KR20240069500A - 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치는, 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 획득부; 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 식별부; 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.
Description
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용될 수 있다. 그리고, 이차 전지는 복수 개의 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 수용하는 랙 프레임을 포함하는 배터리 랙으로 이용될 수 있다.
이와 같은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙은 다양한 장치에서 활용될 수 있다. 일 예로, 배터리는 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드 등의 모바일 디바이스뿐만 아니라 전기로 구동되는 자동차(EV, HEV, PHEV)나 대용량 전력 저장 장치(ESS) 등의 분야에서도 활용될 수 있다.
이러한 배터리들은 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어될 수 있다. 배터리 관리 시스템은 하나의 장치 내에서 배터리와 함께 포함될 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템은 배터리를 포함하는 장치와 이격된 상태로 상기 배터리를 관리 및 제어할 수 있다.
배터리 내부에 단락 또는 다른 종류의 고장이 발생한 경우, 배터리를 포함하는 장치들(예컨대, EV, ESS)의 손상 가능성이 증가할 수 있다.
이에 따라, 배터리의 이상 상태를 감지하여 배터리를 포함하는 장치들의 손상 가능성을 감소시킬 수 있는 위한 방안이 요구된다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치는, 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 획득부; 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 식별부; 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별부는 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고, 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별부는 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단부는 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단부는 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 상기 기준 값 이상 증가하고 및 상기 기준 값 이상 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득부는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득부는 상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고, 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치는, 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 이상 처리부를 더 포함하고, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법은, 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 동작; 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 동작; 및 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별하는 동작은 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하는 동작, 및 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별하는 동작은 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단하는 동작은 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단하는 동작은 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 상기 기준 값 이상 증가하고 및 상기 기준 값 이상 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득하는 동작은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득하는 동작은 상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하는 동작, 및 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법은, 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 동작을 더 포함하고, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따른, 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법은 배터리 내부에 단락 또는 다른 종류의 고장 발생을 감지할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따른, 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법은 감지된 배터리 내부에 단락 또는 다른 종류의 고장을 처리할 수 있다.
본 문서의 개시에 따른 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 본 문서의 개시에 따라 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 예시하는 그래프들이다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 블록도이다.
도 3은, 전압-SOC 프로파일을 예시하는 도면이다.
도 4는, 배터리 유닛들의 평균 전압을 예시하는 그래프이다.
도 5는, 배터리 유닛들의 순위 변화를 예시하는 그래프이다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 블록도이다.
도 3은, 전압-SOC 프로파일을 예시하는 도면이다.
도 4는, 배터리 유닛들의 평균 전압을 예시하는 그래프이다.
도 5는, 배터리 유닛들의 순위 변화를 예시하는 그래프이다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 문서의 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", "첫째", "둘째", "A", "B", "(a)" 또는 "(b)"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.
본 문서에서, 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 언급되거나 "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로, 또는 무선으로), 또는 간접적으로(예: 제3 구성요소를 통하여) 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory, CD-ROM)의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1은, 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 예시하는 그래프들이다. 도 1을 참조하면, 배터리 유닛의 정상 거동(11)과 퇴화 거동(15)을 나타내는 전압-SOC 프로파일 그래프(10), 배터리 유닛의 정상 거동(11)과 이상 거동(25)을 나타내는 전압-SOC 프로파일 그래프(20), 및 배터리 유닛의 정상 거동(11)과 이상 거동(35)을 나타내는 전압-SOC 프로파일 그래프(30)를 확인할 수 있다. 이상 거동을 나타내는 배터리 유닛에 의해 전자 장치의 손상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 배터리 유닛들 중 이상 거동을 가지는 배터리 유닛을 감지하고, 이에 대한 적절한 처리가 요구될 수 있다.
도 2은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치(101)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 이상 진단 장치(101)는 전자 장치(103) 및 사용자 단말(105)과 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)와 전자 장치(103) 간의 연결(104)은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통한 통신 연결일 수 있다. 일 실시 예에서, 유선 네트워크는 LAN(local area network) 통신, 또는 전력선 통신에 기초할 수 있다. 일 실시 예에서, 무선 네트워크는 근거리 통신 네트워크(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) 또는 IrDA(infrared data association)), 또는 원거리 통신 네트워크(셀룰러 네트워크, 4G 네트워크, 5G 네트워크)에 기초할 수 잇다.
다른 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)와 전자 장치(103) 간의 연결(104)은 기기 간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통한 연결일 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)와 사용자 단말(105) 간의 연결(106)은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통한 통신 연결일 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(103)는 모바일 디바이스(예: 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드), 전기 자동차(예: EV(electric vehicle), HEV(hybrid EV), PHEV(plug-in HEV), FCEV(fuel cell EV))나 에너지 저장 장치(ESS, energy storage system), 또는 배터리 교환 시스템(BSS, battery swapping system)일 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(103)는 하나 이상의 배터리 유닛들(111, 113, 115)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙일 수 있다.
일 실시 예에서, 사용자 단말(105)은 모바일 디바이스(예: 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드), 또는 PC(personal computer)일 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 통신 회로(120), 센서(130), 메모리(140), 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 도 2에 도시된 배터리 이상 진단 장치(101)는 도 2에서 도시된 구성 요소들 이외의 적어도 하나의 구성 요소(예: 디스플레이, 입력 장치, 또는 출력 장치)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 통신 회로(120)는 배터리 이상 진단 장치(101)와 전자 장치(103) 및/또는 사용자 단말(105) 간의 유선 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널을 수립하고, 수립된 통신 채널을 통해 전자 장치(103) 및/또는 사용자 단말(105)과 데이터를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)는, 전자 장치(103)의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 상태와 관련된 값들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 상태와 관련된 값들은 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압, 전류, 저항, 충전 상태(state of charge, SOC), 건강 상태(state of health, SOH), 또는 온도, 또는 이들의 조합에 대한 하나 이상의 값들을 나타낼 수 있다. 이하에서, 상태와 관련된 값은 '상태 값'으로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(140)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(140)는, 배터리 상태 추정 장치(100)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(150))에 의해 사용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 소프트웨어(또는, 이와 관련된 명령어(instruction)), 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 명령어는 프로세서(150)에 의해 실행 시 배터리 이상 진단 장치(101)가 명령어에 의해 정의되는 동작들을 수행하게 할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(140)는 하나 이상의 소프트웨어들(예: 획득부(141), 식별부(143), 진단부(145) 및 이상 처리부(147))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(150)는 중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU, neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(150)는 소프트웨어(예: 획득부(141), 식별부(143), 진단부(145) 및 이상 처리부(147))를 실행하여 프로세서(150)에 연결된 배터리 이상 진단 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 획득부(141), 식별부(143), 진단부(145) 및 이상 처리부(147)를 통해 배터리 이상 진단 장치(101)가 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상을 진단하는 방법을 설명한다.
도 3은, 전압-SOC(state of charge) 프로파일(311)을 예시하는 도면(310)이다. 도 4는, 배터리 유닛들의 평균 전압을 예시하는 그래프(410)이다. 도 5는, 배터리 유닛들의 순위 변화를 예시하는 그래프(510)이다. 도 3 내지 도 5는 도 2를 참조하여 설명될 수 있다.
일 실시 예에서, 획득부(141)는, 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 전압-SOC 프로파일은 배터리 유닛(예: 배터리 유닛(111))의 SOC와 전압 간의 관계를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 획득부(141)는, 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득할 수 있다. 다른 실시 예에서, 획득부(141)는, 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 획득하고, 획득된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 획득부(141)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고, 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 식별부(143)는, 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 지정된 제1 개수는 SOC 구간들의 개수에 대응할 수 있다. 여기에서, SOC 구간들은 배터리 유닛을 0%에서 100%로 충전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들, 및/또는 배터리 유닛을 100%에서 0%로 방전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 지정된 제1 개수는 배터리 유닛이 충전 중인 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)의 개수인 4일 수 있다. 일 실시 예에서, SOC 구간(R1)은 SOC가 0%에서 5%인 구간이고, SOC 구간(R2)은 SOC가 5%에서 25%인 구간이고, SOC 구간(R3)은 SOC가 25%에서 60%인 구간이고, SOC 구간(R4)는 SOC가 60%에서 100%인 구간일 수 있다. 추가적으로, 지정된 제1 개수는 배터리 유닛이 충전 중인 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4) 및 배터리 유닛이 방전 중인 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8)의 개수인 8일 수 있다. 일 실시 예에서, SOC 구간(R5)은 SOC가 100%에서 60%인 구간이고, SOC 구간(R6)은 SOC가 60%에서 25%인 구간이고, SOC 구간(R7)은 SOC가 25%에서 5%인 구간이고, SOC 구간(R8)는 SOC가 5%에서 0%인 구간일 수 있다.
일 실시 예에서, 식별부(143)는, SOC 구간들 각각의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들을 식별할 수 있다. 예를 들어, 식별부(143)는 SOC 구간(R1)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들, SOC 구간(R2)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들, SOC 구간(R3)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들, 및 SOC 구간(R4)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들을 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 식별부(143)는 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고, 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 대표 전압 값은 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값일 수 있다. 따라서, 식별부(143)는, 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별할 수 있다.
예를 들어, 식별부(143)는 아래 표 1과 같이, 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별할 수 있다.
| 배터리 유닛 | 충전 | 방전 | ||||||
| R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | |
| 111 | 3.458 | 3.597 | 3.754 | 4.064 | 3.847 | 3.579 | 3.417 | 3.385 |
| 113 | 3.492 | 3.605 | 3.760 | 4.074 | 3.858 | 3.588 | 3.443 | 3.431 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 115 | 3.495 | 3.604 | 3.758 | 4.074 | 3.857 | 3.587 | 3.444 | 3.436 |
표 1을 참조하면, 배터리 유닛(111)이 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 대표 전압 값들은 3.458, 3.597, 3.754, 및 4.064일 수 있다. 또한, 배터리 유닛(111)이 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8)에서의 대표 전압 값들은 3.847, 3.579, 3.417, 3.385일 수 있다.
도 4를 참조하면, 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 대표 전압 값들이 도시된다. 예를 들어, 배터리 유닛(111)의 대표 전압 값들은 선(411)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(113)의 대표 전압 값들은 선(413)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(115)의 대표 전압 값들은 선(415)을 통해 확인될 수 있다.
예를 들어, 식별부(143)는 아래 표 1과 같은 상기 대표 전압 값들에 기초하여 아래 표 2와 같이 상기 순위들을 식별할 수 있다.
| 배터리 유닛 | 충전 | 방전 | ||||||
| R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | |
| 111 | 42 | 41 | 40 | 42 | 42 | 42 | 42 | 42 |
| 113 | 27 | 10 | 19 | 25 | 23 | 9 | 16 | 23 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 115 | 19 | 19 | 27 | 27 | 25 | 13 | 12 | 20 |
표 2를 참조하면, 배터리 유닛(111)이 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 순위들은 42, 41, 40, 42일 수 있다. 또한, 배터리 유닛(111)이 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8)에서의 순위들은 42, 42, 42, 42일 수 있다.
도 5를 참조하면, 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 순위들이 도시된다. 예를 들어, 배터리 유닛(111)의 순위들은 선(511)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(113)의 순위들은 선(513)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(115)의 순위들은 선(515)을 통해 확인될 수 있다.
일 실시 예에서, 진단부(145)는, 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상을 진단할 수 있다.
예를 들어, 식별부(143)는 아래 표 2와 같은 상기 순위들에 기초하여 아래 표 3과 같은 상기 순위들의 변화를 식별할 수 있다.
| 배터리 유닛 | 충전 | 방전 | ||||
| R1-R2 | R2-R3 | R3-R4 | R5-R6 | R6-R7 | R7-R8 | |
| 111 | 1 | 1 | -2 | 0 | 0 | 0 |
| 113 | 17 | -9 | -6 | 14 | -7 | -7 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 115 | 0 | 8 | 0 | -12 | -1 | 8 |
표 3을 참조하면, 배터리 유닛(111)이 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4) 간의 순위 변화들은 1, 1, -2일 수 있다. 또한, 배터리 유닛(111)이 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8) 간의 순위 변화들은 0, 0, 0일 수 있다.
표 3과 같이, 진단부(145)는 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4) 간의 순위 변화들과 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8) 간의 순위 변화들을 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 진단부(145)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다. 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수의 1/3에 해당하는 값이 상기 기준 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수가 42인 경우, 기준 값은 14일 수 있다.
일 실시 예에서, 진단부(145)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 상기 기준 값 이상 증가하고 및 상기 기준 값 이상 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
예를 들어, 기준 값이 8인 경우, 표 3의 배터리 유닛(113)은 SOC 구간(R1)의 순위와 SOC 구간(R2)의 순위 간의 변화가 17만큼 증가하고, SOC 구간(R2)의 순위와 SOC 구간(R3)의 순위 간의 변화가 9만큼 감소했으므로, 진단부(145)는 배터리 유닛(113)을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 이상 처리부(147)는, 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
예를 들어, 이상 처리부(147)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 사용자 단말(105)에게 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과를 송신할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 이상 처리부(147)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 배터리 유닛을 전자 장치(103)에서 격리할 수 있다. 여기에서, 격리는 전기적 및/또는 기계적 격리를 포함할 수 있다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치(101)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 동작 610에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압-SOC 프로파일들 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 전압-SOC 프로파일은 배터리 유닛(예: 배터리 유닛(111))의 SOC와 전압 간의 관계를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득할 수 있다. 다른 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 획득하고, 획득된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고, 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
동작 620에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들을 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 지정된 제1 개수는 SOC 구간들의 개수에 대응할 수 있다. 여기에서, SOC 구간들은 배터리 유닛을 0%에서 100%로 충전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들, 및/또는 배터리 유닛을 100%에서 0%로 방전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고, 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 대표 전압 값은 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값일 수 있다.
동작 630에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 순위들의 변화에 기초하여 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다. 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수의 1/3에 해당하는 값이 상기 기준 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수가 42인 경우, 기준 값은 14일 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 상기 기준 값 이상 증가하고 및 상기 기준 값 이상 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
이후, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
예를 들어, 배터리 이상 진단 장치(101)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 사용자 단말(105)에게 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과를 송신할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 배터리 유닛을 전자 장치(103)에서 격리할 수 있다. 여기에서, 격리는 전기적 및/또는 기계적 격리를 포함할 수 있다.
도 7은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치(101)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7의 동작들은 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각에 대해 수행될 수 있다. 도 7의 동작들은 도 6의 동작 630에 포함될 수 있다.
도 7을 참조하면, 동작 710에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 배터리 유닛의 순위 변화를 식별할 수 있다.
동작 720에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 기준 값 이상 증가하는 구간이 존재하는지를 판단할 수 있다. 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수의 1/3에 해당하는 값이 상기 기준 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수가 42인 경우, 기준 값은 14일 수 있다.
동작 720에서의 판단 결과, 기준 값 이상 증가하는 구간이 존재하는 경우(예 판정) 배터리 이상 진단 장치(101)는 동작 730을 수행할 수 있다. 동작 720에서의 판단 결과, 기준 값 이상 증가하는 구간이 존재하지 않는 경우(아니오 판정) 배터리 이상 진단 장치(101)는 동작 750을 수행할 수 있다.
동작 730에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 기준 값 이상 감소하는 구간이 존재하는지를 판단할 수 있다. 여기에서, 기준 값은 동작 720에서의 기준 값과 동일할 수 있다.
동작 730에서의 판단 결과, 기준 값 이상 감소하는 구간이 존재하는 경우(예 판정) 배터리 이상 진단 장치(101)는 동작 740을 수행할 수 있다. 동작 730에서의 판단 결과, 기준 값 이상 감소하는 구간이 존재하지 않는 경우(아니오 판정) 배터리 이상 진단 장치(101)는 동작 750을 수행할 수 있다.
동작 740에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 이상 배터리로 진단할 수 있다.
동작 750에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 정상 배터리로 진단할 수 있다.
실시 예에 따라, 동작 720 및 동작 730은 동시에 수행될 수 있다. 또한, 실시 예에 따라, 동작 730이 먼저 수행된 후 동작 720은 수행될 수 있다.
Claims (20)
- 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 획득부;
상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 식별부;
상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 진단부를 포함하는
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 식별부는
상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고,
상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별하는,
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 식별부는
상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별하는
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 진단부는
상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단하는
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정되는
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 진단부는
상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 상기 기준 값 이상 증가하고 및 상기 기준 값 이상 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단하는
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 획득부는
유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득하는
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 획득부는
상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고,
상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성하는
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나인
배터리 이상 진단 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 이상 처리부를 더 포함하고,
상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함하는
배터리 이상 진단 장치.
- 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 동작;
상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 동작; 및
상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 동작을 포함하는
배터리 이상 진단 장치의 동작 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 식별하는 동작은
상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하는 동작, 및
상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별하는 동작을 포함하는
동작 방법.
- 청구항 12에 있어서,
상기 식별하는 동작은
상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별하는 동작을 포함하는
동작 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 진단하는 동작은
상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함하는
동작 방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정되는
동작 방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 진단하는 동작은
상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 상기 기준 값 이상 증가하고 및 상기 기준 값 이상 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함하는
동작 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 획득하는 동작은
유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득하는 동작을 포함하는
동작 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 획득하는 동작은
상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하는 동작, 및
상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성하는 동작을 포함하는
동작 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나인
동작 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 동작을 더 포함하고,
상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함하는
동작 방법.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020220151061A KR20240069500A (ko) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법 |
| PCT/KR2023/017955 WO2024101909A1 (ko) | 2022-11-11 | 2023-11-09 | 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220151061A KR20240069500A (ko) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240069500A true KR20240069500A (ko) | 2024-05-20 |
Family
ID=91033270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220151061A KR20240069500A (ko) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법 |
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|---|---|
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2023
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Also Published As
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