[논문]향상된 OCV 추정기법을 이용한 전류적산법의 SOC Reset 알고리즘 제안

정용민; 조용기; 안정훈; 신승민; 이병국

향상된 OCV 추정기법을 이용한 전류적산법의 SOC Reset 알고리즘 제안
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정용민 (성균관대학교 정보통신대학) , 조용기 (성균관대학교 정보통신대학) , 안정훈 (성균관대학교 정보통신대학) , 신승민 (성균관대학교 정보통신대학) , 이병국 (성균관대학교 정보통신대학)

본 논문은 OCV 추정기법을 이용한 전류적산법의 SOC Reset 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 배터리 상황에 따라 OCV 추정을 위한 휴지시간을 달리 설정한다. 이에 따라 짧은 휴지 시에도 SOC Reset Point를 늘려 전류적산법의 오차를 Reset함으로써 SOC 추정 능력을 향상한다. Li-ion 27 Ah/99.9 Wh 배터리의 충 방전 실험을 통해서 OCV 판별 시간을 도출하여 알고리즘을 구현한다. 전기자동차의 주행 패턴을 모사하여 기존의 전류적산법과 비교 실험을 통해 제안한 알고리즘을 검증한다.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 전류적산법의 SOC 추정능력 향상을 위해 새로운 OCV 추정기법을 통한 SOC Reset 알고리즘을 제시하며 기존의 전류적산법과 비교 실험을 통해 검증하였다.
본 논문은 향상된 OCV 측정방식을 통한 SOC reset 알고리즘을 제안하였다. 구현한 알고리즘을 전기자동차 주행패턴에 적용 시 기존 전류적산법 대비 1.

제안 방법

구현한 알고리즘을 실제 전기자동차 주행패턴 profile에 적용 하여 실험을 진행하였다. 실험은 그림 5의 주행패턴을 5 cycle 동안 반복하며, 각 cycle마다 3분의 휴지시간을 가진다.
5 %의 경우도 기존의 휴지시간에 비해서 상당히 짧다. 또한 C rate에 따라서 휴지시간의 차이는 있지만 1C rate 기준으로 비교할 때, 그 차이가 미미하여 알고리즘에는 1C rate, 0.5 % 경우의 휴지시간을 적용하였다.
본 논문에서 제시하는 알고리즘은 SOC Reset을 위해 필요한 휴지시간을 SOC별로 달리 선정한다. 기존의 전류적산법은 SOC Reset을 위해서 배터리의 충·방전 시 SOC별 최대 시정수보다 긴 휴지시간을 필요로 하는데, 이는 SOC Reset의 발생 확률을 감소시킨다는 점에서 비효율적이다.
그림을 보면 알 수 있듯이 휴지기간 초반에 전압은 급격하게 변하여 OCV 근사치에 도달한다. 이러한 특징을 이용하여 제안하는 알고리즘은 짧은 휴지시간 후의 전압을 OCV라고 판단하여 SOC Reset을 한다. 알고리즘에 적용하는 휴지시간은 그림 2에서와 같이 OCV 대비 0.

성능/효과

본 논문은 향상된 OCV 측정방식을 통한 SOC reset 알고리즘을 제안하였다. 구현한 알고리즘을 전기자동차 주행패턴에 적용 시 기존 전류적산법 대비 1.142 %의 추정 향상을 보인다. 이를 통해 제안하는 알고리즘을 전기자동차에 적용한다면, 신호 정차 등과 같이 운행 중 짧은 휴지기에도 전류적산법의 SOC 추정능력을 향상 시킬 것으로 기대된다.
013 % 로 추정되었다. 실험 결과에서 보듯이 reset 알고리즘을 적용한 전류 적산법의 SOC 추정능력이 기존 전류적산법 대비 1.142 % 정도 향상되었다.
충·방전기의 결과 데이터로 계산한 SOC를 reference라고 가정하였으며 최종 SOC는 65.524 %, 기존의 전류적산법과 reset 알고리즘을 적용한 전류적산법의 최종 SOC가 각각 67.177 %, 65.013 % 로 추정되었다.

후속연구

142 %의 추정 향상을 보인다. 이를 통해 제안하는 알고리즘을 전기자동차에 적용한다면, 신호 정차 등과 같이 운행 중 짧은 휴지기에도 전류적산법의 SOC 추정능력을 향상 시킬 것으로 기대된다.

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