KR20170092344A - 배터리 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

배터리 관리 장치 및 방법이 개시된다. 일 양상에 따른 배터리 관리 장치는, 배터리의 정전 용량을 기반으로 상기 배터리의 두께를 산출하는 두께 산출부와, 상기 산출된 두께에서 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여 배터리 상태 추정 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 관리 장치 및 방법{Apparatus and method for managing battery}
배터리 관리 기술에 관한 것으로, 특히 배터리 관리 장치 및 방법과 관련된다.
환경문제와 에너지 자원 문제가 중요시되는 가운데 전기 자동차(Electric Vehicle)가 미래의 운송 수단으로 각광받고 있다. 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없고 소음이 매우 작다.
전기 자동차에서 배터리는 가솔린 자동차의 엔진 및 연료 탱크와 같은 역할을 한다. 따라서 전기 자동차 사용자의 안전을 위하여, 배터리의 상태를 정확하게 추정하여 확인하는 것이 중요하다.
배터리 관리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 배터리 관리 장치는, 배터리의 정전 용량을 기반으로 상기 배터리의 두께를 산출하는 두께 산출부와, 상기 산출된 두께에서 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여 배터리 상태 추정 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치는, 배터리 상부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제1 프레임과 배터리 하부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제2 프레임을 통해, 상기 배터리의 정전 용량을 측정하는 정전 용량 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은, 냉각 유로, 고정 프레임, 열전도 판 PCM(Phase Change Material) 냉각 판 중 하나로 구현될 수 있다.
상기 정보 생성부는, 배터리 온도와 배터리 두께의 관계를 나타내는 온도-두께 관계 정보를 이용하여, 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 추정할 수 있다.
상기 배터리의 온도는, 상기 배터리의 부분 온도, 평균 온도 및 온도 분포 중 하나일 수 있다.
배터리 관리 장치는, 상기 생성된 배터리 상태 추정 정보를 기반으로 배터리 상태를 추정하는 상태 추정부를 더 포함할 수 있다.
배터리 상태는 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 상태 추정부는, 배터리 충전 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 충전 상태를 추정하고, 배터리 수명 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 수명 상태를 추정할 수 있다.
다른 양상에 따른 배터리 관리 방법은, 배터리의 정전 용량을 기반으로 상기 배터리의 두께를 산출하는 단계와, 상기 산출된 두께에서 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여 배터리 상태 추정 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
배터리 관리 방법은, 배터리 상부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제1 프레임과 배터리 하부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제2 프레임을 통해, 상기 배터리의 정전 용량을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은, 냉각 유로, 고정 프레임, 열전도 판 PCM(Phase Change Material) 냉각 판 중 하나로 구현될 수 있다.
배터리 관리 방법은, 배터리 온도와 배터리 두께의 관계를 나타내는 온도-두께 관계 정보를 이용하여, 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리의 온도는, 상기 배터리의 부분 온도, 평균 온도 및 온도 분포 중 하나일 수 있다.
배터리 관리 방법은, 상기 생성된 배터리 상태 추정 정보를 기반으로 배터리 상태를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
배터리 상태는 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 배터리의 상태를 추정하는 단계는, 배터리 충전 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 충전 상태를 추정하는 단계, 및 배터리 수명 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 수명 상태를 추정하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다.
배터리 정전 용량을 기반으로 배터리의 충전 상태 및 수명 상태에 따른 배터리 두께 변화를 산출하여 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 추정에 이용함으로써 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 추정의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 배터리 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 배터리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 배터리의 두께 팽창 영향 인자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 배터리 관리 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5는 배터리 관리 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 6은 배터리 관리 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 7은 배터리 관리 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 배터리 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이고, 도 2는 배터리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 시스템(100)은 배터리 장치(110) 및 배터리 관리 장치(120)를 포함할 수 있다.
배터리 장치(110)는 배터리 시스템(100)이 탑재된 장치에 전력을 공급할 수 있다. 이를 위해, 배터리 장치(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(210), 제1 프레임(220), 제2 프레임(230) 및 제3 프레임(240)을 포함할 수 있다.
배터리(210)는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 각 배터리 모듈은 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 이때, 각 배터리 모듈 또는 각 배터리 셀은 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리 등의 2차 전지일 수 있다. 또한, 각 배터리 모듈 또는 각 배터리 셀의 용량은 서로 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있다.
제1 프레임(220)은 배터리(210)의 상부에 밀착되어 배터리(210)를 고정하고, 제2 프레임(230)은 배터리(210)의 하부에 밀착되어 배터리(210)를 고정하고, 제3 프레임(240)은 배터리(210)의 측면에 밀착되어 배터리(210)를 고정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)은 배터리(210)의 정전 용량을 측정할 수 있도록 전기 전도성 전극으로 구현될 수 있다. 예컨대, 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)은 냉각 유로, 고정 프레임, 열전도 판, PCM(Phase Change Material) 냉각 판 등으로 구현될 수 있다.
배터리 관리 장치(120)는 배터리(210)의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 배터리(210)를 관리할 수 있다.
배터리 관리 장치(120)는 배터리(210)로부터 센싱된 데이터(예컨대, 온도, 전압 및 전류, 배터리의 정전 용량 등)를 기반으로 배터리(210)의 충전 상태(State of Charge, SOC), 수명 상태(State of Health, SOH) 등을 추정할 수 있다. 여기서, 충전 상태는 배터리(210)에 충전된 전하량을 나타내는 충전율에 대한 정보를 나타내고, 수명 상태는 배터리(210)의 성능이 제조 시에 비해 어느 정도 열화되었는지를 나타내는 노후도에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(120)는 전류 적산법(Coulomb counting), 등가회로 모델 기법, 전기화학 모델 기법, 및 데이터 기반 기법 등을 통해 배터리(210)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 그러나, 상술한 방법들은 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 관리 장치(120)는 다양한 방법으로 배터리(210)의 충전 상태를 추정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(120)는 배터리(210)의 개방 전압을 센싱하여 수명 상태를 추정하는 OCV(Open Circuit Voltage) 기법 또는 배터리(110)의 내부 저항을 센싱하여 수명 상태를 추정하는 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 기법 등을 이용하여 배터리(210)의 수명 상태를 추정할 수 있다. 그러나, 상술한 방법들은 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 관리 장치(120)는 다양한 방법으로 배터리(210)의 수명 상태를 추정할 수 있다.
배터리 관리 장치(120)는 센싱된 데이터를 기반으로 배터리(210)의 내부 온도 및 전압이 설정된 범위 내로 유지될 수 있도록 냉각 시스템(cooling system) 또는 난방 시스템(heating system)을 제어하여 배터리(210)의 열 제어를 수행하거나, 배터리(210)의 전압 또는 전류를 조절할 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치(120)는 배터리(210)의 충전 상태 및/또는 수명 상태를 기반으로 배터리(210)의 과충전 및 과방전을 방지하고, 셀 밸런싱을 수행하여 배터리(210)에 포함된 복수 개의 배터리 모듈간의 충전 상태가 균등하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 배터리의 에너지 효율이 높아지고, 배터리의 수명이 연장될 수 있다.
도 3은 배터리의 두께 팽창 영향 인자를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 배터리의 두께 팽창에 영향을 주는 인자로는 배터리 온도와, 충전 상태 및 수명 상태 등과 같은 배터리 상태가 있다. 즉, 배터리 온도가 변화하면 그에 따라 배터리 두께 역시 변화하고, 배터리 상태가 변화하면 그에 따라 배터리 두께 역시 변화한다. 자세하게는, 배터리 온도가 높을수록, 배터리의 충전율이 높을수록, 배터리의 노후도가 높을수록 배터리는 두꺼워진다.
도 4는 배터리 관리 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4의 배터리 관리 장치(400)는 배터리 상태(예컨대, 충전 상태, 수명 상태 등)를 추정하는데 사용되는 정보(이하, 배터리 상태 추정 정보)를 생성하는 장치로서, 도 1의 배터리 관리 장치(120)의 일 실시예일 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치(400)는 도 1의 배터리 관리 장치(120)와는 별개의 장치로 구현될 수도 있다.
도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 배터리 두께는 배터리 상태에 따라 변화한다. 따라서, 배터리 상태에 따른 배터리 두께 변화 정보는 배터리 상태를 추정하기 위한 정보로 이용될 수 있다. 이때, 배터리 상태에 따른 배터리 두께 변화 정보는 단독으로 배터리 상태를 추정하는데 이용될 수도 있고, 배터리에서 센싱된 데이터(예컨대, 배터리의 온도, 전압, 전류 등)와 함께 배터리 상태를 추정하는데 이용될 수도 있다. 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(400)는 배터리 상태 추정 정보를 생성할 수 있으며, 이때, 배터리 상태 추정 정보는 배터리 상태에 따른 배터리 두께 변화 정보를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 배터리 관리 장치(400)는 두께 산출부(410) 및 정보 생성부(420)를 포함할 수 있다.
두께 산출부(210)는 배터리(210)의 정전 용량을 기반으로 배터리(210)의 두께를 산출할 수 있다.
전위차가 존재하는 두 개의 평판 사이에는 두 개의 평판 사이에 존재하는 유전체의 유전율에 따라 전하가 충전된다. 이때, 평판 사이의 정전 용량은 수학식 1로 정의된다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 정전 용량,
Figure pat00003
는 충전되는 전하량,
Figure pat00004
는 두 개의 평판 사이에 걸리는 전압,
Figure pat00005
는 유전체의 유전율,
Figure pat00006
는 평판의 면적,
Figure pat00007
는 두 개의 평판 사이의 거리를 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 두께 산출부(410)는 배터리(210)의 정전 용량을 기반으로 수학식 1을 이용하여 배터리(210)의 두께를 산출할 수 있다. 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 배터리(210)는 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)과 함께 배터리 장치(110)로 구현될 수 있다. 이때, 배터리(210)는 두 개의 평판(제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)) 사이에 존재하는 유전체로서 동작할 수 있다. 따라서, 두께 산출부(410)는 배터리(210)의 정전 용량(
Figure pat00008
)과, 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 면적(
Figure pat00009
)과, 배터리(210)의 유전율(
Figure pat00010
)을 기반으로 수학식 1을 이용하여 배터리의 두께(
Figure pat00011
)를 산출할 수 있다.
한편, 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 면적(
Figure pat00012
)에 대한 정보, 및 배터리(210)의 유전율(
Figure pat00013
)에 대한 정보는 배터리 관리 장치(400)의 내부 또는 외부 저장 장치에 미리 저장될 수 있다.
정보 생성부(420)는 두께 산출부(410)에서 산출된 두께에서 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여, 배터리 상태에 따른 두께 증가분 정보를 포함하는 배터리 상태 추정 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 배터리 상태는 배터리(210)의 충전 상태, 수명 상태 등을 포함할 수 있으며, 배터리 온도는 배터리의 부분 온도, 평균 온도 및 온도 분포 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정보 생성부(420)는 배터리 온도와 배터리 두께의 관계를 나타내는 온도-두께 관계 정보를 이용하여 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 추정하고, 추정된 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 기반으로 수학식 2를 통해 배터리 상태에 따른 두께 증가분을 산출할 수 있다.
Figure pat00014
여기서,
Figure pat00015
는 배터리 상태에 따른 두께 증가분,
Figure pat00016
는 두께 산출부(410)에서 산출된 두께,
Figure pat00017
는 배터리 온도에 따른 두께 증가분,
Figure pat00018
는 배터리 초기 두께를 나타낸다.
한편, 온도-두께 관계 정보는 실험적으로 도출될 수 있으며, 룩업 테이블, 다항식 등의 다양한 방식으로 표현될 수 있다. 온도-두께 관계 정보는 배터리 상태 추정 장치(400)의 내부 또는 외부 저장 장치에 미리 저장될 수 있다.
도 5는 배터리 관리 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5의 배터리 관리 장치(500)는 도 1의 배터리 관리 장치(120)의 일 실시예일 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치(500)는 도 1의 배터리 관리 장치(120)와는 별개의 장치로 구현될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 배터리 관리 장치(500)는 도 4의 배터리 관리 장치(400)에 비하여 정전 용량 측정부(510), 온도 추정부(520), 상태 추정부(530) 및 저장부(540)를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
정전 용량 측정부(510)는 배터리(210)의 정전 용량을 측정할 수 있다. 예컨대, 정전 용량 측정부(510)는 배터리(210)의 상부에 밀착되어 배터리(210)를 고정하는 제1 프레임(220) 및 배터리(210)의 하부에 밀착되어 배터리(210)를 고정하는 제2 프레임(230)을 통하여 배터리(210)의 정전 용량을 측정할 수 있다. 이때, 정전 용량 측정부(510)는 LCR 계측법, 반사도법, 공진 주파수법 등을 이용하여 배터리의 정전 용량을 측정할 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 배터리의 정전 용량을 측정할 수 있다.
온도 측정부(520)는 배터리(210)의 온도를 센싱 또는 추정할 수 있다. 여기서, 배터리의 온도는 배터리의 부분 온도, 배터리의 평균 온도, 배터리의 온도 분포 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온도 측정부(520)는 배터리(210)의 부분에 부착된 온도 센서를 이용하여 배터리의 부분 온도를 센싱할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 온도 측정부(520)는 배터리(210)의 냉각을 위해 사용되는 냉각수의 입/출구 온도를 기반으로 배터리의 평균 온도를 추정할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 온도 측정부(520)는 배터리(210)의 부분에 부착된 온도 센서를 통해 측정된 부분 온도를 기반으로 열관리 모델을 이용하여 배터리의 온도 분포를 추정할 수 있다. 이때, 열관리 모델은 열 네트워크. 1-D 모델, 2-D 모델 등을 포함할 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
상태 추정부(530)는 정보 생성부(420)에서 생성된 배터리 상태 추정 정보를 기반으로 배터리 상태를 추정할 수 있다. 이때, 배터리 상태는 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 다르면, 상태 추정부(530)는 배터리 충전 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 배터리의 충전 상태를 추정할 수 있고, 배터리 수명 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 수명 상태-두께 관계 정보를 이용하여 배터리의 수명 상태를 추정할 수 있다. 이때, 충전 상태-두께 관계 정보 및 수명 상태-두께 관계 정보는 실험적으로 도출될 수 있으며, 룩업 테이블, 다항식 등의 다양한 방식으로 표현될 수 있다.
저장부(540)는 온도-두께 관계 정보, 충전 상태-두께 관계 정보, 수명 상태-두께 관계 정보, 배터리로부터 센싱 또는 측정된 데이터(온도, 전류, 전압, 정전 용량 등), 배터리(210)의 유전율에 대한 정보, 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 단면적에 대한 정보 등을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(540)는 배터리 데이터의 처리 및 배터리 관리를 위한 프로그램을 저장할 수 있다.
저장부(540)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 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), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 6은 배터리 관리 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 배터리 관리 장치(400)는 배터리(210)의 정전 용량을 기반으로 배터리(210)의 두께를 산출할 수 있다(610).
일 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(400)는 수학식 1을 이용하여 배터리(210)의 두께를 산출할 수 있다. 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 배터리(210)는 제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)과 함께 배터리 장치(110)로 구현될 수 있다. 이때, 배터리(210)는 두 개의 평판(제1 프레임(220) 및 제2 프레임(230)) 사이에 존재하는 유전체로서 동작할 수 있다. 따라서, 배터리 관리 장치(400)는 배터리(210)의 정전 용량(
Figure pat00019
)과, 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 면적(
Figure pat00020
)과, 배터리(210)의 유전율(
Figure pat00021
)을 기반으로 수학식 1을 이용하여 배터리의 두께(
Figure pat00022
)를 산출할 수 있다.
한편, 제1 프레임(220) 또는 제2 프레임(230)의 면적(
Figure pat00023
)에 대한 정보, 및 배터리(210)의 유전율(
Figure pat00024
)에 대한 정보는 배터리 관리 장치(400)의 내부 또는 외부 저장 장치에 미리 저장될 수 있다.
배터리 관리 장치(400)는 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 추정할 수 있다(620). 여기서, 배터리 온도는 배터리의 부분 온도, 평균 온도 및 온도 분포 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(400)는 배터리 온도와 배터리 두께의 관계를 나타내는 온도-두께 관계 정보를 이용하여 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 추정할 수 있다.
한편, 온도-두께 관계 정보는 실험적으로 도출될 수 있으며, 룩업 테이블, 다항식 등의 다양한 방식으로 표현될 수 있다.
배터리 관리 장치(400)는 배터리 정전 용량을 기반으로 산출된 두께에서 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여, 배터리 상태에 따른 두께 증가분 정보를 포함하는 배터리 상태 추정 정보를 생성할 수 있다(630). 여기서, 배터리 상태는 배터리(210)의 충전 상태, 수명 상태 등을 포함할 수 있다.
도 7은 배터리 관리 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 배터리 관리 장치(500)는 배터리(210)의 정전 용량을 측정할 수 있다(710). 예컨대, 배터리 관리 장치(500)는 배터리(210)의 상부에 밀착되어 배터리(210)를 고정하는 제1 프레임(220) 및 배터리(210)의 하부에 밀착되어 배터리(210)를 고정하는 제2 프레임(230)을 통하여 배터리(210)의 정전 용량을 측정할 수 있다. 이때, 배터리 관리 장치(500)는 LCR 계측법, 반사도법, 공진 주파수법 등을 이용하여 배터리의 정전 용량을 측정할 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 배터리의 정전 용량을 측정할 수 있다.
배터리 관리 장치(500)는 배터리(210)의 정전 용량을 기반으로 배터리(210)의 두께를 산출할 수 있다(720). 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(500)는 수학식 1을 이용하여 배터리(210)의 두께를 산출할 수 있다.
배터리 관리 장치(500)는 배터리(210)의 온도를 센싱 또는 추정할 수 있다(730). 여기서, 배터리의 온도는 배터리의 부분 온도, 배터리의 평균 온도, 배터리의 온도 분포 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(500)는 배터리(210)의 부분에 부착된 온도 센서를 이용하여 배터리의 부분 온도를 센싱할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(500)는 배터리(210)의 냉각을 위해 사용되는 냉각수의 입/출구 온도를 기반으로 배터리의 평균 온도를 추정할 수 있다(730).
또 다른 실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(500)는 배터리(210)의 부분에 부착된 온도 센서를 통해 측정된 부분 온도를 기반으로 열관리 모델을 이용하여 배터리의 온도 분포를 추정할 수 있다. 이때, 열관리 모델은 열 네트워크. 1-D 모델, 2-D 모델 등을 포함할 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리 관리 장치(500)는 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 추정할 수 있다(740). 예컨대, 배터리 관리 장치(500)는 배터리 온도와 배터리 두께의 관계를 나타내는 온도-두께 관계 정보를 이용하여 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 추정할 수 있다.
배터리 관리 장치(500)는 배터리 정전 용량을 기반으로 산출된 두께에서 배터리 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여, 배터리 상태에 따른 두께 증가분 정보를 포함하는 배터리 상태 추정 정보를 생성할 수 있다(750).
배터리 관리 장치(500)는 생성된 배터리 상태 추정 정보를 기반으로 배터리 상태를 추정할 수 있다(760). 이때, 배터리 상태는 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 배터리 관리 장치(500)는 배터리 충전 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 배터리의 충전 상태를 추정할 수 있고, 배터리 수명 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 수명 상태-두께 관계 정보를 이용하여 배터리의 수명 상태를 추정할 수 있다. 이때, 충전 상태-두께 관계 정보 및 수명 상태-두께 관계 정보는 실험적으로 도출될 수 있으며, 룩업 테이블, 다항식 등의 다양한 방식으로 표현될 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 작성되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
100: 배터리 시스템
110: 배터리 장치
120, 400, 500: 배터리 관리 장치
210: 배터리
220: 제1 프레임
230: 제2 프레임
240: 제3 프레임
410: 두께 산출부
420: 정보 생성부
510: 정전 용량 측정부
520: 온도 측정부
530: 상태 추정부
540: 저장부

Claims (16)

  1. 배터리의 정전 용량을 기반으로 상기 배터리의 두께를 산출하는 두께 산출부; 및
    상기 산출된 두께에서 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여 배터리 상태 추정 정보를 생성하는 정보 생성부; 를 포함하는
    배터리 관리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    배터리 상부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제1 프레임과 배터리 하부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제2 프레임을 통해, 상기 배터리의 정전 용량을 측정하는 정전 용량 측정부; 를 더 포함하는,
    배터리 관리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은, 냉각 유로, 고정 프레임, 열전도 판 PCM(Phase Change Material) 냉각 판 중 하나로 구현되는,
    배터리 관리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 정보 생성부는,
    배터리 온도와 배터리 두께의 관계를 나타내는 온도-두께 관계 정보를 이용하여, 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 추정하는,
    배터리 관리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리의 온도는, 상기 배터리의 부분 온도, 평균 온도 및 온도 분포 중 하나인,
    배터리 관리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 생성된 배터리 상태 추정 정보를 기반으로 배터리 상태를 추정하는 상태 추정부; 를 더 포함하는,
    배터리 관리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    배터리 상태는 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 중 적어도 하나를 포함하는,
    배터리 관리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는,
    배터리 충전 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 충전 상태를 추정하고,
    배터리 수명 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 수명 상태를 추정하는,
    배터리 관리 장치.
  9. 배터리의 정전 용량을 기반으로 상기 배터리의 두께를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 두께에서 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 제거하여 배터리 상태 추정 정보를 생성하는 단계; 를 포함하는
    배터리 관리 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    배터리 상부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제1 프레임과 배터리 하부에 밀착되어 배터리를 고정하는 제2 프레임을 통해, 상기 배터리의 정전 용량을 측정하는 단계; 를 더 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임은, 냉각 유로, 고정 프레임, 열전도 판 PCM(Phase Change Material) 냉각 판 중 하나로 구현되는,
    배터리 관리 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    배터리 온도와 배터리 두께의 관계를 나타내는 온도-두께 관계 정보를 이용하여, 상기 배터리의 온도에 따른 두께 증가분을 추정하는 단계; 를 더 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 배터리의 온도는, 상기 배터리의 부분 온도, 평균 온도 및 온도 분포 중 하나인,
    배터리 관리 방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 생성된 배터리 상태 추정 정보를 기반으로 배터리 상태를 추정하는 단계; 를 더 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    배터리 상태는 배터리의 충전 상태 및 수명 상태 중 적어도 하나를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 배터리의 상태를 추정하는 단계는,
    배터리 충전 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 충전 상태를 추정하는 단계, 및
    배터리 수명 상태와 배터리 두께의 관계를 나타내는 충전 상태-두께 관계 정보를 이용하여 상기 배터리의 수명 상태를 추정하는 단계 중 적어도 하나의 단계; 를 포함하는,
    배터리 관리 방법.
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