KR20110048869A - Ｐｗｍ 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법을 제공한다. 상기 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법은 배터리 모듈을 구성하는 각 셀 전압의 평균 전압을 산출하는 단계, 상기 산출된 평균 셀 전압과 제어 대상 셀의 피드백 셀 전압을 비교하여 셀 전압 편차를 산출하는 단계, 상기 산출된 셀 전압 편차를 PWM 제어하여 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 셀 전압을 소비시키는 저항의 온/오프를 PWM 제어하여 전압 편차에 의해 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어함으로써 셀 밸런싱 효율을 향상시키게 된다.

Description

ＰＷＭ 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법{CELL BALANCING MOTHOD OF LI-POLYMER BATTERY USING THE SAME PWM CONTROL METHOD}

본 발명은 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 셀 전압을 소비시키는 저항의 온/오프를 PWM 제어하여 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어하도록 하는 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법에 관한 것이다.

일반적으로 리튬 폴리머 배터리(Li-Polymer battery)는 기본 3.7 셀(Cell)을 직렬로 연결하여 원하는 전압을 출력하도록 구성된다.

이렇게 직렬로 연결된 배터리 모듈은 충전과 방전을 거듭하면서, 각 셀 전압의 불균형이 발생하는데, 이러한 불균형이 커지면 배터리 사용의 비효율성을 유발시키며, 수명을 감소시키는 원인이 된다.

이러한 배터리 셀의 전압 불균형을 방지하기 위해, 보통 BMS(Battery Management System)에서 셀 밸런싱 동작을 수행하여 셀 전압의 불균형을 예방한다.

상기 셀 밸런싱이란, 배터리 모듈을 구성하는 특정 셀의 전압이 기타 셀 보다 높을 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 셀 양단에 병렬로 연결된 저항을 연결하여 해당 셀의 에너지를 저항을 통해 소비시킴으로서 전압을 감소시키는 방법이다.

그러나, 종래의 셀 밸런싱 방법은 배터리 모듈을 구성하는 각 셀의 전압 중 가장 낮은 전압을 기준 전압으로 설정하고, 상기 기준 전압보다 높은 셀 전압에 대해 저항을 연결하여 해당 셀 전압이 기준 전압과 근접할 때, 저항을 개방하는 방식을 사용한다.

이러한 방법은 기준 전압과의 편차량에 상관없이 저항을 연결함으로써, 실제적인 에너지 소모 없이 전압만 급격히 감소시킴으로 셀 밸런싱의 비효율을 유발시키며, 셀 밸런싱 시간을 증대시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은 셀 전압을 소비시키는 저항의 온/오프를 PWM 제어하여 셀 전압 편차에 의해 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어함으로써, 셀 밸런싱의 효율을 향상시키고, 셀 밸런싱 시간을 단축시키는 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법은 배터리 모듈을 구성하는 각 셀 전압의 평균 전압을 산출하는 단계; 상기 산출된 평균 셀 전압과 제어 대상 셀의 피드백 셀 전압을 비교하여 셀 전압 편차를 산출하는 단계; 상기 산출된 셀 전압 편차를 PWM 제어하여 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 PWM 제어는 셀 밸런싱 저항의 ON/OFF를 제어하여 PWM 주기를 변화시킴으로 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법은 셀 전압을 소비시키는 저항의 온/오프를 PWM 제어 하여 전압 편차에 의해 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어함으로써 셀 밸런싱 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 높은 전압 셀의 에너지를 효율적으로 소모시켜 안정적이고 균형있는 셀 밸런싱을 수행하는 효과가 있다.

또한, 상기 안정적이고 균형있는 셀 밸런싱을 수행함으로써, 배터리의 수명을 연장시키고 아울러 배터리 사용의 효율성을 향상시키는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 제어 블럭도이다.

도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법은, 먼저, 제1 연산기(110)에서 배터리 모듈을 구성하는 각 셀 전압의 평균 전압을 산출한다.(S100).

그리고, 제 2연산기에서 상기 산출된 평균 셀 전압과 제어 대상 셀의 피드백 셀 전압과 비교하여 셀 전압 편차를 산출한다.(S200).

이어 상기 산출된 셀 전압 편차는 PI 제어기(130)에 입력되고, 상기 셀 전압의 편차를 입력받은 상기 PI 제어기(130)는 셀 전압 편차를 PWM 제어하여 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어한다.(S300)

상기 PWM 제어는 셀 밸런싱 저항기(140)의 ON/OFF를 제어하여 PWM 주기를 변화시키는 것이다.

즉, PI 제어기(130)는 전압 편차가 큰 셀에 대해서는 많은 전류를, 전압 편차가 작은 셀에 대해서는 작은 전류를 도통시키도록, 셀 밸런싱 저항기(140)의 ON/OFF를 제어하여 PWM 주기를 변화시킴으로 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 셀 전압을 소비시키는 저항의 온/오프를 PWM 제어하여 전압 편차에 의해 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어함으로써, 셀 밸런싱 효율을 향상시키고, 높은 전압 셀의 에너지를 효율적으로 소모시켜 안정적이고 균형있는 셀 밸런싱을 수행하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.

따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라, 상기 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법을 도시한 회로도.

도 2는 본 발명의 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 방법을 도시한 순서도.

도 3은 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리의 셀 밸런싱 제어 블럭도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110: 제1 연산기 120: 제2 연산기

130: PI 제어기 140: 셀 밸런싱 저항기

Claims (2)

1. 배터리 모듈을 구성하는 각 셀 전압의 평균 전압을 산출하는 단계;

   상기 산출된 평균 셀 전압과 제어 대상 셀의 피드백 셀 전압을 비교하여 셀 전압 편차를 산출하는 단계;

   상기 산출된 셀 전압 편차를 PWM 제어하여 저항으로 소모되는 전류를 미세 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리 셀 밸런싱 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 PWM 제어는 셀 밸런싱 저항의 ON/OFF를 제어하여 PWM 주기를 변화시키는 것을 특징으로 하는 PWM 제어방식을 사용한 리튬 폴리머 배터리 셀 밸런싱 방법.

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