KR20220011601A - 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 출력 제어 장치에 있어서, 멀티 팩 관리 유닛은, 제1 내지 제n배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩의 최소 가용 출력을 결정하고, 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대한 합산 전류값의 비율과 상기 최소 가용 출력으로부터 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 결정하여 출력 관리 유닛으로 제공하도록 구성되고, 출력 관리 유닛은, 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 초과하지 않도록 부하에서 소모되는 전력 또는 충전 장치에서 병렬 멀티 팩 모듈 측으로 제공하는 전력을 제어한다.

Description

병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법 {Apparatus for Controlling Power of Parallel Multi Battery Pack and Method thereof}
본 발명은 출력 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 배터리 팩들을 병렬 연결시킨 병렬 멀티 팩 모듈에 있어서 저항이 상대적으로 낮은 배터리 팩의 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있는 출력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
배터리는 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드 등의 모바일 디바이스뿐만 아니라 전기로 구동되는 자동차(EV, HEV, PHEV)나 대용량 전력 저장 장치(ESS) 등의 분야로까지 그 용도가 급속도로 확산되고 있다.
전기 구동 자동차에 탑재되는 배터리 모듈은 높은 에너지 용량을 확보하기 위해 병렬 연결된 n개의 배터리 팩을 포함하며, 각 배터리 팩은 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함한다. 이하, n개의 배터리 팩이 병렬 연결된 모듈을 병렬 멀티 팩 모듈이라고 칭한다.
본 명세서에서, 배터리 셀은 단위 셀 하나 또는 병렬 연결된 복수의 단위 셀을 포함할 수 있다. 단위 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 단위 셀로 간주될 수 있다.
병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력(Total Power)은 안전성을 위해 병렬 연결된 배터리 팩들 중에서 가용 출력(available power)이 가장 낮은 배터리 팩을 기준으로 결정된다. 즉, 배터리 팩들의 가용 출력 값 중에서 최소 가용 출력과 배터리 팩의 수를 곱셈 연산한 값이 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력이 된다.
예를 들어, 5개의 배터리 팩이 병렬 연결되어 있는 병렬 멀티 팩 모듈에 있어서, 5개의 배터리 팩의 가용 출력이 각각 1kW, 2kW, 3kW, 4kW 및 5kW인 경우, 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력은 5*1kW(5kW)가 된다.
병렬 멀티 팩 모듈의 관리 장치는 총 출력(5kW)에 관한 정보를 전기 구동 자동차의 제어 시스템으로 제공한다. 그러면, 제어 시스템은 전기 구동 자동차에서 소모되는 전력이 5kW를 초과하지 않도록 인버터나 DC/DC 컨버터에 공급되는 전력, 차선이탈방지, 전방추돌경고 등 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System) 유닛과 전장 유닛 등에 공급되는 전력을 적응적으로 분배한다. 이처럼 병렬 멀티 팩 모듈의 관리 장치에서 제공하는 총 출력의 범위 내에서 전력을 분배하는 것을 전력 가이드 라인이라고 부른다.
한편, 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 Ptotal이라고 할 때 각 배터리 팩의 팩 출력(Pk)은 회로 이론에 따라 해당 배터리 팩의 팩 저항(Rpack,k)과 병렬 멀티 팩 모듈의 총 저항(Rtotal) 사이의 저항 비율 Rtotal/Rpack,k에 의해 자동으로 분배된다. 즉, 각 배터리 팩의 팩 출력(Ppack,k)은 Ptotal* Rtotal/Rpack,k 이다. 여기서, k는 배터리 팩의 인덱스이다.
팩 출력(Ppack,k)은 해당 배터리 팩의 가용 출력(available power)이 아닌 총 출력(Ptotal)과 저항 비율 Rtotal/Rpack,k에 의해 결정되므로 팩 저항(Rpack,k)이 낮을수록 팩 출력(Ppack,k)이 증가한다. 따라서, 팩 저항(Rpack,k)이 낮은 배터리 팩의 팩 출력(Ppack,k)이 가용 출력보다 증가함으로써 해당 배터리 팩이 과충전 또는 과방전되는 경우가 발생한다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 결정함에 있어서 저항이 가장 낮은 배터리 팩의 팩 출력이 가용 출력을 초과함으로써 과충전 또는 과방전되는 것을 방지할 수 있는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치는, 병렬 멀티 팩 모듈에 포함된 상호 병렬 연결된 제1 내지 제n 배터리 팩에 대한 전류 측정값을 포함하는 동작 특성값을 측정하는 제1 내지 제n센서 유닛; 상기 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력에 대응하도록 부하에서 소모되는 전력 또는 충전 장치로부터 상기 병렬 멀티 팩 모듈 측으로 제공하는 전력을 제어하는 출력 관리 유닛; 및 상기 제1 내지 제n센서 유닛 및 상기 출력 관리 유닛과 동작 가능하게 결합된 멀티 팩 관리 유닛을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 멀티 팩 관리 유닛은, 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 제1 내지 제n배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩의 최소 가용 출력을 결정하고, 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대한 합산 전류값의 비율과 상기 최소 가용 출력으로부터 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 결정하여 상기 출력 관리 유닛으로 제공하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 출력 관리 유닛은, 상기 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력에 대응하도록 부하에서 소모되는 전력 또는 충전 장치로부터 상기 병렬 멀티 팩 모듈로 제공하는 전력을 제어하도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 동작 특성값은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전압 측정값을 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 멀티 팩 관리 유닛은, 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항을 결정하고, 각 배터리 팩에 대해, 미리 정의된 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 팩 저항에 대응되는 가용 출력을 결정하고, 가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하도록 구성될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 멀티 팩 관리 유닛은, 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 각 배터리 팩의 전압 측정값 및 전류 측정값을 주기적으로 입력 받고, 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 선형 회귀 분석법을 통해 산출된 전류 변화 대비 전압 변화의 평균 비율을 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항으로 결정하도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 멀티 팩 관리 유닛은, 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 각 배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태(SOC)를 결정하고, 미리 정의된 충전 상태-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태에 대응되는 가용 출력을 결정하고, 가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 멀티 팩 관리 유닛은, 하기 수식에 의해 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력(Ptotal)을 산출하도록 구성될 수 있다.
Ptotal = min(Ppack,k)*Itotal/max(Ipack,k)
(k는 1이상 n 이하의 정수; min(Ppack,k)는 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력들 중에서 최소 가용 출력에 대응함; Itotal은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들에 대한 합산 전류값에 대응함; 및 max(Ipack,k)은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대응함)
또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치는, 상기 멀티 팩 관리 유닛과 상기 출력 관리 유닛 사이에 개재된 통신 유닛을 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 병렬 멀티 팩 모듈은 전기 구동 자동차에 탑재되며, 상기 출력 관리 유닛은 상기 전기 구동 자동차의 제어 시스템에 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 기술적 과제는, 상술한 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템 또는 전기 구동 장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 방법은, (a) 병렬 멀티 팩 모듈에 포함된 상호 병렬 연결된 제1 내지 제n 배터리 팩에 대한 전류 측정값을 포함하는 동작 특성값을 측정하는 제1 내지 제n센서 유닛을 제공하는 단계; (b) 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 각 배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력을 각각 결정하는 단계; (c) 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력 중에서 최소 가용 출력을 결정하는 단계; (d) 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대한 합산 전류값의 비율과 상기 최소 가용 출력으로부터 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 결정하는 단계; 및 (e) 상기 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력에 대응하도록 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 또는 방전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 동작 특성값은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전압 측정값을 더 포함하고, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항을 결정하는 단계; (b2) 각 배터리 팩에 대해, 미리 정의된 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 팩 저항에 대응되는 가용 출력을 결정하는 단계; 및 (b3) 가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 각 배터리 팩의 전압 측정값 및 전류 측정값을 주기적으로 입력 받는 단계; 및 (b2) 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 선형 회귀 분석법을 통해 산출된 전류 변화 대비 전압 변화의 평균 비율을 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 각 배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태(SOC)를 결정하는 단계; (b2) 미리 정의된 충전 상태-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태에 대응되는 가용 출력을 결정하는 단계; 및 (b3) 가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 (d) 단계는, 하기 수식에 의해 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력(Ptotal)을 산출하는 단계일 수 있다.
Ptotal = min(Ppack,k)*Itotal/max(Ipack,k)
(k는 1이상 n 이하의 정수; min(Ppack,k)는 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력들 중에서 최소 가용 출력에 대응함; Itotal은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들에 대한 합산 전류값에 대응함; 및 max(Ipack,k)은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대응함)
본 발명에 따르면, 병렬 멀티 팩 모듈에 포함된 배터리 팩들 중에서 저항이 낮은 배터리 팩의 팩 출력과 배터리 팩들의 가용 출력 중에서 최소 가용 출력이 동일해 지도록 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 조절함으로써 저항이 낮은 배터리 팩이 과충전 또는 과방전되는 현상을 방지할 수 있다. 이로써, 병렬 멀티 팩 모듈의 충전 또는 방전 시 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치의 구성을 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블의 일 예를 예시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 팩 저항 결정 방법에 있어서 I-V 프로파일의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 방법에 대한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치를 포함하는 전기 구동 장치의 블록 다이어그램이다.
<수식 1>
Ptotal = min(Ppack,k)*Itotal/max(Ipack,k)
Figure pat00001
여기서, k는 1이상 n 이하의 정수이다.
n은 배터리 팩의 수량이다.
Ptotal은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력이다.
Ppack,k는 k번째 배터리 팩의 가용 출력이다.
Ipack,k는 k번째 배터리 팩의 전류 측정값이다.
Itotal은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 전류값이다. Itotal은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)를 구성하고 있는 제1 내지 제n 배터리 팩(P1 내지 Pn)의 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)을 모두 더한 합산 전류값이다.
max()은 복수의 입력 변수들 중에서 최대값을 반환하는 함수이다. 따라서, max(Ipack,k)는 병렬 멀티 팩 모듈(MP)를 구성하고 있는 제1 내지 제n 배터리 팩(P1 내지 Pn)의 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n) 중에서 최대 전류값에 해당한다.
수식 1에 따라 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)이 결정되면, 팩 저항(Rpack,k)이 가장 낮은 배터리 팩의 실제 팩 출력이 최소 가용 출력인 min(Ppack,k)과 동일해지는 이유를 이하에서 설명한다. 여기서, 팩 출력은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전될 때 각 배터리 팩이 제공할 수 있는 실제 출력(Actual Power)을 의미하는 것으로서, 각 배터리 팩의 팩 저항과 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 전체 저항 사이의 비율에 의해 결정되는 팩터이다.
먼저, 수식 1의 팩터(term) 중에서, 'Itotal/max(Ipack,k)'의 분모와 분자에 'V/{Itotal*max(Ipack,k)}'을 곱셈 연산하면 다음 수식 2와 같이 나타낼 수 있다.
<수식 2>
Ptotal = min(Ppack,k)*Itotal/max(Ipack,k)
= min(Ppack,k)*{V/max(Ipack,k)}/{V/Itotal}
수식 2에 있어서, V는 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 출력 전압이며, 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전 또는 충전 중일 때 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 전압 측정값(Vpack,1 내지 Vpack,n)과 실질적으로 동일할 수 있다.
수식 2에 있어서, 'V/max(Ipack,k)'는 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 팩 저항들 중에서 최소 저항인 min(Rpack,k)에 해당한다. 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 출력 전압이 V일 때 최소 저항을 가진 배터리 팩을 통해서 최대 전류가 흐르기 때문이다. 또한, 'V/Itotal'은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 전체 저항인 Rtotal에 해당한다. 따라서, 수식 2는 수식 3으로 변환할 수 있다.
<수식 3>
Ptotal = min(Ppack,k)*min(Rpack,k)/Rtotal
Rtotal은 병렬 연결되어 있는 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 팩 저항들에 대한 등가 저항으로서 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 전체 저항에 해당한다. 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 팩 저항(Rpack,k)과 -병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 전체 저항 Rtotal은 다음 수식 4를 만족한다.
<수식 4>
Figure pat00002
한편, 수식 3은 다음 수식 5와 같이 종래 기술에 따라 결정되는 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력 min(Ppack,k)*n이 포함된 수식으로 변환할 수 있다.
<수식 5>
Ptotal = min(Ppack,k)*min(Rpack,k)/Rtotal
= [min(Ppack,k)*n]*min(Ppack,k)*min(Rpack,k)/{[min(Ppack,k)*n]*Rtotal}
= [min(Ppack,k)*n]*min(Ppack,k)/max(Ppack,k)
수식 5의 두 번째 라인에 있어서, min(Rpack,k)/{[min(Ppack,k)*n]*Rtotal}는 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)들 중에서 저항이 가장 낮은 배터리 팩에 대해 산출한 팩 출력의 역수에 해당한다.
왜냐하면, 종래 기술에 따라 산출되는 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력은 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 가용 출력들 중에서 최소값 min(Ppack,k)과 배터리 팩의 수량 n을 곱한 값에 해당하는 min(Ppack,k)*n이고, 저항이 가장 낮은 배터리 팩의 팩 출력은 가용 출력을 이용하여 산출한 총 출력 min(Ppack,k)*n에 저항 비율 Rtotal/min(Rpack,k)을 곱한 값에 해당하기 때문이다.
저항이 가장 낮은 배터리 팩의 팩 출력은 n개의 팩 출력 중에서 최대값이 되므로, 수식 5의 두 번째 라인에 있어서 min(Rpack,k)/{[min(Ppack,k)*n]*Rtotal}은 max(Ppack,k)-1로 치환하여 세 번째 라인의 수식으로 최종 정리할 수 있다.
여기서, 팩 출력은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전될 때 각 배터리 팩의 실제 출력을 의미한다. 실제 출력은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)과 각 배터리 팩의 팩 저항(Rpack,k)과 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 전체 저항(Rtotal) 사이의 비율(Rtotal/Rpack,k)을 곱셈 연산하여 산출할 수 있다.
수식 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 결정되는 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 최소 가용 출력으로부터 결정되는 총 출력 min(Ppack,k)*n에 감쇄 팩터인 min(Ppack,k)/max(Ppack,k)을 곱셈 연산한 값에 해당한다. 여기서, min(Ppack,k)/max(Ppack,k)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 가용 출력들 중에서 최대값과 최소값의 상대적 비율이므로 항상 1 보다 작다. 따라서, 본 발명에 따른 멀티 팩 관리 유닛(20)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 최소 가용 출력으로부터 결정되는 총 출력보다 [min(Ppack,k)*n]*[1-min(Ppack,k)/max(Ppack,k)]만큼 작다.
수식 5에 의해 결정되는 총 출력(Ptotal)을 이용하여 팩 저항이 가장 낮은 배터리 팩의 팩 출력(Ppack,Rmin)을 산출하면 다음 수식 6과 같이 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 가용 출력들 중에서 최소 가용 출력과 동일해 진다. 따라서, 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전되는 과정에서 팩 저항이 가장 낮은 배터리 팩이 과충전 또는 과방전 되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
<수식 6>
Ppack,Rmin = Ptotal*Rtotal/min(Rpack,k)
= {min(Ppack,k)*min(Rpack,k)/Rtotal}*{Rtotal/min(Rpack,k)}
= min(Ppack,k)
본 발명에 따르면, 수식 1에 따라 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)이 결정될 경우, 팩 저항(Rpack,k)이 가장 낮은 배터리 팩의 팩 출력(Ppack,Rmin)이 최소 가용 출력인 min(Ppack,k)과 동일해진다.
또한, 수식 1에 있어서, 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)에 대한 합산 전류값인 Itotal과 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)의 최대값인 max(Ipack,k)에 의해 결정되고, 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)은 제1 내지 제n전류 센서(I1 내지 In)을 통해서 정확하게 측정되므로 간단한 계산을 통해 총 출력(Ptotal)을 신뢰성 있게 결정할 수 있는 장점이 있다.
한편, 수식 1에 있어서, 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 최소 가용 출력에 해당하는 min(Ppack,k)는 충전상태-가용출력 룩업 테이블을 참조하여 결정할 수 있다. 즉, 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 충전상태를 결정한 후, 충전상태-가용출력 룩업 테이블을 참조하여 각 배터리 팩의 충전상태에 대응되는 가용 출력(Ppack,k)을 맵핑하고, 맵핑된 가용 출력들 중에서 최소값을 min(Ppack,k)으로서 결정할 수 있다. 여기서, 충전상태-가용출력 룩업 테이블은 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 충전상태에 따라 가용 출력을 맵핑할 수 있는 룩업 테이블이며, 사전에 미리 정의되어 저장 유닛(50)에 기록될 수 있다.
충전상태-가용출력 룩업 테이블을 참조하여 min(Ppack,k)을 결정하면, I-V 프로파일을 이용하여 제1 내지 제n 배터리 팩(P1 내지 Pn)의 팩 저항(Rpack,k)을 결정하고, 팩 저항(Rpack,k)으로부터 가용 출력(Ppack,k)을 결정하는 과정을 대체함으로써 최소 가용 출력 min(Ppack,k)을 결정하는데 따른 계산 부하를 경감시킬 수 있다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 총 출력(Ptotal)을 결정한 다음 통신 유닛(30)을 통해 총 출력(Ptotal)에 관한 정보를 전기 구동 자동차(E)의 출력 관리 유닛(40)으로 전송할 수 있다.
그러면, 출력 관리 유닛(40)은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 출력이 수식 1에 의해 결정되는 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 충전 또는 방전을 제어한다. 즉, 출력 관리 유닛(40)은 부하(L)에서 소모되는 전력을 수식 1에 의해 결정되는 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 전력의 소모량을 통제한다.
구체적으로, 출력 관리 유닛(40)은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 부하(L)에 해당하는 인버터나 DC/DC 컨버터에 공급되는 전력, 차선이탈방지, 전방추돌경고 등 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)과 전장 유닛 등에 공급되는 전력을 적응적으로 분배한다.
한편, 부하(L)가 충전 장치로 대체될 경우 출력 관리 유닛(40)은 충전 장치를 이용하여 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 충전을 진행하는 과정에서 수식 1에 의해 결정되는 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 병렬 멀티 팩 모듈(MP)로 제공되는 충전전압과 충전전류의 크기를 적응적으로 조절할 수 있다.
따라서, 종래 기술과 같이 병렬 멀티 팩 모듈(MP)을 구성하는 배터리 팩들 중에서 저항이 낮은 배터리 팩이 과충전 또는 과방전되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 저장 유닛(50)은 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 저장 유닛(50)은 RAM, ROM, EEPROM, 레지스터 또는 플래쉬 메모리일 수 있다. 저장 유닛(50)은 또한 멀티 팩 관리 유닛(20)에 의해 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 멀티 팩 관리 유닛(20)과 전기적으로 연결될 수 있다.
저장 유닛(50)은 또한 멀티 팩 관리 유닛(20)이 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터와 사전에 정의되는 룩업 테이블이나 파라미터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송한다. 저장 유닛(50)은 논리적으로 2개 이상으로 분할 가능하고, 멀티 팩 관리 유닛(20) 내에 포함되는 것을 제한하지 않는다.
본 발명에 있어서, 멀티 팩 관리 유닛(20) 및/또는 출력 관리 유닛(40)은 상술한 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 멀티 팩 관리 유닛(20) 및/또는 출력 관리 유닛(40)은 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 컴퓨터 부품으로 프로세서와 연결될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 본 발명의 저장 유닛(50)에 포함될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
또한, 멀티 팩 관리 유닛(20) 및/또는 출력 관리 유닛(40)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 상기 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 출력 제어 장치(10)는 도 5에 도시된 바와 같이 배터리 관리 시스템(100)에 포함될 수 있다. 배터리 관리 시스템(100)은, 배터리의 충방전과 관련된 전반적인 동작을 제어하는 것으로서, 당업계에서 Battery Management System으로 불리는 컴퓨팅 시스템이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 출력 제어 장치(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 전기 구동 자동차(E) 이외에도 다양한 전기 구동 장치(200)에 탑재될 수 있다.
전기 구동 장치(200)는, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 열차, 전기 배, 전기 비행기 등과 같이 전기에 의해 이동이 가능한 전기 동력 장치, 또는 전기 드릴, 전기 그라인더 등과 같이 모터가 포함된 파워 툴일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 출력 제어 방법에 대한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S10에서 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전 상태에 있는지 판단한다. 이를 위해, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 제1 내지 제n전류 센서(I1 내지 In)를 이용하여 측정된 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)을 모니터할 수 있다. 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)이 0이 아니고 양의 값이면 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전 중인 것으로 판단할 수 있다. 멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S10의 판단 결과가 YES이면 단계 S20을 진행한다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S20에서 제1 내지 제n센서 유닛(SU1 내지 SUn)을 제어하여 제1 내지 제n센서 유닛(SU1 내지 SUn)으로부터 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 동작 특성값을 수신하여 저장 유닛(50)에 기록한다.
본 발명에 있어서, 동작 특성값은 각 배터리 팩의 전압 측정값(Vpack,1 내지 Vpack,n), 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n) 및 온도 측정값(Tpack,1 내지 Tpack,n)을 포함한다. 단계 S20 이후에 단계 S30이 진행된다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S30에서 각 배터리 팩의 충전상태와 퇴화도를 결정한다. 충전상태와 퇴화도의 결정 방법은 이미 상술하였다. 단계 S30 이후에 단계 S40이 진행된다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S40에서 제1 내지 제n센서 유닛(SU1 내지 SUn)으로부터 수신되는 각 배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 팩 저항(Rpack,k)을 각각 결정한다.
바람직하게, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 현재 시점을 기준으로 샘플링된 복수의 전압 측정값과 복수의 전류 측정값에 대한 I-V 프로파일을 선형 회귀 분석법을 이용하여 생성하고, I-V 프로파일의 기울기로부터 각 배터리 팩의 팩 저항(Rpack,k)을 산출할 수 있다. 단계 S40 이후에 단계 S50이 진행된다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S50에서 팩 저항과 가용 출력 사이의 미리 정의된 상관 관계를 이용하여 각 배터리 팩의 팩 저항(Rpack,k)에 대응되는 n개의 가용 출력(Ppack,k)을 결정하고 n개의 가용 출력 중에서 최소 가용 출력(min(Ppack,k))을 결정한다.
일 예에서, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 저장 유닛(50)에 미리 기록된 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블을 이용하여 각 배터리 팩의 팩 저항(Rpack,k)에 대응되는 가용 출력(Ppack,k)을 룩업할 수 있다.
바람직하게, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 각 배터리 팩의 가용 출력(Ppack,k)을 결정함에 있어서, 해당 배터리 팩의 온도 측정값과 퇴화도에 대응되는 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블을 식별하고, 식별된 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블을 이용하여 팩 저항(Rpack,k)에 대응되는 가용 출력(Ppack,k)을 룩업할 수 있다.
다른 예에서, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 각 배터리 팩의 팩 저항(Rpack,k)을 산출할 때 이용된 I-V 프로파일이 방전 하한 전압에 해당하는 직선 V=Vmin과 교차하는 점의 전류를 최대 방전 전류 Imax,discharge로 결정하고, 수식 Vmin*|Imax,discharge|에 의해 계산된 값을 가용 출력(Ppack,k)으로 결정할 수 있다.
또 다른 예에서, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 각 배터리 팩의 충전 상태를 이용하여 충전상태-가용출력 룩업 테이블을 참조하여 각 배터리 팩의 충전상태에 대응되는 가용 출력을 룩업함으로써 각 배터리 팩의 가용 출력(Ppack,k)을 결정할 수 있다. 충전상태-가용출력 룩업 테이블은 배터리 팩의 퇴화도 및 온도에 따라 정의될 수 있다. 이 경우, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 각 배터리 팩의 퇴화도와 온도 측정값에 대응되는 충전상태-가용출력 룩업 테이블을 식별하고, 식별된 룩업 테이블을 참조하여 각 배터리 팩의 가용 출력을 결정할 수 있다.
단계 S50 이후에 단계 S60이 진행된다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S60에서 앞서 설명한 수식 1을 이용하여 팩 저항(Rpack,k)이 가장 낮은 배터리 팩의 팩 출력이 최소 가용 출력과 동일하도록 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력(Ptotal)을 결정한다. 이 때, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1 내지 Pn)의 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n) 중의 최대값 max(Ipack,k)과 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)의 합산 전류값(Itotal)을 이용하여 총 출력(Ptotal)을 결정할 수 있다. 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)들은 제1 내지 제n전류 센서(I1 내지 In)를 이용하여 정확하게 측정할 수 있으므로 종래기술에 의해 결정되는 총 출력보다 감쇄된 총 출력(Ptotal)을 신뢰성 있게 결정할 수 있다. 여기서, 총 출력 Ptotal은 종래 기술에 따라 산출되는 총 출력 대비 [min(Ppack,k)*n]*[1-min(Ppack,k)/max(Ppack,k)] 만큼 감쇄된 크기를 가진다. 단계 S60 이후에 단계 S70이 진행된다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S70에서 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)을 통신 유닛(30)을 통해 전기 구동 자동차(E)의 출력 제어 유닛(40)으로 전송한다. 단계 S70 이후에 단계 S80이 진행된다.
출력 관리 유닛(40)은 단계 S80에서 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 출력이 수식 1에 의해 결정되는 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 방전을 제어한다.
즉, 출력 관리 유닛(40)은 부하(L)에서 소모되는 전력을 수식 1에 의해 결정되는 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 전력의 소모량을 통제한다.
구체적으로, 출력 관리 유닛(40)은 수식1에 의해 결정되는 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 부하(L)에 해당하는 인버터나 DC/DC 컨버터에 공급되는 전력, 차선이탈방지, 전방추돌경고 등 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)과 전장 유닛 등에 공급되는 전력을 적응적으로 분배한다.
이로써, 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전되는 과정에서 종래 기술과 같이 병렬 멀티 팩 모듈(MP)을 구성하는 배터리 팩들 중에서 저항이 낮은 배터리 팩이 과방전되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
단계 S80 이후에 단계 S90이 진행된다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S90에서 미리 설정된 출력 조정 주기가 경과되었는지 판단한다. 출력 조정 주기는 수십 msec 내지 수 초이다. 만약, 단계 S90의 판단이 NO이면 멀티 팩 관리 유닛(20)은 프로세스의 이행을 보류한다. 반면, 단계 S90의 판단이 YES이면 멀티 팩 관리 유닛(20)은 프로세스를 S100으로 이행한다.
멀티 팩 관리 유닛(20)은 단계 S100에서 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전 중인지 판단한다. 이를 위해, 멀티 팩 관리 유닛(20)은 제1 내지 제n전류 센서(I1 내지 In)를 이용하여 측정된 전류 측정값(Ipack,1 내지 Ipack,n)을 모니터할 수 있다. 전류 측정값이 0이 아니고 양의 값이면 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전 중인 것으로 판단할 수 있다.
만약, 단계 S100의 판단이 NO이면 멀티 팩 관리 유닛(20)은 본 발명의 실시예에 따른 출력 제어 방법의 실행을 종료한다. 반면, 단계 S100의 판단이 YES이면 멀티 팩 관리 유닛(20)은 프로세스를 단계 S20으로 이행한다. 따라서, 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 총 출력(Ptotal)에 대한 산출 과정과 산출된 총 출력(Ptotal)을 초과하지 않도록 병렬 멀티 팩 모듈(MP)의 방전을 제어하는 과정이 다시 반복된다.
한편, 지금까지 설명된 출력 제어 방법은 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 방전되는 경우에 관한 것이다. 하지만 본 발명은 충전 장치를 이용하여 병렬 멀티 팩 모듈(MP)이 충전 중인 경우도 적용될 수 있음은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명에 따르면, 병렬 멀티 팩 모듈에 포함된 배터리 팩들 중에서 저항이 가장 낮은 배터리 팩의 팩 출력과 배터리 팩들의 가용 출력 중에서 최소 가용 출력이 동일해 지도록 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 조절함으로써 저항이 낮은 배터리 팩이 과충전 또는 과방전되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다. 따라서, 병렬 멀티 팩 모듈의 안전성과 신뢰성을 종래기술보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 양태를 설명함에 있어서, '~유닛'이라고 명명된 구성 요소들은 물리적으로 구분되는 요소들이라고 하기 보다 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 따라서 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 제어 로직(들)의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 하지만 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (14)

  1. 병렬 멀티 팩 모듈에 포함된 상호 병렬 연결된 제1 내지 제n 배터리 팩에 대한 전류 측정값을 포함하는 동작 특성값을 측정하는 제1 내지 제n센서 유닛;
    상기 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력에 대응하도록 부하에서 소모되는 전력 또는 충전 장치에서 상기 병렬 멀티 팩 모듈로 제공하는 전력을 제어하는 출력 관리 유닛; 및
    상기 제1 내지 제n센서 유닛 및 상기 출력 관리 유닛과 동작 가능하게 결합된 멀티 팩 관리 유닛을 포함하고,
    상기 멀티 팩 관리 유닛은, 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 제1 내지 제n배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩의 최소 가용 출력을 결정하고, 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대한 합산 전류값의 비율과 상기 최소 가용 출력으로부터 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 결정하여 상기 출력 관리 유닛으로 제공하도록 구성되고,
    상기 출력 관리 유닛은, 상기 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력에 대응하도록 부하에서 소모되는 전력 또는 충전 장치로부터 상기 병렬 멀티 팩 모듈로 제공하는 전력을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동작 특성값은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전압 측정값을 더 포함하고,
    상기 멀티 팩 관리 유닛은,
    상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항을 결정하고,
    각 배터리 팩에 대해, 미리 정의된 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 팩 저항에 대응되는 가용 출력을 결정하고,
    가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 멀티 팩 관리 유닛은,
    상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 각 배터리 팩의 전압 측정값 및 전류 측정값을 주기적으로 입력 받고,
    상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 선형 회귀 분석법을 통해 산출된 전류 변화 대비 전압 변화의 평균 비율을 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항으로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 멀티 팩 관리 유닛은,
    상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 각 배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태(SOC)를 결정하고,
    미리 정의된 충전 상태-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태에 대응되는 가용 출력을 결정하고,
    가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 멀티 팩 관리 유닛은,
    하기 수식에 의해 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력(Ptotal)을 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    Ptotal = min(Ppack,k)*Itotal/max(Ipack,k)
    (k는 1이상 n 이하의 정수; min(Ppack,k)는 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력들 중에서 최소 가용 출력에 대응함; Itotal은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들에 대한 합산 전류값에 대응함; 및 max(Ipack,k)은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대응함)
    병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 멀티 팩 관리 유닛과 상기 출력 관리 유닛 사이에 개재된 통신 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 병렬 멀티 팩 모듈은 전기 구동 자동차에 탑재되며,
    상기 출력 관리 유닛은 상기 전기 구동 자동차의 제어 시스템에 포함된 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치.
  8. 제1항에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제1항에 따른 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치를 포함하는 전기 구동 장치.
  10. (a) 병렬 멀티 팩 모듈에 포함된 상호 병렬 연결된 제1 내지 제n 배터리 팩에 대한 전류 측정값을 포함하는 동작 특성값을 측정하는 제1 내지 제n센서 유닛을 제공하는 단계;
    (b) 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 각 배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력을 각각 결정하는 단계;
    (c) 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력 중에서 최소 가용 출력을 결정하는 단계;
    (d) 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대한 합산 전류값의 비율과 상기 최소 가용 출력으로부터 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력을 결정하는 단계; 및
    (e) 상기 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력에 대응하도록 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 또는 방전을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 충전 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 동작 특성값은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전압 측정값을 더 포함하고,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항을 결정하는 단계;
    (b2) 각 배터리 팩에 대해, 미리 정의된 팩 저항-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 팩 저항에 대응되는 가용 출력을 결정하는 단계; 및
    (b3) 가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 각 배터리 팩의 전압 측정값 및 전류 측정값을 주기적으로 입력 받는 단계; 및
    (b2) 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값과 전압 측정값으로부터 선형 회귀 분석법을 통해 산출된 전류 변화 대비 전압 변화의 평균 비율을 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 저항으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 제1 내지 제n센서 유닛으로부터 수신되는 각 배터리 팩의 동작 특성값에 기초하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태(SOC)를 결정하는 단계;
    (b2) 미리 정의된 충전 상태-가용 출력 룩업 테이블을 참조하여 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 충전 상태에 대응되는 가용 출력을 결정하는 단계; 및
    (b3) 가용 출력들 중에서 최소값을 최소 가용 출력으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 (d) 단계는, 하기 수식에 의해 병렬 멀티 팩 모듈의 총 출력(Ptotal)을 산출하는 단계임을 특징으로 하는,
    Ptotal = min(Ppack,k)*Itotal/max(Ipack,k)
    (k는 1이상 n 이하의 정수; min(Ppack,k)는 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 가용 출력들 중에서 최소 가용 출력에 대응함; Itotal은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들에 대한 합산 전류값에 대응함; 및 max(Ipack,k)은 상기 제1 내지 제n배터리 팩의 전류 측정값들 중에서 최대 전류값에 대응함)
    병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 방법.
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