KR20180031206A - Battery management system and method for protecting a battery from over-discharge - Google Patents
Battery management system and method for protecting a battery from over-discharge Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180031206A KR20180031206A KR1020160119293A KR20160119293A KR20180031206A KR 20180031206 A KR20180031206 A KR 20180031206A KR 1020160119293 A KR1020160119293 A KR 1020160119293A KR 20160119293 A KR20160119293 A KR 20160119293A KR 20180031206 A KR20180031206 A KR 20180031206A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery module
- voltage
- soh
- battery
- reference voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 41
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 12
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G01R31/362—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
- G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
- G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
- G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
- G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
- G01R19/16576—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing DC or AC voltage with one threshold
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
- G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
- G01R19/1659—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 to indicate that the value is within or outside a predetermined range of values (window)
-
- G01R31/3651—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/18—Status alarms
- G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H01M2/34—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 배터리 관리 시스템, 배터리 팩 및 배터리 충전 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압 센서를 포함하는 센싱부; 및 상기 측정된 전압을 기초로, 상기 배터리 모듈의 과방전 여부를 판정하고, 상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정된 경우, 방전 차단 신호를 출력하도록 구성되는 제어부;를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 SOH를 기초로 기준 전압 및 기준 시간을 결정하고, 상기 측정된 전압이 상기 기준 전압 이하로 상기 기준 시간 동안 유지되면, 상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정한다.The present invention relates to a battery management system, a battery pack, and a battery charging method. A battery management system according to an embodiment of the present invention includes a sensing unit including a voltage sensor for measuring a voltage of a battery module; And a control unit configured to determine whether or not the battery module is overdischarged based on the measured voltage, and output a discharge cutoff signal when it is determined that the battery module is in an overdischarge state. The control unit determines a reference voltage and a reference time based on the SOH of the battery module, and determines that the battery module is in an overdischarge state when the measured voltage is maintained for the reference time less than the reference voltage .
Description
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 과방전으로부터 배터리를 보호하는 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a battery management system and a battery pack, and more particularly, to a battery management system and method for protecting a battery from over discharge.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones has rapidly increased, and electric vehicles, storage batteries for energy storage, robots, and satellites have been developed in earnest. Researches are being actively conducted.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.Among the commercially available batteries, there are nickel cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium batteries have almost no memory effect compared with nickel-based batteries, It is very popular because it has very low energy density.
SOH(State Of Health)는 배터리가 사용됨에 따라 발생하는 용량의 변화를 정량적으로 나타내주는 파라미터이다 이러한 SOH는 일반적으로 설계 용량에 대한 만충전 용량의 백분율로 표현될 수 있다. 만충전 용량은 배터리가 실제로 수용할 수 있는 최대의 전하량을 나타내는 것으로서, 배터리의 충방전 횟수가 증가하여 노화됨에 따라 점차적으로 낮아진다는 점에서, 고정된 값인 설계 용량과는 구별되는 것이다.SOH (State Of Health) is a parameter that quantitatively represents the change in capacity as a battery is used. Such an SOH can generally be expressed as a percentage of full capacity to design capacity. The full charge capacity represents the maximum amount of charge the battery can actually accommodate and is distinct from the fixed value design capacity in that the number of charge and discharge cycles of the battery increases and gradually decreases as the battery ages.
이러한 SOH를 추정하는 방법은 매우 다양하다. 예컨대, 배터리의 내부저항과 온도를 이용하여 SOH를 추정하는 방법, 완전 방전 테스트를 통해 SOH를 추정하는 방법 등이 존재한다. There are many ways to estimate SOH. For example, there is a method of estimating the SOH using the internal resistance and temperature of the battery, a method of estimating the SOH through the full discharge test, and the like.
SOH는 배터리의 용량이 최초의 설계 용량 대비 얼만큼 줄어들었는지 즉, 배터리의 수명이 얼마나 남아있는지 알려주는 지표로 활용될 수 있다. 예컨대, 사용자는 외부 장치로 통지되는 배터리의 SOH를 참조하여, 배터리의 교체 시점을 미리 확인할 수 있다.SOH can be used as an indicator of how much the capacity of the battery has decreased compared to the initial design capacity, that is, how much battery life is left. For example, the user can confirm the replacement timing of the battery by referring to the SOH of the battery notified to the external device.
한편, 배터리가 과방전 상태로 유지되는 시간이 길어질수록, 배터리의 양극판, 음극판 또는 둘 사이에 덴드라이트(dendrite)가 성장하게 되며, 이러한 덴드라이트에 의해 분리막이 손상되고, 양극판과 음극판이 단락됨에 따라 폭발 현상 등이 발생할 수 있다. On the other hand, as the time for which the battery is maintained in the over-discharge state becomes longer, a dendrite grows between the positive electrode plate, the negative electrode plate, or both of the battery. The separator is damaged by the dendrite, and the positive electrode plate and the negative electrode plate are short- An explosion phenomenon may occur.
과방전으로부터 배터리를 보호하기 위한 수많은 종래 기술들이 개시된바 있는데, 대부분의 종래 기술들은 단순히 배터리의 전압을 소정의 임계치와 비교한 결과에 따라, 배터리가 과방전 상태에 있는지 판정하는 방식을 채용하고 있다. 배터리가 과방전 위험 상태에 있는 것으로 판정되는 경우, 배터리와 부하 사이의 전기적 연결을 차단함으로써, 배터리의 과방전에 따른 전술한 문제를 어느 정도는 막을 수 있다. A number of prior art techniques for protecting the battery from over discharge have been disclosed and most conventional techniques employ a method of determining whether the battery is in an overdischarged state simply by comparing the voltage of the battery with a predetermined threshold . If it is determined that the battery is in an overdischarge hazard state, by blocking the electrical connection between the battery and the load, it is possible to some extent prevent the above-mentioned problem in the event of overdriving of the battery.
하지만, 배터리의 SOH가 감소할수록, SOC(State Of Charge)가 0%인 때의 배터리의 전압인 방전 종지 전압은 증가하는 특성을 가짐에도, 종래 기술들은 SOH를 고려하지 않은 고정된 임계치를 기준으로 배터리의 과방전 여부를 판정하게 되므로, 그 판정의 정확도가 떨어질 수 밖에 없다. 본 발명의 발명자는 배터리의 SOH에 맞춰, 배터리가 과방전 상태에 있는지를 판정하기 위한 비교의 기준이 되는 전압의 값도 적절히 조절해줄 필요가 있다는 사실을 알게 되었다.However, as the SOH of the battery decreases, the discharge termination voltage, which is the voltage of the battery when the SOC (State Of Charge) is 0%, has an increasing characteristic. However, according to the prior art, It is judged whether or not the battery is overdischarged, so that the accuracy of the judgment is inevitably lowered. The inventor of the present invention has found that it is necessary to appropriately adjust the value of voltage as a reference for comparison in order to determine whether the battery is in an overdischarge state in accordance with the SOH of the battery.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리의 SOH에 따라, 배터리가 과방전 상태에 있는지 여부를 판정하는 데에 기준이 되는 전압 및/또는 시간의 값을 조절하는 배터리 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a battery management apparatus and a battery management method for controlling a value of a voltage and / or a time as a reference for determining whether a battery is in an over- System, and method.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It is also to be understood that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations thereof.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압 센서를 포함하는 센싱부; 및 상기 측정된 전압을 기초로, 상기 배터리 모듈의 과방전 여부를 판정하고, 상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정된 경우, 방전 차단 신호를 출력하도록 구성되는 제어부;를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 SOH를 기초로 기준 전압 및 기준 시간을 결정하고, 상기 측정된 전압이 상기 기준 전압 이하로 상기 기준 시간 동안 유지되면, 상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정한다.A battery management system according to an aspect of the present invention includes: a sensing unit including a voltage sensor for measuring a voltage of a battery module; And a control unit configured to determine whether or not the battery module is overdischarged based on the measured voltage, and output a discharge cutoff signal when it is determined that the battery module is in an overdischarge state. The control unit determines a reference voltage and a reference time based on the SOH of the battery module, and determines that the battery module is in an overdischarge state when the measured voltage is maintained for the reference time less than the reference voltage .
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 SOH가 감소함에 따라, 상기 기준 전압을 점차적으로 증가시킬 수 있다.Also, the control unit may gradually increase the reference voltage as the SOH of the battery module decreases.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈의 SOH가 감소함에 따라, 상기 기준 시간을 점차적으로 감소시킬 수 있다.Also, the control unit may gradually decrease the reference time as the SOH of the battery module decreases.
또한, 미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 기준 전압들과 기준 시간들을 나타내는 제1 룩업테이블을 저장하는 메모리;를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 룩업테이블을 참조하여, 상기 배터리 모듈의 SOH에 연관된 기준 전압과 기준 시간을 결정할 수 있다.The memory further stores a first lookup table indicating a plurality of reference voltages and reference times associated with each of a plurality of predetermined SOH intervals. In this case, the control unit may determine the reference voltage and the reference time associated with the SOH of the battery module by referring to the first lookup table.
또한, 상기 센싱부는, 상기 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 측정된 온도를 기초로, 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 보정할 수 있다.The sensing unit may further include a temperature sensor for measuring a temperature of the battery module. The control unit may correct at least one of the reference voltage and the reference time based on the measured temperature.
또한, 상기 메모리는, 미리 정해진 복수의 온도 구간들 각각에 연관된 복수의 가중치들을 나타내는 제2 룩업테이블을 저장할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 룩업테이블을 참조하여, 상기 측정된 온도에 연관된 가중치를 선택하고, 상기 선택된 가중치를 이용하여, 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 보정할 수 있다.In addition, the memory may store a second lookup table indicating a plurality of weights associated with each of a plurality of predetermined temperature intervals. In this case, the controller may refer to the second look-up table to select a weight associated with the measured temperature, and to use the selected weight to correct at least one of the reference voltage and the reference time.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정된 경우, 상기 방전 차단 신호와 함께 알람 신호를 출력할 수 있다.In addition, when it is determined that the battery module is in an overdischarge state, the controller may output an alarm signal together with the discharge cutoff signal.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 관리 시스템; 및 상기 배터리 관리 시스템에 전기적으로 연결되는 배터리 모듈;을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: the battery management system; And a battery module electrically connected to the battery management system.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 과방전 보호 방법은, 배터리 모듈의 SOH를 추정하는 단계; 상기 추정된 SOH를 기초로 상기 배터리 모듈의 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및 기준 시간을 결정하는 단계; 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이하인지 판정하는 단계; 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이하로 상기 기준 시간 동안 유지되는지 판정하는 단계; 및 상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이하로 상기 기준 시간 이상 유지된 경우, 미리 정해진 과방전 보호 동작을 실행하는 단계;를 포함를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an over-discharge protection method comprising: estimating an SOH of a battery module; Determining a reference voltage and a reference time for determining whether the battery module is overdischarged based on the estimated SOH; Determining whether the voltage of the battery module is lower than the reference voltage; Determining whether the voltage of the battery module is maintained below the reference voltage for the reference time; And performing a predetermined overdischarge protection operation when the voltage of the battery module is maintained below the reference voltage for the reference time or more.
또한, 상기 기준 전압 및 기준 시간을 결정하는 단계는, 미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 기준 전압들과 기준 시간들을 나타내는 룩업테이블을 참조하여, 상기 추정된 SOH에 연관된 기준 전압과 기준 시간을 결정할 수 있다.The reference voltage and the reference time may be determined by referring to a lookup table representing a plurality of reference voltages and reference times associated with each of a plurality of predetermined SOH intervals, Time can be determined.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 배터리의 SOH에 따라 배터리의 과방전 상태에 있는지 여부를 판정하는 데에 기준이 되는 전압 및/또는 시간의 값을 조절할 수 있다. 이에 따라, 전술한 종래 기술들에 비하여, 과방전으로 의한 폭발 등의 위험성을 저감할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, it is possible to adjust the value of voltage and / or time as a reference for determining whether or not the battery is in an overdischarge state according to the SOH of the battery. As a result, the risk of explosion due to overdischarge can be reduced as compared with the above-described prior arts.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
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 시스템과 이를 포함하는 배터리 팩의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템이 배터리 모듈의 SOH를 기초로 기준 전압과 기준 시간을 개별적으로 조절하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템이 배터리 모듈의 SOH를 기초로 기준 전압과 기준 시간을 개별적으로 조절하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈의 SOH를 기초로 기준 전압과 기준 시간을 개별적으로 조절하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템이 배터리 모듈의 SOH에 따라 기준 전압 및 기준 시간을 조절하기 위해 참조하는 룩업 테이블을 보여준다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템이 배터리 모듈의 SOH에 따라 기준 전압 및/또는 기준 시간을 보정하는 데에 참조하는 룩업 테이블을 보여준다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 배터리를 과방전으로부터 보호하는 방법을 보여주는 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a functional configuration of a battery management system and a battery pack including the same according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 and FIG. 3 are graphs that are referred to in explaining an operation of the battery management system according to an embodiment of the present invention to separately adjust the reference voltage and the reference time based on the SOH of the battery module.
FIG. 4 and FIG. 5 are graphs that are referred to in explaining the operation of the battery management system according to another embodiment of the present invention to individually adjust the reference voltage and the reference time based on the SOH of the battery module.
6 and 7 are graphs that are referred to in explaining the operation of the
FIG. 8 shows a look-up table referred to by the battery management system according to another embodiment of the present invention for adjusting the reference voltage and the reference time according to the SOH of the battery module.
FIG. 9 shows a look-up table referenced by a battery management system according to another embodiment of the present invention for correcting a reference voltage and / or a reference time according to the SOH of the battery module.
10 is a flow chart illustrating a method of protecting a battery from over discharge, in accordance with an embodiment of the present invention.
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 해석되어야 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 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. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise. In addition, the term " control unit " as described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.In addition, throughout the specification, when a portion is referred to as being "connected" to another portion, it is not necessarily the case that it is "directly connected", but also "indirectly connected" .
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a battery management system and a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)과 이를 포함하는 배터리 팩(1)의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 있어서, 데이터의 송수신을 위한 통신 라인들은 점선으로 표시하고, 충방전을 위한 전력 라인은 실선으로 표시하였다.FIG. 1 is a schematic view of a functional configuration of a
도 1을 참조하면, 배터리 팩(1)은 배터리 모듈(10), 충방전 회로(20) 및 배터리 관리 시스템(100)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a
배터리 모듈(10)은 상호 간의 직렬 또는 병렬로 연결되는 다수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 물론 배터리 모듈(10)은 단일의 배터리 셀만으로 구성될 수도 있다. 이때, 배터리 셀의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 재충전이 가능한 리튬 이온 셀, 리튬 폴리머 셀, 니켈 카드늄 셀, 니켈 수소 셀, 니켈 아연 셀 등의 이차 셀로 구성할 수 있다. 배터리 모듈(10)에 포함되는 배터리의 개수는 배터리 모듈(10)에 요구되는 전압, 전류 또는 용량 등에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.The
충방전 회로(20)는 배터리 모듈(10)에 대한 충전 동작을 수행하는 충전부(21)와 배터리 모듈(10)에 대한 방전 동작을 수행하는 방전부(22)를 포함할 수 있다. 충방전 회로(20)는 배터리 모듈(10)에 대한 충전 동작 및 방전 동작을 선택적으로 실행하도록 구성될 수 있다. 충전부(21)는 외부 장치(2)로부터 공급되는 전력을 배터리 모듈(10)에 요구되는 형태로 변환한 후 배터리 모듈(10)에 공급한다. 반대로, 방전부(22)는 배터리 모듈(10)로부터 공급되는 전력을 외부 장치(2)에 요구되는 형태로 변환한 후 외부 장치(2)에 공급할 수 있다. 외부 장치(2)는 충전기나 전력을 소모하는 부하일 수 있다.The charging and discharging
예컨대, 충전부(21)와 방전부(22)는 각각 제어부(120)로부터 출력되는 PWM 신호에 응답하여 배터리 모듈(10)에 공급되거나 배터리 모듈(10)로부터 공급되는 전압 및 전류를 조절 가능하도록 구성되는 적오도 하나의 스위칭 소자(예, MOSFET)를 포함할 수 있다.For example, the charging
배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)과 충방전 회로(20)에 전기적으로 연결된다. 예컨대, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10) 및 충방전 회로(20)와 CAN(Controller Area Network)을 통해 상호 접속될 수 있다.The
배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)의 안전성과 신뢰성을 보증하기 위해 배터리 모듈(10)의 전반적인 상태를 측정 및 관리하는 것으로서, 배터리의 상태에 따라 충방전 회로(20)에 의해 실행 가능한 동작들을 개별적으로 제어하도록 구성된다. 배터리 관리 시스템(100)에 의해 수행되는 제어 동작은 크게 배터리 모듈(10)의 냉각을 위한 열 제어 동작과 충전상태 제어 동작으로 구분될 수 있다.The
구체적으로, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(10)의 상태(예, 전압, 전류 및 온도)를 실시간 또는 주기적으로 모니터링하여, 배터리 모듈(10)이 최적의 상태로 유지되도록 하고, 배터리 모듈(10) 또는 이와 전기적으로 결합된 다른 전자 부품들의 이상이 감지된 경우, 이러한 이상을 외부 장치(2)에 알리기 위한 신호를 출력할 수 있다. 물론, 배터리 모듈(10)에 대한 충전 동작과 방전 동작을 개별적으로 개시 또는 중단시키기 위한 신호를 출력할 수 있다는 것은 자명하다.Specifically, the
특히, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리의 충전 시에는 과충전을 방지하고, 방전 시에는 과방전을 방지토록 하는 배터리 보호 기능을 실행할 수 있다. Particularly, the
이러한 배터리 관리 시스템(100)은 기본적으로 센싱부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 경우에 따라, 배터리 관리 시스템(100)은 셀 밸런싱 모듈을 추가적으로 포함할 수 있다.The
센싱부(110)는 기본적으로 배터리 모듈(10) 및/또는 배터리 모듈(10)에 포함된 각 배터리 셀의 전압 및 전류를 측정하도록 구성된다. 센싱부(110)는 그 구현에 따라, 배터리 모듈(10)의 온도를 추가적으로 측정하도록 구성될 수 있다.The
센싱부(110)는 배터리 모듈(10)을 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류 센서, 배터리 모듈(10)의 양극과 음극 사이의 단자 전압을 측정하는 전압 센서, 배터리 모듈(10)의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다.The
전류 센서는 배터리 모듈(10)의 충전 과정이 진행되는 동안, 배터리 모듈(10)의 충방 전류를 측정할 수 있다. 또한, 전류 센서는 배터리 모듈(10)의 충방전 전류를 기초로, 충방전율(current rate)을 측정할 수 있다. C-rate이라고 칭하기도 하는 충방전율은, 방전 전류 또는 충전 전류를 단위를 뺀 설계 용량(Design Capacity)의 값으로 나눈 값으로 표현되며, 이러한 충방전율의 단위는 C이다. 이때, 설계 용량은 배터리 모듈(10)의 제조 시에 미리 정해지는 값일 수 있다. The current sensor can measure the charging current of the
예를 들어, 배터리 모듈(10)의 만충전 용량이 1000mAh(Apere-hour)인 경우, 충전 전류가 100mA이면 충방전율은 0.1C이고, 충전 전류가 1000mA이면 충방전율은 1C이며, 충전 전류가 5000mA이면 충방전율은 5C로 측정될 수 있다. For example, if the full charge capacity of the
센싱부(110)는 배터리 모듈(10)의 전류, 전압 및 온도를 소정 주기마다 반복적으로 측정할 수 있는데, 전류, 전압 및 온도 중 어느 하나에 대한 측정 주기는 나머지에 대한 측정 주기와 동일 또는 상이할 수 있다.The
제어부(120)는 배터리 관리 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예컨대, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 및 온도의 측정, SOC 연산, SOH 추정, 셀 밸런싱, 온도 관리 및 과충전과 과방전 판정 중 적어도 하나를 위한 소프트웨어를 실행할 수 있다. 한편, 제어부(120)는 배터리의 전압, 전류, 온도, 누적 사용 시간 등을 기초로 SOH를 추정하는 기술은 이미 널리 공지된 것인바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The
전술한 제어부(120)는 하드웨어적으로, ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. The
제어부(120)는 메모리(121)를 포함할 수 있다. 메모리(121)는 배터리 관리 시스템(100)의 전반적인 동작에 요구되는 각종 데이터들 명령어 및 소프트웨어를 저장할 수 있다. 제어부(120)는 메모리(121)에 저장된 데이터들 및 명령어를 참조하거나, 소프트웨어를 구동하여, 충방전 회로(20)의 동작을 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다. The
이러한 메모리(121)는 플래시 메모리(121) 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.The
한편, 도 1에는 배터리 팩(1) 또는 배터리 관리 시스템(100)의 구성요소들 중 어느 하나가 적어도 하나의 연결 라인(즉, 통신 라인 또는 전력 라인)을 통해 다른 하나와 연결되는 것으로 도시되어 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 배터리 관리 시스템(100)의 구성요소들 간의 실제적인 구현은, 도 1에 도시된 연결 라인에 의해 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.1, one of the components of the
또한, 배터리 관리 시스템(100)은 위에서 열거된 구성요소들 보다 적은 구성요소들을 가지거나, 위에서 열거되지 않은 추가적인 구성요소를 더 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the
이하에서는, 배터리 모듈(10)의 SOH별로 과방전 여부를 판정하는 데에 기준이 되는 전압과 시간을 각각 '기준 전압'과 '기준 시간'이라고 칭하기로 한다. 예컨대, 배터리 관리 시스템(100)의 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 전압이 상기 기준 전압 이하로 연속 유지된 시간이 상기 기준 시간에 도달한 경우, 배터리 모듈(10)이 과방전 상태인 것으로 판정할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 전압이 상기 기준 전압에 도달한 때부터, 그 유지 시간이 상기 기준 시간에 도달하는지를 카운팅할 수 있다. 배터리 모듈(10)의 전압이 기준 전압 이하이면서 그렇게 유지된 시간이 기준 시간에 도달하지는 않은 상태를 '과방전 의심 상태'라고 칭할 수도 있다.Hereinafter, the reference voltage and the time for determining whether the
만약, 배터리 모듈(10)의 전압이 상기 기준 전압보다 높다면, 상기 기준 시간과는 무관하게 배터리 모듈(10)은 과방전 상태로 판정되지 않는다.If the voltage of the
이러한 상기 기준 전압 및 기준 시간은 SOH에 따라 배터리 관리 시스템(100)에 의해 조절되는 것이다. 배터리 모듈(10)의 SOH별로 조절되는 상기 기준 전압 및 기준 시간의 값은 사전 실험을 통해 미리 정해져, 메모리(121)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(10)과 동일한 스펙을 가지는 다른 배터리 모듈인 테스트 모듈의 SOH를 변화시켜 가면서 주기적으로 방전 종지 전압을 기록하고, 기록된 방전 종지 전압의 값들을 기초로, 배터리 모듈(10)의 SOH별 기준 전압을 미리 정할 수 있다. The reference voltage and the reference time are adjusted by the
SOH별 기준 시간은, 상기 테스트 모듈의 전압이 SOH에 대응하는 방전 종지 전압에 처음 도달할 때부터 상기 테스트 모듈의 전기화학적 반응에 의한 특성 변화량(예, 온도 변화량, 가스 생성량) 등이 미리 정해진 임계치에 도달한 때까지의 시간을 측정한 결과를 기초로 미리 정해질 수 있다. 예를 들어, 임의의 SOH에서, 상기 테스트 모듈의 전압을 해당 SOH에 연관된 방전 종지 전압으로 유지하면서 온도를 주기적으로 측정하고, 측정된 온도가 초기보다 소정치만큼 증가할 때까지 걸리는 시간을 기초로, 해당 SOH에 대응하는 기준 시간을 정할 수 있다.The SOH-specific reference time may be set such that a characteristic change amount (e.g., a temperature change amount, a gas generation amount) due to the electrochemical reaction of the test module from a first time when the voltage of the test module reaches the discharge end voltage corresponding to the SOH reaches a predetermined threshold value Can be determined in advance on the basis of the result of measuring the time until reaching the predetermined time. For example, at any SOH, the temperature is periodically measured while maintaining the voltage of the test module at the discharge termination voltage associated with the SOH, and based on the time it takes for the measured temperature to increase by a predetermined amount , The reference time corresponding to the corresponding SOH can be determined.
다양한 SOH 각각에 연관된 기준 전압 및 기준 시간을 나타내는 데이터는 룩업 테이블의 형태로 설계되어 메모리(121)에 미리 저장될 수 있다. 예를 들어, SOH는 전체 범위가 0%부터 100%라고 할때, 1%의 단위로 총 100개의 SOH 각각에 대하여 기준 전압 및 기준 시간이 미리 정해질 수 있다.Data representing the reference voltage and the reference time associated with each of the various SOHs may be designed in the form of a lookup table and stored in advance in the
제어부(120)는 일정 주기 단위로 배터리 모듈(10)의 SOH를 연산하고, 상기 연산된 SOH에 연관된 기준 전압 및 기준 시간을 나타내는 데이터를 메모리(121)로부터 획득할 수 있다.The
이때, 특정 시점에서 추정된 배터리 모듈(10)의 SOH가 미리 정해진 인접한 두 값 사이에 위치하는 경우, 제어부(120)는 보간법을 이용하여 상기 특점 시점에 배터리 모듈(10)의 SOH에 대응하는 기준 전압 및 기준 시간 중 적어도 하나를 구할 수도 있다. In this case, when the SOH of the
이하에서는, 배터리 모듈(10)의 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 전압과 기준 시간의 초기값이 각각 Vi와 Ti인 것으로 가정한다.Hereinafter, it is assumed that the initial values of the reference voltage and the reference time for determining whether the
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈(10)의 SOH를 기초로 기준 전압과 기준 시간을 개별적으로 조절하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 그래프이다. 2 and 3 are graphs that are referred to in explaining the operation in which the
도 2 및 도 3에 도시된 그래프에서, BOL(Beginning Of Life), MOL(Middle Of Life) 및 EOL(End Of Life)은 배터리 모듈(10)의 수명을 미리 정해진 규칙에 따라 구분한 것으로서, BOL(Beginning Of Life) → MOL(Middle Of Life) → EOL(End Of Life)의 순서에 따라 배터리 모듈(10)의 기준 전압은 점차 증가하고 기준 시간은 점차 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이때, BOL와 MOL는 제1 분류값 S1을 경계로 구분되고, MOL과 EOL은 제2 분류값 S2을 경계로 구분될 수 있는데, 제1 분류값 S1 및 제2 분류값 S2는 사전 실험 등을 통해 미리 정해진 것으로서, 사용자 등에 의해 적절히 변경 가능한 수치일 수 있다. 물론, 경우에 따라, 배터리 모듈(10)의 SOH는 더 적거나 많은 구간으로 구분될 수 있다.2 and 3, BOL (Life Of Life), MOL (Middle Of Life) and EOL (End Of Life) are obtained by dividing the life of the
도 2에 도시된 바와 같은 SOH와 기준 전압 간의 상관 관계를 나타내는 데이터와, 도 3에 도시된 바와 같은 SOH와 기준 시간 간의 상관 관계를 나타내는 데이터는 메모리(121)에 미리 저장될 수 있다.The data indicating the correlation between the SOH and the reference voltage as shown in FIG. 2 and the data indicating the correlation between the SOH and the reference time as shown in FIG. 3 may be stored in the
한편, 도 2 및 도 3에는 SOH에 따라 기준 전압과 기준 시간이 추종하는 기울기가 직선으로 도시되어 있으나, 이는 이해를 돕기 위해 개략적으로 나타낸 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 즉, SOH의 감소에 따라, 기준 전압은 선형적 또는 비선형적으로 증가할 수 있고, 기준 시간은 선형적 또는 비선형적으로 감소할 수 있다.In FIGS. 2 and 3, the slope of the reference voltage and the reference time follow the SOH in a straight line, but this is schematically shown for the sake of understanding only, and the scope of the present invention is not limited thereto. That is, as the SOH decreases, the reference voltage may increase linearly or nonlinearly, and the reference time may decrease linearly or nonlinearly.
배터리 모듈(10)의 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및/또는 기준 시간이 SOH에 상관없이 일정한 수치를 가지는 경우, 즉 초기값인 Vi와 Ti로 각각 유지되는 경우, 배터리 모듈(10)에 대한 충방전 효율과 안전성 측면에서 여러 가지 문제가 발생할 수 있다.When the reference voltage and / or the reference time for determining whether the
예를 들어, 도 2에서 배터리 모듈(10)의 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 전압이 Vi로 고정되어 있다고 가정해보자. 만약, 배터리 모듈(10)의 SOH가 S1인 경우, 배터리 모듈(10)의 방전 종지 전압은 Vi보다 클 것이다. 하지만, 배터리 모듈(10)의 전압 Vm1이 방전 종지 전압에 이미 도달했더라도 Vi에는 도달하지 않았으므로, SOH가 S1인 배터리 모듈(10)의 전압 Vm1이 방전 종지 전압 이하로 유지된 시간에 상관없이, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)이 과방전 상태에 있는 것으로 판단하지 않는다.For example, assume that the reference voltage for determining whether or not the over-discharge of the
다른 예를 들어, 도 3에서 배터리 모듈(10)의 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 시간이 Ti로 고정되어 있다고 가정해보자. 만약, 배터리 모듈(10)의 SOH가 S1인 임의의 시점에 측정된 배터리 모듈(10)의 전압 Vm2이 Vi와 같거나 더 낮더라도, 그렇게 연속 유지된 시간이 Ti보다 짧다면, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)이 과방전 상태에 있는 것으로 판단하지 않는다.As another example, assume that the reference time for determining whether the
위의 두 예에 따르면, 배터리 모듈(10)이 이미 과방전 상태에 있음에도, 배터리 모듈(10)의 방전이 계속적으로 이루어져 배터리 모듈(10)의 수명을 단축시킴은 물론, 배터리 모듈(10)에 불가역적 손상이 발생하여 폭발의 위험성을 증대시킬 수 있다.According to the above two examples, even when the
배터리 관리 시스템(100)의 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 SOH를 기초로, 과방전 여부 판정을 위한 기준 전압 및/또는 기준 시간을 적절히 조절할 수 있다. 이에 따라, 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및/또는 기준 시간이 SOH에 상관없이 Vi와 Ti로 각각 유지되는 방식의 상기 문제들을 완화할 수 있다.The
예를 들어, 배터리 모듈(10)의 SOH가 S1인 경우, 과방전 판정을 위한 기준 전압은 Vi보다 높은 V1가 되도록 조절된 상태이다. 만약, 배터리 모듈(10)의 전압 Vm1은 Vi보다 높지만 V1 이하이므로, 제어부(120)는 Vm1 ≤ V1 로 유지되는 시간에 따라 배터리 모듈(10)이 과방전 상태에 있는 것으로 판정하는 것이 가능하다.For example, when the SOH of the
다른 예로, 배터리 모듈(10)의 SOH가 S2인 경우, 기준 전압은 V1보다 높은 V2로 조절되고, 기준 시간은 Ti보다 짧은 T2로 조절된다. 따라서, 배터리 모듈(10)의 전압이 V2보다 낮은 값을 기준 시간 T2 동안 연속 유지되면, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)이 과방전 상태인 것으로 판정할 수 있다.As another example, when the SOH of the
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈(10)의 SOH를 기초로 기준 전압과 기준 시간을 개별적으로 조절하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 그래프이다.4 and 5 are graphs that are referred to in explaining the operation in which the
도 4를 참조하면, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 SOH에 따라, 기준 전압을 계단 형태로 조절할 수 있다. 이는, 도 2를 참조하여 전술한 실시예에서 기준 전압을 연속적으로 조절하는 방식과는 상이하다.Referring to FIG. 4, the
구체적으로, 제어부(120)는 SOH의 전체 범위를 적어도 둘 이상의 구간으로 분류한 후, 각각의 구간 동안에는 기준 전압을 일정하게 유지하다가, 다른 구간으로 전환된 시점부터 기준 전압을 증가시킬 수 있다. Specifically, the
예컨대, 도시된 바와 같이, SOH의 전체 범위가 BOL, MOL 및 EOL의 3개의 구간으로 분류된 경우, BOL에서는 기준 전압을 초기값 Vi과 동일하게 유지하다가 MOL에서는 기준 전압을 Vi보다 높은 V11로 유지한다. 이후, EOL에서는 기준 전압을 더욱 높혀 V12로 유지한다.For example, as shown, the full range of SOH BOL, MOL and if divided into three sections of EOL, the BOL the while kept the same reference voltage from the initial value V i MOL higher reference voltage than V i V 11 . Thereafter, the reference voltage is further raised to V 12 in the EOL.
도 5를 참조하면, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 SOH에 따라, 기준 시간을 계단 형태로 조절할 수 있다. 이는, 도 3를 참조하여 전술한 실시예에서 기준 시간을 연속적으로 조절하는 방식과는 상이하다.Referring to FIG. 5, the
구체적으로, 제어부(120)는 SOH의 전체 범위를 적어도 둘 이상의 구간으로 분류한 후, 각각의 구간 동안에는 기준 시간을 일정하게 유지하다가, 다른 구간으로 전환된 시점부터 기준 시간을 감소시킬 수 있다. Specifically, the
예컨대, 도시된 바와 같이, SOH의 전체 범위가 BOL, MOL 및 EOL의 3개의 구간으로 분류된 경우, BOL에서는 기준 전압을 초기값 Ti과 동일하게 유지하다가 MOL에서는 기준 시간을 Ti보다 짧은 T11로 유지한다. 이후, EOL에서는 기준 시간을 더욱 단축하여 T12로 유지한다.For example, in the As illustrated, a full range of SOH when the classification into the three sections of the BOL, MOL and EOL, BOL the while kept the same reference voltage from the initial value T i MOL shorter the reference time than T i T 11 . Then, the reference time is further shortened to T 12 in the EOL.
도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 실시예에 따르면, 배터리 모듈(10)의 SOH가 공통의 구간에 있는 동안에는 기준 전압 및/또는 기준 시간이 일정하게 유지되므로, 공통의 구간 내에서 SOH가 변화함에 따라 기준 전압 및/또는 기준 시간을 수시로 변경하는 데에 필요한 연산량을 저감하면서도 과방전을 방지하는 기능까지 구현할 수 있다.According to the embodiment described above with reference to Figs. 4 and 5, since the reference voltage and / or the reference time are kept constant while the SOH of the
한편, 도 4 및 도 5에서는 SOH의 전체 범위가 BOL, MOL 및 EOL의 3개의 구간으로 분류되는 구현예를 중심으로 설명하였으나, 분류되는 구간의 개수와 각각의 폭은 필요에 따라 자유롭게 변경 가능할 수 있음을 미리 밝혀둔다.4 and 5, the entire range of the SOH is divided into three sections of BOL, MOL, and EOL. However, the number of sections and their widths can be freely changed as needed .
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈(10)의 SOH를 기초로 기준 전압과 기준 시간을 개별적으로 조절하는 동작을 설명하는 데에 참조되는 그래프이다.6 and 7 are diagrams for explaining the operation in which the
도 6을 참조하면, 제어부(120)는 SOH의 전체 범위를 적어도 둘 이상의 구간으로 분류하고, 어느 한 구간에서 다음 구간으로 전환되는 경우, 기준 전압의 조절 방식을 변경할 수 있다. 제어부(120)는 도 2를 참조하여 전술한 방식 및 도 4를 참조하여 전술한 방식을 조합하여, 기준 전압을 조절할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
예컨대, 도시된 바와 같이, SOH의 전체 범위가 BOL, MOL 및 EOL의 3개의 구간으로 분류된 경우, 제어부(120)는 BOL에서는 기준 전압을 Vi로부터 연속적으로 증가시키고, MOL에서는 기준 전압을 V21로 일정하게 유지할 수 있다. 이후, 제어부(120)는 EOL에서는 기준 전압을 V21로부터 다시 연속적으로 증가시킬 수 있다.For example, as shown in the figure, when the entire range of the SOH is classified into three sections of BOL, MOL and EOL, the
도 7을 참조하면, 제어부(120)는 SOH의 전체 범위를 적어도 둘 이상의 구간으로 분류하고, 어느 한 구간에서 다음 구간으로 전환되는 경우, 기준 시간의 조절 방식을 변경할 수 있다. 제어부(120)는 도 3을 참조하여 전술한 방식 및 도 5를 참조하여 전술한 방식을 조합하여, 기준 전압을 조절할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
예컨대, 도시된 바와 같이, SOH의 전체 범위가 BOL, MOL 및 EOL의 3개의 구간으로 분류된 경우, 제어부(120)는 BOL에서는 기준 시간을 초기값인 Ti와 동일하게 유지하다가, MOL에서는 기준 시간을 Ti보다 짧은 T21로부터 연속적으로 감소시킬 수 있다. 이후, 제어부(120)는 EOL에서는 기준 시간을 MOL의 최종 기준 시간보다 짧은 T22로 유지할 수 있다.For example, as shown in the figure, when the entire range of the SOH is classified into three sections of BOL, MOL and EOL, the
물론, 도 6 및 7에 도시된 SOH에 따른 기준 전압과 기준 시간의 그래프는 예시적인 것으로서, 각 그래프에 도시된 파형은 다양하게 설정될 수 있다.Of course, the graphs of the reference voltage and the reference time according to the SOH shown in FIGS. 6 and 7 are illustrative, and the waveforms shown in the respective graphs can be variously set.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈(10)의 SOH에 따라 기준 전압 및 기준 시간을 조절하기 위해 참조하는 룩업 테이블을 보여준다. 전술한 바와 같이, 룩업 테이블은 메모리(121)에 미리 저장될 수 있다.FIG. 8 shows a look-up table referred to by the
도 8을 참조하면, 룩업 테이블(L1)은 미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 기준 전압들과 기준 시간들을 나타내는 데이터가 기록될 수 있다.Referring to FIG. 8, the look-up table L1 may be written with data representing a plurality of reference voltages and reference times associated with each of a plurality of predetermined SOH intervals.
SOH의 전체 범위를 0~100%라고 할때, 5%씩 총 20개의 구간으로 분류되는 것으로 가정해보자. 이 경우, 룩업 테이블(L1)에는, 분류된 총 20개의 구간들 각각에 연관된 복수개의 기준 전압들이 기록될 수 있다. 다시 말해, 룩업 테이블(L1)에 기록된 기준 전압들의 개수 역시 20개이며, 20개의 구간들과 일대일 대응될 수 있다.Assuming that the total range of SOH is 0 to 100%, it is assumed that the SOH is divided into 20 sections with 5%. In this case, in the look-up table L1, a plurality of reference voltages associated with each of a total of 20 intervals classified can be recorded. In other words, the number of reference voltages recorded in the look-up table L1 is also 20, and it can correspond one-to-one with 20 intervals.
또한, 룩업 테이블(L1)은 20개의 구간들 각각에 연관된 복수의 기준 시간들을 더 기록할 수 있다. 룩업 테이블(L1)에 기록된 기준 시간들의 개수 역시 20개이며, 20개의 구간들과 일대일 대응될 수 있다.In addition, the look-up table L1 may further record a plurality of reference times associated with each of the 20 intervals. The number of reference times recorded in the lookup table L1 is also 20, which can correspond one-to-one with 20 intervals.
제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 SOH가 추정되면, 룩업 테이블(L1)에 기록된 데이터를 참조하여, 가장 최근에 추정된 SOH와 연관된 하나의 기준 전압 및 하나의 기준 시간을 획득할 수 있다. When the SOH of the
예컨대, 배터리 모듈(10)의 SOH가 90%로 추정된 경우, 제어부(120)는 룩업 테이블(L1)에 기록된 다수의 기준 전압들과 기준 시간들 중, 3.20V 및 180초를 선택할 수 있다. 이후, 배터리 모듈(10)의 노화가 진행되어, 배터리 모듈(10)의 SOH가 50%로 추정된 경우, 제어부(120)는 룩업 테이블(L1)에 기록된 다수의 기준 전압들과 기준 시간들 중, 3.30V 및 150초를 선택할 수 있다. 이때, 주목해야할 점은, 배터리 모듈(10)의 SOH가 낮아짐에 따라, 제어부(120)에 의해 선택되는 기준 전압은 높아지고 기준 시간은 짧아진다는 점이다. For example, when the SOH of the
제어부(120)는 룩업 테이블(L1)로부터 획득된 기준 전압 및/또는 기준 시간을 배터리 모듈(10)의 과방전 여부를 결정하는 데에 그대로 이용할 수 있다. 또는, 제어부(120)는 배터리 모듈(10)의 온도에 따라, 상기 선택된 기준 전압 및/또는 기준 시간을 보정할 수 있다. 이에 대하여 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.The
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)이 배터리 모듈(10)의 SOH에 따라 기준 전압 및/또는 기준 시간을 보정하는 데에 참조되는 룩업 테이블을 보여준다.9 shows a look-up table referred to when the
도 9를 참조하면, 룩업 테이블(L2)은 미리 정해진 복수의 온도 구간들 및 각각의 온도 구간에 연관된 복수의 가중치들을 나타내는 데이터의 집합일 수 있다. 룩업 테이블(L2)은 룩업 테이블(L1)과 마찬가지로 메모리(121)에 미리 저장될 수 있다. Referring to FIG. 9, the lookup table L2 may be a set of data representing a plurality of predetermined temperature intervals and a plurality of weights associated with each temperature interval. The lookup table L2 may be stored in advance in the
구체적으로, 룩업 테이블(L2)에 기록되는 온도 구간들의 개수와 가중치들의 개수는 동일하고, 일대일 대응될 수 있다. Specifically, the number of temperature intervals recorded in the lookup table L2 and the number of weights are the same and can be corresponded one to one.
제어부(120)는 룩업 테이블(L2)을 참조하여, 복수의 가중치들 중 온도 센서에 의해 측정된 배터리 모듈(10)의 온도가 속하는 온도 구간에 연관된 하나의 가중치를 선택할 수 있다. 이때, 배터리 모듈(10)의 SOH가 추정되는 시점과 가중치를 선택하는 시점은 동기화될 수 있다.The
배터리 모듈(10)의 온도를 제외한 다른 조건이 공통되고 일정하다고 가정해보자. 배터리의 온도가 높아질수록 배터리에서 일어나는 전기화학 반응이 활발해진다. 결과적으로, 배터리 모듈(10)의 SOC 및 SOH에 변화가 없더라도, 배터리 모듈(10)의 온도가 높아질수록 배터리 모듈(10)의 전압은 높아질 수 있다. 따라서, 룩업 테이블(L2)은, 상대적으로 높은 값을 가지는 온도 구간이 상대적으로 작은 가중치와 연관되도록 설계될 수 있다. 룩업 테이블(L2)로부터 획득된 가중치를 이용하여, 룩업 테이블(L1)로부터 획득된 기준 전압 및 기준 시간을 적절히 보정하여, 과방전 여부에 대한 판정의 정확도를 향상시킬 수 있다. Assume that other conditions except the temperature of the
가령, 배터리 모듈(10)의 SOH가 90%로 추정된 시점에 온도 센서에 의해 측정된 온도가 47℃라고 가정해보자. 이 경우, 제어부(120)는 룩업 테이블(L1)로부터 기준 전압 3.20V 및 기준 시간 180초를 각각 획득하고, 룩업 테이블(L2)로부터 가중치 0.90을 획득할 수 있다. 이어, 제어부(120)는 획득된 가중치 0.90을 소정의 규칙에 따라, 3.20V 및/또는 180초에 적용하여, 룩업 테이블(L1)로부터 획득된 기준 전압 및/또는 기준 시간을 보정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 가중치 0.90을 기준 전압 3.20V와 기준 시간 180초에 곱하여, 보정된 기준 전압 2.88V와 보정된 기준 시간 162초를 산출할 수 있다. 이 경우, 제어부(120)는 SOH가 90%인 배터리 모듈(10)의 전압이 2.88V 이하로 162초 이상 유지된 경우에만 배터리 모듈(10)이 과방전 상태인 것으로 판정할 수 있다.For example, suppose that the temperature measured by the temperature sensor at the time when the SOH of the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 배터리를 과방전으로부터 보호하는 방법을 보여주는 순서도이다. 도 10에 도시된 방법은, 전술한 배터리 관리 시스템(100)의 제어부(120)에 의해 수행되는 것일 수 있다.10 is a flow chart illustrating a method of protecting a battery from over discharge, in accordance with an embodiment of the present invention. The method shown in Fig. 10 may be performed by the
도 10을 참조하면, 단계 S1010에서, 배터리 모듈(10)의 SOH를 추정한다. 배터리의 SOH는, 단계 S1010이 개시되기 이전에 센싱부(110)에 의해 측정된 소정 시간 동안 연속적 또는 주기적으로 측정된 전압, 전류 또는 온도 등을 기초로 추정되는 것일 수 있다. Referring to FIG. 10, in step S1010, the SOH of the
단계 S1020에서, 단계 S1010을 통해 추정된 SOH를 기초로 배터리 모듈(10)의 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및 기준 시간을 결정한다. 제어부(120)는 SOH가 감소함에 따라, 제1 초기값(도 2의 Vi)과 제2 초기값(도 3의 Ti)를 미리 정해진 방식에 따라 증감하여, 가장 최근에 추정된 SOH에 맞춰 기준 전압 및 기준 시간을 조절할 수 있다.In step S1020, a reference voltage and a reference time for determining whether the
구체적으로, 제어부(120)는 룩업테이블(L1)에 접근하여, 배터리 모듈(10)의 SOH에 연관된 기준 전압 및/또는 기준 시간을 획득할 수 있다. 단계 S1020이 완료되면 단계 S1030가 수행된다.Specifically, the
단계 S1030에서, 배터리 모듈(10)의 전압이 단계 S1020을 통해 결정된 기준 전압에 도달하였는지 판정한다. 만약, 단계 S1030에서의 판정의 결과가 "YES"이면 단계 S1040이 개시된다.In step S1030, it is determined whether the voltage of the
단계 S1040에서, 배터리 모듈(10)의 전압이 기준 전압 이하로 유지된 시간이 기준 시간 이상인지 판정한다. 즉, 배터리 모듈(10)이 과방전 상태에 있는지 판정한다. 만약, 단계 S1040에서의 판정의 결과가 "YES"이면 단계 S1050이 개시된다. In step S1040, it is determined whether or not the time at which the voltage of the
단계 S1050에서, 미리 정해진 과방전 보호 동작의 실행을 지시한다. 구체적으로, 과방전 보호 동작은, 방전 차단 신호의 출력 및 알람 신호의 출력 중 적어도 하나를 포함한다. In step S1050, execution of a predetermined over-discharge protection operation is instructed. Specifically, the over-discharge protection operation includes at least one of an output of the discharge cut-off signal and an output of the alarm signal.
제어부(120)가 방전 차단 신호를 출력하는 경우, 충방전 회로(20)는 충전 차단 신호에 응답하여, 배터리 모듈(10)의 방전이 더 이상 진행되지 않도록 한다. 이후, 충방전 회로(20)는 제어부(120)로부터 방전 재개 신호를 수신할 때까지 대기할 수 있다. 제어부(120)가 알람 신호를 출력하는 경우, 알람 신호는 배터리 팩(1)에 통신 접속한 외부 장치(2)로 전달될 수 있다. 외부 장치(2)는 알람 신호에 응답하여, 시각적 피드백, 청각적 피드백 및 촉각적 피드백 중 적어도 하나를 출력할 수 있다.When the
전술한 실시예들에서는 기준 전압과 기준 시간이 SOH의 변화에 따라 모두 조절되는 방식을 중심으로 설명하였으나, 이에 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기준 전압과 기준 시간 중 어느 하나는 SOH에 무관하게 초기값으로 고정하고, 나머지 하나를 SOH에 따라 조절하는 것도 가능하다. In the above-described embodiments, the reference voltage and the reference time are all adjusted in accordance with the change of the SOH. However, the scope of the present invention is not limited thereto. For example, either the reference voltage or the reference time may be fixed to an initial value regardless of the SOH, and the other may be adjusted according to the SOH.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative, The present invention is not limited to the drawings, but all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.
1: 배터리 팩
10: 배터리 모듈
20: 충방전 회로
21: 충전부
22: 방전부
100: 배터리 관리 시스템
110: 센싱부
120: 제어부
121: 메모리1: Battery pack
10: Battery module
20: charge / discharge circuit
21:
22: discharge unit
100: Battery management system
110: sensing unit
120:
121: Memory
Claims (10)
상기 측정된 전압을 기초로, 상기 배터리 모듈의 과방전 여부를 판정하고, 상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정된 경우, 방전 차단 신호를 출력하도록 구성되는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 SOH를 기초로 기준 전압 및 기준 시간을 결정하고,
상기 측정된 전압이 상기 기준 전압 이하로 상기 기준 시간 동안 유지되면, 상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정하는, 배터리 관리 시스템.
A sensing unit including a voltage sensor for measuring a voltage of the battery module; And
And a control unit configured to determine whether the battery module is overdischarged based on the measured voltage and to output a discharge cutoff signal when it is determined that the battery module is in an overdischarge state,
Wherein,
Determining a reference voltage and a reference time based on SOH of the battery module,
And determines that the battery module is in an overdischarge state if the measured voltage is maintained for the reference time to be less than or equal to the reference voltage.
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 SOH가 감소함에 따라, 상기 기준 전압을 점차적으로 증가시키는, 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the reference voltage is gradually increased as the SOH of the battery module decreases.
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈의 SOH가 감소함에 따라, 상기 기준 시간을 점차적으로 감소시키는, 배터리 관리 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Wherein the reference time is gradually reduced as the SOH of the battery module decreases.
미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 기준 전압들과 기준 시간들을 나타내는 제1 룩업테이블을 저장하는 메모리;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 룩업테이블을 참조하여, 상기 배터리 모듈의 SOH에 연관된 기준 전압과 기준 시간을 결정하는, 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a memory for storing a first lookup table indicating a plurality of reference voltages and reference times associated with each of a plurality of predetermined SOH intervals,
Wherein,
And determines a reference voltage and a reference time associated with the SOH of the battery module with reference to the first lookup table.
상기 센싱부는,
상기 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 측정된 온도를 기초로, 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 보정하는, 배터리 관리 시스템.
5. The method of claim 4,
The sensing unit includes:
Further comprising a temperature sensor for measuring a temperature of the battery module,
Wherein,
And corrects at least one of the reference voltage and the reference time based on the measured temperature.
상기 메모리는,
미리 정해진 복수의 온도 구간들 각각에 연관된 복수의 가중치들을 나타내는 제2 룩업테이블을 저장하고,
상기 제어부는,
상기 제2 룩업테이블을 참조하여, 상기 측정된 온도에 연관된 가중치를 선택하고,
상기 선택된 가중치를 이용하여, 상기 기준 전압 및 상기 기준 시간 중 적어도 하나를 보정하는, 배터리 관리 시스템.
6. The method of claim 5,
The memory comprising:
Storing a second lookup table representing a plurality of weights associated with each of a plurality of predetermined temperature intervals,
Wherein,
Referring to the second lookup table, selecting a weight associated with the measured temperature,
And corrects at least one of the reference voltage and the reference time using the selected weight.
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈이 과방전 상태에 있는 것으로 판정된 경우, 상기 방전 차단 신호와 함께 알람 신호를 출력하는, 배터리 관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
And outputs an alarm signal together with the discharge cutoff signal when it is determined that the battery module is in an overdischarge state.
상기 배터리 관리 시스템에 전기적으로 연결되는 배터리 모듈;
을 포함하는, 배터리 팩.
The battery management system according to any one of claims 1 to 7, And
A battery module electrically connected to the battery management system;
And a battery pack.
상기 추정된 SOH를 기초로 상기 배터리 모듈의 과방전 여부를 판정하기 위한 기준 전압 및 기준 시간을 결정하는 단계;
상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이하인지 판정하는 단계;
상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이하로 상기 기준 시간 동안 유지되는지 판정하는 단계; 및
상기 배터리 모듈의 전압이 상기 기준 전압 이하로 상기 기준 시간 이상 유지된 경우, 미리 정해진 과방전 보호 동작을 실행하는 단계;
를 포함하는, 배터리 모듈의 과방전 보호 방법.
Estimating SOH of the battery module;
Determining a reference voltage and a reference time for determining whether the battery module is overdischarged based on the estimated SOH;
Determining whether the voltage of the battery module is lower than the reference voltage;
Determining whether the voltage of the battery module is maintained below the reference voltage for the reference time; And
Performing a predetermined over-discharge protection operation when the voltage of the battery module is maintained to be equal to or lower than the reference voltage for the reference time;
Wherein the battery module is detachably connected to the battery module.
상기 기준 전압 및 기준 시간을 결정하는 단계는,
미리 정해진 복수의 SOH 구간들 각각에 연관된 복수의 기준 전압들과 기준 시간들을 나타내는 룩업테이블을 참조하여, 상기 추정된 SOH에 연관된 기준 전압과 기준 시간을 결정하는, 배터리 모듈의 과방전 보호 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the step of determining the reference voltage and the reference time comprises:
Wherein the reference voltage and the reference time associated with the estimated SOH are determined by referring to a lookup table representing a plurality of reference voltages and reference times associated with each of a plurality of predetermined SOH intervals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160119293A KR102564716B1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Battery management system and method for protecting a battery from over-discharge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160119293A KR102564716B1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Battery management system and method for protecting a battery from over-discharge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180031206A true KR20180031206A (en) | 2018-03-28 |
| KR102564716B1 KR102564716B1 (en) | 2023-08-07 |
Family
ID=61901376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160119293A Active KR102564716B1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Battery management system and method for protecting a battery from over-discharge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102564716B1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11139668B2 (en) | 2018-10-01 | 2021-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Charging method and apparatus optimized based on electrochemical model |
| CN113517736A (en) * | 2021-05-31 | 2021-10-19 | 上海航天电源技术有限责任公司 | Battery pack maintenance method |
| KR20220109576A (en) | 2021-01-29 | 2022-08-05 | 주식회사 윌링스 | Apparatus and method for protecting of battery overdischarging in battery management system |
| KR20230073820A (en) | 2021-11-19 | 2023-05-26 | (주)솔라앤시스 | Solar battery driving system and driving method using the same |
| WO2025084692A1 (en) * | 2023-10-16 | 2025-04-24 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management apparatus and battery management method |
| WO2025105636A1 (en) * | 2023-11-15 | 2025-05-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Method for determining temperature of subject battery and electronic device for performing same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4321968A4 (en) | 2021-10-22 | 2024-09-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR PROTECTING A BATTERY IN AN ELECTRONIC DEVICE |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006015914A (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | Battery state management device |
| KR20100096391A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery pack and protecting method thereof |
| JP2013187960A (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Hitachi Ltd | Method for controlling charge and discharge of lithium ion secondary battery and charge and discharge control device |
| JP2016040543A (en) * | 2014-08-13 | 2016-03-24 | 株式会社マキタ | Battery device |
-
2016
- 2016-09-19 KR KR1020160119293A patent/KR102564716B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006015914A (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | Battery state management device |
| KR20100096391A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery pack and protecting method thereof |
| JP2013187960A (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Hitachi Ltd | Method for controlling charge and discharge of lithium ion secondary battery and charge and discharge control device |
| JP2016040543A (en) * | 2014-08-13 | 2016-03-24 | 株式会社マキタ | Battery device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11139668B2 (en) | 2018-10-01 | 2021-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Charging method and apparatus optimized based on electrochemical model |
| US11549989B2 (en) | 2018-10-01 | 2023-01-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Charging method and apparatus optimized based on electrochemical model |
| KR20220109576A (en) | 2021-01-29 | 2022-08-05 | 주식회사 윌링스 | Apparatus and method for protecting of battery overdischarging in battery management system |
| CN113517736A (en) * | 2021-05-31 | 2021-10-19 | 上海航天电源技术有限责任公司 | Battery pack maintenance method |
| KR20230073820A (en) | 2021-11-19 | 2023-05-26 | (주)솔라앤시스 | Solar battery driving system and driving method using the same |
| WO2025084692A1 (en) * | 2023-10-16 | 2025-04-24 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Battery management apparatus and battery management method |
| WO2025105636A1 (en) * | 2023-11-15 | 2025-05-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Method for determining temperature of subject battery and electronic device for performing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102564716B1 (en) | 2023-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10873201B2 (en) | Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same | |
| JP7593564B2 (en) | Battery management device and method | |
| KR102564716B1 (en) | Battery management system and method for protecting a battery from over-discharge | |
| US10557893B2 (en) | Management device for secondary battery, and method of managing secondary battery | |
| CN101960690B (en) | Recharging device and recharging method | |
| KR102194842B1 (en) | battery management system and method for optimizing an internal resistance of a battery | |
| US8138721B2 (en) | Battery pack and charging method for the same | |
| US10018683B2 (en) | Apparatus and method for estimating open circuit voltage | |
| US20090184685A1 (en) | Battery pack and method of charging the same | |
| KR102758018B1 (en) | Battery management system, battery pack, energy storage system, and battery management method | |
| US9847663B2 (en) | Secondary-battery charging system and method and battery pack | |
| CN103918120A (en) | Lead battery system | |
| CA2701324A1 (en) | Charger and method for charging for silver zinc batteries | |
| KR102592332B1 (en) | Battery management system, battery pack and method for charging battery | |
| KR20150072409A (en) | Method and apparatus for improving cycle life capacity of a battery pack | |
| KR20100114097A (en) | Recharging device and recharging method | |
| US20140159664A1 (en) | Method of manufacturing battery pack and battery pack | |
| US20160013521A1 (en) | Storage battery, control method of storage battery, control device, and control method | |
| KR102832843B1 (en) | Apparatus and method for controlling charge and dsicharge of battery | |
| KR102358435B1 (en) | Battery charging method and battery pack using the method | |
| US11114703B2 (en) | Battery pack | |
| JP2025511674A (en) | Battery management system, battery pack, electric vehicle, and battery management method | |
| KR20240041806A (en) | Battery management system, battery pack, electric vehicle, and battery management method | |
| KR102695870B1 (en) | Apparatus and method for diagnosing battery fault, and battery pack including the apparatus | |
| JP2010009840A (en) | Battery pack and battery system equipped with it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20160919 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| PN2301 | Change of applicant |
Patent event date: 20210511 Comment text: Notification of Change of Applicant Patent event code: PN23011R01D |
|
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20210813 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20160919 Comment text: Patent Application |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20230224 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20230704 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20230803 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20230803 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |