KR20200002182A - 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법에 관한 것으로, 그 관리 방법은 BMS(Battery Management System)의 CPU에서 연결된 각 배터리 셀의 충전 및 방전에 따른 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태를 확인하고, BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 저전압 상태의 셀이 확인되면, 과전압 셀을 제외한 DCHG FET를 ON하고 48V Hybrid 배터리를 이용한 외부충전을 바이패스시키고, 해당 배터리 셀의 CHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리를 구동하여 충전부를 통해 충전하도록 구성되거나, BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 과전압 상태의 셀이 확인되면, 과전압 셀의 DCHG FET를 ON하여 방전부를 통해 해당 배터리 셀를 방전하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 다수개의 배터리를 직병렬 구조로 연결되어 셀 밸런싱을 할 때에 Passive 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 낮은 경우와 Active 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 높은 경우를 해결하기 밸런싱 회로에 외부 충전용 48V Hybrid 배터리로 충전 회로를 구현하여 저전압 및 과전압 경우에 충전 회로 및 방전 회로를 통해 목표 밸런싱 전압 값까지 빠르게 도달하여 배터리의 방전 및 차단을 방지할 수 있어 효율적으로 관리할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법{A management device for Hybrid Balancing Battery and that of battery management method}

본 발명은 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수개의 배터리를 직병렬 구조로 연결되어 셀 밸런싱을 할 때에 Passive 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 낮은 경우와 Active 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 높은 경우를 해결하기 밸런싱 회로에 외부 충전용 48V Hybrid 배터리로 충전 회로를 구현하여 저전압 및 과전압 경우에 충전 회로 및 방전 회로를 통해 목표 밸런싱 전압 값까지 빠르게 도달하여 효율적인 방전 및 차단을 방지할 수 있는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 셀 밸런싱 회로에 외부 충전용 48V Hybrid 배터리를 추가하여, 전압상태에 따라 48V 배터리로 추가 충전이 가능하며, 과전압시에는 Passive balance 회로를 이용하여 셀 밸런싱을 진행하고, 48V 배터리를 이용하여 외부 충전기가 고전압 배터리에 연결되지 않더라도 특정 저전압 셀의 직접 충전이 가능하여 한 개 모듈의 내부전원을 이용하지 않아 모듈 간 전압 편자 발생 문제를 해결할 수 있는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법에 관한 것이다.

최근 환경오염에 대한 관심이 급증하고 있고 이에 부응하기 위하여 친환경차량(HEV, EV, PHEV)들이 등장하게 된다. 이러한 친환경 차량들은 모터 또는 엔진이 동력원으로 동작하여, 모터를 구동하기 위하여 외부전원에 의해 충전되는 배터리를 구비한 차량을 말한다.

최근 전동 모터를 이용한 전기자동차, 초소형 자동차, 골프카트, ESS 등 배터리를 이용하여 구동 및 전력을 저장하는 장치의 수요가 증가함에 따라서 배터리의 역할이 중요해 지고 있는데, 이러한 수요를 만족하기에는 연축전지는 수명도 짧을 뿐더러, 저온에서 정상 출력을 내어주지 않는 등 많은 문제점을 가지고 있다.

이를 보완하기 위해 리튬배터리로 연축전지를 대체하여 사용함으로써 단점을 보완하여 사용자의 요구사항을 맞출 수 있었지만 리튬배터리는 우수한 출력, 용량 및 작은 부피 등 여러 가지 이점을 가지고 있는 반면에, 과충전 및 과방전시 불안정하며 이는 폭발로도 이어질 수 있으므로 별도의 관리 장치가 필요하다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로써 배터리에 BMS(Battery Management System)을 장착하여 충/방전을 제어함으로써 앞서 설명한 리튬배터리의 단점을 보완할 수 있다.

한편, 다수개의 리튬배터리를 직병렬 구조로 연결하여 모듈을 구성하고, 이를 충/방전 하는 경우에 각 배터리마다 전압이 차이가 나는 현상이 발생하게 되는데, 이런 경우에는 배터리 관리 차원에서 가장 전압이 낮은 배터리를 기준으로 방전을 차단하고, 가장 전압이 높은 배터리를 기준으로 충전을 차단하여 과충전 및 과방전으로 인해 발생할 수 있는 폭발 및 화재의 위험으로부터 보호하게 된다.

하지만 첨부된 도 1에 되시된 바와 같이 가장 전압이 낮은 배터리로 인해 방전 가능한 용량이 줄어들게 되고, 도 2와 같이 충전 가능한 용량이 줄어들면서, 전체 배터리 팩의 용량이 감소하게 되는 상황이 발생하여 수명이 길다는 이점을 살리지 못하게 된다.

이러한 문제를 해결하고자 제시된 방법이 셀 밸런싱 기능이다. 이는 크게 Active 밸런싱과 Passive 밸런싱 두가지 방법이 있으며, Active 밸런싱은 셀 사이에 외부 에너지 장치를 연결하여 에너지를 셀들과 외부 에너지 장치 사이를 왕복시켜 주전원 배터리를 충전시키는 방식이지만 에너지의 효율이 떨어지며, 열에 의한 문제가 발생하며, 한 개의 낮을 셀이 존재할 경우에는 다른 셀들과 전압을 맞추기 위하여 나머지 셀들을 방전하게 되어 에너지 효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다.

Passive 밸런싱은 최고전압 셀의 스위치를 연결하여 에너지를 저항을 이용해 열로 변환시켜 손실시키면서 최저전압 셀들과 최고전압 셀이 같은 수준이 될 때 스위치를 끊어 밸런싱을 맞추는 방법으로 한 개의 셀의 전압이 높은 경우 이를 맞추기 위해 나머지 셀들을 충전해야 하므로, 전압이 맞춰지기까지 많은 시간이 소요된다는 단점을 가지고 있다.

이러한 각 밸런싱 방법의 단점들을 보완하고 효율적인 배터리 관리를 위하여 Hybrid Balancing Battery Management Algoritm을 통한 배터리 셀 밸런싱 방법을 제안하고자 한다.

1. 저전압 배터리 충전제어방법 및 시스템(Method and system for controlling charging of low voltage battery)(특허출원번호 제10-2015-0178069호) 2. 저전압 배터리 충전 제어 방법 및 장치(Controlling method and apparatus for charging low-voltage battery)(특허등록번호 제10-1439059호)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수개의 배터리를 직병렬 구조로 연결되어 셀 밸런싱을 할 때에 Passive 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 낮은 경우와 Active 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 높은 경우를 해결하기 밸런싱 회로에 SPDT 타입의 스위칭 회로를 구현하여 각각의 경우에 충전 회로 및 방전 회로를 연결하여 목표 밸런싱 전압 값까지 빠르게 도달하는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 셀 밸런싱 회로에 외부 충전용 48V Hybrid 배터리를 추가하여, 전압상태에 따라 48V Hybrid 배터리로 추가 충전이 가능하며, 과전압시에는 Passive balance 회로를 이용하여 셀 밸런싱을 진행하고, 48V 배터리를 이용하여 외부 충전기가 고전압 배터리에 연결되지 않더라도 특정 저전압 셀의 직접 충전이 가능하여 한 개 모듈의 내부전원을 이용하지 않아 모듈 간 전압 편자 발생 문제를 해결할 수 있는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법을 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치는 하이브리드 차량에 전원을 제공하기 위해 다수개의 배터리가 직렬로 연결되어 전체 셀의 전압을 확인하여 하이브리드 전원부에서 전압이 높은 셀과 전압이 낮은 셀에 평균전압이 되도록 방전부 또는 충전부를 통해 충전 또는 방전 신호에 따라 동작하는 배터리 셀, 상기 배터리 셀과 병렬로 연결되어 BMS의 제어에 따라 과전압 상태의 배터리 셀에 연결된 DCHG FET를 ON하여 병렬 연결된 저항(R1)에 전원이 도통되도록 하여 해당 배터리 셀의 방전 절차가 진행하는 방전부, 상기 배터리 셀과 병렬연결되어 저전압 상태의 배터리 셀에 과전압 셀을 제외한 방전부의 DCHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리를 이용하여 외부 충전을 바이패스하여 저전압 상태의 셀만 충전이 되도록 충전부를 통해 전원이 공급되도록 하는 하이브리드 배터리, 및 상기 배터리 셀의 상태에 따라 과전압 상태의 배터리 셀에 CHG FET를 ON하여 하이브리드 배터리의 입력신호에 따라 과전압 셀을 제외한 DCHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리의 외부충전을 바이패스 시키고 해당 셀만 충전하는 충전부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치는 BMS 셀 밸런싱 회로에 슈퍼 캐패시터와 리듐배터리로 구성된 외부 충전용 48V Hybrid 배터리를 추가하여, 배터리 셀의 전압상태에 따라 충전부를 통해 48V 배터리로 충전이 가능하도록 하고, 과전압시에는 Passive balance 회로를 이용하여 셀 밸런싱을 진행하도록 동작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치는 하이브리드 전원부의 스위칭 동작에 따라 충전부 회로의 48V 하이브리드 배터리에 충전부인 24V to 48V DC/DC컨버터를 이용하여 충전하고, 기존 전기차의 24V 저전압 라인은 400V to 24V DC/DC컨버터인 충전부를 이용하여 외부 충전기가 고전압 배터리에 인가되지 않더라도 밸런싱 도중 충전이 가능하여 배터리 셀간 전압 편차를 조절하는 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 방법은 BMS(Battery Management System)의 CPU에서 연결된 각 배터리 셀의 충전 및 방전에 따른 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태를 확인하고, BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 저전압 상태의 셀이 확인되면, 과전압 셀을 제외한 DCHG FET를 ON하고 48V Hybrid 배터리를 이용한 외부충전을 바이패스시키고, 해당 배터리 셀의 CHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리를 구동하여 충전부를 통해 충전하도록 구성되거나, BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 과전압 상태의 셀이 확인되면, 과전압 셀의 DCHG FET를 ON하여 방전부를 통해 해당 배터리 셀를 방전하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법은, 다수개의 배터리를 직병렬 구조로 연결되어 셀 밸런싱을 할 때에 Passive 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 낮은 경우와 Active 밸런싱의 문제점인 하나의 셀 전압이 높은 경우를 해결하기 밸런싱 회로에 외부 충전용 48V Hybrid 배터리로 충전 회로를 구현하여 저전압 및 과전압 경우에 충전 회로 및 방전 회로를 통해 목표 밸런싱 전압 값까지 빠르게 도달하여 배터리의 방전 및 차단을 방지할 수 있어 효율적으로 관리할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법은 셀 밸런싱 회로에 외부 충전용 48V Hybrid 배터리(슈퍼 커패시터 + 리튬배터리)를 추가하여, 전압상태에 따라 48V 배터리로 추가 충전이 가능하며, 과전압시에는 Passive balance 회로를 이용하여 셀 밸런싱을 진행하고, 48V 배터리를 이용하여 외부 충전기가 고전압 배터리에 연결되지 않더라도 특정 저전압 셀의 직접 충전이 가능하여 한 개 모듈의 내부전원을 이용하지 않아 모듈 간 전압 편자 발생 문제를 해결할 수 있어 배터리의 수명을 연장할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법은 충전부 회로의 48V 하이브리드 배터리에 24V to 48V DC/DC컨버터를 이용하여 충전하며, 기존 전기차의 24V 저전압 라인은 400V to 24V DC/DC컨버터를 이용하여 외부 충전기가 고전압 배터리에 인가되지 않더라도 밸런싱 도중 충전이 가능하며, 한 개 모듈의 내부전원을 이용하지 않아 모듈 간 전압 편차 문제를 해결할 수 있어 배터리의 선택적 사용을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치 및 배터리 관리방법은 기존 전기차의 저전압 라인에 24V to 48V DC/DC컨버터의 충전부로 변경하여 시스템을 간소하게 구성할 수 있고, Passive balance 회로는 블리딩 회로를 적용하여 충전시에는 해당 셀을 바이패스시켜 셀 밸런스를 맞추게 되고 대기 및 방전 상황에서는 저항으로서 해당 셀을 방전시켜 셀 밸런스를 맞추어 일반 전기차 및 하이브리드 차량에 혼용하여 사용할 수 있다.

도 1은 리듐배터리의 전압차에 따른 방전 용량 감소 상태를 도시한 그래프
도 2는 리듐배터리의 전압차에 따른 충전 용량 감소 상태를 도시한 그래프
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 내부 블록도
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 구성도
도 5는 도 4의 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 방전부 상세도
도 6은 도 4의 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 48V CHG 스위칭부 상세도
도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 방법의 흐름도
도 8은 도 7의 하이브리드 밸런싱 배터리 관리방법의 특정 셀 과전압시 동작절차를 도시한 내부 상태도
도 9는 도 7의 하이브리드 밸런싱 배터리 관리방법의 특정 셀 저전압시 동작 절차를 도시한 내부 상태도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치는 다수개의 셀을 이용하여 직 병렬 구조로 구성하고 이를 방전하였을 때에 나타나는 문제점인 셀 밸런싱 오차를 조절하기 위하여 기존의 Active/Passive 밸런싱을 모두 구현하여 각자의 단점을 상호보완 하게 된다

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 밸런싱 오차로 인해 발생하는 문제는 특정 셀의 전압이 다른 셀에 비해서 낮아지게 되면, 다른 셀의 용량이 남아 있더라도 하나의 셀의 용량이 없다면 용량이 제일 적은 셀을 기준으로 과방전 보호기능이 동작하게 되고, 도 2와 같이 특정 셀의 전압이 다른 셀에 비해서 높은 경우는, 다른 셀이 충전을 필요로 하더라도 하나의 셀 전압이 높다면 이를 기준으로 과충전 보호기능이 동작하게 된다. 이러한 이유들로 배터리의 정격용량 전체를 사용할 수 없게 되어 용량 측면에서의 손실이 발생한다.

상기의 문제점을 보완 및 방지하기 위해 셀 밸런싱 기능이 추가 되었는데 Active balance 회로를 통해 셀 밸런싱을 하면 하나의 낮은 셀의 경우에는 충전을 하여 다른 셀들과 전압을 맞춰 셀 밸런싱을 진행할 수 있게 되나, 하나의 전압이 높은 셀이 존재하는 경우에는 하나를 제외한 모든 셀들은 낱개로 각각 충전해야 하므로 셀 밸런싱을 완료하는 데에 많은 시간이 소요된다.

한편, Passive balance 회로를 적용한 셀 밸런싱의 경우는 하나의 전압이 높은 셀을 방전하여 다른 셀들과 전압을 맞춰 셀 밸런싱을 진행할 수 있으나 하나의 전압이 낮은 셀이 존재하는 경우에는 하나를 제외한 다른 모든 셀들을 방전을 해야 하므로 이 또한 셀 밸런싱을 완료하는 데에 많은 시간이 소요되며, 이로 인한 에너지의 손실을 입게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 하이브리드 밸런싱이 필요하며, 첨부된 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 내부 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 구성도이고, 도 5는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 방전부 상세도이고, 도 6은 도 4의 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치의 48V CHG 스위칭부 상세도를 나타낸다.

본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리장치는 크게 다수개의 배터리셀(100), 방전부(200), 하이브리드 전원부(300) 및 충전부(400)를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 관리장치의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 먼저 상기 배터리 셀(100)은 하이브리드 차량에 전원을 제공하기 위해 다수개의 배터리가 직렬로 연결되어 전체 셀의 전압을 확인하여 하이브리드 전원부(300)에서 전압이 높은 셀과 전압이 낮은 셀에 평균전압이 되도록 방전부(200) 또는 충전부(400)를 통해 충전 또는 방전 신호에 따라 동작한다.

상기 방전부(200)는 상기 배터리 셀(100)과 병렬로 연결되어 BMS의 제어에 따라 과전압 상태의 배터리 셀에 연결된 DCHG FET를 ON하여 병렬 연결된 저항(R1)에 전원이 도통되도록 하여 해당 배터리 셀(100)의 방전 절차가 진행되도록 한다.

상기 하이브리드 배터리(300)는 상기 배터리 셀(100)과 병렬연결되어 저전압 상태의 배터리 셀에 충전부(400)를 통해 충전을 위한 전원을 공급하도록 구성된다.

즉, 저전압 상태의 배터리 셀에 대하여 과전압 셀을 제외한 방전부(200)의 DCHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리를 이용하여 외부 충전을 바이패스하여 저전압 상태의 셀만 충전이 되도록 하는데, 이때 충전을 위한 해당 배터리 모듈은 CHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리로 해당 모듈을 충전하게 된다.

상기 충전부(400)는 상기 하이브리드 배터리(300)의 제어신호에 따라 충전이 필요한 배터리 셀에 충전을 위한 48V 전원을 공급하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 밸런싱 배터리 충전 및 방전을 통한 관리 방법의 흐름도를 도시한 것으로, 배터리 밸런싱의 세부절차를 살펴보면, 먼저, BMS(Battery Management System)의 CPU에서 연결된 각 배터리 셀의 충전 및 방전에 따른 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태를 확인한다.

BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 저전압 상태의 셀이 확인되면, 도 5에서 도시된 바와 같이 해당 과전압 셀을 제외한 DCHG FET를 ON하고 48V Hybrid 배터리를 이용한 외부충전을 바이패스 시키고 해당 셀만 충전을 할 수 있도록 하고, 도 6에 도시된 충전에 해당되는 배터리 셀에 CHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리(300)를 구동하여 충전부(400)를 통해 해당모듈을 충전할 수 있도록 한다.

이때, 도 9와 같이 CHG 2 FET가 구동되어 충전부(400)를 통해 해당 배터리 셀이 충전하게 된다.

한편, 상기 BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 과전압 상태의 셀이 확인되면, 과전압 셀의 DCHG FET를 ON하여 방전부(200)를 통해 방전을 실시하게 되는데, 이때 DCHG 1 FET를 구동하게 된다

보다 세부적으로 도 5에 도시된 바와 같이 2번 모듈의 1번셀의 전압이 다른 셀에 비해서 과전압 상태 일 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 해당 과전압 셀의 DCHG FET를 ON하여 방전을 실시하게 되고 이 경우에는 DCHG 1 FET를 구동하게 된다.

상기의 절차에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 BMS에서 각각의 셀 전압을 확인하여 밸런싱 기준전압을 설정하게 되고, 기준전압과의 전압차를 통해 방전 대상과 충전 대상을 결정하여 밸런싱을 진행하게 된다.

따라서, 본 발명은 도 4와 같이 밸런싱 회로에 외부 충전용 48V Hybrid 배터리(300)가 구성된 충전회로를 구성하여 셀 밸런싱 진행하게 되고, BMS의 CPU에서 전체 셀들의 전압을 확인 후 밸런싱 대상을 선정하여 하나의 전압이 높은 셀과 하나의 전압이 낮은 셀이 공존하는 경우에도 목표치인 평균전압으로 맞추는 데에 시간 및 에너지를 절약할 수 있다.

즉, BMS 셀 밸런싱 회로에 슈퍼 캐패시터와 리듐배터리로 구성된 외부 충전용 48V Hybrid 배터리(300)를 추가하여, 배터리 셀의 전압상태에 따라 충전부(400)를 통해 48V 배터리로 충전이 가능하도록 하고, 과전압시에는 Passive balance 회로를 이용하여 셀 밸런싱을 진행하도록 동작한다.

본 발명은 48V 하이브리드 전원부(300)의 스위칭 동작에 따라 충전부 회로의 48V 하이브리드 배터리에 충전부(400)인 24V to 48V DC/DC컨버터를 이용하여 충전하고, 기존 전기차의 24V 저전압 라인은 400V to 24V DC/DC컨버터인 충전부를 이용해, 외부 충전기가 고전압 배터리에 인가되지 않더라도 밸런싱 도중 충전이 가능하며, 한 개 모듈의 내부전원일 이용하지 않아 모듈 간 전압 편차 문제까지 해결할 수 있다.

또한, 충전부 회로에서 차량의 저전압 라인의 구성에 따라 24V to 48V DC/DC컨버터를 변경하여 시스템을 더욱 간소화할 수 있고, Passive balance 회로는 블리딩 회로를 구성하여 충전시에는 해당 셀을 바이패스시켜 셀 밸런스를 맞추게 되며, 대기 및 방전 상황에서는 저항으로서 해당 셀을 방전시켜 셀 밸런스를 맞추게 된다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (5)

1. 하이브리드 차량에 전원을 제공하기 위해 다수개의 배터리가 직렬로 연결되어 전체 셀의 전압을 확인하여 하이브리드 전원부(300)에서 전압이 높은 셀과 전압이 낮은 셀에 평균전압이 되도록 방전부(200) 또는 충전부(400)를 통해 충전 또는 방전 신호에 따라 동작하는 배터리 셀(100),
   상기 배터리 셀(100)과 병렬로 연결되어 BMS의 제어에 따라 과전압 상태의 배터리 셀에 연결된 DCHG FET를 ON하여 병렬 연결된 저항(R1)에 전원이 도통되도록 하여 해당 배터리 셀(100)의 방전 절차가 진행하는 방전부(200),
   상기 배터리 셀(100)과 병렬연결되어 저전압 상태의 배터리 셀에 과전압 셀을 제외한 방전부(200)의 DCHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리를 이용하여 외부 충전을 바이패스하여 저전압 상태의 셀만 충전이 되도록 충전부(400)를 통해 전원이 공급되도록 하는 하이브리드 배터리(300), 및
   상기 배터리 셀의 상태에 따라 과전압 상태의 배터리 셀에 CHG FET를 ON하여 하이브리드 배터리(300)의 입력신호에 따라 과전압 셀을 제외한 DCHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리의 외부충전을 바이패스 시키고 해당 셀만 충전하는 충전부(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   BMS 셀 밸런싱 회로에 슈퍼 캐패시터와 리듐배터리로 구성된 외부 충전용 48V Hybrid 배터리를 추가하여, 배터리 셀의 전압상태에 따라 충전부를 통해 48V 배터리로 충전이 가능하도록 하고, 과전압시에는 Passive balance 회로를 이용하여 셀 밸런싱을 진행하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   하이브리드 전원부(300)의 스위칭 동작에 따라 충전부 회로의 48V 하이브리드 배터리에 충전부(400)인 24V to 48V DC/DC컨버터를 이용하여 충전하고, 기존 전기차의 24V 저전압 라인은 400V to 24V DC/DC컨버터인 충전부를 이용하여 외부 충전기가 고전압 배터리에 인가되지 않더라도 밸런싱 도중 충전이 가능하여 배터리 셀간 전압 편차를 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리 장치.
   
4. BMS(Battery Management System)의 CPU에서 연결된 각 배터리 셀의 충전 및 방전에 따른 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태를 확인하고,
   BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 저전압 상태의 셀이 확인되면, 과전압 셀을 제외한 DCHG FET를 ON하고 48V Hybrid 배터리를 이용한 외부충전을 바이패스시키고, 해당 배터리 셀의 CHG FET를 ON하여 48V Hybrid 배터리를 구동하여 충전부를 통해 충전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리방법
   
5. 제 4 항에 있어서,
   BMS의 밸런싱 대상의 배터리 셀의 상태에 따라 과전압 상태의 셀이 확인되면, 과전압 셀의 DCHG FET를 ON하여 방전부를 통해 해당 배터리 셀를 방전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 하이브리드 밸런싱 배터리 관리방법.

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