WO2024029754A1 - 배터리 시스템의 진단 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 시스템의 진단 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2024029754A1
WO2024029754A1 PCT/KR2023/009313 KR2023009313W WO2024029754A1 WO 2024029754 A1 WO2024029754 A1 WO 2024029754A1 KR 2023009313 W KR2023009313 W KR 2023009313W WO 2024029754 A1 WO2024029754 A1 WO 2024029754A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
time
component
battery system
maintenance time
command
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/009313
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박한곤
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of WO2024029754A1 publication Critical patent/WO2024029754A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially

Definitions

  • the present invention relates to a diagnostic device and method for a battery system, and more specifically, to a diagnostic device and method for diagnosing failure of components included in a battery system.
  • electric vehicles In order for an electric vehicle to run, a drive motor that requires high output must be driven. Accordingly, electric vehicles generally use a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series, and use the electricity output from the battery pack as a power source.
  • the performance of the battery directly affects the performance of the vehicle, so it is essential to have the ability to monitor the status of battery cells by measuring their voltage and current status and the operating status of electrical components. It is required.
  • the abnormal phenomenon when an abnormality occurs in at least one hardware component in an electric vehicle, the abnormal phenomenon is determined to be a failure only if the abnormal phenomenon continues to occur for a preset maintenance time.
  • the maintenance time of a conventional diagnostic device is set long, it cannot detect residual failures in parts, making preemptive diagnosis difficult. If the maintenance time is set short, noise signals from the external environment may cause false detection of failures. A case occurred, which had the disadvantage of lowering reliability.
  • the purpose of the present invention to solve the above problems is to provide a diagnostic device for a battery system with high performance, high precision, high efficiency, and high reliability.
  • Another purpose of the present invention to solve the above problems is to provide a diagnostic method for a battery system with high performance, high precision, high efficiency, and high reliability.
  • a battery system diagnosis method for diagnosing a failure of a component included in the battery system is based on abnormal status data for the component, and determines whether an abnormal status of the component occurs. monitoring whether an abnormal state occurs in the component, measuring the maintenance time of the abnormal state, comparing the maintenance time with a preset reference time, and if the maintenance time is less than the reference time, It includes checking whether a preset early diagnosis condition is satisfied based on the holding time, and determining whether the component is broken based on whether the early diagnosis condition is satisfied.
  • the step of determining whether the component has failed includes a first condition in which the number of occurrences of the abnormal state is more than a predefined first threshold, a second condition in which the maintenance time exceeds a pre-stored longest maintenance time, and the maintenance. It may include checking whether an early diagnosis condition is satisfied, which is defined to include at least one of a third condition where the time is greater than or equal to a preset second threshold.
  • the step of determining whether the component has failed may include counting the number of occurrences of the abnormal state when the maintenance time is more than a predefined minimum maintenance time.
  • the minimum holding time may be defined as a range of 0.4 to 0.6 times the reference time.
  • the step of determining whether the component is broken may include updating the maintenance time to the longest maintenance time when the maintenance time exceeds a pre-stored longest maintenance time.
  • the second threshold may be defined as a range of 0.7 to 0.9 times the reference time.
  • the method of diagnosing the battery system may further include determining that the component has failed when the maintenance time is longer than the reference time.
  • the step of determining whether the part is broken may include the step of early diagnosing the part and determining that the part is broken, even if the maintenance period is less than the reference time, if the first to third conditions are satisfied. You can.
  • the at least one command is a command to monitor whether an abnormal state occurs in the component based on abnormal state data for the component, and to measure the maintenance time of the abnormal state when an abnormal state occurs in the component.
  • At least one command may include a first condition in which the number of occurrences of an abnormal state is greater than or equal to a predefined first threshold, a second condition in which the retention time exceeds a pre-stored longest retention time, and a first condition in which the retention time is preset. It may include a command to check whether the early diagnosis condition is satisfied, which is defined as including at least one of the third conditions that are 2 or more thresholds.
  • the at least one command may include an instruction to count the number of occurrences of the abnormal state when the maintenance time is longer than a predefined minimum maintenance time.
  • the minimum holding time may be defined as a range of 0.4 to 0.6 times the reference time.
  • the at least one command may include a command to update the maintenance time to the longest maintenance time when the maintenance time exceeds a pre-stored longest maintenance time.
  • the second threshold may be defined as a range of 0.7 to 0.9 times the reference time.
  • the at least one command may further include a command to determine the component as failure when the maintenance time is longer than the reference time.
  • the at least one command may include a command for early diagnosing the component and determining the component to be faulty, even if the maintenance period is less than the reference time, if the first to third conditions are satisfied.
  • a diagnostic device and method for diagnosing a failure of a component included in a battery system monitors whether an abnormal condition occurs in the component based on abnormal status data for the component, and determines whether an abnormal condition occurs in the component.
  • the maintenance time of the abnormal state is measured, the maintenance time is compared with a preset reference time, and if the maintenance time is less than the reference time, the preset early diagnosis condition is determined based on the maintenance time.
  • FIG. 1 is a block diagram of a battery system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • Figure 2 is a block diagram of a diagnostic device for a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a flowchart for explaining a method for diagnosing a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a flowchart illustrating a method of determining whether a component has failed among the battery system diagnosis methods according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a flowchart for explaining early diagnosis conditions in the battery system diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a flowchart for explaining a method for diagnosing a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • Transmission and reception device 400 Input interface device
  • first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
  • the term “and/or” includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.
  • FIG. 1 is a block diagram of a battery system to which an embodiment of the present invention can be applied.
  • a battery pack or battery module may include a plurality of battery cells connected in series.
  • a battery cell or module can perform charging and discharging operations by being connected to a load through a positive and negative terminal.
  • the most commonly used battery cells are lithium-ion (Li-Ion) battery cells.
  • BMS battery management system
  • the battery management system monitors the current, voltage, and temperature of each battery cell or module it manages, and can calculate SOC (Status Of Charge) and control charging and discharging based on the monitoring results.
  • SOC State of Charge; charging rate
  • SOH State of Health; battery life state
  • the battery management system monitors battery cells and can read the cell voltage and transmit it to other systems connected to the battery.
  • a battery management system can monitor at least one electrical component constituting a battery system and transmit their status data to another system.
  • the battery management system (BMS) may include a communication module for communicating with other systems within the device included in the battery system.
  • the communication module of the battery management system can communicate with other systems in the device using the Connector Area Network (CAN).
  • CAN Connector Area Network
  • electrical components, modules or systems within the battery management system (BMS) are connected to each other through the CAN bus.
  • the battery management system (BMS) uses CAN communication to remotely transmit status data obtained through monitoring of the battery pack or module and at least one electrical component constituting the battery management system (BMS) to another system. You can.
  • BMS battery management system
  • the battery management system may include various components such as fuses, current sensing elements, thermistors, switches, and balancers, and an MCU (Micro Controller Unit) or BMIC to interface with and control them. In most cases, an additional battery monitoring integrated chip (Battery Monitoring Integrated Chip) is included.
  • the BMIC is located inside the battery management system (BMS) and may be an IC-type component that measures information such as voltage, temperature, and current of the battery cell/module.
  • a battery management system (BMS) may be applied to an automobile.
  • a battery management system (BMS) is linked with a battery protection device, and when a battery abnormality occurs, the battery protection device blocks the charging and discharging circuit.
  • the conventional battery protection circuit blocks the charging and discharging circuit when an abnormality occurs in any one battery cell or module to limit the use of the battery.
  • Figure 2 is a block diagram of a diagnostic device for a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • the battery system diagnosis device 1000 may be one component of a battery management system (BMS). Accordingly, the diagnostic device 1000 can diagnose failures in components constituting the battery system.
  • the components constituting the battery system may be any one of a battery cell, a battery module, and at least one electrical component.
  • the battery system diagnosis apparatus 1000 may monitor whether abnormal state data outside a preset condition value occurs based on state data transmitted from at least one component constituting the battery system.
  • the diagnostic device 1000 is capable of early diagnosing whether a component is broken based on abnormalities that occur while monitoring the condition of the component.
  • the diagnostic device 1000 can measure the maintenance time for which the abnormal state data is continuously maintained. . Thereafter, if the holding time is less than a preset reference time and an early diagnosis condition is satisfied, the diagnostic device 1000 can early diagnose whether the component is broken based on the holding time.
  • a conventional diagnostic device detects that the corresponding component is broken only when the abnormal state data persists for more than a preset reference time. Diagnosed.
  • the reliability of diagnostic results or stability of use is determined according to a set reference time.
  • a conventional diagnostic device may detect an abnormal condition caused by a temporary noise phenomenon when the reference time is set short to increase the safety of use of at least one component constituting the battery system. Reliability was lowered because the data was misjudged as being caused by a failure of the above component.
  • the conventional diagnostic device sets a long reference time to ignore abnormal state data generated by temporary noise to increase reliability, it cannot detect abnormal state data generated by a failure early and preemptively It had the disadvantage of being difficult to respond to.
  • the diagnostic device 1000 for a battery system like a conventional diagnostic device, when the retention time of abnormal state data for at least one component constituting the battery system is longer than a preset reference time, Failure can be determined. In addition, even when the maintenance time of the abnormal state data is less than the reference time, it is possible to determine whether the part is broken depending on whether the early diagnosis condition is satisfied, so preemptive response may be possible.
  • the diagnostic device 1000 includes a memory 100, a processor 200, a transmission/reception device 300, and an input interface device 400. ), an output interface device 500, and a storage device 600.
  • each of the components 100, 200, 300, 400, 500, and 600 included in the control unit 4000 are connected by a bus 700 and can communicate with each other.
  • the memory 100 and the storage device 600 may be composed of at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium.
  • the memory 100 and the storage device 600 may be composed of at least one of read only memory (ROM) and random access memory (RAM).
  • the memory 100 may include at least one instruction executed by the processor 200.
  • At least one command includes a command to monitor whether an abnormal state of the component occurs based on abnormal state data for the component, and when an abnormal state occurs in the component, a maintenance time of the abnormal state.
  • At least one command may include a first condition in which the number of occurrences of an abnormal state is greater than or equal to a predefined first threshold, a second condition in which the retention time exceeds a pre-stored longest retention time, and a first condition in which the retention time is preset. It may include a command to check whether the early diagnosis condition is satisfied, which is defined as including at least one of the third conditions that are 2 or more thresholds.
  • the at least one command may include an instruction to count the number of occurrences of the abnormal state when the maintenance time is longer than a predefined minimum maintenance time.
  • the minimum holding time may be defined as a range of 0.4 to 0.6 times the reference time.
  • the at least one command may include a command to update the maintenance time to the longest maintenance time when the maintenance time exceeds a pre-stored longest maintenance time.
  • the second threshold may be defined as a range of 0.7 to 0.9 times the reference time.
  • the at least one command may further include a command to determine the component as failure when the maintenance time is longer than the reference time.
  • the at least one command may include a command for early diagnosing the component and determining the component to be faulty, even if the maintenance period is less than the reference time, if the first to third conditions are satisfied.
  • the processor 200 may refer to 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 execute at least one program command stored in the memory 100.
  • the diagnostic device has been described above. Hereinafter, a method of diagnosing a battery system performed by process operations within the diagnostic device will be described.
  • Figure 3 is a flowchart for explaining a method for diagnosing a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • the diagnostic device 1000 can monitor the status of at least one component constituting the battery system (S1000).
  • the diagnostic device 1000 analyzes at least one state data for a battery cell or battery module constituting a battery system and at least one electrical component by the operation of the processor 200, You can monitor whether any abnormalities in the configuration occur.
  • the diagnostic device 1000 can measure the maintenance time of the abnormal state (S3000). For example, when the diagnostic device 1000 receives abnormal state data for one component, it may determine the time from generation to end of the abnormal state data as the maintenance time.
  • the retention time may mean a time continuously measured from the time when abnormal state data first occurs to the time when it ends.
  • the maintenance time may be defined as the time from the first occurrence to the last occurrence when abnormal state data occurs more than a preset number of times.
  • the holding time according to the present invention can be defined based on abnormal condition data for the corresponding part.
  • the diagnostic device 1000 may determine whether a component is broken based on the measured holding time (S5000). The method of determining whether a component has failed based on the holding time will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5 below.
  • Figure 4 is a flowchart illustrating a method of determining whether a component has failed among the battery system diagnosis methods according to an embodiment of the present invention.
  • the diagnostic device 1000 may determine whether a component is broken by comparing the holding time with a preset reference time.
  • the diagnostic device 1000 may compare the maintenance time with the reference time and, if the maintenance time is longer than or equal to the reference time (S5100), determine that the component is broken.
  • the diagnostic device 1000 may check whether the maintenance time satisfies the early diagnosis condition (S5300).
  • the diagnostic device 1000 may determine that the component is broken.
  • the diagnostic device 1000 may end the diagnosis of whether the part is broken, return to step S1000, and continuously perform status monitoring. there is.
  • Figure 5 is a flowchart for explaining early diagnosis conditions in the battery system diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
  • the diagnostic device 1000 may check whether the maintenance time satisfies the early diagnosis condition when the maintenance time is shorter than the reference time, as in step S5300 described above.
  • the early diagnosis condition may include at least one of the first condition, the second condition, and the third condition.
  • the first condition may be defined as a state in which the number of occurrences of an abnormal state is greater than or equal to a predefined first threshold.
  • the second condition may be defined as a state in which the holding time of the component exceeds the pre-stored longest holding time
  • the third condition may be defined as a state in which the holding time of the component is greater than or equal to a preset second threshold.
  • the diagnostic device 1000 may determine that a failure has occurred in the component (S5500).
  • Figure 6 is a flowchart for explaining a method for diagnosing a battery system according to an embodiment of the present invention.
  • the diagnostic device 1000 can monitor whether an abnormal condition occurs in at least one component constituting the battery system (S100).
  • the diagnostic device 1000 can measure the maintenance time of the abnormal state (S300).
  • the diagnostic device 1000 may compare the holding time (T c ) with a preset reference time (Ts) (S310).
  • the diagnostic device may determine that the component has failed (S400).
  • the diagnostic device 1000 may check whether the maintenance time (T c ) satisfies the early diagnosis condition (S330).
  • the diagnostic device 1000 may check whether the holding time (T c ) satisfies the minimum holding time (S331).
  • the minimum maintenance time can be set by the user based on previously generated failure history data.
  • the minimum holding time may be defined as a range from 0.4 times or more to less than 0.6 times the reference time.
  • the minimum holding time may be 0.5 times the reference time.
  • the diagnostic device 1000 may check whether the counted number of occurrences of the abnormal state (N) is greater than or equal to the first threshold (S333).
  • the first threshold may be set by the user.
  • the first threshold may be defined as 5 times.
  • the diagnostic device 1000 may compare the maintenance time (Tc) with the longest maintenance time (T L ) of the abnormal condition that has previously occurred in the component. (S334).
  • the longest holding time (T L ) may be defined as the longest holding time (T c ) of an abnormal state that has previously occurred in the component.
  • the diagnostic device 1000 maintains the maintenance time (T c ) to the longest. It can be updated with time (T L ) (S335).
  • the diagnostic device 1000 may check whether the longest maintenance time (T L ) is greater than or equal to the second threshold value (S336).
  • the second threshold may be defined in the range of 0.7 to 0.9 times the reference time.
  • the second threshold may be 0.8 times the reference time.
  • the diagnostic device 1000 may determine that the component has failed (S400).
  • the diagnostic device may return to step S100 and perform status monitoring of the component.
  • a diagnostic device and method for diagnosing a failure of a component included in a battery system monitors whether an abnormal condition occurs in the component based on abnormal status data for the component, and determines whether an abnormal condition occurs in the component.
  • the maintenance time of the abnormal state is measured, the maintenance time is compared with a preset reference time, and if the maintenance time is less than the reference time, the preset early diagnosis condition is determined based on the maintenance time.
  • Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Additionally, computer-readable recording media can be distributed across networked computer systems so that computer-readable programs or codes can be stored and executed in a distributed manner.
  • computer-readable recording media may include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc.
  • Program instructions may include not only machine language code such as that created by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
  • a block or device corresponds to a method step or feature of a method step.
  • aspects described in the context of a method may also be represented by corresponding blocks or items or features of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device, such as a microprocessor, programmable computer, or electronic circuit, for example. In some embodiments, one or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따라 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는 진단 장치 및 방법은, 상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하고, 상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하여, 상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하며, 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단함으로써, 기설정된 기준 시간 미만의 일시적인 이상 상태 데이터에 대해서도 고장 발생 여부를 조기 진단하여 선제적 대응이 가능한, 고성능, 고정밀, 고효율 및 고신뢰성의 진단 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Description

배터리 시스템의 진단 장치 및 방법
본 출원은, 2022년 08월 03일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2022-0096681호의 출원일의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 배터리 시스템의 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는 진단 장치 및 진단 방법에 관한 것이다.
최근 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하는 전기차에 대한 관심이 높아지고 있다.
전기차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 구동 모터를 구동시켜야 한다. 이에 따라, 일반적으로 전기차는 다수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 배터리 팩을 이용하여, 배터리 팩으로부터 출력되는 전기를 전원으로 이용하고 있다.
다시 말해, 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 배터리 셀들의 전압 및 전류 상태, 전장 부품의 동작 상태 등을 측정하여 이들의 상태를 모니터링하는 기능이 필수적으로 요구된다.
한편, 종래의 진단 장치는 전기 자동차 내 적어도 하나의 하드웨어 부품에 이상이 발생될 경우, 이러한 이상현상이 기설정된 유지시간 동안 지속적으로 발생되어야만 고장으로 판정하였다.
종래의 진단 장치의 유지시간이 길게 설정될 경우에는 부품에 대한 잔고장을 감지하지 못하여 선제적 진단이 어려운 단점이 발생하며, 유지시간이 짧게 설정될 경우에는 외부 환경에 의한 노이즈 신호를 고장을 오감지하는 경우가 발생되어, 신뢰도가 저하되는 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고성능, 고정밀, 고효율 및 고신뢰성의 배터리 시스템의 진단 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 고성능, 고정밀, 고효율 및 고신뢰성의 배터리 시스템의 진단 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는, 배터리 시스템의 진단 방법은 상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하는 단계, 상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하는 단계, 상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하는 단계 및 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는 이상 상태의 발생 횟수가 기정의된 제1 임계값 이상인 제1 조건, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하는 제2 조건, 및 상기 유지 시간이 기설정된 제2 임계값 이상인 제3 조건 중 적어도 하나를 포함하여 정의되는, 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 유지 시간이 기정의된 최소 유지 시간 이상인 경우, 상기 이상 상태의 발생 횟수로 카운팅하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 최소 유지 시간은, 상기 기준 시간의 0.4 내지 0.6배의 범위로 정의될 수 있다.
한편, 상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하면, 상기 유지 시간을 최장 유지 시간으로 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 임계값은, 상기 기준 시간의 0.7 내지 0.9배의 범위로 정의할 수 있다.
또한, 상기 배터리 시스템의 진단 방법은, 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 이상인 경우, 상기 부품을 고장으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 내지 3조건을 만족하면, 상기 유지 기간이 상기 기준 시간 미만이더라도 상기 부품을 조기 진단하여, 상기 부품을 고장으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는, 배터리 시스템의 진단 장치는 메모리 및 상기 메모리 내 저장된 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하되, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하도록 하는 명령, 상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하도록 하는 명령, 상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하도록 하는 명령, 및 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단하도록 하는 명령을 포함한다.
또한, 적어도 하나의 명령은, 이상 상태의 발생 횟수가 기정의된 제1 임계값 이상인 제1 조건, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하는 제2 조건, 및 상기 유지 시간이 기설정된 제2 임계값 이상인 제3 조건 중 적어도 하나를 포함하여 정의되는, 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 유지 시간이 기정의된 최소 유지 시간 이상인 경우, 상기 이상 상태의 발생 횟수로 카운팅하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
이때, 상기 최소 유지 시간은, 상기 기준 시간의 0.4 내지 0.6배의 범위로 정의될 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하면, 상기 유지 시간을 최장 유지 시간으로 갱신하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 임계값은, 상기 기준 시간의 0.7 내지 0.9배의 범위로 정의될 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 이상인 경우, 상기 부품을 고장으로 결정하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제1 내지 3조건을 만족하면, 상기 유지 기간이 상기 기준 시간 미만이더라도 상기 부품을 조기 진단하여, 상기 부품을 고장으로 결정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는 진단 장치 및 방법은, 상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하고, 상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하여, 상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하며, 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단함으로써, 기설정된 기준 시간 미만의 일시적인 이상 상태 데이터에 대해서도 고장 발생 여부를 조기 진단하여 선제적 대응이 가능한, 고성능, 고정밀, 고효율 및 고신뢰성의 진단 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 배터리 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법 중 부품의 고장 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법 중 조기 진단 조건을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1000: 배터리 시스템의 진단 장치
100: 메모리 200: 프로세서
300: 송수신 장치 400: 입력 인터페이스 장치
500: 출력 인터페이스 장치 600: 저장 장치
700: 버스
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.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 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 관리 시스템(Battery Management System; BMS)와 연동될 수 있다.
배터리 관리 시스템(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 시스템(BMS)은 배터리 셀들을 모니터링하며 셀 전압을 읽고 배터리와 연결된 다른 시스템에 전달할 수 있다.
또한, 배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리 시스템을 구성하는 적어도 하나의 전장 부품을 모니터링함으로써, 이들의 상태 데이터를 다른 시스템에 전달할 수 있다. 이를 위해 배터리 관리 시스템(BMS)은, 배터리 시스템에 포함된 장치 내의 다른 시스템과 통신하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
배터리 관리 시스템(BMS)의 통신 모듈은CAN(ConTsoller Area Network)을 이용해 장치 내 다른 시스템과 통신할 수 있다. 이 경우 배터리 관리 시스템(BMS) 내 전장 부품, 모듈 또는 시스템들은 CAN 버스를 통해 서로 연결된다. 이에 따라, 배터리 관리 시스템(BMS)은 CAN 통신을 이용하여, 배터리 팩 또는 모듈 그리고, 배터리 관리 시스템(BMS)을 구성하는 적어도 하나의 전장 부품의 모니터링을 통해 획득한 상태 데이터를 다른 시스템으로 원격 전송할 수 있다.
한편, 배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리 시스템의 수명을 연장하기 위해 배터리 셀의 전하를 균등하게 밸런싱한다.
이와 같은 동작을 수행하기 위해 배터리 관리 시스템(BMS)은 퓨즈, 전류센싱 소자, 써미스터, 스위치, 밸런서 등 다양한 구성요소들을 포함할 수 있는데, 이들과 연동하고 제어하기 위한 MCU(Micro ConTsoller Unit) 또는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Chip)를 추가로 포함하는 경우가 대부분이다. 여기서, BMIC는 배터리 관리 시스템(BMS) 내부에 위치하며 배터리 셀/모듈의 전압, 온도, 전류 등의 정보를 측정하는 IC 형태의 부품일 수 있다. 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템(BMS)은 자동차에 적용될 수 있다.
한편, 일반적으로, 배터리 관리 시스템(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.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 장치의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 시스템 진단 장치(1000)는 배터리 관리 시스템(BMS)의 구성 중 하나일 수 있다. 이에 따라, 진단 장치(1000)는 배터리 시스템을 구성하는 부품의 고장을 진단할 수 있다. 여기서 배터리 시스템을 구성하는 부품은 배터리 셀 또는 배터리 모듈, 그리고 적어도 하나의 전장 부품 중 어느 하나일 수 있다.
보다 자세히 설명하면, 배터리 시스템 진단 장치(1000)는 배터리 시스템을 구성하는 적어도 하나의 부품으로부터 송신된 상태 데이터들을 기초로 기설정된 조건 값을 벗어난 이상 상태 데이터가 발생하는지의 여부를 모니터링 할 수 있다.
또한, 상기 진단 장치(1000)는 부품의 상태 모니터링 도중에 발생되는 이상현상을 바탕으로, 해당 구성의 고장 여부를 조기에 진단할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 진단 장치(1000)는 배터리 시스템을 구성하는 부품에, 기설정된 조건 범위를 벗어나는 이상 상태 데이터가 발생되면, 상기 이상 상태 데이터가 지속적으로 유지되는 유지 시간을 측정할 수 있다. 이후, 상기 유지 시간이 기설정된 기준 시간 미만이고, 조기 진단 조건을 만족하면, 상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간을 바탕으로 상기 부품의 고장 여부를 조기에 진단할 수 있다.
일반적으로, 종래의 진단 장치는 상기 배터리 시스템을 구성하는 적어도 하나의 구성들 중 어느 하나에 이상 상태 데이터가 발생될 경우, 상기 이상 상태 데이터가 기설정된 기준 시간 이상 지속될 경우에만 해당 구성이 고장났음을 진단하였다. 다시 말해, 종래의 진단 장치는 설정되는 기준 시간에 따라 진단 결과의 신뢰도 또는 사용 안정성이 결정되었다.
예를 들어 보다 구체적으로 설명하면, 종래의 진단 장치는, 배터리 시스템을 구성하는 적어도 하나의 부품의 사용 안전성을 높이기 위해 상기 기준 시간을 짧게 설정할 경우, 일시적인 노이즈(Noise) 현상에 의해 발생되는 이상 상태 데이터를 상기 부품의 고장에 의한 것으로 오판하여 신뢰도가 저하되었다.
반대로, 종래의 진단 장치는 신뢰도를 높이기 위해, 일시적인 노이즈(Noise) 현상에 의해 발생되는 이상 상태 데이터를 무시하도록 기준 시간을 길게 설정할 경우, 고장에 의해 발생되는 이상 상태 데이터를 조기에 발견하지 못해 선제적 대응이 어려운 단점이 있었다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 장치(1000)는 배터리 시스템을 구성하는 적어도 하나의 부품에 대한 이상 상태 데이터의 유지 시간이 기설정된 기준 시간 이상일 경우, 종래의 진단 장치와 같이, 고장을 판단할 수 있다. 또한, 상기 이상 상태 데이터의 유지 시간이 기준 시간 미만일 경우에도, 조기 진단 조건의 만족 여부에 따라 상기 부품의 고장 여부를 판단할 수 있으므로 선제적 대응이 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진단 장치(1000)에 대해 구성별로 보다 구체적으로 설명하면, 상기 진단 장치(1000)는 메모리(100), 프로세서(200), 송수신 장치(300), 입력 인터페이스 장치(400), 출력 인터페이스 장치(500) 및 저장 장치(600)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제어부(4000)에 포함된 각각의 구성 요소들(100, 200, 300, 400, 500, 600)은 버스(bus, 700)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
상기 구성들(100, 200, 300, 400, 500, 600) 중 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(100) 및 저장 장치(600)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
이 중에서도 메모리(100)는, 프로세서(200)에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 적어도 하나의 명령은, 상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하도록 하는 명령, 상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하도록 하는 명령, 상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하도록 하는 명령 및 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 명령은, 이상 상태의 발생 횟수가 기정의된 제1 임계값 이상인 제1 조건, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하는 제2 조건, 및 상기 유지 시간이 기설정된 제2 임계값 이상인 제3 조건 중 적어도 하나를 포함하여 정의되는, 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 유지 시간이 기정의된 최소 유지 시간 이상인 경우, 상기 이상 상태의 발생 횟수로 카운팅하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
이때, 상기 최소 유지 시간은, 상기 기준 시간의 0.4 내지 0.6배의 범위로 정의될 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하면, 상기 유지 시간을 최장 유지 시간으로 갱신하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 임계값은, 상기 기준 시간의 0.7 내지 0.9배의 범위로 정의될 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 이상인 경우, 상기 부품을 고장으로 결정하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 제1 내지 3조건을 만족하면, 상기 유지 기간이 상기 기준 시간 미만이더라도 상기 부품을 조기 진단하여, 상기 부품을 고장으로 결정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(200)는 중앙 처리 장치(cenTsal 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 실행할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 설명하였다. 이하에서는 상기 진단 장치 내 프로세스 동작에 의해 수행되는 배터리 시스템의 진단 방법에 대해 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치(1000)는 배터리 시스템을 구성하는 적어도 하나의 부품에 대한 상태를 모니터링 할 수 있다(S1000).
보다 구체적으로 설명하면, 상기 진단 장치(1000)는 프로세서(200)의 동작에 의해 배터리 시스템을 구성하는 배터리 셀 또는 배터리 모듈, 그리고 적어도 하나의 전장 부품에 대한 적어도 하나의 상태 데이터를 분석하여, 상기 구성의 이상 상태 발생 여부를 모니터링 할 수 있다.
이후, 상기 진단 장치(1000)는 어느 하나의 부품에 이상 상태가 발생될 경우, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정할 수 있다(S3000). 예를 들어, 상기 진단 장치(1000)는 어느 하나의 부품에 대한 이상 상태 데이터를 수신하면, 상기 이상 상태 데이터의 발생 시점으로부터 종료 시점까지의 시간을 유지 시간으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유지 시간은 이상 상태 데이터가 처음 발생한 시점으로부터 종료되는 시점까지 연속적으로 측정된 시간을 의미할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 유지 시간은, 이상 상태 데이터가 기설정된 횟수 이상 발생할 경우, 처음 발생한 시점으로부터 마지막 발생한 시점까지의 시간으로 정의될 수 있다.
그러나, 이에 국한되지 않고, 본 발명에 따른 유지 시간은 해당 부품에 대한 이상 상테 데이터에 기초하여 정의할 수 있다.
이후, 상기 진단 장치(1000)는 측정된 상기 유지 시간을 바탕으로 부품의 고장 여부를 판단할 수 있다(S5000). 유지 시간을 바탕으로 부품의 고장 여부를 판단하는 방법은 하기 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 자세히 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법 중 부품의 고장 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간을 기설정된 기준 시간과 비교하여 부품의 고장 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간과 기준 시간을 비교하여, 상기 유지 시간이 기준 시간보다 길거나 같으면(S5100), 상기 부품이 고장난 것으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 유지 시간이 기준 시간보다 짧을 경우, 상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간이 조기 진단 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다(S5300).
일 실시예에 따라, 상기 유지 시간이 조기 진단 조건을 만족할 경우, 상기 진단 장치(1000)는 상기 부품이 고장난 것으로 판단할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 유지 시간이 조기 진단 조건을 만족하지 않을 경우, 상기 진단 장치(1000)는 상기 부품의 고장 여부에 대한 진단을 종료하고, S1000 단계로 돌아가 상태 모니터링을 계속적으로 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법 중 조기 진단 조건을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상기 진단 장치(1000)는 앞서 설명한 S5300단계와 같이, 상기 유지 시간이 기준 시간보다 짧을 경우 상기 유지 시간이 조기 진단 조건을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 조기 진단 조건은 제1 조건, 제2 조건 및 제3 조건 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 조건은 이상 상태의 발생 횟수가 기정의된 제1 임계값 이상인 상태로 정의될 수 있다. 또한, 제2 조건은 상기 부품의 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하는 상태로 정의될 수 있으며, 제3 조건은 상기 부품의 유지 시간이 기설정된 제2 임계값 이상인 상태로 정의될 수 있다.
상기 진단 장치(1000)는 제1 내지 제3 조건을 모두 만족할 경우(S5310, 5330, S5350), 상기 부품에 고장이 발생했음을 판단할 수 있다(S5500).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치(1000)는 배터리 시스템을 구성하는 적어도 하나의 부품에 대한 이상 상태 발생 여부를 모니터링 할 수 있다(S100).
이후, 상기 진단 장치(1000)는 어느 하나의 부품에 이상 상태가 발생될 경우, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정할 수 있다(S300).
상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간(Tc)을 기설정된 기준 시간(Ts)과 비교할 수 있다(S310).
일 실시예에 따라, 상기 유지 시간(Tc)이 상기 기준 시간 이상일 경우, 상기 진단 장치는 상기 부품이 고장났음을 판단할 수 있다(S400).
다른 실시예에 따라, 상기 유지 시간(Tc)이 상기 기준 시간 미만일 경우, 상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간(Tc)이 조기 진단 조건을 만족하는 지 확인할 수 있다(S330).
보다 구체적으로 설명하면, 상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간(Tc)이 최소 유지 시간을 만족하는지 확인할 수 있다(S331). 여기서, 최소 유지 시간은 기발생된 고장 이력 데이터를 바탕으로 사용자에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 최소 유지 시간은 상기 기준 시간의 0.4배 이상으로부터 0.6배 미만의 범위로 정의될 수 있다. 실시예에 따르면, 최소 유지 시간은 상기 기준 시간의 0.5배일 수 있다.
이때, 상기 유지 시간(Tc)이 최소 유지 시간을 만족할 경우, 상기 진단 장치(1000)는 상기 부품의 이상 상태 발생 횟수(N)를 카운팅(N=N+1)할 수 있다(S332).
이후, 상기 진단 장치(1000)는 카운팅된 상기 이상 상태 발생 횟수(N)가 제1 임계 값 이상인지 확인할 수 있다(S333). 여기서, 제1 임계값은 사용자에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 임계값은 5회로 정의될 수 있다.
상기 이상 상태 발생 횟수(N)가 제1 임계 값 이상일 경우, 상기 진단 장치(1000)는 상기 유지 시간(Tc)을 상기 부품에 기발생된 이상 상태의 최장 유지 시간(TL)과 비교할 수 있다(S334). 여기서, 최장 유지 시간(TL)은 상기 부품에 기발생된 이상 상태의 유지 시간(Tc) 중 가장 긴 유지 시간으로 정의될 수 있다. 상기 진단 장치(1000)는 상기 부품의 이상 상태의 유지 시간(Tc)이 상기 부품에 기발생된, 최장 유지 시간(TL)을 초과할 경우, 상기 유지 시간(Tc)을 상기 최장 유지 시간(TL)으로 갱신할 수 있다(S335).
이후, 상기 진단 장치(1000)는 상기 최장 유지 시간(TL)이 제2 임계 값 이상(S336)인지 확인할 수 있다. 실시예에 따르면, 상기 제2 임계값은 상기 기준 시간의 0.7 내지 0.9배의 범위로 정의될 수 있다. 예를 들어, 제2 임계값은 상기 기준 시간의 0.8배일 수 있다.
상기 진단 장치(1000)는, 상기 유지 시간(Tc)이 상기 제2 임계 값을 초과할 경우, 상기 부품이 고장났음을 판정할 수 있다(S400).
한편, 본 발명의 실시예에 따른 상기 진단 장치는 S331, S333, S334 및 S336 단계에서의 조건 중 어느 하나의 조건이라도 만족하지 않을 경우, S100 단계로 돌아가서 상기 부품의 상태 모니터링을 수행할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 배터리 시스템의 진단 장치 및 방법을 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따라 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는 진단 장치 및 방법은, 상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하고, 상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하여, 상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하며, 상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단함으로써, 기설정된 기준 시간 미만의 일시적인 이상 상태 데이터에 대해서도 고장 발생 여부를 조기 진단하여 선제적 대응이 가능한, 고성능, 고정밀, 고효율 및 고신뢰성의 진단 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예 및 실험예에 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 (16)

  1. 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는, 배터리 시스템의 진단 방법에 있어서,
    상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하는 단계;
    상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하는 단계;
    상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하는 단계; 및
    상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    이상 상태의 발생 횟수가 기정의된 제1 임계값 이상인 제1 조건, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하는 제2 조건, 및 상기 유지 시간이 기설정된 제2 임계값 이상인 제3 조건 중 적어도 하나를 포함하여 정의되는, 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하는 단계;를 포함하는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    상기 유지 시간이 기정의된 최소 유지 시간 이상인 경우, 상기 이상 상태의 발생 횟수로 카운팅하는 단계;를 포함하는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 최소 유지 시간은,
    상기 기준 시간의 0.4 내지 0.6배의 범위로 정의되는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하면, 상기 유지 시간을 최장 유지 시간으로 갱신하는 단계;를 포함하는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 임계값은,
    상기 기준 시간의 0.7 내지 0.9배의 범위로 정의되는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 시스템의 진단 방법은,
    상기 유지 시간이 상기 기준 시간 이상인 경우, 상기 부품을 고장으로 결정하는 단계;를 더 포함하는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 부품의 고장 여부를 판단하는 단계는,
    상기 제1 내지 3조건을 만족하면, 상기 유지 기간이 상기 기준 시간 미만이더라도 상기 부품을 조기 진단하여, 상기 부품을 고장으로 결정하는 단계;를 포함하는, 배터리 시스템의 진단 방법.
  9. 배터리 시스템에 구성되는 부품의 고장 여부를 진단하는, 배터리 시스템의 진단 장치에 있어서,
    상기 진단 장치는,
    메모리; 및
    상기 메모리 내 저장된 적어도 하나의 명령을 수행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 부품에 대한 이상 상태 데이터를 바탕으로, 상기 부품의 이상 상태 발생 여부를 모니터링하도록 하는 명령,
    상기 부품에 이상 상태가 발생되면, 상기 이상 상태의 유지 시간을 측정하도록 하는 명령,
    상기 유지 시간과 기설정된 기준 시간을 비교하도록 하는 명령, 및
    상기 유지 시간이 상기 기준 시간 미만인 경우, 상기 유지 시간을 기초로 기설정된 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하고, 상기 조기 진단 조건의 만족 여부를 기초로 상기 부품의 고장 여부를 판단하도록 하는 명령을 포함하는, 진단 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    이상 상태의 발생 횟수가 기정의된 제1 임계값 이상인 제1 조건, 상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하는 제2 조건, 및 상기 유지 시간이 기설정된 제2 임계값 이상인 제3 조건 중 적어도 하나를 포함하여 정의되는, 조기 진단 조건의 만족 여부를 체크하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템의 진단 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 유지 시간이 기정의된 최소 유지 시간 이상인 경우, 상기 이상 상태의 발생 횟수로 카운팅하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템의 진단 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 최소 유지 시간은,
    상기 기준 시간의 0.4 내지 0.6배의 범위로 정의되는, 배터리 시스템의 진단 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 유지 시간이 기저장된 최장 유지 시간을 초과하면, 상기 유지 시간을 최장 유지 시간으로 갱신하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템의 진단 장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 임계값은,
    상기 기준 시간의 0.7 내지 0.9배의 범위로 정의되는, 배터리 시스템의 진단 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 유지 시간이 상기 기준 시간 이상인 경우, 상기 부품을 고장으로 결정하도록 하는 명령을 더 포함하는, 배터리 시스템의 진단 장치.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 제1 내지 3조건을 만족하면, 상기 유지 기간이 상기 기준 시간 미만이더라도 상기 부품을 조기 진단하여, 상기 부품을 고장으로 결정하도록 하는 명령을 포함하는, 배터리 시스템의 진단 장치.
PCT/KR2023/009313 2022-08-03 2023-07-03 배터리 시스템의 진단 장치 및 방법 WO2024029754A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220096681A KR20240018853A (ko) 2022-08-03 2022-08-03 배터리 시스템의 진단 장치 및 방법
KR10-2022-0096681 2022-08-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024029754A1 true WO2024029754A1 (ko) 2024-02-08

Family

ID=89849089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/009313 WO2024029754A1 (ko) 2022-08-03 2023-07-03 배터리 시스템의 진단 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240018853A (ko)
WO (1) WO2024029754A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020049282A (ko) * 2000-12-19 2002-06-26 이계안 전자제어유닛의 배터리 백업 라인의 고장 감지방법
JP2016043892A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 日産自動車株式会社 電動車両の制御装置
KR20160110700A (ko) * 2015-03-11 2016-09-22 현대자동차주식회사 배터리 시스템 고장진단 장치
KR20180008224A (ko) * 2016-07-15 2018-01-24 주식회사 엘지화학 실시간 동작 감지를 통한 컨텍터의 비정상 개방 방지 시스템 및 방법
KR102229019B1 (ko) * 2019-12-24 2021-03-17 주식회사 현대케피코 배터리 관리 시스템 및 그것의 동작 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210084079A (ko) 2019-12-27 2021-07-07 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셀 진단 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020049282A (ko) * 2000-12-19 2002-06-26 이계안 전자제어유닛의 배터리 백업 라인의 고장 감지방법
JP2016043892A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 日産自動車株式会社 電動車両の制御装置
KR20160110700A (ko) * 2015-03-11 2016-09-22 현대자동차주식회사 배터리 시스템 고장진단 장치
KR20180008224A (ko) * 2016-07-15 2018-01-24 주식회사 엘지화학 실시간 동작 감지를 통한 컨텍터의 비정상 개방 방지 시스템 및 방법
KR102229019B1 (ko) * 2019-12-24 2021-03-17 주식회사 현대케피코 배터리 관리 시스템 및 그것의 동작 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240018853A (ko) 2024-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014129757A1 (ko) 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
WO2013151355A1 (ko) 고장 자가 진단 기능을 구비한 절연 저항 측정 장치 및 이를 이용한 자가 진단 방법
WO2010101416A2 (ko) 배터리 팩의 전류측정부 이상 진단 방법 및 장치
WO2021049753A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2018012706A1 (ko) 배터리 셀 밸런싱의 방법 및 시스템
WO2020166827A1 (ko) 슬레이브 bms 점검 시스템 및 방법
WO2022019481A1 (ko) 통신 오류의 원인을 진단하기 위한 슬레이브 bms, 마스터 bms 및 배터리 팩
WO2021015501A1 (ko) 배터리 저항 진단 장치 및 방법
WO2019117512A1 (ko) 워치독 타이머를 진단하기 위한 장치 및 방법
WO2022154354A1 (ko) 배터리 시스템 진단 장치 및 방법
WO2021107323A1 (ko) 배터리 셀 이상 퇴화 진단 장치 및 방법
WO2022149917A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2021230533A1 (ko) 배터리를 진단하기 위한 장치 및 그 방법
WO2021066394A1 (ko) 병렬 연결 셀의 연결 고장 검출 방법 및 시스템
WO2021230642A1 (ko) 배터리를 진단하기 위한 장치 및 그 방법
WO2021261831A1 (ko) Bms 온도 센서를 활용한 배터리 셀의 온도 이상 상태 진단 시스템 및 방법
WO2020054924A1 (ko) 배터리의 상태를 셀 단위로 진단하는 장치 및 방법
WO2024029754A1 (ko) 배터리 시스템의 진단 장치 및 방법
WO2023063625A1 (ko) 배터리 진단 장치, 배터리 팩, 전기 차량, 및 배터리 진단 방법
WO2023033480A1 (ko) 배터리 진단 시스템 및 방법
WO2022030971A1 (ko) 배터리 진단 디바이스, 배터리 팩, 배터리 시스템 및 배터리 진단 방법
WO2022019600A1 (ko) 이상 셀 진단 방법 및 이를 적용한 배터리 시스템
WO2024080484A1 (ko) 누설 전류 감지를 위한 배터리 진단 장치 및 방법
WO2023149673A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2019124813A1 (ko) 메인 제어부 이상 진단 시스템 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23850264

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1