KR20230048957A - Ess 잔존용량 예측 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ESS 잔존용량 예측 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 시스템은, 복수의 배터리 랙과 랙 컨트롤러를 포함하는 ESS(Energy Storage System)와 동작 가능하게 결합된 ESS 컨트롤러를 포함한다. 상기 ESS 컨트롤러는, 상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 충전상태를 취득하고, 기준 시간 구간 별로 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS의 실제 사용 패턴을 결정하고, 상기 실제 사용 패턴의 평균을 EOL 수명의 전기간에 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제1ESS 잔존용량을 결정하고, 상기 제1ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제1편차를 기록하도록 구성될 수 있다.

Description

ESS 잔존용량 예측 시스템 및 방법{System of Estimating Residual Capacity of Energy Storage System and Method thereof}
본 발명은 ESS(Energy Storage System) 잔존용량 예측 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ESS의 실제 사용 패턴을 분석하여 EOL(End Of Life) 수명 경과시의 ESS 잔존용량을 예측하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 화석연료의 환경오염 문제로 인해 태양광, 풍력, 지열 등 신재생 에너지의 사용이 점차 증대되고 있다. 신재생 에너지는 ESS라고 불리는 전력저장장치에 저장된다. ESS는 신재생 에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리에 저장하고, 배터리에 저장된 전기에너지를 전력 계통에 제공한다.
ESS는 신재생 에너지의 저장 용도 이외에도 가정이나 공장 등에서 전기 요금이 저렴한 시간대에 전력 그리드의 전기에너지를 배터리에 저장했다가 낮 시간 대에 배터리에 저장된 전기에너지를 각종 전기 장치에 공급하는데 사용된다.
ESS 제조사는 ESS의 사용 패턴(충방전 패턴), 1일 사용 용량 및 사용기간을 사전에 입수하여 EOL 수명을 설계한다. ESS 잔존용량은 사용 시간이 증가함에 따라 퇴화된다. ESS 잔존용량은 ESS에 충전 또는 방전할 수 있는 용량을 의미한다. 따라서, EOL 수명을 설계함에 있어서는 EOL 수명이 끝났을 때의 ESS 잔존용량이 고객이 원하는 사용 용량 이상이 되도록 EOL 수명을 10년, 15년, 20년 등으로 설계한다.
ESS 제조사는 ESS를 사용 필드에 설치한 후 주기적으로 ESS 잔존용량 테스트를 진행한다. ESS 잔존용량 테스트의 주기는 보통 1년이다. 잔존용량 테스트의 목적은 테스트 시점을 기준으로 EOL 수명이 보장될 수 있는지 점검하는데 있다.
예를 들어, EOL 수명이 20년이고, 잔존용량 테스트 시점이 ESS 설치 시점으로부터 10년이 경과된 시점이라면 10년 이후의 ESS 잔존용량이 고객이 원하는 사용 용량을 보장할 수 있는지 점검한다.
점검을 통해 EOL 수명이 보장되지 않는 것으로 확인되면, ESS의 사용 로그를 사후적으로 입수하여 사전 협의된 사용 패턴에 따라 ESS가 적절하게 운용되었는지 조사한다.
만약, 고객이 ESS 설계 시 고려된 사용 패턴보다 과도하게 ESS를 사용한 것으로 확인되면, ESS 제조사는 고객과 협의하여 EOL 수명을 충족시키기 위해 ESS를 증설하거나 고객에게 보증한 EOL 수명을 차감한다.
위와 같은 ESS의 잔존용량 테스트 작업은 방대한 데이터 분석을 필요로 한다. ESS에 대한 과거의 1일 사용 패턴을 모두 분석해야 하기 때문이다. 따라서, ESS 제조사의 입장에서는 데이터 입수부터 분석까지 많은 인적, 물적 비용을 투입해야 하는 부담이 있다.
따라서 본 발명이 속한 기술분야에서는 ESS의 잔존용량 테스트 작업의 용이성과 간소화를 달성할 수 있는 기술이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, ESS의 사용패턴을 분석하여 EOL 수명이 경과되었을 때의 ESS 잔존용량을 예측하고, 예측 결과에 관한 로그를 기록하고 고객에게 실시간으로 제공해 줌으로써 ESS의 잔존용량 테스트 과정을 생략할 수 있도록 한 ESS 잔존용량 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 ESS 잔존용량 예측 시스템은, 복수의 배터리 랙과 랙 컨트롤러를 포함하는 ESS(Energy Storage System)와 동작 가능하게 결합된 ESS 컨트롤러를 포함한다.
바람직하게, 상기 ESS 컨트롤러는, 상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 충전상태를 취득하고, 기준 시간 구간 별로 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS의 실제 사용 패턴을 결정하고, 상기 실제 사용 패턴의 평균을 EOL 수명의 전기간에 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제1ESS 잔존용량을 결정하고, 상기 제1ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제1편차를 기록하도록 구성될 수 있다.
일 측면에서, 상기 기준 시간 구간은 1day일 수 있다.
다른 측면에서, 상기 ESS 컨트롤러는, 현재 시점까지는 기준 시간 별로 결정한 실제 사용 패턴의 평균을 적용하고 현재 시점부터 EOL 수명의 잔여 기간에 대해서는 ESS의 설계 사용 패턴을 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제2ESS 잔존용량을 결정하고, 상기 제2ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제2편차를 기록하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 ESS 컨트롤러는, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서, 상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하고, 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하고, 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하고, 실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하고, 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하고, 하기 수식을 이용하여 제1ESS 잔존용량(Capacity1)을 결정하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00001
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
다른 실시예에서, 상기 ESS 컨트롤러는, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서, 상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하고, 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하고, 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하고, 실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하고, 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하고, 하기 수식을 이용하여 제2ESS 잔존용량(Capacity2)을 결정하도록 구성될 수 있다.
Figure pat00002
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, AT: ESS의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율, AC: ESS의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율, AD0D: ESS의 설계 방전 깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
또 다른 측면에서, 상기 ESS 컨트롤러는 상기 제1편차가 제1임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 ESS 컨트롤러는 상기 제2편차가 제2임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하도록 구성될 수 있다. 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량 예측 시스템.
또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 시스템은, 상기 ESS 컨트롤러와 동작 가능하게 결합된 ESS 통합 관리 장치를 더 포함하고, 상기 ESS 컨트롤러는 상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치 측에 제공하도록 구성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 ESS 잔존용량을 예측하는 방법은, 복수의 배터리 랙과 랙 컨트롤러를 포함하는 ESS(Energy Storage System)와 동작 가능하게 결합된 ESS 컨트롤러가 ESS 잔존용량을 예측하는 방법으로서, (a) 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 충전상태를 취득하는 단계; (b) 기준 시간 구간 별로 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS의 실제 사용 패턴을 결정하는 단계; (c) 상기 실제 사용 패턴의 평균을 EOL 수명의 전기간에 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제1ESS 잔존용량을 결정하는 단계; 및 (d) 상기 제1ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제1편차를 기록하는 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 기준 시간 구간은 1day일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명에 따른 방법은, 현재 시점까지는 상기 실제 사용 패턴의 평균을 적용하고 현재 시점부터 EOL 수명의 잔여 기간에 대해서는 ESS의 설계 사용 패턴을 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제2ESS 잔존용량을 결정하는 단계; 및 상기 제2ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제2편차를 기록하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서, 상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하는 단계; 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하는 단계; 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하는 단계; 실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하는 단계; 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하는 단계; 및 하기 수식을 이용하여 제1ESS 잔존용량(Capacity1)을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
Figure pat00003
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, 제11항에 있어서, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서, 상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하는 단계; 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하는 단계; 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하는 단계; 실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하는 단계; 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하는 단계; 및 하기 수식을 이용하여 제2ESS 잔존용량(Capacity2)을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
Figure pat00004
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, AT: ESS의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율, AC: ESS의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율, AD0D: ESS의 설계 방전 깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
다른 측면에서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 제1편차가 제1임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 상기 제2편차가 제2임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 방법은, 상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치 측에 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, ESS의 실제 사용 패턴과 ESS의 설계 사용 패턴을 각각 고려하여 EOL 수명이 경과되었을 때의 잔존용량을 산출하여 로그(log) 정보로서 저장 및 관리함으로써 많은 시간과 비용이 소요되는 ESS 잔존용량 테스트를 생략할 수 있다. 또한, EOL 수명 경과시의 ESS 잔존용량을 고객에게 제공해 줌으로써 ESS 사용 패턴과 ESS 증설 등을 관리하는데 도움을 줄 수 있다. 일 예로, EOL 수명 경과시의 ESS 잔존용량이 설계 잔존용량보다 낮은 경우 고객은 ESS의 1일 사용용량을 줄이거나 적절한 시점에 미리 ESS를 증설할 수 있다. 다른 예로, EOL 수명 경과시의 ESS 잔존용량이 설계 잔존용량보다 작은 경우 ESS의 사용 효율을 증가시키기 위해 1일 사용용량을 증가시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 잔존용량 예측 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS의 실제 사용 패턴의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS의 설계 사용 패턴의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 잔존용량을 예측하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 잔존용량을 예측하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 잔존수명 예측 시스템(10)의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시스템(10)은, 복수의 배터리 랙(12)과 각 배터리 랙(12)에 동작 가능하게 결합된 랙 컨트롤러(13)를 포함하는 ESS(11)에 결합된다.
배터리 랙(12)은 복수의 배터리 셀(12a)를 포함한다. 복수의 배터리 셀(12a)은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 배터리 셀(12a)은 리튬 이온 전지일 수 있는데, 본 발명이 셀의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.
배터리 랙(12)은 ESS 기술분야에 널리 알려진 구조를 가진다. 배터리 랙(12)은 복수의 배터리 셀(12a)이 탑재될 수 있는 선반과 냉각 팬과 같은 온도 조절을 위한 공조 장치를 포함한다.
ESS(11)에 포함된 복수의 배터리 랙(12)는 PCS(Power Conversion System: 20)를 통해서 충전 또는 방전된다. PCS(20)는 태양광, 지열, 풍력 등을 이용한 신재생 발전기(21) 및/또는 전력 그리드(22)로부터 전력을 공급 받아 ESS(11)에 저장하거나 ESS(11)에 저장된 에너지를 전력 그리드(22) 및/또는 전력 계통(23)에 방출하기 위해 전기의 특성 (주파수, 전압, AC-DC 변환)을 변환해주는 시스템이다.
바람직하게, 배터리 랙(12)는 전압 측정부(14), 전류 측정부(15) 및 온도 측정부(16)를 포함한다.
전압 측정부(14)는 복수의 배터리 셀(12a)이 충전 또는 방전되는 동안 일정한 시간 간격을 두고 셀 전압을 측정하고, 셀전압 측정값을 랙 컨트롤러(13)로 출력한다. 랙 컨트롤러(13)는 셀전압 측정값을 입력 받아 메모리 디바이스(13a)에 기록한다. 전압 측정부(14)는 당업계에 알려진 전압측정회로를 포함할 수 있다.
전류 측정부(15)는 복수의 배터리 셀(12a)이 충전 또는 방전되는 동안 일정한 시간 간격을 두고 충방전 전류의 크기를 측정하고, 전류 측정값을 랙 컨트롤러(13)로 출력한다. 랙 컨트롤러(13)는 충방전 전류의 측정값을 입력 받아 메모리 디바이스(13a)에 기록한다. 또한, 랙 컨트롤러(13)는 충방전 전류의 씨레이트(c-rate)를 결정하여 메모리 디바이스(13a)에 저장한다. 충방전 전류의 씨레이트는 충방전 전류의 크기와 배터리 셀(12a)의 용량을 이용하여 결정할 수 있다. 전류 측정부(15)는 전류의 크기에 대응되는 전압값을 출력하는 홀센서나 센스 저항일 수 있다. 전압값은 오옴의 법칙에 의해 전류값으로 변환이 가능하다.
온도 측정부(16)는 배터리 랙(12)이 충전 또는 방전되는 동안 일정한 시간 간격을 두고 배터리 랙(12)의 온도를 측정하고 온도 측정값을 랙 컨트롤러(13)로 출력한다. 랙 컨트롤러(13)는 랙 온도 측정값을 입력 받아 메모리 디바이스(13a)에 저장할 수 있다. 배터리 랙(12)은 공조 장치에 의해 온도가 균일하게 제어되므로, 랙 온도 측정값은 배터리 셀(12a)의 온도 측정값으로 간주할 수 있다. 물론, 온도 측정부(16)가 배터리 셀(12a)의 온도를 직접 측정하는 것도 가능하다.
온도 측정부(16)는 온도에 대응되는 전압값을 출력하는 열전대 또는 온도측정소자일 수 있다. 전압값은 전압-온도 변환 룩업 테이블(함수)을 이용하여 온도 값으로 변환이 가능하다.
랙 컨트롤러(13)는 배터리 랙(12)이 충전 또는 방전되는 동안 배터리 랙(12)의 충전상태를 결정하여 메모리 디바이스(13a)에 저장할 수 있다. 배터리 랙(12)의 충전상태는 배터리 셀(12a)의 충전상태를 합산한 값이다. 따라서, 랙 컨트롤러(13)는 복수의 배터리 셀(12a)에 대한 충전상태를 결정한 후 그것들의 합산 값을 배터리 랙(12)의 충전상태로 결정할 수 있다.
일 예에서, 랙 컨트롤러(13)는 배터리 셀(12a)의 충전상태를 암페어 카운팅법을 이용하여 결정할 수 있다. 충전상태의 초기값은 개방전압-충전상태 룩업정보를 이용하여 결정할 수 있다. 즉, 배터리 랙(12)의 충방전이 중지된 상태가 일정 시간 유지된 경우, 랙 컨트롤러(13)는 해당 시점에 측정된 셀 전압을 개방전압으로 설정하고, 개방전압-충전상태 룩업정보를 이용하여 충전상태의 초기값을 결정할 수 있다. 배터리 셀(12a)의 충전상태는 충전상태의 초기값을 기준으로 충방전 전류를 적산하여 결정될 수 있다.
다른 예에서, 랙 컨트롤러(13)는 배터리 셀(12a)의 전압, 충방전 전류 및 온도에 관한 정보를 확장칼만필터에 입력하여 각 배터리 셀의 충전상태를 결정할 수 있다. 배터리 셀의 전압, 충방전 전류 및 온도로부터 충전상태를 결정할 수 있는 확장칼만필터는 당업계에 공지되어 있다.
확장칼만필터를 이용한 충전 상태의 추정은, 일 예로서 그레고리 엘 플레트(Gregory L. Plett)씨의　논문　“Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs Parts 1, 2 and 3”(Journal of Power Source 134, 2004, 252-261)를 참조 가능하고, 본 명세서의 일부로서 위　논문이 합체될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시스템(10)은 ESS(11)와 동작 가능하게 결합된 ESS 컨트롤러(17)를 포함할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 통신 선로를 통해 랙 컨트롤러(13)과 연결될 수 있다. 바람직하게, 통신 선로는 CAN 프로토콜, TCP/IP, Modbus TCP, Modbus RTU, RS-485 등 ESS 기술분야에서 널리 알려진 다양한 통신 규약들 중 적어도 하나를 지원하는 선로일 수 있다.
선택적으로, ESS 컨트롤러(17)는 블루투스, 지그비, 와이파이 등 근거리 무선 통신을 통해서도 랙 컨트롤러(13)와 통신이 가능하도록 연결될 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 ESS 통합 관리 장치(18)와 통신 선로를 통해 연결될 수 있다. ESS 통합 관리 장치(18)는 ESS 기술분야에서 EMS(Energy Management System)으로 알려진 장치이다. ESS 통합 관리 장치(18)는 PCS(20)와 ESS(11)의 통합 제어를 통해 ESS(11)의 충방전 양과 시간을 최적으로 조절한다. EMS 통합 관리 장치(18)는 센서와 계측 장비와 연동되며, ESS(11)의 충방전 데이터를 분석하고, ESS(11)가 최적 효율로 운용될 수 있도록 제어한다.
ESS 컨트롤러(17)는, 랙 컨트롤러(13)로부터 주기적으로 배터리 랙(12)의 충전상태를 취득할 수 있다. 이를 위해, ESS 컨트롤러(17)는 일정한 시간 간격을 두고 충전상태 요청 메시지를 랙 컨트롤러(13) 측으로 전송할 수 있다. 그러면, 랙 컨트롤러(13)는 메모리 디바이스(13a)로부터 배터리 랙(12)의 충전상태를 독출하여 통신 선로를 통해 ESS 컨트롤러(17) 측으로 전송할 수 있다. ESS 컨트롤러(17)는 전송 받은 배터리 랙(12)의 충전상태를 타임 스탬프와 함께 메모리 디바이스(17a)에 저장할 수 있다. 이로써, 메모리 디바이스(17a)에는 배터리 랙(12)의 충전상태에 관한 시계열 데이터가 저장된다.
ESS(11)가 복수의 배터리 랙(12)을 포함할 경우, ESS 컨트롤러(17)는 하기 수식 1을 이용하여 동일 시점에 취득한 배터리 랙(12)의 충전상태에 대한 평균값을 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)로 설정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장할 수 있다. 따라서, 메모리 디바이스(17a)는 기준 시간 구간에서 취득한 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)에 대한 시계열 데이터가 저장된다.
<수식 1>
Figure pat00005
여기서, SOCESS는 ESS(11)의 충전상태이다. SOCRack,k는 k번째 배터리 랙(12)의 충전상태이다. n은 배터리 랙(12)의 총 수량이다.
ESS 컨트롤러(17)는 기준 시간 구간이 경과될 때마다 메모리 디바이스(17a)에 저장된 충전상태(SOCESS) 정보를 참조하여 기준 시간 구간 동안 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS(11)의 실제 사용 패턴을 결정하고, 실제 사용 패턴을 메모리 디바이스(17a)에 저장할 수 있다.
바람직하게, 기준 시간 구간은 1day일 수 있다. 이 경우, ESS 컨트롤러(17)는 1day가 경과될 때마다 최근 24시간 동안 메모리 디바이스(17a)에 주기적으로 저장된 충전상태(SOCESS)의 시계열 데이터를 참조하여 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS(11)의 실제 사용 패턴을 결정할 수 있다. 경우에 따라, 기준 시간 구간은 1day보다 길게 또는 1day보다 짧게 설정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS(11)의 실제 사용 패턴(A)의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 실제 사용 패턴(A)는 1day를 기준으로 결정된 것이다. 실제 사용 패턴(A)은 2개의 충전구간, 2개의 방전구간 및 4개의 휴지구간을 가지며, 기준 시간 구간에서 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)에 대한 변화 양상을 나타낸다.
충전구간은 신재생 발전기(21) 및/또는 전력 그리드(22)로부터 ESS(11) 측으로 충전전력이 공급되는 구간이다. 충전구간에 대응되는 시간 구간은 신재생 에너지의 발전효율이 높거나 전력 그리드의 전력 요금이 저렴할 때(야간)이다. 방전구간은 ESS(11)로부터 전력 그리드(22) 및/또는 전력 계통(23)으로 방전전력이 방출되는 구간이다. 방전구간에 대응되는 시간 구간은 전력 그리드(22)의 피크 타임이거나 전력 계통(23)에서 전력을 필요로 하는 때(예컨대, 주간)이다. 휴지구간에 대응되는 시간 구간은 ESS(11)의 충전 또는 방전 이후에 ESS(11)가 안정화되는 구간
이다. 즉, 휴지구간에서 배터리 랙(12)의 배터리 셀(12a)은 분극 상태가 해소되어 안정화된 상태를 가진다. 휴지구간이 끝났을 때 측정된 배터리 셀(12a)의 전압은 충전상태 초기값을 결정할 때 개방전압으로 이용될 수 있다.
실제 사용 패턴(A)은 ESS(11)의 운용자가 ESS(11)의 사용 정책을 어떻게 운용하느냐에 따라서 달라질 수 있다. ESS(11)의 적극적 사용을 위한 정책이 적용될 경우 방전구간이 증가될 수 있다. 반면, ESS(11)의 소극적 사용을 위한 정책이 적용될 경우 방전구간이 감소되고 휴지구간이 확대될 수 있다.
실제 사용 패턴(A)은 ESS(11)의 EOL 수명을 결정할 때 고려된 설계 사용 패턴과 차이를 가진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS(11)의 설계 사용 패턴(B)의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 실시예의 설계 사용 패턴(B)은 1day를 기준으로 결정된 것이다. 설계 사용 패턴(B)은 충전구간, 방전구간 및 휴지구간을 가지며, 기준 시간 구간에서 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)에 대한 변화 양상을 나타낸다. ESS(11)의 EOL 수명은 ESS(11)가 설계 사용 패턴에 따라 반복적으로 충방전되는 것을 전제 조건으로 하여 결정된 것이다.
만약, 기준 시간 구간의 실제 사용 패턴이 설계 사용 패턴과 달라지면, 사용 패턴의 차이가 누적되면서 결과적으로 EOL 수명도 달라진다. 도 2에 예시된 실제 사용 패턴은 방전구간이 2개이다. 따라서, ESS(11)가 도 2에 도시된 패턴에 따라 반복적으로 충방전되면 ESS(11)는 설계 사용 패턴보다 적극적으로 사용되는 결과가 초래된다. 따라서, ESS(11)가 도 2에 도시된 사용 패턴으로 충방전을 반복하면, 도 3의 설계 사용 패턴으로 충방전이 반복되는 경우보다 EOL 수명이 경과된 시점에서 ESS 잔존용량이 감소한다.
바람직하게, ESS 컨트롤러(17)는 기준 시간 구간 별로 결정된 실제 사용 패턴의 평균을 EOL 수명의 전기간에 걸쳐 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제1ESS 잔존용량을 결정할 수 있다. 제1ESS 잔존용량은 실제 사용 패턴에 따라 충방전이 반복될 경우 EOL 수명이 경과되었을 때 예측되는 잔존용량에 해당한다.
구체적으로, ESS 컨트롤러(17)는, k(k는 순서 인덱스, 1 이상의 자연수)번째 기준 시간 구간(1day)에서, 랙 컨트롤러(13)로부터 주기적으로 배터리 랙(12)의 충전상태(SOCRack,k), 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
또한, ESS 컨트롤러(17)는 수식 1을 이용하여 동일한 시점에서 취득된 배터리 랙(12)의 충전상태(SOCRack,k)에 관한 평균값을 산출하여 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)를 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
위 과정을 통해, 메모리 디바이스(17a)에는 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)와 복수의 배터리 랙(12)의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)에 관한 시계열 데이터가 저장된다.
ESS 컨트롤러(17)는 k번째 기준 시간 구간에서 산출된 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)에 관한 시계열 데이터를 이용하여 ESS(11)의 실제 사용 패턴(도 2 참조)을 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 k번째 기준 시간 구간에서 결정된 실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(DoDk)를 결정한다. 방전깊이(DoDk)는 실제 사용 패턴에 있어서 각 방전구간에서의 충전상태 변화량을 합산한 값에 해당한다. ESS(11)가 적극적으로 사용될수록 방전깊이(DoDk)는 증가한다. 반면, ESS(11)가 소극적으로 사용될수록 방전깊이(DoDk)는 감소한다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 배터리 랙의 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정할 수 있다. 온도(T)와 온도 퇴화율(AT)의 상관 관계는 실험을 통하여 결정할 수 있다. 즉, 서로 다른 온도 조건에서 배터리 셀(12a)에 대한 충방전 사이클 실험을 실시하여 충방전 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 상관 관계를 룩업 테이블 또는 룩업 함수로서 정의할 수 있다.
온도 퇴화율(AT,k)을 결정할 때 사용하는 온도(Tk)는 메모리 디바이스(17a)에 저장된 복수의 배터리 랙(12)의 온도(Tk)에 관한 시계열 데이터의 평균값으로 설정할 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형 예에서, 온도(Tk)는 메모리 디바이스(17a)에 저장된 전체 배터리 랙(12)의 온도(Tk)에 관한 시계열 데이터의 최대값, 중앙값 또는 최빈값으로 설정할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정할 수 있다. 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac)의 상관 관계는 실험을 통하여 결정할 수 있다. 즉, 서로 다른 충방전 씨레이트 조건에서 배터리 셀(12a)에 대한 충방전 사이클 실험을 실시하여 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 상관 관계를 룩업 테이블 또는 룩업 함수로서 정의할 수 있다.
씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정할 때 사용되는 충방전 씨레이트(ck)는 메모리 디바이스(17a)에 저장된 복수의 배터리 랙(12)의 충방전 씨레이트(ck)에 관한 시계열 데이터에 대한 평균값으로 설정할 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 변형 예에서, 충방전 씨레이트(ck)는 메모리 디바이스(17a)에 저장된 복수의 배터리 랙(12)의 충방전 씨레이트(ck)에 관한 시계열 데이터의 최대값, 중앙값 또는 최빈값으로 설정할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 실제 사용 패턴으로부터 결정된 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정할 수 있다. 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 상관 관계는 실험을 통하여 결정할 수 있다. 즉, 서로 다른 방전 깊이 조건에서 배터리 셀(12a)에 대한 충방전 사이클 실험을 실시하여 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 상관 관계를 룩업 테이블 또는 룩업 함수로서 정의할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 하기 수식 2를 이용하여 EOL 수명이 경과된 시점의 제1ESS 잔존용량(Capacity1)을 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장할 수 있다.
<수식 2>
Figure pat00006
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
수식 2에 있어서, 전력 변환 효율 A는 PCS(20)의 전력 변환 효율로서, PCS(20)의 성능 사양에 따라 미리 결정되는 값이다. 용량 손실 보상율은 랙 컨트롤러(13)가 배터리 랙(12)으로부터 전력을 공급받는 경우 랙 컨트롤러(13)의 전력 소모량, 전력 케이블 손실, 랙간 용량 편차, 셀간 용량 편차 등을 고려한 팩터로서 미리 정의되는 값이다. 기준 시간 단위가 1day일 때, n은 ESS(11)의 총 사용 일수이고, W는 EOL 수명에 대응되는 전체 날짜수이다. 만약, ESS(11)의 사용 시간이 10년이고 EOL 수명이 20년이라면, n은 365*10이고 W는 365*20이다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 제1ESS 잔존용량(Capacity1)과 기준 잔존용량(Capacityrefer) 간의 제1편차를 메모리 디바이스(17a)에 기록할 수 있다.
기준 잔존용량(Capacityrefer)은 설계 사용 패턴(도 3)에 따라 ESS(11) 가 EOL 수명 기간 전체에 걸쳐 사용되었을 때 EOL 수명이 경과된 시점의 ESS 잔존용량을 의미한다.
기준 잔존용량(Capacityrefer)은 다음 수식 3을 통해 미리 산출되어 메모리 디바이스(17a)에 기록되어 참조될 수 있다.
<수식 3>
Figure pat00007
(AT: ESS의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율, AC: ESS의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율, AD0D: ESS의 설계 방전 깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
수식 3에 있어서, 온도 퇴화율 AT는 배터리 랙(12)의 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 결정할 수 있다. 또한, 씨레이트 퇴화율 Ac는 배터리 랙(12)의 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 결정할 수 있다. 또한, 방전깊이 퇴화율 ADoD는 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 결정할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 제1ESS 잔존용량(Capacity1)과 기준 잔존용량(Capacityrefer)의 제1편차가 제1임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 메모리 디바이스(17a)에 기록할 수 있다. 제1임계값은 1% 내지 10% 수준으로 설정될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치(18) 측에 제공하도록 구성할 수 있다. 또한, ESS 컨트롤러(17)는 제1ESS 잔존용량(Capacity1), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제1편차에 관한 정보를 ESS 통합 관리 장치(18)로 제공할 수 있다.
ESS 통합 관리 장치(18)는 디스플레이를 통해 제1ESS 잔존용량(Capacity1), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제1편차에 관한 정보를 그래픽 유저 인터페이스로 출력할 수 있다.
ESS 통합 관리 장치(18)는 또한 디스플레이를 통해 제1ESS 잔존용량(Capacity1)에 관한 시계열 데이터와 제1편차에 관한 시계열 데이터를 그래프의 형식으로 출력할 수 있다.
다른 측면에 따르면, ESS 컨트롤러(17)는 현재 시점까지는 각 기준 시간 구간에서 결정한 실제 사용 패턴의 평균을 적용하고 현재 시점부터 EOL 수명의 잔여 기간에 대해서는 ESS의 설계 사용 패턴을 적용함으로써 EOL 수명 경과 시점의 제2ESS 잔존용량(Capacity2)을 결정할 수 있다.
구체적으로, ESS 컨트롤러(17)는, k(k는 순서 인덱스, 1 이상의 자연수)번째 기준 시간 구간(1day)에서, 랙 컨트롤러(13)로부터 주기적으로 배터리 랙(12)의 충전상태(SOCRack,k), 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 수식 1을 이용하여 동일 시점에 취득한 배터리 랙(12)의 충전상태(SOCRack,k)에 관한 평균값을 산출하여 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)를 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
위 과정을 통해, 메모리 디바이스(17a)에는 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)와 복수의 배터리 랙(11)에 대한 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)에 관한 시계열 데이터가 저장된다.
ESS 컨트롤러(17)는 k번째 기준 시간 구간에서 산출된 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)에 관한 시계열 데이터를 이용하여 ESS(11)의 실제 사용 패턴(도 2 참조)을 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 k번째 기준 시간 구간에서 결정된 실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(DoDk)를 결정한다. 방전깊이(DoDk)는 실제 사용 패턴에 있어서 각 방전구간에서의 충전상태 변화량을 합산한 값에 해당한다. ESS(11)가 적극적으로 사용될수록 방전깊이(DoDk)는 증가한다. 반면, ESS(11)가 소극적으로 사용될수록 방전깊이(DoDk)는 감소한다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 앞서 설명된 것과 실질적으로 동일하게 배터리 랙의 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k), 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k) 및 실제 사용 패턴으로부터 결정된 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 하기 수식 4를 이용하여 EOL 수명이 경과된 시점의 제2ESS 잔존용량(Capacity2)을 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장할 수 있다.
<수식 4>
Figure pat00008
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, AT: ESS의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율, Ac: ESS의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율, AD0D: ESS의 설계 방전 깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
수식 4에 있어서, 전력 변환 효율 A는 PCS(20)의 전력 변환 효율로서, PCS(20)의 성능 사양에 따라 미리 결정되는 값이다. 용량 손실 보상율은 랙 컨트롤러(13)가 배터리 랙(12)으로부터 전력을 공급 받을 경우 랙 컨트롤러(13)의 전력 소모, 전력 케이블 손실, 랙간 용량 편차, 셀간 용량 편차 등을 고려한 팩터로서 미리 정의되는 값이다. 기준 시간 단위가 1day일 때, n은 ESS(11)의 총 사용 일수이고, W는 EOL 수명에 대응되는 전체 날짜수이다. 만약, ESS(11)의 사용 시간이 10년이고 EOL 수명이 20년이라면, n은 365*10이고 W는 365*20이다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 제2ESS 잔존용량(Capacity2)과 기준 잔존용량(Capacityrefer) 간의 제2편차를 메모리 디바이스(17a)에 기록할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 제2ESS 잔존용량(Capacity2)과 기준 잔존용량(Capacityrefer)의 제2편차가 제2임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 메모리 디바이스(17a)에 기록할 수 있다. 제2임계값은 1% 내지 10% 수준의 값으로 설정 가능한데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
ESS 컨트롤러(17)는 또한 상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치(18) 측에 제공하도록 구성할 수 있다. 또한, ESS 컨트롤러(17)는 제2ESS 잔존용량(Capacity2), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제2편차에 관한 정보를 ESS 통합 관리 장치(18)로 제공할 수 있다.
ESS 통합 관리 장치(18)는 디스플레이를 통해 제2ESS 잔존용량(Capacity2), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제2편차에 관한 정보를 그래픽 유저 인터페이스로 출력할 수 있다.
ESS 통합 관리 장치(18)는 또한 디스플레이를 통해 제2ESS 잔존용량(Capacity2)에 관한 시계열 데이터와 제2편차에 관한 시계열 데이터를 그래프의 형식으로 출력할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면, ESS의 실제 사용 패턴과 ESS의 설계 사용 패턴을 각각 고려하여 EOL 수명이 경과되었을 때의 잔존용량을 산출하여 로그(log) 정보로서 저장 및 관리함으로써 많은 시간과 비용이 소요되는 ESS 잔존용량 테스트를 생략할 수 있다.
또한, EOL 수명 경과시의 ESS 잔존용량을 2가지 기준으로 산출하여 고객에게 제공해 줌으로써 ESS 사용 패턴과 ESS 증설 등을 관리하는데 도움을 줄 수 있다.
일 예로, EOL 수명 경과시의 ESS 잔존용량이 기준 잔존용량보다 임계치 이상 낮은 경우 고객은 ESS의 1일 사용용량을 줄이거나 미리 ESS를 증설할 수 있다.
다른 예로, EOL 수명 경과시의 ESS 잔존용량이 기준 잔존용량보다 작은 경우 ESS의 사용 효율을 증가시키기 위해 1일 방전깊이(DoD)를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, ESS 컨트롤러(17)는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
메모리 디바이스(13a, 17a)는 정보를 기록하고 소거할 수 있는 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 메모리 디바이스(13a, 17a)는 하드디스크, RAM, ROM, EEPROM, 레지스터 또는 플래쉬 메모리일 수 있다.
메모리 디바이스(13a, 17a)에는 컨트롤러가 수행하는 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터와 사전에 정의되는 룩업 테이블들, 함수들, 파라미터들, 화학적/물리적/전기적 상수 등을 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다.
ESS 컨트롤러(17)의 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 메모리 디바이스(17a)에 수록될 수 있다. 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이하에서는, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 잔존용량을 예측하는 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 잔존용량을 예측하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 단계들은 ESS 컨트롤러(17)에 의해 수행된다. 또한, 기준 시간 구간은 1day로 설정되었다. 경우에 따라, 기준 시간 구간은 1day보다 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 먼저 ESS 컨트롤러(17)는 단계 S10에서 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스 k를 1로 초기화한다.
이어서, 단계 S20에서 ESS 컨트롤러(17)는 k(현재 값은 1임)번째 기준 시간 구간에서 랙 컨트롤러(13)로부터 배터리 랙(12)의 충전상태(SOCRack,k), 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 주기적으로 취득하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
이어서, 단계 S30에서 ESS 컨트롤러(17)는 동일한 시점에서 취득된 배터리 랙(12)의 충전상태(SOCRack,k)에 대한 평균값을 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)로 설정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다. 이로써, 메모리 디바이스(17a)에는 기준 시간 구간에서 결정된 ESS(11)의 충전상태(SOCESS)에 관한 시계열 데이터가 저장된다.
이어서, 단계 S40에서 ESS 컨트롤러(17)는 메모리 디바이스(17a)에 저장된 충전상태(SOCESS)의 시계열 데이터로부터 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS(11)의 실제 사용 패턴을 결정하고, 실제 사용 패턴을 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
이어서, 단계 S50에서, ESS 컨트롤러(17)는 k번째 기준 시간 구간에서 결정된 실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(DoDk)를 결정한다.
이어서, 단계 S60에서, ESS 컨트롤러(17)는 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 배터리 랙(12)의 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정한다. 온도 퇴화율(AT,k)의 결정시 참조되는 온도(Tk)는 복수의 배터리 랙(12)의 온도에 대한 평균값, 중앙값, 최대값, 최빈값 등이 사용될 수 있다.
이어서, 단계 S70에서, ESS 컨트롤러(17)는 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 배터리 랙(12)의 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정한다. 씨레이트 퇴화율(Ac,k)의 결정시 참조되는 씨레이트(ck)는 복수의 배터리 랙(12)의 씨레이트에 대한 평균값, 중앙값, 최대값, 최빈값 등이 사용될 수 있다.
이어서, 단계 S80에서, ESS 컨트롤러(17)는 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 실제 사용 패턴으로부터 결정된 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정한다.
이어서, 단계 S90에서, ESS 컨트롤러(17)는 하기 수식 2를 이용하여 현재 시점까지 기준 시간 구간 별로 결정한 실제 사용 패턴의 평균이 EOL 수명 전체 기간에 대해 적용된다는 조건을 적용하여 EOL 수명이 경과된 시점의 제1ESS 잔존용량(Capacity1)을 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
<수식 2>
Figure pat00009
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
이어서, 단계 S100에서 ESS 컨트롤러(17)는 제1ESS 잔존용량(Capacity1)과 기준 잔존용량(Capacityrefer) 간의 제1편차를 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
기준 잔존용량(Capacityrefer)은 ESS(11)의 설계 사용 패턴에 따라 ESS(11) 가 EOL 수명 기간 전체에 걸쳐 사용되었을 때 EOL 수명이 경과된 시점의 ESS 잔존용량을 의미한다.
이어서, 단계 S110에서 ESS 컨트롤러(17)는 제1ESS 잔존용량(Capacity1)과 기준 잔존용량(Capacityrefer)의 제1편차가 제1임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 메모리 디바이스(17a)에 저장할 수 있다. 제1임계값은 1% 내지 10% 수준으로 설정될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 단계 S120에서, ESS 컨트롤러(17)는 상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치(18) 측에 제공한다. ESS 컨트롤러(17)는 이벤트 로그의 제공과 함께 제1ESS 잔존용량(Capacity1), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제1편차에 관한 정보를 ESS 통합 관리 장치(18)로 제공할 수 있다.
그러면, ESS 통합 관리 장치(18)는 디스플레이를 통해 제1ESS 잔존용량(Capacity1), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제1편차에 관한 정보를 그래픽 유저 인터페이스로 출력할 수 있다.
ESS 통합 관리 장치(18)는 또한 디스플레이를 통해 제1ESS 잔존용량(Capacity1)에 관한 시계열 데이터와 제1편차에 관한 시계열 데이터를 그래프의 형식으로 출력할 수 있다.
단계 S120 이후에 단계 S130이 진행된다.
단계 S130에서, ESS 컨트롤러(17)는 기준 시간 구간이 경과되었는지 판단한다. 단계 S130의 판단이 NO이면, 프로세스 이행이 홀드 된다. 반면, 단계 S130의 판단이 YES이면, ESS 컨트롤러(17)는 단계 S140에서 기준 시간 구간 순서 인덱스 k를 1 증가시킨 후 단계 S20으로 프로세스를 이행함으로써 다음 기준 시간 구간에서 단계 S20 내지 단계 120을 다시 실행한다.
따라서, 기준 시간 구간인 1day가 경과될 때마다 제1ESS 잔존용량(Capacity1)이 산출되고, 제1ESS 잔존용량(Capacity1)과 기준 잔존용량(Capacityrefer)의 제1편차가 제1임계값 이상일 때 이벤트 로그가 메모리 디바이스(17a)에 저장되고, 이벤트 로그가 ESS 통합 관치 장치(18)에 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 잔존용량을 예측하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
다른 실시예에서, ESS 컨트롤러(17)는 도 4a의 단계 S10 내지 단계 S80을 동일하게 진행한 후 도 5의 단계 S150 내지 단계 S230을 진행한다.
ESS 컨트롤러(17)는 단계 S150에서 온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 ESS(11)의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율(AT)를 결정한다.
이어서, 단계 S160에서 충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 ESS(11)의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac)를 결정한다.
이어서, 단계 S170에서 방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 ESS(11)의 설계 방전깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD)를 결정한다.
이어서, 단계 S180에서 ESS 컨트롤러(17)는 현재 시점까지는 기준 시간 구간 별로 결정한 실제 사용 패턴의 평균이 적용되고 현재 시점부터 EOL 수명의 잔여 기간에 대해서는 ESS의 설계 사용 패턴이 적용된다는 조건을 적용하여 하기 수식 4를 통해 EOL 수명 경과 시점의 제2ESS 잔존용량(Capacity2)을 결정할 수 있다.
<수식 4>
Figure pat00010
(k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, AT: ESS의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율, Ac: ESS의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율, AD0D: ESS의 설계 방전 깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
이어서, 단계 S190에서 ESS 컨트롤러(17)는 제2ESS 잔존용량(Capacity2)과 기준 잔존용량(Capacityrefer) 간의 제2편차를 결정하여 메모리 디바이스(17a)에 저장한다.
기준 잔존용량(Capacityrefer)은 ESS(11)의 설계 사용 패턴에 따라 ESS(11) 가 EOL 수명 기간 전체에 걸쳐 사용되었을 때 EOL 수명이 경과된 시점의 ESS 잔존용량을 의미한다.
이어서, 단계 S200에서 ESS 컨트롤러(17)는 제2ESS 잔존용량(Capacity2)과 기준 잔존용량(Capacityrefer)의 제2편차가 제2임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 메모리 디바이스(17a)에 저장할 수 있다. 제2임계값은 1% 내지 10% 수준으로 설정될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 단계 S210에서, ESS 컨트롤러(17)는 상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치(18) 측에 제공한다. ESS 컨트롤러(17)는 이벤트 로그의 제공과 함께 제2ESS 잔존용량(Capacity2), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제2편차에 관한 정보를 ESS 통합 관리 장치(18)로 제공할 수 있다.
그러면, ESS 통합 관리 장치(18)는 디스플레이를 통해 제2ESS 잔존용량(Capacity2), 기준 잔존용량(Capacityrefer) 및 이들 간의 제2편차에 관한 정보를 그래픽 유저 인터페이스로 출력할 수 있다.
ESS 통합 관리 장치(18)는 또한 디스플레이를 통해 제2ESS 잔존용량(Capacity2)에 관한 시계열 데이터와 제2편차에 관한 시계열 데이터를 그래프의 형식으로 출력할 수 있다.
단계 S210 이후에 단계 S220이 진행된다.
단계 S220에서, ESS 컨트롤러(17)는 기준 시간 구간이 경과되었는지 판단한다. 단계 S220의 판단이 NO이면, 프로세스 이행이 홀드 된다. 반면, 단계 S220의 판단이 YES이면, ESS 컨트롤러(17)는 단계 S230에서 기준 시간 구간 순서 인덱스 k를 1 증가시킨 후 단계 S20으로 프로세스를 이행함으로써 다음 기준 시간 구간에서 도 4a의 단계 S20 내지 단계 80과 도 5의 단계 S150 내지 단계 S210을 다시 실행한다.
따라서, 기준 시간 구간인 1day가 경과될 때마다 제2ESS 잔존용량(Capacity2)이 산출되고, 제2ESS 잔존용량(Capacity2)과 기준 잔존용량(Capacityrefer)의 제2편차가 제2임계값 이상일 때 이벤트 로그가 메모리 디바이스(17a)에 저장되고, 이벤트 로그가 ESS 통합 관치 장치(18)에 제공될 수 있다.
바람직하게, 상술한 도 4a 및 도 4b의 실시예와 도 5의 실시예는 기준 시간 구간에서 동시에 실시될 수 있다. 또한, 이벤트 로그는 제1편차가 제1임계값 이상이고 제2편차 또한 제2임계값 이상인 조건이 모두 충족될 때 생성되어 메모리 디바이스(17a)에 기록되고 ESS 통합 관리 장치(18)로 제공될 수 있다. 또한, ESS통합 관리 장치(18)는 디스플레이를 통해 제1ESS 잔존용량(Capacity1)에 관한 시계열 데이터, 제2ESS 잔존용량(Capacity-2)에 관한 시계열 데이터, 제1편차에 대한 시계열 데이터 및 제2편차에 대한 시계열 데이터로부터 선택된 적어도 하나 이상을 그래프로서 출력할 수 있다. 이를 통해, ESS 오퍼레이터는 ESS(11)의 설계 사용 패턴을 추종하도록 ESS 사용 패턴을 최적으로 제어할 수 있다. 또한, ESS 오퍼레이터는 설계 사용 패턴이 실제 사용 패턴과 괴리가 큰 경우 ESS 제조사와 협의하여 ESS를 증설하는 등의 조치를 사전에 취할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (16)

  1. 복수의 배터리 랙과 랙 컨트롤러를 포함하는 ESS(Energy Storage System)와 동작 가능하게 결합된 ESS 컨트롤러를 포함하는 ESS 잔존용량 예측 시스템에 있어서,
    상기 ESS 컨트롤러는, 상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 충전상태를 취득하고, 기준 시간 구간 별로 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS의 실제 사용 패턴을 결정하고, 상기 실제 사용 패턴의 평균을 EOL 수명의 전기간에 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제1ESS 잔존용량을 결정하고, 상기 제1ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제1편차를 기록하도록 구성된 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량 예측 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 시간 구간은 1day임을 특징으로 하는 ESS 잔존용량 예측 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ESS 컨트롤러는, 현재 시점까지는 기준 시간 별로 결정한 실제 사용 패턴의 평균을 적용하고 현재 시점부터 EOL 수명의 잔여 기간에 대해서는 ESS의 설계 사용 패턴을 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제2ESS 잔존용량을 결정하고, 상기 제2ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제2편차를 기록하도록 구성된 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량 예측 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 ESS 컨트롤러는, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서,
    상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하고,
    온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하고,
    충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하고,
    실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하고,
    방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하고,
    하기 수식을 이용하여 제1ESS 잔존용량(Capacity1)을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    Figure pat00011

    (k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
    ESS 잔존용량 예측 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 ESS 컨트롤러는, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서,
    상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하고,
    온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하고,
    충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하고,
    실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하고,
    방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하고,
    하기 수식을 이용하여 제2ESS 잔존용량(Capacity2)을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    Figure pat00012

    (k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, AT: ESS의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율, AC: ESS의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율, AD0D: ESS의 설계 방전 깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
    ESS 잔존용량 예측 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 ESS 컨트롤러는 상기 제1편차가 제1임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하도록 구성된 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량 예측 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 ESS 컨트롤러는 상기 제2편차가 제2임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하도록 구성된 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량 예측 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 ESS 컨트롤러와 동작 가능하게 결합된 ESS 통합 관리 장치를 더 포함하고,
    상기 ESS 컨트롤러는 상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치 측에 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량 예측 시스템.
  9. 복수의 배터리 랙과 랙 컨트롤러를 포함하는 ESS(Energy Storage System)와 동작 가능하게 결합된 ESS 컨트롤러가 ESS 잔존용량을 예측하는 방법에 있어서,
    (a) 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 충전상태를 취득하는 단계;
    (b) 기준 시간 구간 별로 ESS의 충전상태 변화를 나타내는 ESS의 실제 사용 패턴을 결정하는 단계;
    (c) 상기 실제 사용 패턴의 평균을 EOL 수명의 전기간에 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제1ESS 잔존용량을 결정하는 단계; 및
    (d) 상기 제1ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제1편차를 기록하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기준 시간 구간은 1day임을 특징으로 하는 ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    현재 시점까지는 상기 실제 사용 패턴의 평균을 적용하고 현재 시점부터 EOL 수명의 잔여 기간에 대해서는 ESS의 설계 사용 패턴을 적용하여 EOL 수명 경과 시점의 제2ESS 잔존용량을 결정하는 단계; 및
    상기 제2ESS 잔존용량과 기준 잔존용량 간의 제2편차를 기록하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서,
    상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하는 단계;
    온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하는 단계;
    충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하는 단계;
    실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하는 단계;
    방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하는 단계; 및
    하기 수식을 이용하여 제1ESS 잔존용량(Capacity1)을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    Figure pat00013

    (k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
    ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, k(k는 인덱스)번째 기준 시간 구간에서,
    상기 랙 컨트롤러로부터 배터리 랙의 온도(Tk) 및 충방전 씨레이트(ck)를 취득하는 단계;
    온도(T)와 온도 퇴화율(AT) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 온도(Tk)에 대응되는 온도 퇴화율(AT,k)을 결정하는 단계;
    충방전 씨레이트(c)와 씨레이트 퇴화율(Ac) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 충방전 씨레이트(ck)에 대응되는 씨레이트 퇴화율(Ac,k)을 결정하는 단계;
    실제 사용 패턴으로부터 방전깊이(Depth Of Discharge: DoDk)를 결정하는 단계;
    방전깊이(DoD)와 방전깊이 퇴화율(ADoD) 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 방전깊이(DoDk)에 대응되는 방전깊이 퇴화율(ADoD,k)을 결정하는 단계; 및
    하기 수식을 이용하여 제2ESS 잔존용량(Capacity2)을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    Figure pat00014

    (k: 기준 시간 구간에 대한 순서 인덱스, n은 기준 시간 구간의 수, W: 'EOL 수명/기준 시간 구간', AT,k: k번째 기준 시간 구간에서의 온도 퇴화율, Ac,k: k번째 기준 시간 구간에서의 씨레이트 퇴화율, ADoD,k: k번째 기준 시간 구간에서의 방전깊이 퇴화율, AT: ESS의 설계 사용 온도에 대응되는 온도 퇴화율, AC: ESS의 설계 충방전 씨레이트에 대응되는 씨레이트 퇴화율, AD0D: ESS의 설계 방전 깊이에 대응되는 방전깊이 퇴화율, A: 전력 변환 효율(미리 정의됨), B: 용량 손실 보상율(미리 정의됨), E: ESS의 설계 용량(미리 정의됨))
    ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1편차가 제1임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2편차가 제2임계값 이상이 되는 이벤트가 발생되었을 때, 이벤트 발생 시점을 포함하는 이벤트 로그를 기록하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 이벤트 로그를 ESS 통합 관리 장치 측에 제공하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 ESS 잔존용량을 예측하는 방법.
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