WO2025165136A1 - 배터리 프로파일 생성 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 프로파일 생성 장치 및 방법

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WO2025165136A1
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김지연
김영덕
박준철
최순주
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Definitions

  • the present invention relates to a battery profile generation device and method.
  • 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.
  • One way to diagnose a battery's condition is to analyze its battery profile, which represents its charge/discharge characteristics. For example, the battery's capacity and voltage are measured during the charging process, and the battery profile, which indicates the relationship between the measured capacities and voltages, is analyzed to diagnose the battery's condition.
  • a battery profile that accurately reflects its condition is required.
  • Obtaining such a battery profile requires low-rate charging/discharging, such as 0.05C (C-rate). For example, if the battery is charged/discharged at a rate exceeding 0.33C, the resulting battery profile may include overpotential, which may not accurately reflect the battery's current condition.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and its purpose is to provide a battery profile generation device and method that can more quickly generate a battery profile that more accurately reflects the state of a battery.
  • a battery profile generating device may include: a charging/discharging unit configured to charge/discharge a battery; a measuring unit configured to measure battery information including at least one of a voltage, a current, and a temperature of the battery during a charging/discharging process of the battery; and a control unit configured to determine a target temperature and a target C-rate corresponding to a charging/discharging condition based on a reference profile preset to indicate a correspondence between a threshold temperature and a threshold C-rate (Current-rate), control the charging/discharging unit to charge/discharge the battery at the target C-rate when the temperature of the battery corresponds to the target temperature, and generate a battery profile corresponding to the battery based on the battery information.
  • a charging/discharging unit configured to charge/discharge a battery
  • a measuring unit configured to measure battery information including at least one of a voltage, a current, and a temperature of the battery during a charging/discharging process of the battery
  • the above charging and discharging conditions can be set to include the target temperature.
  • the above control unit may be configured to determine the threshold C-rate corresponding to the target temperature in the reference profile as the target C-rate.
  • the control unit may be configured to determine a minimum C-rate, a maximum C-rate, or an intermediate C-rate among one or more critical C-rates whose corresponding critical temperature in the reference profile is lower than the target temperature as the target C-rate.
  • the above charging and discharging conditions can be set to include the target C-rate.
  • the above control unit may be configured to determine the threshold temperature corresponding to the target C-rate in the reference profile as the target temperature.
  • the control unit may be configured to select one or more critical temperatures in the reference profile whose corresponding critical C-rate is greater than the target C-rate, and determine a minimum temperature, a maximum temperature, or an intermediate temperature among the selected one or more critical temperatures as the target temperature.
  • the above charging and discharging conditions can be set to include the target temperature and the target C-rate.
  • the control unit may be configured to determine suitability for charging and discharging based on the target temperature and the target C-rate based on the reference profile, and to control the charging and discharging unit so that the battery is charged and discharged if the charging and discharging is determined to be suitable.
  • the control unit may be configured to determine the critical C-rate corresponding to the target temperature in the reference profile as a reference C-rate, and determine that the charging and discharging is appropriate if the reference C-rate is equal to or greater than the target C-rate.
  • the control unit may be configured to determine the threshold temperature corresponding to the target C-rate in the reference profile as a reference temperature, and determine that the charging and discharging is appropriate if the reference temperature is lower than or equal to the target temperature.
  • It may further include a temperature control unit configured to control the temperature of the battery.
  • the control unit may be configured to control the temperature control unit until the temperature of the battery reaches the target temperature if the target temperature and the temperature of the battery do not correspond.
  • the above control unit may be configured to provide information about the battery by outputting the battery profile to the outside.
  • a battery pack according to another aspect of the present invention may include a battery profile generating device according to one aspect of the present invention.
  • a diagnostic device may include a battery profile generation device according to one aspect of the present invention.
  • a method for generating a battery profile may include: determining a target temperature and a target C-rate corresponding to a charge/discharge condition based on a reference profile preset to indicate a correspondence between a critical temperature and a critical C-rate; controlling a charge/discharge unit to charge/discharge the battery at the target C-rate when the temperature of the battery corresponds to the target temperature; and generating a battery profile corresponding to the battery based on battery information including at least one of a voltage, a current, and a temperature of the battery.
  • a program for executing a battery profile generation method may be stored in a non-transitory computer-readable storage medium, the method comprising: determining a target temperature and a target C-rate corresponding to a charge/discharge condition based on a reference profile preset to indicate a correspondence between a critical temperature and a critical C-rate; controlling a charging/discharging unit to charge/discharge the battery at the target C-rate when the temperature of the battery corresponds to the target temperature; and generating a battery profile corresponding to the battery based on battery information including at least one of a voltage, a current, and a temperature of the battery.
  • a battery profile generation device can shorten the time required to generate a battery profile and improve the accuracy of the battery profile by determining a target temperature and a target C-rate that correspond to each other.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a battery profile generation device according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram illustrating an example of a reference profile.
  • Figure 3 is a schematic diagram illustrating an example of a reference differential profile.
  • Figure 4 is a schematic diagram illustrating another example of a reference differential profile.
  • Figure 5 is a schematic diagram illustrating another example of a reference differential profile.
  • FIG. 6 is a drawing illustrating an exemplary configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a battery profile generation method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a battery profile generation device (100) according to one embodiment of the present invention.
  • the battery profile generation device (100) includes a charging/discharging unit (110), a measuring unit (120), and a control unit (130), and may further include a temperature control unit (140).
  • a battery refers 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 of a cylindrical type, a prismatic type, or a pouch type.
  • a battery may also refer to a battery bank, a battery module, or a battery pack in which multiple cells are connected in series and/or parallel.
  • the term "battery" will be described herein below as referring to a single, independent cell.
  • the charging/discharging unit (110) may be configured to charge/discharge the battery. Specifically, the charging/discharging unit (110) may be electrically connected to the positive and negative terminals of the battery to charge or discharge the battery.
  • the charging/discharging unit (110) may be configured to receive a control signal including target C-rate information.
  • the charging/discharging unit (110) may be connected to the control unit (130) to enable wired and/or wireless communication.
  • the wired communication may be, for example, CAN (controller area network) communication or CAN-FD (CAN with Flexible Data rate) communication.
  • the wireless communication may be, for example, Zigbee or Bluetooth communication.
  • the control unit (130) may transmit a control signal including the target C-rate to the charging/discharging unit (110).
  • the charging/discharging unit (110) may receive the control signal from the control unit (130).
  • the target C-rate information included in the control signal may be set by the control unit (130) or may be set by a user input.
  • the charge/discharge unit (110) may be configured to charge/discharge the battery at a target C-rate included in the control signal. For example, if the target C-rate included in the control signal is 0.2C, the charge/discharge unit (110) may charge the battery at a C-rate of 0.2C or discharge the battery at a C-rate of 0.2C.
  • the measuring unit (120) may be configured to measure battery information including at least one of the voltage, current, and temperature of the battery during the charging and discharging process of the battery.
  • the measuring unit (120) may include a voltage detection circuit.
  • the voltage detection circuit is provided to be electrically connectable to the positive and negative terminals of the battery.
  • the voltage detection circuit can detect the voltage across both terminals of the battery by utilizing the potential difference between a pair of sensing lines respectively connected to the positive and negative terminals of the battery. In other words, the measuring unit (120) can measure the voltage of the battery included in the battery information through the voltage detection circuit.
  • the measuring unit (120) may include a current detection circuit.
  • the current detection circuit may be connected in series with the battery through a current path between the battery and the charging/discharging unit (110). That is, the current detection circuit may be connected in series with the battery and the charging/discharging unit (110).
  • the current detection circuit may be implemented with one or a combination of two or more of known current detection elements, such as a shunt resistor, a Hall effect element, etc.
  • the measuring unit (120) may measure the charging current of the battery through the current detection circuit to calculate the charging amount.
  • the measuring unit (120) may measure the discharging current of the battery through the current detection circuit to calculate the discharging amount. That is, the measuring unit (120) may measure the current of the battery included in the battery information through the current detection circuit.
  • the measuring unit (120) may include a temperature sensor.
  • the temperature sensor may be directly attached to the battery's exterior or may be positioned at a predetermined distance from the battery. That is, the measuring unit (120) may measure the battery temperature included in the battery information through the temperature sensor.
  • the measuring unit (120) may be connected to the control unit (130) so as to be able to communicate with it.
  • the measuring unit (120) may be connected to the control unit (130) by wire and/or wirelessly.
  • the wired communication may be, for example, CAN (controller area network) communication or CAN-FD (CAN with Flexible Data rate) communication.
  • the wireless communication may be, for example, Zigbee or Bluetooth communication.
  • the measuring unit (120) may transmit measured battery information to the control unit (130).
  • the control unit (130) may receive battery information from the measuring unit (120).
  • the control unit (130) may be configured to determine a target temperature and a target C-rate corresponding to the charge/discharge conditions based on a reference profile preset to indicate a correspondence between the critical temperature and the critical C-rate.
  • Figure 2 is a schematic diagram illustrating an example of a reference profile.
  • the first row represents the critical temperature (°C)
  • the second row represents the critical C-rate.
  • the critical temperature and critical C-rate can exhibit a proportional relationship. That is, as the critical temperature increases, the corresponding critical C-rate can also increase. Furthermore, as the critical C-rate increases, the corresponding critical temperature can also increase.
  • the charge/discharge conditions can be set to include a target temperature.
  • the control unit (130) can determine the target C-rate based on the target temperature and reference profile included in the charge/discharge conditions. That is, when only the target temperature is set as the charge/discharge condition, the control unit (130) can determine the target C-rate based on the reference profile and set the charge/discharge conditions for the battery.
  • control unit (130) may be configured to determine a threshold C-rate corresponding to a target temperature in the reference profile as the target C-rate.
  • control unit (130) when the target temperature included in the charge/discharge conditions is T4, the control unit (130) can determine the critical C-rate (0.2C) corresponding to the target temperature (T4) in the reference profile as the target C-rate.
  • control unit (130) may be configured to select one or more critical C-rates in the reference profile whose corresponding critical temperature is less than the target temperature, and determine a minimum C-rate, a maximum C-rate, or an intermediate C-rate among the selected one or more critical C-rates as the target C-rate.
  • the median C-rate may represent the average of one or more selected critical C-rates.
  • the median C-rate may represent the median of one or more selected critical C-rates.
  • the control unit (130) can select one or more critical C-rates (0.05C, 0.1C, and 0.13C) whose corresponding critical temperatures are lower than the target temperature (T4) in the reference profile. Then, the control unit (130) can determine the minimum C-rate (0.05C), maximum C-rate (0.13C), or intermediate C-rate (i.e., (0.05+0.1C+0.13C)) among the selected critical C-rates (0.05C, 0.1C, 0.13C) as the target C-rate.
  • the charge/discharge conditions can be set to include a target C-rate.
  • the control unit (130) can determine the target temperature based on the target C-rate and reference profile included in the charge/discharge conditions. That is, when only the target C-rate is set as the charge/discharge condition, the control unit (130) can determine the target temperature based on the reference profile and set the charge/discharge conditions for the battery.
  • control unit (130) may be configured to determine a threshold temperature corresponding to the target C-rate in the reference profile as the target temperature.
  • the control unit (130) can determine the critical temperature (T4) corresponding to the target C-rate (0.2C) in the reference profile as the target temperature.
  • control unit (130) may be configured to select one or more critical temperatures whose corresponding critical C-rate is greater than the target C-rate in the reference profile, and determine a minimum temperature, a maximum temperature, or an intermediate temperature among the selected one or more critical temperatures as the target temperature.
  • the median temperature may represent the average of one or more selected critical temperatures.
  • the median temperature may represent the median of one or more selected critical temperatures.
  • the control unit (130) can select one or more critical temperatures (T5 and T6) in the reference profile whose corresponding critical C-rate is greater than the target C-rate (0.2 C). Then, the control unit (130) can determine the minimum temperature (T5), maximum temperature (T6), or intermediate temperature (i.e., (T5+T6) ⁇ 2) among the selected critical temperatures (T5 and T6) as the target temperature.
  • the control unit (130) may be configured to control the charge/discharge unit (110) to charge/discharge the battery at a target C-rate when the temperature of the battery corresponds to the target temperature.
  • control unit (130) can control the charge/discharge unit (110) to charge/discharge the battery at the target C-rate included in the charge/discharge conditions.
  • control unit (130) can transmit a control signal including charge and discharge conditions to the charge and discharge unit (110).
  • the charge and discharge unit (110) can be configured to charge and discharge the battery at a target C-rate among the charge and discharge conditions included in the received control signal.
  • the control unit (130) may be configured to generate a battery profile corresponding to the battery based on battery information.
  • the parameters that constitute the battery profile are not limited.
  • a battery profile may be a profile that indicates the correspondence between the voltage and capacity of a battery included in the battery information.
  • a battery profile may be a profile that represents a corresponding relationship between at least two of the voltage, capacity, and resistance of the battery.
  • charging and discharging at a low C-rate such as 0.05C
  • 0.05C provides the most accurate representation of the battery's current condition.
  • charging and discharging at 0.05C can take approximately 20 hours, making it a significant time-consuming process to generate a battery profile.
  • a battery profile generation device (100) can shorten the time required to generate a battery profile and improve the accuracy of the battery profile by determining a target temperature and a target C-rate that correspond to each other.
  • control unit (130) provided in the battery profile generation 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.
  • control logic when the control logic is implemented in software, the control unit (130) may be implemented as a set of program modules.
  • the program modules may be stored in a memory and executed by the control unit (130).
  • the memory may be located inside or outside the battery profile generation device (100) and may be connected to the control unit (130) by various well-known means.
  • the battery profile generation device (100) may further include a storage unit (150).
  • the storage unit (150) may store data or programs required for each component of the battery profile generation device (100) to perform operations and functions, or data generated in the process of performing operations and functions.
  • the storage unit (150) is not particularly limited in type as long as it is a known information storage means known to be capable of recording, erasing, updating, and deriving 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 (150) may store program codes defining processes executable by the control unit (130).
  • the storage unit (150) can store information necessary for the control unit (130) to determine the target temperature and target C-rate.
  • the storage unit (150) can store battery information, reference profiles, etc.
  • the control unit (130) can access the storage unit (150) to obtain necessary information.
  • a reference profile can be obtained by analyzing a reference differential profile for a reference battery.
  • Fig. 3 is a drawing schematically illustrating an example of a reference differential profile
  • Fig. 4 is a drawing schematically illustrating another example of a reference differential profile
  • Fig. 5 is a drawing schematically illustrating another example of a reference differential profile.
  • the horizontal axis represents SOC (State of Charge, %)
  • the vertical axis represents voltage (Voltage, V).
  • the reference battery may be a battery preset to correspond to the battery being studied in the present invention.
  • the reference battery may be a battery with the same specifications as the battery being studied.
  • the reference battery may be a battery in the Beginning of Life (BoL) state.
  • the reference differential profile may be a profile that represents the relationship between the voltage and capacity of a battery, differentiated with respect to voltage.
  • the reference differential profile may be represented as a graph in which the X-axis is voltage (V) and the Y-axis is the differential capacity (dQ/dV).
  • the reference differential profile may be a profile that represents the relationship between the voltage and capacity of a battery, differentiated with respect to capacity.
  • the reference differential profile may be represented as a graph in which the X-axis represents capacity (Q) and the Y-axis represents the differential voltage (dV/dQ).
  • a reference profile can be obtained based on the presence or absence of a peak in the region of interest of the reference differential profile.
  • the region of interest may be predetermined. Specifically, the region of interest may be predetermined based on the characteristics of the battery.
  • the region of interest may be predetermined based on the characteristics of the positive or negative electrode of the battery.
  • the region of interest may be a SOC range or voltage range where specific peaks representing the characteristics of the positive or negative electrode of the battery exist.
  • the region of interest may be predetermined based on the type or number of electrode active materials, etc.
  • the region of interest may be a SOC range and a voltage range where a specific peak representing the characteristics of the electrode active material exists.
  • the region of interest may be predetermined based on the capacity development range of each active material included in the electrode of the battery.
  • the region of interest may be a predetermined SOC range (e.g., a 40% to 60% SOC range).
  • the region of interest may be a predetermined voltage range (e.g., a 3.7 V to 3.9 V range).
  • a peak can refer to a maximum or minimum point in a reference differential profile.
  • a peak can refer to an inflection point in a profile that represents the corresponding relationship between the charge and discharge characteristics of a battery.
  • the reference differential profile (R1) is a profile obtained when the reference battery is charged and discharged under the charge and discharge conditions (25°C, 0.2C).
  • the reference differential profile (R2) is a profile obtained when the reference battery is charged and discharged under the charge and discharge conditions (45°C, 0.2C).
  • the reference differential profile (R3) is a profile obtained when the reference battery is charged and discharged under the charge and discharge conditions (25°C, 0.13C).
  • a peak in a given region of interest within a reference differential profile may appear when the battery temperature is increased while maintaining the charge/discharge C-rate.
  • a peak in a given region of interest within a reference differential profile may appear when the battery temperature is maintained while decreasing the charge/discharge C-rate.
  • the region of interest may be a range from SOC 40% to SOC 60%.
  • a peak (Pk2) within the region of interest exists on the reference differential profile (R2).
  • a peak (Pk3) within the region of interest exists on the reference differential profile (R3).
  • the critical C-rate corresponding to the critical temperature of the reference profile may refer to the maximum C-rate at which a peak exists within the region of interest of the reference differential profile when the temperature of the battery is the critical temperature.
  • the peak within the region of interest of the reference differential profile may not exist.
  • the peak within the region of interest of the reference differential profile may exist.
  • the critical temperature corresponding to the critical C-rate of the reference profile may refer to the minimum temperature at which a peak exists within the region of interest of the reference derivative profile when the battery is charged and discharged at the critical C-rate. That is, when the temperature of the battery is the critical temperature, if the battery is charged and discharged at a C-rate lower than the critical C-rate, a peak may exist within the region of interest of the reference derivative profile. Conversely, when the temperature of the battery is the critical temperature, if the battery is charged and discharged at a C-rate higher than the critical C-rate, a peak may not exist within the region of interest of the reference derivative profile.
  • the charge/discharge conditions can be set to include a target temperature and a target C-rate.
  • the control unit (130) may be configured to determine suitability for charging and discharging based on a reference profile according to a target temperature and target C-rate. If charging and discharging are determined to be suitable, the control unit (130) may control the charging and discharging unit (110) to charge and discharge the battery.
  • the statement that charge/discharge at the target temperature and target C-rate is appropriate may mean that it is appropriate to generate a battery profile during the charge/discharge process under the corresponding charge/discharge conditions. Conversely, the statement that charge/discharge at the target temperature and target C-rate is not appropriate may mean that it is not appropriate to generate a battery profile during the charge/discharge process under the corresponding charge/discharge conditions.
  • the control unit (130) can control the charge and discharge unit (110) so that the battery is charged and discharged at the target temperature and target C-rate. Conversely, if it is determined that charging and discharging is not appropriate, the control unit (130) can control the charge and discharge unit (110) so that the battery is not charged and discharged. That is, if it is determined that charging and discharging according to the target temperature and target C-rate is not appropriate, the control unit (130) can control the charge and discharge unit (110) so that the battery is not charged and discharged.
  • the control unit (130) may be configured to determine a critical C-rate corresponding to a target temperature in the reference profile as a reference C-rate, and determine that charging and discharging are appropriate if the reference C-rate is equal to or greater than the target C-rate. Conversely, if the reference C-rate is less than the target C-rate, the control unit (130) may determine that charging and discharging under the set charging and discharging conditions are not appropriate.
  • the reference C-rate is a critical C-rate corresponding to the target temperature, and may mean the maximum C-rate at which a peak may exist within the region of interest of the reference differential profile when the temperature of the battery is the target temperature.
  • control unit (130) may determine that charge/discharge according to the target temperature and target C-rate is appropriate.
  • control unit (130) may determine that charge/discharge at the target temperature and target C-rate is not appropriate.
  • the control unit (130) can determine 0.2 C, which is a critical C-rate corresponding to the target temperature (T4) in the reference profile, as the reference C-rate. Since the reference C-rate (0.2 C) is higher than the target C-rate (0.13 C), the control unit (130) can determine that charge/discharge by the target temperature and target C-rate included in the set charge/discharge conditions is appropriate.
  • the control unit (130) may be configured to determine a threshold temperature corresponding to the target C-rate in the reference profile as a reference temperature, and determine that charging and discharging are appropriate if the reference temperature is lower than or equal to the target temperature. Conversely, if the reference temperature exceeds the target temperature, the control unit (130) may determine that charging and discharging of the battery under the set charging and discharging conditions is not appropriate.
  • the reference temperature is a critical temperature corresponding to the target C-rate, and may mean the minimum temperature at which a peak may exist within the region of interest of the reference differential profile when charging and discharging the battery at the target C-rate.
  • the control unit (130) may determine that charge/discharge at the target temperature and target C-rate is appropriate. Conversely, if the reference temperature exceeds the target temperature, a peak may not exist within the region of interest of the differential profile obtained during charge/discharge at the target temperature and target C-rate. Therefore, the control unit (130) may determine that charge/discharge at the target temperature and target C-rate is not appropriate.
  • the control unit (130) can determine T3, which is a critical temperature corresponding to the target C-rate (0.13 C), as the reference temperature. Since the reference temperature (T3) is lower than or equal to the target temperature (T4), the control unit (130) can determine that charge/discharge according to the target temperature and target C-rate included in the set charge/discharge conditions is appropriate.
  • the battery profile generation device (100) may further include a temperature control unit (140) configured to control the temperature of the battery.
  • a temperature control unit 140 configured to control the temperature of the battery.
  • the control unit (130) may be configured to control the temperature control unit (140) until the temperature of the battery reaches the target temperature if the target temperature and the temperature of the battery do not correspond.
  • the temperature control unit (140) can directly/indirectly heat or cool the battery so that the temperature of the battery is maintained within a certain range before the charging/discharging unit (110) charges/discharges the battery according to the charging/discharging conditions.
  • the temperature control unit (140) can heat the battery using a coil. Specifically, the temperature control unit (140) can control the temperature generated by the resistance of the coil by adjusting the intensity of the current flowing through the coil. As another example, the temperature control unit (140) can include a heat exchanger and heat or cool the battery using the fluid within the heat exchange pipe. Meanwhile, the temperature control unit (140) can be applied without limitation to any device that can control the temperature of the battery.
  • the temperature control unit (140) can be connected to the control unit (130) to enable wired and/or wireless communication.
  • control unit (130) can compare battery information and charge/discharge conditions and control the temperature control unit (140) based on the comparison result.
  • control unit (130) can control the temperature control unit (140) to directly/indirectly heat the battery.
  • the temperature control unit (140) can heat the battery until the temperature of the battery reaches the target temperature and within a predetermined error range.
  • the battery profile generation device (100) includes a temperature control unit (140), thereby controlling the battery temperature to reach a target temperature before charging and discharging. That is, the region of interest of the differential profile based on battery information measured during the charging and discharging process may include peaks. According to the battery profile generation device (100), even a low-temperature battery can be charged and discharged by increasing its temperature, thereby generating a battery profile that more accurately reflects the battery's condition.
  • the control unit (130) can control the temperature control unit (140) to directly/indirectly cool the battery.
  • the temperature control unit (140) can cool the battery until the temperature of the battery reaches the target temperature and within a predetermined error range.
  • the control unit (130) may control the temperature control unit (140) so that the battery temperature corresponds to the target temperature.
  • the battery profile generation device (100) can cool the battery to a target temperature before charging and discharging to prevent battery degradation due to high-temperature charging and discharging. Accordingly, according to one embodiment of the present invention, since the battery is less degraded during the charging and discharging process, the expected lifespan of the battery can be increased.
  • the control unit (130) can be configured to provide information about the battery by outputting the battery profile to the outside.
  • control unit (130) may be connected to an external device capable of diagnosing the condition of a battery based on a battery profile, and may communicate with it via wired and/or wireless communication.
  • the control unit (130) may transmit the battery profile 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 the battery profile may be applied without limitation.
  • the battery profile generation device (100) according to the present invention can be applied to a BMS (Battery Management System). That is, the BMS according to the present invention can include the above-described battery profile generation device (100). In this configuration, at least some of the components of the battery profile generation device (100) can be implemented by supplementing or adding the functions of the components included in a conventional BMS. For example, the charging/discharging unit (110), the measuring unit (120), the control unit (130), the temperature control unit (140), and the storage unit (150) of the battery profile generation device (100) can be implemented as components of the BMS.
  • the charging/discharging unit (110), the measuring unit (120), the control unit (130), the temperature control unit (140), and the storage unit (150) of the battery profile generation device (100) can be implemented as components of the BMS.
  • the battery profile generation device (100) according to the present invention may be provided in a battery pack. That is, the battery pack according to the present invention may include the above-described battery profile generation device (100) and one or more battery cells. In addition, the battery pack may further include electrical components (relays, fuses, etc.) and a case, etc.
  • FIG. 6 is a drawing showing an exemplary configuration 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 positive terminal (P+) of the battery pack (10) can be connected to one side of the charging/discharging unit (110), and the negative terminal (P-) of the battery pack (10) can be connected to the other side of the charging/discharging unit (110).
  • the battery pack (10) may be configured to provide a battery profile to a diagnostic device or server.
  • the diagnostic device or server may be a device or server configured to diagnose the condition of the battery based on the battery profile.
  • the battery profile generation device (100) according to the present invention may be equipped in a diagnostic device (not shown). That is, the diagnostic device according to the present invention may include the battery profile generation device (100) described above.
  • the diagnostic device can charge and discharge a battery and diagnose the state of the battery.
  • the diagnostic device may be configured to generate a battery profile representing the charge and discharge characteristics of the battery and diagnose the state of the battery using the generated battery profile.
  • the battery profile generated by the battery profile generation device (100) can precisely reflect various state changes occurring during the battery's charging and discharging process.
  • the battery profile can more accurately represent conditions such as increased internal resistance, decreased capacity, overcharge, and overvoltage, and such battery profile can be effectively used to interpret the battery's deterioration mechanism and diagnose its condition.
  • the diagnostic device can quantitatively diagnose the amount of available lithium loss due to the formation of a solid electrolyte interphase (SEI) layer or side reactions based on the battery profile.
  • the diagnostic device can quantitatively diagnose the state of degradation in each electrode by calculating the amount of loss of positive and negative active materials based on the battery profile.
  • the diagnostic device can diagnose the state of health (SOH) of the battery by considering capacity decrease, internal resistance increase, and/or voltage characteristic change based on the battery profile.
  • the diagnostic device can estimate the amount of gas generated due to electrolyte decomposition based on the battery profile.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a battery profile generation method according to another embodiment of the present invention.
  • the battery profile generation method may include a charge/discharge condition determination step (S100), a control step (S200), and a battery profile generation step (S300).
  • each step of the battery profile generation method can be performed by the battery profile generation device (100).
  • the battery profile generation device (100) In the following, for convenience of explanation, any content that overlaps with the previously described content will be omitted or briefly described.
  • the charge/discharge condition determination step (S100) is a step of determining a target temperature and a target C-rate corresponding to the charge/discharge condition based on a reference profile preset to indicate a correspondence between a critical temperature and a critical C-rate, and can be performed by the control unit (130).
  • the charge/discharge conditions may be set to include a target temperature.
  • the control unit (130) may determine the target C-rate based on the target temperature and reference profile included in the charge/discharge conditions.
  • control unit (130) may be configured to determine a threshold C-rate corresponding to a target temperature in the reference profile as the target C-rate.
  • the charge/discharge conditions may be set to include a target C-rate.
  • the control unit (130) may determine the target temperature based on the target C-rate and reference profile included in the charge/discharge conditions.
  • control unit (130) may be configured to determine a threshold temperature corresponding to the target C-rate in the reference profile as the target temperature.
  • control unit (130) may be configured to select one or more critical temperatures whose corresponding critical C-rate is greater than the target C-rate in the reference profile, and determine a minimum temperature, a maximum temperature, or an intermediate temperature among the selected one or more critical temperatures as the target temperature.
  • the control step (S200) is a step of controlling the charging/discharging unit (110) to charge/discharge the battery at a target C-rate when the temperature of the battery corresponds to the target temperature, and can be performed by the control unit (130).
  • control unit (130) can transmit a control signal including charge and discharge conditions to the charge and discharge unit (110).
  • the charge and discharge unit (110) can be configured to charge and discharge the battery at a target C-rate among the charge and discharge conditions included in the received control signal.
  • the battery profile creation step (S300) is a step of creating a battery profile corresponding to a battery based on battery information including at least one of the voltage, current, and temperature of the battery, and can be performed by the control unit (130).
  • the parameters that constitute the battery profile are not limited.
  • 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 프로파일 생성 장치는, 배터리를 충방전시키도록 구성된 충방전부; 상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성된 측정부; 및 임계 온도와 임계 C-rate 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하고, 상기 배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 대응되면 상기 타겟 C-rate로 상기 배터리를 충방전하도록 상기 충방전부를 제어하며, 상기 배터리 정보에 기반하여 상기 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 프로파일 생성 장치 및 방법
본 발명은 배터리 프로파일 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2024년 01월 31일자 한국 특허 출원 제10-2024-0015219호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
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.
배터리의 상태를 진단하는 방법 중 하나는, 배터리의 충방전 특성을 나타내는 배터리 프로파일을 분석하는 것이다. 예컨대, 배터리의 충전 과정에서 배터리의 용량 및 전압을 측정하고, 측정된 용량 및 전압 간의 대응 관계를 나타내는 배터리 프로파일 분석을 통해 배터리의 상태를 진단하였다.
배터리의 상태를 보다 정확하게 진단하기 위해서는, 배터리의 상태를 정확하게 반영하는 배터리 프로파일이 요구된다. 이러한 배터리 프로파일을 획득하기 위해서는 0.05C(C-rate) 등의 저율 충방전이 요구되는 문제가 있다. 예컨대, 0.33C 이상으로 배터리를 충방전하는 경우, 획득되는 배터리 프로파일에 과전압(Overpotential)이 포함되기 때문에, 과전압의 영향으로 배터리 프로파일이 배터리의 현재 상태를 정확하게 반영하지 않을 수 있다.
이와 같이, 종래에는 배터리의 상태를 정확하게 진단하기 위하여 저율 충방전이 요구되었기 때문에, 배터리의 상태를 진단하는 데 제약이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 상태를 보다 정확하게 반영하는 배터리 프로파일을 보다 신속하게 생성할 수 있는 배터리 프로파일 생성 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 프로파일 생성 장치는 배터리를 충방전시키도록 구성된 충방전부; 상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성된 측정부; 및 임계 온도와 임계 C-rate(Current-rate) 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하고, 상기 배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 대응되면 상기 타겟 C-rate로 상기 배터리를 충방전하도록 상기 충방전부를 제어하며, 상기 배터리 정보에 기반하여 상기 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 충방전 조건은, 상기 타겟 온도를 포함하도록 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 온도에 대응되는 상기 임계 C-rate를 상기 타겟 C-rate로 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일에서 대응되는 임계 온도가 상기 타겟 온도보다 작은 하나 이상의 임계 C-rate 중에서 최소 C-rate, 최대 C-rate 또는 중간 C-rate를 상기 타겟 C-rate로 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 충방전 조건은, 상기 타겟 C-rate를 포함하도록 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 C-rate에 대응되는 상기 임계 온도를 상기 타겟 온도로 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일에서 대응되는 상기 임계 C-rate가 상기 타겟 C-rate보다 큰 하나 이상의 임계 온도를 선택하고, 선택된 하나 이상의 임계 온도 중에서 최소 온도, 최대 온도 또는 중간 온도를 상기 타겟 온도로 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 충방전 조건은, 상기 타겟 온도 및 상기 타겟 C-rate를 포함하도록 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일에 기반하여, 상기 타겟 온도와 상기 타겟 C-rate에 따른 충방전 적합성을 판단하고, 상기 충방전이 적합하다고 판단되면 상기 배터리가 충방전되도록 상기 충방전부를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 온도에 대응되는 상기 임계 C-rate를 기준 C-rate로 결정하고, 상기 기준 C-rate가 상기 타겟 C-rate 이상이면 상기 충방전이 적합하다고 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 C-rate에 대응되는 상기 임계 온도를 기준 온도로 결정하고, 상기 기준 온도가 상기 타겟 온도 이하이면 상기 충방전이 적합하다고 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리의 온도를 조절하도록 구성된 온도 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 타겟 온도와 상기 배터리의 온도가 대응되지 않으면, 상기 배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 도달할 때까지 상기 온도 조절부를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 배터리 프로파일을 외부로 출력함으로써 상기 배터리에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 프로파일 생성 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 진단 장치는 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 프로파일 생성 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 프로파일 생성 방법은 임계 온도와 임계 C-rate 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하는 단계; 배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 대응되면 상기 타겟 C-rate로 상기 배터리를 충방전하도록 충방전부를 제어하는 단계; 및 상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보에 기반하여 상기 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 임계 온도와 임계 C-rate 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하는 단계; 배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 대응될 때 상기 타겟 C-rate로 상기 배터리를 충방전하도록 충방전부를 제어하는 단계; 및 상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보에 기반하여 상기 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 배터리 프로파일 생성 방법을 실행하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 프로파일 생성 장치는 서로 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정함으로써, 배터리 프로파일을 생성하는 데 소요되는 시간은 단축하고, 배터리 프로파일의 정확도는 향상시킬 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 프로파일 생성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 참조 프로파일의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 기준 미분 프로파일의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 기준 미분 프로파일의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 기준 미분 프로파일의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 프로파일 생성 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.
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 프로파일 생성 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 충방전부(110), 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함하며, 온도 조절부(140)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 배터리는 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 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.
충방전부(110)는 배터리를 충방전시키도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 충방전부(110)는 배터리의 양극 단자와 음극 단자에 전기적으로 연결되어 배터리를 충전시키거나 방전시킬 수 있다.
충방전부(110)는 타겟 C-rate 정보가 포함된 제어 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 충방전부(110)는 제어부(130)와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 유선 통신은 예컨대 CAN(controller area network) 통신이나 CAN-FD(CAN with Flexible Data rate) 통신일 수 있다. 무선 통신은 예컨대 지그비나 블루투스 통신일 수 있다. 물론, 충방전부(110)와 제어부(130) 간의 통신을 지원하는 것이라면, 그 통신 프로토콜의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 제어부(130)는 타겟 C-rate가 포함된 제어 신호를 충방전부(110)로 송신할 수 있다. 그리고, 충방전부(110)는 제어부(130)로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 제어 신호에 포함되는 타겟 C-rate 정보는 제어부(130)에 의해 설정되거나, 사용자의 입력에 의해 설정될 수 있다.
충방전부(110)는 제어 신호에 포함된 타겟 C-rate로 배터리를 충방전하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제어 신호에 포함된 타겟 C-rate가 0.2C인 경우, 충방전부(110)는 배터리를 0.2C의 C-rate로 충전하거나, 배터리를 0.2C의 C-rate로 방전시킬 수 있다.
측정부(120)는 배터리의 충방전 과정에서 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성될 수 있다.
측정부(120)는 전압 검출 회로를 포함할 수 있다. 전압 검출 회로는 배터리의 양극 단자와 음극 단자에 전기적으로 연결 가능하도록 제공된다. 전압 검출 회로는 배터리의 양극과 음극에 각각 연결된 한 쌍의 센싱 라인 간의 전위차를 이용하여, 배터리의 양단에 걸친 전압을 검출할 수 있다. 즉, 측정부(120)는 전압 검출 회로를 통해, 배터리 정보에 포함되는 배터리의 전압을 측정할 수 있다.
측정부(120)는 전류 검출 회로를 포함할 수 있다. 전류 검출 회로는 배터리와 충방전부(110) 간의 전류 경로를 통해 배터리와 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 전류 검출 회로는 배터리 및 충방전부(110)와 직렬로 연결될 수 있다. 예컨대, 전류 검출 회로는 션트 저항, 홀 효과 소자 등과 같은 공지의 전류 검출 소자들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 측정부(120)는 전류 검출 회로를 통해 배터리의 충전 전류를 측정하여 충전량을 산출할 수 있다. 또한, 측정부(120)는 전류 검출 회로를 통해 배터리의 방전 전류를 측정하여 방전량을 산출할 수 있다. 즉, 측정부(120)는 전류 검출 회로를 통해, 배터리 정보에 포함되는 배터리의 전류를 측정할 수 있다.
측정부(120)는 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 센서는 배터리의 외장재에 직접 부착되거나 일정 거리만큼 이격되도록 마련될 수 있다. 즉, 측정부(120)는 온도 센서를 통해, 배터리 정보에 포함되는 배터리의 온도를 측정할 수 있다.
측정부(120)는 제어부(130)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 예컨대, 측정부(120)는 제어부(130)와 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 유선 통신은 예컨대 CAN(contoller area network) 통신이나 CAN-FD(CAN with Flexible Data rate) 통신일 수 있다. 무선 통신은 예컨대 지그비나 블루투스 통신일 수 있다. 물론, 측정부(120)와 제어부(130) 간의 통신을 지원하는 것이라면, 그 통신 프로토콜의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 측정부(120)는 측정한 배터리 정보를 제어부(130)로 송신할 수 있다. 제어부(130)는 측정부(120)로부터 배터리 정보를 수신할 수 있다.
제어부(130)는 임계 온도와 임계 C-rate 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하도록 구성될 수 있다.
도 2는 참조 프로파일의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 첫 행은 임계 온도(℃)를 나타내고, 두 번째 행은 임계 C-rate를 나타낸다.
온도가 낮은 임계 온도에서 높은 임계 온도 순으로 정렬하면, T1, T2, T3, T4, T5, T6이다. 참조 프로파일에서 임계 온도와 임계 C-rate는 비례 관계를 나타낼 수 있다. 즉, 임계 온도가 높아지면, 임계 온도에 대응하는 임계 C-rate도 증가할 수 있다. 또한, 임계 C-rate가 증가하면, 임계 C-rate에 대응하는 임계 온도도 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 충방전 조건은, 타겟 온도를 포함하도록 설정될 수 있다.
제어부(130)는 충방전 조건에 포함된 타겟 온도 및 참조 프로파일에 기반하여 타겟 C-rate를 결정할 수 있다. 즉, 충방전 조건으로 타겟 온도만이 설정된 경우, 제어부(130)는 참조 프로파일에 기반하여 타겟 C-rate를 결정하여, 배터리에 대한 충방전 조건을 설정할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 온도에 대응되는 임계 C-rate를 타겟 C-rate로 결정하도록 구성될 수 있다.
도 2의 실시예에서, 충방전 조건에 포함된 타겟 온도가 T4인 경우, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 온도(T4)에 대응되는 임계 C-rate(0.2C)를 타겟 C-rate로 결정할 수 있다.
다른 예로, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 대응되는 임계 온도가 타겟 온도보다 작은 하나 이상의 임계 C-rate를 선택하고, 선택된 하나 이상의 임계 C-rate 중에서 최소 C-rate, 최대 C-rate 또는 중간 C-rate를 타겟 C-rate로 결정하도록 구성될 수 있다.
중간 C-rate는 선택된 하나 이상의 임계 C-rate의 평균값을 나타낼 수 있다. 또는 중간 C-rate는 선택된 하나 이상의 임계 C-rate의 중앙값을 나타낼 수 있다.
도 2를 참조하면, 타겟 온도가 T4인 경우, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 대응되는 임계 온도가 타겟 온도(T4)보다 작은 하나 이상의 임계 C-rate(0.05C, 0.1C 및 0.13C)를 선택할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 선택된 임계 C-rate(0.05C, 0.1C, 0.13C) 중에서 최소 C-rate(0.05C), 최대 C-rate(0.13C) 또는 중간 C-rate(즉, (0.05+0.1C+0.13C)÷3=0.093C)를 타겟 C-rate로 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 충방전 조건은, 타겟 C-rate를 포함하도록 설정될 수 있다.
제어부(130)는 충방전 조건에 포함된 타겟 C-rate 및 참조 프로파일에 기반하여 타겟 온도를 결정할 수 있다. 즉, 충방전 조건으로 타겟 C-rate만이 설정된 경우, 제어부(130)는 참조 프로파일에 기반하여 타겟 온도를 결정하여, 배터리에 대한 충방전 조건을 설정할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 C-rate에 대응되는 임계 온도를 타겟 온도로 결정하도록 구성될 수 있다.
도 2의 실시예에서, 충방전 조건에 포함된 타겟 C-rate가 0.2C인 경우, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 C-rate(0.2C)에 대응되는 임계 온도(T4)를 타겟 온도로 결정할 수 있다.
다른 예로, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 대응되는 임계 C-rate가 타겟 C-rate보다 큰 하나 이상의 임계 온도를 선택하고, 선택된 하나 이상의 임계 온도 중에서 최소 온도, 최대 온도 또는 중간 온도를 타겟 온도로 결정하도록 구성될 수 있다.
중간 온도는 선택된 하나 이상의 임계 온도의 평균값을 나타낼 수 있다. 중간 온도는 선택된 하나 이상의 임계 온도의 중앙값을 나타낼 수 있다.
도 2를 참조하면, 타겟 C-rate가 0.2C인 경우, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 대응되는 임계 C-rate가 타겟 C-rate(0.2C)보다 큰 하나 이상의 임계 온도(T5 및 T6)를 선택할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 선택된 임계 온도(T5 및 T6) 중에서 최소 온도(T5), 최대 온도(T6) 또는 중간 온도(즉, (T5+T6)÷2)를 타겟 온도로 결정할 수 있다.
제어부(130)는 배터리의 온도가 타겟 온도에 대응되면 타겟 C-rate로 배터리를 충방전하도록 충방전부(110)를 제어하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 측정부(120)에 의해 측정되어 배터리 정보에 포함된 배터리의 온도가 충방전 조건에 포함된 타겟 온도에 도달하면, 제어부(130)는 충방전 조건에 포함된 타겟 C-rate로 배터리를 충방전하도록 충방전부(110)를 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 충방전 조건을 포함하는 제어 신호를 충방전부(110)로 송신할 수 있다. 충방전부(110)는 수신한 제어 신호에 포함된 충방전 조건 중 타겟 C-rate로 배터리를 충방전하도록 구성될 수 있다.
제어부(130)는 배터리 정보에 기반하여 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하도록 구성될 수 있다.
배터리 프로파일은 배터리의 충방전 특성을 반영하는 것이라면, 배터리 프로파일을 구성하는 파라미터는 제한되지 않는다.
예컨대, 배터리 프로파일은 배터리 정보에 포함된 배터리의 전압과 용량 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일일 수 있다.
다른 예로, 배터리 프로파일은 배터리의 전압, 용량 및 저항 중 적어도 어느 둘 이상의 대응 관계를 나타내는 프로파일 일 수 있다.
배터리의 용량 또는 저항을 산출함에 있어서는, 공지된 다양한 방식이 채용될 수 있다.
일반적으로, 0.05C 등의 낮은 C-rate로 충방전을 진행하면 배터리 프로파일은 배터리의 현재 상태를 가장 정확하게 나타낼 수 있다. 하지만, 0.05C로 충방전을 진행하면 약 20시간이 소요되기 때문에, 배터리 프로파일을 생성하는데 상당한 시간이 소요되는 문제가 있다.
반대로, C-rate를 증가시키면 배터리 프로파일을 생성하는 시간은 단축되지만, 측정되는 충방전 전압에 과전압이 포함될 수 있다. 따라서, 과전압에 의해 배터리 프로파일의 정확도가 낮아지는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 서로 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정함으로써, 배터리 프로파일을 생성하는 데 소요되는 시간은 단축하고, 배터리 프로파일의 정확도는 향상시킬 수 있다.
한편, 배터리 프로파일 생성 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, 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(130)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 배터리 프로파일 생성 장치(100)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(130)와 연결될 수 있다.
또한, 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 저장부(150)를 더 포함할 수 있다. 저장부(150)는 배터리 프로파일 생성 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(150)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 도출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM (Random Access Memory), 플래쉬 메모리(Flash Memory), ROM (Read-Only Memory), EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory), 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(150)는 제어부(130)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
저장부(150)는 제어부(130)가 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하는 데 필요한 정보들을 저장할 수 있다. 예컨대, 저장부(150)는 배터리 정보, 참조 프로파일 등을 저장할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 저장부(150)에 접근(access)하여 필요한 정보들을 획득할 수 있다.
이하에서는, 참조 프로파일을 획득하는 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
예컨대, 참조 프로파일은 기준 배터리에 대한 기준 미분 프로파일을 분석함으로써 획득될 수 있다.
도 3은 기준 미분 프로파일의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 기준 미분 프로파일의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 기준 미분 프로파일의 또 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5의 실시예에 있어서, 가로축(X축)은 SOC(State of Charge, %)를 나타내고, 세로축(Y축)은 전압(Voltage, V)을 나타낸다.
여기서, 기준 배터리는 본 발명의 대상이 되는 배터리에 대응되도록 미리 설정된 배터리일 수 있다. 예컨대, 기준 배터리는 배터리와 동일한 사양의 배터리로 설정될 수 있다. 다른 예로, 기준 배터리는 BoL(Beginning of Life) 상태의 배터리일 수 있다.
예컨대, 기준 미분 프로파일은 배터리의 전압과 용량 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일을, 전압에 대하여 미분한 프로파일일 수 있다. 이 경우, 기준 미분 프로파일은 X축이 전압(V)이고, Y축이 미분 용량(dQ/dV)인 그래프로 나타낼 수 있다.
다른 예로, 기준 미분 프로파일은 배터리의 전압과 용량 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일을, 용량에 대하여 미분한 프로파일일 수 있다. 이 경우, 기준 미분 프로파일은 X축이 용량(Q)이고, Y축이 미분 전압(dV/dQ)인 그래프로 나타낼 수 있다.
구체적으로. 기준 미분 프로파일의 관심 영역에 존재하는 피크의 유무에 기반하여 참조 프로파일이 획득될 수 있다.
관심 영역은 미리 정해진 것일 수 있다. 구체적으로, 관심 영역은 배터리의 특성에 기반하여 미리 정해진 것일 수 있다.
일 예로, 관심 영역은 배터리의 양극 또는 음극의 특성에 기반하여 미리 정해진 것일 수 있다. 구체적으로, 관심 영역은 배터리의 양극 또는 음극의 특성을 나타내는 특정 피크가 존재하는 SOC 구간 및 전압 구간 등일 수 있다.
다른 예로, 관심 영역은 전극 활물질의 종류나 개수 등에 기반하여 미리 정해진 것일 수 있다. 구체적으로, 관심 영역은 전극 활물질의 특성을 나타내는 특정 피크가 존재하는 SOC 구간 및 전압 구간 등일 수 있다.
또 다른 예로, 관심 영역은 배터리의 전극에 포함된 활물질별 용량 발현 구간에 기반하여 미리 정해진 것일 수 있다.
예컨대, 관심 영역은 소정의 SOC 구간(예. SOC 40% 내지 60% 구간)일 수 있다. 다른 예로, 관심 영역의 소정의 전압 구간(예. 3.7V 내지 3.9V 구간)일 수 있다.
피크는 기준 미분 프로파일의 극대점 또는 극소점을 의미할 수 있다. 다른 말로, 피크는 배터리의 충방전 특성 간의 대응 관계를 나타내는 프로파일의 변곡점을 의미할 수 있다.
도 3을 참조하면, 기준 미분 프로파일(R1)은 기준 배터리가 충방전 조건(25℃, 0.2C)에 의하여 충방전되어 획득된 프로파일이다. 도 4를 참조하면, 기준 미분 프로파일(R2)은 기준 배터리가 충방전 조건(45℃, 0.2C)에 의하여 충방전되어 획득된 프로파일이다. 도 5를 참조하면, 기준 미분 프로파일(R3)은 기준 배터리가 충방전 조건(25℃, 0.13C)에 의하여 충방전되어 획득된 프로파일이다.
기준 미분 프로파일 내 소정의 관심 영역에서 피크는, 충방전 C-rate를 유지한 채, 배터리의 온도를 높이면, 나타날 수 있다. 또는, 기준 미분 프로파일 내 소정의 관심 영역에서 피크는, 배터리의 온도를 유지한 채, 충방전 C-rate를 낮추면, 나타날 수 있다.
도 3 내지 도 5의 실시예에서, 관심 영역은 SOC 40% 내지 SOC 60% 구간일 수 있다. 상기 관심 영역에서, 기준 미분 프로파일(R1) 상에서 관심 영역 내 피크는 존재하지 않는다. 기준 미분 프로파일(R2) 상에서 관심 영역 내 피크(Pk2)는 존재한다. 그리고, 기준 미분 프로파일(R3) 상에서 관심 영역 내 피크(Pk3)는 존재한다.
참조 프로파일의 임계 온도에 대응되는 임계 C-rate는, 배터리의 온도가 임계 온도인 경우 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재하는 최대 C-rate를 의미할 수 있다. 즉, 임계 C-rate로 배터리를 충방전하는 경우, 배터리의 온도가 임계 온도보다 낮으면, 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재하지 않을 수 있다. 반대로, 임계 C-rate로 배터리를 충방전하는 경우, 배터리의 온도가 임계 온도 이상이면, 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재할 수 있다.
마찬가지로, 참조 프로파일의 임계 C-rate에 대응되는 임계 온도는, 임계 C-rate로 배터리를 충방전하는 경우 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재하는 최소 온도를 의미할 수 있다. 즉, 배터리의 온도가 임계 온도인 경우, 임계 C-rate보다 낮은 C-rate로 배터리를 충방전하면, 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재할 수 있다. 반대로, 배터리의 온도가 임계 온도인 경우, 임계 C-rate 이상의 C-rate로 배터리를 충방전하면, 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재하지 않을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 충방전 조건은, 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 포함하도록 설정될 수 있다.
제어부(130)는 참조 프로파일에 기반하여, 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전 적합성을 판단하도록 구성될 수 있다. 충방전이 적합하다고 판단되면, 제어부(130)는 배터리가 충방전되도록 충방전부(110)를 제어할 수 있다.
여기서, 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하다고 함은, 해당 충방전 조건에 따른 충방전 과정에서 배터리 프로파일을 생성하는 것이 적합하다는 것을 의미할 수 있다. 반대로, 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하지 않다고 함은, 해당 충방전 조건에 따른 충방전 과정에서 배터리 프로파일을 생성하는 것이 적합하지 않다는 것을 의미할 수 있다.
즉, 타겟 온도 및 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하다고 판단된 경우, 제어부(130)는 배터리가 타겟 온도 및 타겟 C-rate로 충방전되도록 충방전부(110)를 제어할 수 있다. 반대로, 충방전이 적합하지 않다고 판단되면, 제어부(130)는 배터리가 충방전되지 않도록 충방전부(110)를 제어할 수 있다. 즉, 타겟 온도 및 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하지 않다고 판단된 경우, 제어부(130)는 배터리가 충방전되지 않도록 충방전부(110)를 제어할 수 있다.
제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 온도에 대응되는 임계 C-rate를 기준 C-rate로 결정하고, 기준 C-rate가 타겟 C-rate 이상이면 충방전이 적합하다고 판단하도록 구성될 수 있다. 반대로, 기준 C-rate가 타겟 C-rate 미만이면, 제어부(130)는 설정된 충방전 조건에 의한 충방전이 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
구체적으로, 기준 C-rate는 타겟 온도에 대응되는 임계 C-rate로서, 배터리의 온도가 타겟 온도인 경우, 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재할 수 있는 최대 C-rate를 의미할 수 있다.
이 경우, 기준 C-rate가 타겟 C-rate 이상이면, 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전 과정에서 측정된 배터리 정보에 기반한 미분 프로파일의 관심 영역 내에 피크가 존재할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하다고 판단할 수 있다.
반대로, 기준 C-rate가 타겟 C-rate 미만이면, 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전 과정에서 측정된 배터리 정보에 기반한 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재하지 않을 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
도 2의 실시예에서, 충방전 조건에 포함된 타겟 온도가 T4이고, 타겟 C-rate가 0.13C라고 가정하면, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 온도(T4)에 대응되는 임계 C-rate인 0.2C를 기준 C-rate로 결정할 수 있다. 기준 C-rate(0.2C)가 타겟 C-rate(0.13C) 이상이므로, 제어부(130)는 설정된 충방전 조건에 포함된 타겟 온도 및 타겟 C-rate에 의한 충방전이 적합하다고 판단할 수 있다.
제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 C-rate에 대응되는 임계 온도를 기준 온도로 결정하고, 기준 온도가 타겟 온도 이하이면 충방전이 적합하다고 판단하도록 구성될 수 있다. 반대로, 기준 온도가 타겟 온도를 초과하면, 제어부(130)는 설정된 충방전 조건에 의한 배터리의 충방전이 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
구체적으로, 기준 온도는 타겟 C-rate에 대응되는 임계 온도로서, 배터리를 타겟 C-rate로 충방전 시, 기준 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재할 수 있는 최소 온도를 의미할 수 있다.
이 경우, 기준 온도가 타겟 온도 이하이면, 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전 시 획득된 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하다고 판단할 수 있다. 반대로, 기준 온도가 타겟 온도를 초과하면, 타겟 온도 및 타겟 C-rate에 따른 충방전 시 획득된 미분 프로파일의 관심 영역 내 피크가 존재하지 않을 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 타겟 온도와 타겟 C-rate에 따른 충방전이 적합하지 않다고 판단할 수 있다.
도 2의 실시예에서, 충방전 조건에 포함된 타겟 온도가 T4이고, 타겟 C-rate가 0.13C라고 가정하면, 제어부(130)는 타겟 C-rate(0.13C)에 대응되는 임계 온도인 T3를 기준 온도로 결정할 수 있다. 기준 온도(T3)가 타겟 온도(T4) 이하이므로, 제어부(130)는 설정된 충방전 조건에 포함된 타겟 온도 및 타겟 C-rate에 의한 충방전이 적합하다고 판단할 수 있다.
배터리 프로파일 생성 장치(100)는, 배터리의 온도를 조절하도록 구성된 온도 조절부(140)를 더 포함할 수 있다.
제어부(130)는 타겟 온도와 배터리의 온도가 대응되지 않으면, 배터리의 온도가 타겟 온도에 도달할 때까지 온도 조절부(140)를 제어하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 온도 조절부(140)는, 충방전부(110)가 충방전 조건에 의해 배터리를 충방전하기 전에 배터리의 온도가 일정 범위 내로 유지되도록 배터리를 직/간접적으로 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
예컨대, 온도 조절부(140)는 코일을 이용하여 배터리를 가열시킬 수 있다. 구체적으로, 온도 조절부(140)는 코일에 흐르는 전류의 세기를 조절하여, 코일의 저항에 의하여 발생하는 온도를 조절할 수 있다. 다른 예로, 온도 조절부(140)의 열 교환기를 포함하고, 열 교환 배관 내의 유체를 이용하여 배터리를 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 한편, 온도 조절부(140)는 배터리의 온도를 조절할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다.
온도 조절부(140)는 제어부(130)와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능하도록 연결될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 배터리 정보와 충방전 조건을 비교하여, 비교 결과에 따라 온도 조절부(140)를 제어할 수 있다.
만약, 배터리의 온도가 타겟 온도보다 낮다면, 제어부(130)는 온도 조절부(140)가 배터리를 직/간접적으로 가열하도록 제어할 수 있다. 온도 조절부(140)는 배터리의 온도가 타겟 온도와 소정의 오차 범위 내에 도달할 때까지 배터리를 가열할 수 있다.
배터리 프로파일 생성 장치(100)는 온도 조절부(140)를 포함함으로써, 배터리의 온도가 타겟 온도에 도달하도록 제어한 후에 충방전을 진행할 수 있다. 즉, 충방전 과정에서 측정되는 배터리 정보에 기반한 미분 프로파일의 관심 영역에는 피크가 포함될 수 있다. 배터리 프로파일 생성 장치(100)에 따르면, 낮은 온도의 배터리라도 온도를 상승시켜 충방전할 수 있으므로, 배터리의 상태를 보다 정확하게 반영하는 배터리 프로파일을 생성할 수 있다.
한편, 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높다면, 제어부(130)는 온도 조절부(140)가 배터리를 직/간접적으로 냉각하도록 제어할 수 있다. 온도 조절부(140)는 배터리의 온도가 타겟 온도와 소정의 오차 범위 내에 도달할 때까지 배터리를 냉각할 수 있다.
예컨대, 배터리의 온도가 높을수록 충방전 과정에서 배터리에 가해지는 스트레스는 증가될 수 있다. 즉, 고온에서 충방전이 진행되는 경우, 저온에서 충방전이 진행될 때보다 배터리가 더 퇴화될 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 배터리의 온도가 타겟 온도보다 높으면, 배터리의 온도가 타겟 온도에 대응되도록 온도 조절부(140)를 제어할 수 있다.
즉, 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 고온 충방전에 의해 배터리가 퇴화되는 것을 방지하기 위하여, 배터리의 온도를 타겟 온도에 대응되도록 냉각시킨 후 충방전을 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른, 충방전 과정에서 배터리가 덜 퇴화되므로, 배터리의 기대수명이 증가될 수 있다.
제어부(130)는 배터리 프로파일을 외부로 출력함으로써 배터리에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 배터리 프로파일에 기반하여 배터리의 상태를 진단할 수 있는 외부 장치와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 제어부(130)는 유선 및/또는 무선 통신을 통해 외부 장치로 배터리 프로파일을 송신할 수 있다. 예컨대, 외부 장치는 진단 장치 또는 서버를 포함하며, 배터리 프로파일을 분석하여 배터리의 상태를 진단할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 프로파일 생성 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 프로파일 생성 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 프로파일 생성 장치(100)의 충방전부(110), 측정부(120), 제어부(130), 온도 조절부(140) 및 저장부(150)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 프로파일 생성 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 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 예시적 구성을 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.
배터리 팩(10)의 양극 단자(P+)는 충방전부(110)의 일측과 연결되고, 배터리 팩(10)의 음극 단자(P-)는 충방전부(110)의 타측과 연결될 수 있다.
배터리 팩(10)은 진단 장치 또는 서버로 배터리 프로파일을 제공하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 진단 장치 또는 서버는 배터리 프로파일에 기반하여 배터리의 상태를 진단하도록 구성된 장치 또는 서버일 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 진단 장치(미도시)에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 진단 장치는, 상술한 배터리 프로파일 생성 장치(100)를 포함할 수 있다. 진단 장치는 배터리를 충방전하며, 배터리의 상태를 진단할 수 있다. 구체적으로, 진단 장치는 배터리의 충방전 특성을 나타내는 배터리 프로파일을 생성하고, 생성된 배터리 프로파일을 이용하여 배터리의 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 배터리 프로파일 생성 장치(100)에 의해 생성된 배터리 프로파일은 배터리의 충방전 과정에서 발생하는 다양한 상태 변화를 정밀하게 반영할 수 있다. 예컨대, 배터리 프로파일은 내부 저항 증가, 용량 감소, 과충전 및 과전압 등의 상태를 보다 정확하게 나타낼 수 있으며, 이러한 배터리 프로파일은 배터리의 열화 메커니즘을 해석하고 상태를 진단하는 데 효과적으로 이용될 수 있다.
예컨대, 진단 장치는 배터리 프로파일에 기반하여 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층 형성이나 부반응 등으로 인한 가용 리튬 손실량을 정량적으로 진단할 수 있다. 다른 예로, 진단 장치는 배터리 프로파일에 기반하여 양극 및 음극 활물질의 손실량을 산출함으로써 각 전극에서의 퇴화 상태를 정량적으로 진단할 수 있다. 또 다른 예로, 진단 장치는 배터리 프로파일에 기반하여 용량 감소, 내부 저항 증가 및/또는 전압 특성 변화를 고려하여 배터리의 배터리의 수명 상태(SOH, State of Health)를 진단할 수 있다. 또 다른 예로, 진단 장치는 배터리 프로파일에 기반하여 전해질 분해로 인한 가스 발생량을 추정할 수 있다.
배터리 프로파일이 배터리의 현재 상태를 정확하게 반영하는 것일수록 배터리 프로파일에 기반하여 배터리의 상태가 보다 정확하게 진단될 수 있다. 배터리 프로파일 생성 장치(100)는 참조 프로파일에 기반하여 배터리 프로파일을 생성하기 때문에, 배터리의 현재 상태를 반영하는 배터리 프로파일을 신속하게 생성할 수 있다. 따라서, 배터리 프로파일 생성 장치(100)에 의해 생성된 배터리 프로파일을 이용하여 배터리의 상태가 진단됨으로써, 배터리의 상태 진단에 소요되는 시간을 획기적으로 감축시키면서도 진단의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 정확한 진단 결과는 배터리의 수명을 늘리고 안전성을 확보하기 위한 효과적인 제어를 가능하게 한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 프로파일 생성 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리 프로파일 생성 방법은 충방전 조건 결정 단계(S100), 제어 단계(S200) 및 배터리 프로파일 생성 단계(S300)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 배터리 프로파일 생성 방법의 각 단계는 배터리 프로파일 생성 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
충방전 조건 결정 단계(S100)는 임계 온도와 임계 C-rate 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
구체적으로, 충방전 조건은, 타겟 온도를 포함하도록 설정될 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 충방전 조건에 포함된 타겟 온도 및 참조 프로파일에 기반하여 타겟 C-rate를 결정할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 온도에 대응되는 임계 C-rate를 타겟 C-rate로 결정하도록 구성될 수 있다.
충방전 조건은, 타겟 C-rate를 포함하도록 설정될 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 충방전 조건에 포함된 타겟 C-rate 및 참조 프로파일에 기반하여 타겟 온도를 결정할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 타겟 C-rate에 대응되는 임계 온도를 타겟 온도로 결정하도록 구성될 수 있다.
다른 예로, 제어부(130)는 참조 프로파일에서 대응되는 임계 C-rate가 타겟 C-rate보다 큰 하나 이상의 임계 온도를 선택하고, 선택된 하나 이상의 임계 온도 중에서 최소 온도, 최대 온도 또는 중간 온도를 타겟 온도로 결정하도록 구성될 수 있다.
제어 단계(S200)는 배터리의 온도가 타겟 온도에 대응되면 타겟 C-rate로 배터리를 충방전하도록 충방전부(110)를 제어하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 충방전 조건을 포함하는 제어 신호를 충방전부(110)로 송신할 수 있다. 충방전부(110)는 수신한 제어 신호에 포함된 충방전 조건 중 타겟 C-rate로 배터리를 충방전하도록 구성될 수 있다.
배터리 프로파일 생성 단계(S300)는 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보에 기반하여 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
배터리 프로파일은 배터리의 충방전 특성을 반영하는 것이라면, 배터리 프로파일을 구성하는 파라미터는 제한되지 않는다.
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
100: 배터리 프로파일 생성 장치
110: 충방전부
120: 측정부
130: 제어부
140: 온도 조절부
150: 저장부

Claims (14)

  1. 배터리를 충방전시키도록 구성된 충방전부;
    상기 배터리의 충방전 과정에서 상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보를 측정하도록 구성된 측정부; 및
    임계 온도와 임계 C-rate(Current-rate) 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하고, 상기 배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 대응되면 상기 타겟 C-rate로 상기 배터리를 충방전하도록 상기 충방전부를 제어하며, 상기 배터리 정보에 기반하여 상기 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 조건은, 상기 타겟 온도를 포함하도록 설정되고,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 온도에 대응되는 상기 임계 C-rate를 상기 타겟 C-rate로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일에서 대응되는 임계 온도가 상기 타겟 온도보다 작은 하나 이상의 임계 C-rate 중에서 최소 C-rate, 최대 C-rate 또는 중간 C-rate를 상기 타겟 C-rate로 결정하도록 구성되는 배터리 프로파일 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 조건은, 상기 타겟 C-rate를 포함하도록 설정되고,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 C-rate에 대응되는 임계 온도를 상기 타겟 온도로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일에서 대응되는 상기 임계 C-rate가 상기 타겟 C-rate보다 큰 하나 이상의 임계 온도를 선택하고, 선택된 하나 이상의 임계 온도 중에서 최소 온도, 최대 온도 또는 중간 온도를 상기 타겟 온도로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 조건은, 상기 타겟 온도 및 상기 타겟 C-rate를 포함하도록 설정되고,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일에 기반하여, 상기 타겟 온도와 상기 타겟 C-rate에 따른 충방전 적합성을 판단하고, 상기 충방전이 적합하다고 판단되면 상기 배터리가 충방전되도록 상기 충방전부를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 온도에 대응되는 상기 임계 C-rate를 기준 C-rate로 결정하고, 상기 기준 C-rate가 상기 타겟 C-rate 이상이면 상기 충방전이 적합하다고 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 참조 프로파일에서 상기 타겟 C-rate에 대응되는 상기 임계 온도를 기준 온도로 결정하고, 상기 기준 온도가 상기 타겟 온도 이하이면 상기 충방전이 적합하다고 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 조절하도록 구성된 온도 조절부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 타겟 온도와 상기 배터리의 온도가 대응되지 않으면, 상기 배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 도달할 때까지 상기 온도 조절부를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 프로파일 생성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 프로파일을 외부로 출력함으로써 상기 배터리에 대한 정보를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 정보 생성 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 프로파일 생성 장치를 포함하는 배터리 팩.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 프로파일 생성 장치를 포함하는 진단 장치.
  13. 임계 온도와 임계 C-rate 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하는 충방전 조건 결정 단계;
    배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 대응되면 상기 타겟 C-rate로 상기 배터리를 충방전하도록 충방전부를 제어하는 제어 단계; 및
    상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보에 기반하여 상기 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하는 배터리 프로파일 생성 단계를 포함하는 배터리 프로파일 생성 방법.
  14. 임계 온도와 임계 C-rate 간의 대응 관계를 나타내도록 미리 설정된 참조 프로파일에 기반하여 충방전 조건에 대응되는 타겟 온도 및 타겟 C-rate를 결정하는 충방전 조건 결정 단계;
    배터리의 온도가 상기 타겟 온도에 대응될 때 상기 타겟 C-rate로 상기 배터리를 충방전하도록 충방전부를 제어하는 제어 단계; 및
    상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 정보에 기반하여 상기 배터리에 대응되는 배터리 프로파일을 생성하는 배터리 프로파일 생성 단계를 포함하는 배터리 프로파일 생성 방법을 실행하기 위한 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170108552A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-20 California Institute Of Technology Systems and methods for monitoring characteristics of energy units
KR20180056238A (ko) * 2016-11-18 2018-05-28 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법, 배터리 충전 정보 생성 방법 및 배터리 충전 장치
JP2021034320A (ja) * 2019-08-29 2021-03-01 株式会社日立製作所 二次電池モジュールの温度推定方法、劣化状態推定方法及び寿命予測方法、二次電池モジュールの温度推定装置、劣化状態推定装置及び寿命予測装置並びに充電装置
KR20230115117A (ko) * 2022-01-26 2023-08-02 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 soc 추정 장치 및 방법
KR20230161073A (ko) * 2022-05-18 2023-11-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 soh 추정 장치 및 방법
KR20240015219A (ko) 2022-07-26 2024-02-05 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 제조방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8866444B2 (en) 2010-06-08 2014-10-21 Tesla Motors, Inc. Methodology for charging batteries safely
US9040186B2 (en) * 2012-02-15 2015-05-26 GM Global Technology Operations LLC Method and device to measure temperature of a prismatic cell of automotive battery
US9461490B2 (en) * 2013-03-13 2016-10-04 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for evaluating a rechargeable battery
KR102574084B1 (ko) * 2016-01-14 2023-09-04 삼성전자주식회사 배터리 관리 장치 및 방법
KR102572647B1 (ko) * 2016-02-25 2023-08-31 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US9840161B2 (en) 2016-03-10 2017-12-12 Ford Global Technologies, Llc Circuit and method for detection of battery cell degradation events
HUE070494T2 (hu) 2020-07-16 2025-06-28 Lg Energy Solution Ltd Akkumulátorkezelõ berendezés és eljárás
KR102830192B1 (ko) 2020-10-23 2025-07-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR102738216B1 (ko) 2020-11-13 2024-12-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
KR102931709B1 (ko) 2021-01-25 2026-02-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 분류 장치 및 방법
EP4191740A1 (de) * 2021-12-01 2023-06-07 Hilti Aktiengesellschaft Verfahren zum laden eines akkumulators einer mobilen werkzeugmaschine sowie ladevorrichtung
KR102672284B1 (ko) 2022-06-21 2024-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR102600139B1 (ko) 2022-07-11 2023-11-08 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
CA3245558A1 (en) 2022-09-02 2025-06-13 Lg Energy Solution, Ltd. BATTERY DIAGNOSTIC DEVICE, BATTERY BLOCK, ELECTRIC VEHICLE AND BATTERY DIAGNOSTIC METHOD
KR102718252B1 (ko) 2022-09-02 2024-10-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 진단 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170108552A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-20 California Institute Of Technology Systems and methods for monitoring characteristics of energy units
KR20180056238A (ko) * 2016-11-18 2018-05-28 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법, 배터리 충전 정보 생성 방법 및 배터리 충전 장치
JP2021034320A (ja) * 2019-08-29 2021-03-01 株式会社日立製作所 二次電池モジュールの温度推定方法、劣化状態推定方法及び寿命予測方法、二次電池モジュールの温度推定装置、劣化状態推定装置及び寿命予測装置並びに充電装置
KR20230115117A (ko) * 2022-01-26 2023-08-02 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 soc 추정 장치 및 방법
KR20230161073A (ko) * 2022-05-18 2023-11-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 soh 추정 장치 및 방법
KR20240015219A (ko) 2022-07-26 2024-02-05 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 제조방법

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