KR20140070149A - Cell balancing apparatus in battery module and method thereof - Google Patents

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박세호
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Abstract

The present invention relates to a cell balancing apparatus in a battery module and a method thereof and, more particularly, to a cell balancing apparatus in a battery module capable of obtaining an energy saving effect by recovering and using a current discharged in a cell balancing process. Provided is the cell balancing apparatus of the battery module and a method thereof. Wherein, the cell balancing apparatus includes: an auxiliary cell unit which includes n auxiliary cells; an auxiliary relay unit which connects the n auxiliary cells in series or parallel; a main relay unit which connects the auxiliary cells connected in series or parallel by the auxiliary relay unit to the battery module; and a control unit which controls the auxiliary relay unit and the main relay unit.

Description

배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치 및 그 방법{Cell balancing apparatus in battery module and method thereof} [0001] The present invention relates to a cell balancing apparatus for a battery module,

본 발명은 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 셀 밸런싱시에 방전되는 전류를 회수하여 사용함으로 에너지 절감 효과를 얻을 수 있도록 한 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cell balancing apparatus and method for a battery module, and more particularly, to a cell balancing apparatus and method for a battery module that can save energy by recovering a current discharged during cell balancing.

최근 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, due to the depletion of fossil energy and environmental pollution, there is an increasing interest in electric vehicles and hybrid vehicles that use electric energy without using fossil energy.

이러한 전기 자동차나 하이브리드 자동차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 구동 모터를 구동시켜야 한다. 이를 위해 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리는 다수의 배터리 셀이 직렬로 연결된 배터리 팩으로부터 출력되는 전기를 전원으로 이용하고 있다.In order to drive such an electric vehicle or a hybrid vehicle, a driving motor that requires a high output power must be driven. To this end, a battery used in an electric car or a hybrid vehicle uses electricity output from a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series as a power source.

이러한 배터리 팩에 포함되어 있는 다수의 배터리 셀은 안정성과 수명향상, 그리고 고출력을 얻기 위해 각 배터리 셀의 전압을 균일하게 유지할 필요가 있다.A plurality of battery cells included in such a battery pack needs to maintain the voltage of each battery cell uniformly in order to obtain stability, life span, and high output.

배터리 팩에 포함된 각 배터리 셀의 충전 전압을 균일하게 밸런싱하는 방법에는, 전압이 상대적으로 낮은 배터리 셀에 충전 전류를 공급하여 전압을 상승시키는 방법, 전압이 상대적으로 높은 배터리 셀을 방전시켜 전압을 하강시키는 방법, 각 배터리 셀의 전압으로부터 밸런싱 목표 전압을 정하고 목표 전압보다 전압이 높은 배터리 셀은 방전시키고 목표 전압보다 낮은 배터리 셀은 충전시키는 방법 등이 사용된다.Methods for uniformly balancing the charging voltage of each battery cell included in the battery pack include a method of increasing the voltage by supplying a charging current to a battery cell having a relatively low voltage, a method of discharging a battery cell having a relatively high voltage, A method of determining the balancing target voltage from the voltage of each battery cell, discharging the battery cell having a higher voltage than the target voltage, and charging the battery cell having the target voltage lower than the target voltage.

위와 같은 셀 밸런싱 방법은 각 배터리 셀과 연결된 셀 밸런싱부에 의해 구현된다. 셀 밸런싱부는 셀 밸런싱 동작의 시작과 종료를 제어하는 스위칭 소자와 배터리 셀 전압을 방전시키는 방전 저항을 포함한다.The above cell balancing method is implemented by a cell balancing unit connected to each battery cell. The cell balancing section includes a switching element for controlling the start and end of the cell balancing operation and a discharging resistor for discharging the battery cell voltage.

그런데, 이와 같이 셀 밸런싱부를 이용하여 배터리 셀의 밸런싱을 이루는 과정에서 특히 수동형 셀 밸런싱의 경우에 방전만 하기 때문에 배터리 팩의 전체의 충전량이 바이패스하는 에너지 만큼 줄어들게 되어 에너지 손실이 발생한다.However, in the process of balancing the battery cells using the cell balancing unit, the entire charging amount of the battery pack is reduced by the amount of bypassing energy because of only discharging in the case of passive cell balancing, resulting in energy loss.

이와 달리 능동형 셀 밸런싱의 경우에는 효율이 낮고 회로가 복잡하고 스위칭 노이즈 등이 발생하는 문제점이 있다
On the other hand, in the case of active cell balancing, the efficiency is low, the circuit is complicated, and switching noise occurs

국내공개특허 2011-117992호Korean Patent Publication No. 2011-117992

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 셀에 병렬로 다수개의 보조 셀을 연결하여 셀 밸런싱 과정에서 방전되는 전류를 충전하고, 재사용시에는 보조셀을 직렬로 연결하여 충전 전압을 높여 충전 전류를 발생시킬 수 있는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of charging a battery, which comprises charging a plurality of auxiliary cells in parallel in a battery cell to charge a current discharged during a cell balancing process, A cell balancing device of a battery module capable of generating a charging current and a method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, n개의 보조셀을 포함하는 보조셀부; 상기 n개의 보조셀을 직렬 연결시키거나 병렬 연결시키는 보조 릴레이부; 상기 보조 릴레이부에 의해 직렬 연결된 보조셀들과 배터리 모듈을 연결시키거나 상기 병렬 연결된 보조셀들을 배터리 모듈과 연결시키는 주릴레이부; 및 상기 보조 릴레이부와 주릴레이부를 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus including: an auxiliary cell unit including n auxiliary cells; An auxiliary relay unit connecting the n auxiliary cells in series or in parallel; A main relay unit connecting the battery modules to the auxiliary cells connected in series by the auxiliary relay unit or connecting the auxiliary cells connected in parallel to the battery module; And a controller for controlling the auxiliary relay unit and the main relay unit.

또한, 본 발명의 장치는 상기 주릴레이부와 배터리 모듈 사이에 위치하여 상기 제어부의 제어에 의해 상기 주릴레이부와 배터리 모듈을 연결시키는 배터리 연결부를 더 포함한다.Further, the apparatus of the present invention further includes a battery connection part which is located between the main relay part and the battery module and connects the main relay part and the battery module under the control of the control part.

또한, 본 발명의 장치의 상기 주릴레이부는 상기 보조셀들의 직렬 연결시에는 직렬 연결된 보조셀중의 첫번째 보조셀의 양극과 배터리 모듈의 어느 하나의 출력 단자를 연결시키는 충전 릴레이; 및 상기 보조셀들의 직렬 연결시에는 직렬 연결된 보조셀중의 마지막 보조셀의 음극과 배터리 모듈의 다른 하나의 출력 단자를 연결시키는 공통 릴레이를 포함한다.Further, the main relay part of the apparatus of the present invention connects a positive terminal of the first auxiliary cell among the serially connected auxiliary cells to an output terminal of the battery module when the auxiliary cells are connected in series, And a common relay for connecting the negative terminal of the last auxiliary cell among the serially connected auxiliary cells and the other output terminal of the battery module when the auxiliary cells are connected in series.

또한, 본 발명의 장치의 상기 주릴레이부는 상기 보조셀들의 병렬 연결시에는 보조셀의 양극 단자와 배터리 모듈의 어느 하나의 출력 단자를 연결시키는 방전 릴레이; 및 상기 보조셀들의 병렬 연결시에 보조셀의 음극 단자와 배터리 모듈의 다른 하나의 출력 단자를 연결시키는 공통 릴레이를 포함한다.The main relay part of the apparatus of the present invention further includes a discharge relay for connecting the positive terminal of the auxiliary cell and the output terminal of the battery module when the auxiliary cells are connected in parallel, And a common relay for connecting the negative terminal of the auxiliary cell and the other output terminal of the battery module when the auxiliary cells are connected in parallel.

또한, 본 발명의 장치의 상기 보조 릴레이부는 상기 보조셀들의 양극들을 서로 연결시키기 위한 양극 병렬 연결 라인; 상기 보조셀들의 음극들을 서로 연결시키기 위한 음극 병렬 연결 라인; 상기 보조셀의 인접하는 서로 다른 극 사이에 위치하는 다수의 직렬 연결 라인; 상기 보조셀들의 병렬 연결시에 각각의 보조셀의 양극과 상기 양극 병렬 연결 라인을 연결시키고, 상기 보조셀의 직렬 연결시에 다수의 직렬 연결 라인과 대응되는 각각의 보조셀의 양극을 연결시키는 제1 보조 릴레이; 및 상기 보조셀들의 병렬 연결시에 각각의 보조셀의 음극과 상기 음극 병렬 연결 라인을 연결시키고, 상기 보조셀의 직렬 연결시에 다수의 직렬 연결 라인과 대응되는 각각의 보조셀의 음극을 연결시키는 제2 보조 릴레이를 포함한다.The auxiliary relay unit of the apparatus of the present invention may further include: a bipolar parallel connection line for connecting the anodes of the auxiliary cells to each other; A cathode parallel connection line for connecting the cathodes of the auxiliary cells to each other; A plurality of serial connection lines located between adjacent ones of the auxiliary cells; A plurality of auxiliary connection lines connected in parallel to the plurality of auxiliary connection lines, each of the plurality of auxiliary connection lines being connected to the plurality of auxiliary connection lines, 1 auxiliary relay; And connecting the cathodes of the auxiliary cells to the cathodes of the auxiliary cells when the auxiliary cells are connected in parallel, and connecting the cathodes of the corresponding auxiliary cells to the plurality of serial connection lines when the auxiliary cells are connected in series And a second auxiliary relay.

또한, 본 발명의 장치는 상기 배터리 모듈과 상기 주릴레이부 사이에 위치하여 펄스 제어 신호에 따라 스위칭하여 전류를 제한하기 위한 전류 제한부를 더 포함한다.Further, the apparatus of the present invention further includes a current restricting unit positioned between the battery module and the main relay unit to limit the current by switching according to a pulse control signal.

또한, 본 발명의 장치의 상기 전류 제한부는 배터리 모듈과 주릴레이부 사이에 위치하여 펄스 제어 신호에 따라 스위칭하는 전류 제한용 스위치; 상기 전류 제한용 스위치와 직렬 연결된 인덕터; 및 상기 전류 제한용 스위치와 병렬 연결된 커패시터를 포함한다.The current limiting unit of the apparatus of the present invention further includes a current limiting switch located between the battery module and the main relay unit and switching according to a pulse control signal; An inductor connected in series with the current limiting switch; And a capacitor connected in parallel with the current limiting switch.

또한, 본 발명의 장치의 상기 주릴레이부는 상기 배터리 모듈의 해당 배터리 셀과 보조셀부의 연결을 제공하는 것을 특징으로 한다.Further, the main relay part of the apparatus of the present invention provides a connection between the battery cell and the auxiliary cell part of the battery module.

또한, 본 발명의 장치의 상기 보조릴레이부는 상기 보조셀의 직렬 연결시에 일정 개수의 보조셀을 직렬 연결하는 것을 특징으로 한다.Further, the auxiliary relay unit of the apparatus of the present invention is characterized in that a certain number of auxiliary cells are connected in series when the auxiliary cells are connected in series.

한편, 본 발명의 방법은 (A) 제어부가 배터리 모듈들의 전압 상태를 파악하여 방전이 필요한 배터리 모듈의 파악하는 단계; (B) 상기 제어부가 파악된 배터리 모듈을 병렬 연결된 다수의 보조셀로 방전시키는 단계; (C) 상기 제어부는 배터리 모듈들의 전압 상태를 파악하여 충전이 필요한 배터리 모듈의 파악하는 단계; 및 (D) 상기 제어부가 파악된 배터리 모듈을 직렬 연결된 다수의 보조셀로 충전시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a battery module, the method comprising: (A) identifying a battery module requiring a discharge by determining a voltage state of the battery modules; (B) discharging the battery module identified by the controller to a plurality of auxiliary cells connected in parallel; (C) the control unit recognizing a voltage state of the battery modules and determining a battery module requiring charging; And (D) charging the battery module with the plurality of auxiliary cells connected in series.

또한, 본 발명의 방법의 상기 (B) 단계는 (B-1) 제어부가 제1 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 양극 병렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 음극 병렬 연결 라인에 접속되도록 하는 단계; (B-2) 상기 제어부가 주릴레이부의 방전 릴레이을 제어하여 보조 릴레이부의 양극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부와 연결되도록 하며, 또한 공통 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 음극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부와 연결되도록 하는 단계; 및 (B-3) 상기 제어부가 배터리 연결부를 제어하여 해당 배터리 모듈과 연결되도록 하는 단계를 포함한다.In the step (B) of the method of the present invention, the control unit controls the first auxiliary relay to connect the positive electrodes of the plurality of auxiliary cells to the positive-polarity parallel connection line, and controls the second auxiliary relay Causing the cathodes of the plurality of auxiliary cells to be connected to the cathode parallel connection lines; (B-2) The control unit controls the discharge relay of the main relay unit so that the bipolar parallel connection line of the auxiliary relay unit is connected to the battery connection unit, and the common relay is controlled to connect the negative electrode parallel connection line of the auxiliary relay unit to the battery connection unit step; And (B-3) controlling the battery connection unit so that the control unit is connected to the corresponding battery module.

또한, 본 발명의 방법의 상기 (D) 단계는 (D-1) 제어부가 제1 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 하는 단계; (D-2) 제어부가 주릴레이부의 충전 릴레이을 제어하여 보조 릴레이부의 제1 보조 릴레이의 제1 스위치의 일단자와 배터리 연결부가 연결되도록 하며, 또한 공통 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 제2 보조릴레이의 마지막 스위치의 단자가 배터리 연결부와 연결되도록 하는 단계; 및 (D-3) 제어부는 배터리 연결부를 제어하여 해당 배터리 모듈과 직렬 연결된 보조셀들이 연결되도록 하는 단계를 포함한다.In the step (D) of the method of the present invention, the control unit may control the first auxiliary relay to connect the anodes of the plurality of auxiliary cells to the serial connection line, So that the cathode of the auxiliary cell of the second cell is connected to the series connection line; (D-2) The control unit controls the charging relay of the main relay unit so that one terminal of the first switch of the first auxiliary relay and the battery connection unit are connected to each other, and the common relay is controlled to control the second auxiliary relay of the auxiliary relay unit Connecting the terminal of the last switch to the battery connection; And (D-3) the control unit controls the battery connection unit to connect auxiliary cells connected in series with the corresponding battery module.

또한, 본 발명의 방법의 상기 (D) 단계에서 상기 제어부는 보조셀들의 직렬 연결시에 일정 개수의 보조셀을 직렬 연결하는 것을 특징으로 한다.
In addition, in the step (D) of the method of the present invention, the controller connects a certain number of auxiliary cells in series when the auxiliary cells are connected in series.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 셀 밸런싱 과정에서 방전되는 전류를 보조셀을 이용하여 재사용하도록 하여 에너지 손실을 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, the current discharged during the cell balancing process can be reused by using the auxiliary cell, thereby preventing energy loss.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 다수의 보조셀을 직렬로 변환시켜 충전 전압을 높여서 배터리 셀을 충전할 수 있도록 한다.
In addition, according to the present invention, a plurality of auxiliary cells are serially converted to increase the charging voltage so that the battery cells can be charged.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 모듈로부터 보조셀로 방전시 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 1의 보조셀로부터 배터리 모듈의 충전시 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 1의 보조셀로부터 배터리 모듈을 목표 전압으로 충전하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법의 흐름을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing a configuration of a cell balancing apparatus of a battery module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an operation of discharging from the battery module to the auxiliary cell of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an operation of charging the battery module from the auxiliary cell of FIG. 1;
4 is a conceptual diagram for charging the battery module from the auxiliary cell of FIG. 1 to a target voltage.
5 is a flowchart illustrating a cell balancing method of a battery module according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. It will be further understood that terms such as " first, "" second," " one side, "" other," and the like are used to distinguish one element from another, no. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing a configuration of a cell balancing apparatus of a battery module according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치는 배터리 연결부(100), 제어부(110), 보조셀부(120), 주릴레이부(130), 전류 제한부(140) 및 보조릴레이부(150)를 구비하고 있다.The cell balancing apparatus of the battery module according to the first embodiment of the present invention includes a battery connection unit 100, a control unit 110, a support cell unit 120, a main relay unit 130, a current restricting unit 140, (150).

상기 배터리 연결부(100)는 일측이 주릴레이부(130)의 방전 라인 및 공통 라인과 접속되거나, 또는 충전 라인 및 공통 라인과 접속된다.One side of the battery connection part 100 is connected to the discharge line and the common line of the main relay part 130, or is connected to the charge line and the common line.

그리고, 배터리 연결부(100)의 다른측은 다수의 배터리 모듈의 각각의 양극 단자와 음극 단자에 접속되거나, 배터리 모듈들이 직렬 연결된 경우에 직렬 연결된 배터리 모듈의 최상위 양극 단자와 최하위 음극 단자에 접속된다.The other side of the battery connection part 100 is connected to the positive terminal and the negative terminal of each of the plurality of battery modules or to the most positive terminal and the least negative terminal of the battery module connected in series when the battery modules are connected in series.

물론 배터리 연결부(100)는 배터리 모듈의 내부의 배터리 셀들이 다수개가 직렬 연결된 경우에 직렬 연결된 배터리 셀들의 최상위 양극 단자와 최하위 음극 단자에 접속된다. 여기에서, 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀을 포함하며, 다수의 배터리 셀은 서로 직렬 연결되거나 병렬로 연결되어 양극 단자와 음극 단자를 통하여 외부에 전력을 공급한다.Of course, the battery connection unit 100 is connected to the uppermost positive terminal and the lowermost negative terminal of battery cells connected in series when a plurality of battery cells inside the battery module are connected in series. Here, the battery module includes a plurality of battery cells, and the plurality of battery cells are connected to each other in series or in parallel to supply power to the outside through the positive terminal and the negative terminal.

다음으로, 제어부(110)는 각각의 배터리 모듈의 전압을 측정하여 각각의 배터리 모듈에 대한 셀 밸런싱을 수행한다.Next, the controller 110 measures the voltage of each battery module and performs cell balancing for each battery module.

또한, 제어부(110)는 배터리 모듈의 내부의 각각의 배터리 셀에 대한 전압을 측정하여 각각의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱을 수행한다.In addition, the controller 110 measures the voltage of each battery cell inside the battery module and performs cell balancing for each battery cell.

상기 제어부(110)가 각각의 배터리 모듈(또는 배터리 셀)에 대한 셀 밸런싱을 수행하는 방법은 전압이 상대적으로 낮은 배터리 모듈(또는 배터리 셀)에 충전 전류를 공급하여 전압을 상승시키는 방법, 전압이 상대적으로 높은 배터리 모듈(또는 배터리 셀)을 방전시켜 전압을 하강시키는 방법, 각 배터리 모듈(또는 배터리 셀)의 전압으로부터 밸런싱 목표 전압을 정하고 목표 전압보다 전압이 높은 배터리 모듈(또는 배터리 셀)은 방전시키고 목표 전압보다 낮은 배터리 모듈(또는 배터리 셀)은 충전시키는 방법 등이 사용된다.A method of performing cell balancing for each battery module (or battery cell) by the controller 110 includes a method of supplying a charging current to a battery module (or a battery cell) having a relatively low voltage to raise the voltage, (Or battery cell) discharging a relatively high battery module (or battery cell) to lower the voltage, balancing the target voltage from the voltage of each battery module (or battery cell) And charging the battery module (or battery cell) lower than the target voltage is used.

한편, 보조셀부(120)는 배터리 모듈에서 셀 밸런싱시에 방전되는 전류를 충전하여 이후에 사용하기 위한 것으로 다수의 보조셀(120-1~120-n)을 포함한다.Meanwhile, the auxiliary cell unit 120 includes a plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n for charging a current discharged at the time of cell balancing in the battery module.

이러한 보조셀부(120)에 있어서 다수의 보조셀(120-1~120-n)은 보조릴레이부(150)에 의해 직렬 연결되거나 병렬 연결된다.In the auxiliary cell unit 120, the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected in series or in parallel by the auxiliary relay unit 150.

상기 다수의 보조셀(120-1~120-n)이 병렬 연결될 때에는 상기 배터리 모듈에서 방전되는 전류를 충전하기 위한 경우이고, 직렬 연결될 때에는 상기 배터리 모듈에 충전 전류를 제공하기 위한 경우이다.When the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected in parallel, the charging current is supplied to the battery module when charging the current discharged from the battery module.

그리고, 다수의 보조셀(120-1~120-n)이 직렬 연결되는 경우에는 n개의 보조셀이 모두 연결될 수도 있고, 그중에 일정 수량의 보조셀이 연결될 수도 있다.When the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected in series, all of the n auxiliary cells may be connected, or a certain number of auxiliary cells may be connected thereto.

이러한 다수의 보조셀(120-1~120-n)의 직렬 연결되는 수량은 직렬 연결에 의해 요구되는 목표 전압에 따라 달라진다.The number of series connection of the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n depends on the target voltage required by the series connection.

다음으로, 주릴레이부(130)는 배터리 연결부(100)와 방전 라인 및 공통 라인을 이용하여 연결되어 배터리 연결부(100)와 보조셀부(120)를 연결시키거나, 배터리 연결부(100)와 충전 라인 및 공통 라인을 이용하여 연결되어 배터리 연결부(100)와 보조셀부(120)를 연결시킨다.The main relay unit 130 is connected to the battery connection unit 100 through a discharge line and a common line to connect the battery connection unit 100 and the auxiliary cell unit 120, And a common line to connect the battery connection unit 100 and the auxiliary cell unit 120. [

이러한 주릴레이부(130)는 방전 릴레이(130-1), 충전 릴레이(130-2) 및 공통 릴레이(130-3)로 이루어져 있다. 여기에서, 방전 릴레이(130-1)는 릴레이 스위치(SW31)를 구비하고 있으며, 충전릴레이(130-2)는 릴레이 스위치(SW32)와 다이오드(D3)를 구비하고 있으며, 공통 릴레이(130-3)는 릴레이 스위치(SW33)를 구비하고 있다. 상기 다이오드(D3)는 역방향 전류 흐름을 방지하여 충전 릴레이(130-2)의 전류 흐름이 단방향을 갖도록 한다.The main relay unit 130 includes a discharge relay 130-1, a charge relay 130-2, and a common relay 130-3. Here, the discharge relay 130-1 includes a relay switch SW31, the charge relay 130-2 includes a relay switch SW32 and a diode D3, and the common relay 130-3 Has a relay switch SW33. The diode D3 prevents reverse current flow so that the current flow of the charge relay 130-2 has a unidirectional direction.

상기 방전 릴레이(130-1)는 배터리 연결부(100)의 양극 연결 단자에 방전 라인을 통하여 연결되어 배터리 연결부(100)를 다수의 보조셀(120-1~120-n)의 양극 병렬 연결을 제공하는 양극 병렬 연결 라인과 연결시켜 배터리 모듈에서 다수의 보조셀(120-1~12-n)로 전류가 흐르도록 하여 다수의 보조셀(120-1~120-n)이 충전되도록 한다.The discharge relay 130-1 is connected to the positive electrode connection terminal of the battery connection part 100 through a discharge line so that the battery connection part 100 is connected to the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120- And a plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n are charged by allowing a current to flow from the battery module to the plurality of auxiliary cells 120-1 to 12-n.

이때, 공통 릴레이(130-3)는 배터리 연결부(100)의 음극 연결 단자와 공통 라인을 통해 연결되어 다수의 보조셀(120-1~120-n)의 음극의 병렬 연결을 제공하는 음극 병렬 연결 라인과 배터리 연결부(100)의 음극 연결 단자를 연결시켜 배터리 모듈에서 다수의 보조셀(120-1~120-n)로 방전 전류가 제공되어 충전되도록 한다.At this time, the common relay 130-3 is connected to the negative electrode connection terminal of the battery connection part 100 through a common line, and is connected to the negative electrode of the auxiliary cells 120-1 to 120- Line is connected to the negative electrode connection terminal of the battery connection part 100 so that a discharge current is supplied from the battery module to the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n to be charged.

그리고, 충전 릴레이(130-2)는 배터리 연결부(100)의 양극 연결 단자에 충전 라인을 통하여 연결되어 외부 충전 장치를 배터리 연결부(100)와 연결시켜 외부 충전 장치가 배터리 모듈을 충전하도록 한다.The charging relay 130-2 is connected to the positive electrode connection terminal of the battery connection part 100 through a charging line to connect the external charging device to the battery connection part 100 so that the external charging device charges the battery module.

또한, 충전 릴레이(130-2)는 배터리 연결부(100)의 양극 연결 단자에 충전 라인을 이용하여 연결되어 다수의 보조셀(120-1~120-n)의 직렬 연결시에 최상위 보조셀의 양극 단자와 배터리 연결부(100)를 연결시켜 직렬 연결된 보조셀(120-1~120-n)이 배터리 모듈을 충전하도록 한다.The charging relay 130-2 is connected to the positive electrode connection terminal of the battery connection part 100 by using the charging line so that when the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120- Terminal is connected to the battery connection part 100 to allow the auxiliary cells 120-1 to 120-n connected in series to charge the battery module.

이때, 공통 릴레이(130-3)는 배터리 연결부(100)의 음극 연결 단자와 공통 라인을 통해 연결되어 다수의 보조셀(120-1~120-n)의 직렬 연결시에 최하위 음극 단자와 배터리 연결부(100)의 음극 연결 단자를 연결시켜 다수의 보조셀(120-1~120-n)에서 배터리 모듈로 충전 전류가 제공되어 충전되도록 한다.At this time, the common relay 130-3 is connected to the negative electrode connection terminal of the battery connection part 100 through a common line, and when the plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected in series, And a plurality of auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected to a negative electrode connection terminal of the battery module 100 so that a charging current is supplied to the battery module to be charged.

한편, 전류 제한부(140)는 흐르는 전류의 양을 제한하기 위한 것으로 전류 제한용 스위치(SW40)와, 인덕터(L40)와, 커패시터(C40) 및 다이오드(D40)로 이루어져 있다.The current limiting unit 140 limits the amount of current flowing and includes a current limiting switch SW40, an inductor L40, a capacitor C40, and a diode D40.

여기에서, 전류 제한용 스위치(SW40)는 배터리 연결부(100)의 양극 연결 단자와 방전 릴레이(130-1) 사이에 위치하여 배터리 연결부(100)에서 출력되는 전류를 연결하거나 단락시킨다.The current limit switch SW40 is located between the positive connection terminal of the battery connection part 100 and the discharge relay 130-1 to connect or short-circuit the current output from the battery connection part 100. [

그리고, 인덕터(L40)는 상기 전류 제한용 스위치(SW40)에 직렬 연결되어 있고, 커패시터(C40)은 전류 제한용 스위치에 병렬 연결되어 전류 흐름을 제한한다.The inductor L40 is connected in series to the current limiting switch SW40 and the capacitor C40 is connected in parallel to the current limiting switch to limit the current flow.

이러한 인덕터(L40)와 커패시터(C40)에 의한 전류 제한은 전류제한용스위치(SW40)의 펄스 변조 스위칭 동작에 의해 이루어진다.The current limitation by the inductor L40 and the capacitor C40 is performed by the pulse modulation switching operation of the current limiting switch SW40.

즉, 상기 전류 제한용 스위치(SW40)의 온 또는 오프를 일정한 폭이나 주기를 가지는 펄스 제어 신호에 따라 진행하도록 하면 인덕터(L40)와 커패시터(C40)는 급격한 전류 흐름을 방지한다. 여기에서 다이오드(D40)는 역방향 전류 흐름을 방지하는 역할을 한다. That is, if the current limiting switch SW40 is turned on or off according to a pulse control signal having a predetermined width or period, the inductor L40 and the capacitor C40 prevent a sudden current flow. Here, the diode D40 serves to prevent a reverse current flow.

다음으로, 보조 릴레이부(150)는 양극 병렬 연결 라인(150-1), 음극 병렬 연결 라인(150-2), 직렬 연결 라인(150-3), 제1 보조 릴레이(150-4) 및 제2 보조 릴레이(150-5)로 이루어져 있다.Next, the auxiliary relay unit 150 includes a bipolar parallel connection line 150-1, a cathode parallel connection line 150-2, a serial connection line 150-3, a first auxiliary relay 150-4, 2 auxiliary relay 150-5.

상기 양극 병렬 연결 라인(150-1)은 보조셀(120-1~120-n)의 양극들이 접속되는 경우에 양극들이 병렬 연결되도록 한다.The positive polarity parallel connection line 150-1 allows the positive electrodes to be connected in parallel when the positive electrodes of the auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected.

그리고, 상기 음극 병렬 연결 라인(150-2)은 보조셀(120-1~120-n)의 음극들이 접속되는 경우에 음극들이 병렬 연결되도록 한다.The cathode parallel connection line 150-2 allows the cathodes to be connected in parallel when the cathodes of the auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected.

또한, 직렬 연결 라인(150-3)은 인접하는 보조셀(120-1~120-n) 간의 직렬 연결을 제공하기 위한 것으로 인접하는 보조셀(120-1~120-n)의 음극과 양극 사이에 위치하여 인접하는 보조셀(120-1~120-n)의 어느 하나의 음극이 연결되고 다른 하나가 양극이 연결되면 인접하는 보조셀(120-1~120-n)의 직렬 연결을 제공한다.The series connection line 150-3 is provided to provide a series connection between the adjacent auxiliary cells 120-1 to 120-n. The series connection line 150-3 is provided between the cathodes of the adjacent auxiliary cells 120-1 to 120- And one of the adjacent cathodes of the auxiliary cells 120-1 to 120-n is connected and the other of the auxiliary cells 120-1 to 120-n is connected to the other, the adjacent auxiliary cells 120-1 to 120-n are connected in series .

그리고, 상기 제1 보조 릴레이(150-4)는 각각의 보조셀의 양극에 대응되는 n개의 스위치(150-4-1~150-4-n)로 이루어져 있다.The first auxiliary relay 150-4 includes n switches 150-4-1 to 150-4-n corresponding to the anodes of the respective auxiliary cells.

상기 제1 보조 릴레이(150-4)의 n개의 스위치는 보조셀의 병렬 연결시에는 하나의 단자가 상기 양극 병렬 연결 라인에 연결되고 다른 단자가 보조셀(120-1~120-n)의 양극 단자와 연결된다.In the n switches of the first auxiliary relay 150-4, one terminal is connected to the bipolar parallel connection line when the auxiliary cells are connected in parallel, and the other terminal is connected to the positive electrode of the auxiliary cells 120-1 to 120- Terminal.

이와 달리 보조 셀의 직렬 연결시에는 제1 보조 릴레이(150-4)의 첫번째 스위치는 주릴레이부(130)의 충전 라인과 연결되고 2번째 스위치는 첫번째 직렬 연결라인의 일단자와 연결되며, 3번째 스위치는 2번째 직렬 연결 라인에 연결되는 식으로 연속적으로 연결된다.The first switch of the first auxiliary relay 150-4 is connected to the charging line of the main relay unit 130 and the second switch is connected to one terminal of the first serial connection line, Th switches are connected in series such that they are connected to the second serial connection line.

그리고, 상기 제2 보조 릴레이(150-5)는 각각의 보조셀에 대응되는 n개의 스위치(150-5-1~150-5-n)로 이루어져 있다.The second auxiliary relay 150-5 includes n switches 150-5-1 through 150-5-n corresponding to the respective auxiliary cells.

상기 제2 보조 릴레이(150-5)의 n개의 스위치는 보조셀의 병렬 연결시에는 하나의 단자가 음극 병렬 라인에 연결되고 다른 단자가 보조셀(120-1~120-n)의 음극 단자와 연결된다.One of the n switches of the second auxiliary relay 150-5 is connected to the cathode parallel line when the auxiliary cells are connected in parallel and the other terminal is connected to the negative terminal of the auxiliary cells 120-1 to 120- .

이와 달리 보조셀의 직렬 연결시에는 제2 보조 릴레이(150-5)의 마지막 스위치는 주릴레이부(130)의 공통 라인과 연결되고 1번째 스위치는 첫번째 직렬 연결라인의 일단자와 연결되며, 2번째 스위치는 2번째 직렬 연결 라인에 연결되는 식으로 연속적으로 연결된다.The last switch of the second auxiliary relay 150-5 is connected to the common line of the main relay unit 130 and the first switch is connected to one terminal of the first serial connection line, Th switches are connected in series such that they are connected to the second serial connection line.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the cell balancing device of the battery module according to an embodiment of the present invention will now be described.

상기 제어부(120)는 배터리 모듈의 각각에 대하여 또는 배터리 모듈 내부의 각각의 배터리 셀의 전압을 측정한다.The controller 120 measures the voltage of each battery cell in each battery module or in the battery module.

그리고, 상기 제어부(120)는 측정된 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 전압을 참고하여 방전이 필요한 배터리 모듈 또는 배터리 셀을 파악한다.The controller 120 refers to the measured voltage of the battery module or the battery cell to determine a battery module or a battery cell that needs to be discharged.

이후에, 상기 제어부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 주릴레이부(130)의 방전 릴레이(130-1)를 제어하여 보조 릴레이부(150)의 양극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부(100)와 연결되도록 하며, 또한 공통 릴레이(130-3)를 제어하여 보조 릴레이부(150)의 음극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부(100)와 연결되도록 한다.2, the control unit 120 controls the discharge relay 130-1 of the main relay unit 130 so that the bipolar parallel connection line of the auxiliary relay unit 150 is connected to the battery connection unit 100, And the cathode relay connection line of the auxiliary relay unit 150 is connected to the battery connection unit 100 by controlling the common relay 130-3.

또한, 제어부(120)는 제1 보조 릴레이(150-4)를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 양극 병렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이(150-5)를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 음극 병렬 연결 라인에 접속되도록 한다.Also, the controller 120 controls the first auxiliary relay 150-4 to connect the positive electrodes of the plurality of auxiliary cells to the positive-polarity parallel connection line, and controls the second auxiliary relay 150-5 to supply a plurality of auxiliary So that the cathode of the cell is connected to the cathode parallel connection line.

또한, 제어부(120)는 배터리 연결부(100)를 제어하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 연결되도록 한다.In addition, the controller 120 controls the battery connection unit 100 to be connected to the battery module or the battery cell.

이처럼, 배터리 연결부(100), 주릴레이부(130)의 방전 릴레이(130-1), 공통 릴레이(130-3) 그리고 보조 릴레이부(150)의 제1 보조 릴레이(150-4)와 제2 보조 릴레이(150-5)를 통하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 보조셀이 연결되면 배터리 모듈 또는 배터리 셀에서 보조셀로 방전 전류가 흘러 보조셀이 충전된다.The first auxiliary relay 150-4 and the second auxiliary relay 150-4 of the battery connection unit 100, the discharge relay 130-1 of the main relay unit 130, the common relay 130-3 and the auxiliary relay unit 150, When the battery module or the battery cell and the auxiliary cell are connected through the auxiliary relay 150-5, a discharge current flows from the battery module or the battery cell to the auxiliary cell to charge the auxiliary cell.

한편, 상기 제어부(120)는 상기 배터리 모듈 또는 배터리 모듈의 각각의 배터리 셀의 전압을 측정한 결과, 측정된 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 전압을 참고하여 특정 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 충전이 필요한 배터리 모듈 또는 배터리 셀을 파악한다.As a result of measuring the voltage of each of the battery cells of the battery module or the battery module, the controller 120 may refer to the measured voltage of the battery module or the battery cell to determine a specific battery module or a battery module Or the battery cell.

이후에, 상기 제어부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 주릴레이부(130)의 충전 릴레이(130-2)를 제어하여 보조 릴레이부(150)의 제1 보조 릴레이(150-1)의 제1 스위치의 일단자와 배터리 연결부(100)가 연결되도록 하며,또한 공통 릴레이(130-3)를 제어하여 보조 릴레이부(150)의 제2 보조릴레이(150-5)의 마지막 스위치의 단자가 배터리 연결부(100)와 연결되도록 한다.3, the control unit 120 controls the charge relay 130-2 of the main relay unit 130 so that the first auxiliary relay 150-1 of the auxiliary relay unit 150 The terminal of the last switch of the second auxiliary relay 150-5 of the auxiliary relay unit 150 is connected to the terminal of the first switch and the battery connection unit 100 by controlling the common relay 130-3 So that it is connected to the battery connector 100.

또한, 제어부(120)는 제1 보조 릴레이(150-4)를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이(150-5)를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 한다.The control unit 120 controls the first auxiliary relay 150-4 to connect the anodes of the plurality of auxiliary cells to the serial connection line and controls the second auxiliary relay 150-5, To be connected to the series connection line.

또한, 제어부(120)는 배터리 연결부(100)를 제어하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 연결되도록 한다.In addition, the controller 120 controls the battery connection unit 100 to be connected to the battery module or the battery cell.

이처럼, 배터리 연결부(100), 주릴레이부(130)의 충전 릴레이(130-2), 공통 릴레이(130-3) 그리고 보조 릴레이부(150)의 제1 보조 릴레이(150-4)와 제2 보조 릴레이(150-5)를 통하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 보조셀이 연결되면 보조셀에서 배터리 모듈 또는 배터리 셀 충전 전류가 흘러 배터리 모듈 또는 배터리 셀이 충전된다.In this way, the first auxiliary relay 150-4 of the battery connection unit 100, the charging relay 130-2 of the main relay unit 130, the common relay 130-3 and the auxiliary relay unit 150, When the corresponding battery module or the battery cell and the auxiliary cell are connected through the auxiliary relay 150-5, the battery module or the battery cell is charged by the charging current of the battery module or the battery cell in the auxiliary cell.

이와 같은 충전 과정에서 상기 제어부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 보조 릴레이와 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀에서 특정 개수의 보조셀이 직렬 연결된 상태에서 상기 주릴레이부를 통하여 해당 배터리 셀과 연결되도록 할 수 있다4, the controller 120 controls the first auxiliary relay and the second auxiliary relay so that the predetermined number of auxiliary cells are connected in series to the main relay unit, To be connected to the corresponding battery cell

이처럼 특정 개수의 보조셀이 다수 연결된 상태에서 상기 주릴레이부를 통하여 해당 배터리 셀과 연결되면 해당 배터리 셀을 목표 전압까지 충전되도록 설정할 수 있다.When a certain number of auxiliary cells are connected to the corresponding battery cell through the main relay unit, the battery cell can be charged up to the target voltage.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 셀 밸런싱 과정에서 방전되는 전류를 보조셀을 이용하여 재사용하도록 하여 에너지 손실을 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, the current discharged during the cell balancing process can be reused by using the auxiliary cell, thereby preventing energy loss.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 다수의 보조셀을 직렬로 변환시켜 충전 전압을 높여서 배터리 셀을 충전할 수 있도록 한다.In addition, according to the present invention, a plurality of auxiliary cells are serially converted to increase the charging voltage so that the battery cells can be charged.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법의 흐름도이다.5 is a flowchart of a cell balancing method of a battery module according to a first embodiment of the present invention.

먼저, 제어부는 배터리 모듈의 각각에 대하여 또는 배터리 모듈 내부의 각각의 배터리 셀의 전압을 측정한다(S100). 이때, 제어부는 배터리 모듈의 각각에 설치되어있는 전압 측정부(미도시)나 배터리 셀의 각각에 설치되어 있는 전압 측정부(미도시)를 이용하여 해당 배터리 모듈의 각각에 대한 또는 배터리 셀의 각각에 대한 전압을 측정할 수 있다.First, the control unit measures the voltage of each battery cell in each battery module or in the battery module (S100). At this time, the control unit may use a voltage measuring unit (not shown) installed in each of the battery modules or a voltage measuring unit (not shown) installed in each of the battery cells, Can be measured.

이처럼 상기 제어부는 측정된 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 전압을 참고하여 방전이 필요한 배터리 모듈 또는 배터리 셀을 파악한다(S110). 이러한 파악은 제어부가 다수의 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 전압값을 비교하거나 이미 설정된 기준 전압값과 비교하여 수행할 수 있다.As described above, the controller determines the battery module or the battery cell requiring discharge by referring to the measured voltage of the battery module or the battery cell (S110). This determination can be performed by the control unit comparing the voltage values of the plurality of battery modules or the battery cells or comparing the voltage values with the reference voltage values already set.

그리고, 제어부는 제1 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 양극 병렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 음극 병렬 연결 라인에 접속되도록 한다(S120).The control unit controls the first auxiliary relay so that the anodes of the plurality of auxiliary cells are connected to the bipolar parallel connection line and the cathodes of the plurality of auxiliary cells are connected to the cathode parallel connection line by controlling the second auxiliary relay S120).

이후에, 상기 제어부는 주릴레이부의 방전 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 양극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부와 연결되도록 하며,또한 공통 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 음극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부와 연결되도록 한다.Thereafter, the control unit controls the discharge relay of the main relay unit so that the bipolar parallel connection line of the auxiliary relay unit is connected to the battery connection unit, and the common relay is controlled to connect the negative electrode parallel connection line of the auxiliary relay unit to the battery connection unit.

또한, 제어부는 배터리 연결부를 제어하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 연결되도록 한다(S130).In addition, the control unit controls the battery connection unit to be connected to the battery module or the battery cell (S130).

이처럼, 배터리 연결부, 주릴레이부의 방전 릴레이, 공통 릴레이 그리고 보조 릴레이부의 제1 보조 릴레이와 제2 보조 릴레이를 통하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 보조셀이 연결되면 배터리 모듈 또는 배터리 셀에서 보조셀로 방전 전류가 흘러 보조셀이 충전된다.When the battery module or the battery cell and the auxiliary cell are connected through the battery connection portion, the discharge relay of the main relay portion, the common relay, and the first and second auxiliary relays of the auxiliary relay portion, Current flows and the auxiliary cell is charged.

한편, 상기 제어부는 상기 배터리 모듈 또는 배터리 모듈의 각각의 배터리 셀의 전압을 측정한 결과, 측정된 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 전압을 참고하여 특정 배터리 모듈 또는 배터리 셀의 충전이 필요한 배터리 모듈 또는 배터리 셀을 파악한다(S140).As a result of measuring the voltage of each of the battery cells of the battery module or the battery module, the control unit refers to the measured voltage of the battery module or the battery cell to determine a specific battery module or a battery module (S140).

그리고, 제어부는 제1 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 한다(S150).The control unit controls the first auxiliary relay to connect the anodes of the plurality of auxiliary cells to the serial connection line, and controls the second auxiliary relay to connect the cathodes of the plurality of auxiliary cells to the serial connection line (S150) .

이후에, 상기 제어부는 주릴레이부의 충전 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 제1 보조 릴레이의 제1 스위치의 일단자와 배터리 연결부가 연결되도록 하며,또한 공통 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 제2 보조릴레이의 마지막 스위치의 단자가 배터리 연결부와 연결되도록 한다.Thereafter, the control unit controls the charging relay of the main relay unit so that one terminal of the first switch of the first auxiliary relay unit and the battery connection unit are connected to each other, and the common relay is controlled so that the second auxiliary relay of the auxiliary relay unit Make sure the terminal of the last switch is connected to the battery connection.

또한, 제어부는 배터리 연결부를 제어하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 연결되도록 한다(S160).In addition, the control unit controls the battery connection unit to be connected to the battery module or the battery cell (S160).

이처럼, 배터리 연결부, 주릴레이부의 충전 릴레이, 공통 릴레이 그리고 보조 릴레이부의 제1 보조 릴레이와 제2 보조 릴레이를 통하여 해당 배터리 모듈 또는 배터리 셀과 보조셀이 연결되면 보조셀에서 배터리 모듈 또는 배터리 셀 충전 전류가 흘러 배터리 모듈 또는 배터리 셀이 충전된다.When the corresponding battery module or the battery cell and the auxiliary cell are connected through the battery connecting portion, the charging relay of the main relay portion, the common relay, and the first and second auxiliary relays of the auxiliary relay portion, The battery module or the battery cell is charged.

이와 같은 충전 과정에서 상기 제어부는 상기 제1 보조 릴레이와 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀에서 특정 개수의 보조셀이 직렬 연결된 상태에서 상기 주릴레이부를 통하여 해당 배터리 셀과 연결되도록 할 수 있다In the charging process, the controller controls the first auxiliary relay and the second auxiliary relay so that a predetermined number of auxiliary cells are connected in series to the corresponding battery cell through the main relay unit

이처럼 특정 개수의 보조셀이 다수 연결된 상태에서 상기 주릴레이부를 통하여 해당 배터리 셀과 연결되면 해당 배터리 셀을 목표 전압까지 충전되도록 설정할 수 있다.When a certain number of auxiliary cells are connected to the corresponding battery cell through the main relay unit, the battery cell can be charged up to the target voltage.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 셀 밸런싱 과정에서 방전되는 전류를 보조셀을 이용하여 재사용하도록 하여 에너지 손실을 방지할 수 있다.According to the present invention as described above, the current discharged during the cell balancing process can be reused by using the auxiliary cell, thereby preventing energy loss.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 다수의 보조셀을 직렬로 변환시켜 충전 전압을 높여서 배터리 셀을 충전할 수 있도록 한다.In addition, according to the present invention, a plurality of auxiliary cells are serially converted to increase the charging voltage so that the battery cells can be charged.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

100 : 배터리 연결부 110 : 제어부
120 : 보조셀부 120-1~120-n : 보조셀
130 : 주릴레이부 130-1 : 방전 릴레이
130-2 : 충전 릴레이 130-3 : 공통 릴레이
140 : 전류 제한부 150 : 보조 릴레이부
150-1 : 양극 병렬 연결 라인 150-2 : 음극 병렬 연결 라인
150-3 : 직렬 연결 라인 150-4, 150-5 : 보조 릴레이
100: battery connection part 110: control part
120: Subcell 120-1 to 120-n:
130: main relay unit 130-1: discharge relay
130-2: charging relay 130-3: common relay
140: current limiting unit 150: auxiliary relay unit
150-1: Bipolar parallel connection line 150-2: Cathode parallel connection line
150-3: serial connection line 150-4, 150-5: auxiliary relay

Claims (13)

n개의 보조셀을 포함하는 보조셀부;
상기 n개의 보조셀을 직렬 연결시키거나 병렬 연결시키는 보조 릴레이부;
상기 보조 릴레이부에 의해 직렬 연결된 보조셀들과 배터리 모듈을 연결시키거나 상기 병렬 연결된 보조셀들을 배터리 모듈과 연결시키는 주릴레이부; 및
상기 보조 릴레이부와 주릴레이부를 제어하는 제어부를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
an auxiliary cell portion including n auxiliary cells;
An auxiliary relay unit connecting the n auxiliary cells in series or in parallel;
A main relay unit connecting the battery modules to the auxiliary cells connected in series by the auxiliary relay unit or connecting the auxiliary cells connected in parallel to the battery module; And
And a control unit for controlling the auxiliary relay unit and the main relay unit.
청구항 1에 있어서,
상기 주릴레이부와 배터리 모듈 사이에 위치하여 상기 제어부의 제어에 의해 상기 주릴레이부와 배터리 모듈을 연결시키는 배터리 연결부를 더 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a battery connection part located between the main relay part and the battery module and connecting the main relay part and the battery module under the control of the control part.
청구항 1에 있어서,
상기 주릴레이부는
상기 보조셀들의 직렬 연결시에는 직렬 연결된 보조셀중의 첫번째 보조셀의 양극과 배터리 모듈의 어느 하나의 출력 단자를 연결시키는 충전 릴레이; 및
상기 보조셀들의 직렬 연결시에는 직렬 연결된 보조셀중의 마지막 보조셀의 음극과 배터리 모듈의 다른 하나의 출력 단자를 연결시키는 공통 릴레이를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
The main relay unit
A charge relay for connecting the positive terminal of the first auxiliary cell among the serially connected auxiliary cells and the output terminal of any one of the battery modules when the auxiliary cells are connected in series; And
And a common relay for connecting the negative terminal of the last auxiliary cell among the serially connected auxiliary cells and the other output terminal of the battery module when the auxiliary cells are connected in series.
청구항 1에 있어서,
상기 주릴레이부는
상기 보조셀들의 병렬 연결시에는 보조셀의 양극 단자와 배터리 모듈의 어느 하나의 출력 단자를 연결시키는 방전 릴레이; 및
상기 보조셀들의 병렬 연결시에 보조셀의 음극 단자와 배터리 모듈의 다른 하나의 출력 단자를 연결시키는 공통 릴레이를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
The main relay unit
A discharge relay for connecting the positive terminal of the auxiliary cell to one of the output terminals of the battery module when the auxiliary cells are connected in parallel; And
And a common relay for connecting the negative terminal of the auxiliary cell and the other output terminal of the battery module when the auxiliary cells are connected in parallel.
청구항 1에 있어서,
상기 보조 릴레이부는
상기 보조셀들의 양극들을 서로 연결시키기 위한 양극 병렬 연결 라인;
상기 보조셀들의 음극들을 서로 연결시키기 위한 음극 병렬 연결 라인;
상기 보조셀의 인접하는 서로 다른 극 사이에 위치하는 다수의 직렬 연결 라인;
상기 보조셀들의 병렬 연결시에 각각의 보조셀의 양극과 상기 양극 병렬 연결 라인을 연결시키고, 상기 보조셀의 직렬 연결시에 다수의 직렬 연결 라인과 대응되는 각각의 보조셀의 양극을 연결시키는 제1 보조 릴레이; 및
상기 보조셀들의 병렬 연결시에 각각의 보조셀의 음극과 상기 음극 병렬 연결 라인을 연결시키고, 상기 보조셀의 직렬 연결시에 다수의 직렬 연결 라인과 대응되는 각각의 보조셀의 음극을 연결시키는 제2 보조 릴레이를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
The auxiliary relay unit
A positive polarity parallel connection line for connecting the anodes of the auxiliary cells to each other;
A cathode parallel connection line for connecting the cathodes of the auxiliary cells to each other;
A plurality of serial connection lines located between adjacent ones of the auxiliary cells;
A plurality of auxiliary connection lines connected in parallel to the plurality of auxiliary connection lines, each of the plurality of auxiliary connection lines being connected to the plurality of auxiliary connection lines, 1 auxiliary relay; And
A plurality of cathodes of the auxiliary cells connected to the cathodes of the auxiliary cells at the time of parallel connection of the auxiliary cells and a plurality of cathodes of the auxiliary cells corresponding to the plurality of serial connection lines at the time of the series connection of the auxiliary cells, 2 cell balancing device of a battery module including an auxiliary relay.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리 모듈과 상기 주릴레이부 사이에 위치하여 펄스 제어 신호에 따라 스위칭하여 전류를 제한하기 위한 전류 제한부를 더 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
And a current restricting unit positioned between the battery module and the main relay unit for limiting a current by switching according to a pulse control signal.
청구항 6에 있어서,
상기 전류 제한부는
배터리 모듈과 주릴레이부 사이에 위치하여 펄스 제어 신호에 따라 스위칭하는 전류 제한용 스위치;
상기 전류 제한용 스위치와 직렬 연결된 인덕터; 및
상기 전류 제한용 스위치와 병렬 연결된 커패시터를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method of claim 6,
The current limiter
A current limiting switch located between the battery module and the main relay section for switching in accordance with a pulse control signal;
An inductor connected in series with the current limiting switch; And
And a capacitor connected in parallel with the current limiting switch.
청구항 1에 있어서,
상기 주릴레이부는 상기 배터리 모듈의 해당 배터리 셀과 보조셀부의 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the main relay unit provides connection between the battery cell and the auxiliary cell unit of the battery module.
청구항 1에 있어서,
상기 보조릴레이부는 상기 보조셀의 직렬 연결시에 일정 개수의 보조셀을 직렬 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary relay unit connects a certain number of auxiliary cells in series when the auxiliary cells are connected in series.
(A) 제어부가 배터리 모듈들의 전압 상태를 파악하여 방전이 필요한 배터리 모듈의 파악하는 단계;
(B) 상기 제어부가 파악된 배터리 모듈을 병렬 연결된 다수의 보조셀로 방전시키는 단계;
(C) 상기 제어부는 배터리 모듈들의 전압 상태를 파악하여 충전이 필요한 배터리 모듈의 파악하는 단계; 및
(D) 상기 제어부가 파악된 배터리 모듈을 직렬 연결된 다수의 보조셀로 충전시키는 단계를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법.
(A) determining a voltage state of the battery modules by the control unit to identify a battery module requiring discharge;
(B) discharging the battery module identified by the controller to a plurality of auxiliary cells connected in parallel;
(C) the control unit recognizing a voltage state of the battery modules and determining a battery module requiring charging; And
(D) charging the battery modules identified by the controller with a plurality of serially connected auxiliary cells.
청구항 10에 있어서,
상기 (B) 단계는
(B-1) 제어부가 제1 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 양극 병렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 음극 병렬 연결 라인에 접속되도록 하는 단계;
(B-2) 상기 제어부가 주릴레이부의 방전 릴레이을 제어하여 보조 릴레이부의 양극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부와 연결되도록 하며, 또한 공통 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 음극 병렬 연결 라인이 배터리 연결부와 연결되도록 하는 단계; 및
(B-3) 상기 제어부가 배터리 연결부를 제어하여 해당 배터리 모듈과 연결되도록 하는 단계를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법.
The method of claim 10,
The step (B)
(B-1) The control unit controls the first auxiliary relay so that the anodes of the plurality of auxiliary cells are connected to the bipolar parallel connection line, and the cathodes of the plurality of auxiliary cells are connected to the cathode parallel connection line ;
(B-2) The control unit controls the discharge relay of the main relay unit so that the bipolar parallel connection line of the auxiliary relay unit is connected to the battery connection unit, and the common relay is controlled to connect the negative electrode parallel connection line of the auxiliary relay unit to the battery connection unit step; And
(B-3) controlling the battery connection unit to connect the battery module to the corresponding battery module.
청구항 10에 있어서,
상기 (D) 단계는
(D-1) 제어부가 제1 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 양극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 하고, 제2 보조 릴레이를 제어하여 다수의 보조셀의 음극이 직렬 연결 라인에 접속되도록 하는 단계;
(D-2) 제어부가 주릴레이부의 충전 릴레이을 제어하여 보조 릴레이부의 제1 보조 릴레이의 제1 스위치의 일단자와 배터리 연결부가 연결되도록 하며, 또한 공통 릴레이를 제어하여 보조 릴레이부의 제2 보조릴레이의 마지막 스위치의 단자가 배터리 연결부와 연결되도록 하는 단계; 및
(D-3) 제어부는 배터리 연결부를 제어하여 해당 배터리 모듈과 직렬 연결된 보조셀들이 연결되도록 하는 단계를 포함하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법.
The method of claim 10,
The step (D)
(D-1) the control unit controls the first auxiliary relay so that the anodes of the plurality of auxiliary cells are connected to the serial connection line, and the cathodes of the plurality of auxiliary cells are connected to the serial connection line by controlling the second auxiliary relay step;
(D-2) The control unit controls the charging relay of the main relay unit so that one terminal of the first switch of the first auxiliary relay and the battery connection unit are connected to each other, and the common relay is controlled to control the second auxiliary relay of the auxiliary relay unit Connecting the terminal of the last switch to the battery connection; And
(D-3) The control unit controls the battery connection unit to connect auxiliary cells connected in series with the corresponding battery module.
청구항 10에 있어서,
상기 (D) 단계에서 상기 제어부는 보조셀들의 직렬 연결시에 일정 개수의 보조셀을 직렬 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 셀 밸런싱 방법.The method of claim 10,
Wherein, in the step (D), the controller connects a certain number of auxiliary cells in series when the auxiliary cells are connected in series.
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