KR20230124309A - 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법 - Google Patents

배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법은 스위치에 의해 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 모듈과 연결되어 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하는 배터리 셀 모니터링 장치를 포함하고, 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하고, 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하여 측정된 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교함으로써, 배터리 팩 내 불량 배터리 셀을 검출하는, 고정밀 및 고신뢰성의 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법을 제공할 수 있다.

Description

배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법{APPARATUS FOR MONITORING BATTERY CELL, BATTERY PACK AND METHOD FOR DETECTING UNUSUAL BATTERY CELL USING THE SAME}
본 발명은 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 배터리 팩 내부에 병렬 연결된 배터리 셀의 전압 측정과 함께 배터리 셀의 이상 여부를 검출하는 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법에 관한 것이다.
배터리는, 오늘날 환경 규제 및 고유가 이슈에 대한 대응책으로 모바일 응용 기기에서부터 자동차, 로봇, 에너지 저장 장치 등의 여러 산업 분야에 적용되고 있다.
배터리 팩은 배터리 셀이 직렬 또는 병렬 연결된 구조로 제공될 수 있다. 병렬 구조의 배터리 팩은 특정 배터리 셀에서 노화 또는 이상이 발생할 경우, 병렬 연결된 다른 배터리 셀로 자연스럽게 전류가 인가되고 전압이 동기화되면서, 배터리 팩의 전압 검출이 불가능해진다.
따라서, 특정 배터리 셀의 이상 검출 여부 확인시 배터리 팩을 분해하여 각각의 배터리 셀의 이상을 검출해야 하는 단점이 있다.
한국 등록특허 10-1071940호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고정밀 및 고신뢰성의 배터리 팩을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 고정밀 및 고신뢰성의 배터리 셀 모니터링 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또다른 목적은, 고정밀 및 고신뢰성의 불량 셀 검출 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈 및 상기 배터리 팩과 연결되어 상기 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하는 배터리 셀 모니터링 장치를 포함하되, 상기 복수의 배터리 셀들은 스위치에 의해 상호 연결 또는 연결 해제된다.
여기서, 상기 배터리 셀 모니터링 장치는, 상기 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하고, 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 병렬 연결을 해제한 상태에서 상기 배터리 셀 모니터링 장치와 연결된 배터리 셀의 제2 전압 값을 측정하고, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교할 수 있다.
이때, 상기 배터리 셀 모니터링 장치는, 상기 제1 전압 값이 임계치 이상일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
한편, 상기 배터리 셀 모니터링 장치는, 상기 배터리 모듈이 휴지(Rest) 상태일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
상기 배터리 셀 모니터링 장치는, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값이 동일하지 않을 경우 알람을 출력할 수 있다.
또한, 상기 스위치는 FET(Field Effet Transitor)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 배터리 모듈에서의 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 열이 병렬 연결된 경우, 상기 배터리 셀 모니터링 장치는, 상기 배터리 셀이 직렬 연결된 열(Series)별로 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따라, 스위치에 의해 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈과 연결되어, 상기 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하는, 배터리 셀 모니터링 장치에 있어서, 상기 배터리 셀 모니터링 장치는, 메모리 및 상기 메모리 내 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하되, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하도록 하는 명령, 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 병렬 연결을 해제한 상태에서 상기 배터리 셀 모니터링 장치와 연결된 배터리 셀의 제2 전압 값을 측정하도록 하는 명령 및 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하도록 하는 명령을 포함한다.
이때, 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하도록 하는 명령에서는, 상기 제1 전압 값이 임계치 이상일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
한편, 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하도록 하는 명령에서는, 상기 배터리 팩이 휴지(Rest) 상태일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
또한, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하도록 하는 명령에서는, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값이 동일하지 않을 경우 알람을 출력할 수 있다.
또한, 상기 스위치는 FET(Field Effet Transitor)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 배터리 모듈에서의 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 열이 병렬 연결된 경우, 상기 배터리 셀이 직렬 연결된 열 (Series) 별로 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 실시예에 따라, 스위치에 의해 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈과 연결되어, 배터리 셀 모니터링 장치에 의해 상기 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하여 불량 셀을 검출하는 방법에 있어서, 상기 불량 셀 검출 방법은, 상기 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하는 단계, 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 병렬 연결을 해제한 상태에서 상기 배터리 셀 모니터링 장치와 연결된 배터리 셀의 제2 전압 값을 측정하는 단계 및 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하는 단계에서는, 상기 제1 전압 값이 임계치 이상일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
한편, 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하는 단계에서는, 상기 배터리 팩이 휴지(Rest) 상태일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
또한, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하는 단계에서는, 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값이 동일하지 않을 경우 알람을 출력할 수 있다.
또한, 상기 스위치는 FET(Field Effet Transitor)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 배터리 모듈에서의 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 열이 병렬 연결된 경우, 상기 배터리 셀 모니터링 장치는, 상기 배터리 셀이 직렬 연결된 열 (Series) 별로 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법은 스위치에 의해 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩과 연결되어 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하는 배터리 셀 모니터링 장치를 포함하고, 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하고, 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하여 측정된 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교함으로써, 배터리 팩 내 불량 배터리 셀을 검출하는, 고정밀 및 고신뢰성의 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 팩의 구조를 나타낸다.
도 2는 일반적인 배터리 셀의 모니터링 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 검출 장치 내 스위치가 닫힘 상태일 때의 배터리 셀의 전압 측정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 검출 장치 내 스위치가 열림 상태일 때의 배터리 셀의 전압 측정을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일반적인 배터리 팩의 구조를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(Battery Pack)은 복수의 배터리 셀들을 포함하는 적어도 하나의 배터리 모듈(Battery Module)을 포함할 수 있다.
여기서, 배터리 셀은 양극 단자 및 음극 단자를 통해 부하와 연결되어 충/방전 동작할 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 배터리 셀은 리튬 이온(Li-Ion) 배터리 셀이다.
또한, 배터리 팩은 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS)를 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치(BMS)는 자신이 관장하는 각 배터리 팩의 전류, 전압 및 온도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 SOC(Status Of Charge)를 산출하고 충방전을 제어할 수 있다. 여기서, SOC(State of Charge; 충전율)은 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이고, SOH(State of Health; 배터리 수명 상태)은 배터리의 현재 퇴화 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
이처럼 배터리 관리 장치(BMS)는 배터리 셀들을 모니터링하며 셀 전압을 읽고 배터리 모듈과 연결된 다른 시스템에 전달할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(BMS)는 배터리 모듈의 수명을 연장하기 위해 배터리 셀의 전하를 균등하게 밸런싱할 수 있다.
이와 같은 동작을 수행하기 위해 배터리 관리 장치(BMS)는 퓨즈, 전류센싱 소자, 써미스터, 스위치, 밸런서 등 다양한 구성요소들을 포함할 수 있는데, 이들과 연동하고 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit) 또는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Chip)를 추가로 포함하는 경우가 대부분이다. 이때, BMIC는 배터리 관리 장치(BMS) 내부에 위치하며 배터리 셀/모듈의 전압, 온도, 전류 등의 정보를 측정하는 IC 형태의 부품일 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(BMS)는 MCU 형태로 제공되어 배터리 셀의 전압을 측정하는 배터리 셀 모니터링 장치를 포함할 수 있다.
도 2는 일반적인 배터리 셀의 모니터링 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 일반적으로 배터리 셀 모니터링 장치는 배터리 관리 장치(BMS)가 관할하는 배터리 모듈(Module) 내 하나 이상의 배터리 셀의 전압 값을 측정하여 배터리 셀의 상태를 모니터링한다.
이때, 배터리 모듈 내 포함된 복수의 배터리 셀들이 병렬 연결된 구조로 제공될 경우, 병렬 연결된 배터리 셀들 간에는 동일한 전류가 흐를 수 있다, 이에 따라, 배터리 셀 모니터링 장치는 병렬 연결된 배터리 셀들의 전압 측정 시 이상이 발생할 경우, 어떤 배터리 셀에 의해 이상이 발생했는지 확인하기 어려운 단점이 있다.
이에 본 발명에서는 병렬 연결된 적어도 하나의 배터리 셀의 전압 측정 시 이상 전압이 측정될 경우, 이상이 발생한 배터리 셀의 검출이 용이한 고정밀 및 고신뢰성의 배터리 셀 모니터링 장치 및 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법을 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀의 모니터링 장치(D)는 병렬 연결된 복수의 배터리 셀(C)들과 연결될 수 있다. 이에 따라, 배터리 셀의 모니터링 장치(D)는 복수의 배터리 셀(C)들의 전압 값을 측정할 수 있다.
이때, 복수의 배터리 셀(C)들 간에는 스위치(S)가 연결될 수 있다. 실시예에 따르면, 복수의 배터리 셀(C)들은 스위치에 의해 상호 연결 또는 연결 해제될 수 있다. 예를 들어, 스위치(S)는 FET(Field Effet Transitor)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 배터리 셀 모니터링 장치(D)는 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들의 전압 측정 시 이상 전압이 측정될 경우, 스위치(S)를 제어함으로써 이상 배터리 셀을 검출할 수 있다.
하기 도 4에서는 배터리 셀 모니터링 장치(D)를 하드웨어 구성별로 보다 자세히 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치의 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 배터리 셀 모니터링 장치(D)는 앞서 설명한 바와 같이, 배터리 관리 장치(BMS) 내 MCU(Micro Controller Unit) 형태로 제공될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 배터리 셀 모니터링 장치(D)는 메모리(100), 프로세서(200), 송수신 장치(300), 입력 인터페이스 장치(400), 출력 인터페이스 장치(500) 및 저장 장치(600)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 셀 모니터링 장치(D)에 포함된 각각의 구성 요소들(100, 200, 300, 400, 500, 600)은 버스(bus, 700)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
배터리 셀 모니터링 장치(D)의 상기 구성들(100, 200, 300, 400, 500, 600) 중 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
이 중에서도 메모리(100)는, 프로세서(200)에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 적어도 하나의 명령은, 상기 스위치(S)를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀(C)들의 제1 전압 값을 측정하도록 하는 명령, 상기 스위치(S)를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀(C)들의 병렬 연결을 해제한 상태에서 상기 배터리 셀 모니터링 장치(D)와 연결된 배터리 셀(C)의 제2 전압 값을 측정하도록 하는 명령, 및 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하도록 하는 명령하는 명령을 포함할 수 있다.
프로세서(200)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
프로세서(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 메모리(100)에 저장된 적어도 하나의 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치를 설명하였다. 이하에서는 상기 배터리 셀 모니터링 장치를 포함하는 배터리 팩을 이용한 불량 셀 검출 방법에 대해 설명하겠다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 배터리 셀 모니터링 장치의 프로세서(200)는 병렬 연결된 복수의 배터리 셀(C)들 사이에 위치한 스위치(S)를 닫힘(Closed) 상태로 제어할 수 있다(S1000). 이에 따라, 프로세서(200)는 병렬 연결된 복수의 배터리 셀(C)들의 제1 전압을 측정할 수 있다(S2000).
이후, 프로세서(200)는 측정된 제1 전압 값이 임계값 이상인지 확인할 수 있다(S3000). 실시예에 따르면, 프로세서(200)는 측정 전압 값이 임계값 이상일 경우, 스위치(S)를 동작하여 열림(Open) 상태로 유지시킬 수 있다(S5000).
한편, 프로세서(200)는 배터리 모듈의 동작 상태를 확인할 수 있다(S4000). 실시예에 따르면, 프로세서(200)는 배터리 모듈이 휴지(Rest) 상태일 경우, 스위치(S)를 동작하여 열림(Open) 상태로 유지시킬 수 있다(S5000). 다시 말해, 프로세서(200)는 S3000 또는 S4000 단계 중어느 하나의 조건이 만족할 경우, 스위치(S)의 동작을 열림 상태로 제어할 수 있다.
이후, 프로세서(200)는 스위치(S)가 열림(Open) 상태로 제어되어, 병렬 연결이 끊어진 배터리 셀의 제2 전압 값을 측정할 수 있다(S6000).
이때, 실시에에 따라, 상기 배터리 모듈에서의 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 열이 병렬 연결된 경우, 프로세서(200)는, 배터리 셀이 직렬 연결된 열 (Series) 별로 제1 전압 값 및 제2 전압 값을 측정할 수 있다.
이후, 프로세서(200)는 스위치(S)가 닫혔을 때의 배터리 셀들의 제1 전압 값 및 스위치(S)가 열렸을 때의 배터리 셀(C)의 제2 전압 값을 비교할 수 있다(S7000). 이에 따라, 프로세서(200)는 배터리 셀(C)의 불균형(Imbalance) 발생 여부를 판단할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(200)는 배터리 셀(C)의 이상이 있음을 판단할 수 있다(S8000).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 검출 장치 내 스위치가 닫힘 상태일 때의 배터리 셀의 전압 측정을 설명하기 위한 개념도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 검출 장치 내 스위치가 열림 상태일 때의 배터리 셀의 전압 측정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 스위치(S)의 동작 상태에 따라 측정된 전압 값이 동일하지 않을 경우, 다시 말해, 스위치(S)가 닫힘 상태일 때 측정한 전압 값과 스위치(S)가 열림 상태일 때 측정한 전압 값이 동일하지 않을 경우, 프로세서(200)는 배터리 셀(C)의 노화, 이상 동작에 의한 배터리 셀(C)의 IR 편차, 또는 배터리 셀(C)의 전류 미인가에 따른 OCV(Open Circuit Voltage) 변화율 등으로 배터리 셀의 불균형(Imbalance)이 발생됨을 판단할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 프로세서(200)는 배터리 셀(C)의 불균형이 발생할 경우, 출력 인터페이스 장치(500)를 통해 알람을 전달할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법에 대해 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법은 스위치에 의해 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 모듈과 연결되어 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하는 배터리 셀 모니터링 장치를 포함하고, 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하고, 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하여 측정된 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교함으로써, 배터리 팩 내 불량 배터리 셀을 검출하는, 고정밀 및 고신뢰성의 배터리 셀 모니터링 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩, 그리고 이를 이용한 불량 셀 검출 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 메모리 200: 프로세서
300: 송수신 장치 400: 입력 인터페이스 장치
500: 출력 인터페이스 장치 600: 저장 장치
700: 버스 C: 배터리 셀
D: 배터리 셀 모니터링 장치 S: 스위치

Claims (19)

  1. 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈; 및
    상기 배터리 모듈과 연결되어 상기 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하는 배터리 셀 모니터링 장치를 포함하되,
    상기 복수의 배터리 셀들은 스위치에 의해 상호 연결 또는 연결 해제되는, 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 셀 모니터링 장치는,
    상기 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하고,
    상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 병렬 연결을 해제한 상태에서 상기 배터리 셀 모니터링 장치와 연결된 배터리 셀의 제2 전압 값을 측정하고,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하는, 배터리 팩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 셀 모니터링 장치는,
    상기 제1 전압 값이 임계치 이상일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정하는, 배터리 팩.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 셀 모니터링 장치는,
    상기 배터리 모듈이 휴지(Rest) 상태일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정하는, 배터리 팩.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 셀 모니터링 장치는,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값이 동일하지 않을 경우 알람을 출력하는, 배터리 팩.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치는 FET(Field Effet Transitor)를 포함하는, 배터리 팩.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 모듈에서의 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 열이 병렬 연결된 경우,
    상기 배터리 셀 모니터링 장치는,
    상기 배터리 셀이 직렬 연결된 열 (Series) 별로 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 측정하는, 배터리 팩.
  8. 스위치에 의해 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈과 연결되어, 상기 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하는, 배터리 셀 모니터링 장치에 있어서,
    상기 배터리 셀 모니터링 장치는,
    메모리; 및
    상기 메모리 내 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하도록 하는 명령,
    상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 병렬 연결을 해제한 상태에서 상기 배터리 셀 모니터링 장치와 연결된 배터리 셀의 제2 전압 값을 측정하도록 하는 명령, 및
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 셀 모니터링 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하도록 하는 명령에서는,
    상기 제1 전압 값이 임계치 이상일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정하도록 하는, 배터리 셀 모니터링 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하도록 하는 명령에서는,
    상기 배터리 모듈이 휴지(Rest) 상태일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정하도록 하는, 배터리 셀 모니터링 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하도록 하는 명령에서는,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값이 동일하지 않을 경우 알람을 출력하도록 하는, 배터리 셀 모니터링 장치.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 스위치는 FET(Field Effet Transitor)를 포함하는, 배터리 셀 모니터링 장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 모듈에서의 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 열이 병렬 연결된 경우,
    상기 배터리 셀이 직렬 연결된 열(Series) 별로 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 측정하는, 상기 배터리 셀 모니터링 장치.
  14. 스위치에 의해 병렬 연결된 복수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈과 연결되어, 배터리 셀 모니터링 장치에 의해 상기 복수의 배터리 셀들의 전압을 측정하여 불량 셀을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 불량 셀 검출 방법은,
    상기 스위치를 닫힘 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제1 전압 값을 측정하는 단계;
    상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 병렬 연결을 해제한 상태에서 상기 배터리 셀 모니터링 장치와 연결된 배터리 셀의 제2 전압 값을 측정하는 단계; 및
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하는 단계를 포함하는, 불량 셀 검출 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하는 단계에서는,
    상기 제1 전압 값이 임계치 이상일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정하는, 불량 셀 검출 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 복수의 배터리 셀들의 제2 전압 값을 측정하는 단계에서는,
    상기 배터리 모듈이 휴지(Rest) 상태일 경우 상기 스위치를 열림 상태로 제어하여 상기 제2 전압 값을 측정하는, 불량 셀 검출 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 비교하는 단계에서는,
    상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값이 동일하지 않을 경우 알람을 출력하는, 불량 셀 검출 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 스위치는 FET(Field Effet Transitor)를 포함하는, 불량 셀 검출 방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 배터리 모듈에서의 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 열이 병렬 연결된 경우,
    상기 배터리 셀 모니터링 장치는,
    상기 배터리 셀이 직렬 연결된 열 (Series) 별로 상기 제1 전압 값 및 상기 제2 전압 값을 측정하는, 불량 셀 검출 방법.
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