KR101545306B1 - Battery balancing system for reusing of energy and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리의 밸런싱 과정에서 소모되는 전기를 접속된 외부 전자기기의 충전 전압에 맞는 에너지로 공급하여 에너지를 재사용하는 배터리 밸런싱 시스템 및 배터리 밸런싱 방법을 개시한다. 본 발명에 따르는 배터리 밸런싱 시스템은, 하나 이상의 에너지 저장 유닛을 포함하는 에너지 저장부; 다수의 배터리 셀 중 방전 대상 셀을 연결하여 배터리 셀로부터 출력된 방전 전류를 에너지 저장 유닛의 충전 전류로 출력하는 제1셀렉터부; 전자기기의 동작 전력을 출력 가능하다고 식별된 에너지 저장 유닛을 연결하여 에너지 저장 유닛으로부터 출력된 방전 전력을 상기 외부 전자기기의 동작 전력으로 출력하는 제2셀렉터부; 및 방전 대상의 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀의 정보를 이용하여 제1셀렉터부의 연결 동작을 제어하고, 방전 대상의 상기 에너지 저장 유닛을 식별하고, 식별된 에너지 저장 유닛의 정보를 이용하여 제2셀렉터부의 연결 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 배터리의 셀 밸런싱 과정에서 소모되는 에너지를 전력 용량별로 각각 저장하였다가 접속이 감지된 전자기기의 동작 전력에 따라 선별적으로 저장된 전력을 공급하여 셀 밸런싱 과정에서 소모되는 에너지를 재사용할 수 있다.The present invention discloses a battery balancing system and a battery balancing method for reusing energy by supplying electricity consumed in a balancing process of a battery to an energy corresponding to a charging voltage of a connected external electronic device. A battery balancing system according to the present invention includes: an energy storage unit including at least one energy storage unit; A first selector unit connecting a discharge target cell among a plurality of battery cells to output a discharge current output from the battery cell to a charge current of the energy storage unit; A second selector for connecting the energy storage unit identified as capable of outputting the operating power of the electronic device and outputting the discharge power output from the energy storage unit as the operating power of the external electronic device; And identifying the battery cell to be discharged, controlling the connection operation of the first selector unit using the information of the identified battery cell, identifying the energy storage unit to be discharged, and using the information of the identified energy storage unit And a control unit for controlling the connection operation of the second selector unit. According to the present invention, the energy consumed in the cell balancing process of the battery is stored for each power capacity, and the energy stored in the cell balancing process is reused by supplying the stored power selectively according to the operating power of the detected electronic device can do.
Description
본 발명은 배터리 밸런싱 시스템 및 배터리 밸런싱 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 밸런싱 과정에서 소모되는 에너지를 저장하였다가 접속된 외부 전자 기기에 맞도록 공급하여 에너지를 재사용하는 배터리 밸런싱 시스템 및 배터리 밸런싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery balancing system and a battery balancing method, and more particularly, to a battery balancing system and a battery balancing system in which energy consumed in a battery balancing process is stored and supplied to an external electronic device to be reused, ≪ / RTI >
전기 자동차에서 배터리를 사용하다 보면 온도 영향, 전기 화학적 영향, 배터리 셀의 물성적 차이, 내부 저항의 차이 등으로 인해 개별 배터리 셀의 충전량은 서로 상이하게 된다. 즉, 개별 배터리 셀들 간에는 SOC(State of Charge) 차이 및 전압 차이가 발생한다.When the battery is used in an electric vehicle, the charge amounts of the individual battery cells are different from each other due to a temperature effect, an electrochemical effect, a difference in physical properties of the battery cell, and a difference in internal resistance. That is, the SOC (State of Charge) difference and the voltage difference occur between the individual battery cells.
배터리 셀의 충전 용량에 편차가 발생하게 되면, 일부 배터리 셀에 과충전 및 과방전이 발생한다. 과충전 및 과방전이 발생되면, 배터리 셀의 열화에 따라 배터리 수명이 단축되며 결국에는 전기를 공급받는 전자기기의 안정적 전원 공급에도 해가 된다. 따라서, 배터리 관리 장치(BMS : Battery Management System)는 필요에 따라서 배터리 셀의 밸런싱을 수행하여 개별 배터리들의 충전 상태를 평활화(equalization)하는 동작을 수행한다.When a variation occurs in the charging capacity of the battery cell, overcharge and overdischarge occur in some battery cells. If overcharge and overdischarge occur, battery life is shortened due to deterioration of the battery cell, which in turn hinders the stable power supply of the electronic equipment supplied with electricity. Accordingly, the battery management system (BMS) performs balancing of the battery cells as necessary to perform equalization of the charging states of the individual batteries.
배터리 셀을 밸런싱할 때에는, 전압이 낮은 개별 셀을 선별하여 충전하는 방식 또는 전압이 높은 셀을 선별하여 방전하는 방식을 이용하여 셀 간의 전압 편차를 해소한다. 여기서, 개별 셀의 충전 방식은 추가적 전력 소비가 발생하며 개별 셀 단위로 빈번하게 충전을 제어하기 위해 필요한 회로 구현에 많은 비용이 드는 문제가 있다. 그리고 개별 셀의 방전 방식은 셀 들간의 전압 균형을 위해 단순히 전기를 소모시키는 방식이므로 에너지의 낭비라는 문제점이 있다.When battery cells are balanced, a method of charging individual cells having a low voltage or a method of selectively discharging cells having a high voltage is used to solve the voltage deviation between cells. Here, the charging method of individual cells causes additional power consumption, and there is a problem that circuit implementation required for frequent charge control on an individual cell basis is expensive. The discharge method of individual cells is a method of consuming electricity simply for balancing the voltage between cells, which is a waste of energy.
본 발명은 전술한 종래 기술을 고려하여 창안된 것으로서, 자동차에 탑재된 배터리의 밸런싱 과정에서 소모되는 에너지를 저장하였다가 접속된 외부 전자 기기로부터 식별된 동작 전력에 맞는 에너지를 공급할 수 있는 배터리 밸런싱 시스템 및 배터리 밸런싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described prior art, and it is an object of the present invention to provide a battery balancing system capable of storing energy consumed in a balancing process of a battery mounted on an automobile, And a battery balancing method.
본 발명의 다른 목적은 배터리의 밸런싱 과정에서 소모되는 에너지를 동작 전력별로 구분된 각각의 저장 유닛에 저장하고, 접속된 전자 기기의 동작 전력에 대응하는 저장 유닛을 선별하여 당해 전자 기기로 에너지를 공급하는데 있다.Another object of the present invention is to store energy consumed in the balancing process of a battery in each storage unit classified by operating power, to select a storage unit corresponding to the operating power of the connected electronic equipment, to supply energy to the electronic equipment .
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지를 재사용하는 배터리 밸런싱 시스템은, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에서 발생되는 밸런싱 방전 전류를 이용하여 연결 포트를 통해 접속된 외부 전자기기의 동작 전력으로 공급할 수 있는 배터리 밸런싱 시스템에 있어서, 하나 이상의 에너지 저장 유닛을 포함하는 에너지 저장부; 상기 다수의 배터리 셀 중 방전 대상 셀을 선택적으로 연결하여 배터리 셀로부터 출력된 밸런싱 방전 전류를 충전 대상의 에너지 저장 유닛의 충전 전류로 출력하는 제1셀렉터부; 상기 외부 전자기기의 동작 전력을 출력 가능하다고 식별된 에너지 저장 유닛을 선택적으로 연결하여 에너지 저장 유닛으로부터 출력된 방전 전력을 상기 외부 전자기기의 동작 전력으로 출력하는 제2셀렉터부; 및 방전 대상의 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀의 정보를 이용하여 상기 제1셀렉터부의 연결 동작을 제어하고, 방전 대상의 상기 에너지 저장 유닛을 식별하고, 식별된 에너지 저장 유닛의 정보를 이용하여 상기 제2셀렉터부의 연결 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery balancing system for reusing energy, the battery balancing system including a battery pack including a plurality of battery cells, The energy balancing system comprising: an energy storage unit including at least one energy storage unit; A first selector unit for selectively connecting discharge target cells among the plurality of battery cells to output a balancing discharge current output from the battery cell to a charge current of an energy storage unit to be charged; A second selector for selectively connecting an energy storage unit identified as capable of outputting the operating power of the external electronic device and outputting the discharge power output from the energy storage unit as the operating power of the external electronic device; And a controller for controlling the connection operation of the first selector unit using the information of the identified battery cell, identifying the energy storage unit to be discharged, and using the information of the identified energy storage unit And controlling the connection operation of the second selector unit.
본 발명에 있어서, 상기 배터리 밸런싱 시스템은, 상기 제1셀렉터부와 상기 에너지 저장 유닛 사이에 연결되고, 방전 밸런싱 대상이 되는 각각의 셀로부터 제1셀렉터부를 통해 출력된 충전 전류가 집합되어 흐르는 공통 방전 도선을 더 포함한다.In the present invention, the battery balancing system may further include: a common balancing unit that is connected between the first selector unit and the energy storage unit, for collecting charge currents output from each cell through the first selector unit, And further includes a lead wire.
여기서, 상기 배터리 밸런싱 시스템은, 제1셀렉터부와 각각의 에너지 저장 유닛 사이의 전기적 연결을 온 또는 오프시키는 스위치부; 및 각각의 에너지 저장 유닛의 전압 레벨을 측정하여 제어부로 출력하는 전압 측정부를 더 포함한다.Here, the battery balancing system may include: a switch unit for turning on / off an electrical connection between the first selector unit and each energy storage unit; And a voltage measurement unit for measuring the voltage level of each energy storage unit and outputting the measured voltage level to the control unit.
또한, 상기 제어부는, 상기 전압 레벨을 이용하여 만 충전된 에너지 저장 유닛을 식별하고, 식별된 에너지 저장 유닛의 스위치를 제어하여 공통 방전 도선과 식별된 에너지 저장 유닛 사이의 전기적 연결을 오프시킨다.In addition, the control unit identifies the charged energy storage unit using the voltage level, and controls the switch of the identified energy storage unit to turn off the electrical connection between the common discharge lead and the identified energy storage unit.
나아가, 상기 제어부는, 에너지 저장 유닛이 복수개일 경우, 스위치부를 제어하여 공통 방전 도선과 각각의 에너지 저장 유닛을 동시에 연결하거나 일정한 순서에 따라 선택적으로 연결한다.Further, when a plurality of energy storage units are provided, the control unit may control the switch unit to simultaneously connect the common discharge electric wire and each energy storage unit, or selectively connect them in a predetermined order.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 배터리 밸런싱 시스템은, 적어도 하나의 배터리 셀 단위로 구성되어 필요에 따라 밸런싱 방전 전류를 출력하는 배터리부; 및 개별 배터리 셀의 충전 상태를 감지하고 충 방전을 제어하는 배터리 관리부를 더 포함한다.According to an aspect of the present invention, the battery balancing system includes: a battery unit configured to be at least one battery cell unit and to output a balancing discharge current if necessary; And a battery management unit for sensing charge states of the individual battery cells and controlling charge and discharge.
바람직하게, 상기 제어부는, 배터리 관리부로부터 배터리의 밸런싱에 사용될 적어도 하나의 배터리 셀의 식별 정보, 방전 가능한 에너지, 순간 최대 전력 허용량, 배터리 출력 전압을 포함하는 상태 정보를 수신하면, 제1셀렉터부를 통해 해당 배터리 셀의 회선 연결을 제어한다.Preferably, the control unit receives status information including at least one battery cell identification information, dischargeable energy, instantaneous maximum power allowable amount, and battery output voltage to be used for battery balancing from the battery management unit, And controls the line connection of the corresponding battery cell.
여기서, 상기 제어부는, 각각의 에너지 저장 유닛이 만 충전 상태일 경우, 밸런싱 대상의 배터리 셀로부터 출력된 방전 전류가 방전 회로의 저항을 통해 흐르도록 제어한다.Here, the control unit controls the discharging currents output from the battery cells to be balanced to flow through the resistors of the discharging circuit when only the energy storage units are charged.
나아가, 상기 제어부는, 연결 포트에 연결된 외부 전자기기의 동작 전력 정보를 수신하면, 상기 전자기기로 동작 전력을 출력할 수 있는 적어도 하나의 에너지 저장 유닛을 선별하고, 선별된 에너지 저장 유닛으로부터 출력된 방전 전력이 외부 저장기기의 동작 전력으로 전달되도록 제어 신호를 제2셀렉터부로 출력한다.Further, when receiving the operating power information of the external electronic device connected to the connection port, the control unit selects at least one energy storage unit capable of outputting operating power from the electronic equipment, And outputs a control signal to the second selector so that the discharge electric power is transferred to the operation power of the external storage device.
여기서, 상기 제어부는, 접속된 외부 전자기기로부터 전자기기의 순간 최대 입력 전력 허용량 및 출력 전압을 포함하는 동작 전력 정보를 수신한다.Here, the control unit receives operating power information including an instantaneous maximum input power allowable amount and an output voltage of the electronic apparatus from the connected external electronic apparatus.
또한, 상기 제어부는, 전자기기가 접속되면, 각각의 에너지 저장 유닛의 충전 상태와 전자기기의 동작 전력 정보를 비교하고, 역전압방지 조건, 과충전방지 조건 및 전자기기의 동작 전력 범위 조건을 포함하는 안전 조건을 만족하는 경우, 제2셀렉터부를 통해 상기 에너지 저장 유닛의 회선 연결을 제어한다.When the electronic equipment is connected, the control unit compares the charging state of each energy storage unit with the operating power information of the electronic equipment, and determines whether or not the charging state of the electronic energy storage unit includes the reverse voltage prevention condition, And controls the line connection of the energy storage unit through the second selector unit when the safety condition is satisfied.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지를 재사용하는 배터리 밸런싱 방법은, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩에서 발생되는 밸런싱 방전 전류를 이용하여 연결 포트를 통해 접속된 외부 전자기기의 동작 전력으로 공급하는 배터리 밸런싱 방법에 있어서, (a)셀 밸런싱 대상이 되는 적어도 하나의 배터리 셀에 대한 상태 정보를 수신하는 배터리 식별 단계; (b)수신된 상태 정보를 이용하여 복수개의 에너지 저장 유닛 중에서 충전이 가능한 적어도 하나의 에너지 저장 유닛을 식별하는 저장 유닛 식별 단계; (c)상기 배터리 셀의 식별 정보와 상기 에너지 저장 유닛 식별 정보를 이용하여 식별된 배터리 셀로부터 출력되는 방전 전류가 상기 에너지 저장 유닛에 충전되도록 제어하는 에너지 저장 단계; (d)외부 전자기기가 접속되면, 상기 전자기기의 동작 전력 정보를 식별하는 전자기기 식별 단계; 및 (e)식별된 동작 전력 정보에 따라 상기 전자기기의 동작 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 에너지 저장 유닛을 선정하는 저장 유닛 선정 단계; (f)선정된 에너지 저장 유닛으로부터 출력된 방전 전력이 전자기기의 동작 전력으로 공급되도록 제어하는 에너지 공급 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery balancing method for reusing energy, the method comprising: calculating an operating power of an external electronic device connected through a connection port using a balancing discharge current generated in a battery pack including a plurality of battery cells; The method comprising: (a) a battery identification step of receiving status information on at least one battery cell to be subjected to cell balancing; (b) a storage unit identification step of identifying at least one energy storage unit chargeable among the plurality of energy storage units using the received status information; (c) an energy storing step of controlling the discharging current output from the battery cell identified using the identification information of the battery cell and the energy storage unit identification information to be charged in the energy storage unit; (d) an electronic device identification step of identifying the operating power information of the electronic device when the external electronic device is connected; And (e) selecting at least one energy storage unit capable of supplying operating power of the electronic device according to the identified operating power information; (f) an energy supply step of controlling the discharge power output from the selected energy storage unit to be supplied as the operating power of the electronic device.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리의 밸런싱 과정에서 소모되는 에너지를 저장하였다가 전자기기의 외부 접속이 감지되면, 전자기기로 저장된 에너지를 공급하여 밸런싱 과정에서 단순 소모되었던 에너지의 재사용 효과가 있다.According to an aspect of the present invention, energy consumed in the balancing process of a battery is stored, and when the external connection of the electronic device is detected, the energy stored in the electronic device is supplied to reuse the energy that was consumed in the balancing process.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 자동차에는 다양한 전력을 갖는 전자기기가 접속될 수 있는데, 전자기기가 접속될 때마다 당해 전자기기로부터 식별된 고유한 동작 전력에 맞는 에너지를 선택적으로 공급함으로써 다양한 전자기기를 편리하게 충전할 수 있다.According to another aspect of the present invention, an electronic apparatus having various electric powers can be connected to an automobile, and each time an electronic apparatus is connected, by selectively supplying energy corresponding to a unique operating power identified from the electronic apparatus, Can be conveniently charged.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 방법의 개략적인 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention below, And should not be construed as interpretation.
1 is a schematic block diagram of a battery balancing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic circuit diagram of a battery balancing system according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic flowchart of a battery balancing method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 시스템(1)의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 밸런싱 시스템(1)은 에너지의 충방전을 수행하는 배터리부(2), 배터리부(2)의 충방전을 제어하는 배터리 관리부(3) 및 배터리의 셀 밸런싱 과정에서 배터리부(2)로부터 방전되는 전기 에너지를 저장하였다가 연결 포트(5)에 외부 전자기기(6)가 접속되면 전자기기(6)로부터 식별된 전력 정보에 맞는 동작 전력을 선택적으로 공급하는 전자기기 관리부(4)를 포함하여 구성된다.1, a
상기 배터리부(2)는 적어도 하나의 배터리 셀로 구성되는 배터리 집합체이다. 즉, 상기 배터리부(2)는 복수개의 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈, 복수개의 배터리 모듈로 구성된 배터리 팩 등과 같은 배터리의 집합체로 이해될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 상기 배터리부(2)를 구성하는 각 집합 단위를 배터리 셀로 명명하기로 한다. 상기 배터리부(2)는 충, 방전을 수행하는 과정에서 개별 배터리 셀간에 충전 상태(SOC: State Of Charge)의 편차가 발생되면 방전 방식의 셀 밸런싱이 수행됨으로써 충전 상태가 상대적으로 높은 배터리 셀의 방전을 통해 방전 전류를 출력한다.The battery unit 2 is a battery assembly composed of at least one battery cell. That is, the battery unit 2 can be understood as a collection of batteries such as a battery module composed of a plurality of battery cells, a battery pack composed of a plurality of battery modules, and the like. Hereinafter, for convenience of explanation, each set unit constituting the battery unit 2 will be referred to as a battery cell. When a state of charge (SOC) variation occurs between the individual battery cells in the process of charging and discharging the battery unit 2, the cell balancing of the discharging cell is performed, And discharging current is outputted through discharging.
상기 배터리 관리부(3)는 배터리부(2)의 충전과 방전, 배터리부(2)의 전기적 상태 및 온도에 대한 모니터링, 배터리 셀 단위의 보호 동작, 셀 밸런싱 동작 등을 전반적으로 제어한다.The
상기 배터리 관리부(3)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 BMS(Battery Management System)라는 이름으로 알려진 배터리 관리 장치에 대응될 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 배터리 관리부(3)는 배터리부(2)의 충전과 방전이 이루어지는 동안 선택적으로 배터리 셀의 밸런싱 동작을 제어한다. 즉, 상기 배터리 관리부(3)는 배터리부(2)의 충전 또는 방전 과정에서 배터리부(2)와 전기적으로 커플링된 전압 검출 회로, 온도 검출 회로, 전류 검출 회로 등을 이용하여 배터리부(2)에 포함된 각 배터리 셀의 충전 상태를 모니터링한다. 배터리의 각종 전기 화학적 물성을 모니터하여 셀의 충전 상태를 추정하는 기술은 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 배터리 관리부(3)는 모니터링된 각 배터리 셀의 충전 상태를 서로 비교하고 배터리 셀간에 한계 이상의 충전 상태 격차가 생긴 것을 감지하면, 충전 상태가 높은 배터리 셀의 에너지를 방전시킴으로써 배터리 셀들 간에 생긴 충전 상태의 격차를 줄인다.The
한편, 종래의 배터리 셀 밸런싱에 있어서는, 상기 배터리 관리부(3)가 충전 상태가 상대적으로 높은 배터리 셀의 에너지를 저항을 통해 방전시켜 단순히 에너지를 소모시켰다.On the other hand, in the conventional battery cell balancing, the
반면에, 본 발명에서는 전자기기 관리부(4)를 배터리 관리부(3)와 결합시킴으로써, 상기 전자기기 관리부(4)가 저항을 통해 소모될 에너지를 연결 포트(5)를 통해 접속되는 전자기기(6)의 동작 에너지로 공급하여 에너지를 재사용하는데 특징이 있다.In the present invention, by combining the electronic
구체적으로, 상기 전자기기 관리부(4)는 EDMU(Electric Device Management Unit)로서 배터리 셀의 밸런싱 과정에서 배터리부(2)로부터 출력되는 방전 전류를 입력받아 용량이 다른 에너지 저장 유닛(421)에 저장한다. 그리고 상기 전자기기 관리부(4)는 연결 포트(5)를 통해 전자기기(6)가 접속된 것이 감지되면, 당해 전자기기(6)에 적합한 동작 전력의 출력이 가능한 에너지 저장 유닛(421)을 식별하고 해당 에너지 저장 유닛(421)에 저장된 전력을 이용하여 전자기기(6)의 동작 전력으로 공급한다.Specifically, the electronic
여기서, 상기 전자기기(6)는 내부에 충방전이 가능한 적어도 하나의 배터리를 구비한다. 상기 전자기기(6)는 전자기기 관리부(4)를 통해 공급된 동작 전력을 이용하여 배터리를 충전하고 전자기기(6)의 고유한 동작을 수행할 수 있다. 또한, 전자기기(6)의 개별 배터리는 고유한 동작 전압의 대역을 갖는다. 예를 들면, 휴대용 카세트, 어학기 등의 소형 전자 기기는 3V 정도의 동작 전압 대역을 가질 수 있다. 아이폰, 아이패드와 같은 휴대용 멀티미디어 기기, 통신 기기 등은 5V 정도의 동작 전압 대역을 가질 수 있다. 또한, 내비게이션, 블랙박스, PMP, 노트북 등은 12V 정도의 동작 전압 대역을 가질 수 있다. Here, the
한편, 전기 자동차의 경우, 대시 보드에 구비된 시거잭 포트, USB 포트 등의 외부 연결 포트(5)를 통해 다양한 동작 전압 대역을 갖는 전자기기(6)가 접속될 수 있다. 여기서, 상기 전자기기 관리부(4)는 연결 포트(5)를 통해 전자기기(6)가 접속된 것을 감지하면 당해 전자기기(6)의 사용 전압 및 전류 등의 동작 전력 정보를 식별하고 연결 포트(5)를 통해 그에 맞는 전력을 공급한다. 이로써, 본 발명에서는 임의의 전자기기(6)가 고유의 전력 변환 어댑터 없이 전기 자동차의 연결 포트(5)에 접속되더라도 상기 전자기기(6)의 충전 또는 동작에 필요한 전력을 공급할 수 있게 된다.On the other hand, in the case of an electric vehicle, an
바람직하게, 상기 전자기기 관리부(4)는, 제1셀렉터부(41), 에너지 저장부(42), 제2셀렉터부(43) 및 제어부(46)를 포함한다. 그리고 상기 에너지 저장부(42)는 용량과 출력 특성이 서로 다른 다수의 에너지 저장 유닛(421)을 포함한다.The electronic
상기 제1셀렉터부(41)는 배터리 셀의 밸런싱 과정에서 배터리부(2)로부터 출력되는 방전 전류가 에너지 저장 유닛(421)에 충전 전력으로 공급될 수 있도록 회선 연결을 선택적으로 스위칭한다. 상기 제어부(46)는 제1셀렉터부(41)를 제어하여 배터리부(2)로부터 출력되는 방전 전류가 어느 하나의 에너지 저장 유닛(421)으로 흐를 수 있도록 회선 연결을 제어한다. 또한, 상기 제어부(46)는 연결 포트(5)를 통한 전자기기(6)의 접속을 감지하여 전자기기(6)의 동작 전력에 적합한 에너지 저장 유닛(421)을 식별한다. 그러면, 상기 제어부(46)는 제2셀렉터부(43)를 제어하여 식별된 에너지 저장 유닛(421)에 저장된 전력이 전자기기(6)의 동작 전력으로 공급될 수 있도록 회선 연결을 제어한다.The
보다 구체적으로, 상기 제1셀렉터부(41)는 제어부(46)로부터 제어신호를 수신하고, 제어신호에 따라 방전 대상이 되는 적어도 하나의 배터리 셀의 회선을 선택적으로 연결한다. 그러면, 연결된 밸런싱 대상의 배터리 셀로부터 출력된 방전 전류는 제1셀렉터부(41)를 통해 충전 전류로 출력되어 에너지 저장 유닛(421)에 저장된다.More specifically, the
상기 에너지 저장부(42)는 각각의 전력 용량별로 구분되는 복수개 에너지 저장 유닛(421)으로 구성된다. 상기 에너지 저장 유닛(421)의 예를 들면, 캐패시터, 배터리 등이 될 수 있으며 에너지 재사용을 위해 충방전이 가능하기만 하면 그 종류에 특별한 제안이 없다. 각각의 에너지 저장 유닛(421)은 제어부(46)의 제어에 의해 선택되고, 선택된 에너지 저장 유닛(421)은 제1셀렉터부(41)를 통해 출력되는 충전 전류의 저장이 인가된다.The
상기 제2셀렉터부(43)는 전자기기(6)의 연결 포트(5) 접속이 감지됨에 따라 제어부(46)로부터 제어신호를 수신하고, 제어신호에 따라 전자기기(6)로부터 식별된 동작 전력에 대응하는 방전 전력을 출력할 수 있는 적어도 하나의 에너지 저장 유닛(421)의 회선 연결을 선택적으로 스위칭한다. 그러면, 연결된 에너지 저장 유닛(421)으로부터 출력된 방전 전력은 제2셀렉터부(43)를 통해 전자기기(6)의 동작 전력으로 공급된다.The
여기서, 상기 전자기기 관리부(4)는 스위치부(44)를 더 포함할 수 있다. 상기 스위치부(44)는 제1셀렉터부(41)와 각각의 에너지 저장 유닛(421)을 전기적으로 연결하는 스위치 소자로 구성될 수 있다. 상기 스위치부(44)는 제어부(46)의 제어 신호에 따라 각각의 에너지 저장 유닛(421)에 제1셀렉터부(41)를 통해 출력되는 충전 전류가 충전될 수 있도록 스위치 온 동작을 수행한다.Here, the electronic
또한, 상기 전자기기 관리부(4)는 전압 측정부(45)를 더 포함할 수 있다. 상기 전압 측정부(45)는 각각의 에너지 저장 유닛(421)의 전압 레벨을 측정하여 제어부(46) 측으로 개별 에너지 저장 유닛(421)의 식별 번호와 전압 레벨을 나타내는 신호를 출력한다. 그러면, 상기 제어부(46)는 수신된 개별 에너지 저장 유닛(421)의 전압 레벨을 이용하여 밸런싱 방전 전류를 충전할 수 있는 에너지 저장 유닛(431)을 선별할 수 있다.In addition, the electronic
상기 제어부(46)는 배터리 관리부(3)로부터 배터리부(2)에 포함된 셀들 중 셀 밸런싱 대상이 되는 적어도 하나 이상의 배터리 셀에 대한 상태 정보를 수신한다. 여기서, 상기 상태 정보는 배터리 셀에 대한 식별 정보, 방전 가능한 에너지, 순간 최대 방전 전력 허용량, 배터리 출력 전압을 포함한다. 그러면, 상기 제어부(46)는 제1셀렉터부(41)로 제어신호를 출력하여 밸런싱 대상으로 식별된 배터리 셀로부터 출력된 방전 전류가 제1셀렉터부(41)를 통해 에너지 저장 유닛(42)의 충전 전류로 출력되게 한다.The
또한, 상기 제어부(46)는 전압 측정부(45)로부터 각각의 에너지 저장 유닛(421)의 상태 정보를 수신한다. 상기 상태 정보는 에너지 저장 유닛(421)의 전압 레벨을 포함한다. 그러면, 상기 제어부(46)는 수신된 상태 정보를 이용하여 충전이 가능한 에너지 저장 유닛(421)을 식별한다. 상기 제어부(46)는 식별된 해당 에너지 저장 유닛(421)에 제1셀렉터부(41)를 통해 출력된 충전 전류가 충전될 수 있도록 스위치부(44)에 스위치 온 동작을 지시한다. 이로써, 상기 제어부(46)는 제1셀렉터부(41)와 스위치부(44)를 제어하여 배터리부(2)로부터 출력된 방전 전류를 선별된 각각의 에너지 저장 유닛(421)에 충전할 수 있다.In addition, the
한편, 전자기기(6)가 연결 포트(5)를 통해 전자기기 관리부(4)에 접속되면, 제어부(46)가 전자기기(6)로부터 동작 전력 정보를 수신하는 것에 의해 전자기기(6)의 접속을 감지한다. 상기 전력 정보는 전자기기(6)의 동작 에너지, 순간 최대 입력 전력 허용량 또는 충전 전압을 포함한다. 상기 제어부(46)는 수신된 동작 전력 정보를 이용하여 전자기기(6)의 동작 전력을 공급할 수 있는 에너지 저장 유닛(421)을 선별한다. 그런 다음, 제어부(46)는 제2셀렉터부(43)로 제어 신호를 출력함으로써 제2셀렉터부(43)가 회선 연결을 통해 선별된 해당 에너지 저장 유닛(421)이 방전 동작을 할 수 있는 상태가 되게 한다. 그러면, 회선 연결된 에너지 저장 유닛(421)으로부터 전력이 방전되며 방전된 전력은 제2셀렉터부(43)를 통해 전자기기(6)의 충전 전력으로 공급된다.On the other hand, when the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 시스템(1)의 개략적인 회로도이다.2 is a schematic circuit diagram of a
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리부(2)는 복수개 배터리 셀(21)의 집합체인 배터리 팩 단위로 구성될 수 있다. 배터리 관리부(3)는 개별 배터리 셀(21)로부터 감지된 전기 화학적 상태 정보를 모니터하면서 충전과 방전을 제어한다. 여기서, 상기 배터리 관리부(3)가 각각의 배터리 셀(21)에 대한 충전 상태가 임계 수준 이상의 편차를 보인다는 것을 감지하면, 밸런싱 대상이 되는 각각의 배터리 셀(21)마다 구비된 스위치(31)를 제어하여 방전 회로를 온 상태로 연결함으로써 방전 방식에 의한 셀 밸런싱을 수행하게 된다.As shown in FIG. 2, the battery unit 2 may be constituted by a battery pack unit, which is an aggregate of a plurality of
이때, 제어부(46)는 배터리 관리부(3)로부터 밸런싱 대상의 배터리 셀(21)에 대한 상태 정보를 수신한다. 상기 제어부(46)는 수신된 상태 정보로부터 식별된 밸런싱 대상의 배터리 셀(21) 정보를 이용하여 제1셀렉터부(41)로 당해 배터리 셀(21)과의 회선을 선택적으로 연결하라는 제어 신호를 출력한다. 제1셀렉터부(41)는 출력된 제어 신호에 따라 내부 스위칭 회로 소자를 이용하여 당해 배터리 셀(21)의 회선을 선택적으로 연결한다. 그러면, 밸런싱 대상의 배터리 셀(21)로부터 출력된 방전 전류의 대부분은 저항이 상대적으로 작은 제1셀렉터부(41)를 통해 흐르게 된다.At this time, the
또한, 상기 제어부(46)는 전압 측정부(45)로부터 출력된 각각의 에너지 저장 유닛(421)의 전압 레벨을 이용하여 충전 상태를 파악한다. 상기 제어부(46)는 파악된 개별 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태를 이용하여 충전이 가능한 에너지 저장 유닛(421)을 선별한다. 그리고 제어부(46)는 제1셀렉터부(41)를 통해 출력되는 충전 전류가 선별된 에너지 저장 유닛(421)으로 유입될 수 있도록 대응하는 스위치(441)를 제어하여 온 상태로 연결한다.In addition, the
여기서, 상기 제1셀렉터부(41)와 상기 에너지 저장 유닛(421)의 사이는 공통 방전 도선(47)에 의해 연결될 수 있다. 상기 공통 방전 도선(47)에서는 제1셀렉터부(41)를 통해 출력된 충전 전류가 집합되어 흐른다Here, the
또한, 제어부(46)가 제1셀렉터부(41)를 제어하여 각각의 에너지 저장 유닛(421)을 충전할 때, 상기 제어부(46)는 스위치(441)를 제어하여 공통 방전 도선(47)과 각각의 에너지 저장 유닛(421)을 동시에 연결하거나 일정한 순서에 따라 선택적으로 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 제어부(46)는 접속된 전자기기(6)로 전력을 공급 중인 에너지 저장 유닛(421)을 식별하고 해당 스위치(441)를 온 상태로 우선적으로 연결하여 우선 충전을 시행할 수 있다. 또는 상기 제어부(46)가 충전 상태가 낮은 순으로 에너지 저장 유닛(441)을 선별하고 해당 스위치(441)를 순서적으로 연결하여 충전을 시행할 수도 있다. 이외에도 다양한 충전 순서의 선별 기준이 있을 수 있음은 물론이다.When the
이후, 전자기기(6)가 연결 포트(5)를 통해 접속되면, 제어부(46)는 접속된 전자기기(6)의 다양한 전기적 특성값, 즉 동작 전력의 상한, 전자기기(6)에 내장된 배터리의 충전 상태 등을 식별한다. 전자기기(6)의 전기적 특성값을 식별하는 기술은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상적으로 알려진 방식이 다양하게 사용될 수 있다. 일 예로, 제어부(46)는 연결 포트(5)를 통해 전자기기(6)로부터 전기적 특성값과 관련된 정보를 수신할 수 있다. 전자기기(6)의 전기적 특성값이 식별되면, 제어부(46)는 전자기기(6)의 동작 전력을 출력할 수 있는 적어도 하나 이상의 에너지 저장 유닛(421)을 식별한다. 도 3에서는 설명의 편의상 3개의 서로 다른 레벨의 전력을 출력할 수 있는 에너지 저장 유닛(421)을 도시하였으나 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다.Thereafter, when the
그런 다음, 제어부(46)는 식별된 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태와 전자기기(6)의 전기적 특성값을 비교하여 소정의 안전 조건이 충족되는지 판단한다. 여기서, 상기 안전 조건은, 에너지 저장 유닛(421)의 전압이 전자기기(6)의 배터리 전압보다 큰 지 여부, 전자기기(6)의 배터리 전압이 과전압 레벨 미만인지 여부, 에너지 저장 유닛(421)으로부터 출력될 수 있는 동작 전력이 전자기기(6)의 입력 전력 범위 내에 있는지 여부 등을 포함한다. 안전 조건이 충족된다고 판단되면, 제어부(46)는 제2셀렉터부(43)를 제어하여 식별된 에너지 저장 유닛(421)과 전자기기(6)를 연결하여 전자기기(6)에서 필요로 하는 동작 전력을 전자기기(6) 측으로 인가한다. 또한, 동작 전력이 전자기기(6)로 인가되는 동안, 제어부(46)는 전압 측정부(45)를 이용하여 해당 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태를 주기적으로 모니터한다. 모니터링 과정에서 충전 상태가 전력 전달이 이루어지기 어려운 수준까지 도달되면, 제어부(46)는 제2셀렉터부(43)를 제어하여 에너지 저장 유닛(421)과 전자기기(6)의 전기적 연결을 해제한다.Then, the
여기서, 제어부(46)는 전자기기(6)의 동작 전력을 출력할 수 있는 다수의 에너지 저장 유닛(421)을 선택할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(46)는 충전 상태가 높은 에너지 저장 유닛(421)을 우선적으로 선택하여 전자기기(6)에 동작 전력을 전달하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제어부(46)는 전력 전달이 이루어지는 과정에서 전압 측정부(45)를 이용하여 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태 수준이 전력 전달이 어려운 수준으로 저하되었음을 감지할 수 있다. 그러면, 상기 제어부(46)는 제2셀렉터부(43)를 제어하여 전자기기(6)에서 필요로 하는 동작 전력의 제공이 가능한 다른 에너지 저장 유닛(421)과 전자기기(6)를 전기적으로 연결함으로써 전력 전달이 지속적으로 이루어지게 할 수 있다. 이 경우에도, 다른 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태 또한 한계 이상으로 저하되면 전력 전달이 차단되고 대체 가능한 타 에너지 저장 유닛(421)으로 대체될 수 있음은 물론이다.Here, the
전자기기(6) 측으로 인가된 동작 전력은 전자기기(6)의 배터리 충전 및 전자기기(6)의 구동을 위해 사용될 수 있다. 전자기기(6)는 일반적으로 배터리가 만 충전되면 충전 전류의 흐름을 차단하는 기능을 자체적으로 가진다. 따라서 식별된 에너지 저장 유닛(421)으로부터 전자기기(6) 측으로의 전력 전달은 전자기기(6)의 배터리가 만 충전되는 시점이 되면 자동으로 중단될 수 있다.The operating power applied to the
한편, 상기 제어부(46)는 전압 측정부(45)로부터 측정된 전체 에너지 저장 유닛(421)의 전압 레벨을 만 충전 상태로 판단할 수 있다. 이때, 상기 제어부(46)는 배터리 셀(21)로부터 출력된 방전 전류가 저항(32)을 통해 흐르도록 제어하여 기존과 같은 배터리 셀 밸런싱이 수행되도록 한다. 예를 들면, 상기 제어부(46)는 제1셀렉터부(41)로 제어 신호를 출력하고, 제1셀렉터부(41)를 통해 배터리 셀(21)로부터 출력된 방전 전류가 흐르는 회선의 연결을 오프 상태로 차단한다. 그러면, 해당 배터리 셀(21)로부터 출력된 방전 전류는 방전 회로에 포함된 저항(32)을 통해 흐르면서 통상적인 셀 밸런싱에서처럼 주울 열에 의해 에너지가 소모된다.Meanwhile, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 밸런싱 방법의 개략적인 순서도이다.3 is a schematic flowchart of a battery balancing method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 에너지를 재사용하는 배터리 밸런싱 방법은 전술한 배터리 밸런싱 시스템(1)의 동작을 통하여 바람직하게 실현될 수 있다. The battery balancing method for reusing energy according to an embodiment of the present invention can be preferably realized through the operation of the
먼저, 배터리 관리부(3)는 각각의 배터리 셀(21)의 충방전을 제어하는 과정에서 셀 밸런싱의 개시에 부합하는 충전 용량의 편차를 감지한다. 상기 배터리 관리부(3)는 각 셀의 충전 상태를 균일화하기 위해 에너지가 방전될 적어도 하나의 배터리 셀(21)의 정보를 전자기기 관리부(4)의 제어부(46)로 출력한다. 그러면, 상기 제어부(46)는 배터리 관리부(3)로부터 배터리 셀(21) 정보를 수신하여 밸런싱 대상이 되는 배터리 셀(21)을 식별한다(S11).First, the
밸런싱 대상의 배터리가 식별되면, 상기 제어부(46)는 전압 측정부(45)를 통해 각각의 에너지 저장 유닛(421)을 상대로 수집된 충전 상태 정보를 이용하여 배터리의 셀 밸런싱에 의해 소모되는 방전 전류로 충전될 적어도 하나의 에너지 저장 유닛(421)을 식별한다(S12).When the batteries to be balanced are identified, the
여기서, 상기 제어부(46)는 전압 측정부(45)가 감지한 각각의 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태를 수신한다. 그러면, 상기 제어부(46)는 정해진 선별 기준에 따라서 복수개 에너지 저장 유닛(421) 중에서 우선적으로 충전될 에너지 저장 유닛(421)을 식별할 수 있다.Here, the
충전 가능한 에너지 저장 유닛(421)이 식별되면, 상기 제어부(46)는 제1셀렉터부(41)와 스위치(441)를 제어하여 배터리 셀(21)로부터 출력된 방전 전류를 제1셀렉터부(41)를 통해 충전 전류로 출력함으로써 식별된 에너지 저장 유닛(421)을 충전한다(S13).The
여기서, 제1셀렉터부(41)는 제어부(46)로부터 수신된 제어 신호에 따라 식별된 배터리 셀(21)의 회선을 선택적으로 연결한다. 또한, 식별된 에너지 저장 유닛(421)의 스위치(441)는 제어부(46)로부터 제어 신호를 인가받고 회선을 온 상태로 연결한다. 회선 연결에 의해 제1셀렉터부(41)로부터 출력된 충전 전류는 공통 방전 도선(47)을 통해 스위치(441)로 연결된 에너지 저장 유닛(421)에 전달된다. 이로써 에너지 저장 유닛(441)은 배터리의 셀 밸런싱 과정에서 방전되는 에너지를 재사용하여 충전된다.Here, the
만약, 상기 제어부(46)가 전압 측정부(45)를 통해 전체 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태를 만 충전 상태로 판단하면, 제어부(46)는 통상적인 셀 밸런싱에서와 같이 배터리 셀(21)로부터 출력되는 방전 전류가 방전 회로의 저항(32)을 통해 흐르도록 함으로써 전기 에너지가 열 에너지로 소모되도록 제어한다(S131).If the
에너지 저장 유닛(421)에 전력이 충전된 이후, 연결 포트(5)에 전자기기(6)가 접속되면, 제어부(46)는 전자기기(6)로부터 동작 전력 정보를 수신하는 것으로 전자기기(6)의 접속을 감지하고, 수신된 동작 전력 정보를 이용하여 전자기기(6)의 동작 전력을 식별한다(S14).When the
전자기기(6)의 접속이 감지되면, 제어부(46)는 복수개 에너지 저장 유닛(421) 중에서 식별된 동작 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 에너지 저장 유닛(421)을 선별한다(S15).When the connection of the
에너지 저장 유닛(421)이 선별되면, 제어부(46)는 제2셀렉터부(43)를 제어하여 선별된 에너지 저장 유닛(421)에 충전된 전력이 전자기기(6)의 동작 전력으로서 출력되게 한다. 이후 전자기기(6)는 공급된 전력을 사용하여 내부 배터리를 충전하기도 하고 사용자의 기기 조작에 따라 해당하는 동작을 수행한다.When the
여기서, 제어부(46)는 선정된 에너지 저장 유닛(421)의 충전 상태와 전자기기(6)의 전력 정보를 비교하여 소정의 안전 조건이 충족되는지 판단할 수 있다. 상기 제어부(46)가 역전압 방지 조건, 과충전 방지 조건 및 전자기기(6)의 동작 전력 범위 조건 등을 포함하는 상기 안전 조건을 만족한다고 판단하면, 전자기기(6)로의 에너지 공급을 인가하는 제어 신호를 제2셀렉터부(43)로 출력한다. 그러면, 제2셀렉터부(43)는 제어 신호에 의해 방전 대상이 되는 에너지 저장 유닛(421)의 회선을 선택적으로 연결하여 전자기기(6)로의 동작 전력 공급을 개시한다.Here, the
상술한 실시예에서, "~부"라는 용어는 배터리 밸런싱 시스템(1)의 하드웨어적 구분을 의미하는 용어로 사용된 것이 아니다. 따라서 복수의 구성부가 하나의 구성부로 통합될 수도 있고, 하나의 구성부가 복수의 구성부로 분할될 수도 있다. 또한, 구성부는 하드웨어 구성부를 의미할 수도 있지만, 소프트웨어의 구성부를 의미할 수도 있다. 따라서 본 발명은 "~부"라는 용어에 의해 특별히 한정되지 않음을 이해하여야 할 것이다.In the above-described embodiment, the term "part" is not used as a term meaning a hardware division of the
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the scope.
1 : 배터리 밸런싱 시스템 2 : 배터리부
3 : 배터리 관리부 4 : 전자기기 관리부
41 : 제1셀렉터부 42 : 에너지 저장부
43 : 제2셀렉터부 44 : 스위치부
45 : 전압 측정부 46 : 제어부1: Battery balancing system 2: Battery part
3: Battery management unit 4: Electronic equipment management unit
41: first selector unit 42: energy storage unit
43: second selector unit 44: switch unit
45: voltage measuring unit 46:
Claims (18)
하나 이상의 에너지 저장 유닛을 포함하는 에너지 저장부;
상기 다수의 배터리 셀 중 방전 대상 셀을 선택적으로 연결하여 배터리 셀로부터 출력된 밸런싱 방전 전류를 충전 대상의 에너지 저장 유닛의 충전 전류로 출력하는 제1셀렉터부;
상기 외부 전자기기의 동작 전력을 출력 가능하다고 식별된 에너지 저장 유닛을 선택적으로 연결하여 에너지 저장 유닛으로부터 출력된 방전 전력을 상기 외부 전자기기의 동작 전력으로 출력하는 제2셀렉터부; 및
방전 대상의 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀의 정보를 이용하여 상기 제1셀렉터부의 연결 동작을 제어하고, 방전 대상의 상기 에너지 저장 유닛을 식별하고, 식별된 에너지 저장 유닛의 정보를 이용하여 상기 제2셀렉터부의 연결 동작을 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.1. A battery balancing system capable of supplying power to an external electronic device connected through a connection port using a balancing discharge current generated in a battery pack including a plurality of battery cells,
An energy storage unit including at least one energy storage unit;
A first selector unit for selectively connecting discharge target cells among the plurality of battery cells to output a balancing discharge current output from the battery cell to a charge current of an energy storage unit to be charged;
A second selector for selectively connecting an energy storage unit identified as capable of outputting the operating power of the external electronic device and outputting the discharge power output from the energy storage unit as the operating power of the external electronic device; And
A battery cell to be discharged is identified, the connection operation of the first selector unit is controlled using the information of the identified battery cell, the energy storage unit to be discharged is identified, and the information of the identified energy storage unit A control unit for controlling a connection operation of the second selector unit
And a battery balancing system.
상기 제1셀렉터부와 상기 에너지 저장 유닛 사이에 연결되고, 방전 밸런싱 대상이 되는 각각의 셀로부터 제1셀렉터부를 통해 출력된 충전 전류가 집합되어 흐르는 공통 방전 도선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a common discharge conductor connected between the first selector unit and the energy storage unit and collectively flowing charge currents output from each cell through the first selector unit to be subjected to discharge balancing, system.
제1셀렉터부와 각각의 에너지 저장 유닛 사이의 전기적 연결을 온 또는 오프시키는 스위치부; 및
각각의 에너지 저장 유닛의 전압 레벨을 측정하여 제어부로 출력하는 전압 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
A switch unit for turning on / off an electrical connection between the first selector unit and each energy storage unit; And
And a voltage measuring unit for measuring a voltage level of each energy storage unit and outputting the measured voltage level to the control unit.
상기 제어부는,
상기 전압 레벨을 이용하여 만 충전된 에너지 저장 유닛을 식별하고, 식별된 에너지 저장 유닛의 스위치를 제어하여 공통 방전 도선과 식별된 에너지 저장 유닛 사이의 전기적 연결을 오프시키는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.The method of claim 3,
Wherein,
Identifies the charged energy storage unit only using the voltage level, and controls the switch of the identified energy storage unit to turn off the electrical connection between the common discharge conductor and the identified energy storage unit.
상기 제어부는,
에너지 저장 유닛이 복수개일 경우, 스위치부를 제어하여 공통 방전 도선과 각각의 에너지 저장 유닛을 동시에 연결하거나 일정한 순서에 따라 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.The method of claim 3,
Wherein,
Wherein when a plurality of energy storage units are provided, the switch unit is controlled so that the common discharge electric wire and each energy storage unit are simultaneously connected or selectively connected in a predetermined order.
적어도 하나의 배터리 셀 단위로 구성되어 밸런싱 방전 전류를 출력하는 배터리부; 및
개별 배터리 셀의 충전 상태를 감지하고 충 방전을 제어하는 배터리 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.The method according to claim 1,
A battery unit configured by at least one battery cell unit and outputting a balancing discharge current; And
Further comprising a battery management unit for sensing charge states of individual battery cells and controlling charge and discharge.
상기 제어부는,
배터리 관리부로부터 배터리의 밸런싱에 사용될 적어도 하나의 배터리 셀의 식별 정보, 방전 가능한 에너지, 순간 최대 전력 허용량 또는 배터리 출력 전압을 포함하는 상태 정보를 수신하면, 제1셀렉터부를 통해 해당 배터리 셀의 회선 연결을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.7. The method according to claim 1 or 6,
Wherein,
Upon receipt of status information including at least one battery cell identification information, dischargeable energy, instantaneous maximum power allowable amount, or battery output voltage to be used for balancing the battery from the battery management unit, the line connection of the battery cell through the first selector unit Wherein the battery balancing system is a battery balancing system.
상기 제어부는,
각각의 에너지 저장 유닛이 만 충전 상태일 경우, 밸런싱 대상의 배터리 셀로부터 출력된 상기 밸런싱 방전 전류가 방전 회로의 저항을 통해 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.7. The method according to claim 1 or 6,
Wherein,
And controls the balancing discharge current output from the battery cell to be balanced to flow through the resistor of the discharge circuit when each of the energy storage units is in a fully charged state.
상기 제어부는,
연결 포트에 연결된 상기 외부 전자기기의 동작 전력 정보를 수신하면, 상기 외부 전자기기로 동작 전력을 출력할 수 있는 적어도 하나의 에너지 저장 유닛을 선별하고, 선별된 에너지 저장 유닛으로부터 출력된 방전 전력이 상기 외부 전자기기의 동작 전력으로 전달되도록 제어 신호를 제2셀렉터부로 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.7. The method according to claim 1 or 6,
Wherein,
Wherein the control unit selects at least one energy storage unit capable of outputting operating power from the external electronic device when the operating power information of the external electronic equipment connected to the connection port is received, And outputs a control signal to the second selector unit to be transmitted as the operating power of the external electronic device.
상기 제어부는,
접속된 상기 외부 전자기기로부터 순간 최대 입력 전력 허용량 및 출력 전압을 포함하는 동작 전력 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.10. The method of claim 9,
Wherein,
And receives operating power information including an instantaneous maximum input power allowable amount and an output voltage from the connected external electronic device.
상기 제어부는,
상기 외부 전자기기가 접속되면, 각각의 에너지 저장 유닛의 충전 상태와 상기 외부 전자기기의 동작 전력 정보를 비교하고, 역전압방지 조건, 과충전방지 조건 및 상기 외부 전자기기의 동작 전력 범위 조건을 포함하는 안전 조건을 만족하는 경우, 제2셀렉터부를 통해 상기 에너지 저장 유닛의 회선 연결을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 시스템.10. The method of claim 9,
Wherein,
And comparing the charged state of each of the energy storage units with the operating power information of the external electronic device when the external electronic equipment is connected, And controls the line connection of the energy storage unit through the second selector unit when the safety condition is satisfied.
(a)셀 밸런싱 대상이 되는 적어도 하나의 배터리 셀에 대한 상태 정보를 수신하는 배터리 셀 식별 단계;
(b)수신된 상태 정보를 이용하여 복수개의 에너지 저장 유닛 중에서 충전이 가능한 적어도 하나의 에너지 저장 유닛을 식별하는 저장 유닛 식별 단계;
(c)상기 배터리 셀의 식별 정보와 상기 에너지 저장 유닛 식별 정보를 이용하여 식별된 배터리 셀로부터 출력되는 밸런싱 방전 전류가 상기 에너지 저장 유닛에 충전되도록 제어하는 에너지 저장 단계;
(d)상기 외부 전자기기가 접속되면, 상기 외부 전자기기의 동작 전력 정보를 식별하는 외부 전자기기 식별 단계; 및
(e)식별된 동작 전력 정보에 따라 상기 외부 전자기기의 동작 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 에너지 저장 유닛을 선정하는 저장 유닛 선정 단계;
(f)선정된 에너지 저장 유닛으로부터 출력된 방전 전력이 상기 외부 전자기기의 동작 전력으로 공급되도록 제어하는 에너지 공급 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 방법.A battery balancing method for supplying power to an external electronic device connected through a connection port using a balancing discharge current generated in a battery pack including a plurality of battery cells,
(a) a battery cell identification step of receiving status information on at least one battery cell to be subjected to cell balancing;
(b) a storage unit identification step of identifying at least one energy storage unit chargeable among the plurality of energy storage units using the received status information;
(c) an energy storage step of controlling the balancing discharge current output from the battery cell identified using the identification information of the battery cell and the energy storage unit identification information to be charged in the energy storage unit;
(d) an external electronic device identification step of identifying the operating power information of the external electronic device when the external electronic device is connected; And
(e) selecting at least one energy storage unit capable of supplying operating power of the external electronic device according to the identified operating power information;
(f) an energy supply step of controlling the discharge power output from the selected energy storage unit to be supplied as operating power of the external electronic device
Wherein the battery balancing method comprises:
상기 단계(a)는,
배터리 관리부로부터 상기 밸런싱 방전 전류가 출력될 배터리 셀의 식별 정보, 방전 가능한 에너지, 순간 최대 전력 허용량, 또는 배터리 출력 전압을 포함하는 상태 정보를 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 방법.13. The method of claim 12,
The step (a)
Wherein the receiving step receives the status information including the identification information of the battery cell to which the balancing discharge current is to be output, the dischargeable energy, the instantaneous maximum power allowable amount, or the battery output voltage from the battery management unit.
상기 단계(b)는,
각각의 에너지 저장 유닛의 전압 레벨을 수신하여 충전 상태에 따라 충전 가능 여부 및 충전 순서를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 방법.13. The method of claim 12,
The step (b)
And a step of receiving a voltage level of each of the energy storage units and determining a charge availability and a charge order according to a charge state.
상기 단계(c)는,
식별된 배터리 셀로부터 출력된 상기 밸런싱 방전 전류가 식별된 에너지 저장 유닛의 충전 전류로 출력되도록 회선 연결을 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 방법.13. The method of claim 12,
The step (c)
And performing a line connection so that the balancing discharge current output from the identified battery cell is output to the charge current of the identified energy storage unit.
상기 단계(c)는,
각각의 에너지 저장 유닛을 만 충전 상태로 판단한 경우, 밸런싱 대상의 배터리 셀로부터 출력된 상기 밸런싱 방전 전류가 방전 회로의 저항을 통해 흐르도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 방법.The method according to claim 12 or 15,
The step (c)
Further comprising the step of controlling the balancing discharge current output from the battery cell to be balanced to flow through the resistor of the discharge circuit when only each of the energy storage units is determined to be in a charged state.
상기 단계(d)는,
접속된 상기 외부 전자기기로부터 동작 에너지, 순간 최대 입력 전력 허용량 또는 충전 전압을 포함하는 동작 전력 정보를 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 방법.13. The method of claim 12,
The step (d)
And receiving operating power information including an operating energy, an instantaneous maximum input power allowable amount, or a charging voltage from the connected external electronic device.
상기 단계(f)는,
식별된 에너지 저장 유닛의 충전 상태와 상기 외부 전자기기의 동작 전력 정보를 비교하여, 역전압방지 조건, 과충전방지 조건 및 상기 외부 전자기기의 동작 전력 범위 조건을 포함하는 안전 조건을 만족하는 경우, 식별된 에너지 저장 유닛으로부터 상기 외부 전자기기로의 동작 전력 공급을 인가하는 단계인 것을 특징으로 하는 배터리 밸런싱 방법.13. The method of claim 12,
The step (f)
And compares the charged state of the identified energy storage unit with the operating power information of the external electronic device, and when the safety condition including the reverse voltage preventing condition, the overcharge preventing condition, and the operating power range condition of the external electronic equipment is satisfied, And applying an operating power supply from the energy storage unit to the external electronic device.
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Cited By (2)
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| KR101944751B1 (en) * | 2017-09-06 | 2019-02-01 | 주식회사 민테크 | Remaining life evaluation method for reusing of battery |
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| KR101993640B1 (en) * | 2019-02-20 | 2019-06-27 | 주식회사 에이치엔에이치 | Balancing energy storage system using hopping battery cell |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022025676A1 (en) * | 2020-07-29 | 2022-02-03 | 삼성전자 주식회사 | Electronic device for supplying power, and operating method therefor |
| KR102653884B1 (en) | 2024-02-01 | 2024-04-02 | 제온시스 주식회사 | Method, device and system for controlling selective power supply for each charging target to improve energy efficiency and reduce carbon |
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