KR20120126327A - 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법 - Google Patents

에너지 저장 모듈 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120126327A
KR20120126327A KR1020110044035A KR20110044035A KR20120126327A KR 20120126327 A KR20120126327 A KR 20120126327A KR 1020110044035 A KR1020110044035 A KR 1020110044035A KR 20110044035 A KR20110044035 A KR 20110044035A KR 20120126327 A KR20120126327 A KR 20120126327A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
energy storage
storage body
energy
deterioration
condition
Prior art date
Application number
KR1020110044035A
Other languages
English (en)
Inventor
정영학
민홍석
김배균
윤찬
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020110044035A priority Critical patent/KR20120126327A/ko
Priority to US13/443,666 priority patent/US20120286735A1/en
Publication of KR20120126327A publication Critical patent/KR20120126327A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005Detection of state of health [SOH]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/50Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 에너지 저장체, 제1 에너지 저장체와 병렬로 연결되는 제2 에너지 저장체 및 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 미리 설정된 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하여 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시키기 위해 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키는 스위칭 제어부를 포함하는 에너지 저장 모듈로 전체 에너지 저장 모듈을 정지시키지 않고도 열화를 최소화시킬 수 있다.

Description

에너지 저장 모듈 및 그 제어방법{Energy storing module and controlling method thereof}
본 발명은 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상호 직렬 연결되는 복수 개의 에너지 저장체로 충/방전을 수행하는 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법에 관한 것이다.
정보 통신 기기와 같은 각종 전자제품에서 안정적인 에너지의 공급은 중요한 요소가 되고 있다. 일반적으로 이러한 기능은 전지(Battery)가 수행하게 되는데, 최근 들어 휴대용 기기의 비중이 점점 높아짐에 따라 수천 내지 수만 회 이상 충/방전을 반복하면서 기기에 에너지를 공급할 수 있는 이차전지가 대세를 이루고 있다.
한편, 이차전지의 대표적인 예로써 리튬 이온 이차전지가 있는데, 상기 리튬 이온 이차전지는 높은 에너지 밀도로 인하여 작고 가벼우면서도 장시간 동안 안정적인 전원공급이 가능하다는 장점이 있지만, 파워밀도가 낮아 순간출력이 낮으며, 충전에 장시간이 소요될 뿐만 아니라 충/방전에 따른 수명 또한 수천 회 정도로 짧다는 한계가 있다.
상기와 같은 리튬 이온 이차전지의 한계점을 보완하기 위하여 최근 화두로 떠오르고 있는 울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터라 불리는 장치는 빠른 충/방전 속도, 높은 안정성, 그리고 친환경적 특성으로 인해 차세대 에너지 저장 장치로 각광받고 있다.
이러한 울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터는 리튬 이온 이차전지에 비하여 에너지 밀도는 낮은 편이지만 파워 밀도가 리튬 이온 이차전지에 비하여 수십 내지 수백배 이상 크고, 충/방전 수명 또한 수십만 회 이상이 될 뿐만 아니라 수초 만에 완전 충전이 가능할 정도로 충/방전 속도가 매우 빠르다는 장점이 있다.
상기와 같은 이차전지 및 커패시터들은 에너지 저장체로서, 에너지 저장체는 온도에 민감하게 반응하므로 에너지 저장체의 온도가 높거나 낮은 경우가 계속 유지될 경우, 열화가 가속화되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 에너지 저장체의 열화를 최소화하기 위한 방식이 제안되었다.
본 발명의 사상은 복수 개의 에너지 저장체를 병렬로 연결하고, 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시켜 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시킴으로써 전체 에너지 저장 모듈을 정지시키지 않고도 열화를 최소화시킬 수 있는 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈은 제1 에너지 저장체; 상기 제1 에너지 저장체와 병렬로 연결되는 제2 에너지 저장체; 상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 미리 설정된 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하여 상기 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시키기 위해 상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키는 스위칭 제어부를 포함한다.
이때, 상기 열화 조건은 온도에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함한다.
그리고, 상기 열화 조건은 전압에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함한다.
또한, 상기 열화 조건은 충/방전 수에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함한다.
게다가, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 감지하여 상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제2 에너지 저장체를 연결시킨다.
그리고, 상기 스위칭 제어부는 상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하는지 감지하여 상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하면, 상기 제2 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제1 에너지 저장체를 연결시킨다.
아울러, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1 및 제2 에너지 저장체가 상기 열화 조건에 해당하지 않으면, 상기 제1 및 제2 에너지 저장체를 모두 연결시킨다.
이때, 상기 제1 열화 조건은 상기 열화를 감지하기 위한 최소 온도인 제1 기준 온도이고, 상기 제2 열화 조건은 상기 열화가 발생하지 않는 최대 온도인 제2 기준 온도인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1 에너지 저장체에 직렬로 연결되는 제1 스위치; 상기 제2 에너지 저장체에 직렬로 연결되는 제2 스위치를 포함한다.
게다가, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하고, 상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제어기를 포함한다.
이때, 상기 제1 에너지 저장체는 서로 직렬 연결되는 하나 이상으로 구성되고, 상기 제2 에너지 저장체는 상기 제1 에너지 저장체에 병렬로 연결되고, 하나 이상으로 구성된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈의 제어방법은 제1 에너지 저장체 및 상기 제1 에너지 저장체와 병렬로 연결되는 제2 에너지 저장체를 포함하는 에너지 저장 모듈의 제어방법에 있어서, 충/방전이 진행되고 있는 상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 미리 설정된 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하는 감지단계; 상기 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시키기 위해 상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키는 개방단계를 포함한다.
여기서, 상기 열화 조건은 온도에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함한다.
이때, 상기 감지단계는 상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 감지하는 제1 감지단계를 포함하고, 상기 개방단계는 상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제2 에너지 저장체를 연결시키는 제1 개방단계를 포함한다.
또한, 상기 감지단계는 상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하는지 감지하는 제2 감지단계를 더 포함하고, 상기 개방단계는 상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하면, 상기 제2 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제1 에너지 저장체를 연결시키는 제2 개방단계를 더 포함한다.
그리고, 상기 제1 및 제2 에너지 저장체가 상기 열화 조건에 해당하지 않으면, 상기 제1 및 제2 에너지 저장체를 모두 연결시키는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법에 따르면, 복수 개의 에너지 저장체를 병렬로 연결하고, 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시켜 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시킴으로써 전체 에너지 저장 모듈을 정지시키지 않고도 열화를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
보다 구체적으로는, 에너지 저장체의 상태를 지속적으로 감시하여 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체가 감지되면, 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 개방시키고, 에너지 저장체와 병렬 연결된 에너지 저장체를 연결시키는 동작을 선택적으로 수행함으로써 전체 에너지 저장 모듈을 정지시키거나 에너지 저장체의 전압 및 전류 제어 없이도 열화를 최소화하면서 전체 에너지 저장 모듈을 정상 동작시킬 수 있는 장점이 있다.
이로 인해, 전체 에너지 저장 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈에서 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키기 위한 스위치의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈의 제어과정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈의 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 에너지 저장 모듈(100)은 제1 에너지 저장체(110), 제2 에너지 저장체(120) 및 스위칭 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
제1 에너지 저장체(110)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 고전압을 얻기 위해서 복수 개를 직렬로 연결하는 것이 일반적이다. 이러한 제1 에너지 저장체(110)로 이차전지, 울트라커패시터 및 슈퍼커패시터를 사용할 수 있으며, 기타 유사한 특성을 갖는 에너지 저장체를 사용할 수 있다.
제2 에너지 저장체(120)는 제1 에너지 저장체(110)와 병렬로 연결되며, 하나 이상으로 구성될 수 있다. 이러한 제2 에너지 저장체(120)는 에너지 저장 모듈(100)을 구성하는 제1 에너지 저장체(110)와 동일한 특성을 갖는 에너지 저장체를 말한다.
제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)는 평소에는 모두 연결된 상태를 유지하여 충/방전을 수행하나, 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120) 중에서 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체가 있으면, 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시켜 열화를 최소화하도록 구성된다.
보다 자세하게 설명하면, 스위칭 제어부(130)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120) 중에서 미리 설정된 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하여 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시키기 위해 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키는 수단으로서, 제1 스위치(131a), 제2 스위치(131b) 및 제어기(131c)를 포함하여 구성된다.
제1 스위치(131a, SW1)는 제1 에너지 저장체(110)에 직렬 접속되어 제1 에너지 저장체(110)를 개방시키거나 연결시킨다.
보다 자세하게 설명하면, 제1 스위치(131a)는 제어기(131c)로부터 온 제어 신호가 인가되면, 턴 온 동작하여 제1 에너지 저장체(110)를 연결시키고, 제어기(131c)로부터 오프 제어 신호가 인가되면, 턴 오프 동작하여 제1 에너지 저장체(110)를 개방시킨다.
제2 스위치(131b, SW2)는 제2 에너지 저장체(120)에 직렬로 접속되어 제2 에너지 저장체(120)를 개방시키거나 연결시킨다.
보다 상세하게 설명하면, 제2 스위치(131b)는 제어기(131c)로부터 온 제어 신호가 인가되면, 턴 온 동작하여 제2 에너지 저장체(120)를 연결시키고, 제어기(131c)로부터 오프 제어 신호가 인가되면, 턴 오프 동작하여 제2 에너지 저장체(120)를 개방시킨다.
이러한 제1 및 제2 스위치(131a)(131b)는 BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)나 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) 등으로 구성될 수 있다.
제어기(131c)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 상태(일례로, 온도, 전압 및 충/방전 수 등)를 감지하고, 감지된 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 상태를 이용하여 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지한다.
여기서, 열화 조건은 온도에 따라 순차적으로 설정되는 제1 및 제2 열화 조건을 포함할 수 있다.
또한, 열화 조건은 전압에 따라 순차적으로 설정되는 제1 및 제2 열화 조건을 포함할 수 있으며, 충/방전 수에 따라 순차적으로 설정되는 제1 및 제2 열화 조건을 포함할 수 있다.
예를 들어, 열화 조건이 온도에 따라 순차적으로 설정되는 제1 및 제2 열화 조건을 포함할 경우, 제어기(131c)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120) 중에서 제1 열화 조건인 제1 기준 온도에 도달하는 에너지 저장체를 감지할 수 있다. 또한, 열화 조건이 전압에 따라 순차적으로 설정되는 제1 및 제2 열화 조건을 포함할 경우, 제어기(131c)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110(120) 중에서 제1 열화 조건인 제1 기준 전압에 도달하는 에너지 저장체를 감지할 수 있고, 열화 조건이 충/방전 수에 따라 순차적으로 설정되는 제1 및 제2 열화 조건을 포함할 경우, 제어기(131c)는 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 제1 열화 조건인 제1 기준 충/방전 수에 도달하는 에너지 저장체를 감지할 수 있다.
그리고, 제어기(131c)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120) 중에서 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체(110)를 감지하여 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체(110)를 개방시키고, 제2 에너지 저장체(120)를 연결시키도록 제어한다. 이러한 제어기(131c)의 동작에 의해 제2 에너지 저장체(120)에서만 충/방전이 진행되기 때문에 제1 에너지 저장체(110)에서의 열화를 최소화할 수 있다.
아울러, 제어기(131c)는 제2 에너지 저장체(120)가 제2 열화 조건에 해당하는지 감지하여 제2 에너지 저장체(120)가 제2 열화 조건에 해당하면, 제2 에너지 저장체(120)를 개방시키고, 제1 에너지 저장체(110)를 연결시킨다. 이러한 제어기(131c)의 동작에 의해 제1 에너지 저장체(110)에서만 충/방전이 진행되기 때문에 제2 에너지 저장체(120)에서의 열화를 최소화할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈에서 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키기 위한 스위치의 동작을 설명하는 도면을 나타낸다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에서는 에너지 저장체가 열화 조건에 해당하는지 판단하기 위해 온도를 이용한 방식을 예로 들어 설명하도록 한다.
우선, 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)는 평소에는 연결된 상태를 유지하여 충/방전을 진행하고, 스위칭 제어부(130)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 온도를 감지하여 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120) 중에서 제1 기준 온도에 도달하는 에너지 저장체가 있는지 판단한다.
만약, 도 2에서와 같이, 제1 에너지 저장체(110)가 제1 기준 온도에 도달하면, 스위칭 제어부(130)는 제1 에너지 저장체(110)를 개방시키기 위해 제1 스위치(131a, SW1)를 턴 오프 동작시키고, 제2 에너지 저장체(120)의 연결을 유지시킨다. 이에 따라, 제2 에너지 저장체(120)에서만 충/방전이 진행된다.
상기와 같이 제2 에너지 저장체(120)에서만 충/방전을 진행하다가 제2 에너지 저장체(120)의 온도가 제1 기준 온도보다 높은 제2 기준 온도까지 상승하면, 도 3에서와 같이, 스위칭 제어부(130)는 제2 에너지 저장체(120)를 개방시키기 위해 제2 스위치(131b, SW2)를 턴 오프 동작시키고, 제1 에너지 저장체(110)를 다시 연결시키기 위해 제1 스위치(131a, SW1)를 턴 온 동작시킨다. 이에 따라, 제1 에너지 저장체(110)에서만 충/방전이 진행된다.
여기서, 제1 기준 온도는 열화를 감지하기 위한 최소 온도이고, 제2 기준 온도는 열화가 발생하지 않는 최대 온도를 의미한다. 예를 들어, 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)가 열화 없이 정상적으로 동작하는 상태의 온도가 35℃ 미만일 경우, 제1 기준 온도는 대략 35℃ 이상이고, 55℃ 미만을 의미하고, 제2 기준 온도는 대략 55℃ 이상이고, 60℃ 미만을 의미한다. 여기서, 60℃는 열화가 발생하는 온도로 가정한다.
그리고, 스위칭 제어부(130)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 온도가 제1 기준 온도 미만이면, 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)를 모두 연결시켜 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)에서 충/방전이 진행되도록 한다.
이와 같이, 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시켜 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시킴으로써 전체 에너지 저장 모듈을 정지시키지 않고도 열화를 최소화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는 열화가 발생하는 조건으로서, 고온인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 저온에서도 상기와 같이 유사하게 동작할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈의 제어과정에 대하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 에너지 저장 모듈의 제어과정을 설명하기 위한 동작 흐름도로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)는 모두 평소에는 연결된 상태를 유지하여 충/방전을 진행한다(S400).
이때, 스위칭 제어부(130)에서는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120) 중에서 미리 설정된 제1 기준 온도에 도달하는 에너지 저장체를 감지한다(S410). 즉, 스위칭 제어부(130)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 온도가 제1 기준 온도 이상인지 판단하여 제1 에너지 저장체(110)의 온도가 제1 기준 온도가 도달하면, 제1 에너지 저장체(110)를 개방시키고, 제2 에너지 저장체(120)의 연결을 유지시킨다(S420).
여기서, 제1 기준 온도는 열화를 감지하기 위한 최소 온도이고, 제2 기준 온도는 열화가 발생하지 않는 최대 온도를 의미한다.
다음으로, 스위칭 제어부(130)는 제1 기준 온도에 도달한 제1 에너지 저장체(110)와 병렬로 연결된 제2 에너지 저장체(120)가 제2 기준 온도에 도달하는지 판단한다(S430).
430단계에서 제2 에너지 저장체가 제2 기준 온도에 도달하면, 스위칭 제어부(130)는 제2 에너지 저장체(120)를 개방시키고, 제1 에너지 저장체(110)를 다시 연결시킨다.
그리고, 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 온도가 모두 제1 기준 온도 미만인지 판단(S450)하여 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 온도가 모두 제1 기준 온도 미만이면, 스위칭 제어부(130)는 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)를 모두 연결시켜 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)에서 충/방전이 진행되도록 한다(S400).
상술한 바와 같이, 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 온도를 지속적으로 감지하여 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)의 온도가 열화를 감지하기 위한 제1 및 제2 기준 온도에 순차적으로 도달할 때마다 제1 및 제2 에너지 저장체(110)(120)를 선택적으로 개방시킴으로써 에너지 저장 모듈의 열화를 최소화할 수 있다. 이로 인해, 에너지 저장 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100. 에너지 저장 모듈
110. 제1 에너지 저장체 120. 제2 에너지 저장체
130. 스위칭 제어부 131a. 제1 스위치
131b. 제2 스위치 131c. 제어기

Claims (17)

  1. 제1 에너지 저장체;
    상기 제1 에너지 저장체와 병렬로 연결되는 제2 에너지 저장체;
    상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 미리 설정된 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하여 상기 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시키기 위해 상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키는 스위칭 제어부를 포함하는 에너지 저장 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열화 조건은,
    온도에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함하는 에너지 저장 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열화 조건은,
    전압에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함하는 에너지 저장 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열화 조건은,
    충/방전 수에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함하는 에너지 저장 모듈.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 감지하여 상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제2 에너지 저장체를 연결시키는 에너지 저장 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하는지 감지하여 상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하면, 상기 제2 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제1 에너지 저장체를 연결시키는 에너지 저장 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장체가 상기 열화 조건에 해당하지 않으면, 상기 제1 및 제2 에너지 저장체를 모두 연결시키는 에너지 저장 모듈.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 열화 조건은,
    상기 열화를 감지하기 위한 최소 온도인 제1 기준 온도이고,
    상기 제2 열화 조건은,
    상기 열화가 발생하지 않는 최대 온도인 제2 기준 온도인 에너지 저장 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제1 에너지 저장체에 직렬로 연결되는 제1 스위치;
    상기 제2 에너지 저장체에 직렬로 연결되는 제2 스위치를 포함하는 에너지 저장 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하고,
    상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키기 위한 제어 신호를 출력하는 제어기를 포함하는 에너지 저장 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 에너지 저장체는,
    서로 직렬 연결되는 하나 이상으로 구성되는 에너지 저장 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 에너지 저장체는,
    상기 제1 에너지 저장체에 병렬로 연결되고, 하나 이상으로 구성되는 에너지 저장 모듈.
  13. 제1 에너지 저장체 및 상기 제1 에너지 저장체와 병렬로 연결되는 제2 에너지 저장체를 포함하는 에너지 저장 모듈의 제어방법에 있어서,
    충/방전이 진행되고 있는 상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 미리 설정된 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 감지하는 감지단계;
    상기 에너지 저장체를 선택적으로 충/방전시키기 위해 상기 열화 조건에 해당하는 에너지 저장체를 선택적으로 개방시키는 개방단계를 포함하는 에너지 저장 모듈의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 열화 조건은,
    온도에 따라 순차적으로 설정된 제1 및 제2 열화 조건을 포함하는 에너지 저장 모듈의 제어방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 감지단계는,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장체 중에서 상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 감지하는 제1 감지단계를 포함하고,
    상기 개방단계는,
    상기 제1 열화 조건에 해당하는 제1 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제2 에너지 저장체를 연결시키는 제1 개방단계를 포함하는 에너지 저장 모듈의 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 감지단계는,
    상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하는지 감지하는 제2 감지단계를 더 포함하고,
    상기 개방단계는,
    상기 제2 에너지 저장체가 상기 제2 열화 조건에 해당하면, 상기 제2 에너지 저장체를 개방시키고, 상기 제1 에너지 저장체를 연결시키는 제2 개방단계를 더 포함하는 에너지 저장 모듈의 제어방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 에너지 저장체가 상기 열화 조건에 해당하지 않으면, 상기 제1 및 제2 에너지 저장체를 모두 연결시키는 연결단계를 포함하는 에너지 저장 모듈의 제어방법.
KR1020110044035A 2011-05-11 2011-05-11 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법 KR20120126327A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110044035A KR20120126327A (ko) 2011-05-11 2011-05-11 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법
US13/443,666 US20120286735A1 (en) 2011-05-11 2012-04-10 Energy storage module and controlling method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110044035A KR20120126327A (ko) 2011-05-11 2011-05-11 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120126327A true KR20120126327A (ko) 2012-11-21

Family

ID=47141448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110044035A KR20120126327A (ko) 2011-05-11 2011-05-11 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20120286735A1 (ko)
KR (1) KR20120126327A (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004014205A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Nissan Motor Co Ltd 電池異常劣化検出装置
KR100824888B1 (ko) * 2006-08-22 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 하이브리드 배터리 팩 및 그것의 충전 방법과 방전 방법
KR100929036B1 (ko) * 2007-09-27 2009-11-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 보호회로, 이를 구비하는 배터리 팩 및 이의동작방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20120286735A1 (en) 2012-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8466657B2 (en) Autonomous balancing of series connected charge storage devices
US10116154B2 (en) Battery pack
US10141551B2 (en) Battery system
US20120299549A1 (en) Battery pack
CN202712892U (zh) 一种电池管理系统及其负载检测电路
WO2012049915A1 (ja) 電力管理システム
US20130009600A1 (en) Electric energy storage apparatus, voltage equalization module and voltage equalization method
JP2016126894A (ja) 蓄電池、蓄電池評価装置および蓄電池評価方法
CN103928958A (zh) 一种锂电池充放电管理电路及锂电池管理系统
CN102222949A (zh) 电池管理装置及方法
US10629961B2 (en) Cell balancing system and control method
US20160036251A1 (en) Quick low-voltage rechargeable battery
CN101414758A (zh) 一种电源控制装置及其控制方法
JP2017147808A (ja) 蓄電システム及び蓄電方法
US20110025274A1 (en) Energy accumulator
KR101602877B1 (ko) 개별 배터리모듈로부터 제어부로 전력을 공급하도록 구성되는 에너지 저장장치
CN204012767U (zh) 一种锂电池充放电管理电路及锂电池管理系统
KR20120126327A (ko) 에너지 저장 모듈 및 그 제어방법
JP2011045183A (ja) 充放電装置
JP4440717B2 (ja) 直流電圧供給装置
CN103855768A (zh) 蓄电池非浮充热备用技术
KR20160007739A (ko) 팬을 이용한 트레이 밸런싱 장치, 트레이 밸런싱 방법 및 랙 밸런싱 장치
KR101158214B1 (ko) 에너지 저장체의 전압 안정화 장치 및 그 방법
JP2011229279A5 (ko)
CN106655465B (zh) 系统时钟供电装置、方法和电器

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid