KR20160135646A - Battery module with cell balancing function and Battery System having that battery module - Google Patents

Battery module with cell balancing function and Battery System having that battery module Download PDF

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Abstract

A battery module having a cell balancing function and a battery system having the same are provided. The battery system comprises: a plurality of battery modules; a power supply device to supply energy to the battery modules; a battery system charger/load to charge cells or consumes energy of the cells; a first control switch installed between the battery system charger/load and the battery modules; a second control switch installed between the battery system charger/load and the power supply device; and a battery management system to switch connection between the battery system charger/load and the battery modules by analyzing information on the cells transmitted from the battery modules and controlling the first control switch (SW-P). An embodiment of the present invention is able to fully charge each of the cells with optimum conditions by using not only the cell balancing function but also CC/CV manners. The efficiency of the battery system is able to be increased and the life the of the battery system is able to be extended by preventing damage to an electrode due to an overcharge of some cells, wherein the overcharge may occur when charging the battery system by using an external charger.

Description

셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템{Battery module with cell balancing function and Battery System having that battery module}[0001] The present invention relates to a battery module having a cell balancing function and a battery system having the battery balancing function,

본 발명은 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템에 관한 것으로 특히, 배터리 모듈 자체가 독립적으로 사용 될 수 있으며 또한 이 배터리모듈 들을 직렬, 병렬, 또는 직렬병렬 방식으로 연결하여 대용량의 배터리 시스템을 구성하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module having a cell balancing function and a battery system having the battery module. More particularly, the battery module itself can be used independently, and the battery modules can be connected in series, parallel, To a battery system having the cell balancing function and a battery system having the same.

일반적으로 지구온난화, 화석연료의 고갈 등의 문제로 대체 에너지의 발굴에 많은 관심이 모아지고 있는 가운데 신재생 에너지의 활용도를 높일 수 있는 에너지 저장 용 배터리 개발에 많은 투자가 이루어지고 있다. 미래 대체 에너지원으로 떠오르고 있는 신재생 에너지의 보급을 확대하기 위해서는 이 신재생 에너지를 저장 할 수 있는 배터리의 성능 개선 및 가격 인하가 필요하다.In general, much attention has been paid to the search for alternative energy due to global warming and depletion of fossil fuels, and a lot of investment is being made to develop an energy storage battery that can increase the utilization of renewable energy. In order to expand the supply of new and renewable energy that is emerging as a future alternative energy source, it is necessary to improve the performance of the battery capable of storing the renewable energy and reduce the price.

태양광 발전전력이나 풍력 발전 전력을 저장 하였다가 필요할 때 사용을 할 수 있는 배터리를 구성하는데 있어 필수적인 기술이 셀 밸런싱 기술이다. 셀 밸런싱 기술이 우수하면 배터리의 성능이 개선되고 수명이 연장되며 또한 배터리의 제조원가가 절감된다. 그 이유는 셀 밸런싱 기능이 우수하면 배터리를 만 충전 할 수 있어 에너지 저장의 가용 용량이 증가하고, 셀 밸런싱을 잘 할 수 있으면 배터리를 구성하는 셀 (Cell, 전지) 들의 편차를 관리할 수 있어 셀들을 과전압 충전으로부터 보호를 할 수 있어 셀의 수명이 연장되며, 또한 셀 편차를 수용할 수 있는 셀 밸런싱 기술을 적용하면 셀의 제조 공정에서 셀 선별 공정을 단순화 할 수 있어 셀의 제조 원가가 절감된다.Cell balancing technology is an essential technique for constructing a battery that can store solar power or wind power and can be used when needed. Excellent cell balancing technology improves battery performance, prolongs life and reduces battery manufacturing costs. The reason for this is that if the cell balancing function is excellent, the battery can be charged only, the available capacity of the energy storage is increased, and if the cell balancing is good, the deviation of the cells constituting the battery can be managed, Can be protected from overvoltage charging, thereby prolonging the lifetime of the cell. Moreover, by employing the cell balancing technique capable of accommodating the cell deviation, the cell sorting process can be simplified in the cell manufacturing process, thereby reducing the manufacturing cost of the cell .

셀 밸런싱 기술에는 패시브 방식과 액티브 방식이 있다. 패시브 방식은 전압이 높은 셀을 저항을 통해 방전하여 전압을 낮추어 셀 편차를 해소하는 방법이다. 이때 방전하는 에너지는 저항에서 열로 소비해 버린다. 액티브 방식은 전압이 높은 셀을 방전하여 전압이 낮은 셀로 이동 시켜 셀 간의 편차를 해소 하는 방법이다. 패시브 방식은 회로가 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있어 현재 대부분의 에너지 저장용 배터리에는 패시브 방식이 사용된다. 액티브 방식은 방전 에너지를 재 활용하고 셀 밸런싱 시 열의 발생이 적다는 장점이 있지만 셀 밸런싱 성능이 패시브 방식과 비교해 크기게 개선되지 않으며 회로가 복잡하며 가격이 비싸 현재 거의 사용되지 않는다. 기존의 방식에서는 전압이 높은 셀을 방전하여 셀 편차를 해소 한다는 공통점이 있다.Cell balancing technologies are passive and active. The passive method is a method of eliminating a cell deviation by discharging a cell having a high voltage through a resistor to lower the voltage. At this time, the discharge energy consumes heat from the resistor. The active method is a method of eliminating a deviation between cells by discharging a cell having a high voltage and moving it to a cell having a low voltage. The passive approach has the advantages of simple circuitry and low cost, and passive mode is used for most energy storage batteries today. The active method has advantages of recycling discharge energy and less heat generation during cell balancing, but cell balancing performance is not improved much compared with passive method, circuit is complicated, price is high and it is rarely used at present. In the conventional method, a cell having a high voltage is discharged to eliminate a cell deviation.

이와 같이 종래의 패시브 셀 밸런싱 (passive cell balancing) 방법에서는 전압이 높은 셀을 저항을 통해 방전(열로 소비)하여 셀 밸런싱을 한다. 이 경우 회로는 간단하나 셀 편차가 일정 수준 (예를 들어 5% 이상) 을 초과하면 셀 밸런싱을 하는데 에너지의 소비가 크고 부수적으로 열이 발생할 뿐만 아니라 셀 밸런싱에 오랜 시간이 걸려 충전 방전을 수시로 해야 하는 신 재생에너지 저장용 배터리 시스템 또는 주파수 조정용 (frequency regulation) 과 같은 단주기 에너지 저장 장치에 사용하는 데는 제약이 있다. In the conventional passive cell balancing method, a cell having a high voltage is discharged (heat is consumed) through a resistor to perform cell balancing. In this case, the circuit is simple. However, if the cell deviation exceeds a certain level (for example, 5% or more), the cell balancing consumes a large amount of energy and causes an incidental heat, as well as a long time for cell balancing, There is a limitation in use in a short-cycle energy storage device such as a battery system for storing renewable energy or a frequency regulation.

또한, 종래의 액티브 셀 밸런싱 (active cell balancing) 방법에서는 DC/DC 컨버터를 이용해 높은 전압의 셀들을 방전하고 전압이 낮은 셀들을 충전하여 셀 밸런싱을 한다. 이 경우 DC/DC 컨버터를 이용해 전압이 높은 셀의 에너지를 전압이 낮은 셀로 이동하는 데는 셀간의 전압 편차가 충분하지 않아 DC/DC 컨버터의 접속 저항 및 셀의 분극(Polarization)의 영향을 크게 받아 실질적인 셀 밸런싱을 수행하는데 한계가 있다. In a conventional active cell balancing method, a high voltage cell is discharged using a DC / DC converter, and cell balancing is performed by charging cells having a low voltage. In this case, in order to move the energy of the high voltage cell to the low voltage cell by using the DC / DC converter, the voltage deviation between the cells is insufficient and the influence of the connection resistance of the DC / DC converter and the polarization of the cell is large, Cell balancing is limited.

그리고 종래의 방식에서는 셀 편차가 발생하면 배터리 시스템을 구성하는 일부 셀들이 정전류(CC) 방식으로 충전되어 셀의 전극이 손상되어 배터리 시스템의 수명이 단축된다. In the conventional method, when a cell deviation occurs, some of the cells constituting the battery system are charged in a constant current (CC) manner, thereby damaging the electrodes of the cell, thereby shortening the life of the battery system.

국내등록특허공보 제1252588호(등록일: 2013년 4월 3일, 명칭: 중대형 배터리용 셀 밸런싱 운영 방법)Korean Registered Patent Publication No. 1252588 (Registered on Apr. 3, 2013, Name: Cell balancing method for medium and large batteries)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 셀 밸런싱 기능 뿐만 아니라 각각의 셀들을 CC/CV 방식으로 최적 조건으로 만 충전을 할 수 있으며, 배터리 시스템을 외부 충전기로 충전 할 경우 발생 할 수 있는 일부셀 들의 과전압 충전에 의한 전극의 손상을 방지 할 수 있어 배터리 시스템의 효율을 높이고 수명을 연장하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to solve the conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a battery charging system capable of charging not only a cell balancing function but also each cell in an optimum condition by CC / CV method, The present invention provides a battery module having a cell balancing function that can prevent damage to an electrode due to overvoltage charging of some cells that may occur, thereby increasing the efficiency of the battery system and extending its service life, and a battery system having the same.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 위에 언급한 셀 밸런싱 기술들의 문제점을 보완한 방식으로서 배터리 모듈의 전원을 받아 실질적으로 전력을 공급 할 수 있는 CC/CV 충전기를 구동시키고 다중 접속 스위치를 사용하여 각 셀의 전압을 감지하여 전압이 낮은 셀에 CC/CV 충전기로 에너지를 공급하여 전압이 낮은 셀의 전압을 상승시켜 전압이 높은 셀의 전압 상승을 억제 또는 강하 하면서 배터리 시스템을 만충전 하도록 하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a CC / CV charger capable of supplying power to a battery module, And the voltage of each cell is sensed by using the multiple connection switch. By supplying energy to the low voltage cell by the CC / CV charger, the voltage of the low voltage cell is increased to suppress or decrease the voltage rise of the high voltage cell And to provide a battery system having the cell balancing function and a battery system having the same.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 전압이 낮은 셀을 CC/CV 방식으로 충전하여 전압이 높은 셀의 전압이 설정된 전압이상으로 상승하는 것을 방지하여 셀 전극의 손상을 방지하면서 셀 밸런싱을 수행하므로 배터리의 수명이 연장되는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to solve the conventional problems, and it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a cell- And a battery system having the cell balancing function, and a battery system having the battery balancing function.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 배터리 모듈 관리 시스템 제어기가 전지의 전압을 모니터링 하면서 CC/CV 충전기를 PWM 방식으로 제어하여 전지(셀)를 CC/CV 방식으로 충전하므로 전지가 필요한 전압을 유지하면서 충분한 충전 전류를 공급하고, 또한 전지의 전압이 일정 전압에 도달하면 전류를 제어하면서 전지를 충전하므로 전지가 충분한 에너지를 받아 전압이 상승하며, 또한 과전압으로 충전 할 때 발생 할 수 있는 전지의 전극의 손상을 예방 할 수 있어 전지의 주어진 수명이 연장되는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to overcome the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a battery module management system controller that controls a CC / CV charger by a PWM method while monitoring a voltage of the battery, The battery is supplied with sufficient charge current while maintaining the required voltage and when the voltage of the battery reaches a predetermined voltage, the battery is charged while controlling the current, so that the battery receives sufficient energy and the voltage rises. Further, The present invention is to provide a battery module having a cell balancing function in which a given life of a battery can be prolonged by preventing damage of the electrode of the battery which may occur when the battery is damaged, and a battery system having the battery module.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 배터리 모듈을 구성하는 전지의 일부가 배터리의 고율 방전, 과 방전, 급속 충전 등으로 인해 불균형이 발생 할 경우, 배터리 모듈의 마이크로프로세서(제어기)가 이들 전지를 찾아내서, 선별적으로 전지들을 CC/CV 방식으로 충전하여 전지의 성능을 최적화 시킬 수 있는 장점이 있는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a battery module in which when a part of a battery constituting the battery module is unbalanced due to a high rate of discharge, There is provided a battery module having a cell balancing function and a battery system having the battery balancing function, in which a microprocessor (controller) finds these batteries and can optimize the performance of the battery by selectively charging cells in a CC / CV manner will be.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery module having a cell balancing function,

온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;

상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;

상기 전지를 충전하기 위한 CC/CV 충전기;A CC / CV charger for charging the battery;

외부와 통신하기 위한 통신 모듈;A communication module for communicating with the outside;

상기 CC/CV 충전기와 상기 복수개의 전지를 선택적으로 스위칭하기 위한 다중 접속 스위치;A multiple access switch for selectively switching the CC / CV charger and the plurality of cells;

상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제어 스위치;A control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;

상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 복수개의 전지중 하나를 충전하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 값을 수신하여 상기 수신된 온도가 제1 기준값 이상이거나 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제어스위치를 제어하는 마이크로 프로세서를 포함한다.Controlling the multi-connection switch to control the CC / CV charger to charge one of the plurality of batteries by referring to the output of the voltage current sensor, receiving a value of the temperature sensor, And a microprocessor for controlling the control switch when the reference value is equal to or greater than a reference value or equal to or less than a second reference value.

상기 CC/CV 충전기의 출력은 마이크로프로세서의 명령을 받아 PWM 방식으로 제어 되는 것을 특징으로 한다.The output of the CC / CV charger is controlled by a PWM method in response to a command from the microprocessor.

상기 CC/CV 충전기는 상기 마이크로프로세서의 명령에 따라 양방향으로 전력 변환하는 것을 특징으로 한다.The CC / CV charger is bi-directionally converted according to a command of the microprocessor.

상기 마이크로프로세서는 배터리 모듈을 관리하는 관리정보를 메모리에 저장하며, 상기 메모리에 저장된 관리정보를 이용하여 배터리 모듈을 관리하는데 사용하거나 또는 상기 관리 정보를 외부 장비에 보내주며, 상기 관리정보에는 전지의 전압, 전류, 온도, 다중 접속 스위치 정보, CC/CV 충전기 관리 PWM 정보, 전지 생산 일자를 포함하는 전지 이력 정보 또는 외부 장비에서 보내온 명령어 정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.The microprocessor stores management information for managing a battery module in a memory, uses the management information stored in the memory to manage the battery module, or sends the management information to external equipment, Battery history information including voltage, current, temperature, multiple connection switch information, CC / CV charger management PWM information, battery production date, or command information sent from external equipment.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈은,According to another aspect of the present invention, there is provided a battery module having a cell balancing function,

온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;

상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;

상기 복수개의 전지를 각각 충전하기 위한 복수개의 CC/CV 충전기;A plurality of CC / CV chargers for charging the plurality of batteries, respectively;

외부와 통신하기 위한 통신 모듈;A communication module for communicating with the outside;

상기 CC/CV 충전기와 상기 복수개의 전지를 선택적으로 스위칭하기 위한 다중 접속 스위치;A multiple access switch for selectively switching the CC / CV charger and the plurality of cells;

상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제어 스위치;A control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;

상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 복수개의 전지중 하나 또는 여러개를 충전하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 값을 수신하여 상기 수신된 온도가 제1 기준값 이상이너가 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제어스위치를 제어하는 마이크로 프로세서를 포함한다.Controlling the multi-connection switch to control the CC / CV charger to charge one or more of the plurality of cells with reference to an output of the voltage / current sensor, receive a value of the temperature sensor, And a microprocessor for controlling the control switch when the first reference value is equal to or less than a second reference value.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a battery system having a battery module having a cell balancing function,

복수의 배터리 모듈;A plurality of battery modules;

상기 배터리 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치;A power supply for supplying power to the battery module;

상기 전지를 충전하거나 상기 전지의 전원을 소모하는 배터리 시스템 충전기/부하;A battery system charger / load that charges the battery or consumes power of the battery;

상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 제1 제어 스위치;A first control switch installed between the battery system charger / load and the battery module;

상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 전원 공급 장치 사이에 설치되는 제2 제어 스위치;A second control switch installed between the battery system charger / load and the power supply;

상기 배터리 모듈에서 보내온 전지의 정보를 분석하여 상기 제1 제어 스위치(SW-P)를 제어하여 상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 배터리 모듈의 연결을 스위칭하는 배터리 관리 시스템을 포함한다.And a battery management system for analyzing information of the battery sent from the battery module and switching the connection between the battery system charger / load and the battery module by controlling the first control switch SW-P.

상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모듈에서 보내온 전지의 전압, 전류 또는 온도가 각각 제1 기준값 이상이거나 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제1 제어스위치를 제어한다.The battery management system controls the first control switch when the voltage, current, or temperature of the battery sent from the battery module is equal to or greater than a first reference value or less than a second reference value, respectively.

상기 배터리 모듈은,The battery module includes:

온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;

상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;

상기 전지를 충전하기 위한 CC/CV 충전기;A CC / CV charger for charging the battery;

외부와 통신하기 위한 통신 모듈;A communication module for communicating with the outside;

상기 CC/CV 충전기와 상기 한 개 또는 복수개의 전지를 선택적으로 스위칭하기 위한 다중 접속 스위치;A multiple access switch for selectively switching the CC / CV charger and the one or more batteries;

상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제3 제어 스위치;A third control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;

상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 복수개의 전지중 하나 또는 여러개를 충전하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 값을 수신하여 상기 수신된 온도가 제1 기준값 이상이거나 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제3 제어스위치를 제어하는 마이크로 프로세서를 포함한다.Controlling the multi-connection switch to control the CC / CV charger to charge one or more of the plurality of cells with reference to an output of the voltage / current sensor, receive a value of the temperature sensor, And a microprocessor controlling the third control switch when the first control value is equal to or greater than a first reference value or equal to or less than a second reference value.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템은,According to another aspect of the present invention, there is provided a battery system having a battery module having a cell balancing function,

복수의 배터리 모듈;A plurality of battery modules;

상기 배터리 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치;A power supply for supplying power to the battery module;

상기 전지를 충전하거나 상기 전지의 전원을 소모하는 배터리 시스템 충전기/부하;A battery system charger / load that charges the battery or consumes power of the battery;

상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 제1 제어 스위치;A first control switch installed between the battery system charger / load and the battery module;

상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 전원 공급 장치 사이에 설치되는 제2 제어 스위치를 포힘하고, A second control switch installed between the battery system charger / load and the power supply,

상기 배터리 모듈은,The battery module includes:

온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;

상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;

상기 복수개의 전지를 각각 충전하기 위한 복수개의 CC/CV 충전기;A plurality of CC / CV chargers for charging the plurality of batteries, respectively;

외부와 통신하기 위한 통신 모듈;A communication module for communicating with the outside;

상기 CC/CV 충전기와 상기 복수개의 전지를 선택적으로 스위칭하기 위한 다중 접속 스위치;A multiple access switch for selectively switching the CC / CV charger and the plurality of cells;

상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제어 스위치;A control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;

상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 복수개의 전지중 하나 또는 여러개를 충전하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 값을 수신하여 상기 수신된 온도가 제1 기준값 이상이너가 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제어스위치를 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하고,Controlling the multi-connection switch to control the CC / CV charger to charge one or more of the plurality of cells with reference to an output of the voltage / current sensor, receive a value of the temperature sensor, And a microprocessor for controlling the control switch when the first reference value is equal to or less than a second reference value,

상기 마이크로프로세서가 상기 배터리모듈의 복수개의 전지의 셀 밸런싱을 제어하는 것을 특징으로 한다.And the microprocessor controls cell balancing of a plurality of cells of the battery module.

본 발명의 실시예에서는 셀 밸런싱 기능 뿐만 아니라 각각의 셀들을 CC/CV 방식으로 최적 조건으로 만 충전을 할 수 있으며, 배터리 시스템을 외부 충전기로 충전 할 경우 발생 할 수 있는 일부셀 들의 과전압 충전에 의한 전극의 손상을 방지 할 수 있어 배터리 시스템의 효율을 높이고 수명을 연장하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공할 수 있다.In the embodiment of the present invention, not only the cell balancing function but also each cell can be charged only under optimal conditions by the CC / CV method, and the overcharge of some cells, which may occur when the battery system is charged by the external charger, It is possible to provide a battery module having a cell balancing function that can prevent damage to the electrode and increase the efficiency of the battery system and extend the life thereof, and a battery system having the same.

또한, 본 발명의 실시예에서는 위에 언급한 셀 밸런싱 기술들의 문제점을 보완한 방식으로서 배터리 모듈의 전원을 받아 실질적으로 전력을 공급 할 수 있는 CC/CV 충전기를 구동시키고 다중 접속 스위치를 사용하여 각 셀의 전압을 감지하여 전압이 낮은 셀에 CC/CV 충전기로 에너지를 공급하여 전압이 낮은 셀의 전압을 상승시켜 전압이 높은 셀의 전압이 설정된 전압 이상으로 상승되는 것을 억제하면서 배터리 시스템을 만충전 하도록 하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a CC / CV charger capable of receiving power from a battery module and capable of supplying power is driven, and a multi- To supply the energy to the CC / CV charger in the low voltage cell to raise the voltage of the low voltage cell so that the voltage of the high voltage cell is prevented from rising above the set voltage and the battery system is fully charged A battery module having a cell balancing function and a battery system having the battery module can be provided.

또한, 본 발명의 실시예에서는 전압이 낮은 셀을 CC/CV 방식으로 충전하여 전압이 높은 셀의 전압 상승을 방지하여 셀 전극의 손상을 방지하면서 셀 밸런싱을 수행하므로 배터리의 수명이 연장되는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, cell balancing is performed while preventing a cell electrode from being damaged by preventing a voltage rise of a cell having a high voltage by charging a cell having a low voltage by a CC / CV method, A battery module having the function and a battery system having the battery module can be provided.

또한, 본 발명의 실시예에서는 배터리 모듈 관리 시스템 제어기가 전지의 전압, 전류, 온도를 모니터링 하면서 CC/CV 충전기를 PWM 방식으로 제어하여 전지(셀)를 CC/CV 방식으로 충전하므로 전지가 필요한 전압을 유지하면서 충분한 충전 전류를 공급하고, 또한 전지의 전압이 일정 전압에 도달하면 전류를 제어하면서 전지를 충전하므로 전지가 충분한 에너지를 받아 전압이 상승하며, 또한 과전압으로 충전 할 때 발생 할 수 있는 전지의 전극의 손상을 예방 할 수 있어 전지의 주어진 수명이 연장되는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공할 수 있다.Also, in the embodiment of the present invention, the battery module management system controller controls the CC / CV charger by PWM method while monitoring the voltage, current, and temperature of the battery, so that the battery (cell) And when the voltage of the battery reaches a predetermined voltage, the battery is charged while controlling the current, so that the battery is supplied with sufficient energy and the voltage rises. Also, the battery The present invention can provide a battery module having a cell balancing function in which damage to electrodes of the battery can be prevented and a given life of the battery is extended, and a battery system having the battery module.

또한, 본 발명의 실시예에서는 배터리 모듈을 구성하는 전지의 일부가 배터리의 고율 방전, 과 방전, 급속 충전 등으로 인해 불균형이 발생 할 경우, 배터리 모듈의 마이크로프로세서(제어기)가 이들 전지를 찾아내서, 선별적으로 전지들을 CC/CV 방식으로 충전 또는 방전하여 전지의 성능을 최적화 시킬 수 있는 장점이 있는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈 및 그를 갖는 배터리 시스템을 제공할 수 있다.Further, in the embodiment of the present invention, when a part of the battery constituting the battery module is unbalanced due to high rate discharge, over discharge, rapid charge, etc. of the battery, the microprocessor (controller) A battery module having a cell balancing function and a battery system having the battery balancing function, which are advantageous in that the performance of a battery can be optimized by selectively charging or discharging cells in a CC / CV manner.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a battery module having a cell balancing function according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a battery module having a cell balancing function according to another embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a battery system having a battery module having a cell balancing function according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a battery system having a battery module having a cell balancing function according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module," and " module ", etc. in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software have.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a battery module having a cell balancing function according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈은 독립적으로 운영 될 수 있는 시스템으로서, 이 배터리 모듈들을 여러 개 직렬, 병렬, 또는 직렬 병렬로 연결하여 대용량의 배터리 시스템 또는 배터리 에너지 저장 장치 (BESS, battery energy storage system)를 구성 할 수 있다.A battery module having a cell balancing function according to an exemplary embodiment of the present invention can be operated independently, and a plurality of battery modules may be connected in series, parallel, or series and parallel to be connected to a large capacity battery system or a battery energy storage device BESS, battery energy storage system).

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈은, 복수(n)개의 전지(B1~BN)와 셀 밸런싱 제어기(110)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a battery module having a cell balancing function according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality (n) of cells B 1 to B N and a cell balancing controller 110.

셀 밸런싱 제어기(110)는 절연 형 CC/CV 충전기(120), 다중 접속 스위치(115), 전압 전류 감지기(111), 마이크로프로세서(113), 메모리(112), 통신 모듈(114), 제어스위치(SW-C)를 포함한다. The cell balancing controller 110 includes an isolated CC / CV charger 120, multiple connection switches 115, a voltage current sensor 111, a microprocessor 113, a memory 112, a communication module 114, (SW-C).

절연형 CC/CV 충전기(120)는 배터리 모듈 양극단자 및 음극단자(D1, D4)를 통해 받은 전원을 가지고 전지(B1~BN)를 개별적으로 충전 할 수 있는 정전류/정전압 충전기(120)를 구성한다.The insulated CC / CV charger 120 comprises a constant current / constant voltage charger 120 capable of charging the batteries B1 to BN individually with the power received through the battery module positive and negative terminals D1 and D4 do.

제어스위치(SW-C)는 마이크로프로세서(113)의 제어에 따라 배터리 모듈 양극단지(D1) 및 배터리 모듈 음극단자(D4)로부터 배터리 모듈에 유입되는 전력을 연결 또는 차단하는 역할을 한다. 제어 스위치(SW-C)가 열리면 CC/CV 충전기(120)는 배터리 모듈을 구성하는 전지(B1~BN)들을 충전하지 않는다. 이때, 제어 스위치(SW-C)는 FET 같은 반도체 소자가 될 수도 있고 릴레이 같은 접점 스위치가 될 수도 있다.The control switch SW-C serves to connect or disconnect the power flowing into the battery module from the battery module anode junction D1 and the battery module cathode terminal D4 under the control of the microprocessor 113. [ When the control switch SW-C is opened, the CC / CV charger 120 does not charge the batteries B1 to BN constituting the battery module. At this time, the control switch SW-C may be a semiconductor device such as a FET or a contact switch such as a relay.

입출력 단자들을 살펴보면 배터리 모듈에는 충전과 방전을 위하여 배터리 시스템 충전기 또는 부하와 연결되는 배터리 모듈 양극 단자(D1)와 배터리 모듈 음극 단자(D4)가 구비된다. 그리고 배터리 모듈에는 셀 밸런싱 제어기에 전원을 공급하는 전원공급단자(D2)가 있고, 배터리 모듈과 외부와의 통신을 위한 배터리 모듈 통신 단자(D3)가 구비된다.The input / output terminals are provided with a battery module anode terminal D1 and a battery module cathode terminal D4 connected to a battery system charger or load for charging and discharging. The battery module has a power supply terminal D2 for supplying power to the cell balancing controller and a battery module communication terminal D3 for communicating the battery module with the outside.

절연 형 CC/CV 충전기(120)는 배터리 모듈에 인가되는 배터리 모듈 전압을 강압하여 전지를 충전하는데 적합한 CC/CV 충전기 기능을 수행한다. 이 CC/CV 충전기(120)의 출력은 마이크로프로세서(113)의 명령을 받아 PWM 방식으로 제어 되여 이를 이용하여 선택한 전지를 CC/CV 방식으로 최적의 조건으로 충전한다. The isolated CC / CV charger 120 functions as a CC / CV charger suitable for charging the battery by reducing the voltage of the battery module applied to the battery module. The output of the CC / CV charger 120 is controlled by a PWM method in response to a command from the microprocessor 113, and the selected battery is charged under the optimum condition by the CC / CV method.

또한, CC/CV 충전기(120)는 외부의 마이크로프로세서(113)의 명령에 따라 양방향으로 전력 변환을 할 수 있다. 다시 말해 CC/CV 충전기는 마이크로프로세서(113)의 제어에 따라 배터리 모듈에 인가된 전력으로 전지(B1~BN)를 충전 할 수 있고 또는 역으로 전지를 방전하여 전지의 에너지를 배터리 시스템 충전기 또는 부하 측으로 보내 줄 수도 있다. Also, the CC / CV charger 120 can perform power conversion in both directions according to an instruction of an external microprocessor 113. [ In other words, the CC / CV charger can charge the batteries B1 to BN with the electric power applied to the battery module under the control of the microprocessor 113, or conversely, discharge the battery to store the energy of the battery in the battery system charger or load .

특정 전지(B1~BN)의 전압을 낮출 필요가 있을 경우 셀 밸런싱 제어기(110)의 마이크로프로세서(113)는 CC/CV 충전기(120)를 제어하여 CC/CV 충전기(120)에 연결되어 있는 특정 전지를 방전하여 이 전지의 에너지를 역으로 배터리 시스템 충전기 또는 부하 측으로 내 보낼 수 있다.The microprocessor 113 of the cell balancing controller 110 controls the CC / CV charger 120 so that the voltage of the specific battery B 1 to BN connected to the CC / CV charger 120 The battery can be discharged to discharge the energy of the battery back to the battery system charger or the load side.

다중 접속 스위치(115)는 마이크로프로세서(113)의 명령을 받아 CC/CV 충전기(120)와 지정된 전지(B1~BN)를 연결하는 역할을 한다. The multiple access switch 115 is connected to the CC / CV charger 120 and the designated batteries B1 to BN in response to a command from the microprocessor 113. [

그리고, 마이크로프로세서(113)는 연결된 전지의 전압, 전류, 온도를 감지한다. The microprocessor 113 senses the voltage, current, and temperature of the connected battery.

마이크로프로세서(113)는 이 감지된 신호를 분석하여 어느 전지가 추가로 충전 또는 방전을 필요로 하는 지를 있는 지를 찾아내서 다중 접속 스위치를 제어하여 찾아낸 전지를 충전 또는 방전한다.The microprocessor 113 analyzes the sensed signal to find out which battery needs further charging or discharging, and controls the multiple connection switch to charge or discharge the found battery.

또한, 마이크로프로세서(113)는 자체적으로 다른 전지의 전압 보다 전압이 높거나 낮은 전지를 찾아내 이들을 방전 시키거나 또는 충전을 시킬 수 있다. In addition, the microprocessor 113 may itself find a battery having a voltage higher or lower than the voltage of the other battery, and discharge or charge the battery.

또한 마이크로프로세서(113)는 통신 모듈(114)을 통해 외부와 통신을 하여 셀 밸런싱 제어기의 정보를 외부 장비에 보내 주거나 또는 외부 장비의 명령을 받아 해당 전지(B1~BN)를 충전 또는 방전하는 등 배터리 모듈을 관리한다. 여기서, 외부 장비란 BMS (battery management system)가 될 수 있고 또는 필요에 따라 EMS (energy management system), PMS(power management system) 등이 될 수 있다. The microprocessor 113 also communicates with the outside through the communication module 114 to send information of the cell balancing controller to the external equipment or to charge or discharge the batteries B1 to BN in response to an instruction from the external equipment Manage the battery module. Here, the external equipment may be a battery management system (BMS), or may be an energy management system (EMS), a power management system (PMS), or the like.

본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 내부에 셀 뿐만 아니라 자체적으로 절연 형 CC/CV 충전기(120), 다중 접속 스위치(115), 마이크로 프로세서(113), 전압 전류 감지기(111), 메모리(112), 제어 스위치(SW-C) 및 통신 모듈(114)을 포함하고 있어 배터리 모듈 자체가 독립적으로 배터리로 사용 될 수 있다.The battery module according to the embodiment of the present invention includes not only a cell but also an insulated CC / CV charger 120, a multiple connection switch 115, a microprocessor 113, a voltage current sensor 111, a memory 112 ), A control switch (SW-C), and a communication module (114), so that the battery module itself can be used as a battery independently.

또한 이 배터리모듈(BM1~BMN)들을 직렬, 병렬, 또는 직렬병렬 방식으로 연결하여 대용량의 배터리 시스템을 구성하는 배터리 시스템 구성 요소로서도 사용 될 수 있다.Also, the battery modules BM1 to BMN may be connected in series, parallel, or series-parallel manner to be used as a battery system component constituting a large-capacity battery system.

이러한 배터리 모듈(BM1~BMN)에는 마이크로프로세서(113)를 포함하여, CC/CV 충전기 (정 전류/정 전압 충전기, constant current/constant voltage charger)와 다중 접속장치가 내장되어 있어 배터리 모듈(BM1~BMN)을 구성하는 임의 의 전지 (셀, cell) 또는 전지들을 선별적으로 충전 할 수 있다. The battery modules BM1 to BMN include a microprocessor 113 and a built-in CC / CV charger (constant current / constant voltage charger) (Cells, cells) or cells constituting the BMN can be selectively charged.

도 1에는 도시되지 않았지만, 마이크로 프로세서(113)는 전지(B1~BN)에 부착되어 있는 온도 센서의 값을 읽어내어 온도가 너무 높거나 또는 낮을 경우 방전 또는 충전을 차단 또는 제어하는 등의 배터리 모듈의 보호기능을 수행할 수 있다.Although not shown in FIG. 1, the microprocessor 113 reads the value of a temperature sensor attached to the batteries B1 to BN, and when the temperature is too high or low, Can be performed.

또한, 셀 밸런싱 제어기(110)는 필요에 따라 셀 밸런싱 제어기(110)를 위한 별도의 전원 공급 장치를 포함 할 수 있다. 이 경우 이 전원 공급 장치는 전원을 배터리 모듈 전원을 사용 하거나 CC/CV 충전기(120)의 출력을 그대로 또는 변환하여 사용 할 수 있다.In addition, the cell balancing controller 110 may include a separate power supply for the cell balancing controller 110 as needed. In this case, the power supply can use the power of the battery module or use the output of the CC / CV charger 120 as it is.

그리고 마이크로프로세서(113)는 배터리 모듈을 관리하는 정보를 메모리(112)에 저장하며, 이들 정보를 이용하여 배터리 모듈을 관리하는데 사용하거나 또는 이들 정보를 외부 장비에 보내 줄 수도 있다. 이러한 정보에는 전지의 전압, 전류, 온도, 다중 접속 스위치 정보, CC/CV 충전기 관리 PWM 정보, 전지 생산 일자 같은 전지 이력 정보 또는 외부 장비에서 보내온 명령어 정보 등이 포함된다. The microprocessor 113 stores information for managing the battery modules in the memory 112, and may use the information to manage the battery modules or send the information to external equipment. Such information includes battery voltage, current, temperature, multiple connection switch information, CC / CV charger management PWM information, battery history information such as battery production date, or command information sent from external equipment.

셀 밸런싱 제어기(110)는 셀 밸런싱 모듈 전원 공급 단자를 통해 외부로 부터 전원을 공급 받는다.The cell balancing controller 110 receives power from the outside through the cell balancing module power supply terminal.

통신 모듈(114)은 마이크로프로세서(113)와 외부 장비간의 통신을 하도록 연결해 주는 역할을 한다. 통신은 CAN, RS485, Ethernet 등의 프로토콜을 사용 할 수 있고, 통신매체로는 구리 또는 광 케이블을 사용할 수 있으며 통신은 유선 또는 무선을 사용 할 수 있으며 이들 어느 방법에 제한을 두지 않는다. The communication module 114 serves to establish communication between the microprocessor 113 and external equipment. Communication can use protocols such as CAN, RS485, Ethernet, etc., and copper or optical cable can be used as a communication medium, and communication can be made by wire or wireless.

본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈은 자체적으로 마이크로프로세서(113) 및 통신 모듈(114)을 내장한 시스템으로 외부의 명령 없이도 자체적으로 배터리 모듈을 구성하는 전지(B1~BN)들의 충전 방전을 관리 할 수 있다. The battery module according to the embodiment of the present invention is a system having a built-in microprocessor 113 and a communication module 114 and can manage the charging discharge of the batteries B1 to BN constituting the battery module itself without any external command can do.

본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈에서는 마이크로프로세서(113)가 배터리 모듈을 구성하는 모든 전지의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하고 문제가 있는 전지(B1~BN)가 발견되면 다중 접속 스위치(115)를 구동하여 해당 전지(B1~BN)에 절연 형 CC/CV 충전기(120)에 연결하고, 해당 전지(B1~BN)의 전압 및 전류를 모니터링 하면서 CC/CV 충전기(120)를 PWM 방식으로 제어하여 해당 전지(B1~BN)를 CC/CV 방식으로 충전하여 해당 전지(B1~BN)에 충분한 충전 전류를 공급하여 전압을 상승 시킨다. 이때 전압이 높은 전지는 배터리 모듈에 인가된 한정된 전압으로 인해 전압의 추가 상승이 억제된다.In the battery module according to the embodiment of the present invention, when the microprocessor 113 monitors the voltage, current, and temperature of all the batteries constituting the battery module and detects the problematic batteries B1 to BN, CV charger 120 is controlled by a PWM method while monitoring the voltage and current of the batteries B1 to BN by connecting the batteries B1 to BN to the insulated CC / And charges the batteries B1 to BN in the CC / CV manner to supply sufficient charging current to the batteries B1 to BN to raise the voltage. At this time, the battery having a high voltage is inhibited from further increasing the voltage due to the limited voltage applied to the battery module.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈의 구성도이다.2 is a block diagram of a battery module having a cell balancing function according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈은, 도 1의 실시예와 유사하나, 도 1이 절연 형 CC/CV 충전기를 한 개 가지고 있는 것에 비해 도 2의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈은 절연 형 CC/CV 충전기(200)를 여러 개(121~12N)) 가지고 있다는 점이 차이점이다. Referring to FIG. 2, a battery module having a cell balancing function according to another embodiment of the present invention is similar to that of FIG. 1 except that FIG. 1 has one insulated CC / CV charger, The battery module having the cell balancing function according to another embodiment of the present invention has a plurality of insulated CC / CV chargers 200 (121 to 12N).

이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈은 여러 개의 CC/CV 충전기(121~12N)가 여러 개의 전지와 동시에 또는 일부 전지들에 연결이 가능하다. 여기서 CC/CV 충전기는 마이크로프로세서(113)의 제어에 의해 양방향으로 동작 할 수 있다. In the battery module having the cell balancing function according to another embodiment of the present invention, a plurality of CC / CV chargers 121 to 12N can be connected to several batteries simultaneously or to several batteries. Here, the CC / CV charger can operate in both directions under the control of the microprocessor 113.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템의 구성도이다.3 is a block diagram of a battery system having a battery module having a cell balancing function according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템에서는 여러 개의 배터리 모듈(BM1~BMN)들을 직렬로 연결하였다.Referring to FIG. 3, in a battery system having a battery module having a cell balancing function according to an embodiment of the present invention, a plurality of battery modules BM1 to BMN are connected in series.

필요에 따라서는 배터리 모듈(BM1~BMN)들은 여러 개 병렬 또는 직렬 병렬을 혼합하여 연결하여 배터리 시스템을 구성 할 수도 있다.If necessary, the battery modules BM1 to BMN may be constituted by connecting a plurality of units in parallel or series and parallel.

배터리 모듈(BM1~BMN)들은 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 형태로 연결되어 배터리 시스템 충전기 또는 부하(200)에 연결된다. 이때, 이 배터리 모듈(BM1~BMN)들에 전원의 연결을 차단 할 수 있는 제어 스위치(SW-P)를 직렬로 삽입한다. The battery modules BM1 to BMN are connected in series, parallel, or a combination of series and parallel, and are connected to the battery system charger or load 200. [ At this time, a control switch SW-P for interrupting the connection of power to the battery modules BM1 to BMN is inserted in series.

배터리 관리 시스템(400)는 배터리 모듈(BM1~BMN)의 셀밸런싱 제어기(110)에서 보내온 전지(B1~BN)의 정보를 분석하여 필요한 경우 제어 스위치(SW-P)를 개방하여 배터리 시스템 충전기 또는 부하(200)와 배터리 모듈(BM1~BMN)들의 연결을 차단한다. 예를 들면, 배터리 관리 시스템(400)는 특정전지(B1~BN)의 전압, 전류 또는 온도가 과도하게 상승 또는 하강 하는 경우 배터리 관리 시스템(400)가 제어스위치(SW-P)를 차단하고, 이에 따라 전지(B1~BN)의 전원 공급이 차단된다. 이를 위해 배터리 관리 시스템(400)는 전압, 전류 또는 온도에 대해 과도하게 상승 또는 하강하는 것을 판단하기 위한 기준값을 미리 내부에 저장해둔다.The battery management system 400 analyzes the information of the batteries B1 to BN sent from the cell balancing controller 110 of the battery modules BM1 to BMN to open the control switch SW- The connection between the load 200 and the battery modules BM1 to BMN is cut off. For example, when the voltage, current, or temperature of the specific battery B1-BN excessively rises or falls, the battery management system 400 interrupts the control switch SW-P, As a result, the power supply of the batteries B1 to BN is cut off. To this end, the battery management system 400 stores in advance a reference value for determining whether the voltage, current, or temperature excessively rises or falls.

전원 공급장치(300)는 배터리 시스템 충전기(200)의 전원을 받아 배터리 모듈(BM1~BMN)이 기동하기에 적합한 전원으로 변환 하여 각 배터리 모듈(BM1~BMN)에 공급한다. The power supply unit 300 receives power from the battery system charger 200 and converts the power to a power suitable for starting the battery modules BM1 to BMN and supplies the power to the battery modules BM1 to BMN.

배터리 시스템 충전기(200)와 전원 공급 장치(300) 사이에는 직렬로 제어 스위치(SW-M)가 삽입되어 있다. 제어 스위치(SW-M)는 배터리 시스템 충전기(200)와 전원공급장치(300)를 연결 또는 차단하는 역할을 한다. A control switch SW-M is inserted between the battery system charger 200 and the power supply 300 in series. The control switch SW-M serves to connect or disconnect the battery system charger 200 and the power supply 300. [

예를 들어 제어 스위치(SW-M)가 온되면(닫히면) 배터리 시스템 전체가 기동을 하게 된다.For example, when the control switch SW-M is turned on (closed), the entire battery system is started.

한편, 제어 스위치(SW-M)가 차단되면(열리면), 배터리 관리 시스템(400)를 포함한 배터리 시스템 전체가 동작을 멈추게 되며, 이때에는 배터리 관리 시스템(400), 배터리 모듈(BM1~BMN)들의 셀 밸런싱 제어기(110)들도 동작을 멈추게 되어 이들 장치들은 전력을 소비하지 않게 된다. When the control switch SW-M is opened (opened), the entire battery system including the battery management system 400 stops operating. At this time, the battery management system 400, the battery modules BM1 to BMN The cell balancing controller 110 also stops operating so that these devices do not consume power.

전원 공급 장치(300)는 배터리 시스템 충전기(200)의 전원을 받아 이를 변환하여 배터리 관리 시스템(400) 의 기동 전원을 공급한다. The power supply unit 300 receives power from the battery system charger 200 and converts the power to supply the starting power to the battery management system 400.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a battery system having a battery module having a cell balancing function according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템은 도 3과 유사하며, 차이점은 배터리 관리 시스템(400)를 생략하였다.Referring to FIG. 4, a battery system having a battery module having a cell balancing function according to another embodiment of the present invention is similar to that of FIG. 3 except that the battery management system 400 is omitted.

즉, 도 4의 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템에서는 배터리 모듈(BM1~BMN)들이 직접 외부 장비들과 통신을 하면서 충방전 제어를 하고 배터리 모듈(BM1~BMN)의 정보를 주고받는다.In other words, in the battery system having the battery module having the cell balancing function according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the battery modules BM1 to BMN directly perform charge / discharge control while communicating with external equipments, ~ BMN).

그리고 셀 밸런싱 제어기(110)는 자체적으로 배터리 모듈(BM1~BMN)의 셀 밸런싱 기능을 수행한다. The cell balancing controller 110 itself performs a cell balancing function of the battery modules BM1 to BMN.

따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템에서는, 배터리 시스템 전체를 관리하는 배터리 관리 시스템(400)의 전산 기능이 대폭 줄어들게 되어 대용량 시스템을 저렴한 가격의 배터리 관리 시스템(400) 또는 배터리 관리 시스템(400) 하드웨어가 없는 경제적인 배터리 시스템을 구성 할 수 있는 장점이 있다. Therefore, in the battery system having the battery module having the cell balancing function according to another embodiment of the present invention, the computational function of the battery management system 400 for managing the entire battery system is greatly reduced, There is an advantage that an economical battery system without hardware of the battery 400 or the battery management system 400 can be constituted.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 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 belongs to the scope of right.

Claims (10)

온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;
상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;
상기 전지를 충전하기 위한 CC/CV 충전기;
외부와 통신하기 위한 통신 모듈;
상기 CC/CV 충전기와 상기 복수개의 전지를 선택적으로 스위칭하기 위한 다중 접속 스위치;
상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제어 스위치;
상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 복수개의 전지중 하나를 충전하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 값을 수신하여 상기 수신된 온도가 제1 기준값 이상이거나 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제어스위치를 제어하여 충전을 중단하도록 하는 마이크로 프로세서를 포함하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈.A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;
A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;
A CC / CV charger for charging the battery;
A communication module for communicating with the outside;
A multiple access switch for selectively switching the CC / CV charger and the plurality of cells;
A control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;
Controlling the multi-connection switch to control the CC / CV charger to charge one of the plurality of batteries by referring to the output of the voltage current sensor, receiving a value of the temperature sensor, And a microprocessor for controlling the control switch so as to stop charging when the charging current is equal to or higher than a reference value or lower than a second reference value. 제1항에 있어서,
상기 CC/CV 충전기의 출력은 마이크로프로세서의 명령을 받아 PWM 방식으로 제어 되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈.The method according to claim 1,
And the output of the CC / CV charger is controlled by a PWM method in response to a command from the microprocessor. 제2항에 있어서,
상기 CC/CV 충전기는 상기 마이크로프로세서의 명령에 따라 양방향으로 전력 변환하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈.3. The method of claim 2,
Wherein the CC / CV charger converts power in both directions according to a command from the microprocessor. 제3항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 배터리 모듈을 관리하는 관리정보를 메모리에 저장하며, 상기 메모리에 저장된 관리정보를 이용하여 배터리 모듈을 관리하는데 사용하거나 또는 상기 관리 정보를 외부 장비에 보내주며, 상기 관리정보에는 전지의 전압, 전류, 온도, 다중 접속 스위치 정보, CC/CV 충전기 관리 PWM 정보, 전지 생산 일자를 포함하는 전지 이력 정보 또는 외부 장비에서 보내온 명령어 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈.The method of claim 3,
The microprocessor stores management information for managing a battery module in a memory, uses the management information stored in the memory to manage the battery module, or sends the management information to external equipment, Wherein the information includes voltage, current, temperature, multiple connection switch information, CC / CV charger management PWM information, battery history information including battery production date, or command information sent from an external device. 온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;
상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;
상기 복수개의 전지를 각각 충전하기 위한 복수개의 CC/CV 충전기;
외부와 통신하기 위한 통신 모듈;
상기 CC/CV 충전기와 상기 한 개 또는 복수개의 전지를 선택적으로 스위칭하기 위한 다중 접속 스위치;
상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제어 스위치;
상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 복수개의 전지중 하나 또는 여러 개를 충전 또는 방전하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 값을 수신하여 상기 수신된 전압, 전류 또는 온도가 제1 기준값 이상이너가 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제어스위치를 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈.A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;
A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;
A plurality of CC / CV chargers for charging the plurality of batteries, respectively;
A communication module for communicating with the outside;
A multiple access switch for selectively switching the CC / CV charger and the one or more batteries;
A control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;
Controlling the multiple connection switch to control charging or discharging of one or more of the plurality of batteries by referring to the output of the voltage current sensor and receiving the value of the temperature sensor, Wherein the microprocessor controls the control switch when the voltage, current, or temperature is equal to or greater than a first reference value and less than or equal to a second reference value. 복수의 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치;
상기 전지를 충전하거나 상기 전지의 전원을 소모하는 배터리 시스템 충전기/부하;
상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 제1 제어 스위치;
상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 전원 공급 장치 사이에 설치되는 제2 제어 스위치;
상기 배터리 모듈에서 보내온 전지의 정보를 분석하여 상기 제1 제어 스위치(SW-P)를 제어하여 상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 배터리 모듈의 연결을 스위칭하는 배터리 관리 시스템을 포함하는 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 모듈.A plurality of battery modules;
A power supply for supplying power to the battery module;
A battery system charger / load that charges the battery or consumes power of the battery;
A first control switch installed between the battery system charger / load and the battery module;
A second control switch installed between the battery system charger / load and the power supply;
And a battery management system for analyzing information of the battery sent from the battery module and controlling the first control switch SW-P to switch connection between the battery system charger / load and the battery module Battery module. 제6항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템은 상기 배터리 모듈에서 보내온 전지의 전압, 전류 또는 온도가 각각 제1 기준값 이상이거나 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제1 제어스위치를 제어하는 배터리 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the battery management system controls the first control switch when the voltage, current, or temperature of the battery sent from the battery module is equal to or greater than a first reference value or less than or equal to a second reference value, respectively. 제7항에 있어서,
상기 제2 제어 스위치(SW-M)가 차단되면(열리면), 상기 배터리 관리 시스템 포함한 시스템 전체가 동작을 멈추게 되며, 상기 배터리 모듈들의 셀 밸런싱 제어기들도 동작을 멈추게 되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템. 8. The method of claim 7,
When the second control switch SW-M is turned off (opened), the entire system including the battery management system stops operating, and the cell balancing controllers of the battery modules also stop operating. 제8항에 있어서,
상기 배터리 모듈은,
온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;
상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;
상기 전지를 충전하기 위한 CC/CV 충전기;
외부와 통신하기 위한 통신 모듈;
상기 CC/CV 충전기와 상기 한 개 또는 복수개의 전지를 선택적으로 연결 또는 차단하기 위한 다중 접속 스위치;
상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제3 제어 스위치;
상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 복수개의 전지중 하나를 충전하도록 제어하고, 수신된 정보가 제1 기준값 이상이거나 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제3 제어스위치를 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하는 배터리 시스템.9. The method of claim 8,
The battery module includes:
A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;
A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;
A CC / CV charger for charging the battery;
A communication module for communicating with the outside;
A multiple access switch for selectively connecting or disconnecting said CC / CV charger and said one or more batteries;
A third control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;
And controlling the multiple connection switch to charge one of the plurality of batteries by referring to the output of the voltage / current sensor, and when the received information is equal to or greater than a first reference value or less than or equal to a second reference value, And a microprocessor for controlling said third control switch. 복수의 배터리 모듈;
상기 배터리 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치;
상기 전지를 충전하거나 상기 전지의 전원을 소모하는 배터리 시스템 충전기/부하;
상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 제1 제어 스위치;
상기 배터리 시스템 충전기/부하와 상기 전원 공급 장치 사이에 설치되는 제2 제어 스위치를 포힘하고,
상기 배터리 모듈은,
온도센서가 부착 또는 내장되는 복수개의 전지;
상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 전압 전류 감지기;
상기 복수개의 전지를 각각 충전하기 위한 복수개의 CC/CV 충전기;
외부와 통신하기 위한 통신 모듈;
상기 CC/CV 충전기와 상기 한 개 또는 복수개의 전지를 선택적으로 스위칭하기 위한 다중 접속 스위치;
상기 CC/CV 충전기에 전원을 공급하거나 차단하는 제어 스위치;
상기 전압 전류 감지기의 출력을 참조하고, 상기 다중접속 스위치를 제어하여 상기 CC/CV 충전기가 상기 한 개 또는 복수개의 전지를 충전 또는 방전하도록 제어하고, 상기 온도 센서의 값을 수신하여 상기 수신된 온도가 제1 기준값 이상이너가 제2 기준값 이하인 경우, 상기 제어스위치를 제어하는 마이크로 프로세서를 포함하고,
상기 마이크로프로세서가 상기 배터리모듈의 복수개의 전지의 셀 밸런싱을 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.A plurality of battery modules;
A power supply for supplying power to the battery module;
A battery system charger / load that charges the battery or consumes power of the battery;
A first control switch installed between the battery system charger / load and the battery module;
A second control switch installed between the battery system charger / load and the power supply,
The battery module includes:
A plurality of batteries to which a temperature sensor is attached or embedded;
A voltage current sensor for sensing and outputting the voltage and current of the battery;
A plurality of CC / CV chargers for charging the plurality of batteries, respectively;
A communication module for communicating with the outside;
A multiple access switch for selectively switching the CC / CV charger and the one or more batteries;
A control switch for supplying or disconnecting power to the CC / CV charger;
Controlling the multiple connection switch to control charging or discharging of the one or more batteries by the CC / CV charger, referring to the output of the voltage current sensor, receiving the value of the temperature sensor, And the microprocessor controls the control switch when the first reference value is equal to or greater than the second reference value,
Wherein the microprocessor controls cell balancing of a plurality of cells of the battery module.
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