KR102036876B1 - 배터리의 soc 추정방법 및 장치 - Google Patents

배터리의 soc 추정방법 및 장치 Download PDF

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황상진
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Abstract

본 발명은 배터리의 SOC 추정방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 다음 단계들을 수행한다:
- 상기 배터리의 온도를 실시간으로 측정하고 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하고, 상기 배터리의 실시간 측정온도가 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계;
- 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하고, 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값과 상기 배터리의 실시간 측정전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계; 및
- 상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블을 조회하고, 상기 용량 유지율 테이블에서 상기 배터리의 실시간 측정온도에 해당되는 용량 유지율값을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정하여 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계.

Description

배터리의 SOC 추정방법 및 장치 {SOC ESTIMATION METHOD OF BATTERIES AND SYSTEM THEREOF}
본 발명은 배터리의 SOC 추정방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 친환경 차량으로서 각광받는 재충전가능한 순수 전기차, 하이브리드 전기차, 연료전지차 등에는 동력원으로서 복수의 배터리 팩으로 구성된 배터리 모듈 시스템이 장착된다. 그리고, 이들 배터리 팩 각각은 리튬이온전지와 같이 충방전이 가능하고 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 갖는 배터리 셀(예컨대, 이차전지 셀)이 복수로 연결되어 구성된다.
그리고, 일반적으로 이러한 배터리 모듈 시스템에서 각 배터리 셀의 전압, 전류, 온도 등의 상태 정보는 실시간으로 센싱되고 이를 기반으로 하여 소위 배터리 관리 장치(Battery Management System: "BMS")가 제어 및 관리한다. 특히, 상기 BMS는 내부 배터리 모듈의 실시간 측정값들을 기반으로 현재 충전상태를 알려주는 SOC(State Of Charge) 추정값을 실시간으로 연산하여 운전자에게 보고한다.
상기 배터리 모듈 시스템을 이루는 배터리 셀의 구조 및 재질상 그의 충전용량은 주위 온도에 크게 좌우되며, 특히 외부에서 이동하는 차량의 경우 이에 장착된 배터리 모듈은 변동하는 외부온도에 그대로 노출되어 그의 충전용량이 그때그때 달라지며, 특히 낮은 온도에서는 성능이 크게 저하되어버린다.
관련예들로서, 아래 표 1은 시중의 한 배터리 셀(리튬이온 3.65V 파우치셀 C시리즈, EIG사)의 용량 유지율 테이블(Capacity Retention Table)을, 표 2는 표 1과 동일한 배터리 셀의 SOC-OCV 테이블(State Of Charge - Open Circuit Voltage Table)을 각각 보인다. 또한, 도 1은 표 2의 온도대비 SOC-OCV 특성을 그래프로 나타낸 것이다.
Figure 112019058080409-pat00001
Figure 112019058080409-pat00002
즉, 표 1에 보이듯이 배터리 셀의 충전용량("Capacity")은 온도("Temp.")에 따라 크게 변동되어 최저의 경우 적정온도에서의 최대값 대비 약 64% 수준으로 떨어진다. 또한, 표 2에 보이듯이 배터리 셀의 개방회로 전압(Open Circuit Voltage: OCV)은 변화하는 온도(종축)에 따라 최고 약 4.1V 수준에서 최저 3.4V 수준으로까지 떨어짐을 알 수 있다. 시중의 다양한 배터리 셀들은 개별 구조 및 성능에 따라 구체적인 특성 수치는 다르겠지만, 기본적으로 리튬이온 배터리 구조로 구성되는 한, 일반적으로는 모두 표 1~2에서 보이는 경향을 갖는다.
또한, 아래 표 3은 표 1과 동일한 배터리 셀의 온도대비 충방전 효율 팩터 테이블을 보인다.
Figure 112019058080409-pat00003
표 3에서 보이듯이, 온도(종축)가 낮아짐에 따라, 배터리 셀은 충전단계에서 효율이 떨어져 충전시간은 더 길어지고 더 작은 에너지를 충전하며, 방전단계에서도 효율이 떨어져 배터리의 자율성이 저하되고 성능이 크게 저하된다. 더구나, 이러한 저하로 인해 차량용 배터리 모듈의 회생제동에서 전력 흡수용량은 크게 떨어지게 된다.
위와 같이 온도에 따른 배터리 충전 용량 및 효율의 급격한 변동은 차량의 주행상태에 영향을 미치는 것은 물론이고, 무엇보다도 부정확한 SOC 추정값의 연산을 야기하여 운전자로 하여금 충전 시점을 오판하게 함으로써 차량 주행중 배터리의 방전 또는 고갈과 같은 심각한 상태를 발생시킬 수 있다.
종래 이러한 배터리의 열적 특성을 관리하기 위하여 예컨대 가열/냉각 방식으로 배터리 온도를 관리하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나, 이는 별도의 가열/냉각 장치와 이의 제어장치를 필요로 하므로, 시스템이 복잡해지고 비용이 증가될 뿐만 아니라, 이 경우에도 역시 배터리 모듈 자체의 온도변화에 따른 SOC 추정값 변동에는 정확한 대응이 불가능하다.
따라서, 무엇보다 사용하는 배터리 모듈의 SOC값을 실시간으로 최대한 정확하게 추정하여 제공하는 것이 가장 바람직하다.
1. 등록특허공보 제10-0912350호(2009. 8. 14 공고) 2. 등록특허공보 제10-1449164호(2014. 10. 15 공고) 3. 공개특허공보 제10-2015-0059246호(2015. 6. 1 공개)
이에, 본 발명은 배터리 모듈의 SOC값을 실시간으로 최대한 정확하게 추정하여 제공하는 배터리의 SOC 추정방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
위 과제를 해결하기 위한 일 관점에 의한 본 발명은 배터리의 SOC 추정방법에 관한 것으로서, 하기의 단계들을 포함한다:
- 상기 배터리의 온도를 실시간으로 측정하고 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하고, 상기 배터리의 실시간 측정온도가 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계와;
- 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하고, 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값과 상기 배터리의 실시간 측정전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계와;
- 상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블을 조회하고, 상기 용량 유지율 테이블에서 상기 배터리의 실시간 측정온도에 해당되는 용량 유지율값을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정하여 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계.
또한, 선택적으로, 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 실시간 측정온도가 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제3온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제4온도구간 간의 용량 유지율값의 변화비율을 상기 제3온도구간과 제4온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제3온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정온도에서의 용량 유지율값을 추정하고, 상기 실시간 측정온도에서의 용량 유지율값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 선택적으로, 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계는 하기 식에 의해 상기 추정하는 OCV값을 계산하는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00004
이때,
Temptarget은 상기 실시간 측정온도이고;
[t] 및 [t+1]은 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 제1온도구간 및 제2온도구간이며, Temp[t] 및 Temp[t+1]은 각각 차례로 상기 제1온도구간 [t] 및 제2온도구간 [t+1]의 각 온도값이고;
[s]는 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
OCV[t][s] 및 OCV[t+1][s]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
보정_OCVtarget[s]는 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이다.
또한, 선택적으로, 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계는 하기 두 식에 의해 상기 SOC값을 계산하는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00005
Figure 112019058080409-pat00006
이때,
[s+1]은 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
OCV[t][s+1] 및 OCV[t+1][s+1]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s+1]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
보정_OCVtarget[s+1]은 상기 SOC 구간 [s+1]을 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이고;
Voltagecell은 상기 실시간 측정전압이고;
SOCbefore는 추정된 상기 배터리의 SOC값이다.
또한, 선택적으로, 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는 하기 두 식 에 의해 상기 최종 SOC값을 계산하는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00007
Figure 112019058080409-pat00008
이때,
Ratio[t] 및 Ratio[t+1]은 각각 차례로 상기 용량 유지율 테이블에서 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 용량 유지율이고;
Ratiotarget[s]는 추정된 실시간 측정온도 Temptarget에서의 용량 유지율이고;
보정_SOCtarget은 보정된 상기 배터리의 최종 SOC값이다.
또한, 위 과제를 해결하기 위한 다른 일 관점에 의한 본 발명은 배터리의 SOC 추정방법에 관한 것으로서, 하기의 단계들을 포함한다:
- 상기 배터리의 온도를 실시간으로 측정하고 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하고, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계와;
- 상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하고, 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값과 상기 배터리의 실시간 측정전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계와;
- 상기 배터리의 전류량을 실시간으로 측정하고 상기 배터리에 관한 충방전 효율 팩터 테이블을 조회하고, 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 상기 배터리의 실시간 측정전류량에 해당되는 충방전 효율 팩터값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계.
또한, 선택적으로, 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 실시간 측정온도가 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제5온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제6온도구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제5온도구간과 제6온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제5온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 선택적으로, 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 실시간 측정전류량이 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정전류량과 최인접하고 상기 실시간 측정전류량 이하의 제1전류량구간과 상기 실시간 측정전류량보다 큰 제2전류량구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제1전류량구간과 제전류량온도구간 간의 전류량 차이값 대비 상기 실시간 측정전류량과 상기 제1전류량구간 간의 전류량 차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 선택적으로, 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계는 하기 식에 의해 상기 추정하는 OCV값을 계산하는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00009
이때,
Temptarget은 상기 실시간 측정온도이고;
[t] 및 [t+1]은 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 제1온도구간 및 제2온도구간이며, Temp[t] 및 Temp[t+1]은 각각 차례로 상기 제1온도구간 [t] 및 제2온도구간 [t+1]의 각 온도값이고;
[s]는 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
OCV[t][s] 및 OCV[t+1][s]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
보정_OCVtarget[s]는 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이다.
또한, 선택적으로, 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계는 하기 두 식에 의해 상기 SOC값을 계산하는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00010
Figure 112019058080409-pat00011
이때,
[s+1]은 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
OCV[t][s+1] 및 OCV[t+1][s+1]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s+1]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
보정_OCVtarget[s+1]은 상기 SOC 구간 [s+1]을 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이고;
Voltagecell은 상기 실시간 측정전압이고;
SOCbefore는 추정된 상기 배터리의 SOC값이다.
또한, 선택적으로, 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는 하기 두 식에 의해 상기 최종 SOC값을 계산하는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00012
Figure 112019058080409-pat00013
이때,
j는 상기 배터리 셀의 상기 실시간 측정 전류량이고;
etarget은 상기 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터값이고;
j'는 상기 j에 상기 충방전 효율팩터값 etarget으로 보정된 값이고;
time은 상기 배터리 셀의 완전 충전 또는 방전 시까지 도달하는 누적시간이고 Ah는 상기 배터리 셀의 총전류용량이고;
△SOC는 SOC의 보상값이고;
보정_SOCtarget은 추정된 상기 배터리의 최종 SOC값이다.
또한, 선택적으로, 상기 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터값 etarget은 하기 식에 의해 계산되는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00014
이때,
[j]는 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 제1전류량 구간이고;
e[t][j] 및 e[t+1][j]는 각각 차례로 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 전류량 구간 [j]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 충방전 효율팩터값이고;
etarget[j]는 전류량 구간 [j]를 기준으로 할 때 상기 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 충방전 효율 팩터값이다.
또한, 선택적으로, 상기 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터값 etarget은 하기 두 식에 의해 계산되는 것을 포함할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00015
Figure 112019058080409-pat00016
이때,
[j+1]은 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 제2전류량 구간이고;
e[t][j+1] 및 e[t+1][j+1]은 각각 차례로 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간 [j+1]을 기준으로 할 때 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 충방전 효율 팩터값이고;
etarget[j] 및 etarget[j+1]은 각각 차례로 상기 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간 [j] 및 [j+1]을 기준으로 할 때의 각 충방전 효율 팩터이고;
j[j]는 및 j[j+1]은 각각 차례로 상기 전류량 구간 [j] 및 [j+1]의 각 전류량이고;
etarget은 상기 실시간 측정온도 Temptarget 및 실시간 측정 전류량에 대한 최종 충방전 효율 팩터값이다.
또한, 위 과제를 해결하기 위한 또 다른 일 관점에 의한 본 발명은 배터리의 SOC 추정장치에 관한 것으로서, 이 장치는 다음을 포함한다:
- 배터리에 연결되어 상기 배터리의 온도 및 전압을 실시간으로 측정하는 센싱 처리부와;
- 상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블 및 SOC-OCV 테이블을 저장하는 메모리부와;
- 상기 배터리의 실시간 측정 온도를 전달받고, 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하여 상기 실시간 측정 온도가 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 추정하는 OCV 연산부와;
- 상기 OCV 연산부로부터 상기 추정된 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 전달받고, 상기 배터리의 실시간 측정 전압을 전달받으며, 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값과 상기 실시간 측정 전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 SOC 연산부와;
- 상기 SOC 연산부로부터 상기 추정된 상기 배터리의 SOC값을 전달받고, 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블을 조회하고, 상기 용량 유지율 테이블에서 상기 실시간 측정 온도에 해당되는 용량 유지율값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 SOC 보정 연산부.
또한, 선택적으로, 상기 SOC 보정 연산부는, 상기 실시간 측정 온도가 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들 중에서 상기 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제3온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제4온도구간 간의 용량 유지율값의 변화비율을 상기 제3온도구간과 제4온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제3온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정 온도에서의 용량 유지율값을 추정하고, 상기 실시간 측정 온도에서의 용량 유지율값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정할 수 있다.
또한, 위 과제를 해결하기 위한 또 다른 일 관점에 의한 본 발명은 배터리의 SOC 추정장치에 관한 것으로서, 다음을 포함한다:
- 배터리에 연결되어 상기 배터리의 온도, 전압 및 전류량을 실시간으로 측정하는 센싱 처리부와;
- 상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블, SOC-OCV 테이블 및 충방전 효율 팩터 테이블을 저장하는 메모리부와;
- 상기 배터리의 실시간 측정 온도를 전달받고 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하여 상기 실시간 측정 온도가 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 추정하는 OCV 연산부와;
- 상기 OCV 연산부로부터 상기 추정된 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 전달받고, 상기 배터리의 실시간 측정 전압을 전달받으며, 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값과 상기 실시간 측정 전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 SOC 연산부와;
- 상기 OCV 연산부로부터 상기 추정된 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 전달받고, 상기 배터리의 실시간 측정 전류량을 전달받으며, 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 충방전 효율 팩터 테이블을 조회하고, 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 배터리의 실시간 측정 온도 및 실시간 측정 전류량에 해당되는 충방전 효율 팩터값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 SOC 보정 연산부.
또한, 선택적으로, 상기 SOC 보정 연산부는, 상기 배터리의 실시간 측정 온도가 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제5온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제6온도구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제5온도구간과 제6온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제5온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정할 수 있다.
또한, 선택적으로, 상기 SOC 보정 연산부는, 상기 배터리의 실시간 측정 전류량이 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정 전류량과 최인접하고 상기 실시간 측정 전류량 이하의 제1전류량구간과 상기 실시간 측정 전류량보다 큰 제2전류량구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제1전류량구간과 제전류량온도구간 간의 전류량 차이값 대비 상기 실시간 측정 전류량과 상기 제1전류량구간 간의 전류량 차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 배터리의 사양 특성으로서 주어지는 통상적인 용량 유지율 테이블, SOC-OCV 테이블 및 충방전 효율 팩터 테이블의 기준 온도 구간 수치들이나 전류량 구간 수치들 또는 SOC 구간 수치들에서의 넓은 수치간격을 세분화할 필요가 없이, 통상의 이들 테이블을 참조하여 실제 측정되는 배터리의 실시간 온도, 전압 및 전류량의 실시간 측정값들과 상기 테이블상의 구간 수치들 간의 차이로 인한 배터리의 OCV 및 SOC 추정값의 오차를 최대한 줄일 수 있어 매우 정밀한 수준의 OCV 및 SOC 추정값을 효과적으로 산출해낼 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 추정방법 및 장치는 별도 장치의 부가없이 크게 향상된 수준의 정확한 SOC 추정값을 사용자나 운전자 등에게 제공할 수 있다.
도 1은 시중의 한 배터리 셀(리튬이온 3.65V 파우치셀 C시리즈, EIG사)의 온도대비 SOC-OCV 값 변화를 예시하는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 SOC 추정장치의 개략 구조도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 SOC 추정방법의 흐름도이다.
일반적으로, 사용하는 배터리 모듈의 OCV 및 SOC 등의 특성을 실시간으로 최대한 정확하게 연산하여 제공하기 위해서는, 시중의 배터리 모듈에 제공되는 특성 테이블들인 앞서 표 1~3으로서 예시한 용량 유지율 테이블(표 1), SOC-OCV 테이블(표 2) 및 충방전 효율 팩터 테이블(표 3)에서 배터리 모듈의 사용온도를 최대한 세분화함으로써(예컨대, 1℃ 이하의 온도 단위를 기준으로 하여) 해당 특성값들을 제공하는 것이 가장 이상적이다.
다만, 이렇게 1℃ 이하 정도 단위의 특성값 데이터까지 메모리에 저장해두고 변하는 실시간 온도에 따라 일일이 보정값을 연산하기에는 메모리 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 적절한 데이터 범위를 찾아내기 위한 검색 및 비교에 많은 시간이 소요되어 실시간 OCV 및 SOC 값의 제공에는 적합하지 않다. 그리고, 일반적으로 제공되는 상기 특성 테이블들은 앞서 표 1~3과 같이 제시되는 온도 단위가 대략 5~20℃ 정도로 온도구간들간의 온도간격이 넓어 실제 실시간 측정온도와 오차가 크다.
따라서, 이를 고려하여, 본 발명은 표 1~3과 같은 특성 테이블들에서 온도구간들 대비 제시된 특성값들(OCV 및 SOC)이 변화하는 기울기를 구하고 이를 실시간 측정온도에 대한 실제 특성값의 연산에 반영함으로써 오차를 보정하는 SOC 추정 방법 및 장치를 제공한다. 이리하면, 실제 실시간 측정온도와 시중에 제공되는 특성 테이블들에 제시된 온도 간의 차이에 따른 특성값(OCV 및 SOC)의 오차를 최대한 줄일 수 있어, 별도의 하드웨어 장치의 부가없이도 크게 향상된 수준의 정확한 특성값들을 제공할 수 있다.
먼저, 본 발명은 앞서 예시한 표 1~3과 같이 배터리 셀에 기본적으로 제공되는 용량 유지율 테이블, SOC-OCV 테이블 및 충방전 효율 팩터 테이블의 특성 테이블을 사용한다. 다만, 본 발명에서 시중의 일 특정 배터리 셀의 특성 테이블인 상기 표 1~3은 편의상 본 발명의 설명을 위한 예시에 불과하여, 본 발명은 이들 표에 기재된 제반 수치값들에 제한되지 아니하며, 이들 수치값은 본 발명이 적용되는 배터리 셀의 사양과 특성에 따라 달라짐은 지극히 당연하다.
아울러, 본 명세서에서, 예시로 드는 표 1의 용량 유지율 테이블에서 종축에 기재된 기준온도들인 -30, -25, -20, -15, -10, 0, 10, 25 및 40 ℃와, 예시로 드는 표 2의 SOC-OCV 테이블에서 횡축에 기재된 기준온도들인 -30, -25, -15, -10, 0, 10, 25 및 40 ℃와, 예시로 드는 표 3의 충방전 효율 팩터 테이블에서 종축에 기재된 기준온도들인 -20, -10, 0, 10, 25 및 40 ℃의 각 구간은 "온도구간"이라는 용어로 칭하고, 이 중에서 일 특정 온도구간을 "[t]"로 표시하며 상기 [t]보다 한 단계 더 큰 온도구간은 "[t+1]"로서 표시한다.
또한, 본 명세서에서, 예시로 드는 표 2의 SOC-OCV 테이블에서 종축에 기재된 기준 SOC값인 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 및 100의 각 구간은 "SOC 구간"이라는 용어로 칭하고, 이 중에서 일 특정 SOC 구간을 "[s]"로 표시하며 상기 [s]보다 한 단계 더 큰 SOC 구간은 "[s+1]"로서 표시한다.
또한, 본 명세서에서, 예시로 드는 표 3의 충방전 효율 팩터 테이블에서 횡축에 기재된 기준 전류량인 0, 20, 40, 200, 400 및 800의 각 구간은 "전류량 구간"이라는 용어로 칭하고, 이 중에서 일 특정 전류량 구간을 "[j]"로 표시하며 상기 [j]보다 한 단계 더 큰 전류량 구간은 "[j+1]"로서 표시한다.
이하, 본 발명을 도 2~3을 참조하며 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 SOC 추정장치의 개략 구조도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 SOC 추정방법의 흐름도이다.
도 2에 도시하듯이, 본 발명의 일 구현예에 의한 SOC 추정장치(100)는 복수의 배터리 셀로 구성된 배터리 팩이 복수로 구성하는 배터리 모듈(10)로부터 온도 및 전압을 포함한 여러 아날로그 상태정보를 센싱하여 이를 디지털 정보 데이터로 변환처리하는 센싱처리부(110)와; 상기 센싱처리부(110)로부터 상기 정보 데이터를 수신하여 저장하는 메모리부(150)와; OCV 및 SOC의 특성값을 연산하기 위한 연산부(130)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 SOC 추정장치(100)는 배터리 관리 장치(BMS)일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 상기 상기 센싱처리부(110)는 전압, 전류 및 온도 센서들을 포함한 센서들과 이들 센서가 센싱한 배터리 셀의 상태정보에 대한 아날로그 출력값을 디지털 데이터로 변환하기 위한 A/D 변환기 등을 포함할 수 있다.
상기 연산부(130)는 상기 센싱 처리부(110)로부터 또는 상기 메모리부(150)로부터 배터리 셀의 상태정보 데이터를 전달받아 이를 기반으로 OCV 및 SOC를 연산하여 추정값을 연산 및 보정하여 생산하고, 이를 수행하기 위한 OCV 연산부(130), SOC 연산부(132) 및 SOC 보정 연산부(134)를 포함한다. 일 실시예에서, 이러한 연산부(130)는 통상의 MCU(Micro Controller Unit) 또는 MPU(Micro Processor Unit) 등의 프로세서로 구성될 수 있다.
상기 메모리부(150)는 앞서 소개한 바와 같은 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀의 특성 테이블로서 제공되는 용량 유지율 테이블(154: 예컨대, 표 1), SOC-OCV 테이블(152: 예컨대, 표 2) 및 충방전 효율 팩터 테이블(156: 예컨대, 표 3)을 저장하여 놓고(S310), 한편으로는 상기 센싱처리부(110)로부터 전달되는 상기 정보 데이터를 실시간으로 저장할 수 있다(S320). 상기 테이블들(152, 154, 156) 중에서, 상기 메모리부(150)는, 본 발명의 일 실시예에서 상기 용량 유지율 테이블(154) 및 SOC-OCV 테이블(152)을 포함할 수 있고, 본 발명의 다른 일 실시예에서 상기 용량 유지율 테이블(154), SOC-OCV 테이블(152) 및 충방전 효율 팩터 테이블(156)을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 상기 메모리부(150)는 통상의 휘발성 또는 비휘발성 메모리로 될 수 있다.
보정된 OCV값의 연산(S330)
그리고, 먼저 OCV 연산부(132)는 실시간 측정온도를 상기 센싱처리부(110)로부터 직접 전달받거나 또는 상기 메모리부(150)로부터 전달받고, 상기 메모리부(150)를 조회하여 이에 저장되어있는 SOC-OCV 테이블(152)을 참조하여 상기 실시간 측정온도의 소위 보정_OCV값을 연산한다(S330).
이때, 상기 SOC-OCV 테이블에서 서로간의 온도간격이 넓게 떨어져있는 온도구간들(예컨대, 표 2에서 -30, -25, -15, -10, 0, 10, 25 및 40 ℃)과 상기 실시간 측정온도 간의 온도 차이로 인해 발생하는 OCV값의 오차를 최소화하도록, 상기 SOC-OCV 테이블 상에서 상기 실시간 측정온도에 가장 인접하는 온도구간들의 OCV값이 참조된다.
즉, 본 발명에 있어서, 실시간 측정온도 Temptarget에서의 OCV값은 SOC-OCV 테이블에서 제시되어있는 온도구간들 중에서 상기 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들인, 상기 Temptarget 이하의 최인접 온도구간인 Temp[t]의 해당 OCV값과 상기 Temptarget보다 더 큰 최인접 온도구간인 Temp[t＋1]의 해당 OCV값 간의 변화율을 반영하여 실시간 측정온도 Temptarget와 상기 SOC-OCV 테이블 상의 설정된 온도구간들 간의 오차를 보정할 수 있다.
예컨대, 만일 실시간 측정온도 Temptarget가 15℃라면, 표 2에서 상기 최인접 온도구간들인 Temp[t]와 Temp[t＋1]은 차례로 10℃와 25℃의 구간대들로 된다. 그리고, 상기 SOC-OCV 테이블 상에서 상기 10℃에서 상기 25℃로 상승했을 때의 OCV값의 변화율을 관찰하고 이를 적용하면, 상기 10℃에서 상기 실시간 측정온도 15℃로 상승한 경우(즉, 5℃의 온도값 차이)의 OCV값을 추정할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 의하면, 실시간 측정온도 Temptarget에서 보정_OCVtarget[s]값은 하기 식 1과 같이 구할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00017
(식 1)
이때, 상기 식 1에서,
Temptarget은 실시간 측정온도이고;
[t] 및 [t+1]은 SOC-OCV 테이블에서 상기 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들로서, [t]는 Temptarget 온도값 이하의 최인접 온도구간이고, [t+1]은 Temptarget 온도값보다 더 큰 최인접 온도구간이고;
Temp[t]는 상기 온도구간 [t]의 온도값이고, Temp[t+1]은 상기 온도구간 [t+1]의 온도값이고;
[s]는 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
OCV[t][s] 및 OCV[t+1][s]는 차례로 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
보정_OCVtarget[s]는 실시간 측정온도 Temptarget에서 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때의 보정된 OCV값이다.
하기 실시예 1~2는 상기 식 1을 이용하여 보정된 OCV값을 산출하는 예들을 보인다.
실시예 1
만일 센싱처리부(110)에 의해 센싱된 실시간 측정온도 Temptarget이 15℃라면, 예컨대 SOC-OCV 테이블로서 표 2를 참조할 때, 상기 식 1에서 Tempt는 상기 15℃ 이하의 온도값인 10℃이고 Tempt＋1는 상기 15℃보다 큰 온도값인 25℃이다. 이때, 상기 테이블상의 SOC 구간 [s]를 40, [s＋1]을 50이라고 하면, 상기 식 1에 따라, SOC-OCV 테이블의 SOC 구간 [s]에서 Temptarget의 보정된 OCV값은 다음과 같이 산출된다. 상기 식 1로부터:
보정_OCVtarget[s]
＝ 3.683 ＋ {(15-10) / (25-10)} × (3.669-3.683)
＝ 3.683 - 0.004662
＝ 3.6783 (V)
실시예 2
만일 실시간 측정온도 Temptarget이 10℃로 센싱되어 SOC-OCV 테이블인 표 2의 온도구간인 10℃와 일치하는 경우, SOC 구간 [s]를 40이라고 가정하면, 상기 실시간 측정온도 Temptarget의 OCV값은 굳이 상기 식 1을 이용하여 보정할 필요도 없이 표 2에 제시된 해당 값인 3.683V로 됨은 당연하다.
그러나, 물론 상기 10℃인 실시간 측정온도 Temptarget를 상기 식 1에 대입하여도 마찬가지로 결과적으로 보정없이 상기 3.683V의 OCV값이 당연히 산출된다. 즉, Tempt는 10℃이고 Tempt＋1는 25℃이며, [s]를 40, [s＋1]를 50이라고 하면, 식 1로부터:
보정_OCVtarget[s]
＝ 3.683 ＋ {(10-10) / (25-10)} × (3.669-3.683)
＝ 3.683 + 0
＝ 3.683 (V)
이 값은 식 1에 따라 보정하지 않고 표 2로부터 바로 읽은 OCV값인 상기 3.683V과 동일하다.
SOC값의 연산(S340)
그러면, 본 발명에 의한 SOC 추정장치(100)에서 SOC 연산부(134)는 위와 같이 OCV 연산부(132)에서 연산된 보정된 OCV값들을 전달받고, 이와 함께 배터리 셀에서 센싱한 실시간 측정전압 Voltagecell을 상기 센싱처리부(110)로부터 직접 전달받거나 또는 상기 메모리부(150)로부터 전달받는다. 그리고, 상기 SOC 연산부(134)는 상기 보정된 OCV값과 상기 Voltagecell을 기반으로 하기 식 2 및 3에 의해 배터리 셀의 실시간 전압 측정값에 대한 보정전의 SOCbefore값을 산출한다(S340):
Figure 112019058080409-pat00018
(식 2)
Figure 112019058080409-pat00019
(식 3)
이때, 상기 식 2에서,
Temptarget은 실시간 측정온도이고;
[t] 및 [t+1]은 SOC-OCV 테이블에서 상기 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들로서, [t]는 Temptarget 온도값 이하의 최인접 온도구간이고, [t+1]은 Temptarget 온도값보다 더 큰 최인접 온도구간이고;
Temp[t]는 상기 온도구간 [t]의 온도값이고, Temp[t+1]은 상기 온도구간 [t+1]의 온도값이고;
[s+1]은 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
OCV[t][s+1] 및 OCV[t+1][s+1]은 차례로 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s+1]을 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
보정_OCVtarget[s+1]은 실시간 측정온도 Temptarget에서 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s+1]을 기준으로 할 때의 보정된 OCV값이다.
그리고, 상기 식 3에서,
Voltagecell은 배터리 셀의 실시간 전압 측정값이고;
보정_OCVtarget[s]는 상기 식 1에 의해 SOC-OCV 테이블에서 SOC 구간인 s를 기준으로 보정된 OCV값이고, 보정_OCVtarget[s+1]는 상기 식 2에 의해 상기 테이블에서 SOC 구간인 s+1을 기준으로 보정된 OCV값이고;
SOCbefore는 상기 Voltagecell에 대한 보정전 SOC값(%)이다.
하기 실시예 3은 위와 같은 식 3의 연산에 대한 본 발명의 일 예를 보이며, 배터리 셀의 보정전 SOCbefore값을 산출한다.
실시예 3
만일 실시간 측정온도 Temptarget가 15℃라면, SOC-OCV 테이블로서 예컨대 표 2를 참조할 때, Tempt는 상기 15℃ 이하의 온도값인 10℃이고 Tempt＋1는 상기 15℃보다 큰 온도값인 25℃이다. 마찬가지로 상기 테이블상의 SOC 구간 [s]를 40, [s＋1]을 50이라고 한다.
그러면, 먼저 상기 식 2에 의해 실시간 측정온도 Temptarget에서 보정_OCVtarget[s+1]값은 다음과 같이 구해진다:
보정_OCVtarget[s＋1]
＝ 3.722 ＋ {(15-10)/(25-10)} × (3.706-3.722)
＝ 3.722 - 0.005328
＝ 3.7166.
따라서, 앞서 실시예 1에서 식 1로부터 얻은 보정_OCVtarget[s] 값은 3.6783V이고, 여기서 얻은 보정_OCVtarget[s＋1] 값은 3.7166V이다.
그리고, 배터리 셀의 실시간 전압 측정값인 Voltagecell이 예를 들어 이들 3.6783V와 3.7166V 간의 임의 전압 3.6900V로 측정된다고 가정한다면, 상기 Voltagecell에 대한 보정전 SOCbefore값은 상기 식 3으로부터 다음과 같이 산출된다:
SOCbefore
＝ (3.6900-3.6783) / (3.6900-3.7166)
＝ -0.0117/0.0266
≒ 약 43.98%
보정된 SOC값의 연산(S360)
그런데, 위와 같이 상기 식 1~3으로부터 얻은 SOCbefore값은 앞서 표 1로 예시한 용량 유지율 테이블에서 보이듯이 배터리 셀의 용량 또한 온도에 따라 변동하는 특성을 감안하지 않은 값이다. 따라서, 본 발명은 상기 SOCbefore 값을 이러한 SOC값의 온도변화에 따른 변동값을 보상하여 더 보정한다.
본 발명에서 이러한 SOC값의 보정은 앞서 보상_OCV값의 연산과 유사한 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 용량 유지율 테이블(예컨대, 표 1)을 참조하여, 여기 제시되어있는 온도구간들 중에서 실시간 측정온도 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들, 즉 상기 Temptarget 이하의 최인접 온도구간인 Tempt의 해당 Ratio값과 상기 Temptarget보다 큰 최인접 온도구간인 Tempt＋1의 해당 Ratio값 간의 변화 기울기를 반영하여 실시간 측정온도 Temptarget와 상기 용량 유지율 테이블 상의 제시된 온도구간들 간의 오차를 보상하여 구할 수 있다.
이는 앞서 SOC-OCV 테이블을 기반으로 한 보정_OCV값의 추정 연산과 마찬가지 방식으로 추정 연산된다. 예컨대, 만일 실시간 측정온도 Temptarget가 15℃라면, 표 1에서 상기 최인접 온도구간들인 Temp[t]와 Temp[t＋1]은 차례로 10℃와 25℃의 구간대들로 된다. 그리고, 상기 테이블 상에서 상기 10℃에서 상기 25℃로 상승했을 때의 Ratio의 변화율을 관찰하고 이를 적용하면, 상기 10℃에서 상기 실시간 측정온도 15℃로 상승한 경우(즉, 5℃의 온도값 차이)의 Ratio를 추정할 수 있게 된다.
이를 위하여, 본 발명에 의한 SOC 보정 연산부(136)는 상기 SOC 연산부(134)로부터 위 연산된 SOCbefore값을 전달받음과 함께, 메모리부(150)를 조회하여 이에 저장되어있는 용량 유지율 테이블(154)를 전달받고, 이를 기반으로 하기 식 4 및 5와 같이 배터리 셀 용량의 온도변동율을 보상하고, 상기 용량 유지율 테이블(154)에서 실시간 측정온도 Temptarget와 상기 특성 테이블 상의 설정된 온도구간들 간의 오차가 보정된 보정_SOC값을 구할 수 있다(S360):
Figure 112019058080409-pat00020
(식 4)
Figure 112019058080409-pat00021
(식 5)
이때, 상기 식 4에서,
Temptarget은 실시간 측정온도이고;
[t] 및 [t+1]은 용량 유지율 테이블에서 상기 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들로서, [t]는 Temptarget 온도값 이하의 최인접 온도구간이고, [t+1]은 Temptarget 온도값보다 더 큰 최인접 온도구간이고;
Temp[t]는 상기 온도구간 [t]의 온도값이고, Temp[t+1]은 상기 온도구간 [t+1]의 온도값이고;
Ratio[t] 및 Ratio[t+1]은 용량 유지율 테이블에서 차례로 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 해당 용량유지율이며;
Ratiotarget[s]는 실시간 측정온도 Temptarget에서의 용량유지율이다.
그리고, 상기 식 5에서,
SOCbefore는 상기 식 3으로부터 얻은 실시간 측정전압 Voltagecell에 대한 보정전 SOC값(%)이고;
보정_SOCtarget은 상기 실시간 측정온도 Temptarget에서의 용량유지율 Ratiotarget[s]를 고려하여 최종 보정된 SOC값이다.
그리고, SOC 보정 연산부(136)는 이와 같이 연산한 최종 보정된 SOC값인 보정_SOCtarget을 외부로 출력할 수 있고, 예컨대 외부의 디스플레이 장치로 출력하여 사용자나 운전자에게 상기 최종 보정된 SOC값을 표시할 수 있다.
하기 실시예 4는 상기 최종 보정된 SOC값을 산출하는 본 발명의 일 예이다.
실시예 4
앞서의 실시예 3에 연이어서, 앞서 구한 약 43.98%의 보정전 SOCbefore 값은 다음과 같이 보정된다(실시간 측정온도 Temptarget: 15℃, Tempt: 10℃. Tempt＋1: 25℃, [s]: 40, [s＋1]: 50).
즉, 용량 유지율 테이블을 예로서 표 1을 참조할 때, Tempt에 대한 Ratio는 90.8%이고 Tempt+1에 대한 Ratio는 100%이며, 따라서 식 4로부터 실시간 측정온도 Temptarget에 대하여 SOC 온도변동비율 Ratio를 고려한 Ratio는 다음과 같이 산출된다:
Ratiotarget[s]
＝ 0.908 ＋ {(15-10) / (25-10))} × (1-0.908)
＝ 0.908 ＋ 0.333 × 0.092
＝ 0.939
그리고, 이와 같이 구한 Ratiotarget[s] 값과 실시예 3에서 구한 SOCbefore 값을 기반으로 하여, 식 5로부터 SOC값의 온도변화 Ratio를 고려하여 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 최종 보정된 SOC값은 다음과 같이 산출된다:
보정_SOCtarget
＝ 43.98% × 0.939
＝ 약 41.28%
충방전시 보정된 SOC값의 연산(S340~S350, S370)
한편, 본 발명에 있어서, 일반적으로 배터리 셀이 충방전시에는 서로 다른 온도대비 용량특성을 보이는 것을 고려하여, 앞서 상기 식 3에 의해 연산된 상기 Voltagecell에 대한 보정전 SOC값인 SOCbefore를 보정할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 의한 SOC 추정장치(100)에서 SOC 보정 연산부(136)는 전술했듯이 먼저 상기 식 3에 의해 상기 Voltagecell에 대한 보정전 SOC값인 SOCbefore를 연산한다(S340).
그리고, 시스템의 배터리 셀이 충전 또는 방전 중이라면(S350), SOC 보정 연산부(136)는 메모리부(150)를 조회하여 이에 저장되어있는 충방전 효율 팩터 테이블(156)을 전달받음과 함께, 배터리 셀에서 센싱한 실시간 측정전류 j를 상기 센싱처리부(110)로부터 직접 전달받거나 또는 상기 메모리부(150)로부터 전달받고, 이들값과 상기 SOCbefore값을 기반으로 하여 하기 식 6 및 7과 같이 충방전시 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 보정된 보정_SOC값을 구할 수 있다(S370):
Figure 112019058080409-pat00022
(식 6)
Figure 112019058080409-pat00023
(식 7)
이때, 상기 식 6에서,
j는 배터리 셀의 실시간 측정 전류값이고;
etarget은 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터이고;
j'는 상기 j에 충방전 효율팩터가 보상된 값이고;
time은 배터리 셀의 완전충전시 또는 완전방전시까지 도달하는 누적시간이고(예컨대, 일반적으로 시스템 클록으로써 산출될 수 있다) Ah는 배터리 셀의 사양으로 주어진 총전류용량이고, 상기 time(sec)/(Ah×3600)은 배터리 셀의 상기 총전류용량 및 3600sec(=1hr.)대비 충방전시간을 의미하고;
△SOC는 SOC의 보상값이다.
그리고, 상기 식 7에서,
보정_SOCtarget은 상기 △SOC만큼 보상된 실시간 측정온도 Temptarget에 대한 충방전시 최종 SOC값이다.
그리고, 상기 식 6에서, 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터인 상기 etarget값은 앞서 예로서 제시한 표 3과 같은 충방전 효율 팩터 테이블을 참조하여 다음과 같이 구할 수 있다.
(i) 먼저, 충방전 효율 팩터 테이블에 제시되어있는 온도구간들(예컨대, 표 3의 경우는 -20, -10, 0, 10, 25, 40 ℃) 중에서 상기 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들인, 상기 Temptarget 이하의 최인접 온도구간인 Tempt의 해당 효율팩터값과 상기 Temptarget보다 큰 최인접 온도구간인 Tempt＋1의 해당 효율팩터값 간의 변화율을 반영하여 하기 식 8과 같이 실시간 측정온도 Temptarget와 상기 충방전 효율 팩터 테이블 상의 설정된 온도구간들 간의 오차를 보정하여 구할 수 있다:
Figure 112019058080409-pat00024
(식 8)
이때, 상기 식 8에서,
Temptarget은 실시간 측정온도이고;
[t] 및 [t+1]은 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들로서, [t]는 Temptarget 이하의 최인접 온도구간, [t+1]은 Temptarget보다 더 큰 최인접 온도구간이고;
Temp[t]는 상기 온도구간 [t]의 온도값이고, Temp[t+1]은 상기 온도구간 [t+1]의 온도값이고;
[j]는 충방전 효율 팩터 테이블에서 배터리 셀의 실시간 측정 전류량 j 이하의 최인접 전류량 구간이고;
e[t][j] 및 e[t+1][j]는 차례로 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 전류량 구간 [j]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 충방전 효율팩터이고;
etarget[j]는 충방전 효율 팩터 테이블에서 전류량 구간 [j]을 기준으로 할 때 상기 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 보정된 충방전 효율 팩터값이다.
(ii) 그리고, 위 (i)과 같이 실시간 측정온도 Temptarget와 상기 충방전 효율 팩터 테이블 상의 기재된 온도구간들 간의 오차를 보정함과 동시에, SOC 보정 연산부(136)는 상기 센싱 처리부(110)로부터 배터리 셀의 실시간 측정전류량 jtarget을 전달받고 충방전 효율 팩터 테이블을 참조하여 실시간 측정전류량 jtarget과 상기 충방전 효율 팩터 테이블 상의 기재된 전류량 구간들간의 오차를 보정한다. 이로써, 최종적으로 실시간 측정온도 Temptarget 및 실시간 전류량에서의 충방전 효율 팩터 etarget이 산출된다.
즉, 상기 SOC 보정 연산부(136)는 상기 충방전 효율 팩터 테이블에 제시되어있는 전류량 구간들(예컨대, 표 3에서는 0, 20, 40, 200, 400, 800 ㎃) 중에서 상기 배터리 셀의 실시간 측정전류량에 가장 인접한 두 전류량 구간들, 즉 상기 실시간 측정전류량 이하의 최인접 전류량 구간 [j]와, 상기 실시간 측정전류량보다 큰 최인접 전류량 구간 [j+1]을 반영하여 상기 실시간 측정전류량과 상기 충방전 효율 팩터 테이블 상의 전류량 구간값과의 오차를 보정한다. 이로써, 최종적으로 실시간 측정온도 Temptarget 및 실시간 전류량에서의 충방전 효율 팩터 etarget이 산출되며, 이는 하기 식 9 및 10과 같다:
Figure 112019058080409-pat00025
(식 9)
Figure 112019058080409-pat00026
(식 10)
이때, 상기 식 9 및 10에서,
Temptarget은 실시간 측정온도이고;
[t] 및 [t+1]은 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 Temptarget에 가장 인접한 두 온도구간들로서, [t]는 Temptarget 온도값 이하의 최인접 온도구간이고, [t+1]은 Temptarget 온도값보다 더 큰 최인접 온도구간이고;
Temp[t]는 온도구간 [t]의 온도값이고, Temp[t+1]은 상기 온도구간 [t+1]의 온도값이고;
[j] 및 [j+1]은 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 배터리 셀의 실시간 전류량에 가장 인접한 두 전류량 구간들로서, [j]는 실시간 전류량 이하의 최인접 전류량 구간이고, [j+1]은 상기 실시간 전류량보다 더 큰 최인접 전류량 구간이고;
e[t][j+1] 및 e[t+1][j+1]은 차례로 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간 [j+1]을 기준으로 온도구간 [t] 및 [t+1]에 각각 제시된 충방전 효율 팩터이고;
etarget[j] 및 etarget[j+1]은 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간 [j] 및 [j+1]을 기준으로 할 때의 충방전 효율 팩터이고;
j[j]는 및 j[j+1]은 차례로 상기 전류량 구간 [j] 및 [j+1]의 전류량이고;
etarget은 실시간 측정온도 Temptarget 및 실시간 측정 전류량에 대한 최종 충방전 효율 팩터이다.
하기 실시예 5는 위와 같이 충방전시 상기 최종 보정된 SOC값을 산출하는 본 발명의 일 예를 보인다.
실시예 5
앞서의 실시예 3에서 구한 약 43.98%의 보정전 SOCbefore 값은 센싱 처리부(110)가 측정한 배터리 셀의 실시간 측정 전류량 j가 100㎃라고 하면 다음과 같이 보정된다(실시간 측정온도 Temptarget: 15℃, Tempt: 10℃. Tempt＋1: 25℃, [s]: 40, [s＋1]: 50, 실시간 측정 전류량 j: 100㎃).
이 경우, 충방전 효율 팩터 테이블을 예로서 표 3을 참조할 때, 온도구간 [t] 및 [t+1]은 차례로 10℃ 및 25℃이고, 전류량 구간 [j] 및 [j+1]은 차례로 40㎃ 및 200㎃로 된다.
따라서, 식 8 및 식 9로부터 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간 [j] 및 [j+1]을 기준으로 할 때의 충방전 효율 팩터인 etarget[j] 및 etarget[j+1]은 차례로 다음과 같이 구해진다:
etarget[j]
＝ 1.011 ＋ {(15-10) / (25-10))} × (1.008 - 1.011)
＝ 1.011 ＋ 0.333 × (-0.003)
＝ 1.011 - 0.000999
＝ 1.010001.
etarget[j+1]
＝ 1.058 ＋ {(15-10) / (25-10))} × (1.039 - 1.058)
＝ 1.058 ＋ 0.333 × (-0.019)
＝ 1.058 - 0.006327
＝ 1.0573673.
따라서, 식 10으로부터 실시간 측정온도 Temptarget 및 실시간 측정 전류량 j에 대한 최종 충방전 효율 팩터인 etarget은:
etarget
＝ 1.010001 ＋ {(100-40) / (200-40))} × (1.0573673 - 1.010001)
＝ 1.010001 ＋ 0.375 × 0.0473663
＝ 1.010001 ＋ 0.0177623625
＝ 1.0277633625.
따라서, 식 6으로부터
j'
＝ 100㎃ × 1.0277633625
＝ 102.77633625㎃이고,
SOC의 보상값인 △SOC는(표 3에서 (Ah×3600)은 800㎃h이므로):
△SOC
＝ 102.77633625 × 1/800
＝ 0.12847042031.
따라서, 식 7로부터 충방전시 실시간 측정온도 Temptarget 및 실시간 측정 전류량 j에 대해 보정된 최종 SOC값은 다음과 같이 구해진다:
보정_SOCtarget
＝ 43.98% ＋ 12.847042031%
≒ 약 56.83%.
위와 같이, 본 발명은 배터리 모듈 시스템의 OCV 및 SOC 등의 특성을 실시간으로 최대한 정확하게 연산하여 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 제시된 배터리 셀의 사양으로서 제공되는 특성 테이블들인 용량 유지율 테이블, SOC-OCV 테이블 및 충방전 효율 팩터 테이블에서 제시된 기준구간들인 온도구간들, SOC 구간들 및 전류량 구간들의 간격을 세분화하는 처리시간이 과다 소요되는 작업을 요하지 않는다.
대신에, 본 발명은 실시간으로 온도 및 전류량 등을 측정하고, 상기 특성 테이블들에서 상기 실시간 측정온도 및/또는 실시간 측정 전류량에 인접한 상기 기준구간들의 해당 특성값들(OCV 및 SOC) 간의 변화하는 기울기를 구하고 이 기울기로부터 상기 실시간 측정온도 및/또는 실시간 측정 전류량에 대한 해당 특성값들(OCV 및 SOC)을 추정 및 연산한다.
이리하면, 실제 실시간 측정온도 및 실시간 측정 전류량과 상기 특성 테이블들에 기재된 기준구간들 간의 수치값 차이에 따른 특성값(OCV 및 SOC)의 오차를 최대한 줄이고 상기 특성값들(OCV 및 SOC)의 추정 및 연산에 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있으면서도, 별도의 하드웨어 장치의 부가없이도 크게 향상된 수준의 정확한 특성값들을 효율적으로 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 내용은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: SOC 추정장치
110: 센싱 처리부
130: 연산부
132: OCV 연산부
134: SOC 연산부
136: SOC 보정 연산부
150: 메모리부
152: SOC-OCV 테이블
154: 용량 유지율 테이블
156: 충방전 효율 팩터 테이블
10: 배터리 모듈

Claims (18)

  1. 배터리의 SOC 추정방법에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 실시간으로 측정하고 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하고, 상기 배터리의 실시간 측정온도가 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계와;
    상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하고, 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값과 상기 배터리의 실시간 측정전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계와;
    상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블을 조회하고, 상기 용량 유지율 테이블에서 상기 배터리의 실시간 측정온도에 해당되는 용량 유지율값을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하고, 상기 배터리의 실시간 측정온도가 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제3온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제4온도구간 간의 용량 유지율값의 변화비율을 상기 제3온도구간과 제4온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제3온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정온도에서의 용량 유지율값을 추정하고 상기 실시간 측정온도에서의 용량 유지율값을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계는 하기 식 1에 의해 상기 추정하는 OCV값을 계산하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019081491153-pat00027
    (식 1)
    이때,
    Temptarget은 상기 실시간 측정온도이고;
    [t] 및 [t+1]은 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 제1온도구간 및 제2온도구간이며, Temp[t] 및 Temp[t+1]은 각각 차례로 상기 제1온도구간 [t] 및 제2온도구간 [t+1]의 각 온도값이고;
    [s]는 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
    OCV[t][s] 및 OCV[t+1][s]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
    보정_OCVtarget[s]는 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계는 하기 식 2 및 식 3에 의해 상기 SOC값을 계산하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019058080409-pat00028
    (식 2)
    Figure 112019058080409-pat00029
    (식 3)
    이때,
    [s+1]은 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
    OCV[t][s+1] 및 OCV[t+1][s+1]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s+1]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
    보정_OCVtarget[s+1]은 상기 SOC 구간 [s+1]을 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이고;
    Voltagecell은 상기 실시간 측정전압이고;
    SOCbefore는 추정된 상기 배터리의 SOC값이다.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는 하기 식 4 및 식 5에 의해 상기 최종 SOC값을 계산하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019058080409-pat00030
    (식 4)
    Figure 112019058080409-pat00031
    (식 5)
    이때,
    Ratio[t] 및 Ratio[t+1]은 각각 차례로 상기 용량 유지율 테이블에서 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 용량 유지율이고;
    Ratiotarget[s]는 추정된 실시간 측정온도 Temptarget에서의 용량 유지율이고;
    보정_SOCtarget은 보정된 상기 배터리의 최종 SOC값이다.
  6. 배터리의 SOC 추정방법에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 실시간으로 측정하고 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하고, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계와;
    상기 배터리의 전압을 실시간으로 측정하고, 상기 실시간 측정온도에서의 OCV값과 상기 배터리의 실시간 측정전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계와;
    상기 배터리의 전류량을 실시간으로 측정하고 상기 배터리에 관한 충방전 효율 팩터 테이블을 조회하고, 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 상기 배터리의 실시간 측정전류량에 해당되는 충방전 효율 팩터값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 실시간 측정온도가 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정온도와 최인접하고 상기 실시간 측정온도 이하의 제5온도구간과 상기 실시간 측정온도보다 큰 제6온도구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제5온도구간과 제6온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정온도와 상기 제5온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는, 상기 배터리의 실시간 측정전류량이 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정전류량과 최인접하고 상기 실시간 측정전류량 이하의 제1전류량구간과 상기 실시간 측정전류량보다 큰 제2전류량구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제1전류량구간과 제전류량온도구간 간의 전류량 차이값 대비 상기 실시간 측정전류량과 상기 제1전류량구간 간의 전류량 차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 실시간 측정온도에서의 OCV값을 추정하는 단계는 하기 식 6에 의해 상기 추정하는 OCV값을 계산하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019058080409-pat00032
    (식 6)
    이때,
    Temptarget은 상기 실시간 측정온도이고;
    [t] 및 [t+1]은 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 제1온도구간 및 제2온도구간이며, Temp[t] 및 Temp[t+1]은 각각 차례로 상기 제1온도구간 [t] 및 제2온도구간 [t+1]의 각 온도값이고;
    [s]는 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
    OCV[t][s] 및 OCV[t+1][s]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
    보정_OCVtarget[s]는 상기 SOC 구간 [s]를 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이다.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리의 SOC값을 추정하는 단계는 하기 식 7 및 식 8에 의해 상기 SOC값을 계산하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019058080409-pat00033
    (식 7)
    Figure 112019058080409-pat00034
    (식 8)
    이때,
    [s+1]은 상기 SOC-OCV 테이블에서 임의 선택된 SOC 구간이고;
    OCV[t][s+1] 및 OCV[t+1][s+1]는 각각 차례로 상기 SOC-OCV 테이블에서 상기 SOC 구간 [s+1]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 OCV값이고;
    보정_OCVtarget[s+1]은 상기 SOC 구간 [s+1]을 기준으로 할 때 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 OCV값이고;
    Voltagecell은 상기 실시간 측정전압이고;
    SOCbefore는 추정된 상기 배터리의 SOC값이다.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 단계는 하기 식 9 및 식 10에 의해 상기 최종 SOC값을 계산하는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019081491153-pat00035
    (식 9)
    Figure 112019081491153-pat00036
    (식 10)
    이때,
    j는 배터리 셀의 상기 실시간 측정 전류량이고;
    etarget은 상기 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터값이고;
    j'는 상기 j에 상기 충방전 효율팩터값 etarget으로 보정된 값이고;
    time은 배터리 셀의 완전 충전 또는 방전 시까지 도달하는 누적시간이고 Ah는 상기 배터리 셀의 총전류용량이고;
    △SOC는 SOC의 보상값이고;
    보정_SOCtarget은 추정된 상기 배터리의 최종 SOC값이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터값 etarget은 하기 식 11에 의해 계산되는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019058080409-pat00037
    (식 11)
    이때,
    [j]는 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 제1전류량 구간이고;
    e[t][j] 및 e[t+1][j]는 각각 차례로 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 전류량 구간 [j]를 기준으로 할 때 상기 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 충방전 효율팩터값이고;
    etarget[j]는 전류량 구간 [j]를 기준으로 할 때 상기 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 추정된 충방전 효율 팩터값이다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실시간 측정온도 Temptarget에서 충방전 효율팩터값 etarget은 하기 식 12 및 식 13에 의해 계산되는 것을 포함함을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정방법.
    Figure 112019058080409-pat00038
    (식 12)
    Figure 112019058080409-pat00039
    (식 13)
    이때,
    [j+1]은 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 제2전류량 구간이고;
    e[t][j+1] 및 e[t+1][j+1]은 각각 차례로 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간 [j+1]을 기준으로 할 때 온도구간 [t] 및 [t+1]에서의 각 충방전 효율 팩터값이고;
    etarget[j] 및 etarget[j+1]은 각각 차례로 상기 실시간 측정온도 Temptarget에 대해 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간 [j] 및 [j+1]을 기준으로 할 때의 각 충방전 효율 팩터이고;
    j[j]는 및 j[j+1]은 각각 차례로 상기 전류량 구간 [j] 및 [j+1]의 각 전류량이고;
    etarget은 상기 실시간 측정온도 Temptarget 및 실시간 측정 전류량에 대한 최종 충방전 효율 팩터값이다.
  14. 배터리의 SOC 추정장치에 있어서,
    배터리에 연결되어 상기 배터리의 온도 및 전압을 실시간으로 측정하는 센싱 처리부와;
    상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블 및 SOC-OCV 테이블을 저장하는 메모리부와;
    상기 배터리의 실시간 측정 온도를 전달받고, 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하여 상기 실시간 측정 온도가 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 추정하는 OCV 연산부와;
    상기 OCV 연산부로부터 상기 추정된 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 전달받고, 상기 배터리의 실시간 측정 전압을 전달받으며, 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값과 상기 실시간 측정 전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 SOC 연산부와;
    상기 SOC 연산부로부터 상기 추정된 상기 배터리의 SOC값을 전달받고, 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블을 조회하고, 상기 용량 유지율 테이블에서 상기 실시간 측정 온도에 해당되는 용량 유지율값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하고, 상기 실시간 측정 온도가 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 용량 유지율 테이블의 온도구간들 중에서 상기 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제3온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제4온도구간 간의 용량 유지율값의 변화비율을 상기 제3온도구간과 제4온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제3온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정 온도에서의 용량 유지율값을 추정하고 상기 실시간 측정 온도에서의 용량 유지율값을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 SOC 보정 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정장치.
  15. 삭제
  16. 배터리의 SOC 추정장치에 있어서,
    배터리에 연결되어 상기 배터리의 온도, 전압 및 전류량을 실시간으로 측정하는 센싱 처리부와;
    상기 배터리에 관한 용량 유지율 테이블, SOC-OCV 테이블 및 충방전 효율 팩터 테이블을 저장하는 메모리부와;
    상기 배터리의 실시간 측정 온도를 전달받고 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 SOC-OCV 테이블을 조회하여 상기 실시간 측정 온도가 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 SOC-OCV 테이블의 온도구간들 중에서 상기 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제1온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제2온도구간 간의 OCV값의 변화비율을 상기 제1온도구간과 제2온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제1온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 추정하는 OCV 연산부와;
    상기 OCV 연산부로부터 상기 추정된 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 전달받고, 상기 배터리의 실시간 측정 전압을 전달받으며, 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값과 상기 실시간 측정 전압을 이용하여 상기 배터리의 SOC값을 추정하는 SOC 연산부와;
    상기 OCV 연산부로부터 상기 추정된 상기 실시간 측정 온도에서의 OCV값을 전달받고, 상기 배터리의 실시간 측정 전류량을 전달받으며, 상기 메모리부에서 상기 배터리에 관한 충방전 효율 팩터 테이블을 조회하고, 상기 충방전 효율 팩터 테이블에서 상기 배터리의 실시간 측정 온도 및 실시간 측정 전류량에 해당되는 충방전 효율 팩터값을 적용하여 상기 배터리의 SOC값을 보정함으로써 상기 배터리의 최종 SOC값을 추정하는 SOC 보정 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 SOC 보정 연산부는, 상기 배터리의 실시간 측정 온도가 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 온도구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정 온도와 최인접하고 상기 실시간 측정 온도 이하의 제5온도구간과 상기 실시간 측정 온도보다 큰 제6온도구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제5온도구간과 제6온도구간 간의 온도차이값 대비 상기 실시간 측정 온도와 상기 제5온도구간 간의 온도차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 SOC 보정 연산부는, 상기 배터리의 실시간 측정 전류량이 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들에 해당하지 않을 경우, 상기 충방전 효율 팩터 테이블의 전류량 구간들 중에서 상기 배터리의 실시간 측정 전류량과 최인접하고 상기 실시간 측정 전류량 이하의 제1전류량구간과 상기 실시간 측정 전류량보다 큰 제2전류량구간 간의 충방전 효율 팩터값의 변화비율을 상기 제1전류량구간과 제전류량온도구간 간의 전류량 차이값 대비 상기 실시간 측정 전류량과 상기 제1전류량구간 간의 전류량 차이값의 비율에 따라 적용하여 상기 충방전 효율 팩터값을 추정하는 것을 특징으로 하는 배터리의 SOC 추정장치.
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