KR20220051597A - Apparatus and method for diagnosing the effectiveness of battery cell balancing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 셀 밸런싱의 유효성 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 셀 밸런싱 동작 후 그 동작이 유효하게 작동하였는지를 확인하는 유효성 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing effectiveness of battery cell balancing, and more particularly, to a system and method for diagnosing effectiveness for checking whether the operation is validly operated after a cell balancing operation.
일반적으로 휴대용 전자기기, 전기 자동차, 에너지 저장 장치 등과 같은 충전 가능한 전기 저장장치를 필요로 하는 장치에 탑재되는 배터리 팩은, 직렬 또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 셀을 포함한다. In general, a battery pack mounted in a device requiring a rechargeable electric storage device, such as a portable electronic device, an electric vehicle, or an energy storage device, includes a plurality of battery cells connected in series or in parallel.
배터리 팩에 포함된 각각의 배터리 셀은, 제조 공정 상의 여러 가지 이유로 인해 용량 편차가 존재한다. 따라서, 배터리 팩은 충/방전 사이클 중에 배터리 셀 간에 전압 편차가 발생한다. 이에 따라, 충/방전 횟수가 증가할수록 배터리 셀 간의 전압 편차 또한 누적되어 증가하게 된다. 이러한 현상이 반복될수록 배터리 팩의 수명은 감소하게 된다.Each battery cell included in the battery pack has a capacity variation due to various reasons in a manufacturing process. Accordingly, in the battery pack, a voltage deviation occurs between battery cells during a charge/discharge cycle. Accordingly, as the number of charging/discharging increases, the voltage deviation between the battery cells also accumulates and increases. As this phenomenon is repeated, the lifespan of the battery pack decreases.
따라서, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들 각각의 전압 상태가 균일해지도록 제어하는 셀 밸런싱은 중요한 과정이다.Therefore, cell balancing that controls the voltage state of each of the battery cells constituting the battery pack to be uniform is an important process.
그런데, 종래에는 셀 밸런싱 동작을 진행한 후, 그 셀 밸런싱이 정상적으로 동작하였는지 확인 및 검증하는 과정이 별도로 마련되어 있지 않다. 이러한 경우, 셀 밸런싱 동작이 제대로 이루어진 것인지 확인/검증할 수 없기 때문에 배터리 운영의 효율성이 떨어지게 되는 문제점이 있다. However, in the related art, after the cell balancing operation is performed, there is no separate process for checking and verifying whether the cell balancing has been performed normally. In this case, since it is not possible to confirm/verify whether the cell balancing operation is properly performed, there is a problem in that the efficiency of battery operation is reduced.
(특허문헌 1) KR10-2016-0040108 A (Patent Document 1) KR10-2016-0040108 A
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 셀 밸런싱 동작이 유효하게 작동하였는지를 확인하는 배터리 셀 밸런싱의 유효성 진단 장치 및 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to solve the above-described problem, and to provide an apparatus and method for diagnosing the effectiveness of battery cell balancing for confirming whether a cell balancing operation has been effectively performed.
본 발명에 따른 복수 개의 배터리 셀로 구성된 적어도 둘 이상의 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작의 유효성을 진단하는 장치는, 소정의 주기 간격으로, 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하는 전압 측정부; 상기 배터리 뱅크들이 충전기에 의한 충전 상태인지를 감지하여 충전 감지 신호를 출력하는 충전상태 감지부; 상기 전압 측정부에서 측정된 전압 값을 이용하여 셀 밸런싱이 필요한 배터리 뱅크인 셀 밸런싱 필요 뱅크를 검출하고, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하기 위한 소정의 밸런싱 시작 조건을 충족하는지의 여부를 판단하는 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부; 상기 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부에서 소정의 셀 밸런싱 시작 조건을 충족한 것으로 판단된 경우, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모될 SOC를 기준으로 상기 배터리 뱅크의 SOC 편차가 해소 가능한 충전 사이클 수를 도출하고, 상기 충전 사이클 수 동안 충전과 셀 밸런싱 동작을 수행 후 상기 SOC 편차가 해소되었는지를 비교하여 상기 셀 밸런싱 동작의 유효성을 진단하는 밸런싱 유효성 진단부; 를 포함하여 구성된다.An apparatus for diagnosing the effectiveness of a cell balancing operation of at least two battery banks configured with a plurality of battery cells according to the present invention comprises: a voltage measuring unit measuring the voltage of each battery bank at a predetermined period interval; a charging state detection unit for detecting whether the battery banks are in a charging state by a charger and outputting a charging detection signal; Using the voltage value measured by the voltage measuring unit to detect a cell balancing required bank that is a battery bank requiring cell balancing, and whether a predetermined balancing start condition for starting cell balancing of the cell balancing necessary bank is satisfied a balancing start condition determination unit that determines whether the condition is satisfied; When it is determined that the predetermined cell balancing start condition is satisfied by the balancing start condition determination unit, the battery based on the SOC to be consumed in the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank detected as the cell balancing required bank A balancing effectiveness diagnosis unit for diagnosing the effectiveness of the cell balancing operation by deriving the number of charging cycles in which the SOC deviation of the bank can be resolved, and comparing whether the SOC deviation is resolved after performing the charging and cell balancing operations during the number of charging cycles; is comprised of
한편, 셀 밸런싱 동작 장치는, 각 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부의 온도를 측정하는 온도 측정부; 를 더 포함하여 구성된다.On the other hand, the cell balancing operation device, the temperature measurement unit for measuring the temperature of the cell balancing circuit for performing cell balancing of each battery bank; Consists of further including.
그리고, 상기 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부는, 상기 전압 측정부에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압 값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 SOC 편차를 산출하는 SOC 편차 산출부; 상기 전압 측정부에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압 값들 중 최대 전압 값 및 최소 전압 값을 각각 추출하는 최대/최소 전압 추출부; 상기 SOC 편차 산출부에서 산출된 각 배터리 뱅크의 SOC 편차 값이 소정의 기준 SOC 편차 값 이상인지를 비교하여, 이상인 SOC 편차 값을 가지는 배터리 뱅크를 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출하는 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부; 상기 최대/최소 전압 추출부에서 추출된 최대 전압 값 및 최소 전압 값이 소정의 기준 범위 이내인지를 비교하여, 이내인 경우 제1 충족 신호를 출력하는 제1 비교부; 상기 온도 측정부에서 측정된 셀 밸런싱 회로부의 온도가 소정의 기준 값 이하인지를 비교하여, 이하인 경우 제2 충족 신호를 출력하는 제2 비교부; 상기 제1 비교로부터 제1 충족 신호, 상기 제2 비교부로부터 제2 충족 신호 및 상기 충전상태 감지부로부터 충전 감지 신호가 모두 출력된 경우, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하는 것으로 판단하는 셀 밸런싱 시작 판단부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The balancing start condition determination unit may include: an SOC deviation calculator configured to calculate an SOC deviation of each battery bank by using the voltage value of each battery bank measured by the voltage measuring unit; a maximum/minimum voltage extraction unit for extracting a maximum voltage value and a minimum voltage value from among the voltage values of each battery bank measured by the voltage measurement unit; a cell balancing required bank detection unit that compares whether the SOC deviation value of each battery bank calculated by the SOC deviation calculating unit is equal to or greater than a predetermined reference SOC deviation value, and detects a battery bank having an SOC deviation value equal to or greater than a cell balancing required bank; a first comparison unit comparing whether the maximum voltage value and the minimum voltage value extracted by the maximum/minimum voltage extraction unit are within a predetermined reference range, and outputting a first satisfaction signal if the maximum voltage value and the minimum voltage value are within a predetermined reference range; a second comparison unit comparing whether the temperature of the cell balancing circuit unit measured by the temperature measuring unit is equal to or less than a predetermined reference value, and outputting a second satisfaction signal when the temperature is equal to or less than a predetermined reference value; When all of the first satisfaction signal from the first comparison, the second satisfaction signal from the second comparator, and the charge detection signal from the state of charge detection unit are output, the cell balancing required bank detection unit detects the cell balancing required bank a cell balancing start determining unit that determines that cell balancing of the battery bank is started; It is characterized in that it comprises a.
한편, 상기 밸런싱 유효성 진단부는, 상기 셀 밸런싱 시작 판단부에서 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하는 것으로 판단된 경우, 하기의 식(1)에 의해 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 전류를 산출하는 셀 밸런싱 전류 산출부; 상기 셀 밸런싱 전류 산출부에서 산출된 셀 밸런싱 전류 값을 하기의 식(2)에 적용하여, 상기 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 용량인 셀 밸런싱 소모 가능 용량을 산출하는 셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부; 상기 셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부에서 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 용량 값을 하기의 식(3)에 적용하여, 상기 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 SOC인 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 산출하는 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부; 상기 SOC 편차 산출부에서 산출된 SOC 편차 값과 상기 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부에서 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값을 이용하여, 상기 SOC 편차가 셀 밸런싱 동작으로 해소 가능한 충전 사이클 수인 충전 N사이클을 도출하는 편차 해소 가능 사이클 도출부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, when the balancing effectiveness diagnosis unit determines that the cell balancing of the battery bank is to be started by the cell balancing start determining unit, the cell balancing current for calculating the cell balancing current of the battery bank by Equation (1) below output unit; By applying the cell balancing current value calculated by the cell balancing current calculator to Equation (2) below, cell balancing calculating the consumable capacity of the battery bank, which is the capacity consumable by the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank Consumable capacity calculator; By applying the cell balancing consumable capacity value calculated by the cell balancing consumable capacity calculator to the following equation (3), the cell balancing consumable SOC, which is the SOC consumable by the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank, is obtained a cell balancing consumable SOC calculator that calculates; Using the SOC deviation value calculated by the SOC deviation calculating unit and the cell balancing consumable SOC value calculated by the cell balancing consumable SOC calculating unit, the SOC deviation is the number of charging cycles that can be resolved by the cell balancing operation. a cycle derivation unit capable of resolving the deviation derived; It is characterized in that it comprises a.
식(1): Icb = (Vcell / Rcb) x Dcb Equation (1): I cb = (V cell / R cb ) x D cb
(Icb: 셀 밸런싱 전류, Vcell: 셀 전압, Rcb: 셀 밸런싱 저항, Dcb: 셀 밸런싱 동작 주기)(I cb : cell balancing current, V cell: cell voltage, R cb: cell balancing resistor, D cb : cell balancing operation period)
식(2): Ccb = (Crate -1 + Tcvchg) x Icb Equation (2): C cb = (C rate -1 + T cvchg ) x I cb
(Ccb: 셀 밸런싱 가능 용량, Crate: 해당 배터리의 충전율, Tcvchg: 해당 배터리의 CV 충전시간, Icb: 셀 밸런싱 전류)(C cb : cell balancing capacity, C rate : charging rate of the corresponding battery, T cvchg : CV charging time of the corresponding battery, I cb : cell balancing current)
식(3): SOCcbchg = Ccb / Cpack Equation (3): SOC cbchg = C cb / C pack
(SOCcbchg: 셀 밸런싱 소모 가능 SOC, Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Cpack: 배터리 팩 용량)(SOC cbchg : Cell balancing consumable SOC, C cb : Cell balancing consumable capacity, C pack : Battery pack capacity)
한편, 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치는, 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱이 상기 편차 해소 가능 사이클 도출부에서 도출된 충전 N사이클 동안 동작하도록 제어하는 밸런싱 제어부; 를 더 포함하여 구성된다.Meanwhile, the apparatus for diagnosing cell balancing operation effectiveness includes: a balancing control unit for controlling cell balancing of the battery bank to operate during N cycles of charging derived from the deviation resolvable cycle deriving unit; Consists of further including.
상기 밸런싱 유효성 진단부는, 상기 밸런싱 제어부에 의해 셀 밸런싱하는 충전 N사이클 동안에 셀 밸런싱 동작으로 소모되는 SOC를 누적하여 누적 셀 밸런싱 소모 SOC를 산출하는 누적 셀 밸런싱 SOC 산출부; 상기 누적 셀 밸런싱 SOC 산출부에서 산출된 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 하기의 식(4)에 의해 산출된 값 미만인지를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한지를 판단하는 유효성 여부 판단부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The balancing effectiveness diagnosis unit may include: an accumulated cell balancing SOC calculator configured to calculate an accumulated cell balancing consumption SOC by accumulating SOC consumed by a cell balancing operation during N cycles of cell balancing by the balancing control unit; By comparing whether the accumulated cell balancing consumption SOC value calculated by the accumulated cell balancing SOC calculator is less than the value calculated by the following equation (4), it is determined whether the cell balancing operation of the battery bank is effective according to the comparison result validity determination unit; It is characterized in that it comprises a.
식(4): (SOC 편차 값 / 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값) x 100% Equation (4): (SOC Deviation Value / Cell Balancing Consumable SOC Value) x 100%
이에 따라, 상기 유효성 여부 판단부는, 상기 비교 결과, 미만인 경우 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효하지 않은 것으로 판단; 하고, 상기 비교 결과, 이상인 경우, 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한 것으로 판단; 하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the validity determination unit, if the comparison result is less than, determining that the cell balancing operation of the battery bank is not valid; and, if the comparison result is abnormal, it is determined that the cell balancing operation of the battery bank is effective; characterized in that
여기서, 상기 배터리 뱅크의 SOC 편차는, 다른 배터리 뱅크와의 SOC 편차들 중 가장 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.Here, the SOC deviation of the battery bank is characterized in that it is set to the largest value among the SOC deviations from other battery banks.
본 발명에 따른 복수 개의 배터리 셀로 구성된 적어도 둘 이상의 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작의 유효성을 진단하는 방법은, 소정의 주기 간격으로, 각 배터리 뱅크의 SOC를 측정하는 SOC 측정 단계; 상기 SOC 측정 단계에서 측정된 각 배터리 뱅크의 SOC 값을 이용하여, 각 배터리 뱅크의 SOC 편차를 산출하는 SOC 편차 산출 단계; 상기 SOC 편차 산출 단계에서 산출된 각 배터리 뱅크의 SOC 편차가 소정의 기준 SOC 편차 이상인지를 비교하여, 이상인 SOC 편차에 해당하는 배터리 뱅크를 셀 밸런싱이 필요한 배터리 뱅크인 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출하는 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계; 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하기 위한 소정의 셀 밸런싱 시작 조건을 충족하는지를 판단하는 셀 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단 단계; 상기 셀 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단 단계에서 셀 밸런싱 시작 조건을 충족하는 것으로 판단된 경우, 하기의 식(3)을 이용하여 상기 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모될 SOC인 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 산출하는 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출 단계; 상기 배터리 뱅크의 SOC 편차 값과 상기 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값을 이용하여, 상기 SOC 편차가 셀 밸런싱 동작으로 해소 가능한 충전 사이클 수인 충전 N사이클을 도출하는 편차 해소 가능 사이클 도출 단계; 상기 편차 해소 가능 사이클 도출 단계에서 도출된 충전 N사이클 동안 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작을 진행하는 셀 밸런싱 동작 제어 단계; 상기 충전 N사이클 동안 셀 밸런싱 동작으로 소모되는 SOC를 누적하여, 누적 셀 밸런싱 소모 SOC를 산출하는 누적 셀 밸런싱 SOC 산출 단계; 상기 누적 셀 밸런싱 SOC 산출 단계에서 산출된 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 하기의 식(4)에 의해 산출된 값 미만인지를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한지를 판단하는 셀 밸런싱 동작 유효성 판단 단계; 를 포함하여 구성된다.According to the present invention, there is provided a method for diagnosing the effectiveness of a cell balancing operation of at least two battery banks composed of a plurality of battery cells, the method comprising: measuring the SOC of each battery bank at a predetermined cycle interval; an SOC deviation calculation step of calculating an SOC deviation of each battery bank by using the SOC value of each battery bank measured in the SOC measurement step; A cell that compares whether the SOC deviation of each battery bank calculated in the SOC deviation calculation step is equal to or greater than a predetermined reference SOC deviation, and detects a battery bank corresponding to the greater SOC deviation as a cell balancing required bank, which is a battery bank requiring cell balancing balancing required bank detection step; a cell balancing start condition determination step of determining whether a predetermined cell balancing start condition for starting cell balancing of the battery bank detected as the cell balancing required bank in the cell balancing required bank detection step is satisfied; When it is determined that the cell balancing start condition is satisfied in the step of determining whether the cell balancing start condition is satisfied, the cell balancing consumption which is the SOC to be consumed in the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank using Equation (3) below cell balancing consumable SOC calculation step of calculating possible SOC; a deviation resolvable cycle deriving step of deriving N charging cycles in which the SOC deviation is the number of charge cycles that can be resolved by a cell balancing operation by using the SOC deviation value of the battery bank and the calculated cell balancing consumable SOC value; a cell balancing operation control step of performing a cell balancing operation of the battery bank during N cycles of charging derived in the deviation resolvable cycle deriving step; an accumulated cell balancing SOC calculation step of accumulating SOC consumed by the cell balancing operation during the N cycles of charging to calculate an accumulated cell balancing consumption SOC; Comparing whether the accumulated cell balancing consumption SOC value calculated in the step of calculating the accumulated cell balancing SOC is less than the value calculated by the following equation (4), and determining whether the cell balancing operation of the battery bank is effective according to the comparison result Cell balancing operation validity determination step; is comprised of
식(3): SOCcbchg = Ccb / Cpack Equation (3): SOC cbchg = C cb / C pack
(SOCcbchg: 셀 밸런싱 소모 가능 SOC, Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Cpack: 배터리 팩 용량)(SOC cbchg : Cell balancing consumable SOC, C cb : Cell balancing consumable capacity, C pack : Battery pack capacity)
식(4): (SOC 편차 값 / 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값) x 100% Equation (4): (SOC Deviation Value / Cell Balancing Consumable SOC Value) x 100%
이에 따라, 상기 셀 밸런싱 동작 유효성 판단 단계는, 상기 비교 결과, 미만인 경우 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효하지 않은 것으로 판단하고, 상기 비교 결과, 이상인 경우 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, in the step of determining the validity of the cell balancing operation, if the comparison result is less than, it is determined that the cell balancing operation of the battery bank is not valid. characterized in that
여기서, 상기 배터리 뱅크의 SOC 편차는, 다른 배터리 뱅크와의 SOC 편차들 중 가장 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.Here, the SOC deviation of the battery bank is characterized in that it is set to the largest value among the SOC deviations from other battery banks.
본 발명은 배터리 뱅크 별로 셀 밸런싱 동작에 대한 유효성을 진단함으로써 배터리 운영의 효율성을 높여 배터리 사용 안정성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, by diagnosing the effectiveness of the cell balancing operation for each battery bank, it is possible to increase battery operation efficiency and improve battery use stability.
도 1은 본 발명에 따른 셀 밸런싱 유효성 진단 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 셀 밸런싱 유효성 진단 방법을 보여주는 흐름도이다.1 is a diagram schematically showing the overall configuration of an apparatus for diagnosing cell balancing effectiveness according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a detailed configuration of FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating a method for diagnosing cell balancing effectiveness according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 도면부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1. 본 발명에 따른 셀 밸런싱 유효성 진단 장치1. Cell balancing effectiveness diagnosis apparatus according to the present invention
본 발명에 따른 셀 밸런싱 유효성 진단 장치는, 복수 개의 배터리 셀로 구성된 적어도 둘 이상의 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작의 유효성을 진단하는 장치이다. 도 1은 본 발명에 따른 셀 밸런싱 유효성 진단 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 세부 구성을 나타내는 도면이다. 이들을 참조하면, 본 발명의 셀 밸런싱 유효성 진단 장치는 아래와 같은 구성들을 포함할 수 있다.An apparatus for diagnosing cell balancing effectiveness according to the present invention is an apparatus for diagnosing the validity of a cell balancing operation of at least two battery banks configured with a plurality of battery cells. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of an apparatus for diagnosing cell balancing effectiveness according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration. Referring to these, the apparatus for diagnosing cell balancing effectiveness of the present invention may include the following components.
1.1. 전압 측정부(100)1.1. Voltage measuring unit (100)
전압 측정부는, 소정의 주기 간격으로 각 배터리 뱅크(10a~10n)의 전압을 측정한다. 배터리 뱅크의 전압을 측정하는 방식은, 예를 들어 배터리 뱅크 내에 포함된 배터리 셀들(미도시)의 전압을 측정하고, 이들 전압 값들의 평균 값을 해당 배터리 뱅크의 전압으로 산출하는 등을 포함하는 통상적인 방식을 사용하여 각 배터리 뱅크의 전압을 측정할 수 있다. The voltage measuring unit measures the voltage of each of the
1.2. 온도 측정부(200)1.2. Temperature measuring unit (200)
온도 측정부는, 각 배터리 뱅크에 포함된 배터리 셀들(미도시)의 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부(미도시)의 온도를 측정하는 구성이다. 예를 들어, 셀 밸런싱 회로부(미도시)의 인접 영역에 구비되어 온도를 측정할 수 있다.The temperature measuring unit is configured to measure the temperature of a cell balancing circuit unit (not shown) that performs cell balancing of battery cells (not shown) included in each battery bank. For example, it may be provided in an area adjacent to the cell balancing circuit unit (not shown) to measure the temperature.
1.3. 충전상태 감지부(300)1.3. Charging state detection unit (300)
충전상태 감지부는, 상기 배터리 뱅크(10a~10n)들이 충전기에 의한 충전 상태인지를 감지하여 충전 감지 신호를 출력한다. The charging state detection unit detects whether the
충전상태를 감지하는 것은, 예를 들어 배터리에 연결되는 단자와 충전기 또는 외부 부하에 연결되는 단자 간의 전류 방향을 이용하여 충전기에 의한 충전 상태인지를 판단하는 등을 포함하는 통상의 방식을 사용한다. Detecting the state of charge uses a conventional method including, for example, determining whether the state of charge is by the charger using a current direction between a terminal connected to a battery and a terminal connected to a charger or an external load.
1.4. 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부(400)1.4. Balancing start condition is satisfied determination unit (400)
밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부는, 상기 전압 측정부(100)에서 측정된 전압 값을 이용하여 셀 밸런싱이 필요한 배터리 뱅크인 셀 밸런싱 필요 뱅크를 검출하고, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하기 위한 소정의 밸런싱 시작 조건을 충족하는지의 여부를 판단할 수 있다. The balancing start condition determination unit is configured to detect a cell balancing required bank, which is a battery bank requiring cell balancing, by using the voltage value measured by the
가. SOC 편차 산출부(410)go.
SOC 편차 산출부는, 상기 전압 측정부(100)에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압 값을 이용하여, 배터리 뱅크 간 SOC 편차를 산출하는 구성이다.The SOC deviation calculating unit is configured to calculate the SOC deviation between the battery banks by using the voltage values of each battery bank measured by the
SOC 편차를 산출하는 것은, 예를 들어 상기 전압 측정부(100)에서 측정된 전압 값들을 기반으로 배터리 뱅크 간의 전압 편차를 산출하고, 산출된 전압 편차를 미리 마련된 OCV-SOC Table을 이용하여 그에 대응하는 SOC 편차로 환산하는 방식을 사용할 수 있다. Calculating the SOC deviation is, for example, calculating the voltage deviation between the battery banks based on the voltage values measured by the
또 다른 예로, 상기 전압 측정부(100)에서 측정된 전압 값을 기반으로 SOC를 구하여 배터리 뱅크의 SOC 편차를 산출하는 방식을 사용할 수도 있다. As another example, a method of calculating the SOC deviation of the battery bank by obtaining the SOC based on the voltage value measured by the
여기서, 배터리 뱅크가 여러 개인 경우, 당 배터리 뱅크의 SOC 편차는, 타 배터리 뱅크와의 SOC 편차 중 가장 큰 SOC 편차를 해당 배터리 뱅크의 SOC 편차로 설정할 수 있다. Here, when there are several battery banks, the SOC deviation of each battery bank may set the largest SOC deviation among the SOC deviations from other battery banks as the SOC deviation of the corresponding battery bank.
나. 최대/최소 전압 추출부(420)me. Max/Min Voltage Extraction Unit (420)
최대/최소 전압 추출부는, 상기 전압 측정부(100)에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압 값들 중에서 최대 전압 값 및 최소 전압 값을 각각 추출하는 구성이다.The maximum/minimum voltage extractor is configured to extract a maximum voltage value and a minimum voltage value from among the voltage values of each battery bank measured by the
다. 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부(430)all. Cell balancing required
셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부는, 상기 SOC 편차 산출부(410)에서 산출된 각 배터리 뱅크 간 SOC 편차 값이 소정의 기준 SOC 편차 값 이상인지를 비교하여, 이상인 SOC 편차 값에 해당하는 배터리 뱅크를 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출한다. 이 때, 배터리 뱅크가 여러 개인 경우, 각 배터리 뱅크의 SOC 편차는, 다른 배터리 뱅크들과의 SOC 편차 중 가장 큰 값을 해당 배터리 뱅크의 SOC 편차로 설정할 수 있다. The cell balancing required bank detection unit compares whether the SOC deviation value between each battery bank calculated by the SOC
예를 들어, 각 배터리 뱅크 간 SOC 편차 값이 5% 이상인 경우, 즉 특정 배터리 뱅크의 SOC 값이 다른 배터리 뱅크들과의 SOC 값 중 가장 큰 값이 5% 이상 차이 나는 경우 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출한다. For example, when the SOC deviation value between each battery bank is 5% or more, that is, when the SOC value of a specific battery bank differs by more than 5% among the SOC values of other battery banks, it is detected as a bank requiring cell balancing. do.
또한, 셀 밸런싱 필요 뱅크는 뱅크 간 전압 차에 의해서 검출될 수도 있다. 뱅크 간 전압 차가 소정의 기준 값, 예를 들어 20mV 이상인 경우 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출될 수 있다.In addition, a bank requiring cell balancing may be detected by a voltage difference between the banks. When the voltage difference between the banks is greater than or equal to a predetermined reference value, for example, 20 mV, it may be detected as a bank requiring cell balancing.
여기서, 셀 밸런싱 필요 뱅크란, 다른 배터리 뱅크와의 SOC 편차를 해소하기 위하여 셀 밸런싱 동작이 필요한 배터리 뱅크를 의미한다. Here, the cell balancing necessary bank means a battery bank requiring a cell balancing operation in order to resolve an SOC deviation from other battery banks.
라. 제1 비교부(440)la.
제1 비교부는, 상기 최대/최소 전압 추출부(420)에서 추출된 최대 전압 값 및 최소 전압 값이 소정의 기준 범위 이내인지를 비교하여, 이내인 경우 이를 나타내는 제1 충족 신호를 출력할 수 있다. The first comparator may compare whether the maximum voltage value and the minimum voltage value extracted by the maximum/
예를 들어, 소정의 기준 범위가 3000mV ~ 4200mV 인 경우, 상기 최대 전압 값 및 최소 전압 값이 3000mV에서 4200mV 사이에 포함되는지를 비교하여, 포함되는 경우 제1 충족 신호를 출력하는 것이다. For example, when a predetermined reference range is 3000mV to 4200mV, it is compared whether the maximum voltage value and the minimum voltage value are between 3000mV and 4200mV, and if they are included, a first satisfaction signal is output.
마. 제2 비교부(450)mind.
제2 비교부는, 상기 온도 측정부(200)에서 측정된 셀 밸런싱 회로부(미도시)의 온도가 소정의 기준 온도 값 이하인지를 비교하여, 이하인 경우 이를 나타내는 제2 충족 신호를 출력할 수 있다.The second comparator may compare whether the temperature of the cell balancing circuit unit (not shown) measured by the
예를 들어, 소정의 기준 온도 값이 70℃인 경우, 상기 셀 밸런싱 회로부의 온도가 70℃ 이하이면 제2 충족 신호를 출력하는 것이다. For example, when the predetermined reference temperature value is 70° C., when the temperature of the cell balancing circuit unit is 70° C. or less, the second satisfaction signal is output.
바. 셀 밸런싱 시작 판단부(460)bar. Cell balancing start determination unit (460)
셀 밸런싱 시작 판단부, 상기 제1 비교부(440)로부터 제1 충족 신호, 상기 제2 비교부(450)로부터 제2 충족 신호 및 상기 충전상태 감지부(300)로부터 충전 감지 신호가 모두 출력된 경우, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부(430)에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 및 그 유효성 진단을 시작하기 위한 조건을 충족한 것으로 판단한다. 판단 시, 이를 나타내는 시작 충족 신호를 출력할 수 있다. A cell balancing start determination unit, a first satisfaction signal from the
1.5. 밸런싱 유효성 진단부(500)1.5. Balancing effectiveness diagnosis unit (500)
밸런싱 유효성 진단부는, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부(430)에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모될 SOC를 기준으로 상기 배터리 뱅크의 SOC 편차가 해소 가능한 충전 사이클 수를 도출하고, 상기 충전 사이클 수 동안 충전과 셀 밸런싱 동작을 수행 후 상기 SOC 편차가 해소되었는지를 비교하여 상기 셀 밸런싱 동작의 유효성을 진단하는 구성이다. 이러한 밸런싱 유효성 진단부는, 하기의 세부 구성을 포함한다. The balancing validity diagnosis unit may include a charging cycle in which the SOC deviation of the battery bank can be resolved based on the SOC to be consumed in the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank detected as the cell balancing required bank by the cell balancing required
여기서, 밸런싱 유효성 진단부는, 상기 셀 밸런싱 시작 판단부(460)로부터 시작 충족 신호가 출력되는 경우 동작한다. Here, the balancing validity diagnosis unit operates when a start satisfaction signal is output from the cell balancing start determining
가. 셀 밸런싱 전류 산출부(510)go. Cell balancing
먼저, 셀 밸런싱 전류 산출부는, 하기의 식(1)에 의해 셀 밸런싱 필요 판단 뱅크로 판단된 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 전류를 산출한다.First, the cell balancing current calculator calculates the cell balancing current of the battery bank determined as the cell balancing need determination bank by the following Equation (1).
식(1): Icb = (Vcell / Rcb) x Dcb (Icb: 셀 밸런싱 전류, Vcell: 셀 전압, Rcb: 셀 밸런싱 저항, Dcb: 셀 밸런싱 동작 시간(cell balancing duty))Equation (1): I cb = (V cell / R cb ) x D cb (I cb : cell balancing current, V cell : cell voltage, R cb : cell balancing resistor, D cb : cell balancing duty )))
이 때, 충전 사이클 당 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 동작 시간 Dcb는 셀 특성에 따라 미리 정해져 있는 시스템 설계 값이다.In this case, the cell balancing operation time D cb for performing cell balancing per charging cycle is a system design value predetermined according to cell characteristics.
나. 셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부(520)me. Cell balancing
셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부는, 상기 셀 밸런싱 전류 산출부(510)에서 산출된 셀 밸런싱 전류 값을 하기의 식(2)에 적용하여, 해당 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 용량인 셀 밸런싱 소모 가능 용량을 산출한다.The cell balancing consumable capacity calculation unit applies the cell balancing current value calculated by the cell balancing
식(2): Ccb = (Crate -1 + Tcvchg) x Icb Equation (2): C cb = (C rate -1 + T cvchg ) x I cb
(Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Crate: 해당 배터리의 충전율, Tcvchg: 해당 배터리의 CV 충전시간, Icb: 셀 밸런싱 전류)(C cb : cell balancing consumable capacity, C rate : charging rate of the battery, T cvchg : CV charging time of the battery, I cb : cell balancing current)
이 때, CV 충전시간 Tcvchg는 셀 특정에 따라 미리 정해져 있는 시스템 설계 값이다.In this case, the CV charging time T cvchg is a system design value that is predetermined according to cell specification.
다. 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부(530)all. Cell balancing consumable SOC calculator (530)
셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부는, 상기 셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부(520)에서 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 용량 값을 하기의 식(3)에 적용하여, 해당 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 SOC인 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 산출한다.The cell balancing consumable SOC calculation unit applies the cell balancing consumable capacity value calculated by the cell balancing consumable
식(3): SOCcbchg = Ccb / Cpack Equation (3): SOC cbchg = C cb / C pack
(SOCcbchg: 셀 밸런싱 소모 가능 SOC, Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Cpack: 배터리 팩 용량)(SOC cbchg : Cell balancing consumable SOC, C cb : Cell balancing consumable capacity, C pack : Battery pack capacity)
라. 편차 해소 가능 사이클 도출부(540)la. Deviation resolution possible cycle derivation unit (540)
편차 해소 가능 사이클 도출부는, 상기 SOC 편차 산출부(410)에서 산출된 SOC 편차와 상기 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부(530)에서 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값을 이용하여, 상기 SOC 편차가 셀 밸런싱 동작으로 해소 가능한 충전 사이클 수인 충전 N 사이클을 도출할 수 있다. 충전 N사이클은, SOC 편차를 셀 밸런싱 소모 SOC로 나눈 값으로 도출된다.
The deviation resolvable cycle derivation unit, using the SOC deviation calculated by the SOC
예를 들어, 셀 밸런싱 필요 판단 뱅크의 SOC 편차가 5%이고, 충전 1사이클당 셀 밸런싱 소모 SOC가 1%인 경우, 충전 N사이클은 5로 도출되는 것이다.For example, when the SOC deviation of the cell balancing necessary determination bank is 5% and the cell balancing consumption SOC per charging cycle is 1%, N cycles of charging are derived as 5.
즉, 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 SOC를 기준으로 SOC 편차를 충전 몇 사이클 내에 해소할 수 있을지를 예측하는 것이다.That is, it is to predict within how many charging cycles the SOC deviation can be resolved based on the SOC that can be consumed by the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank.
마. 누적 셀 밸런싱 SOC 산출부(550)mind. Cumulative cell balancing SOC calculator (550)
누적 셀 밸런싱 SOC 산출부는, 후술하는 밸런싱 제어부(600)에 의해 셀 밸런싱하는 충전 N사이클 동안에 셀 밸런싱 동작으로 소모되는 SOC를 누적하여 누적 셀 밸런싱 SOC를 산출할 수 있다. 즉, 충전 N사이클 동안 셀 밸런싱 동작으로 소모되는 SOC를 누적한 값을 산출하는 것이다.The accumulated cell balancing SOC calculator may calculate the accumulated cell balancing SOC by accumulating SOC consumed by the cell balancing operation during N cycles of cell balancing charging by the balancing
바. 유효성 여부 판단부(560)bar.
유효성 여부 판단부는, 상기 누적 셀 밸런싱 SOC 산출부(550)에서 산출된 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 하기의 식(4)에 의해 산출된 값 미만인지를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 해당 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한지를 판단할 수 있다.The validity determination unit compares whether the accumulated cell balancing consumption SOC value calculated by the accumulated cell balancing
식(4): (SOC 편차 값 / 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값) x 100%Equation (4): (SOC Deviation Value / Cell Balancing Consumable SOC Value) x 100%
비교 결과, 미만인 경우 해당 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효하지 않은 것으로 판단한다.If the comparison result is less than, it is determined that the cell balancing operation of the corresponding battery bank is invalid.
반면, 비교 결과, 이상이면 해당 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한 것으로 판단한다.On the other hand, if the comparison result is abnormal, it is determined that the cell balancing operation of the corresponding battery bank is effective.
그 원리는 배터리 뱅크의 SOC 편차가 충전 N사이클 동안 셀 밸런싱 동작으로 해소되었는지를 비교하여 그 셀 밸런싱 동작이 정상적으로 동작하였는지를 판단하는 것이다. 따라서, 실제 충전 N사이클 동안 셀 밸런싱 동작으로 소모된 SOC(누적 셀 밸런싱 SOC)가 상기 식(4)에 의해 산출된 값 미만이면 셀 밸런싱 동작이 유효하지 않은 것으로 판단하고, 이상인 경우 셀 밸런싱 동작이 유효한 것으로 판단한다.The principle is to determine whether the cell balancing operation normally operates by comparing whether the SOC deviation of the battery bank is resolved by the cell balancing operation during N cycles of charging. Therefore, if the SOC (cumulative cell balancing SOC) consumed by the cell balancing operation during the actual charging N cycles is less than the value calculated by Equation (4), it is determined that the cell balancing operation is invalid. judged to be valid.
1.6. 밸런싱 제어부(600)1.6. balancing control (600)
밸런싱 제어부는, 상기 편차 해소 가능 사이클 도출부(540)로부터 밸런싱 시작 신호가 출력되면, 해당 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 충전 N사이클 동안 수행되도록 제어할 수 있다. When the balancing start signal is output from the deviation resolvable
이와 같이 본 발명은 셀 밸런싱 동작을 진행하고, 진행된 셀 밸런싱 동작의 유효성을 확인함으로써 효율적인 배터리 운영을 제공할 수 있다. 이는 배터리 사용 안정성을 향상시키는 결과를 도모할 수 있다.As described above, the present invention can provide efficient battery operation by performing the cell balancing operation and confirming the validity of the proceeded cell balancing operation. This may lead to improved battery usage stability.
2. 본 발명에 따른 셀 밸런싱 유효성 진단 방법(도 3 참조)2. Method for diagnosing cell balancing effectiveness according to the present invention (see FIG. 3)
본 발명에 따른 셀 밸런싱 동작의 유효성을 진단하는 방법은, 아래와 같은 단계를 포함하여 구성될 수 있다.The method for diagnosing the validity of the cell balancing operation according to the present invention may include the following steps.
2.1. SOC 측정 단계(S100)2.1. SOC measurement step (S100)
SOC 측정 단계는, 소정의 주기 간격으로 각 배터리 뱅크(10a~10n)의 SOC(State Of Charge)를 측정하는 단계이다. 배터리 뱅크의 SOC를 측정하는 것은, 예를 들어 배터리 뱅크 내에 포함된 배터리 셀들(미도시)의 전압 값을 이용하여 각 배터리 셀의 SOC를 측정하고, 이들 SOC의 평균 값을 해당 배터리 뱅크의 SOC로 산출하는 등을 포함하는 공지의 방식을 사용한다. (전압 측정부(100), SOC 편차 산출부(410))The SOC measurement step is a step of measuring the state of charge (SOC) of each
2.2. SOC 편차 산출 단계(S200)2.2. SOC deviation calculation step (S200)
SOC 편차 산출 단계는, 상기 SOC 측정 단계(S100)에서 측정된 각 배터리 뱅크의 SOC 값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 SOC 편차를 산출하는 단계이다. 여기서, 배터리 뱅크가 여러 개인 경우, 각 배터리 뱅크의 SOC 편차는, 타 배터리 뱅크와의 SOC 편차들 중 가장 큰 값을 해당 배터리 뱅크의 SOC 편차로 설정할 수 있다. The step of calculating the SOC deviation is a step of calculating the SOC deviation of each battery bank by using the SOC value of each battery bank measured in the SOC measuring step ( S100 ). Here, when there are multiple battery banks, the SOC deviation of each battery bank may be set as the SOC deviation of the corresponding battery bank as the largest value among the SOC deviations from other battery banks.
2.3. 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계(S300)2.3. Cell balancing required bank detection step (S300)
셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계는, 상기 SOC 편차 산출 단계(S200)에서 산출된 각 배터리 뱅크의 SOC 편차가 소정의 기준 SOC 편차 이상인지를 비교하여, 상기 SOC 편차가 소정의 기준 SOC 편차 이상인 배터리 뱅크를 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출한다. The cell balancing required bank detection step compares whether the SOC deviation of each battery bank calculated in the SOC deviation calculating step S200 is greater than or equal to a predetermined reference SOC deviation, and the SOC deviation is greater than or equal to a predetermined reference SOC deviation. Detect as a bank that needs cell balancing.
2.4. 셀 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단 단계(S400)2.4. Determining whether the cell balancing start condition is satisfied (S400)
셀 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단 단계는, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계(S300)에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 시작을 위한 소정의 조건을 충족하는지의 여부를 판단하는 단계이다. The step of determining whether the cell balancing start condition is satisfied is a step of determining whether a predetermined condition for starting cell balancing of the battery bank detected as the cell balancing necessary bank in the cell balancing necessary bank detecting step ( S300 ) is satisfied.
소정의 셀 밸런싱 시작 조건은, 배터리 뱅크의 최대 및 최소 전압 값이 소정의 기준 범위 이내인 경우, 배터리 뱅크의 SOC 편차가 소정의 기준 SOC 편차 이상인 경우, 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로(미도시)의 온도가 소정의 기준 온도 이하인 경우, 충전기 연결 상태인 경우를 포함할 수 있다. A predetermined cell balancing start condition is a cell balancing circuit that performs cell balancing of the battery bank when the maximum and minimum voltage values of the battery bank are within a predetermined reference range, when the SOC deviation of the battery bank is greater than or equal to the predetermined reference SOC deviation When the temperature of (not shown) is less than or equal to a predetermined reference temperature, a case in which the charger is connected may be included.
2.5. 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출 단계(S500)2.5. Cell balancing consumable SOC calculation step (S500)
셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출 단계는, 상기 셀 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단 단계(S400)에서 셀 밸런싱 시작 조건을 충족하는 것으로 판단된 경우, 하기의 식(1) 내지 (3)을 이용하여 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계(S300)에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 밸런싱 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 SOC인 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 산출할 수 있다.In the cell balancing consumable SOC calculation step, when it is determined that the cell balancing start condition is satisfied in the cell balancing start condition determination step ( S400 ), the cell balancing is performed using Equations (1) to (3) below. A cell balancing consumable SOC that is a consumable SOC by a cell balancing operation per charge cycle of the balancing bank detected as a cell balancing required bank in the necessary bank detection step S300 may be calculated.
먼저, 식(1)을 이용하여, 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 전류를 산출한다.First, using Equation (1), the cell balancing current of the battery bank is calculated.
식(1): Icb = (Vcell / Rcb) x Dcb Equation (1): I cb = (V cell / R cb ) x D cb
(Icb: 셀 밸런싱 전류, Vcell: 셀 전압, Rcb: 셀 밸런싱 저항, Dcb: 셀 밸런싱 동작 시간(cell balancing duty)))(I cb : cell balancing current, V cell : cell voltage, R cb : cell balancing resistor, D cb : cell balancing duty))
다음, 식(1)에 의해 산출된 셀 밸런싱 전류 값을 하기의 식(2)에 적용하여 해당 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 용량인 셀 밸런싱 소모 가능 용량을 산출한다.Next, by applying the cell balancing current value calculated by Equation (1) to Equation (2) below, the cell balancing consumable capacity, which is the capacity consumable by the cell balancing operation per charge cycle of the corresponding battery bank, is calculated.
식(2): Ccb = (Crate -1 + Tcvchg) x Icb Equation (2): C cb = (C rate -1 + T cvchg ) x I cb
(Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Crate: 해당 배터리의 충전율, Tcvchg: 해당 배터리의 CV 충전시간, Icb: 셀 밸런싱 전류)(C cb : cell balancing consumable capacity, C rate : charging rate of the battery, T cvchg : CV charging time of the battery, I cb : cell balancing current)
최종적으로, 식(2)에 의해 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 용량 값을 하기의 식(3)에 적용하여 해당 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 SOC인 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 산출한다.Finally, the cell balancing consumable capacity value calculated by Equation (2) is applied to the following Equation (3) to calculate the cell balancing consumable SOC, which is the SOC consumable by the cell balancing operation per charge cycle of the corresponding battery bank do.
식(3): SOCcbchg = Ccb / Cpack Equation (3): SOC cbchg = C cb / C pack
(SOCcbchg: 셀 밸런싱 소모 가능 SOC, Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Cpack: 배터리 팩 용량)(SOC cbchg : Cell balancing consumable SOC, C cb : Cell balancing consumable capacity, C pack : Battery pack capacity)
2.6. 편차 해소 가능 사이클 도출 단계(S600)2.6. Deviation resolution possible cycle derivation step (S600)
편차 해소 가능 사이클 도출 단계는, 상기 배터리 뱅크의 SOC 편차와 상기 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출 단계(S500)에서 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 이용하여, 상기 SOC 편차를 셀 밸런싱 동작으로 해소 가능한 충전 사이클 수인 충전 N사이클을 도출하는 단계이다. In the step of deriving a deviation resolvable cycle, the SOC deviation of the battery bank and the cell balancing consumable SOC calculated in the cell balancing consumable SOC calculation step (S500) are used to resolve the SOC deviation through a cell balancing operation. This is a step of deriving the number of charge N cycles.
충전 N사이클은, 배터리 뱅크의 SOC 편차를 셀 밸런싱 소모 가능 SOC로 나누는 것으로 도출할 수 있다.N cycles of charging can be derived by dividing the SOC deviation of the battery bank by the cell balancing consumable SOC.
예를 들어, 셀 밸런싱 필요 뱅크의 SOC 편차가 5%이고, 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 SOC(셀 밸런싱 소모 가능 SOC)가 1%인 경우, 충전 N사이클은 5로 도출되는 것이다.For example, when the SOC deviation of the bank requiring cell balancing is 5%, and the SOC (cell balancing consumable SOC) consumable by the cell balancing operation per charge cycle is 1%, N cycles of charging are derived as 5.
2.7. 셀 밸런싱 동작 제어 단계(S700)2.7. Cell balancing operation control step (S700)
셀 밸런싱 동작 제어 단계는, 상기 편차 해소 가능 사이클 도출 단계(S600)에서 도출된 충전 N사이클 동안 해당 배터리 뱅크가 셀 밸런싱 동작하도록 제어하는 단계이다.The cell balancing operation control step is a step of controlling the corresponding battery bank to perform a cell balancing operation during the N charging cycles derived in the deviation resolvable cycle derivation step ( S600 ).
2.8. 누적 셀 밸런싱 SOC 산출 단계(S800)2.8. Cumulative cell balancing SOC calculation step (S800)
누적 셀 밸런싱 SOC 산출 단계는, 상기 셀 밸런싱 동작 제어 단계(S700)에 의해 셀 밸런싱 동작하는 충전 N사이클 동안에 실제 셀 밸런싱 동작으로 소모되는 SOC를 누적하여 누적 셀 밸런싱 소모 SOC를 산출할 수 있다.The cumulative cell balancing SOC calculation step may include accumulating SOC consumed by the actual cell balancing operation during the N cycles of charging in which the cell balancing operation is performed by the cell balancing operation control step S700 to calculate the cumulative cell balancing consumption SOC.
여기서, 충전 N사이클까지 도달하기 전 셀 밸런싱 동작이 지속되지 않아 소정의 시간 이상으로 딜레이(delay) 되는 경우, 해당 시점까지 누적된 셀 밸런싱 소모 SOC 값을 초기화한다.Here, when the cell balancing operation is delayed for a predetermined time or longer because the cell balancing operation does not continue before reaching N cycles of charging, the cell balancing consumption SOC value accumulated up to the corresponding time point is initialized.
2.9. 셀 밸런싱 동작 유효성 판단 단계(S900)2.9. Cell balancing operation validity determination step (S900)
셀 밸런싱 동작 유효성 판단 단계는, 상기 누적 셀 밸런싱 SOC 산출 단계(S800)에서 산출된 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 하기의 식(4)에 의해 산출된 값 미만인지를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 해당 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한지를 판단할 수 있다.The cell balancing operation validity determination step compares whether the cumulative cell balancing consumption SOC value calculated in the cumulative cell balancing SOC calculation step S800 is less than the value calculated by the following equation (4), and according to the comparison result It may be determined whether the cell balancing operation of the corresponding battery bank is valid.
식(4): (SOC 편차 값 / 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값) x 100%Equation (4): (SOC Deviation Value / Cell Balancing Consumable SOC Value) x 100%
비교 결과, 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 식(4)에 의해 산출된 값 미만인 경우, 해당 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효하지 않은 것으로 판단(S910)할 수 있다.As a result of the comparison, when the accumulated cell balancing consumption SOC value is less than the value calculated by Equation (4), it may be determined that the cell balancing operation of the corresponding battery bank is invalid ( S910 ).
반면, 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 식(4)에 의해 산출된 값 이상이면, 해당 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한 것으로 판단(S920)할 수 있다.On the other hand, if the accumulated cell balancing consumption SOC value is equal to or greater than the value calculated by Equation (4), it may be determined that the cell balancing operation of the corresponding battery bank is valid ( S920 ).
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 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for description and not for limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention.
10a~10n: 배터리 뱅크
100: 전압 측정부
200: 온도 측정부
300: 충전상태 감지부
400: 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부
410: SOC 편차 산출부
420: 최대/최소 전압 추출부
430: 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부
440: 제1 비교부
450: 제2 비교부
460: 셀 밸런싱 시작 판단부
500: 밸런싱 유효성 판단부
510: 셀 밸런싱 전류 산출부
520: 셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부
530: 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부
540: 편차 해소 가능 사이클 도출부
550: 누적 셀 밸런싱 SOC 산출부
560: 유효성 여부 판단부
600: 밸런싱 제어부10a~10n: battery bank
100: voltage measuring unit
200: temperature measurement unit
300: charging state detection unit
400: balancing start condition satisfaction determination unit
410: SOC deviation calculation unit
420: maximum / minimum voltage extraction unit
430: cell balancing required bank detection unit
440: first comparison unit
450: second comparison unit
460: cell balancing start determination unit
500: balancing validity determination unit
510: cell balancing current calculator
520: cell balancing consumable capacity calculator
530: cell balancing consumable SOC calculator
540: Deviation resolution possible cycle derivation unit
550: cumulative cell balancing SOC calculator
560: validity determination unit
600: balancing control
Claims (10)
소정의 주기 간격으로, 각 배터리 뱅크의 전압을 측정하는 전압 측정부;
상기 배터리 뱅크들이 충전기에 의한 충전 상태인지를 감지하여 충전 감지 신호를 출력하는 충전상태 감지부;
상기 전압 측정부에서 측정된 전압 값을 이용하여 셀 밸런싱이 필요한 배터리 뱅크인 셀 밸런싱 필요 뱅크를 검출하고, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하기 위한 소정의 밸런싱 시작 조건을 충족하는지의 여부를 판단하는 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부;
상기 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부에서 소정의 셀 밸런싱 시작 조건을 충족한 것으로 판단된 경우, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모될 SOC를 기준으로 상기 배터리 뱅크의 SOC 편차가 해소 가능한 충전 사이클 수를 도출하고, 상기 충전 사이클 수 동안 충전과 셀 밸런싱 동작을 수행 후 상기 SOC 편차가 해소되었는지를 비교하여 상기 셀 밸런싱 동작의 유효성을 진단하는 밸런싱 유효성 진단부;
를 포함하여 구성되는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치. An apparatus for diagnosing the effectiveness of a cell balancing operation of at least two battery banks composed of a plurality of battery cells,
a voltage measuring unit measuring the voltage of each battery bank at a predetermined period interval;
a charging state detection unit for detecting whether the battery banks are in a charging state by a charger and outputting a charging detection signal;
Using the voltage value measured by the voltage measuring unit to detect a cell balancing necessary bank, which is a battery bank requiring cell balancing, and whether a predetermined balancing start condition for starting cell balancing of the cell balancing necessary bank is satisfied a balancing start condition determination unit that determines whether the condition is satisfied;
When it is determined by the balancing start condition satisfaction determination unit that a predetermined cell balancing start condition is satisfied, the battery based on the SOC to be consumed in the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank detected as the cell balancing required bank A balancing effectiveness diagnosis unit for diagnosing the effectiveness of the cell balancing operation by deriving the number of charging cycles in which the SOC deviation of the bank can be resolved, and comparing whether the SOC deviation is resolved after performing the charging and cell balancing operations during the number of charging cycles;
Cell balancing operation validity diagnosis device comprising a.
셀 밸런싱 동작 장치는,
각 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 회로부의 온도를 측정하는 온도 측정부; 를 더 포함하여 구성되며,
상기 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단부는,
상기 전압 측정부에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압 값을 이용하여 각 배터리 뱅크의 SOC 편차를 산출하는 SOC 편차 산출부;
상기 전압 측정부에서 측정된 각 배터리 뱅크의 전압 값들 중 최대 전압 값 및 최소 전압 값을 각각 추출하는 최대/최소 전압 추출부;
상기 SOC 편차 산출부에서 산출된 각 배터리 뱅크의 SOC 편차 값이 소정의 기준 SOC 편차 값 이상인지를 비교하여, 이상인 SOC 편차 값을 가지는 배터리 뱅크를 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출하는 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부;
상기 최대/최소 전압 추출부에서 추출된 최대 전압 값 및 최소 전압 값이 소정의 기준 범위 이내인지를 비교하여, 이내인 경우 제1 충족 신호를 출력하는 제1 비교부;
상기 온도 측정부에서 측정된 셀 밸런싱 회로부의 온도가 소정의 기준 값 이하인지를 비교하여, 이하인 경우 제2 충족 신호를 출력하는 제2 비교부;
상기 제1 비교로부터 제1 충족 신호, 상기 제2 비교부로부터 제2 충족 신호 및 상기 충전상태 감지부로부터 충전 감지 신호가 모두 출력된 경우, 상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출부에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하는 것으로 판단하는 셀 밸런싱 시작 판단부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치. According to claim 1,
Cell balancing operation device,
a temperature measuring unit measuring a temperature of a cell balancing circuit unit performing cell balancing of each battery bank; Consists of further including
The balancing start condition determination unit,
an SOC deviation calculating unit for calculating an SOC deviation of each battery bank by using the voltage value of each battery bank measured by the voltage measuring unit;
a maximum/minimum voltage extraction unit for extracting a maximum voltage value and a minimum voltage value from among the voltage values of each battery bank measured by the voltage measurement unit;
a cell balancing required bank detection unit that compares whether the SOC deviation value of each battery bank calculated by the SOC deviation calculating unit is equal to or greater than a predetermined reference SOC deviation value, and detects a battery bank having an SOC deviation value equal to or greater than a cell balancing required bank;
a first comparison unit comparing whether the maximum voltage value and the minimum voltage value extracted by the maximum/minimum voltage extraction unit are within a predetermined reference range, and outputting a first satisfaction signal if the maximum voltage value and the minimum voltage value are within a predetermined reference range;
a second comparison unit comparing whether the temperature of the cell balancing circuit unit measured by the temperature measuring unit is equal to or less than a predetermined reference value, and outputting a second satisfaction signal when the temperature is equal to or less than a predetermined reference value;
When all of the first satisfaction signal from the first comparison, the second satisfaction signal from the second comparator, and the charge detection signal from the state of charge detection unit are output, the cell balancing required bank detection unit detects the cell balancing required bank a cell balancing start determining unit that determines that cell balancing of the battery bank is started;
Cell balancing operation validity diagnosis device, characterized in that it is configured to include a.
상기 밸런싱 유효성 진단부는,
상기 셀 밸런싱 시작 판단부에서 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하는 것으로 판단된 경우, 하기의 식(1)에 의해 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 전류를 산출하는 셀 밸런싱 전류 산출부;
상기 셀 밸런싱 전류 산출부에서 산출된 셀 밸런싱 전류 값을 하기의 식(2)에 적용하여, 상기 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 용량인 셀 밸런싱 소모 가능 용량을 산출하는 셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부;
상기 셀 밸런싱 소모 가능 용량 산출부에서 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 용량 값을 하기의 식(3)에 적용하여, 상기 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모 가능한 SOC인 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 산출하는 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부;
상기 SOC 편차 산출부에서 산출된 SOC 편차 값과 상기 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출부에서 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값을 이용하여, 상기 SOC 편차를 셀 밸런싱 동작으로 해소 가능한 충전 사이클 수인 충전 N사이클을 도출하는 편차 해소 가능 사이클 도출부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치
식(1): Icb = (Vcell / Rcb) x Dcb
(Icb: 셀 밸런싱 전류, Vcell: 셀 전압, Rcb: 셀 밸런싱 저항, Dcb: 셀 밸런싱 동작 시간(cell balancing duty))
식(2): Ccb = (Crate -1 + Tcvchg) x Icb
(Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Crate: 해당 배터리의 충전율, Tcvchg: 해당 배터리의 CV 충전시간, Icb: 셀 밸런싱 전류)
식(3): SOCcbchg = Ccb / Cpack
(SOCcbchg: 셀 밸런싱 소모 가능 SOC, Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Cpack: 배터리 팩 용량)3. The method of claim 2,
The balancing effectiveness diagnosis unit,
a cell balancing current calculator configured to calculate a cell balancing current of the battery bank according to Equation (1) below when the cell balancing start determining unit determines that cell balancing of the battery bank is to be started;
By applying the cell balancing current value calculated by the cell balancing current calculator to Equation (2) below, cell balancing calculating the consumable capacity of the battery bank, which is the capacity consumable by the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank Consumable capacity calculator;
By applying the cell balancing consumable capacity value calculated by the cell balancing consumable capacity calculator to the following equation (3), the cell balancing consumable SOC, which is the SOC consumable by the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank, is obtained a cell balancing consumable SOC calculator that calculates;
Using the SOC deviation value calculated by the SOC deviation calculating unit and the cell balancing consumable SOC value calculated by the cell balancing consumable SOC calculating unit, N cycles of charging, which is the number of charging cycles that can be resolved by the SOC deviation by cell balancing operation a cycle derivation unit capable of resolving the deviation derived;
Cell balancing operation effectiveness diagnosis device, characterized in that it is configured to include
Equation (1): I cb = (V cell / R cb ) x D cb
(I cb : cell balancing current, V cell : cell voltage, R cb : cell balancing resistor, D cb : cell balancing duty)
Equation (2): C cb = (C rate -1 + T cvchg ) x I cb
(C cb : cell balancing consumable capacity, C rate : charging rate of the battery, T cvchg : CV charging time of the battery, I cb : cell balancing current)
Equation (3): SOC cbchg = C cb / C pack
(SOC cbchg : Cell balancing consumable SOC, C cb : Cell balancing consumable capacity, C pack : Battery pack capacity)
상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱이 상기 편차 해소 가능 사이클 도출부에서 도출된 충전 N사이클 동안 동작하도록 제어하는 밸런싱 제어부;
를 더 포함하여 구성되는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치.4. The method of claim 3,
a balancing control unit for controlling cell balancing of the battery bank to operate during N cycles of charging derived from the deviation resolvable cycle derivation unit;
Cell balancing operation validation device configured to further include a.
상기 밸런싱 유효성 진단부는,
상기 밸런싱 제어부에 의해 셀 밸런싱하는 충전 N사이클 동안에 셀 밸런싱 동작으로 소모되는 SOC를 누적하여 누적 셀 밸런싱 소모 SOC를 산출하는 누적 셀 밸런싱 SOC 산출부;
상기 누적 셀 밸런싱 SOC 산출부에서 산출된 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 하기의 식(4)에 의해 산출된 값 미만인지를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한지를 판단하는 유효성 여부 판단부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치.
식(4): (SOC 편차 값 / 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값) x 100% 5. The method of claim 4,
The balancing effectiveness diagnosis unit,
an accumulated cell balancing SOC calculator configured to calculate an accumulated cell balancing consumption SOC by accumulating SOC consumed in a cell balancing operation during N cycles of cell balancing by the balancing controller;
By comparing whether the accumulated cell balancing consumption SOC value calculated by the accumulated cell balancing SOC calculator is less than the value calculated by the following equation (4), it is determined whether the cell balancing operation of the battery bank is effective according to the comparison result validity determination unit;
Cell balancing operation validity diagnosis device, characterized in that it is configured to include a.
Equation (4): (SOC Deviation Value / Cell Balancing Consumable SOC Value) x 100%
상기 유효성 여부 판단부는,
상기 비교 결과, 미만인 경우 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효하지 않은 것으로 판단; 하고,
상기 비교 결과, 이상인 경우, 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한 것으로 판단; 하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치. 6. The method of claim 5,
The validity determination unit,
If the comparison result is less than, it is determined that the cell balancing operation of the battery bank is invalid; do,
If the comparison result is abnormal, it is determined that the cell balancing operation of the battery bank is effective; Cell balancing operation validity diagnosis device, characterized in that.
상기 배터리 뱅크의 SOC 편차는, 다른 배터리 뱅크와의 SOC 편차들 중 가장 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 장치.6. The method of any one of claims 1, 2, 3 and 5, wherein
The apparatus for diagnosing the effectiveness of cell balancing operation, characterized in that the SOC deviation of the battery bank is set to the largest value among the SOC deviations with respect to other battery banks.
소정의 주기 간격으로, 각 배터리 뱅크의 SOC를 측정하는 SOC 측정 단계;
상기 SOC 측정 단계에서 측정된 각 배터리 뱅크의 SOC 값을 이용하여, 각 배터리 뱅크의 SOC 편차를 산출하는 SOC 편차 산출 단계;
상기 SOC 편차 산출 단계에서 산출된 각 배터리 뱅크의 SOC 편차가 소정의 기준 SOC 편차 이상인지를 비교하여, 이상인 SOC 편차에 해당하는 배터리 뱅크를 셀 밸런싱이 필요한 배터리 뱅크인 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출하는 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계;
상기 셀 밸런싱 필요 뱅크 검출 단계에서 셀 밸런싱 필요 뱅크로 검출된 배터리 뱅크의 셀 밸런싱을 시작하기 위한 소정의 셀 밸런싱 시작 조건을 충족하는지를 판단하는 셀 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단 단계;
상기 셀 밸런싱 시작 조건 충족여부 판단 단계에서 셀 밸런싱 시작 조건을 충족하는 것으로 판단된 경우, 하기의 식(3)을 이용하여 상기 배터리 뱅크의 충전 1사이클당 셀 밸런싱 동작으로 소모될 SOC인 셀 밸런싱 소모 가능 SOC를 산출하는 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 산출 단계;
상기 배터리 뱅크의 SOC 편차 값과 상기 산출된 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값을 이용하여, 상기 SOC 편차를 셀 밸런싱 동작으로 해소 가능한 충전 사이클 수인 충전 N사이클을 도출하는 편차 해소 가능 사이클 도출 단계;
상기 편차 해소 가능 사이클 도출 단계에서 도출된 충전 N사이클 동안 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작을 진행하는 셀 밸런싱 동작 제어 단계;
상기 충전 N사이클 동안 셀 밸런싱 동작으로 소모되는 SOC를 누적하여, 누적 셀 밸런싱 소모 SOC를 산출하는 누적 셀 밸런싱 SOC 산출 단계;
상기 누적 셀 밸런싱 SOC 산출 단계에서 산출된 누적 셀 밸런싱 소모 SOC 값이 하기의 식(4)에 의해 산출된 값 미만인지를 비교하여, 그 비교 결과에 따라 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한지를 판단하는 셀 밸런싱 동작 유효성 판단 단계;
를 포함하여 구성되는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 방법.
식(3): SOCcbchg = Ccb / Cpack
(SOCcbchg: 셀 밸런싱 소모 가능 SOC, Ccb: 셀 밸런싱 소모 가능 용량, Cpack: 배터리 팩 용량)
식(4): (SOC 편차 값 / 셀 밸런싱 소모 가능 SOC 값) x 100% A method for diagnosing the effectiveness of a cell balancing operation of at least two battery banks composed of a plurality of battery cells, the method comprising:
SOC measurement step of measuring the SOC of each battery bank at a predetermined cycle interval;
an SOC deviation calculation step of calculating an SOC deviation of each battery bank by using the SOC value of each battery bank measured in the SOC measurement step;
A cell that compares whether the SOC deviation of each battery bank calculated in the SOC deviation calculation step is equal to or greater than a predetermined reference SOC deviation, and detects a battery bank corresponding to the greater SOC deviation as a cell balancing required bank, which is a battery bank that requires cell balancing balancing required bank detection step;
a cell balancing start condition determination step of determining whether a predetermined cell balancing start condition for starting cell balancing of the battery bank detected as the cell balancing required bank in the cell balancing required bank detection step is satisfied;
When it is determined that the cell balancing start condition is satisfied in the step of determining whether the cell balancing start condition is satisfied, the cell balancing consumption which is the SOC to be consumed in the cell balancing operation per charge cycle of the battery bank using Equation (3) below cell balancing consumable SOC calculation step of calculating possible SOC;
a deviation resolvable cycle derivation step of deriving N charging cycles, which is the number of charging cycles capable of resolving the SOC deviation through a cell balancing operation, using the SOC deviation value of the battery bank and the calculated cell balancing consumable SOC value;
a cell balancing operation control step of performing a cell balancing operation of the battery bank during N cycles of charging derived in the deviation resolvable cycle deriving step;
a cumulative cell balancing SOC calculation step of accumulating SOC consumed by the cell balancing operation during the charging N cycles to calculate an accumulated cell balancing consumption SOC;
Comparing whether the accumulated cell balancing consumption SOC value calculated in the step of calculating the accumulated cell balancing SOC is less than the value calculated by the following equation (4), and determining whether the cell balancing operation of the battery bank is effective according to the comparison result Cell balancing operation validity determination step;
A method of diagnosing cell balancing operation validity, comprising:
Equation (3): SOC cbchg = C cb / C pack
(SOC cbchg : Cell balancing consumable SOC, C cb : Cell balancing consumable capacity, C pack : Battery pack capacity)
Equation (4): (SOC Deviation Value / Cell Balancing Consumable SOC Value) x 100%
상기 셀 밸런싱 동작 유효성 판단 단계는,
상기 비교 결과, 미만인 경우 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효하지 않은 것으로 판단하고,
상기 비교 결과, 이상인 경우 상기 배터리 뱅크의 셀 밸런싱 동작이 유효한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 방법.9. The method of claim 8,
The cell balancing operation validity determination step,
If the comparison result is less than, it is determined that the cell balancing operation of the battery bank is not valid,
The method for diagnosing cell balancing operation effectiveness, characterized in that when the comparison result is abnormal, it is determined that the cell balancing operation of the battery bank is valid.
상기 배터리 뱅크의 SOC 편차는, 다른 배터리 뱅크와의 SOC 편차들 중 가장 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱 동작 유효성 진단 방법.9. The method of claim 8,
The method for diagnosing the effectiveness of cell balancing operation, characterized in that the SOC deviation of the battery bank is set to the largest value among the SOC deviations with respect to other battery banks.
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|---|---|---|---|
| KR1020200135186A KR20220051597A (en) | 2020-10-19 | 2020-10-19 | Apparatus and method for diagnosing the effectiveness of battery cell balancing |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2023210913A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Cell balancing method and battery pack employing same |
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2020
- 2020-10-19 KR KR1020200135186A patent/KR20220051597A/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2023210913A1 (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Cell balancing method and battery pack employing same |
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