KR20170111820A - 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입/출력 전력 제한 방법 및 장치 - Google Patents

배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입/출력 전력 제한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 RBMS의 연결확인 신호 생성부에서 생성된 연결확인 신호를 이용하여 배터리 모듈의 연결 상태를 확인하고 확인된 연결 상태에 따라 배터리 팩이 최대 허용 가능한 입출력 전력을 제한하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입/출력 전력 제한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LIMITING MAXIMUM IN/OUT CURRENT THROUGH CONNECTED STATE OF BATTERY MODULE}
본 발명은 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 RBMS의 연결확인 신호 생성부에서 생성된 연결확인 신호를 이용하여 배터리 모듈의 연결 상태를 확인하고 확인된 연결 상태에 따라 배터리 팩이 최대 허용 가능한 입출력 전력을 제한하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 하나 이상의 배터리 셀을 가진 배터리 모듈들은 서로 전기적으로 직/병렬 방식으로 구성되며 상기 배터리 모듈을 하나 이상 포함하는 배터리 팩은 배터리 팩의 상태를 모니터링하고 제어하는RBMS(Rack Battery Management System, 이하 RBMS)를 가지고 있다. 또한, 각 배터리 모듈들도 해당 배터리 모듈을 제어하는 MBMS(Module Battery Management System, 이하 MBMS)를 포함하여 구성되어 있다.
한편, 배터리 팩은 고출력을 내기 위하여 배터리 모듈을 직렬 연결할 수 있고, 에너지 용량 또는 사용시간을 증가시키기 위하여 배터리 모듈을 병렬 연결할 수도 있다.
이렇게 직렬 또는 병렬의 배터리 모듈을 연결하여 사용하는 배터리 팩의 일부 배터리 모듈의 연결상태가 불량인 경우, 해당 배터리 팩의 사용 효율이 감소되어 배터리 팩의 신뢰성에 영향을 미친다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 각 배터리 모듈의 연결상태를 확인하고 각 배터리 모듈의 연결상태가 불량인지 판단하는 작업이 필요하다.
한편, 종래에 배터리 모듈의 연결 상태를 확인하는 방법은 각 배터리 모듈의 모듈 전압과 배터리 팩의 팩 전압을 측정하고, 측정한 팩 전압과 각 모듈 전압의 합을 비교하여 배터리 모듈의 연결상태를 확인하는 방법을 이용하였다.
그러나 이러한 방법은 배터리 모듈들의 연결 구조가 직렬인 경우에만 가능하였으며, 연결 구조가 병렬인 경우에는 새로운 연결 상태 확인 방법이 필요하였다.
또한, 직렬 연결된 배터리 모듈에서 일부 배터리 모듈이 불량인 경우, 전체 전압이 줄어들어 배터리 팩 구동에 큰 영향을 미치지만, 병렬 연결된 배터리 모듈은 일부 배터리 모듈에 불량이 발생하여도 전체 전압의 변동이 없기 때문에 추가적인 방법을 수행하면 배터리 팩의 효율은 감소하지만 지속적인 구동이 가능하였다.
만약 추가적인 방법을 수행하지 않는다면 일부 배터리 모듈의 연결 상태가 불량인 경우, 전체 배터리 팩이 수용할 수 있는 전력량이 줄어드는 문제가 발생한다. 또한, 그러한 경우에 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값은 일정하므로, 실제 정상적으로 연결된 배터리 모듈들로 구성된 배터리 팩의 허용 가능한 최대 입출력 전력을 초과하는 입출력에 대하여도 제한되지 않아 과충전 및 과방전이 발생하며, 이에 따라 해당 배터리 팩이 손상되는 문제점이 발생한다.
KR 2014-0062574 A
본 발명은 배터리 모듈의 연결 상태에 관계없이 동일한 전압이 측정되는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 종래의 전압 측정 방식이 아닌, 새로운 방식으로 연결 상태를 확인하고 확인된 연결 상태에 따라 최대 입출력 전력을 제한하여 배터리 팩의 손상을 방지하고 지속적인 구동을 가능하게 하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법은 둘 이상의 배터리 모듈들이 병렬로 연결된 배터리 팩의 최대 입출력 전력 제한 방법에 있어서, 각 배터리 모듈의 연결 상태가 정상인지 확인하는 연결 상태 확인단계 및 상기 배터리 모듈의 연결 상태를 근거로 하여 배터리 팩이 최대 허용 가능한 입출력 전력을 제한하는 최대 입출력 전력 제한단계를 포함한다.
상기 연결 상태 확인단계는, 배터리 팩의 RBMS가 연결확인 신호를 생성하는 연결확인 신호 생성단계, 생성된 연결확인 신호를 각 배터리 모듈로 송신하는 연결확인 신호 송신단계, 각 배터리 모듈이 상기 연결확인 신호 송신단계로부터 송신된 연결확인 신호를 수신하면 즉시 응답하는 신호를 생성하여 RBMS로 송신하는 응답신호 생성 및 송신단계 및 상기 RBMS는 소정의 시간 동안 응답신호의 수신여부에 따라 해당 배터리 모듈의 연결상태를 판단하는 연결상태 판단단계를 포함한다.
상기 응답신호는 해당 배터리 모듈의 ID 정보를 포함한다.
상기 최대 입출력 전력 제한단계는, 상기 연결상태 판단단계에서 연결 상태가 정상으로 판단된 배터리 모듈의 개수를 산출하는 정상연결 배터리 모듈 개수 산출단계, 상기 정상연결 배터리 모듈 개수 산출단계에서 산출된 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 배터리 모듈의 전체 개수를 비교하는 배터리 모듈 개수 비교단계, 상기 정상연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전력 제한값을 연산하는 최대 입출력 전력 제한값 연산단계 및 상기 최대 입출력 전력 제한값 연산단계에서 연산된 최대 입출력 전력 제한값을 RBMS에 갱신하여 설정하는 최대 입출력 전력 제한값 설정단계를 포함한다.
상기 입출력 전력 제한값 연산단계는, 상기 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값을 곱하고 기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수로 나누는 방법으로 연산한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 장치는 둘 이상의 배터리 모듈들이 병렬로 연결되어 구성되는 배터리 팩의 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입/출력 전력 제한 장치에 있어서, 상기 둘 이상의 배터리 모듈들 각각의 연결상태를 확인하는 연결확인 신호를 생성하고, 상기 연결확인 신호에 대한 각 배터리 모듈의 응답신호를 근거로 하여 배터리 모듈의 연결상태를 확인하는 제어부, 각 배터리 모듈과 신호를 송수신하는 통신부, 상기 제어부에서 확인된 배터리 모듈의 연결상태를 근거로 하여 배터리 팩이 최대 허용 가능한 입출력 전력을 제한하는 최대 입출력 전력 제한부 및 상기 둘 이상의 배터리 모듈들의 전체 개수와 배터리 팩의 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값이 저장되어 있고 상기 제어부에 의해 확인된 각 배터리 모듈의 연결 상태를 저장하는 메모리를 포함하여 구성된다.
상기 제어부는, 연결확인 신호를 생성하는 연결확인 신호 생성부 및 상기 연결확인 신호에 대한 각 배터리 모듈로부터의 응답신호 수신여부에 따라 각 배터리 모듈의 연결상태를 판단하는 연결상태 판단부를 포함하여 구성되며, 상기 응답신호는 각 배터리 모듈의 ID정보를 포함한다.
상기 최대 입출력 전력 제한부는, 상기 메모리에 저장되는 각 배터리 모듈의 연결 상태를 근거로 하여 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 산출하는 산출부, 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전력 제한값을 연산하는 연산부 및 상기 연산부에서 연산된 최대 입출력 전력 제한값을 배터리 팩에 갱신하여 설정하는 설정부를 포함하여 구성된다.
상기 연산부는, 상기 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값을 곱하고 기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수로 나누어 최대 입출력 전력 제한값을 연산한다.
상기 배터리 모듈은, 상기 RBMS의 통신부에서 송신한 연결확인 신호가 수신되면 응답 신호를 생성하는 응답신호 생성부 및 상기 RBMS의 통신부에서 송신한 연결확인 신호를 수신하고 상기 응답신호 생성부에서 생성한 응답신호를 송신하는 통신부를 추가로 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 및 장치는 RBMS에서 각 배터리 모듈로 연결확인 신호를 송신하고 각 배터리 모듈에서의 연결확인 신호의 수신여부로 배터리 모듈의 연결 상태를 확인하여, 확인된 정상 연결 배터리 모듈의 개수에 맞게 최대 입출력 전력 제한값을 변경함으로써, 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값을 유지하는 경우 불량연결 배터리 모듈로 인하여 발생하였던 과충전 및 과방전을 방지하여 배터리 팩을 손상으로부터 보호하고 지속적인 구동을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 중 연결상태 확인단계의 순서도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 중 최대 입출력 전력 제한단계의 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 구성도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 내 RBMS의 구성도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때. 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 식별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법
본 발명의 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법은 RBMS에서 각 배터리 모듈로 연결확인 신호를 송신하고 각 배터리 모듈의 MBMS는 연결확인 신호를 수신하는 즉시 RBMS에 응답신호를 송신한다. 상기 RBMS는 응답신호의 수신 여부에 따라 각 배터리 모듈의 연결 상태를 확인하고 확인된 각 배터리 모듈의 연결 상태에 따라 최대 입출력 전력을 제한하는 방법이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법은 일단 각 배터리 모듈의 연결 상태가 정상인지 확인한다. (연결상태 확인단계: S110). 그리고 확인된 각 배터리 모듈의 연결 상태를 저장하고(연결상태 저장단계: S120) 저장된 배터리 모듈의 연결상태를 근거로 하여 최대 입출력 전력을 제한한다(최대 입출력 전력 제한단계: S130).
이하 아래에서는 상기 연결 상태 확인단계(S110)와 최대 입출력 전력 제한단계(S130)를 도 2와 도 3을 들어 보다 상세하게 설명한다.
하기 도 2를 이용하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 중 연결상태 확인단계(S110)를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 중 연결상태 확인단계(S110)의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩의 RBMS는 우선 연결확인 신호를 생성하고(연결확인 신호 생성단계: S111) 생성된 연결확인 신호를 각 배터리 모듈로 송신한다(연결확인 신호 송신단계: S112). 여기서, 연결확인 신호는 각 배터리 모듈의 ID를 포함하는 응답신호 요청을 포함하고 있고, 하나의 배터리 모듈의 ID정보를 포함하여 전체 배터리 모듈로 송신되거나 ID정보가 포함되지 않고 전체 배터리 모듈로 송신될 수 있다.
또한, 각 배터리 모듈이 연결확인 신호를 수신하면 즉시 응답하는 신호를 생성하여 RBMS로 송신하고(응답신호 생성 및 송신단계: S113), RBMS는 소정의 시간 이내에 응답신호가 수신된 배터리 모듈의 연결상태를 정상으로 판단하고, 상기 응답신호가 소정의 시간 이내에 수신되지 않은 배터리 모듈의 연결 상태를 불량으로 판단한다(연결상태 판단단계: S114). 이때 상기 소정의 시간은 일 실시 예로서, 5초로 설정할 수 있다. 여기서, 상기 응답신호는 MBMS가 해당 모듈의 ID를 포함하는 응답신호를 생성하여 RBMS로 전송할 수 있다.
상기 연결 상태 확인단계(S110)는 연결확인 신호를 한번에 전체 배터리 모듈로 전송하여 각 배터리 모듈의 연결상태를 확인하거나 전체 배터리 모듈에 하나의 배터리 모듈을 확인하는 연결확인 신호를 전송하여 순차적으로 각 배터리 모듈의 연결상태를 확인할 수 있다. 여기서, 연결확인 신호는 각 배터리 모듈의 ID와 함께 응답을 요청하는 신호정보를 포함할 수 있다.
우선, 연결확인 신호를 한번에 전체 배터리 모듈로 전송하여 각 배터리 모듈의 연결상태를 확인하는 경우, RBMS는 연결확인 신호를 생성하고 생성된 연결확인 신호를 각 배터리 모듈로 송신한다. 여기서, 연결확인 신호는 배터리 모듈의 ID정보를 응답 요청하는 신호정보를 포함할 수 있다.
각 배터리 모듈에서는 연결확인 신호를 수신하고, 수신된 즉시 해당 배터리 모듈의 ID가 포함된 응답신호를 생성하여 RBMS로 송신한다.
응답신호를 수신한 RBMS는 응답신호에 포함된 배터리 모듈의 ID를 확인하여 해당 배터리 모듈을 정상연결 배터리 모듈로 판단하여 메모리에 저장한다.
또한, 소정의 시간동안 RBMS가 응답신호를 수신하지 못하였다면 미수신 배터리 모듈의 연결 상태를 불량으로 판단하고, 해당 배터리 모듈의 ID를 불량연결 배터리 모듈로 저장한다.
또한, 전체 배터리 모듈에 하나의 배터리 모듈을 확인하는 연결확인 신호를 전송하여 순차적으로 각 배터리 모듈의 연결상태를 확인하는 경우, RBMS는 첫번째 배터리 모듈의 ID정보를 포함한 연결확인 신호를 생성하고, 생성된 연결확인 신호를 전체 배터리 모듈로 송신한다. 여기서 연결확인 신호 생성 순서는 각 배터리 모듈의 ID를 기준으로 사용자가 임의로 순서를 정하여 사용할 수 있다.
전체 배터리 모듈 중에서 수신된 연결확인 신호에 포함된 첫번째 배터리 모듈의 ID정보가 자기 배터리 모듈의 ID정보와 일치하는 경우, 즉시 응답신호를 생성하여 RBMS로 송신한다. 여기서 응답신호는 이미 RBMS에서 해당 배터리 모듈의 ID를 식별하고 있기 때문에 해당 배터리 모듈의 ID가 포함되지 않을 수 있다.
RBMS로 응답신호가 수신되면 첫 번째 배터리 모듈의 연결상태를 정상으로 판단하여 저장한다.
만약 RBMS가 소정의 시간 이내에 응답신호를 수신하지 못한 경우, 첫 번째 배터리 모듈의 연결상태를 불량으로 판단하고 저장한다.
첫 번째 배터리 모듈의 연결상태가 저장되면 두 번째 배터리 모듈의 연결상태를 확인할 수 있도록 상기의 절차를 반복하여 수행한다.
한편, 하기 도 3을 이용하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 중 최대 입출력 전력 제한단계(S130)를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법 중 최대 입출력 전력 제한단계 (S130)의 순서도이다.
도 3을 참조하면, RBMS는 상기 연결상태 확인단계(S110)에서 확인된 연결상태가 정상인 배터리 모듈의 개수를 산출하고 (정상연결 배터리 모듈 개수 산출단계: S131) 산출된 정상연결 배터리 모듈의 개수와 배터리 모듈의 전체 개수를 비교한다(배터리 모듈 개수 비교단계: S132).
또한, 정상 연결 배터리 모듈의 개수가 기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수보다 미만인 경우에 다음단계인 최대 입출력 전력 제한값 연산단계(S133)를 수행한다. 여기서 배터리 모듈의 전체 개수는 제조단계에서 메모리에 기 저장된 값이다. 상기 메모리는 배터리 모듈의 전체 개수, 각 배터리 모듈의 ID등이 저장되어 있다.
상기 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전력 제한값을 연산하고(최대 입출력 전력 제한값 연산단계: S133) 연산된 최대 입출력 전력 제한값을 RBMS에 갱신하여 설정한다(최대 입출력 전력 제한값 설정단계: S134).
여기서 최대 입출력 전력 제한값 연산방법은 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값을 곱하고 기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수로 나누는 방식을 이용한다.
예를 들면, 최대 입출력 전력 제한값 =(정상 연결 배터리 모듈 개수) *(기 설정된 최대 입출력 전력 제한값)/ (기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수)으로 구해진다.
예를 들어 배터리 모듈이 4개 연결된 경우 최대 입출력 전력 제한값을 A라고 할 때, 정상 연결 배터리 모듈의 개수가 2개이면 기 설정된 최대 입출력 전력은 4개의 배터리 모듈에 맞추어 A이기 때문에 실질적인 최대 입출력 전력 제한값은 A/2이다.
따라서, 배터리 팩의 최대 입출력 전력 제한값은 A/2로 조절된다.
다른 실시 예로, 상기 최대 입출력 전력 제한단계(S130)에서와 같이 정상 연결된 배터리 모듈의 개수에 따라 최대 입출력 전력을 제한하는 대신에 최대 입출력 전류를 제한하여도 된다.
이하, 최대 입출력 전류 제한 방법을 설명한다.
RBMS는 상기 정상연결 배터리 모듈 개수 산출단계(S131)에 따라 연결 상태가 정상인 배터리 모듈의 개수를 산출하고 상기 배터리 모듈 개수 비교단계(S132)와 같이 산출된 정상연결 배터리 모듈의 개수와 배터리 모듈의 전체 개수를 비교한다.
또한, 상기 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전류 제한값을 연산하고 연산된 최대 입출력 전류 제한값으로 기 설정된 최대 입출력 전류 제한값을 갱신하여 설정한다.
여기서 최대 입출력 전류 제한값 연산방법은 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 기 설정된 최대 입출력 전류 제한값을 곱하고 기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수로 나누는 방식을 이용한다.
이와 같은 경우, 메모리에는 기 설정된 최대 입출력 전류 제한값이 추가로 저장되어 있다.
예를 들면, 최대 입출력 전력 제한값 =(정상 연결 배터리 모듈 개수) *(기 설정된 최대 입출력 전류 제한값)/ (배터리 모듈의 전체 개수) 으로 구해진다.
예를 들어 배터리 모듈이 6개 연결된 경우 최대 입출력 전류 제한값을 A라고 할 때, 정상 연결 배터리 모듈의 개수가 2개이면 기 설정된 최대 입출력 전류는 6개의 배터리 모듈에 맞추어 A이기 때문에 실질적인 최대 입출력 전류 제한값은 A/3이다.
따라서, 배터리 팩의 최대 입출력 전류 제한값은 A/3로 조절된다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 장치
본 발명의 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 장치는 각 배터리 모듈과 신호를 송수신하여 각 배터리 모듈의 연결 상태를 확인하고 확인된 연결 상태에 따라 최대 입출력 전력을 제한하여 안정적인 배터리 팩의 사용을 할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩(100)의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 장치를 포함하는 배터리 팩(100)은 RBMS(300)와 신호를 송수신하는 MBMS(210:210a, 210b, 210c,…, 210n)를 포함하는 병렬로 연결된 둘 이상의 배터리 모듈(200:200a, 200b, 200c,…, 200n), 각 배터리 모듈과 신호를 송수신하여 연결상태를 확인하고 확인된 배터리 모듈의 연결상태에 따라 최대 입출력 전력을 제한하는 RBMS(300) 및 RBMS(300)에서 확인된 배터리 모듈의 연결상태와 제한된 최대 입출력 전력을 저장하는 메모리(400)를 포함하여 구성된다.
더욱 상세하게, 배터리 모듈의 MBMS(210)는 상기 RBMS(300)로부터 송신된 연결확인 신호에 응답하는 신호를 생성하는 응답신호 생성부(211:211a, 211b, 211c,…, 211n) 및 상기 RBMS(300)와 신호를 송수신하는 통신부(212:212a, 212b, 212c,…, 212n)를 포함하여 구성된다. 여기서 RBMS(300)와 배터리 모듈의 MBMS(210)는 전기적으로 연결되어 있어 RBMS(300)는 배터리 모듈의 MBMS(210)로 신호를 송수신하여 연결상태를 확인할 수 있다. 또한, 상기 송수신한 신호는 RBMS와 송수신한 배터리 모듈의 ID정보를 포함할 수 있어, RBMS에서는 수신한 응답신호의 ID를 확인하여 해당 배터리 모듈의 연결상태가 정상임을 확인할 수 있다.
또한, 하기 도 5를 이용하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 내 RBMS(300)를 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 내 RBMS(300)의 구성도이다.
도 5를 참조하면, RBMS(300)는 연결상태를 확인하는 연결확인 신호를 생성하고, 연결확인 신호에 대한 각 배터리 모듈로부터의 응답신호 수신여부에 따라 각 배터리 모듈의 연결 상태를 확인하는 제어부(310), 각 배터리 모듈(200)과 신호를 송수신하는 통신부(320) 및 제어부(310)에서 확인된 배터리 모듈의 연결 상태에 따라 최대 입출력 전력을 제한하는 최대 입출력 전력 제한부(330)를 포함하여 구성된다.
더욱 상세하게, 제어부(310)는 연결확인 신호를 생성하는 연결확인 신호 생성부(311) 및 각 배터리 모듈(200)로부터의 응답신호 수신 여부에 따라 각 배터리 모듈의 연결상태를 판단하는 연결상태 판단부(312)를 포함하여 구성된다. 상기 각 배터리 모듈(200)로부터의 응답신호는 각 배터리 모듈의 ID 정보를 포함할 수 있다.
또한, 최대 입출력 전력 제한부(320)는 연결상태가 정상인 배터리 모듈의 개수를 산출하는 산출부(321), 배터리 모듈의 전체 개수와 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 비교하는 비교부(322), 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전력 제한값을 연산하는 연산부(323) 및 연산부(323)에서 연산된 최대 입출력 전력 제한값으로 배터리 팩에 기 저장된 최대 입출력 전력 제한값을 갱신하여 설정하는 설정부(324)를 포함하여 구성된다.
더욱 상세하게, 산출부(321)는 연결 상태 저장단계(S120)에서 저장된 각 배터리 모듈의 연결 상태를 근거로 하여 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 산출하는 정상 연결 배터리 모듈 개수 산출단계(S131)를 수행한다.
또한, 연산부(323)에서 수행한 연산방법은 상기 최대 입출력 전력 제한값 연산단계(S133)에서 수행한 방법과 같이 확인부(321)에서 확인한 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값을 곱하고 메모리(400)에 저장된 배터리 모듈의 전체 개수로 나누는 방법이다.
여기서, 상기 최대 입출력 전력 제한부(320)는 최대 입출력 전류 제한부로 구성될 수도 있다.
따라서 최대 입출력 전류 제한부는 최대 입출력 전력 제한부(320)와 같이 연결상태가 정상인 배터리 모듈의 개수를 산출하는 산출부, 배터리 모듈의 전체 개수와 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 비교하는 비교부, 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전류 제한값을 연산하는 연산부 및 연산부에서 연산된 최대 입출력 전류 제한값으로 배터리 팩에 기 저장된 최대 입출력 전류 제한값을 갱신하여 설정하는 설정부를 포함하여 구성된다.
한편, 메모리(400)는 연결상태 저장단계(S120)에서 저장된 각 배터리 모듈의 연결상태와 상기 최대 입출력 전력 제한값 연산단계(S133)에서 연산된 최대 입출력 전력 제한값을 저장하며, 배터리 모듈의 전체 개수, 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값 및 각 배터리 모듈의 ID도 저장되어 있다.
또한, 최대 입출력 전류 제한부로 구성되는 경우, 메모리(400)는 연산부에서 연산된 최대 입출력 전류 제한값을 저장하며, 기 설정된 최대 입출력 전류 제한값도 저장되어 있다.
또한, 메모리는 RBMS에 통합하여 구성될 수 있다.
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 통상의 지식을 가진 자는 서술한 특허청구범위 기술 내에서 다양한 실시 예가 가능할 수 있을 것이다.
100: 배터리 팩
200: 배터리 모듈
210: MBMS
211: 응답신호 생성부
212: 통신부
300: RBMS
310: 제어부
311: 연결확인 신호 생성부
312: 연결상태 판단부
320: 통신부
330: 최대 입출력 전력 제한부
331: 산출부
332: 비교부
333: 연산부
334: 설정부
400: 메모리

Claims (10)

  1. 둘 이상의 배터리 모듈들이 병렬로 연결된 배터리 팩의 최대 입출력 전력 제한 방법에 있어서,
    각 배터리 모듈의 연결 상태가 정상인지 확인하는 연결 상태 확인단계; 및
    상기 배터리 모듈의 연결 상태를 근거로 하여 배터리 팩이 최대 허용 가능한 입출력 전력을 제한하는 최대 입출력 전력 제한단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 배터리 팩의 최대 입출력 전력 제한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결 상태 확인단계는,
    배터리 팩의 RBMS가 연결확인 신호를 생성하는 연결확인 신호 생성단계;
    생성된 연결확인 신호를 각 배터리 모듈로 송신하는 연결확인 신호 송신단계;
    각 배터리 모듈이 상기 연결확인 신호 송신단계로부터 송신된 연결확인 신호를 수신하면 즉시 응답하는 신호를 생성하여 RBMS로 송신하는 응답신호 생성 및 송신단계; 및
    상기 RBMS는 소정의 시간동안 응답신호의 수신 여부에 따라 해당 배터리 모듈의 연결상태를 판단하는 연결상태 판단단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 응답신호는 해당 배터리 모듈의 ID 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 최대 입출력 전력 제한단계는,
    상기 연결상태 판단단계에서 연결 상태가 정상으로 판단된 배터리 모듈의 개수를 산출하는 정상연결 배터리 모듈 개수 산출단계;
    상기 정상연결 배터리 모듈 개수 산출단계에서 산출된 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 배터리 모듈의 전체 개수를 비교하는 배터리 모듈 개수 비교단계;
    상기 정상연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전력 제한값을 연산하는 최대 입출력 전력 제한값 연산단계; 및
    상기 최대 입출력 전력 제한값 연산단계에서 연산된 최대 입출력 전력 제한값을 RBMS에 갱신하여 설정하는 최대 입출력 전력 제한값 설정단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 입출력 전력 제한값 연산단계는,
    상기 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값을 곱하고 기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수로 나누는 방법으로 연산하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입출력 전력 제한 방법.
  6. 둘 이상의 배터리 모듈들이 병렬로 연결되어 구성되는 배터리 팩의 배터리 모듈의 연결 상태에 따른 최대 입/출력 전력 제한 장치에 있어서,
    상기 둘 이상의 배터리 모듈들 각각의 연결상태를 확인하는 연결확인 신호를 생성하고, 상기 연결확인 신호에 대한 각 배터리 모듈의 응답신호를 근거로 하여 배터리 모듈의 연결상태를 확인하는 제어부;
    각 배터리 모듈과 신호를 송수신하는 통신부;
    상기 제어부에서 확인된 배터리 모듈의 연결상태를 근거로 하여 배터리 팩이 최대 허용 가능한 입출력 전력을 제한하는 최대 입출력 전력 제한부; 및
    상기 둘 이상의 배터리 모듈들의 전체 개수와 배터리 팩의 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값이 저장되어 있고 상기 제어부에 의해 확인된 각 배터리 모듈의 연결 상태를 저장하는 메모리;
    를 포함하여 구성되는 최대 입출력 전력 제한 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는,
    연결확인 신호를 생성하는 연결확인 신호 생성부; 및
    상기 연결확인 신호에 대한 각 배터리 모듈로부터의 응답신호 수신 여부에 따라 각 배터리 모듈의 연결상태를 판단하는 연결상태 판단부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 응답신호는 각 배터리 모듈의 ID정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대 입출력 전력 제한 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 최대 입출력 전력 제한부는,
    상기 메모리에 저장되는 각 배터리 모듈의 연결 상태를 근거로 하여 정상 연결 배터리 모듈의 개수를 산출하는 산출부;
    정상 연결 배터리 모듈의 개수를 근거로 하여 최대 입출력 전력 제한값을 연산하는 연산부; 및
    상기 연산부에서 연산된 최대 입출력 전력 제한값을 배터리 팩에 갱신하여 설정하는 설정부;
    를 포함하여 구성되는 최대 입출력 전력 제한 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 정상 연결 배터리 모듈의 개수와 기 설정된 최대 입출력 전력 제한값을 곱하고 기 저장된 배터리 모듈의 전체 개수로 나누어 최대 입출력 전력 제한값을 연산하는 것을 특징으로 하는 최대 입출력 전력 제한 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 RBMS의 통신부에서 송신한 연결확인 신호가 수신되면 응답 신호를 생성하는 응답신호 생성부; 및
    상기 RBMS의 통신부에서 송신한 연결확인 신호를 수신하고 상기 응답신호 생성부에서 생성한 응답신호를 송신하는 통신부;
    를 추가로 포함하여 구성되는 최대 입출력 전력 제한 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120107302A (ko) * 2011-03-21 2012-10-02 주식회사 엘지화학 배터리 팩 연결 제어 장치 및 방법
KR20140026151A (ko) * 2012-08-24 2014-03-05 서울대학교산학협력단 배터리 팩, 이를 포함하는 배터리 장치 및 셀 밸런싱 방법
KR20140062574A (ko) 2012-11-12 2014-05-26 재단법인 포항산업과학연구원 무방류 지향형 하이브리드 담수화 방법
KR20150031549A (ko) * 2013-09-16 2015-03-25 엘에스산전 주식회사 전기 자동차 충전 시스템
KR20150081731A (ko) * 2014-01-06 2015-07-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 시스템, 배터리 팩의 작동 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120107302A (ko) * 2011-03-21 2012-10-02 주식회사 엘지화학 배터리 팩 연결 제어 장치 및 방법
KR20140026151A (ko) * 2012-08-24 2014-03-05 서울대학교산학협력단 배터리 팩, 이를 포함하는 배터리 장치 및 셀 밸런싱 방법
KR20140062574A (ko) 2012-11-12 2014-05-26 재단법인 포항산업과학연구원 무방류 지향형 하이브리드 담수화 방법
KR20150031549A (ko) * 2013-09-16 2015-03-25 엘에스산전 주식회사 전기 자동차 충전 시스템
KR20150081731A (ko) * 2014-01-06 2015-07-15 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 배터리 팩을 포함하는 에너지 저장 시스템, 배터리 팩의 작동 방법

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