KR20230168900A - Apparatus and method for diagnosing battery - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 진단 장치는 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안 상기 배터리의 전압을 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 산출하고, 상기 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하며, 비교 결과에 기반하여 상기 배터리의 상태를 결정하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.A battery diagnostic device according to an aspect of the present invention includes a measuring unit configured to measure the voltage of the battery at preset voltage measurement cycles for a predetermined period of time after charging of the battery is completed; and calculating a voltage difference between the voltages of the battery measured at each voltage measurement period, comparing the plurality of voltage differences calculated during the predetermined time with a preset threshold, and determining the state of the battery based on the comparison result. May include configured processors.
Description
본 발명은 배터리 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 상태를 진단하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery diagnosis device and method, and more specifically, to a device and method for diagnosing the state of a battery.
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.Recently, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and portable phones has rapidly increased, and as the development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, and satellites has begun, the need for high-performance batteries capable of repeated charging and discharging has increased. Research is actively underway.
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.Currently commercialized batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium batteries. Among these, lithium batteries have almost no memory effect compared to nickel-based batteries, so they can be freely charged and discharged, and have a very high self-discharge rate. It is attracting attention due to its low and high energy density.
이러한 배터리는 고용량화 및 고밀도화 측면에서 많은 연구가 진행되고 있지만 수명과 안전성 향상 측면도 중요하다. 이를 위해서는 전극 표면에서 전해액과의 분해 반응 억제가 필요하고, 과충전 및 과방전을 방지하는 것이 요구된다.Although much research is being done on these batteries in terms of increasing capacity and density, improvements in lifespan and safety are also important. To achieve this, it is necessary to suppress the decomposition reaction with the electrolyte on the electrode surface and prevent overcharge and overdischarge.
특히, 음극 표면에 리튬이 석출되는 현상(리튬 플레이팅, Li-plating)을 방지할 필요가 있다. 음극 표면에 리튬이 석출되면 전해액과의 부반응 및 배터리의 운동역학적 균형(kinetic balance) 변경 등을 초래하여 배터리 퇴화의 원인이 된다. 또한, 음극 표면에 리튬이 석출됨에 따라 배터리의 내부 단락이 발생될 수 있기 때문에, 내부 단락에 의한 발화 및 폭발 등의 위험이 있다. 따라서, 음극 표면에 리튬 금속이 석출되었는지를 검출할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.In particular, it is necessary to prevent lithium precipitation on the surface of the cathode (lithium plating, Li-plating). When lithium is deposited on the surface of the cathode, it causes side reactions with the electrolyte and changes in the kinetic balance of the battery, causing battery deterioration. In addition, as lithium is deposited on the surface of the negative electrode, an internal short circuit of the battery may occur, so there is a risk of ignition or explosion due to an internal short circuit. Therefore, there is a need to develop a technology that can detect whether lithium metal is deposited on the surface of the cathode.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 전압을 확인하여 리튬 석출 여부를 신속하게 판단할 수 있는 배터리 진단 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was made to solve the above problems, and its purpose is to provide a battery diagnostic device and method that can quickly determine whether lithium is deposited by checking the voltage of the battery.
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.Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood by practicing the present invention. In addition, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 진단 장치는 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안 상기 배터리의 전압을 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 산출하고, 상기 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하며, 비교 결과에 기반하여 상기 배터리의 상태를 결정하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. A battery diagnostic device according to an aspect of the present invention includes a measuring unit configured to measure the voltage of the battery at preset voltage measurement cycles for a predetermined period of time after charging of the battery is completed; and calculating a voltage difference between the voltages of the battery measured at each voltage measurement period, comparing the plurality of voltage differences calculated during the predetermined time with a preset threshold, and determining the state of the battery based on the comparison result. May include configured processors.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 복수의 전압 차이에 기반하여 대표값을 산출하고, 산출된 대표값과 상기 임계값을 비교하도록 구성될 수 있다.Here, the processor may be configured to calculate a representative value based on the plurality of voltage differences and compare the calculated representative value with the threshold value.
또한, 상기 프로세서는, 상기 복수의 전압 차이의 최소값, 최대값, 평균값 또는 중간값을 상기 대표값으로 산출하도록 구성될 수 있다.Additionally, the processor may be configured to calculate a minimum value, maximum value, average value, or median value of the plurality of voltage differences as the representative value.
또한, 상기 프로세서는, 상기 대표값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 배터리의 상태를 비정상 상태라고 결정하고, 상기 대표값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 배터리의 상태를 정상 상태라고 결정하도록 구성될 수 있다.In addition, when the representative value exceeds a preset threshold, the processor determines that the state of the battery is abnormal, and when the representative value is less than or equal to the threshold, the processor determines that the state of the battery is normal. It can be configured.
또한, 상기 소정의 시간은, 상기 배터리의 충전이 종료된 직후부터 소정의 기간 동안 미리 설정되고, 상기 배터리는, 상기 소정의 시간 동안 휴지 상태일 수 있다.Additionally, the predetermined time is preset for a predetermined period immediately after charging of the battery is terminated, and the battery may be in an idle state for the predetermined time.
또한, 상기 프로세서는, 상기 배터리의 SOH에 기반하여 상기 미리 설정된 임계값을 변경시키도록 구성될 수 있다.Additionally, the processor may be configured to change the preset threshold based on the SOH of the battery.
또한, 상기 프로세서는, 상기 배터리의 SOH가 감소될수록 상기 임계값을 증가시키도록 구성될 수 있다. Additionally, the processor may be configured to increase the threshold as the SOH of the battery decreases.
또한, 상기 프로세서는, 상기 충전이 완료된 시점에서의 상기 배터리의 SOC에 기반하여 상기 임계값을 설정하도록 구성될 수 있다.Additionally, the processor may be configured to set the threshold based on the SOC of the battery at the time the charging is completed.
또한, 상기 프로세서는, 미리 설정된 복수의 SOC 구간에서 상기 배터리의 SOC가 속하는 SOC 구간을 선택하고, 선택된 SOC 구간에 대응되는 참조값을 상기 임계값으로 설정하도록 구성될 수 있다.Additionally, the processor may be configured to select an SOC section to which the SOC of the battery belongs from a plurality of preset SOC sections and set a reference value corresponding to the selected SOC section as the threshold value.
또한, 상기 복수의 SOC 구간은, 각각 대응되는 참조값이 설정되고, 고SOC 구간에 대응되는 참조값은 저SOC 구간에 대응되는 참조값 이상으로 설정될 수 있다. In addition, the plurality of SOC sections each have a corresponding reference value set, and the reference value corresponding to the high SOC section may be set to be greater than or equal to the reference value corresponding to the low SOC section.
또한, 상기 프로세서는, 상기 전압 측정 주기마다, 직전 주기의 전압과 현재 주기의 전압 간의 차이를 계산하여 전압 차이를 산출하도록 구성될 수 있다.Additionally, the processor may be configured to calculate the voltage difference by calculating the difference between the voltage of the previous cycle and the voltage of the current cycle at each voltage measurement cycle.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치를 포함할 수 있다.Additionally, a battery pack according to another aspect of the present invention for achieving the above object may include a battery diagnostic device according to the present invention.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치를 포함할 수 있다.Additionally, a vehicle according to another aspect of the present invention for achieving the above object may include a battery diagnostic device according to the present invention.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도 다른 측면에 따른 배터리 진단 방법은, 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안 상기 배터리의 전압을 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정하는 전압 측정 단계; 상기 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 산출하는 전압 차이 산출 단계; 상기 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하는 비교 단계; 및 상기 비교 단계의 비교 결과에 기반하여 상기 배터리의 상태를 결정하는 배터리 상태 결정 단계를 포함할 수 있다.In addition, a battery diagnosis method according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes a voltage measurement step of measuring the voltage of the battery at a preset voltage measurement period for a predetermined period of time after charging of the battery is completed; A voltage difference calculation step of calculating a voltage difference between battery voltages measured at each voltage measurement period; A comparison step of comparing a plurality of voltage differences calculated during the predetermined time period with a preset threshold value; and a battery state determination step of determining the state of the battery based on the comparison result of the comparison step.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 측정 정보에 기반한 비파괴적인 방식으로 배터리의 리튬 석출 여부가 판단되고, 판단 결과에 따라 배터리의 사용이 적절하게 제어될 수 있는 장점이 있다. According to one aspect of the present invention, there is an advantage in that lithium precipitation in the battery can be determined in a non-destructive manner based on battery measurement information, and use of the battery can be appropriately controlled according to the determination result.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리로부터 획득된 측정 정보만으로도 배터리의 리튬 석출 여부를 신속하게 판단할 수 있는 장점이 있다.Additionally, according to one aspect of the present invention, there is an advantage of being able to quickly determine whether lithium is deposited in the battery using only measurement information obtained from the battery.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
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 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 배터리의 충전 완료 후의 소정의 시간 동안 측정되는 전압의 일 예시를 나타내는 그래프이다.
도 3은 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압을 예시적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리의 전압 및 전압 차이를 나타내는 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 배터리의 전압 및 전압 차이를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5의 소정의 시간에 대응하는 부분을 도식화한 도면이다.
도 7은 SOC와 임계값을 맵핑한 맵핑 테이블의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 진단 장치를 포함하는 배터리 팩을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 배터리 진단 장치를 포함하는 자동차를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.The following drawings attached to this specification serve to further understand the technical idea of the present invention along with the detailed description of the invention described later, and therefore the present invention should not be construed as limited to the matters described in such drawings.
1 is a diagram schematically showing a battery diagnosis device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing an example of voltage measured for a predetermined period of time after completion of charging of the battery.
Figure 3 is a diagram illustrating the battery voltage measured at each voltage measurement cycle.
Figure 4 is a graph showing the voltage and voltage difference of the battery according to one embodiment.
Figure 5 is a graph showing battery voltage and voltage difference according to one embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram of a portion corresponding to a predetermined time in FIG. 5.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a mapping table mapping SOC and threshold values.
Figure 8 is a diagram illustrating a battery pack including a battery diagnostic device according to the present invention.
Figure 9 is a diagram illustrating an automobile including a battery diagnosis device according to the present invention.
Figure 10 is a flowchart schematically showing a battery diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
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. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.
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.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
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.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., are used for the purpose of distinguishing one of the various components from the rest, and are not used to limit the components by such terms.
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. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless specifically stated to the contrary.
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.Additionally, throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this refers not only to the case where it is “directly connected” but also to the case where it is “indirectly connected” with another element in between. Includes.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a battery diagnosis device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 배터리 진단 장치(100)는 측정부(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
측정부(110)는 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안 상기 배터리의 전압을 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정하도록 구성될 수 있다. 여기서, 배터리는 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지가 배터리로 간주될 수 있다. 또한, 배터리는 복수의 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 의미할 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 배터리가 하나의 독립된 셀을 의미하는 것으로 설명한다.The
측정부(110)는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전압 측정 기술을 채용할 수 있다. 예를 들어, 측정부(110)는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 전압 센서를 구비할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)가 배터리 팩에 적용되는 경우, 배터리 팩에 이미 구비된 전압 센서를 본 발명에 따른 측정부(110)로 이용할 수도 있다.The
측정부(110)는, 프로세서(120)의 제어에 기초하여, 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안에 미리 설정된 전압 측정 주기마다 배터리의 전압을 측정할 수 있다. Based on the control of the
상기 소정의 시간은, 상기 배터리의 충전이 종료된 직후부터 소정의 기간 동안 미리 설정되고, 배터리는, 상기 소정의 시간 동안 휴지 상태에 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 소정의 시간은 상기 배터리의 휴지 상태 중 초기의 소정의 시간에 대응할 수 있고, 상기 배터리의 충전이 종료된 직후부터 기산될 수 있다. The predetermined time is preset for a predetermined period immediately after charging of the battery ends, and the battery may be in an idle state for the predetermined time. Specifically, the predetermined time may correspond to an initial predetermined time during the idle state of the battery, and may be calculated immediately after charging of the battery is terminated.
도 2는 배터리의 충전 완료 후의 소정의 시간 동안 측정되는 전압의 일 예시를 나타내는 그래프이다. 도 2의 그래프의 x축은 시간이고, y축은 측정된 배터리의 전압이다. 일 실시예에 따르면, 제1 시점(t1)은 배터리의 충전이 완료된 시점에 대응할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 제1 시점(t1)으로부터 제2 시점(t2) 사이 시간 구간에 대응하는 소정의 시간 동안에, 배터리의 전압이 큰 폭으로 변동하는 것을 파악할 수 있다. Figure 2 is a graph showing an example of voltage measured for a predetermined period of time after completion of charging of the battery. The x-axis of the graph in FIG. 2 is time, and the y-axis is the measured voltage of the battery. According to one embodiment, the first time point t1 may correspond to the time when charging of the battery is completed. Referring to FIG. 2, it can be seen that the voltage of the battery fluctuates significantly during a predetermined period of time corresponding to the time interval between the first time point t1 and the second time point t2.
프로세서(120)는 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 산출할 수 있다. The
도 3은 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압을 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 3의 그래프의 x축은 시간이고, y축은 측정된 배터리의 전압이다. 즉, 도 3은, 도 2에 도시된 충전 종료 후의 소정의 시간 동안의 배터리의 전압이 변동하는 것의 이해를 돕기 위한 것으로, 전압 측정 주기마다 측정되는 배터리의 전압을 예시적으로 표시하였다.Figure 3 is a diagram illustrating the battery voltage measured at each voltage measurement cycle. The x-axis of the graph in FIG. 3 is time, and the y-axis is the measured voltage of the battery. That is, FIG. 3 is intended to help understand how the voltage of the battery fluctuates during a predetermined period of time after completion of charging shown in FIG. 2, and exemplarily displays the battery voltage measured at each voltage measurement cycle.
프로세서(120)는, 주기적으로 측정된 상기 전압을 이용하여 전압 간의 차이를 산출할 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는, 배터리의 n번째로 측정된 제n 전압과 n+1번째로 측정된 제n+1 전압의 차이를 계산하여 제n 전압 차이를 산출할 수 있다. 이하에서, n은 1 이상의 양의 정수일 수 있다.The
도 3을 참조하면, 측정부(110)에 의해서 측정된, 배터리의 충전이 종료되는 제1 시점(t1) 이후 첫 번째로 측정된 제1 주기의 전압을 나타내는 제1 전압 포인트(V1), 두 번째로 측정된 제2 주기의 전압을 나타내는 제2 전압 포인트(V2), 세 번째로 측정된 제3 주기의 전압을 나타내는 제3 전압 포인트(V3), 네 번째로 측정된 제4 주기의 전압을 나타내는 제4 전압 포인트(V4), 다섯 번째로 측정된 제5 주기의 전압을 나타내는 제5 전압 포인트(V5), 여섯 번째로 측정된 제6 주기의 전압을 나타내는 제6 전압 포인트(V6) 및 일곱 번째로 측정된 제7 주기의 제7 전압 포인트(V7)가 예시적으로 표시된다. Referring to FIG. 3, a first voltage point (V1) representing the voltage of the first cycle measured for the first time after the first time point (t1) at which charging of the battery ends, measured by the measuring
구체적으로, 프로세서(120)는, 상기 전압 측정 주기마다, 직전 주기의 전압과 현재 주기의 전압 간의 차이를 계산하여 전압 차이를 산출하도록 구성될 수 있다. Specifically, the
예를 들어, 프로세서(120)는, 제1 전압 포인트(V1)의 전압 값에서 제2 전압 포인트(V2)의 전압 값을 뺌으로써 제1 전압 차이를 산출할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는, 제2 전압 포인트(V2)의 전압 값에서 제3 전압 포인트(V3)의 전압 값을 뺌으로써 제2 전압 차이를 산출할 수 있다. 상술한 바와 같이 프로세서(120)는, 전압 측정 주기마다 직전 주기의 전압과 현재 주기의 전압 간의 차이를 계산하여 상기 소정의 시간 동안의 복수의 전압 차이를 산출할 수 있다. For example, the
프로세서(120)는 상기 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교할 수 있다. The
구체적으로, 프로세서(120)는 복수의 전압 차이와 임계값을 비교하거나, 복수의 전압 차이에 대한 대표값과 임계값을 비교할 수 있다. Specifically, the
프로세서(120)는, 상기 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이들과 미리 설정된 임계값을 비교할 수 있다. 프로세서(120)는, 비교 결과, 복수의 전압 차이들이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. The
예를 들어, 프로세서(120)는, 미리 설정된 임계값과 제1 전압 차이의 절대값을 비교하여 제1 전압 차이의 절대값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 동일한 방식으로, 프로세서(120)는, 제n 전압 차이의 절대값과 미리 설정된 임계값을 비교하여 제n 전압 차이의 절대값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. For example, the
프로세서(120)는, 비교 결과에 기반하여 배터리의 상태를 결정하도록 구성될 수 있다. The
일 실시예에서, 프로세서(120)는, 복수의 전압 차이 중 어느 하나라도 임계값을 초과하면 배터리의 상태를 비정상 상태라고 판단하고, 복수의 전압 차이가 모두 임계값 이하이면 배터리의 상태를 정상 상태라고 판단할 수 있다. In one embodiment, the
예를 들어, 프로세서(120)는 산출된 복수의 전압 차이의 절대값들 중에서 제n 전압 차이의 절대값이 임계값을 초과하는 경우 배터리의 상태를 리튬이 석출된 비정상 상태라고 판단할 수 있다. 한편, 프로세서(120)는, 산출된 복수의 전압 차이의 절대값들이 모두 임계값 이하이면 배터리의 상태를 리튬이 석출되지 않은 정상 상태라고 판단할 수 있다. For example, the
즉, 본원의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치(100)는 배터리의 충전이 완료된 후의 소정의 시간 동안의 전압 차이에 기반하여 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치(100)는 배터리를 분해하여 분석하지 않고도 리튬이 석출된 비정상 상태의 배터리를 전압 차이에 기반하여 비파괴적으로 용이하게 진단할 수 있다. 또한, 배터리 진단 장치(100)는 배터리의 충전 완료 후의 소정의 시간 동안에 배터리의 상태를 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있다. 이하에서, 프로세서(120)가 복수의 전압 차이에 기반하여 산출되는 대표값을 이용하여 배터리의 상태를 결정하는 실시예 및 임계값을 변경하는 실시예를 구체적으로 설명한다. 설명의 편의를 위해 프로세서(120)가 전압 차이에 따라 배터리의 상태를 진단하는 내용은 상술한 내용과 중복되므로, 간략히 설명하거나 생략한다.That is, the
프로세서(120)는, 복수의 전압 차이에 기반하여 대표값을 산출하고, 산출된 대표값과 상기 임계값을 비교할 수 있다. 프로세서(120)는, 비교 결과, 산출된 대표값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 다양한 실시예에서, 측정된 전압 중 일부에는 노이즈가 포함될 수 있다.The
일반적으로, 전압 센싱 라인을 통해 배터리의 전압에 대한 아날로그 값이 획득되는 측정 과정과, 획득된 아날로그 값이 디지털 값으로 변환되는 변환 과정을 거쳐서 배터리의 전압 값이 획득될 수 있다. 즉, 배터리의 전압 값에는 측정 과정에서의 측정 노이즈 및/또는 변환 과정에서의 시스템 노이즈가 포함될 수도 있다. 따라서, 프로세서(120)는 노이즈의 영향을 최소화하기 위해 복수의 전압 차이의 대표값을 임계값과 비교할 수 있다. 즉, 프로세서(120)는 노이즈에 강인하도록 배터리의 상태를 진단할 수 있다.In general, the voltage value of the battery can be obtained through a measurement process in which an analog value for the voltage of the battery is obtained through a voltage sensing line, and a conversion process in which the obtained analog value is converted to a digital value. That is, the voltage value of the battery may include measurement noise during the measurement process and/or system noise during the conversion process. Accordingly, the
따라서, 배터리 진단 장치(100)는 복수의 전압 차이에 기반하여 산출된 대표값과 미리 설정된 임계값을 비교함으로써 신뢰성이 향상된 결과를 얻을 수 있다. 이하에서, 복수의 전압 차이에 기반한 대표값을 설명한다. Accordingly, the
프로세서(120)는, 복수의 전압 차이의 최소값, 최대값, 평균값 또는 중간값을 상기 대표값으로 산출할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 대표값을 복수의 전압 차이의 최소값, 최대값, 평균값 또는 중간값인 것으로 설명하지만, 프로세서(120)가 복수의 전압 차이를 가공하여 획득할 수 있는 값이라면 대표값으로 제한 없이 적용될 수 있음을 유의한다.The
예를 들어, 프로세서(120)는, 복수의 전압 차이 각각의 절대값 중에서 최소값을 결정하고, 결정된 최소값을 대표값으로 산출할 수 있다. 다른 예에서, 프로세서(120)는, 복수의 전압 차이 각각의 절대값 중에서 최대값을 결정하고, 결정된 최대값을 대표값으로 산출할 수 있다. 또 다른 예에서, 프로세서(120)는, 복수의 전압 차이 각각의 절대값 중에서 평균값을 결정하고, 결정된 평균값을 대표값으로 산출할 수 있다. 또 다른 예에서, 프로세서(120)는, 복수의 전압 차이 각각의 절대값 중에서 중간값을 결정하고, 결정된 중간값을 대표값으로 산출할 수 있다. For example, the
바람직하게는, 프로세서(120)는 복수의 전압 차이의 평균값을 대표값으로 산출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 전압 차이 각각의 절대값을 산출하고, 산출된 절대값들로부터 평균값을 산출하고, 산출된 평균값을 대표값으로 결정하여, 산출된 평균값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.Preferably, the
프로세서(120)는 대표값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우, 배터리의 상태를 비정상 상태라고 결정하고, 대표값이 임계값 이하인 경우, 상기 배터리의 상태를 정상 상태라고 결정할 수 있다. If the representative value exceeds a preset threshold, the
예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 전압 차이의 절대값들 중에서 결정된 대표값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 배터리의 상태를 리튬이 석출된 비정상 상태라고 판단할 수 있다. 한편, 프로세서(120)는, 복수의 전압 차이의 절대값들 중에서 결정된 대표값이 임계값 이하이면 배터리의 상태를 리튬이 석출되지 않은 정상 상태라고 판단할 수 있다. 이와 같이 프로세서(120)는, 대표값을 이용하여 미리 설정된 임계값과 비교함으로써, 전압 측정 오차에 따른 오진단 확률을 낮출 수 있고, 보다 정확한 진단 결과를 도출할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치(100)는, 배터리의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있다. For example, the
프로세서(120)는, 배터리 진단 장치(100)의 다른 구성들과 작동적으로 연결되고, 배터리 진단 장치(100)의 다양한 동작들을 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 메모리(130)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써 배터리 진단 장치(100)의 다양한 동작들을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 프로세서(120)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리(130)에 저장되고, 프로세서(120)에 의해 실행될 수 있다. The
특히, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)가 배터리 팩에 포함되는 형태로 구현되는 경우, 배터리 팩에는 MCU(micro controller unit) 내지 BMS(battery management system)와 같은 용어로 지칭되는 제어 장치가 포함될 수 있다. 이 때, 프로세서(120)는 이러한 일반적인 배터리 팩에 구비된 MCU나 BMS와 같은 구성 요소에 의해 구현될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서, 프로세서(120)의 동작이나 기능에 대한 ‘~한다’또는 ‘되도록 구성된다’는 용어들은, ‘~되도록 프로그래밍된다’는 의미를 포함할 수 있다. In particular, when the
메모리(130)는 소정의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 메모리(130)는 전압 차이의 비교 대상이 되는 임계값을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(130)는 프로세서(120)가 임계값을 변경하는 경우에 프로세서(120)가 참조하는 맵핑 테이블을 더 저장할 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.The
메모리(130)는 배터리 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. 메모리(130)는 프로세서(120)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(120)와 연결될 수 있다. 메모리(130)는, 프로세서(120)에 의해서 실행되는 적어도 하나의 프로그램, 어플리케이션, 데이터, 또는 인스트럭션들(instructions)을 저장할 수 있다. 메모리(130)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 상기 메모리(130)는, 플래시 메모리 타입, 하드 디스크 타입, SSD(Solid State Disk) 타입, SDD(Solid Disk Drive) 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), ROM(Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory) 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 메모리의 구체적인 형태로 제한되는 것은 아니다. 또한, 메모리(130)는 프로세서(120)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.The
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 비파괴적인 방식으로, 배터리의 충전 완료 후의 소정의 시간 동안의 전압 변화에 기반하여 배터리의 상태가 용이하게 진단될 수 있다. 이하의 도면들을 참조하여 프로세서(120)가 배터리의 상태를 진단하는 상세한 실시예를 설명한다. According to this configuration of the present invention, the state of the battery can be easily diagnosed in a non-destructive manner based on the voltage change for a predetermined period of time after completion of charging of the battery. A detailed embodiment in which the
도 4는 일 실시예에 따른 배터리의 전압 및 전압 차이를 나타내는 그래프이다. 도 5는 일 실시예에 따른 배터리의 전압 및 전압 차이를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the voltage and voltage difference of a battery according to one embodiment. Figure 5 is a graph showing battery voltage and voltage difference according to one embodiment.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리의 전압을 나타내는 전압 그래프(Va) 및 전압 차이 프로파일(Da)을 도시한다. 도 4의 그래프의 x축은 시간을 나타내고, 그래프의 y축은 일 실시예에 따른 배터리의 전압 및 전압 차이(△V)를 나타낸다. 도 4는 설명의 편의를 위해 전압 및 전압 차이를 하나의 평면에 표시하였다. 전압 차이 프로파일(Da)은, 상술한 바와 같이 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 점으로 표시한 것이다. 여기서, 전압 차이 프로파일(Da)은 n번째 전압과 n+1번째 전압의 차이를 나타내는 복수의 전압 차이를 점으로 표시한 것일 수 있다. Figure 4 shows a voltage graph (Va) and a voltage difference profile (Da) representing the voltage of a battery according to one embodiment. The x-axis of the graph in FIG. 4 represents time, and the y-axis of the graph represents the voltage and voltage difference (ΔV) of the battery according to one embodiment. In Figure 4, voltage and voltage difference are displayed on one plane for convenience of explanation. As described above, the voltage difference profile (Da) represents the voltage difference between the voltages of the batteries measured at each preset voltage measurement cycle, expressed in dots. Here, the voltage difference profile (Da) may represent a plurality of voltage differences representing the difference between the nth voltage and the n+1th voltage, expressed as dots.
도 4를 참조하면, 제1 시점(t1)에서 배터리의 충전이 완료되고, 배터리는 휴지 상태에 있을 수 있다. 전압 그래프(Va)를 참조하면, 배터리는 충전이 완료된 후에 배터리 내부의 분극 현상 등으로 인하여 소정의 크기만큼 전압이 감소될 수 있다. 여기서, 전압 차이 프로파일(Da)을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리가 정상 상태일 경우 산출된 복수의 전압 차이는 미리 설정된 임계값 이하일 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 배터리가 정상 상태일 경우, 복수의 전압 차이에 기반한 대표값은 미리 설정된 임계값 이하일 수 있다. 프로세서(120)는, 산출된 복수의 전압 차이 또는 복수의 전압 차이에 기반한 대표값이 미리 설정된 임계값 이하인 경우 배터리를 정상 상태라고 판단함으로써 배터리의 상태를 진단할 수 있다. Referring to FIG. 4, at a first time point t1, charging of the battery is completed and the battery may be in an idle state. Referring to the voltage graph (Va), after charging is completed, the voltage of the battery may decrease by a predetermined amount due to a polarization phenomenon inside the battery. Here, referring to the voltage difference profile (Da), when the battery according to one embodiment is in a normal state, the calculated plurality of voltage differences may be less than or equal to a preset threshold. Alternatively, when the battery according to one embodiment is in a normal state, a representative value based on the plurality of voltage differences may be less than or equal to a preset threshold. The
도 5는 일 실시예에 따른 배터리의 전압을 나타내는 전압 그래프(Vb) 및 전압 차이 프로파일(Db)을 도시한다. 도 4와 마찬가지로, 도 5의 그래프의 x축은 시간을 나타내고, 그래프의 y축은 일 실시예에 따른 배터리의 전압 및 전압 차이(△V)를 나타낸다. Figure 5 shows a voltage graph (Vb) and a voltage difference profile (Db) representing the voltage of a battery according to one embodiment. Similar to FIG. 4, the x-axis of the graph in FIG. 5 represents time, and the y-axis of the graph represents the voltage and voltage difference (ΔV) of the battery according to one embodiment.
도 5를 참조하면, 제1 시점(t1)에서 배터리의 충전이 완료된 후에 배터리는 휴지 상태에 있을 수 있고, 배터리는 충전이 완료된 후에 소정의 크기만큼 전압이 감소될 수 있다. 여기서, 전압 차이 프로파일(Db)을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리가 비정상 상태일 경우, 충전이 완료된 제1 시점(t1) 이후 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이 중 적어도 하나는 미리 설정된 임계값을 초과할 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 배터리가 비정상 상태일 경우, 복수의 전압 차이에 기반한 대표값은 미리 설정된 임계값을 초과할 수 있다. 프로세서(120)는 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 배터리의 충전이 완료된 제1 시점(t1)부터 제2 시점(t2)에 대응하는 소정의 시간 동안의 배터리의 전압 차이를 산출하여, 산출된 전압 차이가 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부에 따라 배터리의 상태를 용이하게 진단할 수 있다. 즉, 프로세서(120)는, 산출된 복수의 전압 차이 또는 복수의 전압 차이에 기반한 대표값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우 배터리를 비정상 상태라고 판단함으로써 배터리의 상태를 진단할 수 있다.Referring to FIG. 5, after charging of the battery is completed at the first time point t1, the battery may be in an idle state, and the voltage of the battery may be reduced by a predetermined amount after charging is completed. Here, referring to the voltage difference profile (Db), when the battery according to one embodiment is in an abnormal state, at least one of the plurality of voltage differences calculated for a predetermined time after the first time point (t1) when charging is completed is preset. The threshold may be exceeded. Alternatively, when the battery according to one embodiment is in an abnormal state, a representative value based on a plurality of voltage differences may exceed a preset threshold. As explained with reference to FIG. 5, the
도 6은 도 5의 소정의 시간에 대응하는 부분(a1)을 도식화한 도면이다. FIG. 6 is a schematic diagram of a portion (a1) corresponding to a predetermined time in FIG. 5.
도 6의 전압 그래프를 참조하면, 배터리의 충전이 완료된 제1 시점(t1)부터 제2 시점(t2)까지의 소정의 시간 동안 배터리의 전압은 큰 폭으로 변동하는 것을 파악할 수 있다. 여기서, 프로세서(120)는, 주기적으로 측정된 전압들 간의 차이를 계산하여 전압 차이를 산출할 수 있다. 도 6의 복수의 전압 차이(Db1, Db2, Db3)는 도 5의 전압 차이 프로파일(Db)을 구성하는 일부를 예시적으로 도시한 것이다. 프로세서(120)는, 산출된 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하여, 산출된 전압 차이가 임계값을 초과하는 경우 배터리의 상태를 음극에 리튬이 석출된 비정상 상태로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는, 산출된 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하여, 산출된 전압 차이가 임계값 이하인 경우 배터리의 상태를 음극에 리튬이 석출되지 않은 정상 상태로 판단할 수 있다. Referring to the voltage graph in FIG. 6, it can be seen that the voltage of the battery fluctuates significantly during a predetermined period of time from the first time point (t1) when charging of the battery is completed to the second time point (t2). Here, the
이하에서는 프로세서(120)가 임계값을 변경하여 배터리의 상태를 판단하는 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.Below, an embodiment in which the
일 실시예에서, 프로세서(120)는, 배터리의 SOH(state of health)에 기반하여 상기 미리 설정된 임계값을 변경시키도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the
구체적으로, 배터리는 SOH가 클수록 배터리의 전압 차이가 작게 나타날 수 있고, SOH가 작을수록 배터리의 전압 차이가 크게 나타날 수 있다. 따라서, 배터리의 SOH가 큰 값에서 작은 값으로 변화되는 경우(즉, 배터리가 퇴화되는 경우), 동일한 임계값으로 전압 차이를 비교하면 배터리의 상태가 잘못 진단될 수 있다. 따라서, 배터리 진단 장치(100)는, 배터리의 SOH에 대응되도록 임계값을 설정하여 배터리의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있다. Specifically, the larger the SOH of the battery, the smaller the voltage difference between the batteries may appear, and the smaller the SOH, the larger the voltage difference between the batteries may appear. Therefore, when the SOH of the battery changes from a large value to a small value (i.e., when the battery deteriorates), comparing the voltage difference with the same threshold may result in incorrect diagnosis of the battery condition. Accordingly, the
일 실시예에서, 프로세서(120)는, 배터리의 SOH가 감소될수록 상기 임계값을 증가시키도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the
구체적으로, 프로세서(120)는, 충전 용량 또는 내부 저항 값을 비교하여 배터리의 SOH를 추정할 수 있다. 예를 들어, 측정부(110)는 배터리가 충전되는 동안의 배터리의 전압 및 전류를 더 측정할 수 있다. 프로세서(120)는, 배터리가 충전되는 동안의 전류를 이용하여 현재 충전 용량을 산출하고, 산출된 현재 충전 용량과 배터리의 BOL(beginning of life) 상태의 기준 충전 용량을 비교하여, 배터리의 SOH를 추정할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(120)는, 배터리가 충전되는 동안의 전압 및 전류를 이용하여 내부 저항(internal resistance)을 추정할 수 있다. 일 예시로, 프로세서(120)는, 옴의 법칙(ohm’s law, R=V÷I)을 이용하여 배터리의 내부 저항을 산출할 수 있다. 프로세서(120)는, 산출된 내부 저항과 배터리의 BOL 상태의 기준 저항을 비교하여, 배터리의 SOH를 추정할 수 있다. Specifically, the
또한, 프로세서(120)는, 외부 서버를 이용하여 배터리의 SOH를 추정할 수 있다. 예를 들어, 측정부(110)를 이용하여 측정된 배터리의 전압 및 전류에 관련된 배터리의 특성 정보는 외부 서버로 전송될 수 있다. 외부 서버는 전송된 특성 정보와 미리 데이터베이스에 저장되어 있는 정보들에 대한 다양한 처리 과정을 통해 배터리의 SOH를 추정하고, 추정된 SOH를 프로세서(120)로 전송할 수 있다. 프로세서(120)는 수신된 SOH를 배터리의 SOH로 추정할 수 있다. 프로세서(120)는, 상술한 바와 같이 추정된 SOH를 이용하여, 배터리의 SOH가 감소될수록 임계값을 증가된 값으로 설정할 수 있다. 따라서, 프로세서(120)는 배터리의 SOH가 감소된 경우에도 보다 정확하게 배터리의 상태를 판단할 수 있다. Additionally, the
다른 실시예에서, 프로세서(120)는, 배터리의 충전이 완료된 시점에서의 배터리의 SOC(state of charge)에 기반하여 임계값을 설정할 수 있다. In another embodiment, the
구체적으로, 배터리의 SOC가 클수록 전압 차이가 크게 나타날 수 있고, 배터리의 SOC가 작을수록 전압 차이가 작게 나타날 수 있다. 따라서, SOC가 작은 경우보다 SOC가 큰 경우에, 상대적으로 큰 임계값과 전압 차이를 비교함으로써 보다 정확하게 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 프로세서(120)는, 배터리의 충전이 완료된 시점의 배터리의 SOC를 인식하고, 인식한 배터리의 SOC에 대응하는 임계값을 이용하여 배터리의 상태를 진단할 수 있다. Specifically, the larger the SOC of the battery, the larger the voltage difference may appear, and the smaller the SOC of the battery, the smaller the voltage difference may appear. Therefore, when the SOC is large, the state of the battery can be diagnosed more accurately by comparing the voltage difference with a relatively large threshold value compared to when the SOC is small. The
예컨대, 프로세서(120)는, 미리 설정된 복수의 SOC 구간에서 배터리의 SOC가 속하는 SOC 구간을 선택하고, 선택된 SOC 구간에 대응되는 참조값을 임계값으로 설정하도록 구성될 수 있다. For example, the
여기서, 상기 복수의 SOC 구간은 각각 대응되는 참조값이 설정되고, 고SOC 구간에 대응되는 참조값은 저SOC 구간에 대응되는 참조값 이상으로 설정될 수 있다. 이에 대하여, 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다. Here, a corresponding reference value is set for each of the plurality of SOC sections, and the reference value corresponding to the high SOC section may be set to be greater than or equal to the reference value corresponding to the low SOC section. This will be described in detail with reference to FIG. 7 .
도 7은 SOC와 임계값을 맵핑한 맵핑 테이블의 일 예시를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a mapping table mapping SOC and threshold values.
도 7을 참조하면, 복수의 SOC 구간(0~20, 20~40, 40~60, 60~80, 80~100)에 대하여 각각 대응하는 참조값(Vth1, Vth2, Vth3, Vth4, Vth5)을 포함하는 맵핑 테이블이 도시된다. 맵핑 테이블은, 상대적으로 큰 SOC 구간일수록 큰 참조값에 대응하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, SOC(%)가 0 내지 20인 구간은 제1 참조값(Vth1)에 대응할 수 있다. SOC(%)가 20 내지 40인 구간은 제2 참조값(Vth2)에 대응할 수 있다. SOC(%)가 40 내지 60인 구간은 제3 참조값(Vth3)에 대응할 수 있다. SOC(%)가 60 내지 80인 구간은 제4 참조값(Vth4)에 대응할 수 있다. SOC(%)가 80 내지 100인 구간은 제5 참조값(Vth5)에 대응할 수 있다. 여기서, 제5 참조값(Vth5)은 제4 참조값(Vth4) 이상이고, 제4 참조값(Vth4)은 제3 참조값(Vth3) 이상일 수 있다. 또한, 제3 참조값(Vth3)은 제2 참조값(Vth2) 이상이고, 제2 참조값(Vth2)은 제1 참조값(Vth1) 이상일 수 있다. Referring to Figure 7, it includes reference values (Vth1, Vth2, Vth3, Vth4, Vth5) corresponding to each of the plurality of SOC sections (0~20, 20~40, 40~60, 60~80, 80~100). A mapping table is shown. The mapping table may be configured so that a relatively large SOC section corresponds to a larger reference value. For example, a section where SOC (%) is 0 to 20 may correspond to the first reference value (Vth1). The section where SOC (%) is 20 to 40 may correspond to the second reference value (Vth2). The section where SOC (%) is 40 to 60 may correspond to the third reference value (Vth3). The section where SOC (%) is 60 to 80 may correspond to the fourth reference value (Vth4). The section where SOC (%) is 80 to 100 may correspond to the fifth reference value (Vth5). Here, the fifth reference value (Vth5) may be greater than or equal to the fourth reference value (Vth4), and the fourth reference value (Vth4) may be greater than or equal to the third reference value (Vth3). Additionally, the third reference value (Vth3) may be greater than or equal to the second reference value (Vth2), and the second reference value (Vth2) may be greater than or equal to the first reference value (Vth1).
프로세서(120)는, 충전이 완료된 시점에서 배터리의 SOC가 속하는 SOC 구간을 선택하고, 선택된 SOC 구간에 대응되는 참조값을 임계값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 충전이 완료된 시점에서 배터리의 SOC가 85%인 경우, 프로세서(120)는 배터리 SOC가 속하는 SOC 구간에 대응되는 제5 참조값(Vth5)을 임계값으로 설정할 수 있다. 프로세서(120)는, 설정된 임계값(Vth5)과 전술한 전압 차이를 비교한 결과에 따라서 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 다른 예에서, 충전이 완료된 시점에서 배터리의 SOC가 45%인 경우, 프로세서(120)는 배터리의 SOC가 속하는 SOC 구간에 대응되는 제3 참조값(Vth3)을 임계값으로 설정할 수 잇다. 프로세서(120)는 설정된 임계값(Vth3)과 전술한 전압 차이를 비교한 결과에 따라서 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 상술한 실시예에 따르면 배터리의 충전이 완료된 시점에서의 배터리의 SOC에 따라서 상이한 임계값과 전압 차이를 비교할 수 있으므로 정확하게 배터리의 상태를 진단할 수 있다.The
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 배터리 진단 장치(100)는 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안 배터리의 전압 차이를 산출하여, 미리 설정된 임계 값과 비교한 결과에 따라서 배터리의 상태를 용이하게 판단할 수 있다.According to this embodiment of the present invention, the
본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 진단 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 진단 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치(100)의 측정부(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다. The
도 8은 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)를 포함하는 배터리 팩(10)을 예시적으로 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating a
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)는, 배터리 팩(10)에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100) 및 하나 이상의 배터리 셀(B)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100) 이외에, 배터리 팩(10)에 통상적으로 포함되는 구성요소, 이를테면 하나 이상의 이차 전지, BMS, 전류센서(A), 릴레이, 퓨즈, 팩 케이스 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)의 적어도 일부 구성요소는, 배터리 팩(10)에 포함되어 있는 종래 구성요소로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)의 측정부(110)는, 배터리 팩(10)에 포함된 전압 센서에 의해 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)의 프로세서(120)의 적어도 일부 기능 내지 동작은, 배터리 팩(10)에 포함된 BMS에 의해 구현될 수 있다.Referring to FIG. 8, the
도 9는 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)를 포함하는 자동차(1)를 예시적으로 도시한 도면이다. FIG. 9 is a diagram illustrating an
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)는, 자동차(1)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차(1)는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)를 포함할 수 있다. 특히, 전기 자동차의 경우, 배터리 팩(10)이 구동원으로서 매우 중요한 구성요소이므로, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)가 보다 유용하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차(1)는, 이러한 배터리 진단 장치(100) 이외에, 다른 다양한 장치, 이를테면, 차체, ECU(Electronic control unit)와 같은 차량 제어 유닛, 모터, 접속 단자, DC-DC 컨버터 등을 더 포함할 수 있다. 이외에, 본 발명에 따른 자동차(1)는, 자동차에 통상적으로 포함된 구성요소를 더 채용할 수 있음은 물론이다.Referring to FIG. 9, the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 10에서 각 단계의 주체는 전술한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)의 각 구성요소가 될 수 있다. Figure 10 is a flowchart schematically showing a battery diagnosis method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 10, the subject of each step may be each component of the
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 진단 방법은 전압 측정 단계(S110), 전압 차이 산출 단계(S120), 비교 단계(S130) 및 배터리 상태 결정 단계(S140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the battery diagnosis method according to the present invention may include a voltage measurement step (S110), a voltage difference calculation step (S120), a comparison step (S130), and a battery state determination step (S140).
S110 단계는, 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안 배터리의 전압을 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정하는 단계로서, 측정부(110)에 의해 수행될 수 있다.Step S110 is a step of measuring the voltage of the battery at preset voltage measurement cycles for a predetermined period of time after charging of the battery is completed, and may be performed by the
구체적으로, 측정부(110)는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 배터리의 충전이 완료된 후 소정의 시간 동안 배터리의 전압을 미리 설정된 전압 측정 주기마다 측정할 수 있다.Specifically, as described with reference to FIG. 3 , the
S120 단계는, S110 단계에서 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 산출하는 단계로서, 프로세서(120)에 의해 수행될 수 있다.Step S120 is a step of calculating the voltage difference between the battery voltages measured at each voltage measurement cycle in step S110, and may be performed by the
구체적으로, 프로세서(120)는, 직전 주기에서 측정된 전압과 현재 주기에서 측정된 전압 간의 차이를 계산하여 전압 차이를 산출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 n번째로 측정된 제n 전압과 n+1번째로 측정된 제n+1 전압의 차이를 계산하여 제n 전압 차이를 산출할 수 있다.Specifically, the
S130 단계는, 소정의 시간 동안에 산출된 복수의 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하는 단계로서, 프로세서(120)에 의해 수행될 수 있다. Step S130 is a step of comparing a plurality of voltage differences calculated during a predetermined time with a preset threshold, and may be performed by the
구체적으로, 프로세서(120)는, 복수의 전압 차이와 임계값을 비교하거나, 복수의 전압 차이에 대한 대표값과 임계값을 비교할 수 있다. 여기서, 대표값은 복수의 전압 차이를 가공하여 산출될 수 있는 값으로서, 복수의 전압 차이를 대표할 수 있는 값일 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는 복수의 전압 차이에 대한 최소값, 최대값, 평균값 또는 중간값으로 대표값을 산출할 수 있다. 바람직하게는, 프로세서(120)는 복수의 전압 차이에 대한 평균값을 대표값으로 산출하여 산출된 대표값을 임계값과 비교할 수 있다.Specifically, the
S140 단계는, S130 단계의 비교 결과에 기반하여 상기 배터리의 상태를 결정하는 단계로서, 프로세서(120)에 의해 수행될 수 있다. Step S140 is a step of determining the state of the battery based on the comparison result of step S130, and may be performed by the
예를 들어, 전압 차이 또는 복수의 전압 차이에 대한 대표값이 임계값을 초과하는 경우, 프로세서(120)는 배터리의 상태를 음극에 리튬이 석출된 비정상 상태라고 결정할 수 있다. 반대로, 전압 차이 또는 복수의 전압 차이에 대한 대표값이 임계값 이하인 경우, 프로세서(120)는 배터리의 상태를 정상 상태라고 결정할 수 있다. For example, when the voltage difference or a representative value of a plurality of voltage differences exceeds the threshold, the
상기 S110 단계 내지 S140 단계와 관련하여, 앞서 설명한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치(100)의 내용이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 진단 방법의 각 단계에 대한 상세한 설명은 생략한다.In relation to steps S110 to S140, the contents of the
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. The embodiments of the present invention described above are not only implemented through devices and methods, but may also be implemented through a program that realizes the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.
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.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims.
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.In addition, the present invention described above is capable of various substitutions, modifications and changes without departing from the technical spirit of the present invention to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings, and all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made.
100: 배터리 진단 장치
110: 측정부
120: 프로세서
130: 메모리100: Battery diagnostic device
110: measuring unit
120: processor
130: memory
Claims (14)
상기 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 산출하고, 상기 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하며, 비교 결과에 기반하여 상기 배터리의 상태를 결정하도록 구성된 프로세서를 포함하는 배터리 진단 장치. a measuring unit configured to measure the voltage of the battery at preset voltage measurement cycles for a predetermined period of time after charging of the battery is completed; and
configured to calculate a voltage difference between the voltages of the battery measured at each voltage measurement period, compare the plurality of voltage differences calculated during the predetermined time with a preset threshold, and determine the state of the battery based on the comparison result. A battery diagnostic device including a processor.
상기 프로세서는,
상기 복수의 전압 차이에 기반하여 대표값을 산출하고, 산출된 대표값과 상기 임계값을 비교하도록 구성된 배터리 진단 장치.According to paragraph 1,
The processor,
A battery diagnosis device configured to calculate a representative value based on the plurality of voltage differences and compare the calculated representative value with the threshold value.
상기 프로세서는,
상기 복수의 전압 차이의 최소값, 최대값, 평균값 또는 중간값을 상기 대표값으로 산출하도록 구성된 배터리 진단 장치.According to paragraph 2,
The processor,
A battery diagnosis device configured to calculate a minimum value, maximum value, average value, or median value of the plurality of voltage differences as the representative value.
상기 프로세서는,
상기 대표값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 배터리의 상태를 비정상 상태라고 결정하고,
상기 대표값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 배터리의 상태를 정상 상태라고 결정하도록 구성된 배터리 진단 장치.According to paragraph 2,
The processor,
If the representative value exceeds a preset threshold, determining that the state of the battery is abnormal,
A battery diagnosis device configured to determine that the state of the battery is in a normal state when the representative value is less than or equal to the threshold value.
상기 소정의 시간은,
상기 배터리의 충전이 종료된 직후부터 소정의 기간 동안 미리 설정되고,
상기 배터리는,
상기 소정의 시간 동안 휴지 상태인 배터리 진단 장치.According to paragraph 1,
The predetermined time is,
A predetermined period of time is set in advance immediately after charging of the battery ends,
The battery is,
A battery diagnostic device that is in an idle state for the predetermined period of time.
상기 프로세서는,
상기 배터리의 SOH에 기반하여 상기 미리 설정된 임계값을 변경시키도록 구성된 배터리 진단 장치.According to paragraph 1,
The processor,
A battery diagnostic device configured to change the preset threshold based on the SOH of the battery.
상기 프로세서는,
상기 배터리의 SOH가 감소될수록 상기 임계값을 증가시키도록 구성된 배터리 진단 장치.According to clause 6,
The processor,
A battery diagnostic device configured to increase the threshold as the SOH of the battery decreases.
상기 프로세서는,
상기 충전이 완료된 시점에서의 상기 배터리의 SOC에 기반하여 상기 임계값을 설정하도록 구성된 배터리 진단 장치.According to paragraph 1,
The processor,
A battery diagnostic device configured to set the threshold based on the SOC of the battery at the time the charging is completed.
상기 프로세서는,
미리 설정된 복수의 SOC 구간에서 상기 배터리의 SOC가 속하는 SOC 구간을 선택하고, 선택된 SOC 구간에 대응되는 참조값을 상기 임계값으로 설정하도록 구성된 배터리 진단 장치.According to clause 8,
The processor,
A battery diagnosis device configured to select an SOC section to which the SOC of the battery belongs from a plurality of preset SOC sections and set a reference value corresponding to the selected SOC section as the threshold value.
상기 복수의 SOC 구간은,
각각 대응되는 참조값이 설정되고, 고SOC 구간에 대응되는 참조값은 저SOC 구간에 대응되는 참조값 이상으로 설정된 배터리 진단 장치.According to clause 9,
The plurality of SOC sections are,
A battery diagnosis device in which corresponding reference values are set, and the reference value corresponding to the high SOC section is set to be greater than or equal to the reference value corresponding to the low SOC section.
상기 프로세서는,
상기 전압 측정 주기마다, 직전 주기의 전압과 현재 주기의 전압 간의 차이를 계산하여 전압 차이를 산출하도록 구성된 배터리 진단 장치.According to paragraph 1,
The processor,
A battery diagnosis device configured to calculate a voltage difference by calculating the difference between the voltage of the previous cycle and the voltage of the current cycle for each voltage measurement cycle.
상기 전압 측정 주기마다 측정된 배터리의 전압 간의 전압 차이를 산출하는 전압 차이 산출 단계;
상기 소정의 시간 동안 산출된 복수의 전압 차이와 미리 설정된 임계값을 비교하는 비교 단계; 및
상기 비교 단계의 비교 결과에 기반하여 상기 배터리의 상태를 결정하는 배터리 상태 결정 단계를 포함하는 배터리 진단 방법.A voltage measurement step of measuring the voltage of the battery at preset voltage measurement cycles for a predetermined period of time after charging of the battery is completed;
A voltage difference calculation step of calculating a voltage difference between battery voltages measured at each voltage measurement period;
A comparison step of comparing a plurality of voltage differences calculated during the predetermined time period with a preset threshold value; and
A battery diagnosis method comprising a battery state determination step of determining the state of the battery based on a comparison result of the comparison step.
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