KR20230021999A - Method for detecting defective battery cell and battery management system providing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리를 구성하는 복수의 배터리 셀 중에서 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리에서 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)으로서,
복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결되어 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 측정하는 셀 모니터링 IC, 그리고 충전 사이클에서 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 충전 배터리 셀을 검출하고, 방전 사이클에서 셀 전압이 방전 하한전압(discharge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 방전 배터리 셀을 검출하는 메인 제어 회로를 포함하고, 상기 메인 제어 회로는, 상기 제1 충전 배터리 셀 및 상기 제1 방전 배터리 셀이 동일한 배터리 셀을 지시하는 제1 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출한다. The present invention relates to a method for detecting a defective battery cell among a plurality of battery cells constituting a battery and a battery management system providing the method. The battery management system of the present invention relates to a battery including a plurality of battery cells As a battery management system (BMS) that detects defective battery cells,
A cell monitoring IC connected to both ends of each of a plurality of battery cells to measure a cell voltage of each of the plurality of battery cells, and a first charge in which the cell voltage first reaches a charge final voltage in a charging cycle. and a main control circuit for detecting a battery cell and detecting a first discharged battery cell whose cell voltage first reaches a discharge final voltage in a discharge cycle, wherein the main control circuit comprises: the first discharge battery cell; When the charged battery cell and the first discharged battery cell satisfy a first diagnosis condition indicating the same battery cell, the battery cell is detected as the defective battery cell.
Description
본 발명은 배터리를 구성하는 복수의 배터리 셀 중에서 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a defective battery cell among a plurality of battery cells constituting a battery and a battery management system providing the method.
전기 차량은 소정의 개수, 예를 들어, 2 내지 4 개의 배터리(battery pack)으로 구성되는 배터리에서 출력되는 전기 에너지로 동작하는 차량이다. 배터리는, 충/방전이 가능한 복수의 배터리 셀(battery cell)을 포함하고 외부 환경 및 자체 특성에 의하여 상태 변화를 일으킬 수 있다. 이에, 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS)은 배터리에 포함된 복수의 배터리 셀을 모니터링하고 관리한다. An electric vehicle is a vehicle that operates with electric energy output from a battery composed of a predetermined number, for example, 2 to 4 batteries (battery pack). A battery may include a plurality of battery cells capable of being charged/discharged and may change its state depending on the external environment and its own characteristics. Accordingly, a battery management system (BMS) monitors and manages a plurality of battery cells included in a battery.
복수의 배터리 셀 각각이 기 설정된 범위 내의 성능을 갖는 경우(이하, 정상범주 내에 있는 배터리 셀), 충전 사이클 및 방전 사이클에서 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압은 소정의 범위 내에서 유사하게 변동한다. 따라서, BMS가 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage)에 도달하는 배터리 셀이 최초 발생하는 때에 충전 사이클을 종료하더라도, 배터리는 가용할 수 있는 배터리 용량을 모두 사용할 수 있다. When each of the plurality of battery cells has performance within a predetermined range (hereinafter referred to as a battery cell within a normal range), the cell voltage of each of the plurality of battery cells fluctuates similarly within a predetermined range during a charge cycle and a discharge cycle. Therefore, even if the BMS terminates the charging cycle when a battery cell whose cell voltage reaches the charge final voltage is first generated, the battery can use all of its available battery capacity.
한편, 배터리를 장기간 사용하면, 배터리 셀이 퇴화(열화)되어 기 설정된 범위 내의 성능을 벗어난 배터리 셀(이하, 결함 있는 배터리 셀로 기재)이 발생할 수 있다. On the other hand, when a battery is used for a long period of time, a battery cell may degrade (deteriorate) and result in a battery cell (hereinafter referred to as a defective battery cell) out of performance within a predetermined range.
충전 사이클 또는 방전 사이클에서, 결함 있는 배터리 셀의 셀 전압은 다른 정상범주 내에 있는 배터리 셀의 셀 전압보다 충전 상한전압(charge final voltage) 또는 방전 하한전압(discharge final voltage)에 빨리 도달하는 특성을 보일 수 있다. 그러면, 결함 있는 배터리 셀의 셀 전압이 충전 상한전압에 도달할 때 충전 사이클이 종료되는 경우, 다른 정상범주 내에 있는 배터리 셀은 충분히 충전되지 않은 상태에서 충전이 종료될 수 있다. 그로 인해, 배터리는 가용할 수 있는 배터리 용량을 모두 사용할 수 없는 문제가 발생한다. During a charge cycle or discharge cycle, the cell voltage of a defective battery cell will tend to reach its charge final voltage or discharge final voltage sooner than the cell voltage of a battery cell within the otherwise normal range. can Then, when the charging cycle is terminated when the cell voltage of the defective battery cell reaches the charging upper limit voltage, the charging of the battery cells in other normal categories may be terminated in a state that is not sufficiently charged. As a result, a problem arises in that the battery cannot use all available battery capacity.
반대로, 결함 있는 배터리 셀의 셀 전압이 충전 상한전압에 도달하더라도 배터리 용량을 위해 나머지 배터리 셀의 셀 전압이 충전 상한전압에 도달할 때까지 결함 있는 배터리 셀의 충전을 계속하는 경우, 결함 있는 배터리 셀은 가용할 수 있는 용량 전구간을 반복 사용하게 되어, 퇴화가 가속화되는 문제가 있다. Conversely, even if the cell voltage of the defective battery cell reaches the upper charging limit voltage, for battery capacity, if the defective battery cell continues to be charged until the cell voltage of the remaining battery cells reaches the upper charging limit voltage, the defective battery cell However, there is a problem in that the entire available capacity is repeatedly used, and deterioration is accelerated.
본 발명은 배터리의 성능을 저하시키는 결함 있는 배터리 셀을 검출할 수 있는 결함 있는 배터리 셀의 검출 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for detecting a defective battery cell capable of detecting a defective battery cell deteriorating battery performance, and a battery management system providing the method.
본 발명의 일 특징에 따른 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리에서 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)으로서, 복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결되어 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 측정하는 셀 모니터링 IC, 그리고 충전 사이클에서 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 충전 배터리 셀을 검출하고, 방전 사이클에서 셀 전압이 방전 하한전압(discharge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 방전 배터리 셀을 검출하며, 상기 제1 충전 배터리 셀 및 상기 제1 방전 배터리 셀이 동일한 배터리 셀을 지시하는 제1 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하는 메인 제어 회로를 포함한다. A battery management system according to one feature of the present invention is a battery management system (BMS) that detects a defective battery cell in a battery including a plurality of battery cells, and is connected to both ends of each of the plurality of battery cells. A cell monitoring IC for measuring the cell voltage of each of the plurality of battery cells, and detecting a first charged battery cell whose cell voltage first reaches a charge final voltage in a charge cycle, and detecting a cell in a discharge cycle A first diagnosis condition for detecting a first discharged battery cell whose voltage reaches a discharge final voltage first, and indicating that the first charged battery cell and the first discharged battery cell are the same battery cell and a main control circuit for detecting the battery cell as the defective battery cell if satisfied.
상기 메인 제어 회로는, 상기 충전 사이클에서 상기 제1 충전 배터리 셀이 검출된 제1 충전시점과 셀 전압이 상기 충전 상한전압에 두 번째로 도달한 제2 충전 배터리 셀이 검출된 제2 충전시점 간의 시간 간격인 제1 바이패스 시간을 산출하고, 상기 방전 사이클에서 상기 제1 방전 배터리 셀이 검출된 제1 방전시점과 셀 전압이 상기 방전 하한전압에 두 번째로 도달한 제2 방전 배터리 셀이 검출된 제2 방전시점 간의 시간 간격인 제2 바이패스 시간을 산출하고, 상기 제1 진단조건 및 제2 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하고, 상기 제2 진단조건은, 상기 제1 바이패스 시간 및 상기 제2 바이패스 시간 중 적어도 하나가 소정의 기준시간 이상일 수 있다. The main control circuit determines between a first charging time when the first rechargeable battery cell is detected and a second charging time when a second rechargeable battery cell whose cell voltage reaches the charging upper limit voltage for the second time is detected in the charging cycle. A first bypass time, which is a time interval, is calculated, and a first discharge time point at which the first discharge battery cell is detected in the discharge cycle and a second discharge battery cell whose cell voltage reaches the discharge lower limit voltage for the second time is detected. A second bypass time, which is a time interval between the second discharge time points, is calculated, and when the first diagnosis condition and the second diagnosis condition are satisfied, the battery cell is detected as the defective battery cell, and the second diagnosis condition is , At least one of the first bypass time and the second bypass time may be greater than or equal to a predetermined reference time.
상기 배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀 각각에 병렬 연결되어, 온 동작으로 병렬 연결된 배터리 셀을 상기 배터리에서 전기적으로 분리하는 복수의 분기 스위치를 포함하는 바이패스 회로를 더 포함할 수 있다. The battery system may further include a bypass circuit including a plurality of branch switches connected in parallel to each of the plurality of battery cells and electrically separating the parallel-connected battery cells from the battery in an on operation.
상기 메인 제어 회로는, 상기 충전 사이클에서 상기 제1 충전 배터리 셀이 검출되면 상기 제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어할 수 있다. The main control circuit may control a branch switch connected in parallel to the first rechargeable battery cell to turn on when the first rechargeable battery cell is detected in the charging cycle.
상기 메인 제어 회로는, 상기 충전 사이클에서 상기 제2 충전 배터리 셀이 검출되면 상기 충전 사이클을 종료할 수 있다. The main control circuit may terminate the charging cycle when the second rechargeable battery cell is detected in the charging cycle.
상기 메인 제어 회로는, 상기 방전 사이클에서 상기 제1 방전 배터리 셀이 검출되면 상기 제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어할 수 있다. The main control circuit may control a branch switch connected in parallel to the first discharge battery cell to be turned on when the first discharge battery cell is detected in the discharge cycle.
상기 메인 제어 회로는, 상기 방전 사이클에서 상기 제2 방전 배터리 셀이 검출되면 상기 방전 사이클을 종료할 수 있다.The main control circuit may terminate the discharge cycle when the second discharge battery cell is detected in the discharge cycle.
본 발명의 다른 특징에 따른 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법은, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리에서 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법으로서, 충전 사이클에서 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계, 방전 사이클에서 셀 전압이 방전 하한전압(discharge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 방전 배터리 셀을 검출하는 단계, 상기 제1 충전 배터리 셀 및 상기 제1 방전 배터리 셀이 동일한 배터리 셀을 지시하는 제1 진단조건을 만족하는지 판단하는 단계, 그리고 상기 판단결과 상기 제1 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하는 단계를 포함한다. A method for detecting a defective battery cell according to another aspect of the present invention is a method for a battery management system (BMS) to detect a defective battery cell in a battery including a plurality of battery cells, wherein in a charging cycle Detecting a first charged battery cell whose cell voltage reaches a charge final voltage first, and a first discharge whose cell voltage first reaches a discharge final voltage in a discharge cycle. Detecting a battery cell, determining whether the first charged battery cell and the first discharged battery cell satisfy a first diagnosis condition indicating the same battery cell, and if the first diagnosis condition is satisfied as a result of the determination , detecting the battery cell as the defective battery cell.
상기 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계는, 상기 충전 사이클에서 상기 제1 충전 배터리 셀이 검출된 제1 충전시점과 상기 셀 전압이 상기 충전 상한전압에 두 번째로 도달한 제2 충전 배터리 셀이 검출된 제2 충전시점 간의 시간 간격인 제1 바이패스 시간을 산출하고, 상기 제1 방전 배터리 셀의 위치를 확인하는 단계는, 상기 방전 사이클에서 상기 제1 방전 배터리 셀이 검출된 제1 방전시점과 상기 셀 전압이 상기 방전 하한전압에 두 번째로 도달한 제2 방전 배터리 셀이 검출된 제2 방전시점 간의 시간 간격인 제2 바이패스 시간을 산출하고, 상기 제1 진단조건을 만족하는지 판단하는 단계는, 상기 제1 바이패스 시간 및 상기 제2 바이패스 시간 중 적어도 하나가 소정의 기준시간 이상인 제2 진단조건을 만족하는지 여부를 추가로 판단하고, 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하는 단계는, The detecting of the first rechargeable battery cell may include a first charging time point at which the first rechargeable battery cell is detected in the charging cycle and a second rechargeable battery cell whose cell voltage reaches the upper charging limit voltage for the second time in the charging cycle. Calculating a first bypass time, which is a time interval between detected second charging points, and checking the location of the first discharged battery cell may include a first discharge time point at which the first discharged battery cell is detected in the discharge cycle. Calculating a second bypass time, which is a time interval between a second discharge time point at which the second discharge battery cell whose cell voltage reaches the discharge lower limit voltage for the second time is detected, and determining whether the first diagnosis condition is satisfied In the step, it is further determined whether at least one of the first bypass time and the second bypass time satisfies a second diagnosis condition that is greater than or equal to a predetermined reference time, and the detecting as a defective battery cell comprises:
상기 판단결과 상기 제1 진단조건 및 상기 제2 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출할 수 있다. As a result of the determination, when the first diagnosis condition and the second diagnosis condition are satisfied, the battery cell may be detected as the defective battery cell.
상기 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계는, 상기 제1 충전 배터리 셀이 발생하면 상기 제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어하고, 상기 제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치는, 온 동작으로 상기 배터리에서 상기 제1 충전 배터리 셀을 전기적으로 분리할 수 있다. The detecting of the first rechargeable battery cell may include controlling a branch switch connected in parallel to the first rechargeable battery cell to be turned on when the first rechargeable battery cell is generated, and a branch switch connected in parallel to the first rechargeable battery cell. may electrically separate the first rechargeable battery cell from the battery in an on operation.
상기 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계는, 상기 제2 충전 배터리 셀이 발생하면 상기 충전 사이클을 종료할 수 있다. In the detecting of the first rechargeable battery cell, the charging cycle may be terminated when the second rechargeable battery cell is generated.
상기 제1 방전 배터리 셀을 검출하는 단계는, 상기 제1 방전 배터리 셀이 발생하면 상기 제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어하고, 상기 제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치는, 온 동작으로 상기 배터리에서 상기 제1 방전 배터리 셀을 전기적으로 분리할 수 있다. The detecting of the first discharge battery cell may include controlling a branch switch connected in parallel to the first discharge battery cell to be turned on when the first discharge battery cell is generated, and a branch switch connected in parallel to the first discharge battery cell. may electrically separate the first discharged battery cell from the battery in an on operation.
상기 제1 방전 배터리 셀을 검출하는 단계는, 상기 제2 방전 배터리 셀이 발생하면 상기 방전 사이클을 종료할 수 있다. In the detecting of the first discharged battery cell, the discharge cycle may be terminated when the second discharged battery cell is generated.
본 발명은, 결함 있는 배터리 셀을 정밀도 높게 검출하여 배터리의 안정성을 높이고, 배터리의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. According to the present invention, a defective battery cell can be detected with high precision to increase battery stability and prevent battery performance from deteriorating.
본 발명은, 제1 충전 배터리 셀 및 제1 방전 배터리 셀이 검출되면, 배터리에서 제1 충전 배터리 셀 및 제1 방전 배터리 셀을 전기적으로 분리하여 과충전 및 과방전에 의한 배터리 셀의 퇴화 가속화를 예방할 수 있다. According to the present invention, when a first charged battery cell and a first discharged battery cell are detected, acceleration of deterioration of the battery cell due to overcharging and overdischarging can be prevented by electrically separating the first charged battery cell and the first discharged battery cell from the battery. there is.
본 발명은, 제2 충전 배터리 셀 및 제2 방전 배터리 셀이 검출될 때까지 충전 사이클 및 방전 사이클을 유지하여, 복수의 배터리 셀 각각이 가용 용량 범위까지 충전되거나 가용 용량을 사용할 수 있다. According to the present invention, a charge cycle and a discharge cycle are maintained until the second rechargeable battery cell and the second discharge battery cell are detected, so that each of the plurality of battery cells can be charged up to an available capacity range or the available capacity can be used.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 결함 있는 배터리 셀의 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 결함 있는 배터리 셀의 검출 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 3의 S210 단계를 상세하게 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 3의 S230 단계를 상세하게 설명하는 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a battery system according to an exemplary embodiment.
2 is a flowchart illustrating a method of detecting a defective battery cell according to an exemplary embodiment.
3 is a flowchart illustrating a method of detecting a defective battery cell according to another embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating step S210 of FIG. 3 in detail.
5 is a flowchart illustrating step S230 of FIG. 3 in detail.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar reference numerals are given to the same or similar components, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and/or "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of ease of writing the specification, and do not themselves have a meaning or role distinct from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a battery system according to an exemplary embodiment.
도 1을 참고하면, 배터리 시스템(1)은 배터리(10), 전류센서(20), 릴레이(30), 그리고 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 ‘BMS’로 기재함)(40)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the
배터리(10)는, 전기적으로 직렬 및 병렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 2차 전지일 수 있다. 소정 개수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 배터리 모듈(battery module)을 구성하고, 소정 개수의 배터리 모듈이 직렬 연결되어 배터리 팩(battery pack)을 구성하고, 소정 개수의 배터리 팩이 병렬 연결되어 배터리 뱅크(battery bank)를 구성하여, 원하는 전력을 공급할 수 있다. 도 1에는, 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln)이 직렬 연결된 배터리(10)를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 배터리(10)는 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 뱅크 단위로 구성될 수 있다. The
복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각은 배선을 통해 BMS(40)에 전기적으로 연결되어 있다. BMS(40)는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln)에 대한 정보를 포함한 배터리 셀에 관한 다양한 정보를 취합 및 분석하여 배터리 셀의 충전 및 방전, 보호 동작 등을 제어하고, 릴레이(30)의 동작을 제어할 수 있다. Each of the plurality of battery cells (Cell1-Celln) is electrically connected to the
도 1에서는, 배터리(10)는 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln)을 포함하고, 배터리 시스템(1)의 두 출력단(OUT1, OUT2) 사이에 연결되어 있으며, 배터리 시스템(1)의 양극과 제1 출력단(OUT1) 사이에 릴레이(30)가 연결되어 있고, 배터리 시스템(1)의 음극과 제2 출력단(OUT2) 사이에 전류센서(20)가 연결되어 있다. 도 1에 도시된 구성들 및 구성들 간의 연결 관계는 일 예로 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 1, the
전류센서(20)는 배터리(10)와 외부장치간 전류 경로에 직렬 연결되어 있다. 전류센서(20)는 배터리(10)에 흐르는 배터리 전류 즉, 충전 전류 및 방전 전류를 측정하고, 측정 결과를 BMS(40)에 전달할 수 있다. The
릴레이(30)는 배터리 시스템(1)과 외부장치 간의 전기적 연결을 제어한다. 릴레이(30)가 온 되면, 배터리 시스템(1)과 외부장치가 전기적으로 연결되어 충전 또는 방전이 수행되고, 릴레이(30)가 오프 되면, 배터리 시스템(1)과 외부장치가 전기적으로 분리된다. 이때, 외부장치는 배터리(10)에 전력을 공급하여 충전하는 충전 사이클에서는 외부 충전기일 수 있다. 또한, 외부장치는 배터리(10)에서 전력을 방전하는 방전 사이클에서는 부하일 수 있다.The
BMS(40)는 바이패스 회로(41), 셀 모니터링 IC(43) 및 메인 제어 회로(45)를 포함한다. The
바이패스 회로(41)는 복수의 배터리 셀 각각에 병렬 연결되어, 온 동작으로 병렬 연결된 배터리 셀을 배터리(10)에서 전기적으로 분리하는 복수의 분기 스위치(branch switch)를 포함할 수 있다. The bypass circuit 41 may include a plurality of branch switches connected in parallel to each of the plurality of battery cells and electrically separating the battery cells connected in parallel from the
도 1을 참고하면, 충전 사이클에서 분기 스위치가 턴 온(turn-on) 되면, 병렬 연결된 배터리 셀에 공급되는 전력은 인접한 다른 배터리 셀로 바이패스 될 수 있다. 방전 사이클에서 분기 스위치가 턴 온(turn-on) 되면, 병렬 연결된 배터리 셀에서 전력은 방전되지 않을 수 있다. 즉, 분기 스위치가 턴 온 되면, 병렬 연결된 배터리 셀은 배터리(10)에서 전기적으로 분리될 수 있다. Referring to FIG. 1 , when a branch switch is turned on in a charging cycle, power supplied to battery cells connected in parallel may be bypassed to other adjacent battery cells. When the branch switch is turned on in the discharge cycle, power may not be discharged from the battery cells connected in parallel. That is, when the branch switch is turned on, battery cells connected in parallel may be electrically separated from the
셀 모니터링 IC(43)는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되어, 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 셀 전압을 측정한다. 전류센서(20)에 의해 측정된 배터리 전류 값은 셀 모니터링 IC(43)로 전달될 수 있다. 셀 모니터링 IC(43)는 측정된 셀 전압 및 배터리 전류에 대한 정보를 메인 제어 회로(45)에 전달한다. 구체적으로, 셀 모니터링 IC(43)는 충전 및 방전이 발생하지 않는 휴식(rest) 기간에 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 셀 전압을 소정 주기 마다 측정하고, 측정된 셀 전압에 기초하여 셀 전류를 계산할 수 있다. 셀 모니터링 IC(43)는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 셀 전압 및 셀 전류를 메인 제어 회로(45)에 전달할 수 있다. The
메인 제어 회로(45)는, 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 셀 전압에 기초하여 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리(10)에서 결함 있는 배터리 셀을 검출할 수 있다. 보다 상세한 내용은 이하 도 2 내지 도 4를 참고하여 설명한다. The
도 2는 일 실시예에 따른 결함 있는 배터리 셀의 검출 방법을 설명하는 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of detecting a defective battery cell according to an exemplary embodiment.
이하, 도 2에서 설명하는 방법은, 충전 사이클 및 방전 사이클이 각각 1회씩 수행된 이후, BMS(40)가 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 로직을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 충전 사이클 및 방전 사이클이 각각 1회씩 수행될 때마다, BMS(40)는 결함 있는 배터리 셀을 검출할 수 있다. 이때, 결함 있는 배터리 셀은 기 설정된 범위 내의 성능을 벗어난 배터리 셀일 수 있다.Hereinafter, the method described in FIG. 2 may include logic for the
도 2를 참고하면, 우선, 외부장치(예를 들어, 외부 충전기)의 전력으로 배터리(10)를 충전하는 충전 사이클에서, BMS(40)는 제1 충전 배터리 셀을 검출한다(S110). Referring to FIG. 2 , first, in a charging cycle in which the
제1 충전 배터리 셀은 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage, Vmax)에 첫 번째로 도달한 배터리 셀을 지시할 수 있다. 충전 상한전압(Vmax)은, 배터리 셀이 위험하지 않는 범위에서 충전 가능한 최대 전압(Max Voltage)일 수 있다. 충전 상한전압(Vmax)이 높을수록 배터리 셀의 용량은 증가할 수 있으나, 과충전은 배터리 셀을 위험하게 만들 수 있다. 이에, 충전 상한전압(Vmax)은 배터리 셀 용량과 안정성을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. The first rechargeable battery cell may indicate a battery cell whose cell voltage first reaches a charge final voltage (Vmax). The charging upper limit voltage (Vmax) may be a maximum voltage (Max Voltage) that can be charged in a range in which the battery cell is not dangerous. The capacity of the battery cell may increase as the charging upper limit voltage Vmax is higher, but overcharging may make the battery cell dangerous. Accordingly, the charging upper limit voltage Vmax may be appropriately set in consideration of battery cell capacity and stability.
다음으로, 배터리(10)의 방전된 전력을 외부장치(예를 들어, 부하)에 공급하는 방전 사이클에서, BMS(40)는 제1 방전 배터리 셀을 검출 한다(S130).Next, in a discharge cycle in which the discharged power of the
제1 방전 배터리 셀은, 방전 하한전압(discharge final voltage, Vmin)에 첫 번째로 도달한 배터리 셀을 지시할 수 있다. 방전 하한전압(Vmin)은, 배터리 셀이 위험하지 않는 범위에서 방전 가능한 최저 전압(Min Voltage)일 수 있다. 방전 하한전압(Vmin)이 낮을수록 배터리 셀의 용량은 증가할 수 있으나, 과방전은 배터리 셀을 위험하게 만들 수 있다. 이에, 방전 하한전압(Vmin)은 배터리 셀 용량과 안정성을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. The first discharged battery cell may indicate a battery cell that first reaches a discharge final voltage (Vmin). The discharge lower limit voltage (Vmin) may be the lowest voltage (Min Voltage) at which the battery cell can be discharged in a non-hazardous range. As the discharge lower limit voltage (Vmin) is lowered, the capacity of the battery cell may increase, but overdischarge may make the battery cell dangerous. Accordingly, the discharge lower limit voltage Vmin may be appropriately set in consideration of battery cell capacity and stability.
다음으로, BMS(40)는 제1 진단조건의 만족 여부를 판단한다(S150). Next, the
제1 진단조건은, 제1 충전 배터리 셀 및 상기 제1 방전 배터리 셀이 동일한 배터리 셀을 지시하는 것일 수 있다.The first diagnosis condition may be that the first charged battery cell and the first discharged battery cell indicate the same battery cell.
다음으로, 판단결과 제1 진단조건을 만족하면(S150, Yes), BMS(40)는 복수의 배터리 셀 중 결함 있는 배터리 셀이 존재하는 것으로 진단한다(S170). Next, as a result of the determination, if the first diagnosis condition is satisfied (S150, Yes), the
예를 들어, 5개의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3, Cell4, Ce115) 중에서 제3 배터리 셀(Cell3)이 제1 충전 배터리 셀 및 제1 방전 배터리 셀로 검출되었다고 가정하자. BMS(40)는 제3 배터리 셀(Cell3)을 결함 있는 배터리 셀로 검출할 수 있다. For example, it is assumed that among the five battery cells Cell1 , Cell2 , Cell3 , Cell4 , and Ce115 , a third battery cell Cell3 is detected as a first charged battery cell and a first discharged battery cell. The
다음으로, 판단결과 제1 진단조건을 만족하지 않으면(S150, No), BMS(40)는 복수의 배터리 셀 중 결함 있는 배터리 셀이 비존재하는 것으로 진단한다(S190), Next, as a result of the determination, if the first diagnosis condition is not satisfied (S150, No), the
도 3은 다른 실시예에 따른 결함 있는 배터리 셀의 검출 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 4는 도 3의 S210 단계를 상세하게 설명하는 흐름도이고, 도 5는 도 3의 S230 단계를 상세하게 설명하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for detecting a defective battery cell according to another embodiment, FIG. 4 is a flowchart illustrating step S210 of FIG. 3 in detail, and FIG. 5 is a flowchart illustrating step S230 of FIG. 3 in detail. It is a flow chart.
이하, 도 3에서 설명하는 방법은, 충전 사이클 및 방전 사이클 각각 1회씩 수행된 이후, BMS(40)가 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 로직을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 충전 사이클 및 방전 사이클이 각각 1회씩 수행될 때마다, BMS(40)는 결함 있는 배터리 셀을 검출할 수 있다. Hereinafter, the method described with reference to FIG. 3 may include logic for the
도 3을 참고하면, 우선, 외부장치(예를 들어, 외부 충전기)의 전력으로 배터리(10)을 충전하는 충전 사이클에서, BMS(40)는 제1 충전 배터리 셀을 검출하고, 제1 바이패스 시간(△T1)을 산정한다(S210). Referring to FIG. 3 , first, in a charging cycle in which the
제1 충전 배터리 셀은 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage, Vmax)에 첫 번째로 도달한 배터리 셀을 지시할 수 있다. 충전 상한전압(Vmax)은, 배터리 셀이 위험하지 않는 범위에서 충전 가능한 최대 전압(Max Voltage)일 수 있다. 충전 상한전압(Vmax)이 높을수록 배터리 셀의 용량은 증가할 수 있으나, 과충전은 배터리 셀을 위험하게 만들 수 있다. 이에, 충전 상한전압(Vmax)은 배터리 셀 용량과 안정성을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. The first rechargeable battery cell may indicate a battery cell whose cell voltage first reaches a charge final voltage (Vmax). The charging upper limit voltage (Vmax) may be a maximum voltage (Max Voltage) that can be charged in a range in which the battery cell is not dangerous. The capacity of the battery cell may increase as the charging upper limit voltage Vmax is higher, but overcharging may make the battery cell dangerous. Accordingly, the charging upper limit voltage Vmax may be appropriately set in consideration of battery cell capacity and stability.
도 4를 참고하면, S210 단계에서, 충전 사이클이 시작되면, BMS(40)는 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage, Vmax)에 첫 번째로 도달한 제1 충전 배터리 셀의 검출 여부를 판단한다(S211, S212). Referring to FIG. 4 , in step S210 , when the charging cycle starts, the
S210 단계에서, 판단결과 제1 충전 배터리 셀이 검출되면(S212, Yes), BMS(40)는 제1 충전 배터리 셀에 대응하는 배터리 셀을 식별하고, 제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어한다(S213). In step S210, when the first rechargeable battery cell is detected as a result of the determination (S212, Yes), the
제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치는, 온 동작으로 병렬 연결된 제1 충전 배터리 셀을 배터리(10)에서 전기적으로 분리할 수 있다. 그러면, 제1 충전 배터리 셀에 공급되는 전력은 인접한 다른 배터리 셀로 바이패스되고, 제1 충전 배터리 셀을 제외한 나머지 배터리 셀의 셀 전압이 충전 상한전압에 도달할 때까지 제1 충전 배터리 셀이 과충전되는 것을 차단할 수 있다. 즉, 제1 충전 배터리 셀의 퇴화(열화)가 가속화 되는 것을 예방할 수 있다. The branch switch connected in parallel to the first rechargeable battery cell may electrically separate the first rechargeable battery cell connected in parallel from the
S210 단계에서, BMS(40)는 셀 전압이 충전 상한전압(Vmax)에 두 번째로 도달한 제2 충전 배터리 셀의 검출 여부를 판단한다(S214). In step S210, the
배터리(10)가 5개의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3, Cell4, Ce115)을 포함하고, 제3 배터리 셀(Cell3)이 제1 충전 배터리 셀로 검출된 것으로 가정하자. 그러면, BMS(40)는 제3 배터리 셀(Cell3)을 제외한 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각의 셀 전압을 모니터링하고, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각의 셀 전압 중 충전 상한전압(Vmax)에 먼저 도달한 배터리 셀을 제2 충전 배터리 셀로 검출할 수 있다. Assume that the
S210 단계에서, 판단결과 제2 충전 배터리 셀이 검출되면(S214, Yes), BMS(40)는 제1 충전 배터리 셀이 검출된 제1 충전시점(TC1)과 제2 충전 배터리 셀이 검출된 제2 충전시점(TC2) 간의 시간 간격인 제1 바이패스 시간(ΔT1= TC2 - TC1)을 산출한다(S215). In step S210, if the second rechargeable battery cell is detected as a result of the determination (S214, Yes), the
S210 단계에서, BMS(40)는 충전 사이클을 종료한다(S216). In step S210, the
제3 배터리 셀(Cell3)이 결함 있는 배터리 셀이고, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115)은 정상 범주 내에 있는 배터리 셀로 가정하자. 그러면, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각의 셀 전압은 소정의 오차 범위 내에서 동일하게 증감할 수 있다. 이때, 결함 있는 배터리 셀은, 열화(퇴화) 등에 의해 기 설정된 범위 내의 성능을 갖지 못하는 배터리 셀 일 수 있다. 정상 범주 내에 있는 배터리 셀은, 기 설정된 범위 내의 성능을 갖는 배터리 셀 일 수 있다. Assume that the third battery cell Cell3 is a defective battery cell, and the first, second, fourth, and fifth battery cells Cell1, Cell2, Cell4, and Ce115 are within normal ranges. Then, the cell voltage of each of the first, second, fourth, and fifth battery cells (Cell1, Cell2, Cell4, and Ce115) may increase or decrease equally within a predetermined error range. In this case, the defective battery cell may be a battery cell that does not have performance within a predetermined range due to deterioration (degeneration) or the like. A battery cell within a normal range may be a battery cell having performance within a predetermined range.
일 실시예에 따라, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 중 하나가 제2 충전 배터리 셀로 검출될 때, BMS(40)가 충전 사이클을 종료하더라도 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각은 가용 용량 범위에 근접하게 충전된 상태일 수 있다. 그러면, 제1 충전 배터리 셀의 퇴화(열화)가 가속화 되는 것을 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 나머지 배터리 셀들을 가용 용량까지 충전할 수 있다. According to an embodiment, when one of the first, second, fourth, and fifth battery cells Cell1, Cell2, Cell4, and Ce115 is detected as the second rechargeable battery cell, even if the
다음으로, 배터리(10)의 방전된 전력을 외부장치(예를 들어, 부하)에 공급하는 방전 사이클에서, BMS(40)는 제1 방전 배터리 셀을 검출하고, 제2 바이패스 시간(△T2)을 산정한다(S230).Next, in a discharge cycle in which the discharged power of the
제1 방전 배터리 셀은, 방전 하한전압(discharge final voltage, Vmin)에 첫 번째로 도달한 배터리 셀을 지시할 수 있다. 방전 하한전압(Vmin)은, 배터리 셀이 위험하지 않는 범위에서 방전 가능한 최저 전압(Min Voltage)일 수 있다. 방전 하한전압(Vmin)이 낮을수록 배터리 셀의 용량은 증가할 수 있으나, 과방전은 배터리 셀을 위험하게 만들 수 있다. 이에, 방전 하한전압(Vmin)은 배터리 셀 용량과 안정성을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. The first discharged battery cell may indicate a battery cell that first reaches a discharge final voltage (Vmin). The discharge lower limit voltage (Vmin) may be the lowest voltage (Min Voltage) at which the battery cell can be discharged in a non-hazardous range. As the discharge lower limit voltage (Vmin) is lowered, the capacity of the battery cell may increase, but overdischarge may make the battery cell dangerous. Accordingly, the discharge lower limit voltage Vmin may be appropriately set in consideration of battery cell capacity and stability.
도 4를 참고하면, S230 단계에서, 방전 사이클이 시작되면, BMS(40)는 방전 하한전압(Vmin)에 첫 번째로 도달한 제1 방전 배터리 셀의 검출 여부를 판단한다(S231, S232). Referring to FIG. 4 , when the discharge cycle starts in step S230 , the
S230 단계에서, 판단결과 제1 방전 배터리 셀이 검출되면(S232, Yes), BMS(40)는 제1 방전 배터리 셀에 대응하는 배터리 셀을 식별하고, 제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어한다(S233). In step S230, when the first discharge battery cell is detected as a result of the determination (S232, Yes), the
제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치는, 온 동작으로 병렬 연결된 제1 방전 배터리 셀을 배터리(10)에서 전기적으로 분리할 수 있다. 그러면, 제1 방전 배터리 셀을 제외한 나머지 배터리 셀의 셀 전압이 방전 하한전압(Vmin)에 도달할 때까지 제1 방전 배터리 셀에서 전력은 방전되지 않아, 제1 방전 배터리 셀이 과방전되는 것을 차단할 수 있다. 그로 인해, 제1 방전 배터리 셀의 퇴화(열화)가 가속화 되는 것을 예방할 수 있다. The branch switch connected in parallel to the first discharged battery cell may electrically separate the first discharged battery cell connected in parallel from the
S230 단계에서, BMS(40)는 셀 전압이 방전 하한전압(Vmin)에 두 번째로 도달한 제2 방전 배터리 셀의 검출 여부를 판단한다(S234). In step S230, the
배터리(10)가 5개의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3, Cell4, Ce115)을 포함하고, 제3 배터리 셀(Cell3)이 제1 방전 배터리 셀로 검출된 것으로 가정하자. 그러면, BMS(40)는 제3 배터리 셀(Cell3)을 제외한 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각의 셀 전압을 모니터링하고, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각의 셀 전압 중 방전 하한전압(Vmin)에 먼저 도달한 배터리 셀을 제2 방전 배터리 셀로 검출할 수 있다. Assume that the
S230 단계에서, 판단결과 제2 방전 배터리 셀이 검출되면(S234, Yes), BMS(40)는 제1 방전 배터리 셀이 검출된 제1 방전시점(TD1)과 제2 방전 배터리 셀이 검출된 제2 방전시점(TD2) 간의 시간 간격인 제2 바이패스 시간(ΔT2 = TD2 - TD1)을 산출한다(S235). In step S230, when the second discharge battery cell is detected as a result of the determination (S234, Yes), the
S230 단계에서, BMS(40)는 방전 사이클을 종료한다(S236). In step S230, the
제3 배터리 셀(Cell3)이 결함 있는 배터리 셀이고, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115)은 정상 범주 내에 있는 배터리 셀로 가정하자. 그러면, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각의 셀 전압은 소정의 오차 범위 내에서 동일하게 증감할 수 있다. Assume that the third battery cell Cell3 is a defective battery cell, and the first, second, fourth, and fifth battery cells Cell1, Cell2, Cell4, and Ce115 are within normal ranges. Then, the cell voltage of each of the first, second, fourth, and fifth battery cells (Cell1, Cell2, Cell4, and Ce115) may increase or decrease equally within a predetermined error range.
일 실시예에 따라, 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 중 하나가 제2 방전 배터리 셀로 검출될 때, BMS(40)가 방전 사이클을 종료하더라도 제1, 2, 4, 5 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell4, Ce115) 각각은 가용 용량 범위까지 방전할 수 있다. 그러면, 제1 방전 배터리 셀의 퇴화(열화)가 가속화 되는 것을 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 나머지 배터리 셀들은 가용 용량을 모두 사용할 수 있다.According to an embodiment, when one of the first, second, fourth, and fifth battery cells Cell1, Cell2, Cell4, and Ce115 is detected as the second discharged battery cell, even if the
다음으로, BMS(40)는 제1 진단조건 및 제2 진단조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S250). Next, the
다음으로, 판단결과 제1 진단조건 및 제2 진단조건을 만족하면(S250, Yes), BMS(40)는 복수의 배터리 셀 중 결함 있는 배터리 셀이 존재하는 것으로 진단한다(S270). Next, as a result of the determination, if the first diagnosis condition and the second diagnosis condition are satisfied (S250, Yes), the
일 실시예에 따라, 제1 진단조건은, 제1 충전 배터리 셀 및 제1 방전 배터리 셀이 동일한 배터리 셀을 지시하는 것일 수 있다. 제2 진단조건은, 제1 바이패스 시간(ΔT1) 및 제2 바이패스 시간(ΔT2) 중 적어도 하나가 소정의 기준시간(Tth) 이상인 조건일 수 있다. According to an embodiment, the first diagnosis condition may be that the first charged battery cell and the first discharged battery cell indicate the same battery cell. The second diagnosis condition may be a condition in which at least one of the first bypass time ΔT1 and the second bypass time ΔT2 is greater than or equal to a predetermined reference time Tth.
예를 들어, 5개의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3, Cell4, Ce115) 중에서 제3 배터리 셀(Cell3)이 제1 충전 배터리 셀 및 제1 방전 배터리 셀로 검출되었다고 가정하자. 또한, 제1 바이패스 시간(ΔT1) 및 상기 제2 바이패스 시간(ΔT2)이 소정의 기준시간(Tth) 이상이라고 가정하자. BMS(40)는 제3 배터리 셀(Cell3)을 결함 있는 배터리 셀로 검출할 수 있다. For example, it is assumed that among the five battery cells Cell1 , Cell2 , Cell3 , Cell4 , and Ce115 , a third battery cell Cell3 is detected as a first charged battery cell and a first discharged battery cell. Also, assume that the first bypass time ΔT1 and the second bypass time ΔT2 are greater than or equal to a predetermined reference time Tth. The
다른 예를 들어, 5개의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3, Cell4, Ce115) 중에서 제4 배터리 셀(Cell4)이 제1 충전 배터리 셀 및 제1 방전 배터리 셀로 검출되었다고 가정하자. 또한, 제1 바이패스 시간(ΔT1) 또는 상기 제2 바이패스 시간(ΔT2)이 소정의 기준시간(Tth) 이상이라고 가정하자. BMS(40)는 제4 배터리 셀(Cell4)을 결함 있는 배터리 셀로 검출할 수 있다. For another example, it is assumed that a fourth battery cell Cell4 among five battery cells Cell1 , Cell2 , Cell3 , Cell4 , and Ce115 is detected as a first charged battery cell and a first discharged battery cell. Also, assume that the first bypass time ΔT1 or the second bypass time ΔT2 is greater than or equal to a predetermined reference time Tth. The
다음으로, 판단결과 제1 진단조건 및 제2 진단조건을 만족하지 않으면(S250, No), BMS(40)는 복수의 배터리 셀 중 결함 있는 배터리 셀이 비존재하는 것으로 진단한다(S290), Next, as a result of the determination, if the first diagnosis condition and the second diagnosis condition are not satisfied (S250, No), the
일 실시예에 따라, 예를 들어, 5개의 배터리 셀(Cell1, Cell2, Cell3, Cell4, Ce115) 중에서 제3 배터리 셀(Cell3)이 제1 충전 배터리 셀 및 제1 방전 배터리 셀로 검출되었다고 가정하자. 그러나, 제1 바이패스 시간(ΔT1) 및 제2 바이패스 시간(ΔT2)이 소정의 기준시간(Tth) 미만이라고 가정하자. BMS(40)는 복수의 배터리 셀 중 결함 있는 배터리 셀이 비존재하는 것으로 진단할 수 있다. According to an embodiment, assume that, for example, a third battery cell Cell3 among five battery cells Cell1, Cell2, Cell3, Cell4, and Ce115 is detected as a first charged battery cell and a first discharged battery cell. However, suppose that the first bypass time ΔT1 and the second bypass time ΔT2 are less than the predetermined reference time Tth. The
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art in the field to which the present invention belongs are also the rights of the present invention. belong to the range
Claims (13)
복수의 배터리 셀 각각의 양단에 연결되어 상기 복수의 배터리 셀 각각의 셀 전압을 측정하는 셀 모니터링 IC, 그리고
충전 사이클에서 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 충전 배터리 셀을 검출하고, 방전 사이클에서 셀 전압이 방전 하한전압(discharge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 방전 배터리 셀을 검출하며, 상기 제1 충전 배터리 셀 및 상기 제1 방전 배터리 셀이 동일한 배터리 셀을 지시하는 제1 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하는 메인 제어 회로를 포함하는, 배터리 관리 시스템.A battery management system (BMS) that detects a defective battery cell in a battery including a plurality of battery cells,
A cell monitoring IC connected to both ends of each of a plurality of battery cells to measure a cell voltage of each of the plurality of battery cells, and
Detect the first charged battery cell whose cell voltage reached the charge final voltage first in the charge cycle, and the first battery cell whose cell voltage first reached the discharge final voltage in the discharge cycle. A main control circuit that detects one discharged battery cell and detects the battery cell as the defective battery cell when the first charged battery cell and the first discharged battery cell satisfy a first diagnostic condition indicating that the first discharged battery cell is the same battery cell. Including, battery management system.
상기 메인 제어 회로는,
상기 충전 사이클에서 상기 제1 충전 배터리 셀이 검출된 제1 충전시점과 셀 전압이 상기 충전 상한전압에 두 번째로 도달한 제2 충전 배터리 셀이 검출된 제2 충전시점 간의 시간 간격인 제1 바이패스 시간을 산출하고,
상기 방전 사이클에서 상기 제1 방전 배터리 셀이 검출된 제1 방전시점과 셀 전압이 상기 방전 하한전압에 두 번째로 도달한 제2 방전 배터리 셀이 검출된 제2 방전시점 간의 시간 간격인 제2 바이패스 시간을 산출하고,
상기 제1 진단조건 및 제2 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하고,
상기 제2 진단조건은,
상기 제1 바이패스 시간 및 상기 제2 바이패스 시간 중 적어도 하나가 소정의 기준시간 이상인 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.According to claim 1,
The main control circuit,
A first bi which is a time interval between a first charging time when the first rechargeable battery cell is detected and a second charging time when a second rechargeable battery cell whose cell voltage reaches the charging upper limit voltage a second time is detected in the charging cycle. Calculate pass time,
A second discharge time interval between a first discharge point at which the first discharge battery cell is detected in the discharge cycle and a second discharge time point at which a second discharge battery cell whose cell voltage reaches the discharge lower limit voltage for the second time is detected Calculate pass time,
When the first diagnosis condition and the second diagnosis condition are satisfied, the battery cell is detected as the defective battery cell;
The second diagnosis condition,
The battery management system, characterized in that at least one of the first bypass time and the second bypass time is equal to or longer than a predetermined reference time.
복수의 배터리 셀 각각에 병렬 연결되어, 온 동작으로 병렬 연결된 배터리 셀을 상기 배터리에서 전기적으로 분리하는 복수의 분기 스위치를 포함하는 바이패스 회로를 더 포함하는, 배터리 관리 시스템.According to claim 2,
A bypass circuit including a plurality of branch switches connected in parallel to each of the plurality of battery cells and electrically isolating the parallel-connected battery cells from the battery in an on operation.
상기 메인 제어 회로는,
상기 충전 사이클에서 상기 제1 충전 배터리 셀이 검출되면 상기 제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어하는, 배터리 관리 시스템.According to claim 3,
The main control circuit,
Controlling a branch switch connected in parallel to the first rechargeable battery cell to be turned on when the first rechargeable battery cell is detected in the charging cycle.
상기 메인 제어 회로는,
상기 충전 사이클에서 상기 제2 충전 배터리 셀이 검출되면 상기 충전 사이클을 종료하는, 배터리 관리 시스템. According to claim 4,
The main control circuit,
When the second rechargeable battery cell is detected in the charging cycle, the battery management system terminates the charging cycle.
상기 메인 제어 회로는,
상기 방전 사이클에서 상기 제1 방전 배터리 셀이 검출되면 상기 제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어하는, 배터리 관리 시스템.According to claim 3,
The main control circuit,
Controlling a branch switch connected in parallel to the first discharge battery cell to be turned on when the first discharge battery cell is detected in the discharge cycle.
상기 메인 제어 회로는,
상기 방전 사이클에서 상기 제2 방전 배터리 셀이 검출되면 상기 방전 사이클을 종료하는, 배터리 관리 시스템.According to claim 6,
The main control circuit,
When the second discharged battery cell is detected in the discharge cycle, the battery management system terminates the discharge cycle.
충전 사이클에서 셀 전압이 충전 상한전압(charge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계,
방전 사이클에서 셀 전압이 방전 하한전압(discharge final voltage)에 첫 번째로 도달한 제1 방전 배터리 셀을 검출하는 단계,
상기 제1 충전 배터리 셀 및 상기 제1 방전 배터리 셀이 동일한 배터리 셀을 지시하는 제1 진단조건을 만족하는지 판단하는 단계, 그리고
상기 판단결과 상기 제1 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하는 단계를 포함하는, 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법. A method for a battery management system (BMS) to detect a defective battery cell in a battery including a plurality of battery cells, comprising:
Detecting a first charged battery cell whose cell voltage reaches a charge final voltage first in a charging cycle;
detecting a first discharged battery cell whose cell voltage reaches a discharge final voltage first in a discharge cycle;
Determining whether the first charged battery cell and the first discharged battery cell satisfy a first diagnosis condition indicating the same battery cell, and
and detecting the battery cell as the defective battery cell when the first diagnosis condition is satisfied as a result of the determination.
상기 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계는,
상기 충전 사이클에서 상기 제1 충전 배터리 셀이 검출된 제1 충전시점과 상기 셀 전압이 상기 충전 상한전압에 두 번째로 도달한 제2 충전 배터리 셀이 검출된 제2 충전시점 간의 시간 간격인 제1 바이패스 시간을 산출하고,
상기 제1 방전 배터리 셀의 위치를 확인하는 단계는,
상기 방전 사이클에서 상기 제1 방전 배터리 셀이 검출된 제1 방전시점과 상기 셀 전압이 상기 방전 하한전압에 두 번째로 도달한 제2 방전 배터리 셀이 검출된 제2 방전시점 간의 시간 간격인 제2 바이패스 시간을 산출하고,
상기 제1 진단조건을 만족하는지 판단하는 단계는,
상기 제1 바이패스 시간 및 상기 제2 바이패스 시간 중 적어도 하나가 소정의 기준시간 이상인 제2 진단조건을 만족하는지 여부를 추가로 판단하고,
상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하는 단계는,
상기 판단결과 상기 제1 진단조건 및 상기 제2 진단조건을 만족하면, 상기 배터리 셀을 상기 결함 있는 배터리 셀로 검출하는, 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법. According to claim 8,
The step of detecting the first rechargeable battery cell,
A first time interval between a first charging time when the first rechargeable battery cell is detected and a second charging time when a second rechargeable battery cell whose cell voltage reaches the charging upper limit voltage a second time is detected in the charging cycle. Calculate the bypass time,
The step of confirming the location of the first discharged battery cell,
A second time interval between a first discharge point at which the first discharge battery cell is detected in the discharge cycle and a second discharge time point at which a second discharge battery cell whose cell voltage reaches the discharge lower limit voltage for the second time is detected Calculate the bypass time,
Determining whether the first diagnosis condition is satisfied,
Further determining whether at least one of the first bypass time and the second bypass time satisfies a second diagnosis condition that is greater than or equal to a predetermined reference time,
The step of detecting the defective battery cell,
and detecting the battery cell as the defective battery cell when the first diagnosis condition and the second diagnosis condition are satisfied as a result of the determination.
상기 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계는,
상기 제1 충전 배터리 셀이 발생하면 상기 제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어하고,
상기 제1 충전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치는,
온 동작으로 상기 배터리에서 상기 제1 충전 배터리 셀을 전기적으로 분리하는, 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법. According to claim 9,
The step of detecting the first rechargeable battery cell,
Controlling a branch switch connected in parallel to the first rechargeable battery cell to turn on when the first rechargeable battery cell is generated;
A branch switch connected in parallel to the first rechargeable battery cell,
A method of detecting a defective battery cell, wherein an on operation electrically disconnects the first rechargeable battery cell from the battery.
상기 제1 충전 배터리 셀을 검출하는 단계는,
상기 제2 충전 배터리 셀이 발생하면 상기 충전 사이클을 종료하는, 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법. According to claim 10,
The step of detecting the first rechargeable battery cell,
terminating the charging cycle when the second rechargeable battery cell occurs.
상기 제1 방전 배터리 셀을 검출하는 단계는,
상기 제1 방전 배터리 셀이 발생하면 상기 제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치가 턴 온 되도록 제어하고,
상기 제1 방전 배터리 셀에 병렬 연결된 분기 스위치는,
온 동작으로 상기 배터리에서 상기 제1 방전 배터리 셀을 전기적으로 분리하는, 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법.According to claim 9,
The step of detecting the first discharged battery cell,
controlling a branch switch connected in parallel to the first discharged battery cell to be turned on when the first discharged battery cell is generated;
A branch switch connected in parallel to the first discharged battery cell,
and electrically isolating the first discharged battery cell from the battery with an on operation.
상기 제1 방전 배터리 셀을 검출하는 단계는,
상기 제2 방전 배터리 셀이 발생하면 상기 방전 사이클을 종료하는, 결함 있는 배터리 셀을 검출하는 방법.
According to claim 12,
The step of detecting the first discharged battery cell,
terminating the discharge cycle when the second discharged battery cell occurs.
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