KR101835585B1

KR101835585B1 - 배터리 팩, 배터리 팩의 셀 밸런싱 방법 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

Info

Publication number: KR101835585B1
Application number: KR1020130090431A
Authority: KR
Inventors: 김민석
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2018-03-07
Also published as: US20140042977A1; EP2696465A1; JP2014036575A; US9257860B2; EP2696465B1; JP6261232B2; KR20140021486A

Abstract

본 발명은 배터리 팩, 배터리 팩의 셀 밸런싱 방법 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 밸런싱 방법은, 배터리 팩 내 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 단계; 상기 측정된 전압을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 중 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하는 단계; 복수의 저항 중 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택하는 단계; 및 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 수신하는 멀티플렉서로부터 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항으로 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩, 배터리 팩의 셀 밸런싱 방법 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템{Battery pack, cell balancing method of the same, and energy storage system including the battery pack}

본 발명은 배터리 팩의 전압 측정 방법 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.

환경 파괴, 자원 고갈 등이 문제되면서, 전력을 저장하고, 저장된 전력을 효율적으로 활용할 수 있는 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 이와 함께 발전 과정에서 공해를 유발하지 않는 신재생 에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 에너지 저장 시스템은 이러한 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템으로서, 오늘날의 환경 변화에 맞추어 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.

이러한 에너지 저장 시스템에 있어서, 배터리의 효율적 관리가 중요한 요소 중 하나이다. 배터리는 충전, 방전, 셀 밸런싱 등 다양한 사항에 대하여 관리를 하여야 한다. 배터리를 효율적으로 관리함으로 인하여 배터리의 수명을 늘릴 수 있으며, 부하에 안정적으로 전력을 제공할 수 있게 된다.

본 발명은 배터리 팩의 셀 밸런싱 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 밸런싱 방법은, 배터리 팩 내 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 단계; 상기 측정된 전압을 기초로 상기 복수의 배터리 셀 중 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하는 단계; 복수의 저항 중 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택하는 단계; 및 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 수신하는 멀티플렉서로부터 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항으로 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 복수의 배터리 셀 중 해당 배터리 셀 사이에 연결된 연결 스위치 소자를 오프 상태로 하는 단계; 및 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 멀티플렉서 사이에 연결된 전달 스위치 소자 및 밸런싱 스위치 소자를 온 상태로 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압이 상기 전달 스위치 소자와 밸런싱 스위치 소자를 통해 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항으로 전달될 수 있다.

상기 복수의 배터리 셀 및 상기 복수의 배터리 셀 중 하나에 대응하는 복수의 저항 각각에 대한 모니터링 결과를 기초로 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항이 선택되고, 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압이 기준 전압값 이상일 수 있다.

상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압이 수신된 멀티플렉서는 복수의 멀티플렉서 중 선택된 멀티플렉서이고, 상기 선택된 멀티플렉서는 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 선택과 무관하게 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항의 선택을 기초로 선택되고, 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 출력하는 단계는, 상기 선택된 멀티플렉서로 선택 신호를 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 복수의 배터리 셀 각각의 온도를 측정하는 단계; 및 상기 복수의 배터리 셀 중 저온 배터리 셀을 선택하는 단계;를 더 포함하고, 상기 저온 배터리 셀에 근접한 저항이 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항으로 선택될 수 있다.

상기 복수의 저항 각각은 상기 복수의 배터리 셀 중 하나에 대응하고, 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항이 상기 저온 배터리 셀에 대응할 수 있다.

상기 방법은, 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 배터리 셀 사이에 연결된 연결 스위치 소자를 오프 상태로 하는 단계; 및 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 연결된 멀티플렉서 사이에 연결된 전달 스위치 소자 및 밸런싱 스위치 소자를 각각 온 상태로 하여, 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 상기 저온 배터리 셀에 대응하는 저항으로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 저온 배터리 셀의 온도가 기준 온도 값보다 크면, 상기 전달 스위치 소자 및 밸런싱 스위치 소자를 오프 상태로 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩; 및 상기 배터리 팩에 연결되는 배터리 관리 시스템;을 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템이, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 측정회로; 복수의 저항을 구비하는 밸런싱 회로; 상기 복수의 배터리 셀 중 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하고, 상기 복수의 저항 중 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택하는 선택부; 및 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 연결된 멀티플렉서를 구비하는 전압 전달 회로;를 포함하고, 상기 멀티플렉서가 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 입력받고 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항으로 출력할 수 있다.

상기 전압 전달 회로의 멀티플렉서는 복수의 멀티플렉서 중 하나이고, 상기 밸런싱 회로의 복수의 저항 각각이 상기 전압 전달 회로의 복수의 멀티플렉서 중 하나에 대응하여 연결될 수 있다.

상기 배터리 관리 시스템은 복수의 연결 스위치 소자를 구비하고, 각 연결 스위치 소자가 상기 복수의 저항 중 하나와 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 하나 사이에 연결되고, 상기 밸런싱 회로는 복수의 밸런싱 스위치 소자를 구비하고, 각 밸런싱 스위치 소자가 상기 복수의 저항 중 하나와 상기 복수의 멀티플렉서 중 대응하는 하나 사이에 연결되고, 상기 전압 전달 회로는 복수의 전달 스위치 소자를 구비하고, 각 전달 스위치 소자가 상기 복수의 멀티플렉서 중 하나와 상기 밸런싱 회로 사이에 연결될 수 있다.

상기 배터리 관리 시스템은 상기 복수의 연결 스위치 소자, 상기 복수의 밸런싱 스위치 소자 및 상기 복수의 전달 스위치 소자를 제어하는 스위치 소자 제어부를 구비하고, 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압이 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 대응하는 멀티플렉서로부터 출력되면, 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 하나 사이의 연결 스위치 소자가 오프될 수 있다.

상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압이 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 대응하는 멀티플렉서로부터 출력되면, 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 하나 사이의 전달 스위치 소자와 밸런싱 스위치 소자가 온될 수 있다.

상기 전압 전달 회로의 멀티플렉서는 복수의 멀티플렉서 중 하나이고, 복수의 저항 각각이 상기 복수의 멀티플렉서 중 하나와 상기 복수의 배터리 셀 중 하나에 대응하고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 선택부의 선택을 기초로 상기 복수의 멀티플렉서를 제어하는 멀티플렉서 제어부를 구비할 수 있다.

상기 멀티플렉서 제어부는 상기 선택부에 의한 상기 복수의 저항 중 셀 밸런싱이 수행될 저항의 선택을 기초로 상기 복수의 멀티플렉서 중 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 출력할 멀티플렉서를 결정할 수 있다.

상기 측정 회로는 각 배터리 셀의 온도를 측정하고, 상기 선택부는 상기 복수의 배터리 셀 중 저온 배터리 셀을 선택하고, 상기 멀티플렉서 제어부는 상기 복수의 멀티플렉서 중 저온 배터리 셀에 대응하는 멀티플렉서가 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 출력하도록 제어할 수 있다.

상기 측정 회로는 각 배터리 셀의 온도를 측정하고, 상기 선택부는 상기 복수의 배터리 셀 중 저온 배터리 셀을 선택하고, 상기 저온 배터리 셀은 연결 스위치 소자를 통해 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 연결 가능할 수 있다.

상기 배터리 관리 시스템은 각 배터리 셀의 전압을 포함하는 전압 정보와 각 배터리 셀의 온도를 포함하는 온도 정보를 상기 측정 회로로부터 수신하는 모니터링부를 구비하고, 상기 모니터링부는 상기 전압 정보와 온도 정보를 상기 선택부에 제공하고, 상기 선택부는 독립적으로 상기 전압 정보를 기초로 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하고 상기 온도 정보를 기초로 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택할 수 있다.

상기 배터리 관리 시스템은 각 배터리 셀의 전압을 포함하는 전압 정보를 수신하는 모니터링부를 구비하고, 상기 모니터링부는 상기 전압 정보를 상기 선택부에 제공하고, 상기 선택부는 상기 전압 정보를 기초로 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하고, 상기 전압 정보와 무관하게 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 이용하여 저온 배터리 셀에 연결된 밸런싱 저항을 방전함으로써, 셀 밸런싱과 저온셀의 온도 상승을 함께 구현할 수 있다.

도 1는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 3은 BMS의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순서도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 순서도를 나타낸 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(1)을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2), 계통(3)과 연계하여 부하(4)에 전력을 공급한다.

발전 시스템(2)은 에너지원을 이용하여 전력을 생산하는 시스템이다. 발전 시스템(2)은 생산한 전력을 에너지 저장 시스템(1)에 공급한다. 발전 시스템(2)은 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템 등일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로 발전 시스템(2)은 상기 언급한 종류에 한정되는 것은 아니다. 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다.

계통(3)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비한다. 계통(3)은 정상 상태인 경우, 에너지 저장 시스템(1)으로 전력을 공급하여 부하(4) 및/또는 배터리(10)에 전력이 공급되도록 하고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 전력을 공급받는다. 계통(3)이 비정상 상태인 경우, 계통(3)으로부터 에너지 저장 시스템(1)으로의 전력 공급은 중단되고, 에너지 저장 시스템(1)으로부터 계통(3)으로의 전력 공급 또한 중단된다.

부하(4)는 발전 시스템(2)에서 생산된 전력, 배터리(10)에 저장된 전력, 또는 계통(3)으로부터 공급된 전력을 소비한다. 가정이나 공장 등이 부하(4)의 일 예일 수 있다.

에너지 저장 시스템(1)은 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 배터리(10)에 저장하고, 생산한 전력을 계통(3)에 공급할 수 있다. 또한 에너지 저장 시스템(1)은 배터리(10)에 저장된 전력을 계통(3)에 공급하거나, 계통(3)으로부터 공급된 전력을 배터리(10)에 저장할 수 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(1)은 계통(3)이 비정상 상태일 경우, 예를 들면 정전이 발생한 경우에는 UPS(Uninterruptible Power Supply) 동작을 수행하여 부하(4)에 전력을 공급할 수 있다. 또한 에너지 저장 시스템(1)은 계통(3)이 정상인 상태에서도 발전 시스템(2)이 생산한 전력이나 배터리(10)에 저장되어 있는 전력을 부하(4)로 공급할 수 있다.

에너지 저장 시스템(1)은 전력 변환을 제어하는 전력 제어부(Power Control System, 이하 'PCS'라 함)(200), 제1 스위치(250), 제2 스위치(260), 배터리 관리부(Battery Management System: 이하 'BMS(20)'라 함)(70), 배터리(10)를 포함한다.

PCS(200)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리(10)의 전력을 적절한 전력으로 변환하여 필요한 곳에 공급한다. PCS(200)는 전력 변환부(210), DC 링크부(220), 인버터(230), 컨버터(240), 통합 제어기(270)를 포함한다.

전력 변환부(210)는 발전 시스템(2)과 DC 링크부(220) 사이에 연결된다. 전력 변환부(210)는 발전 시스템(2)에서 생산한 전력을 DC 링크부(220)로 전달하며, 이때 출력 전압을 직류 링크 전압으로 변환한다. 특히, 발전 시스템(2)이 태양광으로 전력을 생산하는 경우, 전력 변환부(210)는 일사량, 온도 등의 변화에 따라서 발전 시스템(2)에서 생산하는 전력을 최대로 얻을 수 있도록 최대 전력 포인트 추적(Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행하는 MPPT 컨버터를 포함할 수 있다.

직류 링크 전압은 발전 시스템(2) 또는 계통(3)에서의 순시 전압 강하, 부하(4)에서의 피크 부하 발생 등으로 인하여 그 크기가 불안정해 지는 경우가 있다. 그러나 직류 링크 전압은 컨버터(240) 및 인버터(230)의 정상 동작을 위하여 안정화될 필요가 있다. DC 링크부(220)는 직류 링크 전압의 안정화를 위해 예를 들면, 대용량 커패시터 등을 구비할 수 있으며, DC 링크부(220)는 전력 변환부(210)와 인버터(230) 사이에 연결되어 직류 링크 전압을 일정하게 유지시킨다.

인버터(230)는 DC 링크부(220)와 제1 스위치(250) 사이에 연결되는 전력 변환기이다. 인버터(230)는 방전 모드에서 발전 시스템(2) 및/또는 배터리(10)로부터 출력된 직류 링크 전압을 계통(3)의 교류 전압으로 변환하여 출력하는 인버터를 포함할 수 있다. 또한, 인버터(230)는 충전 모드에서 계통(3)의 전력을 배터리(10)에 저장하기 위하여, 계통(3)의 교류 전압을 정류하고 직류 링크 전압으로 변환하여 출력하는 정류 회로를 포함할 수 있다. 인버터(230)는 양방향 인버터 혹은 복수의 인버팅 회로를 포함하는 구성일 수 있다.

인버터(230)는 계통(3)으로 출력되는 교류 전압에서 고조파를 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 또한 인버터(230)는 무효 전력의 발생을 억제하기 위하여 인버터(230)로부터 출력되는 교류 전압의 위상과 계통(3)의 교류 전압의 위상을 동기화시키기 위한 위상 동기 루프(PLL) 회로를 포함할 수 있다. 그 밖에, 인버터(230)는 전압 변동 범위 제한, 역률 개선, 직류 성분 제거, 과도현상(transient phenomena) 보호 등과 같은 기능을 수행할 수 있다.

컨버터(240)는 DC 링크부(220)와 배터리(10) 사이에 연결되는 전력 변환기이다. 컨버터(240)는 방전 모드에서 배터리(10)에 저장된 전력을 인버터(230)에서 요구하는 전압 레벨 즉, 직류 링크 전압으로 DC-DC 변환하여 출력하는 컨버터를 포함한다. 또한, 컨버터(240)는 충전 모드에서 전력 변환부(210)에서 출력되는 전력이나 인버터(230)에서 출력되는 전력의 전압을 배터리(10)에서 요구하는 전압 레벨, 즉 충전 전압으로 DC-DC 변환하는 컨버터를 포함한다. 컨버터(240)는 양방향 컨버터 혹은 복수의 컨버팅 회로를 포함하는 구성일 수 있다.

통합 제어기(270)는 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리(10), 및 부하(4)의 상태를 모니터링 하고, 모니터링 결과에 따라서 전력 변환부(210), 인버터(230), 컨버터(240), 제1 스위치(250), 제2 스위치(260), 및 BMS(20)를 제어한다. 통합 제어기(270)가 모니터링 하는 사항은 계통(3)에 정전이 발생하였는지 여부, 발전 시스템(2)에서 전력이 생산되는지 여부를 포함할 수 있다. 또한 통합 제어기(270)는 발전 시스템(2)의 전력 생산량, 배터리(10)의 충전 상태, 부하(4)의 전력 소비량, 시간 등을 모니터링 할 수 있다.

제1 스위치(250) 및 제2 스위치(260)는 인버터(230)와 계통(3) 사이에 직렬로 연결되며, 통합 제어기(270)의 제어에 따라서 on/off 동작을 수행하여 발전 시스템(2)과 계통(3) 사이의 전류의 흐름을 제어한다. 제1 스위치(250)와 제2 스위치(260)는 발전 시스템(2), 계통(3), 및 배터리(10)의 상태에 따라서 on/off가 결정될 수 있다. 예를 들어, 부하(4)에서 요구되는 전력량이 큰 경우, 제1 스위치(250) 및 제2 스위치(260)를 모두 on 상태로 하여 발전 시스템(2), 계통(3), 배터리(10)의 전력을 부하(4)에 공급한다. 반면에, 계통(3)에서 정전이 발생한 경우, 제2 스위치(260)를 off 상태로 하고 제1 스위치(250)를 on 상태로 한다. 이로 인하여 발전 시스템(2) 또는 배터리(10)로부터의 전력을 부하(4)에 공급할 수 있으며, 부하(4)로 공급되는 전력이 계통(3) 측으로 흐르는, 즉 단독운전을 방지하여 계통(3)의 전력선 등에서 작업하는 인부가 감전되는 등의 사고를 방지할 수 있게 한다.

BMS(20)는 배터리(10)에 연결되며, 통합 제어기(270)의 제어에 따라 배터리(10)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. BMS(20)는 배터리(10)를 보호하기 위하여, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, BMS(20)는 배터리(10)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 모니터링하고, 모니터링 결과를 통합 제어기(270)에 인가할 수 있다.

특히, 본 발명의 BMS(20)는 배터리(10)의 셀 밸런싱을 행할 때 스위치 소자 및 선택 회로를 사용하여 셀 밸런싱 대상 배터리 셀과 셀 밸런싱을 수행할 저항을 선택적으로 연결할 수 있다. 또한, 셀 밸런싱을 수행할 저항을 저온 배터리 셀에 인접한 저항으로 선택함으로써 방전시 발생하는 열로 저온 배터리 셀의 온도를 상승시킬 수 있다. 이에 관한 BMS(20) 구체적 동작은 후술하기로 한다.

배터리(10)는 발전 시스템(2)에서 생산된 전력 또는 계통(3)의 전력을 공급받아 저장하고, 부하(4) 또는 계통(3)에 저장하고 있는 전력을 공급한다. 배터리(10)는 에너지 저장 시스템(1)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 부하(4)의 소비 전력이 큰 경우에는 복수의 배터리(10)를 구비할 수 있으며, 부하(4)의 소비 전력이 작은 경우에는 하나의 배터리(10)만을 구비할 수도 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 배터리 팩은 배터리와 BMS(20)로 구성되며, 도 2를 참조하면 BMS(20)의 회로는 측정 회로(21), 밸런싱 회로(22), 복수개의 스위치 소자들 및 전압 전달 회로(23) 구성된다.

이하의 도 2에 관한 설명에서, '특정 배터리 셀에 대응되는 저항, 스위치 소자, MUX'는 특정 배터리와 인접한 저항, 스위치 소자, 전압 전달 회로를 가리키는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 셀(10-1)에 대응되는 저항은 제1 저항(R1)이고, 대응되는 밸런싱 스위치 소자는 제1 밸런싱 스위치 소자(Bsw1)이다. 마찬가지로, 제2 배터리 셀(10-2)에 대응되는 MUX는 제2 MUX(23-2)이다.

먼저, 본 발명의 배터리는 복수개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 도 2에 나타난 본 발명의 일 실시예에서, 배터리(10)는 4개의 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)을 포함하고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 배터리(10)의 양단은 단자부(미도시)와 연결된다. 단자부는 적어도 양극 단자와 음극 단자를 포함한다. 단자부를 통하여 배터리(10)에 저장된 전력이 외부로 공급될 수 있다. 또한 외부 전력이 단자부를 통하여 배터리(10)로 공급되어 배터리(10)를 충전할 수 있다. 배터리(10)가 휴대용 기기에 사용되는 경우, 단자부는 상기 휴대용 기기 또는 충전기와 연결될 수 있다. 혹은 배터리(10)가 에너지 저장 시스템(1)에 사용되는 경우, 단자부는 전력 변환을 위한 컨버터(14) 또는 다른 배터리 트레이와 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예로써 배터리(10)가 직렬로 연결된 복수개의 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)들을 포함하는 것으로 표현하였지만, 본 발명의 다른 실시예로써 배터리는 직렬 또는 직렬 및 병렬로 연결된 복수개의 배터리 모듈(미도시 됨)들을 포함할 수 있고 여기서 복수개의 배터리 모듈 각각은 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 모듈에 복수의 배터리 셀들이 포함되는 경우, 배터리 모듈 내의 배터리 셀들은 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 배터리 셀은 충전가능한 이차 전지이다.

본 발명의 도 2에 따른 실시 예들에서는 복수개의 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)들이 직렬로 연결된 경우에 대하여만 설명하도록 한다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 것으로 도면에 도시된 구성에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 배터리를 구성하는 배터리 모듈의 개수와, 하나의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 셀의 개수에 제한되지 않는다.

도 2를 참조하면, 배터리(10)는 4개의 배터리 셀 (10-1, 10-2, 10-3, 10-4)을 포함하고 있으며, 각 배터리 셀 (10-1, 10-2, 10-3, 10-4)은 양단이 측정 회로(21)와 연결된 것을 알 수 있다. 측정 회로(21)는 배터리의 전압, 온도 등의 상태를 측정하는 역할을 한다. 측정 회로(21)는 각 배터리 셀의 상태를 측정하기 위하여 서모미터(thermometer) 및 커패시터를 포함할 수 있다. 또한, 측정 회로(21)는 배터리의 온도 및 전압을 측정할 때, 측정 시간을 제어할 수 있는 스위치 소자를 포함할 수 있다.

일반적으로 셀 밸런싱은 복수의 배터리 셀에 대하여 셀 간에 전압 차이가 발생하지 않도록, 높은 배터리의 전압을 방전 저항을 이용하여 방전시킴으로서 셀의 전압 사용이 편중되지 않게 한다. 따라서, 측정 회로(21)는 각 배터리 셀의 전압을 측정하여 어떤 셀이 셀 밸런싱 대상으로 적합한지 판단하는 데 필요한 전압 측정값을 획득한다. 측정 회로(21)는 전압값이 기설정된 값 이상일 때 특정 배터리 셀을 셀 밸런싱 대상 배터리 셀로 검출한다.

후술할 본 발명의 일 실시예에서는, 셀 밸런싱 대상이 되는 배터리 셀의 전압을 스위치 소자 및 전압 전달 회로를 이용하여 선택적으로 복수개의 저항 중 하나의 저항에 인가하여 셀 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서는 저온 배터리 셀에 인접한 저항을 사용하여 셀 밸런싱을 수행함으로써 저온 배터리 셀의 온도를 상승시킨다.

배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)의 온도는 배터리 팩의 안정적인 작동에 영향을 미치는 중요한 요인이다. 배터리 팩이 안정적으로 동작하기 위해서는 배터리 팩 전체가 적정 온도 범위 내에서 동작해야 하는 것은 물론, 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4) 각각의 온도도 일정 기준치 내에서 동작해야 한다. 따라서, 측정 회로(21)는 각 배터리 셀의 온도를 측정할 수 있는 서모미터를 구비하여 실시간 혹은 일정 시간 간격으로 배터리 셀 각각의 온도를 측정한다. 측정 회로(21)는 이에 따라 기설정된 기준값 이하의 온도를 가지는 배터리 셀을 저온 배터리 셀로 검출할 수 잇다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 회로(21)에서 측정한 배터리 셀 각각의 전압값을 참조하여 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀의 전압을 저온 배터리 셀에 대응하는 전압 전달 회로(23)로 출력한 후, 해당 저온 배터리 셀에 대응하는 방전 저항을 이용하여 셀 밸런싱을 수행함으로써 저온 배터리 셀의 온도를 증가시킬 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상술하기로 한다.

다음으로, 밸런싱 회로(22)는 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 저항(R1, R2, R3, R4)을 이용하여 방전시킴으로써, 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4) 간의 전압 균형을 맞추는 역할을 한다. 또한, 밸런싱 회로(22)는 셀 밸런싱을 하는 도중 밸런싱 저항에서 발생하는 열을 이용하여 해당 밸런싱 저항에 인접한 배터리 셀의 온도를 상승시킨다.

이를 위하여, 밸런싱 회로(22)는 각각의 배터리 셀에 연결된 저항(R1, R2, R3, R4) 및 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4)를 포함한다. 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예에서는, 각 배터리 셀마다 하나의 저항(R1, R2, R3, R4) 및 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4)가 연결된 것을 알 수 있다.

비록 도 2에서는 셀 밸런싱을 위한 저항(R1, R2, R3, R4)이 하나로 표현되어 있지만, 다른 일 실시예로써 복수개의 저항을 병렬로 연결하여 저항을 구성할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 도 2의 저항 소자의 값이 50ohm 일 경우, 다른 실시예로 100ohm의 소자를 병렬로 연결하여 같은 회로를 구성할 수 있다. 저항의 구성은 밸런싱 시 발생하는 열을 고려하여 개수를 늘리거나 줄일 수 있다.

부연하면, 도 2에 도시된 셀 밸런싱을 위한 저항(R1, R2, R3, R4)은 각 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)에 인접한 PCB(printed circuit board) 기판 상에 구현될 수 있다. 즉, 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)을 위치할 때 각각의 배터리 셀 사이에 PCB 기판을 두고, 그 기판 위에 저항(R1, R2, R3, R4)을 구현할 수 있다.

다시, 도 2의 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4)는 일반적인 스위치는 물론 MOSFET과 같은 트랜지스터가 사용될 수 있다. 밸런싱 스위치 소자는 후술할 스위치 소자 제어부(27)로부터 신호를 받아 on/off될 수 있다. 밸런싱 스위치 소자가 on 되는 경우, 해당 스위치 소자와 직렬로 연결된 저항에서 셀 밸런싱이 수행되므로, 해당 대응하는 배터리 셀의 온도가 상승할 수 있다.

도 2를 참조하여 예를 들면, 스위치 소자 제어부(27)에서 제1 저항(R1)에서 셀 밸런싱이 수행되도록 하는 신호가 전달되면, 제1 스위치 소자(Bsw1)은 on되고 제1 저항(R1)에서 셀 밸런싱이 수행된다. 혹은 보다 구체적으로, 측정 회로(21)가 측정한 값에 따라 제1 배터리 셀의 온도가 기설정된 기준치 이하라고 판단하는 경우, 스위치 소자 제어부(27)에 의해 발생된 신호로 제1 밸런싱 스위치 소자(Bsw1)가 on으로 동작한다. 제1 밸런싱 스위치 소자(Bsw1)가 on으로 동작하고 제1 저항(R1)에서 셀 밸런싱이 수행된다. 이때, 제1 저항(R1)에서 발생한 열에 의해 제1 배터리 셀(10-1)의 온도가 상승한다.

다음으로, 전압 전달 회로(23)는 모든 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)의 전압값을 입력값으로 받아 선택부(25)가 선택한 전압, 특히 본 발명의 일 실시예에 따르면 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀의 전압을 선택적으로 출력하는 역할을 한다. 도 2를 참조하면, 전압 전달 회로(23)는 각 배터리 셀에 대응하는 멀티플렉서(multiplexer, 이하 'MUX')를 포함한다.

각 MUX(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)는 배터리 셀의 전압을 전달받아 제어부의 선택에 대응하는 배터리 셀의 전압을 출력한다. 따라서, MUX(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)는 입력 값으로서 각 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)의 전압값 및 MUX 제어부(26)의 선택값을 가지고, 출력 값으로 선택된 배터리 셀의 전압값을 가진다.

비록 도 2에 모든 연결이 도시되어 있지 않지만, 도 2에 따른 실시예에서, MUX는 IN1 내지 IN4단에서 각각 제1 내지 제4 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)의 전압값을 입력받는다. 이는 제1 내지 제4 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)의 전압값이 V1 내지 V4로 표현되고, IN1 내지 IN4단의 입력값 역시 V1 내지 V4로 표현되는 것으로 명확하다.

또한, S1 및 S2 단에서 MUX 제어부(26)로부터 선택된 배터리 셀의 식별 번호를 입력받는다. 즉, 도 2에 따른 실시예에서 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)의 개수는 4개이므로, 2개의 입력 단(S1 및 S2)으로서 서로 다른 4개의 배터리 셀을 선택적으로 선택하는 신호를 입력받을 수 있다.

MUX(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)는 선택된 배터리 셀의 전압값을 출력한다. 예를 들어, 후술할 MUX 제어부(26)가 제 2배터리 셀(10-2)을 선택하는 신호를 S1 및 S2에 입력하는 경우, 출력단 OUT에서 제2 배터리 셀(10-2)의 전압이 출력된다. 또한, MUX(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)는 Vref 단에서 셀 밸런싱을 위한 기준 전압값을 출력할 수 있다. 예를 들어, MUX(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)의 OUT 단에서 출력되는 출력 전압이 V3인 경우, Vref 단에서 출력되는 값은 V4일 수 있다.

추가적으로, 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4), 연결 스위치 소자(Csw1, Csw2, Csw3, Csw4) 및 전달 스위치 소자(Tsw1, Tsw2, Tsw3, Tsw4)는 셀 밸런싱을 수행하기 위해 BMS(20)에 의해 제어된다. 즉, BMS(20)는 셀 밸런싱이 필요한 전압의 배터리 셀을 선택하고, MUX에 배터리 셀을 선택하는 신호를 입력하며, 셀 밸런싱을 수행하도록 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4), 연결 스위치 소자(Csw1, Csw2, Csw3, Csw4) 및 전달 스위치 소자(Tsw1, Tsw2, Tsw3, Tsw4)를 제어하는 역할을 한다. 비록 도 2에는 도면상의 간략성을 위하여 모든 연결이 도시되어 있지 않지만, 회로 내의 모든 스위치 소자는 BMS(20)의 스위치 소자 제어부(27)로부터 신호를 수신하여 동작한다.

도 3은 BMS의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, BMS(20)는 도 2에서 전술한 회로 외에 모니터링부(24), 선택부(25), MUX 제어부(26) 및 스위치 소자 제어부(27)를 더 포함한다.

먼저, 모니터링부(24)는 측정 회로(21)로부터 각 배터리 셀의 온도 정보 및 전압 정보를 전달받아 각 배터리 셀의 상태를 모니터링한다. 모니터링부(24)는 실시간으로 혹은 정해진 시간 간격으로 배터리 셀의 상태를 모니터링 할 수 있다.

다음으로, 선택부(25)는 모니터링부(24)가 얻은 배터리 셀의 상태 정보를 기초로 셀 밸런싱이 필요한 셀 밸런싱 대상 배터리 셀 및 회로에 있는 저항들 중 셀 밸런싱을 수행할 저항을 선택한다. 혹은, 선택부(25)는 온도를 상승시킬 필요성이 있는 저온 배터리 셀을 선택한다. 선택부(25)는 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀을 선택하기 위하여 다른 배터리 셀들과 전압값을 비교하거나, 기설정된 값을 이용할 수 있다.

도 2의 회로의 예를 들어 설명하면, 선택부(25)는 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 제1 배터리 셀(10-1)이라고 선택하고, 셀 밸런싱을 수행할 저항을 R3라고 선택할 수 있다. 이 경우 제3 MUX(23-3)에서 출력된 제1 배터리 셀(10-1)의 전압값을 기초로 저항 R3에서 셀 밸런싱이 일어나게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 셀 밸런싱은 다른 배터리 셀에 인접한 저항에서 수행될 수도 있으므로, 선택부는 셀 밸런싱 대상 배터리 셀과 셀 밸런싱을 수행할 저항을 각각 선택할 수 있다.

또한, 보다 구체적인 실시예에 대하여 도 2의 회로의 예를 들어 설명하면, 모니터링부(24)가 각 배터리 셀의 전압 및 온도를 모니터링한 결과, 제1 배터리 셀(10-1)의 전압이 다른 배터리 셀의 전압보다 높은 경우, 선택부(25)는 제1 배터리 셀(10-1)이 셀 밸런싱 대상 배터리 셀이라고 선택할 수 있다. 또한, 제2 배터리 셀(10-2)의 온도가 기준치보다 낮은 경우, 제2 배터리 셀(10-2)에 대응하는 제2 저항(R2)을 이용하여 셀 밸런싱을 수행함으로써, 제2 배터리 셀(10-2)의 온도를 밸런싱 시 발생하는 열을 사용하여 상승시키도록 선택할 수 있다.

다음으로, MUX 제어부(26)는 선택부(25)가 선택한 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀의 전압을 출력하도록 MUX를 제어한다. 계속하여, 도 2에서 선택부(25)가 배터리 셀들의 상태를 참조하여, 제1 배터리 셀(10-1)이 셀 밸런싱이 필요하고, 제2 배터리 셀(10-2)의 온도가 기준치 이하라고 판단한 경우를 상정하여 MUX 제어부(26)의 동작을 상술한다. 이 경우, MUX 제어부(26)는 전압 전달 회로(23)의 제2 MUX(24-2)가 OUT 단에서 제1 배터리 셀(10-1)셀의 전압을 출력하도록 하는 신호를 생성한다.

상술한 바와 같이, 전압 전달 회로(23)의 MUX들(23-1, 23-2, 23-3, 23-4)은 각 배터리 셀(10-1, 10-2, 10-3, 10-4)의 전압값을 각각 IN1 내지 IN4 단에서 입력받아 제어부의 MUX 제어부(26)의 선택 신호에 따라 하나의 배터리 셀의 전압값을 출력할 수 있다. 상술한 예에서 MUX 제어부(26)가 제2 MUX(24-2)에 제1 배터리 셀의 전압을 출력하도록 하는 신호를 S1 및 S2 단에 입력하면, 제2 MUX(23-2)는 제1 배터리 셀(10-1)의 전압값 V1을 OUT 단에서 출력한다. 추가적으로, 제2 MUX(24-2)는 Vref 단에서 제2 배터리 셀(10-1)의 전압을 출력하도록 하는 신호를 생성할 수 있다.

다음으로, 스위치 소자 제어부(27)는 BMS(20)의 회로에 포함된 모든 스위치 소자를 제어하는 신호를 생성하는 역할을 한다. 상술한바 대로, BMS(20)에는 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4), 연결 스위치 소자(Csw1, Csw2, Csw3, Csw4) 및 전달 스위치 소자(Tsw1, Tsw2, Tsw3, Tsw4)가 존재한다.

먼저, 스위치 소자 제어부(27)는 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4)를 제어하는 신호를 발생한다. 밸런싱 스위치 소자(Bsw1, Bsw2, Bsw3, Bsw4)가 on되었을 때 저항(R1, R2, R3, R4)은 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.

스위치 소자 제어부(27)는 연결 스위치 소자(Csw1, Csw2, Csw3, Csw4) 및 전달 스위치 소자(Tsw1, Tsw2, Tsw3, Tsw4)를 제어하는 신호를 발생시킨다. 연결 스위치 소자(Csw1, Csw2, Csw3, Csw4)와 전달 스위치 소자(Tsw1, Tsw2, Tsw3, Tsw4)의 각 대응하는 스위치 소자들은 배타적인 on/off값을 가진다. 즉, 제1 연결 스위치 소자(Csw1)이 on 일 경우 제1 전달 스위치 소자(Tsw1)은 off가 되고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 이는 본 발명에서 전달 스위치 소자 (Tsw1, Tsw2, Tsw3, Tsw4)가 on되는 경우는 전압 전달부(23)에 의해 전달받은 타 배터리 셀의 전압을 이용하여 셀 밸런싱을 수행하는 경우이고, 연결 스위치 소자 (Csw1, Csw2, Csw3, Csw4)가 on되는 경우는 저항(R1, R2, R3, R4)에 인접한 원래의 배터리 셀이 셀 밸런싱을 수행하는 경우이기 때문이다.

계속하여 도 2의 본 발명의 일 실시예에서 선택부(25)가 제1 배터리 셀(10-1)이 셀 밸런싱 대상 배터리 셀이고, 제2 배터리 셀(10-2)의 온도가 기준치 이하라고 판단한 경우를 상정한다. 이 경우 스위치 소자 제어부(27)는 제2 전달 스위치 소자(Tsw2)를 on하여 출력된 제1 배터리 셀(10-1)의 전압을 밸런싱 회로(22)로 전달하고, 제2 연결 스위치 소자(Csw2)를 off하여 제2 배터리 셀(10-2)와 밸런싱 회로(22)를 절연한다. 또한, 스위치 소자 제어부(27)는 제2 밸린싱 스위치 소자(Bsw2)를 on하여 저항(R2)에서 셀 밸런싱이 일어나도록 한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순서도를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 먼저 배터리 셀 각각의 전압을 측정하여 모니터링한다(S11).

다음으로, 전압값이 기설정된 기준치 이상인 셀 밸런싱 대상 배터리 셀 및 밸런싱을 수행할 저항을 선택한다(S12).

다음으로, 셀 밸런싱을 수행할 S12 단계의 저항과 연결된 MUX에서 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압값을 출력한다(S13).

다음으로, S12 단계의 배터리 셀에 대응하는 연결 스위치 소자를 오프(off)하고, S12 단계의 저항에 대응하는 전달 스위치 소자 및 밸런싱 스위치 소자를 온(on)한다(S14).

마지막으로, 저항에서 셀 밸런싱이 수행된다(S15).

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 순서도를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 먼저 배터리 셀 각각의 전압 및 온도를 측정하여 모니터링한다(S21).

다음으로, 셀 밸런싱이 필요한 셀 밸런싱 대상 배터리 셀 및 온도가 기준치 이하인 저온 배터리 셀을 선택한다(S22).

다음으로, 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀의 전압값을 저온 배터리 셀에 대응하는 MUX에서 출력한다(S23).

다음으로, 저온 배터리 셀과 연결된 연결 스위치 소자를 오프(off)하고, S23 단계의 MUX와 연결된 전달 스위치 소자 및 밸런싱 스위칭 소자를 온(on)한다(S24).

마지막으로, 저온 배터리 셀의 온도가 기준치 이상으로 상승하는 경우 S24 단계의 전달 스위치 소자 및 밸런싱 스위칭 소자를 오프(off)한다(S25).

본 발명의 실시예에 따라 셀 밸런싱 대상이 되는 배터리 셀의 전압을 MUX를 통해 선택적으로 출력함으로써, 셀 밸런싱이 일어나는 저항을 선택할 수 있고, 특히, 저온 배터리 셀 근처에 있는 저항에서 셀 밸런싱이 일어나도록 하여 저온 배터리 셀의 온도를 상승시킬 수 있다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1: 에너지 저장 시스템 2: 발전 시스템
3.: 계통 4: 부하
10: 배터리 11: 단자부
20: BMS(20) 21: 측정 회로
22: 밸런싱 회로 23: 전압 전달 회로
24: 모니터링부 25: 선택부
26: MUX 제어부 27: 스위치 소자 제어부
100: 배터리 시스템 200: PCS
201: 콘덴서 210: 전력 변환부
220: DC 링크부 230: 인버터
240: 컨버터 250: 제1 스위치
260: 제2 스위치 270: 통합 제어기

Claims

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복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩; 및
상기 배터리 팩에 연결되는 배터리 관리 시스템;을 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템이,
상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 측정회로;
복수의 저항을 구비하는 밸런싱 회로;
상기 복수의 배터리 셀 중 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하고, 상기 복수의 저항 중 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택하는 선택부; 및
상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 연결된 멀티플렉서를 구비하는 전압 전달 회로;를 포함하고,
상기 멀티플렉서가 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 입력받고 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항으로 출력하고,
상기 측정 회로는 각 배터리 셀의 온도를 측정하고,
상기 선택부는 상기 복수의 배터리 셀 중 저온 배터리 셀을 셀 밸런싱 대상 배터리 셀로 선택하고,
상기 저온 배터리 셀은 연결 스위치 소자를 통해 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 연결 가능한, 에너지 저장 시스템.
제10항에 있어서,
상기 전압 전달 회로의 멀티플렉서는 복수의 멀티플렉서 중 하나이고,
상기 밸런싱 회로의 복수의 저항 각각이 상기 전압 전달 회로의 복수의 멀티플렉서 중 하나에 대응하여 연결된 에너지 저장 시스템.
제11항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 복수의 연결 스위치 소자를 구비하고, 각 연결 스위치 소자가 상기 복수의 저항 중 하나와 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 하나 사이에 연결되고,
상기 밸런싱 회로는 복수의 밸런싱 스위치 소자를 구비하고, 각 밸런싱 스위치 소자가 상기 복수의 저항 중 하나와 상기 복수의 멀티플렉서 중 대응하는 하나 사이에 연결되고,
상기 전압 전달 회로는 복수의 전달 스위치 소자를 구비하고, 각 전달 스위치 소자가 상기 복수의 멀티플렉서 중 하나와 상기 밸런싱 회로 사이에 연결된 에너지 저장 시스템.
제12항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 복수의 연결 스위치 소자, 상기 복수의 밸런싱 스위치 소자 및 상기 복수의 전달 스위치 소자를 제어하는 스위치 소자 제어부를 구비하고,
상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압이 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 대응하는 멀티플렉서로부터 출력되면, 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 하나 사이의 연결 스위치 소자가 오프되는 에너지 저장 시스템.
제13항에 있어서,
상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압이 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항에 대응하는 멀티플렉서로부터 출력되면, 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항과 상기 복수의 배터리 셀 중 대응하는 하나 사이의 전달 스위치 소자와 밸런싱 스위치 소자가 온되는 에너지 저장 시스템.
제10항에 있어서,
상기 전압 전달 회로의 멀티플렉서는 복수의 멀티플렉서 중 하나이고, 복수의 저항 각각이 상기 복수의 멀티플렉서 중 하나와 상기 복수의 배터리 셀 중 하나에 대응하고,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 선택부의 선택을 기초로 상기 복수의 멀티플렉서를 제어하는 멀티플렉서 제어부를 구비하는 에너지 저장 시스템.
제15항에 있어서,
상기 멀티플렉서 제어부는 상기 선택부에 의한 상기 복수의 저항 중 셀 밸런싱이 수행될 저항의 선택을 기초로 상기 복수의 멀티플렉서 중 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 출력할 멀티플렉서를 결정하는 에너지 저장 시스템.
제15항에 있어서,
상기 멀티플렉서 제어부는 상기 복수의 멀티플렉서 중 상기 저온 배터리 셀에 대응하는 멀티플렉서가 상기 셀 밸런싱 대상 배터리 셀의 전압을 출력하도록 제어하는 에너지 저장 시스템.
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제10항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 각 배터리 셀의 전압을 포함하는 전압 정보와 각 배터리 셀의 온도를 포함하는 온도 정보를 상기 측정 회로로부터 수신하는 모니터링부를 구비하고,
상기 모니터링부는 상기 전압 정보와 온도 정보를 상기 선택부에 제공하고,
상기 선택부는 독립적으로 상기 전압 정보를 기초로 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하고 상기 온도 정보를 기초로 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택하는 에너지 저장 시스템.
제10항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 각 배터리 셀의 전압을 포함하는 전압 정보를 수신하는 모니터링부를 구비하고,
상기 모니터링부는 상기 전압 정보를 상기 선택부에 제공하고,
상기 선택부는 상기 전압 정보를 기초로 셀 밸런싱 대상 배터리 셀을 선택하고, 상기 전압 정보와 무관하게 상기 셀 밸런싱이 수행될 저항을 선택하는 에너지 저장 시스템.