KR102659302B1 - 배터리팩의 충전 관리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리팩의 충전 관리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 배터리팩의 전압이 기준전압 이하로 떨어진 경우, 배터리관리시스템이 배터리팩을 충전하는 충전모듈의 작동을 중지시킨 후 배터리팩의 상태를 판단하고, 배터리팩의 정상 또는 비정상상태에 따라 배터리팩의 충전을 다시 시작하거나 비정상알림신호를 외부로 전송함으로써, 배터리팩을 관리 및 모니터링하는 배터리관리시스템의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 배터리팩의 전압이 기준전압 이하로 떨어진 경우, 배터리관리시스템이 배터리팩을 충전하는 충전모듈의 작동을 중지시킨 후 배터리팩의 상태를 판단하고, 배터리팩의 정상 또는 비정상상태에 따라 배터리팩의 충전을 다시 시작하거나 비정상알림신호를 외부로 전송함으로써, 배터리팩을 관리 및 모니터링하는 배터리관리시스템의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 배터리팩의 충전 관리 방법에 관한 것이다.
스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 휴대 가능한 전자 장치는 예컨데, USB 케이블을 통해 외부 장치와 연결되어, 외부 장치로부터 공급되는 전력으로 자신의 배터리를 충전한다.
또한, 전기자동차나 수소자동차 등의 친환경 차량에도 배터리가 사용된다.
배터리는 오랜 충전과 방전으로 인해 수명이 감소될 수 있다.
즉, 배터리의 사용 가능 시간이 줄어드는 것이다.
또한, 배터리는 외부 충격에 의해 내부의 셀(cell)이 손상될 수 있다.
이와 같이 수명이 다하거나 손상된 '비정상적인 배터리'는 사용 시간이 극도로 짧아질 수 있다.
또한, 비정상적인 배터리가 충전될 경우, 스웰링(swelling)이나 폭발이 발생할 수 있다.
따라서, 배터리의 충전 과정에서 배터리의 정상 상태 여부를 감지할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
한편, 종래 배터리의 충전 관리 방법에 대해, 한국공개특허 제10-2016-0027689호에 배터리 충전 관리 방법 및 이를 구현하는 전자 장치가 기재되어 있다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 배터리팩의 전압이 기준전압 이하로 떨어진 경우, 배터리관리시스템이 배터리팩을 충전하는 충전모듈의 작동을 중지시킨 후 배터리팩의 상태를 판단하고, 배터리팩의 정상 또는 비정상상태에 따라 배터리팩의 충전을 다시 시작하거나 비정상알림신호를 외부로 전송함으로써, 배터리팩을 관리 및 모니터링하는 배터리관리시스템의 효율을 높일 수 있는 배터리팩의 충전 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 배터리팩의 충전 관리 방법에 있어서, (a) 배터리관리시스템의 배터리상태판단부가, 배터리팩의 전압을 측정하여, 기설정된 기준전압 이하인지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 배터리팩의 전압이 상기 기준전압 이하로 측정된 경우, 상기 배터리관리시스템의 충전모듈제어부가, 상기 배터리팩과 전기적으로 연결되어 상기 배터리팩을 충전하는 충전모듈의 작동을 중지시키는 단계; (c) 상기 배터리관리시스템의 상기 배터리상태판단부가, 충전이 중지된 상기 배터리팩의 정상상태 여부를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 배터리관리시스템의 데이터저장부가, 상기 배터리팩의 정상상태정보 또는 비정상상태정보를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법을 제공한다.
또한, (e) 상기 배터리팩이 정상상태로 판단된 경우, 상기 배터리관리시스템의 상기 충전모듈제어부가, 상기 충전모듈을 작동시켜 상기 배터리팩을 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법을 제공한다.
또한, (f) 상기 배터리관리시스템의 상기 배터리상태판단부가, 충전되는 상기 배터리팩의 정상충전여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법
또한, (e) 상기 배터리팩이 비정상상태로 판단된 경우, 상기 배터리관리시스템의 통신부가, 상기 배터리팩에 대한 비정상알림신호를 관리자단말기 또는 제조사서버로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 배터리팩의 전압이 기준전압 이하로 떨어진 경우, 배터리관리시스템이 배터리팩을 충전하는 충전모듈의 작동을 중지시킨 후 배터리팩의 상태를 판단하고, 배터리팩의 정상 또는 비정상상태에 따라 배터리팩의 충전을 다시 시작하거나 비정상알림신호를 외부로 전송함으로써, 배터리팩을 관리 및 모니터링하는 배터리관리시스템의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법을 나타낸 블럭도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법을 나타낸 블럭도이다. 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법을 나타낸 순서도이다.
이들 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법은, (a) 배터리관리시스템(101)의 배터리상태판단부(103)가, 배터리팩(105)의 전압(V)을 측정하여, 기설정된 기준전압 이하인지 여부를 판단하는 단계; (b) 배터리팩(105)의 전압(V)이 기준전압 이하로 측정된 경우, 배터리관리시스템(101)의 충전모듈제어부(107)가, 배터리팩(105)과 전기적으로 연결되어 배터리팩(105)을 충전하는 충전모듈(109)의 작동을 중지시키는 단계; (c) 배터리관리시스템(101)의 배터리상태판단부(103)가, 충전이 중지된 배터리팩(105)의 정상상태 여부를 판단하는 단계; 및 (d) 배터리관리시스템(101)의 데이터저장부(111)가, 배터리팩(105)의 정상상태정보 또는 비정상상태정보를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 각 단계별로 설명한다.
먼저, (a) 단계는, 배터리관리시스템(101)의 배터리상태판단부(103)가, 배터리팩(105)의 전압(V)을 측정하여, 기설정된 기준전압 이하인지 여부를 판단하는 단계이다.
배터리관리시스템(101)은 BMS(Battery Management System)로 지칭되는데, 배터리관리시스템(101)은 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 실시간으로 관리하여 관리 현황을 관리자에게 즉각적으로 전송함으로써, 배터리에서 발생할 수 있는 문제를 방지하고, 배터리의 안전성과 수명을 높여주는 시스템을 말한다.
배터리상태판단부(103)는, 배터리팩(105)의 전압(V)을 실시간으로 측정한다.
물론, 배터리상태판단부(103)는, 배터리팩(105)의 전압(V)을 기설정된 시간간격 단위로 측정할 수도 있다.
이러한 배터리상태판단부(103)는, 측정된 배터리팩(105)의 전압이, 기설정된 기준전압 이하로 떨어지는지 여부를 판단한다.
이어서, (b) 단계는, 배터리팩(105)의 전압(V)이 기준전압 이하로 측정된 경우, 배터리관리시스템(101)의 충전모듈제어부(107)가, 배터리팩(105)과 전기적으로 연결되어 배터리팩(105)을 충전하는 충전모듈(109)의 작동을 중지시키는 단계이다.
좀 더 구체적으로, 배터리관리시스템(101)의 충전모듈제어부(107)는, 측정된 배터리팩(105)의 전압(V)이 기준전압 이하로 측정된 경우, 배터리팩(105)과 전기적으로 연결되어 배터리팩(105)을 충전하는 충전모듈(109)로 작동중지신호(S1)를 전송하여, 충전모듈(109)의 배터리팩(105) 충전 기능을 중지시킨다.
여기서, 충전모듈(109)은, 일예로, 외부전원으로부터 전류를 인가받아 스위치 작동에 의해 배터리팩(105)을 충전 또는 충전중지하는 구조로 이뤄질 수 있으며, 충전모듈제어부(107)는, 충전모듈(109)의 스위치를 OFF하는 작동중지신호(S1)를 충전모듈(109)로 인가하여 충전모듈(109)의 충전 기능을 중지시킬 수 있다.
이어서, (c) 단계는, 배터리관리시스템(101)의 배터리상태판단부(103)가, 충전이 중지된 배터리팩(105)의 정상상태 여부를 판단하는 단계이다.
일예로, 배터리상태판단부(103)는, 충전이 중지된 시점에서 배터리팩(105)의 온도(배터리팩(105)에 설치된 온도측정장치를 통해 측정), 충전이 중지된 시점으로부터 배터리팩(105)의 방전속도, 충전이 중지된 시점에서 배터리팩(105)을 구성하는 배터리셀의 스웰링(swelling) 여부(배터리팩(105)을 촬영하는 촬영장치를 통해 판단하거나, 배터리셀에 설치된 스트레인게이지의 측정값을 통해 판단) 등을 기반으로 배터리팩(105)의 정상상태 여부를 판단한다.
물론, 배터리상태판단부(103)는, 상술한 배터리팩(105)의 정상상태 여부 판단시, 동일한 제조사가 동일한 시기(시점)에 생산한 배터리팩들을 대상으로, 충전 중지 시점의 전압값에서 기측정된 배터리팩(105)의 온도, 방전속도 관련 레퍼런스데이터(RD)를 기준으로 비교판단하여, 배터리팩(105)의 정상상태 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 상술한 레퍼런스데이터는, 상술한 제조사의 서버(117)가 배터리관리시스템(101)으로 전송한 데이터일 수 있다.
이어서, (d) 단계는, 배터리관리시스템(101)의 데이터저장부(111)가, 배터리팩(105)의 정상상태정보 또는 비정상상태정보를 저장하는 단계이다.
여기서, 데이터저장부(111)는, 일예로, 이동식 저장매체(일예로, USB 등)로 제공될 수도 있고, 클라우드 저장매체로 제공될 수도 있다.
그리고 데이터저장부(111)에 저장되는 정상상태정보 또는 비정상상태정보는, 배터리팩(105)의 상태를 측정한 시간정보, 측정 시점(충전 중지 시점)의 배터리팩(105)의 온도정보, 측정 시점의 배터리팩(105)의 방전속도정보, 측정 시점의 배터리팩(105)을 구성하는 배터리셀의 외형촬영정보, 스트레인게이지의 측정정보 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법은, (e) 배터리팩(105)이 정상상태로 판단된 경우, 배터리관리시스템(101)의 충전모듈제어부(107)가, 충전모듈(109)을 작동시켜 배터리팩(105)을 충전하는 단계;를 더 포함한다.
일예로, 충전모듈제어부(107)는, 상술한 충전모듈(109)의 스위치를 ON하는 작동재개신호(S2)를 충전모듈(109)로 인가하여 충전모듈(109)의 충전 기능을 활성화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법은, (f) 배터리관리시스템(101)의 배터리상태판단부(103)가, 충전되는 배터리팩(105)의 정상충전여부를 판단하는 단계;를 더 포함한다.
물론, 배터리상태판단부(103)는, 상술한 배터리팩(105)의 정상충전 여부 판단시, 동일한 제조사가 동일한 시기(시점)에 생산한 배터리팩들을 대상으로, 충전 개시 시점의 전압값에서 기측정된 배터리팩(105)의 온도, 충전속도 관련 레퍼런스데이터(RD')를 기준으로 비교판단하여, 배터리팩(105)의 정상충전 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 상술한 레퍼런스데이터는, 상술한 제조사의 서버(117)가 배터리관리시스템(101)으로 전송한 데이터일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리팩의 충전 관리 방법은, 상술한 (d) 단계 이후, (e) 배터리팩(105)이 비정상상태로 판단된 경우, 배터리관리시스템(101)의 통신부(113)가, 배터리팩(105)에 대한 비정상알림신호(AS)를 관리자단말기(115) 또는 제조사서버(117)로 전송하는 단계;를 더 포함한다.
여기서, 통신부(113)가 관리자단말기(115) 또는 제조사서버(117)와 통신하는 방식은 유선 또는 무선통신 방식 모두 가능하다.
아울러, 배터리팩(105)에 대한 비정상알림신호(AS)를 전송받는 관리자단말기(115)는, 일예로 스마트폰, 태블릿 PC, 워크스테이션, 웨어러블 디바이스 등 다양하게 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 배터리팩의 전압이 기준전압 이하로 떨어진 경우, 배터리관리시스템이 배터리팩을 충전하는 충전모듈의 작동을 중지시킨 후 배터리팩의 상태를 판단하고, 배터리팩의 정상 또는 비정상상태에 따라 배터리팩의 충전을 다시 시작하거나 비정상알림신호를 외부로 전송함으로써, 배터리팩을 관리 및 모니터링하는 배터리관리시스템의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101 : 배터리관리시스템(BMS)
103 : 배터리상태판단부
105 : 배터리팩
107 : 충전모듈제어부
109 : 충전모듈
111 : 데이터저장부
113 : 통신부
115 : 관리자단말기
117 : 제조사서버
S1 : 작동중지신호
S2 : 작동개시신호
AS : 비정상알림신호
RD,RD' : 레퍼런스데이터
103 : 배터리상태판단부
105 : 배터리팩
107 : 충전모듈제어부
109 : 충전모듈
111 : 데이터저장부
113 : 통신부
115 : 관리자단말기
117 : 제조사서버
S1 : 작동중지신호
S2 : 작동개시신호
AS : 비정상알림신호
RD,RD' : 레퍼런스데이터
Claims (4)
- 배터리팩의 충전 관리 방법에 있어서,
(a) 배터리관리시스템의 배터리상태판단부가, 충전 중인 배터리팩의 전압을 측정하여, 기설정된 기준전압 이하인지 여부를 판단하는 단계;
(b) 상기 배터리팩의 전압이 상기 기준전압 이하로 측정된 경우, 상기 배터리관리시스템의 충전모듈제어부가, 상기 배터리팩과 전기적으로 연결되어 상기 배터리팩을 충전하는 충전모듈의 작동을 중지시키는 단계;
(c) 상기 배터리관리시스템의 상기 배터리상태판단부가, 충전이 중지된 상기 배터리팩의 온도, 방전속도, 스웰링 상태를 측정하고, 동일 제조사가 동일한 시기에 생산한 배터리 팩에 대해 기 측정된 레퍼런스 데이터 - 상기 기 측정된 레퍼런스 데이터는 상기 동일 제조사의 서버로부터 수신한 것임 - 와 비교하여 정상상태 여부를 판단하는 단계; 및
(d) 상기 배터리관리시스템의 데이터저장부가, 상기 배터리팩의 정상상태정보 또는 비정상상태정보를 저장하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법. - 제 1 항에 있어서,
(e) 상기 배터리팩이 정상상태로 판단된 경우, 상기 배터리관리시스템의 상기 충전모듈제어부가, 상기 충전모듈을 작동시켜 상기 배터리팩을 충전하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법. - 제 2 항에 있어서,
(f) 상기 배터리관리시스템의 상기 배터리상태판단부가, 충전되는 상기 배터리팩의 정상충전여부를 판단하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법. - 제 1 항에 있어서,
(e) 상기 배터리팩이 비정상상태로 판단된 경우, 상기 배터리관리시스템의 통신부가, 상기 배터리팩에 대한 비정상알림신호를 관리자단말기 또는 상기 동일 제조사의 서버로 전송하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 충전 관리 방법.
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