WO2025100910A1 - 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법 - Google Patents

배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법 Download PDF

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battery
smoothing
voltage
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엄지용
김경모
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Embodiments disclosed in this document relate to a battery management device and a battery management method.
  • a secondary battery is a battery that can be recharged and discharged, and includes both conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, and recent lithium-ion batteries.
  • lithium-ion batteries have the advantage of having a much higher energy density than conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, etc.
  • lithium-ion batteries can be manufactured to be small and lightweight, so they are used as a power source for mobile devices.
  • lithium-ion batteries are receiving attention as a next-generation energy storage medium as their scope of use has expanded to power sources for electric vehicles.
  • a battery management device and a battery management method are provided for detecting a defective battery cell by applying exponential smoothing to raw battery data.
  • a battery management device includes a communication unit that receives battery data including voltage data of a battery cell, a control unit that generates discharge capacity change rate data based on the battery data, smoothes the voltage data and the discharge capacity change rate data to obtain voltage smoothing data and discharge capacity smoothing data, and determines the battery cell as defective based on whether the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfy a defective determination condition.
  • the above control unit can exponentially smooth the voltage data and the discharge capacity change rate data based on a smoothing coefficient applied to exponential smoothing.
  • the above control unit can obtain a predicted value as a weighted average of past predicted values and past observed values and exponentially smooth the voltage data and the discharge capacity change rate data.
  • the control unit can determine the battery cell as defective based on the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data simultaneously satisfying the defective determination condition within a preset determination interval.
  • the control unit may determine that the above-described failure judgment condition is satisfied based on the voltage smoothing data being smaller than the voltage average of the plurality of battery cells during a preset unit time and the discharge capacity smoothing data being larger than the discharge capacity change rate of the plurality of battery cells during the unit time.
  • the control unit may determine that the defective judgment condition is satisfied based on the number of times the voltage smoothing data is less than the voltage average and the number of times the discharge capacity smoothing data exceeds the discharge capacity change rate within the judgment interval being equal to or greater than a preset reference number.
  • the above control unit can transmit information about the battery cell determined to be defective to an external device through the communication unit.
  • a battery management method includes receiving battery data including voltage data of a battery cell, generating discharge capacity change rate data based on the battery data, smoothing the voltage data and the discharge capacity change rate data to obtain voltage smoothing data and discharge capacity smoothing data, and determining the battery cell as defective based on the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfying a defective determination condition.
  • Smoothing the voltage data and the discharge capacity change rate data may include exponentially smoothing the voltage data and the discharge capacity change rate data based on a smoothing coefficient applied to exponential smoothing.
  • Determining the battery cell as defective may include determining the battery cell as defective based on the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data simultaneously satisfying the defective determination condition within a preset determination interval.
  • a battery management method may further include determining that the defective judgment condition is satisfied based on the voltage smoothing data being smaller than an average of voltages of a plurality of battery cells during a preset unit time, and the discharge capacity smoothing data being larger than a rate of change in discharge capacity of a plurality of battery cells during the unit time.
  • a battery management method may further include determining that the defective judgment condition is satisfied based on a number of times that the voltage smoothing data is less than the voltage average and a number of times that the discharge capacity smoothing data exceeds the discharge capacity change rate within the judgment interval being equal to or greater than a preset reference number.
  • a battery management method may further include transmitting information about the battery cell determined to be defective to an external device through a communication unit.
  • the detection efficiency of an assembled defective battery cell can be increased by utilizing smoothed data, and the risk of fire during battery use can be minimized through early detection of an assembled defective battery cell.
  • FIG. 1 illustrates a block diagram of a typical battery system including a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 2 illustrates a block diagram showing the configuration of a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 3 schematically illustrates a flow chart for determining whether a battery is defective by a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 4A illustrates raw data of discharge capacity change rates utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 4B illustrates raw data of voltage utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 5A illustrates smoothed data of discharge capacity change rates utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 5B illustrates smoothed voltage data utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 6 illustrates fault determination conditions utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • FIG. 7 illustrates a control flow diagram of a battery management method according to one embodiment.
  • first,” “second,” “first,” or “second” used in various embodiments can describe various components, regardless of order and/or importance, and do not limit the components.
  • first component can be renamed as the second component
  • second component can also be renamed as the first component
  • FIG. 1 illustrates a block diagram showing the configuration of a typical battery system including a battery management device according to various embodiments.
  • FIG. 1 schematically illustrates a battery system (10) and an upper controller (20) included in an upper system according to one embodiment disclosed in this document.
  • the battery system (10) may include a plurality of battery modules (12), a sensor unit (14), a switching unit (16), and a battery management device (1).
  • the battery system (10) may be equipped with a plurality of battery modules (12), sensor units (14), switching units (16), and battery management devices (1).
  • a plurality of battery modules (12) may include at least one battery cell (13) that is rechargeable.
  • the battery cell (13) may include a cathode, a cathode material, a cathode material, a separator, an electrolyte, a polymer, and a case. At this time, the plurality of battery modules (12) may be connected in series or in parallel.
  • the sensor unit (14) may include a voltage sensor (2), a current sensor (3), and a temperature sensor (not shown).
  • the voltage sensor (2) can be configured to be connected in parallel to the battery, detect the battery voltage, which is the voltage across both terminals of the battery, and generate a voltage signal representing the detected battery voltage.
  • the current sensor (3) can detect the current used in the process of determining the SOC of the battery cell (13).
  • the current sensor (3) may include any configuration that generates a signal corresponding to the size of the charging current, and the current sensor (3) may be installed on a charging/discharging path, which is a path through which the charging/discharging current flows in the battery.
  • the current sensor (3) can measure the battery current flowing in the battery, i.e., the charging current and the discharging current, and transmit the measurement results to the battery management device (1).
  • the current sensor (3) can measure the battery current at a predetermined cycle during a charging cycle in which the battery is charged with power from an external device or during a discharging cycle in which the battery is discharged, and transmit the measurement results to the battery management device (1).
  • the temperature sensor may be configured to measure a battery temperature and generate a temperature signal representing the measured battery temperature.
  • the temperature sensor may be positioned within the case so as to measure a temperature close to the actual temperature of the battery.
  • the temperature sensor may be attached to a surface of at least one battery cell included in the cell group and may detect the surface temperature of the battery cell as the battery temperature.
  • the temperature sensor may be configured to measure an external temperature, which is a temperature at a predetermined location away from the battery, and generate a temperature signal representing the measured external temperature.
  • the temperature sensor may be placed at a predetermined location outside the case where heat exchange between the battery and the atmosphere takes place.
  • the temperature sensor may be implemented as one or a combination of two or more of known temperature detection elements, such as a thermocouple, a thermistor, or a bimetal. It may detect a current flowing in the battery system (10). At this time, the detection signal may be transmitted to the battery management device (1).
  • the sensor unit (14) is connected between the positive electrode of the battery cell (13) and the switching unit (16), but the configurations and connection relationships between the configurations shown in Fig. 1 are only examples and are not limited thereto.
  • the switching unit (16) is connected in series to the (+) terminal side or the (-) terminal side of the battery module (12) to control the charge/discharge current flow of the battery module (12).
  • the switching unit (16) may use at least one relay, magnetic contactor, etc. depending on the specifications of the battery system (10).
  • the battery management device (1) can monitor the voltage, current, temperature, etc. of the battery system (10) and control and manage it to prevent overcharge and overdischarge, etc., and may include, for example, a BMS (Battery Management System).
  • BMS Battery Management System
  • the battery management device (1) is an interface for receiving values measured from various parameters, and may include a plurality of terminals and a circuit connected to these terminals to process the values received.
  • the battery management device (1) may control the ON/OFF of a switching unit (16), for example, a relay or a contactor, and may be connected to a battery module (12) to monitor the status of each battery module (12).
  • the battery management device (1) can receive temperature data, voltage data, and current data from the sensor unit (14) to obtain battery status information and diagnose the status of the battery.
  • the upper controller (20) can transmit a control signal for controlling the battery module (12) to the battery management device (1). Accordingly, the battery management device (1) can be controlled for operation based on the control signal received from the upper controller (20).
  • the battery module (12) can be a component included in an ESS (Energy Storage System).
  • the upper controller (20) can be a controller (BBMS) of a battery bank including a plurality of battery systems (10) or an ESS controller that controls the entire ESS including a plurality of banks.
  • the battery system (10) is not limited to this purpose.
  • FIG. 2 illustrates a block diagram showing the configuration of a battery management device according to one embodiment.
  • a battery management device (1) includes a control unit (100) including at least one processor (110) and a memory (120) and a communication unit (200), and can diagnose a battery by communicating with an external device (4) through the communication unit (200).
  • an external device (4) communicating with a battery management device (1) may include a user terminal and a server device that transmits results diagnosed by the battery management device (1).
  • the control unit (100) of the battery management device (1) can transmit the battery diagnosis result to the user terminal so that the user can check it.
  • the user terminal may include, but is not limited to, a personal computer, a terminal, a portable telephone, a smart phone, a handheld device, a wearable device, etc.
  • the server device may be implemented as various computing devices such as a workstation, a cloud, a data drive, a data station, etc.
  • the server device may be implemented as one or more server devices physically or logically separated based on functions, detailed configuration of functions, or data, etc., and may transmit and receive data and process the transmitted and received data through communication between each server device.
  • a battery management device (1) may mean any electronic device including a processor (110) and a memory (120), and may be mounted on a vehicle and operated.
  • a processor (110) and a memory (120)
  • a battery management device (1) may be mounted on a vehicle and operated.
  • each component of the battery management device (1) will be described in detail.
  • the communication unit (200) may include a wireless communication unit (210) and a wired communication unit (220) to communicate with an external device (4).
  • the communication unit (200) may transmit and receive programs for calculating characteristic values of battery cells, classifying classes, and estimating lifespan, as well as various data, from a separately provided external server.
  • the wireless communication unit (210) may include at least one of a short-range communication module and a long-range communication module.
  • the short-range communication module can communicate with an external device (4) adjacent to the battery management device (1) using a short-range communication method.
  • the short-range communication module can utilize one of the communication methods of Bluetooth, Bluetooth low energy, infrared data association (IrDA), Zigbee, Wi-Fi, Wi-Fi direct, Ultra Wideband (UWB), or near field communication (NFC).
  • the remote communication module may include a communication module that performs various types of remote communications, and may include a mobile communication unit.
  • the mobile communication unit may transmit and receive a wireless signal with at least one of a base station, an external terminal, and an external device (4) on a mobile communication network.
  • the remote communication module may communicate with an external device (4) or an external device (4) such as another electronic device through a peripheral access repeater (AP: Access point).
  • the access repeater (AP) may connect a local area network (LAN) to which the battery management device (1) is connected to a wide area network (WAN) to which a communication server is connected. Accordingly, the battery management device (1) may be connected to the communication server through the external device (4) and the wide area network (WAN) to communicate with each other.
  • LAN local area network
  • WAN wide area network
  • the wired communication unit (220) can connect to a wired communication network and communicate with an external device (4) through the wired communication network.
  • the wired communication unit (220) can connect to a wired communication network through Ethernet (IEEE 802.3 technology standard) or connect to a wired communication network through CAN communication, and transmit and receive data with external devices (4) through the wired communication network.
  • Ethernet IEEE 802.3 technology standard
  • a battery management device (1) may include an input/output interface (not shown).
  • An interface may be provided to connect an input device (not shown) such as a keyboard, mouse, or touch panel, an output device (not shown) such as a display, and a processor (110) to transmit and receive data.
  • the memory (120) can store various information required for operating the battery management device (1). Specifically, the memory (120) can store an operating system and a program required for operating the battery management device (1), or store data required for operating the battery management device (1).
  • the memory (120) can store various programs related to calculating characteristic values of battery cells, classifying classes, and estimating lifespan.
  • the memory (120) can store various data such as voltage, current, and characteristic value data of each battery cell.
  • the memory (120) can store a failure judgment condition of the battery cell (13) utilized by the processor (110).
  • the memory (120) may include volatile memory (120) such as Static Random Access Memory (S-RAM) and Dynamic Random Access Memory (D-RAM) for temporarily storing data.
  • volatile memory such as Static Random Access Memory (S-RAM) and Dynamic Random Access Memory (D-RAM) for temporarily storing data.
  • nonvolatile memory 120) such as Read Only Memory (ROM), Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM), and Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) for storing data for a long period of time.
  • the processor (110) outputs a control signal to control the battery management device (1) as a whole.
  • the processor (110) may include one or more CPUs (central processing units) and GPUs (graphics processing units).
  • the processor (110) may be implemented as an array of a plurality of logic gates, or may be implemented as a combination of a general-purpose microprocessor (110) and a memory (120) storing a program that can be executed in the microprocessor (110).
  • the aforementioned memory (120) and processor (110) may be included in the control unit (100), and the control unit (100) may control the aforementioned components to determine whether a defect has occurred in the battery cell.
  • the control unit (100) can generate discharge capacity change rate data based on battery data, and obtain voltage smoothing data and discharge capacity smoothing data by smoothing the voltage data and the discharge capacity change rate data. At this time, the control unit (100) can exponentially smooth the voltage data and the discharge capacity change rate data based on a smoothing coefficient applied to exponential smoothing.
  • control unit (100) can obtain a predicted value as a weighted average of past predicted values and past observed values and exponentially smooth the voltage data and discharge capacity change rate data.
  • the control unit (100) can determine a battery cell as defective based on whether the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfy the defective judgment conditions, and can transmit information on the battery cell determined to be defective to an external device (4) through the communication unit (200).
  • the control unit (100) can determine a battery cell as defective based on the fact that the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data simultaneously satisfy the defective determination conditions within a preset determination interval. Accordingly, the control unit (100) can determine whether the battery cell is defective based on two conditions, thereby reducing misdiagnosis and providing an accurate diagnosis.
  • the control unit (100) may determine that the defective judgment condition is satisfied when the voltage smoothing data is lower than the voltage average of a plurality of battery cells for a preset unit time and the discharge capacity smoothing data is higher than the discharge capacity change rate of a plurality of battery cells for a unit time, in relation to the defective judgment condition of the battery cell.
  • control unit (100) can determine that each of the defective judgment conditions is satisfied based on the number of times that the voltage smoothing data is less than the voltage average and the number of times that the discharge capacity smoothing data exceeds the discharge capacity change rate within the judgment interval being greater than or equal to a preset standard number of times.
  • the battery management device (1) smoothes raw battery data and can diagnose whether a defect has occurred in a battery cell by utilizing both voltage smoothing data and discharge capacity smoothing data, so there is a significant effect of improving the reliability of diagnosis.
  • Fig. 3 schematically illustrates a flow of a battery management device according to one embodiment of the present invention for determining whether a battery is defective.
  • the configurations 101 to 103 are implemented in the form of software blocks and can be stored in a memory (120) and executed by a processor (110).
  • the control unit (100) can receive battery data of the battery cell from the sensor unit, and specifically, the control unit (100) can receive voltage data from the voltage sensor (2) and current data from the current sensor (3).
  • the discharge capacity data generation unit (101) of the control unit (100) can generate discharge capacity data by integrating current-voltage data. That is, the control unit (100) can integrate current-voltage data to obtain the area of a discharge curve, which represents voltage over time under a constant current, and can generate discharge capacity data as the area of the discharge curve.
  • control unit (100) can generate discharge capacity change rate data as a change rate of discharge capacity data, and the control unit (100) can generate discharge capacity change rate data, which is a difference from a previous data point, by using discharge capacity data points according to each time interval.
  • the rate of change in discharge capacity R can be calculated by the following mathematical formula.
  • C i and C i+1 are It refers to the discharge capacity for two consecutive time intervals, and t i and t i+1 can refer to the measurement times of C i and C i+1, respectively.
  • the exponential smoothing unit (102) of the control unit (100) can perform exponential smoothing on the received voltage data and discharge capacity change rate data.
  • Exponential smoothing can smoothen time series battery data, remove trends or seasonality, and alleviate noise.
  • the control unit (100) can smooth voltage data and discharge capacity data based on simple exponential smoothing or double exponential smoothing, but there is no limitation as long as the method can smooth the data.
  • the defectiveness judgment unit (103) of the control unit (100) can determine a battery cell as defective if the smoothed voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfy certain conditions.
  • control unit (100) can determine the battery cell as defective when both the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfy the defective judgment condition. At this time, the control unit (100) can determine the battery cell as normal when only one of the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfies the defective judgment condition, thereby preventing misdiagnosis.
  • control unit (100) can transmit information on battery cells judged as defective or normal to an external device (4), and a battery user or manager can remotely check whether the battery cell is defective through the external device (4).
  • FIG. 4A illustrates raw data of a discharge capacity change rate utilized in a battery management device according to one embodiment
  • FIG. 4B illustrates raw data of a voltage utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • control unit (100) can obtain discharge capacity change rate data based on battery data, and the discharge capacity change rate data can be depicted as a discharge capacity change rate graph as in FIG. 4A.
  • control unit (100) can obtain voltage data included in the battery data, and the voltage data can be depicted as a voltage graph as in FIG. 4B.
  • raw data without exponential smoothing exhibits a sporadic profile, so if raw data is used to determine whether a battery is defective as in the prior art, it may be difficult to select a specification for screening whether or not a battery is defective.
  • the raw data has a larger fluctuation range and more noise than the smoothed data, which can distort the actual data and reduce the accuracy of the interpretation for detecting battery failure.
  • the volatility of battery data can be reduced through smoothing, and the instability of battery data can be minimized. Accordingly, false detection of battery performance degradation can be prevented, and errors in battery failure diagnosis can be minimized.
  • FIG. 5A illustrates smoothed data of a discharge capacity change rate utilized in a battery management device according to one embodiment
  • FIG. 5B illustrates smoothed data of a voltage utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • control unit (100) can obtain discharge capacity smoothing data by exponentially smoothing the discharge capacity change rate data, and the discharge capacity smoothing data can be depicted as a discharge capacity change rate graph as in FIG. 5A.
  • control unit (100) can obtain voltage smoothing data by exponentially smoothing the voltage data, and the voltage smoothing data can be depicted as a voltage graph as in FIG. 5B.
  • the smoothed smooth data exhibits a smooth profile shape, which makes it easy to select battery defect screening specifications and has the effect of relatively improving detection power.
  • the ability to detect defects increases, so that battery fire and related accidents can be prevented in advance.
  • smoothed data has less fluctuation than raw data, is easy to observe changes over time, and has less noise, which can increase the accuracy of interpretation for battery failure detection.
  • a defect determination condition for determining whether a battery cell is defective based on smoothed data by a battery management device (1) according to one embodiment.
  • FIG. 6 illustrates a failure judgment condition utilized in a battery management device according to one embodiment.
  • control unit (100) can determine whether the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfy at least one of the unit time judgment condition (a), minimum judgment condition (b), maximum judgment condition (c), and count judgment condition (d), which are defective judgment conditions.
  • control unit (100) can determine whether each of the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfies any one of the defective judgment conditions, and the control unit (100) can determine a battery cell defect when each of the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data satisfies any one of the defective judgment conditions.
  • control unit (100) may determine that the battery is not defective if the discharge capacity smoothing data does not satisfy any of the defective judgment conditions even if the voltage smoothing data satisfies at least one of the defective judgment conditions, and the control unit (100) may determine that the battery is not defective if the voltage smoothing data does not satisfy any of the defective judgment conditions even if the discharge capacity smoothing data satisfies at least one of the defective judgment conditions.
  • the battery management device (1) can strictly and accurately determine whether the battery is defective.
  • control unit (100) can set the entire judgment interval, for example, can set a judgment interval from 0 seconds to 300 seconds.
  • control unit (100) can determine that the battery satisfies the defective judgment condition when the average voltage of the battery cells included in one battery tray within the judgment period is less than -45 mV in the case of the unit time judgment condition (a) related to voltage.
  • control unit (100) can determine that the battery satisfies the defective judgment condition when the average discharge capacity change rate of the battery cells included in one battery tray within the judgment period is 0.4 or more.
  • the control unit (100) can determine whether the voltage smoothing data is defective by performing a judgment on whether the voltage smoothing data is defective within a range of a minimum of 221 seconds and a maximum of 280 seconds in the case of a minimum judgment condition (b) and a maximum judgment condition (c) related to voltage.
  • control unit (100) can determine whether the voltage smoothing data is defective by performing a judgment of whether the voltage smoothing data is defective within a range of a minimum of 221 seconds and a maximum of 280 seconds in the case of the minimum judgment condition (b) and the maximum judgment condition (c) related to the discharge capacity change rate.
  • the battery management device (1) can set an optimal judgment range for judging whether a battery is defective by limiting the minimum judgment condition (b) and the maximum judgment condition (c), and the minimum judgment condition (b) and the maximum judgment condition (c) can be set by experiment.
  • the control unit (100) In the case of a count judgment condition (d) related to voltage, the control unit (100) counts the number of times that voltage smoothing data within a judgment interval is judged to be defective, and if the count number is 59 or more, it can determine that the battery is defective.
  • control unit (100) counts the number of times that the discharge capacity smoothing data within the judgment interval is judged to be defective, and if the count number is 65 or more, it can determine that the battery is defective.
  • control unit (100) can determine that the battery is defective when the voltage smoothing data satisfies at least one of the unit time judgment condition (a), minimum judgment condition (b), maximum judgment condition (c), and count judgment condition (d) described above, and when the discharge capacity smoothing data simultaneously satisfies at least one of the unit time judgment condition (a), minimum judgment condition (b), maximum judgment condition (c), and count judgment condition (d).
  • FIG. 7 illustrates a control flow diagram of a battery management method according to one embodiment.
  • the control unit (100) can receive battery data of a plurality of battery cells (700). At this time, the battery data received by the control unit (100) may be in units of battery cells or units of battery modules.
  • control unit (100) can generate voltage data based on the battery data and can generate discharge capacity change rate data (710).
  • the voltage data can mean data that extracts voltage values from the battery data and lists them in time series
  • the discharge capacity change rate data can mean change rate data of discharge capacity calculated based on the current and voltage data.
  • control unit (100) can determine whether the number of times the voltage smoothing data is judged to be less than the average voltage of multiple battery cells exceeds a reference number (730).
  • control unit (100) determines that the number of times the voltage smoothing data is judged to be defective, which is less than the average voltage of multiple battery cells, exceeds a reference number (example of 730), it can determine whether the number of times the discharge capacity smoothing data is judged to be defective, which is less than the average discharge capacity change rate, exceeds a reference number (740).
  • the control unit (100) can determine a battery cell as defective if it is determined that the number of times the discharge capacity smoothing data is less than the average discharge capacity change rate exceeds a standard number of times (example of 740) (750).
  • control unit (100) determines whether the voltage smoothing data and the discharge capacity smoothing data are defective, and, unlike what was described above, the determination of whether the discharge capacity smoothing data is defective may be performed first.
  • the battery management device (1) utilizes voltage smoothing data and discharge capacity smoothing data that are smoothed raw data, so it has the effect of diagnosing battery defects more precisely.
  • the disclosed embodiments may be implemented in the form of a recording medium storing instructions executable by a computer.
  • the instructions may be stored in the form of program codes, and when executed by a processor, may generate a program module to perform the operations of the disclosed embodiments.
  • the recording medium may be implemented as a computer-readable recording medium.
  • Computer-readable storage media include all types of storage media that store instructions that can be deciphered by a computer. Examples include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic tape, magnetic disk, flash memory, and optical data storage devices.
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • magnetic tape magnetic tape
  • magnetic disk magnetic disk
  • flash memory optical data storage devices
  • the method according to various embodiments disclosed in the present document may be provided as included in a computer program product.
  • the computer program product may be traded between a seller and a buyer as a commodity.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable recording medium (e.g., compact disc read only memory (CD-ROM)), or may be distributed online (e.g., downloaded or uploaded) via an application store (e.g., Play StoreTM) or directly between two user devices (e.g., smartphones).
  • a machine-readable recording medium e.g., compact disc read only memory (CD-ROM)
  • CD-ROM compact disc read only memory
  • an application store e.g., Play StoreTM
  • smartphones directly between two user devices
  • At least a part of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily generated in a machine-readable recording medium, such as a memory (102) of a manufacturer's server, an application store's server, or an intermediary server.
  • a machine-readable recording medium such as a memory (102) of a manufacturer's server, an application store's server, or an intermediary server.

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Abstract

본 문서에 개시된 배터리 관리 장치는, 배터리 셀의 배터리 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 배터리 데이터에 기초하여 방전용량 변화율 데이터를 생성하고, 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하여 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터를 획득하고, 상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건을 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2023년 11월 10일자로 출원된 대한민국 특허출원 제10-2023-0155641호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
기술분야
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
이러한 배터리에 조립 결함 배터리 셀이 존재할 경우, 충방전 과정에서 발열 또는 발화가 발생하여 안전상의 위험이 발생할 수 있으므로 조립 결함 배터리 셀 검출 알고리즘에 관한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 조립 결함 배터리 셀을 검출하기 위해서는 원시 데이터의 평활화 없이 원시 데이터를 그대로 활용하였으므로 프로파일이 산발적인 형태를 나타내어 결함 배터리 셀 검출이 어려운 문제점이 있었다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따르면, 원시 배터리 데이터에 지수 평활을 적용하여 결함 배터리 셀을 검출하는 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법을 제공한다.
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.
일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는, 배터리 셀의 전압 데이터를 포함하는 배터리 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 배터리 데이터에 기초하여 방전용량 변화율 데이터를 생성하고, 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하여 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터를 획득하고, 상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건을 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 지수 평활(exponential smoothing)에 적용되는 평활 계수에 기초하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활할 수 있다.
상기 제어부는, 과거 예측값과 과거 관측값의 가중 평균으로 예측값을 획득하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 미리 설정된 판정 구간 내에서 상기 불량 판정 조건을 동시에 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전압 평활 데이터가 미리 설정된 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 전압 평균보다 작고, 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 방전용량 변화율보다 큰 것에 기초하여 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 판정 구간 내에서 상기 전압 평활 데이터가 상기 전압 평균 미만인 횟수와 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 방전용량 변화율을 초과하는 횟수가 미리 설정된 기준 횟수 이상인 것에 기초하여, 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 불량으로 결정된 상기 배터리 셀에 관한 정보를 통신부를 통해 외부 장치로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 배터리 셀의 전압 데이터를 포함하는 배터리 데이터를 수신하고, 상기 배터리 데이터에 기초하여 방전용량 변화율 데이터를 생성하고, 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하여 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터를 획득하고, 상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건을 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 것을 포함한다.
상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하는 것은, 지수 평활(exponential smoothing)에 적용되는 평활 계수에 기초하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활하는 것을 포함할 수 있다.
상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하는 것은, 과거 예측값과 과거 관측값의 가중 평균으로 예측값을 획득하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활하는 것을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 것은, 상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 미리 설정된 판정 구간 내에서 상기 불량 판정 조건을 동시에 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 상기 전압 평활 데이터가 미리 설정된 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 전압 평균보다 작고, 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 방전용량 변화율보다 큰 것에 기초하여 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 상기 판정 구간 내에서 상기 전압 평활 데이터가 상기 전압 평균 미만인 횟수와 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 방전용량 변화율을 초과하는 횟수가 미리 설정된 기준 횟수 이상인 것에 기초하여, 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 상기 불량으로 결정된 상기 배터리 셀에 관한 정보를 통신부를 통해 외부 장치로 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에 의하면, 평활화 데이터를 활용하여 조립 결함 배터리 셀의 검출효율을 증가시키고, 조립 결함 배터리 셀의 조기 검출로 배터리 사용시 화재 위험성을 최소화할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 일반적인 배터리 시스템을 나타내는 블록도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 구성을 나타내는 블록도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 배터리의 불량 여부를 판단하는 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 4A는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 방전용량 변화율의 원시 데이터를 도시한다.
도 4B는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 전압의 원시 데이터를 도시한다.
도 5A는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 방전용량 변화율의 평활 데이터를 도시한다.
도 5B는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 전압의 평활 데이터를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 결함 판정 조건을 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 제어 흐름도를 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 개시된 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서에 개시된 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 일반적인 배터리 시스템의 구성을 나타내는 블록도를 도시한다.
구체적으로, 도 1은 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 배터리 시스템(10)과 상위 시스템에 포함되어 있는 상위 제어기(20)를 개략적으로 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 시스템(10)은 복수의 배터리 모듈(12), 센서부(14), 스위칭 부(16) 및 배터리 관리 장치(1)를 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 시스템(10)에는 배터리 모듈(12), 센서부(14), 스위칭 부(16) 및 배터리 관리 장치(1)가 복수 개 구비될 수 있다.
복수의 배터리 모듈(12)은 충방전 가능한 적어도 하나의 배터리 셀(13)들을 포함할 수 있다. 배터리 셀(13)은 양극, 양극재, 음극, 음극재, 분리막, 전해질, 폴리머 및 케이스를 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 배터리 모듈(12)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
센서부(14)는 전압 센서(2), 전류 센서(3) 및 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
전압 센서(2)는 배터리에 병렬 연결되어, 배터리의 양단에 걸친 전압인 배터리 전압을 검출하고, 검출된 배터리 전압을 나타내는 전압 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
전류 센서(3)는, 배터리 셀(13)의 SOC를 결정하는 과정에서 활용되는 전류를 검출할 수 있다.
전류 센서(3)는, 충전 전류의 크기에 상응하는 신호를 생성하는 모든 구성을 포함할 수 있고, 전류 센서(3)는 배터리에서 충방전 전류가 흐르는 경로인 충방전 경로 상에 설치될 수 있다.
전류 센서(3)는 배터리에 흐르는 배터리 전류 즉, 충전 전류 및 방전 전류를 측정하고, 측정 결과를 배터리 관리 장치(1)에 전달할 수 있다. 일 실시예에 따라, 전류 센서(3)는, 외부장치의 전력으로 배터리를 충전하는 충전 사이클 또는 배터리를 방전하는 방전 사이클에서, 소정 주기로 배터리 전류를 측정하고, 측정결과를 배터리 관리 장치(1)에 전달할 수 있다.
온도 센서는, 배터리 온도를 측정하고, 측정된 배터리 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 온도 센서는, 배터리의 실제 온도와 근접한 온도를 측정할 수 있도록, 케이스 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 온도 센서는 셀 그룹에 포함된 적어도 하나의 배터리 셀의 표면에 부착될 수 있으며, 배터리 셀의 표면 온도를 배터리 온도로서 검출할 수 있다.
온도 센서는, 배터리로부터 이격된 소정 위치의 온도인 외부 온도를 측정하고, 측정된 외부 온도를 나타내는 온도 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 온도 센서는, 배터리와 분위기 간의 열 교환이 이루어지는 케이스 외부의 소정 위치에 배치될 수 있다. 실시예에 따르면, 온도 센서는 열전대, 서미스터 또는 바이메탈 등과 같은 공지의 온도 검출 소자들 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 배터리 시스템(10)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 이 때, 검출 신호는 배터리 관리 장치(1)로 전달될 수 있다.
도 1에서는 센서부(14)가 배터리 셀(13)의 양극과 스위칭 부(16) 사이에 연결되어 있으나, 도 1에 도시된 구성들 및 구성들 간의 연결 관계는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다.
스위칭 부(16)는 배터리 모듈(12)의 (+) 단자 측 또는 (-) 단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(12)의 충방전 전류 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 부(16)는 배터리 시스템(10)의 사양에 따라서 적어도 하나의 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다.
배터리 관리 장치(1)는 배터리 시스템(10)의 전압, 전류 및 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리할 수 있으며, 예를 들면, BMS(Battery Management System)를 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치(1)는 각종 파라미터를 측정한 값을 입력 받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력 받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치(1)는, 스위칭 부(16) 예를 들어, 릴레이 또는 접촉기 등의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(12)에 연결되어 배터리 모듈(12) 각각의 상태를 감시할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(1)는 센서부(14)로부터 온도 데이터, 전압 데이터, 및 전류 데이터를 수신하여 배터리 상태 정보를 획득하고, 배터리의 상태를 진단할 수 있다.
상위 제어기(20)는 배터리 모듈(12)을 제어하기 위한 제어 신호를 배터리 관리 장치(1)에 전송할 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 장치(1)는 상위 제어기(20)로부터 인가되는 제어 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(12)은 ESS(Energy Storage System)에 포함된 구성일 수 있다. 이러한 경우, 상위 제어기(20)는 복수의 배터리 시스템(10)을 포함하는 배터리 뱅크의 제어기(BBMS) 또는 복수의 뱅크를 포함하는 ESS 전체를 제어하는 ESS 제어기일 수 있다. 다만, 배터리 시스템(10)은 이러한 용도에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 구성을 나타내는 블록도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)는 적어도 하나의 프로세서(110)와 메모리(120)를 포함하는 제어부(100) 및 통신부(200)를 포함하고, 통신부(200)를 통해 외부 장치(4)와 통신하여 배터리를 진단할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(1)와 통신하는 외부 장치(4)는 배터리 관리 장치(1)에 의해 진단된 결과를 송신하는 사용자 단말 및 서버 장치를 포함할 수 있다.
구체적으로, 외부 장치(4)가 사용자 단말인 경우, 배터리 관리 장치(1)의 제어부(100)는 배터리의 진단 결과를 사용자가 확인할 수 있도록 사용자 단말로 송신할 수 있다. 이때, 사용자 단말은 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 단말기(terminal), 휴대폰(portable telephone), 스마트 폰(smart phone), 휴대 장치(handheld device), 착용 장치(wearable device) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 외부 장치(4)가 서버 장치인 경우, 서버 장치는 워크스테이션(workstation), 클라우드(cloud), 데이터 드라이브(data drive), 데이터 스테이션(data station) 등 다양한 컴퓨팅 디바이스로 구현될 수 있다. 서버 장치는 기능, 기능의 세부 구성 또는 데이터 등을 기준으로 물리적 또는 논리적으로 구분된 하나 이상의 서버 장치로 구현될 수 있으며, 각 서버 장치 간의 통신을 통해 데이터를 송수신하고 송수신된 데이터를 처리할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)는 프로세서(110)와 메모리(120)가 포함된 모든 전자 장치를 의미할 수 있으며, 차량에 탑재되어 동작할 수 있다. 이하 배터리 관리 장치(1)의 각 구성요소를 상세히 설명한다.
통신부(200)는 외부 장치(4)와 통신하기 위해 무선 통신부(210)와 유선 통신부(220)를 포함할 수 있다. 통신부(200)는 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 셀의 특성값 산출, 클래스 분류 및 수명 추정을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
무선 통신부(210)는 근거리 통신 모듈과 원거리 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈은, 근거리 통신 방법을 이용하여 배터리 관리 장치(1)와 인접한 외부 장치(4)와 통신할 수 있다. 여기서, 근거리 통신 모듈은 블루투스(bluetooth), 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy), 적외선 통신(IrDA, infrared data association), 지그비(Zigbee), 와이파이(Wi-Fi), 와이파이 다이렉트(Wi-Fi direct), UWB(Ultra Wideband), 또는 근접장 통신(NFC, near field communication)을 중 하나의 통신 방법을 활용할 수 있다.
원거리 통신 모듈은, 다양한 종류의 원거리 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 이동 통신부를 포함할 수 있다. 이동 통신부는 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 외부 장치(4) 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 원거리 통신 모듈은 주변의 접속 중계기(AP: Access point)를 통해 외부 장치(4) 또는 다른 전자 장치 등의 외부 장치(4)와 통신할 수 있다. 접속 중계기(AP)는 배터리 관리 장치(1)가 연결된 지역 네트워크(LAN)를 통신 서버가 연결된 광역 네트워크(WAN)에 연결시킬 수 있다. 이에 따라 배터리 관리 장치(1)는 외부 장치(4)와 광역 네트워크(WAN)를 통해 통신 서버에 연결되어 서로 통신할 수 있다.
유선 통신부(220)는 유선 통신망에 접속하고 유선 통신망을 통하여 외부 장치(4)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 유선 통신부(220)는 이더넷(Ethernet, IEEE 802.3 기술 표준)을 통하여 유선 통신망에 접속하거나, 캔(CAN)통신을 통하여 유선 통신망에 접속하고, 유선 통신망을 통하여 외부 장치(4)들과 데이터를 송수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)는 입출력 인터페이스(미도시)를 포함할 수 있다. 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 프로세서(110) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
메모리(120)는 배터리 관리 장치(1)의 구동에 필요한 각종 정보를 저장할 수 있다. 구체적으로, 메모리(120)는 배터리 관리 장치(1)의 구동에 필요한 운영체제 및 프로그램을 저장하거나, 배터리 관리 장치(1)의 구동에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.
구체적으로, 메모리(120)는 배터리 셀의 특성값 산출, 클래스 분류 및 수명 추정에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 배터리 셀 각각의 전압, 전류, 특성값 데이터 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 메모리(120)는 프로세서(110)에 의해 활용되는 배터리 셀(13)의 불량 판정 조건을 저장할 수 있다.
메모리(120)는 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 S-램(Static Random Access Memory, S-RAM), D-램(Dynamic Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리(120)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(120)는 데이터를 장기간 저장하기 위한 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM)과 같은 비휘발성 메모리(120)를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 제어 신호를 출력하여 배터리 관리 장치(1)를 전반적으로 제어한다. 프로세서(110)는 하나 또는 복수 개의 CPU(central processing unit) 및 GPU(Graphics Processing Unit)를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서(110)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서(110)와 마이크로 프로세서(110)에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리(120)의 조합으로 구현될 수도 있다.
전술한 메모리(120)와 프로세서(110)는 제어부(100)에 포함될 수 있으며, 제어부(100)는 전술한 구성요소를 제어하여 배터리 셀에 불량이 발생하였는지 여부를 결정할 수 있다.
제어부(100)는 배터리 데이터에 기초하여 방전용량 변화율 데이터를 생성하고, 전압 데이터와 방전용량 변화율 데이터를 평활화하여 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 제어부(100)는 지수 평활(exponential smoothing)에 적용되는 평활 계수에 기초하여 전압 데이터와 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화할 수 있다.
구체적으로, 제어부(100)는 과거 예측값과 과거 관측값의 가중 평균으로 예측값을 획득하여 전압 데이터와 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화할 수 있다.
제어부(100)는 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건을 만족하는 것에 기초하여 배터리 셀을 불량으로 결정할 수 있으며, 불량으로 결정된 배터리 셀의 정보를 통신부(200)를 통해 외부 장치(4)로 전송할 수 있다.
제어부(100)는 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터가 미리 설정된 판정 구간 내에서 불량 판정 조건을 동시에 만족하는 것에 기초하여 배터리 셀을 불량으로 결정할 수 있다. 이에 따르면, 제어부(100)는 배터리 셀의 불량 여부를 두 개의 조건으로 판단하여 오진단을 감소시키고 정확한 진단을 제공할 수 있다.
제어부(100)는 배터리 셀의 불량 판정 조건과 관련하여, 전압 평활 데이터가 미리 설정된 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 전압 평균보다 작고, 방전용량 평활 데이터가 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 방전용량 변화율보다 큰 경우를 불량 판정 조건이 만족된 것으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 판정 구간 내에서 전압 평활 데이터가 전압 평균 미만인 횟수와 방전용량 평활 데이터가 방전용량 변화율을 초과하는 횟수가 미리 설정된 기준 횟수 이상인 것에 기초하여, 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정할 수 있다.
이와 같이 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)는 원시 배터리 데이터를 평활화하고, 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터를 모두 활용하여 배터리 셀에 불량이 발생하였는지 여부를 진단할 수 있으므로, 진단의 신뢰도가 향상되는 현저한 효과가 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 배터리의 불량 여부를 판단하는 흐름을 개략적으로 도시한다. 도 3에서 101 내지 103의 구성들은 소프트웨어 블록 형태로 구현되며, 메모리(120)에 저장되어 프로세서(110)에 의해 실행될 수 있다.
제어부(100)는 센서부로부터 배터리 셀의 배터리 데이터를 수신할 수 있으며, 구체적으로 제어부(100)는 전압 센서(2)로부터 전압 데이터를 수신하고, 전류 센서(3)로부터 전류 데이터를 수신할 수 있다.
제어부(100)의 방전용량 데이터 생성부(101)에서는 전류-전압 데이터의 적분으로 방전 용량 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(100)는 전류-전압 데이터를 적분하여, 일정한 전류 하에서 시간에 따른 전압을 의미하는 방전 곡선의 면적을 획득할 수 있으며, 방전 곡선의 면적으로 방전용량 데이터를 생성할 수 있다.
또한 제어부(100)는 방전용량 데이터의 변화율로 방전용량 변화율 데이터를 생성할 수 있으며, 제어부(100)는 각 시간 간격에 따른 방전용량 데이터 포인트를 사용하여 이전 데이터 포인트와의 차이인 방전용량 변화율 데이터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 두 연속적인 데이터 포인트 (ti, Ci)와 (ti+1, Ci+1)에 대하여, 방전용량 변화율 R은 아래의 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2024017330-appb-img-000001
여기에서, Ci 와 Ci+1는 두 연속적인 시간 간격에 대한 방전용량을 의미하고, ti와 ti+1은 각각 Ci 와 Ci+1의 측정 시간을 의미할 수 있다.
이후, 제어부(100)의 지수평활 수행부(102)는 수신된 전압 데이터와 방전용량 변화율 데이터에 대하여 지수평활(Exponential Smoothing)을 수행할 수 있으며, 지수평활은 시계열 배터리 데이터를 부드럽게 만들어 트렌드나 계절성을 제거하고 노이즈를 완화할 수 있다.
제어부(100)는 단순 지수평활 또는 이중 지수평활에 기초하여 전압 데이터와 방전용량 데이터를 평활화 할 수 있으나, 데이터를 평활화 할 수 있는 방법이라면 그 제한이 없다.
제어부(100)의 불량 여부 판단부(103)에서는 평활화 된 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터가 일정 조건을 만족하는 경우, 배터리 셀을 불량으로 결정할 수 있다.
즉, 제어부(100)는 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터가 각각 불량 판정 조건을 만족하여 두 조건이 모두 충족된 경우에 배터리 셀을 불량으로 결정할 수 있다. 이때, 제어부(100)는 전압 평활 데이터나 방전용량 평활 데이터 중에서 어느 하나의 데이터만 불량 판정 조건을 만족하는 경우에는 배터리 셀을 정상으로 결정하여 오진단을 막을 수 있다.
이후 제어부(100)는 불량 또는 정상으로 판단된 배터리 셀의 정보를 외부 장치(4)로 전송할 수 있고, 배터리 사용자 또는 관리자는 외부 장치(4)를 통해 원격으로 배터리 셀의 불량 여부를 확인할 수 있다.
도 4A는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 방전용량 변화율의 원시 데이터를 도시하고, 도 4B는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 전압의 원시 데이터를 도시한다.
먼저, 도 4A를 참조하면 제어부(100)는 배터리 데이터에 기초하여 방전용량 변화율 데이터를 획득할 수 있고, 방전용량 변화율 데이터는 도 4A와 같이 방전용량 변화율 그래프로 도시될 수 있다.
또한, 도 4B를 참조하면, 제어부(100)는 배터리 데이터에 포함되는 전압 데이터를 획득할 수 있고, 전압 데이터는 도 4B와 같이 전압 그래프로 도시될 수 있다.
도 4A 및 도 4B에서와 같이, 지수 평활 없는 원시 데이터(raw data)는 프로파일이 산발적인 형태를 나타내므로, 종래 기술과 같이 원시 데이터를 활용하여 배터리의 불량 여부를 판단하게 되면, 불량 여부 선별 스펙의 선정이 어려워질 수 있다.
이에 따라, 종래 기술과 같이 원시 데이터를 활용하여 배터리의 불량 여부를 판단할 경우, 불량 검출력이 감소되므로 배터리 불량을 검출하지 못하여 배터리 발화 및 사고의 원인이 될 수 있다.
구체적으로, 도 4A에서는 평활화 되지 않은 원시 데이터이므로 방전용량 변화율 그래프의 변동폭(a)이 6에 근접한 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 4B에서도 마찬가지로 원시 데이터이므로 전압 그래프의 변동폭(a)이 150초에서 150에 근접한 것을 확인할 수 있다.
이처럼, 원시 데이터는 평활화 데이터에 비해 변동폭이 크고, 노이즈가 많으므로 실제 데이터를 왜곡시키고 배터리 불량 검출을 위한 해석의 정확도를 감소시킬 수 있다.
반면, 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)에 의하면 평활화를 통해 배터리 데이터의 변동성을 감소시키고, 배터리 데이터의 불안정성을 최소화할 수 있다. 이에 따라 배터리의 성능 저하의 오검출을 방지하고, 배터리 불량 진단 시 오차를 최소화할 수 있다.
도 5A는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 방전용량 변화율의 평활 데이터를 도시하고, 도 5B는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 전압의 평활 데이터를 도시한다.
먼저, 도 5A를 참조하면 제어부(100)는 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화 하여 방전용량 평활 데이터를 획득할 수 있고, 방전용량 평활 데이터는 도 5A와 같이 방전용량 변화율 그래프로 도시될 수 있다.
또한, 도 5B를 참조하면, 제어부(100)는 전압 데이터를 지수 평활화하여 전압 평활 데이터를 획득할 수 있고, 전압 평활 데이터는 도 5B와 같이 전압 그래프로 도시될 수 있다.
도 5A 및 도 5B에서와 같이, 평활화된 평활 데이터는 프로파일이 부드러운 형태를 나타내므로, 배터리 불량 선별 스펙 선정이 용이하고 상대적으로 검출력이 향상되는 효과가 있다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)와 같이 평활 데이터를 활용하여 배터리의 불량 여부를 판단할 경우, 불량 검출력이 증가되므로 배터리 발화 및 유관 사고를 미연에 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 5A에서는 평활화 된 방전용량 평활 데이터이므로 방전용량 변화율 그래프의 변동폭(a)이 0.8로 원시 데이터에 비해 감소한 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 5B에서도 마찬가지로 평활화 된 전압 평활 데이터이므로 전압 그래프의 변동폭(a)이 150초에서 40으로 감소한 것을 확인할 수 있다.
이처럼, 평활화 데이터는 원시 데이터에 비해 변동폭이 작고, 시간에 따른 변화를 관찰하기 용이하며, 노이즈가 적으므로 배터리 불량 검출을 위한 해석의 정확도를 증가시킬 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)가 평활화 된 데이터에 기초하여 배터리 셀의 불량 여부를 판단하는 불량 판정 조건에 대해 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 활용되는 불량 판정 조건을 도시한다.
도 6을 참조하면, 제어부(100)는 전압 평활 데이터 및 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건인 단위시간 판정조건(a), 최소 판정조건(b), 최대 판정조건(c) 및 카운트 판정조건(d) 중에서 적어도 하나 이상 만족하는지 여부를 결정할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 전압 평활 데이터 및 방전용량 평활 데이터 각각이 불량 판정 조건 중 어느 하나를 만족하는지 여부를 결정할 수 있고, 제어부(100)는 전압 평활 데이터 및 방전용량 평활 데이터 각각이 불량 판정 조건 중 어느 하나라도 만족하는 경우를 배터리 셀 불량으로 결정할 수 있다.
즉, 제어부(100)는 전압 평활 데이터가 불량 판정 조건 중 적어도 하나를 만족하였더라도, 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건 중 어느 하나도 만족하지 못한 경우에는 배터리 불량이 아닌 것으로 결정할 수 있고, 제어부(100)는 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건 중 적어도 하나를 만족하였더라도, 전압 평활 데이터가 불량 판정 조건 중 어느 하나도 만족하지 못한 경우에는 배터리 불량이 아닌 것으로 결정할 수 있다.
이를 통해, 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)는 배터리 불량 여부를 엄격하고 정확하게 결정할 수 있다.
구체적으로 제어부(100)는 전체 판정 구간을 설정할 수 있으며, 예를 들어 0초부터 300초까지의 판정 구간을 설정할 수 있다.
이후, 제어부(100)는 전압과 관련된 단위시간 판정조건(a)의 경우, 판정 구간 내에서 하나의 배터리 트레이 내에 포함되는 배터리 셀의 평균 전압이 -45mV 미만일때 배터리가 불량 판정 조건을 만족한 것으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 방전용량 변화율과 관련된 단위시간 판정조건(a)의 경우, 판정 구간 내에서 하나의 배터리 트레이 내에 포함되는 배터리 셀의 평균 방전용량 변화율이 0.4 이상일때 배터리가 불량 판정 조건을 만족한 것으로 결정할 수 있다.
제어부(100)는 전압과 관련된 최소 판정조건(b) 및 최대 판정조건(c)의 경우, 전압 평활 데이터의 불량 여부 판단을 최소 221초부터 최대 280초까지의 범위에서 수행하여 불량 여부를 결정할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 방전용량 변화율과 관련된 최소 판정조건(b) 및 최대 판정조건(c)의 경우, 전압 평활 데이터의 불량 여부 판단을 최소 221초부터 최대 280초까지의 범위에서 수행하여 불량 여부를 결정할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)는 최소 판정조건(b)과 최대 판정조건(c)을 한정하여 배터리의 불량 여부를 판단하기 위한 최적의 판단 범위를 설정할 수 있으며, 최소 판정조건(b)과 최대 판정조건(c)은 실험에 의해 설정될 수 있다.
제어부(100)는 전압과 관련된 카운트 판정조건(d)의 경우, 판정구간 내 전압 평활 데이터가 불량 여부로 판단된 횟수를 카운트하여, 카운트 횟수가 59회 이상이면 배터리 불량으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(100)는 방전용량 변화율과 관련된 카운트 판정조건(d)의 경우, 판정구간 내 방전용량 평활 데이터가 불량 여부로 판단된 횟수를 카운트하여, 카운트 횟수가 65회 이상이면 배터리 불량으로 결정할 수 있다.
즉, 제어부(100)는 전압 평활 데이터가 위에서 설명한 단위시간 판정조건(a), 최소 판정조건(b), 최대 판정조건(c) 및 카운트 판정조건(d) 중 적어도 하나를 만족하고, 방전용량 평활 데이터가 단위시간 판정조건(a), 최소 판정조건(b), 최대 판정조건(c) 및 카운트 판정조건(d) 중 적어도 하나를 동시에 만족하는 경우를 배터리 불량으로 결정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법의 제어 흐름도를 도시한다.
도 7을 참조하면, 제어부(100)는 복수의 배터리 셀의 배터리 데이터를 수신할 수 있다(700). 이때, 제어부(100)가 수신하는 배터리 데이터는 배터리 셀 단위이거나 배터리 모듈 단위일 수도 있다.
이후 제어부(100)는 배터리 데이터에 기초하여 전압 데이터를 생성할 수 있고, 방전용량 변화율 데이터를 생성할 수 있다(710). 전압 데이터는 배터리 데이터에서 전압값을 추출하여 시계열적으로 나열한 데이터를 의미할 수 있으며, 방전용량 변화율 데이터는 전류 및 전압 데이터에 기초하여 계산된 방전용량의 변화율 데이터를 의미할 수 있다.
제어부(100)는 전압 데이터 및 방전용량 변화율 원시 데이터에 지수 평활 로직을 적용하여 지수 평활을 수행할 수 있다(720). 이에 따라, 제어부(100)는 원시 데이터를 스무딩(smoothing)하여 불량 배터리 검출력을 향상시킬 수 있다.
이후 제어부(100)는 전압 평활 데이터가 복수의 배터리 셀의 전압 평균보다 작은 불량 판정 횟수가 기준 횟수를 초과하는지 여부를 결정할 수 있다(730).
제어부(100)는 전압 평활 데이터가 복수의 배터리 셀의 전압 평균보다 작은 불량 판정 횟수가 기준 횟수를 초과하는 것으로 결정되면(730의 예), 방전용량 평활 데이터가 방전용량 변화율 평균보다 작은 불량 판정 횟수가 기준 횟수를 초과하는지 여부를 결정할 수 있다(740).
제어부(100)는 방전용량 평활 데이터가 방전용량 변화율 평균보다 작은 불량 판정 횟수가 기준 횟수를 초과하는 것으로 결정되면(740의 예), 배터리 셀을 불량으로 결정할 수 있다(750).
이때, 제어부(100)가 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터의 불량 여부 판정을 수행하는 순서는 제한이 없으며, 위에서 설명한 것과 다르게 방전용량 평활 데이터의 불량 여부 판정을 먼저 수행할 수도 있다.
이와 같이 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(1)는 원시 데이터를 평활화한 전압 평활 데이터 및 방전용량 평활 데이터를 활용하므로, 보다 정밀하게 배터리 불량을 진단할 수 있는 효과가 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(read only memory), RAM(random access memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리(102)와 같은 기기로 읽을 수 있는 기록 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
이상에서, 본 문서에 개시된 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 문서에 개시된 실시예들이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 문서에 개시된 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 문서에 개시된 실시 예들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시되 기술사상의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 배터리 셀의 전압 데이터를 포함하는 배터리 데이터를 수신하는 통신부; 및
    상기 배터리 데이터에 기초하여 방전용량 변화율 데이터를 생성하고, 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하여 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터를 획득하고, 상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건을 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 제어부;를 포함하는 배터리 관리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    지수 평활(exponential smoothing)에 적용되는 평활 계수에 기초하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화하는 배터리 관리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    과거 예측값과 과거 관측값의 가중 평균으로 예측값을 획득하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화하는 배터리 관리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 미리 설정된 판정 구간 내에서 상기 불량 판정 조건을 동시에 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 배터리 관리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 평활 데이터가 미리 설정된 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 전압 평균보다 작고, 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 방전용량 변화율보다 큰 것에 기초하여 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정하는 배터리 관리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 판정 구간 내에서 상기 전압 평활 데이터가 상기 전압 평균의 미만인 횟수와 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 방전용량 변화율을 초과하는 횟수가 미리 설정된 기준 횟수 이상인 것에 기초하여, 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정하는 배터리 관리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 불량으로 결정된 상기 배터리 셀에 관한 정보를 상기 통신부를 통해 외부 장치로 전송하는 배터리 관리 장치.
  8. 배터리 셀의 전압 데이터를 포함하는 배터리 데이터를 수신하고;
    상기 배터리 데이터에 기초하여 방전용량 변화율 데이터를 생성하고;
    상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하여 전압 평활 데이터와 방전용량 평활 데이터를 획득하고;
    상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 불량 판정 조건을 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 것;을 포함하는 배터리 관리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하는 것은,
    지수 평활(exponential smoothing)에 적용되는 평활 계수에 기초하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화하는 것;을 포함하는 배터리 관리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 평활화하는 것은,
    과거 예측값과 과거 관측값의 가중 평균으로 예측값을 획득하여 상기 전압 데이터와 상기 방전용량 변화율 데이터를 지수 평활화하는 것;을 포함하는 배터리 관리 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 것은,
    상기 전압 평활 데이터와 상기 방전용량 평활 데이터가 미리 설정된 판정 구간 내에서 상기 불량 판정 조건을 동시에 만족하는 것에 기초하여 상기 배터리 셀을 불량으로 결정하는 것;을 포함하는 배터리 관리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전압 평활 데이터가 미리 설정된 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 전압 평균보다 작고, 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 단위 시간 동안 복수의 배터리 셀의 방전용량 변화율보다 큰 것에 기초하여 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정하는 것;을 더 포함하는 배터리 관리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 판정 구간 내에서 상기 전압 평활 데이터가 상기 전압 평균의 미만인 횟수와 상기 방전용량 평활 데이터가 상기 방전용량 변화율을 초과하는 횟수가 미리 설정된 기준 횟수 이상인 것에 기초하여, 상기 불량 판정 조건을 각각 만족한 것으로 결정하는 것;을 더 포함하는 배터리 관리 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 불량으로 결정된 상기 배터리 셀에 관한 정보를 통신부를 통해 외부 장치로 전송하는 것;을 더 포함하는 배터리 관리 방법.
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