KR20240037583A - 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 - Google Patents
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Abstract
배터리 관리 시스템에 의한 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 셀에 대한 퇴화도를 진단하는 방법은, 상기 배터리 팩에 흐르는 배터리 팩 전류 및 상기 배터리 팩의 전압인 배터리 팩 전압을 이용하여 상기 배터리 팩에 대한 누적 에너지를 계산하는 단계, 소정의 셀 용량 산출 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량을 산출하는 단계, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 상기 셀 용량 산출 주기 마다 셀 용량 편차를 산출하는 단계, 상기 누적 에너지가 소정 단위만큼 증가하는 누적 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하는 단계, 및 상기 누적 주기마다 산출한 상기 셀 용량 편차의 변화 정도를 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라 각 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
배터리는 복수의 배터리 셀을 포함하고, 복수의 배터리 셀 각각은 배터리 사용에 따라 그 셀 용량이 퇴화한다. 복수의 배터리 셀의 퇴화 속도가 비슷할 경우 복수의 배터리 셀 간의 셀 용량 편차는 허용 가능한 정도의 범위 내일 수 있다. 그러나, 복수의 배터리 셀 중 불량 배터리 셀이 있는 경우, 불량 배터리 셀과 다른 배터리 셀 간의 셀 용량 편차가 증가할 수 있다.
배터리 관리 시스템은 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 퇴화도를 모니터링하고, 복수의 배터리 셀의 복수의 셀 용량 퇴화도 간의 편차가 소정의 임계치 이상인 경우, 셀 용량 퇴화도가 다른 배터리 셀들에 비해 큰 어떤 배터리 셀을 불량 셀로 진단할 수 있다. 그런데, 배터리 셀의 퇴화는 상당한 기간 동안 진행되므로, 불량에 해당하는 진단 조건까지 배터리 셀의 셀 용량이 퇴화하는 데에 상당한 시간이 소요된다. 이 기간 동안 셀 용량 퇴화도가 큰 배터리 셀에 의해 상대적으로 셀 용량 퇴화도가 작은 다른 배터리 셀에 손상이 발생할 수 있고, 결국 배터리 전체가 손상되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 배터리에 손상이 발생하기 전에 불량 배터리 셀을 검출할 수 있는 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템을 제공하고자 한다.
발명의 한 특징에 따른 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩, 상기 배터리 팩에 흐르는 전류를 측정하여 상기 측정한 배터리 팩 전류를 지시하는 전류 감지 신호를 생성하는 전류 센서, 상기 배터리 팩의 배터리 팩 전압 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 측정하고, 상기 측정한 배터리 팩 전압 및 상기 복수의 셀 전압을 지시하는 전압 감지 신호를 생성하는 셀 모니터링 IC, 및 상기 전류 감지 신호 및 상기 전압 감지 신호를 이용하여, 상기 배터리 팩에 대한 누적 에너지를 계산하고, 소정의 셀 용량 산출 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량을 산출하며, 상기 누적 에너지가 소정 단위만큼 증가하는 누적 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하고, 상기 누적 주기마다 산출한 상기 셀 용량 편차의 변화 정도를 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라 각 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 메인 제어 회로를 포함할 수 있다.
상기 메인 제어 회로는, 상기 전류 감지 신호가 지시하는 배터리 팩 전류 및 상기 전압 감지 신호가 지시하는 배터리 팩 전압을 이용하여 상기 배터리 팩에 대한 충전 에너지 및 방전 에너지 중 하나를 상기 누적 에너지로 산출하는 에너지 누적부를 포함할 수 있다.
상기 에너지 누적부는, 상기 배터리 팩이 충전되는 충전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 충전 에너지를 산출하고, 상기 충전 기간 동안 상기 산출한 충전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출하거나, 상기 배터리 팩이 방전되는 방전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 방전 에너지를 산출하고, 상기 방전 기간 동안 산출한 방전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출할 수 있다.
상기 메인 제어 회로는, 상기 셀 용량 산출 주기 단위로 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량을 산출하고, 상기 산출한 복수의 셀 용량을 저장하는 셀 용량 산출부를 포함하고, 상기 셀 용량 산출 주기는 상기 메인 제어 회로가 온 된 시점부터 오프 되는 시점까지의 기간일 수 있다.
상기 셀 용량 산출부는, 상기 셀 용량 산출 주기 동안 상기 복수의 배터리 셀 각각에 흐르는 전류를 적산하여 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류 적산량을 산출하고, 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 SOC 변화량을 산출하며, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 전류 적산량을 상기 SOC 변화량으로 나누어 셀 용량을 산출할 수 있다.
상기 셀 용량 산출부는, 상기 전압 감지 신호가 지시하는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압 또는 상기 각 셀 전압에 따르는 OCV(Open Circuit Voltage)에 기초하여 상기 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 SOC와 상기 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 SOC를 추정하고, 상기 종료 시점의 SOC와 상기 시작 시점의 SOC 간의 차이를 상기 SOC 변화량으로 산출할 수 있다.
상기 메인 제어 회로는, 상기 셀 용량 산출 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량에 대한 셀 용량 편차를 산출하는 셀 용량 편차 산출부를 더 포함하고, 상기 셀 용량 편차는 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 셀 용량 변화일 수 있다.
상기 셀 용량 편차 산출부는, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 n번째 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 셀 용량과 n번째 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 셀 용량간의 차를 각 배터리 셀의 셀 용량 편차로 산출하고, 상기 “n”은 상기 배터리 팩이 사용되기 시작한 시점부터 임의의 시점까지 셀 용량 산출 주기가 경과한 횟수를 지시하는 1 이상의 자연수일 수 있다.
상기 메인 제어 회로는, 상기 누적 에너지의 값이 소정의 기준 에너지 단위만큼 증가한 시점에 대응하는 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차를 저장하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 현재 누적 주기에 대응하는 현재 셀 용량 편차와 직전 누적 주기에 대응한 직전 셀 용량 편차 간의 기울기를 산출하며, 상기 산출한 기울기가 소정의 퇴화 임계치 이상인 배터리 셀을 이상 셀로 진단하는 퇴화도 진단부를 포함할 수 있다.
발명의 다른 특징에 따른 배터리 관리 시스템에 의한 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 셀에 대한 퇴화도를 진단하는 방법은, 상기 배터리 팩에 흐르는 배터리 팩 전류 및 상기 배터리 팩의 전압인 배터리 팩 전압을 이용하여 상기 배터리 팩에 대한 누적 에너지를 계산하는 단계, 소정의 셀 용량 산출 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량을 산출하는 단계, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 상기 셀 용량 산출 주기 마다 셀 용량 편차를 산출하는 단계, 상기 누적 에너지가 소정 단위만큼 증가하는 누적 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하는 단계, 및 상기 누적 주기마다 산출한 상기 셀 용량 편차의 변화 정도를 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라 각 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 누적 에너지를 계산하는 단계는, 상기 배터리 팩이 충전되는 충전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 충전 에너지를 산출하고, 상기 충전 기간 동안 상기 산출한 충전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출하는 단계, 또는 상기 배터리 팩이 방전되는 방전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 방전 에너지를 산출하고, 상기 방전 기간 동안 산출한 방전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀 용량을 산출하는 단계는, 상기 셀 용량 산출 주기 동안 상기 복수의 배터리 셀 각각에 흐르는 전류를 적산하여 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류 적산량을 산출하는 단계, 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 SOC 변화량을 산출하는 단계, 및 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 전류 적산량을 상기 SOC 변화량으로 나누어 셀 용량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 셀 용량 산출 주기는 상기 메인 제어 회로가 온 된 시점부터 오프 되는 시점까지의 기간일 수 있다.
상기 SOC 변화량을 산출하는 단계는, 상기 전압 감지 신호가 지시하는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압 또는 상기 각 셀 전압에 따르는 OCV(Open Circuit Voltage)에 기초하여 상기 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 SOC와 상기 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 SOC를 추정하고, 상기 종료 시점의 SOC와 상기 시작 시점의 SOC 간의 차이를 상기 SOC 변화량으로 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀 용량 편차 산출 단계는, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 n번째 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 셀 용량과 n번째 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 셀 용량 간의 차를 각 배터리 셀의 셀 용량 편차로 산출하는 단계를 포함하고, 상기 셀 용량 편차는 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 셀 용량 변화이고, 상기 “n”은 상기 배터리 팩이 사용되기 시작한 시점부터 임의의 시점까지 셀 용량 산출 주기가 경과한 횟수를 지시하는 1 이상의 자연수일 수 있다.
상기 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하는 단계는, 상기 누적 에너지의 값이 소정의 기준 에너지 단위만큼 증가한 시점에 대응하는 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차를 저장하는 단계 및 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 현재 누적 주기에 대응하는 현재 셀 용량 편차와 직전 누적 주기에 대응한 직전 셀 용량 편차 간의 기울기를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템은 배터리에 손상이 발생하기 전에 용량 퇴화에 따른 이상 배터리 셀을 검출할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 MCU의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 셀에 대한 셀 용량 퇴화도 진단 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 셀 용량 편차와 누적 에너지 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 일 실시예에 따른 MCU의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 셀에 대한 셀 용량 퇴화도 진단 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 셀 용량 편차와 누적 에너지 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
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.
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.
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.
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.
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.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.
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.
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.
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.
배터리 팩(10)은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)를 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.
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 메인 제어 회로(Main Control Unit, MCU)(130)의 제어에 따라 릴레이(21, 22)의 개방 및 닫힘이 제어될 수 있다. 예를 들어, MCU(130)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(130)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.
전류 센서(23)는 배터리 팩(10)에 흐르는 전류(이하, 배터리 팩 전류)를 감지하고, 감지한 배터리 팩 전류를 지시하는 전류 감지 신호(IS)를 생성하여 MCU(130)에 전송할 수 있다. 이하, 배터리 팩(10)에 흐르는 전류를 배터리 팩 전류라 한다. 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)은 직렬 연결되어 있으므로, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)에 흐르는 전류는 배터리 팩 전류와 동일할 수 있다. 복수의 배터리 셀이 병렬 연결된 경우, 각 전류 경로별로 전류 센서가 구비될 수 있다. 또는, 배터리 시스템(1)이 복수의 배터리 팩을 포함할 경우, 각 배터리 팩에 흐르는 전류를 측정하기 위해 복수의 배터리 팩의 개수만큼 전류 센서가 구비될 수 있다. 일 실시예에 따른 배터리 시스템(1)은 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 셀 각각에 흐르는 전류를 감지하기 위한 개수의 전류 센서를 포함하고, 전류 센서들 각각은 대응하는 배터리 셀의 셀 전류를 측정하기에 적합한 위치에 대응하는 배터리 셀에 직렬 연결되어 있을 수 있다.
BMS(20)는 셀 모니터링 IC(110), 셀 밸런싱부(120), 및 MCU(130)를 포함한다. 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 전류 등의 정보에 기초하여 배터리 배터리 팩(10)의 충방전 전류를 제어하고, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)에 대한 셀 밸런싱 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 셀 모니터링 IC(110)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 전압 및 배터리 팩(10)의 전압(이하, 배터리 팩 전압)을 모니터링 주기마다 측정하고, 측정된 복수의 셀 전압 및 배터리 팩 전압을 지시하는 전압 감지 신호(CVS, PVS)를 MCU(130)에 전송할 수 있다. MCU(130)는 전압 감지 신호(CVS)에 기초하여 셀 밸런싱이 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)의 셀 전압들 중 가장 낮은 셀 전압이 다른 셀 전압들에 비해 소정의 임계치 이상으로 낮거나, 가장 높은 셀 전압이 다른 셀 전압들에 비해 소정의 임계치 이상으로 높을 수 있다. 이와 같이, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)의 셀 전압들 간의 편차가 소정의 임계치 이상일 때, MCU(130)는 셀 밸런싱이 필요한 것으로 판단할 수 있다. MCU(130)는 셀 밸런싱이 필요한 것으로 판단할 경우, 셀 밸런싱부(120)를 제어하여 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, MCU(130)는 복수의 셀 전압 중 소정의 기준 전압 보다 높은 셀 전압을 가지는 배터리 셀을 방전시키도록 제어 신호(CBM)를 생성하여 셀 밸런싱부(120)에 전송할 수 있다. 셀 밸런싱부(120)는 해당 배터리 셀을 방전시킬 수 있는 방전 경로를 형성하고, 해당 배터리 셀을 방전시키거나, 해당 배터리 셀을 방전하면서 발생하는 에너지를 저장할 수 있다. MCU(130)는 복수의 셀 전압 중 소정의 기준 전압 보다 낮은 배터리 셀을 충전하도록 제어 신호(CBM)를 생성하여 셀 밸런싱부(120)에 전송할 수 있다. 셀 밸런싱부(120)는 해당 배터리 셀을 충전할 수 있는 충전 경로를 형성하고, 해당 배터리 셀을 충전할 수 있다. 셀 밸런싱을 위한 충전에, 방전된 배터리 셀로부터 전달된 에너지가 이용될 수 있다. 소정의 기준 전압은 복수의 셀 전압에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 셀 전압의 평균값, 또는 복수의 셀 전압 중 중간값 등이 기준 전압으로 결정될 수 있다.
MCU(130)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)에 대한 셀 용량 퇴화도를 진단할 수 있다. MCU(130)는 배터리 팩(10)에 대한 충전 에너지 및 방전 에너지 중 하나를 누적하여 누적 에너지를 계산하고, 배터리 팩(10)의 누적 에너지가 소정 단위만큼 증가할 때마다 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대한 셀 용량 편차의 변화 정도(예를 들어, 기울기)를 산출할 수 있다. 누적 에너지가 기준 에너지 단위만큼 증가하는 기간을 누적 주기라 한다. MCU(130)는 누적 주기마다 산출한 기울기를 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라 해당 배터리 셀의 이상 여부를 진단할 수 있다. 셀 용량 편차의 변화 정도가 증가할수록 셀 용량 퇴화도가 큰 것으로 간주될 수 있다. 즉, 배터리 셀의 셀 용량이 배터리 셀의 퇴화에 따라 감소할 경우 셀 용량 편차의 변화 정도가 증가하는 점에 기초하여, 셀 용량 퇴화도를 진단하는데 셀 용량 편차의 변화 정도가 이용될 수 있다. 일 실시예서 셀 용량 편차의 변화 정도는 각 배터리 셀의 현재 누적 주기에서의 셀 용량 편차와 이전 누적 주기에서의 셀 용량 편차 간의 차이를 의미한다. 이전 누적 주기는 현재 누적 주기를 기준으로 직전일 수 있다. MCU(130)는 셀 용량 편차를 산출하기 위해서 소정의 셀 용량 산출 주기 마다 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 용량을 산출할 수 있다. MCU(130)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 전압에 기초하여 각 배터리 셀의 셀 용량을 산출할 수 있다.
MCU(130)는 반도체 IP(intellectual property) 예를 들어, ASIC(application specific IC)으로 구현되고, ASIC에는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대한 셀 용량 퇴화도를 진단하기 위한 제어 명령들의 집합으로 구성된 프로그램이 설치되어 있을 수 있다. 이하의 설명에서 MCU(130)의 구성요소들 각각은 전체 제어 명령들 중 어떤 동일한 연산을 수행하기 위한 제어 명령들의 집합으로 구현될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 MCU의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 셀에 대한 셀 용량 퇴화도 진단 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2에는 배터리 셀에 대한 셀 용량 퇴화도를 진단하기 위한 구성들이 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, MCU(130)는 에너지 누적부(131), 셀 용량 산출부(132), 셀 용량 편차 산출부(133), 및 퇴화도 진단부(134)를 포함할 수 있다.
에너지 누적부(131)는 배터리 팩(10)에 대한 충전 에너지 및 방전 에너지 중 하나를 누적하여 누적 에너지를 계산할 수 있다. 예를 들어, 누적부(131)는 전류 감지 신호(IS)가 지시하는 배터리 팩 전류 및 전압 감지 신호(PVS)가 지시하는 배터리 팩 전압을 이용하여 배터리 팩(10)에 대한 충전 에너지 및 방전 에너지 중 하나를 누적 에너지로 계산할 수 있다(S1). 전류 감지 신호(IS)가 지시하는 배터리 팩 전류의 측정 시점과 전압 감지 신호(PVS)가 지시하는 배터리 팩 전압 각각의 측정 시점은 MCU(130)의 제어에 의해 동기화될 수 있다. 예를 들어, MCU(130)는 소정의 모니터링 주기마다 전류 센서(23)에 전류 측정을 지시하고, 셀 모니터링 IC(110)에 배터리 팩 전압 측정을 지시할 수 있다.
구체적으로, 에너지 누적부(131)가 충전 에너지에 따라 누적 에너지를 산출하는 경우, 배터리 팩(10)이 충전되는 충전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 충전 에너지를 산출하고, 충전되는 기간 동안 산출한 충전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출할 수 있다. 또는 에너지 누적부(131)가 방전 에너지에 따라 누적 에너지를 산출하는 경우, 배터리 팩(10)이 방전되는 방전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 방전 에너지를 산출하고, 방전되는 기간 동안 산출한 방전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출할 수 있다. 에너지 누적부(131)는 산출한 누적 에너지 값(ACCE)을 퇴화도 진단부(134)에 전송할 수 있다.
셀 용량 산출부(132)는 소정의 셀 용량 산출 주기 단위로 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 용량을 산출하고, 산출한 복수의 셀 용량을 저장할 수 있다(S2). 셀 용량은 배터리 셀이 보유할 수 있는 전하량을 지시하는 것으로, 셀 용량은 SOH(State of Health)로 나타낼 수 있다. 일 실시예에서는, 배터리 셀의 초기 셀 용량 대비 현재 배터리 셀의 셀 용량 간의 비율인 SOH가 배터리 셀의 현재 셀 용량을 나타내는 인자로 이용될 수 있다. 배터리 셀이 사용되기 전의 상태를 “초기”라 할 수 있다.
셀 용량 산출 주기는 설계에 따라 다양한 방식으로 설정될 수 있다. 예를 들어, BMS(100)가 파워-온 되는 시점부터 파워-오프 되는 시점까지의 기간이 셀 용량 산출 주기로 설정될 수 있다. 파워-온은 BMS(100)에 전원이 연결되어 BMS(100)의 동작에 필요한 전력이 공급되는 것을 의미하고, 파워-오프는 BMS(100)에 연결된 전원이 차단되어 BMS(100)로의 전력 공급이 차단되는 것을 의미한다. BMS(100)가 파워-온 되면 MCU(130)도 전원에 연결되어 온 되고, BMS(100)가 파워-오프 되면 전원 차단에 따라 MCU(130)도 오프될 수 있다. BMS(100)의 파워-온 및 파워-오프는 사용자의 조작이나 상위 제어기의 제어 명령에 따라 제어될 수 있다.
구체적으로, 셀 용량 산출부(132)는 셀 용량 산출 주기 동안 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 흐르는 전류를 적산하여 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 전류 적산량을 산출하고, 셀 용량 산출 주기 동안의 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 SOC 변화량을 산출하며, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대해서 셀 용량 산출 주기 동안의 전류 적산량을 SOC 변화량으로 나누어 셀 용량(SOH)을 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)은 직렬 연결되어 있으므로, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4)의 전류 적산량은 동일할 수 있다. 다만 일 실시예와 달리 복수의 배터리 셀이 병렬적으로 연결된 경우, 배터리 시스템(1)에는 각 전류 경로에 전류 센서가 구비되고, 셀 용량 산출부(132) 각 전류 경로에서의 전류 측정 결과를 수집하여 복수의 배터리 셀 각각에 대한 전류 적산량을 산출할 수 있다.
셀 용량 산출부(132)은 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 전압 또는 OCV(Open Circuit Voltage)에 기초하여 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 SOC와 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 SOC를 추정하고, 종료 시점의 SOC와 시작 시점의 SOC 간의 차이를 SOC 변화량으로 산출할 수 있다. 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대한 SOC를 추정하는 방법에 대해서 공지된 다양한 기술 중 어떤 것도 일 실시예에 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 BMS(100)는 조건 인자가 셀 온도와 OCV(또는 셀 전압)이고, 조건 인자에 따라 결정되는 인자가 SOC를 테이블화한 룩-업 테이블을 포함할 수 있다. 셀 용량 산출부(132)는 현재 셀 온도에서 측정된 셀 전압에 따라 산출되는 OCV(또는 셀 전압)에 대응하는 SOC를 룩-업 테이블에서 도출할 수 있다. 필요한 경우 셀 용량 산출부(132)는 보간법을 사용하여 룩-업 테이블에 기록되어 있지 않은 조건에서의 SOC를 추정할 수 있다.
셀 용량 편차 산출부(133)는 셀 용량 산출 주기마다 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각의 셀 용량(SOH)에 대한 셀 용량 편차(dSOH)를 산출할 수 있다(S3). 일 실시예에 따른 셀 용량 편차는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대한 셀 용량 산출 주기 동안의 셀 용량 변화를 의미할 수 있다. 따라서 셀 용량 편차 산출부(133)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대해서 n번째 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 셀 용량(SOH_n1)과 n번째 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 셀 용량(SOH_n2)간의 차(SOH_n1-SOH_n2)를 해당 배터리 셀의 셀 용량 편차(dSOH_n)로 산출할 수 있다. “n”은 배터리 팩(10)이 사용되기 시작한 시점부터 임의의 시점(예를 들어, 현 시점)까지 셀 용량 산출 주기가 경과한 횟수를 지시하는 1 이상의 자연수일 수 있다.
퇴화도 진단부(134)는 누적 에너지가 소정 단위만큼 증가하는 누적 주기마다 복수의 배터리 셀(10_1~10_4) 각각에 대한 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출할 수 있다(S4).
퇴화도 진단부(134)는 에너지 누적부(131)로부터 누적 에너지 값을 수신하고, 누적 에너지 값이 소정의 기준 에너지 단위만큼 증가한 시점에 대응하는 셀 용량 산출 주기 동안의 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대한 셀 용량 편차(dSOH)를 셀 용량 산출부(132)로부터 수신하여 저장하며, 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대해서 현재 누적 주기에 대응하는 셀 용량 편차(이하, 현재 셀 용량 편차, dSOH_n)와 직전 누적 주기에 대응한 셀 용량 편차(이하, 직전 셀 용량 편차, dSOH_n-1) 간의 변화 정도(예를 들어, 기울기)를 산출한다(S4). 누적 주기는, 누적 에너지 값이 기준 에너지 단위만큼 증가할 때마다 갱신된다.
퇴화도 진단부(134)는 누적 주기가 갱신될 때(누적 에너지 값이 기준 에너지 단위만큼 증가할 때), 셀 용량 산출부(132)로 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 각각에 대한 셀 용량 편차를 요청할 수 있다. 셀 용량 산출부(132)는 요청을 수신한 시점을 기준으로 가장 가까운 시점에 산출한 셀 용량 편차인 현재 셀 용량 편차(dSOH_n)를 퇴화도 진단부(134)에 전송할 수 있다. 퇴화도 진단부(134)는 요청에 대한 응답으로 수신한 현재 셀 용량 편차(dSOH_n)를 저장할 수 있다. 퇴화도 진단부(134)는 누적 주기 마다 현재 셀 용량 편차(dSOH_n)와 기 저장한 직전 셀 용량 편차(dSOH_n-1) 간의 기울기를 산출한다. 예를 들어, 퇴화도 진단부(134)는 현재 셀 용량 편차(dSOH_n)에서 직전 셀 용량 편차(dSOH_n-1)를 차감한 값을 기준 에너지로 나누어 기울기를 산출할 수 있다. 참고로 셀 용량은 초기 배터리 셀의 셀 용량 대비 셀 용량이 산출되는 시점의 셀 용량의 비율이므로, 그 단위가 [%]일 수 있다. 누적 에너지의 단위는 [J](joule)일 수 있다.
퇴화도 진단부(134)는 누적 주기마다 산출한 셀 용량 편차의 변화 정도를 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라 각 배터리 셀의 이상 여부를 진단할 수 있다(S5). 퇴화도 진단부(134)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 중 산출한 기울기가 소정의 퇴화 임계치 이상인 배터리 셀을 이상 셀로 진단할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 셀 용량 편차와 누적 에너지 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 발명을 설명하기 위한 일 예로서 발명이 이에 한정되지 않는다. 도 4에서 가로 축은 누적 에너지에 관한 축으로 누적 에너지가 증가할수록 가로 축 상에서 누적 에너지를 지시하는 위치가 오른쪽으로 이동하고, 세로 축은 셀 용량 편차에 관한 축으로 셀 용량 편차가 증가할수록 세로 축 상에서 셀 용량 편차를 지시하는 위치가 위쪽으로 이동할 수 있다.
도 4의 세로 축 상에 도시된 “dSOH_TH”는 고정된 값으로, 배터리 셀의 정상 여부를 결정하기 위한 셀 용량 편차 임계 값이다. 종래에는 셀 용량 편차가 “dSOH_TH”에 도달하면 해당 셀은 퇴화로 인한 이상 셀인 것으로 진단될 수 있다.
도 4에 도시된 그래프(300)는 복수의 배터리 셀(10_1-10_4) 중 어떤 배터리 셀의 누적 에너지에 대한 셀 용량 편차를 나타낸 그래프이다.
누적 에너지가 “ACCE_1”에 도달한 시점에, 퇴화도 진단부(134)는 누적 에너지가 “ACCE_0”일 때의 직전 셀 용량 편차(dSOH_0)와 누적 에너지가 “ACCE_1”일 때의 현재 셀 용량 편차(dSOH_1) 간의 기울기(DS1)를 산출한다. 기울기(DS1)는 퇴화 임계치 미만의 값으로, 퇴화도 진단부(134)는 해당 배터리 셀을 정상으로 판단한다.
누적 에너지가 “ACCE_2”에 도달한 시점에, 퇴화도 진단부(134)는 누적 에너지가 “ACCE_1”일 때의 직전 셀 용량 편차(dSOH_1)와 누적 에너지가 “ACCE_2”일 때의 현재 셀 용량 편차(dSOH_2) 간의 기울기(DS2)를 산출한다. 기울기(DS2)는 퇴화 임계치 이상의 값으로, 퇴화도 진단부(134)는 해당 배터리 셀을 이상으로 판단한다.
퇴화 임계치는 일정한 값이거나, 누적 에너지에 따라 변동하는 값일 수 있다. 예를 들어, 누적 에너지가 증가할수록 퇴화 임계치가 증가할 수 있다.
종래와 비교해 현재 셀 용량 편차(dSOH_2)가 “dSOH_TH” 미만이지만, 일 실시예는 해당 배터리 셀을 이상으로 판단할 수 있다. 종래 방식에 따르면, 해당 배터리 셀의 셀 용량 편차가 현재 셀 용량 편차(dSOH_2)에서 “dSOH_TH”까지 진행되는 동안, 다른 배터리 셀에 영향을 줄 수 있다. 이와 달리, 일 실시예에 따른 배터리 시스템은 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하여 조기에 셀 용량 퇴화도가 큰 이상 배터리 셀을 검출할 수 있다.
BMS(100)는 이상 배터리 셀을 검출할 경우, 외부에 이를 알릴 수 있다. 외부는 배터리 시스템(1)을 관리하는 단말 또는 서버, 배터리 시스템(1)이 장착된 장치의 상위 제어기 등을 포함할 수 있다. 이상 배터리 셀 검출에 따라, 배터리 팩(10)에서 해당 배터리 셀이 교체되면, 다른 배터리 셀의 셀 용량 퇴화도에 대한 영향을 차단할 수 있다.
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.
1: 배터리 시스템
10: 배터리 팩
100: 배터리 관리 시스템
110: 셀 모니터링 IC
120: 셀 밸런싱 회로
130: 메인 제어 회로
131: 에너지 누적부
132: 셀 용량 산출부
133: 셀 용량 편차 산출부
134: 퇴화도 진단부
10: 배터리 팩
100: 배터리 관리 시스템
110: 셀 모니터링 IC
120: 셀 밸런싱 회로
130: 메인 제어 회로
131: 에너지 누적부
132: 셀 용량 산출부
133: 셀 용량 편차 산출부
134: 퇴화도 진단부
Claims (15)
- 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩;
상기 배터리 팩에 흐르는 전류를 측정하여 상기 측정한 배터리 팩 전류를 지시하는 전류 감지 신호를 생성하는 전류 센서;
상기 배터리 팩의 배터리 팩 전압 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 측정하고, 상기 측정한 배터리 팩 전압 및 상기 복수의 셀 전압을 지시하는 전압 감지 신호를 생성하는 셀 모니터링 IC; 및
상기 전류 감지 신호 및 상기 전압 감지 신호를 이용하여, 상기 배터리 팩에 대한 누적 에너지를 계산하고, 소정의 셀 용량 산출 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량을 산출하며, 상기 누적 에너지가 소정 단위만큼 증가하는 누적 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하고, 상기 누적 주기마다 산출한 상기 셀 용량 편차의 변화 정도를 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라 각 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 메인 제어 회로를 포함하는,
배터리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 메인 제어 회로는,
상기 전류 감지 신호가 지시하는 배터리 팩 전류 및 상기 전압 감지 신호가 지시하는 배터리 팩 전압을 이용하여 상기 배터리 팩에 대한 충전 에너지 및 방전 에너지 중 하나를 상기 누적 에너지로 산출하는 에너지 누적부를 포함하는,
배터리 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 에너지 누적부는,
상기 배터리 팩이 충전되는 충전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 충전 에너지를 산출하고, 상기 충전 기간 동안 상기 산출한 충전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출하거나,
상기 배터리 팩이 방전되는 방전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 방전 에너지를 산출하고, 상기 방전 기간 동안 산출한 방전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출하는,
배터리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 메인 제어 회로는,
상기 셀 용량 산출 주기 단위로 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량을 산출하고, 상기 산출한 복수의 셀 용량을 저장하는 셀 용량 산출부를 포함하고,
상기 셀 용량 산출 주기는 상기 메인 제어 회로가 온 된 시점부터 오프 되는 시점까지의 기간인, 배터리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 셀 용량 산출부는,
상기 셀 용량 산출 주기 동안 상기 복수의 배터리 셀 각각에 흐르는 전류를 적산하여 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류 적산량을 산출하고, 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 SOC 변화량을 산출하며, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 전류 적산량을 상기 SOC 변화량으로 나누어 셀 용량을 산출하는,
배터리 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 셀 용량 산출부는,
상기 전압 감지 신호가 지시하는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압 또는 상기 각 셀 전압에 따르는 OCV(Open Circuit Voltage)에 기초하여 상기 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 SOC와 상기 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 SOC를 추정하고, 상기 종료 시점의 SOC와 상기 시작 시점의 SOC 간의 차이를 상기 SOC 변화량으로 산출하는,
배터리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 메인 제어 회로는,
상기 셀 용량 산출 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량에 대한 셀 용량 편차를 산출하는 셀 용량 편차 산출부를 더 포함하고,
상기 셀 용량 편차는 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 셀 용량 변화인,
배터리 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 셀 용량 편차 산출부는,
상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 n번째 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 셀 용량과 n번째 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 셀 용량간의 차를 각 배터리 셀의 셀 용량 편차로 산출하고,
상기 “n”은 상기 배터리 팩이 사용되기 시작한 시점부터 임의의 시점까지 셀 용량 산출 주기가 경과한 횟수를 지시하는 1 이상의 자연수인,
배터리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 메인 제어 회로는,
상기 누적 에너지의 값이 소정의 기준 에너지 단위만큼 증가한 시점에 대응하는 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차를 저장하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 현재 누적 주기에 대응하는 현재 셀 용량 편차와 직전 누적 주기에 대응한 직전 셀 용량 편차 간의 기울기를 산출하며, 상기 산출한 기울기가 소정의 퇴화 임계치 이상인 배터리 셀을 이상 셀로 진단하는 퇴화도 진단부를 포함하는,
배터리 시스템. - 배터리 관리 시스템에 의한 배터리 팩을 구성하는 복수의 배터리 셀에 대한 퇴화도를 진단하는 방법에 있어서,
상기 배터리 팩에 흐르는 배터리 팩 전류 및 상기 배터리 팩의 전압인 배터리 팩 전압을 이용하여 상기 배터리 팩에 대한 누적 에너지를 계산하는 단계;
소정의 셀 용량 산출 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 용량을 산출하는 단계;
상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 상기 셀 용량 산출 주기 마다 셀 용량 편차를 산출하는 단계;
상기 누적 에너지가 소정 단위만큼 증가하는 누적 주기마다 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하는 단계; 및
상기 누적 주기마다 산출한 상기 셀 용량 편차의 변화 정도를 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라 각 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계를 포함하는,
배터리 셀 퇴화도 진단 방법. - 제10항에 있어서,
상기 누적 에너지를 계산하는 단계는,
상기 배터리 팩이 충전되는 충전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 충전 에너지를 산출하고, 상기 충전 기간 동안 상기 산출한 충전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출하는 단계, 또는
상기 배터리 팩이 방전되는 방전 기간 동안 모니터링 주기마다 배터리 팩 전류와 배터리 팩 전압을 곱하여 방전 에너지를 산출하고, 상기 방전 기간 동안 산출한 방전 에너지를 적분하여 누적 에너지를 산출하는 단계를 포함하는,
배터리 셀 퇴화도 진단 방법. - 제10항에 있어서,
상기 셀 용량을 산출하는 단계는,
상기 셀 용량 산출 주기 동안 상기 복수의 배터리 셀 각각에 흐르는 전류를 적산하여 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전류 적산량을 산출하는 단계;
상기 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 SOC 변화량을 산출하는 단계; 및
상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 전류 적산량을 상기 SOC 변화량으로 나누어 셀 용량을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 셀 용량 산출 주기는 상기 메인 제어 회로가 온 된 시점부터 오프 되는 시점까지의 기간인,
배터리 셀 퇴화도 진단 방법. - 제12항에 있어서,
상기 SOC 변화량을 산출하는 단계는,
상기 전압 감지 신호가 지시하는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압 또는 상기 각 셀 전압에 따르는 OCV(Open Circuit Voltage)에 기초하여 상기 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 SOC와 상기 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 SOC를 추정하고, 상기 종료 시점의 SOC와 상기 시작 시점의 SOC 간의 차이를 상기 SOC 변화량으로 산출하는 단계를 포함하는,
배터리 셀 퇴화도 진단 방법. - 제10항에 있어서,
상기 셀 용량 편차 산출 단계는,
상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 n번째 셀 용량 산출 주기의 시작 시점의 셀 용량과 n번째 셀 용량 산출 주기의 종료 시점의 셀 용량 간의 차를 각 배터리 셀의 셀 용량 편차로 산출하는 단계를 포함하고,
상기 셀 용량 편차는 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 상기 셀 용량 산출 주기 동안의 셀 용량 변화이고,
상기 “n”은 상기 배터리 팩이 사용되기 시작한 시점부터 임의의 시점까지 셀 용량 산출 주기가 경과한 횟수를 지시하는 1 이상의 자연수인,
배터리 셀 퇴화도 진단 방법. - 제10항에 있어서,
상기 셀 용량 편차의 변화 정도를 산출하는 단계는,
상기 누적 에너지의 값이 소정의 기준 에너지 단위만큼 증가한 시점에 대응하는 셀 용량 산출 주기 동안의 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 셀 용량 편차를 저장하는 단계; 및
상기 복수의 배터리 셀 각각에 대해서 현재 누적 주기에 대응하는 현재 셀 용량 편차와 직전 누적 주기에 대응한 직전 셀 용량 편차 간의 기울기를 산출하는 단계를 포함하는,
배터리 셀 퇴화도 진단 방법.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020220116272A KR20240037583A (ko) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220116272A KR20240037583A (ko) | 2022-09-15 | 2022-09-15 | 배터리 셀 퇴화도 진단 방법 및 이를 이용하는 배터리 시스템 |
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