KR20170051065A

KR20170051065A - 배터리 연결 상태 판단 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170051065A
Application number: KR1020150153408A
Authority: KR
Inventors: 이종범; 이태호; 최해인
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2035-11-02
Also published as: KR102005399B1

Abstract

본 발명은 배터리 내부 저항의 전압 변화량을 기반으로 배터리의 상태를 판단하는 장치 및 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 내부 저항의 전압 변화량에 따라, 배터리의 연결 상태가 충전, 방전, OCV 상태인지를 판단하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

배터리 연결 상태 판단 장치 및 방법{Device and method of estimating battery statement}

본 발명은 배터리 내부저항의 전압 변화량을 기반으로 배터리의 연결 상태를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로는 배터리의 전압 변화량에 따라 배터리가 충전 상태, 방전 상태 또는 OCV 상태인지를 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 비디오카메라, 휴대용 전화기, 휴대용 PC, PMP, MP3플레이어 등과 같은 휴대용 전자기기나 전기 자동차 등에는 반복적인 충방전이 가능한 배터리가 장착된다..

이처럼 충방전이 가능한 배터리는 배터리의 충전 상태, 방전 상태, OCV 상태를 판단하여, 각 배터리의 상태에 맞도록 제어 되어야 한다.

종래의 배터리의 연결 상태를 판단하는 방법으로는 배터리 내부저항에 흐르는 전류에 따라 배터리의 연결 상태를 판단하였다.

그러나 종래의 배터리 연결 상태 판단 방법은 별도의 전류 측정을 위한 모듈이 구비되어야 했다.

따라서, 본 발명에서는 별도로 전류 측정을 위한 모듈을 구비하지 않고, 배터리 내부의 저항에 인가되는 전압의 변화량을 기반으로 배터리의 연결 상태를 판단하는 장치 및 방법 제안한다.

본 발명은 배터리 내부 저항의 전압 변화량을 기반으로 배터리의 상태를 판단하는 장치 및 방법을 제공한다.

보다 구체적으로, 내부 저항의 전압 변화량에 따라, 배터리의 연결 상태가 충전, 방전, OCV 상태인지를 판단하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 연결 상태를 판단하는 방법은, BMS에 전원을 인가하는 전원 인가 단계, 내부저항에 인가되는 전압의 변화량을 측정하는 전압 변화량 측정 단계, 상기 전압 변화량 측정 단계에서 측정된 결과로부터 배터리의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전압 변화량 측정 단계는, BMS에 전압이 인가된 이후, 배터리의 내부저항에 인가되는 전압을 주기적으로 측정하는 전압 측정 단계, 상기 전압 측정 단계에서 측정된 주기적인 전압의 변화량을 연산하는 변화량 연산 단계, 상기 변화량 연산 단계에서 연산된 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되는 제1시간 구간을 검색하는 제1시간 구간 검출 단계, 상기 제1시간 구간 검출 단계 이후, 상기 전압 측정 단계 및 변화량 연산 단계를 수행하여, 변화량 연산 단계에서 연산된 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되는 제2시간 구간을 검출하는 제2시간 구간 검출 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 연결 상태 판단 단계는 상기 전압 변화량 측정 단계의 제1시간 구간에서는 배터리가 충전 또는 방전을 시작하는 상태로 판단하고, 상기 전압 변화량 측정 단계의 제2시간 구간에서는 상기 제1시간 구간에서 충전 또는 방전을 시작한 배터리가 충전 또는 방전을 중단하는 상태로 판단하며, 상기 제1시간 구간과 제2시간 구간 사이에서는 배터리가 충전 또는 방전하는 상태로 판단할 수 있다.

그리고 상기 BMS에 전원이 인가되는 시점부터 상기 제1시간 구간까지 및 제2시간 구간 이후부터 또 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되기 전까지는 배터리가 OCV 상태로 판단할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 연결 상태를 판단하는 장치는, 배터리 내부 저항에 인가되는 전압 변화량을 측정하는 변화량 측정부, 상기 변화량 측정부에서 측정된 전압 변화량을 기반으로 배터리의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 변화량 측정부는, 배터리 내부 저항에 인가되는 전압을 소정의 주기로 측정하는 전압 측정 모듈, 상기 소정의 주기로 측정된 전압을 저장하는 메모리, 상기 메모리에 저장된 데이터로부터 전압의 변화량을 연산하는 변화량 연산 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 연결 상태 판단 모듈은, 상기 변화량 측정부에서 측정된 전압의 변화량과 소정의 기설정된 기준 값을 비교하는 비교 모듈을 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 비교 모듈의 결과를 기반으로 배터리가 충전, 방전, OCV 중 어느 상태인지를 판단하여 BMS로 전송할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 비교 모듈은 상기 변화량 측정부에서 측정된 전압의 변화량이 소정의 기설정된 기준 값보다 큰 제1시간 구간 및 제2시간 구간을 검출하여, 상기 제1시간 구간은 배터리가 충전 또는 방전을 시작하는 상태로 판단하고, 상기 제1시간 구간과 제2시간 구간 사이에서는 배터리가 충전 또는 방전하는 상태로 판단하고, 상기 제2시간 구간은 배터리가 충전 또는 방전을 중단하는 상태로 판단하고, 상기 BMS에 전원이 인가되는 시점부터 상기 제1시간 구간까지 및 제2시간 구간 이후부터 또 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되기 전까지는 배터리가 OCV 상태인 것으로 판단할 수 있다.

본 발명은 배터리의 내부 저항의 전압 변화량을 기반으로 배터리가 충전, 방전 OCV 상태인지를 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 방법의 전체적인 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 방법의 구체적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 방법의 동작 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 장치의 구성도이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

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 있음을 의미한다.

1. 배터리 연결 상태 판단 방법

도 1은 본 발명의 배터리 연결 상태 판단 방법의 실시 예에 따른 흐름도이다.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 배터리 연결 상태 판단 방법의 실시 예를 설명한다.

본 발명의 배터리 연결 상태 판단 방법은 BMS에 전원을 인가하는 전원 인가 단계(S100), 내부저항에 인가되는 전압의 변화량을 측정하는 전압 변화량 측정 단계(S200), 상기 전압 변화량 측정 단계에서 측정된 전압 변화량을 기반으로 배터리의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 단계(S300)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 방법에 대한 구체적인 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 방법에 대한 그래프이다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 방법에 대해 설명한다.

전압 변화량 측정 단계(S200)는 상기 전원 인가 단계에서 BMS에 전압이 인가된 이후, 배터리의 내부저항에 인가되는 전압을 주기적으로 측정하는 전압 측정 단계(S210), 상기 전압 측정 단계(S210)에서 측정된 주기적인 전압의 변화량을 연산하는 변화량 연산 단계(S220), 상기 변화량 연산 단계(S220)에서 연산된 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되는 제1시간 구간을 검출하는 제1시간 구간 검출 단계(S231), 상기 제1시간 구간 검출 단계(S231) 이후에 상기 전압 측정 단계(S210) 및 상기 변화량 연산 단계(S220)를 계속적으로 수행하여, 상기 변화량 연산 단계(S220)에서 연산된 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되는 제2시간 구간을 검출하는 제2 시간 구간 검출 단계(S232)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 변화량 연산 단계(S220)는, 도 3의 제1시간 구간 및 제2시간 구간과 같이 배터리가 충전 또는 방전이 발생하게 되면, 배터리 내부저항에 인가되는 전압이 상승 또는 하강하게 된다. 따라서 이러한 전압의 변화를 측정하게 되면 배터리가 충전 또는 방전을 시작하는 시점과 종료하는 시점을 확인할 수 있다.

한편, 연결 상태 판단 단계(S300)는 상기 전압 변화량 측정 단계(S200)의 제1시간 구간에서는 배터리가 충전 또는 방전을 시작하는 상태로 판단(S310)하고, 상기 전압 변화량 측정 단계의 제2시간 구간에서는 상기 제1시간 구간에서 충전 또는 방전을 시작한 배터리가 충전 또는 방전을 중단하는 상태로 판단(S330)하며, 상기 제1시간 구간과 제2시간 구간 사이에서는 배터리가 충전 또는 방전하는 상태로 판단(S320)할 수 있다.

한편, 상기 BMS에 전원이 인가되는 시점부터 상기 제1시간 구간까지 및 제2시간 구간 이후부터 또 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되기 전까지는 배터리가 OCV 상태(S340)로 판단할 수 있다.

2. 배터리 연결 상태 판단 장치

도 4는 본 발명의 배터리 연결 상태 판단 방법의 실시 예에 따른 구성도이다.

이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 배터리 연결 상태 판단 장치의 실시 예를 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 연결 상태 판단 장치는 배터리 내부저항에 인가되는 전압 변화량을 측정하는 변화량 측정부(100), 상기 변화량 측정부(100)에서 측정된 전압 변화량을 기반으로 배터리의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 모듈(200)을 포함하여 구성될 수 있다.

보다 구체적으로는 상기 변화량 측정부(100)는, 배터리 내부저항에 인가되는 전압을 소정의 주기로 측정하는 전압 측정 모듈(110), 상기 전압 측정 모듈(110)에서 소정의 주기로 측정된 전압을 저장하는 메모리(120), 상기 메모리(120)에 저장된 소정의 주기로 측정된 전압의 변화량을 연산하는 연산 모듈(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 상태 판단 모듈(200)은 상기 변화량 측정부(100)에서 측정된 전압의 변화량과 소정의 기 설정된 기준 값을 비교하는 비교 모듈(미도시)을 포함하여 구성되며, 상기 비교 모듈의 결과에 따라, 배터리가 충전, 방전, OCV 중 어느 하나의 상태인지를 판단할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 비교 모듈은 상기 변화량 측정부(100)에서 측정된 전압의 변화량이 소정의 기설정된 기준 값보다 큰 제1시간 구간 및 제2시간 구간을 검출하여, 상기 제1시간 구간은 배터리가 충전 또는 방전을 시작하는 상태로 판단하고, 상기 제1시간 구간과 제2시간 구간 사이에서는 배터리가 충전 또는 방전하는 상태로 판단하고, 상기 제2시간 구간은 배터리가 충전 또는 방전을 중단하는 상태로 판단하고, 상기 BMS(300)에 전원이 인가되는 시점부터 상기 제1시간 구간까지 및 제2시간 구간 이후부터 또 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되기 전까지는 배터리가 OCV 상태인 것으로 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 변화량 측정부
200 : 연결 상태 판단 모듈
300 : BMS

Claims

배터리의 연결 상태를 판단하는 방법에 있어서,
BMS에 전원을 인가하는 전원 인가 단계;
내부저항에 인가되는 전압의 변화량을 측정하는 전압 변화량 측정 단계;
상기 전압 변화량 측정 단계에서 측정된 전압의 변화량으로부터 배터리의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리의 연결 상태 판단 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전압 변화량 측정 단계는,
BMS에 전압이 인가된 이후, 배터리의 내부저항에 인가되는 전압을 주기적으로 측정하는 전압 측정 단계;
상기 전압 측정 단계에서 측정된 주기적인 전압의 변화량을 연산하는 변화량 연산 단계;
상기 변화량 연산 단계에서 연산된 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되는 제1시간 구간을 검색하는 제1 시간 구간 검출 단계;
상기 제1시간 구간 검출 단계 이후,
상기 전압 측정 단계 및 변화량 연산 단계를 다시 수행하여, 변화량 연산 단계에서 연산된 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되는 제2시간 구간을 검출하는 제2시간 구간 검출 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리의 연결 상태 판단 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 연결 상태 판단 단계는
상기 전압 변화량 측정 단계의 제1시간 구간에서는 배터리가 충전 또는 방전을 시작하는 상태로 판단;하고
상기 전압 변화량 측정 단계의 제2시간 구간에서는 상기 제1시간 구간에서 충전 또는 방전을 시작한 배터리가 충전 또는 방전을 중단하는 상태로 판단;하고
상기 제1시간 구간과 제2시간 구간 사이에서는 배터리가 충전 또는 방전하는 상태로 판단;하고
상기 BMS에 전원이 인가되는 시점부터 상기 제1시간 구간까지 및 제2시간 구간 이후부터 또 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되기 전까지는 배터리가 OCV 상태인 것으로 판단;
하는 것을 특징으로 하는 배터리의 연결 상태 판단 방법.
배터리의 연결 상태를 판단하는 장치에 있어서,
배터리 내부 저항에 인가되는 전압 변화량을 측정하는 변화량 측정부;
상기 변화량 측정부에서 측정된 전압 변화량을 기반으로 배터리의 연결 상태를 판단하는 연결 상태 판단 모듈;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 연결 상태 판단 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 변화량 측정부는
배터리 내부 저항에 인가되는 전압을 소정의 주기로 측정하는 전압 측정 모듈;
상기 소정의 주기로 측정된 전압을 저장하는 메모리;
상기 메모리에 저장된 데이터로부터 전압의 변화량을 연산하는 변화량 연산 모듈;
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 연결 상태 판단 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 연결 상태 판단 모듈은
상기 변화량 측정부에서 측정된 전압의 변화량과 소정의 기설정된 기준 값을 비교하는 비교 모듈;
을 포함하여 구성되며,
상기 비교 모듈의 비교 결과 기반으로 배터리가 충전, 방전, OCV 중 어느 상태인지를 판단하여 BMS로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 연결 상태 판단 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 비교 모듈은 상기 변화량 측정부에서 측정된 전압의 변화량이 소정의 기설정된 기준 값보다 큰 제1시간 구간 및 제2시간 구간을 검출하여,
상기 제1시간 구간은 배터리가 충전 또는 방전을 시작하는 상태로 판단하고,
상기 제1시간 구간과 제2시간 구간 사이에서는 배터리가 충전 또는 방전하는 상태로 판단하고,
상기 제2시간 구간은 배터리가 충전 또는 방전을 중단하는 상태로 판단하고,
상기 BMS에 전원이 인가되는 시점부터 상기 제1시간 구간까지 및 제2시간 구간 이후부터 또 전압 변화량이 소정의 값 이상이 되기 전까지는 배터리가 OCV 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리의 연결 상태 판단 장치.