KR102035674B1 - Apparatus and method for voltage balancing of battery modules - Google Patents
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Abstract
본 발명은 독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 장치 및 방법에 있어서, 상기 독립 운용형 에너지 저장 시스템을 구성하는 복수 개의 배터리 모듈들의 충전 FET 소자들을 초기 동작을 제어하여, 최저 전압 상태의 배터리 모듈들부터 충전을 시작하여 전압을 상승시키고, 충전 중인 배터리 모듈들의 평균 전압과 충전 FET가 오프 상태인 배터리들의 전압들을 대소 및 동등 비교한 후, 동등한 전압 값의 오프 상태의 충전 FET는 온 상태로 전환하고, 상기와 같은 과정을 반복하여 모든 배터리 모듈들의 전압들을 완전 충전 상태까지 충전하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법이 제시된다.The present invention provides a device and method for equalizing voltages of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the initial operation of the charge FET devices of the plurality of battery modules constituting the standalone energy storage system by controlling the initial operation, Start charging from the battery modules in the lowest voltage state to increase the voltage, compare the average voltage of the battery modules being charged with the voltages of the batteries with the charging FET off and then compare the magnitude of the battery with the same voltage value. An apparatus and method for voltage equalization of battery modules for turning on an FET and repeating the above process to charge voltages of all battery modules to a fully charged state are provided.
Description
본 발명은 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 독립 운용형 에너지 저장 시스템(Standalone Energy Storage System)내에 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 모듈들의 각각의 서로 다른 전압들을 낮은 전압 값의 배터리 모듈들부터 순차적으로 완전 충전 상태까지 자동으로 충전하여 전압 값을 균일화 할 수 있는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for voltage equalization of battery modules, and more particularly to different voltages of a plurality of battery modules connected in parallel in a standalone energy storage system. The present invention relates to a voltage homogenization apparatus and method for battery modules capable of uniformly charging voltage values from battery modules to a fully charged state sequentially.
최근 매년 반복되는 전력 수급의 부족 현상과 같은 문제를 해결하기 위한 적절한 대안으로서 에너지 저장 시스템에 관한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 에너지 저장 시스템이란 생산된 전력을 전력계통(grid)에 저장하였다가 전력이 필요한 시기에 공급함으로써 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 배터리 방식의 에너지 저장 시스템 기술로는 리튬 이온 배터리가 고효율, 고성능 및 우수한 충방전 특성 등으로 가장 주목 받고 있다.In recent years, research and development on energy storage systems have been actively conducted as an appropriate alternative to solve problems such as the shortage of electricity supply and demand every year. An energy storage system is a system that improves energy efficiency by storing the produced power in a grid and supplying it when necessary. As a battery-type energy storage system technology, lithium ion batteries are attracting the most attention for their high efficiency, high performance, and excellent charge / discharge characteristics.
하지만, 종래의 에너지 저장 시스템에 사용되는 배터리 모듈들은 다음과 같은 문제점을 갖는다.However, battery modules used in conventional energy storage systems have the following problems.
에너지 저장 시스템의 전기적으로 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들에서 배터리 모듈 간의 전압 차이가 발생할 경우, 과충전, 과방전 등과 같은 이상 상태로 인하여 발생한 과전류가 배터리 모듈 내부로 인입 되거나, 배터리 모듈 내부에서 외부로 출력 될 수 있다. 이때 과전류의 영향을 받는 배터리 모듈의 배터리 셀은 안정성이 떨어지게 되어 배터리 모듈의 수명이 단축된다. 또한 과전류의 영향을 받는 배터리 모듈의 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)의 스위칭 소자인 FET가 과전류로 인해 파손되어 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀의 보호 동작을 수행할 수 없는 문제가 발생한다.When a voltage difference occurs between the battery modules in a plurality of battery modules electrically connected in parallel in the energy storage system, an overcurrent generated due to an abnormal state such as overcharge or overdischarge is introduced into the battery module or is output from the battery module to the outside. Can be. In this case, the battery cells of the battery module affected by the overcurrent are deteriorated in stability, thereby shortening the life of the battery module. In addition, the FET, which is a switching element of the battery management system (BMS) of the battery module affected by the overcurrent, is damaged due to the overcurrent, thereby preventing the protection operation of the battery cells constituting the battery pack.
한편, 종래의 에너지 저장 시스템의 배터리 모듈에 관한 기술들은 상기의 문제점들을 해결하기 위한 방법으로서 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들 간에 전압 차이가 발생하면, 배터리 모듈들의 전압을 균일화 시키기 위해 각각의 모듈들의 전압들을 수동으로 균일화하였다.On the other hand, the technology of the battery module of the conventional energy storage system as a method for solving the above problems, if a voltage difference occurs between a plurality of battery modules connected in parallel, the voltage of each module to equalize the voltage of the battery modules Were homogenized manually.
하지만 종래의 수동으로 전압 값을 균일화하는 기술은 작업 단계가 추가되고, 소요되는 시간이 길어지는 문제점들이 있다.However, the conventional manual technique of equalizing the voltage value has the problem that additional work steps and longer time is required.
따라서, 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들을 포함하는 에너지 저장 시스템에서 배터리 모듈간 전압 차이가 발생한 경우, 배터리 모듈들의 전압 값을 자동으로 균일화 할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.Therefore, when a voltage difference occurs between battery modules in an energy storage system including a plurality of battery modules connected in parallel, development of a technology capable of automatically uniformizing voltage values of battery modules is required.
본 발명은 에너지 저장 시스템 내의 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들의 전압들이 각기 다를 경우, 순차적으로 최저 전압 값을 가진 배터리 모듈들부터 최대 전압 값을 가진 배터리 모듈들까지 자동 충전을 수행하여 모든 배터리 모듈들을 완충 상태의 전압 값으로 균일화 할 수 있는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법을 제공한다.According to the present invention, when the voltages of a plurality of battery modules connected in parallel in the energy storage system are different, the battery modules having the lowest voltage value and the battery modules having the highest voltage value are sequentially charged to fully charge all the battery modules. Provided are an apparatus and method for voltage equalization of battery modules capable of equalizing to a voltage value of a state.
독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 방법에 있어서, 주 배터리 관리 시스템은, 복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하는 충전 FET 초기 제어 단계; 상기 충전 FET 초기 제어 단계에서, 충전 FET의 상태가 온으로 초기 제어된 충전 중인 배터리 모듈의 평균 전압 값을 산출하는 평균 전압 값 산출 단계; 산출된 상기 평균 전압 값을 나타내는 평균 전압 정보를 생성하고, 생성된 상기 평균 전압 정보를 상기 충전 FET의 상태가 오프로 초기 제어된 배터리 모듈로 전송하는 평균 전압 정보 전송 단계; 를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다. In a method of equalizing the voltages of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the main battery management system initially controls the state of each charge FET included in the plurality of battery modules on or off. Initial control phase; An average voltage value calculating step of calculating an average voltage value of the battery module in charge in which the state of the charge FET is initially controlled in the charge FET initial control step; Generating average voltage information indicating the calculated average voltage value, and transmitting the generated average voltage information to the battery module whose state of the charging FET is initially controlled to be off; The voltage equalization method of the battery modules, characterized in that performing a step comprising a.
상기 충전 FET 초기 제어 단계는, 상기 배터리 모듈들로부터 각 배터리 모듈의 전압 값 데이터를 수신 받아, 저장하는 단계; 상기 저장한 전압 값 데이터 중, 최소 전압 값을 인지하는 단계; 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리들이 있는지 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라, 배터리들의 전압 값이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정 명령하고, 큰 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 오프 상태로 설정 명령하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다.The initial control of the charge FET may include receiving and storing voltage value data of each battery module from the battery modules; Recognizing a minimum voltage value among the stored voltage value data; Comparing whether there are batteries having a voltage value less than or equal to the recognized minimum voltage value plus a predetermined voltage value; And when the voltage value of the batteries is less than or equal to the minimum voltage value plus a predetermined voltage value, the charging FET of the corresponding battery module is set to be in an on state, and when the voltage value of the battery module is large, The charging FET is a command to set to the off state; it is a voltage equalization method of the battery modules, characterized in that it comprises a.
상기 평균 전압 값 산출 단계는, 상기 충전 FET의 상태가 온으로 되어 충전 중인 배터리 모듈로부터 해당 배터리 모듈의 전압 값을 수신 받는 전압 값 수신 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다.The calculating of the average voltage value may further include a voltage value receiving step of receiving a voltage value of the corresponding battery module from the battery module being charged when the state of the charging FET is turned on. to be.
독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 방법에 있어서, 각각의 배터리 모듈들에 포함된 부 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈들의 전압을 측정하고, 측정된 상기 배터리 모듈들의 전압을 나타내는 전압 정보를 생성하여, 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 전압 정보 생성 및 전송 단계; 상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키는 충전 FET 초기 제어 단계; 상기 충전 FET 초기 제어 결과, 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈의 전압 값을 미리 설정된 주기 마다 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계; 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈인 경우, 주 배터리 관리 시스템으로부터 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 수신 받아, 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값이 동일한지 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 동일한 전압 값의 배터리 모듈들은 오프 상태의 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계; 및 모든 배터리 모듈의 충전 FET 상태가 온이 될 때까지, 상기 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계, 상기 비교 단계, 상기 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계를 반복하는 단계;를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다.In the method for equalizing the voltage of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the secondary battery management system included in each of the battery modules measures the voltage of the battery modules, and measures the measured voltage of the battery modules. Generating and transmitting voltage information indicating the voltage information to the main battery management system; A charge FET initial control step of operating a state of the charge FET on or off according to the charge FET initial control information received from the main battery management system; As a result of the initial control of the charge FET, measuring voltage values of the battery modules in the charge FET on state at predetermined intervals and transmitting voltage value data to a main battery management system; In the case of a battery module in the charge FET off state, receiving an average voltage value of the battery modules in the charge FET on state from the main battery management system, and comparing the average voltage value and the battery module voltage value of the charge FET off state is the same ; Switching the battery FETs having the same voltage value to the on state according to the comparison result; And transmitting voltage value data to the main battery management system, comparing the comparing step, and turning on the charging FET until the charging FET state of all battery modules is on. The voltage equalization method of the battery modules, characterized in that to perform the step.
독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 장치에 있어서, 주 배터리 관리 시스템은, 복수 개의 배터리 모듈들과 데이터를 송수신하는 통신부; 및 상기 복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하고, 충전 중인 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 충전 FET가 오프인 배터리 모듈로 전송하는 제어부;를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.An apparatus for equalizing voltages of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the main battery management system comprising: a communication unit configured to transmit and receive data with a plurality of battery modules; And a controller for initially controlling a state of each charge FET included in the plurality of battery modules on or off and transmitting an average voltage value of the battery modules being charged to a battery module in which the charge FET is off. Voltage homogenizing device of the battery module, characterized in that the configuration.
제어부는, 상기 배터리 모듈들로부터 전압 값 데이터를 수신 받아, 저장하고 상기 저장한 전압 값 데이터 중, 최소 전압 값을 인지한 후, 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리 모듈들이 있는지 비교하여, 특정 배터리 모듈들의 전압이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정하고, 큰 경우, 해당 충전 FET는 오프 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.The controller may receive the voltage value data from the battery modules, store and recognize the minimum voltage value among the stored voltage value data, and then, the controller is smaller than a value obtained by adding a predetermined voltage value to the recognized minimum voltage value. When there are battery modules of the same voltage value, if the voltage of the specific battery modules is less than or equal to the minimum voltage value plus a predetermined voltage value, the charging FET of the battery module is set to the ON state, The charging FET is a voltage equalization device of battery modules, characterized in that set to the off state.
독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 장치에 있어서, 부 배터리 관리 시스템은, 주 배터리 관리 시스템과 데이터를 송수신하는 통신부; 및 배터리 모듈의 전압을 측정하고, 측정된 배터리 모듈의 전압을 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키며, 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하여 충전 FET를 온으로 제어하는 제어부;를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.An apparatus for equalizing voltages of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the apparatus comprising: a communication unit configured to transmit and receive data with a main battery management system; Measuring the voltage of the battery module, transferring the measured voltage of the battery module to the main battery management system, and operating the state of the charging FET on or off according to the charging FET initial control information received from the main battery management system, The battery module measures the voltage value of the charge FET on state battery module and transmits it to the main battery management system at regular intervals, and receives data of the average value of the voltage value of the charge FET on state battery module from the main battery management system. And a controller for controlling the charging FET to be turned on in comparison with the battery module voltage value.
제어부는, 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈의 전압 값이 서로 다른 경우, 상기 충전 FET의 상태를 오프로 유지하며, 상기 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 과정과 상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하는 과정을 모든 충전 FET가 온 상태로 전환 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.If the average voltage value received from the main battery management system and the voltage value of the battery module in the charge FET off state are different from each other, the control unit maintains the state of the charge FET off and charge FET on state battery at each predetermined period. Measuring the voltage value of the module and transmitting it to the main battery management system, and receiving average value data of the voltage value of the charge FET on state battery module from the main battery management system and comparing it with the battery module voltage value of the charge FET off state The process of repeating the process until all the charge FET is turned on is the voltage equalization device of the battery modules.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법은 에너지 저장 시스템에 포함된 배터리 모듈들 간에 전압 차이가 발생시, 종래의 수동으로 배터리 모듈간의 서로 다른 각각의 전압을 균일화 하는 기술에 비해 추가 작업 단계와 균일화 작업에 따른 소요 시간을 단축시킬 수 있다.An apparatus and method for voltage equalization of modules of a battery according to an exemplary embodiment of the present invention is compared to a technology of manually equalizing respective voltages between battery modules when a voltage difference occurs between battery modules included in an energy storage system. The time required for additional work steps and homogenization can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부 배터리 관리 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주 배터리 관리 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리들의 전압 균일화 방법의 전체 순서도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하는 충전 FET 초기 제어 단계 의 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법의 구성도.1 is an overall configuration of the voltage equalization device of the battery modules according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a secondary battery management system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a main battery management system according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of voltage equalization of batteries according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a charge FET initial control step of initially controlling a state of a charge FET on or off according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of an apparatus and method for voltage equalization of battery modules according to an embodiment of the present disclosure.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. It is provided to inform you completely.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 시스템의 일 예1. An example of a voltage equalization system of battery modules according to an embodiment of the present invention
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리들의 전압 균일화 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a voltage equalization system of batteries according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리들의 전압 균일화 시스템(400)은 하나의 주 배터리 관리 시스템(100), 복수 개의 부 배터리 관리 시스템(200: 200a, 200b, 200c, …., 200n) 및 충전부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
배터리 모듈들의 전압 균일화 시스템(400)은 복수 개의 부 배터리 관리 시스템들(200)을 구성하는 각각의 부 배터리 관리 시스템(200a, 200b, 200c,…., 200n)간에 전압 차이 발생 여부를 주 배터리 관리 시스템(100)이 판단할 수 있다.The
상기 판단 결과, 배터리 모듈들 간의 전압 차이가 발생한 경우, 주 배터리 관리 시스템(100)은 최소 전압 값을 갖는 배터리 모듈들의 부 배터리 관리 시스템에 포함된 충전 FET부터 최대 전압 값을 갖는 배터리 모듈들의 부 배터리 관리 시스템의 충전 FET까지 순차적으로 제어하여 충전부(300)의 충전 전압이 배터리들로 순차적으로 흘러 들어가도록 부 배터리 관리 시스템들의 충전 FET 들의 온/오프 동작을 제어함으로써, 순차적으로 전압 자동 균일화 작업을 수행한다.As a result of the determination, when a voltage difference occurs between the battery modules, the main
여기서 충전부(300)는 복수 개의 부 배터리 관리 시스템들(200)을 대상으로 충전 전원을 공급하여 충전을 진행할 수 있다.Here, the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주 배터리 관리 시스템의 세부 구성도이다.2 is a detailed block diagram of a main battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.
주 배터리 관리 시스템(100)은 복수 개의 배터리 모듈들을 구성하는 각각의 부 배터리 관리 시스템들(200)이 측정한 전압 값들을 모니터링 하고, 최소 전압 값을 가지는 배터리 모듈을 선정한다.The main
다음으로, 최소 전압을 가지는 배터리 모듈의 전압 값과 다른 배터리 모듈들의 전압 값의 차이를 계산하여, 그 결과에 따라 배터리 모듈들의 충전을 순차적으로 진행한다.Next, the difference between the voltage value of the battery module having the minimum voltage and the voltage value of the other battery modules is calculated, and charging of the battery modules is sequentially performed according to the result.
도 2를 참조하면, 주 배터리 관리 시스템(100)은 통신부(110), 저장부(120) 및 제어부(130)을 포함할 수 있다. 2, the main
또한 주 배터리 관리 시스템의 제어부는 인지부(131), 비교부(132), 판단부(133), 평균 산출부(134) 및 전송부(135)을 포함할 수 있다.In addition, the controller of the main battery management system may include a
다음은 본 발명의 실시 예에 따른 주 배터리 관리 시스템(100)의 세부 구성에 대하여 설명한다.Next, a detailed configuration of the main
주 배터리 관리 시스템의 통신부(110)는 복수 개의 부 배터리 관리 시스템(200)과 필요한 정보 요청 신호를 주고 받을 수 있다.The
저장부(120)는 부 배터리 관리 시스템(200)에서 받은 정보를 저장한다.The
인지부(131)는 저장부(120)에 저장된 전압 정보 중에서 최소 전압 값을 인지한다.The
비교부(132)에서는 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값을 기준으로 다른 전압 값들과 비교한다.The
비교한 결과, 판단부(133)에서는 각 배터리의 전압 값을 최소 전압을 가지는 배터리의 전압 값과 비교하여, 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값을 갖는 배터리들(충전 우선순위 배터리 모듈들) 및 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 큰 전압 값을 가지는 배터리들(충전 후순위 배터리 모듈들)을 선별한다.As a result of comparison, the
판단부(133)의 선별 결과에 따라, 주 배터리 관리 시스템은 상기 충전 우선순위 배터리 모듈들의 충전 FET 를 온 상태로 설정하고, 상기 충전 후순위 배터리 들의 충전 FET 를 오프 상태로 설정하도록 하는 제어 명령을 해당 배터리들의 부 배터리 관리 시스템으로 제어 동작 명령을 한다.According to the selection result of the
또한, 주 배터리 관리 시스템은 충전 FET가 온 상태인 배터리들의 전압 값을 읽어 들여 그 평균값을 구하는 평균값 산출부(134)를 구비한다. 주 배터리 관리 시스템의 전송부(135)는 평균값 산출부(134)에서 계산한 충전 FET가 온 상태인 배터리들의 평균 전압 값을 모든 부 배터리 관리 시스템들로 전송한다.In addition, the main battery management system includes an
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부 배터리 관리 시스템의 세부 구성도이다.3 is a detailed block diagram of a secondary battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 부 배터리 관리 시스템들(200)은 통신부(210), 제어부(220) 및 충전 FET(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the secondary
또한 부 배터리 관리 시스템의 제어부(220)는 측정부(221), 비교부(222) 및 전송부(223) 를 포함할 수 있다.In addition, the
다음은 본 발명의 실시 예에 따른 부 배터리 관리 시스템들(200)의 세부 구성에 대하여 설명한다.Next, detailed configurations of the secondary
부 배터리 관리 시스템의 통신부(210)는 주 배터리 모듈(100)과 필요한 정보를 송수신한다.The
부 배터리 관리 시스템 측정부(221)는 각 배터리 모듈의 전압들을 측정한다.The secondary battery management
부 배터리 관리 시스템의 측정부(221)에서 측정한 배터리의 전압 값을 전송부(223)에서 주 배터리 관리 시스템(100)으로 전송한다.The voltage value of the battery measured by the measuring
부 배터리 관리 시스템 비교부(222)에서는, 주 배터리 관리 시스템(100)의 평균값 산출부(135)가 산출한 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압 값 정보를 수신 받아, 상기 평균 전압 값과 측정부(221)에서 측정한 충전 FET가 오프 상태인 배터리 모듈들의 전압 값을 비교한다.The secondary battery management
비교 결과, 해당 배터리 모듈의 측정 전압이 충전 FET가 온 상태인 다른 배터리 모듈들의 평균 전압과 같아지면, 해당 배터리 모듈의 충전 FET를 온 시킨다.As a result of comparison, when the measured voltage of the corresponding battery module is equal to the average voltage of the other battery modules in which the charging FET is on, the charging FET of the corresponding battery module is turned on.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법의 일 예2. An example of a voltage equalization method of battery modules according to an embodiment of the present invention
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압들을 균일화 방법의 전체적인 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of equalizing voltages of battery modules according to an exemplary embodiment.
도 4을 참조하면, 충전 FET 소자의 초기 신호 제어 단계(S310)에서 모든 충전 FET들의 신호 상태를 온 또는 오프 상태로 설정하는 단계로 구성된다.Referring to FIG. 4, in the initial signal control step S310 of the charge FET device, the signal state of all the charge FETs may be set to an on or off state.
그 후, 충전 FET가 온 상태인 배터리 모듈들만 충전하는 단계(S320)를 수행할 수 있다.Thereafter, in operation S320, only the battery modules in which the charging FET is turned on may be performed.
충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들이 충전되면서 충전 중인 배터리 내 전압들은 증가할 것이고, 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압을 계산하여, 충전 FET 오프 상태인 배터리 모듈들 전압 값 중 동등한 전압 값이 있는지 비교하는 단계(S330)를 수행할 수 있다.As the battery modules in the charge FET on state are charged, the voltages in the battery being charged will increase and calculate the average voltage of the battery modules in the charge FET on state to determine whether there is an equivalent voltage among the battery module voltage values in the charge FET off state. Comparing (S330) may be performed.
비교 판단(S330) 이 후, 조건에 맞는 오프 상태의 배터리 모듈들의 충전 FET들은 온 상태로 전환되는 제어단계(S340)로 진행될 수 있다.After the comparison determination S330, the charging FETs of the battery modules in the off state meeting the condition may proceed to the control step S340 in which the charging FETs are turned on.
상기의 단계들이 반복되어 모든 배터리들의 충전 FET가 순차적으로 온 상태로 전환되고, 계속 충전되면 모든 배터리들의 전압들이 완전 충전 단계(S350)로 진행할 수 있다.When the above steps are repeated, the charging FETs of all the batteries are sequentially turned on, and if the charging continues, the voltages of all the batteries may proceed to the full charging step (S350).
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 FET 소자의 초기 신호 제어 단계를 보다 상세하게 설명하는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating in detail the initial signal control step of the charge FET device according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 각각의 부 배터리 관리 시스템(200)에서 각 전압을 측정 후, 주 배터리 관리 시스템(100)으로 각 전압의 정보를 전송하는 단계(S311)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5, after measuring each voltage in each
그 이후, 주 배터리 관리 시스템(100)은 전압 값들의 정보를 수집하고, 그 중에서 최소 전압 값을 인지하는 단계(S312)를 수행할 수 있다.Thereafter, the main
최소 전압을 인지 단계(S312) 이 후, 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 전압 값보다 작거나 같은 전압 값을 가지는 충전 FET 오프 상태인 배터리 모듈들이 있는지 비교하는 단계(S313)를 수행할 수 있다.After the step of recognizing the minimum voltage (S312), a step of comparing whether there are battery modules in the charge FET off state having a voltage value less than or equal to the voltage value obtained by adding the predetermined voltage value to the recognized minimum voltage value (S313) Can be done.
비교하는 단계(S313)를 진행한 후, 상기 최소 전압과 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리 모듈들의 충전 FET를 온 상태로 설정하는 충전 FET 온 설정 단계(S314)을 진행하고, 상기 최소 전압과 소정의 전압 값을 더한 값보다 큰 전압 값을 가지는 배터리 모듈들은 충전 FET를 오프 상태로 설정하는 충전 FET 오프 설정 단계(S315)로 진행할 수 있다.After the step of comparing (S313), the charge FET on setting step (S314) of setting the charge FET of the battery modules of a voltage value less than or equal to the minimum voltage plus a predetermined voltage value to the on state proceeds. The battery modules having a voltage value greater than the sum of the minimum voltage and the predetermined voltage value may proceed to the charge FET off setting step S315 of setting the charge FET to the off state.
이 후, 모든 충전 FET들이 온 또는 오프 상태로 설정이 되면, 주 배터리 관리 시스템(100)이 각 부 배터리 관리 시스템들(200)로 각각 해당하는 설정 신호에 맞게 제어 명령하는 단계(S316)로 수행할 수 있다.Thereafter, when all the charging FETs are set to the on or off state, the main
100: 주 배터리 관리 시스템 110: 통신부
120: 저장부 130: 제어부
131: 인지부 132: 비교부
133: 판단부 134: 평균값 산출부
135: 전송부 200: 부 배터리 관리 시스템
210: 통신부 220: 제어부
221: 측정부 222: 비교부
223: 전송부 230: 충전 FET
300: 충전부 400: 배터리들의 전압 균일화 시스템100: main battery management system 110: communication unit
120: storage unit 130: control unit
131: recognition unit 132: comparison unit
133: determination unit 134: average value calculation unit
135: transmission unit 200: secondary battery management system
210: communication unit 220: control unit
221: measuring unit 222: comparing unit
223: transmission unit 230: charging FET
300: charging unit 400: voltage equalization system of batteries
Claims (8)
복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하는 충전 FET 초기 제어 단계;
상기 충전 FET 초기 제어 단계에서, 충전 FET의 상태가 온으로 초기 제어된 충전 중인 배터리 모듈의 평균 전압 값을 산출하는 평균 전압 값 산출 단계;
산출된 상기 평균 전압 값을 나타내는 평균 전압 정보를 생성하고, 생성된 상기 평균 전압 정보를 상기 충전 FET의 상태가 오프로 초기 제어된 배터리 모듈로 전송하는 평균 전압 정보 전송 단계;
를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하며,
상기 충전 FET 초기 제어 단계는,
상기 배터리 모듈들로부터 각 배터리 모듈의 전압 값 데이터를 수신 받아, 저장하는 단계;
상기 저장한 전압 값 데이터 중, 최소 전압 값을 인지하는 단계;
상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리들이 있는지 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 따라, 배터리들의 전압 값이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정 명령하고, 큰 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 오프 상태로 설정 명령하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법. In the method for equalizing the voltage of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the main battery management system,
A charge FET initial control step of initially controlling a state of each charge FET included in the plurality of battery modules on or off;
An average voltage value calculating step of calculating an average voltage value of the battery module in charge in which the state of the charge FET is initially controlled in the charge FET initial control step;
Generating average voltage information indicating the calculated average voltage value, and transmitting the generated average voltage information to the battery module whose state of the charging FET is initially controlled to be off;
Characterized in that performing a step comprising a,
The initial charge FET control step,
Receiving and storing voltage value data of each battery module from the battery modules;
Recognizing a minimum voltage value among the stored voltage value data;
Comparing whether there are batteries having a voltage value less than or equal to the recognized minimum voltage value plus a predetermined voltage value; And
According to the comparison result, when the voltage value of the batteries is less than or equal to the minimum voltage value plus a predetermined voltage value, the charge FET of the battery module is commanded to be turned on, and when the voltage value of the batteries is large, Commanding the FET to turn off;
Voltage uniformity method of the battery modules, characterized in that comprises a.
상기 충전 FET의 상태가 온으로 되어 충전 중인 배터리 모듈로부터 해당 배터리 모듈의 전압 값을 수신 받는 전압 값 수신 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법.
The method of claim 1, wherein the calculating the average voltage value,
A voltage value receiving step of receiving a voltage value of a corresponding battery module from a battery module being charged when the state of the charging FET is turned on;
Voltage uniformity method of the battery modules, characterized in that it further comprises.
배터리 모듈들의 전압을 측정하고, 측정된 상기 배터리 모듈들의 전압을 나타내는 전압 정보를 생성하여, 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 전압 정보 생성 및 전송 단계;
상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키는 충전 FET 초기 제어 단계;
상기 충전 FET 초기 제어 결과, 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈의 전압 값을 미리 설정된 주기 마다 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계;
충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈인 경우, 주 배터리 관리 시스템으로부터 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 수신 받아, 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값이 동일한지 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 따라 동일한 전압 값의 배터리 모듈들은 오프 상태의 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계; 및
모든 배터리 모듈의 충전 FET 상태가 온이 될 때까지, 상기 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계, 상기 비교 단계, 상기 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계를 반복하는 단계;
를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법.
In the method for equalizing the voltage of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the secondary battery management system included in each of the battery modules,
Measuring and generating voltage information indicating a voltage of the battery modules, and generating and transmitting voltage information indicating a voltage of the battery modules to a main battery management system;
A charge FET initial control step of operating a state of the charge FET on or off according to the charge FET initial control information received from the main battery management system;
As a result of the initial control of the charge FET, measuring voltage values of the battery modules in the charge FET on state at predetermined intervals and transmitting voltage value data to a main battery management system;
In the case of a battery module in the charge FET off state, receiving an average voltage value of the battery modules in the charge FET on state from the main battery management system, and comparing the average voltage value and the battery module voltage value of the charge FET off state is the same ;
Switching the battery FETs having the same voltage value to the on state according to the comparison result; And
Transmitting voltage value data to the main battery management system, comparing the comparing step, and turning on the charging FET until the charging FET state of all battery modules is on;
The voltage equalization method of the battery modules, characterized in that performing a step comprising a.
복수 개의 배터리 모듈들과 데이터를 송수신하는 통신부; 및
상기 복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하고, 충전 중인 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 충전 FET가 오프인 배터리 모듈로 전송하는 제어부;
를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는,
상기 배터리 모듈들로부터 전압 값 데이터를 수신 받아 저장하고, 상기 저장한 전압 값 데이터 중 최소 전압 값을 인지한 후, 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리 모듈들이 있는지 비교하여, 특정 배터리 모듈들의 전압이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정하고; 큰 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 오프 상태로 설정하는; 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치.In the apparatus for equalizing the voltage of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the main battery management system,
Communication unit for transmitting and receiving data with a plurality of battery modules; And
A controller for initially controlling a state of each charge FET included in the plurality of battery modules on or off and transmitting an average voltage value of the battery modules being charged to a battery module in which the charge FET is off;
Characterized in that the configuration comprising a device,
The control unit,
Receive and store voltage value data from the battery modules, recognize a minimum voltage value among the stored voltage value data, and then determine a voltage value that is less than or equal to a value obtained by adding a predetermined voltage value to the recognized minimum voltage value. Comparing the presence of battery modules, if the voltage of the particular battery modules is less than or equal to the minimum voltage value plus a predetermined voltage value, the charging FET of the battery module is set to an on state; If large, the charge FET of the corresponding battery module is set to the off state; Voltage equalization device of the battery modules, characterized in that.
주 배터리 관리 시스템과 데이터를 송수신하는 통신부; 및
배터리 모듈의 전압을 측정하고, 측정된 배터리 모듈의 전압을 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키며, 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하여 충전 FET를 온으로 제어하는 제어부;
를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치.
In the apparatus for equalizing the voltage of a plurality of battery modules in a standalone energy storage system, the secondary battery management system,
Communication unit for transmitting and receiving data with the main battery management system; And
Measure the voltage of the battery module, transfer the measured voltage of the battery module to the main battery management system, operate the state of the charge FET on or off according to the charge FET initial control information received from the main battery management system, In each cycle, the voltage value of the charge FET on state battery module is measured and transmitted to the main battery management system. A controller for controlling the charging FET to be turned on in comparison with the module voltage value;
Voltage equalization device of the battery modules, characterized in that for configuring a device comprising a.
주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈의 전압 값이 서로 다른 경우,
상기 충전 FET의 상태를 오프로 유지하며, 상기 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 과정과 상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하는 과정을 모든 충전 FET가 온 상태로 전환 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치.The method according to claim 7, wherein the control unit,
When the average voltage value received from the main battery management system is different from the voltage value of the battery module in the charge FET off state,
Maintaining the state of the charge FET off, measuring a voltage value of the charge FET on state battery module at every predetermined period, and transmitting the measured voltage value to the main battery management system; and from the main battery management system, Receiving the average value data of the voltage values and comparing the battery module voltage values of the charge FET off state to repeat until all the charge FETs are turned on.
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