KR101387658B1 - Method of balancing battery cell in battery module for energy reduction - Google Patents

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배정효
최흥관
허주식
백지국
조창희
이재덕
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Abstract

A method of balancing cells of a battery module to save energy, which is a method of balancing voltages of at least two battery cells included in a battery module through a battery management system (BMS), comprises the steps of: measuring, by a measurement unit included in the BMS, an open circuit voltage(OCV), which is a charging voltage, of each battery cell; setting, by a control unit of the BMS, the minimum voltage among the measured open circuit voltages as a balancing voltage; and controlling, by the control unit of the BMS, a switch circuit included in a call balancing unit of the BMS based on the set balancing voltage, to let each of battery cells having open circuit voltages higher than the balancing voltage discharge current such that the battery cells can be balanced to have the balancing voltage and the discharged current can be delivered to a charging battery that is used as a power source for driving the BMS. [Reference numerals] (AA) Battery cell 1; (BB) Battery cell 2; (CC) Battery cell 3; (DD) Battery cell 4; (EE) Battery cell 5; (FF) Battery cell 6; (GG) Battery connector; (HH) One way; (II) Charging device; (JJ) DC/DC convertor; (KK) Protection circuit; (LL) charging battery; (MM) Using as a power source; (NN) BATTERY MANAGEMENT SYSTEMS(BMS) board

Description

에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법{Method of balancing battery cell in battery module for energy reduction}Cell balancing method of energy saving battery module {Method of balancing battery cell in battery module for energy reduction}

본 발명은 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system) 관련 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system (BMS) related technology, and more particularly, to a cell balancing method of an energy saving battery module.

일반적으로, 에너지 저장 시스템(ESS, energy storage system), 전기 자동차, 하이브리드(Hybrid) 자동차, 및 전기 오토바이(E-Scooter) 등을 구동하기 위하여 대용량의 전력을 발생할 수 있는 대용량의 배터리(배터리 모듈)가 사용될 수 있다.Generally, a large-capacity battery (battery module) capable of generating a large amount of electric power for driving an energy storage system (ESS), an electric vehicle, a hybrid vehicle, and an electric motorcycle (E-Scooter) Can be used.

특히, 신재생 에너지의 보급과 함께 스마트 그리드(smart grid)의 핵심으로 전력의 저장 및 품질, 그리고 에너지 사용의 효율을 극대화시킬 수 있는 에너지 저장 시스템(ESS, energy storage system)에 대한 관심도 증가하고 있다. 에너지 저장 시스템(ESS)은 다수의 배터리 셀들(Battery Cells)을 가지는 대용량의 배터리 모듈(Battery Module)을 포함할 수 있고, 남는 전력(남는 에너지)을 필요한 때와 장소에 공급하기 위해 전력계통(grid)에 저장하는 기술로서 전력의 품질과 효율성을 최적화할 수 있는 시스템을 말한다.In particular, interest in energy storage systems (ESS), which can maximize the efficiency of energy storage and quality, and energy use as core of smart grid, is increasing with the spread of renewable energy . The energy storage system (ESS) may include a large-capacity battery module having a plurality of battery cells, and may include a power grid (not shown) to supply remaining power (remaining energy) ) Is a system that can optimize the quality and efficiency of electric power.

상기 배터리 모듈을 보다 효율적이고 안정적으로 관리하는 장치가 배터리 관리 시스템이다. 배터리 관리 시스템은 다수개의 배터리 셀들에 연결되어 각 배터리 셀의 전압 값을 A/D 컨버터(analog to digital converter)를 통해 읽어 들인 후 배터리 셀의 충전 또는 방전을 제어할 수 있다.A device for managing the battery module more efficiently and stably is a battery management system. The battery management system may be connected to a plurality of battery cells to read a voltage value of each battery cell through an analog to digital converter, and then control charging or discharging of the battery cell.

다수개의 배터리 셀(battery cell)들을 연결하여 하나의 배터리 모듈로 사용할 경우, 배터리 모듈을 이루는 단일 배터리 셀들의 지닌 화학적 차이, 물성적 차이, 또는 사용기간의 차이 등으로 인해 각 단일 배터리 셀 간에 전압차가 발생될 수 있다. 상기 배터리 셀 간의 전압차로 인해 배터리 모듈의 수명이 단축될 수 있으므로, 최종적으로는 단셀(단일 배터리 셀) 1개의 전압강하와 같은 성능저하 때문에 패키지화된 배터리 모듈 전체가 새로운 배터리 모듈로 교체되어야 하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 에너지 저장 시스템(ESS) 및 전기 자동차 등에 사용되는 대용량 배터리의 충전 또는 방전 시, 각 배터리 셀의 전압을 동일하게 유지할 수 있도록 하는 배터리 관리 시스템에 의한 셀 밸런싱(cell balancing) 과정이 필요할 수 있다. 본 발명의 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법에 관련되고 전술한 셀 밸런싱 과정을 수행하는 배터리 팩의 보호회로의 일례가, 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0105220호(2007.10.30.) 및 공개특허공보 제10-2012-0013775호(2012.2.15.)와, 일본 공개특허공보 특개평 10-285818호(1998.10.23.)에 개시(disclosure)되어 있다.When connecting a plurality of battery cells (battery cells) to use as a single battery module, the voltage difference between each single battery cell due to chemical differences, physical properties, or period of use of the single battery cells constituting the battery module Can be generated. The lifetime of the battery module may be shortened due to the voltage difference between the battery cells. Therefore, the entire battery packaged in the packaged battery module must be replaced with a new battery module due to the performance degradation such as voltage drop of one single cell (single battery cell) Lt; / RTI > Therefore, a cell balancing process may be required by a battery management system that allows the voltage of each battery cell to be kept the same when charging or discharging a large capacity battery used in an energy storage system (ESS) and an electric vehicle. An example of a protection circuit of a battery pack related to a cell balancing method of a battery module of the present invention and performing the above-described cell balancing process is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0105220 (October 30, 2007) It is disclosed in 10-2012-0013775 (2012.2.15.) And Japanese Patent Laid-Open No. 10-285818 (October 23, 1998).

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 셀 밸런싱 과정에서 방출(소모)되는 전기 에너지를 재활용하여 셀 밸런싱 동작(cell balancing operation)을 수행할 수 있는 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a cell balancing method of an energy saving battery module capable of performing cell balancing operations by recycling electrical energy released (dissipated) during cell balancing. .

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은, 배터리 모듈에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 밸런싱(balancing)하는 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 배터리 관리 시스템에 포함된 측정부가 상기 배터리 셀들 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정하는 단계; (b) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)들 중 최소 전압을 밸런싱 전압으로 설정하는 단계; 및 (c) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 상기 배터리 관리 시스템의 셀 밸런싱부에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 상기 배터리 관리 시스템의 구동을 위한 전원으로 사용되는 충전 전지로 전달되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the cell balancing method of an energy-saving battery module according to an embodiment of the present invention, balancing the voltage of at least two battery cells included in the battery module through a battery management system (BMS) (A) measuring unit included in the battery management system to measure the open circuit voltage (OCV) which is the charging voltage of each of the battery cells; (b) the control unit of the battery management system setting a minimum voltage among the measured open circuit voltages (OCV) as a balancing voltage; And (c) a battery having the measured open circuit voltage higher than the balancing voltage through a control of a switch circuit included in the cell balancing unit of the battery management system, based on the set balancing voltage by the controller of the battery management system. And controlling each of the cells to emit current to be balanced to the balancing voltage and to deliver the discharged current to a rechargeable battery used as a power source for driving the battery management system.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은, 배터리 모듈에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 밸런싱(balancing)하는 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 배터리 관리 시스템에 포함된 측정부가 상기 배터리 셀들 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정하는 단계; (b) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)들 사이에 포함되는 전압을 밸런싱 전압으로 설정하는 단계; (c) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 상기 배터리 관리 시스템의 셀 밸런싱부에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 충전 전지에 저장되도록 제어하는 단계; 및 (d) 상기 제어부가 상기 스위치 회로의 제어를 통해 상기 충전 전지에 저장된 전압을 이용하여 상기 밸런싱 전압보다 낮은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 상기 밸런싱 전압으로 충전되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the cell balancing method of the energy-saving battery module according to another embodiment of the present invention, balancing the voltage of at least two battery cells included in the battery module through a battery management system (BMS) ( A method of balancing, the method comprising: (a) a measuring unit included in the battery management system measuring an open circuit voltage (OCV) which is a charging voltage of each of the battery cells; (b) setting a voltage included in the measured open circuit voltages (OCV) as a balancing voltage by a control unit of the battery management system; (c) battery cells having the measured open circuit voltage that is higher than the balancing voltage through a control of a switch circuit included in the cell balancing unit of the battery management system based on the set balancing voltage of the battery management system; Controlling each so as to emit current to be balanced to the balancing voltage and to store the released current in a rechargeable battery; And (d) controlling, by the control unit, each of the battery cells having the measured open circuit voltage lower than the balancing voltage to be charged to the balancing voltage using the voltage stored in the charging battery through the control of the switch circuit. It may include.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은, 배터리 모듈에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 밸런싱(balancing)하는 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 배터리 관리 시스템에 포함된 측정부가 상기 배터리 셀들 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정하는 단계; (b) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)들보다 낮은 스페어 전지(spare battery)의 충전 가능한 전압을 밸런싱 전압으로 설정하는 단계; 및 (c) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 상기 배터리 관리 시스템의 셀 밸런싱부에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 상기 스페어 전지를 상기 밸런싱 전압으로 충전하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 배터리 관리 시스템의 제어부는 상기 스위치 회로의 제어를 통해 상기 스페어 전지가 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀을 대체하여 상기 배터리 모듈을 구성하도록 제어할 수 있으며, 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압은 상기 배터리 셀들의 온도, 충전 및 방전 횟수(cycle), 또는 경년변화에 따라 결정되는 실험값이고 상기 배터리 셀들의 개방 회로 전압들의 합의 평균값일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the cell balancing method of the energy-saving battery module according to another embodiment of the present invention, balancing the voltage of at least two battery cells included in the battery module through a battery management system (BMS) ( A method of balancing, the method comprising: (a) a measuring unit included in the battery management system measuring an open circuit voltage (OCV) which is a charging voltage of each of the battery cells; (b) the controller of the battery management system setting a chargeable voltage of a spare battery lower than the measured open circuit voltages (OCVs) as a balancing voltage; And (c) a battery having the measured open circuit voltage higher than the balancing voltage through a control of a switch circuit included in the cell balancing unit of the battery management system, based on the set balancing voltage by the controller of the battery management system. And controlling each of the cells to discharge current to be balanced to the balancing voltage and the discharged current to charge the spare battery to the balancing voltage, wherein the controller of the battery management system controls the control of the switch circuit. The spare battery may be controlled to configure the battery module by replacing the battery cell having the measured open circuit voltage lower than the chargeable voltage of the spare battery, and the chargeable voltage of the spare battery Temperature, charge and discharge cycles, Alternatively, the test value may be determined according to aging and may be an average value of the sum of open circuit voltages of the battery cells.

본 발명에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은 셀 밸런싱 과정에서 방출되는 전기 에너지를 재활용할 수 있으므로, 셀 밸런싱 동작에서 소모되는 에너지를 효율적으로 사용할 수 있으며 에너지를 절감시킬 수 있다.The cell balancing method of the energy-saving battery module according to the present invention can recycle the electric energy emitted in the cell balancing process, thereby efficiently using energy consumed in the cell balancing operation and saving energy.

본 발명은 셀 밸런싱 과정에서 방출되는 전기 에너지를 재활용하여 셀 밸런싱 동작(cell balancing operation)을 수행할 수 있으므로, 셀 밸런싱 동작에서 에너지를 효율적으로 사용할 수 있으며 에너지를 절감시킬 수 있다.The present invention can perform a cell balancing operation by recycling the electrical energy emitted during the cell balancing process, it is possible to use energy efficiently in the cell balancing operation and save energy.

본 발명은 스페어 전지를 이용함으로써, 본 발명은 적어도 하나의 배터리 셀의 성능이 저하되더라도 배터리 모듈(battery pack) 또는 전체 배터리가 교체되지 않도록 할 수 있다. 따라서 본 발명은 교체비용에 따른 비용절감뿐만 아니라, 설비(예를 들어, ESS)가 장기적으로 운용되도록 할 수 있고, 전기자동차의 운용거리(range)를 늘릴 수 있다.By using the spare battery according to the present invention, the present invention can prevent the battery module or the entire battery from being replaced even if the performance of the at least one battery cell is degraded. Therefore, the present invention can not only reduce the cost according to the replacement cost, but also allow the equipment (for example, the ESS) to be operated for a long time, and increase the operating range of the electric vehicle.

본 발명은 셀 밸런싱 과정에서 방출되는 전기 에너지를 배터리 관리 시스템(BMS)의 구동을 위한 전원(예를 들어, 배터리 관리 시스템(BMS)의 마스터 보드(master board)와 같은 시스템 보드에 공급되는 전원)으로 사용하므로, 본 발명은 시스템 보드에 들어가는 전지를 별도로 교체할 필요가 없도록 하여 배터리 관리 시스템(BMS)의 유지비용을 절감시킬 수 있다.According to the present invention, the electric energy emitted during the cell balancing process is used to power the battery management system (BMS) (for example, power supplied to a system board such as a master board of the battery management system (BMS)). As used herein, the present invention can reduce the maintenance cost of the battery management system (BMS) by avoiding the need to replace the battery to enter the system board separately.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)(200)을 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법을 설명하는 도면(그래프(graph))이다.
도 3은 도 2를 참조하여 설명된 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법이 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법을 설명하는 도면(그래프(graph))이다.
도 5는 도 4를 참조하여 설명된 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법이 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법을 설명하는 도면(그래프(graph))이다.
도 7은 도 6을 참조하여 설명된 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법이 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)을 설명하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the drawings used in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a battery management system (BMS) 200 according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a cell balancing method of an energy saving battery module according to an exemplary embodiment of the present invention (graph).
3 is a view illustrating a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention to which the cell balancing method of the energy saving battery module described with reference to FIG. 2 is applied.
4 is a diagram illustrating a cell balancing method of an energy-saving battery module according to another embodiment of the present invention (graph).
FIG. 5 is a diagram illustrating a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention to which the cell balancing method of the energy saving battery module described with reference to FIG. 4 is applied.
6 is a diagram illustrating a cell balancing method of an energy saving battery module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention to which the cell balancing method of the energy saving battery module described with reference to FIG. 6 is applied.

본 발명 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the present invention and the objects attained by the practice of the invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate embodiments of the invention, and to the description in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)(200)을 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a battery management system (BMS) 200 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템(BMS, battery management system)(200)은, 측정부(205), 셀 밸런싱부(cell balancing unit)(210), 및 제어부(215)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a battery management system (BMS) 200 includes a measurement unit 205, a cell balancing unit 210, and a control unit 215.

배터리 관리 시스템(BMS)(200)은 전기 자동차, 하이브리드(hybrid) 전기자동차, 또는 스마트 배전을 위한 대용량 에너지 저장장치이고 풍력발전 또는 태양열 발전 등과 같은 신재생 에너지 분야에 적용될 수 있는 에너지 저장 시스템(ESS)과 같은 기기에 장착될 수 있다. 에너지 저장 시스템(ESS)은 예를 들어 대용량(350(V), 10(AH))의 3.5(KW)급 가정용(주택용) 에너지 저장장치로서 모듈화(50(V), 5(AH))된 단위 셀(5(V) 또는 3.7(V), 5(AH))들을 직렬 혹은 병렬로 연결하여 만들 수 있다. 에너지 저장 시스템(ESS)은 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있는 PCS(Power Conditioning System, 전력 변환 장치)을 통해 전력 계통에 연계될 수 있다. 그 반대로, 상기 PCS는 양방향 PCS로서, 전력계통의 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 변환된 직류전력이 BMS(200)를 통해 배터리 모듈(100)에 제공되도록 할 수 있다.The battery management system (BMS) 200 is an energy storage device for electric vehicles, hybrid electric vehicles, or smart distribution, and an energy storage system (ESS) that can be applied to renewable energy fields such as wind power generation or solar power generation. ). ≪ / RTI > The energy storage system (ESS) is a modular (50 (V), 5 (AH)) unit, for example a 3.5 (KW) class residential energy storage device with a large capacity (350 (V) Cells (5 (V) or 3.7 (V), 5 (AH)) can be connected in series or in parallel. The energy storage system (ESS) may be linked to the power system through a power conditioning system (PCS) capable of converting DC power into AC power. Conversely, the PCS is a bi-directional PCS that converts AC power of the power system into DC power and provides the converted DC power to the battery module 100 through the BMS 200. [

배터리 관리 시스템(BMS)(200)은 배터리 모듈(100)의 다양한 상태를 모니터링(monitoring)(측정 또는 감지)하여, 배터리 모듈의 온도, 배터리 모듈의 주변온도, 배터리 모듈의 전압, 및 배터리 모듈의 방전(또는 충전) 전류(또는 배터리 모듈의 정격 용량(Ah)에 C-rate(current rate)를 곱한 값) 등에 따라 배터리 보호를 위한 제어를 할 수 있고 기기의 운전자(operator)에게 배터리 상태를 알려주고, 배터리 모듈(100)을 적정상태로 관리하는 기능을 가질 수 있다.The battery management system (BMS) 200 monitors (measures or senses) various states of the battery module 100 to detect the temperature of the battery module, the ambient temperature of the battery module, the voltage of the battery module, It is possible to control for battery protection according to the discharge (or charging) current (or the rated capacity (Ah) of the battery module multiplied by the C-rate (current rate)), And a function of managing the battery module 100 in an appropriate state.

배터리 관리 시스템(BMS)(200)은 배터리 모듈(100)의 각 배터리 셀의 전압과 전류와 온도를 측정하여 셀의 셀 밸런싱(cell balancing)과 SOC(State of Charge, 잔존 용량)를 산정하고 에너지 저장 시스템(ESS)의 안전, 충전, 또는 방전을 제어할 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)(200)은 배터리 모듈(100)의 배터리 셀들의 전압을 밸런싱(balancing)(균등 충전)할 수 있다.The battery management system (BMS) 200 measures cell balancing and SOC (State of Charge) of the cell by measuring voltage, current and temperature of each battery cell of the battery module 100, To control the safety, charge, or discharge of the storage system (ESS). The battery management system (BMS) 200 may balance (equalize) the voltage of the battery cells of the battery module 100.

배터리 셀의 고유한 특성 때문에 배터리 셀에 대해 장기간 충전 및 방전을 수행하게 되면, 셀 전압이 서로 달라질 수 있다. 그 결과, 다수의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈에서 최소전압과 최대전압이 존재하며, 그 차이가 크게 되면 과충전 또는 과방전을 초래하게 되어 1개의 셀 때문에 전체 모듈의 수명이 급격히 단축될 수 있다. 따라서 다수의 배터리 셀들로 구성되는 모듈에서 셀 밸런싱은 배터리 모듈의 수명을 극대화하기 위해 매우 중요하다.If the battery cell is charged and discharged for a long time due to the inherent characteristics of the battery cell, the cell voltages may be different from each other. As a result, a minimum voltage and a maximum voltage exist in a battery module including a plurality of battery cells, and when the difference is large, overcharge or overdischarge is caused, so that the lifetime of the entire module can be shortened by one cell. Therefore, in a module composed of a plurality of battery cells, cell balancing is very important for maximizing the life of the battery module.

측정부(205)는 배터리 모듈(100)에 포함된 배터리 셀들 각각의 개방 회로 전압(OCV, open circuit voltage)을 측정(센싱(sensing))한다. 배터리 모듈(battery module)(또는 배터리 팩(battery pack))(100)은 적어도 두 개의 2차 전지인 배터리 셀들(battery cells)을 포함한다. 개방 회로 전압(OCV)은 배터리 셀이 방전 또는 충전되지 않을 때의 배터리 셀의 양극과 음극 사이의 충전 전압일 수 있고, 장기(장시간) 개방회로 전압일 수 있다. 즉, 개방 회로 전압(OCV)은 충전 또는 방전 전류를 중단한 후 예를 들어 수 십분 또는 1시간이 지난 다음에 양극과 음극의 양단 전압을 측정한 전압으로서, 필요시 수 분이내의 양단 전압을 OCV로 사용할 수도 있다. 상기 배터리 셀들은 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 배터리 셀의 방전 또는 충전시의 확산 효과(diffusion effect)로 인한 분극 커패시턴스(polarization capacitance)(또는 표면 커패시터(surface capacitance))를 고려한 배터리 셀의 등가 전기 회로 모델을 이용하여 개방 회로 전압(OCV)이 측정될 수도 있다.The measurement unit 205 measures (sensing) an open circuit voltage (OCV) of each of the battery cells included in the battery module 100. A battery module (or battery pack) 100 includes battery cells, which are at least two secondary batteries. The open circuit voltage (OCV) may be a charging voltage between the anode and the cathode of the battery cell when the battery cell is not discharged or charged, and may be a long-term (open) circuit voltage. That is, the open circuit voltage (OCV) is a voltage obtained by measuring the voltage across the anode and cathode after, for example, several tens of minutes or one hour after the charging or discharging current is stopped. If necessary, . The battery cells may be connected in series or in parallel with each other. In another embodiment of the present invention, an equivalent electric circuit model of a battery cell is considered considering polarization capacitance (or surface capacitance) due to a diffusion effect during discharging or charging of the battery cell. The open circuit voltage (OCV) may be measured.

제어부(215)는 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들 중 최소 전압을 밸런싱 전압으로 설정할 수 있다. 제어부(215)는 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 셀 밸런싱부(210)에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출(또는 방전)하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 배터리 관리 시스템(200)의 구동(동작)을 위한 전원으로 사용되는 충전 전지(미도시)로 전달되도록 제어할 수 있다. 상기 전원은 배터리 관리시스템(200)의 마스터 보드(master board), 슬레이브 보드(slave board)들, 또는 기타 시스템 보드(board)를 위한 공급전원일 수 있다. 슬레이브 보드들은 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈을 각각 담당(충방전 제어)하는 슬레이브 BMS들일 수 있고, 마스터 보드는 다수의 슬레이브 BMS를 통합 제어하는 마스터 내지 메인 BMS일 수 있다. 상기 슬레이브 BMS들 및 메인 BMS에 의해 배터리 관리시스템(BMS)(200)은 멀티 슬레이브 구조(마스터-슬레이브 구조(master-slave structure))로 구성될 수 있다. 상기 충전 전지는 2차 전지로서 예를 들어 제어부(215)의 구동을 위한 전원으로 사용될 수 있다.The controller 215 may set a minimum voltage among the open circuit voltages OVC measured by the measurement unit 205 as a balancing voltage. The controller 215 may be configured to determine that each of the battery cells having the open circuit voltage measured by the measuring unit 205 higher than the balancing voltage is controlled by the switch circuit included in the cell balancing unit 210 based on the set balancing voltage. The current may be controlled to be discharged (or discharged) so as to be balanced by the balancing voltage and the discharged current is transferred to a rechargeable battery (not shown) used as a power source for driving (operating) the battery management system 200. The power source may be a supply power source for a master board, slave boards, or other system boards of the battery management system 200. The slave boards may be slave BMSs each responsible for (charge / discharge control) of a battery module including battery cells, and the master board may be a master to main BMS that collectively controls a plurality of slave BMSs. By the slave BMSs and the main BMS, the battery management system (BMS) 200 may be configured in a multi-slave structure (master-slave structure). The rechargeable battery may be used as a secondary battery, for example, as a power source for driving the controller 215.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제어부(215)는 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들 사이에 포함되는(해당하는) 전압을 밸런싱 전압으로 설정할 수 있다. 제어부(215)는 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 셀 밸런싱부(210)에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 충전 전지에 저장되도록 제어할 수 있다. 또한 제어부(215)는 상기 스위치 회로의 제어를 통해 상기 충전 전지에 저장된 전압을 이용하여 상기 밸런싱 전압보다 낮은 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 상기 밸런싱 전압으로 충전되도록 제어할 수 있다.In another embodiment of the present disclosure, the controller 215 may set a voltage included between the open circuit voltages (OCV) measured by the measurement unit 205 as a balancing voltage. The controller 215 may be configured to determine that each of the battery cells having the open circuit voltage measured by the measuring unit 205 higher than the balancing voltage is controlled by the switch circuit included in the cell balancing unit 210 based on the set balancing voltage. The current may be controlled to be balanced by the balancing voltage and to store the discharged current in the rechargeable battery. In addition, the controller 215 controls the switch circuit to charge each of the battery cells having the open circuit voltage measured by the measurement unit 205 lower than the balancing voltage using the voltage stored in the charging battery. Can be controlled.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제어부(215)는 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들보다 낮은 스페어 전지(spare battery)의 충전 가능한 전압을 밸런싱 전압으로 설정할 수 있다. 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압은 상기 배터리 셀들(배터리 셀들 각각)의 온도, 충전 및 방전 횟수(cycle), 또는 경년변화에 따라 결정되는 실험값이고 상기 배터리 셀들의 개방 회로 전압들의 합의 평균값일 수 있다. 상기 스페어 전지는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)에 포함된 여분의 배터리 셀으로서, 충전 성능 또는 방전 성능이 저하된 배터리 모듈(100)의 배터리 셀을 대체하기 위한 전지일 수 있고, 1개 또는 복수 개일 수 있다. 즉, 상기 스페어 전지는 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀을 대체하여 셀 밸런싱이 되는 배터리 모듈에 포함될 수 있다. 스페어 전지로 대체되는 경우, 스위치 회로를 사용하는 것에 의해 스페어 전지가, 셀 밸런싱이 되는 배터리 모듈에 전기적으로 연결되고 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀이, 셀 밸런싱이 되는 배터리 모듈로부터 전기적으로 분리될 수 있다. 제어부(215)는 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 셀 밸런싱부(210)에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 상기 스페어 전지를 상기 밸런싱 전압으로 충전하도록 제어할 수 있다. 또한 제어부(215)는 상기 스위치 회로의 제어를 통해 상기 스페어 전지가 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 측정부(205)에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀을 대체하여 배터리 모듈(100)을 구성하도록 제어할 수 있다.In another embodiment of the present disclosure, the controller 215 may set a chargeable voltage of a spare battery that is lower than the open circuit voltages (OCVs) measured by the measurement unit 205 as a balancing voltage. The chargeable voltage of the spare battery is an experimental value determined according to temperature, charge and discharge cycles, or secular variation of the battery cells (each of the battery cells), and may be an average value of the sum of open circuit voltages of the battery cells. The spare battery is a spare battery cell included in the battery management system (BMS) 200, and may be a battery for replacing the battery cell of the battery module 100 whose charging or discharging performance is degraded. There may be a plurality. That is, the spare battery may be included in a battery module which is cell balanced by replacing a battery cell having an open circuit voltage measured by the measuring unit 205 lower than the chargeable voltage of the spare battery. When replaced with a spare cell, the spare cell has an open circuit voltage measured by the measurement unit 205 that is electrically connected to the battery module being cell balanced and lower than the spare cell's chargeable voltage by using a switch circuit. The battery cell may be electrically disconnected from the battery module to be cell balanced. The controller 215 may be configured to determine that each of the battery cells having the open circuit voltage measured by the measuring unit 205 higher than the balancing voltage is controlled by the switch circuit included in the cell balancing unit 210 based on the set balancing voltage. The current may be balanced to the balancing voltage and the discharged current may be controlled to charge the spare battery to the balancing voltage. In addition, the controller 215 replaces the battery module 100 by replacing the battery cell having the open circuit voltage measured by the measurement unit 205 with the spare battery lower than the spare voltage of the spare battery under control of the switch circuit. Can be controlled to configure.

제어부(215)는 CPU(central processing unit)로서 측정부(205) 및 셀 밸런싱부(210)를 포함하는 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다.The control unit 215 may control the overall operation of the battery management system (BMS) 200 including the measurement unit 205 and the cell balancing unit 210 as a central processing unit (CPU).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법을 설명하는 도면(그래프(graph))이다. 상기 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은 도 1에 도시된 배터리 관리 시스템(BMS)에 적용될 수 있다. 즉, 상기 셀 밸런싱 방법은 배터리 모듈(100)에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 밸런싱(balancing)한다.2 is a diagram illustrating a cell balancing method of an energy saving battery module according to an exemplary embodiment of the present invention (graph). The cell balancing method of the energy saving battery module may be applied to the battery management system (BMS) shown in FIG. 1. That is, the cell balancing method balances the voltages of at least two battery cells included in the battery module 100 through a battery management system (BMS).

도 2 및 도 1을 참조하면, 그래프의 가로축에 상기 셀 밸런싱 방법의 실시예가 적용되기 위해 예를 들어 배터리 모듈(100)에 포함된 6개의 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있는 배터리 셀들(배터리 셀1~배터리 셀6)이 도시되어 있다.2 and 1, in order to apply the embodiment of the cell balancing method to the horizontal axis of the graph, for example, six battery cells that may be connected in series or in parallel included in the battery module 100 (battery cells 1 to 1). Battery cell 6 is shown.

상기 셀 밸런싱 방법은 측정 단계, 설정 단계, 및 제어 단계를 포함한다. 측정 단계에 따르면, 배터리 관리 시스템(BMS)(200)에 포함된 측정부(205)가 상기 배터리 셀들(배터리 셀1~배터리 셀6) 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정한다. 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)은 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 제어부(215)에 제공된다.The cell balancing method includes a measuring step, a setting step, and a control step. According to the measuring step, the measurement unit 205 included in the battery management system (BMS) 200 measures the open circuit voltage (OCV) which is the charging voltage of each of the battery cells (battery cells 1 to 6). The measured open circuit voltage (OCV) is provided to the control unit 215 of the battery management system (BMS)

설정 단계에 따르면, 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 제어부(215)는 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들 중 최소 전압을 밸런싱 전압(밸런싱 목표 전압)으로 설정할 수 있다. 상기 최소 전압은 예를 들어 도 2에서 배터리 셀5의 충전 전압일 수 있다. 각 배터리 셀에서 밸런싱 전압보다 높은 전압은 언밸런싱 전압(불균형 전압)(un-balancing voltage)을 나타낸다.According to the setting step, the control unit 215 of the battery management system (BMS) 200 may set the minimum voltage among the open circuit voltages (OCV) measured in the measuring step as a balancing voltage (balancing target voltage). The minimum voltage may be, for example, the charging voltage of the battery cell 5 in FIG. 2. The voltage higher than the balancing voltage in each battery cell represents an un-balancing voltage.

제어 단계에 따르면, 제어부(215)는 설정 단계에서 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 셀 밸런싱부(210)에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각(배터리 셀 1 내지 배터리 셀 4, 및 배터리 셀 6)이 전류(전하)를 방출하여 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 구동을 위한 전원으로 사용되는 충전 전지(미도시)로 전달되도록 제어할 수 있다.According to the control step, the control unit 215 has an open circuit voltage measured in the measurement step higher than the balancing voltage based on the control of the switch circuit included in the cell balancing unit 210 based on the balancing voltage set in the setting step. Each of the battery cells (battery cells 1 to 4, and battery cell 6) emits current (charge) and is balanced by a balancing voltage, and the discharged current serves as a power source for driving the battery management system (BMS) 200. It can be controlled to be delivered to the rechargeable battery (not shown) used.

도 3은 도 2를 참조하여 설명된 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법이 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)을 설명하는 도면이다. 상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 실시예는 도 1의 배터리 관리 시스템(BMS)(200)에 포함될 수 있다.3 is a view illustrating a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention to which the cell balancing method of the energy saving battery module described with reference to FIG. 2 is applied. An embodiment of the battery management system (BMS) may be included in the battery management system (BMS) 200 of FIG. 1.

도 3, 도 2, 및 도 1을 참조하면, 상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 실시예는 전지 커넥터, 스위치 회로(S1 내지 S6), 스위치 회로(S1 ~ S6)의 양단에 연결된 커패시터들(C1 내지 C6), 스위치 회로(S1 ~ S6) 및 커패시터들(C1 ~ C6)에 연결된 저항들(저항기들(resistors))(R1 내지 R6), DC(direct current)/DC 컨버터(convertor) 및 보호 회로를 포함하는 충전장치, 및 충전 전지를 포함한다.3, 2, and 1, an embodiment of the battery management system BMS includes capacitors C1 connected across battery connectors, switch circuits S1 to S6, and switch circuits S1 to S6. To C6), switch circuits S1 to S6 and resistors (resistors) R1 to R6 connected to the capacitors C1 to C6, direct current / DC converters and protection circuits. It includes a charging device, and a charging battery.

전지 커넥터, 스위치 회로(S1 ~ S6), 커패시터들(C1 ~ C6), 저항들(R1 ~ R6), 충전장치, 및 충전 전지는 도 1의 셀 밸런싱부(210)에 포함될 수 있다. 전지 커넥터는 6개의 배터리 셀들(배터리 셀 1 ~ 배터리 셀 6)을 포함하는 배터리 모듈(100)과 셀 밸런싱부(210)를 전기적으로 연결한다. 저항들(R1 내지 R6) 각각은 상대적으로 작은 크기의 저항값(예를 들어, 25(Ω))을 가질 수 있으며, 스위치 회로(S1 ~ S6) 중 어느 하나(예를 들어 스위치(S1))가 턴-온(turn-on)될 때(닫힐 때) 배터리 모듈의 배터리 셀에 저장된 전류가 충전 장치를 통해 충전 전지로 과도하게 흐르지 않도록 전류량을 제한하는 기능을 수행한다. 커패시터들(C1 ~ C6)은 스위치 회로(S1 ~ S6) 중 어느 하나(예를 들어 스위치(S1))가 온(on)될 때 발생할 수 있는 스파크(spark)를 방지(제한)하여 스위치를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.The battery connector, the switch circuits S1 to S6, the capacitors C1 to C6, the resistors R1 to R6, the charger, and the rechargeable battery may be included in the cell balancing unit 210 of FIG. 1. The battery connector electrically connects the battery module 100 including the six battery cells (battery cells 1 to 6) and the cell balancing unit 210. Each of the resistors R1 to R6 may have a relatively small resistance value (for example, 25 (Ω)), and any one of the switch circuits S1 to S6 (for example, the switch S1). When the current is turned on (closed), the current stored in the battery cell of the battery module limits the amount of current so as not to excessively flow through the charging device to the charging battery. Capacitors C1 to C6 protect the switch by preventing (limiting) sparks that may occur when any one of the switch circuits S1 to S6 (e.g. switch S1) is on. It can play a role.

충전 장치의 DC/DC 컨버터는 제어부(215)의 스위치 회로(S1 ~ S6)에 대한 온/오프(on/off) 제어를 통해 충전 장치에 전달된 배터리 셀의 전압의 크기(레벨(level))를 충전 전지의 충전 가능한 전압에 대응하는 크기로 변환하여 보호 회로로 전달할 수 있다. 보호회로는 다이오드(diode)를 포함하며 상기 변환된 배터리 셀의 전류의 역류를 방지하는 기능을 수행하고 충전 전지에 배터리 셀의 전류를 제공하여 충전 전지에 셀 밸런싱 후의 남는 전기 에너지를 충전 전지에 저장시킬 수 있다. DC/DC 컨버터 및 보호회로는 제어부(215)에 의해 제어될 수 있다. 충전 전지에 저장된 에너지는 배터리 관리 시스템(BMS) 보드(board)에 배치되는 제어부(215)의 작동을 위한 공급 전원으로 사용될 수 있다.The DC / DC converter of the charging device is the magnitude (level) of the voltage of the battery cell delivered to the charging device through on / off control of the switch circuits S1 to S6 of the controller 215. May be converted into a magnitude corresponding to the chargeable voltage of the rechargeable battery and transferred to the protection circuit. The protection circuit includes a diode and performs a function of preventing a reverse flow of the current of the converted battery cell and provides a current of the battery cell to the rechargeable battery to store the remaining electric energy after the cell balancing in the rechargeable battery in the rechargeable battery. You can. The DC / DC converter and the protection circuit may be controlled by the controller 215. The energy stored in the rechargeable battery may be used as a supply power source for the operation of the controller 215 disposed on the battery management system (BMS) board.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은 셀 밸런싱 과정에서 방출되는 전기 에너지를 재활용할 수 있으므로, 셀 밸런싱 방법 중 전류 방출(current dissipation) 방식에서 발생할 수 있는 에너지 소모를 방지할 수 있다. 상기 전류 방출 방식은 배터리 셀의 양단에 전기적으로 제어 가능한 스위치와 저항을 연결하여 가장 낮은 셀 전압을 기준으로 가장 높은 셀부터 선택적으로 전류를 방출하여 배터리 셀의 전압을 밸런싱하는 방법일 수 있다.As described above, since the cell balancing method of the energy saving battery module according to the present invention can recycle the electric energy emitted during the cell balancing process, energy consumption that may occur in the current dissipation method of the cell balancing method. Can be prevented. The current discharging method may be a method of balancing voltage of a battery cell by selectively discharging current from the highest cell based on the lowest cell voltage by connecting an electrically controllable switch and a resistor at both ends of the battery cell.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법을 설명하는 도면(그래프(graph))이다. 상기 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은 도 1에 도시된 배터리 관리 시스템(BMS)에 적용될 수 있다. 즉, 상기 셀 밸런싱 방법은 배터리 모듈(100)에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 이용하여 밸런싱(balancing)한다.4 is a diagram illustrating a cell balancing method of an energy-saving battery module according to another embodiment of the present invention (graph). The cell balancing method of the energy saving battery module may be applied to the battery management system (BMS) shown in FIG. 1. That is, the cell balancing method balances the voltages of at least two battery cells included in the battery module 100 by using a battery management system (BMS).

도 4 및 도 1을 참조하면, 그래프의 가로축에 상기 셀 밸런싱 방법의 실시예가 적용되기 위해 예를 들어 배터리 모듈(100)에 포함된 6개의 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있는 배터리 셀들(배터리 셀1~배터리 셀6)이 도시되어 있다.4 and 1, in order to apply an embodiment of the cell balancing method to the horizontal axis of the graph, for example, six battery cells that may be connected in series or in parallel included in the battery module 100 (battery cells 1 to 1). Battery cell 6 is shown.

상기 셀 밸런싱 방법은 측정 단계, 설정 단계, 제1 제어 단계, 및 제2 제어 단계를 포함한다. 측정 단계에 따르면, 배터리 관리 시스템(BMS)(200)에 포함된 측정부(205)가 상기 배터리 셀들(배터리 셀1~배터리 셀6) 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정한다. 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)은 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 제어부(215)에 제공된다.The cell balancing method includes a measuring step, a setting step, a first control step, and a second control step. According to the measuring step, the measurement unit 205 included in the battery management system (BMS) 200 measures the open circuit voltage (OCV) which is the charging voltage of each of the battery cells (battery cells 1 to 6). The measured open circuit voltage (OCV) is provided to the control unit 215 of the battery management system (BMS)

설정 단계에 따르면, 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 제어부(215)는 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들 사이에 포함되는 전압을 밸런싱 전압(밸런싱 목표 전압)으로 설정할 수 있다. 상기 밸런싱 전압은 도 4에서 배터리 셀 1의 충전전압(충전 전압값)과 배터리 셀 3의 충전전압사이의 전압일 수 있고, 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들의 합의 평균값일 수 있다. 각 배터리 셀에서 밸런싱 전압보다 높거나 또는 낮은 전압은 언밸런싱 전압(un-balancing voltage)을 나타낸다. 도 4에서 예를 들어 셀 밸런싱이 되기 전의 배터리 셀 3 및 배터리 셀 5의 출력 전압은 그 크기가 부족한 경우를 나타낸다. 출력 전압의 크기가 부족한 경우 배터리 모듈(100)에 의해 구동되는 부하(load)에 충분한 전압이 공급될 수 없다.According to the setting step, the controller 215 of the battery management system (BMS) 200 may set a voltage included between the open circuit voltages (OCV) measured in the measuring step as a balancing voltage (balancing target voltage). The balancing voltage may be a voltage between the charging voltage (charge voltage value) of the battery cell 1 and the charging voltage of the battery cell 3 in FIG. 4, and may be an average value of the sum of the open circuit voltages (OCVs) measured in the measuring step. The voltage above or below the balancing voltage in each battery cell represents an un-balancing voltage. In FIG. 4, for example, the output voltages of the battery cells 3 and 5 before the cell balancing is insufficient. When the magnitude of the output voltage is insufficient, sufficient voltage may not be supplied to the load driven by the battery module 100.

제1 제어 단계에 따르면, 제어부(215)는 설정 단계에서 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 셀 밸런싱부(210)에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 충전 전지에 저장되도록 제어할 수 있다. According to the first control step, the control unit 215 based on the balancing voltage set in the setting step, the open circuit voltage measured in the measuring step higher than the balancing voltage through the control of the switch circuit included in the cell balancing unit 210 Each of the battery cells having a current may be controlled to be balanced by the balancing voltage and stored in the rechargeable battery.

제2 제어 단계에 따르면, 제어부(215)는 상기 스위치 회로의 제어를 통해 상기 충전 전지에 저장된 전압(전하)을 이용하여 상기 밸런싱 전압보다 낮은 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 상기 밸런싱 전압으로 충전되도록 제어할 수 있다.According to a second control step, the controller 215 controls each of the battery cells having the open circuit voltage measured in the measuring step lower than the balancing voltage by using the voltage (charge) stored in the rechargeable battery under the control of the switch circuit. It may be controlled to be charged to the balancing voltage.

제1 및 제2 제어 단계들에 의해, 예를 들어, 배터리 셀 1, 2, 4, 및 6의 충전 전류가 배터리 셀 3 및 5에 공급되어 배터리 셀 전체가 밸런싱 전압으로 균등 충전될 수 있다.By the first and second control steps, for example, the charging currents of the battery cells 1, 2, 4, and 6 can be supplied to the battery cells 3 and 5 so that the whole battery cell is evenly charged to the balancing voltage.

도 5는 도 4를 참조하여 설명된 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법이 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)을 설명하는 도면이다. 상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 실시예는 도 1의 배터리 관리 시스템(BMS)(200)에 포함될 수 있다.FIG. 5 is a diagram illustrating a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention to which the cell balancing method of the energy saving battery module described with reference to FIG. 4 is applied. An embodiment of the battery management system (BMS) may be included in the battery management system (BMS) 200 of FIG. 1.

도 5, 도 4, 및 도 1을 참조하면, 상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 실시예는 전지 커넥터, 스위치 회로(S1 내지 S6), 스위치 회로(S1 ~ S6)의 양단에 연결된 커패시터들(C1 내지 C6), 스위치 회로(S1 ~ S6) 및 커패시터들(C1 ~ C6)에 연결된 저항들(저항기들)(R1 내지 R6), DC(direct current)/DC 컨버터 및 보호 회로를 포함하는 충전장치, 및 충전 전지를 포함한다.5, 4, and 1, an embodiment of the battery management system BMS includes capacitors C1 connected to both ends of a battery connector, switch circuits S1 to S6, and switch circuits S1 to S6. To C6), a charging device including a switch circuit (S1 to S6) and resistors (resistors) R1 to R6 connected to the capacitors C1 to C6, a direct current (DC) / DC converter, and a protection circuit, And rechargeable batteries.

전지 커넥터, 스위치 회로(S1 ~ S6), 커패시터들(C1 ~ C6), 저항들(R1 ~ R6), 충전장치, 및 충전 전지는 도 1의 셀 밸런싱부(210)에 포함될 수 있다. 전지 커넥터는 6개의 배터리 셀들(배터리 셀 1 ~ 배터리 셀 6)을 포함하는 배터리 모듈(100)과 셀 밸런싱부(210)를 전기적으로 연결한다. 저항들(R1 내지 R6)은 스위치 회로(S1 ~ S6) 중 어느 하나(예를 들어 스위치(S1))가 턴-온(turn-on)될 때, 배터리 모듈의 배터리 셀에 저장된 전류가 충전 장치를 통해 충전 전지로 과도하게 흐르지 않도록 전류량을 제한하는 기능을 수행한다. 커패시터들(C1 ~ C6)은 스위치 회로(S1 ~ S6) 중 어느 하나(예를 들어 스위치(S1))가 온(on)될 때 발생할 수 있는 스파크(spark)를 방지(제한)하여 스위치를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.The battery connector, the switch circuits S1 to S6, the capacitors C1 to C6, the resistors R1 to R6, the charger, and the rechargeable battery may be included in the cell balancing unit 210 of FIG. 1. The battery connector electrically connects the battery module 100 including the six battery cells (battery cells 1 to 6) and the cell balancing unit 210. When the resistors R1 to R6 are turned on in any one of the switch circuits S1 to S6 (for example, the switch S1), the current stored in the battery cell of the battery module is charged. Through to limit the amount of current so as not to flow excessively to the rechargeable battery. Capacitors C1 to C6 protect the switch by preventing (limiting) sparks that may occur when any one of the switch circuits S1 to S6 (e.g. switch S1) is on. It can play a role.

충전 장치의 DC/DC 컨버터는 제어부(215)의 스위치 회로(S1 ~ S6)에 대한 온/오프(on/off) 제어를 통해 충전 장치에 전달된 배터리 셀의 전압의 크기(레벨(level))를 충전 전지의 충전 가능한 전압에 대응하는 크기로 변환하여 보호 회로로 전달할 수 있다. 보호회로는 다이오드 및 스위치를 포함하며 상기 변환된 배터리 셀의 전류의 역류를 방지하는 기능을 수행하고 충전 전지에 배터리 셀의 전류를 제공하여 충전 전지에 셀 밸런싱 후의 남는 전기 에너지(예를 들어, 도 4의 배터리 셀 2의 언밸런싱 에너지)를 충전 전지에 저장시킬 수 있다. 충전 전지에 저장된 에너지는 제어부(215)의 스위치 회로(S1 ~ S6)에 대한 온/오프(on/off) 제어 등과 같은 제어 동작에 의해 충전장치를 통해 셀 밸런싱이 되지 않는 배터리 셀(예를 들어, 도 4의 배터리 셀 3)로 전달되어 상기 배터리 셀을 셀 밸런싱시킬 수 있다. 즉, DC/DC 컨버터 및 보호회로는 입력 및 출력이 상호 교환될 수 있는 양방향 회로의 기능을 가질 수 있으며 제어부(215)에 의해 제어될 수 있다.The DC / DC converter of the charging device is the magnitude (level) of the voltage of the battery cell delivered to the charging device through on / off control of the switch circuits S1 to S6 of the controller 215. May be converted into a magnitude corresponding to the chargeable voltage of the rechargeable battery and transferred to the protection circuit. The protection circuit includes a diode and a switch and performs a function of preventing a reverse flow of the current of the converted battery cell and provides a current of the battery cell to the charging battery so that the remaining electric energy after cell balancing to the charging battery (eg, FIG. Unbalance energy of battery cell 2 of 4) may be stored in the rechargeable battery. The energy stored in the rechargeable battery is stored in a battery cell (for example, a cell that is not cell-balanced through the charging device by a control operation such as on / off control of the switch circuits S1 to S6 of the controller 215). In this case, the battery cell 3 may be transferred to the battery cell 3 of FIG. 4 to balance the battery cells. That is, the DC / DC converter and the protection circuit may have a function of a bidirectional circuit in which inputs and outputs may be interchanged and may be controlled by the controller 215.

전술한 바와 같이, 본 발명은 셀 밸런싱 과정에서 방출되는 전기 에너지를 재활용하여 셀 밸런싱 동작(cell balancing operation)을 수행할 수 있으므로, 셀 밸런싱 동작에서 에너지를 효율적으로 사용할 수 있으며 전술한 전류 방출 방식과 비교할 때 상대적으로 에너지를 절감시킬 수 있으며, 전류 방출 방식에서 발생될 수 있고 배터리 모듈의 성능을 저하시킬 수 있는 배터리 모듈의 온도 상승을 방지할 수 있다.As described above, the present invention can perform a cell balancing operation by recycling the electrical energy emitted during the cell balancing process, it is possible to use energy efficiently in the cell balancing operation and In comparison, energy can be saved relatively, and the temperature rise of the battery module can be prevented, which can occur in the current discharging method and can degrade the performance of the battery module.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법을 설명하는 도면(그래프(graph))이다. 상기 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법은 도 1에 도시된 배터리 관리 시스템(BMS)에 적용될 수 있다. 즉, 상기 셀 밸런싱 방법은 배터리 모듈(100)에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 이용하여 밸런싱(balancing)한다.6 is a diagram illustrating a cell balancing method of an energy saving battery module according to another embodiment of the present invention. The cell balancing method of the energy saving battery module may be applied to the battery management system (BMS) shown in FIG. 1. That is, the cell balancing method balances the voltages of at least two battery cells included in the battery module 100 by using a battery management system (BMS).

도 6 및 도 1을 참조하면, 그래프의 가로축에 상기 셀 밸런싱 방법의 실시예가 적용되기 위해 예를 들어 배터리 모듈(100)에 포함된 6개의 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있는 배터리 셀들(배터리 셀1~배터리 셀6)이 도시되어 있다. 스페어 전지(spare battery)는 선택적으로 상기 배터리 셀들에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.6 and 1, in order to apply the embodiment of the cell balancing method to the horizontal axis of the graph, for example, six battery cells that may be connected in series or in parallel included in the battery module 100 (battery cells 1 to 1). Battery cell 6 is shown. A spare battery may optionally be connected in series or in parallel with the battery cells.

상기 셀 밸런싱 방법은 측정 단계, 설정 단계, 및 제어 단계를 포함한다. 측정 단계에 따르면, 배터리 관리 시스템(BMS)(200)에 포함된 측정부(205)가 상기 배터리 셀들(배터리 셀1~배터리 셀6) 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정한다. 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)은 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 제어부(215)에 제공된다.The cell balancing method includes a measuring step, a setting step, and a control step. According to the measuring step, the measurement unit 205 included in the battery management system (BMS) 200 measures the open circuit voltage (OCV) which is the charging voltage of each of the battery cells (battery cells 1 to 6). The measured open circuit voltage (OCV) is provided to the control unit 215 of the battery management system (BMS)

설정 단계에 따르면, 배터리 관리 시스템(BMS)(200)의 제어부(215)는 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들보다 낮은 스페어 전지(spare battery)의 충전 가능한 전압을 밸런싱 전압으로 설정할 수 있다. 상기 스페어 전지는 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀을 대체하여 배터리 모듈(100)을 구성할 수 있다. 스페어 전지는 다른 배터리 셀들과 동일한 종류의 배터리일 수 있다. 예를 들어, 상기 측정 단계에서 측정된 배터리 셀 5의 개방 회로 전압이 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 경우, 제어부(215)는 배터리 셀 5를 많은 충전 및 방전 또는 열화(deterioration) 등으로 인해 충전 성능이 많이 떨어진 전지로 판단하여 배터리 셀 5의 다른 배터리 셀과의 연결을 끊고(차단하고) 스페어 전지가 다른 배터리 셀들과 직렬로 또는 병렬로 연결되도록 셀 밸런싱부(210)의 스위치 회로를 제어할 수 있다.According to the setting step, the controller 215 of the battery management system (BMS) 200 may set the chargeable voltage of the spare battery lower than the open circuit voltages (OCV) measured in the measuring step as the balancing voltage. have. The spare battery may configure the battery module 100 by replacing a battery cell having an open circuit voltage measured in a measuring step lower than the chargeable voltage of the spare battery. The spare cell may be the same type of battery as other battery cells. For example, when the open circuit voltage of the battery cell 5 measured in the measuring step is lower than the chargeable voltage of the spare battery, the controller 215 causes the battery cell 5 to be charged or discharged due to deterioration or the like. Determining that the battery has a low charging performance and disconnecting (blocking) other battery cells of the battery cell 5 and controlling the switch circuit of the cell balancing unit 210 so that the spare battery is connected in series or in parallel with the other battery cells. can do.

상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압(충전 가능 용량)은 상기 배터리 셀들 각각의 온도, 충전 및 방전 횟수(cycle), 경년변화, 또는 방전 전류량 등에 따라 결정되는 실험값이고 상기 배터리 셀들(배터리 셀 1 내지 배터리 셀 6)의 개방 회로 전압(OCV)들(충전전압들)의 합의 평균값(즉, 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압(OCV)들의 합의 평균값)일 수 있다. 한편, 도 6에서 각 배터리 셀에서 상기 밸런싱 전압보다 높은 전압은 언밸런싱 전압(un-balancing voltage)을 나타낸다.The chargeable voltage (chargeable capacity) of the spare battery is an experimental value determined according to the temperature, the number of charge and discharge cycles, the secular variation, or the discharge current of each of the battery cells, and the battery cells (battery cells 1 to battery cells). It can be the average value of the sum of the open circuit voltages (OCV) (charge voltages) of 6) (ie, the average value of the sum of the open circuit voltages (OCV) measured in the measuring step). Meanwhile, in FIG. 6, a voltage higher than the balancing voltage in each battery cell represents an un-balancing voltage.

제어 단계에 따르면, 제어부(215)는 설정 단계에서 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 셀 밸런싱부(210)에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 상기 스페어 전지를 상기 밸런싱 전압으로 충전하도록 제어할 수 있다. 또한 제어부(215)는 상기 스위치 회로의 제어를 통해 상기 스페어 전지가 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 측정 단계에서 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀을 대체하여 배터리 모듈(100)을 구성하도록 제어할 수 있다.According to the control step, the control unit 215 has an open circuit voltage measured in the measurement step higher than the balancing voltage based on the control of the switch circuit included in the cell balancing unit 210 based on the balancing voltage set in the setting step. Each of the battery cells may emit a current to be balanced to the balancing voltage and control the discharged current to charge the spare battery to the balancing voltage. In addition, the controller 215 controls the spare circuit to configure the battery module 100 by replacing the battery cell having the open circuit voltage measured in a measurement step lower than the chargeable voltage of the spare battery through the control of the switch circuit. can do.

제어 단계에 의해, 예를 들어, 배터리 셀 1, 2, 3, 4, 및 6의 충전 전류가 스페어 전지에 공급되어 배터리 셀 전체가 밸런싱 전압으로 균등 충전될 수 있다.By the control step, for example, the charging currents of the battery cells 1, 2, 3, 4, and 6 can be supplied to the spare battery so that the entire battery cell can be evenly charged to the balancing voltage.

도 7은 도 6을 참조하여 설명된 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법이 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)을 설명하는 도면이다. 상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 실시예는 도 1의 배터리 관리 시스템(BMS)(200)에 포함될 수 있다.FIG. 7 is a diagram illustrating a battery management system (BMS) according to an embodiment of the present invention to which the cell balancing method of the energy saving battery module described with reference to FIG. 6 is applied. An embodiment of the battery management system (BMS) may be included in the battery management system (BMS) 200 of FIG. 1.

도 7, 도 6, 및 도 1을 참조하면, 상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 실시예는 전지 커넥터, 스위치 회로(S1 내지 S8), 스위치 회로(S1 ~ S7)의 양단에 연결된 커패시터들(C1 내지 C7), 스위치 회로(S1 ~ S7) 및 커패시터들(C1 ~ C7)에 연결된 저항들(저항기들)(R1 내지 R7), DC(direct current)/DC 컨버터 및 보호 회로를 포함하는 충전장치, 및 스페어 전지를 포함한다.7, 6, and 1, an embodiment of the battery management system BMS includes capacitors C1 connected across battery connectors, switch circuits S1 to S8, and switch circuits S1 to S7. To C7), a charging device including a switch circuit (S1 to S7) and resistors (resistors) R1 to R7 connected to the capacitors C1 to C7, a direct current (DC) / DC converter, and a protection circuit, And a spare battery.

전지 커넥터, 스위치 회로(S1 ~ S8), 커패시터들(C1 ~ C7), 저항들(R1 ~ R7), 충전장치, 및 스페어 전지는 도 1의 셀 밸런싱부(210)에 포함될 수 있다. 전지 커넥터는 6개의 배터리 셀들(배터리 셀 1 ~ 배터리 셀 6)을 포함하는 배터리 모듈(100)과 셀 밸런싱부(210)를 전기적으로 연결한다. 저항들(R1 ~ R7)은 스위치 회로(S1 ~ S7) 중 어느 하나(예를 들어 스위치(S1))가 턴-온(turn-on)될 때, 배터리 모듈의 배터리 셀에 저장된 전류가 충전 장치를 통해 충전 전지로 과도하게 흐르지 않도록 전류량을 제한하는 기능을 수행한다. 커패시터들(C1 ~ C7)은 스위치 회로(S1 ~ S7) 중 어느 하나(예를 들어 스위치(S1))가 온(on)될 때 발생할 수 있는 스파크(spark)를 방지(제한)하여 스위치를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.The battery connector, the switch circuits S1 to S8, the capacitors C1 to C7, the resistors R1 to R7, the charger, and the spare battery may be included in the cell balancing unit 210 of FIG. 1. The battery connector electrically connects the battery module 100 including the six battery cells (battery cells 1 to 6) and the cell balancing unit 210. When the resistors R1 to R7 are turned on in any one of the switch circuits S1 to S7 (for example, the switch S1), the current stored in the battery cell of the battery module is charged. Through to limit the amount of current so as not to flow excessively to the rechargeable battery. Capacitors C1 to C7 protect the switch by preventing (limiting) sparks that can occur when any one of the switch circuits S1 to S7 (eg, switch S1) is on. It can play a role.

충전 장치의 DC/DC 컨버터는 제어부(215)의 스위치 회로(S1 ~ S8)에 대한 온/오프(on/off) 제어를 통해 충전 장치에 전달된 배터리 셀의 전압의 크기(레벨(level))를 충전 전지의 충전 가능한 전압에 대응하는 크기로 변환하여 보호 회로로 전달할 수 있다. 보호회로는 다이오드를 포함하며 상기 변환된 배터리 셀의 전류의 역류를 방지하는 기능을 수행하고 스페어 전지에 배터리 셀의 전류를 제공하여 스페어 전지에 셀 밸런싱 후의 남는 전기 에너지(예를 들어, 도 6의 배터리 셀 2의 언밸런싱 에너지)를 스페어 전지에 저장시켜 스페어 전지를 셀 밸런싱시킬 수 있다.The DC / DC converter of the charging device is the magnitude (level) of the voltage of the battery cell delivered to the charging device through on / off control of the switch circuits S1 to S8 of the controller 215. May be converted into a magnitude corresponding to the chargeable voltage of the rechargeable battery and transferred to the protection circuit. The protection circuit includes a diode and performs a function of preventing a reverse flow of the current of the converted battery cell and providing a current of the battery cell to the spare cell, thereby remaining electrical energy after cell balancing to the spare cell (eg, FIG. 6). The spare battery can be cell balanced by storing the unbalanced energy of battery cell 2 in the spare battery.

전술한 바와 같이, 본 발명은 셀 밸런싱 과정에서 방출되는 전기 에너지를 재활용하여 충전 성능이 저하된 전지(배터리 셀)를 스페어 전지로 대체하여 배터리 모듈을 구성하여 셀 밸런싱 동작(cell balancing operation)을 수행할 수 있으므로, 셀 밸런싱 동작에서 에너지를 효율적으로 사용할 수 있으며 전술한 전류 방출 방식과 비교할 때 상대적으로 에너지를 절감시킬 수 있으며, 전류 방출 방식에서 성능이 저하된 배터리 셀(전지)의 충방전시 발생하는 열로 인해 배터리 모듈의 성능을 저하시킬 수 있는 배터리 모듈의 온도 상승을 방지할 수 있다.As described above, the present invention performs a cell balancing operation by configuring a battery module by replacing a battery (battery cell) whose charging performance is degraded with a spare battery by recycling electrical energy emitted during cell balancing. As a result, it is possible to efficiently use energy in cell balancing operation, and to save energy in comparison with the current discharging method described above. Heat can prevent the temperature rise of the battery module, which can degrade the performance of the battery module.

본 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 “~부(unit)” 또는 블록 또는 모듈은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(fieldprogrammable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부' 등은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.The components or " units " or blocks or modules used in the present embodiment may be implemented in software such as a task, a class, a subroutine, a process, an object, an execution thread, , A field programmable gate array (FPGA), or an application-specific integrated circuit (ASIC), or a combination of the above software and hardware. The components or parts may be included in a computer-readable storage medium, or a part of the components may be dispersed in a plurality of computers.

이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. It is therefore to be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible in light of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 배터리 모듈
200: BMS
205: 측정부
210: 셀 밸런싱부
215: 제어부100: Battery module
200: BMS
205:
210: cell balancing unit
215: control unit

Claims (3)

배터리 모듈에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 밸런싱(balancing)하는 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법에 있어서,
(a) 상기 배터리 관리 시스템에 포함된 측정부가 상기 배터리 셀들 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정하는 단계;
(b) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)들 중 최소 전압을 밸런싱 전압으로 설정하는 단계; 및
(c) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 상기 배터리 관리 시스템의 셀 밸런싱부에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 상기 배터리 관리 시스템의 구동을 위한 전원으로 사용되는 충전 전지로 전달되도록 제어하는 단계를 포함하는 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법.In the cell balancing method of the energy-saving battery module for balancing the voltage of at least two battery cells included in the battery module through a battery management system (BMS),
(a) measuring an open circuit voltage (OCV), which is a charging voltage of each of the battery cells, by a measurement unit included in the battery management system;
(b) the control unit of the battery management system setting a minimum voltage among the measured open circuit voltages (OCV) as a balancing voltage; And
(c) battery cells having the measured open circuit voltage that is higher than the balancing voltage through a control of a switch circuit included in the cell balancing unit of the battery management system based on the set balancing voltage of the battery management system; And controlling each of the discharged currents to be balanced by the balancing voltage and to deliver the discharged currents to a rechargeable battery used as a power source for driving the battery management system. 삭제delete 배터리 모듈에 포함된 적어도 두 개의 배터리 셀들의 전압을 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 밸런싱(balancing)하는 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법에 있어서,
(a) 상기 배터리 관리 시스템에 포함된 측정부가 상기 배터리 셀들 각각의 충전 전압인 개방 회로 전압(OCV)을 측정하는 단계;
(b) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 측정된 개방 회로 전압(OCV)들보다 낮은 스페어 전지(spare battery)의 충전 가능한 전압을 밸런싱 전압으로 설정하는 단계; 및
(c) 상기 배터리 관리 시스템의 제어부가 상기 설정된 밸런싱 전압에 근거하여, 상기 배터리 관리 시스템의 셀 밸런싱부에 포함된 스위치 회로의 제어를 통해 상기 밸런싱 전압보다 높은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀들 각각이 전류를 방출하여 상기 밸런싱 전압으로 밸런싱되고 상기 방출된 전류가 상기 스페어 전지를 상기 밸런싱 전압으로 충전하도록 제어하는 단계를 포함하며,
상기 배터리 관리 시스템의 제어부는 상기 스위치 회로의 제어를 통해 상기 스페어 전지가 상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압보다 낮은 상기 측정된 개방 회로 전압을 가지는 배터리 셀을 대체하여 상기 배터리 모듈을 구성하도록 제어하며,
상기 스페어 전지의 충전 가능한 전압은 상기 배터리 셀들의 온도, 충전 및 방전 횟수(cycle), 또는 경년변화에 따라 결정되는 실험값이고 상기 배터리 셀들의 개방 회로 전압들의 합의 평균값인 에너지 절감형 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법.In the cell balancing method of the energy-saving battery module for balancing the voltage of at least two battery cells included in the battery module through a battery management system (BMS),
(a) measuring an open circuit voltage (OCV), which is a charging voltage of each of the battery cells, by a measurement unit included in the battery management system;
(b) the controller of the battery management system setting a chargeable voltage of a spare battery lower than the measured open circuit voltages (OCVs) as a balancing voltage; And
(c) battery cells having the measured open circuit voltage that is higher than the balancing voltage through a control of a switch circuit included in the cell balancing unit of the battery management system based on the set balancing voltage of the battery management system; Controlling each discharge of current to be balanced to the balancing voltage and the discharged current to charge the spare battery to the balancing voltage,
The controller of the battery management system controls the spare battery to configure the battery module by replacing the battery cell having the measured open circuit voltage lower than the chargeable voltage of the spare battery through control of the switch circuit.
The chargeable voltage of the spare battery is an experimental value determined by the temperature, the number of charge and discharge cycles, or the secular variation of the battery cells, and cell balancing of an energy saving battery module which is an average value of the sum of the open circuit voltages of the battery cells. Way.
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