KR101619770B1 - 배터리 관리 시스템 - Google Patents

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KR101619770B1
KR101619770B1 KR1020150012225A KR20150012225A KR101619770B1 KR 101619770 B1 KR101619770 B1 KR 101619770B1 KR 1020150012225 A KR1020150012225 A KR 1020150012225A KR 20150012225 A KR20150012225 A KR 20150012225A KR 101619770 B1 KR101619770 B1 KR 101619770B1
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battery cell
battery
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electrically connected
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KR1020150012225A
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이재원
임영재
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주식회사 서울파워시스템
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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    • G01R31/3606—
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Abstract

배터리 관리 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 1 배터리 셀 밸런싱부; 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 2 배터리 셀 밸런싱부; 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 n 배터리 셀 밸런싱부; 적어도 둘 이상의 배터리 셀에 대해 배터리 셀별로 배터리 셀의 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 감지하는 제 1 감지부; 감지한 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 표시하는 표시부; 및 제 1 배터리 셀 밸런싱부와 제 2 배터리 셀 밸런싱부 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부와 제 1 감지부 및 표시부를 제어하거나, 현재 충전 전류에 대한 제 1 충전 전류 신호와 현재 충전 전압에 대한 제 1 충전 전압 신호 및 현재 방전 전류에 대한 제 1 방전 전류 신호와 현재 방전 전압에 대한 제 1 방전 전압 신호중 적어도 하나를 공급받는 제어부를 포함한다.

Description

배터리 관리 시스템{Battery Management System}
본 발명은 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, Li 계열 배터리는 사용 환경 및 내부 저항의 차이 등으로 인해 사용 시간이 경과할수록 배터리 셀들의 전압 및 전류가 서로 차이가 발생하여 배터리 셀의 언밸런싱 상태가 발생하였다.
이러한, 배터리는 언밸런싱 상태가 계속되면 불량한 배터리 셀들로 인하여 용량 등에 차이가 발생하였고, 방전시 배터리팩의 전압이 종지 전압이(LVC : Low Voltage Cutoff) 될 때까지 사용하게 되면 부하측에 전원이 공급되지 못하였으며, 심각하게는 폭발하여 안전사고의 위험에 노출되는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 배터리 셀의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단하여 배터리가 폭발하는 것을 미연에 방지함으로써 안전사고를 미연에 방지할 수가 있는 개선된 배터리 관리 시스템의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
또한, 최근에는 배터리 셀의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단하여 유지보수시에 유지보수시간을 단축시켜 유지보수비용을 줄이고, 생산시에 생산시간을 단축시켜 생산수율을 향상시킬 수가 있는 개선된 배터리 관리 시스템의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
등록번호 10-1387658 등록번호 10-0878941 공개번호 10-1992-0003676 공개번호 10-1994-0003225
본 발명의 실시 예는, 배터리 셀의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단할 수가 있으므로, 배터리가 폭발하는 것을 미연에 방지할 수가 있어 안전사고를 미연에 방지할 수가 있는 배터리 관리 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는, 배터리 셀의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단할 수가 있으므로, 유지보수시에 유지보수시간을 단축시킬 수가 있어 유지보수비용을 줄일 수가 있고, 생산시에 생산시간을 단축시킬 수가 있어 생산수율을 향상시킬 수가 있는 배터리 관리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 1 배터리 셀 밸런싱부; 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 2 배터리 셀 밸런싱부; 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 n 배터리 셀 밸런싱부; 적어도 둘 이상의 배터리 셀에 대해 배터리 셀별로 배터리 셀의 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 감지하는 제 1 감지부; 감지한 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 표시하는 표시부; 및 제 1 배터리 셀 밸런싱부와 제 2 배터리 셀 밸런싱부 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부와 제 1 감지부 및 표시부를 제어하거나, 현재 충전 전류에 대한 제 1 충전 전류 신호와 현재 충전 전압에 대한 제 1 충전 전압 신호 및 현재 방전 전류에 대한 제 1 방전 전류 신호와 현재 방전 전압에 대한 제 1 방전 전압 신호중 적어도 하나를 공급받는 제어부를 포함할 수가 있다.
또한, 제 1 배터리 셀 밸런싱부는 제어부와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환하는 제 1 메인 직류/직류 변환기; 제어부 및 제 1 메인 직류/직류 변환기와 전기적으로 연결되고, 제어부의 입력 전원 공급 수단으로부터 입력 전원을 공급받아 충전하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀; 제어부와 배터리 셀 및 제 1 감지부와 전기적으로 연결되고, 배터리 셀에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀이 발생하면 현재 충전 전압을 제 1 메인 직류/직류 변환기에 제공하도록 방전시키고, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀이 발생하면 제 1 메인 직류/직류 변환기에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 충전을 [밸런싱을] 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절하는 적어도 둘 이상의 제 1 서브 직류/직류 변환기를 포함할 수가 있다.
또한, 제 1 서브 직류/직류 변환기는 제 1 입력측이 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측이 제 1 감지부 및 부하와 전기적으로 연결되며, 출력측이 제어부와 전기적으로 연결된 비교기; 및 비교기의 제 2 입력측 및 비교기의 출력측과 제 1 감지부 및 부하와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 저항을 포함할 수가 있다.
또한, 제 1 서브 직류/직류 변환기는 비교기의 제 2 입력측 및 적어도 하나의 저항과 전기적으로 연결되고, 배터리 셀에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공되는 제너 다이오드를 더 포함할 수가 있다.
또한, 제 2 배터리 셀 밸런싱부는 제어부와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환하는 제 2 메인 직류/직류 변환기; 제어부 및 제 2 메인 직류/직류 변환기와 전기적으로 연결되고, 제어부의 입력 전원 공급 수단으로부터 입력 전원을 공급받아 충전하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀; 제어부와 배터리 셀 및 제 1 감지부와 전기적으로 연결되고, 배터리 셀에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀이 발생하면 현재 충전 전압을 제 2 메인 직류/직류 변환기에 제공하도록 방전시키고, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀이 발생하면 제 2 메인 직류/직류 변환기에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절하는 적어도 둘 이상의 제 2 서브 직류/직류 변환기를 포함할 수가 있다.
또한, 제 2 서브 직류/직류 변환기는 제 1 입력측이 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측이 제 1 감지부 및 부하와 전기적으로 연결되며, 출력측이 제어부와 전기적으로 연결된 비교기; 및 비교기의 제 2 입력측 및 비교기의 출력측과 제 1 감지부 및 부하와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 저항을 포함할 수가 있다.
또한, 제 2 서브 직류/직류 변환기는 비교기의 제 2 입력측 및 적어도 하나의 저항과 전기적으로 연결되고, 배터리 셀에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공되는 제너 다이오드를 더 포함할 수가 있다.
또한, 제 n 배터리 셀 밸런싱부는 제어부와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환하는 제 n 메인 직류/직류 변환기; 제어부 및 제 n 메인 직류/직류 변환기와 전기적으로 연결되고, 제어부의 입력 전원 공급 수단으로부터 입력 전원을 공급받아 충전하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀; 제어부와 배터리 셀 및 제 1 감지부와 전기적으로 연결되고, 배터리 셀에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀이 발생하면 현재 충전 전압을 제 n 메인 직류/직류 변환기에 제공하도록 방전시키고, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀이 발생하면 제 n 메인 직류/직류 변환기에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절하는 적어도 둘 이상의 제 n 서브 직류/직류 변환기를 포함할 수가 있다.
또한, 제 n 서브 직류/직류 변환기는 제 1 입력측이 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측이 제 1 감지부 및 부하와 전기적으로 연결되며, 출력측이 제어부와 전기적으로 연결된 비교기; 및 비교기의 제 2 입력측 및 비교기의 출력측과 제 1 감지부 및 부하와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 저항을 포함할 수가 있다.
또한, 제 n 서브 직류/직류 변환기는 비교기의 제 2 입력측 및 적어도 하나의 저항과 전기적으로 연결되고, 배터리 셀에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공되는 제너 다이오드를 더 포함할 수가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 셀의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단할 수가 있으므로, 배터리가 폭발하는 것을 미연에 방지할 수가 있어 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 셀의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단할 수가 있으므로, 유지보수시에 유지보수시간을 단축시킬 수가 있어 유지보수비용을 줄일 수가 있고, 생산시에 생산시간을 단축시킬 수가 있어 생산수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 나타낸 회로도.
도 2는 도 1에 도시한 제 1 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 일예로 나타낸 회로도.
도 3은 도 1에 도시한 제 2 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 다른 일예로 나타낸 회로도.
도 4는 도 1에 도시한 제 n 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도.
도 5는 도 1에 도시한 제 1 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도.
도 6은 도 1에 도시한 제 2 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도.
도 7은 도 1에 도시한 제 n 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도.
도 8은 도 2 내지 도 7에 도시한 비교기의 비교에 따른 충전 상태와 방전 상태를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 나타낸 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시한 제 1 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 일예로 나타낸 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시한 제 2 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 다른 일예로 나타낸 회로도이고, 도 4는 도 1에 도시한 제 n 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시한 제 1 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도이고, 도 6은 도 1에 도시한 제 2 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도이다.
도 7은 도 1에 도시한 제 n 서브 직류/직류 변환기가 배터리 셀 및 제 1 감지부와 부하 및 제어부와 표시부에 연결된 상태를 또 다른 일예로 나타낸 회로도이고, 도 8은 도 2 내지 도 7에 도시한 비교기의 비교에 따른 충전 상태와 방전 상태를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)와 제 2 배터리 셀 밸런싱부(104) 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)와 제 1 감지부(108) 및 표시부(110)와 제어부(112)를 포함한다.
제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)는 부하(101)에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행한다.
이때, 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)는 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)와 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An) 및 적어도 둘 이상의 제 1 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1, DCC A-2, DCC A-n)를 포함할 수가 있다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)는 배터리 셀 밸런싱을 수행할 때에, 하기 <수식>과 같은 상관 관계에 의해 총전류를 산출할 수가 있다.
<수식>
Figure 112015008278005-pat00001
이때,
Figure 112015008278005-pat00002
는 총전류이고,
Figure 112015008278005-pat00003
는 충전기에서의 충전전류이며,
Figure 112015008278005-pat00004
은 DCC A-n으로부터 출력되는 현재 조절 전류임.
제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)는 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환한다.
이때, 제어부(112)의 A400은 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)의 온/오프 동작을 제어할 수가 있다.
적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)은 이후에 진술할 제어부(112) 및 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)와 전기적으로 연결되고, 이후에 진술할 제어부(112)의 입력 전원 공급 수단(A100, A100-1, A100-2, A100-n)으로부터 입력 전원을 공급받아 충전한다.
이때, 제어부(112)의 입력 전원 공급 수단(A100, A100-1, A100-2, A100-n)은 도시하지는 않았지만, 교류/직류 변환기(미도시)로부터 변환된 직류 전류 신호에 해당하는 충전 신호를 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)에 전달할 수가 있다.
적어도 둘 이상의 제 1 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1, DCC A-2, DCC A-n)는 이후에 진술할 제어부(112)와 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An) 및 이후에 진술할 제 1 감지부(108)와 전기적으로 연결되고, 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)이 발생하면 현재 충전 전압을 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)에 제공하도록 방전시키고, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)이 발생하면 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절한다.
여기서, 제어부(112)의 A200-1과 A200-2 및 A200-n은 적어도 둘 이상의 제 1 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1, DCC A-2, DCC A-n)의 온/오프 동작을 제어할 수가 있다.
이때, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1)는 비교기(OP-AMP) 및 적어도 하나의 저항(R1, R2)을 포함할 수가 있다.
비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_A1)과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S A-1) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
일예로, 도 2에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_A1)과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S A-1) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
다른 일예로, 도 5에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_An) 및 제 1 감지부(C/S A-n)와 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S A-n) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
이때, 도 1과 도 2및 도 5와 도 8에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 높은 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)이 발생하면, 현재 충전 전압을 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)에 제공하도록 방전(A)시킬 수가 있다.
반면에, 비교기(OP-AMP)는 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 낮은 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)이 발생하면, 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 충전(B)시킬 수가 있다.
적어도 하나의 저항(R1, R2)은 비교기(OP-AMP)의 제 2 입력측(-) 및 비교기(OP-AMP)의 출력측과 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S A-1, C/S A-n) 및 부하(101)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
여기서, 적어도 하나의 저항(R1, R2)은 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 낮은 배터리 셀(B_A1 내지 B_An)이 발생하면, 제 1 메인 직류/직류 변환기(DCC A)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전류 레벨을 조절할 수가 있다.
이때, 적어도 하나의 저항(R1, R2)은 둘 이상으로 제공될 수가 있고, 서로 병렬 연결과 직렬 연결중 적어도 하나로 제공될 수가 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 서브 직류/직류 변환기(DCC A-n)는 제너 다이오드(ZD)를 더 포함할 수가 있다.
이때, 제너 다이오드(ZD)는 비교기(OP-AMP)의 제 2 입력측(-) 및 적어도 하나의 저항(R1, R2)과 전기적으로 연결되고, 배터리 셀(B_An)에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공될 수가 있다.
여기서, 제너 다이오드(ZD)는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만, 배터리 셀(B_A1, B_A2)에 대한 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공될 수도 있다.
이때, 제어부(112)는 A/D 컨버터(112a) 및 컨트롤러(112b)를 포함할 수가 있다.
A/D 컨버터(112a)는 비교기(OP-AMP)로부터 출력되는 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 컨트롤러(112b)는 변환된 디지털 신호를 이후에 진술할 표시부(110)에 전달할 수가 있다.
한편, 제 1 서브 직류/직류 변환기(도1의 DCC A-2, DCC A-n)의 회로 연결 구조는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만 제 1 서브 직류/직류 변환기(도2의 DCC A-1)의 회로 연결 구조와 동일한 규칙으로 제공될 수가 있다.
또한, 제 1 서브 직류/직류 변환기(도1의 DCC A-1, DCC A-2)의 회로 연결 구조는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만 제 1 서브 직류/직류 변환기(도5의 DCC A-n)의 회로 연결 구조와 동일한 규칙으로 제공될 수가 있다.
제 2 배터리 셀 밸런싱부(104)는 부하(101)에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행한다.
이때, 제 2 배터리 셀 밸런싱부(104)는 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)와 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn) 및 적어도 둘 이상의 제 2 서브 직류/직류 변환기(DCC B-1, DCC B-2, DCC B-n)를 포함할 수가 있다.
제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)는 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환한다.
이때, 제어부(112)의 B400은 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)의 온/오프 동작을 제어할 수가 있다.
적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)은 이후에 진술할 제어부(112) 및 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)와 전기적으로 연결되고, 이후에 진술할 제어부(112)의 입력 전원 공급 수단(B100, B100-1, B100-2, B100-n)으로부터 입력 전원을 공급받아 충전한다.
이때, 제어부(112)의 입력 전원 공급 수단(B100, B100-1, B100-2, B100-n)은 도시하지는 않았지만, 교류/직류 변환기(미도시)로부터 변환된 직류 전류 신호에 해당하는 충전 신호를 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)에 전달할 수가 있다.
적어도 둘 이상의 제 2 서브 직류/직류 변환기(DCC B-1, DCC B-2, DCC B-n)는 이후에 진술할 제어부(112)와 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn) 및 이후에 진술할 제 1 감지부(108)와 전기적으로 연결되고, 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)이 발생하면 현재 충전 전압을 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)에 제공하도록 방전시키고, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)이 발생하면 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절한다.
여기서, 제어부(112)의 B200-1과 B200-2 및 B200-n은 적어도 둘 이상의 제 2 서브 직류/직류 변환기(DCC B-1, DCC B-2, DCC B-n)의 온/오프 동작을 제어할 수가 있다.
이때, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이 제 2 서브 직류/직류 변환기(DCC B-1)는 비교기(OP-AMP) 및 적어도 하나의 저항(R1, R2)을 포함할 수가 있다.
비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_B1)과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S B-1) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
일예로, 도 3에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_B1)과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S B-1) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
다른 일예로, 도 6에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_Bn) 및 제 1 감지부(C/S B-n)와 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S B-n) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
이때, 도 1과 도 3 및 도 6과 도 8에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 높은 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)이 발생하면, 현재 충전 전압을 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)에 제공하도록 방전(A)시킬 수가 있다.
반면에, 비교기(OP-AMP)는 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 낮은 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)이 발생하면, 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 충전(B)시킬 수가 있다.
적어도 하나의 저항(R1, R2)은 비교기(OP-AMP)의 제 2 입력측(-) 및 비교기(OP-AMP)의 출력측과 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S B-1, C/S B-n) 및 부하(101)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
여기서, 적어도 하나의 저항(R1, R2)은 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 낮은 배터리 셀(B_B1 내지 B_Bn)이 발생하면, 제 2 메인 직류/직류 변환기(DCC B)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전류 레벨을 조절할 수가 있다.
이때, 적어도 하나의 저항(R1, R2)은 둘 이상으로 제공될 수가 있고, 서로 병렬 연결과 직렬 연결중 적어도 하나로 제공될 수가 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 제 2 서브 직류/직류 변환기(DCC B-n)는 제너 다이오드(ZD)를 더 포함할 수가 있다.
이때, 제너 다이오드(ZD)는 비교기(OP-AMP)의 제 2 입력측(-) 및 적어도 하나의 저항(R1, R2)과 전기적으로 연결되고, 배터리 셀(B_Bn)에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공될 수가 있다.
여기서, 제너 다이오드(ZD)는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만, 배터리 셀(B_B1, B_B2)에 대한 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공될 수도 있다.
이때, 제어부(112)는 A/D 컨버터(112a) 및 컨트롤러(112b)를 포함할 수가 있다.
A/D 컨버터(112a)는 비교기(OP-AMP)로부터 출력되는 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 컨트롤러(112b)는 변환된 디지털 신호를 이후에 진술할 표시부(110)에 전달할 수가 있다.
한편, 제 2 서브 직류/직류 변환기(도1의 DCC B-2, DCC B-n)의 회로 연결 구조는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만 제 2 서브 직류/직류 변환기(도3의 DCC B-1)의 회로 연결 구조와 동일한 규칙으로 제공될 수가 있다.
또한, 제 2 서브 직류/직류 변환기(도1의 DCC B-1, DCC B-2)의 회로 연결 구조는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만 제 2 서브 직류/직류 변환기(도6의 DCC B-n)의 회로 연결 구조와 동일한 규칙으로 제공될 수가 있다.
제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)는 부하(101)에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행한다.
이때, 제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)는 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)와 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn) 및 적어도 둘 이상의 제 n 서브 직류/직류 변환기(DCC n-1, DCC n-2, DCC n-n)를 포함할 수가 있다.
제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)는 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환한다.
이때, 제어부(112)의 n400은 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)의 온/오프 동작을 제어할 수가 있다.
적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)은 이후에 진술할 제어부(112) 및 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)와 전기적으로 연결되고, 이후에 진술할 제어부(112)의 입력 전원 공급 수단(n100, n100-1, n100-2, n100-n)으로부터 입력 전원을 공급받아 충전한다.
이때, 제어부(112)의 입력 전원 공급 수단(n100, n100-1, n100-2, n100-n)은 도시하지는 않았지만, 교류/직류 변환기(미도시)로부터 변환된 직류 전류 신호에 해당하는 충전 신호를 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)에 전달할 수가 있다.
적어도 둘 이상의 제 n 서브 직류/직류 변환기(DCC n-1, DCC n-2, DCC n-n)는 이후에 진술할 제어부(112)와 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn) 및 이후에 진술할 제 1 감지부(108)와 전기적으로 연결되고, 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)이 발생하면 현재 충전 전압을 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)에 제공하도록 방전시키고, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)이 발생하면 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절한다.
여기서, 제어부(112)의 n200-1과 n200-2 및 n200-n은 적어도 둘 이상의 제 n 서브 직류/직류 변환기(DCC n-1, DCC n-2, DCC n-n)의 온/오프 동작을 제어할 수가 있다.
이때, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 n 서브 직류/직류 변환기(DCC n-1)는 비교기(OP-AMP) 및 적어도 하나의 저항(R1, R2)을 포함할 수가 있다.
비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_n1)과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S n-1) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
일예로, 도 4에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_n1)과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S n-1) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
다른 일예로, 도 7에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 제 1 입력측(+)이 배터리 셀(B_nn) 및 제 1 감지부(C/S n-n)와 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측(-)이 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S n-n) 및 부하(101)와 전기적으로 연결되며, 출력측이 이후에 진술할 제어부(112)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
이때, 도 1과 도 4및 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 비교기(OP-AMP)는 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 높은 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)이 발생하면, 현재 충전 전압을 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)에 제공하도록 방전(A)시킬 수가 있다.
반면에, 비교기(OP-AMP)는 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 낮은 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)이 발생하면, 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 충전(B)시킬 수가 있다.
적어도 하나의 저항(R1, R2)은 비교기(OP-AMP)의 제 2 입력측(-) 및 비교기(OP-AMP)의 출력측과 이후에 진술할 제 1 감지부(C/S n-1, C/S n-n) 및 부하(101)와 전기적으로 연결될 수가 있다.
여기서, 적어도 하나의 저항(R1, R2)은 현재 충전 전압이 기준 충전 전압(Vcp)보다 낮은 배터리 셀(B_n1 내지 B_nn)이 발생하면, 제 n 메인 직류/직류 변환기(DCC n)에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전류 레벨을 조절할 수가 있다.
이때, 적어도 하나의 저항(R1, R2)은 둘 이상으로 제공될 수가 있고, 서로 병렬 연결과 직렬 연결중 적어도 하나로 제공될 수가 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 제 n 서브 직류/직류 변환기(DCC n-n)는 제너 다이오드(ZD)를 더 포함할 수가 있다.
이때, 제너 다이오드(ZD)는 비교기(OP-AMP)의 제 2 입력측(-) 및 적어도 하나의 저항(R1, R2)과 전기적으로 연결되고, 배터리 셀(B_nn)에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공될 수가 있다.
여기서, 제너 다이오드(ZD)는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만, 배터리 셀(B_n1, B_n2)에 대한 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공될 수도 있다.
이때, 제어부(112)는 A/D 컨버터(112a) 및 컨트롤러(112b)를 포함할 수가 있다.
A/D 컨버터(112a)는 비교기(OP-AMP)로부터 출력되는 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 컨트롤러(112b)는 변환된 디지털 신호를 이후에 진술할 표시부(110)에 전달할 수가 있다.
한편, 제 n 서브 직류/직류 변환기(도1의 DCC n-2, DCC n-n)의 회로 연결 구조는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만 제 n 서브 직류/직류 변환기(도4의 DCC n-1)의 회로 연결 구조와 동일한 규칙으로 제공될 수가 있다.
또한, 제 n 서브 직류/직류 변환기(도1의 DCC n-1, DCC n-2)의 회로 연결 구조는 설명의 편의상 도시하지는 않았지만 제 n 서브 직류/직류 변환기(도7의 DCC n-n)의 회로 연결 구조와 동일한 규칙으로 제공될 수가 있다.
제 1 감지부(108)는 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B_A1 내지 B_An, B_B1 내지 B_Bn, B_n1 내지 B_nn)에 대해 배터리 셀(B_A1 내지 B_An, B_B1 내지 B_Bn, B_n1 내지 B_nn)별로 배터리 셀(B_A1 내지 B_An, B_B1 내지 B_Bn, B_n1 내지 B_nn)의 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 감지한다.
여기서, 표시부(110)는 제 1 감지부(108)에서 감지한 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 표시한다.
이때, 제어부(112)의 A300-1과 A300-2 및 A300-n, B300-1과 B300-2 및 B300-n, n300-1과 n300-2 및 n300-n은 제 1 감지부(C/S A-1 내지 C/S A-n, C/S B-1 내지 C/S B-n, C/S n-1 내지 C/S n-n)에서 감지한 현재 충전 전류에 대한 제 1 충전 전류 신호와 현재 충전 전압에 대한 제 1 충전 전압 신호 및 현재 방전 전류에 대한 제 1 방전 전류 신호와 현재 방전 전압에 대한 제 1 방전 전압 신호중 적어도 하나를 공급받아 표시부(110)에 전달할 수가 있다.
또한, 제 1 감지부(C/S A-1 내지 C/S A-n)는 이후에 진술할 제어부(112) 및 제 1 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1 내지 DCC A-n)와 전기적으로 연결되고, 제 1 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1 내지 DCC A-n)로부터 출력되는 현재 직류 전류 레벨이 조절된 현재 조절 전류와 현재 조절 전압중 적어도 하나를 더 감지할 수가 있다.
여기서, 표시부(110)는 제 1 감지부(C/S A-1 내지 C/S A-n)에서 감지한 현재 조절 전류와 현재 조절 전압중 적어도 하나를 더 표시할 수가 있다.
이때, 제어부(112)의 A300-1과 A300-2 및 A300-n은 제 1 감지부(C/S A-1 내지 C/S A-n)에서 감지한 현재 조절 전류에 대한 현재 조절 전류 신호와 현재 조절 전압에 대한 현재 조절 전압 신호중 적어도 하나를 공급받아 표시부(110)에 전달할 수가 있다.
또한, 제 1 감지부(C/S B-1 내지 C/S B-n)는 이후에 진술할 제어부(112) 및 제 2 서브 직류/직류 변환기(DCC B-1 내지 DCC B-n)와 전기적으로 연결되고, 제 2 서브 직류/직류 변환기(DCC B-1 내지 DCC B-n)로부터 출력되는 현재 직류 전류 레벨이 조절된 현재 조절 전류와 현재 조절 전압중 적어도 하나를 더 감지할 수가 있다.
여기서, 표시부(110)는 제 1 감지부(C/S B-1 내지 C/S B-n)에서 감지한 현재 조절 전류와 현재 조절 전압중 적어도 하나를 더 표시할 수가 있다.
이때, 제어부(112)의 B300-1과 B300-2 및 B300-n은 제 1 감지부(C/S B-1 내지 C/S B-n)에서 감지한 현재 조절 전류에 대한 현재 조절 전류 신호와 현재 조절 전압에 대한 현재 조절 전압 신호중 적어도 하나를 공급받아 표시부(110)에 전달할 수가 있다.
또한, 제 1 감지부(C/S n-1 내지 C/S n-n)는 이후에 진술할 제어부(112) 및 제 n 서브 직류/직류 변환기(DCC n-1 내지 DCC n-n)와 전기적으로 연결되고, 제 n 서브 직류/직류 변환기(DCC n-1 내지 DCC n-n)로부터 출력되는 현재 직류 전류 레벨이 조절된 현재 조절 전류와 현재 조절 전압중 적어도 하나를 더 감지할 수가 있다.
여기서, 표시부(110)는 제 1 감지부(C/S n-1 내지 C/S n-n)에서 감지한 현재 조절 전류와 현재 조절 전압중 적어도 하나를 더 표시할 수가 있다.
이때, 제어부(112)의 n300-1과 n300-2 및 n300-n은 제 1 감지부(C/S n-1 내지 C/S n-n)에서 감지한 현재 조절 전류에 대한 현재 조절 전류 신호와 현재 조절 전압에 대한 현재 조절 전압 신호중 적어도 하나를 공급받아 표시부(110)에 전달할 수가 있다.
여기서, 제 1 감지부(108)는 도시하지는 않았지만, 전류 감지 센서(미도시)와 전압 감지 센서(미도시) 및 홀(hall) 센서(미도시)중 적어도 하나를 포함할 수가 있다.
이때, 표시부(110)는 도시하지는 않았지만, PDP 모듈(미도시)과 LCD 모듈(미도시) 및 LED 모듈(미도시)과 OLED 모듈(미도시) 및 7-SEGMENT 모듈(미도시)중 적어도 하나일 수가 있다.
제어부(112)는 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)와 제 2 배터리 셀 밸런싱부(104) 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)와 제 1 감지부(108) 및 표시부(110)를 제어하거나, 제 1 감지부(108)로부터 감지된 현재 충전 전류에 대한 제 1 충전 전류 신호와 현재 충전 전압에 대한 제 1 충전 전압 신호 및 현재 방전 전류에 대한 제 1 방전 전류 신호와 현재 방전 전압에 대한 제 1 방전 전압 신호중 적어도 하나를 공급받는다.
여기서, 제어부(112)의 A500 및 A600은 각각 (-) 단자 및 (+) 단자로, 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)와 제 2 배터리 셀 밸런싱부(104) 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)중 적어도 하나로부터 배터리 셀 밸런싱된 충전 전류 신호와 부하(101)를 충전시키기 위한 부하 동작 전원 신호를 부하(101)에 전달할 수가 있다.
이때, 부하(101)의 A700 및 A800은 각각 (-) 단자 및 (+) 단자일 수가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 제 2 감지부(114)와 제어부(112) 및 표시부(110)를 더 포함할 수가 있다.
제 2 감지부(114, C/S BA)는 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)와 제 2 배터리 셀 밸런싱부(104) 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 제어부(112)의 제어에 따라 감지할 수가 있다.
여기서, 제어부(112)는 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 충전 전류에 대한 제 2 충전 전류 신호와 현재 충전 전압에 대한 제 2 충전 전압 신호 및 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 방전 전류에 대한 제 2 방전 전류 신호와 현재 방전 전압에 대한 제 2 방전 전압 신호중 적어도 하나를 더 공급받을 수가 있다.
이때, 표시부(110)는 제 2 충전 전류 신호에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 충전 전류와 제 2 충전 전압 신호에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 충전 전압 및 제 2 방전 전류 신호에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 방전 전류와 제 2 방전 전압 신호에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 방전 전압중 적어도 하나를 제어부(112)의 제어에 따라 더 표시할 수가 있다.
여기서, 제 2 감지부(114)는 도시하지는 않았지만, 전류 감지 센서(미도시)와 전압 감지 센서(미도시) 및 홀(hall) 센서(미도시)중 적어도 하나를 포함할 수가 있다.
이때, 표시부(110)는 도시하지는 않았지만, PDP 모듈(미도시)과 LCD 모듈(미도시) 및 LED 모듈(미도시)과 OLED 모듈(미도시) 및 7-SEGMENT 모듈(미도시)중 적어도 하나일 수가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 제 3 감지부(116)와 제어부(112) 및 표시부(110)를 더 포함할 수가 있다.
제 3 감지부(116)는 부하(101)의 전체 전류량과 전체 전압량중 적어도 하나를 감지하는 동작(116a, C/S LA)과, 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)와 제 2 배터리 셀 밸런싱부(104) 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 전체 전류량과 전체 전압량중 적어도 하나를 감지하는 동작(116b, C/S T)중 적어도 하나를 제어부(112)의 제어에 따라 수행할 수가 있다.
여기서, 제어부(112)는 부하(101)의 전체 전류량에 대한 제 1 전체 전류량 신호와 부하(101)의 전체 전압량에 대한 제 1 전체 전압량 신호 및 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 전체 전류량에 대한 제 2 전체 전류량 신호와 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 전체 전압량에 대한 제 2 전체 전압량 신호중 적어도 하나를 더 공급받을 수가 있다.
이때, 표시부(110)는 제 1 전체 전류량 신호에 대한 부하(101)의 전체 전류량과 제 1 전체 전압량 신호에 대한 부하(101)의 전체 전압량 및 제 2 전체 전류량 신호에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 전체 전류량과 제 2 전체 전압량 신호에 대한 전체 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 전체 전압량중 적어도 하나를 제어부(112)의 제어에 따라 더 표시할 수가 있다.
여기서, 제 3 감지부(116)는 도시하지는 않았지만, 전류 감지 센서(미도시)와 전압 감지 센서(미도시) 및 홀(hall) 센서(미도시)중 적어도 하나를 포함할 수가 있다.
이때, 표시부(110)는 도시하지는 않았지만, PDP 모듈(미도시)과 LCD 모듈(미도시) 및 LED 모듈(미도시)과 OLED 모듈(미도시) 및 7-SEGMENT 모듈(미도시)중 적어도 하나일 수가 있다.
이러한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용하여 배터리를 관리하기 위한 배터리 관리 방법을 살펴보면 다음 도 9와 같다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 관리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 충전을 시작하고(S902), 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 충전을 정전압 또는 정전류로 충전한다(S904).
이 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 표시한다(S906).
이 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전압이 기준 충전 전압인지를 판단한다(S908).
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전압이 기준 충전 전압이면, 현재 충전 전류가 기준 충전 전류인지를 판단한다(S910).
이 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전류가 기준 충전 전류이면, 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)을 충전시킨다(S912).
반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전압이 기준 충전 전압이 아니면, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은지를 판단한다(S909).
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높으면, 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 메인 직류/직류 변환기(DCC A, DCC B, DCC n)와 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1, DCC B-1, DCC n-1)를 이용하여 현재 충전 전압을 방전시킨다(S911).
반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높지 않으면, 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮은지를 판단한다(S913).
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮으면, 현재 충전 전류가 기준 충전 전류보다 낮은지를 판단한다(S915).
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전류가 기준 충전 전류보다 낮으면, 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 메인 직류/직류 변환기(DCC A, DCC B, DCC n)와 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1, DCC B-1, DCC n-1)를 이용하여 현재 충전 전압을 충전시킨다(S917).
반면에, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)을 이용한 배터리 관리 방법(900)은 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별 현재 충전 전류가 기준 충전 전류보다 낮지 않으면, 계측한 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)이 고장 상태임을 출력시킨다(S919).
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 제 1 배터리 셀 밸런싱부(102)와 제 2 배터리 셀 밸런싱부(104) 및 제 n 배터리 셀 밸런싱부(106)와 제 1 감지부(108) 및 표시부(110)와 제어부(112)를 포함한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)에 대해 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별로 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 감지하여 표시할 수가 있게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단할 수가 있으므로, 배터리가 폭발하는 것을 미연에 방지할 수가 있어 안전사고를 미연에 방지할 수가 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 균일 또는 불균일 정도를 정확하고 빠르게 판단할 수가 있으므로, 유지보수시에 유지보수시간을 단축시킬 수가 있어 유지보수비용을 줄일 수가 있고, 생산시에 생산시간을 단축시킬 수가 있어 생산수율을 향상시킬 수가 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 제너 다이오드(ZD)를 포함하는 제 1, 2, n 서브 직류/직류 변환기(DCC A-1, DCC B-1, DCC n-1)를 포함한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 적어도 둘 이상의 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)에 대해 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)별로 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 감지하여 표시할 때에, 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단할 수가 있게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 셀(B-A1 내지 B-An, B-B1 내지 B-Bn, B-n1 내지 B-nn)의 균일 또는 불균일 정도를 더욱 정확하고 빠르게 판단할 수가 있으므로, 배터리가 폭발하는 것을 더욱 미연에 방지할 수가 있어 안전사고를 더욱 미연에 방지할 수가 있게 된다.
100 : 배터리 관리 시스템 101 : 부하
102 : 제1 배터리 셀 밸런싱부 104 : 제2 배터리 셀 밸런싱부
106 : 제n 배터리 셀 밸런싱부 108 : 제1 감지부
110 : 표시부 112 : 제어부
112a : A/D 컨버터 112b : 컨트롤러

Claims (10)

  1. 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 1 배터리 셀 밸런싱부;
    상기 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 2 배터리 셀 밸런싱부;
    상기 부하에 전원을 공급하고 배터리를 충전 또는 방전시킬 때에, 적어도 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 제 n 배터리 셀 밸런싱부;
    상기 적어도 둘 이상의 배터리 셀에 대해 배터리 셀별로 배터리 셀의 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 감지하는 제 1 감지부;
    상기 감지한 현재 충전 전류와 현재 충전 전압 및 현재 방전 전류와 현재 방전 전압중 적어도 하나를 표시하는 표시부; 및
    상기 제 1 배터리 셀 밸런싱부와 상기 제 2 배터리 셀 밸런싱부 및 상기 제 n 배터리 셀 밸런싱부와 상기 제 1 감지부 및 상기 표시부를 제어하거나, 상기 현재 충전 전류에 대한 제 1 충전 전류 신호와 상기 현재 충전 전압에 대한 제 1 충전 전압 신호 및 상기 현재 방전 전류에 대한 제 1 방전 전류 신호와 상기 현재 방전 전압에 대한 제 1 방전 전압 신호중 적어도 하나를 공급받는 제어부를 포함하되,
    상기 제 1 배터리 셀 밸런싱부는,
    상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환하는 제 1 메인 직류/직류 변환기;
    상기 제어부 및 상기 제 1 메인 직류/직류 변환기와 전기적으로 연결되고, 상기 제어부의 입력 전원 공급 수단으로부터 입력 전원을 공급받아 충전하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀;
    상기 제어부와 상기 배터리 셀 및 상기 제 1 감지부와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀이 발생하면 상기 현재 충전 전압을 상기 제 1 메인 직류/직류 변환기에 제공하도록 방전시키고, 상기 현재 충전 전압이 상기 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀이 발생하면 상기 제 1 메인 직류/직류 변환기에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 상기 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절하는 적어도 둘 이상의 제 1 서브 직류/직류 변환기를 포함하고;
    상기 제 2 배터리 셀 밸런싱부는,
    상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환하는 제 2 메인 직류/직류 변환기;
    상기 제어부 및 상기 제 2 메인 직류/직류 변환기와 전기적으로 연결되고, 상기 제어부의 입력 전원 공급 수단으로부터 입력 전원을 공급받아 충전하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀;
    상기 제어부와 상기 배터리 셀 및 상기 제 1 감지부와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀이 발생하면 상기 현재 충전 전압을 상기 제 2 메인 직류/직류 변환기에 제공하도록 방전시키고, 상기 현재 충전 전압이 상기 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀이 발생하면 상기 제 2 메인 직류/직류 변환기에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 상기 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절하는 적어도 둘 이상의 제 2 서브 직류/직류 변환기를 포함하며;
    상기 제 n 배터리 셀 밸런싱부는,
    상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 직류 전원 레벨을 다른 직류 전원 레벨로 변환하는 제 n 메인 직류/직류 변환기;
    상기 제어부 및 상기 제 n 메인 직류/직류 변환기와 전기적으로 연결되고, 상기 제어부의 입력 전원 공급 수단으로부터 입력 전원을 공급받아 충전하는 적어도 둘 이상의 배터리 셀;
    상기 제어부와 상기 배터리 셀 및 상기 제 1 감지부와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀에 대해 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 높은 배터리 셀이 발생하면 상기 현재 충전 전압을 상기 제 n 메인 직류/직류 변환기에 제공하도록 방전시키고, 상기 현재 충전 전압이 상기 기준 충전 전압보다 낮은 배터리 셀이 발생하면 상기 제 n 메인 직류/직류 변환기에 의해 직류 전류 레벨이 조절된 목표 충전 전압을 공급받아 상기 배터리 셀 밸런싱을 수행하도록 직류 전원 레벨을 조절하는 적어도 둘 이상의 제 n 서브 직류/직류 변환기를 포함하고;
    상기 표시부는,
    상기 제어부에서 배터리 셀별 현재 충전 전압이 기준 충전 전압보다 낮고, 배터리 셀별 현재 충전 전류가 기준 충전 전류보다 낮지 않은 것으로 판단하면, 배터리 셀이 고장 상태임을 출력시키는 배터리 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 서브 직류/직류 변환기는,
    제 1 입력측이 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측이 상기 제 1 감지부 및 상기 부하와 전기적으로 연결되며, 출력측이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 비교기; 및
    상기 비교기의 제 2 입력측 및 상기 비교기의 출력측과 상기 제 1 감지부 및 상기 부하와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 저항을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 서브 직류/직류 변환기는,
    상기 비교기의 제 2 입력측 및 상기 적어도 하나의 저항과 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공되는 제너 다이오드를 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 서브 직류/직류 변환기는,
    제 1 입력측이 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측이 상기 제 1 감지부 및 상기 부하와 전기적으로 연결되며, 출력측이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 비교기; 및
    상기 비교기의 제 2 입력측 및 상기 비교기의 출력측과 상기 제 1 감지부 및 상기 부하와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 저항을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 서브 직류/직류 변환기는,
    상기 비교기의 제 2 입력측 및 상기 적어도 하나의 저항과 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공되는 제너 다이오드를 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 n 서브 직류/직류 변환기는,
    제 1 입력측이 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되고, 제 2 입력측이 상기 제 1 감지부 및 상기 부하와 전기적으로 연결되며, 출력측이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 비교기; 및
    상기 비교기의 제 2 입력측 및 상기 비교기의 출력측과 상기 제 1 감지부 및 상기 부하와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 저항을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 n 서브 직류/직류 변환기는,
    상기 비교기의 제 2 입력측 및 상기 적어도 하나의 저항과 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 셀에 대한 현재 충전 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 기준이 되는 충전 시점 또는 방전 시점을 정확하게 판단하도록 제공되는 제너 다이오드를 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
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JP2010142040A (ja) * 2008-12-12 2010-06-24 Hitachi Ltd 電流バランス機能を有する蓄電装置

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