KR20150037406A

KR20150037406A - 배터리 관리 장치 및 이를 이용한 배터리 관리 방법

Info

Publication number: KR20150037406A
Application number: KR1020130116954A
Authority: KR
Inventors: 박규하
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-08
Also published as: KR101642329B1

Abstract

본 발명에 따른 배터리 관리 장치는, 복수의 배터리 모듈 각각의 전압 값을 포함하는 상태 정보를 측정하는 모듈 상태 측정부; 및 상기 상태 정보에 따라 상기 배터리 모듈의 SOC 및 SOH를 추정하여 상기 SOC의 최대 편차가 제1 한계 편차 이상인 경우 밸런싱 시그널을 출력하고 제2 한계 편차(A) 이상인 경우 진단 시그널을 출력하되, 상기 배터리 모듈 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 상기 제2 한계 편차(A)와 비교하여 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 간의 SOH 편차(B)에 비례하는 양 만큼 보정된 제3 한계 편차(C)를 기준으로 상기 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩의 사용 과정에서 일부 배터리 모듈이 교체된 경우 교체된 배터리 모듈과 기존의 배터리 모듈 사이의 성능 차이를 감안하여 배터리 팩 및/또는 배터리 관리 장치에 대한 점검의 필요성 유무를 판단할 수 있다.

Description

배터리 관리 장치 및 이를 이용한 배터리 관리 방법{Battery management apparatus and Method for managing the battery using the same}

본 발명은 배터리 관리 장치 및 이를 이용한 배터리 관리 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 배터리 모듈의 퇴화 정도를 고려하여 진단 시그널 발생의 기준이 되는 한계 편차를 최적화하도록 구성된 배터리 관리 장치 및 이를 이용한 배터리 관리 방법에 관한 것이다.

하이브리드 자동차나 전기 자동차 등에 사용되는 배터리 팩은 복수의 배터리 모듈이 서로 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 연결되어 구성된다. 이러한 배터리 팩은 그 사용 과정에서 개개의 배터리 모듈 별로 SOC(state of charge)의 편차가 발생하게 되며 이는 배터리 팩의 성능에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

따라서, 배터리 팩의 상태를 관리하는 배터리 관리 장치는 개개의 배터리 모듈의 SOC를 지속적으로 측정하여 일정 값 이상의 편차가 발생되는 경우 편차를 없애기 위해 밸런싱 동작을 수행함으로써 편차를 제거하거나 최소화시키게 된다.

그러나, 배터리 관리 장치 또는 일부 배터리 모듈에 문제가 발생되는 경우 모듈 간의 SOC 편차가 기준 값(제1 한계 편차)을 넘어서는 경우에도 밸런싱 동작이 정상적으로 수행되지 않아 배터리 모듈 간의 SOC 편차가 더욱 커질 수 있다.

이 경우 배터리 팩 및/또는 배터리 관리 장치에 대한 점검이 필요하므로, 배터리 관리 장치는 일반적으로 SOC 편차가 상기 제1 기준 값을 넘어서 특정 값(제2 한계 편차)에 도달하면 진단 시그널을 출력하도록 설정됨으로써 사용자가 배터리 팩 및 배터리 관리 장치에 대한 점검의 필요성을 인지할 수 있도록 한다.

한편, 배터리 팩은 일부 배터리 모듈의 성능 저하나 고장 등이 발생하는 경우 해당 배터리 모듈만을 교체하여 사용할 수 있는데, 이 경우 교체된 새로운 배터리는 교체되지 않은 기존 배터리보다 퇴화의 진행 정도가 크므로 배터리 모듈 사이의 SOC 편차는 더욱 커질 수 밖에 없다.

따라서, 배터리 팩의 효율적인 사용을 위해서는 일부 배터리 모듈의 교체가 있는 경우 교체되지 않은 기존의 배터리 모듈의 퇴화 정도를 고려하여 진단 시그널을 발생시킬 수 있는 배터리 관리 장치가 요구된다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 장치는, 복수의 배터리 모듈 각각의 전압 값을 포함하는 상태 정보를 측정하는 모듈 상태 측정부; 및 상기 상태 정보에 따라 상기 배터리 모듈의 SOC 및 SOH를 추정하여 상기 SOC의 최대 편차가 제1 한계 편차 이상인 경우 밸런싱 시그널을 출력하고 제2 한계 편차(A) 이상인 경우 진단 시그널을 출력하되, 상기 배터리 모듈 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 상기 제2 한계 편차(A)와 비교하여 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 간의 SOH 편차(B)에 비례하는 양 만큼 보정된 제3 한계 편차(C)를 기준으로 상기 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.

상기 SOH 편차(B)는, 상기 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 사이의 SOH 최대 편차 또는 기존의 배터리 모듈의 평균 SOH와 새로운 배터리 모듈의 SOH 사이의 편차일 수 있다.

상기 제2 한계 편차는 제1 한계 편차보다 큰 값을 갖고, 상기 제3 한계 편차는 제2 한계 편차보다 큰 값을 가질 수 있다.

상기 A, B 및 C는, C(%) = [A + (aⅹB)](%) (단, 0 < a ≤ 1)를 만족할 수 있다.

상기 상태 정보는, 상기 배터리 모듈의 온도 값 및 배터리 모듈에 흐르는 전류 값 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 SOC를 추정하는 SOC 추정부; 상기 배터리 모듈의 SOH를 추정하는 SOH 추정부; 및 상기 SOC의 최대 편차가 제1 한계 편차 이상인 경우 밸런싱 시그널을 출력하고, 상기 SOC의 최대 편차가 제2 한계 편차 이상인 경우 진단 시그널을 출력하되 상기 배터리 모듈 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 상기 제2 한계 편차와 비교하여 상기 SOH의 편차에 비례하는 양만큼 보정된 제3 한계 편차를 기준으로 상기 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 제어신호 출력부를 포함할 수 있다.

상기 배터리 관리 장치는, 상기 밸런싱 시그널에 따라 상기 배터리 모듈 간의 전압 밸런싱을 수행하는 밸런싱부를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 관리 장치는, 상기 진단 시그널에 따라 배터리 모듈 및 배터리 관리 장치 중 적어도 어느 하나에 대한 점검의 필요성을 사용자가 인지할 수 있도록 진단 시그널을 표시하는 진단 시그널 표시부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 방법은, 복수의 배터리 모듈의 SOC 및 SOH를 추정하는 단계; 상기 SOC의 최대 편차를 제1 한계 편차와 비교하여 밸런싱 시그널의 출력 여부를 결정하는 단계; 상기 SOC의 최대 편차를 상기 제2 한계 편차(A)와 비교하여 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 단계; 및 상기 복수의 배터리 모듈 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 새로운 배터리 모듈과 기존의 배터리 모듈 간의 SOH 편차(B)에 비례하는 양 만큼 상기 제2 한계 편차(A)를 보정하여 제3 한계 편차(C)를 얻는 단계 포함한다.

상기 SOH 편차(B)는, 상기 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 사이의 SOH 최대 편차 또는 기존의 배터리 모듈의 평균 SOH와 새로운 배터리 모듈의 SOH 사이의 편차에 해당할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배터리 팩의 사용 과정에서 일부 배터리 모듈이 교체된 경우 교체된 배터리 모듈과 기존의 배터리 모듈 사이의 성능 차이를 감안하여 배터리 팩 및/또는 배터리 관리 장치에 대한 점검의 필요성 유무를 판단할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 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 관리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 한계 편차를 최적화하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 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 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 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.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)는 모듈 상태 측정부(1), 제어부(2), 밸런싱부(3) 및 진단 시그널 표시부(4)를 포함하는 것으로서, 복수의 배터리 모듈(M1~M3)을 포함하는 배터리 팩(P)과 연결되어 배터리 팩(P)의 충방전을 관리한다.

상기 모듈 상태 측정부(1)는 배터리 모듈(M1~M3) 각각의 전압을 측정하는 전압 센싱부(1a) 및/또는 배터리 모듈(M1~M3)에 흐르는 전류를 측정하는 전류 센싱부(1b)를 포함하며, 배터리 모듈(M1~M3)의 발열 상태를 측정하는 온도 센싱부(1c)를 더 포함할 수도 있다.

즉, 상기 모듈 상태 측정부(1)는 배터리 모듈(M1~M3) 각각의 전압 값 및/또는 배터리 모듈(M1~M3)에 흐르는 전류 값을 포함하는 상태 정보를 제어부(2)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 모듈 상태 측정부(1)는 전압 값 및/또는 전류 값 이외에 배터리 모듈(M1~M3)의 온도에 관한 정보를 추가적으로 더 제공할 수도 있다.

상기 모듈 상태 측정부(1)를 통해 측정된 배터리 모듈(M1~M3) 각각의 상태에 관한 정보들은 이하 설명할 바와 같이 제어부(2)에 제공되어 배터리 모듈(M1~M3)의 SOC(state of charge) 및 SOH(state of health)를 포함하는 다양한 정보를 산출하는데 이용된다.

상기 제어부(2)는 모듈 상태 측정부(1)에 의해 측정된 전압을 포함하는 다양한 상태 정보들을 이용하여 배터리 모듈(M1~M3) 각각의 SOC 및 SOH를 추정하고 추정된 SOC 및 SOH 값에 따라 소정의 제어신호를 출력하는 것으로서, SOC 추정부(2a), SOH 추정부(2b), 제어신호 출력부(2c) 및 메모리부(2d)를 포함한다.

상기 SOC 추정부(2a)는 모듈 상태 측정부(1)에 의해 측정된 전압 및/또는 전류에 관한 정보를 이용하여 배터리 모듈(M1~M3) 각각의 SOC를 추정할 수 있으며, 추정된 SOC 값은 메모리부(2d)에 저장된다. 또한, 상기 SOC 추정부(2a)는 모듈 상태 측정부(1)로부터 배터리 모듈(M1~M3)의 온도에 관한 정보가 추가적으로 제공되는 경우 이를 활용하여 추정된 SOC 값을 보정(calibration)하거나, 이를 SOC의 추정 연산에 직접 활용할 수도 있다. 이러한 상태 정보들을 활용하여 SOC를 추정하는 방법에 대해서는 다양한 방법들이 공지되어 있으므로 SOC 추정 방법에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 SOH 추정부(2b)는 모듈 상태 측정부(1)에 의해 측정된 상태 정보를 이용하여 배터리 모듈(M1~M3)의 SOH를 추정할 수 있으며, 추정된 SOH 값은 메모리부(2d)에 저장된다. 또한, 상기 SOC 추정부(2a)와 마찬가지로, SOH 추정부(2b) 역시 배터리 모듈(M1~M3)의 온도에 관한 상태 정보를 추가적으로 활용함으로써 좀 더 정확한 SOH 값을 추정할 수도 있다.

이러한 상태 정보들을 활용하여 SOH를 추정하는 방법에 대해서는 다양한 방법이 있으며, 그 일 예로서 퇴화 정도에 따른 SOC의 값을 알고 있는 배터리의 온도에 따른 SOC-SOH 테이블을 메모리부(1d)에 미리 저장한 후 배터리 모듈(M1~M3)로부터 측정된 SOC 및 온도를 맵핑하여 SOH를 산출하는 방법을 들 수 있다. 그 외에도 배터리의 SOH 추정 방법으로는 공지된 다양한 방법들이 사용될 수 있는 것이므로 여기서는 SOH의 추정을 위한 다양한 방법에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 제어신호 출력부(2c)는 메모리부(2d)에 저장된 SOC 값을 이용하여 밸런싱 시그널의 출력 여부 및 진단 시그널의 출력 여부를 결정한다. 또한, 상기 제어신호 출력부(2c)는 배터리 모듈(M1~M3) 중 일부가 퇴화나 고장으로 인해 신품으로 교체된 경우 메모리부(2d)에 저장된 SOH 값, 즉 교체되지 않은 기존의 배터리의 SOH 값을 이용하여 진단 시그널 출력 여부를 결정하는 기준 값을 변경한다.

좀 더 구체적으로, 상기 제어신호 출력부(2c)는 메모리부(2d)에 저장된 SOC 값을 이용하여 배터리 모듈(M1~M3)의 SOC 최대 편차를 산출한 후, 이를 메모리부(2d)에 저장된 제1 한계 편차 값과 비교하여 밸런싱 시그널의 출력 여부를 결정한다.

즉, 상기 제어신호 출력부(2c)는 SOC 최대 편차가 제1 한계 편차 이상인 경우 밸런싱 시그널을 출력함으로써 배터리 모듈(M1~M3) 사이의 SOC 편차를 없애거나 최소화한다. 상기 제1 한계 편차는 사용되는 배터리 모듈(M1~M3)의 종류에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 제어신호 출력부(2c)는 배터리 모듈(M1~M3) 사이의 SOC 최대 편차를 메모리부(2d)에 저장된 제2 한계 편차 값(A)과 비교하여 진단 시그널의 출력 여부를 결정한다. 여기서, 상기 제2 한계 편차 값(A)은 제1 한계 편차 값보다 큰 값으로 설정되며, 제1 한계 편차의 경우와 마찬가지로 사용되는 배터리 모듈(M1~M3)의 종류에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.

즉, 상기 제어신호 출력부(2c)는 SOC 최대 편차가 제2 한계 편차(A) 이상인 경우 배터리 모듈(M1~M3)에 이상이 있거나 배터리 관리 장치(10) 자체에 이상이 있는 것으로 인식하고 진단 시그널을 출력한다.

이는, 예를 들어, 배터리 모듈(M1~M3) 자체에 문제가 생겨 충/방전이 정상적으로 이루어지지 않거나 배터리 관리 장치(10)의 밸런싱 기능에 이상이 생겨 배터리 모듈 간의 SOC 편차가 점점 커지는 경우 사용자가 배터리 시스템을 점검할 수 있도록 하기 위함이다.

그러나, 일부 배터리 모듈(M1~M3)이 신품으로 교체된 경우 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 사이에는 SOH의 차이(B)가 존재하게 되는데, 이러한 SOH의 차이로 인해 배터리 관리 장치(10)가 정상적인 밸런싱 기능을 수행하는 경우에도 배터리 모듈 사이에는 어느 정도의 SOC 편차가 발생할 수 밖에 없다.

상기 제어신호 출력부(2c)는 이러한 SOC 편차(B)를 보상하기 위해 기존의 제2 한계 편차 값(A)을 보정함으로써 산출된 제3 한계 편차 값(C)을 기준으로 진단 시그널 출력 여부를 결정한다.

여기서, 상기 제3 한계 편차 값(C)은 신품 배터리 모듈과 기존의 배터리 모듈 사이의 SOH 편차(B)를 반영하여 산출된 값으로서, 상기 SOH 편차(B)에 비례하는 값을 제2 한계 편차 값(A)에 더한 값에 해당한다. 즉, C(%) = [A + (aⅹB)](%) (단, 0 < a ≤ 1) 이다. 또한, 상기 SOH 편차(B)는 신품 배터리 모듈과 기존의 배터리 모듈 사이의 SOH 최대 편차 또는 기존의 배터리 모듈의 평균 SOH와 신품 배터리 모듈의 SOH 사이의 편차를 의미 하는 것이다.

배터리 모듈(M1~M3)의 일부 교체가 있는 경우 제어신호 출력부(2c)가 진단 시그널 출력의 기준이 되는 한계 편차를 최적화하는 구체적인 과정에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.

상기 메모리부(2d)는 모듈 상태 측정부(1)에서 측정된 전압 등의 상태 정보, SOC 추정부(2a)에서 추정된 SOC 추정 값, SOH 추정부(2b)에서 추정된 SOH 추정 값, 밸런싱 시그널 출력 여부의 기준이 되는 제1 한계 편차, 진단 시그널 출력 여부의 기준이 되는 제2 한계 편차 및 SOH의 맵핑을 위한 정보 등을 저장한다.

상기 메모리부(2d)에 저장된 정보들은 SOC 추정부(2a), SOH 추정부(2b) 및 제어신호 출력부(2c)에 제공됨으로써 SOC의 추정, SOH의 추정 및 다양한 제어신호의 출력 여부의 결정에 활용된다.

한편, 상기 밸런싱부(3)는 제어신호 출력부(2c)로부터 출력된 밸런싱 시그널에 따라 각 배터리 모듈(M1~M3) 사이의 SOC 편차를 없애거나 최소화하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 SOC의 조정이 필요한 배터리 모듈(M1~M3)을 방전시킬 수 있도록 구성된 선택적 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

상기 진단 시그널 포시부(4)는 제어신호 출력부(2c)로부터 출력된 진단 시그널에 따라 시각적 및/또는 청각적으로 사용자에게 진단이 필요함을 알린다.

다음은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 진단 시그널 출력을 위한 한계 편차의 최적화 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 한계 편차를 최적화하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 특정 시점에서 산출된 3개의 배터리 모듈(M1~M3) 각각의 SOC 값은 서로 다르며, 최대 편차는 D1에 해당한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 배터리 관리 장치(10)는 D1 값이 제1 한계 편차 이상인 경우 배터리 모듈(M1~M3)의 SOC를 균일하게 하기 위한 밸런싱 동작을 수행하고, 제2 한계 편차 이상인 경우 진단 시그널을 통해 사용자에게 진단이 필요함을 알린다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 예를 들어 상기 배터리 모듈 중 어느 하나(M2)가 신품(M4)으로 교체된 경우 신품(M4)의 SOH는 100%인 반면 기존의 배터리 모듈(M1,M3)의 SOH는 (100-d)(%)(단, 0 < d < 100)에 불과하므로 (D1+d)=D 만큼의 SOC 최대 편차가 발생하게 된다.

다음으로, 도 4를 참조하면, 예를 들어 상기 배터리 관리 장치(10)가 갖는 제2 한계 편차가 30%로 설정되어 있고, d 값이 15%로 추정된 경우 모듈 교체 시점 이후의 진단 시그널 발생 기준(제3 한계 편차)은 45%가 된다.

즉, 상기 배터리 관리 장치(10)는 모듈 교체 시점 이전에는 배터리 모듈 상호 간의 SOC 최대 편차가 30%이 이상인 경우 진단 시그널을 발생시키나, 모듈 교체 시점 이후에는 기존의 배터리 모듈의 퇴화 정도를 고려하여 SOC 최대 편차가 45% 이상이 되어야만 진단 시그널을 발생시킨다.

다음은, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 나타내는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 배터리 모듈(M1~M3)의 SOC 및 SOH를 추정하는 단계(S1), 밸런싱 시그널의 출력 여부를 결정하는 단계(S2), 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 단계(S3) 및 한계 편차를 보정하는 단계(S4)를 포함한다.

상기 S1 단계는 복수의 배터리 모듈(M1~M3)에 대한 상태 정보, 즉 전압, 전류 및 온도를 포함하는 다양한 정보를 이용하여 배터리 모듈 각각의 SOC 및 SOH 값을 추정하는 단계이다. 여기서, 상기 SOC 및 SOH의 추정 단계는 추정된 값을 메모리부(2d)에 저장하는 단계를 포함하는 개념일 수 있다.

상기 S2 단계는, 추정된 SOC의 최대 편차, 즉 복수의 배터리 모듈(M1~M3) 사이의 최대 편차를 미리 저장된 제1 한계 편차와 비교하여 밸런싱 시그널의 출력 여부를 결정하는 단계이다.

상기 S3 단계는, 추정된 SOC의 최대 편차를 제2 한계 편차(A)와 비교하여 진단 시그널, 즉 배터리 모듈(M1~M3) 및/또는 배터리 관리 장치(10)에 대한 점검이 요구됨을 알리는 신호의 출력 여부를 결정하는 단계이다.

상기 S4 단계는, 복수의 배터리 모듈(M1~M3) 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 배터리 모듈 간의 SOH 편차(B)에 비례하는 양 만큼 제2 한계 편차(A)를 보정하여 새로운 기준인 제3 한계 편차(C)를 얻는 단계이다. 앞서, 설명한 바와 같이, 상기 SOH 편차(B)는 신품 배터리 모듈과 기존의 배터리 모듈 사이의 SOH 최대 편차 또는 기존의 배터리 모듈의 평균 SOH와 신품 배터리 모듈의 SOH 사이의 편차를 의미하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10) 및 이를 이용한 배터리 관리 방법에 따르면, 일부 배터리 모듈(M1~M3)이 교체됨에 따라 모듈 상호간의 SOH 편차가 발생되는 경우 이를 고려하여 진단 시그널 발생 기준을 보정함으로써 배터리 팩(P)의 효율적인 사용을 가능하게 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(10)에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기 보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.

즉, 각각의 구성요소들은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명이 목적으로 하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 한다. 뿐만 아니라, 구성요소의 기능을 비교하였을 때 서로 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 구성요소의 명칭의 일치 여부와 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.

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.

P: 배터리 팩 M1~M3: 배터리 모듈
10: 배터리 관리 장치 1: 모듈 정보 측정부
1a: 전압 센싱부 1b: 전류 센싱부
1c: 온도 센싱부 2: 제어부
2a: SOC 추정부 2b: SOH 추정부
2c: 제어신호 출력부 2d: 메모리부
3: 밸런싱부 4: 진단 시그널 표시부

Claims

복수의 배터리 모듈 각각의 전압 값을 포함하는 상태 정보를 측정하는 모듈 상태 측정부; 및
상기 상태 정보에 따라 상기 배터리 모듈의 SOC 및 SOH를 추정하여 상기 SOC의 최대 편차가 제1 한계 편차 이상인 경우 밸런싱 시그널을 출력하고 제2 한계 편차(A) 이상인 경우 진단 시그널을 출력하되, 상기 배터리 모듈 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 상기 제2 한계 편차(A)와 비교하여 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 간의 SOH 편차(B)에 비례하는 양 만큼 보정된 제3 한계 편차(C)를 기준으로 상기 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 제어부를 포함하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 SOH 편차(B)는,
상기 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 사이의 SOH 최대 편차 또는 기존의 배터리 모듈의 평균 SOH와 새로운 배터리 모듈의 SOH 사이의 편차인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 한계 편차는 제1 한계 편차보다 큰 값을 갖고,
상기 제3 한계 편차는 제2 한계 편차보다 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 A, B 및 C는,
C(%) = [A + (aⅹB)](%) (단, 0 < a ≤ 1)를 만족하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 상태 정보는,
상기 배터리 모듈의 온도 값 및 배터리 모듈에 흐르는 전류 값 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 SOC를 추정하는 SOC 추정부;
상기 배터리 모듈의 SOH를 추정하는 SOH 추정부; 및
상기 SOC의 최대 편차가 제1 한계 편차 이상인 경우 밸런싱 시그널을 출력하고, 상기 SOC의 최대 편차가 제2 한계 편차 이상인 경우 진단 시그널을 출력하되 상기 배터리 모듈 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 상기 제2 한계 편차와 비교하여 상기 SOH의 편차에 비례하는 양만큼 보정된 제3 한계 편차를 기준으로 상기 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 제어신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸런싱 시그널에 따라 상기 배터리 모듈 간의 전압 밸런싱을 수행하는 밸런싱부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 진단 시그널에 따라 배터리 모듈 및 배터리 관리 장치 중 적어도 어느 하나에 대한 점검의 필요성을 사용자가 인지할 수 있도록 진단 시그널을 표시하는 진단 시그널 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 장치.
복수의 배터리 모듈의 SOC 및 SOH를 추정하는 단계;
상기 SOC의 최대 편차를 제1 한계 편차와 비교하여 밸런싱 시그널의 출력 여부를 결정하는 단계;
상기 SOC의 최대 편차를 상기 제2 한계 편차(A)와 비교하여 진단 시그널의 출력 여부를 결정하는 단계; 및
상기 복수의 배터리 모듈 중 일부가 새로운 배터리 모듈로 교체된 경우 새로운 배터리 모듈과 기존의 배터리 모듈 간의 SOH 편차(B)에 비례하는 양 만큼 상기 제2 한계 편차(A)를 보정하여 제3 한계 편차(C)를 얻는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.
제9항에 있어서,
상기 SOH 편차(B)는,
상기 기존의 배터리 모듈과 새로운 배터리 모듈 사이의 SOH 최대 편차 또는 기존의 배터리 모듈의 평균 SOH와 새로운 배터리 모듈의 SOH 사이의 편차인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
제9항에 있어서,
상기 제2 한계 편차는 제1 한계 편차보다 큰 값을 갖고,
상기 제3 한계 편차는 제2 한계 편차보다 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
제9항에 있어서,
상기 A, B 및 C는,
C(%) = [A + (aⅹB)](%) (단, 0 < a ≤ 1)를 만족하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.