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WO2023038262A1 - 배터리 셀의 용량 산출 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 셀의 용량 산출 장치 및 방법 Download PDF

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Publication number
WO2023038262A1
WO2023038262A1 PCT/KR2022/010048 KR2022010048W WO2023038262A1 WO 2023038262 A1 WO2023038262 A1 WO 2023038262A1 KR 2022010048 W KR2022010048 W KR 2022010048W WO 2023038262 A1 WO2023038262 A1 WO 2023038262A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery cell
capacity
battery
calculating
curve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2022/010048
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
전지훈
김태수
배경민
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Priority to US18/038,938 priority Critical patent/US20240094306A1/en
Priority to EP22867531.0A priority patent/EP4239348B1/en
Priority to CN202280007767.XA priority patent/CN116569053A/zh
Priority to ES22867531T priority patent/ES3023850T3/es
Priority to JP2023530731A priority patent/JP7517760B2/ja
Publication of WO2023038262A1 publication Critical patent/WO2023038262A1/ko
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    • 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
    • G—PHYSICS
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    • G01R31/388—Determining ampere-hour charge capacity or SoC involving voltage measurements
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    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
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    • H02J7/933—
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    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for calculating the capacity of a battery cell, and more particularly, to an apparatus and method for more accurately calculating the capacity of each of a plurality of battery cells included in a battery module.
  • a battery used in an electric vehicle, energy storage system, etc. may configure a battery module by connecting a plurality of battery cells to charge or discharge high-output and large-capacity power.
  • Battery control technology can be very important in a device or system that uses a battery as an energy source.
  • One of these control technologies is to control the charging and discharging of the battery using the remaining capacity of the battery to increase the operating efficiency of the device or system.
  • the capacity of the entire battery module is determined by the battery cell in which a lot of deterioration or voltage deviation occurs, and there is a problem that accurate battery capacity cannot be known for the remaining cells. Occurs.
  • An object of the present invention to solve the above problems is to provide a battery cell capacity calculation device capable of accurately diagnosing the deterioration state of each battery cell by estimating the remaining capacity of all cells in a battery module.
  • Another object of the present invention to solve the above problems is to provide a method for calculating the capacity of a battery cell.
  • An apparatus for calculating capacity of a battery cell according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes at least one processor; and a memory for storing at least one command executed by the at least one processor, wherein the at least one command derives a discharge curve of each battery cell included in a battery module including a plurality of battery cells.
  • Command a command for deriving a charge curve of each battery cell included in the battery module; a command for calculating an additional dischargeable capacity of the second battery cell according to a transition of a discharge curve of the first battery cell; a command for calculating an additional chargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the charging curve of the first battery cell; and a command for calculating the capacity of the second battery cell based on the additional dischargeable capacity and the additional chargeable capacity of the second battery cell.
  • the plurality of battery cells may be serially connected and included in the battery module, and the first battery cell may be a battery cell in which deterioration has occurred the most among the plurality of battery cells in the battery module.
  • the command to calculate the additional dischargeable capacity of the second battery cell according to the transition of the discharge curve of the first battery cell is the maximum discharge of the first battery cell according to the transition of the discharge curve of the first battery cell.
  • the command for calculating the additional chargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the charge curve of the first battery cell may include the maximum charge of the first battery cell according to the trend of the charge curve of the first battery cell.
  • the capacity of the second battery cell may be calculated based on the discharge capacity of the module, the derived additional dischargeable capacity of the second battery cell, the additional chargeable capacity of the second battery cell, and charge/discharge efficiency. there is.
  • the second battery cell may be any one of all battery cells in the module except for the first battery cell.
  • a method for calculating capacity of a battery cell according to an embodiment of the present invention for achieving the other object includes deriving a discharge curve of each battery cell included in the battery module; deriving a charge curve of each battery cell included in the battery module; calculating an additional dischargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the discharge curve of the first battery cell; calculating an additional chargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the charging curve of the first battery cell; The method may include calculating a capacity of the second battery cell based on the additional dischargeable capacity and the additional chargeable capacity of the second battery cell.
  • the plurality of battery cells may be serially connected and included in the battery module, and the first battery cell may be a battery cell in which deterioration has occurred the most among the plurality of battery cells in the battery module.
  • the calculating of the additional dischargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the discharge curve of the first battery cell may include up to a voltage at which the first battery cell is maximally discharged according to the trend of the discharge curve of the first battery cell.
  • the method may include deriving an extended portion of the discharge curve of the second battery cell by extending the discharge curve of the second battery cell and shifting the discharge curve of the first battery cell on a time axis.
  • the calculating of the additional chargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the charging curve of the first battery cell may include up to a voltage at which the first battery cell is maximally charged according to the trend of the charging curve of the first battery cell.
  • the method may include deriving an extended portion of the charging curve of the second battery cell by extending the charging curve of the second battery cell and shifting the charging curve of the first battery cell on a time axis.
  • the calculating of the capacity of the second battery cell may include the discharge capacity of the module, the derived additional dischargeable capacity of the second battery cell, the additional chargeable capacity of the second battery cell, and charge/discharge efficiency.
  • the method may include calculating the capacity of the second battery cell with .
  • the capacity of the second battery cell may be calculated based on the discharge capacity of the module, the derived additional dischargeable capacity of the second battery cell, the additional chargeable capacity of the second battery cell, and charge/discharge efficiency. there is.
  • the second battery cell may be any one of all battery cells in the module except for the first battery cell.
  • the remaining capacity of all cells in a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series can be estimated.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a typical battery module.
  • FIG. 2 is a graph showing voltage changes during charge/discharge operations of a plurality of battery cells connected in series.
  • FIG. 3 illustrates a concept of deriving additional dischargeable capacity of each battery cell from a behavior graph of a cell with the lowest discharge capacity according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a concept of deriving an additional chargeable capacity of each battery cell from a behavior graph of a cell with the lowest charge capacity according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing a result of battery cell capacity estimation according to an embodiment of the present invention compared with an actual measurement value.
  • FIG. 6 is a block diagram of an apparatus for calculating capacity of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an operation flowchart of a method for calculating capacity of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B 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. 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.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a typical battery module.
  • the battery module 10 includes a plurality of battery cells 41 to be connected in series with each other. 1, N battery cells are serially connected to form a battery module.
  • a battery cell is the smallest unit of a battery that serves to store energy.
  • a series/parallel combination of battery cells may form a battery module, and a plurality of battery modules may constitute a battery rack or battery pack.
  • the battery pack does not include only a plurality of battery cells connected in series, but may include various parts for charging and discharging the battery pack, such as bus bars, cables, relays, and control circuits.
  • each cell may have a different degree of deterioration over time, and accordingly, voltage deviations of the battery cells may appear differently.
  • the energy of the weak cells may be consumed faster than the strong cells, and when charging, weak cells having a small charge capacity may be charged before strong cells and remain in an overcharged state for a long time. Also, when discharging, weaker cells may be discharged first and be affected by stronger cells.
  • FIG. 2 is a graph showing voltage changes during charge/discharge operations of a plurality of battery cells connected in series.
  • Each curve in the graph of FIG. 2 represents a change in voltage of one battery cell over time.
  • the first time period 21 represents a period in which charging occurs
  • the second time period 22 indicates a period in which discharging occurs.
  • the charging upper limit voltage is a maximum voltage for safely charging the battery cell, and may be preset.
  • the lower discharge limit voltage is a minimum voltage for safely discharging the battery cell, and may be preset.
  • a dotted line represents a voltage behavior of a battery cell in which deterioration occurs the most.
  • the battery cell with the most deterioration reaches the upper limit voltage first, and at this moment, all battery cells in the module stop charging.
  • the discharge of the battery cell with the most degeneration progresses the fastest, so that the voltage of the corresponding battery cell reaches the discharge lower limit voltage first. At this time, not only the corresponding battery cell but also the discharging operation of other battery cells is stopped.
  • the capacity of the entire battery module is determined by the capacity of the battery cell with the most deterioration.
  • the capacity of the corresponding module is equal to the capacity of one battery cell that has deteriorated the most among the battery cells.
  • FIG. 3 illustrates a concept of deriving additional dischargeable capacity of each battery cell from a behavior graph of a cell with the lowest discharge capacity according to an embodiment of the present invention.
  • curve 300 represents the behavior of the cell with the lowest discharge capacity over time.
  • the cell with the lowest discharge capacity may be a cell in which deterioration has progressed the most in the module.
  • the portion corresponding to the line above the Pd point is any one of the battery cells (eg, the second battery cell) except for the cell with the lowest discharge capacity (eg, the first battery cell) among the battery cells in the module. ) shows the discharge behavior for
  • a virtual curve (indicated by a dotted line in FIG. 3) extending in a direction in which the voltage is lowered at a point where discharge stops in the actual discharge line of the first battery cell, that is, a point Pd in FIG. 3 is generated.
  • the virtual discharge curve for the first battery cell is set to have the same pattern as the discharge curve 300 of the cell with the lowest discharge capacity. That is, a virtual discharge curve for the first battery cell progresses in a direction in which the voltage of the battery cell decreases from the Pd point as time passes, but a line obtained by shifting the discharge curve 300 of the cell with the lowest discharge capacity on the time axis. can be set the same as In the embodiment of FIG.
  • a virtual discharge curve for the first battery cell indicated by a dotted line is expressed as an extrapolated voltage behavior.
  • a discharge amount corresponding to a time shifted by a virtual discharge curve for the first battery cell from the discharge curve 300 of the cell with the lowest discharge capacity on the time axis may be the additional dischargeable capacity.
  • FIG. 4 illustrates a concept of deriving an additional chargeable capacity of each battery cell from a behavior graph of a cell with the lowest charge capacity according to an embodiment of the present invention.
  • curve 400 represents the charging behavior of the cell with the lowest charging capacity over time.
  • the cell with the lowest charge capacity may be a cell (eg, a first battery cell) in which deterioration has progressed the most in the module.
  • a portion corresponding to the line below the Pc point represents the discharging behavior of any one battery cell (eg, the second battery cell) among the battery cells in the module, except for the cell with the lowest charge capacity.
  • a virtual line (indicated by a dotted line in FIG. 4 ) extending in a direction in which the voltage increases from a point where charging stops in the actual charging curve of the first battery cell, that is, a point Pc in FIG. 4 is generated.
  • the virtual charging curve for the first battery cell is set to have the same pattern as the charging curve 400 for the cell with the lowest charge capacity. That is, the virtual charging curve for the first battery cell progresses in a direction in which the voltage of the battery cell increases from the Pc point as time elapses, and the curve obtained by shifting the line 400 of the cell with the lowest charge capacity on the time axis and can be set the same.
  • FIG. 4 a virtual line (indicated by a dotted line in FIG. 4 ) extending in a direction in which the voltage increases from a point where charging stops in the actual charging curve of the first battery cell, that is, a point Pc in FIG. 4 is generated.
  • the virtual charging curve for the first battery cell is set to have the same pattern as
  • a virtual charging curve for the first battery cell indicated by a dotted line is expressed as an extrapolated voltage behavior.
  • the amount of charge corresponding to the time shifted on the time axis by the virtual charging curve for the first battery cell from the line 400 of the cell with the lowest charge capacity may be the additional chargeable capacity.
  • the capacity of each battery cell can be calculated.
  • the capacity of each cell may be defined as in Equation 1 below.
  • the individual capacity of each cell may mean the amount of electricity (Ah) that can be output when it is assumed that the corresponding cell is charged up to the upper charging limit voltage and discharged up to the lower charging limit voltage.
  • charge/discharge efficiency may be defined as a value obtained by dividing module discharge capacity by module charge capacity.
  • FIG. 5 is a graph showing a result of battery cell capacity estimation according to an embodiment of the present invention compared with an actual measurement value.
  • line 51 shows the capacity of individual battery cells calculated by the method described above using the charge/discharge curve of each battery cell in a module configured by connecting 12 battery cells in series.
  • line 53 represents values obtained by individually measuring capacities of battery cells by disassembling the module.
  • Line 51 and line 53 show an error of 1% on average, and it can be seen that an error occurs up to a maximum of 3%. That is, it can be seen that there is no significant difference between the capacity of the battery cell actually measured and the capacity of the battery cell estimated according to the present invention. Accordingly, it can be seen that according to the battery cell capacity calculation method according to the present invention, the deterioration state of an actual battery cell can be accurately determined without disassembling and measuring the battery module.
  • FIG. 6 is a block diagram of an apparatus for calculating capacity of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • the device for calculating the capacity of a battery cell may include a memory 100 , a processor 200 , a transceiver 300 , and a storage device 600 .
  • Each of the components 100 , 200 , 300 , and 600 included in the device for calculating the capacity of a battery cell may be connected by a bus 700 to communicate with each other.
  • the device for calculating the capacity of a battery cell according to the present invention may be implemented as a part of a battery system, a separately disposed battery management system (BMS), or included in a battery management system.
  • BMS battery management system
  • the memory 100 and the storage device 600 may include at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium.
  • the memory 100 and the storage device 600 may include at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • the memory 100 may include at least one command executed by the processor 200 .
  • the processor 200 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed.
  • the processor 200 may execute at least one program command stored in the memory 100 .
  • the at least one command may include a command to derive a discharge curve of each battery cell included in a battery module including a plurality of battery cells; a command for deriving a charge curve of each battery cell included in the battery module; a command for calculating an additional dischargeable capacity of the second battery cell according to a transition of a discharge curve of the first battery cell; a command for calculating an additional chargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the charging curve of the first battery cell; and a command for calculating the capacity of the second battery cell based on the additional dischargeable capacity and the additional chargeable capacity of the second battery cell.
  • the plurality of battery cells may be serially connected and included in the battery module, and the first battery cell may be a battery cell in which deterioration has occurred the most among the plurality of battery cells in the battery module.
  • the command for calculating the additional dischargeable capacity of the second battery cell according to the transition of the discharge curve of the first battery cell may include up to a voltage at which the first battery cell is maximally discharged according to the transition of the discharge curve of the first battery cell.
  • the command for calculating the additional chargeable capacity of the second battery cell according to the trend of the charging curve of the first battery cell may include up to a voltage at which the first battery cell is maximally charged according to the trend of the charging curve of the first battery cell.
  • the capacity of the second battery cell may be calculated based on the discharge capacity of the module, the derived additional dischargeable capacity of the second battery cell, the additional chargeable capacity of the second battery cell, and the charge/discharge efficiency.
  • the memory 100 or the storage device 600 may store information about the charge curve and discharge curve of each battery cell and battery module calculated by the processor.
  • FIG. 7 is an operation flowchart of a method for calculating capacity of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
  • the method for calculating the capacity of a battery cell shown in FIG. 7 relates to a method for calculating the capacity of each battery cell in a battery module including a plurality of battery cells, and may be performed by a battery cell capacity calculating device.
  • the device for calculating the capacity of the battery cell may be a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • a plurality of battery cells may be connected in series and included in the battery module.
  • the device for calculating capacity of a battery cell may derive a discharge curve of each battery cell included in the battery module (S711).
  • the apparatus for calculating capacity of a battery cell may also derive a charge curve of each battery cell included in the battery module (S712).
  • the additional dischargeable capacity of the second battery cell may be calculated according to the transition of the discharge curve of the first battery cell (S721). More specifically, according to the trend of the discharge curve of the first battery cell, the discharge curve of the second battery cell is extended up to the voltage at which the first battery cell is maximally discharged, and the discharge curve of the first battery cell is shifted on the time axis. Thus, an extended portion of the discharge curve of the second battery cell may be derived.
  • the first battery cell may be a battery cell that has undergone the most deterioration among a plurality of battery cells in the battery module.
  • the additional chargeable capacity of the second battery cell may be calculated according to the trend of the charging curve of the first battery cell (S722). More specifically, according to the trend of the charging curve of the first battery cell, the charging curve of the second battery cell is extended to a voltage at which the first battery cell is maximally charged, and the charging curve of the first battery cell is shifted on the time axis. Thus, an extended portion of the charging curve of the second battery cell may be derived.
  • steps 711, 712, 721, and 722 are shown in the order, but steps 711 and 712 may be performed simultaneously, or the order may be reversed. Steps 721 and 722 are also the same. However, step 721 should be performed after step 711, and step 722 should be performed after step 712.
  • the capacity of the second battery cell may be calculated based on the calculated additional dischargeable capacity and additional chargeable capacity of the second battery cell (S730). . More specifically, the capacity of the second battery cell may be calculated based on the discharge capacity of the module, the derived additional dischargeable capacity of the second battery cell, the additional chargeable capacity of the second battery cell, and the charge/discharge efficiency. there is. In this case, the charge/discharge efficiency may be expressed as a value obtained by dividing the discharge capacity of the battery module by the module charge capacity.
  • a block or apparatus corresponds to a method step or feature of a method step.
  • aspects described in the context of a method may also be represented by a corresponding block or item or a corresponding feature of a device.
  • Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device such as, for example, a microprocessor, programmable computer, or electronic circuitry. In some embodiments, one or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀의 용량 산출 방법은, 상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 방전 곡선을 도출하는 단계; 상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 충전 곡선을 도출하는 단계; 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하는 단계; 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하는 단계; 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량에 기초하여 상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

배터리 셀의 용량 산출 장치 및 방법
본 발명은 배터리 셀의 용량 산출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리 모듈 내에 포함된 복수의 배터리 셀 각각의 용량을 보다 정확하게 산출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 휴대용 전자기기의 수요가 증가하고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 전기 자동차, 에너지 저장 시스템 등에 사용되는 배터리는 고출력 및 대용량의 전력을 충전 또는 방전하기 위하여 배터리 셀(battery cell)을 여러 개 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수 있다.
배터리를 에너지원으로 사용하는 장치 또는 시스템에서 배터리 제어 기술은 매우 중요할 수 있는데 이러한 제어 기술의 하나로, 배터리 잔존 용량을 이용하여 배터리에 대한 충전 및 방전을 제어함으로써 해당 장치 또는 시스템의 운용 효율을 높일 수 있다.
한편, 여러 개의 배터리 셀들이 직렬로 연결되어 구성된 배터리 모듈의 경우 퇴화나 전압편차가 많이 발생한 배터리 셀에 의해 전체 배터리 모듈의 용량이 결정되고, 그외 나머지 셀들에 대해서는 정확한 배터리 용량을 알 수 없다는 문제가 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 배터리 모듈 내 모든 셀들의 잔존 용량을 추정하여 각 배터리 셀의 퇴화 상태를 정확하게 진단할 수 있도록 배터리 셀의 용량 산출 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 배터리 셀의 용량 산출 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 용량 산출 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 방전 곡선을 도출하도록 하는 명령; 상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 충전 곡선을 도출하도록 하는 명령; 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령; 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령; 및 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량에 기초하여 상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수의 배터리 셀은 직렬 연결되어 상기 배터리 모듈 내에 포함될 수 있으며, 상기 제1 배터리 셀은 상기 배터리 모듈 내 복수의 배터리 셀들 중 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀일 수 있다.
여기서, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령은, 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 방전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 방전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 방전 곡선의 연장 부분을 도출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령은, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 충전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 충전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 충전 곡선의 연장 부분을 도출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 제2 배터리 셀의 용량은, 상기 모듈의 방전 용량, 상기 도출된 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량, 상기 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능용량, 및 충방전 효율을 기초로 계산될 수 있다.
상기 제2 배터리 셀은 상기 모듈 내 전체 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들 중 어느 하나일 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀의 용량 산출 방법은, 상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 방전 곡선을 도출하는 단계; 상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 충전 곡선을 도출하는 단계; 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하는 단계; 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하는 단계; 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량에 기초하여 상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수의 배터리 셀은 직렬 연결되어 상기 배터리 모듈 내에 포함될 수 있으며, 상기 제1 배터리 셀은 상기 배터리 모듈 내 복수의 배터리 셀들 중 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀일 수 있다.
상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하는 단계는, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 방전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 방전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 방전 곡선의 연장 부분을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하는 단계는, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 충전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 충전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 충전 곡선의 연장 부분을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하는 단계는, 상기 모듈의 방전 용량, 상기 도출된 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량, 상기 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능용량, 및 충방전 효율을 기초로 상기 제2 배터리 셀의 용량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 배터리 셀의 용량은, 상기 모듈의 방전 용량, 상기 도출된 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량, 상기 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능용량, 및 충방전 효율을 기초로 계산될 수 있다.
상기 제2 배터리 셀은 상기 모듈 내 전체 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들 중 어느 하나일 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 배터리 모듈 내의 모든 셀들의 잔존 용량을 추정할 수 있다.
그에 따라 배터리 모듈에 포함된 각 배터리 셀의 퇴화 상태를 정확하게 확인할 수 있다.
도 1은 통상적인 배터리 모듈의 구성도이다.
도 2는 직렬로 연결된 다수의 배터리 셀의 충방전 동작시 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 최저방전용량 셀의 거동 그래프로부터 각 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 도출하는 개념을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 최저충전용량 셀의 거동 그래프로부터 각 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 도출하는 개념을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 용량 추정 결과를 실제 측정치와 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 배터리 셀의 용량 산출 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 배터리 셀의 용량 산출 방법의 동작 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 통상적인 배터리 모듈의 구성도이다.
통상적으로 배터리 모듈(10)은 상호 직렬로 연결시킬 복수의 배터리 셀(41)을 포함한다. 도 1에는 N개의 배터리 셀이 직렬 연결되어 배터리 모듈을 구성하고 있다. 배터리 셀(cell)은 에너지를 저장하는 역할을 수행하는 배터리의 최소 단위이다. 배터리가 적용되는 장치, 시스템 또는 환경에 따라, 배터리 셀의 직/병렬 조합이 배터리 모듈(module)을 이루고, 다수의 배터리 모듈이 배터리 랙(Rack) 또는 배터리 팩(pack)을 구성할 수 있다.
이때, 배터리 팩은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀만을 포함하는 것은 아니며, 버스바, 케이블, 릴레이, 제어 회로 등 배터리 팩의 충방전을 위한 여러 부품들을 포함할 수 있다.
한편, 동일한 팩 내에 배치되어 사용되는 배터리 셀이라 할지라도 각 셀은 시간이 경과함에 따라 퇴화의 정도가 다를 수 있고, 그에 따라 배터리 셀들의 전압 편차가 서로 다르게 나타날 수 있다. 이때, 약한 셀은 부하가 걸리면 강한 셀보다 에너지가 빨리 소진될 수 있고, 충전시에는 충전 용량이 적은 약한 셀이 강한 것들보다 먼저 충전이 되고 과충전 상태로 오래 남아 있게 되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 방전시에는 약한 셀이 먼저 방전되어 더 강한 셀들에 의해 영향을 받을 수 있다.
도 2는 직렬로 연결된 다수의 배터리 셀의 충방전 동작시 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2의 그래프의 각 곡선은 하나의 배터리 셀의 시간에 따른 전압 변화를 나타낸다. 각 곡선 별로 제1 시간 구간(21)은 충전이 일어나는 구간을, 제2 시간 구간(22)은 방전이 일어나는 구간을 나타낸다.
이때, 충전 상한 전압은 배터리 셀을 안전하게 충전하기 위한 최대 전압으로서, 미리 설정된 것일 수 있다. 또한, 방전 하한 전압은 배터리 셀을 안전하게 방전하기 위한 최소 전압으로서, 미리 설정된 것일 수 있다.
도 2를 참조하면, 점선으로 나타낸 선이 퇴화가 가장 많이 일어난 배터리 셀의 전압 거동이다. 퇴화가 가장 많이 일어난 배터리 셀이 가장 먼저 충전 상한 전압에 이르게 되고 이 순간 모듈 내 전체 배터리 셀에 대한 충전 동작이 모두 중단된다. 방전시에는 반대로, 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀의 방전이 가장 빨리 진행되어 해당 배터리 셀의 전압이 방전 하한 전압에 가장 먼저 도달하게 된다. 이때, 해당 배터리 셀뿐 아니라 다른 배터리 셀에 대한 방전 동작 또한 중단된다.
즉, 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀의 용량에 의해 전체 배터리 모듈의 용량이 결정된다. 다시 말해, 모듈 내 복수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 경우 해당 모듈의 용량은 배터리 셀들 중 가장 많이 퇴화한 1개의 배터리 셀의 용량과 동일하게 된다.
여기서, 나머지 배터리 셀에 대해서는 충전 상한 전압 또는 방전 상한 전압에 이를 때까지 충전 또는 방전이 이루어지지 않았기 때문에, 해당 전압에 이르기까지 어느 정도의 충방전 용량에 여유가 있는지 정확하게 파악할 수 없다는 문제가 발생한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 최저방전용량 셀의 거동 그래프로부터 각 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 도출하는 개념을 도시한다.
도 3에서 곡선 300은 최저방전 용량 셀의 시간에 따른 거동을 나타낸다. 여기서, 최저방전용량 셀은 모듈 내에서 퇴화가 가장 많이 진행된 셀일 수 있다. 곡선 310에서 Pd 지점 위쪽 선에 해당하는 부분은 모듈 내에서 배터리 셀들 중 최저방전용량 셀(예를 들어, 제1 배터리 셀)을 제외한 셀들 중 어느 하나의 배터리 셀(예를 들어, 제2 배터리 셀)에 대한 방전 거동을 나타낸다.
이때, 본 발명에서는 제1 배터리 셀의 실제 방전 라인에서 방전이 멈추는 지점 즉, 도 3에서 Pd 지점에서 전압이 낮아지는 방향으로 연장하는 가상의 곡선(도 3에서 점선으로 표시)을 생성한다. 이때, 제1 배터리 셀에 대한 가상의 방전 곡선은 최저방전 용량 셀의 방전 곡선(300)의 패턴과 동일하게 설정된다. 즉, 제1 배터리 셀에 대한 가상의 방전 곡선은 시간이 경과함에 따라 Pd 지점으로부터 배터리 셀의 전압이 하강하는 방향으로 진행하되, 최저방전 용량 셀의 방전 곡선(300)을 시간 축으로 시프트시킨 라인과 동일하게 설정될 수 있다. 도 3의 실시예에서는 점선으로 나타낸 제1 배터리 셀에 대한 가상의 방전 곡선을 외삽된 전압 거동이라고 표현하였다. 여기서, 최저방전 용량 셀의 방전 곡선(300)으로부터 제1 배터리 셀에 대한 가상의 방전 곡선이 시간 축으로 시프트된 시간만큼에 해당하는 방전량이 추가 방전 가능한 용량일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 최저충전용량 셀의 거동 그래프로부터 각 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 도출하는 개념을 도시한다.
도 4에서 곡선 400은 최저충전용량 셀의 시간에 따른 충전 거동을 나타낸다. 여기서, 최저충전용량 셀은 모듈 내에서 퇴화가 가장 많이 진행된 셀(예를 들어, 제1 배터리 셀)일 수 있다. 곡선 410에서 Pc 지점 아래 쪽 선에 해당하는 부분이 모듈 내에서 배터리 셀들 중 최저충전용량 셀을 제외한 셀들 중 어느 하나의 배터리 셀(예를 들어, 제2 배터리 셀)에 대한 방전 거동을 나타낸다.
이때, 본 발명에서는 제1 배터리 셀의 실제 충전 곡선에서 충전이 멈추는 지점 즉, 도 4에서 Pc 지점에서 전압이 상승하는 방향으로 연장하는 가상의 선(도 4에서 점선으로 표시)을 생성한다. 이때, 제1 배터리 셀에 대한 가상의 충전 곡선은 최저충전용량 셀의 충전 곡선(400)의 패턴과 동일하게 설정된다. 즉, 제1 배터리 셀에 대한 가상의 충전 곡선은 시간이 경과함에 따라 Pc 지점으로부터 배터리 셀의 전압이 상승하는 방향으로 진행하되, 최저충전용량 셀의 라인(400)을 시간 축으로 시프트시킨 곡선과 동일하게 설정될 수 있다. 도 4의 실시예에서는 점선으로 나타낸 제1 배터리 셀에 대한 가상의 충전 곡선을 외삽된 전압 거동이라고 표현하였다. 여기서, 최저충전용량 셀의 라인(400)으로부터 제1 배터리 셀에 대한 가상의 충전 곡선이 시간 축으로 시프트된 시간만큼에 해당하는 충전량이 추가 충전 가능한 용량일 수 있다.
도 3 및 도 4를 통해 살펴본 방법을 통해 추가 방전 가능용량 및 추가 충전 가능용량을 도출하면, 각 배터리 셀의 용량을 산출할 수 있다. 각 셀의 용량은 아래 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2022010048-appb-img-000001
여기서, 각 셀의 개별 용량은 해당 셀이 충전상한전압까지 충전되고 충전하한전압까지 방전된다고 가정했을 때 출력할 수 있는 전기량(Ah)을 의미할 수 있다. 또한, 충방전 효율은 모듈 방전 용량을 모듈 충전 용량으로 나눈 값으로 정의할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 용량 추정 결과를 실제 측정치와 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5에서 배터리 셀이 12개 직렬 연결되어 구성된 모듈에서 각 배터리 셀의 충방전 곡선을 이용해 앞서 설명한 바와 같은 방법으로 산출한 개별 배터리 셀들의 용량을 나타낸 것이 라인 51이다. 또한, 라인 53은 모듈을 분해하여 배터리 셀들의 용량을 개별적으로 측정한 값을 나타낸 것이다.
라인 51과 라인 53은 평균 1%의 오차를 보였고, 최대 3% 수준까지 오차가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실제 측정한 배터리 셀의 용량과 본 발명에 따라 추정한 배터리 셀의 용량 간에 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 셀 용량 산출 방법에 따르면 배터리 모듈을 분해하여 측정하지 않고도 실제 배터리 셀의 퇴화 상태를 정확하게 판단할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 배터리 셀의 용량 산출 장치의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 배터리 셀의 용량 산출 장치는 메모리(100), 프로세서(200), 송수신 장치(300), 및 저장 장치(600)를 포함할 수 있다. 배터리 셀의 용량 산출 장치에 포함된 각각의 구성 요소들(100, 200, 300, 600)은 버스(bus, 700)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 셀의 용량 산출 장치는 배터리 시스템의 일부 또는 별도로 배치된 배터리 관리 시스템(BMS)이거나 배터리 관리 시스템에 포함되는 형태로 구현될 수 있다.
상기 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
메모리(100)는, 프로세서(200)에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령을 포함할 수 있다. 프로세서(200)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
프로세서(200)는 메모리(100)에 저장된 적어도 하나의 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 방전 곡선을 도출하도록 하는 명령; 상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 충전 곡선을 도출하도록 하는 명령; 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령; 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령; 및 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량에 기초하여 상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 배터리 셀은 직렬 연결되어 상기 배터리 모듈 내에 포함될 수 있으며, 제1 배터리 셀은 상기 배터리 모듈 내 복수의 배터리 셀들 중 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀일 수 있다.
상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령은, 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 방전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 방전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 방전 곡선의 연장 부분을 도출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령은, 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 충전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 충전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 충전 곡선의 연장 부분을 도출하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
이때, 제2 배터리 셀의 용량은, 상기 모듈의 방전 용량, 상기 도출된 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량, 상기 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능용량, 및 충방전 효율을 기초로 계산될 수 있다.
메모리(100) 또는 저장 장치(600)는 프로세서에 의해 산출된 각 배터리 셀 및 배터리 모듈의 충전 곡선, 방전 곡선에 대한 정보를 저장할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 배터리 셀의 용량 산출 방법의 동작 순서도이다.
도 7에 도시된 배터리 셀의 용량 산출 방법은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에서 각 배터리 셀의 용량을 산출하는 방법에 관한 것으로, 배터리 셀의 용량 산출 장치에 의해 수행될 수 있다. 이때, 배터리 셀의 용량 산출 장치는 BMS(Battery Management System)일 수 있다. 이때, 복수의 배터리 셀은 직렬 연결되어 상기 배터리 모듈 내에 포함될 수 있다.
도 7을 참조하면, 배터리 셀의 용량 산출 장치는 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 방전 곡선을 도출할 수 있다(S711). 배터리 셀의 용량 산출 장치는 또한, 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 충전 곡선을 도출할 수 있다(S712).
이후, 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출할 수 있다(S721). 보다 구체적으로, 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 방전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 방전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 방전 곡선의 연장 부분을 도출할 수 있다.
여기서, 제1 배터리 셀은 상기 배터리 모듈 내 복수의 배터리 셀들 중 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀일 수 있다.
또한, 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출할 수 있다(S722). 보다 구체적으로, 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 충전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 충전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 충전 곡선의 연장 부분을 도출할 수 있다.
도시의 편의상, 단계 711, 단계 712, 단계 721, 단계 722의 순서로 도시되었으나, 단계 711, 단계 712 는 동시에 수행될 수도 있고, 그 실행 순서가 반대가 되어도 무방하다. 단계 721, 단계 722 또한 마찬가지이다. 다만, 단계 721는 단계 711 이후에 수행되어야 하며, 단계 722는 단계 712 이후에 수행되어야 할 것이다.
제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량이 산출되면, 산출된 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량에 기초하여 제2 배터리 셀의 용량을 계산할 수 있다(S730). 보다 구체적으로, 제2 배터리 셀의 용량은, 모듈의 방전 용량, 도출된 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량, 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능용량, 및 충방전 효율을 기초로 계산될 수 있다. 이때, 충방전 효율은 배터리 모듈의 방전 용량을 모듈 충전 용량으로 나눈 값으로 나타낼 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 프로세서;
    상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 방전 곡선을 도출하도록 하는 명령;
    상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 충전 곡선을 도출하도록 하는 명령;
    제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령;
    제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령; 및
    상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량에 기초하여 상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 셀의 용량 산출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀은 직렬 연결되어 상기 배터리 모듈 내에 포함되는, 배터리 셀의 용량 산출 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀은 상기 배터리 모듈 내 복수의 배터리 셀들 중 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀인, 배터리 셀의 용량 산출 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령은,
    상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 방전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 방전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 방전 곡선의 연장 부분을 도출하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 셀의 용량 산출 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하도록 하는 명령은,
    상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 충전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 충전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 충전 곡선의 연장 부분을 도출하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 셀의 용량 산출 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 배터리 셀의 용량은,
    상기 모듈의 방전 용량, 상기 도출된 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량, 상기 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능용량, 및 충방전 효율을 기초로 계산되는, 배터리 셀의 용량 산출 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 배터리 셀은 상기 모듈 내 전체 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들 중 어느 하나인, 배터리 셀의 용량 산출 장치.
  8. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에서 각 배터리 셀의 용량을 산출하는 방법으로서,
    상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 방전 곡선을 도출하는 단계;
    상기 배터리 모듈 내에 포함된 각 배터리 셀의 충전 곡선을 도출하는 단계;
    제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하는 단계;
    제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량 및 추가 충전가능 용량에 기초하여 상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀의 용량 산출 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀은 직렬 연결되어 상기 배터리 모듈 내에 포함되는, 배터리 셀의 용량 산출 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀은 상기 배터리 모듈 내 복수의 배터리 셀들 중 퇴화가 가장 많이 진행된 배터리 셀인, 배터리 셀의 용량 산출 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량을 산출하는 단계는,
    상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 방전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 방전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 방전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 방전 곡선의 연장 부분을 도출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀의 용량 산출 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능 용량을 산출하는 단계는,
    상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선의 추이에 따라 상기 제1 배터리 셀이 최대 충전되는 전압까지 제2 배터리 셀의 충전 곡선을 연장시키되, 상기 제1 배터리 셀의 충전 곡선을 시간 축으로 시프트시켜 상기 제2 배터리 셀의 충전 곡선의 연장 부분을 도출하는 단계를 포함하는, 배터리 셀의 용량 산출 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 배터리 셀의 용량을 산출하는 단계는,
    상기 모듈의 방전 용량, 상기 도출된 상기 제2 배터리 셀의 추가 방전 가능 용량, 상기 제2 배터리 셀의 추가 충전 가능용량, 및 충방전 효율을 기초로 상기 제2 배터리 셀의 용량을 계산하는 단계를 포함하는, 배터리 셀의 용량 산출 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 배터리 셀은 상기 모듈 내 전체 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들 중 어느 하나인, 배터리 셀의 용량 산출 방법.
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