KR100778440B1

KR100778440B1 - 배터리의 ｓｏｃ 판단 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100778440B1
Application number: KR1020060007676A
Authority: KR
Inventors: 윤한석; 이영조; 서세욱; 임계종
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-11-21
Also published as: KR20070077871A

Abstract

복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되고, 적어도 하나 이상의 팩을 포함하는 배터리의 SOC를 판단하는 SOC 판단 장치는 셀전압 측정부, 센싱부, 팩전압 산출부, 제어부를 포함한다. 셀전압 측정부는 셀전압을 측정하고 센싱부는 배터리의 팩전류, 셀온도에 관한 정보를 측정한다. 팩전압 산출부는 팩전류에 관한 정보, 셀전압 및 측정된 셀을 포함하는 배터리 팩의 저항에 관한 정보를 이용하여 배터리의 팩전압을 산출한다. 제어부는 복수의 셀 중 적어도 하나의 셀을 선택하고, 셀의 전압을 측정하도록 셀전압 측정부에 제어 신호를 전달하고, 팩전류 및 셀온도에 관한 정보를 이용하여 셀전압이 측정된 셀의 SOC에 관한 정보를 검출하며, 산출된 팩전압과 셀의 SOC에 관한 정보를 대응시켜 배터리의 SOC를 판단한다.

SOC, 팩전류, 팩전압

Description

배터리의 ＳＯＣ 판단 장치 및 방법{DECISION APPARATUS OF THE SOC OF BATTERY AND DECISION METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 SOC판단장치를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 방법의 제1 모드를 나타낸 순서도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 방법의 제2 모드를 나타낸 순서도이다.

본 발명은 배터리의 충전 상태를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 배터리 팩전압과 그에 대응하는 SOC(state of charge)에 관한 데이터를 생성하는 SOC 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.

가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울 이고 있다.

전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.

한편, 하이브리드 자동차라 함은 내연 엔진을 이용하는 자동차와 전기 자동차의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예컨대 내연 엔진 및 배터리 엔진을 사용하는 자동차이다. 현재에는, 내연 엔진과 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서 화학반응을 일으켜 직접 전기 에너지를 얻는 연료 전지를 이용하거나, 배터리와 연료 전지를 이용하는 등 혼합된 형태의 하이브리드 자동차가 개발되고 있다.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)이 절실히 요구되는 실정이다.

종래 BMS에서 배터리의 SOC(state of charge : 이하 'SOC')를 판단하기 위해 개방 전압(open loop voltage) 또는 방전 전압, 내부저항, 온도, 방전 전류등의 인자들과 SOC의 관계를 미리 파악하고, 적어도 2가지 인자를 검출하여 검출된 인자에 대응되는 SOC를 판단하였다.

그러나 이런 방법은 단 셀의 경우에 사용될 수 있는 방법으로, 복수의 셀을 포함하는 팩을 포함하는 배터리에서는 그 정확성에 문제가 발생한다. 구체적으로, 배터리가 충전과 방전을 반복하면 각 셀간의 편차에 의해 충전 및 방전 전압이 계속 변동을 하기 때문에, 팩 전체의 충전 및 방전 전압을 산출하는 것이 복잡하고, 오랜 시간이 소요되며, 각 셀로부터 산출된 충전 및 방전 전압의 오차가 누적되어 산출된 배터리 전압에 심각한 오차가 존재한다. 그러면, 배터리의 충/방전 전압 또는 OCV 전압 등을 산출하여 그에 대응하는 배터리의 SOC를 판단하는데 있어서, 오차가 발생하게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 보다 정확하고 간단한 방법으로, 배터리의 전압과 SOC에 관한 데이터를 산출할 수 있는 실험 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 특징에 따른, 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되고, 적어도 하나 이상의 팩을 포함하는 배터리의 SOC를 판단하는 SOC 판단 장치에 있어서, 셀전압을 측정하는 셀전압 측정부, 상기 배터리의 팩전류, 셀온도에 관한 정보를 측정하는 센싱부, 상기 팩전류에 관한 정보, 상기 셀전압 및 상기 측정된 셀을 포함하는 배터리 팩의 저항에 관한 정보를 이용하여 상기 배터리의 팩전압을 산출하는 팩전압 산출부, 및 상기 복수의 셀 중 적어도 하나의 셀을 선택하고, 상기 셀의 전압을 측정하도록 상기 셀전압 측정부에 제어 신호를 전달하고, 상기 팩전류 및 셀온도에 관한 정보를 이용하여 상기 셀전압이 측정된 셀의 SOC에 관한 정보를 검출하며, 상기 산출된 팩전압과 상기 셀의 SOC에 관한 정보를 대응시켜 배터리의 SOC를 판단하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른, 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되고, 적어도 하나 이상의 팩을 포함하는 배터리의 SOC 판단 방법에 있어서, a) 상기 복수의 셀 중 어느 하나의 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀의 전압을 측정하는 단계 b) 상기 셀의 온도 및 상기 배터리 팩의 전류를 감지하여 충전 및 방전을 판단하고 전류의 크기를 측정하는 단계 c) 상기 측정된 팩전류 및 셀온도에 대응하는 SOC를 검출하는 단계 d) 상기 셀전압, 상기 팩전류 및 배터리 팩의 저항값을 이용하여 팩전압을 산출하는 단계 및e) 상기 검출된 SOC를 상기 산출된 팩전압에 대응하는 SOC로 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른, 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되고, 적어도 하나 이상의 팩을 포함하는 배터리의 SOC 판단 방법에 있어서, a) 상기 복수의 셀 중 2 이상의 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀 각각의 전압을 측정하여 셀전압 평균값을 산출하는 단계 b) 상기 2 이상의 셀의 온도를 각각 측정하여 셀온도 평균값을 산출하고, 상기 배터리 팩의 전류를 감지하여 충전 및 방전을 판단하고 전류의 크기를 측정하는 단계 c) 상기 측정된 팩전류 및 셀온도 평균값에 대응하는 SOC를 검출하는 단계 d) 상기 셀전압 평균값, 상기 팩전류 및 배터리 팩의 저항값을 이용하여 팩전압을 산출하는 단계 및 e) 상기 검출된 SOC를 상기 산출된 팩전압에 대응하는 SOC로 판단하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 SOC판단장치를 개략적으로 보여주며, SOC 판단 장치가 실제 배터리에 연결되어 사용되는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 SOC 판단 장치는 셀 릴레이부(100), 셀전압 측정부(200), 팩전압 생성부(300), 데이터 베이스(400), 센싱부(500) 및 제어부(600)를 포함한다.SOC 판단 장치는 배터리와 연결되는 입력단자(IN1, IN2) 및 각 셀간에 연결되는 입력단자(I_1~I_N : N은 셀의 개수)를 포한한다.

셀 릴레이부(100)는 팩을 구성하는 복수의 셀(C_1~C_N) 각각에 입력단자(I_1~I_N)를 통해 연결되어 복수의 셀 중 제어부(600)의 제어에 따라 특정 셀, 또 는 일부(2이상)의 셀과 셀전압 측정부(200)를 연결한다. 구체적으로, 제어부(600)로부터 출력되는 제어신호는 셀 릴레이(100_1~100_N : N은 셀의 개수로, 본 발명의 실시예에 따른 셀 릴레이 개수는 셀의 개수와 동일한 것으로 한다.)에 전달되고, 전달된 제어 신호가 셀 릴레이 온 신호인 경우, 해당 셀 릴레이가 턴온되어 해당 셀과 셀전압 측정부(200)를 연결한다. 복수의 셀 중 3개의 셀을 연결하기 위해서, 제어부(600)는 온 신호를 일정한 시간 간격으로 측정하고자 하는 셀과 연결된 셀 릴레이에 전달하여 셀전압 측정부(200)와 순차적으로 연결할 수 있다.

셀전압 측정부(200)는 제어부의 셀전압 측정 신호에 따라, 특정 셀이 연결된 경우, 특정 셀의 전압을 측정하며, 2 이상의 셀을 측정하는 경우, 각 셀의 전압을 측정하여 평균값을 산출한다. 셀전압 측정부(200)는 충전부(도시하지 않음)를 포함하여 셀과 연결되면, 각 셀에 충전된 전압에 대응하는 전압을 충전부가 충전하게 되고, 셀전압 측정부(200)는 충전된 전압을 일정한 이득으로 곱해 실제 셀전압을 산출할 수 있다. 제어부(600)의 셀전압 측정 신호에 따라, 2 이상의 셀 각각의 전압을 순차적으로 측정할 수 있는데, 하나의 셀전압을 측정하는 것과 동일한 방법으로 각각의 셀전압을 측정하고, 각각의 측정된 셀전압을 모두 합한 후, 측정한 셀 개수로 나누어 평균을 낸다. 셀전압 측정부(200)는 하나의 셀전압 측정을 완료할 때마다, 셀전압 측정 완료 신호를 제어부(600)로 전달한다.

팩전압 산출부(300)는 셀전압 측정부(200)로부터 셀전압에 관한 정보를 전달받고, 배터리 팩의 내부저항등을 고려하여 팩전압을 산출한다. 배터리 팩은 복수의 셀들이 서로 연결되는데 필요한 도선 및 연결 단자와 퓨즈(도시하지 않음), 및 과 전압으로부터 배터리 팩을 보호하기 위한 릴레이(도시하지 않음)를 포함한다. 배터리 팩에는 이런 구성 요소로 인해 발생하는 구성저항이 존재한다. 팩전압 산출부(300)는 내부저항 및 구성저항에 의한 전압 강하를 고려하여 팩전압(Vp)을 산출한다. 구체적으로 충전시에는 셀전압 측정부(200)로부터 입력된 셀전압(Vc)에 셀 개수(N)를 곱하여 산출한 전압에 내부 저항(Ri) 및 구성 저항(Re)에 충전 전류(Ic)를 곱해 산출된 전압을 더하여 팩전압(Vp)을 산출한다. 방전시에는 셀전압(Vc) 측정부(200)로부터 입력된 셀전압(Vc)에 셀 개수(N)를 곱하여 산출한 전압에 내부 저항 및 구성 저항에 방전 전류(ID)를 곱해 산출된 전압을 차감하여 팩전압(Vp)을 산출한다. 수학식 1 및 수학식 2는 각각 충전 및 방전시 팩전압(Vp) 산출방법을 나타낸 것이다.

데이터 베이스(400)는 셀전압에 대응되는 SOC에 관한 데이터를 포함한다. 또한, 팩전압 산출부(300)로부터 입력되는 팩전압(Vp)을 저장하고, 그 때 SOC를 팩전압(Vp)과 함께 저장하여 팩전압(Vp)에 대응하는 SOC데이터 테이블을 저장한다. 또한, 데이터 베이스(400)는 배터리의 내부저항 및 구성저항에 관한 정보를 포함한 다. 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 장치의 데이터 베이스는 실험에 의해 취득된 배터리의 내부저항 및 구성저항에 관한 정보를 저장한다.

센싱부(500)는 셀온도 측정부(510) 및 팩전류 측정부(520)를 포함한다. 셀온도 측정부(510)는 제어부(600)로부터 입력되는 신호에 따라 특정 셀의 셀온도를 측정한다. 2이상의 셀을 선택하여 셀온도를 측정하는 경우, 각 셀의 온도를 측정한 평균값을 산출하여 제어부(600)로 전달한다. 팩전류 측정부(520)는 전류의 흐름을 감지하여 충전 또는 방전 중인지 판단하고, 충전 또는 방전 전류의 세기를 측정한다. 팩전류 측정부(520)는 충/방전 판단결과 및 측정한 충전 또는 방전 전류의 세기를 팩전압 측정부(300)로 전달한다.

제어부(600)는 셀 릴레이부(100), 셀전압 측정부(200), 팩전압 산출부(300) 및 센싱부(500)를 제어한다. 본 발명의 실시예에 따른 제어부(600)는 하나의 셀전압(Vc)을 측정하여 팩전압(Vp)을 산출하고, 그 팩전압(Vp)에 대응하는 SOC를 판단하는 제1 모드와 복수의 셀 중 일부(2 이상)의 셀을 선택하여 평균 셀전압(Vc)을 이용하여 팩전압(Vp)을 산출하고, 그 팩전압(Vp)에 대응하는 SOC를 판단하는 제2 모드 중 하나에 따라 동작한다. 제어부(600)는 입력부(도시하지 않음)를 포함하여, 외부 입력에 의해 제1 모드 또는 제2 모드로 동작할 수 있다.

먼저 제1 모드의 경우, 셀 선택 신호 및 셀전압(Vc) 측정 신호를 생성하여 각각 셀 릴레이부(100) 및 셀전압 측정부(200)로 전달한다. 복수의 셀 중 특정 셀과 연결된 셀 릴레이로만 턴온 신호를 전달하고, 나머지 셀 릴레이로는 턴오프 신호를 전달한다. 또한, 제2 모드의 경우, 먼저 최초 하나의 셀 선택 신호 및 셀전압 측정 신호를 생성하여 각각 셀 릴레이부(100) 및 셀전압 측정부(200)로 전달한다. 셀전압 측정부(200)에서 턴온된 셀 릴레이에 의해 연결된 하나의 셀전압(Vc)을 측정하면, 셀전압 측정 완료 신호를 제어부(600)로 전달한다. 제어부(600)는 이를 인식하여 다음 셀과 연결된 셀 릴레이를 턴온시키는 신호를 생성하여 셀 릴레이부(100)로 전송하고, 셀전압 측정 신호를 셀전압 측정부(200)로 전달한다. 이를 반복하여 전압을 측정하고자 하는 셀의 전압을 각각 순차적으로 측정할 수 있도록 제어한다. 제어부(600)는 그리고, 셀전압 측정부(200)로부터 셀전압(Vc)에 관한 정보, 셀온도 감지부(510)로부터 셀온도(Tc) 정보 및 팩전류 측정부(520)로부터 충/방전 여부 및 팩전류(Ip)의 크기를 전달받는다. 제어부(600)는 데이터 베이스(400)에서 전달받은 셀전압(Vc), 셀온도(Tc) 및 팩전류(Ip)에 대응되는 SOC를 판단하여, 이를 팩전압 측정부(300)로부터 전달되는 팩전압(Vp)과 함께 데이터 베이스에 저장시킨다. 또한, 제어부(600)는 배터리에 포함된 셀 개수에 관한 정보를 입력받을 수 있으며, 이를 데이터 베이스에 저장시킬 수 있다.

아래 표1 내지 표4는 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 장치가 생성한 SOC 판단 결과를 나타낸 표이다. 표1 내지 표 4는 각각 충전시 SOC 70% 및 85%, 방전시 25% 및 40%일 때 팩전류 및 셀온도에 따라 팩전압을 나타내는 표이다. 표에서 전류는 팩전류이고, 온도는 셀온도이다. 팩전압의 단위는 볼트[V]이며, 본 발명의 실시예에 따른 표1 내지 표4는 유닛 셀 40개를 포함하는 배터리 팩에 관한 데이터를 나타내는 표이다.

각 표에 도시된 바와 같이, 표1 내지 표4에서 팩전압, 팩전류, 온도, 및 SOC에 관한 데이터를 알 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 장치는, 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩의 전압에 대응하는 SOC를 더욱 정확하게 판단할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 장치를 이용하여 산출된 이런 데이터를 이용하여 배터리 팩전압을 산출하고 이를 기준으로, 배터리 관리 시스템에서 충/방전시 SOC를 보다 정확하게 리셋시킬 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, SOC 판단 방법의 제1 모드 및 제2 모드를 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 방법의 제1 모드를 나타낸 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(600)는 셀 선택 신호를 셀 릴레이부(100)로 전송하여 셀 전압을 측정하여는 셀을 선택한다(S100). 셀 릴레이부(100)는 셀 선택 신호에 따라 턴온된 셀 릴레이를 통해 셀전압 측정부(200)와 셀을 연결하고, 셀전압 측정부(200)는 셀전압을 측정한다. 동시에 셀온도 측정부(510)는 셀온도(Tc)를 측정하고, 팩전류 측정부(520)는 충/방전 여부 및 팩전류(Ip)의 크기를 측정한다(S200). 측정된 셀온도(Tc) 및 팩전류(Ip)에 관한 정보 및 측정된 셀전압(Vc)을 제어부(600)에 전달하고, 셀전압(Vc)을 팩전압 측정부(300)로 전달한다(S300). 제어부(600)는 전달받은 셀온도(Tc), 셀전압(Vc) 및 팩전류(Ip)에 대응하는 SOC를 데이터베이스(500)에서 검출한다(S400). 팩전압 측정부(300)는 구성 저항 및 내부 저항에 관한 정보 및 셀 개수에 관한 정보를 데이터 베이스(500)로부터 전달받는다(S500). 팩전압 측정부(300)는 구성 저항 및 내부 저항에 관한 정보, 팩전류(Ip)의 세기, 셀전압 및 셀의 개수에 관한 정보를 이용하여 위에서 언급한 수학식 1 또는 수학식 2를 이용하여 팩전압(Vp)을 산출하고, 제어부(600)로 전달한다(S600). 제어부(600)는 전달받은 팩전압(Vp)에 대응하는 SOC를 S400 단계에서 검출된 SOC로 판단한다(S700). 제어부(600)는 팩전압(Vp)을 데이터 베이스에 전달하여, 팩전압(Vp)에 대응하는 SOC에 관한 데이터를 저장시킨다. 이와 같은 동작을 반복하여, 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 장치는 각 팩전압에 따른 SOC에 관한 데이터를 생성 및 저장한다.

이하, 도 3을 참조하여 제2 모드에서의 판단 방법에 관해 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 방법의 제2 모드를 나타낸 순서도이다. 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 방법에서, 제2 모드 동작은 제1 모드에 비해 셀전압(Vc), 셀온도(Tc)에 관한 정보를 얻는 과정만 다를 뿐 다른 동작은 동일한 것으로 설명한다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(600)가 2 이상의 셀전압(Vc)을 측정하여 셀전압(Vc)의 평균값을 사용하려는 경우에는 복수의 셀 중 대상이 되는 셀들(셀의 개수 : A) 중 하나의 셀 릴레이에 턴온 신호를 전송하여, 하나의 셀을 선택한다(S110). 동시에 S110 단계에서 셀전압 측정부(200)에 셀전압(Vc) 측정 신호를 전송한다. 셀전압 측정부(200)는 셀전압 측정을 완료하면, 측정된 셀전압(Vc)을 저장하고, 셀전압 측정 완료 신호를 제어부(600)로 전송한다(S120), 셀전압 측정부(200)에서 셀전압 측정 완료 신호가 제어부(600)로 전송될 때, 셀전압 측정 횟수(a)를 카운트한다(S130). 제어부(600)는 카운트 횟수(a)와 셀전압 측정 대상 셀의 개수(A)를 비교한다(S140). S140에서 비교결과 카운트 횟수가 셀의 개수(A)보다 작으면, S110부터 반복한다. 반면, S140에서 카운트 횟수가 셀의 개수(A)와 동일하면, 셀전압 측정부(200)는 저장되어 있던 A개의 셀전압(Vc) 측정 결과를 평균을 내어 셀전압(Vc)을 산출하고, 제어부 및 팩전압 측정부에 전달한다(S150). 셀온도 측정부(510)는 셀온도(Tc)를 측정하고, 팩전류 측정부는 충/방전 여부 및 팩(Ip)전류의 크기를 측정한다(S160). 센싱부(500)측정된 셀온도(Tc) 및 팩전류(Ip)에 관한 정보 및 충방전 판단 결과를 제어부(600)로 전달한다. 이하, 단계는 도 2에서 S400 단계 이후와 동일하다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 SOC 판단 방법은, 셀전압(Vc), 팩 전류(Ip), 내부저항 및 구성저항을 이용하여 팩전압(Vp)을 산출하고, 이에 대응되는 SOC를 판단함으로써, 배터리 팩전압(Vp)에 대응되는 SOC에 관한 데이터를 더욱 정확하고, 간편하게 얻을 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 배터리 팩전압에 대응하는 SOC를 판단하는 SOC 판단 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 배터리 팩전압을 이용하여 배터리 팩의 SOC를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

Claims

삭제
복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되고, 적어도 하나 이상의 팩을 포함하는 배터리의 SOC를 판단하는 SOC 판단 장치에 있어서,

셀전압을 측정하는 셀전압 측정부,

상기 배터리의 팩전류, 셀온도에 관한 정보를 측정하는 센싱부,

상기 팩전류에 관한 정보, 상기 셀전압 및 상기 측정된 셀을 포함하는 배터리 팩의 저항에 관한 정보를 이용하여 상기 배터리의 팩전압을 산출하는 팩전압 산출부,

상기 복수의 셀 중 적어도 하나의 셀을 선택하고, 상기 셀의 전압을 측정하도록 상기 셀전압 측정부에 제어 신호를 전달하고, 상기 팩전류 및 셀온도에 관한 정보를 이용하여 상기 셀전압이 측정된 셀의 SOC에 관한 정보를 검출하며, 상기 산출된 팩전압과 상기 셀의 SOC에 관한 정보를 대응시켜 배터리의 SOC를 판단하는 제어부를 포함하며,

상기 제어부는,

상기 복수의 셀 중 하나의 셀을 선택하여 측정한 셀전압으로 상기 팩전압 산출부로 전달하는 제1 모드 및 상기 복수의 셀 중 2 이상의 셀들을 선택하여 측정한 셀전압값들의 평균값을 상기 팩전압 산출부로 전달하는 제2 모드 중 어느 하나를 선택하여 상기 팩전압에 대응하는 SOC를 판단하는 SOC 판단 장치.
제2항에 있어서,

상기 복수의 셀 중 상기 제어부의 제어에 따라 선택된 셀을 상기 셀전압 측정부에 연결하며, 상기 복수의 셀 각각에 연결되어 있는 복수의 셀 릴레이를 포함하는 셀 릴레이부를 더 포함하는 SOC 판단 장치.
제3항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제2 모드시 상기 2 이상의 셀들 중 어느 하나의 셀에 대응하는 상기 셀 릴레이가 상기 어느 하나의 셀과 상기 셀전압 측정부를 연결하도록 제어하고,

상기 셀전압 측정부가 상기 어느 하나의 셀전압을 측정하면, 이를 감지하여 상기 2 이상의 셀들 중 다른 하나의 셀을 선택하고, 상기 다른 하나의 셀에 대응하는 상기 셀 릴레이가 상기 셀전압 측정부와 상기 다른 하나의 셀을 연결하도록 제어하는 SOC 판단 장치.
제4항에 있어서,

상기 센싱부는,

상기 제1 모드에서는 선택된 하나의 셀온도를 측정하고, 상기 제2 모드에서 는 상기 선택된 2 이상의 셀들의 온도를 각각 측정한 셀온도값들의 평균값을산출하며,

상기 제어부로 상기 제1 모드에서는 상기 측정한 하나의 셀온도를 전달하고, 상기 제2 모드에서는 상기 산출된 평균값을 전달하는 SOC 판단 장치.
제5항에 있어서,

상기 센싱부는,

상기 팩전류의 방향을 인식하여 충전 또는 방전 여부를 판단하고, 충전 또는 방전 전류의 크기를 측정하며, 충전 또는 방전 판단 결과 및 상기 전류의 크기를 상기 팩전압 측정부 및 상기 제어부로 전달하는 SOC 판단장치.
제6항에 있어서,

상기 팩전압 측정부는,

상기 센싱부로부터 전달받은 배터리 팩전류에 관한 정보에 따라 충전시인 경우, 상기 셀전압값에 상기 복수의 셀 개수를 곱한 결과에 상기 저항값과 상기 팩전류를 곱한 결과를 합산하여 상기 팩전류를 산출하고,

방전시인 경우, 상기 셀전압값에 상기 복수의 셀 개수를 곱한 결과에 상기 저항값과 상기 팩전류를 곱한 결과를 차감하여 상기 팩전압을 산출하는 SOC 판단 장치.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 셀온도, 팩전류에 대응하는 SOC에 관한 정보 및 상기 산출된 팩전압과 그에 대응하는 SOC에 관한 정보를 저장하는 데이터 베이스를 더 포함하는 SOC 판단 장치.
제8항에 있어서,

상기 배터리 팩의 저항은,

배터리 팩의 내부저항, 상기 복수의 셀을 연결하는 연결단자에 의한 저항, 퓨즈 및 릴레이에 의한 저항을 합한 값에 대응하는 SOC 판단장치.
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복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되고, 적어도 하나 이상의 팩을 포함하는 배터리의 SOC 판단 방법에 있어서,

a) 상기 복수의 셀 중 2 이상의 셀을 선택하고, 상기 선택된 셀 각각의 전압을 측정하여 셀전압 평균값을 산출하는 단계

b) 상기 2 이상의 셀의 온도를 각각 측정하여 셀온도 평균값을 산출하고, 상기 배터리 팩의 전류를 감지하여 충전 및 방전을 판단하고 전류의 크기를 측정하는 단계

c) 상기 측정된 팩전류 및 셀온도 평균값에 대응하는 SOC를 검출하는 단계

d) 상기 셀전압 평균값, 상기 팩전류 및 배터리 팩의 저항값을 이용하여 팩전압을 산출하는 단계 및

e) 상기 검출된 SOC를 상기 산출된 팩전압에 대응하는 SOC로 판단하는 단계

를 포함하는 SOC 판단 방법.
제12항에 있어서,

상기 d) 단계는,

상기 b) 단계의 충전 및 방전 판단 결과에 따라, 충전시 상기 팩전류와 상기 배터리 팩의 저항값을 곱한 결과를 상기 셀전압과 상기 복수의 셀 개수를 곱한 값에 합산하고,

방전시 상기 팩전류와 상기 배터리 팩의 저항값을 곱한 결과를 상기 셀전압과 상기 복수의 셀 개수를 곱한 값에서 차감하는 SOC 판단 방법.