KR20230076683A - 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법 - Google Patents

배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230076683A
KR20230076683A KR1020210163833A KR20210163833A KR20230076683A KR 20230076683 A KR20230076683 A KR 20230076683A KR 1020210163833 A KR1020210163833 A KR 1020210163833A KR 20210163833 A KR20210163833 A KR 20210163833A KR 20230076683 A KR20230076683 A KR 20230076683A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
failure event
main relay
exceeds
controller
Prior art date
Application number
KR1020210163833A
Other languages
English (en)
Inventor
박호영
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020210163833A priority Critical patent/KR20230076683A/ko
Priority to US17/991,185 priority patent/US20230163606A1/en
Publication of KR20230076683A publication Critical patent/KR20230076683A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은, 배터리 관리 시스템을 제공한다. 일 실시예에서, 배터리 관리 시스템은, 배터리를 모니터링 하고, 배터리의 출력에 연결된 메인 릴레이를 온/오프하며, 전원 스위치를 통해 전원을 공급받는 BMS; 배터리의 상태를 측정하여 배터리 상태 정보를 생성하는 센서부; 및 센서부로부터 배터리 상태 정보를 수신하고, 메인 릴레이를 제어하는 제어기;를 포함하고, 제어기는, 배터리 상태 정보에 기초하여, 배터리의 고장 이벤트 발생을 검출하고, 고장 이벤트의 유지 시간 및 고장 이벤트 발생 횟수를 기반으로 메인 릴레이를 제어하며, 전원 스위치에 온/오프 명령을 제공할 수 있다.

Description

배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEMS AND METHOD FOR BATTERY MANAING USING THE SAME}
본 발명은 배터리의 손상을 방지하는 배터리 관리 시스템 및 이를 이용한 배터리 관리 방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차, 전기 자동차 등은 니켈수소 전지나 리튬이온 전지 등과 같은 배터리가 제공된다. 이와 같은 자동차에는, 배터리의 충전 및 방전 과정에서 배터리의 손상을 방지하고 배터리의 수명을 관리하기 위해 BMS(Battery Management System)가 제공된다.
BMS는 배터리를 충전할 시에 과전류 또는 과전압 등의 에러가 발생하면, 일정 시간 에러의 진단 및 검출을 진행한다. BMS의 진단 및 검출이 완료되면 자동차에 제공된 퓨즈에 의해 배터리의 릴레이가 차단된다.
그러나, 에러가 발생한 이후에도 BMS의 에러 진단 및 검출을 위해 과전류 또는 과전압 상태가 일정 시간 지속되는바 배터리에 손상이 발생한다. 배터리의 손상이 반복될 경우 배터리 셀의 안정성에 영향을 주는 문제가 있다.
또한, 과전류 또는 과전압이 순간적으로 발생하는 경우 퓨즈에 의해 배터리의 릴레이가 미처 차단되지 않아 배터리에 스트레스가 발생하고 이와 같은 스트레스가 누적되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것이다.
본 발명은, BMS가 배터리의 고장을 진단하는 동안 과전류 또는 과전압에 의해 배터리에 손상이 발생하는 것을 방지하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은, 배터리에 순간적으로 발생하는 과전류 또는 과전압에 의해 배터리에 손상이 발생하는 것을 방지하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은, 배터리 관리 시스템을 제공한다. 일 실시예에서, 배터리 관리 시스템은, 배터리를 모니터링 하고, 배터리의 출력에 연결된 메인 릴레이를 온/오프하며, 전원 스위치를 통해 전원을 공급받는 BMS; 배터리의 상태를 측정하여 배터리 상태 정보를 생성하는 센서부; 및 센서부로부터 배터리 상태 정보를 수신하고, 메인 릴레이를 제어하는 제어기;를 포함하고, 제어기는, 배터리 상태 정보에 기초하여, 배터리의 고장 이벤트 발생을 검출하고, 고장 이벤트의 유지 시간 및 고장 이벤트 발생 횟수를 기반으로 메인 릴레이를 제어하며, 전원 스위치에 온/오프 명령을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 상태 정보는, 배터리의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 고장 이벤트가 발생한 경우는, 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우일 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, 고장 이벤트의 유지 시간이 기준 시간 T1d보다 크면, 고장 이벤트를 진단하여 소정의 시간 T2 동안 배터리의 이상 여부를 판정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, T2가 기준 시간 T2th보다 크면 메인 릴레이를 오프시키되, T2th>T1d일 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 있어서, 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 이면 전원 스위치에 오프 명령을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 있어서, 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 보다 크면 메인 릴레이를 오프시키고, 전원 스위치에 온 유지 명령을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, 고장 이벤트가 발생하면 배터리 스트레스 지수를 누적 증가시키되, 고장 이벤트의 지속 시간이 기준 시간 T1d보다 같거나 작고, 배터리 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth보다 크면, 메인 릴레이를 오프 시킬 수 있다.
일 실시예에서, 고장 이벤트가 발생한 경우는, 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우이고, 배터리 스트레스 지수는, 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과한 횟수를 카운트한 값일 수 있다.
일 실시예에서, 고장 이벤트가 발생한 경우는, 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우이고, 배터리 스트레스 지수는, 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하는 정도 또는 측정된 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 정도로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 배터리 관리 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 배터리 관리 방법은, 배터리 상태 정보를 측정하고 배터리 상태 정보에 기초하여, 배터리의 고장 이벤트 발생을 검출하고, 고장 이벤트의 유지 시간 및 고장 이벤트 발생 횟수를 기반으로 메인 릴레이를 제어하며, 전원 스위치를 온/오프할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 상태 정보는, 배터리의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 고장 이벤트가 발생한 경우는, 측정된 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과할 수 있다.
일 실시예에서, 고장 이벤트가 발생하면 배터리 스트레스 지수를 누적 증가시키되, 고장 이벤트의 지속 시간이 기준 시간 T1d보다 같거나 작고, 배터리 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth보다 크면, 메인 릴레이가 오프될 수 있다.
일 실시예에서, 고장 이벤트의 유지 시간이 기준 시간 T1d보다 크면, 고장 이벤트를 진단하여 소정의 시간 T2 동안 배터리의 이상 여부를 판정할 수 있다.
일 실시예에서, T2가 기준 시간 T2th보다 크면 메인 릴레이가 오프되며 T2th>T1d일 수 있다.
일 실시예에서, T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 있어서, 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 이면 전원 스위치가 오프되고, 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 보다 크면 메인 릴레이가 오프되고, 전원 스위치가 온을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, BMS가 배터리의 고장을 진단하는 동안 과전류 또는 과전압에 의해 배터리에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리에 순간적으로 발생하는 과전류 또는 과전압에 의해 배터리에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 흐름을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 통상의 기술자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(10)을 개략적으로 나타내는 블럭도이다. 배터리 관리 시스템(10)은, 자동차 내에 제공된 배터리를 모니터링하기 위해 제공된다. 도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템(10)은, 배터리(100), 인버터(200), 센서부(400), BMS(500), 전원 스위치(700) 그리고 제어기(800)를 포함한다.
배터리(100)는, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 수소 연료 전지차 등의 자동차에 제공된 전지이다. 일 예에서, 배터리(100)는 니켈수소 전지나 리튬 이온 전지 등의 2차 전지일 수 있다. 일 예에서, 배터리(100)는, 필요 용량에 따라 셀(Cell)을 직렬로 연결하여 하나의 팩(Pack)형태로 구성되는 배터리(100) 팩일 수 있다. 인버터(200)는, 배터리의 직류(DC) 전력을 모터 구동을 위한 교류(AC)로 변환시킨다.
센서부(400)는 배터리(100)의 상태를 측정하여 배터리 상태 정보를 생성한다. 일 예에서, 배터리 상태 정보는, 배터리(100)의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예에서, 센서부(400)는, 온도 센서, 전압 센서, 전류 센서를 포함한다. 온도 센서는 배터리(100)의 온도를 측정하고, 전압 센서는 배터리(100)의 전압을 측정하며, 전류 센서는 배터리(100)의 전류를 측정한다.
BMS(500)(Battery Management System)는, 배터리(100)의 출력에 연결된 메인 릴레이(300)를 온/오프하며, 전원 스위치(700)를 통해 전원을 공급받는다. 또한, BMS(500)는, 배터리(100)의 상태를 모니터링 한다. 일 예에서, BMS(500)는 차량 주행 중 상시 동작하고, 차량 비주행 중에는 충전(충전기 직접 충전, 솔라 시스템 등)을 위해 동작하게 된다. BMS(500)는 배터리(100) 충방전 시에 배터리(100)의 발화 또는 폭발 등이 발생하는 것을 방지하기 위해 상시 동작한다. BMS(500)는 차량에 시동이 켜진 상태에서 동작한다. BMS(500)는 센서부(400)로부터 배터리 상태 정보를 전달 받고, 이를 기반으로 메인 릴레이(300)의 온/오프를 제어한다.
이 외에도 BMS(500)는 자동차의 주행 가능 거리 예측을 위한 배터리(100) 용량(SOC, state of charge)를 계산하거나, 배터리(100) 교체를 위한 노화 수명 예측(SOH, state of health estimation)하거나, 배터리 시스템의 안전 운영을 위한 경보 및 사전 안전 예방 조치(protection)을 수행하거나, 배터리 시스템 진단(diagnosis)을 수행하거나, 냉각팬 제어를 통해 배터리(100)가 최적 온도를 유지하도록 구현될 수 있다.
제어기(800)는, BMS(500)와 통신 가능하도록 제공된다. 제어기(800)는 센서부(400)로부터 배터리(100) 상태 정보를 수신하며 메인 릴레이(300) 그리고 전원 스위치(700)를 제어한다. 일 예에서, 제어기(800)는 센서부(400)와 BMS(500)를 통해 통신하도록 제공된다. 선택적으로 제어기(800)는 센서부(400)와 직접 통신할 수 있도록 제공된다. 제어기(800)는, 배터리(100) 상태 정보에 기초하여, 배터리(100)의 고장 이벤트 발생을 검출하고, 고장 이벤트의 유지 시간 및 고장 이벤트 발생 횟수를 기반으로 메인 릴레이(300)를 제어하며, 전원 스위치에 온/오프 명령을 제공할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 배터리 관리 방법에 대해 자세히 설명한다.
차량에 시동이 켜진 동안, 제어기(800)는 배터리(100)에 고장 이벤트 여부가 발생했는지를 지속적으로 판단한다. 일 예에서, 제어기(800)는 측정된 배터리(100)의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리(100)의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는지 여부를 및 고장 이벤트의 유지 시간을 기준으로 정상상태 여부를 판단한다. 측정된 배터리(100)의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리(100)의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하면서 고장 이벤트가 발생되어 지속되는 시간이 기준 시간 T1d 보다 긴 경우, 배터리(100)가 비정상상태라고 판단한다(S100).
먼저, 배터리(100)가 비정상 상태로 판단된 경우에 대해 설명한다. 고장 이벤트의 유지 시간이 기준 시간 T1d보다 크면, BMS(500)는 고장 이벤트를 진단하여 소정의 시간 T2 동안 배터리의 이상 여부를 판정한다. 제어기(800)는 T2의 시간이 기준 시간인 T2th 보다 길어지는지 여부를 판단한다(S120).
제어기(800)는, T2가 기준 시간 T2th보다 크면 BMS(500)로 하여금 메인 릴레이(300)를 오프시킨다. T2th>T1d인 값으로 제공된다. 이는, 고장 이벤트가 발생한 이후에 일정 시간이 지나면 메인 릴레이(300)를 오프시켜 BMS(500)가 고장 이벤트를 진단하는 시간이 지나치게 길어지는 것을 방지한다. 이에 따라, BMS(500)가 고장 이벤트를 장시간 동안 검출 및 진단하는 동안 과전압, 과온 등에 의해 배터리(100)가 손상되거나 배터리(100)가 발화 또는 폭발하는 현상을 방지할 수 있다.
제어기(800)는, T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 배터리(100)에 전류 값을 판단한다(S140). 배터리(100)의 전류가 소정 기준인 I0 이면 전원 스위치(700)에 오프 명령을 제공할 수 있다. 일 예에서, I0는 배터리(100)에 흐르는 전류 값이 0인 경우이다. 배터리(100)에 흐르는 전류 값이 0인 경우 제어기(800)는 전원 스위치(700)를 오프시킨다. 이에 따라, BMS(500)의 전원이 오프된다. 제어기(800)가 전원 스위치(700) 자체를 오프시킴에 따라 배터리(100), 그리고 BMS(500)와 연결된 다른 구성으로 전류가 패스되어 문제가 발생하는 것을 방지한다.
제어기(800)는, T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 있어서, 배터리(100)의 전류가 소정 기준인 I0 보다 크면 메인 릴레이(300)를 오프시키고, 전원 스위치(700)에 온 유지 명령을 제공할 수 있다. 일 예에서, 배터리(100)의 전류가 I0보다 큰 경우는, 배터리(100)의 전류 값이 0을 초과하는 값을 갖는 경우이다.
측정된 배터리(100)의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리(100)의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 조건 그리고 고장 이벤트가 발생되어 지속되는 시간이 기준 시간 T1d 보다 긴 경우의 조건을 만족하지 않는 경우, 배터리(100)가 정상상태라고 판단한다(S100).
베터리(100)가 정상상태라고 판단하는 경우, 먼저 고장 이벤트의 발생 여부를 판단한다. 고장 이벤트의 발생 여부는, 측정된 배터리(100)의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리(100)의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는지 여부를 기준으로 판단한다(S160). 고장 이벤트가 발생한 경우는, 측정된 배터리(100)의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리(100)의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우이다.
고장 이벤트가 발생하지 않은 경우, 제어기(800)는 메인 릴레이(300)가 유지될 수 있도록 BMS(500)에 유지 명령을 내린다.
고장 이벤트가 발생한 경우 제어기(800)는, 배터리(100)의 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth 보다 큰지 여부를 판단한다. 배터리(100)의 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth 보다 큰 경우, 제어기(800)는 메인 릴레이(300)를 오프 시킨다. 배터리(100)의 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth보다 크지 않은 경우, 제어기(800)는 메인 릴레이(300)의 온 상태를 유지시키되 배터리(100) 스트레스 지수를 누적 증가시킨다.
일 예에서, 배터리(100) 스트레스 지수는, 측정된 배터리(100)의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 배터리(100)의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과한 횟수를 카운트한 값 Cntn일 수 있다. 이에, 도 2에 도시된 바와 같이 Cntn가 기준 값 Cntth 보다 큰 경우 제어기(800)는 메인 릴레이(300)를 오프 시킨다.
또는, 배터리 스트레스 지수는, 측정된 배터리(100)의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하는 정도 또는 측정된 배터리(100)의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 정도로 제공될 수 있다. 이와 달리, 배터리(100) 스트레스 지수는 발생 횟수가 누적될 경우 배터리(100)에 악영향을 가할 수 있는 다른 조건으로 제공될 수 있다. 누적 증가된 값은 사용자에 의해 초기화 되거나, 별도의 로직에 의해 특정 조건을 만족하는 경우 초기화될 수 있다.
Cntn 값이 기준 값 Cntth 보다 크지 않은 경우, 제어기(800)는 BMS(500)로 하여금 메인 릴레이(300)가 온 상태를 유지할 수 있도록 유지 명령을 내린다. 또한, 카운트 값을 누적한다.
이로 인해 고장 이벤트의 지속 시간이 기준 시간 T1d보다 같거나 작더라도 배터리(100) 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth보다 크면, 메인 릴레이(300)를 오프 시킴에 따라 순간적으로 발생한 과전압 또는 과온에 의한 영향이 누적되어 배터리(100)를 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 배터리 관리 시스템
100: 배터리
300: 메인 릴레이
400: 센서부
500: BMS
700: 전원 스위치
800: 제어기

Claims (17)

  1. 배터리를 모니터링 하고, 상기 배터리의 출력에 연결된 메인 릴레이를 온/오프하며, 전원 스위치를 통해 전원을 공급받는 BMS;
    상기 배터리의 상태를 측정하여 배터리 상태 정보를 생성하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 상기 배터리 상태 정보를 수신하고, 상기 메인 릴레이를 제어하는 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 배터리 상태 정보에 기초하여, 상기 배터리의 고장 이벤트 발생을 검출하고, 상기 고장 이벤트의 유지 시간 및 상기 고장 이벤트 발생 횟수를 기반으로 상기 메인 릴레이를 제어하며, 상기 전원 스위치에 온/오프 명령을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 상태 정보는,
    상기 배터리의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고장 이벤트가 발생한 경우는,
    측정된 상기 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 상기 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 고장 이벤트의 유지 시간이 기준 시간 T1d보다 크면, 상기 고장 이벤트를 진단하여 소정의 시간 T2 동안 상기 배터리의 이상 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 T2가 기준 시간 T2th보다 크면 상기 메인 릴레이를 오프시키되, T2th>T1d인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 있어서,
    상기 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 이면 상기 전원 스위치에 오프 명령을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 있어서,
    상기 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 보다 크면 상기 메인 릴레이를 오프시키고, 상기 전원 스위치에 온 유지 명령을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 고장 이벤트가 발생하면 배터리 스트레스 지수를 누적 증가시키되, 상기 고장 이벤트의 지속 시간이 기준 시간 T1d보다 같거나 작고, 상기 배터리 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth보다 크면, 상기 메인 릴레이를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고장 이벤트가 발생한 경우는,
    측정된 상기 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 상기 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우이고,
    상기 배터리 스트레스 지수는,
    측정된 상기 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 상기 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과한 횟수를 카운트한 값인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 고장 이벤트가 발생한 경우는,
    측정된 상기 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 상기 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우이고,
    상기 배터리 스트레스 지수는,
    측정된 상기 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하는 정도 또는 측정된 상기 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 정도로 제공되는 배터리 관리 시스템.
  11. 배터리를 모니터링 하고, 상기 배터리의 출력에 연결된 메인 릴레이를 온/오프하며, 전원 스위치를 통해 전원을 공급받는 BMS를 이용하여 배터리를 관리하는 방법에 있어서,
    배터리 상태 정보를 측정하고 상기 배터리 상태 정보에 기초하여, 상기 배터리의 고장 이벤트 발생을 검출하고, 상기 고장 이벤트의 유지 시간 및 상기 고장 이벤트 발생 횟수를 기반으로 메인 릴레이를 제어하며, 상기 전원 스위치를 온/오프하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 상태 정보는,
    상기 배터리의 전압 정보, 전류 정보 및 온도 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 고장 이벤트가 발생한 경우는,
    측정된 상기 배터리의 전압이 기준 전압 Vmax을 초과하거나 또는 측정된 상기 배터리의 온도가 기준 온도 Tmax를 초과하는 경우인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고장 이벤트가 발생하면 배터리 스트레스 지수를 누적 증가시키되, 상기 고장 이벤트의 지속 시간이 기준 시간 T1d보다 같거나 작고, 상기 배터리 스트레스 지수가 기준 설정 값 Sth보다 크면, 상기 메인 릴레이가 오프되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 고장 이벤트의 유지 시간이 기준 시간 T1d보다 크면, 상기 고장 이벤트를 진단하여 소정의 시간 T2 동안 상기 배터리의 이상 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 T2가 기준 시간 T2th보다 크면 상기 메인 릴레이가 오프되며 T2th>T1d인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 T2가 기준 시간 T2th보다 작거나 같은 경우에 있어서,
    상기 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 이면 상기 전원 스위치가 오프되고,
    상기 배터리의 전류가 소정 기준인 I0 보다 크면 상기 메인 릴레이가 오프되고, 상기 전원 스위치가 온을 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
KR1020210163833A 2021-11-24 2021-11-24 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법 KR20230076683A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210163833A KR20230076683A (ko) 2021-11-24 2021-11-24 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법
US17/991,185 US20230163606A1 (en) 2021-11-24 2022-11-21 Battery management system and method of managing battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210163833A KR20230076683A (ko) 2021-11-24 2021-11-24 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230076683A true KR20230076683A (ko) 2023-05-31

Family

ID=86383311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210163833A KR20230076683A (ko) 2021-11-24 2021-11-24 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230163606A1 (ko)
KR (1) KR20230076683A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117075018B (zh) * 2023-07-20 2024-04-16 深圳运存科技有限公司 一种bms控制板性能测试智能分析管理系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20230163606A1 (en) 2023-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7768235B2 (en) Battery management system and method for automotive vehicle
KR101856663B1 (ko) 다중팩 병렬 구조의 정보 교환을 위한 2차 전지 관리 시스템 및 방법
JP6228666B2 (ja) 電池システム
EP2768689B1 (en) Welded contactor checking systems and methods
EP3115800A1 (en) Method of measuring battery pack current
JP5567741B2 (ja) バッテリの充電プロセスを監視する方法、バッテリシステム、および車両
US9680320B2 (en) Battery control apparatus
KR101855092B1 (ko) 릴레이 제어신호 독립 모니터링 장치 및 방법
KR20130126918A (ko) 저전압 영역 및 고전압 영역을 구비한 파워 서플라이 시스템용 배터리 관리 시스템
KR20150102778A (ko) 배터리 팩, 배터리 팩을 포함하는 장치, 및 배터리 팩의 관리 방법
KR101988560B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 그것의 동작 방법
JP2008312396A (ja) 車両用電源システム
CN110116622A (zh) 轨道车辆用蓄电池系统
US20230163606A1 (en) Battery management system and method of managing battery using the same
Pattnaik et al. Analysis of electric vehicle battery system
JP5626190B2 (ja) 蓄電システム
US11865925B2 (en) Method for operating an electric energy store, electric energy store, and device
JP2013125016A (ja) 蓄電システム
JP2014147138A (ja) 蓄電池システム
US11581589B2 (en) Management device, energy storage apparatus, cause analysis method, engine-driven vehicle, and electric vehicle
JP4075847B2 (ja) 車載蓄電池の状態監視装置
KR20210055312A (ko) 배터리팩의 보호 방법 및 이를 위한 장치
KR20160067600A (ko) 배터리 셀 과충전 보호 장치 및 방법
WO2023248532A1 (ja) バッテリパック
KR101522475B1 (ko) 배터리 충전 방법 및 장치