KR20170022163A - Multi battery pack apparatus and control method for charging the same - Google Patents
Multi battery pack apparatus and control method for charging the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170022163A KR20170022163A KR1020150116809A KR20150116809A KR20170022163A KR 20170022163 A KR20170022163 A KR 20170022163A KR 1020150116809 A KR1020150116809 A KR 1020150116809A KR 20150116809 A KR20150116809 A KR 20150116809A KR 20170022163 A KR20170022163 A KR 20170022163A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- battery
- battery pack
- packs
- charging
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H01M2/1016—
-
- H01M2/34—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y02E60/12—
Abstract
Description
본 발명은 멀티 배터리 팩 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 배터리 팩의 전압을 균등화할 수 있는 멀티 배터리 팩 장치 및 그 충전 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
스마트 폰, 노트북 컴퓨터. 디지털 카메라 등의 휴대용 전자기기는 별도의 전원이 구비되지 않아도 구동될 수 있도록 배터리 팩을 내장하고 있다. 배터리 팩은 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 구성될 수 있다. 그런데, 배터리 셀은 전기화학적 비선형성 및 불안정 특성으로 가지고 있어 과충방전이나 가혹한 운용 환경에서 배터리 셀의 손상으로 인한 폭발 위험성을 내재하고 있다. 따라서, 배터리의 관리 및 제어를 위한 알고리즘을 수행하는 배터리 관리 장치(Battery Management System: 이하 BMS라 함)를 이용하여 최적 충방전량, 부하 특성 모니터링 및 열관리 등을 통해 배터리의 안정성을 확보하고 있다.Smartphone, laptop computer. A portable electronic device such as a digital camera has a built-in battery pack so that the portable electronic device can be driven even if a separate power source is not provided. The battery pack may be configured such that a plurality of charge and dischargeable battery cells are connected in series. However, since the battery cell has electrochemical nonlinearity and instability characteristics, it has a risk of explosion due to damage to the battery cell in an overcharge discharge or a severe operating environment. Accordingly, battery stability is ensured through optimal battery charge management, load characteristic monitoring, and thermal management using a battery management system (hereinafter referred to as BMS) that performs an algorithm for battery management and control.
또한, 배터리의 보다 효율적인 관리를 위하여 BMS를 하나의 마스터(Master)와 복수의 슬레이브(Slave)로 구성할 수 있다. 복수의 슬레이브는 각각의 배터리 셀의 상태를 제어하고, 마스터는 복수의 슬레이브를 제어함으로써 전체적인 배터리 관리와 부분적인 배터리 관리가 안정적으로 이루어질 수 있다.In addition, the BMS can be configured as one master and a plurality of slaves for more efficient management of the battery. The plurality of slaves control the states of the respective battery cells, and the master controls the plurality of slaves so that the overall battery management and the partial battery management can be stably performed.
한편, 근래에는 휴대형 전자기기의 안정된 동작을 보장하기 위한 충분한 용량을 제공하고, 다양한 종류의 휴대형 전자기기에 대응할 수 있도록 하기 위해 복수의 배터리 팩을 연결하여 이용하는 멀티 배터리 팩 장치가 제안되고 있다. 이러한 멀티 배터리 팩 장치의 예가 일본등록특허 제3405526호(이하, 선행 문헌)에 제시되어 있다. 선행 문헌은 복수의 배터리 팩 각각이 복수의 배터리 셀과 충방전 상태의 검출이나 충방전의 제어를 위한 회로를 내장하며, 1개를 마스터 배터리 팩, 그 밖을 슬레이브 배터리 팩으로 구성한다. 마스터 배터리 팩은 슬레이브 배터리 팩에 대하여 통신에 의하여 충방전 상태를 나타내는 데이터의 송신을 요구하고, 전체의 데이터의 관리 및 충방전 상태를 판정하여 충방전을 제어한다. 슬레이브 배터리 팩은 데이터 요구에 따라 충방전 상태를 나타내는 데이터를 송신하고 마스터 팩으로부터 명령을 수신하여 충방전을 실시한다.In recent years, a multi battery pack device has been proposed in which a plurality of battery packs are connected and used in order to provide a sufficient capacity for ensuring stable operation of the portable electronic device and to cope with various types of portable electronic devices. An example of such a multiple battery pack device is disclosed in Japanese Patent Registration No. 3405526 (hereinafter referred to as prior art). In the prior art, each of a plurality of battery packs includes a plurality of battery cells, a circuit for detecting the charging / discharging state, and a circuit for controlling charging / discharging, one master battery pack and the other slave battery pack. The master battery pack requests transmission of data indicative of a charge / discharge state to the slave battery pack by communication, controls the entire data, determines the charge / discharge state, and controls the charge / discharge. The slave battery pack transmits data indicating the charge / discharge status according to the data request, and receives the command from the master pack to perform charging and discharging.
그런데, 복수의 배터리 팩을 병렬로 연결하여 이용하는 경우 배터리 팩 사이의 SOC(State Of Charge), 즉 충전 상태가 서로 다르면, 스파크 등이 발생할 수 있다. 예를 들어, 제조일로부터 경과된 시간에 따라 배터리 팩의 용량이 다를 수 있고, 그에 따라 배터리 팩의 충전 상태가 달라 전압이 높은 배터리 팩으로부터 전압이 낮은 배터리 팩으로 과전류가 흘러 스파크가 발생하게 된다. 스파크에 의해 사용자의 안전에 문제를 일으킬 수 있고 배터리 셀이나 각종 회로 부품 등을 손상시킬 수 있다.However, when a plurality of battery packs are connected in parallel, if the state of charge (SOC) between the battery packs, that is, the state of charge is different, sparks may occur. For example, the capacity of the battery pack may vary depending on the elapsed time from the manufacturing date, so that the charging state of the battery pack is different and an overcurrent flows from the battery pack having a higher voltage to the battery pack having a lower voltage. The spark may cause problems for the user's safety and may damage the battery cell or various circuit components.
또한, 복수의 배터리 팩이 병렬로 연결된 이후에도, 배터리 팩의 저장 용량을 증가시키거나 일부 배터리 팩이 파손되어 교체가 필요한 경우가 있을 수 있는데, 이때 기존에 병렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 팩에 하나 이상의 배터리 팩을 추가로 연결해야 한다. 이러한 상황에서, 추가로 연결되는 배터리 팩이 기존에 연결되어 있는 배터리 팩과 SOC가 다를 수 있는데, 이때에도 전압이 높은 배터리 팩으로부터 전압이 낮은 배터리 팩으로 과전류가 흘러 스파크가 발생하게 된다.Even when a plurality of battery packs are connected in parallel, there may be a case where the storage capacity of the battery pack is increased or a part of the battery pack is damaged and needs to be replaced. In this case, An additional battery pack must be connected. In this situation, the battery pack to be connected may have a different SOC from the battery pack to which the battery pack is connected. At this time, an overcurrent flows from the battery pack having a higher voltage to the battery pack having a lower voltage.
이러한 과전류 및 스파크를 방지하기 위해서는 충방전을 통해서 배터리 팩의 전압을 모두 동일하게 맞추는 과정이 필요하고 정밀하게 전압을 맞출 수 있는 충전 또는 방전 장비가 필요하다.In order to prevent such overcurrent and spark, it is necessary to charge and discharge equipment which can precisely match the voltage of the battery pack by charging and discharging.
본 발명은 복수의 배터리 셀의 전압을 균등화하여 스파크 등의 발생을 방지할 수 있는 멀티 배터리 팩 장치 및 그 충전 제어 방법을 제공한다.The present invention provides a multi-battery pack device and its charge control method that can prevent the occurrence of sparks and the like by equalizing the voltages of a plurality of battery cells.
본 발명은 별도의 충전 또는 방전 장비 필요없이 복수의 배터리 셀의 전압을 균등화할 수 있는 멀티 배터리 팩 장치 및 그 충전 제어 방법을 제공한다.The present invention provides a multi-battery pack device capable of equalizing the voltages of a plurality of battery cells without requiring a separate charging or discharging device, and a charging control method thereof.
본 발명의 일 양태에 따른 멀티 배터리 팩 장치는 병렬 연결된 복수의 배터리 팩을 포함하고, 상기 복수의 배터리 팩 각각은, 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 스위칭부를 포함하고, 상기 스위칭부는 서로 역방향으로 연결된 기생 다이오드를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a multi-battery pack apparatus includes a plurality of battery packs connected in parallel, each of the plurality of battery packs includes a plurality of battery cells, and a switching unit for controlling charging and discharging of the plurality of battery cells And the switching unit includes a parasitic diode connected in a reverse direction to each other.
상기 복수의 배터리 팩 중에서 하나의 배터리 팩이 마스터 배터리 팩으로 설정되고, 그 이외의 배터리 팩들이 슬레이브 배터리 팩으로 설정된다.One of the plurality of battery packs is set as a master battery pack, and the other battery packs are set as a slave battery pack.
상기 복수의 배터리 팩 각각은, 상기 복수의 배터리 셀의 상태를 센싱하는 센싱부와, 상기 센싱부에 의해 센싱된 상기 복수의 배터리 셀의 상태에 따라 상기 스위칭부를 제어하기 위한 제어부를 더 포함한다.Each of the plurality of battery packs further includes a sensing unit for sensing the state of the plurality of battery cells and a control unit for controlling the switching unit according to the state of the plurality of battery cells sensed by the sensing unit.
상기 슬레이브 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩들의 제어부는 상기 배터리 셀의 상태 데이터를 상기 마스터 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩으로 전송하고, 상기 마스터 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩의 제어부는 상기 슬레이브 배터리 팩으로 설정된 복수의 배터리 팩 각각의 복수의 배터리 셀의 상태를 판단하여 상기 복수의 배터리 셀의 충방전을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 슬레이브 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩의 제어부로 전송한다.The control unit of the battery pack, which is set as the slave battery pack, transmits the state data of the battery cell to the battery pack set as the master battery pack, and the control unit of the battery pack set as the master battery pack includes a plurality of batteries And transmits a control signal for controlling charge / discharge of the plurality of battery cells to a control unit of the battery pack set as the slave battery pack.
상기 스위칭부는 상기 제어부에 의해 제어되며 충전 시 구동되는 충전 스위치와, 상기 제어부에 의해 제어되며 방전 시 구동되는 방전 스위치를 포함한다.The switching unit includes a charge switch controlled by the control unit and driven upon charging, and a discharge switch controlled by the control unit and driven upon discharge.
상기 충전 스위치는 제 1 FET와, 상기 제 1 FET와 병렬 연결된 제 1 기생 다이오드를 포함하고, 상기 방전 스위치는 제 2 FET와, 상기 제 2 FET와 병렬 연결된 제 2 기생 다이오를 포함한다.The charge switch includes a first FET and a first parasitic diode connected in parallel with the first FET, the discharge switch including a second FET and a second parasitic diode connected in parallel with the second FET.
상기 제 1 및 제 2 기생 다이오드는 서로 역방향으로 연결되며, 상기 제 1 기생 다이오드는 배터리 셀의 방전 시 방전 경로를 제공하고, 상기 제 2 기생 다이오드는 배터리 셀의 충전 시 충전 경로를 제공한다.The first and second parasitic diodes are connected to each other in a reverse direction. The first parasitic diode provides a discharging path for discharging the battery cell, and the second parasitic diode provides a charging path for charging the battery cell.
본 발명의 다른 양태에 따른 멀티 배터리 팩 장치의 충전 제어 방법은 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 배터리 셀을 충전 및 방전하기 위한 충전 스위치 및 방전 스위치를 각각 구비하는 복수의 배터리 팩을 병렬 연결하는 단계; 복수의 배터리 팩 각각의 상기 충전 스위치를 턴온시키고 상기 방전 스위치를 턴오프시키는 단계; 외부로부터 전원을 인가하여 상기 연결된 복수의 배터리 팩을 전압이 낮은 배터리 팩으로부터 전압이 높은 배터리 팩의 순으로 충전시키는 단계; 및 상기 복수의 배터리 팩들의 충전 전압이 동일하고 만충전된 경우 상기 충전 스위치를 턴오프시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a charge of a multi-battery pack device, the method comprising: connecting a plurality of battery packs each having a charge switch and a discharge switch for charging and discharging the plurality of battery cells, step; Turning on the charge switch of each of the plurality of battery packs and turning off the discharge switch; Charging the plurality of connected battery packs in the order of a battery pack having a higher voltage from a battery pack having a lower voltage by applying power from the outside; And turning off the charge switch when the charge voltages of the plurality of battery packs are equal and fully charged.
외부 전원이 인가되면 전압이 가장 낮은 제 1 배터리 팩이 충전되고, 상기 제 1 배터리 팩의 전압이 제 2 배터리 팩의 전압과 동일하면 제 1 및 제 2 배터리 팩이 동시에 충전되는 방식으로 복수의 배터리 팩을 동일 전압으로 충전한다.When the external power is applied, the first battery pack having the lowest voltage is charged. When the voltage of the first battery pack is equal to the voltage of the second battery pack, the first and second battery packs are simultaneously charged, Charge the pack at the same voltage.
상기 전압이 가장 낮은 제 1 배터리 팩이 충전되는 동안에 상기 제 1 배터리 팩의 방전 스위치를 턴온시키는 단계를 더 포함한다.And turning on the discharge switch of the first battery pack while the first battery pack having the lowest voltage is being charged.
상기 복수의 배터리 팩 중에서 하나의 배터리 팩을 마스터 배터리 팩으로 설정하고, 그 이외의 배터리 팩들을 슬레이브 배터리 팩으로 설정하는 단계를 더 포함한다.Setting one of the plurality of battery packs as a master battery pack and setting other battery packs as a slave battery pack.
슬레이브 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩들은 상기 배터리 셀의 전압을 상기 마스터 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩으로 전송하고, 상기 마스터 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩은 상기 슬레이브 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩 각각의 복수의 배터리 셀의 전압을 판단하여 충방전을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 슬레이브 배터리 팩으로 설정된 배터리 팩으로 전송한다.The slave battery pack is configured such that the battery packs transmit the voltage of the battery cell to the battery pack set as the master battery pack and the battery pack set as the master battery pack is connected to the plurality of battery cells of the battery pack set as the slave battery pack. And transmits a control signal for controlling charging / discharging to the battery pack set as the slave battery pack.
본 발명의 실시 예들에 따른 멀티 배터리 팩 장치는 복수의 배터리 팩 내에 충전 및 방전 시 각각 구동되는 제 1 및 제 2 스위치를 포함하는 스위칭부를 구비하고, 충전 시 배터리 팩의 방전 경로를 차단할 수 있다. 따라서, 복수의 배터리 팩이 서로 다른 충전 상태에 따라 서로 다른 충전 전압을 갖는 경우에도 배터리의 충전 시 전압이 높은 배터리 팩으로부터 전압이 낮은 배터리 팩으로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 스파크 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다.The multi-battery pack device according to the embodiments of the present invention includes a switching unit including first and second switches that are respectively driven during charging and discharging in a plurality of battery packs, and can block the discharging path of the battery pack during charging. Therefore, even when a plurality of battery packs have different charging voltages depending on different charging states, it is possible to prevent a current from flowing from a battery pack having a higher voltage when the battery is charged to a battery pack having a lower voltage, Can be prevented from being generated.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치의 개략도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예 및 그 확대 예에 따른 일 배터리 팩의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치의 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is a schematic diagram of a multi-battery pack device according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 are views showing the construction of one battery pack according to an embodiment of the present invention and an enlarged view thereof.
FIG. 4 is a flowchart for explaining a charge control method of a multi-battery pack apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치의 개략도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예 및 그 확대 예에 따른 일 배터리 팩의 구성도이다.FIG. 1 is a schematic view of a multi-battery pack apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are views illustrating a configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention and an enlarged view thereof.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치는 복수의 배터리 팩(11, 12, 13, 14; 10)을 포함할 수 있다. 본 실시 예는 멀티 배터리 팩 장치으로서 네개의 배터리 팩(10)을 도시하였으나, 배터리 팩(10)은 적어도 둘 이상 복수로 마련될 수 있다. 또한, 복수의 배터리 팩(10)은 결합 및 분리 가능하며, 결합되는 배터리 팩(10)은 가변될 수 있다. 예를 들어, 두개의 배터리 팩(10)이 연결되어 멀티 배터리 팩을 구성할 수 있고, 네개의 배터리 팩(10)이 연결되어 멀티 배터리 팩을 구성할 수 있다.As shown in FIG. 1, a multi-battery pack apparatus according to an embodiment of the present invention may include a plurality of
복수의 배터리 팩(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 배터리 셀(101, 102, 103, …, 10n)을 포함하는 배터리(100)과, 배터리(100)의 충방전을 관리하는 배터리 관리부(200)를 각각 포함할 수 있다. 복수의 배터리 팩(10)이 연결되는 경우 배터리 팩(10) 각각의 배터리(100)가 서로 연결되고, 배터리 관리부(200) 또한 서로 연결된다. 이때, 일 배터리 팩(10) 내의 복수의 배터리 셀은 직렬 연결되고, 복수의 배터리 팩(10)의 배터리(100)는 서로 병렬 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 팩(10)의 배터리(100)가 각각 n개의 배터리 셀을 포함하는 경우, 배터리 팩(10)의 제 1 배터리 셀(101)의 양극끼리 서로 연결되고, 제 n 배터리 셀(10n)의 음극끼리 서로 연결될 수 있다. 한편, 배터리 관리부(200)는 예를 들어 CAN(Controller Area Network) 통신으로 연결될 수 있다. 여기서, 복수의 배터리 팩(10) 중에서 하나가 마스터 배터리 팩이고, 나머지가 슬레이브 배터리 팩일 수 있다. 예를 들어, 제 1 배터리 팩(11)이 마스터 배터리 팩이 되고 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)가 슬레이브 배터리 팩이 될 수 있는데, 본 발명의 실시 예에서는 제 1 배터리 팩(11)이 마스터 배터리 팩으로 기능하고 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)이 슬레이브 배터리 팩으로 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.2, the plurality of battery packs 10 include a
1. 배터리 셀1. Battery cell
복수의 배티리 셀(101, 102, 103, …, 10n)은 충방전 가능한 이차 전지를 포함할 수 있는데, 예를 들어 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-H) 전지 및 리튬(Li) 전지 등의 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리(100)는 짝수개의 배터리 셀이 연결되거나 홀수개의 배터리 셀이 연결될 수 있다. 즉, n은 짝수일 수 있고, 홀수일 수 있는데, 본 실시 예에서는 배터리 셀이 짝수개 연결되고 그에 따라 n이 짝수인 경우를 설명한다. 또한, 복수의 배터리 셀은 직렬 연결될 수 있다. 즉, 복수의 배터리 셀은 일 단자 및 타 단자, 즉 양극 및 음극을 가지는데, 일 배터리 셀의 일 단자가 타 배터리 셀의 타 단자가 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 배터리 셀(101)의 음극과 제 2 배터리 셀(102)의 양극이 연결될 수 있고, 제 2 배터리 셀(102)의 음극이 제 3 배터리 셀(103)의 양극과 연결될 수 있다. 또한, 복수의 배터리 셀은 동일 용량을 가질 수 있고 그에 따라 최대 충전 전압이 동일할 수 있는데, 예를 들어 최대 충전 전압이 5V일 수 있다. 그러나, 배터리 팩(10)에 따라 배터리 셀의 용량이 다를 수 있고, 그에 따라 최대 충전 전압이 다를 수 있다. 예를 들어, 제조일로부터 경과된 시간이 긴 배터리 팩(10)의 배터리 셀은 제조일로부터 경과된 시간이 짧은 배터리 팩(10)의 배터리 셀보다 용량이 적을 수 있고, 그에 따라 최대 충전 전압이 다를 수 있다.The plurality of
2. 배터리 관리부2. Battery management section
배터리 관리부(200)는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리(100)의 상태를 센싱하고, 그에 따라 배터리(100)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리부(200)는 배터리(100)의 전압을 센싱하고 센싱된 전압에 따라 배터리(100)의 충방전을 제어할 수 있고, 소정 수의 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱을 실시할 수 있다. 또한, 배터리 관리부(200)는 복수의 배터리 팩(10) 사이의 데이터 입출력을 제어할 수 있다. 즉, 마스터 배터리 팩, 예를 들어 제 1 배터리 팩(11)의 배터리 관리부(200)는 복수의 슬레이브 배터리 팩, 예를 들어 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 배터리 관리부(200)로부터 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 충방전 상태에 따른 데이터를 수신하고, 충방전 상태를 판단하여 슬레이브 배터리 팩의 충방전을 제어하기 위한 제어 신호를 송신할 수 있다. 또한, 슬레이브 배터리 팩인 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)은 해당 배터리 팩의 충방전 상태에 따른 데이터를 마스터 배터리 팩인 제 1 배터리 팩(11)으로 송신하고 제 1 배터리 팩(11)으로부터 제어 신호를 수신하여 충방전을 실시할 수 있다. 결국, 복수의 배터리 팩(10) 중에서 마스터 배터리 팩은 복수의 슬레이브 배터리 팩의 충방전 상태를 확인하고 복수의 슬레이브 배터리 팩의 충방전 동작을 제어할 수 있다.The
이러한 배터리 관리부(200)는 복수의 배터리 팩(10) 사이의 데이터 입출력을 위한 입출력부(210)와, 배터리(100)의 상태를 센싱하는 센싱부(220)와, 센싱부(210)를 통해 측정된 배터리(100)의 상태에 따라 배터리(100)의 충방전을 제어하는 제어부(230)와, 제어부(230)의 제어 신호에 따라 배터리(100)와 부하 사이의 연결을 제어하는 스위칭부(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 마스터 배터리 팩 및 슬레이브 배터리 팩 각각의 배터리 관리부(200)는 입출력부(210), 센싱부(220), 제어부(230) 및 스위칭부(240)를 포함하는 동일 구성을 가질 수 있고, 이들 구성의 적어도 하나가 다른 기능을 실시할 수 있다. 예를 들어, 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 제어부(230)는 해당 배터리 팩의 배터리(100)의 상태를 센싱하고 제 1 배터리 팩(11)의 제어 신호에 따라 배터리(100)의 충반전을 제어할 수 있고, 제 1 배터리 팩(11)의 제어부(230)는 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 배터리(100)의 상태를 판단하고 이를 이용하여 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 충방전을 제어할 수 있다. 한편, 마스터 배터리 팩으로 기능하는 제 1 배터리 팩(11)의 배터리(100)도 충방전하고, 센싱부(220)의 센싱 데이터에 따른 제어부(230)의 제어 신호에 따라 스위칭부(240)가 구동되어 충방전을 제어할 수 있다. 즉, 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11, 12, 13, 14) 각각의 배터리(100)는 충방전 가능하고, 제 1 배터리 팩(11)의 배터리 관리부(200)는 제 1 배터리 팩(11)의 배터리(100)의 충방전을 제어하고 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 배터리(100)의 충방전을 제어하도록 하며, 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 배터리 관리부(200)는 제 1 배터리 팩(11)의 배터리 관리부(200)의 제어에 따라 해당 배터리 팩(12, 13, 14)의 배터리(100)의 충방전을 제어한다.The
2.1. 2.1. 입출력부Input /
입출력부(210)는 복수의 배터리 팩(10) 사이의 데이터 입출력을 수행한다. 즉, 제 1 배터리 팩(11)과 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14) 사이의 데이터 입출력을 수행한다. 이때, 배터리 팩(10) 사이에는 CAN(Controller Area Network) 통신으로 연결되어 데이터 입출력을 수행할 수 있다. 이러한 입출력부(210)는 당 배터리 팩(10)의 제어부(230)로부터 전달된 데이터를 타 배터리 팩(10)에 전송하고, 타 배터리 팩(10)으로부터 출력되는 데이터를 입력하여 당 배터리 팩(10)의 제어부(230)로 전달한다. 복수의 배터리 팩(10)의 입출력부(210)를 통해 배터리 팩(10)의 배터리 셀(100)의 충전 상태에 따른 측정 전압 등의 상태 데이터와 충방전 동작을 제어하기 위한 제어 신호 등이 송수신될 수 있다. 즉, 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14) 각각으로부터 배터리 셀(100)의 충전 상태에 따른 데이터가 입출력부(210)를 통해 제 1 배터리 팩(11)의 입출력부(210)로 전송될 수 있고, 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 충전을 제어하기 위한 제어 신호가 제 1 배터리 팩(11)의 입출력부(210)를 통해 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 입출력부(210)로 전송될 수 있다. 한편, 입출력부(210) 내에는 데이터의 임시 저장을 위한 버퍼(미도시)가 마련될 수 있다. 즉, 제 1 배터리 팩(11) 내의 버퍼는 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)으로부터 입력되는 데이터를 임시 저장한 후 입력되는 순서대로 제어부(230)에 전달할 수 있고, 제 1 배터리 팩(11)의 제어부(230)를 통해 출력되는 데이터를 임시 저장한 후 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)으로 순서대로 전달할 수 있다.The input /
2.2. 2.2. 센싱부Sensing portion
센싱부(220)는 배터리(100)의 복수의 배터리 셀의 상태를 센싱할 수 있다. 이러한 센싱부(220)로는 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 전압 측정부를 포함할 수 있다. 전압 측정을 위해 센싱부(220), 즉 전압 측정부는 복수의 연결 라인을 통해 복수의 배터리 셀과 연결되어 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하고 이를 제어부(230)로 전달한다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 센싱부(220)가 하나로 구성되는 경우를 도시하였으나, 필요에 따라 복수의 배터리 셀 각각 대응하도록 복수 마련될 수도 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 제어부(230)의 용이한 구성 및 빠른 처리 속도를 위하여 센싱부(220)와 제어부(230) 사이에 아날로그/디지털 변환부를 마련하여 센싱부(220)에서 측정된 배터리 셀 각각의 전압을 디지털 신호로 변환하여 제어부(230)에 전달할 수도 있다. 한편, 센싱부(220)는 복수의 배터리 셀의 전압 뿐만 아니라 전류 및 온도 등을 센싱할 수 있다. 즉, 센싱부(220)는 전류 측정부 및 온도 측정부 등을 더 포함할 수 있다.The
2.3. 제어부2.3. The control unit
제어부(230)는 배터리 셀의 상태에 따라 배터리(100)의 충방전을 제어한다. 예를 들어, 제어부(230)는 센싱부(220)로부터 측정된 배터리(100)의 전압에 따라 배터리(100)의 충방전을 제어할 수 있다. 이러한 제어부(230)는 마스터 배터리 팩 및 슬레이브 배터리 팩에 따라 그 기능이 상이할 수 있다. 즉, 마스터 배터리 팩, 즉 제 1 배터리 팩(11)의 제어부(230)는 슬레이브 배터리 팩, 즉 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)으로부터 측정된 배터리(100)의 상태 데이터를 입력하고, 그에 따라 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 배터리(100)의 충방전을 제어하도록 하기 위한 제어 신호를 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)으로 공급한다. 또한, 슬레이브 배터리 팩, 즉 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)의 제어부(230)는 센싱부(220)로부터 측정된 배터리(100)의 상태 데이터를 제 1 배터리 팩(11)으로 전달하고, 제 1 배터리 팩(11)으로부터 공급되는 제어 신호에 따라 스위칭부(240)를 제어하여 배터리(100)의 충방전을 제어한다.The
마스터 배터리 팩의 제어부(230)는 복수의 슬레이브 배터리 팩의 배터리 셀(100)의 충방전 상태를 관리한다. 즉, 마스터 배터리 팩의 제어부(230)는 복수의 슬레이브 배터리 팩으로부터 입출력부(210)를 통해 입력되는 배터리(100)의 전류 및 전압 등의 데이터를 이용하여 배터리의 SOC 및 SOH 등을 추정할 수 있다. 이러한 배터리의 SOC 및 SOH를 추정하기 위해 제어부(230) 내에서는 SOC 추정부(미도시) 및 SOH 추정부(미도시)가 각각 마련될 수 있다. SOH 추정부는 배터리(100)의 퇴화 정도를 예측하기 위해 배터리(100)의 용량(Capacity)을 추정한다. 이때, 추정된 배터리(100)의 용량은 SOC 추정부에서 배터리(100)의 SOC 추정 시 이용될 수 있다. 여기서, 배터리(100)의 용량 추정은 다양한 방법으로 수행될 수 있는데, 예를 들어 배터리의 용량은 배터리의 내부 저항 변화를 통해 추정 가능하므로 배터리의 전류 및 전압을 측정하여 옴의 법칙을 이용해 배터리의 내부 저항을 간접적으로 계산할 수 있다. 즉, 슬레이브 배터리 팩으로부터 입력되는 배터리(100)의 전류 및 전압 데이터를 이용하여 배터리(100)의 용량을 추정할 수 있다. 또한, SOC 추정부는 SOH 추정부로부터 추정된 배터리(100)의 용량과 슬레이브 배터리 팩으로부터 측정된 배터리(100)의 전류를 이용하여 배터리(100)의 SOC를 추정할 수 있다. 예를 들어, SOC 추정부는 슬레이브 배터리 팩으로부터 측정된 소정 시간 동안의 전류값을 적산하고, 이를 SOH 추정부로부터 추정된 배터리 용량(Capacity)으로 나눠 배터리(100)의 SOC를 추정할 수 있다. 물론, 배터리(100)의 충방전 상태를 확인하기 위해 SOH 및 SOC를 추정하지 않고 측정 전압을 이용할 수도 있다. 즉, 마스터 배터리 팩의 제어부(230)는 최대 충전 전압 및 최저 충전 전압을 저장하고, 슬레이브 배터리 팩의 측정 전압을 최대 또는 최저 충전 전압과 비교하여 슬레이브 배터리 팩의 충방전을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 충전 동작을 정지시키기 위한 제 1 기준 전압 및 충전 동작을 실시하기 위한 제 2 기준 전압을 설정한 후 슬레이브 배터리 팩으로부터 측정된 배터리(100)의 전압을 기준 전압과 비교하여 충방전을 제어할 수 있다. 제 1 설정 전압은 배터리(100)의 최대 충전 전압이 5V라 할 경우 과충전을 방지하기 위해 예를 들어 4.5V로 설정될 수 있고, 제 2 설정 전압은 배터리(100)의 과방전을 방지하기 위해 예를 들어 1.5V로 설정될 수 있다. 이렇게 마스터 배터리 팩의 제어부(230)는 슬레이브 배터리 팩의 측정 전압을 기준 전압과 비교하고 그 결과에 따른 제어 신호, 즉 충전 또는 방전을 위한 제어 신호를 생성하여 슬레이브 배터리 팩으로 전달할 수 있다. The
슬레이브 배터리 팩의 제어부(230)는 슬레이브 배터리 팩을 구성하는 구성 요소들을 제어 및 관리한다. 즉, 슬레이브 배터리 팩의 제어부(230)는 센싱부(220)로부터 측정된 배터리 셀(100)의 전압, 전류 등의 데이터를 입출력부(260)를 통해 마스터 배터리 팩에 공급하고, 마스터 배터리 팩으로부터 공급되는 제어 신호에 따라 스위칭부(240)를 구동시켜 배터리 셀(100)의 충방전을 제어하도록 한다. 또한, 슬레이브 배터리 팩의 제어부(230)는 셀 밸런싱부(미도시)를 제어하여 해당 셀을 밸런싱하도록 할 수도 있다.The
2.4. 2.4. 스위칭부The switching unit
스위칭부(240)는 배터리(100)와 부하 사이의 전류 경로 사이에 마련되어 제어부(230)에 의해 배터리(100)의 충전 및 방전을 제어한다. 이러한 스위칭부(240)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 스위치(241) 및 제 2 스위치(242)를 포함할 수 있다. 즉, 스위칭부(240)는 배터리(100)와 부하 사이에 마련되는데, 제 1 스위치(241)가 배터리(100) 측에 마련되고, 제 2 스위치(242)가 부하 측에 마련될 수 있다. 제 1 및 제 2 스위치(241, 242)는 제어부(230)에서 생성된 제어 신호에 따라 구동되며, 배터리(100)의 충전 및 방전 시 동시에 구동될 수 있고, 어느 하나가 구동될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 스위치(241)은 배터리(100)의 충전 시 구동될 수 있고 제 2 스위치(242)는 배터리(100)의 방전 시 구동될 수 있다. 즉, 제 1 스위치(241)는 배터리(100) 충전 시 구동되는 충전 스위치이고, 제 2 스위치(242)는 배터리(100) 방전 시 구동되는 방전 스위치이다. 여기서, 부하는 배터리 팩(10)의 배터리(100)을 충전하기 위한 외부 전원과 배터리(100)의 방전 전압에 따라 구동되는 배터리 팩(10)이 장착되는 전자기기를 포함할 수 있다. 즉, 배터리(100)의 충전 시 배터리 팩(10)은 외부 전원과 연결되고, 배터리(100)의 방전 시 배터리 팩(10)은 전자기기에 연결될 수 있다.The
제 1 스위치(241)는 제 1 FET(241a) 및 제 1 기생 다이오드(241b)를 포함할 수 있다. 제 1 FET(241a)는 소오스 단자 및 드레인 단자가 배터리(100)와 제 1 노드(Q1) 사이에 마련되고, 게이트 단자가 제어부(230)와 연결된다. 따라서, 제 1 FET(241a)는 제어부(230)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 구동되며, 충전 시 배터리(100)로 전류를 인가하는 역할을 한다. 제 1 기생 다이오드(241b)는 제 1 FET(241a)에 병렬 연결된다. 즉, 제 1 기생 다이오드(241b)는 배터리(100)와 제 1 노드(Q1) 사이에 순방향으로 연결된다. 이러한 제 1 기생 다이오드(241b)는 제 1 FET(241a)가 턴오프될 때 배터리(100)의 방전 경로를 설정한다. 즉, 제 1 FET(241a)을 통해 배터리(100)가 충전되고, 제 1 기생 다이오드(241b)를 통해 배터리(100)가 방전될 수 있다.The first switch 241 may include a first FET 241a and a first parasitic diode 241b. The first FET 241a has a source terminal and a drain terminal provided between the
제 2 스위치(242)는 제 2 FET(242a) 및 제 2 기생 다이오드(242b)를 포함할 수 있다. 제 2 FET(242a)는 소오스 단자 및 드레인 단자가 제 1 노드(Q1)와 부하 사이에 마련되고, 게이트 단자가 제어부(230)와 연결된다. 따라서, 제 2 FET(242a)는 제어부(230)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 구동되며, 방전 시 배터리(100)의 방전 전류를 이와 연결된 전자기기에 인가시키는 역할을 한다. 제 2 기생 다이오드(242b)는 제 2 FET(242a)에 병렬 연결된다. 즉, 제 2 기생 다이오드(242b)는 제 1 노드(Q1)와 부하 사이에 역방향으로 연결된다. 이러한 제 2 기생 다이오드(242b)는 배터리(100)의 충전 시 충전 전류의 경로를 설정한다. 즉, 제 2 FET(242a)를 통해 배터리(100)가 방전되고, 제 2 기생 다이오드(242b)을 통해 배터리(100)가 충전될 수 있다.The
이러한 스위칭부(240)는 제 1 FET(241a)의 게이트 단자와 제 2 FET(242a)의 게이트 단자에 제어부(230)가 연결되어 제어부(230)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 제 1 및 제 2 FET(241a, 242a)가 각각 구동된다. 제어부(230)는 배터리(100)의 충전 시 제 1 FET(241a)를 턴온시키고, 제 2 FET(242b)를 턴오프시킨다. 따라서, 부하, 즉 외부 전원으로부터 제 2 기생 다이오드(242b) 및 제 1 FET(241a)를 통해 배터리(100)가 충전된다. 또한, 제어부(230)는 배터리(100)의 방전 시 제 2 FET(242a)를 턴온시키고 제 2 FET(241a)를 턴온시킨다. 따라서, 배터리(100)로부터 제 1 FET(241a) 및 제 2 기생 다이오드(242b)를 통해 배터리(100)가 방전된다. 이때, 제 1 및 제 2 FET(241a, 242a)를 각각 턴온시키는 제어 신호는 로직 하이 신호일 수 있고, 제 1 및 제 2 FET(241a, 242a)를 각각 턴오프시키는 제어 신호는 로직 로우 신호일 수 있다.The
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치는 복수의 배터리 팩(10)이 연결되고, 복수의 배터리 팩(10) 각각에는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리(100)와 배터리 관리부(200)가 각각 마련되고, 배터리 관리부(200)는 제어부(230) 및 스위칭부(240)를 포함한다. 스위칭부(240)는 배터리(100)의 충전 시 구동되는 제 1 스위치(241)와 배터리(100)의 방전 시 구동되는 제 2 스위치(242)를 포함할 수 있다. 제 1 스위치(241)는 제 1 FET(241a)와 제 1 기생 다이오드(241b)를 포함하고, 제 2 스위치(242)는 제 2 FET(242a)와 제 2 기생 다이오드(242b)를 포함한다. 배터리(100)의 충전 시 제 1 FET(241a)가 구동되어 제 2 기생 다이오드(242b) 및 제 1 FET(241a)를 통해 배터리(100)가 충전되고, 배터리(100)의 방전 시 제 2 FET(242a)가 구동되어 제 1 기생 다이오드(241b) 및 제 2 FET(242a)를 통해 배터리(100)가 방전된다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치는 복수의 배터리 팩(10) 내에 충전 및 방전 시 각각 구동되는 제 1 및 제 2 스위치(241, 242)를 포함하는 스위칭부(240)를 구비하고, 충전 시 배터리 팩(10)의 방전 경로를 차단할 수 있다. 따라서, 복수의 배터리 팩(10)이 서로 다른 충전 상태에 따라 서로 다른 충전 전압을 갖는 경우에도 배터리(100)의 충전 시 전압이 높은 배터리 팩(10)으로부터 전압이 낮은 배터리 팩(10)으로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 스파크 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the multiple battery pack device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of battery packs 10 connected to each other, and each of the plurality of battery packs 10 includes a
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치의 충전 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling charging of a multi-battery pack apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 배터리 팩 장치의 충전 제어 방법은 충전 스위치를 턴온시키고 방전 스위치를 턴오프시키는 단계(S110), 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 충전을 시작하는 단계(S120)와, 모든 배터리 팩(10)의 충전 전압이 동일한지 판단하는 단계(S130)와, 모든 배터리 팩(10)의 충전 전압이 동일하면 충전 스위치를 턴온시킨 상태에서 방전 스위치의 발열 방지를 위해 방전 스위치를 턴온시키는 단계(S140)와, 만충전 이전에 충전이 종료되었는지 판단하는 단계(S150)와, 만충전 이전에 충전이 종료된 경우 재충전을 위해 충전 스위치를 턴온시키는 단계(S160)와, 복수의 배터리 팩(10)이 동일 충전 전압으로 만충전되었는지 판단하는 단계(S170)와, 복수의 배터리 팩(10)이 동일 충전 전압으로 만충전된 경우 충전 스위치를 턴오프시키는 단계(S180)를 포함한다. 이러한 본 발명의 제어 방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, a method for controlling charging of a multi-battery pack apparatus according to an embodiment of the present invention includes the steps of turning on a charging switch and turning off a discharging switch (S110) A step S130 of judging whether the charging voltages of all the battery packs 10 are identical to each other and a step S130 of judging whether or not the charging voltages of all the battery packs 10 are the same, A step S160 of turning on the discharging switch for turning on the charging switch S160, a step S140 of turning on the discharging switch for turning on the discharging switch S160, A step (S170) of judging whether the plurality of battery packs 10 have been fully charged to the same charging voltage, and a step (S170) of turning off the charging switch when the plurality of battery packs 10 are fully charged to the same charging voltage (S180). The control method of the present invention will be described in detail as follows.
먼저, 복수의 배터리 팩(10)이 연결된 멀티 배터리 팩 장치의 충전을 위해 복수의 배터리 팩(10) 각각에 마련된 충전 스위치를 턴온시키고 방전 스위치를 턴오프시킨다(S110). 즉, 제 1 스위치(241)의 제 1 FET(241a)는 턴온시키고, 제 2 스위치(242)의 제 2 FET(242a)는 턴오프시킨다. 이때, 본 발명의 멀티 배터리 팩 장치는 네개의 배터리 팩(11, 12, 13, 14)이 연결되고 적어도 하나의 배터리 팩(10)의 충전 전압이 다를 수 있다. 예를 들어, 제 1 배터리 팩(11)이 제 1 충전 전압을 유지하고, 제 2 배터리 팩(12)이 제 1 충전 전압보다 낮은 제 2 충전 전압을 유지하며, 제 3 배터리 팩(13)이 제 1 충전 전압보다 낮고 제 2 충전 전압보다 높은 제 3 충전 전압을 유지하고, 제 4 배터리 팩(14)이 제 1 충전 전압보다 낮고 제 3 충전 전압보다 높은 제 4 충전 전압을 유지할 수 있다. 이렇게 복수의 배터리 팩(10) 각각의 충전 스위치를 턴온시키고 방전 스위치를 턴오프시킴으로써 복수의 배터리 팩(10)은 충전은 가능하지만 방전은 불가능한 상태를 유지하게 된다. First, a charging switch provided in each of the plurality of battery packs 10 is turned on and the discharging switch is turned off to charge the multi-battery pack device to which the plurality of battery packs 10 are connected (S110). That is, the first FET 241a of the first switch 241 is turned on and the
외부 전원으로부터 전원이 공급되어 충전이 시작되면(S120) 외부 전원으로부터 공급되는 전류는 충전 전압이 가장 낮은 배터리 팩(10), 즉 제 2 배터리 팩(12)으로 흘러 제 2 배터리 팩(12)의 전압이 상승하게 된다. 한편, 전압이 가장 낮은 제 2 배터리 팩(12)이 충전되는 동안 제 2 배터리 팩(12)의 발열을 감소시키기 위해 제 2 배터리 팩(12)의 방전 스위치를 턴온시킬 수 있다. 이때, 방전 스위치를 턴온시키더라도 전압이 가장 낮은 상태를 유지하므로 다른 배터리 팩으로 방전하지 않는다. 전압이 가장 낮은 제 2 배터리 팩(12)이 충전되어 그 다음으로 전압이 낮은 제 3 배터리 팩(13)과 전압이 같아지면 제 2 배터리 팩(12)과 제 3 배터리 팩(13)으로 전류가 나뉘어 흘러 제 2 및 제 3 배터리 팩(12, 13)이 동시에 충전된다. 또한, 제 2 및 제 3 배터리 팩(12, 13)의 충전 전압이 제 4 배터리 팩(14)과 같아지면 제 2, 제 3 및 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)으로 전류가 흘러 제 2, 제 3 및 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)이 동시에 충전된다. 이때, 복수의 배터리 팩(10) 각각이 충전은 가능하지만 방전이 불가능한 상태를 유지하므로 전압이 높은 제 1 배터리 팩(11)으로부터 전압이 낮은 배터리 팩(12, 13, 14)으로 전류가 흐르는 것이 원천적으로 방지된다.When the power is supplied from the external power source and charging starts (S120), the current supplied from the external power source flows to the battery pack 10 having the lowest charging voltage, that is, the
이렇게 전압이 가장 낮은 제 2 배터리 팩(12)으로부터 가장 높은 제 1 배터리 팩(11)의 순으로 충전이 이루어져 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11 내지 14)의 전압이 모두 같아지게 되면 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11 내지 14)으로 전류가 나뉘어 흘러 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11 내지 14)가 동시에 충전된다. 이렇게 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11 내지 14)가 충전되는 동안에 각 배터리 팩(10) 내의 배터리 관리부(200)는 각각의 배터리(100)의 상태를 센싱하고, 이를 마스터 배터리 팩인 제 1 배터리 팩(11)으로 전달한다. When the voltages of the first to fourth battery packs 11 to 14 become equal to each other by charging the
제 1 내지 제 4 배터리 팩(11 내지 14)의 전압이 동일해지면(S130), 충전 스위치를 턴온시킨 상태에서 방전 스위치의 발열을 줄이기 위해 제 2 스위치(242)의 제 2 FET(242a)를 턴온시킨다(S140). 즉, 제 1 배터리 팩(11)의 배터리 관리부(200)는 제 1 배터리 팩(11)의 전압 및 제 2 내지 제 4 배터리 팩(12, 13, 14)으로부터 전달된 배터리(10)의 전압을 판단하여 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11, 12, 13, 14)의 전압이 동일해지면, 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11, 12, 13, 14)의 충전 스위치가 턴온된 상태에서 방전 스위치를 턴온시킨다. 이때, 제 1 내지 제 4 배터리 팩(11 내지 14)의 전압이 모두 동일하기 때문에 배터리 팩(10) 사이에 전류가 흐르지 않고 그에 따라 스파크가 발생되지 않는다.When the voltages of the first to fourth battery packs 11 to 14 become equal to each other (S130), the
복수의 배터리 팩(10)이 만충전 전에 충전이 종료되는 경우(S150) 재충전을 위해 충전 스위치, 즉 제 1 FET(241a)을 턴온시키고 방전 스위치, 즉 제 2 FET(242a)는 턴온 또는 턴오프시킨다(S160). 즉, 제 1 FET(241a)를 턴온시켜 배터리 팩(10)을 충전시키고, 이때 제 2 FET(242a)는 턴오프시킬 수도 있고 발열을 줄이기 위해 턴온시킬 수도 있다.If the charging is terminated before the plurality of battery packs 10 are fully charged (S150), the charging switch, i.e., the first FET 241a is turned on for recharging and the discharging switch, i.e., the
복수의 배터리 팩(10)이 모두 만충전되면(S170) 충전 스위치, 즉 제 1 FET(241a)를 턴오프시킨다(S180). 따라서, 복수의 배터리 팩(10)의 과충전이 방지되면서 충전이 종료된다. 이때, 방전 스위치, 즉 제 2 FET(242a)는 시스템 환경에 따라 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.When all of the plurality of battery packs 10 are fully charged (S170), the charging switch, i.e., the first FET 241a is turned off (S180). Thus, overcharging of the plurality of battery packs 10 is prevented, and charging is terminated. At this time, the discharge switch, that is, the
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 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 will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
10 : 배터리 팩
100 : 배터리 셀
200 : 배터리 관리부
210 : 입출력부
220 : 센싱부
230 : 제어부
240 : 스위칭부10: Battery pack 100: Battery cell
200: battery management unit 210: input /
220: sensing unit 230:
240:
Claims (12)
상기 복수의 배터리 팩 각각은,
복수의 배터리 셀과,
상기 복수의 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하는 스위칭부를 포함하고,
상기 스위칭부는 서로 역방향으로 연결된 기생 다이오드를 포함하는 멀티 배터리 팩 장치.
A plurality of battery packs connected in parallel,
Wherein each of the plurality of battery packs comprises:
A plurality of battery cells,
And a switching unit for controlling charging and discharging of the plurality of battery cells,
Wherein the switching unit includes parasitic diodes connected in opposite directions to each other.
The multi-battery pack apparatus according to claim 1, wherein one of the plurality of battery packs is set as a master battery pack, and the other battery packs are set as a slave battery pack.
상기 복수의 배터리 셀의 상태를 센싱하는 센싱부와,
상기 센싱부에 의해 센싱된 상기 복수의 배터리 셀의 상태에 따라 상기 스위칭부를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 멀티 배터리 팩 장치.
The battery pack according to claim 2,
A sensing unit for sensing a state of the plurality of battery cells,
And a control unit for controlling the switching unit according to a state of the plurality of battery cells sensed by the sensing unit.
The master battery pack according to claim 3, wherein the control unit of the battery packs set as the slave battery pack transmits the status data of the battery cell to the battery pack set as the master battery pack, And transmits a control signal for controlling charging and discharging of the plurality of battery cells to the control unit of the battery pack set as the slave battery pack, by determining the states of the plurality of battery cells of the plurality of battery packs set to the slave battery pack.
The multi-battery pack apparatus according to claim 4, wherein the switching unit comprises a charging switch controlled by the control unit and driven upon charging, and a discharge switch controlled by the control unit and driven upon discharge.
상기 방전 스위치는 제 2 FET와, 상기 제 2 FET와 병렬 연결된 제 2 기생 다이오를 포함하는 멀티 배터리 팩 장치.
The charge switch of claim 5, wherein the charge switch comprises a first FET and a first parasitic diode connected in parallel with the first FET,
Wherein the discharge switch comprises a second FET and a second parasitic diode connected in parallel with the second FET.
7. The battery pack of claim 6, wherein the first and second parasitic diodes are connected in opposite directions, the first parasitic diode provides a discharge path during discharge of the battery cell, Wherein the battery pack is a battery pack.
복수의 배터리 팩 각각의 상기 충전 스위치를 턴온시키고 상기 방전 스위치를 턴오프시키는 단계;
외부로부터 전원을 인가하여 상기 연결된 복수의 배터리 팩을 전압이 낮은 배터리 팩으로부터 전압이 높은 배터리 팩의 순으로 충전시키는 단계; 및
상기 복수의 배터리 팩들의 충전 전압이 동일하고 만충전된 경우 상기 충전 스위치를 턴오프시키는 단계를 포함하는 멀티 배터리 팩 장치의 충전 제어 방법.
Connecting a plurality of battery packs each having a plurality of battery cells, a charging switch and a discharging switch for charging and discharging the plurality of battery cells, in parallel;
Turning on the charge switch of each of the plurality of battery packs and turning off the discharge switch;
Charging the plurality of connected battery packs in the order of a battery pack having a higher voltage from a battery pack having a lower voltage by applying power from the outside; And
And turning off the charge switch when the charge voltages of the plurality of battery packs are equal and fully charged.
The method of claim 8, wherein when the external power is applied, the first battery pack having the lowest voltage is charged, and if the voltage of the first battery pack is equal to the voltage of the second battery pack, Wherein the plurality of battery packs are charged with the same voltage.
The method according to claim 9, further comprising the step of turning on a discharge switch of the first battery pack while the first battery pack having the lowest voltage is charged.
The method according to claim 9, further comprising setting one of the plurality of battery packs as a master battery pack, and setting the other battery packs as a slave battery pack.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150116809A KR102082382B1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Multi battery pack apparatus and control method for charging the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150116809A KR102082382B1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Multi battery pack apparatus and control method for charging the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170022163A true KR20170022163A (en) | 2017-03-02 |
KR102082382B1 KR102082382B1 (en) | 2020-02-27 |
Family
ID=58426490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150116809A KR102082382B1 (en) | 2015-08-19 | 2015-08-19 | Multi battery pack apparatus and control method for charging the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102082382B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190032883A (en) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery management sytem |
CN110065402A (en) * | 2018-01-22 | 2019-07-30 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle |
WO2020091490A1 (en) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 삼성전자 주식회사 | Electronic device and method for receiving power from external electronic device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3405526B2 (en) | 1999-04-02 | 2003-05-12 | エヌイーシートーキン栃木株式会社 | Multiple battery pack power supply |
KR20120054866A (en) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery pack and controlling method of the same |
KR20140028350A (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-10 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Battery apparatus using auxiliary cell for cell balancing |
KR20140138067A (en) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery rack and driving method thereof |
KR20150035266A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-06 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus for managing battery pack and battery pack and laptop computer including the same |
-
2015
- 2015-08-19 KR KR1020150116809A patent/KR102082382B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3405526B2 (en) | 1999-04-02 | 2003-05-12 | エヌイーシートーキン栃木株式会社 | Multiple battery pack power supply |
KR20120054866A (en) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery pack and controlling method of the same |
KR20140028350A (en) * | 2012-08-28 | 2014-03-10 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Battery apparatus using auxiliary cell for cell balancing |
KR20140138067A (en) * | 2013-05-23 | 2014-12-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery rack and driving method thereof |
KR20150035266A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-06 | 주식회사 엘지화학 | Apparatus for managing battery pack and battery pack and laptop computer including the same |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190032883A (en) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | Battery management sytem |
CN110065402A (en) * | 2018-01-22 | 2019-07-30 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle |
CN110065402B (en) * | 2018-01-22 | 2022-07-26 | 丰田自动车株式会社 | Vehicle with a steering wheel |
WO2020091490A1 (en) * | 2018-11-01 | 2020-05-07 | 삼성전자 주식회사 | Electronic device and method for receiving power from external electronic device |
US11775040B2 (en) | 2018-11-01 | 2023-10-03 | Samsung Electronics Co., Ltd | Electronic device and method for receiving power from external electronic device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102082382B1 (en) | 2020-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11811247B2 (en) | Method and system for dual equilibrium battery and battery pack performance management | |
US7728547B2 (en) | Hybrid battery pack and methods of charging and discharging the same | |
KR101182429B1 (en) | A battery pack and method for controlling the battery pack | |
US20120169284A1 (en) | Battery Charging Method and Battery Pack Using the Same | |
JPWO2018056262A1 (en) | Power supply system | |
US10873201B2 (en) | Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same | |
KR101084828B1 (en) | Battery pack and Charging Control Method for Battery Pack | |
KR20170022162A (en) | Multi battery pack apparatus and method of controlling the same | |
JP6802723B2 (en) | Power storage device and power storage control method | |
JP2004336994A (en) | Battery pack and battery charge/discharge circuit including battery pack therein | |
KR20170071949A (en) | Battery Pack and Battery System Including The Same | |
KR101726930B1 (en) | Communication system and connecting method for communicating between battery management systems | |
JP6639686B2 (en) | Cell balancing system and control method | |
JPWO2012157747A1 (en) | Control method and control apparatus for battery pack | |
JP6824295B2 (en) | Electrical equipment | |
JP2016208832A (en) | Battery control apparatus, battery module, battery pack, and battery control method | |
KR102082382B1 (en) | Multi battery pack apparatus and control method for charging the same | |
JP7052107B2 (en) | Battery system, cell balance procedure control method and balance charge capacity calculation method | |
KR102358435B1 (en) | Battery charging method and battery pack using the method | |
KR102259965B1 (en) | Charging control apparatus and method for the same | |
JPH11332116A (en) | Charging/discharging control circuit and charging-type power supply device | |
KR102117315B1 (en) | Battery apparatus | |
KR102217620B1 (en) | Reuse battery system | |
KR101988027B1 (en) | Blancing Apparatus for Battery and Method thereof | |
KR102020044B1 (en) | Battery charging system, and method for controlling maximum capacity charging in battery module using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |