KR20230001440A - 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 직렬 연결된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 검출하는 센싱 회로; 및 각 배터리 셀에 대해, 상기 셀 전압을 나타내는 전압 검출값들의 제1 시계열 데이터를 갱신하는 제어 회로를 포함한다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 시계열 데이터에서 특징점을 식별gks다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 상기 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들의 제2 시계열 데이터를 갱신한다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제2 시계열 데이터의 추세값을 결정한다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 상기 추세값을 기준값과 비교하여, 각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출한다.
Description
본 발명은, 배터리 셀의 단선 고장을 검출하는 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 있다.
전기 차량이나 에너지 저장 시스템과 같이 대용량이면서 고전압이 요구되는 어플리케이션을 위한 배터리 팩은, 적어도 하나의 셀 그룹을 포함하며, 각 셀 그룹은 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함한다.
배터리 셀은, 전극 조립체를 전해질과 함께 외장재 내에 동봉함으로써 제조된다. 전극 조립체는, 다수의 양극판과 다수의 음극판이 적어도 하나의 세퍼레이터를 통해 적층되어 상호 절연된 구조를 가진다. 배터리 셀은 양극 리드 및 음극 리드를 구비한다. 양극 리드의 일단은 외장재 내에서 다수의 양극판으로부터 연장된 다수의 양극탭에 접속되고, 양극 리드의 타단은 양극 단자로서 외장재의 외부로 노출된다. 유사하게, 음극 리드의 일단은 외장재 내에서 다수의 음극판으로부터 연장된 다수의 음극탭에 접속되고, 음극 리드의 타단은 음극 단자로서 외장재의 외부로 노출된다.
배터리 셀은 다양한 내외부적 요인들로 인해 점차 노화되며, 장기간에 걸쳐 누적된 데미지나 단기간에 발생된 강한 충격 등으로 인해, 배터리 셀에 단선 고장이 발생할 수 있다. 단선 고장은 완전 단선 고장과 국부 단선 고장으로 구분될 수 있다.
완전 단선 고장이라 함은, 배터리 셀의 양극 단자와 음극 단자 간의 전류 경로가 제거된 상태를 칭한다. 예컨대, 양극 리드가 끊어지거나, 음극 리드가 끊어지거나, 모든 양극탭이 끊어지거나, 또는 모든 음극탭이 끊어진 경우를 들 수 있다. 이에 반해, 국부 단선 고장이라 함은, 배터리 셀의 양극 단자와 음극 단자 간의 전류 경로가 존재하지만, 외장재 내부에 위치하는 구성들에 미세 손상이 발생되어, 전류 경로의 저항값이 배터리 셀의 내외부 상황에 따라 불규칙하게 변동 가능한 상태를 칭한다. 배터리 셀은, 완전 단선 고장 시에는 충방전 전류의 흐름이 불가한 반면, 국부 단선 고장 시에는 충방전 전류의 흐름이 가능하다.
셀 그룹에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀이 완전 단선 고장인 경우에는 충방전 전류가 차단되므로, 셀 그룹에 포함된 배터리 셀들 적어도 하나가 완전 단순 고장임을 즉각적으로 검출할 수 있다.
그러나, 특정 배터리 셀이 국부 단선 고장인 경우에는, 셀 그룹을 통한 충방전 전류의 흐름이 가능하므로, 국부 단선 고장을 검출해내기 어렵다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 셀 그룹의 충전, 방전 또는 휴지 중에 검출되는 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압의 경시적 변화 이력을 기초로, 각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출하는 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 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, 직렬 연결된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 검출하도록 구성되는 센싱 회로; 및 각 배터리 셀에 대해, 상기 셀 전압을 나타내는 전압 검출값들의 제1 시계열 데이터를 갱신하도록 구성되는 제어 회로를 포함한다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 시계열 데이터에서 특징점을 식별하도록 구성된다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 상기 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들의 제2 시계열 데이터를 갱신하도록 구성된다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제2 시계열 데이터의 추세값을 결정하도록 구성된다. 상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 상기 추세값을 기준값과 비교하여, 각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출하도록 구성된다.
상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 상기 제1 시계열 데이터에 시간순으로 최근에 추가된 제1 내지 제3 전압 검출값을 비교하여, 상기 제2 전압 검출값이 상기 특징점인지 여부를 식별하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해, 상기 제1 시계열 데이터에 시간순으로 최근에 추가된 제1 내지 제3 전압 검출값 중, 상기 제2 전압 검출값이 상기 제1 전압 검출값 및 상기 제3 전압 검출값보다 마진값 이상 큰 경우 또는 상기 제2 전압 검출값이 상기 제1 전압 검출값 및 상기 제3 전압 검출값보다 상기 마진값 이상 작은 경우, 상기 제2 전압 검출값이 상기 특징점인 것으로 식별하도록 구성될 수 있다.
상기 추세값은, 상기 제2 시계열 데이터의 산포도일 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 복수의 배터리 셀의 복수의 상기 산포도의 평균값에 임계값을 합하여, 상기 기준값을 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 추세값은, 상기 제2 시계열 데이터의 회귀 직선의 기울기일 수 있다.
상기 제어 회로는, 상기 복수의 배터리 셀의 복수의 상기 기울기의 평균값에 임계값을 합하여, 상기 기준값을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 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, 직렬 연결된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 검출하는 단계; 각 배터리 셀에 대해, 상기 셀 전압을 나타내는 전압 검출값들의 제1 시계열 데이터를 갱신하는 단계; 및 각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출하는 단계를 포함한다. 각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출하는 단계는, 제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 시계열 데이터에서 특징점을 식별하는 단계; 상기 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들의 제2 시계열 데이터를 갱신하는 단계; 제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제2 시계열 데이터의 추세값을 결정하는 단계; 및 상기 추세값을 기준값과 비교하여, 상기 국부 단선 고장을 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 셀 그룹의 충전, 방전 또는 휴지 중에 검출되는 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압의 경시적 변화 이력을 기초로, 각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출할 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 도 1에 도시된 배터리 셀의 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 셀의 국부 단선 고장을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 4는 도 2의 배터리 셀의 전극 조립체를 복수의 단위 셀이 병렬 연결된 등가 회로로 표현한 도면이다.
도 5는 고장 배터리 셀의 셀 전압의 경시적 변화를 예시적으로 보여주는 그래프이다.
도 6은 배터리 셀의 국부 단선 고장의 검출에 이용되는 누적 카운트들의 시계열을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 차량의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
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도 6은 배터리 셀의 국부 단선 고장의 검출에 이용되는 누적 카운트들의 시계열을 설명하는 데에 참조되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 8은 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 <~부(unit)>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) 및 전기 부하(30)를 포함한다. 배터리 팩(10)의 충방전 단자(P+, P-)는, 충전 케이블 등을 통해 충전기(3)에 전기적으로 결합될 수 있다. 충전기(3)는, 전기 차량(1)에 포함된 것이거나, 충전 스테이션에 마련된 것일 수 있다.
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. 충전기(3)는, 차량 컨트롤러(2)와 통신하여, 배터리 팩(10)의 충방전 단자(P+, P-)를 통해 정전류 또는 정전압의 충전 전력을 공급할 수 있다.
배터리 팩(10)은, 셀 그룹(CG), 릴레이(20) 및 배터리 관리 시스템(100)을 포함한다.
셀 그룹(CG)은, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN, N은 2 이상의 자연수)을 포함하며, '배터리 모듈'이라고 칭할 수도 있다. 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)은 서로 직렬로 연결된다. 복수의 배터리 셀(BC1~BCN, N은 2 이상의 자연수)은, 서로 동일한 전기화학적 사양을 가지도록 제조된 것일 수 있다. 이하에서는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)에 공통된 내용을 설명함에서 있어서, 배터리 셀에 대해 부호 'BC'를 부여하였다.
배터리 셀(BC)은, 예컨대 리튬 이온 셀과 같이 반복적인 충방전이 가능한 것이라면, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다.
릴레이(20)는, 셀 그룹(CG) 및 인버터(31)를 연결하는 전력 경로를 통해, 셀 그룹(CG)에 전기적으로 직렬 연결된다. 도 1에서는, 릴레이(20)가 셀 그룹(CG)의 양극 단자와 충방전 단자(P+) 사이에 연결된 것으로 예시되어 있다. 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.
전기 부하(30)는, 인버터(31) 및 전기 모터(32)를 포함한다. 인버터(31)는, 배터리 관리 시스템(100) 또는 차량 컨트롤러(2)로부터의 명령에 응답하여, 배터리 팩(10)에 포함된 셀 그룹(CG)으로부터의 직류 전류를 교류 전류로 변환하도록 제공된다. 전기 모터(32)는, 인버터(31)로부터의 교류 전력을 이용하여 구동한다. 전기 모터(32)로는, 예컨대 3상 교류 모터를 이용할 수 있다.
배터리 관리 시스템(100)은, 센싱 회로(110) 및 제어 회로(160)를 포함한다. 배터리 관리 시스템(100)은, 통신 회로(170)를 더 포함할 수 있다.
센싱 회로(110)는, 배터리 셀(BC)의 상태 파라미터를 취득하도록 구성된다. 배터리 셀(BC)의 상태 파라미터는, 배터리 셀(BC)의 전압, 전류 및/또는 온도를 포함한다. 센싱 회로(110)는, 전압 검출기(120)를 포함한다. 센싱 회로(110)는, 전류 검출기(130), 온도 검출기(140) 및 모션 검출기(150) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
전압 검출기(120)는, 셀 그룹(CG)에 포함된 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각의 양극 단자 및 음극 단자에 연결되어, 배터리 셀(BC)의 양단에 걸친 전압인 셀 전압(V1~VN)을 검출하고, 검출된 셀 전압(V1~VN)을 나타내는 전압 신호를 생성하도록 구성된다.
전류 검출기(130)는, 셀 그룹(CG)과 인버터(31) 간의 전류 경로를 통해 셀 그룹(CG)에 직렬로 연결된다. 전류 검출기(130)는, 셀 그룹(CG)을 통해 흐르는 충방전 전류를 검출하고, 검출된 충방전 전류를 나타내는 전류 신호를 생성하도록 구성된다. 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)는 직렬 연결되어 있으므로, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)에는 공통된 충방전 전류가 흐른다. 전류 검출기(130)는, 션트 저항, 홀 효과 소자 등과 같은 공지의 전류 검출 소자들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다.
온도 검출기(140)는, 셀 그룹(CG)의 온도인 배터리 온도를 검출하고, 검출된 배터리 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성된다. 온도 검출기(140)는, 셀 그룹(CG)의 실제 온도와 근접한 온도를 검출할 수 있도록, 셀 그룹(CG)으로부터 소정 거리 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 온도 검출기(140)는 셀 그룹(CG)에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀(BC)의 표면에 부착될 수 있으며, 배터리 셀(BC)의 표면 온도를 배터리 온도로서 검출할 수 있다. 온도 검출기(140)는, 열전대, 서미스터, 바이메탈 등과 같은 공지의 온도 검출 소자들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다.
모션 검출기(150)는, 셀 그룹(CG)의 움직임(예, 떨림, 변위)을 검출하고, 검출된 움직임의 세기를 나타내는 모션 신호를 생성하도록 구성된다. 모션 신호는, 셀 그룹(CG)의 내부 조건(예, 배터리 셀의 스웰링) 및 외부 조건(예, 전기 차량의 주행 상황) 둘다에 의존한다. 모션 검출기(150)는, 가속도 센서, 변위 센서, 압력 센서 등과 같은 공지의 모션 검출 소자들 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다.
통신 회로(170)는, 제어 회로(160)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, 제어 회로(160)와 차량 컨트롤러(2) 간의 유무선 통신을 지원하는 것이라면, 통신 프토토콜의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 통신 회로(170)는, 제어 회로(160) 및/또는 차량 컨트롤러(2)로부터 수신된 정보를 사용자(운전자)가 인식 가능한 형태로 제공하는 출력 디바이스(예, 디스플레이, 스피커)를 포함할 수 있다.
제어 회로(160)는, 릴레이(20), 센싱 회로(110) 및 통신 회로(170)에 동작 가능하게 결합된다. 두 구성이 동작 가능하게 결합된다는 것은, 단방향 또는 양방향으로 신호를 송수신 가능하도록 두 구성이 직간접적으로 연결되어 있음을 의미한다.
제어 회로(160)는, 셀 그룹(CG)의 충전, 방전 및/또는 휴지 중에, 전압 검출기(120)로부터의 전압 신호, 전류 검출기(130)로부터의 전류 신호, 온도 검출기(140)로부터의 온도 신호 및/또는 모션 검출기(150)로부터의 모션 신호를 일정 간격의 시간마다 수집할 수 있다. 즉, 제어 회로(160)는, 내부에 마련된 ADC(Analog to Digital Converter)를 이용하여, 검출기들(120, 130, 140, 150)로부터 수집된 아날로그 신호들로부터 전압 검출값, 전류 검출값, 온도 검출값 및 모션 검출값을 취득하여 메모리(161)에 기록할 수 있다.
제어 회로(160)는, '배터리 컨트롤러'라고 칭할 수 있으며, 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.
메모리(161)는, 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. 메모리(161)는, 제어 회로(160)에 의한 연산 동작에 요구되는 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(161)는, 제어 회로(160)에 의한 연산 동작의 결과를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(161)는, 배터리 셀(BC)의 국부 단선 고장의 검출에 적용되는 여러 알고리즘들을 저장할 수 있다. 메모리(161)는, 제어 회로(160) 내에 집적화될 수 있다.
전기 부하(30) 및/또는 충전기(3)의 동작 중 릴레이(20)가 턴 온되는 경우, 셀 그룹(CG)은 충전 모드 또는 방전 모드가 된다. 셀 그룹(CG)이 충전 모드 또는 방전 모드에서 사용 중에 릴레이(20)가 턴 오프되는 경우, 셀 그룹(CG)은 휴지 모드로 전환된다.
제어 회로(160)는, 키-온 신호에 응답하여, 릴레이(20)를 턴 온시킬 수 있다. 제어 회로(160)는, 키-오프 신호에 응답하여, 릴레이(20)를 턴 오프시킬 수 있다. 키-온 신호는, 휴지로부터 충전 또는 방전으로의 전환을 요청하는 신호이다. 키-오프 신호는, 충전 또는 방전으로부터 휴지로의 전환을 요청하는 신호이다. 대안적으로, 릴레이(20)의 온오프 제어는, 제어 회로(160) 대신 차량 컨트롤러(2)가 담당할 수 있다.
제어 회로(160)는, 배터리 팩(10)의 충전 중, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각의 전압을 모니터링하여, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)의 최대 전압을 식별할 수 있다. 최대 전압은, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)의 전압 중에서 최대인 것이다.
제어 회로(160)는, 배터리 팩(10)의 방전 중, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각의 전압을 모니터링하여, 최소 전압을 식별할 수 있다. 최소 전압은, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)의 전압 중에서 최소인 것이다.
제어 회로(160)는, 배터리 팩(10)의 충전 중, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)의 최대 전압이 소정의 상한 전압(예, 4.25 V[volt])에 도달 시, 배터리 팩(10)의 충전을 중단할 수 있다.
제어 회로(160)는, 배터리 팩(10)의 방전 중 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)의 최소 전압이 소정의 하한 전압(예, 3.20 V)에 도달 시, 배터리 팩(10)의 방전을 중단할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀의 구조를 예시적으로 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 배터리 셀의 국부 단선 고장을 설명하는 데에 참조되는 도면이고, 도 4는 도 2의 배터리 셀의 전극 조립체를 복수의 단위 셀이 병렬 연결된 등가 회로로 표현한 도면이다. 도 2에 도시된 배터리 셀의 구조는 일예에 불과하며, 그 밖에 다양한 구조가 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 2를 참조하면, 배터리 셀(BC)은, 전극조립체(200), 양극 리드(210), 음극 리드(220) 및 외장재(230)를 포함한다.
전극조립체(200)는, 복수의 양극판(201), 복수의 음극판(202) 및 적어도 하나의 세퍼레이터(203)를 포함한다. 전극조립체 내에서, 복수의 양극판과 복수의 음극판은 적어도 하나의 세퍼레이터(203)에 의해 상호 절연되도록 배치될 수 있다.
복수의 양극판(201) 각각은 그로부터 돌출 형성된 부분인 양극탭(205)을 가지고, 복수의 음극판(202) 각각은 그로부터 돌출 형성된 부분인 음극탭(206)을 가진다. 양극탭들(205)은 양극 리드(210)의 일단부측에 결합되고, 음극탭들(206)은 음극 리드(210)의 일단부측에 결합된다.
전극조립체(200)는, 양극탭들(205)과 음극탭들(206)이 양극 리드(210) 및 음극 리드(220) 각각의 일단부측에 결합된 상태에서, 전해질과 함께 외장재(230) 내에 수용된다. 이에 따라, 외장재(230)의 외부로 노출된 양극 리드(210) 및 음극 리드(220) 각각의 타단부측이 배터리 셀(BC)의 양극 단자와 음극 단자로서 제공된다.
도 3은 도 2의 영역(A)의 확대도로서, 영역(A)은 양극 리드(210)에 찢김 등으로 인한 손상된 부위들(401, 402, 403)을 예시한다. 손상된 부위들(401, 402, 403)은 충방전 전류의 흐름을 방해하므로, 양극 리드(210)의 저항값은 손상된 부위가 없는 정상상태보다 증가한다. 배터리 셀(BC)의 충방전 중이거나 배터리 셀(BC)에 외력이 인가하는 경우, 손상된 부위들(401, 402, 403)에 불규칙인 변형이 유발된다. 따라서, 양극 리드(210)의 손상된 부위들(401, 402, 403)의 크기와 위치에 의존하는 양극 리드(210)의 저항값 역시 불규칙하게 변동된다. 도 3에서는 양극 리드(210)가 손상된 모습의 일 예를 기준으로 설명하였으나, 음극 리드(220), 양극탭들(205) 및/또는 음극탭들(206)에도 공통된 설명이 적용된다.
도 4를 참조하면, 세퍼레이터(230)에 의해 절연되어 있는 하나의 양극판(201)과 하나의 음극판(202)의 쌍을 '단위 셀(UC)'이라고 정의할 경우, 배터리 셀(BC)은 양극 리드(210) 및 음극 리드(220)의 사이에서 복수의 단위 셀(UC1~UCM, M은 2 이상의 자연수)이 병렬 연결된 회로로 등가화될 수 있다.
도 4에 있어서, j=1~M의 자연수라고 할때, 저항(RTj)는 단위 셀(UCj)에 포함된 양극탭(205)과 음극탭(206)의 총 저항값을, 저항(RL)은 양극 리드(210)와 음극 리드(220)의 총 저항값을 나타낸다. 저항(RTj)의 저항값은 단위 셀(UCj)에 포함된 양극탭(205) 및/또는 음극탭(206)에 존재하는 국부 단선 고장의 정도에 의존한다. 저항(RL)의 저항값은 양극 리드(210) 및/또는 음극 리드(220)에 존재하는 국부 단선 고장의 정도에 의존한다. 저항(RTj)과 저항(RL) 각각은, 그 저항값이 배터리 셀(BC)의 내외부적 환경에 따라 불규칙하게 변동한다는 점에서, 제어 불가의 가변 저항이라고 할 수 있다.
도 5는 고장 배터리 셀의 셀 전압의 경시적 변화를 예시적으로 보여주는 그래프이고, 도 6은 배터리 셀의 국부 단선 고장의 검출에 이용되는 누적 카운트들의 시계열을 설명하는 데에 참조되는 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 5에서는, 배터리 셀(BC1)이 국부 단선 고장인 것으로 가정하겠다.
제어 회로(160)는, 셀 그룹(CG)의 충전, 방전 및/또는 휴지 중, 전압 검출기(120)를 이용하여, 배터리 셀(BC)의 셀 전압을 소정의 검출 주기(예, 0.1초)마다 취득할 수 있다. 또한, 제어 회로(160)는, 셀 그룹(CG)의 충전, 방전 및/또는 휴지 중, 전류 검출기(130)를 이용하여, 셀 그룹(CG)의 충방전 전류를 셀 전압의 검출 타이밍과 동일한 타이밍마다 취득할 수 있다. 제어 회로(160)는, 검출 타이밍마다 취득된 배터리 셀(BC)의 셀 전압의 전압 검출값 및 셀 그룹(CG)의 충방전 전류의 전류 검출값을 메모리(161)에 기록할 수 있다. 또한, 제어 회로(160)는, 센싱 회로(110)의 검출 타이밍마다 새롭게 취득된 전압 검출값 및 전류 검출값을 이용하여, 배터리 셀(BC)의 셀 전압의 전압 시계열 데이터('제1 시계열 데이터'로 칭할 수 있음)를 각각 갱신할 수 있다. 이와 함께, 셀 그룹(CG)의 움직임 이력을 나타내는 모션 검출값들의 기준 시계열 데이터가 추가적으로 갱신될 수 있다. 모션 검출값들의 시계열 데이터는, 전압 시계열 데이터와 공통된 기간에 걸쳐 모션 검출기(150)에 의해 순차적으로 취득된 모션 검출값들을 포함할 수 있다. 셀 그룹(CG)의 다른 파라미터(예, 충방전 전류, 온도)의 시계열 데이터 역시 다른 시계열 데이터와 동기에 갱신될 수 있다.
도 5에 있어서, 커브(510)는 셀 그룹(CG)의 충방전 전류의 경시적 변화를, 커브(520)는 고장 배터리 셀(BC1)의 셀 전압의 경시적 변화를 예시한다. 시점 tA부터 tB까지는 충전 기간이고, 시점 tB부터 tC까지는 방전 기간이다. 이하에서는, 시점 tC가 현 시점이고, 시점 tA은 시점 tC 전인 것으로 가정한다.
제어 회로(160)는, 배터리 셀(BC)의 전압 시계열 데이터는, 현 시점 tC을 종료 시점으로 하는 타겟 기간에 걸쳐 취득된, 셀 전압의 전압 검출값들을 포함한다. 타겟 기간은 시작 시점은 종료 시점보다 소정 시간(예, 1일) 앞선 시점일 수 있다. 또는, 타겟 기간의 시작 시점은, 배터리 팩(10)의 제조시점일 수 있다. 또는, 타겟 기간의 시작 시점은, 셀 그룹(CG)이 소정 시간 이상 휴지 상태로 유지 중에 충전 또는 방전으로 전환된 가장 최근의 시점일 수 있다. 제어 회로(160)는, 타겟 기간의 시작 시점 전에 취득된 전압 검출값들을 메모리(161)로부터 제거할 수 있다.
제어 회로(160)는, 배터리 셀(BC)의 전압 시계열 데이터가 갱신될 때마다, 전압 시계열 데이터에 제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 전압 시계열 데이터에서 특징점을 식별할 수 있다. 제1 신호 처리 알고리즘은 피크 검출 알고리즘을 포함할 수 있다. 피크 검출 알고리즘은, 커브(520)에 나타나는 국소 최대값 및/또는 국소 최소값을 특징점으로 검출한다.
제어 회로(160)는, 전압 시계열 데이터에 시간순으로 최근에 추가된 제1 내지 제3 전압 검출값을 비교하여, 제2 전압 검출값이 특징점인지 여부를 식별할 수 있다. 셀 전압 및 충방전 전류의 검출 주기가 Δt이고, 제3 전압 검출값이 시점 t에서 취득된 셀 전압이라고 할 때, 제2 전압 검출값은 시점 t-Δt에서 취득된 셀 전압을 나타내고, 제1 전압 검출값은 시점 t-2Δt에서 취득된 셀 전압을 나타낸다. 제어 회로(160)는, 배터리 셀(BC)에 대하여, (i)제2 전압 검출값이 제1 전압 검출값 및 제3 전압 검출값보다 마진값 이상 큰 경우 또는 (ii)제2 전압 검출값이 제1 전압 검출값 및 제3 전압 검출값보다 마진값 이상 작은 경우, 제2 전압 검출값이 특징점인 것으로 식별할 수 있다. 마진값은, 전압 검출의 정밀도(예, ADC의 분해능), 노이즈 등을 고려하여 미리 정해질 수 있다.
정상인 배터리 셀(BC) 셀 전압은, 충전 중에는 지속적으로 증가하고, 방전 중에는 지속적으로 감소한다. 반면, 고장 배터리 셀(BC1)의 셀 전압은, 충전 중임에도 일시적으로 감소할 수 있고, 방전 중에는 일시적으로 증가할 수 있다. 따라서, 제어 회로(160)는, 충전 중에 취득된 전압 검출값에 대해서는 국소 최소값인지 여부를 식별하고, 방전 중에 취득된 전압 검출값에 대해서는 국소 최대값인지 여부를 식별할 수 있다.
도 5에 있어서, 'X'로 마킹된 포인트들은 커브(520)로부터 식별된 국소 최대값을, 'Y'로 마킹된 포인트들은 커브(520)로부터 식별된 국소 최소값이다. 제어 회로(160)는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각에 대하여, 전압 시계열 데이터의 갱신 시마다, 전압 시계열 데이터로부터 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들을 포함하는 시계열 데이터('제2 시계열 데이터'라고 칭할 수 있음)를 갱신한다.
도 6은 도 5의 커브(520)에 연관된 고장 배터리 셀(BC1)의 제2 시계열 데이터의 일 예이다. 시점 t0은 타겟 기간의 시작 시점으로서, 시점 t0에서의 누적 카운트는 0으로 예시하였다. 시점 tA은 충전 중의 시점으로서, 시점 tA에서는 특징점이 식별되지 않았으므로, 시점 tA에서의 누적 카운트는 이전 타이밍(tA-Δt)과 동일한 K이다. 참고로, K는, 시점 t0부터 시점 tA-Δt 사이에서 특징점이 식별된 횟수를 나타낸다.
시점 t1, t2 및 t3은 각각 충전 중 국소 최소값(Y)이 식별되는 시점으로서, 시점 t1, t2 및 t3에서의 누적 카운트들은 각각 K+1, K+2 및 K+3으로서 이전 타이밍보다 1씩 증가되어 있다. 시점 t4 및 t5는 방전 중 국소 최대값(X)이 식별되는 시점으로서, 시점 t4 및 t5에서의 누적 카운트들은 각각 K+4 및 K+5으로서, 이전 타이밍보다 1씩 증가한 값으로 기록된다.
고장 배터리 셀(BC1)은, 정상 배터리 셀에 비하여, 충전, 방전 또는 휴지 중의 국소 최소값 및/또는 국소 최대값으로 식별되는 전압 검출값들의 개수가 많다. 따라서, 공통의 타겟 기간에 있어서, 고장 배터리 셀(BC1)의 제2 시계열 데이터에 포함된 누적 카운트들의 산포도 및/또는 기울기(증가 속도)는 정상 배터리 셀보다 크다.
제어 회로(160)는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각에 대하여, 제1 시계열 데이터의 갱신 시마다, 제2 시계열 데이터를 갱신한다. 그 다음, 제어 회로(160)는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각의 제2 시계열 데이터에 제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 각 제2 시계열 데이터로부터 국부 단선 고장에 연관된 정보인 추세값을 결정할 수 있다. 제2 신호 처리 알고리즘은, 제2 시계열 데이터로부터 그에 포함된 데이터 포인트들의 추세 정보를 추출하는 적어도 하나의 알고리즘, 예컨대 산포도 연산 알고리즘, 선형 회귀 알고리즘, 가중 평균 알고리즘 및/또는 이중 지수 평활 알고리즘을 포함할 수 있다. 추세값은, 제2 시계열 데이터에 포함된 누적 카운트들의 산포도(예, 분산, 표준편차)일 수 있다. 또는, 추세값은, 제2 시계열 데이터의 회귀 직선의 기울기일 수 있다. 제2 시계열 데이터의 회귀 직선은, 제2 시계열 데이터에 포함된 누적 카운트들에 대해 선형 회귀 처리(예, 최소 제곱법)를 적용한 결과이다.
기준값은 상수로서 미리 정해져 있을 수도 있다.
대안적으로, 제어 회로(160)는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN)에 일대일 연관되도록 결정된 복수의 추세값의 평균값에 임계값을 합하여, 기준값을 결정할 수 있다. 임계값은 상수로서 미리 정해진 값일 수 있다.
대안적으로, 제어 회로(160)는, 기준 시계열 데이터를 기초로, 기준값을 결정할 수 있다. 일 예로, 제어 회로(160)는, 기준 시계열 데이터에 포함된 모션 검출값들의 평균치에 소정의 가중치를 곱하여, 기준값을 결정할 수 있다. 관련하여, 타겟 기간 동안 셀 그룹(CG)의 움직임이 크고 자주 변동했을수록, 고장 배터리 셀(BC1)의 제1 시계열 데이터로부터 특징점이 식별된 총 횟수는 증가하게 된다. 따라서, 모션 검출값들의 평균치에 양의 상관관계를 가지도록 기준값을 결정함으로써, 국부 단선 고장이 보다 정밀하게 검출될 수 있다.
제어 회로(160)는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각에 대하여, 제2 시계열 데이터의 추세값을 기준값과 비교하여, 배터리 셀(BC)의 국부 단선 고장을 검출할 수 있다. 일 예로, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 중에서, 기준값보다 큰 추세값에 연관된 각 배터리 셀(BC)이 국부 단선 고장인 것으로 검출된다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 단계 S700에서, 제어 회로(160)는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각의 셀 전압을 검출한다. 즉, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각의 셀 전압을 나타내는 최신의 전압 검출값들이 취득된다. 단계 S700에서는, 셀 전압뿐만 아니라, 셀 그룹(CG)의 충방전 전류, 온도 및 움직임 중 적어도 하나의 검출값이 추가적으로 취득될 수 있다.
단계 S710에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)에 대해, 셀 전압을 나타내는 전압 검출값들의 제1 시계열 데이터를 갱신한다. i=1~N의 자연수라고 할 때, 배터리 셀(BCi)에 대해 갱신된 제1 시계열 데이터는, 타겟 기간의 시작 시점부터 종료 시점까지 일정 시간(Δt)마다 배터리 셀(BCi)로부터 취득된 순서로 나열된 전압 검출값들의 집합이다.
단계 S720에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 국부 단선 고장을 검출한다. 단계 S720은, 단계 S722, 단계 S724, 단계 S726 및 단계 S728을 포함한다.
단계 S722에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 제1 시계열 데이터에 제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 각 배터리 셀(BC)의 제1 시계열 데이터에서 특징점(예, 국소 최대값 및/또는 국소 최소값)을 식별한다.
단계 S724에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 제1 시계열 데이터로부터 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들의 제2 시계열 데이터를 갱신한다.
단계 S726에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 제2 시계열 데이터에 제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 각 배터리 셀(BC)의 제2 시계열 데이터의 추세값을 결정한다.
단계 S728에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 추세값이 기준값보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 S728의 값이 "예"인 것은, 해당 배터리 셀(BC)의 국부 단선 고장이 검출되었음을 나타낸다. 단계 S728의 값이 "예"인 경우, 단계 S730로 진행된다.
단계 S730에서, 제어 회로(160)는, 소정의 보호 기능을 실행한다. 일 예로, 제어 회로(160)는, 국부 단선 고장이 검출된 각 배터리 셀(BC)의 식별정보를 포함하는 알람 메시지를 통신 회로(160)를 통해 차량 컨트롤러(2) 및/또는 사용자(예, 운전자)에게 출력할 수 있다. 다른 예로, 제어 회로(160)는, 충전 전압 및/또는 충전 전류의 허용치를 소정값만큼 제한하거나, 방전 전압 및/또는 방전 전류의 허용치를 소정값만큼 제한할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 제1 실시예와 공통된 내용에 대한 반복적 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 6 및 도 8을 참조하면, 단계 S800에서, 제어 회로(160)는, 복수의 배터리 셀(BC1~BCN) 각각의 셀 전압 및 셀 그룹(CG)의 움직임을 검출한다. 단계 S800에서는, 셀 그룹(CG)의 충방전 전류 및 온도 중 적어도 하나의 검출값이 추가적으로 취득될 수 있다.
단계 S810에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)에 대해, 셀 전압을 나타내는 전압 검출값들의 제1 시계열 데이터를 갱신한다.
단계 S812에서, 제어 회로(160)는, 셀 그룹(CG)의 움직임을 나타내는 모션 검출값들의 기준 시계열 데이터를 갱신한다.
단계 S820에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 국부 단선 고장을 검출한다. 단계 S820은, 단계 S822, 단계 S824, 단계 S826 및 단계 S828을 포함한다.
단계 S822에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 제1 시계열 데이터에 제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 각 배터리 셀(BC)의 제1 시계열 데이터에서 특징점을 식별한다.
단계 S824에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 제1 시계열 데이터로부터 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들의 제2 시계열 데이터를 갱신한다.
단계 S826에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 제2 시계열 데이터에 제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 제2 시계열 데이터의 추세값을 결정한다.
단계 S827에서, 제어 회로(160)는, 기준 시계열 데이터를 기초로, 기준값을 결정한다.
단계 S828에서, 제어 회로(160)는, 각 배터리 셀(BC)의 추세값이 기준값보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 S828의 값이 "예"인 것은, 해당 배터리 셀(BC)의 국부 단선 고장이 검출되었음을 나타낸다. 단계 S828의 값이 "예"인 경우, 단계 S840로 진행된다.
단계 S830에서, 제어 회로(160)는, 소정의 보호 기능을 실행한다
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 10: 배터리 팩
CG: 셀 그룹 BC: 배터리 셀
100: 배터리 관리 시스템
110: 센싱 회로 160: 제어 회로
CG: 셀 그룹 BC: 배터리 셀
100: 배터리 관리 시스템
110: 센싱 회로 160: 제어 회로
Claims (10)
- 직렬 연결된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 검출하도록 구성되는 센싱 회로; 및
각 배터리 셀에 대해, 상기 셀 전압을 나타내는 전압 검출값들의 제1 시계열 데이터를 갱신하도록 구성되는 제어 회로를 포함하되,
상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해,
제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 시계열 데이터에서 특징점을 식별하고,
상기 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들의 제2 시계열 데이터를 갱신하고,
제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제2 시계열 데이터의 추세값을 결정하고,
상기 추세값을 기준값과 비교하여, 각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해,
상기 제1 시계열 데이터에 시간순으로 최근에 추가된 제1 내지 제3 전압 검출값을 비교하여, 상기 제2 전압 검출값이 상기 특징점인지 여부를 식별하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 제어 회로는, 각 배터리 셀에 대해,
상기 제1 시계열 데이터에 시간순으로 최근에 추가된 제1 내지 제3 전압 검출값 중, 상기 제2 전압 검출값이 상기 제1 전압 검출값 및 상기 제3 전압 검출값보다 마진값 이상 큰 경우 또는 상기 제2 전압 검출값이 상기 제1 전압 검출값 및 상기 제3 전압 검출값보다 상기 마진값 이상 작은 경우, 상기 제2 전압 검출값이 상기 특징점인 것으로 식별하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 추세값은, 상기 제2 시계열 데이터의 산포도인 배터리 관리 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 복수의 배터리 셀의 복수의 상기 산포도의 평균값에 임계값을 합하여, 상기 기준값을 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 추세값은, 상기 제2 시계열 데이터의 회귀 직선의 기울기인 배터리 관리 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 복수의 배터리 셀의 복수의 상기 기울기의 평균값에 임계값을 합하여, 상기 기준값을 결정하도록 구성되는 배터리 관리 시스템.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 관리 시스템을 포함하는 배터리 셀 팩.
- 제8항에 따른 상기 배터리 팩을 포함하는 전기 차량.
- 직렬 연결된 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 검출하는 단계;
각 배터리 셀에 대해, 상기 셀 전압을 나타내는 전압 검출값들의 제1 시계열 데이터를 갱신하는 단계; 및
각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출하는 단계를 포함하고,
각 배터리 셀의 국부 단선 고장을 검출하는 단계는,
제1 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 시계열 데이터에서 특징점을 식별하는 단계;
상기 특징점이 식별된 총 횟수를 나타내는 누적 카운트들의 제2 시계열 데이터를 갱신하는 단계;
제2 신호 처리 알고리즘을 적용하여, 상기 제2 시계열 데이터의 추세값을 결정하는 단계; 및
상기 추세값을 기준값과 비교하여, 상기 국부 단선 고장을 검출하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210084277A KR20230001440A (ko) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020210084277A KR20230001440A (ko) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법 |
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|---|---|
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2021
- 2021-06-28 KR KR1020210084277A patent/KR20230001440A/ko unknown
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