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KR102687127B1 - Bms 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Bms 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR102687127B1
KR102687127B1 KR1020190056742A KR20190056742A KR102687127B1 KR 102687127 B1 KR102687127 B1 KR 102687127B1 KR 1020190056742 A KR1020190056742 A KR 1020190056742A KR 20190056742 A KR20190056742 A KR 20190056742A KR 102687127 B1 KR102687127 B1 KR 102687127B1
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민재윤
최주영
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에스케이온 주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리의 온도, SOC,　전압을 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 소정 시간 동안 측정된 배터리의 온도, SOC,　전압을 이용해,　상기 배터리의 SOC 또는 전압에 대한 상기 배터리의 온도의 충전량별온도변화량을 연산하는 제 1연산부와, 상기 배터리의 온도, SOC　및, 상기 추세를 기초로,　상기 배터리의　SOC가 제 1 기준치로 충전되었을 때,　예측되는 배터리 셀의 온도를 연산하는 제 2 연산부 및, 상기 제 2연산부에서 연산된 배터리의 온도와 사용자가 정한 제 1 기준온도를 기초로 제 1 충전전류를 계산하고, 상기 제 1 충전전류로 상기 배터리를 충전하는 제어부를 포함하는 BMS 장치 및 그 제어 방법을 개시하여, 배터리 급속충전 중 배터리 셀 퇴화를 억제하기 위한 배터리 관리 장치를 제공할 수 있다.

Description

BMS 장치 및 그 제어 방법{An apparatus and a control method for battery management system}
본 발명은 BMS 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
전기자동차의 수요가 급증함에 따라 전기자동차의 사용 편의성을 향상하기 위한 소비자들의 요구가 늘고 있다.특히 전기자동차 이차전지의 충전시간을 단축시키기 위한 급속충전 기술 개발이 활발하게 이뤄지고 있다. 하지만 높은 에너지 밀도가 요구되는 전기자동차의 경우 급속충전 시 높은 전류가 인가되며 이때 발생하는 발열 현상은 배터리 셀 퇴화에 큰 영향을 미칠 수 있다.
이러한 이차전지 급속충전 중 발열 현상에 의한 배터리 셀 퇴화를 방지하기 위해, 기존의 급속충전 기술은 단지 이차전지의 온도를 측정하여, 측정된 온도와 기준치를 비교해 이차전지의 충전전류를 제어한다. 하지만 이차전지 온도 변화에는 시간 지연이 수반되어, 이차전지의 온도가 기준치를 넘었을 때 이차전지의 충전전류를 낮추더라도 이차전지의 온도가 배터리 셀에 영향을 미치는 온도까지 도달하여 배터리 셀 퇴화에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 이것을 방지하기 위해 온도 기준치를 낮추어 이차전지의 충전전류를 제어하면, 이차전지 충전 속도를 단축할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 이차전지 온도의 선형 변화도 함께 고려하는 이차전지 보호장치가 한국등록특허공보 제10-1249347호 “온도 측정 패드가 부착된 이차 전지 및 그 보호 장치”(특허문헌1)에 개시된다.특허문헌 1에서는이전 시점과 현재 시점을 기준으로 한 온도 측정 값의 변화율이 임계치 이상인 경우 전류의 흐름을 차단하는 이차 전지 및 그 보호 장치를 개시한다.이는 과전류와 같은 이차전지 이상 발생 시 온도 측정 값의 변화율을 기초로 전류의 흐름을 차단하여 이차전지에 의한 화재나 폭발과 같은 안전 사고 발생을 미연에 예방하는 효과가 있으나, 특허문헌 1은 온도 측정 값의 변화율이 임계치 이상인 경우 단지 스위치를 제어하여 전류를 차단하기 때문에, 이차전지의 충전 속도를 단축하는 급속충전을 하지는 못한다.
한국등록특허공보 제10-1249347호("온도 측정 패드가 부착된 이차 전지 및 그 보호 장치", 공개일 2013.04.01)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 BMS 장치 및 그 제어 방법은 최적 충전 온도범위에서 작동하여 높은 충전전류가 요구되는 이차전지의 급속충전 중 배터리 셀의 퇴화를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 BMS 장치 및 그 제어 방법은 고온 노출에 따른 배터리 셀의 퇴화를 최소화 하여 배터리 셀과 모듈의 수명 안정성을 향상 시킬 수 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 BMS 장치(1000)는 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V), 충전전류(I)를 측정하거나 추정하는 측정부(100), 상기 측정부(100)에서 서로 다른 시점(t)에 측정된 복수의 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V) 정보를 기초로,　상기 배터리의 SOC(C) 또는 전압(V)에 대한 상기 배터리의 온도(T)의 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하는 제 1 연산부(210), 상기 배터리의 온도(T), SOC(C)　및, 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC) 정보를 기초로,　상기 배터리의　SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리의 예측온도(T_exp)를 연산하는 제 2연산부(220) 및, 상기 제 2연산부(220)에서 연산된 상기 예측온도(T_exp)와 사용자가 정한 제 1 기준온도(T_th1)를 비교한 정보를 기초로 제 1 충전전류(I_c1)를 제어하고 하고, 상기 제 1 충전전류(I_c1)로 상기 배터리를 충전하는 제어부(300)를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(300)는상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이하일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 증가시키고,　상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이상일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제 1 연산부(210)는 제 1 SOC(C1), 제 2 SOC(C2), 제 1 온도(T1), 제 2 온도(T2) 정보를 기초로 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하며,상기 제 1 SOC(C1)는 제 1 시점(t1)에서 측정된 배터리의 SOC, 상기 제 2 SOC(C2)는 제 1 시점(t1)과 다른 제 2 시점(t2)에서 측정된 배터리의 SOC이고,상기 제 1 및 제 2 온도(T1, T2)는 각각 상기 제 1 및 제 2 시점(t1, t2)에서 측정된 배터리의 온도인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(300)는 상기 측정부(100)에서 측정된 배터리의 온도(T)가 상기 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1) 이하인 제 2 충전전류(I_c2)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명의 상기 제어부(300)는 상기 측정부(100)에서 측정된 배터리의 SOC(C)가 상기 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1)와 다른 제 3 충전전류(I_c3)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 의한 BMS 제어 방법(1000)은 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V), 충전전류(I)를 측정하거나 추정하는 측정단계(S100), 상기 측정단계(S100)에서 서로 다른 시점(t)에 측정된 복수의 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V) 정보를 기초로,　상기 배터리의 SOC(C) 또는 전압(V)에 대한 상기 배터리의 온도(T)의 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하는 제 1 연산단계(S210), 상기 배터리의 온도(T), SOC(C)　및, 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC) 정보를 기초로,　상기 배터리의　SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리의 예측온도(T_exp)를 연산하는 제 2 연산단계(S220) 및상기 제 2 연산단계(S220에서 연산된 상기 예측온도(T_exp)와 사용자가 정한 제 1 기준온도(T_th1)를 비교한 정보를 기초로 제 1 충전전류(I_c1)를 제어하고 하고, 상기 제 1 충전전류(I_c1)로 상기 배터리를 충전하는 제어단계(S300)를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 제어단계(S300)는상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T1) 이하일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 증가시키고,　상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이상일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제 1 연산단계(S210)는 제 1 SOC(C1), 제 2 SOC(C2), 제 1 온도(T1), 제 2 온도(T2) 정보를 기초로 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하며,상기 제 1 SOC(C1)는 제 1 시점(t1)에서 측정된 배터리의 SOC, 상기 제 2 SOC(C2)는 제 1 시점(t1)과 다른 제 2 시점(t2)에서 측정된 배터리의 SOC이고,상기 제 1 및 제 2 온도(T1, T2)는 각각 상기 제 1 및 제 2 시점(t1, t2)에서 측정된 배터리의 온도인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어단계(S300)는상기 측정단계(S100)에서 측정된 배터리의 온도(T)가 상기 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1) 이하인 제 2 충전전류(I_c2)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제어단계(S300)는상기 측정단계(S100)에서 측정된 배터리의 SOC(C)가 상기 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1)와 다른 제 3 충전전류(I_c3)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 BMS 장치 및 그 제어 방법에 의하면,배터리 SOC에 따른 배터리 온도의 관계식을 근사화하고, 그 관계식을 바탕으로 사용자가 원하는 배터리의 SOC와 배터리의 온도에 도달하는 배터리의 충전전류를 계산하고 그 충전전류로 배터리를 충전하여, 이차전지의 급속충전을 하면서 배터리 셀 퇴화를 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른BMS 장치의 블록도이다.
도 2, 3은 본 발명에 따른 BMS 장치의 배터리 SOC에 따른 배터리의 온도 그래프의 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 BMS 장치의 배터리 SOC에 따른 배터리의 온도 그래프의 다른 실시예이다.
도 5 내지 7은 본 발명에 따른 BMS 제어 방법의 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 BMS 장치 및 그 제어 방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 BMS 장치(1000)는 측정부(100), 연산부(200), 제어부(300)를 포함할 수 있다.또한, 연산부(200)는 제 1 연산부(210)와 제 2 연산부(220)를 포함할 수 있다. 각각에 대해 자세히 설명하면, 측정부(100)는 배터리(B)의 온도(T), SOC(C),　전압(V), 충전전류(I)를 측정할 수 있다. 또한, 제 1연산부(210)는 측정부(100)에서 서로 다른 시점(t)에 측정된 복수의 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V) 정보를 기초로,　배터리의 SOC(C) 또는 전압(V)에 대한 배터리(B)의 온도(T)의 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산할 수 있다. 그리고 제 2연산부(220)는 배터리(B)의 온도(T), SOC(C)　및, 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC) 정보를 기초로,　배터리의　SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리(B)의 예측온도(T_exp)를 연산할 수 있다.
연산부(200)에 대해 더 자세히 설명하면, 제 1 연산부(210)는 아래 [표 1]과 같은 제 1 SOC(C1), 제 2 SOC(C2), 제 1 온도(T1), 제 2 온도(T2) 정보를 기초로 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산 할 수 있다. 아래 [표 1]은 서로 다른 시점(t)에 측정된 배터리의 SOC(C)와 온도(T)이다.
시점(t) SOC(C) 온도(T)
t1 C1 T1
t2 C2 T2
t3 C3 T3
... ... ...
t(k-2) C(k-2) T(k-2)
t(k-1) C(k-1) T(k-1)
t(k) C(k) T(k)
... ... ...
배터리(B)의 온도(T)는 배터리의 SOC(C)에 연관되어 변화하므로 아래 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
[수학식 1]
T = f(C) = ri Ci + ri-1 Ci-1 + + r1 C + r0
또한, 위 [수학식 1]은 아래 [수학식 2]와 같이 근사화할 수 있다.
[수학식 2]
T = f(C)
Figure 112019049484137-pat00001
r1 C + r0
위 [수학식 2]는 도 2의 추세선(L)의 함수이고, [수학식 2]의 r1 은 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)이므로, [수학식 2]에 제 1 및 제 2 SOC(C1, C2), 제 1 및 제 2 온도(T1, T2)를 대입하면, r1 즉, 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)는 (T2-T1)/(C2-C1)으로 연산할 수 있다. r0 도 마찬가지로 알 수 있기 때문에, 제 2연산부(220)에서는 r0, r1 가 연산된 [수학식 2]의 C에 제 1 기준치(C_th1)를 대입하여 예측된 예측온도(T_exp)을 연산할 수 있다.
또한, 위 [수학식 1]은 아래 [수학식 3]와 같이 근사화할 수 있다.
[수학식 3]
T = f(C)
Figure 112019049484137-pat00002
r2 C2 + r1 C + r0
[표 1]과 도 3과 같이, 현재 시점이 t3 또는 t(k) 일 때, 제 1 연산부(210)에서는 이전 시점 t1, t2 또는 t(k-2), t(k-1)의 배터리(B)의 온도(T)와 SOC(C) 정보로 [수학식 3]의 r0, r1, r2를 연산하여 제 2연산부(220) 에서는 r0, r1, r2가 연산된 [수학식 3]의 C에 제 1 기준치(C_th1)를 대입하여 예측된 예측온도(T_exp)을 연산할 수 있다. 이때, 배터리(B)의 SOC(C)에 따른 배터리의 온도(T) 추세식을 [수학식 3]과 같이 근사화 하면, [수학식 2]와 같이 근사화 한 것 보다 더 정확한 예측온도(T_exp)를 연산할 수 있고, 또한 제어부(300)에서 충전전류(I)도 보다 정확하게 계산할 수 있어서 급속충전을 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 BMS 장치(1000)는 위 [수학식 2], [수학식 3]과 같이 현재 시점과 1개 또는 2개의 이전 시점의 배터리(B)의 SOC(C)에 따른 배터리의 온도(T)로 [수학식 1]을 근사화할 수도 있고, 2개 보다 더 많은 이전 시점의 배터리(B)의 SOC(C), 온도(T)로도 [수학식 1]을 근사화할 수도 있다.
한편, 제어부(300)는 제 2연산부(220)에서 연산된 예측온도(T_exp)와 사용자가 정한 제 1 기준온도(T_th1)를 비교한 정보를 기초로 제 1 충전전류(I_c1)를 제어하고, 제 1 충전전류(I_c1)로 상기 배터리를 충전할 수 있다. 더 자세히 설명하면, 도 2 (a) 또는 도 3과 같이 추체선(L)의 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이하일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 증가시키고,　도 2 (b) 또는 도 3과 같이 추세선(L)의 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이상일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 감소시켜 제 1 충전전류(I_c1)를 제어할 수 있다.
한편, 도 1과 같이 본 발명의 BMS 장치(1000)는 저장부(400)를 더 포함할 수 있다.저장부(400)는 종래에 충전한 데이터들의 히스토리를 저장한 것을 학습할 수 있다.
저장부(400)에 대해 더 자세히 설명하면, 제 2 연산부(220)에서 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 비교하여 제 1 충전전류(I_c1)를 제어할 때, 저장부(400)는 아래 [표 2]와 같은 배터리(B)의 SOC(C), 온도(T), 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)에 따른예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 같게 되는 최적충전전류(I_opt) 데이터들을 저장하고 학습할 수 있다. 따라서, 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 차이가 있을 때, 제 1 충전전류(I_c1)를 점차적으로 증가시키거나 감소시키는 단계 없이, 바로 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 같게 되는 최적충전전류(I_opt)를 계산할 수 있다.
SOC(C) 온도(T) ΔT/ΔC 예측온도(T_exp) I_opt
... ... ... ... ...
C(k) T(k) ΔT/ΔC(k) T_exp(k) I_opt(k)
C(k+1) T(k+1) ΔT/ΔC(k+1) T_exp(k+1) I_opt(k+1)
C(k+2) T(k+2) ΔT/ΔC(k+2) T_exp(k+2) I_opt(k+2)
... ... ... ... ...
나아가,저장부(400)에서 위 [표 2]와 같은 배터리(B)의 SOC(C), 온도(T), 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)에 따른 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 같게 되는 최적충전전류(I_opt) 데이터들을 저장하고 학습되어 있으면, 현재 시점의 배터리(B)의 SOC(C), 온도(T)와 사용자가 설정한 제 1 기준온도(T_th1), 제 1 기준치(C_th1)를 이용하여 최적충전전류(I_opt)를 계산할 수 있다.
더 자세히 설명하면, 현재 시점에 측정된배터리(B)의 SOC(C), 온도(T)와사용자가 설정한 제 1 기준온도(T_th1), 제 1 기준치(C_th1)를 이용하여 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 아래 [수학식 4]로 계산하고,
[수학식 4]
최적충전전류(I_opt)를 위 [표 2]와 같은 배터리(B)의 SOC(C), 온도(T), 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)에 따른 최적충전전류(I_opt)를아래 [수학식 5]와 같이 계산할 수 있다.
[수학식 5]
)
따라서, 각각의 배터리(B) 셀에 따라 SOC(C), 온도(T), 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)에 따른 최적충전전류(I_opt) 특성을 모르더라도, 본 발명에 따른 BMS 장치(1000)는 셀의 특성을 파악하여 최적충전전류(I_opt)를 계산하여 이차전지의 급속충전을 하면서 배터리 셀 퇴화를 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제어부(300)는 측정부(100)에서 측정된 배터리(B)의 온도(T)가 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하면, 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1) 이하인 제 2 충전전류(I_c2)로 배터리(B)를 충전할 수 있다. 이때, 제 2 충전전류(I_c2)는 제 1 충전전류(I_c1)의 50~99%일 수 있다.
또한, 제어부(300)는 측정부(100)에서 측정된 배터리(B)의 SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 배터리(B)의 SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 배터리(B)의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1)와 다른 제 3 충전전류(I_c3)로 배터리(B)를 충전할 수 있다. 이때, 제 3 충전전류(I_c3)는 제 1 충전전류(I_c1)의 50~99%일 수 있다.
위에서 설명했듯이, 제 1 연산부(210)에서 배터리(B)의 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하여 배터리(B)의 SOC(C)에 따른 배터리(B)의 온도(T)의 수학식을 근사화하고, 그것을 이용해 제 2 연산부(220)는 배터리(B)의　SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리(B)의 예측온도(T_exp)를 연산하여, 제어부(300)에서 제 1 충전전류(I_c1)를 계산하고, 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하거나, 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 배터리(B)의 충전전류(I)를 낮추거나 바꾸어 충전하였다.
한편, 본 발명의 BMS 장치(1000)는 배터리(B)의 기준온도와 배터리(B) SOC(C)의 기준치를 복수 개로 설정하여 배터리(B)의 충전전류(I)를 연산하여 충전할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(300)에서 배터리(B)의 온도(T)가 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하거나,배터리(B)의 SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 배터리(B)의 충전전류(I)를 제 2 및 제 3 충전전류(I_c2, I_c3)로 바꾸는 것이 아니라, 제 1 연산부(210)에서 배터리(B)의 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 또 연산하여 배터리(B)의 SOC(C)에 따른 배터리(B)의 온도(T) 추세선(L1', L2' L3')의 추세식을 [수학식 2]나 [수학식 3]과 같이 구하고, 그것을 이용해 제 2 연산부(220)는 배터리(B)의　SOC(C)가 제 2 기준치(C_th2)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리(B)의 예측온도(T_exp)를 연산하여, 제어부(300)에서 L3의 연장선 처럼 예측온도(T_exp)가 제 2 기준온도(T_th2) 이하일 때는 충전전류(I)를 증가시켜 L3'와 같이 충전되게 하고,　L1의 연장선처럼 예측온도(T_exp)가 제 2 기준온도(T_th2) 이상일 때는 충전전류(I)를 감소시켜 L1'와 같이 충전되게 할 수 있다.
이와 같이, 기준온도를 복수 개로 설정하여, 배터리(B) 셀의 온도가 셀 퇴화가 일어나는 온도에 도달하는 것을 보다 더 확실히 방지할 수 있고, 배터리(B) SOC(C)의 기준치를 복수 개로 설정하여, 배터리(B) SOC(C)가 특정 기준치에 보다 더 빨리 도달하게 하여 급속충전을 할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명의 BMS 제어 방법(1000)에 관하여 상세히 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 BMS 제어 방법(1000)은 측정단계(S100), 연산단계(S200), 제어단계(S300)를 포함할 수 있다. 또한, 연산단계(S200)는 제 1 연산단계(S210)와 제 2 연산단계(S220)를 포함할 수 있다. 각각에 대해 자세히 설명하면, 측정단계(S100)에서는 배터리(B)의 온도(T), SOC(C),　전압(V), 충전전류(I)를 측정할 수 있다. 또한, 제 1 연산단계(S210)에서는 측정단계(S100)에서 서로 다른 시점(t)에 측정된 복수의 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V) 정보를 기초로,　SOC의 단위레벨(ΔC)을 올리는데 상승하는 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산할 수 있고, 배터리(B)의 SOC(C)에 따른 배터리(B)의 온도(T)의 수학식을 근사화할 수 있다. 자세한 설명은 위 BMS 장치(1000)에서 하였으므로 생략하기로 한다.
그리고 제 2 연산단계(S220)에서는 배터리(B)의 온도(T), SOC(C)　및, 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC), 배터리(B)의 SOC(C)에 따른 배터리(B)의 온도(T)의 근사화한 수학식 정보를 기초로,　배터리(B)의　SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리(B)의 예측온도(T_exp)를연산할 수 있다. 이때, 제어단계(S300)에서는 제 2 연산단계(S220에서 연산된 예측온도(T_exp)와 사용자가 정한제 1 기준온도(T1) 이하일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 증가시키고,　예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이상일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 감소시켜 제 1 충전전류(I_c1)를 계산할 수 있다.
한편, 도 5와 같이 본 발명의 BMS 장치(1000)는 저장단계(S400)를 더 포함할 수 있다. 저장단계(S400)는 종래에 충전한 데이터들의 히스토리를 저장한 것을 학습할 수 있다.
저장단계(S400)에 대해 더 자세히 설명하면, 제 2 연산단계(220)에서 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 비교하여 제 1 충전전류(I_c1)를 제어할 때, 저장단계(S400)에서는 도 5와 같이 제 1 충전전류(I_c1)의 증가, 감소를 학습하여 배터리(B)의 SOC(C), 온도(T)와, 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 같게 되는 최적충전전류(I_opt) 데이터들을 저장하고 학습할 수 있다. 따라서, 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 차이가 있을 때, 제 1 충전전류(I_c1)를 점차적으로 증가시키거나 감소시키는 단계 없이, 바로 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1)와 같게 되는 최적충전전류(I_opt)를 계산할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제어단계(S300)는측정단계(S100)에서 측정된 배터리(B)의 온도(T)가 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하거나, 배터리(B)의 SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면,배터리(B)의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1) 이하인 제 2 충전전류(I_c2)나 제 1 충전전류(I_c1)와 다른 제 3 충전전류(I_c3)로 배터리(B)를 충전할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예들에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 :측정부 200 : 연산부
300 :제어부 C_th : 기준치
T_exp : 예측온도 T_th : 기준온도
S100 : 측정단계 S210 : 제 1 연산단계
S220 : 제 2 연산단계 S300 : 제어단계

Claims (10)

  1. 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V), 충전전류(I)를 측정하거나 추정하는 측정부(100);
    상기 측정부(100)에서 서로 다른 시점(t)에 측정된 복수의 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V) 정보를 기초로,　상기 배터리의 SOC(C) 또는 전압(V)에 대한 상기 배터리의 온도(T)의 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하는 제 1 연산부(210);
    상기 배터리의 온도(T), SOC(C)　및, 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC) 정보를 기초로,　상기 배터리의　SOC(C)가 제1기준치(C_th1)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리의 예측온도(T_exp)를 연산하는 제2연산부(220); 및
    상기 제2연산부(220)에서 연산된 상기 예측온도(T_exp)와 사용자가 정한 제 1 기준온도(T_th1)를 비교한 정보를 기초로 제 1 충전전류(I_c1)를 제어하고, 상기 제 1 충전전류(I_c1)로 상기 배터리를 충전하는 제어부(300);
    를 포함하는 BMS 장치(1000).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이하일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 증가시키고,　상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이상일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 감소시키는 것을 특징으로 하는 BMS 장치(1000).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 연산부(210)는 제 1 SOC(C1), 제 2 SOC(C2), 제 1 온도(T1), 제 2 온도(T2) 정보를 기초로 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하며,
    상기 제 1 SOC(C1)는 제 1 시점(t1)에서 측정된 배터리의 SOC,상기 제 2 SOC(C2)는 제 1 시점(t1)과 다른 제 2 시점(t2)에서 측정된 배터리의 SOC이고,
    상기 제 1 및 제 2 온도(T1, T2)는 각각 상기 제 1 및 제 2 시점(t1, t2)에서 측정된 배터리의 온도인 것을 특징으로 하는 BMS 장치(1000).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 측정부(100)에서 측정된 배터리의 온도(T)가 상기 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1)이하인 제 2 충전전류(I_c2)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 BMS 장치(1000).
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 측정부(100)에서 측정된 배터리의 SOC(C)가 상기 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1)와 다른 제 3 충전전류(I_c3)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 BMS 장치(1000).
  6. 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V), 충전전류(I)를 측정하거나 추정하는 측정단계(S100);
    상기 측정단계(S100)에서 서로 다른 시점(t)에 측정된 복수의 배터리의 온도(T), SOC(C),　전압(V) 정보를 기초로,　상기 배터리의 SOC(C) 또는 전압(V)에 대한 상기 배터리의 온도(T)의 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하는 제 1 연산단계(S210);
    상기 배터리의 온도(T), SOC(C)　및, 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC) 정보를 기초로,　상기 배터리의　SOC(C)가 제 1 기준치(C_th1)로 충전되었을 때,　예측되는 배터리의 예측온도(T_exp)를 연산하는 제 2 연산단계(S220); 및
    상기 제 2 연산단계(S220에서 연산된 상기 예측온도(T_exp)와 사용자가 정한 제 1 기준온도(T_th1)를 비교한 정보를 기초로 제 1 충전전류(I_c1)를 제어하고 하고, 상기 제 1 충전전류(I_c1)로 상기 배터리를 충전하는 제어단계(S300);
    를 포함하는 BMS 제어 방법(1000).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어단계(S300)는,
    상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T1) 이하일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 증가시키고,　상기 예측온도(T_exp)가 제 1 기준온도(T_th1) 이상일 때는 제 1 충전전류(I_c1)를 감소시키는 것을 특징으로 하는 BMS 제어 방법(1000).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 연산단계(S210)는 제 1 SOC(C1), 제 2 SOC(C2), 제 1 온도(T1), 제 2 온도(T2) 정보를 기초로 상기 충전량별온도변화량(ΔT/ΔC)를 연산하며,
    상기 제 1 SOC(C1)는 제 1 시점(t1)에서 측정된 배터리의 SOC, 상기 제 2 SOC(C2)는 제 1 시점(t1)과 다른 제 2 시점(t2)에서 측정된 배터리의 SOC이고,
    상기 제 1 및 제 2 온도(T1, T2)는 각각 상기 제 1 및 제 2 시점(t1, t2)에서 측정된 배터리의 온도인 것을 특징으로 하는 BMS 제어 방법(1000).
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어단계(S300)는,
    상기 측정단계(S100)에서 측정된 배터리의 온도(T)가 상기 제 1 기준온도(T_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1) 이하인 제 2 충전전류(I_c2)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 BMS 제어 방법(1000).
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어단계(S300)는,
    상기 측정단계(S100)에서 측정된 배터리의 SOC(C)가 상기 제 1 기준치(C_th1)를 초과하면, 상기 배터리의 충전전류(I)를 제 1 충전전류(I_c1)와 다른 제 3 충전전류(I_c3)로 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 BMS 제어 방법(1000).
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