KR20210114757A - Battery pack and controlling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 팩 및 이의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack and a method for controlling the same.
최근 스마트폰 등 전자 기기의 보급, 전기 자동차 상용화 및 에너지 저장 장치의 확대에 수반하여 전력 공급원으로서의 이차 전지에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 종래, 이차 전지는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 배터리 셀과, 배터리 셀의 동작을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 포함하는 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 형태로 제공된다.Recently, with the spread of electronic devices such as smart phones, commercialization of electric vehicles, and expansion of energy storage devices, research on secondary batteries as a power supply source is also being actively conducted. Conventionally, a secondary battery is provided in the form of a battery module or battery pack including a plurality of battery cells connected in series and/or in parallel and a battery management system (BMS) that manages the operation of the battery cells.
이러한 통상적인 배터리 팩의 배터리 관리 시스템은, 복수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 출력되는 시스템 전압을 이용하여 전원 회로가 구동용 전압을 생성한다. 배터리 관리 시스템은 생성한 구동용 전압에 기초하여 배터리 팩의 동작을 제어한다. 최근에는 배터리 셀이 직렬로 연결된 구조 이외의 구조를 갖는 배터리 팩에 대하여 연구 개발이 이루어지고 있다. 그러나 최적의 배터리 팩을 제공하기 위하여는 단순히 배터리 셀의 연결 구조만을 변경하여서는 안 되며, 배터리 관리 시스템에 대해서도 적절한 설계 변경이 필요하다.In such a typical battery management system of a battery pack, a power supply circuit generates a driving voltage using a system voltage outputted by serially connecting a plurality of battery cells. The battery management system controls the operation of the battery pack based on the generated driving voltage. Recently, research and development has been conducted on a battery pack having a structure other than a structure in which battery cells are connected in series. However, in order to provide an optimal battery pack, it is not necessary to simply change the connection structure of the battery cells, and an appropriate design change is also required for the battery management system.
본 발명의 실시예들은 개선된 배터리 셀의 연결 구조를 갖는 배터리 팩의 배터리 관리 시스템에 대하여 안정적인 전원 공급이 가능한 구성의 배터리 팩 및 이의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a battery pack having a configuration capable of stably supplying power to a battery management system of a battery pack having an improved battery cell connection structure, and a method for controlling the same.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 일 측면에 의하면, 복수의 배터리 셀; 복수의 배터리 셀 중 서로 다른 일부에 대응하여 마련되며, 대응하는 배터리 셀의 전압을 입력으로 하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 복수의 셀 제어기; 복수의 배터리 셀 중 일부의 배터리 셀로부터 해당 배터리 셀에 대응하는 셀 제어기에 포함된 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 전력을 공급받아 배터리 팩 구동용 전력을 생성하는 제1 전원 회로; 및 제1 전원 회로의 전력을 이용하여 복수의 셀 제어기를 제어하는 주 제어부를 포함하는 배터리 팩을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to an aspect of the embodiments of the present invention, a plurality of battery cells; a plurality of cell controllers provided to correspond to different parts of the plurality of battery cells and including a DC/DC converter to which voltages of the corresponding battery cells are input; a first power circuit configured to receive power from some of the plurality of battery cells without going through a DC/DC converter included in a cell controller corresponding to the corresponding battery cell and generate power for driving the battery pack; and a main controller configured to control the plurality of cell controllers using power from the first power circuit.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 다른 측면에 의하면, 복수의 배터리 셀과, 복수의 배터리 셀 중 서로 다른 일부에 대응하여 마련되며, 대응하는 배터리 셀의 전압을 입력으로 하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 복수의 셀 제어기와, 배터리 팩 구동용 전력을 생성하는 제1 전원 회로와, 복수의 셀 제어기를 관리하는 주 제어부를 포함하는 배터리 팩의 제어방법으로서, 복수의 배터리 셀 중 일부의 배터리 셀로부터 해당 배터리 셀에 대응하는 셀 제어기에 포함된 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 제1 전원 회로로 전력을 공급하는 단계; 공급된 전력을 이용하여 제1 전원 회로에서 배터리 팩 구동용 전력을 생성하는 단계; 및 생성된 전력을 이용하여 주 제어부가 DC/DC 컨버터를 동작시키도록 제어하는 단계;를 포함하는 배터리 팩의 제어방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to another aspect of the embodiments of the present invention, a plurality of battery cells and a plurality of battery cells are provided to correspond to different parts of the plurality of battery cells, and voltages of the corresponding battery cells are inputted. A method for controlling a battery pack, comprising: a plurality of cell controllers including a DC/DC converter to supplying power from some of the battery cells to the first power circuit without going through a DC/DC converter included in a cell controller corresponding to the battery cell; generating power for driving a battery pack in a first power circuit using the supplied power; and controlling the main controller to operate the DC/DC converter using the generated power.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 또 다른 측면에 의하면, 배터리 셀로부터의 전압이 인가되어 소정의 전압으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터; DC/DC 컨버터의 동작을 제어하는 제어부; DC/DC 컨버터로부터의 출력 전압을 외부로 공급하는 제1 출력 단자; 및 배터리 셀로부터의 전압을 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 외부로 공급하는 제2 출력 단자;를 포함하는 셀 제어기를 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to another aspect of the embodiments of the present invention, a DC/DC converter for converting a voltage from a battery cell to a predetermined voltage and outputting it; a control unit for controlling the operation of the DC/DC converter; a first output terminal for supplying an output voltage from the DC/DC converter to the outside; and a second output terminal for supplying the voltage from the battery cell to the outside without passing through the DC/DC converter.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들의 또 다른 측면에 의하면, 복수의 배터리 셀에 기초하여 생성되는 시스템 전압에 기초하여 구동용 전력을 생성하는 제1 전원 회로; 복수의 배터리 셀 중 하나의 전압에 기초하여 구동용 전력을 생성하는 제2 전원 회로; 및 제2 전원 회로로부터 공급되는 구동용 전력에 기초하여 동작을 개시하고, 제1 전원 회로에 의하여 구동용 전력이 공급된 이후에는 제1 전원 회로에 의하여 생성된 구동용 전력으로 동작하는 주제어부;를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.In order to solve the above technical problem, according to another aspect of the embodiments of the present invention, a first power circuit for generating driving power based on a system voltage generated based on a plurality of battery cells; a second power circuit for generating driving power based on a voltage of one of the plurality of battery cells; and a main control unit that starts an operation based on the driving power supplied from the second power circuit, and operates with the driving power generated by the first power circuit after the driving power is supplied by the first power circuit; It provides a battery management system comprising a.
이상의 구성으로 인하여, 배터리 셀에 연결된 DC/DC 컨버터가 동작을 개시하기 이전이라도 배터리 관리 시스템의 동작을 위한 구동용 전압을 생성할 수 있어, 배터리 관리 시스템에 안정적으로 전원 공급을 할 수 있게 된다.Due to the above configuration, even before the DC/DC converter connected to the battery cell starts operation, it is possible to generate a driving voltage for the operation of the battery management system, thereby stably supplying power to the battery management system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 회로의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 회로의 다른 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 회로의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 관리 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 셀 제어기의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of a cell module according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating another configuration of a cell module according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of a power circuit according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating another configuration of a power circuit according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for controlling a battery pack according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a configuration of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing the configuration of a power circuit according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing the configuration of a cell module according to another embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a method of controlling a battery pack according to another embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating a hardware configuration of a battery management system according to embodiments of the present invention.
12 is a diagram illustrating a hardware configuration of a cell controller according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this document, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.
본 문서에 개시되어 있는 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For various embodiments of the present invention disclosed in this document, specific structural or functional descriptions are only exemplified for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and various embodiments of the present invention may be implemented in various forms. and should not be construed as being limited to the embodiments described in this document.
다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in various embodiments may modify various components regardless of order and/or importance, do not limit For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be renamed to the first component.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1a)의 구성을 나타내는 도면이다. 배터리 팩(1a)은 단독으로 또는 복수 개가 조합되어 전기 자동차 또는 에너지 저장 장치용으로 사용될 수 있다.1 is a diagram showing the configuration of a
배터리 팩(1a)은 배터리 모듈(10), 배터리 모듈에 접속되어 배터리 모듈(10)의 동작을 제어 및 관리하는 모듈 제어기(20a) 및 배터리 팩(10)의 안전을 보장하기 위한 보호 회로(30)를 포함한다.The
배터리 모듈(10)은 복수의 셀 모듈 어레이(CMA#1~CMA#N)를 포함한다(N은 임의의 양의 정수). 셀 모듈 어레이(CMA#1~CMA#N) 각각은 배터리 셀과 셀 제어기로 구성되는 셀 모듈을 복수 개 포함한다. 즉, 셀 모듈 어레이(CMA#1~CMA#N) 각각은 복수의 배터리 셀과 복수의 셀 제어기를 포함한다. 복수의 배터리 셀과 복수의 셀 제어기는 1대 1로 대응될 수 있다. 또는 복수의 배터리 셀이 복수의 그룹으로 구분되고, 각 그룹에 대응하여 셀 제어기가 마련될 수도 있을 것이다. 다시 말해, 복수의 배터리 셀 중 서로 다른 일부에 대응하도록 복수의 셀 제어기가 마련될 수 있다.The
가장 하단의 셀 모듈 어레이(CMA#1)를 기준으로 좀 더 자세히 설명하면, 셀 모듈 어레이(CMA#1)는 복수의 배터리 셀(C1-1~C1-M)을 포함한다(M은 임의의 양의 정수). 각각의 배터리 셀(C1-1~C1-M)은 1대 1 대응으로 복수의 셀 제어기(S1-1~S1-M) 각각에 연결된다. 이때, 복수의 셀 제어기(S1-1~S1-M)는 하나의 기판(11-1)에 형성되어 있을 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로, 복수의 셀 제어기(S1-1~S1-M)가 각각 서로 다른 기판에 형성되거나, 복수의 셀 제어기(S1-1~S1-M)가 복수의 기판에 나뉘어 형성될 수도 있을 것이다.In more detail based on the lowest cell module
(이하에서는, 복수의 동일한 구성에 대해서 구분할 필요가 없는 경우에는 참조부호를 셀 모듈 어레이(CMA), 배터리 셀(C), 셀 제어기(S). 기판(11)과 같이 표기하도록 한다.)(Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between a plurality of identical components, reference numerals are denoted as the cell module array (CMA), the battery cell (C), the cell controller (S), and the substrate (11).
배터리 셀(C)은 충방전 가능한 이차 전지이다. 배터리 셀(C)은 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며. 충전 가능한 전지라면 이에 한정되지 않는다.The battery cell C is a rechargeable battery that can be charged and discharged. The battery cell C may be a lithium ion (Li-ion) battery, a lithium ion polymer battery, a nickel cadmium (Ni-Cd) battery, a nickel hydrogen (Ni-MH) battery, or the like. As long as it is a rechargeable battery, the present invention is not limited thereto.
셀 제어기(S)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 'BMS'라고도 함)으로서의 기능을 수행한다. 본 실시예에서, 셀 제어기(S)는 슬레이브 배터리 관리 시스템일 수 있다. 셀 제어기(S)는 대응하는 배터리 셀(C)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링할 수 있다. 이러한 셀 제어기(S)의 모니터링 동작을 위해 도시하지 않은 센서나 각종 측정 모듈이 배터리 셀(C)이나, 셀 제어기(S)가 형성된 기판 또는 충방전 경로 등의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 셀 제어기(S)는 모니터링한 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 배터리 셀(C)의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC나 SOH 등을 산출할 수 있다.The cell controller S performs a function as a battery management system (hereinafter also referred to as 'BMS'). In this embodiment, the cell controller S may be a slave battery management system. The cell controller S may monitor the voltage, current, temperature, and the like of the corresponding battery cell C. For the monitoring operation of the cell controller S, a sensor or various measurement modules (not shown) may be installed at any location such as the battery cell C, a substrate on which the cell controller S is formed, or a charging/discharging path. The cell controller S may calculate a parameter indicating the state of the battery cell C, for example, SOC or SOH, based on the monitored measured values such as voltage, current, and temperature.
본 실시예에 따른 셀 제어기(S)는 DC/DC 컨버터를 포함한다. DC/DC 컨버터는 대응하는 배터리 셀(C)의 전압을 입력으로 한다. 그리고 어느 하나의 셀 제어기(S)에 포함된 DC/DC 컨버터는 입력된 전압을 변환하고, 변환된 전압의 출력은 다른 셀 제어기(S)에 포함된 DC/DC 컨버터의 출력과 직렬 연결된다. 가장 하단의 셀 모듈 어레이(CMA#1)의 경우, M개의 배터리 셀(C1-1~C1-M)의 전압이 각각 대응하는 셀 제어기(S1-1~S1-M)의 DC/DC 컨버터에 입력된다. 그리고 셀 제어기(S1-1~S1-M)의 DC/DC 컨버터의 출력들이 서로 직렬로 연결되어 DC/DC 컨버터들의 출력 전압의 합이 셀 모듈 어레이(CMA#1)의 전압으로서 출력된다.The cell controller S according to the present embodiment includes a DC/DC converter. The DC/DC converter takes the voltage of the corresponding battery cell (C) as an input. In addition, the DC/DC converter included in one cell controller S converts the input voltage, and the output of the converted voltage is connected in series with the output of the DC/DC converter included in the other cell controller S. In the case of the lowest cell module array (CMA#1), the voltages of the M battery cells (C1-1 to C1-M) are respectively applied to the DC/DC converters of the corresponding cell controllers (S1-1 to S1-M). is input The outputs of the DC/DC converters of the cell controllers S1-1 to S1-M are connected in series to each other, so that the sum of the output voltages of the DC/DC converters is output as the voltage of the cell module
배터리 모듈(10)에 포함된 복수의 셀 모듈 어레이(CMA#1~CMA#N)는 마찬가지 방식으로 전압 출력이 서로 직렬로 연결되며, 셀 모듈 어레이(CMA#1~CMA#N)의 출력 전압의 합이 배터리 모듈(10)의 전압으로서 출력된다. 배터리 모듈(10)의 전압은 시스템 전압에 대응할 수 있다.Voltage outputs of the plurality of cell module
또한, 셀 모듈 어레이(CMA#1) 내에 포함된 복수의 셀 제어기(S1-1~S1-M)는 통신을 위하여 서로 연결될 수 있다. 따라서 각 셀 제어기(S)에서 모니터링한 전압, 전류, 온도 등의 측정값 또는 이에 기초하여 산출된 SOC나 SOH 등을 인접하는 셀 제어기(S)로 전송할 수 있다. 그리고 복수의 셀 제어기(S1-1~S1-M) 중 하나, 예를 들어 가장 하단의 셀 제어기(S1-1)는 모듈 제어기(20a) 내의 주 제어부(21)로 자신의 데이터 및 다른 셀 제어기(S)로부터 수집한 데이터들을 전송할 수 있다.Also, a plurality of cell controllers S1-1 to S1-M included in the cell module
도 1에서는 배터리 셀(C)과 셀 제어기(S)가 1대 1로 대응하여 마련되는 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 배터리 셀(C)에 하나의 셀 제어기(S)가 대응되도록 구성될 수도 있을 것이다. 복수의 배터리 셀(C)은 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 다만, 복수의 배터리 셀(C)이 직렬 및/또는 병렬로 연결되더라도, 그 출력은 셀 제어기(C)로 입력된 후 다른 셀 제어기의 출력과 연결되도록 구성될 것이다.In FIG. 1 , the case in which the battery cell C and the cell controller S are provided in a one-to-one correspondence has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, one cell controller S may be configured to correspond to a plurality of battery cells C. The plurality of battery cells C may be connected to each other in series and/or in parallel. However, even if the plurality of battery cells C are connected in series and/or in parallel, their outputs will be input to the cell controller C and then be configured to be connected to the outputs of other cell controllers.
이하에서는 배터리 셀(C)과 셀 제어기(S)를 포함하는 셀 모듈(CM)의 구성에 대해서 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the configuration of the cell module CM including the battery cell C and the cell controller S will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈(CM#1)의 구성을 나타내는 도면이다. 즉, 도 2는 셀 모듈들 중 모듈 제어기(20a)에 구동용 전력을 공급하는 배터리 셀(C1-1)을 포함하는 셀 모듈(CM#1)을 나타낸다.2 is a diagram showing the configuration of a cell module (CM#1) according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 2 shows a cell
셀 모듈(CM#1)은 배터리 셀(C1-1)과 셀 제어기(S1-1)를 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 실시예에서는 배터리 셀과 셀 제어기가 1대 1로 대응되는 경우에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 배터리 셀(C)이 셀 제어기(S)를 통하여 전압을 출력하는 형태이면 다른 구성이어도 무방하다.The cell
셀 제어기(S1-1)는 제어부(100), DC/DC 컨버터(110) 및 통신부(120)를 적어도 포함한다. 제어부(100)는 DC/DC 컨버터(110) 및 통신부(120)의 동작을 비롯하여 셀 제어기(S1-1)의 전체적인 동작을 제어한다. 또한 제어부(100)는 배터리 셀(C1-1)의 상태를 모니터링한다. 제어부(100)는 통신부(120)를 통하여 다른 셀 제어기(S)와 통신할 수 있다. 또한 제어부(100)는 통신부(120)를 통하여 모듈 제어기(20a)의 주 제어부(21)와 통신을 수행할 수 있다.The cell controller S1-1 includes at least a
DC/DC 컨버터(110)는 대응하는 배터리 셀(C1-1)의 출력이 입력단에 연결된다. 즉, DC/DC 컨버터(110)의 입력단에 대응하는 배터리 셀(C1-1)의 출력 전압이 입력으로서 인가된다. DC/DC 컨버터(110)는 입력된 배터리 셀(C1-1)의 출력 전압을 소정의 전압으로 변환하여 출력한다. DC/DC 컨버터(110)의 출력단으로부터 출력되는 전압 중 일단(예를 들어 +단)은 이웃하는 셀 제어기인 셀 제어기(S1-2)로 인가된다. 또한, DC/DC 컨버터(110)의 출력단으로부터 출력되는 전압 중 타단(예를 들어 -단)은 시스템 전압의 음극단(PACK(-))으로서 외부로 공급된다. 이를 위해 셀 제어기(S1-1)에는 DC/DC 컨버터(110)의 출력 전압이 출력되는 단자(제1 출력 단자)가 포함될 수 있다.In the DC/
한편, 배터리 셀(C1-1)과 DC/DC 컨버터(110)의 입력단 사이의 노드에서 외부로 전력을 공급하기 위한 추가 경로가 형성된다. 이 추가 경로는 배터리 셀(C1-1)의 전력이 DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 외부로 공급되도록 한다. 배터리 셀(C1-1)은 저장되어 있는 전력을 DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 모듈 제어기(20a)로 공급하여, 모듈 제어기(20a)가 동작을 개시하는데 필요한 구동용 전력을 제공한다. 이를 위해 셀 제어기(S1-1)에는 DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 배터리 셀(C1-1)의 전압이 출력되는 단자(제2 출력 단자)가 포함될 수 있다.Meanwhile, an additional path for supplying power from the node between the battery cell C1-1 and the input terminal of the DC/
통신부(120)는 다른 셀 제어기의 통신부 및 모듈 제어기(20a)의 통신부와 연결되어 각종 데이터 및 제어신호를 주고받을 수 있다. 예를 들어, 통신부(120)를 통하여 각 셀 제어기(S)가 모니터링한 전압, 전류 및 온도에 관한 데이터나 셀 제어기(S)가 산출한 SOC 및 SOH에 관한 데이터 등을 전송하고, 모듈 제어기(20a)로부터 동작을 위한 제어신호를 수신할 수 있다. 통신부(120)는 다른 셀 제어기의 통신부들 및 모듈 제어기(20a)의 통신부와 함께 링형 네트워크 구조로 연결될 수 있을 것이다. 그러나 이는 예시적인 것으로, 통신부들 사이의 연결 방식은 링형 네트워크 구조로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 통신부(120)가 무선으로 통신을 수행하는 경우, 모듈 제어기(20a)의 통신부와 1대 1 방식으로 통신을 수행하도록 통신부들의 연결이 스타형 네트워크 구조로 구현될 수도 있을 것이다.The
셀 제어기(S1-1)는 도시하지 않은 전원 회로로부터 동작을 위한 전력을 공급받을 수 있다. 전원 회로는 셀 제어기(S1-1)에 대응하는 배터리 셀(C1-1)로부터 전력을 공급받을 수 있으며, 대안적으로 또는 추가적으로 모듈 제어기(20a)와 같은 외부 구성으로부터 전력을 공급받을 수도 있을 것이다. 제어부(100) DC/DC 컨버터(110) 및 통신부(120)는 상술한 전원 회로에 의하여 공급되는 전력에 기초하여 동작할 수 있을 것이다.The cell controller S1-1 may receive power for operation from a power circuit (not shown). The power circuit may receive power from the battery cell C1-1 corresponding to the cell controller S1-1, and alternatively or additionally may receive power from an external component such as the
본 실시예에서 설명한 배터리 셀(C)의 연결 구성에 의하면 각 셀 제어기(S)에 포함된 DC/DC 컨버터(110)가 동작을 개시하기 전에는 시스템 전압이 출력되지 않는다. 즉, DC/DC 컨버터(110)가 동작을 개시하기 전에는 출력 전압을 출력하지 않기 때문에, 배터리 모듈(10)의 출력 전압인 PACK(+) 및 PACK(-)이 출력되지 않는다. 종래 모듈 제어기(20a)와 같은 배터리 관리 시스템은 배터리 모듈(20a)에 의하여 제공되는 시스템 전압에 기초하여 구동용 전압을 생성한다. 그러나 본 실시예에서와 같은 배터리 셀(C)의 연결 구성에서는 배터리 모듈(20a)을 위한 구동용 전압을 생성할 수 없게 된다. 따라서 복수의 배터리 셀 중 일부의 배터리 셀(본 실시예에서는 가장 하단의 배터리 셀(C1-1))로부터 해당 배터리 셀에 대응하는 셀 제어기에 포함된 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 전력을 배터리 모듈(20a)로 제공함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있게 된다.According to the connection configuration of the battery cells C described in this embodiment, the system voltage is not output before the DC/
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 모듈(CM#m)의 다른 구성을 나타내는 도면이다. 즉, 도 3은 셀 모듈들 중 모듈 제어기(20a)에 구동용 전력을 공급하는 배터리 셀(C1-1) 이외의 배터리 셀(C)을 포함하는 셀 모듈(CM#m)을 나타낸다. (m은 1<m≤M인 정수)3 is a diagram illustrating another configuration of a cell module CM#m according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 3 shows a cell module CM#m including a battery cell C other than the battery cell C1-1 that supplies driving power to the
셀 모듈(CM#m)은 셀 모듈(CM#1)과 마찬가지로 배터리 셀(C1-m)과 셀 제어기(S1-m)를 포함한다. 그리고 셀 제어기(S1-m)는 제어부(100), DC/DC 컨버터(110) 및 통신부(120)를 적어도 포함한다. 제어부(100), DC/DC 컨버터(110) 및 통신부(120)의 구성 및 기능은 셀 제어기(S1-1)와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.The cell module CM#m includes a battery cell C1-m and a cell controller S1-m like the cell
셀 제어기(S1-m)의 경우, 셀 제어기(S1-1)와 달리 DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 직접 외부로 전력을 공급하는 경로가 마련되지 않는다. 즉, 셀 모듈(CM#m)은 배터리 셀(C1-m)에 저장된 전력이 DC/DC 컨버터(110)에 의하여 소정의 전압으로 변환되어 출력되도록 구성된다. 다만, 셀 제어기(S)들의 제조의 편의를 위하여 셀 제어기(S1-m)도 셀 제어기(S1-1)와 동일하게 제조할 수도 있을 것이다. 이 경우, DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 배터리 셀(C)의 전압을 출력하는 경로를 사용하지 않는 방식으로 셀 제어기(S1-m)를 구현할 수 있을 것이다.In the case of the cell controller S1-m, unlike the cell controller S1-1, a path for directly supplying power to the outside without passing through the DC/
셀 제어기(S1-m)의 DC/DC 컨버터(110)는 입력된 배터리 셀(C1-m)의 출력 전압을 소정의 전압으로 변환하여 출력한다. DC/DC 컨버터(110)의 출력단으로부터 출력되는 전압 중 일단(예를 들어 +단)은 이웃하는 셀 제어기인 셀 제어기(S1-(m+1))로 인가된다. 또한, DC/DC 컨버터(110)의 출력단으로부터 출력되는 전압 중 타단(예를 들어 -단)은 다른 이웃하는 셀 제어기인 셀 제어기(S1-(m-1))로 인가된다. 물론 배터리 모듈(10)의 가장 상단에 위치하는 셀 제어기(S)의 출력 중 일단(예를 들어 +단)은 시스템 전압의 양극단(PACK(+))으로서 외부로 공급된다.The DC/
한편, 도시하지는 않았으나 도 2 및 도 3에 따른 셀 제어기(S)는 이웃하는 셀 제어기 사이에 비상 전원을 공급하기 위한 수단을 추가로 구비할 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 셀 제어기에 이상이 발생한 경우, 이웃하는 셀 제어기에서 동작을 위한 비상 전원을 공급할 수 있도록 전원 공급을 위한 경로가 추가로 마련될 수 있다.Meanwhile, although not shown, the cell controller S according to FIGS. 2 and 3 may further include means for supplying emergency power between neighboring cell controllers. For example, when an abnormality occurs in any one cell controller, a path for supplying power may be additionally provided so that emergency power for operation in a neighboring cell controller can be supplied.
다시 도 1로 돌아와서 모듈 제어기(20a) 및 보호 회로(30)에 대해서 설명한다.Returning to FIG. 1 again, the
모듈 제어기(20a)는 배터리 관리 시스템으로서의 기능을 수행한다. 예를 들어, 모듈 제어기(20a)는 셀 제어기(S)와의 사이에서 마스터 BMS로서 동작할 수 있다. 이에 따라 셀 제어기(S)는 모듈 제어기(20a)와의 사이에서 슬레이브 BMS로서 동작할 수 있다. 모듈 제어기(20a)는 주 제어부(21), 제1 전원 회로(22), 전압 레귤레이터(23), 비상 전원 회로(24), 제1 통신부(25), 제2 통신부(26), 전압 검출부(27) 및 전류 검출부(28)를 적어도 포함할 수 있다.The
주 제어부(21)는 모듈 제어기(20a) 내의 각 구성의 동작을 제어하여 배터리 팩(1a)의 동작을 제어한다. 주 제어부(21)는 제1 전원 회로(22)에 의해 공급되는 구동용 전력에 기초하여 전압 레귤레이터(23)가 구동용 전압을 생성하면, 생성된 구동용 전압을 이용하여 동작을 수행한다. 즉, 주 제어부(21)는 제1 전원 회로(22)에 의하여 공급되는 전력에 기초하여 셀 제어기(S)들을 제어하거나 배터리 팩(1a) 내의 각 구성의 동작을 제어할 수 있다.The
주 제어부(21)는 비상 전원 회로(24)의 동작을 제어하여 배터리 모듈(10)에 포함된 셀 제어기(S) 중 어느 하나의 셀 제어기에 비상 전원을 공급하도록 한다. 주 제어부(21)는 제1 통신부(25)를 통하여 배터리 모듈(10) 내의 각 셀 제어기(S)들과 통신을 수행한다. 또한, 주 제어부(21)는 제2 통신부(26)를 통하여 외부 장치, 예를 들어 상위 제어기 등과 통신을 수행한다. 상위 제어기는 전기 자동차 등의 차량 제어기 또는 에너지 저장 장치의 시스템 제어기 등일 수 있다.The
주 제어부(21)는 보호 회로(30)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 주 제어부(21)는 스위칭부(31)를 온 시켜 배터리 팩(1a)의 충전 또는 방전을 가능하게 하거나, 스위칭부(31)를 오프 시켜 배터리 팩(1a)의 충전 또는 방전을 중단시킬 수 있다. 또한, 주 제어부(21)는 회로 차단기(32)의 동작을 제어하여 비상시에 회로를 차단할 수도 있을 것이다.The
추가적으로, 주 제어부(21)는 전압 검출부(27) 및 전류 검출부(28)에 연결되어 전압 검출부(27) 및 전류 검출부(28)가 모니터링한 전압 및 전류에 기초하여 전압 및 전류를 검출할 수 있다. 도시하지는 않았으나 주 제어부(21)는 배터리 팩(1a)의 온도를 측정하기 위한 모듈로부터 온도 측정을 위한 값을 수신할 수도 있을 것이다.Additionally, the
또한, 도시하지는 않았으나, 주 제어부(21)는 배터리 모듈(10) 내의 각 배터리 셀의 SOC의 편차를 감소시켜 SOC를 균일화하기 위하여 셀 밸런싱 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 이를 위해 셀 밸런싱을 위한 회로가 배터리 모듈(10) 내에 마련되어 있을 수 있다. 본 실시예의 경우, 배터리 셀(C1-1)은 모듈 제어기(20a)의 동작을 위한 구동용 전원으로서 사용되므로 다른 배터리 셀에 비하여 방전량이 더 많을 수 있다. 따라서 주 제어부(21)는 배터리 셀(C1-1)의 SOC와 다른 배터리 셀들의 충전 상태의 편차가 기준값 이하가 되도록 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있을 것이다. 즉, 제1 전원 회로(22)에 전력을 공급하는 배터리 셀의 SOC가 복수의 배터리 셀 중 다른 배터리 셀의 SOC보다 낮은 경우 셀 밸런싱을 수행한다.In addition, although not shown, the
제1 전원 회로(22)는 배터리 모듈(10)에 포함된 복수의 배터리 셀(C) 중에서 일부(예를 들어, 하나)의 배터리 셀로부터 전력을 공급받는다. 제1 전원 회로(22)는 해당 배터리 셀(C)에 대응하는 셀 제어기(S)에 포함된 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 배터리 셀(C)의 전력을 공급받는다. 제1 전원 회로(22)는 공급받은 전력에 기초하여 배터리 팩(1a)의 구동용 전력을 생성한다. 제1 전원 회로(22)는 외부에서 인가되는 제어 신호인 인에이블 신호에 기초하여 동작을 개시할 수 있다. 또는 제1 전원 회로(22)는 사용자 조작에 의하여 발생하는 제어 신호에 기초하여 동작을 개시할 수도 있을 것이다.The
전압 레귤레이터(23)는 제1 전원 회로(22)로부터 공급되는 전력에 기초하여 구동용 전압을 생성한다. 전압 레귤레이터(23)는 구동용 전압으로서 복수의 전압(V1, V2, V3)을 생성할 수 있다.The
이하에서는 제1 전원 회로(22) 및 전압 레귤레이터(23)의 구성에 대해서 좀 더 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the configuration of the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 회로의 구성을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a power circuit according to an embodiment of the present invention.
제1 전원 회로(22)는 입력단에 복수의 배터리 셀 중 임의의 일부 배터리 셀로부터 전압이 인가된다. 본 실시예의 경우 제1 전원 회로(22)는 배터리 모듈(10)의 가장 하단에 위치하는 배터리 셀(C1-1)에 연결될 것이다.A voltage is applied to an input terminal of the
제1 전원 회로(22)는 인에이블 단자에 스위치(22a)가 연결된다. 제1 전원 회로(22)는 스위치(22a)에 의하여 인에이블 신호가 인가되면 배터리 셀(C1-1)로부터의 전력을 전압 레귤레이터(23)에 공급한다. 이때, 제1 전원 회로(22)는 배터리 셀(C1-1)로부터 인가된 전압을 소정의 전압으로 변환하여 출력한다. 예를 들어 전압 레귤레이터(23)의 입력으로 사용되기에 적절한 11V 등의 전압으로 전압 레벨을 변환할 수 있을 것이다. 제1 전원 회로(22)는 전압 레귤레이터(23) 외에도 보호 회로(30)의 스위칭부(31)나 회로 차단기(32) 등에 출력 전압에 따른 전력을 공급할 수 있다.A
전압 레귤레이터(23)는 제1 전원 회로(22)에 의하여 공급된 전력을 모듈 제어기(20a)의 동작에 필요한 복수의 구동용 전압으로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 전압 레귤레이터(23)는 5V나 3.3V 등의 전압을 출력할 수 있다. 또한, 전압 레귤레이터(23)는 배터리 팩(1a)의 이상 판정 등에 사용하기 위한 기준 전압(5V ref)을 출력할 수도 있을 것이다.The
본 실시예에 있어서 스위치(22a)는 택트 스위치 등의 물리적 스위치일 수 있다. 사용자가 스위치(22a)를 수동으로 조작하여 인에이블 신호를 제1 전원 회로(22)에 인가함으로써 제1 전원 회로(22)가 동작하고, 이로 인하여 모듈 제어기(20a)의 동작이 개시될 수 있을 것이다.In this embodiment, the
제1 전원 회로(22)는 입력단과 출력단이 서로 절연(isolation)되어 있을 수 있다. 제1 전원 회로(22)의 입력단은 고전압 영역(시스템 전압 영역)에서 동작하며, 제1 전원 회로(22)의 출력단은 저전압 영역(제1 전원 회로(22)의 출력 전압 또는 전압 레귤레이터(23)의 출력 전압 영역)에서 동작한다. 따라서 제1 전원 회로(22)는 입력단과 출력단이 서로 절연되어 하드웨어 파손 등을 방지할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 회로의 다른 구성을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating another configuration of a power circuit according to an embodiment of the present invention.
제1 전원 회로(22)는 입력단에 복수의 배터리 셀 중 임의의 일부 배터리 셀로부터 전압이 인가된다. 본 실시예의 경우 제1 전원 회로(22)는 배터리 모듈(10)의 가장 하단에 위치하는 배터리 셀(C1-1)에 연결될 것이다.A voltage is applied to an input terminal of the
제1 전원 회로(22)는 인에이블 단자에 릴레이(22b)의 출력단이 연결된다. 제1 전원 회로(22)는 릴레이(22b)의 출력단으로부터 인에이블 신호가 인가되면 배터리 셀(C1-1)로부터의 전력을 전압 레귤레이터(23)에 공급한다. 이때, 제1 전원 회로(22)는 배터리 셀(C1-1)로부터 인가된 전압을 소정의 전압으로 변환하여 출력한다. 예를 들어 전압 레귤레이터(23)의 입력으로 사용되기에 적절한 11V 등의 전압으로 전압 레벨을 변환할 수 있을 것이다.The output terminal of the
전압 레귤레이터(23)는 제1 전원 회로(22)에 의하여 공급된 전력을 모듈 제어기(20a)의 동작에 필요한 복수의 구동용 전압으로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 전압 레귤레이터(23)는 5V나 3.3V 등의 전압을 출력할 수 있다. 또한, 전압 레귤레이터(23)는 배터리 팩(1a)의 이상 판정 등에 사용하기 위한 기준 전압(5V ref)을 출력할 수도 있을 것이다.The
본 실시예에 있어서 릴레이(22b)는 외부로부터의 인에이블 신호에 기초하여 동작할 수 있다. 또한, 외부로부터의 인에이블 신호가 모듈 제어기(20a)에 인가되면 주 제어부(21)에도 해당 신호가 인가된다. 따라서 외부로부터의 인에이블 신호 인가가 중단되더라도 주 제어부(21)가 외부로부터의 인에이블 신호에 기초하여 생성된 파워 홀드 신호를 릴레이(22b)에 계속해서 인가함으로써, 릴레이(22b)가 제1 전원 회로(22)에 인에이블 신호를 계속 인가할 수 있게 한다.In this embodiment, the
제1 전원 회로(22) 및 릴레이(22b)는 입력단과 출력단이 서로 절연(isolation)되어 있을 수 있다. 제1 전원 회로(22)의 입력단과 릴레이(22b)의 출력단은 고전압 영역에서 동작하며, 제1 전원 회로(22)의 출력단과 릴레이(22b)의 입력단은 저전압 영역에서 동작한다. 따라서 제1 전원 회로(22) 및 릴레이(22b)는 입력단과 출력단이 서로 절연되어 하드웨어 파손 등을 방지할 수 있다.The
이와 같이, 제1 전원 회로(22)가 복수의 배터리 셀들 중에서 일부의 배터리 셀(C1-1)로부터 대응하는 셀 제어기(S1-1)의 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 전력을 공급받음으로써, 복수의 셀 제어기들(S)의 동작이 정지되어 시스템 전압이 출력되지 않는 상태에서도 모듈 제어기(20a)의 동작에 필요한 구동용 전력을 생성할 수 있게 된다.In this way, the
다시 도 1로 돌아가 설명을 계속한다.Returning to FIG. 1 again, the description is continued.
비상 전원 회로(24)는 주 제어부(21)의 제어에 기초하여 셀 제어기(S) 중 어느 하나의 셀 제어기에 비상 전력을 공급한다. 예를 들어, 셀 제어기(S1-1)에 이상이 발생하여 전력 공급이 불가능할 때, 비상 전원 회로(24)를 통하여 전력을 공급한다.The
제1 통신부(25)는 복수의 셀 제어기(S)들과의 통신을 위한 통신 인터페이스이다. 제1 통신부(25)는 셀 제어기(S)로부터 배터리 셀(C)을 모니터링한 데이터들 및 셀 제어기(S)에서 산출한 데이터들을 수신한다. 또한, 제1 통신부(25)는 셀 제어기(S)들로 제어신호를 송신하여 셀 제어기(S)들의 동작을 제어한다.The
제2 통신부(26)는 외부 장치와의 통신을 위한 통신 인터페이스이다. 예를 들어, 제2 통신부(26)를 통하여 상위 제어기와 통신을 수행할 수 있다.The
도 1에서 제1 통신부(25) 및 제2 통신부(26)는 유선 통신을 수행하는 것으로 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제1 통신부(25) 및 제2 통신부(26) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두는 무선 통신을 수행하기 위한 구성일 수 있다. 또한, 제1 통신부(25) 및 제2 통신부(26)는 하나의 구성요소로 도시하였으나 필요에 따라서 복수의 통신 프로토콜을 지원하기 위하여 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있을 것이다.In FIG. 1 , the
전압 검출부(27)는 배터리 모듈(10)의 출력 전압, 즉 시스템 전압을 모니터링한다. 전압 검출부(27)에서 모니터링한 배터리 모듈(10)의 전압은 주 제어부(21)에 인가된다.The
마찬가지로, 전류 검출부(28)는 배터리 모듈(10)의 충방전 전류를 모니터링한다. 전류 검출부(28)에서 모니터링한 배터리 모듈(10)의 충방전 전류는 주 제어부(21)에 인가된다.Similarly, the
주 제어부(21)는 전압 검출부(27) 및 전류 검출부(28)로부터 검출한 전압, 전류 등을 이용하여 배터리 팩(1a)의 제어에 필요한 파라미터를 산출할 수 있다.The
보호 회로(30)는 배터리 팩(10)의 안전을 보장하기 위한 구성이다. 보호 회로(30)는 스위칭부(31) 및 전류 차단기(32)를 포함한다.The
스위칭부(31)는 배터리 모듈(10)의 충전 및 방전시 전류의 흐름을 제어한다. 예를 들어, 스위칭부(31)는 주 제어기(21)에 의하여 배터리 모듈(10)이 과전압 상태라고 판단된 경우, 스위칭부(31)를 차단시켜 배터리 팩(1a)의 동작을 중지시킨다. 스위칭부(31)는 접촉기, 릴레이, 스위칭 소자 등으로 구성될 수 있다.The switching
전류 차단기(Circuit Breaker)(32)는 과전류가 발생하면 전류를 자동으로 차단할 수 있다.The current breaker (Circuit Breaker) 32 may automatically cut off the current when an overcurrent occurs.
도시하지 않았으나 보호 회로(30)로서 배터리 팩(1a)의 온도를 제어하기 위한 냉각 수단 등이 더 포함될 수도 있을 것이다.Although not shown, a cooling means for controlling the temperature of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(1a)의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a control method of the
도 6을 참조하면, 배터리 팩(1a)이 장착된 시스템, 예를 들어 차량이나 에너지 저장 장치의 동작이 개시되면(S10), 제1 전원 회로(22)의 동작을 개시시키기 위한 인에이블 신호가 입력되는 것을 대기한다(S11).Referring to FIG. 6 , when an operation of a system in which the
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 스위치(22a)나 외부 장치로부터 인에이블 신호가 인가되면(S11의 Yes), 특정 셀로부터 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 마스터 BMS인 모듈 제어기(20a)로 전력을 공급한다(S12). 예를 들어 배터리 셀(C1-1)로부터 셀 제어기(S1-1)에 포함된 DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 모듈 제어기(20a)의 제1 전원 회로(22)로 전력을 공급한다.As shown in FIGS. 4 and 5, when an enable signal is applied from the
제1 전원 회로(22)는 공급받은 전력에 기초하여 구동용 전압을 생성하여 전압 레귤레이터(23)에 인가한다(S13). 그리고 마스터 BMS인 모듈 제어기(20a)는 배터리 셀(C1-1) 및 제1 전원 회로(22)에 기초하여 생성된 전력에 기초하여 동작을 개시하고, 셀 제어기(S)의 DC/DC 컨버터(110)들의 동작을 제어한다(S14). 즉, 주 제어부(21)는 전압 레귤레이터(23)로부터의 전압에 기초하여 동작을 개시한다.The
주 제어부(21)의 동작 및 셀 제어기(S)의 DC/DC 컨버터(110)들의 동작에 의하여 시스템 전압이 생성되며(S15), 최종적으로 배터리 팩(1a)이 전압을 출력한다(S16).A system voltage is generated by the operation of the
또한, 시스템의 동작 동안, 주 제어부(21)는 배터리 셀(C1-1)의 SOC와 다른 배터리 셀들의 충전 상태의 편차가 기준값 이하가 되도록 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있을 것이다.Also, during the operation of the system, the
이상과 같이, 본 실시예에 따른 배터리 팩(1a)의 구성에 의하면 복수의 배터리 셀의 전압이 DC/DC 컨버터를 통하여 출력되는 구성에 있어서, DC/DC 컨버터가 동작을 개시하기 이전(시스템 전압이 출력되기 이전)이라도 배터리 관리 시스템(모듈 제어기(20a))의 동작에 필요한 전력을 공급받을 수 있게 된다. 따라서 배터리 관리 시스템에 안정적으로 전원 공급을 할 수 있게 된다.As described above, according to the configuration of the
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(1b)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 7은 제2 전원 회로(29)가 추가된 것 외에는 도 1에 따른 배터리 팩(1a)과 구성이 동일하므로 중복되는 설명은 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.7 is a diagram showing the configuration of a
도 7을 참조하면, 배터리 팩(1b)은 제2 전원 회로(29)를 더 포함한다. 제2 전원 회로(29)는 배터리 모듈(10)에 의하여 출력되는 시스템 전압이 입력단에 인가된다. 제2 전원 회로(29)는 배터리 모듈(10) 전체에 의하여 공급되는 전력에 기초하여 배터리 팩(1b)의 구동용 전력을 생성한다. 즉, 제2 전원 회로(29)는 복수의 배터리 셀에 기초하여 생성되는 시스템 전압에 기초하여 배터리 팩(1b)의 구동용 전력을 생성한다.Referring to FIG. 7 , the
제1 전원 회로(22)의 출력 및 제2 전원 회로(29)의 출력은 전압 레귤레이터(23)에 공급된다. 제1 전원 회로(22)와 전압 레귤레이터(23) 사이 및 제2 전원 회로(29)와 전압 레귤레이터(23) 사이에는 역류 방지를 위한 다이오드가 마련될 수 있다.The output of the first
주 제어부(21)는 앞서 설명한 바와 같이, 시스템이 개시될 때 제1 전원 회로(22)로부터 공급되는 전력에 기초하여 웨이크업 된다. 주 제어부(21)의 동작 개시 후 DC/DC 컨버터들이 동작하여 시스템 전압이 출력되면 주 제어부(21)는 제2 전원 회로(29)로부터 공급되는 전력에 기초하여 동작을 수행한다. 즉, 주 제어부(21)는 제2 전원 회로(29)로부터 전력이 공급된 이후에는 사용 전원을 제1 전원 회로(22)에서 제2 전원 회로(29)로 전환한다. 이를 위하여 주 제어부(21)는 제1 전원 회로(22)의 동작을 중지시키거나, 혹은 셀 제어기(S1-1)의 동작을 중지시킬 수 있을 것이다.As described above, the
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 회로의 구성을 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing the configuration of a power circuit according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 도 4 및 도 5와 비교하여 제2 전원 회로(29)가 추가로 포함되었음을 알 수 있다. 제2 전원 회로(29)는 입력단에 복수의 배터리 셀의 전압이 DC/DC 컨버터에 의하여 변환 및 합산되어 출력되는 시스템 전압이 인가된다. 제2 전원 회로(29)는 시스템 전압을 소정의 전압으로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 전압 레귤레이터(23)의 입력으로 사용되기에 적절한 12V 등의 전압으로 전압 레벨을 변환할 수 있을 것이다. 본 실시예에서는 제2 전원 회로(29)가 제1 전원 회로(22)와 상이한 전압을 출력하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 동일한 전압이 출력될 수도 있을 것이다.Referring to FIG. 8 , it can be seen that the
한편, 주 제어부(21)는 제2 전원 회로(29)에 의하여 구동용 전력이 공급되는 것을 검출하면, 풀다운 저항(22c)에 신호를 인가하여 릴레이(22b)의 입력단에 릴레이(22b)가 차단되도록 하는 신호를 인가한다. 본 실시예에서는 릴레이(22b)에 그라운드 전위를 인가한다. 이 경우, 주 제어부(21)는 파워 홀드 신호의 출력도 차단하여 릴레이(22b)가 동작하지 않게 할 것이다. 그 결과, 제1 전원 회로(22)에 인에이블 신호의 인가되지 않게 되어 제1 전원 회로(22)는 동작을 중지한다. 즉, 배터리 팩(1a)이 정상적으로 동작을 수행하게 된 이후에는 제1 전원 회로(22)의 동작을 중지시켜 불필요한 전원 소모를 삭감할 수 있다. 또한, 제1 전원 회로(22)는 모듈 제어기(22b)의 웨이크업을 위하여만 사용함으로써 제 전원 회로(22)에 전력을 공급하는 배터리 셀(C1-1)이 다른 배터리 셀이 비하여 열화가 가속화되는 것을 최소화할 수 있게 된다.On the other hand, when the
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 모듈의 구성을 나타내는 도면이다.9 is a diagram showing the configuration of a cell module according to another embodiment of the present invention.
도 9의 경우, 셀 제어기(S1-1)는 스위칭 소자(130)를 더 포함한다. 배터리 셀(C1-1)로부터 DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 제2 출력 단자를 통해 출력되는 전력 공급 경로 상에 스위칭 소자(130)를 마련하고, 제어부(100)가 스위칭 소자(130)를 오프 시킴으로써 배터리 셀(C1-1)로부터 모듈 제어기(20b)의 제1 전원 회로(22)에 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있을 것이다.In the case of FIG. 9 , the cell controller S1-1 further includes a
모듈 제어기(20b)의 주 제어부(21)가 제2 전원 회로(29)가 구동용 전력을 공급하는 것을 검출하는 경우, 주 제어부(21)는 제어부(100)에 제어신호를 인가하여 스위칭 소자(130)를 오프시키도록 할 수 있을 것이다. 본 실시예는 릴레이(22b)의 동작을 중지시키는 것과 동시에 또는 선택적으로 수행할 수 있을 것이다.When the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩(1b)의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a control method of the
도 10을 참조하면, 배터리 팩(1b)이 장착된 시스템, 예를 들어 차량이나 에너지 저장 장치의 동작이 개시되면(S20), 제1 전원 회로(22)의 동작을 개시시키기 위한 인에이블 신호가 입력되는 것을 대기한다(S21).Referring to FIG. 10 , when an operation of a system in which the
도 8에 도시한 바와 같이, 스위치(22a)나 외부 장치로부터 인에이블 신호가 인가되면(S21의 Yes), 특정 셀로부터 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 마스터 BMS인 모듈 제어기(20a)로 전력을 공급한다(S22). 예를 들어 배터리 셀(C1-1)로부터 셀 제어기(S1-1)에 포함된 DC/DC 컨버터(110)를 거치지 않고 모듈 제어기(20b)의 제1 전원 회로(22)로 전력을 공급한다.As shown in FIG. 8, when an enable signal is applied from the
제1 전원 회로(22)는 공급받은 전력에 기초하여 구동용 전압을 생성하여 전압 레귤레이터(23)에 인가한다(S23). 그리고 마스터 BMS인 모듈 제어기(20b)는 배터리 셀(C1-1) 및 제1 전원 회로(22)에 기초하여 생성된 전력에 기초하여 동작을 개시하고, 셀 제어기(S)의 DC/DC 컨버터(110)들의 동작을 제어한다(S24). 즉, 주 제어부(21)는 전압 레귤레이터(23)로부터의 전압에 기초하여 동작을 개시한다.The
이후, 주 제어부(21)의 동작 및 셀 제어기(S)의 DC/DC 컨버터(110)들의 동작에 의하여 시스템 전압이 생성되어 출력되며(S25), 제2 전원 회로(29)가 시스템 전압에 기초하여 구동용 전압을 생성한다(S26).Thereafter, a system voltage is generated and output by the operation of the
주 제어부(21)는 제2 전원 회로(29)에서 구동용 전압이 생성되는지 판단하고(S27), 제2 전원 회로(29)에서 구동용 전압이 생성되면, 마스터 BMS인 모듈 제어기(20b)의 동작 전원을 제1 전원 회로(22)에서 제2 전원 회로(29)로 전환한다(S28).The
그리고 최종적으로 배터리 팩(1a)이 전압을 출력한다(S29).And finally, the
또한, 본 실시예에서도 시스템의 동작 동안, 주 제어부(21)는 배터리 셀(C1-1)의 SOC와 다른 배터리 셀들의 충전 상태의 편차가 기준값 이하가 되도록 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있을 것이다.Also in this embodiment, during the operation of the system, the
이상과 같이, 본 실시예에 따른 배터리 팩(1b)의 구성에 의하여도 DC/DC 컨버터가 동작을 개시하기 이전(시스템 전압이 출력되기 이전)이라도 배터리 관리 시스템(모듈 제어기(20b))의 동작에 필요한 전력을 공급받을 수 있게 된다. 따라서 배터리 관리 시스템에 안정적으로 전원 공급을 할 수 있게 된다.As described above, according to the configuration of the
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 관리 시스템(MBMS)의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.11 is a diagram illustrating a hardware configuration of a battery management system (MBMS) according to embodiments of the present invention.
도 11을 참조하면, 마스터 배터리 관리 시스템인 모듈 제어기(20a, 20b)는 컨트롤러(MCU)(1100), 메모리(1110), 입출력 인터페이스(1120) 및 통신 인터페이스(1130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the
MCU(1100)는 모듈 제어기(20a, 20b) 내의 각종 동작 및 연산의 처리와 각 구성의 제어를 수행한다. 즉, MCU(1100)는 주 제어부(21)로서의 기능을 수행할 수 있다.The
메모리(1110)에는 운영체제 프로그램 및 주 제어기(21)의 기능을 수행하기 위한 프로그램이 기록된다. 메모리(1110)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1110)는 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 메모리(1110)는 MCU(1100)에 내장된 메모리일 수도 있으며, MCU(1100)와는 별도로 설치된 추가적인 메모리일 수도 있다.In the
입출력 인터페이스(1120)는 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행한다. 예를 들어, 모듈 제어기(20a, 20b)에 포함된 MCU(1100)는 입출력 인터페이스(1120)를 통하여 각종 센서로부터의 신호를 수신할 수 있다.The input/
통신 인터페이스(1130)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능한 구성이다.The
MCU(1100)가 메모리(1110)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 주제어부(21)의 기능을 수행하는 모듈을 구현할 수 있을 것이다. 메모리(1110)는 저장수단으로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다. 또한 MCU(1100)가 통신 인터페이스(1130)와 함께 동작하여 제1 통신부(25) 및 제2 통신부(26)로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다.By executing the program stored in the
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 셀 제어기(S)의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating a hardware configuration of a cell controller S according to embodiments of the present invention.
도 12를 참조하면, 슬레이브 배터리 관리 시스템인 셀 제어기(S)는 컨트롤러(MCU)(1200), 메모리(1210), 입출력 인터페이스(1220) 및 통신 인터페이스(1230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , the cell controller S, which is a slave battery management system, may include a controller (MCU) 1200 , a
MCU(1200)는 셀 제어기(S) 내의 각종 동작 및 연산의 처리와 각 구성의 제어를 수행한다. 즉, MCU(1200)는 제어부(100)로서의 기능을 수행할 수 있다.The
메모리(1210)에는 운영체제 프로그램 및 제어부(100)의 기능을 수행하기 위한 프로그램이 기록된다. 메모리(1210)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1210)는 RAM, ROM, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리, 자기 디스크, 광 디스크 등 각종 저장매체 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 메모리(1210)는 MCU(1200)에 내장된 메모리일 수도 있으며, MCU(1200)와는 별도로 설치된 추가적인 메모리일 수도 있다.In the
입출력 인터페이스(1220)는 각종 입력신호 및 출력신호의 입출력을 수행한다. 예를 들어, 셀 제어기(S)에 포함된 MCU(1200)는 입출력 인터페이스(1220)를 통하여 각종 센서로부터의 신호를 수신할 수 있다.The input/
통신 인터페이스(1230)는 외부와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능한 구성이다.The
MCU(1200)가 메모리(1210)에 저장된 프로그램을 실행함으로써 제어부(100)의 기능을 수행하는 모듈을 구현할 수 있을 것이다. 메모리(1210)는 저장수단으로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다. 또한 MCU(1200)가 통신 인터페이스(1230)와 함께 동작하여 통신부(120)로서의 기능을 수행할 수 있을 것이다.By executing the program stored in the
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as "include", "compose", or "have" described above mean that the corresponding component may be inherent unless otherwise stated, so excluding other components is not recommended. It should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, may be interpreted as having the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1a, 1b
배터리 팩
10
배터리 모듈
CMA
셀 모듈 어레이
C
배터리 셀
S
셀 제어기
20a, 20b
모듈 제어기1a,
CMA Cell Module Array C Battery Cells
Claims (14)
상기 복수의 배터리 셀 중 서로 다른 일부에 대응하여 마련되며, 대응하는 배터리 셀의 전압을 입력으로 하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 복수의 셀 제어기;
상기 복수의 배터리 셀 중 일부의 배터리 셀로부터 해당 배터리 셀에 대응하는 셀 제어기에 포함된 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 전력을 공급받아 배터리 팩 구동용 전력을 생성하는 제1 전원 회로; 및
상기 제1 전원 회로의 전력을 이용하여 상기 복수의 셀 제어기를 제어하는 주 제어부를 포함하는 배터리 팩.a plurality of battery cells;
a plurality of cell controllers provided to correspond to different parts of the plurality of battery cells and including a DC/DC converter receiving a voltage of the corresponding battery cell as an input;
a first power circuit configured to receive power from some of the plurality of battery cells without going through a DC/DC converter included in a cell controller corresponding to the corresponding battery cell and generate power for driving a battery pack; and
and a main controller configured to control the plurality of cell controllers by using the power of the first power circuit.
상기 제1 전원 회로는 외부로부터의 제어 신호에 기초하여 동작을 개시하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The first power circuit starts an operation based on an external control signal.
상기 제1 전원 회로는 사용자 조작에 의하여 발생하는 제어 신호에 기초하여 동작을 개시하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The first power circuit starts an operation based on a control signal generated by a user manipulation.
상기 복수의 배터리 셀에 기초하여 생성되는 시스템 전압에 기초하여 상기 배터리 팩 구동용 전력을 생성하는 제2 전원 회로를 더 포함하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
and a second power supply circuit configured to generate power for driving the battery pack based on a system voltage generated based on the plurality of battery cells.
상기 주 제어부는 상기 제1 전원 회로로부터의 전력에 기초하여 웨이크업 되어 상기 복수의 셀 제어기의 DC/DC 컨버터의 동작을 개시시킨 이후, 상기 제2 전원 회로로부터의 전력에 기초하여 상기 배터리 팩의 동작을 제어하는 배터리 팩.5. The method according to claim 4,
The main control unit wakes up based on the power from the first power supply circuit to start the operation of the DC/DC converters of the plurality of cell controllers, and then controls the battery pack based on the power from the second power supply circuit. A battery pack that controls the action.
상기 주 제어부는 상기 제1 전원 회로에 전력을 공급하는 배터리 셀의 SOC가 상기 복수의 배터리 셀 중의 다른 배터리 셀의 SOC보다 낮은 경우, 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The main control unit performs cell balancing when an SOC of a battery cell supplying power to the first power circuit is lower than an SOC of another battery cell among the plurality of battery cells.
상기 복수의 셀 제어기 각각에 포함된 DC/DC 컨버터의 출력이 직렬 연결되어 시스템 전압을 생성하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
A battery pack in which outputs of DC/DC converters included in each of the plurality of cell controllers are connected in series to generate a system voltage.
상기 제1 전원 회로에 전력을 공급하는 배터리 셀에 대응하는 셀 제어기로부터 상기 주 제어부로 상기 복수의 셀들에 대한 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
and transmitting data about the plurality of cells from a cell controller corresponding to a battery cell supplying power to the first power circuit to the main controller.
상기 복수의 배터리 셀과 상기 복수의 셀 제어기는 1대 1로 대응하여 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The battery pack, characterized in that the plurality of battery cells and the plurality of cell controllers are provided in a one-to-one correspondence.
상기 복수의 배터리 셀 중 일부의 배터리 셀로부터 해당 배터리 셀에 대응하는 셀 제어기에 포함된 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 상기 제1 전원 회로로 전력을 공급하는 단계;
상기 공급된 전력을 이용하여 상기 제1 전원 회로에서 배터리 팩 구동용 전력을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 전력을 이용하여 상기 주 제어부가 상기 DC/DC 컨버터를 동작시키도록 제어하는 단계;를 포함하는 배터리 팩의 제어방법.A plurality of battery cells, a plurality of cell controllers provided to correspond to different parts of the plurality of battery cells, the plurality of cell controllers including a DC/DC converter receiving voltages of the corresponding battery cells as an input, and power for driving the battery pack A method of controlling a battery pack comprising: a first power circuit to generate a first power circuit; and a main control unit for managing the plurality of cell controllers,
supplying power from some of the plurality of battery cells to the first power circuit without passing through a DC/DC converter included in a cell controller corresponding to the corresponding battery cell;
generating power for driving a battery pack in the first power circuit using the supplied power; and
controlling the main controller to operate the DC/DC converter using the generated power.
상기 주 제어부가 상기 DC/DC 컨버터를 동작시킨 후, 상기 복수의 배터리 셀에 기초하여 생성되는 시스템 전압에 기초하여 상기 배터리 팩 구동용 전력을 생성하는 단계; 및
상기 시스템 전압에 기초하여 생성된 배터리 팩 구동용 전력을 전원으로 하여 상기 주 제어부가 동작하는 단계;를 더 포함하는 배터리 팩의 제어방법.11. The method of claim 10,
generating power for driving the battery pack based on a system voltage generated based on the plurality of battery cells after the main controller operates the DC/DC converter; and
and operating the main controller using power for driving the battery pack generated based on the system voltage as a power source.
상기 제1 전원 회로에 전력을 공급하는 배터리 셀의 SOC가 상기 복수의 배터리 셀 중의 다른 배터리 셀의 SOC보다 낮은 경우, 상기 주 제어부가 셀 밸런싱을 수행하는 단계를 더 포함하는 배터리 팩의 제어방법.11. The method of claim 10,
and performing, by the main controller, cell balancing when an SOC of a battery cell supplying power to the first power circuit is lower than an SOC of another battery cell among the plurality of battery cells.
상기 DC/DC 컨버터의 동작을 제어하는 제어부;
상기 DC/DC 컨버터로부터의 출력 전압을 외부로 공급하는 제1 출력 단자; 및
상기 배터리 셀로부터의 전압을 상기 DC/DC 컨버터를 거치지 않고 외부로 공급하는 제2 출력 단자;를 포함하는 셀 제어기.a DC/DC converter to which a voltage from a battery cell is applied and converted into a predetermined voltage and output;
a control unit for controlling an operation of the DC/DC converter;
a first output terminal for supplying an output voltage from the DC/DC converter to the outside; and
and a second output terminal for supplying the voltage from the battery cell to the outside without passing through the DC/DC converter.
상기 복수의 배터리 셀 중 하나의 전압에 기초하여 구동용 전력을 생성하는 제2 전원 회로; 및
상기 제2 전원 회로로부터 공급되는 구동용 전력에 기초하여 동작을 개시하고, 상기 제1 전원 회로에 의하여 구동용 전력이 공급된 이후에는 상기 제1 전원 회로에 의하여 생성된 구동용 전력으로 동작하는 주제어부;를 포함하는 배터리 관리 시스템.a first power supply circuit for generating driving power based on a system voltage generated based on a plurality of battery cells;
a second power circuit for generating driving power based on a voltage of one of the plurality of battery cells; and
A main control that starts an operation based on the driving power supplied from the second power circuit, and operates with the driving power generated by the first power circuit after the driving power is supplied by the first power circuit A battery management system comprising;
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KR1020200030310A KR20210114757A (en) | 2020-03-11 | 2020-03-11 | Battery pack and controlling method thereof |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11342771B2 (en) * | 2020-01-30 | 2022-05-24 | Misum Systech Co., Ltd. | Automatic power supply control device battery management system and automatic power supply control method of the same |
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2020
- 2020-03-11 KR KR1020200030310A patent/KR20210114757A/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11342771B2 (en) * | 2020-01-30 | 2022-05-24 | Misum Systech Co., Ltd. | Automatic power supply control device battery management system and automatic power supply control method of the same |
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