KR101053352B1 - 배터리 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배터리 제어 장치는 차량의 진동을 센싱하는 진동센서부; 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 특성값센서부; 및 상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 상기 센싱된 전기적 특성값이 제2기준값보다 큰 경우 상기 배터리의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

상기 본 발명에 의하면, 배터리의 성능, 수명 등에 영향을 미치는 요소들 중 특히 차량의 전복이나 기준 이상의 큰 충격, 진동 등의 물리적 환경에 의하여 유발될 수 있는 배터리의 저항 등을 포함하는 전기적 특성값의 변화와 그 이력에 대한 데이터를 통하여 배터리를 관리 또는 제어함으로써 배터리와 배터리가 장착된 차량 등의 안전 운행을 도모함은 물론, 배터리 수명 등에 대한 최적화된 효율성을 실현할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.

Description

배터리 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling of battery}

본 발명은 배터리의 구동 또는 운용을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 배터리에 가해지는 물리적 충격에 의하여 발생되는 배터리 또는 배터리를 구성하는 셀의 전기적 특성값(저항 등)의 변화에 대한 환경을 시간의 경과에 따라 효과적으로 반영하고 이를 배터리 제어에 적용함으로써, 배터리 및 배터리가 적용되는 차량의 안전 운행은 물론 최적화된 효율성을 제공할 수 있도록 배터리를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래 경량화와 고기능화에 대한 사용자의 요구가 증대됨에 따라 비디오 카메라, 휴대폰, 디지털 카메라 등의 휴대용 장비에 대한 하드웨어 및 소프트웨어가 비약적인 발전하고 있으며, 이와 더불어 상기 장비를 구동하는 휴대 및 경량화된 전원으로서 충방전이 용이하게 수행되는 이차전지에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.

이러한 이차전지는 상기 휴대용 장비에 대한 적용뿐만 아니라 전기적 구동원 에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle)에도 응용되고 있다.

이와 같이 차량에 적용되는 2차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경을 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리(팩)는 통상적으로 단위 셀(cell)이 복수 개 구성되는 어셈블리와 상기 어셈블리가 복수 개로 이루어지는 구성으로 이루어지며, 상기 셀은 양극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액, 알루미늄 박막층 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 충방전이 가능한 구조가 된다.

이러한 충방전을 위한 기본적 구조에 더하여, 상기 배터리는 셀에서 어셈블리를 거쳐 배터리가 되기까지 물리적인 보호 장치, 다양한 센싱 수단, SOC(State Of Charge) 등의 추정을 위한 정밀한 알고리즘이 적용된 펌웨어 등이 추가적으로 구성된다.

이렇게 다양한 화학적 소자와 전기 물리적 소자의 집합체로 구성되는 배터리는 내재적으로 발생되는 전기 화학적 반응의 본질적인 특성상 영구적으로 사용될 수 없으며, 또한, 배터리는 전기 화학적 반응 등에 의하여 스웰링(swelling) 현상이 발생되기도 하며, 누설 전류 등이 발생하여 안전성과 안정성이 확실시 보장되지 않는다는 점 또한 해결되어야 할 과제 중에 하나로 알려져 있다.

이러한 배터리의 본질적인 전기 화학 또는 전기 물리적 특성은 배터리가 사 용되는 외부 환경에 영향을 받지 않을 수 없으며, 배터리가 노출되는 외부 환경에 따라 상기 배터리의 내재적인 전기 화학적 특성이 급변하기도 하며, 이에 따라 배터리의 수명이나 안정성, 구동 성능은 크게 영향을 받게 된다.

즉, 상기 배터리는 본질적으로 시간의 경과에 따라 그 전기 물리적 특성이 퇴화되는 속성을 가지게 되며, 외부 악조건, 즉, 온도, 고전류 환경, 물리적 충격, 과충전, 과방전, 침수, 과습 등의 환경에 민감한 영향을 받게 되며, 이러한 상태에 노출되는 시간이 장기화되면 될수록, 배터리의 수명이 급감하게 됨은 물론, 정상 범위의 운용을 적정기간 보장할 수 없으며, 또한, 폭발의 위험성이 있어 배터리가 적용된 차량 자체의 안전에 치명적인 위험 요소로 작용될 수도 있다.

그러므로 배터리의 안정적 운용은 물론, 배터리의 정상적인 구동을 최대화하고, 경제적인 효율성을 최적화하기 위하여 상기와 같은 배터리 외부 환경에 대한 다양한 요소를 반영하여 이를 배터리의 운용 제어에 적용될 수 있도록 하고, 또한, 만약 배터리가 위험 수준에 노출되는 경우 즉각적인 또는 예비적인 조치가 취해질 수 있도록 사용자 인터페이싱 환경을 개선할 필요성이 크게 대두된다고 할 수 있다.

또한, 상기와 같은 악조건에 배터리가 중장기적으로 노출되게 되면 점진적으로 2차 전지의 소위 피로도를 증대시키게 되고, 뿐만 아니라 전기 화학적 특성 내지 전기 물리적 특성의 저하를 가져오게 되므로 결국 배터리의 퇴화율을 가속화시켜 정상적인 구동의 시적 제한을 가속화시키고 결국 수명 단축을 초래하게 된다는 문제점을 가지게 된다.

특히 배터리에 물리적 충격이 가해지는 경우, 배터리 또는 배터리를 구성하는 셀의 파우치, 하우징, 프레임 등과 같은 물리적 형태의 변경이 초래될 수 있고 이는 배터리 또는 셀의 저항이나 전기적 특성값의 변화로 이어질 수 있으므로 배터리의 안전과 일정 수준 이상의 성능 유지 또는 배터리의 교체 시기 결정, 관리 등의 차원에서 이러한 전기 물리적 환경 변화를 배터리 제어에 응용하는 기술이 요구된다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상기 문제점의 해결 또는 필요성의 충족을 위하여 창안된 것으로서, 외부에서 작용되는 물리적 환경에 의하여 유발되는 배터리의 전기적 특성값 변화 등을 배터리 운용 내지 제어에 효과적으로 적용함은 물론, 사용자 인터페이싱 환경을 개선함으로써 더욱 최적화된 성능과 안정적 운용을 제공할 수 있는 배터리 제어 장치 및 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명에 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 제어 장치는 차량의 진동을 센싱하는 진동센서부; 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 특성값센서부; 및 상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 상기 센싱된 전기적 특성값이 제2기준값보다 큰 경우 상기 배터리의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 제어부는 상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 상기 센싱된 전기적 특성값이 제2기준값보다 큰 경우 표시수단으로 안내정보를 출력하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 특성값센서부는 상기 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 저항 값을 센싱하고, 상기 제어부는 상기 특성값센서부로부터 입력된 복수 개의 센싱 저항값 중 기준 저항값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어할 수 있다.

이와 함께, 상기 특성값센서부는 상기 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 전압값을 센싱하고, 상기 제어부는 상기 복수 셀 각각의 전압에 대한 시간별 측정값 중 이전 측정값과 현재 측정값의 차이값을 생성하는 차이값 생성부; 및 상기 차이값이 기준 차이값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 제1제어부를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게, 상기 제어부는 상기 생성된 차이값에 상응하는 크기로 연산된 각 셀의 추정 저항값을 생성하는 추정저항 생성부를 더 포함하고, 상기 제1제어부는 상기 추정 저항값이 기준 저항값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 센싱된 진동값 또는 상기 센싱된 전기적 특성값에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하고, 상기 제어부는 요청 신호가 입력되는 경우 상기 데이터베이스부에 저장된 정보를 표시수단으로 출력하도록 구성될 수 있으며, 제 1항에 있어서, 상기 진동센서부는 차량의 위치 변동 여부를 감지하는 자이로 센서로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 배터리 제어방법은 차량의 진동을 센싱하는 진동센싱단계; 배터리의 전기적 특성값을 센싱하는 특성값 센싱단계; 및 상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 상기 센싱된 전기적 특성값이 제2기준값보다 큰 경우 상기 배터리의 사용이 제한되도록 제어하는 제어단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 본 발명에 의한 배터리 제어장치 및 방법은 차량 전복이나 충격 등과 같은 배터리에 가해지는 물리적 환경에 의한 배터리의 전기적 손상 정도를 배터리 제어에 반영할 수 있어 배터리의 적정 운용, 수명 연장, 관리, 유지 등의 측면에서 효율성을 높일 수 있으며, 이를 기초로 배터리가 장착되는 차량의 안정적이고 안전한 운행을 도모할 수 있다.

이와 함께, 사용자 인터페이싱 환경을 개선시킴으로써 배터리의 교체, 수리 등과 같은 직접적인 조치는 물론 배터리에 대한 예비적 또는 예방적 조치가 취해질 수 있도록 유도할 수 있어 더욱 사용자 지향적인 배터리 제어 장치 및 방법을 구현할 수 있다.

이러한 본 발명의 효과를 통하여, 배터리의 수명을 증진시키고, 불필요한 비용을 낮출 수 있어 더욱 경제적이고 친환경적인 배터리를 구현할 수 있으며, 전기 차량의 자동 제어를 위한 인프라를 제공하여 전기 응용 차량의 더욱 비약적인 발전의 기초를 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원 칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 전기물리적 환경에서 최적화된 성능 구현을 위한 배터리 제어장치(이하 제어장치로 지칭한다)(100)의 구성을 도시한 블록도이다. 상기 도 1 및 본 발명의 제어 장치에 의한 수행 과정을 도시한 도 2 등을 참조하여 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 제어 장치 및 방법에 대한 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제어 장치(100)는 진동센서부(110), 특성값센서부(120), 제어부(130), DB부(140) 및 표시수단(150)을 포함하여 구성될 수 있다.

배터리(팩)는 전기 차량 또는 하이브리드 차량 등에 주로 이용되는데 상기 차량 등은 도로 등을 주행하는 본질적인 속성을 가지고 있으므로 이에 장착되는 배터리는 외부 진동, 충격, 흔들림, 가속, 급제동, 전복 등과 같은 물리적 환경에 의한 영향에 항상 노출되게 된다.

본 발명은 이러한 배터리에 가해지는 물리적 환경 내지 상태를 감지하고 이를 배터리 제어 등에 효과적으로 반영하기 위한 것으로서, 앞서 설명된 바와 같이 배터리는 전기 화학적 내지 전기 물리적 특성을 본질적으로 보유하므로 임팩트(impact), 흔들림, 진동, 진동 등과 같은 환경에서는 하우징, 프레임, 셀의 파우치 등과 같은 물리적 환경의 변화를 초래하게 되고, 이러한 물리적 환경 변화는 배터리 또는 배터리를 구성하는 저항과 같은 배터리의 전기 물리적 특성 변화를 일으키게 된다.

이러한 전기 물리적 특성 변화는 배터리 자체의 안전 또는 정상 범위의 성능 구현이나 유지에 문제점을 야기시킬 수 있으므로 본 발명은 이를 효과적으로 배터리 제어 및 운용에 적용하기 위한 것으로서, 이를 위하여 우선, 본 발명의 진동센서부(110)는 배터리에 가해진 물리적 충격이나 진동 등을 감지한다(S200).

상기 진동은 차량에 가해지는 다양한 원인에 의한 물리적 환경을 의미하는 용어로서 충격, 가속도, 급제동, 전복 등과 같은 다양한 물리적 요인에 의한 물리적 변화를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.

차량이 전복되거나 심한 움직임이나 차체 위치의 변화가 발생되는 경우 특히 배터리의 정상 성능에 문제가 발생될 가능성이 높다고 할 수 있으므로 상기 진동센서부(110)는 중력 센서 또는 자이로 센서 등으로 구현하여, 차량의 전복이나 자세 또는 위치 변동 여부에 대한 크기를 센싱할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 물리적 환경에 급격한 변화가 발생하였다고 하여도 이것이 배터리의 전기적 성능 저하를 바로 유발시킨다고는 할 수 없으므로 실질적인 물리적 환경을 효과적으로 반영함으로써 제어와 운용의 효율성을 높이기 위하여 본 발명의 특성값센서부(120)는 배터리의 전기적 특성값을 센싱하고(S220) 상기 센싱된 전기적 특성 값이 함께 반영되도록 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 센싱된 진동값과 전기적 특성값은 본 발명의 제어부(130)에 입력되며, 상기 제어부(130)는 상기 센싱된 진동값이 기 설정된 제1기준값보다 큰지 여부를 판단하고(S210) 상기 센싱된 전기적 특성값이 제2기준값보다 큰지 판단하며(S230), 양 조건이 만족되는 경우 배터리의 사용이 제한되도록 제어하거나 현재 상태에 대한 안내 정보를 표시수단(150)에 출력하도록 구성된다(S240).

통상적으로 전기 차량 등에 장착되는 배터리는 복수 개의 셀이 집합되는 형태로 구현되므로, 상기 특성값센서부(120)는 복수 개 셀 각각에 대한 전기적 특성값(저항값)을 측정하고, 상기 제어부(130) 상기 특성값 센서부(120)로부터 입력된 복수 개의 전기적 특성값(센싱 저항값) 중 기준 기준값(기준 저항값)보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.

도 2에 도시된 실시예와 같이 진동값과 같은 물리적 환경 요건이 제1기준값을 초과하는 경우 후속적으로 배터리의 전기적 특성값이 제2기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 순차적인 프로세싱을 진행할 수 있음은 물론, 진동센서부(110)와 특성값센서부(120)가 상호 독립적으로 해당 물리량과 전기적 특성값을 측정하도록 하고, 제어부(130)가 상기 두 개의 입력 값을 함께 각각의 기준값과 비교하도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

상기 배터리 사용의 제한에 대한 실시예는 당업자 범위에서 다양한 적용예가 가능한데, 예를 들어, BMS(Battery Management System)과의 연동 등을 통하여 해당 배터리의 구동이 off되도록 구성할 수도 있으며, 배터리가 구동되는 시간을 제한하 거나, 하이브리드 차량의 경우 구동원을 다른 동력원으로 대체시키는 등의 방법 등도 가능하다.

또한, 상기와 같이 차량 전복이나 외부 충격 등에 의한 물리적 환경이 기준을 넘어서고 이에 따라 배터리의 전기적 특성값이 기준을 넘어서는 경우 배터리 사용의 위험성이 높아지므로 본 발명의 제어부(130)는 소정의 시각 또는 청각 등을 이용하는 표시수단(150)(LCD, 스피커 등)에 상기 위험 내지 안전 등에 관련된 안내 정보를 출력(S240)하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 안내 정보는 차량에 구비되어 있는 화면표시수단에 GUI환경에 부합되도록 배터리에 대한 다양한 정보(구동률, 위험률, 초과지수, 사용 연한, 수명 등)와 함께 출력될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 데이터베이스부(140)는 앞서 설명된 전복, 차체 위치 변화, 진동, 충격의 크기 정보, 배터리의 전기적 특성값에 대한 정보 등이 저장되며,사용자 환경을 더욱 개선하기 위하여, 상기 제어부(130)는 사용자 등으로부터 데이터 입출력 인터페이싱 수단을 통하여 요청 신호가 입력되는 경우 상기 저장부(140)에 저장된 정보 등을 상기 표시수단(150)으로 출력하도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 더욱 바람직한 실시예에 의한 제어 장치 및 방법에 대한 설명하도록 한다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제어부(130)는 인터페이스부(131), 저장부(133), 차이값 생성부(135), 추정저항 생성부(137) 및 제1제어부(139)를 포 함하여 구성될 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이 본 발명의 특성값센서부(120)는 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 저항값과 같은 전기적 특성값을 측정하고, 측정된 각 셀의 전기적 특성값은 상기 인터페이스부(131)를 통하여 차이값생성부(135) 또는 저장부(133)로 입력된다.

입력된 복수 개의 전기적 특성값은 저장부(133)에 저장(S400)되는데, 상기 전기적 특성값의 측정은 소정 주기로 이루어지도록 하여, 매 주기마다의 전기적 특성값이 측정되고 저장되도록 구성한다.

현재 시점(Tn)의 전기적 특성값이 입력되면 본 발명의 상기 차이값 생성부(135)는 저장부(133)에 저장되어 있는 이전 시점(Tn-1)의 전기적 특성값을 독출하여, 상기 현재 시점의 전기적 특성값과 이전 시점의 전기적 특성값을 상호 비교하여 그 차이값을 생성한다(S410).

배터리를 구성하는 복수 개의 셀 각각에 대한 전기적 특성값(전압, 저항 등)은 시간의 경과에 따른 일정 거동(behavior) 패턴을 가지게 된다. 2차 전지 셀은 충방전과 관련된 다양한 전기 화학적 반응이나 전기 물리적 구성 또는 BMS 등의 제어에 영향을 받게 되므로 시간의 경과에 따라 변화하는 거동 양상을 가지게 되며, 정상 상태에 존재하는 셀 각각의 거동은 일정 오차 범위 내에서 상호 대응되는 형태를 가지게 된다.

그러므로 이러한 각 셀의 전기적 특성에 대한 거동이 다른 셀과 비교하여 특이하게 이루어지는 셀이 존재한다면 이러한 셀은 정상 성능 구현에 문제가 있는 대 상 셀로 분류될 수 있다.

즉, 본 발명은 이러한 특성을 인지하고 이를 효과적으로 반영하기 위하여, 상기와 같이 차이값 생성부(135)가 이전 시점과 현재 시점의 전기적 특성값에 대한 차이값을 생성하여 이를 배터리 또는 셀의 제어에 활용하게 된다.

한편, 셀, 어셈블리(assembly), 배터리 팩의 전기적 패턴이나 구조의 관점에서 볼 때, 각 셀 간 전압 측정의 구조가 존재하므로 측정의 효율성과 기존 구조의 변화 최소를 감안할 때, 상기 특성값 센서부(120)는 상기 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 전압값을 센싱하는 것이 바람직하다.

즉, 이와 같이 특성값 센서부(120)가 각 셀의 전압값을 센싱하면, 본 발명의 차이값 생성부(135)는 상기 복수 셀 각각의 전압에 대한 시간별 측정값 중 이전 측정값과 현재 측정값의 차이값을 생성하게 된다.

이와 같이 각 셀의 차이값이 생성되면, 본 발명의 제1제어부(139)는 상기 차이값을 정상여부를 판단하는 기준이 되는 기준 차이값과 비교하여 차이값이 기준 차이값보다 크게 측정되는 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하거나 이에 해당하는 안내 정보를 출력하게 된다(S440).

더욱 바람직한 실시형태의 경우, 상기와 같이 차이값이 생성되면, 본 발명의 추정저항 생성부(137)는 상기 생성된 차이값에 상응하는 크기로 연산된 각 셀의 추정 저항값을 생성하고, 상기 제1제어부(139)는 상기 추정 저항값이 기준 저항값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하도록 구성할 수 있다.

어셈블리나 배터리 팩을 구성하게 되는 복수 개의 셀들은 각각 직렬로 연결 되는 것이 일반적이다. 이와 같이 직렬로 연결된 복수 개 셀에 흐르는 전류는 공통되게 되므로 동일한 전류값을 가지게 되며, 또한, 옴의 기본 법칙인 전압=전류×저항에서 볼 때, 전압값의 차이는 결국 저항값의 차이가 된다고 할 수 있다. 즉, 상기 저항값의 차이는 전압값의 차이에 따른 함수 관계가 성립하게 되며, 외부에서 특별한 물리적 환경 변화와 이에 따른 각 셀의 저항값의 변화가 발생되지 않는다면 각 셀의 전압값 차이는 오차 범위 내에서 상호 대응되는 거동을 가지게 된다.

그러나, 앞서 간략히 언급된 바와 같이 외부에서 물리적 가압력이 가해지는 경우, 배터리나 셀의 물리적 구조의 변화가 초래되게 되고, 물리적 구조의 변화는 물성의 특성 상 저항 성분의 변화를 초래하게 될 수 있다.

이와 같이 물리적 가압에 의한 저항값의 변화를 인지하고 활용함은 물론, 더욱 정확하고 정밀한 정보의 생성과 활용을 위하여 상기 추정저항 생성부(137)는 상기와 같이 전압값의 차이에 따른 함수 관계를 가지는 저항값을 활용하여 상기 생성된 차이값에 상응하는 크기로 연산된 각 셀의 추정 저항값을 생성한다(S420).

이와 같이 각 셀의 추정 저항값이 생성되면, 본 발명의 제1제어부(139)는 상기 추정 저항값이 기준 저항값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하게 된다(S440).

상기에서 설명된 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 첨부된 도 5를 통하여 보충적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 배터리의 운용과 관련된 평활화(equalization)의 관점에서는 각 셀의 전압이 동일하거나 대응되는 전압값을 가지도록 운용하는 것이 바람직함은 별론으 로 하고, 특정 시점(t-1)의 각 셀의 전압(V)은 도 5에 도시된 바와 같이 셀의 전기 화학적 성질이나 충방전의 상태(SOC) 등의 차이에 따라 각 시점에서 동일한 전압을 가지지는 않는다.

한편, 앞서 설명된 바와 같이 시간의 경과에 따라 배터리 셀의 각 전압은 일정한 거동 양상을 가지게 되므로 이러한 거동의 변화의 특이성, 불균일성 등을 통하여 손상이 추정될 수 있는 대상 셀을 선별할 수 있다.

즉, 현재 측정 시점(t)를 기준으로 이전 시점(t-1)의 전압 측정값과 현재 시점의 전압 측정값에 대한 차이값을 생성하고, 상기 차이값이 해당 셀의 정상 여부를 판단하는 기준이 되는 기준차이값(기준△V)보다 크게 형성되는 셀을 손상이 추정되는 대상 셀로 정할 수 있다.

또한, 배터리의 정격 전압의 기준이 되는 전압(12V)과 정격 전류(3mA) 등을 기준으로 수학적 의미의 저항값(4KΩ)을 설정할 수 있으며, 이렇게 정해지는 설정 저항을 레퍼런스(reference)로 하여 상기 전압 차이값에 따른 함수 관계를 적용하여 추정 저항값을 각 셀마다 산출할 수 있다.

상기 설정저항은 배터리 셀마다 고유하게 다른 값을 가질 수 있음은 물론이며, 도 5에서는 설명의 효율성과 이해의 편의성을 위하여 상기 설정저항을 동일한 값으로 예시한다.

이렇게 각 셀 마다 추정 저항값이 산출되면, 배터리 또는 각 셀의 이력 데이터로 저장되어 정보로 활용될 수 있으며, 산출된 각 셀의 추정 저항값은 정상여부를 판단하는 기준 저항(5KΩ)과 비교되어 해당 셀의 정상 여부를 판단하게 된다.

도 5에 도시된 예에서는 #3셀의 전압 거동과 이에 상응하는 추정 저항값이 다른 셀과 대비하여 이상 결과가 나타나며, 이로부터 #3셀을 대상으로 제어 등을 위한 후속 프로세싱(사용 제한, 사용자 인터페이싱 등)이 진행된다.

한편, 상기 도 1 또는 도 3에 도시된 본 발명에 의한 제어장치의 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다. 즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적으로 구분된 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능을 실현할 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 한다.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명함에 있어 제1 및 제2 등으로 기재된 용어는 순서, 중요성 등을 언급하거나 강조하기 위한 문언적 표현이 아니라 구성 요소 간을 상대적으로 구분하기 위한 도구적 개념으로 사용되고 있다고 해석되어야 한다.

상술한 본 발명에 따른 배터리 제어방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 장치에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 멀티 배터리 제어방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 제어장치의 구성을 도시한 블록도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 제어 방법의 과정을 도시한 흐름도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 제어부의 상세 구성을 도시한 블록도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 제어부의 구체적인 제어 과정을 도시한 흐름도,

도 5는 각 셀의 측정 전압값의 변화를 통하여 해당 셀의 저항값 등을 추정하고 이를 적용하는 과정을 도시한 예시도이다.

Claims (14)

1. 차량의 진동을 센싱하는 진동센서부;

   배터리의 전기적 특성값을 다른 시점에서 센싱하는 특성값센서부; 및

   상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 센싱 시점의 차이에 따른 상기 센싱된 전기적 특성값의 차이값이 제2기준값보다 큰 경우 상기 배터리의 사용이 제한되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 상기 센싱된 전기적 특성값의 차이값이 제2기준값보다 큰 경우 표시수단으로 안내정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 특성값센서부는,

   상기 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 저항값을 다른 시점에서 센싱하고,

   상기 제어부는,

   상기 특성값센서부로부터 센싱 시점의 차이에 따라 입력된 각 셀의 저항값 차이가 상기 제2기준값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 특성값센서부는,

   상기 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 전압값을 센싱하고,

   상기 제어부는,

   상기 복수 셀 각각의 전압에 대한 시간별 측정값 중 이전 측정값과 현재 측정값의 차이값을 생성하는 차이값 생성부; 및

   상기 차이값이 기준 차이값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 제1제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,

   상기 차이값 생성부에 의해 생성된 차이값에 상응하는 크기로 연산된 각 셀의 추정 저항값을 생성하는 추정저항 생성부를 더 포함하고,

   상기 제1제어부는 상기 추정 저항값이 기준 저항값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 센싱된 진동값 또는 상기 센싱된 전기적 특성값에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하고,

   상기 제어부는,

   요청 신호가 입력되는 경우 상기 데이터베이스부에 저장된 정보를 표시수단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 진동센서부는,

   차량의 위치 변동 여부를 감지하는 자이로 센서인 것을 특징으로 하는 배터리 제어 장치.
8. 차량의 진동을 센싱하는 진동센싱단계;

   배터리의 전기적 특성값을 다른 시점에서 센싱하는 특성값 센싱단계; 및

   상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 센싱 시점의 차이에 따른 상기 센싱된 전기적 특성값의 차이값이 제2기준값보다 큰 경우 상기 배터리의 사용이 제한되도록 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 제어단계는,

   상기 센싱된 진동값이 제1기준값보다 크고 상기 센싱된 전기적 특성값의 차이값이 제2기준값보다 큰 경우 표시수단으로 안내정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
10. 제 8항에 있어서, 상기 특성값 센싱단계는,

    상기 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 저항값을 다른 시점에서 센싱하고,

    상기 제어단계는,

    상기 특성값 센싱단계의 센싱 시점의 차이에 따라 입력된 각 셀의 저항값 차이가 상기 제2기준값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
11. 제 8항에 있어서, 상기 특성값 센싱단계는,

    상기 배터리를 구성하는 복수 개 셀 각각의 전압값을 센싱하고,

    상기 제어단계는,

    상기 복수 셀 각각의 전압에 대한 시간별 측정값 중 이전 측정값과 현재 측정값의 차이값을 생성하는 차이값 생성단계; 및

    상기 차이값이 기준 차이값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 제1제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 제어단계는,

    상기 차이값 생성단계의 차이값에 상응하는 크기로 연산된 각 셀의 추정 저항값을 생성하는 추정저항 생성단계를 더 포함하고,

    상기 제1제어단계는 상기 추정 저항값이 기준 저항값보다 큰 해당 셀의 사용이 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
13. 제 8항에 있어서,

    상기 센싱된 진동값 또는 상기 센싱된 전기적 특성값에 대한 정보를 저장하는 저장단계를 더 포함하고,

    상기 제어단계는,

    요청 신호가 입력되는 경우 상기 저장된 정보를 표시수단으로 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.
14. 제 8항에 있어서, 상기 진동센싱단계는,

    자이로 센서를 사용하여 차량의 위치 변동 여부를 감지하여 차량의 진동을 센싱하는 단계임을 특징으로 하는 배터리 제어 방법.

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