WO2012144674A1 - 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치 - Google Patents

착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2012144674A1
WO2012144674A1 PCT/KR2011/002926 KR2011002926W WO2012144674A1 WO 2012144674 A1 WO2012144674 A1 WO 2012144674A1 KR 2011002926 W KR2011002926 W KR 2011002926W WO 2012144674 A1 WO2012144674 A1 WO 2012144674A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
charge
cell
battery cell
module
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/002926
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
양정환
문건우
김철호
김문영
Original Assignee
Sk 이노베이션 주식회사
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 Sk 이노베이션 주식회사 filed Critical Sk 이노베이션 주식회사
Priority to PCT/KR2011/002926 priority Critical patent/WO2012144674A1/ko
Priority to US14/113,257 priority patent/US20140042974A1/en
Publication of WO2012144674A1 publication Critical patent/WO2012144674A1/ko
Priority to US15/495,592 priority patent/US10680447B2/en

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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • 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
    • H02J7/0018—Circuits for equalisation of charge between batteries using separate charge circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a detachable battery module, a method and device for uniformity of charge for a battery string, and more specifically, to achieve cell balancing (also referred to as charge uniformity) with an IC that monitors battery status information in real time.
  • charge uniformity methods and apparatus for achieving charge uniformity of multiple battery strings using a uniform device are also referred to as charge uniformity.
  • k batteries are divided into M module units and connected in series, and each module has a switch block connected to the right side of the battery. This switch block selects a specific cell to provide the next capacitor and current path.
  • the potential stored in the capacitor is then read by the A / D converter and its value is input to the microprocessor.
  • the input battery sensing information is used to operate the battery in the microprocessor. If a particular cell is undercharged or overcharged, the microprocessor drives the cell uniformity device connected in parallel to each module to adjust the charge uniformity of the entire battery. It can be achieved.
  • the present invention has been proposed to solve the problems according to the prior art addressed above, and does not use individual circuits of increasing complexity to control multiple cells per cell or module, and only one charge uniform converter and battery monitoring. It is an object to provide a reliable and efficient charge uniform apparatus and method by using an IC circuit.
  • the present invention in the use of the control switch in the high stack voltage situation of a plurality of batteries, the charge uniformity device to overcome the voltage stress of the control switch used through the modularization of the battery, and to enable the stable use of the battery And to provide a method.
  • the removable battery module includes at least one battery cell, a switch block portion for switching the battery cells, a module switch portion for selecting the switch block, a battery cell for monitoring and measuring cell potential to transmit cell potential information. Battery monitoring unit and the like.
  • the battery monitoring unit and the switch block unit may be configured as one integrated circuit.
  • the switch block unit or the module switch unit may be configured of at least one of a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a bipolar junction transistor (BJT), and a relay.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • BJT bipolar junction transistor
  • relay a relay
  • a charge uniformity device for a battery string using such a removable battery module.
  • the charge uniformity device includes at least one removable battery module, a control unit that receives cell potential information from the detachable battery module, compares the cell potential information with a pre-stored reference value, and determines whether to uniformize the charge of the battery cell; And a homogenization converter for performing charge equalization by charging or discharging the battery cell for a predetermined operation time depending on whether the charge is equalized.
  • control unit and the equalizing converter become a master module
  • the removable battery module becomes a slave module detachable from the master module.
  • the battery monitoring unit controls the removable battery module
  • the module switch unit may share the equalization converter for each removable battery module, or insulate between the removable battery modules.
  • the homogenizing converter may be a DC / DC converter or an isolation transformer of a charge / dischargeable type
  • the switch block portion or the module switch portion may include at least one of a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a bipolar junction transistor (BJT), and a relay. It can be composed of one.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • BJT bipolar junction transistor
  • the controller may move the entire battery cell energy to the corresponding battery cell or move the entire battery cell energy to the corresponding battery cell.
  • the energy of the external power source may be transferred to the low charged battery cell or the energy of the overcharged battery cell may be transferred to the energy of the external power source.
  • Yet another embodiment of the present invention provides a charge uniformity method for a series connected battery string using a removable battery module.
  • the method comprises the steps of: monitoring at least one battery cell included in at least one removable battery module to measure cell potential for the battery cell, transmitting measured battery cell potential information, and transmitting the transmitted cell potential Comparing the information with a pre-stored reference value to create a charge equalization cell list for overcharged or uncharged battery cells, connecting a battery module including the corresponding battery cells according to the charge equalization list, and through a equalization converter. Performing charge equalization for the battery cell for a predetermined period;
  • the method may include: performing charge equalization on the battery cell, determining whether the battery is equalized with the battery, and as a result of the charge uniformity, when the telephone uniformity is completed, The method may further include measuring the cell potential for the cell.
  • the reference value may be any one of a state of charge (SOC), a user specified voltage, a battery pack or an average voltage of the battery cell, a user specified voltage and a state of health (SOH) increased or decreased to a battery pack or an average voltage.
  • SOC state of charge
  • SOH state of health
  • the determining of the charge uniformity for the corresponding battery cell may include comparing the average value of the battery cells of the entire detachable battery module, the average value of the battery cells in one of the removable battery modules, or the preset value. It can be a step to judge.
  • the method may include moving the battery cell total energy to the battery cell or moving the battery cell total energy to the battery cell if the battery cell is low or overcharged relative to other battery cells. If only the battery cell is low or overcharged, the method may further include moving energy of the external power source to the low charged battery cell or moving energy of the overcharged battery cell to the energy of the external power source.
  • the predetermined operation time is a value calculated through mathematical modeling according to the charge or discharge current amount of the equalization means and the energy storage capacity of the corresponding battery cell, a value stored in advance, or periodically for a predetermined time period in the corresponding battery cell.
  • the cell voltage, SOC, and SOH measurements may be used to determine a user's desired value or a value that is programmed and stored in advance (reference value).
  • the present invention it is possible to reduce the complexity, cost and volume of the entire battery operation system by using the charge uniformity device and the battery monitoring IC in one module and by using specific functions of the monitoring IC in the charge uniformity device.
  • the charge uniformity device easily adjusts the charge uniform current amount by using a single direct current (DC) -DC converter in common, and uses a reliable monitoring IC in real time regardless of the charge uniformity circuit.
  • Cell information may be processed in a central processing unit (ie, a control unit).
  • the charge uniformity device is divided into a master unit and a slave unit and modularized so that expansion and contraction are possible regardless of the number of batteries, and circuits are separated for each module. It is easy to construct a circuit and can effectively cope by replacing only a damaged module when a circuit is damaged.
  • another effect of the present invention is that when the charge uniformity device uses a DC-DC converter, the entire battery cell is divided by a predetermined number and driven by a module, thereby reducing the voltage stress of the switch used in the switch block, and the charge uniformity.
  • the driving algorithm of the device is determined by a user or by a program calculation and may be variable by communication between the central processing unit (ie, the controller) and the module.
  • Another effect of the present invention is to combine the entire battery cells into a certain k battery modules, thereby having a low voltage bidirectional control switch having only k battery voltages with a breakdown voltage instead of a bidirectional control switch having a total voltage of the battery It is possible to fully control the charge charge of the battery cell.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for implementing a charge uniformity device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit block diagram implementing the concept of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an overall configuration diagram of a charge uniformity device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the circuit operation of the charge uniform device for the second cell of the second module in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the device configuration of the charge uniform device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation sequence of a charge uniform circuit according to an embodiment of the present invention.
  • control unit 110a to 110n module switch unit
  • module switch 112a to 112n switch block
  • Battery pack 120a to 120n battery monitoring unit
  • a charge uniformity device includes a detachable battery module (140a to 140m), a control unit (100) for controlling the detachable battery module, and the battery module (140a to 140m) according to a command of the control unit. ), And the equalization converter 130 for uniformizing the charge.
  • the battery modules 140a to 140m are in a detachable form and include a battery cell, a battery monitoring IC for monitoring the state of the battery cell, and a switch for switching the module. A diagram illustrating this is shown in FIG. 2. This will be described later with reference to FIG. 2.
  • the controller 100 may be a microprocessor, a microcomputer, or the like, and an algorithm for performing a balancing (ie, charge equalization) operation of a battery cell according to an embodiment of the present invention is programmed.
  • a memory may be configured in the controller 100, which may use an internal memory of the controller 100 or a separate memory.
  • nonvolatile memory such as electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), static RAM (SRAM), ferro-electric RAM (FRAM), phase-change RAM (PRAM), and magnetic RAM (MRAM). Can be used.
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • SRAM static RAM
  • FRAM ferro-electric RAM
  • PRAM phase-change RAM
  • MRAM magnetic RAM
  • the equalization converter 130 performs a function of executing charge equalization of the battery modules 140a to 140m such that at least one cell balancing (charge equalization) of the battery modules 140a to 140m is performed according to a command of the controller 100. do. Therefore, the homogenizing converter 130 may be a DC-DC converter of the type capable of charge discharge.
  • FIG. 2 is a circuit block diagram implementing the concept of FIG. 1.
  • the configuration of the battery module 140a among the removable battery modules 140a through 140m includes a battery pack 113a including battery cells B 1, 1 through B 1, k , and the battery pack ( battery cell (B 1,1 to B 1, k) the battery cell (B 1,1 to B 1, k) in the monitoring unit (120a), and a battery pack (113a) for monitoring the state of the inside 113a) the The switch block 112a for switching, the module switch unit 111a for selecting the switch block 112a, and switching to charge or discharge the corresponding battery cell.
  • These removable battery modules 140a are arranged in a number of units 140a to 140m in a uniform device. These components are described as follows.
  • the battery packs 113a to 113n have a plurality of battery cells B 1,1 to B M, k connected in series, and the plurality of battery cells are any number of batteries (usually eight), but one of the present invention The embodiment is not limited thereto.
  • the battery cells B 1,1 to B 1, k are illustrated as being configured in series in the battery pack 113a, the battery cells B 1,1 to B 1, k may be configured in parallel.
  • the battery cell may be a hybrid battery such as a nickel metal battery or a lithium ion battery.
  • the battery monitoring units 120a to 120b may be configured using a commercially available battery dedicated IC.
  • the battery monitoring unit transmits the state information of the battery cells (for example, B 1,1 to B 1, k ) to the control unit 100, and battery protection and cell balancing (charge equalization) according to the command of the control unit. Involved in control).
  • the switch block units 112a to 112n are responsible for connecting the specific battery cells that are low or overcharged with the equalization converter 130 in the charge equalization process.
  • the module switch units 111a through 111n exist in each battery module 140a through 140n in addition to the cell switch block units 113a through 113m connected to the cells, thereby sharing the equalization converter 130 for each module.
  • the module switch unit serves to isolate the battery modules 140a to 140m and serves to separate the battery modules into individual modules.
  • information such as voltage information and temperature of the battery cells B 1 , 1 to B M, k is collected and controlled by the battery monitoring unit 120a to 120m, and the control unit 100.
  • the battery monitoring unit Through the communication of the battery monitoring unit (120a to 120m), the battery monitoring unit is also responsible for part of the control of the equalization converter (130).
  • the operation of the equalization converter 130 for charge uniformity is controlled according to an algorithm determined through the battery cell sensing information of the controller 100. A diagram illustrating this algorithm is shown in FIG. 6. This will be described later.
  • FIG. 3 is an overall configuration diagram of a charge uniformity device according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 3 shows an example of a charge uniform device using one equalization converter 130, battery monitoring units 120a to 120m and control switches 112a to 112m and 200.
  • the controller 100 is responsible for system control based on the information of all the battery cells B 1 , 1 to B M, K , and one equalization converter 130 generating the cell charge equalization energy is controlled. Under the control of 100 is connected to the module switch unit 200.
  • a bidirectional DC-DC converter capable of charging / discharging may be used as the equalizing converter 130.
  • One module switch unit 200 existing for each battery module is shared by the bidirectional cell selection switches 112a to 112m connected to the respective battery cells B 1 , 1 to B M, K , and the cells for selecting the cells.
  • the switch blocks 112a to 112m are controlled by the control signals of the battery monitoring units 120a to 120m.
  • the battery monitoring units 120a to 120m positioned for each battery module are directly connected to each of the battery cells B 1 , 1 to B M, K , so that battery cell status information (for example, SOC, SOH, current, and voltage) may be provided. And the like).
  • the battery monitoring units 120a to 120m collect state information of each of the battery cells B 1 , 1 to B M and K and transmit the information to the control unit 100 which is a central processing unit in accordance with the data communication protocol. That is, as described above, the battery monitoring unit 120a may store state information (for example, SOC, SOH, voltage, current, etc.) of each battery cell of the battery cells B 1, 1 to B 1, K. The battery monitoring unit 120m collects state information of each battery cell of the battery cells BM , 1 to BM, K.
  • state information for example, SOC, SOH, voltage, current, etc.
  • the controller 100 determines whether the specific battery cells are uniform in charge by a predetermined algorithm, and sends control signals to the battery monitoring units 120a to 120m of each battery module 140a to 140m of FIG. 2. As such, the control unit 100 and the battery monitoring units 120a to 120m are connected to each other to exchange information. That is, as shown in FIG. 3, the communication lines which are dotted lines are connected. Therefore, even if one battery module (140a to 140m of FIG. 2) is removed by abnormal operation, the remaining battery module can still communicate with the controller 100.
  • the battery monitoring units 120a to 120m may be directly connected to each battery cell to obtain real time battery information.
  • the battery monitoring unit 120a to 120m may generate a specific control signal by receiving a command from the controller 100.
  • the control switches 112a to 112m and 200 connected to the battery monitoring units 120a to 120m receive the control signals inside the battery monitoring units 120a to 120m and select the corresponding battery cells B M, 1 to B M, K.
  • the switching block portions 112a to 112m are turned on and off, and this operation generates a cell charge equalization current path for a specific cell.
  • the battery monitoring units 120a to 120m control ON and OFF operations of the module switch unit 111a to 111m of the corresponding battery module 140a to 140m of FIG. 2. Such control may vary depending on the number of output pins of the battery monitoring units 120a to 120m, and may be configured to control the module switch unit 111a to 111m of FIG. 2 directly from the controller 100.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the circuit operation of the charge uniform device for the second cell of the second module in FIG. 2.
  • a battery stack monitor product name "LTC6802", Linear Technology Co., Ltd.
  • LTC6802 Linear Technology Co., Ltd.
  • the “LTC6802” is directly connected to each battery cell to measure the potential of the battery cell and the temperature of the battery cell, as well as a switch for controlling the battery cell therein.
  • FIG. 4 illustrates a case where "LTC6802" is applied to understand an embodiment of the present invention, and may be applied to any electronic component having the above-described function.
  • the commonly used DC-DC converter 130 operates through the total voltage or the external voltage of the battery cells B 2, 1 to B 2, K , and is controlled in both directions or unidirectionally. . Therefore, the DC-DC converter 130 is responsible for charging or discharging specific battery cells B 2, 1 to B 2, K. In addition, the DC-DC converter 130 is not shown as a part for controlling an operation of a pulse width modulation (PWM) signal of the controller 100 or a controller (DC-DC converter 130) controlled by the controller 100. ) Receives the PWM signal.
  • PWM pulse width modulation
  • the low voltage bidirectional control switches 111b and 112b that control the charging and discharging currents of the battery cells B 2, 1 to B 2, K in the battery pack 113b are turned on and off by the battery monitoring unit 120b. It works by receiving. At this time, a simple circuit (O 2 , 2 , S 2 , 2 ) for receiving the ON and OFF signals of the battery monitoring unit 120b to the input of each bidirectional control switch (111b, 112b) to make the switch ON, OFF operation Etc.) are connected.
  • the circuit uses the voltage of the battery cells B 2, 1 to B 2, K as a power supply device, and requires high ON / OFF switch operation.
  • an embodiment of the present invention may be structurally composed of two units.
  • the control unit 100 and the DC-DC converter 130 which are central processing units, become one master module, and the control switches 111b and 112b and the battery monitoring unit 120b become slave modules.
  • the master unit controls the slave module with overall battery and system status information to generate charge / discharge energy for cell charge uniformity.
  • the slave module reads the battery cell information connected to the module and is responsible for switch control for charge uniformization of a specific battery cell.
  • FIG. 4 shows a circuit connecting a low voltage bidirectional control switch for each battery module (140a to 140m in FIG. 2) and performing individual charge uniformity using one common DC-DC converter 130.
  • FIG. 4 is an example in which a part of a sensing circuit that has been complicated to sense cell voltage information of a plurality of cells B 2, 1 to B 2, K is simply implemented using an integrated monitoring IC device. Shows.
  • Figure 4 shows an example in which a battery stack monitor (product name "LTC6802", Linear Technology) is applied, but one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the battery cell to be charged is determined (assuming, for example, one of the battery cells B 2, 1 to B 2, K in the battery module 140b corresponds to FIG. 4), and the bidirectional corresponding thereto. Assume that the control switch 112b is turned on and the relay switch 116b to be the module switch of the battery module 140b to which the battery cell to be charged belongs is turned on. In this case, the bidirectional DC-DC converter 130 which is in common operates under the control of the controller 100.
  • the operation of the DC-DC may be operated according to a charging or discharging situation, and in the unidirectional direction, the operation may be performed by a predetermined direction.
  • the operation of the DC-DC converter used may vary depending on the type of converter used.
  • the control method may vary according to a switched-mode power supply (SMPS) receiving a PWM control signal and a case of receiving a bipolar junction transistor (BJT) or other switch operation.
  • SMPS switched-mode power supply
  • BJT bipolar junction transistor
  • the amount of charge uniform charging and discharging current can be easily and efficiently generated according to the capacity of the battery cell, and the use of the battery monitoring unit 120b This reduces the cost and reduces the volume of the charge homogenizer.
  • the above-described DC-DC converter 130 may be composed of a combination of various existing DC-DC converters or linear regulators. At this time, each converter or regulator includes a switch means that the output direction can operate in both directions or unidirectional.
  • Such switch means may be composed of a combination of electrically insulated switches such as mechanical switches as well as mechanical switches. A diagram illustrating this is shown in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the device configuration of the charge uniform device according to an embodiment of the present invention.
  • a flyback type bidirectional DC-DC converter 130 may be used as a DC-DC converter, and a switch means may be a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • FIG. 5 shows only an example in which the charge uniformity device shown in FIG. 1 is implemented using other circuit elements, and it will be understood that the DC-DC converter and the switch may be configured by a combination of other devices. .
  • the charge uniformity device proposed in one embodiment of the present invention is performed when the battery potential of each of the series-connected batteries is different from each other in a situation where an electrical charging device or an electrical load is not connected to the series-connected battery.
  • an electrical charging device or an electrical load is not connected to the series-connected battery.
  • the current carrying capacity of the proposed charge homogeneous device is large or the magnitude of the charged or discharged current is small, it is performed even in the situation where the electric charging device or the electric load is connected. Can be.
  • the charge uniformity device proposed in one embodiment of the present invention starts operation when the potentials of the battery cells are different from each other, and the start of the charge uniformity device is performed by measuring the battery cell voltage inputted to the controller 100 and the SOC (by the battery cell voltage). It is determined according to an algorithm programmed in advance in the control unit 100 of FIG. 1 based on a state of charge value or a stage of health (SOH).
  • SOH stage of health
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a charge uniform operation sequence according to an embodiment of the present invention.
  • the battery monitoring unit 120a to 120m of FIG. 2 may operate in the battery cells B 1 and 1 to each of the battery modules 140a to 140m.
  • the cell potentials of B M and K are sensed in real time (steps S600 and S610).
  • the sensed cell potential value (ie, voltage value) of the battery cells B 1 , 1 to B M, K is measured through the communication line between the battery monitoring units 120a to 120m and the control unit 100. To 120 m).
  • a transmission may be performed in real time or at regular time periods. Therefore, the controller 100 determines whether such transmission is completed (step S620).
  • the control unit 100 may compare the battery cells exceeding the reference value with respect to the battery balancing target voltages of all the batteries, and the battery cells below the reference value.
  • a list is generated (step S630).
  • step S620 determines whether the transfer of the potential value of the battery cell is not completed.
  • the controller 100 When the battery cell to be charged or discharged is determined by the cell list, the controller 100 first converts the at least one corresponding battery module 140a to 140m from the module switch unit 110a to 110m in FIG. ). Of course , the battery monitoring unit 140a to 140m connects the corresponding battery module and the equalization converter. When the corresponding battery module (which may be singular or plural) is connected to the equalization converter 130, the battery monitoring unit 140a to 140m causes the switch block 112a to cause the corresponding battery cell B 1, 1 to B M. , K ) (step S640).
  • the battery monitoring unit 120a to 120m of the corresponding battery module 140a to 140m operates.
  • the battery monitoring units 120a to 120m preferentially operate the switches to the bidirectional control switches 111a to 111m through internal switches. Subsequently, a control signal for operating the module switch units 112a to 112m related to the battery module including the battery cell is transmitted.
  • the common equalization converter 130 in particular, the DC-DC converter
  • the equalization converter 130 charges the battery cell or discharges the charge from the battery cell to perform charge uniformity (steps S650 and S660).
  • the equalization converter 130 proceeds with the charge uniformity operation in order from the most preferred battery cell.
  • the energy of the external power source is transferred to the low-charged battery cell to increase the potential of the low-charged battery cell.
  • the potential of the overcharged battery cell can be lowered by moving the overcharged battery energy to an external power source.
  • charge equalization time for such a telephone uniformity
  • charge equalization time for various methods for determining such predetermined operating time. This is described as follows.
  • Iii A method of determining charge equalization time through mathematical modeling according to the charge or discharge current amount of the converter 130 and the energy storage capacity of the battery cell.
  • the charge equalization time is determined by the charge equalization time thus obtained, and the equalization converter can be turned ON and OFF in accordance with the operation time.
  • Ii A method using a value previously stored in the control unit 100. Therefore, when the specific battery cell reaches a predetermined cell voltage value through the equalization converter 130 through the relationship table between the state of charge (SOC) value and the voltage of the corresponding battery cell, the equalization converter is turned off.
  • SOC state of charge
  • a value of the battery cell stored in advance can be changed by the user.
  • a value of a specific cell may be an average value of all batteries, an SOC average of all batteries, or a specific value that is increased or decreased to a fixed value in the average of all batteries or SOC.
  • the device instead of driving the device through a predetermined charge equalization time, the device performs a charge equalization operation for a certain period of time on a specific battery cell periodically, and then selects a value or programmed by the user through cell voltage, SOC, or SOH measurement. It is a method of comparing with the stored reference value.
  • This reference value may be any one of a user-specified voltage, a battery pack or an average voltage, a user-specified voltage increased or decreased by a battery pack or an average voltage, and a state of health (SOH).
  • the reference value of the specific cell may be determined by the method described above.
  • control unit 100 of FIG. 2 determines whether the charge uniformization is completed (step S670).
  • the battery monitoring units 120a to 120m re-measure the potential for the battery cells so that the potential of the battery cells is a reference value. It is determined whether it has reached (step S680).
  • step S670 if charge uniformity for the corresponding battery cells B 1 , 1 to B M, K is not completed, steps S630 to S670 are performed again.
  • step S680 if the potential of the re-measured battery cell reaches the reference value, the charge uniformization process ends.

Abstract

본 발명은 착탈 가능한 배터리 모듈, 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치를 제공한다. 이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 이 전하 균일 장치에는, 적어도 하나의 착탈 가능한 배터리 모듈과, 착탈 가능한 배터리 모듈로부터 셀 전위 정보를 수신하여 셀 전위 정보와 미리 저장된 기준값을 비교하여 배터리 셀에 대한 전하 균일화 여부를 판단하는 제어부와, 제어부의 전하 균일화 여부에 따라 소정의 동작 시간 동안 배터리 셀에 대한 충전 또는 방전하도록 함으로써 전하 균일화를 수행하는 균일화 컨버터 등이 포함된다. 본 발명에 의하면, 전하 균일 장치가 마스터 유닛(master unit)과 슬레이브 유닛(slave unit)으로 나누어 모듈화됨으로써 배터리 수에 관계없이 확장과 축소가 가능하고, 모듈별로 회로가 분리되어 있기 때문에 회로 구연이 쉽고 회로 손상시 손상된 모듈만을 교체함으로 효율적인 대처가 가능하다.

Description

착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치
본 발명은 착탈 가능한 배터리 모듈, 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치에 대한 것으로서, 더 상세하게는 배터리의 상태 정보를 실시간으로 모니터링 하는 IC와 셀 밸런싱(전하 균일화라고도 하며 혼용 사용됨)을 이루기 위한 전하 균일 장치를 사용하여 다수의 배터리 스트링의 전하 균일을 이루는 전하 균일 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래 배터리 운용 시스템의 경우, k개의 배터리가 M개의 모듈 단위로 나누어져 직렬로 연결되어 있고 각 모듈에는 배터리 오른쪽에 연결된 스위치 블록이 있다. 이 스위치 블록은 특정 셀을 선택하여 다음 단의 커패시터와 전류 경로를 제공해 주는 기능을 담당한다. 그리고 커패시터에 저장된 전위는 A/D 컨버터를 통해 읽혀지고 그 값은 마이크로프로세서에 입력된다. 입력된 배터리 센싱 정보는 마이크로프로세서에서 배터리를 운용하기 위한 정보로 사용되며 만약 특정 셀이 저충전 되었거나 혹은 과충전되었을 경우 마이크로프로세서는 각각의 모듈에 병렬 연결된 셀 균일 장치를 구동시켜 전체 배터리의 전하 균일을 이룰 수 있게 된다.
그런데 이러한 종래의 배터리 운용 시스템에서 다수의 배터리가 직렬연결되어 모듈별로 운영될 경우, 각 모듈별로 배터리 센싱에 필요한 센싱 회로와 모듈별로 셀 균일 장치가 필요하게 된다.
그러나 이와 같은 구성은 모듈마다 센싱 회로 및 셀 균일 장치가 요구되므로 배터리 운용 시스템 회로의 복잡성을 높인다.
또한, 하나의 모듈에 이상이 발생하면, 배터리 운용 시스템 전체가 사용가능하지 않으므로 이는 배터리 운용 시스템의 신뢰성을 저해하는 요소로 작용한다.
따라서, 각 모듈별 센싱 회로를 최소로 구성하는 동시에 셀 전하 균일 장치의 제어 일부를 센싱 회로에서 담당하도록 하여, 전체 배터리 운용 시스템의 부피 및 가격을 줄이는 방안이 요구되고 있는 실정이다.
또한, 상업화된 배터리 모니터링 IC를 채용하여 배터리 센싱 및 셀 밸런싱에 이용함으로써, 시스템의 신뢰성을 높이기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 위에서 제기된 종래 기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 다수의 셀 제어를 하기 위해 복잡도를 증가시키는 개별 회로를 셀 또는 모듈마다 사용하지 않고, 하나의 전하 균일 컨버터와 배터리 모니터링 전용 IC 회로를 사용함으로써 신뢰성이 높고 효율적인 전하 균일 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배터리 운용 시스템의 복잡도와 가격, 부피를 크게 줄이는 동시에 셀에 들어가는 전하의 양을 충분히 제어하는 전하 균일 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다수 배터리의 높은 스택(stack) 전압 상황에서 제어 스위치를 사용함에 있어, 배터리의 모듈화를 통해 사용되는 제어 스위치의 전압 스트레스를 극복하고, 배터리의 안정적인 사용을 가능하게 하는 전하 균일 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따르면 착탈 가능한 배터리 모듈이 제공된다. 이 착탈 가능한 배터리 모듈에는, 적어도 하나의 배터리 셀과, 배터리 셀을 스위칭하는 스위치 블럭부와, 스위치 블럭을 선택하는 모듈 스위치부와, 배터리 셀을 모니터링하고 셀 전위를 측정하여 셀 전위 정보를 전송하는 배터리 모니터링부 등이 포함된다.
이때, 배터리 모니터링부와 스위치 블럭부는 하나의 집적화된 회로로 구성될 수 있다.
또한, 스위치 블럭부 또는 모듈 스위치부는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor) 및 릴레이 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 이러한 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치가 제공된다. 이 전하 균일 장치에는, 적어도 하나의 착탈 가능한 배터리 모듈과, 착탈 가능한 배터리 모듈로부터 셀 전위 정보를 수신하여 셀 전위 정보와 미리 저장된 기준값을 비교하여 배터리 셀에 대한 전하 균일화 여부를 판단하는 제어부와, 제어부의 전하 균일화 여부에 따라 소정의 동작 시간 동안 배터리 셀에 대한 충전 또는 방전하도록 함으로써 전하 균일화를 수행하는 균일화 컨버터 등이 포함된다.
이때, 제어부와 균일화 컨버터는 마스터 모듈이 되고, 착탈 가능한 배터리 모듈은 마스터 모듈에 착탈되는 슬레이브 모듈이 된다.
또한, 배터리 모니터링부는 착탈 가능한 배터리 모듈을 제어하고, 모듈 스위치부는 착탈 가능한 배터리 모듈마다 균일화 컨버터를 공유시키거나, 착탈 가능한 배터리 모듈 간을 절연할 수 있다.
또한, 균일화 컨버터는 충/방전 가능 형태의 DC/DC 컨버터 또는 절연 트랜스포머가 되며, 스위치 블럭부 또는 모듈 스위치부는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), 및 릴레이 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
이때, 제어부는, 해당 배터리 셀이 다른 배터리 셀에 비해 저충전 또는 과충전되어 있으면, 배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀에 이동시키거나 배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀로 이동시킬 수 있다.
해당 배터리 셀만이 저충전 또는 과충전되어 있으면, 외부 전원의 에너지를 저충전된 배터리 셀에 이동시키거나 과충전된 배터리 셀의 에너지를 외부 전원의 에너지로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법을 제공한다. 이 방법에는, 적어도 하나의 착탈 가능한 배터리 모듈 내에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하여 배터리 셀에 대한 셀 전위를 측정하는 단계와, 측정된 배터리 셀 전위 정보를 전송하는 단계와, 전송된 셀 전위 정보와 미리 저장된 기준값을 비교하여 과충전 또는 미충전된 배터리 셀에 관한 전하 균일화 셀 리스트를 작성하는 단계와, 전하 균일화 리스트에 따라 해당 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈을 연결하는 단계와, 균일화 컨버터를 통하여 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화를 소정 기간 동안 수행하는 단계 등이 포함된다.
추가적인 실시예로서, 이 방법은, 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화를 수행하는 단계는, 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화 여부를 판단하는 단계와, 전하 균일화 여부 결과, 전화 균일화가 완료되면 해당 배터리 셀에 대한 셀 전위를 재측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기준값은 상기 배터리 셀의 SOC(State Of Charge), 사용자 지정 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압에 증감된 사용자 지정 전압 및 SOH(State Of Health) 중 어느 하나가 될 수 있다.
또한, 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화 여부를 판단하는 단계는, 착탈 가능한 배터리 모듈 전체의 배터리 셀 평균값과 비교하거나, 착탈 가능한 배터리 모듈 중 하나의 내에 있는 배터리 셀 평균값과 비교하거나, 미리 설정된 값과 비교하여 판단하는 단계가 될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 이 방법은, 해당 배터리 셀이 다른 배터리 셀에 비해 저충전 또는 과충전되어 있으면, 배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀에 이동시키거나 배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀로 이동시키고, 해당 배터리 셀만이 저충전 또는 과충전되어 있으면, 외부 전원의 에너지를 저충전된 배터리 셀에 이동시키거나 과충전된 배터리 셀의 에너지를 외부 전원의 에너지로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 소정의 동작 시간은, 균일화 수단의 충전 또는 방전 전류량과 해당 배터리 셀의 에너지 저장 능력에 따른 수학적 모델링을 통해 계산된 값이거나, 미리 저장되어 있는 값이거나, 해당 배터리 셀에 주기적으로 일정 시간 동안 전하 균일화 동작을 이루게 한 뒤, 셀 전압이나 SOC, SOH 측정을 통해 사용자가 원하는 값 또는 프로그램되어 미리 저장되어있는 값(기준값)과 비교하여 정해질 수 있다.
본 발명에 의하면, 전하 균일 장치와 배터리 모니터링 IC를 한 모듈 안에서 사용하고, 모니터링 IC의 특정 기능을 전하 균일 장치에 사용함으로써 전체 배터리 운용 시스템의 복잡도, 가격 및 부피를 줄이는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 전하 균일 장치가 하나의 DC(Direct Current)-DC 컨버터를 공통으로 사용함으로써 전하 균일 전류량을 쉽게 조절하고, 신뢰성 높은 모니터링 IC를 사용함으로써 전하 균일 회로에 관계없이 실시간으로 셀 정보가 중앙처리장치(즉, 제어부)에서 처리될 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 전하 균일 장치가 마스터 유닛(master unit)과 슬레이브 유닛(slave unit)으로 나누어 모듈화됨으로써 배터리 수에 관계없이 확장과 축소가 가능하고, 모듈별로 회로가 분리되어 있기 때문에 회로 구연이 쉽고 회로 손상시 손상된 모듈만을 교체함으로 효율적인 대처가 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 전하 균일 장치가 DC-DC 컨버터를 사용함에 있어, 전체 배터리 셀을 일정 수로 분할하여 모듈별로 구동하므로 스위치 블록에 사용되는 스위치의 전압 스트레스를 줄일 수 있고, 전하 균일 장치의 구동 알고리즘은 사용자에 의해 또는 프로그램 계산에 의해 정해지며 중앙 처리 장치(즉, 제어부)와 모듈 간의 통신에 의해 가변이 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 전체 배터리 셀을 일정 k 개의 배터리 모듈로 묶어 사용하게 됨으로써, 배터리 전체 전압을 내압으로 가지는 양방향 제어 스위치 대신에 k개의 배터리 전압만을 내압으로 가지는 저전압 양방향 제어 스위치를 가지고 충분히 배터리 셀의 충전 전하를 제어하는 것이 가능하다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 장치를 구현하는 개념도이다.
도 2는 도 1의 개념을 구현하는 회로 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 장치의 전체 구성도이다.
도 4는 도 2에서 두 번째 모듈의 2번째 셀을 위한 전하 균일 장치의 회로 동작을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 장치의 소자 구성예를 보여주는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 회로의 동작 순서를 보여주는 순서도이다.
<도면의 주요 부호 설명>
100: 제어부 110a 내지 110n: 모듈 스위치부
111a 내지 111n: 모듈 스위치 112a 내지 112n: 스위치 블럭
113a 내지 113n: 배터리팩 120a 내지 120n: 배터리 모니터링부
130: 균일화 컨버터
140a 내지 140n: 모듈
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 장치를 구현하는 개념도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 장치에는, 착탈 가능한 배터리 모듈(140a 내지 140m)과, 이 착탈 가능한 배터리 모듈을 제어하는 제어부(100)와, 이 제어부의 명령에 따라 배터리 모듈(140a 내지 140m)을 전하 균일화시키는 균일화 컨버터(130) 등이 포함된다. 이들 구성을 설명하면 다음과 같다.
배터리 모듈(140a 내지 140m)은 착탈 가능한 형식으로 되어 있으며, 배터리 셀과 이 배터리 셀의 상태를 모니터링 하는 배터리 모니터링 IC, 이 모듈의 스위칭을 위한 스위치가 구비된다. 이를 도시한 도면이 도 2에 도시된다. 이에 대하여는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
제어부(100)는 마이크로프로세서, 마이콤 등이 될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 셀의 밸런싱(즉, 전하 균일화) 동작을 수행하는 알고리즘이 프로그래밍되어 있다. 물론, 이를 위해, 제어부(100)에는 메모리가 구성될 수 있는데, 이 메모리는 제어부(100)의 내부 메모리를 사용할 수도 있고, 아니면 별도의 메모리를 사용할 수 있다.
이들 별도의 메모리로는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), SRAM(Static RAM), FRAM(Ferro-electric RAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 비휘발성 메모리가 사용될 수 있다.
균일화 컨버터(130)는 제어부(100)의 명령에 따라 배터리 모듈(140a 내지 140m) 중 적어도 하나의 셀 밸런싱(전하 균일화)이 이루어지도록 배터리 모듈(140a 내지 140m)의 전하 균일화를 실행하는 기능을 수행한다. 따라서, 이 균일화 컨버터(130)는 충전 방전이 가능한 형태의 DC-DC 컨버터가 사용될 수 있다.
도 2는 도 1의 개념을 구현하는 회로 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 착탈 가능한 배터리 모듈(140a 내지 140m) 중 배터리 모듈(140a)의 구성은 배터리 셀(B1,1 내지 B1,k)로 이루어진 배터리 팩(113a)과, 이 배터리 팩(113a) 내에 있는 배터리 셀(B1,1 내지 B1,k)의 상태를 모니터링하는 모니터링부(120a)와, 배터리 팩(113a) 내에 있는 배터리 셀(B1,1 내지 B1,k)을 스위칭하는 스위치 블럭(112a), 이 스위치 블럭(112a)을 선택하여 해당 배터리 셀을 충전 또는 방전하도록 스위칭하는 모듈 스위치부(111a) 등을 포함한다. 이러한 착탈 가능한 배터리 모듈(140a)이 균일 장치 내에 수개로(140a 내지 140m) 배열된다. 이들 구성 요소를 설명하면 다음과 같다.
배터리 팩(113a - 113n)은 다수의 배터리 셀(B1,1 내지 BM,k)이 직렬 연결되어 있고, 이들 다수의 배터리 셀은 임의 배터리 수(보통은 8개로 구성되나, 본 발명의 일실시예가 이에 한정되는 것은 아니다)로 모듈화되어 있다. 물론, 배터리 셀(B1,1 내지 B1,k)은 배터리 팩(113a) 내에 배터리 셀(B1,1 내지 B1,k)이 직렬로 구성되는 것으로 도시하였으나, 병렬로 구성되는 것도 가능하다. 이 배터리 셀은 니켈 메탈 배터리, 리튬 이온 배터리 등의 하이브리드 배터리가 될 수 있다.
배터리 모니터링부(120a 내지 120b)는 상업적으로 사용되는 배터리 전용 IC를 이용하여 구성될 수 있다. 이 배터리 모니터링부는 각각 배터리 셀(예를 들면, B1,1 내지 B1,k)의 상태 정보를 제어부(100)에 전달하고 이 제어부의 명령에 따라 배터리 보호(protection)와 셀 밸런싱(전하 균일화라고도 함) 제어에 관여한다.
스위치 블럭부(112a 내지 112n)는 전하 균일화 과정에서 저충전되었거나 혹은 과충전된 특정 배터리 셀을 균일화 컨버터(130)와 연결시켜 주는 기능을 담당하게 된다.
모듈 스위치부(111a 내지 111n)는 각 배터리 모듈(140a 내지 140n)에는 셀에 연결된 셀 스위치 블럭부(113a 내지 113m) 이외에 모듈별로 존재하여 모듈마다 균일화 컨버터(130)를 공유하게 만든다. 또한, 이들 모듈 스위치부는 배터리 모듈(140a 내지 140m) 간의 절연 기능을 담당해 이들 배터리 모듈을 개별 모듈로 분리시키는 역할을 한다.
도 2를 부연 설명하면, 배터리 셀(B1,1 내지 BM,k)의 전압 정보 및 온도 등의 정보는 배터리 모니터링 부(120a 내지 120m)에 의해 수집과 제어가 되며, 제어부(100)와 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)의 통신을 통해 배터리 모니터링부는 균일화 컨버터(130)의 제어도 일부 담당한다. 전하 균일을 위한 균일화 컨버터(130)의 동작은 제어부(100)의 배터리 셀 센싱 정보를 통해 정해진 알고리즘에 따라 제어된다. 이러한 알고리즘을 보여주는 도면이 도 6에 도시된다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 장치의 전체 구성도이다. 즉, 도 3은 하나의 균일화 컨버터(130), 배터리 모니터링부(120a 내지 120m) 및 제어 스위치(112a 내지 112m 및 200)를 사용한 전하 균일 장치의 예를 보이고 있다.
즉, 전체 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)의 정보를 바탕으로 시스템 제어를 담당하는 제어부(100)가 존재하고, 셀 전하 균일화 에너지를 생성하는 하나의 균일화 컨버터(130)가 제어부(100)의 제어를 받으며 모듈 스위치부(200)에 연결되어 있다. 물론, 본 발명의 일실시예에서는 균일화 컨버터(130)로서 충/방전 가능한 양방향의 DC-DC 컨버터가 사용될 수 있다.
그러나 본 발명의 일실시예는 이에 한정되지는 않는다. 각 배터리 모듈마다 존재하는 하나의 모듈 스위치부(200)는 각 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)에 연결된 양방향 셀 선택 스위치(112a 내지 112m)에 의해 공유되며, 셀을 선택하는 셀 스위치 블럭(112a 내지 112m)은 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)의 제어 신호에 의해 제어된다. 각 배터리 모듈마다 위치하는 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)는 각 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)에 직접 연결되어 배터리 셀의 상태 정보(예를 들면, SOC, SOH, 전류, 전압 등을 들 수 있음)를 얻게 된다.
배터리 모니터링부(120a 내지 120m)는 각 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)의 상태 정보를 취합하여 데이터 통신 규약에 맞게 중앙 처리 장치인 제어부(100)에 정보를 전달한다. 즉, 앞서 기술한 바와 같이, 배터리 모니터링부(120a)는 배터리 셀(B1,1 내지 B1,K)의 각 배터리 셀의 상태 정보(예를 들면, SOC, SOH, 전압, 전류 등)를 취합하고, 배터리 모니터링부(120m)은 배터리 셀(BM,1 내지 BM,K)의 각 배터리 셀의 상태 정보를 취합한다.
제어부(100)에서는 정해진 알고리즘에 의해 특정 배터리 셀의 전하 균일 여부를 판단해 각 배터리 모듈(도 2의 140a 내지 140m)의 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)에 제어 신호를 내보낸다. 이렇듯 제어부(100)와 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)는 서로 정보를 주고 받기 위해 연결되어 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 점선인 통신 라인은 연결되어 있게 된다. 따라서, 하나의 배터리 모듈(도 2의 140a 내지 140m)이 이상 동작으로 제거되더라도 나머지 배터리 모듈은 제어부(100)와 여전히 통신이 가능하다.
도 3을 계속 설명하면, 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)는 각 배터리 셀에 직접 연결되어 실시간 배터리 정보를 얻을 수 있으며, 제어부(100)의 명령을 받아 특정 제어 신호를 만들게 된다. 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)에 연결된 제어 스위치(112a 내지 112m 및 200)는 배터리 모니터링부(120a 내지 120m) 내부의 제어 신호를 받아 해당 배터리 셀(BM,1 내지 BM,K)를 선택하는 스위칭 블럭부(112a 내지 112m)를 온(ON), 오프(OFF)하게 되고 이러한 동작에 의해 특정 셀에 대한 셀 전하 균일화 전류 경로가 생성된다.
또한, 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)는 해당 배터리 모듈(도 2의 140a 내지 140m)의 모듈 스위치부(도 2의 111a 내지 111m)의 ON, OFF 동작을 제어한다. 이러한 제어는 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)의 출력 핀의 수에 따라 달라질 수 있으며, 제어부(100)에서 직접 모듈 스위치부(도 2의 111a 내지 111m)를 제어하는 것도 가능하도록 구성될 수 있다.
도 4는 도 2에서 두 번째 모듈의 2번째 셀을 위한 전하 균일 장치의 회로 동작을 예시하는 도면이다. 예를 들면, 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)에 배터리 스택 모니터(제품명 "LTC6802", Linear Technology사)가 적용될 수 있는데, 이러한 적용예를 보여주는 도면이 도 4에 도시된다. "LTC6802"는 각 배터리 셀에 직접 연결되어 배터리 셀의 전위 측정 및 배터리 셀의 온도 측정을 할 뿐 아니라 내부에 해당 배터리 셀을 제어할 수 있는 스위치가 있는 것이 특징이다.
물론, 도 4는 본 발명의 일실시예에 대한 이해를 위해 "LTC6802"를 적용한 경우를 설명하고 있을 뿐, 위에서 기술한 기능이 있는 전자 부품이라면 적용가능하다.
계속 도 4를 설명하면, 공통으로 사용되는 DC-DC 컨버터(130)는 배터리 셀(B2,1 내지 B2,K)의 전체 전압 또는 외부 전압을 통해 동작이 되며, 양방향 또는 단방향으로 제어된다. 따라서, DC-DC 컨버터(130)는 특정 배터리 셀(B2,1 내지 B2,K)을 충전 또는 방전하는 기능을 담당한다. 또한, DC-DC 컨버터(130)는 제어부(100)의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 또는 제어부(100)의 제어를 받는 제어기(DC-DC 컨버터(130)의 동작을 제어하는 부분으로 미도시됨)의 PWM 신호를 입력받는다.
배터리 팩(113b) 내에 있는 배터리 셀(B2,1 내지 B2,K)의 충전, 방전 전류를 제어하게 되는 저전압 양방향 제어 스위치(111b, 112b)는 배터리 모니터링부(120b)의 ON, OFF 신호를 받아 동작한다. 이때, 각각의 양방향 제어 스위치(111b, 112b)의 입력에는 배터리 모니터링부(120b)의 ON, OFF 신호를 받아 스위치 ON, OFF 동작을 만들어 줄 수 있는 간단한 회로(O2,2, S2,2 등)가 연결되어 있다.
이 회로는 도 4에 도시된 바와 같이 배터리 셀(B2,1 내지 B2,K)의 전압을 전원 장치로 사용하게 되고, 신뢰도가 높은 ON, OFF 스위치 동작을 해야 한다.
본 발명의 일실시예는 구조적으로 두 유닛으로 구성될 수 있음을 전술한바 있다. 중앙 처리 장치인 제어부(100)와 DC-DC 컨버터(130)는 하나의 마스터 모듈이 되고, 제어 스위치(111b 및 112b)와 배터리 모니터링부(120b)는 슬레이브 모듈이 된다.
이 마스터 유닛은 전체적인 배터리 상황과 시스템 상황 정보를 통해 슬레이브 모듈을 제어하고 셀 전하 균일화를 위한 충/방전 에너지를 만들어 낸다. 슬레이브 모듈은 모듈에 연결된 배터리 셀 정보를 읽고 특정 배터리 셀의 전하 균일화를 위한 스위치 제어를 담당한다.
도 4는 저전압 양방향 제어 스위치를 각 배터리 모듈(도 2의 140a 내지 140m)마다 연결하고 개별적인 전하 균일동작을 하나의 공통의 DC-DC 컨버터(130)를 사용하여 수행하는 회로를 보여준다.
또한, 도 4는 다수의 셀(B2,1 내지 B2,K)의 각각의 셀 전압 정보를 센싱하기 위해 복잡하게 구성되었던 센싱 회로 부분을 집적화된 모니터링 IC 소자를 사용하여 간단하게 구현된 예를 보여준다. 물론, 도 4에서는 배터리 스택 모니터(제품명 "LTC6802", Linear Technology사)가 적용된 예를 보이고 있으나, 본 발명의 일실시예는 이에 한정되지 않는다.
그러면, 도 4에 도시된 전하 균일 장치의 동작 과정을 설명하기로 한다. 충전하고자 하는 배터리 셀이 결정되어(도 4를 예를 들면, 배터리 모듈(140b) 내에 있는 배터리 셀(B2,1 내지 B2,K) 중 하나가 해당되는 것으로 가정하자), 그에 해당하는 양방향 제어 스위치(112b)가 켜져 있고, 충전될 배터리 셀이 속해 있는 배터리 모듈(140b)의 모듈 스위치부가 되는 릴레이 스위치(116b)가 켜져 있다고 하자. 이 경우, 공통으로 가지는 양방향 DC-DC 컨버터(130)는 제어부(100)의 제어를 받아 동작하게 된다.
DC-DC의 동작은 양방향 DC-DC 컨버터(130)의 경우 충전 또는 방전 상황에 맞춰 동작이 가능하고, 단방향의 경우 미리 정해진 방향에 의해 동작이 가능하다. 이 때 사용되는 DC-DC 컨버터는 사용되는 컨버터 타입에 따라 동작이 달라질 수 있다. 또한, PWM 제어 신호를 받는 SMPS(Switched-Mode Power Supply)의 경우 및 BJT(Bipolar Junction Transistor)나 그 밖의 다른 스위치 동작을 받는 경우에 따라 제어 방법이 달라질 수 있다.
도 4에 도시된 하나의 공통 DC-DC 컨버터(130)를 통해 배터리 셀의 용량에 따라 전하 균일 충전 및 방전 전류의 양을 간단하고 효율적으로 만들어 낼 수 있고, 배터리 모니터링부(120b)의 사용은 전하 균일 장치의 가격을 낮추고 부피를 줄이는 특징이 있게 한다.
앞서 기술한 DC-DC 컨버터(130)는 기존의 여러 종류의 DC-DC 컨버터 또는 선형 레귤레이터(linear regulator)들의 조합으로 구성될 수 있다. 이때 각 컨버터 또는 레귤레이터는 출력 방향이 양방향 또는 단방향으로 동작할 수 있는 스위치 수단을 포함한다. 이러한 스위치 수단은 전기적인 스위치뿐 아니리 기계적 스위치 등 전기적으로 절연이 가능한 스위치의 조합으로 구성될 수 있다. 이를 도시한 도면이 도 5에 도시된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 장치의 소자 구성예를 보여주는 회로도이다. 도 5를 참조하면, DC-DC 컨버터는 플라이백 타입(flyback type) 양방향 DC-DC 컨버터(130)가 사용될 수 있으며, 스위치 수단의 구성은 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)가 사용될 수 있다. 물론, 도 5는 도 1에 도시된 전하 균일 장치를 다른 회로 소자를 사용하여 구현하는 예를 보여줄 뿐이며, DC-DC 컨버터와 스위치의 구성은 다른 장치의 조합으로도 구성이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에서 제안하는 전하 균일 장치는 직렬 연결 배터리에 전기적 충전 장치나 전기적 부하가 연결되어 있지 않은 상황에서 직렬 연결 배터리의 각각의 배터리 전위가 서로 다를 경우 수행된다. 그러나 전기적 충전 장치나 전기적 부하가 연결되어 있다 하더라도, 제안하는 전하 균일 장치의 전류 수용 용량이 크거나 혹은 충전되는 전류나 방전되는 전류의 크기가 작은 경우에는 전기적 충전 장치나 전기적 부하가 연결된 상황에서도 수행될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 제안하는 전하 균일 장치는 각 배터리 셀의 전위가 서로 다를 경우 동작을 시작하는데, 그 시작은 제어부(100)에 입력된 배터리 셀 전압 측정값, 배터리 셀 전압에 의한 SOC(State Of Charge)값 또는 SOH(Stage Of Health)를 바탕으로 미리 제어부(도 1의 100)에 프로그래밍된 알고리즘에 따라 결정된다
다음으로, 위 도 1 내지 도 5에 기술된 전하 균일 장치의 구성 및 동작을 참조하여 전하 균일 동작이 수행되는 과정을 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전하 균일 동작 순서를 보여주는 순서도이다.
도 6의 순서도에 의하면, 제어부(100)에 저장된 전하 균일 알고리즘이 동작하게 되면 배터리 모니터링부(도 2의 120a 내지 120m)는 각 배터리 모듈(140a 내지 140m) 내에 있는 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)의 셀 전위를 실시간으로 센싱하게 된다(단계 S600, S610).
이렇게 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)의 센싱된 셀 전위값(즉, 전압값)은 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)와 제어부(100)간의 통신 라인을 통해 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)로부터 제어부(100)로 전송된다. 물론, 이러한 전송은 실시간으로 또는 일정 시간 주기 마다 실행될 수 있을 것이다. 따라서, 제어부(100)는 이러한 전송이 완료되었는지를 판단하게 된다(단계 S620).
판단 결과, 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)로부터 제어부(100)로의 전송이 완료되면, 제어부(100)는 전체 배터리의 셀 벨런싱 목표 전압을 기준으로 기준값을 초과하는 배터리 셀과 미달하는 배터리 셀에 대한 리스트를 생성하게 된다(단계 S630).
이와 달리, 단계 S620의 판단 결과, 배터리 셀의 전위값 전송이 완료되지 않았으면, 단계 S600 내지 단계 S620가 다시 진행된다.
이러한 셀 리스트에 의해 충전 또는 방전을 해야 하는 배터리 셀이 정해지면 제어부(100)는 먼저 모듈 스위치부(도 2의 110a 내지 110m) 중 적어도 하나의 해당 배터리 모듈(140a 내지 140m)을 균일화 컨버터(130)에 연결하게 한다. 물론, 배터리 모니터링부(140a 내지 140m)가 해당 배터리 모듈과 균일화 컨버터를 연결한다. 해당 배터리 모듈(단수 또는 복수 개가 될 수 있음)이 균일화 컨버터(130)에 연결되면, 배터리 모니터링부(140a 내지 140m)는 스위치 블럭부(112a)로 하여금 해당 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)을 선택하게 한다(단계 S640).
물론 제어부(100)가 전하 균일 과정을 수행하기 위해 제어해야 할 동작이 있는데 이를 보면 다음과 같다.
a) 단계: 직렬 연결 배터리를 구성하는 임의의 배터리 셀 전위가 미리 정한 값보다 높거나 낮아질 우려가 있다고 판단되는 경우, 그에 해당하는 배터리 모듈(140a 내지 140m)의 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)에 제어 명령을 전달한다.
b) 단계: 해당 배터리 모듈(140a 내지 140m)의 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)가 동작한다. 이 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)는 내부 스위치를 통해 양방향 제어 스위치(111a 내지 111m)에 스위치를 우선적으로 동작시킨다. 이후, 해당 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈에 관계되는 모듈 스위치부(112a 내지 112m)를 동작시키는 제어 신호를 보낸다.
c) 단계: 제어부(100)는 공통의 균일화 컨버터(130, 특히 DC-DC 컨버터)를 충전 방향 또는 방전 방향으로 동작시킴으로써, 전하 균일화 동작을 진행시킨다.
계속 도 6을 설명하면, 해당 배터리 셀이 선택되면, 균일화 컨버터(130)는 해당 배터리 셀에 전하를 충전하거나, 해당 배터리 셀로부터 전하를 방전하게 하여 전하 균일화를 수행한다(단계 S650, S660). 물론, 제어부(100)의 명령에 따라 균일화 컨버터(130)는 가장 우선적인 배터리 셀에서부터 차례대로 전하 균일 동작을 진행한다.
이러한 전하 균일화를 실행하는 방식은 크게 4가지로 나누어 볼 수 있으며 다음과 같다.
① 특정한 배터리 셀이 다른 셀에 비해 저충전되었다고 판단이 되었을 경우:
배터리 전체 에너지를 저충전된 배터리 셀에 이동시킴으로써 해당 저충전된 배터리 셀의 전위를 효과적으로 높이게 된다.
② 특정 셀만이 저충전 되었다고 판단되었을 경우:
외부 전원의 에너지를 저충전된 배터리 셀에 이동시켜 해당 저충전된 배터리 셀의 전위를 높이게 된다.
③ 특정한 배터리 셀이 다른 셀에 비해 과충전되었다고 판단이 되었을 경우:
과충전된 배터리 에너지를 배터리 전체 셀로 이동시킴으로써 과충전된 배터리 셀의 전위를 효과적으로 낮추게 된다.
④ 특정한 배터리 셀만이 과충전되었다고 판단이 되었을 경우:
과충전된 배터리 에너지를 외부 전원에 이동시킴으로 해당 과충전 배터리 셀의 전위를 낮출 수 있다.
위 ① 내지 ④의 방식을 반복함으로써 전체적인 전하 균일의 효과가 생성된다.
물론, 이러한 전화 균일화를 위해서는 소정의 동작 시간(이하, 전하 균일화 시간이라고 하자)가 있게 되는데, 이러한 소정의 동작 시간을 정함에 있어서 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 이를 설명하면 다음과 같다.
ⅰ) 균일화 컨버터(130)의 충전 또는 방전 전류량과 배터리 셀의 에너지 저장 능력에 따른 수학적 모델링을 통하여 전하 균일화 시간을 정하는 방식이다. 이렇게 얻은 전하 균일화 시간을 통해 전하 균일화 동작 시간을 정하고, 이 동작 시간에 따라 균일화 컨버터를 ON, OFF 할 수 있다.
ⅱ) 제어부(100)에 미리 저장되어 있는 값을 이용한 방식이다. 따라서, 해당 배터리 셀의 SOC(State Of Charge)값과 전압 간의 관계 테이블을 통해 특정 배터리 셀이 균일화 컨버터(130)를 통해 미리 정해 놓은 셀 전압 값에 이르렀을 때 이 균일화 컨버터가 OFF하는 방식이다.
여기서, 미리 저장되어있는 해당 배터리 셀의 값은 사용자에 의해 가변이 가능하다. 한 예로 특정 셀의 값이 전체 배터리의 평균값이 될 수 있고, 전체 배터리의 SOC 평균이 될 수 있으며, 전체 배터리의 평균 또는 SOC에서 일정 고정 값으로 증가되거나 감소된 특정 값일 수 있다.
ⅲ) 미리 정해 놓은 전하 균일화 시간을 통해 장치를 구동시키는 것이 아닌 특정 배터리 셀에 주기적으로 일정 시간 동안 전하 균일화 동작을 이루게 한 뒤, 셀 전압이나 SOC, SOH 측정을 통해 사용자가 원하는 값 또는 프로그램되어 미리 저장되어있는 기준값과 비교하는 방식이다. 이 기준값은 사용자 지정 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압에 증감된 사용자 지정 전압 및 SOH(State Of Health) 중 어느 하나가 될 수 있다.
이렇게 비교하며 연속적으로 셀을 구동시키게 되면, 일정 시간 뒤 전하 균일이 이루어진다. 이때 특정 셀의 기준값은 앞서 설명한 방식에 의해 정해 질 수 있다.
계속 도 6을 설명하면, 이러한 과정을 통하여 제어부(도 2의 100)는 전하 균일화가 완료되었는지를 판단하게 된다(단계 S670).
판단 결과, 해당 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)에 대한 전하 균일화가 완료되었으면, 배터리 모니터링부(120a 내지 120m)가 이 배터리 셀에 대한 전위를 재측정하여 배터리 셀의 전위가 기준값에 도달하였는지를 판단하게 된다(단계 S680).
이와 달리, 단계 S670에서, 해당 배터리 셀(B1,1 내지 BM,K)에 대한 전하 균일화가 완료되지 않았다면, 단계 S630 내지 단계 S670가 다시 수행된다.
단계 S680에서, 재측정된 배터리 셀의 전위가 기준값에 도달하였다면 전하 균일화 과정이 종료한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 수많은 변형예가 가능함을 당업자라면 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀과,
    상기 배터리 셀을 스위칭하는 스위치 블럭부와,
    상기 스위치 블럭을 선택하는 모듈 스위치부와,
    상기 배터리 셀을 모니터링하고 셀 전위를 측정하여 셀 전위 정보를 전송하는 배터리 모니터링부를 포함하는 착탈 가능한 배터리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 모니터링부와 스위치 블럭부는 하나의 집적화된 회로로 구성되는 착탈 가능한 배터리 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치 블럭부 또는 모듈 스위치부는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor) 및 릴레이 중 적어도 어느 하나로 구성되는 착탈 가능한 배터리 모듈.
  4. 적어도 하나의 제 1 항의 착탈 가능한 배터리 모듈과,
    상기 착탈 가능한 배터리 모듈로부터 상기 셀 전위 정보를 수신하여 상기 셀 전위 정보와 미리 저장된 기준값을 비교하여 상기 배터리 셀에 대한 전하 균일화 여부를 판단하는 제어부와,
    상기 제어부의 전하 균일화 여부에 따라 소정의 동작 시간 동안 상기 배터리 셀에 대한 충전 또는 방전하도록 함으로써 전하 균일화를 수행하는 균일화 컨버터
    를 포함하는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부와 균일화 컨버터는 마스터 모듈이 되고, 상기 착탈 가능한 배터리 모듈은 상기 마스터 모듈에 착탈되는 슬레이브 모듈이 되는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 배터리 셀의 SOC(State Of Charge), 사용자 지정 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압에 증감된 사용자 지정 전압 및 SOH(State Of Health) 중 어느 하나가 되는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 전하 균일화 여부는
    상기 착탈 가능한 배터리 모듈 전체의 배터리 셀 평균값과 비교하거나,
    상기 착탈 가능한 배터리 모듈 중 하나의 내에 있는 배터리 셀 평균값과 비교하거나,
    미리 설정된 값과 비교하여 판단하는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 배터리 모니터링부는 상기 착탈 가능한 배터리 모듈을 제어하고,
    상기 모듈 스위치부는 상기 착탈 가능한 배터리 모듈마다 상기 균일화 컨버터를 공유시키거나, 상기 착탈 가능한 배터리 모듈 간을 절연하는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 균일화 컨버터는 충/방전 가능 형태의 DC/DC 컨버터 또는 절연 트랜스 포머가 되며, 상기 스위치 블럭부 또는 모듈 스위치부는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), 및 릴레이 중 적어도 어느 하나로 구성되는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  10. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 해당 배터리 셀이 다른 배터리 셀에 비해 저충전 또는 과충전되어 있으면, 배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀에 이동시키거나 배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀로 이동시키고,
    해당 배터리 셀만이 저충전 또는 과충전되어 있으면, 외부 전원의 에너지를 저충전된 배터리 셀에 이동시키거나 과충전된 배터리 셀의 에너지를 외부 전원의 에너지로 이동시키는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  11. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 소정의 동작 시간은,
    상기 균일화 수단의 충전 또는 방전 전류량과 해당 배터리 셀의 에너지 저장 능력에 따른 수학적 모델링을 통해 계산된 값이거나,
    미리 저장되어 있는 값이거나,
    해당 배터리 셀에 주기적으로 일정 시간 동안 전하 균일화 동작을 이루게 한 뒤, 셀 전압이나 SOC(State Of Charge), SOH(State Of Health) 측정을 통해 사용자가 원하는 값 또는 프로그램되어 미리 저장되어있는 값과 비교하여 정해지는 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치.
  12. 적어도 하나의 착탈 가능한 배터리 모듈 내에 포함되는 적어도 하나의 배터리 셀을 모니터링하여 상기 배터리 셀에 대한 셀 전위를 측정하는 단계와,
    측정된 상기 배터리 셀 전위 정보를 전송하는 단계와,
    전송된 셀 전위 정보와 미리 저장된 기준값을 비교하여 과충전 또는 미충전된 배터리 셀에 관한 전하 균일화 셀 리스트를 작성하는 단계와,
    상기 전하 균일화 리스트에 따라 해당 배터리 셀이 포함된 배터리 모듈을 연결하는 단계와,
    상기 균일화 컨버터를 통하여 상기 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화를 소정 기간 동안 수행하는 단계
    를 포함하는 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화를 수행하는 단계는,
    상기 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화 여부를 판단하는 단계와,
    상기 전하 균일화 여부 결과, 전화 균일화가 완료되면 해당 배터리 셀에 대한 셀 전위를 재측정하는 단계를 더 포함하는 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 배터리 셀의 SOC(State Of Charge), 사용자 지정 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압, 배터리 팩 또는 평균 전압에 증감된 사용자 지정 전압 및 SOH(State Of Health) 중 어느 하나가 되는 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 해당 배터리 셀에 대한 전하 균일화 여부를 판단하는 단계는,
    상기 착탈 가능한 배터리 모듈 전체의 배터리 셀 평균값과 비교하거나,
    상기 착탈 가능한 배터리 모듈 중 하나의 내에 있는 배터리 셀 평균값과 비교하거나,
    미리 설정된 값과 비교하여 판단하는 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    해당 배터리 셀이 다른 배터리 셀에 비해 저충전 또는 과충전되어 있으면,
    배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀에 이동시키거나 배터리 셀 전체 에너지를 해당 배터리 셀로 이동시키고,
    해당 배터리 셀만이 저충전 또는 과충전되어 있으면,
    외부 전원의 에너지를 저충전된 배터리 셀에 이동시키거나 과충전된 배터리 셀의 에너지를 외부 전원의 에너지로 이동시키는 단계를 더 포함하는 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법.
  17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 소정의 동작 시간은,
    상기 균일화 수단의 충전 또는 방전 전류량과 해당 배터리 셀의 에너지 저장 능력에 따른 수학적 모델링을 통해 계산된 값이거나,
    미리 저장되어 있는 값이거나,
    해당 배터리 셀에 주기적으로 일정 시간 동안 전하 균일화 동작을 이루게 한 뒤, 셀 전압이나 SOC, SOH 측정을 통해 사용자가 원하는 값 또는 프로그램되어 미리 저장되어있는 값(기준값)과 비교하여 정해지는 착탈 가능한 배터리 모듈을 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법.
PCT/KR2011/002926 2011-04-22 2011-04-22 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치 WO2012144674A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2011/002926 WO2012144674A1 (ko) 2011-04-22 2011-04-22 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치
US14/113,257 US20140042974A1 (en) 2011-04-22 2011-04-22 Detachable battery module, and method and apparatus for the charge equalization of a battery string using same
US15/495,592 US10680447B2 (en) 2011-04-22 2017-04-24 Charge equalization apparatus for a battery string

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2011/002926 WO2012144674A1 (ko) 2011-04-22 2011-04-22 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/113,257 A-371-Of-International US20140042974A1 (en) 2011-04-22 2011-04-22 Detachable battery module, and method and apparatus for the charge equalization of a battery string using same
US15/495,592 Division US10680447B2 (en) 2011-04-22 2017-04-24 Charge equalization apparatus for a battery string

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012144674A1 true WO2012144674A1 (ko) 2012-10-26

Family

ID=47041757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2011/002926 WO2012144674A1 (ko) 2011-04-22 2011-04-22 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20140042974A1 (ko)
WO (1) WO2012144674A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105024420A (zh) * 2014-04-28 2015-11-04 三星电子株式会社 电池控制设备、电池包和电池控制方法
CN112526380A (zh) * 2020-11-19 2021-03-19 许继集团有限公司 一种电池管理单元均衡效率测试方法及系统

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5502918B2 (ja) * 2011-10-13 2014-05-28 株式会社日本自動車部品総合研究所 組電池の充放電装置
US9318910B2 (en) * 2012-09-06 2016-04-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Cell balancing circuit and cell balancing method using the same
JP6428107B2 (ja) * 2014-09-29 2018-11-28 株式会社村田製作所 蓄電装置、電子機器、電動車両および電力システム
US10547184B2 (en) * 2015-02-18 2020-01-28 The Boeing Company System and method for battery management
CN108028437B (zh) * 2015-09-08 2021-08-24 株式会社东芝 蓄电池装置、蓄电池系统以及方法
KR102516355B1 (ko) * 2015-12-21 2023-03-31 삼성전자주식회사 배터리 제어 방법, 배터리 제어 장치, 및 배터리 팩
US10330739B2 (en) 2016-08-24 2019-06-25 The Boeing Company Detecting internal short circuits in batteries
JP6883396B2 (ja) * 2016-08-25 2021-06-09 矢崎総業株式会社 急速充電装置
KR102559200B1 (ko) * 2016-10-05 2023-07-25 삼성전자주식회사 배터리 유닛을 관리하는 장치, 방법, 및 시스템
US10848098B2 (en) 2016-12-11 2020-11-24 Sandeep Agarwal Smart energy storage system
WO2018140641A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-02 Maxwell Technologies, Inc. Systems and methods for capacitor module balancing and maintenance
JP6946725B2 (ja) * 2017-05-10 2021-10-06 株式会社デンソー 制御モジュール
JP6855914B2 (ja) 2017-05-10 2021-04-07 株式会社デンソー 制御モジュール
CN107069940A (zh) * 2017-05-18 2017-08-18 深圳市云充吧科技有限公司 一种可控输出供电设备
KR102150147B1 (ko) * 2017-05-24 2020-09-01 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치 및 방법
CN107231028A (zh) * 2017-07-31 2017-10-03 福州福光电子有限公司 双向dc‑dc锂电池模组多通道均衡充放电维护装置
JP6928347B2 (ja) * 2017-08-02 2021-09-01 ＮＥｘＴ−ｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ株式会社 管理装置、蓄電装置、蓄電システム、及び、電気機器
KR102202613B1 (ko) * 2017-09-27 2021-01-12 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 균등화 장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US10444295B2 (en) * 2017-12-20 2019-10-15 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Battery balance management circuit
CN111196178A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 转换电路、电池均衡系统及电池管理系统
EP3657571A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-27 Aptiv Technologies Limited Batteriemodul
CN110601296A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 江西恒动新能源有限公司 一种电池管理系统主动均衡电路
US11368044B2 (en) * 2020-05-21 2022-06-21 Micron Technology, Inc. In-use charging for wearable devices having partitioned batteries
US11476677B2 (en) 2020-06-02 2022-10-18 Inventus Power, Inc. Battery pack charge cell balancing
US11588334B2 (en) 2020-06-02 2023-02-21 Inventus Power, Inc. Broadcast of discharge current based on state-of-health imbalance between battery packs
CN116529978A (zh) 2020-06-02 2023-08-01 茵范帝能源公司 大型电池管理系统
US11594892B2 (en) 2020-06-02 2023-02-28 Inventus Power, Inc. Battery pack with series or parallel identification signal
US11489343B2 (en) 2020-06-02 2022-11-01 Inventus Power, Inc. Hardware short circuit protection in a large battery pack
US11552479B2 (en) 2020-06-02 2023-01-10 Inventus Power, Inc. Battery charge balancing circuit for series connections
US11509144B2 (en) 2020-06-02 2022-11-22 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system with in-rush current protection for master-slave battery packs
US11245268B1 (en) 2020-07-24 2022-02-08 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communiction bus of a battery management system
US11411407B1 (en) 2021-02-24 2022-08-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11404885B1 (en) 2021-02-24 2022-08-02 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
CN113489080B (zh) * 2021-05-31 2023-05-30 南方电网调峰调频发电有限公司 电池电量均衡方法、装置、设备及存储介质
CN113394852A (zh) * 2021-07-16 2021-09-14 阳光电源股份有限公司 一种均衡控制方法及储能系统
CN113696786B (zh) * 2021-08-23 2023-05-23 深圳市道通科技股份有限公司 电池均衡方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008538408A (ja) * 2005-04-05 2008-10-23 エナジーシーエス マルチプレクサ及びスイッチベース電気化学セルの監視及び管理システム並びに方法
JP2010104222A (ja) * 2008-10-21 2010-05-06 Kazumasa Sakakibara 電池パックシステム
JP2011501640A (ja) * 2007-10-16 2011-01-06 エスケー エナジー カンパニー リミテッド 電圧センサーと均等充電装置とが結合されたバッテリー管理

Family Cites Families (97)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB834022A (en) * 1956-07-23 1960-05-04 Harold Martin Harmer Improvements relating to the charging of secondary batteries
DE3326729A1 (de) * 1983-07-25 1985-02-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum betrieb eines elektrochemischen speichers
JPH03207226A (ja) * 1989-12-29 1991-09-10 Toshiba Corp 電池切換方式
US5153496A (en) * 1990-09-27 1992-10-06 Baxtrer International Inc. Cell monitor and control unit for multicell battery
DE4132229C2 (de) * 1991-09-27 1994-02-24 Mentzer Electronic Gmbh Mikrocontroller-gesteuerte Einrichtung zur Analyse des Ladezustands einer mehrzeiligen Batterie
EP0589287A3 (de) * 1992-09-22 1995-02-01 Mentzer Electronic Gmbh Verfahren zum Laden einer mehrzelligen Batterie.
US5498950A (en) * 1994-04-29 1996-03-12 Delco Electronics Corp. Battery monitoring, charging and balancing apparatus
JPH07336905A (ja) * 1994-06-08 1995-12-22 Nissan Motor Co Ltd 組電池の充電装置
CA2169706A1 (en) * 1995-03-03 1996-09-04 Troy Lynn Stockstad Circuit and method for battery charge control
US5710504A (en) * 1996-05-20 1998-01-20 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Switched capacitor system for automatic battery equalization
US5914606A (en) * 1996-10-10 1999-06-22 Becker-Irvin; Craig H. Battery cell voltage monitor and method
US5920179A (en) * 1997-05-05 1999-07-06 Aer Energy Resources, Inc. System and method for balancing charge cycles for batteries or multiple-cell battery packs
JP3503414B2 (ja) * 1997-05-12 2004-03-08 日産自動車株式会社 組電池の単電池間充電率調整装置
US5821734A (en) * 1997-08-29 1998-10-13 Compaq Computer Corporation Converting battery module with resistor programmation of default output voltage
AU1271599A (en) * 1997-10-20 1999-05-10 Usar Systems Inc. Improved voltaic pile with charge equalizing system
WO1999026330A2 (en) * 1997-11-17 1999-05-27 Lifestyle Technologies Universal power supply
JP3503453B2 (ja) * 1997-12-26 2004-03-08 株式会社日立製作所 電池システム及びそれを用いた電気自動車
TW472426B (en) * 1998-10-06 2002-01-11 Hitachi Ltd Battery apparatus and control system therefor
US6291972B1 (en) * 1999-02-17 2001-09-18 Chaojiong Zhang System for battery formation, charging, discharging, and equalization
TW492021B (en) * 1999-11-05 2002-06-21 Tokin Corp Electrical energy storage provided with cell energy adjusting device and adjust method of cell energy
US6583602B2 (en) * 2001-05-11 2003-06-24 Denso Corporation Vehicular power supply apparatus and method of controlling the same
US7615966B2 (en) * 2001-05-25 2009-11-10 Texas Instruments Northern Virginia Incorporated Method and apparatus for managing energy in plural energy storage units
US7064521B2 (en) * 2001-08-17 2006-06-20 O2Micro International Limited Charging circuit for parallel charging in multiple battery systems
US7193392B2 (en) * 2002-11-25 2007-03-20 Tiax Llc System and method for determining and balancing state of charge among series connected electrical energy storage units
US7135836B2 (en) * 2003-03-28 2006-11-14 Power Designers, Llc Modular and reconfigurable rapid battery charger
TWI260807B (en) * 2003-12-31 2006-08-21 Ind Tech Res Inst Equalizer for series of connected battery strings
JP4092580B2 (ja) * 2004-04-30 2008-05-28 新神戸電機株式会社 多直列電池制御システム
US20060097700A1 (en) * 2004-11-10 2006-05-11 Eaglepicher Technologies, Llc Method and system for cell equalization with charging sources and shunt regulators
US7928691B2 (en) * 2004-11-10 2011-04-19 EaglePicher Technologies Method and system for cell equalization with isolated charging sources
JP4186916B2 (ja) * 2004-11-18 2008-11-26 株式会社デンソー 組電池管理装置
CN101944757B (zh) * 2004-12-24 2012-07-04 Lg化学株式会社 用于在具有多个锂离子电池的电池组中控制电压平衡的系统
JP4611387B2 (ja) * 2004-12-24 2011-01-12 エルジー・ケム・リミテッド リチウムイオン電池の電圧バランス制御システム、及びその制御方法
CA2595639C (en) * 2005-01-25 2015-03-31 Victhom Human Bionics, Inc. Power supply charging method and device
JP2006246646A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Yazaki Corp 均等化方法及びその装置
US8217620B2 (en) * 2005-03-31 2012-07-10 Energycs Llc Method and system for retrofitting a full hybrid to be a plug-in hybrid
JP4622645B2 (ja) * 2005-04-15 2011-02-02 トヨタ自動車株式会社 電池装置およびこれを備える内燃機関装置並びに車両
JP4449829B2 (ja) * 2005-06-13 2010-04-14 日産自動車株式会社 電源装置
JP4762241B2 (ja) * 2005-07-07 2011-08-31 株式会社東芝 電池モジュール
JP4490928B2 (ja) * 2006-02-01 2010-06-30 矢崎総業株式会社 電圧検出装置
KR101174166B1 (ko) * 2006-06-15 2012-08-14 한국과학기술원 다중 변압기의 1차 권선을 병렬로 연결한 전하 균일 장치
ITMI20061438A1 (it) * 2006-07-24 2008-01-25 Campagnolo Srl Metodo e sistema di ricarica di una unita' di alimentazione a batteria
KR100778414B1 (ko) * 2006-10-12 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
JP4513812B2 (ja) * 2007-01-04 2010-07-28 トヨタ自動車株式会社 車両の電源装置および車両
US7598706B2 (en) * 2007-01-26 2009-10-06 General Electric Company Cell balancing battery pack and method of balancing the cells of a battery
KR101081255B1 (ko) * 2007-02-09 2011-11-08 한국과학기술원 전하 균일 장치
JP4722067B2 (ja) * 2007-03-06 2011-07-13 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電装置，蓄電池管理制御装置及びモータ駆動装置
US7683576B2 (en) * 2007-05-01 2010-03-23 Jenn-Yang Tien Smart lead acid battery charging/discharging management system
JP5459946B2 (ja) * 2007-09-28 2014-04-02 株式会社日立製作所 車両用直流電源装置
JP5127383B2 (ja) * 2007-09-28 2013-01-23 株式会社日立製作所 電池用集積回路および該電池用集積回路を使用した車両用電源システム
KR101164629B1 (ko) * 2007-10-16 2012-07-11 한국과학기술원 직렬 연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법 및장치
EP2223363B1 (en) * 2007-12-11 2019-02-20 Antonio Trigiani Battery management system
JP5469813B2 (ja) * 2008-01-29 2014-04-16 株式会社日立製作所 車両用電池システム
US8143851B2 (en) * 2008-02-15 2012-03-27 Apple Inc. Power source having a parallel cell topology
KR101077154B1 (ko) * 2008-04-22 2011-10-27 한국과학기술원 직렬연결 배터리 스트링을 위한 2단 전하 균일 방법 및장치
US7880434B2 (en) * 2008-05-21 2011-02-01 Southwest Electronic Energy Corporation System for balancing a plurality of battery pack system modules connected in series
JP5529402B2 (ja) * 2008-08-13 2014-06-25 三菱重工業株式会社 蓄電システム
US8294421B2 (en) * 2008-09-05 2012-10-23 O2Micro Inc Cell balancing systems employing transformers
JP4572979B2 (ja) * 2008-10-21 2010-11-04 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両、ならびに電源システムの制御方法
JP5133926B2 (ja) * 2009-03-26 2013-01-30 株式会社日立製作所 車両用電池システム
US8089248B2 (en) * 2009-04-09 2012-01-03 Ford Global Technologies, Llc Battery monitoring and control system and method of use including redundant secondary communication interface
US8823323B2 (en) * 2009-04-16 2014-09-02 Valence Technology, Inc. Batteries, battery systems, battery submodules, battery operational methods, battery system operational methods, battery charging methods, and battery system charging methods
WO2010134853A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 Volvo Lastvagnar Ab Modular energy storage system for driving electric motor
KR101016813B1 (ko) * 2009-05-19 2011-02-21 에스비리모티브 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동 방법
DE102009027833A1 (de) * 2009-07-20 2011-01-27 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Serienschaltung von Schaltreglern zur Energieübertragung in Batteriesystemen
JP5385719B2 (ja) * 2009-07-29 2014-01-08 プライムアースＥｖエナジー株式会社 組電池の管理装置
JP5427521B2 (ja) * 2009-09-04 2014-02-26 株式会社マキタ 電池パック
LT2302757T (lt) * 2009-09-24 2020-07-10 Vito Nv (Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek Nv) Elektros energijos, akumuliatorinių elementų įtampos išlyginimo būdas ir sistema
WO2011037257A1 (ja) * 2009-09-28 2011-03-31 日立ビークルエナジー株式会社 電池システム
JP2011072153A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 車両用電源装置及びこれを備える車両並びに車両用電源装置の容量均等化方法
JP5466586B2 (ja) * 2009-10-05 2014-04-09 プライムアースＥｖエナジー株式会社 組電池の管理装置
KR101360825B1 (ko) * 2009-12-21 2014-02-10 에스케이이노베이션 주식회사 하이브리드 차량용 고전압 배터리 관리 장치
JP5338701B2 (ja) * 2010-02-12 2013-11-13 株式会社デンソー 電池監視装置
JP5467597B2 (ja) * 2010-03-01 2014-04-09 株式会社ピューズ 組電池
JP5616104B2 (ja) * 2010-04-12 2014-10-29 株式会社マキタ バッテリパックを電源とする電動工具とそのアダプタ
US8710801B2 (en) * 2010-09-23 2014-04-29 Stmicroelectronics Application Gmbh Battery comprising circuitry for charge and discharge control, and method of operating a battery
US8593015B2 (en) * 2010-10-28 2013-11-26 A123 Systems Llc Battery balancing system
US8569995B2 (en) * 2010-11-15 2013-10-29 Volkswagen Ag Control circuit and method for controlling a plurality of battery cells based on a determined number of coupled battery cells
JP5817110B2 (ja) * 2010-12-08 2015-11-18 ソニー株式会社 充電制御装置及び充電制御方法
JP5786330B2 (ja) * 2010-12-24 2015-09-30 ソニー株式会社 放電制御装置及び放電制御方法
KR101530793B1 (ko) * 2011-01-18 2015-06-22 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 전지 제어 장치
MX339881B (es) * 2011-01-22 2016-06-14 Alpha Tech Inc Sistemas y metodos de igualación de carga.
JP5469625B2 (ja) * 2011-03-01 2014-04-16 株式会社日立製作所 電池システム
US9184605B2 (en) * 2011-03-28 2015-11-10 Changs Ascending Enterprise Co., Ltd. High voltage battery system for vehicle applications
US9553460B2 (en) * 2011-03-31 2017-01-24 Elite Power Solutions Llc Wireless battery management system
WO2012164761A1 (ja) * 2011-05-31 2012-12-06 日立ビークルエナジー株式会社 電池システム監視装置
FI123467B (fi) * 2011-07-08 2013-05-31 Europ Batteries Oy Menetelmä ja järjestelmä litium-ioni-kennoston varaustilan hallinnoimiseksi
US8970162B2 (en) * 2011-07-12 2015-03-03 Texas Instruments Incorporated System and method for balancing electrical energy storage devices via differential power bus and capacitive load switched-mode power supply
US9048670B2 (en) * 2011-07-12 2015-06-02 National Semiconductor Corporation System and method for balancing electrical energy storage devices via differential power bus and capacitive load switched-mode power supply
US9746525B2 (en) * 2011-09-08 2017-08-29 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery system monitoring device
JP5775935B2 (ja) * 2011-10-20 2015-09-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池システムの監視装置およびこれを備えた蓄電装置
WO2013061461A1 (ja) * 2011-10-28 2013-05-02 ルネサスエレクトロニクス株式会社 バッテリシステム
TWI560972B (en) * 2012-07-13 2016-12-01 Fu Sheng Tsai Balancing circuit for balancing battery units
KR20140101279A (ko) * 2013-02-08 2014-08-19 스미토모 겐키 가부시키가이샤 쇼벨 및 쇼벨의 제어방법
KR101769646B1 (ko) * 2013-03-26 2017-08-30 엘에스산전 주식회사 배터리 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
JP6093253B2 (ja) * 2013-06-21 2017-03-08 株式会社マキタ バッテリユニット
JP6428107B2 (ja) * 2014-09-29 2018-11-28 株式会社村田製作所 蓄電装置、電子機器、電動車両および電力システム
US11258104B2 (en) * 2015-06-30 2022-02-22 Faraday & Future Inc. Vehicle energy-storage systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008538408A (ja) * 2005-04-05 2008-10-23 エナジーシーエス マルチプレクサ及びスイッチベース電気化学セルの監視及び管理システム並びに方法
JP2011501640A (ja) * 2007-10-16 2011-01-06 エスケー エナジー カンパニー リミテッド 電圧センサーと均等充電装置とが結合されたバッテリー管理
JP2010104222A (ja) * 2008-10-21 2010-05-06 Kazumasa Sakakibara 電池パックシステム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105024420A (zh) * 2014-04-28 2015-11-04 三星电子株式会社 电池控制设备、电池包和电池控制方法
CN105024420B (zh) * 2014-04-28 2020-03-10 三星电子株式会社 电池控制设备、电池包和电池控制方法
CN112526380A (zh) * 2020-11-19 2021-03-19 许继集团有限公司 一种电池管理单元均衡效率测试方法及系统
CN112526380B (zh) * 2020-11-19 2024-04-16 许继集团有限公司 一种电池管理单元均衡效率测试方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10680447B2 (en) 2020-06-09
US20140042974A1 (en) 2014-02-13
US20170288422A1 (en) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012144674A1 (ko) 착탈 가능한 배터리 모듈, 이를 이용한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 방법 및 장치
WO2013119070A1 (ko) 양방향 디씨-디씨 컨버터를 이용한 배터리 관리 시스템의 셀 밸런싱 회로 장치
WO2010087545A1 (en) Charge equalization apparatus for series-connected battery string using regulated voltage source
WO2011152639A2 (ko) 배터리 팩 그리고 배터리 팩의 충전 방법
WO2016056768A1 (ko) 엘씨 공진을 이용한 배터리 셀 밸런싱 시스템 및 방법
WO2012165879A2 (en) Secondary battery management system and method for exchanging battery cell information
WO2009131336A2 (en) Two-stage charge equalization method and apparatus for series-connected battery string
WO2010087608A2 (en) Charge equalization apparatus and method for series-connected battery string
WO2018074809A1 (ko) 셀 밸런싱 시스템 및 제어방법
WO2020105903A1 (ko) 무선 제어 시스템, 무선 제어 방법 및 배터리 팩
WO2020145550A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2020226441A1 (ko) 배터리 컨트롤러, 무선 배터리 제어 시스템, 배터리 팩 및 배터리 밸런싱 방법
WO2018016735A1 (ko) 배터리 시스템
KR102595174B1 (ko) 배터리 시스템
WO2021096250A1 (ko) 무선 배터리 관리 시스템, 무선 배터리 관리 방법 및 전기 차량
WO2020080881A1 (ko) 배터리 관리 장치
WO2019124806A1 (ko) 통신 이상을 진단하기 위한 장치 및 방법
WO2012023707A2 (ko) 배터리 팩 그리고 배터리 팩의 액티브 셀 밸런싱 방법
KR101486810B1 (ko) 착탈 가능한 배터리 스트링을 위한 전하 균일 장치
WO2021162348A1 (ko) 배터리 제어 시스템, 배터리 팩, 전기 차량, 및 상기 배터리 제어 시스템을 위한 id 설정 방법
WO2022039505A1 (ko) 배터리 관리 시스템, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
WO2013133555A1 (ko) 무선 제어 방식의 배터리 에너지 저장장치
WO2021085866A1 (ko) 에너지저장시스템(ess)에 포함된 배터리 모듈의 냉각 시스템 및 그 방법
WO2022149958A1 (ko) 배터리 제어 장치, 배터리 시스템, 전원 공급 시스템 및 배터리 제어 방법
WO2021149949A1 (ko) 종단 저항 설정 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11863728

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14113257

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11863728

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1