KR101610923B1 - Apparatus and method for autonomous battery balancing - Google Patents

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Abstract

An embodiment of the present invention relates to an apparatus and a method for autonomous battery balancing. The autonomous battery balancing apparatus comprises: at least one discharge resistor coupled to each battery cell in a battery module composed of at least one battery cell; and at least one diode configured to cell-balance a voltage of the battery cell through the coupled discharge resistor by making a current flow in the reversal direction of the diode when the voltage of the battery cell exceeds a preset threshold voltage.

Description

자율 배터리 밸런싱 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTONOMOUS BATTERY BALANCING}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR AUTONOMOUS BATTERY BALANCING [0002]

본 명세서는 자율 배터리 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 셀과 연결된 방전 저항 및 다이오드를 이용하여 자율적으로 셀 밸런싱할 수 있는 자율 배터리 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autonomous battery balancing apparatus and method thereof, and more particularly, to an autonomous battery balancing apparatus and method that can autonomously perform cell balancing using a discharge resistor and a diode connected to a battery cell.

최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다. In recent years, various devices such as industrial devices, home appliances and automobiles using high-voltage batteries have appeared, and especially in the field of automobile technology, the use of high-voltage batteries is becoming more active.

가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.Automobiles that use internal combustion engines that use fossil fuels such as gasoline or heavy oil as the main fuel have a serious impact on pollution such as air pollution. Therefore, in recent years, efforts have been made to develop an electric vehicle or a hybrid vehicle in order to reduce pollution.

전기자동차(EV; electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량, 배터리 용량의 한계 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 상용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 본격화 되었다.Electric vehicles (EVs) are vehicles that do not use petroleum fuels and engines but that use electric batteries and electric motors. That is, an electric vehicle that drives an automobile by rotating an electric motor that is accumulated in a battery is developed prior to a gasoline automobile, but is not commercialized because of problems such as a heavy weight of the battery, a limitation of the capacity of the battery, And environmental problems became serious, research for commercialization began in the 1990s.

한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다. HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있으며, 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.On the other hand, hybrid technology (HEV) that uses electric vehicles, fossil fuels and electric energy adaptively is being commercialized as battery technology has been developed remarkably. Since HEV uses gasoline and electricity together as a power source, it is evaluated positively in terms of fuel efficiency improvement and exhaust gas reduction, and it is expected to play an intermediate role in evolving into a fully electric vehicle.

이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.Since HEV and EV vehicles using such electric energy use a battery in which a plurality of rechargeable secondary cells are packed as a main power source, there is no exhaust gas and noise is small. have.

이와 같이 전기 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 뿐만 아니라, 각 전지 셀을 센싱하는 셀 센싱 IC의 상태를 모니터링하여 해당 셀의 안정적인 컨트롤이 가능한 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이 절실히 요구되는 실정이다.Since the performance of a battery using the electric energy directly affects the performance of the vehicle, it is necessary to measure the voltage of each battery cell, the voltage and current of the entire battery, and to efficiently manage charge and discharge of each battery cell However, a battery management system (BMS) is required to monitor the state of a cell sensing IC that senses each battery cell, thereby enabling stable control of the corresponding cell.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a battery management system according to the prior art.

도 1을 참조하면, 차량용 배터리 관리 시스템(100)은 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 스택(10), 차량 전자 장치(20) 및 배터리 제어장치(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a vehicle battery management system 100 includes a battery stack 10 including a plurality of battery modules, a vehicle electronic device 20, and a battery control device 30.

배터리 스택(10)은 복수의 배터리 모듈(11, 12)을 포함하며, 배터리 모듈(11, 12)은 복수의 배터리 셀을 포함한다. 배터리 스택(10)은 충전된 고전압 직류 전력을 모터 등의 차량 전자 장치(20)에 공급한다.The battery stack 10 includes a plurality of battery modules 11 and 12, and the battery modules 11 and 12 include a plurality of battery cells. The battery stack 10 supplies the charged high voltage direct current power to the vehicle electronic device 20 such as a motor.

배터리 제어장치(30)는 복수의 MCU(31, 32)와 상기 MCU를 제어하는 BCU(33)를 포함할 수 있다. 배터리 제어장치(30)는 배터리 스택과 연결되어 배터리 스택(10)의 충방전 상태를 모니터링하고, 배터리 스택(10)의 충방전 동작을 제어한다.The battery control device 30 may include a plurality of MCUs 31 and 32 and a BCU 33 for controlling the MCU. The battery control device 30 is connected to the battery stack to monitor the charge / discharge state of the battery stack 10, and controls the charge / discharge operation of the battery stack 10. [

상기와 같이 복수의 배터리 셀을 결합한 배터리 관리 시스템에서는 구조적 차이에 기인한 배터리 셀 간의 전압 편차가 필연적으로 발생하게 된다. 이와 같은 전압편차는 배터리 전압의 균일성을 저해하게 되고, 결국에는 배터리 열화의 원인으로 작용하게 되어 배터리의 수명을 감소시킨다.As described above, in a battery management system combining a plurality of battery cells, a voltage deviation between battery cells due to a structural difference necessarily occurs. Such a voltage deviation hinders the uniformity of the battery voltage, and eventually acts as a cause of battery deterioration, thereby reducing the life of the battery.

따라서, 배터리 전력을 이용한 시스템 운용 중이나 배터리 셀의 충방전시 각 셀의 전압을 균등하게 유지하는 배터리 셀 밸런싱 동작은 배터리 관리 시스템의 매우 중요한 요소가 된다.Therefore, the battery cell balancing operation which maintains the voltage of each cell evenly during the operation of the system using the battery power or the charge / discharge of the battery cell becomes a very important element of the battery management system.

이러한 배터리 셀의 밸런싱 기술은 낮은 셀의 전압을 기준으로 이보다 높은 셀 전압을 방전시킨다. 이를 위해, 배터리 관리 시스템에는 배터리 셀의 밸런싱을 위해 배터리 셀 간의 전압을 측정하는 회로, 각 배터리 셀의 전압을 비교하는 회로, 낮은 셀의 전압을 방전시키는 회로 등이 필요하게 된다.This battery cell balancing technique discharges higher cell voltages based on the voltage of the lower cell. To this end, the battery management system requires a circuit for measuring the voltage between the battery cells, a circuit for comparing the voltages of the battery cells, and a circuit for discharging the voltages of the lower cells in order to balance the battery cells.

또한, 배터리 관리 시스템은 특정 구간에서만 각 배터리 셀의 전압을 측정하거나 비교하는 것이 아니라, 항상 배터리 셀을 모니터링하고 있어야 한다. 따라서 배터리 관리 시스템의 모니터링 및 제어와 관련된 부하가 가중될 수 있다.
한국 공개 특허 제10-2013-0086362호(2013.08.01 공개)에는 종래의 자율 배터리 밸런싱 기술이 공개되어 있다.
Also, the battery management system should always monitor the battery cells, not measure or compare the voltage of each battery cell only in a specific section. Thus, the load associated with monitoring and controlling the battery management system can be increased.
Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2013-0086362 (published on Mar. 08, 2013) discloses a conventional autonomous battery balancing technique.

본 명세서의 실시 예들은 배터리 셀과 연결된 방전 저항 및 다이오드를 이용하여 자율적으로 셀 밸런싱할 수 있는, 자율 배터리 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide an autonomous battery balancing apparatus and method that can autonomously perform cell balancing using a discharge resistor and a diode connected to a battery cell.

또한, 본 명세서의 실시 예들은 적어도 하나의 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈의 모듈 전압과 적어도 하나의 다이오드 양단의 밸런싱 전압을 비교하여 셀 밸런싱 여부를 확인할 수 있는, 자율 배터리 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention also provide an autonomous battery balancing device and method for comparing the modular voltage of a battery module including at least one battery cell with a balancing voltage of at least one diode to determine whether the cell balancing is performed I want to.

또한, 본 명세서의 실시 예들은 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 경우, 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있는, 자율 배터리 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.In addition, embodiments of the present invention provide an autonomous battery balancing apparatus and method that can estimate the number of battery cells in which cell balancing has occurred when cell balancing occurs in at least one battery cell.

본 명세서의 제1 측면에 따르면, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈에서 배터리 셀과 각각 연결된 적어도 하나의 방전 저항; 및 상기 적어도 하나의 방전 저항과 각각 연결되고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀 중에서 어느 하나의 배터리 셀의 전압이 기설정된 임계전압을 초과하면 다이오드의 역방향으로 전류를 흐르게 하여 상기 배터리 셀의 전압을 상기 연결된 방전 저항을 통해 셀 밸런싱시키는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 자율 배터리 밸런싱 장치가 제공될 수 있다.According to the first aspect of the present invention, at least one discharging resistor connected to a battery cell in a battery module composed of at least one battery cell, And at least one discharging resistor, and when a voltage of any one of the at least one battery cell exceeds a predetermined threshold voltage, current flows in a direction opposite to the diode to connect the voltage of the battery cell to the connected An autonomous battery balancing device including at least one diode for cell balancing through discharge resistance can be provided.

상기 적어도 하나의 다이오드는 상기 기설정된 임계전압의 항복 전압(Breakdown voltage)을 가지는 제너 다이오드(Zener diode)로 이루어질 수 있다.The at least one diode may be a Zener diode having a breakdown voltage of the predetermined threshold voltage.

상기 장치는, 상기 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈의 최상위 및 최하위 양단과 연결되어 모듈 전압을 측정하는 제1 전압 측정부; 상기 적어도 하나의 다이오드의 최상위 및 최하위 양단과 연결되어 밸런싱 전압을 측정하는 제2 전압 측정부; 상기 각각 측정된 모듈 전압 및 밸런싱 전압을 저장하는 저장부; 및 상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압을 비교하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는지 여부를 확인하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The apparatus comprises: a first voltage measuring unit connected to both the uppermost and lowermost ends of the battery module, the at least one battery cell being configured to measure a module voltage; A second voltage measuring unit connected to both the uppermost and lowermost ends of the at least one diode to measure a balancing voltage; A storage unit for storing the measured module voltage and the balancing voltage, respectively; And a controller for comparing the module voltage with the balancing voltage to determine whether cell balancing occurs in the at least one battery cell.

상기 제어부는 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는 경우, 상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.The controller may calculate a voltage difference between the module voltage and the balancing voltage when cell balancing occurs in the at least one battery cell to estimate the number of battery cells in which the cell balancing occurred in the at least one battery cell .

상기 제어부는 상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하고, 상기 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.Wherein the controller calculates a voltage difference between the module voltage and the balancing voltage and estimates the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance can do.

상기 제어부는 상기 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 서로 인접하지 않은 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.The controller may estimate the number of battery cells that are not adjacent to each other in which cell balancing occurs in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance.

상기 제어부는 상기 추정된 배터리 셀의 개수가 임계 개수를 초과하면 밸런싱 이상 상태를 알릴 수 있다.The controller may inform the balancing abnormal state when the estimated number of battery cells exceeds the threshold number.

한편, 본 명세서의 제2 측면에 따르면, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈에서 배터리 셀과 각각 연결된 적어도 하나의 방전 저항 및 적어도 하나의 다이오드를 포함한 자율 배터리 밸런싱 장치에서의 자율 배터리 밸런싱 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리 셀 중에서 어느 하나의 배터리 셀의 전압이 기설정된 임계전압을 초과하면 다이오드의 역방향으로 전류가 흘러서 상기 배터리 셀의 전압을 상기 연결된 방전 저항을 통해 셀 밸런싱시키는 단계; 상기 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈 양단의 모듈 전압을 측정하는 단계; 상기 적어도 하나의 다이오드 양단의 밸런싱 전압을 측정하는 단계; 및 상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압을 비교하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 자율 배터리 밸런싱 방법이 제공될 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an autonomous battery balancing method in an autonomous battery balancing apparatus including at least one discharge resistor and at least one diode connected to a battery cell in a battery module including at least one battery cell, If a voltage of any one of the at least one battery cell exceeds a predetermined threshold voltage, a current flows in a direction opposite to the diode to perform cell balancing of the voltage of the battery cell through the connected discharge resistor; Measuring a module voltage across the battery module comprising the at least one battery cell; Measuring a balancing voltage across the at least one diode; And comparing the module voltage with the balancing voltage to determine whether cell balancing occurs in the at least one battery cell.

상기 적어도 하나의 다이오드는 상기 기설정된 임계전압의 항복 전압을 가지는 제너 다이오드로 이루어질 수 있다.The at least one diode may be a zener diode having a breakdown voltage of the predetermined threshold voltage.

상기 방법은, 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는 경우, 상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include estimating the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the at least one battery cell by calculating a voltage difference between the module voltage and the balancing voltage when cell balancing occurs in the at least one battery cell As shown in FIG.

상기 배터리 셀의 개수를 추정하는 단계는 상기 계산된 전압 차이와 기설정된 하나의 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.The step of estimating the number of battery cells may estimate the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of one predetermined discharge resistor.

상기 배터리 셀의 개수를 추정하는 단계는 상기 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 서로 인접하지 않은 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.The step of estimating the number of battery cells may estimate the number of non-adjacent battery cells in which cell balancing occurs in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance .

상기 방법은, 상기 추정된 배터리 셀의 개수가 임계 개수를 초과하면 밸런싱 이상 상태를 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include notifying a balancing abnormal state when the estimated number of battery cells exceeds a threshold number.

본 명세서의 실시 예들은 본 명세서의 실시 예들은 배터리 셀과 연결된 방전 저항 및 다이오드를 이용하여 자율적으로 셀 밸런싱할 수 있다.Embodiments of the present disclosure are capable of autonomously cell balancing using discharge resistances and diodes coupled to battery cells.

또한, 본 명세서의 실시 예들은 적어도 하나의 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈의 모듈 전압과 적어도 하나의 다이오드 양단의 밸런싱 전압을 비교하여 셀 밸런싱 여부를 확인할 수 있다.In addition, the embodiments of the present invention can confirm cell balancing by comparing a module voltage of a battery module including at least one battery cell with a balancing voltage across at least one diode.

또한, 본 명세서의 실시 예들은 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 경우, 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can estimate the number of battery cells in which cell balancing has occurred when cell balancing occurs in at least one battery cell.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 구성도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치에서 셀 밸런싱 동작에 대한 설명도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 방법에 대한 흐름도이다.
1 is a block diagram schematically showing a battery management system according to the prior art.
2 is a configuration diagram of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an explanatory view of a cell balancing operation in an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of an autonomous battery balancing method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of techniques which are well known in the technical field to which this specification belongs and which are not directly related to this specification are not described. This is for the sake of clarity without omitting the unnecessary explanation and without giving the gist of the present invention.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.

도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

우선, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치(200)는 배터리 모듈과 연결되어 있다. 자율 배터리 밸런싱 장치(200)는 전기자동차(EV: Electric Vehicle), 하이브리드 자동차 및 무정전 전원공급 장치(UPS: Uninterruptible Power Supply) 등과 같이 배터리를 이용하는 응용분야에서 배터리의 전압 및 전류의 변화가 시간에 따라 큰 폭으로 랜덤하게 변동하는 시스템에서 자율적으로 셀 밸런싱이 가능하도록 한다.First, an autonomous battery balancing device 200 according to an embodiment of the present invention is connected to a battery module. The autonomic battery balancing device 200 is a device that balances the voltage and current of a battery with time in an application using a battery such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle, and an uninterruptible power supply (UPS) Allows cell balancing autonomously in large fluctuating random systems.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치(200)는 제1 내지 제8 방전 저항(R1 내지 R8), 제1 내지 제8 다이오드(D1 내지 D8), 제1 전압 측정부(210), 제2 전압 측정부(220), 제어부(230) 및 저장부(240)를 포함한다.2, an autonomous battery balancing apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes first to eighth discharge resistors R1 to R8, first to eighth diodes D1 to D8, 1 voltage measuring unit 210, a second voltage measuring unit 220, a controller 230, and a storage unit 240.

이하, 도 2의 자율 배터리 밸런싱 장치(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다. 본 명세서의 일 실시 예에 대한 설명을 위해, 8개의 배터리 셀(V1 내지 V8)로 이루어진 배터리 모듈과 배터리 셀마다 방전 저항 및 다이오드가 연결되는 구조를 기준으로 설명하기로 한다. 여기서, 단순히 특정 개수의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈로 한정되지 않는다. 또한, 배터리 모듈이 아닌 적어도 하나의 배터리 모듈로 이루어진 배터리 팩에서도 동일한 자율 밸런싱 장치가 적용될 수 있다.The specific configuration and operation of each component of the autonomous battery balancing apparatus 200 of FIG. 2 will be described below. In order to describe one embodiment of the present invention, a description will be made with reference to a battery module composed of eight battery cells (V1 to V8) and a structure in which a discharge resistor and a diode are connected to each battery cell. Here, the present invention is not limited to a battery module composed of a specific number of battery cells. In addition, the same autonomous balancing device can be applied to a battery pack composed of at least one battery module other than the battery module.

여기서, 배터리 팩은 일반적인 차량의 저전압 배터리에 비해 고전압을 출력하는 배터리 팩이다. 고전압 배터리는 엔진과 모터를 통해 주행하기 위한 구동수단으로 하이브리드 자동차나 전기자동차에 이용될 수 있다. 이러한 배터리 팩의 양단에는 모터가 필요에 따라 부하로서 연결되거나, 얼터네이터 등이 필요에 따라 충전기로서 연결될 수 있다.Here, the battery pack is a battery pack that outputs a higher voltage than a low voltage battery of a general vehicle. The high-voltage battery can be used for a hybrid vehicle or an electric vehicle as driving means for traveling through an engine and a motor. At both ends of such a battery pack, a motor may be connected as a load as required, or alternators may be connected as a charger if necessary.

방전 저항은 8개의 배터리 셀인 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)과 각각 연결되어 있다. 여기서, 배터리 셀은 적어도 하나의 배터리 셀 즉, 8개의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈에 포함되어 있다. 배터리 셀의 최하단 라인 즉, 제8 배터리 셀(V8)에는 방전 저항이 추가로 연결될 수 있다.The discharge resistance is connected to the first to eighth battery cells V1 to V8, which are eight battery cells. Here, the battery cell is included in at least one battery cell, that is, a battery module composed of eight battery cells. Discharge resistance may be further connected to the lowermost end of the battery cell, that is, the eighth battery cell V8.

다이오드는 8개의 다이오드로 이루어지고, 제1 내지 제8 방전 저항(R1 내지 R8)과 각각 연결된다. 이러한 다이오드와 방전 저항의 연결 구조에서 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8) 중에서 어느 하나의 배터리 셀의 전압이 기설정된 임계전압을 초과하면, 다이오드의 역방향으로 전류를 흐르게 된다. 그러면, 다이오드는 배터리 셀의 전압을 다이오드와 연결된 방전 저항을 통해 자율적으로 셀 밸런싱을 수행한다. The diode is composed of eight diodes, and is connected to the first to eighth discharge resistors R1 to R8, respectively. When a voltage of any one of the first to eighth battery cells V1 to V8 exceeds a preset threshold voltage in the connection structure of the diode and the discharge resistor, current flows in the reverse direction of the diode. The diode then autonomously performs cell balancing through the discharge resistor connected to the diode to the voltage of the battery cell.

이러한 자율 배터리 밸런싱을 위해, 제1 내지 제8 다이오드(D1 내지 D8)는 기설정된 임계전압의 항복 전압(Breakdown voltage)을 가지는 제너 다이오드(Zener diode)로 이루어질 수 있다. 여기서, 임계전압은 배터리 셀이 과충전되어 과전압으로 판단될 수 있는 전압으로 미리 설정될 수 있다. 이때, 다이오드는 배터리 셀에서 과전압이 발생하더라도 자율적으로 턴-온(Turn-ON)되어 배터리 셀에서의 과전압을 해당 방전 저항을 통해 방전 즉, 밸런싱시킬 수 있다. 이러한 방전 동작은 특정 배터리 셀로 한정되지 않고, 임의의 배터리 셀이 기설정된 임계전압을 초과하여 과전압이 되면, 그 과전압으로 인해 다이오드가 턴-온되어 샐 밸런싱이 수행된다.For this autonomous battery balancing, the first to eighth diodes D1 to D8 may be zener diodes having a breakdown voltage of a predetermined threshold voltage. Here, the threshold voltage may be preset to a voltage at which the battery cell is overcharged and can be judged as an overvoltage. At this time, even if an overvoltage occurs in the battery cell, the diode may be turned on autonomously so that the overvoltage in the battery cell can be discharged or balanced through the corresponding discharge resistor. This discharging operation is not limited to a specific battery cell, and when any battery cell exceeds an predetermined threshold voltage and becomes an overvoltage, the diode is turned on due to its overvoltage so that the bal balancing is performed.

한편, 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정하는 과정에 대해서 설명하기로 한다.A process of estimating the number of battery cells in which cell balancing has occurred will be described.

제1 전압 측정부(210)는 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)로 이루어진 배터리 모듈의 최상위 및 최하위 양단과 연결되어 있다. 즉, 제1 전압 측정부(210)는 제1 배터리 셀(V1) 및 제8 배터리 셀(V8)과 연결되어 있다. 제1 전압 측정부(210)는 배터리 모듈의 양단과 연결되어 전체 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)의 전압을 더한 모듈 전압을 측정한다.The first voltage measuring unit 210 is connected to the uppermost and lowermost ends of the battery module including the first through eighth battery cells V1 through V8. That is, the first voltage measuring unit 210 is connected to the first battery cell V1 and the eighth battery cell V8. The first voltage measuring unit 210 is connected to both ends of the battery module and measures the module voltage plus the voltages of the first to eighth battery cells V1 to V8.

제2 전압 측정부(220)는 제1 내지 제8 다이오드(D1 내지 D8)의 최상위 및 최하위 양단과 연결되어 있다. 제2 전압 측정부(220)는 다이오드의 최상위 및 최하위 라인 즉, 전체 다이오드의 전압을 더한 전체 다이오드 양단의 밸런싱 전압을 측정한다.The second voltage measuring unit 220 is connected to the uppermost and lowermost ends of the first to eighth diodes D1 to D8. The second voltage measuring unit 220 measures the balancing voltage across the entire diode plus the top and bottom lines of the diode, i.e., the voltage of the whole diode.

제어부(230)는 제1 전압 측정부(210) 및 제2 전압 측정부(220)와 연결되어 있다. 제어부(230)는 제1 전압 측정부(210) 및 제2 전압 측정부(220)에서 각각 측정된 모듈 전압과 밸런싱 전압을 비교한다. 그리고 제어부(230)는 각각의 전압 비교 결과를 이용하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생하는지 여부를 확인할 수 있다.The controller 230 is connected to the first voltage measuring unit 210 and the second voltage measuring unit 220. The controller 230 compares the measured voltage and the balancing voltage of the first voltage measuring unit 210 and the second voltage measuring unit 220, respectively. Then, the controller 230 can check whether cell balancing occurs in the first to eighth battery cells V1 to V8 using the result of the voltage comparison.

한편, 저장부(240)는 제1 전압 측정부(210) 및 제2 전압 측정부(220)에서 각각 측정된 측정된 모듈 전압 및 밸런싱 전압을 저장한다. 제어부(230)는 저장부(240)에서 저장된 모듈 전압과 밸런싱 전압을 전달받아 셀 밸런싱이 발생하는지 여부를 나중에 확인할 수 있다. 또한, 저장부(240)는 셀 밸런싱이 발생하는지 여부에 대한 확인 결과와 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추가로 저장할 수 있다.The storage unit 240 stores the measured module voltages and balancing voltages measured by the first voltage measurement unit 210 and the second voltage measurement unit 220, respectively. The control unit 230 receives the stored module voltage and the balancing voltage from the storage unit 240 and can later check whether cell balancing occurs. In addition, the storage unit 240 may further store a result of checking whether cell balancing occurs and the number of battery cells where cell balancing has occurred.

제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생하는 경우, 제어부(230)는 모듈 전압과 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.When the cell balancing occurs in the first to eighth battery cells V1 to V8, the controller 230 calculates the voltage difference between the module voltage and the balancing voltage to calculate the voltage difference between the first to eighth battery cells V1 to V8, The number of battery cells in which balancing has occurred can be estimated.

제어부(230)는 제1 전압 측정부(210) 및 제2 전압 측정부(220)에서 각각 측정된 모듈 전압과 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하고, 그 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다. 또한, 제어부(230)는 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생한 서로 인접하지 않은 배터리 셀의 개수로 추정할 수 있다.The controller 230 calculates a voltage difference between the measured voltage and the balanced voltage measured by the first voltage measuring unit 210 and the second voltage measuring unit 220, It is possible to estimate the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the first to eighth battery cells V1 to V8. In addition, the controller 230 estimates the number of non-adjacent battery cells in which the cell balancing occurred in the first to eighth battery cells V1 to V8, using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance .

이후, 제어부(230)는 추정된 배터리 셀의 개수가 기설정된 임계 개수를 초과하면 밸런싱 이상 상태를 차량의 계기판이나 차량의 전자 장치를 통해 사용자에게 알릴 수 있다. 셀 밸런싱의 고장으로 특별한 셀 밸런싱 명령 없이도 셀 밸런싱이 수행될 수 있다. 또한, 배터리 셀의 과충전으로 인해 셀 밸런싱이 수행되는 방전 저항으로 인해 배터리 셀의 온도가 증가하여 배터리 셀이나 배터리 관리 시스템의 파손이 발생할 수 있다. 따라서 제어부(230)는 이러한 셀 밸런싱의 상태를 사용자에게 알릴 수 있다.Thereafter, when the number of estimated battery cells exceeds a preset threshold number, the control unit 230 can notify the user of the balancing abnormal state through the instrument panel of the vehicle or the electronic device of the vehicle. Cell balancing can be performed without special cell balancing instructions due to failure of cell balancing. In addition, due to the discharge resistance in which cell balancing is performed due to overcharging of the battery cell, the temperature of the battery cell may increase, and the battery cell or the battery management system may be damaged. Accordingly, the controller 230 can inform the user of the state of the cell balancing.

한편, 제1 전압 측정부(210)는 반복적으로 배터리 모듈의 양단에 걸린 모듈 전압을 측정할 수 있다. 또한, 제2 전압 측정부(220)는 반복적으로 최상위 및 최하위 다이오드의 양단에 걸린 모듈 전압을 측정할 수 있다.Meanwhile, the first voltage measuring unit 210 may repeatedly measure the voltage of the module caught at both ends of the battery module. Also, the second voltage measurement unit 220 can repeatedly measure the module voltage at both ends of the uppermost and lowermost diodes.

이후, 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생하는 경우, 제어부(230)는 모듈 전압과 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 반복적으로 추정할 수 있다. 반복적으로 추정된 배터리 셀의 개수를 평균하여 배터리 셀의 개수를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.When the cell balancing occurs in the first to eighth battery cells V1 to V8, the controller 230 calculates the voltage difference between the module voltage and the balancing voltage and outputs the voltage difference between the first to eighth battery cells V1 to V8, The number of battery cells in which cell balancing has occurred can be estimated repeatedly. It is possible to more accurately measure the number of battery cells by averaging the number of battery cells repeatedly estimated.

변형 예로, 제1 전압 측정부(210)는 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)과 각각 연결된 제1 스위칭 회로(도면에 도시하지 않음)를 배터리 모듈과 연결될 수 있다. 여기서, 제1 전압 측정부(210)는 제1 스위칭 회로를 통해 전체 배터리 모듈의 전압이 아닌 각 배터리 셀의 전압을 측정하고, 그 측정된 배터리 셀의 전압들을 합산하여 배터리 모듈의 모듈 전압을 측정할 수 있다.Alternatively, the first voltage measuring unit 210 may be connected to the battery module via a first switching circuit (not shown) connected to the first through eighth battery cells V1 through V8. Here, the first voltage measuring unit 210 measures the voltage of each battery cell, not the voltage of the entire battery module, through the first switching circuit, and calculates the module voltage of the battery module by summing the voltages of the measured battery cells can do.

또한, 제2 전압 측정부(220)는 제1 내지 제8 다이오드(D1 내지 D8)와 각각 연결된 제2 스위칭 회로(도면에 도시하지 않음)를 배터리 모듈과 연결될 수 있다. 여기서, 제2 전압 측정부(220)는 제2 스위칭 회로를 통해 전체 다이오드 양단의 전압이 아닌 각 다이오드의 전압을 측정하고, 그 측정된 다이오드의 전압들을 합산하여 전체 다이오드 양단의 밸런싱 전압을 측정할 수 있다.The second voltage measuring unit 220 may be connected to the battery module through a second switching circuit (not shown) connected to the first to eighth diodes D1 to D8. Here, the second voltage measuring unit 220 measures the voltage of each diode, not the voltage across the entire diode through the second switching circuit, and measures the balancing voltage across the entire diode by summing the voltages of the measured diodes .

그리고 제어부(230)는 제1 전압 측정부(210) 및 제2 전압 측정부(220)에서 각각 측정된 모듈 전압과 밸런싱 전압을 비교하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생하는지 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 모듈 전압과 밸런싱 전압은 각각의 배터리 셀과 다이오드의 전압이 각각 합산된 전압을 나타낸다.The control unit 230 compares the measured voltage of the module and the balancing voltage measured by the first voltage measuring unit 210 and the second voltage measuring unit 220, Can be confirmed. Here, the module voltage and the balancing voltage represent the voltages at which the voltages of the battery cell and the diode are respectively added.

그러면, 제어부(230)는 배터리 셀의 전압과 해당 배터리 셀과 대응되는 다이오드의 전압 간의 전압 차이를 이용하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다. 또한, 제어부(230)는 그 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다.Then, the controller 230 estimates the number of battery cells in which the cell balancing has occurred in the first to eighth battery cells V1 to V8 using the voltage difference between the voltage of the battery cell and the voltage of the diode corresponding to the battery cell can do. In addition, the controller 230 can estimate the number of battery cells in which the cell balancing occurred in the first to eighth battery cells V1 to V8 using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance.

도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 장치에서 셀 밸런싱 동작에 대한 설명도이다.3 is an explanatory view of a cell balancing operation in an autonomous battery balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.

제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 과전압 또는 셀 밸런싱이 발생한 경우, 자율 배터리 밸런싱 장치(200)의 구체적으로 동작을 설명하기로 한다.The operation of the autonomous battery balancing apparatus 200 will be described in the case where overvoltage or cell balancing occurs in the first to eighth battery cells V1 to V8.

일례로, 전체 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 제2 배터리 셀(V2) 및 제4 배터리 셀(V4)이 과전압인 경우를 가정하여 설명하기로 한다.For example, it is assumed that the second battery cell V2 and the fourth battery cell V4 in the first through eighth battery cells V1 through V8 are over-voltage.

제2 배터리 셀(V2) 및 제4 배터리 셀(V4)이 기설정된 임계 전압을 초과하여 과전압이 되면, 제2 배터리 셀(V2) 및 제4 배터리 셀(V4)과 대응되는 제2 다이오드(D2) 및 제4 다이오드(D4)가 턴-온(Turn-ON)된다. 그러면 제2 다이오드(D2) 및 제4 다이오드(D4)의 역방향으로 전류를 흐르게 된다. 이러한 역방향 전류가 제2 방전 저항 및 제4 방전 저항을 거쳐 제2 배터리 셀(V2) 및 제4 배터리 셀(V4)의 과전압이 셀 밸런싱된다.When the second battery cell V2 and the fourth battery cell V4 exceed the preset threshold voltage and become overvoltage, the second diode D2 corresponding to the second battery cell V2 and the fourth battery cell V4 And the fourth diode D4 are turned on. Then, current flows in the direction opposite to the second diode D2 and the fourth diode D4. The overcurrent of the second battery cell V2 and the fourth battery cell V4 is cell balanced through the second discharge resistor and the fourth discharge resistor.

이때, 제1 전압 측정부(210)는 전체 배터리 모듈의 모듈 전압을 제1 내지 제8 배터리 셀의 전압이 합산된 전압으로 측정할 수 있다.At this time, the first voltage measuring unit 210 may measure the module voltage of the entire battery module as a sum of voltages of the first to eighth battery cells.

또한, 전체 다이오드에서 제2 다이오드(D2) 및 제4 다이오드(D4)가 턴-온되어 전압이 걸리지 않게 된다. 제2 전압 측정부(220)는 제2 다이오드(D2) 및 제4 다이오드(D4)를 제외한 나머지 다이오드에 걸리는 전압을 밸런싱 전압으로 측정할 수 있다.In addition, the second diode D2 and the fourth diode D4 are turned on in the entire diode so that no voltage is applied. The second voltage measurement unit 220 may measure the voltage across the remaining diodes except for the second diode D2 and the fourth diode D4 as a balancing voltage.

구체적으로 살펴보면, 제2 배터리 셀(V2) 및 제4 배터리 셀(V4)에서 셀 밸런싱이 수행되는 경우, 제2 저항 및 제4 저항에서 전압 강하가 발생하게 된다. 따라서 제2 전압 측정부(220)는 전체 다이오드에 걸린 전압에서 제2 저항 및 제4 저항에 의한 전압 강하를 차감한 전압을 밸런싱 전압으로 측정할 수 있다. 여기서, 전압 강하는 방전 저항의 저항값에 따른 전압 강하로 미리 설정될 수 있다.Specifically, when cell balancing is performed in the second battery cell V2 and the fourth battery cell V4, a voltage drop occurs in the second resistor and the fourth resistor. Therefore, the second voltage measuring unit 220 can measure a voltage obtained by subtracting the voltage drop due to the second resistor and the fourth resistor from the voltage across the entire diode, as a balancing voltage. Here, the voltage drop can be preset to a voltage drop in accordance with the resistance value of the discharge resistor.

이후, 제어부(230)는 모듈 전압과 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하고, 그 계산된 전압 차이와 제2 방전 저항 및 제4 방전 저항의 전압 강하를 비교하여 그 전압 차이와 전압 강하가 동일하면 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 2개로 추정할 수 있다. 여기서, 전압 차이와 전압 강하 간의 전압 비교에 따른 미리 오프셋이 설정될 수 있다.Then, the controller 230 calculates the voltage difference between the module voltage and the balancing voltage, compares the calculated voltage difference with the voltage drop of the second discharge resistor and the fourth discharge resistor, and if the voltage difference is equal to the voltage difference, It is possible to estimate the number of battery cells in which balancing has occurred to be two. Here, a pre-offset according to the voltage comparison between the voltage difference and the voltage drop can be set.

도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 자율 배터리 밸런싱 방법에 대한 흐름도이다.4 is a flowchart of an autonomous battery balancing method according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 자율 배터리 밸런싱 방법은 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)로 이루어진 배터리 모듈에서 배터리 셀과 각각 연결된 제1 내지 제8 방전 저항(R1 내지 R8) 및 제1 내지 제8 다이오드(D1 내지 D8)를 포함한 자율 배터리 밸런싱 장치(200)에 적용될 수 있다.The autonomic battery balancing method shown in FIG. 4 includes first to eighth discharge resistors R 1 to R 8 and first to eighth discharge resistors R 1 to R 8 connected to a battery cell in a battery module composed of first to eighth battery cells V 1 to V 8, And may be applied to an autonomous battery balancing apparatus 200 including diodes D1 to D8.

우선, 배터리 모듈 즉, 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8) 중에서 어느 하나의 배터리 셀의 전압이 기설정된 임계전압을 초과하면 다이오드의 역방향으로 전류를 흐르게 된다. 그러면, 배터리 셀의 전압이 배터리 셀과 연결된 방전 저항을 통해 셀 밸런싱이 수행된다.First, when the voltage of any one of the battery modules, that is, the first to eighth battery cells V1 to V8, exceeds a preset threshold voltage, current flows in the reverse direction of the diode. Then, the cell balancing is performed through the discharging resistor in which the voltage of the battery cell is connected to the battery cell.

이후, 제1 전압 측정부(210)는 배터리 모듈의 최상위 및 최하위 단과 연결되어 배터리 모듈의 모듈 전압을 측정한다(S402).Thereafter, the first voltage measuring unit 210 is connected to the uppermost and lowermost ends of the battery module to measure a module voltage of the battery module (S402).

이어서, 저장부(240)는 제1 전압 측정부(210)에서 측정된 모듈 전압을 저장한다(S404).Then, the storage unit 240 stores the measured module voltage at the first voltage measurement unit 210 (S404).

한편, 제2 전압 측정부(220)는 전체 제너 다이오드의 최상위 및 최하위 양단의 밸런싱 전압을 측정한다(S406).Meanwhile, the second voltage measuring unit 220 measures the balancing voltages at the uppermost and lowermost ends of the entire Zener diodes (S406).

이어서, 저장부(240)는 제2 전압 측정부(220)에서 측정된 밸런싱 전압을 저장한다(S408).Then, the storage unit 240 stores the measured balancing voltage at the second voltage measuring unit 220 (S408).

제어부(230)는 제1 전압 측정부(210) 및 제2 전압 측정부(220)에서 각각 측정된 모듈 전압과 밸런싱 전압이 서로 동일한지 여부를 확인한다(S410).The controller 230 checks whether the measured voltage values of the first voltage measuring unit 210 and the second voltage measuring unit 220 are equal to each other (S410).

상기 확인 결과(S410), 각각 측정된 모듈 전압과 밸런싱 전압이 서로 동일하면, 제어부(230)는 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱 또는 과전압이 발생하지 않은 것으로 판단한다(S412).If the measured module voltages and balancing voltages are equal to each other, the controller 230 determines that no cell balancing or overvoltage occurs in the first to eighth battery cells V1 to V8 S412).

반면, 상기 확인 결과(S410), 각각 측정된 모듈 전압과 밸런싱 전압이 서로 동일하지 않으면, 제어부(230)는 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱 또는 과전압이 발생한 것으로 판단한다(S414).On the other hand, if it is determined in step S410 that the measured module voltages and balancing voltages are not equal to each other, the controller 230 determines that cell balancing or overvoltage has occurred in the first to eighth battery cells V1 to V8 (S414).

이후, 제어부(230)는 각각 측정된 모듈 전압과 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산한다(S416).Then, the controller 230 calculates the voltage difference between the measured module voltage and the balanced voltage (S416).

그리고 제어부(230)는 그 계산된 전압 차이를 기초로 과전압 또는 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정할 수 있다(S418). 이때, 제어부(230)는 계산된 전압 차이와 기설정된 하나의 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 제1 내지 제8 배터리 셀(V1 내지 V8)에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 정확하게 추정할 수 있다.The controller 230 may estimate the number of battery cells in which overvoltage or cell balancing has occurred based on the calculated voltage difference (S418). At this time, the controller 230 can accurately estimate the number of battery cells in which the cell balancing has occurred in the first to eighth battery cells V1 to V8 using the calculated voltage difference and the predetermined voltage drop of the one discharge resistor have.

본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 고장에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present specification may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments set forth in the claims are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present specification is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present specification Should be interpreted.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is not intended to limit the scope of the specification. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100: 배터리 관리 시스템(BMS)
10: 배터리 팩
11, 12, 13: 배터리 모듈
20: 차량 전자 장치
30: 배터리 제어장치
31, 32: MCU
33: BCU
200: 자율 배터리 밸런싱 장치
210: 제1 전압 측정부
220: 제2 전압 측정부
230: 제어부
240: 저장부
V1 내지 V8: 제1 내지 제8 배터리 셀
R1 내지 R8: 제1 내지 제8 방전 저항
D1 내지 D8: 제1 내지 제8 다이오드
100: Battery Management System (BMS)
10: Battery pack
11, 12, 13: Battery module
20: vehicle electronic device
30: Battery control device
31, 32: MCU
33: BCU
200: Autonomous battery balancing device
210: first voltage measuring unit
220: second voltage measuring unit
230:
240:
V1 to V8: First to eighth battery cells
R1 to R8: First to eighth discharging resistances
D1 to D8: First to eighth diodes

Claims (13)

적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈에서 배터리 셀과 각각 연결된 적어도 하나의 방전 저항;
상기 적어도 하나의 방전 저항과 각각 연결되고, 상기 적어도 하나의 배터리 셀 중에서 어느 하나의 배터리 셀의 전압이 기설정된 임계전압을 초과하면 다이오드의 역방향으로 전류를 흐르게 하여 상기 배터리 셀의 전압을 상기 연결된 방전 저항을 통해 셀 밸런싱시키는 적어도 하나의 다이오드;
상기 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈의 최상위 및 최하위 양단과 연결되어 모듈 전압을 측정하는 제1 전압 측정부;
상기 적어도 하나의 다이오드의 최상위 및 최하위 양단과 연결되어 밸런싱 전압을 측정하는 제2 전압 측정부;
상기 각각 측정된 모듈 전압 및 밸런싱 전압을 저장하는 저장부; 및
상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압을 비교하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는지 여부를 확인하는 제어부; 를 포함하는 자율 배터리 밸런싱 장치.
At least one discharging resistor connected to the battery cell in a battery module consisting of at least one battery cell;
And a control unit connected to the at least one discharging resistor, and when a voltage of any one of the at least one battery cell exceeds a predetermined threshold voltage, a current flows in a direction opposite to the diode, At least one diode for cell balancing through a resistor;
A first voltage measuring unit connected to the uppermost and lowermost ends of the battery module, the first voltage measuring unit measuring the module voltage;
A second voltage measuring unit connected to both the uppermost and lowermost ends of the at least one diode to measure a balancing voltage;
A storage unit for storing the measured module voltage and the balancing voltage, respectively; And
A controller for comparing the module voltage with the balancing voltage to determine whether cell balancing occurs in the at least one battery cell; And an automatic battery balancing device.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 다이오드는
상기 기설정된 임계전압의 항복 전압(Breakdown voltage)을 가지는 제너 다이오드(Zener diode)로 이루어지는 자율 배터리 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
The at least one diode
And a Zener diode having a breakdown voltage of the predetermined threshold voltage.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는 경우, 상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정하는 자율 배터리 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
The control unit
And calculates a voltage difference between the module voltage and the balancing voltage when cell balancing occurs in the at least one battery cell to estimate the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the at least one battery cell.
제4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하고, 상기 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정하는 자율 배터리 밸런싱 장치.
5. The method of claim 4,
The control unit
An autonomous battery for estimating the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance, Balancing device.
제4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 서로 인접하지 않은 배터리 셀의 개수를 추정하는 자율 배터리 밸런싱 장치.
5. The method of claim 4,
The control unit
And estimates the number of non-adjacent battery cells in which cell balancing occurred in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance.
제4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 추정된 배터리 셀의 개수가 임계 개수를 초과하면 밸런싱 이상 상태를 알리는 자율 배터리 밸런싱 장치.
5. The method of claim 4,
The control unit
And notifies the balancing abnormal state when the estimated number of battery cells exceeds the threshold number.
적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈에서 배터리 셀과 각각 연결된 적어도 하나의 방전 저항 및 적어도 하나의 다이오드를 포함한 자율 배터리 밸런싱 장치에서의 자율 배터리 밸런싱 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 배터리 셀 중에서 어느 하나의 배터리 셀의 전압이 기설정된 임계전압을 초과하면 다이오드의 역방향으로 전류가 흘러서 상기 배터리 셀의 전압을 상기 연결된 방전 저항을 통해 셀 밸런싱시키는 단계;
상기 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어진 배터리 모듈 양단의 모듈 전압을 측정하는 단계;
상기 적어도 하나의 다이오드 양단의 밸런싱 전압을 측정하는 단계; 및
상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압을 비교하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는지 여부를 확인하는 단계
를 포함하는 자율 배터리 밸런싱 방법.
1. An autonomous battery balancing method in an autonomous battery balancing apparatus including at least one discharge resistor and at least one diode each connected to a battery cell in a battery module composed of at least one battery cell,
If a voltage of any one of the at least one battery cell exceeds a predetermined threshold voltage, a current flows in a direction opposite to the diode to perform cell balancing of the voltage of the battery cell through the connected discharge resistor;
Measuring a module voltage across the battery module comprising the at least one battery cell;
Measuring a balancing voltage across the at least one diode; And
Comparing the module voltage with the balancing voltage to determine whether cell balancing occurs in the at least one battery cell
Wherein the autonomous battery balancing method comprises:
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 다이오드는
상기 기설정된 임계전압의 항복 전압을 가지는 제너 다이오드로 이루어지는 자율 배터리 밸런싱 방법.
9. The method of claim 8,
The at least one diode
And a Zener diode having a breakdown voltage of the predetermined threshold voltage.
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생하는 경우, 상기 모듈 전압과 상기 밸런싱 전압 간의 전압 차이를 계산하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정하는 단계
를 더 포함하는 자율 배터리 밸런싱 방법.
9. The method of claim 8,
Estimating the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the at least one battery cell by calculating a voltage difference between the module voltage and the balancing voltage when cell balancing occurs in the at least one battery cell;
Further comprising the steps of:
제10항에 있어서,
상기 배터리 셀의 개수를 추정하는 단계는
상기 계산된 전압 차이와 기설정된 하나의 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 배터리 셀의 개수를 추정하는 자율 배터리 밸런싱 방법.
11. The method of claim 10,
The step of estimating the number of battery cells
And estimating the number of battery cells in which cell balancing has occurred in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of one predetermined discharge resistance.
제10항에 있어서,
상기 배터리 셀의 개수를 추정하는 단계는
상기 계산된 전압 차이와 기설정된 방전 저항의 전압 강하를 이용하여 상기 적어도 하나의 배터리 셀에서 셀 밸런싱이 발생한 서로 인접하지 않은 배터리 셀의 개수를 추정하는 자율 배터리 밸런싱 방법.
11. The method of claim 10,
The step of estimating the number of battery cells
And estimating the number of non-adjacent battery cells in which cell balancing occurred in the at least one battery cell using the calculated voltage difference and the voltage drop of the predetermined discharge resistance.
제10항에 있어서,
상기 추정된 배터리 셀의 개수가 임계 개수를 초과하면 밸런싱 이상 상태를 알리는 단계
를 더 포함하는 자율 배터리 밸런싱 방법.
11. The method of claim 10,
If the number of the estimated battery cells exceeds the threshold number, notifying the balancing abnormal state
Further comprising the steps of:
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