KR101906928B1 - 배터리의 수명 추정 장치 및 방법 - Google Patents

배터리의 수명 추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리의 수명 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 배터리부, 센싱부를 통해 측정된 상기 배터리부에 대한 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터가 수집되는 데이터 처리부, 상기 데이터 처리부에서 일정시간 동안 수집된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 저장되는 메모리부, 및 상기 메모리부에 저장된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간을 이용하여 상기 배터리부의 수명(SOH, State Of Health) 추정값이 계산되는 계산부를 포함하여 구성되는 배터리의 수명 추정 장치이다.

Description

배터리의 수명 추정 장치 및 방법 {State-Of-Health estimation method of a battery with respect to capacity}
본 발명은 배터리의 수명 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 누적전류소모량 및 누적고온노출시간을 이용하여 배터리의 열화 용량을 산출하여, 이를 통해 배터리의 수명(SOH, State Of Health) 추정값을 계산하는 배터리의 수명 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 환경 보호에 대한 관심도가 높아지면서 전기자동차(EV, HEV, PHEV)가 각광을 받고 있으며, 신재생에너지의 사용 확대 및 전력의 수요 증가로 인해 에너지 저장 장치(ESS)를 이용한 스마트 그리드 사업이 주목을 받고 있다. 특히 이러한 전기자동차나 에너지 저장 장치에 필수적으로 포함되는 배터리의 기술 성장이 매우 중요하게 여겨지고 있다.
본 발명은 이러한 배터리의 수명 추정값을 실시간으로 계산하는 배터리의 수명 추정 장치에 관한 것이다.
한국 공개 특허 2011-0084633호("배터리의 수명 예측 장치 및 방법", 이하 선행기술 1)는 배터리의 OCV-SOC Table을 사용하여 측정된 전압, 전류 및 온도에 해당하는 OCV(Open Circuit Voltage)와 SOC(State Of Charge)를 계산하며, 배터리의 일정시간 동안의 전류 적산량과 계산된 SOC를 이용하여 배터리의 수명을 예측하는 구조를 개시하고 있다. 그러나 선행기술 1은 배터리의 OCV-SOC Table이 배터리의 용량 열화 상태에 따라 달라질 수 있는 문제점이 있다. 즉, 배터리의 열화 상태에 따른 OCV-SOC Table의 불확실성으로 인해 실시간으로 배터리의 수명 추정값을 계산하는 것이 불가능하다.
한국공개특허 제 0084633호 (공개일자 2011.07.26)
본 발명의 목적은 누적전류소모량 및 누적고온노출시간만을 이용하여 배터리의 수명(SOH) 추정값을 실시간으로 계산할 수 있도록 하는 배터리의 수명 추정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리의 수명 추정 장치는 배터리부, 센싱부를 통해 측정된 상기 배터리부에 대한 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터가 수집되는 데이터 처리부, 상기 데이터 처리부에서 일정시간 동안 수집된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 저장되는 메모리부, 상기 메모리부에 저장된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간을 이용하여 상기 배터리부의 수명(SOH, State Of Health) 추정값이 계산되는 계산부 및 상기 데이터 처리부에 수집된 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터, 상기 메모리부에 저장된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간 및 상기 계산부에 계산된 수명 추정값이 인가되는 제어부를 포함하여 구성되는 배터리의 수명 를 포함하여 구성된다.
상기 계산부는 상기 메모리부에 저장된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간과, 국제 표준 실험(ISO 기준)을 통해 상기 메모리부에 저장된 수명 예측 자료와의 관계를 이용하여 계산되되, 상기 수명 예측 자료는 일정시간 동안의 상기 배터리부에 대한 전류소모량 및 고온노출시간에 따른 상기 배터리부의 열화 용량이 산출되어 저장되는 것이 바람직하다.
상기 메모리부는 상기 계산부를 통해 계산된 상기 배터리부의 수명 추정값이 저장되는 것이 바람직하다.
상기 배터리의 수명 추정 장치는 상기 메모리부를 통해 저장되어 상기 제어부에 인가된상기배터리부의수명추정값이인식되어표시되는표시부를더포함하는것이더바람직하다.
본 발명에 따른 배터리의 수명 추정 방법은 배터리부, 데이터 처리부, 메모리부, 계산부 및 제어부로 구성되는 배터리의 수명 추정 장치에 의한 배터리의 수명 추정 방법에 있어서, 상기 메모리부에 상기 배터리부의 제 N 수명(SOH, State Of Health) 추정값의 저장 유무가 판단되는 제 1 판단 단계,상기 제 1 판단 단계에서 제 N 수명 추정값이 저장되어 있지 않다고 판단되면, 상기 메모리부에 누적전류소모량 및 누적고온노출시간의 저장 유무가 판단되는 제 2 판단 단계, 상기 제 2 판단 단계에서 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 저장되어 있다고 판단되면, 이를 이용하여 상기 제 N 수명 추정값이 계산되는 제 1 SOH 계산 단계, 상기 제 1 SOH 계산 단계에서 계산된 상기 제 N 수명 추정값을 초기값으로 정하는 초기값 산정 단계, 센싱부를 통해 측정된 상기 배터리부에 대한 전류소모량과 고온노출시간이 데이터 처리부에 수집되는 측정 단계, 상기 측정 단계에서 일정시간 동안 수집된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 메모리부에 저장되는 누적량 저장 단계 및 제 N+1 수명 추정값이 계산되는 제 2 SOH 계산 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 측정 단계, 누적량 저장 단계 및 제 2 SOH 계산 단계가 일정시간 동안 순차적으로 반복 수행되어 상기 제 N+1 수명 추정값이 계산되는 것이 바람직하다. (N은 1 이상의 정수)
상기 제 1 판단 단계는 상기 제 N 수명 추정값이 저장되어 있다고 판단되면, 상기 초기값 산정 단계가 수행되는 것이 바람직하다.
상기 배터리의 수명 추정 방법은 상기 제 2 판단 단계에서 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 저장되어 있지 않다고 판단되면, 배터리 제어 시스템(BMS, Battery Management System)의 알고리즘을 통한 DC-IR의 계산값을 이용하여 보조 수명 추정값이 계산되는 보조 SOH 계산 단계를 더 포함하여 이루어지며, 계산된 상기 보조 수명 추정값을 이용하여 상기 초기값 산정 단계가 수행되는 것이 더 바람직하다.
상기 배터리의 수명 추정 방법은 국제 표준 실험(ISO 기준)을 통해 일정시간 동안 상기 배터리부에 대한 전류소모량 및 고온노출시간에 따른 상기 배터리부의 열화 용량이 산출되며, 저장되는 표준 실험 단계를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제 1 SOH 계산 단계 또는 제 2 SOH 계산 단계는 상기 표준 실험 단계에서 저장된 수명 예측 자료와, 상기 메모리부에 저장된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간의 관계를 이용하여 상기 배터리부의 제 N 또는 N+1 수명 추정값이 계산되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 배터리의 수명 추정 장치는 누적전류소모량 및 누적고온노출시간 만을 이용하여 산출된 배터리의 열화 용량을 토대로 배터리의 수명(SOH, State Of Health) 추정값을 실시간으로 계산할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로는, 실시간으로 배터리의 수명 추정값이 계산됨으로써 배터리의 교체 시기 등을 실시간으로 명확하게 알 수 있게 되어 배터리 사용자에게 배터리의 안내 지표로 이용할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 수명 추정 장치의 구성에 대해 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 수명 추정 방법에 대해 나타낸 순서도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 배터리의 수명 추정 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 수명 추정 장치의 구성에 대해 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 수명 추정 장치는 배터리부(100), 데이터 처리부(200), 메모리부(300), 계산부(400), 제어부(500) 및 표시부(600)를 포함하여 이루어진다.
도 1을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 수명 추정 장치의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
배터리부(100)는 전기자동차(EV, HEV, PHEV) 및 스마트 그리드에 사용되는 ESS 중 선택되는 어느 하나에 사용되는 배터리가 직렬 또는 병렬로 구성되어 이루어지며, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리부(100)는 하나의 부로만 도시되어 있으나, 여러 개의 배터리부(100)로 구성될 수도 있다.
데이터 처리부(200)는 실시간으로 배터리부(100)에 대한 전류소모량 및 고온노출시간이 측정되는 각각의 센싱부(미도시)를 포함하며, 각각의 센싱부에서 측정된 배터리부(100)의 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터가 수집될 수 있다. 이때, 수집된 배터리부(100)의 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터는 메모리부(300)로 인가될 수도 있고, 제어부(500)로도 인가될 수 있다.
메모리부(300)는 데이터 처리부(200)에 일정시간 동안 수집된 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터를 누적전류소모량 및 누적고온노출시간으로 정리하여 저장할 수 있다. 저장된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간은 제어부(500)로 인가될 수 있다.
이때, 메모리부(300)는 본 발명인 배터리의 수명 추정 장치의 내부에 구비되는 메모리일 수도 있고, 별도의 메모리가 될 수도 있다. 따라서, 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), SRAM(Static RAM), FRAM(Ferro-electric RAM), PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 비휘발성 메모리가 사용될 수 있다.
계산부(400)는 메모리부(300)에 저장된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간을 이용하여 배터리부(100)의 수명(SOH, State Of Health) 추정값이 계산될 수 있으며, 계산에 이용되는 누적전류소모량 및 누적고온노출시간에 대한 데이터는 제어부(500)를 통해서 인가될 수 있다. 계산부(400)에서 계산된 배터리부(100)의 수명 추정값은 메모리부(300)에 저장되며, 저장된 배터리부(100)의 수명 추정값 또한 제어부(500)로 인가될 수 있다. 이때, 배터리부(100)의 수명 추정값을 계산하기 위해서는 메모리부(300)에 저장된 데이터인 누적전류소모량 및 누적고온노출시간과 국제 표준 실험(ISO 기준)을 통해 배터리부(100)의 용량 열화 정도가 파악되는 수명 예측 자료가 필요할 수 있으며, 메모리부(300)에 저장된 데이터와 수명 예측 자료와의 관계를 고려하여 배터리부(100)의 수명 추정값이 계산될 수 있다. 수명 추정값의 계산은 배터리의 초기 용량 대비 계산된 배터리의 열화 용량으로써 주로 백분율로 표시된다. 일반적으로, 10년 사용시 초기 용량 대비 70~80% (즉, 20~30%의 용량 감소)의 배터리 용량을 갖는 것을 요구되고 있다.
메모리부(300)에 저장되어 있는 수명 예측 자료는 배터리부(100)를 표준 Cycle로 동작시킨 후 배터리부(100)의 용량을 측정하는 실험인 국제 표준 실험 1의 결과로부터 전류소모량과 배터리부(100)의 용량의 관계에 대한 추세를 얻을 수 있으며, 이에 따라, 메모리부(300)에 저장된 누적전류소모량을 국제 표준 실험 1로부터 구한 근사함수의 변수 입력하여, 그 출력값에 따라 누적전류소모량에 따른 실시간의 배터리부(100)의 열화 용량을 구할 수 있다. 더불어, 배터리부(100)를 일정시간 고온에 노출시킨 후 배터리부(100)의 용량을 측정하는 실험인 국제 표준 실험 2의 결과로부터 고온노출시간과 배터리부(100)의 용량의 관계에 대한 추세를 얻을 수 있으며, 메모리부(300)에 저장된 누적고온노출시간을 국제 표준 실험 2로부터 구한 근사함수의 변수 입력하여, 그 출력값에 따라 누적고온노출시간에 따른 실시간의 배터리부(100)의 열화 용량을 구할 수 있다. 수명 예측 자료는 국제 표준 실험 1과 국제 표준 실험 2의 결과값으로 알 수 있는 배터리부(100)의 용량 열화 정도를 동시에 고려하여 최종적으로 현재의 배터리 용량 열화 정도를 추정할 수 있다.
다시 말하자면, 전류소모량 또는 고온노출시간은 배터리의 열화에 영향을 미치는 가장 일반적인 요인이며, 전류소모량을 이용하는 국제 표준 실험 1 과 고온노출시간을 이용하는 국제 표준 실험 2의 결과값 만을 고려하여 현재의 배터리 용량 열화 정도를 계산함으로써, 실시간으로 배터리부(100)의 수명 추정값을 계산 할 수 있다.
제어부(500)는 데이터 처리부(200)에서 수집되는 전류소모량 및 고온노출시간에 대해 실시간으로 인가될 수 있으며, 메모리부(300)에 저장되는 누적전류소모량 및 누적고온노출시간 또한 실시간으로 인가될 수 있다. 또한, 계산부(400)에서 실시간으로 계산되는 배터리부(100)의 수명 추정값도 인가될 수 있다. 제어부(500)는 인가된 정보들을 토대로 배터리의 수명 예측 뿐만 아니라, 배터리 제어 시스템(BMS, Battery Management System)의 또다른 알고리즘, 즉, 배터리 잔존용량(SOC, State Of Charge)의 판단 및 전력 예측(Power Prediction)도 수행할 수 있다.
표시부(600)는 계산부(400)에서 계산되어 제어부(500)에 인가된 배터리부(100)의 수명 추정값을 실시간으로 인식하여 표시될 수 있다.
즉, 본 발명인 배터리의 수명 추정 장치는 누적전류소모량 및 누적고온노출시간 만을 이용하여 배터리의 남은 수명을 실시간으로 추정 또는 예측할 수 있는 장치로서, 국제 표준 실험을 통해 각각의 배터리의 수명 예측 자료가 파악됨에 따라 다양한 특징을 갖는 각각의 배터리에 대한 수명 추정값을 계산하기 위하여 별도의 추가 장치 없이 사용할 수 있다.
도 2를 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 수명 추정 방법에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명인 배터리의 수명 추정 방법은 메모리부(300)에 각각 저장되어 있는 누적전류소모량, 누적고온노출시간 및 배터리부(100)의 수명(SOH, State Of Health) 추정값을 이용하여 실시간으로 현재 사용 중인 배터리부(100)의 수명 추정값이 계산되어 업데이트됨으로써 배터리의 사용자가 명확한 배터리의 교체 시기 등을 손쉽게 알 수 있는 배터리의 수명 추정 방법이다. (이하의 N은 1이상의 정수이다.)
제 1 판단 단계(S210)는 배터리 제어 시스템(BMS, Battery Management System)에서 배터리부(100)에 대한 소모전류와 고온노출시간을 측정하여 계산된 배터리부(100)의 초기 제 N 수명 추정값이 메모리부(300)에 저장되어 있는지 판단된다.
제 2 판단 단계(S220)는 배터리부(100)의 초기 수명 추정값으로 사용될 수 있는 제 N 수명 추정값이 메모리부(300)에 저장되어 있지 않다고 판단되면, 배터리 제어 시스템에서 배터리부(100)에 대한 일정시간 동안의 소모전류와 고온노출시간을 측정하여 계산된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간에 대한 데이터가 메모리부(300)에 저장되어 있는지 판단된다.
제 1 SOH 계산 단계(S230)는 메모리부(300)에 누적전류소모량 및 누적고온노출시간에 대한 데이터가 저장되어 있다고 판단되면, 메모리부(300)에 저장된 데이터인 누적전류소모량 및 누적고온노출시간을 이용하여 배터리부(100)의 제 N 수명 추정값이 계산된다.
이때, 배터리부(100)의 제 N 수명 추정값은 메모리부(300)에 저장된 데이터인 누적전류소모량 및 누적고온노출시간과 국제 표준 실험(ISO 기준)을 통해 메모리부(300)에 저장된 수명 예측 자료와의 관계를 고려하여 계산될 수 있다. 메모리부(300)에 저장된 수명 예측 자료는 배터리부(100)를 표준 Cycle로 동작시킨 후 배터리부(100)의 용량을 측정하는 실험인 국제 표준 실험 1의 결과로부터 전류소모량과 배터리부(100)의 용량의 관계에 대한 추세를 얻을 수 있으며, 이에 따라, 메모리부(300)에 저장된 누적전류소모량을 국제 표준 실험 1로부터 구한 근사함수의 변수 입력하여, 그 출력값에 따라 누적전류소모량에 따른 실시간의 배터리부(100)의 열화 용량을 구할 수 있다. 더불어, 배터리부(100)를 일정시간 고온에 노출시킨 후 배터리부(100)의 용량을 측정하는 실험인 국제 표준 실험 2의 결과로부터 고온노출시간과 배터리부(100)의 용량의 관계에 대한 추세를 얻을 수 있으며, 메모리부(300)에 저장된 누적고온노출시간을 국제 표준 실험 2로부터 구한 근사함수의 변수 입력하여, 그 출력값에 따라 누적고온노출시간에 따른 실시간의 배터리부(100)의 열화 용량을 구할 수 있다. 수명 예측 자료는 국제 표준 실험 1과 국제 표준 실험 2의 결과값으로 알 수 있는 배터리부(100)의 용량 열화 정도를 동시에 고려하여 최종적으로 현재의 배터리 용량 열화 정도를 추정할 수 있다.
즉, 수명 예측 자료는 일정시간 동안 배터리부(100)를 반복적으로 동작시키는 실험을 토대로, 배터리부(100)에서의 전류소모량과 열화 용량에 대한 관계 및 배터리부(100)에서의 고온노출시간과 열화 용량에 대한 관계를 이용하여 배터리부(100)부의 일정시간 동안의 용량 열화 정도를 파악할 수 있는 자료이다. 배터리부(100)의 제 N 수명 추정값의 계산을 위해서는 배터리부(100)의 용량 열화 정도가 파악 되어야 계산할 수 있으며, 배터리부(100)의 용량 열화 정도를 계산하기 위해서는 일정시간 동안의 누적전류소모량 및 누적고온노출시간과 배터리부(100)의 용량과의 관계가 파악되어야 계산할 수 있다. 수명 추정값의 계산은 배터리의 초기 용량 대비 계산된 배터리의 열화 용량으로써 주로 백분율로 표시된다. 일반적으로, 10년 사용시 초기 용량 대비 70~80% (즉, 20~30%의 용량 감소)의 배터리 용량을 갖는 것을 요구되고 있다.
초기값 산정 단계(S240)는 계산된 배터리의 제 N 수명 추정값을 초기값으로 정한다.
이때, 초기값으로는 제 1 SOH 계산 단계(S230)를 통해 계산된 제 N 수명 추정값 뿐 만 아니라, 초기값 산정 단계(S240)의 이전 단계에서 계산된 배터리부(100)의 수명 추정값을 초기값으로 정할 수도 있다.
제 1 판단 단계(S210)에서 배터리부(100)의 제 N 수명 추정값이 저장되어 있다고 판단되면, 별도의 계산 단계 없이 저장되어 있는 제 N 수명 추정값이 초기값으로 정해질 수 있다. 또한, 제 2 판단 단계(S220)에서 메모리부(300)에 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 저장되어 있지 않다고 판단되면, 보조 SOH 계산 단계(S280)는 일반적인 배터리 제어 시스템(BMS)의 알고리즘을 통해 계산되는 DC-IR을 이용하여 배터리부(100)의 보조 수명 추정값이 계산되며, 계산된 배터리부(100)의 보조 수명 추정값이 초기값으로 정해질 수도 있다. 상세히 말하자면, 배터리 제어 시스템의 알고리즘을 통해 계산되는 내부 저항(IR, Internal Resistance)는 배터리에 DC 전류를 일정시간 흘려준 후 얻는 전압을 이용한 저항값이 아니라, 실시간으로 수집된 전류와 전압과의 관계를 이용하여 구한 저항값이다. 이렇게 구해진 배터리의 내부 저항값과 배터리의 용량과의 관계를 파악하여 배터리의 용량 열화 정도를 추정할 수 있으며, 용량 열화 정도에 따라 배터리의 수명 추정값이 계산될 수 있다. 이때, 내부 저항값과 배터리의 용량과의 관계는 국제 표준 실험 1과 국제 표준 실험 2의 결과값을 통해 부수적으로 구해질 수 있다.
이때, 초기값 산정 단계(S240)를 통해 정해진 초기값은 메모리부(300)에 저장된다.
측정 단계(S250)는 실시간으로 배터리부(100)에 대한 전류소모량과 고온노출시간이 측정되는 각각의 센싱부(미도시)를 통해, 각각의 센싱부에서 측정된 배터리부(100)의 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터가 데이터 처리부(200)에 수집된다.
누적량 저장 단계(S260)는 데이터 처리부(200)에 수집된 데이터인 일정시간 동안 실시간으로 센싱부를 통해 측정되는 전류소모량과 고온노출시간을 이용하여 배터리부(100)에 대한 누적전류소모량 및 누적고온노출시간으로 정리되어 메모리부(300)에 저장된다.
제 2 SOH 계산 단계(S270)는 메모리부(300)에 저장된 데이터인 누적전류소모량 및 누적고온노출시간을 이용하여 배터리부(100)의 제 N+1 수명 추정값이 계산된다.
이때, 배터리부(100)의 제 N+1 수명 추정값은 배터리부(100)의 제 N 수명 추정값의 계산방법과 동일할 수 있다. 측정 단계(S250) 및 누적량 저장 단계(S260)을 통해 메모리부(300)에 실시간으로 저장된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간과 국제 표준 실험(ISO 기준)을 통해 메모리부(300)에 저장된 수명 예측 자료와의 관계를 고려하여 계산되고, 수명 추정값의 계산은 배터리의 초기 용량 대비 계산된 배터리의 열화 용량으로써 주로 백분율로 표시된다. 이때, 배터리의 초기 용량은 제 N 수명 추정값이고, 실시간으로 새롭게 구해지게 되는 배터리의 수명 추정값은 제 N+1 수명 추정값에 해당한다. 메모리부(300)에 저장된 수명 예측 자료 배터리부(100)를 표준 Cycle로 동작시킨 후 배터리부(100)의 용량을 측정하는 실험인 국제 표준 실험 1의 결과로부터 전류소모량과 배터리부(100)의 용량의 관계에 대한 추세를 얻을 수 있으며, 이에 따라, 메모리부(300)에 저장된 누적전류소모량을 국제 표준 실험 1로부터 구한 근사함수의 변수 입력하여, 그 출력값에 따라 누적전류소모량에 따른 실시간의 배터리부(100)의 열화 용량을 구할 수 있다. 더불어, 배터리부(100)를 일정시간 고온에 노출시킨 후 배터리부(100)의 용량을 측정하는 실험인 국제 표준 실험 2의 결과로부터 고온노출시간과 배터리부(100)의 용량의 관계에 대한 추세를 얻을 수 있으며, 메모리부(300)에 저장된 누적고온노출시간을 국제 표준 실험 2로부터 구한 근사함수의 변수 입력하여, 그 출력값에 따라 누적고온노출시간에 따른 실시간의 배터리부(100)의 열화 용량을 구할 수 있다. 수명 예측 자료는 국제 표준 실험 1과 국제 표준 실험 2의 결과값으로 알 수 있는 배터리부(100)의 용량 열화 정도를 동시에 고려하여 최종적으로 현재의 배터리 용량 열화 정도를 추정할 수 있다.
본 발명인 배터리의 수명 추정 방법은 측정 단계(S250), 누적량 저장 단계(S260) 및 제 2 SOH 계산 단계(S270)가 일정시간 동안 순차적으로 반복 수행되어 (S290) 실시간으로 배터리부(100)의 제 N+1 수명 추정값이 계산되며, 이때, 실시간으로 계산되는 배터리부(100)의 제 N+1 수명 추정값은 메모리부(300)에 저장된다.
다시 말하면, 본 발명인 배터리의 수명 추정 방법은 누적전류소모량 및 누적고온노출시간만을 이용하여 실시간으로 계산되는 배터리부(100)의 수명 추정값을 통해 사용자가 배터리를 사용함에 있어서, 교체시기를 명확하게 파악할 수 있으므로 배터리 사용자의 안내 지표로 이용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 배터리부 200 : 데이터 처리부
300 : 메모리부 400 : 계산부
500 : 제어부 600 : 표시부

Claims (9)

  1. 실시간으로 동작이 이루어지고 있는 배터리부;
    센싱부를 통해 측정된 상기 배터리부에 대한 전류소모량 및 상기 배터리부의 고온노출시간에 대한 데이터가 수집되는 데이터 처리부;
    상기 데이터 처리부에서 일정시간 동안 수집된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 저장되는 메모리부;
    상기 메모리부에 저장된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간을 이용하여 상기 배터리부의 수명(SOH, State Of Health) 추정값이 계산되는 계산부; 및
    상기 데이터 처리부에 수집된 전류소모량 및 고온노출시간에 대한 데이터, 상기 메모리부에 저장된 누적전류소모량 및 누적고온노출시간 및 상기 계산부에 계산된 수명 추정값이 인가되는 제어부;
    를 포함하여 구성되는 배터리의 수명 추정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 계산부는
    상기 메모리부에 저장된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간과,
    국제 표준 실험(ISO 기준)을 통해 상기 메모리부에 저장된 수명 예측 자료와의 관계를 이용하여 계산하되,
    상기 수명 예측 자료는 일정시간 동안의 상기 배터리부에 대한 전류소모량 및 고온노출시간에 따른 상기 배터리부의 열화 용량이 산출되어 저장되는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메모리부는
    상기 계산부를 통해 계산된 상기 배터리부의 수명 추정값이 저장되는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리의 수명 추정 장치는
    상기 메모리부를 통해 저장되어 상기 제어부에 인가된 상기 배터리부의 수명 추정값이 인식되어 표시되는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 장치.
  5. 실시간으로 동작이 이루어지고 있는 배터리부, 데이터 처리부, 메모리부, 계산부 및 제어부로 구성되는 배터리의 수명 추정 장치에 의한 배터리의 수명 추정 방법에 있어서,
    상기 메모리부에 상기 배터리부의 제 N 수명(SOH, State Of Health) 추정값의 저장 유무가 판단되는 제 1 판단 단계;
    상기 제 1 판단 단계에서 제 N 수명 추정값이 저장되어 있지 않다고 판단되면, 상기 메모리부에 누적전류소모량 및 누적고온노출시간의 저장 유무가 판단되는제 2 판단 단계;
    상기 제 2 판단 단계에서 상기 누적전류소모량 및 상기 배터리부의 누적고온노출시간이 저장되어 있다고 판단되면, 이를 이용하여 상기 제 N 수명 추정값이 계산되는 제 1 SOH 계산 단계;
    상기 제 1 SOH 계산 단계에서 계산된 상기 제 N 수명 추정값을 초기값으로 정하는 초기값 산정 단계;
    센싱부를 통해 측정된 상기 배터리부에 대한 전류소모량과 고온노출시간이 데이터 처리부에 수집되는 측정 단계;
    상기 측정 단계에서 일정시간 동안 수집된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 메모리부에 저장되는 누적량 저장 단계; 및
    제 N+1 수명 추정값이 계산되는 제 2 SOH 계산 단계;를 포함하여 이루어지며,
    상기 측정 단계, 누적량 저장 단계 및 제 2 SOH 계산 단계가 일정시간 동안 순차적으로 반복 수행되어 상기 제 N+1 수명 추정값이 계산되는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
    (N은 1 이상의 정수)
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 판단 단계는
    상기 제 N 수명 추정값이 저장되어 있다고 판단되면, 상기 초기값 산정 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 배터리의 수명 추정 방법은
    상기 제 2 판단 단계에서 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간이 저장되어 있지 않다고 판단되면, 배터리 제어 시스템(BMS, Battery Management System)의 알고리즘을 통한 DC-IR의 계산값을 이용하여 보조 수명 추정값이 계산되는 보조 SOH 계산 단계를 더 포함하여 이루어지며,
    계산된 상기 보조 수명 추정값을 이용하여 상기 초기값 산정 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 배터리의 수명 추정 방법은
    국제 표준 실험(ISO 기준)을 통해 일정시간 동안 상기 배터리부에 대한 전류소모량 및 고온노출시간에 따른 상기 배터리부의 열화 용량이 산출되며, 저장되는 표준 실험 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 SOH 계산 단계 또는 제 2 SOH 계산 단계는
    상기 표준 실험 단계에서 저장된 수명 예측 자료와,
    상기 메모리부에 저장된 상기 누적전류소모량 및 누적고온노출시간의 관계를 이용하여 상기 배터리부의 제 N 또는 N+1 수명 추정값이 계산되는 것을 특징으로 하는 배터리의 수명 추정 방법.
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