KR101997398B1 - Method and apparatus for predicting inrush current of parallel-connected battery modules - Google Patents

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KR101997398B1 KR1020180051558A KR20180051558A KR101997398B1 KR 101997398 B1 KR101997398 B1 KR 101997398B1 KR 1020180051558 A KR1020180051558 A KR 1020180051558A KR 20180051558 A KR20180051558 A KR 20180051558A KR 101997398 B1 KR101997398 B1 KR 101997398B1
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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a method for anticipating a rush current of a battery module in a battery system in which N+1 battery modules (N is a natural number) are arranged in parallel. To this end, provided is a first circuit configuration, wherein a first battery module to be connected to a direct current (DC) link is modelled as a first circuit model in which a first open circuit voltage (OCV) source and a first resistance are connected in series in a starting state, and N second battery modules connected to the DC link are modelled as an integrated circuit model in which an integrated OCV source and an integrated resistance are connected in series in the starting state, wherein a load is connected to the integrated circuit model. Further provided is the method for anticipating a rush current of a battery module, including: a step of estimating the integrated OCV by substituting the voltage of the load (a load voltage), the current of the load (a load current) and the integrated resistance into the first circuit configuration; and a step of, in a second circuit configuration in which the load is connected to the first circuit model connected in parallel and the integrated circuit model, estimating a second rush current which is outputted by the first battery module to the DC link, and a second rush current which is outputted by each of the second battery modules to the DC link on average, by substituting the first OCV, the integrated OCV, the first resistance, the integrated resistance, and the load current into the second circuit configuration.

Description

병렬 연결된 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREDICTING INRUSH CURRENT OF PARALLEL-CONNECTED BATTERY MODULES}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for predicting inrush current of a battery module connected in parallel,

본 실시예는 병렬 연결된 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 기술에 관한 것이다. The present embodiment relates to a technique for predicting a rush current of a battery module connected in parallel.

환경오염을 줄이고, 에너지의 효율적인 사용을 늘리기 위해 신재생에너지 및 친환경 전기자동차가 활성화되고 있으며, 이에 따른 대용량 배터리시스템의 사용도 지속적으로 증가하고 있다.Renewable energy and environmentally friendly electric vehicles are being activated to reduce environmental pollution and increase the efficiency of energy use, and the use of large capacity battery system is continuously increasing.

대용량 배터리시스템은 일반적으로 다수의 배터리셀이 직렬 연결되어 형성되는 고전압 배터리모듈이 둘 이상 병렬로 연결되는 구조로 제작된다.The large-capacity battery system generally has a structure in which two or more high-voltage battery modules, in which a plurality of battery cells are connected in series, are connected in parallel.

한편, 고전압 배터리모듈을 DC(직류)링크에 연결할 때, 배터리모듈 사이의 에너지 충전상태가 유사한 범위에 있어야 병렬 연결을 위한 고전원 릴레이에 과도한 돌입전류가 발생하지 않게 된다.On the other hand, when connecting a high voltage battery module to a DC (direct current) link, the energy charge between the battery modules must be within a similar range to avoid excessive inrush currents in the high power relay for parallel connection.

또한, 배터리시스템을 사용하는 도중에 기존 차단되어 있던 배터리모듈을 신규로 투입하거나 교체(Hot-swap)하는 경우에 부하전류의 크기 및 각 배터리모듈의 상태를 고려하지 않으면 과도한 돌입전류에 의해 릴레이가 고장나거나 배터리모듈이 고장나는 문제가 발생할 수 있다.In addition, when the battery module is being used, if the battery module that has been previously shut down is newly inserted or replaced (hot-swapped), if the size of the load current and the state of each battery module are not taken into consideration, Or the battery module may fail.

이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 기술을 제공하는 것이다. 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 배터리모듈의 돌입전류를 안전한 범위 이내로 제한시키는 제어 기술을 제공하는 것이다.In view of the foregoing, an object of the present embodiment is to provide, in one aspect, a technique for predicting an inrush current of a battery module. In another aspect, the object of the present embodiment is to provide a control technique for limiting the inrush current of the battery module to within a safe range.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 방법에 있어서, DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며, 상기 통합회로모델에 부하가 연결되는 제1회로구성에서, 상기 부하의 전압(부하전압), 상기 부하의 전류(부하전류) 및 상기 통합저항을 상기 제1회로구성에 대입하여 상기 통합OCV를 추정하는 단계; 및 병렬로 연결되는 상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델에 상기 부하가 연결되는 제2회로구성에서, 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 제1저항, 상기 통합저항 및 상기 부하전류를 상기 제2회로구성에 대입하여 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류 및 각각의 상기 제2배터리모듈이 평균적으로 상기 DC링크로 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 단계를 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a method for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 battery modules are arranged in parallel (N is a natural number) The first battery module to be connected to the DC link is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series, and N second battery modules connected to the DC link, (Load voltage), the current (load current) of the load, the current of the load (load current), and the load current are modeled by an integrated circuit model in which an integrated OCV source and an integrated resistance are connected in series. And estimating the integrated OCV by inserting the integrated resistance into the first circuit configuration; And a second circuit configuration in which the load is connected to the first circuit model and the integrated circuit model connected in parallel, the first OCV, the integrated OCV, the first resistor, the integrated resistor, 2 circuit configuration so as to estimate a first inrush current that the first battery module outputs to the DC link and a second inrush current that each of the second battery modules output to the DC link on average A method of predicting inrush current of a battery module is provided.

이러한 방법은, 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include confirming the first OCV with the terminal voltage of the first battery module measured when the first battery module is not connected to the DC link.

그리고, 이러한 방법은, 상기 제1배터리모듈에 인가되는 스텝전류에 대한 상기 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 상기 제1저항을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include measuring the first resistance with a variation amount of a terminal voltage of the first battery module with respect to a step current applied to the first battery module.

그리고, 이러한 방법은, 상기 제1배터리모듈에 인가되는 스텝전류에 대한 상기 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 상기 제1배터리모듈의 내부저항을 측정하고, 상기 제1배터리모듈과 상기 DC링크 사이의 연결저항을 상기 내부저항과 합하여 상기 제1저항을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method includes measuring an internal resistance of the first battery module by a variation amount of a terminal voltage of the first battery module with respect to a step current applied to the first battery module, And measuring the first resistance by adding the connection resistance between the first resistance and the internal resistance.

그리고, 이러한 방법은, 시간당 전류변화량이 일정값 이상인 시구간에서 상기 N개의 제2배터리모듈들의 단자전류의 변동량 대비 단자전압의 변동량으로 상기 통합저항을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include estimating the integrated resistance with a variation amount of the terminal voltage of the N second battery modules with respect to the variation amount of the terminal currents of the N second battery modules in a time period in which the amount of current change per unit time is equal to or greater than a predetermined value.

그리고, 이러한 방법은, 상기 N개의 제2배터리모듈들 각각의 회로모델에 포함되는 저항(제2저항)을 병렬연결하는 식으로 상기 통합저항을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include calculating the integrated resistance by connecting the resistors (second resistors) included in the circuit models of the N second battery modules in parallel.

그리고, 이러한 방법은, 상기 제1돌입전류 및 상기 제2돌입전류가 상기 배터리모듈의 최대출력전류보다 작고, 상기 배터리모듈과 상기 DC링크를 연결시키는 스위치의 최대허용전류보다 작을 때, 상기 제1배터리모듈을 상기 DC링크에 연결시키는 단계를 더 포함할 수 있다.When the first inrush current and the second inrush current are smaller than a maximum output current of the battery module and less than a maximum allowable current of the switch connecting the battery module and the DC link, And connecting the battery module to the DC link.

그리고, 이러한 방법은, 상기 통합OCV를 추정하는 단계에서, 상기 부하전류에 상기 통합저항을 곱한 값에 상기 부하전압을 더해 상기 통합OCV를 추정할 수 있다.In this method, in the step of estimating the integrated OCV, the integrated OCV can be estimated by adding the load voltage to the value obtained by multiplying the load current by the integrated resistance.

상기 제1돌입전류는 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.The first inrush current may be calculated by Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)

Is1 : 제1돌입전류, Vocv1 : 제1OCV, Vocvt : 통합OCV, Rt : 통합저항, Iload : 부하전류, R1 : 제1저항Is1: first inrush current, Vocv1: first OCV, Vocvt: integrated OCV, Rt: integrated resistance, Iload: load current, R1:

다른 실시예는, N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 방법에 있어서, DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며, 상기 제1저항의 값을 확인하는 단계; 상기 통합저항의 값을 확인하는 단계; 상기 배터리시스템과 연결되는 부하의 전압(부하전압) 및 상기 부하의 전류(부하전류)를 확인하는 단계; 상기 통합회로모델, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 부하전압을 이용하여 상기 통합OCV를 추정하는 단계; 상기 제1OCV를 확인하는 단계; 상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델이 병렬로 연결되고 상기 부하전류가 유지되는 상태에서, 상기 제1배터리모듈에서 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류를 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 제1저항을 이용하여 추정하는 단계; 상기 부하전류에서 상기 제1돌입전류를 차감하여 상기 N개의 제2배터리모듈들의 통합돌입전류를 추정하는 단계; 및 상기 통합돌입전류를 N으로 나누어서 각각의 상기 제2배터리모듈이 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 단계를 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법을 제공한다. In another embodiment, a method for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel, includes: a first battery module to be connected to a DC Wherein a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series is modeled as a first circuit model, and the N second battery modules connected to the DC link are modeled as an integrated OCV source and an integrated resistor Verifying the value of the first resistor, modeled in an integrated circuit model connected in series; Confirming the value of the integrated resistor; Checking a voltage (load voltage) of a load connected to the battery system and a current (load current) of the load; Estimating the integrated OCV using the integrated circuit model, the integrated resistor, the load current, and the load voltage; Confirming the first OCV; Wherein the first circuit module and the integrated circuit model are connected in parallel and the first inrush current outputted from the first battery module to the DC link is supplied to the first OCV, Estimating using an integrated resistance, the load current, and the first resistor; Estimating an integrated inrush current of the N second battery modules by subtracting the first inrush current at the load current; And estimating a second inrush current output from each of the second battery modules by dividing the integrated inrush current by N. The inrush current predicting method of the battery module includes:

이러한 방법은, 상기 제1항을 확인하는 단계에서, 상기 제1배터리모듈에 인가되는 스텝전류에 대한 상기 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 상기 제1배터리모듈의 내부저항을 측정하고, 상기 제1배터리모듈과 상기 DC링크 사이의 연결저항을 상기 내부저항과 합하여 상기 제1저항을 측정할 수 있다.The method may further include measuring an internal resistance of the first battery module by a variation amount of a terminal voltage of the first battery module with respect to a step current applied to the first battery module, The connection resistance between the first battery module and the DC link may be combined with the internal resistance to measure the first resistance.

그리고, 이러한 방법은, 상기 통합저항을 확인하는 단계에서, 상기 N개의 제2배터리모듈들 각각의 회로모델에 포함되는 저항(제2저항)을 병렬연결하는 식으로 상기 통합저항을 계산할 수 있다.In this method, in the step of checking the integrated resistance, the integrated resistance may be calculated by connecting the resistors (second resistors) included in the circuit models of the N second battery modules in parallel.

그리고, 이러한 방법은, 상기 제1OCV를 확인하는 단계에서, 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인할 수 있다.In this method, the first OCV can be identified by the terminal voltage of the first battery module measured in a state where the first battery module is not connected to the DC link in the step of checking the first OCV.

또 다른 실시예는, N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 장치에 있어서, DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며, 상기 제1저항 및 상기 통합저항의 값을 확인하는 파라미터확인부; 상기 배터리시스템과 연결되는 부하의 전압(부하전압) 및 상기 부하의 전류(부하전류)를 확인하고, 상기 제1배터리모듈의 단자전압 및 상기 N개의 제2배터리모듈들의 단자전압을 확인하는 전압전류확인부; 상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인하고, 상기 통합회로모델, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 부하전압을 이용하여 상기 통합OCV를 추정하는 OCV확인부; 및 상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델이 병렬로 연결되고 상기 부하전류가 유지되는 상태에서, 상기 제1배터리모듈에서 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류를 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 제1저항을 이용하여 추정하고, 상기 부하전류에서 상기 제1돌입전류를 차감하여 상기 N개의 제2배터리모듈들의 통합돌입전류를 추정하고, 상기 통합돌입전류를 N으로 나누어서 각각의 상기 제2배터리모듈이 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 돌입전류추정부를 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 장치를 제공한다. In another embodiment, there is provided an apparatus for predicting inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel, comprising: a first battery module Is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series in a startup state, and N second battery modules connected to the DC link are modeled as an integrated OCV source and an integrated resistor A parameter verifying unit modeled as an integrated circuit model connected in series and identifying a value of the first resistor and the integrated resistor; (Load voltage) of the load connected to the battery system and the load current (load current), and detects a terminal voltage of the first battery module and a terminal voltage of the N second battery modules Verification unit; An OCV verifying unit for verifying the first OCV with a terminal voltage of the first battery module and estimating the integrated OCV using the integrated circuit model, the integrated resistor, the load current, and the load voltage; And a first inrush current output from the first battery module to the DC link in a state where the first circuit model and the integrated circuit model are connected in parallel and the load current is maintained, Estimating an integrated inrush current of the N second battery modules by subtracting the first inrush current at the load current using the integrated resistance, the load current, and the first resistance, N, and estimating a second rush current output from each of the second battery modules. The inrush current estimating apparatus includes:

상기 파라미터확인부는, 스텝전류를 이용하여 상기 제1저항 및 상기 통합저항을 측정할 수 있다.The parameter checking unit may measure the first resistor and the integrated resistor using a step current.

상기 OCV확인부는, 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인할 수 있다.The OCV checking unit can identify the first OCV by the terminal voltage of the first battery module measured when the first battery module is not connected to the DC link.

상기 장치는, 상기 제1돌입전류 및 상기 제2돌입전류가 상기 배터리모듈의 최대출력전류보다 작고, 상기 배터리모듈과 상기 DC링크를 연결시키는 스위치의 최대허용전류보다 작을 때, 상기 제1배터리모듈을 상기 DC링크에 연결시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.When the first inrush current and the second inrush current are smaller than a maximum output current of the battery module and less than a maximum allowable current of the switch connecting the battery module and the DC link, To the DC link.

그리고, 상기 제어부는, 상기 제1돌입전류 및 상기 제2돌입전류가 상기 배터리모듈의 최대출력전류 이상이거나, 상기 배터리모듈과 상기 DC링크를 연결시키는 스위치의 최대허용전류 이상일 때, 상기 제1배터리모듈과 상기 DC링크에 보조저항을 더 삽입하여 상기 제1배터리모듈을 상기 DC링크에 연결시킬 수 있다.When the first inrush current and the second inrush current are equal to or greater than the maximum output current of the battery module or the maximum allowable current of the switch connecting the battery module and the DC link, And further insert an auxiliary resistor in the module and the DC link to connect the first battery module to the DC link.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 배터리모듈의 돌입전류를 예측할 수 있고, 배터리모듈의 돌입전류를 안전한 범위 이내로 제한시킬 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the inrush current of the battery module can be predicted, and the inrush current of the battery module can be limited within a safe range.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리모듈의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리모듈의 회로모델이다.
도 4는 일 실시예에 따른 배터리시스템의 회로모델이다.
도 5는 도 4의 회로모델을 간략화한 회로모델이다.
도 6은 일 실시예에 따른 돌입전류 예측 장치의 구성도이다.
도 7은 일 실시예에서 돌입전류를 예측하는 제1예시방법의 흐름도이다.
도 8은 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되지 않는 제1회로구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되는 제2회로구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 스텝전류로 내부저항을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 작동 중의 일부 전류/전압 파형으로 내부저항을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에서 돌입전류를 예측하는 제2예시방법의 흐름도이다.
1 is a configuration diagram of a battery system according to an embodiment.
2 is a configuration diagram of a battery module according to an embodiment.
3 is a circuit model of a battery module according to an embodiment.
4 is a circuit model of a battery system according to one embodiment.
Fig. 5 is a circuit model in which the circuit model of Fig. 4 is simplified.
6 is a configuration diagram of an inrush current predicting apparatus according to an embodiment.
7 is a flowchart of a first example method for predicting inrush current in one embodiment.
8 is a diagram showing a first circuit configuration in which the first battery module is not connected to the DC link.
9 is a diagram showing a second circuit configuration in which a first battery module is connected to a DC link;
10 is a diagram for explaining the measurement of the internal resistance by the step current.
11 is a diagram for explaining measurement of internal resistance with some current / voltage waveform during operation.
12 is a flowchart of a second exemplary method for predicting inrush current in one embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

도 1은 일 실시예에 따른 배터리시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a battery system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 배터리시스템(100)에는 N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈(110)이 병렬로 배치될 수 있다.Referring to FIG. 1, N + 1 (N is a natural number) battery modules 110 may be arranged in parallel in the battery system 100.

그리고, N+1개의 배터리모듈(110)은 일측 단자가 DC링크(120)에 연결되고, 타측 단자가 접지링크(130)에 연결되면서, 전기적으로 서로 병렬 연결될 수 있다. 설명의 편의를 위해 DC링크(120)와 연결되는 배터리모듈(110)의 일측 단자를 모듈플러스단자로 호칭하고, 접지링크(130)와 연결되는 배터리모듈(110)의 타측 단자를 모듈마이너스단자로 호칭한다.One terminal of the N + 1 battery modules 110 may be electrically connected to the DC link 120 while the other terminal is connected to the ground link 130. One terminal of the battery module 110 connected to the DC link 120 is referred to as a module positive terminal and the other terminal of the battery module 110 connected to the ground link 130 is referred to as a module negative terminal .

DC링크(120)는 배터리시스템(100)의 일측 단자(STP)와 연결되고, 접지링크(130)는 배터리시스템(130)의 타측 단자(STN)와 연결될 수 있다. 설명의 편의를 위해 배터리시스템(100)의 일측 단자(STP)를 시스템플러스단자(STP)로 호칭하고, 타측 단자(STN)를 시스템마이너스단자(STN)로 호칭한다.The DC link 120 may be connected to one terminal STP of the battery system 100 and the ground link 130 may be connected to the other terminal STN of the battery system 130. [ One terminal STP of the battery system 100 is referred to as a system plus terminal STP and the other terminal STN is referred to as a system negative terminal STN.

시스템플러스단자(STP)와 시스템마이너스단자(STN)에는 부하(140)가 연결될 수 있다.A load 140 may be connected to the system plus terminal STP and the system minus terminal STN.

N+1개의 배터리모듈(110) 중 하나의 배터리모듈(110)은 DC링크(120)와 분리되어 있다가 DC링크(120)에 재연결되는 것일 수 있다. 혹은 N+1개의 배터리모듈(110) 중 하나의 배터리모듈(110)은 배터리시스템(100)의 용량을 늘리기 위해 추가되는 것일 수 있고, 기존의 배터리모듈을 교체하는 것일 수 있다.One battery module 110 of the N + 1 battery modules 110 may be separated from the DC link 120 and reconnected to the DC link 120. Or one battery module 110 of the N + 1 battery modules 110 may be added to increase the capacity of the battery system 100 or may be to replace an existing battery module.

전술한 예시와 같이 배터리시스템(100)에서는 N개의 배터리모듈(110)이 DC링크(120)에 연결되어 있다가 하나의 배터리모듈(110)이 새롭게 DC링크(120)에 연결될 수 있는데, 이때-하나의 배터리모듈(110)이 새롭게 DC링크(120)에 연결될 때-, 각각의 배터리모듈(110)에 흐르는 전류(돌입전류)가 허용범위를 초과하는지가 문제될 수 있다.As described above, in the battery system 100, the N battery modules 110 are connected to the DC link 120, and one battery module 110 is newly connected to the DC link 120, When one battery module 110 is newly connected to the DC link 120, it may be a problem that the current (inrush current) flowing in each battery module 110 exceeds the allowable range.

배터리시스템(100)에 포함되는 장치(150)는 각각의 배터리모듈(110)에 흐르는 돌입전류를 예측하고, 돌입전류가 허용범위 이내에 있을 때, 배터리모듈(110)이 DC링크(120)에 추가되도록 배터리시스템(100)을 제어할 수 있다.The device 150 included in the battery system 100 predicts an inrush current flowing through each battery module 110 and when the inrush current is within the permissible range, the battery module 110 is added to the DC link 120 So that the battery system 100 can be controlled.

돌입전류의 허용범위는 배터리모듈(110)의 최대출력전류에 의해 결정되거나 배터리모듈(110)에 포함되거나 배터리모듈(110)의 외부에 접속되는 스위치-배터리모듈(110)과 DC링크(120)의 연결을 제어하는 스위치-의 최대허용전류에 의해 결정될 수 있다. 배터리모듈(110)에 포함되는 배터리셀은 출력전류가 일정값으로 제한될 수 있다. 그리고, 이러한 일정값을 초과하여 전류를 출력할 때, 배터리셀의 내부가 변형되거나 배터리셀의 안전에 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 스위치에 최대허용전류를 초과하는 전류가 흐르면 스위치가 파괴되거나 스위치가 오프(OFF)되지 않는 문제가 발생할 수 있다.The permissible range of the inrush current is determined by the maximum output current of the battery module 110 or the switch-battery module 110 and the DC link 120, which are included in the battery module 110 or connected to the outside of the battery module 110, The maximum allowable current of the switch that controls the connection of the switch. The output current of the battery cell included in the battery module 110 may be limited to a certain value. When the current exceeds the predetermined value, the inside of the battery cell may be deformed or the safety of the battery cell may be deteriorated. If a current exceeding the maximum allowable current flows through the switch, the switch may be broken or the switch may not be turned off.

도 2는 일 실시예에 따른 배터리모듈의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a battery module according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 배터리모듈(110)은 복수의 배터리셀(210), 직렬스위치(SWS), 바이패스스위치(SWP) 및 바이패스저항(RP)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the battery module 110 may include a plurality of battery cells 210, a serial switch SWS, a bypass switch SWP, and a bypass resistor RP.

복수의 배터리셀(210)은 직렬 혹은 병렬로 연결될 수 있다. 배터리모듈(110)의 전압을 올리기 위해 배터리셀(210)은 직렬로 연결될 수 있으며, 배터리모듈(110)의 용량을 올리기 위해 배터리셀(210)은 병렬로 연결될 수 있다.The plurality of battery cells 210 may be connected in series or in parallel. The battery cells 210 may be connected in series to increase the voltage of the battery module 110 and the battery cells 210 may be connected in parallel to increase the capacity of the battery module 110. [

배터리셀(210)과 모듈플러스단자(MTP) 사이에는 직렬스위치(SWS)가 배치될 수 있다. 직렬스위치(SWS)가 턴온되면 배터리셀(210)의 전류가 모듈플러스단자(MTP)로 출력될 수 있다.A serial switch SWS may be disposed between the battery cell 210 and the module positive terminal MTP. When the serial switch SWS is turned on, the current of the battery cell 210 may be output to the module plus terminal MTP.

바이패스스위치(SWP)는 바이패스저항(RP)과 직렬로 연결될 수 있다. 그리고, 바이패스스위치(SWP)와 바이패스저항(RP)은 직렬스위치(SWS)와 병렬로 연결될 수 있다. 직렬스위치(SWS)가 턴오프되고, 바이패스스위치(SWP)가 턴온되면, 배터리셀(210)의 전류가 바이패스스위치(SWP) 및 바이패스저항(RP)을 거쳐 모듈플러스단자(MTP)로 출력될 수 있다.The bypass switch SWP may be connected in series with the bypass resistor RP. The bypass switch SWP and the bypass resistor RP may be connected in parallel with the serial switch SWS. When the serial switch SWS is turned off and the bypass switch SWP is turned on, the current of the battery cell 210 is passed through the bypass switch SWP and the bypass resistor RP to the module plus terminal MTP Can be output.

모듈마이너스단자(MTN)는 모듈플러스단자(MTP)와 다른 측에서 배터리셀(210)과 연결되고, 배터리모듈(110)의 외부에 있는 접지링크와 연결될 수 있다.The module negative terminal MTN may be connected to the battery cell 210 on the other side of the module plus terminal MTP and may be connected to a ground link external to the battery module 110.

도 3은 일 실시예에 따른 배터리모듈의 회로모델이다.3 is a circuit model of a battery module according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 배터리모듈은 OCV(open circuit voltage)소스(OCVS), 내부저항(Ri), 이중층저항(Rd) 및 이중층캐패시터(Cd)로 회로모델될 수 있다. 여기서, OCV는 OCV소스(OCVS)의 전압을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 3, the battery module may be circuit modeled with an OCV (open circuit voltage) source (OCVS), an internal resistance Ri, a double layer resistance Rd, and a double layer capacitor Cd. Here, OCV may mean the voltage of the OCV source (OCVS).

OCV는 모듈플러스단자(MTP) 및 모듈마이너스단자(MTN)로 전류가 유출입되지 않는 상태에서 측정되는 전압으로, 배터리모듈의 충전상태(SoC : state-of-charge)와 관련성이 높다.The OCV is a voltage measured in the absence of current flowing into the module plus terminal (MTP) and the module minus terminal (MTN), which is highly related to the state-of-charge (SoC) of the battery module.

내부저항(Ri)은 OCV소스(OCVS)와 모듈플러스단자(MTP)의 사이에서 OCV소스(OCVS)와 직렬로 연결될 수 있다. 내부저항(Ri)는 배터리모듈의 내부로 흐르는 전류가 경험하게 되는 배터리모듈 내부의 전기적 저항 상태를 나타낸다.The internal resistance Ri can be connected in series with the OCV source (OCVS) between the OCV source (OCVS) and the module positive terminal (MTP). The internal resistance Ri represents an electrical resistance state inside the battery module in which the current flowing into the battery module is experienced.

이중층저항(Rd)과 이중층캐패시터(Cd)는 서로 병렬로 연결되면서 하나의 RC래더(ladder)를 형성할 수 있다. 그리고, 이러한 RC래더는 내부저항(Ri)과 모듈플러스단자(MTP)의 사이에서 내부저항(Ri)과 직렬로 연결될 수 있다.The double layer resistance Rd and the double layer capacitor Cd may be connected in parallel to form one RC ladder. The RC ladder may be connected in series with the internal resistance Ri between the internal resistor Ri and the module positive terminal MTP.

한편, 돌입전류(Is)는 스텝전류의 형태로 흐르게 되는데, 이러한 스텝전류는 시간당 변화량이 크기 때문에 RC래더에서 이중층저항(Rd)으로 흐르지 않고 이중층캐패시터(Cd)로 흐르게 된다. 그리고, 이중층캐패시터(Cd)는 시간당 변화량이 큰 전류에 대하여 매우 낮은 임피던스로 인식될 수 있다.On the other hand, the inrush current Is flows in the form of a step current. Since this step current has a large amount of change per hour, the current flows from the RC ladder to the double layer capacitor Cd without flowing into the double layer resistor Rd. Then, the double-layer capacitor Cd can be recognized as a very low impedance with respect to a current having a large change amount per unit time.

이러한 원리에 따라, 돌입전류(Is)가 흐르는 상태에서 도 3의 (a)와 같은 배터리모듈의 회로모델은 도 3의 (b)와 같이 간략화될 수 있다.According to this principle, in the state in which the inrush current Is flows, the circuit model of the battery module as shown in Fig. 3 (a) can be simplified as shown in Fig. 3 (b).

이와 같은 배터리모듈의 회로모델(도 3의 (b))을 배터리시스템에 적용시키면 도 4와 같은 회로모델이 될 수 있다.When the circuit model (FIG. 3 (b)) of the battery module is applied to the battery system, the circuit model shown in FIG. 4 can be obtained.

도 4는 일 실시예에 따른 배터리시스템의 회로모델이다.4 is a circuit model of a battery system according to one embodiment.

도 4를 참조하면, DC링크(120)에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV소스(OCV1)와 제1저항(R1)이 직렬연결되는 제1회로모델(111)로 모델링될 수 있다. 그리고, DC링크(120)에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 각각 기동상태에서 제2OCV소스(OCVS2a, OCVS2b, ..., OCVS2n)와 제2저항(R2a, R2b, ..., R2n)이 직렬연결되는 제2회로모델(112a, 112b, ..., 112n)로 모델링될 수 있다.4, a first battery module to be connected to the DC link 120 may be modeled as a first circuit model 111 in which a first OCV source OCV1 and a first resistor R1 are connected in series in a startup state have. The N second battery modules connected to the DC link 120 are respectively connected to the second OCV sources OCVS2a, OCVS2b, ..., OCVS2n and the second resistors R2a, R2b, ..., R2n in the starting state, 112n, ..., 112n that are connected in series.

제1회로모델(111)에는 DC링크(120)와의 연결을 제어하는 제1직렬스위치(SWS1)가 더 포함될 수 있으며, 제1직렬스위치(SWS1)는 초기 상태가 턴오프되어 있는 것으로 모델링될 수 있다. 한편, 제1직렬스위치(SWS1) 및 제1배터리모듈에서 DC링크(120)로 연결되는 부분에는 저항이 존재할 수 있는데, 이러한 저항을 제1연결저항이라고 부를 수 있다. 이러한 제1연결저항과 도 3을 참조하여 설명한 제1배터리모듈의 내부저항이 합쳐져서 제1저항(R1)으로 모델링될 수 있다.The first circuit model 111 may further include a first serial switch SWS1 for controlling the connection with the DC link 120 and the first serial switch SWS1 may be modeled as having the initial state turned off have. On the other hand, there may be a resistor in a portion connected to the DC link 120 in the first serial switch SWS1 and the first battery module, and this resistance may be called a first connection resistance. The first connection resistance and the internal resistance of the first battery module described with reference to FIG. 3 may be combined and modeled as the first resistor R1.

제2회로모델(112a, 112b, ..., 112n)에는 DC링크(120)와의 연결을 제어하는 제2직렬스위치(SWS2a, SWS2b, ..., SWS2n)가 더 포함될 수 있으며, 제2직렬스위치(SWS2a, SWS2b, ..., SWS2n)는 초기 상태가 턴온되어 있는 것으로 모델링될 수 있다. 한편, 제2직렬스위치(SWS2a, SWS2b, ..., SWS2n) 및 제2배터리모듈에서 DC링크(120)로 연결되는 부분에는 저항이 존재할 수 있는데, 이러한 저항을 제2연결저항이라고 부를 수 있다. 이러한 제2연결저항과 도 3을 참조하여 설명한 제2배터리모듈의 내부저항이 합쳐져서 제2저항(R2a, R2b, ..., R2n)으로 모델링될 수 있다.The second circuit models 112a, 112b, ..., 112n may further include second serial switches SWS2a, SWS2b, ..., SWS2n for controlling the connection with the DC link 120, The switches SWS2a, SWS2b, ..., SWS2n may be modeled as having the initial state turned on. On the other hand, there may be a resistance in a portion of the second serial switch SWS2a, SWS2b, ..., SWS2n and the second battery module connected to the DC link 120, which may be referred to as a second connection resistance . This second connection resistance and the internal resistance of the second battery module described with reference to FIG. 3 may be combined and modeled as the second resistors R2a, R2b, ..., R2n.

N개의 제2배터리모듈들은 통합하여 모델링될 수도 있다. 제2회로모델들(112a, 112b, ..., 112n) 부분을 통합한 통합회로모델이 도 5에 도시된다.The N second battery modules may be integrated and modeled. An integrated circuit model incorporating portions of the second circuit models 112a, 112b, ..., 112n is shown in FIG.

도 5는 도 4의 회로모델을 간략화한 회로모델이다.Fig. 5 is a circuit model in which the circuit model of Fig. 4 is simplified.

도 5를 참조하면, DC링크(120)에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 기동상태에서 통합OCV소스(OCVSt)와 통합저항(Rt)이 직렬연결되는 통합회로모델(512)로 모델링될 수 있다. 그리고, 통합회로모델(512)에는 DC링크(120)와의 연결을 제어하는 통합직렬스위치(SWSt)가 더 포함될 수 있다.5, the N second battery modules connected to the DC link 120 can be modeled as an integrated circuit model 512 in which the integrated OCV source OCVSt and the integrated resistor Rt are connected in series in the startup state . The integrated circuit model 512 may further include an integrated serial switch SWSt for controlling the connection with the DC link 120. [

통합저항(Rt)은 N개의 제2배터리모듈들 각각의 제2회로모델에 포함되는 제2저항을 병렬연결하는 식으로 계산될 수 있다. 제2배터리모듈들 각각에 대한 제2저항이 미리 측정되거나 확인된 경우, 통합저항(Rt)은 이러한 제2저항들을 병렬연결하는 식으로 계산될 수 있다.The integrated resistor Rt may be calculated by connecting a second resistor included in the second circuit model of each of the N second battery modules in parallel. If a second resistance for each of the second battery modules is previously measured or confirmed, the integrated resistance Rt can be calculated in such a way that these second resistors are connected in parallel.

한편, 제2직렬스위치들은 모두 턴온 상태로 모델링되기 때문에 제2직렬스위치들의 병렬연결로 모델링되는 통합직렬스위치(SWSt)도 턴온 상태로 모델링될 수 있다.On the other hand, since the second series switches are all modeled in the turn-on state, the integrated serial switch SWSt modeled by the parallel connection of the second series switches can also be modeled into the turn-on state.

통합OCV소스(OCVSt)의 전압(Vocvt)은 장치(도 1의 150 참조)에 의해 추정될 수 있다. 병렬로 연결되는 배터리모듈들은 일반적으로 충전 상태가 유사하게 밸런싱이 맞추어지기 때문에 OCV도 유사하게 맞추어진다. 같은 맥락에서, 병렬로 연결되는 제2배터리모듈들 각각의 제2OCV도 유사하고, 제2OCV와 통합OCV(Vocvt)의 전압도 유사하다고 볼 수 있다. 이에 따라, 장치(도 1의 150 참조)는 통합OCV(Vocvt)를 추정하고, 이러한 전압과 동일한 값으로 제2배터리모듈들 각각의 제2OCV도 추정할 수 있다.The voltage Vocvt of the integrated OCV source OCVSt can be estimated by the device (see 150 in Fig. 1). Battery modules that are connected in parallel are similarly balanced in OCV because their charge states are similarly balanced. In the same manner, the second OCV of each of the second battery modules connected in parallel is also similar, and the voltages of the second OCV and the integrated OCV (Vocvt) are also similar. Thus, the device (see 150 in FIG. 1) can estimate the integrated OCV (Vocvt) and estimate the second OCV of each of the second battery modules to the same value as this voltage.

제1배터리모델의 제1직렬스위치(SWS1)의 초기 상태가 턴오프로 모델링되기 때문에, 제1배터리모듈의 제1OCV(Vocv1)은 제1배터리모듈의 단자전압으로 확인될 수 있다. 그리고, 제1직렬스위치(SWS1)의 턴오프에 따라 제1배터리모듈의 출력전류(I1)은 0A가 될 수 있다.Since the initial state of the first series switch SWS1 of the first battery model is modeled as turn-off, the first OCV (Vocv1) of the first battery module can be identified as the terminal voltage of the first battery module. The output current I1 of the first battery module may be 0 A in accordance with the turn-off of the first serial switch SWS1.

통합회로모델의 출력전류(It)는 부하(140)의 전류(Iload)와 동일할 수 있다.The output current It of the integrated circuit model may be equal to the current Iload of the load 140. [

돌입전류를 예측하는 장치(도 1의 150 참조)는 이러한 회로모델을 이용하여 각 배터리모듈의 돌입전류를 예측할 수 있다.An apparatus for predicting inrush current (see 150 in FIG. 1) can predict the inrush current of each battery module using this circuit model.

도 6은 일 실시예에 따른 돌입전류 예측 장치의 구성도이다.6 is a configuration diagram of an inrush current predicting apparatus according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 장치(150)는 파라미터확인부(610), 전압전류확인부(620), OCV확인부(630), 돌입전류추정부(640) 및 제어부(650) 등을 포함할 수 있다.6, the apparatus 150 may include a parameter check unit 610, a voltage current check unit 620, an OCV check unit 630, an inrush current estimating unit 640, a controller 650, have.

파라미터확인부(610)는 제1회로모델의 제1저항 및 통합회로모델의 통합저항의 값을 확인할 수 있다. 파라미터확인부(610)는 사용자설정에 의해 입력되는 값으로 제1저항 및 통합저항의 값을 확인할 수 있다. 그리고, 파라미터확인부(610)는 제1저항 및 통합저항으로 입출력되는 전류와 그 전류에 대응하여 변동하는 전압을 이용하여 측정될 수도 있다.The parameter verifying unit 610 can confirm the value of the integrated resistance of the integrated circuit model and the first resistance of the first circuit model. The parameter verifying unit 610 can confirm the value of the first resistor and the integrated resistor with the value input by the user setting. The parameter verifying unit 610 may be measured using a first resistor and a current input to and output from the integrated resistor and a voltage varying corresponding to the current.

예를 들어, 파라미터확인부(610)는 제1배터리모듈로 입력 혹은 출력되는 스텝전류를 이용하여 제1저항을 측정할 수 있다. 파라미터확인부(610)는 제1배터리모듈로 인가되는 스텝전류에 대한 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 제1배터리모듈의 내부저항을 측정하고, 제1배터리모듈과 DC링크 사이의 연결저항을 내부저항과 합하여 제1저항을 측정할 수 있다.For example, the parameter verifying unit 610 may measure the first resistance using the step current input to or output from the first battery module. The parameter verifying unit 610 measures the internal resistance of the first battery module by the variation amount of the terminal voltage of the first battery module with respect to the step current applied to the first battery module, Can be combined with the internal resistance to measure the first resistance.

파라미터확인부(610)는 N개의 제2배터리모듈로 입력 혹은 출력되는 스텝전류에 대한 제2배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 N개의 제2배터리모듈에 대한 통합저항을 측정할 수 있다. 그리고, 파라미터확인부(610)는 N개의 제2배터리모듈로 입력 혹은 출력되는 전류의 시간당 전류변화량이 일정값 이상이 시구간-전류가 실질적으로 스텝전류와 유사한 파형을 가지는 시구간-에서 N개의 제2배터리모듈들의 단자전류의 변동량 대비 단자전압의 변동량으로 통합저항을 추정할 수 있다.The parameter verifying unit 610 can measure the integrated resistance of the N second battery modules based on the amount of variation of the terminal voltage of the second battery module with respect to the step current inputted to or outputted from the N second battery modules. The parameter verifying unit 610 determines whether or not the N number of the second battery modules in the time interval having the waveform of the time- The integrated resistance can be estimated from the variation amount of the terminal voltage to the variation amount of the terminal current of the second battery modules.

전압전류확인부(620)는 각 배터리모듈의 단자전압, 단자전류-각 배터리모듈의 단자로 입출력되는 전류-, 부하전압 및 부하전류를 확인할 수 있다. 전압전류확인부(620)는 전압센서 및 전류센서를 통해 각 전압 및 전류를 확인할 수 있고, 각 배터리모듈과의 통신을 통해 각 배터리모듈에서 측정된 단자전압 및 단자전류를 확인할 수 있다.The voltage / current checking unit 620 can check the terminal voltage of each battery module, the terminal current, the current input / output to / from the terminal of each battery module, the load voltage, and the load current. The voltage and current checking unit 620 can check voltages and currents through the voltage sensor and the current sensor, and can confirm terminal voltages and terminal currents measured by the respective battery modules through communication with the battery modules.

OCV확인부(630)는 제1회로모델의 제1OCV 및 통합회로모델의 통합OCV를 측정하거나 추정할 수 있다.The OCV checking unit 630 can measure or estimate the first OCV of the first circuit model and the integrated OCV of the integrated circuit model.

OCV확인부(630)는 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 제1배터리모듈의 단자전압으로 제1OCV를 확인할 수 있다.The OCV verifying unit 630 can confirm the first OCV based on the terminal voltage of the first battery module measured when the first battery module is not connected to the DC link.

OCV확인부(630)는 통합회로모델, 통합저항, 부하전류 및 부하전압을 이용하여 통합OCV를 추정할 수 있다.The OCV checking unit 630 can estimate the integrated OCV using the integrated circuit model, the integrated resistance, the load current, and the load voltage.

돌입전류추정부(640)는 제1배터리모듈의 돌입전류(제1돌입전류) 및 제2배터리모듈의 돌입전류(제2돌입전류)를 추정할 수 있다.The inrush current estimating unit 640 can estimate the inrush current (first inrush current) of the first battery module and the inrush current (second inrush current) of the second battery module.

돌입전류추정부(640)는 제1회로모델과 통합회로모델이 병렬로 연결되고 부하전류가 유지되는 상태에서, 제1배터리모듈에서 DC링크로 출력하는 제1돌입전류를 제1OCV, 통합OCV, 통합저항, 부하전류 및 제1저항을 이용하여 추정할 수 있다. 그리고, 돌입전류추정부(640)는 부하전류에서 제1돌입전류를 차감하여 N개의 제2배터리모듈들의 통합돌입전류를 추정하고, 통합돌입전류를 N으로 나누어서 각각의 제2배터리모듈이 출력하는 제2돌입전류를 추정할 수 있다.The inrush current estimating unit 640 estimates the first inrush current output from the first battery module to the DC link in the state where the first circuit model and the integrated circuit model are connected in parallel and the load current is maintained, An integrated resistance, a load current, and a first resistance. The inrush current estimator 640 estimates the integrated inrush current of the N second battery modules by subtracting the first inrush current from the load current, divides the integrated inrush current by N, The second inrush current can be estimated.

제어부(650)는 제1돌입전류 및 제2돌입전류가 허용범위 이내에 있도록 각 배터리모듈의 스위치를 제어할 수 있다.The controller 650 can control the switches of the respective battery modules such that the first inrush current and the second inrush current are within the permissible range.

제어부(650)는 제1돌입전류 및 제2돌입전류가 배터리모듈의 최대출력전류보다 작고, 배터리모듈과 DC링크를 연결시키는 직렬스위치의 최대허용전류보다 작을 때, 제1배터리모듈을 DC링크에 연결시킬 수 있다. 그리고, 제어부(650)는 제1돌입전류 및 제2돌입전류가 배터리모듈의 최대출력전류 이상이거나, 배터리모듈과 DC링크를 연결시키는 직렬스위치의 최대허용전류 이상일 때, 제1배터리모듈과 DC링크에 보조저항을 더 삽입하여 제1배터리모듈을 DC링크에 연결시킬 수 있다. 여기서, 보조저항은 바이패스저항일 수 있다. 제어부(650)는 직렬스위치를 턴오프시키고 바이패스스위치를 턴온시켜 돌입전류가 바이패스저항을 통해 DC링크로 흘러갈 수 있게 할 수 있다.When the first inrush current and the second inrush current are smaller than the maximum output current of the battery module and less than the maximum allowable current of the series switch connecting the battery module and the DC link, the controller 650 controls the first battery module to be connected to the DC link Can be connected. When the first inrush current and the second inrush current are equal to or greater than the maximum output current of the battery module or the maximum allowable current of the series switch connecting the battery module and the DC link, So that the first battery module can be connected to the DC link. Here, the auxiliary resistor may be a bypass resistor. The controller 650 may turn off the serial switch and turn on the bypass switch to allow the inrush current to flow through the bypass resistor to the DC link.

도 7은 일 실시예에서 돌입전류를 예측하는 제1예시방법의 흐름도이고, 도 8은 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되지 않는 제1회로구성을 나타내는 도면이고, 도 9는 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되는 제2회로구성을 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing a first circuit configuration in which a first battery module is not connected to a DC link, and FIG. 9 is a diagram showing a first example of a method of predicting an inrush current according to an embodiment of the present invention. And a second circuit connected to the DC link.

도 7에 도시된 제1예시방법에 대한 이해를 높이기 위해 도 8에 도시된 제1회로구성 및 도 9에 도시된 제2회로구성을 먼저 설명한다.The first circuit configuration shown in FIG. 8 and the second circuit configuration shown in FIG. 9 are first described to improve understanding of the first exemplary method shown in FIG.

도 8을 참조하면, 배터리시스템에서 제1회로모델(111)이 DC링크(120)에 연결되지 않고, N개의 제2배터리모듈들이 모델링된 통합회로모델(512)에 부하(140)가 연결되는 제1회로구성(810)이 도시되고 있다.8, in the battery system, the load 140 is connected to the integrated circuit model 512 in which the first circuit model 111 is not connected to the DC link 120 and the N second battery modules are modeled A first circuit arrangement 810 is shown.

그리고, 도 9를 참조하면, 제1직렬스위치(SWS1)가 턴온되면서 기동상태가 형성되는데, 기동상태에서 병렬로 연결되는 제1회로모델(111)과 통합회로모델(512)에 부하(140)가 연결되는 제2회로구성(910)이 도시되고 있다.9, when the first series switch SWS1 is turned on, a startup state is formed. The load 140 is connected to the first circuit model 111 and the integrated circuit model 512, which are connected in parallel in the startup state, Lt; RTI ID = 0.0 > 910 < / RTI >

한편, 이러한 제1회로구성(810)과 제2회로구성(910)을 기반으로 도 7을 참조하면, 장치는 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 제1배터리모듈의 단자전압으로 제1OCV를 확인할 수 있다(S700).Referring to FIG. 7, based on the first circuit configuration 810 and the second circuit configuration 910, the device may be configured such that the terminal of the first battery module, which is measured in a state where the first battery module is not connected to the DC link, The first OCV can be identified by the voltage (S700).

제1회로모델(111)은 제1직렬스위치(SWS1)가 턴오프된 상태에서, 제1저항(R1)으로 흐르는 전류(I1)가 0A이기 때문에, 제1배터리모듈의 단자전압이 바로 제1OCV(Vocv1)와 동일할 수 있다. 이러한 원리에 따라, 장치는 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 제1배터리모듈의 단자전압으로 제1OCV를 확인할 수 있다.Since the first circuit model 111 has the current I1 flowing to the first resistor R1 of 0A in the state that the first series switch SWS1 is turned off, the terminal voltage of the first battery module becomes the first OCV (Vocv1). According to this principle, the device can identify the first OCV with the terminal voltage of the first battery module measured when the first battery module is not connected to the DC link.

장치는 통합회로모델에 부하가 연결되는 제1회로구성(810)에서, 부하전압(Vload), 부하전류(Iload) 및 통합저항(Rt)을 제1회로구성(810)에 대입하여 통합OCV(Vocvt)를 추정할 수 있다(S702).The apparatus substitutes the load voltage Vload, the load current Iload and the integrated resistance Rt into the first circuit configuration 810 in a first circuit configuration 810 in which the load is connected to the integrated circuit model, Vocvt) (S702).

제1회로구성(810)에서 키르히호프의 법칙에 따라, Vocvt = Vload + Rt * Iload 의 식이 성립한다. 부하전압(Vload), 부하전류(Iload) 및 통합저항(Rt)은 모두 측정 가능하거나 확인 가능한 값임으로 장치는 이러한 값들을 이용하여 통합OCV(Vocvt)를 추정할 수 있다.In the first circuit configuration 810, an equation of Vocvt = Vload + Rt * Iload is established according to Kirchhoff's law. Since the load voltage (Vload), the load current (Iload) and the integrated resistance (Rt) are both measurable or verifiable values, the device can estimate the integrated OCV (Vocvt) using these values.

장치는 제2회로구성(910)에서, 제1OCV(Vocv1), 통합OCV(Vocvt), 제1저항(R1), 통합저항(Rt) 및 부하전류(Iload)를 제2회로구성(910)에 대입하여 제1배터리모듈이 DC링크(120)로 출력하는 제1돌입전류(Is1)를 추정할 수 있다.The device is connected to the second circuit arrangement 910 in a second circuit arrangement 910 by connecting a first OCV (Vocvl), an integrated OCV (Vocvt), a first resistor R1, an integrated resistor Rt and a load current Iload The first inrush current Is1 output from the first battery module to the DC link 120 can be estimated.

제2회로구성(910)에 대한 키르히호프의 법칙에 의하면 제1돌입전류(Is1)는 [수학식 (1)]에 의해 계산될 수 있다.According to the Kirchhoff's law for the second circuit configuration 910, the first inrush current Is1 can be calculated by [Equation (1)].

[수학식 1][Equation 1]

Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)

Is1 : 제1돌입전류, Vocv1 : 제1OCV, Vocvt : 통합OCV, Rt : 통합저항, Iload : 부하전류, R1 : 제1저항Is1: first inrush current, Vocv1: first OCV, Vocvt: integrated OCV, Rt: integrated resistance, Iload: load current, R1:

장치는 부하전류(Iload)에서 제1돌입전류(Is1)를 차감하여 N개의 제2배터리모듈들의 통합돌입전류(Ist)를 추정할 수 있다. 그리고, 장치는 통합돌입전류(Ist)를 N으로 나누어서 각각의 제2배터리모듈이 평균적으로 출력하는 제2돌입전류를 추정할 수 있다.The device can estimate the integrated inrush current Ist of the N second battery modules by subtracting the first inrush current Is1 from the load current Iload. The apparatus can then estimate the second inrush current, which the second battery module outputs on average, by dividing the integrated inrush current Ist by N. [

도 10은 스텝전류로 내부저항을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining the measurement of the internal resistance by the step current.

도 10을 참조하면, 배터리모듈에 전류(1010)를 스텝으로 인가하면, 배터리모듈의 단자전압(1020)이 스텝으로 변동하는 것을 확인할 수 있는데, 스텝전류에 대하여 캐패시터들은 낮은 임피던스로 인식되기 때문에 단자전압(1020)의 변동량(ΔV)은 내부저항이나 연결저항에 스텝전류(전류 변동량(ΔI))를 곱한 값에 의해 결정되는 것으로 추정할 수 있다. 이러한 맥락에서, 장치는 배터리모듈에 인가되는 스텝전류(전류 변동량(ΔI))에 대한 배터리모듈의 단자전압의 변동량(ΔV)으로 배터리모듈의 저항을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 10, when the current 1010 is applied to the battery module in steps, it can be seen that the terminal voltage 1020 of the battery module fluctuates in steps. Since the capacitors are recognized as low impedance with respect to the step current, It can be estimated that the variation amount? V of the voltage 1020 is determined by a value obtained by multiplying the internal resistance or the connection resistance by the step current (the amount of current fluctuation? I). In this context, the device can measure the resistance of the battery module with the amount of variation (? V) of the terminal voltage of the battery module with respect to the step current (current fluctuation amount? I) applied to the battery module.

도 11은 작동 중의 일부 전류/전압 파형으로 내부저항을 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for explaining measurement of internal resistance with some current / voltage waveform during operation.

도 11을 참조하면, 배터리모듈로 인가되는 전류(1110)의 파형이 일부(1112)에서 스텝전류와 같이 전류의 시간당 전류변화량(ΔI)이 일정값 이상일 수 있다. 장치는 배터리모듈-혹은 배터리모듈들-의 단자전류의 변동량(ΔI) 대비 단자전압의 변동량(ΔV)으로 저항을 추정할 수 있다.11, the waveform of the current 1110 applied to the battery module may be such that the current change amount? I of the current per unit time in the portion 1112 is equal to or larger than a predetermined value. The device can estimate the resistance by the amount of variation (? V) of the terminal voltage to the variation (? I) of the terminal current of the battery module - or the battery modules.

도 12는 일 실시예에서 돌입전류를 예측하는 제2예시방법의 흐름도이다.12 is a flowchart of a second exemplary method for predicting inrush current in one embodiment.

도 12를 참조하면, 장치는 제1저항의 값을 확인할 수 있다(S1200). 제1저항은 측정될 수 있고, 사용자입력에 의해 확인될 수 있다. 혹은 장치는 제1배터리모듈에 인가되는 스텝전류에 대한 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 제1배터리모듈의 내부저항을 측정하고, 제1배터리모듈과 DC링크 사이의 연결저항을 내부저항과 합하여 제1저항을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 12, the apparatus can confirm the value of the first resistor (S1200). The first resistor may be measured and verified by user input. Alternatively, the apparatus may measure the internal resistance of the first battery module by a variation amount of the terminal voltage of the first battery module with respect to the step current applied to the first battery module, and measure a connection resistance between the first battery module and the DC link, The first resistance can be measured.

장치는 통합저항의 값을 확인할 수 있다(S1202). 통합저항은 측정될 수 있고, 사용자입력에 의해 확인될 수 있다. 혹은 장치는 N개의 제2배터리모듈들 각각의 회로모델에 포함되는 저항(제2저항)을 병렬연결하는 식으로 통합저항을 계산할 수 있다.The device can confirm the value of the integrated resistance (S1202). The integrated resistance can be measured and verified by user input. Alternatively, the apparatus can calculate the integrated resistance by connecting the resistors (second resistors) included in the circuit models of the N second battery modules in parallel.

장치는 배터리시스템과 연결되는 부하의 전압 및 부하의 전류를 확인할 수 있다. 장치는 측정을 통해 부하전압 및 부하전류를 확인할 수 있다.The device can check the voltage of the load connected to the battery system and the current of the load. The device can check the load voltage and load current through measurement.

장치는 통합회로모델, 통합저항, 부하전류 및 부하전압을 이용하여 통합OCV를 추정할 수 있다(S1206).The device can estimate the integrated OCV using the integrated circuit model, integrated resistance, load current, and load voltage (S1206).

장치는 제1OCV를 확인할 수 있다(S1208). 장치는 제1배터리모듈이 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 제1배터리모듈의 단자전압으로 제1OCV를 확인할 수 있다.The device can confirm the first OCV (S1208). The apparatus can identify the first OCV with the terminal voltage of the first battery module measured when the first battery module is not connected to the DC link.

장치는 제1회로모델과 통합회로모델이 병렬로 연결되고 부하전류가 유지되는 상태에서, 제1배터리모듈에서 DC링크로 출력하는 제1돌입전류를 제1OCV, 통합OCV, 통합저항, 부하전류 및 제1저항을 이용하여 추정할 수 있다(S1210).The apparatus includes a first inrush current output from the first battery module to the DC link in a state where the first circuit model and the integrated circuit model are connected in parallel and the load current is maintained is referred to as a first OCV, an integrated OCV, And may be estimated using the first resistance (S1210).

그리고, 장치는 부하전류에서 제1돌입전류를 차감하여 N개의 제2배터리모듈들의 통합돌입전류를 추정하고, 통합돌입전류를 N으로 나누어서 각각의 제2배터리모듈이 출력하는 제2돌입전류를 추정할 수 있다(S1212).The apparatus estimates the integrated inrush current of the N second battery modules by subtracting the first inrush current at the load current, divides the combined inrush current by N, and estimates the second inrush current output by each second battery module (S1212).

이상에서 일 실시예에 대해 설명하였는데, 이러한 실시예에 의하면, 배터리모듈의 돌입전류를 예측할 수 있고, 배터리모듈의 돌입전류를 안전한 범위 이내로 제한시킬 수 있다.According to the embodiment described above, the inrush current of the battery module can be predicted, and the inrush current of the battery module can be limited within a safe range.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (20)

N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 방법에 있어서,
DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며,
상기 통합회로모델에 부하가 연결되는 제1회로구성에서, 상기 부하의 전압(부하전압), 상기 부하의 전류(부하전류) 및 상기 통합저항을 상기 제1회로구성에 대입하여 상기 통합OCV를 추정하는 단계; 및
병렬로 연결되는 상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델에 상기 부하가 연결되는 제2회로구성에서, 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 제1저항, 상기 통합저항 및 상기 부하전류를 상기 제2회로구성에 대입하여 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류 및 각각의 상기 제2배터리모듈이 평균적으로 상기 DC링크로 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 단계를 포함하고,
상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인하는 단계를 더 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
A method for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel,
A first battery module to be connected to a DC (direct current) link is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series in a start state, The modules are modeled as an integrated circuit model in which the integrated OCV source and the integrated resistor are connected in series in the activated state,
(Load voltage), the load current (load current), and the integrated resistance into the first circuit configuration in a first circuit configuration in which the load is connected to the integrated circuit model, ; And
The first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, And estimating a first inrush current that the first battery module outputs to the DC link and a second inrush current that each of the second battery modules outputs to the DC link on average,
Further comprising the step of identifying the first OCV with the terminal voltage of the first battery module measured while the first battery module is not connected to the DC link.
제1항에 있어서,
상기 N개의 제2배터리모듈들 각각의 회로모델에 포함되는 저항(제2저항)을 병렬연결하는 식으로 상기 통합저항을 계산하는 단계를 더 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
The method according to claim 1,
And calculating the integrated resistance by connecting the resistors (second resistors) included in the circuit model of each of the N second battery modules in parallel.
제1항에 있어서,
상기 제1배터리모듈에 인가되는 스텝전류에 대한 상기 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 상기 제1저항을 측정하는 단계를 더 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
The method according to claim 1,
Measuring the first resistance with a variation amount of a terminal voltage of the first battery module with respect to a step current applied to the first battery module.
제1항에 있어서,
상기 제1배터리모듈에 인가되는 스텝전류에 대한 상기 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 상기 제1배터리모듈의 내부저항을 측정하고, 상기 제1배터리모듈과 상기 DC링크 사이의 연결저항을 상기 내부저항과 합하여 상기 제1저항을 측정하는 단계를 더 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the internal resistance of the first battery module is measured by a variation amount of a terminal voltage of the first battery module with respect to a step current applied to the first battery module, And measuring the first resistance in combination with the internal resistance.
N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 방법에 있어서,
DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며,
상기 통합회로모델에 부하가 연결되는 제1회로구성에서, 상기 부하의 전압(부하전압), 상기 부하의 전류(부하전류) 및 상기 통합저항을 상기 제1회로구성에 대입하여 상기 통합OCV를 추정하는 단계; 및
병렬로 연결되는 상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델에 상기 부하가 연결되는 제2회로구성에서, 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 제1저항, 상기 통합저항 및 상기 부하전류를 상기 제2회로구성에 대입하여 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류 및 각각의 상기 제2배터리모듈이 평균적으로 상기 DC링크로 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 단계를 포함하고,
시간당 전류변화량이 일정값 이상인 시구간에서 상기 N개의 제2배터리모듈들의 단자전류의 변동량 대비 단자전압의 변동량으로 상기 통합저항을 추정하는 단계를 더 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
A method for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel,
A first battery module to be connected to a DC (direct current) link is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series in a start state, The modules are modeled as an integrated circuit model in which the integrated OCV source and the integrated resistor are connected in series in the activated state,
(Load voltage), the load current (load current), and the integrated resistance into the first circuit configuration in a first circuit configuration in which the load is connected to the integrated circuit model, ; And
The first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, And estimating a first inrush current that the first battery module outputs to the DC link and a second inrush current that each of the second battery modules outputs to the DC link on average,
Estimating the integrated resistance with a variation amount of a terminal voltage with respect to a variation amount of a terminal current of the N second battery modules in a time interval in which the amount of current change per unit time is equal to or greater than a predetermined value.
삭제delete N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 방법에 있어서,
DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며,
상기 통합회로모델에 부하가 연결되는 제1회로구성에서, 상기 부하의 전압(부하전압), 상기 부하의 전류(부하전류) 및 상기 통합저항을 상기 제1회로구성에 대입하여 상기 통합OCV를 추정하는 단계; 및
병렬로 연결되는 상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델에 상기 부하가 연결되는 제2회로구성에서, 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 제1저항, 상기 통합저항 및 상기 부하전류를 상기 제2회로구성에 대입하여 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류 및 각각의 상기 제2배터리모듈이 평균적으로 상기 DC링크로 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 단계를 포함하고,
상기 제1돌입전류 및 상기 제2돌입전류가 상기 배터리모듈의 최대출력전류보다 작고, 상기 배터리모듈과 상기 DC링크를 연결시키는 스위치의 최대허용전류보다 작을 때, 상기 제1배터리모듈을 상기 DC링크에 연결시키는 단계를 더 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
A method for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel,
A first battery module to be connected to a DC (direct current) link is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series in a start state, The modules are modeled as an integrated circuit model in which the integrated OCV source and the integrated resistor are connected in series in the activated state,
(Load voltage), the load current (load current), and the integrated resistance into the first circuit configuration in a first circuit configuration in which the load is connected to the integrated circuit model, ; And
The first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, And estimating a first inrush current that the first battery module outputs to the DC link and a second inrush current that each of the second battery modules outputs to the DC link on average,
Wherein when the first inrush current and the second inrush current are less than a maximum output current of the battery module and less than a maximum allowable current of the switch connecting the battery module and the DC link, To the inductance of the battery module.
제7항에 있어서,
상기 통합OCV를 추정하는 단계에서,
상기 부하전류에 상기 통합저항을 곱한 값에 상기 부하전압을 더해 상기 통합OCV를 추정하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
8. The method of claim 7,
In the step of estimating the integrated OCV,
And estimating the integrated OCV by adding the load voltage to a value obtained by multiplying the load current by the integrated resistance.
N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 방법에 있어서,
DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며,
상기 통합회로모델에 부하가 연결되는 제1회로구성에서, 상기 부하의 전압(부하전압), 상기 부하의 전류(부하전류) 및 상기 통합저항을 상기 제1회로구성에 대입하여 상기 통합OCV를 추정하는 단계; 및
병렬로 연결되는 상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델에 상기 부하가 연결되는 제2회로구성에서, 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 제1저항, 상기 통합저항 및 상기 부하전류를 상기 제2회로구성에 대입하여 상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류 및 각각의 상기 제2배터리모듈이 평균적으로 상기 DC링크로 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 단계를 포함하고,
상기 제1돌입전류는 수학식 1에 의해 계산되는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
[수학식 1]
Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)
Is1 : 제1돌입전류, Vocv1 : 제1OCV, Vocvt : 통합OCV, Rt : 통합저항, Iload : 부하전류, R1 : 제1저항
A method for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel,
A first battery module to be connected to a DC (direct current) link is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series in a start state, The modules are modeled as an integrated circuit model in which the integrated OCV source and the integrated resistor are connected in series in the activated state,
(Load voltage), the load current (load current), and the integrated resistance into the first circuit configuration in a first circuit configuration in which the load is connected to the integrated circuit model, ; And
The first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, the first OCV, And estimating a first inrush current that the first battery module outputs to the DC link and a second inrush current that each of the second battery modules outputs to the DC link on average,
Wherein the first inrush current is calculated by Equation (1).
[Equation 1]
Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)
Is1: first inrush current, Vocv1: first OCV, Vocvt: integrated OCV, Rt: integrated resistance, Iload: load current, R1:
N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 방법에 있어서,
DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며,
상기 제1저항의 값을 확인하는 단계;
상기 통합저항의 값을 확인하는 단계;
상기 배터리시스템과 연결되는 부하의 전압(부하전압) 및 상기 부하의 전류(부하전류)를 확인하는 단계;
상기 통합회로모델, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 부하전압을 이용하여 상기 통합OCV를 추정하는 단계;
상기 제1OCV를 확인하는 단계;
상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델이 병렬로 연결되고 상기 부하전류가 유지되는 상태에서, 상기 제1배터리모듈에서 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류를 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 제1저항을 이용하여 추정하는 단계;
상기 부하전류에서 상기 제1돌입전류를 차감하여 상기 N개의 제2배터리모듈들의 통합돌입전류를 추정하는 단계; 및
상기 통합돌입전류를 N으로 나누어서 각각의 상기 제2배터리모듈이 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 단계
를 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
A method for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel,
A first battery module to be connected to a DC (direct current) link is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series in a start state, The modules are modeled as an integrated circuit model in which the integrated OCV source and the integrated resistor are connected in series in the activated state,
Confirming the value of the first resistor;
Confirming the value of the integrated resistor;
Checking a voltage (load voltage) of a load connected to the battery system and a current (load current) of the load;
Estimating the integrated OCV using the integrated circuit model, the integrated resistor, the load current, and the load voltage;
Confirming the first OCV;
Wherein the first circuit module and the integrated circuit model are connected in parallel and the first inrush current outputted from the first battery module to the DC link is supplied to the first OCV, Estimating using an integrated resistance, the load current, and the first resistor;
Estimating an integrated inrush current of the N second battery modules by subtracting the first inrush current at the load current; And
Dividing the integrated inrush current by N and estimating a second inrush current output by each of the second battery modules
And estimating an inrush current of the battery module.
제10항에 있어서,
상기 제1저항의 값을 확인하는 단계에서,
상기 제1배터리모듈에 인가되는 스텝전류에 대한 상기 제1배터리모듈의 단자전압의 변동량으로 상기 제1배터리모듈의 내부저항을 측정하고, 상기 제1배터리모듈과 상기 DC링크 사이의 연결저항을 상기 내부저항과 합하여 상기 제1저항을 측정하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
11. The method of claim 10,
In determining the value of the first resistor,
Wherein the internal resistance of the first battery module is measured by a variation amount of a terminal voltage of the first battery module with respect to a step current applied to the first battery module, And measuring the first resistance together with the internal resistance.
제10항에 있어서,
상기 통합저항을 확인하는 단계에서,
상기 N개의 제2배터리모듈들 각각의 회로모델에 포함되는 저항(제2저항)을 병렬연결하는 식으로 상기 통합저항을 계산하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
11. The method of claim 10,
In the step of checking the integrated resistance,
And calculating the integrated resistance by connecting the resistors (second resistors) included in the circuit models of the N second battery modules in parallel.
제10항에 있어서,
상기 제1OCV를 확인하는 단계에서,
상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
11. The method of claim 10,
In the step of identifying the first OCV,
And determining the first OCV with the terminal voltage of the first battery module measured when the first battery module is not connected to the DC link.
제10항에 있어서,
상기 제1돌입전류를 추정하는 단계에서,
상기 제1돌입전류를 수학식 1에 의해 계산하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 방법.
[수학식 1]
Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)
Is1 : 제1돌입전류, Vocv1 : 제1OCV, Vocvt : 통합OCV, Rt : 통합저항, Iload : 부하전류, R1 : 제1저항
11. The method of claim 10,
In the step of estimating the first inrush current,
Wherein the first inrush current is calculated by Equation (1).
[Equation 1]
Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)
Is1: first inrush current, Vocv1: first OCV, Vocvt: integrated OCV, Rt: integrated resistance, Iload: load current, R1:
N+1(N은 자연수)개의 배터리모듈이 병렬로 배치되는 배터리시스템에서 상기 배터리모듈의 돌입전류를 예측하는 장치에 있어서,
DC(직류)링크에 연결시킬 제1배터리모듈은 기동상태에서 제1OCV(open circuit voltage)소스와 제1저항이 직렬연결되는 제1회로모델로 모델링되고, 상기 DC링크에 연결된 N개의 제2배터리모듈들은 상기 기동상태에서 통합OCV소스와 통합저항이 직렬연결되는 통합회로모델로 모델링되며,
상기 제1저항 및 상기 통합저항의 값을 확인하는 파라미터확인부;
상기 배터리시스템과 연결되는 부하의 전압(부하전압) 및 상기 부하의 전류(부하전류)를 확인하고, 상기 제1배터리모듈의 단자전압 및 상기 N개의 제2배터리모듈들의 단자전압을 확인하는 전압전류확인부;
상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인하고, 상기 통합회로모델, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 부하전압을 이용하여 상기 통합OCV를 추정하는 OCV확인부; 및
상기 제1회로모델과 상기 통합회로모델이 병렬로 연결되고 상기 부하전류가 유지되는 상태에서, 상기 제1배터리모듈에서 상기 DC링크로 출력하는 제1돌입전류를 상기 제1OCV, 상기 통합OCV, 상기 통합저항, 상기 부하전류 및 상기 제1저항을 이용하여 추정하고, 상기 부하전류에서 상기 제1돌입전류를 차감하여 상기 N개의 제2배터리모듈들의 통합돌입전류를 추정하고, 상기 통합돌입전류를 N으로 나누어서 각각의 상기 제2배터리모듈이 출력하는 제2돌입전류를 추정하는 돌입전류추정부
를 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 장치.
An apparatus for predicting an inrush current of a battery module in a battery system in which N + 1 (N is a natural number) battery modules are arranged in parallel,
A first battery module to be connected to a DC (direct current) link is modeled as a first circuit model in which a first OCV (open circuit voltage) source and a first resistor are connected in series in a start state, The modules are modeled as an integrated circuit model in which the integrated OCV source and the integrated resistor are connected in series in the activated state,
A parameter verifying unit for verifying a value of the first resistor and the integrated resistor;
(Load voltage) of the load connected to the battery system and the load current (load current), and detects a terminal voltage of the first battery module and a terminal voltage of the N second battery modules Verification unit;
An OCV verifying unit for verifying the first OCV with a terminal voltage of the first battery module and estimating the integrated OCV using the integrated circuit model, the integrated resistor, the load current, and the load voltage; And
Wherein the first circuit module and the integrated circuit model are connected in parallel and the first inrush current outputted from the first battery module to the DC link is supplied to the first OCV, Estimating an integrated inrush current of the N second battery modules by subtracting the first inrush current at the load current using the integrated resistance, the load current and the first resistance, A second inrush current estimating unit for estimating a second inrush current output from each of the second battery modules,
And an inrush current predicting device of the battery module.
제15항에 있어서,
상기 파라미터확인부는,
스텝전류를 이용하여 상기 제1저항 및 상기 통합저항을 측정하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 장치.
16. The method of claim 15,
Wherein the parameter checking unit comprises:
Wherein the first resistor and the integrated resistor are measured using a step current.
제15항에 있어서,
상기 OCV확인부는,
상기 제1배터리모듈이 상기 DC링크에 연결되지 않은 상태에서 측정되는 상기 제1배터리모듈의 단자전압으로 상기 제1OCV를 확인하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 장치.
16. The method of claim 15,
The OCV checking unit,
Wherein the first OCV is determined based on a terminal voltage of the first battery module measured while the first battery module is not connected to the DC link.
제15항에 있어서,
상기 돌입전류추정부는,
상기 제1돌입전류를 수학식 1에 의해 계산하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 장치.
[수학식 1]
Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)
Is1 : 제1돌입전류, Vocv1 : 제1OCV, Vocvt : 통합OCV, Rt : 통합저항, Iload : 부하전류, R1 : 제1저항
16. The method of claim 15,
Wherein the inrush current estimating unit comprises:
Wherein the first inrush current is calculated by Equation (1).
[Equation 1]
Is1 = ((Vocv1 - Vocvt) + Rt * Iload) / (R1 + Rt)
Is1: first inrush current, Vocv1: first OCV, Vocvt: integrated OCV, Rt: integrated resistance, Iload: load current, R1:
제15항에 있어서,
상기 제1돌입전류 및 상기 제2돌입전류가 상기 배터리모듈의 최대출력전류보다 작고, 상기 배터리모듈과 상기 DC링크를 연결시키는 스위치의 최대허용전류보다 작을 때, 상기 제1배터리모듈을 상기 DC링크에 연결시키는 제어부를 더 포함하는 배터리모듈의 돌입전류 예측 장치.
16. The method of claim 15,
Wherein when the first inrush current and the second inrush current are less than a maximum output current of the battery module and less than a maximum allowable current of the switch connecting the battery module and the DC link, And a control unit connected to the inrush current estimating unit.
제19항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1돌입전류 및 상기 제2돌입전류가 상기 배터리모듈의 최대출력전류 이상이거나, 상기 배터리모듈과 상기 DC링크를 연결시키는 스위치의 최대허용전류 이상일 때, 상기 제1배터리모듈과 상기 DC링크에 보조저항을 더 삽입하여 상기 제1배터리모듈을 상기 DC링크에 연결시키는 배터리모듈의 돌입전류 예측 장치.
20. The method of claim 19,
Wherein,
When the first inrush current and the second inrush current are equal to or more than a maximum output current of the battery module or a maximum allowable current of the switch connecting the battery module and the DC link, And an auxiliary resistor is further inserted to connect the first battery module to the DC link.
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