KR102592332B1 - Battery management system, battery pack and method for charging battery - Google Patents

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Abstract

본 개시는 배터리 관리 시스템, 배터리 팩 및 배터리 충전 방법에 관한 것이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈의 전압을 측정하는 센싱부; 및 상기 측정된 전압이 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압 이상으로 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하는 제어부;를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 SOH를 추정하고, 상기 추정된 SOH를 기초로 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간을 결정한다.This disclosure relates to battery management systems, battery packs, and battery charging methods. A battery management system according to an embodiment of the present disclosure includes a sensing unit that measures the voltage of a battery module; and a control unit that determines whether the measured voltage is higher than the reference voltage for determining whether the battery module is overvoltage and continues for more than a reference time. The control unit estimates the SOH of the battery module and determines the reference voltage and the reference time based on the estimated SOH.

Description

배터리 관리 시스템, 배터리 팩 및 배터리 충전 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM, BATTERY PACK AND METHOD FOR CHARGING BATTERY}Battery management system, battery pack and battery charging method {BATTERY MANAGEMENT SYSTEM, BATTERY PACK AND METHOD FOR CHARGING BATTERY}

본 발명은 배터리 관리 시스템, 배터리 팩 및 배터리 충전 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 과전압으로부터 배터리를 보호하는 배터리 관리 시스템, 배터리 팩 및 배터리 충전 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery management system, a battery pack, and a battery charging method. More specifically, it relates to a battery management system that protects a battery from overvoltage, a battery pack, and a battery charging method.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and portable phones has rapidly increased, and as the development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, and satellites has begun, the need for high-performance batteries capable of repeated charging and discharging has increased. Research is actively underway.

현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Currently commercialized batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium batteries have little memory effect compared to nickel-based batteries, so they can be freely charged and discharged, and have a low self-discharge rate. It is attracting attention due to its extremely low and high energy density.

SOH(State Of Health)는 배터리가 사용됨에 따라 발생하는 용량의 변화를 정량적으로 나타내주는 파라미터이다 이러한 SOH는 일반적으로 설계 용량에 대한 만충전 용량의 백분율로 표현될 수 있다. 만충전 용량은 배터리가 실제로 수용할 수 있는 최대의 전하량을 나타내는 것으로서, 배터리의 충방전 횟수가 증가함에 따라 점차적으로 낮아진다는 점에서, 고정된 값의 설계 용량과는 구별되는 것이다.SOH (State Of Health) is a parameter that quantitatively indicates the change in capacity that occurs as the battery is used. SOH can generally be expressed as a percentage of the full charge capacity to the design capacity. Full charge capacity represents the maximum amount of charge that the battery can actually accommodate, and is different from the fixed value design capacity in that it gradually decreases as the number of charge and discharge cycles of the battery increases.

이러한 SOH를 추정하는 방법은 매우 다양하다. 예컨대, 배터리의 내부저항과 온도를 이용하여 SOH를 추정하는 방법, 완전방전테스트를 통해 SOH를 추정하는 방법 등이 존재한다. There are many different ways to estimate SOH. For example, there are methods for estimating SOH using the internal resistance and temperature of the battery, methods for estimating SOH through a full discharge test, etc.

SOH는 배터리의 용량이 최초의 설계 용량 대비 얼만큼 줄어들었는지 즉, 배터리를 앞으로 얼마나 더 사용할 수 있는지를 알려주는 지표로 활용될 수 있다. 예컨대, 사용자는 외부 장치로 통지되는 배터리의 SOH를 참조하여, 배터리의 교체 시점을 미리 확인할 수 있다.SOH can be used as an indicator of how much the battery capacity has decreased compared to the initial design capacity, that is, how much more the battery can be used in the future. For example, the user can check in advance when the battery should be replaced by referring to the SOH of the battery notified by an external device.

한편, 배터리가 과전압 상태로 있는 시간이 길어질수록, 전해액의 분해를 인해 다량의 가스가 발생하게 되고, 발생된 가스에 의해 배터리를 밀봉하는 케이스의 내부 압력과 온도가 상승하여 배터리의 스웰링이 발생하며, 이러한 상태가 오래 지속되는 경우 배터리의 폭발 우려가 상당히 높다. 이러한 과전압으로부터 배터리를 보호하기 위한 수많은 종래 기술들이 개시된 바 있다.Meanwhile, the longer the battery is in an overvoltage state, the more gas is generated due to the decomposition of the electrolyte, and the generated gas increases the internal pressure and temperature of the case that seals the battery, causing swelling of the battery. If this condition continues for a long time, the risk of the battery exploding is quite high. Numerous prior technologies have been disclosed to protect batteries from such overvoltage.

대부분의 종래 기술들은 단순히 배터리의 전압을 단일의 고정된 기준값과 비교한 결과에 따라, 배터리가 과전압 상태에 있는지 판정하는 방식을 채용하고 있다. 배터리가 과전압 상태에 있는 것으로 판정되는 경우, 배터리에 공급되는 전원을 차단함으로써, 배터리의 과충전에 따른 문제를 어느 정도는 막을 수 있다. Most conventional technologies simply use a method of determining whether the battery is in an overvoltage state based on the results of comparing the battery's voltage with a single, fixed reference value. If the battery is determined to be in an overvoltage state, problems caused by overcharging of the battery can be prevented to some extent by cutting off the power supplied to the battery.

하지만, 배터리의 SOH가 낮아질수록, 완충 시의 배터리의 전압인 만충전 전압도 낮아지는 특성을 가짐에도, 종래 기술들은 SOH와는 무관한 상기 기준값을 기준으로 배터리의 과전압을 판정하게 되므로, 그 판정의 정확도가 떨어질 수 밖에 없다. 따라서, 배터리의 SOH에 맞춰, 배터리가 과전압 상태에 있는지를 판정하는 데에 기준이 되는 값도 적절히 조절해줄 필요가 있다.However, as the SOH of the battery decreases, the full charge voltage, which is the voltage of the battery when fully charged, also decreases. However, in the prior art, the overvoltage of the battery is determined based on the above reference value unrelated to the SOH, so the determination of the overvoltage is difficult. Accuracy is bound to drop. Therefore, it is necessary to appropriately adjust the standard value for determining whether the battery is in an overvoltage state according to the SOH of the battery.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 SOH에 따라, 배터리가 과전압 상태에 있는지 여부를 판정하는 데에 기준이 되는 값을 결정하는 배터리 관리 시스템, 배터리 팩 및 배터리 충전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was made to solve the above problems, and includes a battery management system, a battery pack, and battery charging that determine a standard value for determining whether the battery is in an overvoltage state according to the SOH of the battery. The purpose is to provide a method.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood by practicing the present invention. In addition, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈의 전압을 측정하는 센싱부; 및 상기 측정된 전압이 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압 이상으로 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하는 제어부;를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 SOH를 추정하고, 상기 추정된 SOH를 기초로 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간을 결정한다.A battery management system according to an aspect of the present invention includes a sensing unit that measures the voltage of a battery module; and a control unit that determines whether the measured voltage is higher than the reference voltage for determining whether the battery module is overvoltage and continues for more than a reference time. The control unit estimates the SOH of the battery module and determines the reference voltage and the reference time based on the estimated SOH.

또한, 상기 제어부는, 상기 추정된 SOH가 감소할수록 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다.Additionally, the control unit may decrease at least one of the reference voltage and the reference time as the estimated SOH decreases.

또한, 상기 센싱부는, 상기 배터리 모듈의 온도를 더 측정할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 추정된 SOH 및 상기 측정된 온도를 기초로 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.Additionally, the sensing unit may further measure the temperature of the battery module. The control unit may determine at least one of the reference voltage and the reference time based on the estimated SOH and the measured temperature.

또한, 상기 제어부는, 상기 측정된 온도가 증가할수록 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다.Additionally, the control unit may decrease at least one of the reference voltage and the reference time as the measured temperature increases.

또한, 미리 정해진 복수의 SOH 구간들 및 상기 각각의 SOH 구간에 연관된 복수의 참조 전압들이 기록된 제1 룩업테이블을 저장하는 메모리;를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 복수의 참조 전압들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 전압을 선택하고, 상기 선택된 참조 전압을 기초로 상기 기준 전압을 결정할 수 있다.In addition, it may further include a memory that stores a first lookup table in which a plurality of predetermined SOH sections and a plurality of reference voltages associated with each SOH section are recorded. The control unit may select a reference voltage associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference voltages and determine the reference voltage based on the selected reference voltage.

또한, 상기 제1 룩업테이블에는, 상기 각각의 SOH 구간에 연관된 복수의 참조 시간들이 더 기록될 수 있다. 상기 제어부는 상기 복수의 참조 시간들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 시간을 선택하고, 상기 선택된 참조 시간을 기초로, 상기 기준 시간을 결정할 수 있다.Additionally, a plurality of reference times associated with each SOH section may be further recorded in the first lookup table. The control unit may select a reference time associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference times and determine the reference time based on the selected reference time.

또한, 상기 메모리는, 미리 정해진 복수의 온도 구간들 및 상기 각각의 온도 구간에 연관된 복수의 가중치들이 기록된 제2 룩업테이블을 저장할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 복수의 가중치들 중에서 상기 측정된 온도가 속하는 온도 구간에 연관된 가중치를 선택하고, 상기 선택된 참조 전압 및 상기 선택된 가중치를 기초로, 상기 기준 전압을 결정할 수 있다.Additionally, the memory may store a second lookup table in which a plurality of predetermined temperature sections and a plurality of weights associated with each temperature section are recorded. The control unit may select a weight associated with a temperature section to which the measured temperature belongs from among the plurality of weights, and determine the reference voltage based on the selected reference voltage and the selected weight.

또한, 상기 제어부는, 상기 선택된 참조 시간 및 상기 선택된 가중치를 기초로, 상기 기준 시간을 결정할 수 있다.Additionally, the control unit may determine the reference time based on the selected reference time and the selected weight.

또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속된 경우, 미리 정해진 과전압 방지 동작을 실행할 수 있다.Additionally, the control unit may perform a predetermined overvoltage prevention operation when the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than the reference time.

본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈에 대한 충전 동작 및 방전 동작을 선택적으로 실행하도록 구성된 충방전 회로; 및 상기 배터리 모듈 및 상기 충방전 회로와 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 모듈의 상태를 모니터링하고, 상기 충방전 회로의 동작을 제어하도록 구성된 배터리 관리 시스템;을 포함한다. 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 모듈의 SOH를 추정하고, 상기 추정된 SOH를 기초로 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및 기준 시간을 결정하며, 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하고, 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속된 경우, 미리 정해진 과전압 방지 동작을 실행한다. 상기 충방전 회로는, 상기 과전압 방지 동작이 실행된 경우, 상기 충전 동작을 중단한다.A battery pack according to another aspect of the present invention includes a battery module; a charge/discharge circuit configured to selectively perform charging and discharging operations for the battery module; and a battery management system electrically connected to the battery module and the charging/discharging circuit, and configured to monitor the state of the battery module and control the operation of the charging/discharging circuit. The battery management system estimates the SOH of the battery module, determines a reference voltage and a reference time for determining whether the battery module is overvoltage based on the estimated SOH, and determines whether the voltage of the battery module is the reference voltage. As described above, it is determined whether the voltage of the battery module continues for more than the reference time, and if the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than the reference time, a predetermined overvoltage prevention operation is performed. The charging/discharging circuit stops the charging operation when the overvoltage prevention operation is performed.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 충전 방법은, 배터리 모듈의 SOH를 추정하는 단계; 상기 추정된 SOH를 기초로 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및 기준 시간을 결정하는 단계; 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하는 단계; 및 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속된 경우, 미리 정해진 과전압 방지 동작을 실행하는 단계;를 포함한다.A battery charging method according to another aspect of the present invention includes estimating the SOH of a battery module; determining a reference voltage and a reference time for determining whether the battery module is overvoltage based on the estimated SOH; determining whether the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than the reference time; And when the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than the reference time, executing a predetermined overvoltage prevention operation.

또한, 상기 기준 전압 및 기준 시간을 결정하는 단계는, 미리 정해진 복수의 SOH 구간들 및 상기 각각의 SOH 구간에 연관된 복수의 참조 전압들이 기록된 제1 룩업테이블에 접근하여, 상기 복수의 참조 전압들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 전압을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 참조 전압을 기초로 상기 기준 전압을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step of determining the reference voltage and the reference time includes accessing a first lookup table in which a plurality of predetermined SOH sections and a plurality of reference voltages associated with each SOH section are recorded, and the plurality of reference voltages selecting a reference voltage associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs; and determining the reference voltage based on the selected reference voltage.

또한, 상기 제1 룩업테이블에는, 상기 각각의 SOH 구간에 연관된 복수의 참조 시간들이 더 기록될 수 있다. 이 경우, 상기 기준 전압 및 기준 시간을 결정하는 단계는, 상기 복수의 참조 시간들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 시간을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 참조 시간을 기초로, 상기 기준 시간을 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Additionally, a plurality of reference times associated with each SOH section may be further recorded in the first lookup table. In this case, determining the reference voltage and reference time may include selecting a reference time associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference times; and determining the reference time based on the selected reference time.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리의 SOH에 따라 배터리의 과전압 상태에 있는지 여부를 판정하는 데에 기준이 되는 값을 결정할 수 있다. 이에 따라, 전술한 종래 기술들에 비하여, 배터리에 대한 충전 효율을 보다 향상시키면서도, 배터리의 퇴화 속도를 늦출 수 있을 뿐만 아니라, 과충전에 의한 스웰링 현상과 폭발 등의 위험성을 더욱 완화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a standard value for determining whether the battery is in an overvoltage state can be determined according to the SOH of the battery. Accordingly, compared to the above-mentioned conventional technologies, it is possible to further improve the charging efficiency of the battery, slow down the deterioration rate of the battery, and further reduce the risks of swelling and explosion due to overcharging.

또한, 배터리의 과전압 여부에 대한 판단의 정확성을 향상시킬 수 있다.Additionally, the accuracy of determining whether the battery is overvoltage can be improved.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템과 이를 포함하는 배터리 팩의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 배터리 모듈의 SOH에 따른 한계 전압 및 한계 시간의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템이 배터리 모듈의 SOH에 따라 과전압 판정을 위한 기준 전압 및 기준 시간을 조절하는 방식을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템이 배터리 모듈의 SOH에 따라 과전압 판정을 위한 기준 전압 및 기준 시간을 조절하는 방식을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법을 보여주는 순서도이다.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a diagram schematically showing the functional configuration of a battery management system and a battery pack including the same according to an embodiment of the present invention.
Figures 2a and 2b are graphs showing changes in limit voltage and limit time according to the SOH of the battery module.
3 to 6 are diagrams referenced to explain how the battery management system according to an embodiment of the present invention adjusts the reference voltage and reference time for overvoltage determination according to the SOH of the battery module.
7 and 8 are diagrams referenced to explain how a battery management system according to another embodiment of the present invention adjusts the reference voltage and reference time for overvoltage determination according to the SOH of the battery module.
Figure 9 is a flowchart showing a battery charging method according to an embodiment of the present invention.

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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.

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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, various alternatives are available to replace them. It should be understood that equivalents and variations may exist.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless specifically stated to the contrary. Additionally, terms such as <control unit> used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Additionally, throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this refers not only to the case where it is "directly connected" but also to the case where it is "indirectly connected" with another element in between. Includes.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a battery management system and a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)과 이를 포함하는 배터리 팩(1)의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 있어서, 데이터의 송수신을 위한 통신 라인들은 점선으로 표시하고, 충방전을 위한 전력 라인은 실선으로 표시하였다.Figure 1 is a diagram schematically showing the functional configuration of a battery management system 100 and a battery pack 1 including the same according to an embodiment of the present invention. In Figure 1, communication lines for transmitting and receiving data are indicated with dotted lines, and power lines for charging and discharging are indicated with solid lines.

도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리 모듈(10), 충방전 회로(20) 및 배터리 관리 시스템(100)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the battery pack 1 includes a battery module 10, a charge/discharge circuit 20, and a battery management system 100.

배터리 모듈(10)은 상호 간의 직렬 또는 병렬로 연결되는 다수의 배터리들을 포함할 수 있다. 물론 배터리 모듈(10)은 단일의 배터리만으로 구성될 수도 있다. 이때, 배터리의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 재충전이 가능한 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등의 이차 전지로 구성할 수 있다. 배터리 모듈(10)에 포함되는 배터리의 개수는 배터리 모듈(10)에 요구되는 전압 및 용량에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.The battery module 10 may include a plurality of batteries connected to each other in series or parallel. Of course, the battery module 10 may be composed of only a single battery. At this time, the type of battery is not particularly limited and can be composed of secondary batteries such as rechargeable lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries. It is obvious that the number of batteries included in the battery module 10 can vary depending on the voltage and capacity required for the battery module 10.

충방전 회로(20)는 배터리 모듈(10)에 대한 충전 동작을 수행하는 충전부(21)와 배터리 모듈(10)에 대한 방전 동작을 수행하는 방전부(22)를 포함할 수 있다. 충방전 회로(20)는 배터리 모듈(10)에 대한 충전 동작 및 방전 동작을 선택적으로 실행하도록 구성될 수 있다. 충전부(21)는 외부 장치(2)로부터 공급되는 전력을 배터리 모듈(10)에 요구되는 형태로 변환한 후 배터리 모듈(10)에 공급한다. 반대로, 방전부(22)는 배터리 모듈(10)로부터 공급되는 전력을 외부 장치(2)에 요구되는 형태로 변환한 후 외부 장치(2)에 공급할 수 있다. 외부 장치(2)는 충전기나 전력을 소모하는 부하일 수 있다.The charging/discharging circuit 20 may include a charging unit 21 that performs a charging operation on the battery module 10 and a discharging unit 22 that performs a discharging operation on the battery module 10 . The charge/discharge circuit 20 may be configured to selectively perform charging and discharging operations for the battery module 10 . The charging unit 21 converts the power supplied from the external device 2 into a form required for the battery module 10 and then supplies it to the battery module 10. Conversely, the discharge unit 22 may convert the power supplied from the battery module 10 into a form required by the external device 2 and then supply it to the external device 2 . The external device 2 may be a charger or a load that consumes power.

예컨대, 충전부(21)와 방전부(22)는 각각 제어부(120)로부터 출력되는 PWM 신호에 응답하여 배터리 모듈(10)에 공급되거나 배터리 모듈(10)로부터 공급되는 전압 및 전류를 조절 가능하도록 구성되는 스위칭 소자(예, MOSFET)를 포함할 수 있다.For example, the charging unit 21 and the discharging unit 22 are configured to adjust the voltage and current supplied to or from the battery module 10 in response to the PWM signal output from the control unit 120, respectively. It may include a switching element (e.g., MOSFET).

배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)와 충방전 회로(20)에 전기적으로 연결된다. 예컨대, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10) 및 충방전 회로(20)와 CAN(Controller Area Network)을 통해 상호 접속될 수 있다.The battery management system 100 is electrically connected to the battery module 10 and the charge/discharge circuit 20. For example, the battery management system 100 may be interconnected with the battery module 10 and the charge/discharge circuit 20 through CAN (Controller Area Network).

배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)의 안전성과 신뢰성을 보증하기 위해 배터리 모듈(10)의 전반적인 상태를 측정 및 관리하는 것으로서, 배터리의 상태에 따라 충방전 회로(20)에 의해 실행 가능한 동작들을 개별적으로 제어하도록 구성된다. 배터리 관리 시스템(100)에 의해 수행되는 제어 동작은 크게 배터리 모듈(10)의 냉각을 위한 열 제어 동작과 충전상태 제어 동작으로 구분될 수 있다.The battery management system 100 measures and manages the overall state of the battery module 10 to ensure the safety and reliability of the battery module 10. It is configured to control operations individually. Control operations performed by the battery management system 100 can be largely divided into thermal control operations for cooling the battery module 10 and charge state control operations.

구체적으로, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)의 상태(예, 전압, 전류 및 온도)를 실시간 또는 주기적으로 모니터링하여, 배터리 모듈(10)이 최적의 상태로 유지되도록 하고, 배터리 모듈(10) 또는 이와 전기적으로 결합된 다른 전자 부품들의 이상이 감지된 경우, 이러한 이상을 외부 장치(2)에 알리기 위한 신호를 출력할 수 있다. 물론, 배터리 모듈(10)에 대한 충전 동작과 방전 동작을 개별적으로 개시 또는 중단시키기 위한 신호를 출력할 수 있다는 것은 자명하다.Specifically, the battery management system 100 monitors the status (e.g., voltage, current, and temperature) of the battery module 10 in real time or periodically to maintain the battery module 10 in an optimal state, and maintains the battery module 10 in an optimal state. When an abnormality in (10) or other electronic components electrically coupled thereto is detected, a signal can be output to notify the external device (2) of this abnormality. Of course, it is obvious that signals for separately starting or stopping the charging operation and discharging operation of the battery module 10 can be output.

특히, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리의 충전 시에는 과충전을 방지하고, 방전 시에는 과방전을 방지토록 하는 동작을 수행한다. In particular, the battery management system 100 performs operations to prevent overcharging when charging the battery and to prevent overdischarging when discharging the battery.

이러한 배터리 관리 시스템(100)은 기본적으로 센싱부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 경우에 따라, 배터리 관리 시스템(100)은 셀 밸런싱 모듈을 추가적으로 포함할 수 있다.This battery management system 100 may basically include a sensing unit 110 and a control unit 120. In some cases, the battery management system 100 may additionally include a cell balancing module.

센싱부(110)는 배터리의 기본적으로 전압 및 전류를 측정하도록 구성된다. 센싱부(110)는 그 구현에 따라, 배터리의 온도를 추가적으로 측정하도록 구성될 수 있다.The sensing unit 110 is configured to basically measure voltage and current of the battery. Depending on its implementation, the sensing unit 110 may be configured to additionally measure the temperature of the battery.

센싱부(110)는 배터리 모듈(10)에 공급되는 충전 전류를 측정하는 전류 센서, 배터리 모듈(10)의 양극과 음극 사이의 단자 전압을 측정하는 전압 센서, 배터리 모듈(10)의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다.The sensing unit 110 includes a current sensor that measures the charging current supplied to the battery module 10, a voltage sensor that measures the terminal voltage between the positive and negative poles of the battery module 10, and a temperature sensor that measures the temperature of the battery module 10. It may include a temperature sensor.

전류 센서는 배터리 모듈(10)의 충전 과정이 진행되는 동안, 배터리 모듈(10)의 충방 전류를 측정할 수 있다. 또한, 전류 센서는 배터리 모듈(10)의 충방전 전류를 기초로, 충방전율(current rate)을 측정할 수 있다. C-rate이라고 칭하기도 하는 충방전율은, 방전 전류 또는 충전 전류를 단위를 뺀 설계 용량(Design Capacity)의 값으로 나눈 값으로 표현되며, 이러한 충방전율의 단위는 C이다. 이때, 설계 용량은 배터리 모듈(10)의 제조 시에 미리 정해지는 값일 수 있다. The current sensor can measure the charging/discharging current of the battery module 10 while the charging process of the battery module 10 is in progress. Additionally, the current sensor may measure the current rate based on the charge/discharge current of the battery module 10. The charge/discharge rate, also called C-rate, is expressed by dividing the discharge current or charge current by the value of the design capacity minus the unit, and the unit of this charge/discharge rate is C. At this time, the design capacity may be a value determined in advance when manufacturing the battery module 10.

예를 들어, 배터리 모듈(10)의 만충전 용량이 1000mAh(Apere-hour)인 경우, 충전 전류가 100mA이면 충방전율은 0.1C이고, 충전 전류가 1000mA이면 충방전율은 1C이며, 충전 전류가 5000mA이면 충방전율은 5C로 측정될 수 있다. For example, if the full charge capacity of the battery module 10 is 1000 mAh (Apere-hour), if the charging current is 100 mA, the charge/discharge rate is 0.1C, if the charge current is 1000 mA, the charge/discharge rate is 1C, and the charge current is 5000 mA. If so, the charge/discharge rate can be measured at 5C.

센싱부(110)는 배터리 모듈(10)의 전류, 전압 및 온도를 소정 주기마다 반복적으로 측정할 수 있는데, 전류, 전압 및 온도 중 어느 하나에 대한 측정 주기는 나머지에 대한 측정 주기와 동일 또는 상이할 수 있다.The sensing unit 110 can repeatedly measure the current, voltage, and temperature of the battery module 10 at predetermined cycles, and the measurement cycle for any one of the current, voltage, and temperature is the same as or different from the measurement cycle for the others. can do.

제어부(120)는 배터리 관리 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예컨대, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 및 온도의 측정, SOC 연산, SOH 추정, 셀 밸런싱, 온도 관리 및 과충전과 과방전 판정 중 적어도 하나를 위한 소프트웨어를 실행할 수 있다. 한편, 제어부(120)는 배터리의 전압, 전류, 온도, 누적 사용 시간 등을 기초로 SOH를 추정하는 기술은 이미 널리 공지된 것인바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The control unit 120 controls the overall operation of the battery management system 100. For example, the control unit 120 may execute software for at least one of measurement of voltage, current, and temperature of the battery module 10, SOC calculation, SOH estimation, cell balancing, temperature management, and overcharge and overdischarge determination. Meanwhile, the technology for the control unit 120 to estimate the SOH based on the battery's voltage, current, temperature, accumulated usage time, etc. is already widely known, and detailed description thereof will be omitted.

전술한 제어부(120)(150)는 하드웨어적으로, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. The above-described control units 120 and 150 are hardware-wise, including application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). ), microprocessors, and other electrical units for performing functions.

제어부(120)는 메모리(121)를 포함할 수 있다. 메모리(121)는 배터리 관리 시스템(100)의 전반적인 동작에 요구되는 각종 데이터들 명령어 및 소프트웨어를 저장할 수 있다. 제어부(120)는 메모리(121)에 저장된 데이터들 및 명령어를 참조하거나, 소프트웨어를 구동하여, 충방전 회로(20)의 동작을 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다. The control unit 120 may include a memory 121. The memory 121 may store various data, commands, and software required for the overall operation of the battery management system 100. The control unit 120 may refer to data and commands stored in the memory 121 or drive software to output a signal to control the operation of the charge/discharge circuit 20.

이러한 메모리(121)는 플래시 메모리(121) 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.These memories 121 include flash memory 121 type, hard disk type, solid state disk type, SDD type (Silicon Disk Drive type), and multimedia card micro type ( multimedia card micro type), random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), programmable read-only memory (PROM) memory) may include at least one type of storage medium.

한편, 도 1에는 배터리 팩(1) 또는 배터리 관리 시스템(100)의 구성요소들 중 어느 하나가 적어도 하나의 연결 라인(즉, 통신 라인 또는 전력 라인)을 통해 다른 하나와 연결되는 것으로 도시되어 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 배터리 관리 시스템(100)의 구성요소들 간의 실제적인 구현은, 도 1에 도시된 연결 라인에 의해 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.Meanwhile, in FIG. 1, one of the components of the battery pack 1 or the battery management system 100 is shown as being connected to the other through at least one connection line (i.e., a communication line or a power line). . However, this is an example, and the actual implementation between the components of the battery management system 100 should not be understood as limited by the connection lines shown in FIG. 1.

또한, 배터리 관리 시스템(100)은 위에서 열거된 구성요소들 보다 적은 구성요소들을 가지거나, 위에서 열거되지 않은 추가적인 구성요소를 더 포함하도록 구성될 수 있다.Additionally, the battery management system 100 may be configured to have fewer components than those listed above or to further include additional components not listed above.

이하에서는, 배터리 모듈(10)에 불가역적인 손상을 끼치지 않고, 배터리 모듈(10)이 견딜 수 있는 최대의 전압과 최대의 시간을 각각 '한계 전압'과 '한계 시간'이라고 칭하기로 한다. 예컨대, 특정한 값의 SOH인 배터리 모듈(10)의 전압이 '한계 전압' 이상으로 '한계 시간' 이상 지속되는 경우, 배터리 모듈(10)에 불가역적인 손상이 일어날 수 있다. 만약, 위의 특정한 값과 동일한 SOH인 배터리 모듈(10)의 전압이 '한계 전압' 미만이라면, 그 전압으로 '한계 시간' 이상 지속되더라도 배터리 모듈(10)에 불가역적인 손상이 없는 것으로 신뢰할 수 있다.Hereinafter, the maximum voltage and maximum time that the battery module 10 can withstand without causing irreversible damage to the battery module 10 will be referred to as 'limit voltage' and 'limit time', respectively. For example, if the voltage of the battery module 10, which has a specific SOH value, remains above the 'limit voltage' for more than a 'limit time', irreversible damage may occur in the battery module 10. If the voltage of the battery module 10, which is the same SOH as the specific value above, is less than the 'limit voltage', it can be trusted that there is no irreversible damage to the battery module 10 even if the voltage continues for more than the 'limit time'. .

이러한 한계 전압 및 한계 시간은 SOH에 따라 변화하는 것으로서, 사전 실험을 통해 SOH별로 미리 정해지는 것일 수 있다. 예를 들어, SOH는 전체 범위가 0%부터 100%까지인바, 1%의 단위로 총 100개의 SOH 각각에 대하여 한계 전압 및 한계 시간이 미리 정해질 수 있다. 이때, 특정 시점에서 추정된 배터리 모듈(10)의 SOH가 미리 정해진 인접한 두 개의 SOH 사이에 위치하는 경우, 제어부(120)는 보간법을 이용하여 상기 특점 시점에 배터리 모듈(10)의 SOH에 대응하는 한계 전압 및 한계 시간을 추정할 수도 있다. 또한, 기준 전압은 SOH의 전체 범위에 걸쳐 한계 전압보다는 커지지 않도록 결정될 수 있다.These limit voltages and limit times change depending on the SOH, and may be predetermined for each SOH through prior experiments. For example, since the overall range of SOH is from 0% to 100%, the limit voltage and limit time may be predetermined for each of a total of 100 SOH in increments of 1%. At this time, if the SOH of the battery module 10 estimated at a specific point in time is located between two predetermined adjacent SOHs, the control unit 120 uses an interpolation method to determine the SOH of the battery module 10 at the specific point in time. Limit voltage and limit time can also be estimated. Additionally, the reference voltage may be determined to be no greater than the limit voltage over the entire range of SOH.

도 2a 및 도 2b는 배터리 모듈(10)의 SOH에 따른 한계 전압 및 한계 시간의 변화를 보여주는 그래프이다. 설명의 편의를 위해, 배터리 모듈(10)의 SOH가 100%인 경우의 한계 전압과 한계 시간은 각각 5V와 4분이고, 배터리 모듈(10)의 SOH가 0%인 경우의 한계 전압과 한계 시간은 각각 4.5V와 3.6분인 것으로 가정하기로 한다.FIGS. 2A and 2B are graphs showing changes in threshold voltage and threshold time according to SOH of the battery module 10. For convenience of explanation, the limit voltage and limit time when the SOH of the battery module 10 is 100% are 5V and 4 minutes, respectively, and the limit voltage and limit time when the SOH of the battery module 10 is 0% are Let's assume that they are 4.5V and 3.6 minutes, respectively.

도 2a 및 도 2b에 도시된 그래프에서, BOL(Beginning Of Life) → MOL(Middle Of Life) → EOL(End Of Life)의 순서에 따라 배터리 모듈(10)의 한계 전압과 한계 시간은 점차적으로 감소하게 된다는 것을 확인할 수 있다. 이때, BOL와 MOL는 제1 분류값 S1을 경계로 구분되고, MOL과 EOL은 제2 분류값 S2을 경계로 구분될 수 있는데, 제1 분류값 S1 및 제2 분류값 S2는 미리 정해진 것일 수 있다. In the graphs shown in FIGS. 2A and 2B, the limit voltage and limit time of the battery module 10 gradually decrease in the order of BOL (Beginning Of Life) → MOL (Middle Of Life) → EOL (End Of Life). You can confirm that it will be done. At this time, BOL and MOL may be divided by the first classification value S1, and MOL and EOL may be divided by the second classification value S2. The first classification value S1 and the second classification value S2 may be predetermined. there is.

이하에서는, SOH가 S1에 도달한 시점의 한계 전압과 한계 시간은 각각 4.8V와 3.84분이고, SOH가 S2에 도달한 시점의 한계 전압과 한계 시간은 4.6V와 3.68분인 것으로 가정한다.In the following, it is assumed that the limit voltage and limit time when SOH reaches S1 are 4.8V and 3.84 minutes, respectively, and the limit voltage and limit time when SOH reaches S2 are 4.6V and 3.68 minutes.

도 2a 및 도 2b와 같은 SOH, 한계 전압 및 한계 시간 간의 상관 관계를 나타내는 데이터는 메모리(121)에 미리 저장될 수 있다.Data representing the correlation between SOH, threshold voltage, and threshold time, such as those shown in FIGS. 2A and 2B, may be stored in advance in the memory 121.

한편, 도 2a 및 도 2b에는 SOH에 따라 한계 전압과 한계 시간이 추종하는 기울기가 직선으로 도시되어 있으나, 이는 이해를 돕기 위해 개략적으로 나타낸 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 즉, SOH의 감소에 따라 한계 전압과 한계 시간 역시 감소하며, 감소하는 동안의 기울기는 일정하지 않을 수 있다.Meanwhile, in FIGS. 2A and 2B, the slope that the threshold voltage and threshold time follow according to SOH is shown as a straight line, but this is only schematically shown to facilitate understanding and does not limit the scope of the present invention. That is, as SOH decreases, the threshold voltage and threshold time also decrease, and the slope during decrease may not be constant.

배터리 모듈(10)의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압과 기준 시간이 각각 4.7V와 3.7분으로 고정되어있다고 가정해보자. 이 경우, 배터리 모듈(10)에 대한 충전 효율과 안전성 측면에서 여러 가지 문제가 발생할 수 있다. Let us assume that the reference voltage and reference time for determining whether the battery module 10 is overvoltage are fixed to 4.7V and 3.7 minutes, respectively. In this case, various problems may occur in terms of charging efficiency and safety for the battery module 10.

일 예로, BOL의 최소 한계 전압이 4.7V보다 큰 4.8V임에도, 배터리 모듈(10)의 전압이 4.8V와 4.7V 사이에서 3.7분 이상 지속되기만 하면, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)이 현재 과충전 상태인 것으로 잘못 판단할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(10)이 완전히 충전되지 않았음에도 불구하고, 충전이 갑자기 종료될 수 있다.For example, even though the minimum limit voltage of the BOL is 4.8V, which is greater than 4.7V, as long as the voltage of the battery module 10 lasts between 4.8V and 4.7V for more than 3.7 minutes, the battery management system 100 controls the battery module 10 ) may be mistakenly judged to be currently in an overcharged state. Accordingly, charging may suddenly end even though the battery module 10 is not fully charged.

다른 예로, EOL의 최대 한계 전압이 4.7V보다 작은 4.6V임에도 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)이 현재 과전압 상태가 아닌 것으로 잘못 판단할 수 있다. 이에 따라, 배터리 모듈(10)이 이미 완전히 충전되었음에도, 배터리 모듈(10)에 대한 계속적인 충전이 이루어져 배터리 모듈(10)의 수명을 단축시킴은 물론 폭발의 위험성을 증대시킬 수 있다.As another example, even though the maximum limit voltage of EOL is 4.6V, which is less than 4.7V, the battery management system 100 may incorrectly determine that the battery module 10 is not currently in an overvoltage state. Accordingly, even though the battery module 10 is already fully charged, the battery module 10 is continuously charged, which not only shortens the lifespan of the battery module 10 but also increases the risk of explosion.

본 개시의 실시예들에 따른 배터리 관리 시스템(100) 및 이를 포함하는 배터리 팩(1)은 배터리 모듈(10)의 SOH를 기초로, 과전압 판정을 위한 기준 전압을 적절히 조절함으로써, 도 2를 참조하여 전술한 기존의 기술적 문제를 극복할 수 있다.The battery management system 100 and the battery pack 1 including the same according to embodiments of the present disclosure appropriately adjust the reference voltage for overvoltage determination based on the SOH of the battery module 10, see FIG. 2. Thus, the existing technical problems mentioned above can be overcome.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈(10)의 SOH에 따라 과전압 판정을 위한 기준 전압 및 기준 시간을 조절하는 방식을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.3 to 6 are referenced to explain how the battery management system 100 according to an embodiment of the present invention adjusts the reference voltage and reference time for overvoltage determination according to the SOH of the battery module 10. It is a drawing.

먼저, 도 3을 참조하면, 제어부(120)는 SOH가 감소할수록 기준 전압을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(120)는 SOH의 전체에 걸쳐 배터리의 한계 전압과 기준 전압 간의 차이가 일정하도록, 기준 전압을 조절할 수 있다. 예컨대, SOH가 S1인 때의 한계 전압과 기준 전압 간의 차이 Δ1는, SOH가 S2인 때의 한계 전압과 기준 전압 간의 차이 Δ2와 동일할 수 있다. 이 경우, Δ1의 값은 메모리(121)에 미리 저장된 것일 수 있다. 함께 도시하지는 않았으나, 기준 시간 역시 기준 전압과 유사한 방식으로 조절될 수 있다.First, referring to FIG. 3, the control unit 120 may decrease the reference voltage as SOH decreases. Specifically, the control unit 120 may adjust the reference voltage so that the difference between the limit voltage of the battery and the reference voltage is constant throughout the SOH. For example, the difference Δ1 between the limit voltage and the reference voltage when SOH is S1 may be equal to the difference Δ2 between the limit voltage and the reference voltage when SOH is S2. In this case, the value of Δ1 may be previously stored in the memory 121. Although not shown together, the reference time may also be adjusted in a similar manner to the reference voltage.

다음, 도 4를 참조하면, 제어부(120)는 SOH가 감소할수록 기준 전압을 감소시킨다는 점에서 도 3을 참조하여 전술한 방식과 유사하다. 다만, 도 4에 따른 방식은, SOH가 낮아짐에 따라 한계 전압과 기준 전압 간의 차이는 반대로 커진다는 점에서 도 3의 방식과는 상이하다. 예컨대, SOH가 S1인 때의 한계 전압과 기준 전압 간의 차이 Δ3는, SOH가 S2인 때의 한계 전압과 기준 전압 간의 차이 Δ4보다 작다. 배터리 모듈(10)의 SOH가 낮다는 것은 그만큼 배터리 모듈(10)의 내구성이 저하된 것이다. SOH가 낮아짐에 따라 한계 전압과 기준 전압 간의 차이를 증가시킴으로써, 퇴화가 상대적으로 많이 진행된 배터리 모듈(10)에 대한 보호 기능을 강화할 수 있다. 함께 도시하지는 않았으나, 기준 시간 역시 기준 전압과 유사한 방식으로 조절될 수 있다.Next, referring to FIG. 4, the control unit 120 is similar to the method described above with reference to FIG. 3 in that it decreases the reference voltage as SOH decreases. However, the method according to FIG. 4 is different from the method of FIG. 3 in that as SOH decreases, the difference between the limit voltage and the reference voltage increases. For example, the difference Δ3 between the limit voltage and the reference voltage when SOH is S1 is smaller than the difference Δ4 between the limit voltage and the reference voltage when SOH is S2. If the SOH of the battery module 10 is low, the durability of the battery module 10 is correspondingly reduced. As the SOH decreases, the difference between the limit voltage and the reference voltage increases, thereby strengthening the protection function for the battery module 10 that has relatively advanced deterioration. Although not shown together, the reference time may also be adjusted in a similar manner to the reference voltage.

이어서, 도 5를 참조하면, SOH에 따라 기준 전압이 점차적으로 감소되는 도 3 및 4의 방식과는 대조적으로, 기준 전압이 계단 형태로 감소하는 방식이라는 점에서 차이가 있다.Next, referring to FIG. 5, in contrast to the method of FIGS. 3 and 4 in which the reference voltage is gradually decreased according to SOH, the method is different in that the reference voltage is decreased in a stepwise manner.

구체적으로, 제어부(120)는 SOC의 전체 범위를 적어도 둘 이상의 구간으로 분류한 후, 어느 한 구간 동안에는 기준 전압을 일정하게 유지하다가, 다른 구간으로 전환된 시점부터 기준 전압을 감소시키는 과정을 적어도 한번 수행할 수 있다. 예컨대, SOH의 전체 범위가 BOL, MOL 및 EOL의 3개의 구간으로 분류된 경우, BOL에서는 기준 전압을 VS1으로 유지하다가 MOL에서는 기준 전압을 VS1보다 작은 VS2로 유지한다. 이후, EOL에서는 기준 전압을 더욱 낮춰 VS3로 유지한다.Specifically, the control unit 120 divides the entire range of SOC into at least two or more sections, maintains the reference voltage constant during one section, and then performs the process of reducing the reference voltage at least once from the point of transition to another section. It can be done. For example, if the entire range of SOH is divided into three sections of BOL, MOL, and EOL, the reference voltage is maintained at V S1 in BOL, and the reference voltage is maintained at V S2 , which is smaller than V S1 in MOL. Afterwards, at EOL, the reference voltage is lowered further and maintained at V S3 .

이때, VS1은 BOL의 최소 한계 전압인 4.8V 이하이고, VS2은 MOL의 최소 한계 전압인 4.6V 이며, VS3은 EOL의 최소 한계 전압인 4.5V 이하인 것이 바람직하다.At this time, V S1 is preferably 4.8V or less, which is the minimum limit voltage of BOL, V S2 is 4.6V, which is the minimum limit voltage of MOL, and V S3 is preferably 4.5V or less, which is the minimum limit voltage of EOL.

도 5의 방식에 따르면, 배터리 모듈(10)의 SOH가 위와 같이 분류된 복수개의 구간 중 어느 하나에 속하고 있는 동안에는 기준 전압이 일정하게 유지되므로, 동일 구간 내에서 SOH가 변화함에 따라 기준 전압을 수시로 변경하는 데에 필요한 연산량을 저감하면서도 과충전을 방지하는 기능까지 구현할 수 있다.According to the method of FIG. 5, the reference voltage is maintained constant while the SOH of the battery module 10 belongs to one of the plurality of sections classified as above, so the reference voltage changes as the SOH changes within the same section. It is possible to implement a function to prevent overcharging while reducing the amount of calculations required for frequent changes.

한편, 도 5에서는 SOH의 전체 범위가 BOL, MOL 및 EOL의 3개의 구간으로 분류되는 구현예를 중심으로 설명하였으나, 분류되는 구간의 개수와 각각의 폭은 필요에 따라 자유롭게 변경 가능할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 또한, 함께 도시하지는 않았으나, 기준 시간 역시 기준 전압과 유사한 방식으로 조절될 수 있다.Meanwhile, in Figure 5, the explanation is centered on an implementation example in which the entire range of SOH is classified into three sections: BOL, MOL, and EOL. However, it should be noted in advance that the number of classified sections and each width can be freely changed as needed. Let it be known. Additionally, although not shown, the reference time may also be adjusted in a similar manner to the reference voltage.

다음으로, 도 6을 참조하면, 제어부(120)는 SOH의 전체 범위를 적어도 둘 이상의 구간으로 분류하고, 어느 한 구간에서 다음 구간으로 전환되는 경우, 기준 전압의 조절 방식을 변경할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 도 4 및 도 5의 방식과 도 6의 방식을 조합하여, 기준 전압을 조절할 수 있다.Next, referring to FIG. 6, the control unit 120 divides the entire range of SOH into at least two or more sections, and when switching from one section to the next section, the control unit 120 can change the reference voltage adjustment method. That is, the control unit 120 can adjust the reference voltage by combining the methods of FIGS. 4 and 5 and the method of FIG. 6.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(120)는 SOH의 전체 범위를 한계 전압이 특정값인 4.6V에 도달하기 전의 구간과 이후의 구간으로 분류할 수 있다.For example, as shown in FIG. 6, the control unit 120 can classify the entire range of SOH into a section before the limit voltage reaches a specific value of 4.6V and a section after it.

이때, 4.6V에 도달하기 전의 구간에서는 도 4 또는 도 5를 참조하여 전술한 방식과 유사하게, 제어부(120)는 한계 전압이 감소하는 기울기에 대응하도록 기준 전압을 점차적으로 감소시킬 수 있다. 이후, 4.6V에 도달한 이후의 구간부터는 도 6을 참조하여 전술한 방식과 유사하게, 제어부(120)는 기준 전압의 크기를 계단 형태로 감소시킬 수 있다. 또한, 함께 도시하지는 않았으나, 기준 시간 역시 기준 전압과 유사한 방식으로 조절될 수 있다.At this time, in the section before reaching 4.6V, similar to the method described above with reference to FIG. 4 or 5, the control unit 120 may gradually reduce the reference voltage to correspond to the slope of the decreasing limit voltage. Thereafter, from the section after reaching 4.6V, similar to the method described above with reference to FIG. 6, the control unit 120 may decrease the size of the reference voltage in a stepwise manner. Additionally, although not shown, the reference time may also be adjusted in a similar manner to the reference voltage.

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈(10)의 SOH에 따라 과전압 판정을 위한 기준 전압 및 기준 시간을 조절하는 방식을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.7 and 8 are referenced to explain how the battery management system 100 according to another embodiment of the present invention adjusts the reference voltage and reference time for overvoltage determination according to the SOH of the battery module 10. It is a drawing.

우선, 도 7은 제1 룩업 테이블(L1)을 예시한다. 이러한 제1 룩업 테이블(L1)은 메모리(121)에 미리 저장되는 것이다. 구체적으로, 제1 룩업 테이블(L1)은 미리 정해진 복수의 SOH 구간들 및 각각의 SOH 구간에 연관된 복수의 참조 전압들의 기록이 가능하도록 구성된다. First, Figure 7 illustrates the first lookup table L1. This first lookup table L1 is stored in advance in the memory 121. Specifically, the first lookup table L1 is configured to record a plurality of predetermined SOH sections and a plurality of reference voltages associated with each SOH section.

SOH의 전체 범위가 5%씩 총 20개의 구간으로 분류되는 것으로 가정해보자. 이 경우, 제1 룩업 테이블(L1)에는, 분류된 총 20개의 구간들 각각에 연관된 복수개의 참조 전압들이 기록될 수 있다. 다시 말해, 제1 룩업 테이블(L1)에 기록된 참조 전압들의 개수 역시 20개이며, 20개의 구간들과 일대일 대응될 수 있다.Let us assume that the entire range of SOH is divided into a total of 20 sections of 5% each. In this case, a plurality of reference voltages associated with each of a total of 20 classified sections may be recorded in the first lookup table L1. In other words, the number of reference voltages recorded in the first look-up table L1 is also 20, and can correspond one-to-one with the 20 sections.

또한, 제1 룩업 테이블(L1)은 20개의 구간들 각각에 연관된 복수의 참조 시간들을 더 기록할 수 있다. 제1 룩업 테이블(L1)에 기록된 참조 시간들의 개수 역시 20개이며, 20개의 구간들과 일대일 대응될 수 있다.Additionally, the first lookup table L1 may further record a plurality of reference times associated with each of the 20 sections. The number of reference times recorded in the first lookup table L1 is also 20, and may correspond one-to-one with the 20 sections.

제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 SOH가 추정되면, 제1 룩업 테이블(L1)에 접근하여, 복수의 참조 전압들 중에서 배터리 모듈(10)의 SOH가 속하는 어느 한 SOH 구간에 연관된 참조 전압 및 참조 시간 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 예컨대, 배터리의 모듈의 SOH가 98%로 추정된 경우, 제어부(120)는 제1 룩업 테이블(L1)에 기록된 다수의 참조 전압들과 참조 시간들 중, 5.00V 및 150초를 선택할 수 있다. 이후, 배터리의 노화가 진행되어, 배터리 모듈(10)의 SOH가 9%로 추정된 경우, 제어부(120)는 제1 룩업 테이블(L1)에 기록된 다수의 참조 전압들과 참조 시간들 중, 4.60V 및 75초를 선택할 수 있다. 이때, 주목해야할 점은, 배터리의 SOH가 속하는 구간이 하향될수록 제어부(120)에 의해 선택되는 참조 전압과 참조 시간은 낮아진다는 것이다. When the SOH of the battery module 10 is estimated, the control unit 120 accesses the first lookup table L1 to determine the reference voltage associated with one SOH section to which the SOH of the battery module 10 belongs among a plurality of reference voltages. At least one of and reference time can be selected. For example, when the SOH of the battery module is estimated to be 98%, the control unit 120 may select 5.00V and 150 seconds from a plurality of reference voltages and reference times recorded in the first lookup table L1. . Thereafter, when the aging of the battery progresses and the SOH of the battery module 10 is estimated to be 9%, the control unit 120 selects among a plurality of reference voltages and reference times recorded in the first lookup table L1, 4.60V and 75 seconds are selectable. At this time, the point to note is that the lower the section to which the SOH of the battery belongs, the lower the reference voltage and reference time selected by the control unit 120.

제어부(120)는 선택된 참조 전압을 기초로, 기준 전압을 결정할 수 있다. 이와 함께 또는 별개로, 제어부(120)는 선택된 참조 시간을 기초로, 기준 시간을 결정할 수 있다.The control unit 120 may determine the reference voltage based on the selected reference voltage. Together or separately from this, the control unit 120 may determine the reference time based on the selected reference time.

다음, 도 8은 제2 룩업 테이블(L2)을 예시한다. 이러한 제2 룩업 테이블(L2)은 제1 룩업 테이블(L1)과 함께 메모리(121)에 미리 저장될 수 있다. 구체적으로, 제2 룩업 테이블(L2)은 미리 정해진 복수의 온도 구간들 및 각각의 온도 구간에 연관된 복수의 가중치들의 기록이 가능하도록 구성된다. 제2 룩업 테이블(L2)에 기록되는 온도 구간들의 개수와 가중치들의 개수는 동일하고, 일대일 대응될 수 있다. 제어부(120)는 복수의 가중치들 중에서 배터리의 온도가 속하는 온도 구간에 연관된 가중치를 선택할 수 있다.Next, FIG. 8 illustrates the second lookup table L2. This second lookup table (L2) may be previously stored in the memory 121 together with the first lookup table (L1). Specifically, the second lookup table L2 is configured to record a plurality of predetermined temperature sections and a plurality of weights associated with each temperature section. The number of temperature sections and the number of weights recorded in the second lookup table L2 are the same and may correspond one-to-one. The control unit 120 may select a weight associated with the temperature range to which the temperature of the battery belongs from among the plurality of weights.

제어부(120)는 선택된 참조 전압 및 가중치를 기초로, 기준 전압을 결정할 수 있다. 이와 함께 또는 별개로, 제어부(120)는 선택된 참조 시간 및 가중치를 기초로, 기준 시간을 결정할 수 있다.The control unit 120 may determine the reference voltage based on the selected reference voltage and weight. Together or separately from this, the control unit 120 may determine the reference time based on the selected reference time and weight.

배터리 모듈(10)의 온도를 제외한 다른 조건이 공통되고 일정하다고 가정해보자. 배터리의 온도가 높아질수록 배터리에서 일어나는 화학 반응이 활발해진다. 결과적으로, 배터리 모듈(10)에 충전된 전하의 양이 동일하더라도, 배터리 모듈(10)의 온도가 적점 범위(예, 30℃ 이하, 20℃ 초과)를 벗어나 높아질수록 배터리 모듈(10)의 전압은 높아진다. 반대로, 배터리 모듈(10)의 온도가 적점 범위(예, 30℃ 이하, 20℃ 초과)를 벗어나 낮아질수록 배터리 모듈(10)의 전압은 낮아진다. 따라서, 배터리 모듈(10)의 온도에 따른 전압의 변화를 고려하여, 제1 룩업 테이블(L1)로부터 선택된 참조 전압 및 참조 시간을 보정해주어도 좋다. Let us assume that other conditions except the temperature of the battery module 10 are common and constant. As the temperature of the battery increases, the chemical reactions that occur in the battery become more active. As a result, even if the amount of charge charged in the battery module 10 is the same, as the temperature of the battery module 10 increases beyond the dropping point range (e.g., below 30°C, above 20°C), the voltage of the battery module 10 increases. increases. Conversely, as the temperature of the battery module 10 falls beyond the dropping point range (e.g., below 30°C, above 20°C), the voltage of the battery module 10 decreases. Accordingly, the reference voltage and reference time selected from the first lookup table L1 may be corrected in consideration of the change in voltage according to the temperature of the battery module 10.

예를 들어, SOH가 98%로 추정되는 특정 시점의 온도가 47℃인 경우, 제어부(120)에 의해 선택되는 참조 전압, 참조 시간 및 가중치는 각각 5.00V, 150초 및 0.80일 것이다. 이 경우, 제어부(120)는 5.00V 및 150초와 동일한 값을 각각 기준 전압 및 기준 시간으로 결정할 수 있다. 또는, 제어부(120)는 5.00V에 0.80을 곱한 4.00V를 기준 전압으로 결정할 수 있다. 이와 함께 또는 별개로, 제어부(120)는 150초에 0.80을 곱한 120초를 기준 시간으로 결정할 수 있다.For example, if the temperature at a specific point in time when SOH is estimated to be 98% is 47°C, the reference voltage, reference time, and weight selected by the control unit 120 will be 5.00V, 150 seconds, and 0.80, respectively. In this case, the control unit 120 may determine values equal to 5.00V and 150 seconds as the reference voltage and reference time, respectively. Alternatively, the control unit 120 may determine 4.00V, which is 5.00V multiplied by 0.80, as the reference voltage. Together or separately, the control unit 120 may determine 120 seconds, which is 150 seconds multiplied by 0.80, as the reference time.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 방법을 보여주는 순서도이다. 도 9에 도시된 배터리 충전 방법은, 전술한 배터리 관리 시스템(100)에 의해 수행되는 것일 수 있다.Figure 9 is a flowchart showing a battery charging method according to an embodiment of the present invention. The battery charging method shown in FIG. 9 may be performed by the battery management system 100 described above.

도 9를 참조하면, 단계 S910에서, 배터리 모듈(10)의 SOH를 추정한다. 배터리의 SOH는, 단계 S910이 개시되기 이전에 센싱부(110)에 의해 측정된 소정 시간동안의 전압, 전류 또는 온도 등을 기초로 추정되는 것이다. 단계 S910는 소정 주기마다 반복될 수 있다. Referring to FIG. 9, in step S910, the SOH of the battery module 10 is estimated. The SOH of the battery is estimated based on voltage, current, or temperature for a predetermined period of time measured by the sensing unit 110 before step S910 is started. Step S910 may be repeated every predetermined period.

단계 S920에서, 단계 S910을 통해 추정된 SOH를 기초로 배터리 모듈(10)의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및 기준 시간을 결정한다.In step S920, a reference voltage and a reference time for determining whether the battery module 10 is overvoltage are determined based on the SOH estimated through step S910.

구체적으로, 제어부(120)는 제1 룩업테이블에 접근하여, 복수의 참조 전압들 중에서 배터리의 SOH가 속하는 어느 한 SOH 구간에 연관된 참조 전압 및 참조 시간 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 이어, 제어부(120)는 선택된 참조 전압을 기초로 기준 전압을 결정할 수 있다. 일 예로, 선택된 참조 전압과 동일한 값이 기준 전압으로 결정될 수 있다. 이와 동시에 또는 별개로, 제어부(120)는 선택된 참조 시간을 기초로 기준 시간을 결정할 수 있다. 예컨대, 선택된 참조 시간과 동일하거나 소정치만큼 보정된 값이 기준 시간으로 결정될 수 있다. 단계 S920이 완료되면 단계 S930가 수행된다.Specifically, the control unit 120 may access the first lookup table and select at least one of a reference voltage and a reference time associated with an SOH section to which the SOH of the battery belongs from among a plurality of reference voltages. Next, the control unit 120 may determine the reference voltage based on the selected reference voltage. As an example, the same value as the selected reference voltage may be determined as the reference voltage. Simultaneously or separately, the control unit 120 may determine the reference time based on the selected reference time. For example, a value that is the same as the selected reference time or corrected by a predetermined value may be determined as the reference time. When step S920 is completed, step S930 is performed.

단계 S930에서, 배터리 모듈(10)의 전압이 단계 S930을 통해 결정된 기준 전압 이상으로 기준 시간 이상 지속되는지 판정한다. 만약, 단계 S930에서의 판정의 결과가 "YES"이면 단계 S940이 개시된다. In step S930, it is determined whether the voltage of the battery module 10 remains above the reference voltage determined through step S930 for more than a reference time. If the result of the determination in step S930 is “YES,” step S940 is started.

단계 S940에서, 배터리 관리 시스템(100)은 미리 정해진 과전압 방지 동작을 실행한다. 구체적으로, 과전압 방지 동작은, 충전 중단 신호의 출력 및 알람 신호의 출력 중 적어도 하나를 포함한다. In step S940, the battery management system 100 performs a predetermined overvoltage prevention operation. Specifically, the overvoltage prevention operation includes at least one of outputting a charging interruption signal and outputting an alarm signal.

제어부(120)가 충전 중단 신호를 출력하는 경우, 충방전 회로(20)는 충전 중단 신호에 응답하여, 배터리 모듈(10)에 대한 충전 동작을 중단한다. 이후, 충방전 회로(20)는 제어부(120)로부터 충전 재개 신호를 수신할 때까지 대기할 수 있다. 제어부(120)가 알람 신호를 출력하는 경우, 알람 신호는 배터리 팩(1)에 통신 접속한 외부 장치(2)로 전달된다. 외부 장치(2)는 알람 신호에 응답하여, 시각적 피드백, 청각적 피드백 및 촉각적 피드백 중 적어도 하나를 출력할 수 있다.When the control unit 120 outputs a charging stop signal, the charge/discharge circuit 20 stops charging the battery module 10 in response to the charge stop signal. Afterwards, the charge/discharge circuit 20 may wait until it receives a charge resumption signal from the control unit 120. When the control unit 120 outputs an alarm signal, the alarm signal is transmitted to the external device 2 connected to the battery pack 1. The external device 2 may output at least one of visual feedback, auditory feedback, and tactile feedback in response to the alarm signal.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented through devices and methods, but may also be implemented through a program that realizes the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.

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.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다. In addition, the present invention described above is capable of various substitutions, modifications and changes without departing from the technical spirit of the present invention to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings, and all or part of each embodiment can be selectively combined so that various modifications can be made.

1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
20: 충방전 회로
21: 충전부
22: 방전부
100: 배터리 관리 시스템
110: 센싱부
120: 제어부
121: 메모리
1: Battery pack
10: Battery module
20: Charge/discharge circuit
21: Charging part
22: Discharge unit
100: Battery management system
110: Sensing unit
120: control unit
121: memory

Claims (13)

배터리 모듈의 전압을 측정하는 센싱부;
미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 참조 전압들 및 복수의 참조 시간들이 기록된 제1 룩업테이블을 저장하는 메모리; 및
상기 측정된 전압이 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압 이상으로 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 SOH를 추정하고,
상기 복수의 참조 전압들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 전압을 선택하고,
상기 복수의 참조 시간들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 시간을 선택하고,
상기 선택된 참조 전압을 기초로 상기 기준 전압을 결정하고,
상기 선택된 참조 시간을 기초로, 상기 기준 시간을 결정하는, 배터리 관리 시스템.
A sensing unit that measures the voltage of the battery module;
a memory storing a first lookup table in which a plurality of reference voltages and a plurality of reference times associated with each of a plurality of predetermined SOH sections are recorded; and
A control unit that determines whether the measured voltage is greater than the reference voltage for determining whether the battery module is overvoltage and continues for more than a reference time,
The control unit,
Estimate the SOH of the battery module,
Selecting a reference voltage associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference voltages,
Select a reference time associated with the SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference times,
Determine the reference voltage based on the selected reference voltage,
A battery management system, determining the reference time based on the selected reference time.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추정된 SOH가 감소할수록 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 감소시키는, 배터리 관리 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit,
A battery management system that reduces at least one of the reference voltage and the reference time as the estimated SOH decreases.
제1항에 있어서,
상기 센싱부는,
상기 배터리 모듈의 온도를 더 측정하고,
상기 제어부는,
상기 추정된 SOH 및 상기 측정된 온도를 기초로 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 결정하는, 배터리 관리 시스템.
According to paragraph 1,
The sensing unit,
Further measure the temperature of the battery module,
The control unit,
A battery management system that determines at least one of the reference voltage and the reference time based on the estimated SOH and the measured temperature.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 측정된 온도가 증가할수록 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 감소시키는, 배터리 관리 시스템.
According to paragraph 3,
The control unit,
A battery management system that reduces at least one of the reference voltage and the reference time as the measured temperature increases.
삭제delete 삭제delete 배터리 모듈의 전압을 측정하는 센싱부;
미리 정해진 복수의 SOH 구간 각각에 연관된 복수의 참조 전압들이 기록된 제1 룩업테이블과, 미리 정해진 복수의 온도 구간들 각각에 연관된 복수의 가중치들이 기록된 제2 룩업테이블을 저장하는 메모리; 및
상기 측정된 전압이 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압 이상으로 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하는 제어부;를 포함하되,상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 SOH를 추정하고,
상기 복수의 참조 전압들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 전압을 선택하고,
상기 복수의 가중치들 중에서 상기 측정된 온도가 속하는 온도 구간에 연관된 가중치를 선택하고,
상기 선택된 참조 전압 및 상기 선택된 가중치를 기초로, 상기 기준 전압을 결정하는, 배터리 관리 시스템.
A sensing unit that measures the voltage of the battery module;
a memory storing a first lookup table in which a plurality of reference voltages associated with each of a plurality of predetermined SOH sections are recorded, and a second lookup table in which a plurality of weights associated with each of a plurality of predetermined temperature sections are recorded; and
A control unit that determines whether the measured voltage is higher than the reference voltage for determining whether the battery module is overvoltage and continues for more than a reference time, wherein the control unit includes,
Estimate the SOH of the battery module,
Selecting a reference voltage associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference voltages,
Selecting a weight associated with a temperature section to which the measured temperature belongs from among the plurality of weights,
A battery management system that determines the reference voltage based on the selected reference voltage and the selected weight.
제7항에 있어서,
상기 제1 룩업테이블에는, 상기 복수의 SOH 구간 각각에 연관된 복수의 참조 시간들이 더 기록되고,
상기 제어부는,
상기 복수의 참조 시간들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 시간을 선택하고,
상기 선택된 참조 시간 및 상기 선택된 가중치를 기초로, 상기 기준 시간을 결정하는, 배터리 관리 시스템.
In clause 7,
In the first look-up table, a plurality of reference times associated with each of the plurality of SOH sections are further recorded,
The control unit,
Select a reference time associated with the SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference times,
A battery management system that determines the reference time based on the selected reference time and the selected weight.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속된 경우, 미리 정해진 과전압 방지 동작을 실행하는, 배터리 관리 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit,
A battery management system that performs a predetermined overvoltage prevention operation when the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than the reference time.
배터리 모듈;
상기 배터리 모듈에 대한 충전 동작 및 방전 동작을 선택적으로 실행하도록 구성된 충방전 회로; 및
제1항 내지 제4항 및 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템;을 포함하되,
상기 배터리 관리 시스템은,
상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속된 경우, 미리 정해진 과전압 방지 동작을 실행하고,
상기 충방전 회로는,
상기 과전압 방지 동작이 실행된 경우, 상기 충전 동작을 중단하는, 배터리 팩.
battery module;
a charge/discharge circuit configured to selectively perform charging and discharging operations for the battery module; and
The battery management system according to any one of claims 1 to 4 and 7 to 9,
The battery management system is,
If the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than the reference time, performing a predetermined overvoltage prevention operation,
The charge/discharge circuit is,
A battery pack that stops the charging operation when the overvoltage prevention operation is performed.
배터리 모듈의 SOH를 추정하는 단계;
미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 참조 전압들 및 복수의 참조 시간들이 기록된 제1 룩업테이블에 접근하여, 상기 복수의 참조 전압들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 전압 및 상기 복수의 참조 시간들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 시간을 선택하는 단계;
상기 선택된 참조 전압을 기초로, 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압을 결정하는 단계;
상기 선택된 참조 시간을 기초로, 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 시간을 결정하는 단계; 및
상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 상기 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하는 단계;
를 포함하는, 배터리 모듈 충전 방법.
estimating the SOH of the battery module;
By accessing a first lookup table in which a plurality of reference voltages and a plurality of reference times associated with each of a plurality of predetermined SOH sections are recorded, a reference voltage associated with the SOH section to which the estimated SOH belongs among the plurality of reference voltages and selecting a reference time associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference times;
Based on the selected reference voltage, determining a reference voltage for determining whether the battery module is overvoltage;
Based on the selected reference time, determining a reference time for determining whether the battery module is overvoltage; and
determining whether the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than the reference time;
Including, a battery module charging method.
배터리 모듈의 SOH를 추정하는 단계;
미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 참조 전압들이 기록된 제1 룩업테이블에 접근하여, 상기 복수의 참조 전압들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 전압을 선택하는 단계;
미리 정해진 복수의 온도 구간들 각각에 연관된 복수의 가중치들이 기록된 제2 룩업테이블에 접근하여, 상기 복수의 가중치들 중에서 측정된 온도가 속하는 온도 구간에 연관된 가중치를 선택하는 단계;
상기 선택된 참조 전압 및 상기 선택된 가중치를 기초로, 상기 배터리 모듈의 과전압 여부를 판정하기 위한 기준 전압을 결정하는 단계; 및
상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이상으로 기준 시간 이상 지속되는지 여부를 판정하는 단계;
를 포함하는, 배터리 모듈 충전 방법.
estimating the SOH of the battery module;
Accessing a first lookup table in which a plurality of reference voltages associated with each of a plurality of predetermined SOH sections are recorded, and selecting a reference voltage associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference voltages;
Accessing a second lookup table in which a plurality of weights associated with each of a plurality of predetermined temperature sections are recorded, and selecting a weight associated with a temperature section to which the measured temperature belongs from among the plurality of weights;
determining a reference voltage for determining whether the battery module is overvoltage based on the selected reference voltage and the selected weight; and
determining whether the voltage of the battery module remains above the reference voltage for more than a reference time;
Including, a battery module charging method.
제12항에 있어서,
상기 제1 룩업테이블에는, 상기 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 참조 시간들이 더 기록되고,
상기 복수의 참조 시간들 중에서 상기 추정된 SOH가 속하는 SOH 구간에 연관된 참조 시간을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 참조 시간 및 상기 선택된 가중치를 기초로, 상기 기준 시간을 결정하는 단계;
를 더 포함하는, 배터리 모듈 충전 방법.
According to clause 12,
In the first look-up table, a plurality of reference times associated with each of the plurality of SOH sections are further recorded,
selecting a reference time associated with an SOH section to which the estimated SOH belongs from among the plurality of reference times; and
determining the reference time based on the selected reference time and the selected weight;
A battery module charging method further comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4134877B2 (en) * 2003-10-20 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 Storage device control device
JP5251957B2 (en) * 2010-10-20 2013-07-31 三菱自動車工業株式会社 Charge control device

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