KR20160008410A - 배터리 밸런싱장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20160008410A KR1020140088584A KR20140088584A KR20160008410A KR 20160008410 A KR20160008410 A KR 20160008410A KR 1020140088584 A KR1020140088584 A KR 1020140088584A KR 20140088584 A KR20140088584 A KR 20140088584A KR 20160008410 A KR20160008410 A KR 20160008410A
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Abstract

본 발명에 따른 배터리 밸런싱 시스템은 적어도 하나이상의 배터리셀을 포함하는 배터리모듈 및 상기 배터리셀의 전압과 기준전압과의 전압편차을 산출하며, 상기 전압편차와 기설정된 기준편차와의 비교결과에 기초하여, 상기 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에 수렴하도록, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 수행하는 트레이 컨트롤러를 포함한다.

Description

배터리 밸런싱장치 및 그 제어방법{Battery balancing apparatus and Controlling method thereof}
본 발명은 배터리 밸런싱장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
상기 배터리 시스템에 포함된 복수의 배터리 랙 각각은 복수의 배터리 트레이를 포함하며, 각각의 배터리 트레이는 복수의 배터리 셀을 포함한다.
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.
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 어려운 문제점이 있었다.
KR 10-2013-0101235 A
본 발명은 많은 양의 에너지를 소모시키면서도 밸런싱 저항으로 인한 발열에 대한 부담이 없고, 기술 구현이 상대적으로 용이하며, 최소한의 비용으로 밸런싱 효율의 향상 및 밸런싱에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 배터리 밸런싱장치및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 밸런싱 시스템은 적어도 하나이상의 배터리을 포함하는 배터리모듈 및 상기 배터리의 전압과 기준전압과의 전압편차을 산출하며, 상기 전압편차와 기설정된 기준편차와의 비교결과에 기초하여, 상기 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에 수렴하도록, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 수행하는 트레이 컨트롤러를 포함한다.
또한, 상기 트레이 컨트롤러는 상기 전압편차가 상기 기준편차을 초과하는 경우, LED(Light emitting diode)를 이용하여, 상기 전압편차를 갖는 배터리셀의 전압에 대한 선택적 전압밸런싱을 수행할 수 있다.
또한, 상기 트레이 컨트롤러는 스위칭 동작을 통해, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 셀밸런싱회로, 상기 배터리셀의 전압을 검출하며, 상기 스위칭 동작을 제어하는 셀전압센싱 드라이버 및 상기 셀전압센싱 드라이버로부터 전송된 상기 배터리셀의 전압에 기초하여, 상기 전압편차를 산출하며, 상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 경우, 상기 스위칭 동작의 제어를 위한 제어신호를 상기 셀전압센싱 드라이버에 전송하는 트레이 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀밸런싱회로는 상기 배터리셀마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 스위치 및 LED(Light emitting diode)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기준전압은 상기 배터리셀의 전압이 센싱되는 시점에서의 각 배터리셀간의 평균전압 또는 제일 낮은 배터리셀의 전압 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 목표전압은 목표전압 = 기준전압 + 기준편차일 수 있다.
또한, 상기 스위치는 모스펫(Metal oxide silicon field effect transister) 일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 밸런싱 시스템의 제어방법은 배터리셀의 전압을 순차적으로 센싱하는 전압센싱단계, 상기 센싱된 배터리셀의 전압과 기설정된 기준전압과의 전압편차에 기초하여, 상기 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에 수렴하도록, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 수행하는 전압밸런싱단계를 포함한다.
또한, 상기 전압밸런싱단계는 트레이 프로세서에서 상기 센싱된 배터리셀의 전압과 상기 기준전압과의 전압편차를 산출하는 전압편차산출단계, 상기 트레이 프로세서에서 상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 타겟 배터리셀의 전압에 대한 전압밸런싱을 위한 제어신호를 생성하여, 셀전압센싱 드라이버에 전송하는 단계 및 상기 셀전압센싱 드라이버에서 상기 제어신호를 기초로 상기 타겟 배터리셀의 셀밸런싱회로의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 타겟 배터리셀의 전압밸런싱을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 타겟 배터리셀의 전압밸런싱을 수행하는 단계는 상기 셀전압 드라이버에서 상기 타겟 배터리셀의 셀밸런싱회로의 스위치를 온(ON)하는 단계, 상기 셀전압 드라이버에서 상기 타겟 배터리셀의 전압을 검출하여, 상기 트레이 프로세서에 전송하는 단계, 상기 트레이 프로세서에서 상기 타겟 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에의 도달여부를 판단하는 단계, 상기 트레이 프로세서에서 상기 타겟 배터리셀의 전압이 상기 목표전압에 도달한 경우, 상기 전압밸런싱을 종료시키기 위한 제어신호를 상기 셀전압 드라이버에 전송하는 단계 및 상기 셀전압 드라이버에서 상기 제어신호에 기초하여, 상기 셀밸런싱회로의 스위치를 오프(OFF)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 셀밸런싱회로는 상기 배터리셀마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 스위치(MOSFET) 및 LED(Light emitting diode)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 밸런싱 시스템은 적어도 하나이상의 배터리모듈을 포함하는 트레이 및 상기 트레이의 전압과 기준전압과의 전압편차을 산출하며, 상기 전압편차와 기설정된 기준편차와의 비교결과에 기초하여, 상기 트레이의 전압이 기설정된 목표전압에 수렴하도록, 상기 트레이의 전압밸런싱을 수행하는 랙 컨트롤러를 포함할 수 있다.
또한, 상기 랙 컨트롤러는 상기 전압편차가 상기 기준편차을 초과하는 경우, LED(Light emitting diode)를 이용하여, 상기 전압편차를 갖는 트레이의 전압에 대한 선택적 전압밸런싱을 수행할 수 있다.
또한, 상기 트레이 컨트롤러는 스위칭 동작을 통해, 상기 트레이의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 트레이밸런싱회로, 상기 트레이의 전압을 검출하며, 상기 스위칭 동작을 제어하는 트레이 전압센싱 드라이버 및 상기 트레이 전압센싱 드라이버로부터 전송된 상기 트레이의 전압에 기초하여, 상기 전압편차를 산출하며, 상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 경우, 상기 스위칭 동작의 제어를 위한 제어신호를 상기 트레이 전압센싱 드라이버에 전송하는 랙 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 트레이 밸런싱회로는 상기 트레이마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 적어도 하나이상의 스위치 및 LED(Light emitting diode)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 밸런싱 시스템은 전압이 높은 배터리셀의 전압을 발광(LED)소자를 이용해 선택적으로 전압밸런싱을 수행함으로써, 저항을 이용한 전압밸런싱 방식보다 발열에 대한 부담을 줄일 수 있다.
또한, 상기 발광(LED)소자는 에너지를 빛 과 열형태로 방출하는바, 저항을 이용하는 전압밸런싱 방식에 비해, 단위시간에 소모하는 전류의 양이 증가되고, 이에 따라, 상기 배터리셀의 전압밸런싱 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일시예에 따른 트레이의 배터리셀에 대한 밸런싱회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙(Rack)의 트레이에 대한 밸런싱회로를 나타낸 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 배터리셀(트레이) 밸런싱 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
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, "일면", "타면", "제1", "제2" 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명인 배터리셀 밸런싱 시스템 및 그 제어방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)을 나타낸 블록도이며, 에너지 저장 시스템(10)은 외부의 전력망(그리드)로부터 전송된 발전 전력을 저장한 후, 수요 패턴에 맞게 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 시스템으로서, 배터리 시스템(100), 전력변환기(110) 및 배터리 시스템 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다.
ⅰ) 배터리 시스템(100)은 외부의 전력망(그리드)로부터 전송된 발전전력를 복수의 배터리셀에 충전하여 저장하는 시스템을 말하며, ⅱ) 전력변환기(110)는 전력망인 그리드와 접속하여 직류를 교류로 변환하거나 교류를 직류로 변환하고 배터리의 충방전을 제어하기 위한 것이고, ⅲ) 배터리 시스템 컨트롤러(120)는 배터리 시스템(100)의 내부 부하, 배터리 모듈의 상태등을 고려하여 배터리 시스템(10) 및 전력 변환기(110)을 제어하기 위한 것이다.
배터리 시스템(10)은 외부의 전력망(그리드)으로부터 전송된 에너지를 충전하여 저장하고, 필요시 상기 에너지를 방전하여 출력하기 위한 것인바, 적어도 하나이상의 랙(Rack)(R1 ~ RN)과 상기 랙(Rack)(R1 ~ RN)의 전압SOC(State Of Charge: 충전 상태)등을 모니터링하여, 배터리 시스템(10)이 안정적으로 구동될 수 있게 제어하는 메인 컨트롤러(101)를 포함할 수 있다.
여기에서, 각각의 랙(Rack)(R1 ~ RN)은 적어도 하나이상의 트레이(Tray)(T1.1 ~ T1.n) 및 상기 트레이(T1.1 ~ T1.n)의 전압SOC(State Of Charge: 충전 상태)를 계산하여, 상기 트레이(T1.1 ~ T1.n)간의 전압SOC에 대한 밸런싱이 유지되도록 제어하는 랙 컨트롤러(RC1)를 포함할 수 있다.
또한, 각각의 트레이(Tray)(T1.1 ~ T1.n)는 적어도 하나이상의 배터리모듈(B1.1 ~ B1.n)과 상기 배터리모듈(B1.1 ~ B1.n)의 전압SOC(State Of Charge: 충전 상태)를 계산하여, 상기 배터리모듈(B1.1 ~ B1.n)간의 전압SOC에 대한 밸런싱이 유지되도록 제어하는 트레이 컨트롤러(TC1.1 ~ TC1.n)를 포함할 수 있으며, 각각의 배터리모듈(B1.1 ~ B1.n)은 적어도 하나 이상의 배터리셀(cell 1 ~ cell n)을 포함할 수 있고, 상기 배터리셀은 리튬 이온 셀일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 배터리셀들의 충전 상태는 여러 가지 요인에 의해 불균형 상태에 놓이게 될 수 있으며, 주로 제조 중 또는 반복적으로 배터리를 충방전하는 동안 배터리 셀의 충전 상태의 불균형이 발생할 수 있으며, 상기 배터리셀로 구성된 트레이(tray) 및 랙(Rack)에 대해서도 전압상태의 불균형이 발생할 수 있다.
이로인해, 상기 배터리셀은 정격 충전 범위보다 현저하게 높게 충전되는 경우 위험할 수 있고, 정격 충전 범위보다 낮게 방전되는 경우, 상기 배터리셀의 수명이 단축될 수 있는바, 상기 배터리셀의 전압SOC를 주기적으로 센싱하여, 상기 배터리셀의 전압을 균형화시켜주는 배터리셀 밸런싱 프로세스를 수행할 필요가 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 각각의 트레이 또는 랙에서의 배터리셀 밸런싱 시스템에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 2는 본 발명의 일시예에 따른 트레이의 배터리셀에 대한 밸런싱회로를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙(Rack)의 트레이에 대한 밸런싱회로를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리셀(트레이) 밸런싱 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리셀의 밸런싱 시스템(10)은 배터리 시스템(100)내의 각각의 트레이에 포함된 복수의 배터리셀의 전압SOC을 균형화하는 밸런싱 시스템에 관한 것으로서, 적어도 하나이상의 배터리모듈 및 상기 배터리모듈의 전압SOC를 제어하는 트레이 컨트롤러를 포함한다.
이하, 제 1 트레이(랙) 내지 제 n 트레이(랙)은 모두 동일한 구조를 갖는바, 제 1 트레이(랙)(T1,1)(R1.1)를 기준으로 설명할 것이다.
배터리모듈(B1.1)은 적어도 하나이상의 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)을 포함할 수 있으며, 제 1 트레이(T1.1)는 두개의 배터리모듈(각각 7개의 배터리셀 포함)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
트레이 컨트롤러(TC1.1)는 각각의 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)의 전압과 기준전압과의 전압편차을 산출하며, 상기 전압편차와 기설정된 기준편차와의 비교결과에 기초하여, 상기 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에 수렴하도록, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 수행할 수 있으며, 상기 전압편차가 상기 기준편차을 초과하는 경우, LED(Light emitting diode)를 이용하여, 상기 전압편차를 갖는 타겟 배터리셀의 전압에 대한 선택적 전압밸런싱을 수행할 수 있다.
나아가, 트레이 컨트롤러(TC1.1)는 스위칭 동작을 통해, 각각의 배터리셀의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 셀밸런싱회로(TC1.1a), 각각의 배터리셀의 전압을 검출하며, 상기 스위칭 동작을 제어하는 셀전압센싱 드라이버(TC1.1b) 및 상기 셀전압센싱 드라이버(TC1.1b)로부터 전송된 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)의 전압에 기초하여, 상기 전압편차를 산출하며, 상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 경우, 상기 스위칭 동작의 제어를 위한 제어신호를 상기 셀전압센싱 드라이버(TC1.1b)에 전송하는 트레이 프로세서(TC1.1c)를 포함할 수 있다.
여기에서, 셀밸런싱회로(TC1.1a)는 각각의 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 스위치(SW1 ~ SWn) 및 적어도 하나이상의 LED(Light emitting diode)(LED 1 ~ LED n)를 포함할 수 있으며, 상기 기준전압은 상기 배터리셀의 전압이 센싱되는 시점에서의 각 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)간의 평균전압 또는 제일 낮은 배터리셀의 전압 중 어느 하나일 수 있고, 상기 목표전압은 상기 기준전압 과 상기 기준편차의 합일 수 있다.
그리고, 각 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)간의 상기 전압편차에 대한 기준편차는 20 mV 내지 500 mV 범위내에서 선택될 수 있으며, 상기 스위치(SW1 ~ SWn)는 모스펫((Metal oxide silicon field effect transister))일 수 있고, 상기 LED 1 ~ LED n의 구동전압 과 구동전류는 3.5[v]와 700 mA로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리셀 밸런싱 시스템은 배터리 시스템(100)내의 각각의 랙(R1 ~ Rn)에 포함된 복수의 트레이(T1.1 ~ T1.n)의 전압SOC을 균형화하는 밸런싱 시스템에 관한 것으로서, 적어도 하나이상의 트레이(T1.1 ~ T1.n) 및 상기 트레이(T1.1 ~ T1.n)의 전압SOC를 제어하는 랙 컨트롤러(RC1.1)를 포함한다.
랙 컨트롤러(RC1.1)는 상기 전압편차가 상기 기준편차을 초과하는 경우, LED(Light emitting diode)를 이용하여, 상기 전압편차를 갖는 트레이의 전압에 대해, 스위칭 동작을 통해, 선택적 전압밸런싱을 수행할 수 있다.
그리고, 랙 컨트롤러(RC1.1)는 스위칭 동작을 통해, 트레이(T1.1 ~ T1.n)의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 트레이밸런싱회로(RC1.1a), 트레이(T1.1 ~ T1.n)의 전압을 검출하며, 상기 스위칭 동작을 제어하는 트레이 전압센싱 드라이버(RC1.1b) 및 트레이 전압센싱 드라이버(RC1.1b)로부터 전송된 트레이의 전압에 기초하여, 상기 전압편차를 산출하며, 상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 경우, 상기 스위칭 동작의 제어를 위한 제어신호를 상기 트레이 전압센싱 드라이버(RC1.1b)에 전송하는 랙 프로세서(RC1.1c)를 포함할 수 있다.
여기에서, 트레이 밸런싱회로(RC1.1a)는 트레이(T1.1 ~ T1.n)마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 적어도 하나이상의 스위치(SW1 ~ SWn) 및 적어도 하나이상의 LED(Light emitting diode)를 포함할 수 있다.
상기에서 검토한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리셀 밸런싱 시스템은 전압이 높은 배터리셀의 전압을 발광(LED)소자를 이용해 선택적으로 전압밸런싱을 수행함으로써, 저항을 이용한 전압밸런싱 방식보다 발열에 대한 부담을 줄일 있다.
또한, 상기 발광(LED)소자는 에너지를 빛 과 열형태로 방출하는바, 저항을 이용하는 전압밸런싱 방식에 비해, 단위시간에 소모하는 전류의 양이 증가되고, 이에 따라, 상기 배터리셀의 전압밸런싱 시간을 단축시킬 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 배터리셀 밸런싱 시스템의 제어방법에 대해 보다 상세히 설명할 것이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 배터리셀(트레이) 밸런싱 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 셀(트레이) 전압센싱 드라이버(TC1.1b, RC1.1b)는 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)(트레이(T1.1 ~ T1.n)의 전압을 센싱한다(S100).
다음으로 셀(트레이) 전압센싱 드라이버(TC1.1b, RC1.1b)로부터 전송된 배터리셀(Cell 1 ~ Cell n)(트레이(T1.1 ~ T1.n))의 전압과 기준전압과의 전압편차를 산출한 후, 상기 전압편차와 기준편차를 비교한다(S110).
그 다음으로 상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 경우, 트레이(랙) 프로세서(TC1.1c, RC1.1c)는 상기 전압편차를 갖는 타겟 배터리셀(트레이)의 전압에 대한 선택적 전압밸런싱을 수행한다(S120).
구체적으로, 트레이(랙) 프로세서(TC1.1c, RC1.1c)는 셀(트레이) 밸런싱회로(TC1.1a, RC1.1a)의 스위칭 동작(SW1 ~ SWn)의 제어를 위한 제어신호를 셀(트레이) 전압센싱 드라이버(TC1.1b, RC1.1b)에 전송한다.
그리고, 셀(트레이) 전압센싱 드라이버(TC1.1b, RC1.1b)는 상기 전압편차를 갖는 타겟 배터리셀(트레이)에 대응하는 셀(트레이) 밸런싱회로(TC1.1a, RC1.1a)의 스위치(SW1 ~ SWn)에 구동신호(CS1 ~ CSn)를 인가하여, 온(ON)시킴으로써, LED를 작동(ON)시킨다.
이에 따라, 상기 타겟 배터리셀(트레이)의 전압을 LED를 이용해, 빛 과 열에너지 형태로 방출시킴으로써, 단위시간에 많은 전류를 소모시킬 수 있으며, 저항만을 이용한 경우보다, 기설정된 목표전압에 수렴하는 시간을 단축시킬 수 있다.
그리고, 트레이(랙) 프로세서(TC1.1c, RC1.1c)는 상기 타겟 배터리셀(트레이)의 전압이 기설정된 목표전압에 도달했는지 여부를 판단한다(S130).
즉, 트레이(랙) 프로세서(TC1.1c, RC1.1c)는 상기 타겟 배터리셀(트레이)의 전압이 상기 목표전압에 도달한 경우, 상기 타겟 배터리셀(트레이)에 대한 전압밸런싱을 종료시키기 위한 제어신호를 셀(트레이) 전압센싱 드라이버(TC1.1b, RC1.1b)에 전송한다.
마지막으로, 셀(트레이) 전압센싱 드라이버(TC1.1b, RC1.1b)는 상기 제어신호를 기초로 하여, 상기 타겟 배터리셀(트레이)에 대응하는 셀(트레이) 밸런싱회로(TC1.1a, RC1.1a)의 스위치(SW1 ~ SWn)를 오픈시킴으로써, 상기 LED를 오프(OFF)시킨다(S140).
이상 본 발명을 구제적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. 즉, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 명확해질 것이다.
10 : 배터리셀 밸런싱 시스템
100: 배터리 시스템 101 : 메인 컨트롤러
110 : 전력변환기 120 : 배터리 시스템 컨트롤러
RC1 ~ RCN : 랙 컨트롤러 T1 ~ Tn : 트레이
TC1.1 ~ TC1.n : 트레이 컨트롤러 B1.1 ~B1.n : 배터리 모듈
TC1.1a : 셀 밸런싱 회로 TC1.1b : 셀 전압센싱 드리이버
TC1.1c : 트레이 프로세서 RC1.1a : 트레이 밸런싱 회로
RC1.1b : 트레이 전압센싱 드라이버 RC1.1c : 랙 프로세서

Claims (16)

  1. 적어도 하나이상의 배터리셀을 포함하는 배터리모듈;및
    상기 배터리셀의 전압과 기준전압과의 전압편차을 산출하며, 상기 전압편차와 기설정된 기준편차와의 비교결과에 기초하여, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 트레이 컨트롤러를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 트레이 컨트롤러는
    상기 전압편차가 상기 기준편차을 초과하는 경우, LED(Light emitting diode)를 이용하여, 상기 전압편차를 갖는 타겟 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에 수렴하기 위한 선택적 전압밸런싱을 수행하는 배터리 밸런싱 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 트레이 컨트롤러는
    스위칭 동작을 통해, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 셀밸런싱회로;
    상기 배터리셀의 전압을 검출하며, 상기 스위칭 동작을 제어하는 셀전압센싱 드라이버; 및
    상기 셀전압센싱 드라이버로부터 전송된 상기 배터리셀의 전압에 기초하여, 상기 전압편차를 산출하며, 상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 경우, 상기 전압편차를 갖는 타겟 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에 수렴하기 위한 선택적 밸런싱을 수행하는 트레이 프로세서를 포함하는 배터리 밸린싱 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 트레이 프로세서는
    상기 전압편차가 상기 기준편차를 초과하는 경우, 상기 스위칭을 온(ON)시키기 위한 제어신호를 상기 셀전압센싱 드라이버에 전송하며, 상기 셀전압센싱 드라이버에서 전송된 상기 타겟 배터리셀의 전압이 상기 목표전압에 수렴하는지 여부를 판단하는 배터리 밸런싱 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 셀밸런싱회로는
    상기 배터리셀마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 스위치 및 LED(Light emitting diode)를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준전압은
    상기 배터리셀의 전압이 센싱되는 시점에서의 각 배터리셀간의 평균전압 또는 제일 낮은 배터리셀의 전압 중 어느 하나인 배터리 밸런싱 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 목표전압은
    목표전압 = 기준전압 + 기준편차 인 배터리 밸런싱 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 스위치는
    모스펫(Metal oxide silicon field effect transister) 인 배터리 밸런싱 시스템.
  9. 배터리셀의 전압을 순차적으로 센싱하는 전압센싱단계;
    상기 센싱된 배터리셀의 전압과 기설정된 기준전압과의 전압편차에 기초하여, 상기 배터리셀의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 전압밸런싱단계를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템의 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전압밸런싱단계는
    트레이 프로세서에서 상기 센싱된 배터리셀의 전압과 상기 기준전압과의 전압편차를 산출하는 전압편차산출단계;
    상기 트레이 프로세서에서 상기 전압편차가 기설정된 기준편차를 초과하는 타겟 배터리셀의 전압밸런싱을 위한 제어신호를 생성하여, 셀전압센싱 드라이버에 전송하는 단계;
    상기 셀전압센싱 드라이버에서 상기 제어신호를 기초로 상기 타겟 배터리셀의 셀밸런싱회로의 스위칭 동작을 제어하여, 상기 타겟 배터리셀의 전압밸런싱을 수행하는 단계를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템의 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 타겟 배터리셀의 전압밸런싱을 수행하는 단계는
    상기 셀전압 드라이버에서 상기 타겟 배터리셀의 셀밸런싱회로의 스위치를 온(ON)하는 단계;
    상기 셀전압 드라이버에서 상기 타겟 배터리셀의 전압을 검출하여, 상기 트레이 프로세서에 전송하는 단계;
    상기 트레이 프로세서에서 상기 타겟 배터리셀의 전압이 기설정된 목표전압에의 도달여부를 판단하는 단계;
    상기 트레이 프로세서에서 상기 타겟 배터리셀의 전압이 상기 목표전압에 도달한 경우, 상기 전압밸런싱을 종료시키기 위한 제어신호를 상기 셀전압 드라이버에 전송하는 단계; 및
    상기 셀전압 드라이버에서 상기 제어신호에 기초하여, 상기 셀밸런싱회로의 스위치를 오프(OFF)하는 단계를 더 포함하는 배터리 밸런싱 시스템의 제어방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 셀밸런싱회로는
    상기 배터리셀마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 스위치(MOSFET) 및 LED(Light emitting diode)를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템의 제어방법.
  13. 적어도 하나이상의 배터리모듈을 포함하는 트레이;및
    상기 트레이의 전압과 기준전압과의 전압편차을 산출하며, 상기 전압편차와 기설정된 기준편차와의 비교결과에 기초하여, 상기 트레이의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 랙 컨트롤러를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 랙 컨트롤러는
    상기 전압편차가 상기 기준편차을 초과하는 경우, LED(Light emitting diode)를 이용하여, 상기 전압편차를 갖는 타겟 트레이의 전압에 대한 선택적 전압밸런싱을 수행하는 배터리 밸런싱 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 트레이 컨트롤러는
    스위칭 동작을 통해, 상기 타겟 트레이의 전압밸런싱을 선택적으로 수행하는 트레이밸런싱회로;
    상기 트레이의 전압을 검출하며, 상기 스위칭 동작을 제어하는 트레이 전압센싱 드라이버; 및
    상기 트레이 전압센싱 드라이버로부터 전송된 상기 트레이의 전압에 기초하여, 상기 전압편차를 산출하며, 상기 전압편차와 상기 기준편차의 비교결과에 따른 상기 스위칭 동작에 대한 제어신호를 상기 트레이 전압센싱 드라이버에 전송하는 랙 프로세서를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템.
  16. 청구항 4에 있어서,
    상기 트레이 밸런싱회로는
    상기 트레이마다 병렬로 연결되며, 상호 직렬로 연결된 적어도 하나이상의 스위치 및 LED(Light emitting diode)를 포함하는 배터리 밸런싱 시스템.
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