KR101482147B1 - Balencing controller for battery management systme - Google Patents

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KR101482147B1
KR101482147B1 KR1020130136284A KR20130136284A KR101482147B1 KR 101482147 B1 KR101482147 B1 KR 101482147B1 KR 1020130136284 A KR1020130136284 A KR 1020130136284A KR 20130136284 A KR20130136284 A KR 20130136284A KR 101482147 B1 KR101482147 B1 KR 101482147B1
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김시경
최철형
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is a balance control device for a battery management system, capable of: minimizing cell efficiency degradation in a minimum voltage follow-up manner of adjusting peripheral cells according to properties of a lowest cell by adjusting cell balance using a mean value for output voltages of multiple cells, and shortcomings of ignoring conditions of the peripheral cells; minimizing energy waste in a maximum voltage follow-up manner of adjusting cell balance by discharging a cell having the highest voltage; and identifying a location relationship in a battery pack by giving each cell a channel number to individually monitor each cell.

Description

배터리 관리 시스템용 균등 제어장치{Balencing controller for battery management systme}[0001] Balancing controller for battery management system [0001]

본 발명은 균등 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩을 구성하는 각 셀(Cell)의 평균값을 추종하여 이웃 셀의 셀 밸런스를 맞추는 균등제어를 수행함으로써 최저전압 추종방식 또는 최대전압 추종방식으로 셀 밸런스를 맞추는 제어방식의 단점을 보완하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to an equalizing control apparatus, and more particularly, to an equalizing control apparatus that performs equalization control for matching a cell balance of a neighboring cell by following an average value of each cell constituting a battery pack, To an even control apparatus for a battery management system.

일반적으로, 배터리 팩은 셀 단위 배터리의 전압을 직결하여 고전압을 형성한 배터리로서, 에너지 저장 시스템(ESS), 무정전 전원 공급장치(UPS), 전기자동차용 배터리 및 휴대용 전동 공구 배터리 등으로 이용되고 있다. Generally, a battery pack is a battery in which a voltage of a cell-unit battery is directly connected to form a high voltage and is used as an energy storage system (ESS), an uninterruptible power supply (UPS), an electric vehicle battery and a portable power tool battery .

이러한 배터리 팩은 충전 및 방전 가능한 2차 전지 셀(Cell)을 직렬로 연결하여 출력 전압을 증가시키거나, 병렬로 연결하여 전류 공급량 증가시키거나, 또는 직병렬로 연결하여 장비에서 요구하는 전압과 전류를 충족하도록 구성된다. These battery packs can increase the output voltage by connecting the secondary battery cells that can be charged and discharged in series, or increase the current supply amount by connecting them in parallel, or by connecting them in series and parallel, .

여기서, 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 때, 배터리 팩을 구성하는 각 셀들 사이에 전압 불평형 상태가 발생할 수 있다. Here, when a battery pack is constructed by connecting cells in series, a voltage imbalance state may occur between cells constituting the battery pack.

셀을 충전 시, 음극에 연결되는 셀이 먼저 충전되고, 이웃한 타 셀이 충전되는 경우, 먼저 충전된 셀은 과충전 상태가 되는 반면, 이웃한 타 셀은 저 충전상태가 되거나, 셀의 특성에 따라 충전상태에 차이가 발생하기도 한다. When the cell is charged, the cell connected to the cathode is charged first. When the neighboring cell is charged, the charged cell becomes overcharged, while the neighboring other cell is charged to a low level. There is a difference in charging state.

이러한 차이에 따라, 직렬 연결된 셀들 중 저 방전을 일으켜 전체 배터리 팩의 출력 전압을 떨어뜨리거나 과방전된 셀의 출력 전압이 급격히 감소하여 전체 배터리 팩의 출력 전압을 떨어뜨릴 수 있으며, 배터리 팩을 구성하는 셀의 과충전과 과방전은 전체 배터리 팩에 요구되는 기대 수명을 단축하거나 배터리 팩의 전력 공급 지속 시간을 단축시킬 수 있다. Due to this difference, the output voltage of the entire battery pack may be lowered due to a low discharge among the cells connected in series, or the output voltage of the overdischarged cell may be rapidly decreased to lower the output voltage of the entire battery pack. Overcharging and overdischarging of a cell can shorten the life expectancy of the entire battery pack or shorten the power supply duration of the battery pack.

이러한 문제에 대해 제안된 셀 제어방법으로 크게 최저전압 추종방식과 최대전압 추종방식이 있다. As a proposed cell control method for this problem, there are a minimum voltage follow-up method and a maximum voltage follow-up method.

최저전압 추종방식은 배터리 팩을 구성하는 각 셀의 출력 전압 중 출력 전압이 가장 낮은 셀의 전압을 기준으로 타 셀의 전압을 맞추어 각 셀을 균등 제어하는 방법으로서, The lowest voltage tracking method is a method for uniformly controlling each cell by adjusting the voltage of another cell based on the voltage of the cell having the lowest output voltage among the output voltages of the cells constituting the battery pack,

배터리 셀의 수가 증가할수록 최저전압의 셀에 맞추어 타 셀들의 전압을 다운시켜야 하므로 불필요한 에너지 소비가 과다해지는 문제가 있다. As the number of battery cells increases, the voltage of the other cells must be decreased according to the cell having the lowest voltage, so that unnecessary energy consumption becomes excessive.

또한, 최저전압 추종방식은 특성이 좋지 않은 셀의 전압을 기준으로 특성이 우수한 셀의 전압을 강제로 다운(Down)시키므로 배터리 팩 전체의 특성이 가장 나쁜 셀에 맞춰지는 단점이 있다. In addition, the lowest voltage tracking method has a disadvantage in that the voltage of a cell having a good characteristic is down based on a voltage of a cell having a poor characteristic, and therefore, the characteristic of the battery pack as a whole is adjusted to the worst cell.

최저전압 추종방식과 대비되는 셀 제어방법으로는 최고전압 추종방식이 있는데, 최고전압 추종방식은 배터리 팩을 구성하는 셀들 중 출력 전압이 가장 높은 셀의 출력 전압을 낮추어 각 셀에 대한 균등제어를 수행한다.As compared with the lowest voltage follow-up method, there is a highest voltage follow-up method. In the peak voltage follow-up method, the output voltage of the cell having the highest output voltage among the cells constituting the battery pack is lowered, do.

최고전압 추종방식은 최저전압 추종방식에 비해 에너지 낭비가 적다는 장점은 있으나, 각 셀의 특성을 최저 전압을 출력하는 셀에 맞추는 최저전압 추종방식에 비해서는 각 셀 사이의 전압 차가 크게 나타나는 단점이 있다. Compared with the lowest voltage tracking method, the maximum voltage tracking method has an advantage of less energy wastage. However, the voltage difference between each cell is larger than that of the lowest voltage tracking method in which the characteristics of each cell are matched to the cell outputting the lowest voltage have.

또한, 최대 전압을 출력하는 셀을 셀 단위로 스위칭 제어하여 방전시켜야 하므로 최저전압 추종방식에 비해 배터리 제어에 소요되는 시간이 증가하는 경향이 있다.In addition, since the cells outputting the maximum voltage are controlled to be discharged by switching control in units of cells, the time required for battery control tends to be increased as compared with the lowest voltage follow-up method.

즉, 최저전압 추종방식의 경우 출력 전압이 최저인 셀이 과방전되는 것을 방지하는 효과가 가장 두드러진 장점으로서, 장기적으로 특정 셀에 의한 배터리 팩의 노후화로 인한 수명 단축을 감소시킬 수 있지만, 셀 밸런싱을 위한 에너지 소비가 가장 크기 때문에 충방전 1 사이클의 사용량이 다른 방식의 패시브 균등제어보다 떨어진다. 이에 대해 최고 전압 추정 방식의 경우 단일 배터리 셀 스위칭으로 균등 제어하는 방식이므로 최저 전압 추종 방식보다 에너지 소비 면에서 우수하지만 균등 제어를 완료하기까지의 소요시간이 오래걸리며 방전 완료 후 전체 배터리 셀의 전압 차가 큰 것이 단점이다.That is, in the case of the lowest voltage tracking method, the effect of preventing the cell having the lowest output voltage from being overdischarged is most remarkable. In the long term, it is possible to reduce the life span due to the deterioration of the battery pack due to the specific cell. The consumption of one charge / discharge cycle is lower than that of the other passive equilibrium control. On the other hand, in the case of the peak voltage estimation method, since it is a method of uniformly controlling by single battery cell switching, it takes longer time to complete the uniform control than in the case of the lowest voltage follow-up method. However, The big disadvantage is.

이에 대해 등록특허 10-0680854에서는 배터리 팩을 구성하는 각 셀의 부하 특성을 시뮬레이션하고, 그 결과에 따라 각 셀에 대한 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 기능을 구비하는 충방전 장치를 제안한 바 있다. 그러나, 등록특허 10-10-0680854에 언급된 셀 벨런싱 방식은 각 셀의 부하 특성을 위해, 각 셀별 부하특성을 파악하여야 하며, 이는 출력 전압이 최대인 셀을 방전하는 최대전압 추종방식 보다도 셀 밸런싱에 더 많은 시간이 소요될 수 있다. On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 10-0680854 proposes a charge / discharge device having a cell balancing function for simulating load characteristics of each cell constituting a battery pack and performing cell balancing for each cell according to the result. However, in the cell balancing method described in the Japanese Patent Application No. 10-0680854, load characteristics for each cell must be grasped for the load characteristics of each cell. This is because the cell balancing method is more preferable than the maximum voltage follow- Can take more time.

본 발명의 목적은 셀 밸런싱 수행 시 발생하는 에너지 소모를 최소화하고, 셀 밸런싱을 위해 소모되는 시간을 최소화하고, 특정 셀에 추종되는 제어 방식을 탈피하여 다수의 셀 특성을 추종하도록 하며, 배터리 팩에서의 셀의 위치 및 상태를 개별 모니터링 할 수 있도록 하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to minimize the energy consumption in cell balancing, to minimize the time consumed for cell balancing, to follow the control of a specific cell to follow a number of cell characteristics, The battery management system comprising: a battery management system for controlling the battery;

상기한 목적은 본 발명에 따라, 적어도 하나 이상의 셀이 어레이 연결되어 구성되는 배터리 팩의 각 셀 전압을 측정하여 디지털 변환하는 AD(Analog to Digital) 변환부, 각 셀의 양극과 음극 사이에 전류패스를 형성하는 방전 어레이 및 각 셀의 출력전압에 대한 평균값을 산출하고, 방전 어레이를 이용하여 각 셀들 중 평균값을 초과하는 초과 셀에 대한 방전 제어를 수행하여 셀 각각에 대한 셀 밸런스를 맞추는 균등 제어부를 포함하며, 균등 제어부는, 각 셀의 전압에 대한 평균값을 산출하고, 각 셀에 채널번호를 부여 후, 채널 번호가 부여된 셀을 전압의 크기에 따라 정렬하며, 정렬된 채널 번호를 참조하여 배터리 팩을 구성하는 각 셀이 배터리 팩에서 점유하는 위치 정보를 모니터링하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an AD (Analog to Digital) conversion unit for measuring and converting a voltage of each cell of a battery pack constituted by arraying at least one cell, And an average value of the output voltage of each cell is calculated and a discharge control is performed on excess cells exceeding the average value among the cells using the discharge array to thereby balance the cell balance with respect to each cell The equalization control unit calculates an average value of the voltage of each cell, assigns a channel number to each cell, aligns the cell to which the channel number is assigned according to the size of the voltage, And an equalizing control device for a battery management system for monitoring position information occupied by the battery pack by each cell constituting the pack.

본 발명에 따르면, 복수의 셀의 출력 전압에 대한 평균값을 이용하여 셀 밸런스를 맞추도록 함으로써, 최저 셀의 특성에 따라 주변 셀을 맞추는 최저전압 추종방식의 셀 밸런스 방식의 셀 효율 저하와 주변 셀의 컨디션을 무시하는 단점을 최소화하고, 가장 높은 전압의 셀을 방전시켜 셀 밸런스를 맞추는 최대 전압 추종방식의 에너지 낭비를 최소화하며, 각 셀에 대해 채널 번호를 부여하여 배터리 팩에서의 위치관계를 파악하여 각 셀을 개별 모니터링 할 수 있도록 한다.According to the present invention, by adjusting the cell balance using the average value of the output voltages of a plurality of cells, it is possible to reduce the cell efficiency of the cell balance method of the lowest voltage follow- Minimizing the disadvantage of neglecting the condition, discharging the cell with the highest voltage, minimizing the energy wastage of the maximum voltage follow-up method that adjusts the cell balance, assigning the channel number to each cell, Each cell can be monitored individually.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치에 대한 블록개념도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 방전 어레이의 작동 방식을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 균등 제어방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템용 정렬 기법을 이용한 패시브 균등제어 장치에 대한 실험 결과 그래프를 도시한다.
도 5는 기존의 배터리 관리 시스템용 패시브 균등 제어에 의한 최고 전압 추종 방식에 따른 실험 그래프를 도시한다.
도 6은 기존의 배터리 관리 시스템용 패시브 균등 제어에 의한 최저 전압 추종 방식의 실험 그래프를 도시한다.1 shows a block diagram of a uniform control apparatus for a battery management system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows a reference drawing for explaining the manner of operation of the discharge array shown in Fig.
3 shows a flowchart of an equalization control method for a battery management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing an experimental result of a passive equalization control apparatus using an alignment technique for a battery management system according to the present invention.
FIG. 5 shows an experimental graph according to the highest voltage tracking method by passive uniformity control for a conventional battery management system.
FIG. 6 shows an experimental graph of the lowest voltage tracking scheme by passive uniformity control for a conventional battery management system.

본 명세서에서 언급되는 셀(Cell)은 2차 전지로 구성되며, 2차 전지의 출력 전압을 증가시키기 위해, 직렬 연결되는 배터리 단위를 의미할 수 있다.The cell referred to in the present specification is composed of a secondary battery, and may mean a battery unit connected in series to increase the output voltage of the secondary battery.

본 명세서에서 언급되는 배터리 팩은 복수의 셀이 직렬 어레이 연결되어 고압을 출력하는 배터리 셀 연결체를 의미할 수 있다.The battery pack referred to in this specification may mean a battery cell connector in which a plurality of cells are connected in series and output a high voltage.

본 명세서에서 언급되는 셀 밸런싱은 배터리 팩을 구성하는 각 셀들의 출력 전압에 대한 "균등화"를 의미할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 언급되는 균등 제어는 각 셀에 대한 셀 밸런싱을 위한 제어를 의미할 수 있다.The cell balancing referred to herein may mean "equalization" to the output voltage of each cell constituting the battery pack. Thus, the uniformity control referred to herein may mean control for cell balancing for each cell.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치에 대한 블록개념도를 도시하고, 도 2는 도 1에 도시된 방전 어레이의 작동 방식을 설명하기 위한 참조도면을 도시한다.FIG. 1 is a block diagram of a uniform control apparatus for a battery management system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a reference diagram for explaining a method of operating the discharge array shown in FIG.

도 1과 도 2를 함께 참조하여 설명하면, 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치는, 배터리 팩(C)을 구성하는 각 셀(C1 ∼ Cn)의 양(+) 단자와 음(-) 단자 사이에 연결되는 방전 어레이(110), AD 변환부(120) 및 균등 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.1 and 2, the equalizing control apparatus for a battery management system according to the embodiment includes positive (+) terminals and negative (-) terminals of each of the cells C1 to Cn constituting the battery pack C, ), An A / D (analog to digital) converter 120, and an even-numbered control unit 130. [

방전 어레이(110)는 복수의 방전부(110a ∼ 110n)로 구성되며, 각 방전부(110a ∼ 110n)는 각 셀(C1 ∼ Cn)의 양(+) 단자와 음(-) 단자 사이에 연결된다. 각 방전부(110a ∼ 110n)는 각 셀(C1 ∼ Cn)의 양(+) 단자에서 음(-) 단자 사이에순차 연결되는 저항(111a ∼ 111n) 및 스위칭 소자로 구성되며, 스위칭 소자(112a ∼ 112n)는 균등 제어부(130)에 의해 온-오프 제어된다. The discharge array 110 is composed of a plurality of discharge units 110a to 110n and the discharge units 110a to 110n are connected between the positive terminal and the negative terminal of each of the cells C1 to Cn do. Each of the discharge units 110a to 110n includes resistors 111a to 111n sequentially connected between positive (+) terminals of the cells C1 to Cn and a switching element, and the switching elements 112a To 112n are controlled on and off by the uniformity controller 130. [

예컨대, 균등 제어부(130)에 의해 방전부(110a)가 스위치-온되고, 나머지 방전부(110b ∼ 110n)가 스위치-오프 상태로 전환되는 경우, 셀(C1) - 저항(111a) - 스위칭 소자(112a)가 전류패스를 형성할 수 있으며, 셀(C1)의 전류는 저항(111a)에서 소모되어 전압이 낮아질 수 있다. 나머지 셀(C2 ∼ Cn) 또한 마찬가지의 방법으로 해당되는 방전부(110b ∼ 110n)에 마련되는 저항(111b ∼ 111n)에 의해 전류가 소모되어 전압이 낮아질 수 있다. 실시예에 따른 방전 어레이(110)는 각 셀(C1 ∼ Cn)별로 스위치-온 및 스위치-오프하여 원하는 셀(C1 ∼ Cn)만 선택적으로 전압을 낮출 수 있다. For example, when the discharging unit 110a is switched on by the equalizing control unit 130 and the remaining discharging units 110b to 110n are switched to the switch-off state, the cell C1, the resistor 111a, The current in the cell C1 may be consumed in the resistor 111a and the voltage may be lowered. The remaining cells (C2 to Cn) are also consumed by the resistors (111b to 111n) provided in the discharge units (110b to 110n) in the same manner, so that the voltage can be lowered. The discharge array 110 according to the embodiment can selectively turn on only the desired cells C1 to Cn by switching on and off for each cell C1 to Cn.

AD 변환부(120)는 각 셀(C1 ∼ Cn)의 양(+) 단자와 연결되어 각 셀(C1 ∼ Cn)의 아날로그 전압값을 획득하고, 이를 디지털 값으로 변환하여 균등 제어부(130)로 제공한다. 도 1에는 AD 변환부(120)가 각 셀(C1 ∼ Cn) 별로 마련되는 것을 예시하고 있다. 그러나, AD 변환부(120)는 하나의 통합 칩을 이용하여 구현될 수도 있는데, 이 경우, 각 셀(C1 ∼ Cn)의 양(+) 단자에서 출력되는 전압을 수신하는 하나의 단일 칩으로 구현될 수도 있다. 다른 한편, AD 변환부(120)가 균등 제어부(130)에 내장되는 형태일 수도 있다. 다만 한정하지는 않는다. The A / D converter 120 is connected to the positive terminals of the cells C1 to Cn to obtain analog voltage values of the cells C1 to Cn and converts the analog voltage values into digital values, to provide. FIG. 1 illustrates that the AD converter 120 is provided for each of the cells C1 to Cn. However, the A / D converter 120 may be implemented using a single integrated chip. In this case, the A / D converter 120 may be implemented as a single chip that receives voltages output from the positive terminals of the cells C1 to Cn. . On the other hand, the A / D converter 120 may be embedded in the uniform controller 130. However, it is not limited.

균등 제어부(130)는 AD 변환부(120)를 통해 각 셀(C1 ∼ Cn)의 출력 전압을 파악하고, 각 셀(C1 ∼ Cn)의 출력 전압에 대한 평균값을 산출한다. The equalization control unit 130 grasps the output voltages of the cells C1 to Cn through the AD conversion unit 120 and calculates the average value of the output voltages of the cells C1 to Cn.

산출된 평균값을 이용하여 균등 제어부(130)는 각 셀(C1 ∼ Cn)에 채널 번호를 부여할 수 있는데, 채널 번호는 배터리 팩(Battery pack)의 외부에서 식별되지 않는 각 셀(C1 ∼ Cn)을 논리적으로 식별하기 위해 마련되고, 각 셀(C1 ∼ Cn)은 식별부호에 의해 셀(C1 ∼ Cn) 특성이 관리될 수 있다. 이에 따라, 배터리 팩을 관리할 때, 몇번째 셀(C1 ∼ Cn 중 어느 하나)의 상태가 불량한가를 알 수 있으며, 배터리 팩에서 셀을 교체할 때, 어느 셀을 교체해야 하는가가 채널 번호에 의해 쉽게 인지될 수 있다. The equalizer 130 may assign a channel number to each of the cells C1 to Cn using the calculated average value. The channel number is allocated to each cell C1 to Cn that is not identified from the outside of the battery pack, And the cells C1 to Cn can be managed by the identification codes of the cells C1 to Cn. Accordingly, when managing the battery pack, it is possible to know whether the state of any of the cells (C1 to Cn) is poor or not, and when replacing the cell in the battery pack, It can be easily recognized.

본 실시예에서, 채널 번호는 셀(C1 ∼ Cn)이 배터리 팩에서 배치되는 순서에 따라 부여될 수 있다. 예컨대, 배터리 팩이 10개의 셀로 구성되는 경우, 채널 1, 채널 2, 채널 3, .... 채널 10과 같이 채널 번호를 부여할 수 있다. 채널 번호는 균등 제어부(130)와 연결되는 각 AD 변환기(120a ∼ 120n)의 순서에 따라 정해질 수 있다. 도 1에서, 참조부호 120a는 채널 1에 대응되고, 참조부호 120b는 채널 2에 대응되며, 참조부호 120c는 채널 3에 대응될 수 있다. 따라서, 균등 제어부(130)가 별도로 셀(C1 ∼ Cn)에 채널 번호를 부여할 필요는 없으며, AD 변환기(120a ∼ 120n)가 배열된 순서대로 각 셀(C1 ∼ Cn)에 채널 번호를 부여할 수 있고, 이는 배터리 팩에서 각 셀(C1 ∼ Cn)이 연결되는 순서에 대응된다. In this embodiment, the channel number can be given in the order in which the cells C1 to Cn are arranged in the battery pack. For example, when the battery pack is composed of 10 cells, the channel number can be assigned to the channel 1, the channel 2, the channel 3, the channel 10, and so on. The channel number may be determined according to the order of the AD converters 120a to 120n connected to the equalization controller 130. [ In FIG. 1, reference numeral 120a corresponds to channel 1, reference numeral 120b corresponds to channel 2, and reference numeral 120c corresponds to channel 3. Therefore, the equalization control unit 130 does not need to separately assign the channel numbers to the cells C1 to Cn, and assigns the channel numbers to the cells C1 to Cn in the order in which the AD converters 120a to 120n are arranged Which corresponds to the order in which each cell C1 to Cn is connected in the battery pack.

균등 제어부(130)는 각 셀(C1 ∼ Cn) 별로 부여된 채널 번호에 각 셀(C1 ∼ Cn)의 출력 전압을 매칭하고 이를 메모리(135)에 저장할 수 있다.The equalization controller 130 may match the output voltages of the cells C1 to Cn to the channel numbers assigned to the cells C1 to Cn and store the same in the memory 135. [

이어서, 균등 제어부(130)는 각 채널 번호에 대응하는 출력 전압을 이용하여 랭크를 매겨 각 채널 번호를 정렬할 수 있다. 채널 번호의 정렬은 출력 전압이 높은 순서대로 정렬하거나 또는 낮은 순서대로 정렬할 수 있다. Then, the equalization controller 130 may rank the channel numbers by using the output voltages corresponding to the channel numbers. Alignment of the channel numbers can be arranged in the order of higher output voltage or lower order.

바람직하게는 균등 제어부(130)는 전압 측정부(131), 평균값 산출부(132), 정렬부(133) 및 방전 제어부(134)를 포함하여 구성될 수 있다. The uniformity controller 130 may include a voltage measuring unit 131, an average value calculator 132, an aligner 133, and a discharge controller 134.

전압 측정부(131)는 AD 변환부(120)를 통해 각 셀(C1 ∼ Cn)에 대한 디지털 출력 전압을 파악하고, 디지털 출력전압을 측정한 AD 변환기(120a ∼ 120n)의 순서에 맞추어 채널 번호를 부여한다. The voltage measuring unit 131 compares the digital output voltages of the cells C1 to Cn through the AD conversion unit 120 and outputs the digital output voltages to the AD converter 120a to 120n, .

정렬부(133)는 채널 번호가 부여된 각 셀(C1 ∼ Cn)의 출력 전압을 고려하여 최대 전압 또는 최소 전압의 순서에 따라 각 채널 번호를 정렬할 수 있다. 예컨대, 셀(C1 ∼ Cn)이 리튬 이온 배터리이고 6셀로 구성되어 셀(C1 ∼ C6)의 출력전압이 다음과 같다고 가정하면, 균등 제어부(130)는 아래와 같이 각 채널별 출력 전압을 연계하여 메모리(135)에 저장할 수 있다. The sorting unit 133 may sort the channel numbers according to the order of the maximum voltage or the minimum voltage in consideration of the output voltages of the cells C1 to Cn to which the channel numbers are assigned. For example, assuming that the cells C1 to Cn are lithium-ion batteries and are composed of six cells and the output voltages of the cells C1 to C6 are as follows, the equalization controller 130 associates the output voltages of the respective channels as follows, (135).

셀(C1)의 출력전압이 3.3v - 채널 1When the output voltage of the cell C1 is 3.3V-channel 1

셀(C2)의 출력전압이 3.6v - 채널 2When the output voltage of the cell C2 is 3.6V-channel 2

셀(C3)의 출력전압이 3.8V - 채널 3When the output voltage of the cell C3 is 3.8 V - channel 3

셀(C4)의 출력전압이 4.1v - 채널 4When the output voltage of the cell C4 is 4.1V-channel 4

셀(C5)의 출력전압이 3.7v - 채널 5When the output voltage of the cell C5 is 3.7V-channel 5

셀(C6)의 출력전압이 3.7v - 채널 6
When the output voltage of the cell C6 is 3.7V-channel 6

이후, 균등 제어부(130)는 높은 전압(또는 낮은 전압) 순으로 각 채널 번호를 랭크할 수 있으며, 다음과 같이 각 셀(C1 ∼ C6)을 순차 정렬할 수 있다. Thereafter, the equalization controller 130 may rank each channel number in the order of a high voltage (or a low voltage), and sequentially sort the cells C1 to C6 as follows.

셀(C4)의 출력전압이 4.1v - 채널 4When the output voltage of the cell C4 is 4.1V-channel 4

셀(C3)의 출력전압이 3.8V - 채널 3When the output voltage of the cell C3 is 3.8 V - channel 3

셀(C5)의 출력전압이 3.7v - 채널 5When the output voltage of the cell C5 is 3.7V-channel 5

셀(C6)의 출력전압이 3.7v - 채널 6When the output voltage of the cell C6 is 3.7V-channel 6

셀(C2)의 출력전압이 3.6v - 채널 2When the output voltage of the cell C2 is 3.6V-channel 2

셀(C1)의 출력전압이 3.3v - 채널 1When the output voltage of the cell C1 is 3.3V-channel 1

다음으로, 평균값 산출부(132)는 각 셀(C1 ∼ C6)에 대한 출력 전압에 대한 평균값을 산출하며, 산출된 평균값은 3.7V(222/6셀)로서, 배터리 팩을 구성하는 각 셀(C1 ∼ C6)의 출력 전압 평균값은 3.7v로 산출할 수 있다.Next, the average value calculating unit 132 calculates an average value of the output voltages of the cells (C1 to C6), and the calculated average value is 3.7 V (222/6 cells) C1 to C6 can be calculated as 3.7v.

각 채널 번호(채널 1 ∼ 채널 6)별 전압과 평균값이 산출되면 방전 제어부(134)는 방전 제어가 요구되는 셀(C1 ∼ C6 중 적어도 하나)을 판단하고, 판단 결과에 따라 스위칭 소자(112a ∼ 112n)를 스위치-온, 또는 스위치-오프하여 각 셀(C1 ∼ C6)의 출력 전압이 평균값(3.7V)을 추종하도록 스위칭 제어할 수 있다. 이때, 방전 제어부(134)는 평균값보다 더 높은 전압을 출력하는 셀(C3, C4)을 방전 제어 대상으로 할 수 있다.When the voltage and the average value for each channel number (channel 1 to channel 6) are calculated, the discharge controller 134 determines at least one of the cells (C1 to C6) requiring discharge control, 112n are switched on or switched off so that the output voltages of the cells C1 to C6 follow the average value (3.7 V). At this time, the discharge control unit 134 may set the cells C3 and C4 outputting a voltage higher than the average value as a discharge control target.

따라서, 방전 제어부(134)는 배터리 팩을 구성하는 6개의 셀(C1 ∼ C6) 중 2개의 셀(C3, C4)만이 방전 제어를 통해 평균값(3.7V)으로 전압이 낮춰지고 나머지 셀(C1 C2, C5, C6)에 대해서는 방전제어를 수행하지 않는다. 만일,Therefore, only the two cells C3 and C4 among the six cells C1 to C6 constituting the battery pack are discharged to the average value (3.7 V) through the discharge control and the remaining cells (C1 C2 , C5, and C6). if,

종래의 최저전압 추종방식에 따라 방전제어를 한다고 가정하면, 셀(C1)을 제외한 나머지 셀(C2 ∼ C6) 모두가 방전제어 대상이 되어야 하므로 방전 제어 대상 셀(C2 ∼ C6) 모두가 3.3V 에 맞추어 방전되므로 에너지 소모가 큰 것에 비해 실시예에 따른 균등 제어부(130)는 두 개의 셀(C3, C4)에 대해서만 방전제어를 수행하므로 에너지 손실이 적음을 알 수 있다. Assuming that the discharge control is performed according to the conventional lowest voltage follow-up scheme, all of the remaining cells (C2 to C6) except for the cell (C1) must be subject to discharge control, The equalization controller 130 according to the embodiment performs the discharge control only on the two cells C3 and C4, so that the energy loss is small.

다른 한편, 종래의 최고전압 추종방식에 따라 방전 제어를 한다고 가정하면, On the other hand, assuming that discharge control is performed in accordance with the conventional maximum voltage follow-up scheme,

셀(C4)의 전압 4.1V를 셀(C1)의 전압(3.3V)에 맞추어 방전해야 하므로, 셀(C4)의 전압이 4.1V -> 3.3V로 낮춰주어야 하고, 이는 셀(C4)의 에너지를 크게 손실시키는 것은 물론 4.1V 에서 3.3V가 될 때까지 방전시켜야 하므로 오랜 방전 시간이 요구되는 것이다.The voltage of the cell C4 must be lowered from 4.1 V to 3.3 V because the voltage of 4.1 V of the cell C4 must be discharged in accordance with the voltage of 3.3 V of the cell C1, It is necessary to discharge until 4.1V at 3.3V, so a long discharge time is required.

반면, 실시예에 따른 균등 제어부(130)는 셀(C3)의 전압을 -0.1V 낮출 뿐이며, 출력 전압과 평균값의 차이가 가장 큰 셀(C4)의 전압도 0.5V (4.1V - 3.7V) 낮추면 되므로 최대 전압 추종 방식에 비해서 에너지 손실도 적고 방전 제어에 소요되는 시간도 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 즉, 실시예에 따른 균등 제어부(130)는 에너지 소모가 큰 종래의 최저전압 추종방식 및 최대전압 추종방식의 단점을 극복함을 알 수 있다. Meanwhile, the equalization controller 130 according to the embodiment only reduces the voltage of the cell C3 by -0.1 V, and the voltage of the cell C4 having the largest difference between the output voltage and the average value is 0.5 V (4.1 V - 3.7 V) It is possible to reduce the energy loss and the time required for the discharge control as compared with the maximum voltage follow-up method. That is, the equalization controller 130 according to the embodiment overcomes the disadvantages of the conventional lowest voltage follow-up scheme and the maximum voltage follow-up scheme with high energy consumption.

방전 제어부(134)는 평균값 산출부(132)에서 산출된 평균값과 전압 검출부(131)에서 판단된 각 셀(C1 ∼ Cn)의 출력 전압을 참조하여 평균값을 초과하는 전압을 출력하는 셀(C1 ∼ Cn)에 대해 방전 제어를 수행한다. 방전 제어부(134)는 방전 어레이(110)에 마련되는 각 방전부(110a ∼ 110n)를 스위칭-온 및 스위칭-오프 하여 각 셀(C1 ∼ Cn)의 전압을 낮출 수 있다. 방전 제어방법은 도 2를 참조하여 설명하도록 한다. The discharge control unit 134 refers to the average value calculated by the average value calculation unit 132 and the output voltages of the cells C1 to Cn determined by the voltage detection unit 131 and outputs the voltages exceeding the average value, Cn). The discharge control unit 134 can lower the voltages of the cells C1 to Cn by switching on and off the discharge units 110a to 110n provided in the discharge array 110. [ The discharge control method will be described with reference to Fig.

도 2를 참조하면, 균등 제어부(130)는 스위칭 소자(112a)에 제어신호(CTRL 1)를 인가하여, 스위칭 소자(112a)를 스위칭-온 하며, 스위칭 소자(112a)가 스위칭-온 되면 셀(C1), 저항(111a) 및 스위칭 소자(112a)가 전기적으로 통전되어 전류패스를 형성한다. 전류패스가 형성되면, 셀(C1)의 전류는 저항(111a)을 통해 소모되며, 저항(111a)을 통해 소모되는 만큼 셀(C1)의 출력 전압이 낮아진다. 2, the equalization controller 130 applies a control signal CTRL1 to the switching element 112a to switch on the switching element 112a. When the switching element 112a is switched on, The capacitor C1, the resistor 111a, and the switching element 112a are electrically energized to form a current path. When the current path is formed, the current in the cell C1 is consumed through the resistor 111a, and the output voltage of the cell C1 is lowered as much as it is consumed through the resistor 111a.

이때, 방전 제어부(134)에서 스위칭 소자(112a)로 제공되는 제어신호(CTLR 1)는 펄스 또는 DC(Direct Current) 타입의 신호일 수 있다. 제어신호(CTRL 1)가 펄스 타입인 경우, 스위칭 소자(112a)는 간헐적으로 스위칭-온과 스위칭-오프를 반복하면서 셀(C1)의 전류를 저항(111a)에서 소모시키며, DC 타입인 경우, AD 변환기(120)를 통해 목적 전압(예컨대 3.7V)이 될 때까지 셀(C1)의 전류를 소모시킬 수 있다. 여기서, 셀(C2)에 마련되는 스위칭 소자(112b)는 스위칭-오프 상태를 유지하여 셀(C1)의 전류 패스와 연결되지 않도록 한다.At this time, the control signal CTLR1 provided from the discharge controller 134 to the switching element 112a may be a pulse or direct current (DC) type signal. When the control signal CTRL1 is of the pulse type, the switching element 112a consumes the current of the cell C1 in the resistor 111a while repeating the switching-on and switching-off intermittently. In the case of the DC type, The current of the cell C1 can be consumed through the AD converter 120 until the target voltage (for example, 3.7 V) is reached. Here, the switching element 112b provided in the cell C2 maintains the switching-off state so as not to be connected to the current path of the cell C1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템용 균등 제어방법에 대한 흐름도를 도시한다. 도 1과 도 2를 함께 참조하여 설명하면,3 shows a flowchart of an equalization control method for a battery management system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 2 together,

먼저, AD 변환부(120)는 배터리 팩을 구성하는 각 셀(C1 ∼ Cn)의 출력 전압을 측정하고(S301), 균등 제어부(130)는 각 셀(C1 ∼ Cn)에 대해 측정된 출력 전압에 대해 평균값을 산출할 수 있다(S302). 다음으로, 균등 제어부(130)는 AD 변환기(120a ∼ 120n)의 측정 위치에 따라 각 셀(C1 ∼ Cn)에 대해 채널 번호를 부여하며, 채널 번호와 출력 전압을 대응시켜 메모리(135)에 기록한다(S303). First, the AD converter 120 measures an output voltage of each of the cells C1 to Cn constituting the battery pack (S301), and the equalizer controller 130 calculates the output voltage of each of the cells C1 to Cn (S302). ≪ / RTI > Next, the equalization control unit 130 assigns channel numbers to the cells C1 to Cn according to the measurement positions of the AD converters 120a to 120n, records them in the memory 135 in association with the channel numbers and the output voltages, (S303).

다음으로, 정렬부(133)는 메모리(135)에 기록된 채널 번호에 맞추어 각 셀(C1 ∼ Cn)의 출력전압을 정렬 후(S304), 각 채널 번호별 출력 전압을 출력 전압 크기에 따라 정렬할 수 있다(S305). Next, the aligner 133 aligns the output voltages of the cells C1 to Cn in accordance with the channel number recorded in the memory 135 (S304), and arranges the output voltages of the respective channel numbers according to the output voltage magnitudes (S305).

이때, 정렬부(133)는 채널의 개수만큼 메모리(135)에 랭크 영역을 생성할 수 있다. 만일, 채널 번호가 6까지 할당되는 셀이 배터리 팩을 이루는 경우, 정렬부(133)는 채널 번호의 수와 동일한 6개의 랭크 영역을 메모리에 생성할 수 있다.At this time, the alignment unit 133 can generate a rank area in the memory 135 by the number of channels. If the cell to which the channel number is assigned up to 6 constitutes the battery pack, the aligning unit 133 may generate six rank regions in the memory equal to the number of channel numbers.

다음으로, 정렬부(133)는 채널의 위치별로 저장된 셀(C1 ∼ Cn)의 채널 번호 및 출력 전압을 채널 순서에 따라 출력 전압끼리 비교하여 그 순위를 결정한다. Next, the aligner 133 compares the channel numbers and output voltages of the stored cells C1 to Cn with respect to the positions of the channels according to the channel order to determine the order of the output voltages.

예컨대, 셀(C1 ∼ Cn)이 배터리 팩을 구성하고, 각 셀에 대한 채널이 CH1 ∼ CHn 이라고 가정하면, For example, assuming that the cells C1 to Cn constitute a battery pack, and the channels for each cell are CH1 to CHn,

정렬부(133)는 CH1과 CH2의 출력 전압을 비교하여 어느 채널의 출력 전압이 더 높은가를 판단한다. 판단결과, CH2 > CH1 인경우, CH2 - CH1의 순서대로 랭크를 설정할 수 있다. 다음으로, 정렬부(133)는 CH3의 출력 전압을 CH1과 비교하여 CH3의 위치를 결정 후, CH1, CH2, CH3를 정렬하고, 다음으로 정렬부(133)는 CH4의 출력 전압을 CH1 ∼ CH4와 비교하여 CH4의 랭크를 설정할 수 있다. The alignment unit 133 compares the output voltages of CH1 and CH2 to determine which output voltage of the channel is higher. As a result of the determination, if CH2 > CH1, the rank can be set in the order of CH2 - CH1. Next, the aligner 133 compares the output voltage of CH3 with CH1 to determine the position of CH3, and then aligns CH1, CH2 and CH3. Next, the aligner 133 adjusts the output voltage of CH4 to CH1 to CH4 The rank of CH4 can be set.

정렬부(133)는 채널(CH1 ∼ CH4)의 출력 전압을 참조하여 가장 낮은(혹은 높은) 랭크 하나를 도출하고 이 과정을 하나의 사이클로 설정할 수 있다. 다음으로, 정렬부(133)는 가장 낮은(혹은 높은) 랭크를 제외한 나머지 채널에 대해 같은 방법을 반복 적용하게 되며, 나머지 3개의 채널에 대하여 다시 정렬을 수행하여 3개의 채널 중 가장 낮은(혹은 높은) 랭크를 판단할 수 있다.The aligner 133 may derive the lowest (or highest) rank by referring to the output voltages of the channels CH1 to CH4 and set this process to one cycle. Next, the sorting unit 133 repeatedly applies the same method to the remaining channels except for the lowest (or highest) rank, and performs re-sorting on the remaining three channels to obtain the lowest (or the highest ) Rank can be judged.

정렬부(133)는 두 번째 정렬 과정을 두 번째 사이클로 설정하고, 세 번째 사이클에서는 남은 두 개의 채널에 대해 또다시 정렬을 수행하여 랭크를 설정할 수 있다. 세 번째 정렬을 통하여 남은 두 개 채널에 대한 랭크를 설정하면 전 채널에 대한 랭크 설정이 완료된다. The sorting unit 133 sets the second sorting process to the second cycle, and in the third cycle, the remaining two channels are sorted again to set the rank. Setting the rank for the remaining two channels through the third sort completes the rank setting for all channels.

예컨대, 정렬부(133)는 각 채널(CH1 ∼ CH4)의 출력 전압이 CH3 > CH1 > CH4 > CH2 이고, 출력 전압이 낮은 순서에 따라 내림차순으로 정렬한다고 가정할 때, For example, when it is assumed that the output voltages of the channels CH1 to CH4 are CH3> CH1> CH4> CH2 and that the output voltages are arranged in descending order in the order of decreasing output voltage,

(1) 첫 번째 사이클 과정: (1) First cycle:

1. CH1, CH2, CH3, CH4를 연결되는 AD 변환기(예컨대, 도 1의 참조부호 120a ∼ 120n)에 따라 랭크(RANK)에 할당.1. Assignment of CH1, CH2, CH3, and CH4 to the rank (RANK) according to the connected AD converter (e.g., 120a to 120n in Fig.

RANK1 = CH1, RANK2 = CH2, RANK3 = CH3, RANK4 = CH4RANK1 = CH1, RANK2 = CH2, RANK3 = CH3, RANK4 = CH4

2. 각 채널의 랭크 순서에 따라 순서대로 비교.2. It compares in order according to rank order of each channel.

2-1) RANK1과 RANK2비교2-1) Comparison between RANK1 and RANK2

RANK1 = CH1 > RANK2 = CH2 RANK1 = CH1, RANK2 = CH2   RANK1 = CH1> RANK2 = CH2 RANK1 = CH1, RANK2 = CH2

2-2) RANK2와 RANK3비교2-2) Comparison between RANK2 and RANK3

RANK2=CH2 < RANK3=CH3 RANK2= CH3, RANK3=CH2   RANK2 = CH2 < RANK3 = CH3 RANK2 = CH3, RANK3 = CH2

2-3) RANK3와 RANK4비교2-3) Comparison between RANK3 and RANK4

RANK3=CH2 < RANK4=CH4 RANK3= CH4, RANK4=CH2   RANK3 = CH2 < RANK4 = CH4 RANK3 = CH4, RANK4 = CH2

3. 따라서, 가장 낮은 랭크인 RANK4에는 채널(CH2)가 배치된다. 가장 낮은 랭크인 RANK4는 다음 사이클에서 제외된다.3. Therefore, the channel (CH2) is arranged in the lowest rank RANK4. The lowest rank, RANK4, is excluded in the next cycle.

(2) 두 번째 사이클 과정: (2) Second cycle:

4). 가장 낮은 랭크인 RANK4가 제외되고 RANK1 = CH1, RANK2 = CH3, RANK3 = CH4를 순서대로 비교4). RANK4 = CH1, RANK2 = CH3, and RANK3 = CH4 are compared in order, except for the lowest rank RANK4

4-1) RANK1과 RANK2비교4-1) Comparison between RANK1 and RANK2

RANK1 = CH1 < RANK2 = CH3 RANK1 = CH3, RANK2 = CH1   RANK1 = CH1 < RANK2 = CH3 RANK1 = CH3, RANK2 = CH1

4-2) RANK2와 RANK3비교4-2) Comparison between RANK2 and RANK3

RANK2=CH1 > RANK3=CH4 RANK2= CH1, RANK3=CH4   RANK2 = CH1> RANK3 = CH4 RANK2 = CH1, RANK3 = CH4

5. 현재 사이클에서 가장 낮은 랭크인 RANK3는 RANK4와 같이 다음 사이클에서 제외된다.5. RANK3, which is the lowest rank in the current cycle, is excluded in the next cycle like RANK4.

6. 세 번째 사이클 과정: 6. Third cycle:

6-1) 가장 낮은 랭크인 RANK4와 이전 사이클에서 가장 낮은 랭크인 RANK3는 제외되고 RANK1 = CH3, RANK2 = CH1을 비교6-1) RANK4 which is the lowest rank and RANK3 which is the lowest rank in the previous cycle are excluded and RANK1 = CH3 and RANK2 = CH1 are compared

6-2) RANK1과 RANK2비교6-2) Comparison between RANK1 and RANK2

RANK1 = CH3 > RANK2 = CH1 RANK1 = CH3, RANK2 = CH1   RANK1 = CH3> RANK2 = CH1 RANK1 = CH3, RANK2 = CH1

6-3) 이로써 랭크설정은 모두 완료되며, 완료된 결과는 다음과 같다.6-3) This completes the rank setting, and the completed result is as follows.

RANK1 = CH3, RANK2 = CH1, RANK3 = CH4, RANK4 = CH2   RANK1 = CH3, RANK2 = CH1, RANK3 = CH4, RANK4 = CH2

따라서, 정렬부(133)는 채널의 수가 N 개일 때, N-1번의 비교 사이클을 가지고 각 채널의 랭크를 결정하여 메모리(135)에 설정된 랭크 영역에 배치 및 기록할 수 있다.(S305).Therefore, when the number of channels is N, the arranging unit 133 can determine the rank of each channel with N-1 comparison cycles and arrange and record the rank in the rank area set in the memory 135 (S305).

다음으로 정렬부(133)는 모든 채널에 대한 출력 전압 비교가 종료되었는가를 판단한다(S307). 판단 결과, 모든 채널에 대한 출력 전압 비교가 종료되지 않은 경우, S305 단계를 진행하고, 출력 전압 비교가 종료된 경우, 가장 높은 출력전압(또는 가장 낮은 출력 전압)의 셀(C1 ∼ Cn 중 어느 하나)을 확정하고, 메모리(135)에 기록해 둔다(S308).Next, the alignment unit 133 determines whether the output voltage comparison for all the channels is completed (S307). As a result of the determination, if the comparison of the output voltages of all the channels is not completed, the process proceeds to step S305. If the comparison of the output voltages is completed, any one of the cells C1 to Cn of the highest output voltage , And records it in the memory 135 (S308).

마지막으로, 방전 제어부(134)는 메모리(135)에 랭크된 채널들 중 가장 높은 출력 전압으로 랭크된 채널의 셀에 대해 방전 제어를 수행하며, 이때, 가장 높은 출력 전압으로 랭크된 채널의 셀이 평균값에 따른 출력전압이 될 때까지 방전제어를 수행할 수 있다(S309). Finally, the discharge control unit 134 performs discharge control for the cell of the channel ranked with the highest output voltage among the channels ranked in the memory 135, at which time the cell of the channel ranked with the highest output voltage The discharge control can be performed until the output voltage becomes equal to the average value (S309).

한편, 정렬부(133)에서 채널을 정렬하는 방식이 최고전압 순인 경우, 정렬부(133)는 출력 전압이 높은 채널에서 출력 전압이 낮은 채널의 순서대로 채널 번호를 정렬할 수 있다. 이 경우, 정렬부(133)에서 가장 후 순위로 정렬된 채널의 셀(C1 ∼ Cn 중 어느 하나)이 가장 노화된 셀로 판단할 수 있으며, 배터리 팩의 유지 관리(management) 시, 정렬된 순서를 통해 교체 대상 셀(C1 ∼ Cn 중 적어도 하나)을 신속히 파악할 수도 있다. 마찬가지로, 정렬부(133)의 정렬 순서가 최저전압 순인 경우, 가장 특성이 열화된 셀이 가장 높은 랭크에 표시될 수 있다.On the other hand, when the sorting unit 133 arranges channels in the highest voltage order, the sorting unit 133 can sort the channel numbers in the order of the channel having the higher output voltage and the channel having the lower output voltage. In this case, it is possible to determine that the cell (C1 to Cn) of the channel arranged in the lowest order in the sorting unit 133 is the oldest cell, and when the battery pack is managed, (At least one of the replacement target cells C1 to Cn) through the network. Likewise, when the sorting order of the aligning unit 133 is the lowest voltage order, the cells with the most deteriorated characteristics can be displayed at the highest rank.

도 4는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템용 정렬 기법을 이용한 패시브 균등제어 장치에 대한 실험 결과 그래프를 도시한다. 채널1, 채널2. 채널 3 및 채널 4는 배터리 팩을 구성하는 각 셀에 대한 채널 번호를 나타낸다.FIG. 4 is a graph showing an experimental result of a passive equalization control apparatus using an alignment technique for a battery management system according to the present invention. Channel 1, Channel 2. Channel 3 and channel 4 represent channel numbers for each cell constituting the battery pack.

도 4에서 채널 1과 채널 2는 전체 셀(채널 1 내지 채널 4)의 평균치보다 높은 전압으로써 전압 균등제어를 위해 도 1 균등 제어부(130)에 에 연결된 스위칭 소자(112a ∼ 112n)에 의해 형성되는 전류패스에 마련되는 저항(111a ∼ 111n))에 의해 방전되어 전압 강하가 발생하였으며, 전압 강하는 채널 1에 대응하는 셀의 전압이 평균값이 될 때까지 연속적으로 실시되었다. 그 결과 방전이 완료되는 시점에서 채널1과 채널2의 배터리 셀 전압이 평균치에 가까워지는 것을 실험 결과 확인할 수 있었다. In FIG. 4, channel 1 and channel 2 are formed by switching elements 112a to 112n connected to the equalizer control unit 130 for voltage equalization control with a voltage higher than the average value of all the cells (channel 1 to channel 4) (Resistors 111a to 111n provided in the current path) to cause a voltage drop, and the voltage drop was continuously performed until the voltage of the cell corresponding to channel 1 became an average value. As a result, it is confirmed that the battery cell voltages of channel 1 and channel 2 are close to the average value at the time of completion of discharge.

도 5는 기존의 배터리 관리 시스템용 패시브 균등 제어에 의한 최고 전압 추종 방식에 따른 실험 그래프를 도시한다. 도 5를 참조하면, 방전 완료 시점에 가까워질수록 셀의 출력 전압은 최저 전압에 가까워지나 도 4에 비해 각 배터리 셀의 전압 차가 큰 것을 볼 수 있다.FIG. 5 shows an experimental graph according to the highest voltage tracking method by passive uniformity control for a conventional battery management system. Referring to FIG. 5, it can be seen that the output voltage of the cell becomes closer to the lowest voltage as the discharge is completed, but the voltage difference of each battery cell is larger than that of FIG.

도 6은 기존의 배터리 관리 시스템용 패시브 균등 제어에 의한 최저 전압 추종 방식의 실험 그래프를 도시한다. 도 6을 참조하면, 방전 완료 시점에 가까워질수록 최저 전압에 가까워지고 균등제어 효과가 도 4와 도 5의 실험 그래프 보다 우수하나, 셀의 에너지 소비가 과다하여 셀의 방전 지속 시간이 짧아지는 결과가 도출되며, 결론적으로 최저 전압을 나타내는 배터리 셀을 제외하고 다른 셀들의 컨디션이 무시되는 결과를 가져온다는 것을 확인할 수 있다.FIG. 6 shows an experimental graph of the lowest voltage tracking scheme by passive uniformity control for a conventional battery management system. Referring to FIG. 6, the closer to the discharge completion time, the closer to the lowest voltage and the uniformity control effect is superior to the experimental graphs of FIGS. 4 and 5. However, since the energy consumption of the cells is excessive, . As a result, it can be seen that the condition of other cells is neglected except for the battery cell showing the lowest voltage.

C1 ∼ Cn : 셀 110 : 방전 어레이
110a ∼ 110n : 방전부 120 : AD 변환부
130 : 균등 제어부 131 : 전압 측정부
132 : 평균값 산출부 133 : 정렬부
134 : 방전 제어부 135 : 메모리C1 to Cn: Cell 110: Discharge array
110a to 110n: discharging unit 120: AD conversion unit
130: Equalization control unit 131: Voltage measurement unit
132: average value calculation unit 133:
134: discharge control section 135: memory

Claims (7)

적어도 하나 이상의 셀이 어레이 연결되어 구성되는 배터리 팩의 각 셀 전압을 측정하여 디지털 변환하는 AD(Analog to Digital) 변환부;
상기 각 셀의 양극과 음극 사이에 전류패스를 형성하는 방전 어레이; 및
상기 각 셀의 출력전압에 대한 평균값을 산출하고, 상기 방전 어레이를 이용하여 상기 각 셀들 중 상기 평균값을 초과하는 초과 셀에 대한 방전 제어를 수행하여 상기 셀 각각에 대한 셀 밸런스를 맞추는 균등 제어부;를 포함하며,
상기 균등 제어부는, 상기 각 셀의 전압에 대한 평균값을 산출하고, 상기 각 셀에 채널번호를 부여 후, 채널 번호가 부여된 셀을 전압의 크기에 따라 정렬하며,
상기 정렬된 채널 번호를 참조하여 상기 배터리 팩을 구성하는 각 셀이 상기 배터리 팩에서 점유하는 위치 정보를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치.An analog-to-digital (AD) converter for measuring and converting the voltage of each cell of the battery pack constituted by at least one or more cells connected in an array;
A discharge array for forming a current path between the anode and the cathode of each cell; And
Calculating an average value of the output voltages of each of the cells and performing discharge control for excess cells exceeding the average value among the cells using the discharge array to adjust the cell balance for each of the cells; &Lt; / RTI &
The equalizing control unit calculates an average value of the voltages of the respective cells, assigns channel numbers to the cells, arranges cells assigned channel numbers according to the voltage,
And monitors the position information occupied by the battery pack by each cell constituting the battery pack by referring to the sorted channel number. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 균등 제어부는,
상기 배터리 팩을 구성하는 셀 각각에 대한 전압이 측정될 때마다, 이전에 측정되어 순위가 결정된 채널 번호의 전압과 현재 측정된 채널 번호의 전압을 비교하여 채널 번호의 순위를 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the equalization control unit comprises:
Wherein each time a voltage for each of the cells constituting the battery pack is measured, a voltage of a previously measured and ranked channel number is compared with a voltage of a currently measured channel number to set a rank of a channel number Equal control device for battery management system. 제1항에 있어서,
상기 셀 밸런스는,
상기 각 셀의 전압이 균등화하는 전압 밸런스인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치.The method according to claim 1,
The cell balancing may include:
And the voltage of each of the cells is equalized. 제1항에 있어서,
상기 방전 어레이는, 복수의 방전부를 포함하며,
상기 방전부는,
상기 셀 각각의 양 단자와 음 단자 사이에 직결되는 방전 저항 및 스위칭 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치.The method according to claim 1,
The discharge array includes a plurality of discharge portions,
The discharge unit
And a discharge resistor and a switching element directly connected between the positive and negative terminals of each of the cells. 제5항에 있어서,
상기 균등 제어부는,
상기 셀들 중 출력전압이 상기 평균값을 초과하는 초과 셀의 양극과 음극의 전류패스를 형성하여 상기 방전 저항을 통해 소진하여 상기 초과 셀의 전압을 낮추는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치.6. The method of claim 5,
Wherein the equalization control unit comprises:
Wherein a current path of an anode and a cathode of an excess cell in which an output voltage of the cells exceeds the average value is exhausted through the discharge resistor to lower the voltage of the excess cell. 제5항에 있어서,
상기 AD 변환부는,
상기 각 셀의 전극과 상기 방전 저항이 연결되는 노드에 연결되어 상기 각 셀의 출력전압을 획득하여 상기 균등 제어부로 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템용 균등 제어장치.6. The method of claim 5,
Wherein the A /
Wherein the equalizing control unit is connected to a node where the electrodes of each cell are connected to the discharging resistor to obtain an output voltage of each cell and provides the output voltage to the equalizing control unit.
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