KR102269109B1 - 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치 및 그 방법 - Google Patents

펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 하나 이상의 충전 중인 배터리 모듈들과 연결되어 각 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압정보 수집부; 각 배터리 모듈의 전압정보를 취합하고 비교하여 최소전압을 산출하는 최소전압 산출부; 상기 배터리 모듈들 각각과 연결되어 배터리 모듈에 입력되는 충전전류를 온/오프하는 상기 배터리 모듈의 수에 대응하는 수의 충전 FET를 포함하는 스위칭부; 및 상기 최소전압 산출부로부터 산출된 최소전압과 상기 전압정보 수집부가 수집한 각 배터리 모듈의 전압을 비교하고, 전압에 따라 펄스폭변조신호를 생성하여 배터리 모듈의 입력과 연결되는 스위칭부의 충전 FET로 출력하여 충전 전류를 제어하여 배터리 모듈의 전압 밸런싱을 수행하는 제어부를 포함하는 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치 및 그 방법{Battery pack balancing apparatus using PWM and method therefor}
본 발명은 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 팩 내의 각 배터리 모듈들의 전압 값을 모니터링하여 최소전압을 산출하여 전압에 따른 펄스폭변조를 출력하여 배터리 모듈의 충전전류를 제어하여 전류 쏠림 현상이 없이 충전 가능하도록 하는 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무정전전원장치(Uninterruptible Power Supply: UPS)는 상시 전원이 인가되어 방전 상황을 제외한 대부분의 상황에서 충전 전압으로 유지된다. 통상 이러한 무정전전원장치(UPS)에는 리튬 이온, 리튬 폴리머, 니켈 수소 전지 등 전기집적도가 높은 축전기 계열이 상용화 되고 있다.
통상, 무정전전원장치(UPS)의 배터리는 일정 용량 및 특성을 가지는 다수의 배터리 셀들로 구성되는 배터리 모듈 복수 개를 하나의 팩으로 묶어 구성된다.
이렇게 구성된 배터리 팩은 무정전전원장치(UPS)의 동작에 따라 지속적으로 충전과 방전을 반복하는 경우, 동일한 배터리 모듈이라 할지라도 일부 배터리 모듈에만 성능 저하가 발생되어 배터리 모듈들 간의 불균형이 발생한다. 이와 같이 배터리 모듈들 간 불균형이 발생하면, 충전 개시 전압 레벨 및 충전 종료 전압 레벨이 달라질 수 있어 일부 배터리 모듈은 충전이 완전히 이루어지지 않을 수 있거나, 배터리가 방전되지 않을 수 있어 배터리 팩 전체 성능이 떨어질 수 있는 문제점이 있었다.
이런 문제점을 해결하기 위해 배터리 팩 밸런싱 방법은 방전을 수행하면서 전압이 균일해 지는 순간, 각 배터리 모듈의 보호소자를 이용하여 통전을 시작한다.
그러나 이러한 구조에서는 병렬 운용 중인 모듈 중에서 전압이 낮은 모듈의 경우에 방전을 수행하기 전까지는 해달모듈은 사용불가하며, 대부분 부동 충전 상태인 정류기 특성 상 장시간 충전이나 방전이 어렵다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩의 각 배터리 모듈의 전압 값을 모니터링하여 일정 최소값을 산출하여 최소값과 비교하여 각 배터리 모듈에 펄스폭변조를 출력하여 해당 배터리 모듈의 충전 속도를 변화시켜 배터리 셀 밸런싱 기능을 가지는 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
적어도 하나 이상의 충전 중인 배터리 모듈들과 연결되어 각 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압정보 수집부, 각 배터리 모듈의 전압정보를 취합하고 비교하여 최소전압을 산출하는 최소전압 산출부, 상기 배터리 모듈들 각각과 연결되어 배터리 모듈에 입력되는 충전전류를 온/오프하는 상기 배터리 모듈의 수에 대응하는 수의 충전 FET를 포함하는 스위칭부, 상기 충전 FET의 오픈(open) 및 클로즈(close) 상태를 확인하여 충전 가능 여부를 진단하는 진단부 및 상기 최소전압 산출부로부터 산출된 최소전압과 상기 전압정보 수집부가 수집한 각 배터리 모듈의 전압을 비교하고, 전압에 따라 펄스폭변조신호를 생성하여 배터리 모듈의 입력과 연결되는 스위칭부의 충전 FET로 출력하여 충전 전류를 제어하여 배터리 모듈의 전압 밸런싱을 수행하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 팩 밸런싱 장치는 상기 충전 FET의 오픈(open) 및 클로즈(close) 상태를 확인하여 충전 가능 여부를 진단하는 진단부를 추가로 포함하며, 상기 전압정보 수집부는, 상기 진단부에서 충전 FET 오픈(open) 상태로 인해 충전 불가로 진단된 모듈의 전압 정보는 삭제하고 다른 배터리 모듈들의 전압정보를 최소전압 산출부로 전송하는 하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 각 배터리 모듈의 전압과 산출된 최소 전압을 비교하여, 배터리 모듈의 전압이 최소 전압보다 큰 경우에는, 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 감소시킨 펄스폭변조신호를 배터리 모듈의 충전 FET에 출력하고, 배터리 모듈의 전압이 최소 전압과 같은 경우에는, 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 증가시킨 펄스폭변조신호를 배터리 모듈의 충전 FET에 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 산출된 최소 전압과 같은 전압을 가지는 배터리 모듈의 충전전류가 목표충전전류 이하인 경우에는 펄스폭변조 듀티 사이클을 기 설정된 최대 값으로 하고, 펄스폭변조에 의한 충전주기를 펄스폭변조 듀티 사이클을 최대 값으로 고정하기 이전의 충전주기보다 소정시간 증가시켜 충전전류량을 증가시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 충전기 입력전압과 각 배터리 모듈의 전압 차가 0.5V 미만이면 펄스폭변조를 중지하고 충전FET를 클로즈(close) 시켜 충전을 유지하는 것이 바람직하다.
배터리 팩 밸런싱 장치에 있어서, 전압 정보 수집부에서 각 배터리 모듈의 전압을 측정된 전압정보를 수집하는 전압정보 수집단계, 수집된 전압정보를 바탕으로 최소 전압을 산출하는 최소전압 산출단계, 제어부가 산출된 최소전압과 각 모듈의 전압을 비교하여 전압에 따른 펄스폭변조신호를 생성하는 펄스폭변조신호 생성단계, 상기 생성된 펄스폭변조신호를 배터리 모듈의 입력과 연결되는 스위칭부의 충전 FET로 출력하여 충전을 수행하는 밸런싱 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
전압정보 수집단계는, 충전 FET의 오픈(open) 및 클로즈(close) 상태를 확인하여 충전 가능 여부를 진단하는 충전 가능 여부 진단단계;를 추가로 포함하며, 상기 충전 가능 여부 진단단계에서 충전 FET 오픈(open) 상태로 인해 충전 불가로 진단된 모듈의 전압 정보를 삭제하고 다른 배터리 모듈들의 전압정보를 수집할 수 있다.
상기 펄스폭변조신호 생성단계는, 산출된 최소전압보다 높은 전압의 배터리 모듈은, 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 감소시킨 펄스폭변조신호를 생성하고, 산출된 최소전압과 같은 전압의 배터리 모듈은, 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 증가시킨 펄스폭변조신호를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 펄스폭변조신호 생성단계는, 최소 전압인 배터리 모듈의 충전 전류가 목표전류보다 작은 경우, 펄스폭변조 듀티 사이클을 기 설정된 최대값으로 고정하고, 펄스폭변조에 의한 충전주기를 펄스폭변조 듀티 사이클을 최대 값으로 고정하기 이전의 충전주기보다 소정시간 증가시켜 충전하는 것이 바람직하다.
본 발명은 펄스폭변조를 이용하므로 밸런싱 저항 값을 조절할 필요가 없으므로 배터리 셀의 열 발생 용인을 제거할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 병렬 운용 중인, 모듈 중 전압이 낮은 모듈이 있을 경우에도 충전 전류 쏠림 현상이 없이 충전이 가능하며, 전압이 높은 배터리 모듈도 충전FET를 오픈(open) 상태로 유지하지 않아 최대 백업 가능한 용량을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 전압에 따른 펄스폭변조 듀티 사이클을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 목표전류에 도달하기 위해 충전 주기를 증가시키는 것을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
※ 첨부된 도면은 본 도안의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로써 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치는 전압정보 수집부(10), 최소전압 산출부(20), 스위칭부(30), 진단부(40), 제어부(50)를 포함한다.
전압정보 수집부(10)는 배터리 모듈(60)들 각각과 연결되어 각 배터리 모듈(60)의 충전 전압을 측정하여 수집한다.
또한, 전압정보 수집부(10)는 후술하게될 진단부(40)로부터 진단된 충전 불가 배터리 모듈(60)의 정보를 받게 된다.
전압정보 수집부(10)는 상기 측정된 각 배터리 모듈(60)의 전압 정보들을 취합한다. 이때, 진단부(40)에서 진단된 충전 불가 배터리 모듈의 전압 정보는 상기 취합한 전압 정보에서 제외하고 각 배터리 모듈(60)의 전압 정보를 최소전압 산출부(20) 및 제어부(50)로 전송한다.
최소전압 산출부(20)는 상기 전압정보 수집부(10)로부터 전달받은 각 배터리 모듈(60)의 전압 정보를 바탕으로 최소 전압을 산출하여 제어부(50)로 전송한다.
스위칭부(30)는 각 배터리 모듈(60)의 입력단에 연결되는 다수의 충전 FET(31)를 포함하여 구성된다.
상기 충전 FET(31)들은 상기 제어부(50)로부터 펄스폭변조신호를 입력받고, 그 듀티 사이클에 따라 온/오프를 반복적으로 수행한다.
스위칭부(30)는 상기 듀티 사이클에 따른 온/오프에 따라 배터리 모듈(60)에 충전되는 전류를 변화시킨다.
진단부(40)는 상기 스위칭부(30)의 각 충전 FET가 오픈(open) 상태 및 클로즈(close) 상태 인지를 진단한다.
스위칭부(30)의 충전 FET(31)들은 배터리 모듈(60)이 충전 중인 경우에는 클로즈(close) 상태를 유지 하고, 방전 중인 경우에는 오픈(open) 상태를 유지한다.
따라서 진단부(40)는 배터리 모듈(60)이 충전 중일 경우 충전 FET가 오픈(open) 상태인 배터리 모듈은 충전 FET의 고장으로 인한 충전 불가 모듈(60)이라고 진단하고, 진단 정보를 전압정보 수집부(10)로 전송한다.
제어부(50)는 본 발명에 따라 서로 다른 듀티 사이클을 가지는 펄스폭변조신호를 생성하여 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치의 전반적인 동작을 제어한다.
도 2는 본 발명에 의한 최소전압과 비교하여 펄스폭변조신호의 펄스폭변조 듀티 사이클을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제어부(50)는 산출부(20)로부터 산출된 최소전압과 전압정보 수집부(10)가 수집한 각 배터리 모듈(60)의 전압을 비교하고, 전압에 따라 펄스폭변조신호를 생성하여 배터리 모듈(60)의 입력과 연결되는 스위칭부(30)의 충전 FET(31)로 출력하여 충전 전류를 제어하여 배터리 모듈(60)의 충전 속도를 조절하게 된다.
이때, 배터리 모듈(60)의 전압이 최소 전압보다 큰 경우에는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제어부(50)에서 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 감소시킨 펄스폭변조신호를 배터리 모듈(60)의 충전 FET(31)에 출력하여 충전 전류를 감소시켜 충전 속도를 늦추게 된다. 이는 전압이 높은 배터리 모듈(60)도 충전을 유지하면서 충전 전류를 감소시켜 충전 속도를 늦추어 다른 배터리 모듈과의 속도를 맞추는 것이다. 도 2a에서는 배터리 모듈의 전압이 산출된 최소전압보다 큰 경우에 펄스폭변조 듀티 사이클이 25%로 설정된 것을 도시하지만 이에 한정되는 것은 아니며 그 수치는 퍼센트(%) 단위로 증/감하여 설정할 수 있다.
반대로 배터리 모듈(60)의 전압이 최소 전압과 같은 경우에는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제어부(50)에서 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 증가시킨 펄스폭변조신호를 배터리 모듈(60)의 충전 FET(31)에 출력하여 충전전류를 증가시켜 빠르게 충전하여 다른 배터리 모듈(60)과의 균형을 맞추도록 한다. 도 2b에서는 배터리 모듈의 전압이 산출된 최소 전압과 같은 경우에 펄스폭변조 듀티 사이클이 75%로 설정된 것을 도시하지만 이에 한정되는 것은 아니며 그 수치는 퍼센트(%) 단위로 증/감하여 설정할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 상기 제어부(50)는 산출된 최소 전압과 같은 전압을 가지는 배터리 모듈(60)을 충전주기(B) 내에서 펄스폭변조 듀티 사이클을 증가시켜 충전을 하게 된다.
여기서 충전주기(B)는 제어부에 의해서 충전 FET가 한번 온/오프(on/off)되는 시간을 말한다.
또한, 펄스폭변조 듀티 사이클은 상기 충전주기(B) 중 충전 FET가 온(on)되는 비율을 나타내는 것이다.
이때, 충전전류(A)가 목표전류 이하인 경우에는, 도 3b에 도시된 바와 같이 펄스폭변조 듀티 사이클을 기 설정된 최대값 고정하고, 제어부(50)는 펄스폭변조에 의한 충전주기(C)를 소정시간 증가시켜 충전전류(A')가 목표전류에 도달될 수 있도록 전류량을 증가시켜 충전을 수행할 수 있도록 한다.
도 3b에서는 최대값을 95%로 설정한 것을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 그 수치는 퍼센트(%) 단위로 변경하여 설정 할 수 있다.
충전주기(C)를 소정시간만큼 증가시킴으로써 충전주기(C) 내에서 충전 FET가 최대 듀티 사이클로 온(on) 되는 시간이 증가하여 충전되는 전류량이 증가되어 목표전류에 도달 하도록 할 수 있는 것이다. 일 예로, 산출된 최소 전압과 같은 전압을 가지는 배터리 모듈의 충전주기가 0.1ms이고 충전전류(A)가 목표전류 이하인 경우에 펄스폭변조 듀티 사이클을 최대(95%)로 고정하기 이전인 펄스폭변조 듀티 사이클이 75%일 때의 충전주기보다 0.05ms증가 시킨다.
따라서, 펄스폭변조 듀티 사이클이 최대(95%)이고 충전주기(C)가 0.15ms가 되어 충전전류가 증가 하게 되는 것이다.
본 실시예에서는 충전주기를 0.05ms 증가시킨 것을 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 그 시간은 증감하여 조정할 수 있다.
여기서, 목표전류는 배터리 팩의 충전전류로 배터리 팩 제작 시 결정되는 값이다.
배터리 모듈(60)의 전류를 측정하는 것은 배터리 모듈(60)의 배터리 관리 시스템(BMS)에서 측정하는 것으로 본 예시에서는 자세한 설명은 하지 않도록 한다.
또한, 제어부(50)는 충전기 입력전압과 배터리 팩의 전압 차가 0.5V 미만으로 측정되면, 펄스폭변조를 중지하고 충전FET(31)를 클로즈(close) 시켜 충전을 유지하도록 한다. 이는 펄스폭변조를 이용하여 충전을 하는 경우에 발생하는 열에 의해 스위치 및 배터리 팩이 손상되는 것을 방지 하는 것이다.
이상에 알아본 바와 같이, 본 발명에 따른 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치는 충전 전류 쏠림 현상 없이 충전이 가능하고, 전압이 높은 배터리 모듈(60)의 경우에도 충전 FET를 오픈(open) 상태로 유지하지 않고 충전 속도를 줄여 배터리 팩의 최대 백업 가능한 용량을 확보 할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 방법을 나타낸 흐름도 이다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
우선, 제어부(50)는 전압정보 수집부(10)를 통해 배터리 모듈(60)들의 충전이 개시되는지를 모니터링 한다(S111).
충전이 개시되면 전압정보 수집부(10)는 각 배터리 모듈(60)의 전압을 측정하고(S112), 진단부(40)는 각 배터리 모듈(60)의 충전 FET(31)의 오픈(open) 및 클로즈(close) 상태를 진단하여 배터리 모듈(60)의 충전 가능 여부를 진단한다(S113).
측정된 각 배터리 모듈(60)의 전압 중 충전 불가 진단을 받은 배터리 모듈(60)의 전압 정보를 제외하고(S114), 산출부(20)는 전압정보 수집부(10)로부터 각 배터리 모듈(60)의 전압정보가 전송되면 최소전압을 산출하여 제어부(50)로 전송한다(S115).
제어부(50)는 전압정보 수집부(10)로부터 전송된 각 배터리 모듈(60)의 전압정보와 최소전압 산출부(20)로부터 전송된 최소전압을 비교하여(S116), 배터리 모듈(60)의 전압이 최소전압보다 큰 경우에는 듀티 사이클을 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 감소시킨 펄스폭변조신호를 대상 배터리 모듈(60)에 대응하는 스위칭부(30)의 해당 충전 FET(31)로 출력하여 충전 전류 최소 수치를 설정한다(S117).
반면, 배터리 모듈(60)의 전압이 최소전압과 같은 경우에는 듀티 사이클을 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 증가시켜 펄스폭변조신호를 대상 배터리 모듈(60)에 대응하는 스위칭부(30)의 해당 충전 FET(31)로 출력하여 충전 전류를 최대 수치로 설정한다(S118).
충전 전류를 최대 수치로 설정한 배터리 모듈(60)의 충전 전류가 목표전류보다 작은 경우에는 펄스폭변조 듀티 사이클을 기 설정된 최대값으로 고정하고 펄스폭변조에 의한 충전주기를 펄스폭변조 듀티 사이클을 최대 값으로 고정하기 이전의 충전주기보다 소정시간 증가시켜 전류량를 증가시킨다(S120).
펄스폭변조에 의한 충전주기를 증가시켜 충전 전류를 증가시켜 목표전류에 도달하게 되면, 충전기의 입력전압과 배터리의 전압차를 비교하여 0.5V 미만이면(S121), 제어부(50)는 펄스폭변조를 중지하고 스위치부의 충전 FET(31)를 클로즈(close) 상태를 유지하도록 하여 충전상태가 유지되도록 한다.
10 전압정보 수집부
20 최소전압 산출부
30 스위칭부
31(31a, 31b, 31c, 31n) 충전 FET
40 진단부
50 제어부
60(60a, 60b, 60c, 60n) 배터리 모듈

Claims (9)

  1. 적어도 하나 이상의 충전 중인 배터리 모듈들과 연결되어 각 배터리 모듈의 전압을 측정하는 전압정보 수집부;
    각 배터리 모듈의 전압정보를 취합하고 비교하여 최소전압을 산출하는 최소전압 산출부;
    상기 배터리 모듈들 각각과 연결되어 배터리 모듈에 입력되는 충전전류를 온/오프하는 상기 배터리 모듈의 수에 대응하는 수의 충전 FET를 포함하는 스위칭부;
    상기 충전 FET의 오픈(open) 및 클로즈(close) 상태를 확인하여 충전 가능 여부를 진단 하는 진단부; 및
    상기 최소전압 산출부로부터 산출된 최소전압과 상기 전압정보 수집부가 수집한 각 배터리 모듈의 전압을 비교하고, 전압에 따라 펄스폭변조신호를 생성하여 배터리 모듈의 입력과 연결되는 스위칭부의 충전 FET로 출력하여 충전 전류를 제어하여 배터리 모듈의 전압 밸런싱을 수행하는 제어부; 를 포함하여 구성되며,
    상기 전압정보 수집부는,
    상기 진단부에서 충전 FET 오픈(open) 상태로 인해 충전 불가로 진단된 모듈의 전압 정보는 삭제하고 다른 배터리 모듈들의 전압정보를 최소전압 산출부로 전송하며,
    상기 제어부는,
    각 배터리 모듈의 전압과 산출된 최소 전압을 비교하여,
    배터리 모듈의 전압이 최소 전압보다 큰 경우에는, 소정의 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 감소시킨 펄스 폭변조신호를 배터리 모듈의 충전 FET에 출력하고, 배터리 모듈의 전압이 최소 전압과 같은 경우에는, 기 설정 된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 증가시킨 펄스폭변조신호를 배터리 모듈의 충전 FET에 출력하며,
    산출된 최소 전압과 같은 전압을 가지는 배터리 모듈의 충전전류가 목표충전전류 이하인 경우에는 펄스폭변조 듀티 사이클을 기 설정된 최대 값으로 하고, 펄스폭변조에 의한 충전주기를 펄스폭변조 듀티 사이클을 최대 값으로 고정하기 이전의 충전주기보다 소정시간 증가시켜 충전전류량을 증가시키는 것;
    을 특징으로 하는 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    충전기 입력전압과 각 배터리 모듈의 전압 차가 0.5V 미만이면 펄스폭변조를 중지하고 충전FET를 클로즈(close) 시켜 충전을 유지하는 것을 특징으로 하는 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 장치.
  6. 배터리 팩의 밸런싱 방법에 있어서,
    전압 정보 수집부에서 각 배터리 모듈의 전압을 측정된 전압정보를 수집하되, 충전 FET의 오픈(open) 및 클로즈(close) 상태를 확인하여 충전 가능 여부를 진단하고, 충전 FET 오픈(open) 상태로 인해 충전 불가로 진단된 모듈의 전압 정보를 삭제하고 다른 배터리 모듈들의 전압정보를 수집하는 전압정보 수집단계;
    상기 수집된 전압정보를 바탕으로 최소 전압을 산출하는 최소전압 산출단계;
    상기 산출된 최소전압과 각 모듈의 전압을 비교하여 산출된 최소전압보다 높은 전압의 배터리 모듈에 대해서는, 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 감소시킨 펄스폭 변조신호를 생성하고, 산출된 최소전압과 같은 전압의 배터리 모듈에 대해서는, 기 설정된 값으로 펄스폭변조 듀티 사이클을 증가시킨 펄스폭변조신호를 생성하는 펄스폭변조신호 생성단계;
    상기 생성된 펄스폭변조신호를 해당 배터리 모듈의 입력과 연결되는 스위칭부의 충전 FET로 출력하여 충전을 수행하는 밸런싱 단계; 를 포함하며,
    상기 최소 전압인 배터리 모듈의 충전 전류가 목표전류보다 작은 경우,
    펄스폭변조 듀티 사이클을 기 설정된 최대값으로 고정하고, 펄스폭변조에 의한 충전주기를 펄스폭 변조 듀티 사이클을 최대값으로 고정하기 이전의 충전주기보다 소정시간 증가시켜 해당모듈을 충전하는 것;
    을 특징으로 하는 펄스폭변조를 이용한 배터리 팩 밸런싱 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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