KR20120079674A - Apparatus and method for managing battery based on differential soc estimation and battery pack using it - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and method for managing a battery based on differential soc estimation and a battery pack using the same are provided to continuously allow substantial and high efficient SOC(State Of Charge) estimation since a SOC estimation mode can be adaptively changed regardless of malfunction or failure of a current sensor. CONSTITUTION: An apparatus(100) for managing a battery comprises a voltage sensor(110), a current sensor(120), a malfunction sensing unit(140), a control unit(150), a first estimating unit(160), and a second estimating unit(170). The voltage sensor measures a voltage in a battery. The current sensor measures a current in the battery. The malfunction sensing unit outputs a signal for the normality of the current sensor. The first estimating unit estimates the SOC of the battery based on a parameter including the current measured in the battery. The second estimating unit estimates the SOC of the battery based on the parameter for the voltage measured in the battery. The control unit controls the drive of the first estimating unit when the current sensor is normal. The control unit differentially controls the drive of the second estimating unit when the current sensor is abnormal.

Description

차등적 ＳＯＣ 추정의 배터리 관리 장치와 방법 및 배터리 팩{Apparatus and method for managing battery based on differential SOC estimation and battery pack using it}Apparatus and method for managing battery based on differential SOC estimation and battery pack using it}

본 발명은 배터리 팩을 관리하는 장치와 방법 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 배터리의 SOC(State Of Charge)를 배터리의 상태에 따라 차등적으로 이원화하여 추정 및 생성함으로써, 이차전지의 고유한 특징을 효과적으로 반영하여 이차전지 배터리의 전류를 센싱하는 전류 센서의 고장이나 오동작 등에 강인하게 대처하여 단락이나 중단됨 없이 배터리의 SOC에 대한 실질적인 값을 연속적으로 사용자 등에게 제공할 수 있는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치와 방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for managing a battery pack, and a battery pack including the same. More particularly, the present invention relates to a secondary battery by differentially estimating and generating a SOC (State Of Charge) of the battery according to the state of the battery. Difference that can effectively provide the user's SOC value to the user continuously without short circuit or interruption by robustly coping with the failure or malfunction of the current sensor that effectively reflects the unique characteristics of the battery and senses the current of the secondary battery. The present invention relates to a battery management apparatus and method for estimating red SOC, and a battery pack using the same.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.The secondary battery has high applicationability and high electrical density such as electric power, and is widely used for electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HVs) driven by electric driving sources as well as portable devices. It is applied.

이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.The secondary battery is attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels is generated, but also no by-products of energy use are generated.

최근에는, 화석 연료에 의한 에너지 자원 고갈의 문제, 환경 오염에 대한 이슈, 에너지의 사용의 경제성 등에 대한 이슈가 중요하게 부각되면서, 전력 사용량과 전력 생산량의 불일치를 효과적으로 극복하고, 전력 과잉 공급에 의한 낭비 및 전력 공급 부족에 의한 과부하 현상 등을 해결하기 위하여 다양한 정보 통신 인프라와 연계되어 전력 공급량을 탄력적으로 조절하도록 하는 스마트 그리드 시스템이라는 개념이 활발히 연구되고 있으며 상기 이차전지는 이러한 스마트 그리드 시스템에서의 효과적인 에너지 저장 및 활용원으로도 주목되고 있다.Recently, the issue of depletion of energy resources by fossil fuels, the issue of environmental pollution, the economics of the use of energy, etc. have been highlighted, effectively overcoming inconsistencies between power consumption and power production, In order to solve the overload phenomenon caused by waste and insufficient power supply, the concept of a smart grid system that dynamically adjusts the power supply in connection with various information communication infrastructures has been actively researched. It is also attracting attention as an energy storage and utilization source.

이차전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.When the secondary battery is implemented as a battery such as a mobile terminal, this may not necessarily be the case. However, as described above, a battery applied to an electric vehicle or an energy storage source is generally used in the form of a plurality of unit secondary battery cells. This makes it suitable for high capacity environments.

도 1에 상징적으로 도시된 바와 같이 이차전지 셀(1)이 복수 개 집합된 배터리팩(10)이 전기 차량에 적용되는 경우, 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류, 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge) 등의 추정을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 즉, 배터리 관리 장치(30) 등이 추가적으로 포함되어 구성된다.As symbolically shown in FIG. 1, when the battery pack 10 having a plurality of secondary battery cells 1 assembled therein is applied to an electric vehicle, electric power supply control, current, voltage, etc., for driving loads such as a motor may be applied. Battery management, that is, battery management system (BMS) that monitors and controls the state of secondary batteries by applying algorithms for characteristic value measurement, charge / discharge control, voltage equalization control, SOC (state of charge), etc. The device 30 is additionally included.

상기 배터리 관리 장치(30)는 전자 제어 소자(31) 등을 제어하여 앞서 설명된 바와 같이 모터 등의 구동 부하 등으로 이루어지는 차량 시스템(20)에 공급되는 전력 계통을 제어하며, 또한, 배터리 팩(10)의 현재 SOC, SOH(State Of Health) 등에 대한 정보를 차량 시스템(20) 측으로 전달하여 사용자 내지 운전자에게 현재 배터리의 상태 정보 등을 인터페이싱하도록 구성된다.The battery management device 30 controls the electronic control element 31 and the like to control the power system supplied to the vehicle system 20 made of a driving load such as a motor as described above, and further includes a battery pack ( Information about the current SOC, state of health (SOH), and the like of FIG. 10 to the vehicle system 20 to interface the state information of the current battery to the user or the driver.

앞서 언급된 바와 같이 차량 등에 적용되는 배터리 팩(10)은 직렬 및/또는 병렬 구조로 연결되는 복수 개의 이차전지 셀로 구성되는데, 상기 배터리 팩이 모터, 발전기, 전기 계통 시설 등의 부하에 공급되는 전력은 상기 복수 개의 이차전지의 전기적 연결에 의한 하나의 시스템 계통에서 이루어진다고 볼 수 있다.As mentioned above, the battery pack 10 applied to a vehicle or the like is composed of a plurality of secondary battery cells connected in series and / or parallel structure, wherein the battery pack is supplied to a load of a motor, a generator, an electric system facility, and the like. It can be seen that is made in one system system by the electrical connection of the plurality of secondary batteries.

관련하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 이차전지에 의한 전력 계통은 가솔린 엔진 계통과는 달리 현재 가용할 수 있는 전력에 대한 상태 정보 등을 물리적이고 절대적인 기준에서 생성할 수 없으므로 다양한 전기적 특성값 내지 변수 정보 등을 활용하여 충전 상태(SOC)를 추정하거나 예측하는 다양한 기법이 개시되어 있다.In this regard, as is well known in the art to which the present invention pertains, unlike a gasoline engine system, a power system based on a secondary battery cannot generate status information on currently available power on a physical and absolute basis. Various techniques for estimating or predicting a state of charge (SOC) using characteristic values or variable information are disclosed.

이러한 이차전지의 본질적인 특성에 기초하여 상기 충전 상태(State Of Charge, SOC)에 대한 추정 방법론이 다양하게 이용되고 있는데, 통상적으로 OCV 등 전압에 대한 파라미터를 중심 기반으로 한 추정기법과 전류 또는 적산 전류 등에 대한 파라미터를 중심 기반으로 한 추정 기법 등으로 나눌 수 있다. Based on the essential characteristics of the secondary battery, various estimation methodologies for the state of charge (SOC) have been used. Typically, estimation methods based on parameters for voltage such as OCV and current or integrated current It can be divided into estimation techniques based on the parameters of the parameters.

일반적으로, 전류를 기반으로 한 SOC 추정 기법은 다소 복잡한 알고리즘에 의하여 구현되는 만큼 상대적으로 정확한 SOC 추정이 가능하다고 알려져 있으며, 전류 파라미터를 배제하고 전압 파라미터를 중심 기반으로 하는 SOC 추정 기법은 다소 간단한 알고리즘에 의하여 구현되는 만큼 상대적으로 빠른 연산에 의한 SOC 추정이 가능하다고 알려져 있다.In general, current-based SOC estimation techniques are known to be relatively accurate SOC estimation as implemented by rather complex algorithms.SoC estimation techniques based on voltage parameters excluding current parameters are rather simple algorithms. It is known that it is possible to estimate SOC by a relatively fast operation as implemented by.

한편, 온도 파라미터에 대한 값은 이차전지의 특성상 이차전지의 온도 분포에 따라 그 전기적 특성이 변화될 수 있으므로 현재 배터리의 온도 값과 기준되는 온도 값과의 상대적 차이 등을 감안하여 추정된 SOC를 보정하는 기능으로 주로 사용되고 있다.On the other hand, since the electrical characteristics of the secondary battery may change according to the temperature distribution of the secondary battery due to the characteristics of the secondary battery, the estimated SOC is corrected in consideration of the relative difference between the current battery temperature value and the reference temperature value. It is mainly used as a function.

이차전지(배터리)는 충전 또는 방전이 되풀이 반복 수행되는 전기적 특성을 가지고 있어 SOC 추정을 위한 전류 센서는 잦은 전류의 반복적 흐름과 서지성 전류 등의 유입 등에 의하여 오동작 내지 고장이 빈번하다고 알려져 있다.Secondary batteries (batteries) have an electrical characteristic that is repeatedly performed charging or discharging, so current sensors for SOC estimation are known to be frequently malfunctioned or failed due to frequent flows of current and inflow of surge current.

통상적으로 전류 중심 기반의 SOC 추정 알고리즘은 전류를 기본으로 전압 또는/및 온도 파라미터를 함께 이용하여 연산하게 되는데, 이와 같이 전류 센서가 오동작 내지 고장 등이 발생하게 되는 경우 추정된 SOC 값 자체의 신뢰성이 저하된다고 할 수 있다. 즉, 민감한 반응을 보이는 전류 센서의 출력값에 기반한 상기 전류 중심 기반의 SOC 추정 알고리즘은 상대적으로 정확성은 높다고 할 수 있으나, 외부 환경 요인 특히, 전류 센서의 오동작 등에는 강인하게 대처하지 못한다는 단점을 가지고 있다.In general, the current center-based SOC estimation algorithm calculates the current based on the voltage or temperature and / or temperature parameters together. Thus, when the current sensor malfunctions or fails, the estimated SOC value itself is not reliable. It can be said that it is degraded. That is, the current center-based SOC estimation algorithm based on the output value of the sensitive sensor has a relatively high accuracy, but has a disadvantage in that it does not robustly cope with external environmental factors, in particular, malfunction of the current sensor. have.

이러한 본질적인 문제점이 내포되어 있으므로 상기 전류값을 기반으로 한 SOC 추정 알고리즘은 실제 배터리의 잔존량 내지 충전 상태값을 사용자에게 잘못 인터페이싱하게 될 수 있고, 이러한 경우 차량의 주행 가능 거리를 상징하는 SOC가 부정확해 지므로 사용자의 부지불식 간 구동 중 차량이 중단될 수 있는 심각한 문제가 발생할 수 있다.Because of this inherent problem, the SOC estimation algorithm based on the current value may misinterpret the actual battery residual or charge state value to the user, in which case the SOC, which symbolizes the vehicle's driving distance, is inaccurate. This can lead to serious problems that can cause the vehicle to stop during unintentional driving of the user.

알고리즘에 따라 전류 센서의 오류가 발생하는 경우 이를 보정하기 위한 추가 알고리즘이 구동되는 방법이 이용되는 경우도 있으나, 이러한 방법은 상당 시간 동안의 전류 상태값을 모니터링하여야 하므로 즉각성을 요하는 SOC 추정에 부적합하며, 또한, 더욱 복잡한 추가 알고리즘 연산 등이 필요하므로 하드웨어 리소스가 많아지고 연산 처리 능력이 저하되는 문제점을 가지고 있다고 할 수 있다.In some cases, an algorithm is used to drive additional algorithms to compensate for errors in the current sensor. However, these methods require monitoring of the current state values for a significant amount of time. In addition, it is not suitable, and further complicated algorithms are required, so it can be said that there is a problem in that the hardware resources are increased and the computational processing power is degraded.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 상기 문제점 내지 필요성을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전류 센서가 이상 동작을 수행하더라도 이러한 외적 환경에 무관히 배터리의 SOC의 추정을 실효성 있게 유지 내지 지속할 수 있도록 SOC 추정 모드를 이원화하여 상황에 따라 추정 모드를 즉각적으로 전환가능하도록 구성함으로써 더욱 신뢰성 높은 SOC 추정이 실현될 수 있는 배터리 관리 장치와 방법 및 배터리 팩을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems or necessities, and SOC estimation to effectively maintain or sustain the estimation of SOC of a battery regardless of such external environment even if the current sensor performs abnormal operation. It is an object of the present invention to provide a battery management apparatus, a method, and a battery pack in which a more reliable SOC estimation can be realized by dualizing a mode so that an estimation mode can be instantly switched according to a situation.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. In addition, the objects and advantages of the present invention can be realized by the configuration and combination of configurations shown in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치는 배터리의 전압을 측정하는 전압 센서; 상기 배터리의 전류를 측정하는 전류 센서; 상기 전류 센서의 정상 여부에 대한 신호를 출력하는 오동작 감지부; 상기 배터리의 측정된 전류를 포함하는 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정부; 상기 배터리의 측정된 전압에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정부; 및 상기 오동작 감지부로부터 입력된 신호를 이용하여 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정부가 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정부가 구동되도록 차등적으로 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.The battery management apparatus of the differential SOC estimation of the present invention for achieving the above object is a voltage sensor for measuring the voltage of the battery; A current sensor measuring a current of the battery; A malfunction detection unit for outputting a signal indicating whether the current sensor is normal; A first estimator for estimating the SOC of the battery based on a parameter including the measured current of the battery; A second estimator for estimating the SOC of the battery based on a parameter for the measured voltage of the battery; And a control unit for controlling the first estimation unit to be driven when the current sensor is determined to be normal using the signal input from the malfunction detection unit, and differentially controlling the second estimation unit to be driven when the current sensor is determined to be abnormal. It is configured to include.

또한, 본 발명은 상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제1추정부는 상기 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하며, 상기 제2추정부는 상기 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하도록 구성될 수 있다.In addition, the present invention further includes a temperature sensor for measuring the temperature of the battery, wherein the first estimation estimates the SOC of the battery based on the parameters for the voltage, current and temperature, the second estimation It may be configured to estimate the SOC of the battery based on the parameters for voltage and temperature.

여기에서, 상기 제1추정부는 상기 측정된 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정 알고리즘이 탑재되며, 상기 제2추정부는 상기 측정된 배터리의 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정 알고리즘이 탑재되며, 상기 제어부는 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정 알고리즘이 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정 알고리즘이 구동되도록 차등적으로 제어하도록 구성될 수 있다.Here, the first estimation unit is equipped with a first estimation algorithm for estimating the SOC of the battery based on the parameters of the measured voltage, current and temperature of the battery, the second estimation unit is the voltage of the measured battery And a second estimation algorithm for estimating the SOC of the battery based on a parameter for temperature, wherein the controller controls the first estimation algorithm to be driven when the current sensor is determined to be normal and the current sensor is abnormal. If determined, it may be configured to differentially control the second estimation algorithm to be driven.

또한, 상기 본 발명의 오동작 감지부는 상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 오동작 신호를 상기 제어부로 출력하도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the malfunction detection unit of the present invention is preferably configured to output a malfunction signal of the current sensor to the controller when the current measurement value of the battery input from the current sensor is out of the reference value.

더욱 바람직한 실시형태의 구현을 위하여 상기 본 발명의 제어부는 기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 시간 이상 지속되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하거나, 상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 회수 이상 발생되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하도록 구성될 수 있다.In order to implement a more preferred embodiment, the control unit of the present invention outputs a warning message for the malfunction signal of the current sensor lasting more than the reference time, or if the malfunction signal of the current sensor is generated more than the reference number It may be configured to output a warning message.

또한, 본 발명의 상기 제어부는 상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 전류 측정 주기가 단축되도록 제어할 수 있다.The controller may control the current measuring period of the current sensor to be shortened when the current measured value of the battery input from the current sensor is out of a reference value.

한편, 본 발명의 다른 측면의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법은 배터리의 측정된 전류를 포함하는 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정부와 상기 배터리의 측정된 전압에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정부를 포함하여 전류 센서의 정상 여부에 따라 차등적으로 배터리의 SOC를 추정하는 배터리 관리 방법으로서, 전압 센서 및 전류 센서를 이용하여 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 측정단계; 상기 전류 센서의 정상 여부에 대한 신호를 출력하는 오동작 감지단계; 및 상기 오동작 감지단계에서 입력된 신호를 이용하여 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정부가 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정부가 구동되도록 차등적으로 제어하는 제어단계를 포함하여 구성된다.On the other hand, the battery management method of the differential SOC estimation of the present invention for achieving the object of another aspect of the present invention and the first estimation and estimating the SOC of the battery based on a parameter including the measured current of the battery A battery management method for estimating SOC of a battery differentially according to whether a current sensor is normal, including a second estimator for estimating SOC of the battery based on a parameter of a measured voltage of a battery, comprising: a voltage sensor and a current sensor Measuring step of measuring the voltage and current of the battery using; A malfunction detection step of outputting a signal indicating whether the current sensor is normal; And controlling the first estimation unit to be driven when the current sensor is determined to be normal using the signal input in the malfunction detection step, and differentially controlling the second estimation unit to be driven when the current sensor is determined to be abnormal. It consists of steps.

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 의한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은 충방전에 의하여 전력을 공급하는 이차전지 배터리; 및 배터리의 전압을 측정하는 전압 센서, 상기 배터리의 전류를 측정하는 전류 센서, 상기 전류 센서의 정상 여부에 대한 신호를 출력하는 오동작 감지부, 상기 배터리의 측정된 전류를 포함하는 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정부, 상기 배터리의 측정된 전압에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정부와 상기 오동작 감지부로부터 입력된 신호를 이용하여 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정부가 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정부가 구동되도록 차등적으로 제어하는 제어부를 포함하는 관리 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. On the other hand, the battery pack of the present invention for achieving the object according to another aspect of the present invention is a secondary battery battery for supplying power by charging and discharging; And a voltage sensor measuring a voltage of a battery, a current sensor measuring a current of the battery, a malfunction detection unit outputting a signal indicating whether the current sensor is normal, and based on a parameter including a measured current of the battery. A first estimator for estimating the SOC of the battery, a second estimator for estimating the SOC of the battery based on a parameter for the measured voltage of the battery, and the current sensor using a signal input from the malfunction detection unit; The control module may include a control module configured to control the first estimation unit to be driven when it is determined to be normal and to differentially control the second estimation unit to be driven when the current sensor is determined to be abnormal.

상기 본 발명에 의한 배터리 관리 장치와 방법 및 이를 이용한 배터리 팩은 전류 센서의 고장 유무와 관계없이 실효성 높은 배터리 SOC를 지속적으로 생성 관리할 수 있는 효과를 제공한다.The battery management apparatus and method according to the present invention and a battery pack using the same provide an effect of continuously generating and managing a highly effective battery SOC regardless of a failure of a current sensor.

또한, 본 발명의 전류 센서의 오동작 유무에 따라 배터리의 SOC를 추정하는 알고리즘 등을 이원화시켜 차등적으로 적용함으로써 SOC 데이터에 대한 정확성과 센서 오류 등에 의한 강인성을 동시에 충족할 수 있음은 물론, 운전자 등의 사용자에게 배터리에 대한 실질적인 SOC 정보를 제공할 수 있어 배터리가 장착된 차량 등의 운행을 더욱 안정적이고 안전하게 구현할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.In addition, by differentially applying the algorithm for estimating the SOC of the battery according to the malfunction of the current sensor of the present invention, it is possible to simultaneously meet the accuracy of the SOC data and the robustness due to the sensor error, and the like. It is possible to provide the user with the actual SOC information about the battery, which can provide the advantages of more stable and safe operation of the battery-equipped vehicles, such as.

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 일반적인 배터리 팩 관리 장치에 대한 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 배터리 관리 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 시간 경과에 따른 SOC 추정의 모드가 변화되는 과정을 상징적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 배터리 관리 방법의 과정을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배터리 팩에 대한 구성을 도시한 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a general battery pack management apparatus;
2 is a block diagram showing the configuration of a battery management apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing symbolically a process of changing a mode of SOC estimation over time;
4 is a flowchart illustrating a process of a battery management method according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram showing a configuration of a battery pack according to a preferred 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 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

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.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치(이하 관리 장치로 칭한다)(100)에 대한 구성을 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법(이하 관리 방법으로 칭한다)에 대한 과정을 도시한 흐름도이다.2 is a block diagram showing a configuration of a battery management apparatus (hereinafter referred to as a management apparatus) 100 of differential SOC estimation according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a preferred embodiment of the present invention. Is a flowchart illustrating a process for a battery management method (hereinafter referred to as a management method) of differential SOC estimation by the following.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 관리 장치(100)는 전압 센서(110), 전류 센서(120), 온도 센서(130), 오동작 감지부(140), 제어부(150), 제1추정부(160), 제2추정부(170) 및 메모리부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the management device 100 of the present invention includes a voltage sensor 110, a current sensor 120, a temperature sensor 130, a malfunction detection unit 140, a control unit 150, and a first estimation unit. 160, the second estimation unit 170, and the memory unit 180 may be configured.

상기 전압 센서(110), 전류 센서(120) 및 온도 센서(130)는 배터리의 해당하는 전기적 내지 물리적 특성 정보를 센싱하는 기능을 수행하여(S400), 상기 센싱된 정보 내지 데이터는 후술되는 본 발명의 다른 구성으로 출력되어 배터리에 대한 SOC 추정의 파라미터 값으로 이용된다.The voltage sensor 110, the current sensor 120, and the temperature sensor 130 perform a function of sensing the corresponding electrical or physical characteristic information of the battery (S400), and the sensed information or data is described below. It is output in a different configuration and is used as the parameter value of the SOC estimate for the battery.

일반적으로 이용되고 있는 SOC 추정 기법에 의할 경우, 상기 전압 센서(110) 및 전류 센서(120)에 의해 측정된 전압 또는/및 전류값만을 활용하여도 SOC 추정이 가능함은 물론이며, 앞서도 간략히 언급된 바와 같이 온도 정보는 추정 연산된 SOC 값에 대한 보정(calibration)에 활용되거나 자체 SOC 연산에 직접적으로도 활용될 수 있으므로 온도 센서(130)를 포함하여 배터리의 정보가 센싱되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.In the case of the SOC estimation technique that is generally used, SOC estimation is possible even by using only the voltage or / and current values measured by the voltage sensor 110 and the current sensor 120. As described above, since the temperature information may be used to calibrate the estimated calculated SOC value or may be directly used for the calculation of its own SOC, it is more preferable to configure the information of the battery including the temperature sensor 130 to be sensed. Do.

이차전지(배터리)의 전류값을 센싱하는 전류 센서는 전자 소자의 특성에서도 기인될 수 있으나, 외부 전원에 의한 충전과 모터 등의 구동원으로 방전하는 과정이 무수히 반복 되풀이되는 프로세싱이 이루어지고, 이 과정에서 서지 전류가 쉽게 유입되는 등의 악조건에 노출되어 잘못된 전류 값이 센싱될 가능성이 높다고 할 수 있다. The current sensor for sensing the current value of the secondary battery (battery) may be due to the characteristics of the electronic device, but the process of repeatedly charging and discharging to a driving source such as a motor is repeated innumerably. It is likely that the wrong current value is sensed by being exposed to adverse conditions such as the easy inflow of surge current.

또한, 차량 등에 장착되는 배터리(이차전지) 등은 일정 범위의 정전압 환경이 이루어져 전압에 대한 변동(fluctuation)은 크지 않으나, 이에 반해 전류 환경은 상당한 변동성을 가져 전류 센서 소자의 안정성에 영향을 미치게 되어 일시적 또는 반영구적인 오동작 내지 고장을 유발하기도 한다.In addition, a battery (secondary battery), etc. mounted in a vehicle has a constant voltage environment of a certain range, so the fluctuation with respect to the voltage is not large, whereas the current environment has considerable variability, which affects the stability of the current sensor element. It can also cause temporary or semi-permanent malfunctions or failures.

통상적으로 SOC는 충전된 상태를 %로 표현하는 정량 추정 결과로서 배터리의 용량 등을 감안하여 현재의 배터리 상태로 차량의 구동 가능한 거리 정보와 함수적으로 대응되는 수치에 해당한다. 충전과 방전이라는 실질적인 객체는 전하(전류)의 이동에 있으므로 전류를 기반으로 SOC를 추정하는 것이 전압을 기반으로 하는 SOC 추정 기법에 대비하여 상대적으로 정확성이 높다고 할 수 있다.In general, the SOC is a quantitative estimation result expressing the charged state in% and corresponds to a numerical value corresponding to distance information of a vehicle that can be driven in the current battery state in consideration of the capacity of the battery. Since the actual objects of charge and discharge are in the movement of charge (current), estimating SOC based on current is relatively accurate compared to voltage-based SOC estimation technique.

그러나 전류 센서는 앞서 언급된 바와 같이 고장이 발생하거나 잘못된 센싱값을 출력할 가능성이 상대적으로 높다는 문제점을 가지고 있으므로 이러한 장점과 단점을 상호 접목하여 더욱 실효성 높은 SOC를 생성하여 사용자 등에게 제공하는 방법을 본 발명은 제안한다.However, since the current sensor has a relatively high possibility of failure or outputting wrong sensing value as mentioned above, it is possible to combine the advantages and disadvantages to create a more effective SOC and provide it to the user. The present invention proposes.

이를 위하여 본 발명은 우선, 전류를 포함하는 파라미터를 기반으로 상기 배터리(10)의 SOC를 추정하는 제1추정부(160)와 전압에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리(10)의 SOC를 추정하는 제2추정부(170)를 이원화하여 구성한다. 통상적으로 배터리의 SOC를 전류 기반으로 추정하는 알고리즘은 전류 및 전압에 대한 측정값을 함께 사용하는 경우가 일반적이므로 상기 제1추정부(160)는 전류 파라미터만을 이용할 수도 있으나 전류 및 전압에 대한 파라미터를 함께 이용하도록 구성되는 것이 바람직하다.To this end, the present invention first estimates the SOC of the battery 10 based on a parameter for a voltage and a first estimator 160 for estimating the SOC of the battery 10 based on a parameter including a current. The second estimation unit 170 is configured by dualizing. In general, the algorithm for estimating the SOC of the battery based on the current is generally a case where the measured values for the current and the voltage are used together. Thus, the first estimator 160 may use only the current parameter, but the parameter for the current and the voltage may be changed. It is preferably configured to use together.

한편, 본 발명의 오동작 감지부(140)는 전류 센서(130)로부터 출력되는 센싱 전류값을 모니터링하여 상기 전류 센서(130)의 고장 내지 오동작 여부를 판단하고(S410) 상기 전류 센서의 정상 여부에 대한 신호를 후술되는 본 발명의 제어부(150)로 출력한다.On the other hand, the malfunction detection unit 140 of the present invention monitors the sensing current value output from the current sensor 130 to determine whether the failure or malfunction of the current sensor 130 (S410) whether the current sensor is normal Signal to the control unit 150 of the present invention to be described later.

상기 전류 센서(130)의 오동작 여부 등을 판단하는 방법은 OFFSET 값에 대한 판단 또는 충전 내지 방전 과정에서 센싱되는 전류 크기가 기준 허용 범위를 초과하는지 여부, 적산된 전류의 특성 정보 등을 포함하여 당업자 수준에서 다양한 방법이 가능함은 물론이다.The method of determining whether the current sensor 130 is malfunctioning or the like may be determined by a person skilled in the art including determination of an OFFSET value or whether a magnitude of a current sensed in a charging or discharging process exceeds a standard allowable range, characteristic information of integrated current, and the like. Of course, various methods are possible at the level.

본 발명의 제어부(150)는 상기 오동작 감지부(140)로부터 상기 전류 센서가 정상이라는 결과 신호가 입력되면, 현재 전류 센서(130)의 센싱값을 유효한 값으로 신뢰할 수 있으므로 상대적으로 정확하고 정밀한 배터리 SOC 추정이 가능하도록 상기 제1추정부(160)가 구동되도록 하여 전류를 포함한 파라미터를 활용하여 현재의 배터리 SOC가 추정 연산되도록 제어한다(S420). When the result signal indicating that the current sensor is normal is input from the malfunction detection unit 140, the controller 150 of the present invention can reliably sense the sensing value of the current current sensor 130 as a valid value, so that the battery is relatively accurate and accurate. The first estimator 160 is driven to enable SOC estimation so that the current battery SOC is estimated and calculated using the parameter including the current (S420).

만약, 상기 오동작 감지부(140)로부터 상기 전류 센서가 비정상 내지 오동작 등의 결과 신호가 입력되면, 전류 센서(130)를 현재 신뢰할 수 없는 상태로 간주할 수 있으므로, 본 발명의 제어부(150)는 배터리의 전류 파라미터를 이용하지 않는 상기 제2추정부(170)가 구동되도록 제어하여 전류 이외의 파라미터 예를 들어, 전압 또는 전압/온도 파라미터를 이용하여 SOC가 추정되도록 제어한다(S430).If the current sensor is input from the malfunction detection unit 140 as a result signal such as abnormal or malfunction, the current sensor 130 may be regarded as unreliable at present, and thus, the controller 150 of the present invention The second estimation unit 170 that does not use the current parameter of the battery is controlled to drive so that the SOC is estimated using a parameter other than the current, for example, voltage or voltage / temperature parameters (S430).

이와 같이 SOC에 대한 구성을 이원화하고, 전류 센서의 고장 내지 오동작 등에 따라 SOC추정이 선택적으로 전환 제어되도록 구성함으로써, 전류 센서가 정상 상태일 경우, 상대적으로 정확한 SOC 추정이 가능하도록 유도하고, 만약 전류 센서가 이상 상태로 간주될 경우, 전류값을 이용하지 않은 다른 SOC 추정이 이루어지도록 하여 실효성 있는 SOC 추정이 연속적으로 이루어질 수 있도록 구현할 수 있다.In this way, the configuration of the SOC is dualized, and the SOC estimation is selectively switched and controlled according to a failure or malfunction of the current sensor. Thus, when the current sensor is in a steady state, a relatively accurate SOC estimation is made possible. When the sensor is considered to be in an abnormal state, other SOC estimation may be performed without using a current value, so that effective SOC estimation may be continuously performed.

상기 제1추정부(160) 및 제2추정부(170)에 대한 구성은 전류 센서의 오동작 등에 따른 이원화된 기반의 SOC 추정이 가능하도록 구현될 수 있다면 당업자 수준에서 다양한 적용례가 가능하다고 해석되어야 한다. If the configuration of the first estimation unit 160 and the second estimation unit 170 can be implemented to enable a dual-based SOC estimation according to the malfunction of the current sensor, it should be interpreted that various applications are possible at the level of those skilled in the art. .

하나의 실시형태의 예로서, 상기 측정된 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정 알고리즘을 상기 제1추정부(160)에 탑재시키고, 상기 제2추정부에는 상기 측정된 배터리의 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정 알고리즘이 탑재되도록 구성한 후, 본 발명의 제어부(150)가 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정 알고리즘이 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정 알고리즘이 구동되도록 제어하도록 구성할 수 있다. 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 모두 이용하는 추정 기법으로는 Boltzman equation, Peukert equation 등을 이용하는 방법 등 다양한 방법이 가능하다.As an example of one embodiment, the first estimation algorithm for estimating the SOC of the battery based on the measured parameters for voltage, current and temperature of the battery is mounted on the first estimation unit 160, In the second estimation unit, a second estimation algorithm for estimating the SOC of the battery is mounted on the basis of the measured voltage and temperature parameters of the battery, and then the controller 150 determines that the current sensor is normal. In this case, the first estimation algorithm may be controlled to be driven, and when the current sensor is determined to be abnormal, the second estimation algorithm may be controlled to be driven. Various methods such as the Boltzman equation and the Peukert equation can be used as estimation techniques using all parameters for voltage, current, and temperature.

상기와 같이 구성되는 경우 도 3 (a)에 도시된 바와 같이 t1 시간까지는 전류 센서의 오동작이 없으므로 MODE1(즉, 제1추정부에 의한 전류 기반 모드)로 SOC를 추정하며, t1에서 t2까지는 전류 센서에 이상 값이 센싱되어 MODE2(즉, 제2추정부에 의한 전류를 배제한 다른 파라미터 기반 모드)로 SOC를 추정한다.In the configuration as described above, since there is no malfunction of the current sensor until t 1 time, as shown in FIG. 3 (a), the SOC is estimated in MODE1 (that is, the current based mode by the first estimation), and t 1 at t Up to 2 an outlier is sensed by the current sensor to estimate the SOC in MODE2 (ie, another parameter-based mode excluding current by the second estimate).

이와 대응되는 관점에서 t2~t3에서는 MODE1으로 t3 내지 t4 시간 구간에서는 다시 MODE2에 의하여 SOC가 추정되도록 제어되어, 전류 센서의 상태에 따라 적응적으로 SOC 추정 모드가 변환 내지 전환되게 된다.Thus in a corresponding perspective t 2 ~ t 3 in the as t 3 to t 4 time period MODE1 is controlled so as to be re-SOC is estimated by the MODE2, the SOC estimation mode adaptively according to the state of the current sensor are converted to conversion .

한편, 전류 센서 등에서 일시적인 오류가 발생되는 경우 도 3 (a)와 같이 SOC 추정 모드가 변환 내지 전환될 수 있으나, 전류 센서에 서지 전류(surge current)가 돌입하는 등의 이유로 전류 센서의 소자가 손상되는 등 잠정적 영구 오류가 발생된다면, 도 3(b)와 같이 특정 시점(t6) 이후부터는 MODE2에 의한 SOC 추정이 이루어질 수도 있다.Meanwhile, when a temporary error occurs in the current sensor or the like, the SOC estimation mode may be converted or switched as shown in FIG. 3 (a). However, the element of the current sensor may be damaged due to a surge current entering the current sensor. If a temporary permanent error occurs, such as, for example, SOC estimation by MODE2 may be performed after a specific time point t 6 as shown in FIG.

상기와 같은 과정은 시스템 내부에서 이루어지는 것으로 만약 도 3(b)와 같이 잠정적 영구 오류인 경우에는 차제 차량 시스템 내지 배터리 시스템의 수리 내지 교체 등에 의한 개선 방향을 사용자 등에게 유도하게 위하여 상기 내용을 사용자 등에게 인터페이싱하도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.The above process is performed in the system, and if the temporary permanent error is as shown in FIG. 3 (b), the above information is introduced to the user in order to guide the user to the improvement direction by repairing or replacing the vehicle vehicle system or the battery system. It is more preferable to configure the interface.

즉, 상기 전류센서에 의한 전류값 센싱은 정해진 주기별로 이루어질 수 있는데, 만약 오동작 감지부(140)에서 입력되는 상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 시간 이상 지속되거나 또는 오동작 신호가 빈번하게 즉, 정해진 시간 동안 기준 회수를 초과한 회수로 이루어지는 경우(S440), 후속적인 프로세싱을 수행함과는 독립적으로 전류 센서의 오동작 발생에 대한 안내(경고) 메시지 또는 교체를 유도하는 안내 메시지 등이 운전자 등의 사용자 등에게 인터페이싱되도록 본 발명의 제어부(150)는 이에 대한 안내 메시지 내지 경고 메시지를 출력(S450)하도록 구성될 수 있다.That is, the current value sensing by the current sensor may be performed by a predetermined period. If the malfunction signal of the current sensor input from the malfunction detection unit 140 lasts more than a reference time or the malfunction signal is frequent, that is, the predetermined time If the number of times exceeding the reference number of times (S440), a guidance (warning) message for the occurrence of malfunction of the current sensor or a guidance message for inducing a replacement is sent to a user such as a driver independently of performing subsequent processing. The controller 150 of the present invention may be configured to interface (S450) a guide message or a warning message.

이와 함께 배터리의 이력 정보 등에 데이터를 확보하는 차원에서 소정의 메모리부(180)에 전류 센서의 오동작이 발생한 시간 정보, 회수 정보, 지속 시간 정보, 기준 시간 내지 기준 회수 초과 등에 대한 정보가 저장되도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, in order to secure data such as battery history information, the predetermined memory unit 180 is configured to store information such as time information, collection information, duration information, reference time to reference collection time, etc., in which a malfunction of the current sensor has occurred. It is desirable to.

또한, 전류 센서에 일시적인 오류가 발생한 것인지 아니면 수리를 요하는 영구적인 오류가 발생된 것인지 여부를 더욱 정밀하게 검증가능하고 SOC추정에 활용할 수 있도록 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 즉, 오동작 감지부(140)로부터 전류 센서의 오동작 신호가 입력되는 경우, 본 발명의 제어부(150)는 상기 전류 센서의 전류 측정 주기가 단축되도록 제어하여 더욱 빈번하게 전류 센서의 정상 여부가 모니터링되도록 제어하는 것이 바람직하다.In addition, the current measurement value of the battery inputted from the current sensor can be used to more accurately verify whether the current sensor has a temporary error or a permanent error that requires repair, and can be used for SOC estimation. In case of deviation, that is, when a malfunction signal of the current sensor is input from the malfunction detection unit 140, the controller 150 of the present invention controls the current measurement cycle of the current sensor to be shortened more frequently to determine whether the current sensor is normal. It is desirable to control to be monitored.

추가적으로 기준 시간 이상 오동작 신호가 지속되거나 기준 회수를 초과하여 오동작 신호가 입력되는 경우, 상기 전류 센서의 기능이 불활성화되도록 제어하는 방법도 적용 가능하다.In addition, a method of controlling the function of the current sensor to be deactivated may be applicable when the malfunction signal is maintained for more than a reference time or the malfunction signal is input beyond the reference number of times.

상기 기준 시간, 기준 회수, 기준 값 등은 배터리 또는 차량의 스펙, 하드웨어 리소스, 적용된 소자의 전기적 특성, 안정 및 안전성의 기준 등에 따라 가변적으로 설정가능함은 물론이다. 차량의 키가 off 되는 등 배터리 구동 내지 프로세싱에 대한 종료 조건이 충족되면 앞서 설명된 본 발명의 프로세싱이 종료되도록 구성할 수 있다.The reference time, reference number, reference value, etc. may be variably set according to specifications of a battery or a vehicle, hardware resources, applied electrical characteristics, stability and safety standards, and the like. When the termination condition for battery driving or processing is satisfied, such as the key of the vehicle being turned off, the processing of the present invention described above may be terminated.

한편 본 발명의 앞서 설명된 배터리 관리 장치(100)는 도 2 및 도 5 등에 도시된 배터리 팩(200) 자체의 시스템으로 구현될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 팩(200)은 충방전의 대상이 되며 차량 등에 전력을 공급하는 공급원으로서 기능하는 배터리 모듈(210)과 앞서 설명된 관리 장치가 모듈로 구현된 관리 모듈(220)을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 관리모듈(220)은 BMS 등으로 구현될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, the battery management apparatus 100 described above of the present invention may be implemented as a system of the battery pack 200 itself shown in FIGS. 2 and 5, and the battery pack 200 of the present invention as shown in FIG. 5. ) May be configured to include a battery module 210 that is subject to charge and discharge and functions as a supply source for supplying power to a vehicle, and a management module 220 in which the above-described management device is implemented as a module. 220 may be implemented as a BMS, of course.

상기 배터리 모듈(210)은 복수 개의 이차전지(211)로 구성될 수 있음은 물론이며, 본 발명에 의한 배터리 팩(200) 특히 관리 모듈(220)은 앞서 설명된 바와 같이 차량 구동 등에 필요한 정보를 차량 시스템(300) 측으로 전달하고 사용자 등이 요구하는 정보 등이 입력되도록 구성된다.The battery module 210 may be configured of a plurality of secondary batteries 211, and the battery pack 200, in particular, the management module 220 according to the present invention may provide information necessary for driving a vehicle as described above. Information transmitted to the vehicle system 300 and requested by the user is configured.

상기 배터리 팩(200)의 관리 모듈(220)을 포함한 상세한 구성에 대한 설명은 앞서 설명된 배터리 관리 장치(100)에 대한 내용과 대응되므로 앞선 설명으로 대체한다. Description of the detailed configuration including the management module 220 of the battery pack 200 corresponds to the description of the battery management device 100 described above, so it is replaced with the foregoing description.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

또한, 본 발명의 설명에 있어 제1, 제2 등과 같은 표현은 상호 간의 각 구성을 상대적으로 구분하기 위하여 사용되는 도구적 개념의 용어일 뿐, 특정의 순서, 우선순위, 중요성 등을 객관적이고 물리적으로 구분하기 위하여 사용되는 용어이거나 절대적이고 물리적인 기준에서 각각의 구성을 구분하기 위하여 사용된 용어가 아님은 자명하다. In addition, in the description of the present invention, expressions such as first and second are merely terms of a tool concept used to relatively distinguish each component from each other, and objective, physical, etc. of specific order, priority, importance, etc. are used. Obviously, it is not a term used to distinguish between components or a term used to distinguish each component on an absolute and physical basis.

이와 함께, 상기 도 2 등에 도시된 본 발명의 관리 장치(100)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소 또는 이를 포함하는 구성요소로 이해되어야 한다.In addition, each configuration of the management device 100 of the present invention illustrated in FIG. 2 or the like should be understood as a logically divided component or a component including the same, rather than a physically divided component.

즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되어 수행되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관히 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다. That is, since each configuration corresponds to a logical component for realizing the technical idea of the present invention, even if each component is integrated or separated, if the function performed by the logical configuration of the present invention can be realized, It should be construed that it is within the scope, and that components that perform the same or similar functions are to be interpreted as being within the scope of the present invention regardless of whether their names are consistent.

1: 이차전지 셀 10: 배터리 팩
100: 본 발명의 배터리 관리 장치 110: 전압센서
120: 온도 센서 130: 전류 센서
140: 오동작 감지부 150: 제어부
160: 제1추정부 170: 제2추정부
180: 메모리부 200: 배터리 팩1: secondary battery cell 10: battery pack
100: battery management device 110 of the present invention: voltage sensor
120: temperature sensor 130: current sensor
140: malfunction detection unit 150: control unit
160: the first autumn 170: the second autumn
180: memory 200: battery pack

Claims (21)

배터리의 전압을 측정하는 전압 센서;
상기 배터리의 전류를 측정하는 전류 센서;
상기 전류 센서의 정상 여부에 대한 신호를 출력하는 오동작 감지부;
상기 배터리의 측정된 전류를 포함하는 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정부;
상기 배터리의 측정된 전압에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정부; 및
상기 오동작 감지부로부터 입력된 신호를 이용하여 상기 전류 센서가 정상인 경우 제1추정부가 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상인 경우 제2추정부가 구동되도록 차등적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치.A voltage sensor measuring a voltage of the battery;
A current sensor measuring a current of the battery;
A malfunction detection unit for outputting a signal indicating whether the current sensor is normal;
A first estimator for estimating the SOC of the battery based on a parameter including the measured current of the battery;
A second estimator for estimating the SOC of the battery based on a parameter for the measured voltage of the battery; And
And a controller for controlling the first estimation unit to be driven when the current sensor is normal using the signal input from the malfunction detection unit, and differentially controlling the second estimation unit to be driven when the current sensor is abnormal. Battery management device of differential SOC estimation. 제 1항에 있어서,
상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고,
상기 제1추정부는 상기 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하며, 상기 제2추정부는 상기 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
Further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the battery,
The first estimator estimates the SOC of the battery based on the parameters for the voltage, current and temperature, and the second estimator estimates the SOC of the battery based on the parameters for the voltage and temperature. Battery management device of differential SOC estimation. 제 2항에 있어서, 상기 제1추정부는,
상기 측정된 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정 알고리즘이 탑재되며, 상기 제2추정부는 상기 측정된 배터리의 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정 알고리즘이 탑재되며,
상기 제어부는 상기 전류 센서가 정상인 경우 제1추정 알고리즘이 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상인 경우 제2추정 알고리즘이 구동되도록 차등적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치.The method of claim 2, wherein the first estimation unit,
A first estimation algorithm is installed that estimates the SOC of the battery based on the measured parameters for voltage, current, and temperature of the battery, and the second estimate is based on the measured parameters for voltage and temperature of the battery. A second estimation algorithm for estimating the SOC of the battery is mounted,
And the control unit controls the first estimation algorithm to be driven when the current sensor is normal, and differentially controls the second estimation algorithm to be driven when the current sensor is abnormal. 제 3항에 있어서, 상기 오동작 감지부는,
상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 오동작 신호를 상기 제어부로 출력하는 것을 특징으로 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치.The method of claim 3, wherein the malfunction detection unit,
And outputting a malfunction signal of the current sensor to the controller when the current measurement value of the battery input from the current sensor is out of a reference value. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 시간 이상 지속되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치.The method of claim 4, wherein the control unit,
And a warning message for outputting a malfunction signal of the current sensor for more than a reference time. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 회수 이상 발생되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치.The method of claim 4, wherein the control unit,
And a warning message for outputting a malfunction signal of the current sensor more than a reference number of times. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 전류 측정 주기가 단축되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 장치.The method of claim 4, wherein the control unit,
The battery management device of the differential SOC estimation, characterized in that for controlling the current measurement period of the current sensor is shortened when the current measurement value of the battery input from the current sensor is out of the reference value. 배터리의 측정된 전류를 포함하는 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정부와 상기 배터리의 측정된 전압에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정부를 포함하여 전류 센서의 정상 여부에 따라 배터리의 SOC를 차등적으로 추정하는 배터리 관리 방법으로서,
전압 센서 및 전류 센서를 이용하여 배터리의 전압 및 전류를 측정하는 측정단계;
상기 전류 센서의 정상 여부에 대한 신호를 출력하는 오동작 감지단계; 및
상기 오동작 감지단계에서 입력된 신호를 이용하여 상기 전류 센서가 정상인 경우 제1추정부가 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상인 경우 제2추정부가 구동되도록 차등적으로 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법.A current including a first estimate estimating the SOC of the battery based on a parameter including the measured current of the battery and a second estimating estimating the SOC of the battery based on a parameter for the measured voltage of the battery Battery management method for estimating the SOC of the battery differentially according to whether the sensor is normal,
A measuring step of measuring a voltage and a current of the battery using a voltage sensor and a current sensor;
A malfunction detection step of outputting a signal indicating whether the current sensor is normal; And
And controlling the first estimation unit to be driven when the current sensor is normal by using the signal input in the malfunction detection step, and differentially controlling the second estimation unit to be driven when the current sensor is abnormal. Battery management method of differential SOC estimation. 제 8항에 있어서, 상기 측정단계는,
온도 센서를 이용하여 상기 배터리의 온도를 더 측정하고,
상기 제1추정부는 상기 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하며, 상기 제2추정부는 상기 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법.The method of claim 8, wherein the measuring step,
The temperature sensor is further measured using a temperature sensor,
The first estimator estimates the SOC of the battery based on the parameters for the voltage, current and temperature, and the second estimator estimates the SOC of the battery based on the parameters for the voltage and temperature. Battery management method of differential SOC estimation. 제 9항에 있어서, 상기 제1추정부는,
상기 측정된 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정 알고리즘이 탑재되며, 상기 제2추정부는 상기 측정된 배터리의 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정 알고리즘이 탑재되며,
상기 제어단계는 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정 알고리즘이 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정 알고리즘이 구동되도록 차등적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법.The method of claim 9, wherein the first estimation unit,
A first estimation algorithm is installed that estimates the SOC of the battery based on the measured parameters for voltage, current, and temperature of the battery, and the second estimate is based on the measured parameters for voltage and temperature of the battery. A second estimation algorithm for estimating the SOC of the battery is mounted,
The control step of the differential SOC, characterized in that the control to drive the first estimation algorithm when the current sensor is determined to be normal, and to control the second estimation algorithm is driven when the current sensor is determined to be abnormal. Estimated battery management method. 제 10항에 있어서, 상기 오동작 감지단계는,
상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 오동작 신호를 출력하는 것을 특징으로 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법.The method of claim 10, wherein the malfunction detection step,
And outputting a malfunction signal of the current sensor when the current measurement value of the battery input from the current sensor is out of a reference value. 제 11항에 있어서,
상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 시간 이상 지속되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하는 경고 출력 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법.12. The method of claim 11,
And a warning outputting step of outputting a warning message when the malfunction signal of the current sensor lasts for more than a reference time. 제 11항에 있어서,
상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 회수 이상 발생되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하는 경고 출력 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법.12. The method of claim 11,
And a warning output step of outputting a warning message when a malfunction signal of the current sensor occurs more than a reference number of times. 제 8항에 있어서,
상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 전류 측정 주기가 단축되도록 제어하는 측정제어단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 관리 방법.The method of claim 8,
And a measurement control step of controlling the current measurement period of the current sensor to be shortened when the current measurement value of the battery input from the current sensor is out of a reference value. 충방전에 의하여 전력을 공급하는 이차전지 배터리; 및
배터리의 전압을 측정하는 전압 센서, 상기 배터리의 전류를 측정하는 전류 센서, 상기 전류 센서의 정상 여부에 대한 신호를 출력하는 오동작 감지부, 상기 배터리의 측정된 전류를 포함하는 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정부, 상기 배터리의 측정된 전압에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정부와 상기 오동작 감지부로부터 입력된 신호를 이용하여 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정부가 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정부가 구동되도록 차등적으로 제어하는 제어부를 포함하는 관리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 팩.Secondary battery battery for supplying power by charging and discharging; And
The battery based on a parameter including a voltage sensor measuring a voltage of a battery, a current sensor measuring a current of the battery, a malfunction detection unit outputting a signal indicating whether the current sensor is normal, and a measured current of the battery A first estimator for estimating SOC of the second sensor; a second estimator for estimating the SOC of the battery based on a parameter of the measured voltage of the battery; and a signal input from the malfunction detection unit And a management module including a control unit configured to control the first estimation unit to be driven when it is determined to be different and to differentially control the second estimation unit to be driven when the current sensor is determined to be abnormal. Battery pack. 제 15항에 있어서, 상기 관리모듈은,
상기 배터리의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고,
상기 제1추정부는 상기 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하며, 상기 제2추정부는 상기 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 팩.The method of claim 15, wherein the management module,
Further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the battery,
The first estimator estimates the SOC of the battery based on the parameters for the voltage, current and temperature, and the second estimator estimates the SOC of the battery based on the parameters for the voltage and temperature. Battery pack of differential SOC estimation. 제 16항에 있어서, 상기 제1추정부는,
상기 측정된 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제1추정 알고리즘이 탑재되며, 상기 제2추정부는 상기 측정된 배터리의 전압 및 온도에 대한 파라미터를 기반으로 상기 배터리의 SOC를 추정하는 제2추정 알고리즘이 탑재되며,
상기 제어부는 상기 전류 센서가 정상으로 판단되는 경우 제1추정 알고리즘이 구동되도록 제어하고 상기 전류 센서가 비정상으로 판단되는 경우 제2추정 알고리즘이 구동되도록 차등적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 팩.The method of claim 16, wherein the first estimation unit,
A first estimation algorithm is installed that estimates the SOC of the battery based on the measured parameters for voltage, current, and temperature of the battery, and the second estimate is based on the measured parameters for voltage and temperature of the battery. A second estimation algorithm for estimating the SOC of the battery is mounted,
The control unit controls the first estimation algorithm to be driven when the current sensor is determined to be normal, and differentially controls the second estimation algorithm to be driven when the current sensor is determined to be abnormal. Battery pack. 제 17항에 있어서, 상기 오동작 감지부는,
상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 오동작 신호를 상기 제어부로 출력하는 것을 특징으로 차등적 SOC 추정의 배터리 팩.The method of claim 17, wherein the malfunction detection unit,
And outputting a malfunction signal of the current sensor to the controller when the current measurement value of the battery input from the current sensor is out of a reference value. 제 18항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 시간 이상 지속되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 팩.The method of claim 18, wherein the control unit,
And outputting a warning message when the malfunction signal of the current sensor lasts more than a reference time. 제 18항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전류 센서의 오동작 신호가 기준 회수 이상 발생되는 경우 이에 대한 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 팩.The method of claim 18, wherein the control unit,
And outputting a warning message when a malfunction signal of the current sensor is generated more than a reference number of times. 제 18항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 전류 센서로부터 입력된 상기 배터리의 전류 측정값이 기준값을 벗어나는 경우 상기 전류 센서의 전류 측정 주기가 단축되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차등적 SOC 추정의 배터리 팩.The method of claim 18, wherein the control unit,
The battery pack of the differential SOC estimation, characterized in that for controlling the current measurement period of the current sensor is shortened if the current measurement value of the battery input from the current sensor is out of the reference value.
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