KR102210716B1 - Energy storage system for storing electric energy using charge-discharge characteristics of battery - Google Patents

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손수현
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Abstract

Disclosed is an energy storage system (ESS) for storing electric energy using charge/discharge characteristics of a battery. The ESS comprises: a power conversion system (PCS) to charge/discharge electric energy in the battery; a power management system (PMS) to monitor and control state information including voltages, currents, temperatures, and internal resistances of the battery and the PCS; and a battery management system (BMS) to estimate a state of charge (SOC) and a state of health (SOH) of the battery from the state information of the battery, and to manage the battery based on the estimated SOC and SOH. The BMS includes a cell balancing unit to equalize an amount of charge of configured cells; and a battery protecting unit to predict a remaining life of the battery based on the estimated SOC and SOH, and for preventing overcharge and over discharge of the battery according to the predicted remaining life to protect the battery. The present invention may exclude temperature and time components and predict the life of the battery to stably store the battery.

Description

배터리의 충방전 특성을 사용하여 배터리를 전기 에너지를 저장하기 위한 ESS 시스템{Energy storage system for storing electric energy using charge-discharge characteristics of battery}ESS system for storing electric energy using charge-discharge characteristics of battery

본 발명은 배터리 관리에 관한 것으로서, 특히 배터리의 충방전 특성을 사용하여 충방전 가능한 배터리에 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to battery management, and in particular, to an energy storage system for storing electric energy in a battery that can be charged and discharged using the charge/discharge characteristics of the battery.

리튬이온 배터리는 현재 상용화되어 있는 이차전지 중에서 가장 성능이 우수하다. 다른 이차 전지들과 비교하여 상대적으로 무게가 가볍고, 에너지 밀도가 높기 때문에, 휴대용 제품에서부터 대형 에너지 저장 시스템에 이르기까지 다양한 분야에 널리 이용되고 있다. 특히 전기차가 보급되고 있음에 따라, 주행거리 향상을 위한 배터리의 저장용량 문제와 치명적인 단점인 안정성 문제를 해결하기 위하여 리튬-황(Lithium-Sulfur), 리튬-에어(Lithium-Air), 나트륨-마그네슘(Sodium-Magnesium) 및 전고체(Solid-State) 배터리와 같은 차세대 전지를 개발해 나가고 있다. 하지만 이와 같은 차세대 전지들은 상용화에 이르기까지는 아직까지 해결해야할 문제들이 많다. 따라서 당분간은 리튬이온전지 시장이 지속적으로 확대되어 갈 전망이다. 특히, 휴대폰 및 퍼스널 모빌리티(전동 킥보드, 전기자전거 등) 시장의 성장과 더불어 리튬이온전지의 효율적 에너지 사용과 안정성 문제가 더욱 부각되고 있다.Lithium-ion batteries have the best performance among secondary batteries currently commercially available. Compared to other secondary batteries, since it is relatively light in weight and has high energy density, it is widely used in various fields ranging from portable products to large energy storage systems. In particular, with the spread of electric vehicles, lithium-sulfur, lithium-air, sodium-magnesium in order to solve the storage capacity problem of the battery for improving the mileage and the stability problem, which is a fatal disadvantage. (Sodium-Magnesium) and solid-state batteries, such as next-generation batteries are being developed. However, these next-generation batteries have many problems to be solved until commercialization. Therefore, the lithium-ion battery market is expected to continue expanding for the time being. In particular, with the growth of the mobile phone and personal mobility (electric kickboard, electric bicycle, etc.) market, the efficient energy use and stability issues of lithium-ion batteries are becoming more prominent.

일반적으로 리튬이온배터리는 초기에는 한동안 안정적이다. 하지만 사용빈도가 늘어날수록 수명이 줄어들고, 전해질이 산화-환원 반응에 의해 분해되고, 이것이 SEI(Solid Electrolyte Interface)층을 형성하여, 내부 저항이 증가하는 효과를 가져오게 되면서, 사용할 수 있는 배터리 용량이 줄어들게 된다. SEI층은 전해질이 계속해서 분해되지 않도록 하는 보호막 역할을 하지만, 반면 엔트로피 측면에서 보았을 때, 가역용량의 감소를 가져오는 직접적인 원인이 된다.In general, lithium-ion batteries are initially stable for a while. However, as the frequency of use increases, the lifespan decreases, and the electrolyte is decomposed by an oxidation-reduction reaction, which forms a SEI (Solid Electrolyte Interface) layer, resulting in an effect of increasing internal resistance, thereby reducing the usable battery capacity. Will decrease. The SEI layer acts as a protective film to prevent the electrolyte from decomposing continuously, but on the other hand, it is a direct cause of a decrease in reversible capacity when viewed from an entropy perspective.

수명이 줄어든 상태에서 충방전을 반복하게 되면, 상황에 따라 과충전, 과방전, 과전류 등의 문제가 발생할 수 있다. 특히, 퍼스널 모빌리티 시장의 성장으로 인해 각 가정에서 전동킥보드 및 전기자전거 등을 충전하면서, 수명상태를 고려하지 않고 충전을 하다가, 과열 및 발화로 인한 화재사고도 빈번하게 발생하고 있다.If charging/discharging is repeated while the lifespan is shortened, problems such as overcharging, overdischarging, and overcurrent may occur depending on the situation. In particular, due to the growth of the personal mobility market, fire accidents due to overheating and ignition frequently occur while charging electric kickboards and electric bicycles in each home while charging without considering the life condition.

리튬이온배터리는 용량이 초기 용량 대비 80% 이하로 떨어지게 되면, 수명을 다한 것으로 간주하고 있다. 이러한 배터리의 수명을 예측하는 것은 에너지 저장 장치의 효율적인 자원 활용과 안정적인 관리 및 사용을 위하여 매우 중요한 것이다.When the capacity of a lithium-ion battery falls below 80% of the initial capacity, it is considered to have reached the end of its life. Predicting the lifespan of such a battery is very important for efficient resource utilization and stable management and use of energy storage devices.

수명예측을 위한 많은 연구가 진행되고 있다.Many studies are being conducted for life expectancy.

대한민국 특허 공개 번호 제 10-2010-0019660 (2010.02.19.) "이차전지의 수명 예측 시스템 및 이를 이용한 수명 예측장치"는, 이차전지의 작동 전압 범주에서 1차 충전시키는 단계, 상기 이차전지의 특정 용량의 충전시점에서 cut-off시키는 단계, 상기 cut-off 전압에 도달시, 특정 용량의 전류까지 2차 충전시키는 단계, 상기 2차 충전에서 상기 전류에 도달될 때까지의 시간을 측정하는 단계, 상기 측정시간과 미리 설정된 기준 시간과의 데이터 맵핑을 통하여 전지의 수명을 예측하는 단계, 및 상기 예측된 수명을 표시하는 단계를 포함하는 전지 충전시의 정전압 구간을 통한 이차전지의 수명 예측 시스템 및 이를 예측할 수 있는 장치를 개시한다. 이러한 종래 기술에 의하면 이용자가 이차전지의 수명을 확인할 수 있어 예상치 못한 시기에 이차전지가 방전됨에 따라 사용자가 휴대용 전기기기를 사용하지 못하는 불편함을 없앨 수 있고, 특히 이차 전지의 교체가 필요한데도 불구하고 충전기에서 충전하기 전에 이를 사용자가 알지 못하여 불필요한 충전을 하게 되는 문제를 해결할 수 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0019660 (2010.02.19.) "A system for predicting a life of a secondary battery and a device for predicting a life using the same", the step of primary charging in the operating voltage category of the secondary battery, the specification of the secondary battery Cut-off at the charging point of capacity, when the cut-off voltage is reached, secondary charging to a current of a specific capacity, measuring the time from the secondary charging to reaching the current, Predicting the life of the battery through data mapping between the measurement time and a preset reference time, and displaying the predicted life span. A predictable device is disclosed. According to this prior art, since the user can check the life of the secondary battery, it is possible to eliminate the inconvenience that the user cannot use the portable electric device as the secondary battery is discharged at an unexpected time. In particular, although the secondary battery needs to be replaced. And it can solve the problem of unnecessary charging because the user does not know this before charging in the charger.

하지만, 종래 기술의 대부분의 장치들은 시간함수를 포함한 파라미터를 이용함으로써 수시로 변할 수 있는 사용환경에 대응하지 못하는 단점을 가지고 있다. 또한 온도(T)에 기반하는 파라미터와 모델 추정장치는 경계조건에 따른 오차 및 온도측정 오차 및 온도변화의 느린 동특성으로 인하여 배터리의 상태해석의 오류를 범하게 하는 요소로 작용하게 된다. However, most of the devices of the prior art have a disadvantage in that they cannot cope with a use environment that can change from time to time by using a parameter including a time function. In addition, the parameter and model estimation device based on the temperature (T) acts as a factor that causes an error in the state analysis of the battery due to the error according to the boundary condition, the temperature measurement error, and the slow dynamic characteristic of temperature change.

따라서, 이러한 불확실성이 존재하는 요소를 배제하고, 배터리의 잔여 수명을 정확하게 예측하여 배터리에 에너지를 저장할 수 있는 기술이 절실히 요구된다.Accordingly, there is an urgent need for a technology capable of storing energy in a battery by excluding such an element of uncertainty and accurately predicting the remaining life of the battery.

대한민국 특허 공개 번호 제 10-2010-0019660 (2010.02.19.) "이차전지의 수명 예측 방법 및 이를 이용한 수명 예측장치"Korean Patent Publication No. 10-2010-0019660 (2010.02.19.) "A method for predicting the life of a secondary battery and a life predicting device using the same"

본 발명의 목적은 시간적인 요소가 아닌 전압/SOC 관계에 기반하여 배터리 수명을 엔트로피 관점에서 예측하고, 예측된 수명에 기반하여 배터리에 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an energy storage system for predicting battery life from an entropy perspective based on a voltage/SOC relationship rather than a temporal factor, and storing electrical energy in a battery based on the predicted lifespan.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리의 충방전 특성을 사용하여 배터리에 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 에너지 저장 시스템은, 상기 배터리에 전기 에너지를 충방전하는 전력 변환부(power conversion system; PCS); 상기 배터리 및 상기 전력 변환부의 전압, 전류, 온도, 및 내부 저항을 포함하는 상태 정보를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부(power management system; PMS); 및 상기 배터리의 상태 정보로부터 상기 배터리의 충전 상태(state of charge; SOC) 및 건강 상태(State of Health; SOH)를 추정하며, 추정된 충전 상태와 건강 상태에 기반하여 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리부(battery management system; BMS)를 포함하고, 상기 배터리 관리부는, 구성하는 셀들의 충전량을 등화시키는 셀 밸런싱부; 및 추정된 추정된 충전 상태와 건강 상태에 기반하여 상기 배터리의 잔여 수명을 예측하고, 예측된 잔여 수명에 따라 상기 배터리의 의 과충전 및 과방전을 방지하여 상기 배터리를 보호하는 배터리 보호부를 포함하며, 상기 배터리 보호부는, 변동하는 충전 전류 및 방전 전류로 상기 배터리를 충전 및 방전하면서, 상기 배터리의 전압, 충전 상태(state of charge; SOC), 및 방전 깊이(depth of discharge; DOD)를 측정하는 배터리 상태 측정부; 엔탈피와 엔트로피 법칙을 사용하여, 상기 전압 및 상기 충전 상태(SOC)로부터 상기 배터리가 충방전 되는 과정에서 발생되는 비가역적 에너지량(Q ir )을 유도하는 비가역적 에너지량 유도부; 및 유도된 비가역적 에너지량(Q ir )으로부터 상기 배터리의 잔여 수명을 예측하는 잔여수명 예측부를 포함하도록 구성된다. 특히, 상기 비가역적 에너지량 유도부는, 상기 비가역적 에너지량(Q ir )을 수학식

Figure 112020062122111-pat00001
를 사용하여 유도하고, 여기에서 Q0는 배터리 최대 용량, α는 아레니우스 상수(Arrhenius rate constant)이고, EC 및 ED는 각각 충전시 및 방전시의 셀전압이다. 또한, 상기 잔여 수명 예측부는, 상기 배터리의 잔여 수명을 수학식
Figure 112020062122111-pat00002
를 사용하여 예측하고, 여기에서 Q ir _m 은 비가역적 에너지량의 사이클별 최대값, m은 최대 사이클 기간, N a N p 는 각각 실제 사이클 횟수와 예측된 사이클 횟수이고, Q ir_k 는 k번째 사이클 현재의 비가역적 에너지량이다. 특히, 상기 잔여 수명 예측부는, Q ir_m Q ir_k 를, 상기 배터리에 대한 전압과 충전 상태(SOC)의 관계를 나타내는 그래프에서 사이클별 충방전 곡선이 차지하는 면적으로부터 구하고, 상기 사이클별 충방전 곡선의 면적은, 상기 충방전 곡선을 적어도 두 개 이상의 섹션으로 분할하고, 분할된 섹션별 면적을 합산하여 구한다. 더 나아가, 상기 사이클별 충방전 곡선을 분할하는 것은, 상기 충방전 곡선에서, 연속하는 두 사이클에서의 충전 시작점(PCS, P* CS), 충전 변곡점(PCK, P* CK), 방전 시작점(PDS, P* DS), 및 방전 변곡점(PDK, P* DK)을 추출하는 것, 및 상기 충방전 곡선을: PCS, P* CS, PCK, 및 P* CK에 의해 형성되는 제 1 섹션; P* CS, P* CK, P* DS, 및 P* DK에 의해 형성되는 제 2 섹션; 및 PDS, P* DS, PDK, 및 P* DK에 의해 형성되는 제 3 섹션으로 분할하는 것을 포함한다. 또한, 상기 충전 시작점(PCS) 및 방전 시작점(PDS)은 전류의 방향 변동에 의해 추출되고, 상기 충전 변곡점(PCK) 및 방전 변곡점(PDK)은 충전 상태(SOC)에 대한 전압의 변화량에 기반하여 추출된다.The present invention for achieving the above objects relates to an energy storage system for storing electric energy in a battery using the charge/discharge characteristics of the battery. The energy storage system according to the present invention includes: a power conversion system (PCS) for charging and discharging electrical energy in the battery; A power management system (PMS) for monitoring and controlling status information including voltage, current, temperature, and internal resistance of the battery and the power conversion unit; And a battery management unit that estimates a state of charge (SOC) and a state of health (SOH) of the battery from the state information of the battery, and manages the battery based on the estimated state of charge and health. (battery management system; BMS), wherein the battery management unit includes: a cell balancing unit for equalizing charge amounts of constituting cells; And a battery protection unit that predicts the remaining life of the battery based on the estimated estimated state of charge and health, and protects the battery by preventing overcharging and overdischarging of the battery according to the estimated remaining life, The battery protection unit charges and discharges the battery with varying charging and discharging currents, while measuring a voltage, a state of charge (SOC), and a depth of discharge (DOD) of the battery. State measurement unit; An irreversible energy amount inducing unit for inducing an irreversible amount of energy Q ir generated in a process of charging and discharging the battery from the voltage and the state of charge (SOC) using the law of enthalpy and entropy; And a remaining life prediction unit that predicts the remaining life of the battery from the induced irreversible energy Q ir . In particular, the irreversible energy amount inducing unit, the irreversible energy amount ( Q ir ) by the equation
Figure 112020062122111-pat00001
Where Q 0 is the maximum battery capacity, α is the Arrhenius rate constant, and E C and E D are the cell voltages during charging and discharging, respectively. In addition, the remaining life predictor, the remaining life of the battery
Figure 112020062122111-pat00002
To predict and, where Q ir _m use is the ratio of maximum value per cycle of the irreversible amount of energy, m is the maximum cycle time period, N a and N p is the number of the prediction and the respective actual number of cycles Cycles, Q ir_k the k th This is the irreversible amount of energy in the current cycle. In particular, the remaining life prediction unit obtains Q ir_m and Q ir_k from an area occupied by a charge/discharge curve for each cycle in a graph representing a relationship between a voltage and a state of charge (SOC) for the battery, and the charge/discharge curve for each cycle The area is obtained by dividing the charge/discharge curve into at least two or more sections and summing the divided areas for each section. Further, dividing the cycle-by-cycle charge/discharge curve includes, in the charge/discharge curve, a charge start point (P CS , P * CS ), a charge inflection point (P CK , P * CK ), and a discharge start point in two consecutive cycles. (P DS , P * DS ), and extracting the discharge inflection points (P DK , P * DK ), and the charge/discharge curves formed by: P CS , P * CS , P CK , and P * CK First section; A second section formed by P * CS , P * CK , P * DS , and P * DK ; And dividing into a third section formed by P DS , P * DS , P DK , and P * DK . In addition, the charging starting point (P CS ) and the discharging starting point (P DS ) are extracted by the change in the direction of the current, and the charging inflection point (P CK ) and the discharging inflection point (P DK ) are the voltage for the state of charge (SOC). It is extracted based on the amount of change.

본 발명에 의하여, 시간적인 요소를 제거하기 위해 전압/SOC 관계를 엔트로피 관점에서 규명하고, 온도에 의한 영향을 V/SOC 결과로 나타나는 것을 정리함으로써, 온도와 시간성분을 배제하고 배터리의 수명을 예측하고, 예측된 수명에 기반하여 배터리에 안정적으로 에너지를 저장할 수 있다.According to the present invention, in order to remove the temporal factor, the voltage/SOC relationship is identified from the entropy point of view, and the effect of temperature is summarized as a result of V/SOC, thereby excluding temperature and time components and predicting the life of the battery. And, based on the predicted lifespan, energy can be stably stored in the battery.

도 1a는 배터리 관리 시스템(BMS)을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 1b는 에너지 저장 시스템(ESS)을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1c는 엔트로피-엔탈피에 기반한 배터리 수명 예측 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 1d는 도 1c의 배터리 수명 예측 방법을 실행하는 배터리 수명 예측 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2 는 배터리 테스트 시스템의 단순화된 구성을 도시하는 도면이다.
도 3a는 상태가 다른 배터리에 대해 1C로 방전했을 때 방전특성 그래프이며, 도 3b는 0.5C로 충전했을 때 충전특성을 나타낸 것이다.
도 4a는 충전 전류가 변하는 SOC에 대한 전압 곡선(방전 전류는 1C로 고정됨)이고 도 4b는 방전 전류가 변하는 SOC에 대한 전압 곡선(충전 전류는 0.5C로 고정됨)이다.
도 5a는 충방전 전류만 다를 경우의 Q 값 변화를, 도 5b는 충방전 전류 및 DOD가 다를 경우의 Q 값 변화를 나타낸다.
도 6은 다양한 상황에서의 비가역적 에너지를 나타낸다.
도 7a, 7b는 더 적은 전류에 대한 충방전 동작을 보여준다.
도 8은 점검출 장치(PDM)의 개념을 설명한다.
도 9는 충방전 상태에 따른 PDM의 네 가지 경우를 보여준다.
도 10은 섹션 분할 장치를 적용하는 개념을 설명한다.
도 11은 배터리 수명 예측을 위한 알고리즘의 의사코드가 개략적으로 나타낸다.
도 12는 방전 전류가 실시간으로 변할 경우, 시간에 따른 전압 변화와 SOC에 따른 전압 변화를 비교한 것을 보여준다.
도 13은 예측 수명과 실제 수명 사이의 비교 곡선이다.
1A is a block diagram schematically illustrating a battery management system (BMS), and FIG. 1B is a block diagram schematically illustrating an energy storage system (ESS).
FIG. 1C is a flowchart schematically illustrating a method of predicting battery life based on entropy-enthalpy, and FIG. 1D is a block diagram schematically illustrating a battery life prediction system executing the method of predicting battery life of FIG. 1C.
2 is a diagram showing a simplified configuration of a battery test system.
3A is a graph of discharge characteristics when discharged at 1C for batteries in different states, and FIG. 3B is a graph showing charging characteristics when charged at 0.5C.
FIG. 4A is a voltage curve for SOC with varying charging current (discharge current is fixed at 1C), and FIG. 4B is a voltage curve for SOC with varying discharge current (charging current is fixed at 0.5C).
FIG. 5A shows a change in Q value when only the charge/discharge current is different, and FIG. 5B shows a change in Q value when the charge/discharge current and DOD are different.
6 shows the irreversible energy in various situations.
7A and 7B show charging and discharging operations for less current.
8 illustrates the concept of a checkout device (PDM).
9 shows four cases of PDM according to the state of charge and discharge.
10 illustrates a concept of applying a section dividing device.
11 schematically shows a pseudocode of an algorithm for predicting battery life.
12 shows a comparison of a voltage change over time and a voltage change over SOC when the discharge current changes in real time.
13 is a comparison curve between the predicted life and the actual life.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

도 1a는 배터리 관리 시스템(BMS)을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 1b는 에너지 저장 시스템(ESS)을 개략적으로 나타내는 블록도이다.1A is a block diagram schematically illustrating a battery management system (BMS), and FIG. 1B is a block diagram schematically illustrating an energy storage system (ESS).

도 1a에 도시된 배터리 관리 시스템(BMS)은 다음과 같은 기능을 수행하여 배터리를 관리한다.The battery management system (BMS) shown in FIG. 1A manages the battery by performing the following functions.

- 배터리 상태 모니터링 기능 : 전압, 전류, 온도, 내부저항을 측정하며, 배터리의 충전 상태(state of charge; SOC), 배터리의 건강 상태(state of health; SOH), 및 배터리의 잔존 수명(state of life; SOL)을 모니터링한다.-Battery status monitoring function: measures voltage, current, temperature, and internal resistance, and measures the state of charge (SOC) of the battery, the state of health (SOH), and the state of the battery. life; SOL).

- 셀밸런싱 : 직렬연결된 배터리 모듈의 셀간 전압 밸런싱이 될 수 있도록 셀간 충방전 정도가 동일해지도록 조정하는 기능을 수행한다.-Cell balancing: It performs a function of adjusting the charge/discharge degree between cells to be the same so that the voltage between cells of the battery modules connected in series can be balanced.

- 배터리 보호 : 과전압, 과방전, 과전류 등을 방지하기 위한 보호 기능을 수행하며, 배터리 수명에 매우 중요한 기능이다.-Battery protection: It performs a protection function to prevent overvoltage, overdischarge, and overcurrent, and is a very important function for battery life.

- 그 외의 기능 : 배터리 진단 및 데이터 상태 전송 등의 기능을 수행한다. 즉, 후술되는 PMS 및 EMS와 연동하여 실제 배터리의 상태를 전송하고 관리하는 기능을 수행한다. -Other functions: It performs functions such as battery diagnosis and data status transmission. That is, it performs a function of transmitting and managing the actual state of the battery in connection with the PMS and EMS described later.

이러한 동작들을 수행하기 위하여, 도 1a에 도시된 배터리 관리 시스템은 셀밸런싱부와 배터리 보호부를 포함할 수 있다. In order to perform these operations, the battery management system illustrated in FIG. 1A may include a cell balancing unit and a battery protection unit.

셀밸런싱부는 배터리의 전압, 전류, 온도, 및 내부 저항을 측정하는 센서로부터 상태 정보를 수신하고, 수신된 상태 정보로부터 상기 배터리의 충전 상태(state of charge; SOC) 및 건강 상태(State of Health; SOH)를 추정한다. 또한, 셀밸런싱부는 추정된 충전 상태와 건강 상태에 기반하여 배터리를 구성하는 셀들의 충전량을 등화시켜서 과충전되거나 과방전되는 셀이 생기지 않도록 방지한다.The cell balancing unit receives state information from a sensor that measures voltage, current, temperature, and internal resistance of the battery, and includes a state of charge (SOC) and a state of health of the battery from the received state information; SOH) is estimated. In addition, the cell balancing unit equalizes the amount of charge of the cells constituting the battery based on the estimated state of charge and the state of health to prevent overcharged or overdischarged cells from occurring.

또한, 배터리 보호부는 추정된 추정된 충전 상태와 건강 상태에 기반하여 배터리의 잔여 수명을 예측하고, 예측된 잔여 수명에 따라 배터리의 과충전 및 과방전을 방지하여 배터리를 보호하게 된다.In addition, the battery protection unit predicts the remaining life of the battery based on the estimated state of charge and the state of health, and protects the battery by preventing overcharging and overdischarging of the battery according to the estimated remaining life.

이러한 배터리 관리 시스템은 배터리의 충방전 특성을 이용한 배터리 수명 예측 기능과 결합되어 배터리의 잔존 수명을 정확하게 예측하여 배터리를 관리할 수 있게 된다. 배터리의 충방전 특성을 이용하여 배터리의 수명을 예측하는 기술에 대해서는 본 명세서의 해당 부분에서 상세히 후술된다.Such a battery management system is combined with a battery life prediction function using the charge/discharge characteristics of the battery to accurately predict the remaining life of the battery to manage the battery. A technology for predicting the life of the battery using the charge/discharge characteristics of the battery will be described in detail later in the relevant part of this specification.

도 1b는 도 1a의 배터리 관리 시스템을 채택하는 에너지 저장 시스템(ESS)을 개략적으로 나타내는 블록도이다. ESS의 각 기능에 대해서 간략히 소개하면 다음과 같다.1B is a block diagram schematically showing an energy storage system (ESS) employing the battery management system of FIG. 1A. Brief introduction of each function of ESS is as follows.

- PMS(Power Management System) : 배터리 및 후술되는 PCS의 상태를 모니터링하고 제어하는 역할을 수행한다. 또한, PMS는 EMS와 연동하여 전력을 제어하는 기능을 담당한다.-PMS (Power Management System): It monitors and controls the state of the battery and PCS to be described later. In addition, PMS is in charge of controlling power in connection with EMS.

- PCS (Power Conversion System) : 배터리에 전기 에너지를 충전시키고, 배터리로부터 전기 에너지를 방전시키는 역할을 한다.-PCS (Power Conversion System): Charges electric energy to the battery and discharges electric energy from the battery.

- EMS (Energy Management System) : ESS의 전체 에너지를 관리하는 시스템이며, PMS에 대한 컨트롤 타워로서의 역할을 수행한다. 즉, EMS는 전원 계통의 수요와 공급을 관리하고, 에너지 시스템을 운영한다.-EMS (Energy Management System): It is a system that manages the total energy of ESS, and plays a role as a control tower for PMS. In other words, EMS manages the supply and demand of the power system and operates the energy system.

- BMS (Battery Management System) : 도 1a에 도시된 바와 같은 BMS는, 전압, 전류, 온도, 내부저항 등의 배터리 상태 정보를 측정하고, 이를 바탕으로 SOC, SOH를 추정하며, 배터리를 보호하고 셀밸런싱하는 역할을 담당한다.-BMS (Battery Management System): BMS as shown in Fig. 1a measures battery state information such as voltage, current, temperature, and internal resistance, estimates SOC and SOH based on this, protects the battery and protects the cell. It plays a role in balancing.

도 1b에 도시된 에너지 저장 시스템에도 배터리의 충방전 특성을 이용한 배터리 수명 예측 기능이 채용된다. 따라서, 도 1b에 도시된 에너지 저장 시스템은 배터리의 잔존 수명을 정확하게 예측하여 배터리를 관리할 수 있게 되어 에너지를 효율적으로 저장할 수 있고, 배터리 수명을 균일하게 관리할 수 있기 때문에 파손된 셀에 기인한 화재 등 불의의 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다. 배터리의 충방전 특성을 이용하여 배터리의 수명을 예측하는 기술에 대해서는 본 명세서의 해당 부분에서 상세히 후술된다.The energy storage system shown in FIG. 1B also employs a battery life prediction function using charge/discharge characteristics of a battery. Therefore, the energy storage system shown in FIG. 1B can accurately predict the remaining life of the battery to manage the battery, thereby efficiently storing energy, and uniformly managing the battery life. It is possible to prevent unexpected accidents such as fire in advance. A technology for predicting the life of the battery using the charge/discharge characteristics of the battery will be described in detail later in the relevant part of this specification.

도 1c는 엔트로피-엔탈피에 기반한 배터리 수명 예측 방법(S100)을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 1d는 도 1c의 배터리 수명 예측 방법을 실행하는 배터리 수명 예측 시스템(100)을 개략적으로 나타내는 블록도이다.1C is a flowchart schematically showing a battery life prediction method S100 based on entropy-enthalpy, and FIG. 1D is a block diagram schematically showing a battery life prediction system 100 executing the battery life prediction method of FIG. 1C.

배터리 수명 및 안전과 같은 배터리 성능을 위한 최적의 작동 조건을 설정하려면 충전 / 방전의 C-레이트를 기준으로 열 발생 및 온도 변화를 정량화하는 것이 중요하다. 이해의 편의를 위하여 시간 파라미터가 반영된 배터리 수명 예측 방법에 대해 간략히 설명한다.To establish optimal operating conditions for battery performance such as battery life and safety, it is important to quantify heat generation and temperature changes based on the C-rate of charge/discharge. For convenience of understanding, a brief description will be given of a battery life prediction method reflecting the time parameter.

배터리의 충방전 전압에 관한 특성방정식은 쉐퍼드(Shepherd) 모델을 근거로 하여, 전류항목과 온도(T) 그리고 SOH에 관련된 파라미터들로 다음과 같이 나타낼 수 있다.The characteristic equation for the charge/discharge voltage of a battery is based on the Shepherd model, and can be expressed as the following as parameters related to current items, temperature (T), and SOH.

Figure 112020062122111-pat00003
Figure 112020062122111-pat00003

Figure 112020062122111-pat00004
Figure 112020062122111-pat00004

위 식은 배터리 해석을 위한 전압 특성방정식으로써 많은 연구자들이 기본모델로 제시한 것이다. 하지만 여기서는 전류는 CC(Constant Current)모드에 의해서 동작하는 정전류로 해석을 하더라도,

Figure 112020062122111-pat00005
는 온도와 SOH에 따라 다음 수학식들과 같이 나타낼 수 있는 함수이므로, 수학식 1과 2에 의해서만 배터리의 특성을 해석하는 것은 큰 무리가 있다.The above equation is a voltage characteristic equation for battery analysis, which many researchers have suggested as a basic model. However, even if the current is interpreted as a constant current operated by CC (Constant Current) mode,
Figure 112020062122111-pat00005
Since is a function that can be expressed as the following equations depending on temperature and SOH, it is very unreasonable to analyze the characteristics of the battery only by equations 1 and 2.

Figure 112020062122111-pat00006
Figure 112020062122111-pat00006

Figure 112020062122111-pat00007
Figure 112020062122111-pat00007

Figure 112020062122111-pat00008
Figure 112020062122111-pat00008

Figure 112020062122111-pat00009
Figure 112020062122111-pat00009

또한, 위 식들은 시간에 관한 함수로 계산되어지기 때문에, 배터리의 사용패턴이나 부하환경 등의 변화에 따른 많은 오차를 가져올 수 있는 확률이 크고, 따라서 비현실적인 해석장치가 될 수 있다. 또한 많은 연구들에서 해석하고 있는 열적인 요소를 반영한 내부저항, 분극저항, 용량 등을 추정하는 것은 현실적으로 많은 오류 요소를 포함하고 있어, 실제적인 사용장치에 한계가 있다.In addition, since the above equations are calculated as a function of time, there is a high probability of bringing about a large number of errors according to changes in the use pattern of the battery or the load environment, and thus can be an unrealistic analysis device. In addition, estimating internal resistance, polarization resistance, capacity, etc. that reflect thermal factors that have been analyzed in many studies actually includes many error factors, so there is a limit to the actual device used.

이러한 문제를 예방하기 위해, 전류가 '0'인 상태, 즉 OCV를 측정하여 상태를 해석하는 방법도 제안되고 있지만, OCV를 측정하기 위해서는 안정화되기까지 시간이 다소 소요되기 때문에, 실시간 예측방법에는 적용하기가 어렵다.To prevent this problem, a method of analyzing the state by measuring the current '0', that is, OCV, but it takes some time to stabilize to measure OCV, so it is applied to the real-time prediction method. It is difficult to do.

우선, 배터리를 충방전하면서 배터리의 전압, SOC, DOD 등을 측정한다(S110). 이러한 동작은 배터리 상태 측정부(110)에서 수행될 수 있다.First, while charging and discharging the battery, the voltage, SOC, DOD, etc. of the battery are measured (S110). This operation may be performed by the battery state measurement unit 110.

현실적인 사용환경을 고려한다면, 실제 측정가능한 파라미터는 전압과 전류, 온도이다. 여기서 온도는 중요한 파라미터임에는 틀림없다. ESS등과 같이 대용량 어플리케이션에서는 배터리의 안정적인 동작을 위하여 냉각 설비를 구비하고, 온도에 따라 배터리 표면온들를 제어하도록 하는 시스템을 운영한다. 그러나, 대부분의 소용량 시스템들은 냉각설비를 구비하지 않고, 적절한 I-레이트을 유지하도록 하며, 온도는 리미트를 걸어 보호장치로만 사용한다.Considering the realistic environment, the parameters that can be measured are voltage, current, and temperature. Temperature must be an important parameter here. In large-capacity applications such as ESS, a cooling facility is provided for the stable operation of the battery, and a system is operated to control the surface temperatures of the battery according to the temperature. However, most small-capacity systems do not have a cooling facility, keep an appropriate I-rate, and limit the temperature to use only as a protective device.

온도의 내부와 외부에서의 열전달 특성과 온도센서 측정 및 응답의 느린 동특성을 고려한다면, 실시간적인 계산에 반영하는 것은 배터리의 상태를 해석하는데 오류를 범할 수 있는 확률이 높다.Considering the heat transfer characteristics inside and outside of the temperature and the slow dynamics of the temperature sensor measurement and response, reflecting it in real-time calculations has a high probability of making an error in interpreting the state of the battery.

- 수명 예측을 위한 수학적 모델링-Mathematical modeling for life prediction

따라서, 수학식 1 내지 6과 같은 시간 요소를 배제하고, 엔트로피와 엔탈피 개념을 사용하여 배터리의 잔여 수명을 예측하는 것이 유리하다.Therefore, it is advantageous to exclude the time factor as in Equations 1 to 6 and predict the remaining life of the battery using the concept of entropy and enthalpy.

Figure 112020062122111-pat00010
Figure 112020062122111-pat00010

수학식 7과 같이 깁스(Gibb's) 자유 에너지(ΔG)에 관한 식으로 엔탈피(ΔH)와 엔트로피(ΔS)에 대한 개념을 설명한다. 여기서 n은 반응에 포함되는 전자의 개수로 리튬이온의 경우 n=1이며, F는 패러데이 상수이다. 여기서 x는 리튬이온의 농도를 나타내며, 이 값은 SOC와 비례하기 때문에 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.The concept of enthalpy (ΔH) and entropy (ΔS) will be described with an equation for Gibb's free energy (ΔG) as shown in Equation 7. Here, n is the number of electrons included in the reaction, n=1 for lithium ions, and F is a Faraday constant. Here, x represents the concentration of lithium ions, and since this value is proportional to SOC, it can be expressed as Equation 8.

Figure 112020062122111-pat00011
Figure 112020062122111-pat00011

위 식을 토대로 엔트로피 법칙을 기초로 하여 수학식 9와 같이 비가역적 줄열과 가역적 줄열 그리고 단자저항에 의한 열로 정의할 수 있다.Based on the above equation, based on the entropy law, it can be defined as irreversible Joule heat, reversible Joule heat, and heat due to terminal resistance as shown in Equation 9.

Figure 112020062122111-pat00012
Figure 112020062122111-pat00012

여기서 비가역적 줄열에 관심을 두어야 한다. 왜냐하면 온도에 관련된 함수나 내부저항의 경우, 앞서 언급하 바와 같이, 측정 또는 추정오차, 느린 동특성으로 인해 오류가 발생할 확률이 많기 때문이다. 따라서 실시간 추정이 가능한 전압과 전류의 항으로 되어 있는 비가역적 에너지량을 응용하는 것이 바람직하다.Here one should pay attention to the irreversible Joule. This is because, in the case of a function or internal resistance related to temperature, as mentioned above, there is a high probability of errors due to measurement or estimation errors or slow dynamics. Therefore, it is desirable to apply an irreversible amount of energy in terms of voltage and current that can be estimated in real time.

Figure 112020062122111-pat00013
Figure 112020062122111-pat00013

여기서 EC는 충전시 셀전압을 나타내며, ED는 방전시 셀전압을 나타낸다. 비가역 열량의 총량은 수학식 10을 적분하여 다음과 같이 나타낼 수 있다(S120).Here, E C represents the cell voltage during charging and E D represents the cell voltage during discharge. The total amount of irreversible calories can be expressed as follows by integrating Equation 10 (S120).

Figure 112020062122111-pat00014
Figure 112020062122111-pat00014

Figure 112020062122111-pat00015
Figure 112020062122111-pat00015

Figure 112020062122111-pat00016
Figure 112020062122111-pat00016

수학식 13 에서, Vb를 양측에 곱하고 적분식으로 표현하면 수학식 14가 된다.In Equation 13, if V b is multiplied by both sides and expressed as an integral equation, Equation 14 is obtained.

Figure 112020062122111-pat00017
Figure 112020062122111-pat00017

여기서 Vb를 αEC-ED로 정의하고, 식을 정리하면, 수학식 15와 같이 정의된다.Here, V b is defined as αE C -E D , and if the equation is summarized, it is defined as in Equation 15.

Figure 112020062122111-pat00018
Figure 112020062122111-pat00018

수학식 11로부터 수학식 15를 다시 정리하면, 수학식 16과 같이 SOC에 대한 전압변화의 총량이 곧 비가역에너지를 구할 수 있는 식으로 유도가 될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 동작은 비가역적 에너지량 유도부(150)에서 수행될 수 있다.Reorganizing Equation 15 from Equation 11, it can be seen that as shown in Equation 16, the total amount of voltage change for the SOC can be derived in an equation that can obtain the irreversible energy. This operation may be performed by the irreversible energy amount inducing unit 150.

Figure 112020062122111-pat00019
Figure 112020062122111-pat00019

각각의 충방전 사이클 동안, 배터리 수명은 비가역적 에너지(Qir_k)를 추가하고 이것을 한 사이클 동안 생성될 수 있는 비가역적 에너지의 최대량(Qir_m)과 최대 사이클 기간(maximum cycle period)의 곱과 비교하여 계산될 수 있다.During each charge-discharge cycle, compared to the product of the battery it is irreversible energy add (Q ir_k) and irreversible energy maximum amount (Q ir_m) and the maximum cycle duration (maximum cycle period), which may be generated during one cycle, this Can be calculated by

수학식 17을 사용하면, 배터리의 잔여 수명 상태(state of life; SOL)가 추정될 수 있다. 따라서, 배터리 수명은 해당 충방전에 따른 비가역적 에너지를 계산함으로써 결정될 수 있다.Using Equation 17, the state of life (SOL) of the battery can be estimated. Accordingly, the battery life can be determined by calculating irreversible energy according to the charge/discharge.

일반적으로, 수학식 17을 이용하여 배터리의 수명은 충방전에 따른 비가역적 에너지의 총합이 초기 배터리 용량의 80% 이하가 되면 수명을 다한 것으로 판단할 수 있다.In general, by using Equation 17, the life of the battery may be determined to have reached the end of the life when the sum of irreversible energy due to charging and discharging becomes 80% or less of the initial battery capacity.

Figure 112020062122111-pat00020
Figure 112020062122111-pat00020

배터리 제조사에서 제공하는 충방전 사이클은 DOD가 100% 기준 횟수를 의미하므로, 이를 통해 실제 사용가능한 충방전 사이클이 다음과 같이 계산될 수 있다. 이러한 동작은 잔여 수명 예측부(190)에서 수행될 수 있다.Since the charge/discharge cycle provided by the battery manufacturer means the number of times the DOD is based on 100%, the actual usable charge/discharge cycle can be calculated as follows. This operation may be performed by the remaining life predictor 190.

Figure 112020062122111-pat00021
Figure 112020062122111-pat00021

또한, 배터리가 충방전 되는 과정에서 발생되는 비가역적 에너지량(Q ir )가 유도된 후에, 충방전 곡선에서, 연속하는 두 사이클에서의 충전 시작점(PCS, P* CS), 충전 변곡점(PCK, P* CK), 방전 시작점(PDS, P* DS), 및 방전 변곡점(PDK, P* DK)을 추출하고(S130), 추출된 점들을 이용하여 충방전 곡선을 세 개의 섹션으로 분할한다(S140).In addition, after the irreversible amount of energy ( Q ir ) generated in the process of charging and discharging the battery is derived, in the charging/discharging curve, the charging start point (P CS , P * CS ) in two consecutive cycles, and the charging inflection point (P CK , P * CK ), discharge start points (P DS , P * DS ), and discharge inflection points (P DK , P * DK ) are extracted (S130), and the charge/discharge curves are divided into three sections using the extracted points. It is divided (S140).

그리고, 각 섹션의 면적을 구해 합산함으로써(S150) Q ir_m Q ir_k 가 계산된다(S160). 그리고, 계산된 Q ir_m Q ir_k 로부터 배터리의 잔여 수명이 예측된다(S170). 이러한 과정들은 명세서의 해당 부분에서 상세히 후술된다.And, by obtaining and summing the area of each section (S150), Q ir_m and Q ir_k is calculated (S160). And, the calculated Q ir_m and The remaining life of the battery is predicted from Q ir_k (S170). These processes are described in detail later in the corresponding part of the specification.

- 테스트 시스템의 구성-Composition of test system

도 2 는 배터리 테스트 시스템의 단순화된 구성을 도시하는 도면이다.2 is a diagram showing a simplified configuration of a battery test system.

제안한 방법을 검증하기 위하여, 배터리 충방전 실험 시스템을 그림 1과 같이 구성하였다. 정전류(CC), 정전압(CV) 기능을 가진 배터리 전용 충전기를 이용하여 메인 컨트롤러에서 충방전 시퀀스에 따라 온/오프 하는 구성도 가능하지만, 스위치의 과도상태 및 손실 등을 고려하여 더욱 간소화된 구성으로 실험 시스템이 구성된다. CV 동작은 전류 리미트 기능을 가진 파워서플라이를 사용하여 구현되고, 스위치를 제거하고 시리얼 통신을 이용하여 충방전 시퀀스를 제어하도록 구성하였다. 온도 T는 이상상태에 대한 보호기능을 수행하는 역할로만 동작하도록 구성하였다.In order to verify the proposed method, the battery charging/discharging experiment system was constructed as shown in Figure 1. Using a battery-only charger with constant current (CC) and constant voltage (CV) functions, it is possible to configure on/off according to the charging/discharging sequence from the main controller, but it is a more simplified configuration considering the transient state and loss of the switch. The experimental system is constructed. The CV operation is implemented using a power supply with a current limit function, and the switch is removed and the charge/discharge sequence is controlled using serial communication. The temperature T is configured to operate only as a role of protecting against abnormal conditions.

표 1은 테스트에 사용된 배터리의 사양을 나열한다. 표 1의 사양은 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것이 아님에 주의하여야 한다.Table 1 lists the specifications of the batteries used in the test. It should be noted that the specifications in Table 1 are merely exemplary and do not limit the present invention.

Figure 112020062122111-pat00022
Figure 112020062122111-pat00022

배터리의 노화상태에 대한 특성을 알아보기 위하여, 새 배터리와 DOD 100, 그리고 정격 충전전류(0.5C)와 방전전류(1C)로 각각 100, 200, 300, 400, 500회 충방전을 수행한 배터리 5종에 대하여 충방전 특성 실험을 진행하였다. To find out the characteristics of the aging state of the battery, a new battery and a battery that has been charged and discharged 100, 200, 300, 400, 500 times with a rated charging current (0.5C) and a discharge current (1C), respectively. Charge and discharge characteristics were tested for five types.

도 3a는 상태가 다른 배터리에 대해 1C로 방전했을 때, 방전특성 그래프이며, 도 3b는 0.5C로 충전했을 때, 충전특성을 나타낸 것이다. 우리가 예상하고 있는 바와 같이, 충방전 사이클이 많이 진행된 배터리일수록, 충전과 방전의 속도가 빠르게 변함을 알 수 있다. 이는 배터리 특성을 위해 정격으로 충방전을 정확히 정해진 규칙대로 진행되었기 때문에, 각각의 노화 상태에 따른 특성이 아주 선형적인 변화를 보이고 있음을 알 수 있다.3A is a graph of discharge characteristics when discharged at 1C for batteries in different states, and FIG. 3B is a graph showing charging characteristics when charged at 0.5C. As expected, it can be seen that the faster the charging and discharging speeds change, the more battery charging and discharging cycles have been performed. It can be seen that since charging and discharging were performed according to the exact rules determined for the battery characteristics, the characteristics according to each aging state showed a very linear change.

도 4a는 충전 전류가 변하는 SOC에 대한 전압 곡선(방전 전류는 1C로 고정됨)이고 도 4b는 방전 전류가 변하는 SOC에 대한 전압 곡선(충전 전류는 0.5C로 고정됨)이다.FIG. 4A is a voltage curve for SOC with varying charging current (discharge current is fixed at 1C), and FIG. 4B is a voltage curve for SOC with varying discharge current (charging current is fixed at 0.5C).

즉, 도 4a는 방전전류는 정격전류인 1C로 고정하고, 충전전류를 0.1C~1C까지 변화시키면서 DOD를 100%로 충방전했을 때의 SOC에 대한 전압의 그래프이다. 충방전을 하면서 나타나는 곡선이 가지는 면적이 전류의 크기에 따라 바뀌는 것을 볼 수 있다. 전류가 크기가 가장 큰 1C의 경우, 면적이 넓으며, 충전전류가 작아질수록 면적이 줄어드는 것을 볼 수 있다. 도 4b는 충전전류를 0.5C로 고정한 상태에서, DOD 100%로, 방전전류를 변화시키면서 SOC에 대한 전압의 그래프를 나타낸 것이다. 방전전류가 가장 큰 1C의 경우, 하단부가 가장 아래쪽에 그래프가 그려지는 것을 볼 수 있다. 전류가 작아질수록 그래프가 감싸는 면적이 줄어드는 것을 볼 수 있다. 도 4a, 및 도 4b를 통하여 전술된 기술에 대한 근거가 명확해 지는 것을 확인할 수 있다. 전류의 크기에 따라 SOC에 대한 전압의 곡선이 감싸는 면적이 변화되는 것을 확인할 수 있으며, 전류가 커짐에 따라 면적이 커지는 것을 볼 수 있었다. 이 양은 비가역적에너지로 환산이 가능하며, 따라서, 비가역적 에너지의 계산에 의한 수명 추정이 가능하다.That is, FIG. 4A is a graph of the voltage against SOC when the discharge current is fixed at 1C, which is the rated current, and the DOD is charged and discharged at 100% while changing the charging current from 0.1C to 1C. It can be seen that the area of the curve that appears while charging and discharging changes according to the magnitude of the current. In the case of 1C, where the current is the largest, the area is wide, and as the charging current decreases, the area decreases. 4B shows a graph of the voltage against SOC while changing the discharge current with 100% DOD while the charging current is fixed at 0.5C. In the case of 1C with the largest discharge current, it can be seen that a graph is drawn at the bottom of the lower part. It can be seen that as the current decreases, the area covered by the graph decreases. It can be seen that the basis for the above-described technology becomes clear through FIGS. 4A and 4B. It can be seen that the area covered by the voltage curve for SOC changes according to the magnitude of the current, and it can be seen that the area increases as the current increases. This amount can be converted into irreversible energy, and thus, it is possible to estimate the lifetime by calculating the irreversible energy.

도 5a는 충방전 전류만 다를 경우의 Q 값 변화를, 도 5b는 충방전 전류 및 DOD가 다를 경우의 Q 값 변화를 나타낸다. 특히, 도 5a는 0.5C Charging (0.5CC), 1C Discharging (1CD) 와 0.1C Charging (0.1CC), 0.1C Discharging (0.1CD)에 대한 DOD 100%일 때의 충방전 특성 곡선을 나타낸다. 도 5a의 검은색 실선으로 둘러쌓인 곡면의 면적이 Qir_m으로 정의되고, 1 사이클에서 정격충전전류, 정격방전전류는 DOD100%로 운전하였을 경우, 비가역적 열용량의 최대크기이다. 붉은색 실선으로 나타낸 면적은 0.1C Charging (0.1CC), 0.1C Discharging (0.1CD)에 대한 DOD 100%일 때의 비가역적 열용량의 크기로, Qir_k으로 정의되고, 특정 1 사이클에서 감쇠된 배터리 용량을 의미한다. 도 5b는 DOD를 70%로 운전하였을 경우, 소모된 용량을 나타내고 있다. 도 5a 및 도 5b에서 Qir_m-Qir_k는 사용가능한 잔여용량을 의미하게 된다. 이를 통해서 비례관계식을 통해 우리는 남은 용량과 잔여 사이클을 계산할수 있다.FIG. 5A shows a change in Q value when only the charge/discharge current is different, and FIG. 5B shows a change in Q value when the charge/discharge current and DOD are different. In particular, FIG. 5A shows the charge/discharge characteristic curves at 100% DOD for 0.5C Charging (0.5CC), 1C Discharging (1CD), 0.1C Charging (0.1CC), and 0.1C Discharging (0.1CD). When the area of the curved surface surrounded by the solid black line in FIG. 5A is defined as Q ir_m , and the rated charging current and rated discharge current in one cycle are operated at DOD 100%, the maximum irreversible heat capacity is. The area indicated by the red solid line is the size of the irreversible heat capacity at 100% DOD for 0.1C Charging (0.1CC) and 0.1C Discharging (0.1CD), defined as Q ir_k , and attenuated in a specific cycle. Means capacity. 5B shows the consumed capacity when the DOD is operated at 70%. In FIGS. 5A and 5B, Q ir_m -Q ir_k denotes a usable remaining capacity. This allows us to calculate the remaining capacity and remaining cycles through the proportional relationship.

도 6은 다양한 상황에서의 비가역적 에너지를 나타낸다.6 shows the irreversible energy in various situations.

도 6은 충방전 전류의 크기 및 DOD를 변경하는 결과의 그래프이고 , 검정 실선 영역은 한 사이클 동안의 비가역적 에너지의 최대값 Qir_m이다. 도 5 는 다양하게 변하는 비가역적 열용량의 모양을 보여준다. 전류의 충전속도가 정격 범위를 넘으면, 비가역적 열용량은 1-사이클 기준 값을 초과하게 되고, 결과적으로 수명이 단축된다. 6 is a graph of the result of changing the magnitude of the charge/discharge current and the DOD, and the black solid line area is the maximum value Qir_m of the irreversible energy during one cycle. 5 shows the shape of the irreversible heat capacity that varies in various ways. If the charging rate of the current exceeds the rated range, the irreversible heat capacity will exceed the 1-cycle reference value, resulting in a shortened life.

도 7a, 7b는 더 적은 전류에 대한 충방전 동작을 보여주며, 즉, 기준 대비, 충-방전 전류의 크기와 DOD를 변화하면서 나타낸 결과 그래프이다. 이 경우 비가역적 에너지가 적어져서 잔여 수명이 늘어나게 된다.7A and 7B are graphs showing the charging/discharging operation for a smaller current, that is, by changing the magnitude of the charge-discharge current and the DOD compared to the reference. In this case, the irreversible energy is reduced and the remaining life is increased.

구체적으로, 도 7a는 0.5C의 충전 전류, 1C의 방전전류 (0~500회 사이클)인 경우를, 도 7b는 0.5C 방전전류, 1C 충전 전류 (새 배터리, 500회째 배터리)인 경우를 나타낸다. 즉, 도 7은 6개의 서로 다른 수명을 가진 배터리를 0.5CC, 1CD, DOD=100%로 충-방전하였을 경우의 특성 곡선을 비교하여 나타내고 있으며, 면적 별로 구분을 하면, 새 배터리의 곡면의 면적이 가장 적고, 수명이 다 되어 갈수록, 곡선의 면적이 넓어지는 것을 확인할 수 있다. 도 7b는 새 배터리와 수명이 다 되어버린 배터리의 특성 곡선을 나타내었다. 수명이 다된 배터리의 경우, 방전시 SOC가 0%가 될 때까지 방전을 하게 되면, 전압 강하 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 이 때 순간적인 과도현상으로 인해 배터리 문제가 발생할 가능성이 높을 것으로 예상된다.Specifically, FIG. 7A shows a case of 0.5C charging current and 1C discharge current (0 to 500 cycles), and FIG. 7B shows a case of 0.5C discharge current and 1C charging current (new battery, 500th battery). . That is, FIG. 7 shows a comparison of characteristic curves when 6 batteries with different lifetimes are charged and discharged at 0.5CC, 1CD, and DOD = 100%, and when divided by area, the area of the curved surface of the new battery This is the smallest, and it can be seen that the area of the curve becomes wider as the lifespan is over. 7B shows characteristic curves of a new battery and a battery that has reached the end of its life. In the case of the exhausted battery, it was confirmed that a voltage drop occurs when the battery is discharged until the SOC reaches 0% during discharge. At this time, it is expected that a battery problem will occur due to an instantaneous transient phenomenon.

- 점검출 방법(point detection method; PDM)-Point detection method (PDM)

일반적인 경우, 곡선의 면적을 구하기 위해서 적분기를 사용하는 방법을 사용한다. 하지만 적분기는 누적오차 제거를 위한 방법을 적용하여 처리해야 하는 단점을 가지고 있다. 따라서, 본 발명에서는 적분기를 사용하지 않고, 4개의 변곡점을 검출하여 사각형의 면적을 구하는 방법을 적용하였다. 이 방법의 경우, 적분기를 사용하는 경우의 단점을 제거할 수 있고, 보다 간편하고 효과적인 방법으로 비가역적 열용량을 구할수 있다.In general, we use an integrator to find the area of the curve. However, the integrator has a drawback that it must be processed by applying a method for removing accumulated errors. Therefore, in the present invention, a method of obtaining the area of a square by detecting four inflection points is applied without using an integrator. In this method, the disadvantages of using the integrator can be eliminated, and the irreversible heat capacity can be obtained in a more convenient and effective method.

도 8은 점검출 방법(PDM)의 개념을 설명한다.8 illustrates the concept of an inspection method (PDM).

포인트의 변화는 결론적으로 방전된 에너지가 충전된 에너지보다 적은 경우(도 8a), 및 방전된 에너지가 충전된 에너지보다 큰 경우(도 8b)로 나눠진다. 여기서 PCS는 충전 시작점(charging start point), PCK는 충전 변곡점(charging knee point), PDS는 방전 시작점(discharging start point), PDK는 방전 변곡점(knee point)으로 정의된다. 이러한 포인트의 변화는 총 4가지 경우의 수를 가지며, 그것을 도식적으로 나타내면 도 9와 같다. The change in point is conclusively divided into cases where the discharged energy is less than the charged energy (Fig. 8A), and the case where the discharged energy is greater than the charged energy (Fig. 8B). Here, P CS is defined as a charging start point, P CK is a charging knee point, P DS is a discharging start point, and P DK is a discharge knee point. The change of these points has a total of 4 cases, and schematically, as shown in FIG. 9.

도 9는 충방전 상태에 따른 PDM의 네 가지 경우를 보여준다. 구체적으로, (a)는 DOD가 넓어질 경우; (b)는 DOD가 좁아지는 경우; (c)는 DOD 범위가 낮아지는 경우; 및 (d)는 DOD 범위가 높아지는 경우를 나타낸다.9 shows four cases of PDM according to the state of charge and discharge. Specifically, (a) when the DOD widens; (b) when DOD becomes narrower; (c) when the DOD range is lowered; And (d) shows a case where the DOD range is increased.

도 9는 DOD로서 표현될 수 있다. (a)의 경우, DOD의 범위가 이전보다 넓고, (b)의 경우, DOD 범위가 좁아진다. (c)의 경우에는 DOD 범위가 이동되는데, 즉 방전 깊이가 깊어지고 충전 깊이가 얕아진다. 여기에서, 충전 깊이(depth of charge)도 역시 깊다면, 이것은 (a)의 경우가 된다. 즉, (d)와 반대로, 방전 깊이는 얇아지고 충전 깊이가 증가한다. 유사하게, 충전 깊이도 역시 낮아진다면, 이것은 (b)의 경우가 된다. 일반적으로, 배터리의 거의 모든 충방전 상태는 위의 네 가지 경우에 포함된다. 도 9에서, 파란색 표시의 P(PCS, PCK, PDS, PDK)는 현재의 위치를 나타내고 이산 신호 처리 성분의 P(n-1)과 같다. 위첨자(*)로 표시되는 녹색점들 P*(P* CS, P* CK, P* DS, P* DK)은 새롭게 업데이트된 점이고, 이것은 이산 신호 처리 성분의 P(n)이다.9 can be represented as DOD. In the case of (a), the range of the DOD is wider than before, and in the case of (b), the range of the DOD is narrowed. In case (c), the DOD range is shifted, that is, the discharge depth becomes deeper and the filling depth becomes shallower. Here, if the depth of charge is also deep, this is the case in (a). That is, contrary to (d), the discharge depth becomes thinner and the filling depth increases. Similarly, if the filling depth is also lowered, this is the case in (b). In general, almost all charge/discharge states of a battery are included in the above four cases. In FIG. 9, P(P CS , P CK , P DS , P DK ) in blue indicates the current position and is equal to P(n-1) of the discrete signal processing component. The green dots P * (P * CS , P * CK , P * DS , P * DK ) denoted by superscripts (*) are newly updated points, and this is the P(n) of the discrete signal processing component.

- 섹션 분리 방법(Section Separation Method; SSM)-Section Separation Method (SSM)

도 10은 섹션 분할 방법을 적용하는 개념을 설명한다. 구체적으로는, (a)는 SSM이 적용되지 않는 경우의 PDM에 의한 Q 값을 나타내고 (b)는 SSM이 적용되는 경우의 PDM에 의한 Q 값을 나타낸다.10 illustrates the concept of applying the section division method. Specifically, (a) represents a Q value by PDM when SSM is not applied, and (b) represents a Q value by PDM when SSM is applied.

위의 PDM를 이용하여 면적을 구할 수 있으나, 곡선의 형태를 보면, DOD가 클 경우, 도 10(a)와 같이 면적의 계산 오차가 크게 된다. 물론, 실제 배터리 사용구간이 대부분 20-80%임을 감안하면, 곡선의 거의 일정한 구역이기 때문에 큰 오차가 발생하지 않지만, SOC의 전체구역 (0~100%)을 고려한다면, 이 방법은 비실용적인 방법이 될 수 있다. 따라서 도 10(b)와 같이 3개의 구역으로 분할하는 방법(SSM)을 제안한다. 표 2는 실제 곡선의 면적과 PDM으로 계산된 면적의 오차률을 나타낸 것이다. SSM을 적용하지 않은 경우, DOD가 큰 구간에서는 오차률이 현저히 증가하는 것을 확인할 수 있다.The area can be obtained using the above PDM, but looking at the shape of the curve, when the DOD is large, the calculation error of the area becomes large as shown in Fig. 10(a). Of course, considering that the actual battery usage period is mostly 20-80%, there is no big error because it is an almost constant area of the curve, but considering the total area of SOC (0-100%), this method is an impractical method. Can be Therefore, a method (SSM) of dividing into three zones as shown in FIG. 10(b) is proposed. Table 2 shows the area of the actual curve and the error rate of the area calculated by PDM. If SSM is not applied, it can be seen that the error rate increases significantly in the section with a large DOD.

Figure 112020062122111-pat00023
Figure 112020062122111-pat00023

- 알고리즘- algorithm

도 11은 배터리 수명 예측을 위한 알고리즘의 의사코드가 개략적으로 나타낸다.11 schematically shows a pseudocode of an algorithm for predicting battery life.

우선, Qir_m을 결정하기 위하여, 제조사가 제공한 정보를 사용하거나 샘플 충방전 사이클을 실행하여 Qir_m 정보를 저장한다. 그 후에, 전압, 전류, 및 온도 정보가 실시간으로 획득되고, 이 정보가 수명을 예측하기 위하여 사용된다. 온도 정보는 비정상적인 상황에 대한 긴급 중지 트리거로서 사용된다. First, in order to determine Q ir_m , information provided by the manufacturer is used or a sample charge/discharge cycle is executed to store Q ir_m information. After that, voltage, current, and temperature information is obtained in real time, and this information is used to predict the lifetime. The temperature information is used as an emergency stop trigger for abnormal situations.

이러한 정보를 사용하여, 우선 충전 상태인지 방전 상태인지 검사한다. 전류 정보를 살펴볼 때 전류 방향이 경된다면, 이것이 충전 또는 방전 시작점의 정보이고, 따라서 이것을 PCS 및 PDS로 저장한다. 그리고, 충전 및 방전 각각이 이루어지는 동안 SOC 정보가 검사된다. 충전 또는 방전 시작시의 SOC가 1% 이상 변한다면, 해당 지점이 변곡점으로 결정되고 변곡점에서의 전압 정보가 PCK 또는 PDK에 저장된다. 이러한 변화량은 예시적인 것이고 본 발명을 한정하는 것이 아님에 주의하여야 한다.Using this information, it first checks whether it is in a charged or discharged state. When looking at the current information, if the current direction is hard, this is the information of the starting point of charging or discharging, so it is stored as P CS and P DS . Then, SOC information is checked during each of charging and discharging. If the SOC at the start of charging or discharging changes by more than 1%, the corresponding point is determined as an inflection point, and voltage information at the inflection point is stored in P CK or P DK . It should be noted that these variations are exemplary and do not limit the present invention.

이러한 방식으로 네 지점이 발견될 수 있고, 세 개의 섹션에서 같은 동작이 수행되며, 이것이 한 사이클의 비가역적 에너지에 대응하는 값을 계산하기 위해 사용되고, 수명이 추정된다.In this way, four points can be found, and the same operation is performed in three sections, which are used to calculate the value corresponding to the irreversible energy of one cycle, and the lifetime is estimated.

- 수명 사이클 예측 결과-Life cycle prediction result

도 12는 방전 전류가 실시간으로 변할 경우, 시간에 따른 전압 변화와 SOC에 따른 전압 변화를 비교한 것을 보여준다. 도 12의 (a)는 방전 전류 크기가 시간 간격 동안 0.5C, 0.25C, 및 1C로 변할 때 전압 상태가 변하는 것을 보여준다. 그러나, 도 12(b)에서, 시간 간격마다 방전 전류가 변하지만, SOC에 대한 전압 변화 그래프는 시간 변화와 무관하게 일정한 사이클 곡선을 보여준다. 이것으로부터, 사용자의 충방전 패턴이 변경되는 것과 무관하게 전압/SOC 곡선을 사용해서 수명을 예측하면 매우 효율적이라는 것을 알 수 있다.12 shows a comparison of a voltage change over time and a voltage change over SOC when the discharge current changes in real time. 12A shows that the voltage state changes when the magnitude of the discharge current changes to 0.5C, 0.25C, and 1C during the time interval. However, in Fig. 12(b), although the discharge current changes at every time interval, the voltage change graph for SOC shows a constant cycle curve regardless of the time change. From this, it can be seen that it is very efficient to predict the lifetime using the voltage/SOC curve regardless of the change in the user's charge/discharge pattern.

표 3은 배터리 충방전 전류의 크기와 DOD를 변경시키면서 본 발명에 의해 제안된 방법을 적용하여 예측한 수명과 실제 잔여 용량을 비교 분석한 결과를 보여준다. Table 3 shows the results of comparing and analyzing the predicted lifespan and the actual remaining capacity by applying the method proposed by the present invention while changing the size and DOD of the battery charging/discharging current.

Figure 112020062122111-pat00024
Figure 112020062122111-pat00024

Figure 112020062122111-pat00025
Figure 112020062122111-pat00025

결과적으로, DOD에 따라서 추정 정확도에 다소의 차이가 있다는 것을 알 수 있다. 정확도는 0-100% 범위에서는 다소 낮았고, DOD가 작을수록 추정 오차도 작고 정확도가 높았다. 100% DOD 섹션과 50% DOD 섹션에서의 추정된 정확도 편차는 최대 2.7%만큼 다르지만, 충방전 전류의 크기에 따라서의 약 1%의 편차가 생긴다는 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that there is a slight difference in the estimation accuracy depending on the DOD. The accuracy was somewhat lower in the range of 0-100%, and the smaller the DOD, the smaller the estimation error and the higher the accuracy. The estimated accuracy deviation in 100% DOD section and 50% DOD section differs by up to 2.7%, but it can be seen that there is a deviation of about 1% depending on the magnitude of the charge/discharge current.

- 결론- conclusion

도 13은 예측 수명과 실제 수명 사이의 비교 곡선이다.13 is a comparison curve between the predicted life and the actual life.

도 13은 표 3 의 데이터를 그래프로 표현한 것이다. 잔여 수명이 충방전 C-레이트와 DOD에 크게 의존한다는 것을 알 수 있다. 예측된 수명의 결과가 실제 잔여 용량에 기반해서 비교되었고, 예측된 수명을 분석하여 평균 93% 이상의 정확도를 얻었다. 높은 DOD 섹션에서는, 정확도가 다소 떨어지고, 실재 사용 섹션으로 기대되는 20-80% 섹션 및 30-80% 섹션에서는 정확도가 94%였다.13 is a graph of the data in Table 3. It can be seen that the remaining life is highly dependent on the charge/discharge C-rate and DOD. The results of the predicted life were compared based on the actual remaining capacity, and the predicted life was analyzed to obtain an average accuracy of 93% or more. In the high DOD section, the accuracy was somewhat inferior, and in the 20-80% section and the 30-80% section expected as the actual use section, the accuracy was 94%.

이러한 결과에 비추어볼 때, 무엇보다 DOD와 C-레이트가 수명에 대해 중요하다는 것을 알 수 있다. 본 명세서에서 비가역적 열용량을 계산하기 위한 곡선에 대한 분석 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, Q 값의 면적이 DOD와 C-레이트에 따라 명백하게 달라진다는 것을 알 수 있다.In light of these results, it can be seen that, above all, DOD and C-rate are important for longevity. As can be seen from the analysis result of the curve for calculating the irreversible heat capacity in the present specification, it can be seen that the area of the Q value is clearly different depending on the DOD and the C-rate.

결과적으로, DOD가 클수록 C-레이트가 커지고 Q 값도 커지는데, 이것은 수명이 짧아진다는 것을 의미한다. 오히려, 동일한 조건에서(동일한 DOD 및 C-레이트), 비가역적 영용량은 배터리의 노화 상태에 따라서 다소 증가하지만, 노화 속도는 DOD 또는 C-레이트의 효과보다는 상대적으로 느리다.As a result, the larger the DOD, the larger the C-rate and the larger the Q value, which means a shorter lifetime. Rather, under the same conditions (same DOD and C-rate), the irreversible zero capacity increases somewhat with the aging state of the battery, but the aging rate is relatively slower than the effect of DOD or C-rate.

실험의 결과, 온도는 결과에 영향이 별로 없다는 것을 알 수 있다. 온도가 적합한 동작 범위를 벗어나면, 계산된 비가역적 에너지가 증가하고, 이것은 수명이 짧아진다는 것을 의미한다. 이와 유사하게, 배터리가 노화됨에 따라 계산되는 비가역적 에너지는 증가한다. 본 발명은 평균 기대 수명이 90% 이상의 정확도로 제공되는데, 그 정확도를 증가시키기 위해서는 Qir_m값이 온도와 노화 상태를 반영해야 한다.As a result of the experiment, it can be seen that the temperature has little effect on the results. If the temperature is outside the suitable operating range, the calculated irreversible energy increases, which means that the lifespan is shortened. Similarly, as the battery ages, the calculated irreversible energy increases. In the present invention, the average life expectancy is provided with an accuracy of 90% or more. In order to increase the accuracy, the Q ir_m value should reflect the temperature and aging state.

본 발명에 의하여, 널리 사용되는 리튬 이온 배터리의 수명을 예측하는 장치가 엔트로피 법칙에 따라 제안되고 그 결과가 검증되었다. 이러한 장치는, 물리적이지만 직관적이고 상대적으로 용이하게 구현될 수 있다는 장점을 가진다. 전술된 바와 같이, 온도와 시간의 함수를 수반하는 수명 추정과 해석 방법에는 오류가 많다. 사실상, 배터리 상태를 실시간으로 획득하고 처리하는 과정에서 온도보다 반응성이 높은 전압과 전류의 정보로부터 수명을 추정하는 것이 더 효과적이다. 전압은 내부 상태, 온도, 배터리의 환경 인자를 반영하여, 분석이 쉬워지게 된다.According to the present invention, an apparatus for predicting the life of a widely used lithium ion battery is proposed according to the law of entropy, and the result is verified. Such a device has the advantage that it is physical, but intuitive and can be implemented relatively easily. As described above, there are many errors in the life estimation and analysis method involving a function of temperature and time. In fact, in the process of acquiring and processing battery status in real time, it is more effective to estimate the lifetime from information about voltage and current, which is more responsive than temperature. The voltage reflects the internal state, temperature, and environmental factors of the battery, making analysis easier.

또한, 시간에 따라 변하는 성분을 사용하지 않고 SOC 정보를 위해 전압을 사용함으로써, 사용 패턴에 따라 변하는 시간 성분에 대한 영향이 제거된다. 그리고, 본 발명에 따른 실험 결과, 92%보다 높은 정확도로 본 발명이 유효하고 정확하다는 것이 증명되었다.In addition, by using a voltage for SOC information without using a component that changes over time, the influence on the time component that changes according to a usage pattern is eliminated. And, as a result of the experiment according to the present invention, it was proved that the present invention is effective and accurate with an accuracy higher than 92%.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.

또한, 본 발명에 따르는 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 분산 컴퓨터 시스템에 의하여 분산 방식으로 실행될 수 있는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드를 저장할 수 있다. Further, the apparatus according to the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include any type of recording device storing data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, etc., and also implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. In addition, the computer-readable recording medium may store computer-readable codes that can be executed in a distributed manner by a distributed computer system connected through a network.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. In terms of the terms used in the present specification, expressions in the singular should be understood as including plural expressions unless clearly interpreted differently in context, and terms such as "includes" are specified features, numbers, steps, actions, and components. It is to be understood that the presence or addition of one or more other features or numbers, step-acting components, parts or combinations thereof is not meant to imply the presence of, parts, or combinations thereof. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. And software.

따라서, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.Accordingly, the present embodiment and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention, and those skilled in the art within the scope of the technical ideas included in the specification and drawings of the present invention can be easily It will be apparent that all of the modified examples and specific embodiments that can be inferred are included in the scope of the present invention.

본 발명의 배터리 관리 기술에 적용될 수 있다.It can be applied to the battery management technology of the present invention.

Claims (7)

배터리의 충방전 특성을 사용하여 배터리에 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 시스템으로서,
상기 배터리에 전기 에너지를 충방전하는 전력 변환부(power conversion system; PCS);
상기 배터리 및 상기 전력 변환부의 전압, 전류, 온도, 및 내부 저항을 포함하는 상태 정보를 모니터링하고 제어하는 전력 관리부(power management system; PMS); 및
상기 배터리의 상태 정보로부터 상기 배터리의 충전 상태(state of charge; SOC)를 측정하고, 상기 충전 상태에 기반하여 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리부(battery management system; BMS)를 포함하고,
상기 배터리 관리부는,
구성하는 셀들의 충전량을 등화시키는 셀 밸런싱부; 및
상기 충전 상태에 기반하여 상기 배터리의 잔여 수명을 예측하고, 예측된 잔여 수명에 따라 상기 배터리의 과충전 및 과방전을 방지하여 상기 배터리를 보호하는 배터리 보호부를 포함하며,
상기 배터리 보호부는,
변동하는 충전 전류 및 방전 전류로 상기 배터리를 충전 및 방전하면서, 상기 배터리의 전압, 충전 상태(state of charge; SOC), 및 방전 깊이(depth of discharge; DOD)를 측정하는 배터리 상태 측정부;
엔탈피와 엔트로피 법칙을 사용하여, 상기 전압 및 상기 충전 상태(SOC)로부터 상기 배터리가 충방전 되는 과정에서 발생되는 비가역적 에너지량(Qir )을 유도하는 비가역적 에너지량 유도부; 및
유도된 비가역적 에너지량(Qir )으로부터 상기 배터리의 잔여 수명을 예측하는 잔여 수명 예측부를 포함하고,
상기 비가역적 에너지량 유도부는,
상기 비가역적 에너지량(Qir )을 수학식
Figure 112020128521421-pat00048

를 사용하여 유도하며,
여기에서 Q0는 배터리 최대 용량, α는 아레니우스 상수(Arrhenius rate constant)이고, EC 및 ED는 각각 충전시 및 방전시의 셀전압이고,
상기 잔여 수명 예측부는,
상기 배터리의 잔여 수명을 수학식
Figure 112020128521421-pat00049

를 사용하여 예측하며,
여기에서 Qir_m 은 비가역적 에너지량의 사이클별 최대값, m은 최대 사이클 기간, Na Np 는 각각 실제 사이클 횟수와 예측된 사이클 횟수이고, Qir_k 는 k번째 사이클 현재의 비가역적 에너지량인 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 특성을 사용한 ESS 시스템.
As an energy storage system for storing electrical energy in a battery by using the charge/discharge characteristics of the battery,
A power conversion system (PCS) for charging and discharging electrical energy in the battery;
A power management system (PMS) for monitoring and controlling status information including voltage, current, temperature, and internal resistance of the battery and the power conversion unit; And
And a battery management system (BMS) that measures a state of charge (SOC) of the battery from the state information of the battery and manages the battery based on the state of charge,
The battery management unit,
A cell balancing unit that equalizes the charge amount of the constituting cells; And
And a battery protection unit that predicts the remaining life of the battery based on the state of charge and protects the battery by preventing overcharging and overdischarging of the battery according to the predicted remaining life,
The battery protection unit,
A battery state measurement unit that measures a voltage, a state of charge (SOC), and a depth of discharge (DOD) of the battery while charging and discharging the battery with varying charging and discharging currents;
An irreversible energy amount inducing unit for inducing an irreversible amount of energy Q ir generated in a process of charging and discharging the battery from the voltage and the state of charge (SOC) using the law of enthalpy and entropy; And
And a remaining life predicting unit that predicts the remaining life of the battery from the induced irreversible energy amount Q ir ,
The irreversible energy amount inducing unit,
Equation of the irreversible energy amount ( Q ir )
Figure 112020128521421-pat00048

Is derived using
Where Q 0 is the maximum capacity of the battery, α is the Arrhenius rate constant, E C and E D are the cell voltages during charging and discharging, respectively,
The remaining life prediction unit,
Equation of the remaining life of the battery
Figure 112020128521421-pat00049

Is used to predict,
Where Q ir_m is the maximum value for each cycle of the irreversible energy amount, m is the maximum cycle period, N a and N p are the actual and predicted cycles, respectively, and Q ir_k is the current irreversible energy amount of the kth cycle ESS system using the charging and discharging characteristics of the battery, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 잔여 수명 예측부는,
Q ir_m Q ir_k 를, 상기 배터리에 대한 전압과 충전 상태(SOC)의 관계를 나타내는 그래프에서 사이클별 충방전 곡선이 차지하는 면적으로부터 구하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 특성을 사용한 ESS 시스템.
The method of claim 1,
The remaining life prediction unit,
ESS system using charge/discharge characteristics of a battery, characterized in that Q ir_m and Q ir_k are obtained from an area occupied by a cycle-by-cycle charge/discharge curve in a graph showing a relationship between a voltage and a state of charge (SOC) for the battery.
제4항에 있어서,
상기 사이클별 충방전 곡선의 면적은, 상기 충방전 곡선을 적어도 두 개 이상의 섹션으로 분할하고, 분할된 섹션별 면적을 합산하여 구해지는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 특성을 사용한 ESS 시스템.
The method of claim 4,
The area of the charge/discharge curve for each cycle is obtained by dividing the charge/discharge curve into at least two or more sections and summing the divided areas for each section. The ESS system using charge/discharge characteristics of a battery.
제5항에 있어서,
상기 사이클별 충방전 곡선을 분할하는 것은,
상기 충방전 곡선에서, 연속하는 두 사이클에서의 충전 시작점(PCS, P* CS), 충전 변곡점(PCK, P* CK), 방전 시작점(PDS, P* DS), 및 방전 변곡점(PDK, P* DK)을 추출하는 것, 및
상기 충방전 곡선을:
PCS, P* CS, PCK, 및 P* CK에 의해 형성되는 제 1 섹션;
P* CS, P* CK, P* DS, 및 P* DK에 의해 형성되는 제 2 섹션; 및
PDS, P* DS, PDK, 및 P* DK에 의해 형성되는 제 3 섹션으로 분할하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 특성을 사용한 ESS 시스템.
The method of claim 5,
Dividing the charge/discharge curve for each cycle,
In the charge/discharge curve, a charge start point (P CS , P * CS ), a charge inflection point (P CK , P * CK ), a discharge start point (P DS , P * DS ), and a discharge inflection point (P) in two consecutive cycles Extracting DK , P * DK ), and
The charge/discharge curve:
A first section formed by P CS , P * CS , P CK , and P * CK ;
A second section formed by P * CS , P * CK , P * DS , and P * DK ; And
An ESS system using charge/discharge characteristics of a battery, comprising dividing into a third section formed by P DS , P * DS , P DK , and P * DK .
제6항에 있어서,
상기 충전 시작점(PCS) 및 방전 시작점(PDS)은 전류의 방향 변동에 의해 추출되고,
상기 충전 변곡점(PCK) 및 방전 변곡점(PDK)은 충전 상태(SOC)에 대한 전압의 변화량에 기반하여 추출되는 것을 특징으로 하는 배터리의 충방전 특성을 사용한 ESS 시스템.
The method of claim 6,
The charging start point (P CS ) and the discharge start point (P DS ) are extracted by the change in the direction of current,
The charging inflection point (P CK ) and the discharge inflection point (P DK ) are extracted based on a change in voltage with respect to a state of charge (SOC).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113315241A (en) * 2021-04-16 2021-08-27 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 Energy storage power station double-layer cooperative balance control method and system
CN113783252A (en) * 2021-08-26 2021-12-10 四川科陆新能电气有限公司 Virtual internal resistance adjusting device for balancing between battery clusters
WO2023059077A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 System of estimating residual capacity of energy storage system (ess) and method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116683588B (en) * 2023-08-02 2024-01-26 深圳市神通天下科技有限公司 Lithium ion battery charge and discharge control method and system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100019660A (en) 2008-08-11 2010-02-19 주식회사 엘지화학 Life prediction apparatus and the life prediction method using the same
JP2013069695A (en) * 2005-08-03 2013-04-18 California Inst Of Technology Electrochemical thermodynamic measurement system
KR20150113414A (en) * 2014-03-28 2015-10-08 한국에너지기술연구원 Method for optimization of fuel cells operating conditions using hybrid model
KR20170059208A (en) * 2015-11-20 2017-05-30 한국과학기술원 Method of dynamically extracting entropy on battery
KR20170093482A (en) * 2016-02-05 2017-08-16 한국과학기술원 Optimized battery charging method based on thermodynamic information of a battery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09257890A (en) * 1996-03-21 1997-10-03 Nissan Motor Co Ltd Method for detecting total capacity of secondary cell for electric vehicle, remaining capacity meter using the method and remaining life meter
JP2016090485A (en) * 2014-11-07 2016-05-23 株式会社日立製作所 Power storage controller and vehicle drive system carrying the same
JP6324332B2 (en) * 2015-02-18 2018-05-16 三菱電機株式会社 Charge / discharge control device and control method for lithium ion battery
KR101923515B1 (en) * 2017-05-17 2018-11-29 (주)코리아넷 Efficient energy storage system for monitoring and controlling battery periodically

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013069695A (en) * 2005-08-03 2013-04-18 California Inst Of Technology Electrochemical thermodynamic measurement system
KR20100019660A (en) 2008-08-11 2010-02-19 주식회사 엘지화학 Life prediction apparatus and the life prediction method using the same
KR20150113414A (en) * 2014-03-28 2015-10-08 한국에너지기술연구원 Method for optimization of fuel cells operating conditions using hybrid model
KR20170059208A (en) * 2015-11-20 2017-05-30 한국과학기술원 Method of dynamically extracting entropy on battery
KR20170093482A (en) * 2016-02-05 2017-08-16 한국과학기술원 Optimized battery charging method based on thermodynamic information of a battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113315241A (en) * 2021-04-16 2021-08-27 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 Energy storage power station double-layer cooperative balance control method and system
CN113783252A (en) * 2021-08-26 2021-12-10 四川科陆新能电气有限公司 Virtual internal resistance adjusting device for balancing between battery clusters
CN113783252B (en) * 2021-08-26 2024-04-16 四川科陆新能电气有限公司 Virtual internal resistance adjusting device for balancing among battery clusters
WO2023059077A1 (en) * 2021-10-05 2023-04-13 주식회사 엘지에너지솔루션 System of estimating residual capacity of energy storage system (ess) and method thereof

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