KR102634110B1 - 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 성능 평가 시스템(1) 및 그 방법(S1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BMS(Battery Management System; 배터리 관리 시스템)로부터 취득되는 데이터(이하, 'BMS 데이터'라 함)를 설정된 기준(또는 알고리즘)에 따라 연산한 최종 성능점수를 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시함으로써, 현 배터리 정보에 대한 직관적인 판단이 가능하도록 하는 배터리 성능 평가 시스템(1) 및 그 방법(S1)에 관한 것이다.

Description

배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR PERFORMANCE EVALUATION OF BATTERIES AND METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 성능 평가 시스템(1) 및 그 방법(S1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BMS(Battery Management System; 배터리 관리 시스템)로부터 취득되는 데이터(이하, 'BMS 데이터'라 함)를 설정된 기준(또는 알고리즘)에 따라 연산한 최종 성능점수를 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시함으로써, 현 배터리 정보에 대한 직관적인 판단이 가능하도록 하는 배터리 성능 평가 시스템(1) 및 그 방법(S1)에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용이 용이하고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점과 함께, 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 현재 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
또한, 최근 단위 배터리 모듈을 복수 개 포함하는 배터리팩의 사용이 증가하고 있다. 구체적으로, 배터리 팩은 전기적으로 연결되어 있는 배터리 모듈을 복수 개 포함하며, 상대적으로 큰 전기용량을 필요로 하는 전기자동차(EV) 내지 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 사용되고 있다. 특히 전기자동차의 수요가 증가함에 따라 폐차 후 폐배터리 또는 기하급수적으로 증가하고 있다.
전기자동차 폐배터리는 잔존가치 판단을 위한 성능평가 후 성능이 양호한 폐배터리의 경우는 ESS등으로 재사용이 되거나, AS용으로 제재조로 활용되며, 성능이 불량한 폐배터리는 완전방전 후에 희유금속을 추출하기 위해 파쇄되고 재활용이 된다.
이러한 폐배터리 또는 사용 후 배터리를 다시 활용하기 위해서는 배터리의 현 상태에 대한 신속하고 정확한 평가가 필수적이다.
이를 위하여, 본 발명의 발명자는 사용자 단말기를 통한 앱 구동만으로도 배터리의 현 상태에 대한 신속하고도 정확한 평가가 가능하면서도, 종합 결과에 대한 직관적인 인식이 가능하도록 하는 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법을 제시하고자 하며, 상세한 내용은 후술하도록 한다.
국내공개특허 제10-2023-0088644호 '전기자동차의 배터리 성능진단을 위한 배터리 성능진단용 간이진단기 및 동작 방법'
앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
본 발명은 BMS 데이터를 이용하여, 설정된 알고리즘에 따라 연산한 배터리 최종 성능점수를 사용자 단말기 디스플레이부에 표시하도록 함으로써, 현 배터리 정보에 대한 직관적인 판단이 가능하도록 하는 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 BMS 데이터 중 SOH 값을 배터리 팩 온도에 따라 보정한 SOH 보정값을 도출함으로써, 서로 상이한 조건의 배터리 팩에 대한 보정을 통하여 정확한 성능 평가가 가능하도록 하는 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 현 배터리 팩 성능 평가 시 배터리 셀 전압을 기초로 노후도를 연산하여, SOH 보정값과 함께 최종 성능점수를 도출함으로써 보다 정교한 성능 평가가 가능하도록 하는 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 불량 배터리 셀, 해당 셀의 갯수 및 대응 셀 전압을 사용자 단말기 디스플레이부에 표시하도록 함으로써, 사용자 입장에서 현재 불량 셀을 쉽게 알 수 있도록 하는 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배터리 최종 성능점수 도출 시, 배터리의 누적 충전횟수를 고려하도록 함으로써, 해당 배터리의 충전에 따른 성능 열화 역시 고려되도록 하는 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사용자 단말기에 관련 앱을 설치 및 구동하여 활용 가능하도록 함으로써, 스마트폰 등 휴대용 단말기를 통하여 배터리 성능에 대한 정보를 쉽게 알 수 있도록 하는 배터리 성능 평가 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템은 BMS를 포함하는 배터리 팩; 상기 배터리 팩의 BMS와 통신하여 BMS 데이터를 취득하는 CDS; 상기 CDS로부터 취득한 BMS 데이터를 통하여 배터리 상태 정보를 취득하기 위하여 서버에 접속하는 사용자 단말기; 및 상기 CDS 또는 사용자 단말기를 통하여 취득한 BMS 데이터를 통하여 배터리 관련 정보 및/또는 배터리 상태 정보를 생성하는 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 서버는 상기 BMS 데이터를 통하여 배터리 관련 정보를 생성하는 데이터 연산부; 및 상기 데이터 연산부를 통하여 생성된 배터리 관련 정보를 기초로 현 배터리의 최종성능을 도출하는 성능 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 데이터 연산부는 BMS 데이터 중 SOH 값을, 배터리 팩 온도를 고려하여 보정한 SOH 보정값을 연산하는 SOH 보정모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 데이터 연산부는 평가 대상인 배터리 셀과 대응되는 신품 배터리 셀 전압과, BMS 데이터 중 현 배터리 셀의 전압을 대비하여 배터리의 노후도를 연산하는 노후도 연산모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 데이터 연산부는 상기 신품 배터리 셀 전압과 현 배터리 셀의 전압을 대비하여 전압 저하값을 연산하는 전압저하값 연산모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 데이터 연산부는 상기 배터리 팩 내 다수의 현 배터리 셀들 중 불량 배터리 셀을 특정하는 불량 셀 특정모듈;을 포함하고, 상기 불량 셀 특정모듈은 개별 배터리 셀 전압이 현 배터리 셀 평균전압으로부터 기 설정값을 넘어서는 경우 불량 셀로 특정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 데이터 연산부는 현 배터리의 누적 충전횟수를 충전하는 누적충전횟수 연산모듈;을 포함하고, 상기 누적충전횟수 연산모듈은 BMS 데이터 중 누적충전전력량과, 배터리 팩의 용량을 토대로 누적충전횟수를 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 데이터 연산부는 BMS 데이터 중 SOH 값을, 배터리 팩 온도를 고려하여 보정한 SOH 보정값을 연산하는 SOH 보정모듈; 평가 대상인 배터리 셀과 대응되는 신품 배터리 셀 전압과, BMS 데이터 중 현 배터리 셀의 전압을 대비하여 배터리의 노후도를 연산하는 노후도 연산모듈; 상기 신품 배터리 셀 전압과 현 배터리 셀의 전압을 대비하여 전압 저하값을 연산하는 전압저하값 연산모듈; 상기 배터리 팩 내 다수의 현 배터리 셀들 중 셀 전압 편차값을 통하여 불량 배터리 셀을 특정하는 불량 셀 특정모듈; 및 현 배터리의 누적 충전횟수를 충전하는 누적충전횟수 연산모듈;을 포함하고, 상기 성능 평가부는 상기 SOH 보정값, 배터리 노후도, 전압 저하값, 셀 전압 편차값, 누적 충전횟수 중 어느 하나 이상의 정보를 바탕으로 현 배터리 팩의 최종성능을 도출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 성능 평가부는 SOH 보정값에 부여된 점수에 배터리 노후도를 고려하여 현 배터리 팩의 1차 성능 점수를 연산하는 1차 성능 평가모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 성능 평가부는 상기 1차 성능 점수에, 전압 저하값에 부여된 점수, 셀 전압 편차값에 부여된 점수, 누적충전횟수에 부여된 점수 중 한 개 이상의 점수를 활용하여 현 배터리의 최종 성능점수를 연산하는 최종성능 평가모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 성능 평가부는 현 배터리의 최종 성능점수와 매칭되도록 배터리의 등급을 부여하는 등급 부여모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 성능 평가부는 앱 구동에 의하여 서버에 접속한 사용자 단말기 디스플레이부에 배터리 상태 정보를 표시하도록 하는 성능결과 제공부;를 추가로 포함하고, 상기 성능결과 제공부는 상기 배터리의 최종 성능점수, 불량 배터리 셀의 총 갯수에 대한 정보를 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 성능지표 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 성능 평가부는 앱 구동에 의하여 서버에 접속한 사용자 단말기 디스플레이부에 배터리 상태 정보를 표시하도록 하는 성능결과 제공부;를 추가로 포함하고, 상기 성능결과 제공부는 불량 배터리 셀 별 셀 번호와 함께, 상기 셀 번호와 대응되는 셀 전압을 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 불량 셀 데이터 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 성능 평가부는 앱 구동에 의하여 서버에 접속한 사용자 단말기 디스플레이부에 배터리 상태 정보를 표시하도록 하는 성능결과 제공부;를 추가로 포함하고, 상기 성능결과 제공부는 일자 별 배터리의 누적충전 전력량과 누적방전 전력량을 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 성능 평가 시스템에서의 상기 성능 평가부는 앱 구동에 의하여 서버에 접속한 사용자 단말기 디스플레이부에 배터리 상태 정보를 표시하도록 하는 성능결과 제공부;를 추가로 포함하고, 상기 성능결과 제공부는 현 배터리 팩에 포함되는 다수의 배터리 셀들의 개별 셀 전압에 대한 정보를 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 개별 셀 전압 데이터 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.
본 발명은 BMS 데이터를 이용하여, 설정된 알고리즘에 따라 연산한 배터리 최종 성능점수를 사용자 단말기 디스플레이부에 표시하도록 함으로써, 현 배터리 정보에 대한 직관적인 판단이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 BMS 데이터 중 SOH 값을 배터리 팩 온도에 따라 보정한 SOH 보정값을 도출함으로써, 서로 상이한 조건의 배터리 팩에 대한 보정을 통하여 정확한 성능 평가가 가능하도록 하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 현 배터리 팩 성능 평가 시 배터리 셀 전압을 기초로 노후도를 연산하여, SOH 보정값과 함께 최종 성능점수를 도출함으로써 보다 정교한 성능 평가가 가능하도록 하는 효과가 도출된다.
또한, 본 발명은 불량 배터리 셀, 해당 셀의 갯수 및 대응 셀 전압을 사용자 단말기 디스플레이부에 표시하도록 함으로써, 사용자 입장에서 현재 불량 셀을 쉽게 알 수 있도록 하는 효과를 보인다.
또한, 본 발명은 배터리 최종 성능점수 도출 시, 배터리의 누적 충전횟수를 고려하도록 함으로써, 해당 배터리의 충전에 따른 성능 열화 역시 고려되도록 하는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명은 사용자 단말기에 관련 앱을 설치 및 구동하여 활용 가능하도록 함으로써, 스마트폰 등 휴대용 단말기를 통하여 배터리 성능에 대한 정보를 쉽게 알 수 있도록 하는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 성능 평가 시스템에 대한 개념도이고;
도 2는 도 1에 따른 서버에 대한 블럭도이고;
도 3은 도 2에 따른 데이터 연산부에 대한 블럭도이고;
도 4는 도 2에 따른 성능 평가부에 대한 블럭도이고;
도 5는 도 2에 따른 DB에 저장되어 있는 제1 테이블에 대한 예시적인 참고도이고;
도 6은 도 2에 따른 DB에 저장되어 있는 제2 테이블에 대한 예시적인 참고도이고;
도 7은 도 2에 따른 DB에 저장되어 있는 제3 테이블에 대한 예시적인 참고도이고;
도 8은 도 2에 따른 DB에 저장되어 있는 제4 테이블에 대한 예시적인 참고도이고;
도 9는 도 2에 따른 DB에 저장되어 있는 제5 테이블에 대한 예시적인 참고도이고;
도 10은 도 2에 따른 성능결과 제공부에 대한 블럭도이고;
도 11은 도 10에 따른 성능지표 제공모듈, BMS 데이터 제공모듈 및 불량 셀 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이고;
도 12는 도 10에 따른 배터리 팩 온도 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이고;
도 13는 도 10에 따른 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이고;
도 14은 도 10에 따른 개별 셀 전압 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이고;
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 성능 평가 방법에 대한 순서도이고;
도 16은 도 15에 따른 단계 S10의 순서도이고;
도 17는 도 15에 따른 단계 S30의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며 청구범위에 기재된 사항을 기준으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 참고적으로 제공되는 것일 뿐이다.
또한, 특정 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 있어서, 특정한 공정 순서는 하기에서 설명되는 순서와 다르게 수행될 수 있음에 유의하여야 한다. 예를 들어, 연속적으로 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도, 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 성능 평가 시스템에 대한 개념도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 성능 평가 시스템(1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명은 배터리 성능 평가 시스템(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 BMS(Battery Management System; 배터리 관리 시스템)로부터 취득되는 데이터(이하, 'BMS 데이터'라 함)를 설정된 기준(또는 알고리즘)에 따라 연산한 최종 성능점수를 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시함으로써, 현 배터리 정보에 대한 직관적인 판단이 가능하도록 하는 배터리 성능 평가 시스템(1)에 관한 것이다.
이를 위하여, 배터리 성능 평가 시스템(1)은 배터리 팩(10), CDS(Component Diagnostics Solution; 부품 진단 솔루션), 사용자 단말기(50) 및 서버(70)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(10)은 배터리 관리를 위한 BMS가 구비되는 구성으로, 전기차, 무인운반차 등에 사용되는 ESS를 갖는 배터리들을 포함한다. 이러한 배터리 팩(10)은, 예를 들어 차량용 배터리로, 전기차의 엔진 시동을 거는데 필요한 전원을 공급하는 수단일 수 있다. 전기차는 순수 전기 자동차(Electric Vehicle; EV), 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle; HEV), 플러그인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle; PHEV), 수소전기차(Fuel Cell Electric Vehicle; FCEV) 등을 포함할 수 있다.
배터리 팩(10)은 다수의 배터리 모듈을 포함하며, 개별 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 일 예로, 개별 배터리 모듈은 수십 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 다수의 배터리 모듈은 상호 직렬 및/또는 병렬 연결되어 배터리 팩을 이룰 수 있다. 이하에서 '배터리'라 설명하는 경우, 경우에 따라 배터리 팩을 의미하는 것일 수도 또는 배터리 셀을 의미하는 것일 수도 있다.
또한, 배터리 팩(10)은 전기차에 장착된 상태의 배터리 팩이거나, 전기차로부터 분리된 사용 후 배터리 팩일 수 있다. 후술할 CDS(30)에 의하여 배터리 팩(10)으로부터의 BMS 데이터가 수집될 수 있다. 이 때 CDS(30)는 전기차에 장착된 상태의 배터리 팩(10)과의 연결을 위하여, 예를 들어 OBD(On Board Diagnostics)-2 포트에 접속되는 전용 케이블을 통하여 BMS와 통신하며, 전기차로부터 탈거된 배터리 팩(10)의 경우 상호 직접 연결될 수 있다.
CDS(30)는 배터리 팩(10)의 BMS와의 통신을 통하여 배터리의 관련 정보를 취득한 이후 사용자 단말기(50) 및/또는 서버(70)에 전달하는 구성이다. 이러한 CDS(30)는 BMS와 예를 들어 CAN(CANFD) 통신 또는 시리얼 통신 가능하도록 구성될 수 있다. CDS(30)를 통하여 취득되는 'BMS 데이터'는 SOH(State Of Health), SOC(State Of Cell), SOB(State Of Balance), 배터리 셀 전압, 배터리 셀 온도, 완속충전 횟수, 급속충전 횟수, 누적충방전전력량, 누적충방전전류량, 절연저항, 내부저항 등 중에서 한 개 이상의 임의의 정보일 수 있고 본 발명의 범위가 특정 예시에 의하여 제한되는 것은 아님에 유의하여야 한다. 이러한 CDS(30)는, 관련 앱이 구동된 사용자 단말기(50) 디스플레이로부터 BMS 데이터 취득명령을 수신하면 BMS로부터 상기 BMS 데이터를 취득할 수 있다.
사용자 단말기(50)는 사용자가 취득한 BMS 데이터를 통해 배터리 상태 정보를 취득하기 위하여 서버(70)에 접속하는 구성이다. 이러한 사용자 단말기(50)는 데스크탑, 노트북, 스마트폰 등 공지된 또는 공지될 다양한 것 중 임의의 구성을 포함할 수 있고, 본 발명의 범위가 특정 수단/장치에 의하여 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 사용자 단말기(50)가 스마트폰인 경우, 관련 앱(APPlication; APP)을 설치한 이후 이를 구동시켜 서버(70)에 접속함으로써 배터리 상태 정보를 취득할 수 있다. 이와 달리, 사용자 단말기(10)가 데스크탑인 경우, 관련 웹페이지에 접속하여 서버(70)에 접속하여 배터리 상태 정보를 취득할 수 있음은 물론이다. 사용자 단말기(50)는 CDS(30)와 유선 또는 무선통신 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 용어 '배터리 상태 정보'는 후술할 성능결과 제공부(750)로부터 제공되는 다수의 정보 중 한 개 이상의 임의의 것일 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 서버에 대한 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 서버(70)는 CDS(30) 또는 사용자 단말기(50)를 통하여 취득한 BMS 데이터를 통하여 배터리 관련 정보 및/또는 배터리 상태 정보를 생성하는 구성으로, 이를 위하여, 데이터 연산부(710), 성능 평가부(730), 성능결과 제공부(750) 및 DB(790)를 포함할 수 있다.
이러한 서버(70)의 DB(790)에는 차량 제조사, 차종/연식, 차종 및 연식 별 셀 갯수, 개발명, PHEV/EV/하이브리드/FCV 여부, 도심형/기본형 모델 여부, 후륜/4륜 구동 여부, 차량 생산년도, 전체 전압, 배터리 용량, 전력량, 최대출력충방전 전압, 방전종지전압, 전류량 제한, 내부저항값, 배터리 팩 치수 등 어느 하나 이상의 '관련 기초정보'가 저장되어 있고, 대응되는 관련 기초정보가 관련 앱에도 저장되는 것이 바람직하다. 서버(70)는 사용자 단말기(50)와 유선 또는 무선통신 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 용어 '배터리 관련 정보'는 후술할 데이터 연산부(710) 및/또는 성능 평가부(730)에서 제공하는 다수의 정보 중 한 개 이상의 임의의 것일 수 있다.
도 3은 도 2에 따른 데이터 연산부에 대한 블럭도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 데이터 연산부(710)는 취득한 BMS 데이터를 통하여 배터리 관련 정보를 도출하는 구성으로, SOH 보정모듈(711), 노후도 연산모듈(712), 전압저하값 연산모듈(713), 불량 셀 특정모듈(714) 및 누적충전횟수 연산모듈(715) 중 어느 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
SOH 보정모듈(711)은 취득한 BMS 데이터 중 SOH(BMS 데이터 중 일부) 관련 정보를 이용하여 SOH 값을 보정하는 구성이다. 더욱 상세하게 설명하면, SOH 보정모듈(711)은 수신된 SOH 값을, 배터리 팩 온도를 고려하여 보정함으로써 SOH 보정값을 연산하는 것이다. 이 때 '배터리 팩 온도'란, 측정 시 배터리 팩(10)의 온도일 수 있다.
이하에서는 취득한 SOH 값을 통해 SOH 보정값을 구하는 과정에 대하여 상세히 설명한다. 먼저, 서버(70)의 DB(790)에는 온도 구간 별 편차값(x)에 대한 정보가 제1 테이블(791) 형식으로 기 저장되어 있다(도 5 참고). 예를 들어, 온도 -20 ~ 0˚C 구간에서는 편차값(x) 0.054가, 0 ~ 10˚C 구간에서는 편차값(x) 0.087이 설정된다. 이러한 편차값(x)은 사용자 설정값으로 그 값이 상기 예시에 의하여 제한되는 것은 아니다. 또한, 예를 들어 기준온도는 25˚C로 설정하였으므로, 기준온도를 포함하는 수치범위 내에서 편차값(x)은 0이 된다. 따라서 SOH 보정값은 수신한 SOH 값을 25˚C일 때의 SOH 값으로 보정 또는 변환한 값이다. 다만, 기준온도 역시 사용자 설정에 의하여 변경될 수 있음은 물론이다.
SOH 보정값은,
(1) SOH25 = SOH + x * (t-25)
이다. SOH25는 SOH 보정값이며, SOH는 BMS로부터 취득한 SOH 값이고, t는 현재의 배터리 팩(10) 온도에 대한 값이다. 예를 들어, 현재 배터리 팩(10)의 온도(t)가 17˚C이며, 취득한 SOH 값(SOH)이 100일 때, 제1 테이블(791)을 참고하면 변환값(x)은 0.082가 되고, SOH 변환값(SOH25)은, 100 + 0.082 * (17-25)로 99.344가 된다. 이와 같이 SOH 보정모듈(711)을 통하여 서로 다른 외부환경에 의한 영향을 제거하여, 정확한 SOH 값을 도출할 수 있다. 기준온도 변경 시 식 (1)에서 '25'의 수치 역시 대응되는 수치로 변경될 수 있다.
노후도 연산모듈(712)은 배터리 셀 전압을 기초로 현 배터리의 노후도를 연산하는 모듈이다. 상세하게 설명하면, 노후도 연산모듈(712)은 신품 셀 전압과 BMS로부터 취득한 현 배터리의 셀 전압을 대비하여 배터리의 노후도를 연산할 수 있다. 신품 SOC 전압은 DB(790)에 기 저장된 '관련 기초정보'를 통하여 현 배터리와 대응되는 신품 배터리의 셀 전압으로 특정될 수 있다. 또한, 현 배터리의 셀 전압은 배터리 셀 전압의 평균값일 수 있다. 따라서, 배터리의 노후도는,
(2) BDET = (1 - VNOW/VNEW) * 100
와 같이 연산될 수 있다. 이 때 BDET는 노후도를, VNEW는 신품 배터리 셀 전압을, VNOW는 현 배터리 셀의 평균전압을 의미한다. 예를 들어, 신품 배터리 셀 전압(VNEW)이 3.2056이고, 현 배터리 셀의 평균전압(VNOW)이 3.2일 때 노후도(BDET)는 1 - (3.2/3.2056) * 100 = 17.5%가 된다.
전압저하값 연산모듈(713)은 신품 배터리 셀 전압(VNEW)을 및 현 배터리 셀의 평균전압(VNOW)을 기준으로 현 배터리 셀의 전압저하 정도를 연산하는 모듈이다. 위의 예에서 전압저하값은 0.0056V가 된다. 이와 같은 전압저하값 연산모듈(713)을 통하여, 배터리 팩(10) 내 배터리 셀들에 대한 평균적인 전압저하 정보를 확인할 수 있다.
불량 셀 특정모듈(714)은 배터리 팩(10) 내 다수의 배터리 셀들 중 불량 배터리 셀을 특정하는 모듈이다. 더욱 상세히 설명하면, 개별 배터리 셀의 전압이 현 배터리 셀의 평균전압(VNOW)으로부터 기 설정값을 넘어서는 경우 불량 셀로 특정할 수 있다. 즉 개별 배터리 셀들 중 셀 전압이 배터리 셀의 평균전압(VNOW)의 하한값 또는 상한값 범위를 넘어서는 경우 불량 셀로 특정할 수 있는 것이다.
일 예로, 개별 배터리 셀 전압이 현 배터리 셀의 평균전압(VNOW)과 대비 시 A값(예를 들어 0.1V)을 넘어서는 경우 '주의'로, B값(예를 들어 0.5V; A＜B)을 넘어서는 경우 '결함'으로 특정할 수 있으나, 본 발명의 범위가 상기 수치범위가 의하여 제한되는 것은 아니다. 또한, A값과 B값은 차종/연식 등에 따라 상이해지는 가변값일 수도 또는 고정값일 수도 있고 본 발명의 범위가 특정 예시에 의하여 제한되는 것은 아니다. 불량 셀 특정모듈(714)을 통하여 불량 배터리 셀 및 전체 불량 배터리 셀들의 갯수가 특정되며, 이 때 특정되는 불량 배터리 셀은 주의 및 결함 셀을 모두 포함하는 개념일 수도, 또는 결함 셀만을 포함하는 개념일 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.
누적충전횟수 연산모듈(715)은 배터리의 누적 충전횟수를 특정하는 모듈이다. 일반적으로 배터리는 충전횟수가 증가할수록 그 성능이 열화되므로, 후술할 현 배터리 최종 성능점수를 도출하기 위해서는 누적 충전횟수가 특정되어야 한다. 누적충전횟수는, BMS 데이터에 포함되는 누적충전전력량과 배터리 팩의 용량을 바탕으로 연산될 수 있다. 일 예로, 누적충전횟수는,
(3) CNUM = PCHA / (BCAP * 0.9)
와 같이 연산될 수 있다. 이 때 CNUM은 누적충전횟수를, PCHA는 누적충전전력량을, BCAP은 배터리 팩 용량을 의미한다. 또한, 0.9는 배터리 팩 용량에 곱 연산되는 값으로 반드시 0.9인 것은 아니고, 사용자 설정에 따른 가변값인 것으로 이해한다. 식 (3)에 의하면, 누적충전전력량(PCHA)이 1086.4kWh이고, 배터리 팩 용량(BCAP)이 64 kWh 일 때 누적충전횟수(CNUM)는 1086.4/(64*0.9) = 18.86회로 연산될 수 있다.
도 4는 도 2에 따른 성능 평가부에 대한 블럭도이다.
도 2 및 도 4를 참고하면, 성능 평가부(730)는 데이터 연산부(710)를 통하여 특정된 배터리 관련 정보를 기초로 현 배터리의 최종성능을 도출하는 구성이다. 이러한 성능 평가부(730)는, 예를 들어 SOH 보정값(SOH25), 배터리 노후도(BDET), 전압 저하값, 셀 전압 편차값, 누적충전횟수(CNUM) 중 어느 하나 이상의 정보를 바탕으로 현 배터리 팩(10)의 최종성능을 도출할 수 있으며, 상기 정보들 외에 총 주행거리, 연식 등 기타 정보를 추가적으로 활용할 수도 있다. 이 때 현 배터리 최종성능은, 예를 들어 기 설정된 점수(예를 들어 100점)를 초과할 수 없게 설정될 수 있다. 또한, 셀 전압 편차값은 측정된 배터리 셀 전압 간 최대편차값 또는 평균값으로부터의 최대편차값일 수 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, DB(790)에는 SOH 보정값에, 대응되는 점수(T1)를 부여하도록, 상기 SOH 보정값 구간범위 별 점수가 부여되는 기준이 되는 제2 테이블(792)이 저장되어 있다(도 6 참고). 예를 들어, SOH 보정값이 95 ~ 100 범위 내일 때에는 100점을 부여하고, 상기 SOH 보정값이 90 ~ 94 범위 내일 때에는 95점을 부여할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제2 테이블(792)을 활용하지 않고 SOH 보정값을 그대로 활용할 수도 있고 이 때에는 SOH 보정값이 그 자체로 부여되는 점수(T1)가 될 수 있다. 따라서, 'SOH 보정값에 부여되는 점수(T1)'는 제2 테이블(792)에 설정된 기준에 의하여 부여되는 점수일 수도 또는 SOH 보정값 그 자체일 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, DB(790)에는 셀 전압 편차값에 대한 감점(T2)을 부여하도록, 상기 셀 전압 편차값 구간범위 별 점수가 부여되는 기준이 되는 제3 테이블(793)이 저장되어 있다(도 7 참고). 예를 들어, 셀 전압 편차값이 0.01 ~ 0.49 V 범위 내일 때에는 0점의 감점(T2)을 부여하고, 0.5 ~ 0.59V 범위 내일 때에는 0.2점의 감점(T2)을 부여할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제3 테이블(793)을 활용하지 않고 셀 전압 편차값 그 자체를 감점(T2)으로 부여할 수도 있다. 따라서, '셀 전압 편차값에 대해 부여되는 감점(T2)'은 제3 테이블(793)에 설정된 기준에 의하여 부여되는 값일 수도 또는 셀 전압 편차값 그 자체일 수도 있다. 그리고 위에서는 셀 전압 편차값에 대하여 감점(T2)을 부여하는 것으로 설명하나, 경우에 따라 가점(T2')을 부여할 수도 있다. 가점(T2') 부여 시 셀 전압 편차값이 클수록 작은 값의 점수를 부여할 수 있다. 위의 셀 전압 편차값은 불량 셀 특정모듈(715)을 통하여 연산될 수 있다.
그리고 일 실시예에 따르면, DB(790)에는 전압저하 정도에 대한 감점(T3)을 부여하도록 전압 저하값 구간범위 별 점수가 부여되는 제4 테이블(794)이 저장되어 있다(도 8 참고). 예를 들어, 전압 저하값이 0.01 ~ 0.15 V 범위 내일 때에는 0점을 부여하고, 0.16 ~ 0.25 V 범위 내일 때에는 '0.2'의 점수(T3)를 부여할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제4 테이블(794)을 활용하지 않고 전압 저하값을 그대로 활용할 수도 있고 이 때에는 전압 저하값이 그 자체로 부여되는 점수(T3)가 될 수 있다. 따라서, '전압저하 정도에 대해 부여되는 감점(T3)'은 제4 테이블(794)에 설정된 기준에 의하여 부여되는 값일 수도 또는 전압 저하값 그 자체일 수도 있다. 그리고 위에서는 전압 저하값에 대하여 감점(T3)을 부여하는 것으로 설명하나, 경우에 따라서는 가점(T3')을 부여할 수도 있다. 가점(T3') 부여 시 전압 저하값이 클수록 작은 값의 점수를 부여할 수 있다. 위의 전압 저하값은 전압저하값 연산모듈(713)을 통하여 연산될 수 있다.
마지막으로, 일 실시예에 따르면, DB(790)에는 누적충전횟수에 대한 가점(T4)을 부여하도록, 상기 누적충전횟수 별 점수가 부여되는 제5 테이블(795)이 저장되어 있다(도 9 참고). 예를 들어, 누적충전횟수가 1 ~ 100 회 내일 때에는 1점을 부여하고, 101 ~ 150 회 범위 내일 때에는 0.8점의 가점(T4)을 부여할 수 있다. 다만, 전술한 예시와는 상이하게, 누적충전횟수에 대한 감점을 부여할 수도 있다. 즉, 누적충전횟수가 많을수록 더욱 큰 수치의 감점을 부여하는 것이다.
상기 성능 평가부(730)는 1차 성능 평가모듈(731), 최종성능 평가모듈(733) 및 등급 부여모듈(735)을 포함할 수 있다.
1차 성능 평가모듈(731)은 SOH 보정값에 부여된 점수(T1) 및 배터리 노후도를 통하여 배터리의 1차 성능 점수를 연산하는 모듈이다. 예를 들어, SOH 보정값에 부여된 점수(T1)가 '100'이고, 배터리 노후도가 앞서의 예시와 같이 '0.175'인 경우, 100 - 0.175 연산에 의하여, 배터리의 1차 성능점수는 '99.825'가 될 수 있다.
최종성능 평가모듈(733)은 배터리의 1차 성능점수에, 전압 저하값, 셀 전압 편차값, 누적충전횟수에 따라 부여된 점수들(T2 내지 T4) 중 한 개 이상의 점수를 가감하여 배터리의 최종 성능점수를 연산하는 모듈이다. 이 때 부여된 점수들(T2 내지 T4)는 기 저장된 테이블과 매칭되는 점수일 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 최종성능 평가모듈(733)은 차량 연식 또는 주행거리 등 기타 추가적인 정보를 활용하여 최종 성능점수를 연산할 수도 있다.
등급 부여모듈(735)은 배터리의 최종 성능점수와 매칭되도록 배터리의 등급을 부여하는 모듈이다. 예를 들어, 배터리 최종 성능점수가 90 ~ 100점 내인 경우 'A' 등급을, 80 ~ 89점 내일 경우 'B' 등급을, 70 ~ 79점 내일 경우 'C' 등급을 부여할 수 있으나 본 발명의 범위가 상기 수치범위에 의하여 제한되는 것은 아니다.
도 10은 도 2에 따른 성능결과 제공부에 대한 블럭도이다.
도 2 및 도 10을 참고하면, 성능결과 제공부(750)는 앱 구동에 의하여 서버(70)에 접속한 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 배터리 상태 정보를 표시하도록 하는 구성이다. 이러한 성능결과 제공부(750)는 성능지표 제공모듈(751), BMS 데이터 제공모듈(752), 불량 셀 데이터 제공모듈(753), 배터리 팩 온도 데이터 제공모듈(754), 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈(755) 및 개별 셀 전압 데이터 제공모듈(756)을 포함할 수 있다.
도 11은 도 10에 따른 성능지표 제공모듈, BMS 데이터 제공모듈 및 불량 셀 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이고;
도 10 및 도 11을 참고하면, 성능지표 제공모듈(751)은 최종성능 평가모듈(733)을 통하여 연산된 배터리의 최종 성능점수, 등급 부여모듈(735)을 통하여 부여된 배터리 등급, 불량 셀 특정모듈(715)을 통하여 특정된 불량 배터리 셀의 총 갯수 중 어느 하나 이상의 정보를 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시하도록 하는 모듈이다. 이와 같은 성능지표 제공모듈(751)을 통하여 성능 평가의 대상이 된 배터리에 대한 종합결과를 직관적으로 파악할 수 있다.
BMS 데이터 제공모듈(752)은 CDS(30) 및 사용자 단말기(50)를 통하여 취득한 BMS 데이터 관련 정보를 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시하도록 하는 모듈이다. 이러한 BMS 데이터 제공모듈(752)을 통하여, 사용자는 현 배터리의 세부 정보를 볼 수 있다.
불량 셀 데이터 제공모듈(753)은 불량 셀 특정모듈(715)을 통하여 특정된 불량 배터리 셀(들) 별 셀 번호(또는 ID)와 함께, 상기 셀 번호와 대응되는 셀 전압을 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시하도록 하는 모듈이다. 따라서, 사용자는 성능지표 제공모듈(751)에 의한 불량 배터리 셀의 총 갯수 뿐만 아니라, 불량 셀 데이터 제공모듈(753)에 의한 불량 배터리 셀 번호 및 셀 전압에 대한 정보를 확인할 수 있다.
도 12는 도 10에 따른 배터리 팩 온도 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이다.
도 10 및 도 12를 참고하면, 배터리 팩 온도 데이터 제공모듈(754)은 일자 별 센싱된 배터리 팩의 온도에 대한 정보를 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시하도록 하는 모듈이다. 배터리 팩 온도 데이터 제공모듈(754)에 의하여, 제공되는 배터리 팩 온도 정보는, 예를 들어 그래프 형식으로 제공될 수 있다. 이 때, x축은 센싱일자에 대한 정보를, y축은 온도 정보를 표시할 수 있다.
도 13는 도 10에 따른 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이다.
도 10 및 도 13을 참고하면, 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈(755)은 일자 별 배터리 누적충전 전력량과 누적방전 전력량을 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시하도록 하는 모듈이다. 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈(755)에 의하여 제공되는 누적충전 전력량 및 누적방전 전력량에 대한 정보는, 예를 들어 그래프 형식으로 제공될 수 있다. 이 때, x축은 센싱일자에 대한 정보를, y축은 전력량(kWh) 정보를 표시할 수 있다. 사용자 구분의 편의를 위하여, 누적충전 전력량과 누적방전 전력량은 그래프 상에서 서로 다른 색상 또는 모양으로 표시될 수 있다.
도 14는 도 10에 따른 개별 셀 전압 데이터 제공모듈의 구동에 의한 사용자 단말기 디스플레이부에 대한 참고도이다.
도 10 및 도 14를 참고하면, 개별 셀 전압 데이터 제공모듈(756)은 배터리 팩에 포함되어 있는 다수의 배터리 셀들의 개별 전압에 대한 정보를 사용자 단말기(50) 디스플레이부에 표시하도록 하는 모듈이다. 개별 셀 전압 데이터 제공모듈(756)에 의하여 제공되는 배터리 셀들의 개별 전압은, 예를 들어 그래프 형식으로 제공될 수 있다. 이 때, x축은 각 배터리 셀의 번호를, y축은 전압 정보를 표시할 수 있다. 각 배터리 셀 전압은, 일 예로 막대그래프 형태로 표시되어 불량 셀을 쉽게 인식하도록 하는 것이 바람직하나 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 성능평가 제공부(750)를 통해 배터리에 대한 세부정보와 종합정보를 모두 확인 가능하도록 함으로써, 현 배터리의 상태 및 그에 따른 중고 전기차의 금액 역시 상대적으로 쉽게 산정 가능한 것에 이점이 발생한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 성능 평가 방법에 대한 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 성능 평가 방법(S1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 상기 배터리 성능 평가 방법(S1)은 전술한 배터리 성능 평가 시스템(1)을 통하여 수행되므로, 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. 또한, 배터리 성능 평가 방법(S1)의 각 하위 단계는 서버(70)에 의하여 수행될 수 있다.
도 16은 도 15에 따른 단계 S10의 순서도이다.
도 15 및 도 16을 참고하면, 먼저 CDS(30) 또는 사용자 단말기(50)로부터 전달받은 BMS 데이터를 통하여 배터리 관련 정보를 도출한다(S10). 단계 S10은 데이터 연산부(710)를 통하여 수행될 수 있다. 이러한 단계 S10에 대하여 상세히 설명하면, BMS로부터 수신한 SOH 관련 정보를 이용하여 SOH 보정값을 연산할 수 있고(S110), 상기 단계 S110은 SOH 보정모듈(711)을 통하여 진행될 수 있다. 또한, 단계 S10을 통하여 배터리의 노후도를 연산할 수 있으며(S120), 이는 노후도 연산모듈(712)을 통하여 수행될 수 있다. 그리고 단계 S10을 통하여 신품 배터리 셀 전압을 기준으로 현 배터리 셀의 평균전압(VNOW)의 저하 정도를 연산하며(S130), 이는 전압저하값 연산모듈(71)을 통하여 수행될 수 있다. 이에 더하여, 단계 S10을 통하여, 배터리 팩(10) 내 불량 배터리 셀을 특정하며(S140), 이는 불량 셀 특정모듈(714)을 통하여 수행될 수 있다. 마지막으로, 배터리의 누적 충전횟수를 특정하며(S150), 이는 누적충전횟수 연산모듈(715)을 통하여 수행될 수 있다. 전술한 단계들(S110 내지 S150)은 실질적으로 동시에 수행될 수도, 임의의 순서대로 수행될 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.
도 17는 도 15에 따른 단계 S30의 순서도이다.
도 15 및 도 17을 참고하면, 단계 S10에 의하여 배터리 관련 정보를 도출하면, 현 배터리의 최종성능을 도출한다(S30). 단계 S30은 성능 평가부(730)를 통하여 수행될 수 있다. 이 때 단계 S30은, 예를 들어 SOH 보정값(SOH25), 배터리 노후도(BDET), 전압 저하값, 셀 전압 편차값, 누적충전횟수(CNUM) 중 어느 하나 이상의 정보를 바탕으로 현 배터리 팩(10)의 최종성능을 도출할 수 있다.
단계 S30에 대하여 상세히 설명하면, 배터리의 SOH 보정값에 부여된 점수 및 배터리 노후도에 따른 점수를 활용하여 배터리의 1차 성능점수를 연산한다(S310). 그리고 나서, 1차 성능점수에, 전압 저하값에 부여된 점수(T2), 셀 전압 편차값에 부여된 점수(T3) 및 누적충전횟수에 의하여 부여된 점수(T4) 중 어느 하나 이상의 점수를 활용하여 배터리의 최종 성능점수를 연산한다(S330).
그리고 나서, 배터리의 최종 성능점수와 매칭되는 배터리 등급을 부여할 수 도 있다. 예를 들어 평가대상이 된 배터리 팩(10)의 등급을 매길 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.
1 : 배터리 성능 평가 시스템
10 : 배터리 팩
30 : CDS
50 : 사용자 단말기
70 : 서버
710 : 데이터 연산부
711 : SOH 보정모듈 712 : 노후도 연산모듈
713 : 전압저하값 연산모듈 714 : 불량 셀 특정모듈
715 : 누적충전횟수 연산모듈
730 : 성능 평가부
731 : 1차 성능 평가모듈 733 : 최종성능 평가모듈
735 : 등급 부여모듈
750 : 성능결과 제공부
751 : 성능지표 제공모듈 752 : BMS 데이터 제공모듈
753 : 불량 셀 데이터 제공모듈 754 : 배터리 팩 온도 데이터 제공모듈
755 : 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈
756 : 개별 셀 전압 데이터 제공모듈
790 : DB
791 : 제1 테이블 792 : 제2 테이블
793 : 제3 테이블 794 : 제4 테이블
795 : 제5 테이블
S1 : 배터리 성능 평가 방법

Claims (15)

  1. BMS를 포함하는 배터리 팩;
    상기 배터리 팩의 BMS와 통신하여 BMS 데이터를 취득하는 CDS;
    상기 CDS로부터 취득한 BMS 데이터를 통하여 배터리 상태 정보를 취득하기 위하여 서버에 접속하는 사용자 단말기; 및
    상기 CDS 또는 사용자 단말기를 통하여 취득한 BMS 데이터를 통하여 현 배터리의 최종 성능점수 등을 포함하는 배터리 관련 정보 및/또는 배터리 상태 정보를 생성하는 서버;를 포함하고,
    상기 서버는
    상기 BMS 데이터를 통하여 배터리 관련 정보를 생성하는 데이터 연산부; 및 상기 데이터 연산부를 통하여 생성된 배터리 관련 정보를 기초로 현 배터리의 최종성능을 도출하는 성능 평가부;를 포함하며,
    상기 데이터 연산부는
    BMS 데이터 중 SOH 값을, 배터리 팩 온도를 고려한 SOH 보정값으로 보정하는 SOH 보정모듈; 신품 배터리 셀 전압과 현 배터리 셀의 전압을 대비하여 전압 저하값을 연산하는 전압저하값 연산모듈; 상기 배터리 팩 내 개별 배터리 셀 전압이 배터리 셀들의 평균전압으로부터 기 설정값을 넘어서는 경우 불량 배터리 셀로 특정하는 불량 셀 특정모듈; 및 현 배터리의 누적 충전횟수를 추정하는 누적충전횟수 연산모듈;을 포함하고,
    상기 성능 평가부는
    상기 SOH 보정값, 전압 저하값, 셀 전압 편차값 및 누적 충전횟수를 바탕으로 현 배터리 팩의 최종성능을 도출하며,
    상기 성능평가부는
    앱 구동에 의하여 서버에 접속한 사용자 단말기 디스플레이부에 배터리 상태 정보를 표시하도록 하는 성능결과 제공부;를 포함하고,
    상기 성능결과 제공부는
    상기 배터리의 최종 성능점수, 불량 배터리 셀의 총 갯수에 대한 정보를 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 성능지표 제공모듈;을 포함하며,
    상기 셀 전압 편차값은
    측정된 배터리 셀 전압 평균값으로부터의 최대편차값인 것을 특징으로 하는 배터리 성능 평가 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터 연산부는
    평가 대상인 배터리 셀과 대응되는 신품 배터리 셀 전압과, BMS 데이터 중 현 배터리 셀의 전압을 대비하여 배터리의 노후도를 연산하는 노후도 연산모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 성능 평가 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 성능 평가부는
    현 배터리의 최종 성능점수와 매칭되도록 배터리의 등급을 부여하는 등급 부여모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 성능 평가 시스템.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서, 상기 성능결과 제공부는
    불량 배터리 셀 별 셀 번호와 함께, 상기 셀 번호와 대응되는 셀 전압을 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 불량 셀 데이터 제공모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 성능 평가 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 성능결과 제공부는
    일자 별 배터리의 누적충전 전력량과 누적방전 전력량을 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 누적 충방전 전력량 데이터 제공모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 성능 평가 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 성능결과 제공부는
    현 배터리 팩에 포함되는 다수의 배터리 셀들의 개별 셀 전압에 대한 정보를 상기 디스플레이부에 표시하도록 하는 개별 셀 전압 데이터 제공모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 성능 평가 시스템.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160076108A (ko) * 2014-12-22 2016-06-30 김선영 배터리 셀의 수명 예측 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템
WO2020021888A1 (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、及び電源システム
KR20220078003A (ko) * 2020-12-02 2022-06-10 엘아이지넥스원 주식회사 군용 배터리 수명 예측 장치 및 방법
KR20220168920A (ko) * 2021-06-17 2022-12-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 soh 추정 장치 및 방법
KR20230085972A (ko) * 2021-12-07 2023-06-15 주식회사 퀀텀솔루션 간편인증 후 원격제어기술을 이용하여 전기차의 배터리 성능을 진단하는 시스템 및 방법
KR20230088644A (ko) 2020-11-12 2023-06-20 주식회사 퀀텀솔루션 전기자동차의 배터리 성능진단을 위한 배터리 성능진단용 간이진단기 및 동작 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160076108A (ko) * 2014-12-22 2016-06-30 김선영 배터리 셀의 수명 예측 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템
WO2020021888A1 (ja) * 2018-07-25 2020-01-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、及び電源システム
KR20230088644A (ko) 2020-11-12 2023-06-20 주식회사 퀀텀솔루션 전기자동차의 배터리 성능진단을 위한 배터리 성능진단용 간이진단기 및 동작 방법
KR20220078003A (ko) * 2020-12-02 2022-06-10 엘아이지넥스원 주식회사 군용 배터리 수명 예측 장치 및 방법
KR20220168920A (ko) * 2021-06-17 2022-12-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 soh 추정 장치 및 방법
KR20230085972A (ko) * 2021-12-07 2023-06-15 주식회사 퀀텀솔루션 간편인증 후 원격제어기술을 이용하여 전기차의 배터리 성능을 진단하는 시스템 및 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
비특허문헌1, Youtube* *

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