KR102364237B1 - Apparatus and method for pre-charging - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프리차지 커패시터를 프리차지 하는 과정에서 에너지 절약 효과를 기대할 수 있는 프리차지 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 복수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈의 양단과 전기적으로 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터를 충전시키는 장치로서, 상기 복수의 이차 전지의 양단과 각각 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장할 수 있도록 구성된 저장 회로; 상기 저장 회로의 일단과 전기적으로 연결되어 상기 저장 회로로부터 프리차지 전류를 공급받고 공급받은 프리차지 전류를 상기 프리차지 커패시터로 전달하도록 구성된 프리차지 회로; 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈과 연결되어 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로와 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 모니터링 하도록 구성된 배터리 모니터링부; 및 상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 저장 회로의 개폐를 제어하는 배터리 제어부를 포함한다.The present invention relates to an apparatus and method for precharging in which an energy saving effect can be expected in a process of precharging a precharge capacitor. A precharge device according to the present invention is a device for charging a precharge capacitor configured to be electrically connectable to both ends of a battery module including a plurality of secondary batteries, and is electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries, respectively. a storage circuit configured to receive power from a plurality of secondary batteries and store the supplied power; a precharge circuit electrically connected to one end of the storage circuit to receive a precharge current from the storage circuit and to transmit the supplied precharge current to the precharge capacitor; a battery monitoring unit connected to the battery module and the battery module and electrically connected to a charging/discharging path through which a charging/discharging current flows to monitor the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries; and a battery control unit configured to control opening/closing of the storage circuit based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the battery monitoring unit.

Description

프리차지 장치 및 방법{Apparatus and method for pre-charging}Apparatus and method for pre-charging

본 발명은 프리차지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리차지 커패시터를 프리차지 하는 과정에서 에너지 절약 효과를 기대할 수 있는 프리차지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a precharge apparatus and method, and more particularly, to a precharge apparatus and method in which an energy saving effect can be expected in the process of precharging a precharge capacitor.

근래에 들어서, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In recent years, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and mobile phones has rapidly increased, and energy storage batteries, robots, and satellites have been developed in earnest, high-performance secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged have been developed. Research is being actively conducted.

현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 및 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높다는 등의 장점으로 인해 많은 각광을 받고 있다.Currently commercialized secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydride batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries. Among them, lithium secondary batteries do not have much memory effect compared to nickel-based secondary batteries, so charging and discharging are free, Due to its advantages such as a very low self-discharge rate and high energy density, it is receiving a lot of attention.

배터리는 다양한 분야에서 이용되는데, 전기 구동 차량 또는 스마트 그리드 시스템과 같이 최근에 배터리가 많이 활용되는 분야는 큰 용량을 필요로 하는 경우가 많다. 배터리 팩의 용량을 증가하기 위해서는 이차 전지, 즉 배터리 셀 자체의 용량을 증가시키는 방법이 있을 수 있겠지만, 이 경우 용량 증대 효과가 크지 않고, 이차 전지의 크기 확장에 물리적 제한이 있으며 관리가 불편하다는 단점을 갖는다. 따라서, 통상적으로는 다수의 배터리 모듈이 직렬 및 병렬로 연결된 배터리 팩이 널리 이용된다.Batteries are used in various fields, and fields in which batteries are recently used a lot, such as electric powered vehicles or smart grid systems, often require large capacity. In order to increase the capacity of the battery pack, there may be a method of increasing the capacity of the secondary battery, that is, the battery cell itself. has Therefore, in general, a battery pack in which a plurality of battery modules are connected in series and in parallel is widely used.

배터리 모듈을 구성하는 이차 전지들은 전기화학적 특성이 동일하지 않을 수 있다. 또한, 이차 전지의 충방전 사이클 수가 증가하면 각 이차 전지마다 퇴화 정도가 달라지므로 이차 전지들의 성능 편차는 더 커질 수 있다. 따라서, 배터리 모듈이 만충전 상태까지 충전되는 동안 각 이차 전지의 충전 상태는 서로 다른 속도로 상승할 수 있다.Secondary batteries constituting the battery module may not have the same electrochemical characteristics. In addition, when the number of charge/discharge cycles of the secondary battery increases, the degree of degradation varies for each secondary battery, so that the performance variation of the secondary batteries may increase. Accordingly, while the battery module is being charged to the full charge state, the state of charge of each secondary battery may rise at different rates.

배터리 모듈에 대해 만충전 상태까지 충전이 진행될 때, 퇴화된 이차 전지는 용량 퇴화가 없는 이차 전지에 비해 충전 상태의 증가 속도가 빠를 수 있다. 퇴화된 이차 전지는 만충전 용량이 퇴화되지 않은 이차 전지보다 감소된 상태에 있기 때문이다. 따라서, 배터리 모듈이 충전되는 동안 각 이차 전지의 충전 상태는 서로 차이를 나타낼 수 있다.When the battery module is charged to the fully charged state, the rate of increase in the state of charge of the degraded secondary battery may be faster than that of the secondary battery without capacity degradation. This is because the degraded secondary battery is in a state in which the full charge capacity is reduced compared to that of the non-degraded secondary battery. Accordingly, while the battery module is being charged, the state of charge of each secondary battery may be different from each other.

종래에는 이차 전지들 상호 간의 충전 상태 편차를 해소하기 위해, 충전 상태가 상대적으로 높은 이차 전지를 강제 방전시키는 벅(BUCK) 밸런싱이 주로 사용되었다. 그런데, 벅 밸런싱은 밸런싱 과정에서 에너지가 낭비되는 문제가 있었다. In the related art, buck balancing for forcibly discharging a secondary battery having a relatively high state of charge has been mainly used in order to resolve the difference in the state of charge between the secondary batteries. However, buck balancing has a problem in that energy is wasted in the balancing process.

한편, 배터리 관리 장치(BMS, Battery Management System)는, 배터리의 구동 초기에 발생할 수 있는 과전류인 돌입 전류(Inrush current)를 방지하기 위한 보호 회로 즉, 프리차지(Pre-charge) 회로를 구비할 수 있다. 여기서, 돌입 전류는 배터리 구동 초기에 순간적으로 발생할 수 있는 과전류로서, 배터리 구동 초기에 프리차지 커패시터를 프리차지 함으로써 이러한 돌입 전류를 제한할 수 있다.Meanwhile, a battery management system (BMS) may include a protection circuit, that is, a pre-charge circuit, for preventing an inrush current, which is an overcurrent that may occur at the initial stage of driving of the battery. there is. Here, the inrush current is an overcurrent that may occur instantaneously at the initial stage of driving the battery, and the inrush current may be limited by precharging the precharge capacitor at the initial stage of driving the battery.

일반적으로, 돌입 전류를 제한하기 위해서는 배터리 모듈 전압의 90% 수준의 전압으로 프리차지 커패시터를 사전 충전해야 하는데, 배터리 모듈 전압만으로 프리차지 커패시터를 충전하는 경우에는 벅 밸런싱을 수행함으로써 에너지가 낭비되어 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.In general, in order to limit the inrush current, it is necessary to pre-charge the precharge capacitor with a voltage of 90% of the battery module voltage. There was a problem that the efficiency was lowered.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 프리차지 커패시터를 프리차지 하는 과정에서 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 개선된 프리차지 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an improved precharge apparatus and method capable of improving energy efficiency in a process of precharging a precharge capacitor.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention may be understood by the following description, and will become more clearly understood by the examples of the present invention. In addition, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치는, 복수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈의 양단과 전기적으로 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터를 충전시키는 장치로서, 상기 복수의 이차 전지의 양단과 각각 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장할 수 있도록 구성된 저장 회로; 상기 저장 회로의 일단과 전기적으로 연결되어 상기 저장 회로로부터 프리차지 전류를 공급받고 공급받은 프리차지 전류를 상기 프리차지 커패시터로 전달하도록 구성된 프리차지 회로; 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈과 연결되어 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로와 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 모니터링 하도록 구성된 배터리 모니터링부; 및 상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 저장 회로의 개폐를 제어하는 배터리 제어부를 포함한다.A precharge device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a device for charging a precharge capacitor configured to be electrically connectable to both ends of a battery module including a plurality of secondary batteries, the plurality of a storage circuit electrically connected to both ends of a secondary battery of a precharge circuit electrically connected to one end of the storage circuit to receive a precharge current from the storage circuit and to transmit the supplied precharge current to the precharge capacitor; a battery monitoring unit connected to the battery module and the battery module and electrically connected to a charging/discharging path through which a charging/discharging current flows to monitor the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries; and a battery control unit configured to control opening/closing of the storage circuit based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the battery monitoring unit.

또한, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 상기 배터리 모듈의 일단과 전기적으로 연결되어 상기 충방전 전류가 흐르는 메인 선로를 개폐하는 메인 릴레이를 구비하도록 구성된 메인 회로, 및 상기 메인 회로와 병렬 연결되어 프리차지 전류가 흐르는 프리차지 선로를 개폐하는 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이와 직렬 연결된 프리차지 저항을 구비하도록 구성된 메인 프리차지 회로를 더 포함할 수 있다.In addition, in the precharge device according to the present invention, a main circuit configured to include a main relay electrically connected to one end of the battery module to open and close a main line through which the charge/discharge current flows, and a main circuit connected in parallel with the main circuit The apparatus may further include a main precharge circuit configured to include a precharge relay for opening and closing a precharge line through which a charge current flows, and a precharge resistor connected in series with the precharge relay.

또한, 상기 프리차지 회로는, 상기 메인 회로의 일단과 상기 메인 프리차지 회로의 일단이 공통 접속된 접점 및 상기 저장 회로의 일단 사이에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.Also, the precharge circuit may be configured to be electrically connected between one end of the main circuit and a contact point to which one end of the main precharge circuit is commonly connected and one end of the storage circuit.

또한, 상기 배터리 제어부는, 상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 저장 회로, 상기 메인 회로, 및 상기 메인 프리차지 회로의 개폐를 제어할 수 있다.In addition, the battery control unit may control opening and closing of the storage circuit, the main circuit, and the main precharge circuit based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the battery monitoring unit. can

또한, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 상기 복수의 이차 전지의 양단과 각각 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 방전할 수 있도록 구성된 방전 회로를 더 포함할 수 있다.In addition, the precharge device according to the present invention may further include a discharge circuit configured to be electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries, respectively, to receive power from the plurality of secondary batteries and discharge the supplied power. there is.

또한, 상기 프리차지 회로는, 상기 저장 회로에 저장된 전력을 상기 프리차지 커패시터로 전달할 수 있도록 상기 저장 회로에 인가된 전압을 승압시키는 변압 회로 및 상기 변압 회로의 일단과 연결되어 프리차지 전류가 흐르는 프리차지 선로를 구비할 수 있다.In addition, the precharge circuit may include a transformer circuit for boosting the voltage applied to the storage circuit so as to transfer the power stored in the storage circuit to the precharge capacitor, and a precharge circuit connected to one end of the transformer circuit through which a precharge current flows. A charge line may be provided.

또한, 상기 저장 회로는, 상기 복수의 이차 전지의 양단과 연결된 복수의 단위 회로를 구비하고, 상기 단위 회로는, 일단이 상기 프리차지 회로에 연결되고 타단이 상기 이차 전지의 양단에 연결되며 서로 병렬 연결되도록 구성될 수 있다.In addition, the storage circuit includes a plurality of unit circuits connected to both ends of the plurality of secondary batteries, wherein the unit circuits have one end connected to the precharge circuit and the other end connected to both ends of the secondary battery in parallel with each other. It can be configured to be connected.

또한, 상기 단위 회로는, 상기 이차 전지의 양단과 전기적으로 연결되어 상기 이차 전지로부터 공급받은 전력을 저장하는 저장 커패시터, 상기 이차 전지 및 상기 저장 커패시터 사이에 연결되어 상기 저장 커패시터에 충전 전력을 인가하는 충전 스위치, 및 상기 프리차지 회로의 일단 및 상기 저장 커패시터 사이에 연결되어 상기 프리차지 회로에 프리차지 전류를 인가하는 공급 스위치를 구비할 수 있다.In addition, the unit circuit includes a storage capacitor electrically connected to both ends of the secondary battery to store power supplied from the secondary battery, and a storage capacitor connected between the secondary battery and the storage capacitor to apply charging power to the storage capacitor A charging switch and a supply switch connected between one end of the precharge circuit and the storage capacitor to apply a precharge current to the precharge circuit may be provided.

또한, 상기 배터리 제어부는, 상기 배터리 모듈의 밸런싱이 필요한 경우, 상기 저장 회로에 구비된 상기 충전 스위치 및 상기 공급 스위치를 순차적으로 개폐하여, 상기 프리차지 회로를 통해 상기 프리차지 커패시터로 프리차지 전류를 공급할 수 있다.In addition, when balancing of the battery module is required, the battery control unit sequentially opens and closes the charging switch and the supply switch provided in the storage circuit to supply a precharge current to the precharge capacitor through the precharge circuit. can supply

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 프리차지 장치를 포함한다.In addition, a battery pack according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes the precharge device according to the present invention.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치는, 복수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈의 일단과 전기적으로 연결되어 충방전 전류가 흐르는 메인 선로를 개폐하는 메인 릴레이의 일단과 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터를 충전시키는 장치로서, 상기 복수의 이차 전지의 양단과 각각 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장할 수 있도록 구성된 저장 회로; 상기 저장 회로의 일단과 전기적으로 연결되어 상기 저장 회로로부터 프리차지 전류를 공급받고 공급받은 프리차지 전류를 상기 프리차지 커패시터로 전달하도록 구성된 프리차지 회로; 상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈과 연결되어 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로와 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 모니터링 하도록 구성된 배터리 모니터링부; 상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 저장 회로의 개폐를 제어하는 배터리 제어부; 및 상기 배터리 제어부로부터 상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 배터리 모듈의 상태 정보를 수신하고, 상기 상태 정보를 차량 측에 전송하는 통신부를 포함한다.In addition, the precharge device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is electrically connected to one end of a battery module including a plurality of secondary batteries to open and close a main line through which a charge/discharge current flows A device for charging a precharge capacitor configured to be connectable to one end of a relay, the storage circuit configured to be electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries, respectively, to receive power from the plurality of secondary batteries and store the supplied power ; a precharge circuit electrically connected to one end of the storage circuit to receive a precharge current from the storage circuit and to transmit the supplied precharge current to the precharge capacitor; a battery monitoring unit connected to the battery module and the battery module and electrically connected to a charging/discharging path through which a charging/discharging current flows to monitor the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries; a battery control unit configured to control opening/closing of the storage circuit based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the battery monitoring unit; and a communication unit that receives the state information of the battery module monitored by the battery monitoring unit from the battery control unit and transmits the state information to the vehicle side.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 방법은, 복수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈의 양단과 전기적으로 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터를 충전시키는 방법으로서, 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 배터리 모듈과 연결된 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 모니터링하는 단계; 상기 모니터링 단계에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 복수의 이차 전지 중 밸런싱이 필요한 이차 전지를 판별하는 단계; 상기 이차 전지 판별 단계에 의해 판별된 이차 전지를 방전 대상 이차 전지로 결정하고, 상기 방전 대상 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장하는 단계; 및 상기 전력 저장 단계에 의해 저장된 전력을 상기 프리차지 커패시터로 전달하는 단계를 포함한다.In addition, a precharge method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a method of charging a precharge capacitor configured to be electrically connectable to both ends of a battery module including a plurality of secondary batteries, monitoring a voltage of each of the plurality of secondary batteries and a charging/discharging current flowing through a charging/discharging path connected to the battery module; determining a secondary battery that needs balancing from among the plurality of secondary batteries based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the monitoring step; determining the secondary battery determined by the secondary battery determination step as a secondary battery to be discharged, receiving power from the secondary battery to be discharged, and storing the supplied power; and transferring the power stored by the power storage step to the precharge capacitor.

본 발명에 따르면, 셀 밸런싱 과정에서 방전되는 전력을 저장할 수 있다. 그리고, 저장된 전력을 이용하여 프리차지 커패시터를 프리차지 할 수 있다. 따라서, 프리차지 커패시터를 프리차지 하는 과정에서 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, power discharged in the cell balancing process can be stored. In addition, the precharge capacitor may be precharged using the stored power. Accordingly, there is an advantage in that energy efficiency can be improved in the process of precharging the precharge capacitor.

이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.In addition, the present invention may have various other effects, and these other effects of the present invention can be understood by the following description, and can be seen more clearly by the examples of the present invention.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치가 외부 장치와 연결된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 일부 구성요소와 프리차지 커패시터 사이의 연결 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리차지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later. should not be construed as being limited only to
1 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of a precharge device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a configuration in which a precharge device is connected to an external device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between some components of a precharge device and a precharge capacitor according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart schematically illustrating a precharging method according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart schematically illustrating a precharging method according to another exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the configuration shown in the embodiments and drawings described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판정되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, when it is determined that a detailed description of a known configuration or function related to the present invention may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '제어부'와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise. In addition, a term such as 'control unit' described in the specification means a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.In addition, throughout the specification, when a part is "connected" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another element interposed therebetween. include

본 명세서에서, 이차 전지는 하나의 단위 셀 또는 병렬 연결된 복수의 단위 셀을 포함할 수 있다. 단위 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 단위 셀로 간주될 수 있다.In the present specification, the secondary battery may include one unit cell or a plurality of unit cells connected in parallel. The unit cell means one independent cell that has a negative terminal and a positive terminal and is physically separable. For example, one pouch-type lithium polymer cell may be regarded as a unit cell.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치가 외부 장치와 연결된 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a functional configuration of a precharge device according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration in which a precharge device is connected to an external device according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 프리차지 장치는, 프리차지 커패시터(C)를 충전시킬 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 복수의 이차 전지(10)를 구비하는 배터리 모듈(B)의 양단과 전기적으로 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터(C)를 충전시킬 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 이차 전지(10)를 구비하는 배터리 모듈(B)의 양극 단자는, 배터리 팩의 양극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 배터리 모듈(B)의 음극 단자는, 배터리 팩의 음극 단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 프리차지 커패시터(C)는, 프리차지 커패시터(C)의 양단이 배터리 팩의 양극 단자 및 배터리 팩의 음극 단자에 각각 연결 가능하도록 구성될 수 있다.In the precharge device according to the present invention, the precharge capacitor C may be charged. In particular, the precharge device according to the present invention may charge the precharge capacitor C configured to be electrically connectable to both ends of the battery module B including the plurality of secondary batteries 10 . For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the positive terminal of the battery module B including the plurality of secondary batteries 10 may be electrically connected to the positive terminal of the battery pack. Also, the negative terminal of the battery module B may be electrically connected to the negative terminal of the battery pack. Here, the precharge capacitor C may be configured such that both ends of the precharge capacitor C are connectable to the positive terminal of the battery pack and the negative terminal of the battery pack, respectively.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 저장 회로(100), 프리차지 회로(200), 배터리 모니터링부(300) 및 배터리 제어부(400)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the precharge device according to the present invention may include a storage circuit 100 , a precharge circuit 200 , a battery monitoring unit 300 , and a battery control unit 400 .

상기 저장 회로(100)는, 배터리 모듈(B)과 연결될 수 있다. 특히, 저장 회로(100)는, 복수의 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 예들 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 저장 회로(100)는, 각 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 직접 연결될 수 있다.The storage circuit 100 may be connected to the battery module B. In particular, the storage circuit 100 may be electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries 10 , respectively. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the storage circuit 100 may be directly electrically connected to both ends of each secondary battery 10 .

또한, 저장 회로(100)는, 전력을 저장할 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 저장 회로(100)는, 복수의 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 저장 회로(100)는, 전력을 저장할 수 있는 수동 소자를 구비하고, 상기 수동 소자와 연결된 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 저장 회로(100)는, 이차 전지(10)와 상기 수동 소자 사이에 전기 회로를 구비하고, 전기 회로 상에 스위치를 구비할 수 있다. 이를테면, 상기 수동 소자는, 커패시터로 구현될 수 있다. 또한, 상기 스위치는, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구현될 수 있다.Also, the storage circuit 100 may be configured to store power. In particular, the storage circuit 100 may be configured to receive power from the plurality of secondary batteries 10 and store the supplied power. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the storage circuit 100 includes a passive element capable of storing electric power, and receives electric power supplied from the secondary battery 10 connected to the passive element. It can be configured to store . To this end, the storage circuit 100 may include an electric circuit between the secondary battery 10 and the passive element, and a switch on the electric circuit. For example, the passive element may be implemented as a capacitor. Also, the switch may be implemented as a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET).

상기 프리차지 회로(200)는, 저장 회로(100)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 프리차지 회로(200)는, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 저장 회로(100)와 프리차지 커패시터(C) 사이에 위치하여, 저장 회로(100)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있다.The precharge circuit 200 may be electrically connected to one end of the storage circuit 100 . For example, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 , the precharge circuit 200 is located between the storage circuit 100 and the precharge capacitor C, and includes one end of the storage circuit 100 and may be electrically connected.

또한, 프리차지 회로(200)는, 프리차지 커패시터(C)로 프리차지 전류를 전달하도록 구성될 수 있다. 특히, 프리차지 회로(200)는, 저장 회로(100)로부터 프리차지 전류를 공급받고 공급받은 프리차지 전류를 프리차지 커패시터(C)로 전달하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 프리차지 회로(200)는, 저장 회로(100)에 저장된 전력으로부터 생성된 프리차지 전류를 공급받고, 공급받은 프리차지 전류를 프리차지 커패시터(C)로 전달하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 프리차지 회로(200)는, 저장 회로(100)와 프리차지 커패시터(C) 사이를 전기적으로 연결하는 전기 회로를 구비할 수 있다.In addition, the precharge circuit 200 may be configured to transmit a precharge current to the precharge capacitor C . In particular, the precharge circuit 200 may be configured to receive a precharge current from the storage circuit 100 and transfer the supplied precharge current to the precharge capacitor C . Specifically, the precharge circuit 200 may be configured to receive a precharge current generated from power stored in the storage circuit 100 , and transfer the supplied precharge current to the precharge capacitor C . To this end, the precharge circuit 200 may include an electric circuit electrically connecting the storage circuit 100 and the precharge capacitor C to each other.

상기 배터리 모니터링부(300)는, 배터리 모듈(B) 및 충방전 경로와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 충방전 경로란, 배터리 모듈의 단자와 배터리 팩의 단자(Pack+, Pack-) 사이에 구비되어, 배터리 모듈의 충전 전류 내지 방전 전류가 흐르도록 구성된 경로일 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 배터리 모니터링부(300)는, 배터리 모듈(B)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 배터리 모니터링부(300)는, 배터리 모듈(B)과 연결된 충방전 경로와 전기적으로 연결될 수 있다.The battery monitoring unit 300 may be electrically connected to the battery module B and the charging/discharging path. Here, the charging/discharging path may be a path provided between the terminal of the battery module and the terminals (Pack+, Pack-) of the battery pack and configured to flow the charging current or the discharging current of the battery module. For example, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 , the battery monitoring unit 300 may be electrically connected to the battery module (B). In addition, the battery monitoring unit 300 may be electrically connected to a charging/discharging path connected to the battery module (B).

특히, 배터리 모니터링부(300)는, 복수의 이차 전지(10) 각각의 전압 및 충방전 전류를 모니터링 하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 배터리 모니터링부(300)는, 배터리 모듈(B) 및 배터리 모듈(B)과 연결되어 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로와 전기적으로 연결되어 복수의 이차 전지(10) 각각의 전압 및 충방전 전류를 모니터링 하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 배터리 모니터링부(300)는, 전압 측정수단 및 전류 측정수단을 구비할 수 있다. 바람직하게는, 배터리 모니터링부(300)는, 복수의 이차 전지(10) 각각의 온도를 모니터링 하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 배터리 모니터링부(300)는, 온도 측정수단을 더 구비할 수 있다. 바람직하게는, 배터리 모니터링부(300)는, 복수의 이차 전지(10) 각각의 충전 상태를 모니터링 하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 배터리 모니터링부(300)는, 충전 상태 추정수단을 더 구비할 수 있다.In particular, the battery monitoring unit 300 may be configured to monitor the voltage and charge/discharge current of each of the plurality of secondary batteries 10 . Specifically, the battery monitoring unit 300 is connected to the battery module (B) and the battery module (B) and is electrically connected to a charge/discharge path through which a charge/discharge current flows, so that the voltage and charge of each of the plurality of secondary batteries (10) and It may be configured to monitor the discharge current. To this end, the battery monitoring unit 300 may include a voltage measuring means and a current measuring means. Preferably, the battery monitoring unit 300 may be configured to monitor the temperature of each of the plurality of secondary batteries 10 . To this end, the battery monitoring unit 300 may further include a temperature measuring means. Preferably, the battery monitoring unit 300 may be configured to monitor the state of charge of each of the plurality of secondary batteries 10 . To this end, the battery monitoring unit 300 may further include a state of charge estimating means.

상기 배터리 제어부(400)는, 배터리 모니터링부(300)에 의해 모니터링 된 복수의 이차 전지(10) 각각의 전압 및 충방전 전류를 기초로 저장 회로(100)의 개폐를 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어부(400)는, 저장 회로(100)에 구비된 복수의 스위치의 턴 온 및 턴 오프 동작을 제어하여 저장 회로(100)의 개폐를 제어할 수 있다.The battery control unit 400 may control opening/closing of the storage circuit 100 based on the voltage and charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries 10 monitored by the battery monitoring unit 300 . For example, the battery controller 400 may control the opening and closing of the storage circuit 100 by controlling turn-on and turn-off operations of a plurality of switches provided in the storage circuit 100 .

이를 위해, 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 모니터링부(300)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 전압 측정부(310), 전류 측정부(320), 온도 측정부(330) 및 SOC 추정부(340)를 포함할 수 있다. 그리고, 배터리 모니터링부(300)는, 배터리 제어부(400)와 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 전기적으로 결합할 수 있다.To this end, preferably, the battery monitoring unit 300 according to the present invention, as shown in the configuration of FIG. 2 , a voltage measurement unit 310 , a current measurement unit 320 , a temperature measurement unit 330 and It may include an SOC estimator 340 . In addition, the battery monitoring unit 300 may be electrically coupled to the battery control unit 400 to transmit and receive electrical signals.

상기 전압 측정부(310)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)와 전기적으로 결합할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 전압 측정부(310)는, 각 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 전압 측정부(310)는, 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)와 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 또한, 전압 측정부(310)는, 배터리 제어부(400)의 통제 하에, 시간 간격을 두고 각 이차 전지(10)의 양단 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)로 출력할 수 있다. 이때, 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)는, 전압 측정부(310)로부터 출력되는 신호로부터 각 이차 전지(10)의 전압을 결정할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정부(310)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로를 이용하여 구현될 수 있다. The voltage measuring unit 310 may be electrically coupled to the battery control unit 400 and the SOC estimating unit 340 to transmit and receive electrical signals. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the voltage measuring unit 310 may be electrically connected to both ends of each secondary battery 10 . In addition, the voltage measuring unit 310 may exchange electrical signals with the battery control unit 400 and the SOC estimator 340 . In addition, the voltage measuring unit 310 measures the voltage across both ends of each secondary battery 10 at time intervals under the control of the battery control unit 400 and transmits a signal indicating the magnitude of the measured voltage to the battery control unit 400 and It may output to the SOC estimator 340 . In this case, the battery controller 400 and the SOC estimator 340 may determine the voltage of each secondary battery 10 from the signal output from the voltage measurer 310 . For example, the voltage measuring unit 310 may be implemented using a voltage measuring circuit generally used in the art.

상기 전류 측정부(320)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)와 전기적으로 결합할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 전류 측정부(320)는, 배터리 모듈(B)과 연결된 충방전 경로 상에 위치할 수 있다. 그리고, 전류 측정부(320)는, 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)와 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 또한, 전류 측정부(320)는, 배터리 제어부(400)의 통제하에, 시간 간격을 두고 각 이차 전지(10)의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기를 반복 측정하고 측정된 전류의 크기를 나타내는 신호를 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)로 출력할 수 있다. 이때, 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)는 전류 측정부(320)로부터 출력되는 신호로부터 전류의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전류 측정부(320)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 홀 센서 또는 센스 저항을 이용하여 구현될 수 있다. The current measurement unit 320 may be electrically coupled to the battery control unit 400 and the SOC estimation unit 340 to transmit and receive electrical signals. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the current measuring unit 320 may be located on a charge/discharge path connected to the battery module B. In addition, the current measuring unit 320 may exchange electrical signals with the battery control unit 400 and the SOC estimating unit 340 . In addition, the current measuring unit 320 repeatedly measures the size of the charging current or the discharging current of each secondary battery 10 at a time interval under the control of the battery control unit 400 and outputs a signal indicating the size of the measured current. It may output to the battery controller 400 and the SOC estimator 340 . In this case, the battery control unit 400 and the SOC estimator 340 may determine the magnitude of the current from the signal output from the current measurement unit 320 . For example, the current measuring unit 320 may be implemented using a Hall sensor or a sense resistor generally used in the art.

상기 온도 측정부(330)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)와 전기적으로 결합할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 온도 측정부(330)는, 배터리 모듈(B)과 연결되어 각 이차 전지(10)의 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 온도 측정부(330)는, 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)와 전기적 신호를 주고받을 수 있다. 또한, 온도 측정부(330)는, 시간 간격을 두고 각 이차 전지(10)의 온도를 반복 측정하고 측정된 온도의 크기를 나타내는 신호를 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)로 출력할 수 있다. 이때, 배터리 제어부(400) 및 SOC 추정부(340)는 온도 측정부(330)로부터 출력되는 신호로부터 각 이차 전지(10)의 온도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 온도 측정부(330)는, 당업계에서 일반적으로 사용되는 열전대(thermocouple)를 이용하여 구현될 수 있다. The temperature measuring unit 330 may be electrically coupled to the battery control unit 400 and the SOC estimating unit 340 to transmit and receive electrical signals. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the temperature measuring unit 330 may be connected to the battery module B to measure the temperature of each secondary battery 10 . In addition, the temperature measuring unit 330 may exchange electrical signals with the battery control unit 400 and the SOC estimating unit 340 . In addition, the temperature measurement unit 330 repeatedly measures the temperature of each secondary battery 10 at a time interval and outputs a signal indicating the magnitude of the measured temperature to the battery control unit 400 and the SOC estimator 340 . can In this case, the battery control unit 400 and the SOC estimator 340 may determine the temperature of each secondary battery 10 from the signal output from the temperature measurement unit 330 . For example, the temperature measuring unit 330 may be implemented using a thermocouple generally used in the art.

상기 SOC 추정부(340)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 배터리 제어부(400)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, SOC 추정부(340)는, 전압 측정부(310), 전류 측정부(320) 및 온도 측정부(330)로부터 수신한 복수의 이차 전지(10)에 대한 전압 측정값, 전류 측정값 및 온도 측정값을 이용하여, 각 이차 전지(10)의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 계산하여 모니터링 할 수 있다. 또한, SOC 추정부(340)는, 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 나타내는 신호를 배터리 제어부(400)로 출력할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 배터리 모니터링부(300)는, 복수의 이차 전지(10)가 충전 또는 방전되는 동안 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 모니터링 할 수 있다.The SOC estimator 340 may be electrically coupled to the battery controller 400 to transmit and receive electrical signals. In addition, the SOC estimator 340 may include voltage measurement values, current measurement values and Using the temperature measurement value, the state of charge (SOC) of each secondary battery 10 may be calculated and monitored. Also, the SOC estimator 340 may output a signal indicating the state of charge of each secondary battery 10 to the battery controller 400 . Through such a configuration, the battery monitoring unit 300 may monitor the state of charge of each secondary battery 10 while the plurality of secondary batteries 10 are being charged or discharged.

본 발명의 일 측면에서, SOC 추정부(340)는, 각 이차 전지(10)의 충전 전류 및 방전 전류를 적산하여 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 추정할 수 있다. 여기서, 각 이차 전지(10)의 충전 또는 방전이 시작될 때 충전 상태의 초기값은 충전 또는 방전이 시작되기 전에 측정한 각 이차 전지(10)의 개방 전압(OCV: Open Circuit Voltage)을 이용하여 결정할 수 있다. 이를 위해, SOC 추정부(340)는, 개방 전압 별로 충전 상태를 정의한 개방 전압-충전 상태 룩업 테이블을 포함하고, 룩업 테이블로부터 각 이차 전지(10)의 개방 전압에 대응되는 충전 상태를 맵핑할 수 있다.In one aspect of the present invention, the SOC estimator 340 may estimate the state of charge of each secondary battery 10 by integrating the charging current and the discharging current of each secondary battery 10 . Here, when the charging or discharging of each secondary battery 10 starts, the initial value of the state of charge is determined using the open circuit voltage (OCV) of each secondary battery 10 measured before charging or discharging starts. can To this end, the SOC estimator 340 includes an open circuit voltage-charge state lookup table that defines the state of charge for each open voltage, and the charge state corresponding to the open circuit voltage of each secondary battery 10 can be mapped from the lookup table. there is.

본 발명의 다른 측면에서, SOC 추정부(340)는, 확장 칼만 필터를 이용하여 각 이차 전지(10)의 충전 상태를 산출할 수 있다. 확장 칼만 필터는 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도를 이용하여 이차 전지(10)의 충전 상태를 적응적으로 추정하는 수학적 알고리즘을 말한다. 여기서, 확장 칼만 필터를 이용한 충전 상태의 추정은, 일 예로서 그레고리 엘 플레트(Gregory L. Plett)의 논문 "Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs Parts 1, 2 and 3" (Journal of Power Source 134, 2004, p. 252-261)을 참조할 수 있다.In another aspect of the present invention, the SOC estimator 340 may calculate the state of charge of each secondary battery 10 by using the extended Kalman filter. The extended Kalman filter refers to a mathematical algorithm for adaptively estimating the state of charge of the secondary battery 10 by using the voltage, current, and temperature of the battery cell. Here, the estimation of the state of charge using the extended Kalman filter is, as an example, Gregory L. Plett's paper "Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs Parts 1, 2 and 3" (Journal of Power Source 134, 2004, p. 252-261).

각 이차 전지(10)의 충전 상태는 전술한 전류 적산법 또는 확장 칼만 필터 이외에도 각 이차 전지(10)의 전압, 전류 및 온도를 선택적으로 활용하여 충전 상태를 추정할 수 있는 다른 공지의 방법에 의해서도 결정할 수 있다.The state of charge of each secondary battery 10 may be determined by other known methods capable of estimating the state of charge by selectively utilizing voltage, current, and temperature of each secondary battery 10 in addition to the above-described current integration method or the extended Kalman filter. can

바람직하게는, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 메인 회로(500) 및 메인 프리차지 회로(600)를 더 포함할 수 있다.Preferably, the precharge device according to the present invention may further include a main circuit 500 and a main precharge circuit 600 as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 .

상기 메인 회로(500)는, 메인 선로(L) 및 메인 릴레이(510)를 구비하도록 구성될 수 있다. 상기 메인 선로(L)는, 배터리 모듈(B)의 일단과 전기적으로 연결되어 충방전 전류가 흐르도록 구성된 선로일 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 메인 회로(500)는, 배터리 모듈(B)의 일단과 프리차지 커패시터(C)의 일단 사이에 위치할 수 있다. 또한, 상기 메인 릴레이(510)는, 상기 메인 선로(L)를 개폐하는 스위치일 수 있다. 예를 들어, 메인 릴레이(510)는, 턴 온 및 턴 오프 동작을 통해 메인 선로(L)를 개폐할 수 있다. 이를테면, 메인 릴레이(510)는, 기계식 릴레이 또는 반도체 릴레이로 구현될 수 있다.The main circuit 500 may be configured to include a main line L and a main relay 510 . The main line L may be a line configured to be electrically connected to one end of the battery module B so that a charging/discharging current flows. For example, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 , the main circuit 500 may be positioned between one end of the battery module B and one end of the precharge capacitor C . Also, the main relay 510 may be a switch that opens and closes the main line L. For example, the main relay 510 may open and close the main line L through turn-on and turn-off operations. For example, the main relay 510 may be implemented as a mechanical relay or a semiconductor relay.

상기 메인 프리차지 회로(600)는, 프리차지 릴레이(610) 및 프리차지 저항(620)을 구비할 수 있다. 상기 프리차지 릴레이(610) 및 상기 프리차지 저항(620)은 프리차지 선로(L1) 상에 구비될 수 있다. 상기 메인 프리차지 회로(600)는, 상기 메인 회로(500)와 병렬 연결될 수 있다. 특히, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 메인 선로(L) 및 프리차지 선로(L1)는 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 또한, 프리차지 릴레이(610)는, 프리차지 전류가 흐르는 프리차지 선로(L1)를 개폐할 수 있다. 프리차지 릴레이(610)는, 프리차지 선로(L1)를 개폐하는 스위치일 수 있다. 예를 들어, 프리차지 릴레이(610)는, 턴 온 및 턴 오프 동작을 통해 프리차지 선로(L1)를 개폐할 수 있다. 이를테면, 프리차지 릴레이(610)는, 기계식 릴레이 또는 반도체 릴레이로 구현될 수 있다. 또한, 프리차지 저항(620)은, 프리차지 릴레이(610)와 직렬 연결될 수 있다. 특히, 프리차지 저항(620)은, 프리차지 선로(L1) 상에서 프리차지 릴레이(610)와 직렬 연결될 수 있다.The main precharge circuit 600 may include a precharge relay 610 and a precharge resistor 620 . The precharge relay 610 and the precharge resistor 620 may be provided on the precharge line L1 . The main precharge circuit 600 may be connected in parallel with the main circuit 500 . In particular, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 , the main line L and the precharge line L1 may be electrically connected in parallel. Also, the precharge relay 610 may open/close the precharge line L1 through which the precharge current flows. The precharge relay 610 may be a switch that opens and closes the precharge line L1 . For example, the precharge relay 610 may open and close the precharge line L1 through turn-on and turn-off operations. For example, the precharge relay 610 may be implemented as a mechanical relay or a semiconductor relay. Also, the precharge resistor 620 may be connected in series with the precharge relay 610 . In particular, the precharge resistor 620 may be connected in series with the precharge relay 610 on the precharge line L1 .

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 프리차지 회로(200)는, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 메인 회로(500)의 일단과 메인 프리차지 회로(600)의 일단이 공통 접속된 접점 및 저장 회로(100)의 일단 사이에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 특히, 메인 회로(500)의 일단과 메인 프리차지 회로(600)의 일단이 공통 접속된 접점은, 프리차지 커패시터(C)의 일단과 연결될 수 있다.More preferably, in the precharge circuit 200 according to the present invention, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 , one end of the main circuit 500 and one end of the main precharge circuit 600 are commonly connected. It may be configured to be electrically connected between the contact point and one end of the storage circuit 100 . In particular, a contact point at which one end of the main circuit 500 and one end of the main precharge circuit 600 are commonly connected may be connected to one end of the precharge capacitor C .

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 제어부(400)는, 배터리 모니터링부(300)에 의해 모니터링 된 복수의 이차 전지(10) 각각의 전압 및 충방전 전류를 기초로 저장 회로(100), 메인 회로(500), 및 메인 프리차지 회로(600)의 개폐를 제어할 수 있다. 구체적으로, 배터리 제어부(400)는, 배터리 모니터링부(300)에 의해 모니터링 된 복수의 이차 전지(10) 각각의 전압 및 충방전 전류를 기초로 저장 회로(100), 메인 회로(500), 및 메인 프리차지 회로(600)에 구비된 스위치의 턴 온 및 턴 오프 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어부(400)는, 복수의 이차 전지(10) 각각의 전압 및 충방전 전류를 기초로 방전 대상 이차 전지(10)를 결정하고, 방전 대상 이차 전지(10)와 연결된 저장 회로(100)에 구비된 스위치를 턴 온 시켜 방전 대상 이차 전지(10)로부터 저장 회로(100)로 전력이 공급되도록 할 수 있다. 또한, 배터리 제어부(400)는, 메인 회로(500) 및 메인 프리차지 회로(600)에 구비된 각 스위치는 턴 오프 시키고, 저장 회로(100)에 구비된 스위치는 턴 온 시켜, 저장 회로(100)에 저장된 전력이 프리차지 회로(200)를 통해 저장 회로(100)로부터 프리차지 커패시터(C)로 전달될 수 있도록 할 수 있다.More preferably, the battery control unit 400 according to the present invention, the storage circuit 100, the main based on the voltage and charge/discharge current of each of the plurality of secondary batteries 10 monitored by the battery monitoring unit 300, Opening and closing of the circuit 500 and the main precharge circuit 600 may be controlled. Specifically, the battery control unit 400 includes a storage circuit 100, a main circuit 500, and Turn-on and turn-off operations of a switch provided in the main precharge circuit 600 may be controlled. For example, the battery controller 400 determines the secondary battery 10 to be discharged based on the voltage and charge/discharge current of each of the plurality of secondary batteries 10 , and a storage circuit connected to the secondary battery 10 to be discharged By turning on the switch provided in 100 , power may be supplied from the secondary battery 10 to be discharged to the storage circuit 100 . In addition, the battery control unit 400 turns off each switch provided in the main circuit 500 and the main precharge circuit 600 , and turns on a switch provided in the storage circuit 100 , so that the storage circuit 100 ) may be transferred from the storage circuit 100 to the precharge capacitor C through the precharge circuit 200 .

한편, 배터리 제어부(400)는, 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위해, 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀 및/또는 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함하는 형태로 구현될 수 있다.On the other hand, the battery control unit 400, in order to perform the operation as described above, a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), other chipsets, logic circuits, registers, communication modems and / or data processing devices known in the art. It may be implemented in a form including selectively.

바람직하게는, 배터리 제어부(400)는 메모리 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리 디바이스는 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 메모리 디바이스는, RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체일 수 있다. 메모리 디바이스는, 또한 배터리 제어부(400)에 의해 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 배터리 제어부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리 디바이스는 또한 배터리 제어부(400)가 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송할 수 있다. 메모리 디바이스는 논리적으로 2개 이상으로 분할 가능하다.Preferably, the battery control unit 400 may include a memory device. A memory device is not particularly limited in its type as long as it is a storage medium capable of recording and erasing information. For example, the memory device may be a RAM, ROM, register, hard disk, optical recording medium, or magnetic recording medium. The memory device may also be electrically connected to the battery controller 400 through, for example, a data bus so that it can be accessed by the battery controller 400 . The memory device may also store and/or update and/or erase and/or transmit a program including various control logic executed by the battery control unit 400 and/or data generated when the control logic is executed. A memory device can be logically divided into two or more.

바람직하게는, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 방전 회로(700)를 더 포함할 수 있다.Preferably, the precharge device according to the present invention may further include a discharging circuit 700 as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 .

상기 방전 회로(700)는, 배터리 모듈(B)과 연결될 수 있다. 특히, 방전 회로(700)는, 복수의 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 방전 회로(700)는, 각 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 직접 연결될 수 있다. 또한, 방전 회로(700)는, 배터리 모듈(B)과 배터리 모니터링부(300) 사이에 위치할 수 있다.The discharging circuit 700 may be connected to the battery module B. In particular, the discharge circuit 700 may be electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries 10 , respectively. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the discharge circuit 700 may be directly electrically connected to both ends of each secondary battery 10 , respectively. Also, the discharging circuit 700 may be located between the battery module B and the battery monitoring unit 300 .

또한, 방전 회로(700)는, 전력을 방전할 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 방전 회로(700)는, 복수의 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 방전할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 방전 회로(700)는, 전력을 방전할 수 있는 수동 소자를 구비하고, 상기 수동 소자와 연결된 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 방전할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 방전 회로(700)는, 이차 전지(10)와 상기 수동 소자 사이에 전기 회로를 구비하고, 전기 회로 상에 스위치를 구비할 수 있다. 이를테면, 상기 수동 소자는, 저항으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 스위치는, MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 구현될 수 있다.Also, the discharging circuit 700 may be configured to discharge electric power. In particular, the discharging circuit 700 may be configured to receive power from the plurality of secondary batteries 10 and discharge the supplied power. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the discharging circuit 700 includes a passive element capable of discharging power, and receives power from the secondary battery 10 connected to the passive element. It may be configured to discharge power. To this end, the discharge circuit 700 may include an electric circuit between the secondary battery 10 and the passive element, and a switch on the electric circuit. For example, the passive element may be implemented as a resistor. Also, the switch may be implemented as a Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET).

바람직하게는, 본 발명에 따른 방전 회로(700)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 방전 회로(710)를 구비할 수 있다. 특히, 각 단위 방전 회로(710)는, 각 이차 전지(10)와 병렬 연결될 수 있다. 또한, 단위 방전 회로(710)는, 방전 스위치(712) 및 방전 저항(711)을 구비할 수 있다. 상기 방전 스위치(712) 및 상기 방전 저항(711)은, 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.Preferably, the discharge circuit 700 according to the present invention may include a plurality of unit discharge circuits 710 as shown in the configuration of FIG. 2 . In particular, each unit discharge circuit 710 may be connected in parallel with each secondary battery 10 . In addition, the unit discharge circuit 710 may include a discharge switch 712 and a discharge resistor 711 . The discharge switch 712 and the discharge resistor 711 may be electrically connected in series.

또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 프리차지 회로(200)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 변압 회로(210) 및 프리차지 선로(L2)를 구비할 수 있다.Also, preferably, the precharge circuit 200 according to the present invention may include a transformer circuit 210 and a precharge line L2 as shown in the configuration of FIG. 2 .

상기 변압 회로(210)는, 저장 회로(100)에 인가된 전압을 공급받아, 저장 회로(100)에 인가된 전압을 승압 시키도록 구성될 수 있다. 특히, 변압 회로(210)는, 저장 회로(100)에 저장된 전력을 프리차지 커패시터(C)로 전달할 수 있도록 저장 회로(100)에 인가된 전압을 승압 시킬 수 있다. 예를 들어, 변압 회로(210)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 일단이 저장 회로(100)에 연결되고 타단이 프리차지 커패시터(C)에 연결되어, 저장 회로(100)에 저장된 전력을 프리차지 커패시터(C)로 전달할 수 있다. 여기서, 변압 회로(210)의 변압 비율은, 저장 회로(100)에 인가된 전압에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 저장 회로(100)에 인가된 전압이 2V인 경우, 변압 회로(210)는, 2V로부터 1:4의 변압 비율로 승압 된 8V의 전압을 프리차지 커패시터(C)에 공급할 수 있다. The transformer circuit 210 may be configured to receive a voltage applied to the storage circuit 100 and boost the voltage applied to the storage circuit 100 . In particular, the transformer circuit 210 may boost the voltage applied to the storage circuit 100 so that the power stored in the storage circuit 100 can be transferred to the precharge capacitor C . For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the transformer circuit 210 has one end connected to the storage circuit 100 and the other end connected to the precharge capacitor C, and is stored in the storage circuit 100 . Power may be transferred to the precharge capacitor (C). Here, the transformation ratio of the transformer circuit 210 may be adjusted according to the voltage applied to the storage circuit 100 . For example, when the voltage applied to the storage circuit 100 is 2V, the transformer circuit 210 may supply a voltage of 8V boosted from 2V to a transformation ratio of 1:4 to the precharge capacitor C. .

상기 프리차지 선로(L2)는, 변압 회로(210)의 일단과 연결되어 프리차지 전류가 흐르도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 프리차지 선로(L2)는, 변압 회로(210)의 일단 및 프리차지 커패시터(C)의 일단 사이에 위치하여, 변압 회로(210)로부터 공급받은 프리차지 전류를 프리차지 커패시터(C)로 전달할 수 있다.The precharge line L2 may be connected to one end of the transformer circuit 210 so that a precharge current flows. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the precharge line L2 is located between one end of the transformer circuit 210 and one end of the precharge capacitor C, and is supplied from the transformer circuit 210 . The received precharge current may be transferred to the precharge capacitor (C).

또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 저장 회로(100)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 회로(110)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 단위 회로(110)는, 복수의 이차 전지(10)의 양단과 연결될 수 있다. 특히, 각 단위 회로(110)는, 각 이차 전지(10)의 양단과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 단위 회로(110)는, 일단이 프리차지 회로(200)에 연결되고 타단이 이차 전지(10)의 양단에 연결될 수 있다. 또한, 복수의 단위 회로(110)는, 서로 병렬 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 회로(110)는, 각 이차 전지(10)의 양극 단자와 연결되는 선로가 공통 접속되도록 구성되고, 각 이차 전지(10)의 음극 단자와 연결되는 선로가 공통 접속되도록 구성될 수 있다. 여기서, 각 이차 전지(10)의 양극 단자와 연결되는 선로가 공통 접속된 접점은, 프리차지 회로(200)의 일단과 연결될 수 있다. 또한, 각 이차 전지(10)의 음극 단자와 연결되는 선로가 공통 접속된 접점은, 프리차지 회로(200)의 일단과 연결될 수 있다.Also, preferably, the storage circuit 100 according to the present invention may include a plurality of unit circuits 110 as shown in the configuration of FIG. 2 . The plurality of unit circuits 110 may be connected to both ends of the plurality of secondary batteries 10 . In particular, each unit circuit 110 may be electrically connected to both ends of each secondary battery 10 . Specifically, the unit circuit 110 may have one end connected to the precharge circuit 200 and the other end connected to both ends of the secondary battery 10 . Also, the plurality of unit circuits 110 may be configured to be connected in parallel to each other. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the plurality of unit circuits 110 are configured such that a line connected to the positive terminal of each secondary battery 10 is commonly connected, and the The line connected to the negative terminal may be configured to be connected in common. Here, a contact point to which a line connected to the positive terminal of each secondary battery 10 is commonly connected may be connected to one end of the precharge circuit 200 . Also, a contact point to which a line connected to the negative terminal of each secondary battery 10 is commonly connected may be connected to one end of the precharge circuit 200 .

상기 단위 회로(110)는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 저장 커패시터(111), 충전 스위치(112) 및 공급 스위치(113)를 포함할 수 있다.As shown in the configuration of FIG. 2 , the unit circuit 110 may include a storage capacitor 111 , a charging switch 112 , and a supply switch 113 .

상기 저장 커패시터(111)는, 이차 전지(10)의 양단과 전기적으로 연결되어 이차 전지(10)로부터 공급받은 전력을 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 커패시터(111)는, 이차 전지(10)와 병렬 연결되어 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받을 수 있다.The storage capacitor 111 may be electrically connected to both ends of the secondary battery 10 to store power supplied from the secondary battery 10 . For example, the storage capacitor 111 may be connected in parallel with the secondary battery 10 to receive power from the secondary battery 10 .

상기 충전 스위치(112)는, 이차 전지(10) 및 저장 커패시터(111) 사이에 연결되어 저장 커패시터(111)에 충전 전력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 충전 스위치(112)는, 이차 전지(10)의 양극 단자 및 저장 커패시터(111)의 일단 사이에 연결될 수 있다. 또한, 충전 스위치(112)는, 턴 온 및 턴 오프 동작을 통해 저장 커패시터(111)에 충전 전력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 충전 스위치(112)가 턴 온 되는 경우, 이차 전지(10)에 저장된 충전 전력이 이차 전지(10)로부터 충전 스위치(112)를 통해 저장 커패시터(111)로 공급될 수 있다.The charging switch 112 may be connected between the secondary battery 10 and the storage capacitor 111 to apply charging power to the storage capacitor 111 . For example, the charging switch 112 may be connected between the positive terminal of the secondary battery 10 and one end of the storage capacitor 111 . Also, the charging switch 112 may apply charging power to the storage capacitor 111 through turn-on and turn-off operations. For example, when the charging switch 112 is turned on, charging power stored in the secondary battery 10 may be supplied from the secondary battery 10 to the storage capacitor 111 through the charging switch 112 .

상기 공급 스위치(113)는, 프리차지 회로(200)의 일단 및 저장 커패시터(111) 사이에 연결되어 프리차지 회로(200)에 프리차지 전류를 인가할 수 있다. 예를 들어, 공급 스위치(113)는, 각 이차 전지(10)의 양극 단자와 연결되는 선로 상에 위치할 수 있다. 또한, 공급 스위치(113)는, 턴 온 및 턴 오프 동작을 통해 프리차지 회로(200)에 프리차지 전류를 공급할 수 있다. 예를 들어, 공급 스위치(113)가 턴 온 되는 경우, 저장 커패시터(111)에 저장된 충전 전력이 프리차지 전류로 변환되어 저장 커패시터(111)로부터 공급 스위치(113)를 통해 프리차지 회로(200)로 공급될 수 있다.The supply switch 113 may be connected between one end of the precharge circuit 200 and the storage capacitor 111 to apply a precharge current to the precharge circuit 200 . For example, the supply switch 113 may be located on a line connected to the positive terminal of each secondary battery 10 . Also, the supply switch 113 may supply a precharge current to the precharge circuit 200 through turn-on and turn-off operations. For example, when the supply switch 113 is turned on, the charging power stored in the storage capacitor 111 is converted into a precharge current, and the precharge circuit 200 is converted from the storage capacitor 111 through the supply switch 113 . can be supplied with

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 도 1 및 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 스위칭부(420) 및 밸런싱 제어부(410)를 더 포함할 수 있다.More preferably, as shown in the configuration of FIGS. 1 and 2 , the precharge device according to the present invention may further include a switching unit 420 and a balancing control unit 410 .

상기 스위칭부(420)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 배터리 제어부(400)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, 스위칭부(420)는, 메인 프리차지 회로(600) 및 메인 회로(500)에 구비된 프리차지 릴레이(610) 및 메인 릴레이(510)의 턴 온 및 턴 오프 동작을 제어할 수 있다.The switching unit 420 may be electrically coupled to the battery control unit 400 to transmit and receive electrical signals. Also, the switching unit 420 may control turn-on and turn-off operations of the main precharge circuit 600 and the precharge relay 610 and the main relay 510 provided in the main circuit 500 .

상기 밸런싱 제어부(410)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 배터리 제어부(400)와 전기적으로 결합할 수 있다. 또한, 밸런싱 제어부(410)는, 저장 회로(100) 및 방전 회로(700)에 구비된 각 충전 스위치(112), 공급 스위치(113) 및 방전 스위치(712)의 턴 온 및 턴 오프 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 밸런싱 제어부(410)는, 충전 스위치(112), 공급 스위치(113) 및 방전 스위치(712)를 선택적으로 제어할 수 있다.The balancing control unit 410 may be electrically coupled to the battery control unit 400 to transmit and receive electrical signals. In addition, the balancing control unit 410 controls the turn-on and turn-off operations of each charging switch 112 , the supply switch 113 , and the discharging switch 712 provided in the storage circuit 100 and the discharging circuit 700 . can do. Here, the balancing control unit 410 may selectively control the charging switch 112 , the supply switch 113 , and the discharging switch 712 .

바람직하게는, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 외부 장치(50)와 연결 가능하도록 구성될 수 있다. 프리차지 장치가 차량에 장착되는 경우, 상기 외부 장치(50)는 차량의 구성요소일 수 있다.Preferably, as shown in the configuration of FIG. 2 , the precharge device according to the present invention may be configured to be connectable to the external device 50 . When the precharge device is mounted on a vehicle, the external device 50 may be a component of the vehicle.

상기 외부 장치(50)는, 프리차지 커패시터(C), 부하(51) 및 ECU(52)를 포함할 수 있다.The external device 50 may include a precharge capacitor C, a load 51 , and an ECU 52 .

상기 프리차지 커패시터(C)는, 프리차지 커패시터(C)의 양단이 배터리 팩의 양극 단자 및 배터리 팩의 음극 단자와 연결 가능하도록 구성될 수 있다. 프리차지 커패시터(C)는, 배터리 모듈(B)과 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 프리차지 커패시터(C)는, 배터리 모듈(B)과 전기적으로 병렬 연결되어 배터리 모듈(B)로부터 충전 전력을 공급받아 충전될 수 있다. 바람직하게는, 프리차지 커패시터(C)는, 배터리 모듈(B)의 충전 전압의 90%의 전압이 충전될 수 있도록 커패시터 용량이 결정될 수 있다.The precharge capacitor C may be configured such that both ends of the precharge capacitor C are connectable to a positive terminal of the battery pack and a negative terminal of the battery pack. The precharge capacitor C may be connected in parallel with the battery module B. For example, as shown in the configuration of FIG. 2 , the precharge capacitor C may be electrically connected to the battery module B in parallel to receive charging power from the battery module B to be charged. Preferably, the capacitor capacity of the precharge capacitor C may be determined such that a voltage of 90% of the charging voltage of the battery module B may be charged.

프리차지 커패시터(C)는, 부하(51) 및 ECU(52)와 병렬 연결될 수 있다. 상기 부하(51)는, 차량의 오디오기기, 에어컨 또는 조명 등으로 차량에 탑재되어 전기로 구동되는 전장품일 수 있다. 또한, 상기 ECU(52)는, 차량의 전장품 및 차량의 모터를 제어하는 ECU(52, Electronic Control Unit)일 수 있다.The precharge capacitor C may be connected in parallel with the load 51 and the ECU 52 . The load 51 may be an electric device mounted in a vehicle such as an audio device, an air conditioner, or lighting and driven by electricity. In addition, the ECU 52 may be an electronic control unit (ECU 52) that controls electric components of the vehicle and a motor of the vehicle.

또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 프리차지 장치는, 도 2의 구성에 도시된 바와 같이, 통신부(800)를 더 포함할 수 있다.Also, preferably, the precharge device according to the present invention may further include a communication unit 800 as shown in the configuration of FIG. 2 .

상기 통신부(800)는, 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 배터리 제어부(400) 및 ECU(52)와 전기적으로 결합할 수 있다. 통신부(800)는, 배터리 제어부(400)로부터 배터리 모니터링부(300)에 의해 모니터링 된 배터리 모듈(B)의 상태 정보를 수신하고, 배터리 모듈(B)의 상태 정보를 차량 측에 전송할 수 있다.The communication unit 800 may be electrically coupled to the battery control unit 400 and the ECU 52 to transmit and receive electrical signals. The communication unit 800 may receive status information of the battery module B monitored by the battery monitoring unit 300 from the battery control unit 400 and transmit the status information of the battery module B to the vehicle side.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 장치의 일부 구성요소와 프리차지 커패시터 사이의 연결 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다. 여기서는, 앞선 실시예와 차이점이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 실시예에 대한 설명이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.3 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between some components of a precharge device and a precharge capacitor according to an embodiment of the present invention. Here, the parts with differences from the previous embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of parts to which the description of the previous embodiment may be applied in the same or similar manner will be omitted.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 제어부(400)는, 배터리 모듈(B)로부터 배터리 모듈(B)의 상태 정보를 수신할 수 있다. 이를테면, 배터리 제어부(400)는, 배터리 모듈(B)의 전압, 전류 및 온도 정보를 수신할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the battery controller 400 according to the present invention may receive status information of the battery module B from the battery module B. As shown in FIG. For example, the battery control unit 400 may receive voltage, current, and temperature information of the battery module (B).

이어서, 배터리 제어부(400)는, 배터리 모듈(B)의 상태 정보를 기초로 밸런싱 필요 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 밸런싱은, 배터리 모듈(B)에 구비된 복수의 이차 전지(10)의 전하를 균등화하는 과정을 의미한다.Subsequently, the battery controller 400 may determine whether balancing is required based on the state information of the battery module B. Here, the balancing refers to a process of equalizing the charges of the plurality of secondary batteries 10 included in the battery module B.

이어서, 복수의 이차 전지(10) 중 방전이 필요한 이차 전지(10)가 존재하는 경우, 배터리 제어부(400)는, 밸런싱이 필요한 방전 대상 이차 전지(10)를 결정하고, 상기 방전 대상 이차 전지(10)와 연결된 저장 회로(100)에 구비된 충전 스위치(112)를 턴 온 시킬 수 있다. 이 경우, 방전 대상 이차 전지(10)와 병렬 연결된 저장 커패시터(111)가 방전 대상 이차 전지(10)로부터 전력을 공급받아 충전될 수 있다. 이때, 배터리 제어부(400)는, 밸런싱 제어부(410)로 선택적 충전 스위치(112) 턴 온 및 턴 오프 명령을 전달할 수 있다. 또한, 밸런싱 제어부(410)는, 충전 스위치(112)를 선택적으로 턴 온 및 턴 오프 시킬 수 있다.Next, if there is a secondary battery 10 requiring discharging among the plurality of secondary batteries 10, the battery control unit 400 determines the secondary battery 10 to be discharged that needs balancing, and the secondary battery 10 to be discharged ( The charging switch 112 provided in the storage circuit 100 connected to 10) may be turned on. In this case, the storage capacitor 111 connected in parallel with the secondary battery 10 to be discharged may be charged by receiving power from the secondary battery 10 to be discharged. In this case, the battery control unit 400 may transmit a command to turn on and turn off the selective charging switch 112 to the balancing control unit 410 . Also, the balancing control unit 410 may selectively turn on and off the charging switch 112 .

이어서, 배터리 제어부(400)는, 방전 대상 이차 전지(10)에 의해 충전된 저장 커패시터(111)와 연결된 공급 스위치(113)를 턴 온 시킬 수 있다. 이 경우, 저장 커패시터(111)에 저장된 전력으로부터 생성된 프리차지 전류가 저장 커패시터(111)로부터 프리차지 회로로 흐를 수 있다. 이때, 배터리 제어부(400)는, 밸런싱 제어부(410)로 선택적 공급 스위치(113) 턴 온 및 턴 오프 명령을 전달할 수 있다. 또한, 밸런싱 제어부(410)는, 공급 스위치(113)를 선택적으로 턴 온 및 턴 오프 시킬 수 있다.Subsequently, the battery controller 400 may turn on the supply switch 113 connected to the storage capacitor 111 charged by the secondary battery 10 to be discharged. In this case, a precharge current generated from the power stored in the storage capacitor 111 may flow from the storage capacitor 111 to the precharge circuit. In this case, the battery control unit 400 may transmit the selective supply switch 113 turn-on and turn-off commands to the balancing control unit 410 . In addition, the balancing control unit 410 may selectively turn on and off the supply switch 113 .

이와 같은 구성을 통해, 본 발명에 따른 배터리 제어부(400)는, 충전 스위치(112) 및 공급 스위치(113)를 순차적으로 개폐하여, 프리차지 회로(200)를 통해 프리차지 커패시터(C)로 프리차지 전류를 공급할 수 있다.Through such a configuration, the battery control unit 400 according to the present invention sequentially opens and closes the charging switch 112 and the supply switch 113 to precharge the precharge capacitor C through the precharge circuit 200 . A charge current can be supplied.

따라서, 본 발명에 따른 프리차지 장치에 따르면, 전력 효율이 개선된 프리차지(Pre-charging)를 수행할 수 있다. 구체적으로, 셀 밸런싱 과정에서 발생하는 전력을 프리차지 전력으로 이용함으로써 종래 셀 밸런싱 과정에서 발생하던 전력 낭비를 감소시킬 수 있다.Accordingly, according to the pre-charging device according to the present invention, pre-charging with improved power efficiency can be performed. Specifically, by using the power generated in the cell balancing process as the precharge power, it is possible to reduce power wastage occurring in the conventional cell balancing process.

본 발명에 따른 프리차지 장치는, 배터리 팩에 자체적으로 구비될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은, 상술한 본 발명에 따른 프리차지 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 팩은, 하나 이상의 이차 전지, 상기 프리차지 장치, 전장품(BMS나 릴레이, 퓨즈 등 구비) 및 케이스 등을 포함할 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 본 발명에 따른 프리차지 장치의 각 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 배터리 팩에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 프리차지 장치의 배터리 모니터링부, 배터리 제어부, 스위칭부 및/또는 밸런싱 제어부는, 배터리 팩에 구비된 BMS(Battery Management System)에 의해 구현될 수 있다. The precharge device according to the present invention may be provided in the battery pack itself. That is, the battery pack according to the present invention may include the above-described precharge device according to the present invention. Here, the battery pack may include one or more secondary batteries, the pre-charge device, an electronic device (including a BMS, a relay, a fuse, etc.), a case, and the like. In this configuration, at least some of the respective components of the precharge device according to the present invention may be implemented by supplementing or adding functions of components included in the conventional battery pack. For example, the battery monitoring unit, the battery control unit, the switching unit, and/or the balancing control unit of the precharge device according to the present invention may be implemented by a Battery Management System (BMS) provided in the battery pack.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리차지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 4에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 프리차지 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.4 is a flowchart schematically illustrating a precharging method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4 , the subject performing each step may be referred to as each component of the precharge device according to the present invention described above.

도 4에 도시된 바와 같이, 단계 S100에서, 배터리 모니터링부는, 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 충방전 전류를 모니터링 한다. 특히, 배터리 모니터링부는, 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 배터리 모듈과 연결된 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 모니터링 한다.As shown in FIG. 4 , in step S100 , the battery monitoring unit monitors a voltage and a charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries. In particular, the battery monitoring unit monitors a voltage of each of the plurality of secondary batteries and a charge/discharge current flowing through a charge/discharge path connected to the battery module.

이어서, 단계 S110에서, 배터리 제어부는, 모니터링 단계에 의해 모니터링 된 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 충방전 전류를 기초로 복수의 이차 전지 중 밸런싱이 필요한 이차 전지를 판별한다.Subsequently, in step S110 , the battery controller determines a secondary battery that needs balancing from among the plurality of secondary batteries based on the voltage and charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the monitoring step.

이어서, 단계 S120에서, 배터리 제어부는, 이차 전지 판별 단계에 의해 판별된 이차 전지를 방전 대상 이차 전지로 결정한다. 그리고, 저장 회로는, 방전 대상 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장한다.Subsequently, in step S120 , the battery controller determines the secondary battery determined in the secondary battery determination step as the secondary battery to be discharged. In addition, the storage circuit receives power from the secondary battery to be discharged and stores the supplied power.

이어서, 단계 S130에서, 프리차지 회로는, 전력 저장 단계에 의해 저장된 전력을 프리차지 커패시터로 전달한다.Subsequently, in step S130, the precharge circuit transfers the power stored by the power storage step to the precharge capacitor.

도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리차지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 5에서, 각 단계의 수행 주체는, 앞서 설명한 본 발명에 따른 프리차지 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.5 is a flowchart schematically illustrating a precharging method according to another exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 5 , the subject performing each step may be referred to as each component of the precharge device according to the present invention described above.

도 5에 도시된 바와 같이, 단계 S200에서, 배터리 모니터링부는, 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 충방전 전류를 모니터링 한다. 특히, 배터리 모니터링부는, 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 배터리 모듈과 연결된 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 모니터링 한다.As shown in FIG. 5 , in step S200 , the battery monitoring unit monitors the voltage and charge/discharge current of each of the plurality of secondary batteries. In particular, the battery monitoring unit monitors a voltage of each of the plurality of secondary batteries and a charge/discharge current flowing through a charge/discharge path connected to the battery module.

이어서, 단계 S210에서, 배터리 제어부는, 모니터링 단계에 의해 모니터링 된 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 충방전 전류를 기초로 복수의 이차 전지 중 밸런싱이 필요한 이차 전지를 판별한다. 예를 들어, 배터리 제어부는, 복수의 이차 전지 중 방전이 필요한 이차 전지를 판별하고, 방전이 필요한 이차 전지를 방전 대상 이차 전지로 결정할 수 있다.Subsequently, in step S210 , the battery controller determines a secondary battery that needs balancing from among the plurality of secondary batteries based on the voltage and charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the monitoring step. For example, the battery controller may determine a secondary battery that needs to be discharged from among the plurality of secondary batteries, and determine the secondary battery that needs to be discharged as a secondary battery to be discharged.

이어서, 단계 S220에서, 배터리 제어부는, 저장 회로에 전력 저장이 필요한지 여부를 판별한다. 만약, 단계 S220의 판단 결과가 NO이면 프로세스가 단계 S230으로 이행된다. 한편, 단계 S220의 판단 결과가 YES이면 프로세스가 단계 S240으로 이행된다. 예를 들어, 배터리 제어부는, 저장 회로에 구비된 저장 커패시터가 만충전 되어 있는 경우, 저장 회로에 전력 저장이 필요하지 않은 것으로 판별할 수 있다. 한편, 배터리 제어부는, 저장 회로에 구비된 저장 커패시터가 만충전 되어 있지 않은 경우, 저장 회로에 전력 저장이 필요한 것으로 판별할 수 있다.Next, in step S220, the battery control unit determines whether power storage is required in the storage circuit. If the determination result in step S220 is NO, the process proceeds to step S230. On the other hand, if the determination result of step S220 is YES, the process proceeds to step S240. For example, when the storage capacitor provided in the storage circuit is fully charged, the battery controller may determine that power storage is not required in the storage circuit. Meanwhile, when the storage capacitor provided in the storage circuit is not fully charged, the battery control unit may determine that power storage is required in the storage circuit.

이어서, 단계 S230에서, 배터리 제어부는, 방전 대상 이차 전지와 연결된 방전 회로에 구비된 방전 스위치를 선택적으로 턴 온 시켜, 방전 저항을 통해 방전 대상 이차 전지로부터 공급받은 전력을 방전 시킬 수 있다. 한편, 단계 S240에서, 배터리 제어부는, 방전 대상 이차 전지와 연결된 충전 회로에 구비된 충전 스위치를 선택적으로 턴 온 시켜, 저장 커패시터를 통해 방전 대상 이차 전지로부터 공급받은 전력을 저장할 수 있다.Subsequently, in step S230 , the battery controller may selectively turn on a discharge switch provided in a discharge circuit connected to the secondary battery to be discharged, thereby discharging the power supplied from the secondary battery to be discharged through the discharge resistor. Meanwhile, in step S240 , the battery controller may selectively turn on a charging switch provided in a charging circuit connected to the secondary battery to be discharged to store power supplied from the secondary battery to be discharged through the storage capacitor.

이어서, 단계 S250에서, 배터리 제어부는, 프리차지 커패시터를 충전 시키는 프리차지가 필요한지 여부를 판별한다. 만약, 단계 S250의 판단 결과가 NO이면 프로세스가 종료된다. 한편, 단계 S250의 판단 결과가 YES이면 프로세스가 단계 S260으로 이행된다. 예를 들어, 본 발명에 따른 프리차지 장치가 차량에 구비된 경우, 배터리 제어부는, 차량의 메인 스위치인 이그니션 스위치(Ignition switch)의 온 신호를 검출하여 프리차지 커패시터를 프리차지 할 수 있다. 여기서, 배터리 제어부는, 이그니션 스위치의 온 신호를 차량의 ECU로부터 수신할 수도 있다. 이때, 배터리 제어부는, 프리차지 커패시터의 충전 상태를 기초로 프리차지 필요 여부를 판별할 수 있다. 이를테면, 프리차지 커패시터의 충전 상태는 ECU로부터 수신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 프리차지 커패시터의 충전 상태가 90% 미만인 경우, 배터리 제어부는, 프리차지 커패시터를 충전 시키는 프리차지가 필요한 것으로 판별할 수 있다. 한편, 배터리 제어부는, 프리차지 커패시터의 충전 상태가 90% 이상인 경우, 프리차지가 필요하지 않은 것으로 판별할 수 있다.Next, in step S250, the battery control unit determines whether pre-charge for charging the pre-charge capacitor is necessary. If the determination result of step S250 is NO, the process is terminated. On the other hand, if the determination result in step S250 is YES, the process proceeds to step S260. For example, when the precharge device according to the present invention is provided in a vehicle, the battery controller may detect an on signal of an ignition switch that is a main switch of the vehicle to precharge the precharge capacitor. Here, the battery control unit may receive an on signal of the ignition switch from the ECU of the vehicle. In this case, the battery controller may determine whether pre-charge is necessary based on the state of charge of the pre-charge capacitor. For example, the state of charge of the precharge capacitor may be received from the ECU. In an embodiment of the present invention, when the state of charge of the precharge capacitor is less than 90%, the battery controller may determine that precharge for charging the precharge capacitor is required. Meanwhile, when the state of charge of the precharge capacitor is 90% or more, the battery controller may determine that precharge is not required.

이어서, 단계 S260에서, 배터리 제어부는, 프리차지 회로를 통해 프리차지 커패시터를 충전 시킬 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어부는, 공급 회로에 구비된 공급 스위치를 선택적으로 제어하여 프리차지 전류를 프리차지 커패시터로 공급할 수 있다.Subsequently, in operation S260 , the battery controller may charge the precharge capacitor through the precharge circuit. For example, the battery controller may selectively control a supply switch provided in the supply circuit to supply the precharge current to the precharge capacitor.

또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 배터리 제어부는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리 디바이스에 저장되고 프로세서에 의해 실행될 수 있다.In addition, when the control logic is implemented in software, the battery control unit may be implemented as a set of program modules. In this case, the program module may be stored in the memory device and executed by the processor.

또한, 배터리 제어부의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록 매체는, ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.In addition, as long as at least one or more of the various control logics of the battery control unit are combined, and the combined control logics are written in a computer-readable code system and have computer-readable access, there is no particular limitation on the type. As an example, the recording medium includes at least one selected from the group consisting of a ROM, a RAM, a register, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, and an optical data recording device. In addition, the code system may be distributed, stored, and executed in computers connected to a network. In addition, functional programs, codes and segments for implementing the combined control logic can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

한편, 본 명세서에서 '모니터링부' 및 '제어부' 등과 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것은 아니라는 점은 당업자에게 자명하다.On the other hand, although the term 'unit' is used in the present specification, such as 'monitoring unit' and 'control unit', it indicates a logical structural unit, and indicates a component that can be physically separated or must be physically separated. It is obvious to those skilled in the art that this is not the case.

10: 이차 전지
50: 외부 장치
51: 부하
52: ECU
100: 저장 회로
110: 단위 회로
111: 저장 커패시터
112: 충전 스위치
113: 공급 스위치
200: 프리차지 회로
210: 변압 회로
300: 배터리 모니터링부
310: 전압 측정부
320: 전류 측정부
330: 온도 측정부
340: SOC 추정부
400: 배터리 제어부
410: 밸런싱 제어부
420: 스위칭부
500: 메인 회로
510: 메인 릴레이
600: 메인 프리차지 회로
610: 프리차지 릴레이
620: 프리차지 저항
700: 방전 회로
710: 단위 방전 회로
711: 방전 저항
712: 방전 스위치
800: 통신부
B: 배터리 모듈
C: 프리차지 커패시터
L: 메인 선로
L1: 프리차지 선로
L2: 프리차지 선로
10: secondary battery
50: external device
51: load
52: ECU
100: storage circuit
110: unit circuit
111: storage capacitor
112: charging switch
113: supply switch
200: precharge circuit
210: transformer circuit
300: battery monitoring unit
310: voltage measuring unit
320: current measuring unit
330: temperature measurement unit
340: SOC estimator
400: battery control unit
410: balancing control
420: switching unit
500: main circuit
510: main relay
600: main precharge circuit
610: pre-charge relay
620: precharge resistor
700: discharge circuit
710: unit discharge circuit
711: discharge resistance
712: discharge switch
800: communication department
B: battery module
C: precharge capacitor
L: main line
L1: precharge line
L2: precharge line

Claims (12)

복수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈의 양단과 전기적으로 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터를 충전시키는 프리차지 장치에 있어서,
상기 복수의 이차 전지의 양단과 각각 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장할 수 있도록 구성된 저장 회로;
상기 저장 회로의 일단과 전기적으로 연결되어 상기 저장 회로로부터 프리차지 전류를 공급받고 공급받은 프리차지 전류를 상기 프리차지 커패시터로 전달하도록 구성된 프리차지 회로;
상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈과 연결되어 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로와 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 모니터링 하도록 구성된 배터리 모니터링부; 및
상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 저장 회로의 개폐를 제어하여 상기 프리차지 전류에 의한 상기 프리차지 커패시터의 충전을 제어하도록 구성된 배터리 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
A precharge device for charging a precharge capacitor configured to be electrically connectable to both ends of a battery module including a plurality of secondary batteries, the precharge device comprising:
a storage circuit electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries to receive power from the plurality of secondary batteries and store the supplied power;
a precharge circuit electrically connected to one end of the storage circuit to receive a precharge current from the storage circuit and to transmit the supplied precharge current to the precharge capacitor;
a battery monitoring unit connected to the battery module and the battery module and electrically connected to a charging/discharging path through which a charging/discharging current flows to monitor the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries; and
A battery control unit configured to control opening and closing of the storage circuit based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the battery monitoring unit to control charging of the precharge capacitor by the precharge current Precharge device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 배터리 모듈의 일단과 전기적으로 연결되어 상기 충방전 전류가 흐르는 메인 선로를 개폐하는 메인 릴레이를 구비하도록 구성된 메인 회로, 및 상기 메인 회로와 병렬 연결되어 프리차지 전류가 흐르는 프리차지 선로를 개폐하는 프리차지 릴레이 및 상기 프리차지 릴레이와 직렬 연결된 프리차지 저항을 구비하도록 구성된 메인 프리차지 회로
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
According to claim 1,
A main circuit configured to include a main relay electrically connected to one end of the battery module to open and close a main line through which the charge/discharge current flows, and a precharge line connected in parallel with the main circuit to open and close a precharge line through which a precharge current flows A main precharge circuit configured to include a charge relay and a precharge resistor connected in series with the precharge relay
Precharge device further comprising a.
제2항에 있어서,
상기 프리차지 회로는, 상기 메인 회로의 일단과 상기 메인 프리차지 회로의 일단이 공통 접속된 접점 및 상기 저장 회로의 일단 사이에 전기적으로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
3. The method of claim 2,
and the precharge circuit is configured to be electrically connected between a contact point to which one end of the main circuit and one end of the main precharge circuit are commonly connected and one end of the storage circuit.
제3항에 있어서,
상기 배터리 제어부는, 상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 저장 회로, 상기 메인 회로, 및 상기 메인 프리차지 회로의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
4. The method of claim 3,
The battery control unit controls opening and closing of the storage circuit, the main circuit, and the main pre-charge circuit based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the battery monitoring unit pre-charge device.
제1항에 있어서,
상기 복수의 이차 전지의 양단과 각각 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 방전할 수 있도록 구성된 방전 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
According to claim 1,
and a discharging circuit configured to be electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries, respectively, to receive power from the plurality of secondary batteries and to discharge the supplied power.
제1항에 있어서,
상기 프리차지 회로는, 상기 저장 회로에 저장된 전력을 상기 프리차지 커패시터로 전달할 수 있도록 상기 저장 회로에 인가된 전압을 승압시키는 변압 회로 및 상기 변압 회로의 일단과 연결되어 프리차지 전류가 흐르는 프리차지 선로를 구비하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
According to claim 1,
The precharge circuit includes a transformer circuit for boosting the voltage applied to the storage circuit so as to transfer the power stored in the storage circuit to the precharge capacitor, and a precharge line connected to one end of the transformer circuit and through which a precharge current flows. A precharge device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 저장 회로는, 상기 복수의 이차 전지의 양단과 연결된 복수의 단위 회로를 구비하고, 상기 단위 회로는, 일단이 상기 프리차지 회로에 연결되고 타단이 상기 이차 전지의 양단에 연결되며 서로 병렬 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
According to claim 1,
The storage circuit includes a plurality of unit circuits connected to both ends of the plurality of secondary batteries, and the unit circuits have one end connected to the precharge circuit and the other end connected to both ends of the secondary battery and connected in parallel with each other. Precharge device, characterized in that configured.
제7항에 있어서,
상기 단위 회로는, 상기 이차 전지의 양단과 전기적으로 연결되어 상기 이차 전지로부터 공급받은 전력을 저장하는 저장 커패시터, 상기 이차 전지 및 상기 저장 커패시터 사이에 연결되어 상기 저장 커패시터에 충전 전력을 인가하는 충전 스위치, 및 상기 프리차지 회로의 일단 및 상기 저장 커패시터 사이에 연결되어 상기 프리차지 회로에 프리차지 전류를 인가하는 공급 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
8. The method of claim 7,
The unit circuit includes a storage capacitor electrically connected to both ends of the secondary battery to store power supplied from the secondary battery, and a charging switch connected between the secondary battery and the storage capacitor to apply charging power to the storage capacitor and a supply switch connected between one end of the precharge circuit and the storage capacitor to apply a precharge current to the precharge circuit.
제8항에 있어서,
상기 배터리 제어부는, 상기 배터리 모듈의 밸런싱이 필요한 경우, 상기 저장 회로에 구비된 상기 충전 스위치 및 상기 공급 스위치를 순차적으로 개폐하여, 상기 프리차지 회로를 통해 상기 프리차지 커패시터로 프리차지 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
9. The method of claim 8,
When balancing of the battery module is required, the battery control unit sequentially opens and closes the charging switch and the supply switch provided in the storage circuit to supply a precharge current to the precharge capacitor through the precharge circuit Precharge device, characterized in that.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 프리차지 장치를 포함하는 배터리 팩.
10. A battery pack comprising the precharge device according to any one of claims 1 to 9.
복수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈의 일단과 전기적으로 연결되어 충방전 전류가 흐르는 메인 선로를 개폐하는 메인 릴레이의 일단과 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터를 충전시키는 프리차지 장치에 있어서,
상기 복수의 이차 전지의 양단과 각각 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장할 수 있도록 구성된 저장 회로;
상기 저장 회로의 일단과 전기적으로 연결되어 상기 저장 회로로부터 프리차지 전류를 공급받고 공급받은 프리차지 전류를 상기 프리차지 커패시터로 전달하도록 구성된 프리차지 회로;
상기 배터리 모듈 및 상기 배터리 모듈과 연결되어 충방전 전류가 흐르는 충방전 경로와 전기적으로 연결되어 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 모니터링 하도록 구성된 배터리 모니터링부;
상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 저장 회로의 개폐를 제어하여 상기 프리차지 전류에 의한 상기 프리차지 커패시터의 충전을 제어하도록 구성된 배터리 제어부; 및
상기 배터리 제어부로부터 상기 배터리 모니터링부에 의해 모니터링 된 상기 배터리 모듈의 상태 정보를 수신하고, 상기 상태 정보를 차량 측에 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 장치.
A precharge device for charging a precharge capacitor configured to be electrically connected to one end of a battery module including a plurality of secondary batteries and connectable to one end of a main relay that opens and closes a main line through which a charge/discharge current flows,
a storage circuit electrically connected to both ends of the plurality of secondary batteries to receive power from the plurality of secondary batteries and store the supplied power;
a precharge circuit electrically connected to one end of the storage circuit to receive a precharge current from the storage circuit and to transmit the supplied precharge current to the precharge capacitor;
a battery monitoring unit connected to the battery module and the battery module and electrically connected to a charging/discharging path through which a charging/discharging current flows to monitor the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries;
A battery control unit configured to control opening and closing of the storage circuit based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the battery monitoring unit to control charging of the precharge capacitor by the precharge current ; and
and a communication unit for receiving the state information of the battery module monitored by the battery monitoring unit from the battery control unit and transmitting the state information to the vehicle side.
복수의 이차 전지를 구비하는 배터리 모듈의 양단과 전기적으로 연결 가능하도록 구성된 프리차지 커패시터를 충전시키는 프리차지 방법에 있어서,
상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 배터리 모듈과 연결된 충방전 경로를 흐르는 충방전 전류를 모니터링하는 단계;
상기 모니터링 단계에 의해 모니터링 된 상기 복수의 이차 전지 각각의 전압 및 상기 충방전 전류를 기초로 상기 복수의 이차 전지 중 밸런싱이 필요한 이차 전지를 판별하는 단계;
상기 이차 전지 판별 단계에 의해 판별된 이차 전지를 방전 대상 이차 전지로 결정하고, 상기 방전 대상 이차 전지로부터 전력을 공급받아 공급받은 전력을 저장 회로에 저장하는 단계; 및
상기 저장 회로의 개폐 여부에 따라 상기 전력 저장 단계에 의해 상기 저장 회로에 저장된 전력을 프리차지 전류로 공급받고, 공급받은 프리차지 전류를 상기 프리차지 커패시터로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 방법.
A precharge method for charging a precharge capacitor configured to be electrically connectable to both ends of a battery module including a plurality of secondary batteries, the precharge method comprising:
monitoring a voltage of each of the plurality of secondary batteries and a charging/discharging current flowing through a charging/discharging path connected to the battery module;
determining a secondary battery in need of balancing among the plurality of secondary batteries based on the voltage and the charging/discharging current of each of the plurality of secondary batteries monitored by the monitoring step;
determining the secondary battery determined by the secondary battery determination step as a secondary battery to be discharged, receiving power from the secondary battery to be discharged, and storing the received power in a storage circuit; and
and receiving the power stored in the storage circuit as a pre-charge current according to whether the storage circuit is opened or closed by the power storage step, and transferring the supplied pre-charge current to the pre-charge capacitor. How to occupy.
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