KR20100119467A - System and method for managing battery - Google Patents

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KR20100119467A
KR20100119467A KR1020090073472A KR20090073472A KR20100119467A KR 20100119467 A KR20100119467 A KR 20100119467A KR 1020090073472 A KR1020090073472 A KR 1020090073472A KR 20090073472 A KR20090073472 A KR 20090073472A KR 20100119467 A KR20100119467 A KR 20100119467A
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정윤이
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정윤이
조일도
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Abstract

PURPOSE: A system and method for managing a battery system are provided to protect a battery from a external short circuit by electrically separating battery cells which are not in used. CONSTITUTION: A charging and discharging apparatus(210) are connected to a plurality of battery cells(C1-Cn). The charging and discharging apparatus controls independently a plurality of battery cells according to a mode control signal transmitted from the cell balancing apparatus. The cell balancing apparatus generates a mode control signal according to the cell balancing signal which is transmitted from a controller, which generates a cell balancing including the information of detected battery cell and transmits it to the cell balancing apparatus. A sensing device measures the basic data of the batter according to the controller.

Description

배터리 관리 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING BATTERY}Battery Management System and Methods {SYSTEM AND METHOD FOR MANAGING BATTERY}

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 전지 셀 각각을 독립적으로 제어할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system and method, and more particularly to a battery management system and method capable of independently controlling each of a plurality of battery cells.

전기 자동차는 배터리(Battery)에서 출력되는 전기 에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충전 및 방전이 가능한 복수의 전지 셀(Cell)로 형성된 배터리를 주 동력원으로 이용한다.An electric vehicle is a vehicle that uses a battery engine operated by electric energy output from a battery. The electric vehicle uses a battery formed of a plurality of battery cells capable of charging and discharging as a main power source.

전기 자동차의 동력원 향상을 위해 배터리에 사용되는 전지 셀의 수는 점차 증가하고 있으며, 증가하는 복수의 전지 셀을 효율적으로 관리하기 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 사용한다.The number of battery cells used in the battery for increasing the power source of the electric vehicle is gradually increasing, and the battery management system (Battery Management System, BMS) is used to efficiently manage the increasing number of battery cells.

이처럼 전지 셀의 수가 증가함에 따라, 각 전지 셀 사이의 용량편차로 인해 전체 전지 팩의 성능과 수명이 단축되어 보다 안정적이고 충분한 동력원을 제공할 수 없는 문제점이 있다.As such, as the number of battery cells increases, the performance and lifespan of the entire battery pack may be shortened due to capacity deviations between the battery cells, thereby providing a more stable and sufficient power source.

따라서, 복수의 전지 셀 사이의 용량편차를 줄여 전체 전지 셀의 성능과 수명을 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a technology capable of reducing the capacity deviation between a plurality of battery cells, thereby improving the performance and life of all battery cells.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배터리의 충전 시 복수의 전지 셀을 개별 제어하여 충전하며, 방전 시 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 방전하며, 성능이 저하된 전지 셀을 격리하여 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to charge and control a plurality of battery cells individually when charging the battery, and to discharge a plurality of battery cells connected in series during discharge, isolating a plurality of battery cells to isolate the degraded battery cells To provide a battery management system and a driving method thereof that can independently control the.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 복수의 전지 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,In the battery management system for managing a battery including a plurality of battery cells according to a feature of the present invention for achieving the above object,

상기 배터리의 기초 정보를 전달받으며, 상기 배터리의 기초 정보를 이용하여 상기 배터리의 상태 정보를 추정하고, 상기 배터리의 상태 정보를 이용하여 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하며, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 제어장치, 상기 제어장치로부터 상기 셀밸런싱 신호를 전달받으며, 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 전달하는 셀밸런싱 장치, 그리고 상기 셀밸런싱 장치로부터 상기 모드 제어신호를 전달받으며, 상기 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀 각각을 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하며, 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 개별 제어하여 충전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 방전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리한다.Receiving the basic information of the battery, estimating the state information of the battery using the basic information of the battery, detecting a battery cell requiring cell balancing among the plurality of battery cells using the state information of the battery, A control device for generating and transmitting a cell balancing signal including information on the battery cells needing cell balancing, receiving the cell balancing signal from the controller, and generating and transmitting a mode control signal according to the cell balancing signal. A cell balancing device and a charging / discharging device receiving the mode control signal from the cell balancing device and independently controlling each of the plurality of battery cells according to the mode control signal, wherein the charging / discharging device includes the mode control signal. When operating in the charging mode by the plurality of battery cells individually controlled to charge, When the battery cell is operated in the discharge mode by the mode control signal, the plurality of battery cells are connected in series and discharged, and when the battery cell is to be isolated from the battery cells when the battery cell is operated in the isolation mode by the mode control signal. Separate.

본 발명의 다른 특징에 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,In another aspect of the present invention, a battery management system including a power source for charging a plurality of battery cells, the battery management system including a charge and discharge device for controlling each of the plurality of battery cells independently,

복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 K 번째 전지 셀의 타단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 타단에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치, 상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치, 그리고 상기 K 번째 전지 셀의 타단과 상기 제2 스위치의 일단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하며, 상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단은 상기 제4 스위치의 타단과 상기 제3 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결된다.One end is connected to one end of a K-th battery cell among a plurality of battery cells, the first switch having the other end connected to one end of the power source, and one end connected to the other end of the K-th battery cell, and the other end of the power source. A second switch having the other end connected thereto, a third switch having one end connected to a first node which is a contact point between one end of the K-th battery cell and one end of the first switch, and the other end of the K-th battery cell; And a fourth switch having one end connected to a second node which is a contact point between one end of the second switch, wherein one end of the K-1 th battery cell of the plurality of battery cells is connected to the other end of the fourth switch and the first switch. 3 is connected to a third node, which is a contact between the other end of the switch.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,A battery comprising a plurality of power sources for charging the plurality of battery cells corresponding to each of the plurality of battery cells according to another aspect of the present invention, and a charge and discharge device for independently controlling the plurality of battery cells, respectively; In the battery management system to manage,

복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 복수의 전원 중 상기 K 번째 전지 셀에 대응하는 제1 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치, 상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제2 스위치, 그리고 상기 제1 전원과 상기 K 번째 전지 셀의 타단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치를 포함하며, 상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단과 상기 복수의 전원 중 상기 K-1 번째 전지 셀에 대응하는 제2 전원의 일단은 상기 제3 스위치의 타단과 상기 제2 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결한다.The first switch is connected to one end of the K-th battery cell of the plurality of battery cells, the other end is connected to one end of the first power source corresponding to the K-th battery cell of the plurality of power, the K-th battery A second switch having one end connected to a first node, which is a contact point between one end of the cell and one end of the first switch, and one end connected to a second node, which is a contact point between the first power source and the other end of the K-th battery cell. And a third switch connected to each other, wherein one end of the K-1 th battery cell among the plurality of battery cells and one end of the second power source corresponding to the K-1 th battery cell among the plurality of power sources are the third switch. And a third node that is a contact between the other end of the second switch and the other end of the second switch.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 복수의 전지 셀을 포함하는 배터리, 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하는 제어장치, 상기 배터리의 모드를 제어하는 신호를 생성하는 셀밸런싱 장치 및 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리 관리 시스템에서 배터리를 관리하는 방법에 있어서,A battery including a plurality of battery cells according to another aspect of the present invention, a controller for detecting a battery cell that needs cell balancing of the plurality of battery cells, a cell balancing device for generating a signal for controlling the mode of the battery and In the method of managing a battery in a battery management system including a charge and discharge device for controlling each of the plurality of battery cells independently,

상기 제어 장치는 센싱장치로부터 측정된 상기 배터리의 기초 정보를 전달받아 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하고, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 단계, 상기 셀밸런싱 장치는 상기 제어장치로부터 전달되는 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하는 단계, 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우, 상기 충방전장치에 포함된 상기 복수의 전지 셀과 전원과의 대응관계에 따라 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 단계, 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하는 단계, 그리고 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키는 단계를 포함한다.The control device receives the basic information of the battery measured by the sensing device to detect a battery cell that needs cell balancing, generating and transmitting a cell balancing signal including information on the battery cell that needs cell balancing, Generating, by the cell balancing device, a mode control signal according to the cell balancing signal transmitted from the control device; and when the charging and discharging device operates in a charging mode by the mode control signal, the cell balancing device is included in the charging and discharging device. Charging the plurality of battery cells according to a correspondence relationship between the plurality of battery cells and a power source, wherein the charging and discharging device connects the plurality of battery cells in series when operating in the discharge mode by the mode control signal. And the plurality of battery cells when the charging / discharging device is operated in an isolation mode by the mode control signal. Separating the battery cell to be isolated.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 충전 시 전지 셀을 개별 제어하여 전지 셀의 충전 편차를 감소시킬 수 있으며, 방전 시 복수의 전지 셀을 직렬로 연결시켜 상태가 불량한 전지 셀이 배터리의 성능을 감소시키는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the battery cell may be individually controlled during charging to reduce the charging variation of the battery cells, and when the battery cells are discharged, the battery cells may be in poor condition by connecting a plurality of battery cells in series. It can prevent to reduce the performance of.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 충전 및 방전을 수행하지 않는 전지 셀을 전기적으로 분리하므로 외부 단락으로부터 보호할 수 있으며, 배터리 관리 시스템에 의한 전력 소비가 발생하지 않으므로 배터리의 장시간 보관 시 배터리 관리 시스템을 배터리로부터 분리해야 하는 번거로움 없이 배터리를 관리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the battery cells that do not perform charging and discharging are electrically disconnected, the battery cells can be protected from an external short circuit. The battery can be managed without the hassle of removing the system from the battery.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

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 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

도 1은 종래 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional battery management system.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래 자동차 시스템의 배터리 관리 시스템(1)은 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 포함하는 배터리(2)의 셀밸런싱(Cell Balancing)을 위한 셀밸런싱부(11)를 포함한다. 종래의 배터리 관리 시스템(1)의 셀밸런싱부(11)는 복수의 전지 셀(C1-Cn) 사이에 셀밸런싱 회로(111)를 형성하여 직렬로 연결된 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전한 후 다른 전지 셀보다 전압이 높은 전지 셀의 충전 전류를 방전하는 방식으로 셀 사이의 편차를 줄인다.As shown in FIG. 1, the battery management system 1 of a conventional automobile system includes a cell balancing unit 11 for cell balancing of a battery 2 including a plurality of battery cells C1 -Cn. It includes. The cell balancing unit 11 of the conventional battery management system 1 charges a plurality of battery cells C1 -Cn connected in series by forming a cell balancing circuit 111 between the plurality of battery cells C1 -Cn. Then, the variation between the cells is reduced by discharging the charging current of the battery cells having a higher voltage than other battery cells.

이와 같이 셀의 전압이 높은 셀의 충전 전류를 바이패스 하여 방전하는 방식은 상대적으로 셀의 전압이 낮은 셀의 경우 충전을 할 수 없는 문제점이 있다. 그리고, 각 전지 셀 사이의 용량편차를 줄이기 위해 바이패스 전류를 늘여 방전하는 것에도 한계가 있다. 또한, 각 전지 셀의 용량편차를 줄이기 위해 생성되는 바이패스 전류는 불필요한 전력 소모를 발생시키므로 전체 자동차 시스템의 전력 효율을 저하시키며, 배터리의 성능과 수명을 감소시키는 문제점이 있다.As described above, the method of bypassing and discharging the charging current of a cell having a high voltage has a problem in that a cell having a relatively low voltage cannot be charged. In addition, there is a limit to the discharge by increasing the bypass current to reduce the capacity deviation between the battery cells. In addition, the bypass current generated to reduce the capacity deviation of each battery cell generates unnecessary power consumption, thereby lowering the power efficiency of the entire vehicle system and reducing the performance and life of the battery.

이하 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 대하여 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention for solving this problem will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 2 is a diagram schematically illustrating a battery and a battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 시스템은 배터리(100) 및 배터리 관리 시스템(200)을 포함한다.As shown in FIG. 2, an automobile system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a battery 100 and a battery management system 200.

배터리(100)는 복수의 전지 셀(C1-Cn)이 연결되어 있는 전지팩(Battery Pack)으로 형성된다. 여기서, 배터리(100)의 일단은 출력단자(Bout1, Bout2)에 연결되 어 있으며, 전지팩 출력은 출력단자(Bout1, Bout2)를 통하여 인버터(도시하지 않음)로 전달된다. 본 발명의 실시예에서는 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 포함하는 하나의 전지팩으로 배터리(100)를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 소정 개수의 전지 셀을 포함하는 전지팩이 복수개 구비되어 배터리(100)를 형성할 수도 있다.The battery 100 is formed of a battery pack to which a plurality of battery cells C1 -Cn are connected. Here, one end of the battery 100 is connected to the output terminals (B out1 , B out2 ), the battery pack output is transmitted to the inverter (not shown) through the output terminals (B out1 , B out2 ). In the exemplary embodiment of the present invention, the battery 100 is illustrated as one battery pack including a plurality of battery cells C1-Cn. However, the present invention is not limited thereto, and the battery pack including a predetermined number of battery cells is provided. A plurality of batteries may be provided to form the battery 100.

배터리 관리 시스템(200)은 충방전장치(210), 셀밸런싱 장치(220), 제어장치(230), 센싱장치(240) 및 저장장치(250)를 포함한다.The battery management system 200 includes a charging and discharging device 210, a cell balancing device 220, a control device 230, a sensing device 240, and a storage device 250.

충방전장치(210)는 복수의 전지 셀(C1-Cn)과 연결되며, 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 독립적으로 제어한다. 본 발명의 실시예에 따른 모드 제어신호는 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전시키기 위한 충전모드 제어신호, 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 방전시키기 위한 방전모드 제어신호 및 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키기 위한 격리모드 제어신호를 포함한다.The charging and discharging device 210 is connected to the plurality of battery cells C1 -Cn and independently controls each of the plurality of battery cells C1 -Cn according to a mode control signal transmitted from the cell balancing device 220. The mode control signal according to the embodiment of the present invention includes a charge mode control signal for charging the plurality of battery cells C1 -Cn, a discharge mode control signal for discharging the plurality of battery cells C1 -Cn, and a plurality of batteries. An isolation mode control signal for separating a battery cell to be isolated from the cells C1 -Cn is included.

구체적으로, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 충전모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우, 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 개별적으로 제어하여 각 전지 셀(C1-Cn)을 충전시키며, 동시에 셀 밸런싱을 수행한다. 그리고, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 방전모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우, 복수의 전지 셀(C1-Cn)이 직렬로 연결될 수 있도록 제어하여 각 전지 셀(C1-Cn)을 방전시킨다. 또한, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 격리모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시켜 불량 셀의 동작을 방지한다.In detail, when the charging / discharging device 210 operates in the charging mode by the charging mode control signal transmitted from the cell balancing device 220, the charging / discharging device 210 individually controls the plurality of battery cells C1 -Cn to control each battery cell ( C1-Cn) is charged, and cell balancing is performed at the same time. In addition, when the charge / discharge device 210 operates in the discharge mode by the discharge mode control signal transmitted from the cell balancing device 220, the plurality of battery cells C1 to Cn may be connected in series to control each battery. The cells C1-Cn are discharged. In addition, when the charging and discharging device 210 operates in the isolation mode by the isolation mode control signal transmitted from the cell balancing device 220, the charge / discharge device 210 separates the battery cells to be isolated from the plurality of battery cells C1 -Cn. Prevent the operation of bad cells.

셀밸런싱 장치(220)는 제어장치(230)로부터 전달되는 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 충방전장치(210)로 전달한다. 본 발명의 실시예에 따른 셀밸런싱 신호는 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중에서 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보와 격리가 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함한다.The cell balancing device 220 generates a mode control signal according to the cell balancing signal transmitted from the control device 230 and transmits the mode control signal to the charge / discharge device 210. The cell balancing signal according to the embodiment of the present invention includes information on battery cells that require cell balancing among the plurality of battery cells C1 -Cn and information about battery cells that require isolation.

제어장치(230)는 센싱장치(240)를 통하여 측정된 배터리의 온도(T), 배터리의 셀전압(V) 및 배터리의 전류(I) 등에 대한 배터리 기초 정보를 전달받는다. 그리고, 제어장치(230)는 배터리 기초 정보를 이용하여 자동차의 시동을 켜는 키온(key on) 시 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage, OCV) 및 배터리의 충전상태(State of Charge, SOC) 및 배터리의 건강상태(State of Health, SOH) 등의 배터리 상태 정보를 추정한다. 제어장치(230)는 배터리 상태 정보를 이용하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중에서 셀밸런싱이 필요한 전지 셀 및 격리가 필요한 전지 셀에 대한 정보를 검출하고, 검출된 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 셀밸런싱 장치(220)로 전달한다.The controller 230 receives battery basic information about the temperature T of the battery, the cell voltage V of the battery, the current I of the battery, and the like, measured by the sensing device 240. In addition, the controller 230 may use an open circuit voltage (OCV), a state of charge (SOC), and a state of the battery when the key is turned on using the battery basic information. Battery state information such as state of health (SOH) is estimated. The controller 230 detects information on battery cells that require cell balancing and battery cells that require isolation among the plurality of battery cells C1 -Cn using the battery state information, and includes information on the detected battery cells. The cell balancing signal is generated and transmitted to the cell balancing device 220.

센싱장치(240)는 제어장치(230)의 제어에 따라 배터리의 온도(T), 배터리의 셀전압(V) 및 배터리의 전류(I) 등에 대한 배터리 기초 정보를 측정한다.The sensing device 240 measures battery basic information on the temperature T of the battery, the cell voltage V of the battery, the current I of the battery, and the like under the control of the controller 230.

저장장치(250)는 제어장치(230)를 통해 추정되는 배터리의 상태 정보 및 센싱 장치(240)로부터 측정되는 배터리의 기초 정보 등과 같은 배터리 관리를 위한 모든 배터리 관련 정보를 전달받아 저장한다.The storage device 250 receives and stores all battery related information for battery management, such as battery state information estimated through the controller 230 and basic information of the battery measured from the sensing device 240.

본 발명의 한 실시예 및 다른 실시예에 따른 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52), 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)는 n채널 전계 효과 트랜지스터 특히 NMOS(n-channel metal oxide semiconductor) 트랜지스터, p채널 전계 효과 트랜지스터 특히 PMOS(p-channel metal oxide semiconductor)트랜지스터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT), 릴레이(relay), 사이리스터(thyristor) 및 트라이액(triac) 등으로 설정될 수 있으며, 그 외 에 유사한 기능을 하는 다른 트랜지스터, 릴레이, 사이리스터 및 트라이액 등이 이들 각 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52), 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)로 사용될 수도 있다.The switches CH11-CH51, the switches CH12-CH52, the switches DS1-DS5, and the switches BP1-BP5 according to one embodiment and the other embodiment of the present invention are n-channel field effect transistors, in particular NMOS (n- channel metal oxide semiconductor transistors, p-channel field effect transistors, in particular p-channel metal oxide semiconductor (PMOS) transistors, insulated gate bipolar transistors (IGBTs), relays, thyristors and triacs ( triac) and the like, and other transistors, relays, thyristors, triacs, etc., which have similar functions, may be selected from the respective switches CH11-CH51, switches CH12-CH52, switches DS1-DS5, and the like. It may also be used as a switch BP1-BP5.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하기 위한 배터리 관리 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a battery management system for independently controlling a plurality of battery cells according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3에 도시한 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계의 한 예를 나타내는 도면이다.3 is a view showing in detail the connection relationship between the battery and the charge and discharge device of the battery management system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a connection relationship between the battery and the charge and discharge device of the battery management system shown in FIG. It is a figure which shows an example.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(200)의 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 독립적으로 제어한다. 이러한, 충방전장치(210)는 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52), 스위치(DS1-DS5), 스위치(BP1- BP5) 및 전원(V)을 포함하며, 해당하는 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 연결되어 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각이 충전, 방전 및 격리되도록 제어한다.As shown in FIG. 3, the charging / discharging device 210 of the battery management system 200 according to an exemplary embodiment of the present invention may use the plurality of battery cells C1 according to a mode control signal transmitted from the cell balancing device 220. -Cn) controls each independently. The charging and discharging device 210 includes a switch CH11-CH51, a switch CH12-CH52, a switch DS1-DS5, a switch BP1-BP5, and a power source V, and a plurality of corresponding batteries. It is connected to the cells C1 -Cn to control each of the plurality of battery cells C1 -Cn to be charged, discharged, and isolated.

구체적으로, 전지 셀(C1)의 일단은 스위치(CH11)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH11)의 타단은 전원(V)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C1)의 타단은 스위치(CH12)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH12)의 타단은 전원(V)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS1)의 일단은 전지 셀(C1)의 일단과 스위치(CH11)의 일단 사이의 접점인 노드(A)에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(Cn)의 타단에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP1)의 일단은 스위치(DS1)의 타단과 전지 셀(Cn)의 타단 사이의 접점에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C1)의 타단과 스위치(CH12)의 일단 사이의 접점인 노드(B)에 연결되어 있다. Specifically, one end of the battery cell C1 is connected to one end of the switch CH11, and the other end of the switch CH11 is connected to one end of the power source V. The other end of the battery cell C1 is connected to one end of the switch CH12, and the other end of the switch CH12 is connected to the other end of the power source V. At this time, one end of the switch DS1 is connected to the node A, which is a contact point between one end of the battery cell C1 and one end of the switch CH11, and the other end is connected to the other end of the battery cell Cn. One end of the switch BP1 is connected to a contact between the other end of the switch DS1 and the other end of the battery cell Cn, and the other end is a contact between the other end of the battery cell C1 and one end of the switch CH12. It is connected to the phosphorus node B.

마찬가지로, 전지 셀(C2)의 일단은 스위치(CH21)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH21)의 타단은 전원(V)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C2)의 타단은 스위치(CH22)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH22)의 타단은 전원(V)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS2)의 일단은 전지 셀(C2)의 일단과 스위치(CH21)의 일단 사이의 접점인 노드(C)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(B)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP2)의 일단은 노드(B)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 셀(C2)의 타단과 스위치(CH22)의 일단 사이의 접점인 노드(D)에 연결되어 있다. Similarly, one end of the battery cell C2 is connected to one end of the switch CH21, and the other end of the switch CH21 is connected to one end of the power source V. The other end of the battery cell C2 is connected to one end of the switch CH22, and the other end of the switch CH22 is connected to the other end of the power source V. At this time, one end of the switch DS2 is connected to the node C, which is a contact point between one end of the battery cell C2 and one end of the switch CH21, and the other end is connected to the node B. One end of the switch BP2 is connected to the node B, and the other end is connected to the node D, which is a contact point between the other end of the cell C2 and one end of the switch CH22.

전지 셀(C3)의 일단은 스위치(CH31)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH31)의 타단은 전원(V)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C3)의 타단은 스위치(CH32)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH32)의 타단은 전원(V)의 타단에 연 결되어 있다. 이때, 스위치(DS3)의 일단은 전지 셀(C3)의 일단과 스위치(CH31)의 일단 사이의 접점인 노드(E)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(D)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP3)의 일단은 노드(D)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 셀(C3)의 타단과 스위치(CH32)의 일단 사이의 접점인 노드(F)에 연결되어 있다.One end of the battery cell C3 is connected to one end of the switch CH31, and the other end of the switch CH31 is connected to one end of the power source V. The other end of the battery cell C3 is connected to one end of the switch CH32, and the other end of the switch CH32 is connected to the other end of the power source V. At this time, one end of the switch DS3 is connected to the node E, which is a contact point between one end of the battery cell C3 and one end of the switch CH31, and the other end is connected to the node D. One end of the switch BP3 is connected to the node D, and the other end is connected to the node F, which is a contact point between the other end of the cell C3 and one end of the switch CH32.

동일하게 본 발명의 한 실시예에 따른 나머지 복수의 전지 셀(C4-Cn) 역시 각각 해당하는 충방전장치(210)의 스위치(CH41-CH51), 스위치(MC42-MC52), 스위치(DS4-MC5) 및 스위치(BP4-BP5)에 연결된다.Similarly, the remaining plurality of battery cells C4-Cn according to one embodiment of the present invention also have a switch CH41-CH51, a switch MC42-MC52, a switch DS4-MC5 of the corresponding charge / discharge device 210, respectively. ) And switch (BP4-BP5).

예를 들어, 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계는 도 4에 도시한 바와 같이, 스위치(CH11-CH51)가 각각 하나의 트랜지스터(MC11-MC61)/트랜지스터(MC12-MC62) 또는 두 개의 트랜지스터(MC11-MC61, MC12-MC62)로 형성될 수도 있으며, 스위치(CH12-CH52)가 각각 트랜지스터(MC13-MC53)로 형성될 수도 있다. 스위치(DS1-DS5)가 각각 트랜지스터(MB11-MB61)로 형성될 수도 있으며, 스위치(BP1-BP5)가 각각 하나의 트랜지스터(MB12-MB62)/트랜지스터(MB13-MB63) 또는 두 개의 트랜지스터(MB12-MB62, MB13-MB63)로 형성될 수도 있다.For example, as shown in FIG. 4, the connection between the battery and the charge / discharge device of the battery management system according to an embodiment of the present invention includes a switch CH11-CH51 having one transistor MC11-MC61 / The transistors MC12-MC62 or two transistors MC11-MC61 and MC12-MC62 may be formed, and the switches CH12-CH52 may be formed as transistors MC13-MC53, respectively. The switches DS1-DS5 may be formed of transistors MB11-MB61, respectively, and the switches BP1-BP5 may each have one transistor MB12-MB62 / transistor MB13-MB63 or two transistors MB12-MB. MB62, MB13-MB63).

도 4에서는 스위치(CH11-CH51)가 각각 두 개의 트랜지스터(MC11-MC61, MC12-MC62)로 형성되며, 스위치(CH12-CH52)가 각각 트랜지스터(MC13-MC53)로 형성되고, 스위치(DS1-DS5)가 각각 트랜지스터(MB11-MB61)로 형성되며, 스위치(BP1-BP5)가 각각 두 개의 트랜지스터(MB12-MB62, MB13-MB63)로 형성되는 것으로 설명한다.In FIG. 4, the switches CH11-CH51 are each formed of two transistors MC11-MC61 and MC12-MC62, the switches CH12-CH52 are each formed of transistors MC13-MC53, and the switches DS1-DS5. ) Are formed of transistors MB11-MB61 and switches BP1-BP5 are formed of two transistors MB12-MB62 and MB13-MB63, respectively.

구체적으로, 전지 셀(C1)의 일단은 트랜지스터(MC12)의 일단에 연결되어 있 으며, 트랜지스터(MC12)의 타단은 전원(V)에 일단이 연결된 트랜지스터(MC11)의 타단에 연결되어 있다. 전지 셀(C1)의 타단은 트랜지스터(MC13)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC13)의 타단은 전원(V)에 연결되어 있다. 이때, 트랜지스터(MB11)의 일단은 전지 셀(C1)의 일단과 트랜지스터(MC12)의 일단 사이의 접점인 노드(A)에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(Cn)의 타단에 연결되어 있다. 그리고, 트랜지스터(MB12)의 일단은 트랜지스터(MB11)의 타단과 전지 셀(Cn)의 타단 사이의 접점에 연결되어 있으며, 타단은 트랜지스터(MB13)의 일단에 연결되어 있다. 트랜지스터(MB13)의 타단은 전지 셀(C1)의 타단과 트랜지스터(MC13)의 일단 사이의 접점인 노드(B)에 연결되어 있다.Specifically, one end of the battery cell C1 is connected to one end of the transistor MC12, and the other end of the transistor MC12 is connected to the other end of the transistor MC11 connected to the power supply V. The other end of the battery cell C1 is connected to one end of the transistor MC13, and the other end of the transistor MC13 is connected to the power supply V. At this time, one end of the transistor MB11 is connected to the node A, which is a contact point between one end of the battery cell C1 and one end of the transistor MC12, and the other end is connected to the other end of the battery cell Cn. One end of the transistor MB12 is connected to a contact between the other end of the transistor MB11 and the other end of the battery cell Cn, and the other end is connected to one end of the transistor MB13. The other end of the transistor MB13 is connected to a node B which is a contact between the other end of the battery cell C1 and one end of the transistor MC13.

마찬가지로, 전지 셀(C2)의 일단은 트랜지스터(MC22)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC22)의 타단은 전원(V)에 일단이 연결된 트랜지스터(MC21)의 타단에 연결되어 있다. 전지 셀(C2)의 타단은 트랜지스터(MC23)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC23)의 타단은 전원(V)에 연결되어 있다. 이때, 트랜지스터(MB21)의 일단은 전지 셀(C2)의 일단과 트랜지스터(MC22)의 일단 사이의 접점인 노드(C)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(B)에 연결되어 있다. 그리고, 트랜지스터(MB22)의 일단은 노드(B)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 트랜지스터(MB23)의 일단에 연결되어 있다. 트랜지스터(MB23)의 타단은 전지 셀(C2)의 타단과 트랜지스터(MC23)의 일단 사이의 접점인 노드(D)에 연결되어 있다.Similarly, one end of the battery cell C2 is connected to one end of the transistor MC22, and the other end of the transistor MC22 is connected to the other end of the transistor MC21 connected to one end of the power supply V. The other end of the battery cell C2 is connected to one end of the transistor MC23, and the other end of the transistor MC23 is connected to a power source V. At this time, one end of the transistor MB21 is connected to the node C, which is a contact point between one end of the battery cell C2 and one end of the transistor MC22, and the other end is connected to the node B. One end of the transistor MB22 is connected to a node B, and the other end thereof is connected to one end of the transistor MB23. The other end of the transistor MB23 is connected to the node D, which is a contact between the other end of the battery cell C2 and one end of the transistor MC23.

전지 셀(C3)의 일단은 트랜지스터(MC32)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC32)의 타단은 전원(V)에 일단이 연결된 트랜지스터(MC31)의 타단에 연결되 어 있다. 전지 셀(C3)의 타단은 트랜지스터(MC33)의 일단에 연결되어 있으며, 트랜지스터(MC33)의 타단은 전원(V)에 연결되어 있다. 이때, 트랜지스터(MB31)의 일단은 전지 셀(C3)의 일단과 트랜지스터(MC32)의 일단 사이의 접점인 노드(E)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(D)에 연결되어 있다. 그리고, 트랜지스터(MB32)의 일단은 노드(D)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 트랜지스터(MB33)의 일단에 연결되어 있다. 트랜지스터(MB33)의 타단은 전지 셀(C3)의 타단과 트랜지스터(MC33)의 일단 사이의 접점인 노드(F)에 연결되어 있다.One end of the battery cell C3 is connected to one end of the transistor MC32, and the other end of the transistor MC32 is connected to the other end of the transistor MC31 having one end connected to the power supply V. The other end of the battery cell C3 is connected to one end of the transistor MC33, and the other end of the transistor MC33 is connected to a power source V. At this time, one end of the transistor MB31 is connected to the node E, which is a contact point between one end of the battery cell C3 and one end of the transistor MC32, and the other end is connected to the node D. One end of the transistor MB32 is connected to the node D, and the other end thereof is connected to one end of the transistor MB33. The other end of the transistor MB33 is connected to the node F, which is a contact between the other end of the battery cell C3 and one end of the transistor MC33.

동일하게 나머지 복수의 전지 셀(C4-Cn) 역시 각각 해당하는 충방전장치(210)의 트랜지스터(MC41-MC61), 트랜지스터(MC42-MC62), 트랜지스터(MC43-MC53), 트랜지스터(MB41-MB61), 트랜지스터(MB42-MB62) 및 트랜지스터(MB43-MB63)에 연결된다.Similarly, the remaining plurality of battery cells C4-Cn may also correspond to the transistors MC41-MC61, transistors MC42-MC62, transistors MC43-MC53, and transistors MB41-MB61 of the charging / discharging device 210, respectively. And transistors MB42-MB62 and transistors MB43-MB63.

도 5는 도 3에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view schematically showing a charging mode operation of the charging and discharging device of FIG. 3.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전장치(210)가 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전하기 위해서는 스위치(CH11-CH51) 및 스위치(CH12-CH52)를 턴온하고, 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면,전원(V)-스위치(CH11-CH51)-전지 셀(C1-Cn)-스위치(CH12-CH52)-전원(V)으로 각 전류 경로(CSIN1-CSINn)가 형성되며, 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 이러한 각 전류 경로(CSIN1-CSINn)를 통해 인가되는 전류에 의해 충전된다.As shown in FIG. 5, in order for the charge / discharge device 210 according to an embodiment of the present invention to charge the plurality of battery cells C1 -Cn in the charging mode, the switch CH11-CH51 and the switch CH12- CH52 is turned on and the switches DS1-DS5 and switches BP1-BP5 are turned off. Then, each current path CSIN1-CSINn is formed by the power supply V, the switch CH11-CH51, the battery cell C1-Cn, the switch CH12-CH52, and the power supply V, and a plurality of battery cells are formed. (C1-Cn) is charged by the current applied through each of these current paths CSIN1-CSINn.

구체적으로, 전지 셀(C1)은 전원(V)-스위치(CH11)-전지 셀(C1)-스위 치(CH12)-전원(V)에 의해 형성되는 전류 경로(CSIN1)를 통해 충전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)은 전원(V)-스위치(CH21)-전지 셀(C2)-스위치(CH22)-전원(V)에 의해 형성되는 전류 경로(CSIN2)를 통해 충전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 전원(V), 스위치(CH31-CH51), 전지 셀(C3-Cn) 및 스위치(CH32-CH52)에 의해 형성되는 전류 경로(CSIN3-CSINn)를 통해 충전된다. 즉, 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210)에 의해 병렬로 연결되어 충전된다.Specifically, the battery cell C1 is charged through the current path CSIN1 formed by the power source V, the switch CH11, the battery cell C1, the switch CH12, and the power source V. At the same time, the battery cell C2 is charged through the current path CSIN2 formed by the power source V, the switch CH21, the battery cell C2, the switch CH22, and the power source V, and the remaining batteries are charged. The cells C3-Cn are also charged through the current path CSIN3-CSINn formed by the power supply V, the switches CH31-CH51, the battery cells C3-Cn, and the switches CH32-CH52. That is, in the charging mode, the plurality of battery cells C1 -Cn are connected and charged in parallel by the charge / discharge device 210.

이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2)의 충전이 완료되는 경우, 충전 시 전지 셀(C2)에 연결되는 스위치(CH21) 및 스위치(CH22)를 턴오프하여 충방전장치(210)에서 전지 셀(C2)을 분리하여 충전을 방지한다.At this time, when the charging of a predetermined battery cell, for example, the battery cell C2 among the plurality of battery cells C1-Cn is completed, the switch CH21 and the switch CH22 connected to the battery cell C2 during charging. ) To turn off the battery cell (C2) from the charging and discharging device 210 to prevent charging.

도 6은 도 3에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 도 3에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a view schematically illustrating a discharge mode operation of the charge / discharge device illustrated in FIG. 3, and FIG. 7 is a view schematically illustrating an isolation mode operation of the charge / discharge device illustrated in FIG. 3.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전장치(210)가 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 방전하기 위해서는 스위치(DS1-DS5)를 턴온하고, 스위치(CH11-CH51), 스위치(CH12-CH52) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 각각 충전된 전압은 턴온된 해당하는 각 스위치(DS1-DS5)의 전류 경로(CSOUT1-CSOUTn)를 통해 방전된다.As shown in FIG. 6, in order to discharge the plurality of battery cells C1 -Cn in the discharge mode, the charge / discharge device 210 according to an embodiment of the present invention turns on the switches DS1-DS5 and switches The CH11-CH51, the switches CH12-CH52, and the switches BP1-BP5 are turned off. Then, the voltages respectively charged in the plurality of battery cells C1 -Cn are discharged through the current paths CSOUT1-CSOUTn of the respective switches DS1-DS5 that are turned on.

구체적으로, 전지 셀(C1)에 충전된 전압은 턴온된 스위치(DS1)에 의해 형성되는 전류 경로(CSOUT1)를 통해 방전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)에 충전된 전 압은 스위치(DS2)에 의해 형성되는 전류 경로(CSOUT2)를 통해 방전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 스위치(DS3-DS5)에 의해 형성되는 전류 경로(CSOUT3-CSOUTn)를 통해 방전된다. 즉, 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210)에 의해 직렬로 연결되어 방전된다.In detail, the voltage charged in the battery cell C1 is discharged through the current path CSOUT1 formed by the turned-on switch DS1. At the same time, the voltage charged in the battery cell C2 is discharged through the current path CSOUT2 formed by the switch DS2, and the remaining battery cells C3-Cn are also formed by the switch DS3-DS5. Through the current paths CSOUT3-CSOUTn. That is, in the discharge mode, the plurality of battery cells C1 -Cn are connected and discharged in series by the charge / discharge device 210.

이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)의 상태가 불량하여 충방전장치(210)가 도 7에 도시한 바와 같이 방전모드에서 격리모드로 동작하는 경우, 충방전장치(210)는 방전 시 전지 셀(C2)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS2)를 턴오프하며, 스위치(BP2)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(CSOUT2')를 통해 전지 셀(C2)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 동일하게, 충방전장치(210)는 방전 시 전지 셀(C4)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS4)를 턴오프하며, 스위치(BP4)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(CSOUT4')를 통해 전지 셀(C4)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 상태가 불량한 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)을 제외한 나머지 전지 셀(C1, C3-Cn-1, Cn)만 방전을 계속하게 된다.At this time, the state of a predetermined battery cell, for example, the battery cell (C2) and the battery cell (C4) of the plurality of battery cells (C1-Cn) is poor, so that the charge and discharge device 210 as shown in FIG. When operating in the isolation mode in the discharge mode, the charging and discharging device 210 turns off the switch DS2 connected to the battery cell C2 and turned on at the time of discharge, and the current path formed by turning on the switch BP2 ( CSOUT2 'allows battery cell C2 to be separated from the discharge loop. In the same manner, the charging / discharging device 210 turns off the switch DS4 connected to the battery cell C4 and turned on at the time of discharge, and the battery cell through the current path CSOUT4 'formed by turning on the switch BP4. Let (C4) be separated from the discharge loop. Then, only the battery cells C1, C3-Cn-1, and Cn except the battery cells C2 and C4 which are in poor states among the plurality of battery cells C1-Cn continue to discharge.

이하, 도 8 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하기 위한 배터리 관리 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a battery management system for independently controlling a plurality of battery cells according to another exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 12.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이다.8 is a view showing in detail the connection relationship between the battery and the charge and discharge device of the battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스 템(200)의 충방전장치(210')는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 독립적으로 제어한다. 이러한, 충방전장치(210')는 스위치(CH11-CH51), 스위치(DS1-DS5), 스위치(BP1-BP5) 및 복수의 전원(V1-Vm)을 포함하며, 해당하는 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 연결되어 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각이 충전, 방전 및 격리되도록 제어한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')는 충방전장치(210)와 달리 복수의 전원(V1-Vm) 각각으로부터 공급되는 전류를 각 스위치(CH11-CH51)를 통해 공급하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 충전한다.As shown in FIG. 8, the charge / discharge device 210 ′ of the battery management system 200 according to another exemplary embodiment of the present invention may be configured by a plurality of battery cells according to a mode control signal transmitted from the cell balancing device 220. Each of (C1-Cn) is independently controlled. The charge / discharge device 210 'includes a switch CH11-CH51, a switch DS1-DS5, a switch BP1-BP5, and a plurality of power sources V1-Vm, and a plurality of corresponding battery cells ( C1-Cn) controls each of the plurality of battery cells C1-Cn to be charged, discharged, and isolated. Unlike the charging and discharging device 210, the charging and discharging device 210 ′ according to another embodiment of the present invention supplies a plurality of currents supplied from each of the plurality of power sources V1 -Vm through each switch CH11-CH51. Each of the battery cells C1-Cn is charged.

구체적으로, 전지 셀(C1)의 일단은 스위치(CH11)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH11)의 타단은 전원(V1)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C1)의 타단은 전원(V1)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS1)의 일단은 전지 셀(C1)의 일단과 스위치(CH11)의 일단 사이의 접점인 노드(A)에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(Cn)의 타단에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP1)의 일단은 스위치(DS1)의 타단과 전지 셀(Cn)의 타단 사이의 접점에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C1)의 타단과 전원(V1)의 타단 사이의 접점인 노드(B)에 연결되어 있다.Specifically, one end of the battery cell C1 is connected to one end of the switch CH11, and the other end of the switch CH11 is connected to one end of the power source V1. The other end of the battery cell C1 is connected to the other end of the power source V1. At this time, one end of the switch DS1 is connected to the node A, which is a contact point between one end of the battery cell C1 and one end of the switch CH11, and the other end is connected to the other end of the battery cell Cn. One end of the switch BP1 is connected to a contact between the other end of the switch DS1 and the other end of the battery cell Cn, and the other end is a contact between the other end of the battery cell C1 and the other end of the power source V1. It is connected to the phosphorus node B.

마찬가지로, 전지 셀(C2)의 일단은 스위치(CH21)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH21)의 타단은 전원(V2)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C2)의 타단은 전원(V2)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS2)의 일단은 전지 셀(C2)의 일단과 스위치(CH21)의 일단 사이의 접점인 노드(C)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(B)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP2)의 일단은 노드(B)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C2)의 타단과 전원(V2)의 타단 사이의 접점인 노드(D)에 연결되어 있다.Similarly, one end of the battery cell C2 is connected to one end of the switch CH21, and the other end of the switch CH21 is connected to one end of the power source V2. The other end of the battery cell C2 is connected to the other end of the power source V2. At this time, one end of the switch DS2 is connected to the node C, which is a contact point between one end of the battery cell C2 and one end of the switch CH21, and the other end is connected to the node B. One end of the switch BP2 is connected to the node B, and the other end is connected to the node D, which is a contact point between the other end of the battery cell C2 and the other end of the power source V2.

전지 셀(C3)의 일단은 스위치(CH31)의 일단에 연결되어 있으며, 스위치(CH31)의 타단은 전원(V3)의 일단에 연결되어 있다. 전지 셀(C3)의 타단은 전원(V3)의 타단에 연결되어 있다. 이때, 스위치(DS3)의 일단은 전지 셀(C3)의 일단과 스위치(CH31)의 일단 사이의 접점인 노드(E)에 연결되어 있으며, 타단은 노드(D)에 연결되어 있다. 그리고, 스위치(BP3)의 일단은 노드(D)에 연결에 연결되어 있으며, 타단은 전지 셀(C3)의 타단과 전원(V3)의 타단 사이의 접점인 노드(F)에 연결되어 있다.One end of the battery cell C3 is connected to one end of the switch CH31, and the other end of the switch CH31 is connected to one end of the power source V3. The other end of the battery cell C3 is connected to the other end of the power source V3. At this time, one end of the switch DS3 is connected to the node E, which is a contact point between one end of the battery cell C3 and one end of the switch CH31, and the other end is connected to the node D. One end of the switch BP3 is connected to the node D, and the other end is connected to the node F, which is a contact point between the other end of the battery cell C3 and the other end of the power source V3.

동일하게 본 발명의 실시예에 따른 나머지 복수의 전지 셀(C4-Cn) 역시 각각 해당하는 충방전장치(210')의 스위치(CH41-CH51), 스위치(DS4-DS5), 스위치(BP4-BP5) 및 복수의 전원(V4-Vm)에 연결된다.Similarly, the remaining plurality of battery cells C4-Cn according to the exemplary embodiment of the present invention also have a switch CH41-CH51, a switch DS4-DS5, and a switch BP4-BP5 of the corresponding charging / discharging device 210 ', respectively. ) And a plurality of power sources V4-Vm.

도 9는 도 8에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a view schematically illustrating a charging mode operation of the charging and discharging device of FIG. 8.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')가 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 충전하기 위해서는 스위치(CH11-CH51)를 턴온하고, 스위치(DS1-DS5) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면, 전원(V1-Vm)-스위치(CH11-CH51)-전지 셀(C1-Cn)-전원(V1-Vm)으로 각 전류 경로(VCSIN1-VCSINn)가 형성되며, 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 이러한 각 전류 경로(VCSIN1-VCSINn)를 통해 인가되는 전류에 의해 충전된다.As shown in FIG. 9, the charge / discharge device 210 ′ according to another embodiment of the present invention turns on the switches CH11-CH51 to charge the plurality of battery cells C1-Cn in the charging mode. Turn off the switches DS1-DS5 and BP1-BP5. Then, each current path VCSIN1-VCSINn is formed by the power source V1-Vm-switch CH11-CH51-battery cell C1-Cn-power source V1-Vm, and the plurality of battery cells C1-Cm are formed. Cn) is charged by the current applied through each of these current paths VCSIN1-VCSINn.

구체적으로, 전지 셀(C1)은 전원(V1)-스위치(CH11)-전지 셀(C1)-전원(V1)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSIN1)를 통해 충전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)은 전원(V2)-스위치(CH21)-전지 셀(C2)-전원(V2)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSIN2)를 통해 충전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 전원(V3-Vm) 및 스위치(CH31-CH51)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSIN3-VCSINn)를 통해 충전된다. 즉, 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210')에 의해 형성된 전원(V1-Vm)-스위치(CH11-CH51)-전지 셀(C1-Cn)-전원(V1-Vm)의 각 충전루프를 통해 충전된다.Specifically, the battery cell C1 is charged through the current path VCSIN1 formed by the power source V1-the switch CH11-the battery cell C1-the power source V1. At the same time, the battery cell C2 is charged through the current path VCSIN2 formed by the power source V2-the switch CH21-the battery cell C2-the power source V2 and the remaining battery cells C3-Cn. ) Is also charged through the current path (VCSIN3-VCSINn) formed by the power supply (V3-Vm) and the switch (CH31-CH51). In other words, in the charging mode, the plurality of battery cells C1 -Cn is configured as a power source V1 -Vm-switch CH11-CH51-battery cell C1-Cn-power source V1 formed by the charging and discharging device 210 ′. Charging through each charging loop of -Vm).

이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2)의 충전이 완료되는 경우, 충전 시 전지 셀(C2)에 연결되는 스위치(CH21)를 턴오프하여 충방전장치(210')에서 전지 셀(C2)을 분리하여 충전을 방지한다.At this time, when the charging of a predetermined battery cell, for example, the battery cell C2 among the plurality of battery cells C1 -Cn is completed, the switch CH21 connected to the battery cell C2 during the charging is turned off. The battery cell C2 is separated from the charge / discharge device 210 'to prevent charging.

도 10은 도 8에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 11은 도 8에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a view schematically illustrating a discharge mode operation of the charge / discharge device illustrated in FIG. 8, and FIG. 11 is a view schematically illustrating an isolation mode operation of the charge / discharge device illustrated in FIG. 8.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')가 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 방전하기 위해서는 스위치(DS1-DS5)를 턴온하고, 스위치(CH11-CH51) 및 스위치(BP1-BP5)를 턴오프한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn)에 각각 충전된 전압은 턴온된 해당하는 각 스위치(DS1-DS5)의 전류 경로(VCSOUT1-VCSOUTn)를 통해 방전된다.As shown in FIG. 10, the charge / discharge device 210 ′ according to another embodiment of the present invention turns on the switches DS1-DS5 to discharge the plurality of battery cells C1-Cn in the discharge mode. The switches CH11-CH51 and the switches BP1-BP5 are turned off. Then, the voltages respectively charged in the plurality of battery cells C1 -Cn are discharged through the current paths VCSOUT1-VCSOUTn of the respective switches DS1-DS5 that are turned on.

구체적으로, 전지 셀(C1)에 충전된 전압은 턴온된 스위치(DS1)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSOUT1)를 통해 방전된다. 이와 동시에, 전지 셀(C2)에 충전된 전 압은 스위치(DS2)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSOUT2)를 통해 방전되며, 나머지 전지 셀(C3-Cn) 역시 스위치(DS3-DS5)에 의해 형성되는 전류 경로(VCSOUT3-VCSOUTn)를 통해 방전된다. 즉, 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)은 충방전장치(210')에 의해 직렬로 연결되어 방전된다.Specifically, the voltage charged in the battery cell C1 is discharged through the current path VCSOUT1 formed by the turned-on switch DS1. At the same time, the voltage charged in the battery cell C2 is discharged through the current path VCSOUT2 formed by the switch DS2, and the remaining battery cells C3-Cn are also formed by the switch DS3-DS5. Discharge through the current path (VCSOUT3-VCSOUTn). That is, in the discharge mode, the plurality of battery cells C1 -Cn are connected and discharged in series by the charge / discharge device 210 '.

이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 소정의 전지 셀, 예를 들어 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)의 상태가 불량하여 충방전장치(210')가 도 11에 도시한 바와 같이 방전모드에서 격리모드로 동작하는 경우, 충방전장치(210')는 방전 시 전지 셀(C2)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS2)를 턴오프하며, 스위치(BP2)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(VCSOUT2')를 통해 전지 셀(C2)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 동일하게, 충방전장치(210')는 방전 시 전지 셀(C4)에 연결되어 턴온되는 스위치(DS4)를 턴오프하며, 스위치(BP4)를 턴온하여 형성되는 전류 경로(VCSOUT4')를 통해 전지 셀(C4)이 방전루프에서 분리되도록 한다. 그러면, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 상태가 불량한 전지 셀(C2) 및 전지 셀(C4)을 제외한 나머지 전지 셀(C1, C3-Cn-1, Cn)만 방전을 계속하게 된다.At this time, the state of a predetermined battery cell, for example, the battery cell (C2) and the battery cell (C4) of the plurality of battery cells (C1-Cn) is poor, the charge and discharge device 210 'as shown in FIG. In the case of operating in the isolation mode in the discharge mode as described above, the charging and discharging device 210 ′ turns off the switch DS2 connected to the battery cell C2 and turned on when discharging, and the current formed by turning on the switch BP2. The battery cell C2 is separated from the discharge loop through the path VCSOUT2 '. In the same manner, the charge / discharge device 210 'turns off the switch DS4 connected to the battery cell C4 and turned on when discharging, and the battery is discharged through the current path VCSOUT4' formed by turning on the switch BP4. Allow cell C4 to separate from the discharge loop. Then, only the battery cells C1, C3-Cn-1, and Cn except the battery cells C2 and C4 which are in poor states among the plurality of battery cells C1-Cn continue to discharge.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하는 순서를 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating a procedure of independently controlling a plurality of battery cells in a battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 센싱장치(240)는 배터리의 온도(T), 배터리의 셀전압(V) 및 배터리의 전류(I) 등에 대한 배터리 기초 정보를 측정하여 제어장치(230)로 전달한다(S700).As illustrated in FIG. 12, the sensing device 240 according to an embodiment of the present invention measures battery basic information on a temperature T of a battery, a cell voltage V of a battery, a current I of a battery, and the like. Transfer to the control device 230 (S700).

제어장치(230)는 배터리의 기초 정보를 이용하여 개방 회로 전압(OCV), 배터 리의 충전상태(SOC) 및 배터리의 건강상태(SOH) 등에 대한 배터리 상태 정보를 추정한다(S710). 그리고, 제어장치(230)는 추정된 배터리의 상태 정보를 이용하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중에서 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출한다(S720). 제어장치(230)는 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 셀밸런싱 장치(220)로 전달한다(S730). 셀밸런싱 장치(220)는 제어장치(230)로부터 전달되는 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 충방전장치(210)로 전달한다(S740).The controller 230 estimates battery state information on the open circuit voltage (OCV), the state of charge of the battery (SOC), and the state of health of the battery (SOH) using the basic information of the battery (S710). In operation S720, the controller 230 detects a battery cell requiring cell balancing among the plurality of battery cells C1 -Cn using the estimated battery state information. The control device 230 generates a cell balancing signal including information on the battery cells needing cell balancing and transmits the generated cell balancing signal to the cell balancing device 220 (S730). The cell balancing device 220 generates a mode control signal according to the cell balancing signal transmitted from the control device 230 and transmits the mode control signal to the charge / discharge device 210 (S740).

충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 충전모드 제어신호인 경우, 충전모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 개별적으로 제어하여 전지 셀(C1-Cn)을 충전시키며 동시에 셀 밸런싱을 수행한다(S750). 이때, 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 충전이 완료된 전지 셀이 존재하는 경우, 충방전장치(210)는 충전이 완료된 전지 셀을 분리하여 충전을 종료한다. 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 방전모드 제어신호인 경우, 방전모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 직렬로 연결하여 각 전지 셀(C1-Cn)을 방전시킨다(S760). 그리고, 충방전장치(210)는 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 격리모드 제어신호인 경우, 격리모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn) 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시킨다(S770).When the mode control signal transmitted from the cell balancing device 220 is the charging mode control signal, the charging / discharging device 210 operates in the charging mode to individually control the plurality of battery cells C1-Cn to control the battery cell C1. -Cn) is charged and cell balancing is performed at the same time (S750). In this case, when there are battery cells that have been fully charged among the plurality of battery cells C1 -Cn, the charging / discharging device 210 separates the battery cells from which the charging is completed and ends the charging. When the mode control signal transmitted from the cell balancing device 220 is a discharge mode control signal, the charge / discharge device 210 operates in the discharge mode to connect the plurality of battery cells C1-Cn in series to each battery cell ( C1-Cn) is discharged (S760). In addition, when the mode control signal transmitted from the cell balancing device 220 is an isolation mode control signal, the charging / discharging device 210 operates in an isolation mode to be a battery cell to be isolated from among the plurality of battery cells C1 to Cn. It is separated (S770).

본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(200)의 충방전장치(210')는 S750 단계에서 셀밸런싱 장치(220)로부터 전달되는 모드 제어신호가 충전모드 제어신호인 경우, 충전모드로 동작하여 복수의 전지 셀(C1-Cn)과 대응하는 전 원(V1-Vm)이 각각 충전루프를 형성하여 각 전지 셀(C1-Cn)이 충전되도록 하며, 나머지 방전모드 제어신호 및 격리모드 제어신호에 따른 동작(S760, S770)은 충방전장치(210)에서와 동일하게 수행한다.The charging / discharging device 210 'of the battery management system 200 according to another embodiment of the present invention operates in the charging mode when the mode control signal transmitted from the cell balancing device 220 is the charging mode control signal in step S750. Thus, a plurality of battery cells C1 -Cn and corresponding power sources V1 -Vm each form a charging loop to charge each battery cell C1 -Cn, and the remaining discharge mode control signal and isolation mode control signal. Operations S760 and S770 are performed in the same manner as in the charge / discharge device 210.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 충방전장치(210)는 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 병렬로 연결시키며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전장치(210')는 충전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn) 각각을 충전루프를 형성하도록 연결시킴으로써 충전 시 각 전지 셀의 충전 편차를 감소시켜 각 전지 셀의 성능 및 전체 배터리(100)의 성능을 최대화시킨다. 그리고, 충방전장치(210, 210')는 방전모드에서 복수의 전지 셀(C1-Cn)을 직렬로 연결시켜 상태가 불량한 전지 셀이 존재하는 경우 방전모드에서 격리모드로 동작될 수 있도록 제어하여 성능이 저하된 전지 셀을 분리시킴으로써 성능이 저하된 셀이 배터리(100)의 성능을 감소시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 충전 및 방전을 수행하지 않는 전지 셀을 전기적으로 분리하므로 외부 단락으로부터 보호할 수 있으며, 배터리 관리 시스템(200)에 의한 전력 소비가 발생하지 않으므로 배터리의 장시간 보관 시 배터리 관리 시스템을 배터리로부터 분리해야 하는 번거로움 없이 배터리를 관리할 수 있다.As such, the charge / discharge device 210 according to an embodiment of the present invention connects the plurality of battery cells C1-Cn in parallel in the charge mode, and according to another embodiment of the present invention, the charge / discharge device 210 ' In the charging mode, each of the plurality of battery cells C1 -Cn is connected to form a charging loop, thereby reducing the charge variation of each battery cell during charging to maximize the performance of each battery cell and the performance of the entire battery 100. . In addition, the charging and discharging devices 210 and 210 ′ connect the plurality of battery cells C1-Cn in series in the discharge mode so that the battery cells can be operated in the isolation mode in the discharge mode when there is a bad battery cell. By separating the degraded battery cell, it is possible to prevent the degraded cell from decreasing the performance of the battery 100. In addition, since the battery cells that do not perform charging and discharging are electrically disconnected, the battery cells can be protected from an external short circuit, and power consumption by the battery management system 200 does not occur. The battery can be managed without the hassle.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 종래 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a conventional battery management system.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 및 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a battery and a battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이다.3 is a view showing in detail the connection relationship between the battery and the charge and discharge device of the battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시한 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계의 한 예를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a connection relationship between a battery illustrated in FIG. 3 and a charge / discharge device of a battery management system.

도 5는 도 3에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view schematically showing a charging mode operation of the charging and discharging device of FIG. 3.

도 6은 도 3에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a view schematically showing a discharge mode operation of the charge / discharge device shown in FIG. 3.

도 7은 도 3에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an isolation mode operation of the charging and discharging device of FIG. 3.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리와 배터리 관리 시스템의 충방전장치의 연결관계를 구체적으로 나타내는 도면이다.8 is a view showing in detail the connection relationship between the battery and the charge and discharge device of the battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 9는 도 8에 도시한 충방전장치의 충전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a view schematically illustrating a charging mode operation of the charging and discharging device of FIG. 8.

도 10은 도 8에 도시한 충방전장치의 방전모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a view schematically showing a discharge mode operation of the charge / discharge device shown in FIG. 8.

도 11은 도 8에 도시한 충방전장치의 격리모드 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an isolation mode operation of the charging and discharging device of FIG. 8.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서 복수의 전지 셀을 독립적으로 제어하는 순서를 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating a procedure of independently controlling a plurality of battery cells in a battery management system according to an embodiment of the present invention.

Claims (24)

복수의 전지 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,A battery management system for managing a battery including a plurality of battery cells, 상기 배터리의 기초 정보를 전달받으며, 상기 배터리의 기초 정보를 이용하여 상기 배터리의 상태 정보를 추정하고, 상기 배터리의 상태 정보를 이용하여 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하며, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 제어장치,Receiving the basic information of the battery, estimating the state information of the battery using the basic information of the battery, detecting a battery cell requiring cell balancing among the plurality of battery cells using the state information of the battery, A control device for generating and transferring a cell balancing signal including information on the battery cells requiring cell balancing; 상기 제어장치로부터 상기 셀밸런싱 신호를 전달받으며, 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하여 전달하는 셀밸런싱 장치, 그리고Receiving the cell balancing signal from the control device, Cell balancing device for generating and transmitting a mode control signal according to the cell balancing signal, And 상기 셀밸런싱 장치로부터 상기 모드 제어신호를 전달받으며, 상기 모드 제어신호에 따라 복수의 전지 셀 각각을 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하며,And a charging / discharging device receiving the mode control signal from the cell balancing device and independently controlling each of the plurality of battery cells according to the mode control signal. 상기 충방전장치는,The charging and discharging device, 상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 개별 제어하여 충전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 방전하며, 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키는 배터리 관리 시스템.When operating in the charging mode by the mode control signal, the plurality of battery cells are individually controlled to charge, and when operating in the discharge mode by the mode control signal, the plurality of battery cells are connected in series to discharge, A battery management system for separating the battery cells to be isolated from the plurality of battery cells when operating in the isolation mode by a mode control signal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하며,The charging and discharging device includes a power source for charging the plurality of battery cells, 상기 충전모드로 동작하는 경우, 상기 복수의 전지 셀 각각은 상기 전원에 의해 병렬로 연결되는 배터리 관리 시스템.When operating in the charging mode, each of the plurality of battery cells are connected in parallel by the power supply. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 충방전장치는,The charging and discharging device, 상기 복수의 전지 셀 중 제1 전지 셀의 충전이 완료된 경우, 상기 복수의 전지 셀로부터 상기 제1 전지 셀을 분리하여 상기 제1 전지 셀의 충전을 방지하는 배터리 관리 시스템.When the charging of the first battery cell of the plurality of battery cells is completed, the battery management system to separate the first battery cell from the plurality of battery cells to prevent the charging of the first battery cell. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 충방전장치는,The charging and discharging device, 상기 방전모드에서 상기 복수의 전지 셀 중 상기 제1 전지 셀의 상태가 불량하여 상기 격리모드로 동작하는 경우, When the state of the first battery cell of the plurality of battery cells in the discharge mode is poor and operates in the isolation mode, 상기 직렬로 연결된 복수의 전지 셀로부터 상기 제1 전지 셀을 분리하여 복수의 전지 셀 중 상기 제1 전지 셀을 제외한 나머지 전지 셀만 방전시키는 배터리 관리 시스템.The battery management system is configured to separate the first battery cell from the plurality of battery cells connected in series to discharge only the remaining battery cells except the first battery cell among the plurality of battery cells. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하며,The charging and discharging device includes a plurality of power sources for charging the plurality of battery cells corresponding to each of the plurality of battery cells, 상기 충전모드로 동작하는 경우, 상기 복수의 전지 셀 각각은 대응하는 상기 복수의 전원에 연결되어 충전루프를 형성하는 배터리 관리 시스템.When operating in the charging mode, each of the plurality of battery cells are connected to the corresponding plurality of power sources to form a charging loop. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 충방전장치는,The charging and discharging device, 상기 복수의 전지 셀 중 제1 전지 셀의 충전이 완료된 경우, 상기 복수의 전원 중 상기 제1 전지 셀에 대응하는 전원과 상기 제1 전지 셀에 의해 형성된 상기 충전루프를 분리하여 상기 제1 전지 셀의 충전을 방지하는 배터리 관리 시스템.When the charging of the first battery cell among the plurality of battery cells is completed, the first battery cell is separated by separating a power supply corresponding to the first battery cell from the plurality of power sources and the charging loop formed by the first battery cell. Battery management system to prevent charging. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배터리의 기초 정보를 측정하여 상기 제어장치로 전달하는 센싱장치, 그리고A sensing device for measuring basic information of the battery and transferring the measured information to the controller; 상기 센싱장치로부터 측정된 상기 배터리의 기초 정보 및 상기 제어장치에서 추정된 상기 배터리의 상태 정보를 전달받아 저장하는 저장장치Storage device for receiving and storing the basic information of the battery measured from the sensing device and the state information of the battery estimated by the control device 를 포함하는 배터리 관리 시스템.Battery management system comprising a. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 모드제어 신호는 상기 복수의 전지 셀을 충전시키기 위한 충전모드 제어신호, 상기 복수의 전지 셀을 방전시키기 위한 방전모드 제어신호 및 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키기 위한 격리모드 제어신호 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The mode control signal is a charge mode control signal for charging the plurality of battery cells, a discharge mode control signal for discharging the plurality of battery cells, and an isolation for separating the battery cells to be isolated from the plurality of battery cells. Battery management system comprising at least one of the mode control signal. 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,A battery management system including a power source for charging a plurality of battery cells, the battery management system including a charge and discharge device for controlling the plurality of battery cells independently, 복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치,A first switch having one end connected to one end of a K-th battery cell among a plurality of battery cells, and the other end connected to one end of the power source; 상기 K 번째 전지 셀의 타단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 전원의 타단에 타단이 연결되어 있는 제2 스위치,A second switch having one end connected to the other end of the K-th battery cell and having the other end connected to the other end of the power source; 상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치, 그리고A third switch having one end connected to a first node which is a contact between one end of the K-th battery cell and one end of the first switch, and 상기 K 번째 전지 셀의 타단과 상기 제2 스위치의 일단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제4 스위치를 포함하며,A fourth switch having one end connected to a second node, which is a contact between the other end of the K-th battery cell and one end of the second switch, 상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단은 상기 제4 스위치의 타단과 상기 제3 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결되는 배터리 관리 시스템.One end of a K-1 th battery cell of the plurality of battery cells is connected to a third node that is a contact between the other end of the fourth switch and the other end of the third switch. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치는 상기 K 번째 전지 셀을 사이에 두고 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And the third switch and the fourth switch are connected in parallel with the K th battery cell interposed therebetween. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 충전되는 경우,When the K-th battery cell of the plurality of battery cells is charged, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴온하며, 상기 제3 스위치, 상기 및 제4 스위치를 턴오프하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And turning on the first switch and the second switch, and turning off the third switch, the fourth switch, and the fourth switch. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 충전되는 경우,When the K-th battery cell of the plurality of battery cells is charged, 상기 K 번째 전지 셀과 상기 K-1 번째 전지 셀은 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And the K th battery cell and the K-1 th battery cell are connected in parallel. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 방전되는 경우,When the K-th battery cell of the plurality of battery cells is discharged, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴오프하며, 상기 제3 스위치를 턴온하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And turning off the first switch, the second switch, and the fourth switch, and turning on the third switch. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 방전되는 경우,When the K-th battery cell of the plurality of battery cells is discharged, 상기 K 번째 전지 셀과 상기 K-1 번째 전지 셀은 턴온된 상기 제3 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And the K-th battery cell and the K-th battery cell are connected in series through the turned-on third switch. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 격리되는 경우, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 턴오프하고, 상기 제4 스위치를 턴온하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And when the K-th battery cell of the plurality of battery cells is isolated, turn off the first switch, the second switch, and the third switch, and turn on the fourth switch. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 격리되는 경우, When the K-th battery cell of the plurality of battery cells is isolated, 상기 K-1 번째 전지 셀과 K+1 번째 전지 셀은 턴온된 상기 제4 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And the K-1 th battery cell and the K + 1 th battery cell are connected in series through the turned on fourth switch. 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하며, 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,A battery management system including a plurality of power sources for charging the plurality of battery cells corresponding to each of a plurality of battery cells, and a battery including a charging and discharging device for independently controlling the plurality of battery cells. 복수의 전지 셀 중 K 번째 전지 셀의 일단에 일단이 연결되어 있으며, 상기 복수의 전원 중 상기 K 번째 전지 셀에 대응하는 제1 전원의 일단에 타단이 연결되어 있는 제1 스위치,A first switch having one end connected to one end of a K-th battery cell among a plurality of battery cells, and the other end connected to one end of a first power source corresponding to the K-th battery cell among the plurality of power sources; 상기 K 번째 전지 셀의 일단과 상기 제1 스위치의 일단 사이의 접점인 제1 노드에 일단이 연결되어 있는 제2 스위치, 그리고A second switch having one end connected to a first node which is a contact point between one end of the K-th battery cell and one end of the first switch, and 상기 제1 전원과 상기 K 번째 전지 셀의 타단 사이의 접점인 제2 노드에 일단이 연결되어 있는 제3 스위치를 포함하며,A third switch having one end connected to a second node which is a contact point between the first power supply and the other end of the K-th battery cell, 상기 복수의 전지 셀 중 K-1 번째 전지 셀의 일단과 상기 복수의 전원 중 상기 K-1 번째 전지 셀에 대응하는 제2 전원의 일단은 상기 제3 스위치의 타단과 상기 제2 스위치의 타단 사이의 접점인 제3 노드에 연결되는 배터리 관리 시스템.One end of a K-1th battery cell among the plurality of battery cells and one end of a second power source corresponding to the K-1th battery cell among the plurality of power sources are disposed between the other end of the third switch and the other end of the second switch. The battery management system is connected to the third node that is the contact of the. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치는 상기 K 번째 전지 셀을 사이에 두고 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And the second switch and the third switch are connected in parallel with the K th battery cell interposed therebetween. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 충전되는 경우, 상기 제1 스위치는 턴온되며, 상기 제2 스위치 및 제3 스위치는 턴오프되고,When the K th battery cell of the plurality of battery cells is charged, the first switch is turned on, the second switch and the third switch are turned off, 상기 제1 스위치, 상기 K 번째 전지 셀 및 상기 제1 전원은 충전루프를 형성하는 배터리 관리 시스템.And the first switch, the K-th battery cell, and the first power supply form a charging loop. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 방전되는 경우,When the K-th battery cell of the plurality of battery cells is discharged, 상기 K 번째 전지 셀과 상기 K-1 번째 전지 셀은 턴온된 상기 제2 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And the K-th battery cell and the K-th battery cell are connected in series through the turned-on second switch. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 복수의 전지 셀 중 상기 K 번째 전지 셀이 격리되는 경우, When the K-th battery cell of the plurality of battery cells is isolated, 상기 K-1 번째 전지 셀과 K+1 번째 전지 셀은 턴온된 제3 스위치를 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.And the K-1 th battery cell and the K + 1 th battery cell are connected in series through a turned-on third switch. 복수의 전지 셀을 포함하는 배터리, 상기 복수의 전지 셀 중 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하는 제어장치, 상기 배터리의 모드를 제어하는 신호를 생성하는 셀밸런싱 장치 및 상기 복수의 전지 셀을 각각 독립적으로 제어하는 충방전장치를 포함하는 배터리 관리 시스템에서 배터리를 관리하는 방법에 있어서,A battery including a plurality of battery cells, a control device for detecting a battery cell that needs cell balancing among the plurality of battery cells, a cell balancing device for generating a signal for controlling the mode of the battery and the plurality of battery cells each independently In the battery management system in a battery management system including a charging and discharging device to control, 상기 제어 장치는 센싱장치로부터 측정된 상기 배터리의 기초 정보를 전달받아 셀밸런싱이 필요한 전지 셀을 검출하고, 상기 셀밸런싱이 필요한 전지 셀에 대한 정보를 포함하는 셀밸런싱 신호를 생성하여 전달하는 단계,The control device receives the basic information of the battery measured by the sensing device to detect a battery cell that needs cell balancing, generating and transmitting a cell balancing signal including information on the battery cell that needs cell balancing, 상기 셀밸런싱 장치는 상기 제어장치로부터 전달되는 상기 셀밸런싱 신호에 따라 모드 제어신호를 생성하는 단계,Generating, by the cell balancing device, a mode control signal according to the cell balancing signal transmitted from the control device; 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 충전모드로 동작하는 경우, 상기 충방전장치에 포함된 상기 복수의 전지 셀과 전원과의 대응관계에 따라 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 단계,When the charging / discharging device operates in the charging mode by the mode control signal, charging the plurality of battery cells according to a correspondence relationship between the plurality of battery cells included in the charging / discharging device and a power source; 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 방전모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하는 단계, 그리고The charging and discharging device connecting the plurality of battery cells in series when operating in the discharge mode by the mode control signal; and 상기 충방전장치는 상기 모드 제어신호에 의해 격리모드로 동작하는 경우 상기 복수의 전지 셀 중 격리 대상이 되는 전지 셀을 분리시키는 단계The charging and discharging device is configured to separate the battery cells to be isolated from the plurality of battery cells when operating in the isolation mode by the mode control signal. 를 포함하는 배터리 관리 방법.Battery management method comprising a. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 전지셀을 충전하는 단계는,Charging the battery cell, 상기 충방전장치가 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 전원을 포함하는 경우, 상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀 각각을 상기 전원에 병렬로 연결하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.When the charging and discharging device includes a power source for charging the plurality of battery cells, the charging and discharging device includes connecting each of the plurality of battery cells to the power source in parallel. 제22에 있어서,The method of claim 22, 상기 전지셀을 충전하는 단계는,Charging the battery cell, 상기 충방전장치가 상기 복수의 전지 셀 각각에 대응하여 상기 복수의 전지 셀을 충전하는 복수의 전원을 포함하는 경우,When the charging and discharging device includes a plurality of power sources for charging the plurality of battery cells corresponding to each of the plurality of battery cells, 상기 충방전장치는 상기 복수의 전지 셀 각각이 대응하는 상기 복수의 전원에 연결되어 충전루프를 형성하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.The charging and discharging device includes a step of forming a charging loop, each of the plurality of battery cells is connected to the corresponding plurality of power sources.
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Cited By (4)

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KR20160144795A (en) * 2015-06-09 2016-12-19 엘지전자 주식회사 Apparatus for controlling charge or discharge of batteries, system for controlling charge or discharge of batteries and method for controlling charge or discharge of batteries
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