KR100859688B1

KR100859688B1 - 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법

Info

Publication number: KR100859688B1
Application number: KR1020060099339A
Authority: KR
Inventors: 임계종; 최수석; 이영조; 태용준; 윤한석; 서세욱; 김범규; 박호영
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-09-23
Also published as: US20080091363A1; KR20080033628A; US7634369B2

Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 배터리 관리 시스템은 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리한다. 배터리 관리 시스템은 센싱부 및 MCU를 포함한다. 센싱부는 배터리의 단자전압, 전류 및 온도를 측정한다. MCU는 측정된 배터리의 단자전압, 전류 및 온도와 SOC 리셋 조건을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 배터리의 SOC를 리셋 시킨다. 또한, MCU는 SOC 리셋 조건이 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 SOC를 제1 리셋 SOC로 리셋 시키고, SOC 리셋 조건이 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 SOC를 제2 리셋 SOC로 리셋 시킨다.

SOC 리셋 조건, 추정 SOC, 과충전, 과방전, 리셋 추정 오차

Description

배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도2 는 본 발명의 실시예에 따른 MCU(20)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도3은 본 발명의 실시예에 따라 SOC 리셋 조건에 대응하여 리셋된 배터리의 추정 SOC를 나타내는 도면이다.

도4는 본 발명의 실시예에 따라 SOC 리셋 조건에 대응하여 배터리의 추정 SOC를 리셋 시키는 과정을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것으로, 특히, 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그의 구동방법에 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 기울이고 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 배터리 엔진을 이용하는 자동차는 동력원 향상을 위해 2차 전지(CELL)의 수가 점차 증가되고 있으며, 연결된 다수의 셀을 효율적으로 관리 할 수 있는 셀밸런싱 제어방법이 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)에 필요하다

특히, 배터리의 충전상태(state of charge: 이하 'SOC'라함.)는 키온 시 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage: 이하 'OCV'라함.)을 측정하고, SOC 및 온도에 대응하는 OCV에 관한 테이블 이용하여 초기 SOC를 추정한다. 그리고, 추정된 초기 SOC에 전류를 적산하는 방법으로 SOC를 추정하였다.

배터리의 추정 SOC는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i) 및 배터리 온도(T)가 SOC 리셋 조건으로 만족되면, SOC 리셋 조건에 대응하는 리셋 SOC로 리셋 된다. 이때, 리셋 SOC는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차를 보상하지 않기 때문에 SOC 리셋 조건에 대응하는 각 SOC 값이 리셋 SOC가 된다. 이때, SOC 리셋 조건이 과충전 임계범위에 대응하는 SOC 리셋 조건 또는 과방전 임계범위에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차로 인해 배터리의 과충전 및 과방전이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 과충전 및 과방전 임계범위에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차를 보상하여 배터리의 추정 SOC를 리셋시키는 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서, 상기 배터리의 단자전압, 전류 및 온도를 측정하는 센싱부, 및 상기 측정된 배터리의 단자전압, 전류 및 온도와 SOC 리셋 조건을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 배터리의 SOC를 리셋시키는 MCU를 포함하며, 상기 MCU는 상기 SOC 리셋 조건이 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 SOC를 제1 리셋 SOC로 리셋시키고, 상기 SOC 리셋 조건이 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 SOC를 제2 리셋 SOC로 리셋시킨다. 그리고, 상기 제1 리셋 SOC는 상기 제1 SOC와 다르며, 상기 제1 SOC의 값에 상기 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 값이다. 또한, 상기 제2 리셋 SOC는 상기 제2 SOC와 다르며, 상기 제2 SOC의 값에 상기 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 값이다. 이때, 상기 제1 SOC는 상기 배터리의 과충전 임계범위의 최소값이다. 그리고, 상기 제2 SOC는 상기 배터리의 과방전 임계범위의 최대값이다.

본 발명의 다른 특징에 따른 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템의 구동방법에 있어서,

a)상기 배터리의 단자전압, 전류 및 온도를 측정하여 SOC 리셋 조건과 비교 단계,

b)상기 a)단계에서 상기 SOC 리셋 조건이 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 SOC를 제1 리셋 SOC로 리셋 시키는 단계, 및

c)상기 a)단계에서 상기 SOC 리셋 조건이 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 SOC를 제2 리셋 SOC로 리셋 시키는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 제1 리셋 SOC는 상기 제1 SOC와 다르며, 상기 제1 SOC의 값에 상기 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 값이다. 또한, 상기 제2 리셋 SOC는 상기 제2 SOC와 다르며, 상기 제2 SOC의 값에 상기 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 값이다. 이때, 상기 제1 SOC는 상기 배터리의 과충전 임계범위의 최소값이다. 그리고, 상기 제2 SOC는 상기 배터리의 과방전 임계범위의 최대값이다.

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 1에 도시된 바와 같이, 자동차 시스템은, BMS(battery management system)(1), 배터리(2), 전류센서(3), 냉각팬(4), 퓨즈(5), 메인 스위치(6), MTCU(motor control unit, 7), 인버터(8) 및 모터제너레이터(9)를 포함한다.

먼저, 배터리(2)는 복수의 전지 셀이 서로 직렬로 연결된 복수의 서브팩(2a ~ 2h), 출력단자(2_OUT1), 출력단자(2_OUT2) 및 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 안전스위치(2_SW)를 포함한다. 여기서 서브팩(2a ~ 2h)은 예시적으로 8개로 표시되고 서브팩은 복수의 전지 셀을 하나의 그룹으로 표시한 것에 불과한 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 안전 스위치(2_SW)는 서브팩(2d)과 서브 팩(2e) 사이에 마련되는 스위치로서 배터리를 교체하거나 배터리에 대한 작업을 수행할 때 작업자의 안전을 위하여 수동적으로 온 오프할 수 있는 스위치이다. 본 발명에 따른 실시예에서는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 안전 스위치(2_SW)를 포함하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 출력단자(2_OUT1) 및 출력단자(2_OUT2)는 인버터(8)에 연결된다.

전류센서(3)는 배터리(2)의 출력전류 량을 측정하여 BMS(1)의 센싱부(10)로 출력한다. 구체적으로 전류센서(3)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 Hall CT(Hall current transformer)일 수 있다.

냉각팬(4)은 BMS(1)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)의 충방전에 의해 발생할 수 있는 열을 냉각하여 온도 상승으로 인한 배터리(2)의 열화 및 충방전 효율의 저하를 방지한다.

퓨즈(5)는 배터리(2)의 단선 또는 단락에 의해 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 방지한다. 즉 과전류가 발생하면 퓨즈(5)는 단선되어 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 차단한다.

메인 스위치(6)는 과전압, 과전류, 고온 등 이상 현상이 발생하면 BMS(1) 또는 자동차의 MTCU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)를 온오프 한다.

BMS(1)는 센싱부(10), MCU(Micro control unit, 20), 내부전원 공급부(30), 셀밸런싱부(40), 저장부(50), 통신부(60), 보호회로부(70), 파워온 리셋부(80) 및 외부인터페이스(90)를 포함한다.

센싱부(10)는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 온도(T) 및 배터리 전류(i)를 측정하여 MCU(20)로 전달한다.

MCU(20)는 현재 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i) 및 배터리 온도(T)를 전달받아 SOC 리셋 조건과 비교하고, 그 비교 결과에 따라 배터리의 추정 SOC를 리셋 시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 SOC 리셋 조건이란 배터리의 SOC 추정 시 발생하는 오차를 보상하기 위해, 배터리의 추정 SOC를 강제적으로 소정의 리셋 SOC값으로 변경시키는데 필요한 비교조건을 의미한다. 구체적인 SOC 리셋 조건의 인자는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i), 배터리 온도(T) 및 SOH 등 일 수 있으며, 이와 같은 인자들이 SOC 리셋 조건을 만족하는 일정시간도 리셋 조건 일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 SOH는 내부저항과 배터리의 단자 전압을 이용하여 추정할 수 있다. 구체적으로, MCU(20)는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i) 및 배터리 온도(T)를 센싱부(10)로부터 전달받는다. 그리고, MCU(20)는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i) 및 배터리 온도(T)와 SOC 리셋 조건을 비교한다. 그리고, MCU(20)는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i) 및 배터리 온도(T)가 SOC 리셋 조건을 만족하면, 각 영역의 SOC(25%, 40%, 70% 및 85%)에 대응하는 리셋 SOC(23%, 40%, 70% 및 87%)로 배터리의 추정 SOC를 리셋 한다. 이때, MCU(20)는 소정의 SOC 범위를 가용범위로 설정하고, 운행 중에 배터리의 SOC를 가용범위에 속하도록 제어한다. 또한, MCU(20)는 과충전 및 과방전을 방지하기 위해, 과충전 및 과방전 임계범위를 설정하며, SOC가 과충전 및 과방전 임계범위를 벗어나지 않도록 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 과충전 및 과방전 임계범위에 대응 하는 SOC는 제1 SOC(SOC85%) 및 제2 SOC(SOC25%)로 설정하였고, 가용범위에 대응하는 SOC는 제3 SOC(SOC40%) 및 제4 SOC(SOC70%)로 설정하였다. 이때, MCU(20)는 SOC 리셋 조건이 과충전 및 과방전 임계범위에 대응하는 제1 SOC(SOC85%) 및 제2 SOC(SOC25%)이면, SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상하여 배터리의 추정 SOC를 리셋시킨다. 따라서, MCU(20)는 SOC 리셋 조건이 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 추정 SOC를 제1 리셋 SOC(SOC87%)로 리셋시킨다. 그리고, MCU(20)는 SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 추정 SOC를 제2 리셋 SOC(SOC23%)로 리셋시킨다. 또한, MCU(20)는 SOC 리셋 조건이 가용범위에 대응하는 제3 SOC(SOC40%) 및 제4 SOC(SOC70%)이면, SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상하지 않은 제3 리셋 SOC(SOC40%) 및 제4 리셋 SOC(SOC70%)로 배터리의 추정 SOC를 리셋시킨다. 또한, MCU(30)는 센싱부(20)로부터 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i) 및 배터리 온도(T)를 이용하여 배터리의 충전상태(state of charging, 이하 SOC) 및 건강상태(state of health, 이하 SOH)를 추정하여 배터리의 충전 및 방전을 제어한다.

내부전원 공급부(30)는 일반적으로 보조 배터리를 이용하여 BMS(1)에 전원을 공급하는 장치이다. 셀밸런싱부(40)는 각 셀의 충전상태의 균형을 맞춘다. 즉, 충전상태가 비교적 높은 셀은 방전시키고 충전상태가 비교적 낮은 셀은 충전시킬 수 있다. 저장부(50)는 BMS(1)의 전원이 오프될 때, 현재의 SOC, SOH 등의 데이터들을 저장한다. 여기서 저장부(50)는 전기적으로 쓰고 지울 수 있는 비휘발성 저장장치 로서 EEPROM일 수 있다. 통신부(60)는 자동차의 MTCU(7)와 통신을 수행한다. BMS(1)로부터 MTCU(7)로 SOC 및 SOH에 관한 정보를 전송하거나, MTCU(7)로부터 자동차 상태에 관한 정보를 수신하여 MCU(20) 로 전송한다. 보호회로부(70)는 펌웨어(firm ware)를 이용하여 외부의 충격, 과전류, 저전압 등으로부터 배터리(2)를 보호하기 위한 회로이다. 파워온 리셋부(80)는 BMS(1)의 전원이 켜지면 전체 시스템을 리셋한다. 외부 인터페이스(90)는 냉각팬(4), 메인 스위치(6) 등 BMS의 보조장치들을 MCU(20)에 연결하기 위한 장치이다. 본 실시에에서는 냉각팬(4) 및 메인 스위치(6)만이 도시되었지만 이에 한정되는 것은 아니다.

MTCU(7)는 자동차의 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 자동차 속도 등의 정보에 기초하여 현재 자동차의 운행 상태를 파악하고, 필요한 토크 정도등의 정보를 결정한다. 구체적으로, 현재 자동차의 운행 상태란, 시동을 켜는 키온(KEY ON), 시동을 끄는 키오프(KEY OFF), 종속운행 및 가속도 운행등을 말한다. MTCU(7)는 자동차 상태에 관한 정보를 BMS(1)의 통신부(60)로 전송한다. MTCU(7)는 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 즉 MTCU(7)는 인버터(8)의 스위칭을 제어하여 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 또한 MTCU(7)는 BMS(1)의 통신부(60)를 통하여 MCU(20)로부터 전달되는 배터리(2)의 SOC를 전달받아 배터리(2)의 SOC가 목표값(예컨대 55%)이 되도록 제어한다. 예를 들면 MCU(20)로부터 전달된 SOC가 55% 이하이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 배터리(10) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 충전시키고 이때 배터리 전류는 ‘-’값으로 설정할 수 있다. 한편, SOC가 55% 이상이면 인버터(8) 의 스위치를 제어하여 전력이 모터제너레이터(9) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 방전시키고 이때 배터리 전류는 ‘+’값으로 설정할 수 있다.

인버터(8)는 MTCU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)가 충전 또는 방전되도록 한다.

모터 제너레이터(9)는 배터리(2)의 전기에너지를 이용하여 MTCU(7)로부터 전달되는 토크 정보에 기초하여 자동차를 구동한다.

결국 MTCU(7)는 SOC에 기초하여 충방전 할 수 있는 파워만큼 충방전함으로써 배터리(2)가 과충전이나 과방전되는 것을 방지하여 배터리(2)를 효율적으로 오랫동안 사용할 수 있도록 한다. 그러나 배터리(2)가 자동차에 장착된 후에는 배터리(2)의 실제 SOC를 측정하기는 어려우므로, BMS(1)는 센싱부(10)에서 센싱한 배터리 전압, 배터리 전압 및 셀온도 등을 이용하여 SOC를 정확하게 추정하여 MTCU(7)에 전달하여야 한다.

이하, 도 2, 도 3 및 도4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 추정 SOC의 리셋 과정을 구체적으로 설명한다.

도2에 도시된 바와 같이, MCU(20)는 SOC리셋부(100), 데이터저장부(110) 및 SOC추정부(200)를 포함한다.

SOC리셋부(100)는 데이터저장부(110)를 포함하며, 센싱부(10)로부터 현재 측정된 배터리의 단자전압(Vt), 배터리의 전류(i) 및 배터리의 온도(T)를 전달받는다. 이때, 데이터저장부(110)는 SOC 리셋 조건에 관한 정보를 저장하고 있다. 그러 면, SOC리셋부(100)는 현재 측정된 배터리의 단자전압(Vt), 배터리의 전류(i) 및 배터리의 온도(T)와 저장된 SOC 리셋 조건을 비교하고, 비교 결과에 따라 배터리의 추정 SOC를 리셋 시킨다.

이하, 구체적으로 배터리의 추정 SOC의 리셋 과정을 설명한다. SOC리셋부(100)는 센싱부(10)로부터 배터리의 단자전압(Vt), 배터리의 전류(i) 및 배터리의 온도(T)를 전달받는다. 그리고, SOC리셋부(100)는 현재 측정된 배터리의 단자전압(Vt), 배터리의 전류(i) 및 배터리의 온도(T)와 SOC 리셋 조건을 비교한다. 이때, SOC 리셋 조건이 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, SOC리셋부(100)는 배터리의 추정 SOC를 제1 리셋 SOC(SOC87%)로 리셋 시킨다. 여기서 제1 리셋 SOC(SOC87%)는 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생한 리셋 추정 오차(SOC2%)를 제1 SOC(SOC85%)에 보상하여 산출된 값이다. 그러나, SOC 리셋 조건이 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이 아니면, SOC리셋부(100)는 SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건인지 비교한다. 이때, SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, SOC리셋부(100)는 배터리의 추정 SOC를 제2 리셋 SOC(SOC23%)로 리셋 시킨다. 여기서 제2 리셋 SOC(SOC23%)는 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 제2 SOC(SOC25%)에 보상하여 산출된 값이다. 그러나, SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이 아니면, SOC리셋부(100)는 SOC 리셋 조건이 제3 SOC(SOC40%)에 대응하는 SOC 리셋 조건인지 비교한다. 이때, SOC 리셋 조건이 제3 SOC(SOC40%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, SOC리셋부(100)는 배터 리의 추정 SOC를 제3 리셋 SOC(SOC40%)로 리셋 시킨다. 그러나, SOC 리셋 조건이 제3 SOC(SOC40%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이 아니면, SOC리셋부(100)는 SOC 리셋 조건이 제4 SOC(SOC70%)에 대응하는 SOC 리셋 조건인지 비교한다. 이때, SOC 리셋 조건이 제4 SOC(SOC70%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, SOC리셋부(100)는 배터리의 추정 SOC를 제4 리셋 SOC(SOC70%)로 리셋 시킨다.

SOC추정부(200)는 SOC리셋부(100)로부터 전달된 리셋 SOC에 대응하는 전류값에 배터리의 전류(i)를 적산하여 SOC를 추정한다.

본 발명의 실시예에 따라 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i), 배터리 온도(T)가 SOC 리셋 조건으로 만족되는 일정시간에 대응하여 발생한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는 SOC 리셋 조건으로 만족되는 일정시간이 2초이기 때문에 발생된 오차를 약 SOC2%로 설정하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 리셋 추정 오차는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리 전류(i), 배터리 온도(T)가 SOC 리셋 조건으로 만족되는 일정시간 및 조건에 대응하여 변경될 수 있다. 따라서, SOC 리셋 조건이 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건일 때의 배터리는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)에 의한 과충전의 위험이 있었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 제1 SOC(SOC85%)에서의 배터리의 추정 SOC가 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상한 제1 리셋 SOC(SOC87%)로 리셋되기 때문에, 리셋 추정 오차(SOC2%)에 의한 배터리의 과충전을 방지 할 수 있다. 마찬가지로, SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건일 때의 배 터리는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)에 의한 과방전의 위험이 있었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 제2 SOC(SOC25%)에서의 배터리의 추정 SOC가 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상한 제2 리셋 SOC(SOC23%)로 리셋되기 때문에, 리셋 추정 오차(SOC2%)에 의한 배터리의 과방전을 방지할 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 도3a는 종래 배터리의 SOC 추정 시 발생하는 오차를 보상하기 위해, 배터리의 추정 SOC를 강제적으로 리셋 SOC(SOC25%, SOC40%, SOC70%, SOC85%)로 리셋시킨 그래프이다. 도3a에 도시된 바와 같이, SOC 리셋 조건이 과충전 임계범위에 포함되어 있는 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건 이면, 배터리의 추정 SOC는 리셋 SOC(SOC85%)로 리셋된다.(B 영역) 이때, 배터리는 리셋 추정 오차에 의한 과충전의 위험이 있다. 또한, SOC 리셋 조건이 과방전 임계범위에 포함되어 있는 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 추정 SOC는 리셋 SOC(SOC25%)로 리셋 된다.(D 영역) 이때, 배터리는 리셋 추정 오차에 의한 과방전의 위험이 있다.

이러한, 과충전 및 과방전의 위험을 방지하기 위해 도3b에서와 같이 제1 SOC(SOC85%) 및 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차를 보상하여 배터리의 추정 SOC를 리셋하였다. 구체적으로, SOC 리셋 조건이 과충전 임계범위에 포함되어 있는 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건 이면, 배터리의 추정 SOC는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상한 제1 리셋 SOC(SOC87%)로 리셋 된다.(F 영역) 또한, SOC 리셋 조건이 과방전 임계범위에 포함되어 있는 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 추정 SOC는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상한 제2 리셋 SOC(SOC23%)로 리셋 된다.(H 영역) 따라서, 배터리의 추정 SOC는 리셋 추정 오차(SOC2%)가 보상된 제1 및 제2 리셋 SOC(SOC87% 및 SOC23%)로 리셋 되기 때문에 배터리의 과충전 및 과방전을 방지할 수 있다.

먼저, MCU(20)는 배터리의 단자전압(Vt), 배터리의 전류(i) 및 배터리의 온도(T)를 센싱부(10)로부터 전달받는다.(S100) 그리고, MCU(20)는 센싱부(10)로부터 전달받은 SOC 리셋 조건이 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건을 만족하는지 비교한다.(S110)

S110 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, MCU(20)는 배터리의 추정 SOC를 제1 리셋 SOC(SOC87%)로 리셋시킨다.(S160) S110 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이 아니면, MCU(20)는 SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건을 만족하는지 비교한다.(S120)

S120 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, MCU(20)는 배터리의 추정 SOC를 제2 리셋 SOC(SOC23%)로 리셋시킨 다.(S170) S120 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이 아니면, MCU(20)는 SOC 리셋 조건이 제3 SOC(SOC40%)에 대응하는 SOC 리셋 조건을 만족하는지 비교한다.(S130)

S130 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제3 SOC(SOC40%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, MCU(20)는 배터리의 추정 SOC를 제3 리셋 SOC(SOC40%)로 리셋시킨다.(S180) S130 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제3 SOC(SOC40%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이 아니면, MCU(20)는 SOC 리셋 조건이 제4 SOC(SOC70%)에 대응하는 SOC 리셋 조건을 만족하는지 비교한다.(S140)

S140 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제4 SOC(SOC70%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, MCU(20)는 배터리의 추정 SOC를 제4 리셋 SOC(SOC70%)로 리셋시킨다.(S150) S140 단계에서 비교결과, SOC 리셋 조건이 제4 SOC(SOC70%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이 아니면, MCU(20)는 S100 단계로 돌아가 배터리의 추정 SOC를 리셋시키는 과정을 다시 수행한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 SOC 리셋 조건이 과충전 임계범위에 포함되어 있는 제1 SOC(SOC85%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 추정 SOC는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상한 제1 리셋 SOC(SOC87%)로 리셋 된다. 따라서, 리셋 추정 오차(SOC2%)에 의한 과충전을 방지할 수 있다. 마찬가지로, SOC 리셋 조건이 과방전 임계범위에 포함되어 있는 제2 SOC(SOC25%)에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 배터리의 추정 SOC는 SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차(SOC2%)를 보상한 제2 리셋 SOC(SOC23%)로 리셋 된다. 따라서, 리셋 추정 오차(SOC2%)에 의한 과방전을 방지할 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 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법에 따라, SOC 리셋 조건이 과충전 임계범위에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차를 보상하여 배터리의 추정 SOC를 리셋시킬 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법은 SOC 리셋 조건이 과방전 임계범위에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, SOC 리셋 조건에서 발생하는 리셋 추정 오차를 보상하여 배터리의 추정 SOC를 리셋시킬 수 있다.

Claims

복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,

상기 배터리의 단자전압, 전류 및 온도를 측정하는 센싱부, 및

상기 측정된 배터리의 단자전압, 전류 및 온도와 SOC 리셋 조건을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 배터리의 추정 SOC를 리셋시키는 MCU를 포함하며,

상기 MCU는,

상기 SOC 리셋 조건이 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 추정 SOC를 상기 제1 SOC의 값에 상기 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 제1 리셋 SOC로 리셋시키고,

상기 SOC 리셋 조건이 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 추정 SOC를 상기 제2 SOC의 값에 상기 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 제2 리셋 SOC로 리셋시키는 배터리 관리 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 리셋 SOC는 상기 제1 SOC보다 큰 값을 가지는 배터리 관리 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제2 리셋 SOC는 상기 제2 SOC보다 작은 값을 가지는 배터리 관리 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 SOC는 상기 배터리의 과충전 임계범위의 최소값인 배터리 관리 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 SOC는 상기 배터리의 과방전 임계범위의 최대값인 배터리 관리 시스템.
삭제
복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템의 구동방법에 있어서,

상기 배터리의 단자전압, 전류 및 온도를 측정하여 SOC 리셋 조건과 비교하는 단계,

상기 SOC 리셋 조건이 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 추정 SOC를 상기 제1 SOC의 값에 상기 제1 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 제1 리셋 SOC로 리셋시키는 단계, 및

상기 SOC 리셋 조건이 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건이면, 상기 배터리의 추정 SOC를 상기 제2 SOC의 값에 상기 제2 SOC에 대응하는 SOC 리셋 조건에서 발생된 리셋 추정 오차를 보상한 제2 리셋 SOC로 리셋시키는 단계

를 포함하는 배터리 관리 시스템의 구동방법.
제7항에 있어서,

상기 제1 리셋 SOC는 상기 제1 SOC보다 큰 값을 가지는 배터리 관리 시스템의 구동방법.
제7항에 있어서,

상기 제2 리셋 SOC는 상기 제2 SOC보다 작은 값을 가지는 배터리 관리 시스템의 구동방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 SOC는 상기 배터리의 과충전 임계범위의 최소값이며,

상기 제2 SOC는 상기 배터리의 과방전 임계범위의 최대값인 배터리 관리 시스템의 구동방법.