KR20120114584A

KR20120114584A - 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법

Info

Publication number: KR20120114584A
Application number: KR1020110032190A
Authority: KR
Inventors: 구재승
Original assignee: 에스비리모티브 주식회사
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2031-04-07
Also published as: US9170305B2; KR101223735B1; US20120256599A1

Abstract

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리 충전 시 충전된 실제 충전 용량과 예측 용량의 비율을 기준으로, 배터리의 SOH(State Of Health)를 계산하는 MCU를 포함한다.

Description

배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법{Battery management system and control method thereof}

본 발명은 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것으로, 더 상세하게는 특히 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리의 수명 검출 기능을 구비한 배터리 관리 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

가솔린이나 중유를 주 연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력 원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.

한편, 하이브리드 자동차라 함은 내연 엔진을 이용하는 자동차와 전기 자동차의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예컨대 내연 엔진 및 배터리 모터를 사용하는 자동차이다. 현재에는, 내연 엔진과 수소와 산소를 연속적으로 공급하면서 화학반응을 일으켜 직접 전기 에너지를 얻는 연료 전지를 이용하거나, 배터리와 연료 전지를 이용하는 등 혼합된 형태의 하이브리드 자동차가 개발되고 있다.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)이 필요하다.

본 발명의 일 실시 예는 제한된 조건 하에서 배터리의 SOH를 계산할 수 있는 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되어 적어도 하나의 팩을 포함하는 배터리에 연결되며, 상기 배터리를 동력원으로 사용하는 전기자동차의 배터리 관리 시스템은 상기 배터리의 SOH(State Of Health)를 계산하기 위한 충전이 종료되는 값을 설정하는 기준 설정부; 상기 배터리를 충전하는 경우, 충전 시점부터 상기 충전이 종료되는 값까지의 배터리의 실제 충전된 용량을 계산하는 충전 용량 계산부; 및 상기 실제 충전 용량과 상기 충전 시점부터 상기 충전이 종료되는 값까지의 충전시 미리 설정된 예측 용량의 비율을 기준으로 상기 배터리의 SOH를 계산하는 SOH 계산부를 포함한다.

상기 배터리의 충전은 저속 충전 또는 고속 충전을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 충전이 종료되는 값은 상기 배터리의 기준 전압인 것을 특징으로 한다.

상기 충전이 종료되는 값은 상기 배터리의 SOC인 것을 특징으로 한다.

상기 SOH 계산부는,

[수학식 1]

(여기서, Ah_Actual _{_} _Input = Ah_Aged은 실제 충전된 용량을 의미하고, Ah_{Expected_Input}=Ah_BOL 은 예측 용량을 의미함) 상기 수학식 1에 따라 상기 배터리의 SOH를 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되어 적어도 하나의 팩을 포함하는 배터리에 연결되며, 상기 배터리를 동력원으로 사용하는 전기자동차의 배터리 관리 시스템의 제어 방법은 상기 배터리를 충전하는 단계; 충전 시점부터 충전이 종료되는 값까지의 배터리의 실제 충전된 용량을 계산하는 단계; 및 상기 실제 충전 용량과 상기 충전 시점부터 상기 충전이 종료되는 값까지의 충전시 미리 설정된 예측 용량의 비율을 기준으로 상기 배터리의 SOH를 계산하는 단계를 포함한다.

상기 배터리 관리 시스템의 제어 방법은 상기 배터리의 SOH를 계산하기 위한 충전이 종료되는 값을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 관리 시스템의 제어 방법은 상기 계산한 SOH를 기준으로 상기 자동차의 주행거리 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 관리 시스템의 제어 방법은 상기 계산한 SOH를 기준으로 상기 배터리의 SOC를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 실제 충전 중에 배터리 노화 상태를 예측함으로써 제한된 조건하에서 더 정확하게 배터리 노화를 계산할 수 있다.

또한, 배터리 노화를 고려하여 전기자동차의 주행 거리의 예측 정확성을 높일 수 있으며, 배터리 SOC 계산시에도 배터리 노화를 반영하여 SOC 계산의 정확성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 MCU(20)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리의 SOH를 추정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.

또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 시스템은, BMS(battery management system)(1), 배터리(2), 전류센서(3), 냉각팬(4), 퓨즈(5), 메인 스위치(6), ECU(engine controller unit, 7), 인버터(8) 및 모터제너레이터(9)를 포함한다.

먼저, 배터리(2)는 복수의 전지 셀이 서로 직렬로 연결된 복수의 서브팩(2a ~ 2h), 출력단자(2_OUT1), 출력단자(2_OUT2) 및 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 안전스위치(2_SW)를 포함한다. 여기서 서브팩(2a ~ 2h)은 예시적으로 8개로 표시되고 서브팩은 복수의 전지 셀을 하나의 그룹으로 표시한 것에 불과한 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 안전 스위치(2_SW)는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 스위치로서 배터리를 교체하거나 배터리에 대한 작업을 수행할 때 작업자의 안전을 위하여 수동적으로 온 오프할 수 있는 스위치이다. 본 발명에 따른 일 실시 예에서는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 안전 스위치(2_SW)를 포함하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 출력단자(2_OUT1) 및 출력단자(2_OUT2)는 인버터(8)에 연결된다.

전류센서(3)는 배터리(2)의 출력전류 량을 측정하여 BMS(1)의 센싱부(10)로 출력한다. 구체적으로 전류센서(3)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 Hall CT(Hall current transformer)일 수 있다.

냉각팬(4)은 BMS(1)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)의 충방전에 의해 발생할 수 있는 열을 냉각하여 온도 상승으로 인한 배터리(2)의 열화 및 충방전 효율의 저하를 방지한다.

퓨즈(5)는 배터리(2)의 단선 또는 단락에 의해 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 방지한다. 즉 과전류가 발생하면 퓨즈(5)는 단선되어 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 차단한다.

메인 스위치(6)는 과전압, 과전류, 고온 등 이상 현상이 발생하면 BMS(1) 또는 자동차의 ECU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)를 온오프 한다.

BMS(1)는 센싱부(10), MCU(Main control unit, 20), 내부전원 공급부(30), 셀밸런싱부(40), 저장부(50), 통신부(60), 보호회로부(70), 파워온 리셋부(80) 및 외부인터페이스(90)를 포함한다.

센싱부(10)는 배터리 전체 팩 전류(이하, '팩 전류'), 배터리 전체 팩전압(이하, '팩 전압'), 팩 온도 및 셀 주변 온도를 측정하여 MCU(20)에 전달한다.

MCU(20)는 센싱부(10)로부터 전달받은 팩 전류, 팩 전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도에 기초하여 배터리의 충전상태(state of charging, 이하 SOC)를 계산하여 배터리(2)의 상태를 알려주는 정보를 생성한다. 배터리 충전 시 충전된 실제 충전 용량과 예측 용량의 비율을 기준으로, 배터리의 건강상태(state of health, 이하 SOH)를 계산한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 SOH 계산은 배터리(2)를 충전하는 경우에 수행함으로써, 주행 중에 배터리의 저항 변화를 계산하여 SOH를 계산하는 것보다 제한된 조건인 충전 시에 SOH를 계산하여 SOH 계산의 정확성을 높일 수 있다. 주행 중인 경우에는 배터리 전력을 소모하고 있는 경우이므로 정확한 SOH를 계산하는 것이 어렵기 때문이다. 배터리의 SOH 또는 노화, 또는 에이징(aging)을 추정하는 것은 배터리를 동력원으로 사용하는 자동차, 예를 들면 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 주행거리 예측 또는 배터리 잔량 또는 SOC 계산에 있어서 중요한 요소이다. MCU(20)의 SOH 계산과 관련하여서는 도 2 및 3을 참조하여 후술한다. MCU(20)는 계산한 SOH를 자동차의 주행거리 계산 또는 SOC 계산에 사용한다.

내부전원 공급부(30)는 일반적으로 보조 배터리를 이용하여 BMS(1)에 전원을 공급하는 장치이다. 셀밸런싱부(40)는 각 셀의 충전상태의 균형을 맞춘다. 즉, 충전상태가 비교적 높은 셀은 방전시키고 충전상태가 비교적 낮은 셀은 충전시킬 수 있다. 저장부(50)는 BMS(1)의 전원이 오프될 때, 현재의 SOC, SOH 등의 데이터들을 저장한다. 여기서 저장부(50)는 전기적으로 쓰고 지울 수 있는 비휘발성 저장장치로서 EEPROM일 수 있다. 통신부(60)는 자동차의 ECU(7)와 통신을 수행한다. BMS(1)로부터 ECU(7)로 SOC 및 SOH에 관한 정보를 전송하거나, ECU(7)로부터 자동차 상태에 관한 정보를 수신하여 MCU(20)로 전송한다. 보호회로부(70)는 펌웨어(firm ware)를 이용하여 외부의 충격, 과전류, 저전압 등으로부터 배터리(2)를 보호하기 위한 회로이다. 파워온 리셋부(80)는 BMS(1)의 전원이 켜지면 전체 시스템을 리셋한다. 외부 인터페이스(90)는 냉각팬(4), 메인 스위치(6) 등 BMS의 보조장치들을 MCU(20)에 연결하기 위한 장치이다. 본 실시에에서는 냉각팬(4) 및 메인 스위치(6)만이 도시되었지만 이에 한정되는 것은 아니다.

ECU(7)는 자동차의 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 자동차 속도 등의 정보에 기초하여 현재 자동차의 운행 상태를 파악하고, 필요한 토크 정도 등의 정보를 결정한다. 구체적으로, 현재 자동차의 운행 상태란, 시동을 켜는 키온(KEY ON), 시동을 끄는 키오프(KEY OFF), 종속운행 및 가속도 운행 등을 말한다. ECU(7)는 자동차 상태에 관한 정보를 BMS(1)의 통신부(60)로 전송한다. ECU(7)는 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 즉 ECU(7)는 인버터(8)의 스위칭을 제어하여 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 또한 ECU(7)는 BMS(1)의 통신부(60)를 통하여 MCU(20)로부터 전달되는 배터리(2)의 SOC를 전달받아 배터리(2)의 SOC가 목표값(예컨대 55%)이 되도록 제어한다. 예를 들면 MCU(20)로부터 전달된 SOC가 55% 이하이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 배터리(10) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 충전시키고 이때 팩 전류(Ip)는 '-'값이 된다. 한편, SOC가 55% 이상이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 모터제너레이터(9) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 방전시키고 이때 팩 전류(Ip)는 '+'값이 된다.

인버터(8)는 ECU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)가 충전 또는 방전되도록 한다.

모터 제너레이터(9)는 배터리(2)의 전기에너지를 이용하여 ECU(7)로부터 전달되는 토크 정보에 기초하여 자동차를 구동한다.

ECU(7)는 SOC에 기초하여 충방전 할 수 있는 파워만큼 충방전함으로써 배터리(2)가 과충전이나 과방전되는 것을 방지하여 배터리(2)를 효율적으로 오랫동안 사용할 수 있도록 한다. 그러나 배터리(2)가 자동차에 장착된 후에는 배터리(2)의 실제 SOC를 측정하기는 어려우므로, BMS(1)는 센싱부(10)에서 센싱한 팩전압, 팩전류 및 셀 온도 등을 이용하여 SOC를 정확하게 추정하여 ECU(7)에 전달한다.

도 2는 도 1에 도시된 MCU(20)를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, MCU(20)는 충전 용량 계산부(21), 기준 설정부(22), SOH 계산부(23)를 포함한다. 여기서, 각각의 구성요소들을 MCU(20)가 모두 포함하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고, BMS(1) 또는 외부에서 수행할 수도 있다.

충전 용량 계산부(21)는 배터리(2)에 충전된 용량을 계산한다. 여기서, 충전은 저속 충전 또는 고속 충전을 모두 포함한다. 여기서, 충전 용량의 계산은 충전 시점부터 일정한 충전이 종료되는 값, 예를 들면 배터리(2)의 기준 전압, 예를 들면 300V 또는 배터리(2)의 기준 SOC, 예를 들면 SOC 100%까지 실제 충전된 용량을 측정한다.

기준 설정부(22)는 충전이 종료되는 값을 설정한다. 기준 설정부(22)는 배터리(2) 충전 시에 도달할 충전이 종료되는 값을 설정한다. 여기서, 충전이 종료되는 값은 배터리(2)의 만 충전시의 전압이거나 SOC 100%일 수 있다.

SOH 계산부(23)는 충전 용량 계산부(21)에서 계산한 실제 충전 용량과 충전 시점부터 충전이 종료되는 값까지 충전시 예측 용량의 비율을 기준으로 배터리(2)의 SOH를 계산한다. 여기서, SOH 계산부(23)는 다음 수학식 1과 같이 SOH를 계산한다.

여기서, 에이징(Aging), 건강 상태 또는 노화 팩터 등의 용어는 SOH와 동일한 의미이다. Ah_Actual _{_} _Input = Ah_Aged은 실제 충전된 용량을 의미하고, Ah_{Expected_Input}=Ah_BOL 은 예측 용량을 의미한다. 도 3을 참조하여 상기 수학식 1에 따른 구체적인 예시를 설명한다.

도 3을 참조하면, Acutal Input Ah, 즉 실제 충전 용량은 t0 시점부터 SOH 산출을 위한 기준 전압 또는 기준 SOC까지 실제 충전된 용량이다. Expected Input Ah, 즉 예측 용량은 t0시점부터 SOH 산출을 위한 기준 전압 또는 기준 SOC까지 충전 시 예상되는 충전 용량이다. 예를 들면, t0 시점의 SOC가 20%고 SOH 산출을 위한 기준 SOC가 100%인 경우, t0에서 t1까지 충전 예상 용량이 80Ah이고 실제 충전된 시간은 t0부터 t2까지 실제 충전된 용량이 64Ah이면, 다음 수학식 2 및 3에 따라 Ah_Aged 및 Ah_BOL 를 각각 계산한다.

상기 수학식 2 및 3을 통해 계산한 Ah_Aged 및 Ah_BOL 를 상기 수학식 1에 각각 대입하면, SOH는 0.8로 계산된다. 여기서, 0.8은 SOH 지수, 에이징 팩터, 노화 정도 등으로 해석할 수 있는 수치이다.

상기 예시에서는, 초기 SOC를 20%, 기준 SOC를 100%로 설정하였지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 기준 SOC 뿐만 아니라, 배터리 기준 전압 또는 만충전시의 배터리 전압을 기준 전압으로 설정하고 계산할 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 단계 400에서, 저속 충전 또는 고속 충전을 수행한다. 여기서, 배터리의 SOH 계산은 충전 중에 수행하는 것을 의미하는 것이며, 그 충전 방법에 한정되는 것은 아니다.

단계 402에서, 예측 충전 용량을 설정한다. 예측 충전 용량은 충전 시점부터 일정한 충전이 종료되는 값까지 충전될 배터리 용량이다. 여기서, 충전이 종료되는 값은 임의로 결정할 수 있으며, 배터리 SOC 또는 배터리 전압으로 설정할 수 있다. 예를 들면 배터리 SOC 100% 또는 배터리 전압 300V 등으로 설정할 수 있으며, 제품 출하 시에 측정한 충전 용량이거나 또는 최초 배터리 사용시에 측정한 충전 용량일 수 있다.

단계 404에서, 단계 400에서의 충전에 따라 충전 시점부터 충전이 종료되는 값까지 실제로 충전된 충전 용량을 계산한다.

단계 406에서, 단계 404에서 계산한 실제 충전 용량과 단계 402에서 설정한 예측 용량의 비율을 기초로 SOH를 계산한다. 여기서, SOH 계산은 상기 수학식 1에 따라 계산한다.

도시되지는 않았지만, 계산한 SOH를 이용하여 SOC를 추정하거나, 자동차의 주행 거리를 계산하는 과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서 상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.

본 발명에서 인용하는 공개 문헌, 특허 출원, 특허 등을 포함하는 모든 문헌들은 각 인용 문헌이 개별적으로 및 구체적으로 병합하여 나타내는 것 또는 본 발명에서 전체적으로 병합하여 나타낸 것과 동일하게 본 발명에 병합될 수 있다.

본 발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.

본 발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

1: 배터리 관리 시스템
2: 배터리
7: ECU
8: 인버터
20: MCU
21: 충전 용량 계산부
22: 기준 설정부
23: SOH 계산부

Claims

복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되어 적어도 하나의 팩을 포함하는 배터리에 연결되며, 상기 배터리를 동력원으로 사용하는 전기자동차의 배터리 관리 시스템에 있어서,
상기 배터리의 SOH(State Of Health)를 계산하기 위한 충전이 종료되는 값을 설정하는 기준 설정부;
상기 배터리를 충전하는 경우, 충전 시점부터 상기 충전이 종료되는 값까지의 배터리의 실제 충전된 용량을 계산하는 충전 용량 계산부; 및
상기 실제 충전 용량과 상기 충전 시점부터 상기 충전이 종료되는 값까지의 충전시 미리 설정된 예측 용량의 비율을 기준으로 상기 배터리의 SOH를 계산하는 SOH 계산부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리의 충전은,
저속 충전 또는 고속 충전을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 충전이 종료되는 값은,
상기 배터리의 기준 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 충전이 종료되는 값은,
상기 배터리의 SOC인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 SOH 계산부는,
[수학식 1]

(여기서, Ah_Actual _{_} _Input = Ah_Aged은 실제 충전된 용량을 의미하고, Ah_{Expected_Input}=Ah_BOL 은 예측 용량을 의미함)
상기 수학식 1에 따라 상기 배터리의 SOH를 계산하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
복수의 전지 셀이 하나의 팩으로 구성되어 적어도 하나의 팩을 포함하는 배터리에 연결되며, 상기 배터리를 동력원으로 사용하는 전기자동차의 배터리 관리 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 배터리를 충전하는 단계;
충전 시점부터 충전이 종료되는 값까지의 배터리의 실제 충전된 용량을 계산하는 단계; 및
상기 실제 충전 용량과 상기 충전 시점부터 상기 충전이 종료되는 값까지의 충전시 미리 설정된 예측 용량의 비율을 기준으로 상기 배터리의 SOH를 계산하는 단계를 포함하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 배터리의 SOH를 계산하기 위한 충전이 종료되는 값을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 계산한 SOH를 기준으로 상기 자동차의 주행거리 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 계산한 SOH를 기준으로 상기 배터리의 SOC를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 충전이 종료되는 값은,
상기 배터리의 기준 전압인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 충전이 종료되는 값은,
상기 배터리의 SOC인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.