KR20230061152A

KR20230061152A - 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법

Info

Publication number: KR20230061152A
Application number: KR1020210146104A
Authority: KR
Inventors: 선주영; 이낙춘; 이기훈; 정주연
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2023-05-08
Also published as: EP4394407A1; CN117836642A; WO2023075244A1; AU2022378179A1

Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치는 배터리 전압을 감지하는 감지부, 및 상기 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보 및 상기 배터리 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 상기 배터리의 상태를 판단하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법{BATTERY MANAGEMENT APPARATUS AND OPERATING 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 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.

리튬 이온 전지의 경우 전원 공급을 위해 다수의 배터리 셀들로 구현된다. 배터리 모듈은 이러한 다수의 배터리 셀들을 포함하여 구성되는 조립체인데, 일반적으로 배터리 모듈을 조립하는 과정에서 볼트를 이용한 체결이 이루어진다. 그런데 이러한 조립 과정에서 체결 불량이 발생하거나, 배터리 모듈이 사용되는 과정에서 후천적으로 체결 불량이 발생하는 경우 배터리 전압에 이상이 발생할 수 있다. 하지만 상술한 배터리 전압의 이상이 발생된 원인이 체결 불량인지 여부를 판단하기 어려운 문제가 있다.

본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 배터리의 상태를 정확하게 판단할 수 있는 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 컨트롤러는 상기 배터리의 누적 사용 용량이 상기 배터리의 전체 용량에 도달하는 경우를 1 사용 사이클로 정의하여 상기 사용 사이클을 누적적으로 카운팅한 제1 사이클 카운트 값 및 상기 배터리 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우에 대응되는 상기 배터리의 사용 사이클을 카운팅한 제2 사이클 카운트 값에 기초하여 상기 사이클 정보를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 사이클 정보는 상기 제1 사이클 카운트 값과 상기 제2 사이클 카운트 값의 차에 대응되는 제3 사이클 카운트 값을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 상기 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는 경우 상기 배터리에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 이상 카운트 값을 초기화할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 제2 사이클 카운트 값을 상기 제1 사이클 카운트 값에 대응되는 값으로 설정할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 배터리 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우를 카운팅하여 상기 이상 카운트 값을 생성하고, 상기 제2 기준 전압은 상기 제1 기준 전압보다 작은 값으로 설정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값 이하이고, 상기 이상 카운트 값이 최대값 미만인 경우 상기 이상 카운트 값을 증가시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 컨트롤러는 기 설정된 주기에 대응하여 상기 배터리의 상태를 판단할 수 있다.

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법은 배터리 전압을 감지하는 단계, 상기 배터리 전압의 이상 유무를 판단하는 단계, 상기 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성하는 단계, 및 상기 사이클 정보 및 상기 배터리 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 상기 배터리의 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성하는 단계는 상기 배터리의 누적 사용 용량이 상기 배터리의 전체 용량에 도달하는 경우를 1 사용 사이클로 정의하여 상기 사용 사이클을 누적적으로 카운팅한 제1 사이클 카운트 값 및 상기 배터리 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우에 대응되는 상기 배터리의 사용 사이클을 카운팅한 제2 사이클 카운트 값에 기초하여 상기 사이클 정보를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 사이클 정보 및 상기 배터리 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 상기 배터리의 상태를 판단하는 단계는 상기 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 상기 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는 경우 상기 배터리에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 이상 카운트 값을 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법은 배터리의 상태를 정확하게 판단할 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 도면이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 다른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여준다.

이하, 본 문서에 개시된 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 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 복수 개로 구성될 수 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 모듈(110) 및/또는 배터리 모듈(110)에 포함된 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114) 각각의 전압, 전류, 온도 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 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114) 각각의 셀 밸런싱 타임을 산출할 수 있다. 여기서, 셀 밸런싱 타임은 배터리 셀의 밸런싱에 소요되는 시간으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(120)는 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114) 각각의 SOC(State of Charge), 배터리 용량 및 밸런싱 효율에 기초하여 셀 밸런싱 타임을 산출할 수 있다.

배터리 관리 장치(120)는 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114) 각각의 셀 밸런싱 타임에 기초하여 적어도 하나의 셀 밸런싱 대상을 판단할 수 있다. 실시예에 따라, 셀 밸런싱 대상은 타겟 배터리 셀로 정의될 수 있다. 즉, 배터리 관리 장치(120)는 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114) 각각의 셀 밸런싱 타임에 기초하여 적어도 하나의 타겟 배터리 셀을 선정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(120)는 복수의 배터리 셀들(111, 112, 113, 114) 중 셀 밸런싱 타임이 다른 배터리 셀들의 밸런싱 타임과 기준값 이상의 차이를 갖는 배터리 셀을 적어도 하나의 타겟 배터리 셀로 선정할 수 있다.

또한, 다양한 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(120)는 적어도 하나의 타겟 배터리 셀을 기설정된 셀 밸런싱 타임에 기초하여 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 배터리 관리 장치(120)는 기설정된 셀 밸런싱 타임에 기초한 셀 밸런싱 동작이 완료되면, 적어도 하나의 타겟 배터리 셀을 재선정할 수 있다.

배터리 관리 장치(120)는 배터리 셀들(111, 112, 113, 114), 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 관리할 수 있다. 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 사용 사이클(cycle)과 관련된 사이클 정보 및 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)의 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단할 수 있다. 여기서, 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 사용 사이클은 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 누적 사용 용량이 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 전체 용량에 도달하는 경우로 정의될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 누적 사용 용량이 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 전체 용량에 도달하는 경우 1 사용 사이클이 진행된 것을 의미할 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 사용 사이클을 카운트한 값이 임계값에 도달하는 동안(즉, 일정 사용 사이클이 진행되는 동안) 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는 경우 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 정확하게 판단할 수 있다.

이하에서는 배터리 관리 장치(120)의 구체적인 동작에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 보여주는 블록도이다. 도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 배터리 관리 장치(120)는 감지부(121), 컨트롤러(122), 및 메모리(123)를 포함할 수 있다.

감지부(121)는 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)의 전압을 감지할 수 있다. 실시예에 따르면, 감지부(121)는 전압 이외에도 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)의 전류, 온도, 용량, 사용 용량 등과 같은 다양한 물리량을 측정하거나 감지할 수 있다.

컨트롤러(122)는 배터리 셀들(111, 112, 113, 114), 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 관리할 수 있다. 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보 및 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 셀들(111, 112, 113, 114)의 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단할 수 있다. 이해를 돕기 위해 이하에서는 컨트롤러(122)가 배터리 모듈(110)의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보 및 배터리 모듈(110)의 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단하는 경우를 가정하여 설명한다.

컨트롤러(122)는 기 설정된 주기에 대응하여 배터리 셀들(111, 112, 113, 114), 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 관리할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(122)는 기 설정된 주기에 따라 반복적으로 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단할 수 있다.

실시예에 따르면, 사이클 정보는 배터리 모듈(110)의 누적 사용 용량이 배터리 모듈(110)의 전체 용량에 도달하는 경우를 누적적으로 카운팅한 제1 사이클 카운트 값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 사이클 카운트 값은 배터리 모듈(110)의 전체 용량이 100인 경우, 배터리 모듈(110)의 누적 사용 용량이 100이 될 때마다 1씩 증가될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 실시예에 따르면, 사이클 정보는 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우에 대응되는 배터리 모듈(110)의 사용 사이클을 카운팅한 제2 사이클 카운트 값을 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따르면, 사이클 정보는 제1 사이클 카운트 값과 제2 사이클 카운트 값의 차에 대응되는 제3 사이클 카운트 값을 포함할 수 있다.

컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 전압의 이상 유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우 배터리 모듈(110)의 전압을 이상으로 판단할 수 있다. 실시예에 따르면, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우를 카운팅하여 이상 카운트 값을 생성할 수 있다. 실시예에 따르면, 컨트롤러(122)는 감지부(121)로부터 전달되는 배터리 모듈(110)의 전압을 제1 기준 전압 및/또는 제2 기준 전압과 비교하여 이상 카운트 값을 생성할 수 있다. 여기서 제2 기준 전압은 제1 기준 전압보다 작은 값으로 설정될 수 있다. 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 이상 카운트 값이 최대값 미만인 경우 이상 카운트 값을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 최대값은 255로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 사용 사이클을 카운트한 값이 임계값만큼 증가하는 동안의 이상 카운트 값에 기초하여 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 임계값은 20으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따르면, 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값에 도달하는 동안 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는 경우 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 기준값은 5로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상술한 바와 같이, 컨트롤러(122)는 기 설정된 주기에 따라 반복적으로 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단하므로, 배터리 모듈(110)의 사용 사이클을 카운트한 값이 임계값만큼 증가하는 동안의 이상 카운트 값을 기초로 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단하기 위하여, 제1 사이클 카운트 값 및 제2 사이클 카운트 값의 차에 대응되는 제3 사이클 카운트 값을 이용할 수 있다. 즉, 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 이상 카운트 값이 기준값 이상인 경우 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 사용 사이클을 카운팅한 값(ex. 제3 사이클 카운팅 값)이 임계값에 도달하는 동안 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우가 5회(E1, E2, E3, E4, E5) 발생한 경우(A), 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값을 초과하는 경우 이상 카운트 값을 초기화할 수 있다. 또한, 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값을 초과하는 경우 제2 사이클 카운트 값을 제1 사이클 카운트 값에 대응되는 값으로 설정할 수 있다. 이는 컨트롤러(122)가 기설정된 주기에 따라 반복적으로 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 팩(100)의 상태를 판단하므로, 배터리 모듈(110)의 사용 사이클이 다시 임계값만큼 증가하는 동안에 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는지 여부를 판단하기 위함이다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 또한, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 사용 사이클을 카운팅한 값이 임계값에 도달한 이후에 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우(E6)가 발생한 경우(B), 배터리 모듈(110)의 사용 사이클이 다시 임계값만큼 증가하는 동안에 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는지 여부를 판단할 수 있다.

메모리(123)는 다양한 정보를 저장할 수 있다. 실시예에 따르면, 메모리(123)는 제1 사이클 카운트 값, 제2 사이클 카운트 값, 제3 사이클 카운트 값 및 이상 카운트 값 중 적어도 어느 하나를 저장할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 배터리 관리 장치의 동작 방법은 배터리 전압을 감지하는 단계(S110), 배터리 전압의 이상 유무를 판단하는 단계(S120), 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성하는 단계(S130), 및 사이클 정보 및 배터리 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 배터리의 상태를 판단하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.

S110 단계에서, 감지부(121)는 배터리 모듈(110)의 전압을 감지할 수 있다. 감지부(121)는 감지된 전압을 컨트롤러(122)에 전달할 수 있다.

S120 단계에서, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 전압의 이상 유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우 배터리 모듈(110)의 전압을 이상으로 판단할 수 있다. 실시예에 따르면, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우를 카운팅하여 이상 카운트 값을 생성할 수 있다.

S130 단계에서, 컨트롤러(122)는 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성할 수 있다. 실시예에 따르면, 사이클 정보는 배터리 모듈(110)의 누적 사용 용량이 배터리 모듈(110)의 전체 용량에 도달하는 경우를 누적적으로 카운팅한 제1 사이클 카운트 값을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따르면, 사이클 정보는 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우에 대응되는 배터리 모듈(110)의 사용 사이클을 카운팅한 제2 사이클 카운트 값을 더 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따르면, 사이클 정보는 제1 사이클 카운트 값과 제2 사이클 카운트 값의 차에 대응되는 제3 사이클 카운트 값을 더 포함할 수 있다.

한편, 도 4에서 S130 단계가 S120 단계 이후에 수행되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, S130 단계는 S110 단계 또는 S120 단계 이전에 수행되거나, S110 단계 또는 S120 단계와 동시에 수행될 수도 있다.

S140 단계에서, 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값에 도달하는 동안 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는 경우 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 이상 카운트 값이 기준값 이상인 경우 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

도 5를 참조하면, 배터리 관리 장치(120)의 동작 방법은 배터리 전압을 감지하는 단계(S210), 배터리 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인지 여부를 판단하는 단계(S220), 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성하는 단계(S230), 제3 사이클 카운트 값과 임계값을 비교하는 단계(S240), 이상 카운트 값과 최대값을 비교하는 단계(S250), 이상 카운트 값을 증가시키는 단계(S260), 제2 사이클 카운트 값을 제1 사이클 카운트 값에 대응되는 값으로 설정하는 단계(S270), 이상 카운트 값을 기준값과 비교하는 단계(S280), 배터리에 체결 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계(S290), 이상 카운트 값을 초기화하는 단계(S300), 및 제2 사이클 카운트 값을 제1 사이클 카운트 값에 대응되는 값으로 설정하는 단계(S310)를 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 도 5에 도시된 배터리 관리 장치(120)의 동작 방법은 도 4에 도시된 배터리 관리 장치(120)의 동작 방법의 실시예 내지 구현예로 이해될 수 있다.

S210 단계에서, 감지부(121)는 배터리 모듈(110)의 전압을 감지할 수 있다. 감지부(121)는 감지된 전압을 컨트롤러(122)에 전달할 수 있다.

S220 단계에서, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우 S230 단계가 수행될 수 있고, 배터리 모듈(110)의 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하가 아닌 경우 다시 S210 단계가 수행될 수 있다.

S230 단계에서, 컨트롤러(122)는 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성할 수 있다. 실시예에 따르면, 사이클 정보는 제1 사이클 카운트 값, 제2 사이클 카운트 값, 제1 사이클 카운트 값과 제2 사이클 카운트 값의 차에 대응되는 제3 사이클 카운트 값을 포함할 수 있다. 한편, 도 5에서 S230 단계가 S220 단계 이후에 수행되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, S230 단계는 S210 단계 또는 S220 단계 이전에 수행되거나, S210 단계 또는 S220 단계와 동시에 수행될 수도 있다.

S240 단계에서, 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값을 임계값과 비교할 수 있다. 비교 결과, 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하인 경우, S250 단계가 수행되고, 제3 사이클 카운트 값이 임계값보다 큰 경우 S300 단계가 수행될 수 있다.

S250 단계에서, 컨트롤러(122)는 이상 카운트 값을 최대값과 비교할 수 있다. 비교 결과, 이상 카운트 값이 최대값 미만인 경우, S260 단계가 수행되고, 이상 카운트 값이 최대값 이상인 경우 S270 단계가 수행될 수 있다.

S260 단계에서, 컨트롤러(122)는 이상 카운트 값을 증가시킬 수 있다.

S270 단계에서, 컨트롤러(122)는 제2 사이클 카운트 값을 제1 사이클 카운트 값에 대응되는 값으로 설정할 수 있다.

S280 단계에서, 컨트롤러(122)는 이상 카운트 값을 기준값과 비교할 수 있다. 비교 결과, 이상 카운트 값이 기준값 이상인 경우, S290 단계가 수행되고, 이상 카운트 값이 기준값 미만인 경우 S210 단계가 수행될 수 있다.

S290 단계에서, 컨트롤러(122)는 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 컨트롤러(122)는 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 이상 카운트 값이 기준값 이상인 경우 배터리 모듈(110)에 체결 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

S300 단계에서, 컨트롤러(122)는 이상 카운트 값을 초기화할 수 있다.

S310 단계에서, 컨트롤러(122)는 제2 사이클 카운트 값을 제1 사이클 카운트 값에 대응되는 값으로 설정할 수 있다.

도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 다른 배터리 관리 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여준다.

도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템(200)은 MCU(210), 메모리(220), 입출력 I/F(230) 및 통신 I/F(240)를 포함할 수 있다.

MCU(210)는 메모리(220)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, SOH 산출 프로그램, 셀 밸런싱 수행 대상 판정 프로그램, 배터리 체결 불량 판단 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 복수의 배터리 셀의 SOC, SOH 등을 포함한 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 배터리 관리 장치(120)의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서 또는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 배터리 관리 방법을 실행하는 프로세서일 수 있다.

메모리(220)는 배터리 셀의 SOH 산출과 셀 밸런싱 수행 대상 판정에 관한 각종 프로그램, 배터리 체결 불량 판단 프로그램 등을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(220)는 배터리 셀 각각의 SOC, SOH 데이터 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.

이러한 메모리(220)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(220)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(220)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(220)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(220)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.

입출력 I/F(230)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(210) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.

통신 I/F(230)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(230)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 셀의 SOH 산출이나 밸런싱 대상의 판정을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.

이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 배터리 관리 방법은 메모리(220)에 기록되고, MCU(210)에 의해 실행될 수 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: 감지부
122: 컨트롤러
123: 메모리
200: 컴퓨팅 시스템
210: MCU
220: 메모리
230: 입출력 I/F
240: 통신 I/F

Claims

배터리 전압을 감지하는 감지부; 및
상기 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보 및 상기 배터리 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 상기 배터리의 상태를 판단하는 컨트롤러를 포함하는 배터리 관리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 배터리의 누적 사용 용량이 상기 배터리의 전체 용량에 도달하는 경우를 1 사용 사이클로 정의하여 상기 사용 사이클을 누적적으로 카운팅한 제1 사이클 카운트 값 및 상기 배터리 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우에 대응되는 상기 배터리의 사용 사이클을 카운팅한 제2 사이클 카운트 값에 기초하여 상기 사이클 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 사이클 정보는 상기 제1 사이클 카운트 값과 상기 제2 사이클 카운트 값의 차에 대응되는 제3 사이클 카운트 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 상기 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는 경우 상기 배터리에 체결 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 이상 카운트 값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 제2 사이클 카운트 값을 상기 제1 사이클 카운트 값에 대응되는 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 배터리 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우를 카운팅하여 상기 이상 카운트 값을 생성하고,
상기 제2 기준 전압은 상기 제1 기준 전압보다 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값 이하이고, 상기 이상 카운트 값이 최대값 미만인 경우 상기 이상 카운트 값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 기 설정된 주기에 대응하여 상기 배터리의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
배터리 전압을 감지하는 단계;
상기 배터리 전압의 이상 유무를 판단하는 단계;
상기 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성하는 단계; 및
상기 사이클 정보 및 상기 배터리 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 상기 배터리의 상태를 판단하는 단계를 포함하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 배터리의 사용 사이클과 관련된 사이클 정보를 생성하는 단계는 상기 배터리의 누적 사용 용량이 상기 배터리의 전체 용량에 도달하는 경우를 1 사용 사이클로 정의하여 상기 사용 사이클을 누적적으로 카운팅한 제1 사이클 카운트 값 및 상기 배터리 전압이 제1 기준 전압 이상이거나 제2 기준 전압 이하인 경우에 대응되는 상기 배터리의 사용 사이클을 카운팅한 제2 사이클 카운트 값에 기초하여 상기 사이클 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 사이클 정보는 상기 제1 사이클 카운트 값과 상기 제2 사이클 카운트 값의 차에 대응되는 제3 사이클 카운트 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 사이클 정보 및 상기 배터리 전압의 이상 유무와 관련된 이상 카운트 값에 기초하여 상기 배터리의 상태를 판단하는 단계는 상기 제3 사이클 카운트 값이 임계값 이하이고, 상기 이상 카운트 값이 기준값 이상이 되는 경우 상기 배터리에 체결 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제3 사이클 카운트 값이 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 이상 카운트 값을 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치의 동작 방법.