KR101423961B1 - 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기자동차의 배터리의 상태를 모니터링하는 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 셀들로 구성되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리팩에서 성능이 저하되거나 파손된 배터리 모듈 또는 배터리 셀만을 교체할 수 있고, 배터리 모듈 또는 배터리 셀 교체 시 기존의 타 배터리 모듈 또는 배터리 셀과의 밸런싱을 맞추어 배터리팩의 성능을 개선시킬 수 있는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템 및 방법에 관한 것으로, 배터리팩 내의 배터리 셀 단위로 교체를 할 수 있기 때문에 같은 배터리팩 내의 사용 가능한 배터리 셀을 폐기하지 않아도 되므로 배터리의 낭비를 방지할 수 있어 배터리를 효율적으로 사용할 수 있고, 배터리 유지보수 비용이 적게 소요되므로 전기자동차 운전자의 만족도를 향상시키고, 전기자동차의 보급률을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 전기자동차의 배터리의 상태를 모니터링하는 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 셀들로 구성되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리팩에서 성능이 저하되거나 파손된 배터리 모듈 또는 배터리 셀만을 교체할 수 있고, 배터리 모듈 또는 배터리 셀 교체 시 기존의 타 배터리 모듈 또는 배터리 셀과의 성능을 맞추어 배터리팩의 전체 성능을 개선시킬 수 있는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 석유자원의 고갈과 환경오염에 따른 대체에너지의 수요와 더불어 전기에너지를 축적하여 사용할 수 있는 축전지의 수요는 연료전지 등의 대체 에너지 저장시스템 및 전기자동차 등 다양한 분야로 확산되고 있다.
특히, 하이브리드(HEV) 자동차, 전기차, 전기자전거, 골프-카트 등과 같은 전기 자동차용으로는 주행속도 및 최대주행 거리 증대를 목적으로 대용량의 리튬 이온, 리튬 폴리머, 니켈 수소 전지 등 전기집적도가 높은 축전기 계열이 상용화되고 있다.
통상, 전기자동차용 배터리는 일정 용량 및 특성을 가지는 다수의 배터리 셀들로 구성되는 배터리 모듈 복수 개를 하나의 팩(이하 "이하 배터리팩"이라 함)으로 묶어 구성된다.
이렇게 구성된 배터리팩은 전기자동차의 운행에 따라 지속적으로 충전과 방전을 반복하는 경우, 특정 배터리 셀 또는 특정 배터리 모듈에만 성능 저하가 발생하거나 파손되는 경우가 발생한다.
이런 경우, 종래에는 기존 배터리팩 전체를 폐기하고 새로운 배터리팩으로 교체하여 사용하여야 한다.
따라서 종래에는 배터리 고장 시 배터리팩 전체를 교체하여야 하므로 쓸 수 있는 배터리 모듈 및 배터리 셀까지 교체하게 되므로 배터리가 낭비되는 문제점이 있었다.
또한, 전기자동차 운전자는 특정 배터리셀의 고장에 대해서도 배터리팩 전체를 교체하여야 하므로 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 이로 인해 전기자동차 운전자들은 전기자동차의 유지보수 비용을 많이 소비하게 되므로, 전기자동차의 활성화 및 보급률을 떨어뜨릴 수 있는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 다수의 셀들로 구성되는 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리팩에서 성능이 저하되거나 파손된 배터리 모듈 또는 배터리 셀만을 교체할 수 있고, 배터리 모듈 또는 배터리 셀 교체 시 기존의 타 배터리 모듈 또는 배터리 셀과의 성능을 맞추어 배터리팩의 전체 성능을 개선시킬 수 있는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템은, 다수의 배터리 유닛과, 상기 배터리 유닛들 각각의 식별정보 및 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 유닛의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 셀의 상태를 모니터링 및 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리팩; 및 상기 배터리 유닛의 종류별로 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 저장하고 있으며, 상기 배터리 관리 시스템과 연결되어 임의의 배터리 유닛이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 배터리 관리 시스템으로 교체된 배터리 유닛의 식별정보와 함께 전송하는 배터리 성능 측정 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 유닛은 배터리 모듈이고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모듈 단위의 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 모듈의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 모듈의 상태를 모니터링 및 관리하는 메인 배터리 관리 시스템이며, 상기 배터리 성능 측정 장치는, 상기 배터리 모듈의 종류별로 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 저장하고 있으며, 상기 메인 배터리 관리 시스템과 연결되어 임의의 배터리 모듈이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 모듈의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 모듈과 교체되지 않은 타 배터리 모듈들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 모듈의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 메인 배터리 관리 시스템에 교체된 배터리 모듈의 식별정보와 함께 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 유닛은 배터리 모듈 내에 다수개가 포함되는 배터리 셀이고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모듈 단위로 구성되어 상기 배터리 셀 단위의 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 모듈의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 셀의 상태를 모니터링 및 관리하는 서브 배터리 관리 시스템이며, 상기 배터리 성능 측정 장치는, 상기 배터리 셀의 종류별로 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 더 저장하고 있으며, 상기 서브 배터리 관리 시스템과 연결되어 임의의 배터리 셀이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 셀의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 셀과 교체되지 않은 타 배터리 셀들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 셀의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리 모듈의 서브 배터리 관리 시스템으로 교체된 배터리 셀의 식별정보와 함께 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리팩은, 외부 연결포트를 구비하고, 상기 배터리 관리 시스템 및 서브 배터리 관리 시스템과 전기적으로 연결되는 인터페이스부를 더 포함하고, 상기 배터리 성능 측정 장치는, 외부에서 상기 외부 연결포트를 통해 상기 인터페이스부에 연결되어 배터리 관리 시스템과 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 유닛의 교체 검출은 상기 배터리 관리 시스템이 임의의 배터리 유닛의 탈거를 검출함에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 성능 측정 장치는, 배터리 유닛의 종류별로 충전/방전 회수에 따른 특성정보를 저장하는 배터리 유닛 특성별 데이터 저장부와, 배터리 유닛인 배터리 모듈 및 배터리 모듈별로 각 배터리 셀들의 상태정보를 저장하는 배터리 상태 저장부와, 교체된 배터리 유닛의 유닛 성능 프로파일 및 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일 정보를 저장하는 배터리 성능 저장부를 포함하는 저장부; 상기 배터리 관리 시스템과 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 상기 배터리 관리 시스템과 연결 후, 임의의 배터리 유닛이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 배터리 관리 시스템으로 교체된 배터리 유닛의 식별정보와 함께 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 성능 측정 장치는, 배터리 성능 측정 장치의 교체 배터리 유닛에 대한 정보를 입력할 수 있는 입력부; 및 상기 배터리 성능 측정 장치의 기능 및 동작에 따른 동작 정보 및 상기 입력부를 통해 입력된 데이터를 표시하는 표시부를 더 포함하되, 상기 제어부는, 배터리 유닛을 교체하는 교체자가 상기 표시부 및 입력부를 통해 교체할 배터리 유닛의 식별정보를 입력함에 의해 상기 배터리 유닛인 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 교체를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 모듈에 부착되어 배터리 모듈의 배터리 셀들의 상태를 측정하여 출력하는 센서부; 배터리 모듈 내의 배터리 셀들 각각에 대한 식별정보 및 충전/방전 횟수 정보를 포함하는 배터리 상태정보를 저장하는 배터리 상태 저장부와, 유닛 성능 프로파일을 저장하는 유닛 성능 프로파일 저장부를 포함하는 배터리 관리 시스템 저장부; 상기 배터리 성능 측정 장치와 데이터 통신을 수행하는 배터리 관리 시스템 통신부; 전원을 인가받아 상기 배터리 유닛인 배터리 모듈의 배터리 셀들을 충전하기 위한 충전전류를 각 배터리 셀들로 제공하는 배터리 충전부와, 상기 센서부와 연결되어 각 배터리 모듈의 배터리 셀들 각각의 상태를 측정한 배터리 측정 신호를 입력받아, 측정된 배터리 측정 정보로 변환하여 출력하는 배터리 상태 측정부; 및 상기 배터리 상태 측정부로부터 배터리 측정정보를 입력받아 상기 배터리 모듈 및 배터리 셀 단위로 배터리 상태 저장부에 저장된 배터리 상태정보에 의한 유닛 성능 프로파일 정보를 생성하여 모듈 성능 프로파일 저장부에 저장하고, 상기 충전부를 통한 배터리 셀의 충전을 제어하며, 상기 배터리의 충전 시 배터리 충전 횟수를 카운트하여 배터리 상태정보로서 상기 배터리 상태 저장부에 저장하며, 상기 배터리 성능 측정 장치로부터 교체된 배터리 유닛의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 해당 배터리 유닛에 대응하여 해당 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 유닛의 상태를 모니터링 및 관리하는 배터리 관리 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서는 전류센서, 배터리 내부 저항 측정 센서, 온도센서, 습도센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈에서 임의의 배터리 셀 탈거 시 이를 검출하여 배터리 셀 탈거 신호를 상기 배터리 성능 측정 장치로 전송하여 배터리가 탈거되었음을 통지하고, 상기 배터리 성능 측정 장치는 상기 배터리 탈거 통지에 의해 배터리 셀 교체 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리팩의 배터리 유닛 교체 방법은, 배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛 교체 이벤트 발생 시 배터리 유닛의 종류를 판단한 후, 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하여 배터리 관리 시스템으로 전송하는 가상 충전/방전 횟수 추정 과정과, 배터리 관리 시스템이 교체된 배터리 유닛의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓰는 배터리 유닛 가상 에이징 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가상 충전/방전 횟수 추정 과정은, 배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛 교체 이벤트가 발생하는지를 검사하는 배터리 유닛 교체 이벤트 검사 단계와, 배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛 교체 이벤트가 발생하면 배터리 유닛의 종류를 판단하는 배터리 유닛 종류 판단 단계와, 배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛의 종류가 판단되면 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하여 배터리 관리 시스템으로 전송하는 가상 충전/방전 횟수 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 유닛 교체 이벤트는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 유닛의 탈거 검출에 의한 배터리 유닛 탈거 검출 통지 신호에 의해 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 유닛 교체 이벤트는 입력부를 통한 배터리 유닛 교체 명령 입력 시 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 배터리팩 내의 배터리 유닛 단위로 교체를 할 수 있기 때문에 같은 배터리팩 내의 사용 가능한 배터리 유닛을 폐기하지 않아도 되므로 배터리의 낭비를 방지할 수 있어 배터리를 효율적으로 사용할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 성능이 저하되거나 고장 난 배터리 유닛만을 교체하면 되므로 배터리 유지보수 비용이 적게 들어 전기자동차 운전자의 만족도를 향상시키고, 전기자동차의 보급률을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 배터리 성능 측정 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 성능 측정 장치에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 서브 배터리 관리 시스템에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 서브 배터리 관리 시스템에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 배터리 성능 측정 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 성능 측정 장치에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 서브 배터리 관리 시스템에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 서브 배터리 관리 시스템에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 배터리 유닛 교체 시스템의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 시스템에서의 전기자동차 배터리 유닛 교체 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템은 배터리 성능 측정장치(100)와 배터리팩(200)으로 구성된다.
배터리 성능 측정 장치(100)는 배터리팩(200) 내부에 구성될 수도 있고, 도 1과 같이 외부에서 배터리팩(200)과 접속 가능하도록 구성될 수도 있다.
배터리 성능 측정 장치(100)는 배터리팩(200) 내부에 구성되는 배터리 유닛들의 상태를 수신받아 저장 및 표시한다. 여기서, 배터리 유닛이란 배터리 셀 또는 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 모두 포함하는 의미이다.
특히, 배터리 성능 측정 장치(100)는 배터리 셀 또는 배터리 모듈, 즉 배터리 유닛의 교체 이벤트가 발생되면 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛의 현재 유닛 성능 프로파일 정보가 교체되지 않은 타 배터리 유닛의 유닛 성능 프로파일 정보와 일정 범위 내에서 일치될 수 있는 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 배터리 관리 시스템(220 또는 300)으로 교체된 배터리 유닛의 식별정보와 함께 전송한다. 통상 상기 충전 횟수와 방전 횟수는 동일할 것이다. 따라서 충전/방전 횟수라 하면 충전 횟수 또는 방전 횟수가 될 수도 있고, 충전 및 방전 횟수가 될 수도 있을 것이다.
배터리팩(200)은 인터페이스부(210), 메인 배터리 관리 시스템(Main Battery Management System: Main BMS)(220), 서브 배터리 관리 시스템(Sub BMS)(300)과 배터리 모듈(400)을 포함하는 배터리부(230)로 구성된다.
인터페이스부(210)는 외부기기, 즉 본 발명에 따른 배터리 성능 측정 장치(100)를 연결할 수 있는 연결 포트를 구비하고, 연결된 배터리 성능 측정 장치(100)와 Main BMS(220) 및 sub BMS(300)들과의 통신 라인을 형성하여 데이터 통신을 할 수 있도록 한다.
Main BMS(220)는 Sub BMS(300)들과 데이터 통신을 수행하여 배터리 모듈 단위의 충전/방전 횟수, 배터리팩(200)의 온도, 습도, 배터리 잔량 등과 같은 상태를 모니터링 하고, 배터리 모듈(400)들 간의 밸런싱(Balancing)을 위한 관리를 수행하며, 특히 본 발명에 따라 배터리 성능 측정 장치(100)로부터 교체된 배터리 모듈의 식별정보 및 추정된 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 수신된 배터리 모듈의 식별정보 및 충전/방전 횟수를 교체된 배터리 모듈(400)에 대한 모듈 성능 프로파일 저장영역에 저장하여 상기 새롭게 교체된 배터리 모듈이 상기 충전/방전 횟수만큼 충전 및 방전이 이루어진 것처럼 속여 전체적인 밸런싱을 유지시킨다.
배터리부(230)는 Sub BMS(300)와 배터리 모듈(400)을 포함한다.
Sub BMS(300)는 배터리 모듈(400) 단위로 구성되어 배터리 모듈(400) 내부에 구성되는 다수의 배터리 셀들의 충전/방전 횟수, 배터리 셀의 온도, 습도, 배터리 잔량 등을 측정하는 센서부(380)를 구비하여 상기 배터리 셀의 상태를 모니터링하고, 배터리 셀들 간의 밸런싱을 위한 관리를 수행한다. 특히, Sub BMS(300)는 본 발명에 따라 배터리 성능 측정 장치(100)로부터 교체된 배터리 셀의 식별정보 및 추정된 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 수신된 배터리 셀의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수를 교체된 배터리 셀에 대한 셀 성능 프로파일 저장 영역에 저장하여 상기 새롭게 교체된 배터리 셀이 상기 충전/방전 횟수만큼 충전 및 방전이 이루어진 것처럼 속여 전체적인 밸런싱을 유지시킨다.
상기 충방전 횟수를 속이는 이유는 Main BMS(220) 및 Sub BMS(300)가 밸런싱을 위한 강제적인 충방전을 수행하지 않고 동작할 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 충방전 횟수를 속이는 이유는 Main BMS(220) 및 Sub BMS(300)가 밸런싱을 위한 강제적인 충방전을 수행하지 않고 동작할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 배터리 성능 측정 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도이다. 이하 도 2를 참조하여 배터리 성능 측정 장치의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
배터리 성능 측정 장치(100)는 제어부(10), 저장부(20) 및 통신부(50)를 포함하며, 일실시예에 따라 표시부(30), 입력부(40)를 더 포함할 수 있다.
제어부(10)는 본 발명에 따른 배터리 성능 측정 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 제어부(10)는 배터리 유닛 교체 이벤트를 검출하고, 교체될 배터리 유닛에 대한 식별정보 및 가상의 충전/방전 횟수를 추정한다.
구체적으로 제어부(10)는 배터리 셀 또는 배터리 모듈, 즉 배터리 유닛의 교체 이벤트가 발생되면 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛의 현재 유닛 성능 프로파일 정보가 교체되지 않은 타 배터리 유닛의 유닛 성능 프로파일 정보와 일정 범위 내에서 일치될 수 있는 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 배터리 관리 시스템(220 또는 300)으로 교체된 배터리 유닛의 식별정보와 함께 전송한다.
저장부(20)는 배터리 유닛 특성 데이터 저장부(21), 배터리 상태 저장부(22) 및 배터리 성능 저장부(23)를 포함한다.
상기 배터리 유닛 특성 데이터 저장부(21)는 배터리 모듈 및 배터리 셀 단위의 배터리 유닛의 종류별 특성 정보를 저장한다. 상기 종류는 제조사가 될 수도 있을 것이다. 그리고 상기 특성 정보란 배터리 유닛, 즉 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 온도, 습도 및/또는 충전/방전 횟수에 따른 출력 전류 및 내부 저항 등의 배터리 성능 변화 정보 등이 될 수 있을 것이다.
상기 배터리 상태 저장부(22)는 상기 Sub BMS(300)에 의해 측정된 배터리 모듈 및 배터리 셀별 상태 정보를 저장한다.
배터리 성능 저장부(23)는 각 배터리 모듈 및 배터리 셀의 배터리 성능 정보, 즉 유닛 성능 프로파일을 저장한다.
표시부(30)는 배터리 성능 측정 장치(100)의 기능 및 동작에 따른 다양한 정보를 표시하며, 입력되는 데이터를 표시한다.
입력부(40)는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 유닛 교체 이벤트를 발생시키기 위한 키들을 구비하며, 이에 따른 교체될 이전 배터리 유닛을 선택하고, 새로운 배터리 유닛의 식별정보를 입력할 수 있는 키를 구비하며, 입력된 키에 대한 키데이터를 제어부(10)로 출력한다. 특히 입력부(40)는 배터리 유닛 교체 명령을 발생하는 키를 구비한다.
통신부(50)는 배터리팩(200)의 인터페이스부(210)와 전기적으로 연결되어 BMS(220, 300)들 간의 통신 프로토콜에 따라 제어부(10)와 Main BMS(220) 및 Sub BMS(300)들과 데이터통신을 수행할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시스템의 배터리 관리 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면 Main BMS(220) 및 Sub BMS(300)는 BMS 제어부(310), BMS 저장부(320), BMS 통신부(330), 배터리 상태 측정부(350), 배터리 충전부(370)를 포함하며, 본 발명의 실시예에 따라 통신부(340) 및 배터리 유닛 착탈 감지부(360)를 더 포함할 수 있을 것이다.
BMS 제어부(310)는 배터리 충방전 모듈(311), 배터리 상태 관리 모듈(312) 및 배터리 유닛 교체 보정 모듈(313)을 포함하여 본 발명에 따른 BMS의 전반적인 동작을 제어한다. 상기 배터리 충방전 모듈(311)은 배터리 유닛의 방전에 따른 충전 관리를 수행한다. 그리고 배터리 상태 관리 모듈(312)은 상기 배터리 상태 측정부(350)를 통해 측정된 배터리 유닛 상태정보를 가공하여 후술한 유닛 성능 프로파일을 주기적으로 갱신한다. 그리고 상기 배터리 유닛 교체 보정 모듈(313)은 본 발명에 따른 배터리 유닛 교체 시 교체된 배터리 유닛과 기존 배터리 유닛의 밸런싱을 유지하기 위한 배터리 유닛 프로파일 정보의 보정을 수행한다.
특히, Main BMS(220)의 BMS 제어부(310)는 배터리 모듈 단위의 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 모듈의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 배터리 유닛(모듈) 프로파일 정보의 충전/방전 횟수를 상기 가상 충전/방전 횟수로 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 모듈의 상태를 모니터링 및 관리한다.
그리고 Sub BMS(300)의 BMS 제어부(310)는 상기 배터리 셀 단위의 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 모듈의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 배터리 유닛(셀) 프로파일 정보의 충전/방전 횟수를 상기 가상 충전/방전 횟수로 덮어쓴 후 저장된 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 셀의 상태를 모니터링 및 관리한다.
BMS 저장부(320)는 유닛 성능 프로파일 저장부(321)와 배터리 상태 저장부(322)를 포함한다.
유닛 성능 프로파일 저장부(321)는 배터리 유닛의 현재 성능 프로파일을 저장하는 것으로, 배터리 모듈 단위의 성능 프로파일을 저장하는 영역 및/또는 배터리 셀 단위의 성능 프로파일을 저장하는 영역을 포함한다. 상기 유닛 성능 프로파일은 해당 배터리 유닛, 구체적으로 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 충전/방전 횟수, 충전 및 방전 개시 전압 또는 전류 등과 같은 충전 상태 정보(State of charge: SOC), 내부 저항 및 배터리 용량 등을 포함하는 건강 상태 정보(State of Health: SOH)를 포함한다.
상기 배터리 상태 저장부(322)는 배터리팩(200) 또는 배터리 모듈(400) 내부에서 센서부(380)를 통해 측정되는 온도, 습도, 출력전류, 내부 저항 등의 정보를 저장한다.
BMS 통신부(330)는 타 BMS들(220, 300)들 및 인터페이스부(210)를 통한 배터리 성능 측정 장치(100)와 데이터 통신을 수행한다. 그러나 상기 배터리 성능 측정 장치(100)와는 별도의 블루투스, 광대역밴드(Ultra Wide Band: UWB), 와이파이(WiFi) 등과 같은 무선통신을 수행하거나, 차량 네트워크인 캔(Controller Area Network: CAN) 또는 린(Local Interconnect Network: LIN) 등과 같은 유선 통신을 수행하는 통신부(340)를 더 구비하여 통신을 수행할 수도 있을 것이다. 이때 배터리 성능 측정 장치(100) 또한 이에 대응하는 통신부(50)를 구비하여야 할 것이다.
Main BMS(220)의 배터리 상태 측정부(350)는 Sub BMS(300)로부터 입력되는 배터리 셀 별 상태정보를 가공하여 배터리 모듈별 상태정보를 생성하여 배터리 상태 관리 모듈(312)로 제공한다.
반면, Sub BMS(300)의 배터리 상태 측정부(350)는 센서부(380)와 연결되어 배터리 유닛인 배터리 셀들의 상태를 측정하고, 측정된 배터리 상태 정보를 BMS제어부(310)의 배터리 상태 관리 모듈(312)로 제공한다.
배터리 충전부(370)는 외부 전원을 인가받으며, BMS 제어부(310)의 배터리 충방전 모듈(311)의 제어를 받아 배터리 유닛으로 충전 전류를 공급한다.
그리고 배터리 유닛 착탈 감지부(360)는 배터리 유닛이 탈거되는지를 교체될 배터리 유닛이 삽입되는지를 검출하여 BMS 제어부(310)로 출력한다. 상기 배터리 유닛의 착탈은 배터리 유닛이 배터리 모듈(400)인 경우 배터리부(230)가 통신라인으로부터 분리 및 연결되는 것을 감지하여 감지할 수 있고, 배터리 유닛이 배터리 셀인 경우 배터리 셀별로 배터리 셀 착탈에 따른 신호를 출력하는 스위치 수단(미도시)을 구비하여 검출할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 성능 측정 장치에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
우선, 배터리 성능 측정 장치(100)의 제어부(10)는 배터리 유닛 교체 이벤트가 발생하는지를 검사한다(S411). 상기 배터리 유닛 교체 이벤트는 상술한 바와 같이 교체자의 입력부(40) 조작에 의한 배터리 유닛 교체 명령에 의해 발생될 수도 있고, 배터리 유닛의 탈착에 의한 배터리 유닛 탈거 검출 통지 신호에 의해 발생될 수도 있을 것이다.
배터리 유닛 교체 이벤트가 발생되면 제어부(10)는 교체 배터리 유닛 종류를 입력할 것으로 요청하고(S413), 상기 요청에 응답하여 교체 배터리 유닛의 종류가 입력되는지를 판단한다(S415). 상기 교체 배터리 유닛 종류의 입력 요청은 BMS가 배터리 종류 정보를 저장하고 있는 경우 BMS로 요청될 수 있고, BMS가 배터리 종류 정보를 가지고 있지 않은 경우 배터리 교체자가 입력부(40)를 조작하여 직접 배터리 종류를 입력하여야 할 것이다. 전자의 경우, 배터리 유닛은 배터리 모듈이고, BMS는 Sub BMS(300)일 것이다.
교체 배터리 유닛의 종류가 입력되면 제어부(10)는 통신부(50)를 통해 BMS(220 또는 300)로 교체 배터리 유닛 이외의 타 배터리 유닛들의 배터리 성능 프로파일 정보를 요청한다(S416).
상기 요청에 의해 타 배터리 유닛들의 배터리 성능 프로파일 정보가 BMS(220 또는 300)로부터 수신되면 제어부(10)는 배터리 성능 저장부(23)에 저장한다(S417).
그럼 제어부(10)는 로드된 타 배터리 유닛들의 배터리 특성 정보와 교체될 배터리 유닛의 배터리 특성 정보를 비교하여 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일 정보의 성능(특성)과 일정 범위 내에서 일치되는 교체될 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정한다(S419). 다시 설명하면, 제어부(10)는 저장부(20)의 배터리 유닛 특성 데이터 저장부(21)에 저장되어 있는 교체될 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 출력 전류 및 내부 저항과, 기존의 타 배터리 유닛들의 충전/방전 횟수에 따른 출력 전류 및 내부 저항과, 실제 기존 타 배터리 유닛들의 충전/방전 회수에 의해 교체될 배터리 유닛의 특성이 기존 배터리 유닛의 특성과 일정 범위내에서 유사해지는 충전/방전 횟수를 추정할 수 있을 것이다.
상기 가상 충전/방전 횟수가 추정되면 제어부(10)는 상기 가상 충전/방전 횟수를 교체될 배터리 유닛의 Sub BMS(300)로 전송한다(S421).
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 서브 배터리 관리 시스템에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, BMS 제어부(310)의 배터리 유닛 교체 보정 모듈(313)은 BMS 통신부(330)를 통해 배터리 성능 측정 장치(100)로부터 배터리 상태 정보 요청이 발생하는지를 검사한다(S511).
배터리 상태 정보 요청이 발생하면 BMS 제어부(310)는 각 배터리 유닛들의 상태 정보, 즉 배터리 유닛 성능 프로파일 정보를 유닛 성능 프로파일 저장부(321)로부터 로드하여 배터리 성능 측정 장치(100)로 제공한다(S513).
상기 배터리 유닛 성능 프로파일 정보의 제공 후 BMS 제어부(310)는 교체될 배터리 유닛의 식별정보와 가상 배터리 유닛 충전/방전 횟수가 배터리 성능 측정 장치(100)로부터 수신되는지를 검사한다(S515).
교체될 배터리 유닛의 식별정보와 가상 배터리 유닛 충전/방전 횟수가 수신되면 BMS 제어부(310)는 유닛 프로파일 저장부(321)의 제거된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 상기 교체된 배터리 유닛의 식별정보와 가상 배터리 유닛 충전/방전 횟수를 저장한 후 저장된 유닛 성능 프로파일 정보에 기반하여 밸런싱을 수행한다(S517).
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 서브 배터리 관리 시스템에서의 배터리 유닛 교체 방법을 나타낸 흐름도이로서, 배터리 유닛 탈거를 자동으로 검출하는 경우를 나타낸 것이다.
이 경우 BMS 제어부(310)는 배터리 유닛이 배터리 모듈인 경우 BMS 통신부(330)를 통해 그리고 배터리 유닛이 배터리 셀인 경우 배터리 셀 착탈 감지부(360)를 통해 배터리 유닛의 탈거가 검출되는지를 검사한다(S501).
배터리 유닛의 탈거가 검출되면 BMS 제어부(310)는 배터리 셀 탈거 검출 신호를 생성하여 배터리 성능 측정 장치(100)로 전송한다(S503). 이때 BMS 제어부(310)는 BMS 통신부(330)와 인터페이스부(210)를 통해 배터리 성능 측정 장치(100)가 연결되어 있는지의 여부를 판단하고(미도시), 연결되어 있는 경우에만 배터리 유닛 탈거 신호를 송신하도록 구성될 수도 있을 것이다. 이후의 과정은 도 5와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 제어부 20: 저장부
21: 배터리 셀 특성 데이터 저장부 22: 배터리 상태 저장부
23: 배터리 성능 저장부 30: 표시부
40: 입력부 50: 통신부
100: 배터리 성능 측정 장치 200: 배터리팩
210: 인터페이스부 220: 메인 배터리 관리 시스템
230: 배터리부 400: 배터리 모듈
300: 서브 배터리 관리 시스템
310: 배터리 관리 시스템 제어부 311: 배터리 충방전 모듈
312: 배터리 상태 관리 모듈 313: 배터리 유닛 교체 보정 모듈
320: 부 배터리 관리 시스템 저장부 321: 모듈 성능 프로파일 저장부
322: 배터리 상태 저장부 330: 배터리 관리 시스템 통신부
340: 통신부 350: 배터리 상태 측정부
360: 배터리 셀 착탈 감지부 370: 배터리 충전부
380: 센서부
21: 배터리 셀 특성 데이터 저장부 22: 배터리 상태 저장부
23: 배터리 성능 저장부 30: 표시부
40: 입력부 50: 통신부
100: 배터리 성능 측정 장치 200: 배터리팩
210: 인터페이스부 220: 메인 배터리 관리 시스템
230: 배터리부 400: 배터리 모듈
300: 서브 배터리 관리 시스템
310: 배터리 관리 시스템 제어부 311: 배터리 충방전 모듈
312: 배터리 상태 관리 모듈 313: 배터리 유닛 교체 보정 모듈
320: 부 배터리 관리 시스템 저장부 321: 모듈 성능 프로파일 저장부
322: 배터리 상태 저장부 330: 배터리 관리 시스템 통신부
340: 통신부 350: 배터리 상태 측정부
360: 배터리 셀 착탈 감지부 370: 배터리 충전부
380: 센서부
Claims (14)
- 다수의 배터리 유닛과,
상기 배터리 유닛들 각각의 식별정보 및 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 유닛의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 셀의 상태를 모니터링 및 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리팩; 및
상기 배터리 유닛의 종류별로 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 저장하고 있으며, 상기 배터리 관리 시스템과 연결되어 임의의 배터리 유닛이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 배터리 관리 시스템으로 교체된 배터리 유닛의 식별정보와 함께 전송하는 배터리 성능 측정 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 유닛은 배터리 모듈이고,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모듈 단위의 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 모듈의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 모듈의 상태를 모니터링 및 관리하는 메인 배터리 관리 시스템이며,
상기 배터리 성능 측정 장치는,
상기 배터리 모듈의 종류별로 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 저장하고 있으며, 상기 메인 배터리 관리 시스템과 연결되어 임의의 배터리 모듈이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 모듈의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 모듈과 교체되지 않은 타 배터리 모듈들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 모듈의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 메인 배터리 관리 시스템에 교체된 배터리 모듈의 식별정보와 함께 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 유닛은 배터리 모듈 내에 다수개가 포함되는 배터리 셀이고,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모듈 단위로 구성되어 상기 배터리 셀 단위의 충전/방전 횟수를 포함하는 상태를 모니터링하고 관리하며, 교체된 배터리 모듈의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 셀의 상태를 모니터링 및 관리하는 서브 배터리 관리 시스템이며,
상기 배터리 성능 측정 장치는,
상기 배터리 셀의 종류별로 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 더 저장하고 있으며, 상기 서브 배터리 관리 시스템과 연결되어 임의의 배터리 셀이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 셀의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 셀과 교체되지 않은 타 배터리 셀들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 셀의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리 모듈의 서브 배터리 관리 시스템으로 교체된 배터리 셀의 식별정보와 함께 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리팩은,
외부 연결포트를 구비하고, 상기 배터리 관리 시스템 및 서브 배터리 관리 시스템과 전기적으로 연결되는 인터페이스부를 더 포함하고,
상기 배터리 성능 측정 장치는, 외부에서 상기 외부 연결포트를 통해 상기 인터페이스부에 연결되어 배터리 관리 시스템과 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 유닛의 교체 검출은 상기 배터리 관리 시스템이 임의의 배터리 유닛의 탈거를 검출함에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 성능 측정 장치는,
배터리 유닛의 종류별로 충전/방전 회수에 따른 특성정보를 저장하는 배터리 유닛 특성별 데이터 저장부와,
배터리 유닛인 배터리 모듈 및 배터리 모듈별로 각 배터리 셀들의 상태정보를 저장하는 배터리 상태 저장부와,
교체된 배터리 유닛의 유닛 성능 프로파일 및 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일 정보를 저장하는 배터리 성능 저장부를 포함하는 저장부;
상기 배터리 관리 시스템과 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
상기 통신부를 통해 상기 배터리 관리 시스템과 연결 후, 임의의 배터리 유닛이 교체될 때, 상기 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하고, 추정된 가상 충전/방전 횟수를 상기 배터리팩의 배터리 관리 시스템으로 교체된 배터리 유닛의 식별정보와 함께 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 배터리 성능 측정 장치는,
배터리 성능 측정 장치의 교체 배터리 유닛에 대한 정보를 입력할 수 있는 입력부; 및
상기 배터리 성능 측정 장치의 기능 및 동작에 따른 동작 정보 및 상기 입력부를 통해 입력된 데이터를 표시하는 표시부를 더 포함하되,
상기 제어부는, 배터리 유닛을 교체하는 교체자가 상기 표시부 및 입력부를 통해 교체할 배터리 유닛의 식별정보를 입력함에 의해 상기 배터리 유닛인 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 교체를 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은,
상기 배터리 모듈에 부착되어 배터리 모듈의 배터리 셀들의 상태를 측정하여 출력하는 센서부;
배터리 모듈 내의 배터리 셀들 각각에 대한 식별정보 및 충전/방전 횟수 정보를 포함하는 배터리 상태정보를 저장하는 배터리 상태 저장부와,
유닛 성능 프로파일을 저장하는 유닛 성능 프로파일 저장부를 포함하는 배터리 관리 시스템 저장부;
상기 배터리 성능 측정 장치와 데이터 통신을 수행하는 배터리 관리 시스템 통신부;
전원을 인가받아 상기 배터리 유닛인 배터리 모듈의 배터리 셀들을 충전하기 위한 충전전류를 각 배터리 셀들로 제공하는 배터리 충전부와,
상기 센서부와 연결되어 각 배터리 모듈의 배터리 셀들 각각의 상태를 측정한 배터리 측정 신호를 입력받아, 측정된 배터리 측정 정보로 변환하여 출력하는 배터리 상태 측정부; 및
상기 배터리 상태 측정부로부터 배터리 측정정보를 입력받아 상기 배터리 모듈 및 배터리 셀 단위로 배터리 상태 저장부에 저장된 배터리 상태정보에 의한 유닛 성능 프로파일 정보를 생성하여 모듈 성능 프로파일 저장부에 저장하고, 상기 충전부를 통한 배터리 셀의 충전을 제어하며, 상기 배터리의 충전 시 배터리 충전 횟수를 카운트하여 배터리 상태정보로서 상기 배터리 상태 저장부에 저장하며, 상기 배터리 성능 측정 장치로부터 교체된 배터리 유닛의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 해당 배터리 유닛에 대응하여 해당 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓴 후 저장된 가상 충전/방전 횟수에 따라 해당 배터리 유닛의 상태를 모니터링 및 관리하는 배터리 관리 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 센서는 전류센서, 배터리 내부 저항 측정 센서, 온도센서, 습도센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은,
배터리 모듈에서 임의의 배터리 셀 탈거 시 이를 검출하여 배터리 셀 탈거 신호를 상기 배터리 성능 측정 장치로 전송하여 배터리가 탈거되었음을 통지하고,
상기 배터리 성능 측정 장치는 상기 배터리 탈거 통지에 의해 배터리 셀 교체 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 시스템.
- 배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛 교체 이벤트 발생 시 배터리 유닛의 종류를 판단한 후, 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하여 배터리 관리 시스템으로 전송하는 가상 충전/방전 횟수 추정 과정과,
배터리 관리 시스템이 교체된 배터리 유닛의 식별정보 및 가상 충전/방전 횟수의 수신 시 교체된 배터리 유닛에 대한 유닛 성능 프로파일 저장영역에 덮어쓰는 배터리 유닛 가상 에이징 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 배터리 유닛 교체 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 가상 충전/방전 횟수 추정 과정은,
배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛 교체 이벤트가 발생하는지를 검사하는 배터리 유닛 교체 이벤트 검사 단계와,
배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛 교체 이벤트가 발생하면 배터리 유닛의 종류를 판단하는 배터리 유닛 종류 판단 단계와,
배터리 성능 측정 장치가 배터리 유닛의 종류가 판단되면 미리 저장된 배터리 유닛의 충전/방전 횟수에 따른 특성정보를 참조하여 교체되는 배터리 유닛과 교체되지 않은 타 배터리 유닛들의 유닛 성능 프로파일이 일정 범위 내에서 일치되도록 교체 배터리 유닛의 가상 충전/방전 횟수를 추정하여 배터리 관리 시스템으로 전송하는 가상 충전/방전 횟수 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배터리 유닛 교체 방법,
- 제12항에 있어서,
상기 배터리 유닛 교체 이벤트는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 유닛의 탈거 검출에 의한 배터리 유닛 탈거 검출 통지 신호에 의해 발생하는 것을 특징으로 배터리 팩의 배터리 유닛 교체 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 배터리 유닛 교체 이벤트는 입력부를 통한 배터리 유닛 교체 명령 입력 시 발생하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 배터리 유닛 교체 방법.
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