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KR20210064931A - 배터리 상태 진단 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 상태 진단 장치 및 방법 Download PDF

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KR20210064931A
KR20210064931A KR1020190153699A KR20190153699A KR20210064931A KR 20210064931 A KR20210064931 A KR 20210064931A KR 1020190153699 A KR1020190153699 A KR 1020190153699A KR 20190153699 A KR20190153699 A KR 20190153699A KR 20210064931 A KR20210064931 A KR 20210064931A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치는 배터리 모듈을 충전 또는 방전시키도록 구성된 충방전부; 상기 배터리 모듈이 충전 또는 방전되는 사이클 동안, 소정의 주기마다 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 전류에 대한 측정값을 수신하고, 수신한 측정값에 기반하여 상기 사이클 동안의 상기 배터리 모듈의 충전 상태를 추정하고, 추정된 충전 상태의 변화율을 산출하고, 산출된 충전 상태의 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교한 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 상태 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING BATTERY STATE}
본 발명은 배터리 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단할 수 있는 배터리 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
한편, 복수의 배터리가 상기 장치에 구비된 경우, 배터리의 불균형은 배터리 출력의 성능 저하의 원인이 되기 때문에, 상기 장치들의 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 종래에는 복수의 배터리가 구비된 경우에 있어서, 복수의 배터리들 간의 용량 불균형 발생 여부를 진단하고, 이를 해결하기 위한 기술들이 개발되었다.
특허문헌 1은, 복수의 배터리 뱅크의 임피던스 변화량을 산출하고, 산출된 임피던스 변화량의 패턴 분석을 통해 복수의 배터리 뱅크의 불균형을 진단하는 기술을 개시하고 있다. 다만, 특허문헌 1에 따르면, 배터리 뱅크의 임피던스 변화량을 산출하기 위해서, 배터리 뱅크의 전압 변화량 및 전류값을 측정해야 한다. 또한, 배터리 뱅크의 불균형 여부를 판단하기 위해서는 임피던스 변화량의 패턴 분석이 필수적으로 요구된다. 따라서, 특허문헌 1은 복수의 배터리 뱅크의 불균형을 신속하게 진단할 수 없는 문제가 있다.
KR 10-2014-0103753 A
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 모듈의 충전 상태의 변화율에 기반하여 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 신속하고 정확하게 판단하는 배터리 상태 진단 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 상태 진단 장치는 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈의 상태를 진단하는 장치로서, 상기 배터리 모듈을 충전 또는 방전시키도록 구성된 충방전부; 상기 배터리 모듈이 충전 또는 방전되는 사이클 동안, 소정의 주기마다 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하도록 구성된 측정부; 및 상기 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 전류에 대한 측정값을 수신하고, 수신한 측정값에 기반하여 상기 사이클 동안의 상기 배터리 모듈의 충전 상태를 추정하고, 추정된 충전 상태의 변화율을 산출하고, 산출된 충전 상태의 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교한 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 추정된 충전 상태의 순간 변화율을 산출하고, 동일 시점에서 산출된 순간 변화율과 대응되는 기준 변화율을 비교하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 산출된 순간 변화율이 상기 기준 변화율을 초과하는 경우, 상기 배터리 모듈에 구비된 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나에 결함이 발생된 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 추정된 충전 상태의 순간 변화율을 산출하고, 상기 산출된 순간 변화율에서 복수의 피크를 결정하고, 결정된 복수의 피크 중에서 상기 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크를 타겟 피크로 선택하고, 선택된 타겟 피크를 상기 기준 변화율의 기준 피크와 비교하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 배터리 모듈은 복수 구비될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 대한 충전 상태의 순간 변화율을 산출하고, 상기 복수의 배터리 모듈 각각의 순간 변화율에서 타겟 피크를 선택하고, 선택된 복수의 타겟 피크의 크기를 비교함으로써 상기 복수의 배터리 모듈의 상대적 결함 발생 정도를 판단하도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 타겟 피크는, 대응되는 배터리 모듈의 충방전 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크인 것으로, 서로 다른 시점에 위치할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 선택된 복수의 타겟 피크 중에서 대응되는 타겟 피크의 크기가 클수록 배터리 모듈의 결함 발생 정도가 심한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 상태 진단 방법은 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈의 상태를 진단하는 방법으로, 상기 배터리 모듈을 충전 또는 방전시키는 충방전 단계; 상기 배터리 모듈이 충전 또는 방전되는 사이클 동안, 소정의 주기마다 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하는 측정 단계; 상기 측정 단계에서 측정된 측정값에 기반하여 상기 사이클 동안의 상기 배터리 모듈의 충전 상태를 추정하는 충전 상태 추정 단계; 상기 충전 상태 추정 단계에서 추정된 충전 상태의 변화율을 산출하는 변화율 산출 단계; 및 상기 변화율 산출 단계에서 산출된 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교한 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하는 결함 판단 단계를 포함할 수 있다.
상기 배터리 모듈은 복수 구비될 수 있다.
상기 변화율 산출 단계는, 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 대한 충전 상태의 순간 변화율을 산출하는 순간 변화율 산출 단계를 포함할 수 있다.
상기 결함 판단 단계는, 상기 변화율 산출 단계에서 산출된 상기 복수의 배터리 모듈 각각의 순간 변화율에서 타겟 피크를 선택하는 타겟 피크 선택 단계; 및 선택된 복수의 타겟 피크의 크기를 비교함으로써 상기 복수의 배터리 모듈의 상대적 결함 발생 정도를 판단하는 상대적 결함 판단 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 상태 진단 장치는 배터리 모듈의 용량 특성에 기반하여, 충전 상태의 변화율을 비교하는 것만으로도 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 정확하게 진단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 상태 진단 장치는 배터리 모듈이 충전 또는 방전되는 중에 상기 충전 상태의 변화율을 산출하여, 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 신속하게 진단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 상태 진단 장치는 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하기 위한 회로 구성이 비교적 간단하고, 배터리 상태 진단 장치에 요구되는 물리적 공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함하는 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함하는 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치에 있어서, 기준 모듈과 배터리 모듈의 충전 상태 및 충전 상태 변화율을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함하는 다른 배터리 팩의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치에 있어서, 기준 모듈, 제1 배터리 모듈 및 제2 배터리 모듈의 충전 상태 및 충전 상태의 순간 변화율을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에서 복수의 배터리 모듈 각각에 대해 선택된 타겟 피크를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 상태 진단 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 제어부와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 충방전부(110), 측정부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈(10)의 상태를 진단할 수 있다.
여기서, 배터리 모듈(10)은 하나 이상의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 모듈(10)에 복수의 배터리 셀이 구비된 경우, 복수의 배터리 셀은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 바람직하게, 배터리 모듈(10)에 포함된 복수의 배터리 셀은 서로 병렬 연결될 수 있다. 그리고, 배터리 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀로 간주될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)를 포함하는 배터리 팩(1)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)를 포함하는 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배터리 모듈(10)은 배터리 팩(1)에 연결될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(10)의 양극측은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 배터리 모듈(10)의 음극측은 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 배터리 팩(1)에는 하나의 배터리 모듈(10)이 포함되고, 배터리 모듈(10)에는 병렬로 연결된 제1 배터리 셀(B1), 제2 배터리 셀(B2), 제3 배터리 셀(B3) 및 제4 배터리 셀이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)가 배터리 팩(1)에 포함된 경우, 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리 팩(1)에 구비된 배터리 모듈(10) 및 배터리 팩(1)의 메인 충방전 경로와 연결될 수 있다. 여기서, 메인 충방전 경로란 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+), 배터리 모듈(10) 및 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)를 연결하는 경로로서, 배터리 팩(1)에서 전류가 흐르는 대전류 경로를 지칭한다.
충방전부(110)는 상기 배터리 모듈(10)을 충전 또는 방전시키도록 구성될 수 있다.
충방전부(110)는 제어부(130)와 연결되어, 제어부(130)로부터 충전 명령 신호 또는 방전 명령 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 충방전부(110)는 제어부(130)로부터 수신한 충전 명령 신호 또는 방전 명령 신호에 대응되도록 구동될 수 있다. 여기서, 충전 명령 신호는 배터리 모듈(10)을 충전시키기 위한 신호이고, 방전 명령 신호는 배터리 모듈(10)을 방전시키기 위한 신호이다.
예컨대, 충방전부(110)가 제어부(130)로부터 충전 명령 신호를 수신한 경우, 충방전부(110)는 상기 메인 충방전 경로에 전류를 출력할 수 있다. 충방전부(110)로부터 출력된 전류는 메인 충방전 경로를 통해 흘러, 배터리 모듈(10)을 충전시킬 수 있다. 구체적으로, 충방전부(110)로부터 출력된 전류는 배터리 모듈(10)에 구비된 하나 이상의 배터리 셀을 충전시킬 수 있다.
다른 예로, 충방전부(110)가 제어부(130)로부터 방전 명령 신호를 수신한 경우, 충방전부(110)는 메인 충방전 경로를 통해서 배터리 모듈(10)로부터 전류를 인가받아 충전될 수 있다.
도 3의 실시예에서, 충방전부(110)의 일단은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+) 및 배터리 모듈(10)의 양극측 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 충방전부(110)의 타단은 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-) 및 배터리 모듈(10)의 음극측 사이에 연결될 수 있다. 따라서, 충방전부(110)가 제어부(130)로부터 충전 명령 신호를 수신한 경우, 충방전부(110)에서 출력된 전류는 메인 충방전 경로를 통해 흘러 배터리 모듈(10)을 충전시킬 수 있다.
다만, 도 3의 실시예에서는 충방전부(110)의 양단이 메인 충방전 경로에 직접 연결된 예시를 도시하였으나, 도 3에 도시된 바와 달리 충방전부(110)의 일단은 배터리 팩(1)의 양극 단자(P+)에 연결되고, 충방전부(110)의 타단은 배터리 팩(1)의 음극 단자(P-)에 연결될 수도 있다. 즉, 충방전부(110)의 양단은 배터리 팩(1)의 전극에 연결되어 배터리 모듈(10)을 충전 또는 방전시키도록 구성될 수도 있다.
측정부(120)는 상기 배터리 모듈(10)이 충전 또는 방전되는 사이클 동안, 소정의 주기마다 상기 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 상기 메인 충방전 경로 상에는 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하기 위한 전류계(A) 및/또는 센스 저항이 더 배치될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 메인 충방전 경로에 전류계(A)가 배치된 것으로 설명한다. 그리고, 측정부(120)는 센싱 라인(SL)을 통해서 전류계(A)와 연결되어, 메인 충방전 경로를 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
만약, 메인 충방전 경로 상에 센스 저항이 배치된 경우라면, 측정부(120)는 센스 저항의 양단 전압을 측정하여 센스 저항에 의해 강하된 강하 전압을 산출할 수 있다. 그리고, 측정부(120)는 미리 알고 있는 센스 저항의 저항값과 산출한 강하 전압에 기반하여, 메인 충방전 경로를 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
제어부(130)는 상기 측정부(120)로부터 상기 배터리 모듈(10)의 전류에 대한 측정값을 수신하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)와 측정부(120)는 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다. 그리고, 측정부(120)는 측정한 배터리 모듈(10)의 전류에 대한 측정값을 디지털 신호로 변환하고, 변환된 신호를 제어부(130)에게 출력할 수 있다. 제어부(130)는 측정부(120)로부터 수신한 디지털 신호를 판독하여, 배터리 모듈(10)의 전류값을 획득할 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 제어부(130)와 측정부(120)는 유선 라인을 통해서 서로 연결될 수 있다. 그리고, 측정부(120)는 측정한 배터리 모듈(10)의 전류값을 디지털 신호로 변환하고, 변환한 디지털 신호를 상기 유선 라인을 통해 출력할 수 있다.
제어부(130)는 수신한 측정값에 기반하여 상기 사이클 동안의 상기 배터리 모듈(10)의 충전 상태(State of charge, SOC)를 추정하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 측정부(120)가 측정한 배터리 모듈(10)의 전류값을 상기 사이클 동안 적산하며 상기 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 전류 적산법을 이용하여 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 추정된 충전 상태의 변화율을 산출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 충전 상태의 변화율이란 상기 사이클 동안의 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율로서, 예컨대, 사이클 기간 동안의 충전 상태의 총 변화율 또는 상기 소정의 주기마다 산출된 충전 상태의 순간 변화율을 포함할 수 있다.
예컨대, 배터리 모듈(10)이 충전되는 충전 사이클이 0초에서 9000초까지 진행되었다고 가정한다. 제어부(130)는 충전 상태의 변화율을 0초에서 9000초까지 변하는 동안 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율로 산출할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 충전 상태의 변화율을 0초에서 9000초에서 소정의 주기마다 충전 상태의 순간 변화율로 산출할 수도 있다. 여기서, 소정의 주기란, 바람직하게, 상기 측정부(120)가 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하는 주기와 동일할 수 있다.
제어부(130)는 산출된 충전 상태의 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교한 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)에 대해서 산출한 충전 상태의 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교함으로써, 배터리 모듈(10)의 결함이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 기준 모듈(Ref)과 배터리 모듈(10)이 모두 병렬로 연결된 4개의 배터리 셀을 구비한다고 가정한다. 기준 모듈(Ref)은 BOL(Beginning of life) 상태의 배터리 셀들을 구비하고, 배터리 모듈(10)은 EOL(End of life) 상태의 배터리 셀들을 구비하였다고 가정한다. 배터리 셀은 퇴화될수록 건강 상태(State of health. SOH)가 감소되기 때문에, BOL 배터리 셀과 EOL 배터리 셀은 동일한 양의 전류를 인가 받더라도 충전 상태가 서로 다를 수 있다. 따라서, 동일한 충전 사이클 기간 동안 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 변화율과 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율은 상이할 수 있다. 바람직하게, 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율은 사이클 기간 동안 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 변화율보다 클 수 있다.
또한, 배터리 모듈(10)과 기준 모듈(Ref)에 상이한 개수의 배터리 셀이 구비된 경우에도, 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율과 기준 변화율은 서로 다를 수 있다. 예컨대, 도 3의 실시예에서, 기준 모듈(Ref)에는 4개의 배터리 셀이 정상적으로 병렬 연결되었으나, 배터리 모듈(10)에 구비된 4개의 배터리 셀 중 제4 배터리 셀의 연결이 끊어졌다고 가정한다. 이 경우에도 기준 모듈(Ref)의 건강 상태는 배터리 모듈(10)의 건강 상태보다 클 수 있다. 따라서, 기준 모듈(Ref)과 배터리 모듈(10)에 동일한 양의 전류를 인가하면, 배터리 모듈(10)의 충전 상태가 기준 모듈(Ref)의 충전 상태보다 급격하게 증가될 수 있다.
따라서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율과 기준 변화율을 비교함으로써, 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로는, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 퇴화 여부 또는 배터리 모듈(10)에 구비된 배터리 셀의 연결 고장 여부 등을 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 복수의 배터리 셀(B1, B2 및 B3)을 구비한 배터리 모듈(10)의 결함 여부를 판단할 때, 복수의 배터리 셀(B1, B2 및 B3) 각각의 상태를 일일이 진단하지 않더라도, 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율에 기반하여 배터리 모듈(10)의 결함 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단하기 위한 회로 구성이 비교적 간단하고, 배터리 상태 진단 장치(100)에 요구되는 물리적 공간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리 모듈(10) 자체의 충전 상태를 고려하여 배터리 모듈(10)의 결함 상태를 판단하기 때문에, 배터리 모듈(10)에 구비된 복수의 배터리 셀(B1, B2 및 B3)이 병렬로 연결된 경우에도, 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단할 때 배터리 셀 각각에 대한 진단을 요구하지 않는 장점이 있다.
한편, 배터리 상태 진단 장치(100)에 구비된 제어부(130)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(130)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(130) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(130)와 연결될 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 상태 진단 장치(100)는 저장부(140)를 더 포함할 수 있다. 저장부(140)는 제어부(130)가 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부 및 결함 정도를 판단하는데 필요한 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 즉, 저장부(140)는 배터리 상태 진단 장치(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(140)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 제어부(130)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부(130)는, 상기 추정된 충전 상태의 순간 변화율을 산출하도록 구성될 수 있다. 이하에서는 도 4를 참조하여, 제어부(130)가 충전 상태의 순간 변화율을 산출하는 예시를 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)에 있어서, 기준 모듈(Ref)과 배터리 모듈(10)의 충전 상태 및 충전 상태 변화율을 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 4는, 동일한 시간 동안 동일한 충전 씨레이트로 충전되는 기준 모듈(Ref)과 배터리 모듈(10)의 충전 사이클에서 제어부(130)가 추정한 충전 상태 및 산출한 충전 상태의 변화율을 도시한 도면이다. 보다 구체적으로, 배터리 모듈(10)은 기준 모듈(Ref)보다 배터리 셀을 1개 적게 구비한 모듈이다. 또한, 기준모듈과 배터리 모듈(10)은 동일한 시간 동안 충방전부(110)로부터 0.3C(C-rate)의 충전 전류를 인가받아 충전되었다.
도 4를 참조하면, 동일한 충전 시간 동안, 기준 모듈(Ref)의 충전 상태와 배터리 모듈(10)의 충전 상태가 도시되었다. 또한, 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 순간 변화율과 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 순간 변화율이 도시되었다.
여기서, 순간 변화율이란, 충전 상태의 평균 변화율에 극한을 적용하여 얻게 되는 변화율로서, 예컨대, 도 4에 도시된 충전 상태의 접선의 기울기를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)이 충전 또는 방전되는 중에 측정부(120)에 의해 측정된 배터리 모듈(10)의 전류값을 적산하여, 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정함과 동시에 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 순간 변화율을 산출할 수 있다.
예컨대, 측정부(120)가 100초 주기로 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하고, 제어부(130)가 상기 100초 주기로 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정한다고 가정한다. 제어부(130)는 1000초 시점에서 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정하면서, 900초 시점에서의 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 순간 변화율을 산출할 수 있다. 즉, 순간 변화율은 평균 변화율의 극한값(충전 상태의 접선의 기울기)이기 때문에, 제어부(130)는 신속한 결함 판단을 위해 배터리 모듈(10)의 충전 상태 추정과 충전 상태의 순간 변화율의 추정을 함께 수행할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 때마다 저장부(140)에 저장할 수 있다. 즉, 저장부(140)에는 배터리 모듈(10)의 충전 사이클에서, 소정의 주기마다 추정된 복수의 충전 상태가 저장될 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 저장부(140)에 저장된 복수의 충전 상태에 대하여, 소정의 주기에 대응되는 충전 상태의 순간 변화율을 산출할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 동일 시점에서 산출된 순간 변화율과 대응되는 기준 변화율을 비교하여 상기 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
여기서, 기준 변화율이란, 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 순간 변화율일 수 있다. 상기 기준 변화율은 저장부(140)에 미리 저장되어 있을 수 있다.
제어부(130)는 동일한 시점에서 배터리 모듈(10)과 기준 모듈(Ref)에 대한 순간 변화율의 크기를 비교함으로써, 배터리 모듈(10)에 결함이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율을 산출한 후, 충전 사이클 중 하나 이상의 시점에서의 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율과 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 변화율을 비교할 수 있다.
바람직하게, 제어부(130)는, 사이클이 시작한 시점으로 소정의 시간이 경과한 후의 하나 이상의 시점을 선택할 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 사이클이 시작한 시점(0초)으로부터 1500초가 경과된 시점을 선택할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 선택한 시점(1500초)에서의 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 변화율 및 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율을 비교하여 배터리 모듈(10)의 결함이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
다른 예로, 제어부(130)는 사이클이 시작한 시점(0초)으로부터 1500초, 3000초, 4500초, 6000초 및 7500초가 경과된 시점을 모두 선택할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 선택한 복수의 시점(1500초, 3000초, 4500초, 6000초 및 7500초)에서의 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 변화율 및 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율을 비교하여 배터리 모듈(10)의 결함이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 측정부(120)에 의한 측정 오차 또는 제어부(130)에 의한 충전 상태 추정 오차로 인해, 제어부(130)가 어느 한 시점에서의 충전 상태의 변화율에만 기반하여 배터리 모듈(10)의 결함 여부를 판단할 경우, 배터리 모듈(10)의 결함 여부에 대해 잘못 판단될 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 복수의 시점을 선택하고, 선택한 복수의 시점에서의 충전 상태의 변화율 비교를 통해서, 배터리 모듈(10)의 결함 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈(10)의 용량 특성에 기반하여, 충전 상태의 순간 변화율을 비교하는 것만으로도 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 정확하고 신속하게 진단할 수 있는 장점이 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 산출된 순간 변화율이 상기 기준 변화율을 초과하는 경우, 상기 배터리 모듈(10)에 구비된 복수의 배터리 셀(B1, B2 및 B3) 중 적어도 하나에 결함이 발생된 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이, 배터리 모듈(10)에 구비된 복수의 배터리 셀(B1, B2 및 B3) 중 적어도 하나에 결함이 발생된 경우, 배터리 모듈(10)의 건강 상태가 감소될 수 있다. 이는 동일한 양의 전류가 인가되더라도 건강 상태가 감소된 배터리 모듈(10)은 기준 모듈(Ref)보다 충전 상태가 급격하게 증가될 수 있음을 의미한다.
따라서, 제어부(130)는 산출한 순간 변화율이 기준 변화율을 초과하는 경우, 배터리 모듈(10)에 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
반대로, 제어부(130)는, 상기 산출된 순간 변화율이 상기 기준 변화율 이하인 경우, 상기 배터리 모듈(10)에 구비된 복수의 배터리 셀(B1, B2 및 B3) 모두에 결함이 발생되지 않은 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 배터리 모듈(10)은 기준 모듈(Ref)보다 배터리 셀을 1개 적게 구비한 모듈이다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 순간 변화율이 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 순간 변화율보다 클 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)과 기준 모듈(Ref) 간의 충전 상태의 순간 변화율을 비교한 결과에 따라, 배터리 모듈(10)에 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 산출된 순간 변화율에서 복수의 피크를 결정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 변화율과 산출한 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율 중에서 변화율이 증가하다가 감소하게 되는 지점을 상기 피크로 결정할 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율 중에서 P1, P2 및 P3를 피크로 결정하고, 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 변화율 중에서 Pref1 및 Pref2를 피크로 결정할 수 있다.
그리고, 제어부(130)는, 결정된 복수의 피크 중에서 상기 충방전 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크를 타겟 피크로 선택하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)에 대해서는 P2를 타겟 피크로 선택하고, 기준 모듈(Ref)에 대해서는 Pref1을 타겟 피크로 선택할 수 있다.
구체적으로, 배터리 셀은 충전 또는 방전 과정에서 내부에 화학적 작용이 발생되는 특징이 있으며, 이러한 특징에 따라서 배터리 셀의 충전 상태는 배터리 셀의 내부 저항 변화에 영향을 받을 수 있다. 즉, 배터리 셀의 충전 상태는 배터리 셀의 개방 전압(Open circuit voltage, OCV)과 1대1 관계에 있으며, 배터리 셀의 개방 전압은 배터리 셀의 내부 저항에 반비례하는 특성이 있다. 따라서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 충전 상태 변화율에 기반하여 배터리 모듈(10)이 결함 발생 여부를 판단하기 위하여, 선택한 복수의 피크들 중 배터리 셀의 내부 저항의 변화에 가장 민감하게 반응하는 피크를 타겟 피크로 선택할 수 있다. 그리고, 이러한 타겟 피크는 충방전 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크일 수 있다.
즉, 제어부(130)에 의해 선택된 타겟 피크는 배터리 셀의 저항 변화에 가장 민감한 피크이기 때문에, 상술한 배터리 셀의 특성들을 고려하면 타겟 피크는 충전 상태의 변화율에 기반하여 배터리 셀의 결함을 판단하는데 가장 정확한 비교 대상이 될 수 있는 피크이다. 따라서, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율과 기준 변화율 간의 비교를 통해 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단하기 위하여, 충방전 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크를 타겟 피크로 선택할 수 있다.
제어부(130)는, 선택된 타겟 피크를 상기 기준 변화율의 기준 피크와 비교하여 상기 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 4의 실시예에서, 제어부(130)는 P2와 Pref1의 크기를 비교하여 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단할 수 있다. 도 4를 참조하면, P2가 Pref1 보다 크기 때문에, 제어부(130)는 배터리 모듈(10)에 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리 셀의 특성을 고려하여 선택된 타겟 피크의 크기 비교를 통해서, 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 보다 정확하고 신뢰도 높게 진단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 배터리 상태 진단 장치(100)는 동일 시점에서의 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율과 기준 변화율을 비교하는 것뿐만 아니라, 타겟 피크의 크기 비교를 통해서도 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단할 수 있기 때문에, 다양한 측면에서 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)를 포함하는 다른 배터리 팩(1)의 예시적 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 배터리 팩(1)에는 상기 배터리 모듈(10)이 복수 구비될 수 있다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 모듈(10a)과 제2 배터리 모듈(10b)이 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 여기서, 제1 배터리 모듈(10a)과 제2 배터리 모듈(10b)은 서로 병렬로 연결될 수 있다.
그리고, 제1 배터리 모듈(10a)의 일단에는 제1 배터리 모듈(10a)의 전류를 측정하기 위한 제1 전류계(A1)가 배치될 수 있다. 또한, 제2 배터리 모듈(10b)의 일단에는 제2 배터리 모듈(10b)의 전류를 측정하기 위한 제2 전류계(A2)가 배치될 수 있다.
그리고, 측정부(120)는 제1 센싱 라인(SL1)을 통해서 제1 전류계(A1)와 연결되어, 제1 배터리 모듈(10a)의 전류를 측정할 수 있다. 그리고, 측정부(120)는 제2 센싱 라인(SL2)을 통해서 제2 전류계(A2)와 연결되어, 제2 배터리 모듈(10b)의 전류를 측정할 수 있다.
상기 제어부(130)는, 상기 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각에 대한 충전 상태의 순간 변화율을 산출하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 5의 실시예에서, 제어부(130)는 측정부(120)에서 측정한 제1 배터리 모듈(10a)의 전류값에 기반하여 제1 배터리 모듈(10a)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정한 제1 배터리 모듈(10a)의 충전 상태에 기반하여 제1 배터리 모듈(10a)의 충전 상태의 순간 변화율을 산출할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 측정부(120)에서 측정한 제2 배터리 모듈(10b)의 전류값에 기반하여 제2 배터리 모듈(10b)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 추정한 제2 배터리 모듈(10b)의 충전 상태에 기반하여 제2 배터리 모듈(10b)의 충전 상태의 순간 변화율을 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)에 있어서, 기준 모듈(Ref), 제1 배터리 모듈(10a) 및 제2 배터리 모듈(10b)의 충전 상태 및 충전 상태의 순간 변화율을 도시한 도면이다. 도 7은 도 6에서 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각에 대해 선택된 타겟 피크를 도시한 도면이다.
구체적으로, 제1 배터리 모듈(10a)은 기준 모듈(Ref)보다 배터리 셀을 1개 적게 구비한 모듈이고, 제2 배터리 모듈(10b)은 기준 모듈(Ref)보다 배터리 셀을 2개 적게 구비한 모듈이다. 또한, 기준모듈, 제1 배터리 모듈(10a) 및 제2 배터리 모듈(10b)은 동일한 시간 동안 충방전부(110)로부터 0.3C(C-rate)의 충전 전류를 인가받아 충전되었다.
도 6을 참조하면, 제어부(130)는 동일한 시점에서 기준 모듈(Ref), 제1 배터리 모듈(10a) 및 제2 배터리 모듈(10b)의 충전 상태를 추정하고, 충전 상태의 순간 변화율을 산출할 수 있다. 여기서, 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 순간 변화율은 기준 변화율일 수 있다. 그리고, 기준 모듈(Ref)의 충전 상태 및 충전 상태의 순간 변화율은 저장부(140)에 미리 저장되어 있을 수도 있다. 이 경우, 제어부(130)는 저장부(140)를 참조하여 기준 모듈(Ref)의 충전 상태 및 충전 상태의 순간 변화율을 획득할 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 상기 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각의 순간 변화율에서 타겟 피크를 선택하도록 구성될 수 있다.
먼저, 제어부(130)는 기준 모듈(Ref) 및 복수의 배터리 모듈(10a, 10b)의 순간 변화율 각각에서, 복수의 피크를 결정할 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제어부(130)는 기준 모듈(Ref)의 충전 상태의 순간 변화율에서, Pref1 및 Pref2를 피크로 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(10a)의 충전 상태의 순간 변화율에서, P11, P12 및 P13을 피크로 결정할 수 있다. 마지막으로, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(10b)의 충전 상태의 순간 변화율에서, P21, P22, P23 및 P24를 피크로 결정할 수 있다.
그리고, 제어부(130)는 결정한 복수의 피크 중에서, 기준 모듈(Ref), 제1 배터리 모듈(10a) 및 제2 배터리 모듈(10b) 각각에 대한 타겟 피크를 선택할 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 타겟 피크는 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크로 선택될 수 있다.
예컨대, 도 6의 실시예에서, 제어부(130)는 기준 모듈(Ref)에 대한 타겟 피크로 Pref1을 선택하고, 제1 배터리 셀(B1)에 대한 타겟 피크로 P12를 선택하며, 제2 배터리 셀(B2)에 대한 타겟 피크로 P23을 선택할 수 있다. 제어부(130)가 기준 모듈(Ref), 제1 배터리 모듈(10a) 및 제2 배터리 모듈(10b)에 대해 선택한 타겟 피크는 도 7에 도시된 바와 같다.
그리고, 제어부(130)는 선택된 복수의 타겟 피크의 크기를 비교함으로써 상기 복수의 배터리 모듈(10a, 10b)의 상대적 결함 발생 정도를 판단하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 복수의 타겟 피크의 크기의 대소를 비교하고, 대응되는 타켓 피크의 크기가 클수록 해당 배터리 모듈(10)의 결함 발생 정도가 다른 배터리 모듈(10)에 비하여 상대적으로 큰 것으로 판단할 수 있다.
예컨대, 도 7의 실시예에서, 제어부(130)는 Pref1, P12 및 P23의 크기를 비교할 수 있다. Pref1의 크기는 약 100이고, P12의 크기는 약 112이고, P23의 크기는 약 137이라고 가정한다. P23의 크기가 Pref1 및 P12의 크기 보다 크기 때문에, 제어부(130)는 제2 배터리 모듈(10b)의 결함 발생 정도가 제1 배터리 모듈(10a) 및 기준 모듈(Ref)에 비해 큰 것으로 판단할 수 있다. 또한, P12의 크기가 Pref1의 크기 보다 크기 때문에, 제어부(130)는 제1 배터리 모듈(10a)의 결함 발생 정도가 기준 모듈(Ref)에 비해 큰 것으로 판단할 수 있다.
이상에서는, 제어부(130)는 기준 모듈(Ref)과 제1 배터리 모듈(10a) 및 제2 배터리 모듈(10b) 간의 타겟 피크의 크기 비교를 통해, 기준 모듈(Ref), 제1 배터리 모듈(10a) 및 제2 배터리 모듈(10b) 간의 상대적 결함 진행 정도를 판단하였다. 다만, 제어부(130)는 기준 모듈(Ref)을 제외하고, 배터리 팩(1)에 구비된 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 간의 상대적 결함 진행 정도만을 판단할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각의 내부 저항 또는 건강 상태를 추정하는 과정이 없더라도, 배터리 모듈(10)의 저항 변화에 민감한 타겟 피크를 비교함으로써, 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 간의 상대적 결함 진행 정도를 쉽고 빠르게 판단할 수 있는 장점이 있다.
즉, 배터리 상태 진단 장치(100)는 복수의 배터리 모듈(10a, 10b)의 1회 충전 과정에서 산출될 수 있는 충전 상태 변화율에 기반하여, 신속하게 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 간의 상대적 결함 진행 정도를 판단할 수 있는 장점이 있다.
상기 복수의 타겟 피크는, 대응되는 배터리 모듈(10)의 충방전 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크인 것으로, 서로 다른 시점에 위치할 수 있다.
예컨대, 도 7의 실시예에서, 기준 모듈(Ref)에 대한 타겟 피크는 Pref1이고, 제1 배터리 모듈(10a)에 대한 타겟 피크는 P12이며, 제2 배터리 모듈(10b)에 대한 타겟 피크는 P23이다. 즉, 타겟 피크는 배터리 모듈(10)의 저항 변화에 가장 민감한 피크이기 때문에, 피크가 나타나는 시점이 서로 다를 수 있다.
다만, 복수의 배터리 모듈(10a, 10b)의 결함 정도가 서로 다르더라도, 복수의 배터리 모듈(10a, 10b)의 타겟 피크는 충전 사이클 또는 방전 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는 이러한 타겟 피크의 특성을 고려하여, 충전 상태의 변화율에서 용이하게 타겟 피크를 선택할 수 있는 장점이 있다. 즉, 배터리 상태 진단 장치(100)는 배터리 모듈(10)에 대한 전압-충전량 커브(Q-dV/dQ 커브) 등을 구하지 않더라도, 충전 상태의 변화율만으로도 타겟 피크를 용이하고 신속하게 선택할 수 있는 장점이 있다. 결과적으로, 타겟 피크가 신속하게 선택될 수 있기 때문에, 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 간의 결함 발생 정도가 신속하고 정확하게 비교될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는, BMS(Battery Management System)에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 배터리 상태 진단 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 상태 진단 장치(100)의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 상태 진단 장치(100)의 충방전부(110), 측정부(120), 제어부(130) 및 저장부(140)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 배터리 상태 진단 장치(100)는, 배터리 팩(1)에 구비될 수 있다. 예컨대, 도 2 및 도 3을 참조하면, 배터리 팩(1)은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 상태 진단 장치(100), 및 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈(10)을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(1)은, 전장품(릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 상태 진단 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 상태 진단 방법은 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈(10)의 상태를 진단하는 방법으로, 배터리 상태 진단 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 상태 진단 방법은 충방전 단계(S100), 측정 단계(S200), 충전 상태 추정 단계(S300), 충전 상태의 변화율 산출 단계(S400) 및 배터리 모듈의 결함 판단 단계(S500)를 포함할 수 있다.
충방전 단계(S100)는 상기 배터리 모듈(10)을 충전 또는 방전시키는 단계로서, 충방전부(110)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 충방전부(110)는 제어부(130)로부터 충전 명령 신호 또는 방전 명령 신호를 수신할 수 있다. 충방전부(110)는 충전 명령 신호를 수신하면, 배터리 팩(1)의 메인 충방전 경로로 전류를 출력하여, 배터리 모듈(10)을 충전시킬 수 있다. 반대로, 충방전부(110)는 방전 명령 신호를 수신하면, 배터리 모듈(10)로부터 전류를 인가받아 충전될 수 있다.
측정 단계(S200)는 상기 배터리 모듈(10)이 충전 또는 방전되는 사이클 동안, 소정의 주기마다 상기 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하는 단계로서, 측정부(120)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 3의 실시예에서, 측정부(120)는 배터리 모듈(10)이 충전되는 동안 센싱 라인(SL)을 통해 연결된 전류계(A)를 이용하여 배터리 모듈(10)의 전류를 측정할 수 있다.
충전 상태 추정 단계(S300)는 상기 측정 단계(S200)에서 측정된 측정값에 기반하여 상기 사이클 동안의 상기 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 제어부(130)는 측정부(120)가 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하는 소정의 주기마다 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 예컨대, 측정부(120)가 배터리 모듈(10)의 전류를 100초마다 측정하는 경우, 제어부(130)는 측정부(120)가 배터리 모듈(10)의 전류를 측정하는 100초마다 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 여기서, 제어부(130)는 측정부(120)가 측정한 전류값들을 누적 적산하여, 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다.
충전 상태의 변화율 산출 단계(S400)는 상기 충전 상태 추정 단계(S300)에서 추정된 충전 상태의 변화율을 산출하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
제어부(130)는 사이클 기간 동안 추정한 배터리 모듈(10)의 충전 상태에서 변화율을 산출할 수 있다. 바람직하게, 제어부(130)는 상기 소정의 주기마다 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율을 산출할 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예와 같이, 제어부(130)는 100초마다 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정하고, 상기 100초마다 배터리 모듈(10)의 충전 상태의 변화율을 산출할 수 있다.
배터리 모듈의 결함 판단 단계(S500)는 상기 충전 상태의 변화율 산출 단계(S400)에서 산출된 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교한 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 산출된 변화율과 기준 변화율의 크기 비교를 통해서 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 신속하고 정확하게 판단할 수 있다. 바람직하게, 제어부(130)는 동일 시점에 산출된 변화율과 기준 변화율의 크기를 비교하여, 배터리 모듈(10)의 결함 발생 여부를 판단할 수 있다.
도 6의 실시예와 같이, 상기 배터리 모듈(10)은 복수 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 충전 상태의 변화율 산출 단계(S400)는, 순간 충전 상태의 변화율 산출 단계(S400)를 포함할 수 있다.
순간 충전 상태의 변화율 산출 단계(S400)는 상기 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각에 대한 충전 상태의 순간 변화율을 산출하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각에 대한 충전 상태를 추정하고, 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각에 대한 충전 상태의 순간 변화율을 산출할 수 있다.
보다 신속하게 충전 상태의 변화율을 산출하기 위하여, 제어부(130)는 현재 시점에서 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정함과 동시에 직전 주기의 충전 상태의 변화율을 산출할 수도 있다.
또한, 상기 배터리 모듈의 결함 판단 단계(S500)는, 타겟 피크 선택 단계 및 상대적 배터리 모듈의 결함 판단 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
타겟 피크 선택 단계는 상기 충전 상태의 변화율 산출 단계(S400)에서 산출된 상기 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각의 순간 변화율에서 타겟 피크를 선택하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(130)는 복수의 배터리 모듈(10a, 10b) 각각에 대해 복수의 피크를 결정할 수 있다. 여기서, 피크는 충전 상태의 변화율이 증가하다가 감소하게 되는 지점일 수 있다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(130)는 결정한 복수의 피크 중에서 타겟 피크를 선택할 수 있다.
상대적 배터리 모듈의 결함 판단 단계(S500)는 선택된 복수의 타겟 피크의 크기를 비교함으로써 상기 복수의 배터리 모듈(10a, 10b)의 상대적 결함 발생 정도를 판단하는 단계로서, 제어부(130)에 의해 수행될 수 있다.
즉, 제어부(130)는 타겟 피크의 크기의 대소를 비교함으로써, 복수의 배터리 모듈(10a, 10b)의 상대적인 결함 발생 정도를 신속하게 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
10a: 제1 배터리 모듈
10b: 제2 배터리 모듈
100: 배터리 상태 진단 장치
110: 충방전부
120: 측정부
130: 제어부
140: 저장부
Ref: 기준 모듈

Claims (10)

  1. 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈의 상태를 진단하는 배터리 상태 진단 장치에 있어서,
    상기 배터리 모듈을 충전 또는 방전시키도록 구성된 충방전부;
    상기 배터리 모듈이 충전 또는 방전되는 사이클 동안, 소정의 주기마다 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하도록 구성된 측정부; 및
    상기 측정부로부터 상기 배터리 모듈의 전류에 대한 측정값을 수신하고, 수신한 측정값에 기반하여 상기 사이클 동안의 상기 배터리 모듈의 충전 상태를 추정하고, 추정된 충전 상태의 변화율을 산출하고, 산출된 충전 상태의 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교한 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추정된 충전 상태의 순간 변화율을 산출하고, 동일 시점에서 산출된 순간 변화율과 대응되는 기준 변화율을 비교하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 순간 변화율이 상기 기준 변화율을 초과하는 경우, 상기 배터리 모듈에 구비된 복수의 배터리 셀 중 적어도 하나에 결함이 발생된 것으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 추정된 충전 상태의 순간 변화율을 산출하고, 상기 산출된 순간 변화율에서 복수의 피크를 결정하고, 결정된 복수의 피크 중에서 상기 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크를 타겟 피크로 선택하고, 선택된 타겟 피크를 상기 기준 변화율의 기준 피크와 비교하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 복수 구비되고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 배터리 모듈 각각에 대한 충전 상태의 순간 변화율을 산출하고, 상기 복수의 배터리 모듈 각각의 순간 변화율에서 타겟 피크를 선택하고, 선택된 복수의 타겟 피크의 크기를 비교함으로써 상기 복수의 배터리 모듈의 상대적 결함 발생 정도를 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 타겟 피크는,
    대응되는 배터리 모듈의 충방전 사이클의 중간 시점에 가장 가까운 피크인 것으로, 서로 다른 시점에 위치할 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선택된 복수의 타겟 피크 중에서 대응되는 타겟 피크의 크기가 클수록 배터리 모듈의 결함 발생 정도가 심한 것으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 상태 진단 장치를 포함하는 배터리 팩.
  9. 하나 이상의 배터리 셀이 구비된 배터리 모듈의 상태를 진단하는 배터리 상태 진단 방법에 있어서,
    상기 배터리 모듈을 충전 또는 방전시키는 충방전 단계;
    상기 배터리 모듈이 충전 또는 방전되는 사이클 동안, 소정의 주기마다 상기 배터리 모듈의 전류를 측정하는 측정 단계;
    상기 측정 단계에서 측정된 측정값에 기반하여 상기 사이클 동안의 상기 배터리 모듈의 충전 상태를 추정하는 충전 상태 추정 단계;
    상기 충전 상태 추정 단계에서 추정된 충전 상태의 변화율을 산출하는 충전 상태의 변화율 산출 단계; 및
    상기 변화율 산출 단계에서 산출된 변화율과 기설정된 기준 변화율을 비교한 결과에 기반하여 상기 배터리 모듈의 결함 발생 여부를 판단하는 배터리 모듈의 결함 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 복수 구비되고,
    상기 충전 상태의 변화율 산출 단계는,
    상기 복수의 배터리 모듈 각각에 대한 충전 상태의 순간 변화율을 산출하는 순간 변화율 산출 단계를 포함하고,
    상기 배터리 모듈의 결함 판단 단계는,
    상기 변화율 산출 단계에서 산출된 상기 복수의 배터리 모듈 각각의 순간 변화율에서 타겟 피크를 선택하는 타겟 피크 선택 단계; 및
    선택된 복수의 타겟 피크의 크기를 비교함으로써 상기 복수의 배터리 모듈의 상대적 결함 발생 정도를 판단하는 상대적 결함 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 진단 방법.
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HUE20894720A HUE068554T2 (hu) 2019-11-26 2020-11-26 Berendezés és eljárás akkumulátor állapotának diagnosztizálására
ES20894720T ES2991484T3 (es) 2019-11-26 2020-11-26 Aparato y método para diagnosticar un estado de una batería
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022265358A1 (ko) * 2021-06-14 2022-12-22 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법
KR102666899B1 (ko) * 2023-05-12 2024-05-17 주식회사 비엘비 전압의 특성 변화를 기반으로 하는 배터리 내적 상태 정밀 진단시스템 및 방법
WO2025028873A1 (ko) * 2023-08-03 2025-02-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011007805A1 (ja) * 2009-07-17 2011-01-20 本田技研工業株式会社 リチウムイオン二次電池監視システム及びリチウムイオン二次電池監視方法
WO2014115513A1 (ja) * 2013-01-22 2014-07-31 三洋電機株式会社 電池モジュールの故障推定システム
KR20140103753A (ko) 2013-02-19 2014-08-27 주식회사 엘지화학 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치 및 방법
JP2016225306A (ja) * 2011-09-09 2016-12-28 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子の充放電システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011007805A1 (ja) * 2009-07-17 2011-01-20 本田技研工業株式会社 リチウムイオン二次電池監視システム及びリチウムイオン二次電池監視方法
JP2016225306A (ja) * 2011-09-09 2016-12-28 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子の充放電システム
WO2014115513A1 (ja) * 2013-01-22 2014-07-31 三洋電機株式会社 電池モジュールの故障推定システム
KR20140103753A (ko) 2013-02-19 2014-08-27 주식회사 엘지화학 배터리 뱅크의 불균형 진단 장치 및 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022265358A1 (ko) * 2021-06-14 2022-12-22 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법
US12203996B2 (en) 2021-06-14 2025-01-21 Lg Energy Solution, Ltd. Battery management system, battery pack, electric vehicle and battery management method
KR102666899B1 (ko) * 2023-05-12 2024-05-17 주식회사 비엘비 전압의 특성 변화를 기반으로 하는 배터리 내적 상태 정밀 진단시스템 및 방법
WO2025028873A1 (ko) * 2023-08-03 2025-02-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법

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