WO2016126075A1 - Method for determining resistance factor of secondary battery, and apparatus and method for estimating charging power using resistance factor - Google Patents

Method for determining resistance factor of secondary battery, and apparatus and method for estimating charging power using resistance factor Download PDF

Info

Publication number
WO2016126075A1
WO2016126075A1 PCT/KR2016/001117 KR2016001117W WO2016126075A1 WO 2016126075 A1 WO2016126075 A1 WO 2016126075A1 KR 2016001117 W KR2016001117 W KR 2016001117W WO 2016126075 A1 WO2016126075 A1 WO 2016126075A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
secondary battery
charging
charge
resistance factor
current
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/001117
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
차선영
조원태
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020160012520A external-priority patent/KR101846642B1/en
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to JP2017528796A priority Critical patent/JP6473817B2/en
Priority to CN201680002142.9A priority patent/CN106796271B/en
Priority to EP16746816.4A priority patent/EP3163314B1/en
Priority to US15/317,888 priority patent/US10670664B2/en
Publication of WO2016126075A1 publication Critical patent/WO2016126075A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/02Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for determining a resistance factor of a secondary battery and estimating charge output using the resistance factor.
  • the vehicle controller requires continuous up-to-date information from the battery management system (BMS) regarding the charge output of the secondary battery.
  • BMS battery management system
  • the output calculation technique of the secondary battery called the HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization) method is widely known.
  • HPPC The HPPC method is described in the Partnership for New Generation Vehicles (PNGV) Battery Test Manual (3rd edition, February 2001) published by the Idaho National Engineering and Environment Laboratory of the US Department of Energy.
  • PNGV New Generation Vehicles
  • the HPPC method only estimates the output of the secondary battery by considering the operation design limit (V min , V max ) with respect to the voltage of the secondary battery. Therefore, this method does not consider the design state of the state of charge (z) and the current of the secondary battery.
  • the state of charge is a relative ratio of the remaining capacity based on the capacity when the secondary battery is fully charged.
  • the state of charge is indicated by the parameter SOC or z.
  • SOC state of charge
  • z is used to represent the state of charge as a number between 0-1.
  • the HPPC method simply models the voltage of the secondary battery by the following equation (1).
  • V OCV (z) + R ⁇ I
  • OCV (z) is an open circuit voltage (OCV) of the secondary battery corresponding to the state of charge of the secondary battery
  • R is a constant representing the resistance of the secondary battery.
  • the open voltage can be determined experimentally from a predefined SOC-OCV lookup table. That is, by mapping the open voltage corresponding to the state of charge in the lookup table, an OCV (z) value can be obtained.
  • the charging end voltage V ch of the secondary battery is measured as soon as the charge is completed. do.
  • the charging end voltage may vary depending on the size of the charging current and the charging time.
  • the HPPC method does not set an operating design limit for charging current. If the maximum charging current I max, ch of the secondary battery determined by the HPPC method is larger than the upper limit charging current that the secondary battery can actually output, the charging output is determined to be larger than the performance of the secondary battery. In this case, the secondary battery may be charged under excessive conditions. In particular, in the case of lithium secondary batteries, overcharging provides a cause for the explosion of the battery.
  • the present invention has been made under the background of the prior art, and an object thereof is to provide a method for experimentally determining a resistance factor of a secondary battery that can be used in a new charging output estimation method and configuring a resistance factor lookup table. .
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating the charging output of a secondary battery with a safety margin within a charging upper limit condition using the resistance factor lookup table.
  • a method of determining a resistance factor of a secondary battery includes: (a) a plurality of charging initial voltage data and a plurality of charging end voltages according to a change in magnitude of a charging current according to a temperature and a charging state of a secondary battery; Measuring data and storing the data in a memory; (b) determining a charging end I-V profile from the plurality of charging end voltage data and determining an intersection point at which the charging end I-V profile meets a boundary corresponding to a charging upper limit current or a charging upper limit voltage preset as a charging upper limit condition; (c) determining a charging initial I-V profile from the plurality of charging initial voltage data and determining a first derivative value for the charging initial I-V profile calculated based on the current value of the intersection; And (d) determining the determined primary differential value as a resistance factor corresponding to the temperature and state of charge of the secondary battery.
  • the method for determining a resistance factor comprises the steps of: defining a resistance factor lookup table in the memory to map the resistance factor of the secondary battery by the temperature and state of charge of the secondary battery; And storing the determined resistance factor in the defined resistance factor lookup table.
  • the charging initial voltage data is the voltage data measured within 1 second after the charging current is applied to the secondary battery
  • the charging end voltage data is when the application of the charging current to the secondary battery is finished It may be measured voltage data.
  • the step (a) the step of maintaining a constant temperature of the secondary battery; Conducting a charging test for applying a plurality of charging currents having different sizes to the secondary battery for each state of charge of the secondary battery; And measuring and storing a charge initial voltage and a charge end voltage of the secondary battery each time a respective charging current is applied.
  • the charging test may be stopped when the magnitude of the charging current applied to the secondary battery is greater than the charging upper limit current or the charging end voltage of the secondary battery measured most recently is greater than the charging upper limit voltage.
  • a charge output estimating apparatus for a secondary battery including: a storage unit in which a resistance factor lookup table capable of referring to a predetermined resistance factor for each temperature and charge state of a secondary battery is stored in advance; A sensor unit measuring a charging current and a temperature of the secondary battery when the secondary battery is being charged; And determining a state of charge of the secondary battery, determining a resistance factor corresponding to the determined state of charge and the measured temperature with reference to the resistance factor lookup table, and determining the secondary battery from the determined resistance factor and the measured charging current. And a control unit for estimating the charging output.
  • the resistance factor is the initial charge IV calculated from the current value of the intersection point where the charge end IV profile according to the change of the magnitude of the charge current meets the boundary set as the charge upper limit when the secondary battery has a predetermined temperature and state of charge It can be the first derivative value for the profile.
  • the boundary line may be a boundary line indicating the charge upper limit current and the charge upper limit voltage.
  • the charging initial IV profile when a plurality of different charging current is applied to the secondary battery, the correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured immediately after the corresponding charging current is applied It may be a graph to define.
  • the plurality of voltage data constituting the initial charging I-V profile may be voltage data measured within 1 second after each charging current is applied to the secondary battery.
  • the charging end IV profile is a correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured when the application of the charging current is terminated when a plurality of different charging currents are applied to the secondary battery. It may be a graph defining a relationship.
  • control unit may be configured to store said estimated charging output in said storage unit.
  • control unit can be connected with a display unit and can display the estimated charging output via the display unit.
  • control unit can be connected with a communication interface and can transmit the estimated charging output to the outside via the communication interface.
  • a method of estimating a charge output of a secondary battery including: providing a resistance factor lookup table capable of referring to a predetermined resistance factor for each temperature and state of charge of a secondary battery; Measuring a charging current and a temperature of the secondary battery when the secondary battery is being charged; Determining a state of charge of the secondary battery; Determining a resistance factor corresponding to the determined state of charge and the measured temperature with reference to the resistance factor lookup table; And estimating the charging output of the secondary battery from the determined resistance factor and the measured charging current.
  • the resistance factor is the initial charge IV calculated from the current value of the intersection point where the charge end IV profile according to the change of the magnitude of the charge current meets the boundary set as the charge upper limit when the secondary battery has a predetermined temperature and state of charge It can be the first derivative value for the profile.
  • the method of estimating the charge output of the secondary battery according to the present invention may further include storing, displaying or transmitting the estimated charge output.
  • the charging output of the secondary battery can be reliably estimated with a safety margin from the charging upper limit condition of the secondary battery.
  • FIG. 1 illustrates an I-V profile for explaining a problem when an upper limit for the charging current is not set when determining the charging output of a secondary battery using the HPPC method.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a resistance factor determination system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of a resistance factor determination method using the resistance factor determination system of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation S140 in detail in the flowchart of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a charge test by the charge test algorithm of FIG. 4 when the state of charge of a lithium secondary battery including lithium metal oxide (LiNi x Mn y Co z O 2 ) and graphite (graphite) in a positive electrode and a negative electrode is 20% Graphs showing the results of plotting the initial charging IV profile and the end charging IV profile by using the charging initial voltage data and the charging end voltage data obtained by the following.
  • LiNi x Mn y Co z O 2 lithium metal oxide
  • graphite graphite
  • FIG. 6 illustrates a charging initial IV profile and an end charging IV using charging initial voltage data and charging end voltage data obtained by performing a charging test by the charging test algorithm of FIG. 4 when the state of charge of the lithium secondary battery is 70%. These graphs show the results of plotting profiles.
  • FIG. 7 illustrates a maximum charge current I max, ch obtained by using an intersection point where a charge end IV profile corresponding to each charge state meets an upper charge limit condition when the state of charge of the lithium secondary battery changes from 0% to 100%. This is a graph plotting the change pattern of).
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an apparatus for estimating charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of estimating a charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the secondary battery refers to a lithium secondary battery.
  • the lithium secondary battery is a generic term for a secondary battery in which lithium ions act as operating ions during charging and discharging to induce an electrochemical reaction in the positive electrode and the negative electrode.
  • the lithium ion is used as the working ion. All secondary batteries should be interpreted as being included in the category of the lithium secondary battery.
  • the present invention is also applicable to secondary batteries other than the lithium secondary battery. Therefore, even if the operating ion is not a lithium ion, any secondary battery to which the technical idea of the present invention can be applied should be construed as being included in the scope of the present invention regardless of its type.
  • a secondary battery is not limited by the number of elements which comprise it.
  • a secondary battery may include a single cell including an assembly of an anode / membrane / cathode and an electrolyte in one package, an assembly of a single cell, a plurality of assemblies connected in series and / or in parallel, and a plurality of modules in series and / or It is to be understood that packs connected in parallel, battery systems in which multiple packs are connected in series and / or in parallel, and the like.
  • Embodiments described first below relate to a method of determining a resistance factor used to estimate a charge output of a secondary battery.
  • a resistance factor determination system 10 as shown in FIG. 2 may be provided.
  • the secondary battery B is charged or discharged to charge the secondary battery B at a predetermined charging current for a predetermined time or adjust the state of charge of the secondary battery B to a desired value.
  • Device 20 the secondary battery B is charged or discharged to charge the secondary battery B at a predetermined charging current for a predetermined time or adjust the state of charge of the secondary battery B to a desired value.
  • the charging and discharging device 20 charges or discharges the secondary battery B for a predetermined time with a constant current having various sizes.
  • the charging and discharging device 20 includes a charging unit capable of charging the secondary battery B, and a discharge unit capable of discharging the secondary battery B.
  • the charging unit may comprise a charging circuit known in the art, and similarly the discharge unit may comprise a discharge circuit known in the art.
  • the resistance factor determination system 10 further includes a charging initial voltage and a set charging time immediately after the secondary battery B starts to be charged while the secondary battery B is being charged by the charging / discharging device 20 for a predetermined time. And a voltage measuring device 30 capable of measuring the charge termination voltage when it is finished.
  • the initial charge voltage is a voltage measured within 1 second after the start of the charging current, for example, 0.1 second and the end charging voltage is the charge current. Refers to the voltage measured after the start of flow, for example after 10 seconds have elapsed.
  • the initial charging voltage and the end charging voltage mean the voltage measured at the beginning of the charge and the second half of the charge, and thus the timing at which the initial charge voltage and the end charge voltage are measured is not limited to the above, and can be changed as many as possible. .
  • the voltage measuring device 30 may include a volt meter or voltage measuring circuit known in the art.
  • the resistance factor determination system 10 further includes a current measuring device 35 capable of measuring the current of the secondary battery B while the secondary battery B is charged or discharged by the charging / discharging device 20 for a predetermined time. More).
  • the current measuring device 35 measures the current of the secondary battery (B) at time intervals while the secondary battery (B) is being charged or discharged, the computing device 40 which will be described later the measured current value Can be provided as
  • the current measuring device 35 may include a current meter or a current measuring circuit known in the art.
  • the resistance factor determination system 10 further includes a computing device 40.
  • the computing device 40 is connected to the charging and discharging device 20, the voltage measuring device 30, and the current measuring device 35, and controls each device according to an embodiment of the present invention. .
  • the computing device 40 may set a plurality of charging current magnitudes, a charging time, and the like, to be applied when the secondary battery B is charged at the request of the system operator. To this end, the computer device 40 may provide the system operator with a graphical user interface for inputting various setting values.
  • the computing device 40 may also receive a charging initial voltage and a charging end voltage from the voltage measuring device 30 while the secondary battery B is being charged.
  • the computing device 40 may also receive the current measurement value of the secondary battery B from the current measurement device 35 at intervals while the secondary battery B is being charged or discharged.
  • the computing device 40 includes a resistance factor determination program 60 capable of determining the resistance factor of the secondary battery B in an automated manner, and a program including control logic of the resistance factor determination program 60.
  • the memory 50 may store data generated in a process of executing code and the control logic and predefined data referenced in estimating a resistance factor.
  • the computing device 40 may include a microprocessor that executes predefined control logics of the resistance factor determination program 60.
  • the function performed by the resistance factor determination program 60 is performed by a microprocessor from a hardware point of view.
  • FIG. 3 is a flowchart sequentially illustrating a method of determining a resistance factor used for estimating charge output of a secondary battery B using the resistance factor determination system 10 illustrated in FIG. 2.
  • a secondary battery B for determining a resistance factor is mounted in the resistance factor determination system 10 by a system operator (S100), and the resistance factor determination program 60 is calculated by the computing device 40.
  • the secondary battery B is preferably a battery in a BOL (Beginning Of Life) state.
  • the resistance factor determination program 60 When the resistance factor determination program 60 completes driving, the resistance factor determination program 60 visually outputs a charging condition setting interface having a graphical user interface (GUI) for inputting charging conditions to a system operator through a monitor of the computing device 40. (S110).
  • GUI graphical user interface
  • the system operator may use the charging condition setting interface to apply to the secondary battery a charge state interval (0 to 100%) and a charge state interval (5%) to perform a charge test.
  • a plurality of charge current magnitudes (50A, 100A, 150A, 200A, 225A, 275A, etc.), time (10sec) when the charge current is applied to the secondary battery (B), timing information at which the charge initial voltage and the charge end voltage are measured (0.1 sec and 10 sec) and the like can be set.
  • the resistance factor determination program 60 receives charging setting information from the system operator through the charging condition setting interface and stores the charging setting information in the memory 50 (S120).
  • the resistance factor determination program 60 may include a charge upper limit setting interface including a GUI for inputting a charge upper limit condition including a charge upper limit current (I limit, ch ) and a charge upper limit voltage (V limit, ch ). Displayed on the monitor of the computing device 40 and receives the charge upper limit condition from the system operator and stored in the memory 50 (S130)
  • the system operator by using the charging upper limit setting interface, and set the upper limit charge current (I limit, ch) as 240A, may set the charging upper limit voltage (V limit, ch) to 4.16V.
  • the resistance factor determination program 60 controls the charging / discharging device 20 and the voltage measuring device 30 with reference to the charge setting information stored in the memory 50 to thereby differ from each other according to the state of charge of the secondary battery B.
  • a charging response characteristic for a plurality of charging currents having a magnitude the charging initial voltage and the charging end voltage are measured, and the measured charging initial voltage and the charging end voltage are received from the voltage measuring device 30 and stored in the memory 50. (S140).
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of measuring a charging initial voltage and a charging end voltage in a plurality of charging current conditions for each state of charge of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • I ch represents the charging current applied to the secondary battery B
  • V i and V f represent the charging initial voltage and the charging end voltage measured while the secondary battery B is being charged, respectively.
  • the resistance factor determination program 60 controls the voltage measuring device 30 and the temperature adjusting device 70 to measure the open voltage and the temperature of the secondary battery B (S141).
  • the charging state corresponding to the measured opening voltage and temperature is determined by referring to the OCV-SOC lookup table stored in advance in step 50 (S142).
  • the OCV-SOC lookup table includes charge state information corresponding to an open voltage and a temperature of the secondary battery B.
  • the resistance factor determination program 60 determines whether the state of charge determined in step S142 is an initial value (S143).
  • the initial value may be 0%.
  • the resistance factor determination program 60 may determine the discharge condition including the magnitude of the discharge current and the discharge time required to adjust the state of charge of the secondary battery B to the initial value. Determining by using, and controlling the charging and discharging device 20 to discharge the secondary battery (B) according to the determined discharge conditions to adjust the state of charge of the secondary battery (B) to the initial value (S144) and the process to step S145 To fulfill.
  • the Q value is the magnitude of the current. Divide by value to determine discharge time.
  • the magnitude of the discharge current may be preset.
  • the resistance factor determination program 60 immediately proceeds to step S145.
  • the resistance factor determination program 60 controls the charging / discharging device 20 to apply the charging current I ch having the smallest size among the preset charging currents to the secondary battery B for a preset time.
  • the secondary battery B is charged (S145).
  • the resistance factor determination program 60 controls the voltage measuring device 30 while the secondary battery B is being charged to measure the charging initial voltage Vi and the charging end voltage V f at a preset timing. Then, the charging initial voltage V i and the charging end voltage V f measured from the voltage measuring device 30 are received and stored in the memory 50 (S146).
  • the resistance factor determination program 60 may charge initial voltage V i and end of charge voltage of the secondary battery B at the timing of 0.1 second and 10 seconds.
  • the voltage measuring device 30 can be controlled so that V f can be measured.
  • the resistance factor determination program 60 determines that the magnitude of the charging current I ch applied as the charging condition of the secondary battery B or the charging end voltage V f measured in step S146 are out of the preset charging upper limit condition. It is determined whether or not (S147).
  • the charging current (I ch ) is larger than the set charging upper limit current (I limit, ch ) or the magnitude of the measured charging end voltage (V f ) is larger than the charging upper limit voltage (V limit, ch ), the charging current The magnitude of (I ch ) or the charge termination voltage (V f ) are outside the charge upper limit conditions.
  • step S147 the resistance factor determination program 60 controls the charging / discharging device 20 to discharge the secondary battery B so that the secondary battery B is in a state before the charging current is applied.
  • the state of charge is returned (S148).
  • the magnitude and the discharge time of the discharge current may be adjusted to be substantially the same as the magnitude and the charge time of the charge current applied when the secondary battery B is charged.
  • the resistance factor determination program 60 increases the size of the charge current I ch to be applied to the secondary battery B to the next larger size than before by referring to the charge setting information stored in the memory 50.
  • the charging / discharging device 20 is controlled to charge the secondary battery B with a larger charging current I ch than before (S150), and the voltage measuring device 30 is controlled while charging is performed.
  • the initial voltage V i and the charge termination voltage V f are measured and stored in the memory 60 (S151).
  • step S151 When the step S151 is finished, the resistance factor determination program 60 proceeds to step S147.
  • the resistance factor determining program 60 the charging current (I ch) is applied to the secondary battery (B) increasing in accordance with the terms of the size pre-set in the charging current (I ch) secondary battery (B) to be applied to the Steps S148 to S151 are repeated until the magnitude of the charge termination voltage V f measured as a magnitude or a charge response characteristic deviates from the charge upper limit condition.
  • step S147 the resistance factor determination program 60 ends the charging test when the state of charge of the secondary battery B is the initial value, and the process proceeds to step S152.
  • step S152 the resistance factor determination program 60 is set to the upper limit value of the current state of charge before setting the charge test in a state in which the state of charge of the secondary battery B on which the charge test is performed is increased by a predetermined width. Is 100% or more.
  • step S152 If it is determined as YES in step S152, the resistance factor determination program 60 completes the charging test for the secondary battery (B) and proceeds to step S160 of FIG.
  • the resistance factor determination program 60 increases the state of charge of the secondary battery B by a predetermined width ⁇ SOC with reference to the charge setting information stored in the memory 50 (S153).
  • the state of charge of the secondary battery B is adjusted to the state of charge determined in step S153 (S154).
  • the magnitude and the charging time of the charging current applied to the secondary battery B in step S154 may be determined by the ampere counting method using the SOC value determined in step S153.
  • the size of the charging current is determined to be primary and Q is determined.
  • the charge time can be determined by dividing the value by the magnitude of the current.
  • the magnitude of the charging current may be set in advance.
  • the resistance factor determination program 60 transfers the process to step S145, whereby the magnitude of the charge current I ch or the charge end voltage V f with respect to the state of charge of the secondary battery B adjusted in step S153.
  • the charging initial voltage (V i ) and the charging end voltage (V f ) are increased while increasing the magnitude of the charging current (I ch ) applied to the secondary battery (B) according to the preset condition until the deviation from the preset charging upper limit condition.
  • the above process of measuring and storing the data in the memory 50 is repeated again.
  • the resistance factor determination program 60 may repeat steps S145 to S151 until the state of charge of the secondary battery B becomes 100%, and when the state of charge of the secondary battery B reaches 100% or more, The charging test performed for each state of charge of the battery B is completed, and the process proceeds to step S160 of FIG. 3.
  • the memory 50 is measured.
  • the charging initial voltage (V i ) and the charging end voltage (V f ) stored in each of the following will be displayed as follows.
  • the initial charge data and the charge end voltage data may be defined as follows. It can be defined as the coordinate data of.
  • the I-V profile plotted by the plurality of charging initial voltage data and the plurality of charging end voltage data may be defined as a charging initial I-V profile and a charging end I-V profile, respectively.
  • FIG. 5 illustrates a lithium secondary battery including lithium metal oxide (LiNi x Mn y Co z O 2 ) and graphite in a positive electrode and a negative electrode and having a capacity of 26 Ah using the charging test algorithm of FIG. 4.
  • These graphs show the results of plotting the charging initial IV profile and the charging termination IV profile by measuring the initial charging voltage (V i ) and the charging termination voltage (V f ) while increasing the magnitude of the current.
  • the state of charge of the lithium secondary battery was equally adjusted to 20% before the charging current was applied to the lithium secondary battery.
  • the X coordinate of the marked position is the magnitude of the charging current I ch applied to the secondary battery B, and the Y coordinate is the value when the corresponding charging current I ch is applied.
  • the charging initial voltage V- i or the charging end voltage V f is indicated.
  • the dotted line indicates the charge upper limit condition
  • the vertical dotted line indicates the charge upper limit current (I limit, ch )
  • the horizontal dotted line indicates the charge upper limit voltage (V limit, ch ).
  • the charge initial IV profile and the charge end IV profile have the same Y intercept.
  • the Y segment corresponds to the open voltage measured when the charging current I ch is not applied to the secondary battery B.
  • the open circuit voltage is uniquely determined according to the state of charge of the secondary battery B.
  • the charging initial IV profile (dotted line) is a plot of the voltage measured according to the magnitude of the charging current I ch immediately after the charging current I ch is applied to the secondary battery B, for example, 0.1 second or later, Located below the ending IV profile.
  • the magnitude of the current at the intersection where the end of charge IV profile (solid line) meets the charge upper limit condition corresponds to the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to the secondary battery (B), and this current value is the secondary battery ( It can be uniquely determined according to the state of charge of B).
  • the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to the lithium secondary battery having a 20% state of charge is equal to the upper limit charging current I limit, ch set as the boundary condition.
  • FIG. 6 illustrates an initial charging IV profile and an end of charging using the initial charging voltage data and the end charging voltage data obtained by performing the charging test by the algorithm illustrated in FIG. 4 when the state of charge of the lithium secondary battery described above is 70%. These graphs show the results of plotting the IV profile.
  • FIG. 7 illustrates the maximum charge current I max obtained by using an intersection point where the charge end IV profile corresponding to each charge state meets the charge upper limit condition when the state of charge of the lithium secondary battery is changed from 0% to 100%.
  • a plot of the change pattern of ch A plot of the change pattern of ch ).
  • the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to the secondary battery (B) is constant in a low state of charge of the lithium secondary battery, but when the state of charge increases to 40% or more, the secondary battery (B). It can be seen that the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to) gradually decreases.
  • the resistance factor determination program 60 uses the charging initial voltage data and the charging end voltage data stored in the memory 50 for each state of charge of the secondary battery B.
  • the resistance factor R ch @ SOC can be determined for each state of charge.
  • the resistance factor determination program 60 stores the resistance factor information for each charging state in the form of a lookup table in the form of a lookup table so that the resistance factor R ch @ SOC can be mapped by the charging state of the secondary battery B. Can be stored.
  • the lookup table is defined as a resistance factor lookup table.
  • the resistance factor determination program 60 determines the charging end I-V profile (solid line graphs of FIGS. 5 and 6) from the charging end voltage data stored in the memory 50 for each charging state (S160).
  • the resistance factor determination program 60 calculates an X coordinate at a point where each end-of-charge IV profile determined in step S160 intersects with a charge upper limit condition (a horizontal dotted line or a vertical dotted line in FIGS. 5 and 6).
  • the maximum charging current I max, ch of the secondary battery B is determined for each charging state of (B) (S170).
  • the resistance factor determination program 60 determines a charging initial IV profile (dashed line graphs of FIGS. 5 and 6) corresponding to each charging state from the charging initial voltage data stored in the memory 50 for each charging state (see FIG. 5 and FIG. 6). S180).
  • the resistance factor determination program 60 determines, for each state of charge , the first derivative value dV / dI of the initial charge IV profile determined in step S180 based on the maximum charging current I max, ch determined in step S170. @ Imax, ch may be calculated and the calculated value may be determined as the resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery B (S190).
  • the resistance factor R ch @ 20 % when the state of charge of the lithium secondary battery is 20% is the first derivative value for the dotted line profile calculated when the charge current corresponds to l limit, ch . dV / dI).
  • the resistance factor R ch @ 70 % when the state of charge of the lithium secondary battery is 70% is the primary for the dotted line profile calculated when the charge current corresponds to l max, ch .
  • the resistance factor determination program 60 may store the resistance factor R ch @ soc determined for each state of charge of the secondary battery B in the resistance factor lookup table defined in the memory 50 (S200).
  • the resistance factor lookup table has a data structure capable of mapping the resistance factor R ch @ soc of the secondary battery B by the state of charge of the secondary battery B.
  • the resistance factor determination system 10 is a temperature control device 70 for maintaining a constant temperature of the secondary battery (B) during the charging test for each state of charge of the secondary battery as shown in FIG. ) May be further included.
  • the resistance factor determination program 60 controls the temperature controller 70 when the charge test is performed according to the algorithm shown in FIG. 4 to set the temperature of the secondary battery B to a value set by the system operator. You can keep it constant.
  • the temperature control device 70 is connected to the computing device 30, the air-cooled cooling fan to lower the temperature of the secondary battery (B) and the heater to increase the temperature of the secondary battery (B) and the secondary battery (
  • a temperature sensor for measuring the temperature of B) and a temperature setting value are provided from the resistance factor determination program 60.
  • the temperature of the secondary battery B is measured using the temperature sensor, and the cooling fan or the heater is controlled. It may include a controller for controlling the temperature of the secondary battery (B) to the temperature set value.
  • the temperature control device 70 measures the temperature of the secondary battery B at the request of the resistance factor determination program 60 using a temperature sensor and provides the measured temperature value to the computing device 30. can do.
  • the resistance factor determination program 60 may repeatedly perform the steps disclosed in FIG. 4 with respect to a plurality of temperature conditions, and the resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery corresponding to each state of charge is also determined by the secondary battery ( Can be determined according to the temperature of B).
  • the resistance factor determination program 60 uses the temperature controller 70 to maintain the temperature of the secondary battery B constant under the condition set by the system operator, while charging initial voltage data for each state of charge of the secondary battery. And the charging end voltage data may be measured and stored in the memory 50. The process may be repeated for a plurality of temperature conditions set by the system operator, and the initial charging voltage data and the charging initial voltage data may be charged according to the state of charge of the secondary battery. The termination voltage data may be measured and stored in the memory 50.
  • the resistance factor determination program 60 may determine the resistance factor R ch @ SOC corresponding to the state of charge of the secondary battery B by temperature using the charging initial voltage data and the charging end voltage data stored in the memory 50. Can be.
  • the resistance factor determination program 60 defines a resistance factor lookup table for each temperature in the memory 50, and the resistance factor R ch @ SOC for each charging state determined according to the temperature conditions is added to the resistance factor lookup table defined for each temperature. Can be stored.
  • the plurality of temperature values for which the resistance factor R ch @ SOC is to be determined may be preset by the system operator.
  • the charging condition setting interface provided by the resistance factor determination program 60 may further include a GUI that allows a system operator to set a plurality of temperature values.
  • the resistance factor determination program 60 may store a plurality of temperature values set by the system operator in the memory 50.
  • the resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery B described so far can be used to estimate the charging output of the secondary battery B in real time.
  • FIG. 8 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an apparatus 100 for estimating charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the charging output estimating apparatus 100 includes a sensor unit 110 and a control unit 120, and is electrically connected to the secondary battery B while the secondary battery B is being charged. The charge output of the secondary battery B can be estimated.
  • the secondary battery B is electrically connected to the charger 130.
  • the charger 130 is included in a device on which the secondary battery B is mounted.
  • the charger 130 may be a charging unit included in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the charging unit may supply the regeneration charging current generated when the electric vehicle or the hybrid vehicle is decelerated to the secondary battery B under the control of the charger controller 180 described later.
  • the charging output estimating apparatus 100 may include a storage unit 140.
  • the storage unit 140 is not particularly limited as long as it is a storage medium capable of recording and erasing information.
  • the storage unit 140 may be a RAM, a ROM, or a register, but is not limited thereto.
  • the storage unit 140 may be connected to the control unit 120 via, for example, a data bus so as to be accessible by the control unit 120.
  • the storage unit 140 also stores and / or updates and / or erases and / or programs containing various control logics performed by the control unit 120 and / or data generated when the control logic is executed. send.
  • the storage unit 140 may be logically divided into two or more, and is not limited to being included in the control unit 120.
  • the storage unit 140 stores a resistance factor lookup table that defines the resistance factor R ch @ SOC for each state of charge of the secondary battery B.
  • the resistance factor lookup table may be defined for each temperature of the secondary battery (B).
  • the resistance factor R ch @ SOC may be mapped by the temperature of the secondary battery B and the state of charge.
  • the resistance factor lookup table is previously defined using the algorithm described with reference to FIGS. 3 and 4, and a method for generating it through experiments has been described above.
  • conventional data replication techniques may be used.
  • the sensor unit 110 is electrically coupled to send and receive electrical signals with the control unit 120.
  • the sensor unit 110 under the control of the control unit 120, is input to the secondary battery B or a voltage applied between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery B at a time interval, or the secondary battery B
  • the current output from the temperature and the temperature of the secondary battery B are repeatedly measured and the measured voltage, current and temperature are provided to the control unit 120.
  • the voltage, current and temperature may be measured at the same time point or at different time points.
  • the sensor unit 110 may include a voltage measuring unit for measuring the voltage of the secondary battery B, a current measuring unit for measuring the current of the secondary battery B, and a temperature of the secondary battery B. It may include a temperature measuring unit for.
  • the voltage measuring unit may include a conventional voltage measuring circuit 111 capable of measuring the voltage of the secondary battery B based on the ground GND.
  • the current measuring unit may include a sense resistor 112 for measuring the magnitude of the current.
  • the temperature measuring unit may include a thermocouple 113 for measuring the temperature of the secondary battery.
  • the control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B after receiving the measurement results of the voltage, current, and temperature of the secondary battery B from the sensor unit 110.
  • control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B by ampere counting. That is, the control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B by integrating the current measured by the sensor unit 110 over time.
  • an initial value of the state of charge is required.
  • the initial value of the state of charge may be determined by measuring the open voltage of the secondary battery B.
  • control unit 120 controls the sensor unit 110 before the operation of the secondary battery B to measure the open voltage and temperature, and the OCV-SOC lookup table stored in the storage unit 140.
  • the charging state corresponding to the measured opening voltage and temperature may be determined as an initial value.
  • the OCV-SOC lookup table has a data structure capable of mapping charge states by open voltage and temperature.
  • control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B using an extended Kalman filter.
  • the voltage, current, and temperature measured by the sensor unit 110 may be used.
  • Techniques for estimating state of charge using an extended Kalman filter are well known in the art. As an example, the techniques disclosed in US7446504, US7589532, etc. may be utilized, and the contents disclosed in the above documents may be incorporated as part of the present invention.
  • the control unit 120 may estimate the charge output using the resistance factor lookup table stored in the storage unit 140 while the secondary battery B is being charged.
  • control unit 120 identifies the resistance factor lookup table corresponding to the measured temperature of the secondary battery B, and selects the resistance factor R ch @ SOC corresponding to the state of charge estimated from the identified resistance factor lookup table.
  • the charge output of the rechargeable battery B may be estimated by the following equation 3 using the determined resistance factor R ch @ SOC and the measured current of the rechargeable battery B.
  • P ch is the charging output of the secondary battery B
  • R ch @ SOC is the resistance factor corresponding to the temperature and state of charge of the secondary battery B
  • I is the measurement of the secondary battery B Current corresponds to the magnitude of the charging current.
  • the charging output calculated by Equation 3 is calculated using a current that is easy to measure, there is an advantage that the error is small.
  • a method of calculating the charging output using the current is more preferable.
  • the charging output calculated by Equation 3 is a resistance factor R ch @ SOC determined in advance using a voltage response characteristic that appears at the initial stage of charging when the charging current measured by the sensor unit 110 is applied to the secondary battery B. It was determined using.
  • the control unit 120 may store the estimated charge output of the secondary battery B and the change history of the charge output in the storage unit 140.
  • the charge output estimating apparatus 100 may further include a display unit 150.
  • the display unit 150 is not particularly limited as long as it can display the charging output estimated by the control unit 120 using a GUI interface such as numbers, letters, and graphics.
  • the display unit 150 may be a liquid crystal display, an LED display, an OLED display, an E-INK display, a flexible display, or the like.
  • the display unit 150 may be directly or indirectly connected to the control unit 120. When the latter method is adopted, the display unit 150 may be located in an area physically separated from the area in which the control unit 120 is located. A third control unit is interposed between the display unit 150 and the control unit 120 to receive the information to be displayed on the display unit 150 from the control unit 120. The display unit 150 can be displayed. To this end, the third control unit and the control unit 120 may be connected to exchange data.
  • the charge output estimating apparatus 100 may further include a communication interface 160.
  • the communication interface 160 supports transmission and reception of data between the control unit 120 and the charger controller 180 that controls the operation of the charger 130.
  • control unit 120 may transmit the estimated charging output of the secondary battery B to the charger controller 180. Then, the charger controller 180 may control the charging operation of the secondary battery B using the charging output of the secondary battery B within a charging upper limit condition with a certain safety margin.
  • the control unit 120 may optionally include a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, a data processing device, or the like, which are known in the art, to execute the various control logics described above. It may include.
  • the control logic when the control logic is implemented in software, the control unit 120 may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in a memory and executed by a processor.
  • the memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor through various well known computer components.
  • the memory may be included in the storage unit 140 of the present invention.
  • the memory refers to a device that stores information regardless of the type of device, and does not refer to a specific memory device.
  • control logics of the above-described control unit 120 may constitute a process of the method of estimating the charge output of the secondary battery according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a sequential flow of a method of estimating charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the control unit 120 loads the resistance factor lookup table from the storage unit 140.
  • the resistance factor lookup table defines the resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery for each charging state.
  • the resistance factor lookup table may be defined separately according to temperature conditions.
  • control unit 120 measures the voltage, current, and temperature of the secondary battery through the sensor unit 110 in step S210, stores the stored value in the storage unit 140, and estimates the state of charge of the secondary battery in step S220. .
  • control unit 120 identifies, in step S230, the resistance lookup factor table corresponding to the measured temperature and uses the identified resistance factor lookup table to determine the resistance factor R ch @ SOC corresponding to the estimated state of charge .
  • control unit 120 estimates the charge output P ch of the secondary battery using the resistance factor R ch @ soc and the measured charge current I determined using the above equation (3).
  • control unit 120 may store the estimated charging output in the storage unit 140, display it on the display unit 150, or transmit it externally through the communication interface 160 in step S250.
  • At least one of various control logics of the control unit 120 may be combined, and the combined control logics may be written in a computer readable code system and stored in a computer readable recording medium.
  • the recording medium is not particularly limited as long as it is accessible by a processor included in the computer.
  • the recording medium includes at least one selected from the group consisting of a ROM, a RAM, a register, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, and an optical data recording device.
  • the code system may be distributed and stored and executed in a networked computer.
  • functional programs, code and code segments for implementing the combined control logics can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.
  • each component may be selectively integrated with other components or each component may be divided into subcomponents for efficient execution of control logic (s).
  • control logic control logic
  • the charging output of the secondary battery can be reliably estimated with a safety margin from the charging upper limit condition of the secondary battery.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The method for determining a resistant factor of a secondary battery according to the present invention determines, as a resistance factor corresponding to the temperature and state of charge of a secondary battery, a primary differential value for an initial charge I-V profile calculated from a current of an intersecting point meeting a boundary line at which an end-of-charge I-V profile according to a change of the size of a charging current has been set as a charging upper limit, when the secondary battery is at a predetermined temperature and state of charge. In addition, the apparatus and method for estimating charging power according to the present invention estimates charging power corresponding to the temperature and state of charge of a secondary battery while the secondary battery is being charged using a resistance factor predetermined according to the temperature and state of charge of the secondary battery.

Description

이차 전지의 저항 팩터 결정 방법, 상기 저항 팩터를 이용한 충전 출력 추정 장치 및 방법Method for determining resistance factor of a secondary battery, apparatus and method for estimating charge output using the resistance factor
본 출원은 2015년 2월 2일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2015-0016275호 및 2016년 2월 1일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2016-0012520호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.This application is a priority application for Korean Patent Application No. 10-2015-0016275, filed February 2, 2015 and Korean Patent Application No. 10-2016-0012520, filed February 1, 2016. All the contents disclosed in the specification and drawings of this application are incorporated in this application by reference.
본 발명은 이차 전지의 저항 팩터를 결정하고 상기 저항 팩터를 이용하여 충전 출력을 추정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for determining a resistance factor of a secondary battery and estimating charge output using the resistance factor.
고성능 이차 전지의 애플리케이션은 이차 전지의 충전 상태(State Of Charge: SOC)에 대응되는 충전 출력(power)의 추정을 요구한다. Applications of high performance secondary batteries require estimation of charge power corresponding to the state of charge (SOC) of the secondary battery.
예컨대, 하이브리드 전기 차량(HEV)과 전기 차량(EV)에서, 차량 제어기는 이차 전지의 충전 출력에 관하여 배터리 관리 시스템(BMS)으로부터 연속적인 최신 정보를 요구한다. For example, in hybrid electric vehicles (HEV) and electric vehicles (EV), the vehicle controller requires continuous up-to-date information from the battery management system (BMS) regarding the charge output of the secondary battery.
당업계에는, HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization)법으로 불리는 이차 전지의 출력 계산 기술이 널리 알려져 있다. In the art, the output calculation technique of the secondary battery called the HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization) method is widely known.
HPPC법은 미국 Department of Energy의 Idaho National Engineering and Environment Laboratory에 의하여 발간된 PNGV(Partnership for New Generation Vehicles) 배터리 테스트 매뉴얼(3판, 2001년 2월)에 기재되어 있다. The HPPC method is described in the Partnership for New Generation Vehicles (PNGV) Battery Test Manual (3rd edition, February 2001) published by the Idaho National Engineering and Environment Laboratory of the US Department of Energy.
HPPC법은 단지 이차 전지의 전압에 대한 동작 설계 한도(Vmin, Vmax)를 고려하여 이차 전지의 출력을 추정한다. 따라서, 이 방법은 이차 전지의 충전 상태(z)와 전류의 설계 한도를 고려하지 않는다. The HPPC method only estimates the output of the secondary battery by considering the operation design limit (V min , V max ) with respect to the voltage of the secondary battery. Therefore, this method does not consider the design state of the state of charge (z) and the current of the secondary battery.
여기서, 충전 상태는 이차 전지가 만 충전되었을 때의 용량을 기준으로 현재 남아 있는 용량의 상대적 비율이다. 충전 상태는 SOC나 z 라는 파라미터로 표시한다. 충전 상태를 백분율로 나타낼 때에는 SOC라는 파라미터를 사용한다. 그리고, 충전 상태를 0-1 사이의 숫자로 나타낼 때에는 z라는 파라미터를 사용한다.Here, the state of charge is a relative ratio of the remaining capacity based on the capacity when the secondary battery is fully charged. The state of charge is indicated by the parameter SOC or z. To express the state of charge as a percentage, use the parameter SOC. In addition, the parameter z is used to represent the state of charge as a number between 0-1.
HPPC법은 다음 수학식 1에 의해 이차 전지의 전압을 간단하게 모델링한다.The HPPC method simply models the voltage of the secondary battery by the following equation (1).
<수학식 1><Equation 1>
V = OCV (z) + R×IV = OCV (z) + R × I
여기서, OCV(z)는 이차 전지의 충전 상태에 해당하는 이차 전지의 개방 전압(Open Circuit Voltage: OCV)이고, R은 이차 전지의 저항을 나타내는 상수이다. Here, OCV (z) is an open circuit voltage (OCV) of the secondary battery corresponding to the state of charge of the secondary battery, and R is a constant representing the resistance of the secondary battery.
개방 전압은 실험을 통해 미리 정의된 SOC-OCV 룩업 테이블로부터 결정할 수 있다. 즉, 상기 룩업 테이블에서 충전 상태에 대응하는 개방 전압을 맵핑하면 OCV(z) 값을 얻을 수 있다.The open voltage can be determined experimentally from a predefined SOC-OCV lookup table. That is, by mapping the open voltage corresponding to the state of charge in the lookup table, an OCV (z) value can be obtained.
도 1은 HPPC법을 이용하여 이차 전지의 충전 출력을 결정하는 개념을 구체적으로 도시한다.1 specifically illustrates the concept of determining the charge output of a secondary battery using the HPPC method.
도 1에 도시된 바와 같이, 충전 상태가 zk인 이차 전지를 Ich의 크기를 갖는 정전류로 소정 시간(예: 10sec) 동안 충전시켰을 때 충전이 끝나자 마자 이차 전지의 충전 종료 전압 Vch를 측정한다. 여기서, 충전 종료 전압은 충전 전류의 크기와 충전 시간에 따라서 달라질 수 있다.As shown in FIG. 1, when the secondary battery having a charged state of z k is charged with a constant current having a size of I ch for a predetermined time (eg, 10 sec), the charging end voltage V ch of the secondary battery is measured as soon as the charge is completed. do. Here, the charging end voltage may vary depending on the size of the charging current and the charging time.
그런 다음, 상기 수학식 1로부터 I-V 프로파일의 기울기에 해당하는 Rch 값을 결정하고, 결정된 Rch 값을 이용하여 I-V 프로파일에 대한 1차식 V= OCV(zk)+ Rch*I를 결정한다. 그런 다음, 결정된 식에 대해 외삽법(extrapolation)을 적용하여 충전 상한 전압인 Vlimit에 해당할 때의 전류 값을 결정한다. 이렇게 결정된 전류가 바로 최대 충전 전류 Imax,ch이다. Then, the R ch value corresponding to the slope of the IV profile is determined from Equation 1, and the first order V = OCV (z k ) + R ch * I for the IV profile is determined using the determined R ch value. . Then, extrapolation is applied to the determined equation to determine the current value when the upper limit voltage V limit is reached. The current thus determined is the maximum charging current I max, ch .
HPPC법은, 최대 충전 전류 Imax,ch가 결정되면, 다음 수학식 2에 의해 충전 출력(Pc)을 결정한다.In the HPPC method, when the maximum charging current I max, ch is determined, the charging output P c is determined by the following equation (2).
<수학식 2><Equation 2>
Pc= Vlimit×Imax,ch = Vlimit×[(Vlimit-OCV(zk))÷Rch]P c = V limit × I max, ch = V limit × [(V limit -OCV (z k )) ÷ R ch ]
그런데, HPPC법은 충전 전류에 대한 동작 설계 한도를 설정하지 않는다. 만약, HPPC법에 의해 결정한 이차 전지의 최대 충전 전류 Imax,ch가 이차 전지가 실제로 출력할 수 있는 충전 상한 전류보다 크면, 이차 전지의 성능보다 크게 충전 출력이 결정된다. 이 경우, 이차 전지가 실제보다 과도한 조건에서 충전될 수 있다. 특히, 리튬 이차 전지의 경우 과 충전은 전지의 폭발 원인을 제공한다. However, the HPPC method does not set an operating design limit for charging current. If the maximum charging current I max, ch of the secondary battery determined by the HPPC method is larger than the upper limit charging current that the secondary battery can actually output, the charging output is determined to be larger than the performance of the secondary battery. In this case, the secondary battery may be charged under excessive conditions. In particular, in the case of lithium secondary batteries, overcharging provides a cause for the explosion of the battery.
따라서, 당업계에서는, HPPC법이 갖는 상술한 문제점을 극복할 수 있는 새로운 충전 출력 추정 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is a need in the art for a new charge output estimation technique that can overcome the above-mentioned problems with the HPPC method.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 새로운 충전 출력 추정 방법에서 사용될 수 있는 이차 전지의 저항 팩터를 실험적으로 결정하고 저항 팩터 룩업 테이블로 구성할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under the background of the prior art, and an object thereof is to provide a method for experimentally determining a resistance factor of a secondary battery that can be used in a new charging output estimation method and configuring a resistance factor lookup table. .
본 발명은 상기 저항 팩터 룩업 테이블을 이용하여 이차 전지의 충전 출력을 충전 상한 조건 내에서 안전 마진을 두고 추정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating the charging output of a secondary battery with a safety margin within a charging upper limit condition using the resistance factor lookup table.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지의 저항 팩터 결정 방법은, (a) 이차 전지의 온도와 충전 상태 별로 충전 전류의 크기 변화에 따른 복수의 충전 초기 전압 데이터와 복수의 충전 종료 전압 데이터를 측정하여 메모리에 저장하는 단계; (b) 상기 복수의 충전 종료 전압 데이터로부터 충전 종료 I-V 프로파일을 결정하고, 상기 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한 조건으로 미리 설정된 충전 상한 전류 또는 충전 상한 전압과 대응되는 경계선과 만나는 교차점을 결정하는 단계; (c) 상기 복수의 충전 초기 전압 데이터로부터 충전 초기 I-V 프로파일을 결정하고, 상기 교차점의 전류 값을 기준으로 계산된 상기 충전 초기 I-V 프로파일에 대한 일차 미분 값을 결정하는 단계; 및 (d) 상기 결정된 일차 미분 값을 이차 전지의 온도 및 충전 상태에 대응되는 저항 팩터로서 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.In accordance with an aspect of the present invention, a method of determining a resistance factor of a secondary battery includes: (a) a plurality of charging initial voltage data and a plurality of charging end voltages according to a change in magnitude of a charging current according to a temperature and a charging state of a secondary battery; Measuring data and storing the data in a memory; (b) determining a charging end I-V profile from the plurality of charging end voltage data and determining an intersection point at which the charging end I-V profile meets a boundary corresponding to a charging upper limit current or a charging upper limit voltage preset as a charging upper limit condition; (c) determining a charging initial I-V profile from the plurality of charging initial voltage data and determining a first derivative value for the charging initial I-V profile calculated based on the current value of the intersection; And (d) determining the determined primary differential value as a resistance factor corresponding to the temperature and state of charge of the secondary battery.
바람직하게, 본 발명에 따른 저항 팩터 결정 방법은, 이차 전지의 온도 및 충전 상태에 의해 이차 전지의 저항 팩터를 맵핑 가능하도록 상기 메모리에 저항 팩터 룩업 테이블을 정의하는 단계; 및 상기 정의된 저항 팩터 룩업 테이블에 상기 결정된 저항 팩터를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the method for determining a resistance factor according to the present invention comprises the steps of: defining a resistance factor lookup table in the memory to map the resistance factor of the secondary battery by the temperature and state of charge of the secondary battery; And storing the determined resistance factor in the defined resistance factor lookup table.
일 측면에 따르면, 상기 충전 초기 전압 데이터는 충전 전류가 이차 전지에 인가된 후 1초 이내의 시점에 측정된 전압 데이터이고, 상기 충전 종료 전압 데이터는 이차 전지에 충전 전류의 인가가 종료되는 시점에 측정된 전압 데이터일 수 있다. According to one aspect, the charging initial voltage data is the voltage data measured within 1 second after the charging current is applied to the secondary battery, the charging end voltage data is when the application of the charging current to the secondary battery is finished It may be measured voltage data.
다른 측면에 따르면, 상기 (a) 단계는, 상기 이차 전지의 온도를 일정하게 유지하는 단계; 상기 이차 전지의 충전 상태 별로, 크기가 다른 복수의 충전 전류를 상기 이차 전지에 인가하는 충전 테스트를 진행하는 단계; 및 각각의 충전 전류가 인가될 때마다 상기 이차 전지의 충전 초기 전압 및 충전 종료 전압을 측정하여 저장하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect, the step (a), the step of maintaining a constant temperature of the secondary battery; Conducting a charging test for applying a plurality of charging currents having different sizes to the secondary battery for each state of charge of the secondary battery; And measuring and storing a charge initial voltage and a charge end voltage of the secondary battery each time a respective charging current is applied.
바람직하게, 이차 전지에 인가된 충전 전류의 크기가 상기 충전 상한 전류보다 커지거나 가장 최근에 측정된 이차 전지의 충전 종료 전압이 상기 충전 상한 전압보다 커지면 상기 충전 테스트를 중단할 수 있다.Preferably, the charging test may be stopped when the magnitude of the charging current applied to the secondary battery is greater than the charging upper limit current or the charging end voltage of the secondary battery measured most recently is greater than the charging upper limit voltage.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 장치는, 이차 전지의 온도 및 충전 상태 별로 미리 결정된 저항 팩터를 참조할 수 있는 저항 팩터 룩업 테이블이 미리 저장된 저장 유닛; 이차 전지가 충전 중일 때 이차 전지의 충전 전류와 온도를 측정하는 센서 유닛; 및 이차 전지의 충전 상태를 결정하고, 상기 결정된 충전 상태 및 상기 측정된 온도에 대응되는 저항 팩터를 상기 저항 팩터 룩업 테이블을 참조하여 결정하고, 상기 결정된 저항 팩터와 상기 측정된 충전 전류로부터 이차 전지의 충전 출력을 추정하는 제어 유닛;을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a charge output estimating apparatus for a secondary battery, including: a storage unit in which a resistance factor lookup table capable of referring to a predetermined resistance factor for each temperature and charge state of a secondary battery is stored in advance; A sensor unit measuring a charging current and a temperature of the secondary battery when the secondary battery is being charged; And determining a state of charge of the secondary battery, determining a resistance factor corresponding to the determined state of charge and the measured temperature with reference to the resistance factor lookup table, and determining the secondary battery from the determined resistance factor and the measured charging current. And a control unit for estimating the charging output.
바람직하게, 상기 저항 팩터는, 이차 전지가 소정의 온도 및 충전 상태를 가질 때, 충전 전류의 크기 변화에 따른 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한으로 설정된 경계선과 만나는 교차점의 전류 값에서 계산한 충전 초기 I-V 프로파일에 대한 일차 미분 값일 수 있다.Preferably, the resistance factor is the initial charge IV calculated from the current value of the intersection point where the charge end IV profile according to the change of the magnitude of the charge current meets the boundary set as the charge upper limit when the secondary battery has a predetermined temperature and state of charge It can be the first derivative value for the profile.
바람직하게, 상기 경계선은 충전 상한 전류와 충전 상한 전압을 지시하는 경계선일 수 있다.Preferably, the boundary line may be a boundary line indicating the charge upper limit current and the charge upper limit voltage.
일 측면에 따르면, 상기 충전 초기 I-V 프로파일은, 이차 전지에 크기가 다른 복수의 충전 전류가 인가될 때, 이차 전지에 인가된 충전 전류와 해당 충전 전류가 인가된 직후에 측정된 전압의 상관 관계를 정의하는 그래프일 수 있다. According to one aspect, the charging initial IV profile, when a plurality of different charging current is applied to the secondary battery, the correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured immediately after the corresponding charging current is applied It may be a graph to define.
바람직하게, 상기 충전 초기 I-V 프로파일을 구성하는 복수의 전압 데이터는 각 충전전류가 이차 전지에 인가된 후 1초 이내에 측정된 전압 데이터일 수 있다.Preferably, the plurality of voltage data constituting the initial charging I-V profile may be voltage data measured within 1 second after each charging current is applied to the secondary battery.
다른 측면에 따르면, 상기 충전 종료 I-V 프로파일은, 이차 전지에 크기가 다른 복수의 충전 전류가 인가될 때, 이차 전지에 인가된 충전 전류와 해당 충전 전류의 인가가 종료된 시점에 측정된 전압의 상관 관계를 정의하는 그래프일 수 있다.According to another aspect, the charging end IV profile is a correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured when the application of the charging current is terminated when a plurality of different charging currents are applied to the secondary battery. It may be a graph defining a relationship.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 추정된 충전 출력을 상기 저장 유닛에 저장하도록 구성될 수 있다. Advantageously, said control unit may be configured to store said estimated charging output in said storage unit.
선택적으로, 상기 제어 유닛은 표시 유닛과 연결될 수 있고, 상기 추정된 충전 출력을 상기 표시 유닛을 통해 표시할 수 있다.Optionally, the control unit can be connected with a display unit and can display the estimated charging output via the display unit.
선택적으로, 상기 제어 유닛은 통신 인터페이스와 연결될 수 있고, 상기 추정된 충전 출력을 상기 통신 인터페이스를 통해 외부로 전송할 수 있다.Optionally, the control unit can be connected with a communication interface and can transmit the estimated charging output to the outside via the communication interface.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 방법은, 이차 전지의 온도 및 충전 상태 별로 미리 결정된 저항 팩터를 참조할 수 있는 저항 팩터 룩업 테이블을 제공하는 단계; 이차 전지가 충전 중일 때 이차 전지의 충전 전류와 온도를 측정하는 단계; 이차 전지의 충전 상태를 결정하는 단계; 상기 결정된 충전 상태 및 상기 측정된 온도에 대응되는 저항 팩터를 상기 저항 팩터 룩업 테이블을 참조하여 결정하는 단계; 및 상기 결정된 저항 팩터와 상기 측정된 충전 전류로부터 이차 전지의 충전 출력을 추정하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of estimating a charge output of a secondary battery, the method including: providing a resistance factor lookup table capable of referring to a predetermined resistance factor for each temperature and state of charge of a secondary battery; Measuring a charging current and a temperature of the secondary battery when the secondary battery is being charged; Determining a state of charge of the secondary battery; Determining a resistance factor corresponding to the determined state of charge and the measured temperature with reference to the resistance factor lookup table; And estimating the charging output of the secondary battery from the determined resistance factor and the measured charging current.
바람직하게, 상기 저항 팩터는, 이차 전지가 소정의 온도 및 충전 상태를 가질 때, 충전 전류의 크기 변화에 따른 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한으로 설정된 경계선과 만나는 교차점의 전류 값에서 계산한 충전 초기 I-V 프로파일에 대한 일차 미분 값일 수 있다. Preferably, the resistance factor is the initial charge IV calculated from the current value of the intersection point where the charge end IV profile according to the change of the magnitude of the charge current meets the boundary set as the charge upper limit when the secondary battery has a predetermined temperature and state of charge It can be the first derivative value for the profile.
본 발명에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 방법은, 상기 추정된 충전 출력을 저장, 표시 또는 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of estimating the charge output of the secondary battery according to the present invention may further include storing, displaying or transmitting the estimated charge output.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차 전지의 충전 출력을 안전 마진 내에서 추정하는데 활용되는 저항 팩터를 용이하게 결정할 수 있다.According to one aspect of the invention, it is possible to easily determine the resistance factor used to estimate the charging output of the secondary battery within the safety margin.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차 전지의 충전 상한 조건으로부터 안전 마진을 두고 이차 전지의 충전 출력을 신뢰성 있게 추정할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the charging output of the secondary battery can be reliably estimated with a safety margin from the charging upper limit condition of the secondary battery.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이차 전지의 충전 제어 과정에서 이차 전지의 전압이나 충전 전류가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, it is possible to prevent the voltage or the charging current of the secondary battery from excessively increasing during the charge control process of the secondary battery.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings appended hereto illustrate one embodiment of the present invention, and together with the following description serve to further understand the spirit of the present invention, the present invention is limited only to those described in such drawings. It should not be interpreted.
도 1은 HPPC법을 이용하여 이차 전지의 충전 출력을 결정할 때 충전 전류에 대한 상한이 설정되지 않을 때의 문제를 설명하기 위한 I-V 프로파일을 예시한다.1 illustrates an I-V profile for explaining a problem when an upper limit for the charging current is not set when determining the charging output of a secondary battery using the HPPC method.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 저항 팩터 결정 시스템의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram of a resistance factor determination system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 저항 팩터 결정 시스템을 이용한 저항 팩터 결정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a flow of a resistance factor determination method using the resistance factor determination system of FIG. 2.
도 4는 도 3의 순서도에서 S140 단계를 세부적으로 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating an operation S140 in detail in the flowchart of FIG. 3.
도 5는 리튬 금속 산화물(LiNixMnyCozO2)과 그라파이트(graphite)를 양극과 음극에 각 포함하는 리튬 이차 전지의 충전 상태가 20%일 때 도 4의 충전 테스트 알고리즘에 의해 충전 테스트를 시행하여 얻은 충전 초기 전압 데이터와 충전 종료 전압 데이터를 이용하여 충전 초기 I-V 프로파일과 충전 종료 I-V 프로파일을 플로팅한 결과를 나타낸 그래프들이다.5 is a charge test by the charge test algorithm of FIG. 4 when the state of charge of a lithium secondary battery including lithium metal oxide (LiNi x Mn y Co z O 2 ) and graphite (graphite) in a positive electrode and a negative electrode is 20% Graphs showing the results of plotting the initial charging IV profile and the end charging IV profile by using the charging initial voltage data and the charging end voltage data obtained by the following.
도 6은, 상기 리튬 이차 전지의 충전 상태가 70%일 때 도 4의 충전 테스트 알고리즘에 의해 충전 테스트를 시행하여 얻은 충전 초기 전압 데이터와 충전 종료 전압 데이터를 이용하여 충전 초기 I-V 프로파일과 충전 종료 I-V 프로파일을 플로팅한 결과를 나타낸 그래프들이다.FIG. 6 illustrates a charging initial IV profile and an end charging IV using charging initial voltage data and charging end voltage data obtained by performing a charging test by the charging test algorithm of FIG. 4 when the state of charge of the lithium secondary battery is 70%. These graphs show the results of plotting profiles.
도 7은 상기 리튬 이차 전지의 충전 상태가 0%부터 100%까지 변화할 때 각각의 충전 상태에 대응되는 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한 조건과 만나는 교차점을 이용하여 얻은 최대 충전 전류(Imax,ch)의 변화 패턴을 플로팅한 그래프이다.FIG. 7 illustrates a maximum charge current I max, ch obtained by using an intersection point where a charge end IV profile corresponding to each charge state meets an upper charge limit condition when the state of charge of the lithium secondary battery changes from 0% to 100%. This is a graph plotting the change pattern of).
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 장치의 개략적인 구성도이다.8 is a schematic configuration diagram of an apparatus for estimating charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a method of estimating a charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 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 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own applications. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them in the present invention point of view. It should be understood that there may be variations and examples.
이하에서 설명되는 실시 예에 있어서, 이차 전지는 리튬 이차 전지를 일컫는다. 여기서, 리튬 이차 전지라 함은 충전과 방전이 이루어지는 동안 리튬 이온이 작동 이온으로 작용하여 양극과 음극에서 전기화학적 반응을 유발하는 이차 전지를 총칭한다. In the embodiments described below, the secondary battery refers to a lithium secondary battery. Here, the lithium secondary battery is a generic term for a secondary battery in which lithium ions act as operating ions during charging and discharging to induce an electrochemical reaction in the positive electrode and the negative electrode.
한편, 리튬 이차 전지에 사용된 전해질이나 분리막의 종류, 이차 전지를 포장하는데 사용된 포장재의 종류, 리튬 이차 전지의 내부 또는 외부의 구조 등에 따라 이차 전지의 명칭이 변경되더라도 리튬 이온이 작동 이온으로 사용되는 이차 전지라면 모두 상기 리튬 이차 전지의 범주에 포함되는 것으로 해석하여야 한다. On the other hand, even if the name of the secondary battery is changed depending on the type of electrolyte or separator used in the lithium secondary battery, the type of packaging material used to package the secondary battery, the internal or external structure of the lithium secondary battery, the lithium ion is used as the working ion. All secondary batteries should be interpreted as being included in the category of the lithium secondary battery.
본 발명은 리튬 이차 전지 이외의 다른 이차 전지에도 적용이 가능하다. 따라서 작동 이온이 리튬 이온이 아니더라도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 이차 전지라면 그 종류에 상관 없이 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석하여야 한다. The present invention is also applicable to secondary batteries other than the lithium secondary battery. Therefore, even if the operating ion is not a lithium ion, any secondary battery to which the technical idea of the present invention can be applied should be construed as being included in the scope of the present invention regardless of its type.
또한, 이차 전지는 그것을 구성하는 요소의 수에 의해 한정되지 않는다. 따라서 이차 전지는 하나의 포장재 내에 양극/분리막/음극의 조립체 및 전해질이 포함된 단일 셀을 비롯하여 단일 셀의 어셈블리, 다수의 어셈블리가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 모듈, 다수의 모듈이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 팩, 다수의 팩이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 전지 시스템 등도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.In addition, a secondary battery is not limited by the number of elements which comprise it. Thus, a secondary battery may include a single cell including an assembly of an anode / membrane / cathode and an electrolyte in one package, an assembly of a single cell, a plurality of assemblies connected in series and / or in parallel, and a plurality of modules in series and / or It is to be understood that packs connected in parallel, battery systems in which multiple packs are connected in series and / or in parallel, and the like.
이하에서 첫 번째로 설명되는 실시 예는, 이차 전지의 충전 출력을 추정하는데 사용되는 저항 팩터를 결정하는 방법에 관한 것이다. Embodiments described first below relate to a method of determining a resistance factor used to estimate a charge output of a secondary battery.
이차 전지의 충전 출력을 추정할 때 사용되는 저항 팩터를 결정하기 위해, 도 2에 도시된 것과 같은 저항 팩터 결정 시스템(10)이 제공될 수 있다.In order to determine the resistance factor used when estimating the charge output of the secondary battery, a resistance factor determination system 10 as shown in FIG. 2 may be provided.
본 발명의 실시 예에 따른 저항 팩터 결정 시스템(10)은, 이차 전지(B)를 임의의 충전 전류로 일정한 시간 동안 충전시키거나 이차 전지(B)의 충전 상태를 원하는 값으로 조정할 수 있는 충방전 장치(20)를 포함한다.In the resistance factor determination system 10 according to an embodiment of the present invention, the secondary battery B is charged or discharged to charge the secondary battery B at a predetermined charging current for a predetermined time or adjust the state of charge of the secondary battery B to a desired value. Device 20.
바람직하게, 충방전 장치(20)는 여러 가지의 크기를 갖는 정전류로 이차 전지(B)를 일정한 시간 동안 충전 또는 방전시킨다.Preferably, the charging and discharging device 20 charges or discharges the secondary battery B for a predetermined time with a constant current having various sizes.
상기 충방전 장치(20)는 이차 전지(B)를 충전시킬 수 있는 충전 유닛과, 이차 전지(B)를 방전시킬 수 있는 방전 유닛을 포함한다.The charging and discharging device 20 includes a charging unit capable of charging the secondary battery B, and a discharge unit capable of discharging the secondary battery B. FIG.
상기 충전 유닛은 당업계에 공지된 충전 회로를 포함할 수 있고, 유사하게 상기 방전 유닛은 당업계에 공지된 방전 회로를 포함할 수 있다.The charging unit may comprise a charging circuit known in the art, and similarly the discharge unit may comprise a discharge circuit known in the art.
상기 저항 팩터 결정 시스템(10)은, 또한 충방전 장치(20)에 의해 이차 전지(B)가 소정 시간 동안 충전되는 동안 이차 전지(B)가 충전되기 시작한 직후 의 충전 초기 전압과 설정된 충전 시간이 종료되었을 때의 충전 종료 전압을 측정할 수 있는 전압 측정 장치(30)를 포함한다.The resistance factor determination system 10 further includes a charging initial voltage and a set charging time immediately after the secondary battery B starts to be charged while the secondary battery B is being charged by the charging / discharging device 20 for a predetermined time. And a voltage measuring device 30 capable of measuring the charge termination voltage when it is finished.
일 예에서, 이차 전지(B)가 10초 동안 충전될 경우, 상기 충전 초기 전압은 충전 전류가 흐르기 시작한 후 1초 이내, 예컨대 0.1초가 경과된 이후에 측정된 전압이고 상기 충전 종료 전압은 충전 전류가 흐르기 시작 후, 예컨대 10초가 경과된 이후에 측정된 전압을 의미한다. In one example, when the secondary battery B is charged for 10 seconds, the initial charge voltage is a voltage measured within 1 second after the start of the charging current, for example, 0.1 second and the end charging voltage is the charge current. Refers to the voltage measured after the start of flow, for example after 10 seconds have elapsed.
상기 충전 초기 전압과 상기 충전 종료 전압은 충전 초반부 및 충전 후반부에 측정된 전압을 의미하는 것이므로, 상기 충전 초기 전압과 상기 충전 종료 전압이 측정되는 시점은 상기한 바에 한정되지 않고 얼마든지 변경이 가능하다.The initial charging voltage and the end charging voltage mean the voltage measured at the beginning of the charge and the second half of the charge, and thus the timing at which the initial charge voltage and the end charge voltage are measured is not limited to the above, and can be changed as many as possible. .
바람직하게, 상기 전압 측정 장치(30)는 당업계에 공지된 볼트 미터 또는 전압 측정 회로를 포함할 수 있다.Preferably, the voltage measuring device 30 may include a volt meter or voltage measuring circuit known in the art.
상기 저항 팩터 결정 시스템(10)은, 또한 충방전 장치(20)에 의해 이차 전지(B)가 소정 시간 동안 충전 또는 방전되는 동안 이차 전지(B)의 전류를 측정할 수 있는 전류 측정 장치(35)를 더 포함한다. The resistance factor determination system 10 further includes a current measuring device 35 capable of measuring the current of the secondary battery B while the secondary battery B is charged or discharged by the charging / discharging device 20 for a predetermined time. More).
일 예에서, 상기 전류 측정 장치(35)는 이차 전지(B)가 충전 또는 방전되는 동안 시간 간격을 두고 이차 전지(B)의 전류를 측정하고, 측정된 전류 값을 후술하는 컴퓨팅 장치(40)로 제공할 수 있다.In one example, the current measuring device 35 measures the current of the secondary battery (B) at time intervals while the secondary battery (B) is being charged or discharged, the computing device 40 which will be described later the measured current value Can be provided as
바람직하게, 상기 전류 측정 장치(35)는 당업계에 공지된 전류 미터 또는 전류 측정 회로를 포함할 수 있다.Preferably, the current measuring device 35 may include a current meter or a current measuring circuit known in the art.
바람직하게, 상기 저항 팩터 결정 시스템(10)은, 컴퓨팅 장치(40)를 더 포함한다. 상기 컴퓨팅 장치(40)는, 상기 충방전 장치(20), 상기 전압 측정 장치(30) 및 상기 전류 측정 장치(35)와 연결되고, 각각의 장치를 본 발명의 실시 예에 따라서 제어할 수 있다. Preferably, the resistance factor determination system 10 further includes a computing device 40. The computing device 40 is connected to the charging and discharging device 20, the voltage measuring device 30, and the current measuring device 35, and controls each device according to an embodiment of the present invention. .
상기 컴퓨팅 장치(40)는, 시스템 오퍼레이터의 요청에 따라 이차 전지(B)를 충전시킬 때 적용할 복수의 충전 전류 크기들, 충전 시간 등을 설정할 수 있다. 이를 위해, 상기 컴퓨터 장치(40)는 여러 가지 설정 값을 입력할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스를 상기 시스템 오퍼레이터에게 제공할 수 있다.The computing device 40 may set a plurality of charging current magnitudes, a charging time, and the like, to be applied when the secondary battery B is charged at the request of the system operator. To this end, the computer device 40 may provide the system operator with a graphical user interface for inputting various setting values.
상기 컴퓨팅 장치(40)는 또한 이차 전지(B)가 충전되는 동안 충전 초기 전압과 충전 종료 전압을 상기 전압 측정 장치(30)로부터 입력 받을 수 있다.The computing device 40 may also receive a charging initial voltage and a charging end voltage from the voltage measuring device 30 while the secondary battery B is being charged.
상기 컴퓨팅 장치(40)는 또한 이차 전지(B)가 충전 또는 방전되는 동안 이차 전지(B)의 전류 측정 값을 시간 간격을 두고 상기 전류 측정 장치(35)로부터 입력 받을 수 있다.The computing device 40 may also receive the current measurement value of the secondary battery B from the current measurement device 35 at intervals while the secondary battery B is being charged or discharged.
바람직하게, 상기 컴퓨팅 장치(40)는 자동화된 방식으로 이차 전지(B)의 저항 팩터를 결정할 수 있는 저항 팩터 결정 프로그램(60)과, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)의 제어 로직을 포함하는 프로그램 코드와 상기 제어 로직이 실행되는 과정에서 발생되는 데이터들과 저항 팩터의 추정 시 참조되는 미리 정의된 데이터들을 저장할 수 있는 메모리(50)를 포함할 수 있다.Preferably, the computing device 40 includes a resistance factor determination program 60 capable of determining the resistance factor of the secondary battery B in an automated manner, and a program including control logic of the resistance factor determination program 60. The memory 50 may store data generated in a process of executing code and the control logic and predefined data referenced in estimating a resistance factor.
바람직하게, 상기 컴퓨팅 장치(40)는 저항 팩터 결정 프로그램(60)의 미리 정의된 제어 로직들을 실행하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. Preferably, the computing device 40 may include a microprocessor that executes predefined control logics of the resistance factor determination program 60.
이하의 설명에서, 저항 팩터 결정 프로그램(60)이 수행하는 기능은 하드웨어적 관점에서는 마이크로프로세서에 의해 수행되는 것임을 미리 밝혀둔다.In the following description, it is noted in advance that the function performed by the resistance factor determination program 60 is performed by a microprocessor from a hardware point of view.
도 3은 도 2에 개시된 저항 팩터 결정 시스템(10)을 이용하여 이차 전지(B)의 충전 출력 추정에 사용되는 저항 팩터를 결정하는 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart sequentially illustrating a method of determining a resistance factor used for estimating charge output of a secondary battery B using the resistance factor determination system 10 illustrated in FIG. 2.
도 3을 참조하면, 먼저 시스템 오퍼레이터에 의해, 저항 팩터 결정 시스템(10)에 저항 팩터를 결정하고자 하는 이차 전지(B)가 장착되고(S100), 컴퓨팅 장치(40)에서 저항 팩터 결정 프로그램(60)이 구동된다(S110). Referring to FIG. 3, first, a secondary battery B for determining a resistance factor is mounted in the resistance factor determination system 10 by a system operator (S100), and the resistance factor determination program 60 is calculated by the computing device 40. ) Is driven (S110).
여기서, 상기 이차 전지(B)는 BOL(Beginning Of Life) 상태에 있는 전지인 것이 바람직하다.Here, the secondary battery B is preferably a battery in a BOL (Beginning Of Life) state.
상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 구동이 완료되면, 충전 조건을 입력할 수 있는 GUI(Graphic User Interface)가 구비된 충전 조건 설정 인터페이스를 컴퓨팅 장치(40)의 모니터를 통해 시스템 오퍼레이터에게 시각적으로 출력시킨다(S110).When the resistance factor determination program 60 completes driving, the resistance factor determination program 60 visually outputs a charging condition setting interface having a graphical user interface (GUI) for inputting charging conditions to a system operator through a monitor of the computing device 40. (S110).
일 예로, 상기 시스템 오퍼레이터는, 상기 충전 조건 설정 인터페이스를 이용함으로써, 충전 테스트가 진행될 충전 상태 구간(0 내지 100%) 및 충전 테스트가 시행될 충전 상태의 간격(5%), 이차 전지에 인가하고자 하는 복수의 충전 전류 크기들(50A, 100A, 150A, 200A, 225A, 275A 등), 충전 전류가 이차 전지(B)에 인가되는 시간(10sec), 충전 초기 전압과 충전 종료 전압이 측정될 타이밍 정보(0.1sec 및 10sec) 등을 설정할 수 있다.For example, the system operator may use the charging condition setting interface to apply to the secondary battery a charge state interval (0 to 100%) and a charge state interval (5%) to perform a charge test. A plurality of charge current magnitudes (50A, 100A, 150A, 200A, 225A, 275A, etc.), time (10sec) when the charge current is applied to the secondary battery (B), timing information at which the charge initial voltage and the charge end voltage are measured (0.1 sec and 10 sec) and the like can be set.
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 시스템 오퍼레이터로부터 상기 충전 조건 설정 인터페이스를 통해 충전 설정 정보를 입력 받아 메모리(50)에 저장한다(S120).Subsequently, the resistance factor determination program 60 receives charging setting information from the system operator through the charging condition setting interface and stores the charging setting information in the memory 50 (S120).
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 충전 상한 전류(Ilimit,ch)와 충전 상한 전압(Vlimit,ch)을 포함하는 충전 상한 조건을 입력할 수 있는 GUI를 포함하는 충전 상한 설정 인터페이스를 컴퓨팅 장치(40)의 모니터에 표출하여 시스템 오퍼레이터로부터 충전 상한 조건을 입력 받아 메모리(50)에 저장한다(S130)Subsequently, the resistance factor determination program 60 may include a charge upper limit setting interface including a GUI for inputting a charge upper limit condition including a charge upper limit current (I limit, ch ) and a charge upper limit voltage (V limit, ch ). Displayed on the monitor of the computing device 40 and receives the charge upper limit condition from the system operator and stored in the memory 50 (S130)
일 예로, 상기 시스템 오퍼레이터는, 상기 충전 상한 설정 인터페이스를 이용함으로써, 충전 상한 전류(Ilimit,ch)를 240A로 설정하고, 충전 상한 전압(Vlimit,ch)를 4.16V로 설정할 수 있다.For example, the system operator, by using the charging upper limit setting interface, and set the upper limit charge current (I limit, ch) as 240A, may set the charging upper limit voltage (V limit, ch) to 4.16V.
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 메모리(50)에 저장된 충전 설정 정보를 참조하여 충방전 장치(20)와 전압 측정 장치(30)를 제어함으로써 이차 전지(B)의 충전 상태 별로 서로 다른 크기를 갖는 복수의 충전 전류에 대한 충전 응답 특성으로서 충전 초기 전압과 충전 종료 전압을 측정하고, 측정된 충전 초기 전압과 충전 종료 전압을 상기 전압 측정 장치(30)로부터 입력 받아 메모리(50)에 저장한다(S140).Subsequently, the resistance factor determination program 60 controls the charging / discharging device 20 and the voltage measuring device 30 with reference to the charge setting information stored in the memory 50 to thereby differ from each other according to the state of charge of the secondary battery B. As a charging response characteristic for a plurality of charging currents having a magnitude, the charging initial voltage and the charging end voltage are measured, and the measured charging initial voltage and the charging end voltage are received from the voltage measuring device 30 and stored in the memory 50. (S140).
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 이차 전지의 충전 상태 별로 복수의 충전 전류 조건에서 충전 초기 전압과 충전 종료 전압이 측정되는 과정을 보다 구체적으로 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a process of measuring a charging initial voltage and a charging end voltage in a plurality of charging current conditions for each state of charge of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4에 있어서, Ich는 이차 전지(B)에 인가된 충전 전류를 나타내고, Vi 및 Vf는 각각 이차 전지(B)가 충전되는 동안 측정된 충전 초기 전압 및 충전 종료 전압을 나타낸다. In FIG. 4, I ch represents the charging current applied to the secondary battery B, and V i and V f represent the charging initial voltage and the charging end voltage measured while the secondary battery B is being charged, respectively.
도 4를 참조하면, 먼저, 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, 전압 측정 장치(30)와 온도 조절 장치(70)를 제어하여 이차 전지(B)의 개방 전압과 온도를 측정하고(S141) 메모리(50)에 미리 저장된 OCV-SOC 룩업 테이블을 참조하여 측정된 개방 전압 및 온도에 대응되는 충전 상태를 결정한다(S142). Referring to FIG. 4, first, the resistance factor determination program 60 controls the voltage measuring device 30 and the temperature adjusting device 70 to measure the open voltage and the temperature of the secondary battery B (S141). The charging state corresponding to the measured opening voltage and temperature is determined by referring to the OCV-SOC lookup table stored in advance in step 50 (S142).
참고로, 상기 OCV-SOC 룩업 테이블을 이차 전지(B)의 개방 전압과 온도에 대응되는 충전 상태 정보를 포함한다.For reference, the OCV-SOC lookup table includes charge state information corresponding to an open voltage and a temperature of the secondary battery B.
이어서, 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, S142 단계에서 결정한 충전 상태가 초기 값인지 판별한다(S143). 일 예로, 초기 값은 0%일 수 있다.Next, the resistance factor determination program 60 determines whether the state of charge determined in step S142 is an initial value (S143). For example, the initial value may be 0%.
만약, 충전 상태가 초기 값이 아니면, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)의 충전 상태를 초기 값으로 조정하는데 필요한 방전 전류의 크기 및 방전 시간을 포함하는 방전 조건을 암페어 카운팅법을 이용하여 결정하고, 충방전 장치(20)를 제어하여 결정된 방전 조건에 따라 이차 전지(B)를 방전시켜 이차 전지(B)의 충전 상태를 초기 값으로 조정하고(S144) 프로세스를 S145 단계로 이행한다. If the state of charge is not the initial value, the resistance factor determination program 60 may determine the discharge condition including the magnitude of the discharge current and the discharge time required to adjust the state of charge of the secondary battery B to the initial value. Determining by using, and controlling the charging and discharging device 20 to discharge the secondary battery (B) according to the determined discharge conditions to adjust the state of charge of the secondary battery (B) to the initial value (S144) and the process to step S145 To fulfill.
여기서, 이차 전지(B)의 충전 상태를 초기 값으로 조정하기 위해 이차 전지(B)가 방전되어야 할 용량을 Q(Ah)라고 하면, 방전 전류의 크기를 1차로 결정한 후 Q 값을 전류의 크기 값으로 나누면 방전 시간을 결정할 수 있다. 상기 방전 전류의 크기는 미리 설정될 수 있다.Here, when the capacity of the secondary battery B to be discharged in order to adjust the state of charge of the secondary battery B to an initial value is Q (Ah), after determining the magnitude of the discharge current as the primary, the Q value is the magnitude of the current. Divide by value to determine discharge time. The magnitude of the discharge current may be preset.
반면, 이차 전지(B)의 충전 상태가 초기 값에 해당하면, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 프로세스를 곧 바로 S145 단계로 이행한다.On the other hand, if the state of charge of the secondary battery (B) corresponds to the initial value, the resistance factor determination program 60 immediately proceeds to step S145.
이어서, 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 충방전 장치(20)를 제어하여 미리 설정된 충전 전류의 크기들 중에서 가장 작은 크기의 충전 전류(Ich)를 미리 설정된 시간 동안 이차 전지(B)에 인가하여 이차 전지(B)를 충전시킨다(S145).Subsequently, the resistance factor determination program 60 controls the charging / discharging device 20 to apply the charging current I ch having the smallest size among the preset charging currents to the secondary battery B for a preset time. The secondary battery B is charged (S145).
또한, 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)의 충전이 이루어지는 동안 전압 측정 장치(30)를 제어함으로써 미리 설정된 타이밍에서 충전 초기 전압(Vi)과 충전 종료 전압(Vf)을 측정하고 전압 측정 장치(30)로부터 측정된 충전 초기 전압(Vi)과 충전 종료 전압(Vf)을 입력 받아 메모리(50)에 저장한다(S146).In addition, the resistance factor determination program 60 controls the voltage measuring device 30 while the secondary battery B is being charged to measure the charging initial voltage Vi and the charging end voltage V f at a preset timing. Then, the charging initial voltage V i and the charging end voltage V f measured from the voltage measuring device 30 are received and stored in the memory 50 (S146).
구체적인 일 예로, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)가 10초 동안 충전될 경우, 0.1초 및 10초 타이밍에 이차 전지(B)의 충전 초기 전압(Vi) 및 충전 종료 전압(Vf)이 측정될 수 있도록 상기 전압 측정 장치(30)를 제어할 수 있다.As a specific example, when the secondary battery B is charged for 10 seconds, the resistance factor determination program 60 may charge initial voltage V i and end of charge voltage of the secondary battery B at the timing of 0.1 second and 10 seconds. The voltage measuring device 30 can be controlled so that V f can be measured.
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)의 충전 조건으로 적용된 충전 전류(Ich)의 크기 또는 S146 단계에서 측정된 충전 종료 전압(Vf)이 미리 설정된 충전 상한 조건을 벗어났는지 판별한다(S147). Subsequently, the resistance factor determination program 60 determines that the magnitude of the charging current I ch applied as the charging condition of the secondary battery B or the charging end voltage V f measured in step S146 are out of the preset charging upper limit condition. It is determined whether or not (S147).
여기서, 충전 전류(Ich)의 크기가 설정된 충전 상한 전류(Ilimit,ch)보다 크거나 측정된 충전 종료 전압(Vf)의 크기가 충전 상한 전압(Vlimit,ch)보다 크면, 충전 전류(Ich)의 크기 또는 충전 종료 전압(Vf)이 충전 상한 조건을 벗어난 것이 된다.Here, when the magnitude of the charging current (I ch ) is larger than the set charging upper limit current (I limit, ch ) or the magnitude of the measured charging end voltage (V f ) is larger than the charging upper limit voltage (V limit, ch ), the charging current The magnitude of (I ch ) or the charge termination voltage (V f ) are outside the charge upper limit conditions.
만약, S147 단계에서 NO로 판별되면, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 충방전 장치(20)를 제어하여 이차 전지(B)를 방전시킴으로써 충전 전류가 인가되기 전의 상태로 이차 전지(B)의 충전 상태를 되돌린다(S148). If it is determined as NO in step S147, the resistance factor determination program 60 controls the charging / discharging device 20 to discharge the secondary battery B so that the secondary battery B is in a state before the charging current is applied. The state of charge is returned (S148).
이 때, 방전 전류의 크기 및 방전 시간은 이차 전지(B)의 충전 시 적용된 충전 전류의 크기 및 충전 시간과 실질적으로 동일하게 조절될 수 있다.In this case, the magnitude and the discharge time of the discharge current may be adjusted to be substantially the same as the magnitude and the charge time of the charge current applied when the secondary battery B is charged.
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 메모리(50)에 저장된 충전 설정 정보를 참조하여 이차 전지(B)에 인가될 충전 전류(Ich)의 크기를 이전보다 바로 다음으로 큰 크기로 증가시키고(S149), 충방전 장치(20)를 제어하여 이전보다 큰 충전 전류(Ich)로 이차 전지(B)를 충전시키고(S150), 충전이 진행되는 동안 전압 측정 장치(30)를 제어하여 충전 초기 전압(Vi)과 충전 종료 전압(Vf)을 측정하여 메모리(60)에 저장시킨다(S151). Subsequently, the resistance factor determination program 60 increases the size of the charge current I ch to be applied to the secondary battery B to the next larger size than before by referring to the charge setting information stored in the memory 50. In operation S149, the charging / discharging device 20 is controlled to charge the secondary battery B with a larger charging current I ch than before (S150), and the voltage measuring device 30 is controlled while charging is performed. The initial voltage V i and the charge termination voltage V f are measured and stored in the memory 60 (S151).
여기서, 충전 초기 전압(Vi)과 충전 종료 전압(Vf)이 측정되는 타이밍은 S146 단계에서 적용되는 타이밍과 실질적으로 동일하다. Here, the timing at which the measured charge initial voltages (V i) and the charging end voltage (V f) is substantially the same timing to be applied in step S146 and.
S151 단계가 종료되면, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 프로세스를 S147 단계로 이행한다.When the step S151 is finished, the resistance factor determination program 60 proceeds to step S147.
따라서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, 이차 전지(B)에 인가되는 충전 전류(Ich)의 크기를 미리 설정된 조건에 따라서 증가시키면서 이차 전지(B)에 인가된 충전 전류(Ich)의 크기 또는 충전 응답 특성으로서 측정된 충전 종료 전압(Vf)의 크기가 충전 상한 조건을 벗어날 때까지 S148 내지 S151 단계를 반복한다.Thus, the resistance factor determining program 60, the charging current (I ch) is applied to the secondary battery (B) increasing in accordance with the terms of the size pre-set in the charging current (I ch) secondary battery (B) to be applied to the Steps S148 to S151 are repeated until the magnitude of the charge termination voltage V f measured as a magnitude or a charge response characteristic deviates from the charge upper limit condition.
한편, S147 단계에서 YES로 판별되면, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)의 충전 상태가 초기 값일 때의 충전 테스트를 종료하고 프로세스를 S152 단계로 이행한다.On the other hand, if it is determined as YES in step S147, the resistance factor determination program 60 ends the charging test when the state of charge of the secondary battery B is the initial value, and the process proceeds to step S152.
S152 단계에서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 충전 테스트가 시행된 이차 전지(B)의 충전 상태가 미리 설정된 폭만큼 증가된 상태에서 충전 테스트를 진행하기에 앞서서 현재의 충전 상태 크기가 설정된 상한치인 100% 이상인지 여부를 판별한다.In step S152, the resistance factor determination program 60 is set to the upper limit value of the current state of charge before setting the charge test in a state in which the state of charge of the secondary battery B on which the charge test is performed is increased by a predetermined width. Is 100% or more.
S152 단계에서 YES로 판별되면, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)에 대한 충전 테스트를 완료하고 도 3의 S160 단계로 이행한다. If it is determined as YES in step S152, the resistance factor determination program 60 completes the charging test for the secondary battery (B) and proceeds to step S160 of FIG.
반면, S152 단계에서 NO이면, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 메모리(50)에 저장된 충전 설정 정보를 참조하여 이차 전지(B)의 충전 상태를 미리 설정된 폭(△SOC)만큼 증가시키고(S153), 충방전 장치(20)를 제어하여 이차 전지(B)를 충전시킴으로써 이차 전지(B)의 충전 상태를 S153 단계에서 결정된 충전 상태로 조정한다(S154). S154 단계에서 이차 전지(B)에 인가되는 충전 전류의 크기와 충전 시간은 S153 단계에서 결정된 SOC 값을 이용하여 암페어 카운팅법에 의해 결정할 수 있다.On the other hand, if NO in step S152, the resistance factor determination program 60 increases the state of charge of the secondary battery B by a predetermined width ΔSOC with reference to the charge setting information stored in the memory 50 (S153). By controlling the charge / discharge device 20 to charge the secondary battery B, the state of charge of the secondary battery B is adjusted to the state of charge determined in step S153 (S154). The magnitude and the charging time of the charging current applied to the secondary battery B in step S154 may be determined by the ampere counting method using the SOC value determined in step S153.
여기서, 이차 전지(B)의 충전 상태를 S153 단계에 결정한 SOC 값으로 조정하기 위해 이차 전지(B)가 충전되어야 할 용량을 Q'(Ah)라고 하면, 충전 전류의 크기를 1차로 결정한 후 Q 값을 전류의 크기 값으로 나누면 충전 시간을 결정할 수 있다. 상기 충전 전류의 크기는 미리 설정할 수 있다.Herein, when the capacity of the secondary battery B to be charged is Q '(Ah) in order to adjust the state of charge of the secondary battery B to the SOC value determined in step S153, the size of the charging current is determined to be primary and Q is determined. The charge time can be determined by dividing the value by the magnitude of the current. The magnitude of the charging current may be set in advance.
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, 프로세스를 S145 단계로 이행함으로써, S153 단계에서 조정된 이차 전지(B)의 충전 상태에 대해서 충전 전류(Ich)의 크기 또는 충전 종료 전압(Vf)이 미리 설정된 충전 상한 조건을 벗어날 때까지 이차 전지(B)에 인가되는 충전 전류(Ich)의 크기를 미리 설정된 조건에 따라서 증가시키면서 충전 초기 전압(Vi) 및 충전 종료 전압(Vf)을 측정하여 메모리(50)에 저장하는 전술한 프로세스를 다시 반복한다. Subsequently, the resistance factor determination program 60 transfers the process to step S145, whereby the magnitude of the charge current I ch or the charge end voltage V f with respect to the state of charge of the secondary battery B adjusted in step S153. The charging initial voltage (V i ) and the charging end voltage (V f ) are increased while increasing the magnitude of the charging current (I ch ) applied to the secondary battery (B) according to the preset condition until the deviation from the preset charging upper limit condition. The above process of measuring and storing the data in the memory 50 is repeated again.
상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 S145 단계 내지 S151 단계를 이차 전지(B)의 충전 상태가 100%가 될 때까지 반복할 수 있고, 이차 전지(B)의 충전 상태가 100% 이상이 되면 이차 전지(B)의 충전 상태 별로 진행되는 충전 테스트를 완료하고 프로세스를 도 3의 S160 단계로 이행한다.The resistance factor determination program 60 may repeat steps S145 to S151 until the state of charge of the secondary battery B becomes 100%, and when the state of charge of the secondary battery B reaches 100% or more, The charging test performed for each state of charge of the battery B is completed, and the process proceeds to step S160 of FIG. 3.
이하, 설명의 편의를 위해, 이차 전지(B)의 충전 상태가 SOCp이고, 충전 전류의 크기가 미리 설정된 m개의 크기들 중에서 k번째 크기인 Ich (k) 일 때 측정되어 메모리(50)에 저장된 충전 초기 전압(Vi)과 충전 종료 전압(Vf)을 각각 하기와 같이 표시하기로 한다.Hereinafter, for convenience of description, when the state of charge of the secondary battery B is SOC p and the magnitude of the charging current is I ch (k) , which is the k th size among m preset sizes, the memory 50 is measured. The charging initial voltage (V i ) and the charging end voltage (V f ) stored in each of the following will be displayed as follows.
충전 초기 전압: Vi,@ SOCp(Ich(k))[k=1,…,m]Initial Charging Voltage: V i, @ SOCp (I ch (k) ) [k = 1,... , m]
충전 종료 전압: Vf ,@ SOCp(Ich(k))[k=1,…,m]Charge end voltage: V f , @ SOCp (I ch (k) ) [k = 1,… , m]
또한, 이차 전지(B)에 인가된 충전 전류(Ich)의 크기와 이차 전지(B)의 전압을 각각 X 좌표 및 Y 좌표로 정의하면, 충전 초기 전압 데이터 및 충전 종료 전압 데이터를 아래와 같은 복수의 좌표 데이터로 정의할 수 있다.In addition, when the magnitude of the charge current I ch applied to the secondary battery B and the voltage of the secondary battery B are defined as X coordinates and Y coordinates, respectively, the initial charge data and the charge end voltage data may be defined as follows. It can be defined as the coordinate data of.
충전 초기 데이터: (Ich (k), Vi,@ SOCp(Ich (k))) [k=1,…,m]Initial Charging Data: (I ch (k) , V i, @ SOCp (I ch (k) )) [k = 1,... , m]
충전 종료 데이터: (Ich (k), Vf ,@ SOCp(Ich (k))) [k=1,…,m]Charging end data: (I ch (k) , V f , @ SOCp (I ch (k) )) [k = 1,... , m]
또한, 상기 복수의 충전 초기 전압 데이터 및 상기 복수의 충전 종료 전압 데이터에 의해 플로팅되는 I-V 프로파일을 각각 충전 초기 I-V 프로파일 및 충전 종료 I-V 프로파일로 정의할 수 있다.The I-V profile plotted by the plurality of charging initial voltage data and the plurality of charging end voltage data may be defined as a charging initial I-V profile and a charging end I-V profile, respectively.
도 5는 리튬 금속 산화물(LiNixMnyCozO2)과 그라파이트(graphite)를 양극과 음극에 각 포함하고 있으며 26Ah의 용량을 가지는 리튬 이차 전지에 대해서 도 4의 충전 테스트 알고리즘을 이용하여 충전 전류의 크기를 증가시키면서 충전 초기 전압(Vi)과 충전 종료 전압(Vf)을 측정하고 측정된 결과를 이용하여 충전 초기 I-V 프로파일과 충전 종료 I-V 프로파일을 플로팅한 결과를 나타낸 그래프들이다. FIG. 5 illustrates a lithium secondary battery including lithium metal oxide (LiNi x Mn y Co z O 2 ) and graphite in a positive electrode and a negative electrode and having a capacity of 26 Ah using the charging test algorithm of FIG. 4. These graphs show the results of plotting the charging initial IV profile and the charging termination IV profile by measuring the initial charging voltage (V i ) and the charging termination voltage (V f ) while increasing the magnitude of the current.
도 5의 그래프를 얻기 위한 실험에 있어서, 충전 전류가 리튬 이차 전지에 인가되기 전에 리튬 이차 전지의 충전 상태는 20%로 동일하게 조절하였다. In the experiment for obtaining the graph of FIG. 5, the state of charge of the lithium secondary battery was equally adjusted to 20% before the charging current was applied to the lithium secondary battery.
도 5에 예시된 I-V 프로파일 상에서, ■ 표시된 된 위치의 X 좌표는 이차 전지(B)에 인가된 충전 전류(Ich)의 크기를, Y 좌표는 해당 충전 전류(Ich)가 인가되었을 때의 충전 초기 전압(V-i) 또는 충전 종료 전압(Vf)을 나타낸다. On the IV profile illustrated in FIG. 5, the X coordinate of the marked position is the magnitude of the charging current I ch applied to the secondary battery B, and the Y coordinate is the value when the corresponding charging current I ch is applied. The charging initial voltage V- i or the charging end voltage V f is indicated.
도 5에서, 점선은 충전 상한 조건을 나타내며, 세로 점선은 충전 상한 전류(Ilimit,ch)를, 가로 점선은 충전 상한 전압(Vlimit,ch)을 나타낸다.In FIG. 5, the dotted line indicates the charge upper limit condition, the vertical dotted line indicates the charge upper limit current (I limit, ch ), and the horizontal dotted line indicates the charge upper limit voltage (V limit, ch ).
도시된 바와 같이, 충전 초기 I-V 프로파일과 충전 종료 I-V 프로파일은 동일한 Y 절편을 가진다. 참고로, Y 절편은 이차 전지(B)에 충전 전류(Ich)가 인가되지 않을 때 측정된 개방 전압에 해당한다. 개방 전압은 이차 전지(B)의 충전 상태에 따라서 고유하게 결정된다.As shown, the charge initial IV profile and the charge end IV profile have the same Y intercept. For reference, the Y segment corresponds to the open voltage measured when the charging current I ch is not applied to the secondary battery B. The open circuit voltage is uniquely determined according to the state of charge of the secondary battery B. FIG.
충전 초기 I-V 프로파일(점선)은 충전 전류(Ich)가 이차 전지(B)에 인가된 직후, 예컨대, 0.1초 이후에 측정된 전압을 충전 전류(Ich)의 크기에 따라 플로팅한 것이므로, 충전 종료 I-V 프로파일보다 아래에 위치한다. Since the charging initial IV profile (dotted line) is a plot of the voltage measured according to the magnitude of the charging current I ch immediately after the charging current I ch is applied to the secondary battery B, for example, 0.1 second or later, Located below the ending IV profile.
충전 전류(Ich)가 이차 전지(B)에 인가되면 전압이 충전 전류(Ich)의 흐름이 멈출 때까지 점점 증가하므로 전압을 측정한 시점이 늦을수록 전압이 높게 측정되기 때문이다.When applied to the charging current (I ch) The secondary battery (B), because the voltage is a charging current (I ch) flow is gradually increased until it stops, so the more late the time of measuring the voltage measurement of the voltage is high.
한편, 충전 종료 I-V 프로파일(실선)이 충전 상한 조건과 만나는 교차점에서의 전류 크기는 이차 전지(B)에 인가될 수 있는 최대 충전 전류(Imax,ch)에 해당하고 이 전류 값은 이차 전지(B)의 충전 상태에 따라서 고유하게 결정될 수 있다. On the other hand, the magnitude of the current at the intersection where the end of charge IV profile (solid line) meets the charge upper limit condition corresponds to the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to the secondary battery (B), and this current value is the secondary battery ( It can be uniquely determined according to the state of charge of B).
도 5를 참조하면, 충전 상태가 20%인 리튬 이차 전지에 인가될 수 있는 최대 충전 전류(Imax,ch)는 경계 조건으로 설정된 충전 상한 전류 Ilimit,ch와 동일하다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to the lithium secondary battery having a 20% state of charge is equal to the upper limit charging current I limit, ch set as the boundary condition.
도 6은, 전술한 리튬 이차 전지의 충전 상태가 70%일 때 도 4에 예시된 알고리즘에 의해 충전 테스트를 시행하여 얻은 충전 초기 전압 데이터와 충전 종료 전압 데이터를 이용하여 충전 초기 I-V 프로파일과 충전 종료 I-V 프로파일을 플로팅한 결과를 나타낸 그래프들이다.FIG. 6 illustrates an initial charging IV profile and an end of charging using the initial charging voltage data and the end charging voltage data obtained by performing the charging test by the algorithm illustrated in FIG. 4 when the state of charge of the lithium secondary battery described above is 70%. These graphs show the results of plotting the IV profile.
도 6에 있어서, 충전 종료 I-V 프로파일(실선)이 충전 상한 조건과 만나는 교차점에서의 전류 크기, 즉 충전 상태가 70%인 이차 전지(B)에 인가될 수 있는 최대 충전 전류(Imax,ch)는 충전 상한 조건으로 설정된 충전 상한 전류(Ilimit,ch)보다 작다. 충전 종료 I-V 프로파일(실선)이 충전 상한 조건과 만나는 교차점이 V=Vlimit,ch 직선 상에 있기 때문이다.In Fig. 6, the maximum charge current I max, ch that can be applied to the secondary battery B whose charge end IV profile (solid line) meets the charge upper limit condition, i.e., the state of charge is 70%. Is smaller than the charge upper limit current (I limit, ch ) set as the charge upper limit condition. End point of charge IV intersection point (solid line) meets the upper charge limit condition V = V limit, ch This is because it is on a straight line.
도 7은 전술한 리튬 이차 전지의 충전 상태가 0%부터 100%까지 변화할 때 각각의 충전 상태에 대응되는 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한 조건과 만나는 교차점을 이용하여 얻은 최대 충전 전류(Imax,ch)의 변화 패턴을 플로팅한 그래프이다.FIG. 7 illustrates the maximum charge current I max obtained by using an intersection point where the charge end IV profile corresponding to each charge state meets the charge upper limit condition when the state of charge of the lithium secondary battery is changed from 0% to 100%. A plot of the change pattern of ch ).
도시된 바와 같이, 이차 전지(B)에 인가될 수 있는 최대 충전 전류(Imax,ch)는 리튬 이차 전지의 충전 상태가 낮은 구간에서는 일정하다가 충전 상태가 40% 이상으로 증가하면 이차 전지(B)에 인가될 수 있는 최대 충전 전류(Imax,ch)는 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다. As shown, the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to the secondary battery (B) is constant in a low state of charge of the lithium secondary battery, but when the state of charge increases to 40% or more, the secondary battery (B). It can be seen that the maximum charging current (I max, ch ) that can be applied to) gradually decreases.
도 7과 같은 그래프가 얻어진 이유는, 최대 충전 전류(Imax,ch)가 일정한 충전 상태 구간에서는 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한 조건의 세로선에 해당하는 I=Ilimit,ch 직선과 교차하고, 최대 충전 전류(Imax,ch)가 점차 감소하는 충전 상태 구간에서는 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한 조건의 가로선에 해당하는 V=Vlimit,ch 직선과 교차하기 때문이다. The reason why the graph as shown in FIG. 7 is obtained is that in the charging state section in which the maximum charging current I max, ch is constant, the charging end IV profile intersects the line of I = I limit, ch corresponding to the vertical line of the upper limit of charging condition, and the maximum This is because the charging end IV profile intersects the V = V limit, ch straight line corresponding to the horizontal line of the upper charging limit condition in the charging state section in which the charging current I max, ch gradually decreases.
다시 도 3으로 돌아가서, 본 발명에 따른 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)의 충전 상태 별로 메모리(50)에 저장된 충전 초기 전압 데이터와 충전 종료 전압 데이터를 이용하여 이차 전지(B)의 충전 상태 별로 저항 팩터 Rch@SOC를 결정할 수 있다. 3 again, the resistance factor determination program 60 according to the present invention uses the charging initial voltage data and the charging end voltage data stored in the memory 50 for each state of charge of the secondary battery B. The resistance factor R ch @ SOC can be determined for each state of charge.
또한, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 이차 전지(B)의 충전 상태에 의해 저항 팩터 Rch@SOC를 맵핑할 수 있도록 상기 충전 상태 별 저항 팩터 정보를 룩업 테이블의 형태로 메모리(50)에 저장할 수 있다. 이하, 상기 룩업 테이블을 저항 팩터 룩업 테이블로 정의한다.In addition, the resistance factor determination program 60 stores the resistance factor information for each charging state in the form of a lookup table in the form of a lookup table so that the resistance factor R ch @ SOC can be mapped by the charging state of the secondary battery B. Can be stored. Hereinafter, the lookup table is defined as a resistance factor lookup table.
구체적으로, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, 충전 상태 별로 메모리(50)에 저장된 충전 종료 전압 데이터로부터 충전 종료 I-V 프로파일(도 5 및 도 6의 실선 그래프)을 결정한다(S160).Specifically, the resistance factor determination program 60 determines the charging end I-V profile (solid line graphs of FIGS. 5 and 6) from the charging end voltage data stored in the memory 50 for each charging state (S160).
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 S160 단계에서 결정한 각각의 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한 조건(도 5 및 도 6의 가로 점선 또는 세로 점선)과 교차하는 지점의 X 좌표를 계산하여 이차 전지(B)의 충전 상태 별로 이차 전지(B)의 최대 충전 전류(Imax,ch)를 결정한다(S170).Subsequently, the resistance factor determination program 60 calculates an X coordinate at a point where each end-of-charge IV profile determined in step S160 intersects with a charge upper limit condition (a horizontal dotted line or a vertical dotted line in FIGS. 5 and 6). The maximum charging current I max, ch of the secondary battery B is determined for each charging state of (B) (S170).
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, 충전 상태 별로 메모리(50)에 저장된 충전 초기 전압 데이터로부터 각 충전 상태에 대응되는 충전 초기 I-V 프로파일(도 5 및 도 6의 점선 그래프)을 결정한다(S180).Subsequently, the resistance factor determination program 60 determines a charging initial IV profile (dashed line graphs of FIGS. 5 and 6) corresponding to each charging state from the charging initial voltage data stored in the memory 50 for each charging state (see FIG. 5 and FIG. 6). S180).
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, 각 충전 상태 별로, S170 단계에서 결정된 최대 충전 전류(Imax,ch)를 기준으로 S180 단계에서 결정된 충전 초기 I-V 프로파일의 1차 미분 값 dV/dI)@ Imax,ch을 계산하고 계산된 값을 이차 전지(B)의 저항 팩터 Rch@SOC로 결정할 수 있다(S190).Subsequently, the resistance factor determination program 60 determines, for each state of charge , the first derivative value dV / dI of the initial charge IV profile determined in step S180 based on the maximum charging current I max, ch determined in step S170. @ Imax, ch may be calculated and the calculated value may be determined as the resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery B (S190).
도 5에 예시된 그래프에서, 리튬 이차 전지의 충전 상태가 20%일 때의 저항 팩터 Rch@20 %는, 충전 전류가 llimit,ch에 해당할 때 계산된 점선 프로파일에 대한 일차 미분 값(dV/dI)에 해당한다. In the graph illustrated in FIG. 5, the resistance factor R ch @ 20 % when the state of charge of the lithium secondary battery is 20% is the first derivative value for the dotted line profile calculated when the charge current corresponds to l limit, ch . dV / dI).
유사하게, 도 6에 예시된 그래프에서, 리튬 이차 전지의 충전 상태가 70%일 때의 저항 팩터 Rch@70 %는, 충전 전류가 lmax,ch에 해당할 때 계산된 점선 프로파일에 대한 일차 미분 값(dV/dI)에 해당한다.Similarly, in the graph illustrated in FIG. 6, the resistance factor R ch @ 70 % when the state of charge of the lithium secondary battery is 70% is the primary for the dotted line profile calculated when the charge current corresponds to l max, ch . Corresponds to the derivative value (dV / dI).
이어서, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은, 이차 전지(B)의 충전 상태 별로 결정된 저항 팩터 Rch@soc를 메모리(50)에 정의된 저항 팩터 룩업 테이블에 저장할 수 있다(S200). Subsequently, the resistance factor determination program 60 may store the resistance factor R ch @ soc determined for each state of charge of the secondary battery B in the resistance factor lookup table defined in the memory 50 (S200).
바람직하게, 상기 저항 팩터 룩업 테이블은, 이차 전지(B)의 충전 상태에 의해 이차 전지(B)의 저항 팩터 Rch@soc를 맵핑할 수 있는 데이터 구조를 가진다.Preferably, the resistance factor lookup table has a data structure capable of mapping the resistance factor R ch @ soc of the secondary battery B by the state of charge of the secondary battery B.
한편, 본 발명에 따른 저항 팩터 결정 시스템(10)은 도 4에 도시된 바에 따라 이차 전지의 충전 상태 별로 충전 테스트가 수행되는 동안 이차 전지(B)의 온도를 일정하게 유지시키는 온도 조절 장치(70)를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the resistance factor determination system 10 according to the present invention is a temperature control device 70 for maintaining a constant temperature of the secondary battery (B) during the charging test for each state of charge of the secondary battery as shown in FIG. ) May be further included.
이 경우, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 도 4에 도시된 알고리즘에 따라서 충전 테스트를 시행할 때 온도 조절 장치(70)를 제어하여 이차 전지(B)의 온도를 시스템 오퍼레이터가 설정한 값으로 일정하게 유지할 수 있다. In this case, the resistance factor determination program 60 controls the temperature controller 70 when the charge test is performed according to the algorithm shown in FIG. 4 to set the temperature of the secondary battery B to a value set by the system operator. You can keep it constant.
바람직하게, 상기 온도 조절 장치(70)은 상기 컴퓨팅 장치(30)와 연결되고, 이차 전지(B)의 온도를 낮추는 공냉식 냉각 팬과 이차 전지(B)의 온도를 상승시키는 히터와 상기 이차 전지(B)의 온도를 측정하는 온도 센서와 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)으로부터 온도 설정 값을 제공 받으며 상기 온도 센서를 이용하여 이차 전지(B)의 온도를 측정하고 상기 냉각 팬 또는 상기 히터를 제어하여 이차 전지(B)의 온도를 상기 온도 설정 값으로 제어하는 제어기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 온도 조절 장치(70)는 온도 센서를 이용하여 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)의 요청에 따라 이차 전지(B)의 온도를 측정하고 측정된 온도 값을 상기 컴퓨팅 장치(30)로 제공할 수 있다.Preferably, the temperature control device 70 is connected to the computing device 30, the air-cooled cooling fan to lower the temperature of the secondary battery (B) and the heater to increase the temperature of the secondary battery (B) and the secondary battery ( A temperature sensor for measuring the temperature of B) and a temperature setting value are provided from the resistance factor determination program 60. The temperature of the secondary battery B is measured using the temperature sensor, and the cooling fan or the heater is controlled. It may include a controller for controlling the temperature of the secondary battery (B) to the temperature set value. In addition, the temperature control device 70 measures the temperature of the secondary battery B at the request of the resistance factor determination program 60 using a temperature sensor and provides the measured temperature value to the computing device 30. can do.
또한, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 도 4에 개시된 단계들을 복수의 온도 조건에 대해 반복적으로 수행할 수 있고, 각각의 충전 상태에 대응되는 이차 전지의 저항 팩터 Rch@SOC도 이차 전지(B)의 온도에 따라 결정할 수 있다. In addition, the resistance factor determination program 60 may repeatedly perform the steps disclosed in FIG. 4 with respect to a plurality of temperature conditions, and the resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery corresponding to each state of charge is also determined by the secondary battery ( Can be determined according to the temperature of B).
구체적으로, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)는 온도 조절 장치(70)를 이용하여 이차 전지(B)의 온도를 시스템 오퍼레이터가 설정한 조건으로 일정하게 유지하면서 이차 전지의 충전 상태 별로 충전 초기 전압 데이터와 충전 종료 전압 데이터를 측정하여 메모리(50)에 저장할 수 있고, 이러한 과정을 시스템 오퍼레이터가 설정한 복수의 온도 조건에 대해서 반복함으로써 이차 전지의 온도 설정 값에 따라 충전 상태 별로 충전 초기 전압 데이터와 충전 종료 전압 데이터를 측정하여 메모리(50)에 저장할 수 있다. Specifically, the resistance factor determination program 60 uses the temperature controller 70 to maintain the temperature of the secondary battery B constant under the condition set by the system operator, while charging initial voltage data for each state of charge of the secondary battery. And the charging end voltage data may be measured and stored in the memory 50. The process may be repeated for a plurality of temperature conditions set by the system operator, and the initial charging voltage data and the charging initial voltage data may be charged according to the state of charge of the secondary battery. The termination voltage data may be measured and stored in the memory 50.
또한, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)는 메모리(50)에 저장된 충전 초기 전압 데이터와 충전 종료 전압 데이터를 이용하여 이차 전지(B)의 충전 상태에 대응되는 저항 팩터 Rch@SOC를 온도 별로 결정할 수 있다.In addition, the resistance factor determination program 60 may determine the resistance factor R ch @ SOC corresponding to the state of charge of the secondary battery B by temperature using the charging initial voltage data and the charging end voltage data stored in the memory 50. Can be.
또한, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)는 온도 별로 저항 팩터 룩업 테이블을 메모리(50)에 정의하고, 온도 조건에 따라서 결정된 충전 상태 별 저항 팩터 Rch@SOC를 온도 별로 정의된 저항 팩터 룩업 테이블에 저장할 수 있다.In addition, the resistance factor determination program 60 defines a resistance factor lookup table for each temperature in the memory 50, and the resistance factor R ch @ SOC for each charging state determined according to the temperature conditions is added to the resistance factor lookup table defined for each temperature. Can be stored.
상기 저항 팩터 Rch@SOC가 결정될 복수의 온도 값은 시스템 오퍼레이터에 의해 미리 설정될 수 있다. 이를 위해, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)에 의해 제공되는 충전 조건 설정 인터페이스는 시스템 오퍼레이터가 복수의 온도 값을 설정할 수 있는 GUI를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 저항 팩터 결정 프로그램(60)은 시스템 오퍼레이터가 설정한 복수의 온도 값을 메모리(50)에 저장할 수 있다.The plurality of temperature values for which the resistance factor R ch @ SOC is to be determined may be preset by the system operator. To this end, the charging condition setting interface provided by the resistance factor determination program 60 may further include a GUI that allows a system operator to set a plurality of temperature values. In addition, the resistance factor determination program 60 may store a plurality of temperature values set by the system operator in the memory 50.
지금까지 설명된 이차 전지(B)의 저항 팩터 Rch@SOC는 이차 전지(B)의 충전 출력을 실시간으로 추정하는데 이용될 수 있다.The resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery B described so far can be used to estimate the charging output of the secondary battery B in real time.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블록 다이어그램이다.8 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an apparatus 100 for estimating charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 8을 참조하면, 상기 충전 출력 추정 장치(100)는, 센서 유닛(110)과 제어 유닛(120)을 포함하고, 이차 전지(B)와 전기적으로 연결되어 이차 전지(B)가 충전되는 동안 이차 전지(B)의 충전 출력을 추정할 수 있다.Referring to FIG. 8, the charging output estimating apparatus 100 includes a sensor unit 110 and a control unit 120, and is electrically connected to the secondary battery B while the secondary battery B is being charged. The charge output of the secondary battery B can be estimated.
상기 이차 전지(B)는 충전기(130)와 전기적으로 연결된다. 상기 충전기(130)는 이차 전지(B)가 탑재되는 장치에 포함되는 것으로서, 일 예로 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 포함된 충전 유닛일 수 있다. The secondary battery B is electrically connected to the charger 130. The charger 130 is included in a device on which the secondary battery B is mounted. For example, the charger 130 may be a charging unit included in an electric vehicle or a hybrid vehicle.
바람직하게, 상기 충전 유닛은 전기 자동차나 하이브리드 자동차가 감속될 때 발생하는 재생 충전 전류를 후술하는 충전기 제어기(180)의 통제 하에 이차 전지(B) 측으로 공급할 수 있다.Preferably, the charging unit may supply the regeneration charging current generated when the electric vehicle or the hybrid vehicle is decelerated to the secondary battery B under the control of the charger controller 180 described later.
바람직하게, 상기 충전 출력 추정 장치(100)는 저장 유닛(140)을 포함할 수 있다. 상기 저장 유닛(140)은 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. Preferably, the charging output estimating apparatus 100 may include a storage unit 140. The storage unit 140 is not particularly limited as long as it is a storage medium capable of recording and erasing information.
일 예시로서, 상기 저장 유닛(140)은 RAM, ROM 또는 레지스터일 수 있는데, 본 발명에 이에 한하는 것은 아니다.As an example, the storage unit 140 may be a RAM, a ROM, or a register, but is not limited thereto.
바람직하게, 상기 저장 유닛(140)은 상기 제어 유닛(120)에 의해 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 상기 제어 유닛(120)과 연결될 수 있다. Preferably, the storage unit 140 may be connected to the control unit 120 via, for example, a data bus so as to be accessible by the control unit 120.
상기 저장 유닛(140)은 또한 상기 제어 유닛(120)이 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 상기 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송한다. The storage unit 140 also stores and / or updates and / or erases and / or programs containing various control logics performed by the control unit 120 and / or data generated when the control logic is executed. send.
상기 저장 유닛(140)은 논리적으로 2개 이상으로 분할 가능하고, 상기 제어 유닛(120) 내에 포함되는 것을 제한하지 않는다.The storage unit 140 may be logically divided into two or more, and is not limited to being included in the control unit 120.
바람직하게, 상기 저장 유닛(140)은, 이차 전지(B)의 충전 상태 별로 저항 팩터 Rch@SOC를 정의하고 있는 저항 팩터 룩업 테이블을 저장하고 있다. Preferably, the storage unit 140 stores a resistance factor lookup table that defines the resistance factor R ch @ SOC for each state of charge of the secondary battery B.
보다 바람직한 예에서, 상기 저항 팩터 룩업 테이블은 이차 전지(B)의 온도 별로 정의될 수 있다. 이 경우, 저항 팩터 Rch@SOC는 이차 전지(B)의 온도 및 충전 상태에 의해 맵핑될 수 있다. In a more preferred example, the resistance factor lookup table may be defined for each temperature of the secondary battery (B). In this case, the resistance factor R ch @ SOC may be mapped by the temperature of the secondary battery B and the state of charge.
상기 저항 팩터 룩업 테이블은 도 3 및 도 4를 참고하여 설명된 알고리즘을 이용하여 미리 정의되는 것으로서, 실험을 통하여 그것을 생성하는 방법은 이미 상술하였다. 또한, 실험을 통하여 생성한 저항 팩터 룩업 테이블을 저장 유닛(140)에 저장할 때는 통상적인 데이터 복제 기술이 사용될 수 있다.The resistance factor lookup table is previously defined using the algorithm described with reference to FIGS. 3 and 4, and a method for generating it through experiments has been described above. In addition, when storing the resistance factor lookup table generated through the experiment in the storage unit 140, conventional data replication techniques may be used.
상기 센서 유닛(110)은, 제어 유닛(120)과 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 전기적으로 결합된다.The sensor unit 110 is electrically coupled to send and receive electrical signals with the control unit 120.
상기 센서 유닛(110)은, 상기 제어 유닛(120)의 통제 하에, 시간 간격을 두고 이차 전지(B)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압, 이차 전지(B)로 입력되거나 이차 전지(B)로부터 출력되는 전류, 및 이차 전지(B)의 온도를 반복적으로 측정하고 상기 측정된 전압, 전류 및 온도를 제어 유닛(120)으로 제공한다. 여기서, 상기 전압, 전류 및 온도는 동일한 시점 또는 다른 시점에 측정될 수 있다. The sensor unit 110, under the control of the control unit 120, is input to the secondary battery B or a voltage applied between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery B at a time interval, or the secondary battery B The current output from the temperature and the temperature of the secondary battery B are repeatedly measured and the measured voltage, current and temperature are provided to the control unit 120. Here, the voltage, current and temperature may be measured at the same time point or at different time points.
상기 센서 유닛(110)은, 이차 전지(B)의 전압을 측정하기 위한 전압 측정부와, 이차 전지(B)의 전류를 측정하기 위한 전류 측정부와, 이차 전지(B)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부를 포함할 수 있다. The sensor unit 110 may include a voltage measuring unit for measuring the voltage of the secondary battery B, a current measuring unit for measuring the current of the secondary battery B, and a temperature of the secondary battery B. It may include a temperature measuring unit for.
일 예에서, 상기 전압 측정부는, 접지(GND)를 기준으로 이차 전지(B)의 전압을 측정할 수 있는 통상적인 전압 측정 회로(111)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전류 측정부는 전류의 크기를 측정하기 위한 센스 저항(112)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 온도 측정부는 이차 전지의 온도를 측정하기 위한 열전대(113)를 포함할 수 있다. In an example, the voltage measuring unit may include a conventional voltage measuring circuit 111 capable of measuring the voltage of the secondary battery B based on the ground GND. In addition, the current measuring unit may include a sense resistor 112 for measuring the magnitude of the current. In addition, the temperature measuring unit may include a thermocouple 113 for measuring the temperature of the secondary battery.
상기 제어 유닛(120)은, 센서 유닛(110)으로부터 이차 전지(B)의 전압, 전류 및 온도의 측정 결과를 수신한 후, 이차 전지(B)의 충전 상태를 추정할 수 있다.The control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B after receiving the measurement results of the voltage, current, and temperature of the secondary battery B from the sensor unit 110.
일 예에서, 상기 제어 유닛(120)은 전류 적산법(Ampere Counting)에 의해 이차 전지(B)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 즉, 상기 제어 유닛(120)은 센서 유닛(110)에 의해 측정된 전류를 시간에 따라 적분하여 이차 전지(B)의 충전 상태를 추정할 수 있다.In an example, the control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B by ampere counting. That is, the control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B by integrating the current measured by the sensor unit 110 over time.
전류 적산법으로 이차 전지(B)의 충전 상태를 추정하기 위해서는 충전 상태의 초기값이 필요하다. 충전 상태의 초기 값은 이차 전지(B)의 개방 전압을 측정하여 결정할 수 있다. In order to estimate the state of charge of the secondary battery B by the current integration method, an initial value of the state of charge is required. The initial value of the state of charge may be determined by measuring the open voltage of the secondary battery B.
즉, 상기 제어 유닛(120)는 이차 전지(B)의 동작이 개시되기 전에 상기 센서 유닛(110)을 제어하여 개방 전압과 온도를 측정하고, 저장 유닛(140)에 저장된 OCV-SOC 룩업 테이블을 참조하여 측정된 개방 전압 및 온도에 대응되는 충전 상태를 초기 값으로 결정할 수 있다. 상기 OCV-SOC 룩업 테이블은 개방 전압 및 온도에 의해 충전 상태를 맵핑할 수 있는 데이터 구조를 가진다.That is, the control unit 120 controls the sensor unit 110 before the operation of the secondary battery B to measure the open voltage and temperature, and the OCV-SOC lookup table stored in the storage unit 140. The charging state corresponding to the measured opening voltage and temperature may be determined as an initial value. The OCV-SOC lookup table has a data structure capable of mapping charge states by open voltage and temperature.
다른 예에서, 상기 제어 유닛(120)은 확장 칼만 필터를 이용하여 이차 전지(B)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 이 때, 센서 유닛(110)에 의해 측정된 전압, 전류 및 온도가 이용될 수 있다. 확장 칼만 필터를 이용하여 충전 상태를 추정하는 기법은 당업계에 널리 알려져 있다. 일 예로서, US7446504, US7589532 등에 개시된 기술이 활용될 수 있으며, 상기 문헌들에 개시된 내용은 본 발명의 일부로 합체될 수 있다.In another example, the control unit 120 may estimate the state of charge of the secondary battery B using an extended Kalman filter. At this time, the voltage, current, and temperature measured by the sensor unit 110 may be used. Techniques for estimating state of charge using an extended Kalman filter are well known in the art. As an example, the techniques disclosed in US7446504, US7589532, etc. may be utilized, and the contents disclosed in the above documents may be incorporated as part of the present invention.
상기 제어 유닛(120)은 이차 전지(B)가 충전되는 동안 저장 유닛(140)에 저장된 저항 팩터 룩업 테이블을 이용하여 충전 출력을 추정할 수 있다. The control unit 120 may estimate the charge output using the resistance factor lookup table stored in the storage unit 140 while the secondary battery B is being charged.
즉, 제어 유닛(120)은, 이차 전지(B)의 측정된 온도에 대응되는 저항 팩터 룩업 테이블을 식별하고, 식별된 저항 팩터 룩업 테이블로부터 추정된 충전 상태에 대응되는 저항 팩터 Rch@SOC를 결정하고, 결정된 저항 팩터 Rch@SOC와 이차 전지(B)의 측정된 전류를 이용하여 다음 수학식 3에 의해 이차 전지(B)의 충전 출력을 추정할 수 있다.That is, the control unit 120 identifies the resistance factor lookup table corresponding to the measured temperature of the secondary battery B, and selects the resistance factor R ch @ SOC corresponding to the state of charge estimated from the identified resistance factor lookup table. The charge output of the rechargeable battery B may be estimated by the following equation 3 using the determined resistance factor R ch @ SOC and the measured current of the rechargeable battery B.
<수학식 3><Equation 3>
Pch = Rch@SOC×I2 P ch = R ch @ SOC × I 2
상기 수학식에 있어서, Pch는 이차 전지(B)의 충전 출력이고, Rch@SOC는 이차 전지(B)의 온도 및 충전 상태에 대응되는 저항 팩터이고, I는 이차 전지(B)의 측정된 전류로서 충전 전류의 크기에 해당한다.In the above equation, P ch is the charging output of the secondary battery B, R ch @ SOC is the resistance factor corresponding to the temperature and state of charge of the secondary battery B, and I is the measurement of the secondary battery B Current corresponds to the magnitude of the charging current.
상기 수학식 3에 의해 계산되는 충전 출력은 측정이 용이한 전류를 이용하여 계산하므로 오차가 작은 장점이 있다. 또한, 이차 전지(B)가 충전되는 동안에는 이차 전지(B)의 내부저항과 분극 전압으로 인해 정확한 전압 측정이 어렵다. 따라서, 전류를 이용하여 충전 출력을 계산하는 방식이 보다 바람직하다.Since the charging output calculated by Equation 3 is calculated using a current that is easy to measure, there is an advantage that the error is small. In addition, while the secondary battery B is being charged, accurate voltage measurement is difficult due to the internal resistance of the secondary battery B and the polarization voltage. Therefore, a method of calculating the charging output using the current is more preferable.
상기 수학식 3에 의해 계산되는 충전 출력은 센서 유닛(110)에 의해 측정된 충전 전류가 이차 전지(B)에 인가되었을 때 충전 초기에 나타나는 전압 응답 특성을 이용하여 미리 결정된 저항 팩터 Rch@SOC를 이용하여 결정된 것이다. The charging output calculated by Equation 3 is a resistance factor R ch @ SOC determined in advance using a voltage response characteristic that appears at the initial stage of charging when the charging current measured by the sensor unit 110 is applied to the secondary battery B. It was determined using.
따라서, 상기 충전 출력을 기준으로 이차 전지(B)의 충전이 제어되면 이차 전지(B)의 전압이나 충전 전류가 충전 상한 조건을 벗어나는 것을 방지할 수 있다. Therefore, when the charging of the secondary battery B is controlled based on the charging output, it is possible to prevent the voltage or the charging current of the secondary battery B from exceeding the charge upper limit condition.
즉, 이차 전지(B)에 과도한 충전 전류가 인가되거나 이차 전지(B)가 과전압 상태로 충전되는 것을 방지할 수 있으므로 보다 안전한 충전 제어가 가능하다.That is, since excessive charging current is applied to the secondary battery B or the secondary battery B may be prevented from being charged in an overvoltage state, safer charging control is possible.
상기 제어 유닛(120)은 추정된 이차 전지(B)의 충전 출력과 충전 출력의 변화 이력을 저장 유닛(140)에 저장할 수 있다.The control unit 120 may store the estimated charge output of the secondary battery B and the change history of the charge output in the storage unit 140.
다른 측면에서, 상기 충전 출력 추정 장치(100)는 표시 유닛(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 표시 유닛(150)은 상기 제어 유닛(120)이 추정한 충전 출력을 숫자, 문자, 그래픽 등의 GUI 인터페이스로 표시할 수 있는 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다.In another aspect, the charge output estimating apparatus 100 may further include a display unit 150. The display unit 150 is not particularly limited as long as it can display the charging output estimated by the control unit 120 using a GUI interface such as numbers, letters, and graphics.
일 예시로서, 상기 표시 유닛(150)은 액정 디스플레이, LED 디스플레이, OLED 디스플레이, E-INK 디스플레이, 플렉서블 디스플레이 등일 수 있다. As an example, the display unit 150 may be a liquid crystal display, an LED display, an OLED display, an E-INK display, a flexible display, or the like.
상기 표시 유닛(150)은 상기 제어 유닛(120)과 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 후자의 방식이 채택될 때, 상기 표시 유닛(150)은 상기 제어 유닛(120)이 위치하는 영역과 물리적으로 분리된 영역에 위치할 수 있다. 그리고 상기 표시 유닛(150)과 상기 제어 유닛(120) 사이에 제3의 제어 유닛이 개재되어 상기 제3의 제어 유닛이 상기 제어 유닛(120)으로부터 표시 유닛(150)에 표출할 정보를 제공 받아 표시 유닛(150)에 표출할 수 있다. 이를 위해, 상기 제3의 제어 유닛과 상기 제어 유닛(120)이 데이터를 주고 받을 수 있도록 연결될 수 있다.The display unit 150 may be directly or indirectly connected to the control unit 120. When the latter method is adopted, the display unit 150 may be located in an area physically separated from the area in which the control unit 120 is located. A third control unit is interposed between the display unit 150 and the control unit 120 to receive the information to be displayed on the display unit 150 from the control unit 120. The display unit 150 can be displayed. To this end, the third control unit and the control unit 120 may be connected to exchange data.
또 다른 측면에서, 상기 충전 출력 추정 장치(100)는, 통신 인터페이스 (160)를 더 포함할 수 있다. 상기 통신 인터페이스(160)는 제어 유닛(120)과 충전기(130)의 동작을 제어하는 충전기 제어기(180) 사이에서 데이터의 송수신을 지원한다. In another aspect, the charge output estimating apparatus 100 may further include a communication interface 160. The communication interface 160 supports transmission and reception of data between the control unit 120 and the charger controller 180 that controls the operation of the charger 130.
이러한 예에서, 상기 제어 유닛(120)은 추정된 이차 전지(B)의 충전 출력을 충전기 제어기(180)에 전송할 수 있다. 그러면, 상기 충전기 제어기(180)는 이차 전지(B)의 충전 출력을 이용하여 이차 전지(B)의 충전 동작을 어느 정도의 안전 마진을 두고 충전 상한 조건 내에서 제어할 수 있다.In this example, the control unit 120 may transmit the estimated charging output of the secondary battery B to the charger controller 180. Then, the charger controller 180 may control the charging operation of the secondary battery B using the charging output of the secondary battery B within a charging upper limit condition with a certain safety margin.
상기 제어 유닛(120)은, 상술한 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 제어 유닛(120)은 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 컴퓨터 부품으로 프로세서와 연결될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 본 발명의 저장 유닛(140)에 포함될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.The control unit 120 may optionally include a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, a data processing device, or the like, which are known in the art, to execute the various control logics described above. It may include. In addition, when the control logic is implemented in software, the control unit 120 may be implemented as a set of program modules. In this case, the program module may be stored in a memory and executed by a processor. The memory may be internal or external to the processor and may be coupled to the processor through various well known computer components. In addition, the memory may be included in the storage unit 140 of the present invention. In addition, the memory refers to a device that stores information regardless of the type of device, and does not refer to a specific memory device.
상술한 제어 유닛(120)의 제어 로직들은, 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 방법의 프로세스를 구성할 수 있음은 자명하다.It is apparent that the control logics of the above-described control unit 120 may constitute a process of the method of estimating the charge output of the secondary battery according to the embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지의 충전 출력 추정 방법의 순차적 흐름을 도시한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a sequential flow of a method of estimating charge output of a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 단계 S200에서, 제어 유닛(120)은 저장 유닛(140)으로부터 저항 팩터 룩업 테이블을 로딩한다. 상기 저항 팩터 룩업 테이블은 충전 상태 별로 이차 전지의 저항 팩터 Rch@SOC를 정의한다. 바람직하게, 상기 저항 팩터 룩업 테이블은 온도 조건에 따라 별도로 정의될 수 있다.First, in step S200, the control unit 120 loads the resistance factor lookup table from the storage unit 140. The resistance factor lookup table defines the resistance factor R ch @ SOC of the secondary battery for each charging state. Preferably, the resistance factor lookup table may be defined separately according to temperature conditions.
이어서, 제어 유닛(120)은, 단계 S210에서 센서 유닛(110)을 통해 이차 전지의 전압, 전류 및 온도를 측정하여 저장 유닛(140)에 저장하고, 단계 S220에서 이차 전지의 충전 상태를 추정한다.Subsequently, the control unit 120 measures the voltage, current, and temperature of the secondary battery through the sensor unit 110 in step S210, stores the stored value in the storage unit 140, and estimates the state of charge of the secondary battery in step S220. .
이어서, 제어 유닛(120)은, 단계 S230에서, 측정된 온도에 대응되는 저항 룩업 팩터 테이블을 식별하고, 식별된 저항 팩터 룩업 테이블을 이용하여 추정된 충전 상태에 대응되는 저항 팩터 Rch@SOC를 결정한다. Subsequently, the control unit 120 identifies, in step S230, the resistance lookup factor table corresponding to the measured temperature and uses the identified resistance factor lookup table to determine the resistance factor R ch @ SOC corresponding to the estimated state of charge . Decide
이어서, 제어 유닛(120)은, 상술한 수학식 3을 이용하여 결정된 저항 팩터 Rch@soc와 측정된 충전 전류 I를 이용하여 이차 전지의 충전 출력 Pch을 추정한다. Subsequently, the control unit 120 estimates the charge output P ch of the secondary battery using the resistance factor R ch @ soc and the measured charge current I determined using the above equation (3).
선택적으로, 제어 유닛(120)은, 단계 S250에서, 추정된 충전 출력을 저장 유닛(140)에 저장하거나, 표시 유닛(150)에 표시하거나, 통신 인터페이스(160)를 통해 외부로 전송할 수 있다.Optionally, the control unit 120 may store the estimated charging output in the storage unit 140, display it on the display unit 150, or transmit it externally through the communication interface 160 in step S250.
상기 제어 유닛(120)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 상기 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.At least one of various control logics of the control unit 120 may be combined, and the combined control logics may be written in a computer readable code system and stored in a computer readable recording medium. The recording medium is not particularly limited as long as it is accessible by a processor included in the computer. In one example, the recording medium includes at least one selected from the group consisting of a ROM, a RAM, a register, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, and an optical data recording device. In addition, the code system may be distributed and stored and executed in a networked computer. In addition, functional programs, code and code segments for implementing the combined control logics can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.
본 발명의 다양한 실시 양태를 설명함에 있어서, '~ 유닛'이라고 명명된 구성 요소들은 물리적으로 구분되는 요소들이라고 하기 보다 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 따라서 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 제어 로직(들)의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 하지만 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.In describing the various embodiments of the present invention, elements designated as 'unit' should be understood to be functionally separated elements rather than physically separated elements. Thus, each component may be selectively integrated with other components or each component may be divided into subcomponents for efficient execution of control logic (s). However, it will be apparent to those skilled in the art that the integrated or divided components should also be interpreted as being within the scope of the present invention, provided that the functional identity can be recognized even if the components are integrated or divided.
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 by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차 전지의 충전 출력을 안전 마진 내에서 추정하는데 활용되는 저항 팩터를 용이하게 결정할 수 있다.According to one aspect of the invention, it is possible to easily determine the resistance factor used to estimate the charging output of the secondary battery within the safety margin.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차 전지의 충전 상한 조건으로부터 안전 마진을 두고 이차 전지의 충전 출력을 신뢰성 있게 추정할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the charging output of the secondary battery can be reliably estimated with a safety margin from the charging upper limit condition of the secondary battery.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이차 전지의 충전 제어 과정에서 이차 전지의 전압이나 충전 전류가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, it is possible to prevent the voltage or the charging current of the secondary battery from excessively increasing during the charge control process of the secondary battery.

Claims (19)

  1. (a) 이차 전지의 온도와 충전 상태 별로 충전 전류의 크기 변화에 따른 복수의 충전 초기 전압 데이터와 복수의 충전 종료 전압 데이터를 측정하여 메모리에 저장하는 단계; (a) measuring a plurality of charging initial voltage data and a plurality of charging end voltage data according to the change of the magnitude of the charging current according to the temperature and the charging state of the secondary battery and storing them in the memory;
    (b) 상기 복수의 충전 종료 전압 데이터로부터 충전 종료 I-V 프로파일을 결정하고, 상기 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한 조건으로 미리 설정된 충전 상한 전류 또는 충전 상한 전압과 대응되는 경계선과 만나는 교차점을 결정하는 단계; (b) determining a charging end I-V profile from the plurality of charging end voltage data and determining an intersection point at which the charging end I-V profile meets a boundary corresponding to a charging upper limit current or a charging upper limit voltage preset as a charging upper limit condition;
    (c) 상기 복수의 충전 초기 전압 데이터로부터 충전 초기 I-V 프로파일을 결정하고, 상기 교차점의 전류 값을 기준으로 계산된 상기 충전 초기 I-V 프로파일에 대한 일차 미분 값을 결정하는 단계; 및(c) determining a charging initial I-V profile from the plurality of charging initial voltage data and determining a first derivative value for the charging initial I-V profile calculated based on the current value of the intersection; And
    (d) 상기 결정된 일차 미분 값을 이차 전지의 온도 및 충전 상태에 대응되는 저항 팩터로서 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 저항 팩터 결정 방법. and (d) determining the determined primary differential value as a resistance factor corresponding to a temperature and a state of charge of the secondary battery.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    이차 전지의 온도 및 충전 상태에 의해 이차 전지의 저항 팩터를 맵핑 가능하도록 상기 메모리에 저항 팩터 룩업 테이블을 정의하는 단계; 및Defining a resistance factor lookup table in the memory such that the resistance factor of the secondary battery can be mapped by the temperature and state of charge of the secondary battery; And
    상기 정의된 저항 팩터 룩업 테이블에 상기 결정된 저항 팩터를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 저항 팩터 결정 방법.And storing the determined resistance factor in the defined resistance factor lookup table.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 충전 초기 전압 데이터는 충전 전류가 이차 전지에 인가된 후 1초 이내의 시점에 측정된 전압 데이터이고,The initial charging voltage data is voltage data measured within 1 second after the charging current is applied to the secondary battery,
    상기 충전 종료 전압 데이터는 이차 전지에 충전 전류의 인가가 종료되는 시점에 측정된 전압 데이터인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 저항 팩터 결정 방법. The charging end voltage data is a voltage factor measurement method of the secondary battery, characterized in that the voltage data measured when the application of the charging current to the secondary battery is finished.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는, According to claim 1, wherein the step (a),
    상기 이차 전지의 온도를 일정하게 유지하는 단계;Maintaining a constant temperature of the secondary battery;
    상기 이차 전지의 충전 상태 별로, 크기가 다른 복수의 충전 전류를 상기 이차 전지에 인가하는 충전 테스트를 진행하는 단계; 및Conducting a charging test for applying a plurality of charging currents having different sizes to the secondary battery for each state of charge of the secondary battery; And
    각각의 충전 전류가 인가될 때마다 상기 이차 전지의 충전 초기 전압 및 충전 종료 전압을 측정하여 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 저항 팩터 결정 방법. And measuring and storing a charge initial voltage and a charge end voltage of the secondary battery each time a respective charging current is applied to the secondary battery.
  5. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein
    이차 전지에 인가된 충전 전류의 크기가 상기 충전 상한 전류보다 커지거나 가장 최근에 측정된 이차 전지의 충전 종료 전압이 상기 충전 상한 전압보다 커지면 상기 충전 테스트를 중단하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 저항 팩터 결정 방법.When the magnitude of the charging current applied to the secondary battery is greater than the charging upper limit current or the charging end voltage of the secondary battery measured most recently is greater than the charging upper limit voltage, the resistance test of the secondary battery is stopped. How to decide.
  6. 이차 전지의 온도 및 충전 상태에 의해 저항 팩터를 참조할 수 있는 저항 팩터 룩업 테이블이 미리 저장된 저장 유닛;A storage unit in which a resistance factor lookup table capable of referring to the resistance factor by the temperature and the state of charge of the secondary battery is stored in advance;
    이차 전지가 충전 중일 때 이차 전지의 충전 전류와 온도를 측정하는 센서 유닛; 및 A sensor unit measuring a charging current and a temperature of the secondary battery when the secondary battery is being charged; And
    이차 전지의 충전 상태를 결정하고, 상기 결정된 충전 상태 및 상기 측정된 온도에 대응되는 저항 팩터를 상기 저항 팩터 룩업 테이블을 참조하여 결정하고, 상기 결정된 저항 팩터와 상기 측정된 충전 전류로부터 이차 전지의 충전 출력을 추정하는 제어 유닛;을 포함하고,Determine a state of charge of the secondary battery, determine a resistance factor corresponding to the determined state of charge and the measured temperature with reference to the resistance factor lookup table, and charge the secondary battery from the determined resistance factor and the measured charging current; A control unit for estimating the output;
    상기 저항 팩터는, 이차 전지가 소정의 온도 및 충전 상태를 가질 때, 충전 전류의 크기 변화에 따른 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한으로 설정된 경계선과 만나는 교차점의 전류 값에서 계산한 충전 초기 I-V 프로파일에 대한 일차 미분 값인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치.When the secondary battery has a predetermined temperature and a state of charge, the resistance factor is calculated for the initial charge IV profile calculated from the current value of the intersection point where the end of charge IV profile according to the change of the magnitude of the charge current meets the boundary set as the upper limit of charge. Charge output estimating apparatus for a secondary battery, characterized in that the first derivative value.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 경계선은 충전 상한 전류와 충전 상한 전압을 지시하는 경계선임을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치. The boundary line is a boundary line indicating the charge upper limit current and the charge upper limit voltage, the charge output estimation device of the secondary battery.
  8. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 충전 초기 I-V 프로파일은, 이차 전지에 크기가 다른 복수의 충전 전류가 인가될 때, 이차 전지에 인가된 충전 전류와 해당 충전 전류가 인가된 직후에 측정된 전압의 상관 관계를 정의하는 그래프인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치. The initial IV profile is a graph defining a correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured immediately after the corresponding charging current is applied when a plurality of different charging currents are applied to the secondary battery. A charge output estimation device for a secondary battery.
  9. 제8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 충전 초기 I-V 프로파일을 구성하는 복수의 전압 데이터는 각 충전전류가 이차 전지에 인가된 후 1초 이내에 측정된 전압 데이터인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치.And a plurality of voltage data constituting the initial charging I-V profile are voltage data measured within 1 second after each charging current is applied to the secondary battery.
  10. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 충전 종료 I-V 프로파일은, 이차 전지에 크기가 다른 복수의 충전 전류가 인가될 때, 이차 전지에 인가된 충전 전류와 해당 충전 전류의 인가가 종료된 시점에 측정된 전압의 상관 관계를 정의하는 그래프인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치. The charging end IV profile defines a correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured when the application of the charging current is terminated when a plurality of charging currents having different sizes are applied to the secondary battery. Charge output estimating apparatus for a secondary battery characterized by the above-mentioned.
  11. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 유닛은, 상기 추정된 충전 출력을 상기 저장 유닛에 저장하도록 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치.And the control unit is configured to store the estimated charging output in the storage unit.
  12. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 유닛과 연결된 표시 유닛을 더 포함하고,A display unit connected to the control unit,
    상기 제어 유닛은 상기 추정된 충전 출력을 상기 표시 유닛을 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치.And the control unit displays the estimated charge output through the display unit.
  13. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 제어 유닛과 연결된 통신 인터페이스를 더 포함하고,Further comprising a communication interface connected with the control unit,
    상기 제어 유닛은 상기 추정된 충전 출력을 상기 통신 인터페이스를 통해 외부로 전송하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 장치. And the control unit transmits the estimated charge output to the outside through the communication interface.
  14. 이차 전지의 온도 및 충전 상태에 의해 저항 팩터를 참조할 수 있는 저항 팩터 룩업 테이블을 제공하는 단계; Providing a resistance factor lookup table capable of referring to the resistance factor by temperature and state of charge of the secondary battery;
    이차 전지가 충전 중일 때 이차 전지의 충전 전류와 온도를 측정하는 단계; Measuring a charging current and a temperature of the secondary battery when the secondary battery is being charged;
    이차 전지의 충전 상태를 결정하는 단계;Determining a state of charge of the secondary battery;
    상기 결정된 충전 상태 및 상기 측정된 온도에 대응되는 저항 팩터를 상기 저항 팩터 룩업 테이블을 참조하여 결정하는 단계; 및Determining a resistance factor corresponding to the determined state of charge and the measured temperature with reference to the resistance factor lookup table; And
    상기 결정된 저항 팩터와 상기 측정된 충전 전류로부터 이차 전지의 충전 출력을 추정하는 단계;를 포함하고,Estimating a charge output of a secondary battery from the determined resistance factor and the measured charge current;
    상기 저항 팩터는, 이차 전지가 소정의 온도 및 충전 상태를 가질 때, 충전 전류의 크기 변화에 따른 충전 종료 I-V 프로파일이 충전 상한으로 설정된 경계선과 만나는 교차점의 전류 값에서 계산한 충전 초기 I-V 프로파일에 대한 일차 미분 값인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 방법.When the secondary battery has a predetermined temperature and a state of charge, the resistance factor is calculated for the initial charge IV profile calculated from the current value of the intersection point where the end of charge IV profile according to the change of the magnitude of the charge current meets the boundary set as the upper limit of charge. A charge output estimation method of a secondary battery, characterized in that the first derivative value.
  15. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 경계선은 충전 상한 전류와 충전 상한 전압을 지시하는 경계선임을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 방법.The boundary line is a boundary line indicating the charge upper limit current and the charge upper limit voltage, the charge output estimation method of a secondary battery.
  16. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 충전 초기 I-V 프로파일은, 이차 전지에 크기가 다른 복수의 충전 전류가 인가될 때, 이차 전지에 인가된 충전 전류와 해당 충전 전류가 인가된 직후에 측정된 전압의 상관 관계를 정의하는 그래프인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 방법.The initial IV profile is a graph defining a correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured immediately after the corresponding charging current is applied when a plurality of different charging currents are applied to the secondary battery. A method of estimating the charge output of a secondary battery characterized by the above-mentioned.
  17. 제16항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 충전 초기 I-V 프로파일을 구성하는 복수의 전압 데이터는 각 충전전류가 이차 전지에 인가된 후 1초 이내에 측정된 전압 데이터인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 방법.And a plurality of voltage data constituting the initial charging I-V profile are voltage data measured within one second after each charging current is applied to the secondary battery.
  18. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 충전 종료 I-V 프로파일은, 이차 전지에 크기가 다른 복수의 충전 전류가 인가될 때, 이차 전지에 인가된 충전 전류와 해당 충전 전류의 인가가 종료된 시점에 측정된 전압의 상관 관계를 정의하는 그래프인 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 방법.The charging end IV profile defines a correlation between the charging current applied to the secondary battery and the voltage measured when the application of the charging current is terminated when a plurality of charging currents having different sizes are applied to the secondary battery. The charging output estimation method of a secondary battery characterized by the above-mentioned.
  19. 제14항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 추정된 충전 출력을 저장, 표시 또는 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지의 충전 출력 추정 방법.And storing, displaying, or transmitting the estimated charge output.
PCT/KR2016/001117 2015-02-02 2016-02-02 Method for determining resistance factor of secondary battery, and apparatus and method for estimating charging power using resistance factor WO2016126075A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017528796A JP6473817B2 (en) 2015-02-02 2016-02-02 Secondary battery resistance factor determination method, charging output estimation apparatus and method using the resistance factor
CN201680002142.9A CN106796271B (en) 2015-02-02 2016-02-02 The method for determining the resistance coefficient of secondary cell, and the device and method using identified resistance coefficient estimation charge power
EP16746816.4A EP3163314B1 (en) 2015-02-02 2016-02-02 Method for determining resistance factor of secondary battery, and apparatus for estimating charging power using determied resistance factor
US15/317,888 US10670664B2 (en) 2015-02-02 2016-02-02 Method for determining resistance factor of secondary battery, and apparatus and method for estimating charge power using determined resistance factor

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2015-0016275 2015-02-02
KR20150016275 2015-02-02
KR10-2016-0012520 2016-02-01
KR1020160012520A KR101846642B1 (en) 2015-02-02 2016-02-01 Method for determining resistance factor of secondary battery, and Apparatus and Method for estimating charging power of secondary battery using determined resistance factor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016126075A1 true WO2016126075A1 (en) 2016-08-11

Family

ID=56564345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/001117 WO2016126075A1 (en) 2015-02-02 2016-02-02 Method for determining resistance factor of secondary battery, and apparatus and method for estimating charging power using resistance factor

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2016126075A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110521051A (en) * 2017-11-03 2019-11-29 株式会社Lg化学 For optimizing the battery management system and method for the internal resistance of battery
CN112924872A (en) * 2021-01-22 2021-06-08 苏州宇量电池有限公司 Method for monitoring state of charge of lithium iron phosphate battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814883B1 (en) * 2006-10-16 2008-03-20 삼성에스디아이 주식회사 Battery management system and driving method thereof
KR101160545B1 (en) * 2011-01-31 2012-06-27 주식회사티움리서치 Apparatus for measuring state of health of rechargeable battery
JP2014025738A (en) * 2012-07-25 2014-02-06 Sanyo Electric Co Ltd Residual capacity estimation device
KR101367161B1 (en) * 2012-11-27 2014-02-27 주식회사 엘란기어스 Method for quick charging of battery
KR20140071929A (en) * 2012-12-04 2014-06-12 주식회사 엘지화학 Apparatus for Estimating Parameter of Secondary Battery and Method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814883B1 (en) * 2006-10-16 2008-03-20 삼성에스디아이 주식회사 Battery management system and driving method thereof
KR101160545B1 (en) * 2011-01-31 2012-06-27 주식회사티움리서치 Apparatus for measuring state of health of rechargeable battery
JP2014025738A (en) * 2012-07-25 2014-02-06 Sanyo Electric Co Ltd Residual capacity estimation device
KR101367161B1 (en) * 2012-11-27 2014-02-27 주식회사 엘란기어스 Method for quick charging of battery
KR20140071929A (en) * 2012-12-04 2014-06-12 주식회사 엘지화학 Apparatus for Estimating Parameter of Secondary Battery and Method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3163314A4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110521051A (en) * 2017-11-03 2019-11-29 株式会社Lg化学 For optimizing the battery management system and method for the internal resistance of battery
EP3605716A4 (en) * 2017-11-03 2020-07-15 LG Chem, Ltd. Battery management system and method for optimizing internal resistance of battery
CN110521051B (en) * 2017-11-03 2022-08-05 株式会社Lg新能源 Battery management system and method for optimizing internal resistance of battery
CN112924872A (en) * 2021-01-22 2021-06-08 苏州宇量电池有限公司 Method for monitoring state of charge of lithium iron phosphate battery
CN112924872B (en) * 2021-01-22 2023-10-20 苏州宇量电池有限公司 Method for monitoring state of charge of lithium iron phosphate battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017034277A1 (en) Apparatus and method for estimating degree of aging of secondary battery
WO2020204584A1 (en) Battery management device and method
WO2018139764A2 (en) Battery management apparatus and method
WO2016052900A1 (en) Method and device for estimating discharge power of secondary battery
WO2017082705A1 (en) System for controlling output parameters of secondary battery, and method therefor
WO2018199434A1 (en) Method for predicting state of life of battery on basis of numerical simulation data
WO2017043890A1 (en) Apparatus and method for conducting nail penetration test for secondary battery
WO2019139335A1 (en) Apparatus and method for testing performance of battery cell
WO2018038383A1 (en) Device and method for testing performance of battery cell
WO2018235995A1 (en) Method for fast charging and maximum discharging while reducing degradation of electric vehicle battery, and apparatus therefor
WO2018105881A1 (en) Battery management apparatus and method
WO2013165089A1 (en) Method and apparatus for estimating parameters of a secondary battery
WO2019074221A1 (en) Apparatus for estimating state-of-charge of secondary battery and method thereof
WO2009088272A2 (en) The method for measuring soc of a battery in a battery management system and the apparatus thereof
WO2010016647A1 (en) Apparatus and method for estimating state of health of battery based on battery voltage variation pattern
WO2019066294A1 (en) Apparatus and method for acquiring degradation information of lithium-ion battery cell
WO2016053055A1 (en) Insulation resistance measuring device and method capable of rapidly measuring insulation resistance
WO2019208924A1 (en) Battery state estimation method
WO2019199064A1 (en) Battery diagnosis device and method
WO2020153637A1 (en) Battery management device, battery management method, and battery pack
WO2021107220A1 (en) Device and method for estimating state of battery
WO2021118049A1 (en) Apparatus and method for controlling operation of secondary battery by using relative degree of aging of electrode
WO2015056964A1 (en) Apparatus for estimating state of hybrid secondary battery and method therefor
WO2021118118A1 (en) Device and method for diagnosing battery degradation degree
WO2018194225A1 (en) Battery monitoring and protection system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16746816

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15317888

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2016746816

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016746816

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017528796

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE