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KR-20260060580-A - Battery life cycle health history management system and method for electric vehicles

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Abstract

전기차 배터리의 양산 시부터 폐기 시까지 배터리에 대한 건강 이력을 기록 및 관리하고, 전기차 구매자와 판매자가 사용자 단말을 이용하여 실시간 확인할 수 있도록 한 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템 및 방법에 관한 것으로서, 고전압 배터리의 장착 시부터 폐기 시까지의 배터리 생애주기 건강 이력정보를 생성하고, 생성한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 커넥티드 유닛을 통해 네트워크로 전송하는 차량 장치, 차량 장치로부터 전송된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 수신하여 데이터베이스에 저장하고, 사용자 단말의 다운로드 요청 시 실시간으로 데이터베이스에 저장된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 사용자 단말로 전송해주는 전기차 배터리 건강관리서버, 및 전기차 배터리 건강관리서버와 접속하여 특정 배터리의 배터리 생애주기 건강 이력정보를 요청하고, 수신한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 화면에 표출해주는 사용자 단말을 포함하여, 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템을 구현한다.

Inventors

  • 류길렬

Assignees

  • 케이지모빌리티 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (6)

  1. 고전압 배터리의 장착 시부터 현재까지의 배터리 상태를 관리하며, 배터리 수명의 감소 원인 발생 시 해당 정보를 배터리 생애주기 건강 이력정보로 생성하는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System); 상기 배터리 관리 시스템으로부터 생성한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 내부 메모리에 저장하고, 상기 배터리 생애주기 건강 이력정보의 전송을 제어하는 하이퍼바이저 시스템(HVS; Hypervisor System); 및 상기 하이퍼바이저 시스템으로부터 출력되는 배터리 생애주기 건강 이력정보를 원격의 전기차 배터리 건강관리서버에 전송하는 커넥티드 유닛(CCU; Connected Car Unit)을 포함하는 차량 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템.
  2. 청구항 1에서, 상기 배터리 관리 시스템은, 배터리 과충전, 과방전, 과전류, 배터리 방치, 급가속, 배터리 셀 내부저항이 일정량 이상, 배터리 온도 이상 상태 중 적어도 어느 하나의 상태 발생 시 배터리 수명 감소 원인으로 판단하고 배터리 생애주기 건강 이력정보를 생성하여 상기 하이퍼바이저 시스템에 전달하는 것을 특징으로 하는 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템.
  3. 고전압 배터리의 장착 시부터 폐기 시까지의 배터리 생애주기 건강 이력정보를 생성하고, 생성한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 커넥티드 유닛을 통해 네트워크로 전송하는 청구항 1에 기재된 차량 장치; 상기 차량 장치로부터 전송된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 수신하여 데이터베이스에 저장하고, 사용자 단말의 다운로드 요청 시 실시간으로 데이터베이스에 저장된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 사용자 단말로 전송해주는 전기차 배터리 건강관리서버; 및 상기 전기차 배터리 건강관리서버와 접속하여 특정 배터리의 배터리 생애주기 건강 이력정보를 요청하고, 수신한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 화면에 표출해주는 사용자 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 하나의 청구항에 기재된 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템을 이용하여 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력을 관리하는 방법으로서, (a) 차량장치의 배터리 관리 시스템에서 배터리 수명의 감소 원인 발생 시 해당 정보를 배터리 생애주기 건강 이력정보로 생성하는 단계; (b) 상기 차량장치의 하이퍼바이저 시스템에서 상기 (a)단계에서 생성한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 내부 메모리에 저장하고, 상기 배터리 생애주기 건강 이력정보의 전송을 제어하는 단계; (c) 상기 차량장치의 커넥티드 유닛에서 상기 하이퍼바이저 시스템으로부터 출력되는 배터리 생애주기 건강 이력정보를 원격의 전기차 배터리 건강관리서버에 전송하는 단계; 및 (d) 상기 전기차 배터리 건강관리서버에서 상기 차량 장치로부터 전송된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 수신하여 데이터베이스에 저장하고, 사용자로부터 배터리 생애주기 건강 이력정보 요청시 실시간으로 데이터베이스에 저장된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 사용자가 요청한 단말로 전송해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리방법.
  5. 청구항 4에서, 상기 (a)단계는, 배터리 과충전, 과방전, 과전류, 배터리 방치, 급가속, 배터리 셀 내부저항이 일정량 이상, 배터리 온도 이상 상태 중 적어도 어느 하나의 상태 발생 시 배터리 수명 감소 원인으로 판단하고 배터리 생애주기 건강 이력정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리방법.
  6. 청구항 4에서, 상기 (d)단계는, 사용자로부터 배터리 생애주기 건강 이력정보의 요청시 사용자가 지정한 단말로 배터리 생애주기 건강 이력정보를 전송하되, 상기 사용자가 지정한 단말은 스마트폰 또는 오디오/비디오/내비게이션(AVN) 또는 정보요청 단말 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리방법.

Description

전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템 및 방법{Battery life cycle health history management system and method for electric vehicles} 본 발명은 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리에 관한 것으로, 특히 전기차 배터리의 양산 시부터 폐기 시까지 배터리에 대한 건강 이력을 기록 및 관리하고, 전기차 구매자와 판매자가 사용자 단말을 이용하여 실시간 확인할 수 있도록 한 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템 및 방법에 관한 것이다. 전기차 부품 가격의 40% 이상을 차지하고 있는 고전압 배터리는 차량 이용에 따른 배터리 충방전 활동에 따라 지속적으로 SOH(State of Health)가 줄어들기 시작하며, 평균적으로 OEM 제조사에서는 10년 혹은 16만Km 보증프로그램을 통해 SOH 가 80% 이하 시, 전기차 배터리 무상 교체의 조건을 주고 있다. 전기차 배터리에 대한 효율적인 관리를 통한 수명 연장 기술은 현재도 많이 제안되고 있으며, 배터리 제조사에서도 배터리 연구를 통해 더욱 좋은 성능과 품질의 배터리를 발명하고 자동차 제조사로 공급하고 있다. 또한, 자동차 제조사에서는 이러한 고성능 고품질의 배터리를 장착하여 소비자들에게 고성능의 전기차를 판매하고 있고, A/S 기간에 무상수리를 통해 전기차에 대한 소비자들의 구매 욕구를 충족시키면서 판매량을 높이기 위해 안간힘을 쓰고 있다. 그러나 보증 기간이 종료된 후 발생하는 배터리 교체 및 수리비용 문제는 차량 소유자에게 배터리의 높은 단가 비용으로 인해 심각한 부담이 될 수 있어 차량에 대하여 매각을 심히 고려하게 하고, 중고 매매 시장에서도 이러한 배터리 A/S 비용 부담 문제로 전기차의 중고 가격은 실제 엔진 자동차 대비 많은 감가상각을 거치게 된다. 전기차 구매 후 다시 차량을 중고 매매 시장에 판매 시 전기차에 대한 감가상각이 엔진 자동차 대비 상당히 높다. 이는 전기차를 구성하는 배터리가 전체 부품 단가의 40% ~ 50%를 차지하고 있는 상황에서 보증 기간이 종료된 차량을 판매 시, 중고차량 구매자의 배터리 수리비용에 대한 부담감 및 배터리 건강상태에 대한 불투명함으로 인한 불안감이 중고 전기차에 대한 구매의욕을 떨어뜨리기 때문이다. 따라서 전기차 최초 양산 시부터 폐기 시까지 배터리에 대한 건강 이력을 모두 다 빠짐없이 기록하여 그 기간에 발생한 과충전, 과방전, 과전류, 고온/저온 방치 등에 대한 기록 및 배터리 셀 각각의 건강상태를 공신력이 있는 전기차 배터리 관리시스템으로 전달하고, 중고 전기차 구매자는 서버를 통해 해당 정보를 사용자 단말(예를 들어, 스마트폰)로 다운로드 하여 구매 전에 배터리 건강상태를 쉽게 체크한 후 구매에 대한 신뢰성을 얻을 수 있도록 하여, 전기차 중고 매매에 신뢰성을 확보할 수 있도록 한 기술이 필요하다. 도 1은 본 발명에 따른 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에서 배터리 관리 시스템의 충전 모델 예시이며, 도 3은 본 발명에서 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리 과정을 보인 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리방법을 보인 흐름도이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에서 배터리 관리 시스템의 충전 모델 예시이며, 도 3은 본 발명에서 전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리 과정을 보인 개념도로서, 차량 장치(100), 전기차 배터리 건강관리서버(200) 및 사용자 단말(300)을 포함할 수 있다. 차량 장치(100)는 차량에 장착되며, 고전압 배터리의 탑재 시부터 폐기 시까지의 배터리 생애주기 건강 이력정보를 생성하고, 생성한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 커넥티드 유닛을 통해 네트워크로 전송하는 역할을 한다. 이러한 차량 장치(100)는 고전압 배터리의 장착 시부터 현재까지의 배터리 상태를 관리하며, 배터리 수명의 감소 원인 발생 시 해당 정보를 배터리 생애주기 건강 이력정보로 생성하는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)(110), 상기 배터리 관리 시스템(110)으로부터 생성한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 내부 메모리에 저장하고, 상기 배터리 생애주기 건강 이력정보의 전송을 제어하는 하이퍼바이저 시스템(HVS; Hypervisor System)(120) 및 상기 하이퍼바이저 시스템(120)으로부터 출력되는 배터리 생애주기 건강 이력정보를 원격의 전기차 배터리 건강관리서버(200)에 전송하는 커넥티드 유닛(CCU; Connected Car Unit)(130)을 포함할 수 있다. 여기서 배터리 관리 시스템(110)은 배터리 과충전, 과방전, 과전류, 배터리 방치, 급가속, 배터리 셀 내부저항이 일정량 이상, 배터리 온도 이상 상태 중 적어도 어느 하나의 상태 발생 시 배터리 수명 감소 원인으로 판단하고 배터리 생애주기 건강 이력정보를 생성하여 상기 하이퍼바이저 시스템(120)에 전달할 수 있다. 전기차 배터리 건강관리서버(200)는 상기 차량 장치(100)로부터 전송된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 수신하여 데이터베이스에 저장하고, 사용자 단말(300)의 다운로드 요청 시 실시간으로 데이터베이스에 저장된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 사용자 단말(300)로 전송해주는 역할을 한다. 사용자 단말(300)은 상기 전기차 배터리 건강관리서버(200)와 접속하여 특정 배터리의 배터리 생애주기 건강 이력정보를 요청하고, 수신한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 화면에 표출해주는 역할을 한다. 이러한 사용자 단말(300)은 스마트폰과 같은 모바일 기기, 퍼스널컴퓨터(PC), 노트북, 정보 요청 단말, 커넥티드 기능이 있는 오디오/비디오/내비게이션(AVN) 등으로 구현할 수 있으며, 본 발명에서는 실시 예로 스마트폰을 이용하는 것으로 가정한다. 도 4는 본 발명에 따른 "전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리방법"을 보인 흐름도로서, (a) 차량장치(100)의 배터리 관리 시스템(110)에서 배터리 수명의 감소 원인 발생 시 해당 정보를 배터리 생애주기 건강 이력정보로 생성하는 단계(S10), (b) 상기 차량장치(100)의 하이퍼바이저 시스템(120)에서 상기 (a)단계에서 생성한 배터리 생애주기 건강 이력정보를 내부 메모리에 저장하고, 상기 배터리 생애주기 건강 이력정보의 전송을 제어하는 단계(S20), (c) 상기 차량장치(100)의 커넥티드 유닛(130)에서 상기 하이퍼바이저 시스템(120)으로부터 출력되는 배터리 생애주기 건강 이력정보를 원격의 전기차 배터리 건강관리서버(200)에 전송하는 단계(S30), (d) 상기 전기차 배터리 건강관리서버(200)에서 상기 차량 장치(100)로부터 전송된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 수신하여 데이터베이스에 저장하고, 사용자로부터 다운로드 요청 시 실시간으로 데이터베이스에 저장된 배터리 생애주기 건강 이력정보를 사용자 단말로 전송해주는 단계(S40)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 (a)단계는 배터리 과충전, 과방전, 과전류, 배터리 방치, 급가속, 배터리 셀 내부저항이 일정량 이상, 배터리 온도 이상 상태 중 적어도 어느 하나의 상태 발생 시 배터리 수명 감소 원인으로 판단하고 배터리 생애주기 건강 이력정보를 생성할 수 있다. 바람직하게, 상기 (d)단계는 사용자로부터 배터리 생애주기 건강 이력정보의 요청시 사용자가 지정한 단말로 배터리 생애주기 건강 이력정보를 전송하되, 상기 사용자가 지정한 단말은 스마트폰 또는 오디오/비디오/내비게이션(AVN) 또는 정보요청 단말 중 어느 하나일 수 있다. 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "전기차의 배터리 생애주기 건강 이력 관리시스템 및 방법"을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 차량장치(100)의 배터리 관리 시스템(110)은 차량에 배터리(예를 들어, 고전압 배터리)가 장착되면, 그 시점부터 배터리의 상태 정보를 수집 및 관리한다. 예컨대, 배터리 관리 시스템(1100은 전기차 고전압 배터리의 각각의 셀의 전압, 온도, 내부 저항(DCIR) 값 등을 관찰하여 특정 배터리 셀의 전압, 온도, 내부저항 값이 너무 높아지거나 낮아질 시 전압 충방전 기능을 통한 정상 전압 셀밸런싱 및 EWP(Electric Water Pump)를 통한 해당 셀의 온도를 낮추거나 높여 정상(평균) 온도를 가질 수 있도록 제어한다. 도 2는 상기 배터리 관리 시스템(110)에서 충전 모델의 예시이다. 여기서 내부 저항(DCIR)은 배터리 셀의 건강 상태를 확인할 수 있는 하나의 요소로서, 1 ~ 20mΩ 전후이면 고방전 작업이 가능한 상태이고, 25 ~ 50mΩ 전후이면 정상적인 상태로서, 사용 가능하고 고방전도 가능한 상태이며, 55 ~ 100mΩ 미만이면 사용은 가능하나 성능저하가 발생하기 시작하는 상태이며, 100mΩ 이상이면주의해서 사용해야 하고, 고방전은 금지해야 하는 상태이며, 15mΩ 이상이면 폐기를 고민해야 하는 상태이며, 200mΩ 이상이면 폐기해야 하는 상태이다. 아울러 BMS(110)는 배터리 과충전, 과방전, 과전류 및 심각하게 높거나 낮은 온도에서 배터리 방치, 급가속, 내부저항 값이 너무 높거나 낮을 경우 등은 상기 고전압 배터리의 수명을 줄이는 원인이므로, 해당 문제가 발생하