WO2022035130A1 - 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2022035130A1
WO2022035130A1 PCT/KR2021/010342 KR2021010342W WO2022035130A1 WO 2022035130 A1 WO2022035130 A1 WO 2022035130A1 KR 2021010342 W KR2021010342 W KR 2021010342W WO 2022035130 A1 WO2022035130 A1 WO 2022035130A1
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김영진
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a battery management apparatus and method, and more particularly, to a battery management apparatus and method capable of generating an SOC profile for a battery cell.
  • Non-Patent Document 1 A method for estimating the SOC of a battery can be largely divided into a method using a Coulomb counting method and a method using an extended kalman filter (EKF).
  • the current integration method is a method of estimating the SOC of the battery by adding the amount of charge per hour to the initial amount of charge (SOC 0 ) of the battery. Although the calculation is simple, errors accumulate when the initial charge amount (SOC 0 ) is not accurately known.
  • the extended Kalman filter is a widely used method for estimating the state of a nonlinear model.
  • an open circuit voltage (OCV) may be estimated using an equivalent circuit model (ECM) set for the battery, and the SOC of the battery may be estimated based on the estimated OCV.
  • ECM equivalent circuit model
  • the internal parameters of the equivalent circuit model are converted by various environmental factors such as load current, SOC, and temperature, and this appears as an error due to the model. Therefore, it is required to develop a technique for estimating a more accurate SOC for a battery by correcting such an error in the SOC estimated using the extended Kalman filter.
  • Non-Patent Document 1 Compensation Method of EKF Based on LSTM for Estimating State of Charge of Li-polymer Battery, Transactions of KSAE, Beomjin Yoon, Seougyeol Yoo, Sangman Seong, Vol. 27, No. 7, pp.501-507, July 2019.
  • the present invention has been devised to solve a problem of an SOC profile generated using an extended Kalman filter, and an object of the present invention is to provide a battery management apparatus and method for generating an SOC profile with improved SOC estimation accuracy of a battery cell.
  • a battery management apparatus includes: a battery information estimator configured to estimate battery information including OCV and SOC for the battery cell based on at least one of a voltage and a current of the battery cell; a profile generator configured to receive the OCV and the SOC from the battery information estimator and generate an SOC profile indicating a correspondence relationship between the OCV and the SOC; and receiving the SOC profile from the profile generator, determining an inflection point in the received SOC profile, and when one or more inflection points exist in the SOC profile, in the SOC profile based on the OCV or SOC corresponding to the inflection point. and a control unit configured to correct the SOC profile by setting a correction period and linearizing the set correction period.
  • the controller may be configured to remove an inflection point included in the correction period of the SOC profile by applying a linearization algorithm to the correction period.
  • the controller may be configured to, when a plurality of inflection points exist in the SOC profile, set the correction section for each of the plurality of inflection points, and independently linearize each of the set correction sections.
  • the control unit may be configured to set the plurality of overlapping correction sections as one correction section when at least two of the plurality of set correction sections overlap.
  • the control unit corrects the SOC profile a plurality of times while changing the size of the correction section, calculates an SOC error for each of the plurality of corrected SOC profiles based on a preset reference profile, and the plurality of corrected SOC profiles It may be configured to select a target SOC profile having a minimum calculated SOC error, and set the selected target SOC profile as a reference profile for the battery cell.
  • the controller compares the SOC for each OCV of the reference profile with the SOC for each OCV of each of the plurality of corrected SOC profiles to calculate an SOC error rate for each OCV for each of the plurality of corrected SOC profiles, and the plurality of corrections It may be configured to select, as the target SOC profile, a corrected SOC profile having a minimum size of an error interval of the calculated SOC error rate for each OCV among the calculated SOC profiles.
  • the control unit may be configured to select, as the target SOC profile, an SOC profile having a minimum size of the error interval indicating a difference between a minimum value and a maximum value of the SOC error rate for each OCV calculated for each of the plurality of corrected SOC profiles.
  • the controller may be configured to set a plurality of filtering sections based on each of the start and end points of the calibration section in the corrected SOC profile, and apply a filtering algorithm to each of the plurality of set filtering sections.
  • the plurality of filtering sections may be configured to include a linear section and a non-linear section based on the start point or the end point.
  • the controller may be configured to correct each of the plurality of filtering sections so that the linear section and the non-linear section are continuous sections by using the filtering algorithm.
  • the battery information estimator may be configured to estimate the OCV and the SOC corresponding to each other from the voltage and the current of the battery cell using an equivalent circuit model and an extended Kalman filter.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention may include the battery management apparatus according to an aspect of the present invention.
  • a battery management method comprises: a battery information estimating step of estimating battery information including OCV and SOC for the battery cell based on at least one of a voltage and a current of the battery cell; an SOC profile generating step of generating an SOC profile indicating a correspondence relationship between the OCV and the SOC estimated in the battery information estimation step; an inflection point determination step of determining an inflection point in the SOC profile; a correction section setting step of setting a correction section in the SOC profile based on an OCV or SOC corresponding to the inflection point when one or more inflection points exist in the SOC profile; and a SOC profile correction step of correcting the SOC profile by linearizing the correction section set in the correction section setting step.
  • the battery management apparatus may generate a more stable SOC profile by correcting the SOC profile of a battery cell generated based on the extended Kalman filter using a linearization algorithm.
  • the battery management apparatus when the generated SOC profile includes an inflection point, applies a linearization algorithm to a correction section set to include the inflection point to set the SOC profile to 1 Secondary correction of the SOC profile may be performed by performing differential correction and applying a filtering algorithm to some sections of the primary corrected SOC profile.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an SOC profile generated by a battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an inflection point included in the SOC profile of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an SOC profile in which a correction section is set by the battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example in which the SOC profile of FIG. 4 is corrected by the battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a comparison of SOC error rates between the SOC profile of FIG. 2 and the corrected SOC profile of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an SOC profile in which a plurality of correction sections are set by the battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example in which the SOC profile of FIG. 7 is corrected by the battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an SOC profile in which a plurality of filtering sections are set by the battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a part of the SOC profile of FIG. 9 .
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an exemplary configuration of a battery pack including a battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a battery management method according to another embodiment of the present invention.
  • a term such as a control unit described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery management apparatus 100 may include a battery information estimator 110 , a profile generator 120 , and a controller 130 .
  • the battery information estimator 110 may be configured to estimate battery information including OCV and SOC for the battery cell B based on at least one of a voltage and a current of the battery cell B.
  • the battery cell (B) means one independent cell having a negative terminal and a positive terminal and physically separable.
  • one pouch-type lithium polymer cell may be regarded as the battery cell (B).
  • OCV means an open circuit voltage
  • SOC means a state of charge
  • the battery information estimator 110 uses an equivalent circuit model (ECM) and an extended kalman filter (EKF), the voltage and the current of the battery cell B It may be configured to estimate the OCV and the SOC corresponding to each other from Since the method of estimating the OCV and SOC of the battery from the voltage, current, and equivalent circuit model of the battery using the extended Kalman filter is a known method, a detailed description thereof will be omitted.
  • ECM equivalent circuit model
  • EKF extended kalman filter
  • the profile generator 120 may be configured to receive the OCV and the SOC from the battery information estimator 110 .
  • the profile generating unit 120 and the battery information estimating unit 110 may be connected to each other to enable communication.
  • the profile generator 120 may receive the OCV and SOC from the battery information estimator 110 .
  • the profile generator 120 may be configured to generate an SOC profile indicating a correspondence between the OCV and the SOC.
  • the SOC profile may be a profile indicating a correspondence between the OCV and the SOC estimated by the battery information estimator 110 .
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an SOC profile P1 generated by the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the SOC profile P1 is an X-Y graph when SOC is set to X and OCV is set to Y.
  • the entire section of the SOC of the SOC profile P1 may be 0% to 100%. That is, the SOC profile P1 is a diagram illustrating OCV and SOC in a one-to-one relationship in the form of a flat graph.
  • the controller 130 may be configured to receive the SOC profile P1 from the profile generator 120 .
  • the controller 130 may be communicatively connected to the profile generator 120 . Then, when the profile generator 120 outputs the generated SOC profile P1 , the controller 130 may receive the SOC profile P1 from the profile generator 120 .
  • controller 130 may be configured to determine an inflection point in the received SOC profile P1.
  • the inflection point means a point in which the graph changes from a convex upward state to a downward convex state or changes from a downward convex state to an upward convex state in a function that is differentiable twice.
  • the point at which the yin and yang of curvature changes is called an inflection point.
  • the control unit 130 sets the SOC profile P1 indicating the correspondence between the OCV and the SOC as an f(x) function, and differentiates the f(x) function twice to obtain a second derivative f" of the SOC profile P1. (x) can be obtained.
  • the function f(x) is continuous and can be differentiated twice.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an inflection point included in the SOC profile P1 of FIG. 2 .
  • the SOC profile P1 includes only the first inflection point IP1 , the second inflection point IP2 , and the third inflection point IP3 .
  • the SOC of the first inflection point IP1 may be 10%
  • the SOC of the second inflection point IP2 may be 55%
  • the SOC of the third inflection point IP3 may be 95%.
  • the controller 130 may be configured to set a correction section in the SOC profile P1 based on an OCV or SOC corresponding to the inflection points.
  • the controller 130 may set a correction section based on the SOC.
  • the controller 130 may set the correction section in the SOC profile P1 only when it is determined that the inflection point exists in the SOC profile P1 . If there is no inflection point in the SOC profile P1, the control unit 130 does not set a correction section in the SOC profile P1, and transmits the SOC profile P1 received from the profile generator 120 to the corresponding battery. It can be set as a reference profile for the cell (B).
  • the controller 130 may set the correction section to include the inflection point. That is, the correction section set by the controller 130 may always include an inflection point.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an SOC profile P1 in which a correction section C is set by the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 130 sets the correction section C to include all of the first inflection point IP1 , the second inflection point IP2 , and the third inflection point IP3 based on the SOC. can be set.
  • the correction section C may be an SOC section of 3% to 100%.
  • controller 130 may be configured to correct the SOC profile P1 by linearizing the set correction section C.
  • the inflection point may appear in the nonlinear section of the SOC profile P1. Accordingly, the controller 130 may correct the SOC profile P1 by linearizing the nonlinear section including the inflection point.
  • controller 130 may be configured to remove an inflection point included in the correction period C of the SOC profile P1 by applying a linearization algorithm to the correction period C.
  • the linearization algorithm an algorithm capable of converting a nonlinear section of a curve into a linear section may be applied.
  • the linearization algorithm includes a regression analysis method such as a least square method (LSM), a least square approximation (LSA), and a least mean square method (LMSM). This can be applied.
  • LSM least square method
  • LSA least square approximation
  • LMSM least mean square method
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example in which the SOC profile P1 of FIG. 4 is corrected by the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the SOC profile P2 of FIG. 5 is an SOC profile obtained by linearizing the correction section C by the controller 130 using the least squares method. Since the correction section C including the inflection point is linearized, the corrected SOC profile P2 may not include the inflection point.
  • Q denotes a linearized correction section (C).
  • the SOC error rate of the corrected SOC profile P2 from which the inflection point is removed by the controller 130 and the SOC error rate of the SOC profile P1 including the inflection point are described with reference to FIG. 6 .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a comparison of SOC error rates between the SOC profile P1 of FIG. 2 and the corrected SOC profile P2 of FIG. 5 .
  • the SOC error rate means a difference in SOC for each OCV between the reference profile preset for the battery cell B and the SOC profile.
  • the reference profile may be a profile preset to indicate a correspondence relationship between the OCV and the SOC of the battery cell B.
  • the reference profile may be a profile indicating the correspondence between the OCV and the SOC for the battery cell B estimated according to a method different from the extended Kalman filter (eg, a current integration method).
  • the SOC error rate may be calculated according to an equation of "(SOC of SOC profile - SOC of reference profile) ⁇ SOC of reference profile x 100" for each OCV.
  • the unit of the SOC error rate may be expressed as [%].
  • the controller 130 may calculate a difference between the SOC for each OCV of the reference profile and the SOC for each OCV of the SOC profiles P1 and P2 as an SOC error rate.
  • the SOC error rate of the corrected SOC profile P2 in which the inflection point is removed by the controller 130 may have a small variation.
  • the size of the error interval Perr of the SOC profile P1 may be greater than the size of the error interval Qerr of the corrected SOC profile P2 .
  • the SOC profile P2 corrected by the control unit 130 is higher than the SOC profile P1 generated by the profile generation unit 120 . It can be said that the profile is suitable for the battery cell (B). That is, the SOC profile P2 corrected by the controller 130 may be more stable than the SOC profile P1 generated by the profile generator 120 .
  • the battery information estimator 110 estimates the SOC of the battery cell B using the extended Kalman filter
  • noise affects the Kalman gain near the inflection point included in the SOC profile P1.
  • the size of the error interval Perr of the SOC profile P1 generated by the profile generator 120 may be larger than the size of the error interval Qerr than the SOC profile P2 corrected by the control unit 130. there is. That is, the SOC profile P1 generated by the profile generator 120 may not be more stable than the SOC profile P2 corrected by the controller 130 due to the influence of noise.
  • the battery management apparatus 100 corrects the SOC profile P1 of the battery cell B generated based on the extended Kalman filter using a linearization algorithm, thereby providing a more stable SOC profile ( P1) can be created.
  • control unit 130 provided in the battery management apparatus 100 is a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), other chipsets, logic circuits, and registers known in the art to execute various control logics performed in the present invention.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the controller 130 may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in the memory and executed by the controller 130 .
  • the memory may be inside or outside the control unit 130 , and may be connected to the control unit 130 by various well-known means.
  • the battery management apparatus 100 may further include a storage unit 140 .
  • the storage unit 140 may store data necessary for each component of the battery management apparatus 100 to perform an operation and function, a program or data generated while an operation and a function are performed.
  • the storage unit 140 is not particularly limited in its type as long as it is a known information storage means capable of writing, erasing, updating and reading data.
  • the information storage means may include RAM, flash memory, ROM, EEPROM, registers, and the like.
  • the storage unit 140 may store program codes in which processes executable by the control unit 130 are defined.
  • the storage unit 140 may store voltage information and current information of the battery cell (B). Also, the storage unit 140 may store an equivalent circuit model preset to correspond to the battery cell B and parameters and functions associated with the extended Kalman filter.
  • the controller 130 may be configured to set the correction section for each of the plurality of inflection points IP1 , IP2 , and IP3 .
  • the controller 130 sets the correction section C including all of the first inflection point IP1 , the second inflection point IP2 , and the third inflection point IP3 .
  • the controller 130 may set a correction section for each of the first inflection point IP1 , the second inflection point IP2 , and the third inflection point IP3 .
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an SOC profile P1 in which a plurality of correction sections C1, C2, and C3 are set by the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 130 controls the first correction section C1 for the first inflection point IP1 , the second correction section C2 for the second inflection point IP2 , and the third inflection point.
  • a third correction section C3 for (IP3) may be set.
  • the first calibration section C1 is an SOC section of 5% to 15%
  • the second calibration section C2 is an SOC section of 50% to 60%
  • the third calibration section C3 is 90% to 100% It may be an SOC interval of %.
  • controller 130 may be configured to independently linearize each of the plurality of set correction sections C1, C2, and C3.
  • control unit 130 when the SOC profile P1 is corrected by linearizing each of the plurality of correction sections C1, C2, and C3, the control unit 130 provides a correction section such that an inflection point does not exist in the corrected SOC profile P3. (C1, C2, C3) can be set.
  • the controller 130 controls the plurality of inflection points IP1 and IP2 as in the embodiment of FIG. 3 . , IP3), it is also possible to set one correction section including all of them.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an example in which the SOC profile P1 of FIG. 7 is corrected by the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 130 may linearize each of the first correction period C1 , the second correction period C2 , and the third correction period C3 .
  • Q1 means a linearized first calibration section C1
  • Q2 means a linearized second calibration section C2
  • Q3 means a linearized third calibration section C3 do. Accordingly, the first inflection point IP1 , the second inflection point IP2 , and the third inflection point IP3 may be removed from the corrected SOC profile P3 of FIG. 8 . That is, the inflection point may not exist in the corrected SOC profile P3 .
  • the first inflection point IP1 , the second inflection point IP2 , and the third inflection point IP3 include the first correction period C1 , the second correction period C2 , and a middle point of each of the third correction period C3, but in some cases, the midpoint of each of the first correction period C1, the second correction period C2, and the third correction period C3
  • the first inflection point IP1 , the second inflection point IP2 , and the third inflection point IP3 may not be set.
  • the section sizes of the first calibration section C1 , the second calibration section C2 , and the third calibration section C3 are all set to be the same at an SOC of 10%, the plurality of sections included in the SOC profile P1 In order to remove the inflection points IP1, IP2, and IP3 of .
  • the battery management apparatus 100 sets correction sections C1, C2, and C3 for each of a plurality of inflection points IP1, IP2, and IP3, and sets the plurality of correction sections C1, C2 , C3) by independently linearizing each, it is possible to improve the SOC estimation accuracy of the battery cell B by the corrected SOC profile P3.
  • the control unit 130 when at least two of the plurality of set correction sections (C1, C2, C3) overlap, to set the plurality of overlapping correction sections (C1, C2, C3) as one correction section can be configured.
  • the first correction period C1 and the second correction period C2 overlap each other.
  • the first correction section C1 is set to an SOC section of 5% to 35%
  • the second correction section C2 is set to an SOC section of 30% to 60%.
  • the first correction period C1 and the second correction period C2 may overlap each other in the SOC period of 30% to 35%.
  • the controller 130 may integrate the first correction period C1 and the second correction period C2 to set an SOC period of 5% to 60% as one correction period.
  • the controller 130 may be configured to correct the SOC profile P1 a plurality of times while changing the size of the correction section.
  • the controller 130 may generate a plurality of corrected SOC profiles by reducing the sizes of the plurality of correction sections C1 , C2 , and C3 by 1% SOC.
  • the corrected SOC profile P3 of FIG. 8 may be any one of the plurality of corrected SOC profiles.
  • the plurality of corrected SOC profiles generated by the control unit 130 may be stored in the storage unit 140 .
  • controller 130 may be configured to calculate an SOC error for each of the plurality of corrected SOC profiles generated based on a preset reference profile.
  • the controller 130 may calculate an SOC error rate for each of the 10 corrected SOC profiles.
  • the controller 130 compares the SOC for each OCV of the reference profile with the SOC for each OCV of each of the plurality of corrected SOC profiles, and determines the SOC error rate for each OCV for each of the plurality of corrected SOC profiles. It can be configured to calculate
  • control unit 130 may be configured to select a target SOC profile having a minimum calculated SOC error rate among the plurality of corrected SOC profiles.
  • the minimum SOC error rate means that the size of the error interval of the calculated SOC error rate for each OCV among the plurality of corrected SOC profiles is the minimum.
  • the controller 130 controls the corrected SOC profile ( P3) as the target SOC profile.
  • the controller 130 is configured to control the corrected SOC profile P3 in which the size of the error section indicating the difference between the minimum and maximum values of the SOC error rates for each OCV calculated for each of the plurality of corrected SOC profiles is the minimum. ) as the target SOC profile.
  • controller 130 may be configured to set the selected target SOC profile as a reference profile for the battery cell (B).
  • the battery management apparatus 100 sets the target SOC profile having the smallest error interval among the plurality of corrected SOC profiles as the reference profile for the battery cell B, and based on the set reference profile, the battery cell B ) or the SOC estimation accuracy, estimation stability, and estimation reliability for a secondary battery of the same type as the battery cell B may be improved.
  • the controller 130 may be configured to set a plurality of filtering sections based on each of the start and end points of the calibration section in the corrected SOC profiles P2 and P3.
  • the start point of the calibration section means the lower SOC of the calibration section
  • the end point of the calibration section means the upper SOC of the calibration section.
  • the starting point of the first correction period C1 is an SOC of 5%
  • the ending point is an SOC of 15%
  • the starting point of the second correction section C2 is an SOC of 50%
  • the ending point is an SOC of 60%
  • the starting point of the third correction section C3 is 90% SOC, and the ending point is 100% SOC.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an SOC profile P3 in which a plurality of filtering sections are set by the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the control unit 130 controls a first filtering period F1, a second filtering period F2, a third filtering period F3, a fourth filtering period F4, and a fifth filtering period ( F5) can be set.
  • the control unit 130 since the end point of the third correction period C3 is 100% SOC, the control unit 130 does not separately set the sixth filtering period F6 corresponding to the end point of the third correction period C3. can
  • controller 130 may be configured to apply a filtering algorithm to each of a plurality of set filtering sections.
  • the filtering algorithm may be a smoothing algorithm capable of removing noise included in the correction section.
  • various algorithms may be applied, for example, Gaussian smoothing or a low pass filter may be applied.
  • the plurality of filtering sections F1, F2, F3, F4, and F5 may be configured to include a linear section and a non-linear section based on the start point or the end point.
  • the non-linear section is a section existing from the SOC profile P1 generated by the profile generator 120
  • the linear section is a section (Q, Q1, Q2, Q3) linearized by the controller 130. .
  • the non-linear section and the linear section will be described in detail with reference to FIG. 10 .
  • FIG. 10 is an enlarged view of a part of the SOC profile P3 of FIG. 9 .
  • FIG. 10 is an exemplary enlarged view of the vicinity of the second correction section C2 of the SOC profile P3 of FIG. 9 .
  • the third filtering section F3 and the fourth filtering section F4 may include a non-linear section R_nl and a linear section R_l.
  • the linear section R_l may mean a linearized second correction section C2 . That is, since the filtering section includes the start point or the end point of the correction section, both the non-linear section R_nl and the linear section R_l can be included in the filtering section.
  • control unit 130 using the filtering algorithm, the plurality of filtering sections (F1, F2, F3, F4, F5) so that the linear section (R_l) and the non-linear section (R_nl) are continuous sections Each may be configured to correct.
  • the least squares method is used as the linearization algorithm.
  • the controller 130 linearizes the second correction section C2 using the least squares method
  • the linear section R_l and the non-linear section R_nl included in the second calibration section C2 may not be continuous with each other.
  • the least squares method is a regression analysis method that approximately derives an equation in which the sum of the squares of the residuals of a plurality of data is minimized
  • the linear section (R_l) may not be continuous with the nonlinear section (R_nl). there is.
  • control unit 130 sets the filtering sections F3 and F4 for each of the start and end points of the correction section C2, and applies the filtering algorithm to each of the set filtering sections F3 and F4, so that the non-linear section R_nl)
  • the SOC profile P3 may be corrected so that the linear section R_l becomes a continuous section.
  • the battery management apparatus 100 when the generated SOC profile P1 includes an inflection point, the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention applies a linearization algorithm to a correction section set to include the inflection point to generate the SOC profile P1.
  • the first correction may be performed
  • the second correction of the SOC profile P3 may be performed by applying a filtering algorithm to some sections (filtering sections) of the firstly corrected SOC profile P3 . That is, the SOC profile P3 corrected by the battery management apparatus 100 more accurately determines the correspondence between the OCV and the SOC for the battery cell B than the SOC profile P1 generated using the extended Kalman filter. can indicate Accordingly, according to the SOC profile P3 corrected by the battery management apparatus 100 , the accuracy and reliability of the SOC estimation of the battery cell B may be improved.
  • the battery management apparatus 100 may be applied to a Battery Management System (BMS). That is, the BMS according to the present invention may include the above-described battery management apparatus 100 . In this configuration, at least some of each component of the battery management apparatus 100 may be implemented by supplementing or adding functions of the configuration included in the conventional BMS. For example, the battery information estimator 110 , the profile generator 120 , the controller 130 , and the storage unit 140 of the battery management apparatus 100 may be implemented as components of the BMS. In addition, the BMS may use the SOC profile corrected by the control unit 130 to estimate the SOC of the battery cell (B).
  • BMS Battery Management System
  • the battery management apparatus 100 may be provided in the battery pack 1 . That is, the battery pack 1 according to the present invention may include the battery management apparatus 100 and one or more battery cells B described above. In addition, the battery pack 1 may further include electrical equipment (relays, fuses, etc.) and a case.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an exemplary configuration of a battery pack 1 including the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 may include a battery cell B, a measurement unit 200 , and a battery management apparatus 100 .
  • the measurement unit 200 may be configured to measure the voltage and current of the battery cell B.
  • the measurement unit 200 may measure the voltage of the battery through the first sensing line SL1 and the second sensing line SL2 .
  • the measuring unit 200 may measure the current of the battery through the third sensing line SL3 connected to the current measuring unit A.
  • the measurement unit 200 may be communicatively connected to the battery information estimator 110 of the battery management apparatus 100 . Accordingly, when the measurement unit 200 outputs the measured voltage information and current information of the battery cell B, the battery information estimator 110 receives the voltage information and current information of the battery cell B from the measurement unit 200 . can receive
  • a load capable of charging or discharging the battery cell B may be further connected to the positive terminal P+ and the negative terminal P- of the battery pack 1 .
  • the battery management apparatus 100 may be included in a battery manufacturing system.
  • the battery manufacturing system may mean a system that can be applied to the process of production, assembly, and inspection of the battery cell (B).
  • the battery management apparatus 100 may be used to acquire the corrected SOC profiles P2 and P3 for the produced battery cell B in the inspection process of the battery cell B. That is, the SOC profiles P2 and P3 corrected by the battery management apparatus 100 may be set as the reference profile for the corresponding battery cell B. FIG. Thereafter, the SOC of the corresponding battery cell B may be estimated based on a reference profile set by the battery management apparatus 100 .
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a battery management method according to another embodiment of the present invention.
  • Each step of the battery management method may be performed by the battery management apparatus 100 .
  • the battery management apparatus 100 For convenience of description, it is noted that the content overlapping with the previously described content will be briefly described or omitted.
  • the battery management method includes the battery information estimation step (S100), the SOC profile generation step (S200), the inflection point determination step (S300), the correction section setting step (S400), and the SOC profile correction step (S500) may include
  • the battery information estimating step S100 is a step of estimating battery information including OCV and SOC for the battery cell B based on at least one of a voltage and a current of the battery cell B, and includes a battery information estimator ( 110) can be performed.
  • the battery information estimator 110 may estimate the OCV and SOC of the battery cell B using the voltage and current of the battery cell B, a preset equivalent circuit model, and the extended Kalman filter.
  • the SOC profile generation step (S200) is a step of generating an SOC profile (P1) indicating a correspondence between the OCV and the SOC estimated in the battery information estimation step (S100), which is to be performed by the profile generator 120 .
  • the profile generator 120 may generate the SOC profile P1 .
  • the step of determining the inflection point ( S300 ) is a step of determining the inflection point in the SOC profile P1 , and may be performed by the controller 130 .
  • the controller 130 may determine a first inflection point IP1 , a second inflection point IP2 , and a third inflection point IP3 from the SOC profile P1 .
  • the step of setting the correction section ( S400 ) and the step of correcting the SOC profile ( S500 ) may be performed when one or more inflection points exist in the SOC profile P1 . If there is no inflection point in the SOC profile P1 generated in the SOC profile generating step S200 , the correction section setting step S400 and the SOC profile correction step S500 may not be performed.
  • the step of setting the correction section (S400) is a step of setting the correction section (C) in the SOC profile (P1) based on the OCV or SOC corresponding to the inflection point, and may be performed by the controller (130). .
  • the controller 130 may set the correction section C to include the inflection points IP1 , IP2 , and IP3 of the SOC profile P1 .
  • the controller 130 may set the correction period so that an inflection point does not exist in the corrected SOC profile.
  • the SOC profile correction step S500 is a step of correcting the SOC profile P1 by linearizing the correction section set in the correction section setting step S400 , and may be performed by the controller 130 .
  • the controller 130 may remove the inflection points IP1 , IP2 , and IP3 included in the correction period C by linearizing the correction period C . Therefore, since there is no inflection point in the corrected SOC profile P2, the SOC error rate of the corrected SOC profile P2 may be smaller than the SOC error rate of the SOC profile P1 generated in the SOC profile generation step S200. .
  • controller 130 may set the corrected SOC profile P2 as a reference profile for the battery cell B.
  • the battery management method has the advantage of being able to set a more suitable reference profile for the battery cell B by correcting the SOC profile P1 generated using the extended Kalman filter. .
  • the embodiment of the present invention described above is not implemented only through the apparatus and method, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded.
  • the implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments.
  • control unit 130 control unit

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 배터리 셀의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 배터리 셀에 대한 OCV 및 SOC를 포함하는 배터리 정보를 추정하도록 구성된 배터리 정보 추정부; 상기 배터리 정보 추정부로부터 상기 OCV 및 상기 SOC를 수신하고, 상기 OCV와 상기 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일을 생성하도록 구성된 프로파일 생성부; 및 상기 프로파일 생성부로부터 상기 SOC 프로파일을 수신하고, 수신한 SOC 프로파일에서 변곡점을 결정하며, 상기 SOC 프로파일에 하나 이상의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 변곡점에 대응되는 OCV 또는 SOC를 기준으로 상기 SOC 프로파일에서 보정 구간을 설정하고, 설정된 보정 구간을 선형화함으로써 상기 SOC 프로파일을 보정하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 관리 장치 및 방법
본 출원은 2020년 08월 13일 자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2020-0101933에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 셀에 대한 SOC 프로파일을 생성할 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 배터리의 성능에 중요한 영향을 미치는 배터리의 SOC(State of charge)를 정확하게 추정하기 위한 서로 연구가 진행되고 있다(비특허문헌 1). 배터리의 SOC를 추정하기 위한 방법은 크게 전류적산법(Coulomb counting)을 이용하는 방법과 확장 칼만 필터(Extended kalman filter, EKF)를 이용하는 방법으로 구분될 수 있다.
전류적산법은 배터리의 초기 충전량(SOC0)에 시간당 충전량을 가산하여 배터리의 SOC를 추정하는 방법으로, 계산이 간단하지만 초기 충전량(SOC0)을 정확하게 알지 못하는 경우 오차가 누적되는 단점이 있다.
확장 칼만 필터는 비선형 모델의 상태를 추정하기 위하여 널리 사용되는 방법이다. 확장 칼만 필터를 이용하는 경우, 배터리에 대해 설정된 등가 회로 모델(Equivalent circuit model, ECM)을 이용해 OCV(Open circuit voltage)를 추정하고, 추정된 OCV에 기반하여 배터리의 SOC를 추정할 수 있다. 다만, 확장 칼만 필터를 사용하는 경우, 등가 회로 모델의 내부 파라미터들은 부하 전류, SOC, 및 온도 등의 다양한 환경 요소에 의해 변환되며, 이는 모델에 기인한 오차로 나타나게 된다. 따라서, 확장 칼만 필터를 이용하여 추정된 SOC에서 이러한 오차를 보정함으로써, 배터리에 대한 보다 정확한 SOC를 추정하는 기술의 개발이 요구된다.
(비특허문헌 1) Compensation Method of EKF Based on LSTM for Estimating State of Charge of Li-polymer Battery, Transactions of KSAE, Beomjin Yoon, Seougyeol Yoo, Sangman Seong, Vol. 27, No. 7, pp.501-507, July 2019.
본 발명은, 확장 칼만 필터를 이용하여 생성되는 SOC 프로파일의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 셀의 SOC 추정 정확도가 향상된 SOC 프로파일을 생성하는 배터리 관리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 장치는 배터리 셀의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 배터리 셀에 대한 OCV 및 SOC를 포함하는 배터리 정보를 추정하도록 구성된 배터리 정보 추정부; 상기 배터리 정보 추정부로부터 상기 OCV 및 상기 SOC를 수신하고, 상기 OCV와 상기 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일을 생성하도록 구성된 프로파일 생성부; 및 상기 프로파일 생성부로부터 상기 SOC 프로파일을 수신하고, 수신한 SOC 프로파일에서 변곡점을 결정하며, 상기 SOC 프로파일에 하나 이상의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 변곡점에 대응되는 OCV 또는 SOC를 기준으로 상기 SOC 프로파일에서 보정 구간을 설정하고, 설정된 보정 구간을 선형화함으로써 상기 SOC 프로파일을 보정하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 보정 구간에 선형화 알고리즘을 적용하여 상기 SOC 프로파일의 상기 보정 구간에 포함된 변곡점을 제거하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 SOC 프로파일에 복수의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 복수의 변곡점 각각에 대해 상기 보정 구간을 설정하고, 설정된 복수의 보정 구간 각각을 독립적으로 선형화하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 설정된 복수의 보정 구간 중 적어도 2개의 보정 구간이 겹치는 경우, 겹쳐진 복수의 보정 구간을 하나의 보정 구간으로 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 보정 구간의 크기를 변경하면서 상기 SOC 프로파일을 복수 회 보정하고, 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대한 SOC 오차를 산출하며, 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 산출된 SOC 오차가 최소인 타겟 SOC 프로파일을 선택하고, 선택된 타겟 SOC 프로파일을 상기 배터리 셀에 대한 기준 프로파일로 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일의 OCV별 SOC와 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각의 상기 OCV별 SOC를 비교하여 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대한 OCV별 SOC 오차율을 산출하고, 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 산출된 OCV별 SOC 오차율의 오차 구간의 크기가 최소인 보정된 SOC 프로파일을 상기 타겟 SOC 프로파일로 선택하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대해 산출된 상기 OCV별 SOC 오차율의 최소값과 최대값 간의 차이를 나타내는 상기 오차 구간의 크기가 최소인 SOC 프로파일을 상기 타겟 SOC 프로파일로 선택하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 보정된 SOC 프로파일에서 상기 보정 구간의 시작점 및 종료점 각각을 기준으로 복수의 필터링 구간을 설정하고, 설정된 복수의 필터링 구간 각각에 필터링 알고리즘을 적용하도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 필터링 구간은, 상기 시작점 또는 상기 종료점을 기준으로 선형 구간 및 비선형 구간을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 필터링 알고리즘을 이용하여, 상기 선형 구간과 상기 비선형 구간이 연속적인 구간이 되도록 상기 복수의 필터링 구간 각각을 보정하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 정보 추정부는, 등가 회로 모델과 확장 칼만 필터를 이용하여, 상기 배터리 셀의 상기 전압 및 상기 전류로부터 서로 대응되는 상기 OCV 및 상기 SOC를 추정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 방법은 배터리 셀의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 배터리 셀에 대한 OCV 및 SOC를 포함하는 배터리 정보를 추정하는 배터리 정보 추정 단계; 상기 배터리 정보 추정 단계에서 추정된 상기 OCV와 상기 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일을 생성하는 SOC 프로파일 생성 단계; 상기 SOC 프로파일에서 변곡점을 결정하는 변곡점 결정 단계; 상기 SOC 프로파일에 하나 이상의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 변곡점에 대응되는 OCV 또는 SOC를 기준으로 상기 SOC 프로파일에서 보정 구간을 설정하는 보정 구간 설정 단계; 및 상기 보정 구간 설정 단계에서 설정된 보정 구간을 선형화함으로써 상기 SOC 프로파일을 보정하는 SOC 프로파일 보정 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 확장 칼만 필터에 기반하여 생성된 배터리 셀의 SOC 프로파일을 선형화 알고리즘을 이용하여 보정함으로써, 보다 안정적인 SOC 프로파일을 생성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 생성된 SOC 프로파일에 변곡점이 포함된 경우, 변곡점을 포함하도록 설정된 보정 구간에 선형화 알고리즘을 적용하여 SOC 프로파일을 1차 보정하고, 1차 보정된 SOC 프로파일 중 일부 구간에 필터링 알고리즘을 적용하여 SOC 프로파일을 2차 보정할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의해 생성된 SOC 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 SOC 프로파일에 포함된 변곡점의 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의해 보정 구간이 설정된 SOC 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의해 도 4의 SOC 프로파일이 보정된 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 SOC 프로파일과 도 5의 보정된 SOC 프로파일 간의 SOC 오차율을 비교 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의해 복수의 보정 구간이 설정된 SOC 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의해 도 7의 SOC 프로파일이 보정된 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의해 복수의 필터링 구간이 설정된 SOC 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 SOC 프로파일의 일부분을 확대 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 제어부와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 배터리 정보 추정부(110), 프로파일 생성부(120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
배터리 정보 추정부(110)는 배터리 셀(B)의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 배터리 셀(B)에 대한 OCV 및 SOC를 포함하는 배터리 정보를 추정하도록 구성될 수 있다.
여기서, 배터리 셀(B)은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀(B)로 간주될 수 있다.
또한, OCV는 개방 전압(Open circuit voltage)를 의미하고, SOC는 충전 상태(State of charge)를 의미한다.
구체적으로, 상기 배터리 정보 추정부(110)는, 등가 회로 모델(Equivalent circuit model, ECM)과 확장 칼만 필터(Extended kalman filter, EKF)를 이용하여, 상기 배터리 셀(B)의 상기 전압 및 상기 전류로부터 서로 대응되는 상기 OCV 및 상기 SOC를 추정하도록 구성될 수 있다. 확장 칼만 필터를 이용하여 배터리의 전압, 전류, 및 등가 회로 모델로부터 배터리의 OCV 및 SOC를 추정하는 방법은 공지된 방법이기 때문에, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
프로파일 생성부(120)는 상기 배터리 정보 추정부(110)로부터 상기 OCV 및 상기 SOC를 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 프로파일 생성부(120)와 배터리 정보 추정부(110)는 통신 가능하도록 서로 연결될 수 있다. 배터리 정보 추정부(110)가 추정한 OCV 및 SOC를 출력하면, 프로파일 생성부(120)는 배터리 정보 추정부(110)로부터 OCV 및 SOC를 수신할 수 있다.
또한, 프로파일 생성부(120)는 상기 OCV와 상기 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일을 생성하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, SOC 프로파일은 배터리 정보 추정부(110)에 의해 추정된 OCV와 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해 생성된 SOC 프로파일(P1)을 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, SOC 프로파일(P1)은 SOC를 X로 설정하고 OCV를 Y로 설정한 경우의 X-Y 그래프이다. 또한, SOC 프로파일(P1)의 SOC의 전체 구간은 0% 내지 100%일 수 있다. 즉, SOC 프로파일(P1)은 1대1 관계에 있는 OCV와 SOC를 평면 그래프의 형태로 도시한 도면이다.
제어부(130)는 상기 프로파일 생성부(120)로부터 상기 SOC 프로파일(P1)을 수신하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 프로파일 생성부(120)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 그리고, 프로파일 생성부(120)가 생성한 SOC 프로파일(P1)을 출력하면, 제어부(130)는 프로파일 생성부(120)로부터 SOC 프로파일(P1)을 수신할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 수신한 SOC 프로파일(P1)에서 변곡점(inflection point)을 결정하도록 구성될 수 있다.
여기서, 변곡점이란 두 번 미분 가능한 함수에서, 그래프가 위로 볼록인 상태에서 아래로 볼록인 상태로 변하거나, 아래로 볼록인 상태에서 위로 볼록인 상태로 변화는 점을 의미한다. 일반적으로, 평면 곡선에서는 곡률의 음양이 바뀌는 점을 변곡점이라 한다.
예컨대, 제어부(130)는 OCV와 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일(P1)을 f(x) 함수로 설정하고, f(x) 함수를 두 번 미분하여 SOC 프로파일(P1)의 이계도함수 f"(x)를 구할 수 있다. 여기서, f(x) 함수는 연속적이며, 두 번 미분이 가능한 함수임을 전제로 한다. 그리고, 제어부(130)는 이계도함수 f"(x)에서 f"(SOC)=0이면서, f"(SOC)를 기준으로 f"(x)의 부호가 양에서 음 또는 음에서 양으로 변하는 지점을 변곡점으로 결정할 수 있다.
도 3은 도 2의 SOC 프로파일(P1)에 포함된 변곡점의 예시를 도시한 도면이다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, SOC 프로파일(P1)에는 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3)만이 포함된 것으로 가정한다. 여기서, 제1 변곡점(IP1)의 SOC는 10%이고, 제2 변곡점(IP2)의 SOC는 55%이며, 제3 변곡점(IP3)의 SOC는 95%일 수 있다.
상기 SOC 프로파일(P1)에 하나 이상의 변곡점이 존재하는 경우, 제어부(130)는 상기 변곡점에 대응되는 OCV 또는 SOC를 기준으로 상기 SOC 프로파일(P1)에서 보정 구간을 설정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 SOC를 기준으로 보정 구간을 설정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 SOC 프로파일(P1)에 변곡점이 존재하는 것으로 결정된 경우에만 SOC 프로파일(P1)에서 보정 구간을 설정할 수 있다. 만약, SOC 프로파일(P1)에 변곡점이 존재하지 않는 경우, 제어부(130)는 SOC 프로파일(P1)에서 보정 구간을 설정하지 않고, 프로파일 생성부(120)로부터 수신한 SOC 프로파일(P1)을 해당 배터리 셀(B)에 대한 기준 프로파일로 설정할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(130)는 변곡점이 포함되도록 보정 구간을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(130)에 의해 설정된 보정 구간에는 항상 변곡점이 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해 보정 구간(C)이 설정된 SOC 프로파일(P1)을 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(130)는 SOC를 기준으로, 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3)이 모두 포함되도록 보정 구간(C)을 설정할 수 있다. 여기서, 보정 구간(C)은 3% 내지 100%의 SOC 구간일 수 있다.
또한, 제어부(130)는 설정된 보정 구간(C)을 선형화함으로써 상기 SOC 프로파일(P1)을 보정하도록 구성될 수 있다.
앞서 설명한 변곡점의 정의를 참고하면, 변곡점은 SOC 프로파일(P1)의 비선형 구간에서 나타날 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 변곡점이 포함된 비선형 구간을 선형화함으로써, SOC 프로파일(P1)을 보정할 수 있다.
즉, 상기 제어부(130)는, 상기 보정 구간(C)에 선형화 알고리즘을 적용하여 상기 SOC 프로파일(P1)의 상기 보정 구간(C)에 포함된 변곡점을 제거하도록 구성될 수 있다.
여기서, 선형화 알고리즘은 곡선의 비선형 구간을 선형 구간으로 변환할 수 있는 알고리즘이 적용될 수 있다. 예컨대, 선형화 알고리즘으로는 최소 제곱법(Least square method, LSM), 최소 제곱 근사법(Least square approximation, LSA), 및 최소 평균 제곱법(Least mean square method, LMSM) 등의 회귀 분석법(Regression analysis method)이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해 도 4의 SOC 프로파일(P1)이 보정된 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 5의 SOC 프로파일(P2)은, 제어부(130)가 최소 제곱법을 이용하여 보정 구간(C)을 선형화한 SOC 프로파일이다. 변곡점이 포함된 보정 구간(C)이 선형화되었기 때문에, 보정된 SOC 프로파일(P2)에는 변곡점이 포함되지 않을 수 있다. 도 5에서, Q는 선형화된 보정 구간(C)을 의미한다.
이하에서는, 제어부(130)에 의해 변곡점이 제거된 보정된 SOC 프로파일(P2)의 SOC 오차율과 변곡점이 포함된 SOC 프로파일(P1)의 SOC 오차율은 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 도 2의 SOC 프로파일(P1)과 도 5의 보정된 SOC 프로파일(P2) 간의 SOC 오차율을 비교 도시한 도면이다.
SOC 오차율은, 배터리 셀(B)에 대해 미리 설정된 참조 프로파일과 SOC 프로파일 간의 OCV별 SOC의 차이를 의미한다. 여기서, 참조 프로파일이란, 배터리 셀(B)의 OCV와 SOC 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 프로파일일 수 있다. 예컨대, 참조 프로파일은, 확장 칼만 필터와 상이한 방법(예컨대, 전류적산법)에 따라 추정된 배터리 셀(B)에 대한 OCV와 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일일 수 있다.
예컨대, SOC 오차율은, 각각의 OCV에 대해, "(SOC 프로파일의 SOC - 참조 프로파일의 SOC) ÷ 참조 프로파일의 SOC × 100"의 수식에 따라 산출될 수 있다. 상술한 수식에 따르면, SOC 오차율의 단위는 [%]로 표현될 수 있다.
도 6의 실시예에서, 제어부(130)는 참조 프로파일의 OCV별 SOC와 SOC 프로파일(P1, P2)의 OCV별 SOC 간의 차이를 SOC 오차율로 산출할 수 있다.
도 6을 참조하면, 변곡점이 포함된 SOC 프로파일(P1)의 SOC 오차율에 비해 제어부(130)에 의해 변곡점이 제거된 보정된 SOC 프로파일(P2)의 SOC 오차율은 변화폭이 작을 수 있다. 구체적으로, SOC 프로파일(P1)의 오차 구간(Perr)의 크기는 보정된 SOC 프로파일(P2)의 오차 구간(Qerr)의 크기보다 클 수 있다.
오차 구간의 크기가 작을수록 OCV 전구간에 대해 SOC 오차율이 고르게 나타날 수 있기 때문에, 제어부(130)에 의해 보정된 SOC 프로파일(P2)은 프로파일 생성부(120)에 의해 생성된 SOC 프로파일(P1)보다 배터리 셀(B)에 적합한 프로파일이라고 할 수 있다. 즉, 제어부(130)에 의해 보정된 SOC 프로파일(P2)은 프로파일 생성부(120)에 의해 생성된 SOC 프로파일(P1)보다 안정적인 프로파일이라고 할 수 있다.
예컨대, 배터리 정보 추정부(110)가 확장 칼만 필터를 이용하여 배터리 셀(B)의 SOC를 추정할 때, SOC 프로파일(P1)에 포함된 변곡점 부근에서 칼만 이득(Kalman gain)에 노이즈가 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 프로파일 생성부(120)에 의해 생성된 SOC 프로파일(P1)의 오차 구간(Perr)의 크기는 제어부(130)에 의해 보정된 SOC 프로파일(P2)보다 오차 구간(Qerr)의 크기보다 클 수 있다. 즉, 프로파일 생성부(120)에 의해 생성된 SOC 프로파일(P1)은 노이즈의 영향으로, 제어부(130)에 의해 보정된 SOC 프로파일(P2)보다 안정적이지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 확장 칼만 필터에 기반하여 생성된 배터리 셀(B)의 SOC 프로파일(P1)을 선형화 알고리즘을 이용하여 보정함으로써, 보다 안정적인 SOC 프로파일(P1)을 생성할 수 있는 장점이 있다.
한편, 배터리 관리 장치(100)에 구비된 제어부(130)는 본 발명에서 수행되는 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 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(130)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(130) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(130)와 연결될 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(100)는 저장부(140)를 더 포함할 수 있다. 저장부(140)는 배터리 관리 장치(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(140)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 제어부(130)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
예컨대, 저장부(140)는 배터리 셀(B)의 전압 정보 및 전류 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(140)는 배터리 셀(B)에 대응되도록 미리 설정된 등가 회로 모델 및 확장 칼만 필터와 연관된 파라미터 및 함수 등을 저장할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 SOC 프로파일(P1)에 복수의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 복수의 변곡점(IP1, IP2, IP3) 각각에 대해 상기 보정 구간을 설정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(130)는 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3)을 모두 포함하는 보정 구간(C)을 설정하였다. 이와 달리, 제어부(130)는 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3) 각각에 대한 보정 구간을 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해 복수의 보정 구간(C1, C2, C3)이 설정된 SOC 프로파일(P1)을 개략적으로 도시한 도면이다.
예컨대, 도 7의 실시예에서, 제어부(130)는 제1 변곡점(IP1)에 대한 제1 보정 구간(C1), 제2 변곡점(IP2)에 대한 제2 보정 구간(C2), 및 제3 변곡점(IP3)에 대한 제3 보정 구간(C3)을 설정할 수 있다. 여기서, 제1 보정 구간(C1)은 5% 내지 15%의 SOC 구간이고, 제2 보정 구간(C2)은 50% 내지 60%의 SOC 구간이며, 제3 보정 구간(C3)은 90% 내지 100%의 SOC 구간일 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 설정된 복수의 보정 구간(C1, C2, C3) 각각을 독립적으로 선형화하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 복수의 보정 구간(C1, C2, C3) 각각을 선형화하여 SOC 프로파일(P1)을 보정하였을 때, 보정된 SOC 프로파일(P3)에 변곡점이 존재하지 않을 수 있도록 보정 구간(C1, C2, C3)을 설정할 수 있다.
단적인 예로, 복수의 보정 구간(C1, C2, C3)으로는 SOC 프로파일(P1)에 포함된 변곡점이 모두 제거되지 않는 경우, 제어부(130)는 도 3의 실시예처럼 복수의 변곡점(IP1, IP2, IP3)을 모두 포함하는 하나의 보정 구간을 설정할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해 도 7의 SOC 프로파일(P1)이 보정된 예시를 개략적으로 도시한 도면이다.
제어부(130)는 제1 보정 구간(C1), 제2 보정 구간(C2), 및 제3 보정 구간(C3) 각각을 선형화할 수 있다. 도 8의 실시예에서, Q1은 선형화된 제1 보정 구간(C1)을 의미하고, Q2는 선형화된 제2 보정 구간(C2)을 의미하며, Q3는 선형화된 제3 보정 구간(C3)을 의미한다. 따라서, 도 8의 보정된 SOC 프로파일(P3)에서 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3)이 제거될 수 있다. 즉, 보정된 SOC 프로파일(P3)에는 변곡점이 존재하지 않을 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8의 실시예에서, 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3)이 제1 보정 구간(C1), 제2 보정 구간(C2), 및 제3 보정 구간(C3) 각각의 중점(Middle point)으로 설정되었지만, 경우에 따라서는 제1 보정 구간(C1), 제2 보정 구간(C2), 및 제3 보정 구간(C3) 각각의 중점이 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3)으로 설정되지 않을 수도 있다.
또한, 제1 보정 구간(C1), 제2 보정 구간(C2), 및 제3 보정 구간(C3)의 구간 크기가 10%의 SOC로 모두 동일하게 설정되었으나, SOC 프로파일(P1)에 포함된 복수의 변곡점(IP1, IP2, IP3)를 제거하기 위해서라면, 제1 보정 구간(C1), 제2 보정 구간(C2), 및 제3 보정 구간(C3)의 구간 크기는 서로 상이하게 설정될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 복수의 변곡점(IP1, IP2, IP3) 각각에 대한 보정 구간(C1, C2, C3)을 설정하고, 설정된 복수의 보정 구간(C1, C2, C3) 각각을 독립적으로 선형화함으로써, 보정된 SOC 프로파일(P3)에 의한 배터리 셀(B)의 SOC 추정 정확도를 향상시킬 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 설정된 복수의 보정 구간(C1, C2, C3) 중 적어도 2개의 보정 구간이 겹치는 경우, 겹쳐진 복수의 보정 구간(C1, C2, C3)을 하나의 보정 구간으로 설정하도록 구성될 수 있다.
도 7의 실시예와 달리, 제1 보정 구간(C1) 및 제2 보정 구간(C2)이 서로 겹쳐지는 것으로 가정한다. 예컨대, 제1 보정 구간(C1)이 5% 내지 35%의 SOC 구간으로 설정되고, 제2 보정 구간(C2)이 30% 내지 60%의 SOC 구간으로 설정되었다고 가정한다. 이 경우, 30% 내지 35%의 SOC 구간에서 제1 보정 구간(C1)과 제2 보정 구간(C2)이 서로 겹쳐질 수 있다. 이러한 경우에 제어부(130)가 제1 보정 구간(C1) 및 제2 보정 구간(C2)을 각각 선형화하면, 30% 내지 35%의 SOC 구간에서 선형화된 제1 보정 구간(C1)과 선형화된 제2 보정 구간(C2)이 각각 존재할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 제1 보정 구간(C1)과 제2 보정 구간(C2)을 통합하여, 5% 내지 60%의 SOC 구간을 하나의 보정 구간으로 설정할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 보정 구간의 크기를 변경하면서 상기 SOC 프로파일(P1)을 복수 회 보정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 복수의 보정 구간(C1, C2, C3)의 크기를 1%의 SOC씩 줄여가며, 복수의 보정된 SOC 프로파일을 생성할 수 있다. 이 경우, 도 8의 보정된 SOC 프로파일(P3)은 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 어느 하나일 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)에 의해 생성된 복수의 보정된 SOC 프로파일은 저장부(140)에 저장될 수 있다.
또한, 제어부(130)는 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 생성된 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대한 SOC 오차를 산출하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)에 의해 보정된 SOC 프로파일이 10개 생성되었다고 가정한다. 제어부(130)는 10개의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대하여 SOC 오차율을 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(130)는, 상기 참조 프로파일의 OCV별 SOC와 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각의 상기 OCV별 SOC를 비교하여, 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대한 OCV별 SOC 오차율을 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부(130)는 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 산출된 SOC 오차율이 최소인 타겟 SOC 프로파일을 선택하도록 구성될 수 있다.
여기서, SOC 오차율이 최소라는 것은, 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 산출된 OCV별 SOC 오차율의 오차 구간의 크기가 최소인 것을 의미한다.
예컨대, 도 8의 보정된 SOC 프로파일(P3)이 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 산출된 OCV별 SOC 오차율의 오차 구간의 크기가 최소인 SOC 프로파일인 경우, 제어부(130)는 보정된 SOC 프로파일(P3)을 상기 타겟 SOC 프로파일로 선택하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(130)는, 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대해 산출된 상기 OCV별 SOC 오차율의 최소값과 최대값 간의 차이를 나타내는 상기 오차 구간의 크기가 최소인 보정된 SOC 프로파일(P3)을 상기 타겟 SOC 프로파일로 선택하도록 구성될 수 있다.
그리고, 제어부(130)는, 선택된 타겟 SOC 프로파일을 상기 배터리 셀(B)에 대한 기준 프로파일로 설정하도록 구성될 수 있다.
즉, 배터리 관리 장치(100)는 복수의 보정된 SOC 프로파일 중에서 오차 구간의 크기가 최소인 타겟 SOC 프로파일을 배터리 셀(B)에 대한 기준 프로파일로 설정함으로써, 설정된 기준 프로파일에 기반하여 배터리 셀(B) 또는 상기 배터리 셀(B)과 동종의 이차 전지에 대한 SOC 추정의 정확도, 추정의 안정성, 및 추정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 제어부(130)는, 보정된 SOC 프로파일(P2, P3)에서 상기 보정 구간의 시작점 및 종료점 각각을 기준으로 복수의 필터링 구간을 설정하도록 구성될 수 있다.
여기서, 보정 구간의 시작점은 보정 구간의 하단 SOC를 의미하고, 보정 구간의 종료점은 보정 구간의 상단 SOC를 의미한다. 예컨대, 도 8의 실시예에서, 제1 보정 구간(C1)의 시작점은 5%의 SOC이고, 종료점은 15%의 SOC이다. 제2 보정 구간(C2)의 시작점은 50%의 SOC이고, 종료점은 60%의 SOC이다. 제3 보정 구간(C3)의 시작점은 90%의 SOC이고, 종료점은 100%의 SOC이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해 복수의 필터링 구간이 설정된 SOC 프로파일(P3)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9의 실시예에서, 제어부(130)는 제1 필터링 구간(F1), 제2 필터링 구간(F2), 제3 필터링 구간(F3), 제4 필터링 구간(F4), 및 제5 필터링 구간(F5)을 설정할 수 있다. 도 9에서, 제3 보정 구간(C3)의 종료점은 100%의 SOC이기 때문에, 제어부(130)는 제3 보정 구간(C3)의 종료점에 대응되는 제6 필터링 구간(F6)을 별도로 설정하지 않을 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 설정된 복수의 필터링 구간 각각에 필터링 알고리즘을 적용하도록 구성될 수 있다.
여기서, 필터링 알고리즘이란 보정 구간에 포함된 노이즈를 제거할 수 있는 스무딩 알고리즘(Smoothing algorithm)일 수 있다. 필터링 알고리즘은 다양한 알고리즘이 적용될 수 있으며, 예컨대, 가우시안 스무딩(Gaussian smoothing) 또는 로우 패스 필터(Low pass filter) 등이 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 필터링 구간(F1, F2, F3, F4, F5)은, 상기 시작점 또는 상기 종료점을 기준으로 선형 구간 및 비선형 구간을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 비선형 구간이란 프로파일 생성부(120)에 의해 생성된 SOC 프로파일(P1)부터 존재하는 구간이고, 선형 구간이란 제어부(130)에 의해 선형화된 구간(Q, Q1, Q2, Q3)일 수 있다. 비선형 구간과 선형 구간은 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 10은 도 9의 SOC 프로파일(P3)의 일부분을 확대 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 10은 도 9의 SOC 프로파일(P3) 중 제2 보정 구간(C2) 부근을 예시적으로 확대 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제3 필터링 구간(F3) 및 제4 필터링 구간(F4)에는 비선형 구간(R_nl)과 선형 구간(R_l)이 포함될 수 있다. 예컨대, 도 10의 실시예에서, 선형 구간(R_l)은 선형화된 제2 보정 구간(C2)을 의미할 수 있다. 즉, 필터링 구간에는 보정 구간의 시작점 또는 종료점이 포함되기 때문에, 필터링 구간에는 비선형 구간(R_nl)과 선형 구간(R_l)이 모두 포함될 수 있다.
그리고, 제어부(130)는, 상기 필터링 알고리즘을 이용하여, 상기 선형 구간(R_l)과 상기 비선형 구간(R_nl)이 연속적인 구간이 되도록 상기 복수의 필터링 구간(F1, F2, F3, F4, F5) 각각을 보정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 선형화 알고리즘으로 최소 제곱법이 이용된다고 가정한다. 제어부(130)가 최소 제곱법을 이용하여 제2 보정 구간(C2)을 선형화한 경우, 제2 보정 구간(C2)에 포함된 선형 구간(R_l)과 비선형 구간(R_nl)이 서로 연속적이지 않을 수 있다. 즉, 최소 제곱법은 복수의 데이터의 잔차(Residual)의 제곱의 합이 최소가 되는 방정식을 근사적으로 도출하는 회귀 분석법이기 때문에, 선형 구간(R_l)이 비선형 구간(R_nl)과 연속적이지 않을 수도 있다.
따라서, 제어부(130)는 보정 구간(C2)의 시작점 및 종료점 각각에 대해 필터링 구간(F3, F4)을 설정하고, 설정된 필터링 구간(F3, F4) 각각에 필터링 알고리즘을 적용함으로써 비선형 구간(R_nl)과 선형 구간(R_l)이 연속적인 구간이 되도록 SOC 프로파일(P3)을 보정할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 생성된 SOC 프로파일(P1)에 변곡점이 포함된 경우, 변곡점을 포함하도록 설정된 보정 구간에 선형화 알고리즘을 적용하여 SOC 프로파일(P1)을 1차 보정하고, 1차 보정된 SOC 프로파일(P3) 중 일부 구간(필터링 구간)에 필터링 알고리즘을 적용하여 SOC 프로파일(P3)을 2차 보정할 수 있다. 즉, 배터리 관리 장치(100)에 의해 보정된 SOC 프로파일(P3)은, 확장 칼만 필터를 이용하여 생성된 SOC 프로파일(P1)보다, 배터리 셀(B)에 대한 OCV와 SOC 간의 대응 관계를 보다 정확하게 나타낼 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치(100)에 의해 보정된 SOC 프로파일(P3)에 따르면, 배터리 셀(B)의 SOC 추정의 정확도 및 신뢰도가 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 관리 장치(100)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 관리 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(100)의 배터리 정보 추정부(110), 프로파일 생성부(120), 제어부(130), 및 저장부(140)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다. 그리고, BMS는 제어부(130)에 의해 보정된 SOC 프로파일을 배터리 셀(B)의 SOC를 추정하는 데에 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)은, 상술한 배터리 관리 장치(100) 및 하나 이상의 배터리 셀(B)을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)를 포함하는 배터리 팩(1)의 예시적인 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리 셀(B), 측정부(200), 및 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다.
측정부(200)는 배터리 셀(B)의 전압 및 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 11의 실시예에서, 측정부(200)는 제1 센싱 라인(SL1) 및 제2 센싱 라인(SL2)을 통해 배터리의 전압을 측정할 수 있다. 그리고, 측정부(200)는 전류 측정 유닛(A)과 연결된 제3 센싱 라인(SL3)을 통해 배터리의 전류를 측정할 수 있다.
그리고, 측정부(200)는 배터리 관리 장치(100)의 배터리 정보 추정부(110)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 따라서, 측정부(200)가 측정한 배터리 셀(B)의 전압 정보 및 전류 정보를 출력하면, 배터리 정보 추정부(110)는 측정부(200)로부터 배터리 셀(B)의 전압 정보 및 전류 정보를 수신할 수 있다.
또한, 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 및 음극 단자(P-)에는 배터리 셀(B)을 충전 또는 방전시킬 수 있는 부하가 더 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 배터리 제조 시스템에 포함될 수 있다. 여기서, 배터리 제조 시스템이란, 배터리 셀(B)의 생산, 조립, 및 검사가 진행되는 과정에 적용될 수 있는 시스템을 의미할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 배터리 셀(B)의 검사 과정에서, 생산된 배터리 셀(B)에 대한 보정된 SOC 프로파일(P2, P3)을 획득하는데 이용될 수 있다. 즉, 배터리 관리 장치(100)에 의해 보정된 SOC 프로파일(P2, P3)이 해당 배터리 셀(B)에 대한 기준 프로파일로 설정될 수 있다. 이후, 해당 배터리 셀(B)의 SOC는 배터리 관리 장치(100)에 의해 설정된 기준 프로파일에 기반하여 추정될 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
배터리 관리 방법의 각 단계는 배터리 관리 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 간략히 설명하거나 생략함을 유의한다.
도 12를 참조하면, 배터리 관리 방법은 배터리 정보 추정 단계(S100), SOC 프로파일 생성 단계(S200), 변곡점 결정 단계(S300), 보정 구간 설정 단계(S400), 및 SOC 프로파일 보정 단계(S500)를 포함할 수 있다.
배터리 정보 추정 단계(S100)는 배터리 셀(B)의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 배터리 셀(B)에 대한 OCV 및 SOC를 포함하는 배터리 정보를 추정하는 단계로서, 배터리 정보 추정부(110)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 배터리 정보 추정부(110)는 배터리 셀(B)의 전압, 전류, 미리 설정된 등가 회로 모델, 및 확장 칼만 필터를 이용하여 배터리 셀(B)에 대한 OCV 및 SOC를 추정할 수 있다.
SOC 프로파일 생성 단계(S200)는 상기 배터리 정보 추정 단계(S100)에서 추정된 상기 OCV와 상기 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일(P1)을 생성하는 단계로서, 프로파일 생성부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 프로파일 생성부(120)는 SOC 프로파일(P1)을 생성할 수 있다.
변곡점 결정 단계(S300)는 상기 SOC 프로파일(P1)에서 변곡점을 결정하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 제어부(130)는 SOC 프로파일(P1)에서 제1 변곡점(IP1), 제2 변곡점(IP2), 및 제3 변곡점(IP3)을 결정할 수 있다.
보정 구간 설정 단계(S400) 및 SOC 프로파일 보정 단계(S500)는 상기 SOC 프로파일(P1)에 하나 이상의 변곡점이 존재하는 경우에 수행될 수 있다. 만약, SOC 프로파일 생성 단계(S200)에서 생성된 SOC 프로파일(P1)에 변곡점이 존재하지 않는다면, 보정 구간 설정 단계(S400) 및 SOC 프로파일 보정 단계(S500)는 수행되지 않을 수 있다.
구체적으로, 보정 구간 설정 단계(S400)는 상기 변곡점에 대응되는 OCV 또는 SOC를 기준으로 상기 SOC 프로파일(P1)에서 보정 구간(C)을 설정하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(130)는 SOC 프로파일(P1)의 변곡점(IP1, IP2, IP3)을 포함하도록 보정 구간(C)을 설정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 SOC 프로파일 보정 단계(S500)에 의해 보정 구간이 보정되었을 때, 보정된 SOC 프로파일에 변곡점이 존재하지 않도록 보정 구간을 설정할 수 있다.
SOC 프로파일 보정 단계(S500)는 상기 보정 구간 설정 단계(S400)에서 설정된 보정 구간을 선형화함으로써 상기 SOC 프로파일(P1)을 보정하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제어부(130)는 보정 구간(C)을 선형화함으로써, 보정 구간(C)에 포함된 변곡점(IP1, IP2, IP3)을 제거할 수 있다. 따라서, 보정된 SOC 프로파일(P2)에는 변곡점이 존재하지 않기 때문에, 보정된 SOC 프로파일(P2)의 SOC 오차율은 SOC 프로파일 생성 단계(S200)에서 생성된 SOC 프로파일(P1)의 SOC 오차율보다 작을 수 있다.
또한, 제어부(130)는 보정된 SOC 프로파일(P2)을 배터리 셀(B)에 대한 기준 프로파일로 설정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법은, 확장 칼만 필터를 이용하여 생성된 SOC 프로파일(P1)을 보정함으로써, 배터리 셀(B)에 대해 보다 적합한 기준 프로파일을 설정할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
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.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
(부호의 설명)
1: 배터리 팩
100: 배터리 관리 장치
110: 배터리 정보 추정부
120: 프로파일 생성부
130: 제어부
140: 저장부
200: 측정부
B: 배터리 셀

Claims (12)

  1. 배터리 셀의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 배터리 셀에 대한 OCV 및 SOC를 포함하는 배터리 정보를 추정하도록 구성된 배터리 정보 추정부;
    상기 배터리 정보 추정부로부터 상기 OCV 및 상기 SOC를 수신하고, 상기 OCV와 상기 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일을 생성하도록 구성된 프로파일 생성부; 및
    상기 프로파일 생성부로부터 상기 SOC 프로파일을 수신하고, 수신한 SOC 프로파일에서 변곡점을 결정하며, 상기 SOC 프로파일에 하나 이상의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 변곡점에 대응되는 OCV 또는 SOC를 기준으로 상기 SOC 프로파일에서 보정 구간을 설정하고, 설정된 보정 구간을 선형화함으로써 상기 SOC 프로파일을 보정하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 보정 구간에 선형화 알고리즘을 적용하여 상기 SOC 프로파일의 상기 보정 구간에 포함된 변곡점을 제거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 SOC 프로파일에 복수의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 복수의 변곡점 각각에 대해 상기 보정 구간을 설정하고, 설정된 복수의 보정 구간 각각을 독립적으로 선형화하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 설정된 복수의 보정 구간 중 적어도 2개의 보정 구간이 겹치는 경우, 겹쳐진 복수의 보정 구간을 하나의 보정 구간으로 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 보정 구간의 크기를 변경하면서 상기 SOC 프로파일을 복수 회 보정하고, 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대한 SOC 오차를 산출하며, 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 산출된 SOC 오차가 최소인 타겟 SOC 프로파일을 선택하고, 선택된 타겟 SOC 프로파일을 상기 배터리 셀에 대한 기준 프로파일로 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일의 OCV별 SOC와 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각의 상기 OCV별 SOC를 비교하여 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대한 OCV별 SOC 오차율을 산출하고, 상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 중 산출된 OCV별 SOC 오차율의 오차 구간의 크기가 최소인 보정된 SOC 프로파일을 상기 타겟 SOC 프로파일로 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 보정된 SOC 프로파일 각각에 대해 산출된 상기 OCV별 SOC 오차율의 최소값과 최대값 간의 차이를 나타내는 상기 오차 구간의 크기가 최소인 SOC 프로파일을 상기 타겟 SOC 프로파일로 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    보정된 SOC 프로파일에서 상기 보정 구간의 시작점 및 종료점 각각을 기준으로 복수의 필터링 구간을 설정하고, 설정된 복수의 필터링 구간 각각에 필터링 알고리즘을 적용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 필터링 구간은,
    상기 시작점 또는 상기 종료점을 기준으로 선형 구간 및 비선형 구간을 포함하도록 구성되고,
    상기 제어부는,
    상기 필터링 알고리즘을 이용하여, 상기 선형 구간과 상기 비선형 구간이 연속적인 구간이 되도록 상기 복수의 필터링 구간 각각을 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 정보 추정부는,
    등가 회로 모델과 확장 칼만 필터를 이용하여, 상기 배터리 셀의 상기 전압 및 상기 전류로부터 서로 대응되는 상기 OCV 및 상기 SOC를 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩.
  12. 배터리 셀의 전압 및 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 배터리 셀에 대한 OCV 및 SOC를 포함하는 배터리 정보를 추정하는 배터리 정보 추정 단계;
    상기 배터리 정보 추정 단계에서 추정된 상기 OCV와 상기 SOC 간의 대응 관계를 나타내는 SOC 프로파일을 생성하는 SOC 프로파일 생성 단계;
    상기 SOC 프로파일에서 변곡점을 결정하는 변곡점 결정 단계;
    상기 SOC 프로파일에 하나 이상의 변곡점이 존재하는 경우, 상기 변곡점에 대응되는 OCV 또는 SOC를 기준으로 상기 SOC 프로파일에서 보정 구간을 설정하는 보정 구간 설정 단계; 및
    상기 보정 구간 설정 단계에서 설정된 보정 구간을 선형화함으로써 상기 SOC 프로파일을 보정하는 SOC 프로파일 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000106219A (ja) * 1998-07-31 2000-04-11 Canon Inc 二次電池の充電方法及びその装置
KR100766982B1 (ko) * 2006-09-05 2007-10-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
KR100805116B1 (ko) * 2006-09-08 2008-02-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
KR20200025495A (ko) * 2018-08-30 2020-03-10 주식회사 엘지화학 이차 전지의 충전 시간 추정 장치 및 방법
KR20200046786A (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 주식회사 엘지화학 이차 전지의 내부 가스 발생 가속 구간 판단 방법
KR20200101933A (ko) 2018-01-09 2020-08-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 필터, 금속 이온 제거 방법 및 금속 이온 제거 장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5794933B2 (ja) * 2012-02-29 2015-10-14 三菱重工業株式会社 充電率演算システムおよび充電率演算方法
JP6988386B2 (ja) * 2017-11-08 2022-01-05 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子の管理装置、及び、管理方法
CN108398647B (zh) * 2018-03-01 2020-07-24 杭州高特新能源技术有限公司 锂电池不同充放电曲线获取方法
CN111308371A (zh) * 2019-11-29 2020-06-19 湖南海博瑞德电智控制技术有限公司 一种锂离子的电池荷电状态估算方法
CN110931901B (zh) 2019-12-13 2021-04-06 重庆理工大学 模拟铅酸电池电气特性的锂电池柔性集成方法与系统
CN111208439B (zh) * 2020-01-19 2021-10-22 中国科学技术大学 一种串联锂离子电池组微短路故障定量检测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000106219A (ja) * 1998-07-31 2000-04-11 Canon Inc 二次電池の充電方法及びその装置
KR100766982B1 (ko) * 2006-09-05 2007-10-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
KR100805116B1 (ko) * 2006-09-08 2008-02-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
KR20200101933A (ko) 2018-01-09 2020-08-28 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 필터, 금속 이온 제거 방법 및 금속 이온 제거 장치
KR20200025495A (ko) * 2018-08-30 2020-03-10 주식회사 엘지화학 이차 전지의 충전 시간 추정 장치 및 방법
KR20200046786A (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 주식회사 엘지화학 이차 전지의 내부 가스 발생 가속 구간 판단 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEOMJIN YOONSEOUGYEOL YOOSANGMAN SEONG: "Compensation Method of EKF Based on LSTM for Estimating State of Charge of Li-polymer Battery", TRANSACTIONS OF KSAE, vol. 27, no. 7, July 2019 (2019-07-01), pages 501 - 507
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