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KR102570266B1 - 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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KR102570266B1
KR102570266B1 KR1020180101560A KR20180101560A KR102570266B1 KR 102570266 B1 KR102570266 B1 KR 102570266B1 KR 1020180101560 A KR1020180101560 A KR 1020180101560A KR 20180101560 A KR20180101560 A KR 20180101560A KR 102570266 B1 KR102570266 B1 KR 102570266B1
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battery pack
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soc
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전창윤
송수빈
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

다양한 실시예들에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 별 SOC(State Of Charge) 변화량 및 밸런싱(Balancing)양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법은, 상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 확인하는 SOC 확인 단계; 상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 확인하는 밸런싱 확인 단계; 및 상기 확인된 SOC 변화량 및 상기 확인된 밸런싱양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락 여부를 결정하는 내부 단락 결정 단계;를 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램{METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR DIAGNOSING AN INTERNAL SHORT OF A BATTERTY PACK}
본 발명의 실시예들은 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 배터리 팩의 셀 별 SOC 변화량 및 밸런싱양에 기초하여 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 것을 특징으로 한다.
오늘날 전기자동차 및 에너지 저장장치 기술 등의 발달과 더불어 배터리 팩 관련 기술들이 개발되고 있다. 특히 배터리 팩의 충전, 방전 및 관리를 위해 배터리 팩의 상태를 파악하는 기술들이 개발되고 있는 추세이다.
배터리 팩의 내부 단락을 확인하기 위해서 종래 기술들은 충전 중의 전압 및/또는 전류의 증감 패턴, 충방전 효율 등을 파악하는 방법을 제안하였다. 그러나 이러한 방법들은 등가저항 대비 용량이 작아서 전압, 전류 및 온도 등에 민감하게 반응하는 소형 배터리 팩 및/또는 셀에 적합한 방법으로, 대용량 배터리 팩의 내부 단락을 확인하는 방법으로 사용하기에는 부적합한 측면이 있었다.
본 발명은 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩의 내부 단락 여부를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 하고자 한다.
특히 본 발명은 배터리 팩의 휴지 상태 및 동작 상태를 모두 고려하여 배터리 팩의 내부 단락 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 각 상태의 지속시간을 고려하여 판단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 별 SOC(State Of Charge) 변화량 및 밸런싱(Balancing)양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법은, 상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 확인하는 SOC 확인 단계; 상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 확인하는 밸런싱 확인 단계; 및 상기 확인된 SOC 변화량 및 상기 확인된 밸런싱양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락 여부를 결정하는 내부 단락 결정 단계;를 포함할 수 있다.
이때 상기 제1 상태는 상기 배터리 팩의 휴지상태에 대응되는 상태일 수 있다.
상기 SOC 확인 단계는 상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출하는 단계; 및 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 상기 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 상기 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정하는 단계는 상기 적어도 하나의 배터리 셀들의 SOC 변화량의 평균값과 상기 추출된 셀의 SOC 변화량의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 결정할 수 있다.
상기 제2 상태는 상기 배터리 팩의 동작상태에 대응되는 상태일 수 있다.
상기 밸런싱 확인 단계는 상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은 셀을 추출하는 단계; 및 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 밸런싱 확인 단계는 상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 큰 셀을 추출하는 단계; 및 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는 단계는 상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀들의 밸런싱양의 평균값과 상기 추출된 셀의 밸런싱양의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 결정할 수 있다.
상기 배터리 팩의 단락을 진단하는 방법은 상기 내부 단락 결정 단계 이전에, 상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 시간의 총 합인 제1 시간 및 상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 시간의 총 합인 제2 시간을 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 내부 단락 결정 단계는 상기 확인된 SOC 변화량에 상기 제1 시간을 곱한 값 및 상기 확인된 밸런싱양에 상기 제2 시간을 곱한 값의 합이 소정의 임계값을 초과하는 경우 상기 배터리 팩의 내부단락이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 별 SOC(State Of Charge) 변화량 및 밸런싱(Balancing)양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 확인하고, 상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 확인하고, 상기 확인된 SOC 변화량 및 상기 확인된 밸런싱양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락 여부를 결정할 수 있다.
상기 제1 상태는 상기 배터리 팩의 휴지상태에 대응되는 상태이고, 상기 제어부는 상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출하고, 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 상기 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 적어도 하나의 배터리 셀들의 SOC 변화량의 평균값과 상기 추출된 셀의 SOC 변화량의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 결정할 수 있다.
상기 제2 상태는 상기 배터리 팩의 동작상태에 대응되는 상태이고, 상기 제어부는 상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은 셀을 추출하고, 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다.
상기 제2 상태는 상기 배터리 팩의 동작상태에 대응되는 상태이고, 상기 제어부는 상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 큰 셀을 추출하고, 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀들의 밸런싱양의 평균값과 상기 추출된 셀의 밸런싱양의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 시간의 총 합인 제1 시간 및 상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 시간의 총 합인 제2 시간을 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 확인된 SOC 변화량에 상기 제1 시간을 곱한 값 및 상기 확인된 밸런싱양에 상기 제2 시간을 곱한 값의 합이 소정의 임계값을 초과하는 경우 상기 배터리 팩의 내부단락이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩의 내부 단락 여부를 보다 정확하게 파악할 수 있다.
특히 배터리 팩의 휴지 상태 및 동작 상태를 모두 고려하여 배터리 팩의 내부 단락 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 각 상태의 지속시간을 고려하여 판단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 서로 다른 두 상태에 대해서 각각의 상태에 적합한 방식으로 이상 유무를 판단하고, 판단 결과를 상호 보완적으로 사용함으로써 내부 단락 여부 판단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명을 일 실시예에 다른 배터리 팩의 내부 단락 진단 시스템의 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 SOC 변화량을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 제어부가 밸런싱양을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4, 도 5, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치에 의해 수행되는 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시 예로부터 다른 실시 예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 즉 설명된 특정 세부사항들은 단순한 예시이다. 특정 구현들은 이러한 예시적인 세부사항들로부터 변할 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 계속 고려될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 다른 배터리 팩(200)의 내부 단락 진단 시스템의 구성을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)및 진단 대상인 배터리 팩(200)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)는 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 확인하고, 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 확인하여 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 결정할 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)는 통신부(110), 제어부(120), 메모리(130) 및 표시부(140)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(110)는 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)와 다른 장치간의 통신 연결을 구성하고, 구성된 통신 연결을 통해 데이터를 송수신 할 수 있다.
가령 통신부(110)는 배터리 팩(200)을 관리하는 사용자 단말(미도시)에 배터리의 내부 단락에 관한 정보를 전송하고, 이에 대응하는 사용자의 입력을 수신할 수 있다. 물론 통신부(110)는 배터리 팩(200)과 데이터를 송수신 할 수도 있다.
한편 통신부(110)는 다양한 통신 방식에 따라 다양한 장치들(가령 전술한 사용자 단말(미도시) 또는 배터리 팩(200))과 데이터를 송수신 할 수 있다. 가령 통신부(110)는 블루투스(Bluetooth)통신 방식, 와이파이(Wi-Fi)통신 방식, 지그비(Zigbee)통신 방식 및 NFC 통신 방식 중 어느 하나의 방식으로 다양한 장치들과 데이터를 송수신 할 수 있다. 또한 통신부(110)는 CAN(Controller Area Network) 통신 방식, RS485 통신 방식, RS232 통신 방식, RS422 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식으로 다양한 장치들과 데이터를 송수신 할 수도 있다. 다만 전술한 통신방식들은 예시적인 것으로, 두 장치 간에 데이터를 송수신 하기 위한 통신 방식이라면 비제한적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)으로부터 다양한 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 진단할 수 있다. 가령 제어부(120)는 배터리 팩(200)으로부터 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 배터리 팩(200)의 SOC 변화량에 관한 정보를 수신할 수 있다. 이때 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함된 복수의 셀 별 SOC 변화량 및 배터리 팩(200) 제1 상태에 머무른 시간의 총 합을 수신할 수 있다. 제어부(120)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술한다.
제어부(120)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메모리(130)는 제어부(120)가 처리하는 데이터, 명령어(instructions), 프로그램, 프로그램 코드, 또는 이들의 결합 등을 일시적 또는 영구적으로 저장할 수 있다. 이와 같은 메모리(130)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비-소멸성 대용량 기록장치(Permanent Mass Storage Device)를 포함할 수 있다. 또한 메모리(130)는 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시부(140)는 제어부(120)의 제어에 따라, 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)의 동작 상태 등과 같은 정보를 표시할 수 있다.
이 때 표시부(140)는 상술한 정보를 문자 또는 도형으로 표시하는 표시수단을 포함할 수 있다. 이 때 표시수단은 가령 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liqu-id Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diode) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
한편 표시부(140)는 상술한 정보를 색, 점멸 빈도 및/또는 횟수로 표시하는 표시수단을 포함할 수도 있다. 가령 표시수단은 복수개의 LED(Light Emitting Diode)로 구성되어, 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 점멸 빈도로 표시할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
표시부(140)에 의해 표시되는 정보는 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)의 제어부(120)에 의해 생성되거나, 제어부(120)가 배터리 팩(200) 또는 사용자 단말(미도시)로부터 획득한 것일 수 있다.
선택적 실시예에서, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)의 표시부(140)는 생략될 수 있다. 이러한 경우, 배터리 팩(200)의 내부 단락에 관한 정보는 사용자 단말(미도시) 등에 표시될 수 있다.
한편 도면에는 도시되지 않았지만, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)는 배터리 팩(200)과의 유선 연결을 위한 포트(미도시)를 포함할 수 있다. 이때 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)는 이와 같은 포트(미도시)를 통하여 배터리 팩(200)으로부터 전원을 공급받을 수 있다. 물론 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)는 배터리 팩(200)과 구분되는 별도의 전원에 연결될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)는 배터리 팩(200)에 포함되는 장치일 수 있다. 바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법은 배터리 팩(200)에 포함된 각 구성에 의해 수행될 수 있다. 가령 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법은 배터리 팩(200)에 포함된 MCU 및/또는 BMS에 의해 수행될 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위하여 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)가 도 1에 도시된 바와 같이 별도로 구성되는 것을 전제로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 전술한 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)의 진단 대상으로, 충전 및 방전이 가능한 적어도 하나의 셀을 포함할 수 있다. 이때 셀은 예컨대 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 적어도 하나의 셀은 셀 상호간에 직렬로 연결될 수 있다. 배터리 팩(200)에 포함되는 셀의 수량은 배터리 팩(200)에 요구되는 출력 전압 및 전력 저장 용량에 따라서 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 전술한 적어도 하나의 셀의 관리를 위한 BMS(미도시)를 포함할 수 있다. 이 때 BMS(미도시)는 하나 이상의 셀의 상태를 파악하고, 파악된 상태를 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)로 전송할 수 있다. 예컨대, BMS(미도시)는 하나 이상의 단위 전지의 전류, 전압, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태(State of Charge, SOC), 밸런싱양 등을 확인하고, 이를 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)로 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, BMS(미도시)는 후술하는 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법을 수행할 수 있다. 이러한 경우 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)는 별도로 구비되지 않을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)의 제어부(120)가 배터리 팩(200)의 셀 별 SOC 변화량 및 밸런싱양에 기초하여 배터리 팩(200)의 내부 단락을 진단하는 방법을 중심으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 확인할 수 있다.
본 발명에서 '제1 상태'는 배터리 팩(200)의 휴지상태에 대응되는 상태일 수 있다. 가령 제1 상태는 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중이 아닌 상태를 의미할 수 있다. 한편 본 발명에서 '제2 상태'는 배터리 팩(200)의 동작상태에 대응되는 상태일 수 있다. 가령 제2 상태는 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중인 상태를 의미할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 제1 상태 및 제2 상태는 서로 반대되는 상태를 의미할 수 있다.
본 발명에서 'SOC 변화량'은 소정의 시구간 동안의 SOC의 증감 정도를 의미할 수 있다. 가령 SOC 변화량은 제1 시점에서의 SOC량과 제2 시점에서의 SOC량 간의 차이를 의미할 수 있다. 이때 제2 시점은 제1 시점보다 늦은 시점을 의미할 수 있다. 이와 같은 SOC 변화량 및/또는 각 시점 별 SOC량은 배터리 팩(200)의 BMS에 의해 파악될 수 있다. 또한 BMS에 의해 파악된 SOC 변화량 및/또는 각 시점 별 SOC량은 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출할 수 있다. 바꾸어 말하면 제어부(120)는 배터리 팩이 휴지상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 선택할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 하나의 셀만 포함된 경우, 해당 셀을 SOC 변화량이 가장 큰 셀로 추출할 수 있다.
이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정할 수 있다.
선택적 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들의 SOC 변화량의 평균값과 추출된 셀의 SOC 변화량의 차이에 대응되도록 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 결정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 다양한 방법에 따라 배터리 팩(200) 및/또는 배터리 팩(200)에 포함되는 셀들의 SOC 변화량을 결정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)가 SOC 변화량을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 확인할 수 있고, 제1 상태는 배터리 팩(200)의 휴지상태(311, 313)에 대응되는 상태일 수 있다. 이때 휴지상태는 가령 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중이 아닌 상태를 의미할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출하고, 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정할 수 있다. 도 2에는 추출된 셀이 '단락 셀'로, 나머지 셀이 '정상 셀'로 표시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 첫 번째 휴지상태(311)일 때의 SOC 변화량 및 두 번째 휴지상태(313)일 때의 SOC 변화량의 합을 확인할 수 있다. 바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 SOC 변화량를 누적하여 확인할 수 있다.
누적된 SOC 변화량은 배터리 팩(200) 및/또는 해당 셀의 내부 단락 여부를 확인하는데 사용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술한다.
한편 전술한 바와 같이 'SOC 변화량'은 제1 시점에서의 SOC량과 제2 시점에서의 SOC량 간의 차이를 의미할 수 있으므로, SOC 변화량은 제어부(120)에 의해 휴지 상태의 종료 시점에 업데이트 될 수 있다.
가령 제어부(120)는 첫 번째 휴지상태(311)가 종료되는 시점(Key on 시점)에 SOC 변화량을 업데이트 할 수 있다. 또한 제어부(120)는 두 번째 휴지상태(313)의 경우에도, 휴지 상태가 종료되는 시점(BMS on 시점)에 SOC 변화량을 업데이트 할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로, 설계에 따라 SOC 변화량은 실시간으로 업데이트 될 수도 있고, 상이한 시점에 업데이트 될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에서 '제2 상태'는 배터리 팩(200)의 동작상태에 대응되는 상태일 수 있다. 가령 제2 상태는 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중인 상태를 의미할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 제1 상태 및 제2 상태는 서로 반대되는 상태를 의미할 수 있다.
한편 본 발명에서 '밸런싱양'은 소정의 시구간 동안의 밸런싱을 수행한 정도를 의미할 수 있다. 이와 같은 밸런싱양은 가령 밸런싱한 시간에 비례할 수 있다. 물론 밸런싱양은 배터리 팩(200) 및/또는 셀들이 밸런싱에 의해 소모한 전하량에 비례할 수도 있다. 다만 전술한 '시간' 및 '전하량'은 밸런싱양을 판단하기 위한 예시적인 기준이므로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 밸런싱양 또한 배터리 팩(200)의 BMS에 의해 파악되어 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은 셀을 추출할 수 있다. 또한 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다.
이와는 반대로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 큰 셀을 추출할 수 있다. 또한 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다.
이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들의 밸런싱양의 평균값과 추출된 셀의 밸런싱양의 차이에 대응되도록 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 결정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 다양한 방법을 배터리 팩(200) 및/또는 배터리 팩(200)에 포함되는 셀들의 밸런싱양을 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)가 밸런싱양을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 다른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 확인할 수 있고, 제2 상태는 배터리 팩(200)의 동작상태(412) 또는 충전상태(414)에 대응되는 상태일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은(또는 가장 큰)셀을 추출하고, 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다. 도 3에는 추출된 셀이 '단락 셀'로, 나머지 셀이 '정상 셀(밸런싱 O 또는 X)'로 표시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 동작상태(412)일 때의 밸런싱양 및 충전상태(414)일 때의 밸런싱양을 합을 확인할 수 있다. 바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 밸런싱양을 누적하여 확인할 수 있다.
누적된 밸런싱양은 배터리 팩(200) 및/또는 해당 셀의 내부 단락 여부를 확인하는데 사용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술한다.
한편 전술한 바와 같이 '밸런싱양'은 밸런싱한 시간에 비례할 수 있으므로, 제어부(120)는 시간의 경과에 따라 실시간으로 밸런싱양을 업데이트 할 수 있다. 가령 동작상태(412)에서, 제어부(120)는 시간의 흐름에 따라 밸런싱양을 증가시킬 수 있다. 물론 제어부(120)는 충전상태(414)에서도 시간의 흐름에 따라 밸런싱양을 증가시킬 수 있다. 이는 제어부(120)에 의해 선택된 셀의 밸런싱양이 제일 많은 것을 전제로 할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 전술한 과정에 따라 확인된 SOC 변화량 및 확인된 밸런싱양에 기초하여, 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 결정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 소정의 시구간 동안 누적된 SOC 변화량이 소정의 임계값 이상인 경우, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제어부(120)는 누적된 SOC 변화량이 소정의 임계값 이상인 구간인 '단락 검출'구간에서, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이와 유사하게(도 3 참조), 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 소정의 시구간 동안 누적된 밸런싱양이 소정의 임계값 이상인 경우(또는 이하인 경우)에도, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제어부(120)는 누적된 밸런싱양이 소정의 임계값 이상인 구간인 '단락 검출'구간(또는 누적된 밸런싱양이 소정의 임계값 이하인 구간인 '단락 검출'구간)에서, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
선택적 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 확인된 SOC 변화량에 제1 시간을 곱한 값 및 확인된 밸런싱양에 제2 시간을 곱한 값의 합이 소정의 임계값을 초과하는 경우에만 배터리 팩(200)의 내부단락이 발생한 것으로 결정할 수도 있다. 이때 제1 시간은 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 시간의 총 합을 의미하고, 제2 시간은 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 시간의 총 합을 의미하는 것으로, 제어부(120)에 의해 산출된 것 일 수 있다.
나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 확인된 SOC 변화량에 제1 시간 및 제2 시간의 합에서 제1 시간이 차지하는 비율을 곱한 값 및 확인된 밸런싱양에 제1 시간 및 제2 시간의 합에서 제2 시간이 차지하는 비율을 곱한 값의 합이 소정의 정규화 임계값을 초과하는 경우에만 배터리 팩(200)의 내부단락이 발생한 것으로 결정할 수도 있다. 이때 제1 시간 및 제2 시간은 전술한 바와 같다.
이와 같이 본 발명은 배터리 팩(200)의 휴지 상태 및 동작 상태를 모두 고려하여 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 각 상태의 지속시간을 고려하여 판단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
아울러 본 발명은 서로 다른 두 상태에 대해서 각각의 상태에 적합한 방식으로 이상 유무를 판단하고, 판단 결과를 상호 보완적으로 사용함으로써 내부 단락 여부 판단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 소정의 시간 주기로 누적된 SOC 변화량 및 누적된 밸런싱양을 초기화 하여 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다. 가령 제어부(120)는 3000초 단위로 SOC 변화량 및 밸런싱양을 누적하여 각각의 임계값과 비교하여 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 판단할 수 있다. 이때 이상이 발생한 것으로 판단된 경우 제어부(120)는 이상에 따른 조치(가령 알람 발생 등)를 취할 수 있다. 또한 이상이 발생하지 않은 경우 제어부(120)는 누적된 SOC 변화량 및 누적된 밸런싱양을 초기화(가령 각각의 양을 0으로 설정) 하여 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
도 4, 도 5, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)의 제어부(120) 의해 수행되는 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 내용과 중복되는 내용의 설명은 생략하며, 도 4, 도 5, 도 6a 및 도 6b를 함께 참조하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 확인할 수 있다.(S81) 전술한 바와 같이 본 발명에서 '제1 상태'는 배터리 팩(200)의 휴지상태에 대응되는 상태일 수 있다. 가령 제1 상태는 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중이 아닌 상태를 의미할 수 있다. 한편 본 발명에서 '제2 상태'는 배터리 팩(200)의 동작상태에 대응되는 상태일 수 있다. 가령 제2 상태는 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중인 상태를 의미할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 제1 상태 및 제2 상태는 서로 반대되는 상태를 의미할 수 있다.
본 발명에서 'SOC 변화량'은 소정의 시구간 동안의 SOC의 증감 정도를 의미할 수 있다. 가령 SOC 변화량은 제1 시점에서의 SOC량과 제2 시점에서의 SOC량 간의 차이를 의미할 수 있다. 이때 제2 시점은 제1 시점보다 늦은 시점을 의미할 수 있다. 이와 같은 SOC 변화량 및/또는 각 시점 별 SOC량은 배터리 팩(200)의 BMS에 의해 파악될 수 있다. 또한 BMS에 의해 파악된 SOC 변화량 및/또는 각 시점 별 SOC량은 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출할 수 있다.(S811) 바꾸어 말하면 제어부(120)는 배터리 팩이 휴지상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 선택할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 하나의 셀만 포함된 경우, 해당 셀을 SOC 변화량이 가장 큰 셀로 추출할 수 있다.
이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정할 수 있다.(S812)
선택적 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들의 SOC 변화량의 평균값과 추출된 셀의 SOC 변화량의 차이에 대응되도록 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 결정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 다양한 방법에 따라 배터리 팩(200) 및/또는 배터리 팩(200)에 포함되는 셀들의 SOC 변화량을 결정할 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)가 SOC 변화량을 결정하는 방법을 설명한다. 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 확인할 수 있고, 제1 상태는 배터리 팩(200)의 휴지상태(311, 313)에 대응되는 상태일 수 있다. 이때 휴지상태는 가령 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중이 아닌 상태를 의미할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출하고, 배터리 팩(200)의 SOC 변화량을 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정할 수 있다. 도 2에는 추출된 셀이 '단락 셀'로, 나머지 셀이 '정상 셀'로 표시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 첫 번째 휴지상태(311)일 때의 SOC 변화량 및 두 번째 휴지상태(313)일 때의 SOC 변화량의 합을 확인할 수 있다. 바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 SOC 변화량를 누적하여 확인할 수 있다.
누적된 SOC 변화량은 배터리 팩(200) 및/또는 해당 셀의 내부 단락 여부를 확인하는데 사용될 수 있다. 한편 전술한 바와 같이 'SOC 변화량'은 제1 시점에서의 SOC량과 제2 시점에서의 SOC량 간의 차이를 의미할 수 있으므로, SOC 변화량은 제어부(120)에 의해 휴지 상태의 종료 시점에 업데이트 될 수 있다.
가령 제어부(120)는 첫 번째 휴지상태(311)가 종료되는 시점(Key on 시점)에 SOC 변화량을 업데이트 할 수 있다. 또한 제어부(120)는 두 번째 휴지상태(313)의 경우에도, 휴지 상태가 종료되는 시점(BMS on 시점)에 SOC 변화량을 업데이트 할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로, 설계에 따라 SOC 변화량은 실시간으로 업데이트 될 수도 있고, 상이한 시점에 업데이트 될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 확인할 수 있다.(S82) 전술한 바와 같이 본 발명에서 '제2 상태'는 배터리 팩(200)의 동작상태에 대응되는 상태일 수 있다. 가령 제2 상태는 배터리 팩(200)이 충전중이거나 방전중인 상태를 의미할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 제1 상태 및 제2 상태는 서로 반대되는 상태를 의미할 수 있다.
한편 본 발명에서 '밸런싱양'은 소정의 시구간 동안의 밸런싱을 수행한 정도를 의미할 수 있다. 이와 같은 밸런싱양은 가령 밸런싱한 시간에 비례할 수 있다. 이와 같은 밸런싱양 또한 배터리 팩(200)의 BMS에 의해 파악되어 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치(100)로 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은 셀을 추출할 수 있다.(S821a) 또한 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다.(S822a)
이와는 반대로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 큰 셀을 추출할 수 있다.(S821b) 또한 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다.(S822b)
이어서 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들의 밸런싱양의 평균값과 추출된 셀의 밸런싱양의 차이에 대응되도록 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 결정할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 다양한 방법을 배터리 팩(200) 및/또는 배터리 팩(200)에 포함되는 셀들의 밸런싱양을 결정할 수 있다.
다시 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 다른 제어부(120)가 밸런싱양을 결정하는 방법을 설명한다. 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 다른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 확인할 수 있고, 제2 상태는 배터리 팩(200)의 동작상태(412) 또는 충전상태(414)에 대응되는 상태일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은(또는 가장 큰)셀을 추출하고, 배터리 팩(200)의 밸런싱양을 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정할 수 있다. 도 3에는 추출된 셀이 '단락 셀'로, 나머지 셀이 '정상 셀(밸런싱 O 또는 X)'로 표시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)의 동작상태(412)일 때의 밸런싱양 및 충전상태(414)일 때의 밸런싱양을 합을 확인할 수 있다. 바꾸어 말하면 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 밸런싱양을 누적하여 확인할 수 있다.
누적된 밸런싱양은 배터리 팩(200) 및/또는 해당 셀의 내부 단락 여부를 확인하는데 사용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술한다.
한편 전술한 바와 같이 '밸런싱양'은 밸런싱한 시간에 비례할 수 있으므로, 제어부(120)는 시간의 경과에 따라 실시간으로 밸런싱양을 업데이트 할 수 있다. 가령 동작상태(412)에서, 제어부(120)는 시간의 흐름에 따라 밸런싱양을 증가시킬 수 있다. 물론 제어부(120)는 충전상태(414)에서도 시간의 흐름에 따라 밸런싱양을 증가시킬 수 있다. 이는 제어부(120)에 의해 선택된 셀의 벨런싱양이 제일 많은 것을 전제로 할 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 보다 정확하게 내부 단락 여부를 파악하기 위해, 제1 시간 및 제2 시간을 산출할 수 있다.(S83) 이때 제1 시간은 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 시간의 총 합을 의미하고, 제2 시간은 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 시간의 총 합을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 전술한 과정에 따라 확인된 SOC 변화량 및 확인된 밸런싱양에 기초하여, 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 결정할 수 있다.(S84)
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 소정의 시구간 동안 누적된 SOC 변화량이 소정의 임계값 이상인 경우, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제어부(120)는 누적된 SOC 변화량이 소정의 임계값 이상인 구간인 '단락 검출'구간에서, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이와 유사하게(도 3 참조), 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 소정의 시구간 동안 누적된 밸런싱양이 소정의 임계값 이상인 경우(또는 이하인 경우)에도, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제어부(120)는 누적된 밸런싱양이 소정의 임계값 이상인 구간인 '단락 검출'구간(또는 누적된 밸런싱양이 소정의 임계값 이하인 구간인 '단락 검출'구간)에서, 해당 셀 및/또는 배터리 팩(200) 전체의 내부 단락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
선택적 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 확인된 SOC 변화량에 제1 시간을 곱한 값 및 확인된 밸런싱양에 제2 시간을 곱한 값의 합이 소정의 임계값을 초과하는 경우에만 배터리 팩(200)의 내부단락이 발생한 것으로 결정할 수도 있다. 이때 제1 시간은 배터리 팩(200)이 제1 상태일 때의 시간의 총 합을 의미하고, 제2 시간은 배터리 팩(200)이 제2 상태일 때의 시간의 총 합을 의미하는 것으로, 제어부(120)에 의해 산출된 것 일 수 있다.
나아가 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 확인된 SOC 변화량에 제1 시간 및 제2 시간의 합에서 제1 시간이 차지하는 비율을 곱한 값 및 확인된 밸런싱양에 제1 시간 및 제2 시간의 합에서 제2 시간이 차지하는 비율을 곱한 값의 합이 소정의 정규화 임계값을 초과하는 경우에만 배터리 팩(200)의 내부단락이 발생한 것으로 결정할 수도 있다. 이때 제1 시간 및 제2 시간은 전술한 바와 같다.
이와 같이 본 발명은 배터리 팩(200)의 휴지 상태 및 동작 상태를 모두 고려하여 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 판단할 수 있을 뿐만 아니라, 각 상태의 지속시간을 고려하여 판단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
아울러 본 발명은 서로 다른 두 상태에 대해서 각각의 상태에 적합한 방식으로 이상 유무를 판단하고, 판단 결과를 상호 보완적으로 사용함으로써 내부 단락 여부 판단 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(120)는 소정의 시간 주기로 누적된 SOC 변화량 및 누적된 밸런싱양을 초기화 하여 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다. 가령 제어부(120)는 3000초 단위로 SOC 변화량 및 밸런싱양을 누적하여 각각의 임계값과 비교하여 배터리 팩(200)의 내부 단락 여부를 판단할 수 있다. 이때 이상이 발생한 것으로 판단된 경우 제어부(120)는 이상에 따른 조치(가령 알람 발생 등)를 취할 수 있다. 또한 이상이 발생하지 않은 경우 제어부(120)는 누적된 SOC 변화량 및 누적된 밸런싱양을 초기화(가령 각각의 양을 0으로 설정) 하여 상술한 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 수 있다. 그러므로 상기 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
100: 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치
110: 통신부
120: 제어부
130: 메모리
140: 표시부
200: 배터리 팩

Claims (19)

  1. 배터리 팩의 셀 별 SOC(State Of Charge) 변화량 및 밸런싱(Balancing)양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 확인하는 SOC 확인 단계;
    상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 확인하는 밸런싱 확인 단계;
    상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 시간의 총 합인 제1 시간 및 상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 시간의 총 합인 제2 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 확인된 SOC 변화량에 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간의 합에서 상기 제1 시간이 차지하는 비율을 곱한 값과 상기 확인된 밸런싱양에 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간의 합에서 상기 제2 시간이 차지하는 비율을 곱한 값의 합에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락 여부를 결정하는 내부 단락 결정 단계;를 포함하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서
    상기 제1 상태는 상기 배터리 팩의 휴지상태에 대응되는 상태인, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  3. 제2 항에 있어서
    상기 SOC 확인 단계는
    상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출하는 단계; 및
    상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 상기 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정하는 단계;를 포함하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  4. 제3 항에 있어서
    상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 상기 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정하는 단계는
    상기 적어도 하나의 배터리 셀들의 SOC 변화량의 평균값과 상기 추출된 셀의 SOC 변화량의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  5. 제1 항에 있어서
    상기 제2 상태는 상기 배터리 팩의 동작상태에 대응되는 상태인, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  6. 제5 항에 있어서
    상기 밸런싱 확인 단계는
    상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은 셀을 추출하는 단계; 및
    상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는 단계;를 포함하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  7. 제5 항에 있어서
    상기 밸런싱 확인 단계는
    상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 큰 셀을 추출하는 단계; 및
    상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는 단계;를 포함하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  8. 제6 항에 있어서
    상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는 단계는
    상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀들의 밸런싱양의 평균값과 상기 추출된 셀의 밸런싱양의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  9. 제7항에 있어서
    상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는 단계는
    상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀들의 밸런싱양의 평균값과 상기 추출된 셀의 밸런싱양의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 방법.
  10. 삭제
  11. 배터리 팩의 셀 별 SOC(State Of Charge) 변화량 및 밸런싱(Balancing)양에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치에 있어서, 상기 장치는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 확인하고,
    상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 확인하고,
    상기 배터리 팩이 제1 상태일 때의 시간의 총 합인 제1 시간 및 상기 배터리 팩이 제2 상태일 때의 시간의 총 합인 제2 시간을 산출하고,
    상기 확인된 SOC 변화량에 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간의 합에서 상기 제1 시간이 차지하는 비율을 곱한 값과 상기 확인된 밸런싱양에 상기 제1 시간 및 상기 제2 시간의 합에서 상기 제2 시간이 차지하는 비율을 곱한 값의 합에 기초하여 상기 배터리 팩의 내부 단락 여부를 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치.
  12. 제11 항에 있어서
    상기 제1 상태는 상기 배터리 팩의 휴지상태에 대응되는 상태이고,
    상기 제어부는
    상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제1 상태일 때의 SOC 변화량이 가장 큰 셀을 추출하고,
    상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 상기 추출된 셀의 SOC 변화량과 대응되도록 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치.
  13. 제12 항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 적어도 하나의 배터리 셀들의 SOC 변화량의 평균값과 상기 추출된 셀의 SOC 변화량의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 SOC 변화량을 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치.
  14. 제11 항에 있어서
    상기 제2 상태는 상기 배터리 팩의 동작상태에 대응되는 상태이고,
    상기 제어부는
    상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 작은 셀을 추출하고,
    상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치.
  15. 제11 항에 있어서
    상기 제2 상태는 상기 배터리 팩의 동작상태에 대응되는 상태이고,
    상기 제어부는
    상기 배터리 팩에 포함되는 적어도 둘 이상의 배터리 셀들 중 배터리 팩이 상기 제2 상태일 때의 밸런싱양이 가장 큰 셀을 추출하고,
    상기 배터리 팩의 밸런싱양을 상기 추출된 셀의 밸런싱양과 대응되도록 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치.
  16. 제14 항 또는 제15 항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀들의 밸런싱양의 평균값과 상기 추출된 셀의 밸런싱양의 차이에 대응되도록 상기 배터리 팩의 밸런싱양을 결정하는, 배터리 팩의 내부 단락을 진단하는 장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 컴퓨터를 이용하여 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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