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KR102678203B1 - 배터리 관리 시스템 - Google Patents

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KR102678203B1
KR102678203B1 KR1020190013806A KR20190013806A KR102678203B1 KR 102678203 B1 KR102678203 B1 KR 102678203B1 KR 1020190013806 A KR1020190013806 A KR 1020190013806A KR 20190013806 A KR20190013806 A KR 20190013806A KR 102678203 B1 KR102678203 B1 KR 102678203B1
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Abstract

본 발명은 고온에서 장시간 방치된 배터리에서 발생된 가스로 인해 배터리의 퇴화가 되는 것을 억제하기 위해 배터리를 고의로 방전시키도록 하는 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 목적은, 고온 방치된 배터리에서 가스가 발생하지 않도록 하기 위한 것으로, 온도, 충전량, 방치 기간이 미리 설정된 레벨 범위에 해당될 때 배터리의 충전량을 고의로 방전시켜 배터리 내부에서 가스가 발생되는 것을 미리 예방하는 배터리 관리 시스템의 제공을 목적으로 한다.

Description

배터리 관리 시스템 {Battery Management System}
본 발명은 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 퇴화를 방지할 수 있는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
전기 자동차의 수요가 점차 증가함에 따라 전기 자동차를 구동하는 배터리의 중요성이 커지고 있으며, 특히 긴 1회 충전 주행거리를 확보할 수 있는 배터리 셀 개발이 점차 중요해지고 있다. 하지만, 전기 자동차에 장착되는 배터리 셀의 무게 및 부피의 제한 때문에 양적으로 배터리의 양을 늘리는 대신, 배터리의 에너지 밀도를 높여야 하며, 따라서, 높은 반응성을 갖는 이차전지 소재를 적용하여 배터리 셀의 에너지 밀도를 높이는 연구가 활발히 이루어지고 있다.
높은 반응성을 갖는 이차전지 소재, 즉 고용량 소재의 경우 배터리의 전극 반응에 관여하는 활물질이 이온을 많이 포함하고 있을수록 배터리 용량이 커지며, 어떤 양극 활물질을 사용하였는지에 따라 배터리의 용량과 정격 전압이 결정된다. 하지만, 높은 반응성의 소재는 고용량인 반면 종래의 소재들에 비해 과량의 가스가 발생한다는 문제점이 있다.
도 1은 종래 소재로 만들어진 배터리와 높은 반응성을 가진 소재로 만들어진 배터리의 고온 방치 열화 현상을 비교하는 그래프로서, (a) 종래 소재로 만들어진 배터리의 경우 높은 충전 상태에서 고온 상황에 방치되어도 32주 이상 파우치가 터지지 않고 안정성을 유지하지만, (b) 높은 반응성을 가진 소재로 만들어진 배터리의 경우 높은 충전 상태에서 고온 상황에 방치되면 12주 이내에 과량의 가스가 발생하고, 이로 인해 배터리의 파우치가 터지는 벤팅(Venting) 현상이 발생하며, 상대적으로 빠른 시간 내에 배터리 셀이 손상되는 것을 알 수 있다. 즉, 고온의 상기한 바와 같이 높은 반응성을 가진 소재로 만들어진 배터리가 충전량이 높고 고온에서 방치될 경우, 배터리 파우치가 폭발하는 안전 사고의 위험이 있으며, 열화 현상으로 인해 배터리가 퇴화되어 충전량이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 종래 기술의 경우 특정 조건에서 발생 할 수 있는 셀의 벤팅 압력을 측정하거나, 파우치 셀 벤팅시 벤팅 방향을 유도하는 구조적 설계안을 제시하였으나, 배터리 셀에서 가스가 발생하여 셀의 열화 현상이 촉진될 경우 배터리의 충전 용량이 줄어들게 되고, 일단 발생된 열화로 인한 배터리의 퇴화는 다시 복구되지 않기 때문에 배터리의 내구성의 문제를 해결하는데 한계가 있다.
공개특허 제10-2017-0050926호 (2017.05.11. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은, 고온 방치된 배터리에서 가스가 발생하지 않도록 하기 위한 것으로, 온도, 충전량, 방치 기간이 미리 설정된 레벨 범위에 해당될 때 배터리의 충전량을 고의로 방전시켜 배터리 내부에서 가스가 발생되는 것을 미리 예방하는 배터리 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 배터리 관리 시스템은, 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 관리하기 위한 배터리 관리 시스템에 관한 것으로, 상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하는 모니터링부; 및 상기 모니터링부로부터 배터리 셀의 상태 정보를 수신받는 수신부, 상기 수신된 배터리 셀의 상태 정보 값이 기설정 범위인지를 판단하는 판단부, 및 수신된 배터리 셀의 상태 정보 값이 기설정 레벨 범위인 경우 배터리 셀을 방전시키는 제어부를 포함하는 열화 관리부;를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 모니터링부는 배터리 셀의 온도, 충전량, 및 배터리가 사용되지 않고 방치된 방치 기간을 측정하고, 상기 열화 관리부는 측정된 상기 배터리 셀의 온도, 충전량, 및 방치 기간에 따라 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레벨 범위는 복수 개로 설정되며, 상기 열화 관리부의 판단부는 제1레벨 범위를 만족하여 배터리 셀(10)이 일정 충전량만큼 방전되면 제2레벨범위를 만족할 때까지 모니터링부(100)에서 모니터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 셀의 온도와 충전량을 각각 독립적으로 모니터링하고, 각각의 배터리 셀이 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 만족하는지 여부를 판단하고, 방전동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 관리 시스템은, 상기 배터리 셀의 온도와 충전량을 각각 독립적으로 모니터링하고, 전체 배터리 셀의 온도와 충전량의 평균값을 기준으로 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 만족하는지 여부를 판단하고, 방전동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 관리 시스템은, 배터리 셀로부터 방전된 에너지를 차량 내부에 설치된 전자기기를 작동하는데 이용하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법은, 배터리 셀의 온도, 충전량, 방치 기간을 측정하는 모니터링 단계; 상기 모니터링 단계에서 측정된 값이 기설정된 레벨 범위를 만족하는 경우, 배터리 셀을 방전시키는 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계; 및 상기 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계에서 방전되는 배터리 셀의 충전량을 측정하고 미리 설정된 충전량 이하로 측정될 경우 방전을 중단하는 안정화 레벨 복귀 단계;를 포함한다.
또한, 상기 레벨 범위는, 배터리 셀의 온도, 배터리 셀의 충전량, 배터리 셀의 방치 기간을 기준으로 설정되며, 복수 개 설정 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 관리 방법은, 상기 레벨 범위가 설정된 개수만큼 반복되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 관리 방법은, 상기 배터리 관리 방법이 반복될 때마다 레벨 범위의 기준이 변경되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 관리 방법은, 배터리 셀로부터 방전된 에너지를 차량 내부에 설치된 전자기기를 작동하는데 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 배터리 관리 시스템은, 온도, 충전량, 방치 기간이 미리 설정된 레벨 범위에 해당될 때 배터리의 충전량을 고의로 방전시켜 배터리 내부에서 가스가 발생되는 것을 미리 예방할 수 있다.
또한, 배터리에서 발생된 가스로 인한 열화 현상으로 인해 배터리의 성능이 퇴화되는 것을 미리 방지할 수 있어 내구성이 높은 배터리를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 가스가 발생되지 않도록 미리 예방했기 때문에 배터리 파우치가 가스에 의해 부풀어 폭발하는 현상도 방지하여 안전성 높은 배터리를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 고온 방치 열화 현상을 비교하는 그래프
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템 블록도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 레벨 범위 예시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법 순서도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법의 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계 순서도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법의 안정화 레벨 복귀 단계 순서도
도 7은 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 배터리 관리 시스템 블록도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 배터리 관리 시스템(1000)에 포함되는 구성과 각 구성의 기능에 대해 도 2의 블록도를 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템 블록도를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 관리 시스템(1000)은 크게 배터리 셀(10)을 모니터링하는 모니터링부(100)와 모니터링부(100)에서 측정된 값을 수신받고, 모니터링부(100)에서 측정된 값에 따라 배터리 셀(10)의 동작을 제어하는 열화 관리부(200)를 포함하여 구성된다.
모니터링부(100)는 온도 측정부(110), 충전량 측정부(120), 기간 측정부(130)를 포함한다. 온도 측정부(110)는 배터리 셀(10)의 온도를 측정하고, 충전량 측정부(120)는 배터리 셀(10)의 충전량을 측정하며, 기간 측정부(130)는 배터리 셀(10)이 방치된 기간을 측정한다.
본 발명의 일실시예에 따른 모니터링부(100)는 시간 단위로 배터리 셀(10)의 온도, 충전량, 방치 기간을 측정하도록 하고 있으나, 이는 통상의 기술자에 의해 용이하게 변경될 수 있다.
열화 관리부(200)는 수신부(210), 판단부(220), 제어부(230)를 포함한다. 수신부(210)는 온도 측정부(110), 충전량 측정부(120) 및 기간 측정부(130)로부터 측정된 값을 수신 받는다. 판단부(220)는 수신부(210)가 수신 받은 값과 미리 설정된 레벨 범위를 비교하여 배터리 셀(10)의 방전 여부를 판단한다. 제어부(230)는 판단부(220)의 판단 결과에 따라 배터리 셀(10)의 동작을 제어한다.
이때, 배터리 셀(10)을 방전시키는 조건의 레벨 범위는 복수 개 설정될 수 있다. 제1레벨 범위를 만족하여 배터리 셀(10)이 일정 충전량만큼 방전되면 제2레벨범위를 만족할 때까지 모니터링부(100)에서 모니터링 한다.
한편, 본 발명의 배터리 관리 시스템은, 배터리 셀의 온도와 충전량을 각각 독립적으로 모니터링하여, 각각의 배터리 셀이 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 만족하는지 여부를 판단하고, 배터리 셀 각각의 방전동작을 제어하게 된다. 또 다른 실시예로 배터리 셀의 온도와 충전량을 각각 독립적으로 모니터링하되, 전체 배터리 셀의 온도와 충전량의 평균값을 기준으로 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 만족하는지 여부를 판단하여 방전동작을 제어할 수 있다. 각각의 배터리 셀을 기준으로 방전동작을 제어하는 경우 배터리 내부에서 가스가 발생되는 것을 좀 더 민감하게 방지할 수 있으며, 전체 배터리 셀의 평균값을 기준으로 방전동작을 제어하는 경우 특정 배터리의 이상으로 인해 전체 충전량이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
상기한 레벨 범위에 대해 도 3을 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 레벨 범위 예시도를 도시하고 있다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 배터리 셀(10)의 온도를 T(℃), 배터리 셀(10)의 충전량을 S(%), 배터리 셀(10)의 방치 기간을 W(week)이라고 하며, T, S, W의 값이 미리 설정된 레벨 범위(300)인
Figure 112019012289130-pat00001
,
Figure 112019012289130-pat00002
,
Figure 112019012289130-pat00003
를 초과하면 배터리 셀(10)을 방전시킨다. 이때, 본 발명의 배터리 관리 시스템(1000)의 기간 측정부(130)는 배터리 셀(10)의 방치 기간을 주 단위로 설정했지만, 하루 단위로 설정될 수도 있다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 레벨 범위(300)가 복수 개 설정될 수도 있다. 제1레벨 범위(310)의 레벨 범위는 T가
Figure 112019012289130-pat00004
보다 높고, S가
Figure 112019012289130-pat00005
보다 높으며, W가
Figure 112019012289130-pat00006
보다 길 때 배터리 셀(10)이 방전된다. 이때, 제1레벨 범위(310)에서 설정된
Figure 112019012289130-pat00007
은 60℃,
Figure 112019012289130-pat00008
은 97,
Figure 112019012289130-pat00009
은 1이다. 즉, 모니터링부(100)에서 모니터링된 배터리 셀(10)의 온도가 60℃를 초과하고, 충전량이 97을 초과하며, 방치 기간이 1주일을 넘었을 때, 배터리가 방전되며 이때는 배터리 셀(10)의 충전량이 90 이하가 될 때까지 방전시킨다.
제2레벨 범위(320)의 레벨 범위는 T가
Figure 112019012289130-pat00010
보다 높고, S가
Figure 112019012289130-pat00011
보다 높으며, W가
Figure 112019012289130-pat00012
보다 길 때 배터리 셀(10)이 방전된다. 이때, 제2레벨 범위(320)에서 설정된
Figure 112019012289130-pat00013
은 65℃,
Figure 112019012289130-pat00014
은 90,
Figure 112019012289130-pat00015
는 2이다. 즉, 모니터링부(100)에서 모니터링된 배터리 셀(10)의 온도가 65℃를 초과하고, 충전량이 90을 초과하며, 방치 기간이 2주일을 넘었을 때, 배터리가 방전되며 이때는 배터리 셀(10)의 충전량이 80 이하가 될 때까지 방전시킨다.
제3레벨 범위(330)의 레벨 범위는 T가
Figure 112019012289130-pat00016
보다 높고, S가
Figure 112019012289130-pat00017
보다 높으며, W가
Figure 112019012289130-pat00018
보다 길 때 배터리 셀(10)이 방전된다. 이때, 제3레벨 범위(330)에서 설정된
Figure 112019012289130-pat00019
은 70℃,
Figure 112019012289130-pat00020
은 80,
Figure 112019012289130-pat00021
은 3이다. 즉, 모니터링부(100)에서 모니터링된 배터리 셀(10)의 온도가 70℃를 초과하고, 충전량이 80을 초과하며, 방치 기간이 3주일을 넘었을 때, 배터리가 방전되며 이때는 배터리 셀(10)의 충전량이 50 이하가 될 때까지 방전시킨다. 이때, 각 레벨 범위에서 설정된
Figure 112019012289130-pat00022
,
Figure 112019012289130-pat00023
,
Figure 112019012289130-pat00024
값은 사용자가 임의로 설정할 수 있으며, 배터리 셀(10)의 방전량 또한 사용자가 임의로 설정할 수 있다.
상기한 바와 같이 레벨 범위를 각각 다르게 설정하여 배터리 셀(10)을 모니터링 하기 때문에 차량이 장기적으로 방치되더라도 배터리 셀(10)에서 가스가 발생되는 것을 예방할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법 순서도를 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 관리 시스템(1000)을 이용한 배터리 관리 방법은 모니터링 단계(S100), 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계(S200), 안정화 레벨 복귀 단계(S300)의 순서로 진행되며, 레벨 범위(300)의 개수만큼 세 단계가 반복되는 것을 특징으로 한다.
이때, 한 번 반복될 때마다 레벨 범위는 변경된다. 이는 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다.
모니터링 단계(S100)는 모니터링부(100)가 배터리 셀(10)의 온도, 충전량, 방치 기간을 측정한다. 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계(S200)는 모니터링 단계(S100)에서 측정된 값과 미리 설정된 레벨 범위의 값을 비교하고, 레벨 범위의 값에 해당할 경우, 배터리 셀(10)이 자체 방전을 통해 충전량을 낮추도록 한다.
안정화 레벨 복귀 단계(S300)는 미리 설정된 충전량만큼 배터리 셀이 방전됐다고 판단될 경우, 배터리 셀(10)의 방전을 중단하는 단계로, 설정된 레벨 범위의 개수만큼 방전이 진행됐을 경우 종료 단계(S400)를 진행하며, 설정된 레벨 범위의 개수보다 덜 진행됐을 경우 다시 모니터링 단계(S100)를 진행한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법의 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계 순서도를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 모니터링 단계(S100)에서 측정된 배터리 셀(10)의 온도(T), 충전량(S), 방치 기간(W)의 값을 수신 받는 수신 단계(S100), 레벨 범위(300)에서 설정된 온도 값과 모니터링 단계(S100)에서 측정된 배터리 셀(10)의 온도 값을 비교하는 제1판단단계(S220), 레벨 범위(300)에서 설정된 충전량 값과 모니터링 단계(S100)에서 측정된 배터리 셀(10)의 충전량 값을 비교하는 제2판단단계(S230), 레벨 범위(300)에서 설정된 방치 기간과 모니터링 단계(S100)에서 측정된 배터리 셀(10)의 방치 기간을 비교하는 제3판단단계(S240) 및 모니터링 단계(S100)에서 측정된 값이 레벨 범위(300)를 만족할 때, 배터리 셀(10)이 자체 방전되도록 하는 방전 단계(S250)를 포함한다.
다시 말해, 배터리 셀(10)의 온도, 충전량, 방치 기간을 동시에 만족했을 때, 배터리 셀(10)이 방전되는 것이다.
예를 들어, 제1레벨 범위(310)가 설정되어 있다고 가정했을 때, 배터리 셀(10)의 온도는 60℃, 충전량은 97, 방치 기간은 일주일을 초과했을 때 방전 단계(S250)가 진행되며, 배터리 셀(10)의 온도는 62℃, 충전량은 98, 방치 기간이 3일일 경우, 제3판단단계(S240)를 만족하지 않기 때문에 방전 단계(S250)가 진행되지 않는다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법의 안정화 레벨 복귀 단계 순서도를 도시하고 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계(S200)에서 배터리 셀(10)이 미리 설정된 레벨 범위(300)를 만족하여, 방전 단계(S250)를 진행된다.
그러나, 배터리 셀(10)을 완전 방치시키는 것이 아니라 안정화 레벨까지만 방치시키는 것이기 때문에 미리 설정된 충전량(
Figure 112019012289130-pat00025
)과 배터리 셀(10)의 충전량을 비교하는 제4판단단계(S310)가 진행되며, 미리 설정된 충전량(
Figure 112019012289130-pat00026
)에 도달하면 배터리 셀(10)의 방전을 종료한다.
이후, 미리 설정된 레벨 범위의 개수와 배터리 셀(10)의 방전 횟수를 비교하는 제5판단단계(S320)를 진행한다. 레벨 범위의 개수와 배터리 셀(10)이 방전된 횟수가 같을 경우, 더 이상 배터리 셀(10)을 모니터링하지 않도록 종료 단계(S400)를 진행하며, 레벨 범위의 개수와 배터리 셀(10)이 방전된 횟수가 다를 경우, 다시 모니터링 단계(S100)를 진행한다.
예를 들어, 레벨 범위(300)가 상기한 제1레벨 범위(310) 하나만 설정되어 있을 경우, 배터리 셀(10)의 온도가 60℃, 충전량은 97, 방치 기간은 일주일을 초과했을 때 방전 단계(S250)가 진행되며, 충전량이 90 이하가 되면 방전을 멈춘다.
이때, 레벨 범위의 개수는 하나만 설정되어 있고, 배터리 셀(10)의 방전 횟수도 1회이기 때문에 제5판단단계(S320)의 조건을 만족하여 모니터링을 종료하는 종료 단계(S400)가 진행된다.
또 다른 예를 들어 레벨 범위(300)가 상기한 제3레벨 범위(330)까지 세 개가 설정되어 있을 경우를 설명하도록 한다. 제1레벨 범위(310)에 의해 배터리 셀(10)의 온도가 60℃, 충전량은 97, 방치 기간은 일주일을 초과했을 때 방전 단계(S250)가 진행되며, 충전량이 90 이하가 되면 방전을 멈춘다.
이때, 레벨 범위의 개수는 세 개가 설정되어 있지만, 배터리 셀(10)의 방전 횟수가 1회이기 때문에 모니터링 단계(S100)를 다시 진행한다. 다시 모니터링 단계(S100)를 진행할 때의 레벨 범위는 제2레벨 범위(320)로 설정되는 것이 바람직하며, 방전됐을 때의 충전량() 또한 제2레벨 범위(320)에 맞는 80으로 변경된다.
모니터링 단계(S100)에서 측정한 배터리 셀(10)의 온도, 충전량, 방치 기간 값이 제2레벨 범위를 만족하여 배터리 셀(10)의 충전량이 80 이하까지 방전됐을 경우, 다시 모니터링 단계(S100)를 진행하며, 이때 레벨 범위는 제3레벨 범위(330)로 설정되며, 방전됐을 때의 충전량(
Figure 112019012289130-pat00027
) 도한 제3레벨 범위(330)에 맞는 50으로 변경된다. 배터리 셀(10)의 충전량이 50 이하로 방전되면, 설정된 레벨 범위의 개수와 배터리 셀(10)의 방전 횟수가 동일하기 때문에 모니터링 단계(S100)를 진행하지 않고 종료 단계(S400)를 진행한다.
상기한 바와 같이 레벨 범위(300)를 온도, 충전량, 방치 기간을 다르게 설정하여 복수 개 설정할 수 있기 때문에 차량이 장기간 방치되더라도 배터리 셀(10)의 온도, 충전량, 방치 기간에 따라 적절하게 배터리 셀(10)이 방전되도록 해 배터리 셀(10)에서 가스가 발생되는 것을 미리 예방하기 때문에 배터리 셀(10)의 안정성을 높임과 동시에 배터리 셀(10)에 열화 현상이 발생되지 않아 배터리를 최상의 상태로 오래 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 배터리 관리 시스템 블록도를 도시하고 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 배터리 팩(1)은 복수 개의 배터리 셀(10)로 구성되어 있으며, 본 발명의 배터리 관리 시스템(1000)은 배터리 셀(10)을 각각 제어하는 것을 특징으로 한다.
각각의 배터리 셀(10)의 온도 값을 평균으로 산출하여 측정할 경우, 제1배터리 셀(11)의 온도가 55℃, 제2배터리 셀(12)의 온도가 80℃, 제3배터리 셀(13)의 온도가 65℃, 제4배터리 셀(14)의 온도가 45℃일 경우, 배터리 팩(1)의 평균 온도 값이 61.25℃이기 때문에 상기한 제1레벨 범위(310)에서 설정된 온도 범위를 만족한다.
그러나, 제1배터리셀(11)과 제4배터리 셀(14)은 제1레벨 범위(310)에서 설정된 온도 범위를 만족시키지 않기 때문에 불필요하게 방전된다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위한 것으로, 복수 개의 배터리 셀(10)을 배터리 관리 시스템(1000)이 각각 모니터링할 경우, 배터리 셀(10)의 불필요한 방전을 방지할 수 있다.
반대로, 각각의 배터리 셀(10)의 온도 값을 평균으로 산출하여 측정할 경우, 제1배터리 셀(11)의 온도가 60℃, 제2배터리 셀(12)의 온도가 50℃, 제3배터리 셀(13)의 온도가 70℃, 제4배터리 셀(14)의 온도가 55℃일 경우, 배터리 팩(1)의 평균 온도 값이 58.75℃이기 때문에 상기한 제1레벨 범위(310)에서 설정된 온도 범위를 만족하지 않는다.
그러나, 제3배터리 셀(13)의 경우 온도가 70℃이기 때문에 상기한 제1레벨 범위(310)에서 설정된 온도 범위를 만족한다. 그러나, 평균 온도 값에 의해 제3배터리 셀(10)이 방전되지 않을 경우, 제3배터리 셀(13)에서 가스가 발생될 가능성이 있기 때문에 배터리 셀(10)을 각각 모니터링하는 것이 바람직하다.
본 발명의 배터리 관리 시스템(1000)의 모니터링에 의해 배터리 셀(10)로부터 방전된 에너지는 외부로 방출되거나, 차량 내부에 설치된 전자기기를 작동하거나 배터리를 충전하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 주차 중 촬영을 계속 진행하는 블랙박스의 전원으로 공급될 수 있으며, 차량의 내부 온도를 낮추거나 높이기 위해 사용될 수도 있으며, 기타 네비게이션, 블루투스 용품 등의 배터리를 충전하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1 배터리 팩
10 배터리 셀
1000 배터리 관리 시스템
100 모니터링부
110 온도 측정부 120 충전량 측정부
130 기간 측정부
200 열화 관리부
210 수신부 220 판단부
230 제어부
300 레벨 범위
310 제1레벨 범위 320 제2레벨 범위
330 제3레벨 범위

Claims (11)

  1. 전기적으로 연결되는 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 관리하기 위한 배터리 관리 시스템에 관한 것으로,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 배터리 셀의 상태 정보를 측정하는 모니터링부; 및
    상기 모니터링부로부터 상기 배터리 셀의 상태 정보를 수신받는 수신부, 상기 수신된 상기 배터리 셀의 상태 정보 값이 기설정 범위인지를 판단하는 판단부, 및 수신된 상기 배터리 셀의 상태 정보 값이 기설정 레벨 범위인 경우 해당 배터리 셀의 일정 충전량을 고의로 방전시키는 제어부를 포함하는 열화 관리부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 배터리 셀의 온도, 충전량, 및 배터리가 사용되지 않고 방치된 방치 기간을 측정하고,
    상기 열화 관리부는 측정된 상기 배터리 셀의 온도, 충전량, 및 방치 기간에 따라 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레벨 범위는 복수 개로 설정되며,
    상기 열화 관리부의 판단부는 제1레벨 범위를 만족하여 상기 배터리 셀이 일정 충전량만큼 방전되면 제2레벨범위를 만족할 때까지 모니터링부에서 모니터링을 수행하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 배터리 셀의 온도와 충전량을 각각 독립적으로 모니터링하고,
    각각의 배터리 셀이 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 만족하는지 여부를 판단하고, 배터리 셀 각각의 방전동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 배터리 셀의 온도와 충전량을 각각 독립적으로 모니터링하고,
    전체 배터리 셀의 온도와 충전량의 평균값을 기준으로 배터리 셀을 방전시키는 레벨 범위를 만족하는지 여부를 판단하고, 방전동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은,
    상기 배터리 셀로부터 방전된 에너지를 차량 내부에 설치된 전자기기를 작동하는데 이용하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  7. 제1항에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법에 있어서,
    상기 배터리 셀의 온도, 충전량, 방치 기간을 측정하는 모니터링 단계;
    상기 모니터링 단계에서 측정된 값이 기설정된 레벨 범위를 만족하는 경우, 배터리 셀의 일정 충전량을 고의로 방전시키는 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계; 및
    상기 고온 노출 저장 방치 변경 레벨 단계에서 방전되는 상기 배터리 셀의 충전량을 측정하고 미리 설정된 충전량 이하로 측정될 경우 방전을 중단하는 안정화 레벨 복귀 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 레벨 범위는,
    배터리 셀의 온도, 배터리 셀의 충전량, 배터리 셀의 방치 기간을 기준으로 설정되며, 복수 개 설정 가능한 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 배터리 관리 방법은,
    상기 레벨 범위가 설정된 개수만큼 반복되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 배터리 관리 방법은,
    상기 배터리 관리 방법이 반복될 때마다 레벨 범위의 기준이 변경되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 방법은,
    상기 배터리 셀로부터 방전된 에너지를 차량 내부에 설치된 전자기기를 작동하는데 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 방법.
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