KR20230059431A - Apparatus and Method for estimating state of charge of battery considering voltage flat characteristic - Google Patents
Apparatus and Method for estimating state of charge of battery considering voltage flat characteristic Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230059431A KR20230059431A KR1020210143621A KR20210143621A KR20230059431A KR 20230059431 A KR20230059431 A KR 20230059431A KR 1020210143621 A KR1020210143621 A KR 1020210143621A KR 20210143621 A KR20210143621 A KR 20210143621A KR 20230059431 A KR20230059431 A KR 20230059431A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- state
- soc
- battery
- charge
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 71
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 101150114085 soc-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/3644—Constructional arrangements
- G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- 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
- G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 배터리 충전 상태 추정 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a technology for estimating SOC of a battery, and more particularly, to an apparatus and method for estimating SOC of a battery considering a voltage flat characteristic.
최근 리튬기반의 배터리의 화재 사건이 연이어 발생하고 있다. 원인은 다양하지만 근본적으로 반응성이 높은 리튬 기반에 화재 가능성이 있는 가연성 유기 물질을 사용하기 때문에 안전에 대한 위험 가능성을 근본적으로 가지고 있다. 이에 따라 보다 안전하고 저가인 배터리에 대체에 대한 수요가 늘어나고 있다. Recently, fire incidents of lithium-based batteries have occurred one after another. Although the causes are diverse, it fundamentally has the potential for safety hazards because it uses highly reactive lithium-based and combustible organic materials with a possibility of fire. As a result, there is a growing demand for alternatives to safer and cheaper batteries.
대표적인 배터리가 리튬계열 양극소재에 상대적으로 안정적인 소재인 철을 사용한 인산철 리튬 배터리와 그 외 나트륨 또는 수계 기반의 차세대 배터리가 주목을 받고 있다. 이는 안전 측면에서 화재 가능성이 적을 뿐만 아니라 소재 가격이 상대적으로 저렴하다는 장점도 있기 때문이다.Representative batteries are lithium iron phosphate batteries using iron, which is a relatively stable material for lithium-based cathode materials, and next-generation batteries based on sodium or water are attracting attention. This is because the possibility of fire is low in terms of safety, and the material price is relatively cheap.
하지만, 이러한 종류의 배터리는 정확한 충전 상태를 추정하기가 어려운 특징이 있다. 이유는 보통 충전량(SOC:State Of Charge)에 따른 무부하 전압(OCV: Open-Circuit Voltage)이 비례 관계 특성에 따라 충전 상태를 추정할 수 있다. 이 경우, 배터리 전압의 비선형성 특성으로 인해, 충전량(SOC)에 따른 무부하 전압(OCV)의 변화량이 크지 않으면 전압 평탄한 구간에서는 충전상태를 추정하기 어렵다.However, this type of battery has a characteristic that it is difficult to accurately estimate the state of charge. The reason is that the state of charge can be estimated according to the characteristics of the proportional relationship between the no-load voltage (OCV) and the open-circuit voltage (OCV) according to the state of charge (SOC). In this case, due to the nonlinearity of the battery voltage, it is difficult to estimate the state of charge in a voltage flat section unless the amount of change in the no-load voltage (OCV) according to the amount of charge (SOC) is large.
또한, 추정하기 어려운 이유는 배터리 특성에 영향을 미치는 요인들이 많기 때문이다. 일반적으로 배터리는 온도에 매우 민감하다. 온도에 따라 가용 에너지가 달라지며, 또한, 내부 저항의 변화가 온도가 낮을수록 커지기 때문에 충/방전시 전압변화가 커지게 된다. 또한, 사용할수록 가용용량이 감소하고 내부저항이 커지는 수명 변화가 있기 때문에 모든 요소를 고려해서 정확한 충전용량을 예측하기는 매우 어렵다. In addition, the reason it is difficult to estimate is that there are many factors that affect battery characteristics. Batteries are generally very sensitive to temperature. The available energy varies depending on the temperature, and since the change in internal resistance increases as the temperature decreases, the voltage change during charging/discharging increases. In addition, it is very difficult to accurately predict the charging capacity considering all factors because the usable capacity decreases and the internal resistance increases as the battery is used.
특히, 충전량(SOC)에 따른 무부하 전압(OCV)의 변화량이 크지 않으면 전류가 흐르지 않는 상태에서 무부하 전압(OCV)을 통해 충전량(SOC)을 보정할 수 없기 때문이다. 따라서, 전류 누적량을 기본으로 충전량을 계산해야 하고 이에 따른 누적오차로 인해 정확한 충전상태 추정이 어렵다.In particular, if the change in the no-load voltage (OCV) according to the charge amount (SOC) is not large, the charge amount (SOC) cannot be corrected through the no-load voltage (OCV) in a state in which no current flows. Therefore, it is necessary to calculate the charge amount based on the current accumulation amount, and it is difficult to accurately estimate the state of charge due to the accumulation error.
이러한 충전상태 정보인 SOC 값이 중요한 이유는 제한된 배터리 에너지를 사용하기 위한 스케쥴을 설정하거나 필요한 에너지 대비 실제 부족한 충전상태 정보를 표기할 경우 SOC값의 부정확성에 의해 문제를 야기시킬 수 있기 때문이다. The reason why the SOC value, which is SOC value, is important is that inaccuracy of the SOC value may cause problems when a schedule for using limited battery energy is set or SOC information that is actually insufficient compared to required energy is indicated.
또한, 다수의 직병렬로 연결되어 있는 배터리 팩에서 SOC의 부정확한 값으로 인해 일부 셀이 0%~100%를 넘어갈 경우 저전압 또는 과전압으로 인해 배터리 수명에 치명적인 영향을 주어 향후 사용 가능한 횟수가 급격히 줄거나 사용할 수 없게 될 수도 있다.In addition, if some cells exceed 0% to 100% due to an inaccurate value of SOC in a battery pack connected in series and parallel, undervoltage or overvoltage will have a fatal effect on the lifespan of the battery, which will drastically reduce the number of times it can be used in the future. Or it may become unusable.
한편, 기존의 충전상태를 추정하는 방법은 전하의 이동량을 기반으로 충전용량을 산정하는 전류 적산기법과 정지 상태에서 전압값을 바탕으로 충전상태를 추정하는 OCV(open circuit voltage)방법이 있다. 배터리를 계측할 수 있는 값이 전류와 전압이기 때문에 이와 같이 전류적산과 OCV 기법을 기본으로 다양한 조합과 추정방법을 통해 추정할 수 있다. On the other hand, existing methods for estimating the state of charge include a current integration technique for estimating charge capacity based on the amount of charge movement and an open circuit voltage (OCV) method for estimating the state of charge based on a voltage value in a stationary state. Since the values that can be measured for batteries are current and voltage, they can be estimated through various combinations and estimation methods based on current integration and OCV techniques.
그런데, 기존 방법의 가장 큰 문제점은 전압(OCV) 대비 SOC를 추정하는데 큰 오류를 가지고 있다. 일반적으로, 충전 또는 방전 후 안정된 전압값을 보면 SOC 40~90% 영역에서는 SOC 변화에 따른 OCV 변화가 2.585V±0.005V로 거의 변화가 없다. 충전 후 OCV(Chr OCV)와 방전 후 OCV(Dchr OCV) 값 또한 SOC 20~40% 영역에서 0.1V차이가 나는 특징이 있다. 이는 SOC 오차율이 최대 20%까지 날 수 있다. 여기서, Chr는 charge이고, Dchr는 discharge를 나타낸다. However, the biggest problem of the existing method is that it has a large error in estimating SOC versus voltage (OCV). In general, looking at a stable voltage value after charging or discharging, the OCV change according to the SOC change is almost unchanged at 2.585V ± 0.005V in the
또한, SOC 2% 단위로 충전 방전 후 안정 상태로 전압이 회복되는 경우, 무부하시 안정된 전압(OCV)의 값이 다른 SOC임에도 불구하고 약 2.58V로 변화가 없고, 일부구간에서는 충전과 방전 상태에 따라 무부하 전압값(OCV) 변화량이 급격히 변동하는 특성이 있다. In addition, when the voltage is restored to a stable state after charging and discharging in units of 2% of the SOC, the value of the stable voltage (OCV) at no load remains unchanged at about 2.58V even though it is a different SOC, and in some sections, it is in the charging and discharging state. There is a characteristic that the amount of change in the no-load voltage value (OCV) fluctuates rapidly according to the
기존 SOC를 추정하는 방법을 적용해서 SOC를 연산해보면, SOC 낮은 영역(20%이하)과 높은 영역(90% 이상)에서는 5%이하의 오차율이 발생하고, 그 외 영역에서는 20% 오차율이 난다.If the SOC is calculated by applying the existing SOC estimation method, an error rate of 5% or less occurs in the low SOC region (20% or less) and high SOC region (90% or more), and an error rate of 20% in other regions.
이는 실제 ESS(Energy System Storage) 운전시, 20% 변화율을 고려하여 운전하게 되어 운전 제약의 요인이 된다. 또한, 배터리 상태가 열화됨에 따라 오차율은 더 커지기 때문에 운영자 입장에서 SOC 값을 신뢰하기 어려울 수 있다는 문제점이 있다.This becomes a factor in driving constraints as it is operated in consideration of a 20% change rate during actual ESS (Energy System Storage) operation. In addition, since the error rate increases as the battery state deteriorates, it may be difficult for an operator to trust the SOC value.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해, 전압(OCV: open circuit voltage)에 평탄화 특성 따른 충전상태(SOC: State Of Charge) 보정의 정확성을 높이기 위한 2단계의 보정을 가능하게 하는 배터리 충전상태 추정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems caused by the above background art, the present invention is a battery that enables two-step correction to increase the accuracy of state of charge (SOC) correction according to flattening characteristics to open circuit voltage (OCV). Its purpose is to provide an apparatus and method for estimating state of charge.
또한, 본 발명은 적합한 보정값 선정과 이를 적용할지 여부를 판단하는 단계를 통해 안정된 전압인 OCV를 통해 SOC의 정확도를 높일 수 있는 배터리 충전상태 추정 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating SOC of a battery capable of increasing the accuracy of SOC through a stable voltage OCV through a step of selecting an appropriate correction value and determining whether to apply it.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 전압(OCV: open circuit voltage)에 평탄화 특성 따른 충전상태(SOC: State Of Charge) 보정의 정확성을 높이기 위한 2단계의 보정을 가능하게 하는 배터리 충전상태 추정 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention estimates the state of charge of a battery that enables two-step correction to increase the accuracy of state of charge (SOC) correction according to flattening characteristics of open circuit voltage (OCV). provide the device.
상기 배터리 충전 상태 추정 장치는,The device for estimating the state of charge of the battery,
다수의 배터리 셀이 배열되는 다수의 배터리 모듈로 구성된 배터리 팩;A battery pack composed of a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are arranged;
다수의 상기 배터리 셀 및 상기 배터리 팩을 센싱하여 전압, 전류, 및 온도를 포함하는 측정 데이터를 생성하는 측정 블럭;a measurement block generating measurement data including voltage, current, and temperature by sensing the plurality of battery cells and the battery pack;
상기 측정 데이터에 따른 SOC-OCV(State Of Charge-Open Circuit Voltage) 배터리 특성 곡선인 전압 평탄 특성을 고려하여 배터리 충전 상태를 계산하고 상기 배터리 충전 상태에 따라 충전 상태 보정 여부를 결정하는 충전상태 연산 블럭;을 포함하는 것을 특징으로 한다.SOC-OCV (State Of Charge-Open Circuit Voltage) battery characteristic curve according to the measured data, a charge state calculation block that calculates the state of charge of the battery in consideration of the voltage flat characteristic and determines whether to correct the state of charge according to the state of charge of the battery It is characterized by including;
또한, 상기 측정 블록은, 다수의 상기 배터리 셀의 각 전압(V_M1C1 내지 V_MmCn) 및 각 온도를 측정하는 전압 온도 측정부; 및 상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement block may include a voltage and temperature measurement unit for measuring each voltage (V_ M1C1 to V_ MmCn ) and each temperature of the plurality of battery cells; and a current measuring unit configured to measure the current of the battery pack.
또한, 상기 충전상태 연산 블럭은, 상기 측정 데이터를 통합하는 측정 데이터 통합부; 상기 측정 데이터를 이용하여 충방전에 따른 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판단하는 배터리 상태 판단부; 상기 배터리 운전 상태를 이용하여 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 확인하고, 상기 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 기반으로 최종 배터리 충전 상태의 보정을 결정하는 충전 상태 보정 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the SOC calculation block may include a measurement data integration unit that integrates the measurement data; a battery state determination unit determining a battery operating state (SOC_State) according to charging and discharging using the measurement data; Charging state correction determination to determine the state of charge (SOC_Chr) or state of discharge (SOC_Dchr) using the battery operating state, and to determine the correction of the final battery state of charge based on the state of charge (SOC_Chr) or state of discharge (SOC_Dchr) It is characterized in that it includes; part.
또한, 상기 배터리 운전 상태(SOC_State)는 전류가 흐르는 충방전 상태(SOC_State = 2), 전압 변동이 있는 불안정 상태(SOC_State = 1), 상기 전압 변동이 없는 안전 상태(SOC_State = 0) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the battery operating state (SOC_State) is any one of a charge/discharge state in which current flows (SOC_State = 2), an unstable state with voltage fluctuations (SOC_State = 1), and a safe state without voltage fluctuations (SOC_State = 0). characterized by
또한, 상기 보정은 상기 배터리 운전 상태(SOC_State)를 충전상태(SOC_Chr)와 방전 상태(SOC_Dchr)로 구분하고, 상기 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판별하여 반영한 보정값을 적용하는 1차 보정과 무부하 전압에 따른 보정 효과 여부를 판별하여 상기 배터리 충전 상태(SOC)의 추정 정확성을 높이는 2차 보정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the correction divides the battery operating state (SOC_State) into a charged state (SOC_Chr) and a discharged state (SOC_Dchr), and primary correction and no-load voltage applying a correction value reflected by determining the battery operating state (SOC_State) It is characterized in that it consists of secondary correction to increase the estimation accuracy of the battery state of charge (SOC) by determining whether or not the correction effect according to .
또한, 상기 최종 배터리 충전 상태(SOC_Final(OCV))는 수학식
여기서, 상기 보정값은 방전 상태일때 0, 충전 상태일때 1, 판별이 어려울 경우 평균값 0.5인 것을 특징으로 한다.Here, the correction value is characterized in that it is 0 when it is discharged, 1 when it is charged, and an average value of 0.5 when it is difficult to determine.
또한, 상기 충전상태(SOC_Chr)와 상기 방전 상태(SOC_Dchr)의 구분은 상기 충전 상태(SOC_Chr) 및 상기 방전 상태(SOC_Dchr) 사이에서 상기 전류가 흐를 시, 상기 전류가 미리 설정되는 저전류값(C1) 미만으로 흐르기 직전의 제 1 전압(Volt_1) 과 안정상태(SOC_State = 0)시 흐르는 제 2 전압(Volt_2)의 차이값을 미리 설정되는 기준값과 비교해 상기 충전상태(SOC_Chr) 또는 상기 방전 상태(SOC_Dchr)로 구분되는 것을 특징으로 한다.In addition, the distinction between the charged state (SOC_Chr) and the discharged state (SOC_Dchr) is a low current value (C1) at which the current is preset when the current flows between the charged state (SOC_Chr) and the discharged state (SOC_Dchr). ) by comparing the difference between the first voltage (Volt_1) immediately before flowing below and the second voltage (Volt_2) flowing in a stable state (SOC_State = 0) with a preset reference value to determine the charging state (SOC_Chr) or the discharging state (SOC_Dchr) ) characterized in that it is distinguished by.
또한, 상기 충전 상태 보정 여부의 결정은 상기 전압 평탄 특성을 고려해 상기 배터리 충전 상태가 미리 설정되는 보정 불가능 영역에 해당하는 지를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the determination of whether to correct the state of charge may include determining whether the state of charge of the battery corresponds to a preset uncorrectable region in consideration of the voltage flat characteristic.
또한, 상기 보정 불가능 영역은 2.3V 내지 2.6V 또는 3.3V 내지 3.35V의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the non-correctable region is characterized in that it has a range of 2.3V to 2.6V or 3.3V to 3.35V.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 측정 블럭이 다수의 배터리 셀이 배열되는 다수의 배터리 모듈로 구성된 배터리 팩 및 다수의 상기 배터리 셀을 센싱하여 전압, 전류, 및 온도를 포함하는 측정 데이터를 생성하는 단계; 및 (b) 충전상태 연산 블럭이 상기 측정 데이터에 따른 SOC-OCV(State Of Charge-Open Circuit Voltage) 배터리 특성 곡선인 전압 평탄 특성을 고려하여 배터리 충전 상태를 계산하고 상기 배터리 충전 상태에 따라 충전 상태 보정 여부를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법을 제공한다.On the other hand, in another embodiment of the present invention, (a) the measurement block senses a battery pack composed of a plurality of battery modules in which a plurality of battery cells are arranged and a plurality of the battery cells to measure voltage, current, and temperature. generating measurement data that includes; and (b) the state of charge calculation block calculates the state of charge of the battery in consideration of the voltage flat characteristic, which is a state of charge-open circuit voltage (SOC-OCV) battery characteristic curve according to the measured data, and the state of charge according to the state of charge of the battery. It provides a method for estimating SOC of a battery considering a voltage flat characteristic, characterized in that it comprises a; step of determining whether to correct.
이때, 상기 (a) 단계는, 전압 온도 측정부가 다수의 상기 배터리 셀의 각 전압(V_M1C1 내지 V_MmCn) 및 각 온도를 측정하는 단계; 및 전류 측정부가 상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the step (a) may include measuring, by a voltage and temperature measurement unit, voltages (V_ M1C1 to V_ MmCn ) and temperatures of the plurality of battery cells; and measuring the current of the battery pack by a current measuring unit.
또한, 상기 (b) 단계는, 측정 데이터 통합부가 상기 측정 데이터를 통합하는 단계; 배터리 상태 판단부가 상기 측정 데이터를 이용하여 충방전에 따른 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판단하는 단계; 및 충전 상태 보정 결정부가 상기 배터리 운전 상태를 이용하여 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 확인하고, 상기 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 기반으로 최종 배터리 충전 상태의 보정을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step (b) may include integrating the measurement data by a measurement data integration unit; determining a battery operating state (SOC_State) according to charge/discharge using the measured data by a battery state determination unit; and a charge state correction determination unit checks the charge state (SOC_Chr) or discharge state (SOC_Dchr) using the battery operating state, and corrects the final battery charge state based on the charge state (SOC_Chr) or discharge state (SOC_Dchr). It is characterized in that it includes; step of determining.
본 발명에 따르면, 기존의 SOC 보정 시 배터리의 상태를 고려하지 않은 보정으로 인한 SOC(State Of Charge) 오차율 증가로 인해 발생할 수 있는 문제를 해결할 수 있다. 이는 제한된 배터리 에너지를 사용하기 위한 스케쥴을 설정하거나 필요한 에너지 대비 실제 부족한 충전상태 정보를 표기할 경우, SOC값의 부정확성에 의해 추가 에너지가 필요할 때 사용할 수 없는 상황을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to solve a problem that may occur due to an increase in a state of charge (SOC) error rate due to a correction that does not consider the state of a battery in the existing SOC correction. This can prevent a situation in which additional energy is not available when necessary due to inaccuracy of the SOC value when a schedule for using limited battery energy is set or information on the state of charge that is actually insufficient compared to the required energy is indicated.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 전압 평탄 특성을 가지고 있는 배터리의 경우 정확한 충전 상태(SOC)를 추정함으로써 배터리 운영상 제약 상황을 최소화할 수 있는데, 리튬 배터리 중에는 인산철 배터리와 나트륨계열 배터리, 망간계열 배터리에 활용이 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, in the case of a battery having a voltage flat characteristic, it is possible to minimize constraints in battery operation by estimating an accurate state of charge (SOC). Among lithium batteries, iron phosphate batteries, sodium-based batteries, and manganese-based batteries It can be mentioned that it can be used in
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 ESS(Energy System Storage)의 경우, 방전 가능 에너지 및 시간을 정확한 SOC값을 기반으로 운전할 수 있기 때문에 운영의 신뢰성이 향상되고, SOC 오차로 인한 배터리 열화 요인을 감소시킬 수 있기 때문에 수명 관리 및 수명 연장도 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, in the case of ESS (Energy System Storage), since the dischargeable energy and time can be operated based on the accurate SOC value, the reliability of operation is improved, and the battery deterioration factor due to SOC error is reduced. It can be said that life management and life extension are also possible because it can be done.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 배터리가 열화됨에 따라 배터리 충방전 상태에 따른 전압 변동 특성이 커지는 경향성이 있기 때문에 향후 재활용 분야에서 꼭 필요한 기술로서 배터리 활용에 신뢰성을 높일 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, as another effect of the present invention, since there is a tendency for the voltage fluctuation characteristic according to the battery charge and discharge state to increase as the battery deteriorates, it is possible to increase the reliability of using the battery as an essential technology in the future recycling field. .
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전상태 추정 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전 상태 분석 단계을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보정 순서를 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 상태를 판단하는 단계을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 충전상태 추정 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 2차 보정 판별 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 2차 보정 판별 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 상태만을 고려할 경우, SOCv 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 상태만을 고려한 최종 SOC 결과 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 보정영역만 고려할 경우, SOCv 결과 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 보정영역만 고려할 경우, 최종 SOC 결과 그래프이다.
도 12는 도 11에 따른 결과 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS(Energy Storage System) 운영 데이터를 반영한 결과 그래프이다. 1 is a block diagram of an apparatus for estimating SOC of a battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart showing a step of analyzing a battery SOC according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart showing a correction sequence according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing steps of determining a battery state according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram for estimating a state of charge of a battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of secondary correction discrimination according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of secondary correction discrimination according to another embodiment of the present invention.
8 is a graph showing SOCv results when considering only a battery state according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph of a final SOC result considering only a battery state according to an embodiment of the present invention.
10 is a SOCv result graph when only a correction area is considered according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph of final SOC results when only a correction area is considered according to an embodiment of the present invention.
12 is a result graph according to FIG. 11 .
13 is a graph showing the result of reflecting ESS (Energy Storage System) operation data according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.In describing each figure, like reference numbers are used for like elements.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term "and/or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. Should not be.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus and method for estimating SOC of a battery considering voltage flat characteristics according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전상태 추정 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 배터리 충전상태 추정 장치(100)는, 다수의 배터리 모듈(111-1 내지 111-m)로 구성된 배터리 팩(110), 배터리 팩(110)과 연계된 측정 블럭(120), 측정 블럭(120)과 연계된 충전상태 연산 블럭(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 1 is a block diagram of an
배터리 모듈(111-1 내지 111-m)은 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 셀(101)을 포함한다. 배터리 셀(101)은 원통형 셀(cylindrical cell), 각형 셀(prismatic cell), 파우치형 셀 등으로 설계될 수 있다. 파우치형 셀들은 박막으로 구성된 유연한 커버를 포함하고, 상기 커버 내에는 배터리 셀의 전기적 구성 요소들이 배치되어 있다.The battery modules 111-1 to 111-m include a plurality of
하나의 배터리 셀 내에서 최적의 공간 이용을 구현하기 위해서는 특히 파우치형 셀들이 사용된다. 상기 파우치형 셀들은 또한 높은 용량과 더불어 적은 중량을 특징으로 한다. Pouch-type cells are particularly used to realize optimal space utilization within one battery cell. The pouch-type cells are also characterized by low weight in combination with high capacity.
이러한 전술한 파우치형 셀들의 에지들은 조인트(sealing joint)(미도시)를 포함한다. 부연하면, 상기 조인트는 배터리 셀들의 2개의 박막을 연결하고, 상기 박막들은 그로 인해 형성된 공동부 내에 추가의 부품들을 포함한다. The edges of these aforementioned pouch-type cells include a sealing joint (not shown). In other words, the joint connects two lamellas of battery cells, and the lamellas contain additional components within the resulting cavity.
일반적으로, 파우치형 셀들은 리튬 2차 배터리 또는 니켈-수소 배터리(Nickel-hydrogen battery)등과 같이, 전해질 용액(electrolytic solution)을 내포할 수도 있다.In general, pouch-type cells may contain an electrolytic solution, such as a lithium secondary battery or a nickel-hydrogen battery.
배터리 팩(110)은 다수의 배터리 모듈(111-1 내지 111-m)로 직렬로 구성된다. 물론, 도 1에서는 이해의 편의를 위해 배터리 모듈(111-1 내지 111-m)이 배터리 팩(110)을 배터리 셀들로만 구성될 수도 있다.The
측정 블럭(120)은 배터리 팩(110)과 연계되어 다수의 상기 배터리 셀(101)의 각 전압(V_M1C1 내지 V_MmCn) 및 상기 배터리 팩(110)의 전류를 측정하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 측정 블럭(120)은 전압 온도 측정부(121) 및 전류 측정부(122)로 구성된다. 전압 온도 측정부(121)는 제 1 내지 m 측정 모듈(121-1 내지 121-m)로 구성되며, 제 1 측정 모듈(121-1)은 제 1 배터리 모듈(111-1)내에 구성되는 배터리 셀(101)의 전압을 측정하고, 제 2 측정 모듈(121-2)은 제 2 배터리 모듈(111-2)을 측정하고, 제 m 측정 모듈(121-m)은 제 m 배터리 모듈(111-m)을 측정하는 방식이다. 물론, 전압 온도 측정부(121)는 전압이외에도 온도 등을 측정할 수 있다.The
이를 위해, 측정부(121)는 전압 센서, 온도 센서 등을 포함하여 구성될 수 있다. 전압 센서로는 PT(Potential Transformer)가 될 수 있다.To this end, the
전류 측정부(122)는 배터리 팩(110)에 유입되거나 배터리 팩(110)으로부터 유출되는 전류를 측정하는 기능을 수행한다. 이를 위해 전류 측정부(122)는 전류 센서로 구성될 수 있다. 전류 센서는 홀 센서, 광섬유 전류 센서, CT(Current Transformer)형 전류 센서 등이 사용될 수 있다.The
측정 블럭(120)은 다수의 셀(101)의 전압, 전류, 온도를 일정 주기로 센싱하여 측정 데이터를 생성한다.The
연산 블럭(130)은 측정 데이터를 이용하여 배터리 충전 상태를 추정하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 연산 블럭(130)은 측정 데이터를 통합하는 측정 데이터 통합부(131), 측정 데이터를 이용하여 배터리 충전 상태를 판단하는 배터리 상태 판단부(132), 판단된 배터리의 충전 상태를 기반으로 충전 상태 보정 여부를 결정하는 충전 상태 보정 결정부(133)를 포함하여 구성될 수 있다.The
도 1에 도시된, 측정 데이터 통합부(131), 배터리 상태 판단부(132), 충전 상태 보정 결정부(133) 등은 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 1, the measurement
소프트웨어 구현에 있어, 소프트웨어 구성 컴포넌트(요소), 객체 지향 소프트웨어 구성 컴포넌트, 클래스 구성 컴포넌트 및 작업 구성 컴포넌트, 프로세스, 기능, 속성, 절차, 서브 루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로 코드, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 배열 및 변수를 포함할 수 있다. 소프트웨어, 데이터 등은 메모리에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.In software implementation, software component components (elements), object-oriented software component components, class component components and task component components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, data , databases, data structures, tables, arrays, and variables. Software, data, etc. may be stored in memory and executed by a processor. The memory or processor may employ various means well known to those skilled in the art.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전 상태 분석 단계을 보여주는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 연산 블럭(130)은 4개의 단계을 통해 최종 배터리 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 계산한다.2 is a flowchart showing a step of analyzing a battery SOC according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the
첫 번째 단계(S210)에서 충방전에 따른 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판단한다. 여기서, 배터리 운전상태(SOC_State) 판단은 0, 1, 2로 구분된다. In a first step (S210), a battery operation state (SOC_State) according to charging/discharging is determined. Here, the determination of the battery operating state (SOC_State) is divided into 0, 1, and 2.
이후, 두 번째 단계(S220)에서, 배터리 상태를 충전 상태와 방전 상태 중 어떤 상태인지를 진단한다. Then, in the second step (S220), the state of the battery is diagnosed whether it is a charged state or a discharged state.
이후, 세 번째 단계(S230)에서, 배터리 상태 진단을 고려하여 최종 SOC 보정이 가능한 영역인지 판단한다.Then, in the third step (S230), it is determined whether the final SOC correction is possible in consideration of the battery state diagnosis.
이후, 마지막 단계(S240)에서, 보정 판단에 따라 최종 SOC를 연산한다. Then, in the last step (S240), the final SOC is calculated according to the correction judgment.
부연하면, 첫 번째 단계에서, 운전 상태에 따라 보정을 위한 연산 단계(SOC_State=1, SOC_State=2)와 보정 반영 단계(SOC_State=0)로 나누어 동작한다. 여기서, SOC_State = 2는 전류가 흐르는 충방전 상태를 의미하며, SOC_State = 1은 전류가 흐르지 않는 정지 상태나 전압이 변동하는 불안정 상태를 의미하고, SOC_State = 0은 전압 변동이 거의 없는 안정 상태를 의미한다.In other words, in the first step, the operation is divided into an operation step for correction (SOC_State=1, SOC_State=2) and a correction reflection step (SOC_State=0) according to the driving state. Here, SOC_State = 2 means a charge/discharge state in which current flows, SOC_State = 1 means a stopped state in which current does not flow or an unstable state in which voltage fluctuates, and SOC_State = 0 means a stable state in which there is little voltage fluctuation. do.
두 번째 단계에서, 배터리 상태 진단을 통해 충전상태(SOC_Chr)인지 방전상태(SOC_Dchr)인지를 판단하고, 다음 단계에서 보정 가능 영역(Range)에 해당하는지를 확인한다. 보정가능 영역에 해당된다면 최종 SOC 보정을 수행하게 된다. In the second step, it is determined whether the battery is in a charged state (SOC_Chr) or a discharged state (SOC_Dchr) through diagnosis of the battery state, and in the next step, it is checked whether it corresponds to a correctable range (Range). If it falls within the correctable region, final SOC correction is performed.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보정 순서를 보여주는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 전압, 전류, 온도를 취득하여, 전류(current(n))의 절대값을 미리 설정되는 저전류값(C1)과 비교한다(단계 S310,S320).3 is a flowchart showing a correction sequence according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the voltage, current, and temperature are obtained, and the absolute value of the current (current(n)) is compared with a preset low current value (C1) (steps S310 and S320).
단계 S320에서, 전류(current(n))의 절대값이 저전류값(C1)보다 크면, SOC 연산을 한다(단계 S341). 즉, 전류를 적산한다.In step S320, if the absolute value of the current current(n) is greater than the low current value C1, SOC calculation is performed (step S341). That is, the current is integrated.
이와 달리, 전류(current(n))의 절대값이 저전류값(C1)보다 작으면, 배터리 상태 진단을 수행한다(단계 S330).In contrast, if the absolute value of the current (current(n)) is smaller than the low current value (C1), a battery state diagnosis is performed (step S330).
이후, 보정 가능 영역(Range)에 해당하는 지를 확인한다(단계 S340). 확인 결과, 보정 가능 영역에 해당되지 않으면, 단계 S341에 해당되고, 상태 진단 결과를 반영하여 SOC를 보정한다(단계 S350). Then, it is checked whether it corresponds to the correctable region (Range) (step S340). As a result of the confirmation, if it does not correspond to the correctable region, it corresponds to step S341, and the SOC is corrected by reflecting the state diagnosis result (step S350).
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 상태를 판단하는 단계을 보여주는 흐름도이다. 배터리 상태 진단은 배터리 운전상태(SOC_State) 판단과 함께 도 3과 같이 진행된다.4 is a flowchart showing steps of determining a battery state according to an embodiment of the present invention. The battery state diagnosis is performed as shown in FIG. 3 together with determining the battery operating state (SOC_State).
먼저, 전압, 전류, 온도를 취득하여, 전류(current(n))의 절대값을 미리 설정되는 저전류값(C1)과 비교한다(단계 S410,S420). First, the voltage, current, and temperature are obtained, and the absolute value of the current (current(n)) is compared with a preset low current value (C1) (steps S410 and S420).
단계 S420에서 판단결과, 전류가 저전류값(C1) 이상으로 흐를 경우, SOC_State = 2이고, 타이어는 "0"으로 설정되며, 미만으로 흐르기 직전 전압을 알기 위해 Volt_1값으로 저장한다(단계 S421,S423,S425).As a result of the determination in step S420, when the current flows more than the low current value (C1), SOC_State = 2, the tire is set to “0”, and the voltage immediately before flowing below is stored as Volt_1 value (step S421, S423, S425).
이와 달리, 단계 S420에서 판단결과, 전류가 저전류값(C1) 미만으로 흐를 경우, SOC_State = 1이고, 타이머에는 "+1"이 증가하며, 일정 시간(Stable_T)이 지나 배터리가 안정화 상태가 되면 이때의 전압을 Volt_2에 저장한다.(단계 S430,S440,S450,S460,S470). In contrast, as a result of the determination in step S420, when the current flows below the low current value (C1), SOC_State = 1, "+1" is increased in the timer, and when the battery is in a stable state after a certain time (Stable_T) The voltage at this time is stored in Volt_2 (steps S430, S440, S450, S460, S470).
이후, Volt_1과 Volt_2의 차이값을 통해 충전상태(SOC_Chr)와 방전상태(SOC_Dchr)를 판단한다(단계 S480,S490,S491). 즉, 차이값이 O보다 크면 충전상태이고, 0보다 작으면 방전상태가 된다. 여기서, Volt_1은 전류가 미리 설정되는 저전류값(C1) 미만으로 흐르기 직전의 전압이다.Thereafter, the charged state (SOC_Chr) and the discharged state (SOC_Dchr) are determined based on the difference between Volt_1 and Volt_2 (steps S480, S490, and S491). That is, if the difference value is greater than 0, it is in a charged state, and if it is less than 0, it is in a discharged state. Here, Volt_1 is the voltage just before the current flows below the preset low current value C1.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리의 충전상태 추정 개념도이다. 도 5를 참조하면, 1차, 2차 보정은 모두 충전 및 방전 SOC-OCV를 기본으로 한다. 배터리의 충방전 상태에 따라 SOC_Chr(OCV), SOC_Dchr(OCV)로 구분한다면 최종 반영하는 최종 배터리 충전 상태(SOC_Final(OCV))는 아래와 같이 식으로 표시할 수 있다.5 is a conceptual diagram for estimating a state of charge of a battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, both the first and second corrections are based on charge and discharge SOC-OCV. If the charge/discharge state of the battery is classified into SOC_Chr(OCV) and SOC_Dchr(OCV), the final battery charge state (SOC_Final(OCV)) that is finally reflected can be expressed as follows.
여기서, K는 보정값이고, SOC_Chr(OCV)는 충전 상태이고, SOC_Dchr(OCV)는 방전 상태이고, OCV는 Open Circuit Voltage이다.Here, K is a correction value, SOC_Chr(OCV) is a charge state, SOC_Dchr(OCV) is a discharge state, and OCV is an open circuit voltage.
도 5를 참조하면, SOC_Chr(OCV)에서 SOC_Dchr(OCV)사이에 어느 값에서 최종 SOC_Final(OCV)를 선정하게 되는데 기존에는 K값이 0.5로 고정값을 적용한 케이스라고 할 수 있다. K값을 [0, 0.5, 1] 세 개로 구분하고 방전 상태일 때 0, 충전 상태일 때 1, 판별이 어려울 경우 평균값인 0.5를 적용한다.Referring to FIG. 5, the final SOC_Final (OCV) is selected at a value between SOC_Chr(OCV) and SOC_Dchr(OCV), which can be said to be a case in which a fixed value of 0.5 was previously applied. The K value is divided into three groups [0, 0.5, 1], and 0 in the discharged state, 1 in the charged state, and the average value of 0.5 are applied when it is difficult to determine.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 2차 보정 판별 개념도이고, 도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 2차 보정 판별 개념도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 2차 보정에서는 무부하 전압(OCV)에 따른 보정 효과가 높은 영역인지 판별해 최종 SOC 보정값을 반영한다. 6 is a conceptual diagram of secondary correction discrimination according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a conceptual diagram of secondary correction determination according to another embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 6 and 7 , in the secondary correction, it is determined whether the correction effect according to the no-load voltage (OCV) is high, and the final SOC correction value is reflected.
일반적으로 SOC-OCV 배터리 특성 곡선(즉, 전압 평탄 특성)을 고려해 보정 불가능 영역(Range)(610)을 미리 설정하고, 설정한 보정 불가능 영역에서는 전압 보정을 수행하지 않도록 한다. 보정 불가능 영역(610)은 Range#1과 Range#2에 의해 설정된다. 부연하면, 약 2.6V의 전압대와 SOC가 약 20 내지 약 95%인 구간에서 SOC-OCV 곡선이 평탄화되는데, 이러한 전압 평탄 특성을 이용하여 보정을 수행한다. In general, considering the SOC-OCV battery characteristic curve (ie, voltage flat characteristics), a
도 6 및 도 7에서 Chr은 charge를 나타내고, Dchr은 discharge를 나타낸다. 적합한 보정값 선정과 이를 적용할지 여부를 판단하는 방법을 통해 안정된 전압인 OCV를 통해 SOC의 정확도를 높일 수 있다.6 and 7, Chr represents charge, and Dchr represents discharge. Accuracy of SOC can be increased through OCV, which is a stable voltage, by selecting an appropriate correction value and determining whether to apply it.
Case 1: 배터리 상태만 고려Case 1: Consider only the battery state
Case 1의 경우, 전압 평탄 특성을 가지고 있는 배터리에 대해 2% 단위 충방전 데이터를 바탕으로 본 발명을 적용한 결과이다. 특히, Case1은 배터리 상태만 고려했을 경우 결과이다.In the case of
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 상태만을 고려할 경우, SOCv(State Of Charge based on voltage) 결과를 보여주는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 완전 방전 상태에서 SOC 2% 단위로 완전 충전까지 충전했다가 다시 2% 단위로 방전한 시험의 SOCv의 값을 보면 충전상태 고려한 SOCv_C와 방전상태를 고려한 SOCv_D 값 가운데서 충전 시에는 SOCv_C와 일체화된 것을 확인할 수 있고, 방전 시에는 SOCv_D와 일체화된 것을 확인할 수 있다. 가로축은 시간축(단위 초)이다.8 is a graph showing a state of charge based on voltage (SOCv) result when considering only a battery state according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, looking at the SOCv value of the test in which the
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 상태만을 고려한 최종 SOC 결과 그래프이다. 도 9를 참조하면, 보정 가능 영역(Range)에 따른 판단을 제외할 경우, 충전시(910)에는 최대 8% 오차율(920)을 가지며 방전시(910)에는 최대 13%의 오차율을 갖는 것을 확인할 수 있다. 특히, 전압 평탄 특성이 있는 SOC 40~80% 영역에서 오차가 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있다.9 is a graph of a final SOC result considering only a battery state according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, it can be seen that, excluding the judgment based on the correctable range, the
Case2 : 보정영역만 고려Case 2: Consider only the correction area
Case2의 경우, 배터리 상태를 고려하지 않고 보정영역만 고려했을 경우 결과이다. SOCv의 값은 SOCv_C와 SOCv_D의 평균값으로 적용한 것을 도 10에서 확인할 수 있다.In the case of
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 보정영역만 고려할 경우, SOCv 결과 그래프이다. 10 is a SOCv result graph when only a correction area is considered according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 보정영역만 고려할 경우, 최종 SOC 결과 그래프이다. 도 11를 참조하면, 배터리 상태를 고려하지 않았기 때문에 보정영역에서 정확한 보정값을 도출하지 못한 것을 확인할 수 있으며 충방전시(1110), 약 6%의 오차율(1120)을 확인할 수 있다. 11 is a graph of final SOC results when only a correction area is considered according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11 , it can be confirmed that an accurate correction value was not derived in the correction area because the battery state was not considered, and an
Case3 : 배터리 상태, 보정영역 고려Case 3: Considering the battery condition and correction area
Case 3의 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 상태와 보정영역을 고려했을 경우 결과이다.In the case of
도 12는 배터리 운전 상태(SOCstate)와 충방전 상태(ChrDchr_Check)가 고려된 결과 그래프이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 ESS(Energy Storage System) 운영 데이터를 반영한 결과 그래프이다. 도 12를 참조하면, 보정 가능영역에서 배터리 운전 상태(SOCstate=0)와 충방전 상태를 판단해 보정한 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 13을 참조하면, 기준 SOC(Reference_SOC)와 거의 일치하는 것을 볼 수 있으며, 오차율(SOC_Error)은 최대 0.6%로 확인할 수 있다.12 is a result graph considering the battery operation state (SOCstate) and charge/discharge state (ChrDchr_Check), and FIG. 13 is a result graph reflecting energy storage system (ESS) operation data according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12 , it can be confirmed that the battery operation state (SOCstate = 0) and the charge/discharge state are judged and corrected in the correctable region. In addition, referring to FIG. 13, it can be seen that it almost coincides with the reference SOC (Reference_SOC), and the maximum error rate (SOC_Error) can be confirmed as 0.6%.
또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 마이크로프로세서, 프로세서, CPU(Central Processing Unit) 등과 같은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. In addition, the steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein are implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means such as a microprocessor, processor, CPU (Central Processing Unit), etc. It can be recorded on any available medium. The computer readable medium may include program (instruction) codes, data files, data structures, etc. alone or in combination.
상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다. The program (command) code recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and Blu-rays, and ROMs and RAMs ( A semiconductor storage element specially configured to store and execute program (instruction) codes such as RAM), flash memory, or the like may be included.
여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Here, examples of the program (command) code include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware devices described above may be configured to act as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
100: 배터리 충전상태 추정 장치
101: 배터리 셀
110: 배터리 팩
111-1 내지 111-m: 제 1 내지 제 m 배터리 모듈
120: 측정 블럭
121: 전압 온도 측정부 122: 전류 측정부
130: 충전상태 연산 블럭
131: 측정 데이터 통합부 132: 배터리 상태 판단부
133: 충전 상태 보정 결정부100: battery charge state estimation device
101: battery cell
110: battery pack
111-1 to 111-m: first to mth battery modules
120: measuring block
121: voltage temperature measuring unit 122: current measuring unit
130: charge state calculation block
131: measurement data integration unit 132: battery state determination unit
133: charging state correction determining unit
Claims (20)
다수의 상기 배터리 셀(101) 및 상기 배터리 팩(110)을 센싱하여 전압, 전류, 및 온도를 포함하는 측정 데이터를 생성하는 측정 블럭(120);
상기 측정 데이터에 따른 SOC-OCV(State Of Charge-Open Circuit Voltage) 배터리 특성 곡선인 전압 평탄 특성을 고려하여 배터리 충전 상태를 계산하고 상기 배터리 충전 상태에 따라 충전 상태 보정 여부를 결정하는 충전상태 연산 블럭(130);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.
a battery pack 110 composed of a plurality of battery modules 111-1 to 111-m in which a plurality of battery cells 101 are arranged;
a measurement block 120 for generating measurement data including voltage, current, and temperature by sensing the plurality of battery cells 101 and the battery pack 110;
SOC-OCV (State Of Charge-Open Circuit Voltage) battery characteristic curve according to the measured data, a charge state calculation block that calculates the state of charge of the battery in consideration of the voltage flat characteristic and determines whether to correct the state of charge according to the state of charge of the battery (130);
An apparatus for estimating the state of charge of a battery considering voltage flat characteristics, characterized in that it comprises a.
상기 측정 블록(120)은
다수의 상기 배터리 셀(101)의 각 전압(V_M1C1 내지 V_MmCn) 및 각 온도를 측정하는 전압 온도 측정부(121); 및
상기 배터리 팩(110)의 전류를 측정하는 전류 측정부(122);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.According to claim 1,
The measurement block 120 is
a voltage and temperature measuring unit 121 measuring voltages (V_ M1C1 to V_ MmCn ) and temperatures of the plurality of battery cells 101; and
A battery SOC estimation device considering a voltage flat characteristic comprising a; current measuring unit 122 for measuring the current of the battery pack 110.
상기 충전상태 연산 블럭(130)은,
상기 측정 데이터를 통합하는 측정 데이터 통합부(131);
상기 측정 데이터를 이용하여 충방전에 따른 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판단하는 배터리 상태 판단부(132);
상기 배터리 운전 상태를 이용하여 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 확인하고, 상기 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 기반으로 최종 배터리 충전 상태의 보정을 결정하는 충전 상태 보정 결정부(133);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.
According to claim 1,
The charge state calculation block 130,
a measurement data integration unit 131 integrating the measurement data;
a battery state determining unit 132 that determines a battery operating state (SOC_State) according to charge/discharge using the measured data;
Charging state correction determination to determine the state of charge (SOC_Chr) or state of discharge (SOC_Dchr) using the battery operation state, and to determine the correction of the final battery state of charge based on the state of charge (SOC_Chr) or state of discharge (SOC_Dchr) An apparatus for estimating SOC of a battery considering voltage flat characteristics, characterized in that it includes a unit 133.
상기 배터리 운전 상태(SOC_State)는 전류가 흐르는 충방전 상태(SOC_State = 2), 전압 변동이 있는 불안정 상태(SOC_State = 1), 상기 전압 변동이 없는 안전 상태(SOC_State = 0) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치
According to claim 3,
The battery operating state (SOC_State) is any one of a charge/discharge state in which current flows (SOC_State = 2), an unstable state with voltage fluctuations (SOC_State = 1), and a safe state without voltage fluctuations (SOC_State = 0). Apparatus for estimating the state of charge of a battery considering the voltage flatness characteristic
상기 보정은 상기 배터리 운전 상태(SOC_State)를 충전상태(SOC_Chr)와 방전 상태(SOC_Dchr)로 구분하고, 상기 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판별하여 반영한 보정값을 적용하는 1차 보정과 무부하 전압에 따른 보정 효과 여부를 판별하여 상기 배터리 충전 상태(SOC)의 추정 정확성을 높이는 2차 보정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.
According to claim 3,
The correction divides the battery operating state (SOC_State) into a charged state (SOC_Chr) and a discharged state (SOC_Dchr), and determines the battery operating state (SOC_State) and applies a correction value reflected therein, and a primary correction according to the no-load voltage. An apparatus for estimating SOC of a battery considering voltage flatness characteristics, characterized in that it consists of secondary correction to increase the estimation accuracy of the SOC by determining whether or not the correction effect is present.
상기 최종 배터리 충전 상태(SOC_Final(OCV))는 수학식
According to claim 5,
The final battery state of charge (SOC_Final (OCV)) is expressed by Equation
상기 보정값은 방전 상태일때 0, 충전 상태일때 1, 판별이 어려울 경우 평균값 0.5인 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.According to claim 6,
The correction value is 0 when it is discharged, 1 when it is charged, and an average value of 0.5 when it is difficult to determine.
상기 충전상태(SOC_Chr)와 상기 방전 상태(SOC_Dchr)의 구분은 상기 충전 상태(SOC_Chr) 및 상기 방전 상태(SOC_Dchr) 사이에서 상기 전류가 흐를 시, 상기 전류가 미리 설정되는 저전류값(C1) 미만으로 흐르기 직전의 제 1 전압(Volt_1) 과 안정상태(SOC_State = 0)시 흐르는 제 2 전압(Volt_2)의 차이값을 미리 설정되는 기준값과 비교해 상기 충전상태(SOC_Chr) 또는 상기 방전 상태(SOC_Dchr)로 구분되는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.
According to claim 5,
The distinction between the charged state (SOC_Chr) and the discharged state (SOC_Dchr) is such that when the current flows between the charged state (SOC_Chr) and the discharged state (SOC_Dchr), the current is less than a preset low current value (C1). The difference value between the first voltage (Volt_1) immediately before flowing to and the second voltage (Volt_2) flowing in a stable state (SOC_State = 0) is compared with a preset reference value to the charged state (SOC_Chr) or the discharged state (SOC_Dchr). An apparatus for estimating the state of charge of a battery considering voltage flatness characteristics, characterized in that it is distinguished.
상기 충전 상태 보정 여부의 결정은 상기 전압 평탄 특성을 고려해 상기 배터리 충전 상태가 미리 설정되는 보정 불가능 영역(610)에 해당하는 지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.
According to claim 1,
The determination of whether to correct the SOC comprises determining whether the SOC of the battery corresponds to a preset uncorrectable region 610 in consideration of the voltage flatness characteristic.
상기 보정 불가능 영역(610)은 2.3V 내지 2.6V 또는 3.3V 내지 3.35V의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 장치.
According to claim 9,
The non-calibration region 610 has a range of 2.3V to 2.6V or 3.3V to 3.35V.
(b) 충전상태 연산 블럭(130)이 상기 측정 데이터에 따른 SOC-OCV(State Of Charge-Open Circuit Voltage) 배터리 특성 곡선인 전압 평탄 특성을 고려하여 배터리 충전 상태를 계산하고 상기 배터리 충전 상태에 따라 충전 상태 보정 여부를 결정하는 단계;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
(a) The measurement block 120 senses a battery pack 110 composed of a plurality of battery modules 111-1 to 111-m in which a plurality of battery cells 101 are arranged and a plurality of the battery cells 101 generating measurement data including voltage, current, and temperature; and
(b) The state of charge calculation block 130 calculates the state of charge of the battery in consideration of the voltage flat characteristic, which is a state of charge-open circuit voltage (SOC-OCV) battery characteristic curve according to the measured data, and calculates the state of charge of the battery according to the state of charge of the battery. determining whether to correct the state of charge;
A method for estimating the state of charge of a battery considering a voltage flat characteristic comprising:
상기 (a) 단계는,
전압 온도 측정부(121)가 다수의 상기 배터리 셀(101)의 각 전압(V_M1C1 내지 V_MmCn) 및 각 온도를 측정하는 단계; 및
전류 측정부(122)가 상기 배터리 팩(110)의 전류를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
According to claim 11,
In step (a),
measuring each voltage (V_ M1C1 to V_ MmCn ) and each temperature of the plurality of battery cells 101 by a voltage and temperature measuring unit 121; and
A method for estimating SOC of a battery considering a voltage flat characteristic, comprising: measuring the current of the battery pack 110 by a current measuring unit 122.
상기 (b) 단계는,
측정 데이터 통합부(131)가 상기 측정 데이터를 통합하는 단계;
배터리 상태 판단부(132)가 상기 측정 데이터를 이용하여 충방전에 따른 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판단하는 단계; 및
충전 상태 보정 결정부(133)가 상기 배터리 운전 상태를 이용하여 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 확인하고, 상기 충전 상태(SOC_Chr) 또는 방전 상태(SOC_Dchr)를 기반으로 최종 배터리 충전 상태의 보정을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
According to claim 11,
In step (b),
integrating the measurement data by the measurement data integration unit 131;
determining, by the battery state determining unit 132, a battery operating state (SOC_State) according to charge/discharge using the measured data; and
The charge state correction determination unit 133 checks the charge state (SOC_Chr) or discharge state (SOC_Dchr) using the battery operating state, and determines the final battery charge state based on the charge state (SOC_Chr) or discharge state (SOC_Dchr). A method for estimating SOC of a battery considering a voltage flat characteristic, comprising: determining a correction of .
상기 배터리 운전 상태(SOC_State)는 전류가 흐르는 충방전 상태(SOC_State = 2), 전압 변동이 있는 불안정 상태(SOC_State = 1), 상기 전압 변동이 없는 안전 상태(SOC_State = 0) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
According to claim 13,
The battery operating state (SOC_State) is any one of a charge/discharge state in which current flows (SOC_State = 2), an unstable state with voltage fluctuations (SOC_State = 1), and a safe state without voltage fluctuations (SOC_State = 0). A method for estimating the state of charge of a battery considering the voltage flatness characteristic.
상기 보정은 상기 배터리 운전 상태(SOC_State)를 충전상태(SOC_Chr)와 방전 상태(SOC_Dchr)로 구분하고, 상기 배터리 운전 상태(SOC_State)를 판별하여 반영한 보정값을 적용하는 1차 보정과 무부하 전압에 따른 보정 효과 여부를 판별하여 상기 배터리 충전 상태(SOC)의 추정 정확성을 높이는 2차 보정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
According to claim 13,
The correction divides the battery operating state (SOC_State) into a charged state (SOC_Chr) and a discharged state (SOC_Dchr), and determines the battery operating state (SOC_State) and applies a correction value reflected therein, and a primary correction according to the no-load voltage. A method for estimating SOC of a battery considering voltage flatness characteristics, characterized in that it comprises a secondary correction to increase the estimation accuracy of the SOC by determining whether or not the correction effect is present.
상기 최종 배터리 충전 상태(SOC_Final(OCV))는 수학식
According to claim 15,
The final battery state of charge (SOC_Final (OCV)) is expressed by Equation
상기 보정값은 방전 상태일때 0, 충전 상태일때 1, 판별이 어려울 경우 평균값 0.5인 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
17. The method of claim 16,
The correction value is 0 when it is discharged, 1 when it is charged, and an average value of 0.5 when it is difficult to determine.
상기 충전상태(SOC_Chr)와 상기 방전 상태(SOC_Dchr)의 구분은 상기 충전 상태(SOC_Chr) 및 상기 방전 상태(SOC_Dchr) 사이에서 상기 전류가 흐를 시, 상기 전류가 미리 설정되는 저전류값(C1) 미만으로 흐르기 직전의 제 1 전압(Volt_1) 과 안정상태(SOC_State = 0)시 흐르는 제 2 전압(Volt_2)의 차이값을 미리 설정되는 기준값과 비교해 상기 충전상태(SOC_Chr) 또는 상기 방전 상태(SOC_Dchr)로 구분되는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
According to claim 15,
The distinction between the charged state (SOC_Chr) and the discharged state (SOC_Dchr) is such that when the current flows between the charged state (SOC_Chr) and the discharged state (SOC_Dchr), the current is less than a preset low current value (C1). The difference value between the first voltage (Volt_1) immediately before flowing to and the second voltage (Volt_2) flowing in a stable state (SOC_State = 0) is compared with a preset reference value to the charged state (SOC_Chr) or the discharged state (SOC_Dchr). A method for estimating the state of charge of a battery considering voltage flat characteristics, characterized in that it is distinguished.
상기 충전 상태 보정 여부의 결정은 상기 전압 평탄 특성을 고려해 상기 배터리 충전 상태가 미리 설정되는 보정 불가능 영역(610)에 해당하는 지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
According to claim 11,
The determination of whether to correct the SOC comprises determining whether the SOC of the battery corresponds to a preset uncorrectable region 610 in consideration of the voltage flatness characteristic.
상기 보정 불가능 영역(610)은 2.3V 내지 2.6V 또는 3.3V 내지 3.35V의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 전압평탄 특성을 고려한 배터리 충전상태 추정 방법.
According to claim 19,
The battery SOC estimation method considering the voltage flat characteristic, characterized in that the non-correctable region 610 has a range of 2.3V to 2.6V or 3.3V to 3.35V.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210143621A KR102710912B1 (en) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | Apparatus and Method for estimating state of charge of battery considering voltage flat characteristic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210143621A KR102710912B1 (en) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | Apparatus and Method for estimating state of charge of battery considering voltage flat characteristic |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230059431A true KR20230059431A (en) | 2023-05-03 |
| KR102710912B1 KR102710912B1 (en) | 2024-09-30 |
Family
ID=86380518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210143621A KR102710912B1 (en) | 2021-10-26 | 2021-10-26 | Apparatus and Method for estimating state of charge of battery considering voltage flat characteristic |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102710912B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117517979A (en) * | 2023-12-19 | 2024-02-06 | 浙江地芯引力科技有限公司 | Battery parameter updating method and device, electronic equipment and storage medium |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140066394A (en) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 삼성전자주식회사 | Measuring device for state of charging of battery and measuring method the same |
| KR20140070790A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-11 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Apparatus and Method for estimating the battery SOC |
| JP2014199238A (en) * | 2012-05-10 | 2014-10-23 | 株式会社Ｇｓユアサ | Power storage element management device, power storage element pack, power storage element management program, and soc estimation method |
| KR20180064220A (en) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | 주식회사 엘지화학 | Battery management apparatus and method thereof |
| KR102196668B1 (en) | 2019-07-09 | 2020-12-30 | 한국전력공사 | Apparatus and method for estimating state of charge of battery and method thereof |
-
2021
- 2021-10-26 KR KR1020210143621A patent/KR102710912B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014199238A (en) * | 2012-05-10 | 2014-10-23 | 株式会社Ｇｓユアサ | Power storage element management device, power storage element pack, power storage element management program, and soc estimation method |
| KR20140066394A (en) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 삼성전자주식회사 | Measuring device for state of charging of battery and measuring method the same |
| KR20140070790A (en) * | 2012-11-27 | 2014-06-11 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Apparatus and Method for estimating the battery SOC |
| KR20180064220A (en) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | 주식회사 엘지화학 | Battery management apparatus and method thereof |
| KR102196668B1 (en) | 2019-07-09 | 2020-12-30 | 한국전력공사 | Apparatus and method for estimating state of charge of battery and method thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 비특허문헌1, World Electr. Veh. J. 2015* * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117517979A (en) * | 2023-12-19 | 2024-02-06 | 浙江地芯引力科技有限公司 | Battery parameter updating method and device, electronic equipment and storage medium |
| CN117517979B (en) * | 2023-12-19 | 2024-04-05 | 浙江地芯引力科技有限公司 | Battery parameter updating method and device, electronic equipment and storage medium |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102710912B1 (en) | 2024-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6252875B2 (en) | Secondary battery charge state measuring device and secondary battery charge state measuring method | |
| US9231416B2 (en) | Apparatus and method for detecting failure of battery | |
| EP2321663B1 (en) | Apparatus and method for estimating state of health of battery based on battery voltage variation pattern | |
| US9927492B2 (en) | Cell monitoring apparatus, battery monitoring apparatus, integrated circuit and method of monitoring a rechargeable cell | |
| US10790677B2 (en) | Battery cell balancing method and system | |
| US11754636B2 (en) | Estimating the SOH and estimating the SOC of an electrochemical element | |
| US11762023B2 (en) | Battery diagnosing system and method | |
| US20140365150A1 (en) | Method and device for determining a charge state of an electric energy store | |
| US20150192643A1 (en) | Method and device for determining the actual capacity of a battery | |
| US20220221527A1 (en) | Apparatus and method for diagnosing battery cell | |
| US20220196754A1 (en) | Method for detecting abnormal battery cell | |
| CN111913111A (en) | Discharge power correction method, discharge power correction device, storage medium and electronic equipment | |
| KR102481221B1 (en) | Estimating device for the state of charge on energy storage system and method thereof | |
| KR102710912B1 (en) | Apparatus and Method for estimating state of charge of battery considering voltage flat characteristic | |
| US20230296688A1 (en) | Battery Diagnosing Apparatus and Method | |
| KR20240121779A (en) | Method, device and storage medium for determining battery capacity | |
| EP4116723A1 (en) | Battery device and resistance state estimation method | |
| KR20130047174A (en) | Method for detecting abnormal power-off of battery management system and battery management system using the same | |
| US20230141623A1 (en) | Battery Diagnosing Apparatus And Method | |
| US20230184838A1 (en) | Device and method for diagnosing battery | |
| US11505088B2 (en) | Vehicle and control method thereof | |
| JP2003257504A (en) | Over-discharging detecting method of secondary battery | |
| KR20240072671A (en) | Apparatus and Method for diagnosing state of charge of battery considering internal resistance characteristic | |
| US20190302189A1 (en) | Method and system for calculating low voltage expression level of a secondary battery | |
| JP4802414B2 (en) | Battery remaining capacity meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |