KR20200000182A - 배터리 운용 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비상배터리를 구비하는 배터리 팩을 운용하는 과정에서 효과적으로 배터리 팩을 운용할 수 있는 배터리 운용 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로상에 충방전 스위치와 퓨즈를 구비하여 배터리를 운용하는 장치로서, 상기 충방전 경로와 병렬 연결될 수 있도록 구성된 비상 충방전 경로; 상기 비상 충방전 경로 상에 위치하여 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 병렬 연결되도록 구성된 비상배터리; 상기 충방전 스위치 및 상기 퓨즈와 전기적으로 연결되어, 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈의 고장 여부를 감지하도록 구성된 고장 감지부; 상기 비상배터리와 전기적으로 연결되어, 상기 비상배터리로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 비상배터리의 충전량을 추정하도록 구성된 SOC추정부; 및 상기 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하고, 상기 고장 신호를 기초로 상기 셀 어셈블리 및 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 제어하며, 상기 SOC추정부로부터 상기 비상배터리의 충전량을 수신하여 상기 충전량을 기초로 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리를 밸런싱 하도록 구성된 프로세서를 포함한다.

Description

배터리 운용 장치 및 방법{Apparatus and method for operating battery}
본 발명은 배터리 운용 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비상배터리를 구비하는 배터리 팩을 운용하는 과정에서 효과적으로 배터리 팩을 운용할 수 있는 배터리 운용 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
배터리는 다양한 분야에서 이용되는데, 전기 구동 차량 또는 스마트 그리드 시스템과 같이 최근에 배터리가 많이 활용되는 분야는 큰 용량을 필요로 하는 경우가 많다. 배터리 팩의 용량을 증가하기 위해서는 이차 전지, 즉 배터리 셀 자체의 용량을 증가시키는 방법이 있을 수 있겠지만, 이 경우 용량 증대 효과가 크지 않고, 이차 전지의 크기 확장에 물리적 제한이 있으며 관리가 불편하다는 단점을 갖는다. 따라서, 통상적으로는 다수의 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 팩이 널리 이용된다.
한편, 최근 배터리와 관련하여 사회적으로 가장 큰 이슈가 되고 있는 것이 배터리의 안전성 문제이다. 이러한 배터리 팩이 장착된 차량의 경우, 배터리 팩의 불량이나 고장으로 인한 배터리 팩의 화재 시 차량을 운행할 수 없다. 더욱이 차량 주행 중에 배터리 팩의 고장이 발생하는 경우 차량이 도로 상에서 멈추게 되는 위험한 상황이 발생할 수 있다. 또한, 배터리 팩의 고장으로 인하여 도로 상에서 차량이 멈추게 되는 경우 후속 차량과 충돌하는 등의 2차 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 2차 사고를 방지하기 위하여 차량을 갓길 등의 안전한 지역으로 이동시킬 필요성이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 비상배터리를 구비하는 배터리 팩을 운용하는 과정에서 효과적으로 배터리 팩을 운용할 수 있는 개선된 배터리 운용 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로상에 충방전 스위치와 퓨즈를 구비하여 배터리를 운용하는 장치로서, 상기 충방전 경로와 병렬 연결될 수 있도록 구성된 비상 충방전 경로; 상기 비상 충방전 경로 상에 위치하여 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 병렬 연결되도록 구성된 비상배터리; 상기 충방전 스위치 및 상기 퓨즈와 전기적으로 연결되어, 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈의 고장 여부를 감지하도록 구성된 고장 감지부; 상기 비상배터리와 전기적으로 연결되어, 상기 비상배터리로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 비상배터리의 충전량을 추정하도록 구성된 SOC추정부; 및 상기 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하고, 상기 고장 신호를 기초로 상기 셀 어셈블리 및 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 제어하며, 상기 SOC추정부로부터 상기 비상배터리의 충전량을 수신하여 상기 충전량을 기초로 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리를 밸런싱 하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하는 경우 상기 셀 어셈블리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 끊고, 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 연결하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 비상배터리의 충전량이 미리 설정된 기준 충전량 이하이면 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리 사이를 전기적으로 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 전력을 이용하여 상기 비상배터리를 충전하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하는 경우 차량의 상위제어장치로 비상 상황 알림을 전달하고, 상기 비상배터리의 충전량을 기초로 차량 구동 가능 시간을 연산하여 연산된 차량 구동 가능 시간을 상기 상위제어장치로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS는, 본 발명에 따른 배터리 운용 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 운용 장치를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 방법은, 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로상에 충방전 스위치와 퓨즈를 구비하여 배터리를 운용하는 방법으로서, 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 병렬 연결되도록 비상배터리를 연결하는 단계; 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈의 고장 여부를 감지하는 단계; 상기 비상배터리로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 비상배터리의 충전량을 추정하는 단계; 및 상기 고장 감지 단계에 의해 감지된 고장 신호를 수신하고 상기 고장 신호를 기초로 상기 셀 어셈블리 및 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 제어하며, 상기 충전량 추정 단계에 의해 추정된 상기 비상배터리의 충전량을 기초로 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리를 밸런싱 하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 비상배터리 밸런싱 단계에서는, 상기 고장 신호를 수신하는 경우 상기 셀 어셈블리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 끊고, 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 연결할 수 있다.
상기 비상배터리 밸런싱 단계에서는, 상기 비상배터리의 충전량이 미리 설정된 기준 충전량 이하이면 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리 사이를 전기적으로 연결하고 상기 셀 어셈블리의 전력을 이용하여 상기 비상배터리를 충전할 수 있다.
상기 비상배터리 밸런싱 단계에서는, 상기 고장 신호를 수신하는 경우 차량의 상위제어장치로 비상 상황 알림을 전달하고, 상기 비상배터리의 충전량을 기초로 차량 구동 가능 시간을 연산하여 연산된 차량 구동 가능 시간을 상기 상위제어장치로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 비상배터리를 구비함으로써 배터리 팩에 고장이 발생하는 경우에도 차량 등의 배터리 시스템을 구동시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 비상배터리의 충전량을 기초로 배터리 팩과 비상배터리를 밸런싱 함으로써 비상배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 개선된 배터리 운용 장치 및 방법이 제공될 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상배터리가 배터리 팩 및 차량과 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 충방전 경로가 충방전 경로와 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서와 연결되는 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
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 안 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '프로세서'와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 이차 전지는, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 이차 전지로 간주될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지를 구비하는 셀 어셈블리를 구비할 수 있다. 또한, 배터리 운용 장치는, 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로상에 충방전 스위치와 퓨즈를 구비할 수 있다. 여기서, 충방전 경로는, 차량의 구동 장치 등의 외부 장치와 연결되어 셀 어셈블리로부터 전력을 전달할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상배터리가 배터리 팩 및 차량과 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치(1)는, 비상 충방전 경로(L1), 비상배터리(100), 고장 감지부(200), SOC추정부(300) 및 프로세서(400)를 포함한다.
상기 비상 충방전 경로(L1)는, 충방전 경로(L2)와 병렬 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 충방전 경로(L2)는, 배터리 팩(P)의 양단과 연결될 수 있다. 또한, 비상 충방전 경로(L1)는, 비상배터리(100)의 양단과 연결될 수 있다. 그리고, 충방전 경로(L2)와 비상 충방전 경로(L1)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 직접 병렬 연결될 수 있다. 여기서, 충방전 경로(L2)와 비상 충방전 경로(L1)는, 배터리 팩(P)의 양단과 차량(70)의 양단 사이의 노드에서 연결될 수 있다. 이 경우, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(P)의 양단 및 차량(70)의 양단 사이의 노드와 차량(70)의 양단을 연결하는 경로는 메인 경로(L)일 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 실시예에서, 충방전 경로(L2)와 비상 충방전 경로(L1)는, 배터리 팩(P)의 내부에서 셀 어셈블리와 배터리 팩 양단 사이의 노드에서 연결될 수 있다.
상기 비상배터리(100)는, 비상 충방전 경로(L1) 상에 위치할 수 있다. 또한, 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)에 구비된 셀 어셈블리와 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 비상배터리(100)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(P)과 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 또한, 비상배터리(100)의 양단은 차량(70)의 양단과 전기적으로 직접 연결될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)의 외부 또는 내부에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로, 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)의 외부에 장착될 수 있다. 또는, 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)의 내부에 장착될 수 있다. 이 경우, 배터리 팩(P)은, 배터리 팩(P)의 외부에 부착될 수 있다. 또한, 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)의 내부에 삽입될 수 있다.
또한, 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)으로부터 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)으로부터 탈착 되어 교체될 수 있다.
또한, 비상배터리(100)는, 배터리 팩(P)과 커넥터로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 비상배터리(100)의 양단은, 배터리 팩(P)의 양단과 커넥터에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 비상배터리(100)가 배터리 팩(P)에 장착되는 경우, 비상배터리(100)와 배터리 팩(P) 사이의 커넥터에 의해 비상배터리(100)와 배터리 팩(P)이 연결될 수 있다.
상기 고장 감지부(200)는, 충방전 경로(L2)에 구비된 충방전 스위치 및 퓨즈와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 고장 감지부(200)는, 충방전 스위치 또는 퓨즈의 고장 여부를 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 고장 감지부(200)는, 충방전 스위치 및 퓨즈로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 충방전 스위치와 퓨즈의 고장 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 고장 감지부(200)는, 충방전 스위치의 양단과 전기적으로 연결되어 충방전 스위치의 양단 전압을 기초로 충방전 스위치의 고장 여부를 감지할 수 있다. 또한, 고장 감지부(200)는, 퓨즈의 양단과 전기적으로 연결되어 퓨즈의 양단 전압을 기초로 퓨즈의 고장 여부를 감지할 수 있다.
상기 SOC추정부(300)는, 비상배터리(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, SOC추정부(300)는, 비상배터리(100)로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 비상배터리(100)의 충전량을 추정할 수 있다. 예를 들어, SOC추정부(300)는, 비상배터리(100)와 전기적으로 연결되어 비상배터리(100)의 전압, 전류 및 온도를 측정할 수 있다. 또한, SOC추정부(300)는, 비상배터리(100)의 전압, 전류 및 온도를 기초로 비상배터리(100)의 충전량을 추정할 수 있다.
상기 프로세서(400)는, 고장 감지부(200)와 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 주고 받을 수 있다, 또한, 프로세서(400)는, 고장 감지부(200)로부터 고장 신호를 수신하고, 상기 고장 신호를 기초로 셀 어셈블리 및 비상배터리(100)와 충방전 경로 사이의 연결 관계를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 프로세서(400)는, 고장 신호를 기초로 셀 어셈블리 및 충방전 경로의 연결 관계와 비상배터리(100) 및 충방전 경로의 연결 관계를 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시예에서, 프로세서(400)는, 고장 신호를 기초로 배터리 팩(P)에 구비된 셀 어셈블리와 차량(70)의 연결 관계를 끊을 수 있다. 또한, 프로세서(400)는, 고장 신호를 기초로 비상배터리(100)와 차량(70)의 연결 관계를 연결할 수 있다.
또한, 프로세서(400)는, SOC추정부(300)로부터 비상배터리(100)의 충전량을 수신하여 상기 충전량을 기초로 셀 어셈블리와 비상배터리(100)를 밸런싱 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는, 비상배터리(100)의 충전량이 기준 충전량 이하인 경우 셀 어셈블리의 전력을 이용하여 비상배터리(100)를 충전시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치(1)는, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 메모리 디바이스(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리 디바이스(500)는, 고장 감지부(200), SOC추정부(300) 및 프로세서(400)의 동작에 필요한 정보를 미리 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 디바이스(500)는, 충방전 스위치 양단 전압의 임계값 및 퓨즈 양단 전압의 임계값을 미리 저장할 수 있다. 또한, 메모리 디바이스(500)는, 비상배터리(100)의 충전량을 추정할 수 있도록 전압-SOC 룩업테이블을 미리 저장할 수 있다. 또한, 메모리 디바이스(500)는, 비상배터리(100)의 기준 충전량을 미리 저장할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 충방전 경로가 충방전 경로와 연결되는 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서와 연결되는 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 본 실시예에서는, 앞선 실시예에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 제1 전압 측정부(113), 제2 전압 측정부(13), 제1 온도 측정부(115), 제2 온도 측정부(15), 제1 전류 측정부(117), 제2 전류 측정부(17), 제1 SOC추정부(310), 제2 SOC추정부(320), 고장 감지부(200), 프로세서(400), 메모리 디바이스(500) 및 상위제어장치(90)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전압 측정부(113) 및 상기 제2 전압 측정부(13)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 양단과 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 전압 측정부(113) 및 제2 전압 측정부(13)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 양단과 전기적으로 각각 연결될 수 있다.
또한, 제1 전압 측정부(113) 및 제2 전압 측정부(13)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 양단 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 전압 측정부(113) 및 제2 전압 측정부(13)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 양단으로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 제1 전압 측정부(113)는, 비상 셀 어셈블리(110)의 양극 단자 및 비상 셀 어셈블리(110)의 음극 단자와 각각 연결되어 비상 셀 어셈블리(110)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 제2 전압 측정부(13)는, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 및 셀 어셈블리(10)의 음극 단자와 각각 연결되어 셀 어셈블리(10)의 양단 전압을 측정할 수 있다.
바람직하게는, 제1 전압 측정부(113) 및 제2 전압 측정부(13)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 전압 측정부(113) 및 제2 전압 측정부(13)는, 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)의 통제 하에 시간 간격을 두고 비상 셀 어셈블리(110)의 양단 전압 및 셀 어셈블리(10)의 양단 전압을 각각 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 측정부(113) 및 제2 전압 측정부(13)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 제1 온도 측정부(115) 및 상기 제2 온도 측정부(15)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)에 각각 인접하여 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 측정 온도를 각각 측정할 수 있다. 또한, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)에 각각 인접하여 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)와 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 또는, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)에 각각 장착되어 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)와 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 온도를 각각 측정할 수 있다.
바람직하게는, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, BMS(Battery Management System)의 집적 회로 기판 상에 장착될 수 있다. 특히, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 집적 회로 기판 상에 부착될 수 있다. 이를 테면, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 집적 회로 기판 상에 숄더링된 형태로 장착되는 NTC 써미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor)일 수 있다.
바람직하게는, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 시간 간격을 두고 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 온도를 반복 측정하고 측정된 온도의 크기를 나타내는 신호를 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 측정부(115) 및 제2 온도 측정부(15)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 열전대(thermocouple)를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 제1 전류 측정부(117) 및 상기 제2 전류 측정부(17)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)와 각각 연결된 비상 충방전 경로(L1) 및 충방전 경로(L2)상에 구비된 전류 센서(120, 20)와 전기적으로 연결되어, 전류 센서(120, 20)로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제1 전류 측정부(117) 및 제2 전류 측정부(17)는, 전류 센서(120, 20)로부터 수신한 전기적 신호를 기초로 비상 충방전 경로(L1) 및 충방전 경로(L2)를 흐르는 충방전 전류를 각각 측정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전류 측정부(117) 및 제2 전류 측정부(17)는, 전류 센서(120, 20)의 양단과 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 여기서, 전류 센서(120, 20)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 음극 단자와 배터리 팩의 음극 단자 사이에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 또한, 제1 전류 측정부(117) 및 제2 전류 측정부(17)는, 전류 센서(120, 20)의 양단 전압을 각각 측정하고, 전류 센서(120, 20)의 양단 전압을 기초로 충방전 경로(L2)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 전류 측정부(117) 및 제2 전류 측정부(17)는, 전류 센서(120, 20)의 저항값과 전류 센서(120, 20)의 양단 전압을 기초로 옴의 법칙을 이용하여 비상 충방전 경로(L1) 및 충방전 경로(L2)를 흐르는 전류를 각각 측정할 수 있다.
바람직하게는, 제1 전류 측정부(117) 및 제2 전류 측정부(17)는, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 전류 측정부(117) 및 제2 전류 측정부(17)는, 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)의 통제하에 시간 간격을 두고 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 반복 측정하고 측정된 전류의 크기를 나타내는 신호를 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 전류 센서(120, 20)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 홀 센서 또는 센스 저항을 이용하여 구현될 수 있다.
상기 메모리 디바이스(500)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 프로세서(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 메모리 디바이스(500)는, 비상 셀 어셈블리(110)의 양단 전압 및 셀 어셈블리(10)의 양단 전압에 대응하는 충전 전하량을 정의하는 룩업테이블을 미리 저장할 수 있다.
상기 제1 SOC추정부(310) 및 상기 제2 SOC추정부(320)는, 전압 측정부(113, 13), 전류 측정부(117, 17) 및 온도 측정부(115, 15)로부터 수신한 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)에 대한 전압 측정값, 전류 측정값 및 온도 측정값을 이용하여, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 상태 즉, 충전 전하량을 계산하여 모니터링 할 수 있다. 즉, 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)가 충전 또는 방전되는 동안 충전 상태(SOC)를 계산하여 모니터링 할 수 있다.
본 발명의 일 측면에서, 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)는, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 전류 및 방전 전류를 적산하여 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 여기서, 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 또는 방전이 시작될 때 충전 상태의 초기값은 충전 또는 방전이 시작되기 전에 측정한 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 개방 전압(OCV)을 이용하여 결정할 수 있다. 이를 위해, 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)는 개방 전압 별로 충전 상태를 정의한 개방 전압-충전 상태 룩업 테이블을 포함하고, 룩업 테이블로부터 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 개방 전압에 대응되는 충전 상태를 맵핑할 수 있다.
다른 측면에서, 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)는, 확장 칼만 필터를 이용하여 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 상태를 산출할 수 있다. 확장 칼만 필터는 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도를 이용하여 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 상태를 적응적으로 추정하는 수학적 알고리즘을 말한다. 여기서, 확장 칼만 필터를 이용한 충전 상태의 추정은, 일 예로서 그레고리 엘 플레트(Gregory L. Plett)의 논문 "Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs Parts 1, 2 and 3" (Journal of Power Source 134, 2004, p. 252-261)을 참조할 수 있다.
비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전 상태는 전술한 전류 적산법 또는 확장 칼만 필터 이외에도 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 전압, 전류 및 온도를 선택적으로 활용하여 충전 상태를 추정할 수 있는 다른 공지의 방법에 의해서도 결정할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 충방전 스위치(30)를 포함할 수 있다.
상기 충방전 스위치(30)는, 셀 어셈블리(10)를 충전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 충방전 경로(L2)를 개폐할 수 있다. 또한, 충방전 스위치(30)는, 셀 어셈블리(10)를 방전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 충방전 경로(L2)를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 충방전 스위치(30)는, 셀 어셈블리(10)의 양극 단자와 배터리 팩의 양극 단자 사이의 충방전 경로(L2) 상에 위치하여 충방전 경로(L2)를 개폐할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 비상 충방전 스위치(130)를 포함할 수 있다.
상기 비상 충방전 스위치(130)는, 비상 셀 어셈블리(110)를 충전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 비상 충방전 경로(L1)를 개폐할 수 있다. 또한, 비상 충방전 스위치(130)는, 비상 셀 어셈블리(110)를 방전시키는 방향으로 전류가 흐르도록 비상 충방전 경로(L1)를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 비상 충방전 스위치(130)는, 비상 셀 어셈블리(110)의 양극 단자와 배터리 팩의 양극 단자 사이의 비상 충방전 경로(L1) 상에 위치하여 비상 충방전 경로(L1)를 개폐할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전 스위치(30) 및 비상 충방전 스위치(130)는, 게이트, 드레인 및 소스 단자를 구비한 FET(Field Effect Transistor)소자로서, 게이트 단자와 소스 단자 사이에 인가된 전압에 따른 채널 형성 여부에 의해 온 되거나 오프 될 수 있다. 일 예로, 상기 FET소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 퓨즈(50)를 포함할 수 있다.
상기 퓨즈(50)는, 충방전 경로(L2)상에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 퓨즈(50)는, 충방전 스위치(30)와 배터리 팩의 양극 단자 사이에 구비될 수 있다. 예를 들어, 퓨즈(50)는, 전선에 과전류가 계속 흐르는 것을 방지하기 위하여 사용하는 자동 차단기일 수 있다.
상기 고장 감지부(200)는, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 프로세서(400)와 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 고장 감지부(200)는, 충방전 스위치(30) 또는 퓨즈(50)의 고장 여부를 감지하여 충방전 스위치(30) 또는 퓨즈(50)의 고장 여부를 프로세서(400)로 전달할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 감지부(200)는, 셀 어셈블리(10)와 전기적으로 연결되어 셀 어셈블리(10)의 고장 여부를 감지할 수 있다. 이 경우, 고장 감지부(200)는, 셀 어셈블리(10)의 양단 전압 또는 셀 어셈블리(10)를 흐르는 전류를 이용하여 셀 어셈블리(10)의 고장 여부를 감지할 수 있다.
상기 프로세서(400)는, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 충방전 스위치(30) 및 비상 충방전 스위치(130)와 전기적으로 각각 연결되어 충방전 스위치(30) 및 비상 충방전 스위치(130)의 동작을 각각 제어할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(400)는, 고장 감지부(200)로부터 고장 신호를 수신하는 경우 셀 어셈블리(10)와 충방전 경로(L2) 사이의 연결 관계를 끊고, 비상배터리와 충방전 경로(L2) 사이의 연결 관계를 연결할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는, 고장 감지부(200)로부터 고장 신호를 수신하는 경우 충방전 스위치(30)를 OFF하여 셀 어셈블리(10)와 충방전 경로(L2) 사이의 연결 관계를 끊을 수 있다. 또한, 프로세서(400)는, 고장 감지부(200)로부터 고장 신호를 수신하는 경우 비상 충방전 스위치(130)를 ON하여 비상배터리와 충방전 경로(L2) 사이의 연결 관계를 연결할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 배터리 팩의 불량 또는 화재 등의 고장 시에 비상배터리를 이용하여 차량의 비상 운행을 할 수 있다.
또한, 프로세서(400)는, 도 4의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)와 전기적으로 각각 연결되어 제1 SOC추정부(310) 및 제2 SOC추정부(320)로부터 비상 셀 어셈블리(110) 및 셀 어셈블리(10)의 충전량을 각각 수신할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(400)는, 비상배터리의 충전량이 미리 설정된 기준 충전량 이하이면 셀 어셈블리(10)와 비상배터리 사이를 전기적으로 연결하고, 셀 어셈블리(10)의 전력을 이용하여 비상배터리를 충전시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는, 비상 셀 어셈블리(110)의 충전량을 주기적으로 확인할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는, 비상 셀 어셈블리(110)의 충전량이 미리 설정된 기준 충전량 이하이면 셀 어셈블리(10)의 전력을 이용하여 비상 셀 어셈블리(110)를 충전시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 비상배터리의 충전량이 일정 수준으로 유지되도록 하여 비상배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(400)는, 차량의 상위제어장치(90)와 전기적으로 연결되어 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 여기서, 상위제어장치(90)는, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(400)는, 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하는 경우 차량의 상위제어장치(90)로 비상 상황 알림을 전달하고, 비상배터리의 충전량을 기초로 차량 구동 가능 시간을 연산하여 연산된 차량 구동 가능 시간을 상위제어장치(90)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는, 셀 어셈블리(10)와 비상 셀 어셈블리(110)의 충전량을 운전자에게 표시할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는, 배터리 팩에 고장이 발생하는 경우 고장 상황을 운전자에게 표시할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는, 비상배터리의 충전량을 기초로 비상 운행이 가능한 차량 구동 가능 시간을 연산하여 운전자에게 표시할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 장치는, 비상 상황 시에 비상 운행을 통해 운전자가 차량을 안전한 곳으로 대피 시킬 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 운용 장치는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 본 발명에 따른 배터리 운용 장치를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 배터리 운용 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 배터리 운용 장치의 프로세서(400) 및 메모리 디바이스(500)는, BMS(Battery Management System)의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 운용 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 운용 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 배터리 운용 장치, 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 운용 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 5에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 배터리 운용 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 운용 방법은, 비상배터리 연결 단계(S100), 고장 여부 감지 단계(S110), 비상배터리 충전량 추정 단계(S120), 및 비상배터리 밸런싱 단계(S130)를 포함한다.
먼저, 상기 비상배터리 연결 단계(S100)에서는, 셀 어셈블리와 전기적으로 병렬 연결되도록 비상배터리를 연결할 수 있다. 이어서, 상기 고장 여부 감지 단계(S110)에서는, 충방전 스위치와 퓨즈로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈의 고장 여부를 감지할 수 있다. 이어서, 상기 비상배터리 충전량 추정 단계(S120)에서는, 비상배터리로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 비상배터리의 충전량을 추정할 수 있다. 이어서, 비상배터리 밸런싱 단계(S130)에서는, 고장 감지 단계에 의해 수신된 고장 신호를 기초로 셀 어셈블리 및 비상배터리와 충방전 경로 사이의 연결 관계를 제어하며, 충전량 추정 단계에 의해 추정된 비상배터리의 충전량을 기초로 셀 어셈블리와 비상배터리를 밸런싱 할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 비상배터리 밸런싱 단계(S130)에서는, 고장 신호를 수신하는 경우 셀 어셈블리와 충방전 경로 사이의 연결 관계를 끊고, 비상배터리와 충방전 경로 사이의 연결 관계를 연결할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 비상배터리 밸런싱 단계(S130)에서는, 비상배터리의 충전량이 미리 설정된 기준 충전량 이하이면 셀 어셈블리와 비상배터리 사이를 전기적으로 연결하고 셀 어셈블리의 전력을 이용하여 비상배터리를 충전할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 비상배터리 밸런싱 단계(S130)에서는, 고장 신호를 수신하는 경우 차량의 상위제어장치로 비상 상황 알림을 전달하고, 비상배터리의 충전량을 기초로 차량 구동 가능 시간을 연산하여 연산된 차량 구동 가능 시간을 상위제어장치로 전달할 수 있다.
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 프로세서는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
또한, 프로세서의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 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.
한편, 본 명세서에서 'SOC추정부' 및 '고장 감지부' 등과 같이 '부'와 같은 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.
1: 배터리 운용 장치
10: 셀 어셈블리
13: 제2 전압 측정부
15: 제2 온도 측정부
17: 제2 전류 측정부
20: 전류 센서
30: 충방전 스위치
50: 퓨즈
70: 차량
90: 상위제어장치
100: 비상배터리
110: 비상 셀 어셈블리
113: 제1 전압 측정부
115: 제1 온도 측정부
117: 제1 전류 측정부
120: 전류 센서
200: 고장 감지부
300: SOC추정부
310: 제1 SOC추정부
320: 제2 SOC추정부
400: 프로세서
500: 메모리 디바이스
L: 메인 경로
L1: 비상 충방전 경로
L2: 충방전 경로
P: 배터리 팩

Claims (10)

  1. 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로상에 충방전 스위치와 퓨즈를 구비하여 배터리를 운용하는 장치에 있어서,
    상기 충방전 경로와 병렬 연결될 수 있도록 구성된 비상 충방전 경로;
    상기 비상 충방전 경로 상에 위치하여 상기 셀 어셈블리와 전기적으로 병렬 연결되도록 구성된 비상배터리;
    상기 충방전 스위치 및 상기 퓨즈와 전기적으로 연결되어, 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈의 고장 여부를 감지하도록 구성된 고장 감지부;
    상기 비상배터리와 전기적으로 연결되어, 상기 비상배터리로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 비상배터리의 충전량을 추정하도록 구성된 SOC추정부; 및
    상기 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하고, 상기 고장 신호를 기초로 상기 셀 어셈블리 및 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 제어하며, 상기 SOC추정부로부터 상기 비상배터리의 충전량을 수신하여 상기 충전량을 기초로 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리를 밸런싱 하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 운용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하는 경우 상기 셀 어셈블리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 끊고, 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 운용 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 비상배터리의 충전량이 미리 설정된 기준 충전량 이하이면 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리 사이를 전기적으로 연결하고, 상기 셀 어셈블리의 전력을 이용하여 상기 비상배터리를 충전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 운용 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 고장 감지부로부터 고장 신호를 수신하는 경우 차량의 상위제어장치로 비상 상황 알림을 전달하고, 상기 비상배터리의 충전량을 기초로 차량 구동 가능 시간을 연산하여 연산된 차량 구동 가능 시간을 상기 상위제어장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 운용 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 배터리 운용 장치를 포함하는 BMS.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 배터리 운용 장치를 포함하는 배터리 팩.
  7. 셀 어셈블리로 충방전 전류를 공급하는 충방전 경로상에 충방전 스위치와 퓨즈를 구비하여 배터리를 운용하는 방법에 있어서,
    상기 셀 어셈블리와 전기적으로 병렬 연결되도록 비상배터리를 연결하는 단계;
    상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 충방전 스위치와 상기 퓨즈의 고장 여부를 감지하는 단계;
    상기 비상배터리로부터 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 기초로 상기 비상배터리의 충전량을 추정하는 단계; 및
    상기 고장 감지 단계에 의해 감지된 고장 신호를 수신하고, 수신된 고장 신호를 기초로 상기 셀 어셈블리 및 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 제어하며, 상기 충전량 추정 단계에 의해 추정된 상기 비상배터리의 충전량을 기초로 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리를 밸런싱 하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 운용 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비상배터리 밸런싱 단계는, 상기 고장 신호를 수신하는 경우 상기 셀 어셈블리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 끊고, 상기 비상배터리와 상기 충방전 경로 사이의 연결 관계를 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 운용 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비상배터리 밸런싱 단계는, 상기 비상배터리의 충전량이 미리 설정된 기준 충전량 이하이면 상기 셀 어셈블리와 상기 비상배터리 사이를 전기적으로 연결하고 상기 셀 어셈블리의 전력을 이용하여 상기 비상배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 운용 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비상배터리 밸런싱 단계는, 상기 고장 신호를 수신하는 경우 차량의 상위제어장치로 비상 상황 알림을 전달하고, 상기 비상배터리의 충전량을 기초로 차량 구동 가능 시간을 연산하여 연산된 차량 구동 가능 시간을 상기 상위제어장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 배터리 운용 방법.
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