KR102066223B1 - Method, apparatus and program for maintaining battery lifetime - Google Patents

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KR102066223B1 KR1020180119495A KR20180119495A KR102066223B1 KR 102066223 B1 KR102066223 B1 KR 102066223B1 KR 1020180119495 A KR1020180119495 A KR 1020180119495A KR 20180119495 A KR20180119495 A KR 20180119495A KR 102066223 B1 KR102066223 B1 KR 102066223B1
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Abstract

Disclosed is a method for managing the battery life performed by a computer. The method comprises the steps of: selecting a depth of discharge (DOD) of a battery; calculating a state of charge (SOC) of the battery; calculating and accumulating the amount of battery power; calculating the battery life expectancy based on the selected DOD; determining battery target life; comparing the calculated battery life expectancy with the battery target life expectancy; and, if the battery life expectancy is shorter than the battery target life, reducing the DOD.

Description

배터리 수명관리 방법, 장치 및 프로그램 {METHOD, APPARATUS AND PROGRAM FOR MAINTAINING BATTERY LIFETIME}Battery life management methods, devices and programs {METHOD, APPARATUS AND PROGRAM FOR MAINTAINING BATTERY LIFETIME}

본 발명은 배터리 수명관리 방법, 장치 및 프로그램에 관한 것이다. The present invention relates to a battery life management method, apparatus and program.

ESS(Energy Saving System, 에너지 저장 장치)는 전력을 저장했다가, 전력이 필요한 시점에 필요한 곳으로 전송하는 장치이다. 일반적으로 발전소에서 공급받는 전력을 저장 및 공급하나, 최근에는 풍력이나 태양광 등의 신재생 에너지와 결합하기 위한 연구도 활발하게 진행되고 있다.An ESS (Energy Saving System) is a device that stores power and transmits it where it is needed when power is needed. Generally, power is stored and supplied from a power plant, but recently, research is being actively conducted to combine with renewable energy such as wind and solar power.

또한, 최근에는 ESS를 이용한 계통의 안정도 향상과 보조전원등과 같은 에너지의 효과적인 운용방안이 제시되며 모듈이 양산되고 있다. ESS 시스템이 신뢰성을 가지기 위해서는 배터리의 수명에 대한 연구 및 관리가 필수적이다. 특히 배터리의 잔존수명을 추산하는 것이 ESS 모듈의 동작의 신뢰성 및 유지 보수 및 안정성의 관점에서 매우 중요하다.In addition, in recent years, the improvement of the stability of the system using the ESS and the effective operation of energy such as auxiliary power is proposed and the module has been mass produced. In order for the ESS system to be reliable, it is necessary to study and manage the battery life. In particular, estimating the remaining life of the battery is very important in view of the reliability, maintenance and stability of the operation of the ESS module.

공개특허공보 제10-2012-0134415호, 2012.12.12 공개Publication No. 10-2012-0134415, published 12/12/2012

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 수명관리 방법, 장치 및 프로그램을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a battery life management method, apparatus and program.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 배터리 수명관리 방법은, 배터리의 DOD(Depth Of Discharge)를 선정하는 단계, 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 계산하는 단계, 배터리의 사용전력량을 계산 및 축적하는 단계, 상기 선정된 DOD에 기초하여 배터리 예상 수명을 산출하는 단계, 배터리 목표 수명을 결정하는 단계, 상기 산출된 배터리 예상 수명과 상기 배터리 목표 수명을 비교하는 단계 및 상기 배터리 예상 수명이 상기 배터리 목표 수명보다 짧은 경우, 상기 DOD를 감축하는 단계를 포함한다.Battery life management method according to an aspect of the present invention for solving the above problems, the step of selecting a depth of discharge (DOD) of the battery, calculating a state of charge (SOC) of the battery, use of the battery Calculating and accumulating power, calculating a battery life expectancy based on the selected DOD, determining a battery life expectancy, comparing the calculated battery life expectancy with the battery target life, and the battery prediction If the life is shorter than the battery target life, reducing the DOD.

또한, 상기 SOC를 계산하는 단계는, 셰퍼드 배터리 모델(Shepherd Battery Model)을 이용하여 상기 배터리의 SOC를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the calculating of the SOC may include estimating the SOC of the battery using a Shepherd Battery Model.

또한, 상기 SOC를 계산하는 단계는, 전류 적산법(Coulomb Counting Method)을 통해 상기 배터리의 SOC를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the SOC may include estimating the SOC of the battery through a coulomb counting method.

또한, 상기 SOC를 계산하는 단계는, 상기 배터리의 OCV(Open Circuit Voltage)를 산출하는 단계 및 상기 산출된 OCV에 기초하여 상기 배터리의 SOC를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the SOC may include calculating an open circuit voltage (OCV) of the battery and estimating the SOC of the battery based on the calculated OCV.

또한, 상기 SOC를 계산하는 단계는, 상기 배터리의 경부하 시간에 상기 배터리를 충전하는 단계 및 상기 충전단계에서 상기 배터리의 SOC를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the SOC may include charging the battery at a light load time of the battery and calculating the SOC of the battery in the charging step.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 배터리 수명관리 장치는, 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 배터리의 DOD를 선정하는 단계, 상기 배터리의 SOC를 계산하는 단계, 배터리의 사용전력량을 계산 및 축적하는 단계, 상기 선정된 DOD에 기초하여 배터리 예상 수명을 산출하는 단계, 배터리 목표 수명을 결정하는 단계, 상기 산출된 배터리 예상 수명과 상기 배터리 목표 수명을 비교하는 단계 및 상기 배터리 예상 수명이 상기 배터리 목표 수명보다 짧은 경우, 상기 DOD를 감축하는 단계를 수행한다.Battery life management apparatus according to an aspect of the present invention for solving the above problems includes a memory for storing one or more instructions and a processor for executing the one or more instructions stored in the memory, the processor is one or more Selecting the DOD of the battery, calculating the SOC of the battery, calculating and accumulating the amount of power used by the battery, calculating a battery life expectancy based on the selected DOD, and a battery target by executing an instruction. Determining a lifespan, comparing the calculated battery life expectancy with the battery target lifespan, and reducing the DOD when the battery life expectancy is shorter than the battery target lifespan.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 개시된 실시 예에 따른 배터리 수명관리 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램이 제공된다.
또한 본 발명은 컴퓨터에 의하여 수행되는 배터리 수명관리 방법에 있어서, 배터리의 DOD(Depth Of Discharge)를 선정하는 단계; 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 계산하는 단계; 배터리의 사용전력량을 계산 및 축적하는 단계; 상기 선정된 DOD에 기초하여 배터리 예상 수명을 산출하는 단계; 배터리 목표 수명을 결정하는 단계; 상기 산출된 배터리 예상 수명과 상기 배터리 목표 수명을 비교하는 단계; 및 상기 배터리 예상 수명이 상기 배터리 목표 수명보다 짧은 경우, 상기 DOD를 감축하는 단계; 를 포함하며, 상기 배터리의 SOC를 계산하는 단계는: SOC 추정을 위한 배터리 충방전을 시작하는 단계; 전류 적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 단계; 전류 적산법에 따른 오차 발생여부를 확인하여 오차가 발생하는 경우, 배터리의 SOC를 측정하고, 셰퍼드 모델(Shepherd model)에 기초하여 OCV(Open circuit voltage)를 측정하고, 누적된 오차를 리셋한 다음 상기 전류 적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 단계로 회귀하는 단계; 오차가 발생하지 않는 경우, SOC가 0인 경우 배터리의 충방전을 종료하고, SOC가 0이 아닌 경우 상기 전류 적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 단계로 회귀하는 단계를 포함하며, 상기 셰퍼드 모델 회로는 병렬 RC 회로를 포함하는, 배터리 수명관리 방법을 제공한다.
In accordance with an aspect of the present invention for solving the above problems, there is provided a computer program stored in a computer-readable recording medium to perform the battery life management method according to the disclosed embodiment is a computer.
In addition, the present invention provides a battery life management method performed by a computer, comprising the steps of: selecting a depth of discharge (DOD) of the battery; Calculating a state of charge (SOC) of the battery; Calculating and accumulating the amount of power used by the battery; Calculating a battery life expectancy based on the selected DOD; Determining a battery target life; Comparing the calculated battery life expectancy with the battery target life; And reducing the DOD if the battery life expectancy is shorter than the battery target life. The calculating of the SOC of the battery includes: initiating battery charge / discharge for SOC estimation; Estimating the SOC using the current integration method; If an error occurs by checking whether an error occurs according to the current integration method, the SOC of the battery is measured, the open circuit voltage (OCV) is measured based on the Shepherd model, and the accumulated error is reset. Returning to estimating the SOC using the current integration method; If the error does not occur, the step of charging and discharging the battery is terminated when the SOC is 0, and if the SOC is non-zero returning to the step of estimating the SOC using the current integration method, the German Shepherd model circuit Provided is a battery life management method comprising a parallel RC circuit.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

개시된 실시 예에 따르면, 배터리의 수명을 관리하여 ESS 시스템의 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 시스템의 유지 및 보수가 용이한 장점이 있다.According to the disclosed embodiment, it is possible to improve the reliability of the entire system of the ESS system by managing the life of the battery, there is an advantage that the maintenance and repair of the system is easy.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 일 실시 예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 수명관리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 일 실시 예에 따라 SOC를 추정하는 방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 개선된 셰퍼드 모델 회로를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 장치의 구성도이다.
1 is a diagram illustrating a system according to an exemplary embodiment.
2 is a flowchart illustrating a battery life management method according to an exemplary embodiment.
3 is a flowchart illustrating a method of estimating an SOC in detail according to an exemplary embodiment.
4 is a diagram illustrating an improved German Shepherd model circuit, according to an exemplary embodiment.
5 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various different forms, and the present embodiments only make the disclosure of the present invention complete, and those of ordinary skill in the art that It is provided to fully inform the skilled worker of the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the mentioned components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and / or" includes each and all combinations of one or more of the mentioned components. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, of course, the first component mentioned below may be a second component within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used in the present specification (including technical and scientific terms) may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, terms that are defined in a commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.

명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.As used herein, the term "part" or "module" refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and the "part" or "module" plays certain roles. However, "part" or "module" is not meant to be limited to software or hardware. The “unit” or “module” may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to play one or more processors. Thus, as an example, a "part" or "module" may include components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, processes, functions, properties, Procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. Functions provided within components and "parts" or "modules" may be combined into smaller numbers of components and "parts" or "modules" or into additional components and "parts" or "modules". Can be further separated.

본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.In the present specification, the computer refers to any kind of hardware device including at least one processor, and according to an embodiment, it may be understood as a meaning encompassing a software configuration that operates on the hardware device. For example, a computer may be understood as including, but not limited to, a smartphone, a tablet PC, a desktop, a notebook, and a user client and an application running on each device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.Each step described herein is described as being performed by a computer, but the subject of each step is not limited thereto, and at least some of the steps may be performed by different devices according to embodiments.

본 명세서에서, 배터리는 리튬이온(Li-ion) 배터리를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present specification, the battery may mean a lithium ion (Li-ion) battery, but is not limited thereto.

도 1은 일 실시 예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a system according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, ESS(10) 및 컴퓨터(100)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 1, an ESS 10 and a computer 100 are shown.

일 실시 예에서, 컴퓨터(100)는 ESS(10)로부터 수집되는 정보에 기초하여 ESS(10)의 배터리 수명을 관리한다. 컴퓨터(100)는 ESS(10)에 임베디드된 시스템일 수도 있으며, ESS(10)와 같은 지역에 위치하는 관리용 컴퓨터 혹은 서버일 수도 있다.In one embodiment, the computer 100 manages battery life of the ESS 10 based on information collected from the ESS 10. The computer 100 may be a system embedded in the ESS 10 or may be a management computer or server located in the same region as the ESS 10.

또한, 컴퓨터(100)는 ESS(10)와 원격지에 구비되어, ESS(10)와 네트워크 통신을 수행함으로써 ESS(10)로부터 수집되는 정보에 기초하여 ESS(10)의 배터리 수명을 관리할 수도 있다. 실시 예에 따라서, 컴퓨터(100)는 복수의 ESS(10)의 배터리 수명을 관리할 수도 있다.In addition, the computer 100 may be provided at a remote location with the ESS 10 to manage the battery life of the ESS 10 based on information collected from the ESS 10 by performing network communication with the ESS 10. . According to an embodiment, the computer 100 may manage battery life of the plurality of ESSs 10.

네트워크는, 근거리 통신망(Local Area Network: LAN), 광역 통신망(Wide Area Network: WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network: VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(mobile radio communication network) 또는 위성 통신망 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다.The network may be a wired network such as a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a value added network (VAN), or a mobile radio communication network or a satellite communication network. It can be implemented in any kind of wireless network.

실시 예에 따라서, 컴퓨터(100)는 클라우드 서버를 의미할 수도 있다. 이 경우, ESS(10)는 로컬 컴퓨터를 포함하고, 로컬 컴퓨터와 컴퓨터(100) 간의 네트워크 통신을 통해 정보를 송수신하며, 컴퓨터(100)의 분석 결과에 기초하여 로컬 컴퓨터가 ESS(10)의 배터리 수명을 관리할 수도 있다.According to an embodiment, the computer 100 may mean a cloud server. In this case, the ESS 10 includes a local computer, transmits and receives information through a network communication between the local computer and the computer 100, and based on the analysis result of the computer 100, the local computer receives the battery of the ESS 10. You can also manage the lifetime.

배터리의 수명은 배터리 사이클을 통해 나타내며, 배터리의 잔여 사이클은 일반적으로 배터리의 DOD(Depth Of Discharge)를 적게 사용할수록 증가한다. 배터리의 설정 DOD와 그에 따른 배터리 사이클을 통해 배터리의 전체 수명동안 사용가능한 전체 전력량을 근사화할 수 있다.The life of a battery is indicated by battery cycles, and the remaining cycles of a battery generally increase with less battery's depth of discharge (DOD). Setting up the battery The DOD and hence battery cycles allow you to approximate the total amount of power available for the entire life of the battery.

이를 전제로 배터리의 잔존 수명을 구하기 위해, 설정된 DOD에 맞추어 하루에 충방전을 수행할 수 있다. DOD 설정에 따라 사용가능한 전체 전력량은 배터리에 따라 차이를 보이기 때문에 ESS의 어플리케이션에 따라 적절한 DOD의 설정은 필수적이다. 배터리 기대수명은 설정 DOD에 따른 배터리전력대비 사용한 전력을 통해 근사화 할 수 있으며, 이때 하루에 1사이클의 운용을 한다고 가정하면 배터리의 기대수명은 아래 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.With this premise, charging and discharging can be performed in one day according to the set DOD to obtain the remaining life of the battery. Since the total amount of power available depends on the DOD setting, the proper DOD setting is essential for the application of the ESS. The life expectancy of the battery can be approximated by the power used compared to the battery power according to the set DOD. In this case, the life expectancy of the battery can be expressed as shown in Equation 1 below.

Figure 112018098736792-pat00001
Figure 112018098736792-pat00001

도 2는 일 실시 예에 따른 배터리 수명관리 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a battery life management method according to an exemplary embodiment.

배터리의 수명은 배터리의 사용가능한 에너지의 형태로 변환하여 계산되므로 이에 DOD에 대한 정확한 계산과 설정은 필수적이다. 따라서 개시된 실시 예에서는 ESS 시스템에서 배터리의 수명고려와 충·방전 전압의 비선형성 및 SOC(State of charge)를 고려하기 위해 Shepherd Battery Model을 사용하였다.The life of the battery is calculated by converting it into the form of available energy of the battery, so accurate calculation and setting of DOD is essential. Therefore, in the disclosed embodiment, the Shepherd Battery Model is used to consider the life of the battery, the nonlinearity of the charge and discharge voltage, and the state of charge (SOC) in the ESS system.

우선, 배터리의 DOD를 선정한 이후 경부하 시간에 배터리 충전을 우선 수행할 수 있다. 그에 따라 전류 적산법을 통해 배터리의 SOC가 계산되며 그와 동시에 배터리의 사용전력량이 실시간으로 계산되어 축적된다. 그 이후 방전이 수행되며 설정한 하루의 전력량을 다 사용된 후 배터리는 휴지상태에 들어간다. 또한 예측된 수명보다 수명을 늘리고 싶을 경우에는 DOD을 줄여줌으로써 예측 수명을 늘릴 수 있다.First, after the DOD of the battery is selected, battery charging may be performed at light load time. Accordingly, the SOC of the battery is calculated through the current integration method, and at the same time, the power consumption of the battery is calculated and accumulated in real time. After that, discharge is performed, and after the set amount of power is used up, the battery enters the idle state. In addition, if you want to extend the life expectancy, you can increase the life expectancy by reducing the DOD.

이하에서는, 도 2를 참조하여 각 단계를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIG. 2.

단계 S102에서, 컴퓨터(100)는 배터리 수명 관리 프로세스를 시작한다.In step S102, the computer 100 starts the battery life management process.

단계 S104에서, 컴퓨터(100)는 배터리의 DOD(Depth Of Discharge)를 선정한다.In step S104, the computer 100 selects a depth of discharge (DOD) of the battery.

이후, 컴퓨터(100)는 배터리의 SOC(State Of Charge)를 계산한다. 일 실시 예에서, 컴퓨터(100)는 배터리의 충전과정에서 SOC를 계산할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The computer 100 then calculates a state of charge (SOC) of the battery. In one embodiment, the computer 100 may calculate the SOC during the charging of the battery, but is not limited thereto.

컴퓨터(100)가 배터리의 SOC를 계산하는 방법은 제한되지 않으며, 예를 들어 전류적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 기법, OCV(Open Circuit Voltage)를 이용하여 SOC를 추정하는 기법 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The method of calculating the SOC of the battery by the computer 100 is not limited. For example, a method of estimating the SOC using a current integration method and a technique of estimating the SOC using an OCV (Open Circuit Voltage) may be used. It is not limited.

일 실시 예에서, Shepherd model과 전류적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 방법이 이용될 수 있으며, 이는 도 3을 참조하여 후술한다.In one embodiment, a method of estimating SOC using a shepherd model and a current integration method may be used, which will be described later with reference to FIG. 3.

일 실시 예에서, 컴퓨터(100)는 배터리의 사용전력량을 계산 및 축적한다. In one embodiment, the computer 100 calculates and accumulates the amount of power used by the battery.

단계 S116에서, 컴퓨터(100)는 배터리의 사용전력량에 기초하여 배터리의 방전여부를 확인한다. 배터리가 완전히 방전되거나 기 설정된 전력량을 모두 소비한 경우, 배터리는 휴지상태(S108)로 전환될 수 있다.In step S116, the computer 100 determines whether the battery is discharged based on the amount of power used by the battery. When the battery is completely discharged or consumes all the preset amount of power, the battery may be switched to the idle state (S108).

단계 S118에서, 컴퓨터(100)는 상기 단계(S104)에서 선정된 DOD에 기초하여 배터리 예상 수명을 산출하고, 배터리 목표 수명을 결정한다.In step S118, the computer 100 calculates a battery life expectancy based on the DOD selected in step S104, and determines a battery target life.

단계 S120에서, 컴퓨터(100)는 상기 산출된 배터리 예상 수명과 상기 배터리 목표 수명을 비교한다. In step S120, the computer 100 compares the calculated battery life expectancy with the battery target life.

상기 배터리 예상 수명이 상기 배터리 목표 수명보다 짧은 경우, 컴퓨터(100)는 상기 DOD를 감축하는 단계(S122)를 수행할 수 있다. If the battery life expectancy is shorter than the battery target life, the computer 100 may perform the step of reducing the DOD (S122).

DOD를 감축하는 경우, 배터리의 설정된 용량은 줄어들 수 있다. 물론 배터리의 실제 축전량이 줄어드는 것은 아니므로, 필요에 따라 DOD는 100%를 초과할 수도 있다.When reducing the DOD, the set capacity of the battery can be reduced. Of course, the actual storage capacity of the battery is not reduced, so the DOD may exceed 100% if necessary.

컴퓨터(100)는 배터리 수명의 관리를 위해 DOD를 선정할 수 있으나, 전력 생산량 및 전력 수급 계획에 따라 DOD는 조절될 수 있다. 즉, 배터리 수명 관리에 있어 최적의 DOD와, 실제 전력 수급계획에 따른 DOD를 모두 고려하여, 절충된 DOD를 선택할 수 있다.The computer 100 may select a DOD for management of battery life, but the DOD may be adjusted according to a power production amount and a power supply and demand plan. That is, a compromised DOD may be selected in consideration of both an optimal DOD and a DOD according to an actual power supply and demand plan in battery life management.

또한, 전력 수급이 원활할 때에는 배터리 수명 관리를 위하여 DOD를 선정할 수 있으며, 전력 사용량이 많은 시기에는 우선 원활한 전력 수급을 위해 다소 배터리 수명에 손해가 있더라도 DOD를 증가시켜야 할 수 있다.In addition, when power supply and demand is smooth, DOD may be selected for battery life management. When power consumption is high, the DOD may need to be increased even if the battery life is somewhat damaged for smooth supply and demand.

또한, DOD는 100%를 초과하여도 무방하므로, DOD는 배터리 수명 관리에 최적화하여 설정하되, 전력 수급 계획에 따라 DOD를 초과하여 전력을 공급할 수 있는 비율이나 전력량의 범위 등을 설정하여 두는 것도 가능하다.In addition, the DOD may exceed 100%, so the DOD is optimized for battery life management, but it is also possible to set a ratio or range of power that can supply power in excess of the DOD according to the power supply plan. Do.

SOC를 추정하는 방법에 있어서, 컴퓨터(100)는 셰퍼드 배터리 모델(Shepherd Battery Model)을 이용하여 상기 배터리의 SOC를 추정할 수 있다.In the method of estimating the SOC, the computer 100 may estimate the SOC of the battery using a Shepherd Battery Model.

일 예로, 단계 S110에서 컴퓨터는 전류 적산법(Coulomb Counting Method)을 수행할 수 있다.For example, in operation S110, the computer may perform a coulomb counting method.

전류 적산법은 아래 수학식 2에 따라 수행될 수 있다.The current integration method may be performed according to Equation 2 below.

Figure 112018098736792-pat00002
Figure 112018098736792-pat00002

컴퓨터(100)는 전류 적산법에 기초하여 배터리의 SOC를 추정(S114)할 수 있다.The computer 100 may estimate the SOC of the battery based on the current integration method (S114).

또한, 컴퓨터(100)는 단계 S112에서 상기 배터리의 OCV(Open Circuit Voltage)를 산출할 수 있다.In addition, the computer 100 may calculate an open circuit voltage (OCV) of the battery in step S112.

OCV 산출은 아래 수학식 3에 따라 수행될 수 있다.OCV calculation may be performed according to Equation 3 below.

Figure 112018098736792-pat00003
Figure 112018098736792-pat00003

컴퓨터(100)는 상기 산출된 OCV에 기초하여 상기 배터리의 SOC를 추정(S114)할 수 있다.The computer 100 may estimate the SOC of the battery based on the calculated OCV (S114).

최종적으로, 배터리의 SOC는 아래 수학식 4에 따라 추정될 수 있다.Finally, the SOC of the battery can be estimated according to Equation 4 below.

Figure 112018098736792-pat00004
Figure 112018098736792-pat00004

상술한 전류적산법은 가장 간단히 구현될 수 있는 기법이지만, 적분 부분을 통해 오차가 누적될 수 있다. 또한, OCV를 통한 SOC 추정의 경우, 정확한 OCV 측정을 위해 긴 휴지시간(Rest time)이 필요하기 때문에 실질적으로 적용이 어려울 수 있다.The current integration method described above is the simplest technique to be implemented, but an error may accumulate through an integral part. In addition, in case of SOC estimation through OCV, it may be practically difficult to apply because a long rest time is required for accurate OCV measurement.

따라서, 이하에서는 전류적산법과 OCV를 통한 SOC 추정 알고리즘의 단점을 보완할 수 있는, SOC 추정 알고리즘에 대하여 설명한다.Therefore, the following describes the SOC estimation algorithm, which can compensate for the disadvantages of the SOC estimation algorithm through the current integration method and the OCV.

도 3은 일 실시 예에 따라 SOC를 추정하는 방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of estimating an SOC in detail according to an exemplary embodiment.

단계 S202에서, 컴퓨터(100)는 SOC 추정을 위한 배터리 충방전을 시작한다.In step S202, the computer 100 starts battery charge / discharge for SOC estimation.

단계 S204에서, 컴퓨터(100)는 전류 적산법을 이용하여 계산을 수행한다. 전류 적산법은 상술한 수학식 2에 기초하여 수행될 수 있다.In step S204, the computer 100 performs the calculation using the current integration method. The current integration method may be performed based on Equation 2 described above.

단계 S206에서, 컴퓨터(100)는 전류 적산법에 따른 오차 발생여부를 확인할 수 있다. 오차가 발생하는 경우, 컴퓨터(100)는 단계 S208에서 배터리의 SOC를 측정할 수 있다. In operation S206, the computer 100 may check whether an error has occurred according to the current integration method. If an error occurs, the computer 100 may measure the SOC of the battery in step S208.

오차가 발생하지 않는 경우, 컴퓨터(100)는 단계 S216에서 SOC를 확인할 수 있으며, SOC가 0인 경우 배터리의 충방전을 종료할 수 있고, SOC가 0이 아닌 경우 단계 S204에서 다시 전류 적산에 따른 계산을 수행할 수 있다.If the error does not occur, the computer 100 may check the SOC in step S216. If the SOC is 0, the charging and discharging of the battery may be terminated. If the SOC is not 0, the computer 100 may again determine the SOC. The calculation can be performed.

단계 S208을 통해 SOC가 계산되면, 컴퓨터(100)는 단계 S210에서 셰퍼드 모델(Shepherd model)에 기초하여 OCV 측정을 수행한다. When the SOC is calculated in step S208, the computer 100 performs OCV measurement based on the Shepherd model in step S210.

단계 S212 및 단계 S214를 통해서, 컴퓨터(100)는 누적된 오차를 리셋하여 전류적산법의 단점을 보완한다.Through steps S212 and S214, the computer 100 resets the accumulated error to compensate for the shortcomings of the current integration method.

도 4는 일 실시 예에 따른 개선된 셰퍼드 모델 회로를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an improved German Shepherd model circuit, according to an exemplary embodiment.

기존의 셰퍼드 모델 회로가 배터리 내부저항 Ri만을 포함하여 배터리의 과도 특성을 묘사할 수 없었던 데 반해, 도 4에 도시된 셰퍼드 모델 회로(200)는 병렬 RC 회로를 포함함으로써, 상술한 수학식 3에 따라 배터리의 OCV를 구할 수 있다. 이에 따라, 전기 자동차와 같은 온-라인(On-line) 시스템에서도 쉽게 배터리의 OCV를 측정할 수 있는 장점이 있다.While the conventional German Shepherd model circuit could not describe the transient characteristics of the battery including only the battery internal resistance R i , the German Shepherd model circuit 200 shown in FIG. 4 includes a parallel RC circuit. The OCV of the battery can be obtained according to. Accordingly, there is an advantage that the OCV of the battery can be easily measured even in an on-line system such as an electric vehicle.

도 5는 일 실시 예에 따른 장치의 구성도이다.5 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment.

프로세서(102)는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.The processor 102 may include a connection passage (eg, a bus, etc.) that transmits and receives signals with one or more cores (not shown) and graphics processor (not shown) and / or other components. .

일 실시예에 따른 프로세서(102)는 메모리(104)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명된 방법을 수행한다.Processor 102 according to one embodiment executes one or more instructions stored in memory 104 to perform the method described in connection with FIGS.

예를 들어, 프로세서(102)는 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써 배터리의 DOD를 선정하고, 상기 배터리의 SOC를 계산하고, 배터리의 사용전력량을 계산 및 축적하고, 상기 선정된 DOD에 기초하여 배터리 예상 수명을 산출하고, 배터리 목표 수명을 결정하고, 상기 산출된 배터리 예상 수명과 상기 배터리 목표 수명을 비교하고, 상기 배터리 예상 수명이 상기 배터리 목표 수명보다 짧은 경우, 상기 DOD를 감축한다.For example, the processor 102 selects a DOD of the battery by executing one or more instructions stored in the memory, calculates the SOC of the battery, calculates and accumulates the amount of power used by the battery, and based on the selected DOD. A battery life expectancy is calculated, a battery target life is determined, the calculated battery life expectancy is compared with the battery target life, and when the battery life expectancy is shorter than the battery target life, the DOD is reduced.

한편, 프로세서(102)는 프로세서(102) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다. Meanwhile, the processor 102 may include random access memory (RAM) and read-only memory (ROM) for temporarily and / or permanently storing a signal (or data) processed in the processor 102. , Not shown) may be further included. In addition, the processor 102 may be implemented in the form of a system on chip (SoC) including at least one of a graphic processor, a RAM, and a ROM.

메모리(104)에는 프로세서(102)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리(104)에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.The memory 104 may store programs (one or more instructions) for processing and controlling the processor 102. Programs stored in the memory 104 may be divided into a plurality of modules according to functions.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, in a software module executed by hardware, or by a combination thereof. Software modules may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any form of computer readable recording medium well known in the art.

본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.The components of the present invention may be implemented in a program (or an application) and stored in a medium to be executed in combination with a computer which is hardware. The components of the present invention may be implemented as software programming or software elements, and likewise, embodiments may include various algorithms implemented in combinations of data structures, processes, routines or other programming constructs, such as C, C ++. It may be implemented in a programming or scripting language such as Java, an assembler, or the like. The functional aspects may be implemented with an algorithm running on one or more processors.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

10 : ESS
100 : 컴퓨터
10: ESS
100: computer

Claims (7)

컴퓨터에 의하여 수행되는 배터리 수명관리 방법에 있어서,
배터리의 DOD(Depth Of Discharge)를 선정하는 단계;
상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 계산하는 단계;
배터리의 사용전력량을 계산 및 축적하는 단계;
상기 선정된 DOD에 기초하여 배터리 예상 수명을 산출하는 단계;
배터리 목표 수명을 결정하는 단계;
상기 산출된 배터리 예상 수명과 상기 배터리 목표 수명을 비교하는 단계; 및
상기 배터리 예상 수명이 상기 배터리 목표 수명보다 짧은 경우, 상기 DOD를 감축하는 단계; 를 포함하며,
상기 배터리의 SOC를 계산하는 단계는:
SOC 추정을 위한 배터리 충방전을 시작하는 단계;.
전류 적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 단계;
전류 적산법에 따른 오차 발생여부를 확인하여 오차가 발생하는 경우, 배터리의 SOC를 측정하고, 셰퍼드 모델(Shepherd model)에 기초하여 OCV(Open circuit voltage)를 측정하고, 누적된 오차를 리셋한 다음 상기 전류 적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 단계로 회귀하는 단계;
오차가 발생하지 않는 경우, SOC가 0인 경우 배터리의 충방전을 종료하고, SOC가 0이 아닌 경우 상기 전류 적산법을 이용하여 SOC를 추정하는 단계로 회귀하는 단계를 포함하며,
상기 셰퍼드 모델 회로는 병렬 RC 회로를 포함하는,
배터리 수명관리 방법.
In the battery life management method performed by a computer,
Selecting a depth of discharge (DOD) of the battery;
Calculating a state of charge (SOC) of the battery;
Calculating and accumulating the amount of power used by the battery;
Calculating a battery life expectancy based on the selected DOD;
Determining a battery target life;
Comparing the calculated battery life expectancy with the battery target life; And
Reducing the DOD when the battery life expectancy is shorter than the battery target life; Including;
Calculating the SOC of the battery is:
Initiating battery charge / discharge for SOC estimation;
Estimating the SOC using the current integration method;
If an error occurs by checking whether an error occurs according to the current integration method, the SOC of the battery is measured, the open circuit voltage (OCV) is measured based on the Shepherd model, and the accumulated error is reset. Returning to estimating the SOC using the current integration method;
If the error does not occur, the step of returning to the step of estimating the SOC by using the current integration method, if the SOC is 0, the charging and discharging of the battery, and if the SOC is not 0,
Wherein the German Shepherd model circuit comprises a parallel RC circuit,
How to manage battery life.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 SOC를 계산하는 단계는,
상기 배터리의 경부하 시간에 상기 배터리를 충전하는 단계; 및
상기 충전단계에서 상기 배터리의 SOC를 계산하는 단계; 를 포함하는,
배터리 수명관리 방법.
According to claim 1,
The step of calculating the SOC,
Charging the battery at light load time of the battery; And
Calculating SOC of the battery in the charging step; Including,
How to manage battery life.
삭제delete 삭제delete
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