KR102287250B1 - Protecting method for battery pack and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리팩의 직병렬 연결되는 단위 이차전지 셀별 전압 변화 추이를 전압 파형의 기울기 변화를 기반으로 정밀 추적하여 이상이 관측되는 단위 이차전지 셀의 발생 시 보호 동작이 실시됨과 함께 해당 사실을 사용자에게 경고하고, 보호 동작은 해당 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도 실시하게 되는 배터리팩의 보호 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 배터리팩의 보호 방법은, 배터리팩의 직병렬 연결된 단위 이차전지 셀(cell)별 전압 변화가 개별적으로 관측되는 단계와, 상기 단위 이차전지 셀 중 사전에 설정된 이상 상태에 해당되는 단위 이차전지 셀의 관측 시 보호 동작이 실시되는 단계를 포함하고, 또한 상기 이상 상태에 해당되는 상기 단위 이차전지 셀의 관측 시 해당 사실을 사용자에게 경고하는 단계를 더 포함하여 구성된다.The present invention precisely tracks the voltage change trend for each unit secondary battery cell connected in series and parallel of the battery pack based on the change in the slope of the voltage waveform, so that the protection operation is performed when an abnormality is observed in the unit secondary battery cell, and the user recognizes the fact. to a battery pack protection method and an apparatus therefor, in which the protection operation is carried out even when the voltage of the entire battery pack is within a normal range, and the battery pack protection method according to the present invention includes: Comprising the steps of individually observing the voltage change for each connected unit secondary battery cell, and performing a protection operation when the unit secondary battery cell corresponding to a preset abnormal state among the unit secondary battery cells is observed, In addition, when the unit secondary battery cell corresponding to the abnormal state is observed, the method further includes the step of warning the user of the fact.
Description
본 발명은 배터리팩의 직병렬 연결되는 단위 이차전지 셀별 전압 변화 추이를 전압 파형의 기울기 변화를 기반으로 정밀 추적하여 이상이 관측되는 단위 이차전지 셀의 발생 시 보호 동작이 실시됨과 함께 해당 사실을 사용자에게 경고하고, 보호 동작은 해당 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도 실시하게 되는 배터리팩의 보호 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention precisely tracks the voltage change trend for each unit secondary battery cell connected in series and parallel of the battery pack based on the change in the slope of the voltage waveform, so that the protection operation is performed when an abnormality is observed in the unit secondary battery cell, and the user recognizes the fact. to a battery pack protection method and an apparatus therefor, in which the protection operation is performed even if the voltage of the entire battery pack is within the normal range.
제품군에 따른 적용 용이성이 높은 동시에 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)나 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.Secondary batteries that are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density are universal, not only in portable devices, but also in electric vehicles (EVs) and hybrid vehicles (HEVs) driven by an electric drive source. is being applied as
이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of being able to dramatically reduce the use of fossil fuels but also the fact that no by-products are generated from the use of energy.
이차전지는 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다. 일 예로서, 리튬 폴리머 이차전지의 경우 약 3.0V∼4.2V의 동작 전압을 가진다.A secondary battery can be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between components, including positive and negative current collectors, separators, active materials, electrolytes, and the like. As an example, the lithium polymer secondary battery has an operating voltage of about 3.0V to 4.2V.
따라서 전기 자동차 등에 적용되는 고출력 배터리팩을 얻기 위해 복수의 단위 이차전지 셀(cell)을 직병렬 연결하여 배터리팩을 구성한다.Therefore, in order to obtain a high-output battery pack applied to an electric vehicle or the like, a plurality of unit secondary battery cells are connected in series and parallel to form a battery pack.
그리고 이러한 배터리팩은 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함하여 구성된다.And such a battery pack is an algorithm for controlling power supply to a driving load such as a motor, measuring electrical characteristic values such as current or voltage, charging/discharging control, controlling voltage equalization, estimating SOC (State Of Charge), etc. This is applied and configured to include a BMS (Battery Management System) that monitors and controls the state of the secondary battery.
리튬 계열 배터리팩을 예로 부연 설명하면, 리튬 계열 배터릭팩 사용 시 리튬 자체의 불안정성을 제거하기 위해 배터리 보호모듈(PCM) 또는 BMS를 부착하여 사용하게 된다.To elaborate on the lithium-based battery pack as an example, when using the lithium-based battery pack, a battery protection module (PCM) or BMS is attached and used to remove the instability of lithium itself.
그러나 복수의 단위 이차전지 셀이 직병렬 연결되어 구성되는 배터리팩의 경우, 그 구조적인 특성상 배터리팩이 정상적으로 동작하는 상황에서는 별다른 보호 동작이 실시되지 않고, 비정상적인 동작을 나타내는 임계값 초과 시에만 보호 동작이 실시됨에 따라, 배터리팩에 대한 보호 기능이 지나치게 수동적인 방식으로 진행되는 측면이 있었다.However, in the case of a battery pack in which a plurality of unit secondary battery cells are connected in series and parallel, no special protection operation is performed in a situation in which the battery pack operates normally due to the structural characteristics of the battery pack, but only when a threshold value indicating abnormal operation is exceeded. As this was implemented, there was an aspect that the protection function for the battery pack proceeded in an excessively passive manner.
다시 말해 배터리팩에 대한 기존 보호 방식의 경우, 배터리팩 전체의 동작을 기준으로 보호 조건이 발생된 경우에 한해 사후 처리 방식으로 진행되고, 따라서 그 효율성의 측면에서 한계가 있었다.In other words, in the case of the existing protection method for the battery pack, only when a protection condition occurs based on the operation of the entire battery pack, the post-processing method is performed, and thus there is a limit in terms of its efficiency.
본 발명의 실시 예는 배터리팩의 직병렬 연결되는 단위 이차전지 셀별 전압 변화 추이를 전압 파형의 기울기 변화를 기반으로 정밀 추적하여 이상이 관측되는 단위 이차전지 셀의 발생 시 보호 동작이 실시됨과 함께 해당 사실을 사용자에게 경고하고, 보호 동작은 해당 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도 실시하는 배터리팩의 보호 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.The embodiment of the present invention precisely tracks the voltage change trend for each unit secondary battery cell connected in series and parallel of the battery pack based on the change in the slope of the voltage waveform to perform a protection operation when an abnormality is observed in the unit secondary battery cell. A method for protecting a battery pack in which a user is warned of the fact and the protection operation is performed even if the voltage of the entire battery pack is within a normal range and a device therefor are provided.
또한, 본 발명의 실시 예는 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도, 일부 단위 이차전지 셀에 이상이 발생한 경우 이를 사전에 발견 및 조치할 수 있게 함으로써, 해당 배터리팩이 폭발 내지 발화 등의 사고로 진행되는 현상이 사전에 차단될 수 있도록 하는 배터리팩의 보호 방법 및 이를 위한 장치를 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention enables detection and action in advance when an abnormality occurs in some unit secondary battery cells even when the voltage of the entire battery pack is within a normal range, so that the corresponding battery pack can explode or catch fire. Provided are a method for protecting a battery pack and an apparatus for the same, so that a phenomenon that proceeds as a result can be blocked in advance.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법은, 배터리팩의 직병렬 연결된 단위 이차전지 셀(cell)별 전압 변화가 개별적으로 관측되는 단계와, 상기 단위 이차전지 셀 중 사전에 설정된 이상 상태에 해당되는 단위 이차전지 셀의 관측 시 보호 동작이 실시되는 단계를 포함할 수 있다.A method for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention includes the steps of individually observing voltage changes for unit secondary battery cells connected in series and parallel of the battery pack, and detecting a preset abnormal state among the unit secondary battery cells. It may include a step of performing a protection operation when the corresponding unit secondary battery cell is observed.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법은, 상기 이상 상태에 해당되는 상기 단위 이차전지 셀의 관측 시 해당 사실을 사용자에게 경고하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention may further include warning the user of the fact when the unit secondary battery cell corresponding to the abnormal state is observed.
또한, 상기 이상 상태의 판단 기준은 상기 단위 이차전지 셀별 전압 파형의 기울기를 따르는 것일 수 있다.In addition, the criterion for determining the abnormal state may be to follow the slope of the voltage waveform for each unit secondary battery cell.
또한, 상기 이상 상태의 판단은, 전압 파형의 기울기 변화가 다른 단위 이차전지 셀들의 기울기 변화와 다르게 나타나는 특정의 단위 이차전지 셀을 이상 상태로 판단하거나, 전압 강하 또는 상승률에 따른 기울기 변화가 사전에 설정된 정상 레벨보다 큰 단위 이차전지 셀을 이상 상태로 판단하는 방식일 수 있다.In addition, the determination of the abnormal state may include determining a specific unit secondary battery cell in which the slope change of the voltage waveform is different from the slope change of other unit secondary battery cells as an abnormal state, or if the slope change according to the voltage drop or increase rate is determined in advance. It may be a method of determining a unit secondary battery cell greater than a set normal level as an abnormal state.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치는, 배터리팩의 직병렬 연결된 단위 이차전지 셀(cell)들의 전압 변화를 개별적으로 관측하는 셀 모니터링부와, 상기 단위 이차전지 셀들의 이상을 판단하기 위한 이상 판별 조건이 사전에 설정되어 상기 셀 모니터링부의 관측 정보 및 기설정된 상기 이상 판별 조건을 기반으로 상기 단위 이차전지 셀들의 이상 여부를 개별적으로 판별하는 프로세서 및 상기 프로세서의 이상 판단에 따른 제어신호에 따라 보호 처리 동작을 수행하는 보호 처리부를 포함할 수 있다.In addition, the battery pack protection device according to an embodiment of the present invention includes a cell monitoring unit for individually observing voltage changes of unit secondary battery cells connected in series and parallel of the battery pack, and determining abnormality of the unit secondary battery cells. A control signal according to the abnormal determination of the processor and the processor for individually determining whether the unit secondary battery cells are abnormal based on the observation information of the cell monitoring unit and the preset abnormality determination condition in which an abnormality determination condition is set in advance It may include a protection processing unit that performs a protection processing operation according to the .
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치는, 상기 프로세서의 이상 판단을 통한 제어신호에 따라 작동하여 상기 배터리팩의 이상 상태를 사용자에게 알리는 경고부를 더 포함할 수 있다.In addition, the battery pack protection device according to an embodiment of the present invention may further include a warning unit that operates according to a control signal through the determination of the abnormality of the processor to notify the user of the abnormal state of the battery pack.
또한, 상기 프로세서의 상기 이상 판별 조건은, 상기 단위 이차전지 셀별 전압 파형의 기울기 변화에 따른 그래프 모양을 상호 비교하는 방식이거나, 전압 강하 또는 상승률에 대한 사전 설정된 정상 레벨을 기준으로 전압 강하 또는 상승률이 상기 정상 레벨보다 크게 나타나는 단위 이차전지 셀을 이상 상태로 판단하는 방식일 수 있다.In addition, the abnormality determination condition of the processor is a method of comparing graph shapes according to a change in the slope of the voltage waveform for each unit secondary battery cell, or a voltage drop or increase rate based on a preset normal level for the voltage drop or increase rate. It may be a method of determining a unit secondary battery cell appearing larger than the normal level as an abnormal state.
본 발명의 실시 예에 따르면, 배터리팩의 직병렬 연결되는 단위 이차전지 셀별 전압 변화 추이가 전압 파형의 기울기 변화를 기반으로 정밀 추적되어 이상이 관측되는 단위 이차전지 셀의 발생 시 보호 동작이 실시됨과 함께 해당 사실이 사용자에게 경고될 수 있고, 보호 동작은 해당 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도 실시됨에 따라, 해당 배터리팩의 문제 발생 소지가 미연에 차단될 수 있게 된다.According to the embodiment of the present invention, the voltage change trend for each unit secondary battery cell connected in series and parallel of the battery pack is precisely tracked based on the change in the slope of the voltage waveform, and a protection operation is performed when a unit secondary battery cell in which an abnormality is observed occurs. Together, this fact may be warned to the user, and the protection operation is performed even if the voltage of the entire battery pack is within the normal range, so that the possibility of occurrence of a problem in the corresponding battery pack can be prevented in advance.
또한, 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도, 일부 단위 이차전지 셀에 이상이 발생한 경우 이를 사전에 발견 및 조치하게 됨으로써, 해당 배터리팩이 폭발 내지 발화 등의 사고로 진행되는 현상이 사전에 차단될 수 있게 된다.In addition, even if the voltage of the entire battery pack is within the normal range, if an abnormality occurs in some unit secondary battery cells, it is detected and taken in advance, thereby preventing the occurrence of an accident such as explosion or ignition of the battery pack in advance. can become
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법을 예시한 플로우챠트
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법에서 배터리팩의 단위 이차전지 셀별 관측되는 전압 파형이 정상 상태인 경우를 예시한 도면
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법에서 배터리팩의 단위 이차전지 셀 중 이상 전압 파형이 관측되는 상태를 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치를 예시한 구성도1 is a flowchart illustrating a method for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention;
2 is a view illustrating a case in which a voltage waveform observed for each unit secondary battery cell of the battery pack is in a normal state in the method for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention;
3 and 4 are diagrams illustrating a state in which an abnormal voltage waveform is observed among unit secondary battery cells of a battery pack in a method for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention;
5 is a configuration diagram illustrating an apparatus for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention;
이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description of the present invention is an embodiment in which the present invention may be practiced, and reference is made to the accompanying drawings shown by way of example of the embodiment. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the position or arrangement of individual components in each described embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scopes equivalent to those claimed by the claims. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.
발명에서 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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, ＂…모듈“ 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In the present invention, when a certain part “includes” a certain component in the whole, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary. In addition, the “… wealth", "… The term “module” means a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법 및 이를 위한 장치에 대해 설명한다.A method for protecting a battery pack and an apparatus therefor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 .
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법에 대해 설명한다.First, a method of protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법을 예시한 플로우챠트이다.1 is a flowchart illustrating a method for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 단계(S110)에서, 배터리팩의 직병렬 연결된 단위 이차전지 셀(cell)별 전압 변화가 개별적으로 관측된다.As shown, in step S110, the voltage change for each unit secondary battery cell connected in series and parallel of the battery pack is individually observed.
단계(S120)에서, 상기 단위 이차전지 셀 중 사전에 설정된 이상 상태에 해당되는 단위 이차전지 셀의 관측 시 보호 동작이 실시된다.In step S120 , a protection operation is performed when a unit secondary battery cell corresponding to a preset abnormal state among the unit secondary battery cells is observed.
여기서, 상기 이상 상태의 판단 기준은 상기 단위 이차전지 셀별 전압 파형의 기울기를 따르는 것일 수 있다. 예로써, 전압 파형의 기울기 변화가 다른 단위 이차전지 셀들의 기울기 변화와 다르게 나타나는 특정의 단위 이차전지 셀을 이상 상태로 판단하거나, 전압 강하 또는 상승률에 따른 기울기 변화가 사전에 설정된 정상 레벨보다 큰 단위 이차전지 셀을 이상 상태로 판단하는 방식이 사용될 수 있다.Here, the criterion for determining the abnormal state may be to follow the slope of the voltage waveform for each unit secondary battery cell. For example, a specific unit secondary battery cell in which the slope change of the voltage waveform is different from the slope change of other unit secondary battery cells is determined as an abnormal state, or a unit in which the slope change according to the voltage drop or increase rate is greater than a preset normal level. A method of determining the secondary battery cell as an abnormal state may be used.
부연 설명하면, 다수의 단위 이차전지 셀이 직병렬 연결된 구조의 배터리팩은 그 제작 조건 또는 사용 조건에 따라 일부 단위 이차전지 셀에 대한 용접 부위가 떨어질 수 있고, 이로 인해 상호 연결 상태가 유지되는 단위 이차전지 셀에만 충전 및 방전이 이루어지게 되면서, 연결이 끊긴 단위 이차전지 셀의 경우 전압 강하 또는 상승률이 정상 상태인 경우보다 크게 나타나게 된다.In detail, in a battery pack having a structure in which a plurality of unit secondary battery cells are connected in series and parallel, the welding site for some of the unit secondary battery cells may fall depending on the manufacturing conditions or usage conditions, and thus the unit in which the interconnection state is maintained. As charging and discharging are performed only in the secondary battery cells, in the case of the disconnected unit secondary battery cells, the voltage drop or increase rate is greater than that in the normal state.
또한, 이와 다른 예로써, 진동 등으로 인해 버스바에 접점 불량이 발생된 단위 이차전지 셀의 경우, 충/방전 온도에 따라 해당 단위 이차전지 셀의 전극 및 버스바가 붙었다 떨어지기를 반복하게 되고, 이에 따라 해당 단위 이차전지 셀의 전압이 출렁이게 된다.In addition, as another example, in the case of a unit secondary battery cell in which contact failure occurs on the bus bar due to vibration, etc., the electrode and the bus bar of the unit secondary battery cell repeatedly stick and fall according to the charge/discharge temperature, and accordingly The voltage of the corresponding unit secondary battery cell fluctuates.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법에서 배터리팩의 단위 이차전지 셀별 관측되는 전압 파형이 정상 상태인 경우를 예시한 도면이다.2 to 4 , FIG. 2 is a diagram illustrating a case in which a voltage waveform observed for each unit secondary battery cell of the battery pack is in a normal state in the method for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention.
그리고 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법에서 배터리팩의 단위 이차전지 셀 중 이상 전압 파형이 관측되는 상태를 예시한 도면이다.3 and 4 are diagrams illustrating a state in which an abnormal voltage waveform is observed among unit secondary battery cells of a battery pack in the method of protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention.
즉, 도 3의 경우 ①번 및 ③번 단위 이차전지 셀의 전압 파형이 이상 상태로 관측되는 상태를 예시한 것이며, 도 4의 경우 ②번,③번 및 ⑤번 단위 이차전지 셀의 전압 파형이 이상 상태로 관측되고 있는 예를 나타낸 것이다.That is, in the case of FIG. 3, the voltage waveforms of the unit secondary battery cells of ① and ③ are exemplified as abnormal states, and in the case of FIG. 4, the voltage waveforms of the secondary battery cells of ②, ③ and ⑤ units are An example in which an abnormal state is observed is shown.
본 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 방법은 이러한 단위 이차전지 셀별 전압 파형의 기울기와 그 변화를 정밀하게 추적하고, 이를 통해 다른 단위 이차전지 셀들에 비해 다른 기울기의 전압 파형이 관측되는 단위 이차전지 셀을 발견 시, 해당 배터리팩 전체의 전압은 정상 범위에 있더라도 보호 동작이 실시되게 하는 것이다.The battery pack protection method according to the present embodiment precisely tracks the slope and the change of the voltage waveform for each unit secondary battery cell, and through this, a voltage waveform with a different slope is observed compared to other unit secondary battery cells. is found, the protection operation is performed even if the voltage of the entire battery pack is within the normal range.
그리고 전기 자동차 내지 하이브리드 자동차 등의 경우, 해당 차량의 실제 환경에서는 지속 충전, 지속 방전의 조건이 아니므로, 전류값과 연계하여 기울기 모양을 판단하게 된다.In addition, in the case of an electric vehicle or a hybrid vehicle, since the conditions of continuous charging and continuous discharging are not conditions in the actual environment of the vehicle, the slope shape is determined in connection with the current value.
다시 도 1로 돌아가서, 단계(S130)에서, 상술한 이상 상태에 해당되는 단위 이차전지 셀의 관측 시 해당 사실을 사용자에게 경고하는 단계가 진행될 수 있다.Returning again to FIG. 1 , in step S130 , when the unit secondary battery cell corresponding to the above-described abnormal state is observed, a step of warning the user of the fact may be performed.
다음은 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치를 설명한다.Next, an apparatus for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 .
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치를 예시한 구성도이다.5 is a configuration diagram illustrating an apparatus for protecting a battery pack according to an embodiment of the present invention.
설명에 앞서, 본 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치는 상술한 도 1 내지 도 4에 따른 배터리팩의 보호 방법을 수행하기 위한 장치에 해당되며, 이를 기능 중심으로 구분한 구성이고, 세부 구성은 공개된 기술들을 통해 여러 다양한 형태로 구현될 수 있음을 밝혀 둔다.Prior to the description, the device for protecting the battery pack according to the present embodiment corresponds to the device for performing the method for protecting the battery pack according to FIGS. 1 to 4 described above. It should be noted that the disclosed technologies can be implemented in many different forms.
도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치는 셀 모니터링부(100), 프로세서(200) 및 보호 처리부(300)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 실시 예에 따른 배터리팩의 보호 장치는 경고부(400)를 더 포함하여 구성될 수 있다.As shown, the battery pack protection device according to the present embodiment includes a
셀 모니터링부(100)는 배터리팩(10)의 직병렬 연결된 단위 이차전지 셀(11)들의 전압 변화를 개별적으로 관측하는 기능을 한다.The
프로세서(200)는 단위 이차전지 셀(11)들의 이상을 판단하기 위한 이상 판별 조건이 사전에 설정되어 셀 모니터링부(100)의 관측 정보 및 기설정된 상기 이상 판별 조건을 기반으로 단위 이차전지 셀(11)들의 이상 여부를 개별적으로 판별한다. 여기서, 프로세서(200)의 상기 이상 판별 조건은, 단위 이차전지 셀(11)별 전압 파형의 기울기 변화에 따른 그래프 모양을 상호 비교하는 방식이거나, 전압 강하 또는 상승률에 대한 사전 설정된 정상 레벨을 기준으로 전압 강하 또는 상승률이 상기 정상 레벨보다 크게 나타나는 단위 이차전지 셀(11)을 이상 상태로 판단하는 방식이 사용될 수 있다.The
보호 처리부(300)는 프로세서의 이상 판단에 따른 제어신호에 따라 보호 처리 동작을 수행한다.The
경고부(400)는 프로세서의 이상 판단을 통한 제어신호에 따라 작동하여 배터리팩(10)의 이상 상태를 사용자에게 알리는 기능을 한다.The
상술한 도 1 내지 도 5를 참조한 설명을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리팩의 보호 방법 및 이를 위한 장치는, 배터리팩의 직병렬 연결되는 단위 이차전지 셀별 전압 변화 추이가 전압 파형의 기울기 변화를 기반으로 정밀 추적되어 이상이 관측되는 단위 이차전지 셀의 발생 시 보호 동작이 실시됨과 함께 해당 사실이 사용자에게 경고될 수 있게 하고, 이때 보호 동작은 해당 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도 실시되므로, 해당 배터리팩의 문제 발생 소지가 미연에 차단될 수 있게 한다.As can be seen through the description with reference to FIGS. 1 to 5 , the method for protecting a battery pack and an apparatus therefor according to the present invention provide a voltage waveform for each unit secondary battery cell connected in series and parallel with the battery pack. In the event of occurrence of a unit secondary battery cell that is precisely tracked based on the slope change of Since it is implemented even if there is a problem in the battery pack, it is possible to prevent the occurrence of a problem in advance.
또한, 배터리팩 전체의 전압이 정상 범위에 있더라도, 일부 단위 이차전지 셀에 이상이 발생한 경우 이를 사전에 발견 및 조치할 수 있게 함으로써, 해당 배터리팩이 폭발 내지 발화 등의 사고로 진행되는 현상이 사전에 차단될 수 있게 한다.In addition, even if the voltage of the entire battery pack is within the normal range, when an abnormality occurs in some unit secondary battery cells, it is possible to detect and take action in advance, thereby preventing the occurrence of an accident such as explosion or ignition of the battery pack in advance. to be blocked in
이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present description, specific matters such as specific components and limited embodiments and drawings have been described, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments No, various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정하여 저서는 안되며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be written, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to these claims will fall within the scope of the spirit of the present invention.
10 : 배터리팩 11 : 단위 이차전지 셀
100 : 셀 모니터링부 200 : 프로세서
300 : 보호 처리부 400 : 경고부10: battery pack 11: unit secondary battery cell
100: cell monitoring unit 200: processor
300: protection processing unit 400: warning unit
Claims (7)
상기 단위 이차전지 셀 중 사전에 설정된 이상 상태에 해당되는 단위 이차전지 셀의 관측 시 보호 동작이 실시되는 단계를 포함하되,
상기 이상 상태의 판단은, 전압 파형의 기울기 변화가 다른 단위 이차전지 셀들의 기울기 변화와 다르게 나타나는 특정의 단위 이차전지 셀을 이상 상태로 판단하고,
다른 단위 이차전지 셀들에 비해 다른 기울기의 전압 파형이 관측되는 단위 이차전지 셀을 발견 시, 해당 배터리팩 전체의 전압은 정상 범위에 있더라도 보호 동작이 실시되게 하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 보호 방법.individually observing a voltage change for each unit secondary battery cell connected in series and parallel of the battery pack;
Comprising the step of performing a protection operation when the unit secondary battery cell corresponding to a preset abnormal state among the unit secondary battery cells is observed,
In the determination of the abnormal state, it is determined that a specific unit secondary battery cell in which the slope change of the voltage waveform is different from the slope change of other unit secondary battery cells is an abnormal state,
A method of protecting a battery pack, characterized in that when a unit secondary battery cell in which a voltage waveform of a different slope is observed compared to other unit secondary battery cells is found, a protection operation is performed even if the voltage of the entire battery pack is within a normal range.
상기 이상 상태에 해당되는 상기 단위 이차전지 셀의 관측 시 해당 사실을 사용자에게 경고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 보호 방법.The method of claim 1,
The method of protecting a battery pack, further comprising: warning a user of the fact when the unit secondary battery cell corresponding to the abnormal state is observed.
상기 단위 이차전지 셀들의 이상을 판단하기 위한 이상 판별 조건이 사전에 설정되어 상기 셀 모니터링부의 관측 정보 및 기설정된 상기 이상 판별 조건을 기반으로 상기 단위 이차전지 셀들의 이상 여부를 개별적으로 판별하는 프로세서; 및
상기 프로세서의 이상 판단에 따른 제어신호에 따라 보호 처리 동작을 수행하는 보호 처리부를 포함하며,
상기 프로세서의 상기 이상 판별 조건은, 상기 단위 이차전지 셀별 전압 파형의 기울기 변화에 따른 그래프 모양을 상호 비교하는 방식이 사용되고,
다른 단위 이차전지 셀들에 비해 다른 기울기의 전압 파형이 관측되는 단위 이차전지 셀을 발견 시, 해당 배터리팩 전체의 전압은 정상 범위에 있더라도 보호 동작이 실시되게 하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 보호 장치.a cell monitoring unit for individually observing voltage changes of unit secondary battery cells connected in series and parallel of the battery pack;
a processor in which an abnormality determination condition for determining the abnormality of the unit secondary battery cells is set in advance, and individually determines whether the unit secondary battery cells are abnormal based on the observation information of the cell monitoring unit and the preset abnormality discrimination condition; and
and a protection processing unit configured to perform a protection processing operation according to a control signal according to the abnormal determination of the processor,
As the condition for determining the abnormality of the processor, a method of comparing graph shapes according to a change in the slope of the voltage waveform for each unit secondary battery cell is used,
A device for protecting a battery pack, characterized in that when a unit secondary battery cell in which a voltage waveform of a different slope is observed compared to other unit secondary battery cells is found, the protection operation is performed even if the voltage of the entire battery pack is within a normal range.
상기 프로세서의 이상 판단을 통한 제어신호에 따라 작동하여 상기 배터리팩의 이상 상태를 사용자에게 알리는 경고부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩의 보호 장치.6. The method of claim 5,
The battery pack protection device according to claim 1, further comprising a warning unit that operates according to a control signal through the determination of an abnormality of the processor to notify a user of an abnormal state of the battery pack.
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