KR20160080207A - 전류 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전류 추정 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 전류 추정 장치는 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신하고, 배터리 팩의 전압값, 복수의 셀들의 전압값들 및 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 배터리 팩의 전류를 추정할 수 있다.

Description

전류 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING CURRENT}
아래 실시예들은 전류 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
배터리 시스템이 장착된 전기 자동차, 전기 자전거 등에 있어서는 배터리를 보다 정확하고 효율적으로 관리할 수 있는 기술이 핵심이다. 전기 자동차, 전기 자전거 등의 구동 수단에서 배터리는 가솔린 자동차의 엔진 및 연료 탱크와 같은 역할을 하므로, 전기 자동차를 이용하는 사용자의 안전을 위하여 배터리의 상태를 정확하게 확인하는 것이 중요하다.
배터리의 상태를 확인하는데 있어서 핵심 파라미터가 되는 것들 중 하나가 배터리의 전류이다. 배터리의 전류에 기초하여 배터리를 구성하는 복수의 셀에 대해 셀 밸런싱을 수행하고, 배터리를 안전하고 효율적으로 관리할 수 있다. 다만, 이러한 배터리의 전류는 전류 센서에 의해서만 확인이 가능하다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법은 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신하는 단계; 및 상기 배터리 팩의 전압값, 상기 복수의 셀들의 전압값들 및 상기 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 상기 배터리 팩의 전류를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법에서 상기 저항 성분들은, 상기 배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법에서 상기 배터리 팩에 포함된 소자들은, 상기 셀들을 연결하는 연결 탭; 상기 셀들의 일부를 포함하고 상기 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈들을 연결하는 부스바(busbar); 상기 배터리 팩의 터미널; 및 상기 배터리 팩의 내부 선로를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법에서 상기 저항값들은, 상기 소자들이 동작하는 온도 및 상기 소자들이 동작한 시간에 기초하여 변할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법은 상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서의 고장 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 전류를 추정하는 단계는, 상기 전류 센서가 고장난 것으로 판단되는 경우에 상기 전류를 추정할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법에서 상기 전류 센서의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 전류 센서로부터 수신한 전류값이 상기 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 대응하는 경우, 상기 전류 센서가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법에서 상기 전류 센서의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 전류 센서로부터 수신한 전류값에 기초하여 예측한 전압의 감소폭 및 상기 전압 센서를 통해 확인한 전압의 감소폭을 비교하여 상기 전류 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법에서 상기 전류의 추정 결과는, 상기 배터리 팩의 SOC(state of charge), SOH(state of health) 또는 SOF(state of function)를 추정할 때 이용될 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법은 상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서로부터 수신한 전류값을 상기 전류의 추정 결과에 기초하여 보상하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법에서 상기 전류를 추정하는 단계는, 상기 배터리 팩의 내부 선로에 의해 발생된 인덕턴스 성분을 더 고려하여 상기 전류를 추정할 수 있다.
일실시예에 따른 전류 추정 장치는 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신하는 수신부; 및 상기 배터리 팩의 전압값, 상기 복수의 셀들의 전압값들 및 상기 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 상기 배터리 팩의 전류를 추정하는 추정부를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 시스템의 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 배터리 팩의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 배터리 팩의 전압 및 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압이 측정되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따라 온도 및 시간에 따라 변하는 소자들의 저항값을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 전류 추정 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 일실시예에 따라 전류 추정 방법이 수행되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 일실시예에 따라 전류 추정 방법이 수행되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 전류 추정 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 실시예의 범위가 본문에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 공지된 기능 및 구조는 생략하도록 한다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 시스템의 예시를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 시스템(100)은 배터리 팩(110), 릴레이(relay)(120), BMS(battery management system)(130) 및 부하(150)를 포함할 수 있다. 배터리 시스템(100)은 부하(150)의 종류에 따라 MCU(motor control unit)(140)을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 배터리 시스템(100)은 에너지 저장 시스템(ESS; energy storage system)를 의미할 수 있다.
배터리 팩(110)은 배터리 시스템(100)이 장착된 구동 수단(예를 들어, 전기 자동차, 전기 자전거)에 전력을 공급하거나 구동 수단으로부터 전력을 공급 받을 수 있다. 배터리 팩(110)은 서로 직렬로 연결된 복수의 배터리 모듈들(111~114)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 모듈들(111~114)은 리튬 이온 배터리 등의 2차 전지일 수 있다. 복수의 배터리 모듈들(111~114)의 용량 또는 전압은 서로 동일할 수 있고, 또는 서로 다를 수도 있다. 복수의 배터리 모듈들(111~114)은 서로 직렬로 연결된 복수의 셀들을 포함할 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 네 개의 배터리 모듈들(111~1114)이 배터리 팩(110)에 포함되는 것으로 도시하였지만, 실시예의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 팩(110)은 하나 이상의 배터리 모듈을 포함할 수 있다.
릴레이(120)는 배터리 팩(110) 및 부하(150) 사이의 연결을 스위칭함으로써 배터리 팩(110)으로부터 부하(150)로 전달되는 전력을 제어할 수 있다. 일례로, 배터리 시스템(100)이 장착된 구동 수단의 이그니션 키(ignition key)가 온(on) 상태인 경우, 릴레이(120)는 배터리 팩(110) 및 부하(150)를 서로 연결시킬 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩(110)이 방전되면서 전력이 부하(150)로 공급될 수 있다. 반대로, 구동 수단의 이그니션 키가 오프(off) 상태인 경우, 릴레이(120)는 배터리 팩(110)과 부하(150) 간의 연결을 차단할 수 있다. 동일하게, 릴레이(120)는 배터리 팩(100) 및 부하(150) 사이의 연결을 스위칭함으로써 부하(150)로부터 배터리 팩(110)으로 전달되는 전력을 제어할 수 있다.
다른 일례로, 배터리 팩(110)이 오작동하는 경우(예를 들어, 배터리 팩(110)에서 과전력이 발생하는 경우), 릴레이(120)는 배터리 팩(110)과 부하(150) 사이의 연결을 차단할 수 있다. 릴레이(120)는 BMS(130)에 의해 제어되며, 릴레이(120)는 복수의 릴레이들을 포함할 수 있다.
BMS(130)는 배터리 팩(110)의 상태를 모니터링하고, 배터리 팩(110)을 제어하는 장치이다. 예를 들어, BMS(130)는 배터리 팩(110)의 전류, 전압 및 온도를 모니터링할 수 있다. BMS(130)는 배터리 팩(110)의 플러스 터미널 또는 마이너스 터미널에 위치하는 전류 센서를 통해 배터리 팩(110)의 전압을 측정할 수 있다. BMS(130)는 배터리 팩(110)의 전압 및 배터리 팩(110)에 포함된 복수의 셀들의 전압들을 측정할 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
BMS(130)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수의 배터리 모듈들(111~114)의 열제어를 수행할 수 있다. 또한, BMS(130)는 복수의 배터리 모듈들(111~114)의 과충전 및 과방전을 방지하고, 셀 밸런싱을 수행하여 복수의 배터리 모듈들(111~114) 간의 충전 상태가 균등하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 복수의 배터리 모듈들(111~114)의 에너지 효율이 높아지고, 복수의 배터리 모듈들(111~114)의 수명이 연장될 수 있다.
또한, BMS(130)는 배터리 팩(110)의 SOC(state of charge), SOH(state of health) 및 SOF(state of function) 등을 추정할 수 있다. SOC는 배터리 팩(110)에 수용된 전하량에 대한 정보를 나타내고, SOH는 배터리 팩(110)의 성능이 제조 시에 비해 어느 정도 열화되었는지를 나타내고, SOF는 배터리 팩(110)의 성능이 미리 정해진 조건에 얼마나 부합되는지에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 배터리 팩(110)의 전류는 SOC, SOH 및 SOF 등의 추정에 필수적인 요소일 수 있다. 여기서, 배터리 팩(110)의 SOC, SOH 및 SOF는 배터리 팩(110)에 포함된 복수의 셀들의 SOC, SOH 및 SOF을 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.
BMS(130)는 SOC, SOH 및 SOF 중 적어도 하나를 MCU(140)로 제공할 수 있다. 예를 들어, BMS(130)는 CAN(Controller Area Network)을 통해 MCU(140)와 통신을 수행할 수 있다.
MCU(140)는 부하(150)의 동작을 제어할 수 있다. MCU(140)은 BMS(130)로부터 수신한 SOC, SOH 및 SOF 중 적어도 하나에 기초하여 부하(150)의 동작을 제어함으로써, 배터리 팩(110)이 과방전되거나 또는 과충전되는 것을 방지할 수 있다. 다른 일례로, MCU(140)는 전자 제어 장치(ECU; electronic control unit)로 대체되어 전자 장치인 부하(150)를 제어할 수도 있다.
부하(150)는 배터리 팩(110)으로부터 전력을 공급받아 동작할 수 있다. 경우에 따라, 부하(150)는 자신의 동작을 전기 에너지로 변환하여 배터리 팩(110)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 부하(150)는 모터 또는 전자 장치를 포함할 수 있다.
일반적으로, BMS(130)는 전류 센서로부터 배터리 팩(110)의 전류값을 제공받을 수 있다. 다만, 전류 센서로부터 전류값을 제공받지 못하거나 전류 센서로부터 제공받는 전류값의 정확도가 낮은 경우, BMS(130)는 배터리 팩(110)의 다른 파라미터들에 기초하여 배터리 팩(110)의 전류를 추정할 수 있다. BMS(130)는 배터리 팩(110)의 전류를 추정하는 전류 추정 장치로서 동작할 수 있으며, 이하, 설명의 편의를 위해 BMS(130)는 전류 추정 장치로 지칭한다.
도 2는 일실시예에 따른 배터리 팩의 등가회로를 나타낸 도면이다.
일실시예에 따른 배터리 팩(200)에는 복수의 배터리 모듈들(210~230), 배터리 모듈들을 연결하는 부스바들(busbar)(Rbus.1~Rbus.m-1), 배터리 팩(200)의 터미널들(Rt.1, Rt.2), 배터리 팩(200)의 내부 선로(Rw1, Rw2)가 포함될 수 있다. 나아가, 복수의 배터리 모듈들(210~230)에는 복수의 셀들 및 셀들을 연결하는 연결 탭들(R1.1~R1.n-1, R2.1~R2.n-1, …, Rm.1~Rm.n-1)이 포함될 수 있다. 다양한 구성요소들을 포함하는 배터리 팩(200)은 도 2와 같이 등가회로로 나타낼 수 있다.
복수의 배터리 모듈들(210~230)은 복수의 셀들(V1.1~V1.n, V2.1~V2.n, …, Vm.1~Vm.n) 및 셀들을 연결하는 연결 탭들(R1.1~R1.n-1, R2.1~R2.n-1, …, Rm.1~Rm.n-1)을 포함할 수 있다. 여기서, 연결 탭은 배터리 모듈에 포함된 셀과 셀을 연결하는 부분에 대응하는 저항값을 가질 수 있다. 예를 들어, 연결 탭은 두 개의 셀들을 연결시키기 위해 용접한 부분에 해당될 수 있다.
부스바들(Rbus.1~Rbus.m-1)는 배터리 모듈들을 연결하는 부분에 해당할 수 있다. 부스바는 배터리 모듈과 배터리 모듈을 연결하는 부분에 대응하는 저항값을 가질 수 있다.
터미널들(Rt.1, Rt.2)은 배터리 팩(200)의 양단에 위치하는 소자로서, 배터리 팩(200)은 터미널들(Rt.1, Rt.2)을 통해 외부 장치와 연결될 수 있다. 예를 들어, 터미널(Rt.1)은 배터리 팩(200)의 플러스 터미널(Vpack+)에 대응하며, 터미널(Rt.2)은 배터리 팩(200)의 마이너스 터미널(Vpack-)에 대응할 수 있다.
내부 선로(Rw1, Rw2)는 배터리 팩(200)에 포함된 소자들을 연결시키는 전선으로서, 배터리 팩(200)의 플러스 터미널(Vpack+)로부터 마이너스 터미널(Vpack-)까지의 전선에 대응할 수 있다. 내부 선로(Rw1)는 배터리 팩(200)의 플러스 터미널(Vpack+)에 인접한 전선을 나타내고, 내부 선로(Rw2)는 배터리 팩(200)의 마이너스 터미널(Vpack-)에 인접한 전선을 나타낼 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 내부 선로(Rw1, Rw2)는 하나의 실시예에 불구하며, 배터리 팩(200)의 내부 선로는 하나의 저항으로도 도시될 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 팩(200)은 길이가 긴 내부 선로(Rw1, Rw2)를 포함할 수 있다. 이 때, 내부 선로(Rw1, Rw2)는 인덕턴스 성분을 가질 수 있고, 배터리 팩(200)은 인덕턴스 성분을 인덕터(L1, L2)로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 인덕터(L1, L2)는 배터리 팩(200)의 전류의 주파수에 따라 변하는 인덕턴스 성분을 나타낼 수 있다.
도 2에 도시된 배터리 팩(200)에 키르히호프의 전압법칙(KVL, Kirchhoff's Voltage Law)을 적용하면, 아래와 같은 수학식 1이 도출된다.
Figure pat00001
여기서, Vpack은 배터리 팩(200)의 전압으로서, 배터리 팩(200)의 플러스 터미널(Vpack+)과 마이너스 터미널(Vpack-)의 전압 차이를 나타낼 수 있다. Ip는 배터리 팩(200)에 흐르는 전류를 나타내고, Ztotal은 배터리 팩(200) 내부의 임피던스 성분을 나타낸다. 위의 수학식 1과 같이, 임피던스 성분 Ztotal은 배터리 팩(200) 내부의 저항 성분들과 배터리 팩(200) 내부의 인덕턴스 성분(jwL1+jwL2)으로 구성될 수 있다. 다시 말해, 배터리 팩(200) 내부의 저항 성분들은 임피던스 성분 Ztotal에서 인덕턴스 성분(jwL1+jwL2)을 제외한 나머지를 의미할 수 있다.
일반적으로 배터리 팩(200)에 흐르는 전류 Ip는 낮은 주파수를 가지기 때문에, 내부 선로(Rw1, Rw2)에 의해 발생된 인덕턴스 성분(jwL1+jwL2)은 다른 소자들의 저항값보다 배터리 팩(200)에 흐르는 전류 Ip에 대해 미치는 영향이 적을 수 있다. 따라서, 수학식 1에서 인덕턴스 성분(jwL1+jwL2)은 무시될 수도 있다.
전술된 배터리 팩(200)에 포함된 소자들의 저항값들 또는 임피던스값은 배터리 팩(200)의 제조 단계에서 미리 결정될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 배터리 팩의 전압 및 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압이 측정되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 회로도 (a)는 배터리 팩(310)의 전압이 측정되는 일실시예를 나타낼 수 있다. 도 3에 도시된 회로도 (a)에 의해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니며, 배터리 팩의 전압을 측정할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다.
배터리 팩(310)은 복수의 배터리 모듈들을 포함하는 장치로서, 고전압을 출력할 수 있다. 반면, 배터리 팩(310)의 전압을 측정하는 전력 센서의 프로세서(340)는 배터리 팩(310)의 출력 전압보다 낮은 전압만을 측정할 수 있어, 배터리 팩(310)의 출력 전압을 강압할 필요가 있다. 배터리 팩(310)의 큰 출력 전압으로 인해, 배터리 팩(310)의 출력 전압에 존재하는 작은 리플(ripple)에도 프로세서(140)는 오동작할 수 있다. 그래서, 배터리 팩(310)의 출력 전압을 측정하기 위해서는, 배터리 팩(310)의 전압에 존재하는 리플을 제거할 필요가 있다.
커패시터(C1)는 스위치들(SW1, SW2)이 온(on)되고, 스위치들(SW3, SW4)이 오프(off)된 상태에서 배터리 팩(310)의 출력 전압을 저장할 수 있다. 그 후, 커패시터(C1)는 스위치들(SW1, SW2)이 오프되고, 스위치들(SW3, SW4)이 온된 상태에서 제1 변압부(320)로 리플이 제거된 배터리 팩(310)의 출력 전압을 전달할 수 있다. 여기서, 커패시터(C1)는 플라잉 커패시터(flying capacitor)를 의미할 수 있다.
제1 변압부(320) 및 제2 변압부(330)는 배터리 팩(310)의 출력 전압을 프로세서(340)가 측정할 수 있는 전압의 크기로 강압할 수 있다. 프로세서(340)는 감압된 전압을 측정함으로써 배터리 팩(310)의 출력 전압을 측정할 수 있다.
도 3에 도시된 회로도 (b)는 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압이 측정되는 일실시예를 나타낼 수 있다. 도 3에 도시된 회로도 (b)에 의해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니며, 복수의 셀들의 전압을 측정할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다.
배터리 팩은 복수의 배터리 모듈들을 포함하고, 복수의 배터리 모듈들은 복수의 셀들을 포함할 수 있다. 복수의 셀들의 전압을 측정하는 과정을 배터리 모듈(350)을 기준으로 설명한다.
배터리 모듈(350)에 포함된 복수의 셀들의 전압은 전압 센서에 포함된 멀티플렉서(380)에 의해 측정될 수 있다. 스위칭부(360, 370)는 멀티플렉서(380)와 복수의 셀들을 선택적으로 연결시킬 수 있다. 멀티플렉서(380)는 스위칭부(360, 370)를 통해 복수의 셀들 중 어느 하나를 선택하고 선택된 셀의 전압을 순차적으로 측정할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따라 온도 및 시간에 따라 변하는 소자들의 저항값을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 표(410)는 소자들의 저항값들이 동작 온도에 따라 변하는 것을 예시적으로 나타낸다. 표(410)의 가로축은 동작 온도(ㅀ)를 나타내고, 세로축은 저항값(mΩ)을 나타낸다. 표(410)을 참조하면, 연결 탭(Rm.n), 부스바(Rbus.n), 선로 저항(Rw1, Rw2) 및 터미널(Rt.1, Rt.2)은 동작 온도에 따라 변하는 저항값을 가질 수 있다. 예를 들어, 소자는 동작 온도가 증가함에 따라 작은 저항값을 가질 수 있다. 또는, 소자는 특정 동작 온도에서 가장 낮은 저항값을 가질 수도 있다.
도 4에 도시된 그래프(420)는 소자의 저항값이 시간에 따라 변하는 것을 예시적으로 나타낸다. 그래프(420)의 가로축은 시간(h)을 나타내고, 세로축은 저항값의 감소율(%)을 나타낸다. 예를 들어, 그래프(420)를 참조하면, 소자는 시간이 지남에 따라 약 12.5%로 감소된 저항값을 가질 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 전류 추정 방법을 나타낸 도면이다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법은 전류 추정 장치에 구비된 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
단계(510)에서, 전류 추정 장치는 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신한다. 예를 들어, 전압 센서는 배터리 팩의 출력 전압을 강압하여 측정할 수 있다. 전압 센서는 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들을 순차적으로 측정할 수 있다.
단계(520)에서, 전류 추정 장치는 배터리 팩의 전압값, 복수의 셀들의 전압값들 및 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 배터리 팩의 전류를 추정한다. 배터리 팩 내부의 저항 성분들은 배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들을 포함할 수 있다. 배터리 팩에 포함된 소자들은 셀들을 연결하는 연결 탭, 배터리 모듈들을 연결하는 부스바, 배터리 팩의 터미널 및 배터리 팩의 내부 선로를 포함할 수 있다. 배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들은 소자들이 동작하는 온도와 소자들이 동작하는 시간에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 소자는 동작 시간이 증가함에 따라 일정 비율로 감소된 특정 저항값을 가질 수 있다.
전류 추정 장치는 전술된 수학식 1에 기초하여 배터리 팩의 전류 Ip를 아래의 수학식 2와 같이 추정할 수 있다.
Figure pat00002
일례로, 전류 추정 장치는 배터리 팩의 전류를 추정한 결과에 기초하여 배터리 팩의 SOC 또는 SOH를 추정할 수 있다. 예를 들어, 전류 추정 장치는 전류의 추정 결과 Ip와 전압 센서로부터 수신한 배터리 팩 전압 및 복수의 셀들의 전압값들에 기초하여 배터리 팩의 SOC, SOH 및 SOF 적어도 하나를 추정할 수 있다. 여기서, 추정되는 SOC, SOH 및 SOF 중 적어도 하나는 배터리 팩에 포함된 배터리 모듈들 또는 셀들에 관한 것일 수 있다.
다른 일례로, 전류 추정 장치는 배터리 팩의 전류를 추정한 결과에 기초하여 전류 센서로부터 수신한 전류값을 보상할 수 있다. 전류 센서가 동작하는 온도에 따라 전류 센서가 출력하는 전류값에 오차가 발생할 수 있다. 나아가, 전류 센서의 동작 시간이 증가함에 따라 에이징에 의한 오차도 발생할 수 있다. 따라서, 전류 센서가 출력하는 전류값에서 오차를 보상할 필요가 있는데, 전류 추정 장치는 전류의 추정 결과에 기초하여 전류 센서가 출력한 전류값을 보상할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따라 전류 추정 방법이 수행되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
일실시예에 따른 전류 추정 방법은 전류 센서가 고장난 것으로 판단되는 상황에서 수행될 수 있다.
단계(610)에서, 전류 추정 장치는 전류 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다.
일례로, 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서는 전류값과 함께 오류 정보를 출력할 수 있는 장치일 수 있다. 여기서, 오류 정보는 전류 센서의 고장 여부를 포함할 수 있으며, 경우에 따라 고장의 원인을 나타내는 오류 코드를 더 포함할 수도 있다. 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신한 오류 정보에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다.
다른 일례로, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신한 전류값 및 전압 센서로부터 수신한 전압값에 기초하여 상기 전류 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신한 전류의 측정값에 기초하여 예측한 전압의 감소폭 및 전압 센서를 통해 확인된 전압의 감소폭을 비교하여 전류 센서의 고장 여부를 확인할 수 있다.
전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신하는 전류값을 모니터링함으로써 배터리 팩으로부터 부하로 흐르는 전류량에 따른 배터리 팩의 전압의 감소폭을 예측할 수 있다. 만약 예측되는 전압의 감소폭과 전압 센서를 통해 확인한 전압의 감소폭 간에 차이가 미리 결정된 임계값보다 큰 경우, 전류 추정 장치는 전류 센서가 고장난 것으로 판단할 수 있다. 동일하게, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신하는 전류값을 모니터링함으로써 부하로부터 배터리 팩으로 흐르는 전류량에 따른 배터리 팩의 전압의 증가폭을 예측할 수 있다. 만약 예측되는 전압의 증가폭과 전압 센서를 통해 확인한 전압의 감소폭 간에 차이가 미리 결정된 임계값보다 큰 경우, 전류 추정 장치는 전류 센서가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 일례로, 전류 추정 장치는 전류 센서의 출력되는 값을 모니터링함으로써 전류 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다. 전류 센서는 측정된 전류에 대응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 전류 센서는 미리 결정된 범위 내에서 전압을 출력될 수 있다. 다만, 전류 센서가 정상적으로 동작하는 경우, 전류 센서는 미리 결정된 범위의 일단에 해당되는 값을 출력하지 않도록 설계될 수 있다. 다시 말해, 전류 센서가 단락 등의 이유로 고장나는 경우, 전류 센서는 미리 결정된 범위의 일단에 해당되는 전압을 출력할 수 있다. 그래서, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신한 전류값이 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 대응하는지 여부에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 전류 센서는 0~5V의 범위의 전압을 출력할 수 있다. 전류 센서는 -200A의 전류를 측정하면 0.5V를 출력하고 200A의 전류를 측정하면 4.5V를 출력하고 0A를 측정하면 2.5V을 출력하도록 설계될 수 있다. 만약 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 해당하는 전압을 출력하는 경우, 전류 추정 장치는 전류 센서가 단락 등의 이유로 고장난 것임을 판단할 수 있다. 다시 말해, 전류 센서로부터 수신한 전류값이 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 대응하는 경우, 전류 추정 장치는 전류 센서가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
단계(500)에서, 전류 센서가 고장난 것으로 판단되는 경우, 전류 추정 장치는 배터리 팩의 전류를 추정할 수 있다. 전류 추정 장치는 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신할 수 있다. 전류 추정 장치는 배터리 팩의 전압값, 복수의 셀들의 전압값들 및 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 배터리 팩의 전류를 추정할 수 있다.
여기서, 저항 성분들은, 상기 배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들을 포함하고, 배터리 팩에 포함된 소자들은 셀들을 연결하는 연결 탭, 복수의 셀들의 일부를 포함하고 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈들을 연결하는 부스바, 배터리 팩의 터미널, 배터리 팩의 내부 선로를 포함할 수 있다. 소자들의 저항값들은 소자들이 동작하는 온도 및 소자들이 동작한 시간에 기초하여 변할 수 있다.
도 7은 다른 일실시예에 따라 전류 추정 방법이 수행되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
다른 일실시예에 따른 전류 추정 방법은 전류 센서가 고장난 것으로 판단되지 않더라도 수행될 수 있다. 다시 말해, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 전류값을 수신하고 전류 추정 방법에 따라 전류의 추정 결과를 생성할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 전류 센서로부터 수신한 전류값은 전류의 측정값이라 하고, 전류 추정 방법에 따른 전류의 추정 결과는 전류의 추정값이라 지칭한다.
단계(500)에서, 전류 추정 장치는 배터리 팩의 전류를 추정할 수 있다. 전류 추정 장치는 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신할 수 있다. 전류 추정 장치는 배터리 팩의 전압값, 복수의 셀들의 전압값들 및 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 배터리 팩의 전류를 추정하여 전류의 추정값을 생성할 수 있다.
단계(710)에서, 전류 추정 장치는 전류의 추정값 및 측정값에 기초하여 배터리 팩의 전류를 모니터링할 수 있다.
일례로, 전류 추정 장치는 전류의 추정값에 기초하여 전류의 측정값을 보상함으로써 배터리 팩의 모니터링할 수 있다. 전류 센서는 배터리 팩의 전류를 측정하여 전류의 측정값을 출력하는 장치로서, 동작 온도 및 동작 시간에 따른 오차가 포함된 전류의 측정값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전류 센서가 저온 또는 고온에서 동작할 경우, 전류 센서가 출력하는 전류의 측정값에는 오차가 포함될 수 있다. 다른 예를 들어, 전류 센서가 동작한 시간이 증가함에 따라 에이징되어 오차가 포함된 전류의 측정값을 출력할 수 있다. 따라서, 오차가 포함된 전류의 측정값을 보상할 필요가 있는데, 전류 추정 장치는 전류의 추정값에 기초하여 전류의 측정값을 보상함으로써 보다 정확하게 배터리 팩의 전류를 모니터링할 수 있다.
다른 일례로, 전류 추정 장치는 전류의 추정값 및 측정값 간의 비교 결과에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 확인해볼 수 있다. 전류 센서가 고장난 것으로 확인되는 경우, 전류 추정 장치는 전류의 추정값에 기초하여 배터리 팩의 전류를 모니터링할 수 있다.
먼저 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신한 전류의 측정값에 기초하여 배터리 팩의 전류를 모니터링하면서, 전류의 측정값과 전류 추정 방법에 의한 전류의 추정값을 비교하여 전류의 추정값과 측정값 간의 차이가 미리 결정된 임계값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 전류의 추정값과 측정값 간이 차이가 미리 결정된 임계값보다 큰 경우, 전류 추정 장치는 전류 센서의 고장 여부를 확인해볼 수 있다.
예를 들어, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신한 오류 정보에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 확인할 수 있다. 다른 예를 들어, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신한 전류의 측정값 및 전압 센서로부터 수신한 전압값에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 확인할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 전류 추정 장치는 전류 센서로부터 수신된 전류의 측정값이 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 해당되는지 여부에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 확인할 수 있다.
전류 센서가 고장난 것으로 확인되는 경우, 전류 추정 장치는 전류의 추정값에 기초하여 배터리 팩의 전류를 모니터링할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 전류 추정 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 전류 추정 장치(800)는 수신부(810) 및 추정부(820)를 포함할 수 있다. 나아가, 전류 추정 장치(800)는 판단부(830)를 더 포함할 수 있다.
수신부(810)는 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신한다. 예를 들어, 전압 센서는 배터리 팩의 출력 전압을 강압하여 측정할 수 있다. 전압 센서는 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들을 순차적으로 측정할 수 있다.
추정부(820)는 배터리 팩의 전압값, 복수의 셀들의 전압값들 및 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 배터리 팩의 전류를 추정한다. 배터리 팩 내부의 저항 성분들은 상기 배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들을 포함하고, 배터리 팩에 포함된 소자들은 셀들을 연결하는 연결 탭, 배터리 모듈들을 연결하는 부스바, 배터리 팩의 터미널 및 배터리 팩의 내부 선로를 포함할 수 있다. 나아가, 추정부(820)는 배터리 팩의 내부 선로에 의해 발생된 인덕턴스 성분을 더 고려하여 배터리 팩의 전류를 추정할 수 있다.
배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들은 소자들이 동작하는 온도와 소자들이 동작한 시간에 기초하여 변할 수 있다. 예를 들어, 소자는 동작 시간이 증가함에 따라 일정 비율로 감소된 특정한 저항값을 가질 수 있다.
판단부(830)는 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다. 일례로, 판단부(830)는 전류 센서로부터 수신한 오류 정보에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 확인할 수 있다. 다른 일례로, 판단부(830)는 전류 센서로부터 수신한 전류의 측정값에 기초하여 예측한 전압의 감소폭 및 전압 센서를 통해 확인된 전압의 감소폭을 비교하여 전류 센서의 고장 여부를 확인할 수 있다. 또 다른 일례로, 판단부(830)는 전류 센서로부터 수신된 전류의 측정값이 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 해당되는지 여부에 기초하여 전류 센서의 고장 여부를 확인할 수 있다.
도 8에 도시된 전류 추정 장치(800)에는 도 1 내지 도 7을 통하여 전술한 사항들이 그대로 적용되므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
실시예들은 배터리 팩의 전압값, 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값, 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 배터리 팩의 전류를 추정함으로써, 전류 센서 없이도 배터리 팩의 전류값을 추정할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
실시예들은 배터리 팩에 흐르는 전류의 추정값에 기초하여 SOC, SOH 및 SOF 중 적어도 하나를 추정함으로써, 전류 센서 없이도 셀 밸런싱을 수행할 수 있고, 배터리 시스템의 안정성을 확보하고 배터리 시스템이 지속적으로 동작할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
실시예들은 전류 추정 방법에 의한 전류의 추정값에 기초하여 전류 센서로부터 수신하는 전류의 측정값을 보상함으로써, 보다 높은 정확도로 배터리 팩의 전류를 모니터링할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 비록 한정된 실시예와 도면을 통해 실시예들을 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (21)

  1. 배터리 팩의 전압값 및 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신하는 단계; 및
    상기 배터리 팩의 전압값, 상기 복수의 셀들의 전압값들 및 상기 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 상기 배터리 팩의 전류를 추정하는 단계
    를 포함하는 전류 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항 성분들은, 상기 배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들을 포함하는, 전류 추정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 팩에 포함된 소자들은,
    상기 셀들을 연결하는 연결 탭;
    상기 셀들의 일부를 포함하고 상기 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈들을 연결하는 부스바(busbar);
    상기 배터리 팩의 터미널; 및
    상기 배터리 팩의 내부 선로
    를 포함하는, 전류 추정 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저항값들은,
    상기 소자들이 동작하는 온도 및 상기 소자들이 동작한 시간에 기초하여 변하는, 전류 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서의 고장 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 전류를 추정하는 단계는,
    상기 전류 센서가 고장난 것으로 판단되는 경우에 상기 전류를 추정하는, 전류 추정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전류 센서의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    상기 전류 센서로부터 수신한 전류값이 상기 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 대응하는 경우, 상기 전류 센서가 고장난 것으로 판단하는, 전류 추정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전류 센서의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    상기 전류 센서로부터 수신한 전류값에 기초하여 예측한 전압의 감소폭 및 상기 전압 센서를 통해 확인한 전압의 감소폭을 비교하여 상기 전류 센서의 고장 여부를 판단하는, 전류 추정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전류의 추정 결과는,
    상기 배터리 팩의 SOC(state of charge), SOH(state of health) 또는 SOF(state of function)를 추정할 때 이용되는, 전류 추정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서로부터 수신한 전류값을 상기 전류의 추정 결과에 기초하여 보상하는 단계
    를 더 포함하는, 전류 추정 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전류를 추정하는 단계는,
    상기 배터리 팩의 내부 선로에 의해 발생된 인덕턴스 성분을 더 고려하여 상기 전류를 추정하는, 전류 추정 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  12. 전압 센서로부터 배터리 팩의 전압값 및 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 셀들의 전압값들을 수신하는 수신부; 및
    상기 배터리 팩의 전압값, 상기 복수의 셀들의 전압값들 및 상기 배터리 팩 내부의 저항 성분들에 기초하여 상기 배터리 팩의 전류를 추정하는 추정부
    를 포함하는 전류 추정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 저항 성분들은, 상기 배터리 팩에 포함된 소자들의 저항값들을 포함하는, 전류 추정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 팩에 포함된 소자들은,
    상기 셀들을 연결하는 연결 탭;
    상기 셀들의 일부를 포함하고 상기 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈들을 연결하는 부스바(busbar);
    상기 배터리 팩의 터미널; 및
    상기 배터리 팩의 내부 선로
    를 포함하는, 전류 추정 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 저항값들은,
    상기 소자들이 동작하는 온도 및 상기 소자들이 동작된 시간에 기초하여 변하는, 전류 추정 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서의 고장 여부를 판단하는 판단부
    를 더 포함하고,
    상기 추정부는,
    상기 전류 센서가 고장난 것으로 판단되는 경우에 상기 전류를 추정하는, 전류 추정 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 전류 센서로부터 수신한 전류값이 상기 전류 센서가 출력할 수 있는 범위의 일단에 대응하는 경우, 상기 전류 센서가 고장난 것으로 판단하는, 전류 추정 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 전류 센서로부터 수신한 전류값 및 상기 배터리 팩의 전압값에 기초하여 상기 전류 센서의 고장 여부를 판단하는, 전류 추정 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 전류의 추정 결과는,
    상기 배터리 팩의 SOC(state of charge) 또는 SOH(state of health)를 추정할 때 이용되는, 전류 추정 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 전류를 측정하는 전류 센서로부터 수신한 전류값을 상기 전류의 추정 결과에 기초하여 보상하는 보상부
    를 더 포함하는, 전류 추정 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 추정부는,
    상기 배터리 팩의 내부 선로에 의해 발생된 인덕턴스 성분을 더 고려하여 상기 전류를 추정하는, 전류 추정 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018084573A1 (ko) * 2016-11-02 2018-05-11 삼성전자 주식회사 배터리의 정보를 제공하는 전자 장치와 이의 동작 방법
US20190195942A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Lg Chem, Ltd. Apparatus And Method For Diagnosing Current Sensor
KR20190083915A (ko) * 2018-01-05 2019-07-15 주식회사 엘지화학 팩 전류 측정부 진단 장치
CN112285413A (zh) * 2020-10-15 2021-01-29 中国第一汽车股份有限公司 电流值确定方法、装置、控制器、介质及电池管理系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700058171A1 (it) * 2017-05-29 2018-11-29 Magneti Marelli Spa Metodo di stima della corrente e dello stato di carica di un pacco batteria o cella, senza rilevazione diretta di corrente in condizioni operative
WO2019044856A1 (ja) * 2017-08-29 2019-03-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電圧検出回路
US11451072B2 (en) * 2018-07-10 2022-09-20 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery system
US11476690B2 (en) 2019-10-25 2022-10-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Power supply system
KR20220086231A (ko) * 2020-12-16 2022-06-23 현대모비스 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그것의 배터리 셀 전압 측정 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007057422A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd 電流センサの誤差補正装置
JP2008135310A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Panasonic Ev Energy Co Ltd 異常検出装置、異常検出方法、及び異常検出プログラム
KR101058682B1 (ko) * 2010-06-18 2011-08-22 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 충방전 전류를 제어하는 배터리 팩 보호 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 멀티 배터리 팩 시스템
JP2012519298A (ja) * 2009-03-03 2012-08-23 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーパック電流測定部の異常診断方法及び装置
WO2014151345A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Atieva, Inc. Method of connecting cell voltage sensors

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6417670B1 (en) 2001-06-29 2002-07-09 Enova Systems Accurate battery current measurement system for a battery care unit
US7098666B2 (en) * 2004-07-28 2006-08-29 Motorola, Inc. Method and system for battery state of charge estimation by using measured changes in voltage
US8278876B2 (en) 2005-03-07 2012-10-02 O2Micro, Inc. Battery pack current monitoring
KR100740097B1 (ko) 2005-10-20 2007-07-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리의 ｓｏｃ 추정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템
KR100796668B1 (ko) * 2006-09-26 2008-01-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
US7994755B2 (en) * 2008-01-30 2011-08-09 Lg Chem, Ltd. System, method, and article of manufacture for determining an estimated battery cell module state
US7808244B2 (en) 2008-03-31 2010-10-05 Texas Instruments Incorporated System and method for determining state of charge of a battery utilizing initial voltage and current measurement and a previous estimate of battery resistance
US8207706B2 (en) 2009-08-04 2012-06-26 Honda Motor Co., Ltd. Method of estimating battery state of charge
JP5474454B2 (ja) 2009-09-07 2014-04-16 三洋電機株式会社 電流検出回路を備えるバッテリシステム及びこのバッテリシステムを搭載する車両
TWI411796B (zh) 2009-12-22 2013-10-11 Ind Tech Res Inst 電池循環壽命估測裝置
KR20120035205A (ko) * 2010-08-02 2012-04-13 파나소닉 주식회사 분산형 전원 시스템 및 그 제어 방법
US9037426B2 (en) * 2011-05-13 2015-05-19 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for determining cell capacity values in a multi-cell battery
JP5718731B2 (ja) * 2011-05-31 2015-05-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電圧監視システム及び電圧監視モジュール
US8829911B2 (en) * 2011-09-16 2014-09-09 Blackberry Limited Diagnostic use of a plurality of electrical battery parameters
KR101863036B1 (ko) 2011-11-30 2018-06-01 주식회사 실리콘웍스 배터리 잔존전하량 추정방법 및 배터리 관리시스템
US9851411B2 (en) * 2012-06-28 2017-12-26 Keith S. Champlin Suppressing HF cable oscillations during dynamic measurements of cells and batteries
KR101399345B1 (ko) 2012-11-27 2014-05-27 에스케이씨앤씨 주식회사 배터리 잔여랑을 추정하는 방법
KR20140070148A (ko) 2012-11-30 2014-06-10 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 전류 측정 장치 및 그 방법
JP5708668B2 (ja) * 2013-01-18 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
KR101589198B1 (ko) * 2013-02-19 2016-01-28 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
KR101440719B1 (ko) 2013-02-26 2014-09-17 한국항공대학교산학협력단 충전전압 특성을 이용한 충전 배터리 고장 예측 시스템, 장치 및 방법
JP6195489B2 (ja) * 2013-08-22 2017-09-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置、電池パック、及び携帯端末
JP6222371B2 (ja) * 2014-09-25 2017-11-01 三洋電機株式会社 シャント抵抗器を備えた電流検出装置および電源装置
US9891285B2 (en) * 2014-10-29 2018-02-13 Texas Instruments Incorporated Battery fuel gauge
KR102424528B1 (ko) * 2015-06-11 2022-07-25 삼성전자주식회사 배터리의 상태를 추정하는 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007057422A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd 電流センサの誤差補正装置
JP2008135310A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Panasonic Ev Energy Co Ltd 異常検出装置、異常検出方法、及び異常検出プログラム
JP2012519298A (ja) * 2009-03-03 2012-08-23 エルジー・ケム・リミテッド バッテリーパック電流測定部の異常診断方法及び装置
KR101058682B1 (ko) * 2010-06-18 2011-08-22 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 충방전 전류를 제어하는 배터리 팩 보호 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 멀티 배터리 팩 시스템
WO2014151345A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Atieva, Inc. Method of connecting cell voltage sensors

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018084573A1 (ko) * 2016-11-02 2018-05-11 삼성전자 주식회사 배터리의 정보를 제공하는 전자 장치와 이의 동작 방법
US20190195942A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Lg Chem, Ltd. Apparatus And Method For Diagnosing Current Sensor
KR20190075609A (ko) * 2017-12-21 2019-07-01 주식회사 엘지화학 전류 센서 진단 장치 및 방법
US10545185B2 (en) * 2017-12-21 2020-01-28 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for diagnosing current sensor
KR20190083915A (ko) * 2018-01-05 2019-07-15 주식회사 엘지화학 팩 전류 측정부 진단 장치
CN112285413A (zh) * 2020-10-15 2021-01-29 中国第一汽车股份有限公司 电流值确定方法、装置、控制器、介质及电池管理系统

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