KR102066916B1 - 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치 및 방법 - Google Patents

셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수 개의 배터리 셀들로 포함하는 배터리 팩; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀과 전기적으로 서로 연결될 수 있는 셀 밸런싱 회로부; 상기 복수 개의 배터리 셀들의 입출력 전류가 도통되는 경로상에 위치하는 퓨즈; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 영구 손상 여부를 판단하고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단된 경우, 상기 퓨즈를 단락시켜 상기 경로를 차단하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었는지를 판단하고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 상기 각각의 배터리 셀의 잔존 에너지가 완전 방전될 때까지 상기 각각의 배터리 셀과 상기 셀 밸런싱 회로부를 순차적으로 서로 연결시켜 상기 잔존 에너지를 상기 셀 밸런싱 회로부에 구비된 소자들을 통해 소진되도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치가 제시된다.

Description

셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR STABILIZATION OF PERMANENT CORRUPTED BATTERY USING CELL BALANCING CIRCUIT}
본 발명은 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩에 영구 손상 발생시 복수 개의 배터리 셀들에 남아있는 잔존 에너지에 의해 발생하는 폭발, 발화등과 같은 2차 문제들을 미연에 방지할 수 있는 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리듐 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경향으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리듐 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
종래의 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)의 배터리 팩은 복수 개의 배터리 셀들로 포함하여, 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀은 직렬 또는 병렬 방식의 조합으로 서로 전기적으로 연결된다. BMS의 제어부(Micro Controller Unit, 이하 MCU)는 외부 충격, 과충전, 과전류 유입 등에 의해 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀에 영구 손상(PF: Permanent Fail) 발생시 복수 개의 배터리 셀들에 충방전 전류가 흐르는 경로 상에 위치한 퓨즈(Fuse)를 강제로 단락시켜 복수 개의 배터리 셀들을 대상으로 더 이상 충방전을 수행할 수 없도록 동작한다. 퓨즈가 단절된 배터리 팩은 외부 충격 또는 폐기시 내부에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지에 의해 폭발, 발화 등의 2차 문제가 발생했다. 즉, 종래의 BMS는 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 배터리 셀 중 적어도 하나에 영구 손상 발생한 경우, 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 완전하게 제거하지 못해 폭발, 발화 등의 2차 문제가 발생했다.
따라서, 배터리 팩에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 영구 손상 발생한 경우, 이를 인지하고 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 제거하여 잔존 에너지에 의한 폭발, 발화 등과 같은 2차 문제를 미연에 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
KR 10-2008-0113147 A
본 발명은 배터리 팩에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 영구 손상 발생시 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 제거할 수 있는 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치는, 복수 개의 배터리 셀들로 포함하는 배터리 팩; 상기 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀과 전기적으로 서로 연결될 수 있는 셀 밸런싱 회로부; 상기 복수 개의 배터리 셀들의 입출력 전류가 도통되는 경로상에 위치하는 퓨즈; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 영구 손상 여부를 판단하고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단된 경우, 상기 퓨즈를 단락시켜 상기 경로를 차단하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었는지를 판단하고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 상기 각각의 배터리 셀의 잔존 에너지가 완전 방전될 때까지 상기 각각의 배터리 셀과 상기 셀 밸런싱 회로부를 순차적으로 서로 연결시켜 상기 잔존 에너지를 상기 셀 밸런싱 회로부에 구비된 소자들을 통해 소진되도록 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다
상기 입출력 전류를 스위칭하는 FET부; 및 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치에 구비된 회로 상에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지 저항; 을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 FET부가 입출력 전류를 모두 차단하는 차단 동작을 수행 중인지를 판단하며, 상기 FET부가 상기 차단 동작을 수행 중이라 판단된 경우, 상기 전류 감지 저항을 통해 상기 회로 상에 흐르는 전류의 존재 여부를 판단하고, 상기 회로 상에 흐르는 전류가 존재한다고 판단된 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단할 수 있다.
상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 측정하고, 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 나타내는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀 상태 측정부; 및 정상 상태의 각각의 배터리 셀간 전압차 값들을 나타내는 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값이 미리 저장된 저장부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리 셀 상태 측정부에서 생성된 상기 배터리 셀별 전압 정보로부터 배터리 셀간 전압차를 산출하고, 산출된 상기 배터리 셀간 전압차가 상기 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 벗어나는 경우, 상기 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단할 수 있다.
상기 각각의 배터리 셀의 온도 값들, 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들 또는 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들을 측정하는 배터리 셀 상태 측정부; 및 배터리 셀의 정상 온도 범위 값, 배터리 셀의 정상 전압 범위 값 또는 배터리 셀의 정상 전류 범위 값이 미리 저장된 저장부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 각각의 배터리 셀의 온도 값들이 모두 상기 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 존재하고, 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들이 모두 상기 배터리 셀의 정상 전압 범위 값 내에 존재하며, 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들이 모두 상기 배터리 셀의 정상 전류 범위 값 내에 존재하는 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 상기 안정화되었다고 판단할 수 있다.
상기 셀 밸런싱 회로부의 스위칭 동작의 주기를 나타내는 스위칭 주기 정보가 미리 저장된 저장부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 스위칭 주기 정보에 따라 상기 각각의 배터리 셀과 상기 셀 밸런싱 회로부를 순차적으로 서로 연결시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법은, 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩의 영구 손상 여부를 판단하는 영구 손상 판단 단계; 상기 영구 손상이 발생한 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들로 입출력되는 충방전 전류가 입출력되는 경로 상에 위치한 퓨즈를 단락시켜 상기 경로를 차단하는 전류 차단 단계; 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태를 측정하는 배터리 팩 상태 측정 단계; 측정된 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었는지를 판단하는 배터리 셀들의 안정화 여부 판단 단계; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화된 경우, 상기 복수 개의 셀들에 잔존하는 에너지가 셀 밸런싱 회로부를 통해 소진되도록 처리하는 잔존 에너지 방전 처리 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 영구 손상 판단 단계는, FET가 충방전 전류를 모두 차단하는 차단 동작을 수행 중인지 판단하는 FET 차단 동작 여부 판단 단계; 상기 FET부가 차단 동작을 수행 중인 경우, 전류 감지 저항을 통해 회로 상에 전류를 감지하는 전류 감지 단계; 상기 회로 상에 전류가 감지되었는지 여부를 판단하는 전류 감지 여부 판단 단계; 및 상기 회로 상에 전류가 감지된 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 영구 손상되었다고 판단하는 영구 손상 인식 단계;를 포함할 수 있다.
상기 영구 손상 판단 단계는, 상기 복수 개의 배터리 셀을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀 전압 측정 단계; 생성된 상기 배터리 셀별 전압 정보로부터 배터리 셀간 전압차를 산출하는 배터리 셀간 전압차 산출 단계; 산출된 상기 배터리 셀간 전압차와 미리 저장된 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 서로 비교하는 전압차 정상 여부 판단 단계; 및 산출된 상기 배터리 셀간 전압차가 상기 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 벗어나는 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 영구 손상되었다고 판단하는 영구 손상 인식 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩 상태 측정 단계는, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 온도를 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 온도 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 온도 정보를 생성하는 배터리 셀별 온도 측정 단계; 상기 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀별 전압 측정 단계; 및 상기 각각의 배터리 셀의 전류를 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전류 정보를 생성하는 배터리 셀별 전류 측정 단계; 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다.
상기 안정화 여부 판단 단계는, 상기 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 상기 각각의 배터리 셀의 온도 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 상기 배터리 셀별 전압 정보에 포함된 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전압 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 상기 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값 내에 모두 존재하는 경우 중 적어도 하나 경우에 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단하는 배터리 팩 안정화 상태 인지 단계를 포함할 수 있다.
상기 잔존 에너지 방전 처리 단계는, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 하나의 배터리 셀과 상기 셀 밸런싱 회로부를 서로 연결하고, 연결된 배터리 셀의 잔존 에너지를 상기 셀 밸런싱 회로부에 포함된 소자들이 소모하도록 상기 셀 밸런싱 회로부에 구비된 스위칭부의 동작을 제어하는 셀 밸런싱 회로부 연결 단계; 및 상기 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지가 완전 방전될 때까지 미리 저장된 스위칭 주기 정보에 따라 순차적으로 다른 배터리 셀들과 상기 셀 밸런싱 회로부를 서로 연결하는 동작을 반복 수행하는 방전 처리 반복 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치 및 방법은 배터리 팩에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 영구 손상 발생시 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 셀 밸런싱 회로를 통해 완전 소모하여 잔존 에너지에 의해 발생하는 폭발, 발화 등과 같은 2차 문제를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치의 제어부를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법의 영구 손상 여부 판단 단계를 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법의 배터리 팩 상태 측정 단계를 나타내는 순서도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법의 배터리 팩 안정화 여부 판단 단계를 나타내는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치의 일 예
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)는 배터리 팩(110), 셀 밸런싱 회로부(120), FET부(130), 퓨즈(140), 저장부(150), 전류 감지 저항(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(110)은 제어부(170)의 제어에 따라 전기 에너지를 저장하고 제공할 수 있다. 이러한 배터리 팩(110)은 충전 및 방전 가능한 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 여기서 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀은 배터리 팩(110)이나 부하 등의 사양(specification)에 부합되도록 다양한 방법으로 직렬 및/또는 병렬 방식으로 서로간 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리 셀의 종류로는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 및 니켈 아연 전지 등을 포함할 수 있다.
셀 밸런싱 회로부(120)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀과 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 셀 밸런싱 회로부(120)는 배터리 팩(110)에 포함된 각각의 배터리 셀간 전압차가 발생한 경우, 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 셀간 전압차를 균일화하기 위해 외부 전원에서 공급되는 충전 전력으로 복수 개의 배터리 셀들을 전압 균일화할 수 있다.
또한, 셀 밸런싱 회로부(120)는 스위칭부(121)를 포함할 수 있다.
스위칭부(121)는 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나와 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
또한, 스위칭부(121)는 제어부(170)의 제어에 따라 연결된 적어도 하나의 배터리 셀로 외부 전원으로부터 제공되는 충전 전력을 공급하여 충전을 수행할 수 있다.
또한, 스위칭부(121)는 제어부(170)의 제어에 따라 적어도 하나의 배터리 셀과 서로 전기적으로 연결되고, 연결된 적어도 하나의 배터리 셀의 잔존 에너지가 셀 밸런싱 회로부(120)를 구성하는 소자들로 흐를 수 있도록 연결 경로를 제공할 수 있다. 즉. 스위칭부(121)는 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 셀들에 남아 있는 잔존 에너지가 셀 밸런싱 회로부(120)를 구성하는 소자들에 의해 소모되도록 연결 경로를 제공할 수 있다.
FET부(130)는 적어도 하나의 충전 FET(131), 적어도 하나의 방전 FET(132)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 충전 FET(131)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들과 외부 전원으로부터 공급되는 충전 전류가 흐르는 경로상에 위치할 수 있다. 적어도 하나의 충전 FET(131)는 제어부(170)의 제어에 따라 복수 개의 배터리 셀들 에 공급되는 충전 전류의 흐름을 스위칭할 수 있다.
적어도 하나의 방전 FET(132)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들에 저장된 에너지를 외부 시스템으로 공급하기 위한 방전 전류가 흐르는 경로상에 위치할 수 있다. 적어도 하나의 방전 FET(132)는 제어부(170)의 제어에 따라 복수 개의 배터리 셀들로부터 출력되는 방전 전류를 흐름을 스위칭할 수 있다.
퓨즈(140)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 입출력되는 전류가 흐르는 경로상에 위치할 수 있다.
또한, 퓨즈(140)는 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀에 영구 손상 발생시 복수 개의 배터리 셀들의 입출력 전류가 흐르지 못하도록 단락될 수 있다.
저장부(150)는 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값, 배터리 셀의 정상 온도 범위 값, 배터리 셀의 정상 전압 범위 값, 배터리 셀의 정상 전류 범위 값 및 스위칭 주기 정보를 미리 저장할 수 있다.
배터리 셀간 정상 전압차 범위 값은 제어부(170)가 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 영구 손상 여부를 판단하기 위해 사용될 수 있다.
배터리 셀의 정상 온도 범위 값, 배터리 셀의 정상 전압 범위 값 및 배터리 셀의 정상 전류 범위 값은 제어부(170)가 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태의 안정화 여부를 판단하기 위해 사용될 수 있다.
스위칭 주기 정보는 제어부(170)가 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 소모시키기 위해 셀 밸런싱 회로부(120)에 포함된 스위칭부(121)의 스위칭 동작을 제어하기 위해 사용되는 시간 정보를 포함할 수 있다. 여기서 스위칭 동작은 스위칭부(121)가 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 하나의 배터리 셀과 연결된 상태에서 기존 연결 상태를 단락시키고, 다른 배터리 셀과 연결되는 동작을 의미할 수 있다.
전류 감지 저항(160)은 제어부(170)의 제어에 따라 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)에 포함된 회로 내에 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 영구 손상 여부를 판단할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단된 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 입출력 전류를 차단하기 위해 퓨즈(140)를 단락시킬 수 있다.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었는지 판단할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 셀 밸런싱 회로부(120)를 통해 소모시켜 완전 방전되도록 제어할 수 다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치의 제어부의 제어부의 일 예
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치의 제어부를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)는 전류 감지부(171), 배터리 셀간 전압차 산출부(172), 영구 손상 여부 판단부(173), 퓨즈 제어부(164), 배터리 셀 상태 측정부(175), 안정화 여부 판단부(176) 및 잔존 에너지 방전 처리부(177)를 포함할 수 있다.
전류 감지부(171)는 FET부(130)가 충방전 전류를 모두 차단하는 차단 동작을 수행 중인지 판단할 수 있다. 상기 판단 결과, FET부(130)가 차단 동작 수행하고 있는 경우, 전류 감지부(171)는 전류 감지 저항(160)을 통해 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)에 포함된 회로 상에 흐르는 전류가 존재하는지 감지할 수 있다.
배터리 셀간 전압차 산출부(172)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성할 수 있다.
그 후, 배터리 셀간 전압차 산출부(172)는 배터리 셀별 전압 정보로부터 배터리 셀간 전압차를 산출할 수 있다.
영구 손상 여부 판단부(173)는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100) 내의 전류 감지 여부 또는 산출된 배터리 셀간 전압차로부터 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 영구 손상 여부를 판단할 수 있다.
더욱 상세하게는, 영구 손상 여부 판단부(173)는 FET부(130)가 차단 동작을 수행 중이고, 전류 감지부(171)에서 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100) 에 구비된 전류 감지 저항에 흐르는 전류의 존재가 감지되거나 배터리 셀간 전압차 산출부(172)에서 산출된 배터리 셀간 전압차가 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 벗어나면, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단할 수 있다.
퓨즈 제어부(174)는 영구 손상 여부 판단부(173)에서 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단된 경우, 퓨즈(140)를 단락시켜 복수 개의 배터리 셀들의 입출력되는 전류가 흐를 수 있는 경로를 차단할 수 있다.
배터리 셀 상태 측정부(175)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 온도를 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 온도 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 온도 정보를 생성할 수 있다.
또한, 배터리 셀 상태 측정부(175)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성할 수 있다.
또한, 배터리 셀 상태 측정부(175)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전류를 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 전류 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전류 정보를 생성할 수 있다.
안정화 여부 판단부(176)는 배터리 셀 상태 측정부(175)에서 생성된 배터리 셀별 온도 정보와 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값으로부터 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태의 안정화 여부를 판단할 수 있다.
더욱 상세하게는, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 셀 상태 측정부(175)에서 생성된 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 온도 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 온도 값이 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는지를 판단할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 온도 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 온도 값이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는 경우, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되지 않았다고 판단할 수 있다.
한편, 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 온도 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단할 수 있다.
또한, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 셀 상태 측정부(175)에서 생성된 배터리 셀별 전압 정보와 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전압 범위 값으로부터 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태의 안정화 여부를 판단할 수 있다.
더욱 상세하게는, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 셀 상태 측정부(175)에서 생성된 배터리 셀별 전압 정보에 각각의 배터리 셀의 전압 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 값이 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는지를 판단할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 셀별 온도 정보에 각각의 배터리 셀의 전압 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 값이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는 경우, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되지 않았다고 판단할 수 있다.
한편, 배터리 셀별 온도 정보에 각각의 배터리 셀의 전압 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단할 수 있다.
또한, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 셀 상태 측정부(175)에서 생성된 배터리 셀별 전류 정보와 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값으로부터 배터리 팩(110) 상태의 안정화 여부를 판단할 수 있다.
더욱 상세하게는, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 셀 상태 측정부(175)에서 생성된 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 전류 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전류 값이 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값을 벗어나는지를 판단할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 전류 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전류 값이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값을 벗어나는 경우, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되지 않았다고 판단할 수 있다.
한편, 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 전류 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 안정화 여부 판단부(176)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단할 수 있다.
잔존 에너지 방전 처리부(177)는 안정화 여부 판단부(176)에서 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 배터리 셀 밸런싱 회로부(120)를 통해 완전 방전되도록 제어할 수 있다.
더욱 상세하게는, 안정화 여부 판단부(176)에서 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 잔존 에너지 방전 처리부(177)는 저장부(150)에 미리 저장된 스위칭 주기 정보에 따라 셀 밸런싱 회로부(120)의 스위칭부(121)의 스위칭 동작을 제어하여 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀과 순차적으로 셀 밸런싱 회로부(120)를 연결 및 단락을 무한 반복하여 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지가 완전 방전될 때까지 셀 밸런싱 회로부(120)에 포함된 소자들을 통해 잔존 에너지를 소모시킬 수 있다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법의 일 예
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 영구 손상 여부를 판단하는 영구 손상 여부 판단 단계(S310)를 수행할 수 있다.
더욱 상세하게는, 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 영구 손상 여부 판단 단계(S310)는 다음과 같은 단계들을 더 포함하여 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법의 영구 손상 여부 판단 단계를 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)는 FET부(130)가 충방전 전류를 모두 차단하는 차단 동작을 수행 중인지 판단하는 FET 차단 동작 여부 판단 단계(S311)를 수행할 수 있다.
상기 판단 결과, FET부(130)가 차단 동작을 수행 중인 경우, 제어부(170)는 전류 감지 저항(160)을 통해 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)에 포함된 회로 상에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지 단계(S312)를 수행할 수 있다.
그 후, 제어부(170)는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)에 포함된 회로 상에 흐르는 전류가 감지되었는지 여부 판단하는 전류 감지 여부 판단 단계(S313)을 수행할 수 있다.
상기 판단 결과, 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)에 포함된 회로 상에 흐르는 전류가 감지된 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단하는 영구 손상 인식 단계(S317)를 수행할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀 전압 측정 단계(S314)를 수행할 수 있다.
그 후, 제어부(170)는 배터리 셀별 전압 정보로부터 배터리 셀간 전압차를 산출하는 배터리 셀간 전압차 산출 단계(S315)를 수행할 수 있다.
그 후, 제어부(170)는 산출된 배터리 셀간 전압차와 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 서로 비교하는 전압차 정상 여부 판단 단계(S316)를 수행할 수 있다.
상기 판단 결과, 산출된 배터리 셀간 전압차가 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 벗어나는 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단하는 영구 손상 인식 단계(S317)를 수행할 수 있다.
그 후, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상 되었다고 판단된 경우, 제어부(170)는 퓨즈(140)를 단락시켜 복수 개의 배터리 셀들의 입출력되는 전류를 차단하는 전류 차단 단계(S320)를 수행할 수 있다.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(100)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태를 측정하는 배터리 팩 상태 측정 단계(S330)을 수행할 수 있다,
더욱 상세하게는, 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 배터리 팩 상태 측정 단계(S330)는 다음과 같은 단계들 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법의 배터리 팩 상태 측정 단계를 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 온도를 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 온도 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 온도 정보를 생성하는 배터리 셀별 온도 측정 단계(S331)를 수행할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀별 전압 측정 단계(S332)를 수행할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전류를 측정하고, 측정된 각각의 배터리 셀의 전류 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전류 정보를 생성하는 배터리 셀별 전류 측정 단계(S333)를 수행할 수 있다.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화 되었는지를 판단하는 배터리 팩 안정화 여부 판단 단계(S340)를 수행할 수 있다.
더욱 상세하게는, 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 배터리 팩 안정화 여부 판단 단계(S340)는 다음과 같은 단계들 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법의 배터리 팩 안정화 여부 판단 단계를 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)는 배터리 팩 상태 측정 단계(S330)에서 생성된 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 온도 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 온도 값이 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는지를 판단하는 배터리 셀별 온도 정상 여부 판단 단계(S341)를 수행할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 온도 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 온도 값이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되지 않았다고 판단하고, 상기 배터리 팩 상태 측정 단계(S330)로 이동하여 해당 과정을 수행할 수 있다.
한편, 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 온도 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단하는 배터리 팩 안정화 상태 인지 단계(S342)를 수행할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 생성된 배터리 셀별 전압 정보에 각각의 배터리 셀의 전압 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 값이 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는지를 판단하는 배터리 셀별 전압 정상 여부 판단 단계(S343)를 수행할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 셀별 온도 정보에 각각의 배터리 셀의 전압 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 값이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값을 벗어나는 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되지 않았다고 판단하고, 상기 배터리 팩 상태 측정 단계(S330)로 이동하여 해당 과정을 수행할 수 있다.
한편, 배터리 셀별 온도 정보에 각각의 배터리 셀의 전압 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단하는 배터리 팩 안정화 상태 인지 단계(S342)를 수행할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 배터리 팩 상태 측정 단계(S330)에서 생성된 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 전류 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전류 값이 저장부(150)에 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값을 벗어나는지를 판단하는 배터리 셀별 전류 정상 여부 판단 단계(S344)를 수행할 수 있다.
상기 판단 결과, 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 전류 값들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 전류 값이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값을 벗어나는 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되지 않았다고 판단하고, 상기 배터리 팩 상태 측정 단계(S330)로 이동하여 해당 과정을 수행할 수 있다.
한편, 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 각각의 배터리 셀의 전류 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단하는 배터리 팩 안정화 상태 인지 단계(S342)를 수행할 수 있다.
그 후, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지를 배터리 셀 밸런싱 회로부(120)를 통해 완전 방전되도록 제어하는 잔존 에너지 방전 처리 단계(S350)를 수행할 수 있다.
더욱 상세하게는, 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 잔존 에너지 방전 처리 단계(S350)는 다음과 같은 단계들 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치(100)의 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들 중 하나와 셀 밸런싱 회로부(120)를 서로 연결하고, 연결된 배터리 셀의 잔존 에너지를 셀 밸런싱 회로부(120)에 포함된 소자들이 소모하도록 셀 밸런싱 회로부(120)의 스위칭부(121)의 동작을 제어하는 셀 밸런싱 회로부 연결 단계를 수행할 수 있다.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지가 완전 방전될 때까지 저장부(150)에 미리 저장된 스위칭 주기 정보에 따라 셀 밸런싱 회로부(120)와 배터리 셀의 기존 연결을 끊고, 다른 배터리 셀과 셀 밸런싱 회로부(120)를 서로 연결하는 동작을 반복 수행하는 방전 처리 반복 단계를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: BMS 제어 장치
110: 배터리 팩
120: 셀 밸런싱 회로부
121: 스위칭부
130: FET부
131: 충전 FET
132: 방전 FET
140: 퓨즈
150: 저장부
160: 전류 감지 저항
170: 제어부
171: 전류 감지부
172: 배터리 셀간 전압차 산출부
173: 영구 손상 여부 판단부
174: 퓨즈 제어부
175: 배터리 셀 상태 측정부
176: 안정화 여부 판단부
177: 잔존 에너지 방전 처리부

Claims (11)

  1. 복수 개의 배터리 셀들로 포함하는 배터리 팩;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀과 전기적으로 서로 연결될 수 있는 셀 밸런싱 회로부;
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 입출력 전류가 도통되는 경로상에 위치하는 퓨즈; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀의 영구 손상 여부를 판단하고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단된 경우, 상기 퓨즈를 단락시켜 상기 경로를 차단하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었는지를 판단하고, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단된 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 모든 잔존 에너지가 완전 방전될 때까지 상기 각각의 배터리 셀과 상기 셀 밸런싱 회로부를 순차적으로 서로 연결시켜 상기 잔존 에너지를 상기 셀 밸런싱 회로부에 구비된 소자들을 통해 소진되도록 제어하는 제어부;
    상기 각각의 배터리 셀의 온도 값들, 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들 또는 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들을 측정하는 배터리 셀 상태 측정부; 및
    배터리 셀의 정상 온도 범위 값, 배터리 셀의 정상 전압 범위 값 또는 배터리 셀의 정상 전류 범위 값이 미리 저장된 저장부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부가 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었는지를 판단하는 것은, 상기 배터리 셀 상태 측정부에서 측정한, 상기 각각의 배터리 셀의 온도 온도 값들이 모두 상기 저장부에 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 존재하고, 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들이 모두 상기 저장부에 저장된 배터리 셀의 정상 전압 범위 값 내에 존재하며, 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들이 모두 상기 저장부에 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값 내에 존재하는 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 상기 안정화되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입출력 전류를 스위칭하는 FET부; 및
    영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치에 구비된 회로 상에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지 저항; 을 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 FET부가 입출력 전류를 모두 차단하는 차단 동작을 수행 중인지를 판단하며, 상기 FET부가 상기 차단 동작을 수행 중이라 판단된 경우, 상기 전류 감지 저항을 통해 상기 회로 상에 흐르는 전류의 존재 여부를 판단하고, 상기 회로 상에 흐르는 전류가 존재한다고 판단된 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 측정하고, 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 나타내는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀 상태 측정부; 및
    정상 상태의 각각의 배터리 셀간 전압차 값들을 나타내는 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값이 미리 저장된 저장부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 배터리 셀 상태 측정부에서 생성된 상기 배터리 셀별 전압 정보로부터 배터리 셀간 전압차를 산출하고, 산출된 상기 배터리 셀간 전압차가 상기 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 벗어나는 경우, 상기 중 적어도 하나의 배터리 셀이 영구 손상되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 밸런싱 회로부의 스위칭 동작의 주기를 나타내는 스위칭 주기 정보가 미리 저장된 저장부; 를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 스위칭 주기 정보에 따라 상기 각각의 배터리 셀과 상기 셀 밸런싱 회로부를 순차적으로 서로 연결시키는 것을 특징을 하는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 장치.
  6. 복수 개의 배터리 셀들로 구성된 배터리 팩의 영구 손상 여부를 판단하는 영구 손상 판단 단계;
    상기 영구 손상이 발생한 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들로 입출력되는 충방전 전류가 입출력되는 경로 상에 위치한 퓨즈를 단락시켜 상기 경로를 차단하는 전류 차단 단계;
    상기 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀의 온도를 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 온도 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 온도 정보를 생성하는 배터리 셀별 온도 측정 단계; 상기 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀별 전압 측정 단계; 및 상기 각각의 배터리 셀의 전류를 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전류 정보를 생성하는 배터리 셀별 전류 측정 단계; 를 포함하여 구성되는 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태를 측정하는 배터리 팩 상태 측정 단계;
    상기 배터리 셀별 온도 정보에 포함된 상기 각각의 배터리 셀의 온도 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 온도 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 상기 배터리 셀별 전압 정보에 포함된 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전압 범위 값 내에 모두 존재하는 경우, 상기 배터리 셀별 전류 정보에 포함된 상기 각각의 배터리 셀의 전류 값들이 미리 저장된 배터리 셀의 정상 전류 범위 값 내에 모두 존재하는 경우 중 적어도 하나의 경우에 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화되었다고 판단하는 배터리 팩 안정화 상태 인지 단계;
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 상태가 안정화된 경우, 상기 복수 개의 셀들에 잔존하는 에너지가 셀 밸런싱 회로부를 통해 소진되도록 처리하는 잔존 에너지 방전 처리 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 회로를 이용한 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 영구 손상 판단 단계는,
    FET가 충방전 전류를 모두 차단하는 차단 동작을 수행 중인지 판단하는 FET 차단 동작 여부 판단 단계;
    상기 FET가 차단 동작을 수행 중인 경우, 전류 감지 저항을 통해 회로 상에 전류를 감지하는 전류 감지 단계;
    상기 회로 상에 전류가 감지되었는지 여부를 판단하는 전류 감지 여부 판단 단계; 및
    상기 회로 상에 전류가 감지된 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 영구 손상되었다고 판단하는 영구 손상 인식 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 영구 손상 판단 단계는,
    상기 복수 개의 배터리 셀을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 상기 각각의 배터리 셀의 전압 값들을 포함하는 정보인 배터리 셀별 전압 정보를 생성하는 배터리 셀 전압 측정 단계;
    생성된 상기 배터리 셀별 전압 정보로부터 배터리 셀간 전압차를 산출하는 배터리 셀간 전압차 산출 단계;
    산출된 상기 배터리 셀간 전압차와 미리 저장된 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 서로 비교하는 전압차 정상 여부 판단 단계; 및
    산출된 상기 배터리 셀간 전압차가 상기 배터리 셀간 정상 전압차 범위 값을 벗어나는 경우, 상기 복수 개의 배터리 셀들 중 적어도 하나의 배터리 셀이 상기 영구 손상되었다고 판단하는 영구 손상 인식 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 6에 있어서, 상기 잔존 에너지 방전 처리 단계는,
    상기 복수 개의 배터리 셀들 중 하나의 배터리 셀과 상기 셀 밸런싱 회로부를 서로 연결하고, 연결된 배터리 셀의 잔존 에너지를 상기 셀 밸런싱 회로부에 포함된 소자들이 소모하도록 상기 셀 밸런싱 회로부에 구비된 스위칭부의 동작을 제어하는 셀 밸런싱 회로부 연결 단계; 및
    상기 복수 개의 배터리 셀들의 잔존 에너지가 완전 방전될 때까지 미리 저장된 스위칭 주기 정보에 따라 순차적으로 다른 배터리 셀들과 상기 셀 밸런싱 회로부를 서로 연결하는 동작을 반복 수행하는 방전 처리 반복 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 손상된 배터리 팩 안정화 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101985761B1 (ko) * 2017-09-20 2019-06-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100914046B1 (ko) 2007-06-23 2009-08-28 주식회사 에스에치 담수용 생태 수로관
KR101174895B1 (ko) * 2010-09-02 2012-08-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 및 이의 제어방법
KR101213480B1 (ko) * 2010-12-01 2012-12-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호회로 및 이의 제어방법
US9406981B2 (en) * 2011-01-18 2016-08-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system and energy storage system including the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022010274A1 (ko) * 2020-07-08 2022-01-13 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩, 및 이를 포함하는 자동차

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