WO2025159596A1 - 배터리 정보 제공 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 정보 제공 장치 및 방법

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WO2025159596A1
WO2025159596A1 PCT/KR2025/001542 KR2025001542W WO2025159596A1 WO 2025159596 A1 WO2025159596 A1 WO 2025159596A1 KR 2025001542 W KR2025001542 W KR 2025001542W WO 2025159596 A1 WO2025159596 A1 WO 2025159596A1
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WO
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differential
battery
target
overvoltage
Prior art date
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Pending
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PCT/KR2025/001542
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English (en)
French (fr)
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최순형
김동현
김영덕
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LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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Publication date
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    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the present invention relates to a battery information providing device and method, and more particularly, to a battery information providing device and method that efficiently generates and provides information related to a battery.
  • lithium batteries are receiving attention for their advantages of being able to charge and discharge freely, having a very low self-discharge rate, and having a high energy density, as they have almost no memory effect compared to nickel-based batteries.
  • battery condition has been diagnosed by analyzing a battery profile, which indicates the relationship between battery capacity and voltage. For example, capacity and voltage are measured during the battery charging process, and the battery condition is diagnosed by analyzing the battery profile, which indicates the relationship between the measured capacity and voltage.
  • battery condition can be diagnosed based on capacity and voltage measured during the battery discharge process.
  • a battery profile that accurately reflects the battery's current condition is required.
  • obtaining such a battery profile requires a low-rate charge/discharge, such as 0.05C (C-rate).
  • C-rate charge/discharge
  • the resulting battery profile may not accurately reflect the current battery condition due to the overpotential.
  • the battery condition may not be accurately diagnosed, leading to the problem of low-rate charging and discharging being required to accurately diagnose the battery condition.
  • a battery information providing device and method are provided for quickly generating a profile used for battery condition diagnosis.
  • a battery information providing device may include a profile obtaining unit configured to obtain a differential profile based on a capacity and voltage of a battery; and a control unit configured to determine a target cycle corresponding to the battery and a target C-rate (Current-rate) corresponding to the differential profile, and to generate a correction profile by correcting the differential profile based on an overvoltage profile corresponding to the target cycle and the target C-rate.
  • a profile obtaining unit configured to obtain a differential profile based on a capacity and voltage of a battery
  • a control unit configured to determine a target cycle corresponding to the battery and a target C-rate (Current-rate) corresponding to the differential profile, and to generate a correction profile by correcting the differential profile based on an overvoltage profile corresponding to the target cycle and the target C-rate.
  • the control unit may be configured to generate the correction profile by calculating the difference between the differential profile and the overvoltage profile.
  • the above overvoltage profile can be configured to be stored in advance for each of multiple charge/discharge cycles and each of multiple C-rates.
  • the control unit may be configured to select an overvoltage profile corresponding to the target cycle and the target C-rate from among a plurality of pre-stored overvoltage profiles.
  • the above overvoltage profile can be preset based on a reference differential profile of a first reference battery for the target cycle and reference C-rate and a target differential profile of a second reference battery for the target cycle and target C-rate.
  • the above overvoltage profile may be set in multiple ways to correspond to each of a plurality of cycles included in the first target cycle or the second target cycle, based on a first target differentiation profile corresponding to the first target cycle and a second target differentiation profile corresponding to the second target cycle.
  • the above overvoltage profile can be set by interpolating the difference between the first target differential profile and the second target differential profile so that it is proportional to each of the plurality of cycles.
  • the above overvoltage profile can be preset to represent the difference between the reference differential profile and the target differential profile.
  • the above target C-rate can be set to be greater than the above reference C-rate.
  • the above profile acquisition unit may be configured to acquire a first differential profile indicating a correspondence relationship between the capacity and the differential voltage.
  • the control unit may be configured to correct the first differential profile based on a first overvoltage profile indicating a correspondence between the capacity and the differential voltage.
  • the above profile acquisition unit may be configured to acquire a second differential profile indicating a correspondence relationship between the voltage and the differential capacity.
  • the control unit may be configured to correct the second differential profile based on a second overvoltage profile indicating a correspondence between the voltage and the differential capacity.
  • the above control unit may be configured to provide information about the battery by outputting the correction profile to the outside.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention may include a battery information providing device according to one aspect of the present invention.
  • a vehicle according to another aspect of the present invention may include a battery information providing device according to one aspect of the present invention.
  • a battery information providing method may include a profile obtaining step of obtaining a differential profile based on a capacity and voltage of a battery; a target determining step of determining a target cycle corresponding to the battery and a target C-rate corresponding to the differential profile; and a correction profile generating step of generating a correction profile by correcting the differential profile based on an overvoltage profile corresponding to the target cycle and the target C-rate.
  • a non-transitory readable storage medium may store a program for executing a battery information providing method, including a profile obtaining step of obtaining a differential profile based on a capacity and voltage of a battery; a target determining step of determining a target cycle corresponding to the battery and a target C-rate corresponding to the differential profile; and a correction profile generating step of generating a correction profile by correcting the differential profile based on an overvoltage profile corresponding to the target cycle and the target C-rate.
  • a battery information providing device can reduce the total time required for diagnosing the state of a battery by relatively quickly generating a correction profile used for diagnosing the state of a battery.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a battery information providing device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a battery profile according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a first differential profile according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a second differential profile according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an overvoltage profile according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a drawing schematically illustrating a correction profile according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating multiple overvoltage profiles according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic drawing of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic drawing of a vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a battery information providing method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a battery information providing device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • a battery information providing device (100) may include a profile acquisition unit (110), a control unit (120), and a storage unit (130).
  • a battery may refer to a physically separate, independent cell, having a negative terminal and a positive terminal.
  • a lithium-ion battery or a lithium polymer battery may be considered a battery.
  • the battery may be cylindrical, prismatic, or pouch-shaped.
  • a battery may refer to a battery bank, battery module, or battery pack, in which multiple cells are connected in series and/or parallel.
  • the term "battery" will be described herein as referring to a single, independent cell.
  • the profile acquisition unit (110) can be configured to acquire a differential profile based on the capacity and voltage of the battery.
  • a battery profile is a profile that represents the relationship between voltage (V) and capacity (Q) when the battery's State of Charge (SOC) is charged from a preset start SOC or 0% to a preset end SOC or 100%.
  • a battery profile (BP) may represent the relationship between voltage (V) and capacity (Q) when the battery's SOC is discharged from a preset start SOC or 100% to a preset end SOC or 0%.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a battery profile (BP) according to one embodiment of the present invention.
  • the battery profile (BP) can be expressed as an X-Y graph in which the X-axis is set to capacity (Q) and the Y-axis is set to voltage (V).
  • the voltage range of the battery is Vi to Vf, and the capacity range of the battery is Qi to Qf.
  • a differential profile representing the correspondence between differential voltage (dV/dQ) and capacity (Q) can be generated.
  • the differential voltage is the differential value of voltage with respect to capacity, and is the value obtained by differentiating voltage with respect to capacity.
  • this differential profile obtained by differentiating voltage with respect to capacity is referred to as the first differential profile (DP1).
  • Fig. 3 is a schematic diagram illustrating a first differential profile (DP1) according to one embodiment of the present invention.
  • the first differential profile (DP1) can be expressed as an X-Y graph in which the X-axis is set to capacity (Q) and the Y-axis is set to differential voltage (dV/dQ).
  • the differential capacity is the differential value of the capacity with respect to the voltage, and is the value obtained by differentiating the capacity with respect to the voltage.
  • this differential profile obtained by differentiating the capacity with respect to the voltage is referred to as the second differential profile (DP2).
  • Fig. 4 is a schematic diagram illustrating a second differential profile (DP2) according to one embodiment of the present invention.
  • the second differential profile (DP2) can be expressed as an X-Y graph in which the X-axis is set to voltage (V) and the Y-axis is set to differential capacitance (dQ/dV).
  • a battery profile For example, there are no specific restrictions on the current rate (C-rate) during charging or discharging to generate a battery profile (BP).
  • C-rate current rate
  • BP battery profile
  • differential profiles the battery can be charged or discharged at a low rate.
  • a battery profile (BP) can be generated during the process of charging or discharging the battery at a low rate, such as 0.05C.
  • the profile acquisition unit (110) can directly receive the differential profile of the battery from an external source.
  • the profile acquisition unit (110) can acquire the differential profile by receiving the differential profile through a wired and/or wireless connection to the external source.
  • the profile acquisition unit (110) can directly receive the battery profile (BP) of the battery from an external source. Furthermore, the profile acquisition unit (110) can generate a differential profile based on the received battery profile (BP). For example, the profile acquisition unit (110) can be connected to the external source via wires and/or wirelessly to receive the battery profile (BP) and directly generate a differential profile from the received battery profile (BP), thereby acquiring the differential profile.
  • the profile acquisition unit (110) may receive battery information regarding the voltage and capacity of the battery. Furthermore, the profile acquisition unit (110) may generate a battery profile (BP) based on the received battery information, and may generate a differential profile based on the generated battery profile (BP). The profile acquisition unit (110) may acquire the differential profile by directly generating the differential profile based on the received battery information.
  • BP battery profile
  • BP battery profile
  • the profile acquisition unit (110) may be connected to the control unit (120) so as to be able to communicate with it.
  • the profile acquisition unit (110) may be connected to the control unit (120) via wire and/or wirelessly.
  • the profile acquisition unit (110) may transmit the acquired differential profile to the control unit (120).
  • the control unit (120) may be configured to determine a target C-rate corresponding to a target cycle and a differential profile corresponding to the battery.
  • control unit (120) can obtain information about the target cycle and target C-rate together with the differential profile from the profile acquisition unit (110).
  • the target cycle corresponding to the battery may be 30.
  • the control unit (120) may receive information about the differential profile and the 30th cycle from the profile acquisition unit (110). Then, the control unit (120) may determine the 30th cycle corresponding to the battery as the target cycle.
  • the target C-rate corresponding to the differential profile may be 0.33 C.
  • the control unit (120) may receive information about the differential profile and 0.33 C from the profile acquisition unit (110). Then, the control unit (120) may determine 0.33 C corresponding to the differential profile as the target C-rate.
  • the control unit (120) may be configured to generate a correction profile (CP) by correcting a differential profile based on an overvoltage profile (OP) corresponding to a target cycle and a target C-rate.
  • CP correction profile
  • OP overvoltage profile
  • the overvoltage profile (OP) may be preset to represent an overvoltage portion included in the differential profile.
  • the overvoltage profile (OP) may be preset based on a reference differential profile of a first reference battery for a target cycle and a reference C-rate and a target differential profile of a second reference battery for the target cycle and the target C-rate.
  • the target C-rate may be set to be greater than the reference C-rate.
  • the overvoltage profile (OP) may be preset to represent a difference between the reference differential profile and the target differential profile.
  • the target cycle is the 30th cycle
  • the reference C-rate is 0.05C
  • the target C-rate is 0.33C
  • the first reference battery is charged (or discharged) at 0.05C in the 30th cycle
  • a reference battery profile for the reference C-rate is acquired, and a reference differential profile can be acquired based on the reference battery profile.
  • the second reference battery is charged (or discharged) at 0.33C in the 30th cycle
  • a target battery profile for the target C-rate is acquired, and a target differential profile can be acquired based on the target battery profile.
  • an overvoltage profile (OP) corresponding to the 30th cycle and the C-rate of 0.33C can be generated.
  • the control unit (120) can generate an overvoltage profile (OP) by removing the reference differentiation profile based on the reference C-rate from the target differentiation profile based on the target C-rate.
  • Fig. 5 is a schematic diagram illustrating an overvoltage profile (OP) according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 illustrates an overvoltage profile (OP) corresponding to a first differential profile (DP1).
  • the overvoltage profile (OP) according to the embodiment of FIG. 5 can be expressed as an X-Y graph in which the X-axis is set to capacity and the Y-axis is set to differential voltage.
  • the overvoltage profile (OP) can represent a correspondence between the capacity and the differential voltage.
  • the overvoltage profile (OP) corresponding to the second differential profile (DP2) can be expressed as an X-Y graph in which the X-axis is set to voltage and the Y-axis is set to differential capacity.
  • the overvoltage profile (OP) can represent the correspondence between voltage and differential capacity.
  • control unit (120) can be configured to select an overvoltage profile (OP) corresponding to the target cycle and target C-rate from among a plurality of pre-stored overvoltage profiles (OP).
  • OP overvoltage profile
  • the overvoltage profile (OP) can be configured to be pre-stored for each of multiple charge/discharge cycles and each of multiple C-rates.
  • a plurality of overvoltage profiles (OPs) are provided, and the charge/discharge cycles and C-rates corresponding to each of the plurality of overvoltage profiles (OPs) may be different from each other. For example, based on a unit charge/discharge cycle and a unit C-rate, an overvoltage profile (OP) corresponding to each C-rate may be stored in advance.
  • the control unit (120) may be configured to generate a correction profile (CP) by calculating the difference between the differential profile and the overvoltage profile (OP).
  • CP correction profile
  • OP overvoltage profile
  • control unit (120) can generate a correction profile (CP) by calculating the difference between the differential profile and the overvoltage profile (OP) in the same way that the overvoltage profile (OP) is generated based on the difference between the reference differential profile and the target differential profile.
  • CP correction profile
  • OP overvoltage profile
  • the control unit (120) can generate a correction profile (CP) by calculating the differential voltage difference by capacity between the first differential profile (DP1) and the overvoltage profile (OP).
  • CP correction profile
  • the control unit (120) can generate a correction profile (CP) by calculating the voltage-dependent differential capacity difference between the second differential profile (DP2) and the overvoltage profile (OP).
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a correction profile (CP) according to an embodiment of the present invention.
  • the correction profile (CP) can be generated based on the differential voltage difference between the first differential profile (DP1) and the overvoltage profile (OP) for each capacity.
  • the control unit (120) can generate a correction profile (CP) from which the overvoltage portion included in the first differential profile (DP1) is removed by calculating the difference between the first differential profile (DP1) and the overvoltage profile (OP).
  • a compensation profile (CP) with overvoltage removed can be quickly obtained.
  • the battery information provision device (100) since the advantage of being able to quickly generate and provide a profile used for battery diagnosis.
  • BP battery profile
  • it can take approximately 20 hours just to acquire the BP.
  • converting the acquired BP into a differential profile and diagnosing the battery's condition based on the differential profile can also take additional time. Because the process of acquiring a BP when charging/discharging at such a low C-rate requires a significant amount of time, it is difficult to quickly diagnose the battery's condition.
  • a battery profile (BP) can be obtained in approximately 3 hours.
  • the time required to obtain a battery profile (BP) can be reduced compared to when charging and discharging at a low C-rate, such as 0.05C.
  • the battery profile (BP) obtained according to one embodiment of the present invention includes an overvoltage corresponding to noise.
  • the battery information providing device (100) can quickly remove the noise included in the differential profile by calculating the difference between the differential profile and the overvoltage profile (OP). Therefore, even if the time required to generate the correction profile (CP) is further taken into account, the battery information providing device (100) according to one embodiment of the present invention has the advantage of being able to generate a profile capable of diagnosing the condition of the battery relatively very quickly compared to a method in which low-rate charging and discharging are forced.
  • the profile acquisition unit (110) and the control unit (120) provided in the battery information provision device (100) 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, etc. known in the art to execute various control logics performed in the present invention.
  • the control logic when the control logic is implemented in software, the profile acquisition unit (110) and the control unit (120) may be implemented as a set of program modules.
  • the program modules may be stored in a memory and executed by the profile acquisition unit (110) and the control unit (120).
  • the memory may be located inside or outside the profile acquisition unit (110) and the control unit (120), and may be connected to the profile acquisition unit (110) and the control unit (120) by various well-known means.
  • the battery information providing device (100) may further include a storage unit (130).
  • the storage unit (130) may store data or programs required for each component of the battery information providing device (100) to perform operations and functions, or data generated in the process of performing operations and functions.
  • the storage unit (130) is not particularly limited in type as long as it is a known information storage means known to be able to record, erase, update, and read data.
  • the information storage means may include a RAM (Random Access Memory), a flash memory, a ROM (Read-Only Memory), an EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory), a register, etc.
  • the storage unit (130) may store program codes defining processes executable by the profile acquisition unit (110) and the control unit (120).
  • the storage unit (130) can store a battery profile (BP), a differential profile (DP1, DP2), an overvoltage profile (OP), and a correction profile (CP).
  • BP battery profile
  • DP1, DP2 differential profile
  • OP overvoltage profile
  • CP correction profile
  • the profile acquisition unit (110) may be configured to acquire a first differential profile (DP1) indicating a correspondence between a capacity and a differential voltage.
  • the control unit (120) may be configured to correct the first differential profile (DP1) based on a first overvoltage profile (OP) indicating a correspondence between a capacity and a differential voltage.
  • the profile acquisition unit (110) may be configured to acquire a second differential profile (DP2) representing a correspondence between voltage and differential capacitance.
  • the control unit (120) may be configured to correct the second differential profile (DP2) based on the second overvoltage profile representing a correspondence between voltage and differential capacitance.
  • the formats of the differential profile and the overvoltage profile (OP) can be identical.
  • the overvoltage profile (OP) can also represent a correspondence between capacitance and differential voltage. If the differential profile represents a correspondence between voltage and differential capacity, the overvoltage profile (OP) can also represent a correspondence between voltage and differential capacity.
  • the first differential profile (DP1) and the overvoltage profile (OP) represent a correspondence between capacity and differential voltage. Accordingly, the control unit (120) can generate a correction profile (CP) by calculating the differential voltage difference for each capacity between the first differential profile (DP1) and the overvoltage profile (OP).
  • the overvoltage profile (OP) can be set multiple times to correspond to each of a plurality of charge/discharge cycles included in the first target cycle or the second target cycle, based on a first target differential profile corresponding to the first target cycle and a second target differential profile corresponding to the second target cycle.
  • the overvoltage profile (OP) can be set by interpolating the difference between the first target differential profile and the second target differential profile so that it is proportional to each of the multiple charge/discharge cycles.
  • Overvoltage profiles (OP) for charge/discharge cycles and C-rates that have not been experimentally obtained can be obtained and stored through interpolation or extrapolation between similar overvoltage profiles (OP).
  • the control unit (120) can generate overvoltage profiles (OP) for various charge/discharge cycles and C-rates in addition to the pre-stored overvoltage profiles (OP) through interpolation or extrapolation, and store the generated overvoltage profiles (OP) in the storage unit (130).
  • an overvoltage profile corresponding to the 10th cycle and a C-rate of 1.1C can be further acquired based on the difference between the first and second overvoltage profiles (OP).
  • an overvoltage profile (OP) corresponding to the 11th cycle and a C-rate of 1C can be further acquired based on the difference between the first and third overvoltage profiles (OP).
  • Fig. 7 is a diagram schematically illustrating a plurality of overvoltage profiles according to one embodiment of the present invention.
  • the target C-rate corresponding to the nth overvoltage profile and the mth overvoltage profile is the same, n is a natural number greater than or equal to 1, and m is a natural number greater than or equal to n+2.
  • the nth overvoltage profile (OPn) corresponds to the nth cycle
  • the mth overvoltage profile (OPm) corresponds to the mth cycle
  • the overvoltage profiles (OP) corresponding to the n+1 to m-1th cycles can be generated and stored so as to be proportional to the difference between the nth overvoltage profile (OPn) and the mth overvoltage profile (OPm).
  • the differential voltage corresponding to the capacity Qt of the nth overvoltage profile (OPn) is dVn
  • the differential voltage corresponding to the capacity Qt of the mth overvoltage profile (OPm) is dVm.
  • the differential voltage difference (dVm-dVn) between dVm and dVn can be interpolated so as to be proportional to the n+1 to m-1th cycles, respectively.
  • the differential voltage corresponding to the capacity Qt of the kth cycle (where k is a natural number greater than or equal to n+1 and less than or equal to m-1) can be calculated according to the formula "dVn+(dVm-dVn) ⁇ (m-n) ⁇ (k-n)".
  • the differential voltage difference (dVm-dVn) can be interpolated so as to be proportional to the kth cycle.
  • a charge/discharge cycle corresponding to a first overvoltage profile (OP) is a first cycle
  • a differential voltage corresponding to a first capacity is 11
  • a charge/discharge cycle corresponding to a tenth overvoltage profile (OP) is a tenth cycle
  • a differential voltage corresponding to the first capacity is 20
  • the differential voltage corresponding to the first capacity of the fifth overvoltage profile (OP) corresponding to the fifth cycle is 15.
  • the overvoltage profile (OP) is set multiple times to correspond to multiple charge/discharge cycles and multiple C-rates, the overvoltage profile (OP) corresponding to the target cycle and target C-rate can be quickly determined.
  • the control unit (120) can be configured to provide information about the battery by outputting a correction profile (CP) to the outside.
  • CP correction profile
  • the control unit (120) may be connected to an external device capable of diagnosing the condition of a battery based on a correction profile (CP) and communicated with it via wired and/or wireless communication.
  • the control unit (120) may transmit the correction profile (CP) to the external device via wired and/or wireless communication.
  • the external device may include a diagnostic device or a server, and any device capable of diagnosing the condition of a battery by analyzing a correction profile (CP) may be applied without limitation.
  • the compensation profile (CP) is a profile indicating the current state of the battery
  • the state of the battery can be diagnosed based on the behavior of the peaks included in the compensation profile (CP).
  • the peaks refer to the maximum or minimum points of the compensation profile (CP).
  • the state of the battery may not be accurately diagnosed due to the influence of the overvoltage.
  • the battery information providing device (100) generates and provides a compensation profile (CP) that removes the overvoltage included in the differential profile, the state of the battery can be relatively accurately diagnosed based on the compensation profile (CP).
  • the battery information providing device (100) can quickly generate a compensation profile (CP) used to diagnose the state of the battery, thereby reducing the total time required to diagnose the state of the battery.
  • the battery information providing device (100) according to the present invention can be applied to a BMS (Battery Management System).
  • the BMS according to the present invention can include the battery information providing device (100) described above.
  • at least some of the components of the battery information providing device (100) can be implemented by supplementing or adding to the functions of the components included in a conventional BMS.
  • the profile acquisition unit (110), control unit (120), and storage unit (130) of the battery information providing device (100) can be implemented as components of the BMS.
  • the battery information providing device (100) according to the present invention may be provided in a battery pack.
  • the battery pack according to the present invention may include the battery information providing device (100) described above and one or more battery cells.
  • the battery pack may further include electrical components (relays, fuses, etc.) and a case.
  • FIG. 8 is a schematic drawing of a battery pack (10) according to another embodiment of the present invention.
  • the positive terminal of the battery (11) can be connected to the positive terminal (P+) of the battery pack (10), and the negative terminal of the battery (11) can be connected to the negative terminal (P-) of the battery pack (10).
  • the measuring unit (12) can be connected to a first sensing line (SL1), a second sensing line (SL2), and a third sensing line (SL3).
  • the measuring unit (12) can be connected to a positive terminal of the battery (11) through the first sensing line (SL1), and can be connected to a negative terminal of the battery (11) through the second sensing line (SL2).
  • the measuring unit (12) can measure the voltage of the battery (11) based on the voltage measured at each of the first sensing line (SL1) and the second sensing line (SL2).
  • the measuring unit (12) can be connected to the current measuring unit (A) through the third sensing line (SL3).
  • the current measuring unit (A) can be an ammeter or a shunt resistor capable of measuring the charging current and discharging current of the battery (11).
  • the measuring unit (12) can measure the charging current of the battery (11) through the third sensing line (SL3) to calculate the charging amount.
  • the measuring unit (12) can measure the discharging current of the battery (11) through the third sensing line (SL3) to calculate the discharging amount.
  • the profile acquisition unit (110) can receive battery information about the voltage and current of the battery from the measurement unit (12). Then, the profile acquisition unit (110) can generate a battery profile and a differential profile based on the battery information.
  • the profile acquisition unit (110) can receive a battery profile (BP) from the measurement unit (12). Then, the profile acquisition unit (110) can generate a differential profile based on the battery profile (BP).
  • BP battery profile
  • the profile acquisition unit (110) can receive a differential profile from the measurement unit (12).
  • An external device may be connected to the positive terminal (P+) and negative terminal (P-) of the battery pack (10).
  • the external device may be a charging device or a load.
  • the positive terminal of the battery (11), the positive terminal (P+) of the battery pack (10), the external device, the negative terminal (P-) of the battery pack (10), and the negative terminal of the battery (11) may be electrically connected.
  • FIG. 9 is a schematic drawing of a vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • a battery pack according to an embodiment of the present invention may be included in a vehicle (900), such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HV). Furthermore, the battery pack (910) may drive the vehicle (900) by supplying power to a motor through an inverter provided in the vehicle (900).
  • the battery pack (910) may include a battery information providing device (100).
  • the vehicle (900) may include a battery information providing device (100).
  • the battery information providing device (100) may be an onboard device included in the vehicle (900).
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a battery information providing method according to another embodiment of the present invention.
  • a method for providing battery information may include a profile acquisition step (S100), a target determination step (S200), and a correction profile (CP) generation step (S300).
  • Each step of the battery information providing method can be performed by the battery information providing device (100).
  • the profile acquisition step (S100) is a step of acquiring a differential profile based on the capacity and voltage of the battery, and can be performed by the profile acquisition unit (110).
  • the profile acquisition unit (110) can directly receive the differential profile of the battery from an external source.
  • the profile acquisition unit (110) can acquire the differential profile by receiving the differential profile through a wired and/or wireless connection to the external source.
  • the profile acquisition unit (110) can directly receive the battery profile (BP) of the battery from the outside. Furthermore, the profile acquisition unit (110) can generate a differential profile based on the received battery profile (BP). The profile acquisition unit (110) can be connected to the outside via wired and/or wireless means to receive the battery profile (BP) and directly generate a differential profile from the received battery profile (BP), thereby acquiring the differential profile.
  • the profile acquisition unit (110) may receive battery information regarding the voltage and capacity of the battery. Furthermore, the profile acquisition unit (110) may generate a battery profile (BP) based on the received battery information, and may generate a differential profile based on the generated battery profile (BP). The profile acquisition unit (110) may acquire the differential profile by directly generating the differential profile based on the received battery information.
  • BP battery profile
  • BP battery profile
  • the target determination step (S200) is a step of determining a target cycle corresponding to the battery and a target C-rate corresponding to the differential profile, and can be performed by the control unit (120).
  • control unit (120) can receive information on a differential profile, a charge/discharge cycle, and a C-rate from the profile acquisition unit (110). Then, the control unit (120) can determine the received charge/discharge cycle as a target cycle, and determine the received C-rate as a target C-rate.
  • the correction profile (CP) generation step (S300) is a step of generating a correction profile (CP) by correcting a differential profile based on an overvoltage profile (OP) corresponding to a target cycle and a target C-rate, and can be performed by the control unit (120).
  • control unit (120) may be configured to select an overvoltage profile (OP) corresponding to a target cycle and a target C-rate from among a plurality of pre-stored overvoltage profiles (OP).
  • the control unit (120) may be configured to generate a correction profile (CP) by calculating the difference between the differential profile and the overvoltage profile (OP).
  • the control unit (120) can generate a correction profile (CP) by calculating the differential voltage difference by capacity between the first differential profile (DP1) and the overvoltage profile (OP).
  • CP correction profile
  • the control unit (120) can generate a correction profile (CP) by calculating the voltage-dependent differential capacity difference between the second differential profile (DP2) and the overvoltage profile (OP).
  • CP correction profile
  • the embodiments of the present invention described above are not implemented only through devices and methods, but may also be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, and such implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 정보 제공 장치는 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하도록 구성된 프로파일 획득부; 및 상기 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 상기 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate를 결정하고, 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일에 기반하여 상기 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일을 생성하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 정보 제공 장치 및 방법
본 출원은 2024년 1월 26일자 한국 특허 출원 제10-2024-0012259호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 배터리 정보 제공 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리에 관련된 정보를 효율적으로 생성하여 제공하는 배터리 정보 제공 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 배터리는 고용량화 및 고밀도화 측면에서 많은 연구가 진행되고 있지만 수명과 안전성 향상 측면도 중요하다. 배터리의 안전성을 향상하기 위하여, 배터리의 현재 상태를 정확하게 진단하는 기술이 요구된다.
종래에는 배터리의 용량과 전압 간의 대응 관계를 나타내는 배터리 프로파일을 분석하여 배터리의 상태를 진단하였다. 예컨대, 배터리의 충전 과정에서 용량 및 전압을 측정하고, 측정된 용량과 전압 간의 대응 관계를 나타내는 배터리 프로파일의 분석을 통해 배터리의 상태를 진단하였다. 다른 예로, 배터리의 방전 과정에서 측정되는 용량 및 전압에 기반하여 배터리의 상태가 진단될 수도 있다.
여기서, 배터리의 현재 상태를 보다 정확하게 진단하기 위해서는, 배터리의 현재 상태를 정확하게 반영하는 배터리 프로파일이 요구된다. 다만, 이러한 배터리 프로파일을 획득하기 위해서는 0.05C(C-rate) 등의 저율 충방전이 요구되는 문제가 있다. 즉, 종래에는 배터리의 상태를 진단하기 위하여 저율 충방전이 요구되었기 때문에, 배터리의 상태를 진단하는데 제약이 있었다.
예컨대, 0.33C 이상의 C-rate로 배터리를 충방전하는 경우, 획득되는 배터리 프로파일에 과전압(Overpotential)이 포함되기 때문에, 과전압의 영향으로 배터리 프로파일이 배터리의 현재 상태를 정확하게 반영하지 않을 수 있다. 과전압이 포함된 배터리 프로파일을 이용할 때, 배터리의 상태가 정확하게 진단되지 않을 수 있기 때문에, 배터리 상태를 정확하게 진단하기 위해서는 저율 충방전이 요구되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 배터리 상태 진단에 이용되는 프로파일을 신속하게 생성하는 배터리 정보 제공 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 여러 양태들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 여러 양태들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 정보 제공 장치는 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하도록 구성된 프로파일 획득부; 및 상기 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 상기 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate(Current-rate)를 결정하고, 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일에 기반하여 상기 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일을 생성하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 미분 프로파일과 상기 과전압 프로파일 간의 차이를 계산하여 상기 보정 프로파일을 생성하도록 구성될 수 있다.
상기 과전압 프로파일은, 복수의 충방전 사이클 및 복수의 C-rate 각각에 대하여 미리 저장되도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 미리 저장된 복수의 상기 과전압 프로파일 중에서 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일을 선택하도록 구성될 수 있다.
상기 과전압 프로파일은, 상기 타겟 사이클 및 기준 C-rate에 대한 제1 기준 배터리의 기준 미분 프로파일과 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대한 제2 기준 배터리의 타겟 미분 프로파일에 기반하여 미리 설정될 수 있다.
상기 과전압 프로파일은, 제1 타겟 사이클에 대응되는 제1 타겟 미분 프로파일과 제2 타겟 사이클에 대응되는 제2 타겟 미분 프로파일에 기반하여, 상기 제1 타겟 사이클 내지 상기 제2 타겟 사이클에 포함되는 복수의 사이클 각각에 대응되도록 복수 설정될 수 있다.
상기 과전압 프로파일은, 상기 제1 타겟 미분 프로파일과 상기 제2 타겟 미분 프로파일 간의 차이가 상기 복수의 사이클 각각에 비례하도록 보간되어 설정될 수 있다.
상기 과전압 프로파일은, 상기 기준 미분 프로파일과 상기 타겟 미분 프로파일 간의 차이를 나타내도록 미리 설정될 수 있다.
상기 타겟 C-rate는, 상기 기준 C-rate보다 크도록 설정될 수 있다.
상기 프로파일 획득부는, 상기 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타내는 제1 미분 프로파일을 획득하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 용량과 상기 미분 전압 간의 대응 관계를 나타내는 제1 과전압 프로파일에 기반하여 상기 제1 미분 프로파일을 보정하도록 구성될 수 있다.
상기 프로파일 획득부는, 상기 전압과 미분 용량 간의 대응 관계를 나타내는 제2 미분 프로파일을 획득하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전압과 상기 미분 용량 간의 대응 관계를 나타내는 제2 과전압 프로파일에 기반하여 상기 제2 미분 프로파일을 보정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 보정 프로파일을 외부로 출력함으로써 상기 배터리에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 정보 제공 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 자동차는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 정보 제공 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 정보 제공 방법은 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하는 프로파일 획득 단계; 상기 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 상기 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate를 결정하는 타겟 결정 단계; 및 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일에 기반하여 상기 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일을 생성하는 보정 프로파일 생성 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 비일시적 판독 가능한 저장 매체는 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하는 프로파일 획득 단계; 상기 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 상기 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate를 결정하는 타겟 결정 단계; 및 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일에 기반하여 상기 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일을 생성하는 보정 프로파일 생성 단계를 포함하는 배터리 정보 제공 방법을 실행하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 정보 제공 장치는 배터리의 상태를 진단하는데 이용되는 보정 프로파일을 비교적 신속하게 생성함으로써, 배터리의 상태 진단에 소요되는 총 시간을 감축시킬 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 정보 제공 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 미분 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 과전압 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 정보 제공 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 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 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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 정보 제공 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 정보 제공 장치(100)는 프로파일 획득부(110), 제어부(120) 및 저장부(130)를 포함할 수 있다.
배터리는 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미할 수 있다. 일 예로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지가 배터리로 간주될 수 있다. 또한, 배터리의 종류는 원통형(cylindrical type), 각형(prismatic type) 또는 파우치형(pouch type)일 수 있다. 또한, 배터리는 복수의 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 뱅크(battery bank), 배터리 모듈(battery module) 또는 배터리 팩(battery pack)을 의미할 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 배터리가 하나의 독립된 셀을 의미하는 것으로 설명한다.
프로파일 획득부(110)는 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 배터리 프로파일(BP)은 배터리의 SOC(State of Charge)가 미리 설정된 충전 시작 SOC 또는 0%에서 미리 설정된 충전 종료 SOC 또는 100%까지 충전될 때의 전압(V)과 용량(Q) 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일이다. 다른 예로, 배터리 프로파일(BP)은 배터리의 SOC가 미리 설정된 방전 시작 SOC 또는 100%에서 미리 설정된 방전 종료 SOC 또는 0%까지 방전될 때의 전압(V)과 용량(Q) 간의 대응 관계를 나타낼 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 프로파일(BP)을 개략적으로 도시한 도면이다. 배터리 프로파일(BP)은 X축이 용량(capacity, Q)으로 설정되고, Y축이 전압(voltage, V)으로 설정된 X-Y 그래프로 표현될 수 있다. 배터리의 전압 범위는 Vi 내지 Vf이고, 배터리의 용량 범위는 Qi 내지 Qf이다.
그리고, 배터리 프로파일(BP)이 용량에 대해 미분되면, 미분 전압(dV/dQ)과 용량(Q) 간의 대응 관계를 나타내는 미분 프로파일이 생성될 수 있다. 미분 전압은 용량에 대한 전압의 미분값으로, 전압을 용량으로 미분한 값이다. 이하에서는, 이처럼 전압을 용량으로 미분한 미분 프로파일을 제1 미분 프로파일(DP1)이라 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 미분 프로파일(DP1)을 개략적으로 도시한 도면이다. 제1 미분 프로파일(DP1)은 X축이 용량(Q)으로 설정되고, Y축이 미분 전압(dV/dQ)으로 설정된 X-Y 그래프로 표현될 수 있다.
그리고, 배터리 프로파일(BP)이 전압에 대해 미분되면, 미분 용량(dQ/dV)과 전압(V) 간의 대응 관계를 나타내는 미분 프로파일이 생성될 수 있다. 여기서, 미분 용량은 전압에 대한 용량의 미분값으로, 용량을 전압으로 미분한 값이다. 이하에서는, 이처럼 용량을 전압으로 미분한 미분 프로파일을 제2 미분 프로파일(DP2)이라 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 미분 프로파일(DP2)을 개략적으로 도시한 도면이다. 제2 미분 프로파일(DP2)은 X축이 전압(V)으로 설정되고, Y축이 미분 용량(dQ/dV)으로 설정된 X-Y 그래프로 표현될 수 있다.
예컨대, 배터리 프로파일(BP)을 생성하기 위한 충전 또는 방전에서의 C-rate(Current-rate)에 특별한 제한은 없다. 보다 정확한 배터리 프로파일(BP) 및 미분 프로파일을 획득하기 위해서는 저율로 배터리를 충전 또는 방전시킬 수 있다. 예컨대, 0.05C와 같은 저율로 배터리를 충전 또는 방전시키는 과정에서, 배터리 프로파일(BP)이 생성될 수 있다.
예컨대, 프로파일 획득부(110)는 외부로부터 배터리의 미분 프로파일을 직접 수신할 수 있다. 예를 들면, 프로파일 획득부(110)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 연결되어 미분 프로파일을 수신함으로써, 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
다른 예로, 프로파일 획득부(110)는 외부로부터 배터리의 배터리 프로파일(BP)을 직접 수신할 수 있다. 그리고, 프로파일 획득부(110)는 수신된 배터리 프로파일(BP)에 기반하여 미분 프로파일을 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로파일 획득부(110)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 연결되어 배터리 프로파일(BP)을 수신하고, 수신된 배터리 프로파일(BP)로부터 미분 프로파일을 직접 생성함으로써, 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
또 다른 예로, 프로파일 획득부(110)는 배터리의 전압과 용량에 대한 배터리 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 프로파일 획득부(110)는 수신한 배터리 정보에 기반하여 배터리 프로파일(BP)을 생성하고, 생성된 배터리 프로파일(BP)에 기반하여 미분 프로파일을 생성할 수 있다. 프로파일 획득부(110)는 수신된 배터리 정보에 기반하여 미분 프로파일을 직접 생성함으로써, 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
프로파일 획득부(110)는 제어부(120)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 예컨대, 프로파일 획득부(110)는 제어부(120)와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 프로파일 획득부(110)는 획득한 미분 프로파일을 제어부(120)로 송신할 수 있다.
제어부(120)는 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate를 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 제어부(120)는 프로파일 획득부(110)로부터 미분 프로파일과 함께 타겟 사이클 및 타겟 C-rate에 관한 정보를 함께 획득할 수 있다.
예컨대, 배터리의 충방전 사이클이 제30 사이클일 때, 배터리에 대응되는 타겟 사이클은 30일 수 있다. 제어부(120)는 프로파일 획득부(110)로부터 미분 프로파일과 제30 사이클에 대한 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 배터리에 대응되는 제30 사이클을 타겟 사이클로 결정할 수 있다.
예컨대, 배터리가 0.33C로 충전될 때, 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate는 0.33C일 수 있다. 제어부(120)는 프로파일 획득부(110)로부터 미분 프로파일과 0.33C에 대한 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 미분 프로파일에 대응되는 0.33C를 타겟 C-rate로 결정할 수 있다.
제어부(120)는 타겟 사이클 및 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일(OP)에 기반하여 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일(CP)을 생성하도록 구성될 수 있다.
과전압 프로파일(OP)은 미분 프로파일에 포함된 과전압 부분을 나타내도록 미리 설정될 수 있다. 예를 들면, 과전압 프로파일(OP)은 타겟 사이클 및 기준 C-rate에 대한 제1 기준 배터리의 기준 미분 프로파일과 타겟 사이클 및 타겟 C-rate에 대한 제2 기준 배터리의 타겟 미분 프로파일에 기반하여 미리 설정될 수 있다. 타겟 C-rate는 기준 C-rate보다 크도록 설정될 수 있다. 일 실시예에 따라, 과전압 프로파일(OP)은 기준 미분 프로파일과 타겟 미분 프로파일 간의 차이를 나타내도록 미리 설정될 수 있다.
예컨대, 타겟 사이클은 제30 사이클이고, 기준 C-rate는 0.05C이며, 타겟 C-rate는 0.33C이고, 제1 기준 배터리가 제30 사이클에서 0.05C로 충전(또는 방전)될 때, 기준 C-rate에 대한 기준 배터리 프로파일이 획득되고, 기준 배터리 프로파일에 기반하여 기준 미분 프로파일이 획득될 수 있다. 그리고, 제2 기준 배터리가 제30 사이클에서 0.33C로 충전(또는 방전)될 때, 타겟 C-rate에 대한 타겟 배터리 프로파일이 획득되고, 타겟 배터리 프로파일에 기반하여 타겟 미분 프로파일이 획득될 수 있다. 동일한 충방전 사이클에 해당하는 기준 미분 프로파일과 타겟 미분 프로파일 간의 차이에 따라, 제30 사이클 및 0.33C의 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일(OP)이 생성될 수 있다. 기준 C-rate보다 큰 타겟 C-rate로 배터리를 충방전하면, 측정되는 배터리의 전압에 과전압이 포함될 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 타겟 C-rate에 기반한 타겟 미분 프로파일에서 기준 C-rate에 기반한 기준 미분 프로파일을 제거하여, 과전압 프로파일(OP)을 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전압 프로파일(OP)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 제1 미분 프로파일(DP1)에 대응되는 과전압 프로파일(OP)을 도시한다.
도 5의 실시예에 따른 과전압 프로파일(OP)은 X축이 용량으로 설정되고 Y축이 미분 전압으로 설정된 X-Y 그래프로 표현될 수 있다. 프로파일 획득부(110)에 의해 획득된 미분 프로파일이 제1 미분 프로파일(DP1)일 때, 과전압 프로파일(OP)은 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타낼 수 있다.
제2 미분 프로파일(DP2)에 대응되는 과전압 프로파일(OP)은 X축이 전압으로 설정되고 Y축이 미분 용량으로 설정된 X-Y 그래프로 표현될 수 있다. 프로파일 획득부(110)에 의해 획득된 미분 프로파일이 제2 미분 프로파일(DP2)일 때, 과전압 프로파일(OP)은 전압과 미분 용량 간의 대응 관계를 나타낼 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 미리 저장된 복수의 과전압 프로파일(OP) 중에서 타겟 사이클 및 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일(OP)을 선택하도록 구성될 수 있다.
과전압 프로파일(OP)은 복수의 충방전 사이클 및 복수의 C-rate 각각에 대하여 미리 저장되도록 구성될 수 있다.
과전압 프로파일(OP)은 복수 구비되고, 복수의 과전압 프로파일(OP) 각각에 대응되는 충방전 사이클 및 C-rate는 서로 상이할 수 있다. 예컨대, 단위 충방전 사이클 및 단위 C-rate를 기준으로, 각각의 C-rate 각각에 대응되는 과전압 프로파일(OP)이 미리 저장될 수 있다.
제어부(120)는 미분 프로파일과 과전압 프로파일(OP) 간의 차이를 계산하여 보정 프로파일(CP)을 생성하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 제어부(120)는 기준 미분 프로파일과 타겟 미분 프로파일의 차이에 따라 과전압 프로파일(OP)이 생성되는 방식과 동일하게, 미분 프로파일과 과전압 프로파일(OP) 간의 차이를 계산하여 보정 프로파일(CP)을 생성할 수 있다.
예컨대, 미분 프로파일이 제1 미분 프로파일(DP1)일 때, 제어부(120)는 제1 미분 프로파일(DP1)과 과전압 프로파일(OP) 간의 용량별 미분 전압차를 계산하여 보정 프로파일(CP)을 생성할 수 있다.
다른 실시예로, 미분 프로파일이 제2 미분 프로파일(DP2)일 때, 제어부(120)는 제2 미분 프로파일(DP2)과 과전압 프로파일(OP) 간의 전압별 미분 용량차를 계산하여 보정 프로파일(CP)을 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 프로파일(CP)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6의 실시예에서, 보정 프로파일(CP)은 제1 미분 프로파일(DP1)과 과전압 프로파일(OP)의 용량별 미분 전압차에 따라 생성될 수 있다. 제어부(120)는 제1 미분 프로파일(DP1)과 과전압 프로파일(OP) 차이를 계산함으로써, 제1 미분 프로파일(DP1)에 포함된 과전압 부분이 제거된 보정 프로파일(CP)을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정확한 미분 프로파일을 획득하기 위하여 낮은 C-rate(예컨대, 0.05C)로 배터리를 충방전하는 것이 강제되지 않기 때문에, 과전압이 제거된 보정 프로파일(CP)이 신속하게 획득될 수 있다. 그리고, 보정 프로파일(CP)은 배터리의 상태 진단에 이용되기 때문에, 배터리 정보 제공 장치(100)는 배터리의 진단에 이용되는 프로파일을 신속하게 생성하여 제공할 수 있는 장점이 있다.
예컨대, 배터리 프로파일(BP)을 획득하기 위하여 0.05C의 저율 충방전이 강제될 때, 배터리 프로파일(BP)을 획득하는 데에만 약 20시간이 소요될 수 있다. 그리고, 획득된 배터리 프로파일(BP)을 미분 프로파일로 변환하고, 미분 프로파일에 따라 배터리의 상태를 진단하는 과정에서도 추가적인 시간이 소요될 수 있다. 이처럼 저율의 C-rate로 충방전을 할 때, 배터리 프로파일(BP)이 획득되는 과정에서 상당한 시간이 요구되기 때문에, 배터리의 상태를 신속하게 진단하는데 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예와 같이 배터리가 0.33C의 C-rate로 충방전될 때, 약 3시간만에 배터리 프로파일(BP)이 획득될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 프로파일(BP)을 획득하는데 소요되는 시간이 0.05C와 같은 저율의 C-rate로 충방전을 할 때보다 감축될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 획득된 배터리 프로파일(BP)에는 노이즈에 해당하는 과전압이 포함되어 있다. 배터리 정보 제공 장치(100)는 미분 프로파일과 과전압 프로파일(OP) 간의 차이를 계산함으로써, 미분 프로파일에 포함된 노이즈를 신속하게 제거할 수 있다. 따라서, 보정 프로파일(CP)이 생성되는 과정에서 소요되는 시간을 더 고려하더라도, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 정보 제공 장치(100)는 저율 충방전이 강제되는 방식에 대비하여 비교적 매우 신속하게 배터리의 상태를 진단할 수 있는 프로파일을 생성할 수 있는 장점이 있다.
배터리 정보 제공 장치(100)에 구비된 프로파일 획득부(110) 및 제어부(120)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 프로파일 획득부(110) 및 제어부(120)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로파일 획득부(110) 및 제어부(120)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로파일 획득부(110) 및 제어부(120) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로파일 획득부(110) 및 제어부(120)와 연결될 수 있다.
또한, 배터리 정보 제공 장치(100)는 저장부(130)를 더 포함할 수 있다. 저장부(130)는 배터리 정보 제공 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(130)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 (Random Access Memory), 플래쉬 메모리, ROM (Read-Only Memory), EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory), 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(130)는 프로파일 획득부(110) 및 제어부(120)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
저장부(130)는 배터리 프로파일(BP), 미분 프로파일(DP1, DP2), 과전압 프로파일(OP) 및 보정 프로파일(CP)을 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 프로파일 획득부(110)는 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타내는 제1 미분 프로파일(DP1)을 획득하도록 구성될 수 있다. 제어부(120)는 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타내는 제1 과전압 프로파일(OP)에 기반하여 제1 미분 프로파일(DP1)을 보정하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 프로파일 획득부(110)는 전압과 미분 용량 간의 대응 관계를 나타내는 제2 미분 프로파일(DP2)을 획득하도록 구성될 수 있다. 제어부(120)는 전압과 미분 용량 간의 대응 관계를 나타내는 제2 과전압 프로파일에 기반하여 제2 미분 프로파일(DP2)을 보정하도록 구성될 수 있다.
보정 프로파일(CP)이 생성되기 위해서는 미분 프로파일과 과전압 프로파일(OP)의 차이가 계산되어야 하기 때문에, 미분 프로파일과 과전압 프로파일(OP)의 형식은 서로 동일할 수 있다.
미분 프로파일이 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타내면, 과전압 프로파일(OP)도 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타낼 수 있다. 미분 프로파일이 전압과 미분 용량 간의 대응 관계를 나타내면, 과전압 프로파일(OP)도 전압과 미분 용량 간의 대응 관계를 나타낼 수 있다.
예컨대, 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 미분 프로파일(DP1)과 과전압 프로파일(OP)은 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타낸다. 따라서, 제어부(120)는 제1 미분 프로파일(DP1)과 과전압 프로파일(OP) 간의 용량별 미분 전압차를 계산하여, 보정 프로파일(CP)을 생성할 수 있다.
과전압 프로파일(OP)은 제1 타겟 사이클에 대응되는 제1 타겟 미분 프로파일과 제2 타겟 사이클에 대응되는 제2 타겟 미분 프로파일에 기반하여, 제1 타겟 사이클 내지 제2 타겟 사이클에 포함되는 복수의 충방전 사이클 각각에 대응되도록 복수 설정될 수 있다.
과전압 프로파일(OP)은 제1 타겟 미분 프로파일과 제2 타겟 미분 프로파일 간의 차이가 복수의 충방전 사이클 각각에 비례하도록 보간되어 설정될 수 있다.
실험적으로 획득되지 않은 충방전 사이클 및 C-rate에 대한 과전압 프로파일(OP)은 유사한 과전압 프로파일(OP)들 간의 내삽(interpolation) 또는 외삽(extrapolation)을 통해 획득되어 저장될 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 내삽 또는 외삽을 통해 미리 저장된 과전압 프로파일(OP) 외에도 다양한 충방전 사이클 및 C-rate에 대한 과전압 프로파일(OP)을 생성하고, 생성된 과전압 프로파일(OP)을 저장부(130)에 저장할 수 있다.
예컨대, 제10 사이클 및 1C의 C-rate에 대응되는 제1 과전압 프로파일(OP)과 제10 사이클 및 1.2C의 C-rate에 대응되는 제2 과전압 프로파일(OP)이 미리 저장될 때, 제1 및 제2 과전압 프로파일(OP)의 차이에 기반하여 제10 사이클 및 1.1C의 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일이 더 획득될 수 있다.
다른 예로, 제10 사이클 및 1C의 C-rate에 대응되는 제1 과전압 프로파일(OP)과 제10 사이클 및 1C의 C-rate에 대응되는 제3 과전압 프로파일(OP)이 미리 저장된 경우, 제1 및 제3 과전압 프로파일(OP)의 차이에 기반하여 제11 사이클 및 1C의 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일(OP)이 더 획득될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 과전압 프로파일을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7의 실시예에서 제n 과전압 프로파일과 제m 과전압 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate는 동일하고, n은 1 이상의 자연수이고, m은 n+2 이상의 자연수이다.
도 7의 실시예에서, 제n 과전압 프로파일(OPn)은 제n 사이클에 대응되고, 제m 과전압 프로파일(OPm)은 제m 사이클에 대응되며, 제n+1 내지 제m-1 사이클에 대응되는 과전압 프로파일은 저장되지 않을 때, 제n 과전압 프로파일(OPn)과 제m 과전압 프로파일(OPm) 간의 차이에 비례하도록 제n+1 내지 제m-1 사이클에 대응되는 과전압 프로파일(OP)이 생성되어 저장될 수 있다. 예컨대, 제n 과전압 프로파일(OPn)의 용량 Qt에 대응되는 미분 전압은 dVn이고, 제m 과전압 프로파일(OPm)의 용량 Qt에 대응되는 미분 전압은 dVm이다. dVm과 dVn의 미분 전압차(dVm-dVn)가 제n+1 내지 제m-1 사이클 각각에 비례하도록 보간될 수 있다. 예컨대, 제k(k은 n+1 이상 m-1 이하의 자연수) 사이클의 용량 Qt에 대응되는 미분 전압은 "dVn+(dVm-dVn)÷(m-n)×(k-n)"의 수식에 따라 산출될 수 있다. 미분 전압차(dVm-dVn)가 제k 사이클에 비례하도록 보간될 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 과전압 프로파일(OP)에 대응되는 충방전 사이클이 제1 사이클이고, 제1 용량에 대응되는 미분 전압이 11이고, 제10 과전압 프로파일(OP)에 대응되는 충방전 사이클이 제10 사이클이고, 제1 용량에 대응되는 미분 전압이 20일 때, 제5 사이클에 대응되는 제5 과전압 프로파일(OP)의 제1 용량에 대응되는 미분 전압은 15이다. 위의 수식에서, dVn에 11, dVm에 20, n에 1, m에 10, k에 5를 대입하면, "11+(20-11)÷(10-1)×(5-1)"의 수식에 따라 15가 산출된다.
과전압 프로파일(OP)은 복수의 충방전 사이클 및 복수의 C-rate에 대응되도록 복수 설정되어 있으므로, 타겟 사이클 및 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일(OP)이 신속하게 결정될 수 있다.
제어부(120)는 보정 프로파일(CP)을 외부로 출력함으로써 배터리에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
제어부(120)는 보정 프로파일(CP)에 기반하여 배터리의 상태를 진단할 수 있는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 제어부(120)는 유선 및/또는 무선 통신을 통해 외부 장치로 보정 프로파일(CP)을 송신할 수 있다. 예컨대, 외부 장치는 진단 장치 또는 서버를 포함하며, 보정 프로파일(CP)을 분석하여 배터리의 상태를 진단할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다.
보정 프로파일(CP)은 배터리의 현재 상태를 나타내는 프로파일이기 때문에, 보정 프로파일(CP)에 포함된 피크들의 거동에 기반하여 배터리의 상태가 진단될 수 있다. 피크는 보정 프로파일(CP)의 극대점 또는 극소점을 의미한다. 만약, 과전압이 포함된 미분 프로파일에 따라 배터리의 상태가 진단된다면, 과전압의 영향으로 배터리의 상태가 정확하게 진단되지 않을 수 있다. 배터리 정보 제공 장치(100)는 미분 프로파일에 포함된 과전압을 제거한 보정 프로파일(CP)을 생성하여 제공하기 때문에, 보정 프로파일(CP)에 따라 배터리의 상태가 비교적 정확하게 진단될 수 있다. 배터리 정보 제공 장치(100)는 배터리의 상태를 진단하는데 이용되는 보정 프로파일(CP)을 신속하게 생성함으로써, 배터리의 상태 진단에 소요되는 총 시간을 감축시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 정보 제공 장치(100)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 정보 제공 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 정보 제공 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 정보 제공 장치(100)의 프로파일 획득부(110), 제어부(120) 및 저장부(130)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 정보 제공 장치(100)는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 정보 제공 장치(100) 및 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(10)을 개략적으로 도시한 도면이다.
배터리(11)의 양극 단자는 배터리 팩(10)의 양극 단자(P+)와 연결되고, 배터리(11)의 음극 단자는 배터리 팩(10)의 음극 단자(P-)와 연결될 수 있다.
측정부(12)는 제1 센싱 라인(SL1), 제2 센싱 라인(SL2) 및 제3 센싱 라인(SL3)과 연결될 수 있다. 측정부(12)는 제1 센싱 라인(SL1)을 통해 배터리(11)의 양극 단자에 연결되고, 제2 센싱 라인(SL2)을 통해 배터리(11)의 음극 단자에 연결될 수 있다. 측정부(12)는 제1 센싱 라인(SL1)과 제2 센싱 라인(SL2) 각각에서 측정된 전압에 기반하여, 배터리(11)의 전압을 측정할 수 있다.
그리고, 측정부(12)는 제3 센싱 라인(SL3)을 통해 전류 측정 유닛(A)과 연결될 수 있다. 예컨대, 전류 측정 유닛(A)은 배터리(11)의 충전 전류 및 방전 전류를 측정할 수 있는 전류계 또는 션트 저항일 수 있다. 측정부(12)는 제3 센싱 라인(SL3)을 통해서 배터리(11)의 충전 전류를 측정하여 충전량을 산출할 수 있다. 또한, 측정부(12)는 제3 센싱 라인(SL3)을 통해서 배터리(11)의 방전 전류를 측정하여 방전량을 산출할 수 있다.
예컨대, 프로파일 획득부(110)는 측정부(12)로부터 배터리의 전압 및 전류에 대한 배터리 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 프로파일 획득부(110)는 배터리 정보에 기반하여 배터리 프로파일 및 미분 프로파일을 생성할 수 있다.
다른 예로, 프로파일 획득부(110)는 측정부(12)로부터 배터리 프로파일(BP)을 수신할 수 있다. 그리고, 프로파일 획득부(110)는 배터리 프로파일(BP)에 기반하여 미분 프로파일을 생성할 수 있다.
또 다른 예로, 프로파일 획득부(110)는 측정부(12)로부터 미분 프로파일을 수신할 수 있다.
배터리 팩(10)의 양극 단자(P+)와 음극 단자(P-)에는 외부 장치가 연결될 수 있다. 예컨대, 외부 장치는 충전 장치 또는 부하일 수 있다. 그리고, 배터리(11)의 양극 단자, 배터리 팩(10)의 양극 단자(P+), 외부 장치, 배터리 팩(10)의 음극 단자(P-) 및 배터리(11)의 음극 단자는 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩은 전기 자동차(Electric vehicle, EV)나 하이브리드 자동차(Hybrid vehicle, HV)와 같은 자동차(900)에 포함될 수도 있다. 그리고, 배터리 팩(910)은 자동차(900)에 구비된 인버터를 통해 모터에 전력을 공급함으로써, 자동차(900)를 구동시킬 수 있다. 여기서, 배터리 팩(910)에는 배터리 정보 제공 장치(100)가 포함될 수 있다. 예를 들면, 자동차(900)에는 배터리 정보 제공 장치(100)가 포함될 수 있다. 이 경우, 배터리 정보 제공 장치(100)는 자동차(900)에 포함된 온 보드 장치일 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 정보 제공 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 배터리 정보 제공 방법은 프로파일 획득 단계(S100), 타겟 결정 단계(S200) 및 보정 프로파일(CP) 생성 단계(S300)를 포함할 수 있다.
배터리 정보 제공 방법의 각 단계는 배터리 정보 제공 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
프로파일 획득 단계(S100)는 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하는 단계로서, 프로파일 획득부(110)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 프로파일 획득부(110)는 외부로부터 배터리의 미분 프로파일을 직접 수신할 수 있다. 예를 들어, 프로파일 획득부(110)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 연결되어 미분 프로파일을 수신함으로써, 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
다른 예로, 프로파일 획득부(110)는 외부로부터 배터리의 배터리 프로파일(BP)을 직접 수신할 수 있다. 그리고, 프로파일 획득부(110)는 수신된 배터리 프로파일(BP)에 기반하여 미분 프로파일을 생성할 수 있다. 프로파일 획득부(110)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 연결되어 배터리 프로파일(BP)을 수신하고, 수신된 배터리 프로파일(BP)로부터 미분 프로파일을 직접 생성함으로써, 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
또 다른 예로, 프로파일 획득부(110)는 배터리의 전압과 용량에 대한 배터리 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 프로파일 획득부(110)는 수신한 배터리 정보에 기반하여 배터리 프로파일(BP)을 생성하고, 생성된 배터리 프로파일(BP)에 기반하여 미분 프로파일을 생성할 수 있다. 프로파일 획득부(110)는 수신된 배터리 정보에 기반하여 미분 프로파일을 직접 생성함으로써, 미분 프로파일을 획득할 수 있다.
타겟 결정 단계(S200)는 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate를 결정하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 제어부(120)는 프로파일 획득부(110)로부터 미분 프로파일, 충방전 사이클 및 C-rate에 대한 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부(120)는 수신한 충방전 사이클을 타겟 사이클로 결정하고, 수신한 C-rate를 타겟 C-rate로 결정할 수 있다.
보정 프로파일(CP) 생성 단계(S300)는 타겟 사이클 및 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일(OP)에 기반하여 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일(CP)을 생성하는 단계로서, 제어부(120)에 의해 수행될 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 미리 저장된 복수의 과전압 프로파일(OP) 중에서 타겟 사이클 및 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일(OP)을 선택하도록 구성될 수 있다. 제어부(120)는 미분 프로파일과 과전압 프로파일(OP) 간의 차이를 계산하여 보정 프로파일(CP)을 생성하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 미분 프로파일이 제1 미분 프로파일(DP1)인 경우, 제어부(120)는 제1 미분 프로파일(DP1)과 과전압 프로파일(OP) 간의 용량별 미분 전압차를 계산하여 보정 프로파일(CP)을 생성할 수 있다.
다른 예로, 미분 프로파일이 제2 미분 프로파일(DP2)인 경우, 제어부(120)는 제2 미분 프로파일(DP2)과 과전압 프로파일(OP) 간의 전압별 미분 용량차를 계산하여 보정 프로파일(CP)을 생성할 수 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)
10: 배터리 팩
11: 배터리
12: 측정부
100: 배터리 정보 제공 장치
110: 프로파일 획득부
120: 제어부
130: 저장부
800: 자동차
810: 배터리 팩

Claims (15)

  1. 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하도록 구성된 프로파일 획득부; 및
    상기 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 상기 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate(Current-rate)를 결정하고, 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일에 기반하여 상기 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일을 생성하도록 구성된 제어부를 포함하는 배터리 정보 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 미분 프로파일과 상기 과전압 프로파일 간의 차이를 계산하여 상기 보정 프로파일을 생성하도록 구성되는 배터리 정보 제공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 과전압 프로파일은, 복수의 충방전 사이클 및 복수의 C-rate 각각에 대하여 미리 저장되도록 구성되고,
    상기 제어부는,
    미리 저장된 복수의 상기 과전압 프로파일 중에서 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일을 선택하도록 구성되는 배터리 정보 제공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 과전압 프로파일은,
    상기 타겟 사이클 및 기준 C-rate에 대한 제1 기준 배터리의 기준 미분 프로파일과 상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대한 제2 기준 배터리의 타겟 미분 프로파일에 기반하여 미리 설정되는 배터리 정보 제공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 과전압 프로파일은,
    제1 타겟 사이클에 대응되는 제1 타겟 미분 프로파일과 제2 타겟 사이클에 대응되는 제2 타겟 미분 프로파일에 기반하여, 상기 제1 타겟 사이클 내지 상기 제2 타겟 사이클에 포함되는 복수의 사이클 각각에 대응되도록 복수 설정되는 배터리 정보 제공 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 과전압 프로파일은,
    상기 제1 타겟 미분 프로파일과 상기 제2 타겟 미분 프로파일 간의 차이가 상기 복수의 사이클 각각에 비례하도록 보간되어 설정되는 배터리 정보 제공 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 과전압 프로파일은,
    상기 기준 미분 프로파일과 상기 타겟 미분 프로파일 간의 차이를 나타내도록 미리 설정되는 배터리 정보 제공 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 타겟 C-rate는,
    상기 기준 C-rate보다 크도록 설정되는 배터리 정보 제공 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일 획득부는,
    상기 용량과 미분 전압 간의 대응 관계를 나타내는 제1 미분 프로파일을 획득하도록 구성되고,
    상기 제어부는,
    상기 용량과 상기 미분 전압 간의 대응 관계를 나타내는 제1 과전압 프로파일에 기반하여 상기 제1 미분 프로파일을 보정하도록 구성되는 배터리 정보 제공 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로파일 획득부는,
    상기 전압과 미분 용량 간의 대응 관계를 나타내는 제2 미분 프로파일을 획득하도록 구성되고,
    상기 제어부는,
    상기 전압과 상기 미분 용량 간의 대응 관계를 나타내는 제2 과전압 프로파일에 기반하여 상기 제2 미분 프로파일을 보정하도록 구성되는 배터리 정보 제공 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 보정 프로파일을 외부로 출력함으로써 상기 배터리에 대한 정보를 제공하도록 구성되는 배터리 정보 제공 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 정보 제공 장치를 포함하는 배터리 팩.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 정보 제공 장치를 포함하는 자동차.
  14. 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하는 프로파일 획득 단계;
    상기 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 상기 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate(Current-rate)를 결정하는 타겟 결정 단계; 및
    상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일에 기반하여 상기 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일을 생성하는 보정 프로파일 생성 단계를 포함하는 배터리 정보 제공 방법.
  15. 배터리의 용량과 전압에 기반한 미분 프로파일을 획득하는 프로파일 획득 단계;
    상기 배터리에 대응되는 타겟 사이클 및 상기 미분 프로파일에 대응되는 타겟 C-rate를 결정하는 타겟 결정 단계; 및
    상기 타겟 사이클 및 상기 타겟 C-rate에 대응되는 과전압 프로파일에 기반하여 상기 미분 프로파일을 보정함으로써 보정 프로파일을 생성하는 보정 프로파일 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 정보 제공 방법을 실행하기 위한 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능한 저장 매체.
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