KR20180057046A - 배터리 온도 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

배터리 온도 제어 방법 및 장치가 개시된다. 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈들의 SOH(State Of Health)들을 획득하고, SOH들에 기초하여 모듈들 중 참조 모듈의 참조 온도를 획득하고, 참조 온도에 기초하여 배터리의 온도를 제어할 수 있다.

Description

배터리 온도 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING BATTERY TEMPERATURE}
아래 실시예들은 배터리 온도를 제어하는 기술에 관한 것이다.
배터리는 모바일 기기 및 전기자동차 등의 전력원으로 사용된다. 배터리가 탑재된 전기자동차 또는 모바일 기기의 사용자가 많아지면서 고도화된 배터리 제어 기술의 요구가 커지고 있다. 배터리를 제어하는데 있어서, 배터리의 온도 관리는 배터리 상태에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 배터리의 온도가 최적의 온도보다 고온 또는 저온의 상태에서 관리되는 경우, 배터리의 열화(aging)가 가속화될 수 있기 때문이다.
배터리의 온도를 관리하기 위해, 배터리 내부의 특정 위치에 장착된 센서가 활용될 수 있다. 특정 위치의 센서를 기반으로 배터리의 온도를 관리하는 기법은 특정 센싱 포인트를 기반으로 정적인(static) 온도 제어를 수행하기 때문에, 배터리의 모듈들 간의 온도 편차가 온도 제어에 반영되지 않을 수 있다. 배터리의 모듈들 간의 온도 편차는 배터리 전체의 열화를 가져올 수 있다. 배터리의 열화를 최소화하기 위한 온도 제어 기술이 요구된다.
일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법은 배터리의 모듈들의 SOH(State Of Health)들을 획득하는 단계; 상기 SOH들에 기초하여 상기 모듈들 중 참조 모듈의 참조 온도를 획득하는 단계; 및 상기 참조 온도에 기초하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따르면, 상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는 상기 참조 온도와 상한 온도를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 기초하여 상기 배터리의 온도를 낮추는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는 상기 참조 온도와 하한 온도를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 기초하여 상기 배터리의 온도를 높이는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는 상기 모듈들의 온도들을 일괄적으로 제어하여 상기 참조 온도를 적정 온도 범위 내로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는 상기 모듈들의 온도들에 영향을 주는 유로의 유량 및 온도 중 적어도 하나를 제어하여 상기 참조 온도를 적정 온도 범위 내로 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 SOH들을 획득하는 단계는 상기 모듈들의 전류들 및 전압들을 측정하는 단계; 및 상기 전류들 및 상기 전압들에 기초하여 상기 SOH들을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 참조 온도를 획득하는 단계는 상기 SOH들 중 가장 작은 SOH에 대응하는 상기 참조 모듈을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 참조 온도를 획득하는 단계는 상기 참조 모듈의 전류 및 전압에 기초하여 상기 참조 온도를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 참조 온도를 획득하는 단계는 상기 참조 모듈의 온도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 SOH들을 획득하는 단계는 상기 모듈들에 각각 포함된 셀들의 SOH들에 기초하여, 상기 SOH들을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 참조 온도를 획득하는 단계는 상기 참조 모듈에 포함된 셀들의 온도들에 기초하여, 상기 참조 온도를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법은 상기 SOH들의 표준 편차를 임계값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 참조 온도를 획득할지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈들의 SOH(State Of Health)들을 획득하고, 상기 SOH들에 기초하여 상기 모듈들 중 참조 모듈의 참조 온도를 획득하고, 상기 참조 온도에 기초하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 프로세서를 포함한다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a는 일실시예에 따른 배터리의 구성의 예시도이다.
도 2b는 일실시예에 따른 배터리의 구성의 예시도이다.
도 3a는 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 배터리의 모듈들이 제어되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 장치의 구성의 예시도이다.
도 8은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 장치의 구성의 예시도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈들의 SOH(State Of Health)들을 획득할 수 있다(101). 여기서, 배터리의 모듈의 SOH를 획득하는 것은 모듈의 SOH를 직접 측정 또는 추정하거나, 측정 또는 추정된 SOH를 획득하는 개념을 포함한다. 배터리는 충전에 의해 전력을 저장하는 축전기 또는 2차 전지를 포함하고, 배터리를 채용한 장치는 배터리로부터 부하로 전력을 공급할 수 있다. 부하는 전력을 소비하는 주체로서, 외부로부터 공급되는 전력을 소모할 수 있고, 예를 들어 특정 전압에서 전류가 흐르는 회로를 이용하여 전력을 소비하는 전열기, 전등, 전기자동차의 모터 등을 포함한다.
배터리 온도 제어 장치는 배터리의 온도를 제어하는 장치로서, 소프트웨어 모듈, 하드웨어 모듈 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 온도 제어 장치는 BMS(Battery Management System)에 의해 구현될 수 있다. BMS는 배터리를 관리하는 시스템으로서, 예를 들어 배터리의 상태를 모니터링하고, 배터리가 동작하는 최적화된 조건을 유지하고, 배터리의 교체시기를 예측하며, 배터리의 문제를 발견하고, 배터리와 관련된 제어 또는 명령 신호를 생성하여 배터리의 상태 또는 동작을 제어할 수 있다.
SOH는 시효(aging) 효과로(열화 현상으로) 인한 배터리의 수명 특성 변화를 정량적으로 나타내주는 파라미터로서, 배터리의 수명 또는 용량이 어느 정도 퇴화되었는지를 나타낸다. 배터리 온도 제어 장치가 SOH를 추정하는 방식에는 다양한 기법들이 채용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 전류 및 전압에 기초하여 모듈의 SOH를 추정할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 모듈에 포함된 셀들의 SOH들에 기초하여 모듈의 SOH를 추정할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 셀의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 전류 및 전압에 기초하여 셀의 SOH를 추정할 수 있다.
배터리는 셀들을 포함할 수 있다. 여기서 셀은 전력을 저장하는 장치 또는 구성요소의 단위이고, 예를 들어 배터리는 직렬 또는 병렬로 배열된 셀들을 포함할 수 있다. 배터리는 모듈들을 포함할 수 있고, 여기서 모듈들은 직렬 또는 병렬로 배열될 수 있고, 모듈은 셀들의 군을 포함할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 배터리는 모듈 1(M1) 내지 모듈 6(M6)을 포함할 수 있다. 각 모듈은 셀 1(C1) 내지 셀 5(C5)를 포함할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 배터리는 5*6 개의 셀들을 포함할 수 있다. 도 2b를 참조하면, 배터리는 셀들을 대표하는 모듈들(M1 내지 M6)의 집합으로 표현될 수 있다.
여기서, 온도 제어의 타겟인 배터리는 복수의 배터리 모듈들로 구성된 배터리 팩, 배터리 팩 내의 적어도 하나의 배터리 모듈, 복수의 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈, 배터리 모듈 내의 적어도 하나의 배터리 셀, 복수의 배터리 모듈을 대표하는 대표 모듈 및 복수의 배터리 셀을 대표하는 대표 셀 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이하에서 배터리는 이러한 예시들을 지칭하는 것으로 해석될 수도 있다.
도 2a를 참조하면, 배터리에 포함된 셀들 또는 모듈들의 온도들은 서로 다를 수 있다. 예를 들어 배터리의 구동으로 인해 셀들 또는 모듈들의 온도들은 상승할 수 있고, 셀들 또는 모듈들의 배열로 인해 가운데 위치한 셀들 또는 모듈들의 온도들이 가장자리에 위치한 셀들 또는 모듈들의 온도들보다 클 수 있다. 도 2a를 참조하면, 가운데 위치한 셀들 또는 모듈들은 가장자리에 위치한 셀들 또는 모듈들보다 어둡게 표현되어 있는데, 도 2a는 어둡게 표현되어 있을수록 온도가 크다는 의미로 도시되어 있다.
도 2b를 참조하면, 셀들을 포함하는 모듈들의 온도들이 가운데로 갈수록 높아지는 것이 표현되어 있고, 예를 들어 모듈 M3 및 M4의 온도는 M1 및 M6의 온도보다 높다는 것으로 해석될 수 있다. 각 모듈들의 온도들은 모듈에 포함된 셀들의 온도들의 대표 값을 의미할 수 있다.
배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈들 또는 셀들의 열화 상태들을 추정하고, 추정된 열화 상태들에 기초하여 동적으로(dynamically) 배터리의 온도를 관리 또는 제어할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 온도를 관리하기 위한 센싱 포인트를 적응적으로 갱신하고, 갱신된 센싱 포인트를 기반으로 배터리의 온도를 제어하므로 배터리의 열화 속도를 늦출 수 있다. 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈들 또는 셀들의 SOH들에 기반하여, 모듈들 또는 셀들 중 적어도 하나의 온도를 획득하고, 획득된 온도를 이용하여 배터리의 온도를 제어하는 기법을 통해 배터리의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
이하 도 3a 내지 도 5를 참조하여, 배터리의 모듈들의 SOH들 및 온도들을 기반으로 배터리의 온도가 제어되는 실시예가 설명되지만, 이하의 실시예는 배터리의 셀들의 SOH들 및 온도들을 기반으로 배터리의 온도가 제어되는 동작에도 적용될 수 있고, 적어도 하나의 셀의 SOH 및 온도 또는 적어도 하나의 모듈의 SOH 및 온도에 기반하여 배터리의 온도가 제어되는 동작에도 적용될 수 있으며, 셀들 또는 모듈들의 양상에 실시예가 제한되지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈들의 SOH들에 기초하여 모듈들 중 참조 모듈의 참조 온도를 획득할 수 있다(102). 여기서, 참조 모듈은 배터리의 온도를 제어하기 위해 참조되는 모듈이다. 이하에서, 참조 모듈은 단수인 경우를 가정하여 설명하겠지만, 참조 모듈은 복수 개의 모듈들을 포함할 수 있고, 참조 모듈의 개수는 설계의도에 따라 다양하게 변형되어 채용될 수 있다. 참조 온도는 참조 모듈의 온도이다. 여기서, 배터리의 모듈의 온도를 획득한다는 것은 모듈의 온도를 직접 측정 또는 추정하거나, 측정 또는 추정된 온도를 획득하는 개념을 포함한다.
배터리 온도 제어 장치가 온도를 추정하는 방식에는 다양한 기법들이 채용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 모듈의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 전류 및 전압에 기초하여 모듈의 온도를 추정할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 온도 센서를 이용하여 모듈의 온도를 측정하거나 센서로부터 측정된 온도를 획득할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 모듈에 포함된 셀들의 온도들에 기초하여 모듈의 온도를 추정할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 셀의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 전류 및 전압에 기초하여 셀의 온도를 추정할 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 온도 제어 장치는 모듈들의 SOH들 중 가장 작은 SOH에 대응하는 모듈을 참조 모듈로 선택할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 가장 작은 SOH를 기준으로 배터리의 온도를 제어하여, 배터리의 열화 속도를 늦출 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 온도 제어 장치는 참조 모듈을 선택하기 이전에, 배터리의 SOH들의 표준 편차를 임계값과 비교할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 비교 결과에 기초하여, 참조 온도를 획득할지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 온도 제어 장치는 표준 편차가 임계값 보다 큰 조건에 응답하여 참조 온도를 획득할 수 있고, 표준 편차가 임계값 보다 작은 조건에 응답하여 참조 온도의 획득을 스킵할 수 있다. 여기서, 표준 편차가 임계값 보다 큰 조건은 배터리 온도 제어 장치가 배터리의 온도 제어 동작을 트리거하기 위한 조건일 수 있다.
도 1을 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 참조 모듈의 참조 온도에 기초하여 배터리의 온도를 제어할 수 있다(103). 예를 들어, 배터리 온도 제어 장치는 참조 온도를 적정 온도 범위 내로 조절하는 방식으로 배터리의 온도를 제어할 수 있다. 여기서, 적정 온도 범위는 하한 온도로부터 상한 온도까지의 온도의 범위로 설정될 수 있고, 배터리의 모듈 또는 셀이 안정적으로 구동될 수 있는 온도의 범위를 의미한다. 예를 들어, 배터리의 모듈 또는 셀이 적정 온도 범위를 벗어나게 되면, 그 모듈 또는 셀은 열화가 가속화되는 조건에 노출될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 모듈들 중 어느 하나의 모듈을 참조 모듈로 선택하고, 참조 모듈의 참조 온도를 적정 온도 범위(301) 내로 조절할 수 있다. 적정 온도 범위(301)는 40도로부터 45도까지의 범위로 표현되어 있고, 이러한 범위는 설계 의도에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 모듈들 M1 내지 M6의 SOH들 중 가장 작은 SOH에 대응하는 모듈 M4를 참조 모듈(302)로 선택할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 모듈들의 온도들(304)을 일괄적으로 낮추는 방향으로 배터리의 온도를 제어(cooling)하여 참조 모듈(302)의 참조 온도(303)를 적정 온도 범위(301) 내로 조절할 수 있다. 예를 들어, 배터리 온도 제어 장치는 참조 온도(303)와 적정 온도 범위(301)의 상한 온도를 비교하고, 참조 온도(303)가 상한 온도보다 큰 경우 배터리의 모듈들의 온도들(304)을 낮출 수 있다. 온도 제어 후의 모듈들의 온도들(305)은 온도 제어 전의 모듈들의 온도들(304)보다 작아지도록 조절될 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 온도 제어 장치는 모듈들의 온도들에 영향을 주는 유로의 유량 및 온도 중 적어도 하나를 제어하여 참조 온도(303)를 적정 온도 범위(301) 내로 조절할 수 있다. 예를 들어, 단일의 유로가 모듈들의 온도들에 영향을 주는 구조인 배터리에 있어서, 배터리 온도 제어 장치는 참조 온도(303)가 상한 온도보다 큰 경우 모듈들의 온도들(304)을 일괄적으로 낮추는 방향으로 유로를 제어할 수 있다.
배터리 온도 제어 장치가 참조 모듈(302)을 기준으로 배터리의 온도를 제어하는 실시예에는 다양한 기법들 또는 방식들이 채용될 수 있다. 예를 들면, 배터리 온도 제어 장치는 서로 독립된 유로들을 제어하여 모듈들의 온도들을 제어할 수 있고, 이 경우 배터리 온도 제어 장치는 모듈들의 온도들을 개별적으로 제어할 수 있다. 모듈들의 온도들이 개별적으로 제어되는 배터리 구조에 있어서, 배터리 온도 제어 장치는 적정 온도 범위(301)를 벗어나는 온도들을 가진 모듈들을 개별적으로 관리할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 모듈들 중 어느 하나의 모듈을 참조 모듈로 선택하고, 참조 모듈의 참조 온도를 적정 온도 범위(401) 내로 조절할 수 있다. 적정 온도 범위(401)는 상술한 바와 같다.
도 4b를 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 모듈들 M1 내지 M6의 SOH들 중 가장 작은 SOH에 대응하는 모듈 M4를 참조 모듈(402)로 선택할 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 모듈들의 온도들(404)을 일괄적으로 높이는 방향으로 배터리의 온도를 제어(heating)하여 참조 모듈(402)의 참조 온도(403)를 적정 온도 범위(401) 내로 조절할 수 있다. 예를 들어, 배터리 온도 제어 장치는 참조 온도(403)와 적정 온도 범위(401)의 하한 온도를 비교하고, 참조 온도(403)가 하한 온도보다 작은 경우 배터리의 모듈들의 온도들(404)을 높일 수 있다. 온도 제어 후의 모듈들의 온도들(405)은 온도 제어 전의 모듈들의 온도들(404)보다 커지도록 조절될 수 있다.
일실시예에 따르면, 배터리 온도 제어 장치는 모듈들의 온도들에 영향을 주는 유로의 유량 및 온도 중 적어도 하나를 제어하여 참조 온도(403)를 적정 온도 범위(401) 내로 조절할 수 있다. 예를 들어, 단일의 유로가 모듈들의 온도들에 영향을 주는 구조인 배터리에 있어서, 배터리 온도 제어 장치는 참조 온도(403)가 하한 온도보다 작은 경우 모듈들의 온도들(404)을 일괄적으로 높이는 방향으로 유로를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이, 배터리 온도 제어 장치가 참조 모듈(402)을 기준으로 배터리의 온도를 제어하는 실시예에는 다양한 기법들 또는 방식들이 채용될 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 배터리의 모듈들이 제어되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 배터리의 모듈들 M1 및 M2의 SOH들이 시간에 따라 줄어드는 현상이 그래프로 도시된다. 배터리에 포함된 모듈들은 M1 및 M2로 단순화되어 표현되어 있다. 모듈들(501 및 502) 중 어느 하나의 모듈(502)만을 기준으로 배터리의 온도 제어가 정적으로 수행된다면, 배터리의 수명(505)은 정적 제어 타겟에서 제외된 모듈(501)의 SOH가 0이되는 시점으로 정의될 수 있다.
배터리 온도 제어 장치는 모듈들(503 및 504)의 SOH들 및 온도들에 기초하여 상술한 방식들로 배터리의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시예가 적용되어 배터리의 온도가 제어되는 경우, 모듈들(503 및 504)의 SOH들은 비슷한 속도로 줄어들 수 있고, 배터리의 수명(506)은 모듈들(503 및 504) 중 어느 하나의 모듈의 SOH가 0이되는 시점으로 정의될 수 있다. 배터리 온도 제어 장치는 상술한 실시예를 채용하여 모듈들(503 및 504)의 수명들 사이의 차이를 줄일 수 있고, 이를 통해 배터리의 수명 특성을 높일 수 있다. 일실시예에 따른 동적 제어가 채용된 모듈들(503 및 504)의 수명들 사이의 차이(508)는 정적 제어가 채용된 모듈들(501 및 502)의 수명들 사이의 차이(507)보다 작을 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 배터리에 포함된 셀들의 SOH들에 기초하여, 배터리의 온도를 제어하기 위한 참조 셀을 적응적으로 갱신할 수 있다. 상술한 바와 같이, 배터리 온도 제어 장치는 유로(601)를 제어하여 배터리의 온도를 제어할 수 있다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 모듈들의 SOH들 기반 동적 제어는 셀들의 SOH들의 기반 동적 제어에 적용될 수 있다. 예를 들면, 배터리 온도 제어 장치는 배터리의 온도를 제어하기 위한 참조 셀을 시간이 지남에 따라 변경할 수 있고, 시간에 따라 변화하는 참조 셀을 기준으로 배터리 온도를 제어함에 따라 배터리의 셀들의 열화 속도들의 편차를 줄일 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 장치의 구성의 예시도이다.
도 7을 참조하면, 배터리 온도 제어 장치(701)는 프로세서(702) 및 메모리(703)를 포함한다. 프로세서(702)는 도 1 내지 도 6를 통하여 전술한 적어도 하나의 장치들을 포함하거나, 도 1 내지 도 6를 통하여 전술한 적어도 하나의 방법을 수행할 수 있다. 메모리(703)는 배터리 온도 제어 방법이 구현된 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(703)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있다.
프로세서(702)는 프로그램을 실행하고, 배터리 온도 제어 장치(701)를 제어할 수 있다. 프로세서(702)에 의하여 실행되는 프로그램의 코드는 메모리(703)에 저장될 수 있다. 배터리 온도 제어 장치(701)는 입출력 장치(도면 미 표시)를 통하여 외부 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 또는 네트워크)에 연결되고, 데이터를 교환할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 배터리 온도 제어 장치의 구성의 예시도이다.
도 8을 참조하면, 배터리 온도 제어 장치는 마스터 BMS(807)로 구현될 수 있다. 마스터 BMS(807)는 도 1 내지 도 7를 통하여 전술한 적어도 하나의 장치들을 포함하거나, 도 1 내지 도 7를 통하여 전술한 적어도 하나의 방법을 수행할 수 있다. 배터리(801)는 모듈들(802)을 포함한다. 전압 센서들(803)은 모듈들(802)의 전압들을 측정하고, 전류 센서들(804)은 모듈들(802)의 전류들을 측정하고, 온도 센서들(805)은 모듈들(802)의 온도들을 측정할 수 있다. 슬레이브 BMS들(806)은 센서들로부터 측정된 정보를 전처리 또는 가공하여, 마스터 BMS(807)로 전송할 수 있다. 마스터 BMS(807)는 슬레이브 BMS들(806)을 제어하고 명령하는 주체인 BMS이고, 슬레이브 BMS들(806)은 마스터 BMS(807)의 명령 또는 지시에 따라 동작하는 종속적인 BMS를 의미할 수 있다.
버퍼(808)는 마스터 BMS(807)의 외부로부터 전송된 정보를 기록할 수 있다. SOH 추정기(809)는 버퍼(808)에 기록된 정보를 로딩하여, 모듈들(802)(또는 셀들)의 SOH들을 추정할 수 있다. 온도 추정기(810)는 버퍼(808)에 기록된 정보를 로딩하여, 모듈들(802)(또는 셀들)의 온도들을 추정할 수 있다. 온도 관리기(811)는 추정된 SOH들 및 온도들에 기초하여, 배터리(801)의 온도를 관리 또는 제어할 수 있다. 마스터 BMS(807)는 인터페이스(812)를 통해 제어 관련 정보를 출력할 수 있다. 상술한 배터리 온도 제어 방법은 슬레이브 BMS들(806)에 의해 구현될 수도 있고, 도시된 센서들은 설계의도나 필요에 따라 생략될 수 있다. 도시된 구성요소들은 배터리 온도 제어 방법이 구현되기 위한 예시에 지나지 않고, 도시된 구성요소들 중 적어도 하나가 제외되거나 도시되지 않은 구성요소들이 추가로 탑재되어 상술한 실시예들이 구현될 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 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 (20)

  1. 배터리의 모듈들의 SOH(State Of Health)들을 획득하는 단계;
    상기 SOH들에 기초하여 상기 모듈들 중 참조 모듈의 참조 온도를 획득하는 단계; 및
    상기 참조 온도에 기초하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 단계
    를 포함하는
    배터리 온도 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는
    상기 참조 온도와 상한 온도를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 배터리의 온도를 낮추는 단계
    를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는
    상기 참조 온도와 하한 온도를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 배터리의 온도를 높이는 단계
    를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는
    상기 모듈들의 온도들을 일괄적으로 제어하여 상기 참조 온도를 적정 온도 범위 내로 조절하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 제어하는 단계는
    상기 모듈들의 온도들에 영향을 주는 유로의 유량 및 온도 중 적어도 하나를 제어하여 상기 참조 온도를 적정 온도 범위 내로 조절하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 SOH들을 획득하는 단계는
    상기 모듈들의 전류들 및 전압들을 측정하는 단계; 및
    상기 전류들 및 상기 전압들에 기초하여 상기 SOH들을 추정하는 단계
    를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 참조 온도를 획득하는 단계는
    상기 SOH들 중 가장 작은 SOH에 대응하는 상기 참조 모듈을 선택하는 단계를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 참조 온도를 획득하는 단계는
    상기 참조 모듈의 전류 및 전압에 기초하여 상기 참조 온도를 추정하는 단계를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 참조 온도를 획득하는 단계는
    상기 참조 모듈의 온도를 측정하는 단계를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 SOH들을 획득하는 단계는
    상기 모듈들에 각각 포함된 셀들의 SOH들에 기초하여, 상기 SOH들을 추정하는 단계를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 참조 온도를 획득하는 단계는
    상기 참조 모듈에 포함된 셀들의 온도들에 기초하여, 상기 참조 온도를 추정하는 단계를 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 SOH들의 표준 편차를 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여, 상기 참조 온도를 획득할지 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하는,
    배터리 온도 제어 방법.
  13. 하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  14. 배터리의 모듈들의 SOH(State Of Health)들을 획득하고, 상기 SOH들에 기초하여 상기 모듈들 중 참조 모듈의 참조 온도를 획득하고, 상기 참조 온도에 기초하여 상기 배터리의 온도를 제어하는 프로세서
    를 포함하는
    배터리 온도 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 참조 온도와 상한 온도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 배터리의 온도를 낮추는,
    배터리 온도 제어 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 참조 온도와 하한 온도를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 배터리의 온도를 높이는,
    배터리 온도 제어 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 모듈들의 온도들을 일괄적으로 제어하여 상기 참조 온도를 적정 온도 범위 내로 조절하는,
    배터리 온도 제어 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 모듈들의 온도들에 영향을 주는 유로의 유량 및 온도 중 적어도 하나를 제어하여 상기 참조 온도를 적정 온도 범위 내로 조절하는,
    배터리 온도 제어 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 모듈들의 전류들 및 전압들을 측정하고, 상기 전류들 및 상기 전압들에 기초하여 상기 SOH들을 추정하는,
    배터리 온도 제어 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 SOH들 중 가장 작은 SOH에 대응하는 상기 참조 모듈을 선택하는,
    배터리 온도 제어 장치.
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