KR20190011954A - 배터리 충방전 예상 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 충방전 예상 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는, 충전 신호, 방전 신호 또는 동작 중단 신호를 입력 받는 입력부와, 배터리의 전압 또는 전류를 측정하고 충전 신호가 입력된 경우에 배터리를 충전하고 방전 신호가 입력된 경우에 배터리를 방전하는 구동부와, 구동부의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 배터리의 충전 상태(State of Charge) 정보를 생성하는 처리부와, 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리의 충방전 여부에 대응되는 제1 정보와 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리의 충전 상태 정보에 대응되는 제2 정보와 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 제3 정보를 가지는 정보 그룹을 저장하고 정보 그룹을 동작 중단 신호의 입력 별로 케이스 구분하여 저장하는 저장부를 포함하고, 처리부는 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 방전 확률식과, 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 충전 확률식에, 제3 정보가 미지인 케이스의 제1 정보와 제2 정보를 적용하여 예상 제3 정보를 생성할 수 있다.

Description

배터리 충방전 예상 장치 및 방법 {Apparatus and method for estimating charge or discharge of battery}
본 발명은 배터리 충방전 예상 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차 등의 에너지 소비장치는 동작 중단/재개 전과 후에 충전 또는 방전될 수 있는 배터리를 포함한다.
하기의 특허문헌은 지능형 컨텍스트에 기초하여 배터리를 충전하는 것을 개시한다.
일본 공개특허공보 특개2016-537877호
에너지 소비장치의 동작 중단 이전의 정보를 통해 에너지 소비장치의 동작 재개 이후의 정보를 높은 신뢰도로 예상할 수 있을 경우, 배터리는 예상 정보에 최적화하여 제어될 수 있으므로, 에너지 효율성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 에너지 소비장치의 동작 중단 이전의 정보를 통해 에너지 소비장치의 동작 재개 이후의 정보를 높은 신뢰도로 예상할 수 있는 배터리 충방전 예상 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는, 충전 신호, 방전 신호 또는 동작 중단 신호를 입력 받는 입력부; 배터리의 전압 또는 전류를 측정하고 상기 충전 신호가 입력된 경우에 상기 배터리를 충전하고 상기 방전 신호가 입력된 경우에 상기 배터리를 방전하는 구동부; 상기 구동부의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge) 정보를 생성하는 처리부; 및 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 충방전 여부에 대응되는 제1 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 충전 상태 정보에 대응되는 제2 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 제3 정보를 가지는 정보 그룹을 저장하고 상기 정보 그룹을 상기 동작 중단 신호의 입력 별로 케이스 구분하여 저장하는 저장부; 를 포함하고, 상기 처리부는 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 방전 확률식과, 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 충전 확률식에, 제3 정보가 미지인 케이스의 제1 정보와 제2 정보를 적용하여 예상 제3 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법은, 동작 중단 신호의 입력을 감지하는 제1 단계; 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리의 충방전 여부에 대응되는 제1 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge) 정보에 대응되는 제2 정보를 저장하는 제2 단계; 상기 제1 정보와 상기 제2 정보를 방전 확률식과 충전 확률식에 각각 적용하여 미래에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 예상 제3 정보를 생성하는 제3 단계; 상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호를 감지하는 제4 단계; 및 상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 실제 제3 정보를 저장하는 제5 단계; 를 포함하고, 상기 방전 확률식은 상기 제1 정보에 대응되는 과거 제1 정보와 상기 제2 정보에 대응되는 과거 제2 정보와 상기 제3 정보에 대응되는 과거 제3 정보가 상기 동작 중단 신호의 입력 별로 케이스 구분된 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포에 기초하여 결정되고, 상기 충전 확률식은 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 에너지 소비장치의 동작 중단 이전의 정보를 통해 에너지 소비장치의 동작 재개 이후의 정보를 높은 신뢰도로 예상하여 에너지 효율성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치의 셀 밸런싱 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 배터리 셀의 열화에 따른 배터리 셀 모델의 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 배터리 셀의 충방전에 따른 배터리 셀 모델의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 셀 밸런싱 동작에 따른 배터리 셀 모델의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 열화된 배터리 셀의 전압이 높을 때의 배터리 셀 모델의 밸런싱을 나타낸 도면이다.
도 8은 열화된 배터리 셀의 전압이 낮을 때의 배터리 셀 모델의 밸런싱을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법의 셀 밸런싱 동작을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 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.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "동일하다"는 표현은 비교 대상이 서로 완벽하게 동일하다는 것이 아닌 실질적으로 동일하다는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 비교 대상간에 수% 이내의 오차가 포함되는 것도 실질적으로 동일하다고 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는, 구동부(115), 처리부(131), 저장부(132) 및 입력부(133) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
입력부(133)는 충전 신호, 방전 신호 또는 동작 중단 신호를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 상기 입력부(133)는 배터리(10)에 저장된 에너지를 소비하는 에너지 소비장치(예: 전기 자동차)로부터 상기 충전 신호, 방전 신호 또는 동작 중단 신호를 입력 받을 수 있다. 즉, 상기 에너지 소비장치는 동작을 중단할 때 상기 동작 중단 신호를 상기 입력부(133)로 전달하고, 동작을 재개한 이후에 상기 충전 신호 또는 상기 방전 신호를 상기 입력부(133)로 전달할 수 있다.
구동부(115)는 배터리(10)의 전압 또는 전류를 측정하고 상기 충전 신호가 입력된 경우에 배터리(10)를 충전하고 상기 방전 신호가 입력된 경우에 배터리(10)를 방전할 수 있다.
처리부(131)는 구동부(115)의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 배터리(10)의 충전 상태(State of Charge) 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리부(131)는 구동부(115)의 충전시 또는 방전시의 전류 적산값 또는 전압 변화율을 계산하여 배터리(10)의 충전 상태를 계산할 수 있다. 이후, 상기 처리부(131)는 배터리(10)의 충전 상태를 복수의 충전 상태 범위와 각각 비교하고 배터리(10)의 충전 상태가 속하는 충전 상태 범위에 대응되는 충전 상태 정보를 생성할 수 있다.
만약 상기 복수의 충전 상태 범위의 개수가 4개일 경우, 제1 충전 상태 범위는 0% 내지 25%이고, 제2 충전 상태 범위는 25% 내지 50%이고, 제3 충전 상태 범위는 50% 내지 75%이고, 제4 충전 상태 범위는 75% 내지 100%일 수 있다. 여기서, 제1 충전 상태 범위에 대응되는 충전 상태 정보는 level1로 정의될 수 있고, 제2 충전 상태 범위에 대응되는 충전 상태 정보는 level2로 정의될 수 있고, 제3 충전 상태 범위에 대응되는 충전 상태 정보는 level3으로 정의될 수 있고, 제4 충전 상태 범위에 대응되는 충전 상태 정보는 level4로 정의될 수 있다. 한편, 상기 복수의 충전 상태 범위의 개수는 변경될 수 있으며, 복수의 충전 상태 범위 각각의 광협 정도도 서로 다르게 설정될 수 있다.
저장부(132)는 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리(10)의 충방전 여부에 대응되는 제1 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리(10)의 충전 상태 정보에 대응되는 제2 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호가 상기 충전 신호인지 상기 방전 신호인지 여부에 대응되는 제3 정보를 가지는 정보 그룹을 저장하고 상기 정보 그룹을 상기 동작 중단 신호의 입력 별로 케이스 구분하여 저장할 수 있다.
예를 들어, 상기 저장부(132)는 하기의 표 1에 따라 정보 그룹을 저장할 수 있다.
케이스 순번 동작 중단 이전 동작 중단 후
제1 정보 제2 정보 제3 정보
1 방전 Level1 충전
2 충전 Level4 방전
3 방전 Level3 방전
4 방전 Level3 방전
5 방전 Level2 방전
6 방전 Level1 충전
7 충전 Level3 방전
8 방전 Level2 충전
9 충전 Level4 방전
10 방전 Level1 충전
또한, 상기 처리부(131)는 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 방전 확률식과, 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 충전 확률식에, 제3 정보가 미지인 케이스의 제1 정보와 제2 정보를 적용하여 예상 제3 정보를 생성할 수 있다.
만약 제3 정보가 미지인 케이스의 제1 정보가 방전이고 제2 정보가 level2일 경우, 상기 처리부(131)는 상기 표 1에서 제1 정보와 제3 정보가 모두 방전인 케이스의 개수가 3개이고, 상기 표 1에서 제1 정보가 방전이고 제3 정보가 충전인 케이스의 개수가 4개이고, 상기 표 1에서 제2 정보가 level2이고 제3 정보가 방전인 케이스의 개수가 1개이고, 상기 표 1에서 제2 정보가 level2이고 제3 정보가 충전인 케이스의 개수가 1개임을 확인할 수 있다.
상기 표 1에서 제3 정보가 방전인 케이스의 비중이 3/5이고, 제3 정보가 방전에 대응되는 6개의 케이스에서 제1 정보가 방전인 케이스의 비중이 1/2이고, 제3 정보가 방전에 대응되는 6개의 케이스에서 제2 정보가 level2인 케이스의 비중이 1/6이므로, 상기 처리부(131)는 방전 확률식을 통해 3/5와 1/2과 1/6의 곱인 1/20을 계산할 수 있다.
상기 표 1에서 제3 정보가 충전인 케이스의 비중이 2/5이고, 제3 정보가 충전에 대응되는 4개의 케이스에서 제1 정보가 방전인 케이스의 비중이 1이고, 제3 정보가 충전에 대응되는 4개의 케이스에서 제2 정보가 level2인 케이스의 비중이 1/4이므로, 상기 처리부(131)는 충전 확률식을 통해 2/5와 1과 1/4의 곱인 1/10을 계산할 수 있다.
방전 확률식에 따른 1/20과 충전 확률식에 따른 1/10 중 큰 값이 1/10이므로, 상기 처리부(131)는 충전에 대응되는 예상 제3 정보를 생성할 수 있다. 즉, 상기 처리부(131)는 제3 정보가 미지인 케이스의 제3 정보가 충전임을 예상할 수 있다.
상기 방전 확률식은 나이브 베이즈 분류(Naive Bayesian Classification)에 따라 하기의 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure pat00001
상기 충전 확률식은 나이브 베이즈 분류에 따라 하기의 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00002
상기 처리부(131)의 제3 정보 예상 신뢰도는 저장부(132)에 저장되는 정보 그룹의 데이터 량이 많아질수록 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 에너지 소비장치의 동작 중단 이전의 정보를 통해 에너지 소비장치의 동작 재개 이후의 정보를 높은 신뢰도로 예상할 수 있으며, 높은 신뢰도로 예상된 정보를 활용하여 배터리를 더욱 효율적으로 제어할 수 있다.
만약 상기 에너지 소비장치가 전기 자동차일 경우, 상기 예상 제3 정보는 운전자의 성향에 영향을 받을 수 있다.
만약 상기 운전자의 운전횟수 대비 평균 주행거리가 짧을 경우(예: 출퇴근용 전기 자동차), 상기 예상 제3 정보가 방전일 확률은 높아질 수 있다.
만약 상기 운전자의 충전횟수 대비 평균 충전용량이 작을 경우(예: 가까운 충전소), 상기 예상 제3 정보가 충전일 확률은 높아질 수 있다.
또한, 상기 예상 제3 정보는 전기 자동차의 특성에도 영향을 받을 수 있다.
만약 상기 전기 자동차의 주행거리 대비 전기 사용량이 작을 경우(예: 최신 전기 자동차), 상기 예상 제3 정보가 방전일 확률은 높아질 수 있다.
만약 상기 전기 자동차의 배터리 최대수용량이 작을 경우(예: 소형 전기 자동차), 상기 예상 제3 정보가 방전일 확률은 높아질 수 있다.
또한, 상기 운전자의 성향과 전기 자동차의 특성은 시간경과에 따라 변화될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 다양하고 가변적인 운전자의 성향과 전기 자동차의 특성에도 불구하고 전기 자동차의 동작 재개 이후의 충방전 여부를 높은 신뢰도로 예상할 수 있다.
한편, 상기 표 1의 정보 그룹은 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리의 온도에 대응되는 제4 정보가 추가로 포함된 하기의 표 2로 저장될 수 있다.
케이스 순번 동작 중단 이전 동작 중단 후
제1 정보 제2 정보 제4 정보 제3 정보
1 방전 V_Level1 T_Level2 충전
2 충전 V_Level4 T_Level3 방전
3 방전 V_Level3 T_Level2 방전
4 방전 V_Level3 T_Level2 방전
5 방전 V_Level2 T_Level2 방전
6 방전 V_Level1 T_Level3 충전
7 충전 V_Level3 T_Level2 방전
8 방전 V_Level2 T_Level2 충전
9 충전 V_Level4 T_Level2 방전
10 방전 V_Level1 T_Level2 충전
배터리의 온도는 구동부(115)에 의해 측정될 수 있으며, 제2 정보와 유사하게 복수의 온도 범위와 비교될 수 있다. 처리부(131)는 배터리(10)의 온도가 속하는 온도 범위에 대응되는 제4 정보를 생성할 수 있다.
상기 처리부(131)는 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포를 방전 확률식에 추가로 반영하고, 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포를 충전 확률식에 추가로 반영하고, 제3 정보가 미지인 케이스의 제4 정보를 방전 확률식과 충전 확률식에 추가로 적용하여 예상 제3 정보를 생성할 수 있다.
이에 따른 방전 확률식과 충전 확률식은 각각 하기의 수학식 3과 수학식 4로 표현될 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
즉, 처리부(131)는 상기 제4 정보를 방전 확률식과 충전 확률식에 추가로 반영하여 계절에 따른 충방전 패턴 변화에도 불구하고 에너지 소비장치의 동작 재개 이후의 정보를 높은 신뢰도로 예상할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법은, 동작 중단 신호의 입력을 감지하는 제1 단계(S10), 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리의 충방전 여부에 대응되는 제1 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge) 정보에 대응되는 제2 정보를 저장하는 제2 단계(S20), 상기 제1 정보와 상기 제2 정보를 방전 확률식과 충전 확률식에 각각 적용하여 미래에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 예상 제3 정보를 생성하는 제3 단계(S30), 상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호를 감지하는 제4 단계(S40) 및 상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 실제 제3 정보를 저장하는 제5 단계(S50)를 포함할 수 있으며, 도 1에 도시된 배터리 충방전 예상 장치나 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
상기 방전 확률식은 상기 제1 정보에 대응되는 과거 제1 정보와 상기 제2 정보에 대응되는 과거 제2 정보와 상기 제3 정보에 대응되는 과거 제3 정보가 상기 동작 중단 신호의 입력 별로 케이스 구분된 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 충전 확률식은 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 단계는 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 온도에 대응되는 제4 정보를 더 저장할 수 있으며, 상기 제3 단계는 상기 제4 정보를 상기 방전 확률식과 충전 확률식에 각각 추가로 적용하여 상기 예상 제3 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 방전 확률식은 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포가 반영되고, 상기 충전 확률식은 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포가 반영될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치의 셀 밸런싱 동작을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는, 구동부(115), 처리부(131), 저장부(132), 입력부(133), 출력부(134) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
배터리는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 배터리 셀(11, 12, 13)은 직렬 또는 병렬 연결된 구조를 가질 수 있으며, 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리 등의 하이브리드 배터리로 구현될 수 있으나, 특별히 한정되지 않는다.
구동부(115)는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 각각의 전압을 측정하고, 복수의 배터리 셀(11, 12, 13)의 전압 간의 차이값이 기준 차이값 범위를 벗어날 경우에 상기 차이값이 감소하도록 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 중 적어도 하나의 전압을 조정하는 셀 밸런싱 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 구동부(115)는 제1 전위(V1)와 제4 전위(V4)를 생성하여 복수의 배터리 셀(11, 12, 13)을 충전 또는 방전할 수 있다.
이후, 상기 구동부(115)는 제2 전위(V2)와 제3 전위(V3)를 측정할 수 있다.
처리부(131)는 제1 전위(V1)와 제2 전위(V2) 간의 제1 전압과 제2 전위(V2)와 제3 전위(V3) 간의 제2 전압과 제3 전위(V3)와 제4 전위(V4) 간의 제3 전압을 각각 계산할 수 있다.
이후, 상기 처리부(131)는 제1 전압과 제2 전압 간의 제1 차이값과 제2 전압과 제3 전압 간의 제2 차이값과 제3 전압과 제1 전압 간의 제3 차이값 중 적어도 일부를 계산할 수 있다.
이후, 상기 처리부(131)는 제1 내지 제3 차이값 각각을 기준 차이값 범위와 비교하여 제1 내지 제3 차이값이 기준 차이값 범위를 벗어나는지 알 수 있으며, 제1 내지 제3 전압 중 셀 밸런싱 동작 대상의 전압을 알 수 있다. 여기서, 기준 차이값 범위의 중간값은 0으로 설정될 수 있다.
이후, 상기 처리부(131)는 셀 밸런싱 동작 대상 정보를 구동부(115)에 전달할 수 있다.
이후, 상기 구동부(115)는 상기 셀 밸런싱 동작 대상 정보에 대응되는 제1, 제2 및 제3 제어 전압(C1, C2, C3)을 생성할 수 있다.
즉, 상기 구동부(115)는 상기 제1, 제2 및 제3 제어 전압(C1, C2, C3)을 통해 제1, 제2 및 제3 스위치(M1, M2, M3)의 스위칭 상태를 각각 제어할 수 있다.
제1, 제2, 제3 저항(R1, R2, R3)의 투입 여부는 제1, 제2 및 제3 스위치(M1, M2, M3)의 스위칭 상태에 따라 결정될 수 있으며, 제1, 제2 및 제3 전압 중 적어도 일부를 변경할 수 있다.
셀 밸런싱 동작은 이러한 과정을 통해 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 셀 밸런싱 동작은 전압이 상대적으로 낮은 배터리 셀에 충전 전류를 공급하여 전압을 상승시키는 원리, 전압이 상대적으로 높은 배터리 셀을 방전시켜 전압을 하강시키는 원리, 각 배터리 셀의 전압으로부터 밸런싱 목표 전압을 정하고 목표 전압보다 전압이 높은 배터리 셀은 방전시키고 목표 전압보다 낮은 배터리 셀은 충전시키는 원리 중 적어도 하나가 반영된 과정을 통해 수행될 수 있다.
저장부(132)는 기준 차이값 범위, 기준 열화도 범위와 같은 파라미터를 저장하고, 처리부(131)의 계산, 추정 및 생성을 위한 계산 논리를 저장할 수 있다.
입력부(133)는 저장부(132)에 저장된 정보의 변경을 위한 정보를 입력 받을 수 있다.
출력부(134)는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13)의 각종 파라미터나 셀 밸런싱 동작 정보를 출력할 수 있으며, 처리부(131)에 의해 생성된 예상 제3 정보를 출력할 수 있다.
한편, 처리부(131)는 구동부(115)의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 각각의 열화도를 추정할 수 있다.
이후, 구동부(115)는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 간의 열화도 차이가 기준 열화도 범위 이내인 제1 경우보다 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 간의 열화도 차이가 상기 기준 열화도 범위를 벗어나는 제2 경우에 상기 셀 밸런싱 동작의 빈도가 감소하도록 상기 셀 밸런싱 동작의 수행 여부를 탄력적으로 결정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는, 배러티 셀 밸런싱 동작을 탄력적으로 수행하여 불필요한 배러티 셀 밸런싱 동작에 따른 에너지 소모를 줄이고 배터리 셀의 수명을 연장시킬 수 있다.
한편, 구동부(115)는 처리부(131)에 의해 생성된 예상 제3 정보에 기초하여 상기 셀 밸런싱 동작의 수행 여부를 결정할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 동작 중단 이전의 충방전 정보와 충전 상태 정보로부터 높은 신뢰도로 예상된 동작 재개 이후의 충방전 정보를 이용함으로써, 상기 셀 밸런싱 동작의 효율성을 향상시킬 수 있다.
만약 배터리가 전기 자동차에 구비될 경우, 상기 셀 밸런싱 동작은 이상적으로 전기 자동차가 주행 중일 경우나 전기 자동차가 휴면(sleep) 중일 경우에 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 전기 자동차가 휴면 중일 때 상기 예상 제3 정보를 이용하여 상기 셀 밸런싱 동작을 탄력적으로 수행할 수 있다.
예를 들어, 구동부(115)는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 높고 상기 예상 제3 정보가 충전에 대응되는 제3 경우와 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 높고 상기 예상 제3 정보가 방전에 대응되는 제4 경우 중 상기 제3 경우에만 상기 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 구동부(115)는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 낮고 상기 예상 제3 정보가 충전에 대응되는 제5 경우와 복수의 배터리 셀(11, 12, 13) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 낮고 상기 예상 제3 정보가 방전에 대응되는 제6 경우 중 상기 제6 경우에만 상기 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는, 배러티 셀 밸런싱 동작을 탄력적으로 수행하여 불필요한 배러티 셀 밸런싱 동작에 따른 에너지 소모를 줄이고 배터리 셀의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 4 내지 도 8을 참조하여, 셀 밸런싱 동작의 탄력적 수행에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 배터리 셀의 열화에 따른 배터리 셀 모델의 변화를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 열화도가 균일한 제1 배터리 셀(11a), 제2 배터리 셀(12a), 제3 배터리 셀(13a)은 장기간 사용에 따라 열화도가 불균일한 제1 배터리 셀(11b), 제2 배터리 셀(12b), 제3 배터리 셀(13b)으로 변화될 수 있다.
배터리 셀 모델은 수조와 유사하게 설정될 수 있다. 상기 배터리 셀 모델에서, 용액의 양은 배터리 셀의 충전 상태(state of charge) 또는 충전된 전하량에 대응되고, 용액의 수위는 배터리 셀의 전압에 대응될 수 있으며, 수조의 폭은 배터리 셀의 열화도에 대응될 수 있다.
즉, 배터리 셀의 열화는 배터리 셀의 내부 저항의 증가를 유발하고, 내부 저항의 증가는 단위 에너지 충전에 따른 전압 상승값의 증가를 유발할 수 있다.
도 5는 배터리 셀의 충방전에 따른 배터리 셀 모델의 변화를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 복수의 배터리 셀(11c, 12c, 13c)의 충전 또는 방전에 따른 전압의 변화율은 배터리 셀의 열화도가 클수록 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는, 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전되는 동안 구동부에 의해 측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간과 제2 전압일 때인 제2 시간 간의 시간차에 기초하여 열화도를 추정할 수 있다.
한편, 상기 배터리 충방전 예상 장치는 전술한 열화도 추정 원리 이외에도 충전 또는 방전에 따른 전류 적산치를 통해 추정하거나 배터리 셀의 최대 충전 상태를 통해 추정할 수도 있다.
도 6은 셀 밸런싱 동작에 따른 배터리 셀 모델의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 복수의 배터리 셀(11d, 12d, 13d) 중 열화된 배터리 셀의 전압은 상대적으로 높은 전압일 경우에 V로 강하될 수 있다.
열화된 배터리 셀의 전압이 상대적으로 낮을 경우, 나머지 배터리 셀의 전압은 V'로 강하될 수 있다.
도 7은 열화된 배터리 셀의 전압이 높을 때의 배터리 셀 모델의 밸런싱을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 복수의 배터리 셀(11e, 12e, 13e) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 상대적으로 높고 복수의 배터리 셀(11e, 12e, 13e)이 충전될 제3 경우와 복수의 배터리 셀(11e, 12e, 13e) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 상대적으로 높고 복수의 배터리 셀(11e, 12e, 13e)이 방전될 제4 경우 중 상기 제3 경우에만 상기 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.
즉, 복수의 배터리 셀(11e, 12e, 13e)의 전압 간의 차이값은 상기 제4 경우에 셀 밸런싱 동작 없이도 감소할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 셀 밸런싱 동작 없이도 복수의 배터리 셀(11e, 12e, 13e)의 전압 간의 차이값이 감소할 경우에 셀 밸런싱 동작을 생략하여 불필요한 배러티 셀 밸런싱 동작에 따른 에너지 소모를 줄이고 배터리 셀의 수명을 연장할 수 있다.
도 8은 열화된 배터리 셀의 전압이 낮을 때의 배터리 셀 모델의 밸런싱을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 복수의 배터리 셀(11f, 12f, 13f) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 상대적으로 낮고 복수의 배터리 셀(11f, 12f, 13f)이 충전될 제5 경우와 복수의 배터리 셀(11f, 12f, 13f) 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 상대적으로 낮고 복수의 배터리 셀이 방전될 제6 경우 중 상기 제6 경우에만 상기 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.
즉, 복수의 배터리 셀(11f, 12f, 13f)의 전압 간의 차이값은 상기 제5 경우에 셀 밸런싱 동작 없이도 감소할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 장치는 셀 밸런싱 동작 없이도 복수의 배터리 셀(11f, 12f, 13f)의 전압 간의 차이값이 감소할 경우에 셀 밸런싱 동작을 생략하여 불필요한 배러티 셀 밸런싱 동작에 따른 에너지 소모를 줄이고 배터리 셀의 수명을 연장할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법의 셀 밸런싱 동작을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법에 따른 배터리 충방전 예상 방법에 따른 장치 또는 프로세서는, 에너지 소비 장치(예: 에너지 저장 장치, 전기 자동차 등)의 동작이 중단(S110)된 이후, 복수의 배터리 셀 간의 전압 간의 차이값과 기준 차이값 범위를 비교(S120)할 수 있다.
이후, 상기 장치 또는 프로세서는 상기 차이값이 상기 기준 차이값 범위 이내일 경우에 에너지 소비 장치의 동작 시작을 확인(S130)하고, 상기 차이값이 상기 기준 차이값 범위를 벗어날 경우에 상기 복수의 배터리 셀 간의 열화도 차이와 기준 열화도 범위를 비교(S140)할 수 있다.
이후, 상기 장치 또는 프로세서는 상기 열화도 차이가 상기 기준 열화도 범위 이내일 경우에 상기 복수의 배터리 셀 간의 전압 차이값이 감소하도록 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 전압을 조정하는 셀 밸런싱 동작을 제어(S150)하고, 상기 열화도 차이가 상기 기준 열화도 범위를 벗어날 경우에 상기 복수의 배터리 셀 중 열화도가 큰 배터리 셀의 상대적 전압 고저 여부를 확인(S160)할 수 있다.
이후, 상기 장치 또는 프로세서는 상기 복수의 배터리 셀 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 상대적으로 높은 경우에 에너지 소비 장치의 다음 동작이 충전인지 확인(S170)하고, 확인결과에 따라 셀 밸런싱 동작을 제어(S150)할 수 있다.
또한, 상기 장치 또는 프로세서는 상기 복수의 배터리 셀 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 상대적으로 낮은 경우에 에너지 소비 장치의 다음 동작이 충전인지 확인(S180)하고, 확인결과에 따라 셀 밸런싱 동작을 제어(S190)할 수 있다.
종합하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 충방전 예상 방법에 따른 배터리 충방전 예상 방법에 따른 장치 또는 프로세서는, 배터리에 포함된 복수의 배터리 셀 각각의 전압 또는 전류를 측정하고, 상기 복수의 배터리 셀의 전압 간의 차이값이 기준 차이값 범위를 벗어날 경우에 상기 차이값이 감소하도록 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 전압을 조정하는 셀 밸런싱 동작의 수행 여부를 상기 예상 제3 정보에 기초하여 결정할 수 있다.
한편, 상기 장치는 전기 자동차와 같은 에너지 소비 장치 내에 구축된 배터리 팩 내의 배터리관리시스템(Battery management system)으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리관리시스템은 배터리 팩 내의 파워 릴레이 어셈블리(PRA)와 연동할 수 있다.
한편, 상기 프로세서는 도 1 및 도 3에 도시된 처리부와 동일하게 구현될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개진된 처리부(131)는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 개진된 저장부(132)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등), 자기 스토리지, 광학 스토리지 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 개진된 입력부(133)는 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 개진된 출력부(134)는 디스플레이, 스피커, 프린터, 통신접속(예: 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
또한, 처리부(131), 저장부(132), 입력부(133), 출력부(134)는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.
한편, 본 실시 예에서 사용되는 '~부' 라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "구성요소", "모듈", "시스템", "인터페이스" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드 및/또는 프로그램일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
10: 배터리
11, 12, 13: 배터리 셀
115: 구동부
131: 처리부
132: 저장부
133: 입력부

Claims (10)

  1. 충전 신호, 방전 신호 또는 동작 중단 신호를 입력 받는 입력부;
    배터리의 전압 또는 전류를 측정하고 상기 충전 신호가 입력된 경우에 상기 배터리를 충전하고 상기 방전 신호가 입력된 경우에 상기 배터리를 방전하는 구동부;
    상기 구동부의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge) 정보를 생성하는 처리부; 및
    상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 충방전 여부에 대응되는 제1 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 충전 상태 정보에 대응되는 제2 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 제3 정보를 가지는 정보 그룹을 저장하고 상기 정보 그룹을 상기 동작 중단 신호의 입력 별로 케이스 구분하여 저장하는 저장부; 를 포함하고,
    상기 처리부는 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 방전 확률식과, 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포가 반영된 충전 확률식에, 제3 정보가 미지인 케이스의 제1 정보와 제2 정보를 적용하여 예상 제3 정보를 생성하는 배터리 충방전 예상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 배터리의 온도를 더 측정하고,
    상기 정보 그룹은 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 온도에 대응되는 제4 정보를 더 가지고,
    상기 처리부는 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포를 상기 방전 확률식에 추가로 반영하고, 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포를 상기 충전 확률식에 추가로 반영하고, 제3 정보가 미지인 케이스의 제4 정보를 상기 방전 확률식과 상기 충전 확률식에 추가로 적용하여 상기 예상 제3 정보를 생성하는 배터리 충방전 예상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 복수의 배터리 셀을 포함하고,
    상기 구동부는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압 또는 전류를 측정하고, 상기 복수의 배터리 셀의 전압 간의 차이값이 기준 차이값 범위를 벗어날 경우에 상기 차이값이 감소하도록 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 전압을 조정하는 셀 밸런싱 동작을 제어하고, 상기 예상 제3 정보에 기초하여 상기 셀 밸런싱 동작의 수행 여부를 결정하는 배터리 충방전 예상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 구동부의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 각각의 열화도를 추정하고,
    상기 구동부는 상기 복수의 배터리 셀 간의 열화도 차이가 기준 열화도 범위 이내인 제1 경우보다 상기 복수의 배터리 셀 간의 열화도 차이가 상기 기준 열화도 범위를 벗어나는 제2 경우에 상기 셀 밸런싱 동작의 빈도가 감소하도록 상기 셀 밸런싱 동작의 수행 여부를 결정하는 배터리 충방전 예상 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 구동부의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 각각의 열화도를 추정하고,
    상기 구동부는 상기 복수의 배터리 셀 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 높고 상기 예상 제3 정보가 충전에 대응되는 제3 경우와 상기 복수의 배터리 셀 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 높고 상기 예상 제3 정보가 방전에 대응되는 제4 경우 중 상기 제3 경우에만 상기 셀 밸런싱 동작을 수행하는 배터리 충방전 예상 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 구동부의 전압 또는 전류 측정 결과에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 각각의 열화도를 추정하고,
    상기 구동부는 상기 복수의 배터리 셀 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 낮고 상기 예상 제3 정보가 충전에 대응되는 제5 경우와 상기 복수의 배터리 셀 중 열화도가 큰 배터리 셀의 전압이 타 배터리 셀의 전압보다 낮고 상기 예상 제3 정보가 방전에 대응되는 제6 경우 중 상기 제6 경우에만 상기 셀 밸런싱 동작을 수행하는 배터리 충방전 예상 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 하나에 있어서,
    상기 처리부는 상기 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전되는 동안 상기 구동부에 의해 측정된 전압이 제1 전압일 때인 제1 시간과 제2 전압일 때인 제2 시간 간의 시간차에 기초하여 열화도를 추정하는 배터리 충방전 예상 장치.
  8. 동작 중단 신호의 입력을 감지하는 제1 단계;
    상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 배터리의 충방전 여부에 대응되는 제1 정보와 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 충전 상태(State of Charge) 정보에 대응되는 제2 정보를 저장하는 제2 단계;
    상기 제1 정보와 상기 제2 정보를 방전 확률식과 충전 확률식에 각각 적용하여 미래에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 예상 제3 정보를 생성하는 제3 단계;
    상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호를 감지하는 제4 단계; 및
    상기 동작 중단 신호가 입력된 후에 입력되는 신호가 충전 신호인지 방전 신호인지 여부에 대응되는 실제 제3 정보를 저장하는 제5 단계; 를 포함하고,
    상기 방전 확률식은 상기 제1 정보에 대응되는 과거 제1 정보와 상기 제2 정보에 대응되는 과거 제2 정보와 상기 제3 정보에 대응되는 과거 제3 정보가 상기 동작 중단 신호의 입력 별로 케이스 구분된 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포에 기초하여 결정되고,
    상기 충전 확률식은 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스의 비중과 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제1 정보의 분포와 제2 정보의 분포에 기초하여 결정되는 배터리 충방전 예상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 단계는 상기 동작 중단 신호가 입력될 때의 상기 배터리의 온도에 대응되는 제4 정보를 더 저장하고,
    상기 제3 단계는 상기 제4 정보를 상기 방전 확률식과 충전 확률식에 각각 추가로 적용하여 상기 예상 제3 정보를 생성하고,
    상기 방전 확률식은 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 방전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포가 반영되고,
    상기 충전 확률식은 상기 정보 그룹에서 제3 정보가 충전에 대응되는 케이스에서의 제4 정보의 분포가 반영되는 배터리 충방전 예상 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 배터리에 포함된 복수의 배터리 셀 각각의 전압 또는 전류를 측정하고, 상기 복수의 배터리 셀의 전압 간의 차이값이 기준 차이값 범위를 벗어날 경우에 상기 차이값이 감소하도록 상기 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나의 전압을 조정하는 셀 밸런싱 동작의 수행 여부를 상기 예상 제3 정보에 기초하여 결정하는 단계를 더 포함하는 배터리 충방전 예상 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130005218A (ko) * 2011-07-05 2013-01-15 후지쯔 가부시끼가이샤 전자기기 및 충전제어방법
WO2015098012A1 (ja) * 2013-12-27 2015-07-02 三洋電機株式会社 制御システム、車両用電源装置
KR101610927B1 (ko) * 2014-12-15 2016-04-08 현대오트론 주식회사 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법
KR20160085529A (ko) * 2015-01-08 2016-07-18 삼성에스디아이 주식회사 전기차량의 배터리 soh 추정 시스템
JP2016537877A (ja) 2013-11-04 2016-12-01 クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ インテリジェントコンテキストに基づくバッテリ充電

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130005218A (ko) * 2011-07-05 2013-01-15 후지쯔 가부시끼가이샤 전자기기 및 충전제어방법
JP2016537877A (ja) 2013-11-04 2016-12-01 クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ インテリジェントコンテキストに基づくバッテリ充電
WO2015098012A1 (ja) * 2013-12-27 2015-07-02 三洋電機株式会社 制御システム、車両用電源装置
KR101610927B1 (ko) * 2014-12-15 2016-04-08 현대오트론 주식회사 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법
KR20160085529A (ko) * 2015-01-08 2016-07-18 삼성에스디아이 주식회사 전기차량의 배터리 soh 추정 시스템

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