WO2016064171A1

WO2016064171A1 - 배터리의 soc 보정 시스템 및 방법

Info

Publication number: WO2016064171A1
Application number: PCT/KR2015/011098
Authority: WO
Inventors: 박정석; 윤성열; 조태신; 조영보
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2016-04-28
Also published as: EP3051656A1; US9882409B2; EP3051656A4; US20160301234A1; CN105745811A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 시스템은 배터리의 SOC값을 측정하는 SOC 측정부와, 배터리의 SOC값이 기 설정된 운영 범위 중 어느 운영 범위에 해당하는지 판단하는 판단부와, 판단부에서 판단된 결과에 따라 충방전 방향의 데드 밴드를 조절하거나 충방전 파워(Power)를 조절하여 상기 배터리의 SOC값을 보정하는 SOC 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 방법은 배터리의 SOC값을 측정하는 단계와, 상기 SOC값과 기 설정된 운영 범위를 비교하여 상기 SOC값이 어느 운영 범위에 해당하는지 판단하는 단계와, 상기 SOC값에 해당되는 범위에 대응하는 보정 값으로 충방전 방향의 데드 밴드를 조절하거나 충방전 파워(Power)를 조절하여 상기 배터리의 SOC를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리의 SOC 보정 시스템 및 방법

관련출원과의 상호인용

본 출원은 2014년 10월 21일자 한국특허출원 제10-2014-0142609호 및 2014년 10월 21일자 한국특허출원 제10-2014-0142610호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

기술분야

본 발명은 배터리의 SOC 보정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 배터리의 충방전 운전 중 일정 범위의 SOC값을 유지하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.

이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 배터리의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다.

따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 배터리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로, 배터리의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다.

이러한 배터리는 리튬 계열 전지와 니켈 수소 계열의 전지로 분류된다. 리튬 계열 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품에 주로 적용되며, 니켈 수소 계열 전지는 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품에 적용되어 사용되고 있다.

한편, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 전동 모터를 구동시켜야 한다. 또한, 건물이나 일정 지역에 전력을 공급하는 전력 저장 장치의 경우 전력 수요를 충족시킬 수 있을 만큼 많은 전력을 공급해야 한다. 이처럼 고출력 또는 대용량 전력을 제공하기 위해 단위 셀 집합체로 이루어진 배터리를 직렬 또는 병렬로 다수 연결하여 원하는 출력 또는 전력이 공급되도록 하고 있다.

그런데, 다수의 단위 셀이 연결된 배터리의 경우, 충방전을 반복하게 되면 각 단위 셀의 충전량에 차이가 발생하게 된다. 이러한 충전량의 불균형이 있는 상태에서 배터리의 방전이 계속되면 충전량이 낮은 특정 단위 셀이 과방전되어 배터리의 안정적인 동작이 어려워 진다. 반대로, 이러한 충전량의 불균형이 있는 상태에서 배터리의 충전이 계속되면 충전량이 높은 특정 단위 셀이 과충전되어 배터리의 안전성을 저해한다.

충전량의 불균형은 일부의 단위 셀을 과충전 상태 또는 과방전 상태가 되도록 할 수 있고, 이러한 문제로 인해 부하(예컨대, 전동 모터, 전력망)에 안정적으로 전력을 공급할 수 없는 문제가 발생하게 된다.

위와 같은 문제를 해결하기 위해 배터리 셀의 충전량을 지속적으로 모니터링 하여 각 배터리 셀의 충전량을 일정한 레벨로 밸런싱하는 다양한 방법이 요구된다.

본 발명의 목적은 배터리의 충방전 운전 중 충방전 방향의 데드 밴드를 조절하거나 충방전 파워(Power)를 조절함으로써, SOC값을 일정 범위 내로 유지하여 더욱 효율적으로 SOC값을 보정할 수 있는 배터리 SOC 보정 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 시스템은 배터리의 SOC값을 측정하는 SOC 측정부와, 배터리의 SOC값이 기 설정된 운영 범위 중 어느 운영 범위에 해당하는지 판단하는 판단부와, 판단부에서 판단된 결과에 따라 충방전 방향의 데드 밴드를 조절하거나 충방전 파워(Power)를 조절하여 상기 배터리의 SOC값을 보정하는 SOC 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 방법은 배터리의 SOC값을 측정하는 단계와, 상기 SOC값과 기 설정된 운영 범위를 비교하여 상기 SOC값이 어느 운영 범위에 해당하는지 판단하는 단계와, 상기 SOC값에 해당되는 범위에 대응하는 보정 값으로 충방전 방향의 데드 밴드를 조절하거나 충방전 파워(Power)를 조절하여 상기 배터리의 SOC를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다양한 조건으로 배터리의 충방전 운전 중 충방전 방향의 데드 밴드 구간을 조절하거나 충방전 파워를 조절하여 SOC 보정을 수행함에 따라, 배터리의 SOC 값이 일정한 범위 내에서 유지되도록 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 배터리의 SOC 값이 100% 또는 0%에 도달할 확률을 감소시키고 배터리 설계 시 용량을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 시스템을 도시한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 방법을 도시한 순서도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 충방전 구간에 따른 SOC 변화를 도시한 그래프이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 방법을 도시한 그래프이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 시스템을 도시한 블록도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 방법을 도시한 순서도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 충방전 구간에 따른 SOC 변화를 도시한 그래프이다.

도 8a 내지 도 8c, 도 9a 내지 도 9c, 도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전치의 SOC 보정 방법을 도시한 그래프이다.

본 명세서 및 특허청구범위에 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 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 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. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리의 SOC 보정 시스템 및 방법에 관하여 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 SOC 보정 시스템을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 배터리의 SOC 보정 시스템(100)은 SOC 측정부(110), 저장부(120), 판단부(130) 및 SOC 보정부(140)를 포함한다.

먼저, SOC 측정부(110)는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS: Battery Energy Storage System)의 전력 생산 장치로부터 공급되는 전력을 통해 충전된 배터리의 SOC 값을 측정한다. SOC 측정부(110)는 배터리의 SOC값을 기 설정된 단위 시간마다 측정할 수 있다.

그리고, SOC 측정부(110)에서 측정된 배터리의 SOC 값은 저장부(120)에 저장된다.

저장부(120)에는 배터리의 SOC 값에 대응되는 다수의 운영 범위가 저장되어 있다. 다수의 운영 범위는 배터리의 충방전 보상 여부를 판단하기 위해 미리 설정되어 있다. 배터리의 SOC 값에 대응하는 운영 범위는 배터리 에너지 저장 시스템의 수명에 적합한 운영 범위로 설정할 수 있다.

예컨대, 고객사와 협의한 운영 범위가 SOC 값의 20 ~ 80%이고, BESS의 수명이 적합한 운영 범위가 SOC 값의 40 ~ 60%라면 이 운영 범위를 기준 값의 운영 범위로 설정할 수 있다. 여기서는, SOC 측정부(110)에서 측정된 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하이면 제 1 운영 범위, 30 이상 70% 미만이면 제 2 운영 범위, 0 이상 30% 미만이면 제 3 운영 범위로 설명하도록 한다. 현재 배터리의 SOC 값을 50% 수준으로 맞추고자 하는 요구가 많으므로, 제 2 운영 범위를 정상 범위로 판단할 수 있다. 본 명세서에서는 각각의 운영 범위의 값을 위와 같이 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 배터리의 상태나 주변환경에 따라 변경 가능하다.

판단부(130)는 측정된 배터리의 SOC값과 저장부(120)에 저장된 다수의 운영 범위를 비교하여 측정된 배터리의 SOC값이 다수의 운영 범위 중 어느 운영 범위에 해당되는지 판단한다.

SOC 보정부(140)는 다수의 운영 범위에 대응되는 보정 값들이 저장되어 있다.

보정 값은 각각의 운영 범위에 따라 서로 다른 보정 값으로 설정되어 있다. 제 1 운영 범위에 대응하는 제 1 보정 값은 충전 방향으로 데드 밴드를 증가시키거나 방전 방향으로 데드 밴드를 감소시키는 조건을 포함한다.

제 2 운영 범위에 대응하는 제 2 보정 값은 충방전 방향으로 데드 밴드의 증가 또는 현 상태를 유지하는 조건을 포함하며, 제 3 운영 범위에 대응하는 하는 제 3 보정값은 충전 방향으로 데드 밴드를 감소시키거나 방전 방향으로 데드 밴드를 증가시키는 조건을 포함한다.

SOC 보정부(140)는 판단부(130)에서 판단된 결과에 따라 데드 밴드 구간을 조절하여 배터리의 SOC값을 보정한다.

예컨대, 측정된 배터리의 SOC 값이 제 1 운영 범위에 대응되면 충전 방향으로 데드 밴드를 증가시키거나 방전 방향으로 데드 밴드를 감소시킨다. 제 2 운영 범위는 정상 범위에 해당되므로, 측정된 배터리의 SOC 값이 제 2 운영 범위라고 판단되는 경우에는 현 상태를 유지한다. 이때, 정상 범위라고 하더라도 배터리의 효율을 고려하여 충전 방향으로 데드 밴드를 증가시킬 수 있다.

측정된 배터리의 SOC 값이 제 3 운영 범위에 대응하는 하는 경우에는 충전 방향으로 데드 밴드를 감소시키거나 방전 방향으로 데드 밴드를 증가시킨다.

상술한 바와 같이, 충방전 방향의 데드 밴드 구간을 조절하여 배터리를 충방전 SOC 값을 보정함에 따라 SOC 값이 일정한 범위 내에서 유지되도록 하는 효과가 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충방전 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, SOC 측정부(110)는 배터리 에너지 저장 시스템의 전력 생산 장치로부터 공급되는 전력을 통해 충전된 배터리의 SOC 값을 측정한다(S100). 배터리의 SOC 값은 기 설정된 단위 시간마다 측정할 수 있다.

도 3은 단위 시간마다 측정된 배터리의 SOC 값을 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 배터리의 SOC 값은 0 ~ 100% 사이에서 수시로 변동된 값으로 측정되는 것을 알 수 있다.

판단부(130)는 측정된 배터리의 SOC 값과 저장부(도 1의 '120'에 미리 설정된 다수의 운영 범위를 비교하여 측정된 SOC 값이 어느 운영 범위에 해당하는지 판단한다(S110).

저장부에는 배터리의 SOC 값에 대응되는 다수의 운영 범위가 저장되어 있으며, 다수의 운영 범위는 배터리의 충방전 보상 여부를 판단하기 위해 미리 설정되어 있다.

도 3의 그래프를 참조하여 다수의 운영 범위를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 그래프의 x축은 시간을 나타내며, 그래프의 y축은 배터리의 SOC 값을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하(제 1 운영 범위; a), 30 이상 70% 미만(제 2 운영 범위 ; b) 및 0 이상 30% 미만(제 3 운영 범위 ; c)로 구분하여 설정할 수 있다.

현재 배터리의 SOC 값을 50% 수준으로 맞추고자 하는 요구가 많으므로, 이를 기준으로 제 1 운영 범위(a)를 과충전 상태, 제 2 운영 범위(b)를 정상 범위, 제 3 운영 범위(c)를 과방전 상태로 판단할 수 있다. 본 명세서에서는 각각의 운영 범위의 값을 위와 같이 설정하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 배터리의 용량, 방전 효율, 방전 저항 등을 고려하여 변경할 수 있다.

다음으로, SOC 보정부(140)는 상기 측정된 SOC 값에 해당되는 운영 범위에 대응하는 보정 값으로 SOC 보정을 수행한다(S120). SOC 보정은 'S110' 단계에서 판단된 결과에 따라 충방전 방향의 데드 밴드 구간을 조절하여 진행한다.

도 4a 내지 도 4c의 그래프를 참조하여 SOC 보정 값을 설명하면 다음과 같다.

도 4a는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하의 제 1 운영 범위(a)에 해당되는 경우를 나타낸다. 측정된 배터리의 SOC 값이 제 1 운영범위에 해당하면 충전 방향으로 데드 밴드를 증가시키거나 방전 방향으로 데드 밴드를 감소시킨다.

충전 방향으로 데드 밴드를 증가시키면 충전 방향의 데드 밴드의 범위가 확장되면서 대응해야할 주파수 보정 신호 범위가 감소한다. 그리고, 배터리에 인가되는 파워 신호의 횟수가 감소한다. 또한, 배터리의 SOC 값이 100%에 도달할 확률이 감소된다.

방전방향의 데드 밴드를 감소시키면 방전 방향의 데드 밴드의 범위가 축소되고, 대응해야할 주파수 보정 신호 범위가 증가한다. 그리고, 배터리에 인가되는 파워 신호의 횟수가 증가한다. 또한, 배터리의 SOC 값이 100%에 도달할 확률이 감소된다.

도 4b를 참조하면, SOC 측정부(110)에서 측정된 배터리의 SOC 값이 30 이상 70% 미만의 제 2 운영 범위(b)일 경우 도 4b와 같이 현 상태를 유지하거나 배터리의 효율을 고려하여 충방전 방향의 데드 밴드 증가시킨다.

도 4c를 참조하면, SOC 측정부(110)에서 측정된 배터리의 SOC 값이 0 이상 30% 미만의 제 3 운영 범위(c)일 경우 도 4c와 같이 충전 방향의 데드 밴드 감소 및 방전 방향의 데드 밴드 증가시킨다.

충전 방향의 데드 밴드를 감소시키면 충전 방향의 데드 밴드 범위가 축소되고, 대응해야할 주파수 보정 신호 범위가 증가된다. 또한, 배터리에 인가되는 파워 신호의 횟수가 증가되고, SOC 값이 0%에 도달할 확률이 감소된다.

상술한 바와 같이, 본원 발명은 배터리의 SOC값을 측정하고, 측정된 SOC값이 해당되는 운영 범위를 판단한 후 운영 범위에 대응되는 보정 값으로 데드 밴드 구간을 조절함에 따라 SOC 값이 일정한 범위 내에서 유지되도록 하는 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 SOC 보정 시스템(200)을 도시한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 배터리의 SOC 보정 시스템은 SOC 측정부(210), 저장부(220), 판단부(230) 및 SOC 보정부(240)를 포함한다.

먼저, SOC 측정부(210)는 배터리 에너지 저장 시스템(BESS: Battery Energy Storage System)의 전력 생산 장치로부터 공급되는 전력을 통해 충전된 배터리의 SOC 값을 측정한다. 배터리의 SOC값은 기 설정된 단위 시간마다 측정할 수 있다.

SOC 측정부(210)에서 측정된 배터리의 SOC 값은 저장부(220)에 저장된다.

저장부(220)에는 배터리의 SOC 값에 대응되는 다수의 운영 범위가 저장되어 있다. 다수의 운영 범위는 배터리의 충방전 보상 여부를 판단하기 위해 미리 설정되어 있다. 배터리의 SOC 값에 대응되는 운영 범위는 배터리 에너지 저장 시스템의 수명에 적합한 운영 범위로 설정할 수 있다.

예컨대, 고객사와 협의한 운영 범위가 SOC 값의 20 ~ 80%이고, BESS의 수명이 적합한 운영 범위가 SOC 값의 40 ~ 60%라면 이 운영 범위를 기준 값의 운영 범위로 설정할 수 있다. 여기서는, SOC 측정부(210)에서 측정된 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하이면 제 1 운영 범위, 30 이상 70% 미만이면 제 2 운영 범위, 0 이상 30% 미만이면 제 3 운영 범위로 설명하도록 한다. 현재 배터리의 SOC 값을 50% 수준으로 맞추고자 하는 요구가 많으므로, 제 2 운영 범위를 정상 범위로 판단할 수 있다. 본 명세서에서는 각각의 운영 범위의 값을 위와 같이 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 배터리의 상태나 주변환경에 따라 변경 가능하다.

판단부(230)는 측정된 배터리의 SOC값이 저장부(220)에 저장된 다수의 운영 범위 중 어느 운영 범위에 해당되는지 판단한다.

SOC 보정부(240)는 다수의 운영 범위에 대응되는 보정 값들이 각각 저장되어 있다.

SOC 보정부(240)는 제 1 보정부(240a), 제 2 보정부(240b) 및 제 3 보정부(240c)를 포함하며, 각각의 보정부는 서로 다른 충방전 파워 조절 방식을 이용한 보정 값을 포함하고 있다.

제 1 보정부(240a)는 충방전 파워를 지수형(Exponential)으로 증가 또는 감소시키는 조건을 포함한다. 제 2 보정부(240b)는 충방전 파워를 계단형(Stepped)으로 증가 또는 감소시키는 조건을 포함한다. 그리고, 제 3 보정부(240c)는 충방전 파워의 일정 비율(Ratio)로 충방전 파워를 증가 또는 감소시키는 조건을 포함한다.

이러한 SOC 보정부(240)는 판단부(230)에서 판단된 결과에 따라 충방전 파워(Power)를 조절하여 배터리의 SOC값을 보정한다.

예컨대, 판단부(230)에서 배터리의 SOC 값이 제 1 운영 범위에 해당된다고 판단하면, SOC 보정부(240) 중 하나의 보정부를 선택하고, 선택된 보정부의 제 1 운영 범위에 대응되는 보정 값으로 SOC 보정을 수행한다.

측정된 배터리의 SOC 값이 제 1 운영 범위에 대응되면 충전 파워를 감소시키거나 방전 파워를 증가시킨다. 이때, 충방전 파워를 지수형(Exponential), 계단형(Stepped) 또는 충방전 파워의 일정 비율(Ratio)로 충방전 파워를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

제 2 운영 범위는 정상 범위에 해당되므로, 측정된 배터리의 SOC 값이 제 2 운영 범위라고 판단되는 경우에는 현 상태를 유지한다.

측정된 배터리의 SOC 값이 제 3 운영 범위에 대응하는 하는 경우에는 충전 파워를 증가시키거나 방전 파워를 감소시킨다. 이때, 충방전 파워를 지수형(Exponential), 계단형(Stepped) 또는 충방전 파워의 일정 비율(Ratio)로 충방전 파워를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 다양한 조건으로 배터리의 충방전 파워를 조절하여 SOC 보정을 수행함에 따라, 배터리의 SOC 값이 일정한 범위 내에서 유지되도록 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 배터리의 SOC 값이 100% 또는 0%에 도달할 확률을 감소시키고 배터리 설계 시 용량을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리의 SOC 보정 방법을 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 배터리 에너지 저장 시스템(BESS: Battery Energy Storage System)의 전력 생산 장치로부터 공급되는 전력을 통해 충전된 배터리의 SOC(state of charging) 값을 측정한다(S200). 배터리의 SOC 값은 기 설정된 단위 시간마다 측정할 수 있다. 도 6은 단위 시간마다 측정된 배터리의 SOC 값을 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 배터리의 SOC 값은 0 ~ 100% 사이에서 수시로 변동된 값으로 측정되는 것을 알 수 있다.

측정된 배터리의 SOC 값과 저장부(도 5의 '220' 에 미리 설정된 다수의 운영 범위를 비교하여 측정된 SOC 값이 어느 운영 범위에 해당하는지 판단한다(S210).

도 7의 그래프를 참조하여 다수의 운영 범위를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 그래프의 x축은 시간을 나타내며, 그래프의 y축은 배터리의 SOC 값을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하(제 1 운영 범위(a)), 30 이상 70% 미만(제 2 운영 범위(b)) 및 0 이상 30% 미만(제 3 운영 범위(c))로 구분하여 설정할 수 있다. 현재 배터리의 SOC 값을 50% 수준으로 맞추고자 하는 요구가 많으므로, 이를 기준으로 제 1 운영 범위를 과충전 상태, 제 2 운영 범위를 정상 범위, 제 3 운영 범위를 과방전 상태로 판단할 수 있다. 본 명세서에서는 각각의 운영 범위의 값을 위와 같이 설정하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 배터리의 용량, 방전 효율, 방전 저항 등을 고려하여 변경할 수 있다.

다음으로, SOC 보정부 중 하나의 보정부를 선택한다.

SOC 보정부(240)는 제 1 보정부(240a), 제 2 보정부(240b) 및 제 3 보정부(240c)를 포함하며, 각각의 보정부는 서로 다른 충방전 파워 조절 방식을 포함하고 있다.

이어서, 측정된 배터리의 SOC 값이 해당하는 운영 범위에 대응하는 보정값으로 SOC 보정을 수행한다(S220). SOC 보정은 S210 단계에서 판단된 결과에 따라 충방전 파워를 조절하여 진행한다.

충방전 파워를 조절하는 방법은 SOC 보정부(240)에 설정된 여러 가지가 있으며 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 8a 내지 도 8c의 그래프는 충방전 파워를 지수형으로 증가 또는 감소시키는 방법을 도시하고 있다.

도 8a는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하의 제 1 운영 범위(a)에 해당되는 경우를 나타낸다. 측정된 배터리의 SOC 값이 제 1 운영 범위에 해당되면, 충전 파워를 지수형으로 감소시키고, 방전 파워를 지수형으로 증가시키는 보정 값을 적용한다. 이러한 SOC 보정을 통해 SOC 값이 100%에 도달할 확률을 감소시키고 배터리 설계 시 용량을 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 8b는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 30 이상 70% 미만이면 제 2 운영 범위(b)에 해당되는 경우를 나타낸 것으로, 이 경우는 정상 범위로 판단하여 현 상태를 유지하도록 한다.

다음으로, 도 8c는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 0 이상 30% 미만의 제 3 운영 범위(c)에 해당되는 경우를 나타낸 것으로, 이 경우는 충전 파워를 지수형으로 증가시키거나 방전 파워를 지수형으로 감소시키는 보정 값을 적용한다.

도 9a 내지 도 9c의 그래프는 충방전 파워를 계단형(Stepped)으로 증가 또는 감소시키는 방법을 도시하고 있다.

도 9a는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하의 제 1 운영 범위(a)에 해당되는 경우를 나타낸다. 측정된 배터리의 SOC 값이 제 1 운영 범위에 해당되면, 충전 파워를 계단형으로 감소시키고, 방전 파워를 계단형으로 증가시키는 보정 값을 적용한다.

도 9b는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 30 이상 70% 미만이면 제 2 운영 범위(b)에 해당되는 경우를 나타낸 것으로, 이 경우는 정상 범위로 판단하여 현 상태를 유지하도록 한다.

다음으로, 도 9c는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 0 이상 30% 미만의 제 3 운영 범위(c)에 해당되는 경우를 나타낸 것으로, 이 경우는 충전 파워를 계단형으로 증가시키거나 방전 파워를 계단형으로 감소시키는 보정 값을 적용한다.

도 10a 내지 도 10c의 그래프는 충방전 파워를 충방전 파워의 일정 비율(Ratio)로 증가 또는 감소시키는 방법을 도시하고 있다.

도 10a는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 70 이상 100% 이하의 제 1 운영 범위(a)에 해당되는 경우를 나타낸다. 측정된 배터리의 SOC 값이 제 1 운영 범위에 해당되면, 충전 파워를 일정 비율로 감소시키는 보정 값을 적용한다.

도 10b는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 30 이상 70% 미만이면 제 2 운영 범위(b)에 해당되는 경우를 나타낸 것으로, 이 경우는 정상 범위로 판단하여 현 상태를 유지하도록 한다.

다음으로, 도 10c는 SOC 측정부에서 측정된 배터리의 SOC 값이 0 이상 30% 미만의 제 3 운영 범위(c)에 해당되는 경우를 나타낸 것으로, 이 경우는 방전 파워를 기존 대비 일정 비율로 감소시키는 보정 값을 적용한다.

이상의 설명은 본 출원의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 출원에 개시된 실시예들은 본 출원의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 출원의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 출원의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

배터리의 SOC값을 측정하는 SOC 측정부;

상기 배터리의 충방전 보상 여부를 판단하기 위해 기 설정된 운영 범위를 저장하는 저장부;

상기 배터리의 SOC값이 상기 기 설정된 운영 범위 중 어느 운영 범위에 해당하는지 판단하는 판단부; 및

상기 판단부에서 판단된 결과에 따라 충방전 방향의 데드 밴드를 조절하거나 충방전 파워(Power)를 조절하여 배터리의 SOC값을 보정하는 SOC 보정부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 저장부는 제 1 운영 범위, 제 2 운영 범위 및 제 3 운영 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 제 1 운영 범위는 SOC의 70 이상 100% 이하, 상기 제 2 운영 범위는 SOC의 30 이상 70% 미만, 상기 제 3 운영 범위는 SOC의 0 이상 30% 미만인 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 SOC 보정부는

상기 운영 범위에 따라 서로 다른 보정 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 판단부에서 상기 제 1 운영 범위로 판단된 경우, 충전 방향으로 데드 밴드를 증가시키는 제 1 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 판단부에서 상기 제 2 운영 범위로 판단된 경우, 충전 방향으로 데드 밴드 증가 또는 현 상태를 유지하는 제 2 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 판단부에서 상기 제 3 운영 범위로 판단된 경우, 충전 방향으로 데드 밴드 감소시키거나 방전 방향으로 데드 밴드 증가시키는 제 3 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 SOC 보정부는 지수형(Exponential), 계단형(Stepped) 또는 충방전 파워의 일정 비율(Ratio)로 충방전 파워를 조절하는 것을 특징으로 하는 배터리 SOC 보정 시스템.
청구항 8에 있어서,

상기 판단부에서 상기 제 1 운영 범위로 판단된 경우,

충전 파워를 감소시키고, 방전 파워를 증가시키는 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 8에 있어서,

상기 판단부에서 상기 제 2 운영 범위로 판단된 경우, 현 상태를 유지하는 보정 값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
청구항 8에 있어서,

상기 판단부에서 상기 제 3 운영 범위로 판단된 경우,

충전 파워를 증가시키고, 방전 파워를 감소시키는 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 시스템.
배터리의 SOC값을 측정하는 단계;

상기 SOC값과 기 설정된 운영 범위를 비교하여 상기 SOC값이 어느 운영 범위에 해당하는지 판단하는 단계; 및

상기 SOC값에 해당되는 운영 범위에 대응하는 조건으로 충방전 방향의 데드 밴드 또는 충방전 파워를 조절하여 상기 배터리의 SOC값을 보정하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 방법.
청구항 12에 있어서,

상기 기 설정된 운영 범위는

제 1 운영 범위, 제 2 운영 범위 및 제 3 운영 범위를 포함하며,

상기 제 1 운영 범위는 SOC의 70 이상 100% 이하, 상기 제 2 운영 범위는 SOC의 30 이상 70% 미만, 상기 제 3 운영 범위는 SOC의 0 이상 30% 미만인 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 방법.
청구항 13에 있어서,

상기 제 1 운영 범위로 판단된 경우, 충전 방향 데드 밴드를 증가시키는 제 1 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 방법.
청구항 13에 있어서,

상기 제 2 운영 범위로 판단된 경우, 충방전 방향의 데드 밴드 증가 또는 현 상태를 유지하는 제 2 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 방법.
청구항 13에 있어서,

상기 제 3 운영 범위로 판단된 경우, 충전 방향의 데드 밴드 감소 및 방전 방향의 데드 밴드 증가시키는 제 3 보정값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 방법.
청구항 13에 있어서,

상기 배터리의 SOC를 보정하는 단계는 지수형(Exponential), 계단형(Stepped) 또는 충방전 파워의 일정 비율(Ratio)로 충방전 파워를 조절하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 제 1 운영 범위로 판단된 경우, 충전 파워를 감소시키고, 방전 파워를 증가시키는 보정 값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 보정 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 제 2 운영 범위로 판단된 경우, 현 상태를 유지하는 보정 값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 제 3 운영 범위로 판단된 경우, 충전 파워를 증가시키거나 방전 파워를 감소시키는 보정 값을 적용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 방법.