터리의 잔충전 시간의 계산 역시 부정확하게 이루어지게 되어, 전기 차량을 효율적으로 구동시키는데 있어서 제약 요인으로 작용하게 된다는 문제점이 있다.
한편, 특허문헌 1에는, 배터리에 축전되는 배터리 용량과 배터리의 단자 전압값과의 관계를 나타내는 맵을 활용하여, 상기 단자 전압값으로부터 배터리의 충전 상태(SOC)를 특정하고, 미리 저장되어 있는 SOC와 잔충전 시간과의 관계를 나타내는 맵을 참조하여 SOC 및 충전 전류량에 대응하는 잔충전 시간을 취득하는 내용이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2011-91879호
본 발명은 배터리가 안정적으로 동작할 수 있는 조건을 고려하여 배터리의 최대 파워를 추정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배터리의 최대 파워를 정확도 높게 추정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치는, 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득부; 및 상기 배터리 정보와 미리 설정된 배터리의 상한 온도값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 온도 기반 최대 파워 추정부를 구비하는 최대 파워 추정부를 포함한다.
상기 최대 파워 추정부는, 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정부; 및 상기 온도 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부를 더 포함할 수 있다.
상기 최대 파워 추정부는, 상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부; 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정부; 및 상기 온도 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부를 더 포함할 수 있다.
상기 최대 파워 추정부는, 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정부; 상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부; 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정부; 및 상기 온도 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치는, 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득부; 및 상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부와, 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정부를 구비하는 최대 파워 추정부를 포함한다.
상기 최대 파워 추정부는, 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정부; 및 상기 전압 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 방법은, 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득 단계; 및 상기 배터리 정보와 미리 설정된 배터리의 상한 온도값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 온도 기반 최대 파워 추정 단계를 포함하는 최대 파워 추정 단계를 포함한다.
상기 최대 파워 추정 단계는, 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계; 및 상기 온도 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 최대 파워 추정 단계는, 상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계; 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정 단계; 및 상기 온도 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 최대 파워 추정 단계는, 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계; 상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계; 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정 단계; 및 상기 온도 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 방법은, 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득 단계; 및 상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계와, 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정 단계를 포함하는 최대 파워 추정 단계를 포함한다.
상기 최대 파워 추정 단계는, 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계; 및 상기 전압 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리의 상한 온도값(또는, 배터리의 상한 전압값)을 고려하여 배터리의 최대 파워를 추정하기 때문에, 배터리가 급속한 열화 없이 안정적으로 동작할 수 있도록 배터리의 충방전을 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리의 급속한 열화 내지 성능 저하가 방지될 수 있고, 결과적으로 배터리의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
게다가, 본 발명에 의하면, 현재 시점 정보인 배터리 정보와 미래 시점 정보인 배터리의 상한 온도값(또는, 배터리의 상한 전압값)을 모두 고려하여 배터리의 최대 파워를 추정하기 때문에, 단순히 현재 시점 정보만을 고려하여 배터리의 최대 파워를 추정하는 경우에 비해 더 높은 정확도로 배터리의 최대 파워를 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 최대 파워 추정 장치에 의해 이루어지는 배터리의 최대 파워 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 1의 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 미리 저장된 파워맵을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 파라미터 추정부에 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델을 예시적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 최대 파워 추정 장치에 의해 이루어지는 배터리의 최대 파워 추정 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하에서는, 도 1 및 도 2를 함께 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치(1000)는 배터리(11)가 출력할 수 있는 최대 파워를 추정한다.
도 1에 나타낸 배터리 시스템(10)은 배터리(11), 양극 릴레이(14), 음극 릴레이(15), 최대 파워 추정 장치(1000) 및 부하(16)를 포함한다. 여기서, 양극 릴레이(14) 및 음극 릴레이(15) 중 적어도 하나에는 프리차지부(미도시)가 병렬로 연결될 수 있으며, 상기 프리차지부는 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항이 직렬로 연결된 것일 수 있다.
배터리(11)는 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있으며, 배터리(11)의 양단에는 양극 단자(12) 및 음극 단자(13)가 구비된다.
배터리(11)는 양극 릴레이(14) 및 음극 릴레이(15)를 통해 부하(16)와 전기적으로 연결된다. 양극 릴레이(14)는 일단이 배터리(11)의 양극 단자(12)에 접속되고, 타단은 부하(16)의 일단에 접속된다. 음극 릴레이(15)는 일단이 배터리(11)의 음극 단자(13)에 접속되고, 타단은 부하(16)의 타단에 접속된다.
양극 릴레이(14) 및 음극 릴레이(15)는 최대 파워 추정 장치(1000)의 스위칭 제어부(300)에 의해 온 상태로 제어되거나, 오프 상태로 제어될 수 있다. 양극 릴레이(14) 및 음극 릴레이(15)가 모두 온 상태일 경우에, 부하(16)에서 배터리(11)로 전력이 공급되면서 배터리(11)의 충전이 이루어지거나, 배터리(11)가 방전되면서 배터리(11)에서 부하(16)로 전력 공급이 이루어지게 된다.
부하(16)는 컨버터를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 컨버터는 배터리(11)로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 차량 구동용 모터나 전기·전자 제품 등에 공급하거나, 엔진(미도시)의 구동력 또는 신재생에너지나 전력 계통으로부터의 전력을 직류 전력으로 변환하여 배터리(11)에 공급하는 역할을 한다.
배터리 전압 센서(V1)는 배터리(11)의 양단에 연결되어, 배터리(11)의 전압값을 검출한다. 배터리 전류 센서(A1)는 배터리(11)와 직렬로 연결되어, 배터리(11)에 흐르는 전류값을 검출한다. 배터리 전압 센서(V1)에 의해 검출되는 상기 배터리(11)의 전압값과 배터리 전류 센서(A1)에 의해 검출되는 상기 배터리(11)에 흐르는 전류값은 신호선을 통해 배터리 정보 획득부(100)에 전달될 수 있다.
배터리 온도 센서(T1)는 배터리(11) 상에 위치할 수 있다. 배터리 온도 센서(T1)는 배터리(11)의 온도값을 검출하며, 배터리 온도 센서(T1)에 의해 검출되는 상기 배터리(11)의 온도값은 신호선을 통해 배터리 정보 획득부(100)에 전달될 수 있다.
외기 온도 센서(T2)는 배터리(11) 자체의 온도값이 아닌, 배터리(11) 주위의 외기 온도값을 검출한다. 즉, 외기 온도 센서(T2)는 배터리의 최대 파워 추정 장치(1000) 외부의 대기 온도값을 검출한다. 외기 온도 센서(T2)에 의해 검출되는 상기 외기 온도값 역시 신호선을 통해 배터리 정보 획득부(100)에 전달될 수 있다.
전기 차량이 한랭한 지역에서 구동되거나 주차될 경우에는 배터리(11)의 전해액이 동결하는 현상이 발생하며, 이로 인해 부하(16)에서 배터리(11)로의 충전 효율 및 배터리(11)에서 부하(16)로의 방전 효율이 급격히 낮아지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 1에 나타낸 바와 같은 가열 시스템(20)이 배터리(11)의 근방에 위치할 수 있다.
도 1에 나타낸 가열 시스템(20)은 발열체(21), 서브 배터리(22) 및 스위칭 소자(23)를 포함할 수 있다.
발열체(21)는 배터리(11)에 접하거나 인접하는 위치에 구비되며, 발열체(21)에 전력 공급이 이루어질 경우 열을 방출하여 배터리(11)를 가열한다. 발열체(21)는 히터만으로 이루어지거나, 히터를 포함하여 이루어질 수 있다.
서브 배터리(22)는 발열체(21)에 전력을 공급하는 역할을 한다.
스위칭 소자(23)는 발열체(21)와 서브 배터리(22)의 전력 경로를 연결하거나 연결해제하는 역할을 한다. 스위칭 소자(23)는 릴레이로 이루어질 수 있으며, 스위칭 제어부(300)에 의해 온 상태로 제어되거나, 오프 상태로 제어될 수 있다. 스위칭 제어부(300)에 의해 스위칭 소자(23)가 온 상태로 제어될 경우, 발열체(21)에서는 발열이 일어나게 된다.
본 발명에 따른 배터리의 최대 파워 추정 장치(1000)는 배터리 정보 획득부(100), 최대 파워 추정부(200) 및 스위칭 제어부(300)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 배터리의 최대 파워 추정 방법은 배터리의 최대 파워 추정 장치(1000)에 의해 이루어지며, 먼저 배터리 정보 획득부(100)가 배터리 정보를 획득하는 단계(S100)가 이루어질 수 있다.
배터리 정보 획득부(100)는 배터리 전압 센서(V1)로부터 배터리(11)의 전압값을 획득할 수 있고, 배터리 전류 센서(A1)로부터 배터리(11)에 흐르는 전류값을 획득할 수 있으며, 배터리 온도 센서(T1)로부터 배터리(11)의 온도값을 획득할 수 있다. 또한, 배터리 정보 획득부(100)는 배터리 전류 센서(A1)로부터 배터리(11)에 흐르는 전류값을 획득한 뒤, 상기 배터리(11)에 흐르는 전류값을 적산하는 방법 등을 통해 배터리(11)의 SOC 및 SOH를 획득할 수 있다. 그리고 배터리 정보 획득부(100)는 외기 온도 센서(T2)로부터 배터리(11) 주위의 외기 온도값을 획득할 수 있다. 즉, 배터리 정보 획득부(100)는 배터리(11)의 전압값, 배터리(11)에 흐르는 전류값, 배터리(11)의 온도값, 배터리(11)의 SOC, 배터리(11)의 SOH, 배터리(11) 주위의 외기 온도값과 같은 배터리 정보를 획득할 수 있다.
최대 파워 추정부(200)는 온도 기반 최대 파워 추정부(210), 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220), 파라미터 추정부(230), 전압 기반 최대 파워 추정부(240) 및 파워 선정부(250)를 포함할 수 있다. 배터리 정보 획득부(100)가 획득한 배터리 정보는 온도 기반 최대 파워 추정부(210), 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220) 및 파라미터 추정부(230)에 각각 전달될 수 있다.
상기 S100 단계 이후, 최대 파워 추정부(200)가 상기 배터리 정보를 이용하여 배터리(11)의 최대 파워를 추정하는 단계(S200)가 이루어진다.
여기서, 상기 S200 단계는 온도 기반 최대 파워 추정 단계(S210)를 포함할 수 있다. 상기 S210 단계에서는, 온도 기반 최대 파워 추정부(210)가 상기 S100 단계에서 획득한 배터리 정보와 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 온도값을 이용하여 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 수 있다.
상기 S210 단계에서, 온도 기반 최대 파워 추정부(210)가 배터리의 최대 파워를 추정하는 일 실시예는 다음과 같다.
스위칭 제어부(300)는 최대 파워 추정부(200)의 파워 산정부(250)로부터 제어 명령을 수신할 수 있으며, 상기 제어 명령에 따라 스위칭 소자(23)를 온 상태로 제어하면 가열 시스템(20)에 의해 배터리(11)가 가열되기 시작한다. 여기서, 스위칭 소자(23)가 온 상태가 되는 시점이, 배터리(11)가 가열 시스템(20)에 의해 가열되기 시작하는 시점이 된다.
배터리 정보 획득부(100)는 배터리(11)가 가열 시스템(20)에 의해 가열되기 시작하는 시점(ti)에서의 배터리 정보와, 가열되기 시작한 뒤의 시점인 제1 시점(t0)에서의 배터리 정보를 획득할 수 있다.
여기서, 상기 제1 시점(t0)으로부터 일정 시간(Δt)이 지난 뒤의 시점인 제2 시점(t0+Δt)에서의 배터리(11)의 온도값 T(t0+Δt)는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 제1 시점은 어느 특정 시점으로 고정된 것이 아니라, 배터리(11)가 가열 시스템(20)에 의해 가열되기 시작한 뒤의 시점이기만 하면 이에 해당될 수 있다. 즉, 제1 시점은 다수 개의 시점일 수 있다. 제2 시점 역시 어느 특정 시점으로 고정된 것이 아니라, 상기 제1 시점으로부터 일정 시간이 지난 뒤의 시점이기만 하면 이에 해당될 수 있다. 즉, 제2 시점 역시 다수 개의 시점일 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
수학식 1에서 Q는 배터리(11)의 순시 전력을 의미하며, 상기 수학식 1을 배터리(11)의 순시 전력 Q로 정리하면 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
수학식 2에서 ti는 배터리(11)가 가열 시스템(20)에 의해 가열되기 시작하는 시점(이하 '시작 시점'이라 함)에 해당하는 시간(예를 들어, 0초)이다. 수학식 2에서 t0는 제1 시점에 해당하는 시간이고, Δt는 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 차이이며, t0+Δt는 제2 시점에 해당하는 시간이다.
수학식 2에서 T(ti)는 시작 시점에서의 외기 온도값이다. 배터리 정보 획득부(100)는 외기 온도 센서(T2)로부터 상기 시작 시점에서의 외기 온도값을 획득할 수 있으며, 온도 기반 최대 파워 추정부(210)는 배터리 정보 획득부(100)가 획득한 상기 시작 시점에서의 외기 온도값을 수학식 2에 대입할 수 있다.
수학식 2에서 T(t0)는 제1 시점에서의 배터리(11)의 온도값이다. 배터리 정보 획득부(100)는 배터리 온도 센서(T1)로부터 상기 제1 시점에서의 배터리(11)의 온도값을 획득할 수 있으며, 온도 기반 최대 파워 추정부(210)는 배터리 정보 획득부(100)가 획득한 상기 제1 시점에서의 배터리(11)의 온도값을 수학식 2에 대입할 수 있다.
또한, 수학식 2에서 T(t0+Δt)는 제2 시점에서의 배터리(11)의 온도값이다. 본 발명에서 상기 제2 시점에서의 배터리(11)의 온도값은 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 온도값이며, 예를 들어 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 50℃로서 미리 설정되어 있을 수 있다. 온도 기반 최대 파워 추정부(210)는 상기 제2 시점에서의 배터리(11)의 온도값에 상기 배터리(11)의 상한 온도값(예를 들어, 50℃)을 대입해서 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 수 있다.
수학식 2에서 Rth는 배터리(11)의 온도값 상승에 기여하는 배터리(11)의 대표 저항값을 의미한다. 배터리 시스템(10)에서 배터리(11)의 대표 저항값 Rth는 배터리(11)의 전압값과 배터리(11)의 대표 저항값이 서로 대응하여 기록된 전압-저항 룩업 테이블을 통해 결정될 수 있다. 온도 기반 최대 파워 추정부(210)는 배터리 정보 획득부(100)로부터 상기 제1 시점에서의 배터리(11)의 전압값을 전달받을 수 있으며, 미리 저장된 전압-저항 룩업 테이블에 상기 배터리(11)의 전압값을 입력값으로 하여 배터리(11)의 대표 저항값을 결정한 뒤, 상기 배터리(11)의 대표 저항값을 수학식 2의 Rth에 대입할 수 있다.
또는, 배터리(11)의 대표 저항값 Rth는 배터리(11)에 흐르는 전류값과 배터리(11)의 대표 저항값이 서로 대응하여 기록된 전류-저항 룩업 테이블을 통해서도 결정될 수 있다. 즉, 온도 기반 최대 파워 추정부(210)는 배터리 정보 획득부(100)로부터 상기 제1 시점에서의 배터리(11)에 흐르는 전류값을 전달받을 수 있으며, 미리 저장된 전류-저항 룩업 테이블에 상기 배터리(11)에 흐르는 전류값을 입력값으로 하여 배터리(11)의 대표 저항값을 결정한 뒤, 상기 배터리(11)의 대표 저항값을 수학식 2의 Rth에 대입할 수 있다. 물론 배터리(11)의 대표 저항값은 상술한 방법만으로 결정되는 것은 아니며, 그 외에도 얼마든지 다양한 방법으로 결정될 수 있다.
수학식 2에서 α는 배터리(11)의 발열량 감쇠 계수를 의미한다. 상기 발열량 감쇠 계수 α는, Rth 및 Δt와, 상기 발열량 감쇠 계수가 서로 대응하여 기록된 감쇠 계수 룩업 테이블을 통해 결정될 수 있다. 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에는 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 차이 Δt가 미리 저장되어 있을 수 있다. 이에 따라, 온도 기반 최대 파워 추정부(210)는 배터리(11)의 대표 저항값 Rth 및, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 차이 Δt를, 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 미리 저장된 감쇠 계수 룩업 테이블의 입력 값으로 하여 상기 발열량 감쇠 계수 α를 결정할 수 있다. 여기서, 배터리 정보 획득부(100)에 의해 결정되는 발열량 감쇠 계수는 통상적으로 0과 1 사이의 값(예를 들어, 0.99)을 갖는다.
온도 기반 최대 파워 추정부(210)가 시작 시점 ti에서의 배터리 정보와, 제1 시점 t0에서의 배터리 정보를 토대로, 상기 제1 시점 t0로부터 일정 시간이 지난 뒤의 시점인 제2 시점 t0+Δt에서의 배터리(11)의 최대 파워를 추정하는 예시는 다음과 같다.
배터리(11)가 가열 시스템(20)에 의해 가열되기 시작하는 시점(즉, 시작 시점) ti를 0초라 할 때, 제1 시점 t0는 400초, Δt는 600초, 제2 시점 t0+Δt는 1000초라고 가정한다. 그리고 상기 시작 시점에서의 외기 온도값 T(ti)가 25℃, 제1 시점에서의 배터리(11)의 온도값 T(t0)가 49.99℃, 전류-저항 룩업 테이블에 의해 결정된 배터리(11)의 대표 저항값 Rth가 0.008Ω, 감쇠 계수 룩업 테이블에 의해 결정된 배터리(11)의 발열량 감쇠 계수 α가 0.99라고 가정한다.
온도 기반 최대 파워 추정부(210)에는 가열 시스템(20)의 가열로 인해 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 온도값 T(t0+Δt)가 50℃로서 미리 설정되어 있을 수 있다. 여기서, 배터리(11)의 상한 온도값 T(t0+Δt)는 배터리(11)가 파워를 안정적으로 출력할 수 있는 온도값의 상한을 의미할 수 있으며, 배터리(11)의 온도값이 배터리(11)의 상한 온도값을 초과할 경우 배터리(11)는 급속한 열화가 이루어지게 된다.
온도 기반 최대 파워 추정부(210)는 상기 수학식 2를 이용하여, 제2 시점(즉, t0 + Δt = 1000초)에서의 배터리(11)의 최대 파워를 Q = [50℃ - 25℃ - (49.99℃ - 25℃) × 0.99] / (0.008Ω × 0.01) = 3248.75W와 같이 추정할 수 있다.
이와 같이 온도 기반 최대 파워 추정부(210)가 배터리(11)의 최대 파워를 추정함에 있어서, 현재 시점 정보인 배터리 정보와 미래 시점 정보인 배터리(11)의 상한 온도값을 모두 고려하여 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 경우에는, 배터리(11)가 급속한 열화 없이 안정적으로 동작할 수 있도록 배터리(11)의 충방전을 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 배터리(11)의 성능 저하가 방지될 수 있고, 결과적으로 배터리(11)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 S200 단계는 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계를 포함할 수 있다(S220). 상기 S220 단계에서는, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)가 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 S100 단계에서 획득된 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 배터리(11)의 최대 파워로 추정할 수 있다.
도 3은 도 1의 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 미리 저장된 파워맵을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 파워맵은 배터리(11)의 온도값 및 SOC와, 배터리(11)의 파워가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블로서, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에는 도 3에 도시된 바와 같이 파워맵이 미리 저장되어 있을 수 있다.
여기서, 파워맵은 도 3에 도시된 것만으로 한정되는 것은 물론 아니며, 배터리(11)의 전압값, 배터리(11)에 흐르는 전류값, 배터리(11)의 온도값 및 배터리(11)의 SOC 중 적어도 2개 이상과, 배터리(11)의 파워가 서로 대응하여 기록된 룩업 테이블 형태이기만 하면 본 발명의 파워맵에 해당될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 파워맵은 배터리(11)가 10초 동안 방전 상태에 놓인 경우의 예시이다. 다만, 파워맵은 배터리(11)의 종류에 따라, 배터리(11)가 충전 상태인지 아니면 방전 상태인지 여부에 따라, 그리고 배터리(11)가 충방전되는 시간에 따라 상이할 수 있다.
파워맵에 설정되어 있는 파워는 배터리(11)가 열화 없이 안정적인 출력을 나타낼 수 있는 정격 파워일 수 있다. 이에 따라, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)가 추정하는 배터리(11)의 최대 파워는 현재 배터리 정보에 따라 배터리(11)가 출력할 수 있는 정격 파워에 해당한다.
만일 상기 S210 단계에서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워가, 상기 S220 단계에서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워에 비해 크면, 배터리(11)가 출력할 수 있는 파워로서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 파워를 선정하는 것이 배터리(11)를 안정적으로 동작시키는 측면에서 유리하다.
이에 반해, 상기 S220 단계에서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워가, 상기 S210 단계에서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워에 비해 크면, 배터리(11)가 출력할 수 있는 파워로서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워를 선정하는 것이 배터리(11)를 안정적으로 동작시키는 측면에서 유리하다.
이에 따라, 상기 S210 단계 및 상기 S220 단계 이후에, 파워 선정부(250)가 상기 S210 단계에서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 상기 S220 단계에서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 단계가 이루어지는 것이 바람직하다(S250). 이 경우에는 배터리(11)의 상한 온도값과 배터리(11)의 정격 파워가 모두 고려된 상태에서 배터리(11)의 최대 파워가 선정되는 것이기 때문에, 배터리(11)가 더욱 안정적인 조건에서 운영될 수 있게 된다.
한편, 상기 S200 단계는 파라미터 추정 단계(S230)와 전압 기반 최대 파워 추정 단계(S240)를 포함할 수 있다. 상기 S230 단계에서는, 파라미터 추정부(230)가 상기 S100 단계에서 획득된 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리 등가회로 모델의 파라미터를 추정할 수 있다. 그리고 상기 S240 단계에서는, 전압 기반 최대 파워 추정부(240)가 상기 파라미터가 추정된 배터리(11)의 등가회로 모델과 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 전압값을 이용하여 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 수 있다.
도 4는 도 1의 파라미터 추정부에 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4에 나타낸 배터리(11)의 등가회로 모델은 배터리(11)의 SOC에 따라 전압값이 가변되는 개방 전압원(30), 상기 개방 전압원(30)과 직렬로 연결되는 배터리(11)의 내부 저항(40) 및 배터리(11)의 분극 특성을 나타내는 RC 회로(50)를 포함한다. 여기서, RC 회로(50)는 분극 저항(51)과 분극 커패시터(52)가 병렬로 연결된 것일 수 있으며, 또한 RC 회로(50)는 개방 전압원(30) 및 내부 저항(40)과 각각 직렬로 연결된 것일 수 있다. 이하에서는 도 4에 나타낸 배터리(11)의 등가회로 모델에 한정해서 설명하기로 하되, 배터리(11)의 등가회로 모델은 배터리(11)의 종류에 따라 얼마든지 다양할 수 있다.
도 4에 나타낸 배터리(11)의 등가회로 모델에서 배터리의 단자 전압값 VT는 다음의 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
상기 수학식 3에서 VOCV는 개방 전압원(30)의 전압값이고, I는 배터리(11)에 흐르는 전류값이며, Vladder는 RC 회로(50) 양단의 전압값이다.
배터리 전압 센서(V1)는 배터리(11)의 전압값을 일정 시간(예를 들어, 0.1초)마다 검출하고, 배터리 전류 센서(A1) 또한 배터리(11)에 흐르는 전류값을 일정 시간(예를 들어, 0.1초)마다 검출할 수 있다. 이에 따라, 파라미터 추정부(230)는 배터리 정보 획득부(100)로부터 상기 배터리(11)의 전압값 및 배터리(11)에 흐르는 전류값을 일정 시간(예를 들어, 0.1초)마다 전달받게 된다.
이하에서는 배터리 전압 센서(V1) 및 배터리 전류 센서(A1)가 배터리 정보(즉, 배터리(11)의 전압값 및 배터리(11)에 흐르는 전류값)를 검출하는 시간 간격인 샘플링 시간 간격을 TS로 표기하기로 한다. 그리고 배터리 전압 센서(V1) 및 배터리 전류 센서(A1)가 배터리 정보를 검출하는 시간 스텝인 샘플링 시간 스텝을 k(여기서, k는 자연수임)로 표기하기로 한다. 이 경우 상기 수학식 3은 다음의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
한편, RC 회로(50) 양단의 전압값 Vladder에 대해서는 다음의 수학식 5가 성립한다.
[수학식 5]
Figure pat00005
파라미터 추정부(230)는 수학식 4 및 수학식 5를 이용해서 도 4에 도시된 등가회로 모델의 파라미터 RS, R1 및 C1을 추정할 수 있다. 여기서, RS는 내부 저항(40)의 저항값이고, R1은 분극 저항(51)의 저항값이며, C1은 분극 커패시터(52)의 커패시턴스이다.
파라미터 추정부(230)는 샘플링 시간 간격 TS마다 획득되는 배터리(11)의 전압값을 수학식 4의 단자 전압값 VT(k)에 대입하고, 샘플링 시간 간격 TS마다 획득되는 배터리(11)에 흐르는 전류값을 수학식 4 및 수학식 5의 전류값 I(k)에 대입할 수 있다.
또한, 파라미터 추정부(230)는 배터리 정보 획득부(100)로부터 샘플링 시간 간격 TS마다 배터리(11)의 SOC를 획득하고, 미리 저장된 SOC-VOCV 룩업 테이블에 상기 배터리(11)의 SOC를 입력값으로 하여 개방 전압원(30)의 전압값 VOCV를 산출할 수 있다. 파라미터 추정부(230)는 산출된 개방 전압원(30)의 전압값 VOCV를 수학식 4에 대입할 수 있다.
파라미터 추정부(230)는 k-1번째 획득되는 배터리 정보와 k번째 획득되는 배터리 정보를 가지고, 순환 최소 자승법(RLS: Recursive Least Square)을 통해서 등가회로 모델의 파라미터 RS, R1 및 C1을 추정할 수 있다. 즉, 파라미터 추정부(230)는 등가회로 모델의 파라미터 RS, R1 및 C1이 특정값으로 수렴할 때까지, 오차 계산, 게인 계산 및 파라미터 계산 등의 과정을 반복적으로 수행하고, 상기 파라미터 RS, R1 및 C1이 특정값으로 수렴할 경우, 그 특정값을 파라미터 RS, R1 및 C1의 추정값으로 할 수 있다.
전압 기반 최대 파워 추정부(240)는 파라미터가 추정된 배터리(11)의 등가회로 모델과 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 전압값을 이용하여 배터리(11)의 최대 파워를 추정한다.
상기 수학식 4는 다음의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있으며, 전압 기반 최대 파워 추정부(240)는 수학식 6을 이용해서 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00006
배터리(11)의 등가회로 모델의 파라미터 RS, R1 및 C1이 특정값으로 수렴한 경우, 전압 기반 최대 파워 추정부(240)는 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 전압값을 수학식 6의 VT(k)에 대입하여 전류값 I(k)를 산출할 수 있다. 이때 산출되는 전류값 I(k)는 배터리(11)의 전압값이 배터리(11)의 상한 전압값과 동일할 때 배터리(11)에 흐르는 전류값에 해당한다.
수학식 6에서 Rs는 상기 S230 단계에서 파라미터 추정부(230)에 의해 추정된 값이고, VOCV(k) 및 Vladder(k)는 상기 S230 단계에서 파라미터 추정부(230)에 의해 추정된 파라미터 RS, R1 및 C1과 수학식 5를 이용해서 산출할 수 있다.
전압 기반 최대 파워 추정부(240)에는 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 전압값 VTmax가 예를 들어 4.2V로서 미리 설정되어 있을 수 있다. 여기서, 배터리(11)의 상한 전압값 VTmax는 배터리(11)가 파워를 안정적으로 출력할 수 있는 전압값의 상한을 의미하며, 배터리(11)의 전압값이 배터리(11)의 상한 전압값을 초과할 경우 배터리(11)는 급속한 열화가 이루어지게 된다.
전압 기반 최대 파워 추정부(240)는 상기 수학식 6을 이용해서 VT(k) = VTmax = 4.2V일 때의 전류값 I(k)를 산출할 수 있으며, 이후 VT(k)와 I(k)의 곱을 통해 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 수 있다.
이와 같이 전압 기반 최대 파워 추정부(240)가 배터리(11)의 최대 파워를 추정함에 있어서, 현재 시점 정보인 배터리 정보와 미래 시점 정보인 배터리(11)의 상한 전압값을 모두 고려하여 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 경우에는, 배터리(11)가 급속한 열화 없이 안정적으로 동작할 수 있도록 배터리(11)의 충방전을 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 배터리(11)의 성능 저하가 방지될 수 있고, 결과적으로 배터리(11)의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
만일 상기 S210 단계에서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워가, 상기 S240 단계에서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워에 비해 크면, 배터리(11)가 출력할 수 있는 파워로서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워를 선정하는 것이 배터리(11)를 안정적으로 동작시키는 측면에서 유리하다.
이에 반해, 상기 S240 단계에서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워가, 상기 S210 단계에서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워에 비해 크면, 배터리(11)가 출력할 수 있는 파워로서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워를 선정하는 것이 배터리(11)를 안정적으로 동작시키는 측면에서 유리하다.
이에 따라, 상기 S210 단계 및 상기 S240 단계 이후에, 파워 선정부(250)가 상기 S210 단계에서 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 상기 S240 단계에서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 단계가 이루어지는 것이 바람직하다(S250). 이 경우에는 배터리(11)의 상한 온도값과 배터리(11)의 상한 전압값이 모두 고려된 상태에서 배터리(11)의 최대 파워가 선정되는 것이기 때문에, 배터리(11)가 더욱 안정적인 조건에서 운영될 수 있게 된다.
앞에서는 파워 선정부(250)가 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 실시예, 그리고 파워 선정부(250)가 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 실시예에 대해 설명하였다.
다만, 파워 선정부(250)는 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 최소값을 선정할 수도 있다. 이 경우에는 배터리(11)의 상한 온도값, 배터리(11)의 정격 파워 및 배터리(11)의 상한 전압값이 모두 고려된 상태에서 배터리(11)의 최대 파워가 선정되는 것이기 때문에, 앞선 실시예들에 비해 배터리(11)가 보다 더 안정적인 조건에서 운영될 수 있게 된다. 즉, 배터리(11)가 급속한 열화 없이 보다 더 안정적으로 동작할 수 있도록 배터리(11)의 충방전을 제어할 수 있기 때문에, 배터리(11)의 성능 저하 방지 효과, 나아가 배터리(11)의 수명 연장 효과가 가장 뛰어날 수 있다.
추가적으로, 파워 선정부(250)는 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 최소값을 선정할 수도 있다.
구체적으로, 배터리 정보 획득부(100)가 배터리 정보를 획득하는 단계(S100)를 거친 뒤, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)가 미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 배터리(11)의 최대 파워로 추정하는 단계(S220)가 이루어질 수 있다.
이와 함께, 배터리 정보 획득부(100)가 배터리 정보를 획득하는 단계(S100)를 거친 뒤, 파라미터 추정부(230)가 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 단계(S230)와, 전압 기반 최대 파워 추정부(240)가 상기 파라미터가 추정된 배터리(11)의 등가회로 모델과 배터리(11)가 도달하게 될 배터리(11)의 상한 전압값을 이용하여 배터리(11)의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정 단계(S240)가 이루어질 수 있다.
만일 상기 S220 단계에서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워가, 상기 S240 단계에서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워에 비해 크면, 배터리(11)가 출력할 수 있는 파워로서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워를 선정하는 것이 배터리(11)를 안정적으로 동작시키는 측면에서 유리하다.
이에 반해, 상기 S240 단계에서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워가, 상기 S220 단계에서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워에 비해 크면, 배터리(11)가 출력할 수 있는 파워로서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 파워를 선정하는 것이 배터리(11)를 안정적으로 동작시키는 측면에서 유리하다.
이에 따라, 상기 S220 단계 및 상기 S240 단계 이후에, 파워 선정부(250)가 상기 S220 단계에서 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워와, 상기 S240 단계에서 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 단계가 이루어지는 것이 바람직하다(S250). 이 경우에는 정격 파워와 배터리(11)의 상한 전압값이 모두 고려된 상태에서 배터리(11)의 최대 파워가 선정되는 것이기 때문에, 배터리(11)가 더 안정적인 조건에서 운영될 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 파워 선정부(250)가 온도 기반 최대 파워 추정부(210)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워, 파워맵 기반 최대 파워 추정부(220)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워, 그리고 전압 기반 최대 파워 추정부(240)에 의해 추정된 배터리(11)의 최대 파워 중 적어도 2개 이상에서 최소값을 선정할 경우에는 배터리(11)가 급속한 열화 없이 안정적으로 동작할 수 있도록 배터리(11)의 충방전을 제어할 수 있기 때문에, 배터리(11)의 급속한 열화 내지는 성능 저하가 방지될 수 있고, 결과적으로 배터리(11)의 수명이 연장될 수 있게 된다.
배터리의 최대 파워 추정 장치(1000)는 센서(V1, A1, T1, T2)로부터 배터리 정보를 획득할 때마다, 즉 센서(V1, A1, T1, T2)에 의해 배터리 정보가 검출될 때마다 배터리(11)의 최대 파워를 추정할 수 있다. 그리고 배터리의 최대 파워 추정 장치(1000)는 추정된 최대 파워를 가지고 배터리(11)의 충방전을 제어하거나 배터리(11)의 잔충전 시간을 계산하는데 활용할 수 있다. 배터리의 최대 파워 추정 장치(1000)는 배터리(11)의 최대 파워를 높은 정확도로 추정할 수 있기 때문에, 배터리(11)의 잔충전 시간 역시 높은 정확도로 계산할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예만으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 배터리 시스템 11: 배터리
12: 양극 단자 13: 음극 단자
14: 양극 릴레이 15: 음극 릴레이
16: 부하 20: 가열 시스템
21: 발열체 22: 서브 배터리
23: 스위칭 소자 30: 개방 전압원
40: 내부 저항 50: RC 회로
51: 분극 저항 52: 분극 커패시터
100: 배터리 정보 획득부 200: 최대 파워 추정부
210: 온도 기반 최대 파워 추정부 220: 파워맵 기반 최대 파워 추정부
230: 파라미터 추정부 240: 전압 기반 최대 파워 추정부
250: 파워 산정부 300: 스위칭 제어부
1000: 배터리의 최대 파워 추정 장치

Claims (12)

  1. 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득부; 및
    상기 배터리 정보와 미리 설정된 배터리의 상한 온도값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 온도 기반 최대 파워 추정부를 구비하는 최대 파워 추정부;를 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정부는,
    미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정부; 및
    상기 온도 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정부는,
    상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부;
    상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정부; 및
    상기 온도 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정부는,
    미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정부;
    상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부;
    상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정부; 및
    상기 온도 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 장치.
  5. 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득부; 및
    상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정부와, 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정부를 구비하는 최대 파워 추정부;를 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정부는,
    미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정부; 및
    상기 전압 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정부에 의해 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정부;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 장치.
  7. 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득 단계; 및
    상기 배터리 정보와 미리 설정된 배터리의 상한 온도값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 온도 기반 최대 파워 추정 단계를 포함하는 최대 파워 추정 단계;를 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정 단계는,
    미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계; 및
    상기 온도 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정 단계는,
    상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계;
    상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정 단계; 및
    상기 온도 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정 단계는,
    미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계;
    상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계;
    상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정 단계; 및
    상기 온도 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 전압 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 방법.
  11. 배터리 정보를 획득하는 배터리 정보 획득 단계; 및
    상기 배터리 정보를 이용하여 미리 저장된 배터리의 등가회로 모델의 파라미터를 추정하는 파라미터 추정 단계와, 상기 파라미터가 추정된 상기 배터리의 등가회로 모델과 미리 설정된 상기 배터리의 상한 전압값을 이용하여 상기 배터리의 최대 파워를 추정하는 전압 기반 최대 파워 추정 단계를 포함하는 최대 파워 추정 단계;를 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최대 파워 추정 단계는,
    미리 저장된 파워맵을 통해 상기 배터리 정보에 대응되는 파워를 결정하고, 상기 파워맵을 통해 결정한 파워를 상기 배터리의 최대 파워로 추정하는 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계; 및
    상기 전압 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워와, 상기 파워맵 기반 최대 파워 추정 단계에서 추정된 배터리의 최대 파워 중 최소값을 선정하는 파워 선정 단계;를 더 포함하는 배터리의 최대 파워 추정 방법.


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