KR20100119467A - 배터리 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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정윤이
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Abstract

복수의 전지 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템은 제어장치, 셀밸런싱 장치 및 충방전장치를 포함한다. 제어장치는 배터리의 기초 정보를 전달받으며, 배터리의 기초 정보를 이용하여 배터리의 상태 정보를 추정하고, 배터리의 상태 정보를 이용하여 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하며, 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달한다. 셀밸런싱 장치는 제어장치로부터 셀밸런싱 신호를 전달받으며, 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 전달한다. 충방전장치는 셀밸런싱 장치로부터 모드 제어신호를 전달받으며, 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀 각각을 독립적으로 제어하며, 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우 복수의 전지 셀을 개별 제어하여 충전하며, 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 방전하며, 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리한다.
셀밸런싱, 충방전장치, 개방 회로 전압(OCV), 충전상태(SOC), 건강상태(SOH)

Description

배터리 관리 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING BATTERY}
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 전지 셀 각각을 독립적으로 제어할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전기 자동차는 배터리(Battery)에서 출력되는 전기 에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충전 및 방전이 가능한 복수의 전지 셀(Cell)로 형성된 배터리를 주 동력원으로 이용한다.
전기 자동차의 동력원 향상을 위해 배터리에 사용되는 전지 셀의 수는 점차 증가하고 있으며, 증가하는 복수의 전지 셀을 효율적으로 관리하기 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 사용한다.
이처럼 전지 셀의 수가 증가함에 따라, 각 전지 셀 사이의 용량편차로 인해 전체 전지 팩의 성능과 수명이 단축되어 보다 안정적이고 충분한 동력원을 제공할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 복수의 전지 셀 사이의 용량편차를 줄여 전체 전지 셀의 성능과 수명을 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배터리의 충전 시 복수의 전지 셀을 개별 제어하여 충전하며, 방전 시 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 방전하며, 성능이 저하된 전지 셀을 격리하여 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복수의 전지 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
상기 배터리의 기초 정보를 전달받으며, 상기 배터리의 기초 정보를 이용하여 상기 배터리의 상태 정보를 추정하고, 상기 배터리의 상태 정보를 이용하여 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하며, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 제어장치, 상기 제어장치로부터 상기 셀밸런싱 신호를 전달받으며, 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 전달하는 셀밸런싱 장치, 그리고 상기 셀밸런싱 장치로부터 상기 모드 제어신호를 전달받으며, 상기 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀 각각을 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하며, 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 개별 제어하여 충전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 방전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리한다.
본 발명의 다른 특징에 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 K 번째 전지 셀의 타단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 타단에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치, 상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치, 그리고 상기 K 번째 전지 셀의 타단과 상기 제2 스위치의 일단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하며, 상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단은 상기 제4 스위치의 타단과 상기 제3 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 복수의 전원 중 상기 K 번째 전지 셀에 대응하는 제1 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제2 스위치, 그리고 상기 제1 전원과 상기 K 번째 전지 셀의 타단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치를 포함하며, 상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단과 상기 복수의 전원 중 상기 K-1 번째 전지 셀에 대응하는 제2 전원의 일단은 상기 제3 스위치의 타단과 상기 제2 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 복수의 전지 셀을 포함하는 배터리, 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하는 제어장치, 상기 배터리의 모드를 제어하는 신호를 생성하는 셀밸런싱 장치 및 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리 관리 시스템에서 배터리를 관리하는 방법에 있어서,
상기 제어 장치는 센싱장치로부터 측정된 상기 배터리의 기초 정보를 전달받아 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하고, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 단계, 상기 셀밸런싱 장치는 상기 제어장치로부터 전달되는 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하는 단계, 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우, 상기 충방전장치에 포함된 상기 복수의 전지 셀과 전원과의 대응관계에 따라 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 단계, 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하는 단계, 그리고 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키는 단계를 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 충전 시 전지 셀을 개별 제어하여 전지 셀의 충전 편차를 감소시킬 수 있으며, 방전 시 복수의 전지 셀을 직렬로 연결시켜 상태가 불량한 전지 셀이 배터리의 성능을 감소시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 충전 및 방전을 수행하지 않는 전지 셀을 전기적으로 분리하므로 외부 단락으로부터 보호할 수 있으며, 배터리 관리 시스템에 의한 전력 소비가 발생하지 않으므로 배터리의 장시간 보관 시 배터리 관리 시스템을 배터리로부터 분리해야 하는 번거로움 없이 배터리를 관리할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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 있는 것을 의미한다.
도 1은 종래 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 자동차 시스템의 배터리 관리 시스템(1)은 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 포함하는 배터리(2)의 셀밸런싱(Cell Balancing)을 위한 셀밸런싱부(11)를 포함한다. 종래의 배터리 관리 시스템(1)의 셀밸런싱부(11)는 복수의 전지 셀(C1-Cn) 사이에 셀밸런싱 회로(111)를 형성하여 직렬로 연결된 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전한 후 다른 전지 셀보다 전압이 높은 전지 셀의 충전 전류를 방전하는 방식으로 셀 사이의 편차를 줄인다.
이와 같이 셀의 전압이 높은 셀의 충전 전류를 바이패스 하여 방전하는 방식은 상대적으로 셀의 전압이 낮은 셀의 경우 충전을 할 수 없는 문제점이 있다. 그리고, 각 전지 셀 사이의 용량편차를 줄이기 위해 바이패스 전류를 늘여 방전하는 것에도 한계가 있다. 또한, 각 전지 셀의 용량편차를 줄이기 위해 생성되는 바이패스 전류는 불필요한 전력 소모를 발생시키므로 전체 자동차 시스템의 전력 효율을 저하시키며, 배터리의 성능과 수명을 감소시키는 문제점이 있다.
이하 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 대하여 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 시스템은 배터리(100) 및 배터리 관리 시스템(200)을 포함한다.
배터리(100)는 복수의 전지 셀(C1-Cn)이 연결되어 있는 전지팩(Battery Pack)으로 형성된다. 여기서, 배터리(100)의 일단은 출력단자(Bout1, Bout2)에 연결되 어 있으며, 전지팩 출력은 출력단자(Bout1, Bout2)를 통하여 인버터(도시하지 않음)로 전달된다. 본 발명의 실시예에서는 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 포함하는 하나의 전지팩으로 배터리(100)를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 소정 개수의 전지 셀을 포함하는 전지팩이 복수개 구비되어 배터리(100)를 형성할 수도 있다.
배터리 관리 시스템(200)은 충방전장치(210), 셀밸런싱 장치(220), 제어장치(230), 센싱장치(240) 및 저장장치(250)를 포함한다.
충방전장치(210)는 복수의 전지 셀(C1-Cn)과 연결되며, 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 독립적으로 제어한다. 본 발명의 실시예에 따른 모드 제어신호는 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전시키기 위한 충전모드 제어신호, 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 방전시키기 위한 방전모드 제어신호 및 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키기 위한 격리모드 제어신호를 포함한다.
구체적으로, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 충전모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우, 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 개별적으로 제어하여 각 전지 셀(C1-Cn)을 충전시키며, 동시에 셀 밸런싱을 수행한다. 그리고, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 방전모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우, 복수의 전지 셀(C1-Cn)이 직렬로 연결될 수 있도록 제어하여 각 전지 셀(C1-Cn)을 방전시킨다. 또한, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 격리모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시켜 불량 셀의 동작을 방지한다.
셀밸런싱 장치(220)는 제어장치(230)로부터 전달되는 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 충방전장치(210)로 전달한다. 본 발명의 실시예에 따른 셀밸런싱 신호는 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중에서 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보와 격리가 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함한다.
제어장치(230)는 센싱장치(240)를 통하여 측정된 배터리의 온도(T), 배터리의 셀전압(V) 및 배터리의 전류(I) 등에 대한 배터리 기초 정보를 전달받는다. 그리고, 제어장치(230)는 배터리 기초 정보를 이용하여 자동차의 시동을 켜는 키온(key on) 시 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage, OCV) 및 배터리의 충전상태(State of Charge, SOC) 및 배터리의 건강상태(State of Health, SOH) 등의 배터리 상태 정보를 추정한다. 제어장치(230)는 배터리 상태 정보를 이용하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중에서 셀밸런싱이 필요한 전지 셀 및 격리가 필요한 전지 셀에 대한 정보를 검출하고, 검출된 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 셀밸런싱 장치(220)로 전달한다.
센싱장치(240)는 제어장치(230)의 제어에 따라 배터리의 온도(T), 배터리의 셀전압(V) 및 배터리의 전류(I) 등에 대한 배터리 기초 정보를 측정한다.
저장장치(250)는 제어장치(230)를 통해 추정되는 배터리의 상태 정보 및 센싱 장치(240)로부터 측정되는 배터리의 기초 정보 등과 같은 배터리 관리를 위한 모든 배터리 관련 정보를 전달받아 저장한다.
본 발명의 한 실시예 및 다른 실시예에 따른 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52), 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)는 n채널 전계 효과 트랜지스터 특히 NMOS(n-channel metal oxide semiconductor) 트랜지스터, p채널 전계 효과 트랜지스터 특히 PMOS(p-channel metal oxide semiconductor)트랜지스터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT), 릴레이(relay), 사이리스터(thyristor) 및 트라이액(triac) 등으로 설정될 수 있으며, 그 외 에 유사한 기능을 하는 다른 트랜지스터, 릴레이, 사이리스터 및 트라이액 등이 이들 각 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52), 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)로 사용될 수도 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하기 위한 배터리 관리 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3에 도시한 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(200)의 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 독립적으로 제어한다. 이러한, 충방전장치(210)는 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52), 스위치(DS1-DS5), 스위치(BP1- BP5) 및 전원(V)을 포함하며, 해당하는 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 연결되어 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각이 충전, 방전 및 격리되도록 제어한다.
구체적으로, 전지 셀(C1)의 일단은 스위치(CH11)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH11)의 타단은 전원(V)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C1)의 타단은 스위치(CH12)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH12)의 타단은 전원(V)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS1)의 일단은 전지 셀(C1)의 일단과 스위치(CH11)의 일단 사이의 접점인 노드(A)에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(Cn)의 타단에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP1)의 일단은 스위치(DS1)의 타단과 전지 셀(Cn)의 타단 사이의 접점에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C1)의 타단과 스위치(CH12)의 일단 사이의 접점인 노드(B)에 연결되어 있다.
마찬가지로, 전지 셀(C2)의 일단은 스위치(CH21)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH21)의 타단은 전원(V)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C2)의 타단은 스위치(CH22)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH22)의 타단은 전원(V)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS2)의 일단은 전지 셀(C2)의 일단과 스위치(CH21)의 일단 사이의 접점인 노드(C)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(B)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP2)의 일단은 노드(B)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 셀(C2)의 타단과 스위치(CH22)의 일단 사이의 접점인 노드(D)에 연결되어 있다.
전지 셀(C3)의 일단은 스위치(CH31)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH31)의 타단은 전원(V)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C3)의 타단은 스위치(CH32)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH32)의 타단은 전원(V)의 타단에 연 결되어 있다. 이때, 스위치(DS3)의 일단은 전지 셀(C3)의 일단과 스위치(CH31)의 일단 사이의 접점인 노드(E)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(D)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP3)의 일단은 노드(D)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 셀(C3)의 타단과 스위치(CH32)의 일단 사이의 접점인 노드(F)에 연결되어 있다.
동일하게 본 발명의 한 실시예에 따른 나머지 복수의 전지 셀(C4-Cn) 역시 각각 해당하는 충방전장치(210)의 스위치(CH41-CH51), 스위치(MC42-MC52), 스위치(DS4-MC5) 및 스위치(BP4-BP5)에 연결된다.
예를 들어, 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계는 도 4에 도시한 바와 같이, 스위치(CH11-CH51)가 각각 하나의 트랜지스터(MC11-MC61)/트랜지스터(MC12-MC62) 또는 두 개의 트랜지스터(MC11-MC61, MC12-MC62)로 형성될 수도 있으며, 스위치(CH12-CH52)가 각각 트랜지스터(MC13-MC53)로 형성될 수도 있다. 스위치(DS1-DS5)가 각각 트랜지스터(MB11-MB61)로 형성될 수도 있으며, 스위치(BP1-BP5)가 각각 하나의 트랜지스터(MB12-MB62)/트랜지스터(MB13-MB63) 또는 두 개의 트랜지스터(MB12-MB62, MB13-MB63)로 형성될 수도 있다.
도 4에서는 스위치(CH11-CH51)가 각각 두 개의 트랜지스터(MC11-MC61, MC12-MC62)로 형성되며, 스위치(CH12-CH52)가 각각 트랜지스터(MC13-MC53)로 형성되고, 스위치(DS1-DS5)가 각각 트랜지스터(MB11-MB61)로 형성되며, 스위치(BP1-BP5)가 각각 두 개의 트랜지스터(MB12-MB62, MB13-MB63)로 형성되는 것으로 설명한다.
구체적으로, 전지 셀(C1)의 일단은 트랜지스터(MC12)의 일단에 연결되어 있 으며, 트랜지스터(MC12)의 타단은 전원(V)에 일단이 연결된 트랜지스터(MC11)의 타단에 연결되어 있다. 전지 셀(C1)의 타단은 트랜지스터(MC13)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC13)의 타단은 전원(V)에 연결되어 있다. 이때, 트랜지스터(MB11)의 일단은 전지 셀(C1)의 일단과 트랜지스터(MC12)의 일단 사이의 접점인 노드(A)에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(Cn)의 타단에 연결되어 있다. 그리고, 트랜지스터(MB12)의 일단은 트랜지스터(MB11)의 타단과 전지 셀(Cn)의 타단 사이의 접점에 연결되어 있으며, 타단은 트랜지스터(MB13)의 일단에 연결되어 있다. 트랜지스터(MB13)의 타단은 전지 셀(C1)의 타단과 트랜지스터(MC13)의 일단 사이의 접점인 노드(B)에 연결되어 있다.
마찬가지로, 전지 셀(C2)의 일단은 트랜지스터(MC22)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC22)의 타단은 전원(V)에 일단이 연결된 트랜지스터(MC21)의 타단에 연결되어 있다. 전지 셀(C2)의 타단은 트랜지스터(MC23)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC23)의 타단은 전원(V)에 연결되어 있다. 이때, 트랜지스터(MB21)의 일단은 전지 셀(C2)의 일단과 트랜지스터(MC22)의 일단 사이의 접점인 노드(C)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(B)에 연결되어 있다. 그리고, 트랜지스터(MB22)의 일단은 노드(B)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 트랜지스터(MB23)의 일단에 연결되어 있다. 트랜지스터(MB23)의 타단은 전지 셀(C2)의 타단과 트랜지스터(MC23)의 일단 사이의 접점인 노드(D)에 연결되어 있다.
전지 셀(C3)의 일단은 트랜지스터(MC32)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC32)의 타단은 전원(V)에 일단이 연결된 트랜지스터(MC31)의 타단에 연결되 어 있다. 전지 셀(C3)의 타단은 트랜지스터(MC33)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC33)의 타단은 전원(V)에 연결되어 있다. 이때, 트랜지스터(MB31)의 일단은 전지 셀(C3)의 일단과 트랜지스터(MC32)의 일단 사이의 접점인 노드(E)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(D)에 연결되어 있다. 그리고, 트랜지스터(MB32)의 일단은 노드(D)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 트랜지스터(MB33)의 일단에 연결되어 있다. 트랜지스터(MB33)의 타단은 전지 셀(C3)의 타단과 트랜지스터(MC33)의 일단 사이의 접점인 노드(F)에 연결되어 있다.
동일하게 나머지 복수의 전지 셀(C4-Cn) 역시 각각 해당하는 충방전장치(210)의 트랜지스터(MC41-MC61), 트랜지스터(MC42-MC62), 트랜지스터(MC43-MC53), 트랜지스터(MB41-MB61), 트랜지스터(MB42-MB62) 및 트랜지스터(MB43-MB63)에 연결된다.
도 5는 도 3에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전장치(210)가 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전하기 위해서는 스위치(CH11-CH51) 및 스위치(CH12-CH52)를 턴온하고, 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면,전원(V)-스위치(CH11-CH51)-전지 셀(C1-Cn)-스위치(CH12-CH52)-전원(V)으로 각 전류 경로(CSIN1-CSINn)가 형성되며, 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 이러한 각 전류 경로(CSIN1-CSINn)를 통해 인가되는 전류에 의해 충전된다.
구체적으로, 전지 셀(C1)은 전원(V)-스위치(CH11)-전지 셀(C1)-스위 치(CH12)-전원(V)에 의해 형성되는 전류 경로(CSIN1)를 통해 충전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)은 전원(V)-스위치(CH21)-전지 셀(C2)-스위치(CH22)-전원(V)에 의해 형성되는 전류 경로(CSIN2)를 통해 충전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 전원(V), 스위치(CH31-CH51), 전지 셀(C3-Cn) 및 스위치(CH32-CH52)에 의해 형성되는 전류 경로(CSIN3-CSINn)를 통해 충전된다. 즉, 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210)에 의해 병렬로 연결되어 충전된다.
이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2)의 충전이 완료되는 경우, 충전 시 전지 셀(C2)에 연결되는 스위치(CH21) 및 스위치(CH22)를 턴오프하여 충방전장치(210)에서 전지 셀(C2)을 분리하여 충전을 방지한다.
도 6은 도 3에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 도 3에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전장치(210)가 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 방전하기 위해서는 스위치(DS1-DS5)를 턴온하고, 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 각각 충전된 전압은 턴온된 해당하는 각 스위치(DS1-DS5)의 전류 경로(CSOUT1-CSOUTn)를 통해 방전된다.
구체적으로, 전지 셀(C1)에 충전된 전압은 턴온된 스위치(DS1)에 의해 형성되는 전류 경로(CSOUT1)를 통해 방전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)에 충전된 전 압은 스위치(DS2)에 의해 형성되는 전류 경로(CSOUT2)를 통해 방전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 스위치(DS3-DS5)에 의해 형성되는 전류 경로(CSOUT3-CSOUTn)를 통해 방전된다. 즉, 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210)에 의해 직렬로 연결되어 방전된다.
이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)의 상태가 불량하여 충방전장치(210)가 도 7에 도시한 바와 같이 방전모드에서 격리모드로 동작하는 경우, 충방전장치(210)는 방전 시 전지 셀(C2)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS2)를 턴오프하며, 스위치(BP2)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(CSOUT2')를 통해 전지 셀(C2)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 동일하게, 충방전장치(210)는 방전 시 전지 셀(C4)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS4)를 턴오프하며, 스위치(BP4)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(CSOUT4')를 통해 전지 셀(C4)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 상태가 불량한 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)을 제외한 나머지 전지 셀(C1, C3-Cn-1, Cn)만 방전을 계속하게 된다.
이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하기 위한 배터리 관리 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스 템(200)의 충방전장치(210')는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 독립적으로 제어한다. 이러한, 충방전장치(210')는 스위치(CH11-CH51), 스위치(DS1-DS5), 스위치(BP1-BP5) 및 복수의 전원(V1-Vm)을 포함하며, 해당하는 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 연결되어 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각이 충전, 방전 및 격리되도록 제어한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')는 충방전장치(210)와 달리 복수의 전원(V1-Vm) 각각으로부터 공급되는 전류를 각 스위치(CH11-CH51)를 통해 공급하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 충전한다.
구체적으로, 전지 셀(C1)의 일단은 스위치(CH11)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH11)의 타단은 전원(V1)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C1)의 타단은 전원(V1)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS1)의 일단은 전지 셀(C1)의 일단과 스위치(CH11)의 일단 사이의 접점인 노드(A)에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(Cn)의 타단에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP1)의 일단은 스위치(DS1)의 타단과 전지 셀(Cn)의 타단 사이의 접점에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C1)의 타단과 전원(V1)의 타단 사이의 접점인 노드(B)에 연결되어 있다.
마찬가지로, 전지 셀(C2)의 일단은 스위치(CH21)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH21)의 타단은 전원(V2)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C2)의 타단은 전원(V2)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS2)의 일단은 전지 셀(C2)의 일단과 스위치(CH21)의 일단 사이의 접점인 노드(C)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(B)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP2)의 일단은 노드(B)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C2)의 타단과 전원(V2)의 타단 사이의 접점인 노드(D)에 연결되어 있다.
전지 셀(C3)의 일단은 스위치(CH31)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH31)의 타단은 전원(V3)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C3)의 타단은 전원(V3)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS3)의 일단은 전지 셀(C3)의 일단과 스위치(CH31)의 일단 사이의 접점인 노드(E)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(D)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP3)의 일단은 노드(D)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C3)의 타단과 전원(V3)의 타단 사이의 접점인 노드(F)에 연결되어 있다.
동일하게 본 발명의 실시예에 따른 나머지 복수의 전지 셀(C4-Cn) 역시 각각 해당하는 충방전장치(210')의 스위치(CH41-CH51), 스위치(DS4-DS5), 스위치(BP4-BP5) 및 복수의 전원(V4-Vm)에 연결된다.
도 9는 도 8에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')가 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전하기 위해서는 스위치(CH11-CH51)를 턴온하고, 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면, 전원(V1-Vm)-스위치(CH11-CH51)-전지 셀(C1-Cn)-전원(V1-Vm)으로 각 전류 경로(VCSIN1-VCSINn)가 형성되며, 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 이러한 각 전류 경로(VCSIN1-VCSINn)를 통해 인가되는 전류에 의해 충전된다.
구체적으로, 전지 셀(C1)은 전원(V1)-스위치(CH11)-전지 셀(C1)-전원(V1)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSIN1)를 통해 충전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)은 전원(V2)-스위치(CH21)-전지 셀(C2)-전원(V2)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSIN2)를 통해 충전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 전원(V3-Vm) 및 스위치(CH31-CH51)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSIN3-VCSINn)를 통해 충전된다. 즉, 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210')에 의해 형성된 전원(V1-Vm)-스위치(CH11-CH51)-전지 셀(C1-Cn)-전원(V1-Vm)의 각 충전루프를 통해 충전된다.
이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2)의 충전이 완료되는 경우, 충전 시 전지 셀(C2)에 연결되는 스위치(CH21)를 턴오프하여 충방전장치(210')에서 전지 셀(C2)을 분리하여 충전을 방지한다.
도 10은 도 8에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 11은 도 8에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')가 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 방전하기 위해서는 스위치(DS1-DS5)를 턴온하고, 스위치(CH11-CH51) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 각각 충전된 전압은 턴온된 해당하는 각 스위치(DS1-DS5)의 전류 경로(VCSOUT1-VCSOUTn)를 통해 방전된다.
구체적으로, 전지 셀(C1)에 충전된 전압은 턴온된 스위치(DS1)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSOUT1)를 통해 방전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)에 충전된 전 압은 스위치(DS2)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSOUT2)를 통해 방전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 스위치(DS3-DS5)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSOUT3-VCSOUTn)를 통해 방전된다. 즉, 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210')에 의해 직렬로 연결되어 방전된다.
이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)의 상태가 불량하여 충방전장치(210')가 도 11에 도시한 바와 같이 방전모드에서 격리모드로 동작하는 경우, 충방전장치(210')는 방전 시 전지 셀(C2)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS2)를 턴오프하며, 스위치(BP2)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(VCSOUT2')를 통해 전지 셀(C2)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 동일하게, 충방전장치(210')는 방전 시 전지 셀(C4)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS4)를 턴오프하며, 스위치(BP4)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(VCSOUT4')를 통해 전지 셀(C4)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 상태가 불량한 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)을 제외한 나머지 전지 셀(C1, C3-Cn-1, Cn)만 방전을 계속하게 된다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하는 순서를 나타내는 도면이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 센싱장치(240)는 배터리의 온도(T), 배터리의 셀전압(V) 및 배터리의 전류(I) 등에 대한 배터리 기초 정보를 측정하여 제어장치(230)로 전달한다(S700).
제어장치(230)는 배터리의 기초 정보를 이용하여 개방 회로 전압(OCV), 배터 리의 충전상태(SOC) 및 배터리의 건강상태(SOH) 등에 대한 배터리 상태 정보를 추정한다(S710). 그리고, 제어장치(230)는 추정된 배터리의 상태 정보를 이용하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중에서 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출한다(S720). 제어장치(230)는 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 셀밸런싱 장치(220)로 전달한다(S730). 셀밸런싱 장치(220)는 제어장치(230)로부터 전달되는 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 충방전장치(210)로 전달한다(S740).
충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 충전모드 제어신호인 경우, 충전모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 개별적으로 제어하여 전지 셀(C1-Cn)을 충전시키며 동시에 셀 밸런싱을 수행한다(S750). 이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 충전이 완료된 전지 셀이 존재하는 경우, 충방전장치(210)는 충전이 완료된 전지 셀을 분리하여 충전을 종료한다. 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 방전모드 제어신호인 경우, 방전모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 직렬로 연결하여 각 전지 셀(C1-Cn)을 방전시킨다(S760). 그리고, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 격리모드 제어신호인 경우, 격리모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시킨다(S770).
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(200)의 충방전장치(210')는 S750 단계에서 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 충전모드 제어신호인 경우, 충전모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn)과 대응하는 전 원(V1-Vm)이 각각 충전루프를 형성하여 각 전지 셀(C1-Cn)이 충전되도록 하며, 나머지 방전모드 제어신호 및 격리모드 제어신호에 따른 동작(S760, S770)은 충방전장치(210)에서와 동일하게 수행한다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전장치(210)는 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 병렬로 연결시키며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')는 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 충전루프를 형성하도록 연결시킴으로써 충전 시 각 전지 셀의 충전 편차를 감소시켜 각 전지 셀의 성능 및 전체 배터리(100)의 성능을 최대화시킨다. 그리고, 충방전장치(210, 210')는 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 직렬로 연결시켜 상태가 불량한 전지 셀이 존재하는 경우 방전모드에서 격리모드로 동작될 수 있도록 제어하여 성능이 저하된 전지 셀을 분리시킴으로써 성능이 저하된 셀이 배터리(100)의 성능을 감소시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 충전 및 방전을 수행하지 않는 전지 셀을 전기적으로 분리하므로 외부 단락으로부터 보호할 수 있으며, 배터리 관리 시스템(200)에 의한 전력 소비가 발생하지 않으므로 배터리의 장시간 보관 시 배터리 관리 시스템을 배터리로부터 분리해야 하는 번거로움 없이 배터리를 관리할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계의 한 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 3에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 도 8에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하는 순서를 나타내는 도면이다.

Claims (24)

  1. 복수의 전지 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
    상기 배터리의 기초 정보를 전달받으며, 상기 배터리의 기초 정보를 이용하여 상기 배터리의 상태 정보를 추정하고, 상기 배터리의 상태 정보를 이용하여 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하며, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 제어장치,
    상기 제어장치로부터 상기 셀밸런싱 신호를 전달받으며, 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 전달하는 셀밸런싱 장치, 그리고
    상기 셀밸런싱 장치로부터 상기 모드 제어신호를 전달받으며, 상기 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀 각각을 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하며,
    상기 충방전장치는,
    상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 개별 제어하여 충전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 방전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하며,
    상기 충전모드로 동작하는 경우, 상기 복수의 전지 셀 각각은 상기 전원에 의해 병렬로 연결되는 배터리 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충방전장치는,
    상기 복수의 전지 셀 중 제1 전지 셀의 충전이 완료된 경우, 상기 복수의 전지 셀로부터 상기 제1 전지 셀을 분리하여 상기 제1 전지 셀의 충전을 방지하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충방전장치는,
    상기 방전모드에서 상기 복수의 전지 셀 중 상기 제1 전지 셀의 상태가 불량하여 상기 격리모드로 동작하는 경우,
    상기 직렬로 연결된 복수의 전지 셀로부터 상기 제1 전지 셀을 분리하여 복수의 전지 셀 중 상기 제1 전지 셀을 제외한 나머지 전지 셀만 방전시키는 배터리 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하며,
    상기 충전모드로 동작하는 경우, 상기 복수의 전지 셀 각각은 대응하는 상기 복수의 전원에 연결되어 충전루프를 형성하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충방전장치는,
    상기 복수의 전지 셀 중 제1 전지 셀의 충전이 완료된 경우, 상기 복수의 전원 중 상기 제1 전지 셀에 대응하는 전원과 상기 제1 전지 셀에 의해 형성된 상기 충전루프를 분리하여 상기 제1 전지 셀의 충전을 방지하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리의 기초 정보를 측정하여 상기 제어장치로 전달하는 센싱장치, 그리고
    상기 센싱장치로부터 측정된 상기 배터리의 기초 정보 및 상기 제어장치에서 추정된 상기 배터리의 상태 정보를 전달받아 저장하는 저장장치
    를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모드제어 신호는 상기 복수의 전지 셀을 충전시키기 위한 충전모드 제어신호, 상기 복수의 전지 셀을 방전시키기 위한 방전모드 제어신호 및 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키기 위한 격리모드 제어신호 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  9. 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
    복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치,
    상기 K 번째 전지 셀의 타단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 타단에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치,
    상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치, 그리고
    상기 K 번째 전지 셀의 타단과 상기 제2 스위치의 일단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하며,
    상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단은 상기 제4 스위치의 타단과 상기 제3 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결되는 배터리 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치는 상기 K 번째 전지 셀을 사이에 두고 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 충전되는 경우,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴온하며, 상기 제3 스위치, 상기 및 제4 스위치를 턴오프하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 충전되는 경우,
    상기 K 번째 전지 셀과 상기 K-1 번째 전지 셀은 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 방전되는 경우,
    상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴오프하며, 상기 제3 스위치를 턴온하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 방전되는 경우,
    상기 K 번째 전지 셀과 상기 K-1 번째 전지 셀은 턴온된 상기 제3 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 격리되는 경우, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 턴오프하고, 상기 제4 스위치를 턴온하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 격리되는 경우,
    상기 K-1 번째 전지 셀과 K+1 번째 전지 셀은 턴온된 상기 제4 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  17. 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
    복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 복수의 전원 중 상기 K 번째 전지 셀에 대응하는 제1 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치,
    상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제2 스위치, 그리고
    상기 제1 전원과 상기 K 번째 전지 셀의 타단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치를 포함하며,
    상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단과 상기 복수의 전원 중 상기 K-1 번째 전지 셀에 대응하는 제2 전원의 일단은 상기 제3 스위치의 타단과 상기 제2 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결되는 배터리 관리 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 상기 K 번째 전지 셀을 사이에 두고 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 충전되는 경우, 상기 제1 스위치는 턴온되며, 상기 제2 스위치 및 제3 스위치는 턴오프되고,
    상기 제1 스위치, 상기 K 번째 전지 셀 및 상기 제1 전원은 충전루프를 형성하는 배터리 관리 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 방전되는 경우,
    상기 K 번째 전지 셀과 상기 K-1 번째 전지 셀은 턴온된 상기 제2 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 격리되는 경우,
    상기 K-1 번째 전지 셀과 K+1 번째 전지 셀은 턴온된 제3 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  22. 복수의 전지 셀을 포함하는 배터리, 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하는 제어장치, 상기 배터리의 모드를 제어하는 신호를 생성하는 셀밸런싱 장치 및 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리 관리 시스템에서 배터리를 관리하는 방법에 있어서,
    상기 제어 장치는 센싱장치로부터 측정된 상기 배터리의 기초 정보를 전달받아 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하고, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 단계,
    상기 셀밸런싱 장치는 상기 제어장치로부터 전달되는 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하는 단계,
    상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우, 상기 충방전장치에 포함된 상기 복수의 전지 셀과 전원과의 대응관계에 따라 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 단계,
    상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하는 단계, 그리고
    상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키는 단계
    를 포함하는 배터리 관리 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 전지셀을 충전하는 단계는,
    상기 충방전장치가 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하는 경우, 상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀 각각을 상기 전원에 병렬로 연결하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.
  24. 제22에 있어서,
    상기 전지셀을 충전하는 단계는,
    상기 충방전장치가 상기 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하는 경우,
    상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀 각각이 대응하는 상기 복수의 전원에 연결되어 충전루프를 형성하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.
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