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KR101835377B1 - Method for estimating state-of-charge of battery pack based on multivariate wavelet transform and apparatus thereof - Google Patents

Method for estimating state-of-charge of battery pack based on multivariate wavelet transform and apparatus thereof Download PDF

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KR101835377B1
KR101835377B1 KR1020160110922A KR20160110922A KR101835377B1 KR 101835377 B1 KR101835377 B1 KR 101835377B1 KR 1020160110922 A KR1020160110922 A KR 1020160110922A KR 20160110922 A KR20160110922 A KR 20160110922A KR 101835377 B1 KR101835377 B1 KR 101835377B1
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KR
South Korea
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cell
battery pack
charge
value
state
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Active
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KR1020160110922A
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Korean (ko)
Inventor
김종훈
나운기
Original Assignee
조선대학교산학협력단
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.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 하나 또는 그 이상의 셀들을 포함하는 배터리팩에 대한 충전상태 추정 방법에 있어서, 상기 셀에 대한 셀 전압을 측정하는 단계; 복수의 셀 전압 측정값들을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하는 단계; 상기 하나 또는 그 이상의 셀들의 웨이블릿 성분값들로부터 상기 배터리팩에 대한 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계를 포함하는 배터리팩 충전상태 추정 방법을 제공한다.The present invention provides a method for estimating a state of charge for a battery pack including one or more cells, the method comprising: measuring a cell voltage for the cell; Performing a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables; And calculating a battery pack state estimation value for the battery pack from the wavelet component values of the one or more cells.

Figure R1020160110922
Figure R1020160110922

Description

다변량 웨이블릿 변환 기반의 배터리팩 충전상태 추정 방법 및 그 장치{METHOD FOR ESTIMATING STATE-OF-CHARGE OF BATTERY PACK BASED ON MULTIVARIATE WAVELET TRANSFORM AND APPARATUS THEREOF}METHOD FOR ESTIMATING STATE-OF-CHARGE OF BATTERY PACK BASED ON MULTIVARIATE WAVELET TRANSFORM AND APPARATUS THEREOF BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 배터리팩 충전상태를 추정하는 기술에 관한 것으로, 상세하게는, 다변량 웨이블릿 변환을 이용한 배터리팩 충전상태를 추정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a technique for estimating a charged state of a battery pack, and more particularly, to a method and apparatus for estimating a charged state of a battery pack using multivariate wavelet transform.

전기자동차(EV: Electric Vehicle) 및 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)등 고전압 및 고용량 어플리케이션 구축을 위해서는 리튬계열 배터리셀(이하, “셀”이라 한다.)의 직렬, 병렬 및 직병렬조합 구성이 반드시 요구된다. 이를 배터리팩이라 한다. In order to construct high voltage and high capacity applications such as electric vehicle (EV) and energy storage system (ESS), serial, parallel and serial / parallel combination of lithium battery cells Is required. This is called a battery pack.

단위 셀과 마찬가지로 배터리팩의 안정적 운용을 위해서, 배터리 관리시스템(BMS: Battery Management System)이 반드시 필요하다. 이러한 배터리 관리시스템에서는, 배터리팩의 충전상태(SOC: State Of Charge)의 정밀한 측정과 배터리팩 내부의 셀들의 전압 및 충전상태 균형이 요구된다.Like the unit cell, a battery management system (BMS: Battery Management System) is absolutely necessary for stable operation of the battery pack. In such a battery management system, precise measurement of the state of charge (SOC) of the battery pack and balance of voltage and charge state of the cells inside the battery pack are required.

배터리팩 충전상태 정밀한 측정의 측면에서, 배터리팩의 충전상태(SOC: State Of Charge)를 추정하는 알고리즘은 필수적이다. 배터리팩의 충전상태가 추정 알고리즘을 통해 정확히 체크된다면, 과충전(Over-charge) 및 과방전(Over-discharge)으로 인한 수명저하는 피할 수 있게 된다. Battery Pack Charged State In terms of precise measurement, an algorithm for estimating the state of charge (SOC) of a battery pack is essential. If the state of charge of the battery pack is correctly checked by the estimation algorithm, it is possible to avoid the degradation of lifetime due to over-charge and over-discharge.

배터리팩 내부의 셀들의 전압 및 충전상태 균형의 측면에서, 현재, 전기화학적 특성이 균일한 셀을 사전에 선별하여 배터리팩을 구축하는 스크리닝 기술이나 단위 셀 판별 기술 및 밸런싱 기술이 적용된다. 그러나, 단위 셀 판별 기술은 비용 및 시간이 소요되고, 밸런싱 기술은 회로설계에 따른 추가 비용이 소요되는 단점을 각각 가지고 있다. 이러한 단점들 때문에, 대부분의 배터리팩 제조사는 실제로 단위 셀 판별법 기술을 간단하게 적용하고 밸런싱 기술도 최소화로 구현한다.In view of the voltage and charge state balance of the cells inside the battery pack, a screening technique, a unit cell discrimination technique and a balancing technique are currently applied in which a cell having a uniform electrochemical characteristic is selected in advance and a battery pack is constructed. However, the unit cell discrimination technique is costly and time consuming, and the balancing technique has disadvantages in that the circuit design requires an additional cost. Because of these disadvantages, most battery pack manufacturers actually implement unit cell identification techniques simply and minimize balancing techniques.

이러한 상황에서, 배터리팩 충전상태 추정 알고리즘은 단지 배터리팩의 전류를 이용한 전류적산법으로 구축되고 있는데, 전류적산법은 에러누적 및 초기값 오차의 문제점을 가지고 있다. 배터리팩 내부 셀들의 전압 및 충전상태 불균형이 심화되는 상황에서 배터리팩의 충전상태 추정 알고리즘이 제대로 구축되어 있지 않는다면, 과충전 및 과방전으로 인한 수명저하도 더해져 배터리팩의 효율적 운용은 더욱 어려워질 것이다. 그러므로, 배터리팩 충전상태 추정의 정확성을 확보하기 위한 새로운 배터리팩의 SOC 추정알고리즘 기술이 필요한 실정이다.In this situation, the battery pack charge state estimation algorithm is constructed by the current integration method using only the current of the battery pack, and the current integration method has problems of error accumulation and initial value error. If the charge state estimation algorithm of the battery pack is not properly constructed in a state where the voltage and the charge state imbalance of the cells inside the battery pack are deepened, the life of the battery pack due to overcharging and overdischarging is also added, and the efficient operation of the battery pack becomes more difficult. Therefore, there is a need for a new SOC estimation algorithm technology for ensuring the accuracy of battery pack state estimation.

본 발명의 목적은, 다변량 웨이블릿 변환을 이용한 배터리팩 충전상태 추정 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for estimating charged state of a battery pack using multivariate wavelet transform.

본 발명의 다른 목적은, 배터리팩 내부의 셀들에 대한 셀충전상태 추정값들을 통계분석하여 전체 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 배터리팩 충전상태 추정 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a battery pack charged state estimation method and apparatus for estimating an overall battery pack state estimation value by statistically analyzing cell state estimation values of cells in a battery pack.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 하나 또는 그 이상의 셀들을 포함하는 배터리팩에 대한 충전상태 추정 방법에 있어서, 상기 셀에 대한 셀 전압을 측정하는 단계; 복수의 셀 전압 측정값들을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하는 단계; 상기 하나 또는 그 이상의 셀들의 웨이블릿 성분값들로부터 상기 배터리팩에 대한 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계를 포함하는 배터리팩 충전상태 추정 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in one aspect, the present invention provides a method for estimating a state of charge for a battery pack including one or more cells, comprising: measuring a cell voltage for the cell; Performing a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables; And calculating a battery pack state estimation value for the battery pack from the wavelet component values of the one or more cells.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계에서, 상기 셀에 대한 웨이블릿 성분값들로부터 상기 셀에 대한 모델파라미터 값을 산출하는 단계; 상기 모델파라미터 값으로부터 상기 셀에 대한 충전상태 추정값을 산출하는 단계; 및 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하기 위하여 상기 셀에 대한 셀 충전상태 추정값을 통계분석하는 단계를 포함할 수 있다.The apparatus using this method may further comprise: calculating a model parameter value for the cell from the wavelet component values for the cell, in calculating the battery pack state estimation value; Calculating a state of charge estimate for the cell from the model parameter value; And statistically analyzing the cell charge state estimation value for the cell to calculate a battery pack charge state estimation value.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 통계분석하는 단계에서, 상기 셀 충전상태 추정값으로부터 평균값을 구하고 상기 평균값을 상기 배터리팩 충전상태 추정값으로 산출할 수 있다.The apparatus using this method may calculate an average value from the cell charge state estimation value and calculate the average value as the battery pack charge state estimation value in the statistical analysis step.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 통계분석하는 단계에서, 상기 셀 충전상태 추정값으로부터 표준편차값을 구하고 상기 표준편차값을 상기 배터리팩 충전상태 추정값으로 산출할 수 있다.The apparatus using this method may calculate the standard deviation value from the cell state estimation value in the statistical analysis and calculate the standard deviation value as the battery pack state estimation value.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 웨이블릿 변환을 수행하는 단계에서, MRA(Multi-Resolution Analysis) 기법으로 다단계의 웨이블릿 성분값을 생성할 수 있다.In addition, an apparatus using this method can generate a multilevel wavelet component value by the Multi-Resolution Analysis (MRA) method in the step of performing the wavelet transformation.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 모델파라미터 값을 산출하는 단계에서, 고주파 웨이블릿 성분값을 선택하여 모델파라미터 값을 산출할 수 있다.The apparatus using this method can calculate the model parameter value by selecting the high frequency wavelet component value in the step of calculating the model parameter value.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 모델파라미터 값을 산출하는 단계에서, 저주파 웨이블릿 성분값을 선택하여 모델파라미터 값을 산출할 수 있다.In the apparatus using this method, in the step of calculating the model parameter value, the low-frequency wavelet component value may be selected to calculate the model parameter value.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 셀 전압을 측정하는 단계에서, 상기 셀을 미리 설정된 전류프로파일로 충방전하면서 셀 전압을 측정할 수 있다.In an apparatus using this method, in measuring the cell voltage, the cell voltage can be measured while charging / discharging the cell with a predetermined current profile.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계에서, 상기 배터리팩 충전상태 추정값은 적응제어(Adaptive Control)에 기반하여 산출될 수 있다.In an apparatus using this method, in the step of calculating the estimated state of charge of the battery pack, the estimated state of charge of the battery pack may be calculated based on Adaptive Control.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 전류프로파일에서, 충방전 전류값은 복수의 레벨로 변할 수 있다.Further, in the apparatus using this method, in the current profile, the charge / discharge current value can be changed into a plurality of levels.

또한, 이러한 방법을 사용하는 장치는, 상기 전류프로파일에서, 충방전 시간은 만충상태의 셀을 만방(full discharge)시키는데 소요되는 시간보다 짧을 수 있다.Also, in the apparatus using this method, in the current profile, the charge-discharge time may be shorter than the time required to fully discharge the full-cell.

다른 측면에서, 본 발명은, 하나 또는 그 이상의 셀들을 포함하는 배터리팩에 대한 충전상태 추정 장치에 있어서, 상기 셀에 대한 셀 전압을 측정하는 셀 전압 측정부; 복수의 셀 전압 측정값들을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하는 웨이블릿 변환부; 상기 하나 또는 그 이상의 셀들의 웨이블릿 성분값들로부터 상기 배터리팩에 대한 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 충전상태 추정부를 포함하는 배터리팩 충전상태 추정 장치를 제공한다.In another aspect, the present invention provides an apparatus for estimating a state of charge for a battery pack including one or more cells, the apparatus comprising: a cell voltage measurement unit for measuring a cell voltage for the cell; A wavelet transform unit for performing a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables; And calculating a battery pack state estimation value for the battery pack from the wavelet component values of the one or more cells.

이러한 장치에서, 상기 충전상태 추정부는, 상기 셀에 대한 웨이블릿 성분값들로부터 상기 셀에 대한 모델파라미터 값을 산출하는 모델파라미터 산출부; 상기 모델파라미터 값으로부터 상기 셀에 대한 충전상태 추정값을 산출하는 셀충전상태 산출부; 및 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하기 위하여 상기 셀에 대한 셀 충전상태 추정값을 통계분석하는 통계분석부를 포함할 수 있다.In this apparatus, the charge state estimation unit may include a model parameter calculation unit for calculating a model parameter value for the cell from the wavelet component values for the cell; A cell charge state calculation unit for calculating a charge state estimation value for the cell from the model parameter value; And a statistical analysis unit for statistically analyzing the cell state estimation value for the cell to calculate the battery pack state estimation value.

본 발명은 동시에 복수의 셀 전압들을 입력받는 다변량 웨이블릿 변환을 이용하여 빠른 속도로 배터리팩 충전상태 추정값을 제공하는 효과가 있다. The present invention provides a battery pack charge state estimation value at a high speed using multivariate wavelet transform that simultaneously receives a plurality of cell voltages.

또한, 본 발명은 셀들의 충전상태 추정값을 통계분석하여 신뢰성 높은 배터리팩 충전상태 추정값을 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of providing a reliable battery pack state estimation value by statistically analyzing state of charge state estimation values of cells.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리팩 충전상태 추정 시스템의 구성도이다.
도 2는 충방전전류에 대한 전류프로파일의 일 예시 파형도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨이블릿 변환 과정을 도식화한 도면이다.
도 4는 웨이블릿 성분값들의 주파수 대역을 나타내는 도면이다.
도 5는 배터리팩의 단위 셀의 등가회로 모델을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 배터리팩 충전상태 추정 장치의 내부 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 배터리팩 충전상태 추정 방법의 흐름도이다.
1 is a configuration diagram of a battery pack charge state estimation system according to an embodiment.
2 is an exemplary waveform diagram of a current profile with respect to charge / discharge current.
FIG. 3 is a diagram illustrating a wavelet transform process according to an exemplary embodiment. Referring to FIG.
4 is a diagram showing the frequency band of the wavelet component values.
5 is a diagram showing an equivalent circuit model of a unit cell of the battery pack.
FIG. 6 is an internal flowchart of a battery pack charge state estimating apparatus according to an embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of a method of estimating charged state of a battery pack according to an embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

본 발명은 배터리팩 내부의 단위 셀의 전압 센싱에 따른 충방전 전압데이터를 확보하여 웨이블릿 변환을 이용하여 저주파 및 고주파 전압성분으로 분해하고, 분해된 전압성분으로부터 전기적 등가회로 모델의 파라미터 값을 산출하고, 모델의 파라미터 값을 기반으로 적응 제어 방법을 적용하여 단위 셀의 충전상태를 추정하며, 단위 셀 충전상태를 통계처리하여 전체 배터리팩의 충전상태를 추정한다. 여기서 배터리팩은 직렬 또는 병렬조합의 셀들로 구성되고 각 셀의 불균형 정도는 고려되지 않는다. The present invention secures charging / discharging voltage data due to voltage sensing of a unit cell in a battery pack, decomposes the data into low frequency and high frequency voltage components by using wavelet transform, calculates parameter values of the electrical equivalent circuit model from the decomposed voltage components Estimates the state of charge of the unit cell by applying the adaptive control method based on the parameter value of the model, and statistically processes the state of charge of the unit cell to estimate the state of charge of the entire battery pack. Here, the battery pack is composed of cells in a serial or parallel combination, and the degree of imbalance of each cell is not considered.

배터리팩 충전상태(SOC: State-of-Charge) 추정값을 산출하기 위한 전제로서, 단위 셀의 충전상태 추정값이 산출되어야 한다. 본 발명은 단위 셀 충전상태 추정값을 산출하기 위하여 다변량 웨이블릿 변환(MWT: Multivariate Wavelet Transform)을 이용한다.As a premise for calculating the state-of-charge (SOC) estimation value of the battery pack, the estimated state of charge of the unit cell must be calculated. The present invention uses Multivariate Wavelet Transform (MWT) to calculate a unit cell charge state estimation value.

웨이블릿 변환은 원 신호(original signal)가 있을 경우, 이를 저주파(approximation, Am) 및 고주파(detail, Dm)성분으로 분해하는 방법이다.The wavelet transform is a method of decomposing an original signal, if any, into a low frequency (approximation, Am) and a high frequency (detail, Dm) component.

단위 셀 전압을 원 신호라 가정하고 이를 웨이블릿 변환의 다해상도 분석(multi-resolution analysis; MRA) 방법을 이용하여 저주파 전압성분과 고주파 전압성분으로 분해할 수 있다. 그리고, 분해된 성분들로부터 각 단위 셀의 모델 파라미터 값이 구해지면, 단위 셀 충전상태 추정값이 산출될 수 있다. Assuming that the unit cell voltage is the original signal, it can be decomposed into a low-frequency voltage component and a high-frequency voltage component using a multi-resolution analysis (MRA) method of wavelet transform. Then, when the model parameter value of each unit cell is obtained from the decomposed components, the unit cell charge state estimation value can be calculated.

다변량 웨이블릿 변환은 이산 웨이블릿 변환(DWT: Discrete Wavelet Transform)의 병렬 결합 형태이다. 이산 웨이블릿 변환은 하나의 입력을 사용한다. 즉, 단위 셀 하나의 전압을 원 신호로 보고 다해상도 분석을 통해 저주파 및 고주파 전압성분으로 분해한다. 그런데, 하나의 입력을 적용하고 그 다음 입력을 적용하는 방식을 반복할 경우 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하기 위한 단위 셀 충전상태 추정하는 시간이 과다 소요되는 단점을 가진다. 따라서, 빠른 속도로 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하기 위해서는 이산 웨이블릿 변환에 여러 입력, 즉 여러 단위 셀들의 전압을 동시에 입력으로 적용하고 저주파 및 고주파 전압성분으로 분해하는 기술이 반드시 필요하다.The multivariate wavelet transform is a parallel combination of discrete wavelet transform (DWT). The discrete wavelet transform uses one input. In other words, the voltage of one unit cell is regarded as the original signal, and it is decomposed into low frequency and high frequency voltage components through resolution analysis. However, if one input is applied and the next input is repeated, there is a disadvantage that the time required to estimate the state of charge of the unit cell to calculate the estimated state of charge of the battery pack is excessive. Therefore, in order to calculate the estimation value of the state of charge of the battery pack at a high speed, it is necessary to apply a plurality of inputs to the discrete wavelet transform, that is, a technique of simultaneously applying the voltages of several unit cells and decomposing them into low frequency and high frequency voltage components.

이에 따라, 아래의 실시예와 같이 다변량 웨이블릿 변환을 적용하여 배터리팩의 충전상태의 추정을 빠르게 수행할 수 있다. 이하에서는 다변량 웨이블릿을 기반으로 하는 배터리팩 충전상태 추정 방법 및 장치에 대한 일 실시예를 설명한다.Accordingly, the charged state of the battery pack can be quickly estimated by applying the multivariate wavelet transform as in the following embodiment. Hereinafter, a method and an apparatus for estimating a charged state of a battery pack based on a multivariate wavelet will be described.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리팩 충전상태 추정 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a battery pack charge state estimation system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 배터리팩 충전상태 추정 시스템에는 배터리팩(10) 및 배터리팩 충전상태 추정 장치(100)가 포함될 수 있다. 배터리팩(10)은 복수의 셀(11a, 11b, ..., 11n)들의 직렬 및 병렬형태로 구성된다.Referring to FIG. 1, the battery pack charging state estimating system may include a battery pack 10 and a battery pack charging state estimating apparatus 100. The battery pack 10 is configured in series and in parallel with a plurality of cells 11a, 11b, ..., 11n.

배터리팩 충전상태 추정 장치(100)는 내부적으로 충방전부(110), 셀 전압 측정부(120), 웨이블릿 변환부(130) 및 충전상태 추정부(140) 등을 포함할 수 있다.The battery pack charge state estimation apparatus 100 may internally include a charge collector unit 110, a cell voltage measurement unit 120, a wavelet transform unit 130, a charge state estimation unit 140, and the like.

충방전부(110)는 복수의 셀(11a, 11b, ..., 11n) 각각으로 충전전류 혹은 방전전류를 공급할 수 있다. 이 때, 각각의 셀(11a, 11b, ..., 11n)로 흘러가는 전류(Ia, Ib, ..., In)는 미리 설정된 전류프로파일에 따라 결정될 수 있다. 전류프로파일은 충전/방전방식, 정격방전전류(C-rate) 및 펄스적용시간 등으로 특징될 수 있다. The charging and discharging unit 110 can supply a charging current or a discharging current to each of the plurality of cells 11a, 11b, ..., 11n. At this time, the currents Ia, Ib, ..., In flowing into the respective cells 11a, 11b, ..., 11n can be determined according to a preset current profile. The current profile can be characterized by a charge / discharge scheme, a rated discharge current (C-rate), and a pulse application time.

도 2는 충방전전류에 대한 전류프로파일의 일 예시 파형도이다.2 is an exemplary waveform diagram of a current profile with respect to charge / discharge current.

충방전부(110)는 도 2에 도시된 것과 같이 충방전 전류값이 복수의 레벨로 변하는 전류프로파일을 이용하여 각 셀(11a, 11b, ..., 11n)을 충방전시킬 수 있다.The charging and discharging unit 110 can charge and discharge each cell 11a, 11b, ..., 11n using a current profile in which the charging / discharging current value changes at a plurality of levels as shown in Fig.

전류프로파일에서, 충방전 시간은 만충상태의 셀을 만방(full discharge)시키는데 소요되는 시간보다 짧을 수 있다. 배터리의 방전용량은 정격방전전류로 만방시키는데 소요되는 시간으로 표시될 수 있다. 예를 들어, 1A의 정격방전전류로 1시간 방전할 때, 만방 상태가 되는 배터리의 방전용량은 1C로 표시될 수 있다. 다른 예로서, 0.5A의 정격방전전류로 2시간 방전할 때, 만방 상태가 되는 배터리의 방전용량은 2C로 표시될 수 있다.In the current profile, the charge-discharge time may be shorter than the time required to fully discharge the full-charge cell. The discharge capacity of the battery can be expressed as the time required to reach the rated discharge current. For example, when the battery is discharged for 1 hour at the rated discharge current of 1A, the discharge capacity of the battery that is in the full state can be indicated as 1C. As another example, when the battery is discharged for 2 hours at a rated discharge current of 0.5 A, the discharge capacity of the battery that is in the full state can be indicated by 2C.

전류프로파일에서, 충방전 시간은 만충상태의 셀을 이러한 정격방전전류로 방전하여 셀을 만방시키는데 소요되는 시간보다 짧을 수 있다.In the current profile, the charge-discharge time may be shorter than the time required to discharge the full-charged cell to such a rated discharge current to free up the cell.

통상적으로 배터리의 방전용량을 확인하기 위해서는 배터리를 만충시킨 후에 다시 만방시키면서 그 시간을 측정해야 한다. 이러한 방식은 배터리 셀의 방전용량을 확인하는데, 많은 시간-예를 들어, 1시간, 2시간-을 소비하기 때문에 대량 생산 체계에서는 적합하지 않은 방식이다.Normally, to check the discharge capacity of a battery, it is necessary to measure the time while the battery is fully charged and discharged again. This method is not suitable for a mass production system because it consumes a lot of time (for example, 1 hour, 2 hours) to check the discharge capacity of the battery cell.

일 실시예에 따른 배터리팩 충전상태 추정 장치(100)는 종래의 방전용량을 확인하는데 소요되는 시간보다 짧은 충방전시간을 가지는 전류프로파일을 이용하여 각 셀(11a, 11b, ..., 11n)의 파라미터 특성을 파악하고 전체 배터리팩의 충전상태를 추정해 낼 수 있다.The battery pack charge state estimation apparatus 100 according to an embodiment estimates the charge state of each cell 11a, 11b, ..., 11n using a current profile having a charge / discharge time shorter than the time required for checking the conventional discharge capacity, And the charge state of the entire battery pack can be estimated.

다시 도 1을 참조하면, 충방전부(110)가 각 셀(11a, 11b, ..., 11n)을 충방전하는 동안, 셀 전압 측정부(120)는 복수의 셀(11a, 11b, ..., 11n)에 대한 셀 전압(Va, Vb, ..., Vn)을 측정하고 측정된 셀 전압(Va, Vb, ..., Vn)을 디지털데이터로 변환할 수 있다.1, the cell voltage measuring unit 120 includes a plurality of cells 11a, 11b, ..., 11n while the charging and discharging unit 110 charges and discharges the cells 11a, 11b, ..., 11n. Vn can be measured and the measured cell voltages Va, Vb, ..., Vn can be converted into digital data.

그리고, 웨이블릿 변환부(130)는 복수의 셀 전압(Va, Vb, ..., Vn) 측정값(디지털데이터)을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하여 복수의 웨이블릿 성분값을 생성할 수 있다. 이와 같이 복수의 셀(11a, 11b, ..., 11n)이 동시에 충방전되고 측정값이 다변량 웨이블릿 변환에 의해 동시에 웨이블릿 변환되기 때문에 배터리팩 충전상태 추정값의 산출 시간이 1/N배만큼 단축될 수 있게 된다.The wavelet transform unit 130 performs a multivariate wavelet transform using the measured values (digital data) of the cell voltages Va, Vb, ..., Vn as input variables, Component values can be generated. Since the plurality of cells 11a, 11b, ..., 11n are charged and discharged at the same time and the measured values are simultaneously subjected to wavelet transform by the multivariate wavelet transform, the calculation time of the battery pack charge state estimation value is shortened by 1 / N .

도 3은 일 실시예에 따른 웨이블릿 변환 과정을 도식화한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a wavelet transform process according to an exemplary embodiment. Referring to FIG.

도 3을 참조하면, 웨이블릿 변환부(130)는 셀 전압 측정값을 다운샘플링하여 입력변수(X)를 생성한다. 이때, 웨이블릿 변환부(130)는 다변량 웨이블릿 변환을 수행하기 위해 복수의 셀(11a, 11b, ..., 11n)에 대하여 다운샘플링된 입력변수(Xa, Xb, ..., Xn)를 생성하게 된다.Referring to FIG. 3, the wavelet transform unit 130 down-samples the cell voltage measurement value to generate an input variable X. At this time, the wavelet transform unit 130 generates input variables Xa, Xb, ..., Xn down-sampled for the plurality of cells 11a, 11b, ..., 11n to perform multivariate wavelet transform .

웨이블릿 변환부(130)는 MRA(Multi-Resolution Analysis) 기법으로 다단계의 웨이블릿 성분값을 생성한다. 도 3에서는 웨이블릿 변환이 5단계로 진행되는 것이 예시적으로 도시되어 있다.The wavelet transform unit 130 generates a multilevel wavelet component value using a Multi-Resolution Analysis (MRA) technique. In FIG. 3, it is exemplarily shown that the wavelet transformation proceeds to five steps.

도 3을 참조하면, 웨이블릿 변환부(130)는 1단계에서 입력변수(X)를 웨이블릿 변환을 통해 저주파 웨이블릿 성분값인 A1 및 고주파 웨이블릿 성분값인 D1을 생성한다. 그리고, 웨이블릿 변환부(130)는 2단계에서 A1을 웨이블릿 변환을 통해 다시 저주파 웨이블릿 성분값인 A2 및 고주파 웨이블릿 성분값인 D2를 생성한다. 이러한 방법으로 웨이블릿 변환부(130)는 순차적으로 3단계, 4단계 및 5단계 웨이블릿 변환을 수행하여 저주파 웨이블릿 성분값인 A1 내지 A5, 그리고 고주파 웨이블릿 성분값인 D1 내지 D5를 생성한다. 이때, 2단계 이상의 각 단계에서는 전단계의 저주파 웨이블릿 성분값을 이용하여 웨이블릿 변환을 수행하기 때문에 최종적으로는 마지막 단계의 저주파 웨이블릿 성분값(예를 들어, A5)과 각 단계의 고주파 웨이블릿 성분값(예를 들어, D1 내지 D5)만 남게 된다.Referring to FIG. 3, the wavelet transform unit 130 generates a low-frequency wavelet component value A1 and a high-frequency wavelet component value D1 through wavelet transformation of the input variable X in a first step. Then, in the second step, the wavelet transform unit 130 generates a low-frequency wavelet component value A2 and a high-frequency wavelet component value D2 through wavelet transformation of A1. In this manner, the wavelet transform unit 130 sequentially performs the third, fourth and fifth wavelet transforms to generate low-frequency wavelet component values A1 to A5 and high-frequency wavelet component values D1 to D5. In this case, since the wavelet transform is performed using the low-frequency wavelet component values of the previous stage in each of the two or more stages, the final low-frequency wavelet component value (for example, A5) and the high- For example, D1 to D5.

도 4는 웨이블릿 성분값들의 주파수 대역을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the frequency band of the wavelet component values.

도 4를 참조하면, 웨이블릿 변환부(130)는 M(M은 2이상의 자연수)개의 웨이블릿 변환 단계를 통해 저주파 웨이블릿 성분값인 Am 및 고주파 웨이블릿 성분값인 D1 내지 Dm을 생성한다. 이때, M번째 단계에서 생성된 저주파 웨이블릿 성분값인 Am이 가장 낮은 주파수 대역에 위치하고 M번째 단계에서 생성된 고주파 웨이블릿 성분값인 Dm이 그 다음으로 낮은 주파수 대역에 위치하게 된다.Referring to FIG. 4, the wavelet transform unit 130 generates a low frequency wavelet component value Am and high frequency wavelet component values D1 to Dm through M (M is a natural number of 2 or more) wavelet transform steps. At this time, the low-frequency wavelet component value Am generated in the M-th stage is located in the lowest frequency band, and the high-frequency wavelet component value Dm generated in the M-th stage is positioned in the next lowest frequency band.

셀은 커패시터 및 저항으로 모델될 수 있다. 커패시터는 주파수대역에서 저주파 대역에 해당되기 때문에 웨이블릿 성분값 중 저주파 웨이블릿 성분값에 그 특성이 잘 나타나게 된다. 모델 파라미터 산출부(141)는 웨이블릿 성분값들 중에서 배터리의 방전용량 즉, 커패시터의 특성을 잘 나타내는 웨이블릿 성분값을 선택하기 위해 저주파 웨이블릿 성분값-특히, 마지막 단계(M번째 단계)에서 생성된 저주파 웨이블릿 성분값-을 선택할 수 있다.The cell can be modeled as a capacitor and a resistor. Since the capacitor corresponds to the low frequency band in the frequency band, the characteristic of the low frequency wavelet component value is well represented among the wavelet component values. The model parameter calculator 141 calculates a low-frequency wavelet component value, particularly, a low-frequency wavelet component value generated in the last stage (M-th stage) to select a discharge capacity of the battery, that is, The wavelet component value - can be selected.

저항은 방전용량보다 높은 주파수대역에서 그 특성이 잘 나타나게 된다. 이에 따라, 모델 파라미터 산출부(141)는 웨이블릿 성분값들 중에서 고주파 웨이블릿 성분값-특히, 마지막 단계(M번째 단계)에서 생성된 고주파 웨이블릿 성분값-을 통계분석할 수 있다.The resistance is better in the frequency band higher than the discharge capacity. Accordingly, the model parameter calculator 141 can statistically analyze the high frequency wavelet component value, particularly, the high frequency wavelet component value generated in the last stage (Mth step), out of the wavelet component values.

다시 도 1을 참조하면, 이렇게 웨이블릿 변환부(130)에 의해 생성된 웨이블릿 성분값들(예를 들어, A5 및 D1 내지 D5)은 충전상태 추정부(140)로 전달되고, 충전상태 추정부(140)는 각각의 셀(11a, 11b, ..., 11n)에 대하여 웨이블릿 성분값을 선택하여 배터리팩 충전상태 추정값을 산출한다.1, the wavelet component values (for example, A5 and D1 to D5) generated by the wavelet transform unit 130 are transmitted to the charge state estimation unit 140, and the charge state estimation unit 140 selects a wavelet component value for each of the cells 11a, 11b, ..., 11n to calculate a battery pack charged state estimation value.

충전상태 추정부(140)는 각 셀의 웨이블릿 성분값을 기반으로 적응 제어(adaptive control) 방법 또는 전류적산법 등을 적용하여 각 셀의 충전상태를 추정하고, 셀 충전상태 추정값을 통계처리하여 전체 배터리팩의 충전상태를 추정한다.The charge state estimation unit 140 estimates the state of charge of each cell by applying an adaptive control method or a current integration method based on the wavelet component value of each cell, Estimate the state of charge of the pack.

적응 제어는 입력을 가지고 내부 상태를 추정하는 프로세싱(processing)을 먼저 수행하고, 프로세싱된 값을 보정 알고리즘으로 보정하는 것을 의미한다. 확장 칼만 필터(EKF: Extended Kalman Filter)가 대표적인 예이다. 이외에 슬라이딩 모드 제어(SMO: Sliding Mode Observer)도 셀의 충전상태를 추정하는데 사용될 수 있다.The adaptive control means that the processing of estimating the internal state with the input is performed first, and the processed value is corrected by the correction algorithm. Extended Kalman Filter (EKF) is a typical example. Sliding Mode Observer (SMO) can also be used to estimate the state of charge of the cell.

이하에서는, 충전상태 추정부(140)가 확장 칼만 필터를 이용하여 각 셀의 충전상태를 추정하는 방법에 대하여 설명한다.A method for estimating the state of charge of each cell using the extended Kalman filter will be described below.

충전상태 추정부(140)는 모델 파라미터 산출부(141), 셀충전상태 산출부(143) 및 통계분석부(145)를 포함한다.The charge state estimating unit 140 includes a model parameter calculating unit 141, a cell charge state calculating unit 143, and a statistical analyzing unit 145.

모델 파라미터 산출부(141)는 웨이블릿 변환부(130)로부터 셀의 웨이블릿 성분값들을 입력받아 셀의 등가회로 모델에 대한 파라미터 값을 산출한다.The model parameter calculating unit 141 receives the wavelet component values of the cell from the wavelet transform unit 130 and calculates a parameter value for the equivalent circuit model of the cell.

도 5는 배터리팩의 단위 셀의 등가회로 모델을 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing an equivalent circuit model of a unit cell of the battery pack.

도 5를 참조하면, 셀의 등가회로 모델은 내부저항(510, Internal Resistance), 전하전달(520, Charge Transfer), 전기이중층(530, Double layer), 확산(540, Diffusion) 및 기생인덕턴스(550, Parasitic Inductance)를 파라미터로서 포함한다. 내부저항(510)은 배터리 양단을 포함하여 배터리 내부에 전하가 이동할 때, 이에 대한 방해요소를 의미하며, 전극에서의 저항과 전해질에서의 이온의 이동을 방해하는 저항을 모두 포함하는 값이다. 전하전달(520)은 배터리에서 일어나는 전극과 전해질 사이의 상태 변화로부터 기인하는 화학적 에너지 손실을 의미한다. 전기이중층(530)은 계면 사이의 전하가 일정한 배열을 이루면서 마치 커패시터와 같은 효과를 만들어 내는 것에 해당한다. 확산(540)은 전극 부근에서의 화학반응으로 전해질 내부에 농도 구배를 형성하거나 농도 구배를 해소하기 위해 물질 이동이 이루어지는 현상을 의미한다. 기생인덕턴스(550, Parasitic Inductance)는 고주파 성분에서 나타나는 값으로 배터리가 고유하게 가지고 있는 성분에 의한 것보다는 배터리 단자를 잇는 전선에 의한 것이다.5, an equivalent circuit model of a cell includes an internal resistance 510, a charge transfer 520, an electric double layer 530, a diffusion 540, and a parasitic inductance 550 , Parasitic Inductance) as parameters. The internal resistance 510 includes both ends of the battery and is an obstacle to the movement of charges inside the battery. The internal resistance 510 is a value that includes both the resistance at the electrode and the resistance to the movement of ions in the electrolyte. The charge transfer 520 means a chemical energy loss resulting from a change in state between the electrode and the electrolyte occurring in the battery. The electric double layer 530 corresponds to a capacitor-like effect in which the charges between the interfaces are arranged in a constant arrangement. The diffusion 540 means a phenomenon in which a substance is moved to form a concentration gradient inside the electrolyte due to a chemical reaction in the vicinity of the electrode or to solve the concentration gradient. Parasitic inductance (550, parasitic inductance) is the value that appears in the high frequency component and is due to the wire connecting the battery terminal rather than the inherent component of the battery.

모델 파라미터 산출부(141)는 웨이블릿 성분값들로부터 셀 등가회로 모델 파라미터인 내부저항(510), 전하전달(520), 전기이중층(530) 및 확산(540)의 값을 산출한다. 상세하게, 모델 파라미터 산출부(141)는 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 장비 또는 스텝 전류에 대한 반응을 이용하여 모델 파라미터 값들을 산출할 수 있다. The model parameter calculator 141 calculates the values of the internal equivalent resistance 510, the charge transfer 520, the electric double layer 530 and the diffusion 540, which are cell equivalent circuit model parameters, from the wavelet component values. In detail, the model parameter calculating unit 141 can calculate the model parameter values using the EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) equipment or the response to the step current.

예를 들어, EIS를 이용한 모델 파라미터 값들의 산출은 다음과 같다. EIS는 특정 주파수의 교류 입력에 대한 반응으로 임피던스를 측정하는 장치이다. 셀의 모델 파라미터(내부저항, 전하이동, 전기이중층, 확산 등) 값들은 보통 서로 다른 주파수 대역에서 나타난다. 그러한 이유로, 주파수를 변화시키면서 임피던스를 측정하면 각각의 파라미터들은 용이하게 구해질 수 있다.For example, the calculation of model parameter values using the EIS is as follows. An EIS is a device that measures impedance in response to an AC input at a particular frequency. The cell model parameters (internal resistance, charge transfer, electrical double layer, diffusion, etc.) usually appear in different frequency bands. For this reason, when measuring the impedance while changing the frequency, each of the parameters can be easily obtained.

특히, 모델 파라미터 산출부(141)는 산출하고자 하는 모델 파라미터에 따라서 웨이블릿 성분값들 중에서 고주파 웨이블릿 성분값 또는 저주파 웨이블릿 성분값을 적절히 선택할 수 있다. 기생인덕턴스는 큰 고주파에서 잘 보이므로, 모델 파라미터 산출부(141)는 기생인덕턴스 값을 구하는 경우 고주파 웨이블릿 성분값을 이용한다. 내부저항은 전 주파수 영역에서 다 나타나지만 다른 성분들이 저주파 영역에서 나타나기 때문에 고주파 영역에서 기생인덕턴스와 함께 측정되는 것이 바람직하다. 따라서 내부저항 값을 구하는 경우 모델 파라미터 산출부(141)는 고주파 웨이블릿 성분값을 이용한다. 반면에, 확산은 저주파 영역에서 잘 보이므로 확산 값을 구하는 경우 모델 파라미터 산출부(141)는 저주파 웨이블릿 성분값을 이용한다.In particular, the model parameter calculator 141 can appropriately select the high-frequency wavelet component value or the low-frequency wavelet component value from the wavelet component values according to the model parameter to be calculated. Since the parasitic inductance can be seen at a large high frequency, the model parameter calculation unit 141 uses the high frequency wavelet component value when the parasitic inductance value is obtained. It is desirable that the internal resistance is measured together with the parasitic inductance in the high-frequency range because the internal resistance appears in the entire frequency range but the other components appear in the low-frequency range. Therefore, when obtaining the internal resistance value, the model parameter calculating section 141 uses the high frequency wavelet component value. On the other hand, since the diffusion is well seen in the low frequency region, the model parameter calculation unit 141 uses the low frequency wavelet component value when the diffusion value is obtained.

셀충전상태 산출부(143)는 모델 파라미터 산출부(141)로부터 셀의 등가모델에 대한 파라미터 값들을 입력받아 셀에 대한 충전상태 값을 추정하여 산출한다.The cell charge state calculating unit 143 receives the parameter values for the equivalent model of the cell from the model parameter calculating unit 141 and estimates and calculates the charge state value for the cell.

셀충전상태 산출부(143)는 적응제어 방법에 기반하여 셀충전상태 추정값을 산출할 수 있다. 셀충전상태 산출부(143)는 모델 파라미터 값들을 칼만 필터에 적용하여 단위 셀의 충전상태 값을 추정하여 산출한다. 상술한 적응제어 방법 중 확장 칼만 필터(EKF: Extended Kalman Filter) 즉, 칼만 필터가 적용될 수 있다. 칼만 필터는 모델에 기반한 내부 상태 추정방법이다. 따라서 모델의 정확성은 추정된 값의 정확성을 좌우한다. 또한 칼만 필터는 본래 계산 시간이 많이 소요되는 방법인데, 계산 시간을 단축시키기 위하여 단순화된 모델이 요구된다. 이 경우, 모델 파라미터 산출부(141)는 단순화 모델에 대한 파라미터 값들을 산출하고, 셀충전상태 산출부(143)는 단순화된 파라미터 값들을 이용하여 셀충전상태 추정값을 산출할 수 있다.The cell charging state calculating unit 143 may calculate the cell charging state estimation value based on the adaptive control method. The cell charge state calculator 143 estimates and calculates the charge state value of the unit cell by applying the model parameter values to the Kalman filter. Among the above-described adaptive control methods, an extended Kalman filter (EKF), i.e., a Kalman filter, can be applied. Kalman filter is a model-based internal state estimation method. Thus, the accuracy of the model determines the accuracy of the estimated value. In addition, the Kalman filter is a method that requires a long calculation time. In order to shorten the calculation time, a simplified model is required. In this case, the model parameter calculator 141 calculates the parameter values for the simplified model, and the cell charge state calculator 143 can calculate the cell charge state estimate using the simplified parameter values.

통계분석부(145)는 추정된 셀에 대한 셀 충전상태 추정값을 통계분석하여 전체 배터팩의 충전상태 추정값을 산출한다.The statistical analysis unit 145 statistically analyzes the estimated state of the cell charge state for the estimated cell to calculate the estimated state of charge of the entire battery pack.

상세하게, 통계분석부(145)는 각 단위 셀들의 셀 충전상태 추정값들에 대한 확률분포로부터 배터리팩의 대표 충전상태 값을 최종적으로 산출할 수 있다. 통계분석부(145)는 각 단위 셀들의 셀 충전상태 추정값들로 평균값을 구하고 상기 평균값을 전체 배터리팩 충전상태 추정값으로 산출할 수 있다. 또한, 통계분석부(145)는 각 단위 셀들의 셀 충전상태 추정값들로 표준편차값을 구하고 상기 표준편차값을 전체 배터리팩 충전상태 추정값으로 산출할 수 있다.In detail, the statistical analysis unit 145 may finally calculate the representative state of charge of the battery pack from the probability distributions of the cell charge state estimation values of the unit cells. The statistical analysis unit 145 may calculate an average value from the cell charge state estimation values of each unit cell and calculate the average value as the estimated state of charge of the entire battery pack. Also, the statistical analyzer 145 may calculate a standard deviation value as the cell state estimation values of each unit cell, and calculate the standard deviation value as the estimated state of the entire battery pack state.

도 6은 일 실시예에 따른 배터리팩 충전상태 추정 장치의 내부 흐름도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 배터리팩 충전상태 추정 방법의 흐름도이다.FIG. 6 is an internal flow chart of a battery pack charge state estimating apparatus according to an embodiment, and FIG. 7 is a flowchart of a battery pack charge state estimating method according to an embodiment.

도 6 및 7을 참조하면, 충방전부(110)가 복수의 셀을 미리 설정된 전류프로파일로 충방전하면 셀 전압 측정부(120)는 각각의 셀에 대한 셀 전압을 측정한다(S702). 웨이블릿 변환부(130)는 복수의 셀 전압 측정값을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행할 수 있다(S704). 웨이블릿 변환부(130)는 복수의 이산 웨이블릿 변환부들의 결합형태로 되어 있어 동시에 여러 입력을 받아 이산 웨이블릿 변환을 수행할 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, when the charging unit 110 charges and discharges a plurality of cells with a predetermined current profile, the cell voltage measuring unit 120 measures the cell voltage for each cell (S702). The wavelet transform unit 130 may perform a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables (S704). The wavelet transform unit 130 is a combined form of a plurality of discrete wavelet transform units, and can perform discrete wavelet transform at the same time by receiving various inputs.

그리고, 충전상태 추정부(140)는 각각의 셀에 대한 웨이블릿 성분값들로부터 모델 파라미터 값들을 산출하고(S706), 산출된 모델 파라미터 값들을 기반으로 셀 충전상태 추정값을 산출한다(S708). 마지막으로, 배터리팩 충전상태 추정 장치(100)는 각각의 셀 충전상태 추정값들을 통계분석하여 최종적인 배터리팩 충전상태 추정값을 산출한다(S710).Then, the charge state estimation unit 140 calculates model parameter values from the wavelet component values for each cell (S706), and calculates a cell charge state estimation value based on the calculated model parameter values (S708). Finally, the battery pack state estimation unit 100 statistically analyzes each cell state estimation value to calculate a final state of charge estimation of the battery pack state (S710).

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (13)

하나 또는 그 이상의 셀들을 포함하는 배터리팩에 대한 충전상태 추정 방법에 있어서,
상기 셀에 대한 셀 전압을 측정하는 단계;
복수의 셀 전압 측정값들을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하는 단계;
상기 하나 또는 그 이상의 셀들의 웨이블릿 성분값들로부터 상기 배터리팩에 대한 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계는,
상기 셀에 대한 웨이블릿 성분값들로부터 상기 셀에 대한 모델파라미터 값을 산출하는 단계,
상기 모델파라미터 값으로부터 상기 셀에 대한 충전상태 추정값을 산출하는 단계, 및
배터리팩 충전상태 추정값을 산출하기 위하여 상기 셀에 대한 셀 충전상태 추정값을 통계분석하는 단계를 포함하고,
상기 통계분석하는 단계에서,
상기 셀 충전상태 추정값으로부터 표준편차값을 구하고 상기 표준편차값을 상기 배터리팩 충전상태 추정값으로 산출하는 배터리팩 충전상태 추정 방법.
A method for estimating a state of charge for a battery pack comprising one or more cells,
Measuring a cell voltage for the cell;
Performing a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables;
Calculating a battery pack state estimation value for the battery pack from the wavelet component values of the one or more cells,
Wherein the step of calculating the battery pack state estimation value comprises:
Calculating a model parameter value for the cell from the wavelet component values for the cell,
Calculating a state of charge estimate for the cell from the model parameter value, and
Statistically analyzing a cell charge state estimation value for the cell to calculate a battery pack charge state estimation value,
In the statistical analysis,
Calculating a standard deviation value from the cell charge state estimation value and calculating the standard deviation value as the battery pack charge state estimation value.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다변량 웨이블릿 변환을 수행하는 단계에서,
MRA(Multi-Resolution Analysis) 기법으로 다단계의 웨이블릿 성분값을 생성하는 배터리팩 충전상태 추정 방법.
The method according to claim 1,
In performing the multivariate wavelet transform,
A method for estimating a charged state of a battery pack that generates a multilevel wavelet component value by a Multi-Resolution Analysis (MRA) technique.
제1항에 있어서,
상기 모델파라미터 값을 산출하는 단계에서,
고주파 웨이블릿 성분값을 선택하여 모델파라미터 값을 산출하는 배터리팩 충전상태 추정 방법.
The method according to claim 1,
In the step of calculating the model parameter value,
And calculating a model parameter value by selecting a high frequency wavelet component value.
제1항에 있어서,
상기 모델파라미터 값을 산출하는 단계에서,
저주파 웨이블릿 성분값을 선택하여 모델파라미터 값을 산출하는 배터리팩 충전상태 추정 방법.
The method according to claim 1,
In the step of calculating the model parameter value,
And selecting a low-frequency wavelet component value to calculate a model parameter value.
삭제delete 삭제delete 하나 또는 그 이상의 셀들을 포함하는 배터리팩에 대한 충전상태 추정 방법에 있어서,
상기 셀에 대한 셀 전압을 측정하는 단계;
복수의 셀 전압 측정값들을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하는 단계;
상기 하나 또는 그 이상의 셀들의 웨이블릿 성분값들로부터 상기 배터리팩에 대한 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 셀 전압을 측정하는 단계에서,
상기 셀을 미리 설정된 전류프로파일로 충방전하면서 셀 전압을 측정하고,
상기 전류프로파일에서,
충방전 전류값은 복수의 레벨로 변하는 배터리팩 충전상태 추정 방법.
A method for estimating a state of charge for a battery pack comprising one or more cells,
Measuring a cell voltage for the cell;
Performing a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables;
Calculating a battery pack state estimation value for the battery pack from the wavelet component values of the one or more cells,
In the step of measuring the cell voltage,
The cell voltage is measured while charging / discharging the cell with a preset current profile,
In the current profile,
Wherein the charge / discharge current value is changed into a plurality of levels.
하나 또는 그 이상의 셀들을 포함하는 배터리팩에 대한 충전상태 추정 방법에 있어서,
상기 셀에 대한 셀 전압을 측정하는 단계;
복수의 셀 전압 측정값들을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하는 단계;
상기 하나 또는 그 이상의 셀들의 웨이블릿 성분값들로부터 상기 배터리팩에 대한 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 셀 전압을 측정하는 단계에서,
상기 셀을 미리 설정된 전류프로파일로 충방전하면서 셀 전압을 측정하고,
상기 전류프로파일에서,
충방전 시간은 만충상태의 셀을 만방(full discharge)시키는데 소요되는 시간보다 짧은 배터리팩 충전상태 추정 방법.
A method for estimating a state of charge for a battery pack comprising one or more cells,
Measuring a cell voltage for the cell;
Performing a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables;
Calculating a battery pack state estimation value for the battery pack from the wavelet component values of the one or more cells,
In the step of measuring the cell voltage,
The cell voltage is measured while charging / discharging the cell with a preset current profile,
In the current profile,
Wherein the charging and discharging time is shorter than the time required for full discharge of the fully charged cell.
하나 또는 그 이상의 셀들을 포함하는 배터리팩에 대한 충전상태 추정 장치에 있어서,
상기 셀에 대한 셀 전압을 측정하는 셀 전압 측정부;
복수의 셀 전압 측정값들을 입력변수로 하여 다변량(Multivariate) 웨이블릿(Wavelet) 변환을 수행하는 웨이블릿 변환부;
상기 하나 또는 그 이상의 셀들의 웨이블릿 성분값들로부터 상기 배터리팩에 대한 배터리팩 충전상태 추정값을 산출하는 충전상태 추정부를 포함하고,
상기 충전상태 추정부는,
상기 셀에 대한 웨이블릿 성분값들로부터 상기 셀에 대한 모델파라미터 값을 산출하는 모델파라미터 산출부,
상기 모델파라미터 값으로부터 상기 셀에 대한 충전상태 추정값을 산출하는 셀충전상태 산출부, 및
배터리팩 충전상태 추정값을 산출하기 위하여 상기 셀에 대한 셀 충전상태 추정값을 통계분석하는 통계분석부를 포함하고,
상기 통계분석부는,
상기 셀 충전상태 추정값으로부터 표준편차값을 구하고 상기 표준편차값을 상기 배터리팩 충전상태 추정값으로 산출하는 배터리팩 충전상태 추정 장치.
An apparatus for estimating a state of charge for a battery pack including one or more cells,
A cell voltage measuring unit for measuring a cell voltage for the cell;
A wavelet transform unit for performing a multivariate wavelet transform using a plurality of cell voltage measurement values as input variables;
And a charge state estimation unit for calculating a battery pack charge state estimation value for the battery pack from the wavelet component values of the one or more cells,
The charge state estimating unit may include:
A model parameter calculator for calculating a model parameter value for the cell from the wavelet component values for the cell,
A cell charge state calculation unit for calculating a charge state estimation value for the cell from the model parameter value,
And a statistical analysis unit for statistically analyzing a state of charge of the cell to estimate a state of charge of the cell to calculate a state of charge of the battery pack,
Wherein the statistical analysis unit comprises:
A standard deviation value is obtained from the cell state estimation value, and the standard deviation value is calculated as the battery pack state estimation value.
삭제delete
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