KR20250028579A - Initial state-of-charge correction method by estimating the state of the li-ion battery before - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법에 관한 것이다. 리튬이온 배터리는 그 충전상태를 나타내는 SOC(State of Charge)를 이용하여 관리되는데, 리튬이온 배터리를 관리하는 장치인 BMS(Battery Management System)에 초기 SOC를 설정함으로써 BMS가 SOC로 배터리의 충전 및 방전 등을 관리한다. 그런데, 리튬이온 배터리를 사용하는 전자제품 등을 만드는 제품개발 업체에서는 관련 제품을 제조하는 과정에서 시험, 설정 또는 검사 등을 하다가 BMS 전원이 리셋되는 비정상적인 경우들이 발생하는데, 이러한 상황이 발생하는 경우 리튬이온 배터리의 초기 SOC를 정확하게 설정하기가 어려운 문제점이 있다. 본 발명은 BMS가 비정상적으로 리셋되는 경우에도 초기 SOC를 정확하게 설정할 수 있도록 하기 위하여, 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정 방안을 제공한다.The present invention relates to an initial SOC correction method through estimation of the previous state of a lithium battery. A lithium-ion battery is managed using SOC (State of Charge) indicating its state of charge, and by setting an initial SOC in a BMS (Battery Management System), which is a device that manages a lithium-ion battery, the BMS manages charging and discharging of the battery with the SOC. However, in a product development company that manufactures electronic products using lithium-ion batteries, abnormal cases occur in which the BMS power is reset while performing tests, settings, or inspections during the manufacturing process of related products. In such cases, there is a problem in that it is difficult to accurately set the initial SOC of the lithium-ion battery. The present invention provides an initial SOC correction method through estimation of the previous state of the battery in order to accurately set the initial SOC even when the BMS is abnormally reset.
Description
본 발명은 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법에 관한 것이다. 리튬이온 배터리는 그 충전상태를 나타내는 SOC(State of Charge)를 이용하여 관리되는데, 리튬이온 배터리를 관리하는 장치인 BMS(Battery Management System)에 초기 SOC를 설정함으로써 BMS가 SOC로 배터리의 충전 및 방전 등을 관리한다. 그런데, 리튬이온 배터리를 사용하는 전자제품 등을 만드는 제품개발 업체에서는 관련 제품을 제조하는 과정에서 시험, 설정 또는 검사 등을 하다가 BMS 전원이 리셋되는 비정상적인 경우들이 발생하는데, 이러한 상황이 발생하는 경우 리튬이온 배터리의 초기 SOC를 정확하게 설정하기가 어려운 문제점이 있다. 본 발명은 BMS가 비정상적으로 리셋되는 경우에도 초기 SOC를 정확하게 설정할 수 있도록 하기 위하여, 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정 방안을 제공한다.The present invention relates to an initial SOC correction method through estimation of the previous state of a lithium battery. A lithium-ion battery is managed using SOC (State of Charge) indicating its state of charge, and by setting an initial SOC in a BMS (Battery Management System), which is a device that manages a lithium-ion battery, the BMS manages charging and discharging of the battery with the SOC. However, in a product development company that manufactures electronic products using lithium-ion batteries, abnormal cases occur in which the BMS power is reset while performing tests, settings, or inspections during the manufacturing process of related products. In such cases, there is a problem in that it is difficult to accurately set the initial SOC of the lithium-ion battery. The present invention provides an initial SOC correction method through estimation of the previous state of the battery in order to accurately set the initial SOC even when the BMS is abnormally reset.
리튬이온 배터리는 노트북, 휴대폰, 드론 등의 가전제품의 전력원으로 광범위하게 사용되고 있으며 최근에는 전기선박 등과 같이 동력원으로도 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 리튬이온 배터리 제품은 단전지 셀의 직렬 또는 병렬 구성을 통하여 부하의 특성에 맞게 전압 범위, 방전용량, 에너지 용량 등의 요구조건을 맞추게 된다. Lithium-ion batteries are widely used as a power source for home appliances such as laptops, mobile phones, and drones, and research is being conducted recently to use them as a power source for electric ships. Lithium-ion battery products are configured in series or parallel with single cells to meet requirements such as voltage range, discharge capacity, and energy capacity according to the characteristics of the load.
일반적으로 리튬이온 배터리는 BMS(Battery Management System) 혹은 BMD(Battery Management Device) 등의 배터리 관리장치에 의하여 관리되고 있다. 이러한 배터리 관리장치들은 리튬이온 배터리의 충전상태(State-of-Charge; SOC)를 모니터링하면서 충전 및 방전을 제어할 뿐만 아니라, 과충전, 과방전, 과전류 등으로부터 배터리를 보호하는 기능과 함께 충전상태는 물론 수명 상태(State-of-Health; SOH) 등을 관리하게 된다.In general, lithium-ion batteries are managed by battery management devices such as a BMS (Battery Management System) or BMD (Battery Management Device). These battery management devices not only control charging and discharging while monitoring the state-of-charge (SOC) of lithium-ion batteries, but also protect the batteries from overcharge, over-discharge, over-current, etc., and manage the state-of-charge as well as the state-of-health (SOH).
한편, BMS 등이 배터리의 용량에 맞게 충전 및 방전을 제어하려면 BMS가 리튬 배터리의 충전상태(SOC)를 정확하게 알아야 하는데, 보통은 배터리 전압을 측정하여 SOC를 추정하게 된다. 그러나 리튬이온 배터리는 특성상 충전 및 방전을 수행할 때 배터리 내부저항에 의해 충전할 때는 전압이 상승하고, 방전할 때는 전압이 하강하게 되는 등 전압이 불안정한 상태에 놓인다. 이렇게 배터리가 안정되지 않은 상태의 전압을 허전압이라고 부르며, 이러한 허전압 상태에서는 SOC를 정확하게 추정하는 것이 어렵게 된다. 일반적으로 리튬이온 배터리는 충전 및 방전이 끝나고 일정시간이 지나서 내부 특성이 안정화되어야 허전압이 없어지고 정상전압으로 나타나는데, 그 시간은 2시간 정도가 소요된다. Meanwhile, in order for BMS, etc. to control charging and discharging according to the capacity of the battery, the BMS must accurately know the state of charge (SOC) of the lithium battery. Usually, the SOC is estimated by measuring the battery voltage. However, due to the characteristics of lithium-ion batteries, when charging and discharging, the voltage rises due to the internal resistance of the battery, and when discharging, the voltage is unstable, such as when charging. The voltage of the battery when it is not stable is called a spurious voltage, and it is difficult to accurately estimate the SOC in this spurious voltage state. Generally, the internal characteristics of lithium-ion batteries must stabilize after a certain period of time after charging and discharging for the spurious voltage to disappear and the normal voltage to appear. This takes about 2 hours.
리튬이온 배터리의 정확한 SOC를 측정하기 위하여 전압을 측정하기 위해서는 배터리에 부하가 연결되지 않고 개방된 상태에서 측정하게 되는데, 이러한 상태에서의 SOC를 OCV(Open Circuit Voltage) SOC라고 한다. OCV SOC를 측정하는 일반적인 기준은, 충전 및 방전이 끝나고 약 2시간 이후 배터리가 안정된 상태에서 측정한다. 배터리 제조사에서는 배터리의 충전 용량을 확인할 수 있도록 고객에게 OCV SOC 테이블을 제공한다. OCV SOC 테이블은 배터리 평균 전압에 따른 SOC가 적혀 있다. 따라서 OCV SOC를 측정한 후 측정된 값을 OCV SOC 테이블로부터 찾아서 그에 해당하는 SOC를 초기 SOC로 설정하게 되는데, 충전 및 방전이 끝난 이후 2시간이 지나 배터리가 안정된 상태에서 설정하게 된다. In order to measure the accurate SOC of a lithium-ion battery, the voltage is measured when the battery is not connected to a load and is in an open state. The SOC in this state is called OCV (Open Circuit Voltage) SOC. The general standard for measuring OCV SOC is to measure it when the battery is in a stable state about 2 hours after charging and discharging. Battery manufacturers provide customers with an OCV SOC table so that they can check the charge capacity of the battery. The OCV SOC table lists the SOC according to the average voltage of the battery. Therefore, after measuring the OCV SOC, the measured value is found in the OCV SOC table and the corresponding SOC is set as the initial SOC. This is set when the battery is in a stable state 2 hours after charging and discharging.
그러나, 리튬이온 배터리를 사용하여 제품을 만드는 제품개발 업체에서, 배터리 제조사에서 제공한 OCV SOC를 사용하여 초기 SOC를 설정하기 전에, 충전 및 방전이 끝난 직후 BMS 전원이 리셋(Power Off 후 Power On) 되는 경우가 발생하면 배터리는 안정상태가 아니기 때문에 허전압으로 인하여 OCV SOC를 적용하는 것은 어렵게 된다. 반면에 배터리 제품을 제조한 직후 시험이나 설정 또는 검사를 진행하는 과정에서 BMS 전원이 리셋 되는 비정상적인 경우들이 종종 발생할 수 있다. 이렇게 BMS가 비정상적으로 리셋 되는 경우에는 배터리의 충전 및 방전에 대한 상태 정보를 알 수 없기 때문에 초기 SOC를 정확하게 보정하는 것이 어렵게 된다.However, in the case where a product development company that manufactures a product using lithium-ion batteries resets the BMS power (Power Off and then Power On) immediately after charging and discharging before setting the initial SOC using the OCV SOC provided by the battery manufacturer, it is difficult to apply the OCV SOC due to the spurious voltage because the battery is not in a stable state. On the other hand, there are frequent cases where the BMS power is reset during testing, setting, or inspection immediately after manufacturing a battery product. In such cases where the BMS is abnormally reset, it is difficult to accurately calibrate the initial SOC because the status information on the battery charge and discharge is not known.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 배터리 제품을 운영하거나 시험할 때 BMS 전원이 리셋 되는 비정상적인 경우들이 발생되는데, 이러한 경우에도 배터리의 이전 상태 추정을 통하여 초기 SOC를 보정하는 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above-described problem, the present invention aims to propose a method of correcting the initial SOC by estimating the previous state of the battery even in cases where abnormal cases occur in which the BMS power is reset when operating or testing a battery product.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the description below.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, 초기 SOC가 설정되지 않은 상태에서 BMS 전원이 비정상적으로 리셋된 경우, BMS가 리튬 배터리의 이전 상태를 추정하여 상기 초기 SOC를 보정하는 방법으로서, OCV SOC 테이블을 이용하여 OCV SOC 값을 계산하는 단계; 상기 BMS에 포함된 저장수단으로부터, 상기 리셋 직전에 저장된 SOC인 OLD SOC를 읽어오는 단계; 상기 저장수단으로부터, 상기 리셋 직전에 저장된 BMS의 이전 상태를 읽어오는 단계; 상기 OCV SOC에서 상기 OLD SOC를 뺀 값을 SOC 편차로 하는 단계; 및 상기 이전 상태가 충전 중으로서, 상기 SOC 편차가 양수로서 5% 미만인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고, 상기 SOC 편차가 양수가 아니거나 5% 이상인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법으로 하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the present invention is preferably a method for correcting the initial SOC by estimating the previous state of a lithium battery by a BMS when the BMS power is abnormally reset in a state where the initial SOC is not set, the method comprising: a step of calculating an OCV SOC value using an OCV SOC table; a step of reading an OLD SOC, which is an SOC stored immediately before the reset, from a storage means included in the BMS; a step of reading the previous state of the BMS stored immediately before the reset from the storage means; a step of using a value obtained by subtracting the OLD SOC from the OCV SOC as a SOC deviation; and a step of storing the OCV SOC value as a SOC value when the previous state is charging and the SOC deviation is a positive number and less than 5%, and storing the OLD SOC value as a SOC value when the SOC deviation is not a positive number or is 5% or more.
본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여, 상기 이전 상태가 방전 중으로서, 상기 SOC 편차가 음수로서 5% 미만인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고, 상기 SOC 편차가 음수가 아니거나 5% 이상인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법으로 하는 것도 바람직하다.The present invention is also preferably characterized by a method for initial SOC correction through estimation of a previous state of a lithium battery, characterized in that, in addition to the above-described features, it further includes a step of storing the OCV SOC value as a SOC value when the previous state is discharging and the SOC deviation is a negative number and less than 5%, and storing the OLD SOC value as a SOC value when the SOC deviation is not a negative number or is 5% or more.
본 발명은 또한 상술한 특징들에 더하여, 상기 이전 상태가 Idle로서, 상기 SOC 편차의 절대값이 5% 이상이거나 상기 OLD SOC 값이 0인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고, 상기 OLD SOC 값이 0이 아닌 경우로서 상기 SOC 편차의 절대값이 5% 미만인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법으로 하는 것도 바람직하다.The present invention also preferably comprises, in addition to the above-described features, a step of storing the OCV SOC value as the SOC value when the previous state is Idle and the absolute value of the SOC deviation is 5% or more or the OLD SOC value is 0, and storing the OLD SOC value as the SOC value when the OLD SOC value is not 0 and the absolute value of the SOC deviation is less than 5%; It is also preferable to use a method for initial SOC correction through estimation of the previous state of a lithium battery.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 초기 SOC가 설정되지 않은 상태에서 BMS 전원이 비정상적으로 리셋된 경우, BMS가 리튬 배터리의 이전 상태를 추정하여 초기 SOC를 보정하는 방법을 제공하기 때문에, BMS의 비정상 리셋이 발생되는 상황에서도 배터리가 과충전 및 과방전이 안되도록 할 수 있어 안정적인 충전 및 방전 운영이 가능하며 SOC의 정밀도 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a method for the BMS to estimate the previous state of the lithium battery and correct the initial SOC when the BMS power is abnormally reset in a state where the initial SOC is not set, so that even in a situation where the BMS is abnormally reset, the battery can be prevented from being overcharged and overdischarged, enabling stable charge and discharge operation and allowing for the expected improvement of the precision of the SOC.
도 1은 본 발명에 의한 SOC 보정방법이 수행되는 절차흐름도이다.
도 2는 본 발명에 의한 SOC 보정방법이 수행되는 판단 로직을 프로그램 소스코드로 구현한 사례를 도시한 것이다.Figure 1 is a flow chart of the procedure for performing the SOC correction method according to the present invention.
Figure 2 illustrates an example of implementing the judgment logic for performing the SOC correction method according to the present invention as a program source code.
이하에서 상술한 목적과 특징이 분명해지도록 본 발명을 상세하게 설명할 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술 중 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail so that the purpose and features described above become clear, so that a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the technical idea of the present invention. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention, which is already well known in the art, may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, the terms used in the present invention are selected from general terms that are widely used at present as much as possible, but in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in such cases, the meanings thereof are described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, it should be noted that the present invention should be understood based on the meanings of the terms and not simply the names of the terms. The terms used in the description of the embodiments are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
실시 예들은 여러 가지 형태로 변경을 가할 수 있고 다양한 부가적 실시 예들을 가질 수 있는데, 여기에서는 특정한 실시 예들이 도면에 표시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 실시 예들을 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 실시 예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경이나 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. The embodiments may be modified in many ways and may have various additional embodiments, and specific embodiments are shown in the drawings and detailed descriptions related thereto are described herein. However, this is not intended to limit the embodiments to specific forms, but should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the embodiments.
다양한 실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. In the description of various embodiments, expressions such as “first,” “second,” “first,” or “second” may modify various components of the embodiments, but do not limit the components. For example, the expressions do not limit the order and/or importance of the components. The expressions may be used to distinguish one component from another.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. BMS는 유지보수를 위해 일반적으로 SOC 및 작동상태(충전중, 방전중, Idle 등) 정보를 주기적으로 저장하는데 짧게는 수 초에서 길게는 수 시간마다 BMS 내주에 포함된 저장수단(메모리, EEPROM)에 기록하도록 되어 있다. 이는 향후 문제가 발생했을 때 디버깅 용도로 사용된다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. For maintenance purposes, the BMS generally periodically stores information on SOC and operating status (charging, discharging, idle, etc.), and records the information in a storage means (memory, EEPROM) included in the BMS every few seconds to every few hours. This is used for debugging purposes when a problem occurs in the future.
하지만 임베디드 시스템 경우 메모리를 자주 접근하게 되면 MCU는 부하가 늘어나서 다른 일을 하기 어렵기 때문에 실시간이 아닌 주기적으로 기록하도록 되어 있다. 따라서 BMS 전원이 비정상적으로 리셋된 경우에는 마지막 전류 상태 및 SOC 정보가 정확하게 저장되지 않는다.However, in the case of embedded systems, if memory is accessed frequently, the MCU's load increases and it is difficult to do other things, so it is designed to record periodically rather than in real time. Therefore, if the BMS power is abnormally reset, the last current status and SOC information are not accurately stored.
BMS 전원이 비정상적으로 리셋된 경우에는 배터리가 안정상태에서 OCV SOC를 계산하여 초기 SOC를 저장한 것인지 불확실 하기 때문에 BMS가 리셋 되기 이전에 저장된 SOC와 작동상태(충전중, 방전중 및 Idle) 등에 대한 정보를 활용할 수 있다. 이전에 적용된 SOC와 현재 OCV SOC의 편차를 비교하여 BMS가 리셋 되기 전에 충전상태였는지 방전상태였는지 추정이 가능하다. In cases where the BMS power is abnormally reset, it is uncertain whether the battery has calculated the OCV SOC in a stable state and stored the initial SOC. Therefore, information about the stored SOC and the operating state (charging, discharging, and idle) before the BMS is reset can be utilized. By comparing the deviation between the previously applied SOC and the current OCV SOC, it is possible to estimate whether the battery was in a charging or discharging state before the BMS was reset.
BMS는 리셋되기 이전 전류 상태와 이전 SOC, 현재 OCV SOC 만을 이용하여 지금 SOC를 무조건 OCV SOC로 변경하는데 문제가 없는지 판단이 필요하다. 판단 기준으로는 현재 SOC가 정상적으로 충전 중이라서 증가하고 있었는지, 방전 중이라서 감소하고 있었는지를 확인하면 가능하다.The BMS needs to determine whether there is a problem in unconditionally changing the current SOC to OCV SOC using only the current state before being reset, the previous SOC, and the current OCV SOC. The judgment criterion can be checked to see if the current SOC is increasing because it is being charged normally, or decreasing because it is being discharged.
도 1과 도 2는 이전 SOC 와 전류 상태를 활용한 현재 OCV SOC 적용 판단에 대한 초기 SOC 판단 로직 Flowchart 및 코드 구현을 보여주고 있다.Figures 1 and 2 show the initial SOC judgment logic flowchart and code implementation for determining the current OCV SOC application using the previous SOC and current status.
BMS는 항상 전원 리셋(Power On)이후 Relay는 Off 상태이므로 초기는 배터리에 전류가 흐르지 않는 Idel 상태라고 가정한다. BMS는 전류 흐름에 따라 3가지 상태로 구분하는데 BMS가 리셋 되기 이전에 저장된 상태도 충전 중, 방전 중, Idle로 3가지로 구분한다. 또한 방전심도(Depth-Of-Discharge; DOD)는 80%(SOC 운영 구간: 10%~90%)를 사용하며 SOC 정밀도는 5%를 기준으로 설계하게 된다.Since the BMS is always in the Off state after a power reset (Power On), it is assumed that the battery is initially in an Idle state where no current flows. The BMS divides into three states according to the current flow, and the states stored before the BMS is reset are also divided into three: charging, discharging, and Idle. In addition, the Depth-Of-Discharge (DOD) uses 80% (SOC operating range: 10% to 90%), and the SOC accuracy is designed based on 5%.
본 발명에서는 이와 같이 BMS의 저장수단(EEPROM)에 저장된 ‘BMS 리셋 전에 저장된 BMS 상태 및 SOC’를 이용하여 배터리의 이전 상태를 추정하고, 이를 통하여 초기 SOC 보정 방안을 제시한다.In the present invention, the previous state of the battery is estimated by using the ‘BMS state and SOC saved before BMS reset’ stored in the storage means (EEPROM) of the BMS, and an initial SOC correction method is proposed through this.
이를 위하여 본 발명에서는, 만일 이전 상태가 충전 중이라면 OCV SOC와 이전 SOC 편차가 양수 값이고 절대값이 5% 미만이면 현재 OCV SOC가 정상적으로 충전상태에서 SOC가 증가했고 5% 정밀도 편차 이내로 맞게 계산했다고 판단하고 BMS의 SOC는 OCV SOC를 적용하도록 하는 것이 바람직하다,To this end, in the present invention, if the previous state is charging, if the OCV SOC and the previous SOC deviation are positive values and the absolute value is less than 5%, it is preferable to determine that the current OCV SOC is normally increased in the charging state and calculated correctly within the 5% accuracy deviation, and to apply the OCV SOC as the SOC of the BMS.
이전 상태가 방전 중이라면 OCV SOC와 이전 SOC 편차가 음수 값이고 절대값이 5% 미만이면 현재 OCV SOC가 정상적으로 방전상태에서 SOC가 감소했고 5% 정밀도 편차 이내로 맞게 계산했다고 판단하고 BMS의 SOC는 OCV SOC를 적용하도록 하는 것이 바람직하다,If the previous state is discharging, and the OCV SOC and the previous SOC deviation is a negative value and the absolute value is less than 5%, it is desirable to determine that the current OCV SOC is normally calculated as the SOC decreased in the discharging state and within the 5% accuracy deviation, and to apply the OCV SOC as the SOC of the BMS.
이전 상태가 Idle이고 OCV SOC와 이전 SOC 리튬 배터리 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정 방안 11 편차가 절대값 5% 이상이면 이전 SOC의 오차가 발생했거나 최초 SOC를 계산하는 경우로 판단하고 BMS SOC는 OCV SOC를 적용하도록 하는 것이 바람직하다,If the previous state is Idle and the deviation is greater than 5% in absolute value, it is judged that there is an error in the previous SOC or that the initial SOC is being calculated, and it is desirable to apply the OCV SOC to the BMS SOC.
또한 이전 SOC가 0 인 경우초기에는 저장된 SOC가 없기 때문에 최초 SOC를 계산하는 경우로 판단하고 OCV SOC를 적용합니다. 만약 위의 경우가 모두 아니라면 현재 배터리가 안정상태가 아니라고 판단하고 BMS의 SOC는 이전 SOC를 적용하도록 하는 것이 바람직하다,Also, if the previous SOC is 0, it is judged that the initial SOC is calculated because there is no stored SOC at the beginning, and the OCV SOC is applied. If none of the above cases are present, it is judged that the current battery is not stable, and it is desirable to apply the previous SOC as the SOC of the BMS.
만약 계산된 OCV SOC가 배터리의 안정 상태가 아닌 비 안정상태에서 무조건 OCV SOC를 적용하면 초기 SOC 에러는 크게 발생한다. 초기 SOC 판단 로직을 사용하면 정밀도 5% 이내에서 SOC를 OCV SOC 혹은 이전 SOC로 적용할 수 있다. 이러한 초기 SOC 판단 로직은 초기에 무조건 OCV SOC로 보정하는 SOC 로직의 한계를 해결해 준다.If the calculated OCV SOC is unconditionally applied when the battery is in a non-steady state, the initial SOC error will be large. Using the initial SOC judgment logic, the SOC can be applied as the OCV SOC or the previous SOC within 5% accuracy. This initial SOC judgment logic solves the limitation of the SOC logic that unconditionally compensates for the OCV SOC at the beginning.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 수행과정을 보다 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이 본 발명은, 초기 SOC가 설정되지 않은 상태에서 BMS 전원이 비정상적으로 리셋된 경우, BMS가 리튬 배터리의 이전 상태를 추정하여 상기 초기 SOC를 보정하는 방법이다.Hereinafter, the execution process of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1. As described above, the present invention is a method in which, when the BMS power is abnormally reset in a state in which the initial SOC is not set, the BMS estimates the previous state of the lithium battery and corrects the initial SOC.
따라서, 만일 BMS에 전원이 인가된 상태에서 초기 OCV가 저장이 안된 것으로 판단되는 경우(s110), BMS는 먼저 배터리 제조업체 측에서 제공하는 OCV SOC 테이블을 이용하여 OCV SOC 값을 계산하는 단계를 수행하도록 하는 것이 바람직하다(s120).Therefore, if it is determined that the initial OCV is not stored while power is supplied to the BMS (s110), it is desirable for the BMS to first perform a step of calculating the OCV SOC value using the OCV SOC table provided by the battery manufacturer (s120).
그리고 나서 상기 BMS에 포함된 저장수단(EEPROM)으로부터, 상기 리셋 직전에 저장된 SOC인 OLD SOC를 읽어오는 단계와 더불어 상기 저장수단(EEPROM)으로부터, 상기 리셋 직전에 저장된 BMS의 이전 상태(Old State)를 읽어오는 단계(s130)를 수행하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 OCV SOC에서 상기 OLD SOC를 뺀 값을 SOC 편차(SOC Deviation)로 하는 단계(s140)를 수행하도록 하는 것이 바람직하다.Then, it is preferable to perform a step of reading OLD SOC, which is SOC stored immediately before the reset, from the storage means (EEPROM) included in the BMS, and a step (s130) of reading a previous state (Old State) of the BMS stored immediately before the reset from the storage means (EEPROM). In addition, it is preferable to perform a step (s140) of making a value obtained by subtracting the OLD SOC from the OCV SOC into the SOC deviation.
그리고, 상기 이전 상태(Old State)를 판단한 결과 상기 이전 상태(Old State)가 충전 중(Charging)인 경우에는(s150), 상기 SOC 편차(SOC Deviation)를 확인해서(s151), 상기 SOC 편차(SOC Deviation)가 양수이고 5% 미만인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고(s152), 상기 SOC 편차가 양수가 아니거나 5% 이상인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는(s153) 단계를 수행하도록 하는 것이 바람직하다.And, if the result of determining the previous state (Old State) is that the previous state (Old State) is charging (s150), it is preferable to perform the step of checking the SOC deviation (s151), and if the SOC deviation (SOC Deviation) is positive and less than 5%, storing the OCV SOC value as the SOC value (s152), and if the SOC deviation is not positive or is 5% or more, storing the OLD SOC value as the SOC value (s153).
그러나, 상기 이전 상태(Old State)를 판단한 결과 상기 이전 상태(Old State)가 방전 중(Discharging)인 경우에는(s160), 상기 SOC 편차(SOC Deviation)를 확인해서(s161), 상기 SOC 편차(SOC Deviation)가 음수이고 5% 미만인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고(s162), 상기 SOC 편차가 음수가 아니거나 5% 이상인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는(s163) 단계를 수행하도록 하는 것이 바람직하다.However, if the result of determining the previous state (Old State) is that the previous state (Old State) is discharging (s160), it is preferable to perform the step of checking the SOC deviation (s161), storing the OCV SOC value as the SOC value if the SOC deviation (SOC Deviation) is negative and less than 5% (s162), and storing the OLD SOC value as the SOC value if the SOC deviation is not negative or greater than 5% (s163).
그리고 상기 이전 상태(Old State)를 판단한 결과 상기 이전 상태(Old State)가 충전 중(Charging)도 아니고 방전 중(Discharging)도 아닌 Idle 상태인 경우에는(s170), 상기 SOC 편차(SOC Deviation)를 확인해서(s161), 상기 SOC 편차(SOC Deviation)의 절대값이 5% 이상이거나 상기 OLD SOC 값이 0인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고(s171), 상기 OLD SOC 값이 0이 아닌 경우로서 상기 SOC 편차(SOC Deviation)의 절대값이 5% 미만인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는 단계(s172)를 수행하도록 하는 것이 바람직하다.And, if the result of determining the above-mentioned previous state (Old State) is that the above-mentioned previous state (Old State) is neither charging nor discharging but is an Idle state (s170), it is preferable to perform a step (s171) of checking the SOC deviation (SOC Deviation), and if the absolute value of the SOC deviation (SOC Deviation) is 5% or more or the OLD SOC value is 0, storing the OCV SOC value as the SOC value (s171), and if the OLD SOC value is not 0 and the absolute value of the SOC deviation (SOC Deviation) is less than 5%, storing the OLD SOC value as the SOC value (s172).
이와 같이 본 발명에서는 BMS 전원이 비정상적으로 리셋 되는 동작 상태에서 메모리의 마지막에 저장된 정보를 통해 배터리의 이전 상태를 추정하고 이를 통하여 초기 SOC를 보정하는 방안을 제안하였다. BMS가 비정상적으로 리셋되는 상황이 발생하면, 초기 SOC를 계산할 때 제안된 방안을 적용하여 초기 SOC를 계산한다면 배터리가 과충전 및 과방전이 안되도록 안정적인 충전 및 방전 운영이 가능하며 SOC의 정밀도 향상 또한 기대할 수 있다In this way, the present invention proposes a method of estimating the previous state of the battery through the information stored at the end of the memory in an operating state where the BMS power is abnormally reset, and thereby correcting the initial SOC. If the proposed method is applied to calculate the initial SOC when the BMS is abnormally reset, stable charging and discharging operations are possible so that the battery is not overcharged or overdischarged, and improved SOC accuracy can also be expected.
상술한 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Although the present invention has been described with various examples as described above, the present invention is not necessarily limited to these examples, and various modifications can be implemented without departing from the technical idea of the present invention. Therefore, the examples disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these examples. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present invention.
Claims (3)
OCV SOC 테이블을 이용하여 OCV SOC 값을 계산하는 단계;
상기 BMS에 포함된 저장수단으로부터, 상기 리셋 직전에 저장된 SOC인 OLD SOC를 읽어오는 단계;
상기 저장수단으로부터, 상기 리셋 직전에 저장된 BMS의 이전 상태를 읽어오는 단계;
상기 OCV SOC에서 상기 OLD SOC를 뺀 값을 SOC 편차로 하는 단계; 및
상기 이전 상태가 충전 중으로서, 상기 SOC 편차가 양수로서 5% 미만인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고, 상기 SOC 편차가 양수가 아니거나 5% 이상인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법.A method for compensating the initial SOC by estimating the previous state of the lithium battery by the BMS when the BMS power is abnormally reset without setting the initial SOC.
Step of calculating OCV SOC value using OCV SOC table;
A step of reading OLD SOC, which is a SOC stored immediately before the reset, from a storage means included in the BMS;
A step of reading the previous state of the BMS stored immediately before the reset from the above storage means;
A step of making the value obtained by subtracting the OLD SOC from the OCV SOC as the SOC deviation; and
A method for initial SOC correction through estimation of a previous state of a lithium battery, characterized in that it comprises the steps of: storing the OCV SOC value as a SOC value when the previous state is charging and the SOC deviation is a positive number and less than 5%, and storing the OLD SOC value as a SOC value when the SOC deviation is not positive or is 5% or more.
상기 이전 상태가 방전 중으로서, 상기 SOC 편차가 음수로서 5% 미만인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고, 상기 SOC 편차가 음수가 아니거나 5% 이상인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법.In the first paragraph,
A method for initial SOC correction through estimation of a previous state of a lithium battery, characterized in that it further includes a step of storing the OCV SOC value as a SOC value when the previous state is discharging and the SOC deviation is negative and less than 5%, and storing the OLD SOC value as a SOC value when the SOC deviation is not negative or is 5% or more.
상기 이전 상태가 Idle로서, 상기 SOC 편차의 절대값이 5% 이상이거나 상기 OLD SOC 값이 0인 경우에는 상기 OCV SOC 값을 SOC 값으로 저장하고, 상기 OLD SOC 값이 0이 아닌 경우로서 상기 SOC 편차의 절대값이 5% 미만인 경우에는 상기 OLD SOC값을 SOC 값으로 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 리튬 배터리의 이전 상태 추정을 통한 초기 SOC 보정방법.In the first paragraph,
A method for initial SOC correction through estimation of a previous state of a lithium battery, characterized in that it further includes a step of storing the OCV SOC value as a SOC value when the previous state is Idle and the absolute value of the SOC deviation is 5% or more or the OLD SOC value is 0, and storing the OLD SOC value as a SOC value when the OLD SOC value is not 0 and the absolute value of the SOC deviation is less than 5%.
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PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20250315 Patent event code: PE09021S01D |