[go: up one dir, main page]

KR102637310B1 - Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same - Google Patents

Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same Download PDF

Info

Publication number
KR102637310B1
KR102637310B1 KR1020180098483A KR20180098483A KR102637310B1 KR 102637310 B1 KR102637310 B1 KR 102637310B1 KR 1020180098483 A KR1020180098483 A KR 1020180098483A KR 20180098483 A KR20180098483 A KR 20180098483A KR 102637310 B1 KR102637310 B1 KR 102637310B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
voltage
balancing
battery cell
unit
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.)
Active
Application number
KR1020180098483A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200022639A (en
Inventor
노승진
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020180098483A priority Critical patent/KR102637310B1/en
Publication of KR20200022639A publication Critical patent/KR20200022639A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102637310B1 publication Critical patent/KR102637310B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 배터리 팩에 기 구성되는 셀 밸런싱 회로를 이용하여 배터리 셀에 일정한 전류 흐름을 형성해주고 그에 대한 전압 강하 측정을 통해 해당 저항 값을 산출하여 해당 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing the deterioration state of a battery cell and a battery pack using the same. More specifically, the present invention relates to a method for diagnosing the deterioration state of a battery cell and a battery pack using the same. More specifically, the present invention relates to a method for diagnosing the deterioration state of a battery cell and a battery pack using the same. It relates to a method of diagnosing the deterioration state of a battery cell by forming a constant current flow and calculating the corresponding resistance value by measuring the voltage drop, and a battery pack using the same.

Description

배터리 셀 열화 상태 진단 방법 및 이를 이용한 배터리 팩{Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same}Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same {Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same}

본 발명은 배터리 셀의 열화 상태 진단 방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 충/방전 동작 없이도 셀 밸런싱 회로를 이용하여 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 방법 및 이를 이용한 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing the deterioration state of a battery cell and a battery pack using the same. More specifically, the present invention relates to a method for diagnosing the deterioration state of a battery cell using a cell balancing circuit without charge/discharging operation and a battery pack using the same. will be.

스마트폰, 노트북, PDA 등의 휴대용 전자기기 분야뿐만 아니라 전기 자동차, 에너지 저장 시스템(ESS) 등에 이르기까지 다양한 분야에서 에너지 공급원으로 이용되고 있는 충전이 가능한 이차전지(이하, ‘배터리’ 라 함)는 지속적인 사용 기간이 길수록, 충/방전을 거듭할수록 열화되는 특성이 있고, 이로 인해 배터리의 용량/성능이 점차 저하된다. 이러한 특성에 의한 배터리의 용량/성능 저하는 배터리를 이용하는 시스템의 안정적인 운영에 영향을 미치게 된다.Rechargeable secondary batteries (hereinafter referred to as ‘batteries’) are used as an energy source in various fields, including portable electronic devices such as smartphones, laptops, and PDAs, as well as electric vehicles and energy storage systems (ESS). The longer the continuous use period is, the more the battery deteriorates with repeated charging/discharging, which causes the capacity/performance of the battery to gradually deteriorate. Deterioration in the capacity/performance of the battery due to these characteristics affects the stable operation of the system using the battery.

따라서, 배터리의 열화 상태를 정확히 파악하는 것은 배터리의 교체가 필요한 시기를 추정이 가능하고, 배터리를 보다 효율적으로 관리할 수 있다. 또한, 이로 인해 배터리의 용량/성능 저하로 인해 발생할 수 있는 부정적인 영향을 최소화할 수 있다.Therefore, accurately identifying the deterioration state of the battery makes it possible to estimate when the battery needs to be replaced and manages the battery more efficiently. Additionally, this can minimize negative impacts that may occur due to reduced battery capacity/performance.

한편, 종래에는 배터리의 만충전 및 만방전을 통해 배터리 용량을 측정하고, 이를 초기 배터리 용량과 비교하여 배터리의 열화 정도를 파악하는 방식을 사용하였다. 하지만, 이는 배터리를 만충전시킨 후 만방전시켜야 하므로 효율적이지 않고, 배터리의 모든 셀의 열화 정도를 파악하기에는 어려움이 있다는 문제점이 있다. 또한, 배터리의 임피던스를 측정하여 배터리의 열화 정도를 파악하는 방식이 있으나, 이 방식을 이용하기 위해서는 별도의 회로가 구비되어야 하므로 효율적이지 않다.Meanwhile, in the past, a method was used to measure battery capacity through fully charging and discharging the battery and compare this with the initial battery capacity to determine the degree of battery deterioration. However, this is not efficient because the battery must be fully charged and then fully discharged, and there is a problem in that it is difficult to determine the degree of deterioration of all cells of the battery. Additionally, there is a method to determine the degree of battery deterioration by measuring the impedance of the battery, but this method requires a separate circuit, so it is not efficient.

이와 같이, 일반적으로 종래의 방식들은 배터리의 충/방전 동작이 있을 때 전압과 전류를 측정하고, 측정된 전압 및 전류 값으로 산출된 저항 값을 이용하여 배터리의 열화 정도를 파악할 수 있었다. 하지만, 이러한 방식은 배터리의 충/방전 동작이 필요로 한다는 점에서, 이 때의 배터리의 충/방전 동작 또한 배터리가 열화되는 요인으로 작용하게 되는 문제가 있었다.As such, conventional methods generally measure voltage and current when a battery is charged/discharged, and can determine the degree of battery deterioration using a resistance value calculated from the measured voltage and current values. However, since this method requires charging/discharging of the battery, there is a problem in that the charging/discharging of the battery also acts as a factor in deteriorating the battery.

(특허문헌 1) KR10-1558696 B1 (Patent Document 1) KR10-1558696 B1

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리의 충/방전 동작 없이 셀의 열화 상태를 진단할 수 있는 방법 및 이를 이용한 배터리 팩을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and seeks to provide a method for diagnosing the deterioration state of a cell without charging/discharging the battery and a battery pack using the same.

본 발명에 따른 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 방법은, 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 감지신호를 출력하는 감지신호 출력단계; 상기 감지신호 출력단계를 통해 감지신호가 출력됨에 따라, 상기 배터리 셀의 제1 전압을 측정하는 제1 전압 측정단계; 상기 제1 전압 측정단계 후, 상기 배터리 셀에 연결된 셀 밸런싱 회로로 밸런싱 전류를 흘려주는 전류 흐름 형성단계; 상기 전류 흐름 형성단계를 통해 밸런싱 전류가 흐르는 상태에서의 상기 배터리 셀의 제2 전압을 측정하는 제2 전압 측정단계; 상기 측정된 배터리 셀의 제1 전압과 제2 전압의 차를 산출하는 셀 전압 편차 산출단계; 상기 셀 전압 편차 산출단계를 통해 산출된 셀 전압 편차를 이용하여 상기 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 셀 저항 값 산출단계; 상기 셀 저항 값 산출단계에서 산출된 셀 저항 값에 따라, 그에 해당하는 셀의 열화도를 산출하여 열화 상태를 진단하는 셀 열화 상태 진단단계; 를 포함하여 구성된다.The method for diagnosing the deterioration state of a battery cell according to the present invention includes a detection signal output step of detecting a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputting a detection signal; A first voltage measurement step of measuring the first voltage of the battery cell as the detection signal is output through the detection signal output step; After the first voltage measurement step, a current flow forming step of flowing a balancing current to a cell balancing circuit connected to the battery cell; A second voltage measurement step of measuring a second voltage of the battery cell in a state in which a balancing current flows through the current flow forming step; A cell voltage deviation calculation step of calculating a difference between the first voltage and the second voltage of the measured battery cell; A cell resistance value calculation step of calculating a resistance value of the battery cell using the cell voltage difference calculated through the cell voltage difference calculation step; A cell deterioration state diagnosis step of diagnosing the deterioration state by calculating the degree of deterioration of the corresponding cell according to the cell resistance value calculated in the cell resistance value calculation step; It is composed including.

이 때, 상기 제2 전압 측정단계에서, 상기 제2 전압을 측정하는 것은, 상기 전류 흐름 형성단계를 통해 배터리 셀에 밸런싱 전류가 흐르기 시작한 후, 소정의 시간 후에 상기 제2 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.At this time, in the second voltage measurement step, measuring the second voltage is characterized by measuring the second voltage a predetermined time after the balancing current begins to flow in the battery cell through the current flow forming step. Do it as

한편, 상기 전류 흐름 형성단계는, 상기 배터리 셀에 해당하는 셀 밸런싱 회로의 밸런싱 FET를 턴-온 제어하는 밸런싱 FET 턴-온 제어단계; 를 포함하여 구성되며, 상기 턴-온된 밸런싱 FET를 통해 밸런싱 전류가 형성되는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the current flow forming step includes a balancing FET turn-on control step of controlling the turn-on of the balancing FET of the cell balancing circuit corresponding to the battery cell; It is configured to include, and is characterized in that balancing current is formed through the turned-on balancing FET.

한편, 상기 셀 열화 상태 진단단계는, 미리 마련된 셀 열화도 테이블을 바탕으로, 상기 셀 저항 값 산출단계에서 산출된 셀 저항 값이 속하는 저항 구간을 검출하고, 상기 검출된 저항 구간에 대응하는 열화도를 추출하여 해당 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the cell degradation state diagnosis step detects the resistance section to which the cell resistance value calculated in the cell resistance value calculation step belongs based on a pre-prepared cell degradation degree table, and the degradation degree corresponding to the detected resistance section. It is characterized by extracting and diagnosing the deterioration state of the corresponding battery cell.

여기서, 상기 셀 열화도 테이블은, 셀 열화 상태 진단의 기준이 되는 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the cell deterioration table is characterized in that it includes deterioration data according to the cell resistance value, which is a standard for diagnosing the cell deterioration state.

본 발명에 따른 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 배터리 팩은, 하나 이상의 배터리 셀; 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 전압 측정부; 상기 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 감지신호를 출력하는 충방전 동작 감지부; 상기 배터리 셀에 밸런싱 전류를 형성해주는 셀 밸런싱부; 상기 충방전 동작 감지부의 감지신호 출력 여부에 따라, 상기 전압 측정부 및 셀 밸런싱부를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 측정된 배터리 셀의 전압을 이용하여 해당 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 셀 저항 값 산출부; 셀 열화 상태 진단의 기준이 되는 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 바탕으로, 상기 셀 저항 값 산출부에서 산출된 배터리 셀의 저항 값을 이용하여 해당 셀의 열화 상태를 진단하는 열화 상태 진단부; 를 포함하여 구성된다.A battery pack for diagnosing the deterioration state of a battery cell according to the present invention includes one or more battery cells; a voltage measuring unit that measures the voltage of the battery cell; A charging/discharging operation detection unit that detects a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputs a detection signal; A cell balancing unit that generates balancing current in the battery cells; a control unit that controls the voltage measurement unit and the cell balancing unit depending on whether a detection signal is output from the charge/discharge operation detection unit; a cell resistance value calculation unit that calculates the resistance value of the battery cell using the voltage of the battery cell measured under the control of the control unit; a storage unit that stores degradation degree data according to the cell resistance value, which is a standard for diagnosing the cell degradation state; a deterioration state diagnosis unit that diagnoses the deterioration state of the cell using the resistance value of the battery cell calculated by the cell resistance value calculation unit, based on the deterioration degree data according to the cell resistance value stored in the storage unit; It is composed including.

여기서, 상기 셀 밸런싱부는, 전류 흐름을 제어하는 밸런싱 FET; 및 상기 밸런싱 FET를 통해 흐르는 전류의 크기를 제한해주는 밸런싱 저항; 을 포함하여 구성되며, 상기 밸런싱 FET 및 밸런싱 저항을 통해, 해당 배터리 셀에 일정한 크기를 가지는 밸런싱 전류가 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the cell balancing unit includes a balancing FET that controls current flow; and a balancing resistor that limits the amount of current flowing through the balancing FET. It is configured to include, and is characterized in that a balancing current having a certain size is formed in the corresponding battery cell through the balancing FET and the balancing resistor.

한편, 상기 제어부는, 상기 충방전 동작 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신하는 감지신호 수신부; 상기 감지신호 수신부의 감지신호 수신 여부에 따라, 상기 전압 측정부로 전압 측정 동작을 제어하는 전압 측정신호를 출력하는 전압 측정 제어부; 상기 전압 측정 제어부의 전압 측정신호 출력에 따라, 상기 셀 밸런싱부의 밸런싱 FET로 밸런싱 FET 턴-온 신호를 출력하여 해당 배터리 셀에 밸런싱 전류가 형성되도록 제어하는 전류 형성 제어부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the control unit includes a detection signal receiver that receives a detection signal output from the charging/discharging operation detection unit; a voltage measurement control unit that outputs a voltage measurement signal that controls a voltage measurement operation to the voltage measurement unit, depending on whether the detection signal is received by the detection signal receiver; A current formation control unit that outputs a balancing FET turn-on signal to the balancing FET of the cell balancing unit in accordance with the output of the voltage measurement signal from the voltage measurement control unit to control the formation of a balancing current in the corresponding battery cell; It is characterized by being composed of a.

구체적으로, 상기 전압 측정 제어부는, 상기 감지신호 수신부가 감지신호를 수신함에 따라, 해당 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 전압 측정을 위해 상기 전압 측정부로 제1 전압 측정 신호를 출력하고, 상기 전류 형성 제어부에서 해당 셀 밸런싱부의 밸런싱 FET로 밸런싱 턴-온 신호를 출력함에 따라, 해당 배터리 셀에 밸런싱 전류가 형성된 상태에서의 전압 측정을 위해 상기 전압 측정부로 제2 전압 측정신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.Specifically, as the detection signal receiver receives the detection signal, the voltage measurement control unit outputs a first voltage measurement signal to the voltage measurement unit to measure the voltage in a state in which there is no charging or discharging operation of the corresponding battery cell. , As the current formation control unit outputs a balancing turn-on signal to the balancing FET of the corresponding cell balancing unit, a second voltage measurement signal is output to the voltage measuring unit to measure the voltage in a state in which a balancing current is formed in the corresponding battery cell. It is characterized by

이에, 상기 전압 측정부는, 상기 제어부의 전압 측정 제어부로부터 제1 전압 측정신호를 수신함에 따라, 해당 배터리 셀의 제1 전압을 측정하는 것을 특징으로 하며, 상기 제어부의 전압 측정 제어부로부터 제2 전압 측정신호를 수신함에 따라, 해당 배터리 셀의 제2 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the voltage measurement unit is characterized in that it measures the first voltage of the battery cell as it receives the first voltage measurement signal from the voltage measurement control unit of the control unit, and measures the second voltage from the voltage measurement control unit of the control unit. As the signal is received, the second voltage of the corresponding battery cell is measured.

한편, 상기 셀 저항 값 산출부는, 상기 전압 측정부에서 측정된 해당 배터리 셀의 제1 전압과 제2 전압의 차를 산출하는 셀 전압 편차 산출부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 셀 전압 편차 산출부에서 산출된 셀 전압 편차 값과 상기 밸런싱 전류의 값을 이용하여 해당 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the cell resistance value calculation unit includes a cell voltage difference calculation unit that calculates a difference between the first voltage and the second voltage of the corresponding battery cell measured by the voltage measurement unit; Characterized in that it is configured to include, and the resistance value of the corresponding battery cell is calculated using the cell voltage deviation value calculated by the cell voltage deviation calculation unit and the value of the balancing current.

이에, 상기 열화 상태 진단부는, 상기 저장부에 저장된 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 바탕으로, 상기 셀 저항 값 산출부에서 산출된 해당 배터리 셀의 저항 값이 속하는 저항 구간을 검출하고, 검출된 저항 구간에 대응하는 열화도를 추출하여 해당 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the deterioration state diagnosis unit detects a resistance section to which the resistance value of the battery cell calculated by the cell resistance value calculation unit belongs based on the deterioration degree data according to the cell resistance value stored in the storage unit, and the detected It is characterized by diagnosing the deterioration state of the corresponding battery cell by extracting the degree of deterioration corresponding to the resistance section.

한편, 상기 전압 측정부에서 제2 전압 측정신호를 출력하는 것은, 상기 전류 형성 제어부의 밸런싱 FET 턴-온 신호 출력을 감지한 후, 소정의 시간 후에 수행하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the output of the second voltage measurement signal from the voltage measurement unit is characterized in that it is performed a predetermined time after detecting the output of the balancing FET turn-on signal of the current formation control unit.

본 발명은 배터리의 충/방전 동작 없이 셀의 열화 상태를 진단할 수 있어 보다 효율적이고, 그 진단을 하는 데에 배터리 팩에 기 구성되는 셀 밸런싱 회로를 활용한다는 점에서 별도의 회로를 필요로 하지 않아 비용적인 측면에서도 효율적이다.The present invention is more efficient because it can diagnose the deterioration state of a cell without charging/discharging the battery, and does not require a separate circuit in that it utilizes a cell balancing circuit pre-configured in the battery pack to make the diagnosis. Therefore, it is also cost-effective.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 방법을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 실험을 통해 마련된 셀 열화도 테이블의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
1 is a block diagram schematically showing a method for diagnosing a deterioration state of a battery cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an example of a cell deterioration table prepared through experiment.
Figure 3 is a block diagram schematically showing the configuration of a battery pack for diagnosing a deterioration state of a battery cell according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Below, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

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.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be named a first component. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this includes not only cases where it is “directly connected,” but also cases where it is “electrically connected” with another element in between. . Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean excluding other components, but may include other components, unless specifically stated to the contrary. The term “step of” or “step of” as used throughout the specification does not mean “step for.”

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. The terms used in the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person working in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.

본 발명에 대하여 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명에서 사용하는 용어에 대하여 설명하도록 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms used in the present invention will be explained.

1. 개요1. Overview

1.1. 제1 전압 / 제2 전압1.1. 1st voltage / 2nd voltage

제1 전압은, 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 측정되는 배터리 셀의 전압을 지칭하는 용어이다.The first voltage is a term referring to the voltage of the battery cell measured in the absence of charging and discharging operations.

제2 전압은, 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 셀 밸런싱 회로를 이용하여 배터리 셀에 일시적으로 전류 흐름을 형성해주고 그에 따라 측정되는 배터리 셀의 전압을 지칭하는 용어이다.The second voltage is a term that refers to the voltage of the battery cell that is measured by temporarily forming a current flow in the battery cell using a cell balancing circuit in a state where there is no charging or discharging operation.

다시 말해, 배터리 셀의 제1 전압과 제2 전압은, 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 셀 밸런싱 회로를 이용하여 배터리 셀에 전류 흐름을 형성해주기 전과 후에 각각 측정된 전압을 의미하는 것으로 설명할 수 있다.In other words, the first voltage and second voltage of the battery cell can be explained as voltages measured before and after forming a current flow in the battery cell using a cell balancing circuit in the absence of charging and discharging operations. there is.

본 발명은 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서, 배터리 셀에 셀 밸런싱 회로를 이용한 전류 흐름이 없을 때의 전압(제1 전압)과 상기 전류 흐름이 있을 때의 전압(제2 전압) 간의 전압 강하 정도를 이용하여 해당 셀의 저항 값을 계산하여 열화도를 측정하므로, 상술한 바와 같이 배터리 셀에 대한 제1 전압과 제2 전압을 각각 측정하여 활용한다.The present invention provides a voltage between the voltage when there is no current flow in the battery cell using a cell balancing circuit (first voltage) and the voltage when there is current flow (second voltage) in a state in which there is no charging and discharging operation of the battery cell. Since the degree of deterioration is measured by calculating the resistance value of the corresponding cell using the degree of voltage drop, the first and second voltages for the battery cell are respectively measured and utilized as described above.

1.2. 밸런싱 전류1.2. balancing current

본 발명에서 밸런싱 전류라 함은, 상기에서 설명한 셀 밸런싱 회로를 이용하여 배터리 셀에 일시적으로 형성해준 전류 흐름을 의미한다. 일반적으로 셀 밸런싱 회로에 흐르는 전류는, 셀 밸런싱 회로에 구성되는 밸런싱 저항이 전류를 제한하여 항상 일정한 크기를 가진다. 본 발명은 이러한 점을 이용하여 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 배터리 셀에 일정한 전류 흐름을 형성해주고, 그에 따른 배터리 셀의 전압 강하 정도의 측정을 통해 산출되는 저항 값을 이용하여 배터리 셀의 열화 상태를 진단하고자 하는 것이다. In the present invention, balancing current refers to a current flow temporarily formed in a battery cell using the cell balancing circuit described above. In general, the current flowing in the cell balancing circuit always has a constant size because the balancing resistor included in the cell balancing circuit limits the current. The present invention takes advantage of this to form a constant current flow in the battery cell in a state where there is no charging or discharging operation of the battery cell, and uses the resistance value calculated by measuring the voltage drop of the battery cell accordingly to The purpose is to diagnose the deterioration state of .

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

2. 본 발명에 따른 셀 열화 진단 방법 2. Cell deterioration diagnosis method according to the present invention

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 셀 열화 진단 방법은, 감지신호 출력단계(S100), 제1 전압 측정단계(S200), 전류 흐름 형성단계(S300), 제2 전압 측정단계(S400), 셀 전압 편차 산출단계(S500), 셀 저항 값 산출단계(S600), 셀 열화도 산출단계(S700)를 포함하여 구성된다.1 is a flowchart showing a method for diagnosing a deterioration state of a battery cell according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the cell deterioration diagnosis method according to the present invention includes a detection signal output step (S100), a first voltage measurement step (S200), a current flow forming step (S300), a second voltage measurement step (S400), It includes a cell voltage deviation calculation step (S500), a cell resistance value calculation step (S600), and a cell deterioration degree calculation step (S700).

2.1 감지신호 출력단계(S100)2.1 Detection signal output stage (S100)

감지신호 출력단계(S100)는, 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 감지신호를 출력하는 단계이다. 상기 배터리 셀이 충전기에 의한 충전 동작이 있거나 부하에 의한 방전 동작이 있는 상태인지를 판단하여, 충전 동작도 방전 동작도 모두 없는 상태일 경우 이를 감지하여 감지신호를 출력할 수 있다.The detection signal output step (S100) is a step of detecting a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputting a detection signal. It is possible to determine whether the battery cell is in a state of charging by a charger or discharging by a load, and if there is neither charging nor discharging, this can be detected and a detection signal can be output.

충전 또는 방전 동작이 있는지를 판단하는 방식은, 예를 들어 상기 배터리 셀에 대한 전류 방향을 통해 판단할 수도 있고, 상기 배터리 셀의 (+), (-) 출력단자 간의 전압 검출을 통해 판단할 수 있다. 배터리 셀이 충전 상태인지 방전 상태인지를 판단하는 것은 공지의 기술을 사용하여 판단하며, 이를 통해 배터리 셀에 충전 및 방전 동작이 없는 상태인 것을 감지하여 감지신호를 출력할 수 있다.The method of determining whether there is a charging or discharging operation can be determined, for example, through the direction of current in the battery cell, or by detecting the voltage between the (+) and (-) output terminals of the battery cell. there is. Determining whether a battery cell is in a charged or discharged state is determined using a known technique, through which it is possible to detect that there is no charging or discharging operation in the battery cell and output a detection signal.

상기 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 감지신호를 출력하는 감지신호 출력단계는, 후술할 충방전 동작 감지부(130)에 의해 수행된다.The detection signal output step of detecting a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputting a detection signal is performed by the charging and discharging operation detection unit 130, which will be described later.

2.2. 제1 전압 측정단계(S200)2.2. First voltage measurement step (S200)

제1 전압 측정단계는, 상기 감지신호 출력단계(S100)를 통해 배터리 셀의 충전 및방전 동작이 없는 상태를 감지한 감지신호가 출력된 후에 이루어진다. 이 단계는, 배터리 팩에 구성되는 후술할 충방전 동작 감지부(130)에서 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 감지신호를 출력함에 따라, 제어부(150)의 전압 측정 제어부(154)에서 출력되는 제1 전압 측정신호를 전달받은 전압 측정부(120)에서 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 단계이다. 다시 말해, 상기 제1 전압 측정단계는, 상기 전압 측정부(120)가 상기 제어부(150)의 전압 측정 제어부(154)로부터 제1 전압 측정신호를 전달받아, 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 배터리 셀의 전압을 측정하는 단계이다. The first voltage measurement step is performed after a detection signal detecting a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell is output through the detection signal output step (S100). In this step, the charging/discharging operation detection unit 130, which will be described later, configured in the battery pack, detects a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputs a detection signal, so that the voltage measurement control unit 154 of the control unit 150 This is a step of measuring the voltage of the battery cell in the voltage measurement unit 120 that receives the first voltage measurement signal output from ). In other words, the first voltage measurement step is performed when the voltage measurement unit 120 receives the first voltage measurement signal from the voltage measurement control unit 154 of the control unit 150, and is performed in a state in which there is no charging or discharging operation. This is the step of measuring the voltage of the battery cell.

상기 제1 전압 측정단계에서 측정되는 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 배터리 셀의 전압을 제1 전압이라 지칭한다. The voltage of the battery cell in a state in which there is no charging or discharging operation measured in the first voltage measurement step is referred to as the first voltage.

2.3. 전류 흐름 형성단계(S300)2.3. Current flow formation step (S300)

전류 흐름 형성단계는, 상기 제1 전압 측정단계(S200)를 통해 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 배터리 셀의 전압(제1 전압)을 측정한 후, 셀 밸런싱 회로를 통해 배터리 셀에 전류 흐름을 형성해주는 단계이다. 상기 충전 및 방전 동작이 없는 배터리 셀에 전류 흐름을 형성해주는 것은, 일반적으로 배터리 팩에 구성되는 셀 밸런싱 회로를 이용하여 형성해줄 수 있다.In the current flow forming step, the voltage (first voltage) of the battery cell is measured in a state without charging and discharging operation through the first voltage measuring step (S200), and then the current flows to the battery cell through the cell balancing circuit. This is the stage that forms. Current flow can be created in battery cells that are not in charge or discharge operations using a cell balancing circuit that is generally included in a battery pack.

구체적으로 설명하면, 일반적으로 배터리 팩에 기 구성되는 셀 밸런싱 회로(셀 밸런싱부, 140)는 밸런싱 FET(142) 및 밸런싱 저항(144)를 포함하여 구성되는데, 이 때 상기 셀 밸런싱 회로에 구성된 밸런싱 FET(142)가 턴-온됨에 따라 해당 셀의 전류가 상기 밸런싱 FET(142)를 통해 흐르면서 방전 경로에 구성된 밸런싱 저항(144)을 거치며 상기 밸런싱 저항에 의한 전류 제한이 이루어져 일정한 크기를 갖게 된다. 이와 같이 형성된 일정한 크기의 전류 흐름을 본 발명에서 언급하는 밸런싱 전류를 의미한다. 이에 따라 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 배터리 셀로 일정한 전류 흐름을 형성해줄 수 있다.Specifically, the cell balancing circuit (cell balancing unit, 140), which is generally pre-configured in the battery pack, includes a balancing FET 142 and a balancing resistor 144. At this time, the balancing circuit configured in the cell balancing circuit As the FET 142 is turned on, the current of the corresponding cell flows through the balancing FET 142 and the balancing resistor 144 configured in the discharge path, and the current is limited by the balancing resistor and has a constant size. The current flow of a certain size formed in this way refers to the balancing current referred to in the present invention. Accordingly, a constant current flow can be formed in the battery cell in a state where there is no charging or discharging operation.

이에, 상기 전류 흐름 형성단계는, 상기 배터리 셀의 셀 밸런싱부(140)의 밸런싱 FET(142)를 턴-온 제어하는 밸런싱 FET 턴-온 제어단계(S310)를 포함하여 구성되며, 이를 통해 밸런싱 FET(142)를 턴-온 시켜줌으로써 밸런싱 저항(144)을 통해 배터리 셀로 일정한 전류 흐름(이상, 밸런싱 전류)을 형성해줄 수 있다. Accordingly, the current flow forming step includes a balancing FET turn-on control step (S310) for controlling the turn-on of the balancing FET 142 of the cell balancing unit 140 of the battery cell, through which balancing By turning on the FET 142, a constant current flow (ideal, balancing current) can be formed into the battery cell through the balancing resistor 144.

2.4. 제2 전압 측정단계(S400)2.4. Second voltage measurement step (S400)

제2 전압 측정단계는, 상기 전류 흐름 형성단계(S300)를 통해 배터리 셀에 일정한 전류 흐름이 형성된 상태에서의 배터리 셀의 전압을 측정하는 단계이다.The second voltage measurement step is a step of measuring the voltage of the battery cell in a state in which a constant current flow is formed in the battery cell through the current flow forming step (S300).

이 단계는, 전압 측정부(120)가 상기 제어부(150)의 전압 측정 제어부(154)로부터 출력되는 제2 전압 측정 신호를 전달 받아 이루어진다. 구체적으로, 후술할 전류 형성 제어부(156)에서 배터리 셀에 일정한 전류 흐름을 형성해주기 위해 셀 밸런싱부(140)의 밸런싱FET(152)로 밸런싱 FET 턴-온 신호를 출력하면, 상기 전압 측정 제어부(154)는 이를 감지하여 일정한 전류 흐름이 형성된 상태에서의 배터리 셀의 전압 측정을 위해 전압 측정부(120)로 제2 전압 측정 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 전압 측정 제어부(154)로부터 제2 전압 신호를 전달 받은 전압 측정부(120)는 일정한 전류 흐름이 형성된 상태에서의 배터리 셀의 전압을 측정하는 제2 전압 측정단계(S400)를 수행한다. This step is performed when the voltage measurement unit 120 receives the second voltage measurement signal output from the voltage measurement control unit 154 of the control unit 150. Specifically, when the current formation control unit 156, which will be described later, outputs a balancing FET turn-on signal to the balancing FET 152 of the cell balancing unit 140 to form a constant current flow in the battery cell, the voltage measurement control unit ( 154) may detect this and output a second voltage measurement signal to the voltage measurement unit 120 to measure the voltage of the battery cell in a state where a constant current flow is formed. Accordingly, the voltage measurement unit 120, which receives the second voltage signal from the voltage measurement control unit 154, performs a second voltage measurement step (S400) of measuring the voltage of the battery cell in a state in which a constant current flow is formed. do.

여기서, 상기 제2 전압 측정단계(S400)는, 상기 전류 흐름 형성단계(S300)를 통해 배터리 셀로 일정한 전류의 흐름을 형성해준 후, 그 상태에서의 배터리 셀의 전압 측정을 위하여, 상기 전류 흐름 형성단계(S300) 후 소정의 시간 후에 수행되도록 구성될 수 있다. 이는 상기 전압 측정 제어부(154)에서 전압 측정부(120)로 제2 전압 측정 신호 출력 시, 상기 전류 형성 제어부(156)에서 밸런싱 FET(142)로 밸런싱 FET 턴-온 신호를 출력하는 것을 감지한 후, 소정의 시간 후에 출력하도록 구성함으로써, 상기 제2 전압 측정단계(S400)가 상기 전류 흐름 형성단계(S300) 후 소정의 시간 후에 수행될 수 있다.Here, in the second voltage measurement step (S400), after forming a constant current flow to the battery cell through the current flow forming step (S300), the current flow is formed to measure the voltage of the battery cell in that state. It may be configured to be performed a predetermined time after step S300. This detects that when the voltage measurement control unit 154 outputs the second voltage measurement signal to the voltage measurement unit 120, the current generation control unit 156 outputs a balancing FET turn-on signal to the balancing FET 142. By configuring the output to be output after a predetermined time, the second voltage measurement step (S400) can be performed a predetermined time after the current flow forming step (S300).

다만, 배터리 셀에 일정한 전류가 흐르는 상태가 되면 전압은 안정화되지만 지속적으로는 배터리 셀의 전압이 하락하는 현상이 발생하게 되어 전체적인 배터리 팩의 성능에 영향을 줄 수 있기 때문에, 상기 소정의 시간은 이러한 점을 고려한 적정 시간으로 설정되어야 한다. 상기 적정 시간은, 배터리 셀의 스펙에 따라 다르게 설정될 수 있다.However, when a constant current flows through the battery cell, the voltage is stabilized, but the voltage of the battery cell continues to drop, which may affect the overall performance of the battery pack. It should be set at an appropriate time taking this into account. The appropriate time may be set differently depending on the specifications of the battery cell.

한편, 상기에서 설명한 바와 같이 상기 제2 전압 측정단계(S400)에서 측정된 배터리 셀의 전압을 제2 전압이라 지칭하는 것이며, 상기 제2 전압은 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 일정한 전류 흐름을 형성해준 상태에서 측정된 전압을 의미하는 것이다. 상기 제2 전압 측정단계는, 상기 제1 전압 측정단계(S200)와 마찬가지로, 후술할 제어부(150)의 제어에 따라 전압 측정부(120)에서 수행된다.Meanwhile, as described above, the voltage of the battery cell measured in the second voltage measurement step (S400) is referred to as the second voltage, and the second voltage forms a constant current flow in the absence of charging and discharging operations. It means the voltage measured in the condition that is applied. The second voltage measurement step, like the first voltage measurement step (S200), is performed by the voltage measurement unit 120 under the control of the control unit 150, which will be described later.

2.5. 셀 전압 편차 산출단계(S500)2.5. Cell voltage deviation calculation step (S500)

셀 전압 편차단계는, 상기 제1 전압 측정단계(S200)에서 측정된 배터리 셀의 제1 전압(V1)과 상기 제2 전압 측정단계(S400)에서 측정된 배터리 셀의 제2 전압(V2)의 차(V2-V1)를 산출하는 단계이다. 상기 배터리 셀의 제1 전압과 제2 전압의 편차를 산출하는 것은, 배터리 셀에 일정한 전류의 흐름이 있을 때와 없을 때에 대한 전압 강하 정도를 측정하는 것이다.The cell voltage deviation step is the difference between the first voltage (V1) of the battery cell measured in the first voltage measurement step (S200) and the second voltage (V2) of the battery cell measured in the second voltage measurement step (S400). This is the step of calculating the difference (V2-V1). Calculating the difference between the first voltage and the second voltage of the battery cell means measuring the degree of voltage drop when there is and when there is no constant current flow in the battery cell.

2.6. 셀 저항 값 산출단계(S600)2.6. Cell resistance value calculation step (S600)

셀 저항 값 산출단계는, 상기 셀 전압 편차 산출단계(S500)에서 산출된 배터리 셀의 전압 편차 값과 소정의 전류 값을 이용하여 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 단계이다. 여기서, 상기 소정의 전류 값은, 상기에서 설명한 상기 전류 흐름 형성단계(S300)에서 셀 밸런싱부(140)의 밸런싱 FET(142)를 턴-온시켜 밸런싱 저항(144)을 통해 배터리 셀로 형성해준 일정한 전류의 흐름, 즉 밸런싱 전류의 값이다.The cell resistance value calculation step is a step of calculating the resistance value of the battery cell using the voltage deviation value of the battery cell and a predetermined current value calculated in the cell voltage difference calculation step (S500). Here, the predetermined current value is a constant value formed into a battery cell through the balancing resistor 144 by turning on the balancing FET 142 of the cell balancing unit 140 in the current flow forming step (S300) described above. It is the flow of current, that is, the value of balancing current.

상기 밸런싱 전류의 크기는, 상기 밸런싱 저항(144) 값에 따라 설정되는 것이므로, 셀 밸런싱부(140)에 구성되는 밸런싱 저항(142)에 따라 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 이 단계에서 배터리 셀의 저항 값 산출에 이용하는 밸런싱 전류 값은 사용자가 상수로 설정해줄 수 있다.Since the size of the balancing current is set according to the value of the balancing resistor 144, it may be set differently depending on the balancing resistor 142 configured in the cell balancing unit 140. Therefore, the balancing current value used to calculate the resistance value of the battery cell at this stage can be set to a constant by the user.

저항 값을 산출하는 것은, 일반적인 저항 값 산출 공식을 이용하여 산출한다. 즉, 셀 저항 값 = 셀 전압 편차 / 밸런싱 전류 값으로 계산하여 배터리 셀의 저항 값을 산출할 수 있다.The resistance value is calculated using a general resistance value calculation formula. In other words, the resistance value of the battery cell can be calculated by calculating the cell resistance value = cell voltage deviation / balancing current value.

2.7. 셀 열화 상태 진단단계(S700)2.7. Cell deterioration state diagnosis step (S700)

상기 셀 저항 값 산출단계(S600)를 통해 산출된 셀 저항 값을 이용하여 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 단계로서, 배터리 셀의 열화에 따른 저항 값 측정 실험을 통해 미리 마련된 셀 열화 상태에 따른 저항 값에 대한 테이블(이하, 셀 열화도 테이블)을 바탕으로 셀의 열화 상태를 진단할 수 있다. A step of diagnosing the deterioration state of a battery cell using the cell resistance value calculated through the cell resistance value calculation step (S600), wherein the resistance according to the cell deterioration state is prepared in advance through an experiment of measuring the resistance value according to the deterioration of the battery cell. The deterioration state of a cell can be diagnosed based on a table of values (hereinafter referred to as a cell deterioration table).

실험을 통해 도 2와 같이 마련된 셀 열화도 테이블에서, 상기 셀 저항 값 산출단계(S600)에서 산출된 셀 저항 값이 속하는 저항 구간을 검출하여, 상기 검출된 저항 구간에 대응하는 열화도를 산출함으로써 해당 셀의 열화 상태를 진단할 수 있다. Through experiment, in the cell degradation table prepared as shown in FIG. 2, the resistance section to which the cell resistance value calculated in the cell resistance value calculation step (S600) belongs is detected, and the degree of degradation corresponding to the detected resistance section is calculated. The deterioration state of the cell can be diagnosed.

예를 들어 설명하면, 상기 셀 저항 값 산출단계(S600)를 통해 산출된 배터리 셀의 저항 값이 20.88mΩ이라면, 셀 열화도 테이블에서 상기 해당 배터리 셀의 저항 값이 속하는 저항 구간은 Fresh Cell과 1Y aged Cell 사이에 해당하는 20.42mΩ - 31.59mΩ이고, 이에 대응하는 열화도는 1Y aged Cell으로 산출된다. 따라서, 해당 배터리 셀은 1년 열화 된 상태인 것으로 진단할 수 있다.For example, if the resistance value of the battery cell calculated through the cell resistance value calculation step (S600) is 20.88mΩ, the resistance section to which the resistance value of the battery cell belongs in the cell deterioration table is Fresh Cell and 1Y. The range between aged cells is 20.42mΩ - 31.59mΩ, and the corresponding degree of deterioration is calculated as 1Y aged cell. Therefore, it can be diagnosed that the battery cell in question has been deteriorated for one year.

참고로, 배터리 셀의 열화 상태에 따른 저항 값은, 조성이 같은 셀에 따라서는 동일할 수 있으나 조성이 다른 경우에는 그 열화 상태에 따른 저항 값이 달라지므로 모든 배터리 셀의 열화 상태에 따른 저항 값을 특정 지을 수는 없다. 따라서, 셀이 변경되면(즉, 셀의 조성이 달라지면) 해당 셀의 열화에 따른 저항 값 측정 실험을 통해 셀 열화도 테이블이 마련되어야 한다.For reference, the resistance value depending on the deterioration state of the battery cell may be the same for cells with the same composition, but if the composition is different, the resistance value will vary depending on the deterioration state, so the resistance value depending on the deterioration state of all battery cells cannot be specified. Therefore, when a cell is changed (i.e., when the composition of the cell changes), a cell deterioration table must be prepared through an experiment to measure the resistance value according to the deterioration of the cell.

이와 같이, 본 발명은 배터리 셀의 충/방전 동작이 없는 상태에서 셀 밸런싱 회로를 이용하여 배터리 셀에 일정한 전류 흐름을 형성해주고, 이에 따른 배터리 셀의 전압 강하 측정을 통해 해당 저항 값을 측정하여 그 증가 정도에 따라 셀의 열화 상태를 진단할 수 있다. 따라서, 배터리 셀의 열화 상태 진단을 위한 충/방전 동작을 필요로 하였던 종래 방식과 달리 충/방전 동작 없이도 가능하여 배터리 셀을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 별도의 회로 추가 없이 일반적으로 배터리 팩에 구성되는 셀 밸런싱 동작을 위한 셀 밸런싱 회로를 활용한다는 점에서 비용적인 측면에서도 향상된 효율성을 제공해준다.As such, the present invention forms a constant current flow in the battery cell using a cell balancing circuit in a state in which there is no charging/discharging operation of the battery cell, and measures the corresponding resistance value by measuring the voltage drop of the battery cell accordingly. Depending on the degree of increase, the state of cell deterioration can be diagnosed. Therefore, unlike the conventional method that required a charging/discharging operation to diagnose the deterioration state of the battery cell, this is possible without a charging/discharging operation, allowing the battery cell to be used more efficiently. In addition, it provides improved efficiency in terms of cost by utilizing a cell balancing circuit for cell balancing operation that is generally included in a battery pack without adding a separate circuit.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀 열화 상태를 진단하는 배터리 팩에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a battery pack for diagnosing a cell deterioration state according to an embodiment of the present invention will be described.

3. 본 발명에 따른 셀 열화 상태 진단하는 배터리 팩 3. Battery pack for diagnosing cell deterioration according to the present invention

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀 열화 상태를 진단하는 배터리 팩의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.Figure 3 is a block diagram briefly illustrating the configuration of a battery pack for diagnosing a battery cell deterioration state according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 하나 이상의 배터리 셀(110), 전압 측정부(120), 충방전 동작 감지부(130), 셀 밸런싱부(140), 제어부(150), 셀 저항 값 산출부(160), 저장부(170), 열화 상태 진단부(180)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the battery pack 100 according to the present invention includes one or more battery cells 110, a voltage measurement unit 120, a charging/discharging operation detection unit 130, a cell balancing unit 140, and a control unit 150. ), a cell resistance value calculation unit 160, a storage unit 170, and a deterioration state diagnosis unit 180.

3.1. 배터리 셀(110)3.1. Battery Cell(110)

본 발명의 배터리 팩(100)은, 직렬 또는 병렬로 연결된 하나 이상의 배터리 셀(110)을 포함한다.The battery pack 100 of the present invention includes one or more battery cells 110 connected in series or parallel.

3.2. 전압 측정부(120)3.2. Voltage measurement unit (120)

전압 측정부는, 배터리 셀의 전압을 측정하는 구성이다. 상기 전압 측정부는, 일정 주기 간격으로 배터리 셀의 전압을 측정할 뿐만 아니라, 후술할 제어부(150)의 제어에 따라 해당 배터리 셀의 전압을 측정한다. The voltage measurement unit is a component that measures the voltage of the battery cell. The voltage measuring unit not only measures the voltage of the battery cell at regular periodic intervals, but also measures the voltage of the corresponding battery cell under the control of the control unit 150, which will be described later.

구체적으로는, 제어부(150)의 전압 측정 제어부(154)로부터 제1 전압 측정 신호를 수신함에 따라 배터리 셀의 제1 전압을 측정하고, 제2 전압 측정 신호를 수신함에 따라 배터리 셀의 제2 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 상기 제1 전압은 상술한 바와 같이 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 측정된 배터리 셀의 전압이고, 상기 제2 전압은 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 셀 밸런싱 회로(셀 밸런싱부, 140)를 이용하여 배터리 셀에 일정한 전류의 흐름을 형성해준 상태에서 측정된 배터리 셀의 전압을 의미한다. 여기서, 상기 셀 밸런싱부를 이용하여 배터리 셀로 형성해준 일정한 전류의 흐름을 밸런싱 전류로 지칭한다.Specifically, the first voltage of the battery cell is measured as the first voltage measurement signal is received from the voltage measurement control unit 154 of the control unit 150, and the second voltage of the battery cell is measured as the second voltage measurement signal is received. can be measured. Here, the first voltage is the voltage of the battery cell measured in a state where there is no charging and discharging operation of the battery cell as described above, and the second voltage is the cell balancing circuit in a state in which there is no charging and discharging operation of the battery cell. This refers to the voltage of the battery cell measured when a constant current flow is formed in the battery cell using the (cell balancing unit, 140). Here, the flow of constant current formed in the battery cell using the cell balancing unit is referred to as balancing current.

다시 말해, 상기 제1 전압은 상기 밸런싱 전류가 없는 상태에서 측정된 배터리 셀의 전압이고, 상기 제2 전압은 상기 밸런싱 전류가 있는 상태에서 측정된 배터리 셀의 전압을 의미하는 것으로 설명할 수 있다.In other words, the first voltage is the voltage of the battery cell measured in the absence of the balancing current, and the second voltage is the voltage of the battery cell measured in the presence of the balancing current.

3.3. 충방전 동작 감지부(130)3.3. Charge/discharge motion detection unit (130)

충방전 동작 감지부는, 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 이에 따른 감지신호를 출력하는 구성이다. The charging/discharging operation detection unit detects a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputs a detection signal accordingly.

상기 충방전 동작 감지부는, 배터리 셀이 충전기에 의한 충전 동작이 있거나 부하에 의한 방전 동작이 있는 상태인지를 판단하고, 이를 통해 충전 및 방전 동작이 모두 없는 상태인 것으로 확인되었을 경우 이를 감지하여 배터리 셀의 충전 방전 동작이 없는 상태임을 의미하는 감지신호를 출력할 수 있다.The charging/discharging operation detection unit determines whether the battery cell is in a charging operation by a charger or a discharging operation by a load, and when it is confirmed that there is no charging or discharging operation through this, it detects this and detects the battery cell. A detection signal indicating that there is no charging or discharging operation can be output.

배터리 셀의 충전 또는 방전 동작이 있는 상태인지를 판단하는 것은, 예를 들어 상기 배터리 셀에 대한 전류 방향을 통해 판단할 수도 있고, 상기 배터리 셀의 (+), (-) 출력단자 간의 전압 검출을 통해 판단할 수도 있다. 또한, 상술한 방식 외에도 충전 및 방전 상태를 판단하는 공지의 기술을 사용하여 배터리 셀이 충전 상태인지 또는 방전 상태인지를 판단할 수 있으며, 이를 통해 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 모두 없는 상태임을 감지하여 감지신호를 출력할 수 있다. 상기 충방전 동작 감지부는 상술한 감지신호 출력단계(S100)를 수행한다. Determining whether a battery cell is in a charging or discharging state may be determined, for example, through the direction of the current in the battery cell, or by detecting the voltage between the (+) and (-) output terminals of the battery cell. You can also judge through it. In addition, in addition to the above-described method, it is possible to determine whether a battery cell is in a charged or discharged state by using a known technique for determining the charging and discharging state, and through this, it is possible to detect that there is no charging or discharging operation of the battery cell. Thus, a detection signal can be output. The charging/discharging motion detection unit performs the above-described detection signal output step (S100).

3.4. 셀 밸런싱부(140)3.4. Cell balancing unit (140)

셀 밸런싱부는, 일반적으로 배터리 팩에 기 구성되는 배터리 셀들 간에 발생하는 전압의 차이를 보상하기 위한 셀 밸런싱 회로이며, 본 발명에서는 이를 이용하여 배터리 셀에 일정한 전류 흐름(밸런싱 전류)을 형성해줄 수 있다.The cell balancing unit is generally a cell balancing circuit for compensating for voltage differences occurring between battery cells pre-configured in a battery pack, and in the present invention, it can be used to form a constant current flow (balancing current) in the battery cells. .

상술한 전류 흐름 형성단계(S300)에서 설명한 바와 같이, 상기 셀 밸런싱부(140)는 전류 흐름을 제어하는 밸런싱 FET(142)와 이를 통해 흐르는 전류를 일정한 크기로 형성해주는 밸런싱 저항(144)을 포함하여 구성된다.As explained in the current flow forming step (S300), the cell balancing unit 140 includes a balancing FET 142 that controls the current flow and a balancing resistor 144 that forms the current flowing through it to a constant size. It is composed by:

상기 셀 밸런싱부(140)의 밸런싱 FET(142)는, 후술하는 제어부(150)의 전류 형성 제어부(156)에 의해 턴-온 제어되며, 이를 통해 흐르는 전류가 상기 밸런싱 저항(144)을 통해 전류 제한이 이루어지며 배터리 셀로 일정한 크기의 전류 흐름인 밸런싱 전류를 형성해줄 수 있다.The balancing FET 142 of the cell balancing unit 140 is turned on and controlled by the current forming control unit 156 of the control unit 150, which will be described later, and the current flowing through it flows through the balancing resistor 144. Limitation is achieved and a balancing current, which is a current flow of a certain size to the battery cell, can be formed.

본 명세서에서는, 셀 밸런싱 회로와 셀 밸런싱부를 혼용하여 사용할 수 있다.In this specification, the cell balancing circuit and cell balancing unit can be used interchangeably.

3.5. 제어부(150)3.5. Control unit (150)

제어부는, 상기 충방전 동작 감지부(130)에서 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태인 것을 감지함에 따라, 배터리 셀의 열화 상태 진단을 위하여 배터리 셀에 전류 흐름이 없을 때의 전압과 일정한 전류 흐름이 있을 때의 전압을 측정할 수 있도록 제어하는 구성으로서, 하기와 같은 구성을 포함하여 구성될 수 있다. As the charging/discharging operation detection unit 130 detects that there is no charging or discharging operation of the battery cell, the control unit detects the voltage when there is no current flow in the battery cell and a constant current in order to diagnose the deterioration state of the battery cell. It is a configuration that controls the voltage to be measured when there is a flow, and may be configured to include the following configuration.

가. 감지신호 수신부(152)go. Detection signal receiver (152)

감지신호 수신부는, 상기 충방전 동작 감지부(130)로부터 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태임을 감지함에 따라 출력되는 감지신호를 수신하는 구성이다. 상기 감지신호 수신부에서 감지신호를 수신함에 따라, 후술하는 전압 측정 제어부(154) 및 전류 형성 제어부(156)가 동작하여 전류 흐름에 따른 배터리 셀의 전압 강하를 측정할 수 있도록 한다. The detection signal receiver is configured to receive a detection signal output when the charging/discharging operation detecting unit 130 detects that there is no charging or discharging operation of the battery cell. As the detection signal is received by the detection signal receiver, the voltage measurement control unit 154 and the current formation control unit 156, which will be described later, operate to measure the voltage drop of the battery cell according to the current flow.

나. 전압 측정 제어부(154)me. Voltage measurement control unit (154)

전압 측정 제어부는, 상기 감지신호 수신부(152)에서 감지신호를 수신함에 따라, 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 배터리 셀의 전압 측정을 위해 상기 전압 측정부(120)로 제1 전압 측정신호를 출력할 수 있다. 이에 따라 상기 제1 전압 측정신호를 수신한 전압 측정부(120)는 상술한 바와 같이 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 배터리 셀의 전압인 제1 전압을 측정할 수 있다.As the voltage measurement control unit receives the detection signal from the detection signal receiver 152, it sends a first voltage measurement signal to the voltage measurement unit 120 to measure the voltage of the battery cell in a state where there is no charging or discharging operation. Can be printed. Accordingly, the voltage measurement unit 120 that receives the first voltage measurement signal can measure the first voltage, which is the voltage of the battery cell in a state where there is no charging or discharging operation, as described above.

한편, 상기 전압 측정 제어부는, 후술하는 전류 형성 제어부(156)에서 충전 및 방전 동작이 없는 상태인 배터리 셀에 일정한 전류 흐름을 형성해주기 위해 상기 셀 밸런싱부(140)의 밸런싱 FET(142)로 밸런싱 FET 턴-온 신호를 출력함에 따라, 충전 및 동작이 없는 상태에서 일정한 전류 흐름이 흐르는 상태에서의 배터리 셀의 전압 측정을 위해 상기 전압 측정부(120)로 제2 전압 측정신호를 출력할 수 있다. 이에 따라 상기 제2 전압 측정신호를 수신한 전압 측정부(120)는 상술한 바와 같이 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 일정한 전류가 흐를 때의 배터리 셀의 전압인 제2 전압을 측정할 수 있다.Meanwhile, the voltage measurement control unit performs balancing with the balancing FET 142 of the cell balancing unit 140 in order to form a constant current flow in the battery cell in a state where there is no charging or discharging operation in the current forming control unit 156, which will be described later. By outputting the FET turn-on signal, a second voltage measurement signal can be output to the voltage measurement unit 120 to measure the voltage of the battery cell in a state of constant current flow without charging or operation. . Accordingly, the voltage measurement unit 120 that receives the second voltage measurement signal can measure the second voltage, which is the voltage of the battery cell when a constant current flows in a state where there is no charging or discharging operation, as described above.

즉, 상기 제1 전압 측정신호는 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 밸런싱 전류가 없을 때의 배터리 셀의 전압(이하, 제1 전압)을 측정하도록 제어하는 신호이고, 상기 제2 전압 측정신호는 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 밸런싱 전류가 있을 때의 배터리 셀의 전압(이하, 제2 전압)을 측정하도록 제어하는 신호인 것이다.That is, the first voltage measurement signal is a signal that controls to measure the voltage of the battery cell (hereinafter referred to as first voltage) when there is no balancing current in a state where there is no charging and discharging operation, and the second voltage measurement signal is a signal used to measure the voltage of the battery cell when there is no balancing current. And it is a control signal to measure the voltage of the battery cell (hereinafter referred to as the second voltage) when there is a balancing current in a state without a discharge operation.

여기서, 상기 전압 측정 제어부는, 상기 밸런싱 전류 생성부(156)에서 밸런싱 FET 턴-온 신호가 출력된 것을 감지한 후 소정의 시간 후에 상기 제2 전압 측정신호를 상기 전압 측정부(120)로 출력할 수 있다. 이는 밸런싱 FET 턴-온 신호가 출력되어 밸런싱 FET(142)가 턴-온됨에 따라 배터리 셀에 일정한 전류 흐름(밸런싱 전류)이 형성된 상태가 되기까지의 시간을 고려하기 위함이다. 다만, 이 때 배터리 셀에 일정한 전류가 흐르는 상태가 되면 전압은 안정화되지만 지속적으로는 배터리 셀의 전압이 하락하는 현상이 발생하게 되어 전체적인 배터리 팩의 성능에 영향을 줄 수 있기 때문에 상기 소정의 시간은 이러한 사항을 고려한 적정 시간으로 설정되어야 한다. 상기 적정 시간은 배터리 셀의 스펙에 따라 다르게 설정될 수 있다. Here, the voltage measurement control unit detects that the balancing FET turn-on signal is output from the balancing current generator 156 and then outputs the second voltage measurement signal to the voltage measurement unit 120 a predetermined time later. can do. This is to consider the time until the balancing FET turn-on signal is output and the balancing FET 142 is turned on, thereby forming a constant current flow (balancing current) in the battery cell. However, at this time, if a constant current flows through the battery cell, the voltage is stabilized, but the voltage of the battery cell continues to drop, which may affect the overall performance of the battery pack, so the above predetermined time is It should be set at an appropriate time taking these factors into account. The appropriate time may be set differently depending on the specifications of the battery cell.

다. 전류 형성 제어부(156)all. Current formation control unit 156

전류 형성 제어부는, 상기 셀 밸런싱부(140)를 이용하여 배터리 셀에 일정한 전류의 흐름(이하, 밸런싱 전류)을 생성해주는 구성이다.The current generation control unit is configured to generate a constant flow of current (hereinafter referred to as balancing current) in the battery cell using the cell balancing unit 140.

상기 전류 형성 제어부는, 상기 전압 측정 제어부(154)에서 상기 전압 측정부(120)로 상기 제1 전압 측정신호를 출력하면, 이를 감지한 후 상기 셀 밸런싱부(140)의 밸런싱 FET(142)로 밸런싱 FET 턴-온 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 밸런싱 FET(142)가 턴-온되어 배터리 셀에 밸런싱 전류, 즉 일정한 전류 흐름을 생성해줄 수 있다.When the first voltage measurement signal is output from the voltage measurement control unit 154 to the voltage measurement unit 120, the current forming control unit detects this and then sends it to the balancing FET 142 of the cell balancing unit 140. A balancing FET turn-on signal can be output. Accordingly, the balancing FET 142 is turned on to generate balancing current, that is, a constant current flow in the battery cell.

3.6. 셀 저항 값 산출부(160)3.6. Cell resistance value calculation unit (160)

셀 저항 값 산출부는, 상기 전압 측정부에서 측정된 전압과 기 설정된 밸런싱 전류의 값을 이용하여 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 구성으로, 셀 전압 편차 산출부(152)를 포함하여 구성된다. The cell resistance value calculation unit calculates the resistance value of the battery cell using the voltage measured by the voltage measurement unit and the preset balancing current value, and includes a cell voltage deviation calculation unit 152.

가. 셀 전압 편차 산출부(162)go. Cell voltage deviation calculation unit 162

셀 전압 편차 산출부는, 상기 전압 측정부에서 측정된 각 배터리 셀의 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)의 차(V2-V1)를 산출하는 구성으로 즉, 형성된 밸런싱 전류에 대한 배터리 셀의 전압 강하 정도를 측정하는 것이다. 즉, 밸런싱 전류가 없는 상태에서 측정된 셀의 전압(V1)과 밸런싱 전류가 형성된 상태에서 측정된 셀의 전압(V2)의 차(V2-V1)를 산출하는 것이다. 이는 상술한 셀 전압 편차 산출단계(S500)에 해당한다.The cell voltage deviation calculation unit is configured to calculate the difference (V2-V1) between the first voltage (V1) and the second voltage (V2) of each battery cell measured by the voltage measurement unit, that is, the battery for the formed balancing current. It measures the voltage drop of the cell. In other words, the difference (V2-V1) between the voltage of the cell (V1) measured in the absence of balancing current and the voltage (V2) of the cell measured in the state of forming the balancing current is calculated. This corresponds to the cell voltage difference calculation step (S500) described above.

상기 셀 저항 값 산출부(160)는, 상기 셀 전압 편차 산출부(162)를 통해 산출된 각 배터리 셀의 전압 편차 값과 기 설정된 밸런싱 전류 값을 이용하여 각 배터리 셀의 해당 저항 값을 산출할 수 있다. The cell resistance value calculation unit 160 calculates the corresponding resistance value of each battery cell using the voltage deviation value of each battery cell calculated through the cell voltage deviation calculation unit 162 and the preset balancing current value. You can.

여기서, 상기 기 설정된 밸런싱 전류 값이라 함은, 상기에서 설명한 바와 같이 셀 밸런싱부(140)의 밸런싱 FET(142)를 통해 흐르는 전류가 밸런싱 저항(144)에 의해 전류 제한이 이루어지며 형성된 밸런싱 전류의 크기를 의미한다. Here, the preset balancing current value refers to the balancing current formed when the current flowing through the balancing FET 142 of the cell balancing unit 140 is limited by the balancing resistor 144, as described above. It means size.

저항 값을 산출하는 것은, 상기 셀 저항 값 산출단계(S600)에서 설명한 바와 같이, 셀 저항 값 = 셀 전압 편차(V2-V1) / 밸런싱 전류 값으로 산출할 수 있다.As described in the cell resistance value calculation step (S600), the resistance value can be calculated as cell resistance value = cell voltage deviation (V2-V1) / balancing current value.

3.7. 저장부(170)3.7. Storage unit (170)

저장부는, 셀 열화 상태 진단의 기준이 되는 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 저장하는 구성이다. 상기 열화도 데이터는, 배터리 셀의 열화에 따른 저항 값 측정 실험을 통해 마련된 것으로서, 예를 들어 도 2와 같은 하나의 테이블 형태로 나타낼 수 있으며, 이를 본 발명에서는 셀 열화도 테이블로 지칭한다.The storage unit is configured to store deterioration data according to the cell resistance value, which is the standard for diagnosing the cell deterioration state. The deterioration data is prepared through an experiment measuring resistance values according to the deterioration of battery cells, and can be expressed in the form of a table, for example, as shown in FIG. 2, and is referred to as a cell deterioration table in the present invention.

3.8. 열화 상태 진단부(180)3.8. Deterioration condition diagnosis unit (180)

열화 상태 진단부는, 상기 저장부에 저장된 셀 열화도 테이블에 포함된 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 바탕으로, 상기 셀 저항 값 산출부(160)에서 산출된 각 배터리 셀의 저항 값을 이용하여 각 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 구성이다. 상기 셀 열화도 테이블에서, 상기 셀 저항 값 산출부(160)에서 산출된 셀의 저항 값이 속하는 저항 구간을 검출하여, 상기 검출된 저항 구간에 대응하는 열화도를 산출함으로써 해당 셀의 열화 상태를 진단할 수 있다. 상술한 셀 열화 상태 진단단계(S700)를 수행하며, 이와 같은 방식으로 배터리 팩에 포함된 모든 배터리 셀의 열화 상태를 진단할 수 있다. The deterioration state diagnosis unit uses the resistance value of each battery cell calculated by the cell resistance value calculation unit 160 based on the deterioration degree data according to the cell resistance value included in the cell deterioration degree table stored in the storage unit. This is a configuration that diagnoses the deterioration state of each battery cell. From the cell degradation table, the resistance section to which the cell's resistance value calculated by the cell resistance value calculation unit 160 belongs is detected, and the degradation degree corresponding to the detected resistance section is calculated to determine the deterioration state of the cell. It can be diagnosed. The cell deterioration state diagnosis step (S700) described above is performed, and the deterioration state of all battery cells included in the battery pack can be diagnosed in this manner.

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.Meanwhile, the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above embodiments, but it should be noted that the above embodiments are for explanation and not limitation. Additionally, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

100: 배터리 팩
110: 배터리 셀
120: 전압 측정부
130: 충방전 동작 감지부
140: 셀 밸런싱부
142: 밸런싱 FET
144: 밸런싱 저항
150: 제어부
152: 감지신호 수신부
154: 전압 측정 제어부
156: 전류 형성 제어부
160: 셀 저항 값 산출부
170: 저장부
180: 열화 상태 진단부
100: Battery pack
110: battery cell
120: Voltage measurement unit
130: Charge/discharge motion detection unit
140: Cell balancing unit
142: Balancing FET
144: Balancing resistance
150: control unit
152: Detection signal receiver
154: Voltage measurement control unit
156: Current formation control unit
160: Cell resistance value calculation unit
170: storage unit
180: Deterioration state diagnosis unit

Claims (13)

배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 감지신호를 출력하는 감지신호 출력단계;
상기 감지신호 출력단계를 통해 감지신호가 출력됨에 따라, 상기 배터리 셀의 제1 전압을 측정하는 제1 전압 측정단계;
상기 제1 전압 측정단계 후, 상기 배터리 셀에 연결되고 소정의 밸런싱 저항을 포함하는 셀 밸런싱 회로로 밸런싱 전류를 흘려주는 전류 흐름 형성단계;
상기 전류 흐름 형성단계를 통해 밸런싱 전류가 흐르는 상태에서의 상기 배터리 셀의 제2 전압을 측정하는 제2 전압 측정단계;
상기 측정된 배터리 셀의 제1 전압과 제2 전압의 차를 산출하는 셀 전압 편차 산출단계;
상기 셀 전압 편차 산출단계를 통해 산출된 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이를 상기 밸런싱 저항에 의해 설정되는 밸런싱 전류로 나누어 상기 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 셀 저항 값 산출단계;
상기 셀 저항 값 산출단계에서 산출된 셀 저항 값에 따라, 그에 해당하는 셀의 열화도를 산출하여 열화 상태를 진단하는 셀 열화 상태 진단단계;
를 포함하여 구성되며,
상기 제2 전압 측정단계에서,
상기 제2 전압을 측정하는 것은, 상기 전류 흐름 형성단계를 통해 배터리 셀에 밸런싱 전류가 흐르기 시작한 후, 소정의 시간 후에, 상기 제2 전압을 측정하되, 상기 소정의 시간은 배터리 셀의 전압이 하락하지 않는 범위에서 결정되며,
상기 셀 열화 상태 진단단계는,
셀 열화 상태 진단의 기준이 되는 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 포함하는 미리 마련된 셀 열화도 테이블을 바탕으로, 상기 셀 저항 값 산출단계에서 산출된 셀 저항 값이 속하는 저항 구간을 검출하고, 상기 검출된 저항 구간에 대응하는 열화도를 추출하여 해당 배터리 셀의 열화 상태를 진단하는 셀 열화 상태 진단 방법.
A detection signal output step of detecting a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputting a detection signal;
A first voltage measurement step of measuring the first voltage of the battery cell as the detection signal is output through the detection signal output step;
After the first voltage measurement step, a current flow forming step of flowing a balancing current to a cell balancing circuit connected to the battery cell and including a predetermined balancing resistor;
a second voltage measurement step of measuring a second voltage of the battery cell in a state in which a balancing current flows through the current flow forming step;
A cell voltage difference calculation step of calculating a difference between the first voltage and the second voltage of the measured battery cell;
A cell resistance value calculation step of calculating a resistance value of the battery cell by dividing the difference between the first voltage and the second voltage calculated through the cell voltage deviation calculation step by a balancing current set by the balancing resistor;
A cell deterioration state diagnosis step of diagnosing the deterioration state by calculating the degree of deterioration of the corresponding cell according to the cell resistance value calculated in the cell resistance value calculation step;
It consists of:
In the second voltage measurement step,
Measuring the second voltage includes measuring the second voltage after a predetermined time after the balancing current begins to flow in the battery cell through the current flow forming step, and the voltage of the battery cell decreases during the predetermined time. It is decided to the extent that it does not
The cell deterioration state diagnosis step is,
Based on a pre-prepared cell degradation table containing degradation degree data according to the cell resistance value, which is a standard for diagnosing the cell degradation state, the resistance section to which the cell resistance value calculated in the cell resistance value calculation step belongs is detected, A cell deterioration state diagnosis method that diagnoses the deterioration state of the relevant battery cell by extracting the degree of deterioration corresponding to the detected resistance section.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전류 흐름 형성단계는,
상기 배터리 셀에 해당하는 셀 밸런싱 회로의 밸런싱 FET를 턴-온 제어하는 밸런싱 FET 턴-온 제어단계;
를 포함하여 구성되며,
상기 턴-온된 밸런싱 FET를 통해 밸런싱 전류가 형성되는 것을 특징으로 하는 셀 열화 상태 진단 방법.
According to paragraph 1,
The current flow forming step is,
A balancing FET turn-on control step of controlling the turn-on of the balancing FET of the cell balancing circuit corresponding to the battery cell;
It consists of:
A method for diagnosing a cell deterioration state, characterized in that a balancing current is formed through the turned-on balancing FET.
삭제delete 삭제delete 하나 이상의 배터리 셀;
상기 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태를 감지하여 감지신호를 출력하는 충방전 동작 감지부;
전류 흐름을 제어하는 밸런싱 FET; 및 상기 밸런싱 FET를 통해 흐르는 밸런싱 전류의 크기를 제한해주는 밸런싱 저항; 을 포함하여 구성되는 셀 밸런싱부;
상기 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 경우, 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서 배터리 셀의 제1 전압을 측정하고, 상기 셀 밸런싱부가 동작하여 배터리 셀에 밸런싱 전류가 형성되었을 때 배터리 셀의 제2 전압을 측정하는 전압 측정부;
상기 충방전 동작 감지부의 감지신호 출력 여부에 따라, 상기 전압 측정부 및 셀 밸런싱부를 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 측정된 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이를 상기 밸런싱 저항에 의해 설정되는 밸런싱 전류로 나누어 해당 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 셀 저항 값 산출부;
셀 열화 상태 진단의 기준이 되는 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 저장하는 저장부;
상기 저장부에 저장된 셀 저항 값에 따른 열화도 데이터를 바탕으로, 상기 셀 저항 값 산출부에서 산출된 배터리 셀의 저항 값이 속하는 저항 구간을 검출하고 상기 검출된 저항구간에 대응하는 열화도를 추출하여 해당 셀의 열화 상태를 진단하는 열화 상태 진단부;
를 포함하여 구성되고,
상기 제어부는,
상기 충방전 동작 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신하는 감지신호 수신부;
상기 셀 밸런싱부의 밸런싱 FET로 밸런싱 FET 턴-온 신호를 출력하여 해당 배터리 셀에 밸런싱 전류가 형성되도록 제어하는 전류 형성 제어부;
상기 감지신호 수신부가 감지신호를 수신함에 따라, 해당 배터리 셀의 충전 및 방전 동작이 없는 상태에서의 전압 측정을 위해 상기 전압 측정부로 제1 전압 측정신호를 출력하고, 상기 전류 형성 제어부에서 해당 셀 밸런싱부의 밸런싱 FET로 밸런싱 FET 턴-온 신호를 출력함에 따라, 해당 배터리 셀에 밸런싱 전류가 형성된 상태에서의 전압 측정을 위해 상기 전압 측정부로 제2 전압 측정신호를 출력하는 전압 측정 제어부;
를 포함하여 구성되고,
상기 전압 측정 제어부에서 제2 전압 측정신호를 출력하는 것은, 상기 전류 형성 제어부의 밸런싱 FET 턴-온 신호 출력을 감지한 후, 배터리 셀의 전압이 하락하지 않는 범위에서 소정의 시간 후에 출력하는 배터리 팩.
One or more battery cells;
A charging/discharging operation detection unit that detects a state in which there is no charging or discharging operation of the battery cell and outputs a detection signal;
Balancing FETs to control current flow; and a balancing resistor that limits the size of the balancing current flowing through the balancing FET; A cell balancing unit comprising:
When there is no charging and discharging operation of the battery cell, the first voltage of the battery cell is measured in a state where there is no charging and discharging operation of the battery cell, and when the cell balancing unit operates and a balancing current is formed in the battery cell, the battery cell a voltage measuring unit that measures the second voltage;
a control unit that controls the voltage measurement unit and the cell balancing unit depending on whether a detection signal is output from the charge/discharge operation detection unit;
a cell resistance value calculation unit that calculates a resistance value of a corresponding battery cell by dividing the difference between the first voltage and the second voltage measured under the control of the control unit by a balancing current set by the balancing resistor;
a storage unit that stores degradation degree data according to the cell resistance value, which is a standard for diagnosing the cell degradation state;
Based on the deterioration degree data according to the cell resistance value stored in the storage unit, the resistance section to which the resistance value of the battery cell calculated by the cell resistance value calculation unit belongs is detected and the deterioration degree corresponding to the detected resistance section is extracted. a deterioration state diagnosis unit that diagnoses the deterioration state of the corresponding cell;
It is composed including,
The control unit,
A detection signal receiving unit that receives a detection signal output from the charging/discharging operation detection unit;
A current formation control unit that outputs a balancing FET turn-on signal to the balancing FET of the cell balancing unit to control balancing current to be formed in the corresponding battery cell;
As the detection signal receiver receives the detection signal, a first voltage measurement signal is output to the voltage measurement unit to measure the voltage in a state in which there is no charging or discharging operation of the corresponding battery cell, and the current forming control unit performs cell balancing. A voltage measurement control unit that outputs a second voltage measurement signal to the voltage measurement unit to measure voltage in a state in which a balancing current is formed in the corresponding battery cell, as the balancing FET turn-on signal is output to the negative balancing FET;
It is composed including,
The output of the second voltage measurement signal from the voltage measurement control unit is a battery pack that detects the output of the balancing FET turn-on signal of the current formation control unit and outputs it after a predetermined time within the range where the voltage of the battery cell does not drop. .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 전압 측정부는,
상기 제어부의 전압 측정 제어부로부터 제1 전압 측정신호를 수신함에 따라, 해당 배터리 셀의 제1 전압을 측정하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부의 전압 측정 제어부로부터 제2 전압 측정신호를 수신함에 따라, 해당 배터리 셀의 제2 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
According to clause 6,
The voltage measuring unit,
As the first voltage measurement signal is received from the voltage measurement control unit of the control unit, the first voltage of the corresponding battery cell is measured,
A battery pack characterized in that, upon receiving a second voltage measurement signal from the voltage measurement control unit of the control unit, the second voltage of the corresponding battery cell is measured.
제10항에 있어서,
상기 셀 저항 값 산출부는,
상기 전압 측정부에서 측정된 해당 배터리 셀의 제1 전압과 제2 전압의 차를 산출하는 셀 전압 편차 산출부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 셀 전압 편차 산출부에서 산출된 상기 제1 전압과 제2 전압의 차를 상기 밸런싱 저항에 의해 설정되는 밸런싱 전류로 나누어 해당 배터리 셀의 저항 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.




According to clause 10,
The cell resistance value calculation unit,
a cell voltage difference calculation unit that calculates a difference between the first voltage and the second voltage of the battery cell measured by the voltage measurement unit;
It is characterized by being composed of,
A battery pack, characterized in that the resistance value of the battery cell is calculated by dividing the difference between the first voltage and the second voltage calculated by the cell voltage deviation calculation unit by the balancing current set by the balancing resistor.




삭제delete 삭제delete
KR1020180098483A 2018-08-23 2018-08-23 Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same Active KR102637310B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180098483A KR102637310B1 (en) 2018-08-23 2018-08-23 Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180098483A KR102637310B1 (en) 2018-08-23 2018-08-23 Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200022639A KR20200022639A (en) 2020-03-04
KR102637310B1 true KR102637310B1 (en) 2024-02-16

Family

ID=69783063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180098483A Active KR102637310B1 (en) 2018-08-23 2018-08-23 Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102637310B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220062224A (en) 2020-11-06 2022-05-16 현대자동차주식회사 System and method for managing battery of vehicle
KR102505810B1 (en) 2021-01-05 2023-03-06 주식회사 현대케피코 Diagnosis method and system for high voltage battery of vehicle
KR102642886B1 (en) * 2022-12-27 2024-03-04 스탠다드에너지(주) Method and Apparatus for Verifying an Operational State of Redox Batteries

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013044580A (en) * 2011-08-23 2013-03-04 Toyota Motor Corp State measuring apparatus for secondary battery

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101630411B1 (en) * 2013-10-22 2016-06-14 주식회사 엘지화학 Apparatus for managing battery pack and including the same
KR101738601B1 (en) * 2014-11-03 2017-05-22 주식회사 엘지화학 Apparatus for estimating battery's state of health

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013044580A (en) * 2011-08-23 2013-03-04 Toyota Motor Corp State measuring apparatus for secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200022639A (en) 2020-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6823162B2 (en) Battery management device and method for calibrating the charge status of the battery
KR102200550B1 (en) Apparatus for estimating state of charge for secondary battery
US11815559B2 (en) Apparatus and method for diagnosing battery cell
US9537325B2 (en) Battery state estimation system, battery control system, battery system, and battery state estimation method
EP2801837B1 (en) Device and method for measuring insulation resistance of battery
JP6056730B2 (en) Power storage system
JP5492291B2 (en) Secondary battery deterioration diagnosis method and deterioration diagnosis device
JP5287844B2 (en) Secondary battery remaining capacity calculation device
US11456610B2 (en) Internal short sensing battery control apparatus and battery control method
EP1873542A1 (en) Apparatus and method for estimating charge of a battery
JPWO2020021888A1 (en) Management device and power supply system
US12117497B2 (en) Battery status estimation apparatus and battery control apparatus
US20120161709A1 (en) Secondary-battery control apparatus
CN105974317B (en) Battery remaining power prediction device and battery pack
KR20070043885A (en) System and method for cell equalization using state of charge
JP4667276B2 (en) A battery pack in which multiple secondary batteries are connected in series or in parallel
KR101500547B1 (en) Apparatus and method for balancing of battery cell's charging capacity
CN103138026A (en) Battery pack control device
KR101739169B1 (en) Apparatus and method for measuring internal resistance of battery cell
CN102341715A (en) Method and apparatus for detecting abnormality of current sensor in battery pack
KR102698806B1 (en) Battery life estimation method and battery pack
KR20220139755A (en) Apparatus and method for diagnosing battery
KR102637310B1 (en) Battery cell deterioration diagnosis method and battery pack using the same
EP3605123A1 (en) Storage battery control device and control method
KR102408066B1 (en) Apparatus for diagnosing pack current measurement unit

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20180823

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20210208

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20180823

Comment text: Patent Application

PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20211109

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20230720

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: 20240116

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20240213

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20240214

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration