KR20170071949A - Battery Pack and Battery System Including The Same - Google Patents
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Abstract
배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 서로 병렬로 연결되는 제1 배터리 팩 및 제2 배터리 팩을 포함하고, 상기 제1 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리, 상기 제1 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제1 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제1 BMS 및 상기 제1 배터리와 직렬로 연결되는 제1 전류 센싱 유닛을 포함하고, 상기 제2 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리, 상기 제2 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제2 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제2 BMS, 상기 제2 배터리와 직렬로 연결되는 제2 전류 센싱 유닛 및 상기 제2 전류 센싱 유닛과 직렬로 연결되는 밸런싱 저항을 포함하며, 상기 밸런싱 저항은 가변 저항이다.A battery pack and a battery system including the same are disclosed. A battery system according to an embodiment of the present invention includes a first battery pack and a second battery pack connected in parallel to each other, wherein the first battery pack includes a first battery including at least one battery cell, A first current sensing unit connected in series with the first battery and a first BMS for monitoring the state of the first battery and controlling charging and discharging of the first battery, A second battery including at least one battery cell, a second BMS for monitoring the state of the second battery and controlling charging and discharging of the second battery, a second current sensing unit connected in series with the second battery, And a balancing resistor connected in series with the second current sensing unit, wherein the balancing resistor is a variable resistor.
Description
본 발명은 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는 복수의 배터리 팩 간의 전류 편차가 발생하는 경우, 이를 해결할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템에 관한 발명이다.The present invention relates to a battery pack and a battery system including the battery pack, and more particularly, to a battery pack and a battery system including the same that can solve the current deviation between a plurality of battery packs.
충방전이 가능한 2차 전지는 모바일 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, PDA 등 휴대용 전자기기의 개발로 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 이러한 2차 전지는 니켈-카드뮴 전지, 납 축전지, 니켈-수소 전지, 리튬-이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 금속 리튬 전지, 공기 아연 축전지 등 다양한 종류가 개발되고 있다.2. Description of the Related Art A rechargeable secondary battery has been actively studied for the development of portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and PDAs. Particularly, such a secondary battery is developed in various kinds such as a nickel-cadmium battery, a lead-acid battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery, a lithium polymer battery, a metal lithium battery and an air zinc battery.
이러한 2차 전지는 셀 형태로 제작된 후, 충방전 회로와 합쳐져서 배터리 팩을 구성하며, 배터리 팩에 설치되는 외부 단자를 통해 외부 전원 또는 부하에 의한 충전 또는 방전이 이루어진다.Such a secondary battery is manufactured in a cell shape and then combined with a charge / discharge circuit to form a battery pack. Charging or discharging is performed by an external power source or a load through an external terminal installed in the battery pack.
또한, 이러한 배터리 팩은 에너지 저장 장치(Energy Storage System)을 구성할 수 있으며, 대용량의 전력을 공급하기 위해서 복수의 배터리 팩이 연결되어 사용될 수 있다.In addition, the battery pack may constitute an energy storage system, and a plurality of battery packs may be connected and used to supply a large amount of power.
복수의 배터리 팩이 병렬로 연결되어 사용되는 경우, 필요한 전력 용량 증가에 따라 추가 배터리 팩이 연결될 수 있으며, 사용 시간이 상대적으로 더 긴 배터리 팩의 경우 배터리 열화가 발생하여 추가로 연결된 배터리 팩과 출력 전류 편차가 발생할 수 있다.When multiple battery packs are connected in parallel, additional battery packs can be connected according to the required power capacity increase. In the case of a battery pack having a relatively long usage time, battery deterioration occurs, A current deviation may occur.
한편, 출력 전류 편차가 발생하는 경우, 출력 전류가 더 큰 배터리 팩에서는 출력 전류가 더 작은 배터리 팩에서보다 배터리 열화가 빠르게 진행되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, when the output current deviation occurs, there may arise a problem that battery deterioration of the battery pack having a larger output current is faster than that of the battery pack having a smaller output current.
본 발명은 복수의 배터리 팩 간의 전류 편차가 발생하는 경우, 전류 편차를 해소할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a battery pack capable of eliminating a current deviation when a current deviation occurs between a plurality of battery packs, and a battery system including the battery pack.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 서로 병렬로 연결되는 제1 배터리 팩 및 제2 배터리 팩을 포함하고, 상기 제1 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리, 상기 제1 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제1 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제1 BMS 및 상기 제1 배터리와 직렬로 연결되는 제1 전류 센싱 유닛을 포함하고, 상기 제2 배터리 팩은, 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리, 상기 제2 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제2 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제2 BMS, 상기 제2 배터리와 직렬로 연결되는 제2 전류 센싱 유닛 및 상기 제2 전류 센싱 유닛과 직렬로 연결되는 밸런싱 저항을 포함하며, 상기 밸런싱 저항은 가변 저항이다.A battery system according to an embodiment of the present invention includes a first battery pack and a second battery pack connected in parallel to each other, wherein the first battery pack includes a first battery including at least one battery cell, A first current sensing unit connected in series with the first battery and a first BMS for monitoring the state of the first battery and controlling charging and discharging of the first battery, A second battery including at least one battery cell, a second BMS for monitoring the state of the second battery and controlling charging and discharging of the second battery, a second current sensing unit connected in series with the second battery, And a balancing resistor connected in series with the second current sensing unit, wherein the balancing resistor is a variable resistor.
또한, 상기 제1 BMS 및 제2 BMS는 각각 상기 제1 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제1 전류의 크기에 관한 정보와, 상기 제2 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제2 전류의 크기에 관한 정보를 서로 교환할 수 있다.In addition, the first BMS and the second BMS may respectively store information on the magnitude of the first current sensed in the first current sensing unit and information on the magnitude of the second current sensed in the second current sensing unit, Exchangeable.
또한, 상기 제2 BMS는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정할 수 있으며, 상기 제2 BMS는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기가 서로 동일하도록 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정할 수 있다.The second BMS may compare the magnitudes of the first current and the second current and determine a resistance value of the balancing resistor according to a result of the comparison, The resistance value of the balancing resistance can be determined so that the magnitudes of the currents are equal to each other.
또한, 상기 밸런싱 저항은 서로 병렬로 연결되는 복수의 서브 저항들을 포함할 수 있으며, 상기 밸런싱 저항은 상기 복수의 서브 저항들에 각각 직렬로 연결되는 복수의 스위치를 더 포함할 수 있으며, 상기 스위치는 상기 제2 BMS에서 출력되는 제어 신호에 의해 스위칭 동작할 수 있다.The balancing resistor may include a plurality of sub resistors connected in parallel to each other, and the balancing resistor may further include a plurality of switches connected in series to the plurality of sub resistors, And can perform a switching operation by a control signal output from the second BMS.
또한, 상기 제1 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제1 전류의 크기와 상기 제2 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제2 전류의 크기에 관한 정보를 수신하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정할 수 있다.The controller may further include a controller receiving information on a magnitude of a first current sensed in the first current sensing unit and a magnitude of a second current sensed in the second current sensing unit, And comparing the magnitude of the second current, and determining the resistance value of the balancing resistor according to the comparison result.
또한, 상기 제어부는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기가 서로 동일하도록 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정할 수 있다.The controller may determine the resistance value of the balancing resistor so that the magnitudes of the first current and the second current are equal to each other.
또한, 상기 밸런싱 저항은 서로 병렬로 연결되는 복수의 서브 저항들을 포함할 수 있으며, 상기 밸런싱 저항은 상기 복수의 서브 저항들에 각각 직렬로 연결되는 복수의 스위치를 더 포함할 수 있다.The balancing resistor may include a plurality of sub-resistors connected in parallel to each other, and the balancing resistor may further include a plurality of switches connected in series to the plurality of sub-resistors.
또한, 상기 스위치는 상기 제어부에서 출력되는 제어 신호에 의해 스위칭 동작할 수 있다.The switch may be operated by a control signal output from the control unit.
본 발명은 복수의 배터리 팩 간의 전류 편차가 발생하는 경우, 전류 편차를 해소할 수 있는 배터리 팩 및 이를 포함하는 배터리 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a battery pack capable of eliminating a current deviation when a current deviation occurs between a plurality of battery packs, and a battery system including the battery pack.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 저항의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a configuration of a balancing resistor according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a configuration of a battery system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically illustrating operation of a battery system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view schematically showing a configuration of a battery system according to another embodiment of the present invention.
이제, 예시적인 실시예들이 첨부 도면들을 참조로 아래에서 더욱 자세히 설명될 것이다. 그러나, 여러 형태로 구체화될 수 있으며, 본 명세서에서 설명되는 실시예들로 한정되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 이러한 실시예들은 본 개시가 완전하고 완벽해지며, 예시적인 구현예들은 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 완전하게 전달할 수 있도록 제공되는 것이다.Exemplary embodiments will now be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. However, it may be embodied in many forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and the exemplary embodiments will be orally conveyable to those skilled in the art.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 예시적인 실시예들이 도시되는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 완벽하게 실시예들이 설명될 것이다. 전체적으로 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도면들에서, 동일하거나 대응하는 구성요소들에는 동일한 도면부호가 부여되고, 이에 대하여 중복하여 설명되지 않을 것이다.
Hereinafter, embodiments will be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments are shown. Like reference numerals refer to like elements throughout. In the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals and will not be described in duplicate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 배터리(110), BMS(Battery Management System)(120), 전류 센싱 유닛(130) 및 밸런싱 저항(140)을 포함한다.1, a
배터리(110)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀(111-1 내지 111-n)을 포함하고, BMS(120)는 배터리(110)의 상태를 모니터링 하고, 배터리(110)의 충전 및 방전을 제어한다. BMS(120)는 일반적으로 배터리 관리 시스템으로 통칭되며, 배터리 셀(111-1 내지 111-n)의 전압, 전류, 온도 등을 포함하는 배터리(110)의 상태를 모니터링 하고, 배터리(110)의 상태에 대응하여 배터리(110)를 충전하거나 방전하는 동작의 제어를 수행한다.The battery 110 includes at least one battery cell 111-1 to 111-n. The BMS 120 monitors the state of the battery 110 and controls charging and discharging of the battery 110. [ The
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(100)은, 도 1에 도시되는 바와 같이, 충전 스위치(151) 및 방전 스위치(152)를 포함하는 충방전 스위치(150)를 더 포함할 수 있다.1, the
상기 충전 스위치(151) 및 방전 스위치(152)는 BMS(120)에 의해 스위칭 동작할 수 있으며, 상기 충전 스위치(151)가 턴-온(turn-on)되면 상기 배터리(110)에 충전 전류가 유입되어 배터리(110)를 충전할 수 있다. 그리고, 상기 방전 스위치(152)가 턴-온(turn-on)되면, 상기 배터리(110)에서 생성되는 방전 전류가 배터리 팩(100) 외부로 출력되어, 배터리 팩(100)에 연결되는 부하로 전력이 공급될 수 있다.The
BMS(120)는 상기 충전 스위치(151) 및 방전 스위치(152)의 스위칭 동작을 제어하여 배터리(110)의 충전 및 방전을 제어하고, 상기 스위칭 동작은 배터리(110)의 상태에 기초하여 이루어질 수 있으므로, 배터리(110)를 과충전 및/또는 과방전으로부터 보호하는 효과를 제공할 수 있다.The
한편, 전류 센싱 유닛(130)은 배터리(110)와 직렬로 연결되며, 밸런싱 저항(140)은 전류 센싱 유닛(130)과 직렬로 연결되는 가변 저항이다. BMS(120)는 전류 센싱 유닛(130)에서 센싱되는 전류의 크기에 대응하여 밸런싱 저항(140)의 저항 값을 결정할 수 있다.The
도 1의 전류 센싱 유닛(130)은 저항으로 도시되어 있으며, 이때 상기 저항의 저항 값은 알고 있는 값이고, BMS(120)는 상기 저항의 양 단에 인가되는 전압의 크기를 측정함으로써, 상기 저항에 흐르는 전류의 크기를 계산할 수 있다.The
한편, 전류 센싱 유닛(130)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 저항일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 홀 센서(Hall Sensor) 또는 기타 전류 센서 등 전류를 계측할 수 있는 어떠한 소자라도 전류 센싱 유닛(130)으로 사용될 수 있다.The
배터리(110), 전류 센싱 유닛(130) 및 밸런싱 저항(140)은 서로 직렬로 연결되어 있으므로, 전류 센싱 유닛(130)에 흐르는 전류의 크기가 계산되면, 계산된 전류의 크기는 배터리 팩(100) 외부로 출력되는 방전 전류의 크기와 동일한 것으로 볼 수 있다.Since the battery 110, the
배터리 팩(100)에 연결되어 배터리 팩(100)으로부터 전력을 공급받는 부하에 특정 크기의 전류가 필요한 경우, BMS(120)는 전류 센싱 유닛(130)에서 센싱되는 전류의 크기를 바탕으로 가변 저항인 밸런신 저항(140)의 저항 값을 결정함으로써, 배터리 팩(100)에 연결된 부하에 필요로 하는 크기의 전류를 공급할 수 있다.
When a current of a specific magnitude is required for a load connected to the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 저항의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a balancing resistor according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 저항(140)은 서로 병렬로 연결되는 복수의 서브 저항들(141, 142)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 밸런싱 저항(140)은 상기 복수의 서브 저항들(141, 142)에 각각 직렬로 연결되는 복수의 스위치들(SW1, SW2, SW3)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
도 2에서는 밸런싱 저항(140)이 두 개의 서브 저항들(141, 142)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 더 많은 수의 서브 저항들을 포함하는 밸런싱 저항을 구성하는 것도 가능하다. 한편, 상기 밸런싱 저항(140)에 포함되는 상기 복수의 저브 저항들(141, 142)은 각각 가변 저항일 수 있다.In Figure 2, the
도 2에서 제1 스위치(SW1)는 직렬로 연결되는 서브 저항이 없는 것으로 도시되어 있으며, BMS(120)가 전류 센싱 유닛(130)을 통해 획득한 전류의 크기를 변경할 필요가 없는 경우에는 상기 제1 스위치(SW1)만 닫고, 나머지 제2 스위치(SW2) 및 제3 스위치(SW3)는 열어둠으로써 밸런싱 저항(140)으로 인해 방전 전류의 크기가 달라지지 않도록 할 수 있다.In FIG. 2, the first switch SW1 is shown as having no sub-resistors connected in series. When the
반대로, 전류 센싱 유닛(130)을 통해 센싱되는 전류의 크기가, 요구하는 전류 값보다 큰 경우, 상기 제2 스위치(SW2) 및/또는 상기 제3 스위치(SW3)의 스위칭 동작을 제어함으로써, 원하는 크기의 전류가 출력될 수 있도록 할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)의 스위칭 동작은 BMS로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어 가능하고, 상기 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)는 FET(Field Effect Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor), 릴레이 등으로 구성될 수 있다.Conversely, when the magnitude of the current sensed through the
예를 들어, 상기 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)가 FET로 구성되는 경우, BMS는 상기 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)의 게이트 전극에 소정 크기의 전압을 인가함으로써, 상기 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)를 턴-온 시킬 수 있고, 이를 통해 상기 밸런싱 저항(140)의 저항 값을 결정할 수 있다.
For example, when the first to third switches SW1, SW2 and SW3 are FETs, the BMS supplies a predetermined voltage to the gate electrodes of the first to third switches SW1, SW2 and SW3 The first through third switches SW1, SW2, and SW3 can be turned on, thereby determining the resistance value of the balancing
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing a configuration of a battery system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템(1000)은, 서로 병렬로 연결되는 제1 배터리 팩(200) 및 제2 배터리 팩(300)을 포함한다.Referring to FIG. 3, a
상기 제1 배터리 팩(200)은 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리(210), 상기 제1 배터리(210)의 상태를 모니터링 하고, 상기 제1 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제1 BMS(220) 및 상기 제1 배터리(210)와 직렬로 연결되는 제1 전류 센싱 유닛(230)을 포함한다.The
상기 제2 배터리 팩(300)은 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리(310), 상기 제2 배터리(310)의 상태를 모니터링 하고, 상기 제2 배터리(310)의 충전 및 방전을 제어하는 제2 BMS(320) 및 상기 제2 배터리(310)와 직렬로 연결되는 제2 전류 센싱 유닛(330) 및 상기 제2 전류 센싱 유닛(330)과 직렬로 연결되며 가변 저항인 밸런싱 저항(340)을 포함한다.The
도 3에 도시되는 상기 제1 배터리 팩(200)과 상기 제2 배터리 팩(300)은 도 1을 참조로 하여 설명한 배터리 팩(100)에 포함되는 충방전 스위치를 포함하지 않는 것으로 도시되어 있으나, 상기 충방전 스위치는 상기 제1 배터리 팩(200) 및 상기 제2 배터리 팩(300)에 포함될 수 있다.Although the
그리고 이때, 상기 제1 배터리 팩(200)과 상기 제2 배터리 팩(300)에 포함되는 충방전 스위치는 각각 상기 제1 배터리(210)의 양극 단자(B)와 노드(N) 사이에 형성되는 경로 상에, 그리고 상기 제2 배터리(310)의 양극 단자(B)와 상기 노드(N) 사이에 형성되는 경로 상에 위치할 수 있다.The charge and discharge switches included in the
상기 제1 BMS(220) 및 상기 제2 BMS(320)는 각각 상기 제1 전류 센싱 유닛(230)에서 센싱되는 제1 전류(I1)의 크기에 관한 정보와, 상기 제2 전류 센싱 유닛(330)에서 센싱되는 제2 전류(I2)의 크기에 관한 정보를 서로 교환할 수 있다.The
상기 제2 BMS(320)는 상기 제1 전류(I1) 및 상기 제2 전류(I2)의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 밸런싱 저항(340)의 저항 값을 결정할 수 있다. 이때, 결정되는 상기 밸런싱 저항(340)의 저항 값은 상기 제1 전류(I1)의 크기와 상기 제2 전류(I2)의 크기가 서로 동일하도록 하는 값일 수 있다.The
병렬로 연결된 복수의 배터리 팩에서 출력되는 전류의 편차가 발생하는 경우, 가변 저항을 포함하는 배터리 팩에서 상기 가변 저항의 저항 값을 원하는 값으로 조정함으로써, 다른 배터리 팩의 출력 전류와의 편차를 해소하는 효과를 제공할 수 있다.When the deviation of the current output from the plurality of battery packs connected in parallel is generated, the resistance value of the variable resistor is adjusted to a desired value in the battery pack including the variable resistor to eliminate the deviation from the output current of the other battery pack Can be provided.
배터리의 방전 전류 또는 출력 전류의 크기와 배터리의 열화 진행 속도는 서로 비례 관계에 있기 때문에, 배터리의 방전 전류 또는 출력 전류가 상대적으로 큰 배터리 팩에서는 배터리의 방전 전류 또는 출력 전류가 더 작은 배터리 팩에서 보다 배터리의 열화가 더 빠른 속도로 진행된다.Since the discharge current or output current of the battery is proportional to the degradation progress speed of the battery, in a battery pack having a relatively large discharge current or output current of the battery, the discharge current or output current of the battery is smaller in the battery pack The deterioration of the battery proceeds at a higher speed.
따라서, 서로 병렬로 연결되어 동일한 부하에 전력을 공급하는 복수의 배터리 팩에서 출력되는 전류의 크기를 서로 동일하게 유지시켜 줌으로써 배터리의 열화 진행 속도의 편차를 줄여주는 효과 또한 제공할 수 있다.Accordingly, it is possible to provide the effect of reducing the deviation of the degradation progress speed of the battery by keeping the magnitudes of the currents output from the plurality of battery packs connected in parallel to each other and supplying power to the same load.
동일한 시점에 설치되어 동일한 시점에 동작을 시작한 복수의 배터리 팩 간에는 전류 편차가 발생할 가능성이 높지 않으나, 기존에 설치되어 사용되던 배터리 팩에 새로운 배터리 팩이 추가로 병렬로 연결되는 경우, 기존의 배터리 팩과 추가 배터리 팩 사이에는 전류 편차가 발생할 가능성이 상대적으로 높을 수 있다.There is not a high possibility that a current deviation occurs between a plurality of battery packs installed at the same point in time and started to operate at the same point in time. However, when new battery packs are additionally connected in parallel to a battery pack that has been installed and used, There is a high possibility that a current deviation occurs between the battery pack and the additional battery pack.
배터리 팩의 사용 기간이 길어질수록 배터리 열화에 따른 내부 저항 증가로 인하여 배터리 팩으로부터 출력되는 전류의 크기는 점점 감소할 수 있고, 따라서 추가 배터리 팩에서 출력되는 전류의 크기는 기존의 배터리 팩에서 출력되는 전류의 크기보다 클 수 있다. 이때, 추가 배터리 팩의 출력 전류의 크기를 적절하게 조절할 수 있다면, 복수의 배터리 팩 간의 전류 편차를 해소할 수 있게 된다.As the life of the battery pack becomes longer, the amount of current output from the battery pack may gradually decrease due to an increase in internal resistance due to deterioration of the battery. Therefore, the amount of current output from the additional battery pack may be reduced May be greater than the magnitude of the current. At this time, if the magnitude of the output current of the additional battery pack can be appropriately adjusted, the current deviation between the plurality of battery packs can be eliminated.
도 3의 배터리 시스템(1000)을 위와 같은 예에 적용하면, 상기 제1 배터리 팩(200)은 기존에 설치되어 있던 배터리 팩, 상기 제2 배터리 팩(300)은 추가로 설치되는 배터리 팩에 대응하는 것으로 이해할 수 있다. 추가로 설치된 제2 배터리 팩(300)에서 출력되는 제2 전류(I2)의 크기는, 제1 배터리 팩(200)에서 출력되는 제1 전류(I1)의 크기보다 클 수 있고, 이때 제2 배터리 팩(300)의 밸런싱 저항(340)의 저항 값을 조절하여, 상기 제1 전류(I1)의 크기와 상기 제2 전류(I2)의 크기를 동일하게 할 수 있다.When the
따라서, 병렬로 연결되는 복수의 배터리 팩에 있어서, 기존의 배터리 팩은 밸런싱 저항을 포함하지 않을 수 있으나, 추가로 연결되는 배터리 팩은 밸런싱 저항을 포함함으로써, 출력 전류의 크기를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, in a plurality of battery packs connected in parallel, a conventional battery pack may not include a balancing resistance, but a further connected battery pack may include a balancing resistor to adjust the magnitude of the output current desirable.
이와 같은 점을 고려하면, 도 3의 배터리 시스템(1000)에서 상기 제1 BMS(220)는 상기 제1 전류(I1)의 크기에 관한 정보를 상기 제2 BMS(320)에 제공하고, 상기 제2 BMS(320)는 상기 제2 전류(I2)의 크기에 관한 정보를 상기 제1 BMS(220)에 제공하지 않을 수 있다. 상기 제1 전류(I1)의 크기는 제어 대상이 아닐 수 있기 때문이다.3, the
한편, 상기 밸런싱 저항(340)은 도 2를 참조로 하여 설명한 바와 같은 구성을 포함할 수 있다. 즉, 상기 밸런싱 저항(340)은 서로 병렬로 연결되는 복수의 서브 저항들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 서브 저항들에 각각 직렬로 연결되는 복수의 스위치를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 복수의 스위치 각각은 상기 제2 BMS(320)에서 출력되는 제어 신호에 의해 스위칭 동작할 수 있다.Meanwhile, the balancing
상기 밸런싱 저항(340)이 도 2의 밸런싱 저항(140)과 동일한 구성을 갖고, 상기 제1 전류(I1)의 크기와 상기 제2 전류(I2)의 크기가 동일하거나, 전류 편차가 소정 임계값 이내인 경우에는, 상기 제2 BMS(320)에서 출력되는 제어 신호에 의해 서브 저항과 직렬로 연결되지 않는 스위치, 예를 들어 도 2의 제1 스위치(SW1)가 턴-온 되고, 나머지 스위치들(SW2, SW3)가 턴-오프 되어 현재의 상태를 유지하도록 할 수 있다.The balancing
이와 반대로, 상기 제1 전류(I1)의 크기와 상기 제2 전류(I2)의 크기가 다르거나, 상기 소정 임계값을 벗어나는 편차를 갖는 경우에는, 상기 제2 BMS(320)에서 출력되는 제어 신호에 의해 서브 저항과 직렬로 연결되지 않는 스위치, 예를 들어 도 2의 제1 스위치(SW1)가 턴-오프 되고, 나머지 스위치들(SW2, SW3)의 스위칭 동작 제어를 통해 상기 제2 전류(I2)의 크기를 상기 제1 전류(I1)의 크기와 동일하도록 하거나, 전류 편차를 상기 소정 임계값 이내로 할 수 있을 것이다.On the contrary, when the magnitude of the first current I1 and the magnitude of the second current I2 are different or deviate from the predetermined threshold value, the control signal outputted from the
한편, 상기 밸런싱 저항(340)은 도 2에 도시되는 밸런싱 저항(140)과 달리, 3개 이상의 서브 저항들을 포함할 수 있으며, 상기 서브 저항들은 각각 가변 저항일 수 있다.
Unlike the balancing
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating operation of a battery system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3을 참조로 하여 설명한 바와 같은 배터리 시스템(1000)을 나타내며, 제1 배터리 팩(200)과 제2 배터리 팩(300) 간의 전류의 크기에 관한 정보 교환, 다시 말하면 상기 제1 배터리 팩(200)에 포함되는 제1 BMS(220)와 상기 제2 배터리 팩(300)에 포함되는 제2 BMS(320) 간의 전류의 크기에 관한 정보 교환을 예시적으로 나타낸다.FIG. 4 shows a
도 4를 참조하면, 상기 제1 BMS(220)와 상기 제2 BMS(320)는 각각 상기 제1 배터리 팩(200)에서 출력되는 제1 전류(I1)의 크기에 관한 정보와, 상기 제2 배터리 팩(300)에서 출력되는 제2 전류(I2)의 크기에 관한 정보를 캔 버스(CAN BUS)(700)에 전달한다. 상기 캔 버스에 전달된 상기 제1 전류(I1)의 크기에 관한 정보와 상기 제2 전류(I2)의 크기에 관한 정보는 각각 다시 상기 제2 BMS(320)와 상기 제1 BMS(220)로 전달된다.Referring to FIG. 4, the
상기 제2 BMS(320)는 상기 제1 전류(I1)의 크기와 상기 제2 전류(I2)의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 밸런싱 저항(340)의 저항 값을 결정할 수 있으며, 이때 상기 제2 전류(I2)의 크기가 상기 제1 전류(I1)의 크기와 동일해지도록 상기 밸런싱 저항(340)의 저항 값을 결정할 수 있다.The
한편, 도 3을 참조로 하여 설명한 바와 같이, 밸런싱 저항을 포함하지 않는 배터리 팩은 방전 전류 또는 출력 전류의 크기를 원하는 값으로 제어할 수 없으므로, 상기 제1 BMS(220)는 상기 제2 전류(I2)의 크기에 관한 정보를 수신하지 않을 수도 있다. 이때에는, 상기 제1 BMS(220)만 상기 캔 버스에 상기 제1 전류(I1)의 크기에 관한 정보를 전달할 수 있다.3, since the battery pack not including the balancing resistance can not control the magnitude of the discharge current or the output current to a desired value, the
그리고, 이러한 경우 상기 제1 배터리 팩(200)은 최초 설치되어 운용되는 배터리 팩에 대응하고, 상기 제2 배터리 팩(300)은 추가로 설치되는 배터리 팩에 대응할 수 있다.In this case, the
도 4에 도시된 바와 같이, 서로 다른 배터리 팩의 BMS 간의 정보 교환은 캔 통신(CAN Communication)을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예가 포함되는 기술 분야에서 공지된 어떠한 통신 방법도 사용될 수 있을 것이다.
As shown in FIG. 4, the information exchange between BMSs of different battery packs can use CAN communication. However, the present invention is not limited thereto, Any communication method may be used.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.5 is a view schematically showing a configuration of a battery system according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템(2000)은, 서로 병렬로 연결되는 제1 배터리 팩(400), 제2 배터리 팩(500) 및 제어부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 5, a
상기 제1 배터리 팩(400)은 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리, 상기 제1 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제1 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제1 BMS(420) 및 상기 제1 배터리와 직렬로 연결되는 제1 전류 센싱 유닛을 포함한다.The
상기 제2 배터리 팩(500)은 적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리, 상기 제2 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제2 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제2 BMS(520) 및 상기 제2 배터리와 직렬로 연결되는 제2 전류 센싱 유닛 및 상기 제2 전류 센싱 유닛과 직렬로 연결되며 가변 저항인 밸런싱 저항을 포함한다.The
상기 제어부(600)는 상기 제1 전류 센싱 유닛에 흐르는 제1 전류(I1)의 크기에 관한 정보와, 상기 제2 전류 센싱 유닛에 흐르는 제2 전류(I2)의 크기에 관한 정보를 수신하고, 상기 제1 전류(I1)의 크기와 상기 제2 전류(I2)의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정할 수 있다.The
이때, 상기 제어부(600)는 상기 제1 전류(I1) 및 상기 제2 전류(I2)의 크기가 서로 동일하도록 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정할 수 있으며, 상기 밸런싱 저항은 도 2를 참조로 하여 설명한 바와 같은 밸런싱 저항(140)과 같이 서로 병렬로 연결되는 복수의 서브 저항들, 그리고 상기 복수의 서브 저항들에 각각 직렬로 연결되는 복수의 스위치를 포함할 수 있다.At this time, the
그리고, 상기 밸런싱 저항에 포함되는 상기 복수의 스위치는 상기 제어부(600)에서 출력되는 제어 신호에 의하여 스위칭 동작할 수 있으며, 상기 제어 신호에 의한 스위칭 동작에 따라 상기 밸런싱 저항의 저항 값이 결정된다.The plurality of switches included in the balancing resistor may perform a switching operation by a control signal output from the
도 5에 도시되는 상기 제1 배터리 팩(400)과 상기 제2 배터리 팩(500)에는 상기 제1 및 제2 배터리, 상기 제1 및 제2 센싱 저항 및 상기 밸런싱 저항이 도시되어 있지 않지만, 도 3에 도시되는 바와 같은 구성을 갖는 것으로 이해할 수 있다.
Although the first and second batteries, the first and second sensing resistors and the balancing resistance are not shown in the
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한, 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the limited embodiments, various embodiments are possible within the scope of the present invention. Also, although not illustrated, equivalent means are also incorporated into the present invention as such. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined by the following claims.
100, 200, 300, 400, 500: 배터리 팩
110, 210, 310: 배터리
120, 220, 320, 420, 520: BMS
130, 230, 330: 전류 센싱 유닛
140, 340: 밸런싱 저항
1000, 2000: 배터리 시스템
600: 제어부
700: 캔 버스(CAN BUS)100, 200, 300, 400, 500:
120, 220, 320, 420, 520:
140, 340: balancing
600: control unit 700: CAN bus (CAN bus)
Claims (12)
상기 제1 배터리 팩은,
적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제1 배터리;
상기 제1 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제1 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제1 BMS; 및
상기 제1 배터리와 직렬로 연결되는 제1 전류 센싱 유닛; 을 포함하고,
상기 제2 배터리 팩은,
적어도 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 제2 배터리;
상기 제2 배터리의 상태를 모니터링 하고, 상기 제2 배터리의 충전 및 방전을 제어하는 제2 BMS;
상기 제2 배터리와 직렬로 연결되는 제2 전류 센싱 유닛; 및
상기 제2 전류 센싱 유닛과 직렬로 연결되는 밸런싱 저항; 을 포함하며,
상기 밸런싱 저항은 가변 저항인 배터리 시스템.A first battery pack and a second battery pack connected in parallel to each other,
Wherein the first battery pack includes:
A first battery including at least one battery cell;
A first BMS for monitoring the state of the first battery and controlling charging and discharging of the first battery; And
A first current sensing unit connected in series with the first battery; / RTI >
Wherein the second battery pack includes:
A second battery including at least one battery cell;
A second BMS for monitoring a state of the second battery and controlling charging and discharging of the second battery;
A second current sensing unit connected in series with the second battery; And
A balancing resistor coupled in series with the second current sensing unit; / RTI >
Wherein the balancing resistor is a variable resistor.
상기 제1 BMS 및 제2 BMS는 각각 상기 제1 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제1 전류의 크기에 관한 정보와, 상기 제2 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제2 전류의 크기에 관한 정보를 서로 교환하는 배터리 시스템.The method according to claim 1,
The first BMS and the second BMS exchange information about a magnitude of a first current sensed in the first current sensing unit and information about a magnitude of a second current sensed in the second current sensing unit, Battery system.
상기 제2 BMS는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정하는 배터리 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the second BMS compares the magnitudes of the first current and the second current and determines a resistance value of the balancing resistor according to a result of the comparison.
상기 제2 BMS는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기가 서로 동일하도록 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정하는 배터리 시스템.The method of claim 3,
Wherein the second BMS determines a resistance value of the balancing resistor such that magnitudes of the first current and the second current are equal to each other.
상기 밸런싱 저항은 서로 병렬로 연결되는 복수의 서브 저항들을 포함하는 배터리 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the balancing resistors comprise a plurality of sub-resistors connected in parallel with each other.
상기 밸런싱 저항은 상기 복수의 서브 저항들에 각각 직렬로 연결되는 복수의 스위치를 더 포함하는 배터리 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the balancing resistor further comprises a plurality of switches each connected in series to the plurality of sub-resistors.
상기 스위치는 상기 제2 BMS에서 출력되는 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 배터리 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the switch is operated by a control signal output from the second BMS.
상기 제1 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제1 전류의 크기와 상기 제2 전류 센싱 유닛에서 센싱되는 제2 전류의 크기에 관한 정보를 수신하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정하는 배터리 시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a controller for receiving information on a magnitude of a first current sensed in the first current sensing unit and a magnitude of a second current sensed in the second current sensing unit,
Wherein the controller compares magnitudes of the first current and the second current and determines a resistance value of the balancing resistor according to a result of the comparison.
상기 제어부는 상기 제1 전류 및 상기 제2 전류의 크기가 서로 동일하도록 상기 밸런싱 저항의 저항 값을 결정하는 배터리 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the controller determines the resistance value of the balancing resistor such that the magnitudes of the first current and the second current are equal to each other.
상기 밸런싱 저항은 서로 병렬로 연결되는 복수의 서브 저항들을 포함하는 배터리 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the balancing resistors comprise a plurality of sub-resistors connected in parallel with each other.
상기 밸런싱 저항은 상기 복수의 서브 저항들에 각각 직렬로 연결되는 복수의 스위치를 더 포함하는 배터리 시스템.11. The method of claim 10,
Wherein the balancing resistor further comprises a plurality of switches each connected in series to the plurality of sub-resistors.
상기 스위치는 상기 제어부에서 출력되는 제어 신호에 의해 스위칭 동작하는 배터리 시스템.12. The method of claim 11,
Wherein the switch is operated by a control signal output from the control unit.
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