KR101748917B1 - Apparatus and Method for diagnosing battery balancing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제어부가 배터리에 포함된 배터리 셀의 전압에 대응하여 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부의 작동을 제어하고, 진단부가 배터리 셀의 양극과 연결되는 제1 저항에 흐르는 전류에 근거하여 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for balancing battery balances, and more particularly, to a battery balancing diagnostic apparatus and method for controlling balancing of a battery cell in response to a voltage of a battery cell included in the battery, To a battery balancing diagnostic apparatus and method for diagnosing a balancing state of a battery cell based on a current flowing in a first resistor connected to an anode.

Description

배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법{Apparatus and Method for diagnosing battery balancing}[0001] The present invention relates to a battery balancing diagnostic apparatus and method,

본 발명은 배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제어부가 배터리에 포함된 배터리 셀의 전압에 대응하여 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부의 작동을 제어하고, 진단부가 배터리 셀의 양극과 연결되는 제1 저항에 흐르는 전류에 근거하여 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for balancing battery balances, and more particularly, to a battery balancing diagnostic apparatus and method for controlling balancing of a battery cell in response to a voltage of a battery cell included in the battery, To a battery balancing diagnostic apparatus and method for diagnosing a balancing state of a battery cell based on a current flowing in a first resistor connected to an anode.

최근 화석 에너지의 고갈과 화석 에너지의 사용으로 인한 환경오염으로 이차 전지 배터리를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라, 모바일 기기, 전기 차량(Electric Vehicle; EV), 하이브리드 차량(Hybrid Vehicle; HV), 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS) 및 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 배터리의 수요가 급격히 증가하고 있다. Recently, there has been a growing interest in electric appliances that can be driven using secondary battery batteries due to exhaustion of fossil energy and environmental pollution caused by use of fossil energy. Accordingly, the development of technologies for mobile devices, electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HV), energy storage systems (ESS) and uninterruptible power supplies (UPS) And the demand for the rechargeable battery as an energy source is rapidly increasing.

이러한 이차 전지 배터리는 화석 에너지의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.Such a secondary battery battery is not only a primary advantage of reducing the use of fossil energy, but also a byproduct of the use of energy. Therefore, the secondary battery is attracting attention as a new energy source for enhancing eco-friendliness and energy efficiency.

특히 전기 차량, 하이브리드 차량, 에너지 저장 시스템 및 무정전 전원 공급 장치에 사용되는 이차 전지 배터리는 고출력 및 대용량의 전력을 충전 또는 방전하기 위하여 배터리 셀을 여러 개 연결하여 구성된다. 이와 같은, 이차 전지 배터리의 배터리 셀들은 이상적으로 동일한 특성을 가져야 하나, 용량, 임피던스 및 내부저항의 편차를 가지며 이차 전지 배터리의 충방전이 수행됨에 따라 상술된 편차는 증가하게 된다. 이러한, 배터리 셀 간에 편차로 인하여 특정 배터리 셀은 과충전 또는 과방전되어 배터리 셀의 수명이 단축되고, 나아가 이차 전지 배터리의 수명까지 단축되는 문제점을 가진다. In particular, a secondary battery battery used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, an energy storage system, and an uninterruptible power supply is constructed by connecting a plurality of battery cells in order to charge or discharge a high output and a large amount of electric power. The battery cells of the secondary battery battery should ideally have the same characteristics but have a variation in capacitance, impedance, and internal resistance. As the secondary battery battery is charged / discharged, the above-described deviation increases. Such variations in battery cells cause overcharging or overdischarging of a specific battery cell, shortening the life of the battery cell, and shortening the service life of the secondary battery.

이에 따라, 배터리 셀의 안정성과 수명 향상을 위하여 배터리 셀들 간에 전압을 균일하게 유지하는 밸런싱 기술이 이차 전지 배터리에 적용된다. 보다 구체적으로, 이차 전지 배터리에 포함된 각 배터리 셀의 전압을 균일하게 밸런싱하는 방법에는, 전압이 상대적으로 낮은 배터리 셀에 충전전류를 공급하여 전압을 상승시키는 액티브 밸런싱(Active Balancing), 전압이 상대적으로 높은 배터리 셀을 방전시켜 전압을 강하시키는 패시브 밸런싱(Passive Balancing) 등이 있다.Accordingly, in order to improve the stability and life of the battery cell, a balancing technique for uniformly maintaining the voltage between the battery cells is applied to the secondary battery battery. More specifically, methods of uniformly balancing the voltages of the battery cells included in the secondary battery include active balancing in which the charging current is supplied to the battery cells having a relatively low voltage to raise the voltage, And passive balancing in which the voltage is lowered by discharging a battery cell having a high voltage level.

이러한, 이차 전지 배터리 밸런싱 기술은 이차 전지 배터리에 구성된 다수의 배터리 셀 간에 전압을 균일하게 유지하는 것이 중요하며, 이에 따라 다수의 배터리 셀에 밸런싱이 수행되고 있는지 여부를 실시간으로 모니터링하는 기술이 요구된다. 하지만, 종래의 이차전지 배터리 밸런싱 기술은 배터리 셀들의 밸런싱 수행 여부를 각각 개별로 모니터링하는 기술을 구비하고 있지 않아 다수의 배터리 셀 간에 전압을 균일하게 제어하지 못하는 문제점을 가진다. Such secondary battery battery balancing technology is important to uniformly maintain the voltage between a plurality of battery cells configured in the secondary battery battery, and accordingly, there is a demand for a technology for monitoring in real time whether or not balancing is performed on a plurality of battery cells . However, the conventional secondary battery battery balancing technique does not have a technique for individually monitoring whether the battery cells perform balancing, and thus has a problem that the voltage can not be uniformly controlled among a plurality of battery cells.

이에, 본 발명자는 상기의 문제점을 해결하기 위해, 제어부가 배터리에 포함된 배터리 셀의 전압에 대응하여 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부의 작동을 제어하고, 진단부가 배터리 셀의 양극과 연결되는 제1 저항에 흐르는 전류에 근거하여 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법을 발명하기에 이르렀다.
In order to solve the above problems, the inventor of the present invention has found that a control unit controls the operation of a balancing unit for balancing a battery cell corresponding to a voltage of a battery cell included in a battery, The present invention relates to a battery balancing diagnostic apparatus and method for diagnosing a balancing state of a battery cell based on a current flowing through a resistor.

한국공개특허 제10-2014-0106982호Korean Patent Publication No. 10-2014-0106982

본 발명의 목적은, 제어부가 배터리에 포함된 배터리 셀의 전압에 대응하여 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부의 작동을 제어하고, 진단부가 배터리 셀의 양극과 연결되는 제1 저항에 흐르는 전류에 근거하여 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a control method and apparatus for controlling a balancing unit that controls the operation of a balancing unit that performs balancing of a battery cell in correspondence with a voltage of a battery cell included in a battery, And to provide a battery balancing diagnostic apparatus and method for diagnosing a balancing state of a battery cell.

본 발명에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치는 배터리에 포함된 배터리 셀과 연결되어 상기 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부; 상기 배터리 셀의 전압에 대응하여 상기 밸런싱부의 작동을 제어하는 제어부; 및 상기 배터리 셀의 양극과 연결된 제1 저항에 흐르는 전류를 근거하여 상기 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 진단부;를 포함하여 구성된다.A battery balancing diagnostic apparatus according to the present invention includes a balancing unit connected to a battery cell included in a battery to perform balancing of the battery cell; A control unit for controlling operation of the balancing unit in response to a voltage of the battery cell; And a diagnostic unit for diagnosing a balancing state of the battery cell based on a current flowing through a first resistor connected to the positive electrode of the battery cell.

상기 밸런싱부는, 상기 배터리 셀의 전력을 소비하는 제2 저항; 드레인(Drain) 단자, 게이트(Gate) 단자, 및 소스(Source) 단자를 포함하고, 상기 배터리 셀에서 상기 제2 저항으로 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 모스펫; 및 상기 게이트 단자로 인가되는 게이트 전압을 조절하기 위한 제3 저항;을 포함할 수 있다.The balancing unit includes: a second resistor that consumes power of the battery cell; A MOSFET that includes a drain terminal, a gate terminal, and a source terminal and energizes or blocks a current flowing from the battery cell to the second resistor; And a third resistor for adjusting a gate voltage applied to the gate terminal.

상기 제어부는, 상기 배터리 셀의 전압값이 기 설정된 전압값 이상인 경우, 상기 게이트 전압을 제어하여 상기 모스펫을 온(On)으로 변경함으로써, 상기 제2 저항에 전류를 통전시켜 상기 배터리 셀을 방전시킬 수 있다.When the voltage value of the battery cell is equal to or greater than a preset voltage value, the control unit controls the gate voltage to change the MOSFET to on, thereby discharging the battery cell by applying current to the second resistor .

상기 진단부는 상기 배터리 셀로부터 출력되어 상기 제1 저항에 흐르는 전류의 전류값을 측정하는 측정부;를 포함할 수 있다.The diagnosis unit may include a measurement unit output from the battery cell and measuring a current value of a current flowing in the first resistor.

상기 진단부는, 상기 측정된 전류값이 기 설정된 전류값 이상인 경우, 상기 배터리 셀의 밸런싱이 수행되는 것으로 상기 밸런싱 상태를 진단할 수 있다.The diagnosis unit may diagnose the balancing state by performing balancing of the battery cell when the measured current value is equal to or greater than a preset current value.

상기 제1 저항은, 션트(Shunt) 저항일 수 있다.The first resistor may be a shunt resistor.

본 발명에 따른 배터리 밸런싱 진단 방법은 배터리에 포함된 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부를 구비하는 단계; 제어부가 상기 배터리 셀의 전압에 대응하여 상기 밸런싱부의 작동을 제어하는 단계; 및 진단부가 상기 배터리 셀의 양극과 연결된 제1 저항에 흐르는 전류를 근거하여 상기 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 단계;를 포함하여 구성된다.A battery balancing diagnostic method according to the present invention includes the steps of: providing a balancing unit for balancing a battery cell included in a battery; The control unit controlling the operation of the balancing unit in response to the voltage of the battery cell; And diagnosing a balancing state of the battery cell based on a current flowing through a first resistor connected to the anode of the battery cell.

상기 구비하는 단계는, 상기 배터리 셀의 전력을 소비하는 제2 저항를 구비하는 단계; 드레인 단자, 게이트 단자, 및 소스 단자를 포함하고, 상기 배터리 셀에서 상기 제2 저항으로 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 모스펫을 구비하는 단계; 및 상기 게이트 단자로 인가되는 게이트 전압을 조절하기 위한 제3 저항을 구비하는 단계;를 포함할 수 있다.Wherein the step of providing comprises: a step of providing a second resistor for consuming power of the battery cell; A MOSFET having a drain terminal, a gate terminal, and a source terminal and energizing or blocking a current flowing from the battery cell to the second resistor; And a third resistor for adjusting a gate voltage applied to the gate terminal.

상기 제어하는 단계는, 상기 제어부가 상기 배터리 셀의 전압값이 기 설정된 전압값 이상인 경우, 상기 게이트 전압을 제어하여 상기 모스펫을 온으로 변경함으로써, 상기 배터리 셀을 방전시키는 단계;를 포함할 수 있다.And the controlling step may include discharging the battery cell by controlling the gate voltage to turn on the MOSFET when the voltage value of the battery cell is equal to or greater than a predetermined voltage value .

상기 진단하는 단계는, 측정부가 상기 배터리 셀로부터 출력되어 상기 제1 저항에 흐르는 전류의 전류값을 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.The diagnosing may include measuring a current value of a current that is output from the battery cell and flowing to the first resistor.

상기 진단하는 단계는, 상기 진단부가 상기 측정된 전류값이 기 설전된 전류값 이상인 경우, 상기 배터리 셀의 밸런싱이 수행 중인 것으로 상기 밸런싱 상태를 진단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The diagnosing may further include diagnosing the balancing state when the diagnostic unit is performing balancing of the battery cell when the measured current value is equal to or greater than the pre-charged current value.

상기 배터리 밸런싱 진단 방법에서 상기 제1 저항은, 션트 저항일 수 있다.
In the battery balancing diagnostic method, the first resistor may be a shunt resistor.

본 발명에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치 및 방법은 제어부가 배터리에 포함된 배터리 셀의 전압에 대응하여 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부의 작동을 제어하고, 진단부가 배터리 셀의 양극과 연결되는 제1 저항에 흐르는 전류에 근거하여 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단함으로써, 배터리에 포함된 각각의 배터리 셀의 밸런싱 상태를 사용자에게 제공하여 배터리 셀을 포함하는 배터리의 수명을 연장시키는 효과를 가진다.
The apparatus and method for diagnosing battery balancing according to the present invention are characterized in that the control unit controls the operation of the balancing unit for balancing the battery cell corresponding to the voltage of the battery cell included in the battery, The balancing state of each battery cell included in the battery is provided to the user by diagnosing the balancing state of the battery cell based on the current flowing in the battery cell, thereby extending the service life of the battery including the battery cell.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a battery balancing diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of a battery balancing diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating another example of a specific configuration of the battery balancing diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of a battery balancing diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG.
5 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of a battery balancing diagnostic apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flow chart for explaining a battery balancing diagnosis method according to the first embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 작동을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Also, the term "part" in the description refers to a unit that processes one or more functions or operations, which may be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 일 예를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a battery balancing diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 illustrates an example of a specific configuration of a battery balancing diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 밸런싱부(110), 제어부(120) 및 진단부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 제1 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the battery balancing diagnostic apparatus 100 may include a balancing unit 110, a control unit 120, and a diagnosis unit 130. The battery balancing diagnostic apparatus 100 shown in Figs. 1 and 2 is according to the first embodiment, and the constituent elements thereof are not limited to the embodiments shown in Figs. 1 and 2, Or deleted.

배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 배터리 셀(11)을 포함하는 배터리(10)와 배터리 셀(11)의 전압, 전류 및 온도에 근거하여 배터리 셀(11)의 잔존 용량(State Of Charging; SOC), 잔존 수명(State Of Health; SOH) 및 최대 입출력 전력 허용량을 산출하고, 산출된 배터리 셀(11)의 상태 정보를 이용하여 배터리 셀(11)의 충전 또는 방전을 제어하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System; BMS, 20) 사이에 구비될 수 있다.The battery balancing diagnosis apparatus 100 calculates the remaining capacity (state of charge) (SOC) of the battery cell 11 based on the voltage, current, and temperature of the battery 10 including the battery cell 11 and the battery cell 11. [ A battery management system (hereinafter referred to as a " battery management system ") which calculates the state of health (SOH) and the maximum input / output power allowable of the battery cell 11, System (BMS, 20).

본 발명의 제1 실시예에 따른, 배터리 밸런싱 진단 장치(100)의 밸런싱부(110) 및 제어부(120)는 BMS(20)에 구비될 수 있으며, 배터리 밸런싱 진단 장치(100)의 진단부(130)는 배터리 셀(11)에 구비될 수 있다.The balancing unit 110 and the control unit 120 of the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention may be provided in the BMS 20 and the diagnostic unit 130 may be provided in the battery cell 11. [

밸런싱부(110)는 배터리(10)에 포함된 배터리 셀(11)의 전압을 밸런싱하는 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 밸런싱부(110)는 배터리 셀(11)의 전압이 기 설정된 전압값 이상인 경우, 배터리 셀(11)을 방전시키는 패시브(Passive) 밸런싱을 수행할 수 있다. 이를 위해, 밸런싱부(110)는 모스펫(111), 제2 저항(111) 및 제3 저항(112)을 포함할 수 있다.The balancing unit 110 may balance the voltage of the battery cell 11 included in the battery 10. More specifically, the balancing unit 110 may perform passive balancing for discharging the battery cell 11 when the voltage of the battery cell 11 is equal to or greater than a preset voltage value. To this end, the balancing portion 110 may include a MOSFET 111, a second resistor 111 and a third resistor 112.

모스펫(111)은 드레인 단자(D), 게이트 단자(G) 및 소스 단자(S)를 포함할 수 있으며, 드레인 단자(D) 및 게이트 단자(G) 는 각각 제2 저항(111) 및 제3 저항(112)과 연결될 수 있다.The drain terminal D and the gate terminal G may include a second resistor 111 and a third resistor 111. The MOSFET 111 may include a drain terminal D, a gate terminal G and a source terminal S, And may be connected to the resistor 112.

모스펫(111)은 게이트 단자(G)에 문턱 전압(Threshold Voltage) 이상의 게이트 전압이 인가되는 경우, 드레인 단자(D) 및 소스 단자(S)가 통전되어 드레인 단자(D)와 연결된 제2 저항(111)에 전류가 흐를 수 있다. The MOSFET 111 is connected to a drain terminal D and a drain terminal D through a second resistor R 1 connected to the drain terminal D and the source terminal S when a gate voltage higher than a threshold voltage is applied to the gate terminal G 111).

이때, 제2 저항(111)에 흐르는 전류는 배터리 셀(11)에 기 설정된 전압값 이상의 전압이 인가되어 배터리 셀(11)의 전압이 불균형한 경우, 배터리 셀(11)의 밸런싱을 수행하기 위하여 배터리 셀(11)로부터 출력되는 전류일 수 있다.At this time, the current flowing in the second resistor 111 is applied to the battery cell 11 in order to perform balancing of the battery cell 11 when a voltage equal to or higher than a predetermined voltage value is applied to the battery cell 11 and the voltage of the battery cell 11 is unbalanced. And may be a current output from the battery cell 11. [

한편, 모스펫(111)의 문턱 전압에 대응하여 게이트 단자(G)에 인가되는 게이트 전압을 조절하기 위해 제3 저항(112)의 저항값은 변경될 수 있다. On the other hand, the resistance value of the third resistor 112 may be changed in order to adjust the gate voltage applied to the gate terminal G in correspondence with the threshold voltage of the MOSFET 111.

제어부(120)는 배터리 셀(11)의 전압에 대응하여 밸런싱부(110)의 작동을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.The control unit 120 may control the operation of the balancing unit 110 in response to the voltage of the battery cell 11. [

보다 구체적으로, 제어부(120)는 배터리 셀(11)의 전압이 기 설정된 전압값 이상인 경우, 모스펫(111)의 문턱 전압 이상의 게이트 전압을 게이트 단자(G)에 인가시켜 모스펫(111)의 작동 상태를 온(On)으로 제어할 수 있다. 여기서, 기 설정된 전압값은 배터리 셀(11)의 밸런싱을 수행할 것인지 판단하기 위한 기준이 되는 전압값일 수 있다. More specifically, when the voltage of the battery cell 11 is equal to or higher than a preset voltage value, the control unit 120 applies a gate voltage equal to or higher than the threshold voltage of the MOSFET 111 to the gate terminal G, Can be controlled to be On. Here, the predetermined voltage value may be a voltage value that serves as a reference for determining whether balancing of the battery cell 11 is to be performed.

이를 통해, 제어부(120)는 모스펫(111)의 드레인 단자(D)와 연결된 제2 저항(111)에 전류가 흐르게 함으로써, 배터리 셀(11)을 방전시킬 수 있다.The controller 120 can discharge the battery cell 11 by allowing the current to flow through the second resistor 111 connected to the drain terminal D of the MOSFET 111. [

반대로, 제어부(120)는 배터리 셀(11)의 전압이 기 설정된 전압값 미만인 경우, 모스펫(111)의 작동 상태를 오프(Off)로 제어하여 배터리 셀(11)을 방전시키지 않을 수 있다.On the contrary, when the voltage of the battery cell 11 is lower than the preset voltage value, the controller 120 may control the operation state of the MOSFET 111 to be off to prevent the battery cell 11 from being discharged.

진단부(130)는 배터리 셀(11)의 양극과 연결된 제1 저항(131)에 흐르는 전류를 근거하여 배터리 셀(11)의 밸런싱 상태를 진단하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 진단부(130)는 제1 저항(131) 및 측정부(132)를 포함할 수 있다.The diagnosis unit 130 can diagnose the balancing state of the battery cell 11 based on the current flowing through the first resistor 131 connected to the positive electrode of the battery cell 11. [ For this, the diagnosis unit 130 may include a first resistor 131 and a measurement unit 132.

제1 저항(131)은 배터리 셀(11)의 양극과 연결되어 배터리 셀(11)이 방전되는 경우, 제1 저항(131)에 기 설정된 전류값 이상의 전류가 흐를 수 있다. 이때, 제1 저항(131)은 전류 측정을 위해 저항값이 낮은 션트(Shunt) 저항일 수 있다.The first resistor 131 is connected to the positive electrode of the battery cell 11 so that a current equal to or greater than a predetermined current value can flow through the first resistor 131 when the battery cell 11 is discharged. At this time, the first resistor 131 may be a shunt resistor having a low resistance value for current measurement.

측정부(132)는 제1 저항(131)과 직렬로 연결되어 제1 저항(131)에 흐르는 전류를 측정하는 역할을 수행할 수 있다.The measuring unit 132 may be connected in series with the first resistor 131 to measure a current flowing through the first resistor 131.

이러한 역할을 수행하는 측정부(132)는 변류기(Current transformer) 방식, 홀 소자(Hall element) 방식 및 퓨즈(Fuse) 방식 중 하나 이상에 해당하는 전류 센서(Current sensor)를 이용할 수 있고, 하나 이상의 스위치 소자, 캐패시터, 도선 등을 포함할 수 있다.The measuring unit 132 performing such a function may use a current sensor corresponding to at least one of a current transformer method, a Hall element method and a fuse method, Switches, capacitors, conductors, and the like.

진단부(130)는 측정부(132)를 통해 측정된 제1 저항(131)의 전류값이 기 설정된 전류값 이상인 경우, 배터리 셀(11)의 밸런싱이 수행되는 것으로 배터리 셀(11)의 밸런싱 상태를 진단할 수 있다.The balancing of the battery cell 11 is performed when the current value of the first resistor 131 measured by the measuring unit 132 is equal to or greater than a predetermined current value, The state can be diagnosed.

반대로, 진단부(130)는 측정부(132)를 통해 측정된 제1 저항(131)의 전류값이 기 설정된 전류값 미만인 경우, 배터리 셀(11)의 밸런싱이 수행되지 않는 것으로 배터리 셀(11)의 밸런싱 상태를 진단할 수 있다.Conversely, when the current value of the first resistor 131 measured through the measuring unit 132 is less than the preset current value, the diagnosis unit 130 determines that balancing of the battery cell 11 is not performed, ) Can be diagnosed.

여기서, 기 설정된 전류값은 배터리 셀(11)의 밸런싱이 정상적으로 수행되는 경우, 배터리 셀(11)의 방전으로 제1 저항(131)에 흐르는 전류의 전류값일 수 있다.Here, the predetermined current value may be a current value of the current flowing through the first resistor 131 due to the discharge of the battery cell 11 when balancing of the battery cell 11 is normally performed.

이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 기 설정된 전압값 이상의 전압이 배터리 셀(11)에 인가되어 제어부(120)가 밸런싱부(110)를 제어하여 배터리 셀(11)의 밸런싱을 수행하는 경우, 실제 배터리 셀(11)의 밸런싱이 수행되는지를 정확하게 감지하고, 이를 사용자에게 제공함으로써, 배터리 밸런싱을 효과적으로 수행할 수 있다.Accordingly, the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention applies a voltage equal to or greater than a predetermined voltage value to the battery cell 11, and the control unit 120 controls the balancing unit 110, When performing balancing of the battery cell 11, it is possible to accurately detect whether balancing of the actual battery cell 11 is performed and provide it to the user, thereby effectively balancing the battery.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)의 진단부(130)는 배터리(10)에 구비되는 것으로 도시 및 설명되었지만, 배터리(10)의 전압, 전류, SOC 및 SOH를 재현할 수 있는 배터리 시뮬레이터(Battery Simulator)에 구비될 수 있다.
Although the diagnosis unit 130 of the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is shown and described as being provided in the battery 10, (Battery Simulator) that can reproduce the battery.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating another example of a specific configuration of the battery balancing diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)가 복수의 배터리 셀(11)을 포함하는 배터리(10)에 구비되는 경우, 배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 복수의 배터리 셀(11)마다 밸런싱부(110) 및 진단부(130)를 연결하여 복수의 배터리 셀(11)마다의 밸런싱 상태를 진단할 수 있다.3, when the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is provided in a battery 10 including a plurality of battery cells 11, the battery balancing diagnostic apparatus 100 includes: The balancing unit 110 and the diagnosis unit 130 may be connected to each of the plurality of battery cells 11 to diagnose the balancing state of each of the plurality of battery cells 11. [

이를 통해, 배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 고출력 및 고용량의 배터리 특성을 위해 복수의 배터리 셀(11)로 구성되는 배터리(10)에서도 복수의 배터리 셀(11) 마다 밸런싱 상태를 진단하여 사용자에게 제공할 수 있다.
Accordingly, the battery balancing diagnostic apparatus 100 diagnoses the balancing state for each of the plurality of battery cells 11 in the battery 10 composed of the plurality of battery cells 11 for high output and high capacity battery characteristics, can do.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 일 예를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치의 구체적인 구성의 일 예를 도시한 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of a battery balancing diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of a battery balancing diagnostic apparatus according to a third embodiment of the present invention. Fig.

도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)와 도 4 및 도 5 각각에 도시된 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)를 비교하면, 제1 내지 제3 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)의 진단부(130)가 구비된 위치만이 상이하고, 제1 내지 제3 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)의 구성 및 그 구성의 역할은 동일하므로, 반복되는 설명을 생략하도록 한다.The battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention shown in Figs. 1 and 2 and the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the second and third embodiments of the present invention shown in Figs. 4 and 5, respectively, The battery balancing diagnosis apparatus 100 according to the first to third embodiments differs from the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the first to third embodiments only in the position where the diagnosis section 130 of the battery balancing diagnostic apparatus 100 is provided, The configuration of the apparatus 100 and the roles of the constituent elements are the same, and repeated description will be omitted.

도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)의 진단부(130)는 BMS(20)에 구비될 수 있다. 이를 통해, 제2 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 배터리(10)의 노화 또는 배터리(10)의 전력 사양을 변경으로 인해 배터리 셀(11)을 교체하는 경우, 진단부(130)를 구비하기 위하여 배터리(10)의 구조를 변경하지 않고도 배터리 셀(11)의 밸런싱 상태를 진단할 수 있다.Referring to FIG. 4, the diagnosis unit 130 of the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the second embodiment may be provided in the BMS 20. Accordingly, the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention can diagnose the battery 10 when the battery cell 11 is replaced due to aging of the battery 10 or a change in the power specification of the battery 10, It is possible to diagnose the balancing state of the battery cell 11 without changing the structure of the battery 10. [

도 5를 참조하면, 제3 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)의 진단부(130)는 BMS(20) 및 배터리(10) 외부에 별도로 구비될 수 있다. 이를 통해, 제3 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)는 제2 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 장치(100)와 같이 배터리 셀(11)을 교체하는 경우, 배터리(10)의 구조를 변경하지 않고도 배터리 셀(11)의 밸런싱 상태를 진단할 수 있으며, BMS(20) 내 진단부(130)의 설치로 인한 BMS(20)의 복잡한 회로 구성을 회피하여 BMS(20)를 간소화할 수 있다.
Referring to FIG. 5, the diagnosis unit 130 of the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the third embodiment may be separately provided outside the BMS 20 and the battery 10. Accordingly, the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the third embodiment can change the structure of the battery 10 when the battery cell 11 is replaced with the battery balancing diagnostic apparatus 100 according to the second embodiment, It is possible to diagnose the balancing state of the battery cell 11 and avoid the complicated circuit configuration of the BMS 20 due to the installation of the diagnosis unit 130 in the BMS 20, thereby simplifying the BMS 20 .

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 6 is a flow chart for explaining a battery balancing diagnosis method according to the first embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, BMS는 배터리 셀에 인가된 전압을 측정하게 되고(S601), 제어부는 측정된 배터리 셀의 전압에 대응하여 모스펫의 작동 상태를 제어함으로써, 배터리 셀의 밸런싱을 수행하게 된다.Referring to FIG. 6, the BMS measures the voltage applied to the battery cell (S601), and the control unit controls balancing of the battery cell by controlling the operation state of the MOSFET in accordance with the measured voltage of the battery cell.

보다 구체적으로, 제어부는 배터리 셀의 전압이 기 설정된 전압값 이상인 경우(S602), 모스펫의 문턱 전압 이상의 게이트 전압을 게이트 단자에 인가시켜 모스펫의 작동 상태를 온으로 변경하게 된다(S603). 반대로, 제어부는 배터리 셀의 전압이 기 설정된 전압값 미만인 경우(S602), 모스펫의 작동 상태를 변경하지 않고 시작으로 돌아가게 된다.More specifically, when the voltage of the battery cell is equal to or greater than a preset voltage value (S602), the control unit applies a gate voltage not less than the threshold voltage of the MOSFET to the gate terminal to change the operating state of the MOSFET to ON (S603). On the other hand, when the voltage of the battery cell is lower than the predetermined voltage value (S602), the control unit returns to the start without changing the operation state of the MOSFET.

여기서, 기 설정된 전압값은 배터리 셀의 밸런싱을 수행할 것인지 판단하기 위한 기준이 되는 전압값일 수 있다. Here, the preset voltage value may be a voltage value that serves as a reference for determining whether balancing of the battery cell is to be performed.

상술된 S603 단계 이후, 진단부의 측정부는 배터리 셀의 양극과 연결된 제1 저항에 흐르는 전류의 전류값을 측정하게 된다. 상술된 S601 내지 S603 단계를 통해 배터리 셀의 밸런싱이 정상적으로 수행되는 경우, 배터리 셀을 방전시켜 배터리 셀의 전압을 낮추는 패시브 밸런싱으로 인해 제1 저항에는 기 설정된 전류값 이상의 전류가 흐르게 된다.After the step S603, the measurement unit of the diagnosis unit measures the current value of the current flowing through the first resistor connected to the anode of the battery cell. If balancing of the battery cell is normally performed through the steps S601 to S603, passive balancing that discharges the battery cell to lower the voltage of the battery cell causes a current equal to or greater than a predetermined current value to flow through the first resistor.

이어서, 진단부는 제1 저항에 흐르는 전류의 전류값이 기 설정된 전류값 이상인 경우(S605), 배터리 셀의 밸런싱이 수행되는 것으로 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하게 된다 (S606).If the current value of the current flowing through the first resistor is equal to or greater than the preset current value (S605), the diagnostic unit diagnoses the balancing state of the battery cell by balancing the battery cell (S606).

반대로, 진단부는 제1 저항에 흐르는 전류의 전류값이 기 설정된 전류값 미만인 경우(S605), 배터리 셀의 밸런싱이 수행되지 않는 것으로 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하게 된다(S607).On the other hand, if the current value of the current flowing through the first resistor is less than the predetermined current value (S605), the diagnostic unit diagnoses the balancing state of the battery cell without balancing of the battery cell (S607).

이를 통해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 밸런싱 진단 방법은 배터리 셀에 기 설정된 전압값 이상의 전압이 인가되어 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 경우, 배터리 셀의 밸런싱 수행 여부에 대한 진단 결과를 사용자에게 제공하여 사용자가 밸런싱 수행 여부를 확인할 수 있다.
In the battery balancing diagnosis method according to the first embodiment of the present invention, when balancing a battery cell by applying a voltage equal to or higher than a predetermined voltage value to the battery cell, So that the user can confirm whether the balancing is performed or not.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

100 : 배터리 밸런싱 진단 장치
110 : 밸런싱부
111 : 모스펫 112 : 제2 저항
113 : 제3 저항
D : 드레인 단자 G : 게이트 단자
S : 소스 단자
120 : 제어부
130 : 진단부
131 : 제1 저항 132 : 측정부
10 : 배터리
11 : 배터리 셀
20: 배터리 관리 시스템100: Battery Balancing Diagnostic Device
110: Balancing part
111: MOSFET 112: Second resistance
113: Third resistance
D: drain terminal G: gate terminal
S: Source terminal
120:
130:
131: first resistor 132: measuring unit
10: Battery
11: Battery cell
20: Battery management system

Claims (12)

배터리에 포함된 배터리 셀과 연결되어 상기 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부;
상기 배터리 셀의 전압에 대응하여 상기 밸런싱부의 작동을 제어하는 제어부; 및
상기 배터리 셀의 양극과 연결된 제1 저항에 흐르는 전류를 근거하여 상기 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 진단부;를 포함하되,
상기 진단부는,
상기 배터리 셀로부터 출력되어 상기 제1 저항에 흐르는 전류의 전류값을 측정하는 측정부;를 포함하고,
상기 측정된 전류값이 기 설정된 전류값 이상인 경우, 상기 배터리 셀의 밸런싱이 수행되는 것으로 상기 밸런싱 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 장치.
A balancing unit connected to a battery cell included in the battery to perform balancing of the battery cell;
A control unit for controlling operation of the balancing unit in response to a voltage of the battery cell; And
And a diagnosing unit for diagnosing a balancing state of the battery cell based on a current flowing through a first resistor connected to an anode of the battery cell,
Wherein the diagnosis unit comprises:
And a measuring unit for measuring a current value of a current flowing from the battery cell to the first resistor,
And diagnoses the balancing state when balancing of the battery cells is performed when the measured current value is equal to or greater than a preset current value.
Battery balancing diagnostic device.
제1항에 있어서,
상기 밸런싱부는,
상기 배터리 셀의 전력을 소비하는 제2 저항;
드레인(Drain) 단자, 게이트(Gate) 단자, 및 소스(Source) 단자를 포함하고, 상기 배터리 셀에서 상기 제2 저항으로 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 모스펫; 및
상기 게이트 단자로 인가되는 게이트 전압을 조절하기 위한 제3 저항;을 포함하는 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 장치.
The method according to claim 1,
The balancing unit includes:
A second resistor that consumes power of the battery cell;
A MOSFET that includes a drain terminal, a gate terminal, and a source terminal and energizes or blocks a current flowing from the battery cell to the second resistor; And
And a third resistor for adjusting a gate voltage applied to the gate terminal.
Battery balancing diagnostic device.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배터리 셀의 전압값이 기 설정된 전압값 이상인 경우, 상기 게이트 전압을 제어하여 상기 모스펫을 온(On)으로 변경함으로써, 상기 제2 저항에 전류를 통전시켜 상기 배터리 셀을 방전시키는 것을 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein,
And controls the gate voltage to turn on the MOSFET if the voltage value of the battery cell is equal to or greater than a preset voltage value so that the battery cell is discharged by passing current through the second resistor ,
Battery balancing diagnostic device.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 저항은,
션트(Shunt) 저항인 것을 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first resistor comprises:
Wherein the shunt resistor is a shunt resistor.
Battery balancing diagnostic device.
배터리에 포함된 배터리 셀의 밸런싱을 수행하는 밸런싱부를 구비하는 단계;
제어부가 상기 배터리 셀의 전압에 대응하여 상기 밸런싱부의 작동을 제어하는 단계; 및
진단부가 상기 배터리 셀의 양극과 연결된 제1 저항에 흐르는 전류를 근거하여 상기 배터리 셀의 밸런싱 상태를 진단하는 단계;를 포함하되,
상기 진단하는 단계는,
측정부가 상기 배터리 셀로부터 출력되어 상기 제1 저항에 흐르는 전류의 전류값을 측정하는 단계; 및
상기 진단부가 상기 측정된 전류값이 기 설전된 전류값 이상인 경우, 상기 배터리 셀의 밸런싱이 수행 중인 것으로 상기 밸런싱 상태를 진단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 방법.
Comprising: a balancing unit for balancing a battery cell included in the battery;
The control unit controlling the operation of the balancing unit in response to the voltage of the battery cell; And
Diagnosing a balancing state of the battery cell based on a current flowing in a first resistor connected to an anode of the battery cell,
Wherein the diagnosing comprises:
Measuring a current value of a current flowing through the first resistor from the battery cell; And
And diagnosing the balancing state when the diagnostic unit is performing balancing of the battery cell when the measured current value is equal to or greater than the pre-charged current value.
How to diagnose battery balancing.
제7항에 있어서,
상기 구비하는 단계는,
상기 배터리 셀의 전력을 소비하는 제2 저항를 구비하는 단계;
드레인 단자, 게이트 단자, 및 소스 단자를 포함하고, 상기 배터리 셀에서 상기 제2 저항으로 흐르는 전류를 통전 또는 차단시키는 모스펫을 구비하는 단계; 및
상기 게이트 단자로 인가되는 게이트 전압을 조절하기 위한 제3 저항을 구비하는 단계;를 포함하는 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step of providing comprises:
A second resistor that consumes power of the battery cell;
A MOSFET having a drain terminal, a gate terminal, and a source terminal and energizing or blocking a current flowing from the battery cell to the second resistor; And
And a third resistor for adjusting a gate voltage applied to the gate terminal.
How to diagnose battery balancing.
제8항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 배터리 셀의 전압값이 기 설정된 전압값 이상인 경우, 상기 제어부가 상기 게이트 전압을 제어하여 상기 모스펫을 온으로 변경함으로써, 상기 배터리 셀을 방전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the controlling comprises:
And discharging the battery cell by changing the MOSFET to ON by controlling the gate voltage when the voltage value of the battery cell is equal to or greater than a preset voltage value.
How to diagnose battery balancing.
삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 제1 저항은,
션트 저항인 것을 특징으로 하는,
배터리 밸런싱 진단 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the first resistor comprises:
Wherein the shunt resistor is a shunt resistor.
How to diagnose battery balancing.
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