배터리관리시스템(BMS, Battery Management System)에서 필수적인 잔존충전용량(SoC, State-of-Charge)은 개방회로 측정법(OCV, Open-Circuit Voltage), 전류적산법(Coulomb Counting), 그리고 적응시스템(Adaptive System) 방법 등이 있으며 모바일 시스템에서는 전류적산법이 주로 사용되고 있다. 전류적산법은 초기 잔존충전용량을 설정하고 방전된 시간동안 측정된 전류 값의 합을 감산하여 잔존충전용량을 추정한다. 그러나 초기 잔존충전용량을 잘못 선정하거나 전류 측정에서 오차가 발생하면 적분으로 인하여 오차가 커져서 추정된 잔존충전용량의 정확성은 떨어지게 되고, 과충전(overcharge) 및 과방전(overdischarge)을 유발하여 배터리수명(SoH, State-of-Health)에 악영향을 발생하게 된다. 따라서 배터리관리시스템에서 정확한 잔존충전용량을 위해서는 부하전류의 정확한 측정이 필수 불가결하다. 본 논문에서는 배터리전원 기반 모바일 시스템에서 리튬이온전지를 대상으로 초기 값은 개방회로전압측정법으로 설정하고 측정된 전류 값을 보정하여 전류적산법으로 잔존충전용량을 추정하였다. 모바일 시스템과 유사한 환경을 위해서 동부 0.11μm 공정을 사용하여 칩을 제작하였다. 개방회로전압측정법을 위해서 SoC-OCV 표를 실험을 통하여 만들고, 전류적산법에서 전류데이터의 정확성을 위하여 측정된 값을 회귀분석을 사용하여 전류오차 값을 근사 화 및 수식 화하여 보정하였다. 제안된 방법은 펌웨어로 설계하여 테스트 보드에서 실험을 진행하였다. 제안된 방법의 실험결과는 평균 오차 2[%], 기존의 방법에서는 평균 오차 7[%]을 가지므로 제안된 방법이 5[%] 더 개선된 것을 확인하였다.
배터리관리시스템(BMS, Battery Management System)에서 필수적인 잔존충전용량(SoC, State-of-Charge)은 개방회로 측정법(OCV, Open-Circuit Voltage), 전류적산법(Coulomb Counting), 그리고 적응시스템(Adaptive System) 방법 등이 있으며 모바일 시스템에서는 전류적산법이 주로 사용되고 있다. 전류적산법은 초기 잔존충전용량을 설정하고 방전된 시간동안 측정된 전류 값의 합을 감산하여 잔존충전용량을 추정한다. 그러나 초기 잔존충전용량을 잘못 선정하거나 전류 측정에서 오차가 발생하면 적분으로 인하여 오차가 커져서 추정된 잔존충전용량의 정확성은 떨어지게 되고, 과충전(overcharge) 및 과방전(overdischarge)을 유발하여 배터리수명(SoH, State-of-Health)에 악영향을 발생하게 된다. 따라서 배터리관리시스템에서 정확한 잔존충전용량을 위해서는 부하전류의 정확한 측정이 필수 불가결하다. 본 논문에서는 배터리전원 기반 모바일 시스템에서 리튬이온전지를 대상으로 초기 값은 개방회로전압측정법으로 설정하고 측정된 전류 값을 보정하여 전류적산법으로 잔존충전용량을 추정하였다. 모바일 시스템과 유사한 환경을 위해서 동부 0.11μm 공정을 사용하여 칩을 제작하였다. 개방회로전압측정법을 위해서 SoC-OCV 표를 실험을 통하여 만들고, 전류적산법에서 전류데이터의 정확성을 위하여 측정된 값을 회귀분석을 사용하여 전류오차 값을 근사 화 및 수식 화하여 보정하였다. 제안된 방법은 펌웨어로 설계하여 테스트 보드에서 실험을 진행하였다. 제안된 방법의 실험결과는 평균 오차 2[%], 기존의 방법에서는 평균 오차 7[%]을 가지므로 제안된 방법이 5[%] 더 개선된 것을 확인하였다.
This paper proposed a method for estimating state-of-charge (SoC) using the current error compensation technique in the battery-powered mobile system. The value of SoC is one of essential informations in the battery management system (BMS). For the battery-powered mobile system, the traditional Coul...
This paper proposed a method for estimating state-of-charge (SoC) using the current error compensation technique in the battery-powered mobile system. The value of SoC is one of essential informations in the battery management system (BMS). For the battery-powered mobile system, the traditional Coulomb counting method can be easily implemented by calculating the amount of charges consumpted in a battery. When measuring current from the battery, if the measured current is not correct, the accumulated error degrades the accuracy for estimating SoC. In this paper, with the initial information for the lithium-ion battery, the measured current is compensated. In the target battery powered system, SoC is calculated using the Coulomb counting. Based on the experimental results, the estimated SoCs using open-circuit voltage (OCV) and the Coulomb counting are compared. By referencing the SoC with the OCV, the error compensation equation can be provided by adopting the regression analysis. In order to show practical experimental environments, the proposed method is implemented with Dongbu 0.11μm semiconductor process. In the implemented chip, ARM Cortex-M0 DesignStart (DS) and many bus IPs are implemented in a chip. Experimental results show that the error is under 2[%] on average. Compared to the traditional Coulomb with 7[%] error, the proposed error compensation technique can enhance the quality of the SoC estimation.
This paper proposed a method for estimating state-of-charge (SoC) using the current error compensation technique in the battery-powered mobile system. The value of SoC is one of essential informations in the battery management system (BMS). For the battery-powered mobile system, the traditional Coulomb counting method can be easily implemented by calculating the amount of charges consumpted in a battery. When measuring current from the battery, if the measured current is not correct, the accumulated error degrades the accuracy for estimating SoC. In this paper, with the initial information for the lithium-ion battery, the measured current is compensated. In the target battery powered system, SoC is calculated using the Coulomb counting. Based on the experimental results, the estimated SoCs using open-circuit voltage (OCV) and the Coulomb counting are compared. By referencing the SoC with the OCV, the error compensation equation can be provided by adopting the regression analysis. In order to show practical experimental environments, the proposed method is implemented with Dongbu 0.11μm semiconductor process. In the implemented chip, ARM Cortex-M0 DesignStart (DS) and many bus IPs are implemented in a chip. Experimental results show that the error is under 2[%] on average. Compared to the traditional Coulomb with 7[%] error, the proposed error compensation technique can enhance the quality of the SoC estimation.
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