WO2024101914A1 - 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법 Download PDF

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WO2024101914A1
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김인식
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권기욱
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Embodiments disclosed in this document relate to a battery abnormality diagnosis device and a method of operating the same.
  • secondary batteries are batteries that can be charged and discharged, and include both conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, and recent lithium ion batteries.
  • lithium-ion batteries have the advantage of having a much higher energy density than conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, etc.
  • lithium-ion batteries can be manufactured in a small and lightweight form, so they are used as a power source for mobile devices. .
  • lithium-ion batteries are attracting attention as a next-generation energy storage medium as their range of use has expanded as a power source for electric vehicles.
  • secondary batteries can generally be used as a battery pack that includes a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and/or parallel. Additionally, the secondary battery can be used as a battery rack that includes a plurality of battery modules and a rack frame that accommodates the battery modules.
  • Such battery cells, battery modules, battery packs, or battery racks can be used in a variety of devices.
  • batteries can be used not only in mobile devices such as mobile phones, laptop computers, smart phones, and smart pads, but also in fields such as electric vehicles (EV, HEV, PHEV) and large power storage systems (ESS).
  • EV electric vehicles
  • HEV PHEV
  • ESS large power storage systems
  • the status and operation of these batteries can be managed and controlled by a battery management system (BMS).
  • BMS battery management system
  • the battery management system may be included with the battery within one device. Additionally, the battery management system can manage and control the battery while being separated from the device containing the battery.
  • a method is required to detect an abnormal state of the battery and reduce the possibility of damage to devices including the battery.
  • a battery abnormality diagnosis device includes an acquisition unit that acquires voltage-state of charge (SOC) profiles of a plurality of battery units; an identification unit that identifies a first number of ranks of each of the plurality of battery units based on the voltage-SOC profiles; It may include a diagnostic unit that diagnoses abnormalities in the plurality of battery units based on changes in the ranks.
  • SOC voltage-state of charge
  • the identification unit may identify representative voltage values of the first number of SOC sections of each of the voltage-SOC profiles and identify the ranks based on the representative voltage values.
  • the identification unit may identify an average value of voltage values of each of the first number of SOC sections as a representative voltage value.
  • the diagnostic unit may diagnose at least one battery unit whose ranks among the plurality of battery units change by more than a reference value as an abnormal battery unit.
  • the reference value may be set based on the number of the plurality of battery units.
  • the diagnostic unit may diagnose the at least one battery unit whose ranks among the plurality of battery units increase above a reference maximum value or decrease below a reference minimum value as the abnormal battery unit.
  • the acquisition unit may acquire the voltage-SOC profiles of the plurality of battery units through an external electronic device connected through a wired and/or wireless network.
  • the acquisition unit reads voltage, current, temperature, or a combination thereof from each of the plurality of battery units, and based on the read voltage, current, temperature, or combination thereof, the voltage-SOC Profiles can be created.
  • the plurality of battery units may be one of a battery cell, a battery module, a battery pack, or a battery rack.
  • the battery abnormality diagnosis device further includes an abnormality processing unit that performs an abnormality processing function based on abnormality diagnosis results of the plurality of battery units, and the abnormality processing function may include a notification function or a short-circuit function. You can.
  • a method of operating a battery abnormality diagnosis device includes obtaining voltage-state of charge (SOC) profiles of a plurality of battery units; identifying a designated first number of ranks of each of the plurality of battery units based on the voltage-SOC profiles; and diagnosing abnormalities in the plurality of battery units based on changes in the ranks.
  • SOC voltage-state of charge
  • the identifying operation includes identifying representative voltage values of the first number of SOC sections of each of the voltage-SOC profiles, and identifying the rankings based on the representative voltage values. can do.
  • the identifying operation may include identifying an average value of voltage values of each of the first number of SOC sections as a representative voltage value.
  • the diagnosing operation may include diagnosing at least one battery unit whose ranks among the plurality of battery units change by more than a reference value as an abnormal battery unit.
  • the reference value may be set based on the number of the plurality of battery units.
  • the diagnosing operation includes diagnosing the at least one battery unit whose ranks among the plurality of battery units increase above a reference maximum value or decrease below a reference minimum value as the abnormal battery unit. It can be included.
  • the acquiring operation may include acquiring the voltage-SOC profiles of the plurality of battery units through an external electronic device connected through a wired and/or wireless network.
  • the obtaining operation includes reading voltage, current, temperature, or a combination thereof from each of the plurality of battery units, and based on the read voltage, current, temperature, or combination thereof.
  • An operation of generating the voltage-SOC profiles may be included.
  • the plurality of battery units may be one of a battery cell, a battery module, a battery pack, or a battery rack.
  • a method of operating a battery abnormality diagnosis device further includes performing an abnormality processing function based on abnormality diagnosis results of the plurality of battery units, wherein the abnormality processing function includes a notification function or a short-circuit function. It can be included.
  • a battery abnormality diagnosis device and its operating method can detect the occurrence of a short circuit or other type of failure within the battery.
  • a battery abnormality diagnosis device and method of operating the same may process a short circuit or other type of failure within the detected battery.
  • Figure 2 is a block diagram of a battery abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 is a diagram illustrating a voltage-SOC profile.
  • 4 is a graph illustrating the average voltage of battery units.
  • Figure 5 is a graph illustrating changes in the ranking of battery units.
  • Figure 6 is a flowchart showing a method of operating a battery abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 7 is a flowchart showing a method of operating a battery abnormality diagnosis device according to an embodiment of the present disclosure.
  • a or B “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B or C”, “at least one of A, B and C”, and “A
  • Each of phrases such as “at least one of , B, or C” may include any one of the items listed together in the corresponding phrase, or any possible combination thereof.
  • Terms such as “first”, “second”, “first”, “second”, “A”, “B”, “(a)” or “(b)” simply refer to the element in question. It can be used to distinguish between and, unless specifically stated to the contrary, does not limit the components in other respects (e.g., importance or order).
  • “or “connected,” or “coupled,” or “connected” it means that any component is connected to another component directly (e.g., wired or wirelessly), or indirectly ( This means that it can be connected (e.g. via a third component).
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • a computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory, CD-ROM), or distributed online, directly through an application store or between two user devices (e.g. can be downloaded or uploaded).
  • a machine-readable storage medium e.g. compact disc read only memory, CD-ROM
  • at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
  • each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities are separately arranged in other components. It could be. According to embodiments disclosed in this document, one or more of the above-described components or operations may be omitted, or one or more other components or operations may be added. Alternatively or additionally, multiple components (eg, modules or programs) may be integrated into a single component. In this case, the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order. , may be omitted, or one or more other operations may be added.
  • FIG. 1 is graphs illustrating voltage-state of charge (SOC) profiles.
  • SOC voltage-state of charge
  • FIG. 1 a voltage-SOC profile graph 10 showing normal behavior 11 and deterioration behavior 15 of the battery unit, and a voltage-SOC profile graph 10 showing normal behavior 11 and abnormal behavior 25 of the battery unit.
  • a profile graph 20 and a voltage-SOC profile graph 30 showing normal behavior 11 and abnormal behavior 35 of the battery unit can be confirmed. Damage to electronic devices may occur due to a battery unit exhibiting abnormal behavior. Accordingly, among battery units, a battery unit with abnormal behavior may be detected and appropriate processing may be required.
  • FIG. 2 is a block diagram of a battery abnormality diagnosis device 101 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may be connected to the electronic device 103 and the user terminal 105 wired and/or wirelessly.
  • connection 104 between the battery abnormality diagnosis device 101 and the electronic device 103 may be a communication connection through a wired and/or wireless network.
  • the wired network may be based on local area network (LAN) communications, or powerline communications.
  • the wireless network may be based on a short-range communication network (e.g., Bluetooth, wireless fidelity (WiFi), or infrared data association (IrDA)), or a long-range communication network (cellular network, 4G network, 5G network).
  • connection 104 between the battery abnormality diagnosis device 101 and the electronic device 103 is an inter-device communication method (e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or The connection may be via MIPI (mobile industry processor interface).
  • inter-device communication method e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or
  • the connection may be via MIPI (mobile industry processor interface).
  • connection 106 between the battery abnormality diagnosis device 101 and the user terminal 105 may be a communication connection through a wired and/or wireless network.
  • the electronic device 103 may include a mobile device (e.g., a mobile phone, a laptop computer, a smart phone, a smart pad), an electric vehicle (e.g., an electric vehicle (EV), a hybrid EV (HEV), or a plug-in EV (PHEV). It may be a HEV (HEV), a fuel cell EV (FCEV)), an energy storage system (ESS), or a battery swapping system (BSS).
  • a mobile device e.g., a mobile phone, a laptop computer, a smart phone, a smart pad
  • an electric vehicle e.g., an electric vehicle (EV), a hybrid EV (HEV), or a plug-in EV (PHEV). It may be a HEV (HEV), a fuel cell EV (FCEV)), an energy storage system (ESS), or a battery swapping system (BSS).
  • HEV HEV
  • FCEV fuel cell EV
  • ESS energy storage system
  • BSS battery swapping system
  • the electronic device 103 may include one or more battery units 111, 113, and 115.
  • Each of the one or more battery units 111, 113, and 115 may be a battery cell, battery module, battery pack, or battery rack.
  • the user terminal 105 may be a mobile device (eg, a mobile phone, a laptop computer, a smart phone, a smart pad), or a personal computer (PC).
  • a mobile device eg, a mobile phone, a laptop computer, a smart phone, a smart pad
  • PC personal computer
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may include a communication circuit 120, a sensor 130, a memory 140, and a processor 150.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 shown in FIG. 2 may further include at least one component (e.g., a display, an input device, or an output device) other than the components shown in FIG. 2. there is.
  • the communication circuit 120 establishes a wired communication channel and/or a wireless communication channel between the battery abnormality diagnosis device 101 and the electronic device 103 and/or the user terminal 105, and establishes the established communication channel Data can be transmitted and received with the electronic device 103 and/or the user terminal 105.
  • the senor 130 may obtain values related to the states of the battery units 111, 113, and 115 of the electronic device 103.
  • the state-related values include voltage, current, resistance, state of charge (SOC), state of health (SOH), or temperature of the battery units 111, 113, and 115, Or, it may represent one or more values for a combination thereof.
  • values related to the state may be referred to as 'state values'.
  • memory 140 may include volatile memory and/or non-volatile memory.
  • the memory 140 may store data used by at least one component (eg, the processor 150) of the battery state estimation device 100.
  • data may include software (or instructions related thereto), input data, or output data.
  • the command when executed by the processor 150, the command may cause the battery abnormality diagnosis device 101 to perform operations defined by the command.
  • the memory 140 may include one or more software (eg, an acquisition unit 141, an identification unit 143, a diagnosis unit 145, and an abnormality processing unit 147).
  • software eg, an acquisition unit 141, an identification unit 143, a diagnosis unit 145, and an abnormality processing unit 147.
  • the processor 150 may include a central processing unit, an application processor, a graphics processing unit, a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • a central processing unit an application processor, a graphics processing unit, a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • NPU neural processing unit
  • image signal processor a sensor hub processor
  • communication processor a communication processor.
  • the processor 150 executes software (e.g., acquisition unit 141, identification unit 143, diagnosis unit 145, and abnormality processing unit 147) to diagnose an abnormality in a battery connected to the processor 150.
  • software e.g., acquisition unit 141, identification unit 143, diagnosis unit 145, and abnormality processing unit 1457 to diagnose an abnormality in a battery connected to the processor 150.
  • At least one other component e.g, hardware or software component
  • the device 101 may be controlled and various data processing or operations may be performed.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 detects battery units 111 through the acquisition unit 141, the identification unit 143, the diagnosis unit 145, and the abnormality processing unit 147. , 113, 115) explains how to diagnose abnormalities.
  • FIG. 3 is a diagram 310 illustrating a voltage-state of charge (SOC) profile 311.
  • Figure 4 is a graph 410 illustrating the average voltage of battery units.
  • Figure 5 is a graph 510 illustrating changes in the ranking of battery units. Figures 3 to 5 can be explained with reference to Figure 2.
  • the acquisition unit 141 may acquire voltage-state of charge (SOC) profiles of the plurality of battery units 111, 113, and 115.
  • the voltage-SOC profile may represent the relationship between the SOC and voltage of a battery unit (e.g., battery unit 111).
  • the acquisition unit 141 acquires the voltage-SOC profiles of the plurality of battery units 111, 113, and 115 through the electronic device 103 connected through a wired and/or wireless network. can do. In another embodiment, the acquisition unit 141 obtains the voltage, current, temperature, or A combination thereof may be obtained and the voltage-SOC profiles may be generated based on the obtained voltage, current, temperature, or combination thereof.
  • the acquisition unit 141 reads voltage, current, temperature, or a combination thereof from each of the plurality of battery units 111, 113, and 115, and reads the read voltage, current, temperature, or
  • the voltage-SOC profiles can be generated based on their combination.
  • the identification unit 143 may identify a first number of ranks for each of the plurality of battery units 111, 113, and 115 based on the voltage-SOC profiles.
  • the designated first number may correspond to the number of SOC sections.
  • the SOC sections may include sections for classifying the SOC while charging the battery unit from 0% to 100%, and/or sections for classifying the SOC while discharging the battery unit from 100% to 0%. You can.
  • the first designated number may be 4, which is the number of SOC sections (R1, R2, R3, and R4) in which the battery unit is being charged.
  • the SOC section (R1) is a section where SOC is from 0% to 5%
  • the SOC section (R2) is a section where SOC is from 5% to 25%
  • the SOC section (R3) is a section where SOC is from 25%. It is a section where the SOC is 60%
  • the SOC section (R4) may be a section where the SOC is from 60% to 100%.
  • the designated first number may be 8, which is the number of SOC sections (R1, R2, R3, R4) in which the battery unit is charging and SOC sections (R5, R6, R7, R8) in which the battery unit is discharging.
  • the SOC section (R5) is a section where the SOC is from 100% to 60%
  • the SOC section (R6) is a section where the SOC is from 60% to 25%
  • the SOC section (R7) is a section where the SOC is from 25%. It is a section where the SOC is 5%
  • the SOC section (R8) may be a section where the SOC is from 5% to 0%.
  • the identification unit 143 may identify the ranks of the plurality of battery units 111, 113, and 115 in each SOC section. For example, the identification unit 143 may identify the ranks of the plurality of battery units 111, 113, and 115 in the SOC section R1, and the ranks of the plurality of battery units 111, 115 in the SOC section R2. 113, 115), ranks of the plurality of battery units 111, 113, 115 in the SOC section R3, and the plurality of battery units 111, 113 in the SOC section R4 , 115) ranks can be identified.
  • the identification unit 143 may identify representative voltage values of the first number of SOC sections of each of the voltage-SOC profiles and identify the rankings based on the representative voltage values.
  • the representative voltage value may be an average value of voltage values of each of the first number of SOC sections. Accordingly, the identification unit 143 may identify the average value of voltage values of each of the first number of SOC sections as a representative voltage value.
  • the identification unit 143 may identify the average value of voltage values of each of the first number of SOC sections as a representative voltage value, as shown in Table 1 below.
  • representative voltage values in the SOC sections R1, R2, R3, and R4 may be 3.458, 3.597, 3.754, and 4.064. Additionally, while the battery unit 111 is discharging, representative voltage values in the SOC sections R5, R6, R7, and R8 may be 3.847, 3.579, 3.417, and 3.385.
  • representative voltage values in SOC sections (R1, R2, R3, and R4) of each of the battery units 111, 113, and 115 are shown.
  • the representative voltage values of the battery unit 111 are confirmed through the line 411
  • the representative voltage values of the battery unit 113 are confirmed through the line 413
  • the representative voltage values of the battery unit 115 The values can be identified via line 415.
  • the identification unit 143 may identify the ranks as shown in Table 2 below based on the representative voltage values shown in Table 1 below.
  • the ranks in the SOC sections R1, R2, R3, and R4 may be 42, 41, 40, and 42. Additionally, while the battery unit 111 is discharging, the ranks in the SOC sections R5, R6, R7, and R8 may be 42, 42, 42, and 42.
  • the ranks of the SOC sections R1, R2, R3, and R4 of each of the battery units 111, 113, and 115 are shown.
  • the ranks of the battery unit 111 are confirmed through line 511
  • the ranks of the battery unit 113 are confirmed through line 513
  • the ranks of the battery unit 115 are confirmed through line 515. It can be confirmed through .
  • the diagnosis unit 145 may diagnose abnormalities in the plurality of battery units 111, 113, and 115 based on changes in the ranks.
  • the identification unit 143 may identify changes in the ranks as shown in Table 3 below based on the ranks as shown in Table 2 below.
  • rank changes between the SOC sections may be 1, 1, and -2. Additionally, while the battery unit 111 is discharging, rank changes between the SOC sections R5, R6, R7, and R8 may be 0, 0, and 0.
  • the diagnostic unit 145 records changes in rank between SOC sections (R1, R2, R3, and R4) while charging and changes in rank between SOC sections (R5, R6, R7, and R8) while discharging. can be identified.
  • the diagnostic unit 145 may diagnose at least one battery unit among the plurality of battery units 111, 113, and 115 whose rankings change by more than a reference value as an abnormal battery unit.
  • the reference value may be set based on the number of the plurality of battery units. For example, a value corresponding to 1/3 of the number of battery units 111, 113, and 115 may be set as the reference value. For example, if the number of battery units 111, 113, and 115 is 42, the reference value may be 14.
  • the reference value may include a reference maximum value and a reference minimum value.
  • the absolute value of the reference maximum value and the absolute value of the reference minimum value may be the same.
  • the reference maximum value may be 8 and the reference minimum value may be -8.
  • the absolute value of the reference maximum value and the absolute value of the reference minimum value may be different.
  • the reference maximum value may be 8 and the reference minimum value may be -10.
  • the diagnosis unit 145 detects at least one battery unit among the plurality of battery units 111, 113, and 115 whose ranks increase above the reference maximum value or decrease below the reference minimum value. can be diagnosed as the above abnormal battery unit.
  • the battery unit 113 in Table 3 has an increase in the change between the rank of the SOC section (R1) and the rank of the SOC section (R2) by 17, so the diagnosis unit 145
  • the battery unit 113 may be diagnosed as the abnormal battery unit.
  • the diagnostic unit 145 determines the battery unit 113 (113) can be diagnosed as the abnormal battery unit.
  • the diagnostic unit 145 determines the battery unit 111 (111) can be diagnosed as a normal battery unit.
  • the abnormality processing unit 147 may perform an abnormality processing function based on abnormality diagnosis results of the plurality of battery units 111, 113, and 115.
  • the abnormality processing function may include a notification function or a short-circuit function.
  • the abnormality processing unit 147 may transmit abnormality diagnosis results of the plurality of battery units 111, 113, and 115 to the user terminal 105 connected through a wired and/or wireless network.
  • the abnormality processing unit 147 may isolate the abnormal battery unit from the electronic device 103 based on the abnormality diagnosis results of the plurality of battery units 111, 113, and 115.
  • isolation may include electrical and/or mechanical isolation.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method of operating the battery abnormality diagnosis device 101 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may obtain voltage-SOC profiles of a plurality of battery units 111, 113, and 115.
  • the voltage-SOC profile may represent the relationship between the SOC and voltage of a battery unit (e.g., battery unit 111).
  • the battery abnormality diagnosis device 101 monitors the voltage-SOC profiles of the plurality of battery units 111, 113, and 115 through an electronic device 103 connected through a wired and/or wireless network. It can be obtained. In another embodiment, the battery abnormality diagnosis device 101 monitors the voltage, current, temperature, and Alternatively, a combination thereof may be obtained and the voltage-SOC profiles may be generated based on the obtained voltage, current, temperature, or combination thereof.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 reads voltage, current, temperature, or a combination thereof from each of the plurality of battery units 111, 113, and 115, and the read voltage, current, and temperature
  • the voltage-SOC profiles can be generated based on , or a combination thereof.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may identify the ranks of the plurality of battery units 111, 113, and 115.
  • the battery abnormality diagnosis apparatus 101 may identify a first number of ranks assigned to each of the plurality of battery units 111, 113, and 115 based on the voltage-SOC profiles.
  • the designated first number may correspond to the number of SOC sections.
  • the SOC sections may include sections for classifying the SOC while charging the battery unit from 0% to 100%, and/or sections for classifying the SOC while discharging the battery unit from 100% to 0%. You can.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may identify representative voltage values of the first number of SOC sections of each of the voltage-SOC profiles and identify the rankings based on the representative voltage values.
  • the representative voltage value may be an average value of voltage values of each of the first number of SOC sections.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may diagnose an abnormality in the plurality of battery units 111, 113, and 115 based on changes in ranks.
  • the battery abnormality diagnosis apparatus 101 may diagnose at least one battery unit whose ranks change by more than a reference value among the plurality of battery units 111, 113, and 115 as an abnormal battery unit.
  • the reference value may be set based on the number of the plurality of battery units. For example, a value corresponding to 1/3 of the number of battery units 111, 113, and 115 may be set as the reference value. For example, if the number of battery units 111, 113, and 115 is 42, the reference value may be 14.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 detects at least one battery unit among the plurality of battery units 111, 113, and 115 whose ranks increase above a reference maximum value or decrease below a reference minimum value. can be diagnosed as the above abnormal battery unit.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may perform an abnormality processing function based on the abnormality diagnosis results of the plurality of battery units 111, 113, and 115.
  • the abnormality processing function may include a notification function or a short-circuit function.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may transmit abnormality diagnosis results of the plurality of battery units 111, 113, and 115 to the user terminal 105 connected through a wired and/or wireless network. .
  • the battery abnormality diagnosis apparatus 101 may isolate a defective battery unit from the electronic device 103 based on the abnormality diagnosis results of the plurality of battery units 111, 113, and 115.
  • isolation may include electrical and/or mechanical isolation.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of operating the battery abnormality diagnosis device 101 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 7 may be performed for each of the battery units 111, 113, and 115.
  • the operations of FIG. 7 may be included in operation 630 of FIG. 6 .
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may identify a change in the rank of the battery unit.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may determine whether there is a section where the value increases above the reference maximum value or decreases below the reference minimum value.
  • the reference maximum value or the reference minimum value may be set based on the number of the plurality of battery units.
  • the reference maximum value or the reference minimum value may be set based on a value corresponding to 1/3 of the number of battery units 111, 113, and 115.
  • the reference maximum value may be 14 and the reference minimum value may be -14.
  • the absolute value of the reference maximum value and the absolute value of the reference minimum value may be set differently.
  • the reference maximum value may be 14 and the reference minimum value may be -10.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may perform operation 730.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may diagnose an abnormal battery.
  • the battery abnormality diagnosis apparatus 101 may perform operation 740.
  • the battery abnormality diagnosis device 101 may diagnose the battery as normal.

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Abstract

본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치는, 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 획득부; 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 식별부; 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.

Description

배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법
관련출원과의 상호인용
본 발명은 2022.11.11.에 출원된 한국 특허 출원 제10-2022-0151064호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용을 본 명세서의 일부로서 포함한다.
기술분야
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.
또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용될 수 있다. 그리고, 이차 전지는 복수 개의 배터리 모듈 및 이러한 배터리 모듈을 수용하는 랙 프레임을 포함하는 배터리 랙으로 이용될 수 있다.
이와 같은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙은 다양한 장치에서 활용될 수 있다. 일 예로, 배터리는 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드 등의 모바일 디바이스뿐만 아니라 전기로 구동되는 자동차(EV, HEV, PHEV)나 대용량 전력 저장 장치(ESS) 등의 분야에서도 활용될 수 있다.
이러한 배터리들은 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어될 수 있다. 배터리 관리 시스템은 하나의 장치 내에서 배터리와 함께 포함될 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템은 배터리를 포함하는 장치와 이격된 상태로 상기 배터리를 관리 및 제어할 수 있다.
배터리 내부에 단락 또는 다른 종류의 고장이 발생한 경우, 배터리를 포함하는 장치들(예컨대, EV, ESS)의 손상 가능성이 증가할 수 있다.
이에 따라, 배터리의 이상 상태를 감지하여 배터리를 포함하는 장치들의 손상 가능성을 감소시킬 수 있는 위한 방안이 요구된다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치는, 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 획득부; 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 식별부; 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별부는 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고, 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별부는 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단부는 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단부는 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 최대값 이상으로 증가하거나 또는 기준 최소값 이하로 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득부는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득부는 상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고, 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치는, 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 이상 처리부를 더 포함하고, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
본 문서에서 개시되는 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법은, 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 동작; 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 동작; 및 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별하는 동작은 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하는 동작, 및 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 식별하는 동작은 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단하는 동작은 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 진단하는 동작은 상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 최대값 이상으로 증가하거나 또는 기준 최소값 이하로 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득하는 동작은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 획득하는 동작은 상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하는 동작, 및 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법은, 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 동작을 더 포함하고, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따른, 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법은 배터리 내부에 단락 또는 다른 종류의 고장 발생을 감지할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따른, 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법은 감지된 배터리 내부에 단락 또는 다른 종류의 고장을 처리할 수 있다.
본 문서의 개시에 따른 배터리 이상 진단 장치 및 이의 동작 방법의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 본 문서의 개시에 따라 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 예시하는 그래프들이다.
도 2는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 블록도이다.
도 3은, 전압-SOC 프로파일을 예시하는 도면이다.
도 4는, 배터리 유닛들의 평균 전압을 예시하는 그래프이다.
도 5는, 배터리 유닛들의 순위 변화를 예시하는 그래프이다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 문서의 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", "첫째", "둘째", "A", "B", "(a)" 또는 "(b)"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.
본 문서에서, 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 언급되거나 "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로, 또는 무선으로), 또는 간접적으로(예: 제3 구성요소를 통하여) 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory, CD-ROM)의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 본 문서에 개시된 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1은, 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 예시하는 그래프들이다. 도 1을 참조하면, 배터리 유닛의 정상 거동(11)과 퇴화 거동(15)을 나타내는 전압-SOC 프로파일 그래프(10), 배터리 유닛의 정상 거동(11)과 이상 거동(25)을 나타내는 전압-SOC 프로파일 그래프(20), 및 배터리 유닛의 정상 거동(11)과 이상 거동(35)을 나타내는 전압-SOC 프로파일 그래프(30)를 확인할 수 있다. 이상 거동을 나타내는 배터리 유닛에 의해 전자 장치의 손상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 배터리 유닛들 중 이상 거동을 가지는 배터리 유닛을 감지하고, 이에 대한 적절한 처리가 요구될 수 있다.
도 2은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치(101)의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 이상 진단 장치(101)는 전자 장치(103) 및 사용자 단말(105)과 유선 및/또는 무선으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)와 전자 장치(103) 간의 연결(104)은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통한 통신 연결일 수 있다. 일 실시 예에서, 유선 네트워크는 LAN(local area network) 통신, 또는 전력선 통신에 기초할 수 있다. 일 실시 예에서, 무선 네트워크는 근거리 통신 네트워크(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) 또는 IrDA(infrared data association)), 또는 원거리 통신 네트워크(셀룰러 네트워크, 4G 네트워크, 5G 네트워크)에 기초할 수 잇다.
다른 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)와 전자 장치(103) 간의 연결(104)은 기기 간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통한 연결일 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)와 사용자 단말(105) 간의 연결(106)은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통한 통신 연결일 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(103)는 모바일 디바이스(예: 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드), 전기 자동차(예: EV(electric vehicle), HEV(hybrid EV), PHEV(plug-in HEV), FCEV(fuel cell EV))나 에너지 저장 장치(ESS, energy storage system), 또는 배터리 교환 시스템(BSS, battery swapping system)일 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(103)는 하나 이상의 배터리 유닛들(111, 113, 115)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙일 수 있다.
일 실시 예에서, 사용자 단말(105)은 모바일 디바이스(예: 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드), 또는 PC(personal computer)일 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 통신 회로(120), 센서(130), 메모리(140), 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 도 2에 도시된 배터리 이상 진단 장치(101)는 도 2에서 도시된 구성 요소들 이외의 적어도 하나의 구성 요소(예: 디스플레이, 입력 장치, 또는 출력 장치)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 통신 회로(120)는 배터리 이상 진단 장치(101)와 전자 장치(103) 및/또는 사용자 단말(105) 간의 유선 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널을 수립하고, 수립된 통신 채널을 통해 전자 장치(103) 및/또는 사용자 단말(105)과 데이터를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에서, 센서(130)는, 전자 장치(103)의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 상태와 관련된 값들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 상태와 관련된 값들은 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압, 전류, 저항, 충전 상태(state of charge, SOC), 건강 상태(state of health, SOH), 또는 온도, 또는 이들의 조합에 대한 하나 이상의 값들을 나타낼 수 있다. 이하에서, 상태와 관련된 값은 '상태 값'으로 지칭될 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(140)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(140)는, 배터리 상태 추정 장치(100)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(150))에 의해 사용되는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 소프트웨어(또는, 이와 관련된 명령어(instruction)), 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 명령어는 프로세서(150)에 의해 실행 시 배터리 이상 진단 장치(101)가 명령어에 의해 정의되는 동작들을 수행하게 할 수 있다.
일 실시 예에서, 메모리(140)는 하나 이상의 소프트웨어들(예: 획득부(141), 식별부(143), 진단부(145) 및 이상 처리부(147))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(150)는 중앙 처리 장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU, neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(150)는 소프트웨어(예: 획득부(141), 식별부(143), 진단부(145) 및 이상 처리부(147))를 실행하여 프로세서(150)에 연결된 배터리 이상 진단 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 획득부(141), 식별부(143), 진단부(145) 및 이상 처리부(147)를 통해 배터리 이상 진단 장치(101)가 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상을 진단하는 방법을 설명한다.
도 3은, 전압-SOC(state of charge) 프로파일(311)을 예시하는 도면(310)이다. 도 4는, 배터리 유닛들의 평균 전압을 예시하는 그래프(410)이다. 도 5는, 배터리 유닛들의 순위 변화를 예시하는 그래프(510)이다. 도 3 내지 도 5는 도 2를 참조하여 설명될 수 있다.
일 실시 예에서, 획득부(141)는, 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 전압-SOC 프로파일은 배터리 유닛(예: 배터리 유닛(111))의 SOC와 전압 간의 관계를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 획득부(141)는, 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득할 수 있다. 다른 실시 예에서, 획득부(141)는, 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 획득하고, 획득된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 획득부(141)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고, 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 식별부(143)는, 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 지정된 제1 개수는 SOC 구간들의 개수에 대응할 수 있다. 여기에서, SOC 구간들은 배터리 유닛을 0%에서 100%로 충전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들, 및/또는 배터리 유닛을 100%에서 0%로 방전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 지정된 제1 개수는 배터리 유닛이 충전 중인 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)의 개수인 4일 수 있다. 일 실시 예에서, SOC 구간(R1)은 SOC가 0%에서 5%인 구간이고, SOC 구간(R2)은 SOC가 5%에서 25%인 구간이고, SOC 구간(R3)은 SOC가 25%에서 60%인 구간이고, SOC 구간(R4)는 SOC가 60%에서 100%인 구간일 수 있다. 추가적으로, 지정된 제1 개수는 배터리 유닛이 충전 중인 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4) 및 배터리 유닛이 방전 중인 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8)의 개수인 8일 수 있다. 일 실시 예에서, SOC 구간(R5)은 SOC가 100%에서 60%인 구간이고, SOC 구간(R6)은 SOC가 60%에서 25%인 구간이고, SOC 구간(R7)은 SOC가 25%에서 5%인 구간이고, SOC 구간(R8)는 SOC가 5%에서 0%인 구간일 수 있다.
일 실시 예에서, 식별부(143)는, SOC 구간들 각각의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들을 식별할 수 있다. 예를 들어, 식별부(143)는 SOC 구간(R1)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들, SOC 구간(R2)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들, SOC 구간(R3)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들, 및 SOC 구간(R4)에서의 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들을 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 식별부(143)는 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고, 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 대표 전압 값은 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값일 수 있다. 따라서, 식별부(143)는, 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별할 수 있다.
예를 들어, 식별부(143)는 아래 표 1과 같이, 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별할 수 있다.
배터리 유닛 충전 방전
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8
111 3.458 3.597 3.754 4.064 3.847 3.579 3.417 3.385
113 3.492 3.605 3.760 4.074 3.858 3.588 3.443 3.431
... ... ... ... ... ... ... ... ...
115 3.495 3.604 3.758 4.074 3.857 3.587 3.444 3.436
표 1을 참조하면, 배터리 유닛(111)이 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 대표 전압 값들은 3.458, 3.597, 3.754, 및 4.064일 수 있다. 또한, 배터리 유닛(111)이 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8)에서의 대표 전압 값들은 3.847, 3.579, 3.417, 3.385일 수 있다.
도 4를 참조하면, 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 대표 전압 값들이 도시된다. 예를 들어, 배터리 유닛(111)의 대표 전압 값들은 선(411)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(113)의 대표 전압 값들은 선(413)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(115)의 대표 전압 값들은 선(415)을 통해 확인될 수 있다.
예를 들어, 식별부(143)는 아래 표 1과 같은 상기 대표 전압 값들에 기초하여 아래 표 2와 같이 상기 순위들을 식별할 수 있다.
배터리 유닛 충전 방전
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8
111 42 41 40 42 42 42 42 42
113 27 10 19 25 23 9 16 23
... ... ... ... ... ... ... ... ...
115 19 19 27 27 25 13 12 20
표 2를 참조하면, 배터리 유닛(111)이 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 순위들은 42, 41, 40, 42일 수 있다. 또한, 배터리 유닛(111)이 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8)에서의 순위들은 42, 42, 42, 42일 수 있다.
도 5를 참조하면, 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4)에서의 순위들이 도시된다. 예를 들어, 배터리 유닛(111)의 순위들은 선(511)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(113)의 순위들은 선(513)을 통해 확인되며, 배터리 유닛(115)의 순위들은 선(515)을 통해 확인될 수 있다.
일 실시 예에서, 진단부(145)는, 상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상을 진단할 수 있다.
예를 들어, 식별부(143)는 아래 표 2와 같은 상기 순위들에 기초하여 아래 표 3과 같은 상기 순위들의 변화를 식별할 수 있다.
배터리 유닛 충전 방전
R1-R2 R2-R3 R3-R4 R5-R6 R6-R7 R7-R8
111 1 1 -2 0 0 0
113 17 -9 -6 14 -7 -7
... ... ... ... ... ... ...
115 0 8 0 -12 -1 8
표 3을 참조하면, 배터리 유닛(111)이 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4) 간의 순위 변화들은 1, 1, -2일 수 있다. 또한, 배터리 유닛(111)이 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8) 간의 순위 변화들은 0, 0, 0일 수 있다.
표 3과 같이, 진단부(145)는 충전 중인 동안 SOC 구간들(R1, R2, R3, R4) 간의 순위 변화들과 방전 중인 동안 SOC 구간들(R5, R6, R7, R8) 간의 순위 변화들을 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 진단부(145)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다. 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수의 1/3에 해당하는 값이 상기 기준 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수가 42인 경우, 기준 값은 14일 수 있다.
또한, 상기 기준 값은 기준 최대값 및 기준 최소값을 포함할 수 있다. 여기에서, 기준 최대값의 절대값과 기준 최소값의 절대값은 동일할 수 있다. 예를 들어, 기준 최대값은 8이고, 기준 최소값은 -8일 수 있다. 반면에, 기준 최대값의 절대값과 기준 최소값의 절대값은 상이할 수도 있다. 예를 들어, 기준 최대값은 8이고, 기준 최소값은 -10일 수 있다.
일 실시 예에서, 진단부(145)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 상기 기준 최대값 이상으로 증가하거나 또는 상기 기준 최소값 이하로 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
예를 들어, 기준 최대값이 8인 경우, 표 3의 배터리 유닛(113)은 SOC 구간(R1)의 순위와 SOC 구간(R2)의 순위 간의 변화가 17만큼 증가했으므로, 진단부(145)는 배터리 유닛(113)을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
또한, 기준 최소값이 -9인 경우, 표 3의 배터리 유닛(113)은 SOC 구간(R2)의 순위와 SOC 구간(R3)의 순위 간의 변화가 9만큼 감소했으므로, 진단부(145)는 배터리 유닛(113)을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
한편, 기준 최대값이 9인 경우, 표 3의 배터리 유닛(111)은 SOC 구간(R2)의 순위와 SOC 구간(R3)의 순위 간의 변화가 1만큼 증가했으므로, 진단부(145)는 배터리 유닛(111)을 정상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 이상 처리부(147)는, 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
예를 들어, 이상 처리부(147)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 사용자 단말(105)에게 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과를 송신할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 이상 처리부(147)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 배터리 유닛을 전자 장치(103)에서 격리할 수 있다. 여기에서, 격리는 전기적 및/또는 기계적 격리를 포함할 수 있다.
도 6은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치(101)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 동작 610에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압-SOC 프로파일들 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 전압-SOC 프로파일은 배터리 유닛(예: 배터리 유닛(111))의 SOC와 전압 간의 관계를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득할 수 있다. 다른 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 전자 장치(103)를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 획득하고, 획득된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고, 상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성할 수 있다.
동작 620에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 순위들을 식별할 수 있다. 일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 지정된 제1 개수는 SOC 구간들의 개수에 대응할 수 있다. 여기에서, SOC 구간들은 배터리 유닛을 0%에서 100%로 충전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들, 및/또는 배터리 유닛을 100%에서 0%로 방전하는 동안 SOC를 구분하기 위한 구간들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고, 상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별할 수 있다. 여기에서, 대표 전압 값은 상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값일 수 있다.
동작 630에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 순위들의 변화에 기초하여 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상을 진단할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다. 상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수의 1/3에 해당하는 값이 상기 기준 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수가 42인 경우, 기준 값은 14일 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115) 중 상기 순위들이 기준 최대값 이상으로 증가하거나 또는 기준 최소값 이하로 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단할 수 있다.
이후, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함할 수 있다.
예를 들어, 배터리 이상 진단 장치(101)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 사용자 단말(105)에게 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과를 송신할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 배터리 이상 진단 장치(101)는 상기 복수의 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 배터리 유닛을 전자 장치(103)에서 격리할 수 있다. 여기에서, 격리는 전기적 및/또는 기계적 격리를 포함할 수 있다.
도 7은, 본 개시의 일 실시 예에 따른 배터리 이상 진단 장치(101)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7의 동작들은 배터리 유닛들(111, 113, 115) 각각에 대해 수행될 수 있다. 도 7의 동작들은 도 6의 동작 630에 포함될 수 있다.
도 7을 참조하면, 동작 710에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 배터리 유닛의 순위 변화를 식별할 수 있다.
동작 720에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 기준 최대값 이상으로 증가하거나 또는 기준 최소값 이하로 감소하는 구간이 존재하는지를 판단할 수 있다. 상기 기준 최대값 또는 상기 기준 최소값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수의 1/3에 해당하는 값을 기초로 상기 기준 최대값 또는 상기 기준 최소값이 설정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 유닛들(111, 113, 115)의 개수가 42인 경우, 기준 최대값은 14일 수 있고, 기준 최소값은 -14일 수 있다. 다만, 기준 최대값의 절대값과 기준 최소값의 절대값은 다르게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 기준 최대값은 14일 수 있고, 기준 최소값은 -10일 수 있다.
동작 720에서의 판단 결과, 기준 최대값 이상으로 증가하거나 또는 기준 최소값 이하로 감소하는 구간이 존재하는 경우(예 판정) 배터리 이상 진단 장치(101)는 동작 730을 수행할 수 있다.
동작 730에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 이상 배터리로 진단할 수 있다.
동작 720에서의 판단 결과, 기준 최대값 이상으로 증가하거나 또는 기준 최소값 이하로 감소하는 구간이 존재하지 않는 경우(아니오 판정) 배터리 이상 진단 장치(101)는 동작 740을 수행할 수 있다.
동작 740에서 배터리 이상 진단 장치(101)는 정상 배터리로 진단할 수 있다.

Claims (20)

  1. 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 획득부;
    상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 식별부;
    상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 진단부를 포함하는
    배터리 이상 진단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하고,
    상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별하는,
    배터리 이상 진단 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별하는
    배터리 이상 진단 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 진단부는
    상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단하는
    배터리 이상 진단 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정되는
    배터리 이상 진단 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 진단부는
    상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 최대값 이상 증가하거나 또는 기준 최소값 이하 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단하는
    배터리 이상 진단 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 획득부는
    유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득하는
    배터리 이상 진단 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 획득부는
    상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하고,
    상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성하는
    배터리 이상 진단 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나인
    배터리 이상 진단 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 이상 처리부를 더 포함하고,
    상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함하는
    배터리 이상 진단 장치.
  11. 복수의 배터리 유닛들의 전압-SOC(state of charge) 프로파일들을 획득하는 동작;
    상기 전압-SOC 프로파일들에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들 각각의 지정된 제1 개수의 순위들을 식별하는 동작; 및
    상기 순위들의 변화에 기초하여 상기 복수의 배터리 유닛들의 이상을 진단하는 동작을 포함하는
    배터리 이상 진단 장치의 동작 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 식별하는 동작은
    상기 전압-SOC 프로파일들 각각의 상기 제1 개수의 SOC 구간들의 대표 전압 값들을 식별하는 동작, 및
    상기 대표 전압 값들에 기초하여 상기 순위들을 식별하는 동작을 포함하는
    동작 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 식별하는 동작은
    상기 제1 개수의 SOC 구간들 각각의 전압 값들의 평균 값을 대표 전압 값으로 식별하는 동작을 포함하는
    동작 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 진단하는 동작은
    상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 기준 값 이상 변화하는 적어도 하나의 배터리 유닛을 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함하는
    동작 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 기준 값은 상기 복수의 배터리 유닛들의 개수에 기초하여 설정되는
    동작 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 진단하는 동작은
    상기 복수의 배터리 유닛들 중 상기 순위들이 상기 기준 최대값 이상으로 증가하거나또는 상기 기준 최소값 이하로 감소하는 상기 적어도 하나의 배터리 유닛을 상기 이상 배터리 유닛으로 진단하는 동작을 포함하는
    동작 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 획득하는 동작은
    유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 연결되는 외부 전자 장치를 통해 상기 복수의 배터리 유닛들의 상기 전압-SOC 프로파일들을 획득하는 동작을 포함하는
    동작 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 획득하는 동작은
    상기 복수의 배터리 유닛들 각각으로부터 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합을 리드하는 동작, 및
    상기 리드된 전압, 전류, 온도, 또는 이들의 조합에 기초하여 상기 전압-SOC 프로파일들을 생성하는 동작을 포함하는
    동작 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛들은 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩, 또는 배터리 랙 중 하나인
    동작 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 배터리 유닛들의 이상 진단 결과에 기초하여 이상 처리 기능을 수행하는 동작을 더 포함하고,
    상기 이상 처리 기능은 알림 기능, 또는 단락 기능을 포함하는
    동작 방법.
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