Studies on the battery model based on the thermodynamic parameters are very useful to identify the chemical state of battery correctly. However, applying the extraction method of the entropy in the actual battery management system(BMS) involves some constraints. One of the major constraints is the need to use a temperature adjustment device for the battery entropy extraction. Therefore, this new extraction tech-nique, being thermostat-free, is considered to be easily applicable in real BMS. When the proposed extraction method is used in the actual BMS, it is possible to observe the level of risk of the battery, and to determine the cause of the reduction in battery life without increasing costs. Basically entropy is extracted with open circuit voltage(OCV) on temperature change in accordance with the laws of thermodynamics. This novel ex-traction technique extracts entropy by differentiating measured OCV curves under different fixed tempera-tures. This report verifies the validity of the technique by comparing its implementation with the reference entropy extraction method known as Electrochemical thermodynamics measurements (ETMs)
리튬 이온 배터리는 다른 배터리에 비해 에너지 밀도가 높고 자가 방전율이 낮고 메모리 효과가 없는 장점들을 지니고 있어서 현재 대부분의 전자기기 및 전기 자동차, 에너지 저장 장치에 사용되고 있으며, 앞으로도 계속해서 사용될 전망이다. 그러나, 리튬 이온 배터리의 과충전, 과전류 혹은 고온 등에 의한 팽창, 화재, 폭발 사고가 빈번히 발생함에 따라 안전성 문제가 심각하게 대두되고 있다. 한편 배터리의 화학적 상태를 열역학적 인자들 즉, 엔트로피, 엔탈피, 깁스에너지 측정을 통해 파악할 수 있는 선행 연구가 진행되어왔는데, 이러한 열역학적 인자를 통한 배터리 모델링 연구는 배터리의 건강상태 (SOH), 배터리의 위험도 (SOS), 배터리의 화학적 상태를 관찰함으로써 배터리의 안전성 이슈와 수명 연장에 공헌할 것으로 기대된다. 그러나, 실제 배터리 매니지먼트 시스템에서 엔트로피를 추출하기 위해서는 여러가지 제약이 따른다. 그 중 온도 조절기를 통해 배터리의 온도를 인위적으로 변환시켜줘야하는 단점이 있는데 본 연구에서 제안한 새로운 엔트로피 추출 방법을 실제 BMS 에 적용할 경우 온도 조절기를 사용하지 않고도 엔트로피 변화를 추출할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 본 연구의 주요 내용은 각 온도별 OCV 곡선을 추출하여 OCV 곡선을 기반으로 온도 변화에 따른 OCV 변화량을 추출함으로써 엔트로피를 추출한다는 것이다. 더 나아가 실제 응용 시스템에서 배터리의 온도와 전압 측정을 통해 초기 OCV 곡선에서 변화된 값을 업데이트 한 후 엔트로피를 재계산함으로써, 엔트로피 변화를 관찰 할 수 있다. 본 방법의 유효성을 검증하기 위해서 ETMs 방법과 비교하여 엔트로피 추출을 하였으며, 각각의 방법으로 추출된 엔트로피 곡선의 변곡점과 추이가 유사함을 실험을 통해 검증하였다. 그러나, 엔트로피 측정값을 보다 정확하게 측정하기 위해서는 OCV 측정 및 배터리의 온도 측정에 대한 정밀한 연구가 요구된다.
