KR20240069505A - 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

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KR20240069505A
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김철택
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득하는 정보 획득부 및 서로 다른 두 시간에 대응되는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화와 관련된 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법{BATTERY MANAGEMENT APPARATUS AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
차량 또는 ESS(Energy Storage System)에서 사용되는 배터리는 사용 중에 화재가 발생하면 큰 위험이 발생할 수 있다. 배터리 내부 단락이 심해지면 열 폭주로 이어져 화재가 발생할 수 있는데, 내부 단락의 원인 중 하나는 배터리 음극 표면의 리튬 석출이다. 정상 배터리의 경우 충전 시 양극에서 나온 리튬 이온이 음극 내로 환원되지만, 불량 배터리는 일부의 리튬 이온이 음극 표면에서 리튬 금속의 형태로 석출될 수 있고, 석출된 리튬이 반복적인 충전으로 지속 성장하면 양극 또는 양극 콜렉터와 접촉하여 내부 단락이 발생할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 복수의 배터리 셀 그룹의 탭 단선을 진단할 수 있는 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 복수의 배터리 셀 그룹의 충방전 후 휴지기 전압에 기반하여 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있는 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득하는 정보 획득부 및 서로 다른 두 시간에 대응되는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화와 관련된 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 정보 획득부는, 상기 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전된 후 설정된 시간만큼 경과된 휴지기에 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율이 가장 큰 제1 배터리 셀 그룹과, 두번째로 큰 제2 배터리 셀 그룹과, 가장 작은 제3 배터리 셀 그룹을 판단하고, 상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제1 차이를 산출하고, 상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제3 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제2 차이를 산출하고, 상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 상기 제1 차이 및 상기 제2 차이에 기반하여 상기 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율이 제1 임계값 이상이고, 상기 제1 차이와 상기 제2 차이의 비율이 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 배터리 셀 그룹에 탭 단선이 발생한 것으로 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨트롤러는, 상기 서로 다른 두 시간을 기 설정된 시간만큼 차이나도록 설정하고, 상기 기 설정된 시간마다 상기 배터리 셀 그룹을 진단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법은 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득하는 단계, 서로 다른 두 시간에 대응되는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화와 관련된 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출하는 단계, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출하는 단계, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의하는 단계 및 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득하는 단계는, 상기 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전된 후 설정된 시간만큼 경과된 휴지기에 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의하는 단계는, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율이 가장 큰 제1 배터리 셀 그룹과, 두번째로 큰 제2 배터리 셀 그룹과, 가장 작은 제3 배터리 셀 그룹을 판단하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계는, 상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제1 차이를 산출하는 단계, 상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제3 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제2 차이를 산출하는 단계및 상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 상기 제1 차이 및 상기 제2 차이에 기반하여 상기 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 상기 제1 차이 및 상기 제2 차이에 기반하여 상기 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계는, 상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율이 제1 임계값 이상이고, 상기 제1 차이와 상기 제2 차이의 비율이 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 배터리 셀 그룹에 탭 단선이 발생한 것으로 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 서로 다른 두 시간을 기 설정된 시간만큼 차이나도록 설정하는 단계 및 상기 기 설정된 시간마다 상기 배터리 셀 그룹을 진단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법은, 복수의 배터리 셀 그룹의 탭 단선을 정확하게 진단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법은, 복수의 배터리 셀 그룹의 충방전 후 휴지기 전압에 기반하여 배터리 셀 그룹 별 전압 변화를 산출하여 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법은, 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 변화와 평균 전압 변화의 비율의 순위에 기반하여 복수의 배터리 셀 그룹 중 적어도 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 탭 단선을 진단할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 팩의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 복수의 배터리 셀 그룹을 진단하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
도 7는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에 개시된 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일반적인 배터리 팩의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 팩(1)과 상위 시스템에 포함되어 있는 상위 제어기(2)를 포함하는 배터리 제어 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(1)은 하나의 이상의 배터리 셀로 이루어지고 충방전 가능한 배터리 모듈(10)과, 배터리 모듈(10)의 (+) 단자 측 또는 (-) 단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(10)의 충방전 전류 흐름을 제어하기 위한 스위칭부(14)와, 배터리 팩(1)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리하는 배터리 관리 시스템(20)을 포함한다. 이 때, 배터리 팩(1)에는 배터리 모듈(10), 센서(12), 스위칭부(14) 및 배터리 관리 시스템(20)이 복수 개 구비될 수 있다.
여기서, 스위칭부(14)는 복수의 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전에 대한 전류 흐름을 제어하기 위한 소자로서, 예를 들면, 배터리 팩(1)의 사양에 따라서 적어도 하나의 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다.
배터리 관리 시스템(20)은 상술한 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(20)은, 스위칭부(14) 예를 들어, 릴레이 또는 접촉기 등의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(10)에 연결되어 배터리 모듈(10) 각각의 상태를 감시할 수 있다. 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(20)은 도 2의 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(20)은 도 2의 배터리 관리 장치(100)와 상이한 다른 시스템일 수 있다. 즉, 도 2의 배터리 관리 장치(100)는 배터리 팩(1)에 포함될 수도 있고, 배터리 팩(1) 외부의 다른 장치로 구성될 수도 있다.
상위 제어기(2)는 배터리 관리 시스템(20)으로 배터리 모듈(10)에 대한 제어 신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템(20)은 상위 제어기(2)로부터 인가되는 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있을 것이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 정보 획득부(110) 및 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(100)는 도 1의 배터리 관리 시스템(20)에 포함될 수 있다. 다른 실시예에 따르면 배터리 관리 장치(100)는 도 1의 상위 제어기(2)에 포함될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(100)는 도 1의 배터리 팩(1)에 도시되지 않은 별개 장치에 포함될 수 있다.
정보 획득부(110)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득할 수 있다. 예를 들어, 정보 획득부(110)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 시계열적으로 획득할 수 있다.
실시예에 따르면, 정보 획득부(110)는 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전된 후 설정된 시간만큼 경과된 휴지기에 복수의 배터리 셀 그룹의 전압을 획득할 수 있다. 휴지기에는 탭 단선이 된 배터리 셀 그룹이 정상 배터리 셀 그룹 대비 전압 변화가 빠르고 크게 발생할 수 있기 때문에, 정보 획득부(110)는 휴지기에 복수의 배터리 셀 그룹의 전압을 획득할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 셀 그룹은 n(n은 1 이상의 자연수)개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 즉, 배터리 셀 그룹은 1개 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
컨트롤러(120)는 서로 다른 두 시간에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화와 관련된 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 제1 시간에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압과 제2 시간에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 차이를 산출하여 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출할 수 있다.
컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제2 전압은 서로 다른 두 시간에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 편차의 평균일 수 있다.
컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 제2 전압의 비율을 산출할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 제2 전압으로 나누어 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 비율을 산출할 수 있다.
컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 제2 전압의 비율을 기초로 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의할 수 있다. 예를 들어, 컨틀롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 비율에 기반하여 1 순위부터 마지막 순위까지 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의할 수 있다. 다른 예를 들어, 컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 중 제1 전압과 제2 전압의 비율이 가장 제1 배터리 셀 그룹과, 두번째로 큰 제2 배터리 셀 그룹과, 가장 작은 제3 배터리 셀 그룹을 판단할 수 있다.
컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기반하여 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 비율(제1 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율)과 제2 배터리 셀 그룹의 비율(제2 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율)의 차이인 제1 차이를 산출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(120)는 제2 배터리 셀 그룹의 비율과 제3 배터리 셀 그룹의 비율(제3 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율)의 차이인 제2 차이를 산출할 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 제1 차이 및 제2 차이에 기반하여 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 비율이 제1 임계값 이상이고, 제1 차이와 제2 차이의 비율이 제2 임계값 이상인 경우 제1 배터리 셀 그룹에 탭 단선이 발생한 것으로 진단할 수 있다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(120)는 서로 다른 두 시간을 기 설정된 시간만큼 차이나도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 서로 다른 두 시간을 600초 차이나도록 설정할 수 있다. 다른 예를 들어, 컨트롤러(120)는 서로 다른 두 시간을 600초, 1200초, 1800초 등으로 기 설정된 시간만큼 차이나도록 주기적으로 설정할 수 있다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(120)는 기 설정된 시간마다 배터리 셀 그룹을 진단할 수 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 복수의 배터리 셀 그룹을 진단하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 정보 획득부(110)는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압(310)을 시계열적으로 획득할 수 있다.
컨트롤러(120)는 서로 다른 두 시간에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화를 산출할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 600초에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압과 1200초에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 차이로 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화를 산출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(120)는 1200초에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압과 1800초에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 차이로 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화를 산출할 수 있다. 즉, 컨트롤러(120)는 600초 마다 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화(320)를 산출할 수 있다.
컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출할 수 있고, 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 제2 전압의 비율(330)을 기초로 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 3600초에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 제2 전압의 비율에 기반하여 비율이 가장 큰 제1 배터리 셀 그룹과 비율이 두번째로 큰 제2 배터리 셀 그룹과, 가장 작은 제3 배터리 셀 그룹을 판단할 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율과 제2 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율의 차이인 제1 차이를 산출할 수 있고, 제2 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율과 제3 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율의 차이인 제2 차이를 산출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율, 제1 차이 및 제2 차이에 기반하여 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
실시예에 따르면, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 제1 전압과 제2 전압의 비율이 제1 임계값 이상이고, 제1 차이와 제2 차이의 비율이 제2 임계값 이상인 경우 제1 배터리 셀 그룹에 탭 단선이 발생한 것으로 진단할 수 있다. 즉, 컨트롤러(120)는 3600초에서 제1 배터리 셀 그룹에 탭 단선이 발생한 것으로 진단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 복수의 배터리 셀 그룹의 탭 단선을 정확하게 진단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 복수의 배터리 셀 그룹의 충방전 후 휴지기 전압에 기반하여 배터리 셀 그룹 별 전압 변화를 산출하여 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 변화와 평균 전압 변화의 비율의 순위에 기반하여 복수의 배터리 셀 그룹 중 적어도 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 탭 단선을 진단할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
실시예에 따르면, 도 4에 도시된 동작들은 도 2의 배터리 관리 장치(100)를 통해 수행될 수 있다.
S110 단계에서, 정보 획득부(110)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득할 수 있다.
S120 단계에서, 컨트롤러(120)는 서로 다른 두 시간에 대응되는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화와 관련된 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출할 수 있다.
S130 단계에서, 컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출할 수 있다.
S140 단계에서, 컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 제2 전압의 비율을 기초로 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의할 수 있다.
S150 단계에서, 컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 구체적으로 보여주는 흐름도이다.
실시예에 따르면, 도 5 및 도 6에 도시된 동작들은 도 2의 배터리 관리 장치(100)를 통해 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, S210 단계에서, 컨트롤러(120)는 복수의 배터리 셀 그룹 중 제1 전압과 제2 전압의 비율이 가장 큰 제1 배터리 셀 그룹과, 두번째로 큰 제2 배터리 셀 그룹과, 가장 작은 제3 배터리 셀 그룹을 판단할 수 있다.
S220 단계에서, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 비율과 제2 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제1 차이를 산출할 수 있다.
S230 단계에서, 컨트롤러(120)는 제2 배터리 셀 그룹의 비율과 제3 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제2 차이를 산출할 수 있다.
S240 단계에서, 컨트롤러(120)는 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 제1 차이 및 제2 차이에 기반하여 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
실시예에 따르면, S210 단계는 도 4의 S140 단계에 포함되어 수행될 수 있고, S220 단계 내지 S240 단계는 도 4의 S150 단계에 포함되어 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, S310 단계에서 컨트롤러(120)는 서로 다른 두 시간을 기 설정된 시간만큼 차이나도록 설정할 수 있다.
S320 단계에서, 컨트롤러(120)는 기 설정된 시간마다 배터리 셀 그룹을 진단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 기 설정된 시간마다 도 4에 도시된 S120 단계 내지 S140 단계를 수행할 수 있다.
도 7은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1000)은 MCU(1010), 메모리(1020), 입출력 I/F(1030) 및 통신 I/F(1040)를 포함할 수 있다.
MCU(1010)는 메모리(1020)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 복수의 배터리 셀 그룹의 전압, 전류 수집 프로그램, 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 변화 산출 프로그램, 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 변화 평균 산출 프로그램, 복수의 배터리 셀 그룹 진단 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 복수의 배터리 셀 그룹의 전압, 전류, 전압 변화, 전압 변화의 평균, 탭 단선 여부 등을 포함한 각종 정보를 처리하며, 전술한 도 2에 나타낸 배터리 관리 장치에 포함된 컨트롤러의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(1020)는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압, 전류 수집 프로그램, 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 변화 산출 프로그램, 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 변화 평균 산출 프로그램, 복수의 배터리 셀 그룹 진단 프로그램 등 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1020)는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압, 전류, 전압 변화, 전압 변화의 평균, 탭 단선 여부 등 각종 정보를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(1020)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(1020)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(1020)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(1030)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(1010) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(1040)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 배터리 관리 장치는 통신 I/F(1040)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 복수의 배터리 셀 그룹의 전압, 전류, 전압 변화, 전압 변화의 평균, 탭 단선 여부와 같은 정보를 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(1020)에 기록되고, MCU(1010)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 2에서 도시한 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 배터리 팩
2: 상위 제어기
10: 복수의 배터리 모듈
12: 센서
14: 스위칭 부
20: 배터리 관리 시스템
100: 배터리 관리 장치
110: 정보 획득부
120: 컨트롤러
1000: 컴퓨팅 시스템
1010: MCU
1020: 메모리
1030: 입출력 I/F
1040: 통신 I/F

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득하는 정보 획득부; 및
    서로 다른 두 시간에 대응되는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화와 관련된 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출하고,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출하고,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의하고,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 컨트롤러; 를 포함하는 배터리 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 획득부는,
    상기 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전된 후 설정된 시간만큼 경과된 휴지기에 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압을 획득하는, 배터리 관리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율이 가장 큰 제1 배터리 셀 그룹과, 두번째로 큰 제2 배터리 셀 그룹과, 가장 작은 제3 배터리 셀 그룹을 판단하고,
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제1 차이를 산출하고,
    상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제3 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제2 차이를 산출하고,
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 상기 제1 차이 및 상기 제2 차이에 기반하여 상기 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는, 배터리 관리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율이 제1 임계값 이상이고,
    상기 제1 차이와 상기 제2 차이의 비율이 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 배터리 셀 그룹에 탭 단선이 발생한 것으로 진단하는, 배터리 관리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 서로 다른 두 시간을 기 설정된 시간만큼 차이나도록 설정하고,
    상기 기 설정된 시간마다 상기 배터리 셀 그룹을 진단하는, 배터리 관리 장치.
  6. 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득하는 단계;
    서로 다른 두 시간에 대응되는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압 변화와 관련된 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압을 산출하는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압의 평균인 제2 전압을 산출하는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의하는 단계; 및
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계; 를 포함하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압을 획득하는 단계는,
    상기 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전된 후 설정된 시간만큼 경과된 휴지기에 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압을 획득하는, 배터리 관리 장치의 동작 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위를 정의하는 단계는,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 비율이 가장 큰 제1 배터리 셀 그룹과, 두번째로 큰 제2 배터리 셀 그룹과, 가장 작은 제3 배터리 셀 그룹을 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 순위에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계는,
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제1 차이를 산출하는 단계;
    상기 제2 배터리 셀 그룹의 비율과 상기 제3 배터리 셀 그룹의 비율의 차이인 제2 차이를 산출하는 단계; 및
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 상기 제1 차이 및 상기 제2 차이에 기반하여 상기 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계; 를 포함하는, 배터리 관리 장치의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율, 상기 제1 차이 및 상기 제2 차이에 기반하여 상기 제1 배터리 셀 그룹의 상태를 진단하는 단계는,
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 비율이 제1 임계값 이상이고,
    상기 제1 차이와 상기 제2 차이의 비율이 제2 임계값 이상인 경우, 상기 제1 배터리 셀 그룹에 탭 단선이 발생한 것으로 진단하는, 배터리 관리 장치의 동작 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 서로 다른 두 시간을 기 설정된 시간만큼 차이나도록 설정하는 단계; 및
    상기 기 설정된 시간마다 상기 배터리 셀 그룹을 진단하는 단계; 를 더 포함하는, 배터리 관리 장치의 동작 방법.
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