KR20230089997A - 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 - Google Patents

셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230089997A
KR20230089997A KR1020210178853A KR20210178853A KR20230089997A KR 20230089997 A KR20230089997 A KR 20230089997A KR 1020210178853 A KR1020210178853 A KR 1020210178853A KR 20210178853 A KR20210178853 A KR 20210178853A KR 20230089997 A KR20230089997 A KR 20230089997A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
time
cell balancing
bms
wake
battery
Prior art date
Application number
KR1020210178853A
Other languages
English (en)
Inventor
최장혁
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020210178853A priority Critical patent/KR20230089997A/ko
Priority to EP22907636.9A priority patent/EP4379997A1/en
Priority to CN202280058629.4A priority patent/CN117941205A/zh
Priority to PCT/KR2022/014238 priority patent/WO2023113165A1/ko
Publication of KR20230089997A publication Critical patent/KR20230089997A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은, 슬립모드 상태의 BMS(Battery Management System)가 소정의 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱(Auto-Cell Balancing)을 수행하도록, BMS의 웨이크업 시간을 제어하는 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리, 소정의 슬립모드 진입조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 슬립모드 진입조건이 만족되면 슬립모드로 진입하며, 슬립모드 상태에서 소정의 웨이크업 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 BMS(Battery Management System), 그리고 상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 제1 웨이크업 시간을 카운트하는 타이머를 포함하고, 상기 카운트 결과가 상기 제1 웨이크업 시간에 도달하면, 상기 BMS에 구동전압을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.

Description

셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템{CELL BALANCING CONTROL METHOD AND BATTERY STSTEM PROVIDING THE SAME}
본 발명은, 슬립모드 상태의 BMS(Battery Management System)가 소정의 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱(Auto-Cell Balancing)을 수행하도록, BMS의 웨이크업 시간을 제어하는 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
제조 과정 중에 발생하는 불균형 또는 작동 조건의 불균형으로 인해, 배터리는 시간이 흐르면서 배터리 셀 별로 노후화의 정도가 다르게 나타날 수 있다. 이러한 노후화의 차이로 인해, 다수의 배터리 셀에 전하가 충분히 남아 있더라도 일부 배터리 셀이 완전히 방전될 수 있다. 그러면, 배터리는 더 이상 전력을 공급할 수 없어 배터리의 사용 용량이 낮아지고, 이러한 현상은 배터리의 성능 저하로 평가되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)은 셀 밸런싱을 수행하여 복수의 배터리 셀 간의 용량(SOC, State of Charge) 및/또는 셀 전압의 불균형을 맞추고 있다. 셀 밸런싱은 배터리의 용량을 극대화하고 배터리의 모든 에너지를 사용 가능하게 만들어 배터리의 수명을 늘리는 등의 효과를 갖는다.
한편, 배터리가 탑재된 시스템, 예를 들어 자동차 시스템 등의 안전을 위해, 셀 밸런싱은, 자동차 시스템이 운행되지 않는 슬립모드에서 수행된다. 구체적으로, 자동차 시스템이 운행되지 않으면 BMS도 슬립모드에 진입하나, BMS는 소정의 주기로 웨이크업하여 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 슬립모드 상태의 BMS가 소정의 주기마다 웨이크업할 수 있도록, 종래 배터리 시스템은 RTC(Real Time Clock) IC 등 웨이크업 용도의 부품을 별도로 포함하고 있다.
그러나, RTC IC 등 웨이크업 용도의 부품이 배터리 시스템에 추가되는 경우, 비용 발생 및 회로 구성이 복잡해지는 문제가 있다.
본 발명은, BMS(Battery Management System)에 구동전압을 공급하는 전원 공급부에 기 포함되어 있는 타이머를 이용하여, 슬립모드 상태의 BMS를 소정의 주기마다 웨이크업시켜 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 배터리 시스템은, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리, 소정의 슬립모드 진입조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 슬립모드 진입조건이 만족되면 슬립모드로 진입하며, 슬립모드 상태에서 소정의 웨이크업 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 BMS(Battery Management System), 그리고 상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 제1 웨이크업 시간을 카운트하는 타이머를 포함하고, 상기 카운트 결과가 상기 제1 웨이크업 시간에 도달하면, 상기 BMS에 구동전압을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
상기 BMS는, 상기 구동전압이 공급되면 웨이크업하여 상기 복수의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하고, 상기 웨이크업 주기에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간을 차감하여 제2 웨이크업 시간을 계산하며, 상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정할 수 있다.
상기 타이머는, 상기 BMS가 웨이크업하는 시점에 동기되어 상기 제1 웨이크업 시간에 대한 카운트를 중단하고, 상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 상기 제2 웨이크업 시간을 카운트할 수 있다.
상기 BMS는, 상기 판단결과 셀 밸런싱의 수행이 필요하면, 상기 셀 밸런싱의 수행 및 상기 제2 웨이크업 시간을 설정하고, 상기 셀 밸런싱이 완료되면 슬립할 수 있다.
상기 BMS는, 상기 판단결과 셀 밸런싱의 수행이 필요하지 않으면, 상기 제2 웨이크업 시간을 설정한 후 슬립할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 셀 밸런싱 제어방법은, BMS(Battery Management System)가 소정의 웨이크업 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱을 제어하는 방법으로서, 소정의 슬립모드 진입조건의 만족 여부를 판단하는 단계, 상기 판단결과 상기 슬립모드 진입조건이 만족되면, 전원 공급부의 타이머가 카운트하는 시간인 제1 웨이크업 시간을 설정하는 단계, 상기 제1 웨이크업 시간을 상기 타이머에 설정한 후 슬립하는 단계, 상기 타이머의 카운트 결과가 상기 제1 웨이크업 시간에 도달하면, 상기 전원 공급부로부터 구동전압을 공급받아 웨이크업하는 단계, 그리고 복수의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 슬립하는 단계는, 상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 상기 제1 웨이크업 시간이 카운트될 수 있다.
상기 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 단계 이후에, 상기 웨이크업 주기에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간을 차감하여 제2 웨이크업 시간을 계산하고, 상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정하는 단계 이후에, 상기 슬립하는 단계로 진행하고, 상기 슬립하는 단계는, 상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 상기 제2 웨이크업 시간이 카운트될 수 있다.
상기 웨이크업하는 단계는, 상기 BMS가 웨이크업하면 상기 제1 웨이크업 시간의 카운트가 중단될 수 있다.
상기 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 단계 이후에, 상기 웨이크업 주기에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간 및 상기 셀 밸런싱의 수행 시간을 차감하여 제2 웨이크업 시간을 계산하고, 상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 전원 공급부에 기 포함되어 있는 타이머를 이용하여 슬립모드 상태의 BMS가 소정의 주기마다 웨이크업할 수 있도록 구성하여, 비용 절감 효과 및 배터리 시스템의 단순화를 기대할 수 있다.
본 발명은, BMS가 다음 웨이크업 시간을 계산하고, 계산한 웨이크업 시간에 따라 카운트하도록 타이머를 제어함으로써, 카운트 기능만 있는 타이머에 의해 셀 밸런싱의 주기가 지연되는 것을 예방할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따라 제2 웨이크업 시간을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 시스템을 설명하는 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따라 제2 웨이크업 시간을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참고하면, 배터리 시스템(1)은 배터리(10), 릴레이(20), 전류센서(30), 그리고 배터리 관리 시스템(이하, BMS, Battery Management System)(40)을 포함한다.
배터리(10)는 직렬/병렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하여, 외부장치에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 도 1에서, 배터리(10)는 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln)을 포함하고, 배터리 시스템(1)의 두 출력단(OUT1, OUT2) 사이에 연결되어 있다. 또한, 배터리 시스템(1)의 양극과 출력단(OUT1) 사이에 릴레이(20)가 연결되어 있고, 배터리 시스템(1)의 음극과 출력단(OUT2) 사이에 전류센서(30)가 연결되어 있다. 도 1에 도시된 구성들 및 구성들 간의 연결 관계는 일 예로 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
릴레이(20)는 배터리 시스템(1)과 외부 장치 간의 전기적 연결을 제어한다. 릴레이(20)가 온 되면, 배터리 시스템(1)과 외부 장치가 전기적으로 연결되어 충전 또는 방전이 수행된다. 릴레이(20)가 오프 되면, 배터리 시스템(1)과 외부 장치가 전기적으로 분리된다. 외부 장치는 부하 또는 충전기일 수 있다.
전류센서(30)는 배터리(10)와 외부 장치간 전류 경로에 직렬 연결되어 있다. 전류센서(30)는 배터리(10)에 흐르는 전류 즉, 충전 전류 및 방전 전류를 측정하고, 측정 결과를 BMS(40)에 전달할 수 있다.
BMS(40)는 셀 밸런싱 회로(41), 모니터링부(43), 전원 공급부(45), 그리고 제어부(47)를 포함한다.
셀 밸런싱 회로(41)는 복수의 스위치(SW1-SWn) 및 복수의 저항(R1-Rn)을 포함한다. 복수의 스위치(SW1-SWn) 각각은 모니터링부(43)로부터 공급되는 복수의 스위칭 신호 중 대응하는 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작한다. 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각에 대해서, 대응하는 스위치(SWi) 및 저항(Ri)은 해당 셀(Celli)의 양극과 음극 사이에 직렬 연결되어 있다. 스위치(SWi)가 턴 온 되면, 해당 셀(Celli), 스위치(SWi), 및 저항(Ri) 사이에 방전 경로가 형성되고, 해당 셀(Celli)이 방전한다. 이 때, i는 1부터 n까지의 자연수 중 하나이다.
모니터링부(43)는 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 양극 및 음극에 전기적으로 연결되어, 셀 전압을 측정한다. 전류센서(30)에 의해 측정된 전류(이하, 배터리 전류라 함) 값은 모니터링부(43)로 전달될 수 있다. 모니터링부(43)는 측정된 셀 전압 및 배터리 전류에 대한 정보를 제어부(47)에 전달한다. 구체적으로, 모니터링부(43)는 충방전이 발생하지 않는 휴식(rest) 기간에 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 셀 전압을 소정 주기 마다 측정하고, 측정한 결과를 제어부(47)에 전달한다. 예를 들어, 모니터링부(43)는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Circuit) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
모니터링부(43)는 CAN 통신(C) 방법으로 제어부(47)와 통신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 통신방법으로 제어부(47)와 통신할 수 있다. 모니터링부(43)는 제어부(47)로부터 전송되는 셀 밸런싱 제어 신호에 따라 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 중 셀 밸런싱 대상 셀을 셀 밸런싱 회로(41)를 통해 방전시킬 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(43)는 제어부(47)의 셀 밸런싱 제어 신호에 따라 복수의 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 스위칭 신호 각각은 대응하는 스위치(SWi)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 온 레벨의 스위칭 신호(SC[i])가 대응하는 스위치(SWi)에 공급되면, 스위치(SWi)가 턴 온 되어 해당 셀(Celli)이 방전한다.
전원 공급부(45)는, 제어부(47)에 구동전압(P, Power)을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따라, 전원 공급부(45)는, 제어부(47)의 웨이크업 시간을 카운트하는 타이머를 포함할 수 있다. 전원 공급부(45)는, 타이머의 카운트 결과가 웨이크업 시간에 도달하면, 제어부(47)에 구동전압(P)을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(45)는, BMS(40)에 공급되는 전력을 안전하게 관리하는 SBC(System Basis Chip)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(45)는, SPI(Serial P) 통신 방법으로 제어부(47)와 통신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 통신방법으로 제어부(47)와 통신할 수 있다. 전원 공급부(45)는, 제1 웨이크업 시간(A) 및 제어부(47)의 슬립 시점에 대한 정보를 제어부(47)로부터 수신하면, 제1 웨이크업 시간을 타이머에 설정할 수 있다. 전원 공급부(45)는, 제어부(47)가 슬립하는 시점에 동기되어 제1 웨이크업 시간이 카운트되도록 타이머를 제어할 수 있다.
타이머는, 모니터링부(43), 제어부(47), 및 전원 공급부(45)가 슬립모드 상태에서 카운트를 실행한다. 이후, 타이머는, 카운트 결과가 제1 웨이크업 시간(A)에 도달하면, 전원 공급부(45)를 웨이크업 시킨다. 일 실시예에 따라, 타이머는, 실시간 시간을 측정하는 기능은 포함하지 않고, 카운트 기능만을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 타이머는, 카운트를 시작하는 시점부터 기 설정된 시간이 도래하는 시점까지 카운트할 수 있으며, 카운트 시작 시점 및 카운트 종료 시점 각각이 몇 시에 대응하는지를 확인하는 기능을 포함하지 못할 수 있다. 또한, 타이머는, 제어부(47)가 웨이크업하는 시점에 동기되어 웨이크업 시간에 대한 카운트를 중단하고, 제어부(47)가 슬립하는 시점에 동기되어 웨이크업 시간에 대한 카운트를 시작할 수 있다.
도 1에서, 전원 공급부(45)는 보조 배터리(10)에서 공급받는 전력으로 구동전압(P)을 생성하고, 생성한 구동전압(P)을 제어부(47)에 공급하여 제어부(47)를 웨이크업시킬 수 있다. 이후, 제어부(47)가 구동전압(P)을 모니터링부(43)에 전달하여 모니터링부(43)를 웨이크업시킬 수 있다. 타이머에 의해 전원 공급부(45), 제어부(47), 및 모니터링부(43)가 순차로 웨이크업되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 카운트 결과가 제1 웨이크업 시간에 도달하면 전원 공급부(45)가 웨이크업하고, 이후 전원 공급부(45)가 공급하는 구동전압(P)으로 제어부(47) 및 모니터링부(43)가 동시에 웨이크업될 수 있다.
도 1에서, 전원 공급부(45)가 BMS(40)에 포함되는 것으로 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전원 공급부(45)는 BMS(40) 및/또는 배터리 시스템(1)과 구별되는 별개의 장치로 구성될 수 있다. 또한, 도 1에서, 보조 배터리(10)는 배터리 시스템(1)이 탑재되는 시스템(예를 들어, 자동차)이 제공하는 배터리일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보조 배터리(10)는 전원 공급부(45)에 전력을 공급하는 다양한 형태의 전원을 포함할 수 있다.
제어부(47)는, 소정의 슬립모드 진입조건의 만족 여부를 판단하고, 슬립모드 진입조건이 만족되면 슬립모드로 진입한다. 제어부(47)는, 슬립모드 상태에서 소정의 웨이크업 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(47)는, 모니터링부(43)로부터 수신한 셀 전압 및 배터리 전류에 기초하여 셀 밸런싱의 필요성을 판단하고, 판단결과 셀 밸런싱이 필요하면 셀 밸런싱 제어 신호를 모니터링부(43)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 제어부(47)는, MCU(Micro Controller Unit)를 포함할 수 있다.
슬립모드 진입조건은, 배터리 시스템(1)이 탑재된 자동차가 장시간 주차되는 경우 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 조건 등을 포함할 수 있다. 슬립모드 상태에서, BMS(40)는 대부분의 시간 동안 턴 오프(turn-off)되고, 소정의 웨이크업 주기마다 웨이크업한 후 소정의 시간동안 턴 온(trun-on)되어 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따라, 제어부(47)는, 구동전압(P)이 공급되면 웨이크업하여 복수의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하고, 웨이크업 주기(t)에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간(α)을 차감하여 제2 웨이크업 시간(B=t-α)을 계산할 수 있다. 제어부(47)는, 제2 웨이크업 시간(B)을 타이머가 카운트할 시간으로 설정할 수 있다.
예를 들어, 웨이크업 주기(t)가 1시간으로 설정되는 것으로 가정하자. 그러면, 제어부(47)는, 1시간 마다 웨이크업하여 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단해야 한다. 그러나, 타이머는, 제어부(47)가 웨이크업하는 시점에 동기되어 카운트를 중단하고, 제어부(47)가 슬립하는 시점에 동기되어 카운트를 다시 시작하게 되므로, 제어부(47)가 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요되는 시간(α)만큼 시간이 지연(t+α)될 수 있다. 즉, 제어부(47)가 제N 주기(TN)에서 웨이크업 한 이후, 제N+1 주기(TN+1)에 웨이크업할 때까지의 시간 간격이 주기(T)에 대응하는 1시간보다 더 지연된 시간(1+α)이 되는 문제가 발생할 수 있다.
도 2를 참고하면, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 제어부(47)는, 웨이크업 주기(t)에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간(α)을 차감하여 제2 웨이크업 시간(B=t-α)을 계산할 수 있다. 제어부(47)는, 제2 웨이크업 시간(B)을 타이머가 카운트할 시간으로 설정할 수 있다. 참고로, 도 2에서, 슬립모드 진입조건이 만족되어 제어부(47)가 슬립하는 시점(T1)에 동기되어 카운트되는 제1 웨이크업 시간(A)은 웨이크업 주기(t)에 대응할 수 있다.
또한, 제어부(47)는, 웨이크업 주기(t)에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간(α) 및 셀 밸런싱 수행 시간(β)을 차감하여 제2 웨이크업 시간(B=t-α-β)을 계산할 수 있다. 일 예로, 웨이크업 주기(t)가 60분이고, 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간(α)이 3분, 셀 밸런싱의 수행 시점부터 셀 밸런싱이 완료 시점까지 소요된 시간(β)이 7분이면, 제어부(47)는, 제2 웨이크업 시간(B)을 50분으로 계산하고, 타이머가 카운트할 시간을 50분으로 설정할 수 있다.
이하, 도1 내지 도 4를 참고하여, 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 셀 밸런싱 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3에서, 우선, BMS(40)는, 소정의 슬립모드 진입조건의 만족 여부를 판단하고, 전원 공급부(45)의 타이머가 카운트하는 시간인 제1 웨이크업 시간(A)을 설정한다(S101, S102).
도 2를 참고하면, 제1 웨이크업 시간(A)은, 슬립모드 진입조건이 만족되어 BMS(40)가 슬립하는 시점(T1)에 동기되어 카운트되는 시간일 수 있다. 이때, 슬립모드 진입조건은, 배터리(10)가 소정의 시간동안 충전 및 방전되지 않는 휴지상태에 진입하여, BMS(40) 또한 소정의 시간동안 턴 오프되는 슬립모드에 진입하게 되는 다양한 상황을 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬립모드 진입조건은, 배터리 시스템(1)이 탑재되는 자동차가 장시간 주차되는 상황 등을 포함할 수 있다.
다음으로, BMS(40)는, 제1 웨이크업 시간(A)이 타이머에 설정되도록 전원 공급부(45)를 제어한 후, 슬립모드에 진입한다(S103).
전원 공급부(45)는, BMS(40)가 슬립하는 시점(T1)에 동기되어 제1 웨이크업 시간(A)이 카운트되도록 타이머를 제어할 수 있다. 이후, 제1 웨이크업 시간(A)이 모두 카운트될 때까지, 전원 공급부(45)는 턴 오프하여 슬립모드 상태일 수 있다. 즉, BMS(40)의 슬립모드로 유지되는 기간 동안 전원 공급부(45)도 슬립모드 상태일 수 있다.
다음으로, 타이머의 카운트 결과가 제1 웨이크업 시간(A)에 도달하면, BMS(40)가 전원 공급부(45)로부터 구동전압을 공급받아 웨이크업 한다(SS104, S105, S106)
타이머의 카운트 결과가 제1 웨이크업 시간(A)에 도달하면, 전원 공급부(45)가 타이머에 의해 웨이크업된다(S104. S105). 이후, 전원 공급부(45)는 보조 배터리(10)에서 공급받은 전력으로 구동전압(P)을 생성하고, 생성한 구동전압(P)을 BMS(40)에 공급하여 BMS(40)를 웨이크업시킬 수 있다(S106). 예를 들어, 도 2를 참고하면, 전원 공급부(45)는, BMS(40)가 웨이크업하는 시점(T2)에 동기되어 제1 웨이크업 시간(A)에 대한 카운트가 중단되도록 타이머를 제어할 수 있다.
다음으로, BMS(40)는 복수의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정한다(S107).
도 1을 참고하면, 모니터링부(43)는 웨이크업한 후 복수의 배터리 셀(Cell1-Celln) 각각의 셀 전압을 측정한다. 그리고, 모니터링부(43)는 측정한 셀 전압 값 및 전류센서(30)로부터 수신한 배터리 전류 값에 대한 정보를 제어부(47)에 전달한다. 제어부(47)는, 수신한 셀 전압 값 및 배터리 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 종래 알려진 다양한 방법에 의해 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀을 검출할 수 있다. 복수의 배터리 셀 중 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀이 적어도 하나 존재하는 경우, 제어부(47)는, 셀 밸런싱이 필요하다고 결정한다(S107, Yes). 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀이 존재하지 않는 경우, 제어부(47)는, 셀 밸런싱이 필요하지 않다고 결정한다(S107, No).
다음으로, 판단결과 셀 밸런싱이 필요하면(S107, Yes), BMS(40)는 셀 밸런싱을 수행한다(S108).
도 1을 참고하면, 제어부(47)는, 셀 밸런싱이 필요한 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱이 수행되도록 모니터링부(43)에 셀 밸런싱 제어신호를 전달할 수 있다. 그러면, 모니터링부(43)는 셀 밸런싱 대상 셀을 셀 밸런싱 회로(41)를 통해 방전시킬 수 있다.
다음으로, BMS(40)는 셀 밸런싱의 완료 여부를 판단하고(S109), 셀 밸런싱이 완료되면(S109, Yes), 슬립모드 해제 조건을 만족하는지를 판단한다(S110).
슬립모드 해제조건은, 배터리(10)가 충전 또는 방전되어야 하는 상태에 진입하여, BMS(40) 또한 턴 온되어야 하는 다양한 상황을 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬립모드 해제조건은, 배터리 시스템(1)이 탑재되는 자동차가 주차 상태에서 운행 상태로 전환되는 상황 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 판단결과 슬립모드 해제 조건이 만족되지 않아 슬립모드가 유지되면(S110, No), BMS(40)는 웨이크업 주기(t)에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간(α)을 차감하여 제2 웨이크업 시간(B)을 계산하고, 제2 웨이크업 시간(B)을 타이머가 카운트할 시간으로 설정한다(S111).
도 2를 참고하면, 예를 들어, 슬립모드 진입조건이 만족되어 BMS(40)가 슬립하는 시점(T1)에 동기되어 카운트되는 시간인 제1 웨이크업 시간(A) 이후에는, 각 주기마다 제2 웨이크업 시간(B)이 설정될 수 있다. 즉, 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간(α)이 존재하는 경우, BMS(40)는 제2 웨이크업 시간(B)을 계산하고, 제2 웨이크업 시간(B)에 대한 정보를 전원 공급부(45)에 전달할 수 있다.
다음으로, 판단결과 슬립모드 해제 조건이 만족되어 슬립모드가 해제되면(S110, Yes), BMS(40)는 슬립모드에 진입하지 않고 턴 온 상태를 유지한다(S112).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리,
    소정의 슬립모드 진입조건의 만족 여부를 판단하고, 상기 슬립모드 진입조건이 만족되면 슬립모드로 진입하며, 슬립모드 상태에서 소정의 웨이크업 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 BMS(Battery Management System), 그리고
    상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 제1 웨이크업 시간을 카운트하는 타이머를 포함하고, 상기 카운트 결과가 상기 제1 웨이크업 시간에 도달하면, 상기 BMS에 구동전압을 공급하는 전원 공급부를 포함하는, 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 구동전압이 공급되면 웨이크업하여 상기 복수의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하고, 상기 웨이크업 주기에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간을 차감하여 제2 웨이크업 시간을 계산하며, 상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정하는, 배터리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 타이머는,
    상기 BMS가 웨이크업하는 시점에 동기되어 상기 제1 웨이크업 시간에 대한 카운트를 중단하고,
    상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 상기 제2 웨이크업 시간을 카운트하는, 배터리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 판단결과 셀 밸런싱의 수행이 필요하면, 상기 셀 밸런싱의 수행 및 상기 제2 웨이크업 시간을 설정하고, 상기 셀 밸런싱이 완료되면 슬립하는, 배터리 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 BMS는,
    상기 판단결과 셀 밸런싱의 수행이 필요하지 않으면, 상기 제2 웨이크업 시간을 설정한 후 슬립하는, 배터리 시스템.
  6. BMS(Battery Management System)가 소정의 웨이크업 주기마다 웨이크업하여 셀 밸런싱을 제어하는 방법으로서,
    소정의 슬립모드 진입조건의 만족 여부를 판단하는 단계,
    상기 판단결과 상기 슬립모드 진입조건이 만족되면, 전원 공급부의 타이머가 카운트하는 시간인 제1 웨이크업 시간을 설정하는 단계,
    상기 제1 웨이크업 시간을 상기 타이머에 설정한 후 슬립하는 단계,
    상기 타이머의 카운트 결과가 상기 제1 웨이크업 시간에 도달하면, 상기 전원 공급부로부터 구동전압을 공급받아 웨이크업하는 단계, 그리고
    복수의 배터리 셀에 대한 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 셀 밸런싱 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬립하는 단계는,
    상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 상기 제1 웨이크업 시간이 카운트되는 것을 특징으로 하는, 셀 밸런싱 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 단계 이후에,
    상기 웨이크업 주기에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간을 차감하여 제2 웨이크업 시간을 계산하고, 상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정하는 단계를 더 포함하는, 셀 밸런싱 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정하는 단계 이후에,
    상기 슬립하는 단계로 진행하고,
    상기 슬립하는 단계는,
    상기 BMS가 슬립하는 시점에 동기되어 상기 제2 웨이크업 시간이 카운트되는 것을 특징으로 하는, 셀 밸런싱 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 웨이크업하는 단계는,
    상기 BMS가 웨이크업하면 상기 제1 웨이크업 시간의 카운트가 중단되는 것을 특징으로 하는, 셀 밸런싱 제어 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 셀 밸런싱의 수행 여부를 결정하는 단계 이후에,
    상기 웨이크업 주기에서 셀 밸런싱의 수행 여부를 판단하는 데 소요된 시간 및 상기 셀 밸런싱의 수행 시간을 차감하여 제2 웨이크업 시간을 계산하고, 상기 제2 웨이크업 시간을 상기 타이머가 카운트할 시간으로 설정하는 단계를 더 포함하는, 셀 밸런싱 제어 방법.
KR1020210178853A 2021-12-14 2021-12-14 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 KR20230089997A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178853A KR20230089997A (ko) 2021-12-14 2021-12-14 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
EP22907636.9A EP4379997A1 (en) 2021-12-14 2022-09-23 Cell balancing control method and battery system providing same
CN202280058629.4A CN117941205A (zh) 2021-12-14 2022-09-23 单体平衡控制方法和提供该方法的电池系统
PCT/KR2022/014238 WO2023113165A1 (ko) 2021-12-14 2022-09-23 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178853A KR20230089997A (ko) 2021-12-14 2021-12-14 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230089997A true KR20230089997A (ko) 2023-06-21

Family

ID=86772866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210178853A KR20230089997A (ko) 2021-12-14 2021-12-14 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4379997A1 (ko)
KR (1) KR20230089997A (ko)
CN (1) CN117941205A (ko)
WO (1) WO2023113165A1 (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5498286B2 (ja) * 2009-08-31 2014-05-21 株式会社東芝 二次電池装置および車両
WO2014061153A1 (ja) * 2012-10-19 2014-04-24 日立ビークルエナジー株式会社 組電池監視装置
KR102564469B1 (ko) * 2016-04-14 2023-08-08 삼성전자주식회사 배터리 보호 방법 및 장치
JP7114514B2 (ja) * 2019-03-14 2022-08-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置及びバッテリパック

Also Published As

Publication number Publication date
CN117941205A (zh) 2024-04-26
EP4379997A1 (en) 2024-06-05
WO2023113165A1 (ko) 2023-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103119828B (zh) 多节电池组的单电池电压均衡处理装置
US6489749B1 (en) Battery state monitoring circuit having differentiating circuit
WO2008065910A1 (en) Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program
US8368353B2 (en) Secondary battery device and vehicle
CN104145399A (zh) 电池控制系统和电池组
US9077054B2 (en) Battery pack for electric power tool with reduced difference in voltages of multiple cells constituting battery
KR20180087013A (ko) 배터리 팩, 배터리 팩의 충전 제어 방법, 및 배터리 팩을 포함하는 차량
JP2011041452A (ja) 組電池装置及び車両
JP2003111288A (ja) 組電池の充電率調整回路
KR20180087014A (ko) 배터리 팩, 배터리 팩의 관리 방법, 및 배터리 팩을 포함하는 차량
WO2011011931A1 (zh) 串联充电电池组的充电器及充电电池组
US9755453B2 (en) Cell controller and battery-monitoring device
JP3841001B2 (ja) 電池制御システム
US8294423B2 (en) Voltage measuring device
CN114188618A (zh) 用于求取电池系统的充电状态的方法、电池系统
JP2002354698A (ja) 制御回路
KR20230089997A (ko) 셀 밸런싱 제어 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
KR20210145024A (ko) 결함 있는 배터리 셀의 검출 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 관리 시스템
KR20210051809A (ko) 배터리 충전상태 추정방법 및 이를 적용한 배터리 관리 시스템
KR102678943B1 (ko) 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법
JP2003107139A (ja) 電動車両用二次電池の寿命判別方法
JP4565771B2 (ja) バッテリ充電制御装置
JP2002170599A (ja) 監視装置、制御装置及び電池モジュール
KR20230065072A (ko) 배터리 관리 방법 및 이를 이용한 배터리 시스템
KR20210049470A (ko) 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 방법