KR20240006307A - Battery cell degradation diabnosis method and battery system using the same - Google Patents

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KR20240006307A KR1020220083197A KR20220083197A KR20240006307A KR 20240006307 A KR20240006307 A KR 20240006307A KR 1020220083197 A KR1020220083197 A KR 1020220083197A KR 20220083197 A KR20220083197 A KR 20220083197A KR 20240006307 A KR20240006307 A KR 20240006307A
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Abstract

배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀에 흐르는 셀 전류 및 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압에 따라 실측 전위-용량 프로파일을 생성하고, 상기 셀 전류에 대응하는 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일에 기초하여 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하며, 상기 실측 전위-용량 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일 각각에 대한 양극 오프셋 및 음극 오프셋에 따라 상기 대상 배터리 셀의 퇴화도를 결정하는 메인 제어부를 포함할 수 있다. 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일은 상기 제1 배터리 셀의 초기에 생성된 제1 실측 전위-용량 프로파일에 따라 결정될 수 있다. The battery system generates an actual potential-capacity profile according to a cell current flowing in a first battery cell among a plurality of battery cells and a cell voltage of the first battery cell, and an initial anode profile and an initial cathode profile corresponding to the cell current. A simulated potential-capacity profile is generated based on the target battery according to the anode offset and cathode offset for each of the initial anode profile and the initial cathode profile so that the actual potential-capacity profile and the simulated potential-capacity profile match. It may include a main control unit that determines the degree of cell deterioration. The initial anode profile and the initial cathode profile may be determined according to a first actual potential-capacity profile generated initially of the first battery cell.

Description

배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용한 배터리 시스템{BATTERY CELL DEGRADATION DIABNOSIS METHOD AND BATTERY SYSTEM USING THE SAME}Battery cell deterioration diagnosis method and battery system using the same {BATTERY CELL DEGRADATION DIABNOSIS METHOD AND BATTERY SYSTEM USING THE SAME}

본 명세는 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용한 배터리 시스템에 관한 것이다.This specification relates to a method for diagnosing battery cell deterioration and a battery system using the same.

이차 배터리(이하, 배터리)는 휴대용 기기를 비롯하여 전기적 구동 원에 의하여 구동하는 전기차량(Electric Vehicle; EV) 또는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS) 등에 보편적으로 응용되고 있으며, 더욱 효율적인 배터리 관리를 위하여 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS), 배터리 밸런싱 회로 및 릴레이 회로 등에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.Secondary batteries (hereinafter referred to as batteries) are commonly applied to portable devices, electric vehicles (EVs) or energy storage systems (ESS) driven by electrical power sources, and provide more efficient battery management. To this end, research and development on battery management systems (BMS), battery balancing circuits, and relay circuits are actively underway.

특히, 자동차 배터리에 적용되는 리튬 이차 배터리(이하, 리튬 배터리)에 대해서는 안전성과 긴 수명 특성이 요구된다. 하지만, 리튬 배터리는 사이클을 진행하는 동안 가스발생, 리튬 플레이팅 생성, 전해액 분해 순간 전압 강하 등의 배터리 급락 현상이 발생할 수 있다. 따라서 리튬 배터리의 사이클이 진행되는 동안 급락이 발생하기 전에 리튬 배터리의 퇴화여부를 구분할 수 있는 방법이 필요하다.In particular, safety and long life characteristics are required for lithium secondary batteries (hereinafter referred to as lithium batteries) applied to automobile batteries. However, during a lithium battery cycle, battery sudden drops may occur, such as gas generation, lithium plating, and instantaneous voltage drop when electrolyte is decomposed. Therefore, a method is needed to distinguish whether a lithium battery is deteriorating before a sharp decline occurs during the lithium battery cycle.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 배터리의 퇴화정도를 파악할 수 있는 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용한 배터리 시스템을 제공하고자 한다.The object of the present invention is to provide a battery cell deterioration diagnosis method that can determine the degree of battery deterioration and a battery system using the same.

발명의 한 특징에 따른 배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩, 상기 복수의 배터리 셀의 복수의 셀 전압을 측정하는 셀 모니터링 IC, 상기 배터리 팩에 흐르는 배터리 전류를 감지하는 전류 센서, 및 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀에 흐르는 셀 전류 및 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압에 따라 실측 전위-용량 프로파일을 생성하고, 상기 셀 전류에 대응하는 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일에 기초하여 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하며, 상기 실측 전위-용량 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일 각각에 대한 양극 오프셋 및 음극 오프셋에 따라 상기 대상 배터리 셀의 퇴화도를 결정하는 메인 제어부를 포함할 수 있다. 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일은 상기 제1 배터리 셀의 초기에 생성된 제1 실측 전위-용량 프로파일에 따라 결정될 수 있다.A battery system according to one aspect of the invention includes a battery pack including a plurality of battery cells, a cell monitoring IC that measures a plurality of cell voltages of the plurality of battery cells, a current sensor that detects a battery current flowing in the battery pack, and generating an actual potential-capacity profile according to the cell current flowing in a first battery cell among the plurality of battery cells and the cell voltage of the first battery cell, based on the initial anode profile and the initial cathode profile corresponding to the cell current. A simulated potential-capacity profile is generated, and the target battery cell is adjusted according to the anode offset and cathode offset for each of the initial anode profile and the initial cathode profile so that the actual potential-capacity profile and the simulated potential-capacity profile match. It may include a main control unit that determines the degree of deterioration. The initial anode profile and the initial cathode profile may be determined according to a first actual potential-capacity profile generated initially of the first battery cell.

상기 메인 제어부는, 상기 제1 배터리 셀의 초기에, 상기 제1 배터리 셀에 흐르는 제1 셀 전류에 대응하는 제1 기준 양극 프로파일 및 제1 기준 음극 프로파일로부터 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 도출하고, 상기 제1 셀 전류 및 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압에 기초하여 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일을 생성하며, 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일과 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초하여 상기 제1 기준 양극 프로파일 및 상기 제1 기준 음극 프로파일을 보정하여 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일을 도출할 수 있다.The main control unit derives a first simulation potential-capacity profile from a first reference anode profile and a first reference cathode profile corresponding to the first cell current flowing in the first battery cell at the beginning of the first battery cell, , generate the first measured potential-capacity profile based on the first cell current and the cell voltage of the first battery cell, and generate the first measured potential-capacity profile based on the first simulated potential-capacity profile and the first measured potential-capacity profile. The initial anode profile and the initial cathode profile may be derived by correcting the first reference anode profile and the first reference cathode profile.

상기 메인 제어부는, 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하고, 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하며, 상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 제1 기준 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋을 도출하고, 상기 제1 기준 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋을 도출할 수 있다.The main control unit is based on a first actual measured capacity-potential differential profile showing a voltage change (dV/dQ) in response to a change in capacity based on the first actual measured potential-capacitance profile and the first simulated potential-capacitance profile. Generate a first simulated capacity-potential differential profile showing the voltage change (dV/dQ) for the capacity change according to the capacity, and generate the capacity change (dQ/dV) for the voltage change based on the first actual measured potential-capacitance profile. Generating a first actual potential-capacitance differential profile shown according to voltage and a first simulated potential-capacitance profile showing the change in capacity (dQ/dV) with respect to voltage change based on the first simulated potential-capacitance profile according to voltage, The first measured capacitance-potential differential profile, the first simulated capacitance-potential differential profile, the first measured potential-capacitance differential profile, and the first simulated potential-capacitance profile are used to determine the first reference anode profile. An anode offset can be derived, and a cathode offset with respect to the first reference cathode profile can be derived.

상기 메인 제어부는, 상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 제1 기준 양극 프로파일 및 상기 제1 기준 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하고, 상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출할 수 있다.The main control unit matches the first measured capacitance-potential differential profile and the first simulated capacitance-potential differential profile, and matches the first measured capacitance-capacitance differential profile with the first simulated potential-capacitance profile, An increase/decrease operation to increase or decrease the first reference anode profile and the first reference cathode profile and a left/right movement operation to move it to the left or right may be repeated, and the anode offset and the cathode offset may be derived according to the repetition results. there is.

상기 메인 제어부는, 상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 실측 용량-전위 미분 프로파일 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하고, 상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 실측 전위-용량 미분 프로파일 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하며, 상기 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋을 도출하고, 상기 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋을 도출할 수 있다.The main control unit displays a voltage change (dV/dQ) for a capacity change based on the measured potential-capacitance profile according to the capacity, and a measured capacity-potential differential profile and a voltage change for the capacity change based on the simulated potential-capacitance profile. Generate a simulated capacitance-potential differential profile showing (dV/dQ) according to capacitance, and an actual potential-capacitance differential profile showing the change in capacity (dQ/dV) according to voltage in response to a voltage change based on the actual potential-capacitance profile. and generate a simulated potential-capacitance profile showing the change in capacity (dQ/dV) according to voltage based on the simulated potential-capacitance profile, the measured capacity-potential differential profile, the simulated capacity-potential differential profile, Using the measured potential-capacitance differential profile and the simulated potential-capacitance profile, an anode offset for the initial anode profile can be derived, and a cathode offset for the initial cathode profile can be derived.

상기 메인 제어부는, 상기 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하고, 상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출할 수 있다.The main control unit is configured to match the measured capacitance-potential differential profile and the simulated capacitance-potential differential profile, and to match the measured potential-capacitance differential profile and the simulated potential-capacitance profile, so that the initial anode profile and the initial cathode are matched. The increase/decrease operation to increase or decrease the profile and the left/right movement movement to move it to the left or right are repeated, and the anode offset and the cathode offset can be derived according to the repetition results.

상기 메인 제어부는, 상기 양극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 양극 퇴화도, 상기 음극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 음극 퇴화도, 및 상기 양극 오프셋의 좌우 이동량 및 상기 음극 오프셋의 좌우 이동량에 기초한 LLI(Loss of lithium inventory)에 기초하여 셀 퇴화도를 결정할 수 있다.The main control unit is configured to control an anode degradation degree based on a reduction rate according to an increase/decrease amount of the anode offset, a cathode degradation degree based on a decrease rate according to an increase/decrease amount of the cathode offset, and a left/right movement amount of the anode offset and a left/right movement amount of the cathode offset. The degree of cell degradation can be determined based on loss of lithium inventory (LLI).

상기 메인 제어부는, 상기 양극 퇴화도 및 상기 음극 퇴화도 중 큰 값과 상기 LLI를 더하여 상기 셀 퇴화도를 산출할 수 있다.The main control unit may calculate the cell degradation degree by adding the LLI to a larger value of the anode degradation degree and the cathode degradation degree.

상기 메인 제어부는, 상기 양극 오프셋의 좌우 이동량과 상기 음극 프로파일의 좌우 이동량 간의 어긋남 정도에 기초하여 상기 LLI를 산출할 수 있다.The main control unit may calculate the LLI based on the degree of discrepancy between the left and right movement amount of the anode offset and the left and right movement amount of the cathode profile.

발명의 다른 특징에 따른 배터리 셀 퇴화도 진단 방법은, 초기 셀에 흐르는 제1 셀 전류 및 상기 초기 셀의 셀 전압에 따라 초기 셀에 대한 제1 실측 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계, 상기 제1 셀 전류에 대응하는 기준 양극 프로파일 및 기준 음극 프로파일을 합성하여 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 도출하는 단계, 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록 상기 기준 양극 프로파일 및 상기 기준 음극 프로파일을 보정하여 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일을 생성하는 단계, 배터리 셀에 흐르는 셀 전류 및 상기 배터리 셀의 셀 전압에 따라 실측 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계, 상기 셀 전류에 대응하는 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일에 기초하여 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계, 상기 실측 전위-용량 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일 각각에 대한 양극 오프셋 및 음극 오프셋을 도출하는 단계, 및 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋에 따라 상기 배터리 셀의 퇴화도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for diagnosing battery cell deterioration according to another feature of the invention includes generating a first actual measured potential-capacity profile for an initial cell according to a first cell current flowing in the initial cell and a cell voltage of the initial cell, the first Deriving a first simulated potential-capacitance profile by combining a reference anode profile and a reference cathode profile corresponding to a cell current, the reference anode such that the first actual measured potential-capacitance profile and the first simulated potential-capacitance profile match. generating an initial anode profile and an initial cathode profile by correcting the profile and the reference cathode profile, generating an actual potential-capacity profile according to a cell current flowing in a battery cell and a cell voltage of the battery cell, generating a simulated potential-capacitance profile based on the corresponding initial anode profile and the initial cathode profile; It may include deriving an anode offset and a cathode offset, and determining a degree of degradation of the battery cell according to the anode offset and the cathode offset.

상기 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일을 생성하는 단계는, 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계, 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일을 생성하는 단계, 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계, 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계, 및 상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 기준 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋을 도출하고, 상기 기준 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating the initial anode profile and the initial cathode profile includes generating a first measured capacity-potential differential profile showing the voltage change (dV/dQ) in response to the change in capacity based on the first measured potential-capacitance profile according to the capacity. generating a first measured potential-capacitance differential profile showing the change in capacity (dQ/dV) with respect to voltage change based on the first measured potential-capacitance profile according to voltage, the first simulated potential-capacitance profile; Generating a first simulated capacity-potential differential profile showing a voltage change (dV/dQ) for a change in capacity based on the capacity, a change in capacity (dQ/ generating a first simulated potential-capacitance profile representing dV) as a function of voltage, and the first measured capacitance-potential differential profile, the first simulated capacitance-potential differential profile, the first measured potential-capacitance differential profile, and deriving an anode offset with respect to the reference anode profile using the first simulated potential-capacitance profile and deriving a cathode offset with respect to the reference cathode profile.

상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계는, 상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 기준 양극 프로파일 및 상기 기준 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하는 단계 및 상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.In the step of deriving the anode offset and the cathode offset, the first measured capacitance-potential differential profile and the first simulated capacitance-potential differential profile are matched, and the first measured potential-capacitance differential profile and the first simulated capacitance differential profile are matched. Repeating an increase/decrease operation to increase or decrease the reference anode profile and the reference cathode profile and a left/right movement to move the reference anode profile and the reference cathode profile to the left or right so that the potential-capacitance profile matches, and the anode offset and the cathode according to the results of the repetition. It may include the step of deriving an offset.

상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계는, 상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 실측 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계, 상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 실측 전위-용량 미분 프로파일을 생성하는 단계, 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계, 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계, 및 상기 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 초기 양극 프로파일에 대한 상기 양극 오프셋을 도출하고, 상기 초기 음극 프로파일에 대한 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함할 수 있다. The step of deriving the anode offset and the cathode offset includes generating a measured capacitance-potential differential profile showing a voltage change (dV/dQ) for a capacitance change based on the measured potential-capacitance profile according to the capacitance, the measured potential-capacitance profile comprising: Generating an actual potential-capacitance differential profile representing the capacity change (dQ/dV) for a voltage change based on the potential-capacitance profile according to voltage, the voltage change (dV/ Generating a simulated capacity-potential differential profile showing dQ) according to capacity, generating a simulated potential-capacitance profile showing the change in capacity (dQ/dV) according to voltage based on the simulated potential-capacitance profile. Step, and deriving the anode offset with respect to the initial anode profile using the measured capacitance-potential differential profile, the simulated capacitance-potential differential profile, the measured potential-capacitance differential profile, and the simulated potential-capacitance profile, and deriving the cathode offset with respect to the initial cathode profile.

상기 초기 양극 프로파일에 대한 상기 양극 오프셋을 도출하고, 상기 초기 음극 프로파일에 대한 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계는, 상기 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하는 단계 및 상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함한다. Deriving the anode offset with respect to the initial anode profile and deriving the cathode offset with respect to the initial cathode profile includes matching the measured capacitance-potential differential profile with the simulated capacitance-potential differential profile, and - repeating an increase/decrease operation to increase or decrease the initial anode profile and the initial cathode profile and a left/right movement to move the initial anode profile and the initial cathode profile to the left or right so that the capacity differential profile and the simulated potential-capacitance profile match, and the repetition result and deriving the anode offset and the cathode offset accordingly.

상기 배터리 셀의 퇴화도를 결정하는 단계는, 상기 양극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 양극 퇴화도를 결정하는 단계, 상기 음극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 음극 퇴화도를 결정하는 단계, 상기 양극 오프셋의 좌우 이동량 및 상기 음극 오프셋의 좌우 이동량에 기초한 LLI(Loss of lithium inventory)를 산출하는 단계, 및 상기 양극 퇴화도, 상기 음극 퇴화도, 및 상기 LLI에 기초하여 상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. Determining the degree of degradation of the battery cell includes determining a degree of anode degradation based on a reduction rate according to an increase or decrease in the anode offset, determining a degree of cathode degradation based on a decrease rate according to an increase or decrease in the cathode offset, Calculating loss of lithium inventory (LLI) based on the left-right movement amount of the anode offset and the left-right movement amount of the cathode offset, and calculating the cell degradation degree based on the anode degradation degree, the cathode degradation degree, and the LLI. It may include steps.

상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계는, 상기 양극 퇴화도 및 상기 음극 퇴화도 중 큰 값과 상기 LLI를 더하여 상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Calculating the cell degradation degree may include calculating the cell degradation degree by adding the LLI to a larger value of the anode degradation degree and the cathode degradation degree.

상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계는, 상기 양극 오프셋의 좌우 이동량과 상기 음극 프로파일의 좌우 이동량 간의 어긋남 정도에 기초하여 상기 LLI를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. Calculating the cell deterioration degree may further include calculating the LLI based on a degree of discrepancy between the left and right movement amount of the anode offset and the left and right movement amount of the cathode profile.

본 발명은 배터리의 퇴화정도를 파악할 수 있고 퇴화의 원인이 되는 전극에 대한 정보를 획득할 수 있는 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용한 배터리 시스템을 제공한다.The present invention provides a battery cell deterioration diagnosis method that can determine the degree of battery deterioration and obtain information about electrodes that cause deterioration, and a battery system using the same.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예를 설명하기 위한 기준 양극 프로파일, 기준 음극 프로파일, 실측 전위-용량 프로파일, 및 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 2에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.
도 5는 도 3에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변환(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.
도 6은 일 실시예를 설명하기 위한 보정 기준 양극 프로파일, 보정 기준 음극 프로파일, 실측 전위-용량 프로파일, 및 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 6에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.
도 9는 도 7에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변환(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.
도 10은 일 실시예에 따른 대상 배터리 셀에 대한 퇴화도 결정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 제1 실측 전위-용량 프로파일 및 셀 전류를 나타낸 그래프이다.
1 is a diagram schematically showing a battery system according to an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing a reference anode profile, a reference cathode profile, an actual measured potential-capacitance profile, and a simulated potential-capacitance profile for explaining an embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile shown in FIG. 2.
FIG. 4 is a graph showing a profile showing the voltage change (dV/dQ) for capacity change based on each of the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile shown in FIG. 3 according to capacity.
FIG. 5 is a graph showing a profile showing capacity conversion (dQ/dV) for voltage change based on each of the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile shown in FIG. 3 according to voltage.
FIG. 6 is a graph showing a correction reference anode profile, a correction reference cathode profile, an actual measured potential-capacitance profile, and a correction simulation potential-capacitance profile to explain an embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the measured potential-capacitance profile and the corrected simulation potential-capacitance profile shown in FIG. 6.
FIG. 8 is a graph showing a profile showing the voltage change (dV/dQ) for capacity change based on each of the measured potential-capacitance profile and the corrected simulation potential-capacitance profile shown in FIG. 7 according to capacity.
FIG. 9 is a graph showing a profile showing capacity conversion (dQ/dV) for voltage change based on the measured potential-capacitance profile and the corrected simulation potential-capacitance profile shown in FIG. 7, respectively, according to voltage.
Figure 10 is a flowchart showing a method for determining the degree of deterioration of a target battery cell according to an embodiment.
Figure 11 is a graph showing a first measured potential-capacitance profile and cell current according to an embodiment.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The suffixes “module” and/or “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. In addition, terms such as "... unit", "... unit", and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. there is.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a battery system according to an embodiment.

도 1에서, 배터리 시스템(1)의 양 출력단(P+, P-) 사이에는 외부 장치(2)가 연결되어 있고, 릴레이(21, 22)가 닫힐 경우 배터리 팩(10)과 외부 장치(2)가 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1에서는 배터리 시스템(1)에 외부 장치(2)가 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이는 배터리 시스템(1)에 대한 이해를 돕기 위한 예시로 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. In Figure 1, an external device (2) is connected between both output terminals (P+, P-) of the battery system (1), and when the relays (21, 22) are closed, the battery pack (10) and the external device (2) can be electrically connected. In FIG. 1, the external device 2 is shown connected to the battery system 1, but this is an example to aid understanding of the battery system 1 and the invention is not limited thereto.

외부 장치(2)가 전장 부하인 경우, 배터리 시스템(1)은 전장 부하(2)로 에너지를 공급하는 전원으로 동작하여 방전될 수 있다. 전자 부하는 이동 수단 또는 에너지 저장 시스템(energy storage system, ESS)일 수 있으며, 이동 수단은 예를 들면 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 스마트 모빌리티(smart mobility)일 수 있다. 외부 장치(2)가 충전기인 경우, 배터리 시스템(1)은 충전기(2)를 통해 전력 계통으로부터 에너지를 공급받아 충전될 수 있다. When the external device 2 is an electrical load, the battery system 1 operates as a power source that supplies energy to the electrical load 2 and can be discharged. The electronic load may be a vehicle or an energy storage system (ESS), and the vehicle may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or smart mobility. When the external device 2 is a charger, the battery system 1 can be charged by receiving energy from the power system through the charger 2.

배터리 시스템(1)은 배터리 팩(10), 두 개의 릴레이(21, 22), 전류 센서(23), 및 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(100)을 포함한다. BMS(20)는 셀 모니터링 IC(110), MCU(Main Control Unit, 120), 및 메모리(130)를 포함한다.The battery system 1 includes a battery pack 10, two relays 21 and 22, a current sensor 23, and a battery management system (BMS) 100. The BMS 20 includes a cell monitoring IC 110, a main control unit (MCU) 120, and a memory 130.

배터리 팩(10)은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)을 포함한다. 도 1에서는 배터리 팩(10)이 직렬 연결된 4개의 배터리 셀(10_1-10_4)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 5 개 이상의 배터리 셀이 직렬 연결되거나, 병렬 연결된 둘 이상의 배터리 셀 복수 개가 직렬 연결되어 있을 수 있다. The battery pack 10 includes a plurality of battery cells 10_1-10_4 connected in series. In Figure 1, the battery pack 10 is shown as including four battery cells (10_1-10_4) connected in series, but this is an example and the invention is not limited thereto. For example, five or more battery cells may be connected in series, or two or more battery cells connected in parallel may be connected in series.

릴레이(21)는 배터리 팩(10)의 양극과 출력단(P+) 사이에 연결되어 있고, 릴레이(22)는 배터리 팩(10)의 음극과 출력단(P-) 사이에 연결되어 있으며, BMS(100)의 MCU(120)의 제어에 따라 릴레이(21, 22)의 개방 및 닫힘이 제어될 수 있다. 예를 들어, MCU(120)는 인에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)를 생성하여 릴레이(21, 22)에 전송하고, 릴레이(21, 22)는 인에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)에 의해 닫힐 수 있다. 또는, MCU(120)는 디스에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)를 생성하여 릴레이(21, 22)에 전송하고, 릴레이(21, 22)는 디스에이블 레벨의 릴레이 제어 신호(SR1, SR2)에 의해 개방될 수 있다. 배터리 팩(10)의 충전 또는 방전 중에는 릴레이(21, 22)가 닫혀, 충전 전류 경로 또는 방전 전류 경로를 구성할 수 있다. The relay 21 is connected between the positive electrode and the output terminal (P+) of the battery pack 10, and the relay 22 is connected between the negative electrode and the output terminal (P-) of the battery pack 10, and the BMS (100 ) The opening and closing of the relays 21 and 22 can be controlled according to the control of the MCU 120. For example, the MCU 120 generates the enable level relay control signals SR1 and SR2 and transmits them to the relays 21 and 22, and the relays 21 and 22 generate the enable level relay control signals SR1. , can be closed by SR2). Alternatively, the MCU 120 generates disable level relay control signals SR1 and SR2 and transmits them to the relays 21 and 22, and the relays 21 and 22 generate disable level relay control signals SR1 and SR2. ) can be opened by. During charging or discharging of the battery pack 10, the relays 21 and 22 are closed to form a charging current path or a discharging current path.

전류 센서(23)는 배터리 팩(10)에 흐르는 전류를 감지하고, 감지한 전류를 지시하는 전류 감지 신호(IS)를 MCU(120)에 전송할 수 있다. The current sensor 23 may detect the current flowing in the battery pack 10 and transmit a current detection signal (IS) indicating the detected current to the MCU 120.

BMS(20)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)에 연결되어 있고, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 전압, 배터리 팩(10)의 배터리 전류 등의 정보에 기초하여 배터리 팩(10)의 충방전 전류를 제어할 수 있다. 도 1에 도시되어 있지 않으나, 배터리 시스템(1)은 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)에 연결된 셀 밸런싱 회로를 더 포함할 수 있다. BMS(20)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)의 셀 전압들에 기초하여 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)에 대한 셀 밸런싱 동작을 제어할 수 있다. The BMS 20 is connected to a plurality of battery cells 10_1-10_4, and is based on information such as the cell voltage of each of the plurality of battery cells 10_1-10_4 and the battery current of the battery pack 10. 10) The charging and discharging current can be controlled. Although not shown in FIG. 1, the battery system 1 may further include a cell balancing circuit connected to a plurality of battery cells 10_1-10_4. The BMS 20 may control a cell balancing operation for the plurality of battery cells 10_1-10_4 based on the cell voltages of the plurality of battery cells 10_1-10_4.

셀 모니터링 IC(110)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 전압을 측정 주기마다 측정하고, 측정된 복수의 셀 전압을 지시하는 셀 전압 감지 신호(CVS)를 MCU(120)에 전송할 수 있다. MCU(120)는 복수의 배터리 셀 전압 및 복수의 배터리 셀에 흐르는 전류(이하, 셀 전류)에 기초하여 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대한 충전 상태(State of Charge, SOC)를 추정하고, 추정한 SOC에 따라 배터리 팩(10)에 대한 충방전을 제어할 수 있다. 이하 명세에서, 셀 전류는 배터리 팩(10)을 구성하는 어떤 배터리 셀에 흐르는 충전 전류 또는 방전 전류를 지칭한다. 도 1에서는 배터리 팩(10)을 구성하는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)이 직렬 연결되어 있어, 배터리 팩(10)에 흐르는 전류와 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)에 흐르는 전류가 동일할 수 있다. 그러나, 배터리 팩(10)은 병렬 연결된 둘 이상의 배터리 셀들이 복수 개 직렬 연결되어 구현되거나, 직렬 연결된 배터리 셀들이 복수 개 병렬 연결되어 구현될 수 있어, 배터리 팩(10)에 흐르는 전류와 각 배터리 셀에 흐르는 셀 전류는 서로 다를 수 있다. The cell monitoring IC 110 measures the cell voltage of each of the plurality of battery cells 10_1-10_4 at each measurement cycle and transmits a cell voltage detection signal (CVS) indicating the measured plurality of cell voltages to the MCU 120. You can. The MCU 120 estimates the state of charge (SOC) for each of the plurality of battery cells 10_1-10_4 based on the plurality of battery cell voltages and the current flowing through the plurality of battery cells (hereinafter referred to as cell current). And, charging and discharging of the battery pack 10 can be controlled according to the estimated SOC. In the following specification, cell current refers to the charging current or discharging current flowing in any battery cell constituting the battery pack 10. In Figure 1, a plurality of battery cells (10_1-10_4) constituting the battery pack 10 are connected in series, so that the current flowing in the battery pack 10 and the current flowing in the plurality of battery cells (10_1-10_4) are the same. You can. However, the battery pack 10 may be implemented by connecting a plurality of two or more battery cells connected in parallel in series, or by connecting a plurality of battery cells connected in series in parallel, so that the current flowing in the battery pack 10 and each battery cell The cell current flowing through may be different.

어떤 실시예에 따른 BMS(20)는 복수의 충전 전류 각각 및 복수의 방전 전류 각각에 대한 기준 양극 프로파일 및 기준 음극 프로파일을 저장할 수 있다. 복수의 충전 전류는 서로 다른 C-rate를 가지고, 복수의 방전 전류도 서로 다른 C-rate를 가질 수 있다. C-rate는 배터리의 충전 또는 방전 시의 충전 속도 또는 방전 속도를 의미한다. C-rate의 단위는 [C]이고, C-rate는 충전 전류 또는 방전 전류를 배터리의 정격 용량 값(Ah)으로 나누어 산출될 수 있다. 명세에서 BMS(20)가 저장하고 있는 복수의 기준 양극 프로파일 및 복수의 기준 음극 프로파일을 “복수의 기준 양극 프로파일” 및 “복수의 기준 음극 프로파일”이라고 지칭한다. BMS(100)의 메모리(130)는 복수의 기준 양극 프로파일 및 복수의 기준 음극 프로파일을 저장할 수 있다. MCU(120)에는 배터리 셀 퇴화도를 진단하기 위한 방법을 구현하는 복수의 제어 명령들의 집합으로 구현된 소프트웨어가 설치되어 있을 수 있다. 본 명세에서, MCU(120)가 설치된 소프트웨어에 따라 수행하는 동작들은 배터리 셀 퇴화도를 진단하기 위한 방법을 구성하는 복수의 단계일 수 있다. 즉, MCU(120)의 동작 설명은 배터리 셀 퇴화도 진단 방법에 대한 설명일 수 있다. The BMS 20 according to some embodiments may store a reference anode profile and a reference cathode profile for each of a plurality of charge currents and a plurality of discharge currents. A plurality of charging currents may have different C-rates, and a plurality of discharging currents may also have different C-rates. C-rate refers to the charging or discharging speed when charging or discharging a battery. The unit of C-rate is [C], and C-rate can be calculated by dividing the charging current or discharging current by the battery's rated capacity value (Ah). In the specification, the plurality of reference anode profiles and the plurality of reference cathode profiles stored by the BMS 20 are referred to as “a plurality of reference anode profiles” and “a plurality of reference cathode profiles.” The memory 130 of the BMS 100 may store a plurality of reference anode profiles and a plurality of reference cathode profiles. The MCU 120 may be installed with software implemented as a set of a plurality of control commands that implement a method for diagnosing battery cell deterioration. In this specification, operations performed by the MCU 120 according to installed software may be a plurality of steps that constitute a method for diagnosing the degree of battery cell deterioration. In other words, the description of the operation of the MCU 120 may be a description of a method for diagnosing battery cell deterioration.

MCU(120)는 어떤 셀 전류에 따른 초기 완전 셀(full cell)에 대한 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 어떤 셀 전류에 따른 기준 양극 프로파일과 기준 음극 프로파일 각각을 보정할 수 있다. 본 명세에서 “초기”는 배터리 팩(10)에 대한 충전 사이클 및 방전 사이클이 진행되지 않은 상태를 의미한다. 따라서 초기 완전 셀은 충방전 사이클이 0인 완전 셀을 의미할 수 있다. MCU(120)는 초기 완전 셀에 대한 실측 전위-용량 프로파일을 생성하기 위해서 셀 전류를 적산하여 초기 완전 셀에 대한 용량을 산출하고, 셀 모니터링 IC(110)로부터 전달되는 셀 전압 정보와 산출한 용량을 이용하여 초기 완전 셀에 대한 실측 전위-용량 프로파일을 생성할 수 있다. MCU(120)의 보정에 의해 기준 양극 프로파일이 변동하는 정도를 양극 오프셋이라 하고, 기준 음극 프로파일이 변동하는 정도를 음극 오프셋이라 한다. 설명의 편의를 위해서 이하 “셀”은 “완전 셀”을 의미할 수 있다. 본 명세에서 두 프로파일 간의 매칭은 두 프로파일의 전체 범위에 있어서, 두 프로파일 간의 차이가 대응하는 소정의 임계치 이하인 것을 의미하고, “양극 오프셋”은 복수의 기준 양극 프로파일 중 대응하는 하나에 대한 증가/감소 정도(이하, 증감량) 및 좌우 이동량을 포함하고, “음극 오프셋”은 복수의 기준 음극 프로파일 중 대응하는 하나에 대한 증감량 및 좌우 이동량을 포함할 수 있다. The MCU 120 corrects each of the reference anode profile and reference cathode profile according to a certain cell current so that the actual potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile for the initial full cell according to a certain cell current match. You can. In this specification, “initial” means a state in which the charging cycle and discharging cycle for the battery pack 10 have not progressed. Therefore, an initial full cell may mean a full cell with a charge/discharge cycle of 0. In order to generate an actual potential-capacity profile for the initial complete cell, the MCU 120 calculates the capacity for the initial complete cell by integrating the cell current, and combines the cell voltage information transmitted from the cell monitoring IC 110 with the calculated capacity. It is possible to generate a measured potential-capacitance profile for the initial complete cell using . The degree to which the reference anode profile changes due to correction of the MCU 120 is called an anode offset, and the degree to which the reference cathode profile changes is called a cathode offset. For convenience of explanation, “cell” hereinafter may mean “complete cell.” In this specification, matching between two profiles means that the difference between the two profiles is less than or equal to a corresponding predetermined threshold in the entire range of the two profiles, and “anode offset” refers to an increase/decrease with respect to the corresponding one of a plurality of reference anode profiles. It includes a degree (hereinafter referred to as an increase/decrease amount) and a left/right movement amount, and the “cathode offset” may include an increase/decrease amount and a left/right movement amount for a corresponding one of a plurality of reference cathode profiles.

도 2는 일 실시예를 설명하기 위한 기준 양극 프로파일, 기준 음극 프로파일, 실측 전위-용량 프로파일, 및 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing a reference anode profile, a reference cathode profile, an actual measured potential-capacitance profile, and a simulated potential-capacitance profile for explaining an embodiment.

도 2에 도시된 실측 전위-용량 프로파일(OP)은, 처음 사용되는 초기 셀에 대해서 소정 셀 전류(이하, 제1 셀 전류, 예를 들어, 1/3C)로 어떤 배터리 셀을 충전할 때의 용량 변화에 따른 전압(셀의 양단 전압) 변화를 나타내고 있다. 기준 양극 프로파일(CP)은 복수의 기준 양극 프로파일 중 제1 셀 전류와 동일한 충전 전류에 대한 기준 양극 프로파일이고, 기준 음극 프로파일(AP)은 복수의 기준 음극 프로파일 중 제1 셀 전류와 동일한 충전 전류에 대한 기준 음극 프로파일이며, 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP)은 기준 양극 프로파일(CP)와 기준 음극 프로파일(AP)을 합성하여 도출될 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에서, 어떤 용량에 대한 기준 양극 프로파일(CP)의 전압과 동일 용량에 대한 기준 음극 프로파일(AP)의 전압 간의 차가 해당 용량에 대한 전위일 수 있다. The actual potential-capacity profile (OP) shown in FIG. 2 is the voltage when charging a battery cell with a predetermined cell current (hereinafter, first cell current, for example, 1/3C) for the initial cell used for the first time. It shows the change in voltage (voltage at both ends of the cell) according to the change in capacity. The reference anode profile (CP) is a reference anode profile for a charging current equal to the first cell current among a plurality of reference anode profiles, and the reference cathode profile (AP) is a reference anode profile for a charging current equal to the first cell current among a plurality of reference cathode profiles. This is the reference cathode profile, and the simulation potential-capacitance profile (SP) can be derived by combining the reference anode profile (CP) and the reference cathode profile (AP). For example, in a simulated potential-capacity profile, the difference between the voltage of a reference anode profile (CP) for a capacity and the voltage of a reference cathode profile (AP) for the same capacity may be the potential for that capacity.

도 2에 도시된 바와 같이, 실측 전위-용량 프로파일(CP)과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP) 간에는 차이가 발생한다. 이와 같이 차이는 동일한 공정 라인에서 생산된 복수의 초기 셀 간의 특성 편차에 의해 발생할 수 있다. MCU(120)는 초기 셀에 대한 실측 전위-용량 프로파일(CP)과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP)이 매칭되도록 기준 양극 프로파일(CP) 및 기준 음극 프로파일(AP) 각각을 보정할 수 있다. MCU(120)는 초기 셀에 대한 실측 전위-용량 프로파일(CP)과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP)을 매칭시키는 양극 오프셋 및 음극 오프셋을 도출할 수 있다. As shown in FIG. 2, a difference occurs between the measured potential-capacitance profile (CP) and the simulated potential-capacitance profile (SP). Such differences may occur due to differences in characteristics between multiple initial cells produced on the same process line. The MCU 120 may correct each of the reference anode profile (CP) and the reference cathode profile (AP) so that the measured potential-capacitance profile (CP) and the simulated potential-capacitance profile (SP) for the initial cell match. The MCU 120 may derive an anode offset and a cathode offset that match the measured potential-capacitance profile (CP) and the simulated potential-capacitance profile (SP) for the initial cell.

도 3은 도 2에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile shown in FIG. 2.

도 4는 도 3에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing a profile showing the voltage change (dV/dQ) for capacity change based on each of the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile shown in FIG. 3 according to capacity.

도 4에서, 실측 전위-용량 프로파일(OP)에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 프로파일(CV1)을 실측 용량-전위 미분 프로파일(CV1)이라 하고, 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP)에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 프로파일(CV2)을 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일(CV2)이라 한다. In Figure 4, the profile (CV1) showing the voltage change (dV/dQ) for capacity change based on the actual measured potential-capacitance profile (OP) according to the capacity is called the actual measured capacity-potential differential profile (CV1), and the simulated potential-capacitance profile (OP) is called the measured capacity-potential differential profile (CV1). The profile (CV2) showing the voltage change (dV/dQ) for the capacity change based on the capacity profile (SP) according to the capacity is called the simulation capacity-potential differential profile (CV2).

도 5는 도 3에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변환(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing a profile showing capacity conversion (dQ/dV) for voltage change based on each of the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile shown in FIG. 3 according to voltage.

도 5에서, 실측 전위-용량 프로파일(OP)에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 프로파일(VC1)을 실측 전위-용량 미분 프로파일(VC1)이라 하고, 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP)에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 프로파일(VC2)을 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(VC2)이라 한다. In Figure 5, the profile (VC1) showing the capacity change (dQ/dV) according to the voltage change based on the measured potential-capacitance profile (OP) is called the measured potential-capacitance differential profile (VC1), and the simulated potential-capacitance profile (OP) is called the measured potential-capacitance differential profile (VC1). The profile (VC2) showing the capacity change (dQ/dV) according to the voltage change based on the capacity profile (SP) is called the simulation potential-capacitance profile (VC2).

도 3에 도시된 바와 같이, 실측 전위-용량 프로파일(CP)과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP) 간의 차이가 있다. 이 차이로 인해 도 4에 도시된 바와 같이, 실측 용량-전위 미분 프로파일(CV1)과 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일(CV2) 간에 차이가 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 실측 전위-용량 미분 프로파일(VC1)과 시뮬레이션 전위-용량 미분 프로파일(VC2) 간에 차이가 발생한다. As shown in Figure 3, there is a difference between the measured potential-capacitance profile (CP) and the simulated potential-capacitance profile (SP). Due to this difference, as shown in Figure 4, there is a difference between the measured capacitance-potential differential profile (CV1) and the simulated capacitance-potential differential profile (CV2), and as shown in Figure 5, the measured potential-capacitance differential profile A difference arises between (VC1) and the simulated potential-capacitance differential profile (VC2).

MCU(120)는 도 2에 도시된 기준 양극 프로파일(CP)과 기준 음극 프로파일(SP) 각각을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 도 4 및 도 5 각각에 도시된 대응하는 두 프로파일이 매칭될 때까지 반복할 수 있다. 즉, 실측 용량-전위 프로파일과 시뮬레이션 용량-전위 프로파일 간의 전체 범위(예를 들어, 대략 용량 0~60Ah)에서의 차이가 대응하는 소정의 임계치 이하일 때, 실측 용량-전위 프로파일과 시뮬레이션 용량-전위 프로파일이 매칭된다고 볼 수 있다. 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 간의 전체 범위(예를 들어, 대략 용량 3.4V~4.2V)에서의 차이가 대응하는 소정의 임계치 이하일 때, 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭된다고 볼 수 있다. The MCU 120 performs an increase/decrease operation to increase or decrease each of the reference anode profile (CP) and reference cathode profile (SP) shown in FIG. 2, and a left/right movement operation to move the reference anode profile (CP) and the reference cathode profile (SP) to the left or right, respectively, as shown in FIGS. 4 and 5. This can be repeated until the two corresponding profiles are matched. That is, when the difference in the entire range (e.g., approximately 0 to 60 Ah capacity) between the actual measured capacity-potential profile and the simulated capacity-potential profile is less than or equal to the corresponding predetermined threshold, the measured capacity-potential profile and the simulated capacity-potential profile This can be seen as matching. When the difference in the entire range (e.g., approximately 3.4V to 4.2V) between the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile is less than or equal to a corresponding predetermined threshold, the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile This can be seen as matching.

MCU(120)는 실측 용량-전위 미분 프로파일(CV1)과 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일(CV2)이 매칭되고 실측 전위-용량 미분 프로파일(VC1)과 시뮬레이션 전위-용량 미분 프로파일(VC2)이 매칭되도록, 기준 양극 프로파일(CP) 및 기준 음극 프로파일(SP)에 대한 증감 동작 및 좌우 이동 동작의 반복한다. MCU(120)는 반복 결과에 따라 기준 양극 프로파일(CP)의 증감량 및 좌우 이동량에 따른 양극 오프셋 및 기준 음극 프로파일(SP)의 증감량 및 좌우 이동량에 따른 음극 오프셋을 도출할 수 있다. MCU(120)는 복수의 기준 양극 프로파일 및 복수의 기준 음극 프로파일 각각에 대해서 양극 오프셋 및 음극 오프셋을 도출하여 초기 셀에 대한 복수의 기준 양극 프로파일 및 복수의 기준 음극 프로파일의 초기 오차를 제거할 수 있다. The MCU 120 matches the measured capacitance-potential differential profile (CV1) and the simulated capacitance-potential differential profile (CV2) and matches the measured potential-capacitance differential profile (VC1) and the simulated potential-capacitance differential profile (VC2). The increase/decrease operation and the left/right movement for the reference anode profile (CP) and the reference cathode profile (SP) are repeated. The MCU 120 may derive an anode offset according to the increase/decrease amount and left/right movement amount of the reference anode profile (CP) and a cathode offset depending on the increase/decrease amount and left/right movement amount of the reference cathode profile (SP) according to the repetition results. The MCU 120 may derive an anode offset and a cathode offset for each of the plurality of reference anode profiles and the plurality of reference cathode profiles to remove the initial error of the plurality of reference anode profiles and the plurality of reference cathode profiles for the initial cell. .

예를 들어, 증감 동작 및 좌우 이동 동작의 반복을 통해, MCU(120)는 기준 양극 프로파일(CP)을 0.5%만큼 증가시키고 0.3%만큼 좌측으로 시프트시키는 양극 오프셋을 도출할 수 있다. 이때, 100%는 기준 양극 프로파일(CP)의 최대 용량인 58Ah를 의미한다. MCU(120)는 양극 오프셋에 따라 기준 양극 프로파일(CP)의 범위(0Ah~58Ah)를 원 범위에서 0.29Ah가 증가하고(0Ah~58.29Ah), 좌측으로 0.174Ah가 이동한 범위(-0.174Ah~58.116Ah)를 가지는 기준 양극 프로파일(CP1)로 보정할 수 있다. 또한, 증감 동작 및 좌우 이동 동작의 반복을 통해, MCU(120)는 기준 음극 프로파일(AP)의 증가 없이 2.3%만큼 우측으로 시프트시키는 음극 오프셋을 도출할 수 있다. 이때, 100%는 기준 음극 프로파일(AP)의 최대 용량인 58Ah를 의미한다. MCU(120)는 양극 오프셋에 따라 기준 음극 프로파일(AP)의 범위(0Ah~58Ah)의 증가없이 우측으로 1.134Ah가 이동한 범위(1.134Ah~59.134Ah)를 가지는 기준 음극 프로파일(AP1)로 보정할 수 있다. MCU(120)는 보정한 기준 양극 프로파일(CP1)와 보정한 기준 음극 프로파일(AP1) 간의 차에 기초하여 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP1)을 도출할 수 있다. For example, through repetition of an increase/decrease operation and a left/right movement operation, the MCU 120 may derive an anode offset that increases the reference anode profile (CP) by 0.5% and shifts it to the left by 0.3%. At this time, 100% means 58Ah, the maximum capacity of the standard anode profile (CP). According to the anode offset, the MCU (120) increases the range (0Ah to 58Ah) of the reference anode profile (CP) by 0.29Ah from the original range (0Ah to 58.29Ah) and moves 0.174Ah to the left (-0.174Ah). It can be calibrated with the reference anode profile (CP1) having ~58.116Ah). Additionally, through repetition of the increase/decrease operation and the left/right movement operation, the MCU 120 can derive a cathode offset that shifts the reference cathode profile (AP) to the right by 2.3% without increasing it. At this time, 100% means 58Ah, the maximum capacity of the standard cathode profile (AP). The MCU 120 is calibrated to the reference cathode profile (AP1) having a range (1.134Ah to 59.134Ah) shifted by 1.134Ah to the right without an increase in the range (0Ah to 58Ah) of the reference cathode profile (AP) according to the anode offset. can do. The MCU 120 may derive a simulation potential-capacitance profile (SP1) based on the difference between the corrected reference anode profile (CP1) and the corrected reference cathode profile (AP1).

도 6은 일 실시예를 설명하기 위한 보정 기준 양극 프로파일, 보정 기준 음극 프로파일, 실측 전위-용량 프로파일, 및 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a correction reference anode profile, a correction reference cathode profile, an actual measured potential-capacitance profile, and a correction simulation potential-capacitance profile to explain an embodiment.

도 7은 도 6에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram showing the measured potential-capacitance profile and the corrected simulation potential-capacitance profile shown in FIG. 6.

도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP1)과 실측 전위-용량 프로파일(OP)가 거의 일치하도록 매칭됨을 알 수 있다. As shown in FIGS. 6 and 7, it can be seen that the correction simulation potential-capacitance profile (SP1) and the actual measured potential-capacitance profile (OP) are matched almost identically.

도 8은 도 7에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing a profile showing the voltage change (dV/dQ) for capacity change based on each of the measured potential-capacitance profile and the corrected simulation potential-capacitance profile shown in FIG. 7 according to capacity.

도 8에 도시된 바와 같이, 실측 용량-전위 미분 프로파일(CV1)과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP1)에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 보정 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일(CV3) 간의 편차는 도 4에 도시된 두 프로파일(CV1, CV2) 간의 편차보다 작은 것을 알 수 있다.As shown in Figure 8, the corrected simulated capacitance-potential showing the voltage change (dV/dQ) for the capacitance change based on the measured capacitance-potential differential profile (CV1) and the corrected simulation potential-capacitance profile (SP1) according to the capacitance. It can be seen that the deviation between the differential profiles (CV3) is smaller than the deviation between the two profiles (CV1 and CV2) shown in FIG. 4.

도 9는 도 7에 도시된 실측 전위-용량 프로파일과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일 각각에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변환(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 프로파일에 대한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing a profile showing capacity conversion (dQ/dV) for voltage change based on the measured potential-capacitance profile and the corrected simulation potential-capacitance profile shown in FIG. 7, respectively, according to voltage.

도 9에 도시된 바와 같이, 실측 전위-용량 미분 프로파일(VC1)과 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP1)에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 프로파일(VC3) 간의 편차는 도 5에 도시된 두 프로파일(VC1, VC2) 간의 편차보다 작은 것을 알 수 있다. As shown in Figure 9, between the measured potential-capacitance differential profile (VC1) and the profile (VC3) showing the capacity change (dQ/dV) according to voltage based on the corrected simulation potential-capacitance profile (SP1). It can be seen that the deviation is smaller than the deviation between the two profiles (VC1 and VC2) shown in FIG. 5.

이와 같이, 초기 셀에 대한 양극 오프셋 및 음극 오프셋이 결정된 후, MCU(120)는 보정 기준 양극 프로파일(CP1) 및 보정 기준 음극 프로파일(AP1)을 해당 초기 셀에 대한 퇴화도 결정을 위한 기준 프로파일로 설정할 수 있다. 이하, 보정 기준 양극 프로파일(CP1)을 초기 양극 프로파일(CP1)이라 하고, 보정 기준 음극 프로파일(AP1)을 초기 음극 프로파일(AP1)이라 한다. 초기 양극 프로파일(CP1) 및 초기 음극 프로파일(AP1)에 기초한 보정 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP1)을 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP1)이라 한다. 시뮬레이션 전위-용량 프로파일은 배터리 셀의 BOL(Beginning of Life)에서의 SOH 100%에 해당하는 프로파일일 수 있다. MCU(120)는 초기 양극 프로파일(CP1), 초기 음극 프로파일(AP1), 및 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP1)을 메모리(130)에 전달하고, 메모리(130)는 이를 저장할 수 있다. MCU(120)는 복수의 기준 양극 프로파일 및 복수의 기준 음극 프로파일에 대해서 초기 셀에 대한 보정을 수행하여 복수의 초기 양극 프로파일 및 복수의 음극 초기 프로파일을 생성할 수 있다. In this way, after the anode offset and cathode offset for the initial cell are determined, the MCU 120 uses the correction reference anode profile (CP1) and the correction reference cathode profile (AP1) as reference profiles for determining the degree of degradation for the corresponding initial cell. You can set it. Hereinafter, the correction reference anode profile (CP1) is referred to as the initial anode profile (CP1), and the correction reference cathode profile (AP1) is referred to as the initial cathode profile (AP1). The corrected simulated potential-capacitance profile (SP1) based on the initial anode profile (CP1) and the initial cathode profile (AP1) is called the simulated potential-capacitance profile (SP1). The simulated potential-capacity profile may be a profile corresponding to 100% SOH at the BOL (Beginning of Life) of the battery cell. The MCU 120 may transfer the initial anode profile (CP1), the initial cathode profile (AP1), and the simulated potential-capacitance profile (SP1) to the memory 130, and the memory 130 may store them. The MCU 120 may generate a plurality of initial anode profiles and a plurality of cathode initial profiles by performing correction on the initial cell for the plurality of reference anode profiles and the plurality of reference cathode profiles.

배터리 팩(10)을 사용하는 사이클이 진행되면서, MCU(120)는 어떤 시점에 실측 전위-용량 프로파일을 도출하고, 도출한 실측 전위-용량 프로파일과 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 매칭하기 위해 필요한 초기 양극 프로파일(CP1) 및 초기 음극 프로파일(CP2) 각각에 대한 증감량 및 좌우 이동량에 기초하여 퇴화도를 결정할 수 있다. 어떤 시점은 일정한 주기마다 반복되는 시점이거나, 외부로부터 BMS(100)로 수신된 제어 명령에 동기된 시점일 수 있다. MCU(120)는 일정한 주기마다 또는 외부 제어 명령에 의해 배터리 팩(10)의 복수의 배터리 셀 중 어떤 배터리 셀(이하, 대상 배터리 셀 또는 제1 배터리 셀)에 대한 퇴화도를 결정할 수 있다. As the cycle using the battery pack 10 progresses, the MCU 120 derives the actual potential-capacitance profile at some point, and the initial anode required to match the derived actual potential-capacitance profile with the simulated potential-capacitance profile. The degree of deterioration can be determined based on the increase/decrease amount and the left/right movement amount for each of the profile (CP1) and the initial cathode profile (CP2). A certain point in time may be a point in time that is repeated at regular intervals, or may be a point in time that is synchronized with a control command received from the outside to the BMS 100. The MCU 120 may determine the degree of degradation for a certain battery cell (hereinafter, a target battery cell or a first battery cell) among the plurality of battery cells of the battery pack 10 at regular intervals or by an external control command.

도 10은 일 실시예에 따른 대상 배터리 셀에 대한 퇴화도 결정 방법을 나타낸 순서도이다. Figure 10 is a flowchart showing a method for determining the degree of deterioration of a target battery cell according to an embodiment.

먼저, MCU(120)는 대상 배터리 셀에 대한 실측 전위-용량 프로파일을 생성할 수 있다. MCU(120)는 대상 배터리 셀의 셀 전류를 적산하여 대상 배터리 셀에 대한 용량을 산출하고, 셀 모니터링 IC(110)로부터 전달되는 대상 배터리 셀의 셀 전압 정보와 산출한 용량을 이용하여 대상 배터리 셀에 대한 실측 전위-용량 프로파일(OP2)을 생성할 수 있다(S1). S1 단계에서 생성된 실측 전위-용량 프로파일을 제1 실측 전위-용량 프로파일이라 한다.First, the MCU 120 may generate a measured potential-capacity profile for the target battery cell. The MCU 120 calculates the capacity of the target battery cell by accumulating the cell current of the target battery cell, and uses the cell voltage information of the target battery cell transmitted from the cell monitoring IC 110 and the calculated capacity to determine the target battery cell. The actual potential-capacitance profile (OP2) for can be generated (S1). The actual measured potential-capacitance profile generated in step S1 is called the first measured potential-capacitance profile.

도 11은 일 실시예에 따른 제1 실측 전위-용량 프로파일 및 셀 전류를 나타낸 그래프이다.Figure 11 is a graph showing a first measured potential-capacitance profile and cell current according to an embodiment.

도 11에서 셀 전류는 충전 전류인 것으로 도시되어 있으나, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 충전 전류 대신 방전 전류를 통해 실측 전위-용량 프로파일이 도출될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 셀 전류(CI)는 정전류이고, 제1 실측 전위-용량 프로파일(OP2)은 셀 전류에 따른 대상 배터리 셀의 용량 변화 및 배터리 셀 전압 변화를 나타내고 있다. In FIG. 11, the cell current is shown as a charging current, but the invention is not limited thereto. The actual potential-capacitance profile can be derived through discharge current instead of charge current. As shown in FIG. 11, the cell current (CI) is a constant current, and the first measured potential-capacity profile (OP2) shows the change in capacity of the target battery cell and the change in battery cell voltage according to the cell current.

MCU(120)는 복수의 초기 양극 프로파일 및 복수의 초기 음극 프로파일 중 셀 전류(CI)에 대응하는 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일을 도출한다(S2). S2 단계에서 도출된 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일을 제1 초기 양극 프로파일 및 제2 초기 음극 프로파일이라 한다. The MCU 120 derives an initial anode profile and an initial cathode profile corresponding to the cell current (CI) among the plurality of initial anode profiles and the plurality of initial cathode profiles (S2). The initial anode profile and the initial cathode profile derived in step S2 are referred to as the first initial anode profile and the second initial cathode profile.

MCU(120)는 제1 초기 양극 프로파일 및 제2 초기 음극 프로파일을 합성하여 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP2)을 생성한다(S3). S3 단계에서 도출된 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP2)을 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이라 한다.The MCU 120 generates a simulation potential-capacitance profile (SP2) by combining the first initial anode profile and the second initial cathode profile (S3). The simulation potential-capacitance profile (SP2) derived in step S3 is called the first simulation potential-capacitance profile.

MCU(120)는 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP2)이 제1 실측 전위-용량 프로파일(OP2)에 매칭되도록 제1 초기 양극 프로파일과 제1 초기 음극 프로파일에 대해서 보정 동작을 수행한다(S4). The MCU 120 performs a correction operation on the first initial anode profile and the first initial cathode profile so that the first simulated potential-capacitance profile (SP2) matches the first actual potential-capacitance profile (OP2) (S4) .

예를 들어, MCU(120)는 제1 실측 전위-용량 프로파일(OP2)에 기초한 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일 및 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일과 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일(SP2)에 기초한 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일 및 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성한다(S41). For example, the MCU 120 may be configured to include a first actual capacity-potential differential profile based on the first actual potential-capacitance profile (OP2) and a first actual-measurement potential-capacitance differential profile and a first simulated potential-capacitance profile (SP2). A first simulated capacitance-potential differential profile and a first simulated potential-capacitance profile are generated (S41).

MCU(120)는 제1 초기 양극 프로파일과 제2 초기 음극 프로파일 각각을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 수행한다(S42).The MCU 120 performs an increase/decrease operation to increase or decrease each of the first initial anode profile and the second initial cathode profile, and a left/right movement to move the first initial anode profile and the second initial cathode profile to the left or right (S42).

MCU(120)는 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일과 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일 간의 차(d1)를 산출하고(S43), 차(d1)가 대응하는 소정의 임계치(dth1) 이하인지 판단한다(S44). The MCU 120 calculates the difference d1 between the first measured capacitance-potential differential profile and the first simulated capacitance-potential differential profile (S43) and determines whether the difference d1 is less than or equal to the corresponding predetermined threshold dth1. Do it (S44).

MCU(120)는 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일과 제1 시뮬레이션 전위-용량 미분 프로파일 간의 차(d2)를 산출하고(S45), 차(d2)가 대응하는 소정의 임계치(dth2) 이하인지 판단한다(S46). The MCU 120 calculates the difference d2 between the first actual measured potential-capacitance differential profile and the first simulated potential-capacitance differential profile (S45), and determines whether the difference d2 is less than or equal to the corresponding predetermined threshold dth2. Do it (S46).

단계 S44 및 S46 판단 결과, 차(d1)가 임계치(dth1) 보다 크거나, 차(d2)가 임계치(dth2) 보다 크면, 단계 S42가 다시 반복된다. As a result of the determination in steps S44 and S46, if the difference d1 is greater than the threshold dth1 or the difference d2 is greater than the threshold dth2, step S42 is repeated again.

단계 S44 및 S46 판단 결과, 차(d1)가 임계치(dth1) 이하이고, 차(d2)가 임계치(dth2) 이하이면, MCU(120)는 S42 단계에서의 제1 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋 및 제1 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋을 최종적으로 결정하고, 제1 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋 및 제1 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋 각각의 증감량 및 좌우 이동량에 기초하여 대상 배터리 셀의 퇴화도를 결정한다(S5). MCU(120)는 단계 S42에서의 제1 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋의 증감량에 따른 양극 감소율을 양극 퇴화도로 결정하고, 단계 S42에서의 제1 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋의 증감량에 따른 음극 감소율을 음극 퇴화도로 결정할 수 있다. MCU(120)는 단계 S42에서의 제1 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋의 좌우 이동량과 제1 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋의 좌우 이동량 간의 어긋남 정도에 기초하여 대상 배터리 셀에 대한 LLI(Loss of lithium inventory)를 산출한다. 예를 들어, MCU(120)는 제1 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋의 좌측 이동량과 제1 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋의 우측 이동량을 더하여 LLI를 산출할 수 있다. 제1 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋과 제1 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋의 좌우 이동량이 동일한 방향인 경우, MCU(120)는 두 프로파일의 좌우 이동량 간의 차를 LLI로 산출할 수 있다. MCU(120)는 양극 퇴화도 및 음극 퇴화도 중 최대 값과 LLI를 더하여 퇴화도를 산출할 수 있다. As a result of determining steps S44 and S46, if the difference d1 is less than or equal to the threshold dth1 and the difference d2 is less than or equal to the threshold dth2, the MCU 120 sets the anode offset for the first initial anode profile in step S42 and The cathode offset with respect to the first initial cathode profile is finally determined, and the deterioration degree of the target battery cell is determined based on the increase/decrease amount and the left and right movement amount of the anode offset with respect to the first initial cathode profile and the cathode offset with respect to the first initial cathode profile, respectively. Decide (S5). The MCU 120 determines the anode reduction rate according to the increase/decrease amount of the anode offset with respect to the first initial anode profile in step S42 as the anode degradation degree, and determines the anode reduction rate according to the increase/decrease amount of the cathode offset with respect to the first initial cathode profile in step S42. The cathode reduction rate can be determined by the cathode degradation degree. The MCU 120 determines the loss of lithium (LLI) for the target battery cell based on the degree of discrepancy between the left and right movement amount of the anode offset with respect to the first initial anode profile and the left and right movement amount of the cathode offset with respect to the first initial cathode profile in step S42. Calculate inventory. For example, the MCU 120 may calculate the LLI by adding the leftward movement amount of the anode offset with respect to the first initial anode profile and the rightward movement amount of the cathode offset with respect to the first initial cathode profile. If the left and right movement amounts of the anode offset with respect to the first initial anode profile and the left and right movement amounts of the cathode offset with respect to the first initial cathode profile are in the same direction, the MCU 120 may calculate the difference between the left and right movement amounts of the two profiles as LLI. The MCU 120 may calculate the deterioration degree by adding the maximum value of the anode degradation degree and the cathode degradation degree and LLI.

본 발명에 따르면, 측정된 셀 전류 및 셀 전압에 대한 프로파일을 이용하여 배터리 셀을 구성하는 양극 및 음극의 리튬 손실을 파악할 수 있다. 또한, 배터리 팩 내의 복수의 배터리 셀 간 퇴화도 비교, 복수의 배터리 셀의 복수의 양극 간 퇴화도 비교, 복수의 배터리 셀의 복수의 음극 간 퇴화도 비교가 수행될 수 있다. 위와 같은 비교를 통해 상대적 퇴화 우위 및 퇴화도 정보에 기초한 배터리 팩의 퇴화 정도가 확인될 수 있다. According to the present invention, the lithium loss of the positive and negative electrodes constituting the battery cell can be determined using the measured cell current and cell voltage profiles. Additionally, degradation degree comparison between a plurality of battery cells in a battery pack, a degradation degree comparison between a plurality of anodes of a plurality of battery cells, and a degradation degree comparison between a plurality of cathodes of a plurality of battery cells may be performed. Through the above comparison, the relative deterioration advantage and degree of deterioration of the battery pack based on deterioration information can be confirmed.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.

1: 배터리 시스템
10: 배터리 팩
100: 배터리 관리 시스템
110: 셀 모니터링 IC
120: 메인 제어부
130: 메모리
1: Battery system
10: Battery pack
100: Battery management system
110: Cell monitoring IC
120: main control unit
130: memory

Claims (17)

복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩;
상기 복수의 배터리 셀의 복수의 셀 전압을 측정하는 셀 모니터링 IC;
상기 배터리 팩에 흐르는 배터리 전류를 감지하는 전류 센서; 및
상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀에 흐르는 셀 전류 및 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압에 따라 실측 전위-용량 프로파일을 생성하고, 상기 셀 전류에 대응하는 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일에 기초하여 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하며, 상기 실측 전위-용량 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일 각각에 대한 양극 오프셋 및 음극 오프셋에 따라 상기 대상 배터리 셀의 퇴화도를 결정하는 메인 제어부를 포함하고,
상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일은 상기 제1 배터리 셀의 초기에 생성된 제1 실측 전위-용량 프로파일에 따라 결정되는, 배터리 시스템.
A battery pack including a plurality of battery cells;
a cell monitoring IC that measures a plurality of cell voltages of the plurality of battery cells;
a current sensor that detects battery current flowing through the battery pack; and
An actual potential-capacity profile is generated according to the cell current flowing in a first battery cell among the plurality of battery cells and the cell voltage of the first battery cell, based on the initial anode profile and the initial cathode profile corresponding to the cell current. Generate a simulated potential-capacity profile, and degrade the target battery cell according to the anode offset and cathode offset for each of the initial anode profile and the initial cathode profile so that the actual potential-capacity profile and the simulated potential-capacity profile match. It includes a main control unit that determines the degree,
The battery system, wherein the initial anode profile and the initial cathode profile are determined according to a first measured potential-capacity profile initially generated of the first battery cell.
제1항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 제1 배터리 셀의 초기에, 상기 제1 배터리 셀에 흐르는 제1 셀 전류에 대응하는 제1 기준 양극 프로파일 및 제1 기준 음극 프로파일로부터 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 도출하고, 상기 제1 셀 전류 및 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압에 기초하여 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일을 생성하며, 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일과 상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초하여 상기 제1 기준 양극 프로파일 및 상기 제1 기준 음극 프로파일을 보정하여 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일을 도출하는, 배터리 시스템.
According to paragraph 1,
The main control unit,
At the beginning of the first battery cell, a first simulated potential-capacity profile is derived from a first reference anode profile and a first reference cathode profile corresponding to a first cell current flowing in the first battery cell, and Generating the first actual potential-capacity profile based on the current and the cell voltage of the first battery cell, and generating the first reference anode based on the first simulated potential-capacity profile and the first actual potential-capacity profile. A battery system that corrects the profile and the first reference cathode profile to derive the initial anode profile and the initial cathode profile.
제2항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하고,
상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하며,
상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 제1 기준 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋을 도출하고, 상기 제1 기준 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋을 도출하는, 배터리 시스템.
According to paragraph 2,
The main control unit,
A first measured capacity-potential differential profile showing a voltage change (dV/dQ) for a capacity change based on the first measured potential-capacitance profile according to capacity, and a voltage for a capacity change based on the first simulated potential-capacitance profile. Generate a first simulated capacity-potential differential profile showing the change (dV/dQ) according to capacity,
A first measured potential-capacitance differential profile showing the change in capacity (dQ/dV) with respect to voltage change based on the first measured potential-capacitance profile and the capacity with respect to voltage change based on the first simulated potential-capacitance profile. Generating a first simulated potential-capacitance profile showing the change (dQ/dV) as a function of voltage,
The first measured capacitance-potential differential profile, the first simulated capacitance-potential differential profile, the first measured potential-capacitance differential profile, and the first simulated potential-capacitance profile are used to determine the first reference anode profile. Deriving an anode offset and deriving a cathode offset relative to the first reference cathode profile.
제3항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 제1 기준 양극 프로파일 및 상기 제1 기준 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하고, 상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는, 배터리 시스템.
According to paragraph 3,
The main control unit,
The first reference anode is such that the first measured capacitance-potential differential profile matches the first simulated capacitance-potential differential profile, and the first measured potential-capacitance differential profile matches the first simulated potential-capacitance profile. A battery system that repeats an increase/decrease operation to increase or decrease the profile and the first reference cathode profile, and a left/right movement operation to move it to the left or right, and derives the anode offset and the cathode offset according to the repetition results.
제1항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 실측 용량-전위 미분 프로파일 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하고,
상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 실측 전위-용량 미분 프로파일 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하며,
상기 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 초기 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋을 도출하고, 상기 초기 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋을 도출하는, 배터리 시스템.
According to paragraph 1,
The main control unit,
The measured capacity-potential differential profile showing the voltage change (dV/dQ) for the capacity change based on the measured potential-capacitance profile according to the capacity, and the voltage change (dV/dQ) for the capacity change based on the simulated potential-capacitance profile. Generate a simulated capacity-potential differential profile expressed according to capacity,
The actual potential-capacitance differential profile showing the capacity change (dQ/dV) in response to voltage change based on the actual potential-capacitance profile and the capacity change (dQ/dV) in response to voltage change based on the simulated potential-capacitance profile. Generates a simulated potential-capacitance profile expressed according to voltage,
An anode offset for the initial anode profile is derived using the measured capacitance-potential differential profile, the simulated capacitance-potential differential profile, the measured potential-capacitance differential profile, and the simulated potential-capacitance profile, and the initial cathode profile Deriving the cathode offset for the battery system.
제5항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하고, 상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는, 배터리 시스템.
According to clause 5,
The main control unit,
Increase or decrease the initial anode profile and the initial cathode profile so that the measured capacitance-potential differential profile and the simulated capacitance differential profile match, and the measured potential-capacitance differential profile and the simulated potential-capacitance profile match. A battery system that repeats an increase/decrease operation and a left/right movement to move to the left or right, and derives the anode offset and the cathode offset according to the repetition results.
제6항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 양극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 양극 퇴화도, 상기 음극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 음극 퇴화도, 및 상기 양극 오프셋의 좌우 이동량 및 상기 음극 오프셋의 좌우 이동량에 기초한 LLI(Loss of lithium inventory)에 기초하여 셀 퇴화도를 결정하는, 배터리 시스템.
According to clause 6,
The main control unit,
An anode degradation degree based on a reduction rate according to the increase/decrease amount of the anode offset, a cathode degradation degree based on a decrease rate according to the increase/decrease amount of the cathode offset, and LLI (Loss of A battery system that determines cell degradation based on lithium inventory.
제7항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 양극 퇴화도 및 상기 음극 퇴화도 중 큰 값과 상기 LLI를 더하여 상기 셀 퇴화도를 산출하는, 배터리 시스템.
In clause 7,
The main control unit,
A battery system wherein the cell degradation degree is calculated by adding the LLI to a larger value of the anode degradation degree and the cathode degradation degree.
제7항에 있어서,
상기 메인 제어부는,
상기 양극 오프셋의 좌우 이동량과 상기 음극 프로파일의 좌우 이동량 간의 어긋남 정도에 기초하여 상기 LLI를 산출하는, 배터리 시스템.
In clause 7,
The main control unit,
A battery system that calculates the LLI based on a degree of discrepancy between the left-right movement amount of the anode offset and the left-right movement amount of the negative electrode profile.
초기 셀에 흐르는 제1 셀 전류 및 상기 초기 셀의 셀 전압에 따라 초기 셀에 대한 제1 실측 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계;
상기 제1 셀 전류에 대응하는 기준 양극 프로파일 및 기준 음극 프로파일을 합성하여 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 도출하는 단계;
상기 제1 실측 전위-용량 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록 상기 기준 양극 프로파일 및 상기 기준 음극 프로파일을 보정하여 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일을 생성하는 단계;
배터리 셀에 흐르는 셀 전류 및 상기 배터리 셀의 셀 전압에 따라 실측 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계;
상기 셀 전류에 대응하는 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일에 기초하여 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계;
상기 실측 전위-용량 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일 각각에 대한 양극 오프셋 및 음극 오프셋을 도출하는 단계; 및
상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋에 따라 상기 배터리 셀의 퇴화도를 결정하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
generating a first measured potential-capacitance profile for an initial cell according to a first cell current flowing in the initial cell and a cell voltage of the initial cell;
deriving a first simulation potential-capacitance profile by combining a reference anode profile and a reference cathode profile corresponding to the first cell current;
generating an initial anode profile and an initial cathode profile by correcting the reference anode profile and the reference cathode profile so that the first measured potential-capacitance profile matches the first simulated potential-capacitance profile;
generating an actual potential-capacity profile according to a cell current flowing in a battery cell and a cell voltage of the battery cell;
generating a simulated potential-capacitance profile based on an initial anode profile and an initial cathode profile corresponding to the cell current;
Deriving an anode offset and a cathode offset for each of the initial anode profile and the initial cathode profile so that the measured potential-capacitance profile and the simulated potential-capacitance profile match; and
A method for diagnosing the degree of battery cell degradation, comprising determining the degree of degradation of the battery cell according to the anode offset and the cathode offset.
제10항에 있어서,
상기 초기 양극 프로파일 및 초기 음극 프로파일을 생성하는 단계는,
상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계;
상기 제1 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일을 생성하는 단계;
상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계;
상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계; 및
상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 기준 양극 프로파일에 대한 양극 오프셋을 도출하고, 상기 기준 음극 프로파일에 대한 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
According to clause 10,
The step of generating the initial anode profile and the initial cathode profile,
generating a first measured capacity-potential differential profile showing a voltage change (dV/dQ) for a change in capacity based on the first measured potential-capacitance profile according to the capacity;
generating a first measured potential-capacitance differential profile showing a change in capacity (dQ/dV) according to voltage based on the first measured potential-capacitance profile;
generating a first simulated capacitance-potential differential profile representing a voltage change (dV/dQ) for a capacitance change based on the first simulated potential-capacitance profile according to capacitance;
generating a first simulated potential-capacitance profile showing a change in capacity (dQ/dV) according to voltage with respect to a change in voltage based on the first simulated potential-capacitance profile; and
Anode offset relative to the reference anode profile using the first measured capacitance-potential differential profile, the first simulated capacitance-potential differential profile, the first measured potential-capacitance differential profile, and the first simulated potential-capacitance profile. A method for diagnosing battery cell deterioration, including deriving a cathode offset with respect to the reference cathode profile.
제11항에 있어서,
상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계는,
상기 제1 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 제1 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 제1 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 기준 양극 프로파일 및 상기 기준 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하는 단계; 및
상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
According to clause 11,
The step of deriving the anode offset and the cathode offset is,
The reference anode profile and the first measured capacitance-potential differential profile and the first simulated capacitance differential profile are matched, and the first measured potential-capacitance differential profile is matched with the first simulated potential-capacitance profile, and Repeating an increase/decrease operation to increase or decrease the reference cathode profile and a left/right movement to move the reference cathode profile to the left or right; and
A method for diagnosing battery cell deterioration, comprising deriving the anode offset and the cathode offset according to the repetition result.
제10항에 있어서,
상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계는,
상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 실측 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계;
상기 실측 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 실측 전위-용량 미분 프로파일을 생성하는 단계;
상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 용량 변화에 대한 전압 변화(dV/dQ)를 용량에 따라 나타낸 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일을 생성하는 단계;
상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일에 기초한 전압 변화에 대한 용량 변화(dQ/dV)를 전압에 따라 나타낸 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 생성하는 단계; 및
상기 실측 용량-전위 미분 프로파일, 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일, 및 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일을 이용하여 상기 초기 양극 프로파일에 대한 상기 양극 오프셋을 도출하고, 상기 초기 음극 프로파일에 대한 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
According to clause 10,
The step of deriving the anode offset and the cathode offset is,
Generating a measured capacity-potential differential profile showing a voltage change (dV/dQ) for a change in capacity based on the measured potential-capacitance profile according to the capacity;
Generating a measured potential-capacitance differential profile showing a change in capacity (dQ/dV) according to voltage based on the measured potential-capacitance profile;
Generating a simulated capacitance-potential differential profile showing voltage change (dV/dQ) for capacitance change based on the simulated potential-capacitance profile according to capacitance;
Generating a simulated potential-capacitance profile showing a change in capacity (dQ/dV) according to voltage based on the simulated potential-capacitance profile; and
The anode offset with respect to the initial anode profile is derived using the measured capacitance-potential differential profile, the simulated capacitance-potential differential profile, the measured potential-capacitance differential profile, and the simulated potential-capacitance profile, and the initial cathode A method for diagnosing battery cell deterioration, comprising deriving the cathode offset relative to a profile.
제13항에 있어서,
상기 초기 양극 프로파일에 대한 상기 양극 오프셋을 도출하고, 상기 초기 음극 프로파일에 대한 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계는,
상기 실측 용량-전위 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 용량-전위 미분 프로파일이 매칭되고, 상기 실측 전위-용량 미분 프로파일과 상기 시뮬레이션 전위-용량 프로파일이 매칭되도록, 상기 초기 양극 프로파일 및 상기 초기 음극 프로파일을 증가 또는 감소시키는 증감 동작 및 좌측 또는 우측으로 이동시키는 좌우 이동 동작을 반복하는 단계; 및
상기 반복 결과에 따라 상기 양극 오프셋 및 상기 음극 오프셋을 도출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
According to clause 13,
Deriving the anode offset with respect to the initial anode profile and deriving the cathode offset with respect to the initial cathode profile comprises:
Increase or decrease the initial anode profile and the initial cathode profile so that the measured capacitance-potential differential profile and the simulated capacitance differential profile match, and the measured potential-capacitance differential profile and the simulated potential-capacitance profile match. repeating the increase/decrease movement and the left/right movement to move to the left or right; and
A method for diagnosing battery cell deterioration, comprising deriving the anode offset and the cathode offset according to the repetition result.
제14항에 있어서,
상기 배터리 셀의 퇴화도를 결정하는 단계는,
상기 양극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 양극 퇴화도를 결정하는 단계;
상기 음극 오프셋의 증감량에 따른 감소율에 기초한 음극 퇴화도를 결정하는 단계;
상기 양극 오프셋의 좌우 이동량 및 상기 음극 오프셋의 좌우 이동량에 기초한 LLI(Loss of lithium inventory)를 산출하는 단계; 및
상기 양극 퇴화도, 상기 음극 퇴화도, 및 상기 LLI에 기초하여 상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
According to clause 14,
The step of determining the degree of degradation of the battery cell is,
determining a degree of anode degradation based on a reduction rate according to an increase or decrease in the anode offset;
determining a degree of cathode degradation based on a reduction rate according to an increase or decrease in the cathode offset;
calculating loss of lithium inventory (LLI) based on the left-right movement amount of the anode offset and the left-right movement amount of the cathode offset; and
A method for diagnosing battery cell degradation, comprising calculating the cell degradation based on the anode degradation, the cathode degradation, and the LLI.
제15항에 있어서,
상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계는,
상기 양극 퇴화도 및 상기 음극 퇴화도 중 큰 값과 상기 LLI를 더하여 상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
According to clause 15,
The step of calculating the cell degeneration degree is,
A method for diagnosing battery cell degradation, comprising calculating the cell degradation by adding the LLI to a larger value of the anode degradation and the cathode degradation.
제15항에 있어서,
상기 셀 퇴화도를 산출하는 단계는,
상기 양극 오프셋의 좌우 이동량과 상기 음극 프로파일의 좌우 이동량 간의 어긋남 정도에 기초하여 상기 LLI를 산출하는 단계를 더 포함하는, 배터리 셀 퇴화도 진단 방법.


According to clause 15,
The step of calculating the cell degeneration degree is,
A method for diagnosing the degree of battery cell deterioration, further comprising calculating the LLI based on a degree of discrepancy between the left and right movement amount of the anode offset and the left and right movement amount of the cathode profile.


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