KR100927541B1 - 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치 및방법 - Google Patents
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Abstract
Description
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- 저항 특성 추정 시점마다 배터리와 결합된 전압 센싱부, 전류 센싱부 및 온도 센싱부로부터 측정된 배터리 전압, 전류 및 온도 데이터를 획득하여 저장하는 데이터 저장부;현재와 과거에 측정된 배터리 전압 거동으로부터 배터리 개방전압을 계산하는 개방전압 계산부;상기 배터리 개방전압과 배터리 전압의 차이와 배터리 전류로부터 배터리 저항 파라미터를 계산하고, 현재와 이전에 계산된 배터리 저항 파라미터로부터 가중 평균 저항을 계산하는 가중 평균 저항 계산부;상기 가중 평균 저항을 초기 조건으로 하는 가중 평균 수열의 반복 계산에 의해 가중 평균 저항 수렴치를 계산하는 가중 평균 저항 수렴치 계산부; 및상기 가중 평균 저항 수렴치로부터 배터리 저항을 추정하는 저항 특성 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 저항 특성 추정부는 가중 평균 저항 수렴치를 배터리 저항으로 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 저항 특성 추정부는 가중 평균 저항 수렴치 별로 배터리 저항을 정의한 룩업 테이블로부터 상기 계산된 가중 평균 저항 수렴치에 대응하는 배터리 저항을 맵핑하여 배터리 저항을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 저항 특성 추정부는 가중 평균 저항 수렴치와 배터리 저항을 각각 입력 파라미터 및 출력 파라미터로 하는 함수에 상기 계산된 가중 평균 저항 수렴치를 대입하여 배터리 저항을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 저항 특성 추정부는 배터리 출하 저항에 대응하는 가중 평균 저항 수렴치와 상기 계산된 가중 평균 저항 수렴치를 상대적으로 대비하여 배터리 저항을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 가중 평균 저항 계산부는,Rmean n = (Rn -1 × 가중치 + Rn) ÷ (가중치 + 1)Rn -1 = |Vn -1 - OCVn -1|÷|In -1|Rn = |Vn - OCVn|÷|In|(여기서, Rn와 Rn -1은 각각 n번째 및 n-1번째로 계산한 배터리 저항 파라미터,Vn 와 Vn-1은 각각 n번째 및 n-1번째로 측정한 배터리 전압,OCVn 및 OCVn-1은 각각 n번째 및 n-1번째로 추정한 배터리 개방전압,In와 In-1은 각각 n번째 및 n-1번째로 측정한 배터리 전류이다)에 의해 가중 평균 저항 Rmean n을 계산하는 것을 특징으로 하는 배터리 개방 전압을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 가중 평균 저항 수렴치 계산부는 하기 가중 평균 수열(k는 1이상),Rmean n k +1 = (Rmean n k -1 × 가중치 + Rmean n k)/(가중치 + 1)에 의해 가중 평균 저항 수렴치 Rmean n 을 계산하고,상기 가중 평균 수열의 초기 값 Rmean n 1은 하기 조건,Rmean n 1 = (Rn -1 × 가중치 + Rn) ÷ (가중치 + 1)에 의해 설정하고,Rmean n 0은 이전 단계의 가중 평균 저항 수렴치 또는 배터리 출하 저항 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 저항 특성 추정부는, 허용 가능 최대 저항을 기준으로 배터리 출하 저항에 대한 상기 추정된 배터리 저항의 상대적 비율을 배터리 저항 퇴화를 나타내는 파라미터로 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제1항에 있어서,상기 개방전압 계산부는, 배터리 전압 거동과 개방전압 변화량 사이의 상관 관계를 정의한 수학적 모델을 적용하여 상기 저장된 현재 및 과거에 측정된 배터리 전압들의 변화 패턴으로부터 개방전압 변화량을 계산하고, 배터리 온도에 대응하는 보정 팩터를 상기 계산된 개방전압 변화량에 반영하여 현재 단계의 개방전압 변화 량을 추정하는 개방전압 변화량 계산부; 및직전 단계에서 추정된 배터리 개방전압에 상기 추정된 개방전압 변화량을 반영하여 현재 단계의 배터리 개방전압을 추정하는 개방전압 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제9항에 있어서,상기 개방전압 추정부는 현재 및 과거의 배터리 전압에 대한 가중평균(측정 시점이 빠른 배터리 전압일 수록 큰 가중치를 부여함)과 직전 단계의 개방전압 차분을 상기 추정된 현재 단계의 개방전압에 가산하여 개방전압을 보정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제10항에 있어서,상기 과거의 배터리 전압은 직전 단계의 배터리 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제9항에 있어서,상기 추정된 개방전압 변화량은 상기 계산된 개방전압 변화량에 상기 온도에따른 보정 팩터를 곱셈 연산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제9항에 있어서,상기 배터리 전압 거동을 구성하는 배터리 전압은 적어도 현재 단계, 전 단계 및 전전단계에서 측정된 배터리 전압 Vn, Vn -1 및 Vn -2을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제9항에 있어서,상기 수학적 모델은 현재 단계와 과거 단계 사이의 배터리 전압 변화량과 배터리 전압 변화 패턴을 구성하는 각 전압에 의해 정의되는 패턴 함수의 수학적 연산에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- 제9항에 있어서,상기 보정 팩터는 배터리 온도 T를 입력 변수로 하고 배터리 개방전압 변화량의 보정 팩터를 출력 변수로 하는 수학적 모델에 배터리의 온도를 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 장치.
- (a) 저항 특성 추정 시점마다 배터리와 결합된 전압 센싱부, 전류 센싱부 및 온도 센싱부로부터 측정된 배터리 전압, 전류 및 온도 데이터를 획득하여 저장하는 단계;(b) 현재와 과거에 측정된 배터리 전압 거동으로부터 배터리 개방전압을 계 산하는 단계;(c) 상기 배터리 개방전압과 배터리 전압의 차이와 배터리 전류로부터 배터리 저항 파라미터를 계산하고, 현재와 이전에 계산된 배터리 저항 파라미터로부터 가중 평균 저항을 계산하는 단계;(d) 상기 가중 평균 저항을 초기 조건으로 하는 가중 평균 수열의 반복 계산에 의해 가중 평균 저항 수렴치를 계산하는 단계; 및(e) 상기 가중 평균 저항 수렴치로부터 배터리 저항을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (e) 단계는, 가중 평균 저항 수렴치를 배터리 저항으로 추정하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (e) 단계는, 가중 평균 저항 수렴치 별로 배터리 저항을 정의한 룩업 테이블로부터 상기 계산된 가중 평균 저항 수렴치에 대응하는 배터리 저항을 맵핑하여 배터리 저항을 추정하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (e) 단계는, 가중 평균 저항 수렴치와 배터리 저항을 각각 입력 파라미터 및 출력 파라미터로 하는 함수에 상기 계산된 가중 평균 저항 수렴치를 대입하여 배터리 저항을 추정하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (e) 단계는, 배터리 출하 저항에 대응하는 가중 평균 저항 수렴치와 상기 계산된 가중 평균 저항 수렴치를 상대적으로 대비하여 배터리 저항을 추정하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (c) 단계는, 하기 수학식;Rmean n = (Rn -1 × 가중치 + Rn) ÷ (가중치 + 1)Rn -1 = |Vn -1 - OCVn -1|÷|In -1|Rn = |Vn - OCVn|÷|In|(여기서, Rn와 Rn-1은 각각 n번째 및 n-1번째로 계산한 배터리 저항 파라미터,Vn 와 Vn-1은 각각 n번째 및 n-1번째로 측정한 배터리 전압,OCVn 및 OCVn-1은 각각 n번째 및 n-1번째로 추정한 배터리 개방전압,In와 In-1은 각각 n번째 및 n-1번째로 측정한 배터리 전류이다)에 의해 가중 평균 저항 Rmean n을 계산하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (d) 단계는, 하기 가중 평균 수열(k는 1이상);Rmean n k +1 = (Rmean n k -1 × 가중치 + Rmean n k)/(가중치 + 1)에 의해 가중 평균 저항 수렴치 Rmean n 을 계산하는 단계이고,상기 가중 평균 수열의 초기 값 Rmean n 1은 하기 조건,Rmean n 1 = (Rn -1 × 가중치 + Rn) ÷ (가중치 + 1)에 의해 설정하고,Rmean n 0은 이전 단계의 가중 평균 저항 수렴치 또는 배터리 출하 저항 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,허용 가능 최대 저항을 기준으로 배터리 출하 저항에 대한 상기 추정된 배터리 저항의 상대적 비율을 배터리 저항 퇴화를 나타내는 파라미터로 추정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제16항에 있어서,상기 (b) 단계는, 배터리 전압 거동과 개방전압 변화량 사이의 상관 관계를 정의한 수학적 모델을 적용하여 상기 저장된 현재 및 과거에 측정된 배터리 전압들의 변화 패턴으로부터 개방전압 변화량을 계산하고, 배터리 온도에 대응하는 보정 팩터를 상기 계산된 개방전압 변화량에 반영하여 보정된 개방전압 변화량을 계산하는 단계; 및직전 단계에서 추정된 배터리 개방전압에 상기 추정된 개방전압 변화량을 반영하여 현재 단계의 배터리 개방전압을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제24항에 있어서,현재 및 과거의 배터리 전압에 대한 가중평균(측정 시점이 빠른 배터리 전압 일 수록 큰 가중치를 부여함)과 직전 단계의 개방전압 차분을 상기 추정된 현재 단계의 개방전압에 가산하여 개방전압을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제25항에 있어서,상기 과거의 배터리 전압은 직전 단계의 배터리 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제24항에 있어서,상기 보정된 개방전압 변화량은 상기 계산된 개방전압 변화량에 상기 온도에따른 보정 팩터를 곱셈 연산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제24항에 있어서,상기 배터리 전압 거동을 구성하는 배터리 전압은 적어도 현재 단계, 전 단계 및 전전단계에서 측정된 배터리 전압 Vn, Vn -1 및 Vn -2을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제24항에 있어서,상기 수학적 모델은 현재 단계와 과거 단계 사이의 배터리 전압 변화량과 배 터리 전압 변화 패턴을 구성하는 각 전압에 의해 정의되는 패턴 함수의 수학적 연산에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
- 제24항에 있어서,상기 보정 팩터는 배터리 온도 T를 입력 변수로 하고 배터리 개방전압 변화량의 보정 팩터를 출력 변수로 하는 수학적 모델에 배터리의 온도를 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 전압 거동을 이용한 배터리 저항 특성 추정 방법.
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