WO2024101908A1 - 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2024101908A1
WO2024101908A1 PCT/KR2023/017950 KR2023017950W WO2024101908A1 WO 2024101908 A1 WO2024101908 A1 WO 2024101908A1 KR 2023017950 W KR2023017950 W KR 2023017950W WO 2024101908 A1 WO2024101908 A1 WO 2024101908A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery cell
voltage
battery
cell groups
deviation
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/017950
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김인식
윤성열
이정빈
김순종
김원경
권기욱
송영석
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
Priority claimed from KR1020220151065A external-priority patent/KR20240069504A/ko
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of WO2024101908A1 publication Critical patent/WO2024101908A1/ko

Links

Images

Definitions

  • Embodiments disclosed in this document relate to a battery pack management device and a method of operating the same.
  • An energy storage system stores large amounts of electrical energy in a plurality of battery packs containing a plurality of battery cells connected in series and/or parallel.
  • the battery pack of an energy storage system may generate heat due to a chemical reaction that occurs during the process of charging and discharging electricity, and this heat may damage the performance and lifespan of the battery pack. Therefore, a battery pack management system (PBMS, Pack Battery Management System) that monitors the temperature, voltage, and current of the battery pack is operated to predict the status of the battery pack and manage the battery pack.
  • PBMS Pack Battery Management System
  • Battery packs are manufactured by combining multiple battery cells with the same design to ensure mass productivity during the production process.
  • a voltage abnormality behavior of a specific individual cell inside the battery pack occurs, a chain ignition inside the battery pack may occur, so the battery pack management device must diagnose the battery cell in which the voltage abnormality behavior occurred.
  • the method for detecting abnormal voltage behavior of battery cells in a conventional battery pack management device calculated the reduction rate of the voltage of an average battery cell compared to the voltage of a single battery cell or measured a sudden change in temperature, but due to noise inside the battery pack, There is a problem in that it is difficult to detect abnormal voltage behavior of battery cells due to the inability to detect voltage fluctuations and instantaneous voltage changes in battery cells.
  • One purpose of the embodiments disclosed in this document is a battery pack management device and method of operating the same that can detect an instantaneous voltage change in a battery cell based on the median value of the voltage of a battery cell group and diagnose a defective battery cell early. is to provide.
  • a battery pack management device is a battery cell group of one of the plurality of battery cell groups from each of a plurality of sensors that measure the voltage of one of the plurality of battery cell groups.
  • a communication unit that receives a voltage and calculates the median voltage of each of the plurality of battery cell groups, and calculates a voltage deviation of the plurality of battery cells in the plurality of battery cell groups compared to the median value of the voltage of each of the plurality of battery cell groups, , It may include a controller that compares the voltage deviation of each of the plurality of battery cells with a threshold value to diagnose whether any one of the plurality of battery cells is abnormal.
  • the communication unit receives the voltage of one of the battery cell groups measured by each of the plurality of sensors among the plurality of battery cell groups from each of the plurality of sensors, and the controller receives the voltage of the one battery cell group measured by each of the plurality of sensors.
  • the median voltage of the group may be calculated, and it may be determined whether the median voltage of the plurality of battery cell groups is within a critical range.
  • the controller may calculate the median voltage of each of the plurality of battery cell groups when the median voltage of the plurality of battery cell groups is within the threshold range.
  • the controller calculates a voltage deviation of the plurality of battery cells in each of the plurality of battery cell groups compared to the median voltage of each of the plurality of battery cell groups, and the plurality of batteries of the plurality of battery cell groups Among the voltage deviations for each cell, the maximum value of the positive deviation and the maximum value of the negative deviation can be obtained.
  • the controller determines whether the maximum value of the positive deviation of each of the plurality of battery cells exceeds an upper limit threshold and sets the lower limit threshold of the maximum value of the negative deviation of each of the plurality of battery cells. You can determine whether it is less than or not.
  • the controller determines whether the maximum value of the positive deviation of any one battery cell among the plurality of battery cells exceeds the upper limit threshold and the maximum value of the negative deviation of the battery cell is the lower limit. If the value is below the threshold, the battery cell can be diagnosed as abnormal.
  • a method of operating a battery pack management device includes receiving the voltage of one battery cell group among a plurality of battery cell groups from each of a plurality of sensors, the voltage of each of the plurality of battery cell groups calculating a median value, calculating a voltage deviation of a plurality of battery cells relative to the median voltage of each of the plurality of battery cell groups, and comparing the voltage deviation of each of the plurality of battery cells with a threshold value to determine the plurality of battery cells. It may include diagnosing whether one of the battery cells is abnormal.
  • the step of receiving the voltage of one of the plurality of battery cell groups from each of the plurality of sensors includes the voltage of the one battery cell group measured by each of the plurality of sensors among the plurality of battery cell groups.
  • the voltage of a cell group may be received, the median voltage of the plurality of battery cell groups may be calculated, and it may be determined whether the median voltage of the plurality of battery cell groups is within a threshold range.
  • calculating the median voltage of each of the plurality of battery cell groups may be performed when the median voltage of each of the plurality of battery cell groups is within the threshold range. can be calculated.
  • the step of calculating the voltage deviation of the plurality of battery cells relative to the median voltage of each of the plurality of battery cell groups includes the positive deviation among the voltage deviations of each of the plurality of battery cells of the plurality of battery cell groups.
  • the maximum value of and the maximum value of negative deviation can be obtained.
  • the step of diagnosing whether one of the plurality of battery cells is abnormal by comparing the voltage deviation of each of the plurality of battery cells with a threshold value may include the positive deviation of each of the plurality of battery cells. It may be determined whether the maximum value of exceeds the upper limit threshold, and whether the maximum value of the negative deviation of each of the plurality of battery cells is less than the lower limit threshold may be determined.
  • the step of diagnosing whether any one of the plurality of battery cells is abnormal by comparing the voltage deviation of each of the plurality of battery cells with a threshold value may include detecting whether any one of the plurality of battery cells is abnormal. If the maximum value of the positive deviation exceeds the upper limit threshold and the maximum value of the negative deviation of the battery cell is less than the lower limit threshold, the battery cell may be diagnosed as abnormal.
  • abnormal battery cells can be diagnosed early by detecting momentary voltage changes in battery cells based on the median value of the voltage of the battery cell group. there is.
  • FIG. 1 is a diagram showing a battery pack according to an embodiment disclosed in this document.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a battery pack management device according to an embodiment disclosed in this document.
  • FIG. 3 is a graph showing a change in the median voltage of a group of battery cells over time according to an embodiment disclosed in this document.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of analyzing the voltage deviation of a battery cell of a controller according to an embodiment disclosed in this document.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method of operating a battery pack management device according to an embodiment disclosed in this document.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the hardware configuration of a computing system implementing a battery pack management device according to an embodiment disclosed in this document.
  • FIG. 1 is a diagram showing a battery pack according to an embodiment disclosed in this document.
  • a battery pack 1000 includes a plurality of battery cells 100, a charging and discharging device (not shown), a plurality of sensors 200, and a battery pack management device 300. ) may include.
  • the battery pack 1000 may supply power to a target device (not shown). To this end, the battery pack 1000 may be electrically connected to the target device.
  • the target device may include an electrical, electronic, or mechanical device that operates by receiving power from the battery pack 1000.
  • the target device may be an energy storage system (ESS) or an electrical device. It may be an automobile (EV), but is not limited thereto.
  • ESS energy storage system
  • EV automobile
  • the plurality of battery cells 100 may be composed of a plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the plurality of battery cells 100 may include n (n is a natural number of 2 or more) battery cell groups.
  • the plurality of battery cells 100 includes 42 battery cells
  • the plurality of battery cells 100 includes three battery cell groups 110, 120, and 130, and the battery cell groups 110, 120, 130) each may include 14 battery cells.
  • the plurality of battery cells 100 includes 28 battery cells
  • the plurality of battery cells 100 includes two battery cell groups 110 and 120, and the battery cell groups 110 and 120 ) each can contain 14 battery cells.
  • the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 may include a plurality of battery cells.
  • a battery cell is the basic unit of a battery that can be used by charging and discharging electrical energy, including lithium-ion (Li-ion) batteries, lithium-ion polymer (Li-ion polymer) batteries, nickel cadmium (Ni-Cd) batteries, and nickel hydrogen ( It may be a Ni-MH) battery, but it is not limited thereto.
  • Battery cells can be manufactured through a series of manufacturing processes including an electrode manufacturing process, an assembly process, and a chemical process, and the manufactured battery cells are connected to each other in series or parallel and embedded in the case structure to form a battery cell group (110, 120, 130).
  • the completed battery cell groups 110, 120, and 130 may be connected to each other in series or parallel and embedded in a case structure to be implemented as a battery pack 1000.
  • the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 may include a plurality of battery cells connected in series and/or in parallel. Additionally, depending on the embodiment, the number of battery cells included in each of the battery cell groups 110, 120, and 130 may be the same.
  • each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 may be implemented in the form of a Battery Monitoring Integrated Circuit (BMIC) that monitors the voltage, current, and temperature of a plurality of battery cells.
  • BMIC Battery Monitoring Integrated Circuit
  • Each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 may measure the voltage of one battery cell group among the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. Specifically, each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 may be matched on a one-to-one basis with the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. In Figure 1, the plurality of sensors 210, 220, and 230 are shown as three, but this is not limited to this. The plurality of sensors 210, 220, and 230 include n sensors (n is a natural number of 2 or more). It can be configured.
  • the plurality of sensors 200 may be composed of three sensors 210, 220, and 230.
  • Each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 is matched one-to-one with a plurality of battery cell groups 110, 120, and 130, and measures the voltage of the matched battery cell group among the battery cell groups 110, 120, and 130. can do.
  • the first sensor 210 can measure the voltage of the first battery cell group 110
  • the second sensor 220 can measure the voltage of the second battery cell group 120
  • the third sensor 230 may measure the voltage of the third battery cell group 130.
  • the plurality of sensors 200 may be composed of two sensors 210 and 220.
  • Each of the plurality of sensors 210 and 220 is matched one-to-one with a plurality of battery cell groups 110 and 120, and can measure the voltage of the matched battery cell group among the battery cell groups 110 and 120.
  • Each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 is electrically connected to the anode and cathode of each of the plurality of battery cells, and can repeatedly measure the voltage of each of the plurality of battery cells at a specific cycle.
  • Each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 repeatedly measures the voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 at regular intervals to provide voltage change data for each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. can be created.
  • Each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 transmits information about the voltage, current, and temperature of one of the measured battery cell groups 110, 120, and 130 to the battery pack management device 300. It can be passed on.
  • the plurality of sensors 210, 220, and 230 may manage and/or control the status and/or operation of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the plurality of sensors 210, 220, and 230 may manage and/or control the status and/or operation of a plurality of battery cells included in the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the plurality of sensors 210, 220, and 230 may manage charging and/or discharging of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the plurality of sensors 210, 220, and 230 measure the voltage and current of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 and/or the plurality of battery cells included in the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. , temperature, etc. can be monitored. Additionally, for monitoring by the plurality of sensors 210, 220, and 230, sensors not shown or various measurement sensors are additionally installed in the charge/discharge path of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 or at random locations. It can be.
  • the plurality of sensors 210, 220, and 230 may be configured to communicate with the battery pack management device 300.
  • the plurality of sensors 210, 220, and 230 may receive control signals, such as commands for controlling the battery cell group 110, 120, and 130, from the battery pack management device 300.
  • the plurality of sensors 210, 220, and 230 may transmit measured values from the above-described monitoring or parameters calculated therefrom to the battery pack management device 300.
  • a battery pack management system (PBMS, Pack Battery Management System) 300 controls the overall operation of the battery pack 1000 and can manage the state of the battery pack 1000.
  • PBMS Pack Battery Management System
  • the battery pack management device 300 may be configured to communicate with a plurality of sensors 210, 220, and 230.
  • the battery pack management device 300 may receive various data related to the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 from the plurality of sensors 210, 220, and 230.
  • the battery pack management device 300 manages a plurality of battery cells based on measured values such as voltage, current, and temperature of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 received from the plurality of sensors 210, 220, and 230.
  • a plurality of battery cells included in the group 110, 120, and 130 and/or the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 may be monitored.
  • the battery pack management device 300 monitors a plurality of battery cell groups 110, 120, 130 and/or parameters indicating the status of a plurality of battery cells included in the plurality of battery cell groups 110, 120, 130, e.g. For example, SOC (State of Charge) or SOH (State of Health) can be calculated.
  • SOC State of Charge
  • SOH State of Health
  • the battery pack 1000 includes measured values, such as voltage, current, and temperature, of a plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 received from a plurality of sensors 210, 220, and 230, and directly calculated values of the plurality of battery cell groups. (110, 120, 130) and/or a parameter indicating the state of a plurality of battery cells included in the plurality of battery cell groups 110, 120, 130, for example, State of Charge (SOC) or State of Health (SOH) Based on the above, it is possible to diagnose whether any one of the plurality of battery cells is abnormal.
  • SOC State of Charge
  • SOH State of Health
  • the battery pack management device 300 may transmit various control signals for controlling the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 to the plurality of sensors 210, 220, and 230. That is, the battery pack management device 300 may perform a function as a higher-level controller for the plurality of sensors 210, 220, and 230. Additionally, the battery pack management device 300 may function as a master controller when communicating with a plurality of sensors 210, 220, and 230 within the system.
  • the battery pack management device 300 can control the operation of the charging and discharging device. For example, the battery pack management device 300 can monitor the voltage of the battery pack 1000 and whether the charging and discharging device is broken.
  • the battery pack management device 300 can control the operation of a relay (not shown). For example, the battery pack management device 300 may short-circuit the relay 300 to supply power to the target device. Additionally, the sensor may short-circuit the relay when a charging device is connected to the battery pack 1000.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a battery pack management device according to an embodiment disclosed in this document.
  • the battery pack management device 300 may include a communication unit 310 and a controller 320.
  • the communication unit 310 may receive voltages of a plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 from a plurality of sensors 210, 220, and 230. Specifically, the communication unit 310 detects any one battery measured by each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 among the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 from each of the plurality of sensors 210, 220, and 230. The voltage of a cell group can be received.
  • the communication unit 310 may be connected to a plurality of sensors 210, 220, and 230 through a wired or wireless network.
  • the communication unit 310 may be connected to each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 through BlueTooth, Wi-Fi, ZigBee, CAN (Controller Area Network) communication, or Ethernet communication.
  • the controller 320 may calculate the median of the voltages of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. That is, the controller 320 can calculate the median voltage of all the plurality of battery cells 100. The controller 320 may determine whether the median voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 is within a threshold range. For example, the controller 320 may determine whether the median voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 is greater than 3.4V and less than 4.2V, which is the critical range.
  • the controller 320 may calculate the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. .
  • the first battery cell Group 110 measures the voltage of battery cells 1 to 14
  • the second battery cell group 120 measures the voltage of battery cells 15 to 28
  • the third battery cell group 130 measures 29.
  • the voltage of battery cells numbered through number 42 can be measured.
  • the controller 320 may calculate the median value of the voltage of battery cells Nos. 1 to 14 included in the first battery cell group 110 and Nos. 15 to 28 included in the second battery cell group 120.
  • the median of the voltages of the battery cells can be calculated, and the median of the voltages of battery cells numbered 29 to 42 included in the third battery cell group 130 can be calculated. That is, the controller 320 can calculate the median value of the voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 measured in real time.
  • the controller 320 may calculate the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. .
  • FIG. 3 is a graph showing a change in the median voltage of a group of battery cells over time according to an embodiment disclosed in this document.
  • the controller 320 may calculate a change in the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 over time.
  • the controller 320 may configure a plurality of battery cell groups ( 110, 120, 130) The change in the median value of each voltage can be calculated.
  • the controller 320 can calculate the voltage deviation of a plurality of battery cells included in each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 compared to the median value of the voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. there is.
  • the controller 320 may calculate the voltage deviation of each battery cell included in the battery cell group compared to the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the controller 320 may calculate a first median value, which is the median value of the voltage over time of the first battery cell group 110, and the median value of the voltage over time of the second battery cell group 120.
  • a second median value can be calculated
  • a third median value which is the median voltage over time of the third battery cell group 130, can be calculated.
  • the controller 320 may calculate the deviation of the voltage of each battery cell No. 1 to No. 14 belonging to the first battery cell group 110 compared to the first median value, and the deviation of the voltage of each battery cell No. 1 to No. 14 belonging to the first battery cell group 110 compared to the first median value.
  • the deviation of the voltage of each battery cell 15 to 28 belonging to the battery cell group 120 can be calculated, and the deviation of the voltage of battery cells 29 to 42 belonging to the third battery cell group 130 compared to the third median value.
  • the deviation of the voltage of each cell can be calculated.
  • the controller 320 may calculate the voltage deviation of battery cell number 1 by comparing the voltage of battery cell number 1 with the median voltage of the first battery cell group 110. For example, the controller 320 controls the first battery cell group ( The deviation of the voltage of the first battery cell compared to the first median value of 110) can be calculated.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a method of analyzing the voltage deviation of a battery cell of a controller according to an embodiment disclosed in this document.
  • the controller 320 may calculate the median voltage of all the plurality of battery cells 100. In step S101, the controller 320 may determine whether the median voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 is within the threshold range.
  • step S102 if the median value of the voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 is within the threshold range, the controller 320 determines the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. It can be calculated.
  • step S103 the controller 320 calculates the voltage deviation of the plurality of battery cells included in each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 compared to the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. can be calculated.
  • step S104 the controller 320 determines the maximum value of the positive deviation (+) and the maximum value of the negative deviation (-) among the voltage deviations of each of the plurality of battery cells in each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the value can be obtained.
  • a positive deviation can be calculated when the voltage of the battery cell exceeds the median value of the voltage of the battery cell group.
  • a negative deviation can be calculated when the voltage of a battery cell is less than the median value of the voltage of a group of battery cells.
  • the controller 320 may classify the deviation of the voltage of the first battery cell compared to the first median value of the first battery cell group 110 into positive deviation and negative deviation.
  • the positive deviation can be calculated when the voltage of the first battery cell exceeds the first median value of the first battery cell group 110.
  • the negative deviation can be calculated when the voltage of the first battery cell is less than the first median value of the first battery cell group 110.
  • step S104 referring again to FIG. 3, for example, the controller 320 determines the 'deviation a of the rest period after discharging (A), 'deviation b of the charging section (B), and 'discharging section' of the battery pack 1000. Deviation f of (D)' and 'deviation g of discharge section (D) can be calculated as the negative deviation of the battery cell. In step S104, for example, the controller 320 calculates 'deviation c of the charging section (B), 'deviation d of the resting section after charging (C)', and 'deviation e of the resting section after charging (C) to the battery. It can be calculated as the positive deviation of the cell.
  • step S104 the controller 320 may obtain the maximum value of the positive deviation and the maximum value of the negative deviation among the voltage deviations of each of the plurality of battery cells.
  • the controller 320 calculates 'deviation of the charging section (B) c, 'deviation of the resting section after charging (C) d, and 'difference of the resting section after charging (C) calculated as the positive deviation of the battery cell.
  • the largest value among the deviations e of C) can be calculated as the maximum value of positive deviation.
  • the controller 320 may calculate 'deviation d of the rest period after charging (C) as the maximum value of the positive deviation of the battery cell.
  • step S104 the controller 320 calculates 'deviation a of the resting section (A), 'deviation b of the charging section (B), and 'deviation b of the discharging section (D) calculated as the negative deviation of the battery cell.
  • the value with the largest absolute value between f' and 'deviation g of the discharge section (D) can be calculated as the maximum value of negative deviation.
  • the controller 320 may calculate the deviation a of the idle section (A) as the maximum value of the negative deviation of the battery cell.
  • step S105 the controller 320 may compare the voltage deviation of each of the plurality of battery cells 100 with a threshold value to diagnose whether one of the plurality of battery cells 100 is abnormal.
  • step S105 specifically, the controller 320 may determine whether the maximum value of the positive deviation of each of the plurality of battery cells 100 exceeds the upper limit threshold. In step S105, the controller 320 may also determine whether the maximum value of the negative deviation of each of the plurality of battery cells 100 is less than the lower limit threshold.
  • the upper limit threshold and lower limit threshold may be set based on the SOH of the plurality of battery cells 100 previously calculated by the controller 320.
  • step S105 the controller 320 may determine whether the upper limit threshold value of 'difference in rest period C after charging d, which is the maximum value of positive deviation of the battery cell, is exceeded. In step S105, the controller 320 may also determine whether the deviation a of the idle period A, which is the maximum value of the negative deviation of the battery cell, is less than the lower limit threshold.
  • step S106 the controller 320 determines that the maximum value of the positive deviation of any one battery cell among the plurality of battery cells 100 exceeds the upper limit threshold and the maximum value of the negative deviation of the battery cell is the lower limit threshold. If it is less than 100%, the battery cell can be diagnosed as abnormal.
  • the battery pack management device can detect an instantaneous voltage change in a battery cell based on the median voltage of a battery cell group and diagnose a defective battery cell early.
  • the battery pack management device 300 may diagnose the status of a plurality of battery cell groups by calculating the voltage change for each battery cell group.
  • the battery pack management device 300 calculates the voltage deviation of the battery cell based on the median value of the voltage of the battery cell group to prevent battery cell errors due to the voltage deviation of the battery cell that occurs as normal battery cell deterioration progresses. Diagnosis can be prevented.
  • the battery pack management device 300 may diagnose an abnormality in one of the plurality of battery cells by comparing the voltage change of each of the plurality of battery cells with the voltage change of the plurality of battery cell groups.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method of operating a battery pack management device according to an embodiment disclosed in this document.
  • the battery pack management device 300 may be substantially the same as the battery pack management device 300 described with reference to FIGS. 1 to 4, it will be briefly described below to avoid duplication of description.
  • the operating method of the battery pack management device includes receiving the voltage of a plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 from a plurality of sensors 210, 220, and 230 (S201), Calculating the median voltage of each of the groups 110, 120, and 130 (S202), comparing the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 to ) Calculating the voltage deviation of each of the plurality of battery cells (S203) and comparing the voltage deviation of each of the plurality of battery cells with a threshold value to diagnose whether any one of the plurality of battery cells is abnormal ( S204) may be included.
  • the communication unit 310 may receive the voltages of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 from the plurality of sensors 210, 220, and 230.
  • step S201 specifically, the communication unit 310 receives the data measured by each of the plurality of sensors 210, 220, and 230 among the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 from each of the plurality of sensors 210, 220, and 230.
  • the voltage of any one battery cell group can be received.
  • the controller 320 may calculate the median voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. That is, the controller 320 can calculate the median voltage of all the plurality of battery cells 100.
  • step S201 the controller 320 may determine whether the median voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 is within the threshold range.
  • step S201 if the median value of the voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 is within the threshold range, the controller 320 determines the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. It can be calculated. In step S201, that is, the controller 320 may calculate the median value of the voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 measured in real time.
  • step S202 if the median value of the voltage of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 is within the threshold range, the controller 320 determines the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. It can be calculated.
  • step S203 the controller 320 calculates the voltage deviation of the plurality of battery cells included in each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130 compared to the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130. can be calculated.
  • step S203 specifically, the controller 320 may calculate the voltage deviation of each battery cell included in the battery cell group compared to the median voltage of each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the controller 320 may calculate a first median value, which is the median value of the voltage over time of the first battery cell group 110, and the median value according to time of the second battery cell group 120.
  • a second median value which is the median value of the voltage
  • a third median value which is the median value of the voltage over time of the third battery cell group 130, can be calculated.
  • the controller 320 may calculate the deviation of the voltage of each of the battery cells 1 to 14 belonging to the first battery cell group 110 compared to the first median value, and the second The deviation of the voltage of each of the 15th to 28th battery cells belonging to the second battery cell group 120 compared to the median can be calculated, and the deviation of the voltage of the 29th battery cell belonging to the third battery cell group 130 compared to the third median.
  • the voltage deviation of each of battery cells numbered 42 through 42 can be calculated.
  • step S203 the controller 320 determines the maximum value of the positive deviation (+) and the maximum value of the negative deviation (-) among the voltage deviations of each of the plurality of battery cells in each of the plurality of battery cell groups 110, 120, and 130.
  • the value can be obtained.
  • a positive deviation can be calculated when the voltage of the battery cell exceeds the median value of the voltage of the battery cell group.
  • a negative deviation can be calculated when the voltage of a battery cell is less than the median value of the voltage of a group of battery cells.
  • the controller 320 may classify the deviation of the voltage of the first battery cell compared to the first median value of the first battery cell group 110 into positive deviation and negative deviation.
  • the positive deviation can be calculated when the voltage of the first battery cell exceeds the first median value of the first battery cell group 110.
  • the negative deviation can be calculated when the voltage of the first battery cell is less than the first median value of the first battery cell group 110.
  • step S204 the controller 320 may compare the voltage deviation of each of the plurality of battery cells 100 with a threshold value to diagnose whether one of the plurality of battery cells 100 is abnormal.
  • step S204 specifically, the controller 320 may determine whether the maximum value of the positive deviation of each of the plurality of battery cells 100 exceeds the upper limit threshold. In step S204, the controller 320 may also determine whether the maximum value of the negative deviation of each of the plurality of battery cells 100 is less than the lower limit threshold.
  • the upper limit threshold and lower limit threshold may be set based on the SOH of the plurality of battery cells 100 previously calculated by the controller 320.
  • step S204 the controller 320 determines that the maximum value of the positive deviation of any one battery cell among the plurality of battery cells 100 exceeds the upper limit threshold and the maximum value of the negative deviation of the battery cell is the lower limit threshold. If it is less than 100%, the battery cell can be diagnosed as abnormal.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the hardware configuration of a computing system implementing a battery pack management device according to an embodiment disclosed in this document.
  • the computing system 2000 may include an MCU 21000, a memory 2200, an input/output I/F 2300, and a communication I/F 2400. there is.
  • the MCU 21000 executes various programs (e.g., battery pack management device operation programs) stored in the memory 2200, processes these programs various data, and operates the battery pack management device shown in FIG. 1 above. It may be a processor that performs the functions of 300.
  • programs e.g., battery pack management device operation programs
  • the memory 2200 may store various programs related to the operation of the battery pack management device 300. Additionally, the memory 2200 may store operating data of the battery pack management device 300.
  • the memory 2200 may be a volatile memory or a non-volatile memory.
  • the memory 2200 as a volatile memory may use RAM, DRAM, SRAM, etc.
  • the memory 2200 as a non-volatile memory may be ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, flash memory, etc.
  • the examples of memories 2200 listed above are merely examples and are not limited to these examples.
  • the input/output I/F 2300 is an interface that connects input devices such as a keyboard, mouse, and touch panel (not shown) and output devices such as a display (not shown) and the MCU 21000 to transmit and receive data. can be provided.
  • the communication I/F 2400 is a component that can transmit and receive various data with a server, and may be various devices that can support wired or wireless communication. For example, programs or various data for resistance measurement and abnormality diagnosis can be transmitted and received from a separately provided external server through the communication I/F 2400.

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치는 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 측정하는 복수의 센서 각각으로부터 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하는 통신부 및 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 11월 11일자로 출원된 대한민국 특허출원 제10-2022-0151065호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
기술분야
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 복수의 배터리 팩(Pack)에 대용량의 전기 에너지를 저장한다. 에너지 저장 시스템의 배터리 팩은 전기를 충전 및 방전하는 과정에서 발생하는 화학적 반응으로 열이 발생할 수 있고, 이러한 열은 배터리 팩의 성능 및 수명을 손상시킬 수 있다. 따라서 배터리 팩의 온도, 전압 및 전류를 모니터링하는 배터리 팩 관리 장치(PBMS, Pack Battery Management System)가 구동되어 배터리 팩의 상태를 예측하고 배터리 팩을 관리할 수 있다.
배터리 팩은 생산 과정에서 양산성을 확보하기 위해 동일한 설계를 갖는 복수의 배터리 셀들을 결합하여 제조된다. 배터리 팩 내부에 특정 개별 셀의 전압 이상 거동의 발생 시 배터리 팩 내부의 연쇄 발화가 발생할 수 있어, 배터리 팩 관리 장치는 전압 이상 거동이 발생한 배터리 셀을 진단하여야 한다. 그러나 종래의 배터리 팩 관리 장치의 배터리 셀의 전압 이상 거동을 감지하기 위한 방법은 단일 배터리 셀의 전압 대비 평균 배터리 셀의 전압의 감소율을 계산하거나 온도의 급격한 변화를 측정하였으나, 배터리 팩 내부의 노이즈로 인한 전압 흔들림 및 배터리 셀의 순간적인 전압 변동을 검출하지 못하여 배터리 셀의 전압 이상 거동을 감지하기 어려운 문제가 있다.
본 문서에 개시되는 실시예들의 일 목적은 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 기초로 배터리 셀의 순간적인 전압 변동을 검출하여 이상 배터리 셀을 조기에 진단할 수 있는 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치는 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 측정하는 복수의 센서 각각으로부터 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하는 통신부 및 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 통신부는 상기 복수의 센서 각각으로부터 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 복수의 센서 각각이 측정한 상기 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하고, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 임계 범위 이내 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값이 상기 임계 범위 이내인 경우, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차 중 양의 편차의 최대 값과 음의 편차의 최대 값을 획득할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 양의 편차의 최대 값의 상한 임계값 초과 여부를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 음의 편차의 최대 값의 하한 임계값 미만 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 상기 양의 편차의 최대 값이 상기 상한 임계값을 초과하고, 상기 배터리 셀의 상기 음의 편차의 최대 값이 상기 하한 임계값 미만인 경우 상기 배터리 셀을 이상 진단할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법은 복수의 센서 각각으로부터 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하는 단계, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하는 단계, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하는 단계 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 복수의 센서 각각으로부터 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하는 단계는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 복수의 센서 각각이 측정한 상기 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 임계 범위 이내 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하는 단계는 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값이 상기 임계 범위 이내인 경우, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하는 단계는 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차 중 양의 편차의 최대 값과 음의 편차의 최대 값을 획득할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 양의 편차의 최대 값의 상한 임계값 초과 여부를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 음의 편차의 최대 값의 상기 하한 임계값 미만 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계는 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 상기 양의 편차의 최대 값이 상기 상한 임계값을 초과하고, 상기 배터리 셀의 상기 음의 편차의 최대 값이 상기 하한 임계값 미만인 경우 상기 배터리 셀을 이상 진단할 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법에 따르면 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 기초로 배터리 셀의 순간적인 전압 변동을 검출하여 이상 배터리 셀을 조기에 진단할 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 셀 그룹의 시간에 따른 전압의 중앙값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컨트롤러의 배터리 셀의 전압 편차를 분석하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치를 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 문서에 개시된 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에 개시된 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 복수의 배터리 셀(100), 충방전 장치(미도시), 복수의 센서(200) 및 배터리 팩 관리 장치(300)를 포함할 수 있다.
배터리 팩(1000)은 대상 장치(미도시)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해, 배터리 팩(1000)은 대상 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 대상 장치는 배터리 팩(1000)으로부터 전원을 공급받아 동작하는 전기적, 전자적, 또는 기계적인 장치를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 대상 장치는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System) 또는 전기 자동차(EV)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따라 복수의 배터리 셀(100)은 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)으로 이루어 질 수 있다. 도 1에서는 배터리 셀 그룹들이 3개인 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 배터리 셀(100)은 n(n은 2이상의 자연수)개의 배터리 셀 그룹을 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 복수의 배터리 셀(100)이 42개의 배터리 셀을 포함하는 경우, 복수의 배터리 셀(100)은 3개의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)을 포함하며 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각은 14개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어 복수의 배터리 셀(100)이 28개의 배터리 셀을 포함하는 경우, 복수의 배터리 셀(100)은 2개의 배터리 셀 그룹(110, 120)을 포함하며 배터리 셀 그룹(110, 120) 각각은 14개의 배터리 셀을 포함할 수 있다.
복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)은 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀은 전기 에너지를 충방전하여 사용할 수 있는 배터리의 기본 단위로, 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
배터리 셀은 전극 제조 공정, 조립 공정 및 화성 공정 등을 포함하는 일련의 제조 공정을 통하여 제조될 수 있고, 제조된 배터리 셀은 서로 직렬 혹은 병렬로 연결되고 케이스 구조물에 매입되어 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)으로 구현될 수 있다. 완성된 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)은 서로 직렬 혹은 병렬로 연결되고 케이스 구조물에 매입되어 배터리 팩(1000)으로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)은 복수의 배터리 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 개수는 서로 동일할 수 있다.
일 실시예에 따라, 복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 복수의 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도 등을 모니터링하는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다. 이하에서 복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 BMIC로 구현되는 것을 예로 들어 설명한다.
복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 측정할 수 있다. 구체적으로 복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)과 일대일로 매칭될 수 있다. 도 1에서는 복수의 센서(210, 220, 230)들이 3개인 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 센서(210, 220, 230)는 n(n은 2이상의 자연수)개의 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들어, 복수의 배터리 셀(100)이 3개의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)으로 이루어지는 경우, 복수의 센서(200)는 3개의 센서(210, 220, 230)로 구성될 수 있다. 복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)과 일대일로 매칭되어, 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 중 매칭된 배터리 셀 그룹의 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(210)는 제1 배터리 셀 그룹(110)의 전압을 측정할 수 있고, 제2 센서(220)는 제2 배터리 셀 그룹(120)의 전압을 측정할 수 있고, 제3 센서(230)는 제3 배터리 셀 그룹(130)의 전압을 측정할 수 있다.
또한, 예를 들어, 복수의 배터리 셀(100)이 2개의 배터리 셀 그룹(110, 120)으로 이루어지는 경우, 복수의 센서(200)는 2개의 센서(210, 220)로 구성될 수 있다. 복수의 센서(210, 220) 각각은 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120)과 일대 일로 매칭되어, 배터리 셀 그룹(110, 120) 중 매칭된 배터리 셀 그룹의 전압을 측정할 수 있다.
복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 복수의 배터리 셀 각각의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되어, 특정 주기로 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 반복 측정할 수 있다. 복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압을 일정 주기로 반복 측정하여 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압 변화 데이터를 생성할 수 있다.
복수의 센서(210, 220, 230) 각각은 측정한 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압, 전류 및 온도 등에 대한 정보를 배터리 팩 관리 장치(300)로 전달할 수 있다.
복수의 센서(210, 220, 230)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서(210, 220, 230)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)에 포함된 복수의 배터리 셀들의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 복수의 센서(210, 220, 230)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 충전 및/또는 방전을 관리할 수 있다.
복수의 센서(210, 220, 230)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 및/또는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)에 포함된 복수의 배터리 셀들 각각의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 할 수 있다. 그리고 복수의 센서(210, 220, 230)에 의한 모니터링을 위해 도시하지 않은 센서나 각종 측정 센서가 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 충방전 경로, 또는 임의의 위치에 추가로 설치될 수 있다.
복수의 센서(210, 220, 230)는 배터리 팩 관리 장치(300)와 통신하도록 구성될 수 있다. 복수의 센서(210, 220, 230)는 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)을 제어하기 위한 명령 등의 제어 신호를 배터리 팩 관리 장치(300)로부터 수신할 수 있다. 복수의 센서(210, 220, 230)는 상술한 모니터링에 의한 측정값이나 그로부터 산출한 파라미터 등을 배터리 팩 관리 장치(300)로 전송할 수 있다.
배터리 팩 관리 장치(PBMS, Pack Battery Management System)(300)는 배터리 팩(1000)의 전반적인 동작을 제어하며, 배터리 팩(1000)의 상태를 관리할 수 있다.
구체적으로 배터리 팩 관리 장치(300)는 복수의 센서(210, 220, 230)와 통신하도록 구성될 수 있다. 배터리 팩 관리 장치(300)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)에 관련된 각종 데이터를 복수의 센서(210, 220, 230)로부터 수신할 수 있다. 배터리 팩 관리 장치(300)는 복수의 센서(210, 220, 230)로부터 수신한 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 및 또는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)에 포함된 복수의 배터리 셀들을 모니터링할 수 있다.
배터리 팩 관리 장치(300)는 모니터링 한 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 및 또는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)에 포함된 복수의 배터리 셀들의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC(State of Charge)나 SOH(State of Health) 등을 산출할 수 있다.
배터리 팩(1000)은 복수의 센서(210, 220, 230)로부터 수신한 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압, 전류, 온도 등의 측정값 및 직접 산출한 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 및 또는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)에 포함된 복수의 배터리 셀들의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC(State of Charge)나 SOH(State of Health) 등을 기초로 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단할 수 있다.
또한, 배터리 팩 관리 장치(300)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)을 제어하기 위한 각종 제어 신호를 복수의 센서(210, 220, 230)로 전송할 수 있다. 즉, 배터리 팩 관리 장치(300)는 복수의 센서(210, 220, 230)들에 대하여 상위 제어기로서의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 배터리 팩 관리 장치(300)는 시스템 내에서 복수의 센서(210, 220, 230)들과 통신을 수행함에 있어서 마스터 제어기로서의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 배터리 팩 관리 장치(300)는 충방전 장치의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩 관리 장치(300)는 배터리 팩(1000)의 전압을 모니터링할 수 있으며, 충방전 장치의 고장 여부 등을 모니터링할 수 있다.
배터리 팩 관리 장치(300)는 릴레이(미도시)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩 관리 장치(300)는 대상 장치에 전원을 공급하기 위해 릴레이(300)를 단락시킬 수 있다. 또한, 센서는 배터리 팩(1000)에 충전 장치가 연결되는 경우 릴레이를 단락시킬 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
이하에서 도 2를 참조하여 배터리 팩 관리 장치(300)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다. 도 2를 참조하면, 배터리 팩 관리 장치(300)는 통신부(310) 및 컨트롤러(320)를 포함할 수 있다.
통신부(310)는 복수의 센서(210, 220, 230)로부터 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압을 수신할 수 있다. 구체적으로 통신부(310)는 복수의 센서(210, 220, 230) 각각으로부터 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 중 복수의 센서(210, 220, 230) 각각이 측정한 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신할 수 있다.
통신부(310)는 유무선 네트워크를 통해 복수의 센서(210, 220, 230)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신부(310)는 복수의 센서(210, 220, 230) 각각에 BlueTooth, Wi-Fi, ZigBee, CAN(Controller Area Network) 통신 또는 이더넷 (Ethernet) 통신을 통해 연결될 수 있다.
컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값(Median)을 산출할 수 있다. 즉, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 전체의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다. 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값 임계 범위 이내 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값이 임계 범위인 3.4V초과 및 4.2V 미만 여부를 판단할 수 있다.
컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값이 임계 범위 이내인 경우, 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
예를 들어, 42개의 배터리 셀이 총 3개의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)으로 구성되어 각 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)이 14개의 배터리 셀을 포함하는 경우, 제1 배터리 셀 그룹(110)은 1번 내지 14번 배터리 셀의 전압을 측정하고, 제2 배터리 셀 그룹(120)은 15번 내지 28번 배터리 셀의 전압을 측정하고, 제3 배터리 셀 그룹(130)은 29번 내지 42번 배터리 셀의 전압을 측정할 수 있다.
여기서 컨트롤러(320)는 제1 배터리 셀 그룹(110)에 포함된 1번 내지 14번 배터리 셀의 전압의 중앙값을 산출할 수 있고, 제2 배터리 셀 그룹(120)에 포함된 15번 내지 28번 배터리 셀의 전압의 중앙값을 산출할 수 있고, 제3 배터리 셀 그룹(130)에 포함된 29번 내지 42번 배터리 셀의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다. 즉, 컨트롤러(320)는 실시간으로 측정되는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값이 임계 범위 이내인 경우, 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 셀 그룹의 시간에 따른 전압의 중앙값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 시간에 따른 전압의 중앙값의 변화를 산출할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(320)는 배터리 팩(1000)의 방전 후 휴지 구간(A), 충전 구간(B), 충전 후 휴지 구간(C) 및 방전 구간(D) 동안의 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값의 변화를 산출할 수 있다.
컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출할 수 있다.
구체적으로, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값 대비 배터리 셀 그룹에 포함된 배터리 셀 각각의 전압 편차를 산출할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(320)는 제1 배터리 셀 그룹(110)의 시간에 따른 전압의 중앙값인 제1 중앙값을 산출할 수 있고, 제2 배터리 셀 그룹(120)의 시간에 따른 전압의 중앙값인 제2 중앙값을 산출할 수 있고, 제3 배터리 셀 그룹(130)의 시간에 따른 전압의 중앙값인 제3 중앙값을 산출할 수 있다.
또한, 예를 들어 컨트롤러(320)는 제1 중앙값 대비 제1 배터리 셀 그룹(110)에 속한 1번 배터리 셀 내지 14번 배터리 셀 각각의 전압의 편차를 산출할 수 있고, 제2 중앙값 대비 제2 배터리 셀 그룹(120)에 속한 15번 배터리 셀 내지 28번 배터리 셀 각각의 전압의 편차를 산출할 수 있고, 제3 중앙값 대비 제3 배터리 셀 그룹(130)에 속한 29번 배터리 셀 내지 42번 배터리 셀 각각의 전압의 편차를 산출할 수 있다.
예를 들어 컨트롤러(320)는 1번 배터리 셀의 전압을 제1 배터리 셀 그룹(110)의 전압의 중앙값과 비교하여 1번 배터리 셀의 전압 편차를 산출할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(320)는 배터리 팩(1000)의 방전 후 휴지 구간(A), 충전 구간(B), 충전 후 휴지 구간(C) 및 방전 구간(D) 동안의 제1 배터리 셀 그룹(110)의 제1 중앙값 대비 1번 배터리 셀의 전압의 편차를 산출할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컨트롤러의 배터리 셀의 전압 편차를 분석하는 방법을 나타내는 도면이다.
이하에서는 도 4를 참조하여 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차에 기초하여 배터리 셀을 진단하는 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저 S101 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 전체의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다. S101 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값 임계 범위 이내 여부를 판단할 수 있다.
S102 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값이 임계 범위 이내인 경우, 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
S103 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출할 수 있다.
S104 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차 중 양의 편차(+)의 최대 값과 음의 편차(-)의 최대 값을 획득할 수 있다. 여기서 양의 편차는 배터리 셀의 전압이 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 초과인 경우에 산출될 수 있다. 그리고 음의 편차는 배터리 셀의 전압이 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 미만인 경우 산출될 수 있다.
S104 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(320)는 제1 배터리 셀 그룹(110)의 제1 중앙값 대비 1번 배터리 셀의 전압의 편차를 양의 편차와 음의 편차로 구분할 수 있다. 여기서 양의 편차는 1번 배터리 셀의 전압이 제1 배터리 셀 그룹(110)의 제1 중앙값의 초과인 경우 산출될 수 있다. 그리고 음의 편차는 1번 배터리 셀의 전압이 제1 배터리 셀 그룹(110)의 제1 중앙값의 미만인 경우 산출될 수 있다.
S104 단계에서, 도 3을 다시 참조하면, 예를 들어 컨트롤러(320)는 배터리 팩(1000)의 '방전 후 휴지 구간(A)의 편차 ⓐ, '충전 구간(B)의 편차 ⓑ, '방전 구간(D)의 편차 ⓕ'및 '방전 구간(D)의 편차 ⓖ를 배터리 셀의 음의 편차로 산출할 수 있다. S104 단계에서, 또한, 예를 들어 컨트롤러(320)는 '충전 구간(B)의 편차 ⓒ, '충전 후 휴지 구간(C)의 편차 ⓓ'및 '충전 후 휴지 구간(C)의 편차 ⓔ를 배터리 셀의 양의 편차로 산출할 수 있다.
S104 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차 중 양의 편차의 최대 값과 음의 편차의 최대 값을 획득할 수 있다. S104 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(320)는 배터리 셀의 양의 편차로 산출된 '충전 구간(B)의 편차 ⓒ, '충전 후 휴지 구간(C)의 편차 ⓓ및 '충전 후 휴지 구간(C)의 편차 ⓔ중 가장 큰 값을 양의 편차의 최대 값으로 산출할 수 있다. S104 단계에서, 예를 들어 컨트롤러(320)는 '충전 후 휴지 구간(C)의 편차 ⓓ를 배터리 셀의 양의 편차의 최대 값으로 산출할 수 있다.
S104 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(320)는 배터리 셀의 음의 편차로 산출된 '휴지 구간(A)의 편차 ⓐ, '충전 구간(B)의 편차 ⓑ, '방전 구간(D)의 편차 ⓕ'및 '방전 구간(D)의 편차 ⓖ중 가장 절대값이 큰 값을 음의 편차의 최대 값으로 산출할 수 있다. 예를 들어 컨트롤러(320)는 '휴지 구간(A)의 편차 ⓐ를 배터리 셀의 음의 편차의 최대 값으로 산출할 수 있다.
S105 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 각각의 전압 편차를 임계값과 비교하여 복수의 배터리 셀(100) 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단할 수 있다.
S105 단계에서, 구체적으로 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 각각의 양의 편차의 최대 값의 상한 임계값 초과 여부를 판단할 수 있다. S105 단계에서, 또한, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 각각의 음의 편차의 최대 값의 하한 임계값 미만 여부를 판단할 수 있다. 여기서 상한 임계값 및 하한 임계값은 컨트롤러(320)가 기 산출한 복수의 배터리 셀(100)의 SOH에 기반하여 설정될 수 있다.
S105 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(320)는 배터리 셀의 양의 편차의 최대 값인 '충전 후 휴지 구간(C)의 편차 ⓓ의 상한 임계값의 초과 여부를 판단할 수 있다. S105 단계에서, 또한, 컨트롤러(320)는 배터리 셀의 음의 편차의 최대 값인 '휴지 구간(A)의 편차 ⓐ의 하한 임계값의 미만 여부를 판단할 수 있다.
S106 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 중 어느 하나의 배터리 셀의 양의 편차의 최대 값이 상한 임계값을 초과하고, 배터리 셀의 음의 편차의 최대 값이 하한 임계값 미만인 경우 배터리 셀을 이상 진단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치는 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 기초로 배터리 셀의 순간적인 전압 변동을 검출하여 이상 배터리 셀을 조기에 진단할 수 있다.
또한, 배터리 팩 관리 장치(300)는 배터리 셀 그룹 별 전압 변화를 산출하여 복수의 배터리 셀 그룹의 상태를 진단할 수 있다.
또한, 배터리 팩 관리 장치(300)는 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 기초로 배터리 셀의 전압 편차를 산출하여, 정상적인 배터리 셀의 퇴화가 진행되면서 발생하는 배터리 셀의 전압 편차로 인한 배터리 셀의 오진단을 미연에 방지할 수 있다.
배터리 팩 관리 장치(300)는 복수의 배터리 셀 그룹의 전압 변화 대비 복수의 배터리 셀 각각의 전압 변화를 비교하여 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상을 진단할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
배터리 팩 관리 장치(300)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 배터리 팩 관리 장치(300)와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 이하에서는 설명의 중복을 피하기 위하여 간략히 설명한다.
도 5를 참조하면 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법은 복수의 센서(210, 220, 230)로부터 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압을 수신하는 단계(S201), 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출하는 단계(S202), 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하는 단계(S203) 및 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차를 임계값과 비교하여 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계(S204)를 포함할 수 있다.
이하에서는 S201 단계 내지 S204 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
S201 단계에서, 통신부(310)는 복수의 센서(210, 220, 230)로부터 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압을 수신할 수 있다.
S201 단계에서, 구체적으로 통신부(310)는 복수의 센서(210, 220, 230) 각각으로부터 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 중 복수의 센서(210, 220, 230) 각각이 측정한 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신할 수 있다.
S201 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값(Median)을 산출할 수 있다. 즉, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 전체의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
S201 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값 임계 범위 이내 여부를 판단할 수 있다.
S201 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값이 임계 범위 이내인 경우, 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다. S201 단계에서, 즉, 컨트롤러(320)는 실시간으로 측정되는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
S202 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130)의 전압의 중앙값이 임계 범위 이내인 경우, 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값을 산출할 수 있다.
S203 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출할 수 있다.
S203 단계에서, 구체적으로, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 전압의 중앙값 대비 배터리 셀 그룹에 포함된 배터리 셀 각각의 전압 편차를 산출할 수 있다.
S203 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(320)는 제1 배터리 셀 그룹(110)의 시간에 따른 전압의 중앙값인 제1 중앙값을 산출할 수 있고, 제2 배터리 셀 그룹(120)의 시간에 따른 전압의 중앙값인 제2 중앙값을 산출할 수 있고, 제3 배터리 셀 그룹(130)의 시간에 따른 전압의 중앙값인 제3 중앙값을 산출할 수 있다.
S203 단계에서, 또한, 예를 들어 컨트롤러(320)는 제1 중앙값 대비 제1 배터리 셀 그룹(110)에 속한 1번 배터리 셀 내지 14번 배터리 셀 각각의 전압의 편차를 산출할 수 있고, 제2 중앙값 대비 제2 배터리 셀 그룹(120)에 속한 15번 배터리 셀 내지 28번 배터리 셀 각각의 전압의 편차를 산출할 수 있고, 제3 중앙값 대비 제3 배터리 셀 그룹(130)에 속한 29번 배터리 셀 내지 42번 배터리 셀 각각의 전압의 편차를 산출할 수 있다.
S203 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀 그룹(110, 120, 130) 각각의 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차 중 양의 편차(+)의 최대 값과 음의 편차(-)의 최대 값을 획득할 수 있다. 여기서 양의 편차는 배터리 셀의 전압이 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 초과인 경우에 산출될 수 있다. 그리고 음의 편차는 배터리 셀의 전압이 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 미만인 경우 산출될 수 있다.
S203 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(320)는 제1 배터리 셀 그룹(110)의 제1 중앙값 대비 1번 배터리 셀의 전압의 편차를 양의 편차와 음의 편차로 구분할 수 있다. 여기서 양의 편차는 1번 배터리 셀의 전압이 제1 배터리 셀 그룹(110)의 제1 중앙값의 초과인 경우 산출될 수 있다. 그리고 음의 편차는 1번 배터리 셀의 전압이 제1 배터리 셀 그룹(110)의 제1 중앙값의 미만인 경우 산출될 수 있다.
S204 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 각각의 전압 편차를 임계값과 비교하여 복수의 배터리 셀(100) 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단할 수 있다.
S204 단계에서, 구체적으로 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 각각의 양의 편차의 최대 값의 상한 임계값 초과 여부를 판단할 수 있다. S204 단계에서, 또한, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 각각의 음의 편차의 최대 값의 하한 임계값 미만 여부를 판단할 수 있다. 여기서 상한 임계값 및 하한 임계값은 컨트롤러(320)가 기 산출한 복수의 배터리 셀(100)의 SOH에 기반하여 설정될 수 있다.
S204 단계에서, 컨트롤러(320)는 복수의 배터리 셀(100) 중 어느 하나의 배터리 셀의 양의 편차의 최대 값이 상한 임계값을 초과하고, 배터리 셀의 음의 편차의 최대 값이 하한 임계값 미만인 경우 배터리 셀을 이상 진단할 수 있다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치를 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(2000)은 MCU(21000), 메모리(2200), 입출력 I/F(2300) 및 통신 I/F(2400)를 포함할 수 있다.
MCU(21000)는 메모리(2200)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 배터리 팩 관리 장치 작동 프로그램)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 1에 나타낸 배터리 팩 관리 장치(300)의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(2200)는 배터리 팩 관리 장치(300)의 작동에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(2200)는 배터리 팩 관리 장치(300)의 작동 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(2200)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(2200)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(2200)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(2200)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(2200)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(2300)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(21000) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(2400)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(2400)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 저항 측정 및 이상 진단을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
1000: 배터리 팩
100: 복수의 배터리 셀
110: 제1 배터리 셀 그룹
120: 제2 배터리 셀 그룹
130: 제3 배터리 셀 그룹
120: 센서
210: 제1 센서
220: 제2 센서
230: 제3 센서
300: 배터리 팩 관리 장치
310: 통신부
320: 컨트롤러
2000: 컴퓨팅 시스템
21000: MCU
2200: 메모리
2300: 입출력 I/F
2400: 통신 I/F

Claims (12)

  1. 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 측정하는 복수의 센서 각각으로부터 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하는 통신부; 및
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하고,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하고,
    상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 컨트롤러를 포함하는 배터리 팩 관리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 복수의 센서 각각으로부터 상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 복수의 센서 각각이 측정한 상기 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하고,
    상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 임계 범위 이내 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값이 상기 임계 범위 이내인 경우, 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하고,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차 중 양의 편차의 최대 값과 음의 편차의 최대 값을 획득하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 양의 편차의 최대 값의 상한 임계값 초과 여부를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 음의 편차의 최대 값의 하한 임계값 미만 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 상기 양의 편차의 최대 값이 상기 상한 임계값을 초과하고,
    상기 배터리 셀의 상기 음의 편차의 최대 값이 상기 하한 임계값 미만인 경우 상기 배터리 셀을 이상 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
  7. 복수의 센서 각각으로부터 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하는 단계;
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하는 단계; 및
    상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계를 포함하는 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 각각으로부터 복수의 배터리 셀 그룹 중 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하는 단계는
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 중 상기 복수의 센서 각각이 측정한 상기 어느 하나의 배터리 셀 그룹의 전압을 수신하고,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값을 산출하고, 상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값의 임계 범위 이내 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하는 단계는
    상기 복수의 배터리 셀 그룹의 전압의 중앙값이 상기 임계 범위 이내인 경우,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 그룹 각각의 전압의 중앙값 대비 복수의 배터리 셀의 전압 편차를 산출하는 단계는
    상기 복수의 배터리 셀 그룹의 상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 전압 편차 중 양의 편차의 최대 값과 음의 편차의 최대 값을 획득하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계는
    상기 복수의 배터리 셀 각각의 상기 양의 편차의 최대 값의 상한 임계값 초과 여부를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 음의 편차의 최대 값의 상기 하한 임계값 미만 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압 편차를 임계값과 비교하여 상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 이상 여부를 진단하는 단계는
    상기 복수의 배터리 셀 중 어느 하나의 배터리 셀의 상기 양의 편차의 최대 값이 상기 상한 임계값을 초과하고,
    상기 배터리 셀의 상기 음의 편차의 최대 값이 상기 하한 임계값 미만인 경우 상기 배터리 셀을 이상 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치의 동작 방법.
PCT/KR2023/017950 2022-11-11 2023-11-09 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법 WO2024101908A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220151065A KR20240069504A (ko) 2022-11-11 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR10-2022-0151065 2022-11-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024101908A1 true WO2024101908A1 (ko) 2024-05-16

Family

ID=91033267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/017950 WO2024101908A1 (ko) 2022-11-11 2023-11-09 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024101908A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120026966A (ko) * 2010-09-10 2012-03-20 히다치 비클 에너지 가부시키가이샤 전지 컨트롤러 및 전압 이상 검출 방법
JP2013190292A (ja) * 2012-03-13 2013-09-26 Toyota Motor Corp 電池の検査装置及び電池の検査方法
KR102362208B1 (ko) * 2019-11-15 2022-02-10 삼성에스디아이 주식회사 이상 셀 검출 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 이상 셀 검출 방법
KR20220074797A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법, 배터리 팩 및 자동차
KR20220146255A (ko) * 2021-04-23 2022-11-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120026966A (ko) * 2010-09-10 2012-03-20 히다치 비클 에너지 가부시키가이샤 전지 컨트롤러 및 전압 이상 검출 방법
JP2013190292A (ja) * 2012-03-13 2013-09-26 Toyota Motor Corp 電池の検査装置及び電池の検査方法
KR102362208B1 (ko) * 2019-11-15 2022-02-10 삼성에스디아이 주식회사 이상 셀 검출 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 이상 셀 검출 방법
KR20220074797A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법, 배터리 팩 및 자동차
KR20220146255A (ko) * 2021-04-23 2022-11-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021049753A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2021002658A1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 관리 방법
WO2021107323A1 (ko) 배터리 셀 이상 퇴화 진단 장치 및 방법
WO2022015025A1 (ko) 배터리 밸브 및 이를 포함하는 배터리
WO2020166827A1 (ko) 슬레이브 bms 점검 시스템 및 방법
WO2022154354A1 (ko) 배터리 시스템 진단 장치 및 방법
WO2022149917A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2021230642A1 (ko) 배터리를 진단하기 위한 장치 및 그 방법
WO2020054924A1 (ko) 배터리의 상태를 셀 단위로 진단하는 장치 및 방법
WO2021066394A1 (ko) 병렬 연결 셀의 연결 고장 검출 방법 및 시스템
WO2024101908A1 (ko) 배터리 팩 관리 장치 및 그것의 동작 방법
WO2020166840A1 (ko) 배터리 셀 이상 판단 장치 및 방법
WO2023282713A1 (ko) 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법
WO2023063625A1 (ko) 배터리 진단 장치, 배터리 팩, 전기 차량, 및 배터리 진단 방법
WO2023013961A1 (ko) 배터리 검사 장치 및 배터리 검사 시스템
WO2023287180A1 (ko) 배터리 진단 장치, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 진단 방법
WO2022075628A1 (ko) 배터리 퇴화도 산출 방법 및 배터리 퇴화도 산출 장치
WO2022019703A1 (ko) 배터리를 진단하기 위한 장치 및 그 방법
WO2022124773A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2021040306A1 (ko) 배터리 soh 예측 방법 및 이를 적용한 배터리 팩
WO2024058433A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
WO2021066393A1 (ko) 병렬 연결 셀의 연결 고장 검출 방법 및 시스템
WO2024029746A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
WO2024080484A1 (ko) 누설 전류 감지를 위한 배터리 진단 장치 및 방법
WO2024101960A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법