KR20200038005A - 배터리 셀의 상태 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 셀의 다양한 환경에 따른 임피던스값을 측정하여 만들어진 데이터와 실 사용되는 배터리 셀의 임피던스 측정값을 비교함으로써, 이상상태가 발생한 배터리 셀 및 건강상태가 좋지 않은 배터리 셀을 정확히 판단하고 대응할 수 있는 배터리 셀의 상태 관리 시스템 및 방법 에 관한 것이다.
Description
본 발명은 배터리 셀의 상태 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 배터리 셀의 다양한 환경에 따른 임피던스값을 측정하여 만들어진 데이터와 실 사용되는 배터리 셀의 임피던스 측정값을 비교함으로써, 이상상태가 발생한 배터리 셀 및 건강상태가 좋지 않은 배터리 셀을 정확히 판단하고 대응할 수 있는 배터리 셀의 상태 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
이차전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
이와 같은 배터리, 특히 다수의 2차 전지가 충전과 방전을 번갈아 가면서 수행하는 경우에는 이들의 충방전을 효율적으로 제어하여 배터리가 적정한 동작 상태 및 성능을 유지하도록 관리할 필요성이 있다.
이를 위해, 배터리의 상태 및 성능을 관리하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)이 구비된다. BMS은 배터리의 전류, 전압, 온도 등을 측정하여 이를 바탕으로 배터리의 상태를 유추한다.
배터리 셀 상태를 유추하는 방법으로는 현재 배터리 셀의 전압과 온도 측정을 통한 방법이 일반적이라고 할 수 있는데, 이러한 측정 방법은 배터리 셀이 정상상태가 아닌 경우에도 다양한 이유로 전압, 온도 등이 정상처럼 표현되면 정확한 판단이 어려울 수 있고, 또한 배터리의 건강상태를 정확히 유추하기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 각각의 배터리 셀에 임피던스 측정장치를 부착해 각 배터리 셀의 임피던스를 측정하고 측정한 값과 다양한 환경에 따라 달라지는 배터리 셀의 임피던스값에 대한 정보를 담고 있는 데이터를 비교하여 이상상태가 발생한 배터리 셀을 정확히 판단할 수 있으며, 배터리 셀의 건강상태 또한 판단할 수 있는 배터리 셀의 상태 관리 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 시스템은 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀 각각에 설치되어 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 임피던스값 측정부, 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하는 온도센서, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값(SOH)을 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부의 내부에 포함되고, 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하는 기준이 되는 기준 온도값과 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 건강상태 쇠약을 판단하는 기준이 되는 기준 건강상태값을 저장하며, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀에 대해서 변화된 온도값에 대응되는 임피던스값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값에 대해서 기 측정하여 입력한 테이블(Table)을 저장하는 저장부 및 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값을 측정하는 전류 측정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 임피던스값 측정부는, 상기 각 배터리 셀에 도통되는 전류의 주파수에 대한 전압 주파수 응답 특성을 통해 상기 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 집적회로를 포함하되, 상기 집적회로는 상기 각 배터리 셀의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도센서는, 배터리 팩 내부 및 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 인접하여 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도센서는, 복수 또는 단일로 구성되고, 상기 각 배터리 셀과 접하여 직접적으로 열 전달을 받아 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하거나 또는 상기 각 배터리 셀의 인근 대기의 대류를 통해 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부는, 배터리 회로의 메인 릴레이(Main Relay)가 온(on) 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값 및 상기 온도값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하고, 상기 온도값이 상기 기준 온도값에 도달하거나 상기 기준 온도값을 넘어서면 알람신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부는, 상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 오프(OFF) 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 건강상태값을 판단하고, 상기 각 배터리 셀의 건강상태값이 상기 기준 건강상태값 이하이면 상기 알람신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 알람신호는, 상기 판단부에서 별도의 제어장치로 제공되어, 상기 별도의 제어장치가 별도의 출력 장치를 제어하도록 하는 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부는, 상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 온 인 상태에서 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값이 기준 전류값 이상일 경우, 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 전류값은, 상기 전류 측정부가 측정하는 전류값중 하나로, 상기 판단부가 상기 하나 이상의 배터리 셀이 운용됨을 판단함에 따라 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하도록 하는 기준이 되는 전류값 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 방법은 임피던스값 측정부를 통해, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀 각각에 설치되어 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 단계, 온도센서를 통해, 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하는 단계 및 판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 저장부를 통해, 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하는 기준이 되는 기준 온도값과 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 건강상태 쇠약을 판단하는 기준이 되는 기준 건강상태값을 저장하고, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀에 대해서 변화된 온도값에 대응되는 임피던스값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값에 대해서 기 측정하여 입력한 테이블을 저장하는 단계 및 전류 측정부를 통해, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계는, 배터리 회로의 메인 릴레이가 온 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값 및 상기 온도값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하고, 상기 온도값이 상기 기준 온도값에 도달하거나 넘어서면 알람신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계는, 상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 오프 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 건강상태값을 판단하고, 상기 각 배터리 셀의 건강상태값이 상기 기준 건강상태값 이하이면 상기 알람신호를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계는, 상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 온 인 상태에서 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값이 기준 전류값 이상일 경우, 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 복수의 배터리 셀, 상기 복수의 배터리 셀 각각에 설치되어 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 임피던스값 측정부, 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하는 온도센서, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값(SOH)을 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 시스템 및 방법은 각각의 배터리 셀에 임피던스 측정장치를 부착해 각 배터리 셀의 임피던스를 측정하고 측정한 값과 다양한 환경에 따라 달라지는 배터리 셀의 임피던스값에 대한 정보를 담고 있는 데이터를 비교함으로써, 이상상태가 발생한 배터리 셀을 정확히 판단할 수 있으며, 배터리 셀의 건강상태를 파악하여 사전에 대응할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)을 통한 배터리 셀의 상태 관리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)을 통한 배터리 셀의 상태 관리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)을 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)은 임피던스값 측정부(101), 온도센서(102), 저장부(103), 전류 측정부(104) 및 판단부(105)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 배터리 셀의 상태 관리 시스템(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
먼저 임피던스값 측정부(101)는 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀(11) 각각에 설치되어 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정할 수 있다.
또한, 임피던스값 측정부는(101) 각 배터리 셀(11)에 도통되는 전류의 주파수에 대한 전압 주파수 응답 특성을 통해 각 배터리 셀(11)의 임피던스값을 측정하는 집적회로를 포함하되, 집적회로는 각 배터리 셀(11)의 내부 또는 도 2에 도시된 바와 같이 외부에 설치될 수 있다.
여기에서, 집적회로는 이와 대등한 배터리 셀(11)의 임피던스를 측정할 수 있는 소자로 대체될 수 있다.
또한, 배터리 셀(11)에 인가되는 주파수에 따른 임피던스 측정을 토대로 배터리 셀(11)의 건강상태 및 충전상태를 판단할 수 있는데 예를 들어, 약 1khz의 주파수에서 측정되는 교류 전류 및 전압의 특성으로 배터리 셀(11)의 건강상태를 판단할 수 있으며, 약 1hz에서 측정되는 직류 전류 및 전압의 특성으로 배터리 셀(11)의 충전상태를 판단할 수 있다.
또한, 임피던스값 측정부(101)는 임피던스 분광법(EIS)를 사용하는 방식으로 배터리 셀(11)의 임피던스값을 측정할 수 있다.
다음으로, 온도센서(102)는 각 배터리 셀(11)의 온도값을 측정할 수 있다.
또한, 온도센서는(102)는 배터리 팩(10) 내부 및 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀(11)에 인접하여 위치될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 실시예와 같이 온도센서는(102)는 복수 또는 단일로 구성되고, 각 배터리 셀(11)의 인근 대기의 대류를 통해 상기 각 배터리 셀(11)의 온도값을 측정하거나 또는 각 배터리 셀(11)과 접하여 직접적으로 열 전달을 받아 각 배터리 셀(11)의 온도값을 측정할 수 있다.
다음으로, 저장부(103)는 도 2에 도시된 바와 같이 판단부(105)의 내부에 포함될 수 있고, 판단부(105)가 각 배터리 셀(11)의 이상여부를 판단하는 기준이 되는 기준 온도값과 판단부(105)가 각 배터리 셀(11)의 건강상태 쇠약을 판단하는 기준이 되는 기준 건강상태값을 저장하며, 복수의 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀(11)에 대해서 변화된 온도값에 대응되는 임피던스값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값에 대해서 기 측정하여 입력한 테이블(Table)을 저장할 수 있다.
여기에서, 기준 온도값이라 함은 온도 센서(102)에서 측정되는 배터리 셀(11)의 온도값과 테이블을 비교했을 때 더 이상 배터리 셀(11)이 기능을 온전하게 수행하기 어려운 상황이라고 판단되는 온도값을 의미할 수 있으며, 또한 배터리 셀(11)의 발열로 인한 화재 등의 사고를 예방하기 위해서 설정된 온도값을 의미할 수 있다.
이어서, 기준 건강상태값이라 함은 임피던스값 측정부(101)로부터 측정된 배터리 셀(11)의 임피던스 측정값과 임피던스값을 토대로 판단된 배터리 셀(11)의 건강상태값을 테이블과 비교하여, 배터리 셀(11)의 잔여 수명을 예측 해봤을 때 배터리 셀(11)의 수명이 다하기 전에 안전하게 배터리 셀(11) 또는 배터리 팩(10)의 교체가 일어날 수 있도록 설정된 건강상태값을 의미할 수 있다.
다음으로, 전류 측정부(104)는 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀(11)에 도통되는 전류값을 측정할 수 있다.
여기에서, 전류 측정부(104)는 각각의 배터리 셀(11) 마다 도통되는 전류를 측정할 수 있고, 도 2의 실시예와 같이 복수의 배터리 셀(11)이 포함되어 있는 배터리 팩(10) 또는 배터리 회로에 도통되는 전류를 측정할 수 있으며, 측정된 전류값에 대한 정보를 판단부(105)로 제공할 수 있다.
다음으로, 판단부(105)는 임피던스값 측정부(101)를 통해 측정되는 임피던스값의 변화량과, 온도센서(102)를 통해 측정되는 온도값의 변화량을 토대로 각 배터리 셀(11)의 이상여부 및 건강상태값을 판단할 수 있다.
또한, 판단부(105)는 배터리 회로의 메인 릴레이(12)가 온(on) 상태인 경우, 각 배터리 셀(11)의 임피던스값 및 온도값을 테이블에 입력된 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 각 배터리 셀(11)의 이상여부를 판단하고, 온도값이 기준 온도값에 도달하거나 기준 온도값을 넘어서면 알람신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 판단부(105)는 배터리 회로의 메인 릴레이(12)가 오프(OFF) 상태인 경우, 각 배터리 셀(11)의 임피던스값을 테이블에 입력된 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 각 배터리 셀(11)의 건강상태값을 판단하고, 각 배터리 셀(11)의 건강상태값이 기준 건강상태값 이하이면 알람신호를 발생시킬 수 있다.
여기에서, 알람신호라 함은 판단부(105)에서 별도의 제어장치로 제공되어, 별도의 제어장치가 별도의 출력 장치를 제어하도록 하는 신호를 의미할 수 있다.
또한, 별도의 제어장치는 배터리 관리 시스템(BMS)의 제어부를 의미할 수 있고, 별도의 제어장치는 BMS에서 제어할 수 있는 경고음, 경고등 및 경고문자를 출력할 수 있는 장치 또는 비상 시 배터리의 연결 해제가 가능한 배터리 회로의 릴레이 소자를 의미할 수 있다.
또한, 판단부(105)는 배터리 회로의 메인 릴레이(12)가 온 인 상태에서 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀(11)에 도통되는 전류값이 기준 전류값 이상일 경우, 각 배터리 셀(11)의 이상여부를 판단할 수 있다.
여기에서, 기준 전류값이라 함은 전류 측정부(104)가 측정할 수 있는 전류값 중 하나로, 판단부(105)가 하나 이상의 배터리 셀(11)이 운용됨을 판단함에 따라 각 배터리 셀(11)의 이상여부를 판단하도록 하는 기준이 되는 전류값을 의미할 수 있다.
다음으로는, 도 3를 통해 이러한 배터리 셀의 상태 관리 시스템을 통한 배터리 셀의 상태를 관리하는 과정을 살펴보기로 한다.
도 3는 도 1에 도시된 배터리 셀 상태 관리 시스템을 통한 배터리 셀의 상태를 관리하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3를 살펴보면, 먼저 배터리 회로의 메인 릴레이의 상태에 따라 배터리 셀의 이상여부 판단을 하거나 또는 배터리 셀의 건강상태 판단을 하게 된다(S201).
배터리 회로의 메인 릴레이가 온 상태인 경우에는 배터리 셀이 실제로 운용되는 상태인지 확인하기 위한 전류값을 측정하게 되는데, 여기에서 전류 측정부가 기준 전류값 이상의 전류값을 측정하게 되면(S202), 판단부는 배터리 셀의 운용 사실을 확인하고 저장부에 저장된 테이블과 임피던스값 측정부에서 측정된 배터리 셀의 임피던스값 및 온도센서에서 측정된 온도값을 토대로 배터리 셀의 이상여부 판단을 시작하게 된다(S203).
다음으로, 측정된 온도값이 기준 온도값을 넘어서는 등의 상황으로 판단부가 배터리 셀의 이상 판단을 하게 되면 판단부는 이상상태에 대한 정보를 담은 알람신호를 생성하고 이를 별도의 제어장치로 전송하게 된다(S204).
한편, 배터리 회로의 메인 릴레이가 오프 상태인 경우(S202'), 판단부가 저장부에 저장된 테이블과 임피던스값 측정부에서 측정된 배터리 셀의 임피던스값을 토대로 배터리 셀의 건강상태를 판단하게 되고(S205), 배터리 셀의 건강상태값이 기준 건강상태값에 도달하거나 기준 건강상태값 이하가 되면 판단부는 배터리 셀의 건강상태에 대한 알람신호를 생성하고 이를 별도의 제어 장치로 전송하게 된다(S204).
전술한 배터리 셀의 상태 관리 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 배터리 팩
11: 배터리 셀
12: 메인 릴레이
100: 배터리 셀의 상태 관리 시스템
101: 임피던스값 측정부
102: 온도센서
103: 저장부
104: 전류 측정부
105: 판단부
11: 배터리 셀
12: 메인 릴레이
100: 배터리 셀의 상태 관리 시스템
101: 임피던스값 측정부
102: 온도센서
103: 저장부
104: 전류 측정부
105: 판단부
Claims (16)
- 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀 각각에 설치되어 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 임피던스값 측정부;
상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하는 온도센서;
상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값(SOH)을 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 판단부의 내부에 포함되고, 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하는 기준이 되는 기준 온도값과 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 건강상태 쇠약을 판단하는 기준이 되는 기준 건강상태값을 저장하며, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀에 대해서 변화된 온도값에 대응되는 임피던스값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값에 대해서 기 측정하여 입력한 테이블(Table)을 저장하는 저장부; 및
상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값을 측정하는 전류 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 임피던스값 측정부는,
상기 각 배터리 셀에 도통되는 전류의 주파수에 대한 전압 주파수 응답 특성을 통해 상기 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 집적회로를 포함하되, 상기 집적회로는 상기 각 배터리 셀의 내부 또는 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 온도센서는,
배터리 팩 내부 및 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 인접하여 위치되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 온도센서는,
복수 또는 단일로 구성되고, 상기 각 배터리 셀과 접하여 직접적으로 열 전달을 받아 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하거나 또는 상기 각 배터리 셀의 인근 대기의 대류를 통해 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 판단부는,
배터리 회로의 메인 릴레이(Main Relay)가 온(on) 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값 및 상기 온도값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하고, 상기 온도값이 상기 기준 온도값에 도달하거나 상기 기준 온도값을 넘어서면 알람신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 오프(OFF) 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 건강상태값을 판단하고, 상기 각 배터리 셀의 건강상태값이 상기 기준 건강상태값 이하이면 상기 알람신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알람신호는,
상기 판단부에서 별도의 제어장치로 제공되어, 상기 별도의 제어장치가 별도의 출력 장치를 제어하도록 하는 신호인 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 온 인 상태에서 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값이 기준 전류값 이상일 경우, 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 기준 전류값은,
상기 전류 측정부가 측정하는 전류값 중 하나로, 상기 판단부가 상기 하나 이상의 배터리 셀이 운용됨을 판단함에 따라 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하도록 하는 기준이 되는 전류값 인 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 시스템.
- 임피던스값 측정부를 통해, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀 각각에 설치되어 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 단계;
온도센서를 통해, 상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하는 단계; 및
판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 방법.
- 제11항에 있어서,
저장부를 통해, 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하는 기준이 되는 기준 온도값과 상기 판단부가 상기 각 배터리 셀의 건강상태 쇠약을 판단하는 기준이 되는 기준 건강상태값을 저장하고, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀에 대해서 변화된 온도값에 대응되는 임피던스값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값에 대해서 기 측정하여 입력한 테이블을 저장하는 단계; 및
전류 측정부를 통해, 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값을 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계는,
배터리 회로의 메인 릴레이가 온 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값 및 상기 온도값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하고, 상기 온도값이 상기 기준 온도값에 도달하거나 넘어서면 알람신호를 발생시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계는,
상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 오프 상태인 경우, 상기 각 배터리 셀의 임피던스값을 상기 테이블에 입력된 상기 변화된 온도값 및 변화된 건강상태값에 대응되는 임피던스값과 비교하여 상기 각 배터리 셀의 건강상태값을 판단하고, 상기 각 배터리 셀의 건강상태값이 상기 기준 건강상태값 이하이면 상기 알람신호를 발생시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리셀 상태관리 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 판단부를 통해, 상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 단계는,
상기 배터리 회로의 메인 릴레이가 온 인 상태에서 상기 복수의 배터리 셀 중 하나 이상의 배터리 셀에 도통되는 전류값이 기준 전류값 이상일 경우, 상기 각 배터리 셀의 이상여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀의 상태 관리 방법.
- 복수의 배터리 셀;
상기 복수의 배터리 셀 각각에 설치되어 각 배터리 셀의 임피던스값을 측정하는 임피던스값 측정부;
상기 각 배터리 셀의 온도값을 측정하는 온도센서;
상기 임피던스값 측정부를 통해 측정되는 상기 임피던스값의 변화량과, 상기 온도센서를 통해 측정되는 상기 온도값의 변화량을 토대로 상기 각 배터리 셀의 이상여부 및 건강상태값을 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
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| KR1020180117550A KR20200038005A (ko) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | 배터리 셀의 상태 관리 시스템 및 방법 |
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| WO2022075709A1 (ko) * | 2020-10-08 | 2022-04-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 관리 장치 및 방법 |
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Citations (1)
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| JPH11133123A (ja) | 1997-10-31 | 1999-05-21 | Toshiba Battery Co Ltd | 電池残量測定装置用集積回路 |
-
2018
- 2018-10-02 KR KR1020180117550A patent/KR20200038005A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112924887B (zh) * | 2021-01-27 | 2024-06-07 | 江西江铃集团新能源汽车有限公司 | 电池包健康检测方法、装置、可读存储介质及电子设备 |
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