WO2014065615A1

WO2014065615A1 - 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법

Info

Publication number: WO2014065615A1
Application number: PCT/KR2013/009535
Authority: WO
Inventors: 조영창; 장기욱
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-05-01
Also published as: KR101547006B1; JP2015505956A; US8965723B2; JP5858504B2; EP2762907A1; CN104011555A; TWI519804B; KR20140053592A; TW201439568A; US20140303915A1; EP2762907A4; CN104011555B; EP2762907B1

Abstract

배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치는, 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 제1 SOC 산출부; 각기 다른 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 하나 이상의 제2 SOC 산출부; 및 상기 하나 이상의 제2 SOC 중, 상기 배터리의 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC를 확인하여, 상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하는 최적 파라미터 추출부를 포함하되, 상기 제1 SOC 산출부는 상기 최적 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 최종 SOC를 산출한다.

Description

배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법

본 출원은 2012년 10월 26일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2012-0119712호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 제1 SOC 산출부와, 각기 다른 파라미터를 적용하여 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 하나 이상의 제2 SOC 산출부를 구비하여 배터리의 실제 SOC와 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하고 최적 파라미터를 적용하여 배터리의 최종 SOC를 산출함으로써, 실시간으로 SOC 추정에 이용되는 파라미터를 보정할 수 있고 배터리의 보관 상태와 퇴화에 무관하게 높은 SOC 정확도를 유지할 수 있는 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.

이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

이차전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.

이와 같은 배터리, 특히 다수의 2차 전지가 충전과 방전을 번갈아 가면서 수행하는 경우에는 이들의 충방전을 효율적으로 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태 및 성능을 유지하도록 관리할 필요성이 있다.

이를 위해, 배터리의 상태 및 성능을 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 구비된다. BMS은 배터리의 전류, 전압, 온도 등을 측정하여 이를 바탕으로 배터리의 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 추정하며, 연료 소비 효율이 가장 좋아지도록 SOC를 제어한다. SOC를 정확히 제어하기 위해서는 충방전을 행하고 있는 배터리의 SOC를 정확히 측정하는 것이 필요하다.

종래 BMS에서 배터리의 SOC를 측정하는 방법으로는 배터리에 흐르는 충방전 전류를 적산하여 배터리의 SOC를 추정하는 방법이 있다. 이 방법은 전류 센서를 통해 전류를 측정하는 과정에서 발생되는 오차가 계속적으로 누적되어 시간이 지남에 따라 SOC의 정확도가 떨어지는 문제가 있다.

또는, 배터리의 충방전 중에 배터리의 전압을 측정하고 측정된 전압으로부터 무부하 상태의 배터리 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage; OCV)을 추정하고 개방 회로 전압 별 SOC 테이블을 참조하여 추정된 개방 회로 전압에 해당하는 SOC를 맵핑하는 방법이 있다. 그러나, 배터리의 충방전이 이루어지고 있는 때 측정된 전압은 실제 전압과 많은 차이를 보이게 된다. 예를 들어, 배터리가 부하에 연결되어 방전이 시작되면 배터리의 전압이 급격하게 떨어지고, 배터리가 외부 전원으로부터 충전이 시작되면 배터리의 전압이 급격하게 올라간다. 따라서, 배터리의 충방전시 측정된 전압과 실제 전압과의 오차로 인해 SOC의 정확도가 떨어지는 문제가 있다.

또는, 배터리를 전기 모델화하고, 배터리 모델의 이론 출력값과 실제 출력값을 비교하여 능동적인 보정을 통해 SOC를 추정하는 방법으로 EKF(Extended Kalman Filter) SOC 추정 알고리즘이라고 불리는 SOC 추정 방법이 있다. EKF SOC 추정 알고리즘은 상온에서 SOC 최대 오차가 3% 수준으로 낮고, 전력 패턴에 크게 관계없이 안정적으로 SOC 추정이 가능하여 배터리의 SOC를 추정하는데 많이 이용되고 있다.

하지만, EKF SOC 추정 알고리즘은 배터리 모델의 파라미터를 실험을 통해 추출하고 추출된 파라미터를 테이블(table)화하여 적용하고 있는데, 한번 추출하여 산출된 파라미터는 변하지 않으므로 초기에는 SOC의 정확도가 높으나 실제 배터리의 보관 상태 및 퇴화에 따라 SOC의 정확도가 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 제1 SOC 산출부와, 각기 다른 파라미터를 적용하여 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 하나 이상의 제2 SOC 산출부를 구비하여 배터리의 실제 SOC와 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하고 최적 파라미터를 적용하여 배터리의 최종 SOC를 산출함으로써, 실시간으로 SOC 추정에 이용되는 파라미터를 보정할 수 있고 배터리의 보관 상태와 퇴화에 무관하게 높은 SOC 정확도를 유지할 수 있는 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치는, 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 제1 SOC 산출부; 각기 다른 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 하나 이상의 제2 SOC 산출부; 및 상기 하나 이상의 제2 SOC 중, 상기 배터리의 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC를 확인하여, 상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하는 최적 파라미터 추출부를 포함하되, 상기 제1 SOC 산출부는 상기 최적 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 최종 SOC를 산출한다.

상기 기설정된 파라미터는, EKF(Extended Kalman Filter) SOC 추정 알고리즘의 배터리 모델에서 추출된 파라미터일 수 있다.

상기 제2 SOC 산출부는, 상기 제1 SOC 산출부가 상기 제1 SOC를 산출할 때, 동시다발적으로 상기 하나 이상의 제2 SOC를 산출할 수 있다.

상기 최적 파라미터 추출부는, 상기 제2 SOC 산출부에서 동시다발적으로 산출된 제2 SOC를 이용하여 실시간으로 상기 최적 파라미터를 추출할 수 있다.

상기 최적 파라미터 추출부는, 상기 배터리에 흐르는 전류가 기설정된 시간 이상 기설정된 전류 값 이하로 흐르는 경우, 그 때의 전압 값을 상기 배터리의 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage; OCV)으로 판단하고, 상기 OCV를 이용하여 상기 배터리의 실제 SOC를 산출할 수 있다.

상기 기설정된 시간은, 30분일 수 있다.

상기 기설정된 전류 값은, 1A일 수 있다.

상기 파라미터는, 상기 배터리의 전류, 전압 및 온도 중 하나 이상과 관련한 값일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 방법은, 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 단계; 각기 다른 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 단계; 상기 하나 이상의 제2 SOC 중, 상기 배터리의 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC를 확인하는 단계; 상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하는 단계; 및 상기 최적 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 최종 SOC를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제2 SOC를 산출하는 단계는, 상기 제1 SOC를 산출하는 단계와 동시다발적으로 이루어질 수 있다.

상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하는 단계는, 상기 제2 SOC를 산출하는 단계에서 동시다발적으로 산출된 제2 SOC를 이용하여 실시간으로 상기 최적 파라미터를 추출할 수 있다.

상기 배터리 잔존 용량 추정 방법은, 상기 배터리에 흐르는 전류가 기설정된 시간 이상 기설정된 전류 값 이하로 흐르는 경우, 그 때의 전압 값을 상기 배터리의 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage; OCV)으로 판단하는 단계; 및 상기 OCV를 이용하여 상기 배터리의 실제 SOC를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기설정된 시간은, 30분일 수 있다.

상기 기설정된 전류 값은, 1A일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 제1 SOC 산출부와, 각기 다른 파라미터를 적용하여 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 하나 이상의 제2 SOC 산출부를 구비하여 배터리의 실제 SOC와 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하고 최적 파라미터를 적용하여 배터리의 최종 SOC를 산출함으로써, 실시간으로 SOC 추정에 이용되는 파라미터를 보정할 수 있고 배터리의 보관 상태와 퇴화에 무관하게 높은 SOC 정확도를 유지할 수 있는 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치가 전기 자동차에 적용된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치는 전기 자동차 이외에도 가정용 또는 산업용 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.

전기 자동차(1)는 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(10)는 모터(50) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(40)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.

여기서, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다.

또한, 배터리(10)는 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 전지 팩으로 형성된다. 그리고, 이러한 전지 팩이 하나 이상 구비되어 배터리(10)를 형성할 수도 있다.

BMS(20)는 배터리(10)의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)를 관리한다. 예컨대, 배터리(10)의 잔존 용량(State Of Charging; SOC), 잔존 수명(State Of Health; SOH), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리(10) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리(10)의 교체 시기 추정도 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 BMS(20)는 후술하는 배터리 잔존 용량 추정 장치(도 2의 100)를 포함할 수 있다. 이러한 배터리 잔존 용량 추정 장치에 의해 보다 배터리(10)의 SOC 추정의 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

ECU(30)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.

또한, ECU(30)는 BMS(20)에 의해 전달받은 배터리(10)의 SOC, SOH 등의 상태 정보에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(40)에 제어 신호를 보낸다.

인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다.

모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.

상술한 전기 자동차(1)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 구동되므로, 배터리(10)의 상태(예를 들어, SOC)를 정확하게 추정하는 것이 중요하다.

따라서, 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법에 대해서 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치(100)는 배터리(10)와 연결되어 배터리(10)의 SOC를 추정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치(100)는 배터리(10)에 연결된 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS), 전력 모니터링 시스템[예, 원격 감시 제어 데이터 수집 시스템(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)], 사용자 이용 단말 및 충방전기 중 하나 이상에 포함되거나, 또는 BMS, 전력 모니터링 시스템, 사용자 이용 단말 및 충방전기의 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치(100)는 제1 SOC 산출부(110), 제2 SOC 산출부(121, 122, 123) 및 최적 파라미터 추출부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 배터리 잔존 용량 추정 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

제1 SOC 산출부(110)는 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리(10)의 제1 SOC를 산출한다. 이 때, 파라미터는 SOC를 추정하는데 이용되는 파라미터로서, 배터리(10)의 전류, 전압 및 온도 중 하나 이상과 관련한 값일 수 있다. 그리고 제1 SOC 산출부(110)에서 제1 SOC를 산출하는데 사용하는 기설정된 파라미터는 EKF(Extended Kalman Filter) SOC 추정 알고리즘의 배터리 모델에서 추출된 파라미터일 수 있다. EKF SOC 추정 알고리즘에서 배터리 모델은 배터리에 대한 실험을 통해 추출되며, 가정 정확한 SOC의 추정이 가능하도록 파라미터들이 결정된다. 하지만 이러한 실험을 통해 결정된 파라미터들을 이용하여 SOC를 추정하면, 초기에는 추정된 SOC의 정확도가 높지만 이후 배터리의 보관 상태 및 퇴화 정도에 따라 정확도가 떨어지게 된다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치는 제2 SOC 산출부(121, 122, 123) 및 최적 파라미터 추출부(130)를 구비하여 배터리(10)의 상태에 따라 파라미터를 보정해줄 수 있도록 한다.

제2 SOC 산출부(121, 122, 123)는 각기 다른 파라미터를 적용하여 배터리(10)의 하나 이상의 제2 SOC를 산출한다. 도 2에서 제2 SOC 산출부(121, 122, 123)는 세 개로 도시되어 있으나, 이는 일 실시예에 따른 것이며, 필요에 따라, 제2 SOC 산출부(121, 122, 123)는 한 개, 두 개 또는 네 개 이상일 수 있다. 제2 SOC 산출부(121, 122, 123)는 제1 SOC 산출부(110)에서 적용된 기설된 파라미터와는 다른 여러 가지 경우의 파라미터를 각기 적용하여 다수의 제2 SOC를 산출할 수 있다.

최적 파라미터 추출부(130)는 하나 이상의 제2 SOC 중, 배터리(10)의 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC를 확인하여, 상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출한다. 여기서, 최적 파라미터 추출부(130)는 배터리(10)에 흐르는 전류가 기설정된 시간 이상 기설정된 전류 값 이하로 흐르는 경우, 그 때의 전압 값을 상기 배터리의 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage; OCV)으로 판단하고, 상기 OCV를 이용하여 상기 배터리의 실제 SOC를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기설정된 시간은 30분일 수 있고, 상기 기설정된 전류 값은 1A 일 수 있다. 즉, 최적 파라미터 추출부(130)는 배터리(10)에 흐르는 전류가 30분 이상 1A 이하로 흐르는 경우, 그 때의 전압 값을 상기 배터리의 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage; OCV)으로 판단할 수 있다. 최적 파라미터 추출부(130)가 OCV를 이용하여 실제 SOC를 산출할 때, 개방 회로 전압 별 SOC 테이블을 참조하여 추정된 개방 회로 전압에 해당하는 SOC를 맵핑하여 실제 SOC를 구할 수 있다.

이와 같이, 제2 SOC 산출부(121, 122, 123)와 최적 파라미터 추출부(130)를 거쳐 최적 파라미터를 추출하고 나면, 제1 SOC 산출부(110)는 상기 최적 파라미터를 적용하여 배터리(10)의 최종 SOC를 산출한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치(100)는 추출된 최적 파라미터를 이용하여 정확한 SOC를 산출할 수 있게 된다.

일 실시예에서, 제2 SOC 산출부(121, 122, 123)는 제1 SOC 산출부(110)가 상기 제1 SOC를 산출할 때, 동시다발적으로 상기 하나 이상의 제2 SOC를 산출할 수 있다. 또한, 최적 파리미터 추출부(130)는 제2 SOC 산출부(121, 122, 123)에서 동시다발적으로 산출된 제2 SOC를 이용하여 실시간으로 상기 최적 파라미터를 추출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 장치(100)는 실시간으로 정확한 SOC를 산출할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 방법이 시작되면, 먼저 기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 SOC를 산출한다(S10). 이 때, 기설정된 파라미터는 EKF SOC 추정 알고리즘의 배터리 모델에서 추출된 파라미터일 수 있다.

그리고 각기 다른 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출한다(S20).

그 다음, 상기 배터리에 흐르는 전류가 기설정된 시간(예, 30분) 이상 기설정된 전류 값(예, 1A) 이하로 흐르는지 여부를 판단하고(S30). 상기 배터리에 흐르는 전류가 기설정된 시간 이상 기설정된 전류 값 이하로 흐르는 경우, 그 때의 전압 값을 상기 배터리의 OCV로 판단하고(S40), OCV를 이용하여 상기 배터리의 실제 SOC를 산출한다(S50).

그리고 나서, 상기 하나 이상의 제2 SOC 중, 상기 배터리의 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC를 확인하고(S60), 상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출한다(S70).

최적 파라미터가 추출되고 나면(S70), 상기 최적 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 최종 SOC를 산출한다(S80).

일 실시예에서, 단계(S20)은 단계(S10)과 동시다발적으로 이루어질 수 있다. 또한, 단계(S70)는 단계(S20)에서 동시다발적으로 산출된 제2 SOC를 이용하여 실시간으로 상기 최적 파라미터를 추출할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 잔존 용량 추정 방법은 실시간으로 정확한 SOC를 산출할 수 있다.

전술한 배터리 잔존 용량 추정 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

Claims

기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 제1 SOC 산출부;

각기 다른 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 하나 이상의 제2 SOC 산출부; 및

상기 하나 이상의 제2 SOC 중, 상기 배터리의 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC를 확인하여, 상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하는 최적 파라미터 추출부를 포함하되,

상기 제1 SOC 산출부는 상기 최적 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 최종 SOC를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 기설정된 파라미터는,

EKF(Extended Kalman Filter) SOC 추정 알고리즘의 배터리 모델에서 추출된 파라미터인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 SOC 산출부는,

상기 제1 SOC 산출부가 상기 제1 SOC를 산출할 때, 동시다발적으로 상기 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 최적 파라미터 추출부는,

상기 제2 SOC 산출부에서 동시다발적으로 산출된 제2 SOC를 이용하여 실시간으로 상기 최적 파라미터를 추출하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 최적 파라미터 추출부는,

상기 배터리에 흐르는 전류가 기설정된 시간 이상 기설정된 전류 값 이하로 흐르는 경우, 그 때의 전압 값을 상기 배터리의 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage; OCV)으로 판단하고, 상기 OCV를 이용하여 상기 배터리의 실제 SOC를 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 기설정된 시간은,

30분인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 기설정된 전류 값은,

1A인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 파라미터는,

상기 배터리의 전류, 전압 및 온도 중 하나 이상과 관련한 값인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 장치.
기설정된 파라미터를 적용하여 배터리의 제1 잔존 용량(State Of Charging; SOC)을 산출하는 단계;

각기 다른 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 하나 이상의 제2 SOC를 산출하는 단계;

상기 하나 이상의 제2 SOC 중, 상기 배터리의 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC를 확인하는 단계;

상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하는 단계; 및

상기 최적 파라미터를 적용하여 상기 배터리의 최종 SOC를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 기설정된 파라미터는,

EKF(Extended Kalman Filter) SOC 추정 알고리즘의 배터리 모델에서 추출된 파라미터인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 제2 SOC를 산출하는 단계는,

상기 제1 SOC를 산출하는 단계와 동시다발적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.
청구항 11에 있어서,

상기 실제 SOC와 가장 가까운 제2 SOC에 적용된 파라미터를 최적 파라미터로 추출하는 단계는,

상기 제2 SOC를 산출하는 단계에서 동시다발적으로 산출된 제2 SOC를 이용하여 실시간으로 상기 최적 파라미터를 추출하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 배터리에 흐르는 전류가 기설정된 시간 이상 기설정된 전류 값 이하로 흐르는 경우, 그 때의 전압 값을 상기 배터리의 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage; OCV)으로 판단하는 단계; 및

상기 OCV를 이용하여 상기 배터리의 실제 SOC를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.
청구항 13에 있어서,

상기 기설정된 시간은,

30분인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.
청구항 13에 있어서,

상기 기설정된 전류 값은,

1A인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 파라미터는,

상기 배터리의 전류, 전압 및 온도 중 하나 이상과 관련한 값인 것을 특징으로 하는 배터리 잔존 용량 추정 방법.