KR20220120372A

KR20220120372A - 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법

Info

Publication number: KR20220120372A
Application number: KR1020210024396A
Authority: KR
Inventors: 정진원; 임다연
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2022-08-30

Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 배터리 팩 내부의 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 팩 내부의 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항, 및 상기 배터리 팩의 전압을 측정하는 측정부와 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항 및 상기 배터리 팩의 전압에 기초하여 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법{BATTERY MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD OF THE SAME}

본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.

최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등과 최근의 리튬 이온 배터리를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 배터리는 종래의 Ni/Cd 배터리, Ni/MH 배터리 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 배터리는 소형, 경량으로 제작할 수 있어 이동 기기의 전원으로 사용되며, 최근에는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.

한편, 리튬 이온 배터리의 경우 내부에 발화가 발생하면 배터리 셀의 단락으로 인해 해당 배터리 셀의 전압이 급격히 낮아지면서 배터리의 온도가 크게 상승하게 되고, 심한 경우에는 배터리가 장착된 차량의 화재로 이어질 수 있다. 이러한 화재는 배터리의 성능에 심각한 영향을 줄 뿐만 아니라 사용자의 안전에도 위협이 되므로 배터리 내부의 발화를 감지할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 배터리 팩 내부 발화의 정확한 진단을 위한 배터리 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.

일 실시예에서, 상기 진단부는 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 특정값 이상인지 여부와, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 소정 조건을 만족하는지 여부에 기초하여 제1 결과값을 생성한다. 또한 상기 배터리 팩의 절연저항이 임계 저항값 이하인지 여부와, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 여부에 기초하여 제2 결과값을 생성한다. 상기 제1 결과값과 상기 제2 결과값에 기초하여 상기 배터리 팩의 상태를 진단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 진단부는 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 상기 특정값 이상인 경우이거나, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 상기 소정 조건을 만족하는 경우에 상기 제1 결과값을 증가시킨다. 상기 제1 결과값이 제1 기준치 이상인 경우에는, 상기 배터리 팩의 절연저항이 상기 임계 저항값 이하인지 여부와, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 상기 임계 전압값 이상인지 여부를 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 진단부는 상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 팩의 절연저항이 상기 임계 저항값 이하인 경우이거나, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 상기 임계 전압값 이상인 경우 상기 제 2결과값을 증가시킨다. 상기 제2 결과값이 제2 기준치 이상인 경우 상기 배터리 팩의 내부 발화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 진단부는 상기 제2 기준치 이상인 경우 제3 결과값을 증가시킨다. 상기 제3 결과값이 제3 기준치 이상인 경우 상기 내부발화가 발생한 것으로 진단할 수 있다. 이것이 이 실시예이다.

이 실시예에서, 상기 진단부는 상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 미만인 경우, 상기 제3 결과값을 감소시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 특정값은 25%이고, 상기 소정 조건은 3초가 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 1℃/sec 초과인 것 일 수 있다.

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법은, 배터리 팩 내부의 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 팩 내부의 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항 및 상기 배터리 팩의 전압을 측정하는 단계와, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항 및 상기 배터리 팩의 전압에 기초하여 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 특정값 이상인지 여부와, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 소정 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 제1 판단단계와, 상기 배터리 팩의 절연저항이 임계 저항값 이하인지 여부와, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 여부를 판단하는 제2 판단단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 판단단계는 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 상기 특정값 이상인 경우이거나, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 상기 소정 조건을 만족하는 경우에 제 1결과값을 증가 시키는 제1 결과값 산출 단계와, 상기 제1 결과값이 제1 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 판단단계는 상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 이상으로 상기 제1 판단단계에서 판단한 경우, 상기 배터리 팩의 절연저항이 상기 임계 저항값 이하인 경우이거나, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 상기 임계 전압값 이상인 경우에 제2 결과값을 증가시키는 제2 결과값 산출 단계와, 상기 제2 결과값이 제2 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는, 상기 제2 결과값이 상기 제2 기준치 이상으로 상기 제2판단단게에서 판단한 경우, 상기 배터리 팩 내부 발화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는 상기 제2 결과값이 상기 제2 기준치 이상으로 상기 제2 판단단계에서 판단한 경우, 제3 결과값을 증가시키고, 상기 제3 결과값이 제3 기준치 이상인지 여부를 판단하는 최종 판단단계를 포함하고, 상기 제3 결과값이 상기 제3 기준치 이상으로 상기 최종 판단단계에서 판단한 경우, 상기 내부발화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는, 상기 제1 판단단계의 상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 미만인 경우, 상기 제3 결과값을 감소시킬 수 있다.

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법은 배터리 팩의 복수의 물리량을 측정하여, 그것을 기초로 배터리 팩의 내부 발화 여부에 대하여 정확하게 진단할 수 있다.

도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법에서 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법에서 제1 결과값 산출 단계를 보여주기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법에서 제2 결과값 산출 단계를 보여주기 위한 흐름도이다.

이하, 본 문서에 개시된 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 출원에서 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(100)은 배터리 모듈(110), 배터리 관리 장치(120), 및 릴레이(130)를 포함할 수 있다.

배터리 모듈(110)은 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 복수의 배터리 셀들이 4개인 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 모듈(110)은 n(n은 2이상의 자연수)개의 배터리 셀들을 포함하여 구성될 수 있다. 배터리 모듈(110)은 대상 장치(미도시)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해, 배터리 모듈(110)은 대상 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 대상 장치는 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)을 포함하는 배터리 팩(100)으로부터 전원을 공급받아 동작하는 전기적, 전자적, 또는 기계적인 장치를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 대상 장치는 전기 자동차(EV)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)은 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. 한편, 도 1에서는 배터리 모듈(110)이 한 개인 경우로 도시되나, 실시예에 따라 배터리 모듈(110)은 복수개로 구성될 수도 있다.

배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈(110)의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈(110)에 포함된 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈(110)의 충전 및/또는 방전을 관리할 수 있다.

또한, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 팩(100), 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 모듈(110)에 포함된 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114) 각각의 전압, 전류, 온도, 절연저항 등을 모니터링 할 수 있다. 그리고 배터리 관리 장치(120)에 의한 모니터링을 위해 도시하지 않은 센서나 각종 측정 모듈이 배터리 모듈(110)이나 충방전 경로, 또는 배터리 모듈(110) 등의 임의의 위치에 추가로 설치될 수 있다. 배터리 관리 장치(120)는 모니터링 한 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 배터리 모듈(110)의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC(State of Charge)나 SOH(State of Health) 등을 산출할 수 있다.

배터리 관리 장치(120)는 릴레이(130)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(120)는 대상 장치에 전원을 공급하기 위해 릴레이(130)를 단락시킬 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 팩(100)에 충전 장치가 연결되는 경우 릴레이(130)를 단락시킬 수 있다.

배터리 관리 장치(120)는 모니터링 한 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 배터리 팩(100)의 상태를 진단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(120)는 각각의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율, 배터리 모듈(110)의 온도 변화율, 배터리 팩(100)의 절연저항, 및 배터리 팩(100)의 전압 감소를 기준으로 배터리 팩(100)의 상태를 진단할 수 있다.

배터리 관리 장치(120)에서 배터리 팩(100)의 상태를 진단 한 결과를 사용자에게 제공 할 수 있다. 따라서 사용자는 배터리 팩(100)의 상태를 확인하고 적절한 대응을 할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 팩(100) 내부의 발화를 진단할 수 있으며, 사용자는 배터리의 사용을 종료하거나 배터리 팩(100)을 교체하는 등의 적절한 조치를 통하여 사고를 예방할 수 있다.

이하에서는 배터리 관리 장치(120)의 구체적인 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 보여주는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(120)는 측정부(121) 및 진단부(122)를 포함할 수 있다.

측정부(121)는 배터리 팩(100), 배터리 모듈(110), 및 배터리 모듈(110)에 포함된 각각의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)과 관련된 적어도 하나의 물리량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 물리량은 전압, 온도, 절연저항 등을 포함할 수 있다.

예를 들어. 측정부(121)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압, 배터리 모듈(110)의 온도, 배터리 팩(100)의 절연저항, 배터리 팩(100)의 전압을 측정할 수 있다. 다만, 측정부(121)가 측정하는 물리량은 이에 국한되는 것이 아니고, 다양한 물리량을 더 측정할 수 있다.

진단부(122)는 측정부(121)가 측정한 물리량들에 기초하여 배터리 팩(100)의 상태를 진단할 수 있다. 예를 들어, 진단부(122)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압, 배터리 모듈(110)의 온도, 배터리 팩(100)의 절연저항 및 배터리 팩(100)의 전압에 기초하여 배터리 팩(100)의 상태를 진단할 수 있다.

구체적으로, 진단부(122)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율을 계산하고, 계산된 전압의 감소율이 특정값 이상인지 여부를 확인 할 수 있다. 또한 진단부(122)는 배터리 모듈(110)의 온도의 변화율이 소정 조건을 만족하는 지 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 특정값은 25%이고, 소정 조건은 3초간 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 1℃/sec 초과인 것으로 설정될 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예일뿐이며 상기 설정 값에만 국한되는 것은 아니다. 진단부(122)는 확인 결과를 바탕으로 제1 결과값을 생성할 수 있다.

즉, 진단부(122)는 배터리 팩(100) 내부에서 발화가 발생하는 경우 배터리 셀(111, 112, 113, 114)에 내부 단락이 이루어져 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압이 급격히 감소될 수 있으므로, 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율을 확인할 수 있다.

또한 진단부(122)는 배터리 팩(100) 내부에서 발화가 발생하는 경우 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 내부 단락이 이루어져 온도가 지속적으로 빠르게 증가할 수 있으므로, 배터리 모듈(110)의 온도의 변화율을 확인할 수 있다.

진단부(122)는 배터리 팩(100)의 절연저항이 임계 저항값 이하인지 여부를 확인할 수 있다. 또한 진단부(122)는 배터리 팩(100)의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 여부를 확인할 수 있다. 진단부(122)는 확인 결과를 바탕으로 제2 결과값을 생성할 수 있다.

즉, 진단부(122)는 배터리 팩(100) 내부에서 발화가 발생하는 경우에 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 내부 단락이 이루어져 배터리 팩(100)의 절연저항이 낮아질 수 있으므로, 배터리 팩(100)의 절연저항을 확인할 수 있다.

또한, 진단부(122)는 배터리 팩(100) 내부에 발화가 발생하는 경우에 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 내부 단락이 이루어져 해당 셀의 전압이 급격히 감소하면서, 전체적인 배터리 팩(100)의 전압 또한 감소할 수 있으므로, 배터리 팩(100)의 전압 감소를 확인할 수 있다.

진단부(122)는 생성된 제1 결과값과 제2 결과값을 기초로 배터리 팩(100)의 상태를 진단할 수 있다.

진단부(122)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율을 계산하고 계산된 전압의 감소율이 특정값 이상인 경우 제1 결과값을 증가시킬 수 있다. 또한, 진단부(122)는 배터리 모듈(110)의 온도의 변화율이 소정 조건을 만족하는 경우 제1 결과값을 증가시킬 수 있다.

진단부(122)는 제1 결과값이 기 설정된 제1 기준치 이상인 경우에 배터리 팩(100)의 절연저항이 임계 저항값 이하거나 배터리 팩(100)의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 여부를 판단할 수 있다.

진단부(122)는 배터리 팩(100)의 절연저항이 임계 저항값 이하인 경우 제2 결과값을 증가시킬 수 있다. 또한 진단부(122)는 배터리 팩(100)의 전압 감소가 임계 전압값 이상인 경우 제2 결과값을 증가 시킬 수 있다.

진단부(122)는 제2 결과값이 기 설정된 제2 기준치 이상인 경우에는 배터리 팩(100) 내부에 발화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.

또한, 진단부(122)는 제2 결과값에 기반하여 제3 결과값을 생성하고, 제3 결과값에 기반하여 배터리 팩(100)의 상태를 진단할 수 있다. 예를 들어, 진단부(122)는 제2 결과값이 기 설정된 제2 기준치 이상인 경우에는 제3 결과값을 증가시킬 수 있다. 진단부(122)는 제3 결과값이 제3 기준치 이상인 경우에 배터리 팩(100)의 내부에 발화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.

즉, 진단부(122)는 제2 결과값을 제2 기준치와 비교하여 이를 기준으로 배터리 팩(100)의 내부 발화가 발생하였다고 진단할 수도 있지만, 1회적인 측정 오차, 또는 일시적인 배터리 팩(100)의 이상에 근거하여 내부 발화를 잘못 진단할 수 있기 때문에 보다 정확한 진단을 위하여 제3 결과값을 도입할 수 있다.

한편, 진단부(122)는 제1 결과값이 기 설정된 제1 기준치 미만인 경우에는 제3 결과값을 감소시킬 수 있다. 이때 만약 제3 결과값이 초기 설정 값인 경우에는 제3 결과값을 감소시키지 아니할 수 있다.

상술한 바와 같이, 진단부(122)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압, 배터리 모듈(110)의 온도, 배터리 팩(100)의 절연저항 및 배터리 팩(100)의 전압에 기초하는 배터리 팩(100)의 상태에 기초하여 배터리 팩(100)의 내부 발화 발생 여부를 진단할 수 있다. 따라서, 정확한 진단이 가능할 수 있다.

한편, 실시예에 따라 배터리 관리 장치(120)는 상술한 동작들을 소정시간동안 반복적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 결과값과 제2 결과값은 동작을 반복적으로 수행하는 경우 초기화될 수 있다. 다만, 제3 결과값의 경우 누적되는 값이므로 초기화되지 않을 수 있다.

도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법은, 배터리 팩의 전압, 배터리 팩의 절연저항, 배터리 모듈의 온도, 및 적어도 하나의 배터리 셀의 전압을 측정하는 단계(S100)와 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.

S100 단계에서, 측정부(121)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압, 배터리 모듈(110)의 온도, 배터리 팩(100)의 절연저항 및 배터리 팩(100)의 전압을 측정할 수 있다.

이하에서 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)에 대하여 도 4와 도5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 4와 도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법에서 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)을 구체적으로 도시한 것이다. 예를 들어, 도 4의 경우 제1 실시예, 도 5의 경우 제2 실시예로 구분될 수 있다.

먼저, 도 4를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)는 제1 판단단계(S210), 제2 판단단계(S220), 및 내부 발화 발생 진단(S230)을 포함할 수 있다.

제1 판단단계(S210)에서 진단부(122)는 측정부(121)에서 측정한 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율이 특정값 이상이면 제1 결과값을 증가시킬 수 있다. 제1 판단단계(S120)에서 진단부(122)는 측정부(121)에서 측정한 배터리 모듈(110)의 온도의 변화율이 소정의 조건을 만족하면 제1 결과값을 증가시킬 수 있다. 제1 판단단계(S210)에서 진단부(122)는 제1 결과값이 기 설정된 제1 기준치 이상인지 확인할 수 있고, 제1 결과값이 기 설정된 제1 기준치 이상으로 판단된 경우 제2 판단단계(S220)를 수행할 수 있다.

제2 판단단계(S220)에서 진단부(122)는 측정부(121)에서 측정한 배터리 팩(100)의 절연저항이 임계 저항값 이하인 경우 제2 결과값을 증가시킬 수 있다. 제2 판단단계(S220)에서 진단부(122)는 측정부(121)에서 측정한 배터리 팩(100)의 전압의 감소가 임계 전압값 이상인 경우 제2 결과값을 증가시킬 수 있다. 진단부(122)는 제2 결과값이 기 설정된 제2 기준치 이상인지 판단할 수 있다.

내부 발화 발생 진단(S230)에서 진단부(122)는 제2 판단단계(S220)에서 제2 결과값이 기 설정된 제2 기준치 이상으로 판단된 경우에 배터리 팩(100) 내부에 발화가 발생한 것으로 진단할 수 있다.

배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)에서 진단부(122)는 제1 판단단계(S210)와 제2 판단단계(S220)를 수행함에 있어 그 순서에 구애 받지 아니할 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)에서 진단부(122)는 제2 판단단계(S220)를 제1 판단단계(S210)과 동시에 수행하거나, 제1 판단단계(S210) 보다 먼저 수행할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법의 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)는 제1 판단단계(S310), 제2 판단단계(S320), 및 최종 판단단계(S330)를 포함할 수 있고, 그 결과로 배터리 팩 내부에 발화가 발생한 것을 진단(S340)할 수 있다.

제1 판단단계(S310)는 도 4에 도시된 제1 판단단계(S210)와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한 제2 판단단계(S320)는 도 4에 도시된 제2 판단단계(S220)와 실질적으로 동일할 수 있다.

최종 판단단계(S330)에서 진단부(122)는 제2 판단단계(S320)에서 제2 결과값이 기 설정된 제2 기준치 이상으로 판단된 경우에, 제3 결과값을 증가시킬 수 있다. 최종 판단단계(S330)에서 진단부(122)는 제3 결과값이 기 설정된 제3 기준치 이상인지 판단할 수 있다.

내부 발화 발생 진단(S340)에서 진단부(122)는 최종 판단단계(S330)에서 제3 결과값이 기 설정된 제3 기준치 이상으로 판단된 경우에 배터리 팩(100) 내부에 발화가 발생하였음을 진단할 수 있다.

도 4에 도시된 제1 실시예와, 도 5에 도시된 제2 실시예는 최종 판단단계(S330)의 유무에 있어서 그 차이가 있다. 즉, 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S220)에서 진단부(122)는, 제2 판단단계(S220)에서 제2 결과값을 제2 기준치와 비교하여 이를 기준으로 배터리 팩(100)의 내부 발화가 발생하였다고 진단할 수도 있지만, 1회적인 측정 오차, 또는 일시적인 배터리 팩(100)의 이상에 근거하여 내부 발화를 잘못 진단할 수 있기 때문에 보다 정확한 진단을 위하여 최종 판단단계(S330)를 포함할 수 있다.

한편, 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)에서 진단부(122)는 제1 판단단계(S310)에서 제 1결과값이 기 설정된 제1 기준치 미만인 경우에는 제3 결과값을 감소시킬 수 있다. 이때 진단부(122)는 만약 제3 결과값이 초기 설정 값인 경우에는 제3 결과값을 감소시키지 아니할 수 있다.

상술한 바와 같이, 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계(S200)에서 진단부(122)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압, 배터리 모듈(110)의 온도, 배터리 팩(100)의 상태에 기초하여 배터리 팩(100)의 내부 발화 발생 여부를 진단할 수 있다. 따라서, 정확한 진단이 가능할 수 있다.

이하에서 상기 S210 단계 내지 S230 단계, 및 상기 S310 단계 내지 S340 단계에 대하여 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 자세하게 보여주는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법은, 측정단계(S100), 제1 결과값 산출 단계(S311), 제1 결과값이 제1 기준치 이상인지 판단하는 단계(S312), 제2 결과값 산출 단계(S321), 제2 결과값이 제2 기준치 이상인지 판단하는 단계(S322), 제3 결과값 증가 단계(S331), 제3 결과값이 제3 기준치 이상인지 판단하는 단계(S332), 내부 발화 발생 진단(S341), 및 제3 결과값 감소 단계(S350)를 포함할 수 있다.

측정단계(S100)의 경우 도 3에 도시된 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압, 배터리 모듈(110)의 온도, 배터리 팩(100)의 절연저항, 배터리 팩(100)의 전압 측정단계(S100)와 실질적으로 동일 할 수 있다.

제1 판단단계(S310)는 제1 결과값 산출 단계(S311))와 제1 결과값이 제1 기준치 이상인지 판단하는 단계(S312)를 포함할 수 있다.

제2 판단단계(S320)는 제2 결과값 산출 단계(S321)와 제2 결과값이 제2 기준치 이상인지 판단하는 단계(S322)를 포함할 수 있다.

최종 판단단계(S330)는 제3 결과값 증가 단계(S331)와 제3 결과값이 제3 기준치 이상인지 판단하는 단계(S332)를 포함할 수 있다.

내부 발화 발생 진단(S341)의 경우 도 5에 도시된 내부 발화 발생 진단(S340)과 실질적으로 동일할 수 있다.

제3 결과값 감소 단계(S350)에서 진단부(122)는 제1 결과값이 제1 기준치 이상인지 판단하는 단계(S312)에서 제1 결과값이 제1 기준치 미만으로 판단된 경우 제3 결과값을 감소시킬 수 있다. 이때 제3 결과값이 초기 설정 값인 경우에는 제3 결과값을 감소시키지 아니할 수 있다.

이하에서 제1 결과값 산출 단계(S311) 및 제2 결과값 산출 단계(S321) 대하여 구체적으로 설명하기 위하여 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 7은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법에서 제1 결과값 산출 단계(S311)을 구체화 한 흐름도이다.

제1 결과값 산출 단계(S311)는 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율이 특정값 이상인지 판단하는 단계(S313), 제1 결과값을 증가시키는 단계(S314), 및 배터리 모듈(110)의 온도 변화율이 소정 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S315)를 포함할 수 있다. 제1 결과값을 증가시키는 단계(S316)는 S314 단계와 실질적으로 동일할 수 있다.

제1 결과값 산출 단계(S311)에서 진단부(122)는, 측정단계(S100)에서 측정부(121)가 측정한 값을 기초로 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율이 특정값 이상인지 판단(S313)하고, 적어도 하나의 배터리 셀(111, 112, 113, 114)의 전압의 감소율이 특정값 이상인 경우에 제1 결과값을 증가(S314)시킬 수 있다. 또한 제1 결과값 산출 단계(S311)에서 진단부(122)는 배터리 모듈(110)의 온도 변화율이 소정 조건을 만족하는지 여부를 판단(S315)하고, 배터리 모듈(110)의 온도 변화율이 소정 조건을 만족하는 경우에 제 1결과값을 증가(S316)시킬 수 있다.

한편, 상술한 S315 단계는 S313 단계와 동시에 수행될 수도 있고, S313 단계 이전에 수행될 수도 있다.

도 8은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법에서 제2 결과값 산출 단계(S321)를 구체화 한 흐름도이다.

제2 결과값 산출 단계(S321)는 배터리 팩(100)의 절연저항이 임계 저항값 이하인지 여부를 판단하는 단계(S323), 제2 결과값 증가 단계(S324), 및 배터리 팩(100)의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 여부를 판단하는 단계(S325)를 포함할 수 있다. 제2 결과값 증가 단계(S326)는 S324 단계와 실질적으로 동일할 수 있다.

제2 결과값 산출 단계(S321)에서 진단부(122)는, 측정단계(S100)에서 측정부(121)가 측정한 값을 기초로 배터리 팩(100)의 절연저항이 임계 저항값 이하인지 여부를 판단(S323)하고, 배터리 팩(100)의 절연저항이 임계 저항값 이하인 경우에 제2 결과값을 증가(S324)시킬 수 있다. 또한 제2 결과값 산출 단계(S321)에서 진단부(122)는 배터리 팩(100)의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 판단(S325)하고, 배터리 팩(100)의 전압 감소가 임계 전압값 이상인 경우에 제2 결과값을 증가(S326)시킬 수 있다.

한편, 상술한 S325 단계는 S323 단계와 동시에 수행될 수도 있고, S323 단계 이전에 수행될 수도 있다.

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 실시예들은 본 문서에 개시된 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시된 기술 사상의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 배터리 팩
110: 배터리 모듈
111, 112, 113, 114: 복수의 배터리 셀들
120: 배터리 관리 장치
121: 측정부
122: 진단부

Claims

배터리 팩 내부의 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 팩 내부의 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항 및 상기 배터리 팩의 전압을 측정하는 측정부; 및
상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항 및 상기 배터리 팩의 전압에 기초하여 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 진단부를 포함하는 배터리 관리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 특정값 이상인지 여부와, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 소정 조건을 만족하는지 여부에 기초하여 생성되는 제1 결과값과
상기 배터리 팩의 절연저항이 임계 저항값 이하인지 여부와, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 여부에 기초하여 생성되는 제2 결과값에 기초하여 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 상기 특정값 이상인 경우이거나, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 상기 소정 조건을 만족하는 경우에 상기 제1 결과값을 증가시키고, 상기 제1 결과값이 제1 기준치 이상인 경우
상기 배터리 팩의 절연저항이 상기 임계 저항값 이하인지 여부와, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 상기 임계 전압값 이상인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 이상인 경우,
상기 배터리 팩의 절연저항이 상기 임계 저항값 이하인 경우이거나, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 상기 임계 전압값 이상인 경우에 상기 제2 결과값을 증가시키고, 상기 제2 결과값이 제2 기준치 이상인 경우 상기 배터리 팩의 내부 발화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 제2 결과값이 상기 제2 기준치 이상인 경우 제3 결과값을 증가시키고,
상기 제3 결과값이 제3 기준치 이상인 경우 상기 내부 발화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 미만일 때, 상기 제3 결과값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 특정값은 25%이고, 상기 소정 조건은 3초간 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 1℃/sec 초과인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 진단부는,
소정시간동안 상기 배터리 팩의 상태를 지속적으로 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
배터리 팩 내부의 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 팩 내부의 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항 및 상기 배터리 팩의 전압을 측정하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압, 상기 배터리 모듈의 온도, 상기 배터리 팩의 절연저항 및 상기 배터리 팩의 전압에 기초하여 상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계를 포함하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는,
상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 특정값 이상인지 여부와, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 소정 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 제1 판단단계; 및
상기 배터리 팩의 절연저항이 임계 저항값 이하인지 여부와, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 임계 전압값 이상인지 여부를 판단하는 제2 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 판단단계는,
상기 적어도 하나의 배터리 셀의 전압의 감소율이 상기 특정값 이상인 경우이거나, 상기 배터리 모듈의 온도의 변화율이 상기 소정 조건을 만족하는 경우에 제1 결과값을 증가 시키는 제1 결과값 산출 단계; 및
상기 제1 결과값이 제1 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제2 판단단계는,
상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 이상으로 상기 제1 판단단계에서 판단한 경우,
상기 배터리 팩의 절연저항이 상기 임계 저항값 이하인 경우이거나, 상기 배터리 팩의 전압 감소가 상기 임계 전압값 이상인 경우에 제2 결과값을 증가시키는 제2 결과값 산출 단계; 및
상기 제2 결과값이 제2 기준치 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 12 항에 있어서
상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는,
상기 제2 결과값이 상기 제2 기준치 이상으로 상기 제2 판단단계에서 판단한 경우, 상기 배터리 팩 내부 발화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는,
상기 제2 결과값이 상기 제2 기준치 이상으로 상기 제2 판단단계에서 판단한 경우, 제3 결과값을 증가시키고, 상기 제3 결과값이 제3 기준치 이상인지 여부를 판단하는 최종 판단단계를 포함하고,
상기 제3 결과값이 상기 제3 기준치 이상으로 상기 최종 판단단계에서 판단한 경우, 상기 내부 발화가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 배터리 팩의 상태를 진단하는 단계는,
상기 제1 판단단계의 상기 제1 결과값이 상기 제1 기준치 미만인 경우, 상기 제3 결과값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.