KR20240108759A - 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법 Download PDF

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KR20240108759A
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이정환
박재동
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 파라미터 결정 장치는, 배터리가 휴지 상태의 적어도 일부 시간 구간 동안, 상기 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득하는 획득부; 및 상기 데이터에 기초하여 상기 전압의 변화를 감지하고, 상기 전압의 변화에 기초하여 상기 배터리에 대한 등가 회로 모델(ECM: equivalent circuit model)에 포함된 복수의 RC(resistor-capacitor) 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정하는 결정부를 포함할 수 있다.

Description

배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법{DEVICE FOR DETERMINIG PARAMETER OF EQUIVALENT CIRCUT MODEL OF BATTERY AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다. 또한, 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
이러한 이차 전지와 관련된 서비스 중 하나로서, 배터리 관리 시스템(BMS: battery management system)이 있다. 배터리 관리 시스템은 배터리의 전압, 전류, 및 온도에 관한 데이터를 수집할 수 있다. 배터리 관리 시스템은 수집된 측정 데이터에 기초하여 배터리의 내부 단선, 과전압, 온도 센서 고장, 및 기타 고장 여부를 진단할 수 있다.
배터리의 상태를 진단하기 위하여, 배터리의 등가 회로 모델(ECM: equivalent circuit model)이 이용될 수 있다. 여기서, 등가 회로 모델이란 배터리에서 출력되는 전압과 전류의 변화를 전기적으로 모사한 모델일 수 있다.
배터리 관리 시스템은 배터리의 구조를 단순화한 등가 회로 모델을 이용함으로써, 배터리의 상태를 더 빨리 진단할 수 있다는 장점이 있다.
배터리의 상태를 정확하게 판단하기 위해서는, 등가 회로 모델의 파라미터들을 정확하게 도출할 필요성이 있다.
그러나, 배터리에 펄스 전류를 인가하는 과정에서, 펄스 전류가 인가된 시간과 펄스 전류로 인해 측정되는 전압의 시간 사이에 지연이 발생될 수 있다. 또한, 배터리의 상태를 진단하기 위하여 배터리를 센싱하는 측정 장비에 의한 오차 값이 발생될 수도 있다. 전술한 지연 값 및 오차 값으로 인하여, 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터들을 정확하게 도출할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래에는, RC 시정수 값에 따라 전압의 변화에 영향을 미치는 정도가 상이함에도 불구하고, 복수의 RC 시정수 값들을 일괄적으로만 도출하기 때문에 파라미터들 각각이 잘못 도출될 수 있는 문제점이 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 파라미터 결정 장치는, 배터리가 휴지 상태의 적어도 일부 시간 구간 동안, 상기 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득하는 획득부; 및 상기 데이터에 기초하여 상기 전압의 변화를 감지하고, 상기 전압의 변화에 기초하여 상기 배터리에 대한 등가 회로 모델(ECM: equivalent circuit model)에 포함된 복수의 RC(resistor-capacitor) 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정하는 결정부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정부는, 상기 복수의 RC 시정수들의 크기 순서에 기초하여, 상기 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정부는, 상기 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정부는, 상기 적어도 일부 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간을 적어도 일부 포함하는 제2 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 RC 시정수들 중 상기 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정부는, 상기 복수의 파라미터들 중 지정된 개수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 제2 파라미터들을 제외한 제3 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 제1 목적 함수를 이용하여 상기 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정부는, 상기 제2 파라미터들 및 상기 제3 파라미터들을 지수 함수의 감쇠 상수로 나타내는 제2 목적 함수를 이용하여 상기 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 파라미터 결정 장치의 동작 방법은, 배터리가 휴지 상태의 적어도 일부 시간 구간 동안, 상기 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득하는 동작; 상기 데이터에 기초하여 상기 전압의 변화를 감지하는 동작; 및 상기 전압의 변화에 기초하여 상기 배터리에 대한 등가 회로 모델(ECM: equivalent circuit model)에 포함된 복수의 RC(resistor-capacitor) 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정하는 동작은, 상기 복수의 RC 시정수들의 크기 순서에 기초하여, 상기 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정하는 동작은, 상기 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정하는 동작은, 상기 적어도 일부 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간을 적어도 일부 포함하는 제2 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 RC 시정수들 중 상기 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정하는 동작은, 상기 복수의 파라미터들 중 지정된 개수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 제2 파라미터들을 제외한 제3 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 제1 목적 함수를 이용하여 상기 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 결정하는 동작은, 상기 제2 파라미터들 및 상기 제3 파라미터들을 지수 함수의 감쇠 상수로 나타내는 제2 목적 함수를 이용하여 상기 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따른 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법은, 지연 값과 오차 값을 반영한 목적 함수를 이용하여 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터들을 결정할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따른 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법은, 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 파라미터들을 우선하여 도출함으로써 일괄적으로 RC 시정수 값을 피팅하여 발생되는 오차를 감소시킬 수 있다.
이에 따라, 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법은 배터리의 등가 회로 모델에 포함된 하나 이상의 파라미터들을 정확하게 도출할 수 있다.
본 문서의 개시에 따른 배터리의 등가 회로 모델의 파라미터 결정 장치 및 이의 동작 방법의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 본 문서의 개시에 따라 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 파라미터 결정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 등가 회로 모델을 예시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 제1 시간 구간에 따른 전압 값을 커브 피팅(curve-fitting)한 제1 그래프를 예시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 일부 시간 구간에 따른 전압 값을 커브 피팅한 제2 그래프를 예시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 파라미터 결정 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 문서의 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", "첫째", "둘째", "A", "B", "(a)" 또는 "(b)"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.
본 문서에서, 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 언급되거나 "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로, 또는 무선으로), 또는 간접적으로(예: 제3 구성요소를 통하여) 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory, CD-ROM)의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 파라미터 결정 장치(12)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 파라미터 결정 장치(12)는 전자 장치(10) 및 사용자 단말(14)과 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 파라미터 결정 장치(12)와 전자 장치(10) 간의 연결()은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통한 통신 연결일 수 있다. 일 실시 예에서, 유선 네트워크는 LAN(local area network) 통신, 또는 전력선 통신에 기초할 수 있다. 일 실시 예에서, 무선 네트워크는 근거리 통신 네트워크(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) 또는 IrDA(infrared data association)), 또는 원거리 통신 네트워크(셀룰러 네트워크, 4G 네트워크, 5G 네트워크)에 기초할 수 있다.
다른 실시 예에서, 파라미터 결정 장치(12)와 전자 장치(10) 간의 연결(11)은 기기 간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통한 연결일 수 있다.
일 실시 예에서, 파라미터 결정 장치(12)와 사용자 단말(14) 간의 연결(13)은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통한 통신 연결일 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(10)는 모바일 디바이스(예: 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드), 전기 자동차(예: EV(electric vehicle), HEV(hybrid EV), PHEV(plug-in HEV), FCEV(fuel cell EV))나 에너지 저장 장치(ESS, energy storage system), 또는 배터리 교환 시스템(BSS, battery swapping system)일 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(10)는 하나 이상의 배터리 유닛들(101, 103, 105)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 배터리 유닛들(101, 103, 105) 각각은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙일 수 있다.
일 실시 예에서, 사용자 단말(14)은 모바일 디바이스(예: 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드), 또는 PC(personal computer)일 수 있다.
일 실시 예에서, 파라미터 결정 장치(12)는 통신 회로(120), 센서(140), 메모리(160), 및 프로세서(180)를 포함할 수 있다.　 실시 예에 따라, 도 1에 도시된 파라미터 결정 장치(12)는 도 1에서 도시된 구성 요소들 이외의 적어도 하나의 구성 요소(예: 디스플레이, 입력 장치, 또는 출력 장치)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 통신 회로(120)는 파라미터 결정 장치(12)와 전자 장치(10) 및/또는 사용자 단말(14) 간의 유선 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널을 수립하고, 수립된 통신 채널을 통해 전자 장치(10) 및/또는 사용자 단말(14)과 데이터를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(140)는, 전자 장치(10)의 배터리 유닛들(101, 103, 105)의 상태와 관련된 값들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 상태와 관련된 값들은 배터리 유닛들()의 전압, 전류, 저항, 충전 상태(state of charge, SOC), 건강 상태(state of health, SOH), 또는 온도, 또는 이들의 조합에 대한 하나 이상의 값들을 나타낼 수 있다. 이하에서, 상태와 관련된 값은 ‘상태 값’으로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(160)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(160)는, 파라미터 결정 장치(12)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(180))에 의해 사용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 소프트웨어(또는, 이와 관련된 명령어(instruction)), 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 명령어는 프로세서(180)에 의해 실행 시 파라미터 결정 장치(12)가 명령어에 의해 정의되는 동작들을 수행하게 할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(160)는 하나 이상의 소프트웨어들(예: 획득부(162) 및 결정부(164))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(180)는 중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU, neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(180)는 소프트웨어(예: 획득부(162) 및 결정부(164))를 실행하여 프로세서(180)에 연결된 파라미터 결정 장치(12)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다.
이하에서는, 획득부(162) 및 결정부(164)를 통해 파라미터 결정 장치(12)가 배터리의 등가 회로 모델에 포함된 복수의 파라미터들을 결정하는 방법을 설명한다.
획득부(162)는 배터리에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 획득부(162)는 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 획득부(162)는, 배터리가 휴지 상태인 동안, 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 획득부(162)는, 배터리가 휴지 상태의 적어도 일부 시간 구간 동안, 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
결정부(164)는 파라미터를 결정할 수 있다. 결정부(164)는 배터리의 등가 회로 모델에 포함된 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 배터리의 등가 회로 모델에 포함된 복수의 RC(resistor-capacitor) 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 데이터에 기초하여 전압의 변화를 감지하고, 전압의 변화에 기초하여 등가 회로 모델에 포함된 복수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 여기서, 복수의 파라미터들에는 저항 값, 커패시턴스, RC 시정수 값, 지연 값, 오차 값, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
결정부(164)는 특정한 조건에 기초하여 하나 이상의 파라미터를 결정할 수 있다. 결정부(164)는 복수의 RC 시정수들의 크기 순서에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 저항과 커패시터가 병렬로 연결된 RC쌍(RC pair: resistor-capacitor pair)들이 각각 R1-C1, R2-C2, R3-C3이고, R3C3이 가장 큰 시정수 값이라고 가정하면, 결정부(164)는 가장 큰 RC 시정수 값을 나타내기 위한 파라미터인 R3, C3를 가장 먼저 결정할 수 있다. 여기서, R1, R2, R3는 각각 제1 저항, 제2 저항, 제3 저항의 저항 값일 수 있다. C1, C2, C3는 각각 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제3 커패시터의 커패시턴스일 수 있다.
이하에서는, 복수의 RC쌍들은 각각 R1-C1, R2-C2, R3-C3이고, 시정수의 크기는 R3C3, R2C2, R1C1 순서로 크다고 가정하여 설명한다.
결정부(164)는 특정한 RC 시정수를 나타내기 위한 파라미터를 결정할 수 있다.
결정부(164)는 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 전압에 대한 데이터에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다. 예컨대, 지정된 RC 시정수는 RC 시정수들 중 시정수 값이 가장 큰 R3C3일 수 있다. 제1 파라미터에는 R3C3를 나타내는 파라미터인 R3, C3이 포함될 수 있다. 제1 시간 구간은 적어도 일부 시간 구간 중 지연 값 및/또는 오차 값이 지정된 값 이상으로 발생되는 시간 구간을 제외한 시간 구간일 수 있다.
결정부(164)가 복수의 RC 시정수들 중 지정된 시정수를 나타내는 파라미터들을 먼저 결정하는 이유는, 시정수 값에 따라 시간에 따른 전압의 변화에 미치는 영향도가 상이하기 때문이다.
결정부(164)는 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 적어도 일부 시간 중 제1 시간 구간을 적어도 일부 포함하는 제2 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다. 여기서, 나머지 파라미터들에는 R3, C3를 제외한 저항 값, 커패시턴스, 지연 값, 오차 값, 또는 이들의 조합이 포함될 수 있다.
결정부(164)는 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 특정한 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 특정한 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 목적 함수를 이용하여 제1 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 복수의 파라미터들 중 지정된 개수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 제2 파라미터들을 제외한 제3 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 제1 목적 함수를 이용하여 제1 파라미터들을 결정할 수 있다. 예컨대, 지정된 개수는 2개일 수 있고, 지정된 개수의 RC 시정수들은 R2C2, R3C3일 수 있다. 제1 파라미터들은 복수의 파라미터들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 파라미터들은 제1 파라미터들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 목적 함수는 수학식 1로 표현될 수 있다.
여기서, V[δ]는 휴지 직전 전압 값, I는 전류 값일 수 있다. δ는 방전 시간일 수 있다. δ는 휴지 직전까지 배터리가 방전된 시간일 수 있다. 예컨대, 방전 시간이 90초인 경우, δ는 90일 수 있다. 수학식 1에 δ를 포함시키는 이유는, RC 시정수 값에 따라 포화(saturation)되는 정도가 상이하므로, 상이한 정도를 보정하기 위함일 수 있다. 예컨대, RC 시정수들 중 시정수 값이 가장 큰 R3C3는 R2C2, R1C1에 비해서 휴지 직전 방전 시간에 따라 전압 값에 영향을 크게 미칠 수 있다. 이에 따라, δ를 이용하여 상기 영향을 감소시킬 수 있다.
R2, R3는 각각 제2 저항, 제3저항의 저항 값일 수 있다. C2, C3는 각각 제2 커패시턴스, 제3 커패시턴스일 수 있으며, 각각 제2 저항, 제3 저항과 병렬 연결될 수 있다. K1은 지정된 상수로서, 측정 장치에 의해 발생된 오차를 보정하는 보정 값일 수 있다. K1은 직렬 저항 값(RS)과 제1 저항 값(R1)을 더 포함할 수 있다.
수학식 1을 참조하면, 제1 파라미터는 R3, C3을 포함할 수 있다. 제2 파라미터들은 R2, R3, C2, C3, K1을 포함할 수 있다. 제3 파라미터들은 R1, C1, RS, 센싱 장치로 인한 지연 값, 오차 값, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 결정부(164)는 수학식 1을 이용하여 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 제2 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 제2 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들 중 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 제2 파라미터들 및 제3 파라미터들을 지수 함수의 감쇠 상수로 나타내는 제2 목적 함수를 이용하여 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다. 여기서, 제2 목적 함수는 수학식 2로 표현될 수 있다.
여기서, V[δ]는 휴지 직전 전압 값, I는 전류 값일 수 있다. δ는 방전 시간일 수 있다. δ는 휴지 직전까지 배터리가 방전된 시간일 수 있다. 수학식 2에 δ를 포함시키는 이유는, RC 시정수 값에 따라 포화(saturation)되는 정도가 상이하므로, 상이한 정도를 보정하기 위함일 수 있다.
R1, R2, R3는 각각 제1 저항, 제2 저항, 제3저항의 저항 값일 수 있다. R3는 수학식 1에서 결정된 파라미터 값일 수 있다. C1, C2, C3는 각각 제1 커패시턴스, 제2 커패시턴스, 제3 커패시턴스일 수 있으며, 각각 제1 저항, 제2 저항, 제3 저항과 병렬 연결될 수 있다. C3는 수학식 1에서 결정된 파라미터 값일 수 있다. RS는 직렬 저항의 저항 값일 수 있다. 직렬 저항은, 저항과 커패시터가 상호 병렬 연결된 RC쌍들(R1-C1, R2-C2, R3-C3)과 직렬 연결될 수 있다. delay는 지연 값일 수 있다. delay는 배터리에 대한 전압을 센싱하는 측정 장치에 의해 발생된 지연 값일 수 있다. K2는 보정 값일 수 있다. K2는 측정 장치에 의해 발생된 오차를 보정하기 위한 보정 값일 수 있다.
수학식 2를 참조하면, 제2 파라미터들은 R2, R3, C2, C3, K1을 포함할 수 있다. 제3 파라미터들은 RS, R1, C1, 센싱 장치로 인한 지연 값, 오차 값, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 결정부(164)는 수학식 2를 이용하여 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리의 등가 회로 모델(200)을 예시한다.
도 2를 참조하면, 등가 회로 모델(200)에는 직렬 저항(202), 제1 내지 제3 저항(212, 222, 232), 제1 내지 제3 커패시터(214, 224, 234), 및 개방 회로 전압(OCV: open circuit voltage, 240)을 포함할 수 있다.
개방 회로 전압(240)은 배터리의 휴지 상태 직전의 방전 전압일 수 있다.
획득부(162)는 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
결정부(164)는 전압에 대한 데이터에 기초하여 전압의 변화를 감지할 수 있다. 결정부(164)는 전압의 변화에 기초하여 배터리에 대한 등가 회로 모델(200)에 포함된 복수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 제1 목적 함수를 이용하여 RC 시정수 값이 가장 높은 R3C3를 나타내는 파라미터인 R3, C3를 결정할 수 있다. 결정부(164)는 제2 목적 함수를 이용하여 나머지 파라미터인 RS, R1, R2, C1, C2, 센싱 장치로 인한 지연 값, 오차 값을 결정할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 제1 시간 구간에 따른 전압 값을 커브 피팅(curve-fitting)한 제1 그래프(302)를 예시한다.
도 3을 참조하면, 제1 그래프(302)는 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간에 따른 전압 값(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 일부 시간 구간은 0초 이상 500초 이하일 수 있다. 제1 시간 구간은 25초 이상 500초 이하일 수 있다.
획득부(162)는 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간에 따른 전압 값(300)을 획득할 수 있다.
결정부(164)는 전압 값(300)의 변화를 감지하고, 감지된 변화에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 전압 값(300)의 변화를 감지하고, 제1 목적 함수를 이용하여 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는, 결정된 파라미터들에 기초하여, 전압 값(300)을 커브 피팅할 수 있다. 결정부(164)는, 결정된 파라미터들에 기초하여, 전압 값(300)을 커브 피팅한 제1 그래프(302)를 도출할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 일부 시간 구간에 따른 전압 값을 커브 피팅한 제2 그래프(402)를 예시한다.
도 4를 참조하면, 제2 그래프(402)는 일부 시간 구간에 따른 전압 값(400)을 포함할 수 있다. 여기서, 일부 시간 구간은 0초 이상 500초 이하일 수 있다.
획득부(162)는 일부 시간에 따른 전압 값(400)을 획득할 수 있다.
결정부(164)는 전압 값(400)의 변화를 감지하고, 감지된 변화에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 전압 값(400)의 변화를 감지하고, 제2 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들 중 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는, 결정된 파라미터들에 기초하여, 전압 값(400)을 커브 피팅할 수 있다. 결정부(164)는, 결정된 파라미터들에 기초하여, 전압 값(400)을 커브 피팅한 제2 그래프(402)를 도출할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 파라미터 결정 장치(12)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 동작 500에서, 획득부(162)는 배터리에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 획득부(162)는 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 획득부(162)는, 배터리가 휴지 상태인 동안, 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 획득부(162)는, 배터리가 휴지 상태의 적어도 일부 시간 구간 동안, 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
동작 502에서, 결정부(164)는 배터리의 전압의 변화를 감지할 수 있다. 결정부(164)는 배터리의 전압에 대한 데이터에 기초하여 전압의 변화를 감지할 수 있다.
동작 504에서, 결정부(164)는 파라미터를 결정할 수 있다. 결정부(164)는 배터리의 등가 회로 모델에 포함된 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 배터리의 등가 회로 모델에 포함된 복수의 RC(resistor-capacitor) 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 데이터에 기초하여 전압의 변화를 감지하고, 전압의 변화에 기초하여 등가 회로 모델에 포함된 복수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 특정한 조건에 기초하여 하나 이상의 파라미터를 결정할 수 있다. 결정부(164)는 복수의 RC 시정수들의 크기 순서에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 특정한 RC 시정수를 나타내기 위한 파라미터를 결정할 수 있다.
결정부(164)는 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 전압에 대한 데이터에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 적어도 일부 시간 중 제1 시간 구간을 적어도 일부 포함하는 제2 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 특정한 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 특정한 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 목적 함수를 이용하여 제1 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는, 복수의 파라미터들 중 지정된 개수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 제2 파라미터들을 제외한 제3 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 제1 목적 함수를 이용하여 제1 파라미터들을 결정할 수 있다.
결정부(164)는 제2 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 제2 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들 중 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다. 결정부(164)는 제2 파라미터들 및 제3 파라미터들을 지수 함수의 감쇠 상수로 나타내는 제2 목적 함수를 이용하여 복수의 파라미터들 중 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소를 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 문서의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 배터리가 휴지 상태의 적어도 일부 시간 구간 동안, 상기 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득하는 획득부; 및
    상기 데이터에 기초하여 상기 전압의 변화를 감지하고, 상기 전압의 변화에 기초하여 상기 배터리에 대한 등가 회로 모델(ECM: equivalent circuit model)에 포함된 복수의 RC(resistor-capacitor) 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정하는 결정부
    를 포함하는, 파라미터 결정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 복수의 RC 시정수들의 크기 순서에 기초하여, 상기 복수의 파라미터들을 결정하는, 파라미터 결정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정하는, 파라미터 결정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 적어도 일부 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간을 적어도 일부 포함하는 제2 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 RC 시정수들 중 상기 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정하는, 파라미터 결정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 복수의 파라미터들 중 지정된 개수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 제2 파라미터들을 제외한 제3 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 제1 목적 함수를 이용하여 상기 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정하는, 파라미터 결정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 제2 파라미터들 및 상기 제3 파라미터들을 지수 함수의 감쇠 상수로 나타내는 제2 목적 함수를 이용하여 상기 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정하는, 파라미터 결정 장치.
  7. 배터리가 휴지 상태의 적어도 일부 시간 구간 동안, 상기 배터리의 전압에 대한 데이터를 획득하는 동작;
    상기 데이터에 기초하여 상기 전압의 변화를 감지하는 동작; 및
    상기 전압의 변화에 기초하여 상기 배터리에 대한 등가 회로 모델(ECM: equivalent circuit model)에 포함된 복수의 RC(resistor-capacitor) 시정수들을 나타내기 위한 복수의 파라미터들을 결정하는 동작
    을 포함하는, 파라미터 결정 장치의 동작 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 결정하는 동작은,
    상기 복수의 RC 시정수들의 크기 순서에 기초하여, 상기 복수의 파라미터들을 결정하는, 동작 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 결정하는 동작은,
    상기 적어도 일부 시간 구간 중 제1 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정하는, 동작 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 결정하는 동작은,
    상기 적어도 일부 시간 구간 중 상기 제1 시간 구간을 적어도 일부 포함하는 제2 시간 구간 동안 획득되는 데이터에 기초하여, 상기 복수의 RC 시정수들 중 상기 지정된 RC 시정수 이외의 RC 시정수들을 나타내기 위한 나머지 파라미터들을 결정하는, 동작 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 결정하는 동작은,
    상기 복수의 파라미터들 중 지정된 개수의 RC 시정수들을 나타내기 위한 제2 파라미터들을 제외한 제3 파라미터들을 지정된 상수로 나타내는 제1 목적 함수를 이용하여 상기 복수의 RC 시정수들 중 지정된 RC 시정수를 나타내기 위한 제1 파라미터들을 결정하는, 동작 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 결정하는 동작은,
    상기 제2 파라미터들 및 상기 제3 파라미터들을 지수 함수의 감쇠 상수로 나타내는 제2 목적 함수를 이용하여 상기 제1 파라미터들을 제외한 나머지 파라미터들을 결정하는, 동작 방법.
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