KR102565272B1 - 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치 - Google Patents

배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102565272B1
KR102565272B1 KR1020160000252A KR20160000252A KR102565272B1 KR 102565272 B1 KR102565272 B1 KR 102565272B1 KR 1020160000252 A KR1020160000252 A KR 1020160000252A KR 20160000252 A KR20160000252 A KR 20160000252A KR 102565272 B1 KR102565272 B1 KR 102565272B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
batteries
target
cycle
physical quantity
Prior art date
Application number
KR1020160000252A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170081334A (ko
Inventor
박정현
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160000252A priority Critical patent/KR102565272B1/ko
Priority to US15/397,875 priority patent/US10473726B2/en
Publication of KR20170081334A publication Critical patent/KR20170081334A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102565272B1 publication Critical patent/KR102565272B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

배터리 관리 방법이 개시된다. 일 실시예는 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 확인하고, 상기 각각의 변화 정보를 기초로 상기 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정하며 상기 타겟 배터리의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 배터리를 포함하는 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치{METHOD OF MANAGING BATTERY AND BATTER MANAGEMENT APPRATUS}
아래 실시예들은 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치에 관한 것이다.
배터리 팩을 하나의 셀(cell)처럼 간주하여 배터리 팩의 상태 정보를 결정할 수 있다. 이 경우, 배터리 팩에 포함된 셀의 직렬병렬 구조에 의한 특성 및 셀 별 열화 속도 차이가 고려되지 않아 상태 정보의 신뢰도는 낮다.
또한, 배터리 팩에 포함된 복수의 셀 각각의 데이터를 이용하여 복수의 셀 각각의 상태 정보를 결정하고, 복수의 셀 각각의 상태 정보를 이용하여 배터리 팩의 상태 정보를 결정할 수 있다. 이 경우, 정확한 상태 정보가 획득될 수 있으나, 연산에 필요한 데이터가 많아 저장 공간을 위한 비용이 높고 처리 속도가 낮을 수 있다.
일 측에 따른 배터리 관리 방법은 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 확인하는 단계; 상기 각각의 변화 정보를 기초로 상기 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정하는 단계; 및 상기 타겟 배터리의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 배터리를 포함하는 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 타겟 배터리를 결정하는 단계는, 상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹(ranking)을 결정하는 단계; 및 상기 각각의 랭킹을 이용하여 상기 복수의 배터리 중에서 상기 타겟 배터리를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 배터리를 결정하는 단계는, 사이클(cycle)에 대응하는 상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹을 결정하는 단계; 상기 각각의 랭킹에 대응하는 가중치를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트하는 단계; 및 상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보를 이용하여 상기 타겟 배터리를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보는, 상기 사이클 이전의 복수의 이전 사이클 각각이 종료될 때 마다 결정된 복수의 배터리 각각의 랭킹에 대응하는 가중치가 누적된 것일 수 있다.
상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보는, 상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보와 상기 각각의 가중치를 합한 것일 수 있다.
상기 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 확인하는 단계는, 사이클의 시작 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 상기 사이클의 종료 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제2 물리량 사이의 차이값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 배터리를 결정하는 단계는, 상기 복수의 배터리 각각의 상기 차이값의 절대값을 기초로 상기 복수의 배터리 중에서 상기 타겟 배터리를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 팩 상태 정보를 결정하는 단계는, 상기 타겟 배터리의 타겟 물리량을 수신하는 단계; 상기 타겟 물리량을 기초로 상기 상태 정보를 결정하는 단계; 및 상기 상태 정보를 상기 팩 상태 정보로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타겟 물리량을 획득하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제어 신호를 상기 배터리 팩으로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 타겟 물리량을 수신하는 단계는, 상기 배터리 팩의 센서에 의해 센싱된 상기 타겟 물리량을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 변화 정보는, 상기 복수의 배터리 각각의 열화도에 대응할 수 있다.
상기 각각의 변화 정보는, 상기 각각의 물리량이 사이클 동안 변화한 정도와 대응할 수 있고, 상기 사이클은, 완전 충전 사이클, 완전 방전 사이클, 부분 충전 사이클, 및 부분 방전 사이클 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 측에 따른 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 물리량을 저장하는 메모리; 및 상기 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 기초로 상기 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정하고, 상기 타겟 배터리의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 배터리를 포함하는 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정하는 프로세서를 포함한다.
상기 프로세서는, 상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹(ranking)을 결정할 수 있고, 상기 각각의 랭킹을 이용하여 상기 복수의 배터리 중에서 상기 타겟 배터리를 결정할 수 있다.
상기 프로세서는, 사이클에 대응하는 상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹을 결정할 수 있고, 상기 각각의 랭킹에 대응하는 가중치를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있으며, 상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보를 이용하여 상기 타겟 배터리를 결정할 수 있다.
상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보는, 상기 사이클 이전의 복수의 이전 사이클 각각이 종료될 때 마다 결정된 복수의 배터리 각각의 랭킹에 대응하는 가중치가 누적된 것일 수 있다.
상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보는, 상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보와 상기 각각의 가중치를 합한 것일 수 있다.
상기 프로세서는, 사이클의 시작 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 상기 사이클의 종료 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제2 물리량 사이의 차이값을 연산할 수 있다.
상기 타겟 배터리가 결정된 경우, 상기 프로세서는, 통신 인터페이스를 통해 상기 타겟 배터리의 타겟 물리량을 수신할 수 있고, 상기 타겟 물리량을 기초로 상기 상태 정보를 결정할 수 있으며, 상기 상태 정보를 상기 팩 상태 정보로 결정할 수 있다.
상기 각각의 변화 정보는, 상기 복수의 배터리 각각의 열화도에 대응할 수 있다.
상기 각각의 변화 정보는, 상기 각각의 물리량이 사이클 동안 변화한 정도와 대응할 수 있고, 상기 사이클은, 완전 충전 사이클, 완전 방전 사이클, 부분 충전 사이클, 및 부분 방전 사이클 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1은 배터리의 열화도를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 5는 일 실시예에 따른 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 타겟 결정 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 배터리의 열화도를 설명하기 위한 도면이다.
배터리 팩은 서로 직렬로 연결된 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩은 서로 병렬로 연결된 복수의 배터리를 포함할 수 있다.
복수의 배터리가 병렬로 연결된 경우, 충전 및 방전 사이클이 진행되는 동안 복수의 배터리 각각의 전압은 동일할 수 있다. 이 경우, 배터리의 특징에 따라 복수의 배터리 각각에 흐르는 전류는 다를 수 있다. 특정 배터리는 전류를 많이 출력할 수 있고, 다른 배터리는 전류를 적게 출력할 수 있다. 이로 인해, 셀프 밸런싱(self-balancing)이 발생할 수 있고, 열화도는 배터리마다 실질적으로 동일할 수 있다.
복수의 배터리가 직렬로 연결된 경우, 충전 및 방전 사이클이 진행되는 동안 복수의 배터리에 흐르는 전류는 동일할 수 있다. 이 경우, 배터리의 특징에 따라 배터리의 전압이 변화할 수 있다. 전력이 많이 저장된 배터리 및 전력이 적게 저장된 배터리가 출력하는 전류량은 동일할 수 있다. 이로 인해, 셀프 밸런싱이 발생하지 않을 수 있고, 열화 속도가 배터리마다 다를 수 있다. 복수의 배터리가 직렬로 연결된 경우, 도 1에 도시된 예와 같은 전압 곡선 및 전압 기울기가 나타날 수 있다.
도 1을 참조하면, 열화도가 상대적으로 높은 배터리의 전압 곡선(110) 및 전압 기울기(111)가 도시되고, 열화도가 상대적으로 낮은 배터리의 전압 곡선(120) 및 전압 기울기(121)가 도시된다.
열화도가 상대적으로 높은 배터리의 경우, 충전 사이클(cycle) 동안 최고 가용 전압(예를 들어, 4V)까지 도달하는 시간이 열화도가 상대적으로 낮은 배터리의 경우보다 짧다. 또한, 열화도가 상대적으로 높은 배터리의 경우, 방전 사이클 동안 최저 가용 전압(예를 들어, 3V)까지 도달하는 시간이 열화도가 상대적으로 낮은 배터리의 경우보다 짧다. 달리 표현하면, 열화도가 상대적으로 높은 배터리의 경우, 주어진 시간(t1-t2 또는 t2-t3) 동안 전압 변화량이 크다. 보다 구체적으로, 열화도가 상대적으로 높은 배터리의 경우, 주어진 시간(t1-t2 또는 t2-t3) 동안 전압 기울기(111)의 절대값이 전압 기울기(121)의 절대값보다 크다.
서로 연결된 복수의 배터리 중에서 열화도가 상대적으로 높은 배터리는 가용 영역 전체를 사용할 수 있고, 열화도가 상대적으로 낮은 배터리는 가용 영역 중 일부를 사용할 수 있다. 열화도가 가장 높은 배터리는 전압 기울기가 가장 크므로, 다른 배터리 보다 가용 영역의 한계에 먼저 도달한다. 또한, 사이클이 진행될수록 열화도가 상대적으로 높은 배터리의 수명이 감소하는 속도는 상대적으로 빠르다. 사이클이 진행될수록 열화도가 상대적으로 낮은 배터리의 수명이 감소하는 속도는 상대적으로 낮다. 사이클이 진행될수록 복수의 배터리 사이의 열화도의 차이가 증가할 수 있다. 이로 인해, 배터리 팩의 열화도는 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 중에서 열화도가 가장 높은 배터리에 의존(dependent)할 수 있다. 특정 배터리의 열화도가 높아 배터리 팩이 사용되지 못할 수 있고, 상대적으로 열화도가 낮은 배터리는 용량이 남아있더라도 사용되지 못하여 배터리 팩의 효율이 떨어질 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 중에서 열화도가 상대적으로 높은 배터리를 식별할 수 있고, 식별된 배터리의 상태 정보를 배터리 팩의 팩 상태 정보로 정의할 수 있다. 이로 인해, 배터리 관리 장치는 사용자에게 보다 정확한 팩 상태 정보를 제공할 수 있고, 배터리 팩이 효율적으로 사용되도록 할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 배터리 관리 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 확인한다(210). 물리량은, 예를 들어, 전압, 전류, 및 온도 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사이클의 시작 시점에서의 복수의 배터리 각각의 제1 물리량이 획득될 수 있고, 사이클의 종료 시점에서의 복수의 배터리 각각의 제2 물리량이 획득될 수 있다. 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 제2 물리량은 배터리 관리 장치로 전송될 수 있다. 배터리 관리 장치는 메모리에 제1 물리량 및 제2 물리량을 저장할 수 있다. 사이클이 종료된 경우, 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 제2 물리량 사이의 차이값을 연산할 수 있다. 복수의 배터리 각각의 차이값(제2 물리량 - 제1 물리량)이 연산될 수 있다. 이로 인해, 사이클이 종료된 경우, 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 물리량이 사이클 동안 얼마나 변화했는지 확인할 수 있다. 열화도가 큰 배터리의 경우, 변화 정보가 클 수 있고, 열화도가 작은 배터리의 경우, 변화 정보가 작을 수 있다. 달리 표현하면, 변화 정보는 열화도에 대응할 수 있다.
변화 정보는 도 1에서 설명한 전압 변화량 또는 전압 기울기를 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 변화 정보를 기초로 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정한다(220). 일 실시예에 있어서, 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 변화 정보를 이용하여 복수의 배터리 각각의 랭킹(ranking)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 제2 물리량 사이의 차이값의 절대값을 이용하여 복수의 배터리 각각의 랭킹을 결정할 수 있다. 열화도가 큰 배터리의 경우, 변화 정보 또는 차이값이 클 수 있어 랭킹이 높게 결정될 수 있고, 열화도가 작은 배터리의 경우, 변화 정보 또는 차이값이 작을 수 있어, 랭킹이 낮게 결정될 수 있다. 또한, 구현에 따라 열화도가 큰 배터리의 경우, 랭킹이 낮게 결정될 수 있고, 열화도가 작은 배터리의 경우, 랭킹이 높게 결정될 수 있다.
복수의 배터리 각각의 랭킹이 결정된 경우, 배터리 관리 장치는 각각의 랭킹에 대응하는 가중치를 이용하여 복수의 배터리 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있다. 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보를 이용하여 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리, 제2 배터리, 및 제3 배터리 각각의 타겟 결정 정보가 10, 9, 및 10.5라 하자. 사이클이 종료된 경우, 제1 배터리, 제2 배터리, 및 제3 배터리의 물리량이 사이클 동안 얼마나 변화되었는지 확인될 수 있다. 제1 배터리의 물리량의 변화 정보가 가장 크고, 제3 배터리의 물리량의 변화 정보가 가장 작은 경우, 배터리 관리 장치는 제1 배터리를 1등으로 결정하고, 제2 배터리를 2등으로 결정하며, 제3 배터리를 3등으로 결정할 수 있다. 배터리 관리 장치는 1등에 대응하는 가중치인 5를 이용하여 제1 배터리에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있다. 마찬가지로, 배터리 관리 장치는 2등에 대응하는 가중치인 3을 이용하여 제2 배터리에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있고, 3등에 대응하는 가중치인 1을 이용하여 제3 배터리에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있다.
사이클이 종료된 경우, 배터리 관리 장치는 타겟 결정 정보에 가중치를 더하여 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있다. 이로 인해, 제1 배터리에 대응하는 타겟 결정 정보는 10에서 15로 업데이트될 수 있고, 제2 배터리에 대응하는 타겟 결정 정보는 9에서 12로 업데이트될 수 있으며, 제3 배터리에 대응하는 타겟 결정 정보는 10.5에서 11.5로 업데이트될 수 있다. 사이클이 종료되었을 때, 제1 배터리의 타겟 결정 정보가 가장 크므로, 배터리 관리 장치는 제1 배터리를 타겟 배터리로 결정할 수 있다.
위에서 설명한 랭킹과 가중치에 대한 설명은 일 실시예에 따른 예시적인 사항일 뿐, 랭킹과 가중치에 대한 설명은 전술한 사항으로 한정되지 않는다.
배터리 관리 장치는 타겟 배터리의 상태 정보를 기초로 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정한다(230). 배터리 팩은 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리는 배터리 셀 또는 배터리 모듈을 나타낼 수 있다. 또한, 복수의 배터리는 직렬로 연결될 수 있다.
배터리 관리 장치는 타겟 물리량을 획득하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 타겟 물리량은 타겟 배터리의 물리량을 나타낸다. 배터리 관리 장치는 제어 신호를 배터리 팩으로 전송할 수 있고, 배터리 팩의 센서는 제어 신호를 기초로 타겟 배터리를 센싱하여 타겟 물리량을 획득할 수 있다. 타겟 물리량은, 예를 들어, 타겟 배터리의 전압, 전류, 및 온도 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 타겟 물리량이 센싱되는 동안 다른 배터리의 물리량은 센싱되지 않을 수 있다. 배터리 팩은 타겟 물리량을 배터리 관리 장치로 전송할 수 있고, 배터리 관리 장치는 타겟 물리량을 기초로 타겟 배터리의 상태 정보를 결정할 수 있다. 상태 정보는, 예를 들어, 수명 상태(State of Health, SOH), 충전 상태(State of Charge, SOC), 용량(Capacity), 및 잔존수명(Remaining Useful Life, RUL) 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치는 타겟 배터리의 상태 정보를 이용하여 팩 상태 정보를 정의할 수 있다. 팩 상태 정보는, 예를 들어, SOH, SOC, Capacity, 및 RUL 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 위에서 설명한 것과 같이, 배터리 관리 장치는 팩 상태 정보를 결정하기 위해 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 각각의 상태 정보를 이용하지 않을 수 있다. 배터리 관리 장치는 타겟 배터리의 상태 정보를 팩 상태 정보로 결정할 수 있고, 다른 배터리의 상태 정보를 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정하는데 사용하지 않을 수 있다. 이로 인해, 데이터 저장 공간의 사이즈가 복수의 배터리의 개수×데이터 크기에서, 타겟 배터리의 개수×데이터 크기로 감소할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 복수의 배터리(310 내지 330) 각각의 물리량의 변화 정보가 도시된다.
이하, 일례로 물리량이 전압인 경우를 설명한다. 그러나, 후술하는 설명에 의해 물리량이 전압으로 제한되는 것은 아니다. 전압을 제외한 다른 전기적 물리량 또는 온도와 같은 열적 물리량인 경우에도 후술하는 설명이 적용될 수 있다.
제1 사이클, 제3 사이클, 및 제5 사이클은 충전 사이클이고, 제2 사이틀, 제4 사이클, 및 제6 사이클은 방전 사이클이다. 충전 사이클은 완전 충전 사이클이거나 부분 충전 사이클일 수 있고, 방전 사이클은 완전 방전 사이클이거나 부분 방전 사이클일 수 있다.
복수의 배터리(310 내지 330)가 직렬로 연결된 경우, 복수의 배터리 각각의 열화도는 다를 수 있다. 이로 인해, 복수의 사이클 각각에 대응하는 전압 변화 또는 전압 기울기(voltage slope)는 복수의 배터리(310 내지 330)마다 다를 수 있다. 제1 사이클에 대응하는 배터리(310)의 전압 변화 또는 전압 기울기는 나머지 배터리(320 및 330)의 전압 변화 또는 전압 기울기와 다를 수 있다.
도 3b를 참조하면, 복수의 배터리 각각의 랭킹 및 가중치가 도시된다.
제1 사이클이 종료된 경우, 배터리 관리 장치는 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각의 전압 변화 또는 전압 기울기를 연산할 수 있다. 예를 들어, 제1 사이클이 시작될 때 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각의 전압을 Vs1 _1, Vs2 _1, 및 Vs3 _ 1 이라 하고, 제1 사이클이 종료될 때 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각의 전압을 Ve1_1, Ve2_1, 및 Ve3_1 이라 하자. 배터리 관리 장치는,
dV1_1= |Vs1_1 - Ve1_1|,
dV2_1= |Vs2_1 - Ve2_1|, 및
dV3_1= |Vs3_1 - Ve3_1|를 연산할 수 있다.
dVx _y는 제y 사이클에 대응하는 배터리(x)의 전압 변화를 나타낸다. 여기서, 각각의 전압 변화를 제y 사이클의 시간으로 나누면 각각의 전압 기울기를 얻을 수 있다.
배터리 관리 장치는 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각의 전압 변화를 이용하여 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각의 랭킹(311, 321, 및 331)을 결정할 수 있다. 배터리(310)의 전압 변화가 가장 크다고 할 때 배터리 관리 장치는 배터리(310)를 1등으로 결정할 수 있다. 배터리(320)의 전압 변화가 가장 작다고 할 때, 배터리 관리 장치는 배터리(320)를 3등으로 결정할 수 있다. 배터리 관리 장치는 랭킹(311, 321, 및 331)에 대응하는 가중치(312, 322, 및 332)를 이용하여 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있다. 도 3a 내지 도 3b에 도시된 예에서, 제1 사이클 이전에 진행된 사이클이 없으므로, 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각에 대응하는 타겟 결정 정보는 0이다. 배터리 관리 장치는 가중치를 이용하여 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트할 수 있다. 도 3b에 도시된 예에서, 가중치(312, 322, 및 332) 각각은 랭킹(311, 321, 및 331) 각각의 역수일 수 있다. 이로 인해, 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각에 대응하는 타겟 결정 정보는 1, 0.33, 및 0.5 각각으로 업데이트될 수 있다. 제1 사이클이 종료된 경우, 배터리(310)의 타겟 결정 정보가 가장 크므로, 배터리 관리 장치는 배터리(310)을 제2 사이클 동안의 타겟 배터리로 결정할 수 있다. 배터리 관리 장치는 제2 사이클 동안의 배터리(310)의 상태 정보를 제2 사이클 동안의 팩 상태 정보로 정의할 수 있다.
배터리 관리 장치는 사이클이 종료할 때마다 위와 같은 방식으로 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각의 랭킹을 결정할 수 있고, 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트될 수 있다. 제2 사이클이 종료된 경우, 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각에 대응하는 타겟 결정 정보는 1.33, 1.33, 및 1로 업데이트될 수 있고, 제3 사이클이 종료된 경우, 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각에 대응하는 타겟 결정 정보는 2.33, 1.66, 및 1.5로 업데이트될 수 있다.
제6 사이클이 종료된 경우, 배터리 관리 장치는 타겟 결정 정보(313, 323, 및 333)를 획득할 수 있다. 배터리 관리 장치는 복수의 사이클 각각에 대응하는 복수의 배터리(310, 320, 및 330) 각각의 가중치를 누적시켜 타겟 결정 정보(313, 323, 및 333)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 배터리(310)의 타겟 결정 정보(313)는 제1 내지 제5 사이클에 대응하는 누적 가중치 4.33과 제6 사이클에 대응하는 가중치 1의 합일 수 있다. 마찬가지로, 타겟 결정 정보(323) 및 타겟 결정 정보(333)은 제1 내지 제5 사이클에 대응하는 누적 가중치와 제6 사이클에 대응하는 가중치의 합일 수 있다. 제6 사이클이 종료된 경우, 타겟 결정 정보(313)는 5.33, 타겟 결정 정보(323)는 3, 타겟 결정 정보(333)는 2.66일 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리(310)을 타겟 배터리로 결정할 수 있다.
다른 일례로, 배터리 관리 장치는 제6 사이클의 하나 이상의 이전 사이클을 포함하는 특정 구간에 대응하는 누적 가중치 및 제6 사이클에 대응하는 가중치를 이용하여 타겟 결정 정보(313)를 획득할 수 있다. 배터리 관리 장치는 제3 내지 제5 사이클을 포함하는 특정 구간에 대응하는 누적 가중치와 제6 사이클에 대응하는 가중치를 합하여 타겟 결정 정보(313)를 획득할 수 있다. 이 경우, 타겟 결정 정보(313)는 4일 수 있다. 또한, 타겟 결정 정보(323)는 1.66, 타겟 결정 정보(333)는 1.66일 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리(310)을 타겟 배터리로 결정할 수 있다.
배터리(310)가 타겟 배터리가 결정된 경우, 배터리 관리 장치는 타겟 물리량을 기초로 배터리(310)의 상태 정보를 결정할 수 있다. 배터리 관리 장치는 배터리(310)의 상태 정보를 배터리 팩의 팩 상태 정보로 정의할 수 있다. 이로 인해, 제7 사이클 동안의 팩 상태 정보는 배터리(310)의 상태 정보로 정의된다.
도 1 내지 도 2를 통해 기술된 사항들은 도 3a 내지 도 3b를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 4 내지 도 5는 일 실시예에 따른 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 충전 사이클 동안 복수의 배터리 각각은 충전된다. 이로 인해, 복수의 배터리 각각의 전압은 변화한다. 도 4에 도시된 예에서, 충전 사이클 동안 전압 곡선(430)의 전압 기울기는 다른 전압 곡선(410 및 420)의 전압 기울기보다 크므로, 전압 곡선(430)에 대응하는 배터리의 랭킹은 높게 결정될 수 있다.
도 5를 참조하면, 방전 사이클 동안 복수의 배터리 각각은 방전된다. 이로 인해, 복수의 배터리 각각의 전압은 변화한다. 방전 사이클의 종료 시점에서 복수의 배터리 각각의 전압은 서로 다를 수 있다. 위에서 설명한 것과 같이, 복수의 배터리 각각의 열화도는 서로 다를 수 있어 종료 시점에서 복수의 배터리 각각의 전압은 서로 다를 수 있다. 종료 시점에서 전압(530)이 다른 전압(510 및 520)보다 작으므로, 전압(530)을 포함하는 전압 곡선의 전압 기울기의 절대값은 전압(510) 및 전압(520) 각각을 포함하는 전압 곡선의 전압 기울기의 절대값보다 크다. 이로 인해, 전압(530)에 대응하는 배터리의 랭킹은 높게 결정될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 타겟 결정 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 사이클에 따른 타겟 결정 정보가 도시된다.
도 6에 도시된 예에서, 200번째 사이클이 종료된 후 타겟 결정 정보(630)는 다른 타겟 결정 정보(610 및 620)보다 크다. 위에서 설명한 것과 같이, 배터리의 열화도가 크면 랭킹이 높게 결정될 수 있고, 랭킹에 대응하는 가중치가 누적되면서 높은 타겟 결정 정보가 획득될 수 있다.
타겟 결정 정보(630)에 대응하는 배터리는 201번째 사이클 동안 타겟 배터리가 된다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a를 참조하며, 배터리 시스템(700)은 배터리 팩(710) 및 배터리 관리 장치(720)를 포함한다.
배터리 팩(710)은 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 셀을 나타낼 수 있다. 배터리 팩(710)은 nSmP구조일 수 있다. 여기서, n 및 m은 정수이고, S는 직렬을 나타내며, P는 병렬을 나타낸다. 이하, 도 7b 및 도 7c를 참조하면서 배터리 팩(710)의 구조를 설명한다.
도 7b를 참조하면, 배터리 팩(710)의 일례가 도시된다. 배터리 팩(710)은 직렬로 연결된 복수의 배터리 모듈(711, 712, 및 713)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 배터리 모듈(711, 712, 및 713) 각각은 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 도 7b의 배터리 팩(710)은 3S5P구조이다.
도 7c를 참조하면, 배터리 팩(710)의 다른 일례가 도시된다. 배터리 팩(710)은 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀(714, 715, 및 716)을 포함할 수 있다. 도 7c의 배터리 팩(710)은 3S1P구조이다.
다시 도 7a로 돌아와서, 배터리 관리 장치(720)는 배터리 팩(710)을 관리 및/또는 제어한다. 배터리 관리 장치(720)는 위에서 설명한 배터리 관리 방법을 수행하는 알고리즘이 구현된 소프트웨어를 실행할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치는 칩(chip) 형태로 구현되어 ECU(Electric Control Unit)에 탑재될 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치는 물리적 보드(board) 또는 유닛(unit) 형태로 구현되어 ECU와 통신할 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치는 전기 자동차(또는 하이브리드 자동차) 또는 에너지 저장 장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 대용량 배터리 관리 시스템에 탑재될 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치는 충전 가능(rechargeable) 배터리가 탑재되는 전자기기 또는 기기 관리 시스템에 탑재될 수 있다. 전자기기는, 예를 들어, 노트북, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 또는 웨어러블 디바이스 등 다양한 형태의 물리적 어플리케이션을 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치(720)는 배터리 팩(710)의 팩 상태 정보를 정의할 수 있다. 팩 상태 정보는 위에서 설명한 것과 같이, SOH, SOC, Capacity, 및 RUL 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. SOH는 배터리의 초기 커패시티와 현재 커패시티 사이의 비율로 표현될 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니고 다양한 방식으로 표현될 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(720)는 배터리 팩(710)에 포함된 복수의 배터리 각각의 물리량을 이용하지 않고 특정 배터리의 물리량을 기초로 팩 상태 정보를 정의할 수 있다. 이하, 도 7d를 참조하면서, 배터리 관리 장치(720)의 일례를 설명한다.
도 7d를 참조하면, 배터리 관리 장치(720)는 변화량 확인부(721), 랭킹 결정 및 가중치 누적부(722), 타겟 결정부(723), 컨트롤러(724), 타겟 상태 결정부(725), 및 팩 상태 정의부(726)를 포함한다.
변화량 확인부(721), 랭킹 결정 및 가중치 누적부(722), 타겟 결정부(723), 컨트롤러(724), 타겟 상태 결정부(725), 및 팩 상태 정의부(726)는 프로세서에 의해 구현될 수 있다.
배터리 팩(710)은 복수의 배터리를 포함할 수 있다.
배터리는 배터리 모듈을 나타낼 수 있다. 도 7b를 통해 설명한 것과 같이, 배터리 팩(710)은 서로 직렬로 연결된 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 모듈 각각은 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 후술하겠지만, 배터리 관리 장치(720)는 복수의 배터리 모듈 중에서 타겟 배터리 모듈을 결정할 수 있고, 타겟 배터리 모듈의 상태 정보를 팩 상태 정보로 결정할 수 있다.
또한, 배터리는 배터리 셀을 나타낼 수 있다. 도 7c를 통해 설명한 것과 같이, 배터리 팩(710)은 서로 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 후술하겠지만, 배터리 관리 장치(720)는 복수의 배터리 셀 중에서 타겟 배터리 셀을 결정할 수 있고, 타겟 배터리 셀의 상태 정보를 팩 상태 정보로 결정할 수 있다.
전술한 배터리 팩(710)의 구조는 예시적인 사항일 뿐, 배터리 팩(710)의 구조는 전술한 사항으로 한정되지 않는다.
센서(730)는 사이클의 시작 시점에서 복수의 배터리 각각의 제1 물리량을 센싱할 수 있고, 사이클의 종료 시점에서의 복수의 배터리 각각의 제2 물리량을 센싱할 수 있다. 배터리 팩(710)은 배터리 관리 장치(720)로 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 제2 물리량을 전송할 수 있다.
도 7d에 도시된 예의 경우, 센서(730)는 배터리 팩(710) 내에 위치한다. 이는, 일 실시예에 따른 예시적인 사항일 뿐, 센서(730)는 배터리 팩(710)의 외부에 위치할 수 있다. 또한, 도 7d에 도시된 예의 경우, 하나의 센서(730)가 복수의 배터리와 연결되어 복수의 배터리 각각의 물리량을 센싱할 수 있다. 이는, 일 실시예에 따른 예시적인 사항일 뿐이다. 복수의 센서 각각이 복수의 배터리 각각의 물리량을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 각각에 대응하는 센서가 대응 배터리의 물리량을 센싱할 수 있다.
컨트롤러(720)는 CAN 통신 등이 가능한 통신 인터페이스를 포함할 수 있고, 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 제2 물리량을 수신할 수 있다. 사이클이 종료된 경우, 컨트롤러(724)는 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 제2 물리량을 변화량 확인부(721)로 전달할 수 있다.
변화량 확인부(721)는 복수의 배터리 각각의 변화 정보를 확인한다. 예를 들어, 변화량 확인부(721)는 제1 물리량 및 제2 물리량 사이의 차이값을 연산할 수 있다.
랭킹 결정 및 가중치 누적부(722)는 복수의 배터리 각각의 변화 정보를 기초로 복수의 배터리 각각의 랭킹을 결정한다. 또한, 랭킹 결정 및 가중치 누적부(722)는 복수의 배터리 각각의 랭킹에 대응하는 가중치를 복수의 배터리 각각에 대응하는 타겟 결정 정보에 누적할 수 있다. 이로 인해, 복수의 배터리 각각에 대응하는 타겟 결정 정보는 업데이트될 수 있다.
타겟 결정부(723)는 복수의 배터리중에서 타겟 배터리를 결정한다. 타겟 배터리의 결정은 위에서 설명하였으므로, 상세한 설명을 생략한다.
가운데 배터리가 타겟 배터리로 결정되었다고 하자. 컨트롤러(724)는 가운데 배터리의 물리량, 즉, 타겟 물리량을 획득하기 위한 제어 신호를 배터리 팩(710)으로 전송할 수 있다. 센서(730)는 제어 신호를 기초로 타겟 물리량을 센싱할 수 있다. 여기서, 센서(730)는 다른 배터리의 물리량을 센싱하지 않을 수 있다. 컨트롤러(724)는 배터리 팩(710)으로부터 타겟 물리량을 수신할 수 있고, 타겟 상태 결정부(725)로 타겟 물리량을 전달할 수 있다.
타겟 상태 결정부(725)는 타겟 물리량을 기초로 타겟 배터리의 상태 정보를 결정한다. 타겟 배터리의 상태 정보가 결정된 경우, 팩 상태 정의부(726)는 배터리 팩(710)의 타겟 배터리의 상태 정보를 팩 상태 정보로 정의한다.
도 1 내지 도 6을 통해 기술된 사항들은 도 7a 내지 도 7d를 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 8은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(800)는 메모리(810) 및 프로세서(820)를 포함한다.
메모리(810)는 복수의 배터리 각각의 물리량을 저장한다. 예를 들어, 메모리(810)는 사이클의 시작 시점에서의 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 사이클의 종료 시점에서의 복수의 배터리 각각의 제2 물리량을 저장할 수 있다.
프로세서(820)는 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 확인하고, 각각의 변화 정보를 기초로 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정한다. 예를 들어, 프로세서(820)는 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 이용하여 복수의 배터리 각각의 랭킹을 결정할 수 있고, 각각의 랭킹을 이용하여 타겟 배터리를 결정할 수 있다.
프로세서(820)는 타겟 배터리의 상태 정보를 기초로 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정한다.
프로세서(820)는 도 7b에 도시된 변화량 확인부(721), 랭킹 결정 및 가중치 누적부(722), 타겟 결정부(723), 컨트롤러(724), 타겟 상태 결정부(725), 및 팩 상태 정의부(726)를 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 7d를 통해 기술된 사항들은 도 8을 통해 기술된 사항들에 적용될 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 9는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
전기 자동차는 배터리 팩 및 배터리 관리 장치를 포함한다.
전기 자동차가 운행하는 경우, 방전 사이클이 시작되고, 전기 자동차의 운행이 종료되는 경우, 방전 사이클은 종료된다. 방전 사이클이 종료된 경우, 배터리 관리 장치는 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정하고 배터리 팩의 팩 상태 정보를 정의한다. 배터리 관리 장치는 팩 상태 정보를 계기판에 표시할 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치는 사용자의 단말로 팩 상태 정보를 전송할 수 있다. 이로 인해, 사용자는 배터리 팩의 충전 상태, 수명 상태 등을 확인할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 배터리 관리 장치의 배터리 관리 방법에 있어서,
    복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 확인하는 단계;
    상기 각각의 변화 정보를 기초로 상기 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정하는 단계; 및
    상기 타겟 배터리의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 배터리를 포함하는 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 각각의 변화 정보는 상기 각각의 물리량이 사이클 동안 변화한 정도와 대응하고,
    상기 사이클은 완전 충전 사이클, 완전 방전 사이클, 부분 충전 사이클, 및 부분 방전 사이클 중 적어도 하나를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 배터리를 결정하는 단계는,
    상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹(ranking)을 결정하는 단계; 및
    상기 각각의 랭킹을 이용하여 상기 복수의 배터리 중에서 상기 타겟 배터리를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 배터리를 결정하는 단계는,
    사이클(cycle)에 대응하는 상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹을 결정하는 단계;
    상기 각각의 랭킹에 대응하는 가중치를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트하는 단계; 및
    상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보를 이용하여 상기 타겟 배터리를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보는,
    상기 사이클 이전의 복수의 이전 사이클 각각이 종료될 때 마다 결정된 복수의 배터리 각각의 랭킹에 대응하는 가중치가 누적된 것인,
    배터리 관리 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보는,
    상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보와 상기 각각의 가중치를 합한 것인,
    배터리 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 확인하는 단계는,
    사이클의 시작 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 상기 사이클의 종료 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제2 물리량 사이의 차이값을 연산하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 타겟 배터리를 결정하는 단계는,
    상기 복수의 배터리 각각의 상기 차이값의 절대값을 기초로 상기 복수의 배터리 중에서 상기 타겟 배터리를 결정하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 팩 상태 정보를 결정하는 단계는,
    상기 타겟 배터리의 타겟 물리량을 수신하는 단계;
    상기 타겟 물리량을 기초로 상기 상태 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 상태 정보를 상기 팩 상태 정보로 결정하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 타겟 물리량을 획득하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제어 신호를 상기 배터리 팩으로 전송하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 타겟 물리량을 수신하는 단계는,
    상기 배터리 팩의 센서에 의해 센싱된 상기 타겟 물리량을 수신하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 변화 정보는,
    상기 복수의 배터리 각각의 열화도에 대응하는,
    배터리 관리 방법.
  11. 삭제
  12. 복수의 배터리 각각의 물리량을 저장하는 메모리; 및
    상기 복수의 배터리 각각의 물리량의 변화 정보를 기초로 상기 복수의 배터리 중에서 타겟 배터리를 결정하고, 상기 타겟 배터리의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 배터리를 포함하는 배터리 팩의 팩 상태 정보를 결정하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 각각의 변화 정보는 상기 각각의 물리량이 사이클 동안 변화한 정도와 대응하고,
    상기 사이클은 완전 충전 사이클, 완전 방전 사이클, 부분 충전 사이클, 및 부분 방전 사이클 중 적어도 하나를 포함하는,
    배터리 관리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹(ranking)을 결정하고, 상기 각각의 랭킹을 이용하여 상기 복수의 배터리 중에서 상기 타겟 배터리를 결정하는,
    배터리 관리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    사이클에 대응하는 상기 각각의 변화 정보를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각의 랭킹을 결정하고, 상기 각각의 랭킹에 대응하는 가중치를 이용하여 상기 복수의 배터리 각각에 대응하는 타겟 결정 정보를 업데이트하며, 상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보를 이용하여 상기 타겟 배터리를 결정하는,
    배터리 관리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보는,
    상기 사이클 이전의 복수의 이전 사이클 각각이 종료될 때 마다 결정된 복수의 배터리 각각의 랭킹에 대응하는 가중치가 누적된 것인,
    배터리 관리 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 각각의 업데이트된 타겟 결정 정보는,
    상기 각각의 업데이트 전 타겟 결정 정보와 상기 각각의 가중치를 합한 것인,
    배터리 관리 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    사이클의 시작 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제1 물리량 및 상기 사이클의 종료 시점에서의 상기 복수의 배터리 각각의 제2 물리량 사이의 차이값을 연산하는,
    배터리 관리 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 타겟 배터리가 결정된 경우,
    상기 프로세서는,
    통신 인터페이스를 통해 상기 타겟 배터리의 타겟 물리량을 수신하고, 상기 타겟 물리량을 기초로 상기 상태 정보를 결정하며, 상기 상태 정보를 상기 팩 상태 정보로 결정하는,
    배터리 관리 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 각각의 변화 정보는,
    상기 복수의 배터리 각각의 열화도에 대응하는,
    배터리 관리 장치.
  20. 삭제
KR1020160000252A 2016-01-04 2016-01-04 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치 KR102565272B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160000252A KR102565272B1 (ko) 2016-01-04 2016-01-04 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치
US15/397,875 US10473726B2 (en) 2016-01-04 2017-01-04 Battery management method and battery management apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160000252A KR102565272B1 (ko) 2016-01-04 2016-01-04 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170081334A KR20170081334A (ko) 2017-07-12
KR102565272B1 true KR102565272B1 (ko) 2023-08-09

Family

ID=59226282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160000252A KR102565272B1 (ko) 2016-01-04 2016-01-04 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10473726B2 (ko)
KR (1) KR102565272B1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10139843B2 (en) 2012-02-22 2018-11-27 Honeywell International Inc. Wireless thermostatic controlled electric heating system
US9806705B2 (en) 2013-04-23 2017-10-31 Honeywell International Inc. Active triac triggering circuit
US11054448B2 (en) 2013-06-28 2021-07-06 Ademco Inc. Power transformation self characterization mode
US9983244B2 (en) 2013-06-28 2018-05-29 Honeywell International Inc. Power transformation system with characterization
US10811892B2 (en) * 2013-06-28 2020-10-20 Ademco Inc. Source management for a power transformation system
US9628074B2 (en) 2014-06-19 2017-04-18 Honeywell International Inc. Bypass switch for in-line power steal
KR102530940B1 (ko) * 2018-04-23 2023-05-11 현대자동차주식회사 차량용 에너지저장장치 시스템
EP3994894A1 (en) * 2019-07-02 2022-05-11 Wärtsilä Finland Oy Determination of a configuration of a battery pack
CN113964396A (zh) * 2021-09-01 2022-01-21 深圳艾斯特创新科技有限公司 电池、电池识别方法、装置、电子设备及可读存储介质

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10111348A (ja) 1996-10-03 1998-04-28 Seiko Epson Corp 二次電源の電源残容量監視装置、および該監視装置を備えた電子機器
JPH10304588A (ja) * 1997-02-25 1998-11-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
JP4543714B2 (ja) * 2004-03-23 2010-09-15 日産自動車株式会社 組電池の容量調整装置および容量調整方法
JP4818808B2 (ja) 2006-05-19 2011-11-16 富士電機株式会社 組電池状態測定装置、組電池劣化判定方法および組電池劣化判定プログラム
JP5075741B2 (ja) 2008-06-02 2012-11-21 パナソニック株式会社 不均衡判定回路、電源装置、及び不均衡判定方法
JP2011113688A (ja) 2009-11-25 2011-06-09 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池の状態検知方法
JP5586219B2 (ja) 2009-12-25 2014-09-10 株式会社東芝 診断装置、電池パック及び電池価値指標の製造方法
JP5299397B2 (ja) 2010-10-18 2013-09-25 株式会社デンソー 電池状態監視装置
EP2541728A2 (en) * 2011-06-30 2013-01-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Cell balancing device
KR101338348B1 (ko) * 2012-05-25 2013-12-06 주식회사 피엠그로우 배터리팩의 배터리 유닛 노후화 시스템 및 방법
US9594123B2 (en) 2013-06-13 2017-03-14 Fca Us Llc Techniques for estimating battery pack parameters

Also Published As

Publication number Publication date
US20170192061A1 (en) 2017-07-06
US10473726B2 (en) 2019-11-12
KR20170081334A (ko) 2017-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102565272B1 (ko) 배터리 관리 방법 및 배터리 관리 장치
JP6830544B2 (ja) バッテリー充電状態推定装置及び方法
CN102209905B (zh) 用于以同步方式测量二次电池组的电流和电压的设备和方法
CN103076571B (zh) 估测电池的方法与系统
CN110945738B (zh) 充电时间运算方法和充电控制装置
JP6622448B2 (ja) バッテリ管理システムおよびその駆動方法
JP5743367B2 (ja) バッテリー管理システムおよびバッテリー管理方法
JP6113920B2 (ja) バッテリセルの容量決定のための方法
WO2012169061A1 (ja) 電池制御装置、電池システム
KR101903702B1 (ko) 배터리 셀들의 전하 관리 방법 및 시스템
CN110869784A (zh) 用于估计soc-ocv曲线的方法和设备
JP2009081981A (ja) 充電状態最適化装置及びこれを具えた組電池システム
KR101852664B1 (ko) 배터리 잔존수명 추정 장치 및 방법
KR101683603B1 (ko) 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 장치 및 이를 위한 방법
CN108061863A (zh) 检测电池的方法及装置、计算机可读存储介质、电池管理系统
JP6749080B2 (ja) 蓄電システム、二次電池の制御システム及び二次電池の制御方法
KR20190049272A (ko) 배터리 soc 추정 장치 및 방법
JP5583057B2 (ja) 電池モジュール、組電池システム、電池調整方法およびプログラム
CN108110336B (zh) 电池包均衡控制方法、装置和设备
KR101277733B1 (ko) 배터리의 ｓｏｃ를 추정하는 장치 및 방법
JP6737022B2 (ja) シミュレーション方法及びシミュレーション装置
JP6699391B2 (ja) 状態出力装置、状態出力プログラム及び状態出力方法
KR102559200B1 (ko) 배터리 유닛을 관리하는 장치, 방법, 및 시스템
JP6350174B2 (ja) 電池システム用制御装置および電池システムの制御方法
WO2013057784A1 (ja) 電池制御装置、二次電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right