KR20180111971A - 배터리 건강 상태를 검출하는 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 건강 상태를 검출하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배터리의 건강 상태를 검출하는 방법. 해당 방법은, 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리에 대하여, 검출된 유닛을 결정하는 단계, 검출된 유닛의 개회로 전압 및 온도를 수집하는 단계, 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리의 충전 상태값 및 손실 용량을 구하는 단계, 및 검출된 유닛의 손실 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리의 건강 상태값을 구하는 단계를 포함한다. 배터리의 건강 상태를 검출하는 장치는 배터리 성능의 열화도를 정확하게 모니터링해서 서비스에의 영향을 회피할 수 있다.

Description

배터리 건강 상태를 검출하는 장치 및 방법
본원은 주로 배터리 건강 상태(battery state of health)를 검출하는 기술에 관한 것으로, 특히 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리에 대한 배터리 성능의 열화도(deterioration degree)를 평가하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
배터리는, 전기 에너지 스토리지 장치로서, 많은 분야에서 유의미하게 응용된다. 고정식 에너지 스토리지의 응용 분야에 있어서, 데이터 센터 디바이스, 광전송 장치, 또는 기지국과 같은 통신 장치에서는 대기 전원(standby power source)이 설치되는 것이 일반적이다. 대기 전원은 단일의 배터리일 수도 있고, 또는 복수의 배터리를 병렬 또는 직렬로 연결한 배터리 그룹일 수도 있다. 일반적으로, 대기 전원의 배터리가 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않으면, 배터리 성능에 있어서 필연적으로 자연적인 열화가 발생한다. 따라서, 대기 전원이 통신 장치에 충분한 전기량을 공급할 수 있도록 하기 위해, 사용자는 대기 전원의 배터리의 건강 상태(SOH)에 대하여 비교적 높은 요건을 지운다.
기존의 일부 응용 분야에 있어서는, 배터리 내부 저항이 배터리 용량과 관련되기는 하지만, 배터리 내부 저항의 증가가 반드시 배터리 용량의 손실을 야기하는 것은 아니다. 비교적, 많은 응용 분야에서, 배터리 보유 용량(retention capacity)은 배터리 SOH를 측정하기 위한 파라미터 지시자로서 사용되는 것이 일반적이며, 배터리 용량 정보를 정확하게 나타낼 수 있다.
통신 장치 내의 대기 전원의 배터리의 경우, 부하 전압 및 부하 전류를 검출하는 것에 의해서는 배터리 보유 용량 파라미터를 구할 수 없다. 따라서, 종래 기술에 있어서, 배터리 보유 용량 파라미터는 배터리를 완전히 충전하거나 또는 완전히 방전하는 방법을 이용함으로써 테스트에 의해 취득되는 것이 일반적이다. 그러나, 배터리는 완전히 충전되거나 또는 완전히 방전되기 전에 분리될 필요가 있다. 즉, 배터리는 배터리의 통신 장치로부터 분리될 필요가 있다. 통신 장치의 유효 전원(active power source)이 전력의 공급을 중지하는 경우, 대기 전원의 배터리가 어김없이 분리되고 방전 또는 충전 상태에 있을 때에는, 대기 전원은 통신 장치의 정상적인 동작을 보장할 수 없고, 이는 서비스에 큰 영향을 미친다.
본원은, 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리에 대한 배터리 건강 상태를 검출하고, 배터리 성능의 열화도를 정확하게 모니터링하기 위해, 배터리 건강 상태를 검출하는 장치 및 방법과, 기지국을 제공한다.
본원은, 제1 양태에 따르면, 배터리 건강 상태를 검출하는 장치를 제공하고, 해당 장치는 CPU 모듈 및 샘플링 회로를 포함한다. CPU 모듈은, 검출된 유닛을 결정하고, 제어 정보를 샘플링 회로에 송신하도록 구성된다. 검출된 유닛은 적어도 하나의 배터리를 포함하고, 적어도 하나의 배터리는 적어도 하나의 배터리가 검출되기 전 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는다. 샘플링 회로는, 제어 정보를 CPU 모듈로부터 수신하고, 검출된 유닛의 개회로(open-circuit) 전압 및 온도를 수집하고, 취득한 개회로 전압값 및 온도값을 CPU 모듈에 출력하도록 구성된다. CPU 모듈은, 샘플링 회로로부터 수신한 개회로 전압값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 구하고; 배터리 충전 상태값 및 온도값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 손실 용량(loss capacity)을 구하고; 검출된 유닛의 손실 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구하도록 더 구성된다.
본원은, 제2 양태에 따르면, 배터리 건강 상태를 검출하는 장치를 제공하고, 해당 장치는 CPU 모듈 및 샘플링 회로를 포함한다. CPU 모듈은, 검출된 유닛을 결정하고, 제어 정보를 샘플링 회로에 송신하도록 구성된다. 검출된 유닛은 적어도 하나의 배터리를 포함하고, 적어도 하나의 배터리는 적어도 하나의 배터리가 검출되기 전 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는다. 샘플링 회로는, 제어 정보를 CPU 모듈로부터 수신하고, 검출된 유닛의 개회로 전압 및 온도를 수집하고, 취득한 개회로 전압값 및 온도값을 CPU 모듈에 출력하도록 구성된다. CPU 모듈은, 샘플링 회로로부터 수신한 개회로 전압값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 구하고; 배터리 충전 상태값 및 온도값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 손실 용량을 구하고; 미리 저장된 부하 전력값 및 부하 단부 전압값과 검출된 유닛의 손실 용량에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 보유 용량을 구하고; 검출된 유닛의 보유 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구하도록 더 구성된다.
제1 양태 또는 제2 양태를 참조하면, 가능한 구현예에 있어서, CPU 모듈은 하기의 식을 이용해서 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 계산한다:
Figure pct00001
.
식 중, OCV 는 개회로 전압을 나타내고, SOC 는 배터리 충전 상태를 나타내고, n, a 1 , a 2 , a n , 및 b 는 사전 설정된 상수이고, n 은 양의 정수이다.
제1 양태, 제2 양태, 또는 상기 가능한 구현예를 참조하면, 가능한 구현예에 있어서, CPU 모듈은 하기의 식을 이용해서 검출된 유닛의 보유 용량을 계산한다:
Figure pct00002
.
식 중, Q r 은 검출된 유닛의 보유 용량을 나타내고, Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내고, Q th 는 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, W 는 부하 전력을 나타내고, U 는 부하 단부 전압을 나타내고, I th 는 상수이고, 그리고 p 는 Peukert 계수이다. 이 구현예에 있어서는, 부하 전력 및 부하 단부 전압에 대한 통신 장치의 요건이 고려되고, 검출된 유닛의 손실 용량이 취득된 후에 검출된 유닛의 보유 용량이 더 계산되므로, 최종적으로 취득되는 배터리 건강 상태값이 더 정확해진다.
제1 양태, 제2 양태, 또는 전술한 복수의 가능한 구현예를 참조하면, 가능한 구현예에 있어서, 샘플링 회로는 구체적으로, 검출된 유닛의 온도를 복수의 상이한 검출 시점에 수집하고, 상이한 검출 시점에 취득된 온도값을 CPU 모듈에 출력하도록 구성된다. CPU 모듈은 구체적으로, 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 온도값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 손실 용량을 구하도록 구성된다. 구체적으로, CPU 모듈은, 하기의 두 식을 이용해서, 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 온도값에 대응하는 제1 파라미터, 및 상이한 검출 시점에 취득된 온도값에 대응하는 제2 파라미터를 계산한다:
Figure pct00003
; 및
Figure pct00004
.
식 중, k 는 제1 파라미터를 나타내고, T 는 검출된 유닛의 온도를 나타내고, SOC 는 배터리 충전 상태를 나타내고, 또한 x 1 , x 2 , y 1 , y 2 , c, 및 d 는 사전 설정된 상수이고; 그리고 α 는 제2 파라미터를 나타내고, T 는 검출된 유닛의 전원의 온도를 나타내고, exp(λ/T) 는 자연 상수 e 를 (λ/T)승한 지수 함수를 나타내고, e 의 값은 2.718282이고, 그리고 x 0 및 λ 는 사전 설정된 상수이다. 이 구현예에 있어서는, 배터리의 온도가 경시적으로 변화되는 경우가 고려되고, 또한 온도에 대응하는 파라미터가 샘플링 회로에 의해 복수 회에 걸쳐 수집된 온도에 따라 계산되므로, 최종적으로 취득되는 배터리 건강 상태값이 더 정확해진다.
CPU 모듈이 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 구한 후에, 전술한 가능한 구현예를 참조하면, 가능한 구현예에 있어서, CPU 모듈은 상이한 검출 시점에 취득된 온도에 대한 제1 파라미터 및 제2 파라미터에 따라 미분 연산을 수행해서, 각 검출 시점에 취득된 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 구한다:
Figure pct00005
.
미분식 중, dQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, k 는 제1 파라미터를 나타내고, α 는 제2 파라미터를 나타내고, Q loss (t) 는 검출 시점 t 에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, 그리고 Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타낸다. 이 구현예에 있어서, 검출된 유닛이 부하에 전력을 공급하지 않는다는 점과, 검출된 유닛이 실제로는 소전류 형태로 서서히 방전된다는 점을 고려해서, 샘플링시마다 취득되는 온도에 대응하는 배터리 손실 용량이 미분으로 및 재귀적으로 계산에 의해 구해지므로, 최종적으로 구해지는 배터리 건강 상태값이 더 정확해진다.
전술한 복수의 가능한 구현예를 참조하면, 가능한 구현예에 있어서, 샘플링 회로가, 검출된 유닛의 제1 온도를 제1 시점에, 그리고 검출된 유닛의 제2 온도를 제2 시점에 수집하고, 제1 온도값 및 제2 온도값을 CPU 모듈에 출력하면, CPU 모듈은, 제1 온도값을 취득한 후에, 하기의 식을 이용해서, 또한 제1 온도에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터에 따라, 제1 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 계산한다:
Figure pct00006
.
식 중, t 0 은 배터리 인도 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내고, (t m -t 0 ) 은 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 일수를 나타내고, Q loss 는 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내고, k 는 제1 파라미터를 나타내고, 그리고 α 는 제2 파라미터를 나타낸다.
전술한 가능한 구현예를 참조하면, 가능한 구현예에 있어서, CPU 모듈은, 제1 파라미터값 및 제2 파라미터값을 구한 후에, 하기의 식을 이용해서, 또한 제1 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량 및 제2 온도에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터에 따라, 제2 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 계산한다:
Figure pct00007
.
식 중, t n 은 이전의 검출 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내고, (t m -t n ) 은 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 일수를 나타내고, ΔQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, Q loss_n 은 시점 t n 에 수집된 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, k 는 제1 파라미터를 나타내고, 그리고 α 는 제2 파라미터를 나타낸다.
제1 양태, 제2 양태, 또는 전술한 복수의 가능한 구현예를 참조하면, 가능한 구현예에 있어서, CPU 모듈은 검출된 유닛의 온도를 하나의 검출 시점에서만 수집하고, 검출된 유닛의 손실 용량을 하기의 식을 이용해서 계산한다:
Figure pct00008
.
식 중, t 0 은 배터리 인도 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내고, (t m -t 0 ) 은 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 일수를 나타내고, Q loss 는 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, exp(S+L/T) 는 자연 상수 e 를 (S+L/T)승한 지수 함수를 나타내고, e 의 값은 2.718282이고, S, L, 및 M 은 모두 상수이고, 그리고 T 는 검출된 유닛의 온도를 나타낸다.
본원은, 제3 양태에 따르면, 기지국을 제공하고, 기지국은, 중앙 제어기, 유효 전원, 대기 전원, 및 부하를 포함한다. 중앙 제어기는 유효 전원 또는 대기 전원을 제어해서 부하에 의해 필요해지는 전압 및 전류를 출력한다. 유효 전원 및 대기 전원은 부하에 전압 및 전류를 제공할 수 있다. 대기 전원은 적어도 하나의 배터리를 포함한다. 기지국은, 제1 양태, 제2 양태, 또는 전술한 복수의 가능한 구현예에 따른 배터리 건강 상태를 검출하는 장치를 더 포함한다. 검출 장치는, 대기 전원에 있는 배터리의 건강 상태를 검출하고, 검출된 유닛을 대기 전원에 기초하여 결정한다.
본원은, 제4 양태에 따르면, 배터리 건강 상태를 검출하는 방법을 제공한다. 해당 방법은 통신 장치 내의 배터리 관리 유닛에 의해 수행된다. 통신 장치는 기지국일 수 있으며, 배터리 건강 상태를 검출하는 방법은 기지국 내의 배터리 관리 유닛에 의해 수행될 수 있다. 배터리 관리 유닛은 검출된 유닛을 결정하고, 여기서 검출된 유닛은 적어도 하나의 배터리를 포함하고, 적어도 하나의 배터리는 적어도 하나의 배터리가 검출되기 전 일정 기간 동안 통신 장치에 있는 부하에 전력을 공급하지 않는다. 배터리 관리 유닛은 검출된 유닛의 개회로 전압 및 온도를 수집하고; 수집에 의해 취득된 개회로 전압값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 구하고; 하기의 방식들 중 하나로 적어도 하나의 배터리의 건강 상태를 검출한다. 한 방식에 있어서, 배터리 관리 유닛은 배터리 충전 상태값 및 온도값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 손실 용량을 구하고; 검출된 유닛의 손실 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구한다. 대안으로서, 다른 방식에 있어서, 배터리 관리 유닛은 배터리 충전 상태값 및 온도값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 손실 용량을 구하고; 미리 저장된 부하 전력값 및 부하 단부 전압값과 검출된 유닛의 손실 용량에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 보유 용량을 구하고; 검출된 유닛의 보유 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구한다.
제4 양태를 참조하면, 배터리 관리 유닛은 배터리 건강 상태를 검출하는 장치일 수 있다. 전술한 복수의 가능한 구현예에서의 계산식을 참조하면, 배터리 관리 유닛은 하기의 방법 단계들, 즉 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 계산하는 단계, 검출된 유닛의 손실 용량을 계산하는 단계, 및 검출된 유닛의 보유 용량을 계산하는 단계를 서로 다른 식을 사용해서 수행한다. 서로 다른 실제의 경우들에 있어서는, 검출된 유닛의 손실 용량을 배터리 관리 유닛에 의해 구하는 방법 단계들이 서로 다르다. 하나의 방법 단계는 다음과 같다: 즉, 배터리 관리 유닛은 복수의 상이한 검출 시점에 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 온도값에 따라 계산을 수행해서, 검출된 유닛의 손실 용량을 구한다. 구체적으로, 배터리 관리 유닛은, 서로 다른 식을 사용해서, 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 온도값에 대응하는 제1 파라미터와, 상이한 검출 시점에 취득된 온도값에 대응하는 제2 파라미터를 각각 계산하고; 제1 파라미터 및 제2 파라미터에 대응하는 미분 연산을 수행해서, 각 검출 시점에 취득된 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 구한다. 대안으로서, 다른 방법 단계는 다음과 같다: 즉, 배터리 관리 유닛은 검출된 유닛의 온도를 하나의 검출 시점에서만 수집하고, 검출된 유닛의 손실 용량을 하나의 식을 사용해서 계산한다.
본원은, 제5 양태에 따르면, 프로그램 명령어를 포함하는 컴퓨터-판독가능한 스토리지 매체를 제공한다. 프로그램 명령어는, 배터리 관리 유닛으로 하여금, 제4 양태 또는 제4 양태의 전술한 복수의 가능한 구현예에 따른 방법 단계들을 수행하게 한다.
전술한 내용에 기초하면, 본원에 있어서, 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리의 경우, 배터리를 통신 장치로부터 분리하지 않고, 배터리의 개회로 전압 및 온도가 수집된다. 배터리 손실 용량은 배터리의 개회로 전압값 및 온도값과 계산에 의해 구해진 배터리 충전 상태값을 사용해서 결정된다. 이렇게 해서, 배터리 건강 상태가 정확하게 검출되며, 서비스에의 영향이 회피된다.
이하의 도면 및 상세한 설명을 검토한 후라면, 당업자에게는 다른 시스템, 방법, 특징, 및 장점이 분명해질 것이다. 다른 시스템, 방법, 특징, 및 장점은 상세한 설명에 포함되고, 본 발명의 범위 내이며, 또한 첨부된 청구항들에 의해 보호될 것이 요구된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 개략적인 구성도이고;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 건강 상태를 검출하는 장치의 개략적인 구성도이고;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 건강 상태를 검출하는 방법의 개략적인 흐름도이고;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 건강 상태를 검출하는 방법의 개략적인 흐름도이다.
모든 도면에 있어서, 동일한 참조 기호 또는 설명은 유사한 구성요소를 나타내는 것이며, 반드시 동일한 것은 아니다. 본 명세서에서 설명한 실시예들은 다양한 방식으로 용이하게 수정되거나 또는 다른 형태로 치환된다. 따라서, 구체적인 실시예들은 이미 첨부 도면에서의 예를 이용해서 도시되어 있으며 본 명세서에서 상세하게 설명된다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 개시된 특정 형태에 한정하려는 것은 아니다. 대신에, 본 발명은, 첨부한 청구항들의 범위 내에 속하는 모든 수정, 등가물, 및 치환을 포함한다.
아래에서는 본원의 이해를 돕기 위해 본 명세서 전반의 몇 가지 기술 용어를 설명 및 기술한다.
배터리 SOH는 배터리 건강 상태를 나타내고, 인도시의 배터리의 원래의 용량에 대한, 배터리가 노화된 후에 완전히 충전되는 배터리 용량의 비율이다.
배터리 보유 용량은 배터리가 노화된 후에 완전히 충전되는 배터리 용량이다.
배터리 노화는, 배터리가 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않을 경우 배터리 성능이 열화되는 것을 나타낸다.
개회로 전압(OCV)은 개회로 상태의 배터리의 단부 전압이다.
배터리 SOC(state of charge)는 배터리 충전 상태를 나타내고, 완전히 충전된 상태의 배터리 용량에 대한 잔여 배터리 용량의 비율이다.
본 명세서의 실시예들은, 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리에 대하여 배터리 건강 상태가 검출될 수 있도록, 다양한 기술적인 해법을 제공한다.
본원의 목적, 기술적인 해법, 및 장점을 이해하기 쉽게 하기 위해, 이하에 상세한 설명을 제공한다. 상세한 설명은 블록도, 흐름도, 및/또는 예를 이용해서 장치 및/또는 프로세스의 다양한 실시예를 제공한다. 이들 블록도, 흐름도, 및/또는 예는 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함한다. 따라서, 당업자라면, 블록도, 흐름도, 및/또는 예에서의 각 기능 및/또는 동작이 다양한 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어 및/또는 그 임의의 조합을 이용해서 독립적으로 및/또는 함께 수행될 수 있음을 이해할 것이다.
일반적으로, 통신 장치는 중앙 제어기, 유효 전원, 대기 전원, 배터리 건강 상태를 검출하는 장치, 및 부하를 포함한다. 중앙 제어기는, 유효 전원 또는 대기 전원을 제어해서 부하의 필요에 따라 상응하는 전압 및 전류를 출력하고, 유효 전원을 제어해서 대기 전원을 충전한다. 유효 전원 및 대기 전원은 통신 장치 내의 부하에 신뢰성 있는 전압 및 전류를 제공해서 서비스가 중단되지 않게 하도록 구성된다. 통신 장치의 사용 필요에 따라, 유효 전원은 하나의 전원 공급 장치(Power Supply Unit, PSU) 또는 병렬로 연결되는 복수의 PSU를 포함할 수 있다. PSU는 외부의 교류를 부하용의 직류로 변환하도록 구성된다. 대안으로서, 유효 전원은 하나의 태양광 발전 장치(Solar Supply Unit, SSU) 또는 병렬로 연결되는 복수의 SSU를 포함할 수 있다. SSU는 광기전력 패널로부터의 직류를 부하용의 직류로 변환하도록 구성된다. 광기전력 패널로부터의 직류의 전압은 비교적 크고, 100 V 보다 큰 것이 일반적이다. 기지국과 같은 통신 장치 내의 부하는 일반적으로 전압이 48 V 인 직류를 사용한다. 대안으로서, 유효 전원은 병렬로 연결되는 PSU 및 SSU를 포함할 수 있다.
대기 전원은 하나 이상일 수 있다. 대기 전원은 하나의 배터리 또는 직렬/병렬로 연결되는 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 대기 전원은 일반적으로 통신 장치 내의 부하에 전력을 공급하지 않는다. 배터리 건강 상태를 검출하는 장치를 배터리 관리 유닛(battery management unit, BMU)이라고 하거나, 또는 배터리 관리 시스템(battery manage system, BMS)이라고 할 수 있다. 배터리 건강 상태를 검출하는 장치는 다른 응용 분야에서는 다른 이름을 갖는다. BMS 및 BMU는 예시일 뿐이며, 본원을 한정하려는 것은 아니다. 배터리 건강 상태를 검출하는 장치는 대기 전원에서의 배터리 성능의 열화도를 검출하도록 구성된다. 선택적으로, 배터리 건강 상태를 검출하는 장치의 수량은 대기 전원 내의 배터리의 수량과 관련된다. 비교적 다량의 배터리가 있을 경우에는, 배터리 건강 상태를 검출하는 장치가 특정 수량으로 구성된다. 대기 전원의 배터리의 타입이 구체적으로 한정되는 것은 아니지만, 배터리의 타입은 리튬-이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, Ni-Cd 배터리, NiMH 배터리, NiZn 배터리 등을 포함할 수 있다.
다른 통신 장치에 따르면, 부하가 복수 형태로 제시된다. 예를 들어, 부하는 데이터 센터 디바이스의 고속 컴퓨팅 프로세서, 기지국의 베이스밴드 무선 주파수 처리 유닛, 또는 광섬유 통신 장치의 메인 제어 보드일 수 있다. 본원에서는 부하를 구체적으로 한정하지 않는다.
예를 들어, 통신 장치는 기지국이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국(100)의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면, 기지국(100)은 중앙 제어기(101), 유효 전원, 대기 전원, 2개의 BMU(104), 및 부하(105)를 포함한다. 중앙 제어기(101)는 전원 버스(도 1에서는 굵은 실선으로 도시됨)를 사용해서 유효 전원, 대기 전원, BMU(104), 및 부하(105)에 각각 접속된다. 유효 전원은 병렬로 연결되는 2개의 PSU(102) 및 2개의 SSU(103)를 포함한다. 대기 전원은 직렬로 연결되는 복수의 배터리를 포함한다. 중앙 제어기(101)는 통신 버스(도 1에서는 가는 실선으로 도시됨)를 사용해서 유효 전원, 대기 전원, BMU(104), 및 부하(105)에 각각 접속되고; PSU(102) 및 SSU(103)를 제어해서 신뢰성 있는 전압 및 전류를 부하(105)에 제공하고; PSU(102) 및 SSU(103)를 제어해서 대기 전원을 충전하고; 부하(105)를 제어해서 통신 서비스를 실행한다. PSU(102) 및 SSU(103)가 전력 공급을 정지하면, 대기 전원이 신뢰성 있는 전압 및 전류를 부하(105)에 제공해서 통신 서비스가 중단되지 않게 한다. 본 실시예에 있어서, PSU의 수량, SSU의 수량, 및 배터리의 수량은 단지 예시일 뿐이며, 본원을 한정하려는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 건강 상태를 검출하는 장치의 개략적인 구성도이다. 배터리 건강 상태를 검출하는 장치를 BMU라고 할 수 있다. 도 1을 참조하면, 도 2는 BMU(104)의 내부 구성 구조를 더 도시한다. 도 2를 참조하면, BMU(104)는 CPU 모듈(201) 및 샘플링 회로(202)를 포함한다. 장치는 전원 모듈(203), 통신 모듈(204), 제어 모듈(205), 메모리(206), 및 디스플레이(207)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, CPU 모듈(201), 샘플링 회로(202), 통신 모듈(204), 제어 모듈(205), 메모리(206), 및 디스플레이(207)는 데이터 버스(도 2에서는 가는 실선으로 도시됨)를 사용해서 서로 접속된다. CPU 모듈(201)은, 검출된 유닛을 결정하고, 제어 정보를 샘플링 회로(202)에 송신하도록 구성된다. 검출된 유닛은 부하에 전력을 공급하지 않는 하나 이상의 배터리를 포함한다. 예를 들어, 대기 전원이 단일의 배터리이면, 검출된 유닛으로서 단일의 배터리가 사용될 수 있다. 예를 들어, 대기 전원이 복수의 배터리를 병렬로 연결한 배터리 그룹이면, 검출된 유닛으로서 배터리 그룹이 사용될 수 있다. 예를 들어, 대기 전원이 복수의 배터리를 직렬로 연결한 배터리 그룹이면, 검출된 유닛으로서 배터리 그룹이 사용될 수 있거나, 또는 검출된 유닛으로서 배터리 그룹 내의 하나의 배터리가 사용될 수 있거나, 또는 검출된 유닛으로서 배터리 그룹 내의 복수의 인접 배터리를 직렬로 연결한 배터리 그룹이 사용될 수 있다. 대기 전원의 실제 구성에 따라, 서비스 요건을 참조하여, 사전 설정된 규칙을 이용해서 검출된 유닛이 자동으로 설정될 수 있다. 대안으로서, 검출된 유닛은 당업자에 의해 경험에 따라 설정될 수 있다.
샘플링 회로(202)는 CPU 모듈(201)로부터 제어 정보를 수신하고, 검출된 유닛의 개회로 전압을 수집하고, 수집된 전압값을 CPU 모듈(201)에 출력한다. 다음으로, CPU 모듈(201)은 전압값을 CPU 모듈(201)에 내장된 스토리지 서브유닛(도면에는 도시되지 않음)에 저장하거나, 또는 CPU 모듈(201)은 전압값을 메모리(206)에 저장한다. 배터리의 개회로 전압은 개회로 상태의 배터리의 단부 전압이다. 수집된 개회로 전압은 검출된 유닛에 상응하게 달라진다. 예를 들어, 검출된 유닛이 하나의 배터리이면, 개회로 상태의 배터리의 양 단부에서의 전압이 개회로 전압이다. 예를 들어, 검출된 유닛이 복수의 배터리를 병렬 또는 직렬로 연결한 배터리 그룹이면, 개회로 상태의 배터리 그룹의 양 단부에서의 전압이 개회로 전압이다. 샘플링 회로(202)는, CPU 모듈(201)로부터 제어 정보를 수신하고, 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 수집된 온도값을 CPU 모듈(201)에 출력하도록 더 구성된다. 다음으로, CPU 모듈(201)이 온도값을 저장하거나, 또는 CPU 모듈(201)은 온도값을 메모리(206)에 저장한다. 샘플링 회로는, 대기 전원의 현재의 전기량 상태 정보를 수집하고, 전기량 상태 정보를 CPU 모듈(201)에 출력하도록 더 구성된다.
CPU 모듈(201)은, 샘플링 회로(202)에 의해 수집된 정보, 예를 들어, 배터리 개회로 전압값, 배터리 전류값, 배터리 수준값, 또는 배터리 온도값을 수신하도록 더 구성된다. CPU 모듈(201)은, 메모리(206)에 저장된 다양한 유형의 정보를 판독하고, 미리 구성된 알고리즘 규칙에 따라 상응하는 컴퓨팅 및 처리를 수행하도록 더 구성된다.
전원 모듈(203)은 전원 버스(도 2에서는 굵은 실선으로 도시됨)를 사용해서 CPU 모듈(201), 샘플링 회로(202), 통신 모듈(204), 제어 회로(205), 메모리(206), 및 디스플레이(207)에 접속된다. 전원 모듈(203)은 DC/DC 변환을 완료하도록, 즉, 부하에 의해 요구되는 직류 전압을 BMU(104)에 의해 요구되는 직류 전압으로 변환하도록 구성된다. 예를 들어, BMU(104)는 기지국(100)에 설치된다. 기지국(100)의 전원에 의해 부하(105)에 제공되는 전압은 48 V이고, BMU(104)의 구성요소들은 서로 다른 전압을 필요로 한다. 예를 들어, CPU 모듈(201)에 의해 요구되는 전압은 3.3 V이고, 샘플링 회로(202)에 의해 요구되는 전압은 5 V이고, 통신 모듈에 의해 요구되는 전압은 3.3 V이고, 제어 회로(205)에 의해 요구되는 전압은 12 V이고, 메모리(206)에 의해 요구되는 전압은 3.3 V이고, 디스플레이(207)에 의해 요구되는 전압은 3.3 V이다. 이 경우, 전원 모듈(203)은 48 V의 입력 전압을 구성요소들에 의해 요구되는 전원 전압으로 변환하고, 해당 전압을 출력한다.
통신 모듈(204)은 중앙 제어기(101)와 BMU(104) 사이에서 교환되는 정보를 수신 또는 송신하도록 구성된다. 대기 전원의 배터리 전기량이 상대적으로 낮을 경우, CPU 모듈(201)은 대기 전원의 전기량 상태 정보를 통신 모듈(204)에 송신한다. 통신 모듈(204)은 전기량 상태 정보를 중앙 제어기(101)에 보고한다. 다음으로, 중앙 제어기(101)는 대기 전원을 충전하기 위한 제어 정보를 통신 모듈(204)에 송신하고, 통신 모듈(204)은 제어 정보를 CPU 모듈(201)에 전송한다. 제어 회로(205)는 대기 전원의 전원 스위치에 접속된다. CPU 모듈(201)은 제어 정보에 따라 제어 회로(205)를 기동하여 대기 전원의 전원 스위치를 켜서, 유효 전원과 대기 전원 사이의 전력 라인 루프를 닫으므로, 대기 전원에 있는 배터리는 유효 전원에 의해 제공되는 전기량 보충을 얻을 수 있다.
메모리(206)는 데이터를 기록할 수 있으며 그로부터 데이터가 삭제될 수 있는 주지의 반도체 컴포넌트, 예를 들어, RAM, ROM, EEPROM, 또는 하드 디스크와 같은 대용량 스토리지 매체일 수 있다.
디스플레이(207)는 CPU 모듈(201)에 의해 취득되는, 대기 전원에 있는 배터리의 전기량 상태 정보, 배터리 건강 상태 정보 등을 출력하도록 구성된다. 디스플레이(207)는 정보를 시각적으로 표시하는 임의의 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 LCD 디스플레이 또는 LED 디스플레이일 수 있다.
대기 전원에 있어서 검출된 유닛의 배터리 SOH를 정확하게 구하기 위해, 검출된 유닛의 충전 상태 정보가 취득된 후에 복수의 인자를 더 고려할 필요가 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 검출된 유닛의 전원의 온도가 경시적으로 달라지기 때문에, 배터리 SOH 값의 계산시에, 배터리 건강 상태를 검출하는 장치(BMU라고 할 수 있음)는 다른 시점에 취득된 온도와 배터리 충전 상태 사이의 관계를 고려하는 한편, 다른 시점에 취득된 온도와 배터리 손실 용량 사이의 관계를 고려할 필요가 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 건강 상태를 검출하는 방법의 개략적인 흐름도이다. 도 1에서 설명한 기지국(100) 및 도 2에서 설명한 BMU(104)를 참조하여, 이하에서는 BMU(104)가 배터리 SOH 값을 계산에 의해 구하는 방법을 구체적으로 설명한다.
S301에서, CPU 모듈(201)은 검출된 유닛을 결정하고, 개회로 전압을 수집하기 위한 제어 정보를 샘플링 회로(202)에 송신한다. S302에서, 샘플링 회로(202)는 CPU 모듈(201)로부터 제어 정보를 수신하고, 검출된 유닛의 개회로 전압을 수집하고, 검출된 유닛의 개회로 전압값을 CPU 모듈(201)에 출력한다. S303에서, CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 개회로 전압값에 따라 계산에 의해 배터리 SOC 값을 구한다.
CPU 모듈(201)이 배터리 SOC를 구하는 복수의 구현예가 존재한다. 예를 들어, 배터리 SOC 값은 식을 이용해서 계산된다. 개회로 전압과 배터리 SOC 사이의 대응 관계는 하기의 식 1을 이용해서 표현될 수 있다:
[식 1]
Figure pct00009
.
식 1 중, OCV 는 개회로 전압을 나타내고, SOC 는 배터리 충전 상태를 나타내고, 그리고 n, a 1 , a 2 , a n , 및 b 는 상수이다. 이들 상수는 서비스 요건에 따라 설정될 수 있거나, 또는 당업자에 의해 경험에 따라 설정될 수 있고, n 은 양의 정수이다. 설정 방식은 당업자에게는 주지의 선행 기술에 속하기 때문에, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 지정된 상수는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장될 수 있거나, 또는 메모리(206)에 미리 저장될 수 있다.
식 1을 참조하면, 예를 들어, n 의 값이 7이면, 개회로 전압과 배터리 충전 상태 사이의 대응 관계에 대한 식은 하기와 같을 수 있다:
Figure pct00010
다른 예의 경우, 대기 전원의 배터리가 통신 장치에 설치되기 전에, 당업자는 실험 및 테스트를 복수회 수행하는 것에 의해 개회로 전압과 배터리 SOC 사이의 대응 관계에 관한 정보를 취득하고 나서; 대응 관계에 관한 정보를 메모리(206)에 미리 저장하거나, 또는 대응 관계에 관한 정보를 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장한다. 실험 및 테스트 수단은 당업자에게는 주지의 선행 기술에 속하기 때문에, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 개회로 전압값을 수신하고, 개회로 전압값과 배터리 SOC 사이의 대응 관계에 관한 미리 저장된 정보를 판독함으로써 배터리 SOC 값을 취득한다.
S304에서, CPU 모듈(201)은 온도를 수집하기 위한 제어 정보를 샘플링 회로(202)에 송신한다. 샘플링 회로(202)는 CPU 모듈(201)로부터 제어 정보를 수신하고; 상이한 검출 시점에 검출된 유닛의 온도를 수집하고; 또한 상이한 검출 시점에 취득되는 검출된 유닛의 온도값을 CPU 모듈(201)에 출력한다. S305에서, CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 손실 용량을 배터리 SOC 값과 상이한 검출 시점에 취득된 온도값에 따라 계산에 의해 구한다.
구체적으로, 샘플링 회로(202)는 제1 시점(예를 들어, 2015-07-01 9:00)에 검출된 유닛의 전원의 온도를 수집하고 나서, 검출된 유닛의 제1 온도값을 CPU 모듈(201)에 출력한다. 예를 들어, 전원이 단일의 배터리이면, 단일의 배터리의 온도는 수집된 온도이다. 예를 들어, 전원이 복수의 배터리를 병렬 또는 직렬로 연결한 배터리 그룹이면, 배터리 그룹의 온도는 수집된 온도이다.
CPU 모듈(201)은 제1 시점에 취득되는 검출된 유닛의 전원의 제1 온도값을 수신하고; 제1 온도값 및 배터리 SOC 값에 따라, 제1 온도값에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 구한다. CPU 모듈(201)이 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 구하는 복수의 구현예가 존재한다. 예를 들어, 제1 파라미터 및 제2 파라미터는 식들을 이용해서 계산된다. 구체적으로: 1) 제1 파라미터와 검출된 유닛의 온도 및 배터리 SOC와의 사이의 대응 관계는 하기의 식 2를 이용해서 표현될 수 있다:
[식 2]
Figure pct00011
.
식 2 중, k 는 제1 파라미터를 나타내고, T 는 검출된 유닛의 전원의 온도를 나타내고, SOC 는 배터리 충전 상태를 나타내고, 그리고 x 1 , x 2 , y 1 , y 2 , c, 및 d 는 상수이다. 이들 상수는 서비스 요건에 따라 설정될 수 있거나, 또는 당업자에 의해 경험에 따라 설정될 수 있다. 설정 방식은 당업자에게는 주지의 선행 기술에 속하기 때문에, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 지정된 상수는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장될 수 있거나, 또는 메모리(206)에 미리 저장될 수 있다.
식 2를 참조하면, 예를 들어, k 와 온도 및 배터리 충전 상태와의 사이의 대응 관계에 대한 식은 다음과 같을 수 있다:
Figure pct00012
2) 제2 파라미터와 검출된 유닛의 온도 사이의 대응 관계는 하기의 식 3을 이용해서 표현될 수 있다:
[식 3]
Figure pct00013
.
식 3 중, α 는 제2 파라미터를 나타내고, T 는 검출된 유닛의 전원의 온도를 나타내고, exp(λ/T) 는 자연 상수 e 를 기저로 하는, 즉 e 를 (λ/T)승한 지수 함수를 나타내고, e 의 값은 2.718282이고, 그리고 x 0 및 λ 는 상수이다. 이들 상수는 서비스 요건에 따라 설정될 수 있거나, 또는 당업자에 의해 경험에 따라 설정될 수 있다. 설정 방식은 당업자에게는 주지의 선행 기술에 속하기 때문에, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 지정된 상수는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장될 수 있거나, 또는 메모리(206)에 미리 저장될 수 있다.
식 3을 참조하면, 예를 들어, α 와 T 사이의 대응 관계에 대한 식은 다음과 같을 수 있다:
Figure pct00014
.
다른 예의 경우, 대기 전원의 배터리가 통신 장치에 설치되기 전에, 당업자는 제1 파라미터와 검출된 유닛의 온도 및 배터리 SOC 사이의 대응 관계에 관한 정보, 및 제2 파라미터와 검출된 유닛의 온도 사이의 대응 관계에 관한 정보를 실험 및 테스트를 복수회 수행하는 것에 의해 취득하고 나서; 두 대응 관계에 관한 2개의 정보 피스를 메모리(206)에, 또는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장한다. 실험 및 테스트 수단은 당업자에게는 주지의 선행 기술에 속하기 때문에, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. CPU 모듈(201)은 제1 온도값을 수신하고; 제1 파라미터와 검출된 유닛의 온도 및 배터리 SOC와의 사이의 대응 관계에 관한 미리 저장된 정보를 판독하는 것에 의해, 제1 온도값에 대응하는 제1 파라미터를 구하고; 제2 파라미터와 검출된 유닛의 온도 사이의 대응 관계에 관한 미리 저장된 정보를 판독하는 것에 의해, 제1 온도값에 대응하는 제2 파라미터를 취득한다.
CPU 모듈(201)은, 제1 온도값에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터에 따라, 제1 온도값에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 구한다. CPU 모듈(201)이 검출된 유닛의 손실 용량을 구하는 복수의 구현예가 존재한다. 예를 들어, 검출된 유닛의 손실 용량은 식을 이용해서 계산된다. 구체적으로, 검출된 유닛의 손실 용량과 제1 파라미터 및 제2 파라미터와의 사이의 대응 관계는 하기의 식 4를 이용해서 표현될 수 있다:
[식 4]
Figure pct00015
.
식 4 중, t 0 은 배터리 인도 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내고, (t m -t 0 ) 은 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 일수를 나타내고, Q loss 는 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내고, k 는 제1 파라미터를 나타내고, 그리고 α 는 제2 파라미터를 나타낸다. 본 발명의 이 실시예를 참조하면, 예를 들어, 배터리 인도 시점은 2015-06-01 9:00이고, 제1 시점은 현재의 검출 시점 t m 으로서 사용된다. 예를 들어, t m 은 2015-07-01 9:00이다.
검출된 유닛의 전원의 온도가 경시적으로 달라지기 때문에, k 및 α 는 그에 상응하여 변화된다. 이경우, CPU 모듈(201)은, 다음 검출 시점에 수집될 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을, 제1 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량에 기초하여 미분으로 계산에 의해 구할 필요가 있다. 상응하는 미분식은 다음과 같다:
Figure pct00016
.
미분식 중, dQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, k 는 제1 파라미터를 나타내고, 그리고 α 는 제2 파라미터를 나타낸다. 미분 처리가 시간을 기준으로 수행되기 때문에, k 및 α 는 개별적으로 현재의 시점에 대응한다. Q loss (t) 는 시점 t 에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, 그리고 Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타낸다. 계산 방법에 있어서는, 복수회의 온도 샘플링이 수행되고, 각 샘플링마다 취득된 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량이 각 샘플링 시점에 기초하여 재귀적으로 계산에 의해 구해진다. 예를 들어, 샘플링 회로(202)가 두 시점에 검출된 유닛의 전원의 온도 T 1 및 T 2 를 수집하면, CPU 모듈(201)은, T 1 에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 구한 후에, T 2 에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을, 두 시점 사이의 시차에 기초하여 계산에 의해 더 구할 필요가 있다. 다른 예의 경우, 샘플링 회로(202)가 세 시점에 검출된 유닛의 전원의 온도 T 1 , T 2 , 및 T 3 을 수집하면, CPU 모듈(202)은, T 1 에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 구한 후에, 먼저 T 2 에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을, 처음 두 시점 사이의 시차 (T 2 -T 1 ) 에 기초하여 계산에 의해 구하고 나서, T 3 에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을, 마지막 두 시점 사이의 시차 (T 3 -T 2 ) 에 기초하여 계산에 의해 구한다. 온도 샘플링 횟수의 수량은 전술한 예들에 한정되지 않는다. 유추해보면, 다른 경우들도 마찬가지이다. 본 명세서에서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
샘플링 회로(202)가 두 시점에 검출된 유닛의 전원의 온도를 수집하는 예를 이용해서 더 설명한다. 전술한 설명에 기초하면, 샘플링 회로(202)는 검출된 유닛의 제1 온도를 수집에 의해 취득한다. 이어서, 샘플링 회로(202)는 제2 시점에 검출된 유닛의 제2 온도를 수집하고 나서, 제1 온도값 및 제2 온도값을 CPU 모듈(201)에 출력한다. 제2 시점과 제1 시점 사이의 차이는 통상 0.5일을 넘지 않는다. 예를 들어, 제2 시점이 2015-07-01 15:00이고, 제1 시점이 2015-07-01 9:00이면, 2015-07-01 15:00와 2015-07-01 9:00 사이의 차이는 0.25일이다. CPU 모듈(201)은 제2 온도값을 수신하고, 제2 온도값 및 배터리 SOC 값에 따라, 제2 온도에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 취득한다. 전술한 설명을 참조하면, CPU 모듈(201)은, 식 2 및 식 3을 이용해서, 제2 온도에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 구할 수 있거나, 또는 미리 저장된 대응 관계 정보를 판독해서, 제2 온도에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터를 구할 수 있다. 본 명세서에서는 상세한 계산 프로세스를 설명하지 않는다.
CPU 모듈(201)은, 제1 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량과 제2 온도에 대응하는 제1 파라미터 및 제2 파라미터에 따라 식 5를 이용해서 계산에 의해, 제2 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 구한다. 식 5는 다음과 같다:
[식 5]
Figure pct00017
.
식 5 중, t n 은 이전의 검출 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내고, (t m -t n ) 은 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 일수를 나타내고, 통상, (tm-tn)≤0.5이며, ΔQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, Q loss_n 은 시점 t n 에 수집된 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, k 는 제1 파라미터를 나타내고, 그리고 α 는 제2 파라미터를 나타낸다. 본 발명의 이 실시예를 참조하면, 제1 시점은 t n (예를 들어, 2015-07-01 9:00)으로서 사용되고, 제2 시점은 t m (예를 들어, 2015-07-01 15:00)으로서 사용되고, 제2 시점과 제1 시점 사이의 일수는 (t m -t n ) (예를 들어, 2015-07-01 15:00와 2015-07-01 9:00 사이의 차이는 0.25일)으로서 사용되고, 제2 시점과 제1 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량은 ΔQ loss 로서 사용되고, 그리고 제1 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량은 Q loss_n 으로서 사용된다.
CPU 모듈(201)은, 식 6을 이용해서 제1 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량 및 제2 온도에 대응하는 검출된 유닛의 손실 용량에 따라, 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 계산한다. 식 6은 다음과 같다:
[식 6]
Figure pct00018
.
식 6 중, Q th 는 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, Q loss 는 제1 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, 그리고 ΔQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타낸다. 본 발명의 이 실시예를 참조하면, 제2 시점은 현재의 검출 시점으로서 사용되고, 제1 시점은 제1 검출 시점으로서 사용되고, 제2 시점과 제1 시점 사이의 차이는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이로서 사용된다. 샘플링 회로(202)가 적어도 N(N≥3이고, N은 양의 정수)개의 시점에 검출된 유닛의 전원의 온도를 수집하면, CPU 모듈(201)은 누적 (N-1)ΔQ loss 에 따라 재귀적으로 계산에 의해 Q th 를 구한다는 점에 유의해야 한다.
S306에서, CPU 모듈(201)은 배터리 SOH 값을 검출된 유닛의 원래의 용량에 대한 검출된 유닛의 손실 용량의 비율에 따라 계산에 의해 구한다.
통상, 검출된 유닛의 원래의 용량은 배터리에 표시된 용량일 수 있거나, 또는 인도시에 측정에 의해 결정되는 배터리의 원래의 용량일 수 있다. CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 배터리 SOH 값을 식 7을 이용해서 계산에 의해 구한다. 식 7은 다음과 같다:
[식 7]
Figure pct00019
.
식 7 중, SOH th 는 검출된 유닛의 배터리 건강 상태를 나타내고, Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내고, Q th 는 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타낸다.
본 발명의 이 실시예에 있어서는, 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리의 경우, 배터리를 통신 장치로부터 분리하지 않고도 배터리 SOH가 검출될 수 있다. 배터리 SOH를 구하는 과정에서, 샘플링 회로가 온도를 복수회 수집하는 수단이 사용되고, 이는 배터리의 온도가 경시적으로 달라지는 인자를 고려한 것이다. 또한, 계산 중에, 검출된 유닛이 부하에 전력을 공급하지 않는다는 점과, 검출된 유닛이 실제로는 소전류 형태로 서서히 방전된다는 점을 고려해서, 샘플링시마다 취득되는 온도에 대응하는 배터리 손실 용량이 미분으로 및 재귀적으로 계산에 의해 구해지므로, Q th 가 구해진다. Q th 의 값은 전류 I th , 즉
Figure pct00020
를 이용해서, 검출된 유닛을 완전히 충전하거나 또는 완전히 방전하는 것에 의해 취득되는 용량과 등가이고, C는 1시간 이내에 검출된 유닛의 방전 속도에 대응하는 전류이고, C의 값은 1시간 이내에 검출된 유닛의 방전 용량값과 같다. 분명하게, 본 발명의 이 실시예에 있어서는, 배터리 성능의 열화도가 정확하게 모니터링될 수 있으며, 배터리 SOH가 검출되는 동안은 서비스에의 영향이 회피될 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 대기 전원에서 검출된 유닛의 배터리 SOH를 정확하게 구하기 위해, 검출된 유닛의 충전 상태 정보가 취득된 후에, 검출된 유닛의 전원의 온도가 경시적으로 달라지는 인자뿐만 아니라, 검출된 유닛이 전력을 공급하는 부하로 인해 발생되는 전류 변화를 고려할 필요가 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 건강 상태를 검출하는 방법의 개략적인 흐름도이다. 이 실시예에 있어서, S401 내지 S403의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S301 내지 S303의 내용과 유사하고, CPU 모듈(201)에 의해 검출된 유닛을 결정하는 것 및 계산에 의해 배터리 SOC 값을 구하는 방법을 설명한다. S404 및 S405의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S304 및 S305의 내용과 유사하고, CPU 모듈(201)이 검출된 유닛의 손실 용량을 계산에 의해 구하는 방법을 설명한다. 따라서, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 이 실시예와 전술한 실시예간의 차이는 다음과 같다: S406에서, 검출된 유닛의 손실 용량을 계산에 의해 구한 후에, CPU 모듈(201)은 미리 저장된 부하 전력값 및 부하 단부 전압값을 판독한다. S407에서, CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 보유 용량을, 부하 전력값, 부하 단부 전압값, 및 검출된 유닛의 손실 용량에 따라 계산에 의해 구한다.
구체적으로, 기지국(100)의 경우, 부하(105)에 의해 요구되는 전력값 및 단부 전압값은 통상, 메모리(206)에 또는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장된다. CPU 모듈(201)은 미리 저장된 부하 전력값 및 부하 단부 전압값을 판독하고 나서, 검출된 유닛의 보유 용량을 식 8을 이용해서 계산한다. 식 8은 다음과 같다:
[식 8]
Figure pct00021
.
식 8 중, Q r 은 현재의 검출 시점에서 검출된 유닛의 보유 용량을 나타내고, Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내고, Q th 는 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, W 는 부하 전력을 나타내고, U 는 부하 단부 전압을 나타내고, I th 는 상수이고, 그리고 p 는 Peukert 계수이다. 상수 I th 의 경우,
Figure pct00022
이다. C의 값은 1시간 이내에 검출된 유닛의 방전 용량값과 같다. 일반적으로, I th 는 서비스 요건에 따라 설정될 수 있거나, 또는 당업자에 의해 경험에 따라 설정될 수 있다. 지정된 상수는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장될 수 있거나, 또는 메모리(206)에 미리 저장될 수 있다. p 의 경우, 당업자는 p 와 배터리 노화 정도 f 및 배터리 SOC와의 사이의 대응 관계에 관한 정보를 경험에 따라 미리 설정하고, 해당 정보를 메모리(206)에 또는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 저장한다. 예를 들어, 값의 사례 및
Figure pct00023
에 대해서는 하기의 표 1을 참조한다. 전술한 실시예의 설명에 기초하면, CPU 모듈(201)은 Q th 를 S404 및 S405에 따라 구하고, f 를 계산에 의해 추가로 구할 수 있다. 또한, CPU 모듈(201)은 배터리 SOC 값을 S402 및 S403에 따라 구하고, CPU 모듈(201)은 f 및 배터리 SOC 값에 따라 대응 관계에 관한 미리 저장된 정보를 검색하고, p 의 값을 결정한다.
[표 1]
Figure pct00024
S408에서, CPU 모듈(201)은 배터리 SOH 값을 검출된 유닛의 원래의 용량에 대한 검출된 유닛의 손실 용량의 비율에 따라 계산에 의해 구한다.
CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 배터리 SOH 값을 식 9를 이용해서 계산에 의해 구한다. 식 9는 다음과 같다:
[식 9]
Figure pct00025
.
식 9 중, SOH r 은 배터리 건강 상태를 나타내고, Q nom 은 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내고, 그리고 Q r 은 현재의 검출 시점에 검출된 유닛의 보유 용량을 나타낸다. 식 8 및 식 9에서의 Q nom 의 경우, 통상, 검출된 유닛의 원래의 용량은 배터리에 표시된 용량일 수 있거나, 또는 인도시에 측정에 의해 결정되는 배터리의 용량일 수 있다.
본 발명의 이 실시예에 있어서는, 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리의 경우, 본 발명의 이 실시예에서 배터리를 통신 장치로부터 제거하지 않고도 배터리 SOH가 검출될 수 있다. 배터리 SOH를 구하는 과정에서, 샘플링 회로가 온도를 복수회 수집하는 수단이 사용될 뿐만 아니라, 샘플링시마다 취득되는 온도에 대응하는 배터리 손실 용량이 미분으로 및 재귀적으로 계산에 의해 구해지는 방법이 사용된다. 또한, 배터리가 부하에 전력을 공급할 때 전류에 대한 부하의 영향이 추가로 고려되고, Peukert 계수와 부하 전력 및 부하 단부 전압에 대한 통신 장치의 요건이 계산 인자로서 도입된다. 구체적으로,
Figure pct00026
, 및 I r 은 배터리가 부하에 전력을 공급할 때 존재하는, 부하 전력에 대응하는 배터리 방전 전류를 나타낸다.
Figure pct00027
에 따르면, I r 은 명백하게 I th 보다 크고,
Figure pct00028
, 즉, I th 를 I r 로 나누어서 구한 값은 배터리 SOH 값을 구하기 위한 계산에 도입된다. 분명히, 본 발명의 이 실시예에 있어서는, 배터리 성능의 열화도가 정확하게 모니터링될 수 있고, 배터리 SOH가 검출되는 동안은 서비스에의 영향이 회피될 수 있으며, 노화된 배터리에 의한 부하에의 전력 공급 능력이 정확하게 추정된다.
선택적으로, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 이 실시예와 전술한 실시예 사이의 차이는 다음과 같다: 특별한 사례의 경우, 즉, 대기 전원이 위치되는 환경의 온도가 변함없이 유지되는 경우, 샘플링 회로(202)는 검출된 유닛의 전원의 온도를 현재의 검출 시점에 한번만 수집할 필요가 있으며, 다른 시점에는 온도를 수집할 필요가 없다. 그에 상응하여, 배터리 SOH 값을 계산할 때, CPU 모듈(201)은 다른 시점에 취득된 온도와 배터리 손실 용량 사이의 변동 관계를 더 이상 인자로서 고려하지 않는다. 이 실시예에 있어서, S501 내지 S503의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S301 내지 S303의 내용과 유사하고, CPU 모듈(201)에 의해 검출된 유닛을 결정하는 것 및 계산에 의해 배터리 SOC 값을 구하는 방법을 설명한다. 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
S504에서, CPU 모듈(201)은 온도를 수집하기 위한 제어 정보를 샘플링 회로(202)에 송신한다. 샘플링 회로(202)는 제어 정보를 CPU 모듈(201)로부터 수신하고, 현재의 검출 시점에 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 검출된 유닛의 하나의 온도값을 CPU 모듈(201)에 출력한다. S505에서, CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 손실 용량을 배터리 SOC 값 및 온도값에 따라 계산에 의해 구한다.
구체적으로, 예를 들어, 샘플링 회로(202)는 검출된 유닛의 전원의 온도(T)를 2015-10-01 9:00에 수집하고 나서, 검출 시점 및 온도값을 CPU 모듈(201)에 출력한다. CPU 모듈(201)이 검출된 유닛의 손실 용량을 구하는 복수의 구현예가 존재한다. 예를 들어, 검출된 유닛의 손실 용량은 식 10을 이용해서 계산된다. 식 10은 다음과 같다:
[식 10]
Figure pct00029
.
식 10 중, t 0 은 배터리 인도 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내고, (t m -t 0 ) 은 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 일수를 나타내고, Q loss 는 현재의 검출 시점과 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, exp(S+L/T) 는 자연 상수 e 를 기저로 하는, 즉 e 를 (S+L/T)승한 지수 함수를 나타내고, e 의 값은 2.718282이고, S, L, 및 M 은 모두 상수이고, 그리고 T 는 검출된 유닛의 전원의 온도를 나타낸다. 이들 상수 S, L, 및 M 의 경우, 당업자는 상수 S, L, 및 M 과 배터리 SOC와의 사이의 대응 관계에 관한 정보를 미리 설정하고, 해당 정보를 메모리(206)에 또는 CPU 모듈(201)의 스토리지 서브유닛에 미리 저장한다. CPU 모듈(201)은 배터리 SOC 값을 S502 및 S503에 따라 구하고 나서, 대응 관계에 관한 미리 저장된 정보를 검색해서, 상수 S, L, 및 M 의 값을 결정한다. 상수 S, L, 및 M 을 설정하는 방법은 당업자에게는 주지이며, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
S506의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S306의 내용과 유사하고, 즉 CPU 모듈(201)은 검출된 유닛의 배터리 SOH 값을 식 7을 이용해서 계산한다. 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
선택적으로, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 특별한 경우, 즉 대기 전원이 위치되는 환경의 온도가 변함없이 유지되는 경우가 고려될 뿐만 아니라, 검출된 유닛이 전력을 공급하는 부하로 인해 발생되는 전류 변화가 고려된다. 이 실시예에 있어서, S601 내지 S603의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S301 내지 S303의 내용과 유사하고, CPU 모듈(201)에 의해 검출된 유닛을 결정하는 것 및 계산에 의해 배터리 SOC 값을 구하는 방법을 설명한다. S604 및 S605의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S504 및 S505의 내용과 유사하고, CPU 모듈(201)에 의해, 검출된 유닛의 손실 용량을, 현재의 검출 시점에 취득되는 단지 하나의 온도값에 따라 식 10을 이용해서 계산에 의해 구하는 것을 설명한다. S606 및 S607의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S406 및 S407의 내용과 유사하고, CPU 모듈(201)에 의해, 검출된 유닛의 보유 용량을, 미리 저장된 부하 전력값 및 부하 단부 전압값에 따라 식 8을 이용해서 계산에 의해 구하는 것을 설명한다. S608의 구체적인 내용은 전술한 실시예의 S408의 내용과 유사하고, CPU 모듈(201)에 의해, 배터리 SOH 값을 식 9를 이용해서 계산에 의해 구하는 것을 설명한다. 이 실시예의 부분적인 내용은, 전술한 복수의 실시예에서 상세하게 설명되었기 때문에, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
본 발명의 전술한 실시예에 있어서는, 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않는 배터리의 경우, 배터리를 통신 장치로부터 분리하지 않고도 배터리 SOH가 검출될 수 있다. 배터리 SOH를 구하는 과정에서, 대기 전원이 위치되는 환경의 온도의 특별한 사례가 고려된다. 또한, 배터리가 부하에 전력을 공급할 때 전류에 대한 부하의 영향이 추가로 고려되고, Peukert 계수와 부하 전력 및 부하 단부 전압에 대한 통신 장치의 요건이 계산 인자로서 도입된다. 따라서, 본 발명의 이 실시예에 있어서는, 배터리 성능의 열화도가 정확하게 모니터링될 수 있고, 배터리 SOH가 검출되는 동안은 서비스에의 영향이 회피될 수 있으며, 노화된 배터리에 의한 부하에의 전력 공급 능력이 정확하게 추정된다.
당업자는 선행 기술이 하기의 정도까지 진전했음을 이해할 것이다: 시스템의 다양한 양태의 하드웨어 구현예와 소프트웨어 구현예 사이의 차이가 매우 작고, 하드웨어 또는 소프트웨어의 사용은 통상(일부 환경에서는, 하드웨어를 선택할지 또는 소프트웨어를 선택할지가 매우 중요해지기 때문에, 항상 그런 것은 아님) 비용 및 효율의 균형을 위한 임의선택적인 설계요건이다. 당업자는, 본원에서 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술을 구현할 수 있는 많은 수단(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)이 존재한다는 점, 및 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술이 배치되는 환경에 따라 바람직한 수단이 달라진다는 점을 이해할 것이다.
당업자는, 본원의 청구대상의 전부 또는 일부가 하드웨어 및/또는 펌웨어와 조합하여 소프트웨어로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 구현예의 예에 있어서, 본 명세서에서 설명한 청구대상은 컴퓨터 실행가능 명령어를 저장하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체를 이용해서 구현될 수 있다. CPU 모듈(201)이 컴퓨터 실행가능 명령어를 실행하면, 명령어가 BMU(104)를 제어해서 단계들을 수행한다. 본 명세서에서 설명한 청구대상의 구현에 적용 가능한 컴퓨터 판독가능한 매체의 예는 자기 디스크 스토리지 장치, 칩 스토리지 장치, 프로그래머블 논리적 장치, 또는 응용-주문형 집적 회로와 같은 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 청구대상을 구현하는 컴퓨터 판독가능한 매체는 단일의 장치에 또는 컴퓨팅 플랫폼에 위치될 수 있거나, 또는 복수의 장치에 또는 컴퓨팅 플랫폼들에 분산될 수 있다.
마지막으로, 전술한 실시예들은 단지 설명을 위해 사용된 것이지, 본원에서의 기술적인 해법으로 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. 본원이 전술한 실시예들을 참조하여 상세하게 설명되었지만, 당업자라면, 본원의 범위 및 첨부된 청구항들로부터 일탈함이 없이 다양한 수정, 변경, 또는 등가의 치환을 행할 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (25)

  1. 배터리 건강 상태(battery state of health)를 검출하는 장치로서,
    상기 장치는 CPU 모듈 및 샘플링 회로를 포함하고,
    상기 CPU 모듈은, 검출된 유닛을 결정하고, 제어 정보를 상기 샘플링 회로에 송신하도록 구성되고, 상기 검출된 유닛은 적어도 하나의 배터리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 배터리는 상기 적어도 하나의 배터리가 검출되기 전 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않고;
    상기 샘플링 회로는, 상기 제어 정보를 상기 CPU 모듈로부터 수신하고, 상기 검출된 유닛의 개회로(open-circuit) 전압 및 온도를 수집하고, 취득한 개회로 전압값 및 온도값을 상기 CPU 모듈에 출력하도록 구성되고;
    상기 CPU 모듈은, 상기 샘플링 회로로부터 수신한 상기 개회로 전압값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 구하고; 상기 배터리 충전 상태값 및 상기 온도값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 손실 용량(loss capacity)을 구하고; 상기 검출된 유닛의 손실 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구하도록 더 구성되는
    장치.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하기의 식을 이용해서 상기 검출된 유닛의 상기 배터리 충전 상태값을 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00030
    ,
    상기 식 중, OCV 는 상기 개회로 전압을 나타내고, SOC 는 배터리 충전 상태를 나타내며, n, a 1 , a 2 , a n , 및 b는 사전 설정된 상수이고, n은 양의 정수인
    장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샘플링 회로는, 또한, 복수의 상이한 검출 시점에 상기 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 상이한 검출 시점에 취득된 온도값을 상기 CPU 모듈에 출력하도록 구성되고;
    상기 CPU 모듈은, 또한, 상기 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 상기 손실 용량을 구하도록 구성되는
    장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하기의 식을 이용해서, 상기 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 대응하는 제1 파라미터를 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00031
    ,
    상기 식 중, k는 상기 제1 파라미터를 나타내고, T는 상기 검출된 유닛의 온도를 나타내며, SOC는 상기 배터리 충전 상태를 나타내고, x 1 , x 2 , y 1 , y 2 , c, 및 d는 사전 설정된 상수인
    장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하기의 식을 이용해서, 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 대응하는 제2 파라미터를 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00032
    ,
    상기 식 중, α는 상기 제2 파라미터를 나타내고, T는 상기 검출된 유닛의 전원의 온도를 나타내며, exp(λ/T)는 자연 상수 e를 (λ/T)승한 지수 함수를 나타내고, e의 값은 2.718282이며, x 0 및 λ는 사전 설정된 상수인
    장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도에 대한 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터에 따라 하기 미분 연산을 수행해서, 각 검출 시점에 취득되는 온도에 대응하는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 구하도록 구성되고:
    Figure pct00033
    ,
    상기 미분식 중, dQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, k는 상기 제1 파라미터를 나타내며, α는 상기 제2 파라미터를 나타내고, Q loss (t)는 검출 시점 t에 대응하는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내며, Q nom 은 상기 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내는
    장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하나의 검출 시점에서만 상기 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 하기의 식을 이용해서, 상기 검출된 유닛의 상기 손실 용량을 계산하도록 구성되며:
    Figure pct00034
    ,
    상기 식 중, t 0 은 배터리 인도 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내며, (t m -t 0 )은 상기 현재의 검출 시점과 상기 배터리 인도 시점 사이의 일수를 나타내고, Q loss 는 상기 현재의 검출 시점과 상기 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내며, exp(S+L/T)는 자연 상수 e를 (S+L/T)승한 지수 함수를 나타내고, e의 값은 2.718282이며, S, L, 및 M은 모두 상수이고, T는 상기 검출된 유닛의 온도를 나타내는
    장치.
  8. 중앙 제어기, 유효 전원(active power source), 대기 전원(standby power source), 및 부하를 포함하는 기지국으로서,
    상기 중앙 제어기는 상기 유효 전원 또는 상기 대기 전원을 제어해서 상기 부하에 의해 요구되는 전압 및 전류를 출력하도록 구성되고, 상기 유효 전원 및 상기 대기 전원은 상기 전압 및 상기 전류를 상기 부하에 제공하도록 구성되고, 상기 대기 전원은 적어도 하나의 배터리를 포함하고, 상기 기지국은, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 건강 상태를 검출하는 장치를 더 포함하고, 상기 검출 장치는 상기 대기 전원에 있는 배터리의 건강 상태를 검출하고 상기 대기 전원에 기초하여 상기 검출된 유닛을 결정하도록 구성되는
    기지국.
  9. 배터리 건강 상태를 검출하는 장치로서,
    상기 장치는 CPU 모듈 및 샘플링 회로를 포함하고,
    상기 CPU 모듈은, 검출된 유닛을 결정하고, 제어 정보를 상기 샘플링 회로에 송신하도록 구성되고, 상기 검출된 유닛은 적어도 하나의 배터리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 배터리는 상기 적어도 하나의 배터리가 검출되기 전 일정 기간 동안 부하에 전력을 공급하지 않고;
    상기 샘플링 회로는, 상기 제어 정보를 상기 CPU 모듈로부터 수신하고, 상기 검출된 유닛의 개회로 전압 및 온도를 수집하고, 취득한 개회로 전압값 및 온도값을 상기 CPU 모듈에 출력하도록 구성되고;
    상기 CPU 모듈은, 또한, 상기 샘플링 회로로부터 수신한 상기 개회로 전압값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 구하고; 상기 배터리 충전 상태값 및 상기 온도값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 구하고; 미리 저장된 부하 전력값 및 부하 단부 전압값과 상기 검출된 유닛의 손실 용량에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 보유 용량(retention capacity)을 구하고; 상기 검출된 유닛의 보유 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구하도록 더 구성되는
    장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하기의 식을 이용해서 상기 검출된 유닛의 상기 배터리 충전 상태값을 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00035
    ,
    상기 식 중, OCV는 상기 개회로 전압을 나타내고, SOC는 상기 배터리 충전 상태를 나타내며, n, a 1 , a 2 , a n , 및 b는 사전 설정된 상수이고, n은 양의 정수인
    장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하기의 식을 이용해서 상기 검출된 유닛의 상기 보유 용량을 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00036
    ,
    상기 식 중, Q r 은 상기 검출된 유닛의 보유 용량을 나타내고, Q nom 은 상기 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내며, Q th 는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, W는 부하 전력을 나타내며, U는 부하 단부 전압을 나타내고, I th 는 상수이며, p는 Peukert 계수인
    장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플링 회로는, 또한, 복수의 상이한 검출 시점에 상기 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 상이한 검출 시점에 취득된 온도값을 상기 CPU 모듈에 출력하도록 구성되고;
    상기 CPU 모듈은, 또한, 상기 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 상기 손실 용량을 구하도록 구성되는
    장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하기의 식을 이용해서, 상기 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 대응하는 제1 파라미터를 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00037
    ,
    상기 식 중, k는 상기 제1 파라미터를 나타내고, T는 상기 검출된 유닛의 온도를 나타내며, SOC는 상기 배터리 충전 상태를 나타내고, x 1 , x 2 , y 1 , y 2 , c, 및 d는 사전 설정된 상수인
    장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하기의 식을 이용해서, 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 대응하는 제2 파라미터를 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00038
    ,
    상기 식 중, α는 상기 제2 파라미터를 나타내고, T는 상기 검출된 유닛의 전원의 온도를 나타내며, exp(λ/T)는 자연 상수 e를 (λ/T)승한 지수 함수를 나타내고, e의 값은 2.718282이며, x 0 및 λ는 사전 설정된 상수인
    장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도에 대한 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터에 따라 하기 미분 연산을 수행해서, 각 검출 시점에 취득되는 온도에 대응하는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 구하도록 구성되고:
    Figure pct00039
    ,
    상기 미분식 중, dQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, k는 상기 제1 파라미터를 나타내며, α는 상기 제2 파라미터를 나타내고, Q loss (t)는 검출 시점 t에 대응하는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내며, Q nom 은 상기 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내는
    장치.
  16. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은, 또한, 하나의 검출 시점에서만 상기 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 하기의 식을 이용해서, 상기 검출된 유닛의 상기 손실 용량을 계산하도록 구성되고:
    Figure pct00040
    ,
    상기 식 중, t 0 은 배터리 인도 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내며, (t m -t 0 )은 상기 현재의 검출 시점과 상기 배터리 인도 시점 사이의 일수를 나타내고, Q loss 는 상기 현재의 검출 시점과 상기 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내며, exp(S+L/T)는 자연 상수 e를 (S+L/T)승한 지수 함수를 나타내고, e의 값은 2.718282이며, S, L, 및 M은 모두 상수이고, T는 상기 검출된 유닛의 온도를 나타내는
    장치.
  17. 중앙 제어기, 유효 전원, 대기 전원, 및 부하를 포함하는 기지국으로서,
    상기 중앙 제어기는 상기 유효 전원 또는 상기 대기 전원을 제어해서 상기 부하에 의해 요구되는 전압 및 전류를 출력하도록 구성되고, 상기 유효 전원 및 상기 대기 전원은 상기 전압 및 상기 전류를 상기 부하에 제공하도록 구성되고, 상기 대기 전원은 적어도 하나의 배터리를 포함하고, 상기 기지국은, 제9 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 건강 상태를 검출하는 장치를 더 포함하고, 상기 검출 장치는 상기 대기 전원에 있는 배터리의 건강 상태를 검출하고 상기 대기 전원에 기초하여 상기 검출된 유닛을 결정하도록 구성되는
    기지국.
  18. 배터리 건강 상태를 검출하는 방법으로서, 상기 방법은 통신 장치 내의 전원 관리 유닛에 의해 수행되고,
    적어도 하나의 배터리를 포함하는, 검출된 유닛을 결정하는 단계;
    상기 검출된 유닛의 개회로 전압 및 온도를 수집하는 단계;
    수집에 의해 취득된 개회로 전압값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 배터리 충전 상태값을 구하는 단계; 및
    하기의 두 방식, 즉
    상기 배터리 충전 상태값 및 온도값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 구하고; 상기 검출된 유닛의 손실 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구하는 방식; 및
    상기 배터리 충전 상태값 및 온도값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 구하고; 미리 저장된 부하 전력값 및 부하 단부 전압값과 상기 검출된 유닛의 손실 용량에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 보유 용량을 구하고; 상기 검출된 유닛의 보유 용량의 원래의 용량에 대한 비율에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 배터리 건강 상태값을 구하는 방식
    중 하나의 방식으로 상기 적어도 하나의 배터리의 건강 상태를 검출하는 단계를 포함하는
    방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 방법은, 또한, 하기의 식을 이용해서 상기 검출된 유닛의 상기 배터리 충전 상태값을 계산하는 단계를 포함하고:
    Figure pct00041
    ,
    상기 식 중, OCV는 상기 개회로 전압을 나타내고, SOC는 상기 배터리 충전 상태를 나타내며, n, a 1 , a 2 , a n , 및 b는 사전 설정된 상수이고, n은 양의 정수인
    방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 방법은, 또한, 하기의 식을 이용해서 상기 검출된 유닛의 상기 보유 용량을 계산하는 단계를 포함하고:
    Figure pct00042
    ,
    상기 식 중, Q r 은 상기 검출된 유닛의 보유 용량을 나타내고, Q nom 은 상기 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내며, Q th 는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, W는 부하 전력을 나타내며, U는 부하 단부 전압을 나타내고, I th 는 상수이며, p는 Peukert 계수인
    방법.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은, 또한, 복수의 상이한 검출 시점에 상기 검출된 유닛의 온도를 수집하는 단계, 및 상기 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 따라 계산을 수행해서, 상기 검출된 유닛의 상기 손실 용량을 구하는 단계를 포함하는
    방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 방법은, 또한, 하기의 식을 이용해서, 상기 배터리 충전 상태값 및 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 대응하는 제1 파라미터를 계산에 의해 구하는 단계를 포함하고:
    Figure pct00043
    ,
    상기 식 중, k는 상기 제1 파라미터를 나타내고, T는 상기 검출된 유닛의 온도를 나타내며, SOC는 상기 배터리 충전 상태를 나타내고, x 1 , x 2 , y 1 , y 2 , c, 및 d는 사전 설정된 상수인
    방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 방법은, 또한, 하기의 식을 이용해서, 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도값에 대응하는 제2 파라미터를 계산하는 단계를 포함하고:
    Figure pct00044
    ,
    상기 식 중, α는 상기 제2 파라미터를 나타내고, T는 상기 검출된 유닛의 전원의 온도를 나타내며, exp(λ/T)는 자연 상수 e를 (λ/T)승한 지수 함수를 나타내고, e의 값은 2.718282이며, x 0 및 λ는 사전 설정된 상수인
    방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 방법은, 또한, 상이한 검출 시점에 취득된 상기 온도에 대한 상기 제1 파라미터 및 상기 제2 파라미터에 따라 미분 연산을 수행해서, 각 검출 시점에 취득되는 온도에 대응하는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 구하는 단계를 포함하고:
    Figure pct00045
    ,
    상기 미분식 중, dQ loss 는 현재의 검출 시점과 이전의 검출 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내고, k는 상기 제1 파라미터를 나타내며, α는 상기 제2 파라미터를 나타내고, Q loss (t)는 검출 시점 t에 대응하는 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내며, Q nom 은 상기 검출된 유닛의 원래의 용량을 나타내는
    방법.
  25. 제18 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은, 또한, 하나의 검출 시점에서만 상기 검출된 유닛의 온도를 수집하고, 하기의 식을 이용해서, 상기 검출된 유닛의 상기 손실 용량을 계산하는 단계를 포함하고:
    Figure pct00046
    ,
    상기 식 중, t 0 은 배터리 인도 시점을 나타내고, t m 은 현재의 검출 시점을 나타내며, (t m -t 0 )은 상기 현재의 검출 시점과 상기 배터리 인도 시점 사이의 일수를 나타내고, Q loss 는 상기 현재의 검출 시점과 상기 배터리 인도 시점 사이의 차이에 기초하여 구해진 상기 검출된 유닛의 손실 용량을 나타내며, exp(S+L/T)는 자연 상수 e를 (S+L/T)승한 지수 함수를 나타내고, e의 값은 2.718282이며, S, L, 및 M은 모두 상수이고, T는 상기 검출된 유닛의 온도를 나타내는
    방법.
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