KR20210050443A - 배터리 진단 장치 및 방법 - Google Patents

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이범희
강수원
김한솔
이상기
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 뱅크 중 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 진단하는 배터리 진단 장치를 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 진단 장치는, 병렬 연결된 다수의 배터리 셀을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 장치로서, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 상태 측정부; 및 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 진단 장치 및 방법{Apparatus and method for diagnosing battery}
본 발명은 배터리 진단 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 배터리 뱅크가 포함된 배터리 팩 내지 배터리 시스템에서, 각 배터리 뱅크의 연결 상태에 문제가 있는지 여부를 진단하는 배터리 진단 기술에 관한 것이다.
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 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치(Energy Storage System; ESS)와 같은 중대형 장치에도 구동용이나 에너지 저장용으로 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 이차 전지는 배터리 팩에 구비되어 중대형 장치 등에 장착되는데, 이때 배터리 팩의 용량 및 출력을 높이기 위해 배터리 팩에는 많은 수의 이차 전지가 포함되어 상호 전기적으로 연결된다.
특히, 다수의 이차 전지는 서로 병렬로 연결되어 하나의 배터리 뱅크를 구성하고, 다수의 배터리 뱅크가 서로 직렬로 연결되어 하나의 배터리 팩을 구성할 수 있다.
그런데, 배터리 팩의 사용 중에, 각 배터리 뱅크 내에서 포함된 일부 이차 전지의 병렬 연결이 끊어지는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 각 배터리 뱅크내에서, 다수의 배터리 셀은 버스바나 스위치 등을 통해 서로 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 버스바와 전극 리드 사이의 접합 부분이 분리되거나, 버스바의 파손 또는 스위치의 고장 등으로 인해, 일부 배터리 셀이 다른 배터리 셀과 병렬 연결을 이루지 못하고 분리된 상태로 유지되는 오픈(Open) 고장이 발생할 수 있다.
만일, 이러한 일부 배터리 셀의 오픈 고장이 제대로 진단되지 못하고, 배터리 팩이 지속적으로 사용되는 경우, 해당 배터리 뱅크 내에서 오픈 고장이 발생하지 않은 정상적인 다른 배터리 셀로 전류가 집중될 수 있다. 이 경우, 전류가 집중된 배터리 셀은, 예정된 전류보다 큰 전류가 흐르게 되어, 손상되거나 더욱 빠르게 퇴화되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 뱅크 중 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 신속하면서도 정확하게 진단할 수 있는 배터리 진단 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 병렬 연결된 다수의 배터리 셀을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 장치로서, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 상태 측정부; 및 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 상태 측정부는, 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하고, 상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 제1 시점에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 제2 시점에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 상기 제1 시점과 상기 제2 시점에서 각각 추출된 배터리 뱅크가 동일한 경우, 추출된 배터리 뱅크의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 시점에서 가장 큰 전압값을 갖는 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 제2 시점에서 가장 작은 전압값을 갖는 배터리 뱅크를 추출하여, 상기 제1 시점과 상기 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크가 동일한 경우, 추출된 배터리 뱅크의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 이상이고, 상기 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제2 기준값 이상인 경우, 상기 추출된 배터리 뱅크에 고장이 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 전압값과 차순위 배터리 뱅크의 전압값 사이의 차이를 상기 제1 기준값 및 상기 제2 기준값과 비교하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 이하이거나, 상기 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제2 기준값 이하인 경우, 충전 및 방전 이외의 과정 중의 각 배터리 뱅크의 상태를 더 고려하여 상기 추출된 배터리 뱅크의 고장 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 상태 측정부는, 배터리 팩의 온도를 더 측정하고, 상기 제어부는, 상기 상태 측정부에 의해 측정된 배터리 팩의 온도에 따라, 상기 제1 기준값 및 상기 제2 기준값을 변경하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중, 충전 상황에서 방전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 상기 제1 시점으로 설정하고, 방전 상황에서 충전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 상기 제2 시점으로 설정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 오픈 상태로 고장이 발생한 배터리 셀이 포함된 배터리 뱅크를 판별하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 상태 측정부는, 배터리 뱅크 각각의 온도를 측정하고, 상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 각 배터리 뱅크의 온도를 서로 비교하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 각 배터리 뱅크의 온도를 서로 비교하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중 각 배터리 뱅크의 상태 변화율을 비교하여, 충전 및 방전 과정에서 상태 변화율이 가장 높은 배터리 뱅크가 동일한 경우, 해당 배터리 뱅크에 대하여 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 장치로서, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 상태 측정부; 및 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 병렬 연결된 다수의 배터리 팩을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 시스템의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 장치로서, 상기 배터리 시스템의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 상태 측정부; 및 상기 배터리 시스템의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 시스템의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 진단 방법은, 병렬 연결된 다수의 배터리 셀을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 방법으로서, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 단계; 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하는 단계; 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하는 단계; 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단된 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다수의 배터리 뱅크가 서로 전기적으로 연결된 상태로 포함된 배터리 팩에서, 연결 상태에 문제가 있는 배터리 뱅크를 효과적으로 진단할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 다수의 배터리 셀이 병렬 연결된 형태로 구성된 배터리 뱅크가 다수 직렬 연결된 배터리 팩 구성에서, 일부 배터리 셀의 병렬 연결이 끊어진 배터리 뱅크가 신속하면서도 정확하게 판별될 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 오픈 고장이 발생한 배터리 뱅크에 포함된 정상적인 배터리 셀의 손상 내지 퇴화가 방지될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 일 측면에 의하면, 만충전 내지 만방전 상태에 이르기 전에 충전과 방전이 반복 수행된다 하더라도, 오픈 고장이 발생한 배터리 뱅크가 있는지를 신속, 정확하게 진단할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 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 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치가 포함된 배터리 팩의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 상태 측정부에 의해 측정된 전압 측정 결과의 일례를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 4는, 도 3의 C 부분을 확대하여 나타낸 그래프이다.
도 5는, 도 4의 D 부분을 확대하여 나타낸 그래프이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 상태 측정부에 의해 측정된 전압 측정 결과의 일례를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치가 연결된 배터리 뱅크의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 상태 측정부에 의해 측정된 전압 측정 결과의 일례를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 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 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩에는, 다수의 배터리 뱅크(10)가 포함될 수 있다. 도 1에서는 4개의 배터리 뱅크(10)만 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 배터리 뱅크(10)의 구체적인 개수에 의해 한정되는 것은 아니다. 이러한 배터리 뱅크(10)들은, 서로 전기적으로 연결되어 배터리 어셈블리를 구성할 수 있다. 특히, 다수의 배터리 뱅크(10)는, 배터리 팩 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 그리고, 각 배터리 뱅크(10) 내부에는 다수의 배터리 셀, 즉 다수의 이차 전지가 서로 병렬 연결된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 각 배터리 뱅크(10) 내부에서 병렬 연결된 배터리 셀의 개수는, 서로 동일할 수 있다. 즉, 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크(10)는 서로 동일한 성능 내지 사양을 갖도록 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 이처럼 병렬 연결된 다수의 배터리 셀을 구비하는 배터리 뱅크(10)가 다수 포함된 배터리 팩에 대하여, 연결 상태를 진단할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 상태 측정부(100) 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.
상기 상태 측정부(100)는, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 뱅크(10) 각각에 대하여 상태를 측정할 수 있다. 특히, 상기 상태 측정부(100)는, 배터리 팩이 충전 및 방전되는 과정 각각에 대하여 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 측정할 수 있다. 즉, 상기 상태 측정부(100)는, 배터리 팩이 충전되는 과정에서 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 측정하고, 또한 배터리 팩이 방전되는 과정에서도 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 측정할 수 있다. 그리고, 상기 상태 측정부(100)는, 이와 같이 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 제어부(200)로 전송할 수 있다.
여기서, 배터리 뱅크(10)의 상태는, 배터리 뱅크(10) 양단의 전압, 배터리 뱅크(10)에 흐르는 전류, 배터리 뱅크(10)의 온도, 배터리 뱅크(10)의 SOC(State Of Charge) 및 배터리 뱅크(10)의 SOH(State Of Health) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 상기 상태 측정부(100)는, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 각각에서, 각 배터리 뱅크(10)의 전압, 전류, 온도, SOC 및 SOH 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
상기 상태 측정부(100)는, 다수의 배터리 뱅크(10) 각각에 대한 상태를 측정 및 전송하기 위해, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 상태 측정 및 데이터 전송 기술을 채용할 수 있다. 예를 들어, 상기 상태 측정부(100)는, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전압 센서, 전류 센서 및/또는 온도 센서를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정에서 상태 측정부(100)에 의해 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 또한, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 방전 과정에서 상태 측정부(100)에 의해 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정과 방전 과정 각각에서, 여러 배터리 뱅크(10)에 대하여 측정된 상태 정보를 기초로 일부 배터리 뱅크(10)를 선별할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 전압이나 온도와 같은 상태 정보를 기초로 하나의 배터리 뱅크(10)를 선별할 수 있다. 또한, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 전압이나 온도와 같은 상태 정보를 기초로 하나의 배터리 뱅크(10)를 선별할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(200)는, 충전 및 방전 과정에서 각 배터리 뱅크(10)를 추출할 때, 다른 과정에서의 뱅크 추출 결과는 영향을 미치지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(200)는, 충전 과정 중 측정된 상태 측정 결과를 기초로 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출함에 있어서, 방전 과정 중 측정된 상태 측정 결과는 고려하지 않을 수 있다. 또한, 상기 제어부(200)는, 방전 과정 중 측정된 상태 측정 결과를 기초로 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출함에 있어서, 충전 과정 중 측정된 상태 측정 결과는 고려하지 않을 수 있다. 즉, 제어부(200)에 의한 충전 및 방전 과정에서의 특정 뱅크 추출 과정은 상호 의존적이지 않고 독립적일 수 있다.
그리고, 상기 제어부(200)는, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일한지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)와 배터리 팩의 방전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)를 각각 식별하고, 식별된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일한지 비교할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는, 이러한 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크(10)의 동일성 여부에 기초하여, 고장이 발생한 배터리 뱅크(10)를 판별할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 충전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)와 방전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일한 경우, 해당 배터리 뱅크(10)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 실시예와 같이, 배터리 어셈블리에 제1 뱅크(B1), 제2 뱅크(B2), 제3 뱅크(B3) 및 제4 뱅크(B4)의 4개의 배터리 뱅크(10)가 포함된 구성에서, 배터리 팩의 충전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)이고, 배터리 팩의 방전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)인 경우, 충전 및 방전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일하다고 할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(200)는, 제2 뱅크(B2)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
특히, 상기 제어부(200)는, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일한지 여부에 따라 배터리 뱅크(10)의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예와 같이, 4개의 배터리 뱅크(10) 중, 제2 뱅크(B2)가 충전 및 방전 과정에서 동일하게 추출된 경우, 제2 뱅크(B2)의 내부 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 간단하면서도 신속하게 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크(10)를 구분해낼 수 있다. 더욱이, 제어부(200)는, 특정 배터리 뱅크(10)에 문제가 있다고 판단한 경우, 적절한 후속 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(200)는 배터리 팩의 충방전 경로에 구비된 스위치를 제어하여 충전이나 방전 경로를 오프시키거나, 외부의 사용자에게 고장 사실을 알릴 수 있다. 따라서, 내부 연결 상태에 고장이 있음에도 불구하고 계속 사용하여 발생하는 문제, 이를테면 해당 배터리 뱅크(10) 내의 정상적인 배터리 셀이 손상되거나 퇴화되는 등의 문제가 예방될 수 있다.
한편, 상기 제어부(200)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(200)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 더욱이, 배터리 팩에는 MCU(Micro Controller Unit) 내지 BMS(Battery Management System)와 같은 용어로 지칭되는 제어 유닛이 포함되는 경우가 많다. 상기 제어부(200)는, 이러한 종래 배터리 팩에 구비된 MCU나 BMS 등의 구성요소에 의해 구현될 수도 있다.
바람직하게는, 상기 제어부(200)는, 배터리 뱅크(10)의 상태로서 측정된 전압 정보에 따라, 고장이 발생한 배터리 뱅크(10)를 파악할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치가 포함된 배터리 팩의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩에 다수의 배터리 뱅크(10), 즉 제1 뱅크(B1), 제2 뱅크(B2), 제3 뱅크(B3) 및 제 4 뱅크(B4)가 포함되며, 각 배터리 뱅크(10)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 그리고, 각각의 배터리 뱅크(10)는 내부에 구비된 다수의 배터리 셀(11)이 서로 병렬로 연결된 형태로 구성될 수 있다. 다만, 도 2에서는 설명의 편의를 위해 각 배터리 뱅크(10)에 3개의 배터리 셀(11)이 병렬 연결된 형태로 도시되어 있으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 본 발명이 이러한 배터리 뱅크(10) 내부에 구비된 배터리 셀(11)의 병렬 연결 개수에 의해 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 상태 측정부(100)는, 각 배터리 뱅크(10)의 양단에 연결되어, 각 배터리 뱅크(10)의 양단 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상태 측정부(100)는, 전압 측정부라 할 수 있다. 즉, 상태 측정부(100)는, 제1 뱅크(B1), 제2 뱅크(B2), 제3 뱅크(B3) 및 제 4 뱅크(B4) 각각의 양단 전압을 측정할 수 있다. 그리고, 이와 같이 상태 측정부(100)에 의해 측정된 정보는 제어부(200)로 전송될 수 있다.
이때, 상기 제어부(200)는, 충전 및 방전 과정 중 특정 시점에서 측정된 배터리 뱅크(10)의 전압값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크(10)를 각각 추출할 수 있다. 이에 대해서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 상태 측정부(100)에 의해 측정된 전압 측정 결과의 일례를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 또한, 도 4는 도 3의 C 부분을 확대하여 나타낸 그래프이고, 도 5는 도 4의 D 부분을 확대하여 나타낸 그래프이다. 도 3 내지 도 5에서, A1 내지 A4는, 각각 제1 내지 제4 뱅크(B1 ~ B4)의 전압 측정 결과를 나타낸 것이라 할 수 있다. 또한, 도 3 내지 도 5에서, x축은 시간을 나타내고, y축은 전압을 나타낸다고 할 수 있다.
도 3에서, 시간축인 x축 기준으로, T0 ~ Tb 사이의 구간에서는 배터리 팩의 충전이 이루어지고, Tb ~ Tc 사이의 구간에서는 배터리 팩의 방전이 이루어진다고 할 수 있다. 특히, 도 3의 실시예의 경우, Ta 시점에서 제2 뱅크(B2)의 측정 전압이 이전 측정 패턴 내지 다른 배터리 뱅크(10)의 전압 패턴과 달라지는 것으로 나타나 있는데, 본 실시예에서는 이러한 Ta 시점에서 제2 뱅크(B2)의 내부 연결 상태에 이상이 있는 것을 가정하고 설정된 것일 수 있다.
여기서, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정 중 어느 한 시점에서 측정된 각 배터리 뱅크(10, B1 ~ B4)의 전압값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 여기서, 특정 배터리 뱅크(10)를 추출해내기 위해 측정되는 어느 한 시점은, 제1 시점으로서, 배터리 팩의 충전 과정 중 임의의 시점이라 할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4의 실시예에서, 배터리 팩의 충전 과정 중 하나의 특정 시점인 제1 시점은 T1으로 표시된 시점이다. 이러한 제1 시점(T1)은, 도 3의 실시예에서 첫번째 충전 구간인 T0 ~ Tb 시간 사이의 한 시점일 수 있다. 이러한 제1 시점(T1)은, 제어부(200)에 의해 선택되거나, 사용자에 의해 미리 설정되는 등, 다양한 방식으로 정해질 수 있다.
한편, 도 4에서, 제1 시점(T1)에서 측정된 제1 뱅크(B1), 제2 뱅크(B2), 제3 뱅크(B3) 및 제4 뱅크(B4)의 전압값은 각각, V11, V12, V13 및 V14이다. 상기 제어부(200)는, 이처럼 제1 내지 제4 뱅크(B1 ~ B4)의 T1 시점에서의 전압값(V11 ~ V14)을 기초로, 어느 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출해낼 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 제1 내지 제4 뱅크의 전압값인 V11, V12, V13 및 V14로부터, 제1 내지 제4 뱅크 중 어느 하나의 배터리 뱅크(10)를 선별할 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 방전 과정 중 어느 한 시점에서 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 전압값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 여기서, 배터리 뱅크(10)를 추출해내기 위해 측정되는 어느 한 시점은, 제2 시점으로서, 배터리 팩의 방전 과정 중 임의의 시점이라 할 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 5의 실시예에서, 배터리 팩의 방전 과정 중 하나의 특정 시점인 제2 시점은 T2로 표시된 시점이다. 이러한 제2 시점(T2)은, 도 3의 실시예에서 첫번째 방전 구간인 Tb ~ Tc 시간 사이의 한 시점일 수 있다. 이러한 제2 시점(T2)은, 제어부(200)에 의해 선택되거나, 사용자에 의해 미리 설정되는 등, 다양한 방식으로 정해질 수 있다.
한편, 도 5에서, 제2 시점(T2)에서 측정된 제1 뱅크(B1), 제2 뱅크(B2), 제3 뱅크(B3) 및 제4 뱅크(B4)의 전압값은 각각, V21, V22, V23 및 V24이다. 상기 제어부(200)는, 이처럼 제1 내지 제4 뱅크(B1 ~ B4)의 T2 시점에서의 전압값(V21 ~ V24)을 기초로, 어느 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출해낼 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 제1 내지 제4 뱅크의 전압값인 V21, V22, V23 및 V24값으로부터, 제1 내지 제4 뱅크 중 어느 하나의 배터리 뱅크(10)를 선별할 수 있다.
이처럼, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 각각 하나의 배터리 뱅크(10)가 추출되면, 상기 제어부(200)는, 각각 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일한지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(200)는, 이와 같이 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일하면, 해당 배터리 뱅크(10)의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제1 뱅크(B1)이고, 상기 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10) 역시 제1 뱅크(B1)이면, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 각각 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일하다고 할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(200)는, 제1 뱅크(B1)의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 상기 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제1 뱅크(B1)이고, 상기 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)이면, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 각각 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 다르다고 할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(200)는, 제1 내지 제4 뱅크 중 어떠한 배터리 뱅크(10)에도 연결 상태의 고장이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 이러한 실시 구성에 의하면, 더욱 간단하면서도 신속하게 특정 배터리 뱅크(10)에 고장이 발생하였다는 사실이 파악될 수 있다. 또한, 이 경우, 어느 배터리 뱅크(10)에서 고장이 발생하였는지도 쉽게 파악될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성의 경우, 2회의 전압 측정, 즉 충전 시점과 방전 시점에서 각 1회의 전압 측정만으로도, 배터리 뱅크(10)의 고장 발생 사실과, 고장이 발생한 배터리 뱅크(10)의 식별이 가능할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부(200)는, 각 시점에서 가장 큰 전압값 또는 가장 작은 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 특히, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정에서는 가장 큰 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)를 추출하고, 배터리 팩의 방전 과정에서는 가장 작은 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 3 및 도 4의 구성에서, 상기 제어부(200)는 충전 중 제1 시점(T1)에서 측정된 4개의 전압값(V11, V12, V13, V14) 중 가장 큰 전압값이 어느 배터리 뱅크(10)의 전압값인지 구별할 수 있다. 보다 구체적으로, T1 시점에서 측정된 가장 큰 전압값은 V12이다. 그리고, V12의 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)는 제2 뱅크(B2)이다. 따라서, 상기 제어부(200)는, 충전 중 T1 시점에서 가장 큰 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)로서 제2 뱅크(B2)를 추출할 수 있다.
또한, 상기 도 3 및 도 5의 구성에서, 상기 제어부(200)는, 방전 중 제2 시점(T2)에서 측정된 4개의 전압값(V21, V22, V23, V24) 중 가장 작은 전압값이 어느 배터리 뱅크(10)의 전압값인지 구별할 수 있다. 보다 구체적으로, T2 시점에서 측정된 가장 작은 전압값은 V22이다. 그리고, V22의 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)는 제2 뱅크(B2)이다. 따라서, 상기 제어부(200)는, 방전 중 T2 시점에서 가장 작은 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)로서 제2 뱅크(B2)를 추출할 수 있다.
이처럼, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)로서 동일하면, 상기 제어부(200)는, 추출된 배터리 뱅크(10), 즉 제2 뱅크(B2)의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 측정된 전압값 중 가장 큰 전압값 또는 가장 작은 전압값을 가진 배터리 뱅크(10)만 식별함으로써, 배터리 뱅크(10)의 연결 고장 사실 파악 및 연결 고장 배터리 뱅크(10)의 식별이 쉽게 이루어질 수 있다.
더욱이, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)와 다른 배터리 뱅크(10) 사이의 전압차를 고려하여 배터리 뱅크(10)의 최종 고장 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 전압차는, 각 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)와 추출되지 않은 배터리 뱅크(10) 사이의 전압차에 대한 절대값으로 고려될 수 있다.
먼저, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값을 비교하여, 그 차이가 제1 기준값 이상인지 비교할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 4의 실시예와 같이, 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)일 경우, 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 제2 뱅크(B2)의 측정 전압값인 V12와, 제2 뱅크(B2)를 제외한 다른 배터리 뱅크(B1, B3, B4)의 전압값인 V11, V13 및 V14 사이의 차이가 제1 기준값 이상인지 비교할 수 있다. 여기서, 제1 기준값은, 제어부(200) 또는 사용자에 의해 미리 결정될 수 있다. 이러한 제1 기준값은, 배터리 팩의 사양이나 배터리 팩의 사용 환경 등 다양한 요소를 고려하여 미리 결정된 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 기준값은, 0.05V일 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값을 비교하여, 그 차이가 제2 기준값 이상인지 비교할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 5의 실시예와 같이, 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)일 경우, 제어부(200)는, 제2 시점(T2)에서 제2 뱅크(B2)의 측정 전압값인 V22와, 제2 뱅크(B2)를 제외한 다른 배터리 뱅크(B1, B3, B4)의 전압값인 V21, V23 및 V24 사이의 차이가 제2 기준값 이상인지 비교할 수 있다. 여기서, 제2 기준값은, 제1 기준값과 마찬가지로, 제어부(200) 또는 사용자에 의해 미리 결정된 값일 수 있다. 이러한 제2 기준값은, 제1 기준값과 동일하거나 다를 수 있으며, 배터리 팩의 사양이나 배터리 팩의 사용 환경 등 다양한 요소를 고려하여 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 기준값은, 0.05V일 수 있다.
이러한 구성에서, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 이상이고, 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값 사이의 차이가 제2 기준값 이상인 경우, 추출된 배터리 뱅크(10)에 고장이 발생한 것으로 최종 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 4 및 도 5의 실시예에서, 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 모두 제2 뱅크(B2)이고, 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서의 전압값이 각각 V12 및 V22이며, 제1 기준값 및 제2 기준값이 0.05V인 경우, 상기 제어부(200)는, V12와 제1 시점(T1)에서의 다른 배터리 뱅크(B1, B3, B4)의 전압값(V11, V13, V14) 사이의 차이가 0.05V 이상이고, V22와 제2 시점(T2)에서의 다른 배터리 뱅크(B1, B3, B4)의 전압값(V21, V23, V24) 사이의 차이가 0.05V 이상인 경우에만, 제2 뱅크(B2)에 연결 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)와 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일하다 하더라도, 제1 시점(T1)에서의 전압차가 제1 기준값에 미치지 못하거나, 제2 시점(T2)에서의 전압차가 제2 기준값에 미치지 못하는 경우, 추출된 배터리 뱅크(10)는 연결 상태의 고장이 아니라고 최종 판단될 수 있다. 즉, 제1 시점(T1)에서의 전압값 사이의 차이는 제1 기준값 이상이나 제2 시점(T2)에서의 전압값 사이의 차이가 제2 기준값 미만인 경우, 또는 제2 시점(T2)에서의 전압값 사이의 차이는 제2 기준값 이상이나 제1 시점(T1)에서의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 미만인 경우, 또는 제1 시점(T1)에서의 전압값 사이의 차이와 제2 시점(T2)에서의 전압값 사이의 차이가 각각 제1 기준값 및 제2 기준값 미만인 경우, 추출된 배터리 뱅크(10)는 고장이 아니라 판단될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 충전 중인 제1 시점(T1)에서 전압값이 가장 높게 측정되고 방전 중인 제2 시점(T2)에서 전압값이 가장 낮게 측정된 배터리 뱅크(10)라 하더라도, 다른 배터리 뱅크(10)와의 전압 차이가 크지 않은 경우에는, 고장으로 판단되지 않을 수 있다. 예를 들어, 연결 상태에 고장이 없음에도, 전압 측정 과정에서의 오차나 배터리 뱅크(10) 간 퇴화도에 차이가 있는 경우 등에는 특정 배터리 뱅크(10)의 충전 및 방전 속도가 다소 빠를 수 있는데, 상기 실시예에 의하면, 이러한 경우까지 연결 고장으로 판단되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 배터리 뱅크(10)의 연결 고장 진단에 대한 신뢰도 및 정확도가 보다 향상될 수 있다.
특히, 상기 제어부(200)는, 각 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 전압값과 차순위 배터리 뱅크(10)의 전압값 사이의 차를 기준값과 비교할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 제1 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 전압값과 2번째로 높은 전압값을 갖는 것으로 측정된 배터리 뱅크(10)의 전압값 사이의 차를 계산하고, 계산된 결과값을 제1 기준값과 비교할 수 있다. 또한, 상기 제어부(200)는, 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 전압값과 2번째로 낮은 전압값을 갖는 것으로 측정된 배터리 뱅크(10)의 전압값 사이의 차이를 계산하고, 계산된 결과값을 제2 기준값과 비교할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 3 및 도 4의 실시예를 참조하면, 제1 시점(T1)에서, 가장 높은 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)는 제2 뱅크(B2)이고, 2번째로 높은 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)는 제1 뱅크(B1)라 할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 제2 뱅크(B2)의 전압값인 V12와 제1 뱅크(B1)의 전압값인 V11 사이의 전압차를 구할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는, 이러한 전압차, 즉 (V12-V11)이 제1 기준값 이상인지 비교할 수 있다. 이를테면, 제1 기준값이 0.05V인 경우, (V12-V11)이 0.05V 이상인지 비교할 수 있다.
또한, 상기 도 3 및 도 5의 실시예를 참조하면, 제2 시점(T2)에서, 가장 낮은 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)는 제2 뱅크(B2)이고, 2번째로 낮은 전압값을 갖는 배터리 뱅크(10)는 제3 뱅크(B3)라 할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(200)는, 제2 시점(T2)에서 제2 뱅크(B2)의 전압값인 V22와 제3 뱅크(B3)의 전압값인 V23 사이의 전압차를 구할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는, 이러한 전압차, 즉 (V22-V23)의 절대값이 제2 기준값 이상인지 비교할 수 있다. 이를테면, 제2 기준값이 0.05V인 경우, (V22-V23)의 절대값이 0.05V 이상인지 비교할 수 있다.
이와 같은 실시 구성에서, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서의 전압차가 제1 기준값 이상이고, 제2 시점(T2)에서의 전압차가 제2 기준값 이상인 경우에만, 해당 배터리 뱅크(10)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예에서, (V12-V11)이 0.05V 이상이라는 조건, 및 (V22-V23)의 절대값이 0.05V 이상이라는 조건을 모두 만족하는 경우, 제어부(200)는 제2 뱅크(B2)가 연결 고장이라고 최종 판단할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 뱅크(10) 사이의 전압차를 고려함에 있어서, 각 과정에서 2개의 측정값 사이의 전압차만 비교하면 되고, 다른 측정값들은 고려되지 않을 수 있다. 즉, 충전 과정에서 가장 높게 측정된 2개의 전압값 사이의 차를 비교하고, 방전 과정에서 가장 낮게 측정된 2개의 전압값 사이의 차를 비교하면 되고, 그 이외의 다른 측정값들은 고려되지 않을 수 있다. 따라서, 특정 배터리 뱅크(10)의 연결 고장을 판단함에 있어서, 비교적 간단한 과정으로 오차 내지 오류가 제거 내지 감소될 수 있다. 특히, 하나의 배터리 뱅크(10)에 많은 수의 배터리 셀(11)이 병렬 연결된 경우, 모든 배터리 셀(11) 사이의 전압차를 고려할 필요 없이, 상위 또는 하위에서 1순위와 2순위의 전압차만 고려하면 된다. 그러므로, 제어부(200)의 판단 시간 및 자원의 소모가 줄어들 수 있다.
다른 예로, 상기 제어부(200)는, 각 시점에서 추출된 특정 배터리 뱅크(10)의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 평균 전압값 사이의 차이를 기준값과 비교할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 제1 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값들에 대한 평균값을 비교하고, 이들 사이의 전압차를 제1 기준값과 비교할 수 있다. 또한, 상기 제어부(200)는, 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값들에 대한 평균값을 비교하고, 이들 사이의 전압차를 제2 기준값과 비교할 수 있다.
예를 들어, 제2 뱅크(B2)가 추출된 상기 실시예에서, 제어부(200)는 제2 뱅크(B2) 이외의 다른 배터리 뱅크들(B1, B3, B4)의 제1 시점(T1)에서의 평균값, V1a를 다음과 같이 구할 수 있다.
V1a = (V11 + V13 + V14) / 3
그리고, 제어부(200)는, 이와 같이 구해진 제1 시점(T1)에서의 평균값(V1a)을 제2 뱅크(B2)의 제1 시점(T1)에서의 전압값(V12)와 비교할 수 있다.
다음으로, 제어부(200)는, (V12 - V1a)가 제1 기준값 이상인지 비교할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 제2 뱅크(B2) 이외의 다른 배터리 뱅크들(B1, B3, B4)의 제2 시점(T2)에서의 평균값, V2a를 다음과 같이 구할 수 있다.
V2a = (V21 + V23 + V24) / 3
그리고, 제어부(200)는, 이와 같이 구해진 제2 시점(T2)에서의 평균값(V2a)을 제2 뱅크(B2)의 제2 시점(T2)에서의 전압값(V22)와 비교할 수 있다.
다음으로, 제어부(200)는, (V22 - V2a)의 절대값이 제2 기준값 이상인지 비교할 수 있다.
그리고, 제어부(200)는, (V12 - V1a)가 제1 기준값 이상이고, (V22 - V2a)의 절대값이 제2 기준값 이상인 경우에만, 제2 뱅크에 연결 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 뱅크(10)의 연결 고장을 판단함에 있어서, 정확도 및 신뢰도가 더욱 향상될 수 있다. 예를 들어, 특정 배터리 뱅크(10)에 연결 고장이 발생한 배터리 셀(11)이 둘 이상 존재하거나, 차순위 배터리 셀(11)의 전압 측정에 오차가 발생한 경우에도, 상기 실시 구성에 의하면 각 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10) 이외에 다른 배터리 뱅크(10) 전체의 측정값을 고려하므로, 특정 배터리 뱅크(10)의 연결 고장을 보다 정확하게 검출해낼 수 있다.
한편, 상기 제어부(200)는, 제1 시점 또는 제2 시점에서 측정된 배터리 뱅크(10) 사이의 전압차가 각각 기준값 미만인 경우, 특정 배터리 뱅크(10)를 추출하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 3 내지 도 5의 실시예에서, 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 가장 높은 전압값으로 측정된 V12와 2번째로 높은 전압값으로 측정된 V11 사이의 전압차가 제1 기준값 미만인 경우, 제2 뱅크(B2)는 물론이고, 어떠한 배터리 뱅크(10)도 추출하지 않을 수 있다. 또는, 제어부(200)는, 제2 시점(T2)에서 가장 낮은 전압값으로 측정된 V22와 2번째로 낮은 전압값으로 측정된 V23 사이의 전압차가 제2 기준값 미만인 경우, 제2 뱅크(B2)는 물론이고, 어떠한 배터리 뱅크(10)도 추출하지 않을 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(200)는, 제1 시점 및/또는 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 없으므로, 각 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 동일성 여부를 판단할 필요가 없다. 따라서, 이러한 실시예에 의하면, 제어부(200)의 불필요한 시간 및 자원 낭비가 방지될 수 있다.
또한, 상기 상태 측정부(100)는, 배터리 팩의 온도를 더 측정할 수 있다. 이 경우, 상태 측정부(100)는, 온도 측정부라 할 수 있다. 즉, 상태 측정부(100)는, 배터리 팩의 내부 및/또는 외부의 온도를 측정하고, 온도 측정 결과를 제어부(200)로 전송할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는, 상태 측정부(100)에 의해 측정된 배터리 팩의 온도에 따라, 제1 기준값 및/또는 제2 기준값을 변경할 수 있다.
특히, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 온도가 미리 정해진 기준 온도 범위를 벗어나는 경우, 제1 기준값 및 제2 기준값을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 10℃~35℃의 온도 범위에서는 제1 기준값 및 제2 기준값이 0.05V로 설정된 상태에서, 배터리 팩의 측정 온도가 35℃를 초과하거나 10℃ 미만인 경우, 제어부(200)는, 제1 기준값 및 제2 기준값을 0.06V로 증가시킬 수 있다.
더욱이, 상기 제어부(200)는, 이러한 기준값을 단계적으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어부(200)는, 측정 온도가 기준 온도 범위로부터 ±15℃ 이내로 벗어난 경우에는 제1 기준값 및 제2 기준값을 0.06V로 증가시키되, 측정 온도가 기준 온도 범위로부터 ±15℃를 벗어난 경우에는 제1 기준값 및 제2 기준값을 0.07V로 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 특정 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 판단하는 기준값이 온도에 따라 적응적으로 다르게 설정됨으로써, 온도를 고려한 배터리 뱅크(10)의 고장 여부 판단이 보다 정확하게 이루어질 수 있다. 특히, 배터리 셀(11) 등은 온도에 따라 출력 전압이나 성능 등이 달라질 수 있는데, 상기 실시 구성에 의하면 이러한 온도에 따른 특성 변화가 고려되어 배터리 뱅크(10)의 고장이 보다 정확하게 판단될 수 있다.
더욱이, 상기 제어부(200)는, 개별 배터리 뱅크(10)의 온도를 고려하여 기준값을 변경하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상태 측정부(100)는, 서로 다른 배터리 뱅크(10) 내지 그 주변의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 뱅크(B1 ~ B4)가 포함된 배터리 팩의 경우, 상태 측정부(100)는, 제1 내지 제4 뱅크(B1 ~ B4) 각각에 삽입 내지 부착되어, 각 배터리 뱅크(B1 ~ B4)의 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 이와 같이 측정된 각 배터리 뱅크(B1 ~ B4)의 온도 측정 정보는, 상태 측정부(100)로부터 제어부(200)로 전송될 수 있다.
상기 제어부(200)는, 추출된 배터리 뱅크(10)의 온도를 고려하여 제1 기준값 및/또는 제2 기준값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예와 같이, 제1 시점 및 제2 시점에서 각각 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)인 경우, 제2 뱅크(B2)의 온도가 기준 온도 범위, 이를테면 10℃~35℃ 이내인 경우 제1 기준값 및 제2 기준값은 0.05V로 그대로 유지될 수 있다. 그러나, 제2 뱅크(B2)의 온도가 기준 온도 범위를 벗어난 경우, 제어부(200)는 제1 기준값 및 제2 기준값을 보다 증가된 값, 이를테면 0.06V로 변경할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 뱅크(10) 별 온도에 편차가 있는 점을 고려하여 배터리 뱅크(10)의 연결 고장 여부가 보다 명확하게 진단될 수 있다. 특히, 배터리 팩에서 내부에 위치한 배터리 뱅크(10)의 경우, 외부에 위치한 배터리 뱅크(10)보다 온도가 상대적으로 더욱 높아질 수 있는데, 내부에 위치한 배터리 뱅크(10)가 제1 시점 및 제2 시점의 배터리 뱅크(10)로 추출된 경우, 이러한 위치에 따른 온도 특성을 고려하여 배터리 뱅크(10)의 연결 고장 여부가 보다 정확하게 진단될 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 미만이거나, 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압값 사이의 차이가 제2 기준값 미만인 경우, 충전 및 방전 이외의 과정 중의 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 더 고려하여 추출된 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 제어부(200)는, 추출된 배터리 뱅크(10)와 다른 배터리 뱅크(10) 사이에서, 제1 시점(T1) 또는 제2 시점(T2)에서의 전압값 차이가 제1 기준값 또는 제2 기준값 미만인 경우, 해당 배터리의 휴지기의 전압 거동을 추가로 살펴보도록 구성될 수 있다. 여기서, 휴지기란 배터리 뱅크(10) 내지 배터리 팩에 대하여, 충전 및 방전이 이루어지지 않고 사용이 정지된 상태의 기간을 의미한다고 할 수 있다. 이를테면, 자동차용 배터리 팩의 경우, 자동차의 시동이 꺼진 상태를 배터리 팩의 휴지기라 판단될 수 있다.
예를 들어, 상기 실시예와 같이, 복수의 배터리 뱅크(10) 중 제1 시점(T1)에서 가장 높은 전압값을 갖고 제2 시점(T2)에서 가장 낮은 전압값을 갖는 것으로 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)인 경우, 제1 시점(T1)에서의 차순위 배터리 뱅크(10)가 제1 뱅크(B1)라면, 제2 뱅크(B2)와 제1 뱅크(B1) 사이의 차이가 제1 기준값 이상인지 판단될 수 있다. 이때, 제1 시점(T1)에서의 제2 뱅크(B2)와 제1 뱅크(B1) 사이의 전압차가 제1 기준값 미만이라면, 상기 제어부(200)는, 제2 뱅크(B2)에 대하여, 충전 및 방전 구간뿐 아니라, 휴지 기간의 전압 거동까지 더 살펴보도록 구성될 수 있다.
또는, 상기 실시예에서, 제2 시점(T2)에서 차순위 배터리 뱅크(10)가 제3 뱅크(B3)인 경우, 제2 시점(T2)에서의 제2 뱅크(B2)와 제3 뱅크(B3) 사이의 전압차가 제2 기준값 이상인지 판단될 수 있다. 만일, 제2 시점(T2)에서의 제2 뱅크(B2)와 제3 뱅크(B3) 사이의 전압차가 제2 기준값 미만이라면, 상기 제어부(200)는 제2 뱅크(B2)에 대하여, 충전 및 방전 구간뿐 아니라, 휴지 기간의 전압 거동까지 더 살펴보도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제어부(200)는, 추출된 배터리 뱅크(10)의 휴지 기간의 전압 거동을 다른 배터리 뱅크(10)의 휴지 기간의 전압 거동과 비교하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제어부(200)는, 이러한 휴지 기간의 전압 거동 비교를 통해, 추출된 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 판별하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는, 추출된 배터리 뱅크(10)의 충방전 중 제1 시점(T1) 및/또는 제2 시점(T2)에서의 전압값이 다른 배터리 뱅크(10)의 전압값과 제1 기준값 및/또는 제2 기준값을 넘어설 만큼의 차이를 갖지 않는다 하더라도, 휴지 기간의 전압 거동이 일정 수준 이상 차이를 갖는 경우, 추출된 배터리 뱅크(10)에 대하여 고장으로 판단하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 내지 방전이 이루어지지 않는 휴지 기간의 전압 거동을 다양한 방식으로 비교하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(200)는, 휴지 기간 중 각 배터리 뱅크(10)의 일정 시간 당 전압 변화량을 서로 비교하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(200)는, 휴지 기간 중 추출된 배터리 뱅크(10)의 0.1초당 전압 변화량이 다른 배터리 뱅크(10)의 0.1초당 전압 변화량의 평균값에 비해 0.2V 이상인 경우, 추출된 배터리 뱅크(10)에 대하여 이상이 있는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
또는, 상기 제어부(200)는, 휴지 기간 중 각 배터리 뱅크(10)의 시간에 따른 전압 그래프에서, 전압 기울기를 기초로 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 충방전 과정에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)인 경우, 제2 뱅크(B2)의 휴지 기간 중 전압 기울기가 다른 배터리 뱅크(10)의 휴지 기간 중 전압 기울기에 비해 일정 수준 이상으로 큰 경우, 상기 제어부(200)는 제2 뱅크(B2)에 대하여 고장으로 판단할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 충방전 과정에서 추출된 제2 뱅크(B2)의 휴지 기간 중 전압 기울기를 다른 배터리 뱅크와 비교하여, 제2 뱅크(B2)의 전압 기울기가 다른 배터리 뱅크(10)의 전압 기울기의 1.5배 이상인 경우, 제2 뱅크(B2)에 대하여 고장난 것으로 제어부(200)가 판단하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는, 충전 내지 방전 과정 중, 제2 뱅크(B2)와 다른 배터리 뱅크(10) 사이의 상태 차이, 특히 전압차가 기준값 미만이라 하더라도, 휴지 기간 중 전압 거동이 이상을 보이는 경우, 제2 뱅크(B2)를 최종적으로 이상이 있는 배터리 뱅크(10)로 판별할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정뿐 아니라, 휴지기까지 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 살펴봄으로써, 특정 배터리 뱅크(10)의 이상 유무를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 특히, 충방전 과정 중에는 특정 배터리 뱅크(10)와 다른 배터리 뱅크(10) 사이의 차이가 기준값에 못 미친다 하더라도, 해당 배터리 뱅크(10)를 휴지기까지 모니터링하도록 함으로써, 보다 정확한 이상 유무 판정이 가능할 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에서, 상기 제어부(200)는, 추출된 배터리 뱅크(10)의 전압값과 다른 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 또는 제2 기준값보다 작을 때, 그 차이가 일정 수준 이상인 경우에만 휴지기의 배터리 상태를 살펴보도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서 제2 뱅크(B2)가 추출되고, 제2 뱅크(B2)의 제1 시점(T1)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 전압차가 제1 기준값 미만인 경우, 제1 시점(T1)에서의 전압차가 제3 기준값보다 큰지 제어부(200)에 의해 판단될 수 있다. 그리고, 제1 시점(T1)에서의 전압차가 제3 기준값보다 큰 경우, 상기 제어부(200)는 각 배터리 뱅크(10)의 휴지기 상태, 특히 각 배터리 뱅크(10)의 전압 거동 상태를 비교 판단하도록 구성될 수 있다. 반면, 제1 시점(T1)에서의 전압차가 제3 기준값보다도 작은 경우, 제어부(200)는 각 배터리 뱅크(10)의 휴지기 상태에 대하여 비교 판단하지 않도록 구성될 수 있다. 여기서, 제3 기준값은 제1 기준값보다 작은 값으로서 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준값이 0.05V인 경우, 제3 기준값은 이보다 작은 0.03V로 설정될 수 있다. 이러한 제3 기준값 역시, 온도 등 일정 조건에 따라 변화될 수 있음은 물론이다.
다른 예로, 상기 실시예와 같이 충방전 과정에서 동일한 제2 뱅크(B2)가 추출된 경우, 제2 뱅크(B2)의 제2 시점(T2)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 전압차가 제2 기준값 미만인 경우, 제2 시점(T2)에서의 전압차가 제4 기준값보다 큰지 제어부(200)에 의해 판단될 수 있다. 그리고, 제2 시점(T2)에서의 전압차가 제4 기준값보다 큰 경우, 상기 제어부(200)는 각 배터리 뱅크(10)의 휴지기 상태, 특히 각 배터리 뱅크(10)의 전압 거동 상태를 비교 판단하도록 구성될 수 있다. 반면, 제2 시점(T2)에서의 전압차가 제4 기준값보다도 작은 경우, 제어부(200)는 각 배터리 뱅크(10)의 휴지기 상태에 대하여 비교 판단하지 않도록 구성될 수 있다. 여기서, 제4 기준값은 제2 기준값보다 작은 값으로서 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 기준값이 0.05V인 경우, 제4 기준값은 이보다 작은 0.03V로 설정될 수 있다. 이러한 제4 기준값 역시, 온도 등 일정 조건에 따라 변화될 수 있다.
상기 구성의 경우, 기준값이 다단으로 구성되어 있다고 할 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 일정 조건을 만족시키는 경우에만, 각 배터리 뱅크(10)의 휴지기 상태를 살펴보도록 함으로써, 배터리 뱅크(10)의 고장 유무가 보다 효율적으로 판단될 수 있다. 특히, 상기 실시 구성에 의하면, 1차 판단 과정에서는 고장이 발생한 것으로 판단되지 않았으나, 2차 판단 과정에서 특정 배터리 뱅크(10)에 대하여 고장으로 판단될 가능성이 높은 경우에만 각 배터리 뱅크(10)의 휴지기 상태가 판단되도록 할 수 있다.
한편, 상기 실시 구성에서, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서 공통으로 추출된 배터리 뱅크(10)와 다른 배터리 뱅크(10) 사이에서, 제1 시점(T1)의 전압차가 제1 기준값 미만인 조건(제1 조건)과 제2 시점(T2)의 전압차가 제2 기준값 미만이라는 조건(제2 조건)을 모두 만족시키는지 아니면, 그 중 하나만 만족시키는지에 따라, 제어부는 제3 기준값 및/또는 제4 기준값을 변경시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 실시예에서 제1 조건 및 제2 조건을 모두 만족시키는 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 제3 기준값 및 제4 기준값이 낮아지도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 제1 시점(T1)의 전압차가 제1 기준값 미만이면서 그와 동시에 제2 시점(T2)의 전압차가 제2 기준값 미만인 경우에는, 제1 시점(T1)의 전압차가 제1 기준값 미만이나 제2 시점(T2)의 전압차가 제2 기준값 이상인 경우, 또는 제1 시점(T1)의 전압차가 제1 기준값 이상이나 제2 시점(T2)의 전압차가 제2 기준값 미만인 경우에 비해, 제3 기준값 및 제4 기준값이 높게 설정되도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 기준값의 변경 내지 설정은, 제어부(200)에 의해 수행되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 공통으로 추출된 배터리 뱅크(10)가 고장일 가능성이 높은 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하여, 제3 기준값 및 제4 기준값이 적절하게 변경되도록 함으로써, 보다 정확하고 효율적인 고장 판단이 가능해질 수 있다.
또한, 상기 실시 구성에 있어서, 상기 제어부(200)는, 휴지기의 각 배터리 뱅크(10)의 상태를 판단하기 위해, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치의 적어도 일부 구성에 대하여, 웨이크업 여부 내지 주기가 변경되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 배터리 팩의 충전 및 방전이 종료된 상태, 다시 말해 휴지기 상태에서는 상태 측정부(100) 및 제어부(200)가 기본적으로 슬립 모드 상태로 유지되고, 충전 및 방전이 시작되면 상태 측정부(100) 및 제어부(200)가 웨이크업 모드로 변환되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일하고, 공통으로 추출된 배터리 뱅크(10)에 대한 제1 시점(T1) 및/또는 제2 시점(T2)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 및/또는 제2 기준값 미만인 경우, 휴지기 상태에서 일정 주기로 웨이크업되도록 구성될 수 있다. 그리고, 웨이크업된 제어부(200)는, 상태 측정부(100) 역시 웨이크업되도록 할 수 있다.
다른 예로, 배터리 팩의 휴지기 상태에서는 상태 측정부(100) 및 제어부(200)가 기본적으로는 슬립 모드로 진입하되 주기적으로 웨이크업되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일하고, 공통으로 추출된 배터리 뱅크(10)에 대한 제1 시점(T1) 및/또는 제2 시점(T2)에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크(10)의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 및/또는 제2 기준값 미만인 경우, 휴지기 상태에서 웨이크업 주기가 짧아지도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 기본적으로는, 배터리 팩의 휴지기 상태에서, 상태 측정부(100) 및 제어부(200)가 기본적으로는 10초마다 웨이크업되어 그 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 그러나, 배터리 팩의 충방전 과정에서 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)로 서로 동일하되, 제1 시점(T1) 및/또는 제2 시점(T2)에서의 제2 뱅크(B2)의 전압값이 다른 배터리 뱅크(10)의 전압값 대비 제1 기준값 및/또는 제2 기준값보다 작은 경우, 상태 측정부(100) 및 제어부(200)는 보다 빠른 주기, 이를테면 5초마다 웨이크업되어 그 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 충방전 과정에서는 비록 고장으로 결정되지는 않았으나 고장 가능성이 높다고 판단될 수 있는 배터리 뱅크(10)가 존재하는 경우, 휴지기 상태에서 그 상태가 보다 자주 측정될 수 있다. 그러므로, 이 경우 배터리 뱅크(10)의 고장 유무에 대한 보다 신속하고 정확한 검증이 가능해질 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치의 적어도 일부 구성은, 배터리 팩에 일반적으로 포함된 BMS(Battery Management System)로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 실시예에서의 웨이크업 동작은 BMS의 웨이크업으로 이해될 수도 있다.
한편, 상기 여러 실시 구성에서, 제1 내지 제4 기준값 중 적어도 하나의 기준값의 변경이나 웨이크업 주기의 변경과 같은 구성에 대하여, 빅 데이터(Big Data)나 딥 러닝(Deep Learning) 기술이 채용될 수 있다. 예를 들어, 빅 데이터 기술 기반으로 제1 기준값 및 제2 기준값을 변경하도록 구성될 수 있다.
한편, 충전 및 방전 과정에서 배터리를 추출하는 기준이 되는 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)은, 제어부(200)에 의해 설정될 수 있다. 특히, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전과 방전 사이의 변환 시점을 제1 시점(T1) 및 제2 시점(T2)으로 설정할 수 있다. 즉, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 상황에서 방전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 제1 시점(T1)으로 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 방전 상황에서 충전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 제2 시점(T2)으로 설정할 수 있다.
예를 들어, 도 3의 실시예에서, 배터리 팩이 충전 상황에서 방전 상황으로 변경되는 시점은 Tb인데, 제어부(200)는 이러한 Tb 시점을 제1 시점(T1)으로서 각 배터리 뱅크(10)의 전압 측정값을 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 더욱이, 제어부(200)는 Tb 시점에서 가장 큰 전압값을 갖는 것으로 측정된 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다.
또한, 도 3의 실시예에서, 배터리 팩이 방전 상황에서 충전 상황으로 변경되는 시점은 Tc인데, 제어부(200)는 이러한 Tc 시점을 제2 시점(T2)으로서 각 배터리 뱅크(10)의 전압 측정값을 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 이를테면, 제어부(200)는, Tc 시점에서 가장 작은 전압값을 갖는 것으로 측정된 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 배터리 뱅크(10)의 추출이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 즉, 특정 배터리 뱅크(10)의 연결 상태에 이상이 발생한 경우, 다른 배터리 뱅크(10)들과의 전압차는 전압이 가장 높은 시점 내지 전압이 가장 낮은 시점에 큰 경우가 많다. 따라서, 충전과 방전이 변환되는 시점을 기준으로 전압을 비교하고, 그 전압차를 기준값과 비교하게 되면, 보다 명확한 비교가 가능할 수 있다. 그러므로, 배터리 뱅크(10)의 고장 여부 판단이 보다 정확해질 수 있다.
다른 예로, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)은, 충전과 방전 사이의 변환 시점으로부터 소정의 시간차를 갖는 시점으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 충전 과정 중의 한 시점인 제1 시점(T1)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 충전에서 방전으로 변환되는 시점으로부터 소정 시간 이전의 시점, 이를테면 1초 이전의 시점으로 설정될 수 있다. 또한, 방전 과정 중의 한 시점인 제2 시점(T2)은 방전에서 충전으로 변환되는 시점으로부터 소정 시간 이전의 시점, 이를테면 1초 이전의 시점으로 설정될 수 있다. 이러한 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)은, 배터리 팩의 사양이나 운용 형태, 배터리 팩이 장착된 장치의 특성 등 여러 요인을 고려하여 다르게 설정될 수 있다.
특히, 제어부(200)는, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에 대하여, 충전 구간 및 방전 구간의 후반부에 위치하도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 실시예에서, 제어부(200)는, 제1 시점(T1)이 1번째 충전 구간(T0 ~ Tb) 중 전반부가 아닌 후반부에 위치하도록 제1 시점(T1)을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(200)는, 가로축 방향으로 제1 시점(T1)이 T0보다는 Tb에 가깝게 위치하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(200)는, 제2 시점(T2)이 2번째 충전 구간(Tb ~ Tc) 중 전반부가 아닌 후반부에 위치하도록 제2 시점(T2)을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(200)는, 가로축 방향으로 제2 시점(T2)이 Tb보다는 Tc에 가깝게 위치하도록 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 내부 연결 상태의 고장 등으로 충전 내지 방전 속도가 빠른 배터리 뱅크가 다른 배터리 뱅크와 전압차가 확실하게 측정될 수 있는 부분에서 전압값이 비교되도록 할 수 있다. 그러므로, 이 경우, 고장 발생 배터리 뱅크의 진단이 보다 정확하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)이나 제2 시점(T2)을 서로 다른 충전 내지 서로 다른 방전 단계에 속해 있는 복수의 시점으로 설정할 수 있다. 이에 대해서는, 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 이하에서는, 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하며, 앞선 실시예들에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 상태 측정부(100)에 의해 측정된 전압 측정 결과의 일례를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 1번째 충전 구간은 T0 ~ Tb 사이의 구간이고, 1번째 방전 구간은 Tb ~ Tc 사이의 구간이라 할 수 있다. 그리고, 2번째 충전 구간은 Tc ~ Td 사이의 구간이고, 2번째 방전 구간은 Td ~ Te 사이의 구간이라 할 수 있다. 여기서, 제어부(200)는, 1번째 충전 구간(T0 ~ Tb)과 2번째 충전 구간(Tc ~ Td) 각각에 제1 시점을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(200)는, 1번째 충전 구간(T0 ~ Tb)에서 1번째 제1 시점 T11을 설정하고, 2번째 충전 구간(Tc ~ Td)에서 2번째 제1 시점 T12를 설정할 수 있다. 또한, 제어부(200)는, 1번째 방전 구간(Tb ~ Tc)과 2번째 방전 구간(Td ~ Te) 각각에 제2 시점을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(200)는, 1번째 방전 구간(Tb ~ Tc)에서 1번째 제2 시점 T21을 설정하고, 2번째 방전 구간(Td ~ Te)에서 2번째 제2 시점 T22를 설정할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는, 2개의 제1 시점(T11, T12) 및 2개의 제2 시점(T21, T22) 각각에서 적어도 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 각 시점에서 특정 배터리 뱅크(10)를 추출하는 구성은 앞선 실시예들에 대한 내용이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제어부(200)는, 각 시점(T11, T12, T21, T22)에서 전압값을 서로 비교함으로써 각 시점(T11, T12, T21, T22)에서의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다.
이와 같이 제1 시점이 서로 다른 충전 구간에서 복수로 설정되고/설정되거나, 제2 시점이 서로 다른 방전 구간에서 복수로 설정된 경우, 상기 제어부(200)는, 제1 시점 및 제2 시점 전체에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일하면, 해당 배터리 뱅크(10)의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 실시예에서, 2개의 제1 시점(T11, T12) 및 2개의 제2 시점(T21, T22)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 모두 제2 뱅크(B2)인 경우, 제어부(200)는 제2 뱅크(B2)에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 4개의 판단 시점(T11, T12, T21, T22) 중 어느 하나의 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 다른 3개의 판단 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)와 다른 경우, 제어부(200)는 문제가 발생한 배터리 뱅크(10)는 없는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 뱅크(10)의 연결 상태 고장 진단이 보다 정확하게 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 실시 구성에 의하면, 일부 충전 및 방전 구간에서 특정 배터리 뱅크(10)의 충전 전압 및 방전 전압이 가장 높거나 낮게 측정되었다 하더라도, 다른 구간에서 정상 범위 이내로 회복되는 경우, 해당 배터리 뱅크(10)의 연결 상태에 문제가 없는 것으로 진단할 수 있다. 이 경우, 특정 배터리 뱅크(10)의 전압 측정 결과가 일시적 오류에 의한 것일 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 구성에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치의 정확성 및 신뢰성이 보다 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 진단 장치의 제어부(200)는, 오픈 상태로 고장이 발생한 배터리 셀(11)이 포함된 배터리 뱅크(10)를 판별할 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치가 연결된 배터리 뱅크(10)의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 하나의 배터리 뱅크(10)에 3개의 배터리 셀(11), 즉 제1 셀(E1), 제2 셀(E2) 및 제3 셀(E3)이 병렬로 연결된 형태로 포함될 수 있다. 이러한 구성에서, 하나의 배터리 뱅크(10)로 충전 전류 It가 유입되면, 3개의 배터리 셀(11) 각각으로 충전 전류가 분산되어 유입될 수 있다. 그런데, 만일 F로 표시된 부분과 같이, 제3 셀(E3)의 병렬 연결이 손상되면, 다시 말해 오픈된 상태로 고장이 발생하면, 전체 충전 전류 It는 제3 셀(E3) 측으로는 유입되지 않아 I3=0이 될 수 있다. 그리고, 전체 충전 전류 It는 제1 셀(E1) 및 제2 셀(E2) 측으로만 유입되므로, I1 및 I2는 제3 셀(E3)의 손상 이전 시점보다 높아지게 된다. 따라서, 상태 측정부(100)가 해당 배터리 뱅크(10)의 양단 전압을 측정할 경우, 전압 측정값이 높아질 수 있다. 예를 들어, 도 3의 그래프에서, T1 시점에서의 전압 변화가 이러한 특정 배터리 셀(11)의 오픈 고장에 따른 것이라 할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(200)는, 이러한 오픈 고장이 발생한 배터리 셀(11)이 포함된 배터리 뱅크(10)가 어느 뱅크인지 정확하게 판별할 수 있다.
한편, 상기 상태 측정부(100)는, 배터리 뱅크(10) 각각의 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(200)는, 각 배터리 뱅크(10)의 온도에 기반하여 둘 이상의 시점에서 배터리 뱅크(10)를 각각 추출할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(200)는, 각 시점에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 동일성 여부에 따라 내부 연결 상태에 이상이 있는 배터리 뱅크(10)를 판별할 수 있다.
즉, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정 중 각 배터리 뱅크(10)의 온도를 서로 비교하여 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 방전 과정 중 각 배터리 뱅크(10)의 온도를 서로 비교하여 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다.
이와 같이, 각 배터리 뱅크(10)의 온도에 기초하여 배터리 뱅크(10)를 추출하고 추출된 배터리 뱅크(10)를 비교하여 연결 상태에 고장이 있는 배터리 뱅크(10)를 판별하는 실시 형태의 경우, 앞선 실시 형태, 즉 각 배터리 뱅크(10)의 전압에 기초하여 배터리 뱅크(10)의 연결 상태를 진단하는 실시 형태에 대한 내용이 유사하게 적용될 수 있다. 즉, 앞선 전압 기초 실시 형태에서 전압이 온도로 대체되면, 각 배터리 뱅크(10)의 온도에 기초하여 배터리 뱅크(10)의 연결 상태를 진단하는 실시 구성이 설명될 수 있다.
예를 들어, 도 3의 실시예에서, 세로축이 전압 대신에 온도라고 한다면, 도 3에 관련된 설명이 유사하게 적용될 수 있다. 이를테면, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 과정 중 제1 시점(T1)에서 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 온도값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출하고, 배터리 팩의 방전 과정 중 제2 시점(T2)에서 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 온도값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 그리고, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 각각 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일한 경우, 추출된 배터리 뱅크(10)의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
더욱이, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 가장 큰 온도값을 갖는 배터리 뱅크(10)를 추출하고, 제2 시점(T2)에서 가장 작은 온도값을 갖는 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는, 제1 시점(T1)과 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일한지 여부를 판단하고, 추출된 배터리 뱅크(10)가 동일한 경우, 해당 배터리 뱅크(10)의 내부 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
특히, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 온도값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제1 시점(T1)에서의 온도값 사이의 차이가 제1 기준 온도값 이상이고, 제2 시점(T2)에서 추출된 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 온도값과 다른 배터리 뱅크(10)의 제2 시점(T2)에서의 온도값 사이의 차이가 제2 기준 온도값 이상인 경우, 추출된 배터리 뱅크(10)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 제1 시점(T1)에서 가장 높은 온도 측정값과 2번째로 높은 온도 측정값 사이의 차이를 제1 기준 온도값과 비교하고, 제2 시점(T1)에서 가장 낮은 온도 측정값과 2번째로 낮은 온도 측정값 사이의 차이를 제2 기준 온도값과 비교할 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중, 충전 상황에서 방전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 제1 시점(T1)으로 설정하여 각 배터리 뱅크(10)의 온도를 비교하고, 방전 상황에서 충전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 제2 시점(T2)으로 설정하여 각 배터리 뱅크(10)의 온도를 비교할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(200)는, 도 6의 실시예에서도, 전압 대신에 온도에 기초하여 배터리 뱅크(10)의 연결 상태를 진단할 수 있다. 즉, 제어부(200)는, 복수의 충전 단계에서 각각 설정된 제1 시점(T11, T12) 및/또는 복수의 방전 단계에서 각각 설정된 제2 시점(T21, T22)에서 각각 측정된 온도에 기반하여 배터리 뱅크(10)를 추출하고, 추출된 배터리 뱅크(10)의 동일성을 비교하여 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 진단할 수 있다.
복수의 배터리 뱅크(10)가 포함된 배터리 팩에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 일부 배터리 셀(11)의 병렬 연결이 끊어진 배터리 뱅크(10)가 존재하는 경우, 해당 배터리 뱅크(10) 내에서는 정상적으로 연결되어 있는 배터리 셀(11)로 전류가 집중될 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정에서, 해당 배터리 뱅크(10)의 온도 변화가 더욱 클 수 있다. 본 발명의 상기 구성은, 이러한 점에 기초하여, 각 배터리 뱅크(10)의 온도 측정을 통해 특정 배터리 뱅크(10)에 내부 연결 손상이 발생하였는지 여부가 효과적으로 진단될 수 있다.
한편, 상기 실시 구성과 같이, 각 배터리 뱅크(10)의 온도에 기초하여 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 판단하는 구성은, 각 배터리 뱅크(10)의 전압에 기초하여 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 판단하는 구성과 함께 포함될 수 있다.
예를 들어, 배터리 뱅크(10)의 전압에 기초하여 충전 및 방전 과정 중 추출된 배터리 뱅크(10)와, 배터리 뱅크(10)의 온도에 기초하여 충전 및 방전 과정 중 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일한 경우, 해당 배터리 뱅크(10)에 오픈 고장 셀이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 배터리 뱅크(10)의 전압과 온도를 모두 고려하여, 문제가 있는 배터리 뱅크(10)가 진단됨으로써, 진단의 정확도 및 신뢰도가 현저하게 향상될 수 있다.
또한, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중 각 배터리 뱅크(10)의 상태 변화율에 기초하여 배터리 뱅크(10)의 고장 여부를 진단할 수 있다. 이에 대해서는, 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 상태 측정부(100)에 의해 측정된 전압 측정 결과의 일례를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 도 8에서, A1', A2', A3' 및 A4' 그래프는, 배터리 팩에 포함된 제1 뱅크(B1), 제2 뱅크(B2), 제3 뱅크(B3) 및 제4 뱅크(B4)에 대응하는 전압 측정 결과라 할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 각각의 소정 구간에서, 각 배터리 뱅크(B1 ~ B4)의 상태 변화율을 비교할 수 있다. 그리고, 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 각각에서 상태 변화율에 기초하여 배터리 뱅크(10)를 추출하고, 추출된 배터리 뱅크(10)가 서로 동일한지 여부를 비교 판단할 수 있다. 특히, 상기 제어부(200)는, 충전 과정 및 방전 과정 각각에서 상태 변화율이 가장 높은 배터리 뱅크(10)가 동일한지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 변화율이 가장 높은 배터리 뱅크(10)가 서로 동일한 경우, 제어부(200)는 해당 배터리 뱅크(10)에 대하여 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 도 8의 그래프를 참조하면, 상기 제어부(200)는, 배터리 팩의 충전 구간(T0' ~ Tb') 중, 미리 설정된 2개의 제1 시점(T13, T14)에서 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 전압값(V31, V41)에 대하여, 시간에 따른 전압 변화율을 계산할 수 있다.
이를테면, 상기 제어부(200)는, 도 8의 A2' 그래프를 기초로, 제2 뱅크(B2)에 대하여, 2개의 제1 시점(T13, T14)에 대한 전압 변화율(ΔVc)을 다음과 같이 계산할 수 있다.
ΔVc = (V41-V31)/(T14-T13)
또한, 제어부(200)는, 도 8의 A1', A3' 및 A4' 그래프를 기초로, 다른 배터리 뱅크(10), 즉 제1 뱅크(B1), 제3 뱅크(B3) 및 제4 뱅크(B4) 각각에 대해서도, 2개의 제1 시점(T13, T14)에 대한 전압 변화율을 구할 수 있다.
그리고, 제어부(200)는, 이와 같이 각 배터리 뱅크(10)에 대하여 충전 과정에서 구한 전압 변화율을 서로 비교하여 가장 높은 전압 변화율을 갖는 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 이를테면, 도 8의 실시예에서 T13 ~ T14 구간에서는 A2' 그래프의 변화율이 가장 크므로, 제어부(200)는, A2' 그래프에 대응하는 제2 뱅크를, 충전 단계에서 추출된 배터리 뱅크(10)로 지정할 수 있다.
또한, 제어부(200)는, 이와 유사한 방식으로, 배터리 팩의 방전 구간(Tb' ~Tc') 중, 미리 설정된 2개의 제2 시점(T23, T24)에서 측정된 각 배터리 뱅크(10)의 전압값에 대하여, 시간에 따른 전압 변화율을 계산할 수 있다.
그리고, 제어부(200)는, 2개의 제2 시점(T23, T24) 사이의 전압 변화율 중 가장 큰 변화율을 갖는 배터리 뱅크(10)를 추출할 수 있다. 예를 들어, 도 8의 그래프에서는, A2' 그래프에 대응되는 제2 뱅크(B2)가 가장 큰 변화율을 갖는 배터리 뱅크(10)로 추출될 수 있다.
이처럼, 충전 및 방전 과정에서 상태 변화율이 가장 높은 배터리 뱅크(10)가 제2 뱅크(B2)로 동일하면, 제어부(200)는 제2 뱅크(B2)의 내부 연결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 저장부(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 저장부(300)는 제어부(200)가 배터리 뱅크(10)의 연결 상태를 진단하는데 필요한 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 즉, 저장부(300)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 저장부(300)는, 제어부(200)가 고장이 발생한 배터리 뱅크(10)를 진단하기 위해 필요한 데이터, 이를테면 제1 시점, 제2 시점, 제1 기준값, 제2 기준값 등을 저장할 수 있다.
상기 저장부(300)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(300)는 제어부(200)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 경고부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 경고부(400)는, 제어부(200)에 의해 특정 배터리 뱅크(10)의 고장이 판별되는 경우, 사용자, 이를테면 자동차 운전자나 시스템 관리자 등에게 고장 사실을 알리도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 경고부(400)는, 모니터나 경고등과 같은 디스플레이 유닛을 포함하거나, 스피커와 같은 음성출력 유닛을 포함할 수 있다. 또는, 배터리 팩 외부의 단말이나 서버 등으로 배터리 뱅크(10)의 고장 사실을 전달하기 위한 전송 유닛 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 본 발명에 따른 배터리 진단 장치를 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 진단 장치의 적어도 일부 구성, 이를테면 제어부(200)를 종래 배터리 팩에 구비된 BMS에 의해 구현되도록 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 진단 장치 이외에, 하나 이상의 이차 전지가 병렬로 연결된 배터리 뱅크(10)를 다수 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 팩 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 자동차, 특히 전기 자동차에 탑재될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 진단 장치는, 배터리 팩에 포함된 형태일 수 있으나, 적어도 일부 구성은 배터리 팩과는 별도의 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 진단 장치의 제어부(200)는, 자동차 측에 마련된 ECU(Electronic Control Unit) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차는, 이러한 배터리 진단 장치 이외에, 자동차에 통상적으로 구비되는 차체나 전자 장비 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 자동차는, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치 이외에도, 배터리, 컨택터, 인버터, 모터, 하나 이상의 ECU 등을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 배터리 진단 장치 이외에 자동차의 다른 구성요소 등에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 진단 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 9에서 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 배터리 진단 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 진단 방법은, 병렬 연결된 다수의 배터리 셀(11)을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함되어 서로 직렬로 연결된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 방법일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 진단 방법에 의하면, 먼저, 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 배터리 팩에 포함된 각 배터리 뱅크의 상태가 측정된다(S110). 예를 들어, S110 단계에서는 각 배터리 뱅크의 전압이 측정될 수 있다.
다음으로, 상기 S110 단계 중 충전 단계에서 측정된 각 배터리 뱅크의 상태가 서로 비교되어 적어도 하나의 배터리 뱅크가 추출된다(S120). 예를 들어, S120 단계에서는, 충전 과정의 특정 시점 내지 구간에서 가장 높은 전압값을 갖는 배터리 뱅크가 추출될 수 있다.
또한, 상기 S110 단계 중 방전 단계에서 측정된 각 배터리 뱅크의 상태가 서로 비교되어 적어도 하나의 배터리 뱅크가 추출된다(S130). 예를 들어, S130 단계에서는, 방전 과정의 특정 시점 내지 구간에서 가장 낮은 전압값을 갖는 배터리 뱅크가 추출될 수 있다. 한편, 도 9에는 상기 S130 단계가 S120 단계 이후에 수행되는 것으로 도시되어 있으나, S130 단계는 S120 단계 이전에, 또는 그와 동시에 수행될 수도 있다.
다음으로, S120 단계 및 S130 단계에서 추출된 각 배터리 뱅크가 서로 동일한지 동일성 여부가 판단될 수 있다(S140). 즉, 상기 S140 단계에서는, 충전 과정에서 추출된 배터리 뱅크와 방전 과정에서 추출된 배터리 뱅크가 서로 동일한지 여부가 판단될 수 있다.
그리고, S140 단계에서 판단된 동일성 여부에 기초하여, 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크가 판별될 수 있다(S150). 즉, 충전 및 방전 과정 각각에서 추출된 배터리 뱅크가 서로 동일한 경우, 추출된 배터리 뱅크의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 배터리 진단 방법의 각 단계는, 앞서 설명한 배터리 진단 장치의 각 구성에 대한 설명이 유사하게 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
한편, 상기 여러 실시예의 경우, 각 배터리 뱅크(10)는 병렬 연결된 다수의 배터리 셀(11)을 구비하는 형태로 설명되었으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 진단 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 실시예에 대해서는 앞선 실시예들과 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하며, 앞선 설명들이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치에서, 각 배터리 뱅크(10)는, 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈(M)을 구비할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 진단 장치는, 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈(M)을 구비하는 배터리 뱅크(10)가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 장치일 수 있다. 이때, 각각의 배터리 모듈(M)은, 서로 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차 전지를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는, 각 배터리 뱅크(10)가 병렬 연결된 다수의 배터리 셀(11)을 구비하는 것 대신에, 각 배터리 뱅크(10)가 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈(M)을 구비한다는 점에서만 다를 뿐, 다른 대부분의 내용은 앞선 실시예들과 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 대해서는, 앞서 제시된 여러 내용들에서, 배터리 셀(11) 대신에 배터리 모듈(M)로 대체하기만 하면 동일 또는 유사하게 설명될 수 있다.
일례로, 앞선 하나의 실시예에서, 제어부(200)는 오픈 상태로 고장이 발생한 배터리 셀(11)이 포함된 배터리 뱅크(10)를 판별한다고 설명된 바 있는데, 본 실시예에서도 이와 유사하게, 제어부(200)는 오픈 상태로 고장이 발생한 배터리 모듈(M)이 포함된 배터리 뱅크(10)를 판별한다고 설명될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 병렬 연결된 다수의 배터리 팩을 구비하는 배터리 뱅크(10)가 다수 포함된 배터리 시스템의 연결 상태를 진단하는 장치일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는, 배터리 뱅크(10)를 다수 포함하는 배터리 시스템의 연결 상태를 진단하되, 여기서 각 배터리 뱅크(10)는 병렬 연결된 다수의 배터리 팩을 구비할 수 있다. 이러한 실시 구성에서, 배터리 팩은, 앞선 배터리 모듈(M)과 같이 다수의 이차 전지를 포함하되, 이러한 배터리 모듈(M)에 더하여 BMS(Battery Management System)와 같은 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 또한, 각 배터리 팩은 릴레이, 퓨즈, 전류센서 등의 전장 부품을 더 포함할 수 있다. 또한, 각 배터리 팩은, 하나 또는 다수의 배터리 모듈(M)을 포함할 수 있다. 또한, 각 배터리 팩은, 이러한 배터리 모듈(M) 및 전장 부품, BMS 등을 수납하기 위해 팩 케이스를 포함할 수 있다.
본 실시 구성의 경우, 앞선 여러 실시예들에서 배터리 셀(11) 또는 배터리 모듈(M)을 배터리 팩으로 대체하기만 하면, 앞선 설명들이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 특히, 최근에는 다수의 배터리 팩을 병렬로 연결한 배터리 시스템이 차량 또는 전력저장장치 등에 채용되어 배터리 시스템의 형태로 구현되는 경우가 있는데, 본 발명에 따른 배터리 진단 장치는 이러한 배터리 시스템에 적용될 수 있다.
한편, 본 명세서에서는, '상태 측정부', '제어부' 등과 같이, '~부'라는 용어가 사용되었는데, 이러한 구성 요소들은 반드시 물리적으로 구분되는 요소들이라기보다는 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 예를 들어, 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 제어 로직(들)의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 또한, 각 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면, 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 출원의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.
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.
10: 배터리 뱅크
11: 배터리 셀
100: 상태 측정부
200: 제어부
300: 저장부
400: 경고부

Claims (15)

  1. 병렬 연결된 다수의 배터리 셀을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 장치에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 상태 측정부; 및
    상기 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상태 측정부는, 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하고,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 제1 시점에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 제2 시점에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압값을 이용하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 상기 제1 시점과 상기 제2 시점에서 각각 추출된 배터리 뱅크가 동일한 경우, 추출된 배터리 뱅크의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 시점에서 가장 큰 전압값을 갖는 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 제2 시점에서 가장 작은 전압값을 갖는 배터리 뱅크를 추출하여, 상기 제1 시점과 상기 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크가 동일한 경우, 추출된 배터리 뱅크의 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 이상이고, 상기 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제2 기준값 이상인 경우, 상기 추출된 배터리 뱅크에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 시점 및 상기 제2 시점에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 전압값과 차순위 배터리 뱅크의 전압값 사이의 차이를 상기 제1 기준값 및 상기 제2 기준값과 비교하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 상태 측정부는, 배터리 팩의 온도를 더 측정하고,
    상기 제어부는, 상기 상태 측정부에 의해 측정된 배터리 팩의 온도에 따라, 상기 제1 기준값 및 상기 제2 기준값을 변경하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제1 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제1 기준값 미만이거나, 상기 제2 시점에서 추출된 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값과 다른 배터리 뱅크의 상기 제2 시점에서의 전압값 사이의 차이가 제2 기준값 미만인 경우, 충전 및 방전 이외의 과정 중의 각 배터리 뱅크의 상태를 더 고려하여 상기 추출된 배터리 뱅크의 고장 여부를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중, 충전 상황에서 방전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 상기 제1 시점으로 설정하고, 방전 상황에서 충전 상황으로 변경되는 시점 중 하나를 상기 제2 시점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 오픈 상태로 고장이 발생한 배터리 셀이 포함된 배터리 뱅크를 판별하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상태 측정부는, 배터리 뱅크 각각의 온도를 측정하고,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 과정 중 각 배터리 뱅크의 온도를 서로 비교하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 각 배터리 뱅크의 온도를 서로 비교하여 하나의 배터리 뱅크를 추출하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중 각 배터리 뱅크의 상태 변화율을 비교하여, 충전 및 방전 과정에서 상태 변화율이 가장 높은 배터리 뱅크가 동일한 경우, 해당 배터리 뱅크에 대하여 연결 상태에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  13. 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 장치에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 상태 측정부; 및
    상기 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  14. 병렬 연결된 다수의 배터리 팩을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 시스템의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 장치에 있어서,
    상기 배터리 시스템의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 상태 측정부; 및
    상기 배터리 시스템의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하고, 상기 배터리 시스템의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하며, 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 장치.
  15. 병렬 연결된 다수의 배터리 셀을 구비하는 배터리 뱅크가 다수 포함된 배터리 팩의 연결 상태를 진단하는 배터리 진단 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정 중에, 각 배터리 뱅크의 상태를 측정하는 단계;
    상기 배터리 팩의 충전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하는 단계;
    상기 배터리 팩의 방전 과정 중 측정된 각 배터리 뱅크의 상태를 비교하여 적어도 하나의 배터리 뱅크를 추출하는 단계;
    상기 배터리 팩의 충전 및 방전 과정에서 각각 추출된 배터리 뱅크의 동일성 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 동일성 여부에 기초하여 연결 상태에 고장이 발생한 배터리 뱅크를 판별하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 진단 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022265277A1 (ko) * 2021-06-17 2022-12-22 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
WO2023214641A1 (ko) * 2022-05-04 2023-11-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7035891B2 (ja) * 2018-08-03 2022-03-15 株式会社Ｇｓユアサ 検査装置、検査方法
WO2022160212A1 (zh) * 2021-01-28 2022-08-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 检测锂电池异常的方法及装置、电池管理系统与电池系统

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869950A (en) * 1997-10-30 1999-02-09 Lockheed Martin Corp. Method for equalizing the voltage of traction battery modules of a hybrid electric vehicle
JP2000060011A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Japan Storage Battery Co Ltd 集合電池の状態検出方法及び状態検出装置
JP3437823B2 (ja) * 1999-08-10 2003-08-18 松下電器産業株式会社 微小短絡セル検出方法、セルショート検出方法、微小短絡セル検出装置およびセルショート検出装置
JP4019815B2 (ja) * 2002-06-26 2007-12-12 日産自動車株式会社 組電池の異常診断装置および方法
JP2006185685A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Nissan Motor Co Ltd 断線検出装置および断線検出方法
KR102163548B1 (ko) 2010-10-01 2020-10-12 콤스코프 테크놀로지스, 엘엘씨 엠아이엠오 신호들을 위한 분산 안테나 시스템
WO2012132246A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 パナソニック株式会社 電池電源装置、及び電池電源システム
US10297855B2 (en) * 2012-05-29 2019-05-21 Nutech Ventures Rechargeable multi-cell battery
DE102015205725A1 (de) * 2015-03-30 2016-10-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Batterieeinheit
US11125829B2 (en) * 2016-09-13 2021-09-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Management device, and power storage system
CN106707180B (zh) * 2016-12-01 2020-09-11 深圳市麦澜创新科技有限公司 一种并联电池组故障检测方法
KR101865402B1 (ko) * 2017-03-30 2018-07-13 (주)에코파워텍 배터리 상태 판단장치
JP2019095273A (ja) * 2017-11-22 2019-06-20 株式会社豊田自動織機 電池パック
CN111492555B (zh) * 2017-12-22 2023-09-15 三洋电机株式会社 管理装置和电源系统
JP7020108B2 (ja) * 2017-12-25 2022-02-16 トヨタ自動車株式会社 二次電池システムおよび組電池の異常診断方法
US10962601B2 (en) * 2018-09-13 2021-03-30 Bae Systems Controls Inc. Method and system for determining open connections in a battery pack

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022265277A1 (ko) * 2021-06-17 2022-12-22 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
WO2023214641A1 (ko) * 2022-05-04 2023-11-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

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