KR20130109038A - 배터리 팩 - Google Patents

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KR20130109038A
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battery
swelling
terminal
soc
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KR1020130025747A
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주리아
김현
김석겸
우석균
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 팩을 개시한다. 상기 배터리 팩은, 제1 단자; 제2 단자; 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 연결되고, 충전 상태(SOC)를 갖는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 스웰링을 측정하고 스웰링 데이터 값을 생성하는 센서부; 및 상기 스웰링 데이터 값과 상기 SOC에 따라, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하여 상기 배터리 모듈의 스웰링율을 경감시키거나 상기 배터리 모듈의 스웰링을 교정하는 배터리 관리 시스템을 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
통상적으로 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차전지는 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 전지 모듈의 형태로 사용되기도 한다.
종래에는 엔진 시동을 위한 전원공급장치로서, 납 축전지를 사용하고 있다. 최근에는 연비 개선을 위하여 ISG(Idle Stop & Go) 시스템이 적용되고 있으며, 점차 확산되는 추세이다. 공회전 제한장치인 ISG 시스템을 지원하는 전원공급장치는, 엔진 시동을 위한 고출력을 낼 수 있는 출력 특성과 잦은 시동에도 불구하고 충, 방전 특성이 강건하게 유지되고, 장 수명이 보장되어야 한다. 그런데, 기존의 납 축전지는 ISG 시스템 하에서 빈번하게 엔진 중지 및 재시동이 반복됨에 따라 충, 방전 특성이 열화되고 장시간 사용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 ISG 시스템에 적합하고 배터리의 스웰링(swelling) 현상을 교정할 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 제1 단자; 제2 단자; 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 연결되고, 충전 상태(SOC)를 갖는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 스웰링을 측정하고 스웰링 데이터 값을 생성하는 센서부; 및 상기 스웰링 데이터 값과 상기 SOC에 따라, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하여 상기 배터리 모듈의 스웰링율을 경감시키거나 상기 배터리 모듈의 스웰링을 교정하는 배터리 관리 시스템을 포함할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은 충전 한계치와 방전 한계치 사이에서 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어할 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 제1 단자와 배터리 모듈 사이에 연결되는 선택부를 더 포함하고, 상기 선택부는, 복수의 입력 단자들; 상기 제1 단자에 연결된 출력 단자; 및 스위치 제어 신호에 따라 상기 복수의 입력 단자들을 상기 출력 단자에 선택적으로 연결하는 스위치를 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 스위치 제어 신호를 생성하여, 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 배터리 모듈에 연결된 상기 복수의 입력 단자들 중 하나가 상기 출력 단자에 연결되지 않도록 할 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 제1 단자와 배터리 모듈 사이에 연결되는 선택부; 및 상기 선택부와 제2 단자 사이에 연결되는 보조 배터리 모듈을 더 포함하고, 상기 선택부는, 복수의 입력 단자들; 상기 제1 단자에 연결된 출력 단자; 및 상기 배터리 관리 시스템에 의해 생성된 스위치 제어 신호에 따라 상기 복수의 입력 단자들을 상기 출력 단자에 선택적으로 연결하는 스위치;를 포함하고. 상기 복수의 입력 단자들은, 상기 배터리 모듈에 연결된 제1 입력 단자; 상기 보조 배터리 모듈에 연결된 제2 입력 단자; 및 상기 배터리 모듈 및 상기 보조 배터리 모듈에 연결되지 않는 제3 입력 단자를 포함하고, 상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라, 상기 출력 단자를 상기 제1 내지 제3 입력 단자 중 적어도 하나에 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 스위치 제어 신호를 생성하여, 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 제2 입력 단자를 상기 출력 단자에 연결되도록 할 수 있다.
상기 선택부는, 상기 제1 입력 단자와 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제1 가변 저항; 및 상기 제2 입력 단자와 상기 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제2 가변 저항;을 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라 상기 출력 단자를 상기 병렬 연결 단자와 상기 제3 입력 단자 중 하나에 선택적으로 연결하고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값 및 상기 SOC에 따라 상기 제1 및 제2 가변 저항을 조절하여, 상기 배터리 모듈로 유입 또는 배터리 모듈로부터 출력되는 충방전 전류 흐름과 상기 보조 배터리 모듈로 유입 또는 보조 배터리 모듈로부터 출력되는 충방전 전류 흐름 사이의 비율을 조절할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 반복적으로 상기 배터리 모듈을 충방전시킬 수 있다.
상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 전기 부하가 연결되고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 전기 부하를 통해 상기 배터리 모듈을 방전시킬 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은, 상기 스웰링 데이터 값을 수신하여 스웰링 정도가 스웰링 기준 값 이상인지 여부를 결정하는 스웰링 감지부; 상기 배터리 모듈의 SOC를 충전 한계치 및 방전 한계치 사이의 대역 내로 제한하는 대역 제한부; 및 상기 SOC가 충전 한계치 이상일 때 상기 배터리 모듈을 방전시키고, 상기 SOC가 방전 한계치 이하일 때 상기 배터리 모듈을 충전시키는 교정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 동작시키는 방법은, 상기 배터리 모듈의 스웰링 여부를 감지하는 단계; 상기 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 모니터링하는 단계; 상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태인지 방전 상태인지를 결정하는 단계; 상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태이면 상기 SOC가 충전 한계치 이상인지를 결정하는 단계; 상기 배터리 모듈의 상태가 방전 상태이면 상기 SOC가 방전 한계치 이하인지를 결정하는 단계; 및 상기 배터리 모듈의 상태, 상기 배터리 모듈의 SOC 및 상기 배터리 모듈의 스웰링 여부 중 적어도 하나에 따라 상기 배터리 모듈의 충전 및 방전을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩 동작 방법은, 상기 충전 한계치와 방전 한계치 사이인 SOC 대역 내에서 상기 배터리 모듈을 충전 또는 방전시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩은 상기 배터리 모듈의 배터리 스웰링 측정 값을 측정하는 센서부를 더 포함하고, 상기 배터리 팩 동작 방법은, 상기 배터리 모듈이 스웰링되고 상기 SOC가 충전 한계치 이상이거나 방전 한계치 이하이면, 상기 배터리 모듈과 외부 장치의 연결을 끊어 상기 배터리 모듈의 충전 또는 방전을 중단시키고, 상기 배터리 스웰링 측정 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이면 상기 배터리 모듈이 스웰링되는 것으로 감지될 수 있다.
상기 배터리 팩은 보조 배터리 모듈을 더 포함하고, 상기 배터리 팩 동작 방법은, 상기 배터리 모듈과 외부 장치의 연결을 끊어 상기 배터리 모듈의 충전이 중단되면, 상기 보조 배터리 모듈을 외부 장치와 연결하여 상기 보조 배터리 모듈의 충전을 개시하는 단계; 및 상기 배터리 모듈과 외부 장치의 연결을 끊어 상기 배터리 모듈의 방전이 중단되면, 상기 보조 배터리 모듈을 외부 장치와 연결하여 상기 보조 배터리 모듈의 방전을 개시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩은 상기 배터리 모듈의 배터리 스웰링 측정 값을 측정하는 센서부와 보조 배터리 모듈을 더 포함하고, 상기 배터리 팩 동작 방법은, 상기 배터리 스웰링 측정 값을 측정하는 단계; 상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태이면, 상기 배터리 스웰링 측정 값 및 상기 배터리 모듈의 SOC에 따라 상기 배터리 모듈에 공급되는 충전 전류와 상기 보조 배터리 모듈에 공급되는 충전 전류 사이의 비율을 조절하는 단계; 및 상기 배터리 모듈의 상태가 방전 상태이면, 상기 배터리 스웰링 측정 값 및 상기 배터리 모듈의 SOC에 따라 상기 배터리 모듈로부터 공급되는 방전 전류와 상기 보조 배터리 모듈로부터 공급되는 방전 전류 사이의 비율을 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩 동작 방법은, 상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태일 때, 상기 배터리 모듈이 스웰링되고 상기 SOC가 충전 한계치 이상이면 상기 배터리 모듈의 방전을 개시하고, 상기 배터리 모듈의 상태가 방전 상태일 때, 상기 배터리 모듈이 스웰링되고 상기 SOC가 방전 한계치 이하이면 상기 배터리 모듈의 충전을 개시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량의 공회전 제한(Idle Stop and Go) 시스템은, 양극 버스; 음극 버스; 상기 양극 버스와 음극 버스 사이에 연결된 발전 모듈; 상기 양극 버스와 음극 버스 사이에 연결된 스타터 모터; 상기 양극 버스와 음극 버스 사이에 연결된 전기 부하; 메인 제어 신호를 생성하는 메인 제어부; 및 배터리 팩;을 포함하고, 상기 배터리 팩은, 상기 양극 버스에 연결된 제1 단자; 상기 음극 버스에 연결된 제2 단자; 상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 연결되고 충전 상태(SOC)를 갖는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈의 스웰링을 측정하고 스웰링 데이터 값을 생성하는 센서부; 및 상기 메인 제어 신호를 수신하고, 상기 스웰링 데이터 값, 상기 SOC 및 상기 메인 제어 신호 중 적어도 하나에 따라 상기 배터리 모듈의 스웰링율을 경감시키거나 상기 배터리 모듈의 스웰링을 교정하도록 상기 배터리 모듈의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템;을 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 제1 단자와 상기 배터리 모듈 사이에 연결된 선택부; 및 상기 선택부와 제2 단자 사이에 연결되는 보조 배터리 모듈을 더 포함하고, 상기 선택부는, 복수의 입력 단자들; 상기 제1 단자에 연결된 출력 단자; 및 상기 배터리 관리 시스템에 의해 생성된 스위치 제어 신호에 따라 상기 복수의 입력 단자들을 상기 출력 단자에 선택적으로 연결하는 스위치;를 포함하고. 상기 복수의 입력 단자들은, 상기 배터리 모듈에 연결된 제1 입력 단자; 상기 보조 배터리 모듈에 연결된 제2 입력 단자; 및 상기 배터리 모듈 및 상기 보조 배터리 모듈에 연결되지 않는 제3 입력 단자를 포함하고, 상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라, 상기 출력 단자를 상기 제1 내지 제3 입력 단자 중 적어도 하나에 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 선택부는, 상기 제1 입력 단자와 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제1 가변 저항; 및 상기 제2 입력 단자와 상기 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제2 가변 저항;을 더 포함하고, 상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라 상기 출력 단자를 상기 병렬 연결 단자와 상기 제3 입력 단자 중 하나에 선택적으로 연결할 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 반복적으로 상기 배터리 모듈을 충방전시킬 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 전기 부하를 통해 상기 배터리 모듈을 충방전시킬 수 있다.
본 발명은 리튬 이온 전지를 포함함으로써, 엔진의 중지 및 재시동이 반복되는 ISG 시스템에 적합하게 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 배터리의 충전 상태(SOC)를 일정한 충방전 대역 내로 제한하여 스웰링 진행 속도를 경감시키거나, 충방전 대역 대에서 반복적으로 충방전을 실시하여 스웰링 현상을 교정할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 차량의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선택부를 나타낸 도면이다.
도 5는 일반적인 배터리의 SOC 그래프를 나타낸 값이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 충방전 대역폭을 제한하여 배터리 모듈을 충전 혹은 방전하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 차량의 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 스웰링 현상을 교정하는 경우의 배터리의 SOC 상태를 나타낸 그래프이다.
도 9는 배터리의 SOC 값을 충방전 대역폭 내로 제한하여 스웰링 현상의 진행 속도를 경감시키는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10은 배터리를 충방전 대역폭 내에서 충방전하여 스웰링 현상을 교정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100a)을 포함하는 차량의 구조를 나타내는 도면이다.
상기 배터리 팩(100a)은 발전 모듈(210) 및 스타터 모터(220)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1, 제2 단자(P1,P2)를 통하여 발전 모듈(210) 및 스타터 모터(220)와 병렬 연결될 수 있다. 제1 단자(P1)는 이하에서 외부 장치 연결 단자라고 표현될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 배터리 팩(100a)은, 발전 모듈(210)로부터 생성되는 충전전력을 저장하고, 스타터 모터(220)로 방전전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 발전 모듈(210)은 엔진(미도시)과 동력 연결될 수 있으며, 엔진의 구동축과 연결되어 회전 동력을 전기적인 출력으로 변환할 수 있다. 이때, 발전 모듈(210)로부터 생성된 충전전력은, 배터리 팩(100)의 제1, 제2 단자(P1,P2)를 통하여 후술할 배터리 모듈(110)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 상기 발전 모듈(210)은, DC 발전기(미도시), 또는 AC 발전기(미도시)와 정류장치(미도시) 등을 포함할 수 있으며, 대략 DC 15V, 보다 구체적으로, DC 14.6V ~ 14.8V의 전압을 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 배터리 팩(100a)은, 연비개선을 위해 ISG(Idle Stop & Go) 기능이 구현된 ISG 시스템의 엔진 시동을 위한 전원장치로 적용될 수 있다. ISG 시스템에서는 엔진의 중지와 재시동이 빈번하게 반복됨에 따라 배터리 팩(100a)의 충, 방전이 반복된다.
종래 ISG 시스템에 적용되는 납 축전지는, 충, 방전동작이 빈번하게 반복됨에 따라 내구수명이 단축되고, 충, 방전특성이 저하되는 문제가 있으며, 예를 들어, 충, 방전의 반복에 따라 충전용량이 저하되어 엔진의 시동성이 떨어지며, 납 축전지의 교환 주기가 짧아지는 문제가 있다.
예를 들어, 본 발명의 배터리 모듈(110)은, 납 축전지에 비해, 충, 방전 특성이 비교적 일정하게 유지되며 경시적 열화가 적은 리튬 이온 전지를 포함함으로써, 엔진의 중지 및 재시동이 반복되는 ISG 시스템에 적합하게 적용될 수 있다. 또한, 동일 충전용량의 납 축전지에 비해, 저 중량화가 가능하므로, 연비개선 효과를 기대할 수 있으며, 납 축전지보다 적은 부피로도 동일 충전용량을 구현할 수 있으므로, 탑재공간을 절약할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 본 발명의 배터리 모듈(110)로는 리튬 이온 전지에 한정되지 않고, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery) 등이 적용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 배터리 팩(100a)은 배터리의 스웰링(swelling) 현상이 감지되는 경우, 배터리의 충전 상태(State of charge, 이하 'SOC'라고 한다.)를 일정한(미리 결정된) 충방전 대역 내로 제한하여 스웰링 진행 속도(스웰링율)를 경감시키거나, 충방전 대역 대에서 반복적으로 충방전을 실시하여 스웰링 현상을 교정할 수 있다. 배터리 팩(100a) 내부의 상세한 구조 및 동작에 관해서는 아래에서 후술하기로 한다.
또한, 메인 제어부(240)는 배터리 팩(100a)이 장착된 차량의 전체 동작을 제어하는 제어부이다. 메인 제어부(240)는 배터리 팩(100a)과 제3 단자(P3)를 통해 연결되어 제어 신호를 교환하고, 배터리 팩(100a)의 상태를 모니터링 하고, 배터리 팩(100a)의 동작을 제어할 수 있다.
다음으로, 발전 모듈(210)은 차량의 알터네이터(alternator)를 포함하는 개념일 수 있다. 알터네이터는 배터리 팩(100a)에 충전 전력을 공급할 뿐만 아니라, 엔진이 가동 중에 후술할 전기 부하(230)에 전력을 공급할 수도 있다.
다음으로, 스타터 모터(220)는 차량의 시동시에 가동되며, 엔진의 구동축을 회전시키는 초기 회전동력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 스타터 모터(220)는 배터리 팩(100a)의 제1, 제2 단자(P1,P2)를 통하여 저장된 전력을 공급받아, 엔진의 시동시 또는 아이들 스탑(idle stop) 이후 엔진의 재시동시에 구동축을 회전시켜 엔진을 재가동할 수 있다. 또한 스타터 모터(220)는 후술하는 바와 같이, BMS(120)로부터의 구동 신호에 의해 구동될 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩(100a)에는, 발전 모듈(210) 및 스타터 모터(220)와 함께, 전기 부하(230)가 연결될 수 있다. 상기 전기 부하(230)는, 배터리 팩(100a)에 저장된 전력을 소비하는 것으로, 제1, 제2 단자(P1,P2)를 통하여 저장된 방전전력을 공급받을 수 있고, 각종 전장품들을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100a)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(100a)은 배터리 모듈(110), 보조 배터리(111), BMS(120), 센서부(130) 및 선택부(140a)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(110) 및 보조 배터리(111)는 직병렬로 연결된 다수의 배터리 셀(미도시)들을 포함할 수 있으며, 본 발명에서 배터리 모듈(110)은 제1, 제2 단자(P1,P2) 사이에 연결되어 충전전력을 공급받고, 방전전력을 출력한다.
배터리 모듈(110)은 복수의 배터리 서브 유닛을 구비하는 구조체를 통칭하는 이름이다. 예를 들어, 배터리 팩(100a)이 복수의 배터리 트레이를 포함하는 배터리 랙인 경우, 상기 배터리 랙을 배터리 모듈(110)이라고 볼 수 있다. 마찬가지로, 배터리 트레이가 복수의 배터리 셀을 포함하는 경우, 배터리 트레이를 배터리 모듈(110)이라고 볼 수도 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 배터리 모듈(110)은 리튬 이온 전지, 니켈-수소 전지 등으로 구현될 수 있다. 이와 달리, 보조 배터리(111)는 배터리 모듈(110)의 특성을 보완하기 위하여 기존의 납 축전지로 구현될 수 있다.
배터리 모듈(110)은 충방전을 반복함에 따라, 과충전 또는 고온 방치시 내부압력 증가에 의해 배터리 모듈(110) 내의 배터리 셀들이 팽창하는 배터리 스웰링 현상이 발생할 수 있다. 특히, 배터리 모듈(110)이 리튬 이온 전지를 포함하는 경우 배터리 스웰링 현상은 배터리 팩(100a)의 케이스의 외형을 변형시키고, 이러한 변형으로 인하여 배터리팩(100a)의 안정성이 문제될 수 있다.
이러한 배터리 스웰링 현상이 진행되는 속도는 배터리를 과충전 혹은 과방전을 반복할 경우 심화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 배터리의 SOC 값을 일정한 충방전 대역 내로 제한하여, 배터리 모듈(110)의 스웰링 진행 속도를 경감시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 보다 적극적으로 스웰링 현상을 교정하기 위하여 충방전 대역 대에서 반복적으로 배터리 모듈(110)의 충방전을 실시할 수 있다.
본 발명에서 BMS(120)는 위와 같은 배터리 스웰링 진행 속도 경감 혹은 스웰링 현상 교정를 위하여 배터리 모듈(110)의 충방전 프로세스를 제어하는 역할을 한다.
또한, BMS(120)는 배터리 모듈(110)에 연결되며, 배터리 모듈(110)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. 또한 BMS(120)는 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, BMS(120)는 배터리 모듈(110)으로부터 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, SOC 등을 측정하는 측정수단을 포함할 수 있으며, 측정 결과에 기초하여 제어신호를 생성하여 외부 기기, 즉 본 발명에서 스타터 모터(220), 발전 모듈(210) 등을 제어할 수 있다.
BMS(120)의 내부 구성 및 각 구성의 역할에 대해서는 배터리 팩(100a)의 다른 구성요소와 함께 아래의 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
다음으로, 센서부(130)는 배터리 모듈(110)의 스웰링 정도를 측정하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 센서부(130)는 압전 소자를 이용하여 배터리 모듈(110)이 정상 상태에 비해 부풀어 오른 정도를 측정할 수 있다. 압전 소자를 이용하는 경우, 배터리 모듈(110)의 미세한 변화도 정밀하게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 센서부(130)는 측정 결과를 BMS(120)로 전송한다.
다음으로, 선택부(140a)는 BMS(120)의 제어 신호에 따라 제1 단자(P1)와 단자 a, b 또는 c 사이에서 선택적으로 회로를 연결하는 역할을 한다. 선택부(140a)는 스위칭 소자(스위치)를 포함할 수 있다. 선택부(140a)는 스위치를 단자 a에 위치시켜 외부 장치와의 연결 단자인 제1 단자(P1)를 배터리 모듈(110)에 연결하거나, 단자 b에 위치시켜 보조 배터리(111)에 연결할 수 있으며, 혹은 단자 c에 위치시켜 배터리 팩(100a) 내의 어떤 장치에도 연결되지 않게 할 수도 있다.
이하에서는, BMS(120)의 내부 구성 및 BMS(120)가 배터리 모듈(110)의 스웰링 현상의 진행 속도를 경감시키거나 스웰링 현상을 교정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS(120)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, BMS(120)는 스웰링 감지부(121), 대역 제한부(122), 교정부(123)를 포함하는 것을 알 수 있다. 먼저, 스웰링 감지부(121)는 센서부(130)로부터 배터리 스웰링 측정값을 전달받아, 스웰링 정도가 기준치를 초과하는지를 판단한다. 예를 들어, 센서부(130)의 압전 소자가 측정한 배터리 모듈(110)의 스웰링 정도가 일정 기준치 이상인 경우, 스웰링 감지부(121)는 배터리 모듈(110)에 스웰링 현상이 일어났으므로 스웰링 속도 경감 혹은 교정이 필요하다고 판단한다.
다음으로, 대역 제한부(122)는 본 발명의 일 실시예에 따라 배터리 모듈(110)의 SOC를 충전 한계치 및 방전 한계치 사이의 충방전 대역 내로 제한하여 스웰링 진행 속도를 경감시키는 역할을 한다.
다시 도 2를 참조하면, 충방전시 대역 제한부(122)는 배터리 모듈(110)의 SOC 값이 방전 한계치 혹은 충전 한계치가 되는지를 검사하여, 방전 한계치가 되는 경우 스위치를 단자 b에 위치시킴으로써 보조 배터리(111)로부터 외부 장치가 전력을 공급받거나 공급할 수 있도록 한다.
혹은, 대역 제한부(122)는 배터리 모듈의 SOC 값이 방전 한계치 혹은 충전 한계치가 되는 경우 스위치를 단자 c 에 위치시켜 외부 장치로부터 배터리 팩(100a)으로의 연결을 차단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선택부(140b)를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 선택부(140b)의 내부에는 배터리 모듈 연결 단자(a)와 보조 배터리 연결 단자(b)가 각각 가변저항 R1, R2에 연결되어 병렬 연결 단자(ab)에 연결된 것을 알 수 있다. 배터리 팩(100a) 내부에 도 4의 선택부(140b)가 있는 경우, 대역 제한부(122)는 가변 저항 R1, R2를 이용하여 배터리 모듈(110) 및 보조 배터리(111)에 유입되는 전류의 양을 조절하여 충방전 대역을 제어할 수 있다.
즉, 대역 제한부(122)는 배터리 모듈(110)의 SOC 가 방전 한계치 혹은 방전 한계치 근처인 경우에는 스위치를 단자(ab)에 위치시키고, 가변저항 R1을 가변 저항 R2보다 크게 하여 배터리 모듈(110)보다 보조 배터리(111)에 더 많은 방전 전류 혹은 충전 전류가 흐르도록 할 수 있다.
대역 제한부(122)의 스웰링 진행 속도 경감 프로세스를 아래의 도 5 및 도 6을 참조하여 보충하여 설명하기로 한다.
도 5는 일반적인 배터리의 SOC 그래프를 나타낸 값이다.
도 5와 같이 배터리의 SOC가 100% 혹은 0%가 되는 만충전 혹은 만방전이 일어나지 않도록 하기 위하여, 본 발명에서 BMS(120)는 충전 한계치 혹은 방전 한계치를 설정할 수 있다. 예를 들어, 충전 한계치는 SOC 최대값의 70%일 수 있고, 방전한계치는 SOC 최대값의 30%일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 충방전 대역을 제한하여 배터리 모듈을 충전 혹은 방전하는 것을 나타낸 그래프이다.
대역 제한부(122)는 도 6에서 보는 바와 같이 배터리 모듈(110)이 전기 부하(230)에 의해 방전 시 SOC 값이 방전 한계치 L이 되면 더 이상 방전이 일어나지 않도록 할 수 있다. 마찬가지로, 배터리 모듈(110)의 충전 시 SOC 값이 충전 한계치 H가 되면 더 이상 발전 모듈(210)로부터 전력 공급이 되지 않도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100b)을 포함하는 차량의 구조를 나타내는 도면이다.
BMS(120)는 배터리의 SOC 값을 충방전 대역 내로 제한하는 것뿐만 아니라, 적극적으로 충방전 대역 내에서 반복적으로 충방전을 진행하여 스웰링 현상을 교정할 수 있다. 즉, 전기 부하(230) 혹은 발전 모듈(210)에서 배터리를 충방전할 때 배터리의 SOC 값이 제한될 수 있고, 차량이 운행하지 않는 경우에도 적극적으로 반복적인 충방전을 통해 스웰링된 배터리가 교정될 수 있다.
도 7을 참조하면, 배터리 팩(100b)의 BMS(120)는 단자(P3)를 통해 발전 모듈(210), 스타터 모터(220), 및/또는 전기 부하(230)에 신호를 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 차량 엔진의 중지 후에 배터리 모듈(110)의 스웰링 현상이 감지되는 경우, BMS(120)의 교정부(123)는 스타터 모터(220)의 구동을 위한 신호를 전달한다. 즉, 사용자가 차량 엔진을 시동하지 않더라도, 스타터 모터(220)는 BMS(120)의 구동 신호에 의해 가동될 수 있고, 엔진이 스타터 모터(220)에 의해 시동될 때 발전 모듈(210)은 충전 전력을 배터리 모듈(110)로 공급한다. 따라서, 배터리 모듈(110)의 충전이 수행된다.
배터리 모듈(110)이 충전을 진행하다가, 배터리의 SOC 값이 충전 한계값이 되는 경우, 교정부(123)는 발전 모듈(210)의 동작을 중지시키고 전기 부하(230)를 구동시켜 배터리 모듈(110)을 방전시킬 수 있다. 즉, 엔진이 중지될 때에도 BMS(120)는 강제적으로 전기 부하(230)를 구동시킴으로써 배터리 모듈(110)에서 방전이 일어나도록 할 수 있다. 전기 부하(230)는 예를 들어, 조명, 라디오, 팬, 에어 컨디셔너 등을 포함할 수 있다.
배터리 모듈(110)이 방전을 진행하다가, 배터리의 SOC 값이 방전 한계값이 되는 경우, BMS(120)의 교정부(123)는 전기 부하(230)의 구동을 중지시키는 신호를 전달하고, 스타터 모터(220)의 구동을 위한 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라 발전 모듈(210)은 충전 전력을 배터리 모듈(110)에 공급할 수 있다.
배터리 모듈(110)의 충전 또는 방전은 전술된 바와 같이 충방전 대역 내에서 반복될 수 있고, 이에 따라 배터리 모듈(110)의 스웰링 현상을 교정할 수 있다. 센서부(130)가 배터리 모듈(110)의 스웰링 현상이 교정되었다고 판단하면, BMS(120)는 배터리 모듈(110)의 충전 또는 방전을 중지시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 스웰링 현상을 교정하는 경우의 배터리의 SOC 상태를 나타낸 그래프이다.
도 8에서 보는 바와 같이, 교정부(123)는 배터리 모듈(110)을 충전시키다가 SOC가 충전 한계값 H이 되는 경우 바로 배터리 모듈(110)을 방전시키고, 반대로 배터리 모듈(110)을 방전시키다가 SOC가 방전 한계값 L이 되는 경우 바로 배터리 모듈(110)을 충전시킨다.
이러한 방법을 통해, 교정부(123)는 적극적으로 배터리 모듈(110)의 스웰링 현상을 교정할 수 있다.
도 9는 배터리의 SOC 값을 충방전 대역 내로 제한하여 스웰링 현상의 진행 속도를 경감시키는 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, BMS는 센서부로부터 전송받은 정보를 이용하여 배터리의 스웰링 여부를 감지한다(S11).
다음으로, BMS는 배터리 모듈의 SOC 상태를 모니터링하여, SOC가 방전 한계치 혹은 충전 한계치가 되는 순간을 감지한다(S12). 그리고, BMS는 배터리 모듈의 SOC 값이 방전 한계치 혹은 충전 한계치에 도달하는지를 결정한다(S13).
배터리 모듈의 SOC가 방전 한계치 혹은 충전 한계치가 된 경우, 선택부는 외부 장치 연결 단자, 즉 P1 단자를 보조 배터리에 연결한다. 혹은, 선택부는 외부 장치 연결 단자와 배터리의 연결을 개방(open) 시킨다(S14).
만약, 배터리 모듈의 SOC가 방전 한계치 혹은 충전 한계치가가 되지 않은 경우에는 계속하여 배터리 모듈의 SOC 상태를 감지한다.
마지막으로, 배터리 모듈은 충전 한계치와 방전 한계치 사이의 충방전 대역 내에서 충방전이 이루어지게 된다(S15).
도 10은 배터리를 충방전 대역 내에서 충방전하여 스웰링 현상을 교정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저 차량의 엔진이 중지되면, BMS는 센서부로부터 전송받은 정보를 이용하여 배터리 스웰링여부를 감지하고, 교정부를 가동시켜 배터리의 충방전을 행한다(S21).
다음으로, BMS는 배터리 모듈의 SOC 상태를 모니터링하여, SOC가 방전 한계치 혹은 충전 한계치가 되는 순간을 감지한다(S22). BMS는 배터리 모듈의 SOC 값이 방전 한계치 혹은 충전 한계치에 도달하는지를 결정한다(S23).
배터리 모듈의 SOC 값이 방전 한계치가 되는 경우, BMS는 구동 신호를 스타터 모터(220)로 전달하여 알터네이터가 배터리 모듈의 충전 전력을 생성하도록 함으로써(S24), 배터리 모듈을 충전시킨다(S25).
혹은, 배터리 모듈의 SOC 값이 충전 한계치가 되는 경우, BMS는 구동 신호를 전기 부하로 전달하여 전기 부하가 강제적으로 동작하도록 함으로써(S26), 배터리 모듈을 방전시킨다(S27).
스웰링 현상이 교정되지 않은 경우, 배터리의 충전 또는 방전은 반복될 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 배터리 팩
110: 배터리 모듈
120: BMS
121: 스웰링 감지부
122: 대역 제한부
123: 교정부
130: 센서부
140: 선택부
150: 가변 저항부
210: 발전 모듈
220: 스타터 모터
230: 전기 부하

Claims (20)

  1. 제1 단자;
    제2 단자;
    상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 연결되고, 충전 상태(SOC)를 갖는 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈의 스웰링을 측정하고 스웰링 데이터 값을 생성하는 센서부; 및
    상기 스웰링 데이터 값과 상기 SOC에 따라, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하여 상기 배터리 모듈의 스웰링율을 경감시키거나 상기 배터리 모듈의 스웰링을 교정하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 충전 한계치와 방전 한계치 사이에서 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단자와 배터리 모듈 사이에 연결되는 선택부를 더 포함하고, 상기 선택부는,
    복수의 입력 단자들;
    상기 제1 단자에 연결된 출력 단자; 및
    스위치 제어 신호에 따라 상기 복수의 입력 단자들을 상기 출력 단자에 선택적으로 연결하는 스위치를 포함하고,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 스위치 제어 신호를 생성하여, 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 배터리 모듈에 연결된 상기 복수의 입력 단자들 중 하나가 상기 출력 단자에 연결되지 않도록 하는 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단자와 배터리 모듈 사이에 연결되는 선택부; 및
    상기 선택부와 제2 단자 사이에 연결되는 보조 배터리 모듈을 더 포함하고,
    상기 선택부는,
    복수의 입력 단자들;
    상기 제1 단자에 연결된 출력 단자; 및
    상기 배터리 관리 시스템에 의해 생성된 스위치 제어 신호에 따라 상기 복수의 입력 단자들을 상기 출력 단자에 선택적으로 연결하는 스위치;를 포함하고.
    상기 복수의 입력 단자들은,
    상기 배터리 모듈에 연결된 제1 입력 단자;
    상기 보조 배터리 모듈에 연결된 제2 입력 단자; 및
    상기 배터리 모듈 및 상기 보조 배터리 모듈에 연결되지 않는 제3 입력 단자를 포함하고,
    상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라, 상기 출력 단자를 상기 제1 내지 제3 입력 단자 중 적어도 하나에 선택적으로 연결되는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 스위치 제어 신호를 생성하여, 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 제2 입력 단자를 상기 출력 단자에 연결되도록 하는 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 제1 입력 단자와 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제1 가변 저항; 및
    상기 제2 입력 단자와 상기 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제2 가변 저항;을 더 포함하고,
    상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라 상기 출력 단자를 상기 병렬 연결 단자와 상기 제3 입력 단자 중 하나에 선택적으로 연결하고,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값 및 상기 SOC에 따라 상기 제1 및 제2 가변 저항을 조절하여, 상기 배터리 모듈로 유입 또는 배터리 모듈로부터 출력되는 충방전 전류 흐름과 상기 보조 배터리 모듈로 유입 또는 보조 배터리 모듈로부터 출력되는 충방전 전류 흐름 사이의 비율을 조절하는 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 반복적으로 상기 배터리 모듈을 충방전시키는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 전기 부하가 연결되고,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 전기 부하를 통해 상기 배터리 모듈을 방전시키는 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 스웰링 데이터 값을 수신하여 스웰링 정도가 스웰링 기준 값 이상인지 여부를 결정하는 스웰링 감지부;
    상기 배터리 모듈의 SOC를 충전 한계치 및 방전 한계치 사이의 대역 내로 제한하는 대역 제한부; 및
    상기 SOC가 충전 한계치 이상일 때 상기 배터리 모듈을 방전시키고, 상기 SOC가 방전 한계치 이하일 때 상기 배터리 모듈을 충전시키는 교정부;를 포함하는 배터리 팩.
  10. 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩을 동작시키는 방법에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 스웰링 여부를 감지하는 단계;
    상기 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 모니터링하는 단계;
    상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태인지 방전 상태인지를 결정하는 단계;
    상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태이면 상기 SOC가 충전 한계치 이상인지를 결정하는 단계;
    상기 배터리 모듈의 상태가 방전 상태이면 상기 SOC가 방전 한계치 이하인지를 결정하는 단계; 및
    상기 배터리 모듈의 상태, 상기 배터리 모듈의 SOC 및 상기 배터리 모듈의 스웰링 여부 중 적어도 하나에 따라 상기 배터리 모듈의 충전 및 방전을 제어하는 단계;를 포함하는 배터리 팩 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 충전 한계치와 방전 한계치 사이인 SOC 대역 내에서 상기 배터리 모듈을 충전 또는 방전시키는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩 동작 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 배터리 모듈의 배터리 스웰링 측정 값을 측정하는 센서부를 더 포함하고, 상기 방법은,
    상기 배터리 모듈이 스웰링되고 상기 SOC가 충전 한계치 이상이거나 방전 한계치 이하이면, 상기 배터리 모듈과 외부 장치의 연결을 끊어 상기 배터리 모듈의 충전 또는 방전을 중단시키고,
    상기 배터리 스웰링 측정 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이면 상기 배터리 모듈이 스웰링되는 것으로 감지되는 배터리 팩 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 보조 배터리 모듈을 더 포함하고, 상기 방법은,
    상기 배터리 모듈과 외부 장치의 연결을 끊어 상기 배터리 모듈의 충전이 중단되면, 상기 보조 배터리 모듈을 외부 장치와 연결하여 상기 보조 배터리 모듈의 충전을 개시하는 단계; 및
    상기 배터리 모듈과 외부 장치의 연결을 끊어 상기 배터리 모듈의 방전이 중단되면, 상기 보조 배터리 모듈을 외부 장치와 연결하여 상기 보조 배터리 모듈의 방전을 개시하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩 동작 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 배터리 모듈의 배터리 스웰링 측정 값을 측정하는 센서부와 보조 배터리 모듈을 더 포함하고, 상기 방법은,
    상기 배터리 스웰링 측정 값을 측정하는 단계;
    상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태이면, 상기 배터리 스웰링 측정 값 및 상기 배터리 모듈의 SOC에 따라 상기 배터리 모듈에 공급되는 충전 전류와 상기 보조 배터리 모듈에 공급되는 충전 전류 사이의 비율을 조절하는 단계; 및
    상기 배터리 모듈의 상태가 방전 상태이면, 상기 배터리 스웰링 측정 값 및 상기 배터리 모듈의 SOC에 따라 상기 배터리 모듈로부터 공급되는 방전 전류와 상기 보조 배터리 모듈로부터 공급되는 방전 전류 사이의 비율을 조절하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩 동작 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 배터리 모듈의 상태가 충전 상태일 때, 상기 배터리 모듈이 스웰링되고 상기 SOC가 충전 한계치 이상이면 상기 배터리 모듈의 방전을 개시하고,
    상기 배터리 모듈의 상태가 방전 상태일 때, 상기 배터리 모듈이 스웰링되고 상기 SOC가 방전 한계치 이하이면 상기 배터리 모듈의 충전을 개시하는 단계를 더 포함하는 배터리 팩 동작 방법.
  16. 양극 버스;
    음극 버스;
    상기 양극 버스와 음극 버스 사이에 연결된 발전 모듈;
    상기 양극 버스와 음극 버스 사이에 연결된 스타터 모터;
    상기 양극 버스와 음극 버스 사이에 연결된 전기 부하;
    메인 제어 신호를 생성하는 메인 제어부; 및
    배터리 팩;을 포함하고, 상기 배터리 팩은,
    상기 양극 버스에 연결된 제1 단자;
    상기 음극 버스에 연결된 제2 단자;
    상기 제1 단자와 제2 단자 사이에 연결되고 충전 상태(SOC)를 갖는 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈의 스웰링을 측정하고 스웰링 데이터 값을 생성하는 센서부; 및
    상기 메인 제어 신호를 수신하고, 상기 스웰링 데이터 값, 상기 SOC 및 상기 메인 제어 신호 중 적어도 하나에 따라 상기 배터리 모듈의 스웰링율을 경감시키거나 상기 배터리 모듈의 스웰링을 교정하도록 상기 배터리 모듈의 충전 및 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템;을 포함하는 차량의 공회전 제한(Idle Stop and Go) 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 배터리 팩은,
    상기 제1 단자와 상기 배터리 모듈 사이에 연결된 선택부; 및
    상기 선택부와 제2 단자 사이에 연결되는 보조 배터리 모듈을 더 포함하고,
    상기 선택부는,
    복수의 입력 단자들;
    상기 제1 단자에 연결된 출력 단자; 및
    상기 배터리 관리 시스템에 의해 생성된 스위치 제어 신호에 따라 상기 복수의 입력 단자들을 상기 출력 단자에 선택적으로 연결하는 스위치;를 포함하고.
    상기 복수의 입력 단자들은,
    상기 배터리 모듈에 연결된 제1 입력 단자;
    상기 보조 배터리 모듈에 연결된 제2 입력 단자; 및
    상기 배터리 모듈 및 상기 보조 배터리 모듈에 연결되지 않는 제3 입력 단자를 포함하고,
    상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라, 상기 출력 단자를 상기 제1 내지 제3 입력 단자 중 적어도 하나에 선택적으로 연결되는 차량의 공회전 제한(Idle Stop and Go) 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 선택부는,
    상기 제1 입력 단자와 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제1 가변 저항; 및
    상기 제2 입력 단자와 상기 병렬 연결 단자 사이에 연결된 제2 가변 저항;을 더 포함하고,
    상기 스위치는 상기 스위치 제어 신호에 따라 상기 출력 단자를 상기 병렬 연결 단자와 상기 제3 입력 단자 중 하나에 선택적으로 연결하는 차량의 공회전 제한(Idle Stop and Go) 시스템.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 반복적으로 상기 배터리 모듈을 충방전시키는 차량의 공회전 제한(Idle Stop and Go) 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 스웰링 데이터 값이 기준 배터리 스웰링 값 이상이고 상기 SOC가 한계치에 도달하면 상기 전기 부하를 통해 상기 배터리 모듈을 충방전시키는 차량의 공회전 제한(Idle Stop and Go) 시스템.
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