KR20210079020A

KR20210079020A - 불량 배터리 셀 조기 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210079020A
Application number: KR1020190171063A
Authority: KR
Inventors: 임보미
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-29
Also published as: EP3839534A1; US20210194253A1

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출이 가능한 ESS는, 복수개의 배터리 셀, ESS의 충방전을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 제어부는, ESS의 SOC를 산출하는 SOC 산출부, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 전압 측정부에서 측정된 전압으로부터 불량 배터리 셀을 검출하는 불량 배터리 셀 검출부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

불량 배터리 셀 조기 검출 장치 및 방법{Device and method for detecting poor battery cell}

본 발명은 복수개의 배터리 셀로 구성되는 ESS에서 불량 배터리 셀을 조기에 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

배터리 팩은 단일 배터리 셀을 용접하여 하우징에 담아 모듈을 조립 후 버스바 및 와이어로 연결하는 다수의 부품이 모여 이뤄지는 조립품이다. 이러한 배터리 팩은, 배터리 셀의 불량이 발생하는 경우가 종종 있다.

배터리 팩을 구성하는 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀에서 불량이 발생하면, 해당 배터리 셀은, 충전 또는 방전 시에 내부 저항(IR)의 변화가 심하게 발생하다.

즉, 충전 상태에서는 정상 배터리 셀보다 높은 전압이 형성되고, 방전 상태에서는 정상 배터리 셀보다 낮은 전압이 형성된다.

한편, 저전압 불량 배터리 셀이 발생하였음에도 불구하고, 계속해서 충전 또는 방전을 반복하여 수행하게 되면, 배터리 팩 전체의 출력이 저하되는 문제점이 있다.

특히, 배터리 팩이 복수개 연결되어 사용되는 ESS의 경우, 상술한 것과 같이 하나의 배터리 셀이 불량하여, 상기 하나의 불량 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩의 출력이 낮아지면, ESS의 다른 배터리 팩과 편차에 따라 ESS를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 계속해서 저전압 불량 배터리 셀을 충전 또는 방전하는 경우, 불량 배터리 셀에서 쇼트가 발생할 수도 있으며, 쇼트가 발생하는 경우, 발화 및 안전상에 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 불량 셀들로 인해서 ESS의 발화 및 안전상의 문제가 발생하지 않도록 조기에 불량 셀을 검출하는 장치 및 방법을 제안한다.

일본등록특허공보 JP 6405942 B2

본 발명은 불량 배터리 셀을 조기에 검출하는 장치 및 방법을 제공한다.

상기 불량 배터리 셀 검출부는, 상기 전압 측정부에서 측정된 최소 전압과 최대 전압의 차이를 산출하는 전압 차이값 산출부, 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최소 전압 배터리 셀 검출부 및 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 대해 초기부터 현재까지의 전압 값들에 대한 연관 값을 산출하는 연관 값 산출부를 포함하여 구성되며, 상기 불량 배터리 셀 검출부는, 상기 연관 값 산출부에서 산출된 연관 값을 기반으로 상기 최소 전압 배터리 셀의 불량 여부를 판단할 수 있다.

상기 전압 차이값 산출부는, 상기 SOC 산출부에서 산출된 SOC 값이 소정의 SOC 값 이하인 경우, 상기 전압 측정부에서 측정된 최소 전압과 최대 전압의 차이를 산출할 수 있다.

상기 최소 전압 배터리 셀 검출부, 상기 전압 측정부에서 측정된 최소 전압과 최대 전압의 차이가 소정의 제1 기준 값 이상인 경우, 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 검출할 수 있다.

상기 연관 값 산출부는, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에 상기 소정의 SOC 값 이하일 때의 전압 값들에 대한 연관 분석(correlation analysis)을 수행하여 연관 값을 산출할 수 있다.

상기 불량 배터리 셀 검출부는, 상기 산출된 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상인 경우, 최소 전압을 가지는 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 검출할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 복수개의 배터리 셀로 구성되는 ESS에서 불량 배터리 셀을 검출하는 방법은, 상기 복수개의 배터리 셀들 각각의 전압을 측정하는 전압 측정 단계, 상기 측정된 배터리 셀들 각각의 전압을 기반으로 불량 배터리 셀을 검출하는 불량 배터리 셀 검출 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 불량 배터리 셀 검출 단계는, ESS의 SOC가 소정의 기준 SOC 값 이하일 때, 배터리 셀들의 최대 전압 및 최소 전압을 검출하여 최대 전압과 최소 전압의 차이를 산출하는 전압 차이 값 산출 단계, 상기 산출된 전압 차이 값이 소정의 제1 기준 값 이상인 경우, 최소 전압 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최소 전압 배터리 셀 검출 단계, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 저장되어 있는 초기부터 현재까지 SOC 가 소정의 기준 SOC 값 이하일 때의 전압 값들에 대한 연관 값을 산출하는 연관 값 산출 단계, 상기 산출된 연관 값을 기반으로 배터리 셀 생산 불량 여부를 판단하는 불량 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 연관 값 산출 단계는, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에 상기 소정의 SOC 값 이하일 때의 전압 값들에 대한 연관 분석(correlation analysis)을 수행하여 연관 값을 산출할 수 있다.

상기 불량 판단 단계는, 상기 산출된 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상인 경우, 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 검출할 수 있다.

본 발명은 불량 배터리 셀을 조기에 검출할 수 있다.

또한, 본 발명은 불량 배터리 셀을 조기에 검출함으로써, 에너지 저장 시스템의 발화 및 안전상의 문제를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 셀 검출이 가능한 ESS의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 셀 검출 방법을 나타낸 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출 가능한 ESS.

본 발명은 복수개의 배터리 셀로 구성되는 ESS에서 불량 배터리 셀을 검출하는 장치에 관한 것으로 불량 배터리 셀을 조기에 검출하여 ESS를 안전하게 사용하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출이 가능한 ESS(10)의 구성을 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출이 가능한 ESS를 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출이 가능한 ESS(10)는 복수개의 배터리 셀(100) 및 ESS(10)의 충방전을 제어하는 제어부(200)를 포함하여 구성된다.

1) 제어부(200)

제어부(200)는, ESS(10)의 SOC를 산출하는 SOC 산출부(210), 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 전압 측정부(220), 상기 전압 측정부(220)에서 측정된 전압으로부터 불량 배터리 셀을 검출하는 불량 배터리 셀 검출부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

1-1) SOC 산출부(210)

SOC 산출부(210)는 적류 적산법, OCV를 기반으로 한 SOC 산출법 등 이미 공지된 다양한 방식의 SOC 산출 기법을 사용하여 복수개의 배터리 셀(100) 각각의 SOC를 산출할 수 있다.

산출된 복수개의 배터리 셀(100) 각각의 SOC는, 불량 배터리 셀 검출부(230)로 전송된다.

1-2) 전압 측정부(220)

전압 측정부(220)는, 배터리 셀 각각의 전압을 측정하고, 후술하는 불량 배터리 셀 검출부(230)로 전송한다.

1-3) 불량 배터리 셀 검출부(230)

불량 배터리 셀 검출부(230)는, 상기 전압 측정부로부터 수신 받은 전압 중에서 최소 전압과 최대 전압의 차이를 산출하는 전압 차이값 산출부(231), 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최소 전압 배터리 셀 검출부(232) 및 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 대해 초기부터 현재까지의 전압 값들에 대한 연관 값을 산출하는 연관 값 산출부(233)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 상기 불량 배터리 셀 검출부(230)는, 상기 연관 값 산출부(233)에서 산출된 연관 값을 기반으로 상기 최소 전압 배터리 셀의 불량 여부를 판단할 수 있다.

1-3-1) 전압 차이값 산출부(231)

전압 차이값 산출부(231)는, 상기 SOC 산출부로부터 수신 받은 SOC 값이 소정의 SOC 값 이하인 경우에, 상기 전압 측정부로부터 수신 받은 전압 중에서 최소 전압과 최대 전압의 차이를 산출하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 소정의 SOC 값은 낮은 SOC 값인 SOC 10%일 수 있다. 이와 같이 ESS의 낮은 SOC 값에서 전압 차이를 측정하는 이유는, 비교적 높은 SOC 영역에 비해서 낮은 SOC 영역에서의 배터리 셀들간의 전압 격차가 더 많이 벌어지기 때문이다. 한편, 상기 예로 든 SOC 10%는, 예를 든 것일 뿐 이에 한정되지 않고 불량 배터리 셀 검출의 정확도 및 판단 시점에 따라 더 높거나 더 낮은 SOC를 소정의 SOC 값으로 설정할 수 있다.

1-3-2) 최소 전압 배터리 셀 검출부(232)

최소 전압 배터리 셀 검출부(232)는, 상기 전압 측정부에서 측정된 최소 전압과 최대 전압의 차이가 소정의 제1 기준 값 이상인 경우에 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 검출할 수 있다.

상기 소정의 제1 기준 값은, 통상적으로 SOC를 측정하는 과정에서 오차가 생긴다는 가정하에 설정되는 값이다. 예를 들어 SOC의 오차가 3%라고 가정한다면, OCV 테이블 기준으로 배터리 셀들 간의 전압차가 0.6V보다 더 벌어지는 것은 어렵기 때문에 소정의 제1 기준 값은 0.6이된다.

그러나 이에 한정하는 것이 아니라 ESS의 스팩 및 SOC 산출에서 허용되는 오차 범위에 따라 상기 소정의 제1 기준 값은 조정될 수 있다.

1-3-3) 연관 값 산출부(233)

연관 값 산출부(233)는, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에서, 상기 소정의 SOC 값 이하 일때의 전압 값들에서 대한 연관 분석(correlation analysis)을 수행하여 제1 연관 값을 산출한다.

예를 들어 상기 연관 값 산출부에서 연관 값을 산출하기 위한 연관 분석은 피어슨 기법이 사용될 수 있다. 피어슨 기법은 아래 (수식1)을 기반으로 연관 값을 산출할 수 있다.

(수식1)

(단, X는 전압, Y는 시간, N은 셀의 개수)

아래 표 1은 피어슨 기업으로 산출된 연관 값(ρ)에 대한 X와 Y 사이의 상관 관계를 나타낸 예시이다.

연관 값(ρ)	X와 Y 사이의 상관 관계
-1	perfect negative
(-1, -0.75)	strong negative
(-0.75, -0.5)	moderate negative
(-0.5, -0.25)	weak negative
(-0.25, 0.25)	no linear association
(0.25, 0.5)	weak positive
(0.5, 0.75)	moderate positive
(0.75, 1)	strong positive
1	perfect positive

구체적으로 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에서, 상기 소정의 SOC 값 이하 일때의 전압 값들과 검출 시간으로 산출된 제1 연관 값(ρ)이 0.79인 경우, 상기 표에서 0.79는 strong positive(강한 비례 관계)에 해당되므로, 해당 배터리 셀은, 시간이 지날수록 불량 배터리 셀이 될 가능성이 높을 수 있다.

한편, 본 발명에서는 연관 분석을 수행하여 연관 값을 산출하는 일 예로, 피어슨 기법만을 예로 들었지만 연관 값을 산출하는 다양한 방법들을 사용하여 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에서, 상기 소정의 SOC 값 이하 일때의 전압 값들에서 대해서 연관 값을 산출할 수 있다.

한편, 연관 값 산출부(233)는 상술한 제1 연관 값과는 다른 제2 연관 값을 산출할 수 있다.

예를 들어, 연관 값 산출부(233)는, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀의 전압 값과 검출된 최소 전압 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들의 전압 값들에 대한 연관 분석을 수행하여 제2 연관 값을 산출할 수 있다.

제2 연관 값을 산출하는 방식으로는 앞서 설명한 피어슨 기법이 동일하게 사용될 수 있다.

구체적으로, 피어슨 기법을 사용하여 검출된 최소 전압 배터리 셀의 전압 값과 검출된 최소 전압 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들의 전압 값들에 대한 연관 분석을 수행하게 되면, 최소 전압 배터리 셀의 전압 값이 다른 타 배터리 셀의 전압과 상관 관계인 제2 연관 값이 산출된다.

산출된 제2 연관 값이 크다는 것은, 검출된 최소 전압 배터리 셀의 전압 값이 다른 배터리 셀들과 비슷하다는 의미이므로, 불량 배터리일 가능성이 낮다.

한편, 산출된 제2 연관 값이 작다는 것은, 검출된 최소 전압 배터리 셀의 전압 값이 다른 배터리 셀들과 차이가 많이 아는 것으로, 검출된 최소 전압 배터리 셀이 불량일 가능성이 높다는 의미이다.

한편, 상기 불량 배터리 셀 검출부는, 상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상인 경우, 최소 전압을 가지는 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.

예를 들어, 상기 소정의 제2 기준 값은, 상기 표1에서는 0.75로 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 표 1에서 0.75 이상인 경우, strong positive(강한 비례 관계) 또는 perfect positive(완전 비례관계)로, 해당 배터리 셀은 불량 배터리 셀이 될 가능성이 매우 높다는 의미이기 때문이다. 그러나 상기 0.75라는 값은 예를 들어 설명한 값일 뿐, 이에 한정되는 것이 아니라 ESS의 스팩 및 불량 배터리 셀을 검출하는 정확도에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.

다른 예로, 상기 불량 배터리 셀 검출부는, 상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상이고, 상기 산출된 제2 연관 값이 소정의 제3 기준 값 이하인 경우, 최소 전압을 가지는 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.

다시 말해, 앞서 설명한 제1 연관 값과 앤드(and) 조건으로 제2 연관 값이 제3 기준 값 이하인 경우, 검출된 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.

한편, 불량 배터리 셀 검출이 가능한 ESS는, 상기 불량 배터리 셀 검출부에서 불량 배터리 셀이 있는 것으로 검출되는 경우, 이를 외부로 알리는 알림 부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출 방법.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출 방법을 나타낸 순서도이다.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출 방법을 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출 방법은, 상기 복수개의 배터리 셀들 각각의 전압을 측정하는 전압 측정 단계(S100), 상기 측정된 배터리 셀들 각각의 전압을 기반으로 불량 배터리 셀을 검출하는 불량 배터리 셀 검출 단계(S200 내지 S600)를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 불량 배터리 셀 검출 단계는, ESS의 SOC가 소정의 기준 SOC 값 이하일 때(S200), 배터리 셀들의 최대 전압 및 최소 전압을 검출하여 최대 전압과 최소 전압의 차이를 산출하는 전압 차이 값 산출 단계(S300), 상기 산출된 전압 차이 값이 소정의 제1 기준 값 이상인 경우(S400), 최소 전압 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최소 전압 배터리 셀 검출 단계(S500), 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 저장되어 있는 초기부터 현재까지 SOC 가 소정의 기준 SOC 값 이하일 때의 전압 값들에 대한 연관 값을 산출하는 연관 값 산출 단계(S600), 상기 산출된 연관 값을 기반으로 배터리 셀 생산 불량 여부를 판단하는 불량 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 전압 차이 값 산출 단계(S300)에서 소정의 SOC 값은 낮은 SOC 값인 SOC 10%일 수 있다. 이와 같이 ESS의 낮은 SOC 값에서 전압 차이를 측정하는 이유는, 비교적 높은 SOC 영역에 비해서 낮은 SOC 영역에서의 배터리 셀들간의 전압 격차가 더 많이 벌어지기 때문이다. 한편, 상기 예로 든 SOC 10%는, 예를 든 것일 뿐 이에 한정되지 않고 불량 배터리 셀 검출의 정확도 및 판단 시점에 따라 더 높거나 더 낮은 SOC를 소정의 SOC 값으로 설정할 수 있다.

한편, 상기 최소 전압 배터리 셀 검출 단계(S500)에서, 상기 소정의 제1 기준 값은, 통상적으로 SOC를 측정하는 과정에서 오차가 생긴다는 가정하에 설정되는 값이다. 예를 들어 SOC의 오차가 3%라고 가정한다면, OCV 테이블 기준으로 배터리 셀들 간의 전압차가 0.6V보다 더 벌어지는 것은 어렵기 때문에 소정의 제1 기준 값은 0.6이된다.

그러나 이에 한정하는 것이 아니라 ESS의 스팩 및 SOC 산출에서 허용되는 오차 범위에 따라 상기 소정으 제1 기준 값은 조정될 수 있다.

한편, 연관 값 산출 단계는, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 대하여 연관 값을 산출할 수 있다.

예를 들어, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에서, 상기 소정의 SOC 값 이하 일때의 전압 값들에서 대해서 제1 연관 값을 산출한다. 상기 연관 값 산출부에서 연관 값을 산출하는 기법은 피어슨 기법일 수 있다. 피어슨 기법은 아래 (수식1)을 통해 연관 값을 산출할 수 있다.

(수식1)

(단, X는 전압, Y는 시간, N은 셀의 개수)

아래 표 2는 피어슨 기업으로 산출된 연관 값(ρ)에 대한 X와 Y 사이의 상관 관계를 나타낸 예시이다.

구체적으로 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에서, 상기 소정의 SOC 값 이하 일때의 전압 값들과 검출 시간으로 산출된 연관 값(ρ)이 0.79인 경우, 상기 표에서 0.79는 strong positive(강한 비례 관계)에 해당되므로, 해당 배터리 셀은, 시간이 지날수록 불량 배터리 셀이 될 가능성이 높을 수 있다.

한편, 본 발명에서는 연관 값 산출 단계의 일 예로, 피어슨 기법만을 설명하였지만 연관 값을 산출하는 다양한 방법들을 사용하여 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에서, 상기 소정의 SOC 값 이하 일때의 전압 값들에서 대해서 연관 값을 산출할 수 있다.

다른 예로, 상기 연관 값 산출 단계는, 상기 검출된 최소 전압 배터리 셀의 전압 값과 검출된 최소 전압 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들의 전압 값들에 대한 연관 분석을 수행하여 제2 연관 값을 산출하는 제2 연관 값을 산출하는 제2 연관 값 산출 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 불량 판단 단계는, 상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상인 경우, 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.

예를 들어, 상기 소정의 제2 기준 값은, …으로 결정되는 값으로, 이에 한정되는 것이 아니라 ESS의 스팩 및 불량 배터리 셀을 검출하는 정확도에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.

다른 예로, 상기 불량 배터리 셀 검출 단계는, 상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상이고, 상기 산출된 제2 연관 값이 소정의 제3 기준 값 이하인 경우, 최소 전압을 가지는 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.

한편, 불량 배터리 셀 검출 방법은, 상기 불량 배터리 셀 검출 단계에서 불량 배터리 셀이 검출되는 경우, 이를 외부로 알리는 알림 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 에너지 저장 시스템(ESS)
100 : 배터리 셀
200 : 제어부
210 : SOC 산출부
220 : 전압 측정부
230 : 불량 배터리 셀 검출부
231 : 전압 차이 값 산출부
232 : 최소 전압 배터리 셀 검출부
233 : 연관 값 산출부

Claims

복수개의 배터리 셀로 구성되는 ESS(Energy Storage System)에 있어서,
상기 ESS는,
ESS의 충방전을 제어하는 제어부;
를 포함하여 구성되며,
상기 제어부는,
ESS의 SOC를 산출하는 SOC 산출부;
상기 복수개의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 전압 측정부;
상기 전압 측정부에서 측정된 전압으로부터 불량 배터리 셀을 검출하는 불량 배터리 셀 검출부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 ESS.
청구항 1에 있어서,
상기 불량 배터리 셀 검출부는,
상기 전압 측정부에서 측정된 최소 전압과 최대 전압의 차이를 산출하는 전압 차이값 산출부;
최소 전압을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최소 전압 배터리 셀 검출부; 및
상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 대해 초기부터 현재까지의 전압 값들에 대한 연관 값을 산출하는 연관 값 산출부;
를 포함하여 구성되며,
상기 불량 배터리 셀 검출부는, 상기 연관 값 산출부에서 산출된 연관 값을 기반으로 상기 최소 전압 배터리 셀의 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 ESS.
청구항 2에 있어서,
상기 전압 차이값 산출부는,
상기 SOC 산출부에서 산출된 SOC 값이 소정의 SOC 값 이하인 경우,
상기 전압 측정부에서 측정된 최소 전압과 최대 전압의 차이를 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS.
청구항 2에 있어서,
상기 최소 전압 배터리 셀 검출부,
상기 전압 측정부에서 측정된 최소 전압과 최대 전압의 차이가 소정의 제1 기준 값 이상인 경우,
최소 전압을 가지는 배터리 셀을 검출하는 것을 특징으로 하는 ESS.
청구항 3에 있어서,
상기 연관 값 산출부는,
상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에 상기 소정의 SOC 값 이하일 때의 전압 값들에 대한 연관 분석(correlation analysis)을 수행하여 제1 연관 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS.
청구항 5에 있어서,
상기 연관 값 산출부는,
상기 검출된 최소 전압 배터리 셀의 전압 값과 검출된 최소 전압 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들의 전압 값들에 대한 연관 분석을 수행하여 제2 연관 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 ESS.
청구항 5에 있어서,
상기 불량 배터리 셀 검출부는,
상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상인 경우, 최소 전압을 가지는 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 것을 특징으로 하는 ESS.
청구항 6에 있어서,
상기 불량 배터리 셀 검출부는,
상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상이고, 상기 산출된 제2 연관 값이 소정의 제3 기준 값 이하인 경우, 최소 전압을 가지는 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 것을 특징으로 하는 ESS.
복수개의 배터리 셀로 구성되는 ESS에서 불량 배터리 셀을 검출하는 방법에 있어서,
상기 복수개의 배터리 셀들 각각의 전압을 측정하는 전압 측정 단계;
상기 측정된 배터리 셀들 각각의 전압을 기반으로 불량 배터리 셀을 검출하는 불량 배터리 셀 검출 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불량 배터리 셀 검출 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 불량 배터리 셀 검출 단계는,
ESS의 SOC가 소정의 기준 SOC 값 이하일 때, 배터리 셀들의 최대 전압 및 최소 전압을 검출하여 최대 전압과 최소 전압의 차이를 산출하는 전압 차이 값 산출 단계;
상기 산출된 전압 차이 값이 소정의 제1 기준 값 이상인 경우, 최소 전압 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최소 전압 배터리 셀 검출 단계;
상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 대한 연관 값을 산출하는 연관 값 산출 단계;
상기 산출된 연관 값을 기반으로 배터리 셀 생산 불량 여부를 판단하는 불량 판단 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불량 배터리 셀 검출 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 연관 값 산출 단계는,
상기 검출된 최소 전압 배터리 셀에 초기부터 현재까지 기록되어 있는 전압 값들 중에 상기 소정의 SOC 값 이하일 때의 전압 값들에 대한 연관 분석(correlation analysis)을 수행하여 제1 연관 값을 산출하는 제1 연관 값 산출 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불량 배터리 셀 검출 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 연관 값 산출 단계는,
상기 검출된 최소 전압 배터리 셀의 전압 값과 검출된 최소 전압 배터리 셀을 제외한 나머지 셀들의 전압 값들에 대한 연관 분석을 수행하여 제2 연관 값을 산출하는 제2 연관 값을 산출하는 제2 연관 값 산출 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 불량 배터리 셀 검출 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 불량 판단 단계는,
상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상인 경우, 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 검출하는 것을 특징으로 하는 불량 배터리 셀 검출 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 불량 판단 단계는,
상기 산출된 제1 연관 값이 소정의 제2 기준 값 이상이고, 상기 산출된 제2 연관 값이 소정의 제3 기준 값 이하인 경우, 최소 전압을 가지는 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 검출하는 것을 특징으로 하는 불량 배터리 셀 검출 방법.