KR101572650B1 - Apparatus and method for diagnosis of battery bank's imbalancing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 뱅크의 불균형 발생 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치는, 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 직렬로 연결된 배터리 팩의 불균형 여부를 진단하는 장치로서, 상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류를 측정하여 전류값을 출력하는 전류 센서부; 상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하여 뱅크 전압값을 출력하는 전압 센서부; 및 상기 측정된 각 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 시간당 임피던스 변화량의 변화 패턴을 분석하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 제어부;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함하는 배터리 뱅크는 충전 및 방전 시 비슷한 전압 변화 패턴을 보이는 것에 비해, 배터리 뱅크의 임피더스를 기준으로 불균형 상황의 발생 여부를 판단하기 때문에, 전압에만 의존하여 오판하는 것을 방지할 수 있다.The present invention discloses an apparatus and method for diagnosing whether a battery bank is unbalanced. An apparatus for diagnosing a battery bank imbalance according to the present invention is an apparatus for diagnosing an imbalance of a battery pack in which a plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel are serially connected, A current sensor for outputting a current value; A voltage sensor unit for measuring a voltage of each battery bank included in the battery pack and outputting a bank voltage value; And calculating a voltage change amount per time of each battery bank using the measured bank voltage value of each battery bank, calculating an impedance change amount per time of each battery bank using each of the calculated voltage change amount and the calculated current value, And a controller for analyzing a change pattern of the impedance variation per unit time to determine whether each battery bank is unbalanced. According to the present invention, since a battery bank including battery cells connected in parallel has a similar voltage change pattern at the time of charging and discharging, it determines whether an unbalance situation occurs based on the impedance of the battery bank. Therefore, It is possible to prevent misjudgment.

Description

배터리 뱅크의 불균형 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSIS OF BATTERY BANK'S IMBALANCING}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSIS OF BATTERY BANK'S IMBALANCING [0002]

본 발명은 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 뱅크에 포함된 배터리 셀들 중 어느 하나에 이상이 발생하여 불균형 상황이 발생 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing an unbalance of a battery bank, and more particularly, to an apparatus and method for diagnosing whether an unbalance occurs in one of battery cells included in a battery bank .

최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다.In recent years, due to exhaustion of fossil energy and environmental pollution, there is a growing interest in electric products that can be driven by electric energy without using fossil energy.

이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다. 따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 이차 전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.Accordingly, as technology development and demand for mobile devices, electric vehicles, hybrid vehicles, power storage devices, uninterruptible power supply devices, and the like are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing and demand forms are also diversifying. Accordingly, much research has been conducted on secondary batteries to meet various demands.

일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 리튬 계열 전지와 니켈 수소 계열의 전지로 분류된다. 리튬 계열 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품에 주로 적용되며, 니켈 수소 계열 전지는 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품에 적용되어 사용되고 있다.In general, the secondary battery includes a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, a lithium ion battery, and a lithium ion polymer battery. Such a secondary battery is classified into a lithium-based battery and a nickel-hydrogen-based battery. Lithium-based batteries are mainly applied to small-sized products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, portable game devices, power tools and e-bikes. Nickel-hydrogen batteries are used in high- Is being applied to large-sized products which are required.

한편, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 전동 모터를 구동시켜야 한다. 또한, 건물이나 일정 지역에 전력을 공급하는 전력 저장 장치의 경우 전력 수요를 충족시킬 수 있을 만큼 많은 전력을 공급해야 한다. 이처럼 고출력 또는 대용량 전력을 제공하기 위해 이차 전지를 사용하여 단위 배터리 셀을 제조하고, 이러한 배터리 셀의 집합체로 이루어진 배터리 팩을 직렬 또는 병렬로 다수 연결하여 원하는 출력 또는 전력이 공급되도록 하고 있다.On the other hand, in order to drive an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, an electric motor that requires a high output power must be driven. In the case of power storage devices that supply power to a building or a certain area, it is necessary to supply enough power to meet the power demand. A unit battery cell is manufactured using a secondary battery in order to provide a high output or a large amount of electric power, and a plurality of battery packs made up of the assembled battery cells are connected in series or in parallel to supply a desired output or power.

도 1은 배터리 팩(10)의 구성을 개략적으로 도시한 예시도이다.1 is an exemplary view schematically showing a configuration of a battery pack 10. As shown in Fig.

도 1을 참고하면, 6개의 배터리 셀(14)들이 직렬 및 병렬로 연결되어 있다. 조금 더 자세하게는, 한 쌍의 배터리 셀(14)이 병렬로 연결되어 하나의 배터리 뱅크(11, 12, 13)를 구성하고 있다. 본 명세서에서 배터리 뱅크란, 병렬로 연결된 배터리 셀(14) 그룹을 부르는 명칭이다. 그리고, 3개의 배터리 뱅크(11, 12, 13)가 직렬로 연결되어 있다.Referring to FIG. 1, six battery cells 14 are connected in series and in parallel. More specifically, a pair of battery cells 14 are connected in parallel to form one battery bank 11, 12, 13. In this specification, a battery bank is a name for calling a group of battery cells 14 connected in parallel. Three battery banks 11, 12, and 13 are connected in series.

한편, 상기 배터리 뱅크(11, 12, 13)의 전압을 각각 V1, V2, V3라고 명명하겠다. 상기 전압 V1, V2, V3을 측정하여, 각 배터리 뱅크(11, 12, 13)의 충전량 등 전기적 상태를 확인할 수 있다.Meanwhile, the voltages of the battery banks 11, 12, and 13 will be denoted as V 1 , V 2 , and V 3 , respectively. By measuring the voltages V 1 , V 2 and V 3 , it is possible to confirm the electrical state such as the amount of charge of each of the battery banks 11, 12 and 13.

그러나, 도면에 도시된 바와 같이, 가장 밑에 위치한 배터리 뱅크(13)에 포함된 배터리 셀(14)에서 단선이 발생하였다고 가정해 보겠다. 본 명세서에서 배터리 뱅크(13)에 포함된 배터리 셀(14)에 문제가 발생한 경우를 '불균형'이라고 명명하겠다. 따라서, 배터리 셀(14)에서 단선이 발생하였으므로, 가장 밑에 위치한 배터리 뱅크(12)는 불균형 상황에 놓여있다.However, as shown in the figure, it is assumed that a disconnection occurs in the battery cell 14 included in the lowermost battery bank 13. In the present specification, a case where a problem occurs in the battery cell 14 included in the battery bank 13 will be referred to as 'unbalance'. Thus, since disconnection has occurred in the battery cell 14, the battery bank 12 located at the bottom is in an unbalanced state.

배터리 뱅크(13)에 포함된 배터리 셀(14)들은 서로 병렬로 연결되어 있기 때문에, V3의 전압은 정상적으로 연결된 다른 배터리 셀(14)의 전압으로 측정될 것이다. 즉, 배터리 셀(14)의 단선과 같은 불균형 상황이 발생하여도, 배터리 뱅크(13)의 전압에는 영향을 미치지 않을 수 있다. 따라서, 배터리 뱅크(13)의 전압 V3만 가지고는 배터리 뱅크(13) 내에 포함된 배터리 셀(14)의 단선과 같은 불균형 상황을 감지할 수 없는 문제가 발생한다.Since the battery cells 14 included in the battery bank 13 are connected in parallel to each other, the voltage of V 3 will be measured as the voltage of the normally connected battery cell 14. That is, even if an unbalanced situation occurs such as disconnection of the battery cell 14, the voltage of the battery bank 13 may not be affected. Therefore, there arises a problem that it is not possible to detect an unbalanced situation such as disconnection of the battery cell 14 contained in the battery bank 13 only by the voltage V3 of the battery bank 13. [

이러한, 문제점을 해결하기 위해 배터리 셀의 불균형을 이루고 있는지 정확하게 판단할 수 있는 장치 및 방법에 대해 다양한 연구가 이루어지고 있다.In order to solve such a problem, various studies have been made on an apparatus and a method that can accurately determine whether a battery cell is imbalanced.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 보다 정확하게 배터리 뱅크의 불균형 발생 여부를 진단할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for accurately diagnosing whether a battery bank is unbalanced.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치는, 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 직렬로 연결된 배터리 팩의 불균형 여부를 진단하는 장치로서, 상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류를 측정하여 전류값을 출력하는 전류 센서부; 상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하여 뱅크 전압값을 출력하는 전압 센서부; 및 상기 측정된 각 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 시간당 임피던스 변화량의 변화 패턴을 분석하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 제어부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for diagnosing an unbalance of a battery pack, the battery pack including a plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel, A current sensor unit for measuring a charging or discharging current of the battery and outputting a current value; A voltage sensor unit for measuring a voltage of each battery bank included in the battery pack and outputting a bank voltage value; And calculating a voltage change amount per time of each battery bank using the measured bank voltage value of each battery bank, calculating an impedance change amount per time of each battery bank using each of the calculated voltage change amount and the calculated current value, And a controller for analyzing a change pattern of the impedance variation per unit time to determine whether each battery bank is unbalanced.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 측정된 모든 뱅크 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 높은 경우에 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다.According to an embodiment of the present invention, the controller determines whether the battery bank is unbalanced when all of the measured bank voltage values are higher than a preset reference voltage value.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 측정된 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값이 미리 설정된 기준 전류값보다 높은 경우에 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다.According to another embodiment of the present invention, when the measured charge or discharge current value of the battery pack is higher than a preset reference current value, the controller determines whether the battery bank is unbalanced.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 측정된 모든 배터리 뱅크의 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 높고 동시에, 측정된 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값이 미리 설정된 기준 전류값보다 높은 경우에만 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다.According to another embodiment of the present invention, when the measured voltage value of all the battery banks is higher than a preset reference voltage value and the measured charging or discharging current value of the battery pack is higher than a preset reference current value It is determined whether or not the battery bank is unbalanced.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 중 최대값이 상기 산출된 각 전압 변화량 중 최소값에 미리 설정된 참조값을 곱하여 산출된 값 이상인 경우에 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다. 상기 미리 설정된 참조값은 10이 될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the controller calculates a voltage change amount per time of each battery bank using the measured voltage value of each battery bank, and when a maximum value among the calculated voltage change amounts is less than the calculated voltage change amount And determines whether the battery bank is unbalanced when the minimum value is equal to or greater than the calculated value by multiplying the preset reference value. The preset reference value may be ten.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 산출된 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량 중 어느 하나 이상이 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단한다.According to an embodiment of the present invention, when at least one of the calculated variations in impedance of the battery bank per hour is equal to or greater than a predetermined reference impedance variation, the controller determines the battery bank as an unbalanced state.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량 중 최대값과 최소값의 차이가 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단한다.According to another embodiment of the present invention, when the difference between the maximum value and the minimum value of the calculated variation of the impedance per unit time of each battery bank is equal to or greater than a preset reference impedance variation amount, the controller determines the battery bank as an unbalanced state.

본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치는, 불균형 상태 발생 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는 어느 한 배터리 뱅크에 불균형 상태가 발생한 경우 상기 경고부를 통해 배터리 뱅크의 불균형 상태 발생 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력한다.The apparatus for diagnosing an imbalance of a battery bank according to the present invention may further include an alarm unit for visually or audibly outputting an unbalanced state. In this case, the control unit outputs a warning signal to visually or audibly warn that the battery bank is unbalanced through the warning unit when an unbalanced state occurs in any of the battery banks.

본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치는, 미리 설정된 기준 카운터값을 저장하는 메모리부;를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제어부는 어느 하나의 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단할 때마다 상기 메모리부에 카운터를 증가시키며, 상기 카운터가 기준 카운터에 도달하였을 때, 상기 배터리 팩의 사용을 중지하는 제어 신호를 출력한다. 상기 제어 신호는 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 스위치를 턴 오프 시키는 신호일 수 있다.The apparatus for diagnosing a battery bank imbalance according to the present invention may further include a memory unit for storing a preset reference counter value. In this case, the control unit increments the counter in the memory unit whenever the battery bank is determined to be in an unbalanced state, and outputs a control signal for stopping the use of the battery pack when the counter reaches the reference counter . The control signal may be a signal for turning off the switch for controlling charging and discharging of the battery pack.

본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치는, 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치; 및 An apparatus for diagnosing a battery bank imbalance according to the present invention includes: a battery bank imbalance diagnosis apparatus; And

전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들;을 포함하는 배터리 팩의 일 구성 요소가 될 수 있다. 이 때, 상기 다수의 배터리 뱅크들은 전기적으로 직렬 연결된다.And a plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel to each other. At this time, the plurality of battery banks are electrically connected in series.

본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 팩; 및 상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성 요소가 될 수 있다. 상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기가 될 수 있다.A battery pack according to the present invention includes a battery pack; And a load that is supplied with electric power from the battery pack. The load may be an electric drive means or a portable device.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법은 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 직렬로 연결된 배터리 팩에서 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하는 방법으로서, (a) 상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값과 각각의 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 수신하는 단계; (b) 상기 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하는 단계; 및 (c) 산출된 시간당 임피던스 변화량의 변화 패턴을 분석하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of diagnosing an unbalance of a battery bank in a battery pack in which a plurality of battery banks including electrically connected parallel-connected battery cells are serially connected, a) receiving a charging or discharging current value of the battery pack and a bank voltage value of each battery bank; (b) calculating a voltage change amount per time of each battery bank using the measured voltage value of each battery bank, and calculating an impedance change amount per time of each battery bank using the calculated voltage change amount and the calculated current value; And (c) analyzing a variation pattern of the calculated impedance variation per unit time to determine whether each battery bank is unbalanced.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 측정된 모든 배터리 뱅크의 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 높은 경우에 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하는 단계이다.According to an embodiment of the present invention, the step (b) is a step of calculating a voltage change amount per unit time of each battery bank when the measured voltage value of all the battery banks is higher than a preset reference voltage value.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 측정된 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값이 미리 설정된 기준 전류값보다 높은 경우에 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하는 단계이다.According to another embodiment of the present invention, the step (b) is a step of calculating a voltage change amount per time of each battery bank when the measured charge or discharge current value of the battery pack is higher than a preset reference current value.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 측정된 모든 배터리 뱅크의 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 높고, 측정된 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값이 미리 설정된 기준 전류값보다 높은 경우에 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하는 단계이다.According to another embodiment of the present invention, in the step (b), when the measured voltage value of all the battery banks is higher than a predetermined reference voltage value and the measured charging or discharging current value of the battery pack is greater than a preset reference current value And the voltage change amount per unit time of each battery bank is calculated.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는 산출된 각 전압 변화량 중 최대값이 상기 산출된 각 전압 변화량 중 최소값에 미리 설정된 참조값을 곱하여 산출된 값 이상인 경우에 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하는 단계이다. 이때, 상기 미리 설정된 참조값은 10이 될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the step (b), when the maximum value among the calculated voltage variation amounts is equal to or greater than a value obtained by multiplying the minimum value among the calculated voltage variation amounts by a preset reference value, And calculating the impedance change amount per unit time of each battery bank using the current value. At this time, the preset reference value may be 10.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량이 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단하는 단계이다.According to an embodiment of the present invention, the step (c) is a step of determining that the battery bank is in an unbalanced state when the calculated impedance variation per hour of the battery banks is equal to or greater than a preset reference impedance variation.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량 중 최대값과 최소값의 차이가 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단하는 단계이다.According to another embodiment of the present invention, in the step (c), when the difference between the maximum value and the minimum value among the calculated variations of the impedance changes per hour of each battery bank is equal to or greater than a preset reference impedance change amount, to be.

본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법은, (d) 어느 하나의 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단할 때마다 카운터를 증가시키는 단계; 및 (e) 상기 카운터가 미리 설정된 기준 카운터에 도달하였을 때, 상기 배터리 팩의 사용을 중지하는 제어 신호를 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어 신호는 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 스위치를 턴 오프 시키는 신호일 수 있다.The method of diagnosing an unbalance of a battery bank according to the present invention includes the steps of: (d) incrementing a counter every time a battery bank is determined to be in an unbalanced state; And (e) outputting a control signal for stopping the use of the battery pack when the counter reaches a preset reference counter. At this time, the control signal may be a signal for turning off the switch for controlling charging and discharging of the battery pack.

본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법은, (d) 어느 한 배터리 뱅크에 불균형 상태가 발생한 경우 배터리 뱅크의 불균형 상태 발생 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다. A method for diagnosing an unbalance of a battery bank according to the present invention comprises the steps of: (d) outputting a warning signal to visually or audibly warn that an unbalanced state of a battery bank occurs when an unbalanced state occurs in any of the battery banks; .

본 발명의 일 측면에 따르면, 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함하는 배터리 뱅크에서 발생한 불균형 상황의 발생 여부를 진단할 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to diagnose whether an unbalanced situation occurs in a battery bank including parallel connected battery cells.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함하는 배터리 뱅크는 충전 및 방전 시 비슷한 전압 변화 패턴을 보이는 것에 비해, 배터리 뱅크의 임피더스를 기준으로 불균형 상황의 발생 여부를 판단하기 때문에, 전압에만 의존하여 오판하는 것을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a battery bank including battery cells connected in parallel is similar to a voltage change pattern at the time of charging and discharging, but determines whether an unbalance situation occurs based on the impedance of the battery bank. It is possible to prevent misjudgment depending on only the voltage.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전압 변화량의 최대값과 최소값이 차이를 직접 비교하여, 측정 오차 또는 실제 배터리 셀의 특성에 의한 임피던스 차이를 분별할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage change amount can be directly compared, thereby discriminating the measurement error or the impedance difference due to the characteristics of the actual battery cell.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 배터리 팩의 구성을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 6은 실험예에 따른 뱅크 전압값에 대한 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
1 is an exemplary view schematically showing a configuration of a battery pack.
2 is a block diagram schematically showing the configuration of a battery bank imbalance diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are flowcharts illustrating a method of diagnosing a battery bank imbalance according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph of the bank voltage value according to the experimental example.

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 아니되며, 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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of an apparatus 100 for diagnosing a battery bank imbalance according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치(100, 이하 '진단 장치')는 다수의 배터리 셀(14)을 포함하는 배터리 팩(10)에 연결되어 있다.Referring to FIG. 2, an apparatus 100 for diagnosing a battery bank imbalance according to the present invention is connected to a battery pack 10 including a plurality of battery cells 14.

상기 배터리 팩(10)은 총 6개의 배터리 셀(14)로 구성되어 있다. 그리고, 6개의 배터리 셀(14)은 2개씩 병렬로 연결되어 있다. 본 명세서에서는 전기적으로 병렬로 연결된 배터리 셀(14) 그룹을 배터리 뱅크(11~13)라고 명명한다. 그리고, 상기 배터리 뱅크(11~13)들이 직렬로 연결되어 배터리 팩(10)을 구성한다.The battery pack 10 is composed of six battery cells 14 in total. Two of the six battery cells 14 are connected in parallel. In this specification, a group of battery cells 14 electrically connected in parallel is referred to as a battery bank 11-13. The battery banks 11 to 13 are connected in series to constitute a battery pack 10.

도 2에 도시된 배터리 팩(10)은 본 발명에 따른 진단 장치(100)가 연결될 수 있는 예시적인 배터리 팩이다. 상기 배터리 팩(10)은 총 3개의 배터리 뱅크(11~13)가 직렬로 연결되어 있고, 각 배터리 뱅크(11, 12, 13)에는 각각 2개의 배터리 셀(14)을 포함하는 실시예이다. 그러나, 본 발명이 상기 배터리 뱅크(11~13)의 개수 및 배터리 셀(14)의 개수에 의해서 제한되는 것은 아니다. 각 배터리 뱅크(11~13)에 포함되는 배터리 셀(14)의 개수 및 배터리 팩(10)에 포함되는 배터리 뱅크(11~13)의 개수는 요구되는 배터리 팩(10)의 충방전 용량 또는 출력 전압 등에 의해서 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 각각의 배터리 셀(14)은 재충전이 가능하고 충전 또는 방전 전압을 고려해야 하는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 다양하게 구성할 수 있다.The battery pack 10 shown in Fig. 2 is an exemplary battery pack to which the diagnostic apparatus 100 according to the present invention can be connected. The battery pack 10 includes three battery banks 11 to 13 connected in series and each battery bank 11, 12 and 13 includes two battery cells 14. However, the present invention is not limited by the number of the battery banks 11 to 13 and the number of the battery cells 14. The number of the battery cells 14 included in each of the battery banks 11 to 13 and the number of the battery banks 11 to 13 included in the battery pack 10 are determined by the charge / Voltage, and the like. In addition, each battery cell 14 can be configured in various ways, such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, and a nickel zinc battery, which can be recharged and take charge or discharge voltage into consideration.

본 발명에 따른 진단 장치(100)는 전류 센서부(110), 전압 센서부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.The diagnostic apparatus 100 according to the present invention includes a current sensor unit 110, a voltage sensor unit 120, and a controller 130.

상기 전류 센서부(110)는 상기 배터리 팩(10)의 충전 또는 방전 전류를 측정하여 전류값을 상기 제어부(130)에게 출력한다. 본 명세서에서는 이해의 편의를 위해 상기 전류값을 'I'로 표시하겠다.The current sensor 110 measures a charging or discharging current of the battery pack 10 and outputs a current value to the controller 130. In the present specification, the current value will be denoted by 'I' for convenience of understanding.

한편, 도 2에 도시된 전류 센서부(110)는 상기 배터리 팩(10)의 저전위 단자에 연결된 저항(R)소자의 양단 전압을 측정하여 상기 배터리 팩(10)의 충전 및 방전 전류를 측정하는 실시예이다. 그러나, 이는 일 예에 불과하며, 배터리 팩(10)의 충전 및 방전 전류를 측정하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에 널리 알려진 다양한 공지의 기술이 존재한다. 따라서, 상기 도 2에 도시된 전류 센서부(110)의 실시예에 본 발명이 제한되지 않는다.2 measures the voltage across the resistor R connected to the low potential terminal of the battery pack 10 to measure the charging and discharging current of the battery pack 10 . However, this is merely an example, and there are various well-known techniques widely known in the art to which the present invention pertains to the method of measuring the charging and discharging current of the battery pack 10. [ Therefore, the present invention is not limited to the embodiment of the current sensor unit 110 shown in FIG.

상기 전압 센서부(120)는 배터리 팩(10)에 포함된 각 배터리 뱅크(11~13)의 전압을 측정하여 상기 제어부(130)에게 출력한다. 본 명세서에서 상기 전압 센서부(120)가 출력하는 전압값을 '뱅크 전압값'이라 명명한다. 이해의 편의를 위해, 도면의 가장 상단에 위치한 배터리 뱅크(11)에 대응하는 뱅크 전압값을 'V1'이라고 표시하겠다. 마찬가지로, 도면의 중앙에 위치한 배터리 뱅크(12)에 대응하는 뱅크 전압값을 'V2'라고 표시하겠다. 마지막으로, 도면의 가장 하단에 위치한 배터리 뱅크(13)에 대응하는 뱅크 전압값을 'V3'이라고 표시하겠다. 상기 전압 센싱부(120)의 구체적인 구성 및 작동 원리는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 공지의 기술인바 자세한 설명은 생략하도록 한다.The voltage sensor unit 120 measures the voltage of each of the battery banks 11 to 13 included in the battery pack 10 and outputs the voltage to the controller 130. In this specification, a voltage value output from the voltage sensor unit 120 is referred to as a 'bank voltage value'. For convenience of understanding, the bank voltage value corresponding to the battery bank 11 located at the top of the drawing will be denoted by 'V1'. Similarly, the bank voltage value corresponding to the battery bank 12 located at the center of the drawing will be denoted by 'V2'. Finally, the bank voltage value corresponding to the battery bank 13 located at the bottom of the drawing will be denoted by " V3 ". The specific configuration and operation principle of the voltage sensing unit 120 are well known in the technical field of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 전류 센싱부(110) 및 전압 센싱부(120)는 실시간으로 전류값 및 뱅크 전압값(V1~V3)을 측정하여 상기 제어부(130)에 출력할 수 있다. 또한, 상기 전류 센싱부(110) 및 전압 센싱부(120)는 미리 설정된 주기에 따라 전류값 및 뱅크 전압값(V1~V3)을 측정하여 상기 제어부(130)에 출력할 수 있다. 상기 미리 설정된 주기는 다양하게 설정될 수 있다.The current sensing unit 110 and the voltage sensing unit 120 may measure the current value and the bank voltage values V1 to V3 in real time and output the current value and the bank voltage values V1 to V3 to the controller 130. [ The current sensing unit 110 and the voltage sensing unit 120 may measure the current value and the bank voltage values V1 to V3 according to a predetermined period and output the current value and the bank voltage values V1 to V3 to the controller 130. The predetermined period may be variously set.

본 발명에 따른 진단 장치(100)는 메모리부(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 메모리부(140)는 상기 제어부(130) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 상기 제어부(130)와 연결될 수 있다. 상기 메모리부(140)는 RAM, ROM, EEPROM등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.The diagnostic apparatus 100 according to the present invention may further include a memory unit 140. [ The memory unit 140 may be located inside or outside the control unit 130 and may be connected to the control unit 130 by various well-known means. The memory unit 140 is a mass storage medium such as a known semiconductor device or a hard disk that is known to record and erase data such as RAM, ROM, and EEPROM, and refers to a device that stores information regardless of the type of device And does not refer to a specific memory device.

상기 제어부(130)는 상기 뱅크 전압값(V1~V3) 및 전류값(I)을 상기 메모리부(140)에 저장한다.The controller 130 stores the bank voltage values V1 to V3 and the current value I in the memory unit 140. [

상기 제어부(130)는 상기 뱅크 전압값(V1~V3)을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출한다. 본 명세서에서 뱅크 전압값 'V1'의 시간당 전압 변화량을 각각 'ΔV1'이라고 표시하겠다. 마찬가지로, 뱅크 전압값 'V2'의 시간당 전압 변화량을 각각 'ΔV2'이라고, 뱅크 전압값 'V3'의 시간당 전압 변화량을 각각 'ΔV3'이라고 표시하겠다. 상기 제어부(130)는 상기 'ΔV1', 'ΔV2' 및 'ΔV3'를 상기 메모리부(140)에 저장한다.The controller 130 calculates a voltage change amount per unit time of each battery bank using the bank voltage values V1 to V3. In the present specification, the voltage change amount per unit time of the bank voltage value 'V1' will be denoted by 'ΔV1'. Similarly, the voltage change amount per unit time of the bank voltage value 'V2' is denoted by '? V2' and the voltage change amount per unit time of the bank voltage value 'V3' is denoted by? V3 '. The controller 130 stores the ΔV1, ΔV2, and ΔV3 in the memory unit 140.

더 나아가, 상기 제어부(130)는 각 뱅크 전압값의 시간당 변화량(ΔV1~ΔV3)과 상기 전류값(I)을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출한다. 임피던스(impedance)는 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 산출할 수 있는바, 산출 공식에 대한 자세한 설명은 생략한다.Further, the control unit 130 calculates the amount of change in impedance per unit time of each battery bank using the change amount (? V1 to? V3) of each bank voltage value and the current value (I). Impedance can be easily calculated by anyone having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and detailed description of the calculation formula will be omitted.

이해의 편의를 위해, 본 명세서에서는 도면의 가장 상단에 위치한 배터리 뱅크(11)의 임피던스 변화량을 'ΔZ1'으로 표시하겠다. 마찬가지로, 도면의 중앙에 위치한 배터리 뱅크(12)의 임피던스 변화량을 'ΔZ2'로 표시하겠다. 마지막으로, 도면의 가장 하단에 위치한 배터리 뱅크(13)의 임피던스 변화량을 'ΔZ3'로 표시하겠다.For ease of understanding, the impedance change amount of the battery bank 11 located at the uppermost position in the drawing will be denoted by '? Z1' in the present specification. Similarly, the impedance change amount of the battery bank 12 located at the center of the drawing will be denoted by '? Z2'. Finally, the amount of change in impedance of the battery bank 13 located at the bottom of the drawing will be denoted by '? Z3'.

상기 제어부(130)는 산출된 시간당 임피던스 변화량(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3)의 변화 패턴을 분석하여 각 배터리 뱅크(11, 12, 13)의 불균형 여부를 판단한다. 상기 제어부(130)의 불균형 여부를 판단하는 알고리즘에 대해서는 이하에서 보다 상세히 설명하도록 한다.The controller 130 analyzes the calculated change pattern of the impedance change amounts? Z1,? Z2,? Z3 per unit time to determine whether the battery banks 11, 12, 13 are unbalanced. An algorithm for determining the unbalance of the controller 130 will be described in detail below.

본 명세서에서 불균형이란, 배터리 뱅크(11~13) 내에 포함된 배터리 셀(14) 사이에서 발생하는 문제를 의미한다. 앞서 간략하게 설명하였듯이, 배터리 뱅크(13)에 포함된 배터리 셀(14)의 단선과 같은 상황도 불균형이다. 또한, 상기 배터리 뱅크(11, 12, 13)에 포함된 배터리 셀(14) 사이에서 충전량의 차이가 발생한 경우도 불균형이다. 또한, 상기 배터리 뱅크(11, 12, 13)에 포함된 배터리 셀(14) 사이의 퇴화 등 다양한 원인에 의해 내부 저항값의 차이가 발생한 경우도 불균형이다. 즉, 불균형이란, 각 배터리 뱅크(11, 12, 13) 내에 포함된 배터리 셀(14)들 사이에 성능, 충전량, 연결상태 등에 차이가 발생한 경우를 의미한다.In this specification, an unbalance means a problem occurring between the battery cells 14 included in the battery banks 11 to 13. As described briefly above, the situation such as disconnection of the battery cell 14 included in the battery bank 13 is also unbalanced. Also, a difference in the amount of charge between the battery cells 14 included in the battery banks 11, 12, and 13 is also unbalanced. It is also unbalanced when a difference in internal resistance value occurs due to various causes such as degradation between the battery cells 14 included in the battery banks 11, 12, and 13. That is, the imbalance means a case where there is a difference in performance, charging amount, connection state, etc. between the battery cells 14 included in each battery bank 11, 12, 13.

본 발명에 따른 진단 장치(100)는 불균형 상태 발생 여부를 시각적 또는 청각적으로 출력하는 경고부(150)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(130)는 배터리 팩(10)에 포함된 배터리 뱅크(11~13) 중 적어도 어느 하나 이상의 배터리 뱅크에 불균형 상태가 발생한 경우, 상기 경고부(150)를 통해 불균형 발생 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력할 수 있다.The diagnostic apparatus 100 according to the present invention may further include a warning unit 150 for visually or auditorily outputting an unbalanced state. In this case, when an unbalanced state occurs in at least one of the battery banks 11 to 13 included in the battery pack 10, the control unit 130 determines that an unbalance has occurred through the warning unit 150 A warning signal can be output to warn the user visually or audibly.

일 예로, 상기 경고부(150)는 LED, LCD, 알람 경보기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 경고부(150)는 LED를 점멸하거나 LCD에 경고 메시지를 출력하거나 알람, 부저음을 발생시켜 사용자에게 불균형 상태 발생 사실을 경고할 수 있다. 하지만 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 또한, 상기 LED, LCD 및 알람 경보기는 상기 경고부(150)의 일 예시에 불과하며, 여러 가지 변형된 형태의 시각적 또는 청각적 알람 장치가 경고부(150)로 채용될 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.For example, the alarm unit 150 may include an LED, an LCD, an alarm, or a combination thereof. In this case, the warning unit 150 may flash an LED, output a warning message to the LCD, or generate an alarm or a buzzer sound to warn the user of the occurrence of an unbalanced condition. However, the present invention is not limited thereto. In addition, the LED, LCD, and alarm alarm are only examples of the alarm unit 150, and various modified forms of the visual or auditory alarm device can be employed as the alarm unit 150, And will be apparent to those skilled in the art.

상기 제어부(130)는 배터리 뱅크(11, 12, 13) 중 어느 하나 이상을 불균형 상태로 판단할 때, 상기 배터리 팩(10)의 사용을 중지하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 제어 신호는 배터리 팩(10)의 충전 및 방전을 제어하는 스위치(160)를 턴 오프 시키는 신호가 될 수 있다.The control unit 130 may output a control signal for stopping the use of the battery pack 10 when determining that at least one of the battery banks 11, 12 and 13 is in an unbalanced state. At this time, the control signal may be a signal for turning off the switch 160 for controlling the charging and discharging of the battery pack 10.

상기 제어부(130)는 이하에서 자세히 설명될 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 이하에서 상술할 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 상기 메모리부(130)에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.The controller 130 may be implemented as a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, a microprocessor, etc., as is known in the art to perform the calculation and various control logic, A data processing device, and the like. In addition, when the control logic described below is implemented in software, the control unit 130 may be implemented as a set of program modules. At this time, the program module is stored in the memory unit 130 and can be executed by the processor.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법을 설명하도록 한다. 다만, 앞서 설명된 진단 장치(100)의 각 구성 및 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, a method for diagnosing a battery bank imbalance according to an embodiment of the present invention will be described. However, the configuration and the overlapping description of the diagnostic apparatus 100 described above will be omitted.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.3 to 5 are flowcharts illustrating a method of diagnosing a battery bank imbalance according to an embodiment of the present invention.

먼저 단계 200에서, 상기 제어부(130)는 미리 설정된 기준 전압값(Vref), 기준 전류값(Iref), 참조값(K), 기준 임피던스 변화량(ΔZref) 또는 기준 카운터값(Nref)을 메모리부(140)에 저장한다. 상기 값은 본 발명의 실시예에 따라 모두 상기 메모리부(140)에 저장될 수도 있고, 일부 값만 메모리부(140)에 저장될 수도 있다. 상기 값들의 역할에 대해서는 이하 다양한 실시예에 따라 자세히 설명하도록 한다. 상기 제어부(130)는 단계 200의 프로세스를 마치고, 단계 201로 이행한다.First, in step 200, the controller 130 supplies a predetermined reference voltage value Vref, a reference current value Iref, a reference value K, a reference impedance change amount Zref, or a reference counter value Nref to the memory unit 140 ). The values may be stored in the memory unit 140 and only some of the values may be stored in the memory unit 140 according to an embodiment of the present invention. The role of these values will be described in detail according to various embodiments below. The control unit 130 ends the process of step 200 and proceeds to step 201. [

단계 201에서, 상기 제어부(130)는 상기 전류 센싱부(110)로부터 전류값(I)을 수신하고, 상기 메모리부(140)에 저장한다. 상기 제어부(130)는 단계 201의 프로세스를 마치고, 단계 202로 이행한다.In step 201, the controller 130 receives the current value I from the current sensing unit 110 and stores the current value I in the memory unit 140. The control unit 130 ends the process of step 201 and proceeds to step 202. [

단계 202에서, 상기 제어부(130)는 상기 뱅크 전압값(V1~V3)을 수신하고, 상기 메모리부(140)에 저장한다. 상기 제어부(130)는 단계 202의 프로세스를 마치고, 단계 203으로 이행한다.In step 202, the controller 130 receives the bank voltage values V1 to V3 and stores the received bank voltage values in the memory unit 140. [ The control unit 130 ends the process of step 202 and proceeds to step 203. [

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 측정된 각 뱅크 전압값(V1~V3)이 모두 미리 설정된 기준 전압값(Vref)보다 높은 경우에 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다. 각 배터리 뱅크(11~13)의 출력 전압(V1~V3)이 높을 수록, 각 배터리 뱅크(11~13)의 임피던스 변화 패턴(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3)이 더 명확해질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit 130 determines whether the battery bank is unbalanced when the measured bank voltage values V1 to V3 are all higher than a preset reference voltage value Vref. The impedance change patterns? Z1,? Z2,? Z3 of the battery banks 11 to 13 become more clear as the output voltages V1 to V3 of the battery banks 11 to 13 become higher.

따라서, 단계 203에서, 상기 제어부(130)는 측정된 각 뱅크 전압값(V1~V3)이 모두 미리 설정된 기준 전압값(Vref)보다 높은지 여부를 판단한다.Accordingly, in step 203, the controller 130 determines whether all of the measured bank voltage values V1 to V3 are higher than a predetermined reference voltage value Vref.

만약, 각 뱅크 전압값(V1~V3) 중 적어도 어느 하나라도 미리 설정된 기준 전압값(Vref)보다 낮으면(단계 203의 NO), 상기 제어부(130)는 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하기 적합하지 않다고 판단한다. 그래서, 상기 제어부(130)는 프로세스를 종료한다.If at least one of the respective bank voltage values V1 to V3 is lower than a preset reference voltage value Vref (NO in step 203), the controller 130 is not suitable for diagnosing whether or not the battery bank is unbalanced . Thus, the control unit 130 ends the process.

반면, 모든 뱅크 전압값(V1~V3)이 모두 미리 설정된 기준 전압값(Vref)보다 높으면(단계 203의 YES), 상기 제어부(130)는 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하기 적합하다고 판단한다. 상기 제어부(130)는 단계 203의 프로세스를 마치고, 단계 204로 이행한다.On the other hand, if all of the bank voltage values V1 to V3 are all higher than the preset reference voltage value Vref (YES in step 203), the controller 130 determines that the battery bank is unbalanced. The control unit 130 ends the process of step 203 and proceeds to step 204. [

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(130)는, 측정된 배터리 팩(10)의 전류값(I)이 미리 설정된 기준 전류값(Iref)보다 높은 경우에 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다. 상기 배터리 팩(10)의 전류값(I)이 높을 수록, 각 배터리 뱅크(11~13)의 임피던스 변화 패턴(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3)이 더 명확해질 수 있다.The control unit 130 determines whether the battery bank 10 is unbalanced when the measured current value I of the battery pack 10 is higher than a predetermined reference current value Iref. As the current value I of the battery pack 10 is higher, the impedance change patterns? Z1,? Z2,? Z3 of the battery banks 11 to 13 become more clear.

따라서, 단계 204에서, 상기 제어부(130)는 측정된 전류값(I)이 미리 설정된 기준 전류값(Iref)보다 높은지 여부를 판단한다.Accordingly, in step 204, the controller 130 determines whether the measured current value I is higher than a preset reference current value Iref.

만약, 전류값(I)이 미리 설정된 기준 전류값(Iref)보다 낮다면(단계 204의 NO), 상기 제어부(130)는 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하기 적합하지 않다고 판단한다. 그래서, 상기 제어부(130)는 프로세스를 종료한다.If the current value I is lower than the preset reference current value Iref (NO in step 204), the controller 130 determines that it is not suitable to diagnose whether or not the battery bank is unbalanced. Thus, the control unit 130 ends the process.

반면, 전류값(I)이 미리 설정된 기준 전류값(Iref)보다 높으면(단계 203의 YES), 상기 제어부(130)는 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하기 적합하다고 판단한다. 상기 제어부(130)는 단계 204의 프로세스를 마치고, 단계 205로 이행한다.On the other hand, if the current value I is higher than the preset reference current value Iref (YES in step 203), the control unit 130 determines that it is appropriate to diagnose whether or not the battery bank is unbalanced. The control unit 130 ends the process of step 204 and proceeds to step 205. [

상기 단계 203 및 단계 204는 알고리즘을 수행하는 순서가 바뀌어도 무방하다. 또한 실시예에 따라, 상기 제어부(130)는 상기 단계 203 및 단계 204 중 어느 하나의 단계만 수행할 수 있다.The order of performing the algorithm may be changed in the steps 203 and 204. Also, according to the embodiment, the controller 130 may perform only one of the steps 203 and 204.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제어부(130)는, 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값(V1~V3)이 모두 미리 설정된 기준 전압값(Vref)보다 높고 동시에, 측정된 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값(I)이 미리 설정된 기준 전류값(Iref)보다 높은 경우에만 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다. 이 경우, 본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법은 상기 단계 203 및 단계 204를 모두 포함한다.According to an embodiment of the present invention, when the voltage values (V1 to V3) of each of the measured battery banks are both higher than a preset reference voltage value (Vref) and the charging or discharging of the measured battery pack It is determined whether the battery bank is unbalanced only when the discharge current value I is higher than a preset reference current value Iref. In this case, the method for diagnosing an unbalance of the battery bank according to the present invention includes both steps 203 and 204 described above.

단계 205에서, 상기 제어부(130)는 각 배터리 뱅크의 뱅크 전압값(V1~V3)을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량(ΔV1, ΔV2, ΔV3)을 산출한다. 상기 전압 변화량(ΔV1, ΔV2, ΔV3)을 산출하는 간격은 1초, 3초, 5초 및 10초 등 다양하게 설정될 수 있다. 상기 제어부(130)는 단계 205의 프로세스를 마치고, 단계 206으로 이행한다.In step 205, the controller 130 calculates the voltage change amounts? V1,? V2, and? V3 per unit time of each battery bank using the bank voltage values (V1 to V3) of each battery bank. The interval for calculating the voltage change amounts (? V1,? V2,? V3) may be set to various values such as 1 second, 3 seconds, 5 seconds, and 10 seconds. The control unit 130 ends the process of step 205 and proceeds to step 206. [

단계 206에서, 상기 제어부(130)는 상기 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량(ΔV1, ΔV2 및 ΔV3)을 상기 메모리부(140)에 저장한다. 상기 제어부(130)는 단계 206의 프로세스를 마치고, 단계 207로 이행한다.In step 206, the controller 130 stores the voltage change amounts? V1,? V2, and? V3 per unit time of the battery bank in the memory unit 140. The control unit 130 ends the process of step 206 and proceeds to step 207. [

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)는 산출된 각 전압 변화량 중 최대값이 상기 산출된 각 전압 변화량 중 최소값에 미리 설정된 참조값(K)을 곱하여 산출된 값 이상인 경우에 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단한다.According to an embodiment of the present invention, when the maximum value among the calculated voltage variation amounts is equal to or greater than a value obtained by multiplying a minimum value among the calculated voltage variation amounts by a preset reference value K, It is judged whether or not there is an imbalance.

단계 207에서, 상기 제어부(130)는 산출된 각 전압 변화량 중 최소값(ΔVmin)과 최대값(ΔVmax)을 구별한다. 상기 제어부(130)는 단계 207의 프로세스를 마치고, 단계 208로 이행한다.In step 207, the controller 130 distinguishes the minimum value? Vmin and the maximum value? Vmax among the calculated voltage variation amounts. The control unit 130 ends the process of step 207 and proceeds to step 208. [

단계 208에서, 상기 제어부(130)는 산출된 각 전압 변화량 중 최소값(ΔVmin)에 상기 참조값(K)을 곱한다. 상기 참조값(K)은 다양하게 설정될 수 있으며, 일 예로 상기 참조값(K)은 10이 될 수도 있다. 그리고, 상기 제어부(130)는 상기 최소값(ΔVmin)에 참조값(K)을 곱해서 산출된 값보다 상기 최대값(ΔVmax)이 더 큰 값인지 여부를 판단한다. 단계 208을 통해, 전압 변화량 중 최대값(ΔVmax)의 변화 패턴이 다른 배터리 뱅크의 전압 변화량에 비해 훨씬 큰 변화인지 판단할 수 있다. 다른 배터리 뱅크의 전압 변화량에 비해 훨씬 큰 전압 변화량을 가진 것은 배터리 뱅크의 불균형 상황이 발생한 것으로 추정되기 때문이다.In step 208, the controller 130 multiplies the minimum value? Vmin among the calculated voltage variation amounts by the reference value K. The reference value K may be variously set. For example, the reference value K may be 10. The controller 130 determines whether the maximum value? Vmax is greater than the calculated value by multiplying the minimum value? Vmin by the reference value K. In step 208, it can be determined whether the change pattern of the maximum value? Vmax among the voltage change amounts is much larger than the voltage change amounts of the other battery banks. This is because it is presumed that an unbalanced state of the battery bank occurs because the voltage change amount is much larger than the voltage change amount of the other battery banks.

만약 단계 208에서 'NO'라면, 상기 제어부(130)는 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하기 적합하지 않다고 판단한다. 즉, 상기 제어부(130)는 전압 변화량의 차이가 측정 오차 범위에 속한다거나, 실제 배터리 셀의 특성에 따라 발생할 수 있는 정도의 차이라고 판단할 수 있다. 그래서, 상기 제어부(130)는 프로세스를 종료한다.If 'NO' in step 208, the controller 130 determines that it is not suitable to diagnose whether the battery bank is unbalanced. That is, the controller 130 can determine that the difference in the voltage variation amount is within a measurement error range, or may be a difference in degree that can occur depending on the characteristics of the actual battery cell. Thus, the control unit 130 ends the process.

만약 단계 208에서 'YES'라면, 상기 제어부(130)는 단계 208의 프로세스를 마치고, 단계 209로 이행한다.If " YES " in step 208, the control unit 130 ends the process of step 208 and proceeds to step 209. [

상기 단계 207 및 단계 208은 본 발명에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법의 실시예에 따라서 필수적이지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)가 앞서 단계 206의 프로세스를 마치고, 단계 209로 이행하는 것도 가능하다.The steps 207 and 208 may not be necessary according to the embodiment of the method for diagnosing a battery bank imbalance according to the present invention. Therefore, according to another embodiment of the present invention, the controller 130 may complete the process of step 206 and proceed to step 209. [

단계 209에서, 상기 제어부(130)는 각 전압 변화량(ΔV1, ΔV2, ΔV3) 및 전류값(I)을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3)을 산출한다. 그리고, 상기 제어부(130)는 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3)을 상기 메모리부(140)에 저장한다. 상기 제어부(130)는 단계 209의 프로세스를 마치고, 단계 210으로 이행한다.In step 209, the controller 130 calculates the impedance change amounts DELTA Z1, DELTA Z2, and DELTA Z3 per unit time of each battery bank using the respective voltage change amounts DELTA V1, DELTA V2, DELTA V3 and the current value I. The controller 130 stores the calculated impedance change amounts? Z1,? Z2, and? Z3 of each battery bank in the memory unit 140. The control unit 130 ends the process of step 209 and proceeds to step 210. [

단계 210에서, 상기 제어부(130)는 배터리 팩(10)에 포함된 배터리 뱅크에 불균형이 발생하였는지 여부를 판단한다.In step 210, the controller 130 determines whether an unbalance has occurred in the battery bank included in the battery pack 10.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)는 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3) 중 어느 하나가 미리 설정된 기준 임피던스 변화량(ΔZref) 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단한다.According to an embodiment of the present invention, when any one of the calculated impedance variation amounts? Z1,? Z2,? Z3 of each battery bank calculated is equal to or greater than a predetermined reference impedance variation amount? Zref, It is judged to be in an unbalanced state.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)는 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량(ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3) 중 최대값(ΔZmax)과 최소값(ΔZmin)을 판별한다. 그리고, 상기 최대값(ΔZmax)과 최소값(ΔZmin)의 차이가 미리 설정된 기준 임피던스 변화량(ΔZref) 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단한다.According to another embodiment of the present invention, the controller 130 determines a maximum value? Zmax and a minimum value? Zmin among the calculated impedance change amounts? Z1,? Z2,? Z3 of each battery bank. If the difference between the maximum value DELTA Zmax and the minimum value DELTA Zmin is equal to or greater than a predetermined reference impedance change DELTA Zref, the battery bank is determined to be in an unbalanced state.

상기 제어부(130)는 불균형이 발생하지 않은 것으로 판단하면(단계 210의 NO), 상기 제어부(130)는 프로세스를 종료한다. 반면, 상기 제어부()는 불균형이 발생한 것으로 판단하면(단계 210의 YES), 프로세스를 단계 211 또는 단계 212로 이행한다.If the control unit 130 determines that an unbalance has not occurred (NO in step 210), the control unit 130 ends the process. On the other hand, if the control unit determines that an imbalance has occurred (YES in step 210), the process proceeds to step 211 or step 212.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)는 단계 211로 이행한다. 단계 211에서 상기 제어부(130)는 상기 경고부(150)를 통해 배터리 뱅크의 불균형 상태 발생 사실을 시각적 또는 청각적으로 경고할 수 있도록 경고 신호를 출력한다.According to an embodiment of the present invention, the controller 130 proceeds to step 211. [ In step 211, the control unit 130 outputs a warning signal through the warning unit 150 so as to warn the occurrence of an unbalanced state of the battery bank visually or audibly.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)는 단계 212로 이행한다. 단계 212에서 상기 제어부(130)는 어느 하나의 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단할 때마다 상기 메모리부(130)에 카운터(N)를 증가시킨다. 그리고, 단계 213에서 상기 제어부(130)는 상기 메모리부(140)에 미리 설정되어 저장된 기준 카운터값(Nref)과 일치하는지 판단한다. 일치하지 않다면(단계 213의 NO), 상기 제어부(130)는 프로세서를 단계 201로 이행한다. 따라서, 단계 201 내지 단계 210의 배터리 뱅크의 불균형 발생 여부를 다시 반복 수행한다. 이때마다, 상기 메모리부(130)에 카운터(N)가 증가되어 미리 설정되어 저장된 기준 카운터값(Nref)과 일치하면(단계 213의 YES), 상기 제어부(130)는 프로세서를 단계 214로 이행한다. 단계 214에서, 상기 제어부(130)는 상기 배터리 팩(10)의 사용을 중지하는 제어 신호를 출력한다. 이때, 제어 신호는 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 스위치를 턴 오프 시키는 신호가 될 수 있다. 본 실시예는 반복적인 진단 과정을 통해 보다 배터리 뱅크의 불균형 발생 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the controller 130 proceeds to step 212. In step 212, the controller 130 increments the counter N in the memory unit 130 whenever it determines that any one of the battery banks is in an unbalanced state. In step 213, the control unit 130 determines whether the reference counter value Nref matches the preset reference counter value Nref in the memory unit 140. If it does not match (NO in step 213), the control unit 130 moves the processor to step 201. [ Therefore, it is repeatedly performed whether or not the imbalance of the battery bank in steps 201 to 210 occurs. At this time, if the counter N is incremented in the memory unit 130 and coincides with the preset reference counter value Nref (YES in step 213), the control unit 130 moves the processor to step 214 . In step 214, the controller 130 outputs a control signal for stopping the use of the battery pack 10. At this time, the control signal may be a signal for turning off the switch for controlling charging and discharging of the battery pack. The present embodiment can more accurately determine whether a battery bank is unbalanced through a repetitive diagnosis process.

본 발명에 따른 진단 장치(100)는 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치 및 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들을 포함하는 배터리 팩의 일 구성 요소가 될 수 있다. 이때, 상기 다수의 배터리 뱅크들은 전기적으로 직렬 연결된다.The diagnostic apparatus 100 according to the present invention can be a component of a battery pack including a plurality of battery banks including battery bank imbalance diagnosis apparatus and electrically parallel connected battery cells. At this time, the plurality of battery banks are electrically connected in series.

그리고, 본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 배터리 팩과 배터리 팩으로부터 전력을 공급받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다.The battery pack according to the present invention may be a component of the battery driving system including the battery pack and a load supplied with power from the battery pack.

상기 배터리 구동 시스템의 일예로는 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자전거(E-Bike), 전동 공구(Power tool), 전력 저장 장치(Energy Storage System), 무정전 전원 장치(UPS), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 오디오 장치, 휴대용 비디오 장치 등이 될 수 있으며, 상기 부하의 일예로는 배터리 팩이 공급하는 전력에 의해 회전력을 제공하는 모터 또는 배터리 팩이 공급하는 전력을 각종 회로 부품이 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로일 수 있다.Examples of the battery driving system include an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), an electric bicycle (E-Bike), a power tool, an energy storage system, an uninterruptible power supply (UPS) A battery pack, a portable computer, a portable telephone, a portable audio device, a portable video device, and the like. An example of the load is a power supplied from a motor or a battery pack, And may be a power conversion circuit for converting the power into a required power.

본 발명에 따르면, 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함하는 배터리 뱅크에서 발생한 불균형 상황의 발생 여부를 진단할 수 있다. 또한, 병렬로 연결된 배터리 셀을 포함하는 배터리 뱅크는 충전 및 방전 시 비슷한 전압 변화 패턴을 보이는 것에 비해, 배터리 뱅크의 임피더스를 기준으로 불균형 상황의 발생 여부를 판단하기 때문에, 전압에만 의존하여 오판하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 전압 변화량의 최대값과 최소값이 차이를 직접 비교하여, 측정 오차 또는 실제 배터리 셀의 특성에 의한 임피던스 차이를 분별할 수 있다.According to the present invention, it is possible to diagnose whether an unbalanced situation occurs in a battery bank including battery cells connected in parallel. In addition, since the battery bank including the battery cells connected in parallel has a similar voltage change pattern at the time of charging and discharging, it is determined whether or not an unbalance situation occurs based on the impedance of the battery bank. Can be prevented. On the other hand, the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage change amount can be directly compared to discriminate the measurement error or the impedance difference due to the characteristics of the actual battery cell.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 진단 장치(100)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.In the meantime, in describing the present invention, each configuration of the diagnostic apparatus 100 according to the present invention shown in FIG. 2 should be understood as a logical component rather than a physically separated component.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 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 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.That is, since each configuration corresponds to a logical component for realizing the technical idea of the present invention, even if each component is integrated or separated, if the functions performed by the logical configuration of the present invention can be realized, And it is to be understood that any component that performs the same or similar function should be construed as being within the scope of the present invention irrespective of the consistency of the name.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

<실험예><Experimental Example>

본 발명에 대한 이해의 편의를 위해 실험예를 제시하도록 한다.Experimental examples will be presented for convenience of understanding the present invention.

앞서 도 2에 도시된 바와 같이, 6개의 배터리 셀(14)이 각각 두 개씩 배터리 뱅크(11~13)를 구성하고 있으며, 3개의 배터리 뱅크(11~13)가 직렬 연결된 배터리 팩(10)을 대상으로 실험하였다.As shown in FIG. 2, six battery cells 14 constitute two battery banks 11 to 13, and three battery banks 11 to 13 are connected in series. Respectively.

도 6은 실험예에 따른 뱅크 전압값에 대한 그래프이다.6 is a graph of the bank voltage value according to the experimental example.

도 6을 참조하면, 최초 각 배터리 뱅크(11~13)에 대한 뱅크 전압값(V1, V2, V3)을 확인할 수 있다. 본 실험에 사용된 상기 배터리 팩(10)에 포함된 배터리 셀(14)들은 완충전되어 있다. 상기 배터리 셀(14)의 완충전시 전압은 4170mV이다. Referring to FIG. 6, the bank voltage values (V1, V2, and V3) for the first battery banks 11 to 13 can be confirmed. The battery cells 14 included in the battery pack 10 used in this experiment are fully charged. The buffered display voltage of the battery cell 14 is 4170 mV.

본 실험예에서 1초부터 121초에 해당하는 구간에서는 방전이 개시되지 않았다. 그리고, 121초에서 상기 배터리 팩(10)이 1000mA의 전류를 방전하기 시작했다.In this experiment, the discharge did not start in the interval from 1 second to 121 seconds. Then, at 121 seconds, the battery pack 10 started to discharge a current of 1000 mA.

121초에 뱅크 전압값(V1, V2, V3)이 모두 급격하게 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 이는 배터리 팩(10)이 방전을 개시하면서 부하 효과(IR drop)에 의해서 뱅크 전압값(V1, V2, V3)이 낮아진 것이다. 그러나, 이 경우, 전압 변화량(ΔV1~ΔV3)은 모두 큰 값을 가지지만, 전압 변화량(ΔV1~ΔV3) 중 최대 전압 변화량(ΔVmax)과 최소값(ΔVmin)의 차이가 미비하다. 따라서, 본 발명에 따른 진단 장치(100)는 임피던스를 산출하지 않는다.It can be seen that the bank voltage values (V1, V2, V3) drop rapidly at 121 seconds. This is because the bank voltage values (V1, V2, V3) are lowered by the load drop (IR drop) while the battery pack 10 starts discharging. However, in this case, the voltage change amounts? V1 to? V3 all have a large value, but the difference between the maximum voltage change amount? Vmax and the minimum value? Vmin among the voltage change amounts? V1 to? V3 is insignificant. Therefore, the diagnostic apparatus 100 according to the present invention does not calculate the impedance.

121초부터 241초 구간에는 배터리 팩(10)의 방전에 의해 각 뱅크 전압값(V1, V2, V3)이 완만하게 하강하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 121초부터 241초 구간에서 전압 변화량(ΔV1~ΔV3) 중 최대 전압 변화량(ΔVmax)과 최소값(ΔVmin)의 차이가 미비하다. 따라서, 본 발명에 따른 진단 장치(100)는 임피던스를 산출하지 않는다.It can be confirmed that the respective bank voltage values (V1, V2, V3) are gradually lowered due to the discharge of the battery pack 10 in the interval of 121 seconds to 241 seconds. Therefore, the difference between the maximum voltage change amount? Vmax and the minimum value? Vmin among the voltage change amounts? V1 to? V3 during 121 seconds to 241 seconds is insufficient. Therefore, the diagnostic apparatus 100 according to the present invention does not calculate the impedance.

241초에 상기 배터리 팩(10)의 외부에서 충격이 가해져서 가장 하단에 위치한 배터리 뱅크(13)에 포함된 배터리 셀(14) 중 어느 하나의 배선이 단선되는 상황이 발생하였다. 즉, 배터리 뱅크(13)에 불균형 상태가 발생한 것이다.There was a situation where any one of the battery cells 14 included in the battery bank 13 located at the lowermost position was disconnected due to an impact from the outside of the battery pack 10 in 241 seconds. That is, the battery bank 13 has an unbalanced state.

따라서, 뱅크 전압값(V3)가 급격하게 하강하였고, 그로 인해서 전압 변화량(ΔV3)은 100mV 값을 가진다. 이때, 최대 전압 변화량(ΔVmax)은 ΔV3로서 100mV이고, 최소값(ΔVmin)은 ΔV1으로서 1mV이다. 즉, 최대 전압 변화량(ΔVmax)과 최소 전압 변화량(ΔVmin)의 차이가 100배 정도 차이 난다. 따라서, 본 발명에 따른 진단 장치(100)는 임피던스를 산출을 개시한다.Therefore, the bank voltage value V3 has dropped abruptly, whereby the voltage change amount? V3 has a value of 100 mV. At this time, the maximum voltage change amount? Vmax is 100 mV as? V3, and the minimum value? Vmin is 1 mV as? V1. That is, the difference between the maximum voltage change amount? Vmax and the minimum voltage change amount? Vmin is about 100 times different. Therefore, the diagnostic apparatus 100 according to the present invention starts calculating the impedance.

배터리 뱅크(V3)의 임피던스 변화량(ΔZ3)은 0.1Ω이다. 배터리 뱅크(V1)의 임피던스 변화량(ΔZ1)은 0.001Ω인 것에 비하면 큰 변화인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 진단 장치(100)는 배터리 뱅크(V3)에 불균형 상황이 발생한 것으로 판단한다.The impedance change amount? Z3 of the battery bank V3 is 0.1?. It can be confirmed that the impedance change amount? Z1 of the battery bank V1 is a large change as compared with 0.001?. Accordingly, the diagnostic apparatus 100 according to the present invention determines that an unbalanced condition occurs in the battery bank V3.

10 : 배터리 팩 11~13 : 배터리 뱅크
14 : 배터리 셀 100 : 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치
110 : 전류 센서부 120 : 전압 센서부
130 : 제어부 140 : 메모리부
150 : 경고부 160 : 스위치부
10: Battery pack 11 to 13: Battery bank
14: Battery cell 100: Unbalance diagnosis device of battery bank
110: current sensor unit 120: voltage sensor unit
130: control unit 140: memory unit
150: warning section 160: switch section

Claims (25)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩의 불균형 여부를 진단하는 장치에 있어서,
상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류를 측정하여 측정된 전류값을 제어부로 출력하는 전류 센서부;
상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하여 측정된 뱅크 전압값을 제어부로 출력하는 전압 센서부; 및
상기 측정된 각 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는, 측정된 모든 배터리 뱅크의 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 높고, 측정된 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값이 미리 설정된 기준 전류값보다 높은 경우에 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치.
An apparatus for diagnosing an unbalance of a battery pack electrically connected in series with a plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel,
A current sensor unit for measuring a charging or discharging current of the battery pack and outputting a measured current value to a control unit;
A voltage sensor unit for measuring a voltage of each battery bank included in the battery pack and outputting the measured bank voltage value to the control unit; And
Calculating a variation in voltage per unit time of each battery bank using the measured bank voltage value of each battery bank, calculating a variation in impedance per unit time of each battery bank using the calculated voltage variation amount and the calculated current value, And a controller for determining whether each battery bank is unbalanced using an impedance change amount,
The control unit may determine whether the battery bank is unbalanced when the measured voltage value of all the battery banks is higher than a preset reference voltage value and the measured charging or discharging current value of the battery pack is higher than a preset reference current value And a battery bank unbalance diagnosis device.
삭제delete 삭제delete 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩의 불균형 여부를 진단하는 장치에 있어서,
상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류를 측정하여 측정된 전류값을 제어부로 출력하는 전류 센서부;
상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하여 측정된 뱅크 전압값을 제어부로 출력하는 전압 센서부; 및
상기 측정된 각 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는, 산출된 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량 중 어느 하나 이상이 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치.
An apparatus for diagnosing an unbalance of a battery pack electrically connected in series with a plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel,
A current sensor unit for measuring a charging or discharging current of the battery pack and outputting a measured current value to a control unit;
A voltage sensor unit for measuring a voltage of each battery bank included in the battery pack and outputting the measured bank voltage value to the control unit; And
Calculating a variation in voltage per unit time of each battery bank using the measured bank voltage value of each battery bank, calculating a variation in impedance per unit time of each battery bank using the calculated voltage variation amount and the calculated current value, And a controller for determining whether each battery bank is unbalanced using an impedance change amount,
Wherein the controller determines that the battery bank is in an unbalanced state when any one or more of the calculated impedance variation amounts per unit time of the battery bank is equal to or greater than a preset reference impedance variation amount.
전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩의 불균형 여부를 진단하는 장치에 있어서,
상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류를 측정하여 측정된 전류값을 제어부로 출력하는 전류 센서부;
상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하여 측정된 뱅크 전압값을 제어부로 출력하는 전압 센서부; 및
상기 측정된 각 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는, 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량 중 최대값과 최소값의 차이가 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치.
An apparatus for diagnosing an unbalance of a battery pack electrically connected in series with a plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel,
A current sensor unit for measuring a charging or discharging current of the battery pack and outputting a measured current value to a control unit;
A voltage sensor unit for measuring a voltage of each battery bank included in the battery pack and outputting the measured bank voltage value to the control unit; And
Calculating a variation in voltage per unit time of each battery bank using the measured bank voltage value of each battery bank, calculating a variation in impedance per unit time of each battery bank using the calculated voltage variation amount and the calculated current value, And a controller for determining whether each battery bank is unbalanced using an impedance change amount,
Wherein the controller determines that the battery bank is in an unbalanced state when the difference between the maximum value and the minimum value of the calculated impedance variation amount of each battery bank per hour is equal to or greater than a preset reference impedance variation amount.
삭제delete 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩의 불균형 여부를 진단하는 장치에 있어서,
상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류를 측정하여 측정된 전류값을 제어부로 출력하는 전류 센서부;
상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하여 측정된 뱅크 전압값을 제어부로 출력하는 전압 센서부;
상기 측정된 각 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 제어부; 및
미리 설정된 기준 카운터값을 저장하는 메모리부;를 포함하고,
상기 제어부는, 어느 하나의 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단할 때마다 상기 메모리부에 카운터를 증가시키며, 상기 카운터가 기준 카운터에 도달하였을 때, 상기 배터리 팩의 사용을 중지하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치.
An apparatus for diagnosing an unbalance of a battery pack electrically connected in series with a plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel,
A current sensor unit for measuring a charging or discharging current of the battery pack and outputting a measured current value to a control unit;
A voltage sensor unit for measuring a voltage of each battery bank included in the battery pack and outputting the measured bank voltage value to the control unit;
Calculating a variation in voltage per unit time of each battery bank using the measured bank voltage value of each battery bank, calculating a variation in impedance per unit time of each battery bank using the calculated voltage variation amount and the calculated current value, A controller for determining whether each battery bank is unbalanced using an impedance change amount; And
And a memory unit for storing a preset reference counter value,
The control unit increases the counter in the memory unit whenever the battery bank is determined to be in an unbalanced state and outputs a control signal for stopping the use of the battery pack when the counter reaches the reference counter And a battery bank unbalance diagnosis device.
제10항에 있어서,
상기 제어 신호는, 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 스위치를 턴 오프 시키는 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the control signal is a signal for turning off a switch for controlling charging and discharging of the battery pack.
제4항, 제7항, 제8항, 제10항 및 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치; 및
전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들;을 포함하며,
상기 다수의 배터리 뱅크들은 전기적으로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
An apparatus for diagnosing a battery bank imbalance according to any one of claims 4, 7, 8, 10, and 11; And
A plurality of battery banks including battery cells electrically connected in parallel,
Wherein the plurality of battery banks are electrically connected in series.
제12항에 따른 배터리 팩;
상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
The battery pack according to claim 12,
And a load supplied with power from the battery pack.
제13항에 있어서,
상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기임을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
14. The method of claim 13,
Wherein the load is an electric drive means or a portable device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩에서 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하는 방법으로서,
(a) 상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값과 각각의 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 수신하는 단계;
(b) 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하는 단계; 및
(c) 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 (b) 단계는, 측정된 모든 배터리 뱅크의 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 높고, 측정된 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값이 미리 설정된 기준 전류값보다 높은 경우에 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법.
A method for diagnosing whether a battery bank is unbalanced in a battery pack in which a plurality of battery banks including electrically parallel-connected battery cells are electrically connected in series,
(a) receiving a charging or discharging current value of the battery pack and a bank voltage value of each battery bank;
(b) calculating a voltage change amount per time of each battery bank using the measured voltage value of each battery bank, calculating an impedance change amount per time of each battery bank using each of the calculated voltage change amount and the calculated current value; And
(c) judging whether or not each battery bank is unbalanced using the calculated change in impedance per unit time,
The method of claim 1, wherein the step (b) comprises: if a voltage value of all the measured battery banks is higher than a preset reference voltage value and a measured charging or discharging current value of the battery pack is higher than a preset reference current value, And calculating a variation amount of the battery bank.
삭제delete 삭제delete 전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩에서 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하는 방법으로서,
(a) 상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값과 각각의 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 수신하는 단계;
(b) 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하는 단계; 및
(c) 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 (c) 단계는, 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량이 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법.
A method for diagnosing whether a battery bank is unbalanced in a battery pack in which a plurality of battery banks including electrically parallel-connected battery cells are electrically connected in series,
(a) receiving a charging or discharging current value of the battery pack and a bank voltage value of each battery bank;
(b) calculating a voltage change amount per time of each battery bank using the measured voltage value of each battery bank, calculating an impedance change amount per time of each battery bank using each of the calculated voltage change amount and the calculated current value; And
(c) judging whether or not each battery bank is unbalanced using the calculated change in impedance per unit time,
Wherein the step (c) includes the step of determining that the battery bank is in an unbalanced state when the calculated impedance change amount per hour of the battery bank is equal to or greater than a predetermined reference impedance change amount.
전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩에서 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하는 방법으로서,
(a) 상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값과 각각의 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 수신하는 단계;
(b) 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하는 단계; 및
(c) 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 (c) 단계는, 산출된 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량 중 최대값과 최소값의 차이가 미리 설정된 기준 임피던스 변화량 이상인 경우, 해당 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법.
A method for diagnosing whether a battery bank is unbalanced in a battery pack in which a plurality of battery banks including electrically parallel-connected battery cells are electrically connected in series,
(a) receiving a charging or discharging current value of the battery pack and a bank voltage value of each battery bank;
(b) calculating a voltage change amount per time of each battery bank using the measured voltage value of each battery bank, calculating an impedance change amount per time of each battery bank using each of the calculated voltage change amount and the calculated current value; And
(c) judging whether or not each battery bank is unbalanced using the calculated change in impedance per unit time,
Wherein the step (c) includes the step of determining that the battery bank is in an unbalanced state when a difference between a maximum value and a minimum value of the calculated impedance variation amount per each battery bank is equal to or greater than a preset reference impedance variation amount Asymmetry diagnosis method.
전기적으로 병렬 연결된 배터리 셀들을 포함하는 다수의 배터리 뱅크들이 전기적으로 직렬 연결된 배터리 팩에서 배터리 뱅크의 불균형 여부를 진단하는 방법으로서,
(a) 상기 배터리 팩의 충전 또는 방전 전류값과 각각의 배터리 뱅크의 뱅크 전압값을 수신하는 단계;
(b) 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 전압 변화량을 산출하고, 산출된 각 전압 변화량 및 상기 전류값을 사용하여 각 배터리 뱅크의 시간당 임피던스 변화량을 산출하는 단계;
(c) 산출된 시간당 임피던스 변화량을 이용하여 각 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하는 단계;
(d) 어느 하나의 배터리 뱅크를 불균형 상태로 판단할 때마다 카운터를 증가시키는 단계; 및
(e) 상기 카운터가 미리 설정된 기준 카운터에 도달하였을 때, 상기 배터리 팩의 사용을 중지하는 제어 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법.
A method for diagnosing whether a battery bank is unbalanced in a battery pack in which a plurality of battery banks including electrically parallel-connected battery cells are electrically connected in series,
(a) receiving a charging or discharging current value of the battery pack and a bank voltage value of each battery bank;
(b) calculating a voltage change amount per time of each battery bank using the measured voltage value of each battery bank, calculating an impedance change amount per time of each battery bank using each of the calculated voltage change amount and the calculated current value;
(c) determining whether each battery bank is unbalanced using the calculated change in impedance per unit time;
(d) incrementing the counter each time one of the battery banks is determined to be in an unbalanced state; And
(e) outputting a control signal for stopping the use of the battery pack when the counter reaches a preset reference counter.
제23항에 있어서,
상기 제어 신호는 배터리 팩의 충전 및 방전을 제어하는 스위치를 턴 오프 시키는 신호인 것을 특징으로 하는 배터리 뱅크의 불균형 진단 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the control signal is a signal for turning off a switch for controlling charging and discharging of the battery pack.
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