KR20240025909A - Apparatus and method for estimating state of charge of battery - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치는 제어 신호에 따라 배터리를 충방전하도록 구성된 충방전부; 상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압을 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 충방전부로 상기 제어 신호를 송신하고, 상기 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 SOC에서 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.A battery SOC estimation device according to an embodiment of the present invention includes a charge/discharge unit configured to charge and discharge a battery according to a control signal; a measuring unit configured to measure the voltage of the battery during the charging and discharging process of the battery; And a control unit configured to transmit the control signal to the charging/discharging unit and estimate the SOC of the battery based on a preset reference profile at an SOC where the amount of voltage change before and after the idle period when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold. You can.

Description

배터리 SOC 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING STATE OF CHARGE OF BATTERY}Battery SOC estimation device and method {APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING STATE OF CHARGE OF BATTERY}

본 발명은 배터리 SOC 추정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 SOC를 추정하는 배터리 SOC 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery SOC estimating device and method, and more specifically, to a battery SOC estimating device and method for estimating the SOC 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.

일반적으로, 배터리의 SOC는 충방전 전류량을 적산하는 전류적산법 또는 SOC(State of charge)와 OCV(Open circuit voltage) 간의 대응 관계를 고려하여 측정된 OCV로부터 추정될 수 있다. 또한, 배터리의 전압 거동을 이용한 배터리 모델의 EKF(Extended Kalman Filter)를 이용하여 SOC를 추정하는 방식도 이용된다. In general, the SOC of a battery can be estimated from a current integration method that integrates the charge/discharge current amount or from OCV measured by considering the correspondence between SOC (State of charge) and OCV (Open circuit voltage). In addition, a method of estimating SOC using the EKF (Extended Kalman Filter) of the battery model using the voltage behavior of the battery is also used.

한편, 니켈/망간/코발트를 사용하는 NCM 배터리의 경우 폭발의 위험성이 높기 때문에, 상대적으로 가격이 저렴하고 화재 발생 가능성이 낮은 LFP(리튬/인산/철) 배터리가 각광받고 있다. 그러나, 이러한 LFP 배터리는 NCM 배터리와는 달리 OCV 테이블에서 평탄한 구간이 많아 기존의 NCM 배터리의 SOC 추정 방식으로 SOC를 추정하기에는 한계가 있다. 여기서, 평탄한 구간은 SOC에 대한 전압(구체적으로는, OCV)의 변화율이 기준값 미만인 구간으로, Plateau 구간, Plat 구간 및 평탄 구간 등으로 표현될 수 있다.Meanwhile, since NCM batteries using nickel/manganese/cobalt have a high risk of explosion, LFP (lithium/phosphate/iron) batteries, which are relatively inexpensive and have a low risk of fire, are attracting attention. However, unlike NCM batteries, these LFP batteries have many flat sections in the OCV table, so there are limitations in estimating SOC using the existing SOC estimation method of NCM batteries. Here, the flat section is a section where the rate of change of voltage (specifically, OCV) with respect to SOC is less than the reference value, and can be expressed as a plateau section, plat section, and flat section.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LFP 배터리의 충전 시 휴지 구간의 전압 변화량을 이용하여 배터리의 SOC를 보다 정확하게 추정할 수 있는 배터리 SOC 추정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was made to solve the above problems, and its purpose is to provide a battery SOC estimation device and method that can more accurately estimate the SOC of the battery using the amount of voltage change in the rest period when charging an LFP battery. Do it as

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 SOC 추정 장치는 제어 신호에 따라 배터리를 충방전하도록 구성된 충방전부; 상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압을 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 충방전부로 상기 제어 신호를 송신하고, 상기 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 SOC에서 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.A battery SOC estimation device according to an aspect of the present invention includes a charge/discharge unit configured to charge and discharge a battery according to a control signal; a measuring unit configured to measure the voltage of the battery during the charging and discharging process of the battery; And a control unit configured to transmit the control signal to the charging/discharging unit and estimate the SOC of the battery based on a preset reference profile at an SOC where the amount of voltage change before and after the idle period when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold. You can.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 적어도 하나의 SOC 중 소정의 SOC 구간에 속하는 SOC에 대하여 상기 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the control unit determines the SOC of the battery based on the reference profile for a SOC belonging to a predetermined SOC section among at least one SOC whose voltage change before and after the idle section when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold. It can be configured to estimate.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 소정의 SOC 구간에 속하는 상기 적어도 하나의 SOC 중 상기 전압 변화량이 가장 큰 SOC에서 상기 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the control unit may be configured to estimate the SOC of the battery based on the reference profile at the SOC with the largest voltage change among the at least one SOC belonging to the predetermined SOC section.

일 실시예에서, 상기 소정의 SOC 구간은, SOC 구간의 전후 구간에서 SOC에 대한 전압의 변화율이 기준값 미만으로 구성될 수 있다.In one embodiment, the predetermined SOC section may be configured so that the rate of change of voltage with respect to the SOC is less than the reference value in the sections before and after the SOC section.

일 실시예에서, 상기 소정의 SOC 구간은, SOC 50% 이상의 SOC 구간에 속하고, 상기 전후 구간이 상기 SOC에 대한 전압의 변화율이 기준값 미만인 구간으로 구성될 수 있다.In one embodiment, the predetermined SOC section may belong to a SOC section of SOC 50% or more, and the before and after sections may be comprised of sections where the rate of change of voltage with respect to the SOC is less than a reference value.

일 실시예에서, 상기 임계값은, 상기 배터리의 SOC 구간에 따라 상이하게 설정되는 값일 수 있다.In one embodiment, the threshold may be a value set differently depending on the SOC section of the battery.

일 실시예에서, 상기 측정부는, 상기 충방전 과정에서 상기 배터리의 전류를 더 측정하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the measuring unit may be configured to further measure the current of the battery during the charging and discharging process.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 충방전 과정에서 상기 배터리의 전류를 적산한 값을 이용하여 상기 배터리에 대한 SOC를 추정하고, 추정된 SOC를 상기 기준 프로파일에 기반하여 보정하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the control unit may be configured to estimate the SOC for the battery using a value that integrates the current of the battery during the charging and discharging process, and to correct the estimated SOC based on the reference profile. .

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리가 스텝 충전을 수행하도록 하는 제어 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the control unit may be configured to transmit a control signal that causes the battery to perform step charging.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리가 소정의 SOC 단위로 충전을 수행하고, 일정 시간 동안 휴지 구간을 갖는 방식으로 상기 스텝 충전을 수행하는 제어 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the control unit may be configured to transmit a control signal that performs the step charging in such a way that the battery performs charging in predetermined SOC units and has a rest period for a certain period of time.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리가 상기 소정의 SOC 단위로 충전을 수행한 후, 상기 일정 시간 동안 휴지 구간을 갖는 것을 하나의 충전 세트로 설정하고, 상기 충전 세트 단위로 상기 배터리가 충전을 수행하도록 하는 제어 신호를 상기 충방전부로 송신하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the control unit sets a charging set in which the battery performs charging in the predetermined SOC unit and then has an idle period for the predetermined time, and the battery is charged in the charging set unit. It may be configured to transmit a control signal to the charging/discharging unit to perform.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 복수의 충전 세트 중 휴지 전압 변화량이 상기 기설정된 임계값 이상이면서 가장 큰 충전 세트에 해당하는 SOC에 대해 상기 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the control unit may be configured to estimate the SOC of the battery based on the reference profile for the SOC corresponding to the largest charging set among a plurality of charging sets in which the resting voltage change is greater than or equal to the preset threshold. You can.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 SOC 추정 장치를 포함할 수 있다.A battery pack according to another aspect of the present invention may include a battery SOC estimation device according to an aspect of the present invention.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 SOC 추정 방법은 제어 신호에 따라 배터리를 충방전하는 충방전 단계; 상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 및 상기 배터리의 충전시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 SOC에서 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하는 SOC 추정 단계를 포함할 수 있다.A battery SOC estimation method according to another aspect of the present invention includes a charging and discharging step of charging and discharging a battery according to a control signal; A voltage measurement step of measuring the voltage of the battery during the charging and discharging process of the battery; and a SOC estimation step of estimating the SOC of the battery based on a preset reference profile at an SOC in which the amount of voltage change before and after the rest period when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold.

본 발명의 일 측면에 따르면, LFP 배터리의 충전 시 휴지 구간의 전압 변화량을 이용하여 배터리의 SOC를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 특히, 본 발명은 OCV가 평탄한 구간에 대해서도 배터리의 SOC를 정확하게 추정할 수 있는 장점이 있다.According to one aspect of the present invention, the SOC of the battery can be more accurately estimated using the amount of voltage change in the idle section when charging the LFP battery. In particular, the present invention has the advantage of being able to accurately estimate the SOC of the battery even in sections where the OCV is flat.

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 SOC 추정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치가 배터리의 전압 변화량을 산출하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치가 배터리의 SOC를 추정하는 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치가 배터리의 SOC를 추정하는 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
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 SOC estimation device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating an example in which a battery SOC estimation device calculates the amount of voltage change of a battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram illustrating an example in which a battery SOC estimating device estimates the SOC of a battery according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 are diagrams illustrating another embodiment in which a battery SOC estimating device estimates the SOC of a battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram schematically showing an exemplary configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram schematically showing a battery SOC estimation method according to another embodiment of the present invention.

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. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.

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 SOC 추정 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는 충방전부(110), 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention may include a charge/discharge unit 110, a measurement unit 120, and a control unit 130.

충방전부(110)는 제어부(130)로부터 배터리를 충방전하도록 하는 제어 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.The charge/discharge unit 110 may be configured to receive a control signal from the control unit 130 to charge and discharge the battery.

예컨대, 충방전부(110)는 제어부(130)와 유선 및/또는 무선을 통해 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 그리고, 충방전부(110)는 제어부(130)로부터 C-rate 정보 및 충방전 시작/종료 정보가 포함된 제어 신호를 수신할 수 있다.For example, the charging/discharging unit 110 may be connected to the control unit 130 to communicate via wired and/or wireless communication. Additionally, the charge/discharge unit 110 may receive a control signal including C-rate information and charge/discharge start/end information from the control unit 130.

구체적으로, 제어 신호에 포함되는 C-rate(Current-rate) 정보의 초기값은 배터리의 사양에 따라 제어부(130)에 의해 직접 설정되거나 사용자의 입력에 의해 설정될 수 있다.Specifically, the initial value of C-rate (Current-rate) information included in the control signal may be set directly by the control unit 130 or by user input depending on the specifications of the battery.

충방전부(110)는 제어 신호 따라 배터리를 충방전하도록 구성될 수 있다.The charge/discharge unit 110 may be configured to charge and discharge the battery according to a control signal.

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.Here, the battery has a negative terminal and a positive terminal and refers to an independent cell that is physically separable. As an example, a lithium ion battery or a lithium polymer battery may be considered a battery. Additionally, a battery may refer to a battery module in which a plurality of cells are connected in series and/or parallel. Hereinafter, for convenience of explanation, the battery will be described as meaning one independent cell.

구체적으로, 충방전부(110)는 제어 신호에 포함된 C-rate 정보를 읽고, 이에 대응되는 C-rate로 배터리를 충전 또는 방전시킬 수 있다.Specifically, the charge/discharge unit 110 can read C-rate information included in the control signal and charge or discharge the battery at the corresponding C-rate.

예컨대, C-rate가 1C로 미리 설정된 경우, 충방전부(110)는 배터리를 1C의 C-rate로 충전하거나, 배터리를 1C의 C-rate로 방전할 수 있다. For example, when the C-rate is preset to 1C, the charge/discharge unit 110 can charge the battery at a C-rate of 1C or discharge the battery at a C-rate of 1C.

다만, 제어 신호에 포함될 수 있는 C-rate 정보의 값은 특별히 제한되지 않음을 유의한다. 즉, C-rate 정보의 값은 0.05C 이상으로 설정될 수 있다. 바람직하게, C-rate 정보의 값은 0.05C 이상 3C 이하로 설정될 수 있다.However, note that the value of C-rate information that can be included in the control signal is not particularly limited. That is, the value of C-rate information can be set to 0.05C or higher. Preferably, the value of C-rate information can be set to 0.05C or more and 3C or less.

측정부(120)는 배터리의 충방전 과정에서 배터리의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.The measuring unit 120 may be configured to measure the voltage of the battery during the battery charging and discharging process.

구체적으로, 측정부(120)는 배터리의 양극 단자 및 음극 단자에 연결될 수 있다. 그리고, 측정부(120)는 배터리의 양극 전압과 음극 전압을 각각 측정하고, 양극 전압과 음극 전압 간의 차이를 산출함으로써 배터리의 전압을 측정할 수 있다. 즉, 측정부(120)는 배터리의 충방전 과정에서 배터리의 단자 전압을 측정할 수 있다.Specifically, the measuring unit 120 may be connected to the positive and negative terminals of the battery. In addition, the measuring unit 120 can measure the voltage of the battery by measuring the positive and negative voltages of the battery, respectively, and calculating the difference between the positive and negative voltages. That is, the measuring unit 120 can measure the terminal voltage of the battery during the battery charging and discharging process.

또한, 측정부(120)는 배터리의 충방전 과정에서 배터리의 전류를 더 측정하도록 구성될 수 있다.Additionally, the measuring unit 120 may be configured to further measure the current of the battery during the battery charging and discharging process.

제어부(130)는 충방전부(110)로 배터리를 충방전하도록 하는 제어 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(130)는 C-rate 정보가 포함된 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 충방전부(110)로 송신할 수 있다.The control unit 130 may be configured to transmit a control signal to charge and discharge the battery to the charge/discharge unit 110. As described above, the control unit 130 may generate a control signal including C-rate information and transmit the generated control signal to the charging/discharging unit 110.

제어부(130)는 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 SOC에서 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 배터리의 SOC를 추정하도록 구성될 수 있다.The control unit 130 may be configured to estimate the SOC of the battery based on a preset reference profile at an SOC where the amount of voltage change before and after the idle period when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold.

여기서, 임계값은 배터리의 SOC 구간에 따라 상이하게 설정되는 값일 수 있다. 바람직하게, 임계값은 SOC의 레벨에 따라 실험적으로 결정된 값일 수 있다. 구체적으로, 임계값은 SOC의 레벨이 높을수록 크게 설정되고, SOC의 레벨이 낮을수록 낮게 설정될 수 있다. 예컨대, SOC 10% 이상 40% 이하인 제1 SOC 구간에 대해 설정된 제1 임계값과 SOC 50% 이상 70% 이하인 제2 SOC 구간에 대해 설정된 제2 임계값은 서로 상이할 수 있다. 여기서, 제1 임계값은 제2 임계값 미만일 수 있다.Here, the threshold may be a value set differently depending on the SOC section of the battery. Preferably, the threshold may be a value determined experimentally depending on the level of SOC. Specifically, the threshold may be set larger as the SOC level increases, and may be set lower as the SOC level becomes lower. For example, the first threshold value set for the first SOC section where SOC is 10% to 40% and the second threshold value set for the second SOC section where SOC is 50% to 70% may be different from each other. Here, the first threshold may be less than the second threshold.

구체적으로, 제어부(130)는 충방전 과정에서 배터리의 전류를 적산한 값을 이용하여 배터리에 대한 SOC를 추정할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 측정부(120)에 의해 측정된 배터리의 전류값에 기반하여 전류 적산 방식으로 배터리의 SOC를 먼저 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상이면, 추정된 SOC(전류 적산 방식으로 추정된 SOC)를 기준 프로파일에 기반하여 보정하도록 구성될 수 있다. SOC가 추정된 이후, 제어부(130)는 추정된 SOC에 기초하여 전류 적산 방식으로 배터리의 SOC를 계속해서 추정할 수 있다.Specifically, the control unit 130 can estimate the SOC for the battery using the accumulated value of the battery current during the charging and discharging process. That is, the control unit 130 may first estimate the SOC of the battery using a current integration method based on the current value of the battery measured by the measurement unit 120. In addition, the control unit 130 may be configured to correct the estimated SOC (SOC estimated using the current integration method) based on the reference profile if the amount of voltage change before and after the idle period is greater than or equal to a preset threshold. After the SOC is estimated, the control unit 130 may continue to estimate the SOC of the battery using a current integration method based on the estimated SOC.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치는 휴지 구간 전후의 전압 변화량과 임계값 간의 비교 결과에 기반하여 배터리의 SOC를 보정함으로써, 배터리의 SOC를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 예컨대, LFP 셀에 대해서도 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 임계값 이상인 시점에서 SOC가 보정될 수 있다. 따라서, 보정된 SOC에 기반하여 LFP 셀의 SOC가 보다 정확하게 추정될 수 있는 장점이 있다.The battery SOC estimation device according to an embodiment of the present invention can more accurately estimate the SOC of the battery by correcting the SOC of the battery based on the comparison result between the voltage change before and after the idle period and the threshold value. For example, even for LFP cells, the SOC can be corrected when the amount of voltage change before and after the idle period is greater than or equal to the threshold. Therefore, there is an advantage that the SOC of the LFP cell can be estimated more accurately based on the corrected SOC.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)에 구비된 제어부(130)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(130)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(130) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부와 연결될 수 있다.Meanwhile, the control unit 130 provided in the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention uses a processor known in the art, an application-specific integrated circuit (ASIC), to execute various control logics performed in the present invention. ), other chipsets, logic circuits, registers, communication modems, data processing devices, etc. may optionally be included. Additionally, when the control logic is implemented as software, the control unit 130 may be implemented as a set of program modules. At this time, the program module is stored in memory and can be executed by the control unit 130. The memory may be inside or outside the control unit 130 and may be connected to the control unit through various well-known means.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는 저장부(140)를 더 포함할 수 있다. 저장부(140)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(140)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 제어부(130)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.Additionally, the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention may further include a storage unit 140. The storage unit 140 stores data or programs necessary for each component of the battery SOC estimation device 100 to perform operations and functions, or data generated in the process of performing operations and functions, etc. You can save it. There is no particular limitation on the type of the storage unit 140 as long as it is a known information storage means that is known to be capable of recording, erasing, updating, and reading data. As an example, information storage means may include RAM, flash memory, ROM, EEPROM, registers, etc. Additionally, the storage unit 140 may store program codes in which processes executable by the control unit 130 are defined.

제어부(130)는 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 적어도 하나의 SOC 중 소정의 SOC 구간에 속하는 SOC에 대하여 기준 프로파일에 기반하여 배터리의 SOC를 추정할 수 있다.The control unit 130 may estimate the SOC of the battery based on a reference profile for a SOC belonging to a predetermined SOC section among at least one SOC whose voltage change before and after the idle section when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold.

구체적으로, 소정의 SOC 구간은 SOC 구간의 전후 구간에서 SOC에 대한 전압의 변화율이 기준값 미만으로 구성될 수 있다. 예컨대, 소정의 SOC 구간의 이전 SOC 구간 및 이후 SOC 구간은 LFP 셀의 평탄 구간일 수 있다.Specifically, a predetermined SOC section may be configured so that the rate of change of voltage with respect to SOC is less than the reference value in the sections before and after the SOC section. For example, the SOC section before and after a certain SOC section may be a flat section of an LFP cell.

예컨대, 소정의 SOC 구간이 SOC 50% 이상의 SOC 구간에 속하고, 상기 전후 구간이 상기 SOC에 대한 전압의 변화율이 기준값 미만인 구간으로 설정되었다고 가정한다. 구체적으로는, 소정의 SOC 구간이 SOC 50% 이상 70% 이하인 중간 레벨의 SOC 구간으로 설정되었다고 가정한다. 제어부(130)는 SOC가 50% 이상 70% 이하인 중간 레벨의 SOC 구간에서, 기준 프로파일에 기반하여 배터리의 SOC를 추정할 수 있다. 이 경우, SOC 49%를 포함하는 이전 SOC 구간은 평탄 구간이고, SOC 71%를 포함하는 이후 SOC 구간은 평탄 구간일 수 있다.For example, assume that a predetermined SOC section belongs to an SOC section with SOC 50% or more, and that the before and after sections are set as sections where the rate of change of voltage with respect to the SOC is less than the reference value. Specifically, it is assumed that the predetermined SOC section is set to be a mid-level SOC section of SOC 50% to 70%. The control unit 130 may estimate the SOC of the battery based on the reference profile in a mid-level SOC section where the SOC is 50% to 70%. In this case, the previous SOC section containing 49% of SOC may be a flat section, and the subsequent SOC section containing 71% of SOC may be a flat section.

다른 예로, 소정의 SOC 구간이 SOC 50% 미만의 SOC 구간에 속하고, 상기 전후 구간이 상기 SOC에 대한 전압의 변화율이 기준값 미만인 구간으로 설정되었다고 가정한다. 구체적으로는, 소정의 SOC 구간이 SOC 10% 이상 20% 이하인 하위 레벨의 SOC 구간으로 설정되었다고 가정한다. 제어부(130)는 SOC가 10% 이상 20% 이하인 하위 레벨의 SOC에 대하여 기준 프로파일에 기반하여 배터리의 SOC를 추정할 수 있다. 이 경우, SOC 9%를 포함하는 이전 SOC 구간은 평탄 구간이고, SOC 21%를 포함하는 이후 SOC 구간은 평탄 구간일 수 있다. 즉, 소정의 SOC 구간은 이전 SOC 구간과 이후 SOC 구간이 모두 평탄 구간인 경우에 한하여 설정될 수 있고, 이전 SOC 구간 및/또는 이후 SOC 구간이 비평탄 구간인 경우에는 소정의 SOC 구간으로 설정되지 않을 수 있다. 소정의 SOC 구간은 배터리의 충방전 과정에서 전압과 SOC 간의 대응 관계를 통해 확인될 수 있으며, 배터리가 퇴화됨에 따라 소정의 SOC 구간은 변경될 수도 있다.As another example, assume that a predetermined SOC section belongs to an SOC section with SOC less than 50%, and that the before and after sections are set as sections where the rate of change of voltage with respect to the SOC is less than the reference value. Specifically, it is assumed that the predetermined SOC section is set as a low-level SOC section of 10% to 20% of SOC. The control unit 130 may estimate the SOC of the battery based on a reference profile for a low-level SOC where the SOC is 10% or more and 20% or less. In this case, the previous SOC section containing 9% of SOC may be a flat section, and the subsequent SOC section containing 21% of SOC may be a flat section. In other words, a predetermined SOC section can be set only when both the previous SOC section and the subsequent SOC section are flat sections, and if the previous SOC section and/or the subsequent SOC section are non-flat sections, it is not set as a predetermined SOC section. It may not be possible. The predetermined SOC section can be confirmed through the correspondence between voltage and SOC during the charging and discharging process of the battery, and the predetermined SOC section may change as the battery deteriorates.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치는 2개의 평탄 구간 사이에 있는 비평탄 구간(소정의 SOC 구간)에서, 배터리의 SOC를 보정할 수 있다. 구체적으로는, 해당 비평탄 구간에서 전류 적산 방식에 따라 추정된 SOC를 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 보정할 수 있다. 따라서, 배터리의 SOC가 적절하게 보정될 수 있으므로, 보정된 SOC에 따라 평탄 구간 및 비평탄 구간에서 LFP 셀의 SOC가 보다 정확하게 추정될 수 있다.That is, the battery SOC estimation device according to an embodiment of the present invention can correct the SOC of the battery in a non-flat section (predetermined SOC section) between two flat sections. Specifically, the SOC estimated according to the current integration method in the corresponding non-flat section can be corrected based on a preset reference profile. Therefore, since the SOC of the battery can be appropriately corrected, the SOC of the LFP cell can be more accurately estimated in the flat section and the non-flat section according to the corrected SOC.

제어부(130)는 배터리가 스텝 충전을 수행하도록 하는 제어 신호를 충방전부(110)에 송신할 수 있다.The control unit 130 may transmit a control signal to the charge/discharge unit 110 to cause the battery to perform step charging.

예를 들면, 제어부(130)는 배터리가 소정의 SOC 단위(예: SOC 3% 단위)로 충전을 수행하고, 일정 시간(예: 5분) 동안 휴지 구간을 갖는 방식으로 스텝 충전을 수행하는 제어 신호를 송신할 수 있다.For example, the control unit 130 performs step charging in such a way that the battery is charged in a predetermined SOC unit (e.g., SOC 3% unit) and has a rest period for a certain period of time (e.g., 5 minutes). A signal can be transmitted.

구체적으로, 제어부(130)는 배터리가 소정의 SOC 단위로 충전을 수행한 후, 일정 시간 동안 휴지 구간을 갖는 것을 하나의 충전 세트로 설정할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 충전 세트 단위로 배터리가 충전을 수행하도록 하는 제어 신호를 충방전부(110)로 송신할 수 있다.Specifically, the control unit 130 may set one charging set in which the battery performs charging in a predetermined SOC unit and then has a rest period for a certain period of time. In this case, the control unit 130 may transmit a control signal to the charging/discharging unit 110 to cause the battery to perform charging in units of charging sets.

또한, 제어부(130)는 복수의 충전 세트 중 휴지 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상이면서 가장 큰 충전 세트에 해당하는 SOC에 대해 기준 프로파일에 기반하여 배터리의 SOC를 추정할 수 있다.Additionally, the control unit 130 may estimate the SOC of the battery based on the reference profile for the SOC corresponding to the charging set with the largest change in resting voltage among the plurality of charging sets, which is greater than or equal to a preset threshold.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는 LFP 배터리의 충전 시 휴지 구간의 전압 변화량을 이용하여 배터리의 SOC를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는 LPF 셀의 평탄 구간 대해서도 배터리의 SOC를 정확하게 추정할 수 있는 장점이 있다.In this way, the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention can more accurately estimate the SOC of the battery using the amount of voltage change in the idle section when charging the LFP battery. In particular, the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention has the advantage of being able to accurately estimate the SOC of the battery even in the flat section of the LPF cell.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치가 배터리의 전압 변화량을 산출하는 일 실시예를 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram illustrating an example in which a battery SOC estimation device calculates the amount of voltage change of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 2에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)의 제어부(130)는 배터리가 스텝 충전을 수행하도록 할 수 있다. 예를 들면, 제어부(130)는 배터리의 SOC 3% 단위 마다 충전을 수행하고 5분마다 휴지 구간을 갖도록 할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 이러한 충전 및 휴지 과정을 하나의 충전 세트로 하여 N 세트를 반복할 수 있다.In FIG. 2, the control unit 130 of the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention may cause the battery to perform step charging. For example, the control unit 130 may charge the battery every 3% of the SOC and have a rest period every 5 minutes. Additionally, the control unit 130 may repeat N sets of these charging and resting processes as one charging set.

예컨대, 도 2의 실시예에서, SOC 58%, 61%, 64%, 67% 및 70%일 때 충전 세트가 반복될 수 있다.For example, in the embodiment of Figure 2, the charging set may be repeated when SOC is 58%, 61%, 64%, 67%, and 70%.

또한, 제어부(130)는 각 충전 세트 별로 휴지 구간이 끝난 후 배터리의 전압을 측정하여 기록할 수 있다. 제어부(130)는 이에 기반하여 각 충전 세트 별로 휴지 구간 전후의 전압 변화량을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 배터리의 충전 세트를 N회 반복한 경우 휴지 구간 전후의 전압 변화량을 총 N개의 값으로 산출할 수 있다.Additionally, the control unit 130 can measure and record the voltage of the battery after the idle period for each charging set ends. Based on this, the control unit 130 can calculate the amount of voltage change before and after the idle period for each charging set. That is, the control unit 130 can calculate the amount of voltage change before and after the idle period as a total of N values when the battery charging set is repeated N times.

기존 NCM 배터리와는 달리 LFP 배터리의 경우에는 OCV가 평탄한 구간이 많기 때문에 추정한 OCV 전압의 오차가 작더라도 SOC 추정 시 오차가 크게 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)와 같이 배터리의 전압 변화량을 이용하면 평탄 구간 내에서도 전압 변화가 국소적으로 급격히 변화하는 구간을 추출할 수 있다. 따라서, 이러한 구간에 대하여 전류 적산 방식 등의 SOC 추정 방법을 이용하면 보다 정확하게 SOC를 추정할 수 있다.Unlike existing NCM batteries, LFP batteries have many sections where the OCV is flat, so even if the error in the estimated OCV voltage is small, a large error may occur when estimating SOC. However, by using the amount of change in voltage of the battery, as in the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention, a section in which the voltage change changes rapidly locally can be extracted even within a flat section. Therefore, SOC can be estimated more accurately by using a SOC estimation method such as a current integration method for this section.

또한, 제어부(130)는 각 충전 세트가 종료된 후에 전류 적산량을 기록할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 배터리의 충전 세트를 N회 반복한 경우 전류 적산량을 총 N개의 값으로 산출할 수 있다.Additionally, the control unit 130 may record the accumulated current amount after each charging set is terminated. That is, the control unit 130 can calculate the accumulated current amount as a total of N values when the battery charging set is repeated N times.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치가 배터리의 SOC를 추정하는 일 실시예를 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram illustrating an example in which a battery SOC estimating device estimates the SOC of a battery according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)의 제어부(130)는 도 2에서 설명한 배터리의 충전 세트를 N회 반복한 경우, N회의 충전 세트 중 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 가장 큰 SOC 지점을 보정 대상으로 선정할 수 있다. 도 3의 실시예에서, SOC 프로파일은 배터리의 충방전 과정에서 획득되는 배터리의 SOC와 충방전 시간 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일일 수 있다. 그리고, 기준 프로파일은 SOC와 충방전 시간 간의 대응 관계가 미리 설정된 프로파일일 수 있다.Referring to FIG. 3, when the charging set of the battery described in FIG. 2 is repeated N times, the control unit 130 of the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention The SOC point with the largest voltage change can be selected as the correction target. In the embodiment of FIG. 3, the SOC profile may be a profile representing the correspondence between the SOC of the battery and the charge/discharge time obtained during the charging and discharging process of the battery. Additionally, the reference profile may be a profile in which the correspondence between SOC and charge/discharge time is preset.

또한, 제어부(130)는 N회의 충전 세트 중 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값보다 큰 SOC 지점을 보정 대상으로 선정할 수 있다. 여기서, 임계값은 전술한 것과 같이 배터리의 SOC 구간에 따라 상이하게 설정되는 값일 수 있다. 예를 들면, 임계값은 SOC의 레벨에 따라 실험적으로 결정된 값일 수 있다.Additionally, the control unit 130 may select as a correction target an SOC point in which the voltage change before and after the idle period among the N charging sets is greater than a preset threshold. Here, the threshold may be a value set differently depending on the SOC section of the battery, as described above. For example, the threshold may be a value determined experimentally according to the level of SOC.

제어부(130)는 배터리의 충전 세트가 모두 종료된 후에 보정 대상으로 선정된 SOC 지점에 대하여 각 충전 세트마다 기록한 적류 적산값을 이용하여 SOC값을 보정할 수 있다. 한편, 여기서 적류 적산값을 이용하는 보정 방식은 도 1에서 설명한 기준 프로파일에 포함되는 것일 수 있다.After all charging sets of the battery are completed, the control unit 130 may correct the SOC value using the cumulative accumulated value recorded for each charging set for the SOC point selected as the correction target. Meanwhile, here, the correction method using the cumulative accumulated value may be included in the reference profile described in FIG. 1.

도 3에 도시한 것과 같이, 제어부(130)는 보정 대상으로 선정된 SOC 지점(SOC 61%)에서 전류 적산값(c)을 이용하여 SOC에 대한 보정을 수행하여 실제 SOC 값에 매우 근접하도록 SOC를 추정할 수 있다.As shown in FIG. 3, the control unit 130 performs SOC correction using the current integration value (c) at the SOC point (SOC 61%) selected as the correction target to adjust the SOC to be very close to the actual SOC value. can be estimated.

예컨대, 도 2 및 도 3의 실시예에서, SOC 58%, 61%, 64%, 67% 및 70%일 때 충전 세트가 반복될 수 있다. 도 2의 실시예에서, SOC 61%에서 전압 변화량이 가장 크기 때문에, 제어부(130)는 SOC 61%에 해당하는 t 시점의 SOC를 k%로 보정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 SOC k%를 기준으로 전류 전삭 방식을 이용하여, 5회의 스텝 충전이 종료되는 8000s에서의 SOC를 추정할 수 있다. 즉, t 시점에서의 SOC k%를 기준으로 전류 적산값(c)이 부가됨으로써, 8000s에서의 SOC가 추정될 수 있다.For example, in the embodiment of Figures 2 and 3, the charging set may be repeated when SOC is 58%, 61%, 64%, 67%, and 70%. In the embodiment of FIG. 2, since the amount of voltage change is greatest at SOC 61%, the control unit 130 can correct the SOC at time t corresponding to SOC 61% to k%. In addition, the control unit 130 can estimate the SOC at 8000 s, when five step charges are completed, using the current loss method based on SOC k%. That is, the SOC at 8000 s can be estimated by adding the current integration value (c) based on the SOC k% at time t.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는 배터리의 충전 과정에서 전압 변화량이 가장 크게 나타나는 지점을 추출하고, 이에 대하여 전류 적산 방식 등의 기준 프로파일을 이용한 SOC 추정 방식으로 보정을 수행함으로써, LFP 배터리에 대해서도 보다 정밀하게 SOC를 추정할 수 있는 장점이 있다.In this way, the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention extracts the point where the voltage change is greatest during the battery charging process and corrects this by using a SOC estimation method using a reference profile such as a current integration method. By performing , there is an advantage of being able to estimate SOC more precisely for LFP batteries.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치가 배터리의 SOC를 추정하는 다른 실시예를 도시한 도면이다.4 to 6 are diagrams illustrating another embodiment in which a battery SOC estimating device estimates the SOC of a battery according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 4 내지 도 6은 기준 프로파일과 SOC 프로파일 간의 오차가 10%로 미리 설정된 제1 내지 제3 배터리를 이용하여 SOC를 추정하는 실시예를 도시한 도면이다. 공통적으로, 제1 내지 제3 배터리는 온도 25℃에서 SOC 30%부터 0.3C로 충전되었다. 스텝 충전은 SOC 3%마다 5분간 휴지기를 갖도록 설정되었다. Specifically, FIGS. 4 to 6 are diagrams illustrating an embodiment of estimating SOC using first to third batteries in which the error between the reference profile and the SOC profile is preset to 10%. In common, the first to third batteries were charged from SOC 30% to 0.3C at a temperature of 25°C. Step charging was set to have a 5-minute pause every 3% of SOC.

또한, 제1 배터리는 SOC 52%에서부터 7회의 스텝 충전이 시작되었고, 제2 배터리는 SOC 53%에서 7회의 스텝 충전이 시작되었으며, 제3 배터리는 SOC 54%에서 7회의 스텝 충전이 시작되었다. In addition, the first battery started 7 step charges at SOC 52%, the 2nd battery started 7 step charges at SOC 53%, and the 3rd battery started 7 step charges at SOC 54%.

도 4의 실시예에서, 스텝 충전의 시작 SOC는 52%이고, 스텝 충전의 종료 SOC는 73%일 수 있다. SOC 73% 이후부터 배터리의 SOC 오차는 10%에서 약 1.8%로 감소될 수 있다.In the embodiment of FIG. 4, the starting SOC of step charging may be 52%, and the ending SOC of step charging may be 73%. After SOC 73%, the battery's SOC error can be reduced from 10% to about 1.8%.

도 5의 실시예에서, 스텝 충전의 시작 SOC는 53%이고, 스텝 충전의 종료 SOC는 74%일 수 있다. SOC 74% 이후부터 배터리의 SOC 오차는 10%에서 약 0%로 감소될 수 있다.In the embodiment of Figure 5, the starting SOC of step charging may be 53%, and the ending SOC of step charging may be 74%. After SOC 74%, the battery's SOC error can be reduced from 10% to approximately 0%.

도 6의 실시예에서, 스텝 충전의 시작 SOC는 54%이고, 스텝 충전의 종료 SOC는 75%일 수 있다. SOC 75% 이후부터 배터리의 SOC 오차는 10%에서 약 0.8%로 감소될 수 있다.In the embodiment of FIG. 6, the starting SOC of step charging may be 54%, and the ending SOC of step charging may be 75%. After SOC 75%, the battery's SOC error can be reduced from 10% to about 0.8%.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 큰 SOC 지점에 대해서 기준 프로파일에 기반한 보정을 수행함으로써, 실제 SOC 값과 매우 근접한 값으로 갖도록 SOC를 추정할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 4 to 6, the battery SOC estimation device 100 according to an embodiment of the present invention performs correction based on a reference profile for SOC points where the voltage change amount is large before and after the idle period when charging the battery, It can be seen that SOC can be estimated to have a value very close to the actual SOC value.

본 발명에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 SOC 추정 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 SOC 추정 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 SOC 추정 장치(100)의 충방전부(110), 측정부(120), 제어부(130) 및 저장부(140)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다. The battery SOC estimation device 100 according to the present invention can be applied to a Battery Management System (BMS). That is, the BMS according to the present invention may include the battery SOC estimation device 100 described above. In this configuration, at least some of the components of the battery SOC estimation device 100 may be implemented by supplementing or adding functions included in the conventional BMS. For example, the charge/discharge unit 110, measurement unit 120, control unit 130, and storage unit 140 of the battery SOC estimation device 100 may be implemented as components of a BMS.

또한, 본 발명에 따른 배터리 SOC 추정 장치(100)는, 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 상술한 배터리 SOC 추정 장치(100) 및 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.Additionally, the battery SOC estimation device 100 according to the present invention may be provided in the battery pack 1. That is, the battery pack 1 according to the present invention may include the above-described battery SOC estimation device 100 and one or more battery cells. Additionally, the battery pack 1 may further include electrical components (relays, fuses, etc.) and a case.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 7 is a diagram schematically showing an exemplary configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 배터리(B)의 양극은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)에 연결되고, 배터리(B)의 음극은 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)에 연결될 수 있다.Referring to Figure 7, the positive electrode of the battery (B) may be connected to the positive terminal (P+) of the battery pack (1), and the negative electrode of the battery (B) may be connected to the negative terminal (P-) of the battery pack (1). there is.

측정부(120)는 제1 센싱 라인(SL1)을 통해 배터리(B)의 양극과 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 사이에 연결되고, 제2 센싱 라인(SL2)을 통해 배터리(B)의 음극과 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-) 사이에 연결될 수 있다. 따라서, 측정부(120)는 제1 센싱 라인(SL1)과 제2 센싱 라인(SL2)을 통해서 배터리(B)의 전압을 측정할 수 있다.The measuring unit 120 is connected between the positive terminal of the battery (B) and the positive terminal (P+) of the battery pack (1) through the first sensing line (SL1), and the positive terminal (P+) of the battery (B) through the second sensing line (SL2). ) can be connected between the negative electrode of the battery pack (1) and the negative terminal (P-) of the battery pack (1). Accordingly, the measurement unit 120 can measure the voltage of the battery B through the first sensing line SL1 and the second sensing line SL2.

또한, 측정부(120)는 제3 센싱 라인(SL3)을 통해 배터리(B)의 충방전 경로(대전류 경로)에 구비된 전류 측정 소자(A)에 연결되어, 배터리(B)의 충방전 전류를 측정할 수 있다. 여기서, 전류 측정 소자(A)는 전류계 및/또는 션트 저항일 수 있다.In addition, the measuring unit 120 is connected to the current measuring element (A) provided in the charge/discharge path (high current path) of the battery (B) through the third sensing line (SL3), and measures the charge/discharge current of the battery (B). can be measured. Here, the current measuring element (A) may be an ammeter and/or a shunt resistor.

충방전부(110)의 일단은 배터리(B)의 양극과 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 사이에 연결되고, 타단은 배터리(B)의 음극과 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-) 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 충방전부(110)는 제어부(130)로부터 수신한 제어 신호에 포함된 C-rate 정보에 기반하여 배터리(B)를 충방전시킬 수 있다.One end of the charge/discharge unit 110 is connected between the positive electrode of the battery (B) and the positive terminal (P+) of the battery pack (1), and the other end is connected between the negative electrode of the battery (B) and the negative terminal (P+) of the battery pack (1). -) can be connected between. Additionally, the charge/discharge unit 110 may charge and discharge the battery B based on the C-rate information included in the control signal received from the control unit 130.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 8 is a diagram schematically showing a battery SOC estimation method according to another embodiment of the present invention.

바람직하게, 배터리 SOC 추정 방법의 각 단계는 배터리 SOC 추정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 간략히 설명하거나 생략함을 유의한다.Preferably, each step of the battery SOC estimation method may be performed by the battery SOC estimation device 100. Note that below, for convenience of explanation, content that overlaps with the content described above will be briefly described or omitted.

도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 방법은 충방전 단계(S100), 전압 측정 단계(S200) 및 SOC 추정 단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the battery SOC estimation method according to another embodiment of the present invention may include a charging and discharging step (S100), a voltage measurement step (S200), and a SOC estimation step (S300).

충방전 단계(S100)는 제어 신호에 포함된 C-rate로 배터리를 충방전하는 단계로서, 충방전부(110)에 의해 수행될 수 있다.The charging and discharging step (S100) is a step of charging and discharging the battery at the C-rate included in the control signal, and may be performed by the charging and discharging unit 110.

예컨대, 충방전부(110)는 제어부(130)로부터 C-rate 정보 및 충방전 시작/종료 정보가 포함된 제어 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 충방전부(110)는 제어 신호에 포함된 C-rate 정보를 읽고, 이에 대응되는 C-rate로 배터리(B)를 충전 또는 방전시킬 수 있다.For example, the charge/discharge unit 110 may receive a control signal including C-rate information and charge/discharge start/end information from the control unit 130. Additionally, the charge/discharge unit 110 can read the C-rate information included in the control signal and charge or discharge the battery B at the corresponding C-rate.

전압 측정 단계(S200)는 배터리(B)의 충방전 과정에서 배터리(B)의 전압을 측정하는 단계로서, 측정부(120)에 의해 수행될 수 있다.The voltage measurement step S200 is a step of measuring the voltage of the battery B during the charging and discharging process of the battery B, and may be performed by the measuring unit 120.

SOC 추정 단계(S300)는 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 SOC에서 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 배터리의 SOC를 추정하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.The SOC estimation step (S300) is a step of estimating the SOC of the battery based on a preset reference profile at the SOC where the voltage change before and after the idle period when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold, and can be performed by the control unit 130. there is.

여기서, 임계값은 배터리의 SOC 구간에 따라 상이하게 설정되는 값일 수 있다. 예를 들면, 임계값은 SOC의 레벨에 따라 실험적으로 결정된 값일 수 있다.Here, the threshold may be a value set differently depending on the SOC section of the battery. For example, the threshold may be a value determined experimentally according to the level of SOC.

구체적으로, 제어부(130)는 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 적어도 하나의 SOC 중 소정의 SOC 구간에 속하는 SOC에 대하여 기준 프로파일에 기반하여 배터리의 SOC를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정된 SOC를 기준으로 전류 적산 방식을 이용하여 배터리의 SOC를 이어서 추정할 수 있다.Specifically, the control unit 130 may estimate the SOC of the battery based on a reference profile for a SOC belonging to a predetermined SOC section among at least one SOC whose voltage change before and after the idle section when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold. there is. Then, the control unit 130 can subsequently estimate the SOC of the battery using a current integration method based on the estimated SOC.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 방법은 LFP 배터리의 충전 시 휴지 구간의 전압 변화량을 이용하여 배터리의 SOC를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 SOC 추정 방법은 OCV가 평탄한 구간에 대해서도 배터리의 SOC를 정확하게 추정할 수 있는 장점이 있다.In this way, the battery SOC estimation method according to an embodiment of the present invention can more accurately estimate the SOC of the battery by using the amount of voltage change in the idle section when charging the LFP battery. In particular, the battery SOC estimation method according to an embodiment of the present invention has the advantage of accurately estimating the SOC of the battery even in sections where the OCV is flat.

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.

1: 배터리 팩
100: 배터리 SOC 추정 장치
110: 충방전부
120: 측정부
130: 제어부
140: 저장부
1: Battery pack
100: Battery SOC estimation device
110: Charge/discharge unit
120: measuring unit
130: control unit
140: storage unit

Claims (13)

제어 신호에 따라 배터리를 충방전하도록 구성된 충방전부;
상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압을 측정하도록 구성된 측정부; 및
상기 충방전부로 상기 제어 신호를 송신하고, 상기 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 SOC에서 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
a charge/discharge unit configured to charge/discharge the battery according to a control signal;
a measuring unit configured to measure the voltage of the battery during the charging and discharging process of the battery; and
A control unit configured to transmit the control signal to the charging/discharging unit and estimate the SOC of the battery based on a preset reference profile at an SOC in which the amount of voltage change before and after the idle period when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold. Features a battery SOC estimation device.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리의 충전 시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 적어도 하나의 SOC 중 소정의 SOC 구간에 속하는 SOC에 대하여 상기 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to paragraph 1,
The control unit,
A battery characterized in that it is configured to estimate the SOC of the battery based on the reference profile for a SOC belonging to a predetermined SOC section among at least one SOC whose voltage change before and after the idle section when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold. SOC estimator.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 소정의 SOC 구간에 속하는 상기 적어도 하나의 SOC 중 상기 전압 변화량이 가장 큰 SOC에서 상기 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to paragraph 2,
The control unit,
A battery SOC estimation device, characterized in that it is configured to estimate the SOC of the battery based on the reference profile at the SOC with the largest voltage change among the at least one SOC belonging to the predetermined SOC section.
제2항에 있어서,
상기 소정의 SOC 구간은,
SOC 구간의 전후 구간에서 SOC에 대한 전압의 변화율이 기준값 미만으로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to paragraph 2,
The predetermined SOC section is,
A battery SOC estimation device characterized in that the rate of change of voltage with respect to SOC in the sections before and after the SOC section is less than the reference value.
제4항에 있어서,
상기 소정의 SOC 구간은,
SOC 50% 이상의 SOC 구간에 속하고, 상기 전후 구간이 상기 SOC에 대한 전압의 변화율이 기준값 미만인 구간으로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to paragraph 4,
The predetermined SOC section is,
A battery SOC estimation device, characterized in that it belongs to a SOC section of 50% or more of SOC, and the before and after sections are comprised of sections where the rate of change of voltage with respect to the SOC is less than a reference value.
제1항에 있어서,
상기 임계값은,
상기 배터리의 SOC 구간에 따라 상이하게 설정되는 값인 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to paragraph 1,
The threshold is,
A battery SOC estimation device, characterized in that the value is set differently depending on the SOC section of the battery.
제1항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 충방전 과정에서 상기 배터리의 전류를 더 측정하도록 구성되고,
상기 제어부는,
상기 충방전 과정에서 상기 배터리의 전류를 적산한 값을 이용하여 상기 배터리에 대한 SOC를 추정하고, 추정된 SOC를 상기 기준 프로파일에 기반하여 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to paragraph 1,
The measuring unit,
Configured to further measure the current of the battery during the charging and discharging process,
The control unit,
A battery SOC estimation device, characterized in that it is configured to estimate the SOC for the battery using a value that integrates the current of the battery during the charging and discharging process, and to correct the estimated SOC based on the reference profile.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리가 스텝 충전을 수행하도록 하는 제어 신호를 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to paragraph 1,
The control unit,
A battery SOC estimation device, characterized in that it is configured to transmit a control signal that causes the battery to perform step charging.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리가 소정의 SOC 단위로 충전을 수행하고, 일정 시간 동안 휴지 구간을 갖는 방식으로 상기 스텝 충전을 수행하는 제어 신호를 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to clause 8,
The control unit,
A battery SOC estimation device characterized in that the battery performs charging in predetermined SOC units and transmits a control signal for performing the step charging in such a way that there is a rest period for a certain period of time.
제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리가 상기 소정의 SOC 단위로 충전을 수행한 후, 상기 일정 시간 동안 휴지 구간을 갖는 것을 하나의 충전 세트로 설정하고,
상기 충전 세트 단위로 상기 배터리가 충전을 수행하도록 하는 제어 신호를 상기 충방전부로 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to clause 9,
The control unit,
After the battery performs charging in the predetermined SOC unit, setting the battery to have an idle period for the predetermined time as one charging set,
A battery SOC estimation device, characterized in that it is configured to transmit a control signal that causes the battery to perform charging in units of the charging set to the charging and discharging unit.
제10항에 있어서,
상기 제어부는,
복수의 충전 세트 중 휴지 전압 변화량이 상기 기설정된 임계값 이상이면서 가장 큰 충전 세트에 해당하는 SOC에 대해 상기 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 장치.
According to clause 10,
The control unit,
A battery SOC estimation device, characterized in that it is configured to estimate the SOC of the battery based on the reference profile for the SOC corresponding to the largest charging set among the plurality of charging sets in which the resting voltage change is greater than or equal to the preset threshold.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 SOC 추정 장치를 포함하는 배터리 팩.
A battery pack including the battery SOC estimation device according to any one of claims 1 to 11.
제어 신호에 따라 배터리를 충방전하는 충방전 단계;
상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 및
상기 배터리의 충전시 휴지 구간 전후의 전압 변화량이 기설정된 임계값 이상인 SOC에서 미리 설정된 기준 프로파일에 기반하여 상기 배터리의 SOC를 추정하는 SOC 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 추정 방법.
A charging/discharging step of charging and discharging the battery according to a control signal;
A voltage measurement step of measuring the voltage of the battery during the charging and discharging process of the battery; and
A battery SOC estimation method comprising a SOC estimation step of estimating the SOC of the battery based on a preset reference profile at an SOC in which the amount of voltage change before and after the idle section when charging the battery is greater than or equal to a preset threshold.
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