KR20230087786A - 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230087786A
KR20230087786A KR1020210176327A KR20210176327A KR20230087786A KR 20230087786 A KR20230087786 A KR 20230087786A KR 1020210176327 A KR1020210176327 A KR 1020210176327A KR 20210176327 A KR20210176327 A KR 20210176327A KR 20230087786 A KR20230087786 A KR 20230087786A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
charging
end voltage
cycle
predicting
Prior art date
Application number
KR1020210176327A
Other languages
English (en)
Inventor
윤여경
이정민
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020210176327A priority Critical patent/KR20230087786A/ko
Priority to EP22904416.9A priority patent/EP4306977A1/en
Priority to CN202280030798.7A priority patent/CN117203538A/zh
Priority to PCT/KR2022/014848 priority patent/WO2023106582A1/ko
Priority to JP2023565974A priority patent/JP2024518896A/ja
Publication of KR20230087786A publication Critical patent/KR20230087786A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • G01R31/3865—Arrangements for measuring battery or accumulator variables related to manufacture, e.g. testing after manufacture
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치는. 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압(End Voltage)에 관한 정보를 획득하는 정보 획득부, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법{BATTERY LIFE PREDICTION APPARATUS AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
최근 배터리들의 경우 급속 충전 기능을 구비하고 있다. 급속 충전 시간은 배터리의 사이클 수명과 비례의 관계이기 때문에 급속 충전 시간을 단축할수록 배터리의 사이클 수명이 짧아질 수 있다. 따라서 충전 프로토콜에 따른 배터리의 사이클 수명을 예측하는 것은 중요할 수 있다. 배터리의 사이클 수명의 특성 상 장기적인 테스트를 진행해야 되기 때문에 초반 사이클을 기초로 배터리의 사이클 수명을 예측할 수 있는 방법이 필요하다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 충전 프로토콜에 따라서 배터리를 충전하는 경우, 배터리의 사이클 수명을 예측할 수 있는 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 충전 프로토콜에 따른 배터리의 초반 사이클에 기초하여 배터리의 사이클 수명을 예측할 수 있는 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 기존 캐패시티 리텐션(capacity retention) 추이를 보고 배터리의 사이클 수명을 예측하는 것이 불가능한 급속 충전 프로토콜을 사용하는 경우 배터리의 수명을 예측할 수 있는 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치는. 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압(End Voltage)에 관한 정보를 획득하는 정보 획득부, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압을 상기 배터리의 충전 사이클(cycle)마다 리니어 피팅(linear fitting)할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 리니어 피팅한 그래프를 기초로 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 상기 배터리의 수명으로 예측할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동 종료 전압은 4.2V 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택하고, 상기 특정 구간에서 상기 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 특정 구간은, 상기 사이클이 100회에서 200회 사이 구간일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 배터리를 충전하는 것이 가능한 사이클의 회수를 예측할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 충전 프로토콜에 기반하여 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리의 수명을 비교하는 수명 비교부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수명 비교부는, 상기 복수의 충전 프로토콜 각각에 대응되는 상기 배터리의 예측된 수명을 기초로 상기 복수의 충전 프로토콜 각각을 비교할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 프로토콜은, 상기 배터리를 충전하는데 소요되는 시간에 따라서 상기 배터리를 스텝(step)에 따라 충전하는 전류에 관한 정보로 설정될 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법은, 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 획득하는 단계, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계는, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압을 상기 배터리의 충전 사이클마다 리니어 피팅하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계는, 상기 리니어 피팅한 그래프를 기초로 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 상기 배터리의 수명으로 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계는, 상기 배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택하는 단계 및 상기 특정 구간에서 상기 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법은, 각각의 충전 프로토콜에 따른 배터리의 사이클 수명을 예측할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법은 충전 프로토콜을 통해 배터리를 충전하는 경우 초반 사이클에 기반하여 배터리의 사이클 수명을 예측할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법은 배터리의 충전 사이클에 따른 충전 종료 전압을 리니어 피팅하여 배터리의 수명을 예측할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리의 충전 종료 전압을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법을 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에 개시된 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치(100)는 정보 획득부(110) 및 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 수명 예측 장치(100)는 수명 비교부(130)를 더 포함할 수 있다.
정보 획득부(110)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압(End Voltage)에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 정보 획득부(110)는 충전 프로토콜에 기반하여 배터리를 충전하는 경우, 각각의 충전 사이클 마다 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 충전 프로토콜은 배터리를 충전하는데 소요되는 시간에 따라서 배터리를 스텝(step)에 따라 충전하는 전류에 관한 정보로 설정될 수 있다. 예를 들어, 충전 프로토콜은 배터리의 충전 심도 별 C-rate로 설정될 수 있다. 이 경우, C-rate는 배터리 셀이 스텝(step) 별로 충전되는 전류의 정도를 의미할 수 있다.
컨트롤러(120)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 수명을 예측할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 사이클(cycle) 수명을 예측할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(120)는 충전 프로토콜로 배터리를 충전하는 것이 가능한 사이클의 회수를 예측할 수 있다.
컨트롤러(120)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압(end voltage)을 배터리의 충전 사이클마다 리니어 피팅할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 각각의 충전 사이클마다 배터리의 충전 종료 전압을 정보 획득부(110)로부터 획득할 수 있고, 각각의 충전 종료 전압을 그래프로 피팅할 수 있다. 다른 예를 들어, 컨트롤러(120)는 y=ax+b 그래프로 배터리의 충전 사이클 별 충전 종료 전압을 피팅할 수 있다. 일 실시예에서, y는 배터리의 충전 종료 전압에 대응될 수 있고, x는 배터리의 충전 사이클에 대응될 수 있고, a는 충전 사이클 별 배터리의 충전 종료 전압의 변화율에 대응될 수 있고, b는 첫번째 충전 사이클에서 배터리의 충전 종료 전압에 대응될 수 있다.
컨트롤러(120)는 리니어 피팅한 그래프를 기초로 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 배터리의 수명으로 예측할 수 있다. 예를 들어, 구동 종료 전압은 배터리를 더 이상 급속 충전하는 것이 불가능한 전압일 수 있다. 다른 예를 들어, 구동 종료 전압은 4.2V로 설정될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 컨트롤러(120)는 충전 종료 전압을 리니어 피팅한 그래프인 y=ax+b에서 y가 구동 종료 전압이 되는 사이클을 산출할 수 있고, 해당 사이클은 배터리의 수명으로 예측할 수 있다.
실시예에 따라서, 컨트롤러(120)는 배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택할 수 있다. 특정 구간을 선택한 경우, 컨트롤러(120)는 특정 구간에서 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅할 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(120)는 y=ax+b 그래프로 배터리의 충전 사이클 별 충전 종료 전압을 리니어 피팅할 수 있다. 일 실시예에서, 특정 구간은 사이클이 100회에서 200회 사이 구간일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 특정 구간은 사이클이 n회에서 m회 사이 구간일 수 있고, n 및 m은 모두 자연수일 수 있고, m은 n보다 큰 값을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(200)는 특정 구간에서 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅한 그래프에 기초하여 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 산출할 수 있고, 해당 사이클은 배터리의 사이클 수명으로 예측할 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리의 충전 종료 전압을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 21분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(10)은 25분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(20)보다 높은 구간에서 형성되는 것을 확인할 수 있다. 21분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(10)을 리니어 피팅한 결과 25분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(20)과 변화율은 유사하지만, 첫번째 사이클에서 충전 종료 전압이 더 높게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 첫번째 사이클에서 21분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압이 25분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압보다 높은 이유는 충전 시간이 절대적으로 단축되었기 때문일 수 있다. 또한, 21분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(10)과 25분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(20)의 변화율이 유사한 이유는 동일한 배터리에 대하여 충전 프로토콜만 달리한 것이기 때문에 차지 트랜스퍼 저항(charge transfer resistance)과 디퓨전 저항(diffusion resistance)이 유사하기 때문일 수 있다.
또한, 배터리 수명 예측 장치(100)는 21분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(10)이 구동 종료 전압(4.2V)에 도달하는 사이클을 500 충전 사이클로 판단할 수 있다. 즉, 21분 충전 프로토콜에 기반하여 배터리를 충전하는 경우, 배터리의 충전 사이클 수명은 500회로 판단할 수 있다.
또한, 배터리 수명 예측 장치(100)는 25분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압(20)이 구동 종료 전압(4.2V)에 도달하는 사이클을 1200 충전 사이클로 판단할 수 있다. 즉, 25분 충전 프로토콜에 기반하여 배터리를 충전하는 경우, 배터리의 충전 사이클 수명은 1200회로 판단할 수 있다.
배터리 수명 예측 장치(100)는 배터리의 사이클 수명을 배터리의 초기 충전 사이클에 기반하여 판단할 수 있기 때문에 배터리의 사이클 수명을 판단하는 시간이 절약될 수 있고, 보다 정확하게 배터리의 사이클 수명을 판단할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치(100)는 수명 비교부(130)를 더 포함할 수 있다.
수명 비교부(130)는 복수의 충전 프로토콜에 기반하여 배터리를 충전하는 경우 배터리의 수명을 비교할 수 있다. 예를 들어, 수명 비교부(130)는 21분 충전 프로토콜을 사용하여 배터리를 충전하는 경우의 배터리의 사이클 수명과, 25분 충전 프로토콜을 사용하여 배터리를 충전하는 경우의 배터리의 사이클 수명을 비교할 수 있다.
일 실시예에서, 수명 비교부(130)는 복수의 충전 프로토콜 각각에 대응되는 배터리의 예측된 수명을 기초로 복수의 충전 프로토콜 각각을 비교할 수 있다.
일 실시예에서, 수명 비교부(130)는 사용자가 설정한 충전 사이클의 횟수에 따라서 대응되는 충전 사이클 수명을 갖는 충전 프로토콜을 판단할 수 있다. 이 경우, 수명 비교부(130)는 사용자에게 해당 충전 프로토콜을 안내할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치는, 각각의 충전 프로토콜에 따른 배터리의 사이클 수명을 예측할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치는 충전 프로토콜을 통해 배터리를 충전하는 경우 초반 사이클에 기반하여 배터리의 사이클 수명을 예측할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치는 배터리의 충전 사이클에 따른 충전 종료 전압을 리니어 피팅하여 배터리의 수명을 예측할 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치(100)의 동작 방법은, 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 획득하는 단계(S110) 및 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 수명을 예측하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 획득하는 단계(S110)에서 정보 획득부(110)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 정보 획득부(110)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 배터리의 충전 사이클 별로 획득할 수 있다. 정보 획득부(110)는 획득한 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 컨트롤러(120)에게 전달할 수 있다.
충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 수명을 예측하는 단계(S120)에서 컨트롤러(120)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 수명을 예측할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 배터리의 충전 사이클 수명을 예측할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법을 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압을 배터리의 충전 사이클마다 리니어 피팅하는 단계(S210) 및 리니어 피팅한 그래프를 기초로 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 배터리의 수명으로 예측하는 단계(S220)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, S210 단계 및 S220 단계는 도 3의 S120 단계에 포함될 수 있다.
충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압을 배터리의 충전 사이클마다 리니어 피팅하는 단계(S210)에서 컨트롤러(120)는 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압을 배터리의 충전 사이클마다 리니어 피팅할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 y=ax+b 그래프에 배터리의 충전 종료 전압을 리니터 피팅할 수 있다. 일 실시예에서, y는 배터리의 충전 종료 전압에 대응될 수 있고, x는 배터리의 충전 사이클에 대응될 수 있고, a는 충전 사이클 별 배터리의 충전 종료 전압의 변화율에 대응될 수 있고, b는 첫번째 충전 사이클에서 배터리의 충전 종료 전압에 대응될 수 있다.
리니어 피팅한 그래프를 기초로 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 배터리의 수명으로 예측하는 단계(S220)에서 컨트롤러(120)는 리니어 피팅한 그래프를 기초로 충전 종료 전압이 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 배터리의 수명으로 예측할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 충전 종료 전압이 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 배터리의 충전 사이클 수명으로 예측할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 종료 전압은 4.2V일 수 있다.
도 5를 참조하면, 배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택하는 단계(S310) 및 특정 구간에서 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅하는 단계(S320)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서, S310 단계 및 S320 단계는 도 3의 S120 단계에 포함될 수 있다.
배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택하는 단계(S310)에서 컨트롤러(120)는 배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택할 수 있다. 예를 들어, 특정 구간은 사이클이 100회에서 200회 사이 구간일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 특정 구간은 사이클이 n회에서 m회 사이 구간일 수 있고, n 및 m은 모두 자연수일 수 있고, m은 n보다 큰 값을 가질 수 있다.
특정 구간을 선택한 경우, 특정 구간에서 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅하는 단계(S320)에서 컨트롤러(120)는 특정 구간에서 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 y=ax+b 그래프로 배터리의 충전 사이클 별 충전 종료 전압을 리니어 피팅할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(200)는 특정 구간에서 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅한 그래프에 기초하여 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 산출할 수 있고, 해당 사이클은 배터리의 사이클 수명으로 예측할 수 있다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1000)은 MCU(1010), 메모리(1020), 입출력 I/F(1030) 및 통신 I/F(1040)를 포함할 수 있다.
MCU(1010)는 메모리(1020)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 배터리 팩 전압 또는 전류 수집 프로그램, 배터리 팩에 포함된 릴레이 제어 프로그램, 내부 저항 산출 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 배터리의 충전 종료 전압 및 배터리의 구동 종료 전압을 포함한 각종 정보를 처리하며, 전술한 도 1에 나타낸 배터리 수명 예측 장치의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(1020)는 배터리의 로그 정보 수집 및 진단에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1020)는 배터리의 전류, 전압, 충전 종료 전압, 구동 종료 전압 및 충전 프로토콜 정보 등 각종 정보를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(1020)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(1020)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(1020)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(1030)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(1010) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(1040)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 배터리 수명 예측 장치는 통신 I/F(1040)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 팩에 포함된 릴레이 제어 프로그램이나 각종 배터리 팩의 전류, 전류 또는 충전 종료 전압과 같은 정보를 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(1020)에 기록되고, MCU(1010)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 1에서 도시한 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 21분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압
20: 25분 충전 프로토콜의 충전 종료 전압
100: 배터리 수명 예측 장치
110: 정보 획득부
120: 컨트롤러
130: 수명 비교부
1000: 컴퓨팅 시스템
1010: MCU
1020: 메모리
1030: 입출력 I/F
1040: 통신 I/F

Claims (14)

  1. 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압(End Voltage)에 관한 정보를 획득하는 정보 획득부;
    상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 컨트롤러를 포함하는 배터리 수명 예측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압을 상기 배터리의 충전 사이클(cycle)마다 리니어 피팅(linear fitting)하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 리니어 피팅한 그래프를 기초로 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 상기 배터리의 수명으로 예측하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 종료 전압은 4.2V 인 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택하고, 상기 특정 구간에서 상기 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정 구간은,
    상기 사이클이 100회에서 200회 사이 구간인 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 배터리를 충전하는 것이 가능한 사이클의 회수를 예측하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 충전 프로토콜에 기반하여 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 배터리의 수명을 비교하는 수명 비교부를 더 포함하는 배터리 수명 예측 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수명 비교부는,
    상기 복수의 충전 프로토콜 각각에 대응되는 상기 배터리의 예측된 수명을 기초로 상기 복수의 충전 프로토콜 각각을 비교하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 프로토콜은,
    상기 배터리를 충전하는데 소요되는 시간에 따라서 상기 배터리를 스텝(step)에 따라 충전하는 전류에 관한 정보로 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치.
  11. 충전 프로토콜에 대응되는 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 획득하는 단계;
    상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계; 를 포함하는 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계는,
    상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압을 상기 배터리의 충전 사이클마다 리니어 피팅하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계는,
    상기 리니어 피팅한 그래프를 기초로 구동 종료 전압에 도달하는 사이클을 상기 배터리의 수명으로 예측하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 충전 종료 전압에 관한 정보를 기초로 상기 충전 프로토콜에 대응되는 상기 배터리의 수명을 예측하는 단계는,
    상기 배터리의 충전 사이클 중 특정 구간을 선택하는 단계; 및
    상기 특정 구간에서 상기 배터리의 충전 종료 전압을 리니어 피팅하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 장치의 동작 방법.
KR1020210176327A 2021-12-10 2021-12-10 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법 KR20230087786A (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210176327A KR20230087786A (ko) 2021-12-10 2021-12-10 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법
EP22904416.9A EP4306977A1 (en) 2021-12-10 2022-09-30 Apparatus for predicting battery life, and operation method therefor
CN202280030798.7A CN117203538A (zh) 2021-12-10 2022-09-30 用于预测电池寿命的装置及其操作方法
PCT/KR2022/014848 WO2023106582A1 (ko) 2021-12-10 2022-09-30 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법
JP2023565974A JP2024518896A (ja) 2021-12-10 2022-09-30 電池寿命予測装置およびその動作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210176327A KR20230087786A (ko) 2021-12-10 2021-12-10 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230087786A true KR20230087786A (ko) 2023-06-19

Family

ID=86730604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210176327A KR20230087786A (ko) 2021-12-10 2021-12-10 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4306977A1 (ko)
JP (1) JP2024518896A (ko)
KR (1) KR20230087786A (ko)
CN (1) CN117203538A (ko)
WO (1) WO2023106582A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101512364A (zh) * 2006-08-30 2009-08-19 丰田自动车株式会社 蓄电装置的劣化评价系统、车辆、蓄电装置的劣化评价方法以及储存有用于使计算机执行该劣化评价方法的程序的计算机能够读取的存储介质
JP2008253129A (ja) * 2007-03-07 2008-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウム系二次電池の急速充電方法およびそれを用いる電子機器
KR101440719B1 (ko) * 2013-02-26 2014-09-17 한국항공대학교산학협력단 충전전압 특성을 이용한 충전 배터리 고장 예측 시스템, 장치 및 방법
KR101982120B1 (ko) * 2018-08-31 2019-05-24 주식회사 민테크 에너지 저장장치의 수명 예측 방법
KR102458017B1 (ko) * 2020-04-29 2022-10-25 주식회사 피엠그로우 배터리 수명 평가 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024518896A (ja) 2024-05-08
WO2023106582A1 (ko) 2023-06-15
EP4306977A1 (en) 2024-01-17
CN117203538A (zh) 2023-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113784868B (zh) 电池管理设备、电池管理方法、电池组和电动车辆
EP3605126B1 (en) Apparatus and method for estimating soc of battery
US11815559B2 (en) Apparatus and method for diagnosing battery cell
CN116466236A (zh) 电池剩余寿命预测方法、装置、设备及可读存储介质
Pröbstl et al. Intelligent chargers will make mobile devices live longer
KR20230087786A (ko) 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법
KR20230055203A (ko) 에너지 저장 장치의 데이터 관리 장치 및 수명 예측 장치
EP4365610A1 (en) Charging protocol inspection device and operating method therefor
US20230344248A1 (en) Battery management apparatus and operating method thereof
WO2012091432A2 (ko) 2차 전지의 잔존수명 연산 방법 및 장치
US20230163621A1 (en) Battery management apparatus and method, and battery management system
EP4365613A1 (en) Battery pack and operating method thereof
AU2022378179A1 (en) Battery management apparatus and operating method thereof
EP4303599A1 (en) Battery self-discharge current measurement device and operation method thereof
KR20230111094A (ko) 배터리 수명 예측 장치 및 그것의 동작 방법
KR20230108663A (ko) 배터리 충전 심도 산출 장치 및 그것의 동작 방법
EP4296116A1 (en) Battery charging device and battery management device
KR20240016135A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
US20220283234A1 (en) Method for predicting soh of battery and battery pack employing same
KR20240036410A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20220100467A (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
KR20230054153A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20240031785A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20230161075A (ko) 배터리 상태 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20230107066A (ko) 배터리 용량 예측 장치 및 그것의 동작 방법