KR20130079751A - Method and system for calculating soc of battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전지 SOC 추정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지의 FCC(full charge capacity)를 이용하여 이차전지의 SOC(state of charge)를 추정하는 방법에 있어서, 상기 전지의 전압 및 전류를 측정하는 단계, 상기 전지의 일정 시간 동안의 전압 변화량과 전류 적산량을 이용하여 FCC를 산정하는 단계, 상기 산정된 FCC 및 상기 측정된 전압 및 전류를 이용하여, 상기 전지가 만방전될 때까지의 예상 시간을 추정하여 자가 방전율을 계산하는 단계, 상기 전지의 충전 사이클별 용량 열화율을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 전지가 만방전될 때까지의 상기 자가 방전율과 상기 용량 열화율이 가감된 FCC를 계산하여 전지의 SOC를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 SOC 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a system for estimating a battery SOC, and more particularly, to a method of estimating a state of charge (SOC) of a secondary battery using a full charge capacity (FCC) of the battery, wherein the voltage of the battery and Measuring an electric current, calculating an FCC using a voltage change amount and a current integration amount of a battery for a predetermined time, and using the calculated FCC and the measured voltage and current, when the battery is discharged Calculating a self discharge rate by estimating an estimated time until the step, calculating a capacity deterioration rate for each charging cycle of the battery, and adding and subtracting the self discharge rate and the capacity deterioration rate until the calculated battery is fully discharged. Comprising a step of estimating the SOC of the battery by calculating the FCC according to the present invention.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been extensively used as an energy source or an auxiliary power device for wireless mobile devices. In addition, the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (HEV), and the like, which are proposed as solutions for air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels (Plug-In HEV) and the like.
이러한 이차전지는 각종 모바일 또는 이동 디바이스에 사용되고 사용 시간에 한계가 있기 때문에, 이차전지의 SOC에 대한 정확한 정보를 파악하는 것이 중요하다. 이러한 SOC는 이차전지가 어느 정도의 시간만큼 사용 가능한지 가늠하는 척도가 되므로, 사용자가 해당 장치를 사용하는데 있어서 매우 중요한 정보이다. 따라서, 노트북이나 휴대폰, 자동차 등의 일반적인 이차전지 장착 디바이스 내지 장치들은 이차전지의 SOC를 추정하고 그로부터 이차전지의 사용 가능 시간이나 사용 가능량 등의 정보를 파악하여 사용자에게 제공하고 있다.Since these secondary batteries are used in various mobile or mobile devices and the use time is limited, it is important to know accurate information about the SOC of the secondary batteries. This SOC is a measure of how much time the secondary battery can use, and thus is very important information for the user to use the device. Therefore, general secondary battery-equipped devices or devices such as laptops, mobile phones, automobiles, etc. estimate the SOC of the secondary battery, and grasp information such as available time or amount of use of the secondary battery from the secondary battery and provide the user with the information.
이차전지의 SOC는 이차전지의 만충전 용량(FCC, Full Charge Capacity)에 대한 잔량을 백분율로 표시하는 형태가 일반적이다. 이차전지의 SOC를 추정하는 방법으로는 다양한 방식이 이용될 수 있는데, 대표적인 방식은 전류 적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 방식이다. 이러한 전류 적산 방식은, 이차전지의 입출력 전류를 적산하고 초기 용량에서 가감함으로써 SOC를 구하는 형태이다.The SOC of the secondary battery is generally in the form of displaying the residual amount with respect to the full charge capacity (FCC) of the secondary battery as a percentage. Various methods may be used for estimating the SOC of the secondary battery, and a representative method is a method of estimating the SOC using a current integration method. This current integration method is a form in which the SOC is obtained by integrating the input / output current of the secondary battery and adding or subtracting it from the initial capacity.
그러나, 상기 전류 적산 방식의 경우, 이차전지의 초기 사이클에서는 비교적 정확한 SOC 값을 도출할 수 있지만, 이차전지가 충방전 사이클을 거듭할수록 방전 말기에 SOC가 급격하게 감소하는 SOC 드롭(drop) 현상의 발생으로 SOC 추정의 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서, 오래 사용한 이차전지일수록 방전 말기에 SOC가 급격하게 떨어지는 현상이 발생할 수 있는 바, 이러한 상황에서 종래의 전류적산법을 그대로 이용하면, SOC 드롭 현상으로 인해 방전 말기의 SOC를 정확하게 추정할 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 결과적으로, 당초 예상보다 SOC가 빨리 감소하여 이차전지의 사용 가능 시간이 줄어들 수 있음에도 불구하고, 사용자가 이를 예상하지 못해 이차전지의 만방전 상황에 제대로 대비할 수 없게 되어 사용자에게 큰 불편을 초래할 수 있다.However, in the current integration method, a relatively accurate SOC value can be derived from the initial cycle of the secondary battery. However, as the secondary battery repeats the charge / discharge cycle, the SOC drop phenomenon in which the SOC rapidly decreases at the end of the discharge. Generation may reduce the accuracy of SOC estimation. Therefore, the secondary battery that has been used for a long time may cause a sudden drop of SOC at the end of the discharge, in this situation, if using the current current integration method as it is, the problem of not able to accurately estimate the end of the discharge SOC due to SOC drop phenomenon May occur. As a result, even though the SOC decreases faster than expected and the usable time of the secondary battery may be reduced, the user may not be able to anticipate this, and thus may not be able to properly prepare for the discharge state of the secondary battery, which may cause great inconvenience to the user. .
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 이차전지의 잔존용량(SOC)을 추정하는 방법 및 시스템에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.Therefore, there is a great need for a method and system for estimating the remaining capacity (SOC) of a secondary battery that can fundamentally solve this problem.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 이차전지의 잔존용량을 정확히 측정하기 위하여 전지의 용량 열화율을 추가적으로 계산하여 업데이트 되는 전지 SOC 추정 방법 및 시스템을 개발하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After extensive research and various experiments, the inventors of the present application provide a method and system for estimating battery SOC, which is updated by additionally calculating a capacity deterioration rate of a battery in order to accurately measure the remaining capacity of a secondary battery, as described later. It has been developed to complete the present invention.
따라서, 본 발명의 목적은 이차전지의 방전 중 방전 말기에 SOC가 급격하게 떨어지는 현상이 발생하더라도 용량 열화율을 가산하여 보정함으로써, SOC를 정확하게 추정하여 사용자에게 정확한 SOC 정보를 제공할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a correct SOC information to the user by accurately estimating the SOC by correcting by adding capacity degradation rate even if the phenomenon that the SOC falls sharply at the end of discharge during the discharge of the secondary battery and To provide a system.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 SOC 추정 방법 및 시스템은, 전지의 FCC(full charge capacity)를 이용하여 이차전지의 SOC(state of charge)를 추정하는 방법에 있어서,Battery SOC estimation method and system according to the present invention for achieving the above object, in the method of estimating the state of charge (SOC) of the secondary battery using the full charge capacity (FCC) of the battery,
(S1) 전지의 전압 및 전류를 측정하는 단계;(S1) measuring the voltage and current of the battery;
(S2) 상기 전지의 일정 시간 동안의 전압 변화량과 전류 적산량을 이용하여 FCC를 산정하는 단계;(S2) calculating the FCC using the voltage change amount and the current integration amount for a predetermined time of the battery;
(S3) 상기 산정된 FCC 및 상기 측정된 전압 및 전류를 이용하여, 상기 전지가 만방전될 때까지의 예상 시간을 추정하여 자가 방전율을 계산하는 단계;(S3) calculating a self discharge rate by estimating an estimated time until the battery is fully discharged using the calculated FCC and the measured voltage and current;
(S4) 상기 전지의 충전 사이클별 용량 열화율을 계산하는 단계; 및(S4) calculating a capacity deterioration rate for each charging cycle of the battery; And
(S5) 상기 계산된 전지가 만방전될 때까지의 상기 자가 방전율과 상기 용량 열화율이 가감된 FCC를 계산하여 전지의 SOC를 추정하는 단계; (S5) estimating the SOC of the battery by calculating the FCC to which the self discharge rate and the capacity deterioration rate are subtracted until the calculated battery is fully discharged;
를 포함한다..
따라서, 본 발명에 따르면, 상기 일정 시간(전지가 충전 후 방전되는 시간) 동안 자가 방전율을 보정하고, 용량 열화율을 업데이트 하여 전지의 FCC를 예측함으로써, 정확한 전지의 SOC를 추정할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the correct SOC of the battery can be estimated by correcting the self-discharge rate during the predetermined time (the time when the battery is discharged after charging), updating the capacity degradation rate, and predicting the FCC of the battery.
하나의 바람직한 예에서, 상기 S2 내지 S5 단계는 BMS에 의해 수행되는 구조일 수 있다.In one preferred example, the step S2 to S5 may be a structure performed by the BMS.
더욱 바람직하게는, 상기 S5 단계에서 다음 관계식에 의해 FCC를 산정할 수 있다.More preferably, the FCC can be calculated by the following relationship in the step S5.
FCC(NEW) = (Calculated FCC)*(Cell self-discharge Rate)*(Capacity Deterioration by Cycle Rate)FCC (NEW) = (Calculated FCC) * (Cell self-discharge Rate) * (Capacity Deterioration by Cycle Rate)
상기 식에서, Self-discharge Rate 및 Capacity Deterioration by Cycle Rate는 각각 상기 자가 방전율 및 용량 열화율을 나타낸다. In the above formula, the self-discharge rate and capacity deterioration by cycle rate represent the self discharge rate and capacity deterioration rate, respectively.
상기 자가 방전율(Self-discharge Rate)은 다음 관계식에 의해 산정할 수 있다.The self-discharge rate may be calculated by the following relationship.
Self-discharge Rate = 1-(Y1*t_y1 + Y2*t_y2 + Y3*t_y3 + Y4*t_y4)*(Parallel number of cell/Design Capacity)Self-discharge Rate = 1- (Y1 * t_y1 + Y2 * t_y2 + Y3 * t_y3 + Y4 * t_y4) * (Parallel number of cell / Design Capacity)
상기 식에서, Y1, Y2, Y3 및 Y4는 일정 전압 및 온도를 기준으로 설정될 수 있으며, 예를 들어, 3.8V 내지 4.5V의 범위 및 30℃ 내지 50℃의 범위에서 결정될 수 있다. 4.1V 및 40℃로 설정된 예가 도 1에 개시되어 있다.In the above formula, Y1, Y2, Y3 and Y4 may be set based on a constant voltage and temperature, for example, it may be determined in the range of 3.8V to 4.5V and in the range of 30 ℃ to 50 ℃. An example set at 4.1 V and 40 ° C. is shown in FIG. 1.
상기 용량 열화율(Capacity Deterioration by Cycle Rate)은 다음 관계식에 의해 산정할 수 있다.The capacity deterioration by cycle rate can be calculated by the following relationship.
Capacity Deterioration Rate = 1-(C1*cycle 1 + C2*cycle 2 + C3*cycle 3 + C4*cycle 4)*(Parallel number of cell/Design Capacity)Capacity Deterioration Rate = 1- (C1 * cycle 1 + C2 *
상기 식에서, C1, C2, C3 및 C4는 일정 기간 및 온도를 기준으로 설정될 수 있으며, 예를 들어, 50일 내지 150일의 범위 및 30℃ 내지 50℃의 범위에서 결정될 수 있다. 90일 및 40℃로 설정된 예가 도 2에 개시되어 있다.In the above formula, C1, C2, C3 and C4 may be set based on a certain period and temperature, for example, may be determined in the range of 50 days to 150 days and in the range of 30 ℃ to 50 ℃. An example set at 90 days and 40 ° C. is shown in FIG. 2.
더욱 바람직하게는, 상기 cycle 1 내지 4는 FCC가 85% 이상 충전된 시점에서 상기 C1 내지 C4를 확인 후에 설정될 수 있다. 구체적으로, cycle 1 내지 4는 전지가 85% 이상 충전된 후에, 해당 전지가 C1 내지 C4 중 어느 영역에 해당하는지 판단하여 결정된 값을 해당 cycle에 가산하여 계산될 수 있다.More preferably, the cycles 1 to 4 may be set after checking the C1 to C4 at the time when the FCC is charged more than 85%. In detail, cycles 1 to 4 may be calculated by adding to the corresponding cycle a value determined by determining which region of C1 to C4 the battery corresponds to after 85% or more charge.
한편, 상기 FCC는 만충전 후 업데이트 되고, 만충전 직후, 최초 사용시점 또는 최하 정정 지점에서 리셋(reset) 되도록 설정할 수 있다.On the other hand, the FCC is updated after full charge, it can be set to reset (reset) at the time of initial use or the lowest correction point immediately after full charge.
또한, 본 발명은 전지 SOC 추정 방법을 포함하는 이차전지의 SOC 추정 시스템과, 상기 충전 시스템을 포함하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides an SOC estimating system for a secondary battery including a battery SOC estimating method, and a secondary battery including the charging system.
상기 이차전지는 전지셀 하나로 구성되는 단위전지일 수도 있고, 2 이상의 전지셀들이 조립된 조립전지일 수도 있으므로, 특정한 명칭으로 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 이차전지는 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니고, 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있다.The secondary battery may be a unit battery composed of one battery cell, or may be an assembled battery in which two or more battery cells are assembled, and are not limited thereto. In addition, the type of the secondary battery is not particularly limited, and may be preferably a lithium secondary battery.
리튬 이차전지를 포함하여 이차전지의 구성, 구조, 제조방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The configuration, structure, and manufacturing method of the secondary battery including the lithium secondary battery will be apparent to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.
상기한 이차전지는 휴대폰, 노트북 등과 같은 소형 디바이스의 동력원 또는 전원으로 사용될 수도 있으며, 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 또는 전력저장장치 등의 동력원 또는 전원으로 사용될 수도 있다.The secondary battery may be used as a power source or a power source of a small device such as a mobile phone, a notebook computer, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (Plug- It can also be used as a power source or power source, such as a hybrid electric vehicle (PHEV) or a power storage device.
상기와 같은 디바이스 내지 장치들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Such devices or devices are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 SOC 추정 방법 및 시스템은, 이차전지의 방전 중 방전 말기에 SOC가 급격하게 떨어지는 현상이 발생하더라도 용량 열화율을 계산하여 보정함으로써, SOC를 정확하게 추정하여 사용자에게 정확한 SOC 정보를 제공할 수 있다.As described above, the battery SOC estimating method and system according to the present invention calculates and corrects the capacity deterioration rate even when the SOC drops rapidly at the end of the discharge of the secondary battery, thereby accurately estimating the SOC and the user. Can provide accurate SOC information.
또한, 본 발명의 전지 SOC 추정 방법 및 시스템은 정확한 이차전지 용량을 이차전지가 인식하여 전지의 장수명(Longevity)이 향상되는 효과가 있다.In addition, the battery SOC estimation method and system of the present invention has the effect that the secondary battery recognizes the correct secondary battery capacity to improve the longevity (Longevity) of the battery.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 자가 방전 특성을 나타내는 그래프이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 사이클별 전지셀의 용량 열화를 나타내는 그래프이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 FCC가 리셋 되는 시점을 나타내는 그래프이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 충전량을 나타내는 그래프이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 충전량 추정치를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the self-discharge characteristics of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing capacity deterioration of a battery cell for each cycle according to an exemplary embodiment of the present invention;
3 is a graph showing a time point when the FCC is reset according to one embodiment of the present invention;
4 is a graph showing the charge amount of a battery cell according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph showing an estimated charge amount of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 자가 방전 특성을 나타내는 그래프가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 사이클별 전지셀의 용량 열화를 나타내는 그래프가 모식적으로 도시되어 있다.1 schematically shows a graph showing the self-discharge characteristics of a battery cell according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows the capacity degradation of the battery cell for each cycle according to an embodiment of the present invention The graph is schematically shown.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 SOC 추정 방법 및 시스템은, 충전이 시작되면, 총 전지의 FCC(full charge capacity)를 계산한다. 전지의 충방전이 진행되면서 상기 FCC를 보정하기 위하여, 자가 방전율(Self-discharge Rate)과 용량 열화율(Capacity Deterioration)을 계산하여 보정된 FCC를 계산함으로써 전지의 잔존용량(SOC)를 추정한다.Referring to these figures, the battery SOC estimating method and system according to the present invention calculates the full charge capacity (FCC) of the total battery when charging begins. In order to correct the FCC while charging and discharging the battery, the remaining capacity (SOC) of the battery is estimated by calculating the corrected FCC by calculating a self-discharge rate and a capacity deterioration.
자가 방전율은 전지셀의 열화 온도를 40℃(X축)와 충전 전압 4.1V(Y축)을 기준으로 Y1 내지 Y4의 영역으로 구분되고, Y1 내지 Y4이 반영된 자가 용량율은 하기의 <수학식1>에 의해 계산한다.The self discharge rate is divided into Y1 to Y4 ranges based on the deterioration temperature of the battery cell at 40 ° C (X axis) and the charging voltage of 4.1V (Y axis). 1>
<수학식1><Equation 1>
Self-discharge Rate = 1-(Y1*t_y1 + Y2*t_y2 + Y3*t_y3 + Y4*t_y4)*(Parallel number of cell/Design Capacity)Self-discharge Rate = 1- (Y1 * t_y1 + Y2 * t_y2 + Y3 * t_y3 + Y4 * t_y4) * (Parallel number of cell / Design Capacity)
상기 <수학식1>에서, 't'는 방전 시간을 나타내고, 전지의 방전이 진행되는 't' 시간 동안 전지셀의 열화 온도(40℃) 및 충전 전압(4.1V)를 기준으로, 충전 상태가 Y1, Y2, Y3 또는 Y4 중 어느 영역에 해당하는지 판단하고, 이에 해당하는 값에 전지의 최초 설계용량(Design Capacity)에 대비한 전지셀의 수(총 전압)를 곱하여 자가 용량율을 계산한다.In Equation 1, 't' represents a discharge time, and the state of charge is based on the deterioration temperature (40 ° C.) and the charging voltage (4.1 V) of the battery cell during the 't' time during which the discharge of the battery proceeds. Determines which region is Y1, Y2, Y3, or Y4, and calculates the self-capacity rate by multiplying the value by the number of battery cells (total voltage) compared to the initial design capacity of the battery. .
한편, 용량 열화율은 전지의 충방전 사이클이 진행됨에 따른, 기간 90일(Y축) 및 40℃(X축)를 기준으로 C1 내지 C4의 영역으로 구분되고, C1 내지 C4이 반영된 용량 열화율은 하기의 <수학식2>에 의해 계산한다.Meanwhile, the capacity deterioration rate is divided into regions of C1 to C4 based on a
<수학식2> &Quot; (2) "
Capacity Deterioration Rate = 1-(C1*cycle 1 + C2*cycle 2 + C3*cycle 3 + C4*cycle 4)*(Parallel number of cell/Design Capacity)Capacity Deterioration Rate = 1- (C1 * cycle 1 + C2 *
상기 <수학식2>에서, 전지의 방전이 진행되는 동안 전지셀의 열화 온도 및 사용기간이 각각 40℃ 및 90일을 기준으로, 충전 상태가 C1, C2, C3 또는 C4 중 어느 영역에 해당하는지 판단하고, 이에 해당하는 값과 전지의 최초 설계용량(Design Capacity)에 대비한 전지셀의 수(총 전압)를 곱한 값을 계산하여 최종 용량 열화율을 계산한다. 여기서, C1 내지 C4에 대하여 계산된 열화용량 값을 하기 <표 1>에 나타내었다.In
<표 1>TABLE 1
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 전지의 사용기간은 짧고, 온도가 높은 경우에 전지셀의 사이클별 Capacity 값이 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 전지의 사용 기간이 진행될수록 전지셀의 발열은 증가하므로, 전지의 용량 열화율은 높게 나타난다.As shown in Table 1, when the battery life is short, and the temperature is high it can be confirmed that the capacity value of each cycle of the battery cell is large. That is, since the heat generation of the battery cell increases as the service life of the battery proceeds, the capacity deterioration rate of the battery appears high.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 FCC가 리셋 되는 시점을 나타내는 그래프가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a graph schematically showing a time point when the FCC is reset according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 SOC 추정 방법 및 시스템은, 전지의 잔량율(RSOC)에 대하여 만충전 후 업데이트 되고, 최초 사용시점 및 최하 정정 지점(Correction Point Low)에서 리셋 됨으로써, 전지의 잔존용량을 정확하게 예측한다.Referring to FIG. 3, the method and system for estimating a battery SOC according to the present invention are updated after being fully charged with respect to a battery residual rate (RSOC), and are reset at the time of initial use and at the lowest point of correction (Correction Point Low). Accurately estimate the remaining capacity of.
구체적으로, 전지의 FCC(full charge capacity)는 최초 전지가 만충전 직 후에 업데이트 된다. 충전이 종료된 후에, 전지가 최초 사용시점에서 FCC는 최초 리셋 되고, 전지의 잔량율(RSOC)이, 재충전되어 만충전(100%)되는 시점 또는 전지가 최하 방전 시점(6%)에 도달한 시점에서 다시 리셋 됨으로써, 실시간으로 전지의 잔존용량을 계산한다.Specifically, the full charge capacity (FCC) of the battery is updated immediately after the initial battery is fully charged. After charging ends, the FCC resets initially when the battery is first used, and when the battery's residual rate (RSOC) is recharged and fully charged (100%) or when the battery reaches its lowest discharge point (6%), By resetting at the time point, the remaining capacity of the battery is calculated in real time.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 충전량을 나타내는 그래프가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 충전량 추정치를 나타내는 그래프가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 4 is a graph showing a charge amount of a battery cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing an estimated charge amount of a battery cell according to an embodiment of the present invention. Is shown.
이들 도면을 참조하면, 자가 방전율 및 용량 열화율이 보정된 FCC(new) 값은 실제 측정된 전지 용량과 비교하여 정확한 전지 잔존용량(SOC)을 나타냄으로써, 사용자로 하여금 전지의 정확한 전지의 잔존 용량을 확인하여 실시간 가용한 이차전지 용량을 정확히 예측할 수 있다.
Referring to these figures, the FCC (new) value with the self-discharge rate and capacity deterioration rate corrected indicates an accurate battery remaining capacity (SOC) compared to the actually measured battery capacity, thereby allowing the user to determine the correct battery remaining capacity of the battery. By verifying the accuracy of the available secondary battery capacity can be accurately predicted.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
Claims (10)
(S1) 전지의 전압 및 전류를 측정하는 단계;
(S2) 상기 전지의 일정 시간 동안의 전압 변화량과 전류 적산량을 이용하여 FCC를 산정하는 단계;
(S3) 상기 산정된 FCC 및 상기 측정된 전압 및 전류를 이용하여, 상기 전지가 만방전될 때까지의 예상 시간을 추정하여 자가 방전율을 계산하는 단계;
(S4) 상기 전지의 충전 사이클별 용량 열화율을 계산하는 단계; 및
(S5) 상기 계산된 전지가 만방전될 때까지의 상기 자가 방전율과 상기 용량 열화율이 가감된 FCC를 계산하여 전지의 SOC를 추정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 SOC 추정 방법.In the method of estimating the state of charge (SOC) of the secondary battery using the full charge capacity (FCC) of the battery,
(S1) measuring the voltage and current of the battery;
(S2) calculating the FCC using the voltage change amount and the current integration amount for a predetermined time of the battery;
(S3) calculating a self discharge rate by estimating an estimated time until the battery is fully discharged using the calculated FCC and the measured voltage and current;
(S4) calculating a capacity deterioration rate for each charging cycle of the battery; And
(S5) estimating the SOC of the battery by calculating the FCC to which the self discharge rate and the capacity deterioration rate are subtracted until the calculated battery is fully discharged;
Battery SOC estimation method comprising a.
FCC(NEW) = (Calculated FCC)*(Cell self-discharge Rate)*(Capacity Deterioration by Cycle Rate)
상기 식에서, Self-discharge Rate 및 Capacity Deterioration by Cycle Rate는 각각 상기 자가 방전율 및 용량 열화율이다.The method for estimating battery SOC according to claim 1 or 2, wherein the step S5 calculates an FCC based on the following relation:
FCC (NEW) = (Calculated FCC) * (Cell self-discharge Rate) * (Capacity Deterioration by Cycle Rate)
In the above formula, the self-discharge rate and capacity deterioration by cycle rate are the self discharge rate and the capacity deterioration rate, respectively.
Self-discharge Rate = 1-(Y1*t_y1 + Y2*t_y2 + Y3*t_y3 + Y4*t_y4)*(Parallel number of cell/Design Capacity)
상기 식에서, Y1, Y2, Y3 및 Y4는 일정 전압 및 온도를 기준으로 설정된다.4. The method of claim 3, wherein the self discharge rate is calculated by the following relationship:
Self-discharge Rate = 1- (Y1 * t_y1 + Y2 * t_y2 + Y3 * t_y3 + Y4 * t_y4) * (Parallel number of cell / Design Capacity)
In the above formula, Y1, Y2, Y3 and Y4 are set based on a constant voltage and temperature.
Capacity Deterioration=1-(C1*cycle 1 + C2*cycle 2 + C3*cycle 3 + C4*cycle 4)*(Parallel number of cell/Design Capacity)
상기 식에서, C1, C2, C3 및 C4는 일정 기간 및 온도를 기준으로 설정된다.The method for estimating battery SOC according to claim 3, wherein the capacity deterioration rate is calculated by the following relationship:
Capacity Deterioration = 1- (C1 * cycle 1 + C2 * cycle 2 + C3 * cycle 3 + C4 * cycle 4) * (Parallel number of cell / Design Capacity)
In the above formula, C1, C2, C3 and C4 are set based on the period and temperature.
A device using the secondary battery according to claim 9 as a power source or power source.
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