KR20150111296A - 모델-독립적 배터리 수명 및 성능 예측기 - Google Patents

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Abstract

방법은, 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 결정하는 단계를 포함한다. 파라미터들은, 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 재충전가능한 배터리에 걸친 전압, 및 재충전가능한 배터리의 온도를 포함한다. 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함한다. 방법은, 전류, 전압 및 온도에 기초하여 재충전가능한 배터리의 나머지 용량을 추정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 나머지 용량을 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

모델-독립적 배터리 수명 및 성능 예측기{MODEL-INDEPENDENT BATTERY LIFE AND PERFORMANCE FORECASTER}
본 개시는 재충전가능한 배터리의 성능 및 배터리 수명을 나타내는 파라미터들을 추정하는 것과 관련된다.
재충전가능한 배터리들은 광범위한 디바이스들에 전력을 공급하기 위해 이용된다. 재충전가능한 배터리의 라이프타임 동안, 재충전가능한 배터리의 성능은 저하될 수 있는데, 그 이유는, 전하를 홀딩할 수 있는 재료들이 손실되기 때문이다. 이것은 "노화 효과(aging effect)"로 공지되어 있다. 재충전가능한 배터리의 성능은, 재충전가능한 배터리의 파라미터들, 예를 들어, 용량 및 내부 저항을 모니터링함으로써 모니터링될 수 있다. 용량은, 재충전가능한 배터리가 완전히 충전된 경우에 재충전가능한 배터리에 저장된 전하의 양을 지칭한다. 내부 저항은 재충전가능한 배터리의 등가 직렬 저항을 지칭한다. 용량 및 내부 저항은 측정될 수 있지만, 이러한 측정들은 시간 소모적이고, 재충전가능한 배터리의 이용 동안에는 수행될 수 없다.
시간 소모적인 측정들을 수행하는 것을 회피하기 위한 하나의 방법은, 재충전가능한 배터리의 이용 동안 수행되는 측정들에 기초하여 용량 및 내부 저항을 추정하는 것이다. 용량 및 내부 저항은, 이용중인 재충전가능한 배터리의 특정한 타입과 연관된 통계적 모델(예를 들어, 데이터 모델)과 배터리 파라미터들의 실시간 측정들을 비교함으로써 추정된다. 그러나, 통계적 모델을 생성하는 것은 상당한 시간 및 자원 비용들을 초래한다. 예를 들어, 통계적 모델을 생성하기 위해, 많은 수의 재충전가능한 배터리들에 대해 테스팅이 수행된다. 반복된 충전 및 방전 사이클들 동안 배터리들이 모니터링되고, 측정들이 기록된다. 재충전가능한 배터리들로부터의 측정들은, 특정한 타입의 평균적인 재충전가능한 배터리를 표현하는 통계적 모델을 생성하기 위해 상관된다. 테스팅 프로세스는 관련된 배터리들을 소모한다. 따라서, 통계적 모델을 생성하는 것은, 많은 수의 재충전가능한 배터리들을 소모하는 것 뿐만 아니라 테스팅을 수행하기 위한 상당한 자원들을 요구한다. 하나보다 많은 타입의 재충전가능한 배터리가 이용되면, 추가적인 재충전가능한 배터리들의 테스트 데이터에 기초하여 추가적인 통계적 모델들이 생성된다.
통계적 모델들을 생성하기 위해 상당한 자원들을 요구하는 것 뿐만 아니라, 통계적 모델들에 기초한 추정은, 평균적인 재충전가능한 배터리의 성능에 기초한 추정된 값들을 야기한다. 이용중인 특정한 재충전가능한 배터리의 성능은 평균적인 재충전가능한 배터리의 성능과 상이하여, 추정된 값들에 부정확성이 추가될 수 있다. 추가적으로, 대부분의 통계적 모델들은, 전체 충전 동작 및 이에 후속하는 전체 방전 동작에 기초한다. 전체 충전 동작 및 전체 방전 동작은, 이 분야의 재충전가능한 배터리의 이용을 정확하게 반영하지 않아서, 추정된 값들에 추가적인 부정확성이 추가될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 특정한 실시예들은, 배터리 수명 및 성능을 나타내는 배터리 파라미터들을 추정하도록 구성되는 모델-독립적 배터리 예측기를 설명한다. 예를 들어, 배터리 파라미터들은, 재충전가능한 배터리와 연관된 통계적 모델(예를 들어, 데이터 모델)과는 독립적으로 추정될 수 있다. 배터리 파라미터들은 또한 이용중인 재충전가능한 배터리의 타입과는 독립적으로 추정될 수 있다. 따라서, 배터리 예측기는 타입-특정적 통계적 모델들의 시간 및 자원 집약적 생성을 제거한다.
배터리 수명 및 배터리 성능을 나타내는 배터리 파라미터들을 추정하기 위해, 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 전류, 전압 및 온도와 같은, 재충전가능한 배터리의 다른 배터리 파라미터들이 결정(예를 들어, 측정)될 수 있다. 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함할 수 있다. 충전 동작들 및 방전 동작들은 임의의 순서로 발생할 수 있고, 충전 동작 또는 방전 동작 각각은 재충전가능한 배터리의 전체 용량 미만을 전송할 수 있다. 따라서, 유효 전력 사이클은 연속적인 전체 충전 동작들 및 전체 방전 동작들로 제한되지 않는다.
유효 전력 사이클의 완료시에, 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량, 내부 저항 및 가역 전위가 전류, 전압 및 온도에 기초하여 추정될 수 있다. 남아있는 용량은 재충전가능한 배터리의 남아있는 수명과 연관될 수 있다. 따라서, 재충전가능한 배터리의 이용 조건들 및 남아있는 용량에 대한 정보는 재충전가능한 배터리의 남아있는 수명의 추정을 가능하게 한다. 내부 저항 및 가역 전위는 재충전가능한 배터리의 전력 성능, 예를 들어, 다음 방전 동작의 최대 달성가능한 전력 출력을 나타낼 수 있다. 남아있는 용량, 내부 저항 및 가역 전위는 임의의 통계적 모델들과의 비교없이 전류, 전압 및 온도에 기초하여 추정될 수 있다. 유효 전력 사이클 동안 남아있는 용량, 내부 저항 및 가역 전위의 변화들과 같은 추가적인 데이터는 추정된 값들에 기초하여 생성될 수 있다. 추가적인 데이터는 재충전가능한 배터리의 성능 경향들을 나타낼 수 있다.
특정한 실시예에서, 방법은, 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 결정하는 단계를 포함한다. 파라미터들은, 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 재충전가능한 배터리에 걸친 전압, 및 재충전가능한 배터리의 온도를 포함한다. 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함한다. 방법은, 전류, 전압 및 온도에 기초하여 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 남아있는 용량을 나타내는 출력을 생성하는 단계를 포함한다.
다른 특정한 실시예에서, 시스템은, 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 결정하도록 구성되는 배터리 모니터를 포함한다. 파라미터들은, 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 재충전가능한 배터리에 걸친 전압, 및 재충전가능한 배터리의 온도를 포함한다. 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함한다. 시스템은, 전류, 전압 및 온도에 기초하여 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하도록 구성되는 배터리 예측기를 포함한다. 시스템은 또한, 배터리 예측기에 커플링되는 메모리를 포함하고, 메모리는, 남아있는 용량을 나타내는 데이터를 포함하는 데이터 로그를 저장하도록 구성된다.
다른 특정한 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스는, 프로세서에 의해 실행되는 경우 프로세서로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령들을 저장한다. 동작들은, 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 결정하는 것을 포함한다. 파라미터들은, 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 재충전가능한 배터리에 걸친 전압, 및 재충전가능한 배터리의 온도를 포함한다. 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함한다. 동작들은, 전류, 전압 및 온도에 기초하여 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하는 것을 포함한다. 동작들은 또한 남아있는 용량을 나타내는 출력을 생성하는 것을 포함한다.
설명된 특징들, 기능들 및 이점들은 다양한 실시예들에서 독립적으로 달성될 수 있거나 또 다른 실시예들에서 결합될 수 있고, 이들의 추가적인 세부사항들은 하기 설명 및 도면들을 참조하여 개시된다.
도 1은, 재충전가능한 배터리의 배터리 성능 및 배터리 수명을 나타내는 파라미터들을 추정하기 위한 시스템의 특정한 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 2a 내지 도 2b는, 재충전가능한 배터리의 라이프타임 동안 재충전가능한 배터리의 배터리 성능 및 배터리 수명을 나타내는 파라미터들을 추정하는 방법의 특정한 실시예의 흐름도이다.
도 3은, 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하는 방법의 특정한 실시예의 흐름도이다.
도 4는, 재충전가능한 배터리의 배터리 성능 및 배터리 수명을 나타내는 파라미터들을 추정하기 위한 컴퓨팅 시스템의 특정한 실시예를 예시하는 블록도이다.
도면들을 참조하여 아래에서 본 개시의 특정한 실시예들이 설명된다. 설명에서, 도면들 전반에 걸쳐, 공통의 특징들은 공통의 참조 부호들로 지정된다.
도 1을 참조하면, 재충전가능한 배터리의 배터리 성능 및 배터리 수명을 나타내는 파라미터들을 추정하기 위한 시스템의 특정한 실시예가 도시되고, 포괄적으로 100으로 지정된다. 시스템(100)은, 재충전가능한 배터리(102), 배터리 모니터(104), 배터리 예측기(106), 메모리(108), 디스플레이 디바이스(110) 및 배터리 시스템 관리 제어기(112)를 포함한다. 시스템(100)은, 재충전가능한 배터리(102)의 배터리 성능 및/또는 남아있는 수명을 나타내는 하나 또는 그 초과의 파라미터들의 추정을 가능하게 한다. 개별적인 컴포넌트들로 예시되었지만, 특정한 실시예에서, 시스템(100)은, 재충전가능한 배터리(102)에 의해 전력공급되거나 그에 커플링되는 디바이스에 포함될 수 있다.
재충전가능한 배터리(102)는 임의의 타입의 재충전가능한 배터리일 수 있다. 예를 들어, 재충전가능한 배터리(102)는 리튬 배터리 또는 납축전지(lead-acid battery)일 수 있다. 재충전가능한 배터리(102)는 항공기, 우주선, 랜드크래프트, 컴퓨팅 디바이스, 무선 디바이스 또는 임의의 다른 타입의 디바이스에 전력공급하도록 구성될 수 있다. 재충전가능한 배터리(102)의 이용 동안 (예를 들어, 재충전가능한 배터리(102)가 특정한 디바이스에 전력공급하는 동안), 재충전가능한 배터리(102)는 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 모니터링될 수 있어서, 배터리 예측기(106)가 재충전가능한 배터리(102)의 하나 또는 그 초과의 파라미터들을 추정할 수 있다.
배터리 모니터(104)는, 이용 동안 재충전가능한 배터리(102)를 모니터링하고, 재충전가능한 배터리(102)의 하나 또는 그 초과의 파라미터들을 결정(예를 들어, 그 파라미터들에 대응하는 값들을 측정)하도록 구성될 수 있다. 배터리 모니터(104)는 배터리 예측기(106)에 커플링될 수 있고, 배터리 예측기(106)에 파라미터들을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모니터(104)는, 파라미터 값들, 예를 들어, 재충전가능한 배터리(102)에 의해 제공되는 전류(114), 재충전가능한 배터리(102)에 걸친 전압(116), 및 재충전가능한 배터리(102)의 온도(118)를 측정하도록 구성되는 하나 또는 그 초과의 센서들을 포함할 수 있다. 파라미터들의 값들은 재충전가능한 배터리(102)의 이용 동안 실시간으로 측정될 수 있다. 배터리 모니터(104) 내부에 있는 것으로 설명되었지만, 대안적인 실시예에서, 센서들은 배터리 모니터(104) 외부에 있을 수 있고, 파라미터들에 대응하는 측정들을 배터리 모니터(104)에 제공할 수 있다. 배터리 모니터(104)는, 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)에 대해 신호 프로세싱을 수행하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)는 아날로그 신호들로서 측정될 수 있고, 배터리 모니터(104)는 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환하기 위한 아날로그-디지털(A/D) 변환을 수행하도록 구성될 수 있다. 배터리 모니터(104)는 또한 신호들에 대해 안티-엘리어스 필터링을 수행할 수 있다.
배터리 예측기(106)는, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)에 기초하여 배터리 성능 또는 배터리 수명을 나타내는 하나 또는 그 초과의 파라미터들을 추정하도록 구성될 수 있다. 배터리 예측기(106)는, 클럭 모듈(120), 수학적 함수 모듈(122), 인터럽트 응답 모듈(124), 통신 모듈(126), 로직 제어 모듈(128), ROM/RAM(130) 및 입/출력(I/O) 포트(132)와 같은 하나 또는 그 초과의 프로세싱 모듈들을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈들(120-132)은, 배터리 예측기(106)가 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)에 기초하여 파라미터들을 추정하는 것을 가능하게 하기 위해 하나 또는 그 초과의 동작들을 수행하거나 하나 또는 그 초과의 값들을 저장하도록 구성될 수 있다. 도 1에 예시된 예는 제한적이 아니다. 예를 들어, 다른 실시예들에서, 배터리 예측기(106)는 프로세싱 모듈들(120-132)의 서브세트(예를 들어, 전체가 아님)만을 포함할 수 있다.
배터리 예측기(106)에 의해 추정된 파라미터들은 남아있는 용량(140), 내부 저항(142) 및 가역 전위(144)를 포함할 수 있다. 배터리 예측기(106)는 또한, 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 추가로 설명되는 바와 같이, 이전의 유효 전력 사이클에 비교되는 또는 초기 값들에 비교되는, 남아있는 용량(140), 내부 저항(142) 및 가역 전위(144)의 변화들을 추정하도록 구성될 수 있다. 배터리 예측기(106)는, 각각의 유효 전력 사이클의 완료시에, 추정된 파라미터들을 나타내는 데이터를 메모리(108)에 제공하도록 구성될 수 있다. 배터리 예측기(106)의 동작은 배터리 시스템 관리 제어기(112)에 의해 제어될 수 있다.
메모리(108)는 데이터 로그(150)를 포함할 수 있다. 데이터 로그(150)는, 하나 또는 그 초과의 유효 전력 사이클들 각각에 대한 추정된 파라미터들을 나타내는 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 로그(150)는, 다수의 유효 전력 사이클들 각각에 대한 남아있는 용량(140), 내부 저항(142) 및 가역 전위(144)를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(108)는 또한, 데이터 로그(150)에 기초하여 출력(152)을 생성하고, 출력(152)을 디스플레이 디바이스(110)에 제공하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 디바이스(110)는 출력(152)을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(110)는 재충전가능한 배터리(102)의 배터리 수명 및 배터리 성능 정보를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 배터리 수명 및 배터리 성능 정보는 데이터 로그(150)에 기초한 리포트일 수 있다.
동작 동안, 배터리 모니터(104)는 재충전가능한 배터리(102)를 모니터링할 수 있고, 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)를 포함하는, 재충전가능한 배터리(102)의 파라미터들을 측정할 수 있다. 배터리 예측기(106)는 배터리 모니터(104)로부터 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)의 값들을 수신할 수 있다. 배터리 예측기(106)는 유효 전력 사이클의 종료를 결정할 수 있고, 그 결정에 대한 응답으로, 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)에 기초하여, 남아있는 용량(140), 내부 저항(142) 및 가역 전위(144)를 추정할 수 있다. 유효 전력 사이클은 재충전가능한 배터리(102)의 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함할 수 있다. 유효 전력 사이클의 종료의 결정 및 남아있는 용량(140), 내부 저항(142) 및 가역 전위(144)의 추정은 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 더 상세히 설명된다. 추정된 파라미터들(140-144) 뿐만 아니라 임의의 추가적인 추정된 파라미터들을 나타내는 데이터가 메모리(108)에 제공될 수 있고, 데이터 로그(150)에 저장될 수 있다. 데이터 로그(150)에 기초한 출력(152)이 생성될 수 있고, 사용자에게의 디스플레이를 위해 디스플레이 디바이스(110)에 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 출력(152)은, (예를 들어, 메모리(108) 내의 저장없이) 추정된 파라미터들(140-144)을 나타내는 데이터에 기초할 수 있다.
배터리 예측기(106)는, 측정된 값들을 통계적 모델과 비교하기 위해 룩업 테이블을 이용함이 없이, 재충전가능한 배터리(102)의 배터리 수명 및 배터리 성능을 나타내는 파라미터들의 추정을 가능하게 한다. 따라서, 배터리 예측기(106)는 통계적 모델(예를 들어, 데이터 모델)과는 독립적으로 파라미터들의 추정을 가능하게 한다. 배터리 예측기(106)는, 통계적 모델로부터의 데이터를 룩업 테이블에 저장하는 예측기보다 더 작은 메모리를 이용한다. 배터리 예측기(106)는 또한, 통계적 모델의 생성 및 테스팅을 제거함으로써 비용을 감소시킨다. 추가적으로, 배터리 예측기(106)는 임의의 타입의 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 추정할 수 있다. 추가적으로, 배터리 예측기(106)가 재충전가능한 배터리(102)의 실시간 측정들을 이용하기 때문에, 성능-분산에 기초한 부정확성들이 감소된다.
도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 재충전가능한 배터리의 라이프타임 동안 재충전가능한 배터리의 배터리 수명 및 배터리 성능을 나타내는 파라미터들을 추정하는 방법(200)의 특정한 실시예의 흐름도가 도시된다. 방법(200)은, 도 1의 재충전가능한 배터리(102)와 같은 재충전가능한 배터리에 대한 도 1의 배터리 예측기(106)와 같은 배터리 예측기에 의해 수행될 수 있다.
방법(200)이 시작되고, 202에서 배터리 파라미터들이 초기화된다. 배터리 파라미터들은 사용자 입력에 기초하여 초기화될 수 있다. 예를 들어, 초기 값들을 나타내는 사용자 입력이 배터리 예측기에서 수신될 수 있다. 초기 값들은, 재충전가능한 배터리(102)의 간단한 오프라인 테스트들 및 측정들에 기초하여 결정될 수 있다. 초기 값들은 초기 가역 전위 E0,ref, 초기 내부 저항 R0,ref, 초기 용량 C0, 초기 충전 상태 soc0, 기준 온도 Tref, 배터리 온도 계수 α, 배터리 데이터 샘플링 시간 간격(step) Δt, 입력 에러 파라미터 ε 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 기준 온도 Tref는 실온(298K)과 연관된 값으로 미리 설정될 수 있다. 배터리 파라미터들은 초기 값들에 기초하여 초기화될 수 있다. 초기화 이후, 배터리 파라미터들(예를 들어, 초기 값들)은, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 다른 배터리 파라미터들을 추정하는데 이용될 수 있다.
204에서 사용자 시간 클럭이 시작될 수 있다. 예를 들어, 배터리 예측기가 사용자 시간에 대응하는 클럭을 시작할 수 있다. 클럭은 특정한 사용자에 의한 배터리의 이용 지속기간(예를 들어, 사용자 시간)을 추적할 수 있다. 추가적으로, 현재의 유효 전력 사이클을 추적하도록 구성된 변수 j가 제로로 초기화될 수 있다.
206에서, j의 값은 1씩 증분될 수 있다. 배터리 예측기는 현재의 유효 전력 사이클(예를 들어, j번째 유효 전력 사이클)의 시작을 나타내기 위해 j의 값을 증분시킬 수 있다. 유효 전력 사이클은 재충전가능한 배터리의 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함할 수 있다 (예를 들어, 유효 전력 사이클은, 전체 충전 동작 이후에 연속적으로 전체 방전 동작이 후속하는 것에 제한되지 않는다). 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들은 임의의 순서로 발생할 수 있고, 각각 배터리의 용량과 동일하거나 그 미만의 용량을 전달할 수 있다. 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 현재의(예를 들어, j번째) 유효 전력 사이클은, 다수의 충전 동작들과 연관된 제 1 전하량 및 다수의 방전 동작들과 연관된 제 2 전하량이 각각 이전의 유효 전력 사이클과 연관된 남아있는 용량에 가까워질 때까지 계속될 수 있다. 다수의 충전 동작들 동안 재충전가능한 배터리에 인가되는 제 1 전하량 및 다수의 방전 동작들 동안 재충전가능한 배터리로부터 방전되는 제 2 전하량 각각은 이전의 유효 전력 사이클의 이전의 남아있는 용량 Cj-1에 가까울 수 있다. 제 1 전하량(또는 제 2 전하량)과 이전의 남아있는 용량 Cj-1 사이의 근사치의 정도는 입력 에러 파라미터 ε에 기초할 수 있다. j번째 유효 전력 사이클의 시간 기간(예를 들어, 지속기간) Δtj는 식 1을 충족시킬 수 있고, 여기서 E는 재충전가능한 배터리의 가역 전위이고, i는 재충전가능한 배터리에 의해 제공된 전류이고,
Figure pat00001
는 j번째 유효 전력 사이클과 연관된 재충전가능한 배터리의 가역 전위이다:
Figure pat00002
식 (1)
208에서, 재충전가능한 배터리의 파라미터들은 j번째 유효 전력 사이클 동안 측정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 예측기가 재충전가능한 배터리로부터 직접 파라미터들의 값들을 측정할 수 있거나, 도 1의 배터리 모니터(104)와 같은 다른 시스템 컴포넌트로부터 측정들을 수신할 수 있다. 파라미터들은, 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류 i, 재충전가능한 배터리에 걸친 전압 v, 및 재충전가능한 배터리의 온도 T를 포함할 수 있다. 파라미터들은 배터리 데이터 샘플링 시간 간격 Δt에 기초한 시간 증분들에서 측정될 수 있다.
210에서, 전류 i의 값이 체크될 수 있다. 전류 i의 값은, 전류 i, 전압 v 및 온도 T를 어떻게 프로세싱할지를 결정하기 위해 체크될 수 있다. 예를 들어, 어떠한 전류도 검출되지 않으면(예를 들어, i=0), 배터리 예측기는 파라미터들을 계속 측정할 수 있다. 음의 전류가 검출되면(예를 들어, i<0), 재충전가능한 배터리는 충전중이다. 212에서, 배터리 예측기는, 전류 i가 음인 경우 중간 값들의 제 1 세트를 계산할 수 있다. 이 값들의 제 1 세트는 다수의 충전 동작들과 연관될 수 있다. 예를 들어, 중간 값들의 제 1 세트는, 다수의 충전 동작들의 시간 기간(예를 들어, 지속기간) Δtc,j, 및 시간 기간 Δtc,j 동안의 전류 i, 전압 v 및 온도 T에 기초한 하나 또는 그 초과의 계산들을 포함할 수 있다. 특정한 예로, 다수의 충전 동작들 동안 재충전가능한 배터리에 인가되는 제 1 전하량은, 시간 기간 Δtc,j 동안 전류 i의 절대값의 적분을 수행함으로써 결정될 수 있다. 양의 전류가 검출되면(예를 들어, i>0), 재충전가능한 배터리는 방전중이다. 214에서, 배터리 예측기는, 전류 i가 양인 경우 중간 값들의 제 2 세트를 계산할 수 있다. 예를 들어, 중간 값들의 제 2 세트는, 다수의 방전 동작들의 시간 기간(예를 들어, 지속기간) Δtd,j, 및 시간 기간 Δtd,j 동안의 전류 i, 전압 v 및 온도 T에 기초한 하나 또는 그 초과의 계산들을 포함할 수 있다. 특정한 예로, 다수의 방전 동작들 동안 재충전가능한 배터리로부터 방전되는 제 2 전하량은, 시간 기간 Δtd,j 동안 전류 i의 적분을 수행함으로써 결정될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 재충전가능한 배터리의 하나 또는 그 초과의 파라미터들은 중간 값들의 제 1 세트 및 중간 값들의 제 2 세트에 기초하여 추정될 수 있다.
216에서, 배터리 예측기는, j번째 유효 전력 사이클이 완료되는지를 결정할 수 있다. 이 결정은, 임계치에 대한 제 1 전하량(예를 들어, 다수의 충전 동작들 동안 재충전가능한 배터리에 인가되는 전하량) 및 제 2 전하량(예를 들어, 다수의 방전 동작들 동안 재충전가능한 배터리로부터 방전되는 전하량)의 관계에 기초할 수 있다. 임계치는, 제 1 전하량 및 제 2 전하량이 이전의(예를 들어, j-1) 유효 전력 사이클의 남아있는 용량에 얼마나 밀접하게 가까운지를 나타내는 입력 에러 파라미터 ε일 수 있다. j번째 유효 전력 사이클은, 부등식 1 및 부등식 2 각각이 참(true)으로 평가되는 경우 완료될 수 있다.
Figure pat00003
부등식 (1)
Figure pat00004
부등식 (2)
j번째 유효 전력 사이클이 완료되는지를 결정하는 것은, 이전의 유효 전력 사이클의 남아있는 용량과 제 1 전하량 사이의 제 1 차이의 절대값을 입력 에러 파라미터 ε(예를 들어, 임계치)와 비교하는 것을 포함할 수 있다. j번째 유효 전력 사이클이 완료되는지를 결정하는 것은 또한, 이전의 유효 전력 사이클의 남아있는 용량과 제 2 전하량 사이의 제 2 차이의 절대값을 입력 에러 파라미터 ε와 비교하는 것을 포함할 수 있다. j번째 유효 전력 사이클이 완료된다는 결정은, 제 1 차이 및 제 2 차이의 절대값들이 입력 에러 파라미터 ε보다 작은 것에 기초할 수 있다. j번째 유효 전력 사이클이 완료된다는 결정에 대한 응답으로, 방법(200)은 218로 계속된다. 제 1 차이의 절대값 또는 제 2 차이의 절대값이 입력 에러 파라미터 ε보다 작지 않으면, j번째 유효 전력 사이클은 계속되고, 방법(200)은 208로 리턴하며, 여기서 배터리 예측기는 전류 i, 전압 v 및 온도 T를 계속 모니터링한다.
j번째 유효 전력 사이클이 완료된다는 결정에 응답하여, 218에서, 남아있는 용량
Figure pat00005
, 내부 저항
Figure pat00006
및 가역 전위
Figure pat00007
가 j번째 유효 전력 사이클에 대해 추정될 수 있다. 남아있는 용량
Figure pat00008
, 내부 저항
Figure pat00009
및 가역 전위
Figure pat00010
는 j번째 유효 전력 사이클에 대한 시간-평균된 값들일 수 있다. 남아있는 용량
Figure pat00011
는 식 2를 이용하여 추정될 수 있고, 여기서, Cc,j는 j번째 유효 전력 사이클의 다수의 충전 동작들 동안 인가되는 제 1 전하량이고, Cd,j는 j번째 유효 전력 사이클의 다수의 방전 동작들 동안 방전되는 제 2 전하량이다:
Figure pat00012
식 (2)
식 2에 기초하여, j번째 유효 전력 사이클의 시간 기간 Δtj는, 시간 기간 Δtc,j 및 시간 기간 Δtd,j의 합일 수 있다. 제 1 전하량은, 식 3을 이용하여 다수의 충전 동작들 동안 측정된 전류 i의 적분을 수행함으로써 계산될 수 있다:
Figure pat00013
식 (3)
제 2 전하량은 식 4를 이용하여 다수의 방전 동작들 동안 측정된 전류 i의 적분을 수행함으로써 계산될 수 있다:
Figure pat00014
식 (4)
내부 저항
Figure pat00015
은 식 5를 이용하여 추정될 수 있다:
Figure pat00016
식 (5)
가역 전위
Figure pat00017
는 식 6을 이용하여 추정될 수 있다:
Figure pat00018
식 (6)
식들 2-6으로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 남아있는 용량
Figure pat00019
, 내부 저항
Figure pat00020
및 가역 전위
Figure pat00021
는 재충전가능한 배터리의 통계적 모델에 대한 의존없이 추정될 수 있다. 추가적으로, 식들 2-6은 특정한 타입의 재충전가능한 배터리와 연관된 변수들에 의존하지 않는다. 예를 들어, 식들 2-6은, 재충전가능한 배터리를 제조하기 위해 이용되는 재료 또는 화학물질, 재충전가능한 배터리의 전력 레벨, 재충전가능한 배터리의 구성 또는 임의의 다른 타입-특정 팩터를 나타내는 변수들에 기초하지 않는다. 따라서, 남아있는 용량
Figure pat00022
, 내부 저항
Figure pat00023
및 가역 전위
Figure pat00024
는 재충전가능한 배터리의 타입과는 독립적으로 그리고 재충전가능한 배터리와 연관된 통계적 모델과는 독립적으로 추정될 수 있다.
220에서, 내부 저항
Figure pat00025
및 가역 전위
Figure pat00026
는 기준 온도 Tref로 교정될 수 있다. 내부 저항
Figure pat00027
및 가역 전위
Figure pat00028
를 교정하기 위해, j번째 유효 전력 사이클 동안 재충전가능한 배터리의 시간-평균된 온도
Figure pat00029
는 식 7을 이용하여 결정될 수 있다:
Figure pat00030
식 (7)
내부 저항
Figure pat00031
은 재충전가능한 배터리의 온도
Figure pat00032
, 기준 온도 Tref 및 온도 계수 α에 기초하여 기준 온도로 교정될 수 있다. 예를 들어, 온도-교정된(예를 들어, 온도-정정된) 내부 저항
Figure pat00033
은 식 8을 이용하여 추정될 수 있다:
Figure pat00034
식 (8)
가역 전위
Figure pat00035
는 재충전가능한 배터리의 온도
Figure pat00036
, 기준 온도 Tref 및 온도 계수 α에 기초하여 기준 온도로 교정될 수 있다. 예를 들어, 온도-교정된(예를 들어, 온도-정정된) 가역 전위
Figure pat00037
는 식 9를 이용하여 추정될 수 있다:
Figure pat00038
식 (9)
222에서, j번째 유효 전력 사이클에 대해, 남아있는 용량
Figure pat00039
, 내부 저항
Figure pat00040
및 가역 전위
Figure pat00041
의 변화들과 같은, 재충전가능한 배터리의 성능 경향들을 나타내는 파라미터들이 추정될 수 있다. 예를 들어, 남아있는 용량의 변화(예를 들어, 용량 페이드) ΔCj, 내부 저항의 변화(예를 들어, 저항 증가) ΔRj,ref 및 가역 전위의 변화(예를 들어, 가역 전위 손실) ΔEj,ref가 추정될 수 있다. 변화들은, j번째 유효 전력 사이클에 대응하는 값들을, 이전의 유효 전력 사이클(예를 들어, j-1번째 유효 전력 사이클)에 대응하는 값들과 비교함으로써 추정될 수 있다. 예를 들어, 남아있는 용량의 변화 ΔCj는 남아있는 용량
Figure pat00042
및 이전의 남아있는 용량
Figure pat00043
에 기초하여 생성될 수 있다. j번째 유효 전력 사이클이 제 1 유효 전력 사이클이면, 이전의 유효 전력 사이클에 대응하는 값들에 대해, 초기화 동안 수신된 초기 값들이 이용될 수 있다.
남아있는 용량의 변화 ΔCj는 식 10을 이용하여 추정될 수 있다:
Figure pat00044
식 (10)
내부 저항의 변화 ΔRj,ref은 식 11을 이용하여 추정될 수 있다:
Figure pat00045
식 (11)
가역 전위의 변화 ΔEj,ref는 식 12를 이용하여 추정될 수 있다:
Figure pat00046
식 (12)
224에서, j번째 유효 전력 사이클에 대해, 남아있는 용량
Figure pat00047
, 내부 저항
Figure pat00048
및 가역 전위
Figure pat00049
의 누적적 변화들이 추정될 수 있다. 예를 들어, 남아있는 용량의 누적적 변화(예를 들어, 누적적 용량 페이드)
Figure pat00050
, 내부 저항의 누적적 변화(예를 들어, 누적적 저항 증가)
Figure pat00051
및 가역 전위의 누적적 변화(예를 들어, 누적적 가역 전위 손실)
Figure pat00052
가 추정될 수 있다. 변화들은, j번째 유효 전력 사이클에 대응하는 값들을 초기화 동안 수신된 초기 값들과 비교함으로써 추정될 수 있다. 예를 들어, 남아있는 용량의 누적적 변화
Figure pat00053
는 남아있는 용량
Figure pat00054
및 초기 용량 C0에 기초하여 생성될 수 있다.
남아있는 용량의 누적적 변화
Figure pat00055
는 식 13을 이용하여 추정될 수 있고, 여기서 C0는 초기화 동안 수신된 재충전가능한 배터리의 초기 용량이다:
Figure pat00056
식 (13)
내부 저항의 누적적 변화
Figure pat00057
은 식 14를 이용하여 추정될 수 있고, 여기서 R0,ref는 초기화 동안 수신된 재충전가능한 배터리의 초기 내부 저항이다:
Figure pat00058
식 (14)
가역 전위의 누적적 변화
Figure pat00059
는 식 15를 이용하여 추정될 수 있고, 여기서 E0,ref는 초기화 동안 수신된 재충전가능한 배터리의 초기 가역 전위이다:
Figure pat00060
식 (15)
226에서, 데이터 로그가 업데이트될 수 있다. 예를 들어, 데이터 로그는 도 1의 메모리(108)의 데이터 로그(150)와 같이 메모리에 저장될 수 있다. 데이터 로그는 재충전가능한 배터리의 추정된 배터리 파라미터들을 나타내는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, j번째 유효 전력 사이클이 완료된 후, 남아있는 용량
Figure pat00061
, 내부 저항
Figure pat00062
, 가역 전위
Figure pat00063
, 남아있는 용량의 변화 ΔCj, 내부 저항의 변화 ΔRj,ref, 가역 전위의 변화 ΔEj,ref, 남아있는 용량의 누적적 변화
Figure pat00064
, 내부 저항의 누적적 변화
Figure pat00065
, 가역 전위의 누적적 변화
Figure pat00066
또는 이들의 조합을 나타내는 데이터가 데이터 로그에의 저장을 위해 메모리에 제공될 수 있다. 데이터 로그는, j번째 유효 전력 사이클 이후 재충전가능한 배터리의 파라미터들에 대응하는
Figure pat00067
,
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
및
Figure pat00072
를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 데이터 로그는,
Figure pat00073
로 설정하고,
Figure pat00074
로 설정하고,
Figure pat00075
로 설정하고,
Figure pat00076
로 설정하고,
Figure pat00077
로 설정하고,
Figure pat00078
로 설정함으로써 업데이트될 수 있다.
데이터 로그를 업데이트하는 것은 데이터 로그에 기초한 출력을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력은
Figure pat00079
,
Figure pat00080
,
Figure pat00081
,
Figure pat00082
,
Figure pat00083
,
Figure pat00084
또는 데이터 로그에 저장된 데이터에 의해 표시되는 다른 파라미터 값들에 기초하여 생성될 수 있다. 출력은 도 1의 디스플레이 디바이스(110)와 같은 디스플레이 디바이스 상에서의 디스플레이를 위해 생성될 수 있다. 출력을 생성하는 것은, 각각의 유효 전력 사이클 이후, 사용자가 재충전가능한 배터리의 성능 특성들 및 경향들을 모니터링하는 것을 가능하게 할 수 있다.
데이터 로그는 재충전가능한 배터리의 남아있는 수명의 표시를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 예측기는, 재충전가능한 배터리의 이용 조건들을 나타내는 입력 데이터 및 남아있는 용량
Figure pat00085
에 기초하여 재충전가능한 배터리의 남아있는 수명을 추정할 수 있다. 예를 들어, 이용 조건들은, 전력 출력 요건들, 충전 동작들 또는 방전 동작들의 레이트들 및/또는 지속기간들, 이용 온도 또는 재충전가능한 배터리가 어떻게 이용되고 있는지를 나타내는 다른 데이터를 포함할 수 있다. 입력 데이터는 배터리 파라미터들의 초기화 동안 수신될 수 있다. 재충전가능한 배터리의 남아있는 수명은, 재충전가능한 배터리의 수명의 종료까지 특정한 조건들에서 재충전가능한 배터리가 이용될 수 있는 시간량(a number of hours)으로서 추정될 수 있다. 남아있는 수명을 시간량으로서 추정하는 것은, 남아있는 용량
Figure pat00086
보다 남아있는 배터리 수명에 대한 더 사용자-친화적 표시를 제공할 수 있다.
228에서, 남아있는 용량
Figure pat00087
는 임계치와 비교될 수 있다. 임계치는, 재충전가능한 배터리가 이용 동안 문제들을 초래함이 없이 도달할 수 있는 최소 용량을 나타내는 용량 임계치(Cthreshold)일 수 있다. 예를 들어, 용량 임계치는, 재충전가능한 배터리에 의해 전력공급되고 있는 디바이스의 전력 요건들과 같은, 재충전가능한 배터리의 이용 조건들에 기초할 수 있다. 용량 임계치는 초기화 동안 사용자 입력을 통해 수신될 수 있다. 남아있는 용량
Figure pat00088
가 용량 임계치를 초과하면(예를 들어, 그보다 크면), 재충전가능한 배터리에 충분한 용량이 남아있는 것이고, 방법(200)은 206으로 계속된다. 206으로 리턴하는 것은, 남아있는 용량
Figure pat00089
가 용량 임계치를 초과한다는 결정에 대한 응답으로, 배터리 예측기가 제 2 유효 전력 사이클(예를 들어, j+1번째 유효 전력 사이클)과 연관된 제 2 남아있는 용량을 추정하게 한다. 예를 들어, 배터리 예측기는, 제 2 유효 전력 사이클 동안 측정되는 전류 i, 전압 v 및 온도 T에 기초하여 남아있는 용량
Figure pat00090
, 내부 저항
Figure pat00091
및 가역 전위
Figure pat00092
를 추정할 수 있다.
남아있는 용량
Figure pat00093
가 용량 임계치 Cthreshold를 초과하지 않으면(예를 들어, 그보다 작거나 그와 같으면), 재충전가능한 배터리는 추가적 이용을 위해 더 이상 충분한 용량을 포함하지 않는다(예를 들어, 재충전가능한 배터리의 추가적인 이용 동안 하나 또는 그 초과의 문제들이 발생할 수 있다). 배터리 예측기는, 디스플레이 디바이스를 통한 디스플레이를 위해 재충전가능한 배터리의 수명의 종료 표시를 생성할 수 있다. 예를 들어, 230에서, 사용자 시간의 종료시에 데이터 로그에 기초하여 리포트가 생성될 수 있다. 사용자 시간의 종료는, 남아있는 용량
Figure pat00094
가 용량 임계치 Cthreshold보다 작거나 그와 같은 것에 의해 표시된다. 리포트는 디스플레이 디바이스를 통해 출력될 수 있다. 리포트는, 마지막 유효 전력 사이클 이후 추정된
Figure pat00095
,
Figure pat00096
,
Figure pat00097
,
Figure pat00098
,
Figure pat00099
및
Figure pat00100
의 값들 뿐만 아니라 유효 전력 사이클들의 총 수 및 총 사용자 시간(예를 들어, 재충전가능한 배터리의 총 이용 지속기간)을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 사용자는 재충전가능한 배터리 교체 선택 동안 또는 다른 목적들을 위해 리포트의 정보를 이용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하는 방법(300)의 특정한 실시예의 흐름도가 도시되어 있다. 방법(300)은 재충전가능한 배터리의 배터리 수명 또는 배터리 성능을 추정하기 위해 배터리 예측기에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(300)은 도 1의 재충전가능한 배터리(102)에 대해 배터리 예측기(106)에 의해 수행될 수 있다.
302에서, 재충전가능한 배터리의 파라미터들이 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 측정된다. 파라미터들은, 각각 도 1의 전류(114), 전압(116) 및 온도(118)와 같은, 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 재충전가능한 배터리에 걸친 전압 및 재충전가능한 배터리의 온도를 포함할 수 있다. 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함할 수 있다.
304에서, 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량이 전류, 전압 및 온도에 기초하여 추정된다. 예를 들어, 남아있는 용량은 도 1의 남아있는 용량(140)일 수 있고 식 2-4를 이용하여 추정될 수 있다. 306에서, 남아있는 용량을 나타내는 출력이 생성될 수 있다. 예를 들어, 출력은 도 1의 출력(152)일 수 있다. 출력은, 남아있는 용량을 나타내는 데이터를 저장하는 데이터 로그에 기초할 수 있고, 출력은 디스플레이 디바이스를 통해 디스플레이될 수 있다.
배터리의 내부 저항은 전류, 전압 및 온도에 기초하여 추정될 수 있다. 예를 들어, 내부 저항은 도 1의 내부 저항(142)일 수 있고, 식 5를 이용하여 추정될 수 있다. 배터리의 가역 전위가 또한 전류, 전압 및 온도에 기초하여 추정될 수 있다. 예를 들어, 가역 전위는 도 1의 가역 전위(144)일 수 있고, 식 6을 이용하여 추정될 수 있다. 출력은 또한 내부 저항 및 가역 전위를 나타낼 수 있다. 도 1 및 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 추가로 설명된 바와 같이, 추가적인 값들이 전류, 전압 및 온도에 기초하여 추정될 수 있다.
도 2a 내지 도 2b의 방법(200) 및 도 3의 방법(300)은, 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 디바이스, 주문형 집적 회로(ASIC), 프로세싱 유닛, 예를 들어, 중앙 프로세싱 유닛(CPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 제어기, 다른 하드웨어 디바이스, 펌웨어 디바이스 또는 이들의 임의의 조합에 의해 개시 또는 제어될 수 있다. 일례로, 도 2a 내지 도 2b의 방법(200) 및 도 3의 방법(300)은 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 의해 개시 또는 제어될 수 있다.
도 4는, 재충전가능한 배터리의 배터리 수명 및 배터리 성능을 나타내는 파라미터들을 추정하도록 동작가능한 컴퓨팅 디바이스(410)를 포함하는 컴퓨팅 환경(400)의 블록도이다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(410)는 도 1의 배터리 예측기(106) 내에 포함되거나 그에 대응할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(410)는 적어도 하나의 프로세서(420)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(410) 내에서, 적어도 하나의 프로세서(420)는, 시스템 메모리(430), 하나 또는 그 초과의 저장 디바이스들(448), 하나 또는 그 초과의 입/출력 인터페이스들(450), 하나 또는 그 초과의 통신 인터페이스들(460) 또는 이들의 조합과 통신할 수 있다.
시스템 메모리(430)는, 휘발성 메모리 디바이스들(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 디바이스들), 비휘발성 메모리 디바이스들(예를 들어, 판독 전용 메모리(ROM) 디바이스들, 프로그래머블 판독 전용 메모리 및 플래쉬 메모리), 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 시스템 메모리(430)는 운영 시스템(432)을 포함할 수 있고, 운영 시스템(432)은 컴퓨팅 디바이스(410)를 부팅하기 위한 기본적인 입/출력 시스템 뿐만 아니라, 컴퓨팅 디바이스(410)가 사용자들, 다른 프로그램들 및 다른 디바이스들과 상호작용하는 것을 가능하게 하는 전체(full) 운영 시스템을 포함할 수 있다. 시스템 메모리(430)는 또한, 하나 또는 그 초과의 애플리케이션들(예를 들어, 명령들)(434), 프로그램 데이터(436), 전류, 전압 및 온도 측정치들(438)에 대응하는 데이터, 및 남아있는 용량, 내부 저항 및 가역 전위 추정치들(440)을 포함할 수 있다. 프로그램 데이터(436)는, 애플리케이션들(434)의 각각의 기능들을 수행하기 위해 애플리케이션들(434)에 의해 이용되는 데이터를 포함할 수 있다. 애플리케이션들(434)은, 재충전가능한 배터리의 배터리 수명 및 배터리 성능과 연관된 하나 또는 그 초과의 파라미터들을 추정하기 위해 적어도 하나의 프로세서(420)에 의해 실행가능한 명령들을 포함할 수 있다. 전류, 전압 및 온도 측정치들(438)은, 남아있는 용량, 내부 저항 및 가역 전위 추정치들(440)을 생성하기 위한 동안 이용되는 값들을 포함할 수 있다.
하나 또는 그 초과의 저장 디바이스들(448)은, 자기 디스크들, 광학 디스크들 또는 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 비휘발성 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 저장 디바이스들(448)은 착탈식 메모리 디바이스들 및 비착탈식 메모리 디바이스들 모두를 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 저장 디바이스들(448)은 운영 시스템(432), 애플리케이션들(434), 프로그램 데이터(436), 전류, 전압 및 온도 측정치들(438), 남아있는 용량, 내부 저항 및 가역 전위 추정치들(440) 또는 이들의 조합을 저장하도록 구성될 수 있다. 시스템 메모리(430) 및 저장 디바이스들(448)은 신호가 아닌 물리적 디바이스들이다.
특정한 실시예에서, 적어도 하나의 프로세서(420)는 시스템 메모리(430)에 저장되는 애플리케이션들(434)과 같은 컴퓨터 실행가능 명령들을 실행하도록 구성된다. 명령들은, 적어도 하나의 프로세서(420)로 하여금 동작들을 수행하도록 실행가능할 수 있다. 동작들은, 재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 파라미터들은, 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 재충전가능한 배터리에 걸친 전압 및 재충전가능한 배터리의 온도를 포함할 수 있다. 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함할 수 있다. 동작들은 전류, 전압 및 온도(예를 들어, 전류, 전압 및 온도 측정치들(438))에 기초하여 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하는 것을 포함할 수 있다. 남아있는 용량, 내부 저항 및 가역 전위 추정치들(440)은 남아있는 용량을 포함할 수 있다. 동작들은, 남아있는 용량을 나타내는 출력을 생성하는 것을 더 포함할 수 있다.
하나 또는 그 초과의 입/출력 인터페이스들(450)은, 사용자 상호작용을 용이하게 하기 위해, 컴퓨팅 디바이스(410)가 하나 또는 그 초과의 입/출력 디바이스들(470)과 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 입/출력 인터페이스들(450)은, 사용자로부터 입력을 수신하는 것, 다른 컴퓨팅 디바이스로부터 입력을 수신하는 것 또는 이들의 조합에 적응될 수 있다. 입/출력 인터페이스들(450)은, 직렬 인터페이스들(예를 들어, 범용 직렬 버스(USB) 인터페이스들 또는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 인터페이스 표준들), 병렬 인터페이스들, 디스플레이 어댑터들, 오디오 어댑터들 또는 주문형 인터페이스들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 표준 인터페이스 프로토콜들에 따를 수 있다. 입/출력 디바이스들(470)은, 버튼들, 키보드들, 포인팅 디바이스들, 디스플레이들, 스피커들, 마이크로폰들, 터치 스크린들 및 다른 디바이스들의 몇몇 조합을 포함하는 사용자 인터페이스 디바이스들 및 디스플레이들을 포함할 수 있다. 프로세서(420)는 입/출력 인터페이스들(450)을 통해 수신된 사용자 입력에 기초하여 상호작용 이벤트들을 검출할 수 있다. 추가적으로, 프로세서(420)는 입/출력 인터페이스들(450)을 통해 디스플레이 디바이스에 디스플레이를 전송할 수 있다.
하나 또는 그 초과의 통신 인터페이스들(460)은, 컴퓨팅 디바이스(410)가 하나 또는 그 초과의 다른 컴퓨팅 디바이스들 또는 제어기들(480)과 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 통신 인터페이스들(460)은, 유선 이더넷 인터페이스들, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 무선 인터페이스들, 블루투스 통신 인터페이스들, 전기(또는 전력선) 인터페이스들, 광학 또는 라디오 주파수 인터페이스들, 또는 다른 유선 또는 무선 인터페이스들을 포함할 수 있다. 다른 컴퓨터 디바이스들 또는 제어기들(480)은 호스트 컴퓨터들, 서버들, 워크스테이션들, 휴대용 컴퓨터들, 전화들, 태블릿 컴퓨터들 또는 임의의 다른 통신 디바이스 또는 컴포넌트를 포함할 수 있다.
앞서 설명된 예들은 본 개시를 제한하는 것이 아니라 예시한다. 또한, 본 개시의 원리들에 따라 다수의 변형들 및 변화들이 가능함을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들 및 이들의 균등물들에 의해 정의된다.
본 명세서에서 설명된 예들의 예시들은 다양한 실시예들의 구조에 대한 일반적 이해를 제공하도록 의도된다. 예시들은, 본 명세서에서 설명되는 구조들 또는 방법들을 활용하는 장치 및 시스템들의 모든 엘리먼트들 및 특징들에 대한 완전한 설명으로 기능하는 것으로 의도되지는 않는다. 본 개시의 검토시에, 많은 다른 실시예들이 당업자들에게 자명할 수 있다. 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 구조적 및 논리적 대체들 및 변경들이 행해질 수 있도록, 본 개시로부터 다른 실시예들이 활용 및 유도될 수 있다. 예를 들어, 방법 단계들은 도면들에 도시된 것과는 다른 순서로 수행될 수 있거나 하나 또는 그 초과의 방법 단계들이 생략될 수 있다. 따라서, 본 개시 및 도면들은 제한적이기 보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
아울러, 본 명세서에서 특정한 예들이 예시되고 설명되었지만, 도시된 특정한 실시예들에 대해, 동일하거나 유사한 결과들을 달성하도록 설계된 임의의 후속적 어레인지먼트(arrangement)가 대체될 수 있음을 인식해야 한다. 본 개시는, 다양한 실시예들의 임의의 그리고 모든 후속적인 응용들 또는 변화들을 커버하도록 의도된다. 본 설명의 검토시에, 상기 실시예들의 조합들 및 본 명세서에서 특정하여 설명되지 않은 다른 실시예들은 당업자들에게 자명할 것이다.
청구항들의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하기 위해 이용되지 않을 것이라는 이해와 함께, 본 개시의 요약이 제출된다. 또한, 상기 상세한 설명에서, 다양한 특징들은, 본 개시를 간략화하기 위한 목적으로 함께 그룹화되거나 단일 실시예로 설명될 수 있다. 다음의 청구항들이 반영하는 바와 같이, 청구된 요지는 개시된 예들 중 임의의 예의 특징들 전부보다 적은 특징에 관한 것일 수 있다.

Claims (15)

  1. 방법으로서,
    재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 상기 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 결정하는 단계 ―상기 파라미터들은, 상기 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 상기 재충전가능한 배터리에 걸친 전압, 및 상기 재충전가능한 배터리의 온도를 포함하고, 상기 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함함―;
    상기 전류, 상기 전압 및 상기 온도에 기초하여 상기 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하는 단계; 및
    상기 남아있는 용량을 나타내는 출력을 생성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류, 상기 전압 및 상기 온도에 기초하여, 상기 재충전가능한 배터리의 내부 저항을 추정하는 단계; 및
    상기 전류, 상기 전압 및 상기 온도에 기초하여, 상기 재충전가능한 배터리의 가역 전위를 추정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 출력은 상기 내부 저항 및 상기 가역 전위를 추가로 나타내는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 재충전가능한 배터리의 상기 온도, 기준 온도 및 온도 계수에 기초하여, 상기 내부 저항 및 상기 가역 전위를 상기 기준 온도로 교정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 남아있는 용량을 임계치와 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 출력은, 상기 남아있는 용량이 상기 임계치보다 작거나 그와 동일한 경우 상기 재충전가능한 배터리의 수명의 종료를 나타내는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 재충전가능한 배터리의 이용 조건들을 나타내는 입력 데이터 및 상기 남아있는 용량에 기초하여, 상기 재충전가능한 배터리의 남아있는 수명을 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 남아있는 용량을 추정하는 단계는, 상기 다수의 충전 동작들과 연관된 값들의 제 1 세트를 생성하는 단계 및 상기 다수의 방전 동작들과 연관된 값들의 제 2 세트를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 값들의 제 1 세트 및 상기 값들의 제 2 세트는, 상기 전류, 상기 전압 및 상기 온도에 기초하여 생성되고, 상기 남아있는 용량은 상기 값들의 제 1 세트 및 상기 값들의 제 2 세트에 기초하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유효 전력 사이클이 완료되는지를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 남아있는 용량은, 상기 유효 전력 사이클이 완료된다는 결정에 대한 응답으로 추정되는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유효 전력 사이클이 완료되는지를 결정하는 단계는, 임계치에 대한 제 1 전하량 및 제 2 전하량의 관계에 기초하고, 상기 제 1 전하량은 상기 다수의 충전 동작들과 연관되고, 상기 제 2 전하량은 상기 다수의 방전 동작들과 연관되는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유효 전력 사이클이 완료되는지를 결정하는 단계는,
    이전의 남아있는 용량과 상기 제 1 전하량 사이의 제 1 차이를 상기 임계치와 비교하는 단계 ―상기 이전의 남아있는 용량은 이전의 유효 전력 사이클과 연관됨―; 및
    상기 이전의 남아있는 용량과 상기 제 2 전하량 사이의 제 2 차이를 상기 임계치와 비교하는 단계를 포함하고,
    상기 유효 전력 사이클이 완료된다는 결정은, 상기 제 1 차이가 상기 임계치보다 작고 상기 제 2 차이가 상기 임계치보다 작은 것에 기초하는, 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 임계치는 상기 재충전가능한 배터리와 연관된 입력 에러 파라미터인, 방법.
  11. 시스템으로서,
    재충전가능한 배터리의 유효 전력 사이클 동안 상기 재충전가능한 배터리의 파라미터들을 결정하도록 구성되는 배터리 모니터 ―상기 파라미터들은, 상기 재충전가능한 배터리에 의해 제공되는 전류, 상기 재충전가능한 배터리에 걸친 전압, 및 상기 재충전가능한 배터리의 온도를 포함하고, 상기 유효 전력 사이클은 다수의 충전 동작들 및 다수의 방전 동작들을 포함함―;
    상기 전류, 상기 전압 및 상기 온도에 기초하여 상기 재충전가능한 배터리의 남아있는 용량을 추정하도록 구성되는 배터리 예측기; 및
    상기 배터리 예측기에 커플링되는 메모리
    를 포함하고,
    상기 메모리는, 상기 남아있는 용량을 나타내는 데이터를 포함하는 데이터 로그를 저장하도록 구성되는, 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 배터리 예측기는, 이전의 유효 전력 사이클과 연관된 이전의 남아있는 용량 및 상기 남아있는 용량에 기초하여 남아있는 용량 변화를 추정하도록 추가로 구성되고, 상기 데이터 로그는 상기 남아있는 용량 변화를 나타내는 데이터를 더 포함하는, 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 배터리 예측기는, 상기 재충전가능한 배터리의 초기 용량 및 상기 남아있는 용량에 기초하여 누적적 남아있는 용량 변화를 추정하도록 추가로 구성되고, 상기 데이터 로그는, 상기 누적적 남아있는 용량 변화를 나타내는 데이터를 더 포함하는, 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    컴퓨터 디바이스(410)를 더 포함하고,
    상기 컴퓨터 디바이스는,
    상기 남아있는 용량을 임계치와 비교하고; 그리고
    상기 남아있는 용량이 상기 임계치를 초과하는 것에 대한 응답으로, 제 2 유효 전력 사이클과 연관된 제 2 남아있는 용량을 추정하고,
    상기 전류, 상기 전압 및 상기 온도를 결정하기 전에, 사용자 입력에 기초하여 하나 또는 그 초과의 초기 값들을 수신하고; 그리고
    상기 하나 또는 그 초과의 초기 값들에 기초하여 배터리 파라미터들을 초기화하고,
    상기 남아있는 용량은 상기 초기 값들에 추가로 기초하여 추정되는, 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 메모리에 커플링되는 디스플레이 디바이스를 더 포함하고,
    상기 디스플레이 디바이스는, 상기 데이터 로그에 기초하여 배터리 수명 및 배터리 성능 정보를 디스플레이하도록 구성되는, 시스템.
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