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WO2019172692A1 - 배터리 수명 예측 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 수명 예측 장치 및 방법 Download PDF

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Publication number
WO2019172692A1
WO2019172692A1 PCT/KR2019/002681 KR2019002681W WO2019172692A1 WO 2019172692 A1 WO2019172692 A1 WO 2019172692A1 KR 2019002681 W KR2019002681 W KR 2019002681W WO 2019172692 A1 WO2019172692 A1 WO 2019172692A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ess
measured
capacity
reference voltage
charge
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/002681
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정대식
김지호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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
Priority claimed from KR1020190025819A external-priority patent/KR102291133B1/ko
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201980006323.2A priority Critical patent/CN111448469B/zh
Priority to US16/956,832 priority patent/US11307263B2/en
Priority to EP19763572.5A priority patent/EP3712629B1/en
Priority to ES19763572T priority patent/ES2994685T3/es
Priority to JP2020549541A priority patent/JP7062198B2/ja
Publication of WO2019172692A1 publication Critical patent/WO2019172692A1/ko

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health

Definitions

  • the present invention proposes an apparatus and method capable of maintaining the reliability of life prediction while reducing the time required to predict the life of the ESS.
  • the present invention is to solve the problem that it takes a long time to obtain the data for predicting the life of the ESS of the prior art takes a long time to predict the life of the ESS.
  • the present invention provides an apparatus and method for dividing the capacity of an ESS into a plurality of capacity ranges to obtain charge / discharge cycle data of the ESS for each capacity range to predict the life of the ESS.
  • the capacity virtual division step may include a division range number setting step of setting the number of ranges to divide the total capacity of the measurement target ESS.
  • a range of the measured ESS is set based on an output voltage, and the divided range of the measured ESS may overlap (overlap) a range adjacent to each other by a predetermined range.
  • the charging and discharging cycle data of the actual ESS corresponding to each capacity range is repeated by repeatedly charging and discharging the actual ESS corresponding to each capacity range divided in the capacity virtual dividing step. It can be measured.
  • a first reference voltage setting step of setting a first reference voltage matching an upper limit capacity among respective capacitance ranges corresponding to the measured ESS, and each capacitance range corresponding to the measured ESS A second reference voltage setting step of setting a second reference voltage matched with a lower limit capacitor, an output voltage measuring step of measuring an output voltage of the measured ESS, and outputting the measured and measured first and second reference voltages of the ESS. It may be configured to include a charge and discharge determination step of determining the charge or discharge of the measured ESS according to the comparison step of comparing and the comparison result of the comparison step.
  • the charging / discharging determining step when the output voltage of the measured ESS is less than or equal to the first reference voltage as a result of the comparison, the charging is performed. When the output voltage of the measured ESS exceeds the first reference voltage, charging is performed. Stopping and discharging can be performed.
  • the discharge is stopped.
  • Charging can be performed.
  • the ESS life prediction step may include a first method of predicting the life of the ESS by simply adding up the charge / discharge cycle data for each capacity range measured in the charge / discharge cycle data measurement step for each capacity range, and charging / discharging for each capacity range.
  • the lifetime of the ESS may be predicted by any one or more of the third method of predicting the ESS life using a multiplicative probability of.
  • the analyzer may further include a virtual capacitance divider configured to virtually divide the capacitance of the ESS to be measured into two or more capacitance ranges, and a reference voltage setter configured to set a first reference voltage and a second reference voltage that match the divided capacitance ranges.
  • an ESS life predicting unit predicting the life of the ESS from the received charge / discharge cycle data, wherein the number of the plurality of measured ESSs may be equal to or greater than the number of capacity ranges divided by the virtual capacity dividing unit.
  • the analyzer may transmit and discharge a first reference voltage and a second reference voltage corresponding to the divided capacitance ranges to the plurality of measured ESSs to charge or discharge each measured ESS by repeating a charging or discharging process. Cycle data can be measured.
  • the virtual capacitance dividing unit is configured such that the virtually divided capacitance ranges overlap (overlap) with adjacent ranges by a predetermined range, and the first reference voltage is a value corresponding to an upper limit capacitance of each of the divided capacitance ranges.
  • the second reference voltage is a value corresponding to a lower limit of each of the divided capacitance ranges, and the first reference voltage may be greater than the second reference voltage.
  • the predicted ESS life predicting unit is a first method of predicting the life of the ESS by simply adding up the charge / discharge cycle data for each capacity range measured in each of the plurality of measured ESSs, and each capacity measured in each of the plurality of measured ESSs.
  • One or more of the third methods may predict the lifetime of the ESS.
  • the ESS life prediction apparatus may include a plurality of measured energy storage systems (ESSs) and an analyzer configured to measure and analyze charge / discharge cycle data from each of the plurality of measured ESSs.
  • ESSs measured energy storage systems
  • the analyzer may further include a virtual capacitance divider configured to virtually divide the capacitance of the ESS to be measured into two or more capacitance ranges, and a reference voltage setter configured to set a first reference voltage and a second reference voltage that match the divided capacitance ranges. And an ESS life predictor for predicting the life of the ESS from the received charge / discharge cycle data, wherein the number of two or more capacity ranges divided by the virtual capacity divider may be equal to or less than the measured ESS.
  • the analyzer may transmit and discharge a first reference voltage and a second reference voltage corresponding to the divided capacitance ranges to the plurality of measured ESSs to charge or discharge each measured ESS by repeating a charging or discharging process. Cycle data can be measured.
  • the virtual capacitance dividing unit is configured such that the virtually divided capacitance ranges overlap (overlap) with adjacent ranges by a predetermined range, and the first reference voltage is a value corresponding to an upper limit capacitance of each of the divided capacitance ranges.
  • the second reference voltage is a value corresponding to a lower limit of each of the divided capacitance ranges, and the first reference voltage may be greater than the second reference voltage.
  • Each of the plurality of measured ESSs may include a BSC for controlling charging and discharging of the measured ESSs.
  • the BSC When the initial output voltage of the measured ESS is equal to or less than a first reference voltage, the BSC performs charging until the output voltage of the measured ESS becomes a first reference voltage, and then the output voltage of the measured ESS is set to a first value. When the reference voltage is exceeded, charging is stopped and discharge is performed. When the initial output voltage of the measured ESS is greater than or equal to a second reference voltage, discharge is performed until the output voltage of the measured ESS becomes a second reference voltage. After that, when the output voltage of the measured ESS becomes less than the second reference voltage, the discharge may be stopped and charging may be performed.
  • the predicted ESS life predicting unit is a first method of predicting the life of the ESS by simply adding up the charge / discharge cycle data for each capacity range measured in each of the plurality of measured ESSs, and each capacity measured in each of the plurality of measured ESSs.
  • One or more of the third methods may predict the lifetime of the ESS.
  • the present invention can divide the capacity range of the ESS into several capacity ranges and can quickly collect charge and discharge cycle data of the ESS for each capacity range.
  • FIG. 1 is a flowchart according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure for charging and discharging an ESS only within a set capacity range according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph comparing a result of predicting the life of a measurement target ESS according to a procedure of an embodiment of the present invention and a result of predicting the life of the measurement target ESS in the related art.
  • FIG. 5 is a view showing an ESS life prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
  • 1 is a flow chart showing the procedure of the present invention for solving the above-mentioned problem.
  • the present invention does not acquire or charge one discharge cycle by charging or discharging the entire ESS at a time, and virtually divides the entire capacity of the ESS to be measured to obtain charge / discharge cycle data for each divided range of the capacity of the ESS. We want to predict lifespan.
  • the capacity virtual dividing step of the present invention may be a step of virtually dividing the total capacity of the measurement target ESS into two or more, and may include a division number setting step of virtually dividing the total capacity of the measurement target ESS into a range. have.
  • the dividing number setting step is a step of setting virtually how many ranges the ESS total capacity to be measured is divided into.
  • each range may have a capacity range of 20.
  • the charge and discharge cycle data measured by the measured ESS may be capacity data of the measured ESS measured after charging and discharging within the divided capacity range each time.
  • a capacity retention ratio indicating a ratio of how much capacity the initial state is maintained is calculated, and the battery life can be predicted from the capacity retention ratio.
  • the reference capacity retention rate determined to be aging or replacement of the ESS is 10%
  • the calculated capacity retention rate falls below the reference capacity retention rate after 4,000 charge / discharge cycles
  • the life of the corresponding ESS is 4 It can be expected to be thousand charge and discharge.
  • the initial state capacity of each measured ESS is the initial state capacity of the divided range divided into each capacity range.
  • the capacity of the ESS decreases little by little due to the characteristics of the battery constituting the ESS.
  • the capacity of the ESS gradually decreases as described above, a problem may occur in that other devices powered by the ESS cannot be normally operated.
  • the life of the ESS can be predicted based on the charge / discharge cycle data including the capacity retention ratio, which is a result of comparing the capacity of the current ESS to the capacity in the initial state of the ESS, and can be reflected in the operation of the ESS.
  • the actual ESS for each capacitance range may be set such that the capacitance range of the actual ESS matches the divided capacitance range based on the output voltage of the actual ESS.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of performing charging and discharging of the measured ESS within the range of 61 to 80 when the ESS having a total capacity range of 1 to 100 is divided into 5 portions.
  • the measured ESS which obtains the charge / discharge cycle data in the range of 61 to 80 has a first reference output voltage corresponding to 80 capacity of the measured ESS and 61 of the measured system.
  • the charging and discharging may be set only between the second reference output voltages corresponding to the capacitances.
  • the output voltage of the measured ESS is compared with the second reference voltage, and when the output voltage of the measured ESS is greater than or equal to a second reference voltage, discharge is continuously performed and the output of the measured ESS is output. If the voltage is less than the second reference output voltage, the discharge is stopped and charging is performed.
  • the output voltage of the measured ESS is compared with the first reference output voltage, and when the output voltage of the measured ESS is less than or equal to the first reference output voltage, charging is continued and the output of the measured ESS is performed. If the voltage exceeds the first reference output voltage, charging stops and discharge is performed again.
  • the measured ESS can be charged and discharged only within the range of 61 to 80.
  • charging / discharging cycle data measuring step for each range of the present invention charging / discharging cycle data is obtained while charging / discharging the measured ESS set for each capacity range.
  • the first measured ESS is set to perform charging and discharging only within a capacity range of 81 to 100 of the measurement target ESS, and in every charge and discharge cycle for a capacity range of 81 to 100 while charging and discharging the first measured ESS.
  • Measuring the capacity of the second ESS is set to perform the charging and discharging only within the capacity range of 61 to 80 of the measurement target ESS, the charge for the capacity range of 61 to 80 while charging and discharging the second measured ESS
  • the capacity in the discharge cycle is measured
  • the third measured ESS is set to perform charging and discharging only within the capacity range of 41 to 60 of the measurement target ESS, and in the capacity range of 41 to 60 while charging and discharging the third measured ESS.
  • the fourth measured ESS When the capacity is measured in every charge and discharge cycle, the fourth measured ESS is set to perform charge and discharge only within the capacity range of 21 to 40 of the measurement target ESS, and when the fourth measured ESS is charged and discharged, Measuring the capacity in every charge and discharge cycle for the capacity range of 21 to 40, and the fifth measured ESS is set to perform charge and discharge only within the range of 1 to 20 capacity of the ESS to be measured, and charge and discharge the fifth measured ESS.
  • the capacity at each charge and discharge cycle for the range of 1 to 20 can be measured.
  • the second measured ESS sets a first reference voltage matched with the upper limit capacitance 80 of the second measured ESS and a second reference voltage matched with the lower limit capacitance 61 of the second measured ESS. Can be.
  • the first reference output voltage is compared with the output voltage of the second measured ESS (S240).
  • the output voltage of the second measured ESS is less than or equal to the first reference voltage
  • charging is continued (S230).
  • the output voltage of the second measured ESS exceeds the first reference output voltage, charging is considered important.
  • Discharge is performed, and when the output voltage of the second measured ESS is greater than or equal to the second reference output voltage by comparing the second reference output voltage with the output voltage of the second measured ESS (S220), the discharge is continuously performed (S210).
  • the discharge of the second measured ESS is stopped and the charging is performed, whereby the second measured ESS is in the range of 61 to 80 capacity of the ESS to be measured.
  • the capacity in every charge and discharge cycle of the second measured ESS can be measured.
  • the ranges for virtually dividing the measurement target ESS are described so as not to overlap, but the ranges for virtually dividing the measurement target ESS may be partially overlapped (overlap).
  • the first measured ESS has a capacity range of 76 to 100
  • the second measured ESS has a capacity range of 56 to 80
  • the third measured ESS has a capacity range of 36 to 60
  • the fourth measured ESS has 16
  • the fifth measured ESS may be set to have a dose range of from 1 to 25.
  • the capacity range of the first to fifth measured ESS and the capacity measuring method in every charge / discharge cycle include the capacity of the first to fifth measured ESS when the ranges for virtually dividing the above-described measurement target ESS do not overlap. It can be carried out in the same manner as the method of setting the range and the method of measuring the capacity in every charge and discharge cycle.
  • FIG. 3 illustrates that each of the first to fifth measured ESSs is set to correspond to the divided five capacitance ranges according to an embodiment of the present invention. It is a result of a measurement.
  • the graph shown on the left is a graph showing charging and discharging of the first to fifth measured ESSs by dividing the measurement target ESS for each range, and the five graphs on the right show the first to fifth. It is a graph showing capacity retention rate measured in actual ESS.
  • the capacity range of the first to fifth measured ESSs is set to include all of the capacity of the measurement target ESS without measuring the capacity in the charge / discharge cycle for only a specific section, and thus the entire capacity range of the measurement target ESS. Measure the capacity in the charge and discharge cycle at.
  • the total life of the battery may be estimated based on the capacity in the charge / discharge cycle measured in the entire capacity range of the first to fifth measured ESS set as described above.
  • the ESS life prediction step of the present invention is a step of predicting the life of the measurement target ESS based on the charge / discharge cycle data measured in each of the plurality of measured ESSs set for each of the divided capacity ranges.
  • the present invention predicts the ESS life to be measured based on the charge / discharge cycle data measured in the measured ESS set for each of the divided capacity ranges by three methods.
  • the lifespan of the measurement target ESS may be predicted by simply summing charge and discharge cycle data measured in each of a plurality of measured ESSs set in each capacity range.
  • the lifetime of the ESS to be measured may be predicted by a multiplicative probability of the charge / discharge cycle data measured in each of the plurality of measured ESSs set in each capacity range.
  • FIG. 4 sets the charge / discharge ranges of the plurality of measured ESSs (first to fifth ESSs) to correspond to the divided capacitance ranges according to the procedure of the embodiment of the present invention, and measures the corresponding capacitance ranges. It is a graph comparing the life expectancy (prior art) of the measurement target ESS predicted while charging and discharging the measurement target ESS at a time based on the three methods based on the charge / discharge data of the ESS.
  • the life span of the measurement target ESS predicted while charging / discharging the measurement target ESS at one time (prior art) and within the error range of the result of predicting the life expectancy of the measurement target ESS according to the procedure of the present invention. Can be.
  • the time taken to obtain charge / discharge cycle data for the total capacity of the ESS to be measured decreases as the number of divisions dividing the total capacity of the ESS increases.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an ESS life prediction apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the ESS life prediction apparatus 1 is configured to analyze charge / discharge cycle data measured from each of a plurality of measured energy storage systems (ESS) 10 and the plurality of measured ESSs 10. It may be configured to include an analysis unit (100).
  • the number of the plurality of measured ESSs 10 is preferably equal to or greater than the number of capacity ranges divided by the virtual capacity divider 120 described later.
  • the number of actual ESSs that perform actual charge / discharge may be determined according to the number of capacity ranges that are virtually unlimited in the virtual capacity divider.
  • the analyzer 100 virtually divides the capacity of the ESS to be measured into two or more capacity ranges, a first reference voltage and a second matched to the divided capacity ranges. It may include a reference voltage setting unit 120 for setting a reference voltage and the ESS life prediction unit 130 for predicting the life of the ESS from the received charge and discharge cycle data.
  • the analyzer 100 transmits a first reference voltage and a second reference voltage matching the divided capacitance range to each of the plurality of measured ESSs, and then charges or discharges each measured ESS 10.
  • the charge and discharge cycle data for each divided capacity range may be measured repeatedly.
  • the virtual capacity dividing unit 110 may set the virtually divided capacity range to overlap (overlap) the adjacent range with a predetermined range.
  • the first reference voltage is a value corresponding to an upper limit capacitance of each divided capacitance range
  • the second reference voltage is a value corresponding to a lower limit capacitance of each divided capacitance range. Is greater than the second reference voltage.
  • Each of the plurality of measured ESSs 10 may include a BSC 11 that controls charging and discharging of the measured ESS 10.
  • the BSC performs charging until the output voltage of the actual ESS becomes a first reference voltage, and then outputs the output voltage of the actual ESS.
  • the first reference voltage is exceeded, charging is stopped and discharge is performed.
  • the initial output voltage of the measured ESS is greater than or equal to a second reference voltage
  • the output voltage of the measured ESS becomes a second reference voltage.
  • the measured ESS 10 may be controlled to stop the discharge and perform charging.
  • the plurality of measured ESSs 10 discharges the battery until the first reference voltage is discharged until the second reference voltage becomes the first reference voltage, Thereafter, the process of discharging may be repeatedly performed until the second reference voltage is reached, thereby measuring charge and discharge cycle data. That is, the BSC 11 may control the measured ESS to repeat the process of charging to the upper limit of charge and discharging to the lower limit of charge within the capacity range corresponding to each measured ESS.
  • the BSC 11 may transmit charge / discharge cycle data to the ESS life predictor.
  • the predicted ESS life prediction unit 130 is a first method for predicting the life of the ESS by simply adding up the charge and discharge cycle data for each capacity range measured in each of the plurality of measured ESS, the plurality of measured ESS A second method of predicting the ESS life by the harmonic sum of the charge and discharge cycle data for each capacity range measured in each, and using the multiplicative probability of the charge and discharge cycle data for each capacity range measured in each of the plurality of measured ESSs
  • the life expectancy of the ESS may be predicted by at least one of the third methods of predicting the life of the ESS.
  • the ESS life prediction apparatus 1 includes a plurality of measurement energy storage systems (ESS) 10 and an analysis unit for analyzing charge and discharge cycle data measured from each of the plurality of measurement ESS ( 100).
  • ESS measurement energy storage systems
  • the analyzer 100 virtually divides the capacity of the ESS to be measured into two or more capacity ranges, a first reference voltage and a second matched to the divided capacity ranges. It may include a reference voltage setting unit 120 for setting a reference voltage and the ESS life prediction unit 130 for predicting the life of the ESS from the received charge and discharge cycle data.
  • the analyzer 100 transmits a first reference voltage and a second reference voltage matching the divided capacitance range to each of the plurality of measured ESSs, and then divides each measured ESS by repeating the charging or discharging process.
  • the charge and discharge cycle data for each capacity range can be measured.
  • the number of capacity ranges divided by the virtual capacity dividing unit 110 may be equal to or less than the number of the measured ESSs.
  • the number of divided capacity ranges cannot exceed the number of measured ESSs in order to assign each capacity range to the measured ESS to actually charge and discharge the measured ESS.
  • the capacity range divided by the virtual capacity dividing unit 110 and allocated to each measured ESS may be the same as the number of the measured ESSs.
  • the capacity range of each measured ESS may be calculated based on Equation 1 below.
  • the virtual capacity dividing unit 110 may set the virtually divided capacity range to overlap (overlap) the adjacent range with a predetermined range.
  • the first reference voltage is a value corresponding to an upper limit capacitance of each divided capacitance range
  • the second reference voltage is a value corresponding to a lower limit capacitance of each divided capacitance range. Is greater than the second reference voltage.
  • each of the plurality of measured ESSs 10 may include a BSC 11 for controlling charging and discharging of the measured ESS 10.
  • the BSC performs charging until the output voltage of the actual ESS becomes a first reference voltage, and then outputs the output voltage of the actual ESS.
  • the first reference voltage is exceeded, charging is stopped and discharge is performed.
  • the initial output voltage of the measured ESS is greater than or equal to a second reference voltage
  • the output voltage of the measured ESS becomes a second reference voltage.
  • the measured ESS 10 may be controlled to stop the discharge and perform charging.
  • the plurality of measured ESSs 10 discharges the battery until the first reference voltage is discharged until the second reference voltage becomes the first reference voltage, Thereafter, the process of discharging may be repeatedly performed until the second reference voltage is reached, thereby measuring charge and discharge cycle data. That is, the BSC 11 may control the measured ESS to repeat the process of charging to the upper limit of charge and discharging to the lower limit of charge within the capacity range corresponding to each measured ESS.
  • the BSC 11 may transmit charge / discharge cycle data to the ESS life predictor.
  • the predicted ESS life prediction unit 130 is a first method for predicting the life of the ESS by simply adding up the charge and discharge cycle data for each capacity range measured in each of the plurality of measured ESS, the plurality of measured ESS A second method of predicting the ESS life by the harmonic sum of the charge and discharge cycle data for each capacity range measured in each, and using the multiplicative probability of the charge and discharge cycle data for each capacity range measured in each of the plurality of measured ESSs
  • the life expectancy of the ESS may be predicted by at least one of the third methods of predicting the life of the ESS.

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 방법은 수명을 예측하고자 하는 측정 대상 ESS를 가상으로 분할하는 용량 가상 분할 단계, 상기 용량 가상 분할 단계에서 소정의 용량 범위로 나누어진 실측 ESS 각각의 충방전 사이클 데이터를 측정하는 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계, 상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 실측 ESS 각각의 충방전 사이클 데이터를 기반으로 측정 대상 ESS의 수명을 예측하는 측정 대상 ESS 수명 예측 단계를 포함할 수 있다.

Description

배터리 수명 예측 장치 및 방법
본 발명은 배터리의 수명을 빠르게 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 배터리의 수명을 구간별로 분할하여 예측함으로써, 배터리의 수명을 빠르게 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전기 제품의 사용이 활성화됨에 따라 그 구동 전원으로 주로 사용되는 이차 전지에 대한 중요성이 증가되고 있다.
또한, 이차전지를 직렬 및 병렬로 결합하여 대용량의 전원을 공급하기 위한 ESS에 대한 필요성이 증가되고 있다.
한편, ESS를 보다 효율적으로 사용하고 관리하기 위한 관리 시스템에 관한 기술도 중요성이 증가되고 있다. 특히, 관리 시스템은 ESS의 충전 또는 방전 출력 및 잔존 용량(State of Charging; SOC) 사용 전략을 적절하게 조정하기 위해서 ESS의 수명(State of Health; SOH)를 정확하게 예측할 수 있어야 한다.
일반적으로 ESS에서 수명을 예측하기 위해서는 약 4000 사이클(cycle) 이상의 ESS의 충방전 실험 데이터가 필요했다. 종래에는, 실제 사용 조건에서 배터리 용량 전체를 충방전 하면서 수명 실험을 수행하였다. 이렇게 실험하게 되면 하루에 평균 4 내지 5 사이클의 데이터만 얻을 수 있으므로, 약 4000회의 충방전 실험 데이터를 얻기 위해서는 약 900일 정도가 소요되었다
상술한 종래의 방법은 ESS의 수명을 예측하기 위한 실험 데이터를 30개월에 걸쳐서 획득하므로 ESS 개발에 긴 시간이 걸리므로 시장에서 원하는 ESS을 제작하기 어려웠다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 보외법(extrapolation)을 사용하여 수명을 예측하는 방법이 있었지만, 실제 ESS의 수명과는 큰 오차가 발생하여 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 ESS의 수명을 예측하는데 소요되는 시간을 줄이면서도 수명 예측의 신뢰성을 유지할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다.
(선행기술문헌) 한국공개특허공보 10-2013-0089360
본 발명은 종래기술의 ESS의 수명을 예측하는 데이터를 획득하는데 오랜 시간이 걸려 ESS의 수명 예측이 오래 걸리는 문제점을 해결하고자 한다.
보다 구체적으로는, ESS의 용량을 여러 개의 용량 범위로 나누어 각 용량 범위 별로 ESS의 충방전 사이클 데이터를 획득하여 ESS의 수명을 예측하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 방법은, 수명을 예측하고자 하는 측정 대상 ESS의 용량을 둘 이상으로 가상으로 분할하는 용량 가상 분할 단계, 상기 용량 가상 분할 단계에서 분할된 용량 범위 각각의 충방전 사이클 데이터를 측정하는 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계, 상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 실측 ESS 각각의 충방전 사이클 데이터를 기반으로 측정 대상 ESS의 수명을 예측하는 측정 대상 ESS 수명 예측 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 용량 가상 분할 단계는, 상기 측정 대상 ESS의 전체 용량을 몇 개의 범위로 분할할지를 설정하는 분할 범위 개수 설정 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 용량 가상 분할 단계는, 출력 전압을 기반으로 실측 ESS의 범위를 설정하며, 상기 실측 ESS의 분할된 범위는 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)될 수 있다.
상기 용량 가상 분할 단계는, 상기 측정 대상 ESS의 분할 범위 개수만큼의 실측 ESS를 준비하는 실측 ESS 준비 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계는, 상기 용량 가상 분할 단계에서 나누어진 각 용량 범위에 대응되는 실측 ESS의 충방전을 반복하여 상기 각 용량 범위에 대응되는 실측 ESS의 충방전 사이클 데이터를 측정할 수 있다.
상기 실측 ESS의 충방전을 반복하는 방법은, 상기 실측 ESS 에 대응되는 각 용량 범위 중에서 상한 용량에 매칭되는 제1 기준 전압을 설정하는 제1 기준 전압 설정 단계, 상기 실측 ESS에 대응되는 각 용량 범위 중에서 하한 용량에 매칭되는 제2 기준 전압을 설정하는 제2 기준 전압 설정단계, 상기 실측 ESS의 출력 전압을 측정하는 출력 전압 측정 단계, 상기 측정된 실측 ESS의 출력 전압과 제1,2 기준 전압을 비교하는 비교 단계 및 상기 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 실측 ESS의 충전 또는 방전을 결정하는 충방전 결정 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 충방전 결정 단계는, 상기 비교 단계의 비교 결과 상기 실측 ESS 의 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우, 충전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 충전을 중지하고 방전을 수행할 수 있다.
상기 충방전 결정 단계는, 상기 비교 단계의 비교 결과 상기 실측 ESS 의 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우, 방전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만인 경우, 방전을 중지하고 충전을 수행할 수 있다.
상기 ESS 수명 예측 단계는, 상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법, 상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법, 상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 배수(Multiplicative) 확률을 사용하여 ESS수명을 예측하는 제3 방법 중 어느 하나 이상의 방법으로 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 ESS의 수명 예측 장치는, 복수개의 실측 ESS(Energy Storage System), 상기 복수개의 실측 ESS 각각으로부터 충방전 사이클 데이터를 측정하여 분석하는 분석부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 분석부는, 측정하고자 하는 ESS의 용량을 가상으로, 둘 이상의 용량 범위로 분할하는 가상 용량 분할부, 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정부 및 상기 입력 받은 충방전 사이클 데이터로부터 ESS의 수명을 예측하는 ESS 수명 예측부를 포함하여 구성되며, 상기 복수개의 실측 ESS의 개수는, 상기 가상 용량 분할부에서 분할되는 용량 범위의 개수 이상일 수 있다.
상기 분석부는, 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 상기 복수개의 실측 ESS로 전송하여, 각각의 실측 ESS를 충전 또는 방전 과정을 반복하여 분할된 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 측정할 수 있다.
상기 가상 용량 분할부는, 가상으로 분할된 용량 범위가 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)되도록 설정하며, 상기 제1 기준 전압은, 상기 분할된 각 용량 범위의 상한 용량에 해당되는 값이고, 상기 제2 기준 전압은 상기 분할된 각 용량 범위의 하한 용량에 해당되는 값으로, 상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 클 수 있다.
상기 복수개의 실측 ESS 각각은, 실측 ESS의 충방전을 제어하는 BSC를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 BSC는, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압이 될 때까지 충전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 충전을 중지하고 방전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만이 되는 경우, 방전을 중지하고 충전을 수행하도록 실측 ESS를 제어할 수 있다.
상기 예측하는 ESS 수명 예측부는, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 배수(Multiplicative) 확률을 사용하여 ESS 수명을 예측하는 제3 방법 중 어느 하나 이상의 방법으로 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치는, 복수개의 실측 ESS(Energy Storage System), 상기 복수개의 실측 ESS 각각으로부터 충방전 사이클 데이터를 측정하여 분석하는 분석부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 분석부는, 측정하고자 하는 ESS의 용량을 가상으로, 둘 이상의 용량 범위로 분할하는 가상 용량 분할부, 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정부 및 상기 입력 받은 충방전 사이클 데이터로부터 ESS의 수명을 예측하는 ESS 수명 예측부를 포함하여 구성되며, 상기 가상 용량 분할부에서 분할되는 둘 이상의 용량 범위의 개수는, 상기 실측 ESS 개수 이하일 수 있다.
상기 분석부는, 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 상기 복수개의 실측 ESS로 전송하여, 각각의 실측 ESS를 충전 또는 방전 과정을 반복하여 분할된 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 측정할 수 있다.
상기 가상 용량 분할부는, 가상으로 분할된 용량 범위가 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)되도록 설정하며, 상기 제1 기준 전압은, 상기 분할된 각 용량 범위의 상한 용량에 해당되는 값이고, 상기 제2 기준 전압은 상기 분할된 각 용량 범위의 하한 용량에 해당되는 값으로, 상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 클 수 있다.
상기 복수개의 실측 ESS 각각은, 실측 ESS의 충방전을 제어하는 BSC;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 BSC는, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압이 될 때까지 충전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 충전을 중지하고 방전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만이 되는 경우, 방전을 중지하고 충전을 수행할 수 있다.
상기 예측하는 ESS 수명 예측부는, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 배수(Multiplicative) 확률을 사용하여 ESS 수명을 예측하는 제3 방법 중 어느 하나 이상의 방법으로 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
본 발명은 ESS의 용량 범위를 여러 개의 용량 범위로 분할하고 각 용량 범위 별로 ESS의 충방전 사이클 데이터를 빠르게 수집할 수 있다.
또한, 용량 범위 별로 ESS의 충방전 사이클 데이터를 빠르게 수집함으로써, ESS 전체의 수명을 빠르게 예측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ESS를 설정된 용량 범위 이내에서만 충방전되도록 하는 절차를 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 다른 제1 내지 5 실측 ESS 각각을 5개의 범위로 분할하여 각각의 충방전 사이클을 측정한 결과이다.
도 4는, 본 발명의 실시 예의 절차에 따라 측정대상 ESS의 수명을 예측한 결과와 종래 기술로 측정대상 ESS의 수명을 예측한 결과를 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 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. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 ESS의 수명 예측 방법.
종래의 ESS의 수명을 예측하는 방법은 전체 ESS 용량을 한번에 충전 또는 방전하여 전체에 대한 충방전 사이클 데이터를 획득하였다. 이와 같이 전제 ESS 용량을 한번에 충전 또는 방전하여 전체에 대한 충방전 사이클 데이터를 획득하는 경우 ESS 전체를 충전 또는 방전하는데 시간이 오래 걸리므로 하루에 4 내지 5회의 충방전 사이클 데이터만 획득할 수 있어, 충분한 충방전 사이클 데이터(4000회 이상)를 획득하고 이를 기반으로 ESS 의 수명을 예측하기 위해서는 오랜 시간이 소요되었다.
도 1은 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 절차를 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 ESS의 수명을 빠르게 예측하는 방법에 대해서 설명한다.
본 발명은 ESS 전체 용량을 한번에 충전 또는 방전하여 하나의 충방전 사이클 획득하지 않고, 측정 대상 ESS의 전체 용량을 가상으로 분할하여 분할된 각각의 용량 범위에 대한 충방전 사이클 데이터를 획득하여 전체 ESS의 수명을 예측하고자 한다.
1-1. 용량 가상 분할 단계(S100)
본 발명의 용량 가상 분할 단계는, 측정 대상 ESS 전체 용량을 둘 이상으로 가상으로 분할하는 단계로, 가상으로 측정 대상 ESS의 전체 용량을 몇 개의 범위로 분할할지 설정하는 분할 개수 설정 단계를 포함할 수 있다.
1-1-1. 분할 개수 설정 단계(S110)
분할 개수 설정 단계는, 가상으로 측정 대상 ESS 전체 용량을 몇 개의 범위로 분할할지를 설정하는 단계이다.
예컨대, ESS 전체 용량이 1 내지 100이면, ESS 전체 용량을 5개의 범위로 분할하는 경우, 각각의 범위는 20의 용량 범위를 가질 수 있다.
1-1-2. 실측 ESS 준비 단계(S120)
상기와 같이 가상으로 측정 대상 ESS의 용량을 5개의 범위로 나누게 되면, 각각의 범위에 대해서 충방전 시키면서 충방전 사이클 데이터를 수집해야 되므로, 측정 대상 ESS와 동일한 스펙을 가지는 실측 ESS 5개(제1 내지 제5 실측 ESS)가 필요하다.
다시 말해, 분할된 각각의 용량 범위를 충방전 시키면서 전체 용량의 충방전 사이클 데이터를 얻기 위해서는 상기 분할 개수 설정 단계에서 분할된 용량 범위 각각에 대응되는 실측 ESS가 필요하다.
한편, 상기 실측 ESS에서 측정하는 충방전 사이클 데이터는, 매회 상기 분할된 용량 범위 내에서 충방전을 실시한 후 측정하는 실측 ESS의 용량 데이터일수 있다.
이와 같은 용량 데이터 측정으로부터 분할된 각각의 용량에 대해서 매회 충방전을 실시한 후, 초기 상태의 용량을 얼마나 유지하는지에 대한 비율을 나타내는 용량 유지율이 산출되며, 이와 같은 용량 유지율로부터 배터리의 수명을 예측할 수 있다. 예를 들어, ESS의 노화 또는 교체상태로 판단되는 기준 용량 유지율이 10%라고 한다면, 4천회 충방전 사이클 진행후, 산출된 용량 유지율이 상기 기준 용량 유지율 이하로 떨어진다면, 해당 ESS의 수명을 4천회 충방전인 것으로 예측할 수 있다. 여기서 각 실측 ESS의 초기 상태 용량은 각 용량 범위로 분할한 분할 범위의 초기상태 용량이 된다.
ESS는 충방전이 반복적으로 수행되면 ESS를 구성하는 배터리의 특성 때문에 ESS의 용량이 조금씩 줄어들게 된다. 이와 같이 ESS 의 용량이 점차 줄어들게 되면, ESS로부터 전력을 공급받는 다른 장치들을 정상적으로 가동할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, ESS의 초기 상태에서 용량 대비 현재 ESS의 용량을 비교한 결과 값인 용량 유지율을 포함하는 충방전 사이클 데이터를 기반으로 ESS 의 수명을 예측하여, 이를 ESS의 운용에 반영할 수 있다.
예를 들어, ESS의 수명이 줄어들어 초기 용량의 70% 정도의 용량만을 가지면, 해당 ESS를 새로운 ESS로 교체하거나, 해당 ESS로부터 전력을 공급받는 전자장치의 연결 개수를 줄일 수 있다.
한편, 각 용량 범위별 실측 ESS는, 실측 ESS의 출력 전압을 기반으로 실측 ESS의 용량 범위가 상기 분할된 용량 범위에 매칭되도록 설정될 수 있다.
도 2는 전체 용량 범위가 1 내지 100인 ESS를 5분할 하였을 때, 61 내지 80의 범위 내에서 실측 ESS의 충방전을 수행하는 방법을 나타낸 순서도이다.
전체 용량 범위가 1 내지 100인 ESS를 5분할 하였을 때, 61 내지 80의 범위에서 충방전 사이클 데이터를 획득하는 실측 ESS는, 실측 ESS 의 80 용량에 대응되는 제1 기준 출력 전압과 실측 시스템의 61 용량에 대응되는 제2 기준 출력 전압 사이에서만 충방전을 수행하도록 설정될 수 있다.
보다 구체적으로, 방전 수행시, 상기 실측 ESS의 출력 전압을 상기 제2 기준 전압과 비교하여, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 이상일 경우에는 계속해서 방전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 출력 전압 미만일 경우에는 방전을 중지하고 충전을 수행한다. 한편, 충전 수행시에는 상기 실측 ESS의 출력 전압과 상기 제1 기준 출력 전압을 비교하여, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 출력 전압 이하인 경우에는 계속해서 충전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 출력 전압을 초과하면, 충전을 중지하고 다시 방전을 수행한다.
상술한 절차로, 상기 실측 ESS를 61 내지 80의 범위 내에서만 충방전을 수행하도록 할 수 있다.
1-2. 각 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계(S200)
본 발명의 각 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계는, 상기 각각의 용량 범위 별로 설정된 실측 ESS를 충방전 시키면서 충방전 사이클 데이터를 획득하는 단계이다.
다시 말해, 제1 실측 ESS는 측정 대상 ESS의 81 내지 100의 용량 범위 내에서만 충방전을 수행하도록 설정되며, 상기 제1 실측 ESS 를 충방전 시키면서 81 내지 100의 용량 범위에 대한 매 충방전 사이클에서의 용량을 측정하고, 제2 실측 ESS는 측정 대상 ESS 의 61 내지 80의 용량 범위 내에서만 충방전을 수행하도록 설정되며, 상기 제2 실측 ESS를 충방전 시키면서 61 내지 80의 용량 범위에 대한 매 충방전 사이클에서의 용량을 측정하고, 제3 실측 ESS는 측정 대상 ESS의 41 내지 60의 용량 범위 내에서만 충방전을 수행하도록 설정되며, 상기 제3 실측 ESS를 충방전 시키면서 41 내지 60의 용량 범위에 대한 매 충방전 사이클에서의 용량을 측정하고, 제4 실측 ESS는 측정 대상 ESS의 21 내지 40의 용량 범위 내에서만 충방전을 수행하도록 설정되며, 제4 실측 ESS 를 충방전 시키면서 21 내지 40의 용량 범위에 대한 매 충방전 사이클에서의 용량을 측정하고, 제5 실측 ESS는 측정 대상 ESS의 1 내지 20 용량 범위 내에서만 충방전을 수행하도록 설정되며, 제5 실측 ESS 를충방전 시키면서 1 내지 20 용량 범위에 대한 매 충방전 사이클에서의 용량을 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 실측 ESS는, 상기 제2 실측 ESS의 상한 용량(80)에 매칭되는 제1 기준 전압과 상기 제2 실측 ESS의 하한 용량(61)에 매칭되는 제2 기준 전압을 설정할 수 잇다.
이와 같이 제1,2 기준 전압이 설정되어 있는 상기 제2 실측 ESS의 매 충방전 사이클에서의 용량을 측정하는 방법은, 상기 제1 기준 출력 전압과 상기 제2 실측 ESS의 출력 전압을 비교(S240)하여 상기 제2 실측 ESS의 출력 전압이 상기 제1 기준 전압 이하인 경우에는 계속해서 충전을 수행(S230)하고, 상기 제2 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 출력 전압을 초과하면 충전을 중시하고 방전을 수행하며, 상기 제2 기준 출력 전압과 상기 제2 실측 ESS의 출력 전압을 비교(S220)하여 제2 실측 ESS의 출력 전압이 상기 제2 기준 출력 전압 이상인 경우에는 계속해서 방전을 수행(S210)하고, 상기 제2 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 출력 전압 미만인 경우에는 상기 제2 실측 ESS의 방전을 중지하고 충전을 수행함으로써, 상기 제2 실측 ESS가 측정 대상 ESS의 61 내지 80 용량 범위 내에서만 충방전을 반복 수행하면서, 제2 실측 ESS의 매 충방전 사이클에서의 용량을 측정할 수 있다.
한편, 상술한 예에서는 측정 대상 ESS를 가상으로 분할하는 범위가 겹쳐지지 않도록 기재되었으나, 측정 대상 ESS를 가상으로 분할하는 범위가 일정부분 겹치도록(오버랩 되도록) 실시될 수 있다.
즉, 제1 실측 ESS는 76 내지 100의 용량 범위를 가지고, 제2 실측 ESS는 56 내지 80의 용량 범위를 가지고, 제3 실측 ESS는 36 내지 60의 용량 범위를 가지고, 제4 실측 ESS는 16 내지 40의 용량 범위를 가지고, 제5 실측 ESS는 1 내지 25의 용량 범위를 가지도록 설정될 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제5 실측 ESS의 용량 범위 및 매 충방전 사이클에서의 용량 측정 방법은 상술한 측정 대상 ESS를 가상으로 분할하는 범위가 겹쳐지지 않을 때의 제1 내지 제5 실측 ESS의 용량 범위를 설정하는 방법 및 매 충방전 사이클에서의 용량 측정방법과 동일한 방법으로 실시될 수 있다.
이와 같이 분할된 범위가 일부 겹치도록 설계하게 되면, ESS의 구간별 퇴화에서 특정 구간(예를 들어 SOC 60 내지 40 구간)의 퇴화가 다른 구간보다 커서 음극의 사용영역이 작아져서 발생하는 오차를 다른 구간에서 커버함으로써, 발생하는 오차를 줄일 수 있습니다.도 3은, 본 발명의 실시 예에 따라서 제1 내지 5 실측 ESS 각각을 분할된 5개의 용량 범위에 대응되도록 설정하여 각각의 충방전 사이클 데이터를 측정한 결과이다.
도 3을 살펴보면, 왼쪽에 도시된 그래프는, 측정 대상 ESS를 각 범위 별로 나누어 제1 내지 제5 실측 ESS를 충방전하는 것을 나타낸 그래프이고, 오른쪽에 도시된 5개의 그래프는 상기 제1 내지 제5 실측 ESS 에서 측정된 용량 유지율을 나타낸 그래프이다.
도 3의 오른쪽 5개 그래프를 살펴보면, 각 범위 별로 충방전이 반복되었을 때 나타나는 용량 유지율이 차이가 있음을 알 수 있다. 이와 같이 각 범위 별로 용량 유지율이 차이가 나기 때문에 측정 대상 ESS 용량 범위의 일부에서만 충방전 사이클에서의 용량을 측정하여 이를 기반으로 측정 대상 ESS 전체 수명을 예측하는 경우에는 오차가 크게 발생한다.
따라서, 본 발명에서는 어느 특정 구간에 대해서만 충방전 사이클에서의 용량을 측정하지 않고, 측정 대상 ESS의 용량을 모두 포함하도록 제1 내지 제5 실측 ESS의 용량 범위를 설정하여 측정 대상 ESS의 용량 범위 전체에서 충방전 사이클에서의 용량을 측정한다.
한편, 후술하는 ESS 수명 예측 단계에서는 상술한 바와 같이 설정되는 제1 내지 제5 실측 ESS의 용량 범위 전체에서 측정되는 충방전 사이클에서의 용량을 기반으로 배터리의 전체 수명을 예측할 수 있다.
1-3. 측정 대상 ESS 수명 예측 단계(S300)
본 발명의 ESS 수명 예측 단계는, 상기 분할된 각 용량 범위 별로 설정된 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 충방전 사이클 데이터를 기반으로 측정 대상 ESS의 수명을 예측하는 단계이다.
한편, 본 발명에서는 3가지 방법으로 상기 분할된 각 용량 범위 별로 설정된 실측 ESS에서 측정된 충방전 사이클 데이터를 기반으로 측정 대상 ESS 수명을 예측한다.
첫 번째로, 각각의 용량 범위로 설정된 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 측정 대상 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
두 번째로, 각각의 용량 범위로 설정된 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 충방전 사이클 데이터의 조화합을 산출하여 측정 대상 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
마지막으로, 각각의 용량 범위로 설정된 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 충방전 사이클 데이터의 배수 (Multiplicative) 확률로 측정 대상 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
한편, 도 4는, 본 발명의 실시 예의 절차에 따라 복수개의 실측 ESS (제1 내지 제5 ESS)의 충방전 범위를 각각의 분할된 용량 범위에 대응되도록 설정하고, 각 용량 범위에 대응되는 실측 ESS의 충방전 데이터를 기반으로 상기 3가지 방법으로 측정 대상 ESS의 수명을 예측한 결과와 측정 대상 ESS를 한번에 충방전 하면서 예측한 측정 대상 ESS 의 수명(종래기술)을 비교한 그래프이다.
상기 도 4를 살펴보면, 측정 대상 ESS를 한번에 충방전 하면서 예측한 측정 대상 ESS의 수명(종래 기술)과 본 발명의 절차에 따라 예측된 측정 대상 ESS의 수명을 예측한 결과의 오차범위 이내인 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 방법을 사용하는 경우, 측정 대상 ESS의 전체 용량에 대한 충방전 사이클 데이터를 획득하는데 걸리는 시간은, ESS의 전체 용량을 분할하는 분할 개수가 많을수록 더욱 줄어든다.
따라서, 상술한 본 발명의 방법을 사용하면 신뢰도를 만족하면서도, ESS 전체의 수명을 빠르게 측정할 수 있다.
2. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치(1)를 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치(1)는, 복수개의 실측 ESS(Energy Storage System)(10), 상기 복수개의 실측 ESS(10) 각각으로부터 측정되는 충방전 사이클 데이터를 분석하는 분석부(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 복수개의 실측 ESS(10)의 개수는, 후술하는 가상 용량 분할부(120에서 분할되는 용량 범위의 개수 이상인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치는, 가상 용량 분할부에서 불한되는 용량 범위의 개수에 따라 실제 충방전을 수행하는 실측 ESS의 개수가 정해질 수 있다.
한편, 상기 분석부(100)는, 측정하고자 하는 ESS의 용량을 가상으로, 둘 이상의 용량 범위로 분할하는 가상 용량 분할부(110), 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정부(120) 및 상기 입력 받은 충방전 사이클 데이터로부터 ESS의 수명을 예측하는 ESS 수명 예측부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 분석부(100)는 상기 복수개의 실측 ESS 각각에 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 전송한 후, 각각의 실측 ESS(10)를 충전 또는 방전 과정을 반복하여 분할된 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 측정할 수 있다.
한편, 상기 가상 용량 분할부(110)는, 가상으로 분할된 용량 범위가 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)되도록 설정할 수 있다.
한편, 상기 제1 기준 전압은, 상기 분할된 각 용량 범위의 상한 용량에 해당되는 값이고, 상기 제2 기준 전압은 상기 분할된 각 용량 범위의 하한 용량에 해당되는 값으로, 상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 크다.
상기 복수개의 실측 ESS(10) 각각은, 실측 ESS(10)의 충방전을 제어하는 BSC(11)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 BSC는, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압이 될 때까지 충전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 충전을 중지하고 방전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만이 되는 경우, 방전을 중지하고 충전을 수행하도록 실측 ESS(10)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 실측 ESS(10)는, 초기 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 제2 기준 전압이 될 때까지 방전 시킨 후, 제1 기준 전압이 될 때까지 충전 시키고, 이후에 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 시키는 과정을 계속하여 반복하여 충방전 사이클 데이터를 측정할 수 있다. 즉, BSC(11)는 각 실측 ESS에 달당된 용량 범위 내에서 충전 상한 용량까지 충전하고, 충전 하한 용량까지 방전하는 과정을 반복하도록 실측 ESS를 제어할 수 있다.
한편, BSC(11)는 충방전 사이클 데이터를 상기 ESS수명 예측부로 전송할 수 있다.
한편, 상기 예측하는 ESS 수명 예측부(130)는, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 배수(Multiplicative) 확률을 사용하여 ESS 수명을 예측하는 제3 방법 중 어느 하나 이상의 방법으로 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
3. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치
본 발명의 제2 실시 예에 따른 ESS 수명 예측 장치(1)는, 복수개의 실측 ESS(Energy Storage System)(10), 상기 복수개의 실측 ESS 각각으로부터 측정되는 충방전 사이클 데이터를 분석하는 분석부(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 분석부(100)는, 측정하고자 하는 ESS의 용량을 가상으로, 둘 이상의 용량 범위로 분할하는 가상 용량 분할부(110), 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정부(120) 및 상기 입력 받은 충방전 사이클 데이터로부터 ESS의 수명을 예측하는 ESS 수명 예측부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 분석부(100)는 상기 복수개의 실측 ESS 각각에 상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 전송한 후, 각각의 실측 ESS를 충전 또는 방전 과정을 반복하여 분할된 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 측정할 수 있다.
한편, 상기 가상 용량 분할부(110)에서 분할되는 용량 범위의 개수는, 상기 실측 ESS의 개수 이하인 것이 바람직하다.
다시 말해, 상기 실측 ESS의 개수가 한정되어 있으므로, 각 용량 범위를 실측 ESS에 할당하여 실측 ESS를 실제로 충방전 시키기 위해서는 상기 분할되는 용량 범위의 개수가 상기 실측 ESS의 개수를 초과할 수 없다.
한편, 상기 가상 용량 분할부(110)에서 분할되어 각 실측 ESS에 할당되는 용량 범위는 상기 실측 ESS의 개수와 동일한 것이 가장 바람직할 수 있다.
예를 들어, 상기 가상 용량 분할부(110)에서 분할되는 용량 범위와 실측 ESS의 개수가 같은 경우, 아래 수식1을 기반으로 각 실측 ESS의 용량 범위가 산출될 수 있다.
(수식1)
ESSk_SOC = {(k-1)/N}*100+1 ~ (k/N)*100
(단, k=1, 2 등의 자연수, N은 1과 100을 제외한100의 약수)
한편, 상기 가상 용량 분할부(110)는, 가상으로 분할된 용량 범위가 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)되도록 설정할 수 있다.
한편, 상기 제1 기준 전압은, 상기 분할된 각 용량 범위의 상한 용량에 해당되는 값이고, 상기 제2 기준 전압은 상기 분할된 각 용량 범위의 하한 용량에 해당되는 값으로, 상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 크다.
한편, 상기 복수개의 실측 ESS(10) 각각은, 실측 ESS(10)의 충방전을 제어하는 BSC(11)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 BSC는, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압이 될 때까지 충전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 충전을 중지하고 방전을 수행하고, 상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우에는, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만이 되는 경우, 방전을 중지하고 충전을 수행하도록 실측 ESS(10)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수개의 실측 ESS(10)는, 초기 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 제2 기준 전압이 될 때까지 방전 시킨 후, 제1 기준 전압이 될 때까지 충전 시키고, 이후에 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 시키는 과정을 계속하여 반복하여 충방전 사이클 데이터를 측정할 수 있다. 즉, BSC(11)는 각 실측 ESS에 달당된 용량 범위 내에서 충전 상한 용량까지 충전하고, 충전 하한 용량까지 방전하는 과정을 반복하도록 실측 ESS를 제어할 수 있다.
한편, BSC(11)는 충방전 사이클 데이터를 상기 ESS수명 예측부로 전송할 수 있다.
한편, 상기 예측하는 ESS 수명 예측부(130)는, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법, 상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 배수(Multiplicative) 확률을 사용하여 ESS 수명을 예측하는 제3 방법 중 어느 하나 이상의 방법으로 ESS의 수명을 예측할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 수명을 예측하고자 하는 측정 대상 ESS의 용량을 둘 이상으로 가상으로 분할하는 용량 가상 분할 단계;
    상기 용량 가상 분할 단계에서 분할된 용량 범위 각각의 충방전 사이클 데이터를 측정하는 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계;
    상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 실측 ESS 각각의 충방전 사이클 데이터를 기반으로 측정 대상 ESS의 수명을 예측하는 측정 대상 ESS 수명 예측 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용량 가상 분할 단계는,
    상기 측정 대상 ESS의 전체 용량을 몇 개의 범위로 분할할지를 설정하는 분할 범위 개수 설정 단계; 및
    상기 측정 대상 ESS의 분할 범위 개수만큼의 실측 ESS를 준비하는 실측 ESS 준비 단계;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 분할된 범위에 매칭되도록 출력 전압을 기반으로 실측 ESS의 범위를 설정하며,
    상기 실측 ESS의 분할된 범위는 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)되는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계는,
    상기 용량 가상 분할 단계에서 나누어진 각 용량 범위에 대응되는 실측 ESS 의 충방전을 반복하여 상기 각 용량 범위에 대응되는 실측 ESS의 충방전 사이클 데이터를 측정하는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 실측 ESS의 충방전을 반복하는 방법은,
    상기 실측 ESS에 대응되는 각 용량 범위 중에서 상한 용량에 매칭되는 제1 기준 전압을 설정하는 제1 기준 전압 설정 단계;
    상기 실측 ESS에 대응되는 각 용량 범위 중에서 하한 용량에 매칭되는 제2 기준 전압을 설정하는 제2 기준 전압 설정단계;
    상기 실측 ESS의 출력 전압을 측정하는 출력 전압 측정 단계;
    상기 측정된 실측 ESS의 출력 전압과 제1,2 기준 전압을 비교하는 비교 단계; 및
    상기 비교 단계의 비교 결과에 따라 상기 실측 ESS의 충전 또는 방전을 결정하는 충방전 결정 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 충방전 결정 단계는,
    상기 비교 단계의 비교 결과
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우,
    충전을 수행하고,
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우,
    충전을 중지하고 방전을 수행;하는
    것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 충방전 결정 단계는,
    상기 비교 단계의 비교 결과
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우,
    방전을 수행하고,
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만인 경우,
    방전을 중지하고 충전을 수행;하는
    것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 ESS 수명 예측 단계는,
    상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법;
    상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법;
    상기 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터 측정 단계에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 배수(Multiplicative) 확률을 사용하여 ESS 수명을 예측하는 제3 방법;
    중 어느 하나 이상의 방법으로 ESS의 수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 예측 방법.
  8. 복수개의 실측 ESS(Energy Storage System);
    상기 복수개의 실측 ESS 각각으로부터 충방전 사이클 데이터를 측정하여 분석하는 분석부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 분석부는,
    측정하고자 하는 ESS의 용량을 가상으로, 둘 이상의 용량 범위로 분할하는 가상 용량 분할부;
    상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정부; 및
    상기 입력 받은 충방전 사이클 데이터로부터 ESS의 수명을 예측하는 ESS 수명 예측부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 복수개의 실측 ESS의 개수는,
    상기 가상 용량 분할부에서 분할되는 용량 범위의 개수 이상이고,
    상기 분석부는,
    상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 상기 복수개의 실측 ESS로 전송하여, 각각의 실측 ESS를 충전 또는 방전 과정을 반복하여 분할된 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 측정하는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가상 용량 분할부는,
    가상으로 분할된 용량 범위가 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)되도록 설정하며,
    상기 제1 기준 전압은,
    상기 분할된 각 용량 범위의 상한 용량에 해당되는 값이고,
    상기 제2 기준 전압은
    상기 분할된 각 용량 범위의 하한 용량에 해당되는 값으로,
    상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 장치.
  10. 청구항 8에 있어서
    상기 복수개의 실측 ESS 각각은,
    실측 ESS의 충방전을 제어하는 BSC;를 포함하여 구성되며,
    상기 BSC는,
    상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우에는,
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압이 될 때까지 충전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 충전을 중지하고 방전을 수행하고,
    상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우에는,
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만이 되는 경우, 방전을 중지하고 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 예측하는 ESS 수명 예측부는,
    상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법;
    상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법;
    상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 배수(Multiplicative) 확률을 사용하여 ESS 수명을 예측하는 제3 방법;
    중 어느 하나 이상의 방법으로 ESS의 수명을 예측하는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 장치.
  12. 복수개의 실측 ESS(Energy Storage System);
    상기 복수개의 실측 ESS 각각으로부터 충방전 사이클 데이터를 측정하여 분석하는 분석부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 분석부는,
    측정하고자 하는 ESS의 용량을 가상으로, 둘 이상의 용량 범위로 분할하는 가상 용량 분할부;
    상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 설정하는 기준 전압 설정부; 및
    상기 입력 받은 충방전 사이클 데이터로부터 ESS의 수명을 예측하는 ESS 수명 예측부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 가상 용량 분할부에서 분할되는 둘 이상의 용량 범위의 개수는, 상기 실측 ESS 개수 이하이고,
    상기 분석부는,
    상기 분할된 용량 범위에 매칭되는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 상기 복수개의 실측 ESS로 전송하여, 각각의 실측 ESS를 충전 또는 방전 과정을 반복하여 분할된 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 측정하는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 가상 용량 분할부는,
    가상으로 분할된 용량 범위가 서로 인접한 범위와 소정의 범위만큼 중복(오버랩)되도록 설정하며.
    상기 제1 기준 전압은,
    상기 분할된 각 용량 범위의 상한 용량에 해당되는 값이고,
    상기 제2 기준 전압은
    상기 분할된 각 용량 범위의 하한 용량에 해당되는 값으로,
    상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 장치.
  14. 청구항 12에 있어서
    상기 복수개의 실측 ESS 각각은,
    실측 ESS의 충방전을 제어하는 BSC;를 포함하여 구성되며,
    상기 BSC는,
    상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제1 기준 전압 이하인 경우에는,
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압이 될 때까지 충전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제1 기준 전압을 초과하는 경우, 충전을 중지하고 방전을 수행하고,
    상기 실측 ESS의 초기 출력 전압이 제2 기준 전압 이상인 경우에는,
    상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압이 될 때까지 방전을 수행한 후, 상기 실측 ESS의 출력 전압이 제2 기준 전압 미만이 되는 경우, 방전을 중지하고 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 ESS 수명 예측 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 예측하는 ESS 수명 예측부는,
    상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터를 단순 합산하여 ESS의 수명을 예측하는 제1 방법;
    상기 복수개의 실측 ESS 각각에서 측정된 각 용량 범위별 충방전 사이클 데이터의 조화 합으로 ESS 수명을 예측하는 제2 방법;
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