WO2019093625A1 - Charging control apparatus and method - Google Patents

Charging control apparatus and method Download PDF

Info

Publication number
WO2019093625A1
WO2019093625A1 PCT/KR2018/009258 KR2018009258W WO2019093625A1 WO 2019093625 A1 WO2019093625 A1 WO 2019093625A1 KR 2018009258 W KR2018009258 W KR 2018009258W WO 2019093625 A1 WO2019093625 A1 WO 2019093625A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging
battery modules
battery
voltage charging
voltage
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/009258
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김원곤
이기영
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201890000653.1U priority Critical patent/CN211018294U/en
Publication of WO2019093625A1 publication Critical patent/WO2019093625A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charge control apparatus and method, and more particularly, to a charge control apparatus and method for charging a battery including a plurality of battery modules to a full charge state.
  • the lithium secondary battery is free from charge / discharge because it has almost no memory effect compared with a nickel-based secondary battery.
  • the self-discharge rate is very low and the energy density is high.
  • Batteries are used in a variety of applications, such as electric powered vehicles or smart grid systems, where battery-intensive applications often require large capacities.
  • In order to increase the capacity of the battery pack there may be a method of increasing the capacity of the secondary battery, that is, the battery cell itself.
  • the capacity increase effect is not large and the size of the secondary battery is physically limited, Respectively. Therefore, a battery pack in which a plurality of battery modules are connected in series and in parallel is widely used.
  • the battery modules constituting the battery pack may not have the same electrochemical characteristics. Further, as the number of charging / discharging cycles of the battery pack increases, the degree of degradation varies for each battery module, so that the performance variation of the battery modules may become larger. Thus, while the battery pack is being charged to the full charge state, the charge state of each battery module may rise at different rates.
  • the depleted battery module When the battery pack is fully charged up to the fully charged state, the depleted battery module may have a faster charging state than the battery module without capacity degradation. This is because the depleted battery module is in a state in which the full charge capacity is lower than that of the depleted battery module. Therefore, the charging states of the respective battery modules during the charging of the battery pack may be different from each other.
  • an apparatus for controlling charging of a battery including a plurality of battery modules connected in series, the apparatus comprising: A high voltage charging line having a high voltage charging switch section; A low voltage charging line for applying low voltage charging power to both ends of at least one of the plurality of battery modules; A low voltage charging switch unit configured to selectively connect at least one of the plurality of battery modules and the low voltage charging line; And a high voltage charging switch unit electrically connected to the high voltage charging switch unit and the low voltage charging switch unit to calculate a charging state of the plurality of battery modules, and when at least one of the plurality of battery modules reaches a full charge state, Determines at least one battery module as an auxiliary charging object based on the calculated charging state, selectively turns on the low-voltage charging switch section, and at least one battery module determined as an auxiliary charging object is supplementarily charged And a control unit.
  • the charge control apparatus may further include a connector unit configured to be connectable to an external charging apparatus, wherein the high voltage charging line and one end of the low voltage charging line are connected to each other.
  • the connector unit may include an input terminal configured to be connected to the external charging device, a first output terminal to which the high-voltage charging line is connected, and a second output terminal to which the low-voltage charging line is connected.
  • the positive input terminal of the input terminal is connected to the positive output terminal of the first output terminal and the positive output terminal of the second output terminal.
  • the negative input terminal of the input terminal is connected to the first output terminal, And a negative output terminal of the second output terminal.
  • the low-voltage charging switch unit includes a plurality of low-voltage charging circuits, one end of which is connected to the low-voltage charging line and the other end of which is connected to both ends of the battery module and are connected in parallel to each other. And at least one unit switch for opening and closing can be provided.
  • the control unit turns off all of the unit switches provided in the plurality of low-voltage charging circuits when the charging states of the plurality of battery modules reach the full-charge state.
  • the charging control device may further include a voltage measuring unit for measuring a voltage of the plurality of battery modules, a current measuring unit for measuring a magnitude of a charging current for the plurality of battery modules, And a temperature measuring unit for measuring temperature.
  • control unit may be configured to use the voltage measurement value, the current measurement value, and the temperature measurement value for the plurality of battery modules received from the voltage measurement unit, the current measurement unit, and the temperature measurement unit, The state can be calculated and monitored.
  • the controller may determine at least one battery module having the lowest charge state among the plurality of battery modules as an auxiliary charge object.
  • the controller may determine that the battery module having the same charging status as the battery module in which the auxiliary charging is in progress and the battery module having the same charging status as the auxiliary charging target together.
  • a BMS according to the present invention includes a charge control apparatus according to the present invention.
  • a battery pack including a charge control device according to the present invention.
  • the charging control method is a method of controlling charging of a battery composed of a plurality of battery modules connected in series, wherein high-voltage charging power is applied to both ends of the plurality of battery modules to charge the plurality of battery modules step; Calculating and monitoring a state of charge of the plurality of battery modules; Stopping the application of the high voltage charging power when at least one of the plurality of battery modules reaches a full charge state; Determining at least one battery module as an auxiliary charging object based on the charging state among the plurality of battery modules; And turning on the low-voltage charging switch unit connected to each battery module determined as the auxiliary charging target to connect the corresponding battery module to the low-voltage charging line to perform auxiliary charging.
  • a battery module having a low charging state can be selectively charged in a configuration for selecting a battery module requiring charging in order to equalize charge between battery modules.
  • a charge equalizing circuit can be simplified by receiving a high voltage charging power and a low voltage charging power from a single external charging device in a configuration connected to an external charging device.
  • the present invention can have various other effects, and other effects of the present invention can be understood by the following description, and can be more clearly understood by the embodiments of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a connection configuration of a charge control apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view schematically showing a detailed configuration of a connector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a low voltage charging switch unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a discharge circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically showing a charge control method according to an embodiment of the present invention.
  • the charge control device is a device for controlling the charging of a battery.
  • the battery may be provided with one or more secondary batteries.
  • the charge control apparatus according to the present invention can control charging of a plurality of battery modules included in the battery pack.
  • the charge control apparatus according to the present invention can be applied to a battery including a plurality of battery modules connected in series.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a connection configuration of a charge control apparatus according to an embodiment of the present invention
  • a charge control apparatus may include a high voltage charging line L1, a low voltage charging line L2, a low voltage charging switch unit 200, and a control unit 300 .
  • the high-voltage charging line (L1) can apply high-voltage charging power to both ends of the plurality of battery modules (10). That is, the high-voltage charging line L1 is connected to both ends of a plurality of battery modules 10 connected in series, so that high-voltage charging power can be transmitted to the plurality of battery modules 10.
  • the high-voltage charging line L1 may include the high-voltage charging switch unit 100.
  • the high-voltage charging switch unit 100 is located on a high-voltage charging line L1, one end of which is connected to a positive terminal of a plurality of battery modules 10, and is connected to a plurality of battery modules 10 The high voltage charging power that is transmitted can be cut off.
  • the low-voltage charging line (L2) may apply low-voltage charging power to both ends of at least one battery module (10) of the plurality of battery modules (10).
  • the low-voltage charging switch unit 200 may be configured to selectively connect at least one of the plurality of battery modules 10 to the low-voltage charging line L2.
  • the low-voltage charging switch unit 200 may be located between the low-voltage charging line L2 and the plurality of battery modules 10.
  • the low-voltage charging switch unit 200 may be connected to both ends of each battery module 10, respectively.
  • the low voltage charging switch unit 200 may be configured such that the anode line and the cathode line of the low voltage charging line L2 can be connected to the anode terminal and the cathode terminal of each battery module 10, respectively.
  • the configuration of the low voltage charging switch unit 200 will be described later in detail.
  • the control unit 300 may be electrically connected to the high voltage charging switch unit 100 and the low voltage charging switch unit 200. Preferably, the control unit 300 may output a signal for controlling the turn-on or turn-off of the high-voltage charge switch unit 100. [ Also, the control unit 300 can output a signal for controlling the turn-on or turn-off of the low-voltage charging switch unit 200. [
  • the controller 300 can calculate the state of charge of the plurality of battery modules 10. For example, the control unit 300 can calculate the charging states for the plurality of battery modules 10 based on the voltage measurement value, the current measurement value, and / or the temperature measurement value for the plurality of battery modules 10 .
  • the control unit 300 can turn off the high voltage charging switch unit 100 when at least one of the plurality of battery modules 10 reaches the full charge state. For example, the control unit 300 can calculate the charging states of the plurality of battery modules 10 and determine the battery modules 10 that have reached the full charging state based on the calculated charging states. When the battery module 10 having reached the full charge state is determined, the control unit 300 may turn off the high voltage charging switch unit 100 to prevent overcharge of the battery module 10, have.
  • the control unit 300 can determine at least one battery module 10 to be an auxiliary charging object based on the state of charge of the plurality of battery modules 10. [ In particular, the control unit 300 can calculate the charging state of the plurality of battery modules 10, and determine the battery module 10 having the lowest charging state as an auxiliary charging target based on the calculated charging state.
  • the module 10 can be determined as an auxiliary charging object.
  • the control unit 300 may supplement the at least one battery module 10 determined as the auxiliary charging target. At this time, the control unit 300 may selectively turn on the low-voltage charging switch unit 200 so that both ends of the at least one battery module 10 determined as the auxiliary charging target are connected to the low-voltage charging line L2 .
  • the charge control apparatus may further include a connector unit 400, as shown in the embodiment of FIG.
  • the connector unit 400 may be configured to be connectable to the external charging apparatus 50. That is, the connector unit 400 can be attached to and detached from the external charging apparatus 50.
  • the connector portion 400 may be a charging connector provided in the electric vehicle.
  • the external charging device 50 may be a charger for an electric vehicle.
  • the connector 400 may be connected to one end of the high-voltage charging line L1 and the low-voltage charging line L2, respectively.
  • the connector unit 400 may be connected to the positive line and the negative line of the high-voltage charging line L1 and the low-voltage charging line L2, respectively.
  • the connector unit 400 can deliver the high-voltage charging power delivered from the external charging apparatus 50 to the high-voltage charging line L1.
  • the connector unit 400 can deliver the low-voltage charging power transmitted from the external charging apparatus 50 to the low-voltage charging line L2.
  • the connector 400 may include an input terminal 410, a first output terminal 430, and a second output terminal 450, as shown in the embodiment of FIG.
  • the input terminal 410 is configured to be connected to the external charging device 50 so that it can receive the high voltage charging power output from the external charging device 50.
  • the first output terminal 430 may output a high voltage charging power capable of charging the plurality of battery modules 10 when the high voltage battery B is charged.
  • the anode line and the cathode line of the high-voltage charging line L1 may be connected to the first output terminal 430.
  • the second output terminal 450 may output a low voltage charging power capable of individually charging the battery module 10 having a low charging state in the process of charging the high voltage battery B to the full charging state.
  • the anode line and the cathode line of the low-voltage charging line L2 may be connected.
  • the low-voltage charging line L2 may optionally further comprise a transformer 500 that reduces the charging power to a level capable of supplementally charging at least one battery module 10 .
  • the power conversion ratio of the transformer 500 may be determined according to the number of the battery modules 10 to be auxiliary-charged through the low-voltage charging line L2.
  • the number of battery modules 10 capable of auxiliary charging can be selected in the range of 1 to N-1. At this time, N is the total number of the battery modules 10.
  • the charge control apparatus may include a voltage measurement unit 610, a current measurement unit 630, and a temperature measurement unit 650, as shown in the embodiment of FIG. have.
  • the voltage measuring unit 610 may be electrically coupled to the controller 300 so as to exchange electric signals. Under the control of the controller 300, the voltage measuring unit 610 measures the voltage between both terminals of the battery module 10 with a time interval and outputs a signal indicating the measured voltage level to the controller 300 . At this time, the control unit 300 can determine the voltage of each battery module 10 from the signal output from the voltage measuring unit 610.
  • the voltage measuring unit 610 may be implemented using a voltage measuring circuit commonly used in the art. The circuit configuration of the voltage measuring unit 610 for measuring the voltage of each battery module 10 will be apparent to those skilled in the art and will not be described in detail.
  • the current measuring unit 630 may be electrically coupled to the controller 300 so as to exchange electric signals.
  • the current measuring unit 630 repeatedly measures the magnitude of the charging current or the discharging current of each battery module 10 with a time interval under the control of the controller 300 and outputs a signal indicating the magnitude of the measured current to the controller 300).
  • the control unit 300 can determine the magnitude of the current from the signal output from the current measuring unit 630.
  • the current measuring unit 630 may be implemented using a hall sensor or a sense resistor commonly used in the art.
  • the Hall sensor or sense resistor may be installed in the line through which the current flows.
  • the circuit configuration of the current measuring unit 630 for measuring the charging current or the discharging current of each battery module 10 will be apparent to those skilled in the art and will not be described in detail.
  • the temperature measuring unit 650 may be electrically coupled to the controller 300 so as to exchange electric signals. In addition, the temperature measuring unit 650 repeatedly measures the temperature of each battery module 10 at intervals of time, and outputs a signal indicating the measured temperature to the controller 300. At this time, the controller 300 can determine the temperature of each battery module 10 from the signal output from the temperature measuring unit 650.
  • the temperature measuring unit 650 may be implemented using a thermocouple commonly used in the art.
  • the circuit configuration of the temperature measuring unit 650 for measuring the temperature of each battery module 10 will be obvious to those skilled in the art and will not be described in detail.
  • the controller 300 controls the voltage measurement values, the current measurement values, and the temperature measurement values for the plurality of battery modules 10 received from the voltage measurement unit 610, the current measurement unit 630, and the temperature measurement unit 650,
  • the charging state of each battery module 10 can be calculated and monitored. That is, the control unit 300 may calculate and monitor the respective state of charge (SOC) during charging or discharging of the plurality of battery modules 10.
  • SOC state of charge
  • the control unit 300 can estimate the state of charge of each battery module 10 by integrating the charge current and the discharge current of each battery module 10.
  • the initial value of the charging state at the start of charging or discharging of each battery module 10 can be determined using the OCV of each battery module 10 measured before the charging or discharging is started.
  • the controller 300 may include an open-voltage-charge state look-up table that defines a charge state for each open-circuit voltage, and may map a charge state corresponding to an open-circuit voltage of each battery module 10 from a lookup table.
  • the controller 300 may calculate the state of charge of each battery module 10 using the extended Kalman filter.
  • the extended Kalman filter is a mathematical algorithm that adaptively estimates the state of charge of the battery module 10 using the voltage, current, and temperature of the battery cell.
  • estimation of the state of charge using the extended Kalman filter can be performed, for example, by Gregory L. Plett, "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).
  • the state of charge of each battery module 10 may be determined by other known methods capable of estimating the state of charge by selectively utilizing voltage, current, and temperature of each battery module 10 in addition to the current integration method or the extended Kalman filter described above .
  • the control unit 300 can determine the full charge capacity of each battery module 10. [ Full charge capacity is used to calculate the charge state. The full charge capacity can be calculated by the controller 300 in the process of charging the battery module 10 from the fully discharged state to the full charge state. The full charge capacity can also be determined by other methods known in the art.
  • the controller 300 preferably controls the battery module 10, Together, they can decide to be an auxiliary charging target.
  • the charging states of the first battery module, the second battery module, the third battery module, and the fourth battery module which are the four battery modules 10 connected in series, are fully charged through the high voltage charging line L1 Assume that 100%, 80%, 90% and 100%, respectively, have been reached.
  • the controller 300 may advance the secondary charging to the second battery module so that the charging state reaches 90%.
  • the control unit 300 may determine the third battery module having the conventional charge state of 90% in addition to the auxiliary battery-charged second battery module as auxiliary charge objects, and simultaneously charge the second and third battery modules .
  • control unit 300 can turn off all the plurality of low voltage charging switch units 200 when the charging states of the plurality of battery modules 10 reach the fully charged state.
  • the controller 300 may include a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, and / or a data processing device As shown in FIG.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FIG. 2 is a view schematically showing a detailed configuration of a connector according to an embodiment of the present invention.
  • the connector 400 may include a first output terminal 430, a second output terminal 450, and an input terminal 410.
  • the first output terminal 430 may include a positive output terminal and a negative output terminal. In the embodiment of FIG. 2, the first output terminal 430 outputs the high-voltage charging power transmitted from the external charging apparatus to the connector unit 400 through the positive output terminal and the negative output terminal to the high-voltage charging line L1 .
  • the second output terminal 450 may include a positive output terminal and a negative output terminal. In the embodiment of FIG. 2, the second output terminal 450 outputs the low-voltage charging power transmitted from the external charging apparatus to the connector unit 400 through the positive output terminal and the negative output terminal to the low-voltage charging line L2 .
  • the input terminal 410 may include a positive input terminal and a negative input terminal. In the embodiment of FIG. 2, the input terminal 410 can receive high voltage and low voltage charging power from the external charging device through the positive input terminal and the negative input terminal.
  • the positive input terminal 410 may be connected to the positive output terminal of the first output terminal 430 and the positive output terminal of the second output terminal 450, respectively.
  • the negative input terminal 410 may be connected to the negative output terminal of the first output terminal 430 and the negative output terminal of the second output terminal 450, respectively.
  • the charge equalization circuit can be simplified by receiving high voltage charging power and low voltage charging power from one external charging device through one connector.
  • FIG 3 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a low voltage charging switch unit according to an embodiment of the present invention.
  • a low-voltage charging switch unit 200 includes a low-voltage charging line L2 and a plurality of battery modules 11, 12, 13, 14 One side of which is connected to the low voltage charging line L2 and the other side of which is connected to the plurality of battery modules 11, 12, 13, 14.
  • the low-voltage charging switch unit 200 may include a plurality of low-voltage charging circuits (C).
  • the low voltage charging circuit C includes a plurality of battery modules 11 to selectively connect the low voltage charging line L2 to at least one battery module 10 selected from the plurality of battery modules 11, (11, 12, 13, 14). At this time, the low-voltage charging circuit C may be connected at one end to the low-voltage charging line L2 and at the other end to both ends of the battery module 10.
  • the low voltage charging switch unit 200 includes a first charging circuit (C1), a second charging circuit (C2), a third charging circuit (C3), and a fourth charging circuit Circuit C4 may be provided.
  • the first charging circuit (C1) can connect both ends of the low voltage charging line (L2) and both ends of the first battery module (11).
  • the second charging circuit C2 can connect both ends of the low-voltage charging line L2 and both ends of the second battery module 12.
  • the third and fourth charging circuits C3 and C4 can connect both ends of the low voltage charging line L2 and both ends of the third and fourth battery modules 13 and 14. [ Although not shown in Fig. 3, when the N battery modules 10 are connected in series, the fifth to Nth charging circuits may have a similar configuration.
  • the plurality of low-voltage charging circuits C may be connected in parallel with each other.
  • the first charging circuit C1, the second charging circuit C2, the third charging circuit C3, and the fourth charging circuit C4 are connected to the low- L2, respectively, in parallel with each other.
  • the fifth to Nth charging circuits may have a similar configuration.
  • the low-voltage charging circuit C may include at least one unit switch for selectively opening and closing the current path.
  • the low-voltage charging circuit C may include a plurality of unit switches connected to both ends of the battery module 10, respectively.
  • the first charging circuit C1 includes a first switch C1_1 and a second switch C1_1 respectively connected to the positive terminal and the negative terminal of the first battery module 11, C1_2).
  • the second charging circuit C2 may include a first switch C2_1 and a second switch C2_2 connected to the positive terminal and the negative terminal of the second battery module 12, respectively.
  • the third and fourth charging circuits C3 and C4 may include first switches C3_1 and C4_1 and second switches C3_2 and C4_2.
  • the control unit 300 preferably controls the first switches C1_1, C2_1, C3_1 and C4_1 and the second switches C1_2, C2_2, C3_2 and C4_2 provided in the plurality of low voltage charging circuits C, It is possible to output a signal which can individually control ON or OFF. Thereby, the control unit selects at least one battery module 10 of the plurality of battery modules 10, and individually outputs the selected battery module 10 and the low-voltage charging line L2 via the low-voltage charging circuit C individually You can connect.
  • the control unit 300 may turn off all the unit switches provided in the plurality of low-voltage charging circuits (C) have.
  • the control unit 300 determines whether all of the first battery module 11, the second battery module 12, the third battery module 13, The first switches C1_1, C2_1, C3_1 and C4_1 and the second switches C1_2, C2_2, C3_2 and C4_2 can be turned off.
  • the battery module 10 having a low charging state can be selectively charged. Therefore, according to this aspect of the present invention, the charging state of the entire battery module can be uniformly maintained, and the charge equalization speed between the battery modules is increased.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a discharge circuit according to an embodiment of the present invention.
  • a charge control apparatus may include a plurality of discharge circuits D connected to a plurality of battery modules 11, 12, 13, and 14, respectively.
  • the plurality of discharge circuits D may be provided together with the plurality of low voltage charging circuits C shown in Fig.
  • the first discharge circuit D1 may be connected to both ends of the first battery module 11 and may include a first discharge switch S1 and a first discharge resistor R1.
  • the second discharging circuit D2 may include a second discharging switch S2 and a second discharging resistor R2, which are connected to both ends of the second battery module 12.
  • the third and fourth discharge circuits D3 and D4 are connected to both ends of the third battery module 13 and the fourth battery module, respectively, and are connected to the third and fourth discharge switches S3 and S4 Third and fourth discharge resistors R3 and R4, respectively.
  • the fifth to Nth discharge circuits may have a similar configuration.
  • control section can output a signal capable of individually controlling the turn-on or turn-off of the discharge switch S provided in the plurality of discharge circuits D.
  • control unit can select at least one battery module 10 among the plurality of battery modules 10, and can individually discharge the selected battery modules 10.
  • the charge control apparatus can simultaneously perform forced discharge and auxiliary charge. That is, the charge control device is configured to charge the battery module 10 of at least one of the plurality of battery modules 10 using the low-voltage charging circuit C and the discharging circuit D shown in the embodiment of Figs. 3 and 4, The forced discharge and the auxiliary charging can be performed simultaneously.
  • the charge control apparatus can operate in two modes, a rapid charge mode and a normal charge mode.
  • the rapid charging mode is a mode for quickly charging a plurality of battery modules 10 to a full charge state by using forced discharge, high voltage charging, and auxiliary charging.
  • charging speed may be fast, but energy loss due to forced discharge may occur.
  • the control unit can charge all the battery modules 10 by auxiliary charging the two battery modules 10 whose charge state is 95%.
  • the normal charging mode is a mode for charging the battery module 10 to the full charge state without energy loss by using the auxiliary charging.
  • the charging state can be increased from 80% to 85%.
  • the battery module 10 having the conventional charge state of 85% is determined as an auxiliary charge object, and all the battery modules 10 are fully charged by charging the three battery modules 10 having the charge state of 85% .
  • the charge control apparatus according to the present invention can be applied to a BMS. That is, the BMS according to the present invention may include the above-described charge control apparatus according to the present invention. In such a configuration, at least some of the components of the charge control apparatus according to the present invention can be implemented by supplementing or adding functions of the configuration included in the conventional BMS.
  • the control unit, the voltage measurement unit, the current measurement unit, and the temperature measurement unit of the charge control apparatus according to the present invention can be implemented as components of a BMS (Battery Management System).
  • the charge control apparatus according to the present invention may be provided in a battery pack. That is, the battery pack according to the present invention may include the above-described charge control apparatus according to the present invention.
  • the battery pack may include one or more secondary batteries, the charge control device, an electrical component (including BMS, relay, fuse, etc.), and a case.
  • FIG. 5 is a flowchart schematically showing a charge control method according to an embodiment of the present invention.
  • the execution subject of each step may be each constituent element of the above-described charge control device according to the present invention.
  • step S110 when the charging starts, the control unit turns on the high voltage charging switch unit installed in the high voltage charging line (S110). Then, the charging current flows through the plurality of battery modules, that is, the first to Nth battery modules, and charging of the plurality of battery modules is started.
  • the start of charging may be performed according to a charge start request signal transmitted from the external charging device.
  • the connector unit may include a communication interface, and the control unit may be electrically coupled to transmit and receive an electrical signal through the communication interface.
  • step S120 the control unit calculates and monitors the state of charge of the plurality of battery modules while the high-voltage battery is being charged.
  • the charging state can be calculated using the current integration method or the extended Kalman filter.
  • step S130 the control unit determines whether at least one of the plurality of battery modules has reached the full charge state while charging of the plurality of battery modules proceeds.
  • step S130 If the result of the determination in step S130 is YES, the control unit turns off the high voltage charging switch unit to suspend the charging in step S140. On the other hand, if the determination result in step S130 is NO, the control unit proceeds to step S120 to continue charging the high-voltage battery.
  • the control unit compares the charging states of the plurality of battery modules with each other in step S150, and determines the battery module having the lowest charging state as an auxiliary charging target.
  • the charging states of the first battery module 11, the second battery module 12, the third battery module 13, and the fourth battery module 14 are 100%, 90% , 80%, and 100%, the third battery module 13 can be determined as an auxiliary charging object.
  • step S160 the control unit turns on the unit switch of the low-voltage charging switch unit connected to the battery module determined as the auxiliary charging object, and connects the battery module to the low-voltage charging line to advance the auxiliary charging.
  • step S170 the controller calculates and monitors the state of charge of the plurality of battery modules while the charging of the battery module determined as the auxiliary charging object proceeds.
  • the charging state can be calculated using the current integration method or the extended Kalman filter.
  • step S180 the control unit determines whether there is a battery module having the same charging state as the battery module determined as the auxiliary charging target.
  • step S180 the control unit proceeds to step S150. On the other hand, if NO is determined in step S180, the process proceeds to step S190 to continue the auxiliary charging for the battery module to be supplemented charging.
  • step S180 determines, together with the battery module determined to be the auxiliary charging target, the battery module having the same charging state as the auxiliary charging target in step S150.
  • the charging states of the first battery module 11, the second battery module 12, the third battery module 13, and the fourth battery module 14 are 100%, 90% , 90%, and 100%
  • the third battery module 13 is determined to be an auxiliary charging object and the auxiliary charging progresses
  • the control unit controls the second battery 13
  • the module 12 can be determined together with the auxiliary charging object, and the second battery module 12 and the third battery module 13 can be supplementarily charged simultaneously.
  • step S180 determines in step S190 whether all the battery modules have reached the full charge state.
  • step S190 determines that the high-voltage battery has reached the full-charge state and ends the charging process. On the other hand, if the determination result in step S190 is NO, the control unit proceeds to step S170 to continue the auxiliary charging to the battery module to be supplemented charge. Accordingly, when one of the battery modules reaches the full charge state, the auxiliary charge progresses sequentially from the battery module having the lowest charge state. Eventually, the charging state of all the battery modules converges to 100%.
  • the auxiliary charging is performed during the module balancing, the charging state of the entire battery module is increased on the average, and the module balancing proceeds. Accordingly, the amount of energy consumed through the forced discharge in the module balancing process can be reduced, and the time required until full charge can be shortened.
  • the charging states of the battery modules are 100%, 90%, 80%, and 85%, respectively, at a specific time when charging the four battery modules. Therefore, energy waste corresponding to 35% of the total change in state of charge is accompanied by this process. At this time, the consumed energy is converted into heat in the discharge circuit.
  • the state of charge of the battery modules is lowered to 80%, the gap with the fully charged state increases on average, and the time required until the full charge becomes longer.
  • the battery module having the charge state of 80% is supplementarily charged.
  • the charging state of the battery module to be supplementarily charged becomes 80% to 85%
  • the battery module having the conventional charging state of 85% is also subjected to the auxiliary charging object, so that the two battery modules having the charging state of 85% are supplementarily charged.
  • the battery module with the conventional charging state of 90% becomes the auxiliary charging target and the three battery modules with the charging state of 90% do.
  • the charging state of the three battery modules to be supplementarily charged reaches 90% to 100%, all the battery modules reach the full charge state and the charging is terminated.
  • 'unit' is used herein, such as 'control unit', 'switch unit', 'measurement unit', etc., it is a logical unit of constitution and means that it must be physically separated or physically separated It should be apparent to those skilled in the art that this does not represent a component.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

A charging control apparatus according to the present invention comprises: a high-voltage charging line; a low-voltage charging line; a low-voltage charging switch unit configured to selectively connect at least one of a plurality of battery modules to the low-voltage charging line; and a control unit, wherein the control unit is electrically connected to a high-voltage charging switch unit and the low-voltage charging switch unit, calculates a charging state of the plurality of battery modules, turns off the high-voltage charging switch unit when at least one of the plurality of battery modules reaches a fully charged state, determines at least one battery module as an auxiliary charging target on the basis of the calculated charging state, and selectively turns on the low-voltage charging switch unit to auxiliarily charge the at least one battery module determined as the auxiliary charging target.

Description

충전 제어 장치 및 방법Charging control device and method
본 발명은 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 배터리 모듈로 이루어진 배터리를 만충전 상태까지 충전시키는 충전 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a charge control apparatus and method, and more particularly, to a charge control apparatus and method for charging a battery including a plurality of battery modules to a full charge state.
본 출원은 2017년 11월 07일자로 출원된 한국출원번호 제 10-2017-0147196호를 우선권 주장하며, 그에 대한 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.This application claims priority to Korean Patent Application No. 10-2017-0147196, filed Nov. 07, 2017, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
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, demand for portable electronic products such as notebook computers, video cameras, and portable telephones has been rapidly increased, and development of batteries, robots, and satellites for energy storage has been accelerated. Thus, a high performance rechargeable battery Researches are being actively conducted.
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.The lithium secondary battery is free from charge / discharge because it has almost no memory effect compared with a nickel-based secondary battery. In addition, The self-discharge rate is very low and the energy density is high.
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 applications, such as electric powered vehicles or smart grid systems, where battery-intensive applications often require large capacities. In order to increase the capacity of the battery pack, there may be a method of increasing the capacity of the secondary battery, that is, the battery cell itself. However, in this case, there is a disadvantage that the capacity increase effect is not large and the size of the secondary battery is physically limited, Respectively. Therefore, a battery pack in which a plurality of battery modules are connected in series and in parallel is widely used.
배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈들은 전기화학적 특성이 동일하지 않을 수 있다. 또한, 배터리 팩의 충방전 사이클 수가 증가하면 각 배터리 모듈마다 퇴화 정도가 달라지므로 배터리 모듈들의 성능 편차는 더 커질 수 있다. 따라서, 배터리 팩이 만충전 상태까지 충전되는 동안 각 배터리 모듈의 충전 상태는 서로 다른 속도로 상승할 수 있다.The battery modules constituting the battery pack may not have the same electrochemical characteristics. Further, as the number of charging / discharging cycles of the battery pack increases, the degree of degradation varies for each battery module, so that the performance variation of the battery modules may become larger. Thus, while the battery pack is being charged to the full charge state, the charge state of each battery module may rise at different rates.
배터리 팩에 대해 만충전 상태까지 충전이 진행될 때, 퇴화된 배터리 모듈은 용량 퇴화가 없는 배터리 모듈에 비해 충전 상태의 증가 속도가 빠를 수 있다. 퇴화된 배터리 모듈은 만충전 용량이 퇴화되지 않은 배터리 모듈보다 감소된 상태에 있기 때문이다. 따라서, 배터리 팩이 충전되는 동안 각 배터리 모듈의 충전 상태는 서로 차이를 나타낼 수 있다.When the battery pack is fully charged up to the fully charged state, the depleted battery module may have a faster charging state than the battery module without capacity degradation. This is because the depleted battery module is in a state in which the full charge capacity is lower than that of the depleted battery module. Therefore, the charging states of the respective battery modules during the charging of the battery pack may be different from each other.
종래에는 배터리 모듈들 상호 간의 충전 상태 편차를 해소하기 위해, 충전 상태가 상대적으로 높은 배터리 모듈을 강제 방전시키는 벅(BUCK) 밸런싱이 주로 사용되었다. 그런데, 벅 밸런싱은 밸런싱 과정에서 에너지가 낭비되는 문제가 있었다. 또한, 벅 밸런싱을 진행하면, 배터리 모듈들 전체의 충전 상태가 낮아지므로 배터리 팩의 만충전까지 소요되는 충전 시간이 그 만큼 길어지는 문제가 있었다.BACKGROUND ART [0002] Conventionally, in order to eliminate a variation in charging state among battery modules, a BUCK balancing which forcibly discharges a battery module having a relatively high charging state has been mainly used. Buck balancing, however, has wasted energy in the balancing process. In addition, when the buck balancing is performed, the charging state of the battery modules as a whole is lowered, so that the charging time required until the battery pack is fully charged has become longer.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 고전압 배터리를 만충전 상태까지 충전하는 동안 모듈 간 밸런싱을 효과적으로 수행할 수 있는 충전 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a charging control apparatus and method capable of effectively balancing intermodules while charging a high-voltage battery to a full charge state.
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 will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It is also to be understood that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations thereof.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치는, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈로 구성된 배터리의 충전을 제어하는 장치로서, 상기 복수의 배터리 모듈의 양단에 고전압 충전 전력을 인가하고, 고전압 충전 스위치부를 구비하는 고전압 충전 라인; 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈의 양단에 저전압 충전 전력을 인가하는 저전압 충전 라인; 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나와 상기 저전압 충전 라인이 선택적으로 연결될 수 있도록 구성된 저전압 충전 스위치부; 및 상기 고전압 충전 스위치부 및 상기 저전압 충전 스위치부와 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하며, 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나가 만충전 상태에 도달되면 상기 고전압 충전 스위치부를 턴 오프 시키고, 계산된 상기 충전 상태를 기초로 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 결정하고, 상기 저전압 충전 스위치부를 선택적으로 턴 온 시켜, 보조 충전 대상으로 결정된 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전시키는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling charging of a battery including a plurality of battery modules connected in series, the apparatus comprising: A high voltage charging line having a high voltage charging switch section; A low voltage charging line for applying low voltage charging power to both ends of at least one of the plurality of battery modules; A low voltage charging switch unit configured to selectively connect at least one of the plurality of battery modules and the low voltage charging line; And a high voltage charging switch unit electrically connected to the high voltage charging switch unit and the low voltage charging switch unit to calculate a charging state of the plurality of battery modules, and when at least one of the plurality of battery modules reaches a full charge state, Determines at least one battery module as an auxiliary charging object based on the calculated charging state, selectively turns on the low-voltage charging switch section, and at least one battery module determined as an auxiliary charging object is supplementarily charged And a control unit.
또한, 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 외부 충전 장치와 연결 가능하도록 구성되며, 상기 고전압 충전 라인 및 상기 저전압 충전 라인의 일단이 각각 연결된 커넥터부를 더 포함할 수 있다.Further, the charge control apparatus according to the present invention may further include a connector unit configured to be connectable to an external charging apparatus, wherein the high voltage charging line and one end of the low voltage charging line are connected to each other.
또한, 상기 커넥터부는, 상기 외부 충전 장치가 접속되도록 구성된 입력 단자, 상기 고전압 충전 라인이 접속되는 제1 출력 단자 및 상기 저전압 충전 라인이 접속되는 제2 출력 단자를 구비할 수 있다.The connector unit may include an input terminal configured to be connected to the external charging device, a first output terminal to which the high-voltage charging line is connected, and a second output terminal to which the low-voltage charging line is connected.
또한, 상기 입력 단자에 구비된 양극 입력 단자는, 상기 제1 출력 단자 및 상기 제2 출력 단자의 양극 출력 단자와 각각 연결되고, 상기 입력 단자에 구비된 음극 입력 단자는, 상기 제1 출력 단자 및 상기 제2 출력 단자의 음극 출력 단자와 각각 연결될 수 있다.The positive input terminal of the input terminal is connected to the positive output terminal of the first output terminal and the positive output terminal of the second output terminal. The negative input terminal of the input terminal is connected to the first output terminal, And a negative output terminal of the second output terminal.
또한, 상기 저전압 충전 스위치부는, 일단이 상기 저전압 충전 라인에 연결되고 타단이 배터리 모듈의 양단에 연결되며 서로 병렬 연결되는 복수의 저전압 충전 회로를 구비하고, 상기 저전압 충전 회로는, 전류 경로를 선택적으로 개폐하는 적어도 하나의 단위 스위치를 구비할 수 있다.The low-voltage charging switch unit includes a plurality of low-voltage charging circuits, one end of which is connected to the low-voltage charging line and the other end of which is connected to both ends of the battery module and are connected in parallel to each other. And at least one unit switch for opening and closing can be provided.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 상태가 모두 만충전 상태에 도달되면, 상기 복수의 저전압 충전 회로에 구비된 상기 단위 스위치를 모두 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.The control unit turns off all of the unit switches provided in the plurality of low-voltage charging circuits when the charging states of the plurality of battery modules reach the full-charge state.
또한, 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 상기 복수의 배터리 모듈에 대한 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 복수의 배터리 모듈에 대한 충전 전류의 크기를 측정하는 전류 측정부 및 상기 복수의 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부를 더 포함할 수 있다.The charging control device according to the present invention may further include a voltage measuring unit for measuring a voltage of the plurality of battery modules, a current measuring unit for measuring a magnitude of a charging current for the plurality of battery modules, And a temperature measuring unit for measuring temperature.
또한, 상기 제어부는, 상기 전압 측정부, 상기 전류 측정부 및 상기 온도 측정부로부터 수신한 상기 복수의 배터리 모듈에 대한 전압 측정값, 전류 측정값 및 온도 측정값을 이용하여, 각 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하여 모니터링 할 수 있다.Also, the control unit may be configured to use the voltage measurement value, the current measurement value, and the temperature measurement value for the plurality of battery modules received from the voltage measurement unit, the current measurement unit, and the temperature measurement unit, The state can be calculated and monitored.
또한, 상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈 중 충전 상태가 가장 낮은 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 결정할 수 있다.Also, the controller may determine at least one battery module having the lowest charge state among the plurality of battery modules as an auxiliary charge object.
또한, 상기 제어부는, 보조 충전을 진행하는 과정에서 보조 충전이 진행 중인 배터리 모듈과 충전 상태가 동일한 배터리 모듈이 나타나면, 상기 충전 상태가 동일한 배터리 모듈을 함께 보조 충전 대상으로 결정할 수 있다.The controller may determine that the battery module having the same charging status as the battery module in which the auxiliary charging is in progress and the battery module having the same charging status as the auxiliary charging target together.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 BMS는, 본 발명에 따른 충전 제어 장치를 포함한다.In order to achieve the above object, a BMS according to the present invention includes a charge control apparatus according to the present invention.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 충전 제어 장치를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery pack including a charge control device according to the present invention.
또한, 본 발명에 따른 충전 제어 방법은, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈로 구성된 배터리의 충전을 제어하는 방법으로서, 상기 복수의 배터리 모듈의 양단에 고전압 충전 전력을 인가하여 상기 복수의 배터리 모듈을 충전하는 단계; 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하여 모니터링 하는 단계; 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나가 만충전 상태에 도달되면 상기 고전압 충전 전력의 인가를 중지하는 단계; 상기 복수의 배터리 모듈 중 충전 상태를 기초로 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 결정하는 단계; 및 상기 보조 충전 대상으로 결정된 각 배터리 모듈과 연결된 저전압 충전 스위치부를 턴 온 시켜 해당 배터리 모듈을 저전압 충전 라인에 연결하여 보조 충전시키는 단계를 포함한다.The charging control method according to the present invention is a method of controlling charging of a battery composed of a plurality of battery modules connected in series, wherein high-voltage charging power is applied to both ends of the plurality of battery modules to charge the plurality of battery modules step; Calculating and monitoring a state of charge of the plurality of battery modules; Stopping the application of the high voltage charging power when at least one of the plurality of battery modules reaches a full charge state; Determining at least one battery module as an auxiliary charging object based on the charging state among the plurality of battery modules; And turning on the low-voltage charging switch unit connected to each battery module determined as the auxiliary charging target to connect the corresponding battery module to the low-voltage charging line to perform auxiliary charging.
본 발명에 의하면, 배터리 모듈 간 전하 균등화를 위해 충전이 필요한 배터리 모듈을 선택하는 구성에 있어서, 충전 상태가 낮은 배터리 모듈을 선택적으로 충전할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that a battery module having a low charging state can be selectively charged in a configuration for selecting a battery module requiring charging in order to equalize charge between battery modules.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 모듈 밸런싱 과정에서 에너지 낭비하지 않을 수 있고, 배터리 모듈 간 전하 균등화 속도가 빨라지는 장점이 있다.Therefore, according to this aspect of the present invention, there is an advantage that energy can be wasted in the module balancing process, and the speed of charge equalization between battery modules is increased.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 외부 충전 장치와 연결되는 구성에 있어서, 고전압 충전 전력과 저전압 충전 전력을 하나의 외부 충전 장치로부터 공급받음으로써, 전하 균등화 회로를 단순화 할 수 있는 장점이 있다.Particularly, according to one aspect of the present invention, there is an advantage that a charge equalizing circuit can be simplified by receiving a high voltage charging power and a low voltage charging power from a single external charging device in a configuration connected to an external charging device.
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 other effects of the present invention can be understood by the following description, and can be more clearly understood by the embodiments 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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a connection configuration of a charge control apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터부의 세부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a view schematically showing a detailed configuration of a connector according to an embodiment of the present invention.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 배터리 모듈과 저전압 충전 스위치부의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a low voltage charging switch unit according to an embodiment of the present invention.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 배터리 모듈과 방전 회로의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 4 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a discharge circuit according to an embodiment of the present invention.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart schematically showing a charge control 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 accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should appropriately interpret the concept of the term appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 배터리의 충전을 제어하는 장치이다. 여기서, 배터리에는 하나 이상의 이차 전지가 구비될 수 있다. 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 배터리 팩에 포함되는 복수의 배터리 모듈의 충전을 제어할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리에 적용될 수 있다. The charge control device according to the present invention is a device for controlling the charging of a battery. Here, the battery may be provided with one or more secondary batteries. The charge control apparatus according to the present invention can control charging of a plurality of battery modules included in the battery pack. In particular, the charge control apparatus according to the present invention can be applied to a battery including a plurality of battery modules connected in series.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a connection configuration of a charge control apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치는, 고전압 충전 라인(L1), 저전압 충전 라인(L2), 저전압 충전 스위치부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.1, a charge control apparatus according to an embodiment of the present invention may include a high voltage charging line L1, a low voltage charging line L2, a low voltage charging switch unit 200, and a control unit 300 .
상기 고전압 충전 라인(L1)은, 복수의 배터리 모듈(10)의 양단에 고전압 충전 전력을 인가할 수 있다. 즉, 고전압 충전 라인(L1)은, 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈(10)의 양단에 연결되어, 고전압 충전 전력을 복수의 배터리 모듈(10)에 전달할 수 있다.The high-voltage charging line (L1) can apply high-voltage charging power to both ends of the plurality of battery modules (10). That is, the high-voltage charging line L1 is connected to both ends of a plurality of battery modules 10 connected in series, so that high-voltage charging power can be transmitted to the plurality of battery modules 10.
또한, 고전압 충전 라인(L1)은, 고전압 충전 스위치부(100)를 구비할 수 있다. 도 1의 실시예에서, 고전압 충전 스위치부(100)는, 복수의 배터리 모듈(10)의 양극 단자와 일단이 연결되는 고전압 충전 라인(L1)상에 위치하여, 복수의 배터리 모듈(10)에 전달되는 고전압 충전 전력을 차단할 수 있다.In addition, the high-voltage charging line L1 may include the high-voltage charging switch unit 100. [ 1, the high-voltage charging switch unit 100 is located on a high-voltage charging line L1, one end of which is connected to a positive terminal of a plurality of battery modules 10, and is connected to a plurality of battery modules 10 The high voltage charging power that is transmitted can be cut off.
상기 저전압 충전 라인(L2)은, 복수의 배터리 모듈(10) 중 적어도 하나의 배터리 모듈(10)의 양단에 저전압 충전 전력을 인가할 수 있다. 이를 위해, 상기 저전압 충전 스위치부(200)는, 복수의 배터리 모듈(10) 중 적어도 하나와 저전압 충전 라인(L2)이 선택적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. The low-voltage charging line (L2) may apply low-voltage charging power to both ends of at least one battery module (10) of the plurality of battery modules (10). To this end, the low-voltage charging switch unit 200 may be configured to selectively connect at least one of the plurality of battery modules 10 to the low-voltage charging line L2.
예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 저전압 충전 스위치부(200)는, 저전압 충전 라인(L2) 및 복수의 배터리 모듈(10) 사이에 위치할 수 있다. 여기서, 저전압 충전 스위치부(200)는, 각 배터리 모듈(10)의 양단과 각각 연결될 수 있다. 또한, 저전압 충전 스위치부(200)는, 저전압 충전 라인(L2)의 양극 라인 및 음극 라인이 각 배터리 모듈(10)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 저전압 충전 스위치부(200)의 구성에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.For example, as shown in the configuration of FIG. 1, the low-voltage charging switch unit 200 may be located between the low-voltage charging line L2 and the plurality of battery modules 10. Here, the low-voltage charging switch unit 200 may be connected to both ends of each battery module 10, respectively. The low voltage charging switch unit 200 may be configured such that the anode line and the cathode line of the low voltage charging line L2 can be connected to the anode terminal and the cathode terminal of each battery module 10, respectively. The configuration of the low voltage charging switch unit 200 will be described later in detail.
상기 제어부(300)는, 고전압 충전 스위치부(100) 및 저전압 충전 스위치부(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 바람직하게는, 제어부(300)는, 고전압 충전 스위치부(100)의 턴 온 또는 턴 오프를 제어하는 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제어부(300)는, 저전압 충전 스위치부(200)의 턴 온 또는 턴 오프를 제어하는 신호를 출력할 수 있다.The control unit 300 may be electrically connected to the high voltage charging switch unit 100 and the low voltage charging switch unit 200. Preferably, the control unit 300 may output a signal for controlling the turn-on or turn-off of the high-voltage charge switch unit 100. [ Also, the control unit 300 can output a signal for controlling the turn-on or turn-off of the low-voltage charging switch unit 200. [
제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 계산할 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)에 대한 전압 측정값, 전류 측정값 및/또는 온도 측정값을 기초로 복수의 배터리 모듈(10)에 대한 충전 상태를 계산할 수 있다. The controller 300 can calculate the state of charge of the plurality of battery modules 10. For example, the control unit 300 can calculate the charging states for the plurality of battery modules 10 based on the voltage measurement value, the current measurement value, and / or the temperature measurement value for the plurality of battery modules 10 .
제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10) 중 적어도 하나가 만충전 상태에 도달되면, 고전압 충전 스위치부(100)를 턴 오프 시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)에 대한 충전 상태를 계산하고, 계산된 충전 상태를 기초로 만충전 상태에 도달된 배터리 모듈(10)을 판별할 수 있다. 또한, 제어부(300)는, 만충전 상태에 도달된 배터리 모듈(10)이 판별되면, 배터리 모듈(10)의 과충전을 막기 위해 고전압 충전 스위치부(100)를 턴 오프 시켜 고전압 충전 전력을 차단할 수 있다.The control unit 300 can turn off the high voltage charging switch unit 100 when at least one of the plurality of battery modules 10 reaches the full charge state. For example, the control unit 300 can calculate the charging states of the plurality of battery modules 10 and determine the battery modules 10 that have reached the full charging state based on the calculated charging states. When the battery module 10 having reached the full charge state is determined, the control unit 300 may turn off the high voltage charging switch unit 100 to prevent overcharge of the battery module 10, have.
제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 기초로 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 보조 충전 대상으로 결정할 수 있다. 특히, 제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)에 대한 충전 상태를 계산하고, 계산된 충전 상태를 기초로 충전 상태가 가장 낮은 배터리 모듈(10)을 보조 충전 대상으로 결정할 수 있다.The control unit 300 can determine at least one battery module 10 to be an auxiliary charging object based on the state of charge of the plurality of battery modules 10. [ In particular, the control unit 300 can calculate the charging state of the plurality of battery modules 10, and determine the battery module 10 having the lowest charging state as an auxiliary charging target based on the calculated charging state.
예를 들어, 4개의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결된 경우, 4개의 배터리 모듈(10)의 충전 상태가 각각 100%, 90%, 80% 및 100%라고 가정하면, 충전 상태가 80%인 배터리 모듈(10)이 보조 충전 대상으로 결정될 수 있다.For example, when four battery modules 10 are connected in series, assuming that the charging states of the four battery modules 10 are 100%, 90%, 80%, and 100%, respectively, The module 10 can be determined as an auxiliary charging object.
제어부(300)는, 보조 충전 대상으로 결정된 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 보조 충전시킬 수 있다. 이때, 제어부(300)는, 저전압 충전 스위치부(200)를 선택적으로 턴 온 시켜, 저전압 충전 라인(L2)과 보조 충전 대상으로 결정된 적어도 하나의 배터리 모듈(10)의 양단이 연결되도록 할 수 있다.The control unit 300 may supplement the at least one battery module 10 determined as the auxiliary charging target. At this time, the control unit 300 may selectively turn on the low-voltage charging switch unit 200 so that both ends of the at least one battery module 10 determined as the auxiliary charging target are connected to the low-voltage charging line L2 .
바람직하게는, 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 커넥터부(400)를 더 포함할 수 있다. Preferably, the charge control apparatus according to the present invention may further include a connector unit 400, as shown in the embodiment of FIG.
상기 커넥터부(400)는, 외부 충전 장치(50)와 연결 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 커넥터부(400)는, 외부 충전 장치(50)에 탈착될 수 있다. 예를 들어, 고전압 배터리(B)가 전기 자동차에 탑재된 배터리인 경우, 커넥터부(400)는, 전기 자동차에 구비된 충전용 커넥터일 수 있다. 그리고, 외부 충전 장치(50)는, 전기 자동차용 충전기일 수 있다.The connector unit 400 may be configured to be connectable to the external charging apparatus 50. That is, the connector unit 400 can be attached to and detached from the external charging apparatus 50. For example, when the high-voltage battery B is a battery mounted in an electric vehicle, the connector portion 400 may be a charging connector provided in the electric vehicle. The external charging device 50 may be a charger for an electric vehicle.
또한, 커넥터부(400)는, 고전압 충전 라인(L1) 및 저전압 충전 라인(L2)의 일단이 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 커넥터부(400)는, 고전압 충전 라인(L1) 및 저전압 충전 라인(L2)의 양극 라인 및 음극 라인이 각각 연결될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 커넥터부(400)는, 외부 충전 장치(50)로부터 전달되는 고전압 충전 전력을 고전압 충전 라인(L1)에 전달할 수 있다. 또한, 커넥터부(400)는, 외부 충전 장치(50)로부터 전달되는 저전압 충전 전력을 저전압 충전 라인(L2)에 전달할 수 있다.The connector 400 may be connected to one end of the high-voltage charging line L1 and the low-voltage charging line L2, respectively. For example, as shown in the configuration of FIG. 1, the connector unit 400 may be connected to the positive line and the negative line of the high-voltage charging line L1 and the low-voltage charging line L2, respectively. With such a configuration, the connector unit 400 can deliver the high-voltage charging power delivered from the external charging apparatus 50 to the high-voltage charging line L1. Further, the connector unit 400 can deliver the low-voltage charging power transmitted from the external charging apparatus 50 to the low-voltage charging line L2.
더욱 바람직하게는, 커넥터부(400)는, 도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 입력 단자(410), 제1 출력 단자(430) 및 제2 출력 단자(450)를 구비할 수 있다.More preferably, the connector 400 may include an input terminal 410, a first output terminal 430, and a second output terminal 450, as shown in the embodiment of FIG.
상기 입력 단자(410)는, 외부 충전 장치(50)가 접속되도록 구성되어, 외부 충전 장치(50)로부터 출력되는 고전압 충전 전력을 입력 받을 수 있다.The input terminal 410 is configured to be connected to the external charging device 50 so that it can receive the high voltage charging power output from the external charging device 50.
상기 제1 출력 단자(430)는, 고전압 배터리(B)의 충전 시 복수의 배터리 모듈(10)을 전체적으로 충전할 수 있는 고전압 충전 전력을 출력할 수 있다. 여기서, 제1 출력 단자(430)에는, 고전압 충전 라인(L1)의 양극 라인 및 음극 라인이 접속될 수 있다.The first output terminal 430 may output a high voltage charging power capable of charging the plurality of battery modules 10 when the high voltage battery B is charged. Here, the anode line and the cathode line of the high-voltage charging line L1 may be connected to the first output terminal 430. [
상기 제2 출력 단자(450)는, 고전압 배터리(B)를 만충전 상태까지 충전하는 과정에서 충전 상태가 낮은 배터리 모듈(10)을 개별적으로 충전할 수 있는 저전압 충전 전력을 출력할 수 있다. 여기서, 제2 출력 단자(450)에는, 저전압 충전 라인(L2)의 양극 라인 및 음극 라인이 접속될 수 있다.The second output terminal 450 may output a low voltage charging power capable of individually charging the battery module 10 having a low charging state in the process of charging the high voltage battery B to the full charging state. Here, to the second output terminal 450, the anode line and the cathode line of the low-voltage charging line L2 may be connected.
본 발명의 일 실시예에서, 저전압 충전 라인(L2)은, 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 보조적으로 충전할 수 있는 수준으로 충전 전력을 감소시키는 변압기(500)를 선택적으로 더 구비할 수 있다. 여기서, 변압기(500)의 전력 변환 비는 저전압 충전 라인(L2)을 통해 보조 충전시키고자 하는 배터리 모듈(10)의 개수에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 보조 충전이 가능한 배터리 모듈(10)의 개수는 1 내지 N-1의 범위에서 선택할 수 있다. 이때, N은 배터리 모듈(10)들의 총 개수이다.In one embodiment of the invention, the low-voltage charging line L2 may optionally further comprise a transformer 500 that reduces the charging power to a level capable of supplementally charging at least one battery module 10 . Here, the power conversion ratio of the transformer 500 may be determined according to the number of the battery modules 10 to be auxiliary-charged through the low-voltage charging line L2. For example, the number of battery modules 10 capable of auxiliary charging can be selected in the range of 1 to N-1. At this time, N is the total number of the battery modules 10.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 전압 측정부(610), 전류 측정부(630) 및 온도 측정부(650)를 포함할 수 있다.Preferably, the charge control apparatus according to the present invention may include a voltage measurement unit 610, a current measurement unit 630, and a temperature measurement unit 650, as shown in the embodiment of FIG. have.
상기 전압 측정부(610)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어부(300)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, 전압 측정부(610)는, 제어부(300)의 통제 하에, 시간 간격을 두고 각 배터리 모듈(10)의 양단 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 제어부(300)로 출력할 수 있다. 이때, 제어부(300)는, 전압 측정부(610)로부터 출력되는 신호로부터 각 배터리 모듈(10)의 전압을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정부(610)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 각 배터리 모듈(10)의 전압을 측정하기 위한 전압 측정부(610)의 회로 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. The voltage measuring unit 610 may be electrically coupled to the controller 300 so as to exchange electric signals. Under the control of the controller 300, the voltage measuring unit 610 measures the voltage between both terminals of the battery module 10 with a time interval and outputs a signal indicating the measured voltage level to the controller 300 . At this time, the control unit 300 can determine the voltage of each battery module 10 from the signal output from the voltage measuring unit 610. For example, the voltage measuring unit 610 may be implemented using a voltage measuring circuit commonly used in the art. The circuit configuration of the voltage measuring unit 610 for measuring the voltage of each battery module 10 will be apparent to those skilled in the art and will not be described in detail.
상기 전류 측정부(630)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어부(300)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, 전류 측정부(630)는, 제어부(300)의 통제하에 시간 간격을 두고 각 배터리 모듈(10)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 반복 측정하고 측정된 전류의 크기를 나타내는 신호를 제어부(300)로 출력할 수 있다. 이때, 제어부(300)는 전류 측정부(630)로부터 출력되는 신호로부터 전류의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전류 측정부(630)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 홀 센서 또는 센스 저항을 이용하여 구현될 수 있다. 홀 센서 또는 센스 저항은 전류가 흐르는 선로에 설치될 수 있다. 각 배터리 모듈(10)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 측정하기 위한 전류 측정부(630)의 회로 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The current measuring unit 630 may be electrically coupled to the controller 300 so as to exchange electric signals. The current measuring unit 630 repeatedly measures the magnitude of the charging current or the discharging current of each battery module 10 with a time interval under the control of the controller 300 and outputs a signal indicating the magnitude of the measured current to the controller 300). At this time, the control unit 300 can determine the magnitude of the current from the signal output from the current measuring unit 630. For example, the current measuring unit 630 may be implemented using a hall sensor or a sense resistor commonly used in the art. The Hall sensor or sense resistor may be installed in the line through which the current flows. The circuit configuration of the current measuring unit 630 for measuring the charging current or the discharging current of each battery module 10 will be apparent to those skilled in the art and will not be described in detail.
상기 온도 측정부(650)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어부(300)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, 온도 측정부(650)는, 시간 간격을 두고 각 배터리 모듈(10)의 온도를 반복 측정하고 측정된 온도의 크기를 나타내는 신호를 제어부(300)로 출력할 수 있다. 이때, 제어부(300)는 온도 측정부(650)로부터 출력되는 신호로부터 각 배터리 모듈(10)의 온도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(650)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 열전대(thermocouple)를 이용하여 구현될 수 있다. 각 배터리 모듈(10)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정부(650)의 회로 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.The temperature measuring unit 650 may be electrically coupled to the controller 300 so as to exchange electric signals. In addition, the temperature measuring unit 650 repeatedly measures the temperature of each battery module 10 at intervals of time, and outputs a signal indicating the measured temperature to the controller 300. At this time, the controller 300 can determine the temperature of each battery module 10 from the signal output from the temperature measuring unit 650. For example, the temperature measuring unit 650 may be implemented using a thermocouple commonly used in the art. The circuit configuration of the temperature measuring unit 650 for measuring the temperature of each battery module 10 will be obvious to those skilled in the art and will not be described in detail.
상기 제어부(300)는, 전압 측정부(610), 전류 측정부(630) 및 온도 측정부(650)로부터 수신한 복수의 배터리 모듈(10)에 대한 전압 측정값, 전류 측정값 및 온도 측정값을 이용하여, 각 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 계산하여 모니터링 할 수 있다. 즉, 제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)이 충전 또는 방전되는 동안 각각의 충전 상태(SOC)를 계산하여 모니터링 할 수 있다.The controller 300 controls the voltage measurement values, the current measurement values, and the temperature measurement values for the plurality of battery modules 10 received from the voltage measurement unit 610, the current measurement unit 630, and the temperature measurement unit 650, The charging state of each battery module 10 can be calculated and monitored. That is, the control unit 300 may calculate and monitor the respective state of charge (SOC) during charging or discharging of the plurality of battery modules 10. [
본 발명의 일 측면에서, 제어부(300)는, 각 배터리 모듈(10)의 충전 전류 및 방전 전류를 적산하여 각 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 여기서, 각 배터리 모듈(10)의 충전 또는 방전이 시작될 때 충전 상태의 초기값은 충전 또는 방전이 시작되기 전에 측정한 각 배터리 모듈(10)의 개방 전압(OCV)을 이용하여 결정할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 개방 전압 별로 충전 상태를 정의한 개방 전압-충전 상태 룩업 테이블을 포함하고, 룩업 테이블로부터 각 배터리 모듈(10)의 개방 전압에 대응되는 충전 상태를 맵핑할 수 있다.In one aspect of the present invention, the control unit 300 can estimate the state of charge of each battery module 10 by integrating the charge current and the discharge current of each battery module 10. [ The initial value of the charging state at the start of charging or discharging of each battery module 10 can be determined using the OCV of each battery module 10 measured before the charging or discharging is started. To this end, the controller 300 may include an open-voltage-charge state look-up table that defines a charge state for each open-circuit voltage, and may map a charge state corresponding to an open-circuit voltage of each battery module 10 from a lookup table.
다른 측면에서, 제어부(300)는, 확장 칼만 필터를 이용하여 각 배터리 모듈(10)의 충전 상태를 산출할 수 있다. 확장 칼만 필터는 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도를 이용하여 배터리 모듈(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, the controller 300 may calculate the state of charge of each battery module 10 using the extended Kalman filter. The extended Kalman filter is a mathematical algorithm that adaptively estimates the state of charge of the battery module 10 using the voltage, current, and temperature of the battery cell. Herein, estimation of the state of charge using the extended Kalman filter can be performed, for example, by Gregory L. Plett, "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).
각 배터리 모듈(10)의 충전 상태는 전술한 전류 적산법 또는 확장 칼만 필터 이외에도 각 배터리 모듈(10)의 전압, 전류 및 온도를 선택적으로 활용하여 충전 상태를 추정할 수 있는 다른 공지의 방법에 의해서도 결정할 수 있다.The state of charge of each battery module 10 may be determined by other known methods capable of estimating the state of charge by selectively utilizing voltage, current, and temperature of each battery module 10 in addition to the current integration method or the extended Kalman filter described above .
제어부(300)는, 각 배터리 모듈(10)의 만충전 용량을 결정할 수 있다. 만충전 용량은 충전 상태의 계산에 사용된다. 만충전 용량은 배터리 모듈(10)이 완전 방전 상태에서 만충전 상태까지 충전되는 과정에서 제어부(300)에 의해 계산될 수 있다. 만충전 용량은 본 발명이 속한 기술 분야에서 공지된 다른 방법으로도 결정될 수 있다.The control unit 300 can determine the full charge capacity of each battery module 10. [ Full charge capacity is used to calculate the charge state. The full charge capacity can be calculated by the controller 300 in the process of charging the battery module 10 from the fully discharged state to the full charge state. The full charge capacity can also be determined by other methods known in the art.
바람직하게는, 제어부(300)는, 보조 충전을 진행하는 과정에서 보조 충전이 진행 중인 배터리 모듈(10)과 충전 상태가 동일한 배터리 모듈(10)이 나타나면, 충전 상태가 동일한 배터리 모듈(10)을 함께 보조 충전 대상으로 결정할 수 있다. If the battery module 10 having the same charge state as that of the battery module 10 in which auxiliary charging is in progress is displayed in the process of the auxiliary charge, the controller 300 preferably controls the battery module 10, Together, they can decide to be an auxiliary charging target.
예를 들어, 직렬 연결된 4개의 배터리 모듈(10)인 제1 배터리 모듈, 제2 배터리 모듈, 제3 배터리 모듈 및 제4 배터리 모듈의 충전 상태가, 고전압 충전 라인(L1)을 통한 전체 충전을 통해 각각 100%, 80%, 90% 및 100%에 도달되었다고 가정한다. 이 경우, 제어부(300)는 제2 배터리 모듈에 대해 먼저 보조 충전을 진행함으로써 충전 상태가 90%에 도달되도록 할 수 있다. 이때, 제어부(300)는, 보조 충전된 제2 배터리 모듈 이외에 종래 충전 상태가 90%인 제3 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 함께 결정하고, 제2 및 제3 배터리 모듈을 동시에 보조 충전 시킬 수 있다. For example, the charging states of the first battery module, the second battery module, the third battery module, and the fourth battery module, which are the four battery modules 10 connected in series, are fully charged through the high voltage charging line L1 Assume that 100%, 80%, 90% and 100%, respectively, have been reached. In this case, the controller 300 may advance the secondary charging to the second battery module so that the charging state reaches 90%. At this time, the control unit 300 may determine the third battery module having the conventional charge state of 90% in addition to the auxiliary battery-charged second battery module as auxiliary charge objects, and simultaneously charge the second and third battery modules .
더욱 바람직하게는, 제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)의 충전 상태가 모두 만충전 상태에 도달되면, 복수의 저전압 충전 스위치부(200)를 모두 턴 오프 시킬 수 있다. More preferably, the control unit 300 can turn off all the plurality of low voltage charging switch units 200 when the charging states of the plurality of battery modules 10 reach the fully charged state.
한편, 제어부(300)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.The controller 300 may include a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, and / or a data processing device As shown in FIG.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터부의 세부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a view schematically showing a detailed configuration of a connector according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터부(400)는, 제1 출력 단자(430), 제2 출력 단자(450) 및 입력 단자(410)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the connector 400 according to an embodiment of the present invention may include a first output terminal 430, a second output terminal 450, and an input terminal 410.
상기 제1 출력 단자(430)는, 양극 출력 단자 및 음극 출력 단자를 구비할 수 있다. 도 2의 실시예에서, 제1 출력 단자(430)는, 양극 출력 단자 및 음극 출력 단자를 통해 외부 충전 장치로부터 커넥터부(400)로 전달된 고전압 충전 전력을 고전압 충전 라인(L1)으로 출력할 수 있다.The first output terminal 430 may include a positive output terminal and a negative output terminal. In the embodiment of FIG. 2, the first output terminal 430 outputs the high-voltage charging power transmitted from the external charging apparatus to the connector unit 400 through the positive output terminal and the negative output terminal to the high-voltage charging line L1 .
상기 제2 출력 단자(450)는, 양극 출력 단자 및 음극 출력 단자를 구비할 수 있다. 도 2의 실시예에서, 제2 출력 단자(450)는, 양극 출력 단자 및 음극 출력 단자를 통해 외부 충전 장치로부터 커넥터부(400)로 전달된 저전압 충전 전력을 저전압 충전 라인(L2)으로 출력할 수 있다.The second output terminal 450 may include a positive output terminal and a negative output terminal. In the embodiment of FIG. 2, the second output terminal 450 outputs the low-voltage charging power transmitted from the external charging apparatus to the connector unit 400 through the positive output terminal and the negative output terminal to the low-voltage charging line L2 .
상기 입력 단자(410)는, 양극 입력 단자 및 음극 입력 단자를 구비할 수 있다. 도 2의 실시예에서, 입력 단자(410)는, 양극 입력 단자 및 음극 입력 단자를 통해 외부 충전 장치로부터 고전압 및 저전압 충전 전력을 입력 받을 수 있다.The input terminal 410 may include a positive input terminal and a negative input terminal. In the embodiment of FIG. 2, the input terminal 410 can receive high voltage and low voltage charging power from the external charging device through the positive input terminal and the negative input terminal.
여기서, 양극 입력 단자(410)는, 제1 출력 단자(430)의 양극 출력 단자 및 제2 출력 단자(450)의 양극 출력 단자와 각각 연결될 수 있다. 또한, 음극 입력 단자(410)는, 제1 출력 단자(430)의 음극 출력 단자 및 제2 출력 단자(450)의 음극 출력 단자와 각각 연결될 수 있다. Here, the positive input terminal 410 may be connected to the positive output terminal of the first output terminal 430 and the positive output terminal of the second output terminal 450, respectively. The negative input terminal 410 may be connected to the negative output terminal of the first output terminal 430 and the negative output terminal of the second output terminal 450, respectively.
본 발명의 이와 같은 구성을 통해, 고전압 충전 전력과 저전압 충전 전력을 하나의 커넥터를 통해 하나의 외부 충전 장치로부터 공급받음으로써, 전하 균등화 회로를 단순화할 수 있는 장점이 있다.With this configuration of the present invention, there is an advantage that the charge equalization circuit can be simplified by receiving high voltage charging power and low voltage charging power from one external charging device through one connector.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 배터리 모듈과 저전압 충전 스위치부의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a low voltage charging switch unit according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저전압 충전 스위치부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 저전압 충전 라인(L2)과 복수의 배터리 모듈(11, 12, 13, 14) 사이에서, 일측이 저전압 충전 라인(L2)에 연결되고, 타측이 복수의 배터리 모듈(11, 12, 13, 14)에 연결될 수 있다.3, a low-voltage charging switch unit 200 according to an embodiment of the present invention includes a low-voltage charging line L2 and a plurality of battery modules 11, 12, 13, 14 One side of which is connected to the low voltage charging line L2 and the other side of which is connected to the plurality of battery modules 11, 12, 13, 14.
또한, 저전압 충전 스위치부(200)는, 복수의 저전압 충전 회로(C)를 구비할 수 있다. 여기서, 저전압 충전 회로(C)는, 저전압 충전 라인(L2)을 복수의 배터리 모듈(11, 12, 13, 14) 중에서 선택된 적어도 하나의 배터리 모듈(10)과 선택적으로 연결할 수 있도록 복수의 배터리 모듈(11, 12, 13, 14)과 각각 연결될 수 있다. 이때, 저전압 충전 회로(C)는, 일단이 저전압 충전 라인(L2)에 연결되고 타단이 배터리 모듈(10)의 양단에 연결될 수 있다.Further, the low-voltage charging switch unit 200 may include a plurality of low-voltage charging circuits (C). The low voltage charging circuit C includes a plurality of battery modules 11 to selectively connect the low voltage charging line L2 to at least one battery module 10 selected from the plurality of battery modules 11, (11, 12, 13, 14). At this time, the low-voltage charging circuit C may be connected at one end to the low-voltage charging line L2 and at the other end to both ends of the battery module 10. [
예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 저전압 충전 스위치부(200)는, 제1 충전 회로(C1), 제2 충전 회로(C2), 제3 충전 회로(C3) 및 제4 충전 회로(C4)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1 충전 회로(C1)는 저전압 충전 라인(L2)의 양단과 제1 배터리 모듈(11)의 양단 사이를 연결할 수 있다. 유사하게, 제2 충전 회로(C2)는 저전압 충전 라인(L2)의 양단과 제2 배터리 모듈(12)의 양단 사이를 연결할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 충전 회로(C3, C4)는 저전압 충전 라인(L2)의 양단과 제3 및 제4 배터리 모듈(13, 14)의 양단 사이를 연결할 수 있다. 도 3에 도시하지는 않았지만, N개의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결된 경우, 제5 내지 제N 충전 회로도 유사한 구성을 가질 수 있다.3, the low voltage charging switch unit 200 includes a first charging circuit (C1), a second charging circuit (C2), a third charging circuit (C3), and a fourth charging circuit Circuit C4 may be provided. Here, the first charging circuit (C1) can connect both ends of the low voltage charging line (L2) and both ends of the first battery module (11). Similarly, the second charging circuit C2 can connect both ends of the low-voltage charging line L2 and both ends of the second battery module 12. The third and fourth charging circuits C3 and C4 can connect both ends of the low voltage charging line L2 and both ends of the third and fourth battery modules 13 and 14. [ Although not shown in Fig. 3, when the N battery modules 10 are connected in series, the fifth to Nth charging circuits may have a similar configuration.
특히, 복수의 저전압 충전 회로(C)는, 서로 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 충전 회로(C1), 제2 충전 회로(C2), 제3 충전 회로(C3) 및 제4 충전 회로(C4)는 저전압 충전 라인(L2)의 양단과 서로 병렬로 연결될 수 있다. 도 3에 도시하지는 않았지만, N개의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결된 경우, 제5 내지 제N 충전 회로도 유사한 구성을 가질 수 있다.In particular, the plurality of low-voltage charging circuits C may be connected in parallel with each other. For example, as shown in the configuration of Fig. 3, the first charging circuit C1, the second charging circuit C2, the third charging circuit C3, and the fourth charging circuit C4 are connected to the low- L2, respectively, in parallel with each other. Although not shown in Fig. 3, when the N battery modules 10 are connected in series, the fifth to Nth charging circuits may have a similar configuration.
더욱, 바람직하게는, 저전압 충전 회로(C)는, 전류 경로를 선택적으로 개폐하는 적어도 하나의 단위 스위치를 구비할 수 있다. 특히, 저전압 충전 회로(C)는, 배터리 모듈(10)의 양단에 각각 연결된 복수의 단위 스위치를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 구성에 도시된 바와 같이, 제1 충전 회로(C1)는, 제1 배터리 모듈(11)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결된 제1 스위치(C1_1) 및 제2 스위치(C1_2)를 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 충전 회로(C2)는, 제2 배터리 모듈(12)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결된 제1 스위치(C2_1) 및 제2 스위치(C2_2)를 포함할 수 있다. 또한, 유사하게, 제3 및 제4 충전 회로(C3, C4)는, 제1 스위치(C3_1, C4_1) 및 제2 스위치(C3_2, C4_2)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시하지는 않았지만, N개의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결된 경우, 제5 내지 제N 충전 회로도 유사한 구성을 가질 수 있다.Further, preferably, the low-voltage charging circuit C may include at least one unit switch for selectively opening and closing the current path. In particular, the low-voltage charging circuit C may include a plurality of unit switches connected to both ends of the battery module 10, respectively. 3, the first charging circuit C1 includes a first switch C1_1 and a second switch C1_1 respectively connected to the positive terminal and the negative terminal of the first battery module 11, C1_2). Similarly, the second charging circuit C2 may include a first switch C2_1 and a second switch C2_2 connected to the positive terminal and the negative terminal of the second battery module 12, respectively. Similarly, the third and fourth charging circuits C3 and C4 may include first switches C3_1 and C4_1 and second switches C3_2 and C4_2. Although not shown in Fig. 3, when the N battery modules 10 are connected in series, the fifth to Nth charging circuits may have a similar configuration.
또한, 바람직하게는, 제어부(300)는, 복수의 저전압 충전 회로(C)에 구비된 제1 스위치(C1_1, C2_1, C3_1, C4_1) 및 제2 스위치(C1_2, C2_2, C3_2, C4_2)의 턴 온 또는 턴 오프를 개별적으로 제어할 수 있는 신호를 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부는, 복수의 배터리 모듈(10) 중 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 선택하고, 선택된 배터리 모듈(10)과 저전압 충전 라인(L2)을 저전압 충전 회로(C)를 통해 개별적으로 연결할 수 있다.The control unit 300 preferably controls the first switches C1_1, C2_1, C3_1 and C4_1 and the second switches C1_2, C2_2, C3_2 and C4_2 provided in the plurality of low voltage charging circuits C, It is possible to output a signal which can individually control ON or OFF. Thereby, the control unit selects at least one battery module 10 of the plurality of battery modules 10, and individually outputs the selected battery module 10 and the low-voltage charging line L2 via the low-voltage charging circuit C individually You can connect.
더욱, 바람직하게는, 제어부(300)는, 복수의 배터리 모듈(10)의 충전 상태가 모두 만충전 상태에 도달되면, 복수의 저전압 충전 회로(C)에 구비된 단위 스위치를 모두 턴 오프 시킬 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 실시예에서, 제어부(300)는, 제1 배터리 모듈(11), 제2 배터리 모듈(12), 제3 배터리 모듈(13) 및 제4 배터리 모듈이 모두 만충전 상태에 도달되면, 제1 스위치(C1_1, C2_1, C3_1, C4_1) 및 제2 스위치(C1_2, C2_2, C3_2, C4_2)를 모두 턴 오프 시킬 수 있다.Further, preferably, when all the charged states of the plurality of battery modules 10 reach the full charge state, the control unit 300 may turn off all the unit switches provided in the plurality of low-voltage charging circuits (C) have. For example, in the embodiment shown in FIG. 3, the control unit 300 determines whether all of the first battery module 11, the second battery module 12, the third battery module 13, The first switches C1_1, C2_1, C3_1 and C4_1 and the second switches C1_2, C2_2, C3_2 and C4_2 can be turned off.
본 발명의 이와 같은 구성을 통해, 충전 상태가 낮은 배터리 모듈(10)을 선택적으로 충전할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 배터리 모듈 전체의 충전 상태를 균일하게 유지할 수 있고, 배터리 모듈 간 전하 균등화 속도가 빨라지는 장점이 있다.With this configuration of the present invention, there is an advantage that the battery module 10 having a low charging state can be selectively charged. Therefore, according to this aspect of the present invention, the charging state of the entire battery module can be uniformly maintained, and the charge equalization speed between the battery modules is increased.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 배터리 모듈과 방전 회로의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 4 is a view schematically showing a connection structure between a plurality of battery modules and a discharge circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치는, 복수의 배터리 모듈(11, 12, 13, 14)에 각각 연결된 복수의 방전 회로(D)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치에서, 상기 복수의 방전 회로(D)는 도 3에 도시된 복수의 저전압 충전 회로(C)와 함께 구비될 수 있다.Referring to FIG. 4, a charge control apparatus according to an embodiment of the present invention may include a plurality of discharge circuits D connected to a plurality of battery modules 11, 12, 13, and 14, respectively. In the charge control apparatus according to the embodiment of the present invention, the plurality of discharge circuits D may be provided together with the plurality of low voltage charging circuits C shown in Fig.
바람직하게는, 제1 방전 회로(D1)는, 제1 배터리 모듈(11)의 양단에 연결되어 제1 방전 스위치(S1)와 제1 방전 저항(R1)을 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 방전 회로(D2)는, 제2 배터리 모듈(12)의 양단에 연결되어 제2 방전 스위치(S2)와 제2 방전 저항(R2)을 포함할 수 있다. 또한, 유사하게, 제3 및 제4 방전 회로(D3, D4)는, 제3 배터리 모듈(13) 및 제4 배터리 모듈의 양단에 각각 연결되어 제3 및 제4 방전 스위치(S3, S4)와 제3 및 제4 방전 저항(R3, R4)을 각각 포함할 수 있다. 도 4에 도시하지는 않았지만, N개의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결된 경우, 제5 내지 제N 방전 회로도 유사한 구성을 가질 수 있다.The first discharge circuit D1 may be connected to both ends of the first battery module 11 and may include a first discharge switch S1 and a first discharge resistor R1. Similarly, the second discharging circuit D2 may include a second discharging switch S2 and a second discharging resistor R2, which are connected to both ends of the second battery module 12. [ Similarly, the third and fourth discharge circuits D3 and D4 are connected to both ends of the third battery module 13 and the fourth battery module, respectively, and are connected to the third and fourth discharge switches S3 and S4 Third and fourth discharge resistors R3 and R4, respectively. Although not shown in Fig. 4, when the N battery modules 10 are connected in series, the fifth to Nth discharge circuits may have a similar configuration.
바람직하게는, 제어부는, 복수의 방전 회로(D)에 구비된 방전 스위치(S)의 턴 온 또는 턴 오프를 개별적으로 제어할 수 있는 신호를 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부는, 복수의 배터리 모듈(10) 중 적어도 하나의 배터리 모듈(10)을 선택하고, 선택된 배터리 모듈(10)을 개별적으로 방전 시킬 수 있다.Preferably, the control section can output a signal capable of individually controlling the turn-on or turn-off of the discharge switch S provided in the plurality of discharge circuits D. In this way, the control unit can select at least one battery module 10 among the plurality of battery modules 10, and can individually discharge the selected battery modules 10.
본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 장치는, 강제 방전 및 보조 충전을 동시에 진행할 수 있다. 즉, 충전 제어 장치는, 도 3 및 도 4의 실시예에 도시된 저전압 충전 회로(C) 및 방전 회로(D)를 이용하여, 복수의 배터리 모듈(10) 중 적어도 하나의 배터리 모듈(10)에 대하여 강제 방전 및 보조 충전을 동시에 진행할 수 있다.The charge control apparatus according to an embodiment of the present invention can simultaneously perform forced discharge and auxiliary charge. That is, the charge control device is configured to charge the battery module 10 of at least one of the plurality of battery modules 10 using the low-voltage charging circuit C and the discharging circuit D shown in the embodiment of Figs. 3 and 4, The forced discharge and the auxiliary charging can be performed simultaneously.
바람직하게는, 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 급속 충전 모드 및 보통 충전 모드의 두 가지 모드로 동작할 수 있다. Preferably, the charge control apparatus according to the present invention can operate in two modes, a rapid charge mode and a normal charge mode.
여기서, 급속 충전 모드는, 강제 방전, 고전압 충전 및 보조 충전을 이용하여, 빠르게 복수의 배터리 모듈(10)을 만충전 상태까지 충전하는 모드 이다. 다만, 급속 충전 모드는 충전 속도가 빠를 수 있지만, 강제 방전에 의한 에너지 손실이 있을 수 있다. Here, the rapid charging mode is a mode for quickly charging a plurality of battery modules 10 to a full charge state by using forced discharge, high voltage charging, and auxiliary charging. However, in the rapid charging mode, charging speed may be fast, but energy loss due to forced discharge may occur.
예를 들어, 4개의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결된 경우, 4개의 배터리 모듈(10)의 충전 상태가 각각 100%, 80%, 85% 및 80%라고 가정하면, 제어부는 충전 상태가 100%인 배터리 모듈(10)을 강제 방전 시켜 충전 상태를 100% 에서 85%로 낮추고, 충전 상태가 각각 85%, 80%, 85% 및 80%인 상태에서 고전압 충전을 통해 전체 배터리 모듈(10)들을 충전시킬 수 있다. 이어서, 적어도 하나의 배터리 모듈(10)이 만충전 상태가 되는 시점에 고전압 충전을 중지할 수 있다. 즉, 이때 4개의 배터리 모듈(10)의 충전 상태는 100%, 95%, 100% 및 95%일 수 있다. 그리고, 제어부는 충전 상태가 95%인 2개의 배터리 모듈(10)을 보조 충전 시켜 모든 배터리 모듈(10)을 만충전 시킬 수 있다.For example, when four battery modules 10 are connected in series, assuming that the charging states of the four battery modules 10 are 100%, 80%, 85%, and 80%, respectively, The battery module 10 is forcedly discharged to lower the charge state from 100% to 85%, and the entire battery modules 10 are charged with high voltage charging in the state that the charge state is 85%, 80%, 85%, and 80% Can be charged. Then, the high-voltage charging can be stopped at the time when at least one battery module 10 becomes full-charged. That is, the charging states of the four battery modules 10 may be 100%, 95%, 100%, and 95%. In addition, the control unit can charge all the battery modules 10 by auxiliary charging the two battery modules 10 whose charge state is 95%.
또한, 보통 충전 모드는, 보조 충전을 이용하여, 에너지 손실 없이 배터리 모듈(10)을 만충전 상태까지 충전하는 모드이다.The normal charging mode is a mode for charging the battery module 10 to the full charge state without energy loss by using the auxiliary charging.
예를 들어, 4개의 배터리 모듈(10)이 직렬 연결된 경우, 4개의 배터리 모듈(10)의 충전 상태가 각각 100%, 80%, 85% 및 80%라고 가정하면, 제어부는 충전 상태가 80%인 2개의 배터리 모듈(10)을 보조 충전 시켜 충전 상태를 80%에서 85%로 높일 수 있다. 이어서, 종래 충전 상태가 85%인 배터리 모듈(10)을 함께 보조 충전 대상으로 결정하고, 충전 상태가 85%인 3개의 배터리 모듈(10)을 보조 충전 시켜 모든 배터리 모듈(10)을 만충전 시킬 수 있다.For example, assuming that the four battery modules 10 are connected in series and the charge states of the four battery modules 10 are 100%, 80%, 85%, and 80%, respectively, , The charging state can be increased from 80% to 85%. Subsequently, the battery module 10 having the conventional charge state of 85% is determined as an auxiliary charge object, and all the battery modules 10 are fully charged by charging the three battery modules 10 having the charge state of 85% .
본 발명에 따른 충전 제어 장치는, BMS에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 BMS는, 상술한 본 발명에 따른 충전 제어 장치를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 충전 제어 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 충전 제어 장치의 제어부, 전압 측정부, 전류 측정부 및 온도 측정부는, BMS(Battery Management System)의 구성요소로서 구현될 수 있다.The charge control apparatus according to the present invention can be applied to a BMS. That is, the BMS according to the present invention may include the above-described charge control apparatus according to the present invention. In such a configuration, at least some of the components of the charge control apparatus according to the present invention can be implemented by supplementing or adding functions of the configuration included in the conventional BMS. For example, the control unit, the voltage measurement unit, the current measurement unit, and the temperature measurement unit of the charge control apparatus according to the present invention can be implemented as components of a BMS (Battery Management System).
또한, 본 발명에 따른 충전 제어 장치는, 배터리 팩에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 충전 제어 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 충전 제어 장치, 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다.Further, the charge control apparatus according to the present invention may be provided in a battery pack. That is, the battery pack according to the present invention may include the above-described charge control apparatus according to the present invention. Here, the battery pack may include one or more secondary batteries, the charge control device, an electrical component (including BMS, relay, fuse, etc.), and a case.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 5에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 충전 제어 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.5 is a flowchart schematically showing a charge control method according to an embodiment of the present invention. In Fig. 5, the execution subject of each step may be each constituent element of the above-described charge control device according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 단계 S110에서, 제어부는 충전이 시작되면 고전압 충전 라인에 설치된 고전압 충전 스위치부를 턴 온 시킨다(S110). 그러면, 충전 전류가 복수의 배터리 모듈 즉, 제1 내지 제N 배터리 모듈을 통해 흘러 복수의 배터리 모듈의 충전이 시작된다.As shown in FIG. 5, in step S110, when the charging starts, the control unit turns on the high voltage charging switch unit installed in the high voltage charging line (S110). Then, the charging current flows through the plurality of battery modules, that is, the first to Nth battery modules, and charging of the plurality of battery modules is started.
충전의 시작은, 외부 충전 장치로부터 전송되는 충전 개시 요구 신호에 따라 이루어질 수 있다. 충전 개시 요구 신호의 수신을 위해, 커넥터부는 통신 인터페이스를 포함할 수 있고, 제어부는 통신 인터페이스를 통해 전기적 신호를 송수신할 수 있도록 전기적으로 결합될 수 있다.The start of charging may be performed according to a charge start request signal transmitted from the external charging device. In order to receive the charge start request signal, the connector unit may include a communication interface, and the control unit may be electrically coupled to transmit and receive an electrical signal through the communication interface.
제어부는, 단계 S120에서, 고전압 배터리의 충전이 진행되는 동안 복수의 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하여 모니터링 한다. 여기서, 충전 상태는 전류 적산법 또는 확장 칼만 필터 등을 이용하여 계산이 가능하다.In step S120, the control unit calculates and monitors the state of charge of the plurality of battery modules while the high-voltage battery is being charged. Here, the charging state can be calculated using the current integration method or the extended Kalman filter.
제어부는, 단계 S130에서, 복수의 배터리 모듈의 충전이 진행되는 동안 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나가 만충전 상태에 도달되었는지 판별한다. In step S130, the control unit determines whether at least one of the plurality of battery modules has reached the full charge state while charging of the plurality of battery modules proceeds.
만약, 단계 S130의 판단 결과가 YES이면, 제어부는 단계 S140에서 고전압 충전 스위치부를 턴 오프 시켜 충전을 일시 중단한다. 반면, 단계 S130의 판단 결과가 NO이면, 제어부는 단계 S120을 이행하여 고전압 배터리의 충전을 계속 진행한다.If the result of the determination in step S130 is YES, the control unit turns off the high voltage charging switch unit to suspend the charging in step S140. On the other hand, if the determination result in step S130 is NO, the control unit proceeds to step S120 to continue charging the high-voltage battery.
제어부는, 단계 S140에서 충전이 일시 중단되면, 단계 S150에서, 복수의 배터리 모듈의 충전 상태를 서로 비교하여 충전 상태가 가장 낮은 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 결정한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 배터리 모듈(11), 제2 배터리 모듈(12), 제3 배터리 모듈(13) 및 제4 배터리 모듈(14)의 충전 상태가 각각 100%, 90%, 80% 및 100%라고 가정하면, 제3 배터리 모듈(13)이 보조 충전 대상으로 결정될 수 있다.If charging is temporarily stopped in step S140, the control unit compares the charging states of the plurality of battery modules with each other in step S150, and determines the battery module having the lowest charging state as an auxiliary charging target. 3, the charging states of the first battery module 11, the second battery module 12, the third battery module 13, and the fourth battery module 14 are 100%, 90% , 80%, and 100%, the third battery module 13 can be determined as an auxiliary charging object.
이어서, 제어부는, 단계 S160에서, 보조 충전 대상으로 결정된 배터리 모듈과 연결된 저전압 충전 스위치부의 단위 스위치를 턴 온 시켜, 해당 배터리 모듈을 저전압 충전 라인에 연결하여 보조 충전을 진행한다. Subsequently, in step S160, the control unit turns on the unit switch of the low-voltage charging switch unit connected to the battery module determined as the auxiliary charging object, and connects the battery module to the low-voltage charging line to advance the auxiliary charging.
이어서, 제어부는, 단계 S170에서, 보조 충전 대상으로 결정된 배터리 모듈의 충전이 진행되는 동안 복수의 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하여 모니터링 한다. 여기서, 충전 상태는 전류 적산법 또는 확장 칼만 필터를 이용하여 계산이 가능하다.Subsequently, in step S170, the controller calculates and monitors the state of charge of the plurality of battery modules while the charging of the battery module determined as the auxiliary charging object proceeds. Here, the charging state can be calculated using the current integration method or the extended Kalman filter.
이어서, 제어부는, 단계 S180에서, 보조 충전 대상으로 결정된 배터리 모듈과 충전 상태가 동일한 배터리 모듈이 있는지 판별한다.Subsequently, in step S180, the control unit determines whether there is a battery module having the same charging state as the battery module determined as the auxiliary charging target.
만약, 단계 S180에서 YES로 판별되면, 제어부는 프로세스를 단계 S150으로 이행한다. 반면, 단계 S180에서 NO로 판별되면, 프로세스를 단계 S190으로 이행하여 보조 충전 대상 배터리 모듈에 대한 보조 충전을 계속 진행한다.If YES is determined in step S180, the control unit proceeds to step S150. On the other hand, if NO is determined in step S180, the process proceeds to step S190 to continue the auxiliary charging for the battery module to be supplemented charging.
단계 S180에서 YES로 판별되면, 제어부는, 단계 S150에서, 보조 충전 대상으로 결정된 배터리 모듈과 충전 상태가 동일한 배터리 모듈을 함께 보조 충전 대상으로 결정한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 배터리 모듈(11), 제2 배터리 모듈(12), 제3 배터리 모듈(13) 및 제4 배터리 모듈(14)의 충전 상태가 각각 100%, 90%, 90% 및 100%라고 가정하고, 제3 배터리 모듈(13)이 보조 충전 대상으로 결정되어 보조 충전이 진행된 배터리 모듈인 경우, 제어부는 제3 배터리 모듈(13)과 충전 상태가 동일한 제2 배터리 모듈(12)을 보조 충전 대상으로 함께 결정하고, 제2 배터리 모듈(12) 및 제3 배터리 모듈(13)을 동시에 보조 충전 시킬 수 있다.If the determination in step S180 is YES, the control unit determines, together with the battery module determined to be the auxiliary charging target, the battery module having the same charging state as the auxiliary charging target in step S150. 3, the charging states of the first battery module 11, the second battery module 12, the third battery module 13, and the fourth battery module 14 are 100%, 90% , 90%, and 100%, and the third battery module 13 is determined to be an auxiliary charging object and the auxiliary charging progresses, the control unit controls the second battery 13, The module 12 can be determined together with the auxiliary charging object, and the second battery module 12 and the third battery module 13 can be supplementarily charged simultaneously.
한편, 단계 S180에서 NO로 판별되면, 제어부는 단계 S190에서, 모든 배터리 모듈이 만충전 상태에 도달했는지 판별한다.On the other hand, if NO is determined in step S180, the controller determines in step S190 whether all the battery modules have reached the full charge state.
만약, 단계 S190의 판단 결과가 YES이면, 제어부는 고전압 배터리가 만충전 상태에 도달되었다고 판단하여 충전 프로세스를 종료한다. 반면, 단계 S190의 판단 결과가 NO이면, 제어부는 프로세스를 단계 S170으로 이행하여 보조 충전 대상 배터리 모듈에 대한 보조 충전을 계속 진행한다. 따라서, 어느 하나의 배터리 모듈이 만충전 상태에 도달되었을 때, 충전 상태가 가장 낮은 배터리 모듈로부터 순차적으로 보조 충전이 진행된다. 그리고, 결국에는 모든 배터리 모듈의 충전 상태가 100%에 수렴하게 된다.If the determination result in step S190 is YES, the control unit determines that the high-voltage battery has reached the full-charge state and ends the charging process. On the other hand, if the determination result in step S190 is NO, the control unit proceeds to step S170 to continue the auxiliary charging to the battery module to be supplemented charge. Accordingly, when one of the battery modules reaches the full charge state, the auxiliary charge progresses sequentially from the battery module having the lowest charge state. Eventually, the charging state of all the battery modules converges to 100%.
또한, 모듈 밸런싱이 수행되는 과정에서 보조 충전이 진행되므로 전체 배터리 모듈의 충전 상태가 평균적으로 증가되면서 모듈 밸런싱이 진행된다. 따라서, 모듈 밸런싱 과정에서 강제 방전을 통해 소모되는 에너지 량을 감소시킬 수 있고, 만충전까지 소요되는 시간 또한 단축시킬 수 있다.In addition, since the auxiliary charging is performed during the module balancing, the charging state of the entire battery module is increased on the average, and the module balancing proceeds. Accordingly, the amount of energy consumed through the forced discharge in the module balancing process can be reduced, and the time required until full charge can be shortened.
구체적인 예로서, 4개의 배터리 모듈들을 충전시킬 때 특정 시점에서 배터리 모듈들의 충전 상태가 각각 100%, 90%, 80% 및 85%인 상황을 가정하는 경우, 종래의 밸런싱 방식은 모든 배터리 모듈의 충전 상태를 80%에 맞추기 위해 충전 상태가 100%, 90% 및 85%인 모듈들을 모두 강제 방전시킨다. 따라서, 이 과정에서 충전 상태의 총 변화량 35%에 해당하는 에너지 낭비가 수반된다. 이때, 소모되는 에너지는 방전 회로에서 열로 전환된다. 또한, 배터리 모듈들의 충전 상태가 80%로 낮아졌으므로 만충전 상태와의 격차가 평균적으로 증가하여 만충전까지 소요되는 시간이 그 만큼 길어진다.As a specific example, assuming that the charging states of the battery modules are 100%, 90%, 80%, and 85%, respectively, at a specific time when charging the four battery modules, Forces the module to charge 100%, 90%, and 85% of the charge to 80% of the state. Therefore, energy waste corresponding to 35% of the total change in state of charge is accompanied by this process. At this time, the consumed energy is converted into heat in the discharge circuit. In addition, since the state of charge of the battery modules is lowered to 80%, the gap with the fully charged state increases on average, and the time required until the full charge becomes longer.
반면, 본 발명의 실시예에 따르면, 충전 상태가 80%인 배터리 모듈은 보조 충전된다. 그리고, 보조 충전되는 배터리 모듈의 충전 상태가 80%에서 85%가 되면, 종래 충전 상태가 85%인 배터리 모듈도 함께 보조 충전 대상이 되어 충전 상태가 85%인 2개의 배터리 모듈이 보조 충전된다. 그리고, 보조 충전되는 2개의 배터리 모듈의 충전 상태가 85%에서 90%가 되면, 종래 충전 상태가 90%인 배터리 모듈도 함께 보조 충전 대상이 되어 충전 상태가 90%인 3개의 배터리 모듈이 보조 충전된다. 그리고, 보조 충전되는 3개의 배터리 모듈의 충전 상태가 90%에서 100%가 되면, 모든 배터리 모듈이 만충전 상태에 도달되어 충전이 종료된다.On the other hand, according to the embodiment of the present invention, the battery module having the charge state of 80% is supplementarily charged. When the charging state of the battery module to be supplementarily charged becomes 80% to 85%, the battery module having the conventional charging state of 85% is also subjected to the auxiliary charging object, so that the two battery modules having the charging state of 85% are supplementarily charged. When the charging state of the two battery modules for the auxiliary charging reaches 85% to 90%, the battery module with the conventional charging state of 90% becomes the auxiliary charging target and the three battery modules with the charging state of 90% do. When the charging state of the three battery modules to be supplementarily charged reaches 90% to 100%, all the battery modules reach the full charge state and the charging is terminated.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
한편, 본 명세서에서 '제어부', '스위치부', '측정부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.Although the term 'unit' is used herein, such as 'control unit', 'switch unit', 'measurement unit', etc., it is a logical unit of constitution and means that it must be physically separated or physically separated It should be apparent to those skilled in the art that this does not represent a component.

Claims (13)

  1. 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈로 구성된 배터리의 충전을 제어하는 충전 제어 장치에 있어서,A charging control device for controlling charging of a battery composed of a plurality of battery modules connected in series,
    상기 복수의 배터리 모듈의 양단에 고전압 충전 전력을 인가하고, 고전압 충전 스위치부를 구비하는 고전압 충전 라인;A high voltage charging line which applies a high voltage charging power to both ends of the plurality of battery modules and has a high voltage charging switch section;
    상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나의 배터리 모듈의 양단에 저전압 충전 전력을 인가하는 저전압 충전 라인;A low voltage charging line for applying low voltage charging power to both ends of at least one of the plurality of battery modules;
    상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나와 상기 저전압 충전 라인이 선택적으로 연결될 수 있도록 구성된 저전압 충전 스위치부; 및A low voltage charging switch unit configured to selectively connect at least one of the plurality of battery modules and the low voltage charging line; And
    상기 고전압 충전 스위치부 및 상기 저전압 충전 스위치부와 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하며, 상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나가 만충전 상태에 도달되면 상기 고전압 충전 스위치부를 턴 오프 시키고, 계산된 상기 충전 상태를 기초로 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 결정하고, 상기 저전압 충전 스위치부를 선택적으로 턴 온 시켜, 보조 충전 대상으로 결정된 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전시키는 제어부Voltage charging switch unit and the low-voltage charging switch unit, calculates the charging state of the plurality of battery modules, and when at least one of the plurality of battery modules reaches the full-charging state, the high-voltage charging switch unit is turned And a control unit for determining at least one battery module as an auxiliary charging target based on the calculated charging state and selectively turning on the low voltage charging switch unit to auxiliary charge at least one battery module determined as an auxiliary charging target,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.The charge control device comprising:
  2. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    외부 충전 장치와 연결 가능하도록 구성되며, 상기 고전압 충전 라인 및 상기 저전압 충전 라인의 일단이 각각 연결된 커넥터부Voltage charging line and one end of the low-voltage charging line are connected to the external charging device,
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.The charge control device further comprising:
  3. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 커넥터부는, 상기 외부 충전 장치가 접속되도록 구성된 입력 단자, 상기 고전압 충전 라인이 접속되는 제1 출력 단자 및 상기 저전압 충전 라인이 접속되는 제2 출력 단자The connector unit includes an input terminal configured to connect the external charging device, a first output terminal to which the high-voltage charge line is connected, and a second output terminal to which the low-
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.The charge control device comprising:
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 입력 단자에 구비된 양극 입력 단자는, 상기 제1 출력 단자 및 상기 제2 출력 단자의 양극 출력 단자와 각각 연결되고, 상기 입력 단자에 구비된 음극 입력 단자는, 상기 제1 출력 단자 및 상기 제2 출력 단자의 음극 출력 단자와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.Wherein the positive input terminal of the input terminal is connected to the positive output terminal of the first output terminal and the positive output terminal of the second output terminal respectively and the negative input terminal of the input terminal is connected to the first output terminal and the second output terminal, And a negative output terminal of the two output terminals, respectively.
  5. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 저전압 충전 스위치부는, 일단이 상기 저전압 충전 라인에 연결되고 타단이 배터리 모듈의 양단에 연결되며 서로 병렬 연결되는 복수의 저전압 충전 회로를 구비하고,The low-voltage charging switch unit includes a plurality of low-voltage charging circuits, one end of which is connected to the low-voltage charging line and the other end of which is connected to both ends of the battery module,
    상기 저전압 충전 회로는, 전류 경로를 선택적으로 개폐하는 적어도 하나의 단위 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.Wherein the low-voltage charging circuit includes at least one unit switch for selectively opening and closing the current path.
  6. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5,
    상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 상태가 모두 만충전 상태에 도달되면, 상기 복수의 저전압 충전 회로에 구비된 상기 단위 스위치를 모두 턴 오프 시키는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.Wherein the control unit turns off all the unit switches provided in the plurality of low voltage charging circuits when the charging states of the plurality of battery modules reach the full charge state.
  7. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 복수의 배터리 모듈에 대한 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 복수의 배터리 모듈에 대한 충전 전류의 크기를 측정하는 전류 측정부 및 상기 복수의 배터리 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부A voltage measuring unit for measuring a voltage of the plurality of battery modules, a current measuring unit for measuring a magnitude of a charging current for the plurality of battery modules, and a temperature measuring unit for measuring a temperature of the plurality of battery modules,
    를 더 포함하는 충전 제어 장치.Further comprising:
  8. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 제어부는, 상기 전압 측정부, 상기 전류 측정부 및 상기 온도 측정부로부터 수신한 상기 복수의 배터리 모듈에 대한 전압 측정값, 전류 측정값 및 온도 측정값을 이용하여, 각 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하여 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.The control unit may control the charging state of each battery module by using a voltage measurement value, a current measurement value, and a temperature measurement value for the plurality of battery modules received from the voltage measurement unit, the current measurement unit, and the temperature measurement unit, And calculates and monitors the charge control device.
  9. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈 중 충전 상태가 가장 낮은 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 결정하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.Wherein the control unit determines at least one battery module having the lowest charge state among the plurality of battery modules as an auxiliary charge object.
  10. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    상기 제어부는, 보조 충전을 진행하는 과정에서 보조 충전이 진행 중인 배터리 모듈과 충전 상태가 동일한 배터리 모듈이 나타나면, 상기 충전 상태가 동일한 배터리 모듈을 함께 보조 충전 대상으로 결정하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 장치.Wherein the controller determines that the battery module having the same charging state as the battery module in which the auxiliary charging is in progress and the battery module having the same charging state appear together with the battery module in which auxiliary charging is in progress, .
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 충전 제어 장치를 포함하는 BMS.A BMS comprising a charge control device according to any one of claims 1 to 10.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 충전 제어 장치를 포함하는 배터리 팩.A battery pack comprising the charge control device according to any one of claims 1 to 10.
  13. 직렬 연결된 복수의 배터리 모듈로 구성된 배터리의 충전을 제어하는 충전 제어 방법에 있어서,A charging control method for controlling charging of a battery composed of a plurality of battery modules connected in series,
    상기 복수의 배터리 모듈의 양단에 고전압 충전 전력을 인가하여 상기 복수의 배터리 모듈을 충전하는 단계;Charging the plurality of battery modules by applying high voltage charging power to both ends of the plurality of battery modules;
    상기 복수의 배터리 모듈의 충전 상태를 계산하여 모니터링 하는 단계;Calculating and monitoring a state of charge of the plurality of battery modules;
    상기 복수의 배터리 모듈 중 적어도 하나가 만충전 상태에 도달되면 상기 고전압 충전 전력의 인가를 중지하는 단계;Stopping the application of the high voltage charging power when at least one of the plurality of battery modules reaches a full charge state;
    상기 복수의 배터리 모듈 중 충전 상태를 기초로 적어도 하나의 배터리 모듈을 보조 충전 대상으로 결정하는 단계; 및Determining at least one battery module as an auxiliary charging object based on the charging state among the plurality of battery modules; And
    상기 보조 충전 대상으로 결정된 각 배터리 모듈과 연결된 저전압 충전 스위치부를 턴 온 시켜 해당 배터리 모듈을 저전압 충전 라인에 연결하여 보조 충전시키는 단계Voltage charging switch unit connected to each of the battery modules determined as the auxiliary charging target to turn on the auxiliary battery and connecting the corresponding battery module to the low-voltage charging line for auxiliary charging
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 제어 방법.Wherein the charge control method comprises the steps of:
PCT/KR2018/009258 2017-11-07 2018-08-13 Charging control apparatus and method WO2019093625A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201890000653.1U CN211018294U (en) 2017-11-07 2018-08-13 Charge control device, battery management system, and battery pack

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170147196A KR102259965B1 (en) 2017-11-07 2017-11-07 Charging control apparatus and method for the same
KR10-2017-0147196 2017-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019093625A1 true WO2019093625A1 (en) 2019-05-16

Family

ID=66438813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/009258 WO2019093625A1 (en) 2017-11-07 2018-08-13 Charging control apparatus and method

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102259965B1 (en)
CN (1) CN211018294U (en)
WO (1) WO2019093625A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102519757B1 (en) * 2020-05-22 2023-04-07 민일홍 Battery charging system
CN112383100B (en) * 2020-10-19 2023-02-21 宁波飞驰达电子科技发展有限公司 Lithium battery pack based on quick charging protocol
WO2023204477A1 (en) * 2022-04-22 2023-10-26 삼성전자주식회사 Electronic device capable of fast charging

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110117992A (en) * 2010-04-22 2011-10-28 장승민 Battery charging system and charging method thereof
KR20120016993A (en) * 2010-08-17 2012-02-27 정윤이 Battery pack and active cell balancing method of battery pack
JP2013179763A (en) * 2012-02-20 2013-09-09 Chia Yuan Li Battery management system of charging system and method thereof
KR20140072433A (en) * 2012-12-04 2014-06-13 주식회사 엘지화학 Voltage balancing apparatus and method of secondary battery cells
KR20170054312A (en) * 2015-11-09 2017-05-17 주식회사 루비 Cell module with cell balancing function and Battery Pack having that cell module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110117992A (en) * 2010-04-22 2011-10-28 장승민 Battery charging system and charging method thereof
KR20120016993A (en) * 2010-08-17 2012-02-27 정윤이 Battery pack and active cell balancing method of battery pack
JP2013179763A (en) * 2012-02-20 2013-09-09 Chia Yuan Li Battery management system of charging system and method thereof
KR20140072433A (en) * 2012-12-04 2014-06-13 주식회사 엘지화학 Voltage balancing apparatus and method of secondary battery cells
KR20170054312A (en) * 2015-11-09 2017-05-17 주식회사 루비 Cell module with cell balancing function and Battery Pack having that cell module

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190051483A (en) 2019-05-15
KR102259965B1 (en) 2021-06-02
CN211018294U (en) 2020-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019216532A1 (en) Battery control device and energy storage system comprising same
WO2019093769A1 (en) Bms wake-up device, and bms and battery pack including same
WO2018124511A1 (en) Device and method for managing battery to calibrate state of charge of battery
WO2020076127A1 (en) Battery management device and method
WO2011083993A2 (en) Battery control device and method
WO2012128445A1 (en) Method and device for controlling battery pack connection
WO2015016600A1 (en) Apparatus and method for controlling battery
WO2018021664A1 (en) Battery balancing device and method
WO2018124514A1 (en) Device for managing battery and method for protecting lithium-iron-phosphate cell from overcharge using same
Stuart et al. A modular battery management system for HEVs
WO2012091402A2 (en) Method and device for managing battery system
WO2019124738A1 (en) Battery charge management device and method
WO2015126035A1 (en) Apparatus, system and method for preventing damage to battery rack by means of voltage measurement
WO2020055117A1 (en) Battery management device
WO2019221368A1 (en) Device, battery system, and method for controlling main battery and sub battery
WO2021049753A1 (en) Battery diagnosis apparatus and method
WO2019093625A1 (en) Charging control apparatus and method
WO2021020852A1 (en) Device for managing battery and method for managing battery
WO2016068652A2 (en) Open circuit voltage estimating device and method
WO2018066839A1 (en) Fuse diagnosis device and method using voltage distribution
WO2020080881A1 (en) Battery management device
WO2022092612A1 (en) Charging management device, charging management method, and electric vehicle
WO2020080802A1 (en) Apparatus and method for battery module balancing
WO2018074809A1 (en) Cell balancing system and control method
WO2021080247A1 (en) Apparatus and method for controlling turn-on operation of switch units included in parallel multi-battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18875064

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18875064

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1