WO2021054723A1 - 배터리 관리 장치 및 방법, 및 이를 포함하는 배터리 시스템 - Google Patents

배터리 관리 장치 및 방법, 및 이를 포함하는 배터리 시스템 Download PDF

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정진규
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery management apparatus and method, and a battery system including the same, and more particularly, to a battery management apparatus and method for improving the use efficiency of a battery module, and a battery system including the same.
  • the lithium battery may deteriorate as charging or discharging proceeds. That is, when a plurality of lithium batteries are provided, if the number of times of use of each of the plurality of lithium batteries is not properly adjusted, the degree of deterioration of each of the plurality of lithium batteries is different, and thus, a performance deviation between the plurality of lithium batteries may occur. have.
  • Patent Document 1 a battery management apparatus for determining a battery replacement time based on the most degraded battery cell among a plurality of battery cells.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which the battery cell is replaced only with a new battery cell when the deterioration of the battery cell proceeds to a certain level or more.
  • Patent Document 1 only discloses a configuration for determining the replacement timing of the battery cell based on the deterioration state of the battery cell that has been deteriorated to the maximum, and is intended to improve the use efficiency of a plurality of battery cells while minimizing performance deviation. There is a problem that the configuration is not disclosed at all.
  • Patent Document 1 KR 10-2015-0128160 A
  • the present invention is a battery management apparatus and method for improving the use efficiency of a plurality of battery modules by minimizing the performance deviation of a plurality of battery modules, and a battery system including the same It aims to provide.
  • a battery management apparatus includes: a communication unit configured to receive first state information including at least one of voltage, current, and temperature of a first battery module connected to the external device from an external device; A measuring unit configured to measure at least one of voltage, current, and temperature of the connected second battery module; And receiving the first state information from the communication unit, and receiving second state information including at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module from the measurement unit, and the first state information and the second state information It may include a control unit configured to determine whether or not to replace at least one of the first battery module and the second battery module based on status information, and to output an alarm code corresponding to the determination result.
  • the control unit whether the replacement of at least one of the first battery module and the second battery module is necessary only when the first battery module is connected to the external device and the second battery module is connected to the measuring unit It can be configured to determine.
  • the control unit may estimate at least one of a rest period, a state of charge, and a health state of the first battery module based on the first state information, and discharge the second battery module based on the second state information. It may be configured to determine whether the second battery module is idle, and estimate at least one of a state of charge and a health state of the second battery module.
  • the control unit may include a first determination operation of determining whether the replacement is necessary based on whether or not the second battery module can be discharged; A second determination operation of determining whether the replacement is necessary based on a rest period of the first battery module and a rest period of the second battery module; A third determination operation of determining whether the replacement is necessary based on a state of charge of the first battery module and a state of charge of the second battery module; And a fourth determination operation of determining whether the replacement is necessary based on a health state of the first battery module and a health state of the second battery module.
  • the control unit in the first determination operation, whether to replace at least one of the first battery module and the second battery module with a new battery module based on the states of the first battery module and the second battery module It can be configured to determine whether or not.
  • the first battery module and the first battery module 2 Outputs a second alarm code indicating that replacement between battery modules is necessary, and in the second determination operation, if the rest periods of the first and second battery modules are both less than the reference rest period, the third determination It can be configured to perform an action.
  • the first battery Outputs a third alarm code indicating that replacement between the module and the second battery module is required, and in the third determination operation, the state of charge of the second battery module is greater than or equal to the reference state of charge, and the state of charge of the first battery module When is equal to or greater than the charging state of the second battery module, it may be configured to perform the fourth determination operation.
  • the control unit is configured to output a fourth alarm code indicating that replacement of the first battery module is required when the health state of the first battery module is less than the health state of the second battery module in the fourth determination operation. I can.
  • the control unit may be configured to determine whether the replacement is necessary, and then determine whether the replacement is necessary after a predetermined period of time has elapsed.
  • the control unit may be configured to change the predetermined time when the external device and the battery management device are connected to each other.
  • a battery management method includes: determining a connection state of a connection state between a first battery module and an external device and a connection state between a second battery module and a measurement unit; A first determining step of determining whether the second battery module can be discharged when the first battery module is connected to the external device and the second battery module is connected to the measuring unit; When the state of the second battery module is determined to be a dischargeable state in the first determination step, the first battery module and the second battery module are configured based on a rest period of the first battery module and a rest period of the second battery module.
  • a battery system according to another embodiment of the present invention may be a battery system including a first device and a second device that are detachable from each other.
  • the first device When the first battery module is connected, the first device measures at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module, and includes at least one of the measured voltage, current, and temperature of the first battery module. 1 may be configured to transmit status information to the second device.
  • the second device measures at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module, and includes at least one of the measured voltage, current, and temperature of the second battery module. 2 To determine whether at least one of the first battery module and the second battery module needs to be replaced based on the status information and the first status information received from the first device, and to output an alarm code corresponding to the determination result. Can be configured.
  • At least one of the first device and the second device receives an alarm code output from the second device and outputs an alarm corresponding to the received alarm code. It may further include an alarm unit configured to be.
  • the first battery module may be configured to be interchangeable with the second battery module.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a battery management device and an external device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 5 are diagrams schematically illustrating a determination operation of the battery management apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a battery management method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a first device in a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a second device in a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an exemplary configuration in which a first device and a second device are combined in a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • control unit when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
  • terms such as a control unit described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a diagram schematically illustrating a battery management device 100 and an external device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • a battery management apparatus 100 may include a communication unit 110, a measurement unit 120, and a control unit 130.
  • the battery module described below refers to a cell assembly including one battery cell or a plurality of battery cells connected to each other in series and/or parallel.
  • the communication unit 110 may be configured to receive first state information including at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module B1 connected to the external device 200 from the external device 200.
  • the external device 200 is a device located outside the battery management device 100 and may be a device capable of communicating with the battery management device 100 by wire or wirelessly.
  • one of the external device 200 and the battery management device 100 may be included in the portable device, and the rest may be included in the fixed device.
  • both the external device 200 and the battery management device 100 may be portable devices or may be included in a fixed device. Accordingly, the external device 200 and the battery management device 100 may be separated from each other or may be connected.
  • the communication unit 110 and the external device 200 may communicate by wire and/or wirelessly.
  • the communication unit 110 and the external device 200 may be connected to each other through a wireless communication channel through which data can be transmitted and received.
  • the communication unit 110 and the external device 200 may be connected to each other through a wired line capable of transmitting and receiving data.
  • a first battery module B1 may be connected to the external device 200. That is, the first battery module B1 may be detachable from the external device 200.
  • the external device 200 may receive power for operation from the first battery module B1.
  • the external device 200 may measure at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module B1.
  • the external device 200 may transmit first state information including the measured information to the communication unit 110.
  • the communication unit 110 may receive first state information from the external device 200 and transmit the received first state information to the controller 130.
  • the measurement unit 120 may be configured to measure at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2 connected thereto.
  • a second battery module B2 may be connected to the battery management apparatus 100. That is, the second battery module B2 may be detachable from the battery management apparatus 100.
  • the measurement unit 120 may measure at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2.
  • the measurement unit 120 may measure the positive potential and the negative potential of the second battery module B2. In addition, the measurement unit 120 may measure a voltage of the second battery module B2 by calculating a potential difference between the measured positive potential and the negative potential of the second battery module B2.
  • the measurement unit 120 may measure the charging/discharging current of the second battery module B2.
  • the measurement unit 120 may measure a current output from the second battery module B2 or applied to the second battery module B2.
  • the measurement unit 120 may measure the temperature of the second battery module B2 using a temperature sensor or the like.
  • the control unit 130 may be configured to receive the first state information from the communication unit 110.
  • control unit 130 and the communication unit 110 may be provided inside the battery management apparatus 100 and may be connected to each other.
  • control unit 130 may receive first state information from the communication unit 110.
  • control unit 130 may receive the first state information from the external device 200 through the communication unit 110.
  • control unit 130 may be configured to receive second state information including at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2 from the measurement unit 120.
  • control unit 130 and the measurement unit 120 may be provided inside the battery management apparatus 100 and may be connected to each other.
  • the communication unit 110 and the measurement unit 120 may be connected to the control unit 130 through different lines.
  • the controller 130 may receive second state information including at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2 measured by the measurement unit 120.
  • the first state information and the second state information may correspond to each other. That is, the first state information is information including at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module B1, and the second state information is at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2. It may be information including.
  • the first state information may include voltage, current, and temperature information of the first battery module B1
  • the second state information may include voltage, current, and temperature information of the second battery module B2.
  • the control unit 130 may be configured to determine whether replacement of at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 is necessary based on the first state information and the second state information. have.
  • whether at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 needs to be replaced may include whether the first battery module B1 and the second battery module B2 need to be replaced.
  • the first battery module B1 and the second battery module B2 may be battery modules that are detachable to the external device 200 and the battery management device 100. That is, the first battery module B1 and the second battery module B2 may be products compatible with each other.
  • the first battery module B1 and the second battery module B2 do not refer to a specific battery module itself, but are connected to the external device 200 or the battery management device 100, or are connected to the battery module. It is to refer to.
  • the X battery module is connected to the external device 200 and the Y battery module is connected to the battery management device 100
  • the X battery module is the first battery module B1
  • the Y battery module is the second battery. It can be referred to as a module (B2).
  • the X battery module and the Y battery module are replaced with each other, the X battery module may be connected to the battery management device 100, and the Y battery module may be connected to the external device 200.
  • the Y battery module may be referred to as a first battery module B1
  • the X battery module may be referred to as a second battery module B2.
  • the X battery module is connected to the external device 200, but the Y battery module is not connected to the battery management device 100, the X battery module is the first battery module B1, and the Y battery module is the first battery module. 2 It can be said that it is a battery module (B2).
  • whether or not replacement of at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 is necessary is determined by a new battery module for at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2. It may include whether or not it is necessary to replace.
  • the controller 130 may determine whether the battery module needs to be replaced based on the first state information and the second state information. That is, the controller 130 grasps the state information of the first battery module B1 and the state information of the second battery module B2, and the first battery module B1 and the second battery module ( It may be determined whether at least one of B2) needs to be replaced.
  • control unit 130 may be configured to output an alarm code corresponding to the determination result.
  • the controller 130 needs to replace the first battery module B1 and the second battery module B2, or the first battery module B1 or the second battery module It can be determined that (B2) should be replaced with a new battery module. That is, the control unit 130 may derive various determination results as to whether the replacement is necessary based on the first state information and the second state information.
  • the controller 130 may output an alarm code corresponding to various derived determination results. Accordingly, the content of each determination result determined by the control unit 130 may be output through a corresponding alarm code. For example, the user may check the alarm code output by the control unit 130 to clearly recognize whether the first battery module B1 and/or the second battery module B2 needs to be replaced.
  • the battery management device 100 is based on the second state information of the second battery module (B2) connected and the first state information of the first battery module (B1) provided in the external device 200, the first There is an advantage of providing whether or not replacement of the 1 battery module B1 and/or the second battery module B2 is required. Therefore, the difference in performance of the first battery module B1 and the second battery module B2 is minimized, so that the expiration date of the first battery module B1 and the second battery module B2 can be increased. have.
  • the controller 130 provided in the battery management apparatus 100 includes a processor known in the art, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, and a register in order to execute various control logics performed in the present invention.
  • a communication modem, a data processing device, and the like may be optionally included.
  • the control unit 130 may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in a memory and executed by the controller 130.
  • the memory may be inside or outside the controller 130, and may be connected to the controller 130 by various well-known means.
  • the battery management apparatus 100 may further include a storage unit 140.
  • the storage unit 140 may store programs and data necessary for the control unit 130 to determine whether the replacement is necessary. That is, the storage unit 140 may store data required for each component of the battery management apparatus 100 to perform an operation or function, a program, or data generated in a process of performing the operation and function, and the like. If the storage unit 140 is a known information storage means known to be capable of recording, erasing, updating, and reading data, there is no particular limitation on its type. As an example, the information storage means may include RAM, flash memory, ROM, EEPROM, register, and the like. In addition, the storage unit 140 may store program codes in which processes executable by the control unit 130 are defined.
  • control unit 130 only when the first battery module (B1) is connected to the external device 200, the second battery module (B2) is connected to the measurement unit 120, It may be configured to determine whether at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 needs to be replaced.
  • the controller 130 may determine whether the replacement is necessary. .
  • the first battery module B1 and the second battery module B2 are battery modules compatible with each other. Accordingly, even when the second battery module B2 is connected to the external device 200 and the first battery module B1 is connected to the measurement unit 120, the control unit 130 may determine whether the replacement is necessary. Of course you can.
  • the control unit 130 Based on the first state information of the first battery module (B1) and the second state information of the second battery module (B2), the control unit 130, the first battery module (B1) and the second battery module ( It may be determined whether at least one of B2) needs to be replaced. Therefore, the control unit 130 determines whether the replacement is necessary only when the first battery module B1 and the second battery module B2 are connected to the external device 200 and the measurement unit 120 one by one. I can.
  • the battery management apparatus 100 compares the first state information of the first battery module B1 and the second state information of the second battery module B2 to provide the first battery module B1 and/or the second battery module. (B2) has the advantage of being able to diagnose the need for replacement more accurately.
  • the controller 130 estimates at least one of a dormant period, a state of charge (SOC), and a state of health (SOH) of the first battery module B1 based on the first state information.
  • SOC state of charge
  • SOH state of health
  • the pause period may mean a continuous period in which the voltage of the battery module is maintained above a predetermined voltage.
  • the idle period of the first battery module B1 may mean a period in which the voltage of the first battery module B1 is maintained above a predetermined voltage.
  • the idle period of the first battery module B1 may mean a period in which the voltage of the first battery module B1 is maintained at 4.0 [V] or more.
  • the controller 130 may check voltage information of the first battery module B1 based on the first state information received from the communication unit 110. In addition, the controller 130 may estimate the idle period of the first battery module B1 by comparing the checked voltage of the first battery module B1 with a predetermined voltage.
  • the controller 130 may check voltage information and temperature information of the first battery module B1 based on the first state information received from the communication unit 110.
  • the controller 130 may estimate the state of charge of the first battery module B1 based on the checked voltage of the first battery module B1. Also, the controller 130 may estimate the state of charge of the first battery module B1 based on the checked voltage and temperature of the first battery module B1.
  • the state of charge is a relative ratio of the current remaining charge capacity to the full charge capacity of the battery module.
  • the controller 130 may refer to a lookup table stored in the storage unit 140 to estimate the state of charge of the first battery module B1 from the first state information.
  • the storage unit 140 may store a voltage-charging state lookup table in which voltages and charging states are mapped to each other and stored.
  • the storage unit 140 may store a temperature-voltage-charge state lookup table in which voltage, temperature, and state of charge are mapped to each other. Accordingly, the controller 130 estimates the charging state of the first battery module B1 from the first state information by referring to the voltage-charging state look-up table or the temperature-voltage-charging state look-up table stored in the storage unit 140. can do.
  • the controller 130 may check current information of the first battery module B1 based on the first state information. For example, the controller 130 may estimate the state of charge of the first battery module B1 by integrating the checked current of the first battery module B1 over time.
  • the controller 130 may estimate a health state of the first battery module B1 based on the first state information of the first battery module B1.
  • the health state quantitatively indicates the degree of deterioration of the battery module.
  • the controller 130 may estimate the health state of the first battery module B1 by comparing the full charge capacity at the time of shipment of the first battery module B1 and the current full charge capacity of the first battery module B1. .
  • the controller 130 may estimate the health state of the first battery module B1 by comparing the resistance of the first battery module B1 at the time of shipment with the resistance of the current first battery module B1. In this case, when the first battery module B1 is shipped, the full charge capacity and resistance may be stored in the storage unit 140.
  • controller 130 may be configured to estimate at least one of a rest period, a state of charge, and a health state of the second battery module B2 based on the second state information.
  • the controller 130 estimates at least one of the idle period, the state of charge, and the health state of the first battery module B1 based on the first state information, and the second battery module based on the second state information. At least one of the rest period, the state of charge, and the state of health of (B2) can be estimated. In this case, when the second battery module B2 is shipped, the full charge capacity and resistance may be stored in the storage unit 140.
  • controller 130 may be configured to determine whether the second battery module B2 can be discharged based on the second state information.
  • the controller 130 may determine whether the state of the second battery module B2 is a discharge protection state, and determine whether the second battery module B2 can be discharged.
  • the discharge protection state may be a state in which it is not recommended that the second battery module B2 be discharged. That is, when the state of the second battery module B2 is in the discharge protection state, the controller 130 may determine that the state of the second battery module B2 is a state in which discharge is impossible.
  • the controller 130 may check the temperature of the second battery module B2 based on the second state information of the second battery module B2. Further, the controller 130 may determine whether the state of the second battery module B2 is a discharge protection state by comparing the temperature of the second battery module B2 with a preset maximum dischargeable temperature. have.
  • the controller 130 may determine the state of the second battery module B2 as a discharge protection state. That is, the controller 130 may determine that the state of the second battery module B2 is a state in which discharge is impossible. Conversely, when the temperature of the second battery module B2 is 60° C. or less, the controller 130 may determine that the state of the second battery module B2 is a dischargeable state.
  • the battery management device 100 includes not only the second battery module B2 directly connected to the measurement unit 120, but also the rest period, the charging state, and the health state of the first battery module B1 connected to the external device 200. At least one of them can be estimated.
  • the difference in performance between the first battery module B1 and the second battery module B2 can be minimized. There is this. That is, the performance imbalance between the first battery module B1 and the second battery module B2 is resolved, and ultimately, the use period of the first battery module B1 and the second battery module B2 may be increased. .
  • 3 to 5 are diagrams schematically showing a determination operation of the battery management apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 130 may sequentially perform a connection state determination operation, a first determination operation, a second determination operation, a third determination operation, and a fourth determination operation. That is, the controller 130 may determine whether at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 needs to be replaced in each operation performed.
  • the order of the plurality of determination operations may be an order set in order to minimize the performance degradation deviation of the first battery module B1 and the second battery module B2. That is, the order of the plurality of determination operations may be an order set so that the first battery module B1 and the second battery module B2 can be used more efficiently.
  • the controller 130 may be configured to output the following alarm code while performing a plurality of determination operations.
  • the control unit 130 includes a first alarm code (C1) and a second alarm code ( Any one of C2), the third alarm code C3, the fourth alarm code C4, the fifth alarm code C5, and the sixth alarm code C6 may be output.
  • C1 first alarm code
  • second alarm code Any one of C2
  • the third alarm code C3, the fourth alarm code C4, the fifth alarm code C5, and the sixth alarm code C6 may be output.
  • the battery management device 100 and/or the external device 200 Alarms related to replacement may not be output.
  • each alarm code output from the control unit 130 contains different alarm contents, an alarm corresponding to the alarm code output from the control unit 130 from the battery management device 100 and/or the external device 200 Can be output. Accordingly, the user can easily check the status of the first battery module B1 and/or the second battery module B2 by checking the output alarm.
  • the controller 130 may perform a connection state determination operation to determine whether the first battery module B1 and the second battery module B2 are both connected.
  • control unit 130 may determine whether each of the first battery module B1 and the second battery module B2 is connected to the external device 200 and the measurement unit 120 one by one by performing a connection state determination operation. I can.
  • the external device 200 when the first battery module B1 is not connected, the external device 200 cannot measure at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module B1. In this case, the external device 200 cannot transmit the first state information to the communication unit 110.
  • the measurement unit 120 cannot measure at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2.
  • the controller 130 may determine the connection state of the first battery module B1 based on whether the first state information is received from the communication unit 110. Also, the controller 130 may determine a connection state of the second battery module B2 based on whether the second state information is received from the measurement unit 120.
  • the controller 130 may perform the first determination operation only when the first battery module B1 and the second battery module B2 are connected to the external device 200 or the measurement unit 120, respectively.
  • the controller 130 does not output an alarm code, The first determination operation may not be performed.
  • the controller 130 may perform a first determination operation of determining whether the replacement is necessary based on the states of the first and second battery modules B1 and B2. That is, based on the states of the first battery module B1 and the second battery module B2, the controller 130 replaces at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 as a new battery module. It can be determined whether or not it should be replaced with.
  • the controller 130 may perform the first determination operation.
  • the controller 130 may perform a first determination operation to determine whether the first battery module B1 and the second battery module B2 need to be replaced.
  • the controller 130 may check the state of the first battery module B1. For example, when the state of the first battery module B1 is a failure state, the controller 130 may output a fifth alarm code C5. Preferably, the controller 130 may output a fifth alarm code C5 when the confirmed state of the first battery module B1 is a permanent failure state.
  • the controller 130 may diagnose a failure state of the first battery module B1 by checking the temperature of the first battery module B1 from the first state information on the first battery module B1. . If the temperature of the first battery module B1 is equal to or higher than a preset temperature, the controller 130 may diagnose the state of the first battery module B1 as a failure state.
  • the preset temperature is a temperature that exceeds the usable temperature range of the battery module, and may be a preset temperature in order to prevent risk of explosion or fire of the battery module.
  • the upper limit of the usable temperature range may be set to 60°C, and the preset temperature may be set to 90°C.
  • the control unit 130 provides a fifth alarm code C5 including a content that it is necessary to replace the first battery module B1 with a new battery module. ) Can be printed.
  • the control unit 130 may diagnose a failure state of the first battery module B1 by checking the voltage of the first battery module B1 from the first state information of the first battery module B1. have. For example, when the voltage of the first battery module B1 is less than a preset lower limit voltage, the controller 130 may diagnose the state of the first battery module B1 as a fault state.
  • the preset lower limit voltage is a voltage less than the available voltage range of the battery module, and may be set to 2V, for example.
  • the controller 130 may determine the state of the second battery module B2. That is, in the first determination operation, the control unit 130 is configured to determine the state of the second battery module B2 based on whether the state of the first battery module B1 is a failure state. I can.
  • the controller 130 may be configured to determine whether the state of the second battery module B2 is a discharge protection state.
  • the control unit 130 sets the state of the second battery module B2 to a discharge protection state. It can be judged as.
  • the maximum discharge temperature may be set equal to the upper limit of the usable temperature range of the battery module.
  • the controller 130 may diagnose whether the state of the second battery module B2 is a failure state.
  • the controller 130 may diagnose the state of the second battery module B2 based on the second state information of the second battery module B2. .
  • the controller 130 may determine that the state of the second battery module B2 is a permanent failure state. In this case, the controller 130 may output a sixth alarm code C6 containing a content that the second battery module B2 should be replaced with a new battery module.
  • the controller 130 may determine the state of the second battery module B2 as a temporary fault state. In this case, the controller 130 may output the first alarm code C1. For example, when the temperature of the second battery module B2 is higher than the maximum discharge temperature (60°C) and lower than the preset temperature (90°C), the controller 130 temporarily breaks the state of the second battery module B2. It can be judged as a state.
  • control unit 130 may be configured to divide the state of the second battery module B2 into a state in which discharge is permanently impossible (permanent failure state) and a state in which discharge is temporarily impossible (temporary failure state).
  • the temporary failure state refers to a state in which the state of the battery module is a temporary failure state rather than a permanent failure state, and means a state in which the state of the battery module can be restored to a normal state over time.
  • the controller 130 may determine the state of the second battery module B2 as a temporary failure state.
  • the first alarm code C1 is output, a time for recovering the state of the second battery module B2 to a normal state may be provided.
  • the control unit 130 determines the state of the second battery module B2 by subdividing the state into a permanent fault state and a temporary fault state, the use efficiency of the second battery module B2 may be improved. That is, since replacement of the second battery module B2 in a temporary failure state is not required, the second battery module B2 can be used for a longer time.
  • the controller 130 may perform a second determination operation.
  • control unit 130 may perform a second determination operation of determining whether the replacement is necessary based on the idle period of the first battery module B1 and the idle period of the second battery module B2. .
  • the controller 130 may perform the second determination operation.
  • the controller 130 may perform a second determination operation to determine whether replacement between the first battery module B1 and the second battery module B2 is necessary. That is, by the second determination operation, it may be determined whether the first battery module B1 and the second battery module B2 should be replaced with each other.
  • the idle period refers to a period in which the voltage of the battery module is maintained above a predetermined voltage.
  • the controller 130 may first estimate the idle period of the first battery module B1. That is, the controller 130 extracts voltage information of the first battery module B1 from the first state information received from the communication unit 110, and compares the extracted voltage of the first battery module B1 with a predetermined voltage. I can.
  • the controller 130 may determine whether the voltage of the first battery module B1 is 4.0 [V] or more. In addition, the controller 130 may calculate a continuous period in which the voltage of the first battery module B1 is 4.0 [V] or more, and estimate the idle period of the first battery module B1.
  • the controller 130 may output the first alarm code C1 and terminate the determination of whether the replacement is necessary. That is, if the rest period of the first battery module B1 is greater than or equal to the reference rest period, the control unit 130 implies that no replacement between the first battery module B1 and the second battery module B2 is required. 1 Alarm code (C1) can be output.
  • the reference rest period is a preset period, and may be a period previously stored in the storage unit 140.
  • the reference rest period may be set to 14 days.
  • the controller 130 may estimate the idle period of the second battery module B2.
  • the idle period of the second battery module B2 may be estimated based on the second state information. If the rest period of the second battery module B2 is greater than or equal to the reference rest period, the controller 130 may output the second alarm code C2 and terminate the determination of whether the replacement is necessary.
  • the second alarm code (C2) is highly likely that the first battery module (B1) was used within the reference pause period, but the second battery module (B2) is in a charged state and has a high possibility that it was not used within the reference pause period. It may be an alarm code indicating that an event has occurred.
  • the second alarm code C2 may include a content that the first battery module B1 and the second battery module B2 should be replaced with each other.
  • the second alarm code C2 may contain alarm contents recommending that the second battery module B2 be immediately disconnected from the battery management apparatus 100.
  • control unit 130 determines that the first battery module B1 and the first battery module B1 and the first battery module B1 and the first battery module B1 and the first battery module B1 are 2 A second alarm code C2 indicating that replacement between the battery modules B2 is required may be output. In addition, the control unit 130 may finish determining whether the replacement is necessary.
  • the controller 130 may perform a third determination operation.
  • the controller 130 may perform a third determination operation of determining whether the replacement is necessary based on a state of charge of the first battery module B1 and a state of charge of the second battery module B2. .
  • the controller 130 may perform a third determination operation. .
  • the controller 130 may perform a third determination operation to determine whether a replacement between the first battery module B1 and the second battery module B2 is necessary. That is, by the third determination operation, it may be determined whether the first battery module B1 and the second battery module B2 should be replaced with each other.
  • the controller 130 may estimate the state of charge of the second battery module B2. That is, the control unit 130 may estimate the state of charge of the second battery module B2 based on the second state information received from the measurement unit 120. In addition, the controller 130 may compare the estimated charging state of the second battery module B2 with a reference charging state (reference SOC).
  • reference SOC reference charging state
  • the reference charging state is preset to a minimum charging state suitable for use of the battery module, and may be stored in advance in the storage unit 140.
  • the reference state of charge may be set according to the total capacity of the first battery module B1 and the second battery module B2.
  • the reference state of charge may be preset to 50%.
  • the controller 130 may output the first alarm code C1.
  • the state of charge of the second battery module B2 is less than the reference state of charge
  • the state of charge of the second battery module B2 may not be a state of charge suitable for use. Accordingly, the controller 130 may not recommend replacement between the first battery module B1 and the second battery module B2 by outputting the first alarm code C1.
  • the controller 130 may estimate the charging state of the first battery module B1 based on the first state information. In addition, the controller 130 may compare the estimated state of charge of the first battery module B1 with the state of charge of the second battery module B2.
  • control unit 130 If the state of charge of the first battery module B1 is less than the state of charge of the second battery module B2, the control unit 130 outputs a third alarm code C3 and terminates the determination of whether the replacement is necessary. I can.
  • the charging state of the second battery module B2 is equal to or greater than the reference charging state, and the charging state of the first battery module B1 is the second battery module B2. If it is less than the charging state, a third alarm code C3 may be output.
  • the third alarm code (C3) is a replacement between the first battery module (B1) and the second battery module (B2) in order to minimize the performance deviation between the first battery module (B1) and the second battery module (B2). It may be an alarm code that implies that is required.
  • the controller 130 may perform a fourth determination operation.
  • the controller 130 may perform a fourth determination operation to determine whether the replacement is necessary based on the health state of the first battery module B1 and the health state of the second battery module B2. .
  • the fourth determination operation You can do it.
  • the controller 130 performs a fourth determination operation to determine whether a replacement between the first battery module B1 and the second battery module B2 is necessary, and whether the first battery module B1 is replaced with a new battery module. You can judge whether or not it should be.
  • the controller 130 may first estimate the health status of the first battery module B1 and the second battery module B2. That is, the controller 130 may estimate the health state of the first battery module B1 based on the first state information, and estimate the health state of the second battery module B2 based on the second state information. .
  • the controller 130 may output a first alarm code and terminate the determination of whether the replacement is necessary. In this case, since each of the charging state and the health state of the first battery module B1 is equal to or greater than the state of charge and the health state of the second battery module B2, the controller 130 may output the first alarm code C1. have. That is, in order to minimize the performance deviation between battery modules, replacement between the first battery module B1 and the second battery module B2 may not be recommended.
  • the controller 130 Conversely, if the health state of the first battery module B1 is less than the health state of the second battery module B2, the controller 130 outputs a fourth alarm code C4 and terminates the determination of whether the replacement is necessary. I can.
  • the fourth alarm code C4 may be an alarm code indicating that the first battery module B1 is in a more degraded state than the second battery module B2. Therefore, the control unit 130 has a fourth alarm code that implies that the first battery module B1 should be replaced with the second battery module B2 or the first battery module B1 should be replaced with a new battery module ( C4) can be printed.
  • the battery management device 100 minimizes the performance deviation between the first battery module B1 and the second battery module B2, and uses the first battery module B1 and the second battery module B2 more efficiently. To this end, the series of determination operations described above may be sequentially performed.
  • the battery management apparatus 100 does not allow the user to continuously use only one of the first battery module B1 and the second battery module B2, but the first battery module B1 and the second battery module B2. ) Has the advantage of being able to induce it to be used evenly.
  • the control unit 130 may be configured to determine whether the replacement is necessary, and then determine whether the replacement is necessary after a predetermined period of time has elapsed.
  • the predetermined time is a preset time, and may be a time until the controller 130 determines whether the replacement is necessary and then determines whether the replacement is necessary.
  • the predetermined time may be set larger than the minimum time required for the external device 200 to transmit a signal to the communication unit 110 and the communication unit 110 to receive the signal.
  • a predetermined time is, after the external device 200 transmits the first state information to the communication unit 110, the communication unit 110 ) May be set to be larger than the sum of the propagation delay time and the transmission delay time required until the first state information is received.
  • the predetermined time may be set to 1 second.
  • the controller 130 may determine whether the first replacement is necessary or not when a predetermined time has elapsed from the end point of time to determine whether the second replacement is necessary. That is, in order to determine whether the second replacement is necessary, the controller 130 may perform the connection state determination operation again. In this case, the controller 130 may receive new first state information from the communication unit 110 before the predetermined time elapses, and receive new second state information from the measurement unit 120. Further, the controller 130 may determine whether a second replacement is necessary based on the new first state information and the new second state information.
  • the battery management apparatus 100 does not perform the determination of whether or not to replace at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 is necessary within a limited number of times, and always performs the first battery module B1 and There is an advantage of minimizing a performance deviation between the second battery modules B2.
  • controller 130 may be configured to change the predetermined time when the external device 200 and the battery management device 100 are coupled to each other.
  • the battery management device 100 may further include a connector to which the external device 200 may be coupled.
  • the control unit 130 may receive a coupling completion signal from the connection unit.
  • a piezoelectric element is provided at the connection part, and when the external device 200 is coupled to the connection part, a coupling completion signal may be output to the controller 130.
  • the control unit 130 may change the predetermined time upon receiving the coupling completion signal from the connection unit.
  • control unit 130 determines a predetermined time when the external device 200 and the battery management device 100 are connected, rather than a predetermined time when the external device 200 and the battery management device 100 are separated. Can be set longer.
  • operating states of the first battery module B1 and the second battery module B2 may be different from each other. That is, the first battery module B1 may be in a discharged state, and the second battery module B2 may be in a charged state. However, when the external device 200 and the battery management device 100 are combined, the operating states of the first battery module B1 and the second battery module B2 may be the same as the charging state.
  • the increase rate of the performance deviation of the first battery module B1 and the second battery module B2 in the same operating state is the performance of the first battery module B1 and the second battery module B2 in different operating states. It can be significantly lower than the rate of increase of the deviation.
  • control unit 130 may be configured to differently set a predetermined time when the external device 200 and the battery management device 100 are separated and a predetermined time when they are combined.
  • the battery management device 100 adjusts the determination time of whether the replacement is necessary based on whether the external device 200 and the battery management device 100 are coupled, so that the first battery module B1 and the second battery module There is an advantage of being able to efficiently determine whether at least one of (B2) needs to be replaced.
  • the battery management apparatus 100 according to the present invention can be applied to a battery management system (BMS). That is, the BMS according to the present invention may include the battery management apparatus 100 described above. In this configuration, at least some of the components of the battery management apparatus 100 according to the present invention may be implemented by supplementing or adding functions of the configuration included in the conventional BMS.
  • the communication unit 110, the measurement unit 120, the control unit 130, and the storage unit 140 of the battery management apparatus 100 may be implemented as components of the BMS.
  • the battery management apparatus 100 according to the present invention may be provided in a battery pack. That is, the battery pack according to the present invention may include the battery management apparatus 100 described above.
  • the battery pack may include one or more battery cells, the battery management apparatus 100, electronic equipment (relays, fuses, etc.), a case, and the like.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a battery management method according to another embodiment of the present invention.
  • the battery management method includes a connection state determination step (S100), a first determination step (S200), a second determination step (S300), a third determination step (S400), and a fourth determination step (S500).
  • the battery management method is performed by the battery management apparatus 100, and may preferably be performed by the controller 130 of the battery management apparatus 100. Therefore, in the following, contents overlapping with the contents described in the battery management apparatus 100 will be briefly described.
  • the connection state determination step (S100) is a step of determining a connection state between the first battery module B1 and the external device 200 and a connection state between the second battery module B2 and the measurement unit 120, and the control unit 130 ).
  • the external device 200 may communicate with the battery management device 100.
  • the external device 200 may communicate with the communication unit 110.
  • the communication unit 110 may receive first state information including at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module B1 from the external device 200.
  • the communication unit 110 may transmit the first state information received from the external device 200 to the control unit 130.
  • the measurement unit 120 included in the battery management apparatus 100 may measure at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2 connected to the battery management apparatus 100.
  • the measurement unit 120 may transmit second state information including at least one of voltage, current, and temperature of one second battery module B2 to the controller 130.
  • the controller 130 may determine a connection state between the first battery module B1 and the external device 200 based on the first state information received from the communication unit 110. Also, the controller 130 may determine a connection state between the second battery module B2 and the battery management apparatus 100 based on the second state information received from the measurement unit 120.
  • a first determination step S200 may be performed.
  • the controller when the first battery module B1 is connected to the external device 200 and the second battery module B2 is connected to the measurement unit 120, the controller ( 130).
  • the controller 130 may check the state of the first battery module B1. If the state of the first battery module B1 is a permanent failure state, the controller 130 may output a fifth alarm code C5.
  • the controller 130 may determine whether the state of the second battery module B2 is a discharge protection state. That is, the controller 130 may determine whether the second battery module B2 can be discharged.
  • the controller 130 may check the temperature of the second battery module B2 from the second state information. In addition, the controller 130 may determine whether the second battery module B2 can be discharged by comparing the temperature of the second battery module B2 with a preset maximum dischargeable temperature.
  • the controller 130 may determine the state of the second battery module B2 as a discharge protection state. In this case, the controller 130 may determine whether the state of the second battery module B2 is a permanent fault state or a temporary fault state. If the state of the second battery module B2 is a permanent failure state, the controller 130 may output a sixth alarm code C6. Conversely, when the state of the second battery module B2 is a temporary failure state, the controller 130 may output the first alarm code C1.
  • the controller 130 may determine that the state of the second battery module B2 is not in the discharge protection state. That is, the controller 130 may determine the state of the second battery module B2 as a dischargeable state. In this case, the second determination step S300 may be performed.
  • the idle period refers to a period in which the voltage of the battery module is continuously maintained above a predetermined voltage.
  • the controller 130 may estimate the idle period of the first battery module B1 based on the first state information. In addition, the controller 130 may compare the estimated idle period of the first battery module B1 with the reference idle period.
  • the controller 130 may estimate the idle period of the second battery module B2 based on the second state information. In addition, the controller 130 may compare the estimated idle period of the second battery module B2 with the reference idle period.
  • the controller 130 may output a second alarm code C2. Conversely, if the rest period of the second battery module B2 is less than the reference rest period, a third determination step S400 may be performed.
  • the third determination step S400 if it is determined that the replacement of the first battery module B1 and the second battery module B2 is not necessary in the second determination step S300, the first battery module B1 ), and determining whether the replacement is necessary based on the state of charge of the second battery module B2 and the state of charge of the second battery module B2, and may be performed by the controller 130.
  • the controller 130 may estimate the state of charge of the second battery module B2 based on the second state information. In addition, the controller 130 may compare the estimated charging state of the second battery module B2 with the reference charging state.
  • the controller 130 may estimate the charging state of the first battery module B1 based on the first state information. In addition, the controller 130 may compare the charging state of the first battery module B1 and the charging state of the second battery module B2.
  • the controller 130 may output a third alarm code C3.
  • the fourth determination step S500 may be performed.
  • the first battery module (B1) and the second battery module (B2) is not required in the third determination step (S400), the first battery module ( The step of determining whether the replacement is necessary based on the health state of B1) and the health state of the second battery module B2, may be performed by the controller 130.
  • the controller 130 may estimate the health state of the first battery module B1 based on the first state information. In addition, the controller 130 may estimate a health state of the second battery module B2 based on the second state information.
  • the controller 130 may compare the health state of the first battery module B1 and the health state of the second battery module B2. When the health state of the first battery module B1 is less than the health state of the second battery module B2, the controller 130 may output a fourth alarm code C4. Conversely, if the health state of the first battery module B1 is equal to or greater than the health state of the second battery module B2, the controller 130 may output the first alarm code C1.
  • the battery management method may be performed again by the controller 130 when a predetermined period of time elapses after completion of the execution by the controller 130. Therefore, there is an advantage that the first battery module B1 and the second battery module B2 can be induced to be used equally. In addition, since the alarm code corresponding to each determination step is output, there is an advantage that information about replacement of the first battery module B1 and the second battery module B2 can be provided in more detail.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • the battery system may include a first device 300 and a second device 400. Also, the first device 300 may be connected to the first battery module B1 and the second device 400 may be connected to the second battery module B2. In addition, the first device 300 and the second device 400 may be detachable from each other.
  • the first device 300 in the battery system may correspond to an external device capable of communicating with the battery management device 100
  • the second device 400 is a battery management device ( 100) or a device including the battery management device 100.
  • the first device 300 may be another embodiment of an external device
  • the second device 400 may be a battery management device 100 or another embodiment of a device including the battery management device 100.
  • the first device 300 may be a portable cleaner
  • the second device 400 may be a charging device that mounts and charges the portable cleaner.
  • the battery management device 100 is included in the charging device.
  • the second device 400 may be a portable cleaner
  • the first device 300 may be a charging device. In this case, it can be said that the battery management apparatus 100 according to the present invention described above is included in the portable cleaner.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a first device 300 in a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • the first device 300 may include a first communication unit 310, a first measurement unit 320, and a first control unit 330.
  • the first device 300 may be connected to the load L. That is, the load L may receive power from the first battery module B1 connected to the first device 300.
  • the first measurement unit 320 may measure at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module B1.
  • the first measuring unit 320 measures the positive and negative potentials of the first battery module B1, and calculates the potential difference between the measured positive and negative potentials 1
  • the voltage of the battery module B1 can be measured.
  • the first measurement unit 320 may measure the current of the first battery module B1 through the first ammeter A1 provided in the charge/discharge path of the first battery module B1.
  • the first measurement unit 320 may measure the temperature of the first battery module B1 using a temperature sensor or the like.
  • the first communication unit 310 transmits first state information including at least one of voltage, current, and temperature of the first battery module B1 measured by the first measurement unit 320 to the second device 400. Can be configured to transmit. Specifically, the first communication unit 310 may communicate with the second communication unit 410.
  • the first control unit 330 may be connected to the first measurement unit 320 and the first communication unit 310. When at least one of the voltage, current, and temperature of the first battery module B1 is measured by the first measurement unit 320, the first control unit 330 transmits first state information including the first state information to the second device 400. It is possible to instruct the first communication unit 310 to transmit to.
  • the first control unit 330 may control an operating state of the first switch SW1 provided in the charge/discharge path of the first battery module B1. Accordingly, when a turn-off command for the first switch SW1 is input from the outside or the first battery module B1 is discharged for a long period of time, the first control unit 330 determines the operation state of the first switch SW1. It can be controlled in a turn-off state.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a second device 400 in a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • the second device 400 may include a second communication unit 410, a second measurement unit 420, a second control unit 430, and a storage unit 460.
  • the second device 400 may be connected to the charging unit C. That is, the charging unit C may charge the second battery module B2 connected to the second device 400.
  • the second measurement unit 420 may measure at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2. In this case, the second measurement unit 420 may measure the current of the second battery module B2 using the second ammeter A2 provided in the charge/discharge path of the second battery module B2.
  • the second communication unit 410 may receive first state information from the first communication unit 310.
  • the second control unit 430 may receive second state information including at least one of voltage, current, and temperature of the second battery module B2 from the second measurement unit 420. Also, the second control unit 430 may receive first state information received from the first device 300 from the second communication unit 410.
  • the second control unit 430 may determine whether at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 needs to be replaced based on the first state information and the second state information.
  • the second control unit 430 estimates the state of charge of the first battery module B1 from the first state information by referring to the lookup table stored in the storage unit 460, and calculates the second battery from the second state information.
  • the state of charge of the module B2 can be estimated.
  • the second control unit 430 may output an alarm code corresponding to the determination result.
  • the operation performed by the second control unit 430 to determine whether the replacement is necessary and to output an alarm code corresponding to the determination result is performed by the control unit 130 of the battery management apparatus 100 in FIGS. 3 to 5. It can be the same as the action to do.
  • the second control unit 430 may control an operating state of the second switch SW2 provided in the charge/discharge path of the second battery module B2. Accordingly, when a turn-off command for the second switch SW2 is input from the outside or the second battery module B2 is charged for a long period of time, the second control unit 430 determines the operation state of the second switch SW2. It can be controlled in a turn-off state.
  • At least one of the first device 300 and the second device 400 may further include an alarm unit.
  • only one of the first device 300 and the second device 400 may include an alarm unit, and each of the first device 300 and the second device 400 may include an alarm unit.
  • the alarm unit is an output unit capable of outputting an alarm corresponding to an alarm code output from the second control unit 430, and may be configured to output at least one of light, sound, letters, and symbols.
  • the alarm unit outputs different alarms corresponding to each of the second alarm code (C2), the third alarm code (C3), the fourth alarm code (C4), the fifth alarm code (C5) and the sixth alarm code (C6). can do.
  • the battery system has an advantage of being able to provide concretely and intuitively whether the first battery module B1 and the second battery module B2 need to be replaced.
  • the first device 300 may further include a first alarm unit 340
  • the second device 400 may further include a second alarm unit 440.
  • first device 300 and the second device 400 includes an alarm unit.
  • Each of the first alarm unit 340 and the second alarm unit 440 may be configured to receive an alarm code output from the second device 400.
  • the first communication unit 310 may receive an alarm code output from the second control unit 430 through the second communication unit 410.
  • the alarm code received by the first communication unit 310 may be transmitted to the first alarm unit 340 through the first control unit 330.
  • the first alarm unit 340 may output an alarm corresponding to the received alarm code.
  • the alarm code output from the second control unit 430 may also be transmitted to the second alarm unit 440.
  • the second alarm unit 440 may output an alarm corresponding to an alarm code received from the second control unit 430.
  • the first battery module B1 may be configured to be interchangeable with the second battery module B2.
  • the first battery module B1 and the second battery module B2 may be battery modules that are detachable to the first device 300 and the second device 400. That is, the first battery module B1 and the second battery module B2 may be products compatible with each other.
  • the battery system can minimize the performance deviation between the first battery module B1 and the second battery module B2 by determining whether the first battery module B1 and the second battery module B2 need to be replaced. There is an advantage.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an exemplary configuration in which a first device 300 and a second device 400 are combined in a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • the first device 300 may further include a first connector 350.
  • the second device 400 may further include a second connector 450.
  • the first device 300 and the second device 400 may be connected to each other through the first connector 350 and the second connector 450.
  • the first battery module B1 and the second battery module B2 may be simultaneously charged by the charging unit C.
  • the flow of current may be in the direction of the arrow shown in FIG. 10.
  • the first communication unit 310 may be connected to the first connection unit 350 through the A line
  • the second communication unit 410 may be connected to the second connection unit 450 through the B line.
  • the A line and the B line may be connected to each other.
  • the first communication unit 310 and the second communication unit 410 may communicate with each other through a wired line. . In this case, the communication speed between the first communication unit 310 and the second communication unit 410 may be increased.
  • the second control unit 430 determines whether at least one of the first battery module B1 and the second battery module B2 needs to be replaced, based on whether the first device 300 and the second device 400 are connected. After the determination, the time required to judge whether the replacement is necessary (a predetermined time) can be changed.
  • the first battery module B1 and the second battery module B2 are both charged. have. Conversely, when the first device 300 and the second device 400 are separated, the first battery module B1 may be discharged and the second battery module B2 may be charged.
  • the rate of increase of the performance deviation of the first battery module B1 and the second battery module B2 when both the first and second battery modules B1 and B2 are charged is the first battery module ( B1) may be discharged and the second battery module B2 may be significantly lower than an increase rate of a performance deviation when charged.
  • the second control unit 430 may perform the predetermined time when the first device 300 and the second device 400 are connected and when the first device 300 and the second device 400 are separated. Can be set differently. Preferably, when the first device 300 and the second device 400 are connected, the second control unit 430 takes the predetermined time compared to when the first device 300 and the second device 400 are separated. You can set it longer.
  • the second control unit 430 sets the predetermined time to 1 second, and the first device 300 and the second device 400 When is connected, the predetermined time can be changed to 1.2 seconds.
  • the battery system sets the time required to determine whether the replacement is necessary according to the connection state of the first device 300 and the second device 400, thereby setting the first battery module B1 and the second battery.
  • the embodiments of the present invention described above are not implemented only through an apparatus and a method, but may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. Implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the description of the above-described embodiment.
  • control unit 130 control unit

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 외부 장치로부터 상기 외부 장치에 연결된 제1 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 수신하도록 구성된 통신부; 연결된 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 통신부로부터 상기 제1 상태 정보를 수신하고, 상기 측정부로부터 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보를 수신하며, 상기 제1 상태 정보 및 상기 제2 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 관리 장치 및 방법, 및 이를 포함하는 배터리 시스템
본 출원은 2019년 09월 20일자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2019-0116254호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리 관리 장치 및 방법, 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 모듈의 사용 효율을 향상시키기 위한 배터리 관리 장치 및 방법, 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
다만, 리튬 배터리는 충전 또는 방전이 진행될수록 퇴화가 진행될 수 있는 문제가 있다. 즉, 복수의 리튬 배터리가 구비된 경우, 복수의 리튬 배터리 각각의 사용 횟수를 적절히 조절하지 못하면, 복수의 리튬 배터리 각각의 퇴화도가 상이해지기 때문에, 복수의 리튬 배터리 간의 성능 편차가 발생될 수 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 복수의 배터리 셀 중 가장 퇴화가 많이 진행된 배터리 셀을 기준으로 배터리 교체 시기를 판단하는 배터리 관리 장치가 개시되었다(특허문헌 1).
즉, 특허문헌 1은 배터리 셀의 퇴화가 일정 수준 이상 진행되면, 해당 배터리 셀을 신규한 배터리 셀로만 교체하는 구성을 개시하고 있다.
다만, 특허문헌 1은 오로지 최대로 퇴화된 배터리 셀의 열화 상태에 기반하여 배터리 셀의 교체 시기를 판단하는 구성을 개시하고 있을 뿐, 성능 편차를 최소화시키면서 복수의 배터리 셀의 사용 효율을 향상시키기 위한 구성은 전혀 개시되지 않는 문제가 있다.
(특허문헌 1) KR 10-2015-0128160 A
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수의 배터리 모듈의 성능 편차를 최소화시켜, 복수의 배터리 모듈의 사용 효율을 향상시키기 위한 배터리 관리 장치 및 방법, 및 이를 포함하는 배터리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 외부 장치로부터 상기 외부 장치에 연결된 제1 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 수신하도록 구성된 통신부; 연결된 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 통신부로부터 상기 제1 상태 정보를 수신하고, 상기 측정부로부터 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보를 수신하며, 상기 제1 상태 정보 및 상기 제2 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 배터리 모듈이 상기 외부 장치에 연결되었고, 상기 제2 배터리 모듈이 상기 측정부에 연결된 경우에 한하여, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정하고, 상기 제2 상태 정보에 기반하여, 상기 제2 배터리 모듈의 방전 가능 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 배터리 모듈의 방전 가능 여부에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제1 판단 동작; 상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간 및 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제2 판단 동작; 상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제3 판단 동작; 및 상기 제1 배터리 모듈의 건강 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 건강 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제4 판단 동작을 순차적으로 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 상태에 기반하여, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나를 새로운 배터리 모듈로 교체해야 하는지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 미만이지만, 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간이 상기 기준 휴지 기간 이상이면, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 간의 교체가 필요하다는 제2 알람 코드를 출력하고, 상기 제2 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간이 모두 상기 기준 휴지 기간 미만이면, 상기 제3 판단 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제3 판단 동작에서, 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이고, 상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태가 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태 미만이면, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 간의 교체가 필요하다는 제3 알람 코드를 출력하고, 상기 제3 판단 동작에서, 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이고, 상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태가 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태 이상이면, 상기 제4 판단 동작을 수행하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제4 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈의 건강 상태가 상기 제2 배터리 모듈의 건강 상태 미만이면, 상기 제1 배터리 모듈의 교체가 필요하다는 제4 알람 코드를 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 교체 필요 여부를 판단한 후, 소정의 시간이 경과한 후, 상기 교체 필요 여부를 재판단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 외부 장치와 상기 배터리 관리 장치가 서로 연결된 경우, 상기 소정의 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 제1 배터리 모듈과 외부 장치 간의 연결 상태 및 제2 배터리 모듈과 측정부 간의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 단계; 상기 제1 배터리 모듈이 상기 외부 장치에 연결된 상태이고, 상기 제2 배터리 모듈이 상기 측정부에 연결된 상태이면, 상기 제2 배터리 모듈의 방전 가능 여부를 판단하는 제1 판단 단계; 상기 제1 판단 단계에서 상기 제2 배터리 모듈의 상태가 방전 가능 상태로 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간 및 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하는 제2 판단 단계; 상기 제2 판단 단계에서 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 교체가 필요하지 않다고 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제3 판단 단계; 및 상기 제3 판단 단계에서 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 교체가 필요하지 않다고 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈의 건강 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 건강 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제4 판단 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템은 서로 탈부착이 가능한 제1 장치 및 제2 장치를 포함하는 배터리 시스템일 수 있다.
상기 제1 장치는, 제1 배터리 모듈이 연결되면 상기 제1 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하고, 측정된 제1 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 상기 제2 장치로 송신하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 장치는, 제2 배터리 모듈이 연결되면 상기 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하고, 측정된 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보 및 상기 제1 장치로부터 수신한 제1 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에서, 상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는, 상기 제2 장치로부터 출력된 알람 코드를 수신하고, 수신한 알람 코드에 대응되는 알람을 출력하도록 구성된 알람부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 배터리 모듈은, 상기 제2 배터리 모듈과 교체 가능하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 성능 편차가 최소화될 수 있는 장점이 있다. 따라서, 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 사용 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 교체 필요 여부에 대한 판단 결과에 대응되는 알람 코드가 출력되기 때문에, 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 교체 필요 정보가 보다 구체적으로 제공될 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 외부 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 판단 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에서, 제1 장치의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에서, 제2 장치의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에서, 제1 장치 및 제2 장치가 결합된 예시적 구성을 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 제어부와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100) 및 외부 장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 통신부(110), 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
이하에서 설명하는 배터리 모듈은 하나의 배터리 셀을 포함하거나, 복수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 서로 연결된 셀 어셈블리를 의미한다.
통신부(110)는 외부 장치(200)로부터 상기 외부 장치(200)에 연결된 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
외부 장치(200)는 배터리 관리 장치(100)의 외부에 위치한 장치로서, 배터리 관리 장치(100)와 유선 또는 무선으로 통신이 가능한 장치일 수 있다.
예컨대, 외부 장치(200) 및 배터리 관리 장치(100) 중 어느 하나는 휴대 장치에 포함되고, 나머지는 고정 장치에 포함될 수 있다. 반대로, 외부 장치(200) 및 배터리 관리 장치(100) 모두 휴대 장치이거나 고정 장치에 포함될 수도 있다. 따라서, 외부 장치(200) 및 배터리 관리 장치(100)는 서로 분리될 수 있고, 연결될 수도 있다.
또한, 통신부(110)와 외부 장치(200)는 유선 및/또는 무선으로 통신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)와 외부 장치(200)는 서로 데이터를 송수신할 수 있는 무선 통신 채널로 연결될 수 있다. 또한, 통신부(110)와 외부 장치(200)는 서로 데이터를 송수신할 수 있는 유선 라인을 통해 연결될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 외부 장치(200)에는 제1 배터리 모듈(B1)이 연결될 수 있다. 즉, 외부 장치(200)에는 제1 배터리 모듈(B1)이 탈부착될 수 있다. 외부 장치(200)에 제1 배터리 모듈(B1)이 장착되면, 외부 장치(200)는 제1 배터리 모듈(B1)로부터 동작을 위한 전원을 공급받을 수도 있다. 또한, 외부 장치(200)에 제1 배터리 모듈(B1)이 연결되면, 외부 장치(200)는 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 그리고, 외부 장치(200)는 측정한 정보를 포함하는 제1 상태 정보를 통신부(110)로 송신할 수 있다.
통신부(110)는 외부 장치(200)로부터 제1 상태 정보를 수신하고, 수신한 제1 상태 정보를 제어부(130)에게 송신할 수 있다.
측정부(120)는 그에 연결된 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리 관리 장치(100)에는 제2 배터리 모듈(B2)이 연결될 수 있다. 즉, 배터리 관리 장치(100)에는 제2 배터리 모듈(B2)이 탈부착될 수 있다. 배터리 관리 장치(100)에 제2 배터리 모듈(B2)이 연결되면, 측정부(120)는 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
예컨대, 측정부(120)는 제2 배터리 모듈(B2)의 양극 전위 및 음극 전위를 측정할 수 있다. 그리고, 측정부(120)는 측정한 제2 배터리 모듈(B2)의 양극 전위 및 음극 전위의 전위차를 산출하여, 제2 배터리 모듈(B2)의 전압을 측정할 수 있다.
또한, 측정부(120)는 제2 배터리 모듈(B2)의 충방전 전류를 측정할 수 있다. 예컨대, 측정부(120)는 제2 배터리 모듈(B2)로부터 출력되거나, 제2 배터리 모듈(B2)로 인가되는 전류를 측정할 수 있다.
또한, 측정부(120)는 온도 센서 등을 이용하여 제2 배터리 모듈(B2)의 온도를 측정할 수 있다.
제어부(130)는 상기 통신부(110)로부터 상기 제1 상태 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130) 및 통신부(110)는 배터리 관리 장치(100) 내부에 구비되어, 서로 연결될 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 통신부(110)로부터 제1 상태 정보를 수신할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 통신부(110)를 통하여 외부 장치(200)로부터 제1 상태 정보를 수신할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 상기 측정부(120)로부터 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130) 및 측정부(120)는 배터리 관리 장치(100) 내부에 구비되어, 서로 연결될 수 있다. 여기서, 통신부(110) 및 측정부(120)는 각기 다른 라인을 통해서 제어부(130)와 연결될 수 있다. 제어부(130)는 측정부(120)가 측정한 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보를 수신할 수 있다.
여기서, 제1 상태 정보와 제2 상태 정보는 서로 대응되는 정보일 수 있다. 즉, 제1 상태 정보는 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 정보이고, 제2 상태 정보는 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 정보일 수 있다.
예컨대, 제1 상태 정보에는 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 정보가 포함되고, 제2 상태 정보에는 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 정보가 포함될 수 있다.
제어부(130)는 상기 제1 상태 정보 및 상기 제2 상태 정보에 기반하여, 상기 제1 배터리 모듈(B1) 및 상기 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
여기서, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부는, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체 필요 여부를 포함할 수 있다. 바람직하게, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)은 외부 장치(200) 및 배터리 관리 장치(100)에 탈부착이 가능한 배터리 모듈일 수 있다. 즉, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)은 서로 호환이 가능한 제품일 수 있다.
즉, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)은 특정한 배터리 모듈 그 자체를 지칭하는 것이 아니고, 외부 장치(200) 또는 배터리 관리 장치(100)에 연결되었거나, 연결될 수 있는 배터리 모듈을 지칭하는 것이다.
예컨대, X 배터리 모듈이 외부 장치(200)에 연결되고, Y 배터리 모듈이 배터리 관리 장치(100)에 연결된 경우라면, X 배터리 모듈은 제1 배터리 모듈(B1)이고, Y 배터리 모듈은 제2 배터리 모듈(B2)이라고 할 수 있다. 여기서, X 배터리 모듈과 Y 배터리 모듈이 서로 교체되었다면, X 배터리 모듈은 배터리 관리 장치(100)에 연결되고, Y 배터리 모듈은 외부 장치(200)에 연결될 수 있다. 이 경우, Y 배터리 모듈은 제1 배터리 모듈(B1)이고, X 배터리 모듈은 제2 배터리 모듈(B2)이라고 할 수 있다.
또한, X 배터리 모듈은 외부 장치(200)에 연결되었으나, Y 배터리 모듈은 배터리 관리 장치(100)에 연결되지 않은 경우라면, X 배터리 모듈은 제1 배터리 모듈(B1)이고, Y 배터리 모듈은 제2 배터리 모듈(B2)이라고 할 수 있다.
또한, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부는, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나에 대한 신규 배터리 모듈로의 교체 필요 여부를 포함할 수 있다.
제어부(130)는 이러한 배터리 모듈의 교체 필요 여부를 제1 상태 정보 및 제2 상태 정보에 기반하여 판단할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 상태 정보 및 제2 배터리 모듈(B2)의 상태 정보를 파악하고, 파악한 결과에 기반하여 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단할 수 있다.
또한, 제어부(130)는, 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 상기 교체 필요 여부에 대한 판단 결과로써, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)을 서로 교체해야 하거나, 제1 배터리 모듈(B1) 또는 제2 배터리 모듈(B2)을 신규 배터리 모듈로 교체해야 한다는 판단을 할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 상태 정보 및 제2 상태 정보에 기반하여, 상기 교체 필요 여부에 대한 다양한 판단 결과를 도출할 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 도출된 다양한 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력할 수 있다. 따라서, 제어부(130)에 의해 판단된 각각의 판단 결과에 대한 내용이 대응되는 알람 코드를 통해 출력될 수 있다. 예컨대, 사용자는 제어부(130)에 의해 출력된 알람 코드를 확인하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및/또는 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 여부를 명확하게 인지할 수 있다.
즉, 배터리 관리 장치(100)는 연결된 제2 배터리 모듈(B2)에 대한 제2 상태 정보 및 외부 장치(200)에 구비된 제1 배터리 모듈(B1)에 대한 제1 상태 정보에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및/또는 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 여부를 제공할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 성능의 편차가 최소화되어, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 사용 기한이 증가될 수 있는 장점이 있다.
한편, 배터리 관리 장치(100)에 구비된 제어부(130)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(130)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(130) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(130)와 연결될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 저장부(140)를 더 포함할 수 있다. 저장부(140)는 제어부(130)가 상기 교체 필요 여부를 판단하는데 필요한 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 즉, 저장부(140)는 배터리 관리 장치(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(140)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 제어부(130)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
한편, 제어부(130)는, 상기 제1 배터리 모듈(B1)이 상기 외부 장치(200)에 연결되었고, 상기 제2 배터리 모듈(B2)이 상기 측정부(120)에 연결된 경우에 한하여, 상기 제1 배터리 모듈(B1) 및 상기 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
즉, 제1 배터리 모듈(B1)이 외부 장치(200)에 연결되고, 제2 배터리 모듈(B2)이 측정부(120)에 연결된 경우, 제어부(130)는 상기 교체 필요 여부를 판단할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)은 서로 호환 가능한 배터리 모듈이다. 따라서, 제어부(130)는, 제2 배터리 모듈(B2)이 외부 장치(200)에 연결되고, 제1 배터리 모듈(B1)이 측정부(120)에 연결된 경우에도, 상기 교체 필요 여부를 판단할 수 있음은 물론이다.
제어부(130)는, 제1 배터리 모듈(B1)에 대한 제1 상태 정보 및 제2 배터리 모듈(B2)에 대한 제2 상태 정보에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 외부 장치(200) 및 측정부(120)에 하나씩 모두 연결된 경우에 한하여, 상기 교체 필요 여부를 판단할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 제1 배터리 모듈(B1)의 제1 상태 정보와 제2 배터리 모듈(B2)의 제2 상태 정보를 비교하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및/또는 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 여부를 보다 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있다.
제어부(130)는, 상기 제1 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간, 충전 상태(SOC, State of Charge) 및 건강 상태(SOH, State of Health) 중 적어도 하나를 추정하도록 구성될 수 있다.
여기서, 휴지 기간은 배터리 모듈의 전압이 소정의 전압 이상으로 유지된 연속된 기간을 의미할 수 있다. 예컨대, 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간은, 제1 배터리 모듈(B1)의 전압이 소정의 전압 이상으로 유지된 기간을 의미할 수 있다. 바람직하게, 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간은, 제1 배터리 모듈(B1)의 전압이 4.0[V] 이상으로 유지된 기간을 의미할 수 있다.
제어부(130)는 통신부(110)로부터 수신한 제1 상태 정보에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 전압 정보를 확인할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 확인한 제1 배터리 모듈(B1)의 전압과 소정의 전압을 비교하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간을 추정할 수 있다.
제어부(130)는 통신부(110)로부터 수신한 제1 상태 정보에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 전압 정보 및 온도 정보를 확인할 수 있다. 제어부(130)는 확인한 제1 배터리 모듈(B1)의 전압에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 확인한 제1 배터리 모듈(B1)의 전압 및 온도에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정할 수도 있다. 여기서, 충전 상태란 배터리 모듈의 만충전 용량 대비 현재 남아 있는 충전용량의 상대적 비율이다.
제어부(130)는 제1 상태 정보로부터 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정하기 위하여, 저장부(140)에 저장된 룩업 테이블을 참조할 수 있다. 예컨대, 저장부(140)는 전압 및 충전 상태가 서로 매핑되어 저장된 전압-충전 상태 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(140)는 전압, 온도 및 충전 상태가 서로 매핑되어 저장된 온도-전압-충전 상태 룩업 테이블을 저장할 수도 있다. 따라서, 제어부(130)는 저장부(140)에 저장된 전압-충전 상태 룩업 테이블 또는 온도-전압-충전 상태 룩업 테이블을 참조하여, 제1 상태 정보로부터 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정할 수 있다.
한편, 제어부(130)는 제1 상태 정보에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 전류 정보를 확인할 수도 있다. 예컨대, 제어부(130)는 확인한 제1 배터리 모듈(B1)의 전류를 시간에 따라 적산하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정할 수도 있다.
또한, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 제1 상태 정보에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태를 추정할 수 있다. 여기서, 건강 상태란 배터리 모듈의 퇴화 정도를 정량적으로 나타내는 것이다. 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 출하 시 만충전 용량과 현재 제1 배터리 모듈(B1)의 만충전 용량을 비교하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태를 추정할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 출하 시 저항과 현재 제1 배터리 모듈(B1)의 저항을 비교하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태를 추정할 수도 있다. 이 경우, 제1 배터리 모듈(B1)의 출하 시 만충전 용량 및 저항은 저장부(140)에 저장되어 있을 수 있다.
또한, 제어부(130)는 상기 제2 상태 정보에 기반하여, 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정하도록 구성될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 제1 상태 정보에 기반하여 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정하는 것과 마찬가지로, 제2 상태 정보에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정할 수 있다. 이 경우, 제2 배터리 모듈(B2)의 출하 시 만충전 용량 및 저항은 저장부(140)에 저장되어 있을 수 있다.
또한, 제어부(130)는 상기 제2 상태 정보에 기반하여, 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 방전 가능 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태인지 여부를 판단하여, 제2 배터리 모듈(B2)의 방전 가능 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 방전 보호 상태란 제2 배터리 모듈(B2)이 방전되는 것이 권장되지 않는 상태일 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태인 경우, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전 불가능 상태라고 판단할 수 있다.
제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 제2 상태 정보에 기반하여, 제2 배터리 모듈(B2)의 온도를 확인할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 온도와 미리 설정된 방전 가능 최대 온도를 비교하여, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태(Discharge protection state)인지를 판단할 수 있다.
예컨대, 배터리 모듈의 방전 최대 온도가 60℃로 설정되었다고 가정한다. 제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 60℃를 초과한 경우, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전 보호 상태로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전이 불가능한 상태라고 판단할 수 있다. 반대로, 제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 60℃ 이하이면, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전 가능 상태라고 판단할 수 있다.
즉, 배터리 관리 장치(100)는 측정부(120)에 직접 연결된 제2 배터리 모듈(B2)뿐만 아니라, 외부 장치(200)에 연결된 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정할 수 있다.
따라서, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 상태 정보가 계속해서 비교됨으로써, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 편차가 최소화될 수 있는 장점이 있다. 즉, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 성능 불균형이 해소되어, 종국적으로는 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 사용 기간이 증가될 수 있다.
이하에서는, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제어부(130)가 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하는 동작에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)의 판단 동작을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제어부(130)는 연결 상태 판단 동작, 제1 판단 동작, 제2 판단 동작, 제3 판단 동작 및 제4 판단 동작을 순차적으로 수행할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 수행하는 각각의 동작에서 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 복수의 판단 동작의 순서는, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 퇴화 편차를 최소화하기 위하여 설정된 순서일 수 있다. 즉, 복수의 판단 동작의 순서는 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 보다 효율적으로 사용될 수 있도록 설정된 순서일 수 있다.
제어부(130)는 복수의 판단 동작을 수행하면서, 아래의 알람 코드를 출력하도록 구성될 수 있다.
알람 코드 알람 내용
제1 알람 코드(C1) 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 불필요
제2 알람 코드(C2) 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체 필요배터리 관리 장치(100)에서 제2 배터리 모듈(B2) 분리 권장
제3 알람 코드(C3) 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체 필요
제4 알람 코드(C4) 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체 필요제1 배터리 모듈(B1)을 신규 배터리 모듈로 교체 필요
제5 알람 코드(C5) 제1 배터리 모듈(B1)을 신규 배터리 모듈로 교체 필요
제6 알람 코드(C6) 제2 배터리 모듈(B2)을 신규 배터리 모듈로 교체 필요
표 1을 참조하면, 제어부(130)는 제1 판단 동작, 제2 판단 동작, 제3 판단 동작 및 제4 판단 동작에서의 판단 결과에 따라서, 제1 알람 코드(C1), 제2 알람 코드(C2), 제3 알람 코드(C3), 제4 알람 코드(C4), 제5 알람 코드(C5) 및 제6 알람 코드(C6) 중 어느 하나를 출력할 수 있다. 예컨대, 제어부(130)에서 제1 알람 코드(C1)가 출력된 경우, 배터리 관리 장치(100) 및/또는 외부 장치(200)는 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 교체와 관련된 알람을 출력하지 않을 수 있다.
제어부(130)에서 출력되는 각각의 알람 코드는 서로 다른 알람 내용을 내포하고 있기 때문에, 배터리 관리 장치(100) 및/또는 외부 장치(200)에서 제어부(130)에서 출력된 알람 코드에 대응되는 알람이 출력될 수 있다. 따라서, 사용자는 출력되는 알람을 확인하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및/또는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5, 및 표 1을 참조하여, 제어부(130)의 동작 상태에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 모두 연결된 상태인지를 판단하는 연결 상태 판단 동작을 수행할 수 있다.
즉, 제어부(130)는 연결 상태 판단 동작을 수행하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 각각이 외부 장치(200) 및 측정부(120)에 하나씩 연결되었는지를 판단할 수 있다.
예컨대, 외부 장치(200)는 제1 배터리 모듈(B1)이 연결되지 않은 경우, 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 없다. 이 경우, 외부 장치(200)는 제1 상태 정보를 통신부(110)에게 송신할 수 없다.
또한, 배터리 관리 장치(100)에 제2 배터리 모듈(B2)이 연결되지 않은 경우, 측정부(120)는 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 없다.
따라서, 제어부(130)는 통신부(110)로부터 제1 상태 정보를 수신하였는지에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 연결 상태를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 측정부(120)로부터 제2 상태 정보를 수신하였는지에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)의 연결 상태를 판단할 수 있다.
제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 외부 장치(200) 또는 측정부(120)에 각각 연결된 경우에 한하여, 제1 판단 동작을 수행할 수 있다.
만약, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 어느 하나라도 외부 장치(200) 또는 측정부(120)에 연결되지 않은 경우, 제어부(130)는 알람 코드를 출력하지 않고, 제1 판단 동작을 수행하지 않을 수 있다.
다음으로, 제어부(130)는, 상기 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제1 판단 동작을 수행할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 상태에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나를 새로운 배터리 모듈로 교체해야 하는지 여부를 판단할 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 연결 상태 판단 동작에서 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 모두 연결된 상태라고 판단되면, 제1 판단 동작을 수행할 수 있다. 제어부(130)는 제1 판단 동작을 수행하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 여부를 판단할 수 있다.
먼저, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 상태를 확인할 수 있다. 예컨대, 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 고장 상태이면, 제어부(130)는 제5 알람 코드(C5)를 출력할 수 있다. 바람직하게, 제어부(130)는 확인된 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 영구 고장 상태이면, 제5 알람 코드(C5)를 출력할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)에 대한 제1 상태 정보에서, 제1 배터리 모듈(B1)의 온도를 확인함으로써, 제1 배터리 모듈(B1)의 고장 상태를 진단할 수 있다. 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 온도가 미리 설정된 온도 이상이면 제1 배터리 모듈(B1)의 상태를 고장 상태로 진단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 온도란 배터리 모듈의 가용 온도 범위를 초과한 온도로서, 배터리 모듈의 폭발 또는 화재 등의 위험을 방지하기 위하여 미리 설정된 온도일 수 있다. 예컨대, 가용 온도 범위의 상한은 60℃로 설정되고, 미리 설정된 온도는 90℃로 설정될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 영구 고장 상태로 판단되면, 제1 배터리 모듈(B1)을 신규 배터리 모듈로 교체가 필요하다는 내용을 포함하는 제5 알람 코드(C5)를 출력할 수 있다.
다른 예로, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)에 대한 제1 상태 정보에서, 제1 배터리 모듈(B1)의 전압을 확인함으로써, 제1 배터리 모듈(B1)의 고장 상태를 진단할 수도 있다. 예컨대, 제1 배터리 모듈(B1)의 전압이 미리 설정된 하한 전압 미만이면, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 상태를 고장 상태로 진단할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 하한 전압이란 배터리 모듈의 가용 전압 범위 미만의 전압으로서, 예컨대, 2V로 설정될 수 있다.
제어부(130)는 상기 제1 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 고장 상태가 아닌 것으로 판단되면 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 판단할 수 있다. 즉, 상기 제어부(130)는, 상기 제1 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 고장 상태인지 여부에 기반하여, 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 판단하도록 구성될 수 있다.
먼저, 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 고장 상태가 아닌 경우, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태인지를 판단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)가 확인한 제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 방전 최대 온도(예컨대, 60℃)를 초과한 경우, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전 보호 상태라고 판단할 수 있다. 바람직하게, 방전 최대 온도는 배터리 모듈의 가용 온도 범위의 상한과 동일하게 설정될 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태라고 판단되면, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 고장 상태인지를 진단할 수 있다.
제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 상태를 진단하는 것과 마찬가지로, 제2 배터리 모듈(B2)에 대한 제2 상태 정보에 기초하여 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 진단할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 미리 설정된 온도(90℃) 이상이면, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 영구 고장 상태라고 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)을 신규 배터리 모듈로 교체해야 한다는 내용이 포함된 제6 알람 코드(C6)를 출력할 수 있다.
반대로, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태이지만, 영구 고장 상태는 아닌 것으로 판단되면, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 일시 고장 상태라고 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 제1 알람 코드(C1)를 출력할 수 있다. 예컨대, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 방전 최대 온도(60℃)보다 높고, 미리 설정된 온도(90℃)보다 낮으면, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 일시 고장 상태라고 판단할 수 있다.
즉, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 영구적으로 방전이 불가능한 상태(영구 고장 상태) 및 일시적으로 방전이 불가능한 상태(일시 고장 상태)로 구분하도록 구성될 수 있다.
여기서, 일시 고장 상태는, 배터리 모듈의 상태가 영구 고장 상태가 아닌 일시적인 고장 상태로서, 시간이 지남에 따라 배터리 모듈의 상태가 정상 상태로 회복될 수 있는 상태를 의미한다. 예컨대, 일시적으로 제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 방전 최대 온도(60℃)보다 높아진 경우, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 일시 고장 상태로 판단할 수 있다. 그리고, 제1 알람 코드(C1)가 출력됨으로써, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 정상 상태로 회복될 수 있는 시간이 마련될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 영구 고장 상태와 일시 고장 상태로 세분화하여 판단하기 때문에, 제2 배터리 모듈(B2)의 사용 효율이 향상될 수 있다. 즉, 일시 고장 상태인 제2 배터리 모듈(B2)의 교체가 요구되지 않기 때문에, 제2 배터리 모듈(B2)이 더 오래 사용될 수 있다.
제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태가 아닌 것으로 판단되면, 제2 판단 동작을 수행할 수 있다.
다음으로, 제어부(130)는 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제2 판단 동작을 수행할 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 제1 판단 동작에서 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태가 아니라고 판단되면, 제2 판단 동작을 수행할 수 있다.
제어부(130)는 제2 판단 동작을 수행하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체 필요 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제2 판단 동작에 의해서, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)이 서로 교체되어야 하는지에 대한 여부가 판단될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 휴지 기간이란 배터리 모듈의 전압이 소정의 전압 이상으로 유지된 기간을 의미한다.
제어부(130)는, 먼저 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간을 추정할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 통신부(110)로부터 수신한 제1 상태 정보에서 제1 배터리 모듈(B1)의 전압 정보를 추출하고, 추출된 제1 배터리 모듈(B1)의 전압을 소정의 전압과 비교할 수 있다.
예컨대, 소정의 전압이 4.0[V]로 미리 설정된 경우, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 전압이 4.0[V] 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 전압이 4.0[V] 이상인 연속적인 기간을 산출하여, 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간을 추정할 수 있다.
만약, 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 이상이면, 제어부(130)는 제1 알람 코드(C1)를 출력하고, 상기 교체 필요 여부 판단을 종료할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 이상이면, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체가 필요하지 않다는 내용이 내포된 제1 알람 코드(C1)를 출력할 수 있다.
여기서, 기준 휴지 기간이란 미리 설정된 기간으로서, 저장부(140)에 미리 저장된 기간일 수 있다. 예컨대, 기준 휴지 기간은 14일로 설정될 수 있다.
반대로, 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 미만이면, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간을 추정할 수 있다. 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간은 제2 상태 정보에 기반하여 추정될 수 있다. 만약, 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 이상이면, 제어부(130)는 제2 알람 코드(C2)를 출력하고, 상기 교체 필요 여부 판단을 종료할 수 있다.
여기서, 제2 알람 코드(C2)는 제1 배터리 모듈(B1)이 기준 휴지 기간 이내에 사용되었을 가능성이 높지만, 제2 배터리 모듈(B2)이 충전된 상태로 기준 휴지 기간 이내에 사용되지 않았을 가능성이 높은 경우가 발생했음을 알리는 알람 코드일 수 있다.
즉, 제2 알람 코드(C2)에는 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)를 서로 교체해야 한다는 내용이 포함될 수 있다. 또한, 제2 알람 코드(C2)에는 배터리 관리 장치(100)에서 제2 배터리 모듈(B2)을 즉시 분리할 것을 권장하는 알람 내용이 내포되어 있을 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 미만이지만, 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 이상이면, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체가 필요하다는 제2 알람 코드(C2)를 출력할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 상기 교체 필요 여부 판단을 종료할 수 있다.
반대로, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간이 모두 기준 휴지 기간 미만이면, 제어부(130)는 제3 판단 동작을 수행할 수 있다.
다음으로, 제어부(130)는 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제3 판단 동작을 수행할 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 제2 판단 동작에서 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간이 모두 기준 휴지 기간 미만이라고 판단되면, 제3 판단 동작을 수행할 수 있다.
제어부(130)는 제3 판단 동작을 수행하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체 필요 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제3 판단 동작에 의해서, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)이 서로 교체되어야 하는지에 대한 여부가 판단될 수 있다.
먼저, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 측정부(120)로부터 수신한 제2 상태 정보에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정한 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태를 기준 충전 상태(기준 SOC)와 비교할 수 있다.
여기서, 기준 충전 상태는 배터리 모듈이 사용되기에 적합한 최저 충전 상태로 미리 설정되고, 저장부(140)에 미리 저장될 수 있다. 예컨대, 기준 충전 상태는 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 총 용량에 따라 설정될 수 있다. 구체적인 예로, 기준 충전 상태는 50%로 미리 설정될 수 있다.
만약, 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 기준 충전 상태 미만이면, 제어부(130)는 제1 알람 코드(C1)를 출력할 수 있다. 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 기준 충전 상태 미만인 경우는 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 사용되기 적합한 충전 상태가 아닌 경우일 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 제1 알람 코드(C1)를 출력하여, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체를 권장하지 않을 수 있다.
반대로, 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이면, 제어부(130)는 제1 상태 정보에 기반하여 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정한 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태와 비교할 수 있다.
만약, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태 미만이면, 제어부(130)는 제3 알람 코드(C3)를 출력하고, 상기 교체 필요 여부 판단을 종료할 수 있다.
즉, 제어부(130)는, 제3 판단 동작에서, 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이고, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태 미만이면, 제3 알람 코드(C3)를 출력할 수 있다.
여기서, 제3 알람 코드(C3)는 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 편차를 최소화하기 위하여, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체가 필요하다는 내용이 내포된 알람 코드일 수 있다.
반대로, 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이지만, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태 이하이면, 제어부(130)는 제4 판단 동작을 수행할 수 있다.
다음으로, 제어부(130)는 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제4 판단 동작을 수행할 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 제3 판단 동작에서 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이고, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태 이하라고 판단되면, 제4 판단 동작을 수행할 수 있다.
제어부(130)는 제4 판단 동작을 수행하여, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체가 필요한지에 대한 여부, 및 제1 배터리 모듈(B1)이 신규 배터리 모듈로 교체되어야 하는지에 대한 여부를 판단할 수 있다.
제어부(130)는, 먼저 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태를 추정할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 상태 정보에 기반하여 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태를 추정하고, 제2 상태 정보에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태를 추정할 수 있다.
만약, 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태 이상이면, 제어부(130)는 제1 알람 코드를 출력하고, 상기 교체 필요 여부 판단을 종료할 수 있다. 이 경우, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태 및 건강 상태 각각이 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태 및 건강 상태 이상이므로, 제어부(130)는 제1 알람 코드(C1)를 출력할 수 있다. 즉, 배터리 모듈 간의 성능 편차가 최소화되기 위해서, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2) 간의 교체가 권장되지 않을 수 있다.
반대로, 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태 미만이면, 제어부(130)는 제4 알람 코드(C4)를 출력하고, 상기 교체 필요 여부 판단을 종료할 수 있다.
여기서, 제4 알람 코드(C4)는 제1 배터리 모듈(B1)이 제2 배터리 모듈(B2)에 비해 더욱 퇴화된 상태임을 알리는 알람 코드일 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)을 제2 배터리 모듈(B2)로 교체하거나, 제1 배터리 모듈(B1)을 신규 배터리 모듈로 교체해야 한다는 내용이 내포된 제4 알람 코드(C4)를 출력할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 편차를 최소화하고, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)을 보다 효율적으로 사용하기 위하여, 상술한 일련의 판단 동작들을 순차적으로 수행할 수 있다.
따라서, 배터리 관리 장치(100)는, 사용자가 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 어느 하나만 지속해서 사용하지 않고, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)을 균등하게 사용할 수 있도록 유도할 수 있는 장점이 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 교체 필요 여부를 판단한 후, 소정의 시간이 경과한 후, 상기 교체 필요 여부를 재판단하도록 구성될 수 있다.
여기서, 소정의 시간은 미리 설정된 시간으로서, 제어부(130)가 상기 교체 필요 여부를 판단한 후, 상기 교체 필요 여부를 재판단할 때까지의 시간일 수 있다. 바람직하게, 소정의 시간은 외부 장치(200)가 통신부(110)에게 신호를 송신하고, 통신부(110)가 상기 신호를 수신할 때까지 소요되는 최소 시간보다 크게 설정될 수 있다.
예컨대, 외부 장치(200)와 통신부(110)가 무선 채널을 통해 서로 통신하는 경우, 소정의 시간은, 외부 장치(200)가 통신부(110)에게 제1 상태 정보를 송신한 후, 통신부(110)가 제1 상태 정보를 수신할 때까지 소요되는, 전파 지연 시간(Propagation Delay) 및 전송 지연 시간(Transmission Delay)의 합보다 크게 설정될 수 있다. 예컨대, 소정의 시간은 1초로 설정될 수 있다.
도 4의 실시예에서, 제어부(130)가 제2 알람 코드(C2)를 출력하고, 제1 교체 필요 여부 판단을 종료하였다고 가정한다. 제어부(130)는 제1 교체 필요 여부 판단을 종료 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점에서 제2 교체 필요 여부 판단을 수행할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제2 교체 필요 여부 판단을 수행하기 위하여, 연결 상태 판단 동작을 재차 수행할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 상기 소정의 시간이 경과하기 전에 통신부(110)로부터 새로운 제1 상태 정보를 수신하고, 측정부(120)로부터 새로운 제2 상태 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 새로운 제1 상태 정보 및 새로운 제2 상태 정보에 기반하여, 제2 교체 필요 여부 판단을 수행할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 판단 필요 여부를 제한된 횟수 내에서 수행하지 않고, 상시 수행함으로써 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 간의 성능 편차를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 제어부(130)는, 상기 외부 장치(200)와 상기 배터리 관리 장치(100)가 서로 결합된 경우, 상기 소정의 시간을 변경하도록 구성될 수 있다.
즉, 배터리 관리 장치(100)는 외부 장치(200)가 결합될 수 있는 연결부를 더 포함할 수 있다. 제어부(130)는 외부 장치(200)가 상기 연결부에 결합되면, 연결부로부터 결합 완료 신호를 수신할 수 있다. 예컨대, 연결부에는 압전 소자 등이 구비되어, 외부 장치(200)가 연결부에 결합되면, 제어부(130)에게 결합 완료 신호가 출력될 수 있다.
제어부(130)는 연결부로부터 결합 완료 신호를 수신하면 상기 소정의 시간을 변경시킬 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는 외부 장치(200)와 배터리 관리 장치(100)가 분리된 경우의 소정의 시간보다, 외부 장치(200)와 배터리 관리 장치(100)가 연결된 경우의 소정의 시간을 길게 설정할 수 있다.
예컨대, 외부 장치(200)와 배터리 관리 장치(100)가 분리된 경우에는 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 동작 상태가 서로 상이할 수 있다. 즉, 제1 배터리 모듈(B1)은 방전 상태이고, 제2 배터리 모듈(B2)은 충전 상태일 수 있다. 하지만, 외부 장치(200)와 배터리 관리 장치(100)가 결합된 경우에는 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 동작 상태가 충전 상태로 동일할 수 있다.
즉, 동일한 동작 상태에서의 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 편차의 증가율은 상이한 동작 상태에서의 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 편차의 증가율보다 현저히 낮을 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 외부 장치(200)와 배터리 관리 장치(100)가 분리된 경우의 소정의 시간과 결합된 경우의 소정의 시간을 상이하게 설정하도록 구성될 수 있다.
배터리 관리 장치(100)는 외부 장치(200)와 배터리 관리 장치(100)의 결합 여부에 기반하여, 상기 교체 필요 여부의 재판단 시간을 조정함으로써, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 효율적으로 판단할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 배터리 관리 장치(100)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(100)의 통신부(110), 측정부(120), 제어부(130) 및 저장부(140)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 관리 장치(100)는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 셀, 상기 배터리 관리 장치(100), 전장품(릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리 관리 방법은 연결 상태 판단 단계(S100), 제1 판단 단계(S200), 제2 판단 단계(S300), 제3 판단 단계(S400) 및 제4 판단 단계(S500)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 관리 방법은 배터리 관리 장치(100)에 의해 수행되는 것으로서, 바람직하게는 배터리 관리 장치(100)의 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 이하에서는, 배터리 관리 장치(100)에서 설명한 내용과 중복되는 내용들은 간략하게 설명한다.
연결 상태 판단 단계(S100)는 제1 배터리 모듈(B1)과 외부 장치(200) 간의 연결 상태 및 제2 배터리 모듈(B2)과 측정부(120) 간의 연결 상태를 판단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
앞선 실시예와 같이, 외부 장치(200)는 배터리 관리 장치(100)와 통신할 수 있다. 특히, 외부 장치(200)는 통신부(110)와 통신할 수 있다. 통신부(110)는 외부 장치(200)로부터 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 수신할 수 있다. 통신부(110)는 외부 장치(200)로부터 수신한 제1 상태 정보를 제어부(130)에게 송신할 수 있다.
배터리 관리 장치(100)에 포함된 측정부(120)는, 배터리 관리 장치(100)에 연결된 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 측정부(120)는 한 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보를 제어부(130)에게 송신할 수 있다.
제어부(130)는 통신부(110)로부터 수신한 제1 상태 정보에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1)과 외부 장치(200) 간의 연결 상태를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 측정부(120)로부터 수신한 제2 상태 정보에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)과 배터리 관리 장치(100)의 연결 상태를 판단할 수 있다.
제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 각각 외부 장치(200) 및 배터리 관리 장치(100)에 연결된 것으로 판단되면, 제1 판단 단계(S200)가 수행될 수 있다.
제1 판단 단계(S200)는 상기 제1 배터리 모듈(B1)이 상기 외부 장치(200)에 연결된 상태이고, 상기 제2 배터리 모듈(B2)이 상기 측정부(120)에 연결된 상태이면, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 상태를 확인할 수 있다. 만약, 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 영구 고장 상태이면, 제어부(130)는 제5 알람 코드(C5)를 출력할 수 있다.
반대로, 제1 배터리 모듈(B1)의 상태가 영구 고장 상태가 아니면, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 보호 상태인지를 판단할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 방전 가능 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 제2 상태 정보에서 제2 배터리 모듈(B2)의 온도를 확인할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 온도를 미리 설정된 방전 가능 최대 온도와 비교하여, 제2 배터리 모듈(B2)의 방전 가능 여부를 판단할 수 있다.
제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 방전 가능 최대 온도를 초과하면, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전 보호 상태로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 영구 고장 상태인지 일시 고장 상태인지 판단할 수 있다. 만약, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 영구 고장 상태이면, 제어부(130)는 제6 알람 코드(C6)를 출력할 수 있다. 반대로, 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 일시 고장 상태이면, 제어부(130)는 제1 알람 코드(C1)를 출력할 수 있다.
제2 배터리 모듈(B2)의 온도가 방전 가능 최대 온도 이하이면, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전 보호 상태가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(B2)의 상태를 방전 가능 상태로 판단할 수 있다. 이 경우, 제2 판단 단계(S300)가 수행될 수 있다.
제2 판단 단계(S300)는 상기 제1 판단 단계(S200)에서 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 상태가 방전 가능 상태로 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈(B1) 및 상기 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 휴지 기간이란 배터리 모듈의 전압이 소정의 전압 이상으로 연속적으로 유지된 기간을 의미한다.
제어부(130)는 제1 상태 정보에 기반하여 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간을 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정한 제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간을 기준 휴지 기간과 비교할 수 있다.
제1 배터리 모듈(B1)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 미만이면, 제어부(130)는 제2 상태 정보에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간을 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정한 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간을 기준 휴지 기간과 비교할 수 있다.
제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 이상이면, 제어부(130)는 제2 알람 코드(C2)를 출력할 수 있다. 반대로, 제2 배터리 모듈(B2)의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 미만이면, 제3 판단 단계(S400)가 수행될 수 있다.
제3 판단 단계(S400)는 상기 제2 판단 단계(S300)에서 상기 제1 배터리 모듈(B1) 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 교체가 필요하지 않다고 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
제어부(130)는 제2 상태 정보에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정한 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태와 기준 충전 상태를 비교할 수 있다.
제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이면, 제어부(130)는 제1 상태 정보에 기반하여 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태와 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태를 비교할 수 있다.
제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태 미만이면, 제어부(130)는 제3 알람 코드(C3)를 출력할 수 있다.
반대로, 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태 이상이면, 제4 판단 단계(S500)가 수행될 수 있다.
제4 판단 단계(S500)는, 상기 제3 판단 단계(S400)에서 상기 제1 배터리 모듈(B1) 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 교체가 필요하지 않다고 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태 및 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
제어부(130)는 제1 상태 정보에 기반하여 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제2 상태 정보에 기반하여 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태를 추정할 수 있다.
제어부(130)는 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태와 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태를 비교할 수 있다. 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태 미만이면, 제어부(130)는 제4 알람 코드(C4)를 출력할 수 있다. 반대로, 제1 배터리 모듈(B1)의 건강 상태가 제2 배터리 모듈(B2)의 건강 상태 이상이면, 제어부(130)는 제1 알람 코드(C1)를 출력할 수 있다.
배터리 관리 방법은 제어부(130)에 의해 수행이 완료된 후, 소정의 시간이 경과하면 제어부(130)에 의해 다시 수행될 수 있다. 따라서, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)이 균등하게 사용될 수 있도록 유도될 수 있는 장점이 있다. 또한, 각각의 판단 단계에 대응되는 알람 코드가 출력되기 때문에, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 정보가 보다 구체적으로 제공될 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 배터리 시스템은 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 장치(300)는 제1 배터리 모듈(B1)과 연결될 수 있고, 제2 장치(400)는 제2 배터리 모듈(B2)과 연결될 수 있다. 또한, 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)는 서로 탈부착될 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 배터리 시스템에서의 제1 장치(300)는 배터리 관리 장치(100)와 통신할 수 있는 외부 장치에 대응될 수 있으며, 제2 장치(400)는 배터리 관리 장치(100) 또는 배터리 관리 장치(100)를 포함하는 장치에 대응될 수 있다. 즉, 제1 장치(300)는 외부 장치의 다른 실시예일 수 있고, 제2 장치(400)는 배터리 관리 장치(100) 또는 배터리 관리 장치(100)를 포함하는 장치의 다른 실시예일 수 있다. 예를 들어, 제1 장치(300)는 휴대용 청소기일 수 있고, 제2 장치(400)는 휴대용 청소기를 거치 및 충전하는 충전 장치일 수 있다. 이 경우, 배터리 관리 장치(100)는 충전 장치에 포함되어 있다고 할 수 있다. 다른 실시예로, 제2 장치(400)가 휴대용 청소기이고, 제1 장치(300)가 충전 장치일 수 있다. 이때, 상술한 본 발명에 따른 배터리 관리 장치(100)는 휴대용 청소기에 포함되어 있다고 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에서, 제1 장치(300)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 장치(300)는 제1 통신부(310), 제1 측정부(320) 및 제1 제어부(330)를 포함할 수 있다. 제1 장치(300)는 부하(L)와 연결될 수 있다. 즉, 부하(L)는 제1 장치(300)에 연결된 제1 배터리 모듈(B1)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
제1 측정부(320)는 제1 배터리 모듈(B1)이 연결되면, 상기 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
예컨대, 제1 측정부(320)는 제1 배터리 모듈(B1)이 연결되면, 제1 배터리 모듈(B1)의 양극 전위 및 음극 전위를 측정하고, 측정한 양극 전위 및 음극 전위 간의 전위차를 구하여 제1 배터리 모듈(B1)의 전압을 측정할 수 있다. 또한, 제1 측정부(320)는 제1 배터리 모듈(B1)의 충방전 경로에 구비된 제1 전류계(A1)를 통해서 제1 배터리 모듈(B1)의 전류를 측정할 수 있다. 또한, 제1 측정부(320)는 온도 센서 등을 이용하여 제1 배터리 모듈(B1)의 온도를 측정할 수 있다.
제1 통신부(310)는 제1 측정부(320)에 의해 측정된 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 상기 제2 장치(400)로 송신하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 통신부(310)는 제2 통신부(410)와 통신할 수 있다.
제1 제어부(330)는 제1 측정부(320) 및 제1 통신부(310)와 연결될 수 있다. 제1 제어부(330)는 제1 측정부(320)에 의해 제1 배터리 모듈(B1)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나가 측정되면, 이를 포함하는 제1 상태 정보를 제2 장치(400)에게 송신하라고 제1 통신부(310)에게 명령할 수 있다.
또한, 제1 제어부(330)는 제1 배터리 모듈(B1)의 충방전 경로에 구비된 제1 스위치(SW1)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 따라서, 외부로부터 제1 스위치(SW1)에 대한 턴-오프 명령이 입력되거나, 제1 배터리 모듈(B1)이 장기간 방전된 경우, 제1 제어부(330)는 제1 스위치(SW1)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에서, 제2 장치(400)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 제2 장치(400)는 제2 통신부(410), 제2 측정부(420), 제2 제어부(430) 및 저장부(460)를 포함할 수 있다. 제2 장치(400)는 충전부(C)와 연결될 수 있다. 즉, 충전부(C)는 제2 장치(400)에 연결된 제2 배터리 모듈(B2)을 충전시킬 수 있다.
제2 측정부(420)는 제2 배터리 모듈(B2)이 연결되면, 상기 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 이 때, 제2 측정부(420)는 제2 배터리 모듈(B2)의 충방전 경로에 구비된 제2 전류계(A2)를 이용하여 제2 배터리 모듈(B2)의 전류를 측정할 수 있다.
제2 통신부(410)는 제1 통신부(310)로부터 제1 상태 정보를 수신할 수 있다.
제2 제어부(430)는 제2 측정부(420)로부터 제2 배터리 모듈(B2)의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보를 수신할 수 있다. 또한, 제2 제어부(430)는 제2 통신부(410)로부터 상기 제1 장치(300)로부터 수신한 제1 상태 정보를 수신할 수 있다.
제2 제어부(430)는 제1 상태 정보 및 제2 상태 정보에 기반하여, 상기 제1 배터리 모듈(B1) 및 상기 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 제2 제어부(430)는 저장부(460)에 저장된 룩업 테이블을 참조하여, 제1 상태 정보로부터 제1 배터리 모듈(B1)의 충전 상태를 추정하고, 제2 상태 정보로부터 제2 배터리 모듈(B2)의 충전 상태를 추정할 수 있다.
그리고, 제2 제어부(430)는 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력할 수 있다.
제2 제어부(430)가 상기 교체 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력하기 위해 수행하는 동작은, 도 3 내지 도 5에서 배터리 관리 장치(100)의 제어부(130)가 수행하는 동작과 동일할 수 있다.
또한, 제2 제어부(430)는 제2 배터리 모듈(B2)의 충방전 경로에 구비된 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 따라서, 외부로부터 제2 스위치(SW2)에 대한 턴-오프 명령이 입력되거나, 제2 배터리 모듈(B2)이 장기간 충전된 경우, 제2 제어부(430)는 제2 스위치(SW2)의 동작 상태를 턴-오프 상태로 제어할 수 있다.
상기 제1 장치(300) 및 상기 제2 장치(400) 중 적어도 하나는, 알람부를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 장치(300) 및 제2 장치(400) 중 어느 하나만 알람부를 포함할 수 있으며, 제1 장치(300) 및 제2 장치(400) 각각이 모두 알람부를 포함할 수도 있다.
여기서, 알람부는 제2 제어부(430)에서 출력된 알람 코드에 대응되는 알람을 출력할 수 있는 출력 유닛으로서, 빛, 소리, 글자 및 기호 중 적어도 하나 이상을 출력할 수 있도록 구성될 수 있다.
알람부는 제2 알람 코드(C2), 제3 알람 코드(C3), 제4 알람 코드(C4), 제5 알람 코드(C5) 및 제6 알람 코드(C6) 각각에 대응되는 각기 다른 알람을 출력할 수 있다.
따라서, 배터리 시스템은 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 여부를 구체적이고 직관적으로 제공할 수 있는 장점이 있다.
예컨대, 도 7을 참조하면, 제1 장치(300)는 제1 알람부(340)를 더 포함할 수 있고, 제2 장치(400)는 제2 알람부(440)를 더 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 제1 장치(300) 및 제2 장치(400) 각각이 알람부를 포함한 경우를 설명한다.
제1 알람부(340) 및 제2 알람부(440) 각각은, 상기 제2 장치(400)로부터 출력된 알람 코드를 수신하도록 구성될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 통신부(310)는 제2 제어부(430)에서 출력된 알람 코드를 제2 통신부(410)를 통해서 수신할 수 있다. 그리고, 제1 통신부(310)가 수신한 알람 코드는 제1 제어부(330)를 거쳐 제1 알람부(340)에게 전달될 수 있다. 제1 알람부(340)는 전달받은 알람 코드에 대응되는 알람을 출력할 수 있다.
또한, 제2 제어부(430)에서 출력된 알람 코드는 제2 알람부(440)에게도 송신될 수 있다. 제2 알람부(440)는 제2 제어부(430)로부터 수신한 알람 코드에 대응되는 알람을 출력할 수 있다.
상기 제1 배터리 모듈(B1)은, 상기 제2 배터리 모듈(B2)과 교체 가능하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)은 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)에 탈부착이 가능한 배터리 모듈일 수 있다. 즉, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)은 서로 호환이 가능한 제품일 수 있다.
따라서, 배터리 시스템은 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 여부를 판단하여, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 편차를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에서, 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)가 결합된 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제1 장치(300)는 제1 연결부(350)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 장치(400)는 제2 연결부(450)를 더 포함할 수 있다. 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)는 제1 연결부(350) 및 제2 연결부(450)를 통해서 서로 연결될 수 있다.
이 경우, 도 10의 실시예와 같이, 충전부(C)에 의해서 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 동시에 충전될 수 있다. 이 때, 전류의 흐름은 도 10에 도시된 화살표 방향일 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 제1 통신부(310)는 A 라인을 통해서 제1 연결부(350)와 연결되고, 제2 통신부(410)는 B 라인을 통해서 제2 연결부(450)와 연결될 수 있다. 그리고, 제1 연결부(350)와 제2 연결부(450)가 연결되면, A 라인과 B 라인이 서로 연결될 수 있다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 연결부(350)와 제2 연결부(450)가 연결된 경우, 제1 통신부(310) 및 제2 통신부(410)는 유선 라인을 통해서 서로 통신할 수 있다. 이 경우, 제1 통신부(310)와 제2 통신부(410)의 통신 속도는 보다 빨라질 수 있다.
제2 제어부(430)는 제1 장치(300)와 제2 장치(400)의 연결 여부에 기반하여, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2) 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단한 후, 상기 교체 필요 여부를 재판단하기까지 소요되는 시간(소정의 시간)을 변경할 수 있다.
예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 연결된 경우는, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)이 모두 충전되는 경우일 수 있다. 반대로, 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 분리된 경우는, 제1 배터리 모듈(B1)은 방전되고, 제2 배터리 모듈(B2)은 충전되는 경우일 수 있다.
즉, 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)이 모두 충전될 때의 제1 배터리 모듈(B1)과 제2 배터리 모듈(B2)의 성능 편차의 증가율은, 제1 배터리 모듈(B1)은 방전되고 제2 배터리 모듈(B2)은 충전될 때의 성능 편차의 증가율보다 현저히 낮을 수 있다.
따라서, 제2 제어부(430)는 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 연결된 경우와 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 분리된 경우에 있어서, 상기 소정의 시간을 상이하게 설정할 수 있다. 바람직하게, 제2 제어부(430)는 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 연결된 경우, 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 분리된 경우보다 상기 소정의 시간을 더 길게 설정할 수 있다.
예컨대, 제2 제어부(430)는 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 분리되어 있을 때는 상기 소정의 시간을 1초로 설정하고, 제1 장치(300)와 제2 장치(400)가 연결되어 있을 때는 상기 소정의 시간을 1.2초로 변경 설정할 수 있다.
따라서, 배터리 시스템은 제1 장치(300)와 제2 장치(400)의 연결 상태에 따라, 상기 교체 필요 여부의 재판단까지 소요되는 시간을 설정함으로써, 제1 배터리 모듈(B1) 및 제2 배터리 모듈(B2)의 교체 필요 여부의 판단을 효율적으로 할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
(부호의 설명)
100: 배터리 관리 장치
110: 통신부
120: 측정부
130: 제어부
140: 저장부
200: 외부 장치
300: 제1 장치
310: 제1 통신부
320: 제1 측정부
330: 제1 제어부
340: 제1 알람부
350: 제1 연결부
400: 제2 장치
410: 제2 통신부
420: 제2 측정부
430: 제2 제어부
440: 제2 알람부
450: 제2 연결부
460: 저장부
B1: 제1 배터리 모듈
B2: 제2 배터리 모듈

Claims (14)

  1. 외부 장치로부터 상기 외부 장치에 연결된 제1 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 수신하도록 구성된 통신부;
    연결된 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된 측정부; 및
    상기 통신부로부터 상기 제1 상태 정보를 수신하고, 상기 측정부로부터 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보를 수신하며, 상기 제1 상태 정보 및 상기 제2 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 배터리 모듈이 상기 외부 장치에 연결되었고, 상기 제2 배터리 모듈이 상기 측정부에 연결된 경우에 한하여, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정하고,
    상기 제2 상태 정보에 기반하여, 상기 제2 배터리 모듈의 방전 가능 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간, 충전 상태 및 건강 상태 중 적어도 하나를 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제1 판단 동작;
    상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간 및 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제2 판단 동작;
    상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제3 판단 동작; 및
    상기 제1 배터리 모듈의 건강 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 건강 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제4 판단 동작을 순차적으로 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 상태에 기반하여, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나를 새로운 배터리 모듈로 교체해야 하는지 여부를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간이 기준 휴지 기간 미만이지만, 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간이 상기 기준 휴지 기간 이상이면, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 간의 교체가 필요하다는 제2 알람 코드를 출력하고,
    상기 제2 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간이 모두 상기 기준 휴지 기간 미만이면, 상기 제3 판단 동작을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제3 판단 동작에서, 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이고, 상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태가 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태 미만이면, 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 간의 교체가 필요하다는 제3 알람 코드를 출력하고,
    상기 제3 판단 동작에서, 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태가 기준 충전 상태 이상이고, 상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태가 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태 이상이면, 상기 제4 판단 동작을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제4 판단 동작에서, 상기 제1 배터리 모듈의 건강 상태가 상기 제2 배터리 모듈의 건강 상태 미만이면, 상기 제1 배터리 모듈의 교체가 필요하다는 제4 알람 코드를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 교체 필요 여부를 판단한 후, 소정의 시간이 경과한 후, 상기 교체 필요 여부를 재판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 외부 장치와 상기 배터리 관리 장치가 서로 연결된 경우, 상기 소정의 시간을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
  11. 제1 배터리 모듈과 외부 장치 간의 연결 상태 및 제2 배터리 모듈과 측정부 간의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 단계;
    상기 제1 배터리 모듈이 상기 외부 장치에 연결된 상태이고, 상기 제2 배터리 모듈이 상기 측정부에 연결된 상태이면, 상기 제2 배터리 모듈의 방전 가능 여부를 판단하는 제1 판단 단계;
    상기 제1 판단 단계에서 상기 제2 배터리 모듈의 상태가 방전 가능 상태로 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈의 휴지 기간 및 상기 제2 배터리 모듈의 휴지 기간에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하는 제2 판단 단계;
    상기 제2 판단 단계에서 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 교체가 필요하지 않다고 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈의 충전 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 충전 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제3 판단 단계; 및
    상기 제3 판단 단계에서 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈의 교체가 필요하지 않다고 판단되면, 상기 제1 배터리 모듈의 건강 상태 및 상기 제2 배터리 모듈의 건강 상태에 기반하여 상기 교체 필요 여부를 판단하는 제4 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  12. 서로 탈부착이 가능한 제1 장치 및 제2 장치를 포함하는 배터리 시스템에 있어서,
    상기 제1 장치는,
    제1 배터리 모듈이 연결되면 상기 제1 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하고, 측정된 제1 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제1 상태 정보를 상기 제2 장치로 송신하도록 구성되고,
    상기 제2 장치는,
    제2 배터리 모듈이 연결되면 상기 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 측정하고, 측정된 제2 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나를 포함하는 제2 상태 정보 및 상기 제1 장치로부터 수신한 제1 상태 정보에 기반하여 상기 제1 배터리 모듈 및 상기 제2 배터리 모듈 중 적어도 하나의 교체 필요 여부를 판단하고, 판단 결과에 대응되는 알람 코드를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는,
    상기 제2 장치로부터 출력된 알람 코드를 수신하고, 수신한 알람 코드에 대응되는 알람을 출력하도록 구성된 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 배터리 모듈은,
    상기 제2 배터리 모듈과 교체 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
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