KR20150144609A - Cell balancing apparatus and method using fan - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a cell balancing device using a fan includes: a fan for the control of temperature in a battery tray; a cell sensing and selecting part sensing a voltage of each of multiple battery cells, and outputting a voltage of a selected cell by selecting the cell having a higher voltage than a reference voltage, among the battery cells; a selecting part supplying a voltage of an external power supply or voltage of the cell sensing and selecting part to the fan according to a control signal; and a control part determining whether a voltage deviation between the battery cells is not less than a reference value based on the voltage of each of the battery cells, sensed by the cell sensing and selecting part, supplying the voltage of the external power supply to the fan by controlling the operation of the selecting part when the voltage deviation is less than the reference value, and supplying the voltage of the cell having the higher voltage than the reference voltage, to the fan by controlling the operation of the selecting part when the voltage deviation is not less than the reference value. Therefore, the present invention is capable of eliminating risk of heating by balancing resistance while consuming a large amount of energy; relatively easily developing the technology; improving balancing efficiency at the minimum costs; and significantly reducing time for balancing.

Description

팬을 이용한 셀 밸런싱 장치 및 방법{Cell balancing apparatus and method using fan}[0001] The present invention relates to a cell balancing apparatus and method using a fan,

본 발명은 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cell balancing apparatus and method using a fan.

에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)은 발전 전력을 저장하여 수요 패턴에 맞게 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 시스템으로서, 발전소에서 과잉 생산된 전력을 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 공급해주는 저장 장치를 말한다.Energy Storage System (ESS) is a system that can store generated power and supply power in a stable manner according to demand pattern. It is a system that stores excess power generated by a power plant and temporarily supplies power when the power is insufficient. It says.

에너지 저장 시스템은, 복수의 배터리 랙과 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)을 포함하는 배터리 시스템, 전력 변환 시스템(PCS: Power Conversion System) 및 에너지 관리 시스템(EMS: Energy Management System)을 포함한다.The energy storage system includes a battery system including a plurality of battery racks and a battery management system (BMS), a power conversion system (PCS), and an energy management system (EMS) .

복수의 배터리 랙은 에너지를 충전하여 저장하고 필요시 에너지를 방전하여 출력하기 위한 것이고, 배터리 관리 시스템은 상기 복수의 배터리 랙을 관리하기 위한 것이며, 전력 변환 시스템은 전력망인 그리드와 접속하여 직류를 교류로 변환하거나 교류를 직류로 변환하고 배터리의 충방전을 제어하기 위한 것이며, 에너지 관리 시스템은 부하, 배터리 상태 등을 고려하여 배터리 관리 시스템 및 전력 변환 시스템을 제어하기 위한 것이다.The battery management system is for managing the plurality of battery racks. The power conversion system is connected to a grid, which is a power grid, And converts the alternating current into direct current and controls charge and discharge of the battery. The energy management system is for controlling the battery management system and the power conversion system in consideration of the load, the battery condition, and the like.

상기 배터리 시스템에 포함된 복수의 배터리 랙 각각은 복수의 배터리 트레이를 포함하며, 각각의 배터리 트레이는 복수의 배터리 셀을 포함한다.Each of the plurality of battery racks included in the battery system includes a plurality of battery trays, and each battery tray includes a plurality of battery cells.

일반적으로 배터리 트레이에 포함된 복수의 배터리 셀 각각은 정격 충전 범위보다 현저하게 높게 충전되는 경우 위험할 수 있고 정격 충전 범위보다 낮게 방전되는 경우 배터리의 수명이 단축될 수 있다. 이러한 배터리 셀들의 충전 상태는 여러 가지 요인에 의해 불균형 상태에 놓이게 되는데, 주로 제조 중 또는 반복적으로 배터리를 충방전하는 동안 배터리 셀의 충전 상태의 불균형이 발생한다. 리튬 이온 셀의 경우에 공장에서 셀의 제조는 배터리 셀 간의 충전 상태의 차이를 최소화하도록 엄격하게 제어된다. 하지만, 공장에서 제조시 오차 범위 내에서 거의 일치했던 배터리 셀의 충전 상태는 여러 가지 요인에 의해 변하게 되어 배터리 셀들 간에는 충전 상태의 불균형이 발생한다.In general, each of the plurality of battery cells included in the battery tray may be dangerous when charged significantly higher than the rated charging range, and the battery life may be shortened when discharging is lower than the rated charging range. The state of charge of the battery cells is in an unbalanced state due to various factors. An imbalance occurs in the state of charge of the battery cell during the manufacture or repetitively charging / discharging the battery. In the case of a lithium-ion cell, the fabrication of the cell in the factory is strictly controlled to minimize the difference in state of charge between the battery cells. However, the state of charge of the battery cell, which is almost the same within the error range in the factory, varies depending on various factors, resulting in imbalance in the state of charge among the battery cells.

또한, 동일 트레이 내에서 배터리 셀간 직병렬 구조에 따라 전압 편차가 발생할 수 있고, 전압 편차가 발생하면, 셀간 전압 불균형이 발생하여 가용 충전 상태(SOC: State Of Charge)가 줄어든다.In addition, a voltage deviation may occur according to the parallel-to-parallel structure of the battery cells in the same tray, and when a voltage deviation occurs, an inter-cell voltage imbalance occurs and the available state of charge (SOC) is reduced.

배터리 셀의 충전 상태의 불균형에 영향을 미치는 요인들은 예를 들면, 각각의 배터리 셀의 화학반응, 셀의 임피던스, 자기 방전의 속도, 용량의 감소 및 동작 온도의 변동 등과 같은 요인을 포함한다.Factors influencing the imbalance of the state of charge of the battery cell include factors such as, for example, the chemical reaction of each battery cell, the impedance of the cell, the rate of self-discharge, the decrease in capacity and the variation in operating temperature.

셀의 온도의 불일치는 셀 충전 상태의 불균형의 중요한 요인이다. 예를 들면, 배터리 셀에는 "자기 방전"이 있는데 이것은 배터리 온도의 함수이며, 온도가 높은 배터리가 온도가 낮은 배터리보다 전형적으로 더 큰 자기 방전율을 나타낸다. 그 결과 온도가 높은 배터리는 온도가 낮은 배터리보다 시간이 경과함에 따라 낮은 충전 상태를 나타낸다.The temperature mismatch in the cell is an important factor in the imbalance of the cell charge state. For example, a battery cell has a "self-discharge" which is a function of battery temperature, and a high temperature battery typically exhibits a higher self-discharge rate than a low temperature battery. As a result, a battery with a higher temperature exhibits a lower charge over time than a battery with a lower temperature.

또한, 배터리 셀들은 충방전을 반복하는 경우 셀 전압 간에 불균형이 발생하고, 배터리 셀 간에 전압 불균형이 발생하면 배터리의 수명이 단축되며, 배터리 셀의 비효율적인 사용으로 인하여 배터리 셀의 에너지 효율이 떨어지게 된다. 따라서, 배터리 시스템에 포함된 배터리 관리 시스템(BMS)은, 감지된 배터리 셀들의 전압에 기반하여, 셀 전압을 균형화시켜 주는 셀 밸런싱(cell balancing) 기능을 수행하여, 배터리의 수명을 연장하고, 배터리를 효율적으로 사용할 수 있게 한다.In addition, when the battery cells are repeatedly charged and discharged, an unbalance occurs in the cell voltages. If a voltage imbalance occurs between the battery cells, the battery life is shortened and the energy efficiency of the battery cells is deteriorated due to inefficient use of the battery cells . Therefore, the battery management system (BMS) included in the battery system performs a cell balancing function for balancing the cell voltage based on the detected voltage of the battery cells, thereby extending the life of the battery, To be used efficiently.

종래의 셀 밸런싱은 패시브 밸런싱 방식과 액티브 밸런싱 방식을 포함한다. 패시브 밸런싱 방식은 전압이 높은 셀의 전압을 밸런싱 저항을 이용하여 낮추는 방식으로, 전압이 높은 셀의 에너지를 밸런싱 저항을 통해 열로 소모시키기 때문에, 에너지 효율이 낮으며 발열에 대한 부담으로 많은 양의 에너지를 소모시키기 어렵다. 하지만, 기술 구현이 상대적으로 용이하다는 장점이 있다.Conventional cell balancing includes passive balancing and active balancing. The passive balancing method lowers the voltage of a high voltage cell using a balancing resistor. Since the energy of a high voltage cell is consumed as heat through a balancing resistor, energy efficiency is low and a large amount of energy It is difficult to consume. However, there is an advantage that the technology is relatively easy to implement.

한편, 액티브 밸런싱 방식은 전압이 높은 셀의 에너지를 전압이 낮은 셀로 이동시키는 방식으로, 에너지 효율이 높으며, 패시브 밸런싱 방식에 비해 많은 양의 에너지를 이동시킬 수 있다. 하지만, 기술 구현이 상대적으로 어렵다는 단점이 있다.On the other hand, the active balancing method is a method of moving the energy of a high voltage cell to a low voltage cell, which is energy efficient and can transfer a large amount of energy compared with a passive balancing method. However, there is a disadvantage that the technology implementation is relatively difficult.

하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은, 배터리의 밸런싱 과정에서 소모되는 전기를 접속된 외부 전자기기의 충전 전압에 맞는 에너지로 공급하여 에너지를 재사용하는 배터리 밸런싱 시스템 및 배터리 밸런싱 방법을 개시하고 있다. 하지만, 하기의 특허문헌은, 셀 밸런싱 과정에서 소모되는 에너지를 전력 용량별로 각각 저장하기 때문에, 별도의 에너지 저장부가 필요하고 구성이 복잡하다.The patent documents described in the following prior art documents disclose a battery balancing system and a battery balancing method for reusing energy by supplying electricity consumed in the balancing process of the battery to energy corresponding to the charging voltage of the connected external electronic device. However, since the energy consumed in the cell balancing process is separately stored for each power capacity, the following patent document requires a separate energy storage unit and is complicated in configuration.

따라서, 많은 양의 에너지를 소모시키면서도 발열에 대한 부담이 없고, 기술 구현이 상대적으로 용이하며, 최소한의 비용으로 밸런싱 효율을 향상시킬 수 있고, 밸런싱에 소요되는 시간을 대폭 단축시킬 수 있는 셀 밸런싱 장치 및 방법이 요구된다.Therefore, a cell balancing device that can consume a large amount of energy, does not have a burden of heat generation, is relatively easy to implement, can improve the balancing efficiency at a minimum cost, and can greatly shorten the time required for balancing And methods are required.

KRKR 10-2013-010123510-2013-0101235 AA

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 많은 양의 에너지를 소모시키면서도 밸런싱 저항으로 인한 발열에 대한 부담이 없고, 기술 구현이 상대적으로 용이하며, 최소한의 비용으로 밸런싱 효율을 향상시킬 수 있고, 밸런싱에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 셀 밸런싱 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art, and to provide a balancing apparatus and a balancing apparatus capable of reducing energy consumption due to a balancing resistance while consuming a large amount of energy, And a cell balancing device that can shorten the time required for the cell balancing.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 많은 양의 에너지를 소모시키면서도 밸런싱 저항으로 인한 발열에 대한 부담이 없고, 기술 구현이 상대적으로 용이하며, 최소한의 비용으로 밸런싱 효율을 향상시킬 수 있고, 밸런싱에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 셀 밸런싱 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to solve the problems of the present invention by providing a method and an apparatus for measuring the amount of energy consumed without balancing the heat due to the balancing resistance, And to provide a cell balancing method capable of improving the efficiency and shortening the time required for balancing.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a cell balancing apparatus using a fan,

배터리 트레이 내의 온도 조절을 위한 팬;A fan for temperature control within the battery tray;

상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 센싱하고 상기 복수의 배터리 셀 중 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀을 선택하여 선택된 셀의 전압을 출력하기 위한 셀 센싱 및 셀 선택부;A cell sensing and cell selection unit for sensing a voltage of each of the plurality of battery cells and selecting a cell having a voltage higher than a reference voltage among the plurality of battery cells and outputting a voltage of the selected cell;

제어 신호에 따라 외부 전원의 전압 또는 상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬에 공급하는 선택부; 및A selection unit for supplying a voltage of an external power source or a voltage output from the cell sensing unit and the cell selection unit to the fan according to a control signal; And

상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하며, 상기 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬에 공급하는 제어부를 포함한다.Cell voltage deviation is less than a reference value based on a voltage of each of the plurality of battery cells sensed by the cell sensing and cell selection unit, and when the voltage deviation between the plurality of battery cells is less than a reference value, And a controller for controlling operation of the selector to supply a voltage of a cell having a higher voltage than the reference voltage to the fan when the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than a reference value do.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치는, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하여 상기 선택부에 제공하는 DC-DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.The cell balancing apparatus using the fan according to an embodiment of the present invention may further include a DC-DC converter for boosting the voltage output from the cell sensing and cell selection unit to the driving voltage of the fan, .

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치에 있어서, 상기 제어부는, 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 타겟 셀 전압이 될 때까지 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 DC-DC 컨버터를 통해 상기 팬에 공급할 수 있다.In a cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention, when the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than a reference value, the control unit controls the operation of the selection unit so that a voltage of a cell The voltage of the cell having a voltage higher than the reference voltage can be supplied to the fan through the DC-DC converter until the cell voltage is reached.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치에 있어서, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부는 셀 밸런싱 회로를 더 포함할 수 있다.In addition, in the cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention, the cell sensing and cell selecting unit may further include a cell balancing circuit.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치에 있어서, 상기 제어부는,In addition, in the cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention,

상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하고, 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 DC-DC 컨버터를 통해 상기 팬에 제공하고, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 밸런싱 회로에 인가할 수 있다.And a controller for controlling the operation of the selection unit to supply a voltage of the external power source to the fan when the voltage deviation between the plurality of battery cells is less than a reference value based on the voltage of each of the plurality of battery cells sensed by the cell sensing unit and the cell selection unit, When the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than the reference value, the operation of the selection unit is controlled to provide the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage to the fan through the DC-DC converter, and the operation of the cell sensing and cell selection unit is controlled The voltage of the cell having a voltage higher than the reference voltage may be applied to the balancing circuit.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치에 있어서, 상기 밸런싱 회로는, 패시브 밸런싱 회로 또는 액티브 밸런싱 회로를 포함할 수 있다.Further, in the fan balancing cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention, the balancing circuit may include a passive balancing circuit or an active balancing circuit.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치에 있어서, 상기 셀간 전압 편차 기준값은 20mV 이상 500mV 이하일 수 있다.Further, in the cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention, the inter-cell voltage deviation reference value may be 20 mV or more and 500 mV or less.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치에 있어서, 상기 기준 전압 = 상기 복수의 배터리 셀의 평균 전압 + 상기 기준값일 수 있다.In the cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention, the reference voltage = the average voltage of the plurality of battery cells + the reference value.

본 발명의 다른 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a cell balancing apparatus using a fan,

배터리 트레이 내의 온도 조절을 위한 팬;A fan for temperature control within the battery tray;

상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 센싱하고 상기 복수의 배터리 셀 중 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 적어도 하나의 셀을 선택하여 선택된 적어도 하나의 셀의 전압을 출력하기 위한 셀 센싱 및 셀 선택부;A cell sensing and cell selection unit for sensing a voltage of each of the plurality of battery cells and selecting at least one cell having a voltage higher than a reference voltage among the plurality of battery cells and outputting a voltage of at least one selected cell;

제어 신호에 따라 외부 전원의 전압 또는 상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬에 공급하는 선택부; 및A selection unit for supplying a voltage of an external power source or a voltage output from the cell sensing unit and the cell selection unit to the fan according to a control signal; And

상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하며, 상기 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 적어도 하나의 셀의 전압을 상기 팬에 공급하는 제어부를 포함한다.Cell voltage deviation is less than a reference value based on a voltage of each of the plurality of battery cells sensed by the cell sensing and cell selection unit, and when the voltage deviation between the plurality of battery cells is less than a reference value, And supplies a voltage of at least one cell having a voltage higher than the reference voltage to the fan when the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than a reference value by controlling an operation of the selection unit And a control unit.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치는, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하여 상기 선택부에 제공하는 DC-DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.The cell balancing apparatus using a fan according to another embodiment of the present invention may further include a DC-DC converter for boosting the voltage output from the cell sensing and cell selection unit to the driving voltage of the fan, .

본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법은,A method of balancing cells using a fan according to an embodiment of the present invention includes:

(A) 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하는 단계;(A) determining whether a voltage deviation between the plurality of battery cells is equal to or greater than a reference value;

(B) 상기 단계 (A)에서 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 것으로 판단되는 경우, 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 팬에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계; 및(B) performing cell balancing by supplying a voltage of a cell having a voltage higher than a reference voltage to the fan when the voltage deviation between the plurality of battery cells is judged to be equal to or higher than the reference value in the step (A); And

(C) 상기 단계 (A)에서 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 것으로 판단되거나 상기 단계 (B)의 셀 밸런싱이 완료되는 경우, 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하는 단계를 포함한다.(C) supplying a voltage of the external power source to the fan when the voltage deviation between the plurality of battery cells is judged to be less than the reference value or the cell balancing of the step (B) is completed in the step (A).

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법에 있어서, 상기 단계 (B)는,In the method of balancing cells using a fan according to an embodiment of the present invention, the step (B)

(B1) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하는 단계; 및(B1) boosting a voltage of a cell having a voltage higher than the reference voltage to a driving voltage of the fan; And

(B2) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 타겟 셀 전압이 될 때까지 상기 승압 변환된 셀 전압을 상기 팬에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.(B2) performing the cell balancing by supplying the step-up converted cell voltage to the fan until the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage becomes the target cell voltage.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법에 있어서, 상기 단계 (B)는,In the method of balancing cells using a fan according to an embodiment of the present invention, the step (B)

(B3) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하는 단계; 및(B3) boosting the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage to the driving voltage of the fan; And

(B4) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 타겟 셀 전압이 될 때까지 상기 승압 변환된 셀 전압을 상기 팬에 공급하고, 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 밸런싱 회로에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.(B4) supplying the step-up converted cell voltage to the fan until the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage becomes the target cell voltage, and supplying the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage to the balancing circuit And performing cell balancing.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법에 있어서, 상기 밸런싱 회로는, 패시브 밸런싱 회로 또는 액티브 밸런싱 회로를 포함할 수 있다.In the method of balancing cells using a fan according to an embodiment of the present invention, the balancing circuit may include a passive balancing circuit or an active balancing circuit.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법에 있어서, 상기 셀간 전압 편차 기준값은 20mV 이상 500mV 이하일 수 있다.Further, in the cell balancing method using a fan according to an embodiment of the present invention, the inter-cell voltage deviation reference value may be 20 mV or more and 500 mV or less.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법에 있어서, 상기 기준 전압 = 상기 복수의 배터리 셀의 평균 전압 + 상기 기준값일 수 있다.In the cell balancing method using a fan according to an embodiment of the present invention, the reference voltage = the average voltage of the plurality of battery cells + the reference value.

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 this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of a term in order to best describe its invention The present invention should be construed in accordance with the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 실시예에 의하면, 많은 양의 에너지를 소모시키면서도 밸런싱 저항으로 인한 발열에 대한 부담이 없고, 기술 구현이 상대적으로 용이하며, 최소한의 비용으로 밸런싱 효율을 향상시킬 수 있고, 밸런싱에 소요되는 시간도 대폭 단축시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, there is no burden on the heat generation due to the balancing resistance while consuming a large amount of energy, the technique is relatively easy to implement, the balancing efficiency can be improved at the minimum cost, Time can be greatly shortened.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법의 흐름도.1 is a block diagram of a cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart of a cell balancing method using a fan according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.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.

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.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.

또한, "제1", "제2", "일단", "타단" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.Also, the terms "first", "second", "once", "other end", and the like are used to distinguish one component from another, and the fact that the component is limited by the terms no.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.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 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention.

하기에, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a cell balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치는, 배터리 트레이 내의 온도 조절을 위한 팬(104), 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln) 각각의 전압을 센싱하고 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln) 중 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀을 선택하여 선택된 셀의 전압을 출력하기 위한 셀 센싱 및 셀 선택부(108), 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에서 출력되는 전압을 상기 팬(104)의 구동 전압으로 승압 변환하여 출력하는 DC-DC 컨버터(106), 제1 제어 신호(CS1)에 따라 외부 전원인 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS, 미도시)의 출력 전압 또는 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에서 출력되는 전압을 선택적으로 상기 팬(104)에 공급하는 선택부(102), 및 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에서 센싱된 셀 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 미만인 경우 상기 선택부(102)의 동작을 제어하여 상기 SMPS의 출력 전압을 상기 팬(104)에 공급하며, 상기 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부(102)의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬(104)에 공급하는 제어부(100)를 포함한다. 상기에서 n은 2 이상의 정수이다.1, a fan balancing apparatus using a fan according to an embodiment of the present invention includes a fan 104 for controlling the temperature in a battery tray, a plurality of battery cells Cell1, Cell2, ..., Cell (n 1), Celln) and selects a cell having a voltage higher than the reference voltage among the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) A DC-DC converter 106 for outputting a voltage that is obtained by converting the voltage output from the cell sensing and cell selection unit 108 to the driving voltage of the fan 104 and outputting the voltage, The output voltage of the switching mode power supply SMPS (not shown), which is an external power supply, or the voltage output from the cell sensing and cell selection unit 108 according to the first control signal CS1, Based on the cell voltage sensed by the cell sensing and cell selection unit 108, , Cell (n-1), Cell n) is equal to or greater than a reference value, and determines whether the voltage deviation between the plurality of battery cells (Cell 1, Cell 2, 1), Celln) is less than a reference value, the operation of the selection unit 102 is controlled to supply the output voltage of the SMPS to the fan 104. When the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than the reference value, And a controller (100) for controlling the operation of the controller (102) to supply a voltage of a cell having a voltage higher than the reference voltage to the fan (104). In the above, n is an integer of 2 or more.

상기 팬(104)은 일반적으로 배터리 트레이 내부에 설치되어 있는 팬으로서, 배터리 트레이 내부의 온도 조절을 위한 것이다.The fan 104 is generally installed inside the battery tray, and is for controlling the temperature inside the battery tray.

상기 제어부(100)는, 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부(102)의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 타겟 셀 전압이 될 때까지 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬(104)에 공급한다.When the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than the reference value, the control unit 100 controls the operation of the selection unit 102 so that the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage becomes higher than the reference voltage To the fan (104).

상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)는 도면에는 도시되지 않았지만, 셀 밸런싱 기능을 수행하는 패시브 셀 밸런싱 회로 또는 액티브 셀 밸런싱 회로를 더 포함할 수 있다.The cell sensing and cell selection unit 108 may further include a passive cell balancing circuit or an active cell balancing circuit that performs a cell balancing function, though it is not shown in the figure.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치의 동작을 하기에 설명하기로 한다.The operation of the cell balancing apparatus using the fan according to the embodiment of the present invention will be described below.

제어부(100)는 외부전원인 SMPS의 출력 전압을 구동 전원으로 사용하여 동작한다. 제어부(100)는, 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln) 각각의 셀 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 셀간 전압 편차 기준값은 20mV 이상 500mV 이하일 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The control unit 100 operates using the output voltage of the SMPS, which is an external power source, as a driving power source. The control unit 100 controls the cell sensing and the cell selection based on the cell voltages of the plurality of battery cells Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln sensed by the cell selection unit 108, It is determined whether or not the voltage deviation between the battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) In the embodiment of the present invention, the inter-cell voltage deviation reference value may be 20 mV or more and 500 mV or less, but the present invention is not limited thereto.

제어부(100)는 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 미만인 것으로 판단하는 경우, 상기 선택부(102)에 제1 제어 신호(CS1)를 인가하여 선택부(102)의 동작을 제어함으로써 일반적인 운영 방식에 따라 SMPS 출력 전압을 팬(104)에 공급한다. 따라서, 팬(104)은 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 미만인 경우, SMPS 출력 전압을 공급받아 동작한다.When the control unit 100 determines that the voltage deviation between the plurality of battery cells Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln is less than the reference value, And supplies the SMPS output voltage to the fan 104 according to a general operating method by controlling the operation of the selection unit 102 by applying the CS1. Therefore, when the voltage deviation between the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) is less than the reference value, the fan 104 operates by receiving the SMPS output voltage.

한편, 제어부(100)는 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 이상인 것으로 판단하는 경우, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에 제2 제어 신호(CS2)를 인가하여 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)의 동작을 제어함으로써 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에서 출력되어 DC-DC 컨버터(106)로 인가되게 한다. 본 발명의 실시예에서 상기 기준 전압은 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)의 평균 전압에 상기 셀간 전압 편차 기준값을 더한 전압일 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.If the control unit 100 determines that the voltage deviation between the plurality of battery cells Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln is equal to or greater than the reference value, the cell sensing and cell selection unit 108 The cell sensing and cell selection unit 108 controls the operation of the cell sensing and cell selection unit 108 so that the voltage of the cell having a voltage higher than the reference voltage is output from the cell sensing and cell selection unit 108 And is applied to the DC-DC converter 106. In the embodiment of the present invention, the reference voltage may be a voltage obtained by adding the inter-cell voltage deviation reference value to an average voltage of the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) The invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에서 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)을 포함하고 있는 배터리 트레이 내부의 온도 조절을 위한 팬(104)은 24V의 구동 전압을 사용하고, 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln) 각각은 일반적으로 약 4.5V 정도의 셀 전압을 갖고 있기 때문에, 배터리 셀의 전압을 팬(104)의 구동 전압까지 승압시켜야만 팬(104)을 구동시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the fan 104 for controlling the temperature inside the battery tray including the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) And each of the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) has a cell voltage of about 4.5 V, The fan 104 can be driven.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, DC-DC 컨버터(106)를 이용하여 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)로부터 입력되는 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 방전 대상의 셀의 전압을 상기 팬(104)의 구동 전압으로 승압 변환한다.Therefore, in an embodiment of the present invention, the voltage of a cell to be discharged having a voltage higher than the reference voltage input from the cell sensing and cell selection unit 108 is supplied to the fan (104).

제어부(100)는 상기 선택부(102)에 제1 제어 신호(CS1)를 인가하여 상기 선택부(102)의 동작을 제어함으로써 DC-DC 컨버터(106)에서 출력되는 승압 변환된 방전 대상의 셀의 전압을 팬(104)에 제공한다.The control unit 100 controls the operation of the selection unit 102 by applying the first control signal CS1 to the selection unit 102 to control the operation of the selection unit 102 so that the voltage- Lt; RTI ID = 0.0 > 104 < / RTI >

한편, 제어부(100)는 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에 의해 센싱된 셀 전압을 계속 감시하다가, 전압이 높은 셀인 방전 대상의 셀의 전압이 타겟 셀 전압까지 내려가면, 방전 대상의 셀의 셀 밸런싱이 완료된 것으로 판단하고, 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에 제2 제어 신호(CS2)를 인가하여 방전 대상의 셀의 선택을 선택해제함으로써 방전 대상의 셀의 전압이 더 이상의 DC-DC 컨버터(106)에 공급되지 않도록 한다. 상기 타겟 셀 전압은 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)의 평균 전압을 포함할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.Meanwhile, when the voltage of the cell to be discharged, which is a cell with a high voltage, falls to the target cell voltage, the controller 100 continuously monitors the cell voltage sensed by the cell sensing and cell selector 108, It is determined that the cell balancing is completed and the selection of the cell to be discharged is selected by applying the second control signal CS2 to the cell sensing and cell selection unit 108 so that the voltage of the cell to be discharged becomes DC- And is not supplied to the converter 106. The target cell voltage may include an average voltage of the plurality of battery cells Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln, but the present invention is not limited thereto.

또한, 제어부(100)는 선택부(102)에 제1 제어 신호(CS1)를 인가하여 선택부(102)의 동작을 제어함으로써, 일반적인 운영 방식에 따라 SMPS 출력 전압이 팬(104)에 공급되도록 하여, 팬(104)이 정상적으로 트레이 내부의 온도 조절 기능을 수행하도록 한다.The controller 100 also controls the operation of the selector 102 by applying the first control signal CS1 to the selector 102 so that the SMPS output voltage is supplied to the fan 104 So that the fan 104 normally performs the temperature control function inside the tray.

한편, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)가 셀 밸런싱 회로를 더 포함하는 경우, 상기 제어부(100)는 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln) 각각의 셀 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 방전 대상의 셀의 전압을 DC-DC 컨버터(106)를 통해 승압 변환한 후 상기 선택부(102)의 동작을 제어하여 상기 팬(104)에 제공하며, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)의 동작을 제어하여 상기 방전 대상의 셀의 전압을 상기 밸런싱 회로(미도시)에 인가할 수 있다.If the cell sensing and cell selection unit 108 further includes a cell balancing circuit, the controller 100 controls the cell sensing and cell selection unit 108 to select one of the plurality of battery cells Cell1, Cell2 ..., Cell (n-1), Celln) based on the cell voltages of the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell , And when the voltage deviation between the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) is equal to or larger than the reference value, the voltage of the cell to be discharged is set to the DC- And then controls the operation of the cell sensing and cell selection unit 108 to control the voltage of the cell to be discharged to the balance 104. [ Can be applied to a circuit (not shown).

이 경우, 팬(104) 뿐만 아니라 밸런싱 회로(미도시)를 이용하여 셀 밸런싱이 수행되기 때문에, 밸런싱 효율이 더 향상될 수 있고 밸런싱 시간도 더 단축될 수 있다.In this case, since the cell balancing is performed using the balancing circuit (not shown) as well as the fan 104, the balancing efficiency can be further improved and the balancing time can be further shortened.

상기 밸런싱 회로(미도시)는, 밸런싱 저항을 이용하는 패시브 밸런싱 회로 또는 DC-DC 컨버터나 트랜스포머를 이용한 액티브 밸런싱 회로를 포함할 수 있다.The balancing circuit (not shown) may include an active balancing circuit using a passive balancing circuit or a DC-DC converter or a transformer using a balancing resistor.

따라서, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)가 셀 밸런싱 회로를 더 포함하는 경우, 본 발명의 실시예는, 저항과 팬의 혼합형 셀 밸런싱이나, DC-DC 컨버터와 팬의 혼합형 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.Accordingly, when the cell sensing and cell selection unit 108 further includes a cell balancing circuit, the embodiment of the present invention performs hybrid cell balancing of a resistor and a fan or hybrid cell balancing of a DC-DC converter and a fan can do.

본 발명의 실시예에서는 하나의 팬을 사용하여 셀 밸런싱을 수행하는 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 복수의 팬을 사용하여 셀 밸런싱을 수행할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, cell balancing is performed using one fan, but the present invention is not limited to this, and cell balancing may be performed using a plurality of fans.

또한, 본 발명의 실시예에서는 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 하나의 셀의 전압을 밸런싱하는 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 방전 대상의 셀들이 다수 존재하는 경우, 상기 방전 대상의 셀들의 전압의 합이 팬(104)의 구동 전압이 되도록 상기 방전 대상의 셀들의 전압의 합을 상기 팬(104)의 구동 전압으로 승압 변환한 후 팬(104)에 공급되도록 하여, 방전 대상의 셀들의 전압을 동시에 밸런싱할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the voltage of one cell having a voltage higher than the reference voltage is balanced. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of cells to be discharged having a voltage higher than the reference voltage The sum of the voltages of the cells to be discharged is stepped up to the driving voltage of the fan 104 so that the sum of the voltages of the cells to be discharged becomes the driving voltage of the fan 104, So that the voltages of the cells to be discharged can be balanced at the same time.

본 발명에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치는 에너지 저장 시스템의 배터리 트레이에 포함된 복수의 배터리 셀의 셀 밸런싱에 사용될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 팬과 배터리 셀을 사용하는 어떤 유형의 장치나 시스템에 포함된 배터리 셀들의 셀 밸런싱에도 사용될 수 있다.The cell balancing apparatus using the fan according to the present invention can be used for balancing the cell of a plurality of battery cells included in the battery tray of the energy storage system. However, the present invention is not limited to this, It can also be used for cell balancing of battery cells contained in devices or systems.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법의 흐름도이다.2 is a flowchart of a cell balancing method using a fan according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법은, 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하는 단계(단계 S200), 상기 단계 S200에서 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 이상인 것으로 판단되는 경우, 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 적어도 하나의 셀의 전압을 팬(104)에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계(단계 S220), 및 상기 단계 S200에서 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 미만인 것으로 판단되거나 상기 단계 S220에서 셀 밸런싱이 완료된 경우, 외부 전원인 SMPS 출력 전압을 상기 팬(104)에 공급하는 단계(단계 S212)를 포함한다.The method of balancing cells using a fan according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is a method for balancing cells using a fan when a voltage deviation between a plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1) When it is determined in step S200 that the voltage deviation between the plurality of battery cells Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln is equal to or greater than the reference value, Cell 2, ..., Cell (n-1) is supplied to the fan 104 by performing a cell balancing operation (Step S220) by supplying a voltage of at least one cell having a voltage to the fan 104, 1), Celln) is less than the reference value, or when the cell balancing is completed in step S220, supplying the SMPS output voltage, which is an external power source, to the fan 104 (step S212).

상기 단계 S220은, 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 방전 대상의 셀에 대한 밸런싱 명령을 내리는 단계(단계 S202), 상기 밸런싱 대상의 셀 전압을 팬 구동 전압으로 승압 변환하는 단계(단계 S204), 상기 승압 변환된 방전 대상의 셀 전압을 팬(104)에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계(단계 S206), 상기 밸런싱 대상의 셀의 전압이 타겟 셀 전압까지 밸런싱되었는지를 판단하는 단계(단계 S208), 및 상기 셀 밸런싱을 종료하는 단계(단계 S210)를 포함한다.The step S220 includes a step of issuing a balancing command for a cell to be discharged having a voltage higher than the reference voltage (step S202), a step of boosting the cell voltage to be balanced to a fan driving voltage (step S204) A step of performing cell balancing by supplying the cell voltage to be subjected to the boosting conversion to the fan 104 (step S206), determining whether the voltage of the cell to be balanced is balanced to the target cell voltage (step S208) And terminating the cell balancing (step S210).

본 발명의 실시예에서, 상기 셀간 전압 편차 기준값은 20mV 이상 500mV 이하일 수 있고, 상기 기준 전압은 상기 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)의 평균 전압에 상기 셀간 전압 편차 기준값을 더한 전압일 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.In the embodiment of the present invention, the inter-cell voltage deviation reference value may be 20 mV or more and 500 mV or less, and the reference voltage may be an average voltage of the plurality of battery cells Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1) And the inter-cell voltage deviation reference value, but the present invention is not limited thereto.

상기 방전 대상의 셀에 대한 밸런싱 명령을 내리는 단계(단계 S202)는, 제어부(100)가 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에 제2 제어 신호(CS2)를 인가하여, 방전 대상의 셀을 선택함으로써 방전 대상의 셀의 전압이 상기 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에서 출력되도록 하는 단계이다.The balancing command for the cell to be discharged (Step S202) may be obtained by the controller 100 applying the second control signal CS2 to the cell sensing and cell selection unit 108 to select the cell to be discharged So that the voltage of the cell to be discharged is outputted from the cell sensing and cell selection unit 108. [

상기 단계 S204는, DC-DC 컨버터(106)를 이용하여 셀 센싱 및 셀 선택부(108)로부터 입력되는 방전 대상의 셀의 전압을 팬(104)의 구동 전압으로 승압 변환하는 단계이다.The step S204 is a step of boosting the voltage of the cell to be discharged, which is inputted from the cell selecting and cell selecting unit 108, to the driving voltage of the fan 104 by using the DC-DC converter 106. [

상기 단계 S206은, 제어부(100)가 제1 제어 신호(CS1)를 선택부(102)에 인가하여 선택부(102)의 동작을 제어함으로써 상기 승압 변환된 방전 대상의 셀 전압을 팬(104)에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계이다.In step S206, the controller 100 applies the first control signal CS1 to the selection unit 102 to control the operation of the selection unit 102 so that the cell voltage of the step- To perform cell balancing.

상기 단계 S208은, 제어부(100)가 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에 의해 센싱된 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln) 각각의 셀 전압을 감시하다가, 밸런싱 대상의 셀 전압이 타겟 셀 전압까지 밸런싱되었는지를 판단하는 단계이다.In step S208, the control unit 100 determines the cell voltages of the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) sensed by the cell sensing unit and the cell selecting unit 108 And it is determined whether the cell voltage to be balanced is balanced to the target cell voltage.

상기 단계 S208에서, 밸런싱 대상의 셀 전압이 타겟 셀 전압까지 밸런싱되지 않았다고 판단되는 경우, 다시 단계 S206으로 돌아가서 계속하여 방전 대상의 셀 전압이 팬(104)에 공급되어 셀 밸런싱이 계속 수행된다.If it is determined in step S208 that the cell voltage to be balanced is not balanced to the target cell voltage, the process returns to step S206 to continue to supply the cell voltage to be discharged to the fan 104 to continue cell balancing.

상기 셀 밸런싱 종료 단계(단계 S210)는, 상기 단계 S208에서 밸런싱 대상의 셀 전압이 타겟 셀 전압까지 밸런싱된 것으로 판단되는 경우, 셀 센싱 및 셀 선택부(108)에 제2 제어 신호(CS2)를 인가하여 방전 대상의 셀의 선택을 선택해제함으로써 방전 대상의 셀의 전압이 더 이상의 DC-DC 컨버터(106)에 공급되지 않도록 하는 단계이다.If it is determined in step S208 that the cell voltage to be balanced is balanced to the target cell voltage, the cell balancing termination step (step S210) may include receiving a second control signal CS2 to the cell sensing and cell selection unit 108 So that the voltage of the cell to be discharged is not supplied to the DC-DC converter 106 any more by deselecting the cell to be discharged.

상기 단계 S212에서는, 상기 단계 S200에서 복수의 배터리 셀(Cell1, Cell2, ..., Cell(n-1), Celln)간 전압 편차가 기준값 미만인 것으로 판단되거나, 상기 단계 S210에서 상기 셀 밸런싱이 완료되는 경우, 제어부(100)는 선택부(102)에 제1 제어 신호(CS1)를 인가하여 선택부(102)의 동작을 제어함으로써 SMPS 출력 전압을 팬(104)에 공급하여, 팬(104)이 SMPS 출력 전압을 구동 전압으로서 동작하도록 한다.If it is determined in step S212 that the voltage deviation between the plurality of battery cells (Cell1, Cell2, ..., Cell (n-1), Celln) is less than the reference value or the cell balancing is completed The control unit 100 supplies the SMPS output voltage to the fan 104 by controlling the operation of the selection unit 102 by applying the first control signal CS1 to the selection unit 102, This SMPS output voltage is made to operate as a driving voltage.

본 발명의 실시예에서는 하나의 팬을 사용하여 셀 밸런싱을 수행하는 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 복수의 팬을 사용하여 셀 밸런싱을 수행할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, cell balancing is performed using one fan, but the present invention is not limited to this, and cell balancing may be performed using a plurality of fans.

또한, 본 발명의 실시예에서는 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 하나의 셀의 전압을 밸런싱하는 것을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 방전 대상의 셀들이 다수 존재하는 경우, 상기 방전 대상의 셀들의 전압의 합이 팬(104)의 구동 전압이 되도록 상기 방전 대상의 셀들의 전압을 DC-DC 컨버터(106)를 이용하여 승압 변환한 후 팬(104)에 공급되도록 하여, 방전 대상의 셀들의 전압을 한꺼번에 밸런싱할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the voltage of one cell having a voltage higher than the reference voltage is balanced. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of cells to be discharged having a voltage higher than the reference voltage , The voltage of the cells to be discharged is step-up-converted using the DC-DC converter 106 so that the sum of the voltages of the cells to be discharged becomes the driving voltage of the fan 104, So that the voltages of the cells to be discharged can be balanced at once.

본 발명에 의한 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치는 에너지 저장 시스템의 배터리 트레이에 포함된 복수의 배터리 셀의 셀 밸런싱에 사용될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 팬과 배터리 셀을 사용하는 어떤 유형의 장치나 시스템에 포함된 배터리 셀들의 셀 밸런싱에도 사용될 수 있다.The cell balancing apparatus using the fan according to the present invention can be used for balancing the cell of a plurality of battery cells included in the battery tray of the energy storage system. However, the present invention is not limited to this, It can also be used for cell balancing of battery cells contained in devices or systems.

본 발명의 실시예에 의하면, 기존의 배터리 트레이 내부에 설치되어 있는 팬(104)을 이용하여 셀 밸런싱을 수행하기 때문에, 추가적인 하드웨어 비용이 적으면서, 패시브 밸런싱시 밸런싱 저항으로 인한 발열에 대한 부담을 팬(104)을 통한 밸런싱을 통해 해소할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the cell balancing is performed using the fan 104 installed in the existing battery tray, the additional hardware cost is reduced and the burden on the heat due to the balancing resistance in the passive balancing Can be solved through balancing through the fan 104.

따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 팬(104)을 통해 셀 밸런싱을 수행함으로써, 밸런싱 저항을 사용하지 않아도 되기 때문에 패시브 밸런싱 시의 밸런싱 저항으로 인한 발열 문제를 해결할 수 있고, 밸런싱 회로의 구성이 간단해질 수 있다.Therefore, according to the embodiment of the present invention, since cell balancing is performed through the fan 104, the problem of heat generation due to the balancing resistance at the time of passive balancing can be solved, and the configuration of the balancing circuit It can be simplified.

또한, 기존의 패시브 밸런싱이 수십 내지 수백 밀리암페어(mA)의 낮은 전류로 밸런싱을 수행했던 것에 비해, 팬(104)은 수 암페어(A)의 높은 전류로 동작하기 때문에, 높은 전류로 밸런싱을 수행할 수 있어, 밸런싱 효율이 향상되고, 밸런싱에 소요되는 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.In addition, since the fan 104 operates at a high current of a few amperes (A), compared to conventional passive balancing that balances at low currents of tens to hundreds of milliamperes (mA) The balancing efficiency can be improved, and the time required for balancing can be greatly shortened.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 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. It is clear that the present invention can be modified or improved.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100 : 제어부
102 : 선택부
104 : 팬
106 : DC-DC 컨버터
108 : 셀 센싱 및 셀 선택부
Ce1l1, ..., Celln : 제1 셀 내지 제n 셀100:
102:
104: Fan
106: DC-DC converter
108: Cell sensing and cell selection unit
Ce1l1, ..., Celln: first cell to nth cell

Claims (16)

배터리 트레이 내의 온도 조절을 위한 팬;
상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 센싱하고 상기 복수의 배터리 셀 중 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀을 선택하여 선택된 셀의 전압을 출력하기 위한 셀 센싱 및 셀 선택부;
제어 신호에 따라 외부 전원의 전압 또는 상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬에 공급하는 선택부; 및
상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하며, 상기 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬에 공급하는 제어부를 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.A fan for temperature control within the battery tray;
A cell sensing and cell selection unit for sensing a voltage of each of the plurality of battery cells and selecting a cell having a voltage higher than a reference voltage among the plurality of battery cells and outputting a voltage of the selected cell;
A selection unit for supplying a voltage of an external power source or a voltage output from the cell sensing unit and the cell selection unit to the fan according to a control signal; And
Cell voltage deviation is less than a reference value based on a voltage of each of the plurality of battery cells sensed by the cell sensing and cell selection unit, and when the voltage deviation between the plurality of battery cells is less than a reference value, And a controller for controlling operation of the selector to supply a voltage of a cell having a higher voltage than the reference voltage to the fan when the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than a reference value A cell balancing device using a fan. 청구항 1에 있어서,
상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하여 상기 선택부에 제공하는 DC-DC 컨버터를 더 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method according to claim 1,
And a DC-DC converter for boosting the voltage output from the cell sensing and cell selection unit to a driving voltage of the fan and providing the selected voltage to the selection unit. 청구항 2에 있어서,
상기 제어부는,
셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 타겟 셀 전압이 될 때까지 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 DC-DC 컨버터를 통해 상기 팬에 공급하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method of claim 2,
Wherein,
When the cell-to-cell voltage deviation is equal to or greater than a reference value, the operation of the selector is controlled so that the voltage of the cell having a voltage higher than the reference voltage until the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage becomes the target cell voltage, And the fan is connected to the fan. 청구항 3에 있어서,
상기 셀 센싱 및 셀 선택부는 셀 밸런싱 회로를 더 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method of claim 3,
Wherein the cell sensing and cell selection unit further comprises a cell balancing circuit. 청구항 4에 있어서,
상기 제어부는,
상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하고, 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 DC-DC 컨버터를 통해 상기 팬에 제공하고, 상기 셀 센싱 및 셀 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 밸런싱 회로에 인가하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method of claim 4,
Wherein,
And a controller for controlling the operation of the selection unit to supply a voltage of the external power source to the fan when the voltage deviation between the plurality of battery cells is less than a reference value based on the voltage of each of the plurality of battery cells sensed by the cell sensing unit and the cell selection unit, When the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than the reference value, the operation of the selection unit is controlled to provide the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage to the fan through the DC-DC converter, and the operation of the cell sensing and cell selection unit is controlled And a voltage of a cell having a voltage higher than the reference voltage is applied to the balancing circuit. 청구항 5에 있어서,
상기 밸런싱 회로는 패시브 밸런싱 회로 또는 액티브 밸런싱 회로를 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method of claim 5,
Wherein the balancing circuit comprises a passive balancing circuit or an active balancing circuit. 청구항 1에 있어서,
상기 셀간 전압 편차 기준값은 20mV 이상 500mV 이하인 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cell-to-cell voltage deviation reference value is 20 mV or more and 500 mV or less. 청구항 7에 있어서,
상기 기준 전압 = 상기 복수의 배터리 셀의 평균 전압 + 상기 기준값인 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method of claim 7,
Wherein the reference voltage = the average voltage of the plurality of battery cells + the reference value. 배터리 트레이 내의 온도 조절을 위한 팬;
상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 센싱하고 상기 복수의 배터리 셀 중 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 적어도 하나의 셀을 선택하여 선택된 적어도 하나의 셀의 전압을 출력하기 위한 셀 센싱 및 셀 선택부;
제어 신호에 따라 외부 전원의 전압 또는 상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬에 공급하는 선택부; 및
상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 센싱된 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압에 기반하여 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하고, 상기 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하며, 상기 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 경우 상기 선택부의 동작을 제어하여 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 적어도 하나의 셀의 전압을 상기 팬에 공급하는 제어부를 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.A fan for temperature control within the battery tray;
A cell sensing and cell selection unit for sensing a voltage of each of the plurality of battery cells and selecting at least one cell having a voltage higher than a reference voltage among the plurality of battery cells and outputting a voltage of at least one selected cell;
A selection unit for supplying a voltage of an external power source or a voltage output from the cell sensing unit and the cell selection unit to the fan according to a control signal; And
Cell voltage deviation is less than a reference value based on a voltage of each of the plurality of battery cells sensed by the cell sensing and cell selection unit, and when the voltage deviation between the plurality of battery cells is less than a reference value, And supplies a voltage of at least one cell having a voltage higher than the reference voltage to the fan when the inter-cell voltage deviation is equal to or greater than a reference value by controlling an operation of the selection unit A cell balancing apparatus using a fan including a control unit. 청구항 9에 있어서,
상기 셀 센싱 및 셀 선택부에서 출력되는 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하여 상기 선택부에 제공하는 DC-DC 컨버터를 더 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 장치.The method of claim 9,
And a DC-DC converter for boosting the voltage output from the cell sensing and cell selection unit to a driving voltage of the fan and providing the selected voltage to the selection unit. (A) 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인지를 판단하는 단계;
(B) 상기 단계 (A)에서 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 이상인 것으로 판단되는 경우, 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 팬에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계; 및
(C) 상기 단계 (A)에서 복수의 배터리 셀간 전압 편차가 기준값 미만인 것으로 판단되거나 상기 단계 (B)의 셀 밸런싱이 완료되는 경우, 외부 전원의 전압을 상기 팬에 공급하는 단계를 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법.(A) determining whether a voltage deviation between the plurality of battery cells is equal to or greater than a reference value;
(B) performing cell balancing by supplying a voltage of a cell having a voltage higher than a reference voltage to the fan when the voltage deviation between the plurality of battery cells is judged to be equal to or higher than the reference value in the step (A); And
(C) supplying a voltage of the external power source to the fan when the voltage deviation between the plurality of battery cells is judged to be less than the reference value or the cell balancing of the step (B) is completed in the step (A) Using cell balancing method. 청구항 11에 있어서,
상기 단계 (B)는,
(B1) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하는 단계; 및
(B2) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 타겟 셀 전압이 될 때까지 상기 승압 변환된 셀 전압을 상기 팬에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계를 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법.The method of claim 11,
The step (B)
(B1) boosting a voltage of a cell having a voltage higher than the reference voltage to a driving voltage of the fan; And
(B2) performing the cell balancing by supplying the step-up converted cell voltage to the fan until the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage becomes the target cell voltage. 청구항 11에 있어서,
상기 단계 (B)는,
(B3) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 상기 팬의 구동 전압으로 승압 변환하는 단계; 및
(B4) 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압이 타겟 셀 전압이 될 때까지 상기 승압 변환된 셀 전압을 상기 팬에 공급하고, 상기 기준 전압보다 높은 전압을 갖는 셀의 전압을 밸런싱 회로에 공급하여 셀 밸런싱을 수행하는 단계를 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법.The method of claim 11,
The step (B)
(B3) boosting the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage to the driving voltage of the fan; And
(B4) supplying the step-up converted cell voltage to the fan until the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage becomes the target cell voltage, and supplying the voltage of the cell having the voltage higher than the reference voltage to the balancing circuit And performing cell balancing on the cell. 청구항 13에 있어서,
상기 밸런싱 회로는 패시브 밸런싱 회로 또는 액티브 밸런싱 회로를 포함하는 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the balancing circuit comprises a passive balancing circuit or an active balancing circuit. 청구항 11에 있어서,
상기 셀간 전압 편차 기준값은 20mV 이상 500mV 이하인 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법.The method of claim 11,
Wherein the inter-cell voltage deviation reference value is 20 mV or more and 500 mV or less. 청구항 15에 있어서,
상기 기준 전압 = 상기 복수의 배터리 셀의 평균 전압 + 상기 기준값인 팬을 이용한 셀 밸런싱 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the reference voltage = the average voltage of the plurality of battery cells + the reference value.
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