KR101293635B1 - 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치와 방법 및 이를 구비한 배터리 팩 - Google Patents

이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치와 방법 및 이를 구비한 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명의 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치는 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀의 전압을 측정하는 전압센싱부; 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 모두 최소 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제1전압값을 저장하는 제1모니터링부; 상기 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장하는 제2모니터링부; 및 상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산하고, 상기 연산된 이격 전압값 중 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 제어부를 포함하여 구성된다.
상기 본 발명에 의하면 복수 개 이차전지 셀의 성능 퇴화 정도를 배터리 팩 차원의 SOC 등의 전기적 특성값 생성에 활용함으로써 더욱 실질적인 정보를 생성할 수 있음은 물론 이를 기초로 더욱 안정적이고 안전한 배터리 팩을 구현할 수 있다.

Description

이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치와 방법 및 이를 구비한 배터리 팩{Apparatus and method for managing battery pack based on retrogression degree of secondary electric cell and battery pack using it}
본 발명은 복수 개의 이차전지 셀로 구성되는 배터리 팩을 관리하는 장치와 방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 배터리 팩의 특성을 나타내는 다양한 파라미터를 이차전지 셀의 퇴화 상태를 효과적으로 반영하여 더욱 실효성 있게 생성 하여 운용 제어함으로써, 배터리 팩의 성능 저하를 최소화시키고 배터리 팩이 장착되는 전기 차량 등이 더욱 안전하게 운용되도록 유도할 수 있는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치와 방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
최근에는, 화석 연료에 의한 에너지 자원 고갈의 문제, 환경 오염에 대한 이슈, 에너지의 사용의 경제성 등에 대한 이슈가 중요하게 부각되면서, 전력 사용량과 전력 생산량의 불일치를 효과적으로 극복하고, 전력 과잉 공급에 의한 낭비 및 전력 공급 부족에 의한 과부하 현상 등을 해결하기 위하여 다양한 정보 통신 인프라와 연계되어 전력 공급량을 탄력적으로 조절하도록 하는 스마트 그리드 시스템이라는 개념이 활발히 연구되고 있으며 상기 이차전지는 이러한 스마트 그리드 시스템에서의 효과적인 에너지 저장 및 활용원으로도 주목되고 있다.
이차전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
도 1에 상징적으로 도시된 바와 같이 이차전지 셀(1)이 복수 개 집합된 배터리팩(10)이 전기 차량에 적용되는 경우, 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류, 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge) 등의 추정을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 즉, 배터리 관리 장치(30) 등이 추가적으로 포함되어 구성된다.
상기 배터리 관리 장치(30)는 전자 제어 소자(31) 등을 제어하여 앞서 설명된 바와 같이 모터 등의 구동 부하 등으로 이루어지는 차량 시스템(20)에 공급되는 전력 계통을 제어하며, 또한, 배터리 팩(10)의 현재 SOC, SOH(State Of Health) 등에 대한 정보를 차량 시스템(20) 측으로 전달하여 사용자 내지 운전자에게 현재 배터리의 상태 정보 등을 인터페이싱하도록 구성된다.
앞서 언급된 바와 같이 차량 등에 적용되는 배터리 팩(10)은 직렬 및/또는 병렬 구조로 연결되는 복수 개의 이차전지 셀로 구성되는데, 상기 배터리 팩이 모터, 발전기, 전기 계통 시설 등의 부하에 공급되는 전력은 상기 복수 개의 이차전지의 전기적 연결에 의한 하나의 시스템 계통에서 이루어진다고 볼 수 있다.
관련하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 이차전지에 의한 전력 계통은 가솔린 엔진 계통과는 달리 현재 가용할 수 있는 전력에 대한 상태 정보 등을 물리적이고 절대적인 기준에서 생성할 수 없으므로 다양한 전기적 특성값 내지 변수 정보 등을 활용하여 충전 상태(SOC)를 추정하거나 예측하는 다양한 기법이 개시되어 있다.
한편, 상기 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 이차전지 셀은 사용 시간이 경과됨에 따른 본질적인 특성 또는 제조 환경의 차이, 시스템 적용의 다원성 등에 기인하여 전지들 간의 용량(capacity) 성능의 차이가 발생하게 되고 이는 충방전에 의한 해당 이차전지 셀의 단자 전압의 차이 또는 SOC(State Of Charge)차이를 발생시키게 된다.
이러한 차이는 쿨롬 효율 등에 의하여 기인하는 전지들의 개별적인 동적 상태의 차이들로부터 발생되거나 물리적 구성 등에 의한 내부 저항의 차등적 변화 등으로 발생될 수 있는데, 이와 같이 상대적인 전기적 특성의 차이를 가지는 복수 개 이차전지 셀이 하나의 배터리 팩으로서 구동하는 경우 성능이 저하된 특정 이차전지 셀에 의하여 배터리 팩 전체의 충전 또는 방전 능력이 제한되는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 본질적인 특성에 의하여 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀마다 서로 다른 프로파일을 가지게 되어 이차전지 셀의 퇴화 여부, 퇴화된 정도 등이 서로 다른 특성을 가지게 됨에도 불구하고 종래에는 이러한 본질적인 현상과 상태를 간과하고 단순히 이차전지 셀의 평균 전압값 등과 같은 통계적 수치만을 활용하여 SOC를 추정하므로 현재 배터리 팩의 성능이나 SOC의 실질적이고 실효성 높은 정보를 생성하지 못하고 있는 실정이다. 특히 이차전지의 사용 연한이 길어질수록 이러한 전기적 특성의 차이는 더욱 심화된다고 할 수 있다.
이차전지 배터리가 활용되는 전기 차량 등의 안정성과 안전성 등은 상당히 중요한 이슈가 되는데, 상기와 같은 문제점은 차량 구동이나 운용에서 예측되지 못한 오류를 일으킬 수 있으며 극단적인 경우 차량 구동이 갑자기 중단될 수 있다는 위험을 내포하고 있어 SOC 등의 연산에 대한 단순한 수치 적용상의 간단한 문제라고 할 수 없는 상당히 중요한 이슈라고 할 수 있다.
또한, 종래 각 이차전지 별 성능의 차이를 밸런싱(balancing) 내지 평활화(equalization)하기 위하여, 특정 기준값보다 높은 전기적 특성값(SOC 또는 전압 등)을 가지는 이차전지 셀의 충전량 또는 전압을 소모시키는 버킹(bucking) 기법 등을 통하여 이차전지들의 전기적 특성값을 균등하게 하거나 또는 외부와의 선별적 차단 상태를 유지하고 전기적 특성값이 낮은 이차전지만을 대상으로 개별적인 추가 충전 작업을 수행하는 부스팅(boosting) 등의 방법을 포함하여 셔플링(shuffling) 등의 방법이 이용되고 있다.
그러나 이러한 평활화 프로세싱에서도 이차전지 셀마다의 퇴화 상태를 고려하지 않고 특별한 대상 선정에 대한 기준 없이 배터리 팩에 포함된 모든 이차전지 셀을 대상으로 통합된 프로세싱만을 진행하여 그 실효성이 저하되고 있다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 배경에서 상기 문제점 내지 필요성을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀에 대한 퇴화 정도를 정확히 판단함은 물론, 퇴화 정도를 반영하여 선별적 내지 차등적으로 배터리 팩에 대한 SOC 추정 및 이차전지 셀 밸런싱 등의 후속 프로세싱을 수행함으로써 더욱 향상된 실효성을 가지는 배터리 팩 관리 장치와 방법 및 배터리 팩을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 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 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치는 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀의 전압을 측정하는 전압센싱부; 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 모두 최소 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제1전압값을 저장하는 제1모니터링부; 상기 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장하는 제2모니터링부; 및 상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산하고, 상기 연산된 이격 전압값 중 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 제어부를 포함하여 구성된다.
여기에서 상기 본 발명의 제어부는 상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우에 한해, 상기 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 상기 제어부는 상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우 알람 신호를 출력하고, 상기 제어부로부터 상기 알람 신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초하여 상기 배터리 팩의 SOC를 결정하는 SOC결정부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 본 발명의 SOC결정부는 상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 방전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 팩의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 작은 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 상기 SOC결정부는 상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 충전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 팩의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 큰 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하도록 구성될 수 있다.
이와 함께, 본 발명은 상기 제어부로부터 상기 알람신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀을 제외한 나머지 이차전지 셀을 대상으로 평활화를 수행하는 밸런싱부를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 상기 제어부는 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 상기 최소 기준 전압을 넘은 상태에서 충전 사이클이 진행되거나 또는 상기 복수 개 이차전지 셀 중 하나도 상기 최대 기준 전압에 도달하지 못한 상태에서 충전 사이클이 종료되는 경우, 이전 충전 사이클에서 선정된 퇴화 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 유지하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀의 전압을 측정하는 전압센싱단계; 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 모두 최소 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제1전압값을 저장하는 제1저장단계; 상기 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장하는 제2저장단계; 및 상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산하고, 상기 연산된 이격 전압값 중 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 제어단계를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은 충방전에 의하여 전력을 공급하는 복수 개 이차전지 셀; 및 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압을 측정하는 전압센싱부, 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 모두 최소 기준 전압 이상이 되는 경우 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제1전압값을 저장하는 제1모니터링부, 상기 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장하는 제2모니터링부와 상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산하고, 상기 연산된 이격 전압값 중 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 제어부를 포함하는 관리 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 본 발명에 의한 배터리 관리 장치와 방법 및 이를 이용한 배터리 팩은 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀의 퇴화 정도를 상대적으로 정확히 판단할 수 있고, 이를 기초로 배터리 팩 전체 차원의 전기적 특성값 중 하나인 SOC 추정 연산을 수행함으로써 현재 배터리 팩의 상태가 더욱 실질적으로 반영된 SOC를 생성할 수 있으며 이러한 결과를 운전자 등의 사용자에게 인터페이싱할 수 있어 더욱 안정적인 차량 운행을 유도할 수 있는 효과를 창출할 수 있다.
또한, 배터리 팩의 성능 향상을 위하여 수행되는 이차전지 셀 밸런싱(평활화) 프로세싱 또한, 상기와 같이 이차전지 셀 간의 상대적 퇴화 정도를 반영하여 복수 개 이차전지 셀에 대한 밸런싱 대상을 선별적으로 적용시킴으로써 더욱 개선된 형태의 프로세싱을 수행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
이와 함께, 본 발명의 구성을 통하여 현재 배터리 팩 상태에 대한 더욱 정확하고 실질적인 정보를 운전자 등의 사용자에게 제공할 수 있어 배터리 팩 및 이에 의하여 구동되는 전기 차량 등의 더욱 안정적이고 안전한 운용을 도모할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일반적인 배터리 팩 관리 장치에 대한 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 팩 관리 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이차전지 셀의 전압 거동에 대한 프로파일 정보를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 퇴화 셀의 결정을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 관리 방법의 과정을 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 팩에 대한 구성을 도시한 블록도이다.
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 원칙에 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 바람직한 일 실시예에 의한 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩 관리 장치(이하 관리 장치로 칭한다)(100)에 대한 구성을 도시한 블록도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 배터리 팩 관리 방법에 대한 과정을 도시한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 관리 장치(100)는 전압센싱부(110), 제1모니터링부(120), 제2모니터링부(1300, 제어부(140), 메모리부(150), SOC결정부(160) 및 밸런싱부(170)를 포함하여 구성된다.
우선, 상기 도 1에 도시된 본 발명의 관리 장치(100)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
본 발명은 배터리 팩(10)을 구성하는 복수 개의 이차전지 셀(1)들에 대한 각각의 전압 거동 내지 프로파일 정보를 확인하고 이를 기초로 상기 복수 개 이차전지 셀(1)들에 대한 퇴화도 내지 상대적 퇴화도 개념을 도입함으로써, 배터리 팩(10) 차원에서의 SOC 등과 같은 전기적 특성값이 더욱 실질성 내지 실효성을 가지도록 구성하는 발명에 해당한다.
이를 위하여 우선 본 발명의 전압 센싱부(110)는 배터리 팩(10)을 구성하는 복수 개의 이차전지 셀(1)에 대한 각각의 전압을 실시간 또는 주기별 또는 명령 신호가 입력되는 경우 센싱한다(S500).
이와 같이 센싱된 각 이차전지 셀(1)의 전압값은 본 발명의 제1모니터링부(120), 및 제2모니터링부(130)로 입력되는데, 우선 제1모니터링부(120)는 상기 배터리 팩(10)을 구성하는 이차전지 셀(1)을 대상으로 충전 사이클이 진행되는 경우 상기 복수 개 이차전지 셀(1)의 전압값이 모두 최소 기준 전압을 넘게 되는 시점(t1)을 모니터링하고, 상기 t1 시점에서의 각 이차전지 셀(1)의 전압값을 저장한다.
이차전지 셀(1)은 전기 화학적 특성에 의하여 외부에서 공급되는 전력에 의하여 충전이 이루어질 수 있는데, 충전 후 전압과 SOC 등은 충전 전 그에 상응하는 파라미터보다 높은 값을 가지게 되므로 도 3에 도시된 바와 같이 시간 변수를 기준으로 상태값(전압 등)이 증가하는 함수 관계를 가지게 된다.
앞서도 언급된 바와 같이 이차전지 셀(1)들은 복수 개로 집합되어 하나의 배터리 팩(10)을 구성하게 되고, 배터리 팩이 전력 계통에서 단일의 객체로 기능하게 되므로 개별적인 이차전지 셀의 성능이나 특성 등을 절대적인 기준에서 판단하는 것보다 단일의 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 이차전지 셀(1) 상호 간의 특성값을 상대적으로 판단하는 것이 더욱 실효성이 높다고 할 수 있다.
통상적으로 상기 복수 개의 이차전지 셀(1)은 사용 기간이 많아질수록 상호 간의 전압 편차 현상이 심화되는데, 이러한 현상은 이차전지 셀(1)의 내재 저항 변화, 쿨롬 효율, 이차 전지 내부의 충방전 효율, 전기 접속 단자의 구조적 문제 등을 비롯하여 다양한 원인에서 유발될 수 있으며, 모든 이차 전지 셀이 동일한 공정 하에게 제조된다고 하더라고(실제로는 다른 공정, 다른 제조원 또는 다른 제조 시점을 가질 수 있다) 적용되는 전기 장비의 환경이나 내부 전해질, 파우치 절연성, 활물질 변화 등에 따라 외부에서 관찰되는 전압을 포함한 전기적 특성값은 서로 동일하지 않은 상태에 놓일 수 있기 때문이다.
본 발명은 이러한 현상을 효과적으로 반영하여 복수 개 이차전지 셀(1) 중 상대적으로 퇴화 정도가 가장 높은 이차전지 셀(1)을 충전 과정에서 나타나는 각 이차전지 셀의 전압 거동에 의하여 판단하는데, 이를 위하여 우선 전압 거동의 프로파일 특성을 결정하기 위한 레퍼런스(기준)로서 충전 시 도달하는 최소 기준 전압(Vm)을 정한다.
상기 최소 기준 전압과 이하 설명되는 최대 기준 전압 등은 배터리 또는 이차전지 셀의 사양이나 스펙, 적용되는 배터리의 크기, 시스템 사양, 하드웨어 리소스, 탑재되는 차량의 특성, 사용 기간 등에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제1모니터링부(120)는 전압 센싱부(110)로부터 입력된 전압값들을 모니터링하여, 배터리 팩을 대상으로 충전 사이클이 진행되는 경우 복수 개의 이차전지 셀(1)의 전압이 상기 최소 기준 전압을 모두 넘게 되는 시점을 정하고, 그 시점에서의 복수 개 이차전지 셀(1)의 전압값인 제1전압값을 저장한다(S510).
도 3에 도시된 예로 설명하면, #1 이차전지 셀이 마지막으로 상기 최소 기준 전압값을 넘게 되는데, 그 시점이 t1이 된다. 그러면 본 발명의 제1모니터링부(110)는 상기 t1시점에서의 각 이차전지 셀의 전압값을 저장한다.
즉, t1에서의 #2 이차전지 셀의 전압값은 V21이며, #3 이차전지 셀의 전압값은 V31이 되며, #1 이차전지 셀의 경우 V11이 되는데 상기 V11은 Vm과 대응되는 값이 된다.
그 후 충전 사이클이 계속 진행되면, 각 이차전지 셀의 전압은 증가하게 되는데, 이러한 충전 사이클 진행 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 본 발명의 제2모니터링부(130)는 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장한다(S520).
즉, 상기 복수 개 이차전지 셀 중 최초로 하나가 상기 기준 최대 전압값에 도달하는 시점이 t2가 되고, 상기 t2에서의 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값을 본 발명의 제2모니터링부(130)가 저장한다. 도 3에 도시된 예에서는 #1 이차전지 셀의 t2에서의 전압값은 V12, #2 이차전지 셀의 경우 V22, #3이차전지 셀의 경우 V32가 된다.
이와 같이 최대 기준 전압에 대한 조건을 설정하는 것은 가급적 이차전지 셀의 전기 화학적 특성에 의한 변동 사항을 충분히 반영하고 노이즈나 일시적 현상에 의한 특성 변화 등이 반영되는 것을 최소화하기 위함이다.
도 3의 실시예는 설명의 효율성을 높이기 위하여 3개의 이차전지 셀(1)로 배터리 팩이 구성되어 있다고 가정하고 있을 뿐 다양한 개수의 이차전지 셀(1)이 포함될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제어부(140)는 상기 제1모니터링부(120) 및 제2모니터링부(130)로부터 해당 이차전지 셀마다의 상기 제1전압값과 제2전압값을 입력받고 해당 이차전지 셀별로 상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산한다(S530).
이와 같이 각 이차전지 셀별로의 이격 전압값이 연산되면, 그 중 가장 큰 값을 가지는 즉, 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고, 상기 퇴화 셀로 선정된 이차전지에 대한 정보를 소정의 메모리부(150) 등에 갱신 저장한다(S540).
앞서 언급된 바와 같이 이차전지 셀이 퇴화되는 경우 내재 저항 성분이 증가하고 용량(capacity)이 감소하는 등의 성능 열화 현상이 발생하여 작은 충전으로도 쉽게 전압이 증가하는 등의 물리적 특성을 가지게 되며, 충전이 진행될수록 가속화되는 현상이 발생한다.
그러므로 이러한 현상을 효과적으로 반영하여 상기와 같이 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 그러하지 않은 다른 이차전지 셀과 대비하여 상대적인 열화 특성 즉 상대적으로 높은 퇴화가 이루어진 셀로 판단할 수 있게 된다.
이와 같이 복수 개의 이차전지 셀 중 가장 성능이 열화된 이차전지 셀이 선정되면, 이러한 선정만으로도 이하에서 설명되는 바와 같이 SOC 추정, 셀 밸런싱 프로세싱을 포함하여 충방전의 차등적 제어, 주의 대상 셀로 선정하여 전압 모니터링 주기를 차등적으로 적용하거나 이력 데이터로 저장하여 차제 이차전지 셀의 교체, 수리 등에 활용하는 방법 등을 비롯하여 다양한 후속 프로세싱 및 제어에 활용할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
또한, 복수 개 이차전지 셀들 중 가장 큰 이격 전압값을 가지는 셀을 퇴화 셀로 선정하되, 다른 이차전지 셀들의 전압 거동 내지 퇴화 정도 등과의 상대적인 차이를 더욱 효과적으로 반영하기 위하여, 상기 복수 개 이차전지 셀의 개별 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상이 되는 경우에 한해 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 퇴화 셀로 선정하도록 구성할 수 있다.
즉, 복수 개 이차전지 셀 간의 전기적 특성은 물리적으로 동일할 수 없으므로 상대적으로 가장 퇴화되었다고 하여도 다른 이차전지 셀들과 비교하여 의미있는 정도의 퇴화로 볼 수 없는 경우도 존재할 수 있으므로 이와 같이 특성 기준 진단값을 설정하고 이차전지 셀들 간의 특성이 이러한 기준 진단값을 초과하는 정도의 차이가 발생된 경우에 한해 특정 셀을 퇴화 셀로 선정할 수도 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 기술 내용을 첨부된 도 4를 참조하여 보충적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 도 4에 기술된 수치와 이차전지 셀의 개수 등은 하나의 예시일 뿐 이에 국한되어 본 발명의 실시예가 제한되지 않는다고 해석되어야 한다.
우선, 배터리 팩(10)이 5개의 이차전지 셀로 구성되며, 최소 기준 전압은 1.0V, 최대 기준 전압은 3.5V로 설정되며, 기준 진단값은 1.0으로 설정되어 있으며, 모든 이차전지 셀이 최소 기준 전압 1.0V이하의 상태에서 충전 공정이 진행되는 것으로 전제한다.
충전 공정의 진행에 의하여 모든 이차전지 셀들의 전압이 상승하게 되는데, 다른 이차전지 셀이 최소 기준 전압을 넘은 후, #4 이차전지 셀이 최소 기준 전압 1.0V에 가장 늦게 도달하므로 #4 이차전지 셀이 최소 기준 전압 1.0V에 도달한 시점(t1)에서의 각 이차전지 셀들의 전압은 셀 순서와 같은 순서로 1.1V, 1.5V, 1,3V 1.0V 및 1.4V가 되며 이 값들 각 이차전지 셀들의 제1전압값이 된다.
충전 공정이 계속 진행되어 모든 이차전지 셀들의 전압 상승은 계속적으로 이루어지는데, 복수 개 이차전지 셀 중 #1 이차전지 셀이 가장 먼저 최대 기준 전압인 3.5V에 도달하였으므로, #1 이차전지 셀이 가장 먼저 최대 기준 전압에 도달한 시점(t2)에서의 각 이차전지 셀들의 전압값이 제2전압값이 된다.
즉, 같은 순서로 3.5V, 2.6V, 2.7V, 2.5V 및 2.7V가 각각 이차전지 셀의 제2전압값이 된다. 그 후 상기 제1전압값과 제2전압값의 차이값 즉, 이격 전압값(△V)을 연산하면 2.4, 1.1, 1.4, 1.5 및 1.3이 된다.
기준 진단값이 설정되어 있지 않으면 가장 큰 이격 전압값(△V)을 가지는 #1 이차전지 셀이 퇴화 셀로 선정될 것이며, 상기 기준 진단값이 설정된 도 4에 예시된 실시예에서는 상기 최대 이격 전압값인 2.4가 기준 진단값 1.0보다 크므로 기준 진단값이 설정된 경우에도 상기 #1 이차전지 셀이 퇴화 셀로 선정되게 된다.
한편, 앞서도 간략히 언급된 바와 같이, 상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상이 되는 경우 복수 개 이차전지 셀의 퇴화도(성능) 간의 상호 편차가 크다는 것을 의미하므로 이러한 경우는 SOC 추정 등과 같은 알고리즘 운용을 차등적으로 수행하는 것이 더욱 바람직하다.
배터리 팩의 SOC는 배터리 팩의 충전 상태를 상징하는 파라미터로서 0% ~ 100%로 수치화되며 전기 물리적 특성상 전압의 크기에 상응하는 특성을 가지므로 통상적으로 배터리 팩을 구성하는 이차전지 셀들의 평균 전압값을 주로 이용한다.
즉, 이차전지 셀들의 성능 편차가 심하지 않으면 종래와 같이 평균이라는 통계적 수치를 활용하여 SOC를 추정 내지 예측하여도 오차가 크지 않다고 할 수 있으나 상기와 같이 편차가 상당 기준을 초과하는 경우에도 평균값을 그대로 활용하여 SOC 등을 추정하는 것은 실질성을 반영하지 못할 뿐만 아니라 차량 구동의 안전성에도 저해 요소가 될 수 있다.
앞서도 언급된 바와 같이 복수 개의 이차전지 셀 중 특히 퇴화가 심한 이차전지는 전기 물리적 특성과 배터리 구조 등에 의하여 배터리 팩 전체의 성능에 영향을 미칠 수 있는데, 만약 이와 같음에도 불구하고 평균 전압값을 그대로 이용하여 SOC를 추정하게 되면, 실제 배터리가 가지는 성능과는 다른 수치가 연산될 수 있다.
통상 현재 차량에 장착된 배터리 팩의 SOC는 차량의 주행 가능 거리를 상징하게 되는데, 예를 들어, 종래와 같이 평균 전압값에 기초할 경우 SOC가 40%이고 이에 따른 적정한 함수 관계에 의하여 주행 가능 거리가 80km로 연산되어 차량의 화면표시수단 등을 통하여 운전자 등에게 인터페이싱되고 있으나, 퇴화 정도가 심한 셀의 영향에 의하여 실제 SOC는 20%에 제한된다면 차량은 약 40km 주행 후 구동이 중단되게 되는 심각한 문제가 발생하게 된다.
그러므로 이와 같은 문제를 원천적으로 방지하기 위해서는 퇴화된 셀을 선별하고 선별된 퇴화 셀의 전압 프로파일을 기초로 SOC를 연산하여 인터페이싱 등의 후속 제어에 활용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
이를 위하여 본 발명의 제어부(140)는 이와 같이 상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상이 되는 경우(S550) 이를 알리는 알람 신호를 SOC 결정부(160)로 출력한다(S560).
본 발명의 SOC 결정부(160)는 상기 제어부(140)로부터 알람 신호가 입력되면 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초하여 상기 배터리 팩의 SOC를 결정한다. 이와 같이 결정된 배터리 팩의 SOC 정보는 본 발명의 제어부(140) 등을 통해 차량 시스템(운전석의 화면 표시수단 등)으로 전달되도록 구성할 수 있음은 물론이다.
배터리 팩은 차량 등이 구동되는 경우에는 방전 모드가 되며, 외부의 전력이 인가되거나 차량의 모터 등의 구동 모듈에서 발생되는 전력원이 공급되는 경우 충전 모드가 된다.
상기 SOC의 결정을 배터리 팩의 모드에 따라 차등적으로 적용하는 것이 더욱 바람직한데, 예를 들어 방전 모드인 경우 즉, 차량의 전기 모터 등에 전력을 공급하여 차량 구동원으로 배터리 팩의 전원이 사용되는 경우 앞서 설명된 바와 같이 배터리 팩의 실질적인 SOC보다 높은 SOC 정보가 사용자에게 제공됨으로써 파생되는 문제점을 극복하기 위하여 복수 개 이차전지 셀들의 평균 전압에 기초한 SOC 및 퇴화 셀로 결정된 이차전지 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 작은 SOC를 최종적인 배터리 팩의 SOC로 결정하는 것이 바람직하다.
이를 위하여 본 발명의 상기 SOC결정부(160)는 상기 알람신호가 제어부(140)로부터 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 방전 모드인지 여부를 판단하여(S570) 방전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 작은 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정한다(S580).
만약, 현재 배터리 팩의 상태가 방전 모드가 아니라 충전 모드인 경우에는 과충전 등을 방지하여 안정적인 배터리 팩의 운용이 가능하도록 구성하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 상기 본 발명의 SOC 결정부(160)는 제어부(140)로부터 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 충전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 큰 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정한다(S583).
한편, 앞서 설명된 550단계 즉, 최대 이격 전압값과 최소 이격 전압값의 차이가 기준 진단값보다 작은 경우에는 배터리 팩 전체 차원의 성능에 미치는 개별 이차전지 셀들의 성능 특성의 차이가 미비하다고 볼 수 있으므로 이 경우에는 통상적으로 복수 개 이차전지 셀들의 평균전압값에 기초하여 SOC를 연산할 수 있다(S585).
또한, 본 발명은 복수 개 이차전지 셀의 전압 또는 SOC를 평활화하는 밸런싱부(170)를 더 포함할 수 있는데, 상기와 같은 기술 사상에 의하여 본 발명의 제어부(140)로부터 상기 알람신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀을 제외한 나머지 이차전지 셀을 대상으로 평활화를 수행(S590)하도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
앞서 설명된 최소 기준 전압과 최대 기준 전압의 설정 등은 이차전지 셀들 간의 성능 내지 퇴화도의 편차가 어떻게 이루어지는 판단하기 위한 객관적 데이터에 해당하므로 이러한 객관적 조건이 성립되지 않은 상태에서는 앞서 설명된 퇴화 셀의 선정 등에 대한 프로세싱이 진행되지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 제어부(140)는 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 상기 최소 기준 전압을 넘은 상태에서 충전 사이클이 진행되거나 또는 상기 복수 개 이차전지 셀 중 하나도 상기 최대 기준 전압에 도달하지 못한 상태에서 충전 사이클이 종료되는 경우, 이전 충전 사이클에서 선정된 퇴화 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 유지하도록 제어한다.
주지된 바와 같이 충전 사이클 내지 프로세싱은 방전과 함께 상호 교번되거나 주기적으로 진행될 수 있으므로 본 발명의 제어부(140)는 매 충전 사이클마다 상기와 같은 알고리즘을 적용시켜 현재 충전 사이클에서 선정된 퇴화 셀로 이전에 선정된 퇴화 셀 정보를 갱신하거나 유지하도록 구성된다.
한편 본 발명의 앞서 설명된 배터리 관리 장치(100)는 도 1 및 도 6 등에 도시된 배터리 팩(200) 자체의 시스템으로 구현될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 팩(200)은 충방전의 대상이 되며 차량 등에 전력을 공급하는 공급원으로서 기능하는 배터리 모듈(210)과 앞서 설명된 관리 장치가 모듈로 구현된 관리 모듈(220)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 배터리 모듈(210)은 복수 개의 이차전지(211)로 구성될 수 있음은 물론이며, 본 발명에 의한 배터리 팩(200) 특히 관리 모듈(220)은 앞서 설명된 바와 같이 차량 구동 등에 필요한 정보를 차량 시스템(300) 측으로 전달하고 사용자 등이 요구하는 정보 등이 입력되도록 구성된다.
상기 배터리 팩(200)의 관리 모듈(220)을 포함한 상세한 구성에 대한 설명은 앞서 설명된 배터리 관리 장치(100)에 대한 내용과 대응되므로 앞선 설명으로 대체한다.
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.
또한, 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2 등과 같은 표현은 상호 간의 각 구성을 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐, 특정의 순서, 우선순위, 중요성 등을 객관적이고 물리적으로 구분하기 위하여 사용되는 용어이거나 절대적인 기준에서 물리적인 기준에서 물리적인 구성을 구분하기 위하여 사용된 용어가 아님은 자명하다.
1: 이차전지 셀 10: 배터리 팩
100: 본 발명의 배터리 팩 관리 장치 110: 전압센싱부
120: 제1모니터링부 130: 제2모니터링부
140: 제어부 150: 메모리부
160: SOC 결정부 170: 밸런싱부
200 : 배터리 팩

Claims (21)

  1. 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀의 전압을 측정하는 전압센싱부;
    충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 모두 최소 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제1전압값을 저장하는 제1모니터링부;
    상기 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장하는 제2모니터링부; 및
    상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산하고, 상기 연산된 이격 전압값 중 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우에 한해, 상기 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우 알람 신호를 출력하고,
    상기 제어부로부터 상기 알람 신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초하여 상기 배터리 팩의 SOC를 결정하는 SOC결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 SOC결정부는,
    상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 방전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 작은 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 SOC결정부는,
    상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 충전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 큰 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부로부터 상기 알람신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀을 제외한 나머지 이차전지 셀을 대상으로 평활화를 수행하는 밸런싱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 상기 최소 기준 전압을 넘은 상태에서 충전 사이클이 진행되거나 또는 상기 복수 개 이차전지 셀 중 하나도 상기 최대 기준 전압에 도달하지 못한 상태에서 충전 사이클이 종료되는 경우, 이전 충전 사이클에서 선정된 퇴화 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 유지하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치.
  8. 전압센싱부, 제1모니터링부, 제2모니터링부 및 제어부를 포함하는 장치를 통해 배터리 팩을 관리하는 방법에 있어서,
    상기 전압센싱부가 배터리 팩을 구성하는 복수 개 이차전지 셀의 전압을 측정하는 전압센싱단계;
    상기 제1모니터링부가 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 모두 최소 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제1전압값을 저장하는 제1저장단계;
    상기 제2모니터링부가 상기 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장하는 제2저장단계; 및
    상기 제어부가 상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산하고, 상기 연산된 이격 전압값 중 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제어단계는,
    상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우에 한해, 상기 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어단계는,
    상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우 알람 신호를 출력하고,
    상기 장치는 SOC결정부를 더 포함하며,
    상기 SOC결정부는, 상기 알람 신호가 입력되면 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초하여 상기 배터리 팩의 SOC를 결정하는 SOC결정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 SOC결정단계는,
    상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 방전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 작은 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 SOC결정단계는,
    상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 충전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 큰 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 장치는 밸런싱부를 더 포함하며,
    상기 밸런싱부는 상기 알람신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀을 제외한 나머지 이차전지 셀을 대상으로 평활화를 수행하는 밸런싱단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 제어단계는,
    상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 상기 최소 기준 전압을 넘은 상태에서 충전 사이클이 진행되거나 또는 상기 복수 개 이차전지 셀 중 하나도 상기 최대 기준 전압에 도달하지 못한 상태에서 충전 사이클이 종료되는 경우, 이전 충전 사이클에서 선정된 퇴화 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 유지하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 방법.
  15. 충방전에 의하여 전력을 공급하는 복수 개 이차전지 셀; 및
    상기 복수 개 이차전지 셀의 전압을 측정하는 전압센싱부, 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 모두 최소 기준 전압 이상이 되는 경우 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제1전압값을 저장하는 제1모니터링부, 상기 충전 사이클 중 상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값 중 하나가 최대 기준 전압 이상이 되는 경우, 그 시점에서의 상기 복수 개 이차전지 셀의 각 전압값인 제2전압값을 저장하는 제2모니터링부와 상기 제2전압값과 제1전압값의 차이값인 이격 전압값을 연산하고, 상기 연산된 이격 전압값 중 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 제어부를 포함하는 관리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영하는 관리 모듈이 구비된 배터리 팩.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 관리 모듈의 제어부는,
    상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우에 한해, 상기 최대 이격 전압값을 가지는 이차전지 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 선정하고 상기 퇴화 셀에 대한 정보를 갱신 저장하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영하는 관리 모듈이 구비된 배터리 팩.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 연산된 이격 전압값 중 최소 이격 전압값과 상기 최대 이격 전압값의 차이가 기준 진단값 이상인 경우 알람 신호를 출력하고,
    상기 관리모듈은,
    상기 제어부로부터 상기 알람 신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초하여 상기 배터리 팩의 SOC를 결정하는 SOC결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영하는 관리 모듈이 구비된 배터리 팩.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 SOC결정부는,
    상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 방전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 작은 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영하는 관리 모듈이 구비된 배터리 팩.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 SOC결정부는,
    상기 알람신호가 입력되면, 현재 배터리 팩의 상태가 충전 모드인 경우 상기 복수 개 배터리 셀의 평균 전압값에 기초한 SOC와 상기 퇴화 셀의 전압값에 기초한 SOC 중 큰 값을 현재 배터리 팩의 SOC로 결정하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영하는 관리 모듈이 구비된 배터리 팩.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 관리 모듈은,
    상기 제어부로부터 상기 알람신호가 입력되면, 상기 퇴화 셀을 제외한 나머지 이차전지 셀을 대상으로 평활화를 수행하는 밸런싱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영하는 관리 모듈이 구비된 배터리 팩.
  21. 제 15항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수 개 이차전지 셀의 전압값이 상기 최소 기준 전압을 넘은 상태에서 충전 사이클이 진행되거나 또는 상기 복수 개 이차전지 셀 중 하나도 상기 최대 기준 전압에 도달하지 못한 상태에서 충전 사이클이 종료되는 경우, 이전 충전 사이클에서 선정된 퇴화 셀을 현재 충전 사이클에서의 퇴화 셀로 유지하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영하는 관리 모듈이 구비된 배터리 팩.

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