KR102213260B1

KR102213260B1 - Bms 온도 조절 방법 및 이를 적용한 bms

Info

Publication number: KR102213260B1
Application number: KR1020140095784A
Authority: KR
Inventors: 이호영
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2021-02-09
Also published as: KR20160014167A

Abstract

BMS 온도 조절 방법 및 BMS가 제공된다. 본 BMS 온도 조절 방법에 따르면, BMS의 온도를 감지하고, 감지된 온도와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 된 경우, BMS의 온도 패턴을 분석하며, 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어할 수 있게 되어, 셀 밸런싱 과정에서 발생되는 이상 고온 현상을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, BMS는 고온으로 인한 화재나 부품 손상을 방지할 수 있게 된다.

Description

BMS 온도 조절 방법 및 이를 적용한 BMS{Method for Adjusting Temperature of Battery Management System and BMS using the same}

본 발명은 BMS(Battery Management System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 셀 밸런싱 과정에서 BMS의 온도를 조절하는 방법 및 이를 적용한 BMS에 관한 것이다.

HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), EV(Electric Vehicle)의 경우, 직렬로 연결된 베터리 셀들을 고전압에서 주로 사용한다. 그러나 배터리 전체 셀들을 반복적으로 충전 및 방전을 하게 되면 셀 전압 불균형 현상이 발생할 수 있다. 셀 전압 불균형 현상이 발생하게 되면 배터리 수명 및 총 저장 용량이 감소하거나 화재가 발생할 수 있다.

이와 같은 현상을 방지하기 위해, 높은 충전전압을 갖는 셀에 저항방전을 수행하여 전체적인 균형이 유지될 수 있도록 하는 셀 밸런싱을 하는 셀 균등화 방식이 이용된다.

그러나, 셀 밸런싱이 항시 수행이 되면 BMS의 온도를 과다 상승시켜 부품 소손 및 발화의 원인이 될 수 있다. 즉, 셀 균등화 시, 제어기의 온도를 파악하고 예측하는 프로세스를 수행하는 것이 무엇보다 중요하게 된다.

종래의 셀 균등화 방식은 고온에서의 이상동작을 막기 위해 온도에 따라 선형적으로 Duty(주기)를 설정하여 셀균등화를 조절하였다. 하지만, 실제로는 셀균등화를 진행할 경우 온도가 선형적으로 변하지 않고, 다양한 패턴으로 온도가 변화하기 때문에 온도의 예측이 어렵게 된다. 즉, 실질적인 온도변화 패턴을 반영하지 않은 종래기술로 셀균등화 작업시 셀균등화 효율적으로 관리하기 어렵다.

이에 따라, 셀 균등화 시의 온도 변화를 더욱 정확히 예측하여, 고온 이상 동작을 방지하기 위한 방안의 모색이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, BMS의 온도를 감지하고, BMS의 온도 패턴을 분석하며, 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 BMS 온도 조절 방법 및 이를 적용한 BMS를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, BMS의 BMS 온도 조절 방법은, 상기 BMS의 온도를 감지하는 단계; 상기 감지된 온도와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 된 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 분석하는 단계; 및 상기 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 단계;를 포함한다.

그리고, 상기 온도 패턴 분석 단계는, 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보들 중 최고 온도값과 최저 온도값을 추출하는 단계; 및 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값에 따라, 상기 BMS의 온도 패턴을 결정하는 단계;를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 온도 패턴 결정 단계는, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제1 온도차 이상일 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제1 온도패턴으로 결정하고, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제2 온도차 이상이고 제1 온도차 미만인 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제2 온도패턴으로 결정하고, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제2 온도차 미만일 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제3 온도패턴으로 결정할 수도 있다.

그리고, 상기 제어 단계는, 상기 결정된 온도패턴이 제1 온도패턴인 경우, 상기 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보들의 기울기를 산출하는 단계; 상기 기울기를 이용하여, 일정시간 이후의 BMS의 온도값인 예상 온도를 산출하는 단계; 및 상기 제한 온도와 상기 산출된 예상 온도의 차이에 따라, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 단계;를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 제어 단계는, 상기 제한 온도와 상기 예상 온도가 같은 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 유지시키고, 상기 제한 온도가 상기 예상 온도보다 높은 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가시키며, 상기 제한 온도가 상기 예상 온도보다 낮은 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 감소시킬 수도 있다.

그리고, 상기 제어 단계는, 상기 결정된 온도패턴이 제2 온도패턴인 경우, 상기 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보 중 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값을 산출하는 단계; 및 상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값에 따라, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 단계;를 포함 할 수도 있다.

또한, 상기 제어 단계는, 상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제1 차이값 이상인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 감소시키고, 상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제2 차이값 이상이고 상기 제1 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 유지시키며, 상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제2 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가시킬 수도 있다.

또한, 상기 제어 단계는, 상기 결정된 온도패턴이 제3 온도패턴인 경우, 상기 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보들의 평균 온도값을 산출하는 단계; 및 상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값에 따라, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 단계;를 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 제어 단계는, 상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제3 차이값 이상인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 감소시키고, 상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제4 차이값 이상이고 상기 제3 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 유지시키며, 상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제4 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가시킬 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, BMS는, 상기 BMS의 온도를 감지하는 온도 센싱부; 및 상기 감지된 온도와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 된 경우 상기 BMS의 온도 패턴을 분석하고, 상기 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 셀 밸런싱 제어부;를 포함할 수도 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, BMS의 온도를 감지하고, BMS의 온도 패턴을 분석하며, 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어할 수 있게 되어, 셀 밸런싱 과정에서 발생되는 이상 고온 현상을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, BMS는 고온으로 인한 화재나 부품 손상을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, BMS를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, BMS의 셀 밸런싱시 온도 조절 방법을 수행하는 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 온도 조절 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 온도 패턴의 결정 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리의 온도변화가 제1 온도 패턴인 경우 셀 밸런싱 듀티 조절 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리의 온도변화가 제2 온도 패턴인 경우 셀 밸런싱 듀티 조절 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리의 온도변화가 제3 온도 패턴인 경우 셀 밸런싱 듀티 조절 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, BMS(Battery Management System)(100)를 도시한 블럭도이다. BMS(100)는 배터리부(150)에 포함된 배터리 셀들의 충전 및 방전 동작을 전반적으로 제어하는 배터리 관리 시스템을 나타낸다.

또한, BMS(100)는 배터리부(150)에 포함된 배터리 셀들의 충전 전압의 균형을 맞춰주기 위한 셀 밸런싱 과정을 수행할 수도 있다. 이 과정에서, BMS(100)는 셀 밸런싱을 위해 일부 셀들에 대해서는 저항을 통해 방전을 시키는 과정을 수행한다.

하지만, 저항을 이용하여 방전을 시키는 과정에서 열이 많이 발생되고, 이로 인해 BMS(100)는 온도가 높아지게 된다. 따라서, BMS(100)는 셀 밸런싱 과정에서 온도를 낮추기 위해, 셀 밸런싱의 듀티(duty) 정도를 조절함으로써 온도 조절을 수행하는 과정이 필요하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, BMS(100)는 온도 센싱부(110), 셀 밸런싱 제어부(120), 셀 밸런싱 실행부(130) 및 셀 전압 센싱부(140)를 포함한다.

온도 센싱부(110)는 BMS(100)의 온도를 감지한다. 구체적으로, 온도 센싱부(110)는 BMS(100)에서 열이 발생되는 부분의 온도를 감지하며, 이를 위해 열이 발생되는 부분에 배치된 온도 센서를 포함한다. BMS(100)는 셀 밸런싱을 위해 저항을 통해 방전을 하는 과정을 거치게 되며, 이 과정에서 열이 발생되므로, 온도 센싱부(110)는 BMS(100)에 포함된 저항이 배치된 부분의 온도를 측정하게 된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 온도 센싱부(110)는 BMS(100)의 셀 밸런싱 과정에서 열이 발생되는 부분이라면 어디든지 배치되어 온도를 감지하게 된다.

셀 밸런싱 제어부(120)는 배터리부를 구성하는 각 셀의 전압을 검출하여 셀 밸런싱이 필요한 셀을 검출하고, 평균 전압 이상을 갖는 방전이 필요한 셀이 검출되면 해당 셀의 방전을 위한 밸런싱 듀티를 결정한 다음 결정된 듀티로 방전 제어를 실행하여 셀 간 전압 편차가 발생되지 않는 셀 밸런싱을 제공한다.

여기에서, 셀 밸런싱 듀티(duty)는 셀 밸런싱을 수행하는 정도를 나타내는 것으로, 셀 밸런싱을 수행하는 한 주기 중에 실제로 셀 밸런싱을 수행하는 기간의 비율을 나타낸다. 즉, 셀 밸런싱 듀티는 "셀 밸런싱 수행 시간 / 셀 밸런싱 주기"가 된다. 셀 밸런싱 과정에서 BMS(100)에 열이 발생되기 때문에, 셀 밸런싱 듀티를 증가시키면 BMS(100)의 온도는 높아지게 되고, 셀 밸런싱 듀티를 감소시키면 BMS(100)의 온도는 낮아지게 된다.

또한, 셀 밸런싱 제어부(120)는 이와 같은 셀 밸런싱 과정에서 감지된 온도와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 된 경우, BMS의 온도 패턴을 분석하고, 상기 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어하게 된다. 여기에서, 제한 온도는 BMS(100)의 내부 부품 등에 손상이 가해지지 않을 정도의 온도를 나타내는 것으로, 셀 밸런싱 듀티를 최대로 하더라도 고온으로 인한 문제가 발생되지 않는 최대 임계 온도를 나타낸다. 제한 온도는 BMS(100)에서 미리 설정되어 있을 수도 있으며, 사용자에 의해 설정될 수도 있다.

또한, 셀 밸런싱 제어부(120)는 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소 시킴으로써 셀 밸런싱의 정도를 제어하게 된다. 구체적으로, 셀 밸런싱 과정에서 저항을 통한 방전으로 인해 열이 많이 발생되므로, BMS(100)의 온도가 높을 경우, 셀 밸런싱 제어부(120)는 셀 밸런싱 듀티를 감소시킴으로써 온도를 낮추게 된다.

셀 전압 센싱부(140)는 배터리부(150)에 포함된 배터리 셀들 각각의 전압을 측정한다.

셀 밸런싱 실행부(130)는 배터리부(150)를 구성하는 각 배터리 셀의 양단 간에 스위치와 부하저항이 직렬로 연결되어 구성될 수 있으며, 셀 밸런싱 제어부(120)에서 인가되는 셀 밸런싱 듀티 신호에 따라 스위치의 온오프가 실행되어 부하저항을 통해 셀에 충전된 전압을 방전시키는 과정을 통해, 셀 밸런싱을 실행하게 된다.

이와 같은 구조의 BMS(100)는 셀 밸런싱 수행 과정에서 적정 온도가 유지될 수 있도록 온도 조절 방법을 수행하게 된다. 이 때, BMS(100)는 온도 변화의 패턴을 분석하여 다양한 유형의 온도 변화 형태에도 적절하게 온도 조절을 수행할 수 있게 되며, 이와 같은 과정에 대해 도 2 내지 도 7을 참고하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, BMS의 셀 밸런싱시 온도 조절 방법을 수행하는 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

BMS(100)는 셀 전압 편차가 제1 타겟 편차보다 큰지 여부를 판단한다(S210). 여기에서, 셀 전압 편차는 배터리부(150)에 포함된 적어도 2개의 배터리 셀 사이의 전압의 최대 편차를 나타낸다. 그리고, 제1 타겟 편차는 셀 전압의 편차가 너무 커져서 셀 밸런싱이 필요한 정도가 되는 임계 전압 편차를 나타낸다.

BMS(100)는 셀 전압 편차가 제1 타겟 편차보다 크지 않은 경우(S210-N), BMS(100)는 셀 밸런싱을 수행하지 않게 된다.

반면, 셀 전압 편차가 제1 타겟 편차보다 큰 경우(S210-Y), BMS(100)는 셀 전압 편차를 줄이기 위해 셀 밸런싱을 수행하게 되며, 이 과정에서 도 3에 도시된 셀 밸런싱 시의 온도 조절 방법을 수행하게 된다(S220).

그리고, BMS(100)는 셀 전압 편차가 제2 타겟 편차 이하가 되었는지 여부를 판단한다(S230). 여기에서, 제2 타겟 편차는 셀 전압의 편차가 줄어들어 셀 밸런싱이 더 더이상 필요 없어지는 임계 전압 편차를 나타낸다.

셀 전압 편차가 제2 타겟 편차 이하가 되지 않은 경우(S230-N), BMS(100)는 S220 단계의 셀 밸런싱 및 온도 조절 방법을 계속하여 수행하게 된다. 반면, 셀 전압 편차가 제2 타겟 편차 이하가 된 경우(S230-Y), BMS(100)는 셀 밸런싱 과정을 종료하게 된다.

이와 같은 과정을 통해, BMS(100)는 셀 밸런싱을 수행하게 된다. 이 과정에서 수행되는 온도 조절 방법에 대해서는 이하에서 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 온도 조절 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

먼저, BMS(100)는 온도 센싱부(110)를 통해 BMS의 온도를 감지한다(S310). 그리고, BMS(100)는 특정 기간 기간 동안 감지된 N개의 온도 정보를 저장한다(S320). 예를 들어, BMS(100)는 1초에 10개의 온도 정보를 감지하여 저장할 수도 있다. 또한, 이 과정에서, BMS(100)는 N개의 온도 정보들의 평균 온도, 최저 온도, 최고 온도 등을 산출할 수도 있다.

그 후에 BMS(100)는 감지된 온도와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 되는지를 판단한다(S330), 구체적으로, BMS(100)는 감지된 N개의 온도 정보 중 최고 온도를 제한온도에서 뺀 값이 특정값 이내(예를 들어, 섭씨 2도)인지 여부를 판단한다. 여기에서 특정값은 제한 온도와 비교하여 아직 여유가 있다고 판단되어 셀 밸런싱 듀티를 최고로 해도 되는 온도 범위를 나타내고, 예를 들어 특정값은 섭씨 2도가 될 수도 있다. 즉, 제한온도로부터 아직 여유있는 온도는 '제한온도-2도'가 되는 것이다.

만약, 감지된 온도(예를 들어, 최고 온도)와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 아닌 경우(S330-N), BMS(100)는 셀 밸런싱 듀티를 최고로 유지한다(S335).

반면, 감지된 온도(예를 들어, 최고 온도)와 제한 온도의 차이가 특정값 이내인 경우(S330-Y), BMS(100)는 도 4의 온도 패턴 분석 과정을 수행하게 된다(S340). 그리고, BMS(100)는 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱 듀티를 조절함으로써 셀 밸런싱 정도를 제어하게 된다(S350).

그리고, BMS(100)는 상술한 과정을 셀 밸런싱 과정에서 일정 주기에 한번씩 수행하게 된다.

이와 같은 과정을 통해, BMS(100)는 셀 밸런싱 과정에서 온도 조절을 수행하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 온도 패턴의 결정 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

먼저, BMS(100)는 특정 기간 동안 감지된 특정 개수(예를 들어, N개)의 온도 정보들 중 최고 온도값(Tmax)과 최저 온도값(Tmin)을 추출한다(S410).

그리고, BMS(100)는 최고 온도값과 최저 온도값의 차이값(Tmax-Tmin)이 제1 온도차 초과인지 여부를 판단한다(S420). 여기에서, 제1 온도차는 특정 기간동안 온도가 선형적으로 변화되었을 경우에 예상되는 최고온도와 최저온도의 온도차를 나타낸다. 만약, 최고 온도값과 최저 온도값의 차이값(Tmax-Tmin)이 제1 온도차 초과인 경우(S420-Y), BMS(100)는 온도 패턴을 제1 온도 패턴인 것으로 결정한다(S430). 여기에서, 제1 온도 패턴은 선형적으로 증가하거나 감소하는 형태의 온도 패턴인 경우에 해당된다.

반면, 최고 온도값과 최저 온도값의 차이값(Tmax-Tmin)이 제1 온도차 초과가 아닌 경우(S420-N), BMS(100)는 최고 온도값과 최저 온도값의 차이값(Tmax-Tmin)이 제2 온도차 초과이고 제1 온도차 이하인지 여부를 판단한다(S440). 여기에서, 제2 온도차는 선형적으로 온도가 증가하다가 감소하거나 선형적으로 감소하다가 증가했을 경우 예상되는 최고 온도와 최저 온도의 차이값을 나타낸다. 만약, 최고 온도값과 최저 온도값의 차이값(Tmax-Tmin)이 제2 온도차 초과이고 제1 온도차 이하인 경우(S440-Y), BMS(100)는 온도 패턴을 제2 온도 패턴인 것으로 결정한다(S450). 여기에서, 제2 온도 패턴은 온도가 올라갔다 내려가거나 또는 내려갔다 올라가는 형태의 온도 패턴인 경우에 해당된다.

최고 온도값과 최저 온도값의 차이값(Tmax-Tmin)이 제2 온도차 이하인 경우(S440-N), BMS(100)는 온도 패턴을 제3 온도 패턴인 것으로 결정한다(S460).

이와 같은 과정을 통해, BMS(100)는 최고 온도값과 최저 온도값의 차이값에 따라, BMS의 온도 패턴을 결정하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리의 온도변화가 제1 온도 패턴인 경우 셀 밸런싱 듀티 조절 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 제1 온도 패턴은 배터리 전압 균등화를 위한 셀 밸런싱 수행시 온도가 급격히 증가하거나 감소하는 경우 사전에 배터리 온도를 예상하여 셀 밸런싱 듀티를 감소 또는 증가시킴으로써, BMS의 온도 변화를 막는 것이다.

먼저, 결정된 온도패턴이 제1 온도패턴인 경우(S430), BMS(100)는 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 온도 정보들의 기울기를 산출한다(S510). 그리고, BMS(100)는 기울기를 이용하여, 일정시간 이후의 BMS의 온도값인 예상 온도를 산출한다(S520).

그 후에, BMS(100)는 제한 온도와 예상 온도가 같은지 여부를 판단한다(S530). 만약, 제한 온도와 예상 온도가 같은 경우(S530-Y), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 유지시킨다(S540).

반면, 제한 온도가 예상 온도보다 높은 경우(S550-Y), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 증가시킨다(S560).

그리고, 제한 온도가 예상 온도보다 낮은 경우(S550-N), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 감소시킨다(S570).

이와 같은 과정을 통해, BMS(100)는 제1 온도패턴으로 결정된 경우, 제한 온도와 산출된 예상 온도의 차이에 따라, 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 셀 밸런싱의 정도를 제어할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리의 온도변화가 제2 온도 패턴인 경우 셀 밸런싱 듀티 조절 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 제2 온도 패턴은 셀 밸런싱 수행 시 온도의 상승과 하강이 교대로 나오는 경우를 나타낸다.

먼저, BMS(100)는 결정된 온도패턴이 제2 온도패턴인 경우(S450), 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보 중 마지막 온도값에서 제한온도를 뺀 값(T1)을 산출한다(S610).

그리고, 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값(T1)이 제1 차이값 초과인 경우(S620-Y), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 감소시킨다(S630). 여기에서, 제1 차이값은 제한 온도에 비하여 마지막 온도가 과하게 높아진 것으로 판단되는 온도차이를 나타내는 것으로, 예를 들어 제1 차이값은 섭씨 1도가 될 수도 있다.

또한, 마지막 온도값에서 제한온도를 뺀 값(T1)이 제2 차이값 초과이고 제1 차이값 이하인 경우(S640-Y), 셀 밸런싱의 듀티를 유지시킨다(S650). 여기에서, 제2 차이값은 제한 온도에 비하여 마지막 온도가 너무 낮은 것으로 판단되는 시점이 되는 온도로, 예를 들어 섭씨 -1도가 될 수도 있다. 따라서, T1값이 제2 차이값과 제1 차이값의 사이에 있는 경우, BMS(100)는 해당 밸런싱 듀티를 유지하게 된다.

그리고, 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제2 차이값 이하인 경우(S640-N), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 증가시키게 된다(S660).

이와 같은 과정을 통해, BMS(100)는 제2 온도패턴으로 결정된 경우, 마지막 온도값에서 제한온도를 뺀 값에 따라, 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 셀 밸런싱의 정도를 제어하게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리의 온도변화가 제3 온도 패턴인 경우 셀 밸런싱 듀티 조절 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 제3 온도 패턴은 셀 밸런싱 과정에서 온도 변화가 거의 없거나 온도 변화 속도가 매우 낮은 경우에 해당된다.

BMS(100)는 결정된 온도패턴이 제3 온도패턴인 경우(S460), 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 온도 정보들의 평균 온도값을 산출한다(S710). 그리고, BMS(100)는 평균 온도값에서 제한온도를 뺀 값(T2)를 산출한다(S720).

만약, 평균 온도값에서 제한온도를 뺀 값(T2)이 제3 차이값 초과인 경우(S730-Y), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 감소시킨다(S740). 여기에서, 제3 차이값은 제한 온도에 비하여 평균 온도가 과하게 높아진 것으로 판단되는 온도차이를 나타내는 것으로, 예를 들어 제3 차이값은 섭씨 0.5도가 될 수도 있다.

그리고, 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제4 차이값 초과이고 제3 차이값 이하인 경우(S750-Y), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 유지시키게 된다(S760). 여기에서, 제4 차이값은 제한 온도에 비하여 평균 온도가 너무 낮은 것으로단는 시점이 되는 온도로, 예를 들어 섭씨 -0.5도가 될 수도 있다. 따라서, T2값이 제4 차이값과 제3 차이값의 사이에 있는 경우, BMS(100)는 해당 밸런싱 듀티를 유지하게 된다.

또한, 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제4 차이값 이하인 경우(S750-N), BMS(100)는 셀 밸런싱의 듀티를 증가시키게 된다(S770).

이와 같은 과정을 통해, BMS(100)는 평균 온도값에서 제한온도를 뺀 값에 따라, 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 셀 밸런싱의 정도를 제어할 수 있게 된다.

상술된 과정들을 통해, BMS(100)는 온도 변화의 정도를 분석하여 온도 패턴을 결정하고, 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱 듀티를 조절함으로써, BMS(100)가 셀 밸런싱 과정에서 배터리의 온도가 복잡하게 변화하더라도 적절하게 온도를 조절하여 고온으로 인한 이상 동작 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 BMS(100)는 하이브리드 차량이나 전기차 등에 배치된 배터리 뿐만 아니라, 이외에 다른 빌딩용 배터리, 가정용 배터리 등의 복수개의 배터리 셀의 관리가 필요한 배터리라면 어느 경우라도 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : BMS 110 : 온도 센싱부
120 : 셀 밸런싱 제어부 130 : 셀 밸런싱 실행부
140 : 셀 전압 센싱부 150 : 배터리부

Claims

BMS(Battery Management System)의 온도 조절 방법에 있어서,
상기 BMS의 온도를 감지하는 단계;
상기 감지된 온도와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 된 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 분석하는 단계; 및
상기 분석된 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 제어 단계;를 포함하되,
상기 온도 패턴을 분석하는 단계는,
특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보들 중 최고 온도값과 최저 온도값을 추출하는 단계; 및
상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제1 온도차 이상일 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제1 온도패턴으로 결정하고, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제2 온도차 이상이고 제1 온도차 미만인 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제2 온도패턴으로 결정하고, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제2 온도차 미만일 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제3 온도패턴으로 결정하는 단계;를 포함하는 것
인 BMS 온도 조절 방법.
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제 1항에 있어서,
상기 제어 단계는,
상기 결정된 온도패턴이 제1 온도패턴인 경우, 상기 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보들의 기울기를 산출하는 단계;
상기 기울기를 이용하여, 일정시간 이후의 BMS의 온도값인 예상 온도를 산출하는 단계; 및
상기 제한 온도와 상기 산출된 예상 온도의 차이에 따라, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS 온도 조절 방법.
제 4항에 있어서,
상기 제어 단계는,
상기 제한 온도와 상기 예상 온도가 같은 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 유지시키고,
상기 제한 온도가 상기 예상 온도보다 높은 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가시키며,
상기 제한 온도가 상기 예상 온도보다 낮은 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 감소시키는 것을 특징으로 하는 BMS 온도 조절 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어 단계는,
상기 결정된 온도패턴이 제2 온도패턴인 경우, 상기 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보 중 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값을 산출하는 단계; 및
상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값에 따라, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS 온도 조절 방법.
제 6항에 있어서,
상기 제어 단계는,
상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제1 차이값 이상인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 감소시키고,
상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제2 차이값 이상이고 상기 제1 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 유지시키며,
상기 마지막 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제2 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가시키는 것을 특징으로 하는 BMS 온도 조절 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제어 단계는,
상기 결정된 온도패턴이 제3 온도패턴인 경우, 상기 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보들의 평균 온도값을 산출하는 단계; 및
상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값에 따라, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가 또는 감소시킴으로써, 상기 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BMS 온도 조절 방법.
제 8항에 있어서,
상기 제어 단계는,
상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제3 차이값 이상인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 감소시키고,
상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제4 차이값 이상이고 상기 제3 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 유지시키며,
상기 평균 온도값에서 상기 제한온도를 뺀 값이 제4 차이값 미만인 경우, 상기 셀 밸런싱의 듀티를 증가시키는 것을 특징으로 하는 BMS 온도 조절 방법.
BMS(Battery Management System)에 있어서,
상기 BMS의 온도를 감지하는 온도 센싱부; 및
상기 감지된 온도와 제한 온도의 차이가 특정값 이내가 된 경우, 특정 기간 동안 감지된 특정 개수의 상기 온도 정보들 중 최고 온도값과 최저 온도값을 추출하고, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제1 온도차 이상일 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제1 온도패턴으로 결정하고, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제2 온도차 이상이고 제1 온도차 미만인 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제2 온도패턴으로 결정하고, 상기 최고 온도값과 상기 최저 온도값의 차이값이 제2 온도차 미만일 경우, 상기 BMS의 온도 패턴을 제3 온도패턴으로 결정하고, 상기 온도 패턴에 따라 셀 밸런싱의 정도를 제어하는 셀 밸런싱 제어부;를 포함하는 BMS.