KR101862454B1 - 배터리 열화 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 열화 탐지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 열화 탐지 장치 및 방법에 관한 것이고, 구체적으로 직렬 또는 병렬로 연결된 다수 개의 배터리의 열화 상태의 탐지를 위한 배터리 열화 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다. 배터리 열화 탐지 장치는 서로 직렬로 연결된 다수 개의 배터리(B11 내지 B3N)로 이루어진 각각의 배터리 그룹의 양단을 연결하는 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12); 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12)에서 각각의 배터리 그룹의 양단을 개폐시키는 개폐 선택 소자(111 내지 11K, 121 내지 12K); 개폐 선택 소자(111 내지 11K, 121 내지 12K)의 개폐를 제어하여 전압 또는 전류를 측정하는 누설 측정 모듈; 및 상기 누설 측정 모듈로부터 전송된 정보 및 각각의 배터리(B11 내지 B3N)에 대한 정보로부터 누적 데이터를 생성하는 분석 유닛(18)을 포함하고, 상기 누적 데이터는 배터리의 사용 기간에서 발생되는 미리 결정된 허용 범위를 벗어나는 전류 또는 전압 변화의 횟수를 포함한다.

Description

배터리 열화 탐지 장치 및 방법{An Apparatus for Detecting an Aging Condition of a Battery and a Method for the Same}
본 발명은 배터리 열화 탐지 장치 및 방법에 관한 것이고, 구체적으로 직렬 또는 병렬로 연결된 다수 개의 배터리의 열화 상태의 탐지를 위한 배터리 열화 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.
다수 개의 배터리가 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리 전원이 에너지 저장 장치 또는 전기 자동차용 배터리에 적용되고 있다. 다수 개의 배터리가 연결되어 사용되는 경우 서로 연결된 배터리 중 하나 또는 그 이상이 다른 배터리에 비하여 상대적으로 열화가 빠르게 진행될 수 있고 이와 같은 경우 배터리 전력 공급원 또는 그에 의하여 구동되는 장치에 손상을 발생시키게 된다. 그러므로 다수 개의 배터리가 직렬 또는 병렬로 연결되어 사용되는 배터리 전력 공급 장치의 경우 미리 각각의 배터리의 열화 상태가 탐지될 필요가 있다. 배터리는 다양한 장치의 전력 공급원으로 사용될 수 있으며, 이와 같은 배터리가 적용되는 전자기기가 점진적으로 확대되고 있다. 배터리의 사용 범위가 확대되면서 각각의 배터리에 대한 정확한 정보가 요구되고 있고, 배터리의 열화는 전자기기의 작동에 직접적인 영향을 미치므로 미리 탐지될 필요가 있으며 이와 관련된 기술이 이 분야에 공지되어 있다.
특허공개번호 제10-2004-0092016호는 다수 개의 축전지 셀로 이루어진 축전지 시스템의 특성을 측정하여 열화 상태를 진단하고, 상기 축전지 시스템의 특성에 관한 이력 데이터를 관리하는 서버와 같은 원격 장치와 통신을 수행하는 축전지 시스템의 열화 진단 시스템에 대하여 개시한다.
특허공개번호 제10-2009-0023051호는 전력 변환 장치의 노화 상태를 진단하기 위한 장치에 관한 것이고, 상기 전력 변환 장치의 인버터 스위칭 모듈의 출력단 선로 상에 설치되어 상기 인버터 스위칭 모듈의 출력 전류를 감지하는 출력 전류 센싱 수단; 및 상기 출력 전류 센싱 수단이 감지한 출력 전류로부터 출력 전류의 한 주기 평균치 또는 출력 전류의 고조파의 크기 또는 고조파의 실효치 중 하나 이상을 연산하고 그 값들을 기준 값과 비교하여 그 결과로부터 상기 인버터 스위칭 모듈의 노화 여부를 판단하는 측정 진단 수단을 포함하는 전력 변환 장치의 노화 상태 진단 장치에 대하여 개시한다.
상기 열화 또는 노화 탐지 기술은 다수 개의 배터리가 직렬 및 병렬로 연결된 다수 개의 배터리의 열화 탐지에 적합하지 않다는 단점을 가진다. 또한 배터리의 열화가 방전 능력과 관계되지 않는 예를 들어 리튬 전지의 열화 탐지에 적합하지 않다는 단점을 가진다. 리튬 이온 전지는 시간의 경과와 함께 열화가 되고, 충전 횟수가 열화에 영향을 미친다. 상기 선행기술은 이와 같이 리튬 전지의 열화에 영향을 미치는 다양한 요소를 평가하지 못한다는 단점을 가진다.
본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 제10-2004-0092016호(주식회사 파워트론, 2004년11월03일 공개) 축전지 시스템의 열화진단 시스템 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2009-0023051호(주식회사 와튼, 2009년03월04일 공개) 전력변환장치의 노화상태 진단장치 및 이의 진단방법
본 발명의 목적은 전기 자동차용 또는 에너지 저장 장치에서 적용되는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 다수 개의 배터리의 열화 상태의 탐지가 가능하도록 하는 배터리 열화 탐지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 배터리 열화 탐지 장치는 서로 직렬로 연결된 다수 개의 배터리로 이루어진 각각의 배터리 그룹의 양단을 연결하는 1, 2 연결 전극 유닛; 1, 2 연결 전극 유닛에서 각각의 배터리 그룹의 양단을 개폐시키는 개폐 선택 소자; 개폐 선택 소자의 개폐를 제어하여 전압 또는 전류를 측정하는 누설 측정 모듈; 및 상기 누설 측정 모듈로부터 전송된 정보 및 각각의 배터리에 대한 정보로부터 누적 데이터를 생성하는 분석 유닛을 포함하고, 상기 누적 데이터는 배터리의 사용 기간에서 발생되는 미리 결정된 허용 범위를 벗어나는 전류 또는 전압 변화의 횟수를 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 누설 측정 모듈은 측정 조건을 결정하는 측정 제어 유닛, 측정 제어 유닛에서 설정된 전압 조건에 따라 각각의 배터리 그룹의 전압 또는 전류를 측정하는 전류 측정 유닛 및 전압 측정 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 배터리 그룹에 연결된 그룹 배터리 관리 유닛으로부터 배터리 관리 정보를 수신하는 배터리 관리 탐지 유닛을 더 포함하고, 배터리 관리 탐지 유닛에서 측정된 정보는 분석 유닛으로 전송된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 배터리 분석 유닛으로 배터리의 사용 환경에 대한 정보를 전송하는 환경 정보 유닛을 더 포함하고, 상기 사용 환경은 온도 데이터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 배터리 분석 유닛에 배터리 정보를 제공하는 배터리 정보 유닛을 더 포함하고, 상기 배터리 정보 유닛은 배터리 충전 정보를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 배터리 열화 탐지 방은 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 각각의 배터리에 대한 배터리 정보 및 사용 환경 정보가 저장되는 단계; 상기 배터리에 설치되는 배터리 관리 유닛으로부터 정보를 수신하는 단계: 배터리의 사용 과정에서 전압 또는 전류를 측정하여 배터리 상태가 탐지되는 단계; 상기 배터리 관리 유닛의 정보 및 배터리 상태의 탐지 정보로부터 이상 상태 누적 데이터가 저장되는 단계; 상기 누적 데이터에 기초하여 배터리 등급이 결정되는 단계; 상기 배터리 등급에 따라 교체 배터리가 있는지 여부가 결정되는 단계; 및 상기 교체 배터리의 위치 및 나머지 배터리의 수명이 결정되는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 배터리 열화 탐지 장치는 전기 자동차용 배터리 또는 에너지 저장 장치의 배터리의 열화 상태를 미리 탐지하여 상대적으로 빠르게 열화가 된 배터리가 미리 교환이 되도록 하는 것에 의하여 배터리 시스템 전체의 파손이 방지되도록 한다. 또한 하나 또는 그 이상의 배터리의 열화로 인한 전력 공급의 불안정으로 인하여 구동 장치 전체의 작동 오류가 발생되는 것이 방지되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 열화 탐지 장치의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 열화 장치에 적용되는 분석 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 열화 장치에서 배터리 등급이 결정되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 열화 탐지 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 열화 탐지 장치의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 배터리 열화 탐지 장치는 서로 직렬로 연결된 다수 개의 배터리(B11 내지 B3N)로 이루어진 각각의 배터리 그룹의 양단을 연결하는 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12); 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12)에서 각각의 배터리 그룹의 양단을 개폐시키는 개폐 선택 소자(111 내지 11K, 121 내지 12K); 개폐 선택 소자(111 내지 11K, 121 내지 12K)의 개폐를 제어하여 전압 또는 전류를 측정하는 누설 측정 모듈; 및 상기 누설 측정 모듈로부터 전송된 정보 및 각각의 배터리(B11 내지 B3N)에 대한 정보로부터 누적 데이터를 생성하는 분석 유닛(18)을 포함하고, 상기 누적 데이터는 배터리의 사용 기간에서 발생되는 미리 결정된 허용 범위를 벗어나는 전류 또는 전압 변화의 횟수를 포함한다.
본 발명에 따른 열화 탐지 장치는 충전 가능한 이차 전지에 적용될 수 있고, 납축전지와 같은 이차전지에 적용될 수 있지만 바람직하게 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지와 같은 리튬 축전지에 적용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 열화 탐지 장치는 다수 개의 배터리가 서로 연결되어 전력 공급원이 되는 배터리 그룹에 적용될 수 있다. 다수 개의 배터리가 서로 연결되면 적어도 하나의 배터리 관리 유닛(Battery Management System)(BM1, BM2, BM3)이 배치될 수 있다. 열화 탐지 장치는 배터리 관리 유닛(BM1, BM2, BM3)으로부터 탐지 정보를 수신할 수 있고, 필요에 따라 배터리 관리 유닛(BM1, BM2, BM3)의 작동을 탐지할 수 있다.
다수 개의 배터리 그룹은 각각 다수 개의 배터리(B11 내지 B3N)로 이루어질 수 있고, 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12)은 각각의 배터리 그룹의 양쪽 또는 각각의 배터리(B11 내지 B3N)의 양단폐 을 연결하는 개선택 소자(111 내지 12K)를 포함할 수 있다. 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12) 및 개폐 선택 소자(111 내지 12K)는 측정되어야 하는 배터리 그룹에 접합하도록 만들어져, 예를 들어 배터리(B11 내지 B3N)가 수용되는 배터리 하우징에 설치될 수 있다. 또는 배터리(B11 내지 B3N)의 설치 상황에 맞도록 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12) 및 개폐 선택 소자(111 내지 12K)가 형성될 수 있다. 각각의 개폐 선택 소자(111 내지 12K)는 스위치 유닛(SC)에 의하여 개폐가 조절될 수 있다. 스위치 유닛(SC)에 의한 개폐 조절은 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12)에 대한 연결을 의미한다. 스위치 유닛(SC)은 개폐 선택 소자(111 내지 12K)의 연결 상태를 누설 측정 모듈로 전송할 수 있다. 누설 측정 모듈은 측정 제어 유닛(MC), 전류 측정 유닛(13) 및 전압 측정 유닛(15)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않고 다양한 측정 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어 누설 측정 모듈은 전압 또는 전류에 따른 온도 변화를 측정할 수 있고, 필요에 따라 배터리(B11 내지 B3K) 사이에 인가되는 전압을 조절할 수 있고, 서로 다른 두 개의 개폐 선택 소자(111 내지 12K)에 탐지 전류를 발생시켜 전압 변화를 측정할 수 있다. 누설 측정 모듈은 다양한 측정 소자를 포함할 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
누설 측정 모듈은 전류, 전압 또는 온도 변화에 대한 미리 결정된 기준 데이터를 가질 수 있고, 전류, 전압 또는 온도 변화가 기준 데이터의 범위를 벗어나면 누설 상태로 판단할 수 있다. 측정 제어 유닛(MC)은 정해진 주기로 각각의 배터리(B11 내지 B3N) 또는 배터리 그룹의 상태를 측정할 수 있고, 측정 결과를 분석 유닛(18)으로 전송할 수 있다. 각각의 배터리(B11 내지 B3N)는 정상적인 상태 또는 열화 상태에서 모두 정상 상태로 작동될 수 있다. 그러나 열화 상태에 있는 배터리를 포함하는 경우 일시적인 비정상적인 상태가 정상적인 배터리에 비하여 빈번하게 발생될 수 있다. 분석 유닛(18)은 각각의 배터리 또는 배터리 그룹에 대하여 이와 같은 누설 상태의 횟수를 나타내는 누설 데이터를 생성할 수 있다. 그리고 누설 데이터에 의하여 각각의 배터리(B11 내지 B3N) 또는 배터리 그룹의 열화 상태가 판단될 수 있다. 본 명세서에서 배터리의 열화는 배터리가 정상적인 상태로 작동되지 않는 모든 상태를 포함한다.
각각의 배터리(B11 내지 B3N) 또는 배터리 그룹에 배터리 관리 유닛(BM1, BM2, BM3)이 설치될 수 있고, 배터리 탐지 장치는 배터리 관리 유닛(BM1, BM2, BM3)과 연결되어 데이터를 수신하는 배터리 관리 탐지 유닛(17)이 배치될 수 있다. 배터리 관리 탐지 유닛(17)은 주기적으로 배터리 관리 유닛(BM1, BM2, BM3)으로부터 배터리(B11 내지 B3N) 또는 배터리 그룹에 대한 정보를 수집할 수 있다. 그리고 배터리 관리 유닛(BM1, BM2, BM3)으로부터 전송된 정보는 분석 유닛(18)으로 전송될 수 있다. 그리고 분석 유닛(18)은 누설 측정 모듈 또는 배터리 관리 탐지 유닛(17)에 의하여 전송된 정보에 기초하여 누설 데이터를 생성하여 배터리(B11 내지 B3N) 또는 배터리 그룹의 열화 수준을 결정할 수 있다. 구체적으로 열화 수준은 측정 과정에서 미리 결정된 허용 범위를 벗어나는 전류, 전압 또는 온도 변화의 횟수에 의하여 결정되거나 기준 데이터에 기초하여 결정될 수 있다.
누설 데이터로부터 배터리(B11 내지 B3N) 또는 배터리 그룹의 열화 수준을 결정하는 과정에서 배터리 정보 또는 환경 정보가 고려될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 열화 장치에 적용되는 분석 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 누설 탐지 유닛은 배터리 데이터를 생성하는 정보 탐지 유닛(22)을 포함할 수 있다. 정보 탐지 유닛(22)은 배터리의 제조 시기, 배터리의 내구성, 배터리의 충전과 방전 횟수 또는 충전과 방전 수준에 대한 정보를 수집하는 배터리 정보 유닛(212)으로부터 정보를 수신할 수 있다. 또한 정보 탐지 유닛(22)은 배터리의 사용 환경과 관련된 정보를 수집하는 환경 정보 유닛(211)으로부터 배터리 사용 환경에 대한 정보를 탐지할 수 있다. 사용 환경 정보는 배터리가 사용되는 온도 또는 습도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 배터리의 사용 온도는 리튬 전지의 열화에 많은 영향을 미친다. 그러므로 환경 정보 유닛(211)은 주기적으로 배터리가 사용되는 온도를 측정하여 정보 탐지 유닛(22)으로 전송할 수 있다. 정보 탐지 유닛(22)은 사용 환경이 배터리의 열화에 미치는 영향에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 또한 충전 및 방전 횟수와 방전 수준이 배터리의 열화에 미치는 영향에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 이와 같은 배터리 정보 및 사용 환경 정보에 기초하여 정보 탐지 유닛(22)에 의하여 배터리 데이터를 생성할 수 있다. 이후 생성된 배터리 데이터가 측정 스케줄 유닛(23)으로 전송되고, 측정 스케줄(23)에 따라 전류, 전압 또는 온도가 측정 제어 유닛(MC)에 의하여 제어되어 주기적으로 측정될 수 있다. 그리고 측정 결과가 분석 유닛(18)으로 전송될 수 있다. 또한 분석 유닛(18)으로 배터리 관리 탐지 유닛(17)에서 탐지된 정보가 전송될 수 있다. 그리고 분석 유닛(18)에서 탐지된 결과에 따라 누설 데이터가 생성되어 누적 데이터 유닛(24)으로 전송될 수 있다. 누적 데이터 유닛(24)은 각각의 배터리 또는 배터리 그룹에 대한 누설 데이터와 관련된 누적 데이터가 생성될 수 있다. 그리고 생성된 누적 데이터에 기초하여 교체 수준 결정 유닛(25)에 의하여 각각의 배터리 또는 배터리 그룹의 교체 수준이 결정될 수 있다. 배터리의 교체 수준의 결정의 위하여 각각의 배터리 또는 배터리 그룹에 대한 배터리 등급이 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 열화 장치에서 배터리 등급이 결정되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 환경 정보 유닛(211)은 온도 데이터 유닛(211a)을 포함하고, 배터리 정보 유닛(212)은 충전 데이터 유닛(212a) 및 내구성 데이터(212b)를 포함할 수 있다. 충전 데이터 유닛(212a)은 배터리의 충전 및 방전 횟수를 저장하고, 내구성 데이터(212b)는 배터리의 자연 노화 데이터를 포함한다. 환경 정보 유닛(211)과 배터리 정보 유닛(212)에 저장된 정보는 배터리 상태 결정 유닛(31)으로 전송될 수 있다. 배터리 상태 결정 유닛(31)은 측정 시점에서 예상되는 배터리의 상태를 결정하여 상태/측정 비교 유닛(32)으로 전송할 수 있다. 상태/측정 비교 유닛(32)은 예상되는 배터리의 상태와 측정된 배터리의 상태 사이의 차이를 결정하여 배터리 등급 결정 유닛(33)으로 전송할 수 있다. 또한 누적 데이터 유닛(24)에서 생성된 누적 데이터가 배터리 등급 결정 유닛(33)으로 전송될 수 있다. 만약 예상되는 배터리의 상태에 비하여 측정 배터리 상태가 우수하다면 배터리의 열화 진행 속도가 낮고 배터리의 등급은 높아질 수 있다. 또한 누적 데이터에서 누설 횟수가 많은 경우 배터리의 등급이 낮아질 수 있다. 배터리 등급 결정 유닛(33)은 이와 같은 배터리의 상태 또는 누설 데이터에 의하여 배터리 등급을 결정할 수 있다. 배터리 등급 결정 유닛(33)은 배터리의 잔여 수명에 따른 배터리 등급을 결정할 수 있고, 결정된 등급은 교체 수준 결정 유닛(25)으로 전송될 수 있다. 교체 수준 결정 유닛(25)은 결정된 등급에 따라 교체되어야 하는 배터리 및 배터리가 교체되어야 하는 시기를 결정하여 배터리 사용자에게 전송할 수 있다.
배터리의 등급은 다양한 방법으로 결정될 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 열화 탐지 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 배터리 열화 탐지 방법은 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 각각의 배터리에 대한 배터리 정보 및 사용 환경 정보가 저장되는 단계(P41); 상기 배터리에 설치되는 배터리 관리 유닛으로부터 정보를 수신하는 단계(P42): 배터리의 사용 과정에서 전압, 전류 또는 온도를 측정하여 배터리 상태가 탐지되는 단계(P43); 상기 배터리 관리 유닛의 정보 및 배터리 상태의 탐지 정보로부터 이상 상태 누적 데이터가 저장되는 단계(P44); 상기 누적 데이터에 기초하여 배터리 등급이 결정되는 단계(P45); 상기 배터리 등급에 따라 교체 배터리가 있는지 여부가 결정되는 단계(P46); 및 상기 교체 배터리의 위치 및 나머지 배터리의 수명이 결정되는 단계(P47)를 포함한다.
본 발명에 따른 열화 탐지 방법은 임의의 이차전지의 열화 방지에 적용될 수 있지만 바람직하게 다수 개의 배터리가 서로 연결되어 전력 공급원이 되는 리튬 배터리에 적용될 수 있다.
배터리 정보는 미리 저장되거나 측정에 의하여 주기적으로 저장될 수 있다. 예를 들어 배터리 제조 시기는 미리 저장될 수 있고, 충전 횟수, 온도 또는 압력은 주기적인 측정에 의하여 저장될 수 있다(P41). 다수 개의 배터리가 서로 연결되는 경우 배터리 관리 유닛(BMS)이 설치될 수 있고, 배터리 관리 유닛(BMS)으로부터 배터리 상태 정보를 수신할 수 있다(P42). 또는 위에서 설명된 것처럼, 누설 탐지 모듈에 의하여 사용 과정에서 각각의 배터리 또는 배터리 그룹의 전류, 전압 또는 온도 변화가 탐지될 수 있다(P43). 그리고 배터리 관리 유닛(BMS) 또는 누설 탐지 모듈에 의하여 탐지된 정보로부터 누설 데이터가 생성될 수 있고, 누설 데이터에 의하여 이상 상태 누적 데이터가 만들어져 저장될 수 있다(P44). 이상 상태 누적 데이터는 각각의 배터리 또는 배터리 그룹이 일시적으로 이상 상태를 나타내는 횟수를 나타낼 수 있고, 이상 상태는 기준 데이터에 의하여 결정될 수 있다. 이후 이상 상태 누적 데이터에 의하여 배터리 등급이 결정될 수 있다(P45). 배터리 등급은 배터리의 노화 상태를 나타내면서 이와 동시에 배터리 교체시기를 나타낸다. 각각의 배터리 또는 배터리 그룹에 대하여 배터리 등급이 결정될 수 있고(P45), 결정된 배터리 등급에 따라 교체 배터리가 있는지 여부가 판단될 수 있다(P46). 만약 교체 배터리가 없다면(NO), 배터리 탐지가 계속될 수 있다. 이에 비하여 교체 배터리가 있는 경우(YES), 교체 배터리의 위치 및 예상되는 잔여 수명이 결정될 수 있다(P47). 그리고 결정된 교체 정보가 배터리 관리자에게 전송될 수 있다(P48).
배터리 열화 탐지는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 배터리 열화 탐지 장치는 전기 자동차용 배터리 또는 에너지 저장 장치의 배터리의 열화 상태를 미리 탐지하여 상대적으로 빠르게 열화가 된 배터리가 미리 교환이 되도록 하는 것에 의하여 배터리 시스템 전체의 파손이 방지되도록 한다. 또한 하나 또는 그 이상의 배터리의 열화로 인한 전력 공급의 불안정으로 인하여 구동 장치 전체의 작동 오류가 발생되는 것이 방지되도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 1 연결 전극 유닛 12: 2 연결 전극 유닛
13: 전류 측정 유닛 15: 전압 측정 유닛
17: 배터리 관리 탐지 유닛 18: 분석 유닛
22: 정보 탐지 유닛 23: 측정 스케줄 유닛
24: 누적 데이터 유닛 25: 교체 수준 결정 유닛
31: 배터리 상태 결정 유닛 32: 상태/측정 비교 유닛
33: 배터리 등급 결정 유닛 111 내지 11K: 개폐 선택 소자
121 내지 12K: 개폐 선택 소자 211: 환경 정보 유닛
211a: 온도 데이터 유닛 212: 배터리 정보 유닛
212a: 충전 데이터 유닛 212b: 내구성 데이터
B11 내지 B3N: 배터리 BM1, BM2, BM3: 배터리 관리 유닛
MC: 측정 제어 유닛 SC: 스위치 유닛

Claims (6)

  1. 서로 직렬로 연결된 다수 개의 배터리(B11 내지 B3N)로 이루어진 각각의 배터리 그룹의 양단을 연결하는 1, 2 연결 전극 유닛(11, 12);
    1, 2 연결 전극 유닛(11, 12)에서 각각의 배터리 그룹의 양단을 개폐시키는 개폐 선택 소자(111 내지 11K, 121 내지 12K);
    개폐 선택 소자(111 내지 11K, 121 내지 12K)의 개폐를 제어하여 전압 또는 전류를 측정하는 누설 측정 모듈; 및
    상기 누설 측정 모듈로부터 전송된 정보 및 각각의 배터리(B11 내지 B3N)에 대한 정보로부터 누적 데이터를 생성하는 분석 유닛(18)을 포함하고,
    상기 누설 측정 모듈은 측정 조건을 결정하는 측정 제어 유닛(MC), 측정 제어 유닛(MC)에서 설정된 전압 조건에 따라 각각의 배터리 그룹(B11 내지 B3N)의 전압 또는 전류를 측정하는 전류 측정 유닛(13) 또는 전압 측정 유닛(15)을 더 포함하고,
    상기 누적 데이터는 충방전 횟수 및 배터리의 사용 기간에서 발생되는 미리 결정된 허용 범위를 벗어나는 전류 또는 전압 변화의 횟수를 포함하는 배터리 열화 탐지 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 각각의 배터리 그룹(B11 내지 B3N)에 연결된 그룹 배터리 관리 유닛(BM1, BM2, BM3)으로부터 배터리 관리 정보를 수신하는 배터리 관리 탐지 유닛(17)을 더 포함하고, 배터리 관리 탐지 유닛(17)에서 측정된 정보는 분석 유닛(18)으로 전송되는 것을 특징으로 하는 배터리 열화 탐지 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 배터리 분석 유닛(18)으로 배터리의 사용 환경에 대한 정보를 전송하는 환경 정보 유닛(211)을 더 포함하고, 상기 사용 환경은 온도 데이터를 포함하는 배터리 열화 탐지 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 배터리 분석 유닛(18)에 배터리 정보를 제공하는 배터리 정보 유닛(212)을 더 포함하고, 상기 배터리 정보 유닛(212)은 배터리 충전 정보를 포함하는 배터리 열화 탐지 장치.
  6. 배터리 열화 탐지 방법에 있어서,
    서로 직렬 또는 병렬로 연결된 각각의 배터리에 대한 배터리 정보 및 사용 환경 정보가 저장되는 단계;
    상기 배터리에 설치되는 배터리 관리 유닛으로부터 정보를 수신하는 단계:
    배터리의 사용 과정에서 전압 또는 전류를 측정하여 배터리 상태가 탐지되는 단계;
    상기 배터리 관리 유닛의 정보 및 배터리 상태의 탐지 정보로부터 충방전 횟수 및 이상 상태 누적 데이터가 저장되는 단계;
    상기 누적 데이터에 기초하여 배터리 등급이 결정되는 단계;
    상기 배터리 등급에 따라 교체 배터리가 있는지 여부가 결정되는 단계; 및
    상기 교체 배터리의 위치 및 나머지 배터리의 수명이 결정되는 단계를 포함하고,
    상기 누적 데이터는 배터리의 사용 기간에서 발생되는 미리 결정된 허용 범위를 벗어나는 전류 또는 전압 변화의 횟수를 포함하는 배터리 열화 탐지 방법.
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