KR102545282B1 - Method for estimating state of health of supercapacitor pack based equivalent series resistance, recording medium and device for performing the method - Google Patents

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Abstract

내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법은, 슈퍼캐패시터 팩의 용량, EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항(Resr) 및 손실저항(Rloss)의 초기값을 설정하는 단계; 일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 단계; 계산된 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)을 추정하는 단계; 및 추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어하는 단계;를 포함한다. 이에 따라, 슈퍼캐패시터 팩의 교체 주기를 사전에 추정할 수 있으며, 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 SOH 추정에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.A method for estimating the lifespan of a supercapacitor pack based on internal resistance includes setting initial values of capacity, electric double layer capacitor (EDLC) internal resistance (Resr) and loss resistance (Rloss) of the supercapacitor pack; Calculating the capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack by measuring the current through the isolated voltage sensor at regular time intervals; estimating a state of health (SOH) of the supercapacitor pack based on the calculated capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack; and controlling power output from the supercapacitor pack based on the estimated lifespan of the supercapacitor pack through on/off of a switch. Accordingly, the replacement cycle of the supercapacitor pack can be estimated in advance, and the current measurement accuracy used for SOH estimation can be improved by adjusting the zero point of the sensor according to the use environment.

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Description

내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치{METHOD FOR ESTIMATING STATE OF HEALTH OF SUPERCAPACITOR PACK BASED EQUIVALENT SERIES RESISTANCE, RECORDING MEDIUM AND DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD}Method for estimating lifespan of supercapacitor pack based on internal resistance, recording medium and device for performing the same

본 발명은 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태)를 추정하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for estimating the life of a supercapacitor pack based on internal resistance, a recording medium and an apparatus for performing the same, and more particularly, to a supercapacitor pack based on EDLC (Electric Double Layer Capacitor) internal resistance It relates to a technique for estimating the SOH (State of Health, life expectancy or state of health).

슈퍼캐패시터는 활성탄소 표면에 전하를 물리적으로 흡착하고 탈착함으로써, 순간적으로 많은 전기에너지를 저장한 후에 높은 전류를 순간적 또는 연속적으로 공급하는 에너지 저장 소자이다. 슈퍼캐패시터는 리튬 이온 이차 전지와 비교하여, 높은 출력 밀도, 높은 충방전 효율, 넓은 동작 온도 범위, 장수명을 가진다. A supercapacitor is an energy storage device that instantaneously or continuously supplies a high current after storing a large amount of electrical energy by physically adsorbing and desorbing electric charges on the surface of activated carbon. Compared to lithium ion secondary batteries, supercapacitors have high power density, high charge/discharge efficiency, wide operating temperature range, and long lifespan.

슈퍼캐패시터는 주 전원이 끊어졌을 때, 보조로 전력을 공급하는 보조전원장치로 사용되고 있으며, 고출력과 장수명이라는 장점을 바탕으로 다양한 산업에 사용되고 있다.Supercapacitors are used as auxiliary power devices that supply power when the main power is cut off, and are used in various industries based on the advantages of high output and long lifespan.

슈퍼캐패시터 시장은 핸드폰, 소형 가전기기의 메모리 백업용인 소형 제품을 중심으로 성장해 왔으나, 점차 전극재료와 제조기술의 발달로 스마트미터(스마트그리드), SSD(Solid State Drive), GPS 트래킹 시스템, 자동차(전기차), UPS(Uninterruptible Power System, 무정전 전원 장치), 신재생에너지(풍력/태양광에너지, ESS) 등의 중/대형으로 시장성이 확대되고 있다. The supercapacitor market has grown centering on small products for backing up the memory of mobile phones and small home appliances. Electric vehicles), UPS (Uninterruptible Power System, Uninterruptible Power Supply), new renewable energy (wind/solar energy, ESS), etc.

한편, 충전이 불가능한 일차 배터리와는 달리, 충전이 가능한 이차 배터리는 스마트 폰, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 전기 자동차, 에너지 저장 시스템에 이르기까지 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.Meanwhile, unlike primary batteries that cannot be recharged, rechargeable secondary batteries are widely used in various fields ranging from small high-tech electronic devices such as smart phones, notebook computers, and PDAs to electric vehicles and energy storage systems.

배터리는 사용 환경, 사용 기간, 충/방전 횟수 등에 따라 그 용량이 감소하게 된다. 이에, 배터리 SOH(State of Health)는 배터리의 사용이나 보관에 따른 초기 용량의 유지 수준을 나타내는 지표로서, 이는 배터리를 평가하는 중요한 파라미터 중 하나이다. 또한, 배터리의 SOH(State of Health)를 통해 배터리의 교체 시기를 추정할 수 있기 때문에 배터리의 SOH(State of Health)를 정확하게 산출하는 것은 보다 안정적인 시스템 운영을 위한 중요한 요소가 된다.The capacity of the battery decreases depending on the usage environment, usage period, number of charge/discharge cycles, and the like. Accordingly, the battery state of health (SOH) is an index indicating the maintenance level of the initial capacity according to use or storage of the battery, and is one of the important parameters for evaluating the battery. In addition, since the replacement time of the battery can be estimated through the SOH (State of Health) of the battery, accurately calculating the SOH (State of Health) of the battery is an important factor for more stable system operation.

배터리의 SOH(State of Health)는 일반적으로 충/방전 횟수(사용량)이 많거나, 사용 및 보관 온도, 그리고 보관 시 SOC(State of Charge) 상태에 따라 비 선형적으로 용량이 줄어든다.The state of health (SOH) of a battery generally decreases non-linearly depending on the number of charge/discharge cycles (usage), usage and storage temperature, and state of charge (SOC) during storage.

이에, 배터리의 SOH(State of Health)를 산출하는 하나의 방식으로서, 실험을 통해 상술한 요인들에 의한 배터리의 퇴화 경향을 모델링하여 수식을 도출한 후, 상기 도출된 수식에 의해 배터리의 SOH(State of Health) 값을 계산할 수 있다(모델링 방식).Therefore, as one method of calculating the SOH (State of Health) of a battery, after deriving a formula by modeling the deterioration tendency of the battery due to the above-mentioned factors through experiments, the SOH of the battery by the derived formula ( State of Health) values can be calculated (modeling method).

한편, 다른 방식으로는 배터리의 누적전류 및 SOC(State of Charge) 변화량을 이용하여 배터리의 SOH(State of Health) 값을 계산할 수도 있다(실측 방식).Meanwhile, in another method, a state of health (SOH) value of the battery may be calculated using an accumulated current and a change in state of charge (SOC) of the battery (measurement method).

하지만, 모델링 방식은 배터리의 퇴화 모델 경향에 따른 수식을 도출하기까지 많은 시간과 노력이 필요하고, 실제 배터리의 충/방전 사용 패턴과 정확히 일치하기는 어려운 문제점이 있다. 한편, 실측 방식으로 SOH(State of Health)를 계산하기 위해서는, 배터리의 SOC(State of Charge)의 변동 폭이 충분히 커야 하고, SOC(State of Charge) 및 전류 센서의 오차에 민감하며 온도 별 특성 등을 반영하기는 어렵기 때문에 배터리 상태에 따라 그 정확도가 떨어지는 문제가 있다.However, the modeling method requires a lot of time and effort to derive an equation according to the deterioration model tendency of the battery, and it is difficult to accurately match the charging/discharging usage pattern of the actual battery. On the other hand, in order to calculate SOH (State of Health) in an actual measurement method, the fluctuation range of SOC (State of Charge) of a battery must be sufficiently large, it is sensitive to errors of SOC (State of Charge) and current sensor, and characteristics by temperature, etc. Since it is difficult to reflect the , there is a problem in that the accuracy is lowered depending on the battery state.

KR 10-2035679 B1KR 10-2035679 B1 KR 10-1979536 B1KR 10-1979536 B1 KR 10-1373150 B1KR 10-1373150 B1

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem of the present invention has been focused on this point, and an object of the present invention is to provide a method for estimating the life of a supercapacitor pack based on internal resistance.

본 발명의 다른 목적은 상기 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recording medium on which a computer program for performing the method for estimating the life of a supercapacitor pack based on the internal resistance is recorded.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for performing the method for estimating the lifetime of a supercapacitor pack based on the internal resistance.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법은, 슈퍼캐패시터 팩의 용량, EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항(Resr) 및 손실저항(Rloss)의 초기값을 설정하는 단계; 일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 단계; 계산된 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)을 추정하는 단계; 및 추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어하는 단계;를 포함한다.A method for estimating the lifespan of a supercapacitor pack based on internal resistance according to an embodiment for realizing the object of the present invention is the capacity of the supercapacitor pack, EDLC (Electric Double Layer Capacitor) internal resistance (Resr) and setting an initial value of a loss resistance (Rloss); Calculating the capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack by measuring the current through the isolated voltage sensor at regular time intervals; estimating a state of health (SOH) of the supercapacitor pack based on the calculated capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack; and controlling power output from the supercapacitor pack based on the estimated lifespan of the supercapacitor pack through on/off of a switch.

본 발명의 실시예에서, 상기 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 단계는, 슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 따라 절연 전압센서의 영점을 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of calculating the capacitance (C) and the EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack includes adjusting the zero point of the isolation voltage sensor according to the temperature of the supercapacitor pack and the external temperature. can include more.

본 발명의 실시예에서, 상기 슈퍼캐패시터 팩의 온도 또는 외부 온도에 따라 절연 전압센서의 영점을 조절하는 단계는, 슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 따른 절연 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of adjusting the zero point of the isolated voltage sensor according to the temperature of the supercapacitor pack or the external temperature is a look-up table matching the zero point of the isolated voltage sensor according to the temperature of the supercapacitor pack and the external temperature It can be adjusted according to the (Look up table).

본 발명의 실시예에서, 상기 일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 단계는, 슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 전류를 측정할 적어도 하나의 슈퍼캐패시터를 선택하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of calculating the capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack by measuring the current through the insulating voltage sensor at regular time intervals, each constituting the supercapacitor pack The method may further include selecting at least one supercapacitor whose current is to be measured by turning on/off individual switches connected to the supercapacitor.

본 발명의 실시예에서, 상기 추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어하는 단계는, 슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 슈퍼캐패시터에서 출력되는 전력을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of controlling the power output from the supercapacitor pack based on the estimated lifespan of the supercapacitor pack through on/off of a switch includes each of the supercapacitor packs constituting the supercapacitor pack. Controlling the power output from each supercapacitor by turning on/off individual switches connected to the supercapacitors of the supercapacitor; may further include.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에는, 상기 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다. A computer program for performing a method for estimating lifespan of a supercapacitor pack based on the internal resistance is recorded in a computer-readable storage medium according to an embodiment for realizing another object of the present invention.

상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치는, 슈퍼캐패시터 팩의 용량, EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항(Resr) 및 손실저항(Rloss)의 초기값을 설정하는 초기값 설정부; 일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 용량 및 내부저항 계산부; 계산된 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)을 추정하는 SOH 추정부; 및 추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어하는 출력 제어부;를 포함한다.An apparatus for estimating the life of a supercapacitor pack based on internal resistance according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above is the capacity of the supercapacitor pack, the EDLC (Electric Double Layer Capacitor) internal resistance ( Resr) and an initial value setting unit for setting initial values of loss resistance (Rloss); A capacity and internal resistance calculation unit for calculating the capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack by measuring the current through the insulation voltage sensor at regular intervals; an SOH estimator for estimating a state of health (SOH) of the supercapacitor pack based on the calculated capacity (C) of the supercapacitor pack and EDLC internal resistance (Resr); and an output control unit for controlling power output from the supercapacitor pack based on the estimated lifetime of the supercapacitor pack through on/off of a switch.

본 발명의 실시예에서, 상기 용량 및 내부저항 계산부는, 슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 따라 절연 전압센서의 영점을 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the capacitance and internal resistance calculator may adjust the zero point of the isolated voltage sensor according to the temperature of the supercapacitor pack and the external temperature.

본 발명의 실시예에서, 상기 용량 및 내부저항 계산부는, 슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 따른 절연 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the capacitance and internal resistance calculation unit may adjust the temperature of the supercapacitor pack and the zero point of the isolation voltage sensor according to the external temperature according to a matched look-up table.

본 발명의 실시예에서, 상기 용량 및 내부저항 계산부는, 슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 전류를 측정할 적어도 하나의 슈퍼캐패시터를 선택할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the capacitance and internal resistance calculation unit, at least one supercapacitor to measure the current through the on / off of the individual switch connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack You can choose.

본 발명의 실시예에서, 상기 출력 제어부는, 슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 슈퍼캐패시터에서 출력되는 전력을 제어할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the output controller may control power output from each supercapacitor by turning on/off individual switches connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack.

이와 같은 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법에 따르면, 슈퍼캐패시터 팩의 교체 주기를 사전에 추정할 수 있으며, 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 슈퍼캐패시터 팩의 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태) 추정에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.According to this method of estimating the life span of the supercapacitor pack based on the internal resistance, the replacement cycle of the supercapacitor pack can be estimated in advance, and the zero point of the sensor is adjusted according to the usage environment to determine the state of health (SOH) of the supercapacitor pack. It can improve the accuracy of current measurements used for estimating life expectancy or state of health.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 절연 전압센서에 대한 회로도의 예시를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 용량 및 내부저항 계산부의 상세 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치의 블록도이다.
도 5는 도 4에서 개별 스위치를 이용하여 각 슈퍼캐패시터에서 출력되는 전력을 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법의 흐름도이다.1 is a block diagram of an apparatus for estimating life of a supercapacitor pack based on internal resistance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit diagram for the isolated voltage sensor of FIG. 1 .
FIG. 3 is a detailed block diagram of the capacitance and internal resistance calculation unit of FIG. 1 .
4 is a block diagram of an apparatus for estimating life of a supercapacitor pack based on internal resistance according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the control of power output from each supercapacitor using individual switches in FIG. 4 .
6 is a flowchart of a method for estimating lifespan of a supercapacitor pack based on internal resistance according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in one embodiment in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an apparatus for estimating life of a supercapacitor pack based on internal resistance according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치(10, 이하 장치)는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태)를 추정하고, 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 SOH 추정에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.The life estimation device (10, hereinafter) of the supercapacitor pack based on the internal resistance according to the present invention calculates the state of health (SOH) life expectancy of the supercapacitor pack based on the internal resistance of the EDLC (Electric Double Layer Capacitor). or health state), and adjust the zero point of the sensor according to the use environment to improve the current measurement accuracy used for SOH estimation.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 장치(10)는 초기값 설정부(110), 용량 및 내부저항 계산부(130), SOH 추정부(150) 및 출력 제어부(170)를 포함한다. 상기 출력 제어부(170)는 슈퍼캐패시터 팩(2)에 연결된 스위치(S)의 온/오프(on/off)를 통해 슈퍼캐패시터 팩(2)으로부터 출력되는 전력을 제어한다.Referring to FIG. 1 , the device 10 according to the present invention includes an initial value setting unit 110, a capacitance and internal resistance calculation unit 130, an SOH estimation unit 150, and an output control unit 170. The output controller 170 controls the power output from the supercapacitor pack 2 by turning on/off the switch S connected to the supercapacitor pack 2.

본 발명의 상기 장치(10)는 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 초기값 설정부(110), 상기 용량 및 내부저항 계산부(130), 상기 SOH 추정부(150) 및 상기 출력 제어부(170)의 구성은 상기 장치(10)에서 실행되는 상기 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정을 수행하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. In the device 10 of the present invention, software (application) for performing life estimation of a supercapacitor pack based on internal resistance may be installed and executed, and the initial value setting unit 110, the capacitance and internal resistance calculation unit (130), the configuration of the SOH estimation unit 150 and the output control unit 170 may be controlled by software for estimating the lifetime of the supercapacitor pack based on the internal resistance executed in the device 10. there is.

상기 장치(10)는 별도의 단말이거나 또는 단말의 일부 모듈일 수 있다. 또한, 상기 초기값 설정부(110), 상기 용량 및 내부저항 계산부(130), 상기 SOH 추정부(150) 및 상기 출력 제어부(170)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.The device 10 may be a separate terminal or a part of a module of the terminal. In addition, the configuration of the initial value setting unit 110, the capacitance and internal resistance calculation unit 130, the SOH estimation unit 150, and the output control unit 170 may be formed as an integrated module or composed of one or more modules. can lose However, on the contrary, each component may be composed of a separate module.

상기 장치(10)는 이동성을 갖거나 고정될 수 있다. 상기 장치(10)는 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. The device 10 may be mobile or stationary. The device 10 is also referred to as a device, an apparatus, a terminal, a user equipment (UE), a mobile station (MS), a wireless device, and a handheld device. can be called

상기 장치(10)는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.The device 10 may execute or manufacture various software based on an operating system (OS), that is, a system. The operating system is a system program for enabling software to use the hardware of the device, and is a mobile computer operating system such as Android OS, iOS, Windows mobile OS, Bada OS, Symbian OS, Blackberry OS, and Windows-based, Linux-based, Unix-based, It can include all computer operating systems such as MAC, AIX, and HP-UX.

상기 초기값 설정부(110)는 슈퍼캐패시터 팩(2)의 용량, EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항(Resr) 및 손실저항(Rloss)의 초기값을 설정한다.The initial value setting unit 110 sets initial values of the capacitance, electric double layer capacitor (EDLC) internal resistance (Resr) and loss resistance (Rloss) of the supercapacitor pack 2.

슈퍼캐패시터 팩(2)의 EDLC 내부저항(Resr)은 캐패시터에서 전극에 의한 저항 성분, 유전체 재료에 의한 유전 손실이 합해져서 나타나는 기생 직렬 저항 성분으로, 등가 직렬 저항(Equivalent Serial Resistance, ESR)으로 정의된다.The EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack (2) is a parasitic series resistance component that appears as a result of the sum of the resistance component by the electrode and the dielectric loss by the dielectric material in the capacitor, and is defined as equivalent serial resistance (ESR). do.

슈퍼캐패시터 팩(2)의 용량과 EDLC 내부저항(Resr) 및 손실저항(Rloss)의 초기값은 각 슈퍼캐패시터의 스펙에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 손실저항(Rloss)은 슈퍼캐패시터 팩(2)을 부하에 설치하기 전에 측정하여 고정값으로 설정할 수 있다. The capacity of the supercapacitor pack (2) and the initial values of the EDLC internal resistance (Resr) and loss resistance (Rloss) can be set differently according to the specifications of each supercapacitor, and the loss resistance (Rloss) is the supercapacitor pack (2) It can be set as a fixed value by measuring before installing to the load.

다른 실시예에서, 상기 손실저항(Rloss)은 온도, 습도, 풍속, 대기정보 등의 외부환경요소를 반영하여 설정할 수 있다. 이 경우, GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 예를 들어, 기상자료 OPEN-API를 통해 외부환경요소에 대한 정보를 수집할 수 있다.In another embodiment, the loss resistance (Rloss) may be set by reflecting external environmental factors such as temperature, humidity, wind speed, and atmospheric information. In this case, location information can be grasped through the GPS sensor, and information on external environmental factors can be collected through weather data OPEN-API, for example.

상기 용량 및 내부저항 계산부(130)는 일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산한다.The capacitance and internal resistance calculator 130 calculates the capacitance (C) of the supercapacitor pack and the EDLC internal resistance (Resr) by measuring the current through the insulation voltage sensor at regular time intervals.

예를 들어, 전류를 측정하는 시간 간격은 100ms 또는 10ms 일 수 있다. 그러나, 이는 일례에 불과하며, 측정 간격(주기)은 필요에 따라 조절 가능하다. For example, the time interval for measuring the current may be 100 ms or 10 ms. However, this is only an example, and the measurement interval (period) can be adjusted as needed.

일 실시예에서, 정확한 추정을 위해 측정구간을 제한할 수 있다. 예를 들어, 100% 충전 상태에서 실제 품질 테스트시 사용되는 전류 이상의 방전에서만 측정을 실시할 수 있다.In one embodiment, the measurement period may be limited for accurate estimation. For example, in a 100% state of charge, measurement can be performed only at discharges equal to or greater than the current used in the actual quality test.

다른 실시예에서, 일정 시간 동안 측정된 전류의 평균값 또는 전류 범위에 따른 가중치(0 이상 1 이하)를 곱하여 전류를 측정할 수 있다. 이는, 실시간으로 전류를 측정하는 경우 전류의 변동이 큰 것을 보상하기 위함이다.In another embodiment, the current may be measured by multiplying an average value of currents measured for a certain period of time or a weight value (0 or more and 1 or less) according to a current range. This is to compensate for large fluctuations in current when measuring current in real time.

예를 들어, 매주기가 시작하는 시점부터 이후 1000ms 동안 측정된 전류의 평균을 이용할 수 있다. 또는, 측정된 전류의 구간을 나누어 구간마다 0 내지 1의 가중치를 부여하여 전류를 측정할 수 있다.For example, an average of currents measured for 1000 ms from the start of the periodic cycle may be used. Alternatively, the current may be measured by dividing a section of the measured current and assigning a weight of 0 to 1 for each section.

도 2는 도 1의 절연 전압센서에 대한 회로도의 예시를 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit diagram for the isolated voltage sensor of FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 절연 전압센서(4)는 ADC 와 OP 엠프(Amp)로 구성되며, 고전압 특성상 절연회로로 구성된다. 이와 같은 전압측정 회로를 통해 일정 간격(주기)로 전압을 측정하는 경우, 일반적인 교류 전류 및 용량은 다음의 수학식 1 및 수학식 2에 의해 정의된다.Referring to FIG. 2, the isolated voltage sensor 4 is composed of an ADC and an OP amplifier (Amp), and is composed of an isolation circuit due to high voltage characteristics. When voltage is measured at regular intervals (cycles) through such a voltage measuring circuit, general AC current and capacity are defined by Equations 1 and 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112021041418061-pat00001
Figure 112021041418061-pat00001

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112021041418061-pat00002
Figure 112021041418061-pat00002

이전 주기의 전압[V] 및 전류[A]를 V1, i1이라 정의하고, 현재 주기의 전압 및 전류를 V2, i2라고 정의하면, 현재 용량[F]은 아래의 수학식 3으로 정의할 수 있다.If the voltage [V] and current [A] of the previous cycle are defined as V 1 , i 1 and the voltage and current of the current cycle are defined as V 2 , i 2 , the current capacity [F] is expressed as Equation 3 below: can be defined

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112021041418061-pat00003
Figure 112021041418061-pat00003

여기서, 저항 R은 EDLC 내부저항(Resr)과 와이어(wire), 버스 바(bus bar) 등에서 손실되는 손실 저항(Rloss)의 합으로 아래의 수학식 4와 같이 정의된다.Here, the resistance R is the sum of the EDLC internal resistance (Resr) and the loss resistance (Rloss) lost in a wire, a bus bar, etc., and is defined as in Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112021041418061-pat00004
Figure 112021041418061-pat00004

수학식 4를 대입하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)을 재정의하면, 아래의 수학식 5와 같이 정의된다.If the capacity (C) of the supercapacitor pack is redefined by substituting Equation 4, it is defined as Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112021041418061-pat00005
Figure 112021041418061-pat00005

수학식 5에서 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)의 초기값을 가지고 있는 경우, 이후부터는 상기 2개 값의 추정이 용이하다. 즉, 각각의 값을 고정 상수로 설정하고 계산하면, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)이 초기 대비 얼마나 증가 또는 감소했는지 추정할 수 있다.In Equation 5, when the capacitance (C) of the supercapacitor pack and the initial values of the EDLC internal resistance (Resr) are obtained, it is easy to estimate the two values thereafter. That is, if each value is set as a fixed constant and calculated, it is possible to estimate how much the capacitance (C) of the supercapacitor pack and the EDLC internal resistance (Resr) have increased or decreased compared to the initial value.

한편, 손실저항(Rloss)은 슈퍼캐패시터 팩을 부하에 설치하기 전에 측정하여 고정값으로 설정할 수 있다. 또는, 상기 손실저항(Rloss)은 온도, 습도, 풍속, 대기정보 등의 외부환경요소를 반영하여 설정할 수 있다. 이 경우, GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 예를 들어, 기상자료 OPEN-API를 통해 외부환경요소에 대한 정보를 수집할 수 있다.Meanwhile, the loss resistance (Rloss) can be measured and set to a fixed value before installing the supercapacitor pack to the load. Alternatively, the loss resistance Rloss may be set by reflecting external environmental factors such as temperature, humidity, wind speed, and atmospheric information. In this case, location information can be grasped through the GPS sensor, and information on external environmental factors can be collected through weather data OPEN-API, for example.

도 3은 도 1의 용량 및 내부저항 계산부의 상세 블록도이다.FIG. 3 is a detailed block diagram of the capacitance and internal resistance calculation unit of FIG. 1 .

도 3을 참조하면, 상기 용량 및 내부저항 계산부(130)는 절연 전압센서의 영점을 슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 따라 조절한다. 이를 위해, 상기 용량 및 내부저항 계산부(130)는 내부 온도 센서(131), 외부 온도 센서(132) 및 영점 조절부(133)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the capacitance and internal resistance calculator 130 adjusts the zero point of the insulation voltage sensor according to the temperature of the supercapacitor pack and the external temperature. To this end, the capacitance and internal resistance calculator 130 may include an internal temperature sensor 131, an external temperature sensor 132, and a zero point controller 133.

상기 내부 온도 센서(131)는 상기 슈퍼캐패시터 팩(2)에 하나 이상 설치될 수 있다. 복수개의 온도 센서가 설치되는 경우, 상기 슈퍼캐패시터 팩(2)에 일정간격으로 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 내부 온도 센서(131)는 예를 들어 복수의 온도 센서에서 측정된 온도의 평균값을 내부 온도로 결정할 수 있다.One or more internal temperature sensors 131 may be installed in the supercapacitor pack 2 . When a plurality of temperature sensors are installed, they may be installed in the supercapacitor pack 2 at regular intervals. In this case, the internal temperature sensor 131 may determine, for example, an average value of temperatures measured by a plurality of temperature sensors as the internal temperature.

상기 외부 온도 센서(132)는 상기 슈퍼캐패시터 팩(2) 외부에 설치되거나 외부와의 통신을 통해 외부 온도를 수집할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 외부 온도 센서(132)는 상기 슈퍼캐패시터 팩(2)과 일정 간격 이격되어 설치될 수 있다. The external temperature sensor 132 may be installed outside the supercapacitor pack 2 or may collect external temperature through communication with the outside. In one embodiment, the external temperature sensor 132 may be installed at a predetermined distance from the supercapacitor pack 2 .

다른 실시예에서, 상기 외부 온도 센서(132)는 GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 예를 들어, 기상자료 OPEN-API를 통해 상기 슈퍼캐패시터 팩(2)이 사용되는 위치의 온도 정보를 수집할 수 있다.In another embodiment, the external temperature sensor 132 obtains location information through a GPS sensor, and collects temperature information of a location where the supercapacitor pack 2 is used, for example, through weather data OPEN-API. can do.

상기 영점 조절부(133)는 상기 내부 온도 센서(131)이 측정한 슈퍼캐패시터 팩(2)의 내부 온도와 상기 외부 온도 센서(132)에서 수집한 외부 온도를 기초로 절연 전압센서(4)의 영점을 조절할 수 있다.The zero point controller 133 adjusts the voltage of the insulation voltage sensor 4 based on the internal temperature of the supercapacitor pack 2 measured by the internal temperature sensor 131 and the external temperature collected by the external temperature sensor 132. You can adjust the zero point.

일 실시예에서, 상기 영점 조절부(133)는 슈퍼캐패시터 팩(2)의 내부 온도 및 외부 온도에 따른 절연 전압센서(4)의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table, 5)에 따라 조절할 수 있다. 상기 룩 업 테이블(5)은 실험에 의해 미리 설정되어 저장될 수 있다.In one embodiment, the zero point controller 133 is configured according to a look-up table 5 matching the zero point of the isolation voltage sensor 4 according to the internal temperature and external temperature of the supercapacitor pack 2. can be adjusted The look-up table 5 may be previously set and stored through experiments.

다른 실시예에서, 상기 영점 조절부(133)는 슈퍼캐패시터 팩(2)의 내부 온도 및 외부 온도에 각각 가중치를 부여한 후, 가중치 합에 따른 값으로 절연 전압센서(4)의 영점을 조절할 수도 있다.In another embodiment, the zero point controller 133 may assign weights to the internal temperature and external temperature of the supercapacitor pack 2, respectively, and then adjust the zero point of the isolation voltage sensor 4 to a value according to the sum of the weights. .

상기 SOH 추정부(150)는 계산된 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)을 추정한다.The SOH estimator 150 estimates the life (State of Health, SOH) of the supercapacitor pack based on the calculated capacitance (C) of the supercapacitor pack and the EDLC internal resistance (Resr).

상기 SOH 추정부(150)는 초기값에 대한 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량을 모니터링하여 그 변화량에 따라 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)를 추정한다.The SOH estimator 150 monitors the amount of change in the capacitance (C) of the supercapacitor pack and the EDLC internal resistance (Resr) with respect to the initial value, and estimates the life (State of Health, SOH) of the supercapacitor pack according to the amount of change do.

수학식 5에서 손실저항(Rloss)을 고정값으로 사용하고, 각 주기마다 측정하는 전류를 이용하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C) 및 EDLC 내부저항(Resr)의 초기값 대비 변화량을 추정할 수 있다. 일반적으로, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)은 낮아질수록 기대 수명이 낮아지고, EDLC 내부저항(Resr)은 높아질수록 기대 수명이 낮아진다.In Equation 5, the loss resistance (Rloss) is used as a fixed value, and the capacity (C) of the supercapacitor pack and the change amount of the EDLC internal resistance (Resr) compared to the initial value can be estimated using the current measured at each cycle. . In general, the lower the capacitance (C) of the supercapacitor pack, the lower the life expectancy, and the higher the EDLC internal resistance (Resr), the lower the expected life.

일 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량의 구간 및 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량의 구간에 따른 룩 업 테이블(Look up table)을 통해 기대 수명을 추정할 수 있다.In one embodiment, the life expectancy may be estimated through a look up table according to a range of variation in capacitance (C) of the supercapacitor pack and a range of variation in EDLC internal resistance (Resr).

예를 들어, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량은 초기용량의 0 내지 30%, 30% 내지 60%, 60% 내지 90% 구간으로 나누거나, 0 내지 20%, 20% 내지 40%, 40% 내지 60% 구간, 60% 내지 80%, 80% 내지 100% 구간으로 분류할 수 있다. 또한, 슈퍼캐패시터 팩의 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량은 초기 스펙저항의 0 내지 50%, 50% 내지 100% 등으로 분류할 수 있다.For example, the amount of change in the capacity (C) of the supercapacitor pack is divided into 0 to 30%, 30% to 60%, 60% to 90% of the initial capacity, 0 to 20%, 20% to 40%, It can be classified into 40% to 60% section, 60% to 80%, and 80% to 100% section. In addition, the amount of change in the EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack can be classified into 0 to 50%, 50% to 100%, and the like of the initial spec resistance.

만약, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량이 55%이고, EDLC 내부저항(Resr)의 변화량이 90%인 경우, 해당하는 룩 업 테이블(Look up table)의 요소로부터 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH) 또는 상태를 추정할 수 있다. 룩 업 테이블(Look up table)은 기존 스펙에 따른 실험으로부터 미리 만들어지거나 저장될 수 있다.If the amount of change in the capacity (C) of the supercapacitor pack is 55% and the amount of change in the EDLC internal resistance (Resr) is 90%, the life of the supercapacitor pack from the elements of the corresponding look-up table ( State of Health (SOH) or presumed state. A look up table may be created in advance or stored from experiments according to existing specifications.

다른 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량의 가중치 합을 통해 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)를 추정할 수 있다. 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량과 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량의 중요도에 따라 가중치를 부여하고, 그 가중치 합에 따른 값으로 룩 업 테이블(Look up table)을 통해 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH) 또는 상태를 추정할 수 있다.In another embodiment, the lifespan (State of Health, SOH) of the supercapacitor pack may be estimated through a weighted sum of the capacitance (C) of the supercapacitor pack and the change amount of the EDLC internal resistance (Resr). Weights are given according to the importance of the change in capacitance (C) of the supercapacitor pack and the change in EDLC internal resistance (Resr), and the life of the supercapacitor pack is determined through a look-up table based on the sum of the weights. (State of Health, SOH) or state can be assumed.

이에 따라, 슈퍼캐패시터 팩의 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태)를 파악하여 적절한 교환 시기를 파악할 수 있다. 또한, 각 슈퍼캐패시터에 개별 스위치를 연결하여 슈퍼캐패시터 팩으로부터 문제가 있는 슈퍼캐패시터를 식별하여 일부만 교체할 수도 있다.Accordingly, it is possible to determine an appropriate replacement time by determining the state of health (SOH) of the supercapacitor pack. In addition, by connecting individual switches to each supercapacitor, it is possible to identify a supercapacitor with a problem from the supercapacitor pack and replace only part of it.

상기 출력 제어부(170)는 추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어한다. The output controller 170 controls the power output from the supercapacitor pack by turning on/off a switch based on the estimated lifespan of the supercapacitor pack.

예를 들어, 상기 출력 제어부(170)는 슈퍼캐패시터 팩(2)의 출력 단자에 연결된 스위치(S)를 통해 PWM(pulse width modulation, 펄스 폭 변조) 방식으로 출력되는 전력을 제어할 수 있다.For example, the output controller 170 may control the output power in a pulse width modulation (PWM) method through a switch S connected to the output terminal of the supercapacitor pack 2.

이에 따라, 슈퍼캐패시터 팩의 교체 주기를 사전에 추정할 수 있으며, 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태) 추정에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the replacement cycle of the supercapacitor pack can be estimated in advance, and the current measurement accuracy used for estimating SOH (State of Health) can be improved by adjusting the zero point of the sensor according to the usage environment. there is.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치의 블록도이다. 도 5는 도 4에서 개별 스위치를 이용하여 각 슈퍼캐패시터에서 출력되는 전력을 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다.4 is a block diagram of an apparatus for estimating life of a supercapacitor pack based on internal resistance according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining the control of power output from each supercapacitor using individual switches in FIG. 4 .

본 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치(30, 이하 장치)는 각 슈퍼캐패시터가 복수의 스위치(S1, S2, ..., Sn)와 개별적으로 연결된다는 점을 제외하고, 도 1의 실시예에 따른 장치(10)와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여 중복되는 설명은 생략한다.The device for estimating the lifetime of a supercapacitor pack based on the internal resistance according to the present embodiment (hereinafter referred to as device 30) except that each supercapacitor is individually connected to a plurality of switches (S1, S2, ..., Sn) , Since it is the same as the apparatus 10 according to the embodiment of FIG. 1, duplicate descriptions of the same components will be omitted.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 장치(30)는 슈퍼캐패시터 팩의 각 슈퍼캐패시터에 개별 스위치(S1, S2, ..., Sn)와 연결되어, 개별 스위치(S1, S2, ..., Sn)의 온/오프(on/off)를 통해 절연 전압센서(4)에서 각 슈퍼캐패시터의 전압을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 4, the device 30 according to this embodiment is connected to individual switches S1, S2, ..., Sn to each supercapacitor of the supercapacitor pack, and individual switches S1, S2, ... The voltage of each supercapacitor can be measured in the isolation voltage sensor 4 through on/off of ., Sn).

예를 들어, 다수의 셀의 전압을 각각 측정하는 회로의 경우, 현재 슈퍼캐패시터 관리 전용 IC 내부에 ADC와 개별 FET 스위치가 포함되어 1개의 IC로 다수의 셀을 관리할 수 있다.For example, in the case of a circuit that measures the voltage of multiple cells, an ADC and an individual FET switch are included inside an IC dedicated to managing supercapacitors, so multiple cells can be managed with one IC.

개별 스위치(S1, S2, ..., Sn)의 온/오프(on/off)에 따라, SOH 추정부(150)는 각 슈퍼캐패시터의 수명을 추정하거나, 두 개 이상의 슈퍼캐패시터 조합의 수명을 추정할 수 있다.According to the on/off of the individual switches (S1, S2, ..., Sn), the SOH estimation unit 150 estimates the life of each supercapacitor or the life of a combination of two or more supercapacitors. can be estimated

도 5를 참조하면, 출력 제어부(170)는 상기 SOH 추정부(150)에서 추정한 각 슈퍼캐패시터의 수명을 참조하여, 각 슈퍼캐패시터(S1, C2, ..., Cn)에서 출력되는 전력을 개별 스위치(S1, S2, ..., Sn)의 온/오프(on/off)를 통해 제어할 수 있다.Referring to FIG. 5, the output control unit 170 refers to the lifespan of each supercapacitor estimated by the SOH estimation unit 150, and determines the power output from each supercapacitor (S1, C2, ..., Cn). It can be controlled through on/off of individual switches (S1, S2, ..., Sn).

본 발명은 스위치의 제어를 통해 각각 슈퍼캐패시터의 출력을 제어하여 슈퍼캐패시터 간 SOH를 비슷하게 유지할 수 있다. According to the present invention, the SOH between the supercapacitors can be maintained similarly by controlling the output of each supercapacitor through the control of the switch.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a method for estimating lifespan of a supercapacitor pack based on internal resistance according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법은, 도 1의 장치(10) 또는 도 4의 장치(30)와 실질적으로 동일한 구성에서 진행될 수 있다. 따라서, 도 1의 장치(10) 또는 도 4의 장치(30)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다. The method for estimating the lifetime of a supercapacitor pack based on internal resistance according to the present embodiment may be performed in substantially the same configuration as the device 10 of FIG. 1 or the device 30 of FIG. 4 . Accordingly, components identical to those of the device 10 of FIG. 1 or the device 30 of FIG. 4 are assigned the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted.

또한, 본 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법은 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정을 수행하기 위한 소프트웨어(애플리케이션)에 의해 실행될 수 있다.Also, the method for estimating the lifetime of the supercapacitor pack based on the internal resistance according to the present embodiment may be executed by software (application) for estimating the lifetime of the supercapacitor pack based on the internal resistance.

본 발명은 EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태)를 추정하고, 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 SOH 추정에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.The present invention estimates the SOH (State of Health) of a supercapacitor pack based on the EDLC (Electric Double Layer Capacitor) internal resistance, adjusts the zero point of the sensor according to the usage environment, and The current measurement accuracy used for estimation can be improved.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법은, 슈퍼캐패시터 팩의 용량, EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항(Resr) 및 손실저항(Rloss)의 초기값을 설정한다(단계 S10). Referring to FIG. 6, the method for estimating the life of a supercapacitor pack based on internal resistance according to the present embodiment includes the capacity of the supercapacitor pack, EDLC (Electric Double Layer Capacitor) internal resistance (Resr) and loss resistance ( An initial value of Rloss) is set (step S10).

슈퍼캐패시터 팩의 EDLC 내부저항(Resr)은 캐패시터에서 전극에 의한 저항 성분, 유전체 재료에 의한 유전 손실이 합해져서 나타나는 기생 직렬 저항 성분으로, 등가 직렬 저항(Equivalent Serial Resistance, ESR)으로 정의된다.The EDLC internal resistance (Resr) of a supercapacitor pack is a parasitic series resistance component that appears as a result of the sum of the resistance component by the electrode and the dielectric loss due to the dielectric material in the capacitor, and is defined as equivalent serial resistance (ESR).

슈퍼캐패시터 팩의 용량과 EDLC 내부저항(Resr) 및 손실저항(Rloss)의 초기값은 각 슈퍼캐패시터의 스펙에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 손실저항(Rloss)은 슈퍼캐패시터 팩을 부하에 설치하기 전에 측정하여 고정값으로 설정할 수 있다. The initial values of the capacity of the supercapacitor pack and the EDLC internal resistance (Resr) and loss resistance (Rloss) can be set differently according to the specifications of each supercapacitor, and the loss resistance (Rloss) is set before installing the supercapacitor pack on the load. It can be measured and set as a fixed value.

다른 실시예에서, 상기 손실저항(Rloss)은 온도, 습도, 풍속, 대기정보 등의 외부환경요소를 반영하여 설정할 수 있다. 이 경우, GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 예를 들어, 기상자료 OPEN-API를 통해 외부환경요소에 대한 정보를 수집할 수 있다.In another embodiment, the loss resistance (Rloss) may be set by reflecting external environmental factors such as temperature, humidity, wind speed, and atmospheric information. In this case, location information can be grasped through the GPS sensor, and information on external environmental factors can be collected through weather data OPEN-API, for example.

일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여(단계 S20), 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산한다(단계 S30).By measuring the current through the isolated voltage sensor at regular time intervals (step S20), the capacity (C) of the supercapacitor pack and the EDLC internal resistance (Resr) are calculated (step S30).

일 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 전류를 측정할 적어도 하나의 슈퍼캐패시터를 선택할 수 있다.In one embodiment, at least one supercapacitor to measure the current may be selected by turning on/off an individual switch connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack.

예를 들어, 전류를 측정하는 시간 간격은 100ms 또는 10ms 일 수 있다. 그러나, 이는 일례에 불과하며, 측정 간격(주기)은 필요에 따라 조절 가능하다. For example, the time interval for measuring the current may be 100 ms or 10 ms. However, this is only an example, and the measurement interval (period) can be adjusted as needed.

다른 실시예에서, 정확한 추정을 위해 측정구간을 제한할 수 있다. 예를 들어, 100% 충전 상태에서 실제 품질 테스트시 사용되는 전류 이상의 방전에서만 측정을 실시할 수 있다.In another embodiment, the measurement interval may be limited for accurate estimation. For example, in a 100% state of charge, measurement can be performed only at discharges equal to or greater than the current used in the actual quality test.

또 다른 실시예에서, 일정 시간 동안 측정된 전류의 평균값 또는 전류 범위에 따른 가중치(0 이상 1 이하)를 곱하여 전류를 측정할 수 있다. 이는, 실시간으로 전류를 측정하는 경우 전류의 변동이 큰 것을 보상하기 위함이다.In another embodiment, the current may be measured by multiplying an average value of currents measured for a certain period of time or a weighted value (0 or more and 1 or less) according to a current range. This is to compensate for large fluctuations in current when measuring current in real time.

예를 들어, 매주기가 시작하는 시점부터 이후 1000ms 동안 측정된 전류의 평균을 이용할 수 있다. 또는, 측정된 전류의 구간을 나누어 구간마다 0 내지 1의 가중치를 부여하여 전류를 측정할 수 있다.For example, an average of currents measured for 1000 ms from the start of the periodic cycle may be used. Alternatively, the current may be measured by dividing a section of the measured current and assigning a weight of 0 to 1 for each section.

단계 S30은, 정확한 SOH 측정을 위해 절연 전압센서의 영점을 슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 따라 조절할 수 있다. 이 경우, 슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 따른 절연 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절할 수 있다.In step S30, the zero point of the isolated voltage sensor may be adjusted according to the temperature of the supercapacitor pack and the external temperature for accurate SOH measurement. In this case, the zero point of the isolation voltage sensor according to the temperature of the supercapacitor pack and the external temperature can be adjusted according to a matched look-up table.

슈퍼캐패시터 팩의 온도는 상기 슈퍼캐패시터 팩에 하나 이상 설치될 수 있다. 복수개의 온도 센서가 설치되는 경우, 상기 슈퍼캐패시터 팩에 일정간격으로 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 슈퍼캐패시터 팩의 온도는 예를 들어 복수의 온도 센서에서 측정된 온도의 평균값을 내부 온도로 결정할 수 있다.One or more temperatures of the supercapacitor pack may be installed in the supercapacitor pack. When a plurality of temperature sensors are installed, they may be installed at regular intervals in the supercapacitor pack. In this case, as the temperature of the supercapacitor pack, an average value of temperatures measured by a plurality of temperature sensors, for example, may be determined as the internal temperature.

한편, 슈퍼캐패시터 팩의 외부 온도는 GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 예를 들어, 기상자료 OPEN-API를 통해 상기 슈퍼캐패시터 팩이 사용되는 위치의 온도 정보를 수집할 수 있다.Meanwhile, the location information of the external temperature of the supercapacitor pack is determined through a GPS sensor, and temperature information of a location where the supercapacitor pack is used may be collected through weather data OPEN-API, for example.

슈퍼캐패시터 팩의 내부 온도와 외부 온도를 기초로 절연 전압센서의 영점을 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩의 내부 온도 및 외부 온도에 따른 절연 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table, 5)에 따라 조절할 수 있다. 상기 룩 업 테이블은 실험에 의해 미리 설정되어 저장될 수 있다.The zero point of the isolated voltage sensor can be adjusted based on the internal and external temperatures of the supercapacitor pack. In one embodiment, the zero point of the isolation voltage sensor according to the internal temperature and external temperature of the supercapacitor pack may be adjusted according to a matched look-up table (5). The look-up table may be previously set and stored through an experiment.

다른 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩의 내부 온도 및 외부 온도에 각각 가중치를 부여한 후, 가중치 합에 따른 값으로 절연 전압센서의 영점을 조절할 수도 있다.In another embodiment, after assigning weights to the internal temperature and external temperature of the supercapacitor pack, respectively, the zero point of the isolation voltage sensor may be adjusted to a value according to the sum of the weights.

계산된 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)을 추정한다(단계 S40).Based on the calculated capacity (C) of the supercapacitor pack and the EDLC internal resistance (Resr), the life (State of Health, SOH) of the supercapacitor pack is estimated (step S40).

수학식 5에서 손실저항(Rloss)을 고정값으로 사용하고, 각 주기마다 측정하는 전류를 이용하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C) 및 EDLC 내부저항(Resr)의 초기값 대비 변화량을 추정할 수 있다. 일반적으로, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)은 낮아질수록 기대 수명이 낮아지고, EDLC 내부저항(Resr)은 높아질수록 기대 수명이 낮아진다.In Equation 5, the loss resistance (Rloss) is used as a fixed value, and the capacity (C) of the supercapacitor pack and the change amount of the EDLC internal resistance (Resr) compared to the initial value can be estimated using the current measured at each cycle. . In general, the lower the capacitance (C) of the supercapacitor pack, the lower the life expectancy, and the higher the EDLC internal resistance (Resr), the lower the expected life.

일 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량의 구간 및 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량의 구간에 따른 룩 업 테이블(Look up table)을 통해 기대 수명을 추정할 수 있다.In one embodiment, the life expectancy may be estimated through a look up table according to a range of variation in capacitance (C) of the supercapacitor pack and a range of variation in EDLC internal resistance (Resr).

예를 들어, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량은 초기용량의 0 내지 30%, 30% 내지 60%, 60% 내지 90% 구간으로 나누거나, 0 내지 20%, 20% 내지 40%, 40% 내지 60% 구간, 60% 내지 80%, 80% 내지 100% 구간으로 분류할 수 있다. 또한, 슈퍼캐패시터 팩의 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량은 초기 스펙저항의 0 내지 50%, 50% 내지 100% 등으로 분류할 수 있다.For example, the amount of change in the capacity (C) of the supercapacitor pack is divided into 0 to 30%, 30% to 60%, 60% to 90% of the initial capacity, 0 to 20%, 20% to 40%, It can be classified into 40% to 60% section, 60% to 80%, and 80% to 100% section. In addition, the amount of change in the EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack can be classified into 0 to 50%, 50% to 100%, and the like of the initial spec resistance.

만약, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량이 55%이고, EDLC 내부저항(Resr)의 변화량이 90%인 경우, 해당하는 룩 업 테이블(Look up table)의 요소로부터 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH) 또는 상태를 추정할 수 있다. 룩 업 테이블(Look up table)은 기존 스펙에 따른 실험으로부터 미리 만들어지거나 저장될 수 있다.If the amount of change in the capacity (C) of the supercapacitor pack is 55% and the amount of change in the EDLC internal resistance (Resr) is 90%, the life of the supercapacitor pack from the elements of the corresponding look-up table ( State of Health (SOH) or presumed state. A look up table may be created in advance or stored from experiments according to existing specifications.

다른 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량의 가중치 합을 통해 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)를 추정할 수 있다. 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)의 변화량과 EDLC 내부저항(Resr)의 변화량의 중요도에 따라 가중치를 부여하고, 그 가중치 합에 따른 값으로 룩 업 테이블(Look up table)을 통해 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH) 또는 상태를 추정할 수 있다.In another embodiment, the lifespan (State of Health, SOH) of the supercapacitor pack may be estimated through a weighted sum of the capacitance (C) of the supercapacitor pack and the change amount of the EDLC internal resistance (Resr). Weights are given according to the importance of the change in capacitance (C) of the supercapacitor pack and the change in EDLC internal resistance (Resr), and the life of the supercapacitor pack is determined through a look-up table based on the sum of the weights. (State of Health, SOH) or state can be assumed.

이에 따라, 슈퍼캐패시터 팩의 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태)를 파악하여 적절한 교환 시기를 파악할 수 있다. 또한, 각 슈퍼캐패시터에 개별 스위치를 연결하여 슈퍼캐패시터 팩으로부터 문제가 있는 슈퍼캐패시터를 식별하여 일부만 교체할 수도 있다.Accordingly, it is possible to determine an appropriate replacement time by determining the state of health (SOH) of the supercapacitor pack. In addition, by connecting individual switches to each supercapacitor, it is possible to identify a supercapacitor with a problem from the supercapacitor pack and replace only part of it.

추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어한다(단계 S50).Based on the estimated lifetime of the supercapacitor pack, power output from the supercapacitor pack is controlled by turning on/off a switch (step S50).

일 실시예에서, 슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 슈퍼캐패시터에서 출력되는 전력을 제어할 수 있다.In one embodiment, power output from each supercapacitor may be controlled by turning on/off individual switches connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack.

이에 따라, 본 발명은 슈퍼캐패시터 팩의 교체 주기를 사전에 추정할 수 있으며, 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태) 추정에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention can estimate the replacement cycle of the supercapacitor pack in advance, and adjust the zero point of the sensor according to the usage environment to improve the current measurement accuracy used for SOH (State of Health) estimation. can improve

또한, 본 발명은 스위치의 제어를 통해 각각 슈퍼캐패시터의 출력을 제어하여 슈퍼캐패시터 간 SOH를 비슷하게 유지할 수 있다. In addition, the present invention can maintain similar SOH between supercapacitors by controlling the output of each supercapacitor through the control of the switch.

이와 같은, 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Such a method for estimating the lifespan of a supercapacitor pack based on internal resistance may be implemented as an application or in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be those specially designed and configured for the present invention, or those known and usable to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform processing according to the present invention and vice versa.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand.

본 발명은 슈퍼캐패시터 팩의 교체 주기를 사전에 추정할 수 있으며, 사용 환경에 따라 센서의 영점을 조절하여 슈퍼캐패시터 팩의 SOH(State of Health, 기대수명 또는 건전 상태) 추정에 사용되는 전류 측정 정확도를 향상시킬 수 있으므로, 슈퍼캐패시터가 적용되는 분야에 유용하게 적용할 수 있다.The present invention can estimate the replacement cycle of the supercapacitor pack in advance, and adjust the zero point of the sensor according to the usage environment to measure the current used to estimate the SOH (State of Health) of the supercapacitor pack. can be improved, so it can be usefully applied to fields where supercapacitors are applied.

10, 30: 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치
110: 초기값 설정부
130: 용량 및 내부저항 계산부
150: SOH 추정부
170: 출력 제어부
131: 내부 온도 센서
132: 외부 온도 센서
133: 영점 조절부
2: 슈퍼캐패시터 팩
4: 절연 전압센서
5: 룩 업 테이블10, 30: life estimation device of supercapacitor pack
110: initial value setting unit
130: capacity and internal resistance calculation unit
150: SOH estimation unit
170: output control
131: internal temperature sensor
132: external temperature sensor
133: zero control unit
2: Supercapacitor Pack
4: isolated voltage sensor
5: Lookup table

Claims (11)

슈퍼캐패시터 팩의 용량, EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항(Resr)의 초기값을 설정하고, 온도, 습도, 풍속, 대기정보를 포함하는 외부환경요소를 반영하여 손실저항(Rloss)의 고정값을 설정하는 단계;
일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 단계;
계산된 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)을 추정하는 단계; 및
추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 단계는,
슈퍼캐패시터 팩에 복수개로 설치된 내부 온도 센서로부터 측정된 온도의 평균값을 내부 온도로 수집하는 단계;
GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 기상자료 OPEN-API를 통해 슈퍼캐패시터 팩이 사용되는 위치의 외부 온도를 수집하는 단계 및
상기 내부 온도 센서에서 수집한 슈퍼캐패시터 팩의 내부 온도 및 상기 외부 온도 센서에서 수집한 외부 온도에 따라 절연 전압센서의 영점을 조절하는 단계를 포함하며,
상기 슈퍼캐패시터 팩의 내부 온도 및 외부 온도에 따라 절연 전압센서의 영점을 조절하는 단계는,
슈퍼캐패시터 팩의 내부 온도 및 외부 온도에 각각 가중치를 부여한 후, 가중치 합에 따른 값으로 절연 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절하는, 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법.
Set the initial value of the capacity of the supercapacitor pack, EDLC (Electric Double Layer Capacitor) internal resistance (Resr), and reflect external environmental factors including temperature, humidity, wind speed, and atmospheric information to determine the loss resistance (Rloss) ) Setting a fixed value of;
Calculating the capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack by measuring the current through the isolated voltage sensor at regular time intervals;
estimating a state of health (SOH) of the supercapacitor pack based on the calculated capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack; and
Controlling the power output from the supercapacitor pack based on the estimated lifetime of the supercapacitor pack by turning on / off a switch;
Calculating the capacitance (C) and the EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack,
Collecting an average value of temperatures measured from a plurality of internal temperature sensors installed in the supercapacitor pack as an internal temperature;
Figuring out the location information through the GPS sensor and collecting the external temperature of the location where the supercapacitor pack is used through weather data OPEN-API; and
Adjusting the zero point of the isolation voltage sensor according to the internal temperature of the supercapacitor pack collected by the internal temperature sensor and the external temperature collected by the external temperature sensor,
Adjusting the zero point of the isolation voltage sensor according to the internal temperature and external temperature of the supercapacitor pack,
A supercapacitor pack based on internal resistance, which assigns weights to the internal and external temperatures of the supercapacitor pack, and adjusts them according to the look-up table matching the zero point of the isolation voltage sensor with the value according to the sum of the weights life estimation method.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 단계는,
슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 전류를 측정할 적어도 하나의 슈퍼캐패시터를 선택하는 단계;를 더 포함하는, 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법.
The method of claim 1, wherein the step of calculating the capacitance (C) and the EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack by measuring the current through an insulation voltage sensor at regular time intervals,
Selecting at least one supercapacitor to measure the current through on / off of an individual switch connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack; Supercapacitor based on internal resistance, further comprising A method for estimating the lifetime of a pack.
 제4항에 있어서, 상기 추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어하는 단계는,
슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 슈퍼캐패시터에서 출력되는 전력을 제어하는 단계;를 더 포함하는, 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법.
The method of claim 4 , wherein the step of controlling the power output from the supercapacitor pack based on the estimated lifespan of the supercapacitor pack through on/off of a switch comprises:
Controlling power output from each supercapacitor through on/off of individual switches connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack; Life estimation method.
 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 상기 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체.
A computer-readable storage medium having a computer program recorded thereon for performing the method of estimating the lifespan of a supercapacitor pack based on the internal resistance according to any one of claims 1, 4, and 5.
 슈퍼캐패시터 팩의 용량, EDLC(Electric Double Layer Capacitor, 전기 이중층 캐패시터) 내부저항(Resr) 초기값을 설정하고, 온도, 습도, 풍속, 대기정보를 포함하는 외부환경요소를 반영하여 손실저항(Rloss)의 고정값을 설정하는 초기값 설정부;
일정 시간 간격으로 절연 전압센서를 통해 전류를 측정하여 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 계산하는 용량 및 내부저항 계산부;
계산된 슈퍼캐패시터 팩의 용량(C)과 EDLC 내부저항(Resr)을 기초로 슈퍼캐패시터 팩의 수명(State of Health, SOH)을 추정하는 SOH 추정부; 및
추정된 슈퍼캐패시터 팩의 수명을 기초로 슈퍼캐패시터 팩에서 출력되는 전력을 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 제어하는 출력 제어부;를 포함하고,
상기 용량 및 내부저항 계산부는,
복수개로 슈퍼캐패시터 팩에 설치되어 측정된 온도의 평균값을 내부 온도로 수집하는 내부 온도 센서;
GPS 센서를 통해 위치정보를 파악하며, 기상자료 OPEN-API를 통해 슈퍼캐패시터 팩이 사용되는 위치의 외부 온도를 수집하는 외부 온도 센서 및
상기 내부 온도 센서에서 수집한 슈퍼캐패시터 팩의 내부 온도 및 상기 외부 온도 센서에서 수집한 외부 온도에 따라 절연 전압센서의 영점을 조절하는 영점 조절부를 포함하며,
슈퍼캐패시터 팩의 온도 및 외부 온도에 각각 가중치를 부여한 후, 가중치 합에 따른 값으로 절연 전압센서의 영점을 매칭한 룩 업 테이블(Look up table)에 따라 조절하는, 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치.
Loss resistance (Rloss) by setting the initial value of the capacity of the supercapacitor pack, EDLC (Electric Double Layer Capacitor) internal resistance (Resr), and reflecting external environmental factors including temperature, humidity, wind speed, and atmospheric information an initial value setting unit for setting a fixed value of ;
A capacity and internal resistance calculation unit for calculating the capacity (C) and EDLC internal resistance (Resr) of the supercapacitor pack by measuring the current through the insulation voltage sensor at regular intervals;
an SOH estimator for estimating a state of health (SOH) of the supercapacitor pack based on the calculated capacity (C) of the supercapacitor pack and EDLC internal resistance (Resr); and
An output control unit for controlling the power output from the supercapacitor pack based on the lifespan of the supercapacitor pack estimated through on/off of a switch;
The capacity and internal resistance calculator,
A plurality of internal temperature sensors installed in the supercapacitor pack to collect an average value of measured temperatures as an internal temperature;
An external temperature sensor that grasps location information through a GPS sensor and collects the external temperature of the location where the supercapacitor pack is used through weather data OPEN-API
A zero control unit for adjusting the zero point of the isolation voltage sensor according to the internal temperature of the supercapacitor pack collected by the internal temperature sensor and the external temperature collected by the external temperature sensor,
After assigning weights to the temperature of the supercapacitor pack and the external temperature, respectively, the value according to the sum of the weights is adjusted according to the look-up table matching the zero point of the isolation voltage sensor. life estimation device.
 삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서, 상기 용량 및 내부저항 계산부는,
슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 전류를 측정할 적어도 하나의 슈퍼캐패시터를 선택하는, 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치.
The method of claim 7, wherein the capacity and internal resistance calculator,
A device for estimating the life of a supercapacitor pack based on internal resistance, which selects at least one supercapacitor to measure current through on / off of an individual switch connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack.
 제10항에 있어서, 상기 출력 제어부는,
슈퍼캐패시터 팩을 구성하는 각각의 슈퍼캐패시터에 연결된 개별 스위치의 온/오프(on/off)를 통해 각 슈퍼캐패시터에서 출력되는 전력을 제어하는, 내부 저항에 기초한 슈퍼캐패시터 팩의 수명 추정 장치.11. The method of claim 10, wherein the output control unit,
A device for estimating the life of a supercapacitor pack based on internal resistance, which controls the power output from each supercapacitor by turning on / off individual switches connected to each supercapacitor constituting the supercapacitor pack.
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