KR20200090101A - 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 관리 장치는 배터리의 배터리 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부; 상기 배터리의 적어도 일측에 구비되어 상기 배터리의 배터리 굽힘도를 측정하도록 구성된 굽힘도 측정부; 및 상기 전압 측정부로부터 상기 배터리 전압을 수신하고, 상기 굽힘도 측정부로부터 배터리 굽힘도를 수신하며, 상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 굽힘도를 설정하며, 상기 배터리 굽힘도와 기준 굽힘도 간의 대소를 비교하고, 굽힘도 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함한다.

Description

배터리 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING BATTERY}
본 출원은 2019년 01월 18일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2019-0007120에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리 관리 장치 및 방법으로서, 더욱 상세하게는 배터리가 구부러진 정도를 측정한 결과에 따라 배터리를 관리할 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
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(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 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.
상기 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 및 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.
한편, 근래 에너지 저장원으로써의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 이차전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 배터리 팩은 다양한 사용 환경에서 사용됨에 따라 다양한 외부 충격에 노출될 수 있다. 배터리 팩은 외부 충격을 받으면 특정 방향으로 구부러지는 등의 변형이 발생하여 내부가 손상되는 문제점이 있다. 이에, 종래에는 배터리 팩에 가해진 외부 충격을 감지하는 다양한 방법 중 하나의 방법으로써, 스프링과 같은 탄성체에 의한 충격 감지 방법을 통해 충격을 감지하고 있다.
하지만, 상술한 바와 같이 대용량 구조에 대한 수요가 증가함에 따라 배터리 팩의 무게가 점차 증가하는 상황에서, 스프링과 같은 탄성체만으로 충격을 감지하는 방법은 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리가 구부러진 정도(배터리 굽힘도)를 측정하고, 측정된 배터리 굽힘도에 따라 배터리 보호 동작을 수행할 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
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.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 장치는 배터리의 배터리 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부; 상기 배터리의 적어도 일측에 구비되어 상기 배터리의 배터리 굽힘도를 측정하도록 구성된 굽힘도 측정부; 및 상기 전압 측정부로부터 상기 배터리 전압을 수신하고, 상기 굽힘도 측정부로부터 배터리 굽힘도를 수신하며, 상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 굽힘도를 설정하며, 상기 배터리 굽힘도와 기준 굽힘도 간의 대소를 비교하고, 굽힘도 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 배터리 전압이 상기 과방전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 굽힘도를 제1 참조 굽힘도로 설정하고, 상기 배터리 전압이 상기 허용 전압 구간에 포함되면 상기 기준 굽힘도를 제2 참조 굽힘도로 설정하며, 상기 배터리 전압이 상기 과방전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 굽힘도를 제3 참조 굽힘도로 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제3 참조 굽힘도는, 상기 제1 참조 굽힘도와 상기 제2 참조 굽힘도 미만으로 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기준 굽힘도를 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 굽힘도를 변경하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 배터리 전압이 변경되어 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간이 변경된 경우, 변경된 전압 구간에 대응되는 참조 굽힘도로 상기 설정된 기준 굽힘도를 변경하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간에 대응되도록 기준 시간을 설정하고, 상기 배터리 굽힘도가 상기 기준 굽힘도를 초과하는 시점으로부터 경과된 초과 시간과 상기 기준 시간의 장단을 비교하고, 시간 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 배터리 전압이 상기 과방전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제1 참조 시간으로 설정하고, 상기 배터리 전압이 상기 허용 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제2 참조 시간으로 설정하며, 상기 배터리 전압이 상기 과충전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제3 참조 시간으로 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제3 참조 시간은, 상기 제1 참조 시간과 상기 제2 참조 시간 미만으로 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기준 시간을 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 배터리 전압이 변경되어 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간이 변경된 경우, 변경된 전압 구간에 대응되는 참조 시간으로 상기 설정된 기준 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 기준 굽힘도 및 상기 기준 시간을 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 굽힘도 및 상기 기준 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리는, 복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈로 구성될 수 있다.
상기 전압 측정부는, 상기 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 굽힘도 측정부는, 상기 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 셀 각각에 구비되어 상기 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 굽힘도를 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 배터리 모듈에 대한 굽힘도 비교 결과와 시간 비교 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈에 결함이 있는지를 판단하고, 상기 배터리 모듈에 결함이 있는 것으로 판단된 경우, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 굽힘도 비교 결과 및 시간 비교 결과에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀 중 이상 셀을 검출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 방법은 배터리의 배터리 전압을 측정하는 전압 측정 단계; 상기 배터리의 배터리 굽힘도를 측정하는 굽힘도 측정 단계; 상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 굽힘도를 설정하는 기준 굽힘도 설정 단계; 및 상기 배터리 굽힘도와 기준 굽힘도 간의 대소를 비교하고, 굽힘도 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하는 보호 동작 수행 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리에 외부 충격이 가해지거나 배터리 스웰링 현상이 발생된 경우, 배터리에 대한 보호 동작을 수행함으로써 배터리에 의해 발생될 수 있는 사고가 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 전압에 따라 기준 굽힘도 및/또는 기준 시간을 변경함으로써, 배터리의 현재 상태에 대응되도록 배터리의 보호 동작이 수행될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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 관리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 다른 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치와 배터리의 다른 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 배터리에 대한 사시도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치와 배터리의 또 다른 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
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 아니되며, 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 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)를 포함하는 배터리 팩(100)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(100)은 하나 이상의 배터리(110)와 배터리 관리 장치(10)를 포함할 수 있다.
여기서, 배터리(110)는 배터리 셀 또는 배터리 모듈일 수 있다.
즉, 배터리(110)는 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀일 수 있다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 및/또는 원통형 셀이 배터리(110)로 간주될 수 있다. 또한, 배터리(110)는 하나 이상의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈일 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 배터리(110)가 배터리 셀인 것으로 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 전압 측정부(11), 굽힘도 측정부(12) 및 프로세서(13)를 포함할 수 있다.
전압 측정부(11)는 배터리(110)의 배터리 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 전압 측정부(11)는 전압 센서를 구비할 수 있다.
전압 측정부(11)는 배터리(110)의 배터리 전압을 주기적으로 측정하고, 측정된 배터리 전압을 나타내는 측정 신호를 프로세서(13)로 출력할 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 전압 측정부(11)는 복수의 센싱 라인을 통해 배터리(110)의 양단에 연결될 수 있다. 그리고, 전압 측정부(11)는 복수의 센싱 라인에서 측정되는 배터리(110)의 양단 전압에 기반하여, 상기 배터리 전압을 측정할 수 있다.
굽힘도 측정부(12)는 상기 배터리(110)의 적어도 일측에 구비되어 배터리(110)의 배터리 굽힘도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 굽힘도 측정부(12)는 구부러지는 정도에 따라 출력되는 저항값이 변하는 구부림 센서(Flexible sensor)를 구비할 수 있다.
여기서, 배터리 굽힘도란 배터리(110)가 구부러진 정도를 의미할 수 있다. 예컨대, 배터리(110)에 외력이 가해져서 배터리(110)가 구부러질 수 있다. 또한, 스웰링(Swelling) 현상에 의해 배터리(110)가 부풀어 오르면서, 배터리(110)가 구부러질 수도 있다. 따라서, 굽힘도 측정부(12)는 배터리(110)의 일면에 부착되어, 배터리(110)가 구부러진 정도에 대한 배터리 굽힘도를 측정하고, 측정한 배터리 굽힘도를 출력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(110)의 예시적 구성을 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)의 굽힘도 측정부(12)가 배터리(110)에 부착되는 예시를 도시한 도면이다.
예컨대, 도 3을 참조하면, 배터리(110)가 파우치형 배터리 셀인 경우, 굽힘도 측정부(12)는 배터리(110)의 외면에 부착될 수 있다. 그리고, 굽힘도 측정부(12)는 외부 충격 및/또는 스웰링 현상에 의해 배터리(110)가 구부러진 정도를 측정할 수 있다.
굽힘도 측정부(12) 배터리(110)의 배터리 굽힘도를 주기적으로 측정하고, 측정된 배터리 굽힘도를 나타내는 측정 신호를 프로세서(13)로 출력할 수 있다.
예를 들어, 굽힘도 측정부(12)는 "0" 내지 "100" 사이의 자연수를 굽힘도로 출력할 수 있다. 배터리(110)의 외형에 변화가 없는 경우, 배터리 굽힘도는 "0"으로 측정될 수 있다. 배터리(110)의 외형에 변화가 발생된 경우, 측정된 배터리 굽힘도는 "0"보다 클 수 있다.
프로세서(13)는 전압 측정부(11) 및 굽힘도 측정부(12)와 동작 가능하게 결합될 수 있다. 그리고, 프로세서(13)는 전압 측정부(11)로부터 상기 배터리 전압을 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(13)는 상기 굽힘도 측정부(12)로부터 배터리 굽힘도를 수신할 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 전압 측정부(11) 및 굽힘도 측정부(12)는 프로세서(13)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 전압 측정부(11)에서 출력된 배터리 전압은 프로세서(13)에 입력될 수 있다. 또한, 굽힙도 측정부(12)에서 출력된 배터리 굽힘도는 프로세서(13)에 입력될 수 있다.
프로세서(13)는 상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 굽힘도를 설정하도록 구성될 수 있다.
즉, 프로세서(13)는 배터리(110)의 배터리 전압이 속하는 전압 구간에 따라서, 배터리(110)에 대한 기준 굽힘도를 설정할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(13)는 전압 측정부(11)로부터 수신한 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 프로세서(13)는 배터리 전압이 포함된 전압 구간에 따라 기준 굽힘도를 설정할 수 있다.
여기서, 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간은 배터리(110)의 전압 사양에 따라 미리 설정된 전압 구간일 수 있다.
과방전 전압 구간은 허용 전압 구간 미만의 전압 구간일 수 있다. 그리고, 과방전 전압 구간은 저전압으로 인해 배터리(110)의 퇴화가 가속되는 전압 구간을 의미할 수 있다. 예컨대, 배터리(110)가 일반적인 4.5[V] 사양의 배터리 셀이라고 가정하면, 과방전 전압 구간은 0[V] 이상 2[V] 미만의 구간일 수 있다.
또한, 허용 전압 구간은 배터리(110)의 충방전이 허용되는 전압 구간일 수 있다. 즉, 허용 전압 구간은 배터리(110)의 상태가 정상 상태라고 판단될 수 있는 전압 구간일 수 있다. 따라서, 배터리(110)의 배터리 전압이 허용 전압 구간에 포함되면, 배터리(110)의 퇴화가 가속되지 않도록 정상 상태를 유지하며 사용될 수 있다. 예컨대, 배터리(110)가 일반적인 4.5[V] 사양의 배터리 셀이라고 가정하면, 허용 전압 구간은 2[V] 이상 4[V] 미만의 구간일 수 있다.
과충전 전압 구간은 허용 전압 구간을 초과한 전압 구간일 수 있다. 그리고, 과충전 전압 구간은 고전압으로 인해 배터리(110)의 퇴화가 가속되는 전압 구간을 의미할 수 있다. 예컨대, 배터리(110)가 일반적인 4.5[V] 사양의 배터리 셀이라고 가정하면, 과충전 전압 구간은 4[V] 이상 6[V] 미만의 구간일 수 있다.
또한, 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 각각에는 대응되는 굽힘도가 서로 상이하게 미리 설정될 수 있다.
과방전 전압 구간에 대응되는 굽힘도는 제1 참조 굽힘도로 설정될 수 있다. 허용 전압 구간에 대응되는 굽힘도는 제2 참조 굽힘도로 설정될 수 있다. 과충전 전압 구간에 대응되는 굽힘도는 제3 참조 굽힘도로 설정될 수 있다.
예컨대, 프로세서(13)는 배터리 전압이 과방전 전압 구간에 포함되면, 기준 굽힘도를 제1 참조 굽힘도로 설정할 수 있다. 또한, 프로세서(13)는 배터리 전압이 허용 전압 구간에 포함되면, 기준 굽힘도를 제2 참조 굽힘도로 설정할 수 있다. 또한, 프로세서(13)는 배터리 전압이 과충전 전압 구간에 포함되면, 기준 굽힘도를 제3 참조 굽힘도로 설정할 수 있다.
프로세서(13)는 상기 배터리 굽힘도와 상기 기준 굽힘도 간의 대소를 비교하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 기준 굽힘도는 배터리(110)의 배터리 전압이 포함되는 전압 구간에 대응되는 참조 굽힘도로 설정될 수 있다. 즉, 프로세서(13)는 배터리(110)의 배터리 전압에 기반하여 설정된 기준 굽힘도와 굽힘도 측정부(12)에 의해 측정된 배터리 굽힘도 간의 크기를 비교할 수 있다.
그리고, 프로세서(13)는 굽힘도 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 프로세서(13)는 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도보다 크면, 프로세서(13)는 배터리(110)에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 프로세서(13)는 결함이 있는 배터리(110)의 사용을 중단시키기 위하여 상기 보호 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리(110)의 결함이 테스트 단계에서 검출된 경우, 프로세서(13)는 결함이 있는 배터리(110)가 용이하게 분류될 수 있도록 상기 보호 동작을 수행할 수도 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 배터리(110)에 결함이 있어서, 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도보다 크다고 가정한다. 프로세서(13)는 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어함으로써, 배터리(110)의 충전 및 방전을 차단시킬 수 있다.
여기서, 메인 릴레이(120)는 동작 상태에 따라 배터리(110)의 충전 전류 및 방전 전류가 흐르는 대전류 경로를 통전시키거나 차단시킬 수 있다. 도 2의 실시예에서, 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+), 배터리(110) 및 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-)가 연결된 경로가 대전류 경로일 수 있다. 메인 릴레이(120)는 상기 대전류 경로에 배치될 수 있다.
즉, 프로세서(13)가 수행하는 보호 동작이란, 배터리(110)가 사용되지 못하도록 배터리(110)에 대한 대전류 경로를 차단시키는 동작일 수 있다.
프로세서(13)가 수행하는 배터리(110)에 대한 보호 동작의 다른 실시예는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)를 포함하는 다른 배터리 팩(100)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 4의 실시예에서, 배터리 팩(100)은 퓨즈(130)를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 퓨즈(130)는 대전류 경로에 배치될 수 있다. 그리고, 여기서의 퓨즈(130)는 고전류가 흐르거나 과열되면 절단되는 일반적인 퓨즈 소자일 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 배터리(110)에 결함이 있어서, 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도보다 크다고 가정한다. 프로세서(13)는 보호 동작을 수행하기 위하여, 도 2의 실시예와 같이 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(13)는 보호 동작을 수행하기 위하여, 퓨즈(130)를 절단시킬 수도 있다. 이를 위해 프로세서(13)는 퓨즈(130)에게 고압 신호를 출력하거나, 퓨즈(130)를 직접 절단할 수 있는 퓨즈 절단 유닛(미도시)을 동작시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리(110)의 다양한 상태(배터리 전압과 배터리 굽힘도)를 고려하여 배터리(110)의 결함 유무를 판단하기 때문에, 배터리(110)의 결함 유무가 보다 정확하게 판단될 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(10)는 배터리(110)에 결함이 있는 것으로 판단되면 보호 동작을 수행함으로써, 결함이 있는 배터리(110)가 사용되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 결함이 있는 배터리(110)의 사용에 의해 발생될 수 있는 사고들이 예방될 수 있다.
바람직하게, 상기 제3 참조 굽힘도는 상기 제1 참조 굽힘도와 상기 제2 참조 굽힘도 미만으로 미리 설정될 수 있다.
여기서, 제3 참조 굽힘도는 과충전 전압 구간에 대응되도록 설정된 참조 굽힘도이다. 그리고, 이러한 참조 굽힘도와 배터리 굽힘도 간의 대소 비교를 통해서, 상기 배터리(110)에 대한 보호 동작의 수행 여부가 결정될 수 있다.
예컨대, 제1 참조 굽힘도는 60, 제2 참조 굽힘도는 50, 제3 참조 굽힘도는 30으로 설정되었다고 가정한다. 그리고, 굽힘도 측정부(12)에 의해 측정된 배터리 굽힘도가 40이라고 가정한다.
이 경우, 배터리 전압이 과방전 전압 구간 또는 허용 전압 구간에 포함되면, 기준 굽힘도가 배터리 굽힘도보다 크기 때문에, 프로세서(13)는 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행하지 않을 수 있다.
반대로, 배터리 전압이 과충전 전압 구간에 포함되면, 기준 굽힘도는 제3 참조 굽힘도로 설정될 수 있다. 즉, 기준 굽힘도가 배터리 굽힘도보다 작을 수 있다. 따라서, 프로세서(13)는 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다.
일반적으로 배터리(110)의 전압이 허용 전압 구간 또는 과방전 전압 구간에 포함될 때보다 과충전 전압 구간에 포함될 때, 배터리(110)의 내부 에너지가 더 높을 수 있다. 즉, 배터리 전압이 과충전 전압 구간에 포함될 경우, 배터리(110)는 외부 충격에 취약할 수 있다. 따라서, 배터리 전압이 과충전 구간에 포함될 경우, 배터리(110)에 상대적으로 작은 외부 충격이 가해지더라도, 배터리(110)의 발화 또는 폭발 등의 사고가 발생될 가능성이 높다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리(110)의 전압이 포함되는 전압 구간에 따라 서로 다른 참조 굽힘도를 설정함으로써, 배터리(110)의 전압이 높을수록 배터리 굽힘도에 따른 배터리(110)의 결함을 보다 민감하게 검출할 수 있다.
보다 바람직하게, 제1 참조 굽힘도, 제2 참조 굽힘도 및 제3 참조 굽힘도 순으로 굽힘도가 낮아지게 설정될 수 있다.
예컨대, 배터리 전압이 가장 높은 과충전 전압 구간에서는 제3 참조 굽힘도를 가장 낮게 설정하여, 배터리(110)에 상대적으로 작은 충격이 가해지더라도 보호 동작이 수행될 수 있다.
또한, 배터리 전압이 과방전 전압 구간에 포함되는 경우에는 배터리(110)의 내부 에너지가 상대적으로 낮기 때문에, 제1 참조 굽힘도를 가장 높게 설정하여 배터리(110)의 상태에 따라 보호 동작이 유연하게 수행될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리(110)의 배터리 전압과 배터리 굽힘도를 모두 고려하여 보호 동작을 수행하기 때문에, 배터리(110)의 상태에 적응적이고 유연하게 보호 동작이 수행될 수 있다.
상기 프로세서(13)는, 상기 기준 굽힘도를 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 굽힘도를 변경하도록 구성될 수 있다.
전압 측정부(11)는 주기적으로 배터리(110)의 배터리 전압을 측정하고, 프로세서(13)에게 측정한 배터리 전압을 출력할 수 있다. 따라서, 프로세서(13)는 이전에 수신한 이전 배터리 전압에 기반하여 기준 굽힘도를 설정한 후에, 새롭게 수신한 신규 배터리 전압이 이전 배터리 전압과 상이하면, 신규 배터리 전압에 기반하여 기준 굽힘도를 변경할 수 있다.
구체적으로, 상기 프로세서(13)는, 상기 배터리 전압이 변경되어 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간이 변경된 경우, 변경된 전압 구간에 대응되는 참조 굽힘도로 상기 설정된 기준 굽힘도를 변경하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예와 같이, 과방전 전압 구간은 0[V] 이상 2[V] 미만의 구간이고, 허용 전압 구간은 2[V] 이상 4[V] 미만의 구간이며, 과충전 전압 구간은 4[V] 이상의 구간이라고 가정한다.
제1 시점에서 배터리 전압이 3[V]이면, 프로세서(13)는 기준 굽힘도를 제2 참조 굽힘도로 설정할 수 있다. 이후, 제2 시점에서 배터리 접압이 4[V]로 변경된 경우, 프로세서(13)는 제2 참조 굽힘도로 설정되어 있는 기준 굽힘도를 제3 참조 굽힘도로 변경할 수 있다. 이러한 경우, 제2 시점에서의 기준 굽힘도는 제1 시점에서의 기준 굽힘도보다 작아지기 때문에, 배터리 굽힘도에 따라 보호 동작이 수행될 수도 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리 전압의 변화에 대응되게 기준 굽힘도를 변경함으로써, 배터리(110) 상태에 대응되는 적절한 보호 동작을 수행할 수 있는 장점이 있다.
상기 프로세서(13)는, 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간에 대응되도록 기준 시간을 설정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 프로세서(13)는 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 시간을 설정할 수 있다.
바람직하게, 과방전 전압 구간에 대응되는 참조 시간은 제1 참조 시간으로 설정될 수 있다. 허용 전압 구간에 대응되는 참조 시간은 제2 참조 시간으로 설정될 수 있다. 과충전 전압 구간에 대응되는 참조 시간은 제3 참조 시간으로 설정될 수 있다.
예컨대, 제1 참조 시간은 50ms로 설정되고, 제2 참조 시간은 40ms로 설정되며, 제3 참조 시간은 30ms로 설정될 수 있다.
즉, 프로세서(13)는 상기 배터리 전압이 상기 과방전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제1 참조 시간으로 설정하고, 상기 배터리 전압이 상기 허용 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제2 참조 시간으로 설정하며, 상기 배터리 전압이 상기 과충전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제3 참조 시간으로 설정하도록 구성될 수 있다.
프로세서(13)는 상기 배터리 굽힘도가 상기 기준 굽힘도를 초과하는 시점으로부터 경과된 초과 시간과 상기 기준 시간의 장단을 비교하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 프로세서(13)는 배터리 전압이 포함되는 전압 구간에 따라 기준 굽힘도 및 기준 시간을 설정할 수 있다. 그리고, 굽힘도 측정부(12)에 의해 측정되는 배터리 굽힘도가 설정된 기준 굽힘도를 초과할 때부터 상기 초과 시간을 측정할 수 있다. 바람직하게, 초과 시간은 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도 이하가 되거나, 배터리(110)에 대한 보호 동작이 수행될 때까지 측정될 수 있다.
즉, 배터리(110)에 대한 보호 동작이 수행되기 전이고, 초과 시간이 측정되는 중에 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도 이하가 되면, 측정되는 초과 시간은 리셋될 수 있다. 또한, 배터리(110)에 대한 보호 동작이 수행되면, 측정되는 초과 시간은 리셋될 수 있다.
프로세서(13)는 시간 비교 결과에 기초하여 상기 배터리(110)에 대해 보호 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 프로세서(13)는 초과 시간이 기준 시간을 초과하면, 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다.
예컨대, 기준 시간이 50ms로 설정되고, 제1 시점에서 측정된 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과하였다고 가정한다. 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과하였기 때문에, 프로세서(13)는 제1 시점을 기산점으로 삼아서 초과 시간을 측정할 수 있다. 만약, 측정되는 초과 시간이 50ms를 초과한 경우, 프로세서(13)는 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 측정되는 초과 시간이 50ms 이하이고, 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도 이하로 변경된 경우, 프로세서(13)는 측정하는 초과 시간을 리셋할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리 굽힘도가 유지되는 시간(상기 초과 시간)을 고려함으로써, 지속적인 외부 충격 또는 스웰링 현상이 발생되었다고 판단되면 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다.
따라서, 프로세서(13)는 배터리(110)에 대한 순간적인 충격이 가해졌다가 배터리(110)의 상태가 정상 상태로 복귀하는 상황에서는, 배터리(110) 및 배터리 팩(100)이 오래 사용될 수 있도록 상기 보호 동작을 수행하지 않을 수 있다.
바람직하게, 상기 제3 참조 시간은, 상기 제1 참조 시간과 상기 제2 참조 시간 미만으로 설정될 수 있다.
즉, 참조 굽힘도와 마찬가지로, 참조 시간도 배터리(110)의 배터리 전압이 포함되는 전압 구간에 따라 서로 상이하게 설정될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 배터리 전압이 과충전 전압 구간에 포함되는 경우, 배터리(110)의 내부 에너지가 상대적으로 높은 상태일 수 있다. 이러한 경우에는, 배터리(110)에 외부 충격이 상대적으로 짧은 시간 동안만 유지되더라도, 배터리(110)가 폭발하는 등의 사고가 발생될 수 있다. 또한, 배터리(110)의 내부 에너지가 높은 상태이므로, 폭발 등의 사고의 정도가 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 제3 참조 시간을 제1 참조 시간 및 제2 참조 시간보다 짧게 설정함으로써, 배터리 전압을 고려하여 배터리(110)에 의한 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 프로세서(13)는, 상기 기준 시간을 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
전압 측정부(11)는 주기적으로 배터리(110)의 배터리 전압을 측정하고, 프로세서(13)에게 측정한 배터리 전압을 출력할 수 있다. 따라서, 프로세서(13)는 이전에 수신한 이전 배터리 전압에 기반하여 기준 시간을 설정한 후에, 새롭게 수신한 신규 배터리 전압이 이전 배터리 전압과 상이하면, 신규 배터리 전압에 기반하여 기준 시간을 변경할 수 있다.
구체적으로, 상기 프로세서(13)는, 상기 배터리 전압이 변경되어 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간이 변경된 경우, 변경된 전압 구간에 대응되는 참조 시간으로 상기 설정된 기준 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예와 같이, 과방전 전압 구간은 0[V] 이상 2[V] 미만의 구간이고, 허용 전압 구간은 2[V] 이상 4[V] 미만의 구간이며, 과충전 전압 구간은 4[V] 이상의 구간이라고 가정한다.
제1 시점에서 배터리 전압이 3[V]이면, 프로세서(13)는 기준 시간을 제2 참조 시간으로 설정할 수 있다. 이후, 제2 시점에서 배터리 접압이 4[V]로 변경된 경우, 프로세서(13)는 제2 참조 시간으로 설정되어 있는 기준 시간을 제3 참조 시간으로 변경할 수 있다.
이러한 경우, 제2 시점에서의 기준 시간은 제1 시점에서의 기준 시간보다 짧아지기 때문에, 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과할 때부터 측정되는 상기 초과 시간에 따라 보호 동작이 수행될 수도 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리 전압의 변화에 대응되게 기준 시간을 변경함으로써, 배터리(110) 상태에 대응되는 적절한 보호 동작을 수행할 수 있는 장점이 있다.
보다 바람직하게, 상기 프로세서(13)는, 상기 기준 굽힘도 및 상기 기준 시간을 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 굽힘도 및 상기 기준 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
즉, 기준 굽힘도 및 기준 시간이 설정된 후, 배터리 전압이 다른 전압 구간에 포함되도록 변경된 경우, 프로세서(13)는 변경된 배터리 전압이 포함되는 전압 구간에 설정된 참조 굽힘도 및 참조 시간으로 상기 기준 굽힘도 및 상기 기준 시간을 각각 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리(110)의 상태 변화(예컨대, 배터리 전압의 변화)에 대응되도록 기준 굽힘도 및 기준 시간을 변경하여, 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 배터리 관리 장치(100)는 배터리(110)의 상태에 대응되는 적절한 보호 동작을 수행함으로써, 배터리(110)에 의한 예기치 못한 사고를 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 배터리 관리 장치(10)를 포함하는 배터리 팩(100)에 대한 다양한 실시예에 대해 설명한다. 이상에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략함을 유의한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)와 배터리(110)의 다른 예시적 구성을 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)의 굽힘도 측정부(12)가 배터리 모듈(140)에 부착되는 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 배터리에 대한 사시도를 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 6은 상기 배터리 모듈(140)의 사시도를 도시한 도면이다.
여기서, 상기 배터리(110)는, 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e)이 구비된 배터리 모듈(140)로 구성될 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6의 실시예에서, 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e)을 포함하는 배터리 모듈(140)이 배터리(110)로 간주될 수 있다.
예컨대, 도 5 및 도 6을 참조하면, 배터리 모듈(140)에는 제1 배터리 셀(110a), 제2 배터리 셀(110b), 제3 배터리 셀(110c), 제4 배터리 셀(110d) 및 제5 배터리 셀(110e)이 포함될 수 있다.
전압 측정부(11) 배터리 모듈(140)의 배터리 전압을 측정하고, 굽힘도 측정부(12)는 배터리 모듈(140)의 배터리 굽힘도를 측정할 수 있다. 특히, 도 5 및 도 6을 참조하면, 굽힘도 측정부(12)는 배터리 모듈(140)의 일면에 부착되어, 배터리 모듈(140)의 배터리 굽힘도를 측정할 수 있다.
그리고, 프로세서(13)는 배터리 전압 및 배터리 굽힘도에 기반하여, 배터리 모듈(140)의 보호 동작을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 배터리 셀뿐만 아니라, 배터리 모듈(140)에 대해서도 전압 및 굽힘도에 따라 보호 동작을 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)와 배터리의 또 다른 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 7의 실시예에서, 도 5 및 도 6의 실시예와 마찬가지로, 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e)을 포함하는 배터리 모듈(140)이 배터리(110)로 간주될 수 있다.
상기 전압 측정부(11)는, 상기 배터리 모듈(140) 및 상기 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각의 전압을 측정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 7의 실시예에서, 전압 측정부(11)는 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e)의 전극 각각에 연결될 수 있다. 그리고, 전압 측정부(11)는 배터리 모듈(140) 및 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각의 전압을 측정할 수 있다.
상기 굽힘도 측정부(12)는, 상기 배터리 모듈(140) 및 상기 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각에 구비되어 상기 배터리 모듈(140) 및 상기 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각의 굽힘도를 측정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 굽힘도 측정부(12)는 배터리 모듈(140) 및 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각에 부착될 수 있다.
예컨대, 굽힘도 측정부(12)는 배터리 모듈(140)에 부착될 수 있다. 제1 굽힘도 측정부(12a)는 제1 배터리 셀(110a)에 부착될 수 있다. 제2 굽힘도 측정부(12b)는 제2 배터리 셀(110b)에 부착될 수 있다. 제3 굽힘도 측정부(12c)는 제3 배터리 셀(110c)에 부착될 수 있다. 제4 굽힘도 측정부(12d)는 제4 배터리 셀(110d)에 부착될 수 있다. 제5 굽힘도 측정부(12e)는 제5 배터리 셀(110e)에 부착될 수 있다.
상기 프로세서(13)는, 상기 배터리 모듈(140)에 대한 굽힘도 비교 결과와 시간 비교 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈(140)에 결함이 있는지를 판단하도록 구성될 수 있다.
즉, 프로세서(13)는 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각에 대한 배터리 굽힘도 및 초과 시간을 기준 굽힘도 및 기준 시간과 비교하기 전에, 배터리 모듈(140)에 대한 결함 검출을 수행할 수 있다.
예컨대, 배터리 모듈(140)의 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도 이하이고, 초과 시간도 기준 시간 이하인 경우, 프로세서(13)는 배터리 모듈(140)에 결함이 없는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 프로세서(13)는 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각에 대한 결함 검출은 생략할 수 있다.
즉, 배터리 관리 장치(10)는 배터리 모듈(140)의 결함을 먼저 검출한 후, 배터리 모듈(140)에 결함이 검출된 경우에 한하여 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각에 대한 결함을 검출함으로써, 배터리(110)의 결함을 검출하는 총 소요 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
구체적인 예로, 배터리 모듈(140)의 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과하였고, 초과 시간도 기준 시간을 초과한 경우, 프로세서(13)는 배터리 모듈(140)에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 프로세서(13)는 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각에 대한 결함 검출을 수행할 수 있다. 즉, 프로세서(13)는 결함에 원인이 되는 이상 셀을 검출하기 위하여, 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 각각에 대한 결함 검출을 수행할 수 있다.
이후, 복수의 배터리 셀(110a 내지 110e) 중 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과하였고, 초과 시간이 기준 시간을 초과한 배터리 셀이 검출되면, 프로세서(13)는 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 프로세서(13)는 검출된 배터리 셀에 대한 정보를 제공함으로써, 결함에 원인이 되는 이상 셀에 대한 정보를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 배터리 관리 방법은 배터리 관리 장치(10)의 각 구성에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 전압 측정 단계(S100), 굽힘도 측정 단계(S200), 기준 굽힘도 설정 단계(S300) 및 보호 동작 수행 단계(S400)를 포함할 수 있다.
전압 측정 단계(S100)는 배터리(110)의 배터리 전압을 측정하는 단계로서, 전압 측정부(11)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 전압 측정부(11)는 배터리(110)의 양단과 연결된 측정 라인을 통해서 배터리(110)의 배터리 전압을 측정할 수 있다.
굽힘도 측정 단계(S200)는 상기 배터리(110)의 배터리 굽힘도를 측정하는 단계로서, 굽힘도 측정부(12)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 굽힘도 측정부(12)는 배터리(110)의 일면에 부착되어, 배터리(110)의 배터리 굽힘도를 측정할 수 있다.
기준 굽힘도 설정 단계(S300)는 상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 굽힘도를 설정하는 단계로서, 프로세서(13)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 프로세서(13)는 전압 측정 단계(S100)에서 측정된 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지를 판단할 수 있다.
이후, 프로세서(13)는 배터리 전압이 포함되는 전압 구간에 대응되는 참조 굽힘도에 기반하여, 기준 굽힘도를 설정할 수 있다. 예컨대, 배터리 전압이 허용 전압 구간에 포함되면, 프로세서(13)는 허용 전압에 대응되는 제2 참조 굽힘도에 기반하여, 기준 굽힘도를 설정할 수 있다. 즉, 프로세서(13)는 제2 참조 굽힘도를 상기 기준 굽힘도로 설정할 수 있다.
보호 동작 수행 단계(S400)는 상기 배터리 굽힘도와 기준 굽힘도 간의 대소를 비교하고, 굽힘도 비교 결과에 기초하여 상기 배터리(110)에 대해 보호 동작을 수행하는 단계로서, 프로세서(13)에 의해 수행될 수 있다.
프로세서(13)는 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과하면, 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 도 4의 실시예에서, 프로세서(13)는 상기 보호 동작으로써, 상기 퓨즈(130)를 절단시키거나 메인 릴레이(120)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 배터리 관리 방법은 배터리 관리 장치(10)의 각 구성에 의해 수행될 수 있다. 또한, 이하에서는 도 8의 방법에서 추가되거나 변경된 단계에 대해서만 설명함을 유의한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 기준 시간 설정 단계(S500) 및 보호 동작 수행 단계(S600)를 더 포함할 수 있다.
기준 시간 설정 단계(S500)는 기준 굽힘도 설정 단계(S300) 이후, 상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 시간을 설정하는 단계로서, 프로세서(13)에 의해 수행될 수 있다.
프로세서(13)는 배터리 전압이 포함되는 전압 구간에 대응되는 참조 시간에 기반하여, 기준 시간을 설정할 수 있다. 예컨대, 배터리 전압이 허용 전압 구간에 포함되면, 프로세서(13)는 허용 전압에 대응되는 제2 참조 시간에 기반하여, 기준 시간을 설정할 수 있다. 즉, 프로세서(13)는 제2 참조 시간을 상기 기준 시간으로 설정할 수 있다.
보호 동작 수행 단계(S600)는 상기 배터리 굽힘도와 기준 굽힘도 간의 대소를 비교한 굽힘도 비교 결과 및 상기 초과 시간과 기준 시간 간의 장단을 비교한 시간 비교 결과에 기초하여 상기 배터리(110)에 대해 보호 동작을 수행하는 단계로서, 프로세서(13)에 의해 수행될 수 있다.
도 9의 보호 동작 수행 단계(S600)는 도 8의 보호 동작 수행 단계(S400)와 일부가 상이한 단계일 수 있다. 구체적으로, 도 9의 보호 동작 수행 단계(S600)는 도 8의 보호 동작 수행 단계(S400)에 비하여 시간 비교 결과를 더 고려하는 점이 상이할 수 있다.
예컨대, 프로세서(13)는 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과하였고, 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과한 초과 시간이 기준 시간을 초과한 경우, 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다. 즉, 프로세서(13)는 배터리 굽힘도가 기준 굽힘도를 초과한 상태가 기준 시간보다 오래 지속되는 경우, 배터리(110)에 대한 보호 동작을 수행할 수 있다.
이러한 배터리 관리 방법에 따르면, 외부 충격이 가해지거나 스웰링 현상에 의해서 배터리(110)에 의한 사고가 발생되는 것이 미연에 방지될 수 있는 장점이 있다.
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.
10: 배터리 관리 장치
11: 전압 측정부
12: 굽힘도 측정부
13: 프로세서
100: 배터리 팩
110: 배터리
120: 메인 릴레이
130: 퓨즈
140: 배터리 모듈

Claims (15)

  1. 배터리의 배터리 전압을 측정하도록 구성된 전압 측정부;
    상기 배터리의 적어도 일측에 구비되어 상기 배터리의 배터리 굽힘도를 측정하도록 구성된 굽힘도 측정부; 및
    상기 전압 측정부로부터 상기 배터리 전압을 수신하고, 상기 굽힘도 측정부로부터 배터리 굽힘도를 수신하며, 상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 굽힘도를 설정하며, 상기 배터리 굽힘도와 기준 굽힘도 간의 대소를 비교하고, 굽힘도 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하도록 구성된 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리 전압이 상기 과방전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 굽힘도를 제1 참조 굽힘도로 설정하고, 상기 배터리 전압이 상기 허용 전압 구간에 포함되면 상기 기준 굽힘도를 제2 참조 굽힘도로 설정하며, 상기 배터리 전압이 상기 과방전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 굽힘도를 제3 참조 굽힘도로 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 참조 굽힘도는,
    상기 제1 참조 굽힘도와 상기 제2 참조 굽힘도 미만으로 설정된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기준 굽힘도를 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 굽힘도를 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리 전압이 변경되어 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간이 변경된 경우, 변경된 전압 구간에 대응되는 참조 굽힘도로 상기 설정된 기준 굽힘도를 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간에 대응되도록 기준 시간을 설정하고, 상기 배터리 굽힘도가 상기 기준 굽힘도를 초과하는 시점으로부터 경과된 초과 시간과 상기 기준 시간의 장단을 비교하고, 시간 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리 전압이 상기 과방전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제1 참조 시간으로 설정하고, 상기 배터리 전압이 상기 허용 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제2 참조 시간으로 설정하며, 상기 배터리 전압이 상기 과충전 전압 구간에 포함되면 상기 기준 시간을 제3 참조 시간으로 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 참조 시간은,
    상기 제1 참조 시간과 상기 제2 참조 시간 미만으로 설정된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기준 시간을 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 시간을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리 전압이 변경되어 상기 배터리 전압이 속하는 전압 구간이 변경된 경우, 변경된 전압 구간에 대응되는 참조 시간으로 상기 설정된 기준 시간을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기준 굽힘도 및 상기 기준 시간을 설정한 후 상기 배터리 전압이 변경되면, 변경된 배터리 전압에 대응되도록 상기 기준 굽힘도 및 상기 기준 시간을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 배터리는,
    복수의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전압 측정부는,
    상기 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하도록 구성되고,
    상기 굽힘도 측정부는,
    상기 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 셀 각각에 구비되어 상기 배터리 모듈 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 굽힘도를 측정하도록 구성되고,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리 모듈에 대한 굽힘도 비교 결과와 시간 비교 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈에 결함이 있는지를 판단하고, 상기 배터리 모듈에 결함이 있는 것으로 판단된 경우, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 대한 굽힘도 비교 결과 및 시간 비교 결과에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀 중 이상 셀을 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩.
  15. 배터리의 배터리 전압을 측정하는 전압 측정 단계;
    상기 배터리의 배터리 굽힘도를 측정하는 굽힘도 측정 단계;
    상기 배터리 전압이 과방전 전압 구간, 허용 전압 구간 및 과충전 전압 구간 중 어느 전압 구간에 포함되는지 여부에 따라 기준 굽힘도를 설정하는 기준 굽힘도 설정 단계; 및
    상기 배터리 굽힘도와 기준 굽힘도 간의 대소를 비교하고, 굽힘도 비교 결과에 기초하여 상기 배터리에 대해 보호 동작을 수행하는 보호 동작 수행 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
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