KR20170045140A - 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템 및 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법 - Google Patents

재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템 및 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법 Download PDF

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Abstract

일 양상에 따른 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측 방법은, 상호 연결된 배터리 셀을 포함하는, 재구성 가능한 배터리 팩의 사용 파라미터(usage parameter)를 수신하는 단계, 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(state of health, SOH) 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량을 식별하는 단계 및 배터리 상태 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량에 기초하여 사용 파라미터에 대해 열화된(degraded) 배터리 셀을 대체할 새로운(fresh) 배터리 셀의 개수를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템 및 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법 {Battery management system and method for predicting life of a reconfigurable battery pack}
배터리 관리 시스템과 관련되며, 특히 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템 및 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법 에 관련된다.
일반적으로 재구성 가능한 배터리 팩은 대형 배터리 하우징 안에 다수의 배터리 모듈, 부스바(bus bar), 퓨즈 및 안전 회로 시스템이 결합되어 있다. 다수의 배터리 모듈은 충전식 배터리 셀로 구성된다. 전력 성능을 증가시키기 위해 충전식 배터리 셀은 부하에 선택적으로 직렬 또는 병렬로 연결되고, 재구성 가능한 배터리 팩을 구성하는 개별 배터리 셀은 교체될 수 있다. 여기서 "재구성 가능한 배터리 팩"은 사용자가 교체 가능한 적어도 하나의 배터리 셀로서, 상호 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩으로 정의된다.
또한, 재구성 가능한 배터리팩의 성능은 가장 큰 열화도를 가지는 배터리 모듈의 수에 의해 제한되며, 이는 배터리 팩의 폐기 결과가 된다. 배터리 셀중 어느 하나가 열화 되면, 배터리 팩 전체가 의도된 목적에 따라 작동하지 못 할 수도 있다. 재구성 가능한 배터리 팩을 사용하여, 열화된 모듈을 새로운 모듈로 교체함으로써 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 연장할 수 있다. 이때, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 효과적으로 식별하고 예측하는 것은 최적의 설계 기준을 확인하는 데에 효과적일 것이다.
종래에 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측하기 위한 방법 및 시스템이 제안되었다. 종래의 방법 및 시스템은 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측에 대해 어느 정도 효과적이었으나, 이러한 시스템 및 방법은 사용되는 하드웨어 요소의 구성, 제어기의 전력 소모, 수동적 작업의 필요, 시간, 비용, 복잡성, 디자인, 관련된 배터리 모듈/셀의 개수, 기계 학습, 배터리 셀의 조기 열화/폐기와 같은 상당한 단점을 포함하고 있었다. 따라서, 이와 같은 단점을 해결하고, 유용한 대안을 제안하는 방안이 필요하다.
복잡한 연산 없이 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템 및 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측 방법은, 상호 연결된 배터리 셀을 포함하는, 재구성 가능한 배터리 팩의 사용 파라미터(usage parameter)를 수신하는 단계, 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(state of health, SOH) 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량을 식별하는 단계 및 배터리 상태 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량에 기초하여 사용 파라미터에 대해 열화된(degraded) 배터리 셀을 대체할 새로운(fresh) 배터리 셀의 개수를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 사용 파라미터는 하나 이상의 배터리 셀의 충전 횟수 또는 하나 이상의 배터리 셀의 둘 이상의 충전 횟수의 조합, 하나 이상의 배터리 셀의 용량, 하나 이상의 배터리 셀의 사용 패턴 및 재구성 가능한 배터리 팩의 최적화 간격을 포함할 수 있다.
또한, 사용 파라미터는 일, 주, 월 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 양상에 따른 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측 방법은, 재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 용량 감소(capacity fade)를 식별하는 단계, 용량 감소에 기초하여 부하 편차(load deviation)를 판단하는 단계, 부하 편차 및 임계값 사이의 관계를 산출하는 단계 및 임계값에 대한 부하 편차의 관계의 산출에 응답하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 양상에 따른 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측 방법은, 재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 부하 편차(load deviation)를 식별하는 단계, 부하 편차를 기초로 재구성 가능한 배터리 팩의 용량 감소(capacity fade)를 판단하는 단계, 용량 감소 및 임계값 사이의 관계를 산출하는 단계 및 임계값에 대한 용량 감소의 관계 산출에 응답하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 양상에 따른 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템은, 상호 연결된 배터리 셀을 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩의 적어도 하나의 사용 파라미터(usage parameter)를 수신하고, 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(state of health, SOH) 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량을 식별하고, 배터리 상태(SOH) 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량에 기초하여 사용 파라미터에 대해 열화된 배터리 셀을 대체할 새로운 배터리 셀의 개수를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 사용 파라미터는 하나 이상의 배터리 셀의 충전 횟수 또는 하나 이상의 배터리 셀의 둘 이상의 충전 횟수의 조합, 하나 이상의 배터리 셀의 용량, 하나 이상의 배터리 셀의 사용 패턴 및 재구성 가능한 배터리 팩의 최적화 간격을 포함할 수 있다.
또한, 사용 파라미터는 일, 주, 월 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 양상에 따른, 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템은, 재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 용량 감소(capacity fade)를 식별하고, 용량 감소에 기초하여 부하 편차(load deviation)를 판단하고, 부하 편차 및 임계값 사이의 관계를 산출하고, 산출된 부하 편차 및 임계값 사이의 관계를 기초로 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 제어부는 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 셀의 개수 및 하나 이상의 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(SOH)중의 적어도 하나를 식별할 수 있다.
또한, 제어부에 연결된 배터리 상태 판단부를 더 포함하고, 하나 이상의 열화된 배터리 셀의 배터리 상태 및 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 셀의 개수 중의 적어도 하나를 식별할 수 있다.
이때, 제어부는 부하 편차가 임계값에 접근, 도달 또는 초과하면 검출된 재구성 가능한 배터리 팩의 수명의 종료를 보고(report)할 수 있다.
또한, 제어부에 연결된 통신부를 더 포함하고, 부하 편차가 임계값에 접근, 도달 또는 초과하면 검출된 재구성 가능한 배터리 팩의 수명의 종료를 보고할 수 있다.
또한, 제어부는 통신부를 제어하여 사용자, 재구성 가능한 배터리 팩에 연결된 부하 장치 및 재구성 가능한 배터리 팩에 연결된 외부의 배터리 관리 시스템중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합에 검출된 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 보고할 수 있다.
통신부는, 유무선 데이터 링크(datalink), 디스플레이 또는 스피커중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 통해, 검출된 하나 이상의 배터리 셀의 수명 종료, 하나 이상의 배터리 셀의 배터리 상태, 배터리 셀의 개수, 하나 이상의 열화된 배터리 셀의 식별 및 재구성 가능한 배터리 팩의 열화된 배터리 셀을 대체할 새로운 배터리 셀의 추천 개수 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 보고할 수 있다.
일 양상에 따른, 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템은 재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 부하 편차(load deviation)를 식별하고, 부하 편차에 기초하여 용량 감소(capacity fade)를 판단하고, 용량 감소 및 임계값 사이의 관계를 산출하고, 산출된 용량 감소 및 임계값 사이의 관계를 기초로 검출된 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 보고(report)하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법이 프로세서에 의해 수행될 때, 프로세서가 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법을 수행하도록 하는 명령들을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비휘발성 기억 매체일 수 있다.
복잡한 연산 없이 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 정확하게 예측할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 첨부된 도면에 도시되어 있고, 여러 도면에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성을 지칭한다. 실시 예들은 후술하는 설명 및 도면은 참조하여 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측 및 보고하는 배터리 관리 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 재구성 가능한 배터리 팩의 전류 용량(current capacity) 및 배터리 상태(State of Health, SOH)에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 부하 편차에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 용량 변화에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 서로 다른 정도로 열화된 배터리 셀 및 새로운 배터리 셀로 구성된, 재구성 가능한 배터리 팩의 방전 횟수 대 방전 시간을 도시한 그래프이다.
도6은 일 실시예에 따른, 사용된 모듈의 초기 열화 상태가 동일하게 유지된 재구성 가능한 배터리 팩의 상이한 조합에 대한 방전 횟수 대 전류 용량을 도시한 그래프이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 사용된 모듈의 초기 열화가 동일하게 유지된 재구성 가능한 배터리 팩의 상이한 조합에 대한 용량 감소 대 전류 편차를 도시한 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 메커니즘을 구현하는 컴퓨팅 환경을 도시한 블록도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "?부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩의 예상된 잔여 수명을 예측하고, 사용자, 부하, 부하 관리 장치 또는 배터리 팩 관리 장치에 보고하는 방법을 달성할 수 있다. 본 방법은 사용 파라미터(usage parameter)를 포함할 수 있다. 또한, 본 방법은 열화된 셀의 배터리 상태(SOH) 및 배터리 팩의 전류 용량을 식별할 수 있다. 또한, 본 방법은 재구성 가능한 배터리 팩의 전류 용량 및 배터리 상태(SOH)에 기초하여 사용 파라미터에 대한 새로운 셀의 개수를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 방법을 달성한다. 본 방법은, 열화된 셀의 배터리 상태(SOH), 용량 감소 및 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 셀 또는 모듈의 개수를 식별할 수 있다. 또한, 본 방법은 배터리 용량 감소에 기초하여 부하 편차를 판단할 수 있고, 부하 편차가 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 본 방법은 부하 편차가 임계값을 초과할 때, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 방법을 제공한다. 본 방법은 열화된 셀의 배터리 상태(SOH), 부하 편차 및 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 모듈의 개수를 식별할 수 있다. 또한, 본 방법은, 부하 편차에 기초하여 배터리 감고를 판단하고, 배터리 감소가 임계값을 초과하였는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 본 방법은 배터리 감소가 임계 값을 초과할 때, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출할 수 있다.
종래의 시스템 및 방법들과는 달리, 본 명세서에서 제안된 방법 및 시스템은 전술한 것과 같이 부하 편차(load deviation), 배터리 상태(State of Health, SOH) 용량 감소(capacity fade) 및 배터리 팩의 구성 사이의 관계에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 강력하고 신뢰할 수 있게 예측할 수 있다. 제안된 방법은 종래의 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 방법 및 시스템의 과도하고 복잡한 연산을 피하면서도 신뢰할 수 있는 결과에 도달한다. 제안된 방법은 소정의 배터리 팩 수명, 전류 편차 또는 부하 편차에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 설계에 사용될 수 있다.
종래의 시스템 및 방법과는 달리, 재구성 가능한 배터리 팩의 대체적인 최적 디자인 기준은 광범위한 사용자의 개입 없이 재구성 가능한 배터리 팩의 용량 감소의 대체적인 최적의 추정을 위해 제공된다. 그러므로, 결과들 사이에서 비용 효율 측면에서 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 연장을 위해 교체가 요구되는 새로운 셀, 모듈(또는, 배터리 팩을 구성하는 복수의 셀의 일부분)의 최소 개수가 제공된다.
대체적으로, 재구성 가능한 배터리 팩의 용량 감소의 최적의 추정은 평가되고, 이는 재구성 가능한 배터리 팩의 새로운 모듈 및 사용된 모듈 사이의 상호 작용에 의존한다. 따라서, 제안된 배터리 관리 시스템은 종래의 기술 형태와 같은 과도하게 복잡한 연산 없이 부하 편차에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 용량 감소를 추정하는데 사용될 수 있다. 이러한 방법으로, 배터리 관리 시스템(Battery management system, BMS)의 논리 요소는 감소될 수 있다. 유사하게, 배터리 관리 시스템의 임베디드 연산 리소스는 클럭 속도, 전압 및 전류에 따라 크게 감소할 수 있다.
또한, 새로운 셀과 열화된 셀의 비율은 부하 경사(load gradient)에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 성능 예측을 위해 결정될 수 있다. 이 비율은 재구성 가능한 배터리 팩의 연장된 수명을 향상 시키기 위한 재구성 가능한 배터리 팩 기술자를 돕기 위한 입력 변수로 사용될 수 있다.
또한, 제공된 방법은 온 보드(onboard)의 배터리 관리 시스템이 표준 방전 상태(standard discharge condition)에서 재구성 가능한 배터리 팩의 가능한 수명을 예측하고 보고할 수 있다. 제안된 방법은, 모든 사이클링 조건 하에서 리튬 이온(Li-ion) 에너지 배터리를 위해 적용될 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩의 가능 또는 예상 수명은 사용자, 부하 장치 또는 차량 관리 시스템, 시각, 청각, 전기적 또는 스피커와 같은 통신 회로, LED 어레이(array), USB와 같은 출력 단자, 진단 보드(OBDII) 또는 직렬 RS-232 포트, 블루투스, Bluetooth, NFC, RFID, ZigBee, 4G, LTE, wireless LAN 또는 wifi 데이터 커넥션 등과 같은 외부의 관리 시스템에 보고될 수 있다. 예를 들어, 전기 자동차는 대시보드(dash board)의 비디오 디스플레이에서 또는, 서비스 센터 또는 대리점에서 차량에 인접하거나 원격의 다른 적합한 사용자 인터페이스를 사용하여 휴대 전화, 태블릿, 노트북, 스마트 워치, 헤드 마운트 디스플레이, 스마트 글래스와 같은 휴대 단말과 데이터 커넥션을 통해 예상 수명 및/또는 다른 측정 항목을 사용자에게 보고할 수 있다.
이러한 배터리 관리 시스템은 배터리 전기 차량 (BEV), 하이브리드 전기 자동차 (HEV), 전기 자동차 (EV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차 (PHEV) 또는 상호 연결된 복수의 셀을 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩으로부터 적절한 부하 효과를 가지는 모든 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명을 예측 및 보고하는 배터리 관리 시스템(100)의 블록도이다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(100)은 제어부(102), 배터리 상태 판단부(104), 저장부(106) 및 통신부(108)를 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템(100)은 통신부(108)를 통해 재구성 가능한 배터리 팩(110)과 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 배터리 셀(112a), 배터리 셀(112b) 및 배터리 셀(112c)을 포함할 수 있다(이하, 편의를 위해 배터리 셀(112)로 표현 한다). 예를 들어, 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 차량의 바닥 어느 곳에 위치하거나 차량의 하단해 위치할 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 복수의 배터리 셀(112)을 포함하는 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 예컨대, 차량의 후단에 위치할 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 차량에 전기 에너지를 공급하기 위해 사용될 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 축열식(recuperative), 회생 제동 단계(regenerative braking), 인프라 충전(infrastructure charging) 또는 태양 세류 충전(solar trickle charging)으로 충전되도록 구성될 수 있고, 차량의 가속이나 부속 기기의 사용에 의해 방전될 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 충전식 배터리 셀(112)의 병렬 및/또는 직렬 연결에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 배터리 셀(112)의 개수는 배터리 모듈의 개수와 동일할 수 있다. 한편, 배터리 셀(112)은 6S3P, 5S2P, 8S1P(여기서, xSyP의 x는 배터리 셀의 직렬 연결 수를 의미하고, y는 배터리 셀의 병렬 연결 수를 의미할 수 있음)과 같이 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있고, 다른 적절한 구성으로 연결될 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 배터리 셀(112)는 전하에 에너지를 저장하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 상태 판단부(104)는 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 하나 이상의 셀 하나 이상의 저항 값과 불연속 충전 중에 생성된 저항 값 사이의 차이에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 배터리 상태(SOH)를 나타내는 값을 생성하도록 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 배터리 상태 결정부는 대체적 또는 추가적으로 종래의 기술에 기초하여 배터리 상태(SOH)를 판단할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(102)는 사용자, 부하장치 또는 외부의 관리 시스템으로부터 하나 이상의 사용 파라미터를 할 수 있다. 사용 파라미터는 배터리 셀(112)의 충전 횟수, 배터리 셀(112)의 용량, 배터리 셀(112)의 사용 패턴, 일, 주, 월 및 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 최적화 간격 등이 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제어부(102)는 배터리 상태 판단부(104)로부터 열화된 셀의 배터리 배터리 상태(SOH) 및 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 전류 용량을 식별할 수 있다. 예를 들어, 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 배터리 상태(SOH)는 배터리의 전력 및 에너지 공급 능력과 관련된 항목이다. 일 실시예에 따르면, 제어부(102)는 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 배터리 상태(SOH) 및 전류 용량에 기초하여 사용 파라미터에 대한 새로운 배터리 셀의 개수를 결정할 수 있다. 사용 파라미터에 대한 새로운 배터리 셀의 개수를 결정한 뒤에, 제어부(102)는 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 잔여 예상된 잔여 수명을 예측할 수 있다. 잔여 예상 수명은 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 사용 가능한 충방전 횟수를 나타낼 수 있다. 즉, 재구성 가능한 배터리 팩(110)이 저장 전하의 상당량을 전달하는 능력을 유지함을 의미할 수 있다. 예를 들어, 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 배터리 셀의 충전 용량의 합계에 거의 동일한 충전 용량을 여전히 전달할 수 있는 경우, 잔여 수명이 있는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사용자가 매달 배터리 모듈을 교체하는 경우, 배터리 관리 시스템은 매달 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명을 자동으로 표시할 수 있다. 이때, 배터리 관리 시스템은 새로운 배터리 셀의 개수, 열화된 배터리 셀의 개수 및 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 전류 용량을 사용자에게 표시할 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 전류 용량 및 열화된 배터리 셀의 개수에 기초하여 사용자는 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명을 연장하기 위해 비용 효율적인 측면에서 열화된 셀을 보다 지능적으로 새로운 셀로 교체할 수 있는 권한을 부여할 수 있고, 쓰레기 매립지의 중금속 및 쓰레기의 양을 줄이고, 환경에 미치는 영향을 줄일 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(102)는 열화된 배터리 셀(112)의 배터리 상태(SOH), 용량 감소 및 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 배터리 모듈의 개수를 식별할 수 있다. 또한, 제어부(102)는 용량 감소에 기초하여 부하 편차를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(102)는 부하 편차가 미리 정해진 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 임계값은 사용자에 의해 정의될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 임계값은 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 사용 패턴에 따라 자동적으로 미리 구성될 수 있다. 즉, 제어부(102)는 정상 동작 조건을 통해 부하 편차를 주기적 또는 연속적으로 저장부(106)에 집계할 수 있고, 장치의 이력에 기초하여 예상된 평균, 모드, 중간, 하한 및 최소의 결과에 따라 부하 편차의 임계값을 설정할 수 있다. 제어부(102)는 부하 편차가 임계값에 도달하거나 초과하는 경우 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명이 종료 되었음을 검출할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 부하 편차의 임계값을 85%로 설정한 경우, 제어부(102)는 부하 편차가 85%에 접근, 도달 또는 초과하는 경우 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명이 종료 되었음을 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어부(102)는 부하편차가 임계값을 초과하지 않으면 정상 동작 조건에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(102)는 부하 편차가 임계 값에 접근하는 경우(또는 임계값 근처에서 중단되지 않는 경우)에 유무선 데이터 연결, 청각적, 시각적 또는 적합한 방법을 통하여 사용자에게 보고하여 경고할 수 있다.
재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명의 종료에 대한 고려는 다음의 요소에 기초하여 획득될 수 있다.
배터리 셀(112)의 초기 상태(셀 열화 상태),
Figure pat00001
여기서 I는 순시 전류 값(instantaneous current draw value)이고, 암페어(amps)로 표현되며, Imean 는 정상 또는 평균 전류값을 의미한다.
용량 감소 추정은 포스트-특성 분석(post-characterization analysis)을 사용하여 수행될 수 있다. 포스트 특성 분석은 이미 존재하는 기법을 사용함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 매 10회의 사이클 후에, 재구성 가능한 배터리 팩은 1C의 방전을 실시하고 용량 (Ci)가 추정된다(여기서 Ci는 AH로 표현될 수 있음).
Figure pat00002
여기서, C0는 초기 용량이고 Ci는 순시 용량(instantaneous capacity)을 의미한다.
일 실시예에 따르면, 수학적 표현은 전류 편차 및 용량 감소 사이로부터 도출된다. 여기서 이러한 관계의 계수는 구성의 기능(새로운 셀/열화 셀의 비) 및 초기 열화가 될 수 있다.
전류 편차(CD) 및 용량 감소의 관계를 가정하면, 3차 다항식일 수 있다.
Figure pat00003
여기서 계수 a1, a2, a3 및 상수 C는 구성의 기능(새로운 셀/열화 셀의 비) 및 초기 열화가 될 수 있다.
연산에 기초하여, 열화된 배터리 셀과 새로운 배터리 셀의 최적의 교체 간격을 찾고, 재구성 가능한 배터리 팩(110)은 실질적으로 동일한 부하 조건 하에서 계속하여 사용될 수 있다. 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명은 열화된 모듈을 새로운 모듈로 교체하거나, 노화 또는 열화된 배터리 셀을 새로운 배터리 셀로 교체함으로써 연장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(102)는 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(SOH), 전류 편차 및 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 배터리 모듈/셀의 개수를 식별할 수 있다. 제어부(102)는 전류 편차에 기초하여 용량 감소를 판단할 수 있다. 제어부(102)는 용량 감소가 임계값을 초과하였는지 여부를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 임계값은 사용자에 의해 정의될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 임계 값은 사용 패턴에 의해 자동으로 미리 구성될 수도 있다. 제어부(102)는 용량 감소가 임계값을 초과할 때, 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명이 종료 되었음을 검출할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 충방전에 대한 임계값을 20%로 제한하여 설정한 경우, 제어부(102)는 용량 감소가 20%를 초과하면, 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명이 종료 되었음을 검출 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(102)는 용량 감소가 임계 값을 초과하지 않는 경우 정상 동작 조건에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(102)는 용량 감소가 임계 값에 접근, 도달 또는 초과(또는, 임계값 근처에서 중단되지 않는 경우)하는 경우 사용자, 부하 장치 또는 외부의 관리 시스템에 경고 또는 표식을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면 저장부(106)는 배터리 팩의 온도, 전류, 전압, 저항 및 서로 다른 시간에서 충전 상태와 같은 이력정보를 포함하여 충전 과정에서 생성된 정보를 저장할 수 있다. 저장부(106)는 하나 이상의 컴퓨터가 판독 가능한 기억매체로 구성될 수 있다. 저장부(106)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신부(108)는 하나 이상의 네트워크를 통해 내외부 장치 사이에서 내부적으로 통신할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배터리 관리 시스템은 재구성 가능한 배터리 팩의 전기-화학적 특성을 고려함으로서 설명될 수 있고, 이는 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으며, 이러한 배터리 관리 시스템은 다양한 전기-화학적 특성을 가지는 배터리 셀(112)을 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩(110)의 수명 예측에 적용될 수 있다. 또한, 여기서 배터리 셀은 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 배터리 셀, 니켈 카드뮴 배터리 셀, 니켈 하이드로겐 배터리 셀, 니켈(Ni)을 음극으로하는 리튬(Li)배터리 셀, 니켈 코발트 알루미늄(NCA) 배터리 셀 및 니켈 아연 배터리 셀을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도1을 참조하여 배터리 관리 시스템에 관하여 설명하였으나, 이는 일 실시예로서 이에 제한되지 않는다. 또한 배터리 관리 시스템은 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 사이의 통신을 포함할 수 있다. 또한, 디바이스에서 실행되는 애플리케이션일 수 있으며 그 장치가 하나의 구성일 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른, 재구성 가능한 배터리 팩의 전류 용량 및 배터리 상태(State of Health, SOH)에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다. 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법은 제어부(102)에 의해 수행될 수 있다. 제어부(102)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에서 상호 연결된 AND, OR, NOR 게이트와 같은 로직 컴포넌트, 마이크로 프로세서, 마이크로컨트롤러, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 적합한 하드웨어, 또는 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체일 수 있다. 제어부(102)는 하나 이상의 사용 파라미터를 수신할 수 있다(202). 사용 파라미터는 배터리 셀(112)의 충전 횟수, 배터리 셀(112)의 용량, 배터리 셀(112)의 사용 패턴, 하루, 한 주, 한 달 및 재구성 가능한 배터리 팩의 최적화 간격 등이 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제어부(102)는 재구성 가능한 배터리 팩의 전류 용량 및 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(SOH)를 식별할 수 있다(204). 제어부(102)는 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 상태(SOH) 및 전류 용량에 기초하여 사용 파라미터에 대한 새로운 배터리 셀의 개수를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사용자가 배터리 셀(112)의 방전 사이클의 90%이후에 배터리 모듈을 교체하면, 배터리 관리 시스템은 배터리 셀의 방전 사이클의 90%이후에 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 자동으로 사용자에게 표시할 수 있다. 이때, 배터리 관리 시스템은 새로운 배터리 셀의 개수, 열화된 배터리 셀의 개수 및 재구성 가능한 배터리 팩의 전류 용량을 사용자에게 표시할 수 있다. 열화된 배터리 셀의 개수 및 재구성 가능한 배터리 팩의 전류 용량에 기초하여 사용자는 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 연장하기 위해 열화된 배터리 모듈을 새로운 배터리 모듈로 교체할 수 있다.
재구성 가능한 배터리의 수명 예측 방법(300)의 다양한 동작들은 블록으로 표현된 순서 또는 상이한 순서 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 각 동장은 일부가 생략 또는 추가 되거나 본 발명의 범위를 초과하지 않는 범위 내에서 수정될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른, 부하 편차에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다. 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법은 제어부(102)에 의해 수행될 수 있다. 제어부(102)는 마이크로컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 배터리 관리 시스템의 컴퓨터가 판독 가능한 기억매체로 동작할 수 있다. 제어부(102)는 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(SOH), 용량 감소 및 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 모듈의 개수를 식별할 수 있다(302). 제어부(102)는 용량 감소에 기초하여 전류 편차를 판단할 수 있다(304). 제어부(102)는 전류 편차가 임계값에 도달하거나 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(306). 일 실시예에 따르면, 임계값은 사용자에 의해 정의될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 임계값은 사용패턴 및 유사한 구성에 대해 설정된 임계값에 기초하여 자동으로 미리 설정될 수 있다. 전류 편차가 임계값을 초과하면, 제어부(102)는 재구성 가능한 배터리 팩의 수명이 종료하였음을 검출할 수 있다(308). 이때, 전류 편차가 임계값을 초과하지 않는 경우, 정상 동작 조건에서 동작하도록 할 수 있다(310).
재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법(300)은 재구성 가능한 배터리 팩의 부하 균형을 대체적으로 동등하게 사용되도록 하고, 부하편차는 감소 추정의 지표로 사용될 수 있다. 이러한 결과로 과도한 사용자의 개입 또는 복잡한 연산 없이 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 정확한 수명을 예측할 수 있다.
재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법(300)의 동작은 제시된 순서, 또는 다른 순서로 실행되거나 동시에 실행될 수도 있다. 또한, 일부 실시예에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법(300)의 일부 동작은 생략, 추가 또는 본 발명의 범위를 초과하지 않는 범위 내에서 바뀌어 실행될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른, 용량 변화에 기초하여 재구성 가능한 배터리 팩의 수명을 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다. 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법은 제어부(102)에 의해 수행될 수 있다. 제어부(102)는 마이크로컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 배터리 관리 시스템의 컴퓨터가 판독 가능한 기억 매체로 동작할 수 있다. 제어부(102)는 열화된 셀의 배터리 상태(SOH), 부하 편차 및 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 개수를 식별할 수 있다(402). 제어부(102)는 전류 편차에 기초하여 용량 감소를 판단할 수 있다(404). 제어부(102)는 용량 감소가 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(406). 일 실시예에 따르면, 임계값은 사용자에 의해 정의될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 임계값은 사용패턴에 기초하여 자동으로 미리 설정될 수 있다. 제어부(102)는, 용량 감소가 임계값을 초과하면, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출할 수 있다(408). 이때, 용량 감소가 임계값을 초과하지 않으면 제어부(102)는 정상 동작 조건에서 동작하게 할 수 있다(410).
재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법(300)은 재구성 가능한 배터리 팩의 부하 균형을 대체적으로 동등하게 사용되도록 하고, 용량 감소는 감소 추정의 지표로 사용될 수 있다. 이러한 결과로 과도한 사용자의 개입 또는 복잡한 연산 없이 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 정확한 수명을 예측할 수 있다.
재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법(400)의 동작은 제시된 순서, 또는 다른 순서로 실행되거나 동시에 실행될 수도 있다. 또한, 일부 실시예에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법(400)의 일부 동작은 생략, 추가 또는 본 발명의 범위를 초과하지 않는 범위 내에서 바뀌어 실행될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른, 서로 다른 정도로 열화된 배터리 셀 및 새로운 배터리 셀로 구성된, 재구성 가능한 배터리 팩의 방전 횟수 대 방전 시간을 도시한 그래프이다. 일 실시예에 따르면, 6S5P 팩은 전극에서 열화 메커니즘을 해석하는 전기 화학적 모델을 사용하여 시뮬레이션 된다. 재구성 가능한 배터리 팩은 예컨대 4S5P+2S5P, 2S5P+4S5P, 3S5P+3S5P와 같이 다른 형태로 구성된다. 일 실시예에 따르면, 다양한 구성은 항상 동일한 초기 배터리 상태(SOH)를 가지는 하나의 셀과 함께 시뮬레이션 된다. 일 실시예에 따르면, 재구성 가능한 배터리 팩은 서로 다른 열화 정도를 가지는 배터리 셀을 가지고 시뮬레이션 된다.
도6은 일 실시예에 따른, 사용된 모듈의 초기 열화 상태가 동일하게 유지된 재구성 가능한 배터리 팩의 상이한 조합에 대한 방전 횟수 대 전류 용량을 도시한 그래프이다. 도 7은 일 실시예에 따른, 사용된 모듈의 초기 열화가 동일하게 유지된 재구성 가능한 배터리 팩의 상이한 조합에 대한 용량 감소 대 전류 편차를 도시한 그래프이다. 일 실시예에 따르면, 6S5P 팩은 전극에서 열화 메커니즘을 해석하는 전기 화학적 모델을 사용하여 시뮬레이션 된다. 재구성 가능한 배터리 팩은 예컨대 4S5P+2S5P, 2S5P+4S5P, 3S5P+3S5P와 같이 다른 형태로 구성된다. 일 실시예에 따르면, 다양한 구성은 항상 동일한 초기 배터리 상태(SOH)를 가지는 하나의 셀과 함께 시뮬레이션 된다. 도7에 도시괸 것과 같이 동일한 전류 편차에서 서로 다른 구성은 다른 용량 감소를 보인다. 예를 들어, 약 40%가 새로운 배터리 셀(또는 약 10개중 4개가 새로운 셀)이고, 60%가 열화된 셀(또는 약 10개중 6개가 열화된 셀)이며 SOH가 0.77인 배터리 팩은, 약 60%가 새로운 배터리 셀(또는 약 10개중 6개가 새로운 셀)이고, 40%가 열화된 셀(또는 약 10개중 4개가 열화된 셀)이며 SOH가 0.77인 배터리 팩과 용량 감소가 다르다. 또한, 약 40%가 새로운 배터리 셀(또는 약 10개중 4개가 새로운 셀)이고, 60%가 열화된 셀(또는 약 10개중 6개가 열화된 셀)이며 SOH가 0.77인 배터리 팩은 약 80%가 새로운 배터리 셀(또는 약 10개중 8개가 새로운 셀)이고, 20%가 열화된 셀(또는 약 10개중 2개가 열화된 셀)이며 SOH가 0.77인 배터리 팩과 비교할 때, 용량 감소가 다르다.
도 8은, 일 실시예에 따른 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측을 위한 메커니즘을 구현하는 컴퓨팅 환경을 도시한 블록도이다. 도8에 따르면, 컴퓨팅 환경(802)은 제어부(804) 및 연산부(806)를 포함하는 적어도 하나의 처리부(808), 메모리(810), 저장부(812), 다수의 입출력 장치(814) 및 네트워킹 장치(816)를 포함할 수 있다. 처리부(808)는 처리 명령에 대해 응답할 수 있다. 처리부는 기능을 수행하기 위해 제어부(804)로부터 명령을 수신할 수 있다. 또한, 명령의 실행과 관련된 논리 및 산술 연산은 연산부 (806)에서 연산될 수 있다.
컴퓨팅 환경 (802)은 다수의 동종 또는 이종의 코어, 다른 종류, 특수 미디어 및 다른 가속기의 멀티 CPU로 구성 될 수 있다. 또한, 다수의 처리부 (804)는 단일 칩 또는 복수의 칩 위에 배치 될 수 있다.
수행에 요구되는 기술적 명령 및 코드는 메모리(810) 또는 저장부(812)에 저장되거나 모두에 저장될 수 있다. 실행시에, 이러한 명령은 대응하는 메모리 (810) 또는 저장부(812)로부터 수신 될 수 있고, 처리부(808)에 의해 실행된다.
일 실시예에 따르면, 다양한 네트워킹 장치(816) 또는 입출력 장치(814)는 컴퓨팅 환경(802)를 지원하기 위해 네트워킹 장치(816) 및/또는 입출력 장치(814)를 통해 연결될 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 하나 이상의 실시예에 따르면 적어도 하나의 라드웨어 디바이스의 적어도 하나의 소프트웨어프로그램의 실행을 통해 구형될 수 있고, 관리 기능을 수행하여 구성요소들을 제어할 수 있다. 도 1내지 8에 도시된 블록 및/또는 동작은 적어도 하나의 하드웨어에 의해 구현되거나 적어도 하나의 하드웨어 및 소프트웨어의 조합일 수 있다.
도 1의 제어부(102), 배터리 상태 판단부(104) 및 통신부(108)은 실시예에 따라 설명된 동작을 수행하는 하나의 하드웨어 구성에 의해 설명된 동작을 수행하도록 구현될 수 있다.
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 배터리 관리 시스템
102: 제어부
104: 배터리 상태 판단부
106: 저장부
108: 통신부
110: 재구성 가능한 배터리 팩
112a: 배터리 셀
112b: 배터리 셀
112c: 배터리 셀
802: 컴퓨팅 환경
804: 제어부
806: 연산부
808: 처리부
810: 메모리
812: 저장부
814: 입출력 장치
816: 네트워킹 장치

Claims (19)

  1. 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측 방법에 있어서,
    상호 연결된 배터리 셀을 포함하는, 재구성 가능한 배터리 팩의 사용 파라미터(usage parameter)를 수신하는 단계;
    열화된 배터리 셀의 배터리 상태(state of health, SOH) 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량을 식별하는 단계; 및
    상기 배터리 상태 및 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 용량에 기초하여 상기 사용 파라미터에 대해 열화된(degraded) 배터리 셀을 대체할 새로운(fresh) 배터리 셀의 개수를 판단하는 단계를 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사용 파라미터는,
    하나 이상의 배터리 셀의 충전 횟수 또는 하나 이상의 배터리 셀의 둘 이상의 충전 횟수의 조합, 하나 이상의 배터리 셀의 용량, 하나 이상의 배터리 셀의 사용 패턴 및 재구성 가능한 배터리 팩의 최적화 간격을 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사용 파라미터는,
    일, 주, 월 또는 이들의 조합을 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법.
  4. 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측 방법에 있어서,
    재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 용량 감소(capacity fade)를 식별하는 단계;
    상기 용량 감소에 기초하여 부하 편차(load deviation)를 판단하는 단계;
    상기 부하 편차 및 임계값 사이의 관계를 산출하는 단계; 및
    상기 임계값에 대한 상기 부하 편차의 관계의 산출에 응답하여 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출하는 단계를 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법.
  5. 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측 방법에 있어서,
    재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 부하 편차(load deviation)를 식별하는 단계;
    상기 부하 편차를 기초로 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 용량 감소(capacity fade)를 판단하는 단계;
    상기 용량 감소 및 임계값 사이의 관계를 산출하는 단계; 및
    상기 임계값에 대한 용량 감소의 관계 산출에 응답하여 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출하는 단계를 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법.
  6. 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템에 있어서,
    상호 연결된 배터리 셀을 포함하는 재구성 가능한 배터리 팩의 적어도 하나의 사용 파라미터(usage parameter)를 수신하고,
    열화된 배터리 셀의 배터리 상태(state of health, SOH) 및 재구성 가능한 배터리 팩의 용량을 식별하고,
    상기 배터리 상태(SOH) 및 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 용량에 기초하여 상기 사용 파라미터에 대해 열화된 배터리 셀을 대체할 새로운 배터리 셀의 개수를 판단하는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용 파라미터는,
    하나 이상의 배터리 셀의 충전 횟수 또는 하나 이상의 배터리 셀의 둘 이상의 충전 횟수의 조합, 하나 이상의 배터리 셀의 용량, 하나 이상의 배터리 셀의 사용 패턴 및 재구성 가능한 배터리 팩의 최적화 간격을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 사용 파라미터는,
    일, 주, 월 또는 이들의 조합을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  9. 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템에 있어서,
    재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 용량 감소(capacity fade)를 식별하고,
    상기 용량 감소에 기초하여 부하 편차(load deviation)를 판단하고,
    상기 부하 편차 및 임계값 사이의 관계를 산출하고,
    상기 산출된 상기 부하 편차 및 상기 임계값 사이의 관계를 기초로 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 검출하는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 셀의 개수 및 하나 이상의 열화된 배터리 셀의 배터리 상태(SOH)중의 적어도 하나를 식별하는 배터리 관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부에 연결된 배터리 상태 판단부를 더 포함하고, 하나 이상의 열화된 배터리 셀의 배터리 상태 및 재구성 가능한 배터리 팩의 배터리 셀의 개수 중의 적어도 하나를 식별하는 배터리 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 부하 편차가 임계값에 접근, 도달 또는 초과하면 상기 검출된 재구성 가능한 배터리 팩의 수명의 종료를 보고(report)하는 배터리 관리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부에 연결된 통신부를 더 포함하고, 상기 부하 편차가 임계값에 접근, 도달 또는 초과하면 상기 검출된 재구성 가능한 배터리 팩의 수명의 종료를 보고하는 배터리 관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 통신부를 제어하여 사용자, 재구성 가능한 배터리 팩에 연결된 부하 장치 및 재구성 가능한 배터리 팩에 연결된 외부의 배터리 관리 시스템중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합에 상기 검출된 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 보고하는 배터리 관리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 통신부는,
    유무선 데이터 링크(datalink), 디스플레이 또는 스피커중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 통해, 검출된 하나 이상의 배터리 셀의 수명 종료, 하나 이상의 배터리 셀의 배터리 상태, 배터리 셀의 개수, 하나 이상의 열화된 배터리 셀의 식별 및 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 상기 열화된 배터리 셀을 대체할 새로운 배터리 셀의 추천 개수 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 보고하는 배터리 관리 시스템.
  16. 재구성 가능한 배터리 팩(reconfigurable battery pack)의 수명 예측을 위한 배터리 관리 시스템에 있어서,
    재구성 가능한 배터리 팩의 하나 이상의 배터리 셀의 부하 편차(load deviation)를 식별하고, 상기 부하 편차에 기초하여 용량 감소(capacity fade)를 판단하고, 상기 용량 감소 및 임계값 사이의 관계를 산출하고, 상기 산출된 용량 감소 및 임계값 사이의 관계를 기초로 검출된 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 종료를 보고(report)하는 제어부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법이 프로세서에 의해 수행될 때, 상기 프로세서가 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법을 수행하도록 하는 명령들을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비휘발성 기억 매체.
  18. 제4항에 있어서,
    재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법이 프로세서에 의해 수행될 때, 상기 프로세서가 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법을 수행하도록 하는 명령들을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비휘발성 기억 매체.
  19. 제5항에 있어서,
    재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법이 프로세서에 의해 수행될 때, 상기 프로세서가 상기 재구성 가능한 배터리 팩의 수명 예측 방법을 수행하도록 하는 명령들을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비휘발성 기억 매체.
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