WO2020180012A1 - 저전압 불량 배터리 셀 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, 배터리 팩을 제어하는 BMS를 포함하여 구성되며, 상기 BMS는, 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 셀 별 내부저항 값을 산출하는 내부저항 값 산출 모듈, 상기 산출된 배터리 셀 별 내부저항 값 중에서 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최대 내부저항 값 배터리 셀 검출 모듈 및 상기 배터리 셀 별 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수를 기반으로 불량 배터리 셀을 판단하는 불량 배터리 셀 판단 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

저전압 불량 배터리 셀 검출 장치 및 방법
본 발명은 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
구체적으로는 저전압 불량 배터리 셀의 특성을 조기에 검출함으로써, 배터리 셀 편차에 의한 배터리 팩의 안전사고를 예방하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
배터리 팩은 단일 배터리 셀을 용접하여 하우징에 담아 모듈을 조립 후 버스바 및 와이어로 연결하는 다수의 부품이 모여 이뤄지는 조립품이다. 이러한 배터리 팩은, 배터리 셀의 불량이 발생하는 경우가 종종 있다.
배터리 팩을 구성하는 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀에서 불량이 발생하면, 해당 배터리 셀은, 충전 또는 방전 시에 내부 저항(IR)의 변화가 심하게 발생하다.
즉, 충전 상태에서는 정상 배터리 셀보다 높은 전압이 형성되고, 방전 상태에서는 정상 배터리 셀보다 낮은 전압이 형성된다.
한편, 저전압 불량 배터리 셀이 발생하였음에도 불구하고, 계속해서 충전 또는 방전을 반복하여 수행하게 되면, 배터리 팩 전체의 출력이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 배터리 팩이 복수개 연결되어 사용되는 ESS의 경우, 상술한 것과 같이 하나의 배터리 셀이 불량하여, 상기 하나의 불량 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩의 출력이 낮아지면, ESS의 다른 배터리 팩과 편차에 따라 ESS를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 계속해서 저전압 불량 배터리 셀을 충전 또는 방전하는 경우, 불량 배터리 셀에서 쇼트가 발생할 수도 있으며, 쇼트가 발생하는 경우, 발화 및 안전상에 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 저전압 불량 배터리 셀을 조기에 검출하는 장치 및 방법을 제안한다.
(선행기술문헌) 한국등록특허공보 KR 1367860 B1
본 발명은 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들 중에서 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 저전압 불량 배터리 셀을 조기에 검출함으로써, 배터리 팩을 안전하게 사용하는 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 복수개의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩은, 배터리 팩을 제어하는 BMS를 포함하여 구성되며, 상기 BMS는, 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 셀 별 내부저항 값을 산출하는 내부저항 값 산출 모듈, 상기 산출된 배터리 셀 별 내부저항 값 중에서 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최대 내부저항 값 배터리 셀 검출 모듈 및 상기 배터리 셀 별 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수를 기반으로 불량 배터리 셀을 판단하는 불량 배터리 셀 판단 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 내부저항 값 산출 모듈은, 상기 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전 직후에 내부저항 값을 반복하여 산출할 수 있다.
상기 최대 내부저항 값 배터리 셀 검출 모듈은, 상기 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전된 직후에는, 배터리 셀 별로 산출된 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하고, 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출된 회수를 카운트 할 수 있다.
상기 불량 배터리 셀 판단 모듈은, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀이 존재하는 경우, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.
상기 배터리 팩은, 상기 불량 배터리 셀 판단 모듈에서 불량으로 판단되는 배터리 셀이 존재하는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 내부저항 값 산출 모듈에서 산출되는 내부 저항 값은, DCIR(Direct Current Internal Resistance)기법으로 산출되는 DCIR값일 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 복수개의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩에서 불량 배터리 셀을 검출하는 방법은, 상기 배터리 팩을 소정의 시간 동안 충전하는 충전 단계, 상기 충전 단계 직후, BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 내부저항 값을 산출하는 내부저항 값 산출 단계, BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 중에서 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀을 검출하고 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출 회수를 카운트 하는 검출 회수 카운트 단계 및 상기 충전 단계, 내부저항 값 산출 단계, 검출 회수 카운트 단계를 소정의 시간 주기 간격으로 소정의 반복 회수만큼 반복 수행한 후, BMS에서 상기 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출 회수가 가장 많은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 불량 배터리 셀 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 불량 배터리 셀 판단 단계는, 상기 배터리 셀 별로 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀이 존재하지 않는 경우, BMS는 배터리 팩의 모든 배터리 셀을 정상 상태로 판단할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 복수개의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩에서 불량 배터리 셀을 검출하는 방법은, 상기 배터리 팩을 소정의 시간 동안 방전하는 방전 단계, 상기 방전 단계 직후, BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 내부저항 값을 산출하는 DCIR값 산출 단계, BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 중에서 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀을 검출하고 배터리 셀 별로 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출 회수를 카운트 하는 검출 회수 카운트 단계 및 상기 방전 단계, 내부저항 값 산출 단계, 검출 회수 카운트 단계를, 소정의 시간 주기 간격으로 소정의 반복 회수만큼 반복 수행한 후, BMS에서 상기 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 가장 많은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 불량 배터리 셀 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 불량 배터리 셀 판단 단계는, 상기 배터리 셀 별로 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 회수 이상인 배터리 셀이 존재하지 않는 경우, BMS는 배터리 팩의 모든 배터리 셀을 정상 상태로 판단할 수 있다.
한편, 상기 불량 배터리 셀 판단 단계에서 불량 배터리 셀로 판단되는 배터리 셀이 있는 경우, 불량 배터리 셀이 있음을 알리는 알림 신호를 외부로 전송하는 불량 배터리 셀 알림 신호 전송 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 내부저항 값 산출 단계에서 산출되는 내부 저항 값은, DCIR(Direct Current Internal Resistance)기법으로 산출되는 DCIR값일 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 장치로, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀 중에서 불량 배터리 셀을 조기에 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 저전압 불량 배터리 셀을 조기에 검출함으로써, 불량 배터리 셀로 인해 배터리 팩의 출력이 낮아지는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명은 저전압 불량 배터리 셀을 조기에 검출함으로써, ESS를 구성하는 배터리 팩들 중 어느 하나의 팩에서 불량 배터리 셀이 발생하여 이로 인해 저전압 불량 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩의 출력이 낮아지고, ESS를 효율적으로 사용하지 못하는 상황을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 저전압 불량 배터리 셀을 조기에 발견함으로써, 저전압 불량 배터리 셀을 계속해서 충전 또는 방전하는 경우 발생할 수 있는 발화 및 안전상의 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 팩 충전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 팩 방전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
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. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
1. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 충전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법.
종래에 사용 중 열화 등으로 인한 저전압 배터리 셀의 불량을 감지하는 방법으로는, 배터리 셀의 전압을 측정하고 실제 저전압이 검출되는 경우에만 불량으로 판단한다. 즉, 이미 저전압 불량 배터리 셀이 발생한 이후에 배터리 셀에서 불량이 발생하였다는 것을 감지하는 것이다.
한편, 배터리 셀에 열화 등이 발생하여 불량 배터리 셀이 될 가능성이 높은 배터리 셀은, 소정의 시간 동안 충전을 수행하는 경우, 충전 직후에 측정되는 내부저항 값이 정상적인 배터리 셀에서 측정되는 내부저항 값에 비해서 큰 특징이 있다. 따라서, 본 발명에서는 소정의 시간 동안 배터리 팩을 충전한 후, 충전 직후에 배터리 셀 별로 내부저항 값을 산출하고, 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 과정을 반복하여 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출된 회수가 가장 많은 배터리 셀을 저전압 불량 배터리 셀로 판단하여, 저전압 불량 배터리 셀을 조기에 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 팩 충전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 팩 충전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법을 설명한다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 팩 충전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법은, 상기 배터리 팩을 소정의 시간 동안 충전하는 충전 단계(S110), 상기 충전 단계(S110) 직후, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 내부저항을 값을 산출하는 내부저항 값 산출 단계(S120), 상기 복수개의 배터리 셀 중에서 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀을 검출하고 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출 회수를 카운트 하는 검출 회수 카운트 단계(S130) 및 상기 충전 단계(S110), 내부저항 값 산출 단계(S120), 검출 회수 카운트 단계(S130)를 소정의 시간 주기 간격으로 소정의 반복 회수만큼 반복 수행한 후(S140), BMS에서 상기 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 가장 많은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 불량 배터리 셀 판단 단계(S150, S160, S170)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 내부 저항 값 산출 단계에서 산출되는 내부저항은 DCIR(Direct Current Internal Resistance)기법으로 측정되는 DCIR 값일 수 있다.
DCIR값은, BMS에서, 전압 및 전류의 변화량을 저항 값으로 환산하는 기법을 사용하여 배터리 셀 별로 산출될 수 있다. 배터리 셀 별로 DCIR을 산출하는 기술은 이미 공지되어 있는 기법이다.
한편, 상기 불량 배터리 셀 판단 단계(S150, S160, S170)는, 상기 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀이 존재하지 않는 경우, 배터리 팩의 모든 배터리 셀을 정상 상태로 판단(S180)한다.
한편, 상기 소정의 검출 회수는, 상기 충전 단계(S110), 내부저항 값 산출 단계(S120), 검출 회수 카운트 단계(S130)를 반복 수행하는 소정의 반복 회수에 따라 결정될 수 있으며, 상기 소정의 반복 회수 및 소정의 검출 회수는, 배터리 셀의 용량, 사용 용도 등에 따라, 달리 설정될 수 있는 값이다.
예컨대, 상기 소정의 검출 회수는, 상기 충전 단계, 내부저항 값 산출 단계, 검출 회수 카운트 단계가 반복 수행되는 소정의 반복 회수의 80% 이상에 해당하는 회수일 수 있다.
구체적인 실시 예로, 제1 내지 제5 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩을 5회 충전 시키는 과정에서, 제1 내지 제5 배터리 셀이 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수가 각각 0회, 0회, 4회, 1회, 0회인 경우, 제3 배터리 셀이 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 경우가 4회로, 이는 반복 회수인 5회의 80% 이상의 회수이므로 제3 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.
한편, 상기 불량 배터리 셀 판단 단계에서 불량 배터리 셀이 검출되는 경우, 외부로 불량 배터리 셀이 있음을 알리는 알림 신호 전송 단계(S170)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 알림 신호 전송 단계는, 빛 신호 또는 소리 신호 등으로 외부로 불량 배터리 셀이 있음을 알릴 수 있다.
2. 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방전시 불량 배터리 셀을 검출하는 방법.
종래에 사용 중 열화 등으로 인한 저전압 배터리 셀의 불량을 감지하는 방법으로는, 배터리 셀의 전압을 측정하고 실제 저전압이 검출되는 경우에만 불량으로 판단한다. 즉, 이미 저전압 불량 배터리 셀이 발생한 이후에 배터리 셀에서 불량이 발생하였다는 것을 감지하는 것이다.
한편, 배터리 셀에 열화 등이 발생하여 불량 배터리 셀이 될 가능성이 높은 배터리 셀은, 소정의 시간 동안 방전을 수행하는 경우, 방전 직후에 측정되는 DCIR 값이 정상적인 배터리 셀에서 측정되는 내부저항 값에 비해서 큰 특징이 있다. 따라서, 본 발명에서는 소정의 시간 동안 배터리 팩을 방전한 후, 방전 직후에 배터리 셀 별로 내부저항 값을 산출하고, 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 과정을 반복하여 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출된 회수가 가장 많은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하여, 저전압 불량 배터리 셀을 조기에 검출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 팩 방전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 팩 방전시 저전압 불량 배터리 셀을 검출하는 방법을 설명한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 팩 방전시 불량 배터리 셀을 검출하는 방법은, 상기 배터리 팩을 소정의 시간 동안 방전하는 방전 단계(S210), 상기 방전 단계(S210) 직후, 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 내부저항 값을 산출하는 내부저항 값 산출 단계(S220), 상기 복수개의 배터리 셀 중에서 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀을 검출하고 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출 회수를 카운트 하는 검출 회수 카운트 단계(S230) 및 상기 방전 단계(S210), 내부저항 값 산출 단계(S220), 검출 회수 카운트 단계(S230)를 소정의 시간 주기 간격으로 소정의 반복 회수만큼 반복 수행한 후(S240), BMS에서 상기 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 가장 많은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 불량 배터리 셀 판단 단계(S250,S260,S270)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 내부저항 값 산출 단계(S220)는, DCIR(Direct Current Internal Resistance)기법을 사용하여 산출되는 DCIR 값일 수 있다.
DCIR값은, BMS에서, 전압 및 전류의 변화량을 저항 값으로 환산하는 기법을 사용하여 배터리 셀 별로 산출될 수 있다. 배터리 셀 별로 DCIR을 산출하는 기술은 이미 공지되어 있는 기법이다.
한편, 상기 불량 배터리 셀 판단 단계(S250,S260,S270)는, 상기 배터리 셀 별로 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀이 존재하지 않는 경우, 배터리 팩의 모든 배터리 셀을 정상 상태로 판단(S280)한다.
한편, 상기 소정의 검출 회수는, 상기 방전 단계, 내부저항 값 산출 단계, 검출 회수 카운트 단계를 반복 수행하는 소정의 반복 회수에 따라 결정될 수 있으며, 상기 소정의 반복 회수 및 소정의 검출 회수는, 배터리 셀의 용량, 사용 용도 등에 따라, 달리 설정될 수 있는 값이다.
예컨대, 상기 소정의 검출 회수는, 상기 방전 단계, 내부저항 값 산출 단계, 검출 회수 카운트 단계가 반복 수행되는 소정의 반복 회수의 80% 이상에 해당하는 회수일 수 있다.
구체적인 실시 예로, 제1 내지 제5 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩을 5회 방전 시키는 과정에서, 제1 내지 제5 배터리 셀이 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수가 각각 0회, 0회, 4회, 1회, 0회인 경우, 제3 배터리 셀이 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 경우가 4회로, 이는 반복 회수인 5회의 80% 이상의 회수이므로 제3 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.
한편, 상기 불량 배터리 셀 판단 단계에서 불량 배터리 셀로 판단되는 배터리 셀이 존재하는 경우, 외부로 불량 배터리 셀이 있음을 알리는 알림 신호 전송 단계(S270)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 알림 신호 전송 단계는, 빛 신호 또는 소리 신호 등으로 외부로 불량 배터리 셀이 있음을 알릴 수 있다.
3, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩(10)은, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출 방법 및 본 발명의 실시 예에 따른 불량 배터리 셀 검출 방법이 적용되는 배터리 팩일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 팩은, 복수개의 배터리 셀 및 상기 배터리 팩을 제어하는 BMS(Battery Management System)(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 BMS(100)는, 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 셀 별 내부저항 값을 산출하는 내부저항 값 산출 모듈(110), 상기 산출된 배터리 셀 별 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최대 내부저항 값 배터리 셀 검출 모듈(120) 및 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수를 기반으로 불량 배터리 셀을 판단하는 불량 배터리 셀 판단 모듈(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 내부저항 값 산출 모듈(110)은, 상기 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전 직후에 내부저항 값을 산출하는 과정을 배터리 팩이 충전 또는 방전될 때마다 수행할 수 있다.
다시 말해, 상기 배터리 팩이 한번 충전되는 경우 내부저항 값을 한번 산출하고, 배터리 팩이 5번 충전되는 경우, 내부저항 값을 5번 산출할 수 있다.
한편, 최대 내부저항 값 배터리 셀 검출 모듈(120)은, 상기 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 방전된 직후에는 산출된 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하고 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출된 회수를 카운트 할 수 있다.
한편, 상기 불량 배터리 셀 판단 모듈(130)은, 상기 배터리 팩이 충전 또는 방전 직후에, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀이 존재하는 경우, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.
구체적인 실시 예로, 제1 내지 제5 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩을 5회 충전 시키는 과정에서, 제1 내지 제5 배터리 셀이 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수가 각각 0회, 0회, 4회, 1회, 0회인 경우, 제3 배터리 셀이 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 경우가 4회로, 이는 반복 회수인 5회의 80% 이상의 회수이므로 제3 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단할 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩은, 상기 불량 배터리 셀 판단 모듈(130)에서 불량 배터리 셀로 판단되는 배터리 셀이 있는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림부(200)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 알림부는 상기 불량 배터리 셀 판단 모듈에서 불량 신호가 입력되는 경우, 빛 신호를 출력하는 발광 소자 또는 상기 불량 배터리 셀 판단 모듈에서 불량 신호가 입력되는 경우, 소리 신호를 출력하는 스피커 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 복수개의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    배터리 팩을 제어하는 BMS;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 BMS는,
    배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전된 직후에 배터리 셀 별 내부저항 값을 산출하는 내부저항 값 산출 모듈;
    상기 산출된 배터리 셀 별 내부저항 값 중에서 가장 큰 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하는 최대 내부저항 값 배터리 셀 검출 모듈; 및
    상기 배터리 셀 별 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수를 기반으로 불량 배터리 셀을 판단하는 불량 배터리 셀 판단 모듈;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부저항 값 산출 모듈은,
    상기 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 소정의 시간 동안 방전 직후에 내부저항 값을 반복하여 산출하며,
    상기 최대 내부저항 값 배터리 셀 검출 모듈은,
    상기 배터리 팩이 소정의 시간 동안 충전 또는 방전된 직후에, 배터리 셀 별로 산출된 내부저항 값 중에서 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀을 검출하고, 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출된 회수를 카운트 하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 불량 배터리 셀 판단 모듈은,
    상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀이 존재하는 경우, 상기 최대 내부저항 값을 가지는 배터리 셀로 검출되는 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    상기 불량 배터리 셀 판단 모듈에서 불량으로 판단되는 배터리 셀이 존재하는 경우, 외부로 알림 신호를 전송하는 알림부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 청구항 1항 내지 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 저항 값은,
    DCIR(Direct Current Internal Resistance)산출 기법으로 산출되는 DCIR값인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 복수개의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩에서 불량 배터리 셀을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩을 소정의 시간 동안 충전하는 충전 단계;
    상기 충전 단계 직후, BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 내부저항 값을 산출하는 내부저항 값 산출 단계;
    BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 중에서 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀을 검출하고 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출 회수를 카운트 하는 검출 회수 카운트 단계; 및
    상기 충전 단계, 내부저항 값 산출 단계, 검출 회수 카운트 단계를 소정의 시간 주기 간격으로 소정의 반복 회수만큼 반복 수행한 후,
    BMS에서 상기 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출 회수가 가장 많은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 불량 배터리 셀 판단 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 불량 배터리 셀 검출 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 불량 배터리 셀 판단 단계는,
    상기 배터리 셀 별로 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 검출 회수 이상인 배터리 셀이 존재하지 않는 경우, BMS는 배터리 팩의 모든 배터리 셀을 정상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 불량 배터리 셀 검출 방법.
  8. 복수개의 배터리 셀로 구성되는 배터리 팩에서 불량 배터리 셀을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩을 소정의 시간 동안 방전하는 방전 단계;
    상기 방전 단계 직후, BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 각각의 내부저항 값을 산출하는 DCIR값 산출 단계;
    BMS에서 상기 복수개의 배터리 셀 중에서 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀을 검출하고 배터리 셀 별로 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 배터리 셀에 대하여 검출 회수를 카운트 하는 검출 회수 카운트 단계; 및
    상기 방전 단계, 내부저항 값 산출 단계, 검출 회수 카운트 단계를, 소정의 시간 주기 간격으로 소정의 반복 회수만큼 반복 수행한 후,
    BMS에서 상기 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 가장 많은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 판단하는 불량 배터리 셀 판단 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 불량 배터리 셀 검출 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 불량 배터리 셀 판단 단계는,
    상기 배터리 셀 별로 내부저항 값이 가장 큰 배터리 셀로 검출된 회수가 소정의 회수 이상인 배터리 셀이 존재하지 않는 경우, BMS는 배터리 팩의 모든 배터리 셀을 정상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 불량 배터리 셀 검출 방법.
  10. 청구항 6 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 불량 배터리 셀 판단 단계에서 불량 배터리 셀로 판단되는 배터리 셀이 있는 경우,
    불량 배터리 셀이 있음을 알리는 알림 신호를 외부로 전송하는 불량 배터리 셀 알림 신호 전송 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 불량 배터리 셀 검출 방법.
  11. 청구항 6항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부저항 값 산출 단계에서 산출되는 내부 저항 값은,
    DCIR(Direct Current Internal Resistance)산출 기법으로 산출되는 DCIR값인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 불량 배터리 셀 검출 방법.
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