KR20240020590A - 배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 - Google Patents

배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20240020590A
KR20240020590A KR1020220098831A KR20220098831A KR20240020590A KR 20240020590 A KR20240020590 A KR 20240020590A KR 1020220098831 A KR1020220098831 A KR 1020220098831A KR 20220098831 A KR20220098831 A KR 20220098831A KR 20240020590 A KR20240020590 A KR 20240020590A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bms
battery
fire
power mode
fire event
Prior art date
Application number
KR1020220098831A
Other languages
English (en)
Inventor
최장혁
김태윤
이승현
김경민
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020220098831A priority Critical patent/KR20240020590A/ko
Priority to PCT/KR2023/009877 priority patent/WO2024034879A1/ko
Publication of KR20240020590A publication Critical patent/KR20240020590A/ko

Links

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • 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
    • 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
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • 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
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • 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
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은, 배터리 화재 발생을 예측하는 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 제1 주기마다 웨이크업하여 상기 배터리 모듈의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제1 저전력 모드 및 소정의 안전 기준에 따라 상기 배터리 모듈이 안정 상태로 결정되면 상기 제1 주기보다 소정의 기간이 긴 제2 주기마다 웨이크업하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제2 저전력 모드를 수행하는 슬레이브 BMS(Battery Management System), 그리고 상기 배터리 모듈이 외부 장치로 전력을 공급하지 않는 상태에서, 상기 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제1 제어 신호를 상기 슬레이브 BMS에 전달한 후 슬립 모드로 진입하는 마스터 BMS를 포함한다.

Description

배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템{BATTERY FIRE PREDICTION METHOD AND BATTERY STSTEM PROVIDING THE SAME}
본 발명은, 배터리의 화재 발생을 예측하는 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차는 불이 나면 내연기관 차량과 달리 전소할 때까지 끄기가 매우 어렵다. 또한, 전기 자동차는 연기관 차량과 달리 순식간에 불에 타버리는 특징이 있어, 구조 시간이 늦어지면 인명 피해가 커질 수 있다. 이러한 상황이 발생하는 이유는, 배터리의 온도가 1,000도 이상으로 치솟는 '열 폭주(Thermal Rumaway)' 현상 때문이다.
배터리 열 폭주 현상을 사전에 감지하기 위한 연구 개발이 진행되고 있다. 배터리의 온도 및 전압과 같은 배터리 데이터를 수집하고, 수집된 배터리 데이터의 변화를 분석하여 배터리 열 폭주 현상을 미리 예측하는 방법이 많이 사용되고 있다.
그러나, 외부 전원으로 배터리를 충전하는 충전 상태에서 BMS(Battery Management System)는 슬립모드(Sleep Mode) 또는 셧 다운 모드(Shut Down Mode)에 있다. 따라서, BMS가 배터리 데이터를 수집하고, 배터리의 열 폭주를 미리 예측할 수 없다. 즉, 배터리 열 폭주 현상이 사전에 감지되지 못하여, 배터리와 관련된 화재 발생의 대부분은 배터리가 충전될 때 많이 발생하고 있다.
본 발명은, 배터리가 외부 충전기의 전력으로 충전되거나, 배터리가 탑재된 상위 시스템(예를 들어, 자동차, 에너지 저장 시스템 등)이 운행하지 않아 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)이 슬립모드에 있는 경우에도, 배터리의 화재 발생을 예측하는 방법 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈, 제1 주기마다 웨이크업하여 상기 배터리 모듈의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제1 저전력 모드 및 소정의 안전 기준에 따라 상기 배터리 모듈이 안정 상태로 결정되면 상기 제1 주기보다 소정의 기간이 긴 제2 주기마다 웨이크업하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제2 저전력 모드를 수행하는 슬레이브 BMS(Battery Management System), 그리고 상기 배터리 모듈이 외부 장치로 전력을 공급하지 않는 상태에서, 상기 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제1 제어 신호를 상기 슬레이브 BMS에 전달한 후 슬립 모드로 진입하는 마스터 BMS를 포함한다.
상기 슬레이브 BMS는, 상기 배터리 모듈의 상태에 대한 정보를 포함하는 배터리 데이터와 소정의 기준값을 비교하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
상기 슬레이브 BMS는, 상기 제1 주기에 따른 웨이크업의 총 횟수가 소정의 기준횟수에 도달하는 기간 동안 상기 제1 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 배터리 모듈이 안정 상태인 것으로 결정할 수 있다.
상기 마스터 BMS는, 상기 제1 화재 이벤트가 발생하면, 웨이크업하여 소정의 알고리즘에 따라 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
상기 마스터 BMS는, 상기 제2 화재 이벤트가 발생하면, 상기 배터리 모듈의 화재 발생에 대응하는 경고 메시지를 상위 제어기에 전송할 수 있다.
상기 마스터 BMS는, 상기 제2 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제2 제어 신호를 상기 슬레이브 BMS에 전달한 후 상기 슬립 모드에 진입할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 화재 예측 방법은, 배터리 모듈의 화재 발생을 예측하는 방법으로서, 상기 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Slave Battery Management System)가 슬립 모드에 진입하는 단계, 상기 슬레이브 BMS가 제1 주기마다 웨이크업하여 상기 배터리 모듈의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제1 저전력 모드 단계, 그리고 소정의 안전 기준에 따라 상기 배터리 모듈이 안정 상태로 결정되면, 상기 슬레이브 BMS가 상기 제1 주기보다 소정의 기간이 긴 제2 주기마다 웨이크업하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제2 저전력 모드 단계를 포함한다.
상기 제1 저전력 모드 단계는, 상기 제1 주기에 따른 웨이크업의 총 횟수가 소정의 기준횟수에 도달하는 기간 동안 상기 제1 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 배터리 모듈의 상태를 안정 상태로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 저전력 모드 단계 및 상기 제2 저전력 모드 단계 각각은, 상기 슬레이브 BMS가, 상기 배터리 모듈의 상태에 대한 정보를 포함하는 배터리 데이터와 소정의 기준값을 비교하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 저전력 모드 단계 및 상기 제2 저전력 모드 단계 각각은, 상기 제1 화재 이벤트가 발생하면, 상기 슬레이브 BMS를 제어하는 마스터 BMS(Master Battery Management System)가 웨이크업하여 소정의 알고리즘에 따라 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 저전력 모드 단계 및 상기 제2 저전력 모드 단계 각각은, 상기 제2 화재 이벤트가 발생하면, 상기 마스터 BMS가 상기 배터리 모듈의 화재 발생에 대응하는 경고 메시지를 상위 제어기에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 저전력 모드 단계는, 상기 제2 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 마스터 BMS가 상기 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제2 제어 신호를 상기 슬레이브 BMS에 전달한 후 상기 슬립 모드에 진입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 배터리 관리 시스템(BMS)이 슬립모드에 있는 경우에도, 배터리의 화재 발생을 예측하여 인명 피해 및 재산 피해를 줄일 수 있다.
본 발명은 배터리의 안전 상태에 따라 슬레이브 BMS의 웨이크업 주기가 단기 또는 장기로 조절됨으로써, 배터리 관리 시스템(BMS)의 소비 전력을 절약할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 슬레이브 BMS 및 마스터 BMS를 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 화재 예측 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 3의 제1 저전력 모드 단계(S200) 및 제2 저전력 모드 단계(S300)를 상세하게 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
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, "포함한다" 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.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 1을 참고하면, 배터리 시스템(1)은, 배터리(10), 릴레이(20), 그리고 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(30)을 포함한다.
도 1을 참고하면, 배터리(10)는 배터리 시스템(1)의 두 출력단(OUT1, OUT2) 사이에 연결되어 있다. 릴레이(20)는, 배터리 시스템(1)의 양극과 제1 출력단(OUT1) 사이에 연결되어 있다. 도 1에 도시된 구성들 및 구성들 간의 연결 관계는 일 예로 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리(10)는, 적어도 하나의 배터리 모듈(B)을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(B)은 전기적으로 직렬 및/또는 병렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 도 1은, 복수의 배터리 모듈(B_1, B_2, …, B_n)을 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리(10)는 하나의 배터리 모듈(B_1)을 포함할 수 있다. 또한, 도 1은, 배터리 모듈(B)에 포함된 복수의 배터리 셀이 직렬 연결되도록 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 배터리 셀은 직렬 및/또는 병렬될 수 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 2차 전지일 수 있다.
배터리(10)는 방전 상태(discharge state), 충전 상태(charge state), 또는 휴지 상태(idle state)일 수 있다. 방전 상태는, 배터리(10)가 외부장치에 전력을 공급하여 방전이 되는 상태일 수 있다. 충전 상태는, 배터리(10)가 외부장치로부터 전력을 공급받아 충전이 되는 상태일 수 있다. 휴지 상태는, 배터리(10)와 외부장치가 전기적으로 연결되어 있으나, 전력의 전달이 없는 상태일 수 있다. 이때, 외부장치는 충전 상태에서는 충전기이고, 방전 상태에서는 부하일 수 있다.
배터리(10)의 방전 상태에서, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은 기 설정된 로직에 따라 배터리 시스템(1)을 관리하는 운행 모드(operating mode)로 동작할 수 있다. 배터리(10)의 충전 상태 및 휴지 상태에서, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은 기 설정된 로직을 수행하지 않는 슬립 모드(sleep mode)로 동작할 수 있다. 종래에는, 배터리(10)의 충전 상태 및 휴지 상태에서, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은 배터리(10)의 화재 이벤트의 예측을 포함한 어떠한 동작도 수행하지 않는 슬립 모드에 있었다. 그로 인해, 배터리(10)의 충전 상태 및 휴지 상태에서, 열 폭주(Thermal Rumaway) 등과 같은 배터리(10)의 화재가 발생하더라도 미리 대비할 수 없었다.
실시예에 따라, 배터리(10)의 충전 상태 및 휴지 상태에서, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은, 저전력 모드로 운행할 수 있다. 저전력 모드는, 슬립 모드에 있던 배터리 관리 시스템(BMS)(30)이 배터리의 안전 상태에 따라 단기 주기인 제1 주기 또는 장기 주기인 제2 주기마다 웨이크업하여 배터리(10)의 화재 이벤트를 예측하는 모드이다.
릴레이(20)는, 배터리 관리 시스템(30)의 제어로 배터리 시스템(1)과 외부장치를 전기적으로 연결하거나, 분리한다. 릴레이(20)가 온 되면, 배터리 시스템(1)과 외부장치가 전기적으로 연결되어 충전 또는 방전이 수행된다. 릴레이(20)가 오프 되면, 배터리 시스템(1)과 외부장치가 전기적으로 분리된다.
배터리 관리 시스템(BMS)(30)은, 슬레이브 BMS(P_BMS) 및 마스터 BMS(R_BMS)를 포함한다.
슬레이브 BMS(P_BMS)는, 배터리 모듈(B)을 모니터링하고, 관리할 수 있다. 슬레이브 BMS(P_BMS)는, 배선을 통해 복수의 배터리 셀 각각에 전기적으로 연결되어 배터리 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 배터리 데이터는, 배터리 모듈(B)의 상태를 지시하는 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압, 셀 전류, 셀 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 데이터는, 배터리 모듈(B)의 양단 전압인 모듈 전압, 배터리 모듈(B)에 흐르는 전류인 모듈 전류, 및 배터리 모듈(B)의 온도인 모듈 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어느 실시예에서, 배터리 모듈(B) 및 슬레이브 BMS(P_BMS)는 하나의 배터리 팩(battery pack)으로 구성될 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은, 복수의 배터리 모듈(B) 각각에 대응하는 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS)를 포함할 수 있다.
마스터 BMS(R_BMS)는, 배터리 시스템(1)이 탑재되는 상위 시스템의 제어기(이하, 상위 제어기)와 통신하여 각종 정보를 송수신하고, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)을 전반적으로 관리할 수 있다.
실시예에 따라, 배터리(10)의 충전 상태 및 휴지 상태에서, 마스터 BMS(R_BMS)의 제어로, 슬레이브 BMS(P_BMS)는 제1 저전력 모드 또는 제2 저전력 모드로 운행되고, 마스터 BMS(R_BMS)는 슬립 모드로 운행될 수 있다.
제1 저전력 모드 또는 제2 저전력 모드는, 슬립 모드에 있던 슬레이브 BMS(P_BMS)가 배터리의 안정 상태에 따라 단기 주기인 제1 주기 또는 장기 주기인 제2 주기마다 웨이크업하여 배터리(10)의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 모드이다. 슬립 모드는, 마스터 BMS(R_BMS)가 제1 화재 이벤트의 발생에 대응하는 알람 메시지를 슬레이브 BMS(P_BMS)로부터 수신하지 않는 이상, 마스터 BMS(R_BMS)는 기 설정된 로직을 수행하지 않고 슬립하는 모드이다.
도 1을 참고하면, 슬립 모드에 있던 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS_1, P_BMS_1, …, P_BMS_n) 각각은 제1 주기 또는 제2 주기마다 웨이크업하여 배터리 데이터를 수집하고, 수집한 배터리 데이터와 제1 기준값을 비교하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다. 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS_1, P_BMS_1, …, P_BMS_n) 중 적어도 하나의 슬레이브 BMS(P_BMS)가 제1 화재 이벤트의 발생에 대응하는 알람 메시지를 마스터 BMS(R_BMS)로 전송하면, 슬립 모드에 있던 마스터 BMS(R_BMS)는 웨이크업할 수 있다.
도 2는 도 1의 슬레이브 BMS 및 마스터 BMS를 상세하게 설명하는 블록도이다.
도 2를 참고하면, 일 실시예에 따라, 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS_1, P_BMS_1, …, P_BMS_n) 각각은 모니터링부(311), 제어부(315), 및 통신부(313)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)의 크기를 줄이기 위해 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS_1, P_BMS_1, …, P_BMS_n) 각각은 제어부(315)를 포함하지 않고, 모니터링부(311) 및 통신부(313)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS_1, P_BMS_1, …, P_BMS_n) 각각은 마스터 BMS(R_BMS)의 제어로 동작할 수 있다.
이하, 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS_1, P_BMS_1, …, P_BMS_n) 중 특정 슬레이브 BMS를 지시할 때는 도면 부호 ‘P_BMS_k’를 이용한다. 또한, 복수의 배터리 모듈(B_1, B_2, …, B_n) 중 특정 배터리 모듈을 지시할 때는 도면 부호 ‘B_k’를 이용한다.
모니터링부(311)는, 배터리 모듈(B_k)에 포함된 복수의 배터리 셀 각각에 배선을 통해 전기적으로 연결되어, 배터리 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(311)는, BMIC(Battery Management IC), ASIC(Application-specific IC) 등으로 구성될 수 있다.
제어부(315)는, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)를 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(315)는, MCU(micro controller unit) 등으로 구성될 수 있다.
슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 제어부(315)를 포함하는 일 실시예에서, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 제1 주기 또는 제2 주기마다 웨이크업한다. 모니터링부(311)는 배터리 데이터를 수집하여 제어부(315)에 전달한다. 제어부(315)는, 배터리 데이터와 제1 기준값을 비교하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 제어부(315)를 포함하지 않는 다른 실시예에서, 모니터링부(311)는 제1 주기 또는 제2 주기마다 웨이크업하여 배터리 데이터를 수집하고, 수집한 배터리 데이터와 제1 기준값을 비교하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
통신부(313)는, 마스터 BMS(R_BMS)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 실시예에 따라, 통신부(313)는, 배터리 데이터 및 제1 화재 이벤트의 발생에 대응하는 알람 메시지를 마스터 BMS(R_BMS)로 전송할 수 있다. 도 1 및 도 2에서, 통신부(313)와 마스터 BMS(R_BMS)의 통신 방법을 CAN BUS를 이용한 CAN 통신으로 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 유선 통신 또는 무선 통신 방법을 제공하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
마스터 BMS(R_BMS)는, 마스터 통신부(331), 마스터 저장부(333), 및 마스터 제어부(335)를 포함할 수 있다.
마스터 통신부(331)는, 복수의 슬레이브 BMS(P_BMS_1, P_BMS_1, …, P_BMS_n)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 마스터 통신부(331)는, 통신 연결 IC(communication bridge IC) 등으로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 마스터 통신부(331)는, 적어도 하나의 슬레이브 BMS(P_BMS_k)로부터 알람 메시지를 수신하면, 마스터 제어부(335)를 웨이크업 시킬 수 있다. 예를 들어, 마스터 통신부(331)는, INTR(interrupt) 라인을 통해 마스터 제어부(335)를 웨이크업 시킬 수 있다.
마스터 저장부(333)는, 배터리(10)의 화재 발생을 예측하는 적어도 하나의 알고리즘을 저장할 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은, 열 폭주(Thermal Rumaway) 등이 발생하기 소정의 시간 전에 정밀하게 예측 가능한 알고리즘일 수 있다. 또한, 마스터 저장부(333)는, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)로부터 수신한 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
마스터 제어부(335)는, 배터리 시스템(1)을 전반적으로 제어한다. 예를 들어, 마스터 제어부(335)는, MCU(micro controller unit) 등으로 구성될 수 있다. 마스터 통신부(331)를 통해 알람 메시지를 수신하면, 마스터 제어부(335)는 웨이크업 하여 소정의 알고리즘에 따라 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
실시예에 따라, 슬립 모드에서, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 소정의 주기마다 웨이크업하여 배터리 데이터와 기준값을 비교하는 간단한 방법으로 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정한다. 제1 화재 이벤트가 발생하면, 마스터 BMS(R_BMS)가 웨이크업하여 알고리즘에 따른 정밀한 방법으로 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정한다.
실험결과, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 제어부(315)를 포함하지 않는 일 실시예에서, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 제1 주기(예를 들어, 1초)로 웨이크업하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 예측하는 경우, 모니터링부(311)가 80μA/1sec의 전력을 소모하고, 통신부(313)가 12μA/1sec의 전력을 소모하였다. 또한, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 제2 주기(예를 들어, 32초)로 웨이크업하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 예측하는 경우, 모니터링부(311)가 12μA/32sec의 전력을 소모하고, 통신부(313)가 1μA/32sec의 전력을 소모하였다. 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 일정한 주기로 웨이크업 하는 경우보다, 배터리(10)의 상태에 따라 웨이크업 주기를 조절한 경우에 소비 전력을 더 줄일 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 화재 예측 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 4는 도 3의 제1 저전력 모드 단계(S200) 및 제2 저전력 모드 단계(S300)를 상세하게 설명하는 흐름도이다.
우선, 도 3을 참고하면, 마스터 BMS(R_BMS)는 배터리 관리 시스템(BMS)(30)의 저전력 모드로의 진입을 결정한다(S100).
마스터 BMS(R_BMS)는, 전기 자동차가 배터리(10)의 전력을 사용하여 운행하는 운행 상태(operating state)인지, 전기 자동차가 외부 충전기와 연결되는 충전 상태(charge state)인지, 또는 전기 자동차의 운행이 중단된 정차 상태(parking state)인지 대한 정보를 전기 자동차의 제어기(이하, 상위 제어기)로부터 전달받을 수 있다. 상위 제어기로부터 전달받은 정보에 기초하여, 마스터 BMS(R_BMS)는, 운행 모드(operating mode) 또는 저전력 모드(low power mode)로 배터리 관리 시스템(BMS)(30)을 제어할 수 있다. 상위 시스템의 일 예시인 전기 자동차로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며, 이하 설명하는 내용은 배터리 시스템(1)이 탑재되는 다양한 종류의 상위 시스템에 모두 적용될 수 있다.
상기 표 1은, 전기 자동차 및 배터리(10)의 상태에 따라, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)에서 실행되는 모드를 설명하는 일 예시이다.
예를 들어, 표 1을 참고하면, 전기 자동차가 배터리(10)의 전력을 사용하는 운행 상태(operating state)에서, 배터리(10)는 전기 자동차에 전력을 공급하는 방전 상태(discharge state)에 있을 수 있다. 이때, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은, 기 설정된 로직에 따라 배터리 시스템(1)을 관리하는 운행 모드(oprating mode)로 동작할 수 있다. 기 설정된 로직은, 배터리(10)의 모니터링, 배터리(10)의 셀 밸런싱, 배터리(10)의 발화 이벤트 예측, 및 릴레이(20)의 스위칭 제어 등을 포함할 수 있다.
다른 예를 들어, 표 1을 참고하면, 전기 자동차가 외부 충전기(미도시)의 전력으로 배터리(10)를 충전하는 충전 상태(charge state) 및 배터리(10)의 전력을 사용하지 않는 정차 상태(parking state) 각각에서, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은 저전력 모드(low power mode)로 동작할 수 있다.
슬립 모드는, 기 설정된 로직을 수행하지 않아 전력 사용이 없는 모드일 수 있다. 저전력 모드는 슬립 모드에서 소정 주기로 웨이크업하여 기 설정된 로직 중 화재 이벤트 발생을 예측하는 모드로, 소정의 전력을 소비할 수 있다.
구체적으로, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)의 저전력 모드에서, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 제1 저전력 모드 또는 제2 저전력 모드로 운행되고, 마스터 BMS(R_BMS)는 슬립 모드로 운행될 수 있다.
제1 저전력 모드 또는 제2 저전력 모드는, 슬립 모드에 있던 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 소정의 주기(제1 주기 또는 제2 주기)마다 웨이크업하여 배터리(10)의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 모드이다. 슬립 모드는, 마스터 BMS(R_BMS)가 기 설정된 로직을 수행하지 않고 슬립하는 모드이다. 단, 슬립 모드의 마스터 BMS(R_BMS)가 제1 화재 이벤트의 발생에 대응하는 알람 메시지를 슬레이브 BMS(P_BMS_k)로부터 수신하면, 마스터 BMS(R_BMS)는 웨이크업하여 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
다음으로, 마스터 BMS(R_BMS)가 배터리 관리 시스템(BMS)(30)의 저전력 모드의 진입을 결정하면(S100), 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는, 제1 저전력 모드를 실행한다(S200).
실시예에 따라, 배터리(10)가 외부 장치로 전력을 공급하지 않는 배터리(10)의 충전 상태 또는 휴지 상태에서, 마스터 BMS(R_BMS)는, 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제1 제어 신호를 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 전달할 수 있다.
제1 저전력 모드는, 슬립 모드에 있던 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 단기 주기인 제1 주기마다 웨이크업하여 배터리(10)의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 모드일 수 있다. 예를 들어, 제1 주기는 기 설정되어 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 저장되어 있을 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 주기는 S100 단계에서 마스터 BMS(R_BMS)로부터 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 전달될 수 있다.
도 4를 참고하면, S200 단계에서, 우선, 슬레이브 BMS(P_BMS_k) 및 마스터 BMS(R_BMS)는 슬립 모드에 진입한다(S210).
예를 들어, 마스터 BMS(R_BMS)는 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 제1 제어 신호를 전달한 이후 스스로 슬립 모드에 진입할 수 있다. 제1 저전력 모드에서, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는, 제1 주기가 도래하기 전까지 슬립 모드를 유지한다. 이때, 제1 주기는, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)의 소비 전력을 줄이면서도, 배터리(10)의 발화 이벤트의 예측의 정밀성을 높일 수 있는 최적의 주기로 실험에 의해 결정될 수 있다.
S200 단계에서, 제1 주기가 도래하면, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 웨이크업하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정한다(S220).
슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 웨이크업 이후 배터리 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 배터리 데이터는, 복수의 배터리 셀 각각의 상태를 지시하는 셀 전압, 셀 전류, 및 셀 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 데이터는, 배터리 모듈(B)의 양단 전압인 모듈 전압, 배터리 모듈(B)에 흐르는 전류인 모듈 전류, 및 배터리 모듈(B)의 온도인 모듈 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 배터리 데이터와 제1 기준값을 비교하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 복수의 배터리 셀 각각에 대응하는 복수의 셀 전압 중 적어도 두 개의 셀 전압이 제1 기준값(예를 들어, 5V)을 초과하면, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는, 배터리 모듈(B)에 제1 화재 이벤트가 발생한 것으로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 배터리 모듈(B)의 온도가 제2 기준값(예를 들어, 30℃)을 초과하면, 슬레이브 BMS(P_BMS)는, 배터리 모듈(B)에 제1 화재 이벤트가 발생한 것으로 결정할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 배터리 데이터와 제1 기준값의 크기를 비교하는 다양한 방법으로 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
S200 단계에서, 제1 화재 이벤트가 발생하면(S230, Yes), 마스터 BMS(R_BMS)는 웨이크업 하여 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정한다(S240).
실시예에 따라, 제1 화재 이벤트가 발생하면, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 알람 메시지를 마스터 BMS(R_BMS)에 전달할 수 있다. 알람 메시지는, 슬립 모드에 있는 마스터 BMS(R_BMS)를 웨이크업 시키는 트리거(trigger)로 작용할 수 있다. 또한, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 알람 메시지와 함께 배터리 데이터를 마스터 BMS(R_BMS)에 전달할 수 있다.
마스터 통신부(331)는, 적어도 하나의 슬레이브 BMS(P_BMS_k)로부터 알람 메시지를 수신하면, 마스터 제어부(335)를 웨이크업 시킬 수 있다. 예를 들어, 마스터 통신부(331)는, INTR(interrupt) 라인을 통해 마스터 제어부(335)를 웨이크업 시킬 수 있다.
실시예에 따라, 마스터 BMS(R_BMS)는 소정의 알고리즘에 따라 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다. 제1 화재 이벤트의 발생을 결정하는 방법은, 간단하나 예측의 정밀성이 낮은 화재 예측 방법일 수 있다. 제2 화재 이벤트의 발생을 결정하는 방법은, 복잡하나 예측의 정밀성이 높은 화재 예측 방법일 수 있다. 실시예에 따른 저전력 모드에서, 배터리 관리 시스템(BMS)(30)은, 제1 화재 이벤트의 발생을 주기적으로 판단하여 소비 전력을 줄이고, 제1 화재 이벤트가 발생하면 제2 화재 이벤트의 발생을 판단하여 배터리(10)의 화재 발생의 예측의 정밀성을 높일 수 있다. 이때, 알고리즘은 특정한 방법에 한정되지 않고, 배터리(10)의 화재 발생을 예측할 수 있는 기존에 알려진 다양한 방법을 포함할 수 있다.
S200 단계에서, 제2 화재 이벤트가 발생하면(S250, Yes), 마스터 BMS(R_BMS)는 경고 메시지를 상위 제어기에 전송한다(S260).
예를 들어, 상위 제어기로부터 경고 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하기 이전까지, 마스터 BMS(R_BMS)는, 경고 메시지를 상위 제어기에 계속 전송할 수 있다. 이때, 경고 메시지는, 배터리(10)에 화재 발생의 예측에 기초된 자료 및 판단 근거 등이 포함될 수 있다.
S200 단계에서, 제1 화재 이벤트가 발생하지 않거나(S230, No), 제2 화재 이벤트가 발생하지 않으면(S250, No), 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 소정의 안전 기준에 따라 배터리(10)의 안정성을 판단한다(S270).
예를 들어, 제1 화재 이벤트가 발생하지 않는 경우(S230, No), 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 안전 기준에 따라 배터리(10)의 안정성을 판단할 수 있다. 이때, 마스터 BMS(R_BMS)는 계속 슬립 모드에 있을 수 있다.
다른 예를 들어, 제2 화재 이벤트가 발생하지 않는 경우(S250, No), 마스터 BMS(R_BMS)는 제2 화재 이벤트 판단 결과를 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 전송할 수 있다. 그러면, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 안전 기준에 따라 배터리(10)의 안정성을 판단할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 마스터 BMS(R_BMS)가 안전 기준에 따라 배터리(10)의 안정성을 판단할 수 있다.
안전 기준은, 배터리(10)의 상태가 안정적임을 판단할 수 있는 소정의 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안전 기준은, 판단 시점을 기준으로 소급하여 제1 주기에 따른 웨이크업 사이클이 20회 반복되는 동안, 제1 화재 이벤트가 발생하지 않을 조건을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 안전 기준은 배터리(10)의 상태가 안정적임을 판단할 수 있는 다양한 조건을 포함할 수 있다.
S200 단계에서, 안정 기준을 만족하지 않으면(S270, No), 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 S210 단계부터 반복 수행할 수 있다.
앞서, 안정 기준 만족 여부를 판단하는 주체를 슬레이브 BMS(P_BMS_k)로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 마스터 BMS(R_BMS)도 안정 기준 만족 여부를 판단할 수 있다.
다음으로, 안정 기준을 만족하면(S270, Yes), 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 제2 저전력 모드를 실행한다(S300).
제2 저전력 모드는, 슬립 모드에 있던 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 장기 주기인 제2 주기마다 웨이크업하여 배터리(10)의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 모드일 수 있다. 예를 들어, 제2 주기는 기 설정되어 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 저장되어 있을 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 주기는 S100 단계에서 슬립 명령과 함께 마스터 BMS(R_BMS)로부터 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 전달될 수 있다.
예를 들어, 제2 주기가 제1 주기의 소정의 배수로 설정될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실험결과, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 1초 주기로 웨이크업하여 화재 이벤트의 발생 여부를 예측하는 경우, 모니터링부(311)가 80μA/1sec의 전력을 소모하고, 통신부(313)가 12μA/1sec의 전력을 소모하였다. 또한, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 32초 주기로 웨이크업하여 화재 이벤트의 발생 여부를 예측하는 경우, 모니터링부(311)가 12μA/32sec의 전력을 소모하고, 통신부(313)가 1μA/32sec의 전력을 소모하였다(단, 배터리 시스템의 다양한 설정값에 따라 소비 전력은 상이할 수 있음). 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 고정된 주기로 웨이크업 하는 경우보다, 배터리(10)의 안정 상태에 따라 슬레이브 BMS(P_BMS_k)가 단기 주기 또는 장기 주기로 웨이크업하는 경우가 배터리(10)의 안전성을 보장하면서 동시에 소비 전력도 절감할 수 있다.
S300 단계에서, 우선, 슬레이브 BMS(P_BMS_k) 및 마스터 BMS(R_BMS)는 슬립 모드에 진입한다(S310).
예를 들어, 마스터 BMS(R_BMS)는 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 제2 저전력 모드 진입을 명령할 수 있다. 그러면, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는, 제2 주기가 도래하기 전까지 슬립 모드를 유지한다. 그리고, 마스터 BMS(R_BMS)는 스스로 슬립 모드에 진입할 수 있다.
다른 예를 들어, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 제2 저전력 모드 진입을 결정한 후 스스로 슬립 모드에 진입할 수 있다. 그러고, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는, 제2 주기가 도래하기 전까지 슬립 모드를 유지한다. 그리고, 슬립 모드에 있던 마스터 BMS(R_BMS)는 슬립 모드를 계속 유지할 수 있다.
S300 단계에서, 제2 주기가 도래하면, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 웨이크업하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정한다(S320).
슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 웨이크업 이후 배터리 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 배터리 데이터는, 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압, 셀 전류, 및 셀 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 배터리 데이터는, 배터리 모듈(B)의 양단 전압인 모듈 전압, 배터리 모듈(B)에 흐르는 전류인 모듈 전류, 및 배터리 모듈(B)의 온도인 모듈 온도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 배터리 데이터와 제1 기준값을 비교하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 셀 각각에 대응하는 복수의 셀 전압 중 적어도 두 개의 셀 전압이 제1 기준값(예를 들어, 5V)을 초과하면, 슬레이브 BMS(P_BMS)는 제1 화재 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 S220 단계에 대한 설명은, S320 단계에도 동일하게 적용될 수 있다.
S300 단계에서, 제1 화재 이벤트가 발생하지 않으면(S330, No), 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 S310 단계부터 반복 수행할 수 있다.
S300 단계에서, 제1 화재 이벤트가 발생하면(S330, Yes), 마스터 BMS(R_BMS)는 웨이크업 하여 제2 화재 이벤트 발생 여부를 결정한다(S340).
실시예에 따라, 제1 화재 이벤트가 발생하면, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 알람 메시지를 마스터 BMS(R_BMS)에 전달할 수 있다. 알람 메시지는, 슬립 모드에 있는 마스터 BMS(R_BMS)를 웨이크업 시키는 트리거(trigger)로 작용할 수 있다. 또한, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 알람 메시지와 함께 배터리 데이터를 마스터 BMS(R_BMS)에 전달할 수 있다.
마스터 통신부(331)는, 적어도 하나의 슬레이브 BMS(P_BMS_k)로부터 알람 메시지를 수신하면, 마스터 제어부(335)를 웨이크업 시킬 수 있다. 예를 들어, 마스터 통신부(331)는, INTR(interrupt) 라인을 통해 마스터 제어부(335)를 웨이크업 시킬 수 있다.
실시예에 따라, 마스터 BMS(R_BMS)는 소정의 알고리즘에 따라 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다. S240 단계에서 설명한 내용은, S340단계에도 동일하게 적용될 수 있다.
S300 단계에서, 제2 화재 이벤트가 발생하면(S350, Yes), 마스터 BMS(R_BMS)는 경고 메시지를 상위 제어기에 전송한다(S360).
예를 들어, 상위 제어기로부터 경고 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하기 이전까지, 마스터 BMS(R_BMS)는, 경고 메시지를 상위 제어기에 계속 전송할 수 있다. 이때, 경고 메시지는, 배터리(10)에 화재 발생의 예측에 기초된 자료 및 판단 근거 등이 포함될 수 있다.
S300 단계에서, 제2 화재 이벤트가 발생하지 않으면(S350, No), 마스터 BMS(R_BMS)는 S200단계를 수행하도록 슬레이브 BMS(P_BMS_k)를 제어할 수 있다.
제2 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 마스터 BMS(R_BMS)는 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제2 제어 신호를 슬레이브 BMS(P_BMS_k)에 전달할 수 있다. 그리고, 마스터 BMS(R_BMS)는, S210단계에서, 스스로 슬립 모드에 진입할 수 있다.
제2 화재 이벤트가 발생하지 않았더라도, 제1 화재 이벤트가 발생하였으므로, 배터리(10)의 안정성을 위해, 슬레이브 BMS(P_BMS_k)는 단기 주기인 제1 주기로 웨이크업 하여 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈,
    제1 주기마다 웨이크업하여 상기 배터리 모듈의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제1 저전력 모드 및 소정의 안전 기준에 따라 상기 배터리 모듈이 안정 상태로 결정되면 상기 제1 주기보다 소정의 기간이 긴 제2 주기마다 웨이크업하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제2 저전력 모드를 수행하는 슬레이브 BMS(Battery Management System), 그리고
    상기 배터리 모듈이 외부 장치로 전력을 공급하지 않는 상태에서, 상기 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제1 제어 신호를 상기 슬레이브 BMS에 전달한 후 슬립 모드로 진입하는 마스터 BMS
    를 포함하는, 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 BMS는,
    상기 배터리 모듈의 상태에 대한 정보를 포함하는 배터리 데이터와 소정의 기준값을 비교하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는, 배터리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 BMS는,
    상기 제1 주기에 따른 웨이크업의 총 횟수가 소정의 기준횟수에 도달하는 기간 동안 상기 제1 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 배터리 모듈이 안정 상태인 것으로 결정하는, 배터리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제1 화재 이벤트가 발생하면, 웨이크업하여 소정의 알고리즘에 따라 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는, 배터리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제2 화재 이벤트가 발생하면, 상기 배터리 모듈의 화재 발생에 대응하는 경고 메시지를 상위 제어기에 전송하는, 배터리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 마스터 BMS는,
    상기 제2 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제2 제어 신호를 상기 슬레이브 BMS에 전달한 후 상기 슬립 모드에 진입하는, 배터리 시스템.
  7. 배터리 모듈의 화재 발생을 예측하는 방법으로서,
    상기 배터리 모듈을 관리하는 슬레이브 BMS(Slave Battery Management System)가 슬립 모드에 진입하는 단계,
    상기 슬레이브 BMS가 제1 주기마다 웨이크업하여 상기 배터리 모듈의 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제1 저전력 모드 단계, 그리고
    소정의 안전 기준에 따라 상기 배터리 모듈이 안정 상태로 결정되면, 상기 슬레이브 BMS가 상기 제1 주기보다 소정의 기간이 긴 제2 주기마다 웨이크업하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 제2 저전력 모드 단계
    를 포함하는 배터리 화재 예측 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 저전력 모드 단계는,
    상기 제1 주기에 따른 웨이크업의 총 횟수가 소정의 기준횟수에 도달하는 기간 동안 상기 제1 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 배터리 모듈의 상태를 안정 상태로 결정하는 단계를 포함하는, 배터리 화재 예측 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 저전력 모드 단계 및 상기 제2 저전력 모드 단계 각각은,
    상기 슬레이브 BMS가, 상기 배터리 모듈의 상태에 대한 정보를 포함하는 배터리 데이터와 소정의 기준값을 비교하여 상기 제1 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 배터리 화재 예측 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 저전력 모드 단계 및 상기 제2 저전력 모드 단계 각각은,
    상기 제1 화재 이벤트가 발생하면, 상기 슬레이브 BMS를 제어하는 마스터 BMS(Master Battery Management System)가 웨이크업하여 소정의 알고리즘에 따라 제2 화재 이벤트의 발생 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 배터리 화재 예측 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 저전력 모드 단계 및 상기 제2 저전력 모드 단계 각각은,
    상기 제2 화재 이벤트가 발생하면, 상기 마스터 BMS가 상기 배터리 모듈의 화재 발생에 대응하는 경고 메시지를 상위 제어기에 전송하는 단계를 더 포함하는, 배터리 화재 예측 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 저전력 모드 단계는,
    상기 제2 화재 이벤트가 발생하지 않으면, 상기 마스터 BMS가 상기 제1 저전력 모드로의 진입을 지시하는 제2 제어 신호를 상기 슬레이브 BMS에 전달한 후 상기 슬립 모드에 진입하는 단계를 더 포함하는, 배터리 화재 예측 방법.
KR1020220098831A 2022-08-08 2022-08-08 배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 KR20240020590A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220098831A KR20240020590A (ko) 2022-08-08 2022-08-08 배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
PCT/KR2023/009877 WO2024034879A1 (ko) 2022-08-08 2023-07-11 배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220098831A KR20240020590A (ko) 2022-08-08 2022-08-08 배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240020590A true KR20240020590A (ko) 2024-02-15

Family

ID=89851985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220098831A KR20240020590A (ko) 2022-08-08 2022-08-08 배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240020590A (ko)
WO (1) WO2024034879A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101197892B1 (ko) * 2010-10-08 2012-11-05 삼성전기주식회사 전력 소모를 감소할 수 있는 지피에스 수신기의 작동 방법
KR101535627B1 (ko) * 2013-11-11 2015-07-09 현대오트론 주식회사 차량 배터리 모니터링 시스템
KR102046608B1 (ko) * 2016-08-12 2019-11-19 주식회사 엘지화학 배터리 팩을 위한 온도 모니터링 장치 및 방법
KR102137759B1 (ko) * 2017-07-06 2020-07-24 주식회사 엘지화학 배터리 팩 관리 장치
KR102481210B1 (ko) * 2020-11-26 2022-12-26 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차의 슬립 모드에서 고전압 배터리 상태확인방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024034879A1 (ko) 2024-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9356451B2 (en) Battery control circuit having multiple adjusting units
US6771042B2 (en) Method and apparatus for implementing smart management of a rechargeable battery
JP6486558B2 (ja) バッテリーパックの充電制御装置及び方法
JPH0898414A (ja) インテリジェントバッテリー装置及びその操作方法と電気装置
JP6007385B2 (ja) 蓄電装置およびその制御方法ならびに電源装置
CN204928248U (zh) 电源管理装置
CN113071370B (zh) 一种电动汽车低压锂电池的管理方法及整车电源切换方法
CN112977160A (zh) 电池管理方法、电池系统、车辆及计算机存储介质
JP2003282159A (ja) 電池制御システム
JP7293562B2 (ja) 省電力の電池管理装置および方法
KR20210053103A (ko) 배터리 감시 장치 및 방법
KR20210044029A (ko) 운행하기 전 개별 팩간 에너지 차이를 이용한 병렬 전지팩 밸런싱 방법 및 시스템
KR20240020590A (ko) 배터리 화재 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
KR20210048319A (ko) 차량용 배터리 시스템 및 그 제어방법
JP2002354698A (ja) 制御回路
KR101439233B1 (ko) 보조 전원을 구비한 배터리 관리 시스템
JP2000184615A (ja) バックアップ用電源に用いる電池管理装置及び電池パック
CN112440816A (zh) 电池管理系统及电动汽车
CN114084044B (zh) 用于锂电池组保护板休眠及唤醒的控制方法及系统
CN204845586U (zh) 电动汽车供电设备
CN111431230A (zh) 锂电池供电系统
KR102340097B1 (ko) 배터리 관리 방법 및 장치
CN217036787U (zh) 一种应用于锂电池组的监测及保护设备
CN106877440B (zh) 一种电池均衡系统
WO2024093995A1 (en) Battery management system, method and system to reduce power consumption