KR102679256B1 - Apparatus for balancing battery module and battery pack including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 모듈 밸런싱 과정에서 효과적으로 상시 배터리 모듈 밸런싱을 수행할 수 있는 배터리 모듈 밸런싱 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 셀 어셈블리를 구비하며, 상기 셀 어셈블리와 연결되어 충방전 전류가 흐르도록 구성된 파워 라인과 연결되며, 상기 파워 라인을 통해 서로 전기적으로 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈; 상기 파워 라인과 구별되고, 복수의 셀 어셈블리의 양극 단자 사이 및 음극 단자 사이에 구비되어 상기 복수의 셀 어셈블리를 서로 전기적으로 병렬로 연결하며, 상기 복수의 셀 어셈블리 사이에서 충방전 전류를 전달하도록 구성된 밸런싱 라인; 상기 밸런싱 라인 상에 위치하여 전류의 도통을 제어하며, 배터리 모듈 간 병렬 연결 관계를 스위칭 하도록 구성된 복수의 스위칭부; 상기 다수의 배터리 모듈 중 마스터 배터리 모듈에 구비되어 상기 마스터 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리의 충방전을 제어하며, 상기 다수의 배터리 모듈의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 마스터 BMS; 및 상기 다수의 배터리 모듈 중 슬레이브 배터리 모듈에 구비되어 상기 슬레이브 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리의 충방전을 제어하며, 상기 마스터 BMS로 상기 슬레이브 배터리 모듈의 상태 정보를 전달하고, 상기 마스터 BMS로부터 제어 명령을 수신하여 상기 슬레이브 배터리 모듈에 연결된 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 슬레이브 BMS를 포함한다.The present invention relates to a battery module balancing device that can effectively perform constant battery module balancing during a battery module balancing process and a battery pack including the same. A battery module balancing device according to an embodiment of the present invention includes a cell assembly, is connected to a power line connected to the cell assembly to allow charging and discharging current to flow, and includes a plurality of devices electrically connected in parallel to each other through the power line. battery module; It is distinguished from the power line, is provided between the positive and negative terminals of the plurality of cell assemblies, electrically connects the plurality of cell assemblies in parallel with each other, and is configured to transmit charge and discharge current between the plurality of cell assemblies. balancing line; a plurality of switching units located on the balancing line to control conduction of current and configured to switch a parallel connection relationship between battery modules; A master provided in a master battery module among the plurality of battery modules to control charging and discharging of a cell assembly mounted on the master battery module, and configured to control the operation of the plurality of switching units based on status information of the plurality of battery modules. BMS; and is provided in a slave battery module among the plurality of battery modules to control charging and discharging of a cell assembly mounted on the slave battery module, transmitting status information of the slave battery module to the master BMS, and receiving a control command from the master BMS. It includes a slave BMS configured to receive and control the operation of the switching unit connected to the slave battery module.
Description
본 발명은 배터리 모듈 밸런싱 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 모듈 밸런싱 과정에서 효과적으로 밸런싱을 수행할 수 있는 배터리 모듈 밸런싱 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module balancing device and a battery pack including the same, and more specifically, to a battery module balancing device that can effectively perform balancing during the battery module balancing process and a battery pack including the same.
근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and portable phones has rapidly increased, and as the development of energy storage batteries, robots, and satellites has begun in earnest, high-performance secondary batteries capable of repeated charging and discharging have been developed. Research is actively underway.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 및 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높다는 등의 장점으로 인해 많은 각광을 받고 있다.Currently commercialized secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among these, lithium secondary batteries have little memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so they can be freely charged and discharged. It is receiving a lot of attention due to its advantages such as very low self-discharge rate and high energy density.
배터리는 다양한 분야에서 이용되는데, 전기 구동 차량 또는 스마트 그리드 시스템과 같이 최근에 배터리가 많이 활용되는 분야는 큰 용량을 필요로 하는 경우가 많다. 배터리 팩의 용량을 증가하기 위해서는 이차 전지, 즉 배터리 셀 자체의 용량을 증가시키는 방법이 있을 수 있겠지만, 이 경우 용량 증대 효과가 크지 않고, 이차 전지의 크기 확장에 물리적 제한이 있으며 관리가 불편하다는 단점을 갖는다. 따라서, 통상적으로는 다수의 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 팩이 널리 이용된다.Batteries are used in a variety of fields, and fields where batteries have been widely used recently, such as electric vehicles or smart grid systems, often require large capacities. In order to increase the capacity of the battery pack, there may be a way to increase the capacity of the secondary battery, that is, the battery cell itself, but in this case, the effect of increasing capacity is not significant, there are physical limitations to expanding the size of the secondary battery, and management is inconvenient. has Therefore, battery packs in which multiple battery modules are connected in series and parallel are generally widely used.
상기 배터리 팩을 구성하는 다수의 배터리 모듈은 사용 시간이 경과됨에 따른 본질적인 특성 또는 제조 환경의 차이, 시스템 적용의 다원성 등에 기인하여 이차 전지들 간의 용량(capacity) 성능의 차이가 발생하게 되고 이는 충방전에 의한 해당 모듈 단자 전압의 차이 또는 SOC(State Of Charge)차이를 발생시키게 된다.The plurality of battery modules constituting the battery pack may have differences in capacity performance between secondary batteries due to differences in essential characteristics or manufacturing environments over time of use, plurality of system applications, etc., and this results in differences in capacity performance during charging and discharging. This causes a difference in the terminal voltage of the corresponding module or a difference in SOC (State Of Charge).
배터리 모듈을 구성하는 이차 전지들은 전기화학적 특성이 동일하지 않을 수 있다. 또한, 배터리 모듈의 충방전 사이클 수가 증가하면 각 이차 전지마다 퇴화 정도가 달라지므로 이차 전지들의 성능 편차는 더 커질 수 있다. 따라서, 배터리 모듈이 충방전되는 동안 각 이차 전지의 충전 상태는 서로 다른 속도로 상승 또는 하강할 수 있다.The secondary batteries that make up the battery module may not have the same electrochemical properties. Additionally, as the number of charge/discharge cycles of the battery module increases, the degree of deterioration varies for each secondary battery, so the performance deviation of the secondary batteries may increase. Accordingly, while the battery module is charging and discharging, the state of charge of each secondary battery may rise or fall at different rates.
이러한 성능의 차이를 가지는 다수의 배터리 모듈이 하나의 배터리 팩으로서 구동하는 경우, 성능이 저하된 특정 배터리 모듈에 의하여 배터리 팩 전체의 충전 또는 방전 능력이 제한되고, 배터리 팩이 노화되며, 과전압 등의 문제점이 발생할 수 있다.When multiple battery modules with such differences in performance are operated as a single battery pack, the charging or discharging ability of the entire battery pack is limited by a specific battery module with reduced performance, the battery pack ages, and overvoltage, etc. Problems may arise.
종래에는 배터리 모듈 상호 간의 충전 상태 편차를 해소하기 위해, 메인 충방전 전류가 흐르는 파워 라인을 통해 충전 상태가 상대적으로 높은 배터리 모듈로부터 충전 상태가 상대적으로 낮은 배터리 모듈로 전력을 공급하는 밸런싱이 주로 사용되었다. 그런데, 파워 라인을 통한 밸런싱은 파워 라인이 턴 오프 되는 경우 배터리 모듈간 밸런싱을 수행할 수 없는 문제가 있었다.Conventionally, in order to resolve differences in the state of charge between battery modules, balancing is mainly used to supply power from a battery module with a relatively high state of charge to a battery module with a relatively low state of charge through a power line through which the main charge/discharge current flows. It has been done. However, balancing through the power line had a problem in that balancing between battery modules could not be performed when the power line was turned off.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 배터리 모듈 밸런싱 과정에서 효과적으로 상시 배터리 모듈 밸런싱을 수행할 수 있는 개선된 배터리 모듈 밸런싱 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention was created under the background of the above prior art, and relates to an improved battery module balancing device that can effectively perform constant battery module balancing during the battery module balancing process and a battery pack including the same.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description, and will be more clearly understood by practicing the present invention. In addition, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 셀 어셈블리를 구비하며, 상기 셀 어셈블리와 연결되어 충방전 전류가 흐르도록 구성된 파워 라인과 연결되며, 상기 파워 라인을 통해 서로 전기적으로 병렬 연결된 다수의 배터리 모듈; 상기 파워 라인과 구별되고, 복수의 셀 어셈블리의 양극 단자 사이 및 음극 단자 사이에 구비되어 상기 복수의 셀 어셈블리를 서로 전기적으로 병렬로 연결하며, 상기 복수의 셀 어셈블리 사이에서 충방전 전류를 전달하도록 구성된 밸런싱 라인; 상기 밸런싱 라인 상에 위치하여 전류의 도통을 제어하며, 배터리 모듈 간 병렬 연결 관계를 스위칭 하도록 구성된 복수의 스위칭부; 상기 다수의 배터리 모듈 중 마스터 배터리 모듈에 구비되어 상기 마스터 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리의 충방전을 제어하며, 상기 다수의 배터리 모듈의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 마스터 BMS; 및 상기 다수의 배터리 모듈 중 슬레이브 배터리 모듈에 구비되어 상기 슬레이브 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리의 충방전을 제어하며, 상기 마스터 BMS로 상기 슬레이브 배터리 모듈의 상태 정보를 전달하고, 상기 마스터 BMS로부터 제어 명령을 수신하여 상기 슬레이브 배터리 모듈에 연결된 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 슬레이브 BMS를 포함한다.A battery module balancing device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a cell assembly, and is connected to a power line connected to the cell assembly to allow charging and discharging current to flow, and the power line A plurality of battery modules electrically connected to each other in parallel through; It is distinguished from the power line, is provided between the positive and negative terminals of the plurality of cell assemblies, electrically connects the plurality of cell assemblies in parallel with each other, and is configured to transmit charge and discharge current between the plurality of cell assemblies. balancing line; a plurality of switching units located on the balancing line to control conduction of current and configured to switch a parallel connection relationship between battery modules; A master provided in a master battery module among the plurality of battery modules to control charging and discharging of a cell assembly mounted on the master battery module, and configured to control the operation of the plurality of switching units based on status information of the plurality of battery modules. BMS; and is provided in a slave battery module among the plurality of battery modules to control charging and discharging of a cell assembly mounted on the slave battery module, transmitting status information of the slave battery module to the master BMS, and receiving a control command from the master BMS. It includes a slave BMS configured to receive and control the operation of the switching unit connected to the slave battery module.
또한, 상기 상태 정보는, 각 셀 어셈블리 양단의 전압, 각 셀 어셈블리를 흐르는 전류 및 각 스위칭부의 온도를 포함할 수 있다.Additionally, the state information may include the voltage across each cell assembly, the current flowing through each cell assembly, and the temperature of each switching unit.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 슬레이브 BMS로부터 취합된 상기 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리간 전류 편차를 연산하여, 연산된 전류 편차값을 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, the master BMS may be configured to calculate the current deviation between each cell assembly based on the status information collected from the slave BMS and control the operation of the plurality of switching units based on the calculated current deviation value. .
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 스위칭부에 대한 온도 임계값을 미리 저장하고, 상기 슬레이브 BMS로부터 취합된 상기 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리와 연결된 스위칭부의 온도가 상기 온도 임계값을 초과하는 경우 상기 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, the master BMS stores temperature thresholds for the plurality of switching units in advance, and determines that the temperature of the switching unit connected to each cell assembly exceeds the temperature threshold based on the status information collected from the slave BMS. In this case, it may be configured to control the operation of the switching unit.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 슬레이브 BMS로부터 취합된 상기 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리간 전압 편차를 시간 간격을 두고 연산하여, 연산된 전압 편차값의 변화를 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.In addition, the master BMS calculates the voltage deviation between each cell assembly at time intervals based on the status information collected from the slave BMS, and operates the plurality of switching units based on the change in the calculated voltage deviation value. It can be configured to control.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 상기 밸런싱 라인 상에 위치하며, 각 배터리 모듈마다 개별적으로 구비되어, 상기 스위칭부의 타단에 전기적으로 연결되도록 구성된 복수의 저항부를 더 포함할 수 있다.In addition, the battery module balancing device according to an embodiment of the present invention may further include a plurality of resistors located on the balancing line, provided individually for each battery module, and configured to be electrically connected to the other end of the switching unit. You can.
또한, 상기 밸런싱 라인은, 양극 라인과 음극 라인을 구비하고, 상기 양극 라인은, 각 셀 어셈블리의 양극 단자에 일측이 직접 연결되어 상기 복수의 셀 어셈블리의 양극 단자 사이를 서로 전기적으로 연결하도록 구성되며, 상기 음극 라인은, 각 셀 어셈블리의 음극 단자에 일측이 직접 연결되어 상기 복수의 셀 어셈블리의 음극 단자 사이를 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.In addition, the balancing line includes a positive electrode line and a negative electrode line, and one side of the positive line is directly connected to the positive terminal of each cell assembly to electrically connect the positive terminals of the plurality of cell assemblies to each other. , the cathode line may be configured to have one side directly connected to the cathode terminal of each cell assembly to electrically connect the cathode terminals of the plurality of cell assemblies to each other.
또한, 상기 복수의 스위칭부는, 각 배터리 모듈마다 개별적으로 구비되어, 각 셀 어셈블리의 양극 단자에 일단이 직접 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.Additionally, the plurality of switching units may be individually provided for each battery module and configured to have one end directly electrically connected to the positive terminal of each cell assembly.
또한, 상기 마스터 BMS는, 상기 마스터 BMS의 동작모드를 BMS 슬립모드에서 웨이크업 모드로 변환시키는 단계; 상기 슬레이브 BMS로부터 각 셀 어셈블리 양단의 전압, 각 셀 어셈블리를 흐르는 전류 및 각 셀 어셈블리와 연결된 스위칭부의 온도 중 하나 이상을 취합하는 단계; 상기 취합 단계에서 취합된 정보를 기초로 셀 어셈블리간 전압 편차 또는 전류 편차를 연산하거나, 상기 스위칭부의 온도를 미리 저장된 온도 임계값과 비교하는 단계; 상기 연산 및 비교 단계에 의해 검출된 전압 편차값, 전류 편차값 또는 온도값을 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하는 단계; 및 외부 장치로 진단 코드를 발송하는 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.In addition, the master BMS includes: converting an operation mode of the master BMS from a BMS sleep mode to a wake-up mode; Collecting one or more of the voltage across each cell assembly, the current flowing through each cell assembly, and the temperature of the switching unit connected to each cell assembly from the slave BMS; calculating a voltage deviation or current deviation between cell assemblies based on the information collected in the collecting step, or comparing the temperature of the switching unit with a pre-stored temperature threshold; Controlling the operation of the plurality of switching units based on the voltage deviation value, current deviation value, or temperature value detected by the calculation and comparison step; and sending a diagnostic code to an external device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 본 발명에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치를 포함한다.A battery pack according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a battery module balancing device according to the present invention.
본 발명의 일 측면에 의하면, 파워 라인과 구별되는 밸런싱 라인을 이용함으로써, 파워 라인이 턴 오프 되는 경우에도 상시 밸런싱을 수행할 수 있는 장점이 있다.According to one aspect of the present invention, by using a balancing line that is distinct from the power line, there is an advantage that balancing can be performed at all times even when the power line is turned off.
특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상시 밸런싱을 수행하는 경우, 셀 어셈블리의 상태 정보를 기초로 밸런싱 동작을 진단할 수 있는 개선된 배터리 모듈 밸런싱 장치가 제공될 수 있다.In particular, according to one embodiment of the present invention, when performing constant balancing, an improved battery module balancing device can be provided that can diagnose the balancing operation based on status information of the cell assembly.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.In addition, the present invention can have various other effects, and these other effects of the present invention can be understood through the following description and can be more clearly seen through examples of the present invention.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치에 구비된 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later. Therefore, the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
1 is a diagram schematically showing a partial configuration of a battery module balancing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically showing a partial configuration of a battery module provided in a battery module balancing device according to an embodiment of the present invention.
3 to 6 are flowcharts schematically showing a battery module 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 안 되며, 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 attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability.
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 this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not entirely represent the technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 'BMS', '모니터링부' 및 '메모리부'와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it does not exclude other elements, but may further include other elements, unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as 'BMS', 'monitoring unit', and 'memory unit' described in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented through hardware, software, or a combination of hardware and software. You can.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Additionally, throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this refers not only to the case where it is "directly connected" but also to the case where it is "indirectly connected" with another element in between. Includes.
본 명세서에서, 셀 어셈블리는, 복수의 이차 전지가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 이차 전지의 조립체를 의미한다. 여기서, 이차 전지는, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 이차 전지로 간주될 수 있다. In this specification, a cell assembly refers to an assembly of a plurality of secondary batteries in which the plurality of secondary batteries are connected in series and/or in parallel. Here, the secondary battery refers to an independent cell that has a negative terminal and a positive terminal and is physically separable. As an example, one pouch-type lithium polymer cell may be considered a secondary battery.
본 발명에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 배터리 모듈을 밸런싱 하는 장치이다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 서로 전기적으로 병렬 연결된 복수의 배터리 모듈을 구비할 수 있다. 또한, 배터리 팩은, 파워 라인(P)과 메인 릴레이(50, 51, 52)를 구비할 수 있다. 상기 파워 라인(P)은, 배터리 모듈과 상위 시스템 사이에 구비되어 충방전 전류가 흐르는 전력 라인일 수 있다. 상기 메인 릴레이(50, 51, 52)는, 파워 라인(P) 상에 구비되어, 충방전 전류의 도통을 제어하는 스위치일 수 있다.The battery module balancing device according to the present invention is a device for balancing battery modules. For example, the battery module balancing device according to an embodiment of the present invention may be provided in a battery pack. Here, the battery pack may include a plurality of battery modules electrically connected to each other in parallel. Additionally, the battery pack may include a power line (P) and main relays (50, 51, and 52). The power line (P) may be a power line provided between a battery module and a higher level system through which charge/discharge current flows. The main relays 50, 51, and 52 are provided on the power line P and may be switches that control conduction of charge and discharge current.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치에 구비된 배터리 모듈의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. Figure 1 is a diagram schematically showing a partial configuration of a battery module balancing device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram schematically showing a partial configuration of a battery module provided in the battery module balancing device according to an embodiment of the present invention. This is a drawing schematically showing.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 다수의 배터리 모듈(100), 밸런싱 라인(L1, L2), 스위칭부(110), 마스터 BMS(140) 및 슬레이브 BMS(170)를 포함한다.1 and 2, the battery module balancing device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of
상기 배터리 모듈(100)은, 셀 어셈블리(10)를 구비할 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)은, 파워 라인(P)과 연결될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(100)은, 파워 라인(P)을 통해 서로 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 여기서, 파워 라인(P)은, 셀 어셈블리(10)와 연결되어 충방전 전류가 흐르도록 구성될 수 있다.The
상기 밸런싱 라인(L1, L2)은, 파워 라인(P)과 구별될 수 있다. 즉, 밸런싱 라인(L1, L2)은, 파워 라인(P)과 전기적으로 구분되는 별도의 경로일 수 있다. 이 경우, 밸런싱 라인(L1, L2)은, 파워 라인(P)과 구별되어 별도의 충방전 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. The balancing lines (L1, L2) can be distinguished from the power line (P). That is, the balancing lines (L1, L2) may be a separate path that is electrically separated from the power line (P). In this case, the balancing lines L1 and L2 may be configured to flow separate charging and discharging currents separately from the power line P.
또한, 밸런싱 라인(L1, L2)은, 복수의 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 사이 및 음극 단자 사이에 구비되어 복수의 셀 어셈블리(10)를 서로 전기적으로 병렬로 연결할 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른, 밸런싱 라인(L1)은, 복수의 셀 어셈블리(10)의 양극 단자에 직접 연결되어, 복수의 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 밸런싱 라인(L2)은, 복수의 셀 어셈블리(10)의 음극 단자에 직접 연결되어, 복수의 셀 어셈블리(10)의 음극 단자 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.Additionally, the balancing lines L1 and L2 are provided between positive and negative terminals of the plurality of
또한, 밸런싱 라인(L1, L2)은, 복수의 셀 어셈블리(10) 사이에서 충방전 전류를 전달할 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 라인(L1, L2)은, 복수의 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 사이 및 음극 단자 사이를 연결하여 셀 어셈블리(10)의 양단 전압 또는 SOC가 높은 셀 어셈블리(10)로부터 셀 어셈블리(10)의 양단 전압 또는 SOC가 낮은 셀 어셈블리(10)로 충방전 전류를 전달할 수 있다.Additionally, the balancing lines L1 and L2 can transmit charge and discharge current between the plurality of
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 라인(L1, L2)은, 양극 라인(L1)과 음극 라인(L2)을 구비할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 양극 라인(L1)은, 각 셀 어셈블리(10)의 양극 단자에 일측이 직접 연결되어 복수의 셀 어셈블리(10)의 양극 단자 사이를 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 또한, 음극 라인(L2)은, 각 셀 어셈블리(10)의 음극 단자에 일측이 직접 연결되어 복수의 셀 어셈블리(10)의 음극 단자 사이를 서로 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다. Preferably, the balancing lines (L1, L2) according to an embodiment of the present invention may include an anode line (L1) and a cathode line (L2). More specifically, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2, one side of the positive line L1 according to an embodiment of the present invention is directly connected to the positive terminal of each
상기 스위칭부(110)는, 밸런싱 라인(L1, L2) 상에 위치하여 전류의 도통을 제어할 수 있다. 또한, 스위칭부(110)는, 배터리 모듈(100) 간 병렬 연결 관계를 스위칭 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 스위칭부(110)는, 밸런싱 라인(L1, L2) 상에 위치할 수 있다. The
보다 구체적으로, 스위칭부(110)는, 양극 라인(L1) 상에 위치할 수 있다. 여기서, 스위칭부(110)는, 마스터 BMS(140) 또는 슬레이브 BMS(170)의 제어 명령에 따라 밸런싱 라인(L1, L2)을 흐르는 전류의 도통을 제어할 수 있다. 또한, 스위칭부(110)는, 스위칭부(110)의 턴 온 및 턴 오프에 따라 배터리 모듈(100) 간 병렬 연결 관계를 스위칭 할 수 있다.More specifically, the
보다 구체적으로, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 스위칭부(110)는, 밸런싱 라인(L1, L2) 상에 위치한 스위칭부(110)가 모두 턴 온 되는 경우, 밸런싱 라인(L1, L2)과 연결된 모든 셀 어셈블리(10)를 전기적으로 병렬로 연결할 수 있다. 또한, 스위칭부(110)는, 밸런싱 라인(L1, L2) 상에 위치한 적어도 하나의 스위칭부(110)가 턴 오프 되는 경우, 턴 오프 된 스위칭부(110)와 연결된 셀 어셈블리(10)를 제외한 나머지 셀 어셈블리(10)들을 전기적으로 병렬로 연결할 수 있다. More specifically, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2, the
바람직하게는, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 스위칭부(110)는, 각 배터리 모듈(100)마다 개별적으로 구비되어, 각 셀 어셈블리(10)의 양극 단자에 일단이 직접 전기적으로 연결될 수 있다.Preferably, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2, the plurality of switching
상기 마스터 BMS(140)는, 다수의 배터리 모듈(100) 중 마스터 배터리 모듈(100)에 구비될 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 마스터 배터리 모듈(100)에 장착된 셀 어셈블리(10)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(140)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 상위 제어 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 마스터 BMS(140)는, 통신부(150)를 통해 상위 제어 장치와 전기적 신호를 주고 받을 수 있다. 여기서, 상위 제어 장치는, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다. 이 경우, 마스터 BMS(140)는, 상위 제어 장치로부터 수신한 명령에 따라 마스터 배터리 모듈(100)에 장착된 메인 릴레이(50)의 턴 온 및/또는 턴 오프 동작을 제어하여 마스터 배터리 모듈(100)에 장착된 셀 어셈블리(10)의 충방전을 제어할 수 있다.The
또한, 마스터 BMS(140)는, 다수의 배터리 모듈(100)의 상태 정보를 기초로 복수의 스위칭부(110)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(140)는, 마스터 배터리 모듈(100)의 상태 정보 및 슬레이브 배터리 모듈(100)의 상태 정보를 기초로 복수의 스위칭부(110)의 턴 온 및/또는 턴 오프 동작을 제어할 수 있다. 이 경우, 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로 제어 명령을 송신하여 슬레이브 배터리 모듈(100)에 구비된 스위칭부(110)의 동작을 제어할 수 있다.Additionally, the
상기 슬레이브 BMS(170)는, 다수의 배터리 모듈(100) 중 슬레이브 배터리 모듈에 구비될 수 있다. 또한, 슬레이브 BMS(170)는, 슬레이브 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리(10)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 슬레이브 BMS(170)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 마스터 BMS(140)와 전기적으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 슬레이브 BMS(170)는, 통신부(150)를 통해 마스터 BMS(140)와 전기적 신호를 주고 받을 수 있다. 여기서, 통신부(150)는, 복수의 배터리 모듈(100)에 각각 구비될 수 있다. 이 경우, 슬레이브 BMS(170)는, 마스터 BMS(140)로부터 수신한 명령에 따라 슬레이브 배터리 모듈에 장착된 메인 릴레이(51, 52)의 턴 온 및/또는 턴 오프 동작을 제어하여 슬레이브 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리(10)의 충방전을 제어할 수 있다. 또한, 슬레이브 BMS(170)는, 마스터 BMS(140)로부터 제어 명령을 수신하여 슬레이브 배터리 모듈에 연결된 스위칭부(110)의 동작을 제어할 수 있다. The
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 모니터링부(130)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 모니터링부(130)는, 복수의 배터리 모듈(100)에 각각 구비될 수 있다. 상기 모니터링부(130)는, 셀 어셈블리의 전압, 셀 어셈블리를 흐르는 전류 및 스위칭부의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 모니터링부(130)는, 전압 측정값, 전류 측정값 및 온도 측정값을 이용하여, 각 셀 어셈블리(10)의 상태를 모니터링 할 수 있다.Preferably, the battery module balancing device according to an embodiment of the present invention may further include a
상기 모니터링부(130)는, 각 셀 어셈블리(10)의 양단 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 모니터링부(130)는, 셀 어셈블리(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 모니터링부(130)는, 시간 간격을 두고 셀 어셈블리(10)에 구비된 이차 전지의 양단 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 출력할 수 있다. 이때, 모니터링부(130)는, 전압 측정값으로부터 셀 어셈블리(10)의 전압을 결정할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(130)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다. The
상기 모니터링부(130)는, 각 셀 어셈블리(10)에 대한 충전 전류의 크기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 모니터링부(130)는, 밸런싱 라인(L2)과 연결될 수 있다. 이를테면, 모니터링부(130)는, 밸런싱 라인(L2) 상에 위치한 전류 센서(160)와 연결될 수 있다. 또한, 모니터링부(130)는, 시간 간격을 두고 셀 어셈블리(10)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 반복 측정하고 측정된 전류의 크기를 나타내는 전류 측정값을 출력할 수 있다. 이때, 모니터링부(130)는 전류 측정값으로부터 전류의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전류 센서(160)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 홀 센서 또는 센스 저항을 이용하여 구현될 수 있다. The
상기 모니터링부(130)는, 각 셀 어셈블리(10)와 연결된 스위칭부(110)의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 모니터링부(130)는, 스위칭부(110)와 연결되어 스위칭부(110)의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 모니터링부(130)는, 시간 간격을 두고 스위칭부(110)의 온도를 반복 측정하고 측정된 온도의 크기를 나타내는 신호를 온도 측정값을 출력할 수 있다. 이때, 모니터링부(130)는 온도 측정값으로부터 스위칭부(110)의 온도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(130)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 열전대(thermocouple)를 이용하여 구현될 수 있다. The
상기 모니터링부(130)는, 셀 어셈블리(10)에 대한 전압 측정값, 전류 측정값을 이용하여, 셀 어셈블리(10)의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 계산하여 셀 어셈블리(10)의 잔존량을 추정할 수 있다. 또한, 모니터링부(130)는, 추정된 셀 어셈블리(10)의 잔존량을 이용하여 추정 SOC를 산출할 수 있다. 여기서, 추정 SOC는, 0% 내지 100% 범위에서 셀 어셈블리(10)의 잔존량과 대응되는 수치로 산출될 수 있다.The
본 발명의 일 측면에서, 모니터링부(130)는, 셀 어셈블리(10)의 충전 전류 및 방전 전류를 적산하여 셀 어셈블리(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 여기서, 셀 어셈블리(10)의 충전 또는 방전이 시작될 때 충전 상태의 초기값은 충전 또는 방전이 시작되기 전에 측정한 셀 어셈블리(10)의 개방 전압(OCV: Open Circuit Voltage)을 이용하여 결정할 수 있다. 이를 위해, 모니터링부(130)는, 개방 전압 별로 충전 상태를 정의한 개방 전압-충전 상태 룩업 테이블을 포함하고, 룩업 테이블로부터 셀 어셈블리(10)의 개방 전압에 대응되는 충전 상태를 맵핑할 수 있다.In one aspect of the present invention, the
본 발명의 다른 측면에서, 모니터링부(130)는, 확장 칼만 필터를 이용하여 셀 어셈블리(10)의 충전 상태를 산출할 수 있다. 확장 칼만 필터는 셀 어셈블리(10)의 전압, 전류 및 온도를 이용하여 셀 어셈블리(10)의 충전 상태를 적응적으로 추정하는 수학적 알고리즘을 말한다. 여기서, 확장 칼만 필터를 이용한 충전 상태의 추정은, 일 예로서 그레고리 엘 플레트(Gregory L. Plett)의 논문 "Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs Parts 1, 2 and 3" (Journal of Power Source 134, 2004, p. 252-261)을 참조할 수 있다.In another aspect of the present invention, the
셀 어셈블리(10)의 충전 상태는 전술한 전류 적산법 또는 확장 칼만 필터 이외에도 셀 어셈블리(10)의 전압 및 전류를 선택적으로 활용하여 충전 상태를 추정할 수 있는 다른 공지의 방법에 의해서도 결정할 수 있다.The state of charge of the
본 발명의 일 실시예에 따른, 마스터 BMS(140) 및 슬레이브 BMS(170)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 각 모니터링부(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 마스터 BMS(140) 및 슬레이브 BMS(170)는, 각각 마스터 배터리 모듈 및 슬레이브 배터리 모듈의 상태 정보를 각 모니터링부(130)로부터 수신할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상태 정보는, 각 셀 어셈블리 양단의 전압, 각 셀 어셈블리(10)를 흐르는 전류 및 각 스위칭부(110)의 온도를 포함할 수 있다.Preferably, the state information according to an embodiment of the present invention may include the voltage across each cell assembly, the current flowing through each
또한, 슬레이브 BMS(170)는, 마스터 BMS(140)로 슬레이브 배터리 모듈의 상태 정보를 전달할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 상위 제어 장치로 복수의 배터리 모듈(100)의 상태 정보를 전달할 수 있다.Additionally, the
본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 파워 라인(P)이 OFF되어 BMS가 슬립 모드로 전환된 상태에서도 밸런싱을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(140)는, BMS 슬립 모드 상태에서 주기적으로 웨이크업 할 수 있다. 이 경우, 마스터 BMS(140)는, 상위 제어 장치로부터 웨이크업 명령을 수신할 수 있다. The battery module balancing device according to an embodiment of the present invention can perform balancing even when the power line (P) is turned off and the BMS is switched to sleep mode. More specifically, the
이어서, 마스터 BMS(140) 및 슬레이브 BMS(170)는, 각 셀 어셈블리(10)의 SOC를 추정할 수 있다. 또는, 마스터 BMS(140) 및 슬레이브 BMS(170)는, 각 셀 어셈블리(10)의 SOC를 각 모니터링부(130)로부터 수신할 수 있다. 이 경우, 슬레이브 BMS(170)는, 각 셀 어셈블리(10)의 SOC를 마스터 BMS(140)로 전달할 수 있다. Subsequently, the
이어서, 마스터 BMS(140) 및 슬레이브 BMS(170)는, 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 턴 온 시켜 복수의 셀 어셈블리(10) 간 밸런싱을 수행할 수 있다.Subsequently, the
이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 배터리 팩을 사용하지 않아 파워 라인(P)을 통한 밸런싱을 수행할 수 없는 경우, 파워 라인(P)과 별도로 구비된 밸런싱 라인(L1, L2)을 통해 상시 밸런싱을 수행할 수 있는 장점이 있다.Through this configuration, the battery module balancing device according to the present invention, when balancing cannot be performed through the power line (P) because the battery pack is not used, the balancing line (L1) provided separately from the power line (P) , L2) has the advantage of being able to perform constant balancing.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로부터 취합된 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리(10)간 전류 편차를 연산하여, 연산된 전류 편차값을 기초로 복수의 스위칭부(110)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(140)는, 모니터링부(130) 및 슬레이브 BMS(170)로부터 각 셀 어셈블리(10)를 흐르는 전류 값을 수신할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 각 셀 어셈블리(10)간 전류의 편차를 연산할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 각 셀 어셈블리(10)간 전류 편차가 증가하는 경우 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 턴 오프 시킬 수 있다. 이때, 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로 스위칭부(110) 턴 오프 명령을 전달할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 시간 간격을 두고 각 셀 어셈블리(10)를 흐르는 전류의 편차를 연산할 수 있다. 이 경우, 마스터 BMS(140)는, 시간 간격을 두고 셀 어셈블리(10)를 흐르는 전류의 편차가 증가하는 경우 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 턴 오프 시킬 수 있다.Preferably, the
또한, 바람직하게는, 마스터 BMS(140)는, 복수의 스위칭부(110)에 대한 온도 임계값을 미리 저장하고, 슬레이브 BMS(170)로부터 취합된 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리(10)와 연결된 스위칭부(110)의 온도가 온도 임계값을 초과하는 경우 스위칭부(110)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(140)는, 모니터링부(130) 및 슬레이브 BMS(170)로부터 각 셀 어셈블리(10)와 연결된 스위칭부(110)의 온도를 수신할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 각 스위칭부(110)의 온도를 미리 저장된 온도 임계값과 비교할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 스위칭부(110)의 온도가 온도 임계값 보다 큰 경우 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 턴 오프 시킬 수 있다. 이때, 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로 스위칭부 턴 오프 명령을 전달할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 시간 간격을 두고 각 스위칭부(110)의 온도를 측정할 수 있다. 이 경우, 마스터 BMS(140)는, 시간 간격을 두고 스위칭부(110)의 온도가 증가하는 경우 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 턴 오프 시킬 수 있다.Also, preferably, the
또한, 바람직하게는, 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로부터 취합된 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리(10)간 전압 편차를 시간 간격을 두고 연산하여, 연산된 전압 편차값의 변화를 기초로 복수의 스위칭부(110)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 마스터 BMS(140)는, 모니터링부(130) 및 슬레이브 BMS(170)로부터 각 셀 어셈블리(10)의 전압값을 수신할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 각 셀 어셈블리(10)간 전압 편차를 연산할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 각 셀 어셈블리(10)간 전압 편차가 증가하는 경우 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 턴 오프 시킬 수 있다. 이때, 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로 스위칭부(110) 턴 오프 명령을 전달할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 시간 간격을 두고 각 셀 어셈블리(10)의 전압 편차를 연산할 수 있다. 이 경우, 마스터 BMS(140)는, 시간 간격을 두고 셀 어셈블리(10)의 전압 편차가 증가하는 경우 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 턴 오프 시킬 수 있다.Also, preferably, the
한편, 마스터 BMS(140), 슬레이브 BMS(170) 및 모니터링부(130)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.Meanwhile, the
바람직하게는, 본 발명에 따른 마스터 BMS(140), 슬레이브 BMS(170) 및 모니터링부(130)는, 메모리부를 더 포함할 수 있다. 상기 메모리부는, 배터리의 개방 전압 별로 잔존량을 정의한 개방 전압-잔존량 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 또한, 메모리부는, 상기 모니터링부(130)에서 추정 SOC를 산출하는데 필요한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 메모리부는, 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 메모리부는, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 메모리부는, 또한 BMS에 의해 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 BMS와 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리부는, 또한 BMS가 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다. 메모리부는, 논리적으로 2개 이상으로 분할 가능하다.Preferably, the
바람직하게는, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 복수의 저항부(120)를 더 포함할 수 있다.Preferably, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2, the battery module balancing device according to an embodiment of the present invention may further include a plurality of
상기 저항부(120)는, 밸런싱 라인(L1) 상에 위치하며, 각 배터리 모듈(100)마다 개별적으로 구비되어, 스위칭부(110)의 타단에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 저항부(120)는, 밸런싱 라인(L1)에 흐르는 전류의 최대값을 제한하도록 저항값이 설정되어 제공될 수 있다.The
바람직하게는, 마스터 BMS(140)는, 마스터 BMS(140)의 동작모드를 BMS 슬립모드에서 웨이크업 모드로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(140)는, 파워 라인(P)이 턴 오프 되는 경우 슬립모드로 전환될 수 있다. 그리고, 마스터 BMS(140)는, 상위 제어 장치의 명령에 의하여 웨이크업 모드로 변환될 수 있다.Preferably, the
또한, 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로부터 각 셀 어셈블리(10) 양단의 전압, 각 셀 어셈블리(10)를 흐르는 전류 및 각 셀 어셈블리(10)와 연결된 스위칭부(110)의 온도 중 하나 이상을 취합할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(140)는, 슬레이브 BMS(170)로부터 각 셀 어셈블리(10)의 상태 정보를 수신하고, 수신한 상태 정보를 상위 제어 장치로 전달할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 셀 어셈블리(10)의 상태 정보를 기초로 복수의 스위칭부(110)를 선택적으로 제어하여 밸런싱을 수행할 수 있다.In addition, the
또한, 마스터 BMS(140)는, 취합 단계에서 취합된 정보를 기초로 셀 어셈블리(10)간 전압 편차 또는 전류 편차를 연산하거나, 스위칭부(110)의 온도를 미리 저장된 온도 임계값과 비교할 수 있다. 또한, 마스터 BMS(140)는, 연산 및 비교 단계에 의해 검출된 전압 편차값, 전류 편차값 또는 온도값을 기초로 상기 복수의 스위칭부(110)의 동작을 제어할 수 있다.In addition, the
또한, 마스터 BMS(140)는, 외부 장치로 진단 코드를 발송할 수 있다. 예를 들어, 마스터 BMS(140)는, 상기 전압 편차값 또는 상기 전류 편차값이 증가하거나 상기 온도값이 온도 임계값보다 큰 경우 상위 제어 장치로 진단 코드를 발송할 수 있다. 이 경우, 사용자는, 진단 코드를 기초로 밸런싱 라인(L1, L2)의 전압 이상, 전류 이상 또는 온도 이상을 확인할 수 있다.Additionally, the
본 발명에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치는, 배터리 팩에 자체적으로 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 다수의 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈 밸런싱 장치, 전장품(BMS, 릴레이, 퓨즈 등) 및 케이스 등을 포함할 수 있다. The battery module balancing device according to the present invention may be included in the battery pack. That is, the battery pack according to the present invention may include the battery module balancing device according to the present invention described above. Here, the battery pack may include a plurality of battery modules, the battery module balancing device, electrical components (BMS, relays, fuses, etc.), and a case.
도 3 내지 도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈 밸런싱 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 3 내지 도 6에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 배터리 모듈 밸런싱 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.3 to 6 are flowcharts schematically showing a battery module balancing method according to an embodiment of the present invention. 3 to 6, the performer of each step can be said to be each component of the battery module balancing device according to the present invention described above.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS는, 파워라인을 턴 오프 시키고, 웨이크업 모드로부터 BMS 슬립모드로 동작 모드가 전환될 수 있다(S100).First, as shown in FIG. 3, the master BMS turns off the power line and the operation mode can be switched from wake-up mode to BMS sleep mode (S100).
이어서, 마스터 BMS는, 웨이크업 모드로 전환될 수 있다(S110). 이 경우, 마스터 BMS는, 미리 설정된 시간에 따라 주기적으로 웨이크업 모드로 전환될 수 있다. 또는, 마스터 BMS는, 상위 제어 장치의 명령에 따라 웨이크업 모드로 전환될 수 있다.Subsequently, the master BMS may be switched to wake-up mode (S110). In this case, the master BMS may be periodically switched to wake-up mode according to a preset time. Alternatively, the master BMS may be switched to wake-up mode according to a command from a higher level control device.
이어서, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 각 셀 어셈블리의 SOC를 추정할 수 있다(S120). 이 경우, 마스터 BMS는, 슬레이브 BMS로 SOC 추정 명령을 전달할 수 있다. 또한, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 각 모니터링부로부터 각 셀 어셈블리의 SOC를 수신할 수 있다. 또한, 마스터 BMS는, 각 슬레이브 BMS로부터 각 셀 어셈블리의 SOC를 수신할 수 있다.Next, the master BMS and slave BMS can estimate the SOC of each cell assembly (S120). In this case, the master BMS can transmit a SOC estimation command to the slave BMS. Additionally, the master BMS and slave BMS can receive the SOC of each cell assembly from each monitoring unit. Additionally, the master BMS can receive the SOC of each cell assembly from each slave BMS.
이어서, 마스터 BMS는, 복수의 스위칭부를 선택적으로 턴 온 시킬 수 있다(S130). 예를 들어, 마스터 BMS는, 각 셀 어셈블리의 SOC를 기초로 밸런싱 라인을 선택적으로 개폐할 수 있도록 복수의 스위칭부를 선택적으로 턴 온 및/또는 턴 오프 시킬 수 있다.Next, the master BMS can selectively turn on a plurality of switching units (S130). For example, the master BMS may selectively turn on and/or turn off a plurality of switching units to selectively open and close the balancing line based on the SOC of each cell assembly.
도 4에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 밸런싱 라인을 통해 밸런싱이 진행될 때 슬립모드로 전환될 수 있다. 또한, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는 웨이크업 모드로 전환될 수 있다(S200). 이 경우, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 미리 설정된 시간에 따라 주기적으로 웨이크업 모드로 전환될 수 있다. As shown in FIG. 4, the master BMS and slave BMS can be switched to sleep mode when balancing is performed through a balancing line. Additionally, the master BMS and slave BMS can be switched to wake-up mode (S200). In this case, the master BMS and slave BMS may be periodically switched to wake-up mode according to a preset time.
이어서, 마스터 BMS는, 각 셀 어셈블리의 전류 데이터를 모니터링부 및 각 슬레이브 BMS로부터 수신할 수 있다(S210). Next, the master BMS may receive current data of each cell assembly from the monitoring unit and each slave BMS (S210).
이어서, 마스터 BMS는, 각 셀 어셈블리간 전류의 편차를 연산하고, 전류 편차가 증가하는지 판별할 수 있다(S220). 전류 편차가 증가하는 경우, 마스터 BMS는, 복수의 스위칭부를 턴 오프 시킬 수 있다(S230). 이어서, 마스터 BMS는, 상위 제어 장치로 진단 코드를 발송할 수 있다(S240). 반면, 전류 편차가 증가하지 않는 경우, 마스터 BMS는, 슬립 모드로 전환될 수 있다(S250).Next, the master BMS can calculate the current deviation between each cell assembly and determine whether the current deviation increases (S220). When the current deviation increases, the master BMS may turn off a plurality of switching units (S230). Subsequently, the master BMS can send a diagnostic code to the upper control device (S240). On the other hand, if the current deviation does not increase, the master BMS may be switched to sleep mode (S250).
도 5에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 밸런싱 라인을 통해 밸런싱이 진행될 때 슬립모드로 전환될 수 있다. 또한, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는 웨이크업 모드로 전환될 수 있다(S300). 이 경우, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 미리 설정된 시간에 따라 주기적으로 웨이크업 모드로 전환될 수 있다.As shown in FIG. 5, the master BMS and slave BMS can be switched to sleep mode when balancing is performed through a balancing line. Additionally, the master BMS and slave BMS can be switched to wake-up mode (S300). In this case, the master BMS and slave BMS may be periodically switched to wake-up mode according to a preset time.
이어서, 마스터 BMS는, 각 셀 어셈블리와 연결된 스위칭부의 온도 데이터를 모니터링부 및 각 슬레이브 BMS로부터 수신할 수 있다(S310). Subsequently, the master BMS may receive temperature data of the switching unit connected to each cell assembly from the monitoring unit and each slave BMS (S310).
이어서, 마스터 BMS는, 각 스위칭부의 온도를 온도 임계값과 비교하고, 스위칭부의 온도가 온도 임계값보다 큰 지 판별할 수 있다(S320). 스위칭부의 온도가 온도 임계값보다 큰 경우, 마스터 BMS는, 복수의 스위칭부를 턴 오프 시킬 수 있다(S330). 이어서, 마스터 BMS는, 상위 제어 장치로 진단 코드를 발송할 수 있다(S340). 반면, 스위칭부의 온도가 온도 임계값보다 크지 않은 경우, 마스터 BMS는, 슬립 모드로 전환될 수 있다(S350).Next, the master BMS can compare the temperature of each switching unit with the temperature threshold and determine whether the temperature of the switching unit is greater than the temperature threshold (S320). If the temperature of the switching unit is greater than the temperature threshold, the master BMS may turn off the plurality of switching units (S330). Subsequently, the master BMS can send a diagnostic code to the upper control device (S340). On the other hand, if the temperature of the switching unit is not greater than the temperature threshold, the master BMS may be switched to sleep mode (S350).
도 6에 도시된 바와 같이, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 밸런싱 라인을 통해 밸런싱이 진행될 때 슬립모드로 전환될 수 있다. 또한, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는 웨이크업 모드로 전환될 수 있다(S400). 이 경우, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS는, 미리 설정된 시간에 따라 주기적으로 웨이크업 모드로 전환될 수 있다.As shown in FIG. 6, the master BMS and slave BMS can be switched to sleep mode when balancing is performed through a balancing line. Additionally, the master BMS and slave BMS can be switched to wakeup mode (S400). In this case, the master BMS and slave BMS may be periodically switched to wake-up mode according to a preset time.
이어서, 마스터 BMS는, 복수의 스위칭부를 턴 오프 시킬 수 있다(S410).Next, the master BMS may turn off the plurality of switching units (S410).
이어서, 마스터 BMS는, 각 셀 어셈블리의 전압 데이터를 모니터링부 및 각 슬레이브 BMS로부터 수신할 수 있다(S420). Next, the master BMS may receive voltage data of each cell assembly from the monitoring unit and each slave BMS (S420).
이어서, 마스터 BMS는, 각 셀 어셈블리간 전압의 편차를 연산하고, 전압 편차가 증가하는지 판별할 수 있다(S430). 전압 편차가 증가하는 경우, 마스터 BMS는, 복수의 스위칭부를 턴 오프 시킬 수 있다(S440). 이어서, 마스터 BMS는, 상위 제어 장치로 진단 코드를 발송할 수 있다(S450). 반면, 전압 편차가 증가하지 않는 경우, 마스터 BMS는, 복수의 스위칭부를 턴 온 시킬 수 있다(S460). 이어서, 마스터 BMS는, 슬립 모드로 전환될 수 있다(S470).Next, the master BMS can calculate the voltage deviation between each cell assembly and determine whether the voltage deviation increases (S430). When the voltage deviation increases, the master BMS may turn off the plurality of switching units (S440). Subsequently, the master BMS can send a diagnostic code to the upper control device (S450). On the other hand, when the voltage deviation does not increase, the master BMS can turn on a plurality of switching units (S460). Subsequently, the master BMS may be switched to sleep mode (S470).
또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 마스터 BMS 및 슬레이브 BMS(이하, BMS)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.Additionally, when the control logic is implemented in software, the master BMS and slave BMS (hereinafter referred to as BMS) may be implemented as a set of program modules. At this time, the program module may be stored in the memory device and executed by the processor.
또한, BMS(Battery Management System)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.In addition, at least one of the various control logics of the BMS (Battery Management System) is combined, and the combined control logic is written in a computer-readable code system, so if computer-readable access is possible, there are no special restrictions on the type. does not exist. As an example, the recording medium includes at least one selected from the group including ROM, RAM, register, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, and optical data recording device. Additionally, the code system can be distributed, stored and executed on computers connected to a network. Additionally, functional programs, codes, and segments for implementing the combined control logics can be easily deduced by programmers in the technical field to which the present invention pertains.
이상과 같이, 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.As described above, although the present invention has been described with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims to be described.
10: 셀 어셈블리
50, 51, 52: 메인 릴레이
100: 배터리 모듈
110: 스위칭부
120: 저항부
130: 모니터링부
140: 마스터 BMS
150: 통신부
160: 전류 센서
170: 슬레이브 BMS
L1, L2: 밸런싱 라인
P: 파워 라인10: Cell assembly
50, 51, 52: Main relay
100: Battery module
110: switching unit
120: resistance unit
130: Monitoring unit
140: Master BMS
150: Department of Communications
160: current sensor
170: Slave BMS
L1, L2: Balancing lines
P: power line
Claims (10)
상기 파워 라인과 구별되고, 복수의 셀 어셈블리의 양극 단자 사이 및 음극 단자 사이에 구비되어 상기 복수의 셀 어셈블리를 서로 전기적으로 병렬로 연결하며, 상기 복수의 셀 어셈블리 사이에서 충방전 전류를 전달하도록 구성된 밸런싱 라인;
상기 밸런싱 라인 상에 위치하여 전류의 도통을 제어하며, 배터리 모듈 간 병렬 연결 관계를 스위칭 하도록 구성된 복수의 스위칭부;
상기 다수의 배터리 모듈 중 마스터 배터리 모듈에 구비되어 상기 마스터 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리의 충방전을 제어하며, 상기 다수의 배터리 모듈의 상태 정보를 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 마스터 BMS; 및
상기 다수의 배터리 모듈 중 슬레이브 배터리 모듈에 구비되어 상기 슬레이브 배터리 모듈에 장착된 셀 어셈블리의 충방전을 제어하며, 상기 마스터 BMS로 상기 슬레이브 배터리 모듈의 상태 정보를 전달하고, 상기 마스터 BMS로부터 제어 명령을 수신하여 상기 슬레이브 배터리 모듈에 연결된 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 슬레이브 BMS를 포함하고,
상기 마스터 BMS 및 상기 슬레이브 BMS는,
상기 밸런싱 라인을 통해 상기 복수의 셀 어셈블리가 밸런싱이 진행될 때 슬립 모드로 전환되고, 미리 설정된 시간에 따라 주기적으로 웨이크업 모드로 전환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
A plurality of battery modules including a cell assembly, connected to a power line connected to the cell assembly to allow charging and discharging current to flow, and electrically connected to each other in parallel through the power line;
It is distinguished from the power line, is provided between the positive and negative terminals of the plurality of cell assemblies, electrically connects the plurality of cell assemblies in parallel with each other, and is configured to transmit charge and discharge current between the plurality of cell assemblies. balancing line;
a plurality of switching units located on the balancing line to control conduction of current and configured to switch a parallel connection relationship between battery modules;
A master provided in a master battery module among the plurality of battery modules to control charging and discharging of a cell assembly mounted on the master battery module, and configured to control the operation of the plurality of switching units based on status information of the plurality of battery modules. BMS; and
It is provided in a slave battery module among the plurality of battery modules and controls charging and discharging of a cell assembly mounted on the slave battery module, transmits status information of the slave battery module to the master BMS, and receives control commands from the master BMS. It includes a slave BMS configured to receive and control the operation of a switching unit connected to the slave battery module,
The master BMS and the slave BMS are,
A battery module balancing device characterized in that the plurality of cell assemblies are switched to sleep mode when balancing is in progress through the balancing line, and are configured to periodically switch to wake-up mode according to a preset time.
상기 상태 정보는, 각 셀 어셈블리 양단의 전압 및 상기 각 셀 어셈블리를 흐르는 전류 및 각 스위칭부의 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 1,
The state information includes the voltage across each cell assembly, the current flowing through each cell assembly, and the temperature of each switching unit.
상기 마스터 BMS는, 상기 슬레이브 BMS로부터 취합된 상기 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리간 전류 편차를 연산하여, 연산된 전류 편차값을 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 2,
The master BMS is configured to calculate a current deviation between each cell assembly based on the status information collected from the slave BMS and control the operation of the plurality of switching units based on the calculated current deviation value. Module balancing device.
상기 마스터 BMS는, 상기 복수의 스위칭부에 대한 온도 임계값을 미리 저장하고, 상기 슬레이브 BMS로부터 취합된 상기 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리와 연결된 스위칭부의 온도가 상기 온도 임계값을 초과하는 경우 상기 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 2,
The master BMS stores temperature thresholds for the plurality of switching units in advance, and when the temperature of the switching unit connected to each cell assembly exceeds the temperature threshold based on the status information collected from the slave BMS, the master BMS A battery module balancing device configured to control the operation of the switching unit.
상기 마스터 BMS는, 상기 슬레이브 BMS로부터 취합된 상기 상태 정보를 기초로 각 셀 어셈블리간 전압 편차를 시간 간격을 두고 연산하여, 연산된 전압 편차값의 변화를 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 2,
The master BMS calculates the voltage deviation between each cell assembly at time intervals based on the status information collected from the slave BMS, and controls the operation of the plurality of switching units based on the change in the calculated voltage deviation value. A battery module balancing device comprising:
상기 밸런싱 라인 상에 위치하며, 각 배터리 모듈마다 개별적으로 구비되어, 상기 스위칭부의 타단에 전기적으로 연결되도록 구성된 복수의 저항부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 1,
A plurality of resistors located on the balancing line, individually provided for each battery module, and electrically connected to the other end of the switching unit.
A battery module balancing device further comprising:
상기 밸런싱 라인은, 양극 라인과 음극 라인을 구비하고,
상기 양극 라인은, 각 셀 어셈블리의 양극 단자에 일측이 직접 연결되어 상기 복수의 셀 어셈블리의 양극 단자 사이를 서로 전기적으로 연결하도록 구성되며,
상기 음극 라인은, 각 셀 어셈블리의 음극 단자에 일측이 직접 연결되어 상기 복수의 셀 어셈블리의 음극 단자 사이를 서로 전기적으로 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 1,
The balancing line has a positive electrode line and a negative electrode line,
The positive line is configured to have one side directly connected to the positive terminal of each cell assembly to electrically connect the positive terminals of the plurality of cell assemblies to each other,
A battery module balancing device, wherein one side of the cathode line is directly connected to the cathode terminal of each cell assembly to electrically connect the cathode terminals of the plurality of cell assemblies to each other.
상기 복수의 스위칭부는, 각 배터리 모듈마다 개별적으로 구비되어, 각 셀 어셈블리의 양극 단자에 일단이 직접 전기적으로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 1,
A battery module balancing device, wherein the plurality of switching units are individually provided for each battery module, and one end of the plurality of switching units is directly electrically connected to the positive terminal of each cell assembly.
상기 마스터 BMS는,
상기 마스터 BMS의 동작모드를 상기 슬립모드에서 웨이크업 모드로 전환시키는 동작모드 전환단계;
상기 웨이크업 모드로 전한된 상기 슬레이브 BMS로부터 각 셀 어셈블리 양단의 전압, 각 셀 어셈블리를 흐르는 전류 및 각 셀 어셈블리와 연결된 스위칭부의 온도 중 하나 이상을 취합하는 취합 단계;
상기 취합 단계에서 취합된 정보를 기초로 셀 어셈블리간 전압 편차 또는 전류 편차를 연산하거나, 상기 스위칭부의 온도를 미리 저장된 온도 임계값과 비교하는 연산 및 비교 단계;
상기 연산 및 비교 단계에 의해 검출된 전압 편차값, 전류 편차값 또는 온도값을 기초로 상기 복수의 스위칭부의 동작을 제어하는 동작 제어 단계; 및
외부 장치로 진단 코드를 발송하는 진단 코드 발송 단계
를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈 밸런싱 장치.
According to paragraph 1,
The master BMS is,
An operation mode switching step of switching the operation mode of the master BMS from the sleep mode to the wake-up mode;
A collecting step of collecting one or more of the voltage across each cell assembly, the current flowing through each cell assembly, and the temperature of the switching unit connected to each cell assembly from the slave BMS transferred to the wake-up mode;
A calculation and comparison step of calculating a voltage deviation or current deviation between cell assemblies based on the information collected in the collecting step, or comparing the temperature of the switching unit with a pre-stored temperature threshold;
An operation control step of controlling the operation of the plurality of switching units based on the voltage deviation value, current deviation value, or temperature value detected by the calculation and comparison step; and
Diagnostic code sending step to send a diagnostic code to an external device
A battery module balancing device configured to perform.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012050004A1 (en) | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 三洋電機株式会社 | Power supply system |
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| JP2017208274A (en) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | Power supply control device, power supply control method, and computer program |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP5601770B2 (en) * | 2008-12-09 | 2014-10-08 | 三菱重工業株式会社 | Voltage equalization apparatus, method, program, and power storage system |
| KR20140128468A (en) * | 2013-04-18 | 2014-11-06 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Apparatus and method for battery balancing |
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2012050004A1 (en) | 2010-10-15 | 2012-04-19 | 三洋電機株式会社 | Power supply system |
| JP2016091613A (en) | 2014-10-30 | 2016-05-23 | 株式会社日立製作所 | Battery system and soc recovery method |
| JP2017208274A (en) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | Power supply control device, power supply control method, and computer program |
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