KR20220129386A - 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 휴지 시작 시점에서 측정된 배터리 온도 및 외부 온도를 기초로 상기 휴지 시작 시점으로부터 기준 시간이 경과된 시점에서의 상기 배터리 온도를 예측한다. 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 기준 시간이 경과될 때마다 주기적으로 온도 감시 루틴을 실행하여, (i)현 주기의 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 측정하고, (ii)현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 기준 온도의 합보다 작은 경우, 다음 주기에서의 상기 배터리 온도를 예측하고, (iii)현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 상기 기준 온도의 합과 같거나 더 큰 경우, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정한다.
Description
본 발명은, 배터리의 온도를 모니터링하는 기술에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 차량, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
배터리에는 높은 에너지가 저장되며, 배터리의 온도가 상승할수록 화재 및 폭발의 위험성이 높아진다. 따라서, 배터리의 온도를 지속적으로 모니터링하면서, 배터리의 과열 방지를 위한 조치가 적절히 취해질 필요가 있다.
배터리가 비정상적인 온도 거동을 보이게 되는 원인은 크게 3가지로 구분될 수 있다. 첫번째 원인은 배터리의 가혹한 충방전이고, 두번째 원인은 배터리의 외부 온도이며, 세번째 원인은 배터리의 자가발열이다. 자가발열이란, 외부적 요인(예, 충방전)과는 무관하게, 배터리의 내부에서 일어나는 전기화학적 반응의 결과로서 배터리가 스스로 발열하는 현상이다.
첫번째 원인으로 인한 온도 이상은 배터리의 충방전을 중단함으로써 해소될 수 있고, 두번째 원인으로 인한 온도 이상은 배터리에 냉각 매체를 공급함으로써 해소될 수 있다. 그러나, 세번째 원인은 배터리 자체의 결함(예, 내부 단락)으로 인한 것이기 때문에, 배터리의 교체 외에는 해소되기 어렵다.
그런데, 종래에는 단순히 온도 이상만을 판단하는 수준에 그치고 있으며, 배터리의 온도 이상이 자가발열로 인한 것인지 구분할 수 없다.
일 예로, 외부 온도가 실제 배터리 온도보다 훨씬 낮은 환경에서는, 배터리가 자가발열 이상이더라도 배터리 온도가 시간에 따라 하강하기 때문에, 자가발열 이상을 식별해내기 어렵다. 다른 예로, 외부 온도가 실제 배터리 온도보다 높아 배터리 온도가 상승하는 경우, 배터리 온도의 상승에 자가발열이 기여한 것인지 식별하기 어렵다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리가 휴지 상태로 방치 중, 배터리 온도와 외부 온도 각각의 시계열적인 변화를 모니터링하여, 배터리의 자가발열로 인한 온도 이상을 식별할 수 있는 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 감시 방법을 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 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리의 온도인 배터리 온도를 측정하도록 구성되는 제1 온도 센서; 상기 배터리로부터 이격된 소정 위치의 온도인 외부 온도를 측정하도록 구성되는 제2 온도 센서; 및 배터리 컨트롤러를 포함한다. 상기 배터리 컨트롤러는, 상기 배터리가 사용 상태로부터 휴지 상태로 전환되는 휴지 시작 시점에서 측정된 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 기초로 상기 휴지 시작 시점으로부터 기준 시간이 경과된 시점에서의 상기 배터리 온도를 예측한다. 상기 배터리 컨트롤러는, 상기 배터리가 상기 휴지 상태로 유지 중에 상기 기준 시간이 경과될 때마다 주기적으로 온도 감시 루틴을 실행하도록 구성된다. 상기 배터리 컨트롤러는, 상기 온도 감시 루틴이 실행될 때마다, (i)현 주기의 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 측정하고, (ii)현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 기준 온도의 합보다 작은 경우, 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 현 주기에 측정된 상기 외부 온도를 기초로, 다음 주기에서의 상기 배터리 온도를 예측하고, (iii)현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 상기 기준 온도의 합과 같거나 더 큰 경우, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 컨트롤러는, 현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 상기 기준 온도의 합보다 작은 경우, 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 현 주기에 측정된 상기 외부 온도를 기초로, 향후 상기 기준 시간에 걸친 상기 배터리의 온도 변화량을 예측하도록 구성될 수 있다. 상기 배터리 컨트롤러는, 상기 온도 변화량을 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도에 합하여, 다음 주기에서의 상기 배터리 온도를 예측하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 컨트롤러는, 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 기초로, 상기 기준 시간을 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 컨트롤러는, (i)이전 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 측정된 상기 외부 온도보다 크고, (ii)현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 측정된 상기 배터리 온도보다 큰 경우, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 컨트롤러는, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 휴지 시작 시점으로부터 경과된 총 시간, 현 주기에 측정된 상기 배터리 온도 및 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도를 기초로, 자가발열 이상의 심각도를 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 컨트롤러는, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 배터리에 대한 상기 휴지 상태로부터 상기 사용 상태로의 전환을 금지하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 컨트롤러는, 상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 기초로, 상기 기준 온도를 결정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 관리 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 전기 차량은, 상기 배터리 팩을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 관리 방법은, 상기 배터리 관리 시스템에 의해 실행 가능하다. 상기 배터리 관리 방법은, 상기 배터리가 사용 상태로부터 휴지 상태로 전환되는 휴지 시작 시점에서 측정된 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 기초로 기준 시간 후의 상기 배터리 온도를 예측하는 단계; 및 상기 배터리가 휴지 상태로 유지 중에 상기 기준 시간이 경과될 때마다 주기적으로 온도 감시 루틴을 실행하는 단계를 포함한다. 상기 온도 감시 루틴은, 현 주기의 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 측정하는 단계; 현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 기준 온도의 합보다 작은 경우, 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 현 주기에 측정된 상기 외부 온도를 기초로, 다음 주기에서의 상기 배터리 온도의 예측값을 결정하는 단계; 및 현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 상기 기준 온도의 합과 같거나 더 큰 경우, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리가 휴지 상태로 방치 중, 배터리 온도와 외부 온도 각각의 시계열적인 변화를 모니터링하여, 배터리의 자가발열로 인한 온도 이상을 식별할 수 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, 후술되는 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 발명에 따른 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 배터리가 휴지 상태로 유지 중에 배터리 온도의 측정값과 예측값의 시계열적 변화를 예시적으로 보여주는 그래프이다.
도 3은 배터리가 휴지 상태로 유지 중에 배터리 온도를 예측하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 배터리가 휴지 상태로 유지 중에 배터리 온도의 측정값과 예측값의 시계열적 변화를 예시적으로 보여주는 그래프이다.
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도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 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 아니 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 해석되어야 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
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 <제어부>와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 하드웨어, 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.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기 차량(1)은, 차량 컨트롤러(2), 배터리 팩(10), 릴레이(20), 인버터(30) 및 전기 모터(40)를 포함한다.
차량 컨트롤러(2)(예, ECU: Electronic Control Unit)는, 전기 차량(1)에 마련된 시동 버튼(미도시)이 사용자에 의해 ON-위치로 전환된 것에 응답하여, 키-온 신호를 배터리 관리 시스템(100)에게 전송하도록 구성된다. 차량 컨트롤러(2)는, 시동 버튼이 사용자에 의해 OFF-위치로 전환된 것에 응답하여, 키-오프 신호를 배터리 관리 시스템(100)에게 전송하도록 구성된다.
배터리 팩(10)은, 배터리(11) 및 배터리 관리 시스템(100)을 포함한다.
배터리(11)는, 셀 그룹(12) 및 케이스(13)를 포함한다. 케이스(13)는, 배터리(11)의 전체적인 외형을 정의하고, 셀 그룹(12)이 배치될 수 있는 내부 공간을 제공한다. 케이스(13)는, 전기 차량(1)에 마련된 배터리 룸에 볼트 등을 통해 고정 체결된다.
셀 그룹(12)은, 케이스(13)로부터 제공된 내부 공간에 배치(수납)되는 것으로서, 적어도 하나의 배터리 셀(BC)을 포함한다. 배터리 셀(BC)은, 예컨대 리튬 이온 셀과 같이 반복적인 충방전이 가능한 것이라면, 배터리 셀의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
셀 그룹(12)이 복수의 배터리 셀을 가지는 경우, 복수의 배터리 셀은 직렬, 병렬 또는 두가지가 혼합되어 연결될 수 있다.
릴레이(20)는, 배터리(11) 및 인버터(30)를 연결하는 전력 경로를 통해, 배터리(11)에 전기적으로 직렬 연결된다. 릴레이(20)는, 배터리 관리 시스템(100)으로부터의 스위칭 신호에 응답하여, 온오프 제어된다. 릴레이(20)는, 코일의 자기력에 의해 온오프되는 기계식 컨택터이거나, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect transistor)과 같은 반도체 스위치일 수 있다.
인버터(30)는, 배터리 관리 시스템(100) 또는 차량 컨트롤러(2)로부터의 명령에 응답하여, 셀 그룹(12)으로부터의 직류 전류를 교류 전류로 변환하도록 제공된다.
전기 모터(40)는, 인버터(30)로부터의 교류 전력을 이용하여 구동한다. 전기 모터(40)로는, 예컨대 3상 교류 모터(40)를 이용할 수 있다.
배터리 관리 시스템(100)은, 온도 센서(110), 온도 센서(120) 및 배터리 컨트롤러(150)를 포함한다. 배터리 관리 시스템(100)은, 전압 센서(130), 전류 센서(140) 및 통신 회로(160) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 이하에서는, 배터리 관리 시스템(100)이 전압 센서(130), 전류 센서(140) 및 통신 회로(160)를 모두 포함하는 것으로 가정하여 설명하겠다.
온도 센서(110)는, 배터리(11)의 온도인 배터리 온도를 측정하고, 측정된 배터리 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성된다. 온도 센서(110)는, 배터리(11)의 실제 온도와 근접한 온도를 측정할 수 있도록, 케이스(13) 내에 배치될 수 있다.
온도 센서(120)는, 배터리(11)로부터 이격된 소정 위치의 온도인 외부 온도를 측정하고, 측정된 외부 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성된다. 온도 센서(120)는, 배터리(11)와 외기 간의 열 교환이 이루어지는 케이스(13) 외부의 소정 위치에 배치될 수 있다.
열전대 등과 같은 공지의 온도 측정 소자를 온도 센서(110)와 온도 센서(120)로 이용할 수 있다.
전압 센서(130)는, 배터리(11)에 병렬 연결되어, 배터리(11)의 양단에 걸친 전압인 배터리 전압을 측정하고, 측정된 배터리 전압을 나타내는 전압 신호를 생성하도록 구성된다.
전류 센서(140)는, 배터리(11)와 인버터(30) 간의 전류 경로를 통해 배터리(11)에 직렬로 연결된다. 전류 센서(140)는, 배터리(11)를 통해 흐르는 전류인 배터리 전류를 측정하고, 측정된 배터리 전류를 나타내는 전류 신호를 생성하도록 구성된다.
통신 회로(160)는, 배터리 컨트롤러(150)와 차량 컨트롤러(2) 간의 유선 통신 또는 무선 통신을 지원하도록 구성된다. 유선 통신은 예컨대 캔(CAN: contoller area network) 통신일 수 있고, 무선 통신은 예컨대 지그비나 블루투스 통신일 수 있다. 물론, 배터리 컨트롤러(150)와 차량 컨트롤러(2) 간의 유무선 통신을 지원하는 것이라면, 통신 프토토콜의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 통신 회로(160)는, 배터리 컨트롤러(150) 및/또는 차량 컨트롤러(2)로부터 수신된 정보를 사용자가 인식 가능한 형태로 제공하는 출력 디바이스(예, 디스플레이, 스피커)를 포함할 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 릴레이(20), 온도 센서(110), 온도 센서(120), 전압 센서(130), 전류 센서(140) 및 통신 회로(160)에 동작 가능하게 결합된다. 두 구성이 동작 가능하게 결합된다는 것은, 단방향 또는 양방향으로 신호를 송수신 가능하도록 두 구성이 직간접적으로 연결되어 있음을 의미한다.
배터리 컨트롤러(150)는, 온도 센서(110)로부터의 온도 신호, 온도 센서(120)로부터의 온도 신호, 전압 센서(130)로부터의 전압 신호 및 전류 센서(140)로부터의 전류 신호를 수집할 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는 메모리를 포함할 수 잇다. 메모리는, 예컨대 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 메모리는, 배터리 컨트롤러(150)에 의한 연산 동작에 요구되는 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리는, 배터리 컨트롤러(150)에 의한 연산 동작의 결과를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 키-온 신호에 응답하여, 릴레이(20)를 턴 온시킬 수 있다. 배터리 컨트롤러(150)는, 키-오프 신호에 응답하여, 릴레이(20)를 턴 오프시킬 수 있다. 대안적으로, 릴레이(20)의 온오프 제어는, 배터리 컨트롤러(150) 대신 차량 컨트롤러(2)가 담당할 수 있다.
릴레이(20)가 턴 온되어 있는 동안, 배터리(11)는 사용 상태로 된다. 반대로, 릴레이(20)가 턴 오프되어 있는 동안, 배터리(11)는 휴지 상태로 된다. 사용 상태란, 배터리(11)가 충방전 중인 상태이며, '사이클 상태'라고 칭할 수도 있다. 휴지 상태란, 배터리(11)의 충방전이 정지된 상태이며, '캘린더 상태'라고 칭할 수도 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)가 사용 상태로 있는 동안, 전압 신호 및 전류 신호를 기초로, 배터리(11)의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 결정할 수 있다. SOC는, 배터리(11)의 완전 충전 용량에 대한 잔존 용량의 비율로서, 통상 0~1 또는 0~100%의 범위로 처리된다. SOC의 결정에는, 암페어 카운팅, OCV(Open Circuit Voltage)-SOC 커브 및/또는 칼만 필터 등과 같은 공지의 방식이 활용될 수 있다.
키-오프 신호는, 사용 상태로부터 휴지 상태로의 전환을 나타낸다. 배터리 컨트롤러(150)에 의해 키-오프 신호가 수신된 시점은, 휴지 시작 시점이다.
배터리 컨트롤러(150)는, 키-오프 신호가 수신되는 경우, 배터리(11)의 자가발열 이상을 식별하기 위한 동작들을 실행할 수 있다.
도 2는 배터리(11)가 휴지 상태로 유지 중에 배터리 온도의 측정값과 예측값의 시계열적 변화를 예시적으로 보여주는 그래프이고, 도 3은 배터리(11)가 휴지 상태로 유지 중에 배터리 온도를 예측하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
배터리 컨트롤러(150)는, 키-오프 신호에 응답하여, 휴지 시작 시점에서의 배터리(11)의 SOC인 기준 SOC를 기초로, 기준 시간(Δt)을 결정할 수 있다. SOC는 배터리(11)에 저장된 에너지를 나타내므로, 배터리(11)가 자가발열 이상인 경우, SOC가 클수록 배터리(11)의 발열 속도가 빨라지는 경향이 있다. 따라서, 기준 SOC에 맞춰 기준 시간(Δt)을 결정함으로써, 휴지 중인 배터리(11)의 자가발열 이상을 효과적으로 식별할 수 있다. 이를 위해, 기준 SOC와 기준 시간 간의 관계를 나타내는 데이터 테이블이나 함수가 메모리에 미리 기록될 수 있고, 배터리 컨트롤러(150)는 메모리로부터 기준 SOC에 연관된 기준 시간을 독출할 수 있다. 상대적으로 큰 기준 SOC는 상대적으로 짧은 기준 시간에 연관될 수 있다. 일 예로, Δt = D1/(기준 SOC+ D2)+D3. D1, D2는 및 D3은 각각 기준 SOC가 0%과 100% 사이에서 변화할 때에 Δt을 양의 값이 되도록 미리 정해진 계수일 수 있다. 물론, 기준 시간(Δt)은, 기준 SOC에 기초로 결정되는 대신, 일정값(예, 0.1초)으로 미리 정해져 있을 수도 있다.
도 2에서, t0는 휴지 시작 시점, Δt는 기준 시간, TA0는 휴지 시작 시점에서 측정된 배터리 온도를, TB0는 휴지 시작 시점에서 측정된 외부 온도, 가로축은 휴지 시작 시점으로부터 경과된 시간, 세로축은 배터리 온도를 나타낸다. t1, t2, t3, t4 각각은 온도 감시 루틴이 실행되는 주기의 시작 시점 또는 측정 타이밍이다. 또한, 커브(201)는 배터리 온도의 측정값의 시계열, 커브(202)는 외부 온도의 측정값의 시계열, 커브(210)는 배터리 온도의 예측값의 시계열을 나타낸다.
도 3은, 배터리 온도, 외부 온도 및 온도 변화율 간의 관계를 예시하는 그래프이다. 도 3에서, 가로축은 외부 온도를, 세로축은 배터리(11)의 온도 변화율을 나타낸다. 커브(300)는, 배터리 온도가 TA0인 경우에 외부 온도에 따른 정상 배터리의 온도 변화율을 나타낸다. 정상 배터리는, 자가발열 이상이 없는 배터리를 칭한다. 설명의 편의를 위해, 도 3에서 온도 변화율은 기준 기준(Δt) 당 온도 변화량으로 도시하였다.
배터리 컨트롤러(150)는, 휴지 시작 시점(t0)에서 측정된 배터리 온도(TA0) 및 외부 온도(TB0)를 기초로, 휴지 시작 시점(t0)으로부터 기준 시간(Δt) 후의 배터리 온도를 예측한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 컨트롤러(150)는, 배터리 온도(TA0)에 연관된 커브(300)로부터 외부 온도(TB0)에서의 온도 변화량(R0)을 결정한다. TA0 > TB0이므로, 온도 변화량(R0)은 음의 값이다. 온도 변화량(R0)은, t0으로부터 향후 Δt에 걸친 배터리(11)의 온도 변화량의 예측값이다. 그 다음, 온도 변화량(R0)과 배터리 온도(TA0)의 합과 동일하게, 휴지 시작 시점(t0)으로부터 기준 시간(Δt)이 경과된 시점(t1)에서의 배터리 온도의 예측값(TC1)을 결정한다. 즉, TC1 = TA0+R0 < TA0.
배터리 컨트롤러(150)는, 키-오프 신호에 응답하여, 기준 SOC를 기초로, 기준 온도(TR)를 더 결정할 수 있다. 기준 온도(TR)는, 배터리 온도의 측정값과 예측값 간의 비교를 위한 온도 차이를 나타내는 파라미터이다. 배터리 온도의 측정값이 배터리 온도의 예측값보다 기준 온도(TR) 이상 큰 경우에 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정된다. 본 발명에서, 배터리 온도의 예측값은, 그와 비교되는 배터리 온도의 측정값보다 한 주기 앞서 결정된 것이다. 즉, 임의의 주기에서 예측되는 배터리 온도는, 그로부터 기준 시간이 경과된 다음 주기에서의 배터리 온도에 대한 추정일 수 있다. 기준 SOC와 기준 온도 간의 관계를 나타내는 데이터 테이블이나 함수가 메모리에 미리 기록될 수 있고, 배터리 컨트롤러(150)는 메모리로부터 기준 SOC에 연관된 기준 온도를 결정할 수 있다. SOC가 클수록 배터리(11)의 발열 속도가 빨라지는 경향이 있으므로, 상대적으로 기준 SOC는 상대적으로 높은 기준 온도에 연관될 수 있다. 일 예로, TR = (기준 SOC×F1)+F2. F1는 및 F2은 각각 기준 SOC가 0%과 100% 사이에서 변화할 때에 TR이 0℃을 초과하도록 미리 정해진 계수일 수 있다. 물론, 기준 온도는, 기준 SOC에 기초하는 대신 일정값으로 미리 정해져 있을 수도 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 휴지 시작 시점으로부터 배터리(11)가 휴지 상태로 유지되는 중에 주기적으로 온도 감시 루틴을 실행하도록 구성된다. 온도 감시 루틴이 실행되는 주기의 길이는 기준 시간과 동일할 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 온도 감시 루틴의 실행 시마다, 휴지 시작 시점(t0)으로부터 현 주기까지의 휴지 기간에 걸쳐 반복 측정되는 배터리 온도와 외기 온도 각각의 시계열을 기초로, 배터리(11)의 자가발열 이상 유무를 식별하기 위한 일련의 동작들을 수행하도록 구성된다. 도 2에서, t1, t2, t3는 각각 온도 감시 루틴의 실행 시점을 나타낼 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 현 주기의 배터리 온도 및 외부 온도를 측정한다. 즉, 배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)의 휴지 중, 배터리 온도 및 외부 온도 각각의 최신값을 주기적으로 취득하여 메모리에 기록한다. 예컨대, t1에서 온도 감시 루틴이 실행되는 경우 TA1 및 TB1이 배터리 온도 및 외부 온도 각각의 측정값으로 기록되고, t2에서 온도 감시 루틴이 실행되는 경우 TA2 및 TB2이 배터리 온도 및 외부 온도 각각의 측정값으로 기록되고, t3에서 온도 감시 루틴이 실행되는 경우 TA3 및 TB3이 배터리 온도 및 외부 온도 각각의 측정값으로 기록된다.
배터리 컨트롤러(150)는, 현 주기에 측정된 배터리 온도가 이전 주기에서 예측된 배터리 온도와 기준 온도의 합보다 작은 경우, 이전 주기에서 예측된 배터리 온도와 현 주기에서 측정된 외부 온도를 기초로, 다음 주기에서의 배터리 온도를 예측한다. 도 2 및 도 3에 있어서, n은 주기 넘버를 나타내는 1 이상의 자연수이고, tn은 배터리(11)의 휴지 중에 n번째 주기에서 실행되는 온도 감시 루틴의 측정 타이밍(시간 인덱스)라고 할 때, TAn은 tn에서 측정된 배터리 온도, TBn은 tn에서 측정된 외부 온도, TCn은 tn-Δt에서 예측되는 tn에서의 배터리 온도다. TR이 기준 온도라고 할 때, TAn < (TCn+TR)인 경우, TCn와 TBn에 기초하여 tn+Δt에서의 배터리 온도가 예측된다.
일 예로, t1에서, TD1 = TC1+TR > TA1이므로, 배터리 컨트롤러(150)는 커브(301)로부터 TB1에 연관된 온도 변화량(R1)을 결정한다. 커브(301)는, 배터리 온도가 TC1인 경우에 외부 온도에 따른 정상 배터리의 온도 변화율을 나타낸다. TC1 > TB1이므로, 온도 변화량(R1)은 음의 값이다. 온도 변화량(R1)은, t1으로부터 향후 Δt에 걸친 배터리(11)의 온도 변화량의 예측값이다. 배터리 컨트롤러(150)는, 온도 변화량(R1)과 TC1의 합인 TC2와 동일하게 t2에서의 배터리 온도를 예측한다. 즉, TC2 = TC1+R1 < TC1.
다른 예로, t2에서, TD2 = TC2+TR > TA2이므로, 배터리 컨트롤러(150)는 t2에서 커브(302)로부터 TB2에 연관된 온도 변화량(R2)을 결정한다. 커브(302)는, 배터리 온도가 TC2인 경우에 정상 배터리의 외부 온도에 따른 온도 변화율을 나타낸다. TC2 > TB2이므로, 온도 변화량(R2)은 음의 값이다. 온도 변화량(R2)은, t2으로부터 향후 Δt에 걸친 배터리(11)의 온도 변화량의 예측값이다. 배터리 컨트롤러(150)는, 온도 변화량(R2)과 TC2의 합인 TC3와 동일하게 t3에서의 배터리 온도를 예측한다. 즉, TC3 = TC2+R2 < TC2.
반면, 배터리 컨트롤러(150)는, 현 주기에 측정된 배터리 온도가 이전 주기에서 예측된 배터리 온도와 기준 온도의 합과 같거나 더 큰 경우, 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정한다. 예를 들어, t3에서, TD3 = TC3 + TR < TA3이므로, 배터리 컨트롤러(150)는 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정한다.
도 2는 배터리 온도가 외부 온도보다 높은 상황에 관한 것이기 때문에, 도 3에서는 커브(300, 301, 302)를 0 [℃/Δt] 미만의 구간에 대해 도시하였다. 물론, 커브(300, 301, 302)에는 0 [℃/Δt] 이상의 범위에 대한 온도 변화율까지도 기록되어 있을 수 있고, 배터리 온도가 외부 온도 이상인 상황에서 0 [℃/Δt] 이상의 범위에 대한 온도 변화율이 배터리 온도의 예측값을 결정하는 데에 이용될 수 있다.
또한, 도 3에는 3개의 배터리 온도(TA0, TC1, TC2)에 대한 3개의 커브(300, 301, 302)만이 예시적으로 도시되어 있으나, 소정 범위(예, -30~50℃) 내의 배터리 온도에 대한 외부 온도와 온도 변화량 간의 관계가 기록된 데이터 테이블이나 함수가 배터리 컨트롤러(150)의 메모리에 미리 기록되어 있을 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리(11)가 자가발열 이상인 경우, 휴지 중임에도 배터리(11) 내부적으로 발생되는 열로 인해, 시간이 경과할수록 배터리 온도의 측정값과 예측값 간의 차이가 증가하는 경향이 나타남을 알 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)의 휴지 중, 배터리 온도의 이전 측정값이 외부 온도의 이전 측정값보다 큼에도, 배터리 온도의 최신 측정값이 이전 측정값으로부터 오히려 증가된 경우, 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정할 수 있다. 일 예로, 도 2와는 달리, TA1 > TA0 > TB0인 경우 t2에 도달하기 전에 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정되고, TA2 > TA1 > TB1인 경우 t3에 도달하기 전에 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정된다.
배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)의 휴지 중, 배터리 온도의 이전 측정값이 외부 온도의 이전 측정값보다 큼에도, 배터리 온도의 최신 측정값이 이전 측정값으로부터 오히려 증가됨과 아울러 배터리 온도의 최신 측정값과 이전 측정값 간의 차이가 온도 변화량의 최신 예측값의 절대값의 소정 비율을 초과하는 경우, 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정할 수 있다. 일 예로, 도 2와는 달리, TA1 > TA0 > TB0이고 (TA1 - TA0) > (R0 × K)인 경우 t2에 도달하기 전에 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정되고, TA2 > TA1 > TB1이고 (TA2 - TA01) > (R1 × K)인 경우 t3에 도달하기 전에 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정된다. K는 -1보다 크고 0보다 작은 소정의 계수이다.
한편, 외부 온도가 실제 배터리 온도보다 훨씬 낮다면, 배터리(11)가 자가발열 이상이라더도 배터리(11)의 방열 속도가 발열 속도를 넘어서기 때문에 배터리(11)의 휴지 중에 주기적으로 측정되는 배터리 온도는 점차 감소할 수 있다. 본 발명은, 배터리(11)의 휴지 중에 측정되는 배터리 온도가 감소하더라도, 배터리 온도의 측정값과 예측값을 주기적으로 산출 및 상호 비교함으로써, 배터리(11)의 자가발열 이상을 효과적으로 검출해낼 수 있다.
배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정되는 경우, 휴지 시작 시점(t0)으로부터 경과된 총 시간, 배터리 온도의 최신 측정값 및 배터리 온도의 최신 예측값을 기초로, 자가발열 이상의 심각도를 결정할 수 있다. 이 경우, 총 시간이 짧을수록, 배터리 온도의 최신 측정값이 클수록, 그리고 배터리 온도의 최신 예측값이 작을수록, 자가발열 이상의 심각도는 증가할 수 있다. 일 예로, 자가발열 이상의 심각도는 다음의 수식을 이용하여 결정될 수 있다.
<수식>
P = (TAn-TCn)/(tn-t0) × Q
위 수식에서, (tn-t0)는 총 시간, TAn은 현 주기에서 측정된 배터리 온도(즉, 배터리 온도의 최신 측정값), TCn은 이전 주기에서 예측된 배터리 온도(즉, 배터리 온도의 최신 예측값), Q는 소정의 변환 계수, P는 자가발열 이상의 심각도이다.
배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정되는 경우, 휴지 중인 배터리(11)에 대한 사용 상태로의 전환을 금지할 수 있다. 배터리 컨트롤러(150)는, 통신 회로(160)를 이용하여, 차량 컨트롤러(2)에게 폴트 신호를 전송할 수 있다. 폴트 신호는, 자가발열 이상 여부 및 자가발열 이상의 심각도를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 차량 컨트롤러(2)는, 폴트 신호가 수신되는 경우, 인버터(30)의 구동을 차단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 4의 방법은, 배터리(11)가 사용 상태로부터 휴지 상태로 전환되는 휴지 시작 시점(t0)으로부터 배터리(11)가 휴지 상태로 유지되는 동안에 배터리 관리 시스템(100)에 의해 실행 가능하다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 단계 S410에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 휴지 시작 시점(t0)에서 배터리 온도(TA0) 및 외부 온도(TB0)를 측정한다.
단계 S420에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 휴지 시작 시점(t0)에서 측정된 배터리 온도(TA0) 및 외부 온도(TB0)를 기초로, 휴지 시작 시점(t0)으로부터 기준 시간(Δt)이 경과된 시점(t1)에서의 배터리 온도(TC1)를 예측한다.
단계 S430에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 이전 측정 타이밍으로부터 기준 시간(Δt)이 경과되었는지 여부를 판정한다. 단계 S420의 값이 "예"인 경우, 단계 S430이 실행된다.
단계 S440에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 온도 감시 루틴을 실행한다. 온도 감시 루틴은, 단계 S452, S454, S456 및 S458을 포함한다.
단계 S452에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 현 주기의 배터리 온도 및 외부 온도를 측정한다. 즉, 온도 센서(110)를 이용하여 배터리 온도의 최신 측정값을 결정하고 온도 센서(120)를 이용하여 외부 온도의 최신 측정값을 결정한다. 일 예로, n이 휴지 시작 시점(t0)으로부터 기준 시간(Δt)이 경과될 때마다 1씩 증가되는 자연수라고 할 때, 현 주기의 측정 타이밍 tn(n은 1 이상의 자연수)에서 측정된 배터리 온도 및 외부 온도는 각각 TAn 및 TBn이다.
단계 S454에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 현 주기에 측정된 배터리 온도(TAn)가 이전 주기에 예측된 배터리 온도(TCn)와 기준 온도(TR)의 합보다 작은지 여부를 판정한다. 도 2를 참조하면, n=1 또는 n=2인 경우 단계 S454의 값이 "예"로 된다. 단계 S454의 값이 "예"인 경우, 단계 S456이 실행된다. 도 2를 참조하면, n=3인 경우 단계 S454의 값이 "아니오"로 된다. 단계 S454의 값이 "아니오"인 것은, 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정되었음을 나타낸다. 단계 S454의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S458이 실행된다.
단계 S456에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 이전 주기에 예측된 배터리 온도(TCn)와 현 주기에 측정된 외부 온도(TBn)를 기초로, 다음 주기에서의 배터리 온도(TC3)를 예측한다. 일 예로, n=2인 경우, 배터리 컨트롤러(150)는, 배터리 온도의 예측값(TC2)에 연관된 커브(302)로부터 외부 온도의 측정값(TB2)에 연관된 온도 변화량(R2)을 결정하고, 온도 변화량(R2)을 배터리 온도의 예측값(TC2)에 합하여 다음의 측정 타이밍(t3)에서의 배터리 온도(TC3)를 예측한다.
단계 S458에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)에 대한 휴지 상태로부터 사용 상태로의 전환을 금지한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 5의 방법은, 배터리(11)가 사용 상태로부터 휴지 상태로 전환되는 휴지 시작 시점(t0)으로부터 배터리(11)가 휴지 상태로 유지되는 동안에 배터리 관리 시스템(100)에 의해 실행 가능하다.
도 1 내지 도 3 및 도 5를 참조하면, 단계 S510에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 휴지 시작 시점(t0)에서 배터리 온도(TA0) 및 외부 온도(TB0)를 측정한다.
단계 S512에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)의 SOC를 기초로, 기준 정보를 결정한다. 기준 정보는, 기준 시간(Δt) 및 기준 온도(TR) 중 적어도 하나를 포함한다.
단계 S520에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 휴지 시작 시점(t0)에서 측정된 배터리 온도(TA0) 및 외부 온도(TB0)를 기초로, 휴지 시작 시점(t0)으로부터 기준 시간(Δt)이 경과된 시점(t1)에서의 배터리 온도(TC1)를 예측한다.
단계 S530에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 이전 측정 타이밍으로부터 기준 시간(Δt)이 경과되었는지 여부를 판정한다. 단계 S520의 값이 "예"인 경우, 단계 S530이 실행된다.
단계 S540에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 온도 감시 루틴을 실행한다. 온도 감시 루틴은, 단계 S552, S554, S556, S557 및 S558을 포함한다.
단계 S552에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 현 주기의 배터리 온도 및 외부 온도를 측정한다. 즉, 온도 센서(110)를 이용하여 배터리 온도의 최신 측정값을 결정하고 온도 센서(120)를 이용하여 외부 온도의 최신 측정값을 결정한다. 일 예로, n이 휴지 시작 시점(t0)으로부터 기준 시간(Δt)이 경과될 때마다 1씩 증가되는 자연수라고 할 때, 현 주기의 측정 타이밍 tn(n은 1 이상의 자연수)에서 측정된 배터리 온도 및 외부 온도는 각각 TAn 및 TBn이다.
단계 S554에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 현 주기에 측정된 배터리 온도(TAn)가 이전 주기에 예측된 배터리 온도(TCn)와 기준 온도(TR)의 합보다 작은지 여부를 판정한다. 도 2를 참조하면, n=1 또는 n=2인 경우 단계 S554의 값이 "예"로 된다. 단계 S554의 값이 "예"인 경우, 단계 S556이 실행된다. 도 2를 참조하면, n=3인 경우 단계 S554의 값이 "아니오"로 된다. 단계 S554의 값이 "아니오"인 것은, 배터리(11)가 자가발열 이상인 것으로 판정되었음을 나타낸다. 단계 S554의 값이 "아니오"인 경우, 단계 S558이 실행된다.
단계 S556에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 이전 주기에 예측된 배터리 온도(TCn)와 현 주기에 측정된 외부 온도(TBn)를 기초로, 다음 주기에서의 배터리 온도(TC3)를 예측한다. 일 예로, n=2인 경우, 배터리 컨트롤러(150)는, 배터리 온도의 예측값(TC2)에 연관된 커브(302)로부터 외부 온도의 측정값(TB2)에 연관된 온도 변화량(R2)을 결정하고, 온도 변화량(R2)을 배터리 온도의 예측값(TC2)에 합하여 다음의 측정 타이밍(t3)에서의 배터리 온도(TC3)를 예측한다.
단계 S557에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 휴지 시작 시점(t0)으로부터 경과된 총 시간(tn-t0), 현 주기에 측정된 배터리 온도(TAn) 및 이전 주기에 예측된 배터리 온도(TCn)를 기초로, 자가발열 이상의 심각도를 결정한다.
단계 S558에서, 배터리 컨트롤러(150)는, 배터리(11)에 대한 휴지 상태로부터 사용 상태로의 전환을 금지한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
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.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 전기 차량 2: 차량 컨트롤러
10: 배터리 팩 11: 배터리
20: 릴레이 30: 인버터
40: 전기 모터
100: 배터리 관리 시스템
110, 120: 온도 센서
150: 배터리 컨트롤러
10: 배터리 팩 11: 배터리
20: 릴레이 30: 인버터
40: 전기 모터
100: 배터리 관리 시스템
110, 120: 온도 센서
150: 배터리 컨트롤러
Claims (10)
- 배터리의 온도인 배터리 온도를 측정하도록 구성되는 제1 온도 센서;
상기 배터리로부터 이격된 소정 위치의 온도인 외부 온도를 측정하도록 구성되는 제2 온도 센서; 및
상기 배터리가 사용 상태로부터 휴지 상태로 전환되는 휴지 시작 시점에서 측정된 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 기초로 상기 휴지 시작 시점으로부터 기준 시간이 경과된 시점에서의 상기 배터리 온도를 예측하고, 상기 배터리가 상기 휴지 상태로 유지 중에 상기 기준 시간이 경과될 때마다 주기적으로 온도 감시 루틴을 실행하도록 구성되는 배터리 컨트롤러를 포함하되,
상기 배터리 컨트롤러는, 상기 온도 감시 루틴이 실행될 때마다,
현 주기의 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 측정하고,
현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 기준 온도의 합보다 작은 경우, 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 현 주기에 측정된 상기 외부 온도를 기초로, 다음 주기에서의 상기 배터리 온도를 예측하고,
현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 상기 기준 온도의 합과 같거나 더 큰 경우, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 컨트롤러는,
현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 상기 기준 온도의 합보다 작은 경우,
이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 현 주기에 측정된 상기 외부 온도를 기초로, 향후 상기 기준 시간에 걸친 상기 배터리의 온도 변화량을 예측하고,
상기 온도 변화량을 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도에 합하여, 다음 주기에서의 상기 배터리 온도를 예측하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 컨트롤러는,
상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 기초로, 상기 기준 시간을 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 컨트롤러는,
(i)이전 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 측정된 상기 외부 온도보다 크고, (ii)현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 측정된 상기 배터리 온도보다 큰 경우, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 컨트롤러는,
상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 휴지 시작 시점으로부터 경과된 총 시간, 현 주기에 측정된 상기 배터리 온도 및 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도를 기초로, 자가발열 이상의 심각도를 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 컨트롤러는,
상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 배터리에 대한 상기 휴지 상태로부터 상기 사용 상태로의 전환을 금지하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 배터리 컨트롤러는,
상기 배터리의 SOC(State Of Charge)를 기초로, 상기 기준 온도를 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 팩.
- 제8항에 따른 상기 배터리 팩을 포함하는 전기 차량.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템에 의해 실행 가능한 배터리 감시 방법에 있어서,
상기 배터리가 사용 상태로부터 휴지 상태로 전환되는 휴지 시작 시점에서 측정된 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 기초로 기준 시간 후의 상기 배터리 온도를 예측하는 단계; 및
상기 배터리가 휴지 상태로 유지 중에 상기 기준 시간이 경과될 때마다 주기적으로 온도 감시 루틴을 실행하는 단계를 포함하고,
상기 온도 감시 루틴은,
현 주기의 상기 배터리 온도 및 상기 외부 온도를 측정하는 단계;
현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 기준 온도의 합보다 작은 경우, 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 현 주기에 측정된 상기 외부 온도를 기초로, 다음 주기에서의 상기 배터리 온도의 예측값을 결정하는 단계; 및
현 주기에 측정된 상기 배터리 온도가 이전 주기에 예측된 상기 배터리 온도와 상기 기준 온도의 합과 같거나 더 큰 경우, 상기 배터리가 자가발열 이상인 것으로 판정하는 단계를 포함하는 배터리 감시 방법.
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| KR1020210034219A KR20220129386A (ko) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 |
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| KR1020210034219A KR20220129386A (ko) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 |
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