KR102020044B1 - Battery charging system, and method for controlling maximum capacity charging in battery module using the same - Google Patents

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KR102020044B1 KR1020170172527A KR20170172527A KR102020044B1 KR 102020044 B1 KR102020044 B1 KR 102020044B1 KR 1020170172527 A KR1020170172527 A KR 1020170172527A KR 20170172527 A KR20170172527 A KR 20170172527A KR 102020044 B1 KR102020044 B1 KR 102020044B1
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Abstract

본 발명은 우수한 SOH를 가지는 배터리 모듈이 최대용량 충전 될 수 있도록 고전압 배터리의 모듈별 분산형 LDC을 적용하여 저용량화된 모듈에 대해 방전을 진행시켜 전체 배터리 모듈에 최대용량 충전이 가능한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 배터리 충전 시스템은, 복수개의 배터리 모듈을 갖는 고전압 배터리, 상기 고전압 배터리 각각의 배터리 모듈별로 충전 상태(SOC)를 검출하는 충전률 검출부, 상기 검출된 각 배터리 모듈의 충전 상태를 기반으로 선택되는 배터리 모듈을 선택적 제어하기 위한 방전 제어신호를 출력하는 방전 선택부, 및 상기 방전 제어신호에 대응되는 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 저전압으로 강압시켜 방전시키는 LDC 충전부를 포함한다.The present invention provides a system and method for discharging a low capacity module by applying a distributed LDC for each module of a high voltage battery so that a battery module having an excellent SOH can be charged to a maximum capacity. It is about. The battery charging system of the present invention includes a high voltage battery having a plurality of battery modules, a charge rate detector for detecting a state of charge (SOC) for each battery module of the high voltage battery, and the selection based on the detected state of each battery module. And a discharge selector for outputting a discharge control signal for selectively controlling the battery module, and an LDC charging unit for selectively discharging the charging voltage of the battery module corresponding to the discharge control signal to a low voltage.

Description

배터리 충전 시스템 및 이를 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법{Battery charging system, and method for controlling maximum capacity charging in battery module using the same}Battery charging system, and method for controlling maximum capacity charging in battery module using the same}

본 발명은 배터리 충전 시스템에 관한 것으로, 구체적으로, 배터리 팩의 모듈별 SOH 불균형을 고려한 최대용량 충전 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging system, and more particularly, to a maximum capacity charging control system and method in consideration of module-specific SOH imbalance of the battery pack.

제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(Electric Vehicle : EV) 또는 하이브리드 차량(Hybrid Vehicle : HV) 등에 보편적으로 응용되고 있다.Secondary batteries that have high applicability according to the product range and have electrical characteristics such as high energy density are commonly used in electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HVs) driven by electric driving sources as well as portable devices. It is applied.

이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성을 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.The secondary battery is attracting attention as a new energy source for eco-friendliness and energy efficiency in that not only the primary advantage of significantly reducing the use of fossil fuels, but also no by-products caused by the use of energy, is generated.

한편, 전기차량 등에 적용되는 배터리 팩은 통상적으로 직렬 및/또는 병렬 구조로 연결되는 복수개의 배터리 모듈로 구성되며, 또한 상기 배터리 모듈은 단위 배터리 셀 또는 2개 이상의 배터리 셀의 집합체이다. 이러한 배터리 팩을 갖는 고전압 배터리의 고전압을 전장부하 전원장치를 이용하여 저전압으로 강압시켜 전장 부하용 저전압이 저장되는 저전압 배터리에 충전전압으로 공급하고, 동시에 전장부하에 전원으로 공급한다.Meanwhile, a battery pack applied to an electric vehicle or the like is typically composed of a plurality of battery modules connected in series and / or parallel structure, and the battery module is a unit battery cell or a collection of two or more battery cells. The high voltage of the high voltage battery having such a battery pack is stepped down to a low voltage by using the electric load power supply device and supplied as a charging voltage to the low voltage battery in which the low voltage for the electric load is stored, and at the same time, the electric power is supplied to the electric load.

따라서, 전기차량의 경우 미운행시 슬립(Sleep) 모드로 진행 가능한 BMS와 고전압 배터리를 이용하여 저전압 배터리를 충전하는 저전압 직류변환장치(Low Voltage DC-DC Converter : LDC)가 있으므로 차량이 운행되지 않을 경우라도 측정한 로직을 통해 저전압 배터리의 충전이 가능하며, LDC로 출력전류 체크 로직을 이용하여 전장부하의 이상 발생으로 인한 문제가 확인 가능하다는 장점을 갖는다.Therefore, in the case of an electric vehicle, there is a low voltage DC-DC converter (LDC) that charges a low voltage battery by using a BMS and a high voltage battery that can proceed to sleep mode when not running, so the vehicle does not operate. Even the low-voltage battery can be charged through the measured logic, and the output current check logic can be used as an LDC to identify problems caused by abnormal electrical loads.

한편, 배터리 팩을 구성하는 복수 개의 배터리 모듈의 성능은 다양한 원인에 의해 편차가 존재할 수 있다. 그리고 배터리 모듈의 성능 편차 등에 의해 배터리 모듈 간의 전압 불균형이 발생하게 된다.On the other hand, the performance of the plurality of battery modules constituting the battery pack may have variations due to various causes. In addition, voltage unbalance between the battery modules may occur due to performance deviation of the battery modules.

특히, 배터리의 충전 시 배터리 팩 구성상 각 배터리 모듈에 동일한 충전량을 충전하도록 구성되어 있다. 그리고 각 배터리 모듈의 과충전을 방지하기 위해서 최소용량을 보유하는 배터리 모듈을 기준으로 충전을 시행하게 된다.In particular, when the battery is charged, the battery pack is configured to charge the same amount of charge in each battery module. In order to prevent overcharging of each battery module, charging is performed based on a battery module having a minimum capacity.

그러나 배터리 모듈의 성능 편차 등에 의해 각 배터리 모듈마다 SOH가 다르게 나타나면 배터리의 용량 감소가 나타나고, 이에 따라 모듈마다 충전시간 편차가 나타나게 된다. 그런데 각 배터리 모듈의 과충전을 방지하기 위해서 최소용량을 보유하는 배터리 모듈을 기준으로 충전을 시행하게 됨에 따라 최대 사용 용량으로의 충전에 한계점이 나타나고 있다. However, if the SOH is different for each battery module due to the performance deviation of the battery module, the capacity of the battery is reduced, and thus the charging time deviation is displayed for each module. However, since charging is performed based on a battery module having a minimum capacity in order to prevent overcharging of each battery module, there is a limit point in charging to the maximum use capacity.

즉, 배터리 충전 시 복수 개의 배터리 모듈 중 SOH의 성능이 떨어진 저용량화된 특정 배터리 모듈이 가장 먼저 완충되게 되는데, 이때, 나머지의 배터리 모듈은 아직 완전 충전이 이루어지지 않은 상태임에도 최소용량을 보유하는 배터리 모듈을 기준으로 충전을 시행하게 됨에 따라 불완전 충전임에도 배터리 팩의 충전이 중지되는 문제점이 발생된다.In other words, when the battery is charged, the low-capacity specific battery module in which the performance of the SOH is lowered among the plurality of battery modules is first charged. In this case, the remaining battery module has the minimum capacity even though the battery is not fully charged yet. As charging is performed based on the module, charging of the battery pack is stopped even though it is incomplete charging.

본 발명은, 배터리 팩의 모듈별 SOH 불균형을 고려한 최대용량 충전 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a full-capacity charge control system and method in consideration of the module-specific SOH imbalance of the battery pack.

본 발명의 다른 목적은 우수한 SOH를 가지는 배터리 모듈이 최대용량 충전 될 수 있도록 고전압 배터리의 모듈별 분산형 LDC을 적용하여 저용량화된 모듈에 대해 방전을 진행시켜 전체 배터리 모듈에 최대용량 충전이 가능한 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to apply a distributed LDC for each module of a high voltage battery so that a battery module having an excellent SOH can be charged at a maximum capacity, thereby discharging the reduced capacity module to allow a maximum capacity charge to the entire battery module. And to provide a method.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention, which are not mentioned above, can be understood by the following description, and more clearly by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 충전 시스템은, 복수개의 배터리 모듈을 갖는 고전압 배터리, 상기 고전압 배터리 각각의 배터리 모듈별로 충전 상태(SOC)를 검출하는 충전률 검출부, 상기 검출된 각 배터리 모듈의 충전 상태를 기반으로 선택되는 배터리 모듈을 선택적 제어하기 위한 방전 제어신호를 출력하는 방전 선택부, 및 상기 방전 제어신호에 대응되는 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 저전압으로 강압시켜 방전시키는 LDC 충전부를 포함한다.In order to solve such a problem, the battery charging system of the present invention, a high voltage battery having a plurality of battery modules, a charge rate detector for detecting a state of charge (SOC) for each battery module of the high voltage battery, each detected battery A discharge selector for outputting a discharge control signal for selectively controlling a battery module selected based on the state of charge of the module, and an LDC charger for selectively discharging the charging voltage of the battery module corresponding to the discharge control signal to a low voltage It includes.

또한, 상기 방전 제어신호는 완전 충전된 배터리 모듈에 대응되는 상기 LDC 충전부의 DC/DC 충전기를 선택적으로 제어하여 배터리 모듈이 선택적으로 방전되도록 제어한다.The discharge control signal may be configured to selectively control the DC / DC charger of the LDC charger corresponding to the fully charged battery module to selectively discharge the battery module.

또한, 상기 방전 선택부에서 선택되는 배터리 모듈은 완전 충전된 배터리 모듈 및 전체 배터리 모듈의 충전률의 평균 값 이상 되는 배터리 모듈 중 적어도 하나를 포함한다.The battery module selected by the discharge selector may include at least one of a fully charged battery module and a battery module that is equal to or greater than an average value of charge rates of all battery modules.

또한, 상기 충전률 검출부는 고전압 배터리의 배터리 모듈별로 전압 및 전류를 측정하는 측정부, 상기 측정된 전압 값, 전류 값과 기 설정된 상기 배터리 모듈의 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage : OCV) 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 연산부, 상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장하는 저장부, 및 상기 OCV 테이블을 이용하여 각 배터리 모듈의 SOC 값을 추정하는 SOC 추정부를 포함한다.In addition, the charge rate detector is a measuring unit for measuring the voltage and current for each battery module of the high voltage battery, the measured voltage value, the current value and using the preset initial measurement voltage (OCV) value of the battery module A calculation unit for calculating a current capacity of each battery module, a storage unit storing an OCV table tabled with the OCV value and a state of charge (SOC) value corresponding to the OCV value, and each battery using the OCV table And an SOC estimator for estimating the SOC value of the module.

또한, 상기 측정부는 전압 값과 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 OCV 값으로 설정한다.In addition, the measurement unit determines whether the first measurement of the voltage value and the current value, and when determined as the first measured value, and sets the voltage value to the OCV value.

또한, 상기 SOC 추정부는 각 배터리 모듈의 현재 용량을 통해 추정된 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신한다.The SOC estimator updates the OCV table using the SOC value estimated through the current capacity of each battery module.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 배터리 충전 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법은, 충전률 검출부에서 충전 중인 고전압 배터리에 포함되는 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출하는 단계, 방전 선택부에서 상기 검출된 각 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 기반으로 완전 충전된 배터리 모듈 여부를 판단하는 제 1 판단 단계, 상기 제 1 판단 결과, 완전 충전된 배터리 모듈이 있는 경우, 대용량 배터리에 포함된 모든 배터리 모듈이 완전 충전되었는지 판단하는 제 2 판단 단계, 상기 제 2 판단 결과, 일부 배터리 모듈만이 완전 충전된 경우, 방전 선택부에서 완전 충전된 배터리 모듈에 대응되는 선택적 제어를 위한 방전 신호를 출력하는 단계, 및 LDC 충전부에서 상기 출력되는 방전 제어신호를 기반으로 이에 대응되는 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 방전시키는 단계를 포함한다.In order to solve this problem, the maximum capacity charging control method of the battery module using the battery charging system of the present invention, the charge rate detection unit detects the state of charge (SOC) of each battery module included in the high voltage battery being charged Step, the first determination step of determining whether or not the fully charged battery module based on the detected state of charge (SOC) of each battery module in the discharge selector, when the first determination result, there is a fully charged battery module, A second determination step of determining whether all battery modules included in the large capacity battery are fully charged; and when only some battery modules are fully charged as a result of the second determination, the discharge selector performs selective control corresponding to the fully charged battery modules. Outputting a discharge signal for the controller and responding to the discharge signal based on the discharge control signal output from the LDC charger; Comprises the step of selectively discharging the charged voltage of the battery module.

또한, 상기 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출하는 단계는 측정부를 이용하여 고전압 배터리의 배터리 모듈별로 전압 및 전류를 측정하는 단계; 연산부를 이용하여 상기 측정된 전압 값 및 전류 값과 기 설정된 배터리 모듈의 OCV 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 단계; 상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장하는 단계; 및 SOC 추정부를 이용하여 상기 저장된 OCV 테이블 또는 기 설정된 배터리의 설계용량을 이용하여 각 배터리 모듈의 SOC 값을 추정하는 단계를 포함한다.The detecting of the state of charge (SOC) of each battery module may include measuring voltage and current for each battery module of the high voltage battery using a measuring unit; Calculating a current capacity of each battery module using the measured voltage value and current value and an OCV value of a predetermined battery module by using a calculator; Storing an OCV table including a table of the OCV value and a state of charge (SOC) value corresponding to the OCV value; And estimating an SOC value of each battery module using the stored OCV table or a predetermined design capacity of the battery by using an SOC estimator.

또한, 상기 배터리 모듈별로 전압 및 전류를 측정하는 단계는 상기 측정된 전압 값 및 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하여, 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage : OCV) 값으로 설정하는 단계를 더 포함한다.In the measuring of the voltage and current for each battery module, the first measurement value is determined by determining whether the measured voltage value and the current value are initially measured. OCV) value.

또한, 상기 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 단계는 내부 저항 값, 전압 값 및 전류 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 계산하는 단계, 상기 계산된 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하는 단계, 및 상기 계산된 배터리 에너지량을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 단계를 포함한다.The calculating of the current capacity of each battery module may include calculating a loss output value and a load side output value of each battery module by using an internal resistance value, a voltage value, and a current value. Calculating a battery energy amount using a load side output value, and calculating a current capacity of each battery module using the calculated battery energy amount.

또한, 상기 각 배터리 모듈의 SOC 값을 추정하는 단계는 OCV 값에 대응하는 SOC 값을 상기 OCV 테이블로부터 획득하여 각 배터리 모듈의 SOC 값을 추정하거나, 또는 각 배터리 모듈의 현재 용량을 기 설정된 배터리의 설계용량으로 나누어 각 배터리 모듈의 SOC 값을 추정한다.In the estimating SOC value of each battery module, the SOC value corresponding to the OCV value may be obtained from the OCV table to estimate the SOC value of each battery module, or the current capacity of each battery module may be estimated. Divide the design capacity to estimate the SOC value of each battery module.

또한, 상기 추정된 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신한다.In addition, the OCV table is updated using the estimated SOC value.

또한, 상기 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 방전시키는 단계는 방전 제어신호를 기반으로 DC/DC 충전기를 선택적으로 제어하여 충전전압이 방전되는 배터리 모듈을 선택한다.In addition, the step of selectively discharging the charging voltage of the battery module to selectively control the DC / DC charger based on the discharge control signal to select the battery module is discharged the charging voltage.

또한, 상기 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 방전시키는 단계는 배터리 모듈의 고전압을 저전압으로 강압시켜 방전시킨다.In addition, the step of selectively discharging the charging voltage of the battery module discharges by lowering the high voltage of the battery module to a low voltage.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명의 배터리 충전 시스템 및 이를 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법은, 고전압 배터리의 모듈별 분산형 LDC를 이용하여 충전과 동시에 방전을 진행함으로써, 전체 배터리 모듈에 충전 용량의 최대 용량 구현이 가능하다.According to the present invention as described above, the battery charging system of the present invention and the maximum capacity charge control method of the battery module using the same, the entire battery module by charging and discharging at the same time by using a distributed LDC for each module of the high voltage battery It is possible to implement the maximum capacity of the charging capacity.

이에 따라, 전기차량의 주행거리 상승 증가가 가능하며, 충전용량 증대에 따른 충방전 수행 횟수를 감소시킬 수 있다.Accordingly, it is possible to increase the driving distance of the electric vehicle, and to reduce the number of charge and discharge performed according to the increase in the charging capacity.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다. In addition to the effects described above, the specific effects of the present invention will be described together with the following description of specifics for carrying out the invention.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시스템의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 도 1에서 충전률 검출부의 구성을 상세히 나타낸 블록도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4 는 충전률 검출부(300)에서 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출하는 방법을 상세히 설명하기 위한 흐름도1 is a block diagram showing the configuration of a battery charging system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating in detail the configuration of a charge rate detector in FIG. 1; FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of controlling a maximum capacity charge of a battery module using a battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of detecting a state of charge (SOC) of each battery module in the charge rate detector 300 in detail.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above objects, features, and advantages will be described in detail with reference to the accompanying drawings, whereby those skilled in the art to which the present invention pertains may easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.

이하에서는, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리 충전 시스템 및 이를 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a battery charging system and a maximum capacity charging control method of a battery module using the same according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a battery charging system according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 충전 시스템은 고전압 배터리(100), 충전률 검출부(200), LDC 충전부(300), 방전 선택부(400) 및 저전압 배터리(500)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a battery charging system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a high voltage battery 100, a charge rate detecting unit 200, an LDC charging unit 300, a discharge selecting unit 400, and a low voltage battery 500. ).

본 발명의 배터리 충전 시스템은 전기차량에 장착된 고전압 배터리(100)의 BMS와는 구별된다. 즉, 상기 BMS는 고전압 배터리(100) 내에 구성되어 배터리 모듈들(110)에 대한 충전과 방전 제어, 과충전과 과방전 보호 및 모듈 밸런싱 등을 수행하며, 상기 배터리 충전 시스템은 이와는 별도로 고전압 배터리(100) 내에 구성되는 배터리 모듈별(110)로 최대용량 충전을 위해 제어하기 위한 시스템으로, 상기 BMS와 연동하여 동작할 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하도록 한다.The battery charging system of the present invention is distinguished from the BMS of the high voltage battery 100 mounted in the electric vehicle. That is, the BMS is configured in the high voltage battery 100 to perform charge and discharge control, overcharge and overdischarge protection, module balancing, and the like for the battery modules 110, and the battery charging system is separately from the high voltage battery 100. A system for controlling for maximum capacity charging by the battery module 110 configured in the), can operate in conjunction with the BMS. A more detailed description thereof will be described later.

고전압 배터리(100)는 직렬 및/또는 병렬 구조로 연결되는 복수개의 배터리 모듈들(110)로 구성되며, 또한 배터리 모듈(110)은 단위 배터리 셀 또는 2개 이상의 배터리 셀의 집합체로서, 외부충전장치로부터 전력을 공급받아 배터리 모듈들(110)을 충전한다. 고전압 배터리(100)는 차량을 움직이는 동력원으로 사용하는 배터리로서, 100V 이상의 고전압을 제공한다.The high voltage battery 100 is composed of a plurality of battery modules 110 connected in series and / or parallel structure, and the battery module 110 is a unit battery cell or a collection of two or more battery cells, the external charging device The battery module 110 is charged by receiving power from the battery module 110. The high voltage battery 100 is a battery used as a power source for moving a vehicle and provides a high voltage of 100V or more.

LDC 충전부(200)는 고전압 배터리(100)의 고전압을 DC/DC 충전기(210)를 이용하여 저전압으로 강압시켜 전장 부하용 저전압이 저장되는 저전압 배터리(500)로 고전압 배터리(100)의 충전전압을 방전시키며, 이때, 방전 선택부(400)에서 전달되는 방전 제어신호를 기반으로 고전압 배터리(100)의 배터리 모듈(110)들 중 상기 방전 제어신호에 대응되는 배터리 모듈(110)의 충전전압을 선택적으로 저전압 배터리(500)로 방전시킨다. 상기 저전압 배터리(500)로 충전전압을 방전시킬 때, LDC 충전부(200)는 내부의 DC/DC 충전기(210)를 이용하여 배터리 모듈(110)의 고전압을 저전압으로 강압시켜 저전압 배터리(500)로 방전시킴에 따라, 저전압 배터리(500)는 전장 부하용 저전압이 충전되게 된다.The LDC charging unit 200 lowers the high voltage of the high voltage battery 100 to a low voltage using the DC / DC charger 210 to convert the charging voltage of the high voltage battery 100 into the low voltage battery 500 in which the low voltage for the electric load is stored. In this case, the charging voltage of the battery module 110 corresponding to the discharge control signal among the battery modules 110 of the high voltage battery 100 is selectively selected based on the discharge control signal transmitted from the discharge selector 400. To discharge to the low voltage battery 500. When the charging voltage is discharged by the low voltage battery 500, the LDC charging unit 200 steps down the high voltage of the battery module 110 to a low voltage by using the internal DC / DC charger 210 to the low voltage battery 500. As the discharge occurs, the low voltage battery 500 is charged with the low voltage for the electric load.

한편, 배터리 모듈(110)의 충전전압을 저전압 배터리(500)로 방전시키는 것은 하나의 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않으며 차량에 마련된 전장품들로 전원으로 방전시킬 수도 있다. On the other hand, discharging the charging voltage of the battery module 110 to the low voltage battery 500 is not only an embodiment, but is not limited thereto, and may be discharged to a power source using electronic devices provided in the vehicle.

충전률 검출부(300)는 고전압 배터리(100)를 충전 시, 각각의 배터리 모듈별(110)로 충전 상태(SOC)를 검출한다. The charging rate detector 300 detects the state of charge SOC by each battery module 110 when charging the high voltage battery 100.

이를 위해, 충전률 검출부(300)는 고전압 배터리(100)의 배터리 모듈별(110)로 전압 및 전류를 측정하는 측정부(310)와, 상기 측정부(310)에 의해 측정된 전압 값, 전류 값과 기 설정된 상기 배터리 모듈(110)의 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage : OCV) 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 연산부(320)와, 상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장하는 저장부(330)와, 상기 OCV 테이블을 이용하여 각 배터리 모듈의 SOC 값을 추정하는 SOC 추정부(340)를 포함한다.To this end, the charge rate detector 300 is a measurement unit 310 for measuring the voltage and current by the battery module 110 of the high voltage battery 100, and the voltage value, current measured by the measurement unit 310 A calculator 320 that calculates a current capacity of each battery module by using a value and an initial value of an open circuit voltage (OCV) of the battery module 110, and corresponds to the OCV value and the OCV value. The storage unit 330 stores an OCV table having a table of state of charge (SOC) values, and an SOC estimator 340 estimating an SOC value of each battery module using the OCV table.

이때, 상기 측정부(310)는 전압 값과 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 OCV 값으로 설정한다.In this case, the measuring unit 310 determines whether the voltage value and the current value are initially measured, and if it is determined that the measured value is the first measured value, sets the voltage value as the OCV value.

그리고 상기 연산부(320)는 측정부(310)의 판단 결과 최초 측정이 아닌 경우, 측정된 전압 값과 전류값 및 OCV 값을 이용하여, 각 배터리 모듈(110)의 내부 저항 값을 계산하고, 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교한다. 상기 비교 결과, 내부 저항 값이 임계 저항 값 이상으로 확인되거나, 전류 값이 0으로 확인되면, OCV 값을 SOC 추정부(340)에 전달한다. 또한 상기 비교 결과, 내부 저항 값이 기 설정된 임계 저항 값보다 작고 전류 값이 0보다 크면, 내부 저항 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량은 연산한다.In addition, the calculation unit 320 calculates the internal resistance value of each battery module 110 by using the measured voltage value, the current value, and the OCV value when the measurement unit 310 is not the first measurement. Compare the resistance value with the preset threshold resistance value. As a result of the comparison, when the internal resistance value is determined to be greater than or equal to the threshold resistance value or the current value is determined as 0, the OCV value is transmitted to the SOC estimator 340. In addition, as a result of the comparison, when the internal resistance value is smaller than the preset threshold resistance value and the current value is greater than zero, the current capacity of each battery module is calculated using the internal resistance value.

이처럼, 상기 연산부(320)는 내부 저항 값, 전압 값 및 전류 값을 이용하여 각 배터리 모듈(110)의 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 계산하고, 계산된 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하고, 계산된 배터리 에너지량을 이용하여 각 배터리 모듈(110)의 현재 용량을 연산한다.As such, the operation unit 320 calculates the loss output value and the load side output value of each battery module 110 using the internal resistance value, the voltage value and the current value, and calculates the calculated loss output value and the load side output value. The amount of battery energy is calculated, and the current capacity of each battery module 110 is calculated using the calculated amount of battery energy.

또한 상기 SOC 추정부(340)는 OCV 값에 대응하는 SOC 값을 상기 OCV 테이블로부터 획득하여 각 배터리 모듈(110)의 SOC 값을 추정한다. 또는 각 배터리 모듈(110)의 현재 용량을 기 설정된 배터리의 설계용량으로 나누어 각 배터리 모듈(110)의 SOC 값을 추정한다. 그리고 상기 SOC 추정부(340)는 각 배터리 모듈(110)의 현재 용량을 통해 추정된 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신한다.In addition, the SOC estimator 340 estimates an SOC value of each battery module 110 by obtaining an SOC value corresponding to an OCV value from the OCV table. Alternatively, the SOC value of each battery module 110 is estimated by dividing the current capacity of each battery module 110 by the predetermined design capacity of the battery. The SOC estimator 340 updates the OCV table using the SOC value estimated through the current capacity of each battery module 110.

방전 선택부(400)는 충전률 검출부(300)에서 검출된 각 배터리 모듈(110)의 충전 상태(SOC)를 기반으로 완전 충전된 배터리 모듈(110)에 대응되는 LDC 충전부(200)의 DC/DC 충전기(210)를 선택적으로 제어하기 위한 방전 제어신호를 LDC 충전부(200)에 전달하여 배터리 모듈(110)이 선택적으로 저전압 배터리(500)에 방전되도록 제어한다. 이때, 완전 충전은 배터리 모듈의 과충전을 방지하기 위해서 임의의 초소용량을 보유한 충전을 말한다. 이때, 고전압 배터리(100) 충전 시에 SOH의 성능이 가장 떨어진 저용량화된 특정 배터리 모듈이 가장 먼저 완전 충전되게 됨에 따라, 복수개의 배터리 모듈(110) 중 먼저 완전 충전되는 배터리 모듈은 SOH의 성능이 떨어진 저용량화된 배터리 모듈이 된다.The discharge selector 400 may include the DC / DC of the LDC charger 200 corresponding to the fully charged battery module 110 based on the state of charge (SOC) of each battery module 110 detected by the charge rate detector 300. The discharge control signal for selectively controlling the DC charger 210 is transferred to the LDC charging unit 200 to control the battery module 110 to be selectively discharged to the low voltage battery 500. In this case, the full charge refers to a charge having an arbitrary ultra small capacity in order to prevent overcharging of the battery module. In this case, as the low-capacity specific battery module having the lowest performance of the SOH when the high voltage battery 100 is charged is fully charged first, the battery module that is fully charged first among the plurality of battery modules 110 may have a low performance. A low capacity battery module is dropped.

상기 방전 선택부(400)는 충전 시에 배터리 모듈들(110) 중 충전 상태가 완전 충전되는 배터리 모듈(110)이 적어도 하나 이상이 나타나면, 상기 완전 충전된 배터리 모듈(110)만을 선택적으로 방전되도록 제어한다. 이에 따라 방전이 되는 배터리 모듈을 제외한 나머지 배터리 모듈들은 방전 없이 충전만 이루어지게 된다. 이처럼 우수한 SOH를 가지는 배터리 모듈이 완전 충전 될 수 있도록 저용량화된 배터리 모듈에 대해 선택적으로 방전되도록 제어한다.When the discharge selector 400 displays at least one of the battery modules 110 in which the state of charge of the battery modules 110 is fully charged during charging, only the fully charged battery module 110 is selectively discharged. To control. Accordingly, the remaining battery modules except the discharged battery modules are only charged without discharge. The battery module having such excellent SOH is controlled to be selectively discharged for the low capacity battery module to be fully charged.

예로서, 배터리 모듈들 중 제 4 배터리 모듈이 가장 먼저 완전 충전되면, 상기 방전 선택부(400)는 완전 충전된 제 4 배터리 모듈만 저전압 배터리(500)로 방전되도록 제어하고, 나머지 배터리 모듈은 방전 없이 충전만이 이루어지게 된다. 이후 제 4 배터리 모듈이 방전 중에 다시 제 5 배터리 모듈만이 완전 충전되면, 상기 방전 선택부(400)는 상기 제 4 배터리 모듈과 함께 제 5 배터리 모듈도 저전압 배터리(500)로 방전되도록 제어한다. 이때, 제 4 배터리 모듈 및 제 5 배터리 모듈은 방전을 통해 충전된 충전률이 미리 설정된 충전률 이하로 떨어지면 방전을 멈추게 된다.For example, when the fourth battery module among the battery modules is fully charged first, the discharge selector 400 controls only the fully charged fourth battery module to be discharged to the low voltage battery 500, and the remaining battery modules are discharged. Only charging is done without. Then, when only the fifth battery module is fully charged again during the discharge of the fourth battery module, the discharge selector 400 controls the fifth battery module to be discharged to the low voltage battery 500 together with the fourth battery module. At this time, the fourth battery module and the fifth battery module stop the discharge when the charge rate charged through the discharge falls below a predetermined charge rate.

한편, 상기 방전 선택부(400)는 방전되도록 하기 위한 조건으로 완전 충전된 배터리 모듈(110)을 선택하여 방전되도록 기재하고 있으나, 이는 하나의 바람직한 실시예일 뿐, 이에 한정되는 것이 아니며 동일한 기술적 사상을 갖는 다양한 실시예가 가능할 것이다. 즉, 방전 선택부(400)에서 방전되도록 선택되는 배터리 모듈(110)은 전체 배터리 모듈의 충전률의 평균 값 이상이면 방전되도록 제어하거나, 또는 미리 설정된 충전률 이상이면 방전되도록 제어할 수 있다.On the other hand, the discharge selector 400 is described as to discharge by selecting the fully charged battery module 110 as a condition for discharging, this is just one preferred embodiment, not limited to this and the same technical spirit Various embodiments having will be possible. That is, the battery module 110 selected to be discharged by the discharge selector 400 may be controlled to be discharged when the battery module 110 is greater than or equal to the average value of the charging rates of all battery modules, or may be controlled to be discharged when the battery module 110 is greater than or equal to a preset charging rate.

또한, 고전압 배터리(100)는 외부충전장치와 연결되어 충전을 공급하는 AC/DC 충전기(미도시)가 배터리 모듈들과 공통으로 연결되어 있음에 따라, 배터리 모듈별(110)로 개별적 충전이 불가능한 구성이다. 따라서, 상기 방전되는 배터리 모듈(110)은 방전되는 동안에도 충전이 이루어지게 되며, 충전되는 전압이 방전되는 전압보다 높아 상기 방전되는 배터리 모듈의 충전률이 완전 충전률을 넘어가게 되는 경우에는 고전압 배터리(100)의 충전을 일시 중지시키는 것이 바람직하다.In addition, the high-voltage battery 100 is connected to the external charging device is connected to the AC / DC charger (not shown) to supply charge in common with the battery modules, it is impossible to individually charge by the battery module 110 Configuration. Accordingly, the discharged battery module 110 is charged even while discharged, and the high voltage battery when the charge rate of the discharged battery module exceeds the full charge rate because the voltage being charged is higher than the discharged voltage. It is desirable to pause charging of 100.

저전압 배터리(500)는 고전압 배터리(100)의 고전압이 LDC 충전부(200)를 통해 저전압으로 강압된 전장 부하용 저전압을 충전전압으로 공급받아 충전한다. 저전압 배터리(500)는 차량의 시동은 물론 각종 램프, 시스템, ECU(Electronic Control Unit) 등과 같은 차량에 마련된 전장품들에 필요한 전원을 공급하는 역할을 수행하며, 고전압 배터리(100)를 충전하기 위한 전원을 BMS에 공급할 수도 있다.The low voltage battery 500 is charged with a low voltage for the electric load, in which the high voltage of the high voltage battery 100 is stepped down to the low voltage through the LDC charging unit 200 as a charging voltage. The low voltage battery 500 serves to supply power required for electric devices provided in the vehicle such as various lamps, systems, ECUs (Electronic Control Units), etc. as well as starting the vehicle, and supplies power for charging the high voltage battery 100. May be supplied to the BMS.

이와 같이 구성된 본 발명의 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어에 따른 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1, 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다. The operation according to the maximum capacity charge control of the battery module using the battery management system of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals 1 and 2 denote the same members performing the same function.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of controlling a maximum capacity charge of a battery module using a battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 외부충전장치를 통해 전기차량에 장착된 고전압 배터리의 충전이 시작되면(S100), 충전률 검출부(300)에서 충전 중인 고전압 배터리에 포함되는 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출한다(S200).Referring to FIG. 3, first, when charging of the high voltage battery mounted on the electric vehicle is started through the external charging device (S100), the charging of each battery module included in the high voltage battery being charged by the charge rate detecting unit 300 is performed. The state SOC is detected (S200).

도 4 는 충전률 검출부(300)에서 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출하는 방법을 상세히 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of detecting a state of charge (SOC) of each battery module in the charge rate detector 300 in detail.

도 4를 참조하여 설명하면, 먼저 측정부(310)를 이용하여 고전압 배터리(100)의 배터리 모듈별(110)로 전압 및 전류를 측정한다(S201). 이때, 측정된 전압 값 및 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하여, 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage : OCV) 값으로 설정한다.Referring to FIG. 4, first, the voltage and current are measured by the battery modules 110 of the high voltage battery 100 using the measuring unit 310 (S201). At this time, it is determined whether the measured voltage value and the current value are initially measured, and if it is determined that the first measured value is set, the voltage value is set as the initial measured voltage (OCV) value.

이어서, 연산부(320)를 이용하여 상기 측정된 전압 값 및 전류 값과 기 설정된 배터리 모듈(110)의 OCV 값을 이용하여 각 배터리 모듈(110)의 현재 용량을 연산한다(S202). 즉, 연산부(320)는 측정된 전압 값이 최초 측정이 아닌 경우, 측정된 전압 값과 전류값 및 OCV 값을 이용하여, 각 배터리 모듈(110)의 내부 저항 값을 계산하고, 내부 저항 값과 기 설정된 임계 저항 값의 크기를 비교한다. 상기 비교 결과, 내부 저항 값이 임계 저항 값 이상으로 확인되거나, 전류 값이 0으로 확인되면, OCV 값을 SOC 추정부(340)에 전달한다. 또한 상기 비교 결과, 내부 저항 값이 기 설정된 임계 저항 값보다 작고 전류 값이 0보다 크면, 내부 저항 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량은 연산한다.Subsequently, the current capacity of each battery module 110 is calculated using the measured voltage value and current value and the preset OCV value of the battery module 110 using the calculator 320 (S202). That is, when the measured voltage value is not the first measurement, the operation unit 320 calculates the internal resistance value of each battery module 110 by using the measured voltage value, the current value, and the OCV value. Compare the magnitude of the preset threshold resistance value. As a result of the comparison, when the internal resistance value is determined to be greater than or equal to the threshold resistance value or the current value is determined as 0, the OCV value is transmitted to the SOC estimator 340. In addition, as a result of the comparison, when the internal resistance value is smaller than the preset threshold resistance value and the current value is greater than zero, the current capacity of each battery module is calculated using the internal resistance value.

이처럼, 연산부(320)는 내부 저항 값, 전압 값 및 전류 값을 이용하여 각 배터리 모듈(110)의 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 계산하고, 계산된 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하고, 계산된 배터리 에너지량을 이용하여 각 배터리 모듈(110)의 현재 용량을 연산한다.As such, the operation unit 320 calculates the loss output value and the load side output value of each battery module 110 using the internal resistance value, the voltage value, and the current value, and uses the calculated loss output value and the load side output value. The amount of battery energy is calculated, and the current capacity of each battery module 110 is calculated using the calculated amount of battery energy.

한편, 상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장한다(S203).Meanwhile, the OCV table storing the OCV value and the state of charge (SOC) value corresponding to the OCV value is stored (S203).

그리고 SOC 추정부(340)를 이용하여 상기 저장된 OCV 테이블을 이용하여 각 배터리 모듈의 SOC 값을 추정한다(S204). 즉, OCV 값에 대응하는 SOC 값을 상기 OCV 테이블로부터 획득하여 각 배터리 모듈(110)의 SOC 값을 추정하거나, 또는 각 배터리 모듈(110)의 현재 용량을 기 설정된 배터리의 설계용량으로 나누어 각 배터리 모듈(110)의 SOC 값을 추정한다. The SOC estimator 340 estimates an SOC value of each battery module using the stored OCV table (S204). That is, the SOC value corresponding to the OCV value is obtained from the OCV table to estimate the SOC value of each battery module 110, or the current capacity of each battery module 110 is divided by the predetermined design capacity of each battery. Estimate the SOC value of module 110.

그리고 SOC 추정부(340)는 각 배터리 모듈(110)의 현재 용량을 통해 추정된 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신한다.The SOC estimator 340 updates the OCV table by using the SOC value estimated through the current capacity of each battery module 110.

이렇게 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)가 검출되면(S200), 방전 선택부(400)에서 검출된 각 배터리 모듈(110)의 충전 상태(SOC)를 기반으로 완전 충전된 배터리 모듈(110)이 있는지를 판단한다(S300). When the state of charge SOC of each battery module is detected as described above (S200), the fully charged battery module 110 is based on the state of charge SOC of each battery module 110 detected by the discharge selector 400. It is determined whether there is (S300).

상기 완전 충전된 배터리 모듈 여부의 판단 결과(S300), 완전 충전된 배터리 모듈(110)이 있는 경우, 대용량 배터리(100)에 포함된 모든 배터리 모듈(110)이 완전 충전되었는지 판단한다(S400). 이때, 모든 배터리 모듈(110)이 완전 충전되지 않고 일부 배터리 모듈(110)만이 완전 충전된 경우는 각 배터리 모듈의 성능 편차 등에 의해 배터리 모듈 간의 전압 불균형이 발생하게 된 경우에 나타난다. 즉, 배터리의 충전 시 배터리 팩 구성상 각 배터리 모듈에 동일한 충전량을 충전하도록 구성되어 있다. 그러나 배터리 모듈의 성능 편차 등에 의해 각 배터리 모듈마다 SOH가 다르게 나타나면 배터리의 용량 감소가 나타나고, 이에 따라 모듈마다 충전시간 편차가 나타나게 된다. 그리고 고전압 배터리(100) 충전 시에 SOH의 성능이 가장 떨어진 저용량화된 특정 배터리 모듈이 가장 먼저 완전 충전되게 됨에 따라, 복수개의 배터리 모듈(110) 중 먼저 완전 충전되는 배터리 모듈은 SOH의 성능이 떨어진 저용량화된 배터리 모듈이 된다.As a result of determining whether the battery module is fully charged (S300), when there is a fully charged battery module 110, it is determined whether all battery modules 110 included in the large capacity battery 100 are fully charged (S400). In this case, when all the battery modules 110 are not fully charged and only some of the battery modules 110 are fully charged, the voltage imbalance between the battery modules occurs due to the performance deviation of each battery module. That is, when the battery is charged, the battery pack is configured to charge the same amount of charge in each battery module. However, if the SOH is different for each battery module due to the performance deviation of the battery module, the capacity of the battery is reduced, and thus the charging time deviation is displayed for each module. In addition, as the low-capacity specific battery module having the lowest performance of the SOH when the high-voltage battery 100 is charged is fully charged first, the battery module that is fully charged first among the plurality of battery modules 110 may have a poor performance of the SOH. It becomes a low capacity battery module.

따라서, 상기 모든 배터리 모듈(110)의 완전 충전 여부 판단 결과(S400), 일부 배터리 모듈(하나 이상)만이 완전 충전된 경우, 방전 선택부(400)는 완전 충전된 배터리 모듈에 대응되는 LDC 충전부(200)의 DC/DC 충전기(210)를 선택적으로 제어하기 위한 방전 제어신호를 전달한다(S500).Therefore, when a result of determining whether all the battery modules 110 are fully charged (S400), and only some battery modules (one or more) are fully charged, the discharge selector 400 may include an LDC charger corresponding to a fully charged battery module ( The discharge control signal for selectively controlling the DC / DC charger 210 of 200 is transmitted (S500).

그리고 LDC 충전부(200)는 전달되는 방전 제어신호를 기반으로 이에 대응되는 DC/DC 충전기(210)를 선택적으로 제어하여 고전압 배터리(100)의 배터리 모듈(110)의 충전전압을 선택적으로 저전압 배터리(500)로 방전시킨다(S600). 상기 저전압 배터리(500)로 충전전압을 방전시킬 때, LDC 충전부(200)는 내부의 DC/DC 충전기(210)를 이용하여 배터리 모듈(110)의 고전압을 저전압으로 강압시켜 저전압 배터리(500)로 방전시킴에 따라, 저전압 배터리(500)는 전장 부하용 저전압이 충전되게 된다.In addition, the LDC charging unit 200 selectively controls the DC / DC charger 210 corresponding thereto based on the discharge control signal transmitted to selectively charge the voltage of the battery module 110 of the high voltage battery 100 to the low voltage battery ( 500) (S600). When the charging voltage is discharged by the low voltage battery 500, the LDC charging unit 200 steps down the high voltage of the battery module 110 to a low voltage by using the internal DC / DC charger 210 to the low voltage battery 500. As the discharge occurs, the low voltage battery 500 is charged with the low voltage for the electric load.

한편, 상기 모든 배터리 모듈(110)의 완전 충전 여부 판단 결과(S400), 모든 배터리 모듈의 충전률이 완전 충전된 경우, 고전압 배터리(100)의 충전을 중지한다(S700). Meanwhile, as a result of determining whether all the battery modules 110 are fully charged (S400), when the charging rate of all the battery modules is fully charged, charging of the high voltage battery 100 is stopped (S700).

이에 따라, 배터리 모듈의 성능 편차 등에 의해 발생되는 우수한 SOH를 가지는 배터리 모듈의 불완전 충전을 해소할 수 있어, 전체 배터리 모듈에 충전 용량의 최대 용량 구현이 가능하다. 이는 전기차량의 주행거리 상승 증가 및 충전용량 증대에 따른 충방전 수행 횟수를 감소시킬 수 있다.Accordingly, the incomplete charging of the battery module having the excellent SOH generated by the performance deviation of the battery module, etc. can be eliminated, so that the maximum capacity of the charging capacity can be realized in the entire battery module. This may reduce the number of charge and discharge performed according to the increase in the mileage increase and the charging capacity of the electric vehicle.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by.

100 : 고전압 배터리 110 : 배터리 모듈
200 : LDC 충전부 210 : DC/DC 충전기
300 : 충전률 검출부 310 : 측정부
320 : 연산부 330 : 저장부
340 : SOC 추정부 400 : 방전 선택부
500 : 저전압 배터리100: high voltage battery 110: battery module
200: LDC charging unit 210: DC / DC charger
300: charge rate detection unit 310: measurement unit
320: calculator 330: storage
340: SOC estimator 400: discharge selector
500: low voltage battery

Claims (14)

복수개의 배터리 모듈을 갖는 고전압 배터리;
상기 고전압 배터리 각각의 배터리 모듈별로 충전 상태(SOC)를 검출하는 충전률 검출부;
상기 검출된 각 배터리 모듈의 충전 상태를 기반으로 선택되는 배터리 모듈을 선택적 제어하기 위한 방전 제어신호를 출력하는 방전 선택부; 및
상기 방전 제어신호에 대응되는 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 저전압으로 강압시켜 방전시키는 LDC 충전부를 포함하고,
상기 충전률 검출부는
연산부를 이용하여 측정된 전압 값 및 전류 값과 기 설정된 배터리 모듈의 OCV 값에 대응하는 제1 SOC 값을 OCV 테이블로부터 획득하여 각 배터리 모듈의 제2 SOC 값을 추정하거나, 각 배터리 모듈의 현재 용량을 용량을 기 설정된 배터리의 설계용량으로 나누어 각 배터리 모듈의 제2 SOC 값을 추정하고,
상기 각 배터리 모듈의 현재 용량 연산은
내부 저항 값, 전압 값 및 전류 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 계산하고, 상기 계산된 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하며, 상기 계산된 배터리 에너지량을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는
배터리 관리 시스템.
A high voltage battery having a plurality of battery modules;
A charge rate detector configured to detect a state of charge (SOC) for each battery module of the high voltage battery;
A discharge selector configured to output a discharge control signal for selectively controlling a battery module selected based on the detected state of each battery module; And
An LDC charging unit configured to selectively discharge the charging voltage of the battery module corresponding to the discharge control signal to a low voltage to discharge the battery;
The charge rate detection unit
The second SOC value of each battery module is estimated by acquiring a first SOC value corresponding to the OCV value of the battery module and the voltage value and current value measured using the calculator, or the current capacity of each battery module. Dividing the capacity by the predetermined design capacity of the battery to estimate the second SOC value of each battery module,
The current capacity calculation of each battery module is
The loss output value and the load side output value of each battery module are calculated using the internal resistance value, the voltage value and the current value, and the amount of battery energy is calculated using the calculated loss output value and the load side output value. The calculated amount of battery energy is used to calculate the current capacity of each battery module.
Battery management system.
제 1 항에 있어서,
상기 방전 제어신호는
완전 충전된 배터리 모듈에 대응되는 상기 LDC 충전부의 DC/DC 충전기를 선택적으로 제어하여 배터리 모듈이 선택적으로 방전되도록 제어하는 배터리 관리 시스템.
The method of claim 1,
The discharge control signal is
And a battery management system for selectively discharging the battery module by selectively controlling the DC / DC charger of the LDC charging unit corresponding to the fully charged battery module.
제 1 항에 있어서,
상기 방전 선택부에서 선택되는 배터리 모듈은 완전 충전된 배터리 모듈 및 전체 배터리 모듈의 충전률의 평균 값 이상 되는 배터리 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 관리 시스템.
The method of claim 1,
The battery module selected by the discharge selector includes at least one of a fully charged battery module and a battery module that is equal to or more than an average value of the charge rates of all battery modules.
제 1 항에 있어서,
상기 충전률 검출부는
고전압 배터리의 배터리 모듈별로 전압 및 전류를 측정하는 측정부;
상기 측정된 전압 값, 전류 값과 기 설정된 상기 배터리 모듈의 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage : OCV) 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 연산부;
상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 제1 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장하는 저장부; 및
상기 OCV 테이블을 이용하여 각 배터리 모듈의 제2 SOC 값을 추정하는 SOC 추정부를 포함하는
배터리 관리 시스템.
The method of claim 1,
The charge rate detection unit
A measuring unit measuring voltage and current for each battery module of the high voltage battery;
A calculator configured to calculate a current capacity of each battery module by using the measured voltage value, the current value, and an initial value of an open circuit voltage (OCV) of the battery module;
A storage unit for storing an OCV table including a table of the OCV value and a first state of charge (SOC) value corresponding to the OCV value; And
An SOC estimator configured to estimate a second SOC value of each battery module using the OCV table;
Battery management system.
제 4 항에 있어서,
상기 측정부는 전압 값과 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 OCV 값으로 설정하는 배터리 관리 시스템.
The method of claim 4, wherein
The measurement unit determines whether the first measurement of the voltage value and the current value, and if it is determined that the first measured value, the battery management system for setting the voltage value to the OCV value.
제 4 항에 있어서,
상기 SOC 추정부는 각 배터리 모듈의 현재 용량을 통해 추정된 제2 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신하는
배터리 관리 시스템.
The method of claim 4, wherein
The SOC estimator updates the OCV table using the second SOC value estimated through the current capacity of each battery module.
Battery management system.
충전률 검출부에서 충전 중인 고전압 배터리에 포함되는 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출하는 단계;
방전 선택부에서 상기 검출된 각 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 기반으로 완전 충전된 배터리 모듈 여부를 판단하는 제 1 판단 단계;
상기 제 1 판단 결과, 완전 충전된 배터리 모듈이 있는 경우, 대용량 배터리에 포함된 모든 배터리 모듈이 완전 충전되었는지 판단하는 제 2 판단 단계;
상기 제 2 판단 결과, 일부 배터리 모듈만이 완전 충전된 경우, 방전 선택부에서 완전 충전된 배터리 모듈에 대응되는 선택적 제어를 위한 방전 신호를 출력하는 단계; 및
LDC 충전부에서 상기 출력되는 방전 제어신호를 기반으로 이에 대응되는 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 방전시키는 단계를 포함하고,
상기 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출하는 단계는
연산부를 이용하여 측정된 전압 값 및 전류 값과 기 설정된 배터리 모듈의 OCV 값에 대응하는 제1 SOC 값을 OCV 테이블로부터 획득하여 각 배터리 모듈의 제2 SOC 값을 추정하거나, 각 배터리 모듈의 현재 용량을 용량을 기 설정된 배터리의 설계용량으로 나누어 각 배터리 모듈의 제2 SOC 값을 추정하는 단계를 포함하고,
상기 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 단계는
내부 저항 값, 전압 값 및 전류 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 계산하는 단계;
상기 계산된 손실 출력 값과 부하 측 출력 값을 이용하여 배터리 에너지량을 계산하는 단계; 및
상기 계산된 배터리 에너지량을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 단계를 포함하는
배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법.
Detecting a state of charge (SOC) of each battery module included in the high voltage battery being charged by the charge rate detector;
A first determination step of determining, by a discharge selector, whether the battery module is fully charged based on the detected state of charge (SOC) of each battery module;
A second determination step of determining whether all battery modules included in the large capacity battery are fully charged when the first determination result indicates that the battery module is fully charged;
Outputting a discharge signal for selective control corresponding to the fully charged battery module in the discharge selection unit when only some battery modules are fully charged as a result of the second determination; And
Selectively discharging a charging voltage of a battery module corresponding thereto based on the discharge control signal output from the LDC charger;
Detecting the state of charge (SOC) of each battery module
The second SOC value of each battery module is estimated by acquiring a first SOC value corresponding to the OCV value of the battery module and the voltage value and current value measured using the calculator, or the current capacity of each battery module. Estimating a second SOC value of each battery module by dividing the capacity by the predetermined design capacity of the battery;
Computing the current capacity of each battery module
Calculating a loss output value and a load side output value of each battery module using internal resistance values, voltage values, and current values;
Calculating a battery energy amount using the calculated loss output value and the load side output value; And
Calculating a current capacity of each battery module by using the calculated amount of battery energy;
Method for controlling the maximum capacity charging of a battery module using a battery management system.
제 7 항에 있어서,
상기 각각의 배터리 모듈의 충전 상태(SOC)를 검출하는 단계는
측정부를 이용하여 고전압 배터리의 배터리 모듈별로 전압 및 전류를 측정하는 단계;
연산부를 이용하여 상기 측정된 전압 값 및 전류 값과 기 설정된 배터리 모듈의 OCV 값을 이용하여 각 배터리 모듈의 현재 용량을 연산하는 단계;
상기 OCV 값과 상기 OCV 값에 대응하는 제1 SOC(State of Charge) 값을 테이블화한 OCV 테이블을 저장하는 단계; 및
SOC 추정부를 이용하여 상기 저장된 OCV 테이블 또는 기 설정된 배터리의 설계용량을 이용하여 각 배터리 모듈의 제2 SOC 값을 추정하는 단계를 포함하는
배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법.
The method of claim 7, wherein
Detecting the state of charge (SOC) of each battery module
Measuring a voltage and a current for each battery module of the high voltage battery using the measuring unit;
Calculating a current capacity of each battery module using the measured voltage value and current value and an OCV value of a predetermined battery module by using a calculator;
Storing an OCV table including a table of the OCV value and a first state of charge (SOC) value corresponding to the OCV value; And
Estimating a second SOC value of each battery module using a stored capacity of the OCV table or a predetermined battery using an SOC estimator;
Method for controlling the maximum capacity charging of a battery module using a battery management system.
제 8 항에 있어서,
상기 배터리 모듈별로 전압 및 전류를 측정하는 단계는
상기 측정된 전압 값 및 전류 값의 최초 측정 여부를 판단하여, 최초로 측정된 값으로 판단되면, 상기 전압 값을 최초 측정 전압(Open Circuit Voltage : OCV) 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는
배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법.
The method of claim 8,
Measuring the voltage and current for each battery module
Determining whether the measured voltage value and the current value are initially measured, and if the first measured value is determined, setting the voltage value to an initial measured voltage (OCV) value.
Method for controlling the maximum capacity charging of a battery module using a battery management system.
삭제delete 삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 추정된 제2 SOC 값을 이용하여 상기 OCV 테이블을 갱신하는 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법.
The method of claim 7, wherein
And a maximum capacity charging control method of a battery module using a battery management system for updating the OCV table using the estimated second SOC value.
제 7 항에 있어서,
상기 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 방전시키는 단계는
방전 제어신호를 기반으로 DC/DC 충전기를 선택적으로 제어하여 충전전압이 방전되는 배터리 모듈을 선택하는 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법.
The method of claim 7, wherein
Selectively discharging the charging voltage of the battery module
A method of controlling the maximum capacity charge of a battery module using a battery management system to selectively control the DC / DC charger based on the discharge control signal to select the battery module discharged the charging voltage.
제 7 항에 있어서,
상기 배터리 모듈의 충전전압을 선택적으로 방전시키는 단계는
배터리 모듈의 고전압을 저전압으로 강압시켜 방전시키는 배터리 관리 시스템을 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법.The method of claim 7, wherein
Selectively discharging the charging voltage of the battery module
A method of controlling the maximum capacity charging of a battery module using a battery management system for discharging the high voltage of the battery module to a low voltage.
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