KR101488355B1 - 스마트 ｂｍｓ 시스템 - Google Patents

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KR101488355B1
KR101488355B1 KR20130035906A KR20130035906A KR101488355B1 KR 101488355 B1 KR101488355 B1 KR 101488355B1 KR 20130035906 A KR20130035906 A KR 20130035906A KR 20130035906 A KR20130035906 A KR 20130035906A KR 101488355 B1 KR101488355 B1 KR 101488355B1
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Abstract

본 발명은 스마트 BMS 시스템에 관한 것으로, 충방전 기능을 가지는 가상 배터리를 포함하고, 상기 가상 배터리의 동작 상태를 변화시키는 컨트롤유닛과, 기 등록된 설정값에 기초하여 상기 가상 배터리의 동작 상태가 불안정 상태로 변경되도록 상기 컨트롤유닛을 제어하며, 상기 가상 배터리를 관리하는 BMS가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환하는 제어 성능을 계측하는 프로세스부를 포함하여 구성된다. BMS가 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환시키는데 소요되는 소요 시간을 계측하여 BMS의 양품판정을 실시하고, BMS 양품판정의 자동화에 따른 신속성과 신뢰성을 갖는 스마트 BMS 시스템을 제공한다.

Description

스마트 ＢＭＳ 시스템 {SYSTEM FOR SMART BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 스마트 BMS 시스템에 관한 것으로, 2차전지를 상시로 감시하고 제어하는 BMS를 생산함에 있어 BMS의 제어 성능을 계측하여 양부판정을 실시할 수 있는 스마트 BMS 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 및 전기 오토바이등의 이동수단과, 무정전상태의 유지가 요구되는 보안시설 및 각종 현장에서는 전력을 통해 구동되는 장비를 동작시키기 위하여 배터리를 사용하고 있다. 이러한 배터리는 충전이 가능한 2차전지를 주로 사용하고 있는데, 일반적으로 2차전지는 충방전을 반복함에 따라 불가피하게 성능이 저하되는 문제가 발생하므로 배터리의 관리가 제대로 실시되지 않을 경우, 배터리의 불완전한 성능으로 인해 사고를 초래하기도 한다. 이에, 2차전지를 최적의 상태로 유지하여 배터리의 수명을 높이기 위해서는 기본적으로 배터리의 전압을 체크하고, 시기 적절하게 충전하여 전압을 유지하여야 하며, 충전 또는 방전 되는 과정에서 발생하는 배터리의 과열을 해소시켜 안전한 배터리 상태로 유지하는 것이 우선 과제이다. 이를 위해 각종 연료 전지 등의 배터리 셀을 갖는 배터리 모듈을 보다 효율적이고 안정적으로 관리하기 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System 이하 'BMS'라 함)이 제안되었다.
BMS는 다수의 배터리 셀에 연결되어 각 배터리 셀의 전압값을 읽어 들인 후, 충전전류를 부동충전에서 간헐충전 방식으로 하여 자기방전량만큼 충전보상하여 적정충전상태를 유지하고 각각의 배터리 셀의 충/방전을 실시하도록 제어한다.
또한, BMS는 배터리 충전 시, 과다충전에 따라 배터리가 과열되거나, 배터리 충전에 이용하기 위해 인가되는 전압이 과전압과 같은 기준에 맞지 않는 충전조건일 경우, 배터리의 보호와 사고예방을 위해 충전을 중단하는 등 배터리의 상태를 최적으로 관리하도록 BMS의 충방전 구동부를 제어하는 것이 주요 기능이다.
한편으로, 국내외에서 하이브리드 자동차(HEV:Hybrid Electrical Vehicles) 및 전기자동차(EV:Electrical Vehicles) 에 대한 관심이 높아지고 BMS가 개발되고 있지만, 2차 배터리를 대상으로 하는 스마트 BMS 시스템에 대한 연구 및 개발은 미흡한 상태에 있다. 예로서, BMS의 제어 성능을 테스트하기 위해 각각의 BMS에 실제 배터리를 직접 연결하여 검사를 실시하였고 특히, BMS를 BMS 테스트 장치와 1:1로 연결하여 테스트를 진행하는 방식은 BMS의 제어 성능을 테스트하는데 시간과 처리비용에 대한 문제가 발생하였다.
선행기술(대한민국공개특허 10-2003-0067862, 공개일 2003년 08월 19일, 전기 차량용 배터리 시스템의 자가 진단장치)에는 전기 차량의 배터리 시스템의 자가 진단장치에 있어서, BMS의 제어부에서 발생하는 캔(CAN)신호를 분석하여 제어부 상태 및 배터리 시스템을 점검하는 기술이 개시되어 있으나, 차량용 배터리에 연결하여 점검을 실시하는 방식이며, 동시에 다수의 배터리 시스템을 점검하지 못한다는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하고, 2차전지의 상태를 최적으로 관리할 수 있도록 효과적인 BMS 테스트 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 이상유무와 상태에 따라 배터리 셀의 충전 제어 및 온도 제어를 실시하는 BMS의 제어 성능을 계측하여 분석하여 테스트 결과의 신속성과 신뢰성을 도모할 수 있는 스마트 BMS 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 신뢰성을 위해 BMS의 계측된 제어 성능을 자동화하여 분석할 수 있도록 하고, 하나의 스마트 BMS 시스템에 다중의 BMS를 연결하여 동시 테스트를 통해 신속성 있는 테스트를 진행할 수 있도록 한다.
또한, BMS의 테스트 요건을 부여할 수 있는 조건을 가지며, BMS에 연결되는 실제 배터리 대체할 수 있는 수단을 구비한 스마트 BMS 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적은 본 발명에 따라, BMS(Battery Management System)의 양부를 판정하는 스마트 BMS 시스템에 있어서, 상기 BMS(Battery Management System)에 연결되어 상기 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 가상 배터리를 포함하고, 상기 가상 배터리의 동작 상태를 변화시키는 컨트롤 유닛과; 상기 가상 배터리의 온도에 대응하는 온도 설정값을 포함하는 기 등록된 설정값에 기초하여 상기 가상 배터리의 동작 상태가 불안정 상태로 변경되도록 상기 컨트롤유닛을 제어하며, 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환하는 제어 성능을 계측하는 프로세스부를 포함하되, 상기 컨트롤유닛은 상기 프로세스부의 제어에 따라 상기 가상 배터리의 온도를 상기 온도 설정값으로 조절하여 상기 가상 배터리의 온도가 불안정 상태가 되도록 상기 가상 배터리를 제어하는 온도 조절기를 더 포함하며; 상기 프로세스부는 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환시키는데 소요되는 소요 시간이 기 설정된 기준 시간을 벗어나는 것으로 계측되는 경우, 상기 BMS(Battery Management System)의 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템으로 달성된다.
한편, BMS(Battery Management System)의 양부를 판정하는 스마트 BMS 시스템에 있어서,상기 BMS(Battery Management System)에 연결되어 상기 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 가상 배터리를 포함하고, 상기 가상 배터리의 동작 상태를 변화시키는 컨트롤 유닛과; 상기 가상 배터리에 인가되는 전원에 대응하는 전원 설정값을 포함하는 기 등록된 설정값에 기초하여 상기 가상 배터리의 동작 상태가 불안정 상태로 변경되도록 상기 컨트롤유닛을 제어하며, 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환하는 제어 성능을 계측하는 프로세스부를 포함하되, 상기 컨트롤유닛은 상기 프로세스부의 제어에 따라 상기 가상 배터리에 상기 전원 설정값에 대응하는 전원을 인가하여 상기 가상 배터리의 전원이 불안정 상태가 되도록 상기 가상 배터리를 제어하는 전원 조절기를 더 포함하며; 상기 프로세스부는 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환시키는데 소요되는 소요 시간이 기 설정된 기준 시간을 벗어나는 것으로 계측되는 경우, 상기 BMS(Battery Management System)의 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템에 의해서도 달성될 수 있다.
여기에서, 상기 설정값은, 상기 가상 배터리의 온도에 대응하는 온도 설정값을 포함하며; 상기 컨트롤유닛은 상기 프로세스부의 제어에 따라 상기 가상 배터리의 온도를 상기 온도 설정값으로 조절하여 상기 가상 배터리의 온도가 불안정 상태가 되도록 상기 가상 배터리를 제어하는 온도 조절기를 포함하는 것이 가능하다.
또한, 상기 설정값은 상기 가상 배터리에 인가되는 전원에 대응하는 전원 설정값을 포함하며; 상기 컨트롤유닛은 상기 프로세스부의 제어에 따라 상기 가상 배터리에 상기 전원 설정값에 대응하는 전원을 인가하여 상기 가상 배터리의 전원이 불안정 상태가 되도록 상기 가상 배터리를 제어하는 전원 조절기를 포함하는 것이 가능하다.
그리고, 상기 컨트롤유닛과 복수의 BMS(Battery Management System)를 다중 연결하는 멀티포트모듈을 더 포함하는 것이 가능하다.
또한, 상기 가상 배터리는, 상기 컨트롤유닛에 연동하여 충/방전되는 커패시터(capacitor)로 구성되어 상기 컨트롤유닛에 일체로 제작할 수 있다.
여기에서, 상기 컨트롤유닛은, 상기 가상 배터리의 온도가 불안정 상태일 때, 상기 가상 배터리를 표준상태로 변화시키도록 상기 BMS(Battery Management System)로부터 제어되는 방열수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤유닛은, 상기 가상 배터리의 상태를 검출하는 검출수단을 더 포함하며; 상기 검출수단은 상기 가상 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 어느 하나를 검출하는 센서를 마련할 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 BMS(Battery Management System)는 배터리의 상태에 대응하여 제어되도록 하는 복수의 제어기준값을 가지며; 상기 프로세스부는 상기 가상 배터리의 상태에 따라 상기 제어기준값에 기초하여 발생하는 상기 BMS(Battery Management System)의 제어신호 수신여부로 상기 BMS(Battery Management System)의 양부를 판단하며, 상기 제어기준값은 상기 프로세스부를 통해 변경 가능하도록 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명에 의하면, BMS(Battery Management System)가 배터리를 최적화 상태로 관리할수 있는지 그 제어 성능을 확인함에 있어 종래에 실시하던 수동방식의 검사를 자동화하여 프로세서에 의해 판단을 실시하므로 과정이 보다 쉽고, 양품판정의 정확도를 높일 수 있다.
또한, BMS에 직접 배터리를 연결하지 않고 가상배터리를 이용하여 테스트를 실시하므로 보다 용이하고 저비용으로 테스트 환경 구축이 가능하다.
또한, 스마트 BMS 시스템에 테스트하고자 하는 BMS를 다중으로 연결하여 테스트를 실시하므로 테스트 처리속도가 증대된다.
이처럼, 전반적인 생산성이 증대되어 소비자의 요구를 만족시키는 제품공급에 기여할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 BMS 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 BMS 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은, 프로세서부에서의 BMS 테스트를 관리하기 위한 출력화면의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4와 도 5는 도 3을 보충설명하기 위한 도면이다.
도 6은 양품판정의 자동화 처리과정을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 스마트 BMS 시스템의 실시예들을 설명하는데 있어, 상호 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하며, 필요에 따라 그 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 BMS 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 스마트 BMS 시스템은 BMS(300)에 연결되는 컨트롤유닛(200)과, 프로세스부(100)를 포함하여 구성된다.
배터리의 상태를 판단하여 최적의 상태로 유지하기 위한 제어를 실시하는 BMS(300)의 제어 성능을 확인하기 위해서는 BMS(300)에 연결된 배터리를 불안정 상태 즉, 비표준 상태로 변화시켜 BMS(300)가 배터리를 최적화 시키도록 유도하여야 하여야 하는데 본 발명에서 컨트롤유닛(200)이 이를 담당한다. 프로세스부(100)는 BMS(300)가 불안정 상태의 배터리를 표준 상태로 전환시키는 제어 성능을 계측하여 BMS(300)가 양품인지 불량인지 여부를 판단하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 BMS 시스템의 구성을 나타낸 도 2를 참조하여 보다 구체적인 구성을 설명하기로 한다.
컨트롤유닛(200)은 가상 배터리(250)를 포함하며, 전원 조절기(210), 온도 조절기(220), 멀티포트모듈(280), 검출수단(270), 방열수단(260), 상태 표시등(290)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 설명한 바와 같이 2차전지를 최적의 상태로 유지하여 배터리의 수명을 높이기 위해서는 기본적으로 적절한 전압을 유지하도록 하며, 충전시 발생할 수 있는 과전류의 인가와 이에 따른 배터리의 과온도를 제어하는 것이 중요하다. 이를 검사하기 위해 전원 조절기(210)와 온도 조절기(220)는 BMS(300)에 연결된 배터리에 전압과 온도를 불안정 상태로 변환시키는 기능을 한다.
불안정 상태는 테스트를 실시하는 검사자가 프로세스부(100)에서 입력받은 배터리에 부여할 설정값에 상응하게 조절된다.
본 발명에서 설명하는 배터리는 가상 배터리(250)를 예시로 하지만 무정전전원공급장치에 연동할 수 있는 공지된 2차전지는 적용할 수 있는 것은 당연하다.
프로세스부(100)에서 입력되는 설정값은 가상 배터리(250)의 온도에 대응하는 온도 설정값을 포함한다. 컨트롤유닛(200)은 프로세스부(100)의 제어에 따라 가상 배터리(250)를 온도 설정값으로 조절하여 가상 배터리(250)의 온도가 불안정 상태가 되도록 가상 배터리(250)를 제어한다. 이때, 온도 조절기(220)는 온도 설정값을 갖도록 가상 배터리(250)를 가열시킨다. 일반적으로 배터리의 과열의 조건은 대략 45℃ 내외로 설정한다.
또한, 설정값은 가상 배터리(250)에 인가되는 전원에 대응하는 전원 설정값을 포함한다. 컨트롤유닛(200)은 프로세스부(100)의 제어에 따라 가상 배터리(250)에 전원 설정값에 대응하는 전원을 인가하여 가상 배터리(250)의 전원이 불안정 상태가 되도록 상기 가상 배터리(250)를 제어한다. 이때, 전원 조절기(210)는 전원 설정값을 갖도록 가상 배터리(250)에 전류와 전압을 인가한다. 이때, 전원 설정부는 기준치 이상의 과전압과 과전류를 인가하거나 기준치 미만의 전압을 인가하는데 기준치의 크기는 배터리의 용도에 따라 다르게 설정한다.
여기에서 전원 조절기(210)는 통상의 배터리가 갖는 직류전원을 인가하도록 하며, 프로세스부(100)와 통신하도록 랜선으로 연결되는 것을 예시로 하지만 연결 수단에 있어서 다양한 연결방식을 적용할 수 있음은 물론이다.
프로세스부(100)는 BMS(300)가 가상 배터리(250)의 불안정 상태를 표준 상태로 전환시키는데 소요되는 소요 시간이 기 설정된 기준 시간을 벗어나는 것으로 계측되는 경우, BMS(300)의 불량으로 판정한다.
그 예시로 전원 조절기(210)에서 가상 배터리(250)에 과전압을 갖도록 충전할 경우, BMS(300)는 가상 배터리를 표준 상태의 전압을 갖도록 충전을 중단시켜야 하지만 설정된 기준 시간 이내에 충전을 중단시키는 기능을 BMS(300)가 하지 못할 경우 프로세스부(100)는 BMS(300)를 불량으로 판정한다.
이와 마찬가지로 온도 조절기(220)에서 가상 배터리(250)의 충방전시 발생할 수 있는 과온상태를 부여하면, BMS(300)는 가상 배터리(250)의 온도를 표준 상태로 조절하기 위한 냉각수단을 작동시키거나, 충전 또는 방전을 중단시켜 가상 배터리의 온도를 제어하도록 하여야 하지만 설정된 기준 시간 이내에 온도 제어가 완료되지 못할 경우 프로세스부(100)는 BMS(300)를 불량으로 판정한다.
본 발명의 실시예에 따른 컨트롤유닛(200)은, 컨트롤유닛(200)과 복수의 BMS(300)를 다중 연결하는 멀티포트모듈(280)을 더 포함할 수 있다. 멀티포트모듈(280)은 각각의 BMS(300)에 병렬연결되어 가상 배터리(250)의 온도와 전압상태에 대한 신호를 보내며, 한편으로는 각각의 BMS(300)에서 측정된 결과를 프로세스부(100)에 전송하는 용도로 사용된다.
멀티포트모듈(280)은 각각의 BMS(300)에 구비된 RS-232 또는 RS485 와 같은 표준 통신 방식으로 연결되어 처리된 신호를 전송하도록 한다. 설명한 표준 통신 방식은 BMS(300)에 주로 적용하고 있는 통신 방식의 예 이므로 이에 한정하는 것은 아니다.
한편으로, 컨트롤유닛(200)은 가상 배터리(250)의 온도가 불안정 상태일 때, 가상 배터리(250)를 표준상태로 변화시키도록 BMS(300)로부터 제어되는 방열수단(260)을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 온도 조절기(220)에서 가상 배터리(250)의 가열과 냉각을 실시하는 것이 가능하지만 통상 온도 조절기(220)는 가열의 수단으로 이용하므로 별도의 방열수단(260)이 요구될 수 있다. 방열수단(260)은 방열판과 방열팬을 그 예시로 하며, 과온도를 갖는 가상 배터리(250) 또는 가상 배터리(250)가 인접하게 구성된 컨트롤유닛(200)의 일측에서 작동한다.
가상 배터리(250)의 예로, 2차전지의 특성인 재충전 기능을 갖도록, 컨트롤유닛(200)에 연동하여 충/방전되는 커패시터(capacitor)를 구성함이 바람직할 수 있다. 실제의 2차전지를 BMS(300) 테스트에 이용하는 경우 부피와 무게에 따른 제약이 수반되고 온도 조절에 소요되는 시간이 늘어나게 되어 테스트에 어려움이 있었던 반면, 가상 배터리(250)를 이용할 경우, 충전과 방전시간이 매우 짧고, 소형화된 커패시터를 이용함에 따라 2차전지의 특성을 확인할 수 있으면서도 저비용으로 테스트 환경을 구축할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한 가상 배터리(250)는 상기 컨트롤유닛(200)에 일체로 제작될 수 있는데 온도와 전압 조절을 컨트롤유닛(200)의 동작전원을 이용하여 가상 배터리(250)에 전원을 인가할 수 있고, 충방전과 온도 조절기(220)에 의한 발열을 해소하는데 컨트롤유닛(200)의 단일 방열수단(260)으로 냉각을 실시할 수 있어 테스트 환경 구축에 용이하도록 제작된다.
그리고, 가상 배터리(250)의 전압, 전류 및 온도 중 어느 하나 이상을 검출하는 센서가 구비되어 가상 배터리(250)의 제어상태를 검출하는 검출수단(270)을 비롯하여, 컨트롤유닛(200), 프로세스부(100), BMS(300), 가상 배터리(250), 방열수단(260) 및 검출수단(270)의 동작상태를 나타내는 상태 표시등(290)이 컨트롤유닛(200)의 일측에 구비되어 비정상 작동 상태를 경고등을 통해 나타낸다..
도 3은, 프로세스부(100)에서의 BMS(300) 테스트를 관리하기 위한 출력화면의 예시를 나타낸 도면이고, 도 4와 도 5는 도 3을 보충설명하기 위한 도면이다. 이를 참고하여 양품판단을 위해 처리되는 BMS(300)의 테스트 항목과 그 내용에 대한 설명을 하기로 한다.
전술한 설정값은 컨트롤유닛(200)에 연결된 프로세스부(100)에서 계측결과의 분석을 출력하고 테스트 환경을 설정할 수 있도록 프로그램을 통해 입력된다. 프로세스부(100)는 계측된 데이터를 분석하여 양품판정을 처리할 수 있는 처리부를 가지는 PC를 예로 한다.
한편으로는 컨트롤유닛(200)에 프로세스부(100)를 실장시켜 컨트롤유닛(200)을 제어함과 동시에 분석결과를 처리할 수 있도록 펌웨어를 설치하여 실시하는 것도 본 발명의 일 형태가 될 수 있음을 밝힌다.
도 3에서 도시된 바와 같이 프로세스부(100)에서 출력되는 화면은 컨트롤유닛(200)에 연동하도록 연결된 BMS(300)의 목록을 보여주며, 각각의 BMS(300)에는 제품정보(510)와 설정값(520)을 포함하여 나타낸다.
제품정보(510)의 예시를 나타내는 도면이 도 4이며, 설정값(520)의 예시를 나타낸 도면이 도 5이다.
제품정보(510)는 테스트 하고자 하는 BMS(300)의 정보를 입력하는 부분으로 제품을 식별하기 위한 제품코드와 명칭을 입력한다. 시작온도는 과온테스트를 시작하기 위한 초기의 온도를 설정한 값이고, 초기전압과 초기전류는 배터리의 초기 상태로 보정할 때 사용할 전압과 전류값이다. 안정화 시간은 배터리의 전압을 보정한 후 안정화 동작시킬 시간이다. 추가시간은 과온 테스트시, 과온으로 올라갔다 과온재충전온도 이하로 내려가 정상충전이 된 후, 추가로 테스트하는 시간을 입력하는 것이며, 기록간격은 BMS(300)의 제어 성능을 데이터로 저장하기 위한 시간간격을 입력하는 것이다.
설정값(520)은 가상 배터리(250)를 불안정 상태로 변경하도록 과온도, 과전압 및 과전류를 부여할 값이며, BMS(300)을 점검하기 위한 값을 세팅할 수 있도록 한다.
일반적으로, BMS(Battery Management System)는 배터리의 상태에 대응하여 제어되도록 하는 복수의 제어기준값이 설정되어 있다. 여기에서, 제어기준값은 BMS(300)의 안정화 제어 성능을 점검 가능한 요소로 충전차단전압, 과온차단온도, 과전류보호값 등이 설정되어 있다.
제어기준값의 설정은 전술한 검출수단(270)으로부터의 검출결과, 가상 배터리(250)의 상태가 제어기준값에 도달했을 때, 기 설정된 기준 시간 이내에 BMS(300)로부터 가상 배터리(250)를 표준 상태로 변화시키는 제어가 실시되지 않을 경우, BMS(300)의 불량으로 판단하기 위함이다.
또한, 제어기준값은 재충전전압, 과온재충전온도, 표준온도, 온도보상전압, 시간당온도변화폭, 시간당전압변동폭, 냉각팬동작전류를 등을 설정하여 컨트롤유닛(200)의 제어 성능을 세부적으로 판단할 수 있도록 한다.
추가적으로, 제어기준값은 프로세스부를 통해 사용자가 임의의 값을 부여하여 조절하는 것도 가능하다.
도 5에서의 셀 개수는 가상 배터리(250)에 구성된 셀의 수를 나타내는 것으로 본 발명의 실시예에서는 배터리 셀에 대응하는 요소인 커패시터를 나타낸다. 2차전지는 다수의 배터리 셀이 연결되어 고용량의 전압을 유지하므로 실제 배터리 조건과 유사하도록 각각의 배터리 셀에 대응되는 커패시터를 테스트 한다.
재충전 전압은 가상 배터리(250)가 방전될 때, 재충전을 실시하는 전압값이며, 충전차단전압은 재충전 시, 가상 배터리(250)가 적정전압을 갖는 상태가 되어 충전을 중단시킬 전압을 설정한 것이다.
과온차단온도는 가상 배터리(250)를 충방전 시킬 때, 지나치게 과열되는 경우 충방전을 중단시키고 방열을 실시하도록 설정한 값이다. 과온재충전온도는 과온차단된 가상 배터리(250)를 재충전 시키는 온도값을 설정한 것이며, 배터리 저전압과 과온알람온도는 배터리 상태를 알람으로 표시하기 위한 설정값이다.
또한, 과온 또는 과전압이 인가되었을 때, 가상 배터리(250)를 표준상태로 변화시키는 속도를 판단하기 위해 시간당온도변화폭과 시간당전압변동폭의 하한치를 설정한다.
상술한 설정값을 기준으로 프로세스부(100)는 온도 조절기(220)와 방열수단(260)을 이용하여 불안정 상태의 배터리가 표준 상태로 판단될 수 있는 오차범위 내로 돌아오도록 보정을 실시하여 정해진 시간내에 표준 상태 구간의 온도범위로 변화되지 않을 경우, 불량으로 판정하게 된다.
이와 마찬가지로 전원 조절기(210)를 통해 가상 배터리(250)에 전압 및 전류를 인가했을 때, 정해진 시간 내에 표준 상태 구간의 전원 범위로 변화되지 않을 경우 불량으로 판정하게 된다.
상술한 설명을 바탕으로 BMS(300)의 양품판단 처리과정을 보면 다음과 같다.
우선 초기 준비단계(S610)가 실시된다. 초기 준비단계는 프로세스부(100), 컨트롤유닛(200), BMS(300)에 동작전원을 공급하고, 프로세스부(100)를 통해 연결된 BMS(300)에 제품번호를 입력하는 과정이 포함된다.
다음으로 방열수단(260), 검출수단(270), 상태 표시등(290)의 동작 이상유무를 점검하는 과정(S620)이 진행된다.
그 이후, BMS(300)의 초기 셋팅값을 확인하는 과정(S630)이 진행된다. BMS(300)는 배터리를 관리하기 위한 설정값에 의해 관리되지만 초기 기본셋팅값으로 설정되지 않을 경우가 발생하므로 이를 확인하여야 양품판단에 에러가 없다.
다음으로, 가상 배터리(250)에 불안정 상태로 변환하는 과정(S640)과 불안정 상태를 표준 상태로 조절하는 과정 및 BMS(300)의 제어 성능을 기록하는 과정(S650)을 갖는다.
다음으로, 계측된 BMS(300)의 제어 성능 데이터를 분석하여 양품여부를 을 판단하는 과정(S660)이 진행된다. 양품 판단은 앞서 설명한 바와 같이 정해진 시간 내에 표준 상태 구간의 배터리 상태 범위로 변화되는지 여부로 결정한다.
다음으로 판단결과의 저장 및 출력과정(S670)의 과정이 수행된다.
이로써, BMS(300) 성능 제어를 테스트함에 있어 자동화를 통해 판단의 신속성과 정확도를 높이고 생산성을 절감하하는 스마트 BMS 시스템이 제공된다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 프로세스부 200 : 컨트롤유닛
210 : 전원 조절기 220 : 온도 조절기
250 : 가상 배터리 260 : 방열수단
270 : 검출수단 280 : 멀티포트모듈
290 : 상태 표시등 300 : BMS

Claims (8)

  1. 삭제
  2. BMS(Battery Management System)의 양부를 판정하는 스마트 BMS 시스템에 있어서,
    상기 BMS(Battery Management System)에 연결되어 상기 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 가상 배터리를 포함하고, 상기 가상 배터리의 동작 상태를 변화시키는 컨트롤 유닛과;
    상기 가상 배터리의 온도에 대응하는 온도 설정값을 포함하는 기 등록된 설정값에 기초하여 상기 가상 배터리의 동작 상태가 불안정 상태로 변경되도록 상기 컨트롤유닛을 제어하며, 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환하는 제어 성능을 계측하는 프로세스부를 포함하되,
    상기 컨트롤유닛은 상기 프로세스부의 제어에 따라 상기 가상 배터리의 온도를 상기 온도 설정값으로 조절하여 상기 가상 배터리의 온도가 불안정 상태가 되도록 상기 가상 배터리를 제어하는 온도 조절기를 더 포함하며;
    상기 프로세스부는 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환시키는데 소요되는 소요 시간이 기 설정된 기준 시간을 벗어나는 것으로 계측되는 경우, 상기 BMS(Battery Management System)의 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템.
  3. BMS(Battery Management System)의 양부를 판정하는 스마트 BMS 시스템에 있어서,
    상기 BMS(Battery Management System)에 연결되어 상기 BMS(Battery Management System)에 의해 제어되는 가상 배터리를 포함하고, 상기 가상 배터리의 동작 상태를 변화시키는 컨트롤 유닛과;
    상기 가상 배터리에 인가되는 전원에 대응하는 전원 설정값을 포함하는 기 등록된 설정값에 기초하여 상기 가상 배터리의 동작 상태가 불안정 상태로 변경되도록 상기 컨트롤유닛을 제어하며, 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환하는 제어 성능을 계측하는 프로세스부를 포함하되,
    상기 컨트롤유닛은 상기 프로세스부의 제어에 따라 상기 가상 배터리에 상기 전원 설정값에 대응하는 전원을 인가하여 상기 가상 배터리의 전원이 불안정 상태가 되도록 상기 가상 배터리를 제어하는 전원 조절기를 더 포함하며;
    상기 프로세스부는 상기 BMS(Battery Management System)가 상기 가상 배터리의 불안정 상태를 표준 상태로 전환시키는데 소요되는 소요 시간이 기 설정된 기준 시간을 벗어나는 것으로 계측되는 경우, 상기 BMS(Battery Management System)의 불량으로 판정하는 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤유닛과 복수의 BMS(Battery Management System)를 다중 연결하는 멀티포트모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가상 배터리는,
    상기 컨트롤유닛에 연동하여 충방전 되는 커패시터(capacitor)로 구성되어 상기 컨트롤유닛에 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤유닛은, 상기 가상 배터리의 온도가 불안정 상태일 때, 상기 가상 배터리를 표준상태로 변화시키도록 상기 BMS(Battery Management System)로부터 제어되는 방열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤유닛은,
    상기 가상 배터리의 상태를 검출하는 검출수단을 더 포함하며;
    상기 검출수단은 상기 가상 배터리의 전압, 온도 및 충전전류 중 적어도 어느 하나를 검출하는 센서인 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 BMS(Battery Management System)는 배터리의 상태에 대응하여 제어되도록 하는 복수의 제어기준값을 가지며;
    상기 프로세스부는 상기 가상 배터리의 상태에 따라 상기 제어기준값에 기초하여 발생하는 상기 BMS(Battery Management System)의 제어신호 수신여부로 상기 BMS(Battery Management System)의 양부를 판단하며;
    상기 제어기준값은 상기 프로세스부를 통해 변경 가능한 것을 특징으로 하는 스마트 BMS 시스템.
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