WO2023149673A1 - 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2023149673A1
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power supply
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supply module
modules
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김송권
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for managing a battery, and more particularly, to continuously monitor the state of a battery in which an abnormality occurs using a normally charged battery module voltage even in a state in which a charge/discharge circuit is blocked due to an abnormality of a battery cell. This relates to a possible battery management device and method.
  • Batteries are being applied to various industrial fields such as mobile application devices, automobiles, robots, and energy storage devices as a countermeasure against environmental regulations and high oil price issues.
  • a battery cell is provided as a rechargeable secondary battery, but such a battery is ignited when overcharged or deteriorated when overdischarged, resulting in a reduced lifespan.
  • a conventional battery management device provides a battery protection circuit that blocks a charging or discharging circuit when an abnormality occurs in a battery cell in order to protect the battery cell.
  • the battery protection circuit blocks a charging or discharging circuit by controlling the operation of a switch connected to a plurality of battery cells.
  • the battery management device may receive a driving voltage through a battery protection circuit. Accordingly, when an abnormality occurs in one battery cell and the charging/discharging circuit is blocked, the operation of the battery management device is stopped, and thus the battery diagnosis and monitoring functions cannot be performed. Therefore, the battery management device cannot secure the state data of the battery in which the abnormality has occurred, and since there is little data available for analysis, the reliability of the abnormal battery analysis is lowered, and it is difficult to know the change in the state of the battery until the battery is inspected or retrieved. There are downsides.
  • the battery management device when an error occurs in any one battery cell in the battery pack, the battery management device has a disadvantage in that efficiency is lowered because use of the normally operating battery cell is also stopped.
  • An object of the present invention to solve the above problems is to provide a high-efficiency, low-cost and high-reliability battery management device.
  • Another object of the present invention to solve the above problems is to provide a battery management method with high efficiency, low cost and high reliability.
  • a battery management device that performs battery condition monitoring in conjunction with a battery protection device connected to one or more battery modules uses a memory and at least one command of the memory.
  • a processor that executes, wherein the at least one command includes a command to monitor a plurality of battery cells included in the one or more battery modules, when an abnormality occurs in one or more battery cells among the plurality of battery cells,
  • a command for selecting one of the battery modules, excluding the battery module including the battery cell in which the error occurred, as a power supply module, and a control signal are transmitted to a battery power control device connected to the plurality of battery modules, It includes a command to connect the power supply module and the battery protection device, and a command to obtain state data of a battery cell in which an error occurs by receiving power from the battery protection device connected to the power supply module.
  • the command to select the one battery module as the power supply module includes a command to determine the location of the battery cell in which the error occurred, and a battery module farthest from the module including the error-occurring battery cell. may include a command to select as a power supply module.
  • the power supply module may be selected by comparing the state of charge (SOC) or lifespan (State of Health, SOH) of the battery modules.
  • a battery module connected closer to the negative terminal among the battery modules may be selected as the power supply module.
  • the battery power control device receives the control signal from the battery management device and closes a switch corresponding to the selected power supply module among a plurality of switches in the battery power control device.
  • a power supply module and the battery protection device may be connected.
  • the at least one command when the charging voltage of the power supply module drops below the threshold value, battery modules having a charging rate equal to or higher than the threshold value among battery modules other than battery modules including battery cells in which the abnormality has occurred are selected as the power source.
  • a command for re-selection as a supply module may be further included.
  • a battery management method for performing battery condition monitoring in conjunction with a battery protection device connected to one or more battery modules includes a plurality of battery cells included in the one or more battery modules. selecting one of the battery modules as a power supply module, excluding the battery module including the battery cell in which the abnormality occurred, when an abnormality occurs in one or more battery cells among the plurality of battery cells; Sending a control signal to a battery power control device connected to a battery module of the selected power supply module and connecting the battery protection device and supplying power from the battery protection device connected to the power supply module to an error occurred Obtaining state data of the battery cell.
  • the step of selecting one battery module as a power supply module includes the step of checking the location of a battery cell in which an error has occurred and supplying power to the battery module farthest from the module including the battery cell in which the error has occurred. It may include a step of selecting a module.
  • the power supply module may be selected by comparing state of charge (SOC) or lifespan (state of health, SOH) of the battery modules.
  • a battery module connected closer to the negative terminal among the battery modules may be selected as the power supply module.
  • the battery power control device receives the control signal from the battery management device and closes a switch corresponding to the selected power supply module among a plurality of switches in the battery power control device.
  • a power supply module and the battery protection device may be connected.
  • the battery management device may select any one battery module having a charge rate equal to or higher than the threshold value among battery modules other than the battery module including the battery cell in which the abnormality occurs. It may further include the step of re-selecting as the power supply module.
  • a battery management device and method for performing battery state monitoring in conjunction with a battery protection device connected to one or more battery modules monitors a plurality of battery cells included in one or more battery modules, and When an error occurs in one or more of the battery cells, one of the battery modules excluding the battery module containing the battery cell in which the error occurred is selected as a power supply module, and a battery power control device connected to a plurality of battery modules is selected.
  • a control signal connecting the selected power supply module and the battery protection device, receiving power from the battery protection device connected to the power supply module and acquiring state data of the battery cell in which the fault occurs, charging for battery protection is performed. Even in the state where the discharge circuit is blocked, it is possible to continuously monitor the state of the battery with a problem using the normally charged battery voltage.
  • a low-cost and high-reliability battery management device and method can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram of a general battery system.
  • FIG. 2 is a block diagram of a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a battery management device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart of a battery management method according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
  • the term “and/or” includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • FIG. 1 is a block diagram of a general battery system.
  • a battery pack or battery module may include a plurality of battery cells connected in series.
  • the battery cell or module may be connected to a load through a positive terminal and a negative terminal to perform a charge/discharge operation.
  • the most commonly used battery cell is a lithium-ion (Li-Ion) battery cell.
  • Such a battery cell or battery module may interwork with a battery management system (BMS) through a battery protection device.
  • BMS battery management system
  • a battery management system may monitor the current, voltage, and temperature of each battery cell or module under its control, calculate a status of charge (SOC) based on the monitoring result, and control charging and discharging.
  • SOC State of Charge
  • SOH State of Health; State of Battery Life
  • the battery management system monitors the battery cells and can read the cell voltage and transmit it to other systems connected to the battery.
  • the battery management system (BMS) may include a communication module for communicating with other systems in the device including the battery system.
  • the communication module of the battery management unit (BMS) can communicate with other systems within the device using a Controller Area Network (CAN).
  • CAN Controller Area Network
  • parts, modules, or systems within the battery management system (BMS) are connected to each other through the CAN bus. Accordingly, the battery management system (BMS) may remotely transmit state data acquired through monitoring of the battery pack or module to another system using CAN communication.
  • BMS battery management system
  • a battery management system may include various components such as a fuse, a current sensing element, a thermistor, a switch, and a balancer. (Battery Monitoring Integrated Chip) is included in most cases.
  • the BMIC may be an IC-type component that is located inside a battery management system (BMS) and measures information such as voltage, temperature, and current of a battery cell/module.
  • the battery management system (BMS) is interlocked with the battery protection device, and when an abnormality occurs in the battery, the battery protection device cuts off the charge/discharge circuit.
  • the conventional battery protection circuit cuts off the charge/discharge circuit to limit the use of the battery.
  • a conventional battery management device may receive power from a battery-powered battery cell or module by being connected to a switched mode power supply (SMPS) in a battery protection device without a separate external power supply line.
  • SMPS switched mode power supply
  • SMPS power supply device
  • BMS battery management device
  • a battery management device capable of obtaining state data for analysis by continuously diagnosing and monitoring an abnormal battery by receiving power from a battery having no abnormality when a battery abnormality occurs will be described.
  • FIG. 2 is a block diagram of a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery system may include a battery module 1000, a battery protection device 3000, a battery power control device 5000, and a battery management device 7000.
  • the battery module 1000 may include a plurality of battery cells connected in series or parallel.
  • a generally used battery cell may be a lithium ion (Li-Ion) battery cell.
  • the battery module 1000 may be connected to a load through positive terminals and negative terminals to perform charging and discharging operations.
  • the load may be an inverter or an upper system.
  • the battery protection device 3000 may be connected to any one battery module through a charge/discharge circuit and a battery power control device 5000 to be described later.
  • the battery protection device 3000 may be connected to a battery management device (BMS) 7000 to be described later. Accordingly, the battery management device 7000 may receive a driving voltage from any one of a charging/discharging circuit or a power supply module connected to the battery power control device 5000 through the battery protection device 3000 .
  • BMS battery management device
  • the battery protection device 3000 may protect at least one battery module 1000 by blocking a charging/discharging circuit under the control of the battery management device 7000 when an abnormality occurs in any one battery cell. .
  • the battery power control device 5000 may include a plurality of switches individually connected to the battery module 1000 . More specifically, the front ends of the switches in the battery power control device 5000 may be connected to the battery module 1000, and the rear ends may be connected to the SMPS in the battery protection device 3000.
  • the battery power control device 5000 may individually control the operation of a plurality of switches by a control signal of the battery management device 7000 to be described later. At this time, the plurality of switches may be initialized to an open state.
  • the battery power control device 5000 controls the operation of a specific switch connected to any one battery module 1000 when the battery management device 7000 operates in a monitoring mode, so that the battery module 1000 ) may be transferred to the battery management device 7000 through the power supply unit (SMPS) in the battery protection device 3000.
  • the battery module 1000 may be a power supply module.
  • the battery management device 7000 may diagnose and monitor the state of the battery 1000 . Accordingly, the battery management device 7000 may detect whether an abnormality has occurred in at least one battery cell in the battery module 1000 .
  • the battery management device 7000 may operate in a management mode or a monitoring mode according to whether any one battery cell has an abnormality.
  • the battery management device 7000 when the battery management device 7000 operates in the management mode, the battery management device 7000 can continuously diagnose and monitor the state of at least one battery cell.
  • the battery management device 7000 may remotely transmit state data of at least one battery cell acquired through monitoring to an external device. Accordingly, the user can perform state analysis on the battery cell.
  • the battery management apparatus 7000 may switch an operation mode to a monitoring mode when an abnormality occurs in any one battery cell. Thereafter, the battery management device 7000 may transmit a switch control signal to the battery protection device 3000 to cause the battery protection device 3000 to cut off the charge/discharge circuit.
  • the battery management device 7000 may transmit a control signal for a switch connected to the voltage supply module to the battery power control device 5000 . Accordingly, the battery power control device 5000 controls the switch connected to the voltage supply module to be in a closed state so that the driving voltage applied from the voltage supply module is transferred to the battery management device 7000 through the battery protection device 3000. ) can be transmitted.
  • the battery management device 7000 receives power from the voltage supply module and continuously monitors the battery, thereby obtaining continuous state data on the battery in which the abnormality has occurred, and remotely transmitting the data to an external device to determine the precise abnormality. It may be possible to analyze the state of the battery.
  • the battery management device 7000 is not limited to the disclosed one and may be provided as a remote monitoring device (RMD).
  • RMD remote monitoring device
  • the remote monitoring device may be a device that transmits at least one piece of information about a battery cell or module to an online storage space.
  • the remote monitoring device may be applied to an energy storage system (ESS) and store information of at least one ESS battery module in an online server.
  • ESS energy storage system
  • the remote monitoring device may collect state and operation information of at least one battery, such as the installation country, region, serial number, and installation time of the ESS battery, and diagnostic information of the ESS battery for a certain period of time. Thereafter, the remote monitoring device RMD may transmit at least one piece of battery information to at least one cloud server connected through online.
  • FIG. 3 is a block diagram of a battery management device according to an embodiment of the present invention.
  • a battery management device 7000 may include a memory 100 and a processor 200 .
  • the memory 100 is a space for storing at least one piece of data and may be composed of at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium.
  • the memory 100 may include at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).
  • the memory 100 may include at least one command executed by the processor 200 to diagnose damage to the switch in the battery protection circuit.
  • the at least one command includes a command to monitor a plurality of battery cells included in the one or more battery modules, and a battery cell in which an error occurs when an error occurs in one or more battery cells among the plurality of battery cells.
  • a command for selecting one of the battery modules other than the included battery module as a power supply module, and a control signal are transmitted to a battery power control device connected to the plurality of battery modules to protect the selected power supply module and the battery. It may include a command to connect a device, and a command to receive state data of a battery cell in which an error occurs by receiving power from the battery protection device connected to the power supply module.
  • the processor 200 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed.
  • CPU central processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed.
  • the processor 200 may repeatedly execute at least one program command stored in the memory 100 .
  • FIG. 4 is a flowchart of a battery management method according to an embodiment of the present invention.
  • the processor 200 in the battery management device 7000 may operate in a management mode and monitor whether an abnormality occurs in at least one cell in the plurality of battery modules 1000 (S1000). .
  • the processor 200 individually monitors the current, voltage, and temperature of the battery cell to measure state data, and when at least one state data is greater than a threshold value, the processor 200 indicates that an abnormality has occurred in the battery cell corresponding to the state data. can judge
  • the processor 200 may switch the operating state of the battery management device 7000 from a management mode to a monitoring mode when an abnormality occurs in any one battery cell (S3000). Accordingly, the processor 200 may control the battery power control device 5000 to receive power for monitoring the state of the battery 1000 from any one battery module (power supply module).
  • the processor 200 may diagnose the battery cell to determine the location of the battery cell where the error occurs (S3100).
  • the processor 200 may select one power supply module to receive a driving voltage from among the plurality of battery modules 1000 (S3300).
  • the power supply module may be a battery module farthest from a battery cell in which an error occurs.
  • the processor 200 determines the state of charge (SOC) or state of health of the battery modules located at the same distance. ; SOH), a battery module having a large SOC value or a small SOH value may be selected as a voltage supply module.
  • SOC state of charge
  • SOH life state of the battery module
  • the processor 200 may select a battery module connected closer to the negative terminal among the plurality of battery modules 1000 as the power supply module.
  • the processor 200 may transmit a switch control signal to the battery power control device 5000 to control the switch connected to the power supply module in a closed state (S3500).
  • the processor 200 may operate the battery protection device 3000 to block the charging/discharging circuit of the battery (S5000). However, it is not limited to what has been described, and steps S3000 and S5000 may be performed simultaneously.
  • the processor 200 transmits a control signal to the battery power control device 5000 when the charge factor (SOC) of the voltage supply module falls below the threshold value during operation in the monitoring mode to provide battery power connected to the voltage supply module.
  • a specific switch in the control device 5000 may be controlled to be in an open state.
  • step S3300 the processor 200 re-executes step S3300 to re-select any one battery module having a charging rate equal to or higher than the threshold among battery modules, excluding the battery module including the battery cell in which the error occurred, as the power supply module, Power to continuously perform status monitoring may be authorized.
  • a battery management device and method for performing battery condition monitoring in conjunction with a battery protection device connected to one or more battery modules monitors a plurality of battery cells included in one or more battery modules, and When an error occurs in one or more of the battery cells, one of the battery modules excluding the battery module including the battery cell in which the error occurred is selected as a power supply module, and a battery power control device connected to a plurality of battery modules is selected.
  • a low-cost and high-reliability battery management device and method can be provided.
  • a computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.
  • computer-readable recording media may be distributed to computer systems connected through a network to store and execute computer-readable programs or codes in a distributed manner.
  • the computer-readable recording medium may include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, and flash memory.
  • the program command may include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine code generated by a compiler.
  • a block or apparatus corresponds to a method step or feature of a method step.
  • aspects described in the context of a method may also be represented by a corresponding block or item or a corresponding feature of a device.
  • Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device such as, for example, a microprocessor, programmable computer, or electronic circuitry. In some embodiments, one or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따라 하나 이상의 배터리 모듈과 연결된 배터리 보호 장치와 연동하여, 배터리 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 장치 및 방법은, 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하고, 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하며, 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여, 선정된 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하고, 전원 공급 모듈과 연결된 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득함으로써, 배터리 보호를 위해 충방전 회로가 차단된 상태에서도 정상 충전된 배터리 전압을 이용하여 이상이 발생한 배터리의 지속적인 상태 모니터링이 가능하여, 외부로부터 별도의 전원 공급 라인을 두지 않고도 이상 배터리의 분석을 위한 상태 데이터 확보가 가능한 고효율, 저비용 및 고신뢰성의 배터리 관리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Description

배터리 관리 장치 및 방법
본 출원은 2022년 02월 03일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2022-0013910호의 출원일의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 배터리 셀의 이상 발생에 의해 충방전 회로가 차단된 상태에서도, 정상 충전된 배터리 모듈 전압을 이용하여 이상이 발생한 배터리의 지속적인 상태 모니터링이 가능한 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
배터리는, 오늘날 환경 규제 및 고유가 이슈에 대한 대응책으로 모바일 응용 기기에서부터 자동차, 로봇, 에너지 저장 장치 등의 여러 산업 분야에 적용되고 있다.
일반적으로, 배터리 셀은 재충전이 가능한 이차전지로 제공되는데, 이러한 배터리는 과충전 시 발화되거나 또는 과방전 시 열화되어 수명이 저하되는 단점이 발생한다.
이에 따라, 종래의 배터리 관리 장치는 배터리 셀을 보호하기 위해, 배터리 셀에 이상 발생 시 충전 또는 방전 회로를 차단하는 배터리 보호 회로를 제공한다. 예를 들어, 배터리 보호 회로는 복수의 배터리 셀과 연결된 스위치의 동작을 제어함으로써 충전 또는 방전 회로를 차단한다.
한편, 배터리 관리 장치는 배터리 보호 회로를 통해 구동 전압을 인가 받을 수 있다. 이에, 어느 하나의 배터리 셀에 이상이 발생하여 충방전 회로가 차단될 경우, 배터리 관리 장치의 동작이 중지되어, 배터리 진단 및 모니터링 기능을 수행할 수 없다. 따라서, 배터리 관리 장치는 이상이 발생한 배터리의 상태 데이터를 확보할 수 없어, 분석에 활용할 수 있는 데이터가 적어 이상 배터리 분석 시 신뢰도가 저하되며, 배터리의 점검 또는 회수 전까지는 배터리의 상태 변화를 알기 어려운 단점이 있다.
또한, 배터리 관리 장치는 배터리 팩 내의 어느 하나의 배터리 셀에 이상이 발생될 경우, 정상 동작하는 배터리 셀에 대한 사용도 함께 중단되므로, 효율이 저하되는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고효율, 저비용 및 고신뢰성의 배터리 관리 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 고효율, 저비용 및 고신뢰성의 배터리 관리 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라 하나 이상의 배터리 모듈과 연결된 배터리 보호 장치와 연동하여, 배터리 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 장치는 메모리(Mamory) 및 상기 메모리의 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서(Process)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하도록 하는 명령, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령, 상기 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여, 선정된 상기 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하도록 하는 명령, 및 상기 전원 공급 모듈과 연결된 상기 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득하도록 하는 명령을 포함한다.
여기서, 상기 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령은, 이상이 발생한 배터리 셀의 위치를 확인하도록 하는 명령, 및 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
이때, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령에서는, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 기준으로 가장 멀리 떨어진 어느 하나의 배터리 모듈이 복수 개일 경우, 상기 배터리 모듈들의 충전율(State of Charge, SOC) 또는 수명(State of Health, SOH)을 비교하여 상기 전원 공급 모듈을 선정할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 모듈들의 SOC 또는 SOH 값 중 적어도 어느 하나가 동일할 경우, 상기 배터리 모듈들 중 음극단에 더 가깝게 연결된 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈으로 선정할 수 있다.
한편, 상기 배터리 전원 제어 장치는, 상기 배터리 관리 장치로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 상기 배터리 전원 제어 장치 내 복수의 스위치들 중 상기 선정된 전원 공급 모듈에 대응하는 스위치를 닫음으로써(Closed), 상기 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 전원 공급 모듈의 충전 전압이 임계치 이하로 떨어질 경우, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한, 배터리 모듈 중 임계치 이상의 충전율을 갖는 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈로 재선정하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나 이상의 배터리 모듈과 연결된 배터리 보호 장치와 연동하여, 배터리 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 방법은, 상기 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하는 단계, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계, 상기 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여, 상기 선정된 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하는 단계 및 상기 전원 공급 모듈과 연결된 상기 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계는, 이상이 발생한 배터리 셀의 위치를 확인하는 단계 및 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계에서는, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 기준으로 가장 멀리 떨어진 어느 하나의 배터리 모듈이 복수 개일 경우, 상기 배터리 모듈들의 충전율(State of Charge, SOC) 또는 수명(State of Health, SOH)을 비교하여 상기 전원 공급 모듈을 선정할 수 있다.
여기서, 상기 배터리 모듈들의 SOC 또는 SOH 값 중 적어도 어느 하나가 동일할 경우, 상기 배터리 모듈들 중 음극단에 더 가깝게 연결된 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈으로 선정할 수 있다.
한편, 상기 배터리 전원 제어 장치는, 상기 배터리 관리 장치로부터 상기 제어 신호를 수신하고, 상기 배터리 전원 제어 장치 내 복수의 스위치들 중 상기 선정된 전원 공급 모듈에 대응하는 스위치를 닫음으로써(Closed), 상기 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리 장치는 상기 전원 공급 모듈에 충전된 충전 전압이 임계치 이하로 떨어질 경우, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한, 배터리 모듈 중 임계치 이상의 충전율을 갖는 어느 하나의 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈로 재선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 하나 이상의 배터리 모듈과 연결된 배터리 보호 장치와 연동하여, 배터리 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 장치 및 방법은, 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하고, 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하며, 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여, 선정된 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하고, 전원 공급 모듈과 연결된 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득함으로써, 배터리 보호를 위해 충방전 회로가 차단된 상태에서도 정상 충전된 배터리 전압을 이용하여 이상이 발생한 배터리의 지속적인 상태 모니터링이 가능하여, 외부로부터 별도의 전원 공급 라인을 두지 않고도 이상 배터리의 분석을 위한 상태 데이터 확보가 가능한 고효율, 저비용 및 고신뢰성의 배터리 관리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 배터리 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.
1000: 배터리 3000: 배터리 보호 장치
5000: 배터리 전원 제어 장치 7000: 배터리 관리 장치
100: 메모리
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 일반적인 배터리 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 팩(Battery Pack) 또는 배터리 모듈(Battery Module)은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하여 구성될 수 있다. 배터리 셀 또는 모듈은 양극 단자 및 음극 단자를 통해 부하와 연결되어 충방전 동작을 수행할 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 배터리 셀은 리튬 이온(Li-Ion) 배터리 셀이다.
이러한 배터리 셀 또는 배터리 모듈은, 배터리 보호 장치를 통해, 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS)와 연동될 수 있다.
배터리 관리 장치(BMS)은 자신이 관장하는 각 배터리 셀 또는 모듈의 전류, 전압 및 온도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 SOC(Status Of Charge)를 산출하고 충방전을 제어할 수 있다. 여기서, SOC(State of Charge; 충전율)은 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이고, SOH(State of Health; 배터리 수명 상태)은 배터리의 현재 퇴화 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
이처럼 배터리 관리 장치(BMS)은 배터리 셀들을 모니터링하며 셀 전압을 읽고 배터리와 연결된 다른 시스템에 전달할 수 있다. 이를 위해 배터리 관리 장치(BMS)는, 배터리 시스템이 포함된 장치 내의 다른 시스템과 통신하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치(BMS)의 통신 모듈은 CAN(Controller Area Network)을 이용해 장치 내 다른 시스템과 통신할 수 있다. 이 경우 배터리 관리 장치(BMS) 내 부품, 모듈 또는 시스템들은 CAN 버스를 통해 서로 연결된다. 이에 따라, 배터리 관리 장치(BMS)는 CAN 통신을 이용하여 배터리 팩 또는 모듈의 모니터링을 통해 획득한 상태 데이터를 다른 시스템으로 원격 전송할 수 있다.
한편, 배터리 관리 장치(BMS)은 배터리 시스템의 수명을 연장하기 위해 배터리 셀의 전하를 균등하게 밸런싱한다.
이와 같은 동작을 수행하기 위해 배터리 관리 장치(BMS)은 퓨즈, 전류센싱 소자, 써미스터, 스위치, 밸런서 등 다양한 구성요소들을 포함할 수 있는데, 이들과 연동하고 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit) 또는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Chip)를 추가로 포함하는 경우가 대부분이다. 여기서, BMIC는 배터리 관리 장치(BMS) 내부에 위치하며 배터리 셀/모듈의 전압, 온도, 전류 등의 정보를 측정하는 IC 형태의 부품일 수 있다.
실시예에 따르면, 일반적으로, 배터리 관리 장치(BMS)은 배터리 보호 장치와 연동되어, 배터리의 이상 발생 시 배터리 보호 장치에 의해 충방전 회로를 차단시킨다. 다시 말해, 종래의 배터리 보호 회로는 어느 하나의 배터리 셀 또는 모듈에서 이상이 발생할 경우, 충방전 회로를 차단하여 배터리의 사용을 제한한다.
한편, 종래의 배터리 관리 장치는 별도의 외부 전원 공급 라인 없이, 배터리 보호 장치 내 전원 공급 장치(Switched Mode Power Supply; SMPS)와 연결되어 배터리 전원 배터리 셀 또는 모듈로부터 전원을 인가받을 수 있다.
그러나, 전원 공급 장치(SMPS)는 충방전 회로를 통해 전원을 인가받음으로써, 충방전 회로가 차단될 경우 배터리 관리 장치(BMS)에 전원이 공급되지 않으므로, 배터리의 이상 발생 시 배터리 관리 장치(BMS)의 배터리의 진단 및 모니터링 기능이 중단되는 현상이 발생하였다.
이에 따라, 종래의 배터리 관리 장치는 원격 전송을 위한 장치의 전원 공급이 차단됨으로써, 모니터링을 통해 축적된 배터리의 상태 데이터의 원격 전송이 어려우며, 이에 따라, 이상이 발생한 배터리의 분석을 위한 상태 데이터 확보가 제한적인 단점이 발생하였다.
이에, 본 발명에서는 배터리의 이상 현상 발생 시, 이상이 없는 배터리로부터 전원을 인가 받아, 이상 배터리의 진단 및 모니터링을 지속적으로 수행함으로써 분석을 위한 상태 데이터 확보가 가능한 배터리 관리 장치에 대해 설명하겠다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 배터라 시스템은 배터리 모듈(1000), 배터리 보호 장치(3000), 배터리 전원 제어 장치(5000) 및 배터리 관리 장치(7000)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(1000)은 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 여기서, 일반적으로 사용되는 배터리 셀은 리튬 이온(Li-Ion) 배터리 셀일 수 있다.
배터리 모듈(1000)은 양극 단자 및 음극 단자를 통해 부하와 연결되어 충방전 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 부하는 인버터 또는 상위 시스템일 수 있다.
배터리 보호 장치(3000)는 충방전 회로 및 후술될 배터리 전원 제어 장치(5000)를 통해 어느 하나의 배터리 모듈과 연결될 수 있다.
또한, 배터리 보호 장치(3000)는 후술될 배터리 관리 장치(BMS, 7000)와 연결될 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치(7000)는 배터리 보호 장치(3000)를 통해, 충방전 회로 또는 배터리 전원 제어 장치(5000)에 연결된 전원 공급 모듈 중 어느 하나로부터 구동 전압을 인가 받을 수 있다.
한편, 배터리 보호 장치(3000)는 어느 하나의 배터리 셀에 이상이 발생할 경우, 배터리 관리 장치(7000)의 제어에 의해, 충방전 회로를 차단하여 적어도 하나의 배터리 모듈(1000)들을 보호할 수 있다.
배터리 전원 제어 장치(5000)는 배터리 모듈(1000)과 개별 연결된 복수의 스위치들을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 배터리 전원 제어 장치(5000) 내 스위치들의 전단은 각각 배터리 모듈(1000)과 연결될 수 있으며, 후단은 배터리 보호 장치(3000) 내 전원 제어 장치(SMPS)와 연결될 수 있다.
한편, 배터리 전원 제어 장치(5000)는 후술될 배터리 관리 장치(7000)의 제어 신호에 의해, 복수의 스위치들의 동작을 개별 제어할 수 있다. 이때, 복수의 스위치들은 열림(Open) 상태로 초기화되어 있을 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 전원 제어 장치(5000)는 배터리 관리 장치(7000)가 모니터링 모드로 동작할 경우, 어느 하나의 배터리 모듈(1000)에 연결된 특정 스위치의 동작을 제어하여, 상기 배터리 모듈(1000)로부터 인가된 전원을 배터리 보호 장치(3000) 내 전원 공급 장치(SMPS)를 통해 배터리 관리 장치(7000)로 전달할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 모듈(1000)은 전원 공급 모듈일 수 있다.
배터리 관리 장치(7000)는 앞서 설명한 바와 같이, 배터리(1000)의 상태를 진단하고 모니터링할 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 장치(7000)는 배터리 모듈(1000) 내 적어도 하나의 배터리 셀에 대한 이상 발생 여부를 검출할 수 있다.
배터리 관리 장치(7000)는 어느 하나의 배터리 셀의 이상 발생 여부에 따라, 관리 모드 또는 모니터링 모드로 동작할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(7000)가 관리 모드로 동작할 경우, 배터리 관리 장치(7000)는 적어도 하나의 배터리 셀의 상태를 지속적으로 진단 및 모니터링 할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(7000)는 모니터링을 통해 획득한 적어도 하나의 배터리 셀의 상태 데이터를 외부 장치로 원격 전송할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 배터리 셀에 대한 상태 분석을 수행할 수 있다.
한편, 배터리 관리 장치(7000)는 어느 하나의 배터리 셀에 이상이 발생할 경우, 모니터링 모드로 동작 모드를 전환할 수 있다. 이후, 배터리 관리 장치(7000)는 배터리 보호 장치(3000)로 스위치 제어 신호를 송신하여, 배터리 보호 장치(3000)로 하여금 충방전 회로를 차단하도록 할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(7000)가 모니터링 모드로 동작할 경우, 배터리 관리 장치(7000)는 배터리 전원 제어 장치(5000)로 전압 공급 모듈과 연결된 스위치에 대한 제어 신호를 송신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 전원 제어 장치(5000)는 상기 전압 공급 모듈과 연결된 스위치를 닫힘(Closed) 상태로 제어하여 상기 전압 공급 모듈로부터 인가된 구동 전압을 배터리 보호 장치(3000)를 통해 배터리 관리 장치(7000)로 전달할 수 있다.
따라서, 배터리 관리 장치(7000)는 전압 공급 모듈로부터 전원을 인가 받아, 배터리 모니터링을 지속적으로 수행함으로써, 이상이 발생된 배터리의 대한 지속적인 상태 데이터 확보가 가능하며, 이를 외부 장치로 원격 전송함으로써 정밀한 이상 배터리의 상태 분석이 가능하도록 할 수 있다.
한편, 배터리 관리 장치(7000)는 개시된 바에 국한되지 않고, 원격 모니터링 장치(Remote Monitoring Device, RMD)로 제공될 수 있다.
원격 모니터링 장치(RMD)는 배터리 셀 또는 모듈에 대한 적어도 하나의 정보를 온라인(Online) 저장 공간에 전송하는 장치일 수 있다.
실시예에 따르면, 원격 모니터링 장치(RMD)는 ESS(Energy Storage System)에 적용되어, 적어도 하나의 ESS 배터리 모듈의 정보를 온라인(Online) 서버에 저장할 수 있다.
예를 들어, 원격 모니터링 장치(RMD)는 ESS 배터리의 설치 국가, 지역, 일련번호, 설치 시점 등 적어도 하나의 배터리의 상태 및 운영 정보와 ESS 배터리의 진단 정보를 일정 기간동안 수집할 수 있다. 이후, 원격 모니터링 장치(RMD)는 적어도 하나의 배터리 정보를 온라인을 통해 연결된 적어도 하나의 클라우드 서버로 전송할 수 있다.
하기 도 3에서는 배터리 관리 장치(7000)에 대해 보다 자세히 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 배터리 관리 장치(7000)는 메모리(100) 및 프로세서(200)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 메모리(100)는 적어도 하나의 데이터를 저장하는 공간으로, 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(100)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
이때, 메모리(100)는 배터리 보호 회로 내 스위치의 손상을 진단하기 위해 후술될 프로세서(200)에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 적어도 하나의 명령은, 상기 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하도록 하는 명령, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령, 상기 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여 선정된 상기 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하도록 하는 명령, 및 상기 전원 공급 모듈과 연결된 상기 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
프로세서(200)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
프로세서(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 메모리(100)에 저장된 적어도 하나의 프로그램 명령(program command)을 반복 실행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 대해 설명하였다. 이하에서는 배터리 관리 장치의 프로세서 동작에 따른 배터리 관리 방법에 대해 자세히 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 배터리 관리 장치(7000) 내 프로세서(200)는 관리 모드로 동작하여, 복수의 배터리 모듈(1000) 내 적어도 어느 하나의 셀에 이상 현상이 발생하는지 모니터링 할 수 있다(S1000).
실시예에 따르면, 프로세서(200)는 배터리 셀의 전류, 전압 및 온도를 개별 모니터링하여 상태 데이터를 측정함으로써, 적어도 하나의 상태 데이터가 임계치 이상일 경우 상기 상태 데이터에 대응하는 배터리 셀에 이상이 발생했음을 판단할 수 있다.
이후, 프로세서(200)는 어느 하나의 배터리 셀에 이상이 발생될 경우, 배터리 관리 장치(7000)의 동작 상태를 관리 모드에서 모니터링 모드로 전환할 수 있다(S3000). 이에 따라, 프로세서(200)는 배터리 전원 제어 장치(5000)를 제어하여, 어느 하나의 배터리 모듈(전원 공급 모듈)로부터 배터리(1000)의 상태 모니터링을 위한 전원을 인가받을 수 있다.
실시예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 프로세서(200)는 배터리 셀을 진단하여 이상이 발생한 배터리 셀의 위치를 확인할 수 있다(S3100).
이후, 프로세서(200)는 복수의 배터리 모듈(1000) 중 구동 전압을 공급받기 위한 어느 하나의 전원 공급 모듈을 선정할 수 있다(S3300). 여기서, 전원 공급 모듈은 이상이 발생한 배터리 셀을 기준으로 가장 멀리 떨어져있는 배터리 모듈일 수 있다.
이때, 이상이 발생한 배터리 셀을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈이 복수개로 존재할 경우, 프로세서(200)는 동일한 거리에 위치하는 상기 배터리 모듈들의 충전율(State of Charge; SOC) 또는 수명 상태(State of Health; SOH)를 비교하여, SOC 값이 크거나 또는 SOH 값이 작은 배터리 모듈을 전압 공급 모듈로 선정할 수 있다. 이때, 배터리 모듈의 충전율(SOC)은 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이고, 배터리 모듈의 수명 상태(SOH)는 배터리의 현재 퇴화 상태를 비율[%]로 표현한 것일 수 있다.
한편, SOC 값 또는 SOH 값도 동일한 배터리 모듈이 발생될 경우, 프로세서(200)는 복수의 배터리 모듈(1000)들 중 음극단에 더 가깝게 연결된 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈으로 선정할 수 있다.
이후, 프로세서(200)는 전원 공급 모듈에 연결된 스위치를 닫힘 상태로 제어하기 위해 배터리 전원 제어 장치(5000)로 스위치 제어 신호를 송신할 수 있다(S3500).
프로세서(200)는 배터리 보호 장치(3000)를 동작하여 배터리의 충방전 회로를 차단할 수 있다(S5000). 그러나, 기술된 바에 국한되지 않고, S3000 단계 및 S5000 단계를 동시에 수행될 수 있다.
한편, 프로세서(200)는 모니터링 모드로의 동작 시 전압 공급 모듈의 충전율(SOC)이 임계값 이하로 떨어질 경우, 배터리 전원 제어 장치(5000)로 제어 신호를 송신하여 상기 전압 공급 모듈에 연결된 배터리 전원 제어 장치(5000) 내 특정 스위치를 열림(Open) 상태로 제어할 수 있다.
이후, 프로세서(200)는 S3300 단계를 재실행하여, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한, 배터리 모듈 중 임계치 이상의 충전율을 갖는 어느 하나의 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈로 재선정하여 배터리의 상태 모니터링을 지속적으로 수행하기 위한 전원을 인가받을 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 방법에 대해 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따라 하나 이상의 배터리 모듈과 연결된 배터리 보호 장치와 연동하여, 배터리 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 장치 및 방법은, 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하고, 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하며, 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여, 선정된 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하고, 전원 공급 모듈과 연결된 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득함으로써, 배터리 보호를 위해 충방전 회로가 차단된 상태에서도 정상 충전된 배터리 전압을 이용하여 이상이 발생한 배터리의 지속적인 상태 모니터링이 가능하여, 외부로부터 별도의 전원 공급 라인을 두지 않고도 이상 배터리의 분석을 위한 상태 데이터 확보가 가능한 고효율, 저비용 및 고신뢰성의 배터리 관리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 하나 이상의 배터리 모듈과 연결된 배터리 보호 장치와 연동하여, 배터리 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 장치로서,
    메모리; 및
    상기 메모리 내 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하도록 하는 명령,
    상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령,
    상기 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여, 선정된 상기 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하도록 하는 명령, 및
    상기 전원 공급 모듈과 연결된 상기 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 관리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령은,
    이상이 발생한 배터리 셀의 위치를 확인하도록 하는 명령, 및
    상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 관리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하도록 하는 명령에서는,
    상기 이상이 발생한 배터리 셀을 기준으로 가장 멀리 떨어진 어느 하나의 배터리 모듈이 복수 개일 경우, 상기 배터리 모듈들의 충전율(State of Charge, SOC) 또는 수명(State of Health, SOH)을 비교하여 상기 전원 공급 모듈을 선정하는, 배터리 관리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리 모듈들의 SOC 또는 SOH 값 중 적어도 어느 하나가 동일할 경우, 상기 배터리 모듈들 중 음극단에 더 가깝게 연결된 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈으로 선정하는, 배터리 관리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 전원 제어 장치는,
    상기 배터리 관리 장치로부터 상기 제어 신호를 수신하고,
    상기 배터리 전원 제어 장치 내 복수의 스위치들 중 상기 선정된 전원 공급 모듈에 대응하는 스위치를 닫음(Closed)으로써, 상기 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하는, 배터리 관리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 전원 공급 모듈의 충전 전압이 임계치 이하로 떨어질 경우, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한, 배터리 모듈 중 임계치 이상의 충전율을 갖는 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈로 재선정하도록 하는 명령을 더 포함하는, 배터리 관리 장치.
  7. 하나 이상의 배터리 모듈과 연결된 배터리 보호 장치와 연동하여, 배터리 상태 모니터링을 수행하는 배터리 관리 방법으로서,
    상기 하나 이상의 배터리 모듈에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 이상 발생 시, 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한 배터리 모듈 중 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계;
    상기 복수의 배터리 모듈과 연결된 배터리 전원 제어 장치로 제어 신호를 송신하여, 상기 선정된 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하는 단계; 및
    상기 전원 공급 모듈과 연결된 상기 배터리 보호 장치로부터 전력을 공급 받아 이상이 발생한 배터리 셀의 상태 데이터를 획득하는 단계를 포함하는, 배터리 관리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하나의 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계는,
    이상이 발생한 배터리 셀의 위치를 확인하는 단계; 및
    상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계를 포함하는, 배터리 관리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 모듈을 기준으로 가장 멀리 떨어진 배터리 모듈을 전원 공급 모듈로 선정하는 단계에서는,
    상기 이상이 발생한 배터리 셀을 기준으로 가장 멀리 떨어진 어느 하나의 배터리 모듈이 복수 개일 경우, 상기 배터리 모듈들의 충전율(State of Charge, SOC) 또는 수명(State of Health, SOH)을 비교하여 상기 전원 공급 모듈을 선정하는, 배터리 관리 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 모듈들의 SOC 또는 SOH 값 중 적어도 어느 하나가 동일할 경우, 상기 배터리 모듈들 중 음극단에 더 가깝게 연결된 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈으로 선정하는, 배터리 관리 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 전원 제어 장치는,
    상기 배터리 관리 장치로부터 상기 제어 신호를 수신하고,
    상기 배터리 전원 제어 장치 내 복수의 스위치들 중 상기 선정된 전원 공급 모듈에 대응하는 스위치를 닫음으로써(Closed), 상기 전원 공급 모듈과 상기 배터리 보호 장치를 연결하는, 배터리 관리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전원 공급 모듈에 충전된 충전 전압이 임계치 이하로 떨어질 경우, 상기 이상이 발생한 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈을 제외한, 배터리 모듈 중 임계치 이상의 충전율을 갖는 어느 하나의 배터리 모듈을 상기 전원 공급 모듈로 재선정하는 단계를 더 포함하는, 배터리 관리 방법.
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