KR20180032084A - 밸런싱 배터리를 이용한 배터리 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

밸런싱 배터리를 이용한 배터리 관리 시스템 및 방법이 개시된다. 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 모듈을 포함하며, 전자 기기에 전기 에너지를 제공하는 배터리부와, 상기 배터리부로 유입되는 유체의 유속을 조절하는 냉각용 팬과, 상기 냉각용 팬의 동작을 제어하는 팬 제어회로 및 상기 복수의 배터리 모듈 중 하나 이상에 전기 에너지를 공급함으로써 충전시키거나 또는 상기 복수의 배터리 모듈 중 하나 이상으로부터 전기 에너지를 공급받음으로써 상기 복수의 배터리 모듈 들의 밸런싱을 수행하고, 상기 팬 제어회로의 제어에 따라서 상기 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급하는 밸런싱 배터리를 포함한다.

Description

밸런싱 배터리를 이용한 배터리 관리 시스템 및 방법{System and method for battery management using Balancing battery}
본 발명은 밸런싱 배터리를 이용한 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다수의 배터리 모듈 중 하나 이상을 충전 또는 방전시킴으로써 다수의 배터리 모듈들의 밸런싱을 수행하고, 상기 마이크로프로세서에 전기 에너지를 공급하는 밸런싱 배터리를 포함하는 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배터리 밸런싱 시스템은 배터리 시스템에 포함된 복수의 배터리 모듈들의 출력 전압을 동일한 전압으로 맞추는 기술이다. 이러한 밸런싱 시스템을 배터리 시스템에 적용함으로써 과충전시 발생하는 폭발 및 화재를 막을 수 있으며, 과방전으로 인한 배터리의 수명 단축을 막아 결과적으로 배터리의 성능을 모두 발휘할 수 있다.
일반적으로 밸런싱을 수행하기 위하여 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 내에 전압이 높은 셀의 전력을 방전시키는 방식으로 밸런싱 회로를 구성하여 각 배터리 모듈의 밸런싱을 진행하였다. 그러나 이러한 방식의 밸런싱은 일부 배터리 모듈의 전력을 소모시키는 수동적인 방식으로만 밸런싱을 수행함으로써 배터리 시스템이 보유한 에너지를 효율적으로 사용하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0109048호에서는 배터리 셀의 밸런싱을 위한 스위칭 회로가 기재되어 있다. 그러나 이러한 방식을 적용한 배터리 시스템의 경우는 다수의 스위치를 포함하여 회로의 구성이 복잡해지고 배터리의 에너지를 수동적으로 소비하는 방식으로만 밸런싱을 수행할 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2006-0109047호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다수의 배터리 모듈의 충방전을 통해 배터리 시스템의 전압을 일정하게 유지하는 밸런싱 회로에 밸런싱 배터리를 추가하여 각 배터리 모듈에서 방전된 전기 에너지를 충전 및 방전 함으로써 밸런싱에 따른 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 방법을 제공한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 모듈을 포함하며, 전자 기기에 전기 에너지를 제공하는 배터리부; 상기 배터리부로 유입되는 유체의 유속을 조절하는 냉각용 팬; 상기 냉각용 팬의 동작을 제어하는 팬 제어회로; 및 상기 복수의 배터리 모듈 중 하나 이상에 전기 에너지를 공급함으로써 충전시키거나 또는 상기 복수의 배터리 모듈 중 하나 이상으로부터 전기 에너지를 공급받음으로써 상기 복수의 배터리 모듈 들의 밸런싱을 수행하고, 상기 팬 제어회로의 제어에 따라서 상기 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급하는 밸런싱 배터리를 포함할 수 있다.
또한, 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 냉각용 팬은 상기 복수의 배터리 모듈마다 각각 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 팬 제어회로는 상기 복수의 배터리 모듈 중 온도 및 방전 전류량 중 적어도 하나가 임계값 이상인 배터리 모듈에 상응하는 냉각용 팬을 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 팬 제어회로는 상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인 경우 상기 냉각용 팬을 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 팬 제어회로는, 상기 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 될 때까지 상기 냉각용 팬을 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은, 전자 기기에 전기 에너지를 제공하는 배터리부에 포함된 복수의 배터리 모듈의 상태를 모니터링하는 모니터링 단계; 상기 모니터링된 배터리 모듈의 상태에 기초하여 밸런싱 배터리에 저장된 전기 에너지를 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나에 공급하거나, 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나로부터 전기 에너지를 공급받음으로써 상기 복수의 배터리 모듈들을 전압을 조정하는 셀 밸런싱 단계; 및 상기 모니터링된 배터리 모듈의 상태에 기초하여 상기 밸런싱 배터리가 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나에 유입되는 유체의 유속을 조절하는 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급하는 냉각용 팬 제어 단계를 포함할 수 있다.
또한, 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 냉각용 팬 제어 단계는 상기 모니터링된 배터리 모듈의 상태에 기초하여 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 설치된 상기 냉각용 팬 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 및 상기 밸런싱 배터리가 상기 선택된 적어도 하나의 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 냉각용 팬 중 적어도 하나를 선택하는 단계는, 상기 복수의 배터리 모듈 중 온도 및 방전 전류량 중 적어도 하나가 임계값 이상인 배터리 모듈에 상응하는 냉각용 팬을 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 냉각용 팬 제어 단계는 상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인 경우 상기 냉각용 팬을 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 또 다른 일 실시 예에 따르면, 상기 냉각용 팬을 작동시키는 단계는 상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제2 임계값 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 될 때까지 상기 냉각용 팬을 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 밸런싱 배터리를 이용하여 각 배터리 모듈의 전기 에너지를 충전 및 방전 함으로써 배터리의 밸런싱을 능동적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 밸런싱 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 배터리 모듈을 냉각시킴으로써, 밸런싱으로 인해 소실되는 전기 에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 밸런싱 배터리에 저장된 전기 에너지를 냉각용 팬에 제공함으로써 용량이 크지 않은 밸런싱 배터리로도 밸런싱을 수행할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따라 밸런싱 배터리를 이용하는 배터리 관리 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따라 배터리를 관리하는 프로세스를 간단히 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 배터리(130)를 이용하여 밸런싱을 수행하는 단계를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따라 배터리 모듈의 상태값에 기초하여 냉각용 팬을 제어하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 밸런싱 배터리의 잔여 전력량에 기초하여 냉각용 팬을 제어하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기 지정된 전압과 비교해 배터리 모듈의 전압이 높을 경우, 복수의 배터리 모듈의 전기 에너지를 밸런싱 배터리에 공급하는 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기 지정된 전압과 비교해 배터리 모듈의 전압이 낮은 경우, 밸런싱 배터리의 전기 에너지를 복수의 배터리 모듈에 공급하는 예를 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따라 밸런싱 배터리를 이용하는 배터리 관리 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리부(110), 제어부(120), 밸런싱 배터리(130), 팬 제어회로(140) 및 마이크로 프로세서(150)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리부(110)는 복수의 배터리 모듈(111)을 포함할 수 있다. 배터리부(110)는 복수의 배터리 모듈(111)에 저장된 전기 에너지를 전자 기기에 제공할 수 있다.
전자 기기라 함은 특정 목적을 달성하기 위해 배터리부에서 제공하는 전기 에너지를 소비하는 부하를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기는 전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그-인 하이브리드 자동차, 무정전 전원 장치, 에너지 저장 시스템 등을 들 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 배터리부(110)는 충방전이 가능한 2차 전지를 포함할 수 있다. 배터리부(110)을 이루는 배터리 모듈의 종류는 납 축전지,　니켈-카드뮴 전지,　니켈 수소 축전지,　리튬 이온 전지,　리튬 이온 폴리머 전지 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 본 명세서에서, 배터리 모듈이라 함은 에너지 저장 장치의 한 단위를 이루는 배터리 셀 또는 복수의 에너지 저장 장치의 집합인 배터리 랙의 개념도 포함하는 것으로 언급될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 배터리부(110)는 냉각용 팬(112)을 구비할 수 있다. 냉각용 팬(112)은 배터리 모듈(111)이 전류를 방전함으로써 발생하는 열을 냉각하기 위하여 배터리부(110)로 유입되는 유체의 유속을 조절할 수 있다. 실시 예에 따라서, 배터리 관리 시스템(100)의 냉각용 팬(112)은 배터리 모듈마다 별도로 구비될 수도 있으나, 하나의 냉각용 팬(112)만이 구비되거나 복수 개의 배터리 모듈마다 하나의 냉각용 팬(112)이 구비될 수도 있다.
제어부(120)는 배터리 관리 시스템(100)의 각 구성부를 제어할 수 있다. 제어부(120)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 제어부(120)는 배터리 모듈(111) 각각의 상태를 모니터링할 수 있다. 배터리 모듈의 상태는, 예를 들어, 배터리 모듈의 온도, 방전 전류량, 출력 전압 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 제어부(120)는 배터리 모듈(111)의 상태에 따라서 일부의 배터리 모듈(111)의 전기 에너지를 밸런싱 배터리(130)로 제공함으로써 배터리 모듈(111)을 방전시키고 밸런싱 배터리를 충전할 수 있다. 또는, 제어부(120)는 밸런싱 배터리(130)에 저장된 에너지를 일부의 배터리 모듈(111)에 제공함으로써 일부의 배터리 모듈(111)을 충전할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 마이크로프로세서(150)에 공급되는 전원의 상태에 기초하여 밸런싱 배터리(130)가 마이크로프로세서(150)에 전원을 공급하도록 할 수도 있다.
밸런싱 배터리(130)는 복수의 배터리 모듈들의 밸런싱을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 밸런싱 배터리(130)는 일정량의 전기 에너지를 저장하고 있다가 일부 배터리 모듈의 출력이 부족해지는 경우 전기 에너지를 해당 배터리 모듈에 공급할 수 있다. 또한, 일부 배터리 모듈에 과전압이 발생하는 경우 해당 배터리 모듈로부터 전기 에너지를 공급받아 밸런싱 배터리(130)를 충전함으로써 해당 배터리 모듈을 방전시킬 수 있다.
그리고, 배터리 밸런싱의 제어를 위해 배터리부(10)는 각각의 배터리 모듈과 연결되며, 배터리부(110)와 밸런싱 배터리(130)가 밸런싱을 수행할 경우, 스위치(도시되지 않음)가 온(ON)되어 배터리부(110)의 배터리 모듈(111)과 밸런싱 배터리(130)가 연결되고, 배터리부(110)와 밸런싱 배터리(130)가 밸런싱을 수행하지 않을 경우 스위치가 오프(OFF)되어 배터리부(110)의 배터리 모듈(111)과 밸런싱 배터리(130)가 연결되고 않도록 하여 밸런싱을 수행하는 경우에만 배터리부(110)와 밸런싱 배터리(130)의 회로를 연결하는 별도의 스위치를 더 구비할 수도 있다. 여기서, 스위치의 종류는 한정되지 않으며, 예컨대 기계식 릴레이, 포토모스 릴레이, 솔리드 스테이트 릴레이, BJT, MOSFET 등으로 구성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 팬 제어회로(140)는 냉각용 팬의 동작을 제어하기 위한 집적 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 팬 제어회로(140)는 제어부(120)로부터 냉각용 팬에 대한 제어 신호를 수신하여 냉각용 팬을 제어할 수 있다. 또는, 다른 일 실시 예에 따르면, 팬 제어회로(140)는 배터리 모듈(111)의 상태나 밸런싱 배터리(130)의 잔여 전력량 등의 특정 조건에 따라서 자체적으로 냉각용 팬을 제어할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 팬 제어회로(140)는 배터리 모듈(111)의 온도에 기초하여 냉각용 팬(112)을 제어할 수 있다. 팬 제어회로(140)는 배터리 모듈(111)의 온도가 임계값 이상인 경우 냉각용 팬(112)이 동작하도록 할 수 있다. 여기서, 냉각용 팬(112)이 각 배터리 모듈(111)마다 구비되어 있는 경우, 팬 제어회로(140)는 온도가 임계값 이상이 된 배터리 모듈(111)에 대해 구비된 냉각용 팬(112)이 선택적으로 동작하도록 할 수 있다. 여기서, 냉각용 팬(112)은 밸런싱 배터리(130)에 의해 공급되는 전기 에너지를 이용하여 구동될 수 있다.
또한, 다른 일 실시 예에 따르면, 팬 제어회로(140)는 배터리 모듈(111)의 방전 전류량에 기초하여 냉각용 팬(112)을 제어할 수 있다. 배터리 모듈(111)의 방전 전류량에 기초하여 냉각용 팬(112)을 제어하는 경우, 높은 방전 전류량에 의해 온도가 상승하기 이전에 미리 냉각용 팬(112)을 동작시킴으로써 배터리 모듈(111)이 과열되는 것을 방지할 수 있다. 팬 제어회로(140)는 배터리 모듈(111)의 방전 전류량이 임계값 이상인 경우 냉각용 팬(112)이 동작하도록 할 수 있다. 여기서, 냉각용 팬(112)이 각 배터리 모듈(111)마다 구비되어 있는 경우, 팬 제어회로(140)는 방전 전류량이 임계값 이상이 된 배터리 모듈(111)에 대해 구비된 냉각용 팬(112)이 선택적으로 동작하도록 할 수 있다. 여기서, 냉각용 팬(112)은 밸런싱 배터리(130)에 의해 공급되는 전기 에너지를 이용하여 구동될 수 있다.
다른 일 실시 예에 따르면, 팬 제어회로(140)는 밸런싱 배터리(130)의 잔여 전력량에 기초하여 냉각용 팬(112)을 제어할 수 있다. 밸런싱 배터리(130)가 만충되어 있는 경우, 밸런싱 배터리(130)가 배터리 모듈(111)을 방전시키는 용도로 사용될 수 없다. 따라서 밸런싱 배터리(130)의 잔여 전력량이 일정 값 이상인 경우 밸런싱 배터리(130)를 방전시킬 필요가 있다. 본 실시 예에 따르면, 팬 제어회로(140)는 밸런싱 배터리(130)의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인 경우 밸런싱 배터리(130)의 전기 에너지를 냉각용 팬(112)에 공급함으로써 밸런싱 배터리(130)를 방전시킬 수 있다. 일부 실시 예에 따르면, 팬 제어회로(140)는 밸런싱 배터리(130)의 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 될 때까지 냉각용 팬(112)을 작동시킬 수 있다.
마이크로프로세서(150)는 배터리부(110)로부터 전기 에너지를 공급받는 전자 기기의 각 구성부를 제어할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따라 배터리를 관리하는 프로세스를 간단히 도시한 흐름도이다.
먼저, 단계 S210에서 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈의 상태를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈에 구비된 전압 측정부를 이용하여 배터리 모듈의 출력 전압을 측정할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈에 구비된 온도 센서를 이용하여 배터리 모듈의 온도를 측정하거나, 배터리 모듈에 구비된 전류 측정기를 이용하여 전류를 측정할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 아니한다.
이후, 단계 S220에서 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 밸런싱 배터리를 이용하여 모니터링된 배터리 모듈의 상태에 기초해 배터리 모듈의 밸런싱을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 단계 S220에서 밸런싱 배터리(130)는 일정량의 전기 에너지를 저장하고 있다가 일부 배터리 모듈의 출력이 부족해지는 경우 전기 에너지를 해당 배터리 모듈에 공급할 수 있다. 또한, 일부 배터리 모듈에 과전압이 발생하는 경우 해당 배터리 모듈로부터 전기 에너지를 공급받아 밸런싱 배터리(130)를 충전함으로써 해당 배터리 모듈을 방전시킬 수 있다.
이후, 단계 S230에서 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈의 상태에 기초하여 냉각용 팬을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈(111)의 온도가 임계값 이상인 경우 냉각용 팬(112)이 동작하도록 할 수 있다. 여기서, 냉각용 팬(112)이 각 배터리 모듈(111)마다 구비되어 있는 경우, 온도가 임계값 이상이 된 배터리 모듈(111)에 대해 구비된 냉각용 팬(112)이 선택적으로 동작할 수 있다. 다른 예를 들면, 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈(111)의 방전 전류량에 기초하여 냉각용 팬(112)을 제어할 수 있다. 배터리 모듈(111)의 방전 전류량에 기초하여 냉각용 팬(112)을 제어하는 경우, 높은 방전 전류량에 의해 온도가 상승하기 이전에 미리 냉각용 팬(112)을 동작시킴으로써 배터리 모듈(111)이 과열되는 것을 방지할 수 있다. 팬 제어회로(140)는 배터리 모듈(111)의 방전 전류량이 임계값 이상인 경우 냉각용 팬(112)이 동작하도록 할 수 있다. 여기서, 냉각용 팬(112)이 각 배터리 모듈(111)마다 구비되어 있는 경우, 팬 제어회로(140)는 방전 전류량이 임계값 이상이 된 배터리 모듈(111)에 대해 구비된 냉각용 팬(112)이 선택적으로 동작하도록 할 수 있다.
또한, 다른 일 실시 예에 따르면, 단계 S230에서 배터리 관리 시스템은 밸런싱 배터리의 잔여 전력량에 기초하여 냉각용 팬을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템은 밸런싱 배터리의 잔여 전력량을 감지할 수 있다. 배터리 관리 시스템은 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인 경우, 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 될 때까지 밸런싱 배터리의 전기 에너지를 이용하여 냉각용 팬을 구동시킴으로써 밸런싱 배터리를 방전시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 배터리(130)를 이용하여 밸런싱을 수행하는 단계를 도시한 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 관리 시스템(100)은 먼저 배터리부(110)로부터 상기 밸런싱 배터리(130) 및 상기 배터리 모듈들의 전압을 측정할 수 있다(S301).
이후, 배터리 관리 시스템(100)은 제1 임계값과 비교해 상기 배터리 모듈의 전압이 높은 경우를 판단할 수 있다(S302). 여기서, 제1 임계값은 기 설정된 전압값을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈의 전압이 제1 임계값 이상인 경우, 해당 배터리 모듈에 과전압이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
만약, 배터리 모듈(111)의 전압이 제1 임계값보다 크다고 판단되는 경우, 해당 배터리 모듈(111)의 전기 에너지를 이용하여 밸런싱 배터리(130)를 충전시킬 수 있다. 과전압이 발생한 배터리 모듈(111)의 전기 에너지를 이용하여 밸런싱 배터리(130)를 충전시킴으로써, 배터리 관리 시스템(100)은 과전압이 발생한 배터리 모듈(111)의 방전을 수행할 수 있다(S303).
만약, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(111)의 전압이 제1 임계값보다 크지 않다고 판단되는 경우에는 제2 임계값과 비교함으로써, 상기 배터리 모듈에 저전압 상태가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S304). 여기서, 제2 임계값은 기 설정된 전압값으로서, 제1 임계값보다 낮은 값을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈의 전압이 제2 임계값보다 작은 경우, 해당 배터리 모듈에 저전압이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
만약, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(111)의 전압이 기 설정된 전압 보다 작다고 판단되는 경우에는 밸런싱 배터리(130)의 충전을 수행할 수 있다(S305).
여기서, 밸런싱 배터리(130)를 이용하여 밸런싱을 수행하는 단계는 배터리 모듈의 충전 및 방전을 위해 스위치(도시되지 않음)를 제어를 수행하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
만약, 배터리 모듈(111)의 전압이 기 설정된 전압 보다 작지 않다고 판단되는 경우 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈이 저전압 및 고전압 상태가 아닌 것으로 판단하고 밸런싱 배터리(130)를 이용한 배터리 모듈들의 밸런싱을 수행하지 않는 상태를 유지할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따라 배터리 모듈의 상태값에 기초하여 냉각용 팬을 제어하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
먼저, 단계 S410에서 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈의 상태값을 측정할 수 있다. 여기서, 배터리 모듈의 상태값은 배터리 모듈에 관련된 값을 측정함으로써 획득되는 정보를 의미한다. 예를 들어 배터리 모듈의 상태값은 배터리 모듈의 온도 및 방전 전류량 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
이후, 단계 S420에서 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 측정된 상태값이 임계값 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈의 온도가 미리 설정된 임계값보다 높은지 여부를 판단할 수 있다. 다른 예를 들면, 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈에서 방전되는 전류량이 임계값보다 높은지 여부를 판단할 수 있다. 단계 S420에서 측정된 상태값이 임계값 이상이 아닌 경우, 배터리 관리 시스템은 프로세스를 종료할 수 있다.
이후, 단계 S430에서 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 측정된 상태값이 임계값 이상인 경우, 상태값이 임계값 이상이 된 배터리 모듈에 설치된 냉각용 팬을 선택할 수 있다. 단계 S440에서 배터리 관리 시스템은 선택된 냉각용 팬에 밸런싱 배터리가 전기 에너지를 공급하도록 함으로써 냉각용 팬을 동작시킬 수 있다. 즉, 밸런싱 배터리의 전기 에너지를 이용하여 냉각용 팬을 동작시킴으로써 별도의 전원 공급 없이 냉각용 팬을 구동시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 단계 S410 내지 S440을 반복하여 수행함으로써 배터리 모듈의 상태에 따라 냉각용 팬을 동작시킬 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따라 밸런싱 배터리의 잔여 전력량에 기초하여 냉각용 팬을 제어하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
먼저, 단계 S510에서 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은 밸런싱 배터리의 잔여 전력량을 측정할 수 있다. 이후, 단계 S520에서 배터리 관리 시스템은 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상이 아닌 경우, 배터리 관리 시스템은 프로세스를 종료할 수 있다.
S520에서 배터리 관리 시스템은 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인 경우, 단계 S530에서 배터리 관리 시스템은 냉각용 팬을 동작시킬 수 있다. 여기서, 냉각용 팬은 밸런싱 배터리에 의해 공급되는 전기 에너지를 이용하여 구동된다.
이후, 단계 S540에서, 배터리 관리 시스템은 밸런싱 배터리가 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급함으로써 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 되었는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제2 임계값은 제1 임계값보다 작은 값으로 설정될 수 있다. 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 되지 않은 경우, 배터리 관리 시스템은 냉각용 팬을 계속해서 동작시킬 수 있다(S530).
밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 된 경우, 단계 S550에서 배터리 관리 시스템은 냉각용 팬의 동작을 정지시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기 지정된 전압과 비교해 배터리 모듈의 전압이 높을 경우, 복수의 배터리 모듈의 전기 에너지를 밸런싱 배터리에 공급하는 예를 도시한 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 모듈(111)의 전압이 제1 임계값보다 크다고 판단되는 경우, 해당 배터리 모듈(111)의 전기 에너지를 이용하여 밸런싱 배터리(130)를 충전시킬 수 있다. 과전압이 발생한 배터리 모듈(111)의 전기 에너지를 이용하여 밸런싱 배터리(130)를 충전시킴으로써, 배터리 관리 시스템(100)은 과전압이 발생한 배터리 모듈(111)의 방전을 수행할 수 있다. 여기서, 제1 임계값은 기 설정된 전압값을 의미할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기 지정된 전압과 비교해 배터리 모듈의 전압이 낮은 경우, 밸런싱 배터리의 전기 에너지를 복수의 배터리 모듈에 공급하는 예를 도시한 도면이다.
일 실시 예에 따르면, 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈(111)의 전압을 제2 임계값과 비교함으로써, 상기 배터리 모듈에 저전압 상태가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제2 임계값은 기 설정된 전압값으로서, 제1 임계값보다 낮은 값을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 배터리 모듈의 전압이 제2 임계값보다 작은 경우, 해당 배터리 모듈에 저전압이 발생한 것으로 판단하고 밸런싱 배터리(130)의 충전을 수행할 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
100: 배터리 관리 시스템
110: 배터리부
111: 배터리 모듈
112: 냉각용 팬
120: 제어부
130: 밸런싱 배터리
140: 팬 제어회로
150: 마이크로프로세서

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 모듈을 포함하며, 전자 기기에 전기 에너지를 제공하는 배터리부;
    상기 배터리부로 유입되는 유체의 유속을 조절하는 냉각용 팬;
    상기 냉각용 팬의 동작을 제어하는 팬 제어회로; 및
    상기 복수의 배터리 모듈 중 하나 이상에 전기 에너지를 공급함으로써 충전시키거나 또는 상기 복수의 배터리 모듈 중 하나 이상으로부터 전기 에너지를 공급받음으로써 상기 복수의 배터리 모듈들의 밸런싱을 수행하고, 상기 팬 제어회로의 제어에 따라서 상기 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급하는 밸런싱 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각용 팬은,
    상기 복수의 배터리 모듈마다 각각 구비되는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 팬 제어회로는,
    상기 복수의 배터리 모듈 중 온도 및 방전 전류량 중 적어도 하나가 임계값 이상인 배터리 모듈에 상응하는 냉각용 팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 팬 제어회로는,
    상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인 경우 상기 냉각용 팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 팬 제어회로는,
    상기 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 될 때까지 상기 냉각용 팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 시스템.
  6. 전자 기기에 전기 에너지를 제공하는 배터리부에 포함된 복수의 배터리 모듈의 상태를 모니터링하는 모니터링 단계;
    상기 모니터링된 배터리 모듈의 상태에 기초하여 밸런싱 배터리에 저장된 전기 에너지를 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나에 공급하거나, 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나로부터 전기 에너지를 공급받음으로써 상기 복수의 배터리 모듈의 전압을 조정하는 밸런싱 단계; 및
    상기 모니터링된 배터리 모듈의 상태에 기초하여 상기 밸런싱 배터리가 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나에 유입되는 유체의 유속을 조절하는 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급하는 냉각용 팬 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각용 팬 제어 단계는,
    상기 모니터링된 배터리 모듈의 상태에 기초하여 상기 복수의 배터리 모듈 각각에 설치된 상기 냉각용 팬 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 밸런싱 배터리가 상기 선택된 적어도 하나의 냉각용 팬에 전기 에너지를 공급하는 단계를 포함하는, 배터리 관리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각용 팬 중 적어도 하나를 선택하는 단계는,
    상기 복수의 배터리 모듈 중 온도 및 방전 전류량 중 적어도 하나가 임계값 이상인 배터리 모듈에 상응하는 냉각용 팬을 선택하는 것을 특징으로 하는, 배터리 관리 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각용 팬 제어 단계는,
    상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제1 임계값 이상인 경우 상기 냉각용 팬을 작동시키는 단계를 더 포함하는, 배터리 관리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각용 팬을 작동시키는 단계는,
    상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제2 임계값 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 밸런싱 배터리의 잔여 전력량이 제2 임계값 이하가 될 때까지 상기 냉각용 팬을 작동시키는 단계를 포함하는, 배터리 관리 방법.


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