KR102393230B1 - 배터리팩 충전 밸런싱 시스템 - Google Patents

배터리팩 충전 밸런싱 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템은 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩을 포함하는 배터리그룹과, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 각각 전력을 충전하는 충전기와, 배터리그룹과, 충전기 사이에 형성되며, 배터리그룹의 충전량 밸런싱하는 충전 밸런싱 회로 및 충전기가 배터리그룹에 공급하는 전력을 제어하는 충전제어부를 포함하고, 충전제어부는 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 충전된 전압을 측정하고, 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩을 충전기를 통해 우선충전하되, 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 높은 배터리팩이 보유한 전압값과, 충전 중인 배터리팩의 내부 저항값을 기반으로 산출한 제1 필요 전압값 또는 제2 필요 전압값을 합산한 전압값까지 충전한 이후, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩이 동시에 충전되는 것을 포함한다.

Description

배터리팩 충전 밸런싱 시스템{Battery pack charge balancing system}
본 발명은 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하나 이상의 배터리팩을 안정적으로 충전하기 위한 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 리튬 계열 전지와 니켈 수소 계열의 전지로 분류된다. 리튬 계열 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품에 주로 적용되며, 니켈 수소 계열 전지는 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품에 적용되어 사용되고 있다.
한편, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 전동 모터를 구동시켜야 한다. 이를 위해 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차에 사용되는 배터리는 직렬 또는 병렬로 다수 연결된 단위 셀 집합체로부터 출력되는 전기를 전원으로 이용하고 있다.
그런데, 다수의 단위 셀이 연결된 배터리의 경우, 충방전을 반복하게 되면 각 단위 셀의 충전용량에 차이가 발생하게 된다. 이를 방치한 채로 충전이나 방전을 지속하게 되면, 일부의 단위 셀이 과충전 상태나 과방전 상태가 될 수 있고, 이러한 문제로 인해 로드(예컨대, 전동 모터)에 안정적으로 전원을 공급할 수 없는 문제가 발생하게 된다.
위와 같은 문제를 해결하기 위해 배터리 팩의 충전량을 지속적으로 모니터링하여 각 배터리 팩의 충전량을 일정한 레벨로 밸런싱하는 다양한 형태의 회로가 제안되어 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 적용되어 사용되고 있다.
배터리 팩의 충전량을 밸런싱하기 위해서는 각 배터리 팩의 충전전압을 센싱하는 것이 필요한데, 종래에는 각 배터리 팩의 충전전압을 센싱하기 위한 회로와 각 배터리 팩의 충전량을 밸런싱하기 위한 회로를 별도로 구성하는 방식을 주로 사용하였다. 하지만, 충전전압 센싱 회로와 충전량 밸런싱 회로를 따로 구성하게 되면 각 회로 별로 별도의 소자를 사용해야 하므로 여러 가지 문제들(예컨대, 비용의 증가, 고장 발생율의 증가)이 발생하게 된다. 이에 따라, 본 발명이 속한 기술분야에서는 간단한 회로 구성을 통해 저렴하면서도 효율적으로 배터리 팩의 충전량을 밸런싱할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0993110호
본 발명의 목적은 간단한 회로 구성을 통해 배터리 팩의 충전량을 용이하게 밸런싱 할 수 있는 배터리팩 충전 밸런싱 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템은 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩을 포함하는 배터리그룹;
상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 각각 전력을 충전하는 충전기; 및
상기 충전기가 상기 배터리그룹에 공급하는 전력을 제어하는 충전제어부; 를 포함하고,
상기 충전제어부는 상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 충전된 전압을 측정하고, 상기 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩을 상기 충전기를 통해 우선충전하되, 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 높은 배터리팩이 보유한 전압값과, 충전 중인 배터리팩의 내부 저항값을 기반으로 산출한 제1 필요 전압값을 합산한 전압값까지 충전한 이후, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩이 동시에 충전되며,
상기 제1 필요 전압값은 상기 내부 저항값과 최대 연속 충전 전류값을 곱산하여 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 있어서, 상기 내부 저항값은 상기 배터리그룹에 구비된 배터리 셀(cell)의 수와, 상기 배터리 셀의 기본 내부 저항값과, 상기 배터리 셀이 그룹핑된 배터리모듈의 수를 곱산하되, 상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수를 제산(除算)하여 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 있어서, 상기 최대 연속 충전 전류값은 60A를 포함하고,
상기 충전기가 상기 배터리그룹에 정전류(CC;contant current)로 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 있어서, 상기 최대 연속 충전 전류값은 상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수에 비례하여 값이 산출될 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템은, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩을 포함하는 배터리그룹;
상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 각각 전력을 충전하는 충전기; 및
상기 충전기가 상기 배터리그룹에 공급하는 전력을 제어하는 충전제어부; 를 포함하고,
상기 충전제어부는 상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 충전된 전압을 측정하고, 상기 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩을 상기 충전기를 통해 충전하되, 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 높은 배터리팩이 보유한 전압값과, 충전 중인 배터리팩의 내부 저항값을 기반으로 산출한 제2 필요 전압값을 합산한 전압까지 충전한 이후, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩이 동시에 충전되며,
상기 제2 필요 전압값은 상기 내부 저항값과 표준 충전 전류값을 곱산하여 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 있어서, 상기 내부 저항값은 상기 배터리그룹에 구비된 배터리 셀(cell)의 수와, 상기 배터리 셀의 기본 내부 저항값과, 상기 배터리 셀이 그룹핑된 배터리모듈의 수를 곱산하되, 상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수를 제산(除算)하여 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 있어서, 상기 표준 충전 전류값은 20A를 포함하고,
상기 충전기가 상기 배터리그룹에 정전류/정전압(CC/CV;Contant Current / Contant Volt)으로 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템에 있어서, 상기 표준 충전 전류값은 상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수에 비례하여 값이 산출될 수 있다.
이러한 해결 수단은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩을 신속하게 충전한 이후, 충전 밸런싱을 통해 제1 배터리팩과 제2 배터리팩을 동시에 충전시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따르면, 제1 배터리팩1) 및 제2 배터리팩의 밸런싱 동작의 안정성을 높히고, 밸런싱 동작의 소요시간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템을 나타내 보인 회로도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템의 최대 연속 충전 전류로 배터리팩의 충전 경과를 나타내 보인 그래프.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템의 표준 충전 전류로 배터리팩의 충전 경과를 나타내 보인 그래프.
본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 구체적인 내용과 일실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 일실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템은 제1 배터리팩(11)과, 제2 배터리팩(12)을 포함하여 구성되는 배터리그룹(10)과, 배터리그룹(10)에 각각 전원을 충전하는 충전기(20)와, 배터리그룹(10)과 충전기(20)의 사이에 형성되며, 배터리그룹(10)의 충전량을 밸런싱하는 충전 밸런싱 회로(13)와, 배터리그룹(10)에 공급하는 전력을 제어하는 충전제어부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리그룹(10)은 하나 이상의 배터리팩, 제1 배터리팩(11)과, 제2 배터리팩(12)을 포함하여 구성되며, 이외에도 배터리팩을 추가로 설치할 수 있다.
제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)은 하나 이상의 배터리(11a,12a)가 내장되고, 배터리관리시스템(BMS ; Battery Management System, BMS)을 통해 배터리(11a,12a)를 제어관리할 수 있다.
충전기(20)는 제1 배터리팩(11)과, 제2 배터리팩(12)의 전원을 공급하여 배터리그룹(10)이 충전하도록 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 충전기가 최대 120A를 제공할 수 있고, 하나의 배터리팩에 최대 60A까지 제공할 수 있도록 구성되나, 이에 한정하는 것은 아니며, 충전기(20)의 사양에 따라 다르게 구성될 수 있다.
충전 밸런싱 회로(13)는 제1 배터리팩(11)과, 제2 배터리팩(12)을 개폐할 수 있는 릴레이가 설치되고, 배터리팩의 전력 밸런싱을 고려한 저항-릴레이 회로가 설치되는 구조로 이루어질 수 있으며, 배터리그룹(10)의 사양에 따라 릴레이 및 저항을 추가 설치될 수 있다.
충전제어부(30)는 충전기(20)가 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 각각 전원을 공급하여 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 전원을 충전시킬 때 공급하는 전원을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
충전제어부(30)는 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 이미 충전된 전압을 측정하고, 먼저 전압이 낮은 배터리팩을 충전시키며, 전압이 높게 측정된 배터리팩의 전압값과, 전압이 낮은 배터리팩의 내부 저항값을 기반으로 산출한 제1 필요 전압값을 합산한 전압값까지 충전한 이후, 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)을 동시충전하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 제1 배터리팩(11)에 660V가 충전되어 있고, 제2 배터리팩(12)이 577.5V가 충전되어 있다고 가정하면, 충전제어부(30)는 상대적으로 전압이 낮게 측정된 제2 배터리팩(12)에 먼저 충전을 실시하며, 상대적으로 전압이 높게 측정된 제1 배터리팩(11)의 전압값 660V와, 현재 전원을 충전하고 있는 제2 배터리팩(12)의 제1 필요 전압값을 합산한 총 전압값까지 제2 배터리팩(12)에 충전을 실시할 수 있다.
제2 배터리팩(12)의 제1 필요 전압값은 제2 배터리팩(12)의 내부 저항값을 먼저 산출해야하는데 배터리팩을 제조하는 제조사의 제조사양에 따라 내부 저항값을 추정할 수 있고, 구체적으로는 배터리 셀(cell)의 수와, 배터리 셀의 기본 내부 저항값과, 배터리 셀이 그룹핑된 배터리모듈의 수를 곱산하여 내부 저항값을 산출할 수 있으며, 본 발명에서의 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)은 11개의 배터리 셀과, 15개의 배터리모듈과, 배터리 셀의 기본 내부 저항값 1.5mOhm이라고 가정하면 247.5mOhm의 내부 저항값을 산출할 수 있다.
이 때, 배터리모듈에 포함된 11개의 배터리 셀이 전부 직렬로 연결된 값의 기준으로 산출된 값이며, 예컨대 배터리모듈에 포함된 11개의 배터리 셀이 2P-11S(2병렬-11직렬)로 구성되면, 병렬로 구성된 수만큼 반비례하여 기본 내부 저항값이 산출될 수 있으며, 본 발명에서는 247.5mOhm에서 2를 나눈 값인 123.75mOhm의 내부 저항값이 산출될 수 있다.
내부 저항값을 산출한 이후, 충전기(20)에서 제2 배터리팩(12)에 충전하는 전류값을 곱산하여 제2 배터리팩(12)의 우선충전을 몇V까지 하는지를 산출하는 한계 전압값을 산출할 수 있다. 이 때, 충전기(20)에서 제2 배터리팩(12)으로 충전하는 전류는 정전류(CC;Contant Current)로 충전하는 최대 연속 충전 전류(Maximum Charge Current)값인 60A로 충전하므로, 내부 저항값 247.5mOhm에 60A를 곱산한 값인 14.85V만큼을 초과한 674.85V(제1 배터리팩의 660V와 14.85V를 합산한 값)까지 우선충전한 이후, 제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)이 동시에 충전될 수 있다.
여기서, 최대 연속 충전 전류값은 배터리팩(11,12)의 사양에 따라 결정되는데, 배터리셀 및 배터리모듈이 병렬로 연결되지 않고 전부 직렬로 연결되었을 때의 전류값이 60A이고, 예컨대 배터리모듈에 포함된 11개의 배터리 셀이 2P-11S(2병렬-11직렬)로 구성되면, 병렬로 구성된 수만큼 곱산하여 최대 연속 충전 전류값을 산출할 수 있다. 상기한 바와 같이 2P-11S로 이루어지면 최대 연속 충전 전류값은 120A이다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 충전기(20)에서 제2 배터리팩(12)으로 전류 60A를 제공하여 충전하되, 제2 배터리팩(12)의 전압이 674.85V가 되면 충전기(20)에서 제공하는 전류 60A를 제1 배터리팩(11)에도 동시에 제공하여 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 각각 전류 30A씩 제공되며, 이후, 60A까지 순차적으로 전류값을 상승시켜 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 동시에 충전시키는 구조이다.
상기한 방식으로 충전을 실시하면 제2 배터리팩(12)이 한계 전압값인 674.85V까지 빠른 시간으로 충전하고, 배터리팩 밸런싱을 신속하게 할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템의 충전제어부(30)는 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 이미 충전된 전압을 측정하고, 먼저 전압이 낮은 배터리팩을 충전시키며, 전압이 높게 측정된 배터리팩의 전압값과, 전압이 낮은 배터리팩의 내부 저항값을 기반으로 산출한 제2 필요 전압값을 합산한 전압값까지 충전한 이후, 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)을 동시충전하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 제1 배터리팩(11)에 660V가 충전되어 있고, 제2 배터리팩(12)이 577.5V가 충전되어 있다고 가정하면, 충전제어부(30)는 상대적으로 전압이 낮게 측정된 제2 배터리팩(12)에 먼저 충전을 실시하며, 상대적으로 전압이 높게 측정된 제1 배터리팩(11)의 전압값 660V와, 현재 전원을 충전하고 있는 제2 배터리팩(12)의 제1 필요 전압값을 합산한 총 전압값까지 제2 배터리팩(12)에 충전을 실시할 수 있다.
여기서, 제2 배터리팩(12)의 제2 필요 전압값은 제2 배터리팩(12)의 내부 저항값을 먼저 산출해야하는데 배터리팩의 내부 스팩에 따라 내부 저항값을 추정할 수 있으며, 구체적으로는 배터리 셀(cell)의 수와, 배터리 셀의 기본 내부 저항값과, 배터리 셀이 그룹핑된 배터리모듈의 수를 곱산하여 내부 저항값을 산출할 수 있다. 본 발명에서의 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)은 11개의 배터리 셀과, 15개의 배터리모듈과, 배터리 셀의 기본 내부 저항값 1.5mOhm이라고 가정하면 247.5mOhm의 내부 저항값을 산출할 수 있다.
이 때, 배터리모듈에 포함된 11개의 배터리 셀이 전부 직렬로 연결된 값의 기준으로 산출된 값이며, 예컨대 배터리모듈에 포함된 11개의 배터리 셀이 2P-11S(2병렬-11직렬)로 구성되면, 병렬로 구성된 수만큼 반비례하여 기본 내부 저항값이 산출될 수 있으며, 본 발명에서는 247.5mOhm에서 2를 나눈 값인 123.75mOhm의 내부 저항값이 산출될 수 있다.
내부 저항(DCIR;Direct Current Internal Resistance)값을 산출한 이후, 충전기(20)에서 제2 배터리팩(12)에 충전하는 전류값을 곱산하여 제2 배터리팩(12)의 우선충전을 몇V까지 하는지를 산출하는 한계 전압값을 산출할 수 있다. 이 때, 충전기(20)에서 제2 배터리팩(12)으로 충전하는 전류는 정전류/정전압(CC/CV;Contant Current/Contant Volt)로 충전하는 표준 충전 전류(Standard Charge Current)값인 20A로 충전하므로, 내부 저항값 247.5mOhm에 20A를 곱산한 값인 4.95V만큼을 초과한 664.95V(제1 배터리팩의 660V와 4.95V를 합산한 값)까지 우선충전한 이후, 제1 배터리팩(11)과 제2 배터리팩(12)이 동시에 충전될 수 있다.
여기서, 표준 충전 전류값은 배터리팩(11,12)의 사양에 따라 결정되는데, 배터리셀 및 배터리모듈이 병렬로 연결되지 않고 전부 직렬로 연결되었을 때의 전류값이 20A이고, 예컨대 배터리모듈에 포함된 11개의 배터리 셀이 2P-11S(2병렬-11직렬)로 구성되면, 병렬로 구성된 수만큼 곱산하여 표준 충전 전류값을 산출할 수 있다. 상기한 바와 같이 2P-11S로 이루어지면 표준 충전 전류값은 40A이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 충전기(20)에서 제2 배터리팩(12)으로 전류 60A를 제공하여 충전하되, 제2 배터리팩(12)의 전압이 664.85V가 되면 충전기(20)에서 제공하는 전류를 20A까지 서서히 낮추게 되고, 제2 배터리팩(12)에 제공되는 전류가 20A가 되면 충전기(20)에서 제공하는 전류를 제1 배터리팩(11)에도 동시에 제공하여 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 각각 10A씩 제공되며, 이후, 60A까지 순차적으로 전류값을 상승시켜 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)에 동시에 충전시키는 구조이다. 여기서, 제2 배터리팩(12)의 전압이 664.85V가 되어 전류를 60A에서 20A로 낮추더라도 제2 배터리팩(12)에 기 충전된 전압이 664.85V가 유지될 수 있다.
상기한 방식으로 충전을 실시하면, 제1 배터리팩(11) 및 제2 배터리팩(12)의 밸런싱 동작의 안정성을 높히고, 밸런싱 동작의 소요시간을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이상 본 발명을 일실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 배터리팩 충전 밸런싱 시스템은 이에 한정되지 않는다. 그리고 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다", 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 일실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 일실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 배터리그룹
11 - 제1 배터리팩
12 - 제2 배터리팩
20 - 충전기
30 - 충전제어부

Claims (8)

  1. 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩을 포함하는 배터리그룹;
    상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 각각 전력을 충전하는 충전기; 및
    상기 충전기가 상기 배터리그룹에 공급하는 전력을 제어하는 충전제어부; 를 포함하고,
    상기 충전제어부는 상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 충전된 전압을 측정하고, 상기 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩을 상기 충전기를 통해 우선충전하되, 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 높은 배터리팩이 보유한 전압값과, 충전 중인 배터리팩의 내부 저항값을 기반으로 산출한 제1 필요 전압값을 합산한 전압값까지 충전한 이후, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩이 동시에 충전되며,
    상기 제1 필요 전압값은 상기 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩의 최대 연속 충전 전류값과, 상기 내부 저항값을 곱산하여 산출하는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 저항값은 1)충전 중인 배터리팩에 직렬로 구성된 배터리모듈의 수와, 2)상기 배터리모듈을 구성하는 직렬로 연결된 배터리 셀의 수와, 3)상기 배터리 셀의 기본 내부 저항값을 곱산하되, 4)상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수를 제산(除算)하여 산출하는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 최대 연속 충전 전류값은 60A를 포함하고,
    상기 충전기가 상기 배터리그룹에 정전류(CC;contant current)로 충전하는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 최대 연속 충전 전류값은 상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수에 비례하여 값이 산출되는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
  5. 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩을 포함하는 배터리그룹;
    상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 각각 전력을 충전하는 충전기; 및
    상기 충전기가 상기 배터리그룹에 공급하는 전력을 제어하는 충전제어부; 를 포함하고,
    상기 충전제어부는 상기 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩에 충전된 전압을 측정하고, 상기 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩을 상기 충전기를 통해 충전하되, 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 높은 배터리팩이 보유한 전압값과, 충전 중인 배터리팩의 내부 저항값을 기반으로 산출한 제2 필요 전압값을 합산한 전압까지 충전한 이후, 제1 배터리팩 및 제2 배터리팩이 동시에 충전되며,
    상기 제2 필요 전압값은 상기 제1 배터리팩 또는 제2 배터리팩 중에서 전압이 낮은 배터리팩의 표준 충전 전류값과, 상기 내부 저항값을 곱산하여 산출하는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 내부 저항값은 1)충전 중인 배터리팩에 직렬로 구성된 배터리모듈의 수와, 2)상기 배터리모듈을 구성하는 직렬로 연결된 배터리 셀의 수와, 3)상기 배터리 셀의 기본 내부 저항값을 곱산하되, 4)상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수를 제산(除算)하여 산출하는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 표준 충전 전류값은 20A를 포함하고,
    상기 충전기가 상기 배터리그룹에 정전류/정전압(CC/CV;Contant Current / Contant Volt)으로 충전하는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 표준 충전 전류값은 상기 배터리 셀이 병렬로 구성된 수에 비례하여 값이 산출되는, 배터리팩 충전 밸런싱 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100993110B1 (ko) 2007-07-26 2010-11-08 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 충전량 밸런싱 장치 및 방법
WO2011118112A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 パナソニック株式会社 充電状態検出回路、電池電源装置、及び電池情報モニター装置
KR20150089627A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 주식회사 엘지화학 배터리 셀 전압 밸런싱 장치 및 방법
JP2020054214A (ja) * 2018-09-20 2020-04-02 積水化学工業株式会社 蓄電池管理装置および蓄電池管理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100993110B1 (ko) 2007-07-26 2010-11-08 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 충전량 밸런싱 장치 및 방법
WO2011118112A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 パナソニック株式会社 充電状態検出回路、電池電源装置、及び電池情報モニター装置
KR20150089627A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 주식회사 엘지화학 배터리 셀 전압 밸런싱 장치 및 방법
JP2020054214A (ja) * 2018-09-20 2020-04-02 積水化学工業株式会社 蓄電池管理装置および蓄電池管理方法

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