KR102035682B1 - APPARATUS FOR CONTROLLING SERIAL AND PARALLEL OPERATION OF BATTERY PACKk - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직렬 회로 및 병렬 회로를 포함하는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치에 있어서, 상기 직렬 회로 및 상기 병렬 회로와 전기적으로 연결되는 복수 개의 배터리 셀 그룹들로 구성된 배터리 팩; 및 외부 충전 장치 또는 외부 고출력 요구 시스템의 연결 여부를 판단하고, 상기 외부 충전 장치가 연결되었다고 판단된 경우, 상기 직렬 회로 상의 경로를 차단하고, 상기 병렬 회로 상의 경로를 도통시켜 상기 외부 충전 장치로부터 공급되는 충전 전력을 도통시킨 상기 병렬 회로 상의 경로를 통해 흐르게 하여 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들을 충전하며, 상기 외부 고출력 요구 시스템이 연결되었다고 판단된 경우, 상기 병렬 회로 상의 경로를 차단하고, 상기 직렬 회로 상의 경로를 도통시켜 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들에 저장된 전기 에너지를 상기 충전 전력보다 높은 전압 값을 갖는 고전압 상태로 방전하여 연결된 상기 외부 고출력 요구 시스템에 공급되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치가 제시된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling parallel / parallel operation of a battery pack including a series circuit and a parallel circuit, comprising: a battery pack including a plurality of battery cell groups electrically connected to the series circuit and the parallel circuit; And determining whether an external charging device or an external high power request system is connected, and when determining that the external charging device is connected, interrupt a path on the series circuit and conduct a path on the parallel circuit to supply from the external charging device. Charges the plurality of battery cell groups by flowing through a path on the parallel circuit that conducts charging power, and when the external high power request system is determined to be connected, shuts off the path on the parallel circuit, And a controller configured to control an electrical path stored in the plurality of battery cell groups to be discharged to a high voltage state having a voltage value higher than the charging power to be supplied to the connected external high power request system. Parallel operation of battery pack The device is provided.

Description

배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING SERIAL AND PARALLEL OPERATION OF BATTERY PACKk}Parallel operation controller of battery pack {APPARATUS FOR CONTROLLING SERIAL AND PARALLEL OPERATION OF BATTERY PACKk}
본 발명은 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치에 관한 것으로, 특히 배터리 팩에 저장된 전기 에너지를 충전 전력의 전압보다 높은 고전압 상태로 방전하여 제공할 수 있는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a parallel and parallel operation control apparatus of a battery pack, and more particularly, to a parallel and parallel operation control apparatus of a battery pack capable of discharging and providing electrical energy stored in the battery pack in a high voltage state higher than the voltage of charging power.
최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리듐 이온 전지를 모두 포함하는 의미이다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다, 또한, 리튬 이온 전지는 소형, 경향으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 또한, 리듐 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용 범위가 확장되어 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.Recently, research and development on secondary batteries have been actively conducted. Here, the secondary battery is a battery that can be charged and discharged, and is meant to include both a conventional Ni / Cd battery, a Ni / MH battery, and a recent lithium ion battery. Among the secondary batteries, lithium ion batteries have an advantage of having a much higher energy density than conventional Ni / Cd batteries, Ni / MH batteries, etc. In addition, lithium ion batteries can be manufactured in a small size and tend to be used as a power source for mobile devices. . In addition, the lithium ion battery has attracted attention as a next-generation energy storage medium because the range of use as an electric vehicle power source is extended.
한편, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)에서 고출력을 목적으로 하는 제품에 대한 고객의 요구가 많아지고 있어 고전압을 출력할 수 있는 BMS 기술의 개발이 활발하게 진행 중이다. 하지만 종래의 고전압을 출력할 수 있는 배터리 모듈의 경우, 충전 시 고 전압의 충전 전원을 사용하고, 충전 시 안전에 대한 만족도에 대한 문제점이 있었다.On the other hand, in the battery management system (BMS), the customer demand for high-power products is increasing, and the development of BMS technology capable of outputting high voltage is actively underway. However, in the case of a battery module capable of outputting a conventional high voltage, there is a problem in using a high voltage charging power when charging and satisfaction with safety when charging.
따라서, 고전압으로 충전 전력을 제공받지 않으며, 고출력이 필요한 외부 시스템이 접속 시 충전된 전기 에너지를 고전압 상태로 출력하여 외부 시스템으로 제공할 수 있는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어에 관한 기술의 개발이 요구된다.Therefore, there is a need for the development of a technology for controlling parallel / parallel operation of a battery pack that is not provided with charging power at a high voltage and that outputs charged electrical energy in a high voltage state when an external system requiring a high output is connected to the external system. do.
KRKR 10-2012-012072810-2012-0120728 AA
본 발명은 충전 시 고전압의 충전 전력을 제공받지 않으며, 고출력이 필요한 외부 고출력 요구 시스템이 연결될 경우, 충전된 에너지를 고전압 상태로 출력하여 외부 고출력 요구 시스템에 제공할 수 있는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치를 제공한다.The present invention does not receive a high voltage charging power during charging, and when an external high power request system requiring high power is connected, the parallel or parallel operation control of a battery pack capable of outputting charged energy in a high voltage state and providing the external high power demand system Provide the device.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치는, 직렬 회로 및 병렬 회로를 포함하는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치에 있어서, 상기 직렬 회로 및 상기 병렬 회로와 전기적으로 연결되는 복수 개의 배터리 셀 그룹들로 구성된 배터리 팩; 및 외부 충전 장치 또는 외부 고출력 요구 시스템의 연결 여부를 판단하고, 상기 외부 충전 장치가 연결되었다고 판단된 경우, 상기 직렬 회로 상의 경로를 차단하고, 상기 병렬 회로 상의 경로를 도통시켜 상기 외부 충전 장치로부터 공급되는 충전 전력을 도통시킨 상기 병렬 회로 상의 경로를 통해 흐르게 하여 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들을 충전하며, 상기 외부 고출력 요구 시스템이 연결되었다고 판단된 경우, 상기 병렬 회로 상의 경로를 차단하고, 상기 직렬 회로 상의 경로를 도통시켜 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들에 저장된 전기 에너지를 상기 충전 전력보다 높은 전압 값을 갖는 고전압 상태로 방전하여 연결된 상기 외부 고출력 요구 시스템에 공급되도록 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, an apparatus for controlling parallel / parallel operation of a battery pack includes: a device for controlling parallel / parallel operation of a battery pack including a series circuit and a parallel circuit, and a plurality of electrically connected to the series circuit and the parallel circuit. A battery pack consisting of battery cell groups; And determining whether an external charging device or an external high power request system is connected, and when determining that the external charging device is connected, interrupt a path on the series circuit and conduct a path on the parallel circuit to supply from the external charging device. Charges the plurality of battery cell groups by flowing through a path on the parallel circuit that conducts charging power, and when the external high power request system is determined to be connected, shuts off the path on the parallel circuit, A controller configured to conduct a path so as to discharge electrical energy stored in the plurality of battery cell groups to a high voltage state having a voltage value higher than the charging power and to supply the connected external high power request system; It may include.
상기 외부 충전 장치 연결시 상기 외부 충전 장치로부터 공급되는 상기 충전 전력의 전류를 감지할 수 있는 충전 전류 감지 저항; 을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 충전 전류 감지 저항을 통해 감지된 충전 전류의 존재 유무나 상기 외부 충전 장치와 데이터 송수신 진행 여부에 따라 상기 외부 충전 장치의 연결 여부를 판단하고, 감지된 상기 충전 전류가 존재하거나 상기 데이터 송수신 진행 중이라고 판단된 경우, 상기 외부 충전 장치가 연결되었음을 인식할 수 있다.A charging current sensing resistor capable of sensing a current of the charging power supplied from the external charging device when the external charging device is connected; The control unit may further include determining whether the external charging device is connected according to whether the charging current sensed through the charging current sensing resistor is present or whether data transmission and reception with the external charging device are performed. When it is determined that a current exists or the data transmission and reception is in progress, it may be recognized that the external charging device is connected.
상기 외부 고출력 요구 시스템 연결시 발생하는 물리적인 힘에 의해 출력 신호의 상태가 전환되는 물리적 스위치; 를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 물리적 스위치의 상태의 전환 여부에 따라 상기 외부 고출력 요구 시스템의 연결 여부를 판단하고, 상기 출력 신호의 상태가 전환된 경우, 상기 외부 고출력 요구 시스템이 연결되었음을 인식할 수 있다.A physical switch in which the state of the output signal is switched by a physical force generated when the external high power request system is connected; The controller further includes determining whether the external high power request system is connected according to whether the state of the physical switch is switched, and recognizing that the external high power request system is connected when the state of the output signal is switched. can do.
상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들과 병렬 연결된 충전 FET; 및 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹 사이에 직렬 연결된 방전 FET;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 외부 충전 장치가 연결되었다고 판단된 경우, 상기 충전 FET의 상태를 온 상태로 제어하여 상기 병렬 회로 상의 경로를 도통시키고, 상기 방전 FET의 상태를 오프 상태로 제어하여 상기 직렬 회로 상의 경로를 차단시키며, 상기 충전 전력을 도통된 상기 병렬 회로 상의 경로를 통해 흐르게 하여 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들을 충전할 수 있다.A charge FET connected in parallel with the plurality of battery cell groups; And a discharge FET connected in series between each battery cell group constituting the plurality of battery cell groups, wherein the controller is configured to turn on the state of the charge FET when it is determined that the external charging device is connected. Control the conductive paths on the parallel circuits, control the state of the discharge FET to the off state to block the paths on the series circuits, and allow the charge power to flow through the paths on the parallel circuits being conducted; The cell groups can be charged.
상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들과 병렬 연결된 충전 FET; 및 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹 사이에 직렬 연결된 방전 FET;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 외부 고출력 요구 시스템이 연결되었다고 판단된 경우, 상기 충전 FET의 상태를 오프 상태로 제어하여 상기 병렬 회로 상의 경로를 차단시키고, 상기 방전 FET의 상태를 온 상태로 제어하여 상기 직렬 회로 상의 경로를 도통시키며, 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들에 저장된 전지 에너지를 도통시킨 상기 직렬 회로의 경로를 통해 상기 고전압 상태로 방전하여 상기 외부 고출력 요구 시스템에 공급할 수 있다.A charge FET connected in parallel with the plurality of battery cell groups; And a discharge FET connected in series between each battery cell group constituting the plurality of battery cell groups, wherein the controller is configured to turn off the state of the charge FET when it is determined that the external high power request system is connected. The path on the parallel circuit by blocking the path on the parallel circuit, and controlling the state of the discharge FET to be on to conduct the path on the series circuit, and conducting battery energy stored in the plurality of battery cell groups. It can be discharged to the high voltage state through a path and supplied to the external high power demand system.
상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들은, 각각의 배터리 셀 그룹으로 구성되되, 상기 배터리 셀 그룹은 서로간 직렬 연결된 상기 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.The plurality of battery cell groups may be configured by respective battery cell groups, and the battery cell groups may include the plurality of battery cells connected in series with each other.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치는, 외부 충전 장치와 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치가 서로 연결되면, 외부 충전 장치로부터 공급되는 충전 전력을 병렬 회로를 통해 복수 개의 배터리 셀 그룹들로 제공하여 충전을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, in the parallel / parallel operation control apparatus of a battery pack, when the external charging apparatus and the parallel-parallel operation control apparatus of the battery pack are connected to each other, a plurality of batteries may be charged through a parallel circuit to charge power supplied from the external charging apparatus. Charging may be performed by providing the cell groups.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법은, 외부 고출력 요구 시스템과 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치가 서로 연결되면, 복수 개의 배터리 셀 그룹들에 저장된 전기 에너지를 직렬 회로를 통해 연결된 외부 고출력 요구 시스템으로 충전 전력의 전압 값보다 높은 값을 갖는 고전압 상태로 방전하여 고출력의 방전을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, in a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack, when an external high power request system and a serial / parallel operation control device of a battery pack are connected to each other, a series circuit of electrical energy stored in a plurality of battery cell groups is provided. A high power discharge may be performed by discharging to a high voltage state having a value higher than a voltage value of charging power to an external high power demand system connected through the power supply.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 외부 충전 장치 연결시 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 병렬 회로 배터리 팩 충전 동작을 나타내는 예시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 외부 고출력 요구 시스템 연결시 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 직렬 회로 배터리 팩 방전 동작을 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법을 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 외부 장치 연결 판단 단계 중 외부 충전 장치 연결 여부 판단 단계를 나타내는 순서도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 외부 장치 연결 판단 단계 중 외부 고출력 요구 시스템 연결 여부 판단 단계를 나타내는 순서도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 병렬 회로 배터리 팩 충전 단계를 나타내는 순서도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 직렬 회로 배터리 팩 방전 단계를 나타내는 순서도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 상황별 직병렬 회로 동작을 나타내는 예시도.
1 is a block diagram showing an apparatus for controlling a serial and parallel operation of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a parallel circuit battery pack charging operation of an apparatus for controlling a parallel and parallel operation of a battery pack when an external charging device is connected according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
3 is an exemplary view illustrating a series circuit battery pack discharging operation of an apparatus for controlling a serial / parallel operation of a battery pack when an external high power request system is connected according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for controlling a parallel and parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a step of determining whether to connect an external charging device in a step of determining an external device connection in a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a step of determining whether to connect an external high power request system in an external device connection determination step of a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a flowchart illustrating a parallel circuit battery pack charging step of a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a series circuit battery pack discharging step of a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view illustrating a situation-specific series-parallel circuit operation of the apparatus for controlling a serial-parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 이해를 돕기 위해 아래와 같이 용어를 설명한다.First, terms will be described as follows to help understand a method of controlling a parallel-parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 충전 및 방전 가능한 복수 개의 배터리 셀 그룹들을 포함할 수 있다.A battery pack according to an embodiment of the present invention may include a plurality of battery cell groups that can be charged and discharged.
본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 배터리 셀 그룹을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹은 배터리 팩이나 외부 고출력 요구 시스템의 부하 등의 사양(specification)에 부합되도록 다양한 전기적인 방식으로 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 배터리 셀 그룹 서로간 전기적인 직렬 및/또는 병렬 방식으로 연결될 수 있다.Each battery cell group constituting the plurality of battery cell groups according to an embodiment of the present invention may be connected to each other in various electrical manners so as to meet specifications such as a load of a battery pack or an external high power request system. For example, a plurality of battery cell groups may be connected to each other in electrical series and / or in parallel.
본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 배터리 셀 그룹을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹은 복수 개의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 여기서 배터리 셀 그룹에 포함된 복수 개의 배터리 셀들을 구성하는 각각의 배터리 셀들은 전기적인 직렬 회로 방식으로 서로간 연결될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 서로간 직렬 회로 및/또는 병렬 회로 방식으로 연결된 복수 개의 배터리 셀 그룹들로 구성되며, 각각의 배터리 셀 그룹은 서로간 직렬 회로 방식으로 연결된 복수 개의 배터리 셀들로 구성될 수 있다.Each battery cell group constituting a plurality of battery cell groups according to an embodiment of the present invention may include a plurality of battery cells. Here, each battery cell constituting the plurality of battery cells included in the battery cell group may be connected to each other in an electrical series circuit manner. That is, the battery pack according to an embodiment of the present invention is composed of a plurality of battery cell groups connected to each other in a series circuit and / or parallel circuit manner, each battery cell group is a plurality of batteries connected to each other in a series circuit manner It may consist of cells.
본 발명의 실시 예에 따른 각각의 배터리 셀의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 배터리 셀의 종류로는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 및 니켈 아연 전지 등을 포함할 수 있다.The type of each battery cell according to an embodiment of the present invention is not particularly limited. For example, the type of battery cell may include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery and a nickel zinc battery.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 외부 충전 장치와 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치가 서로 연결될 경우, 제어부의 제어에 따라 외부 충전 장치로부터 공급되는 충전 전력을 병렬 회로를 통해 공급받아 전기 에너지로 저장할 수 있다.In the battery pack according to an embodiment of the present invention, when the external charging device and the serial / parallel operation control device of the battery pack are connected to each other, the battery pack is supplied with the electrical energy by receiving the charging power supplied from the external charging device through a parallel circuit under the control of the controller. Can be stored.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은 외부 고출력 요구 시스템과 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치가 서로 연결될 경우, 제어부의 제어에 따라 저장된 전기 에너지를 직렬 회로를 통해 충전 전력보다 높은 전압 값을 갖는 고전압 상태로 외부 고출력 요구 시스템에 제공할 수 있다.In addition, the battery pack according to an embodiment of the present invention, when the external high-output request system and the parallel operation control device of the battery pack is connected to each other, under the control of the controller to store the stored electrical energy through a series circuit to a voltage value higher than the charging power It can be provided to external high power demanding system with high voltage condition.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 일 예1. An example of a parallel and parallel operation control apparatus of a battery pack according to an embodiment of the present invention
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치를 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for controlling a serial and parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)는 배터리 팩(110), AFE부(120), 물리적 스위치(130), FET부(140), 충반전 전류 감지부(150) 격리 소자(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the apparatus for controlling parallel / parallel operation of a battery pack according to an embodiment of the present invention includes a battery pack 110, an AFE unit 120, a physical switch 130, an FET unit 140, and a charging unit. The reverse current detecting unit 150 may include an isolation element 160 and a controller 170.
배터리 팩(110)은 복수 개의 배터리 셀 그룹들(110a, 110b, , 110n)인 제1 배터리 셀 그룹(110a), 제2 배터리 셀 그룹(110b) 및 제n 배터리 셀 그룹(110n)들을 포함할 수 있다. 여기서 각각의 배터리 셀 그룹들은 서로간 직렬 회로 방식으로 연결된 복수 개의 배터리 셀들로 구성될 수 있다.The battery pack 110 may include a first battery cell group 110a, a second battery cell group 110b, and an nth battery cell group 110n, which are a plurality of battery cell groups 110a, 110b, and 110n. Can be. Here, each of the battery cell groups may be configured of a plurality of battery cells connected in series with each other.
또한, 배터리 팩(110)은 제어부(170)의 제어에 따라 외부 충전 장치(200)가 연결된 경우, 외부 충전 장치(200)로부터 공급되는 충전 전력을 병렬 회로를 통해 제공받아 충전 될 수 있다.In addition, when the external charging device 200 is connected under the control of the controller 170, the battery pack 110 may be charged by receiving the charging power supplied from the external charging device 200 through a parallel circuit.
또한, 배터리 팩(110)은 제어부(170)의 제어에 따라 외부 고출력 요구 시스템(300)이 연결된 경우, 충전된 전기 에너지를 직렬 회로를 통해 충전 전력보다 높은 전압 값을 갖는 고전압 상태로 외부 고출력 요구 시스템(300)에 공급할 수 있다.In addition, when the external high power request system 300 is connected under the control of the controller 170, the battery pack 110 requests the external high power output in a high voltage state having a higher voltage value than the charging power through the series circuit. May be supplied to system 300.
AFE부(120)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들 각각에 일대일로 대응되는 복수 개의 AFE들(120a, 120b, , 120n)인 제1 AFE(120a), 제2 AFE(120b) 및 제n AFE(120n)을 포함할 수 있다.The AFE unit 120 may include a plurality of AFEs 120a, 120b, and 120n corresponding to each of a plurality of battery cell groups included in the battery pack 110. 120b) and an n-th AFE 120n.
또한, AFE부(120)는 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹을 대상으로 전압 값, 전류 값 및 온도 값 등을 측정하여 제어부(170)로 전달할 수 있다.In addition, the AFE unit 120 controls a voltage value, a current value, a temperature value, etc. of each battery cell group constituting the plurality of battery cell groups included in the battery pack 110 under the control of the controller 170. The measurement may be transmitted to the control unit 170.
물리적 스위치(130)는 외부 고출력 요구 시스템(300)의 연결 여부를 감지할 수 있다. 더욱 상세하게는, 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)와 외부 고출력 요구 시스템(300)이 서로 미연결된 경우, 물리적 스위치(130)의 상태가 온 또는 오프 상태를 유지하다가 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)와 외부 고출력 요구 시스템(300)이 서로 연결되면, 물리적 스위치(130)의 상태는 전환될 수 있다. 예를 들어, 물리적 스위치(130)의 상태는 외부 고출력 요구 시스템(300)이 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)과 접속시 외부에서 가해지는 물리적인 압력에 의해 전환될 수 있다.The physical switch 130 may detect whether the external high power request system 300 is connected. More specifically, when the parallel and parallel operation control device 100 and the external high power request system 300 of the battery pack are not connected to each other, the state of the physical switch 130 remains on or off, and then the parallelism of the battery packs. When the operation control apparatus 100 and the external high power request system 300 are connected to each other, the state of the physical switch 130 may be switched. For example, the state of the physical switch 130 may be switched by the physical pressure applied from the outside when the external high power request system 300 is connected to the serial and parallel operation control device 100 of the battery pack.
FET부(140)는 방전 FET(141)와 충전 FET(142)를 포함할 수 있다.The FET unit 140 may include a discharge FET 141 and a charge FET 142.
방전 FET(141)는 제어부(170)의 제어에 따라 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들에 저장된 전기 에너지를 연결된 외부 고출력 요구 시스템(300)에 공급하기 위해 방전 전류를 도통시키거나 단락시키는 스위칭 동작을 수행할 수 있다.The discharge FET 141 conducts or short-circuits a discharge current to supply electrical energy stored in a plurality of battery cells included in the battery pack 110 to the connected external high power request system 300 under the control of the controller 170. The switching operation may be performed.
충전 FET(142)는 적어도 두 개 이상의 충전 FET(142a, 142b)를 포함할 수 있다. 충전 FET(142)는 제어부(170)의 제어에 따라 연결된 외부 충전 장치(200)에서 공급되는 충전 전류를 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀들에 전달하기 위해 충전 전류를 도통시키거나 단락시키는 스위칭 동작을 수행할 수 있다.The charge FET 142 may include at least two charge FETs 142a and 142b. The charging FET 142 conducts or shorts the charging current to transfer the charging current supplied from the connected external charging device 200 to the plurality of battery cells included in the battery pack 110 under the control of the controller 170. The switching operation may be performed.
충방전 전류 감지부(150)는 충전 전류 감지 저항(151)과 방전 전류 감지 저항(152)을 포함할 수 있다. The charging and discharging current detector 150 may include a charging current sensing resistor 151 and a discharge current sensing resistor 152.
충전 전류 감지 저항(151)은 제어부(170)의 제어에 따라 충전 전류가 흐르는 회로 경로(path)상에 위치하여 충전 전류의 존재 유무를 감지할 수 있다.The charging current sensing resistor 151 may be located on a circuit path through which charging current flows under the control of the controller 170 to detect the presence of charging current.
방전 전류 감지 저항(152)은 제어부(170)의 제어에 따라 방전 전류가 흐르는 회로 경로(path)상에 위치하여 제어부(170)의 제어에 따라 방전 전류의 존재 유무를 감지할 수 있다.The discharge current sensing resistor 152 may be positioned on a circuit path through which the discharge current flows under the control of the controller 170 to detect the presence or absence of the discharge current under the control of the controller 170.
격리 소자(isolation)(160)는 제어부(170)의 제어에 따라 AFE부(120)에 포함된 복수 개의 AFE들(120a, 120b, , 120n)를 구성하는 각각의 AFE 간의 신호의 간섭이 일어나지 않게 하기 위해 격리 동작을 수행할 수 있다.The isolation device 160 may not interfere with signals between the respective AFEs constituting the plurality of AFEs 120a, 120b, and 120n included in the AFE 120 under the control of the controller 170. Isolation can be done to do this.
제어부(170)는 배터리 팩(110), AFE부(120), 물리적 스위치(130), FET부(140), 충반전 전류 감지부(150) 및 격리 소자(160)의 동작을 제어할 수 있다.The controller 170 may control operations of the battery pack 110, the AFE unit 120, the physical switch 130, the FET unit 140, the charge / discharge current sensing unit 150, and the isolation device 160. .
또한, 제어부(170)는 외부 충전 장치(200) 또는 외부 고출력 요구 시스템(300)의 연결 여부를 판단할 수 있다.In addition, the controller 170 may determine whether the external charging device 200 or the external high power request system 300 is connected.
예를 들어, 제어부(170)는 충전 전류 감지 저항(151)을 통해 감지된 충전 전류의 존재 유무나 외부 충전 장치(200)와 데이터 송수신 진행 여부에 따라 외부 충전 장치(200)의 연결 여부를 판단할 수 있다.For example, the controller 170 determines whether the external charging device 200 is connected according to whether the charging current sensed through the charging current sensing resistor 151 is present or whether data is transmitted and received with the external charging device 200. can do.
충전 전류 감지 저항(151)을 통해 감지된 충전 전류의 존재하거나 외부 충전 장치(200)와 데이터 송수신 진행 중이라고 판단된 경우, 제어부(170)는 연결된 외부 충전 장치(200)의 존재를 인식할 수 있다.When it is determined that the charging current sensed by the charging current sensing resistor 151 is present or data transmission and reception with the external charging device 200 are in progress, the controller 170 may recognize the existence of the connected external charging device 200. .
외부 충전 장치(200)가 연결되었다고 인식된 후, 제어부(170)는 외부 충전 장치(200)로부터 공급되는 충전 전력을 병렬 회로 상의 도통시킨 경로를 통해 흐르게 하여 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 충전하는 병렬 회로 배터리 팩 충전 동작을 수행할 수 있다.After it is recognized that the external charging device 200 is connected, the controller 170 causes the charging power supplied from the external charging device 200 to flow through a conductive path on the parallel circuit, thereby allowing the plurality of battery packs 110 to be included in the battery pack 110. A parallel circuit battery pack charging operation for charging the battery groups 100a, 100b, and 100n may be performed.
더욱 상세하게는, 외부 충전 장치(200)가 연결되었다고 인식된 경우, 제어부(170)는 도 2에 도시된 바와 같이 병렬 회로 배터리 팩 충전 동작을 수행할 수 있다.In more detail, when it is recognized that the external charging device 200 is connected, the controller 170 may perform a parallel circuit battery pack charging operation as shown in FIG. 2.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 외부 충전 장치 연결시 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 병렬 회로 배터리 팩 충전 동작을 나타내는 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a parallel circuit battery pack charging operation of an apparatus for controlling a parallel and parallel operation of a battery pack when an external charging device is connected according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 2를 참조하면, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)과 병렬로 연결된 FET부(140)에 포함된 충전 FET(142: 142a, 142b)의 상태를 온 상태로 제어하여 병렬 회로 상의 경로를 도통시키는 충전 FET 온 동작을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 2, the controller 170 includes a charge FET 142 included in the FET unit 140 connected in parallel with the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. By controlling the states of 142a and 142b to the on state, the charge FET on operation of conducting a path on the parallel circuit can be performed.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹 사이에 직렬 연결된 방전 FET(141)의 상태를 오프 상태로 제어하여 직렬 회로 상의 경로를 차단시키는 방전 FET 오프 동작을 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 controls the state of the discharge FETs 141 connected in series between the respective battery cell groups constituting the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. It can be controlled to be in an off state to perform a discharge FET off operation that blocks the path on the series circuit.
그 후, 제어부(170)는 외부 충전 장치(200)로부터 공급되는 충전 전력을 병렬 회로 상의 경로를 통해 흐르게 하여 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 충전하는 병렬 회로 충전 제어 동작을 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 causes the charging power supplied from the external charging device 200 to flow through a path on the parallel circuit, thereby providing a plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. The parallel circuit charge control operation of charging the battery may be performed.
다른 예를 들어, 제어부(170)는 외부 고출력 요구 시스템(300)의 연결 여부를 판단할 수 있다. 제어부(170)는 물리적 스위치(130)의 상태에 따라 외부 고출력 요구 시스템(300)의 연결 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 외부 고출력 요구 시스템(300)이 미연결시 물리적 스위치(130)의 상태가 온 또는 오프 상태일 경우, 외부 고출력 요구 시스템(300)이 연결되면, 물리적 스위치(130)의 상태가 기존 상태에서 전환될 수 있다. 제어부(170)는 전환된 물리적 스위치(130)의 상태를 감지하여 외부 고출력 요구 시스템(300)의 연결 여부를 판단할 수 있다.For another example, the controller 170 may determine whether the external high power request system 300 is connected. The controller 170 may determine whether the external high power request system 300 is connected according to the state of the physical switch 130. For example, when the state of the physical switch 130 is on or off when the external high power request system 300 is not connected, when the external high power request system 300 is connected, the state of the physical switch 130 is existing. Can be switched in state. The controller 170 may determine whether the external high power request system 300 is connected by sensing the state of the switched physical switch 130.
외부 고출력 요구 시스템(300)이 연결되었다고 인식된 후, 제어부(170)는 병렬 회로 상의 경로를 차단하고, 직렬 회로 상의 경로를 도통시켜 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 그룹들(100a, 100b, , 100n)에 저장된 전기 에너지를 직렬 회로 상의 도통시킨 경로를 통해 충전 전력의 전압 값보다 높은 전압 값을 갖는 고전압 상태로 연결된 외부 고출력 요구 시스템(300)에 공급하는 직렬 회로 배터리 팩 방전 동작을 수행할 수 있다.After it is recognized that the external high power request system 300 is connected, the controller 170 blocks the path on the parallel circuit and conducts the path on the series circuit so that the plurality of battery groups 100a, A series circuit battery pack discharge operation for supplying an external high power request system 300 connected to a high voltage state having a voltage value higher than a voltage value of charging power through a path through which electrical energy stored in 100b, 100n) is conducted on a series circuit. Can be done.
더욱 상세하게는, 외부 고출력 요구 시스템(300)이 연결되었다고 인식된 경우, 제어부(170)는 도 3에 도시된 바와 같이 직렬 회로 배터리 팩 방전 동작을 수행할 수 있다.More specifically, when it is recognized that the external high power request system 300 is connected, the controller 170 may perform a series circuit battery pack discharge operation as shown in FIG. 3.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 외부 고출력 요구 시스템 연결시 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 직렬 회로 배터리 팩 방전 동작을 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a series circuit battery pack discharging operation of an apparatus for controlling a serial / parallel operation of a battery pack when an external high power request system is connected according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)과 병렬로 연결된 FET부(140)에 포함된 충전 FET(142: 142a, 142b)의 상태를 오프 상태로 제어하여 병렬 회로 상의 경로를 차단시키는 충전 FET 오프 동작을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3, the controller 170 includes a charge FET 142 included in the FET unit 140 connected in parallel with the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. The state of 142a and 142b may be controlled to be off to perform a charge FET off operation that cuts off the path on the parallel circuit.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹 사이에 직렬 연결된 방전 FET(141)의 상태를 온 상태로 제어하여 직렬 회로 상의 경로를 도통시키는 방전 FET 온 동작을 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 controls the state of the discharge FETs 141 connected in series between the respective battery cell groups constituting the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. It can be controlled to the on state to perform a discharge FET on operation that conducts a path on the series circuit.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)에 저장된 전지 에너지를 도통시킨 직렬 회로의 경로를 통해 고전압 상태로 방전하여 외부 고출력 요구 시스템(300)에 공급하는 직렬 회로 방전 제어 동작을 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 discharges the battery to the high voltage state through the path of the series circuit conducting the battery energy stored in the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110 to the external high output power. A series circuit discharge control operation for supplying the request system 300 may be performed.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 일 예2. An example of a method for controlling parallel and parallel operation of a battery pack according to an embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method for controlling a parallel and parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)의 제어부(170)는 외부 충전 장치(200) 또는 외부 고출력 요구 시스템의 연결 여부를 판단하는 외부 장치 연결 판단 단계(S410)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 4, the controller 170 of the apparatus for controlling parallel / parallel operation of a battery pack according to an embodiment of the present invention is connected to an external device that determines whether an external charging device 200 or an external high power request system is connected. The determination step S410 may be performed.
더욱 상세하게는, 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 외부 장치 연결 판단 단계(S410)는 다음과 같은 단계들 포함하여 수행될 수 있다.More specifically, the external device connection determination step (S410) performed by the controller 170 of the serial / parallel operation control apparatus 100 of the battery pack may be performed by including the following steps.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 외부 장치 연결 판단 단계 중 외부 충전 장치 연결 여부 판단 단계를 나타내는 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a step of determining whether to connect an external charging device in a step of determining an external device connection of a method for controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an embodiment of the present disclosure.
도 5를 참조하면, 제어부(170)는 충전 전류 감지 저항(151)을 통해 감지된 충전 전류의 존재 유무나 외부 충전 장치(200)와 데이터 송수신 진행 여부에 따라 외부 충전 장치(200)의 연결 여부를 판단하는 외부 충전 장치 연결 여부 판단 단계(S411)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5, the controller 170 determines whether the external charging device 200 is connected according to whether the charging current sensed by the charging current sensing resistor 151 is present or whether data is transmitted / received with the external charging device 200. In operation S411, a determination may be made as to whether an external charging device is connected.
충전 전류 감지 저항(151)을 통해 감지된 충전 전류의 존재하거나 외부 충전 장치(200)와 데이터 송수신 진행 중이라고 판단된 경우, 제어부(170)는 연결된 외부 충전 장치(200)가 연결되었음을 인식하는 외부 충전 장치 연결 인식 단계(S412)를 수행할 수 있다.When it is determined that the charging current sensed by the charging current sensing resistor 151 is present or data transmission and reception with the external charging device 200 are in progress, the controller 170 recognizes that the connected external charging device 200 is connected. The device connection recognition step S412 may be performed.
외부 충전 장치(200)가 연결되었다고 인식된 후, 제어부(170)는 외부 충전 장치(200)로부터 공급되는 충전 전력을 병렬 회로 상의 도통시킨 경로를 통해 흐르게 하여 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 충전하는 병렬 회로 배터리 팩 충전 단계(S420)를 수행할 수 있다.After it is recognized that the external charging device 200 is connected, the controller 170 causes the charging power supplied from the external charging device 200 to flow through a conductive path on the parallel circuit, thereby allowing the plurality of battery packs 110 to be included in the battery pack 110. The parallel circuit battery pack charging step S420 of charging the battery groups 100a, 100b, and 100n may be performed.
더욱 상세하게는, 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 병렬 회로 배터리 팩 충전 단계(S420)는 다음과 같은 단계들 포함하여 수행될 수 있다.In more detail, the parallel circuit battery pack charging step (S420) performed by the controller 170 of the apparatus for controlling parallel / parallel operation of the battery pack may be performed by including the following steps.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 병렬 회로 배터리 팩 충전 단계를 나타내는 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a parallel circuit battery pack charging step of a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 제어부(170)는 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)과 병렬로 연결된 FET부(140)에 포함된 충전 FET(142: 142a, 142b)의 상태를 온 상태로 제어하여 병렬 회로 상의 경로를 도통시키는 충전 FET 온 단계(S421)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 7, the controller 170 is included in the FET unit 140 connected in parallel with the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. The charge FET on step S421 for conducting a path on the parallel circuit may be performed by controlling the states of the charge FETs 142: 142a and 142b to be in an on state.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹 사이에 직렬 연결된 방전 FET(141)의 상태를 오프 상태로 제어하여 직렬 회로 상의 경로를 차단시키는 방전 FET 오프 단계(S422)를 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 controls the state of the discharge FETs 141 connected in series between the respective battery cell groups constituting the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. The discharge FET off step S422 may be performed to control the off state to block a path on the series circuit.
그 후, 제어부(170)는 외부 충전 장치(200)로부터 공급되는 충전 전력을 병렬 회로 상의 경로를 통해 흐르게 하여 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 충전하는 병렬 회로 충전 제어 단계(S423)를 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 causes the charging power supplied from the external charging device 200 to flow through a path on the parallel circuit, thereby providing a plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. The parallel circuit charge control step (S423) of charging may be performed.
또한, 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 외부 장치 연결 판단 단계(S410)는 다음과 같은 단계들 더 포함하여 수행될 수 있다.In addition, the external device connection determination step (S410) performed by the controller 170 of the serial / parallel operation control apparatus 100 of the battery pack may further include the following steps.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 외부 장치 연결 판단 단계 중 외부 고출력 요구 시스템 연결 여부 판단 단계를 나타내는 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a step of determining whether to connect an external high power request system in an external device connection determination step of a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an embodiment of the present disclosure.
도 6을 참조하면, 제어부(170)는 물리적 스위치(130)의 상태의 전환 여부에 따라 외부 고출력 요구 시스템(300)의 연결 여부를 판단하는 외부 고출력 요구 시스템 연결 여부를 판단 단계(S413)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 6, the controller 170 determines whether to connect the external high power request system 300 to determine whether the external high power request system 300 is connected according to whether the state of the physical switch 130 is switched (S413). can do.
물리적 스위치(130)의 상태가 전환된 경우, 제어부(170)는 연결된 외부 고출력 요구 시스템(300)가 연결되었음을 인식하는 외부 고출력 요구 시스템 연결 인식 단계(S414)를 수행할 수 있다.When the state of the physical switch 130 is switched, the controller 170 may perform an external high power request system connection recognition step S414 for recognizing that the connected external high power request system 300 is connected.
외부 고출력 요구 시스템(300)이 연결되었다고 인식된 후, 제어부(170)는 병렬 회로 상의 경로를 차단하고, 직렬 회로 상의 경로를 도통시켜 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 그룹들(100a, 100b, , 100n)에 저장된 전기 에너지를 직렬 회로 상의 도통시킨 경로를 통해 충전 전력의 전압 값보다 높은 전압 값을 갖는 고전압 상태로 연결된 외부 고출력 요구 시스템(300)에 공급하는 직렬 회로 배터리 팩 방전 단계(S430)을 수행할 수 있다.After it is recognized that the external high power request system 300 is connected, the controller 170 blocks the path on the parallel circuit and conducts the path on the series circuit so that the plurality of battery groups 100a, A series circuit battery pack discharging step of supplying electrical energy stored in 100b, 100n) to an external high power request system 300 connected in a high voltage state having a voltage value higher than the voltage value of the charging power through a conductive path on the series circuit ( S430) may be performed.
더욱 상세하게는, 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치(100)의 제어부(170)가 수행하는 직렬 회로 배터리 팩 방전 단계(S430)는 다음과 같은 단계들 포함하여 수행될 수 있다.In more detail, the series circuit battery pack discharging step S430 performed by the controller 170 of the serial / parallel operation control apparatus 100 of the battery pack may be performed by including the following steps.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 방법의 직렬 회로 배터리 팩 방전 단계를 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a series circuit battery pack discharging step of a method of controlling a parallel / parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)과 병렬로 연결된 FET부(140)에 포함된 충전 FET(142: 142a, 142b)의 상태를 오프 상태로 제어하여 병렬 회로 상의 경로를 차단시키는 충전 FET 오프 단계(S431)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 8, the controller 170 includes a charge FET 142 included in the FET unit 140 connected in parallel with the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. The charge FET off step S431 for blocking a path on the parallel circuit may be performed by controlling the states of 142a and 142b to be in an off state.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)을 구성하는 각각의 배터리 셀 그룹 사이에 직렬 연결된 방전 FET(141)의 상태를 온 상태로 제어하여 직렬 회로 상의 경로를 도통시키는 방전 FET 온 단계(S432)를 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 controls the state of the discharge FETs 141 connected in series between the respective battery cell groups constituting the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110. The discharge FET on step S432 for controlling the ON state to conduct a path on the series circuit may be performed.
그 후, 제어부(170)는 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(100a, 100b, , 100n)에 저장된 전지 에너지를 도통시킨 직렬 회로의 경로를 통해 고전압 상태로 방전하여 외부 고출력 요구 시스템(300)에 공급하는 직렬 회로 방전 제어 단계(S433)를 수행할 수 있다.Thereafter, the controller 170 discharges the battery to the high voltage state through the path of the series circuit conducting the battery energy stored in the plurality of battery cell groups 100a, 100b, and 100n included in the battery pack 110 to the external high output power. The series circuit discharge control step S433 for supplying the request system 300 may be performed.
3. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 상황별 직병렬 회로 동작의 일 예3. An example of a situation-specific series-parallel circuit operation of the apparatus for controlling a series-parallel operation of a battery pack according to an embodiment
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치의 상황별 직병렬 회로 동작을 나타내는 예시도이다.FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating a situation-specific series-parallel circuit operation of the apparatus for controlling a series-parallel operation of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 9를 참조하면, 외부 충전 장치(200)의 연결 상태가 인식된 충전 상황에서 노멀 동작을 수행하는 제어부(170)는 방전 FET(141)의 상태가 오프 상태가 되도록 제어하여 직렬 회로 상의 경로로 흐를 수 있는 충전 전류를 차단하고, 제1 충전 FET(142a) 및 제2 충전 FET(142b)의 상태가 온 상태가 되도록 제어하여 병렬 회로 상의 경로를 도통시켜 충전 전류가 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(110a, 110b, , 110n) 흐르도록 하여 병렬 회로 충전 제어를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 9, the controller 170 performing normal operation in a charging state in which a connection state of the external charging device 200 is recognized may control a state of the discharge FET 141 to be in an off state so that the path on the series circuit may be controlled. The charging current is included in the battery pack 110 by blocking the charging current that may flow, controlling the states of the first charging FET 142a and the second charging FET 142b to be turned on, and conducting a path on the parallel circuit. The plurality of battery cell groups 110a, 110b, and 110n may flow to perform parallel circuit charge control.
또한, 외부 고출력 요구 시스템(300)의 연결 상태가 인식된 방전 상황 또는 리셋 상황에서 노멀 동작을 수행하는 제어부(170)는 제1 충전 FET(142a) 및 제2 충전 FET(142b)의 상태를 오프 상태로 제어하여 병렬 회로 상의 경로를 통해 흐를 수 있는 방전 전류를 차단하고, 방전 FET(141)의 상태를 온 상태로 제어하여 직렬 회로 상의 경로를 도통시켜 배터리 팩(110)에 포함된 복수 개의 배터리 셀 그룹들(110a, 110b, , 110n)에 저장된 전기 에너지가 도통된 직렬 회로 상의 경로를 통해 고전압 상태로 방전되어 외부 고출력 요구 시스템(300)에 공급되는 직렬 회로 방전 제어를 수행할 수 있다.In addition, the controller 170 which performs the normal operation in the discharge state or the reset state in which the connection state of the external high power request system 300 is recognized, turns off the states of the first charge FET 142a and the second charge FET 142b. Control the state to block the discharge current that can flow through the path on the parallel circuit, and control the state of the discharge FET 141 to the on state to conduct the path on the series circuit to the plurality of batteries included in the battery pack 110 The electrical energy stored in the cell groups 110a, 110b, and 110n may be discharged to a high voltage state through a path on the conductive series circuit and may be supplied to the external high power request system 300 to perform the series circuit discharge control.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
100: 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치
110: 배터리 팩
110a: 제1 배터리 팩 그룹
110b: 제2 배터리 팩 그룹
110n: 제n 배터리 팩 그룹
120: AFE부
120a: 제1 AFE
120b: 제2 AFE
120n: 제n AFE
130: 물리적 스위치
140: FET
141: 방전 FET
142: 충전 FET
142a: 제1 충전 FET
142b: 제2 충전 FET
150: 충방전 전류 감지부
151: 충전 전류 감지 저항
152: 방전 전류 감지 저항
160: 격리 소자
170: 제어부
100: parallel operation control device of the battery pack
110: battery pack
110a: first battery pack group
110b: second battery pack group
110n: nth battery pack group
120: AFE
120a: first AFE
120b: second AFE
120n: control AFE
130: physical switch
140: FET
141: discharge FET
142: charge FET
142a: first charge FET
142b: second charge FET
150: charge and discharge current detection unit
151: charge current sense resistor
152: discharge current sense resistor
160: isolation device
170: control unit

Claims (6)

  1. 직렬 회로 및 병렬 회로를 포함하는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치에 있어서,
    제1 배터리 셀 그룹 및 제2 배터리 셀 그룹을 포함하여 구성된 배터리 팩;
    외부 충전 장치 또는 외부 고출력 요구 시스템과 연결되는 입/출력 단자(+, -);
    (+) 단자가 상기 입/출력단자의 (+) 단자와 연결된 제1 배터리 셀 그룹;
    (-) 단자가 상기 입/출력단자의 (-) 단자와 연결된 제2 배터리 셀 그룹;
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 (-) 단자와 일단이 연결된 물리적 스위치;
    상기 물리적 스위치의 타단과 상기 제2 배터리 셀 그룹의 (+) 단자에 연결된 방전 FET;
    상기 제1 배터리 셀 그룹의 (-) 단자와 상기 입/출력 단자의 (-) 단자에 연결된 제1 충전 FET;
    상기 제2 배터리 셀 그룹의 (+) 단자와 상기 입/출력 단자의 (+) 단자에 연결된 제2 충전 FET;
    상기 제1 배터리 셀 그룹과 제2 배터리 셀 그룹 사이의 격리소자; 및
    상기 제1 충전 FET, 제2 충전 FET 및 방전 FET와 연결되어 온(ON)/오프(OFF) 제어하고, 상기 물리적 스위치와 연결되어 물리적 스위치의 상태를 감지하는 제어부; 를 포함하여 구성되고,
    외부 고출력 요구 시스템이 연결되는 경우,
    상기 제어부가 상기 물리적 스위치의 온(ON) 상태의 전환을 감지하여 상기 제1 충전 FET 및 제2 충전 FET를 오프(OFF) 제어함으로써, 제1 배터리 셀 그룹, 온 (ON) 상태로 전환되는 상기 물리적 스위치, 상기 제어부가 상기 물리적 스위치의 상태의 전환을 감지하여 온(ON) 제어하는 방전 FET, 제2 배터리 셀 그룹 및 외부 고출력 요구 시스템으로 형성되는 직렬경로;
    상기 외부 고출력 요구 시스템이 연결해제 되는 경우, 상기 물리적 스위치는 오프(OFF)되고, 상기 제어부가 상기 물리적 스위치의 상태의 전환을 감지하여 방전 FET를 오프(OFF) 제어하고 제1 충전 FET 및 제2 충전 FET를 온(ON) 제어하여 외부 충전 장치, 제1 충전 FET 및 제1 배터리 셀 그룹과 외부 충전 장치, 제2 충전 FET 및 제 2 배터리 셀 그룹으로 형성되는 병렬경로;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치.
    In the parallel and parallel operation control apparatus of a battery pack including a series circuit and a parallel circuit,
    A battery pack including a first battery cell group and a second battery cell group;
    Input / output terminals (+,-) connected to an external charging device or an external high power request system;
    A first battery cell group having a positive terminal connected to a positive terminal of the input / output terminal;
    A second battery cell group having a (-) terminal connected to a (-) terminal of the input / output terminal;
    A physical switch having one end connected to the negative terminal of the first battery cell group;
    A discharge FET connected to the other end of the physical switch and a positive terminal of the second battery cell group;
    A first charging FET connected to a (-) terminal of the first battery cell group and a (-) terminal of the input / output terminal;
    A second charge FET connected to a positive terminal of the second battery cell group and a positive terminal of the input / output terminal;
    An isolation device between the first battery cell group and the second battery cell group; And
    A controller connected to the first charge FET, the second charge FET, and the discharge FET to control the ON / OFF, and connected to the physical switch to sense a state of a physical switch; It is configured to include,
    If an external high power request system is connected,
    The control unit detects the switching of the ON state of the physical switch to turn off the first charge FET and the second charge FET, thereby switching to the first battery cell group, the ON state. A serial path formed of a physical switch, a discharge FET for controlling the state of the state of the physical switch to be controlled by the controller, a second battery cell group, and an external high power request system;
    When the external high power request system is disconnected, the physical switch is turned off, and the controller detects a change of state of the physical switch to control the discharge FET off and to control the first charge FET and the second. A parallel path formed of an external charging device, a first charging FET and a first battery cell group and an external charging device, a second charging FET, and a second battery cell group by controlling the charging FET on;
    Configured including Serial and parallel operation control device of the battery pack, characterized in that.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 충전 장치 연결시 상기 외부 충전 장치로부터 공급되는 충전 전력의 전류를 감지할 수 있는 충전 전류 감지 저항; 을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 충전 전류 감지 저항을 통해 감지된 충전 전류의 존재 유무나 상기 외부 충전 장치와 데이터 송수신 진행 여부에 따라 상기 외부 충전 장치의 연결 여부를 판단하고, 감지된 상기 충전 전류가 존재하거나 상기 데이터 송수신 진행 중이라고 판단된 경우, 상기 외부 충전 장치가 연결되었음을 인식하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치.
    The method according to claim 1,
    A charging current sensing resistor capable of sensing a current of charging power supplied from the external charging device when the external charging device is connected; More,
    The controller determines whether the external charging device is connected according to whether the charging current sensed through the charging current sensing resistor is present or whether data is transmitted and received with the external charging device and whether the detected charging current exists or the data. And determining that the external charging device is connected, when it is determined that transmission and reception are in progress.
  3. 삭제delete
  4. 삭제delete
  5. 삭제delete
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 셀 그룹들은,
    각각의 배터리 셀 그룹으로 구성되되, 상기 각각의 배터리 셀 그룹은 서로간 직렬 연결된 상기 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 직병렬 동작 제어 장치.
    The method of claim 1, wherein the plurality of battery cell groups,
    And a plurality of battery cell groups, wherein each of the battery cell groups includes the plurality of battery cells connected in series with each other.
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