WO2014073910A1 - 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치 및 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for controlling a charge balancing operation of a secondary battery cell, and more particularly, to an apparatus and method for controlling the timing of starting a charge balancing operation in consideration of a state of use of a secondary battery cell.
  • types of secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries. Such secondary batteries are classified into lithium based batteries and nickel hydrogen based batteries. Lithium-based batteries are mainly applied to small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, portable game devices, power tools, and e-bikes. It is applied to the large product required.
  • a battery pack in which a plurality of unit secondary battery cells (secondary 'unit cells') are connected in series or in parallel is used to supply desired output or power.
  • Unbalance of the charge amount may cause some unit cells to be in an overcharged state or an overdischarged state, which causes a problem in that power cannot be stably supplied to a load (for example, an electric motor or an electric grid).
  • a load for example, an electric motor or an electric grid.
  • This charge balancing operation discharges a unit cell having a charge amount higher than the reference charge amount through the discharge circuit (BUCK CIRCUIT) until the reference charge amount is reached, or a unit cell having a charge amount lower than the reference charge amount is BOOST. CIRCUIT) to charge until the reference charge amount is reached.
  • the present invention has been made in view of the above-described prior art, and an object thereof is to provide an apparatus and method for controlling a charge balancing operation of a secondary battery cell.
  • the balancing control device for achieving the above technical problem is a device for controlling the charge balancing of at least two secondary battery cells included in the battery pack, the current geographical of the battery pack using a signal received from a GPS satellite A GPS module for outputting position data; A real time clock for storing the current time; And when the current geographic location data of the battery pack received from the GPS module corresponds to any one or more preset geographic location information, and the BMS managing and controlling the battery pack is in the sleep mode, using the real time clock. And a control unit configured to calculate a sleep mode duration of the BMS, and output a control signal for a charge balancing operation of the secondary battery cells included in the battery pack when the calculated duration is equal to or greater than a preset reference time. .
  • control signal output from the controller is a signal for switching the BMS from the sleep mode to the start mode.
  • control signal output from the controller is a signal for controlling the device for balancing the charge amount of the secondary battery cell.
  • the control unit may determine whether the geographic location data falls within a preset radius based on the geographic location information whether the geographic location data corresponds to the geographic location information.
  • the preset geographical location information may be information input by a user of the battery pack through a user interface.
  • the preset geographical location information is location information associated with a place where the battery pack is charged.
  • the controller stores geographic location data received from the GPS module as charging location data when the battery pack is charged, The number of charges for the same region may be calculated from the stored charging position data, and the charging position data exceeding a preset number of the calculated charging times may be set as the geographic location information.
  • the controller may store geographic location data received from the GPS module as charging location data when the battery pack is being charged, calculate a charging rate for the same region from the stored charging location data, and calculate the calculated charging.
  • the charging position data exceeding a preset ratio among the ratios may be set as the geographical position information.
  • the controller may store geographic location data received from the GPS module as charging location data when the battery pack is being charged, calculate a charging rate for the same region from the stored charging location data, and calculate the calculated charging. Charging location data corresponding to an upper ratio of a predetermined number of ratios may be set as the geographic location information.
  • the controller when the controller receives the charge balancing request signal output before the BMS is switched to the sleep mode, the current geographic location data of the battery pack received from the GPS module is set to at least a predetermined value. Whether or not corresponding to the one or more geographic location information or the sleep mode duration of the BMS is calculated.
  • the balancing control device may further include a memory unit for storing the geographical position data, preset geographical position information, and a preset reference time.
  • the balancing control device may be a component of the battery management system.
  • the battery management system In addition, the battery management system; And at least two secondary battery cells.
  • a method of controlling a charge balance of a charge balance of at least two secondary battery cells included in a battery pack comprising: (a) a current of the battery pack received from a GPS module; Determining whether the geographic location data corresponds to at least one of preset geographic location information; determining whether the BMS for managing and controlling the battery pack is in a sleep mode when the geographic location data corresponds to the geographic location information; (c) when the BMS is in sleep mode, calculating a sleep mode duration of the BMS and determining that the calculated sleep mode duration of the BMS is equal to or greater than a preset reference time; And (d) outputting a control signal for charging charge balancing of the secondary battery cell when the sleep mode duration of the BMS is equal to or greater than a preset reference time.
  • the charge amount balancing operation is started in consideration of suitable environmental conditions for performing the charge amount balancing operation, it is possible to ensure sufficient time for the charge amount balancing operation of the secondary battery cell. Therefore, it is possible to lower the possibility that the balancing operation is interrupted in the middle.
  • the present invention it is possible to secure a sufficient time to perform the charge amount balancing operation of the secondary battery cell can perform an efficient balancing operation. Therefore, the variation in charge amount between the secondary battery cells can be further reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a balancing control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a balancing control device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart sequentially illustrating a flow of a balancing control method according to an embodiment of the present invention.
  • 4 and 5 are flowcharts sequentially illustrating flows of a balancing control method according to another embodiment of the present invention.
  • 6 and 7 are flowcharts sequentially illustrating flows of a balancing control method according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts sequentially illustrating flows of a balancing control method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart sequentially illustrating a flow of a balancing control method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a balancing control device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the balancing control device 100 is a device for controlling a charging amount balancing operation of at least two secondary battery cells 111 included in the battery pack 110.
  • the battery pack 110 includes one or more secondary battery cells 111, and the type of the secondary battery cells 111 is not particularly limited.
  • Each secondary battery cell 111 may be composed of a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a nickel zinc battery, and the like, which are rechargeable and require charging or discharging voltages.
  • the number of secondary battery cells 111 included in the battery pack 110 may be variously set according to the required output voltage or charge and discharge capacity.
  • the present invention is not limited to the type of secondary battery cell 111, output voltage, charge capacity, and the like.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment in which all of the secondary battery cells 111 are connected in series, the present invention is not limited by the method of connecting the secondary battery cells 111.
  • a load (not shown) receiving power output from the battery pack 110 may be connected between the high potential terminal (+) and the low potential terminal ( ⁇ ) of the battery pack 110.
  • the load may be composed of a drive motor, a DC to DC converter, and the like of an electric vehicle or a hybrid vehicle, and the present invention is not limited by the type of the load.
  • the battery pack 110 includes power supply control for a driving load such as a motor, measurement of electrical characteristics such as current or voltage, charge / discharge control, voltage equalization control, and SOC (State Of).
  • Algorithm for estimating the charge is applied to the battery management system 120 (hereinafter referred to as 'BMS', Battery Management System) for monitoring and controlling the state of the secondary battery cell 111 is configured to further include.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment in which the BMS 120 controls power supplied to a load through a switch element 112 connected to a high potential terminal (+) of the battery pack 110, but this is only an example. You must understand that.
  • the BMS 120 waits in a sleep state when it is not necessary to control the battery pack 110 or measure electrical characteristic values, etc., and then controls the BMS 120 (not shown). ) Or start by a control signal of a higher BMS (not shown) controlling the BMS 120.
  • the BMS 120 may be connected to each other through a communication network according to a known communication protocol for transmitting and receiving control signals with the central control system or the upper BMS and data communication associated with the state of the secondary battery cell 111.
  • a specific configuration of the BMS 120, a central control system for controlling the BMS 120, and a communication network are not illustrated.
  • the configuration, function and role of the BMS 120, the central control system and the communication network are well known to those skilled in the art to which the present invention pertains, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the balancing device 130 is connected to each of the secondary battery cells 111 to adjust the amount of charge.
  • the balancing device 130 may be a charging circuit BOOST CIRCUIT or a discharge circuit BUCK CIRCUIT. Since the BOOST CIRCUIT or the BUCK CIRCUIT is a well-known technique well known to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.
  • the balancing device 130 includes a switch element S connecting the resistor element R and the resistor element R to both ends of each secondary battery cell 111 for the sake of simplicity and understanding of the drawings.
  • the present invention is not limited by the type, configuration, number, etc. of the balancing device 130.
  • the balancing control device 100 includes a GPS module 140, a real time clock 150, and a controller 160.
  • the GPS module 140 outputs data on a current geographical position of the battery pack 110 using a signal received from a GPS (Global Positioning System) satellite.
  • GPS Global Positioning System
  • the data output by the GPS module 140 will be referred to as 'geographic location data'.
  • Position measurement by GPS is a method of calculating the current geographical position by calculating and measuring the orbital distance of the GPS satellites and the delay time of radio waves emitted from the satellites.
  • the GPS module 140 may output data representing the geographical position of the battery pack 110 in latitude and longitude, and output the 'geographic location data' at a time point in real time, periodically, or at a required time. Since GPS technology is a known technology, a detailed description thereof will be omitted.
  • the real time clock 150 stores the current time.
  • the real time clock 150 may be a real-time clock (RTC) device.
  • RTC is a clock operated by electric energy, and is generally used as a time measuring device.
  • the RTC includes a memory, and values stored in the memory may include year, month, day, hour, minute, and second.
  • the controller 160 can read the current time from the memory stored in the RTC.
  • the controller 160 When the controller 160 satisfies a specific condition, the controller 160 outputs a control signal for charging amount balancing of the secondary battery cell 111. As described above, in order to balance the charge amount of the secondary battery cell 111, some time is required, and the use of the battery pack 110 is somewhat limited during the balancing operation. Therefore, when a suitable environment for the charge balancing operation of the secondary battery cell 111 is prepared, the controller 160 outputs a control signal so that the charge balancing operation can be started.
  • the balancing control device 100 may include a memory unit 160.
  • the memory unit 160 is a mass storage medium such as a semiconductor device or a hard disk, which is known to record and erase data such as RAM, ROM, EEPROM, etc., and refers to a device for storing information regardless of the type of device. Does not refer to a particular memory device. The role of the memory unit 160 will be described in more detail below.
  • the battery pack 110 is a power supply device mounted on an electric vehicle, and the electric vehicle will be assumed and described for a situation for commuting.
  • the control algorithm of the controller 160 will be described based on the assumption.
  • the controller 160 receives geographic location data of the battery pack 110 from the GPS module 140.
  • the controller 160 compares the geographic location data with preset geographic location information.
  • geographic location information is a specific location value for outputting a signal from which the control unit 160 controls a balancing operation, and may be stored in the memory unit 170.
  • the geographic location information may be at least one, and a plurality of geographical locations may be set and stored.
  • the geographic location information may be information input by a user through a user interface. That is, the user may directly input the location of the company or home as it is a good condition to perform charge balancing.
  • the controller 160 may further include input / output terminals Tx and Rx to set and store geographical location information from the user interface. Upon entering the home situation, the controller 160 compares whether the geographic location data received from the GPS module 140 corresponds to the location of the user's home previously input.
  • the controller 160 does not necessarily determine whether the identity is the same when comparing the preset geographical position information with the geographical position data received from the GPS module 140.
  • Current GPS technology can distinguish geographical locations within an error range of 1 m. Accordingly, when determining the identity of the geographical location only, it may be determined that the electric vehicle does not satisfy the geographical location condition even when the electric vehicle arrives at a place (eg, a company or a house) corresponding to the preset geographical location information. Accordingly, the controller 160 may determine whether the geographic location data falls within a preset radius based on the geographic location information.
  • the preset radius may be variously set in consideration of the characteristics of the device in which the battery pack 110 is used, the surrounding environment, and the like, and may be stored in the memory unit 170.
  • the controller 160 checks whether the BMS 120 is in a sleep mode.
  • One suitable environment for carrying out charge balancing operations of the secondary battery cells 111 is when the BMS 120 managing and controlling the battery pack 110 enters a sleep mode.
  • the BMS 120 When the BMS 120 is in the sleep mode, it means a situation in which the battery pack 110 is not currently charged or discharged, that is, the battery pack 110 is not used.
  • the central controller of the electric vehicle may output a control signal to the BMS 120 managing the battery pack 110 to switch to the sleep mode since the operation of the electric vehicle is finished.
  • the BMS 120 may notify the control unit 160 that the sleep mode has been switched.
  • the controller 160 continuously monitors the state of the BMS 120 to know that the BMS 120 has entered the sleep mode.
  • the controller 160 may receive information regarding whether the BMS 120 is in a sleep mode from a central control device that monitors the state of the BMS 120.
  • the controller 160 reads the current time from the real time clock 150 and stores the current time in the memory unit 160.
  • the controller 160 may store the current time read from the real time clock 150 in the memory unit 160 as a 'time when the BMS is switched to the sleep mode'. Then, the current time is continuously read from the real time clock 150, and the current time read is compared with the 'time when the BMS is switched to the sleep mode', 'sleep' which is the time for which the sleep mode of the BMS is continued. Calculate the mode duration.
  • the controller 160 When the calculated sleep mode duration of the BMS 120 is equal to or greater than a preset reference time, the controller 160 outputs a control signal for starting the charge balancing operation of the secondary battery cell 111.
  • the reference time may be set in various ways in consideration of the use environment of the load connected to the battery pack 110. For example, the electric vehicle presented as the home situation may finish driving in the evening, parked in front of the house, and then start again the next morning. In this case, the reference time may be set such that the balancing operation is performed during the time when the electric vehicle is parked, that is, during the time when the electric vehicle is not driven. In this case, the reference time may be stored in the memory unit 160.
  • the control signal output by the controller 160 may be a signal for starting the BMS 120.
  • the start signal is a signal for controlling to wake-up the BMS 120 which has been switched to the sleep mode.
  • the BMS 120 which starts the operation again by the controller 160 may proceed with the charging amount balancing operation of the secondary battery cells 111 according to a preset balancing algorithm.
  • the controller 160 may set the geographical location information based on data associated with a place where the battery pack 110 is charged.
  • the charging amount balancing operation of the secondary battery cells 111 may be performed during charging and discharging of the battery pack 110 and even after the charging and discharging ends.
  • the time margin for the charge balancing operation of the secondary battery cell 111 is likely to occur after the charging is completed. Therefore, when the geographic location information is set in a place where the battery pack 110 is charged, the battery pack 110 may have a time margin for balancing the charge amount of the secondary battery cell 111.
  • the controller 160 stores the geographic location data received from the GPS module 140 as 'charging location data' when the battery pack 110 is charged. ). As the number of charges of the battery pack 110 increases, charging position data stored in the memory unit 170 will also increase. Then, the controller 160 calculates the number of charges for the same region from the stored charging position data. In this case, the same region may calculate the charging position data included in a preset radius centering on any one of the stored charging position data as the same region. The charging location data exceeding a preset number of the calculated charging times may be set as the geographic location information. The preset number of times may be variously set in consideration of a usage environment, a charging cycle, and the like of the battery pack 110, and may be stored in the memory unit 170.
  • the control unit 160 calculates the charging rate for the same region from the stored charging position data.
  • the charging location data exceeding a preset ratio among the calculated charging ratios may be set as the geographical location information.
  • the preset ratio may be variously set in consideration of a usage environment, a charging cycle, and the like of the battery pack 110, and may be stored in the memory unit 170.
  • the control unit 160 calculates the charging rate for the same region from the stored charging position data.
  • the charging position data corresponding to an upper ratio of a preset number among the calculated charging ratios may be set as the geographical position information.
  • the preset number may be at least one, and may be variously set in consideration of a usage environment, a charging cycle, and the like of the battery pack 110, and may be stored in the memory unit 170.
  • the control unit 160 when the control unit 160 receives the charge amount balancing request signal output before the BMS 120 is switched to the sleep mode, the control unit 160 described above Run the algorithm.
  • the signal output to the controller 160 when it is determined that the BMS 120 needs the charge balancing operation of the secondary battery cells 111, the signal output to the controller 160 will be referred to as a 'charge balancing request signal'.
  • the charging amount balancing algorithm set in advance in the BMS 120 may calculate the charging amount of the secondary battery cells 111 and determine whether the charging amount balancing operation is necessary according to the calculated charging amount.
  • the BMS 120 may proceed with an algorithm for determining whether a charge balancing operation is necessary after being reactivated in the sleep mode by the controller 160, but determines whether the charge balancing operation is necessary even before switching to the sleep mode. We can proceed to the algorithm. Therefore, the BMS 120 may control the controller 160 to execute the above-described control algorithm only when the charge balancing of the secondary battery cells 111 is required. Therefore, the BMS 120 only includes at least one geographic location information in which current geographic location data of the battery pack 110 received from the GPS module 140 is preset when the 'charge amount balancing request signal' is received. Or sleep time duration of the BMS 120 may be calculated. In this case, it is possible to prevent the controller 160 from executing an algorithm for outputting a control signal for the charge balancing operation unnecessarily.
  • control signal output from the controller 160 may be a signal for directly controlling the balancing device 130.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the balancing control device 100 according to another embodiment of the present invention.
  • each configuration is substantially the same as the embodiment shown in FIG. 1, but it can be seen that the controller 160 directly outputs a control signal to the balancing device 130.
  • the controller 160 controls the balancing operation without restarting the sleep BMS 120.
  • the control unit 160 may further include an algorithm for balancing the charge amount of the secondary battery cells 111, the voltage sensor, the current sensor, etc. to measure the charge amount of each of the secondary battery cells 111 It may be additionally provided and connected to the controller 160. However, a voltage sensor, a current sensor, etc. are not shown to measure the amount of charge of the secondary battery cell 111 for the sake of simplicity.
  • the balancing control device 100 may be configured as a separate device from the BMS 120 as shown in FIGS. 1 and 2, but may also be a device included in the BMS 120. have.
  • the controller 160 may be included as a part of a microprocessor or an application-specific integrated circuit (ASIC) that manages and controls the battery pack 110, and may be implemented as an algorithm to provide the microprocessor or ASIC. May be included.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the balancing control device 100 may be a component of the battery pack 110 including the BMS 120 and at least two secondary battery cells 111.
  • the control unit 160 may execute a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, a data processing device, or the like, which are known in the art to execute the various control logics described above. It may include.
  • the controller 160 may be implemented as a set of program modules.
  • the program module may be stored in a memory and executed by a processor.
  • the memory may be inside or outside the processor and may be connected to the processor by various well-known means. Memory is a general term for a device in which information is stored regardless of a device type, and does not refer to a specific memory device.
  • FIG. 3 is a flowchart sequentially illustrating a flow of a balancing control method according to an embodiment of the present invention.
  • step S300 the controller 160 stores geographic location information and a reference time in the memory unit 170. Since the geographic location information and the reference time have been described above, repeated descriptions will be omitted. In addition, it is assumed that the geographic location information is an embodiment directly input by the user using a user interface.
  • the controller 160 receives geographic location data from the GPS module 140.
  • the geographic location data may be set to be received by the controller 160 in real time, periodically, or at a required time.
  • the received geographic location data may be stored in the memory unit 170.
  • the controller 160 does not necessarily determine whether the identity is the same when comparing the preset geographical position information with the geographical position data received from the GPS module 140.
  • the controller 160 may determine whether the geographic location data falls within a preset radius based on the geographic location information. In this case, the radius may also be preset and stored in the memory unit 170.
  • step S320 the controller 160 determines whether the geographical location data corresponds to the geographical location information.
  • step S320 If the geographic location data does not correspond to the geographic location information (NO in S320), the controller 160 returns the process to step S310 to receive new geographic location data. On the other hand, if the geographic location data corresponds to the geographic location information (YES in S320), the controller 160 proceeds to step S330.
  • step S330 the controller 160 determines whether the BMS 120 is switched to the sleep mode. If the BMS 120 has not entered the sleep mode (NO in S330), the controller 160 returns the process to step S310 to receive new geographical position data. On the other hand, if the BMS 120 is switched to the sleep mode (YES in S310), it is determined that the environment for performing the charge balancing operation is made, and the controller 160 proceeds to step S340.
  • step S340 the controller 160 reads the current time stored in the real time clock 150.
  • the controller 160 may store the current time read from the real time clock 150 in the memory unit 160 as a 'time when the BMS is switched to the sleep mode'. Then, the current time is continuously read from the real time clock 150, and the sleep time duration of the BMS 120 is calculated by comparing the read current time with the time when the BMS is switched to the sleep mode. do.
  • step S350 the controller 160 compares the calculated sleep mode duration of the BMS with the preset reference time. If the sleep mode duration of the BMS is less than the reference time (NO in S350), the controller 160 returns the process to step S330. Then, it is confirmed that the sleep mode of the BMS 120 continues, and the sleep mode duration of the BMS is calculated again. In this repeated process, if the sleep mode of the BMS 120 is released, the controller 160 will proceed to step S310.
  • step S360 if the sleep mode duration of the BMS is greater than the reference time (YES in S350), it is determined that the condition for performing the charge balancing operation is satisfied, and the controller 160 proceeds to step S360.
  • step S360 the control unit 160 outputs a signal for controlling the charge balancing operation.
  • the output control signal may be a signal for activating the BMS 120 as described above, or may be a signal for directly controlling the balancing device 130.
  • FIGS. 4 through 9 are flowcharts sequentially illustrating flows of a balancing control method according to another embodiment of the present invention.
  • step S300 has been replaced by step S301 to step S307, and it can be confirmed that the following steps S310 to S360 are the same. Therefore, when compared with the embodiment shown in FIG. 3 in the embodiment shown in Figures 4 to 9, it will be described focusing on the changed portion.
  • step S301 the controller 160 stores a reference time in the memory unit 170. Compared with the embodiment shown in FIG. 3, the geographical location information is not set and stored in step S301.
  • step S302 when the battery pack 110 is charged, the controller 160 stores the geographic location data received from the GPS module 140 as the charging location data in the memory unit 170. .
  • the number of charges for the same region is calculated from the charging position data stored in the memory unit 170.
  • the same region may mean charging position data included in a preset radius around the charging position data of any one of the stored charging position data.
  • the controller 160 sets the charging location data exceeding a preset number of times of the calculated charging times as the geographic location information in step S304.
  • the preset number of times may be variously set in consideration of a usage environment, a charging cycle, and the like of the battery pack 110, and may be stored in the memory unit 170.
  • the controller 160 finishes the processor of step S304, and proceeds to step S310.
  • the processor after step S310 is the same as the embodiment shown in FIG. 3.
  • the embodiment shown in FIG. 5 has the same step S301 and step S302 as compared to the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, and instead of the step S303 and step S304 shown in FIGS. It can be seen that steps S305 and S306 have been replaced.
  • the control unit 160 calculates a charging rate for the same region in step S305. There is a difference between calculating the number of charges in step S303 of the embodiment shown in FIG.
  • the controller 160 sets and stores charging position data exceeding a preset ratio among the calculated charging ratios as the geographical position information in step S306.
  • the controller 160 finishes the processor of step S306 and proceeds to step S310.
  • the processor after step S310 is the same as the embodiment shown in FIG. 3.
  • step S301 the embodiments shown in FIGS. 8 and 9 are the same in step S301, step S302, and step S305 when compared to the embodiments shown in FIGS. 6 and 7, and FIGS. 4 and 5. It can be seen that step S307 is replaced with step S306 shown in FIG.
  • the controller 160 sets and stores charging position data corresponding to an upper ratio of a preset number among the calculated charging ratios as the geographic position information in step S307.
  • the controller 160 finishes the processor of step S307 and proceeds to step S310.
  • the processor after step S310 is the same as the embodiment shown in FIG. 3.
  • FIG. 10 is a flowchart sequentially illustrating a flow of a balancing control method according to another embodiment of the present invention.
  • the embodiment illustrated in FIG. 10 may confirm that step S308 is added between steps S300 and S310. Therefore, the added step S308 will be described, and the same description will be omitted for the remaining steps because they are duplicated.
  • step S308 the controller 160 determines whether the BMS 120 receives the charge balancing request signal output before the BMS 120 switches to the sleep mode.
  • the charge balancing request signal is a signal output to the controller 160 when the BMS 120 determines that the charge balancing of the secondary battery cells 111 is necessary, as described above. Therefore, when the charge amount balancing request signal has not been received (NO in step S308), the process does not need to proceed with the charge amount balancing operation.
  • the controller 160 proceeds to step S310.
  • the processor after step S310 is the same as the embodiment shown in FIG. 3.
  • the charge amount balancing operation is started in consideration of environmental conditions suitable for performing the charge amount balancing operation, sufficient time for the charge amount balancing operation of the secondary battery cell can be ensured. Therefore, it is possible to lower the possibility that the balancing operation is interrupted in the middle. In addition, it is possible to secure a sufficient time to perform the charging amount balancing operation of the secondary battery cell can perform an efficient balancing operation. Therefore, the variation in charge amount between the secondary battery cells can be further reduced.
  • each configuration of the balancing control device according to the present invention illustrated in FIGS. 1 and 2 should be understood as logically divided components rather than physically divided components.
  • each configuration corresponds to a logical component in order to realize the technical idea of the present invention, so that even if each component is integrated or separated, if the function performed by the logical configuration of the present invention can be realized, it is within the scope of the present invention. It should be construed that the components that perform the same or similar functions are to be interpreted as being within the scope of the present invention regardless of whether they correspond in terms of their names.

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Abstract

본 발명은 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치는 배터리 팩에 포함된 적어도 2이상의 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱을 제어하는 장치로서, GPS 위성 신호를 이용하여 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치가 미리 설정된 적어도 지리적 위치에 대응되고 BMS 슬립모드 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 경우, 상기 배터리 팩에 포함된 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호를 출력한다. 본 발명에 따르면, 충전량 밸런싱 작업을 수행하기 적합한 환경 조건을 고려하여 충전량 밸런싱 작업을 개시하므로, 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다. 따라서, 밸런싱 작업이 중간에 중단되는 가능성을 낮출 수 있다.

Description

이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치 및 방법
본 발명은 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차 전지 셀의 사용 상태를 고려하여 충전량 밸런싱 작업을 시작하는 시기를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2012년 11월 09일자로 출원된 대한민국 특허출원 제 10-2012-0126938호에 기초한 우선권을 주장하며, 이들 출원의 명세서 및 도면에 기재된 모든 사항은 본 출원에 원용된다.
최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다. 따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 이차 전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 리튬 계열 전지와 니켈 수소 계열의 전지로 분류된다. 리튬 계열 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool, E-bike 등의 소형 제품에 주로 적용되며, 니켈 수소 계열 전지는 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품에 적용되어 사용되고 있다.
한편, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차가 주행하기 위해서는 고출력을 요구하는 전동 모터를 구동시켜야 한다. 또한, 건물이나 일정 지역에 전력을 공급하는 전력 저장 장치의 경우 전력 수요를 충족시킬 수 있을 만큼 많은 전력을 공급해야 한다. 이처럼 고출력 또는 대용량 전력을 제공하기 위해 단위 이차 전지 셀(이차 '단위 셀')을 직렬 또는 병렬로 다수 연결된 배터리 팩을 사용하여 원하는 출력 또는 전력량을 공급하고 있다.
그런데, 다수의 단위 셀이 연결된 배터리 팩의 경우, 충방전을 반복하게 되면 각 단위 셀의 충전량에 차이가 발생하게 된다. 이러한 충전량의 불균형이 있는 상태에서 배터리 팩의 방전이 계속되면 충전량이 낮은 특정 단위 셀이 과방전되어 배터리 팩의 안정적인 동작이 어려워진다. 반대로, 이러한 충전량의 불균형이 있는 상태에서 배터리 팩의 충전이 계속되면 충전량이 높은 특정 단위 셀이 과충전되어 배터리 팩의 안전성을 저해한다. 충전량의 불균형은 일부의 단위 셀을 과충전 상태 또는 과방전 상태가 되도록 할 수 있고, 이러한 문제로 인해 부하(예컨대, 전동 모터, 전력망)에 안정적으로 전력을 공급할 수 없는 문제가 발생하게 된다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 단위 셀의 충전량을 지속적으로 모니터링 하여 각 단위 셀의 충전량을 일정한 레벨로 밸런싱하는 충전량 밸런싱 작업이 필요하다.
이러한 충전량 밸런싱 작업은 기준 충전량보다 높은 충전량을 가지고 있는 단위 셀을 방전 회로(BUCK CIRCUIT)를 통해 기준 충전량에 도달할 때까지 방전시키거나, 기준 충전량보다 낮은 충전량을 가지고 있는 단위 셀을 충전 회로(BOOST CIRCUIT)를 통해 기준 충전량에 도달할 때까지 충전시키는 방식에 의해 이루어진다.
그러나, 이차 전지의 특성상 충전 또는 방전에는 다소 시간이 소요되며, 충전량 또는 방전량이 많을 수록, 밸런싱 작업이 필요한 단위 셀의 개수가 많을 수록 상기 밸런싱 작업을 완료하는데에는 다소 시간이 필요하다. 게다가, 단위 셀의 밸런싱 작업이 수행되는 동안 배터리 팩의 사용이 제한되기 때문에, 밸런싱 작업을 시작하는 시기에 대한 제어가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치는 배터리 팩에 포함된 적어도 2이상의 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱을 제어하는 장치로서, GPS 위성으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터를 출력하는 GPS 모듈; 현재 시간을 저장하는 실시간 클럭; 및 상기 GPS 모듈로부터 수신한 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터가 미리 설정된 적어도 하나 이상의 지리적 위치 정보 중 어느 하나에 대응되고 상기 배터리 팩을 관리 및 제어하는 BMS가 슬립모드인 경우, 상기 실시간 클럭을 이용하여 상기 BMS의 슬립모드 지속시간을 산출하고, 상기 산출된 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 경우, 상기 배터리 팩에 포함된 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호를 출력하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부에서 출력된 제어 신호는 상기 BMS를 슬립모드에서 기동모드로 전환시키는 신호이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부에서 출력된 제어 신호는 상기 이차 전지 셀의 충전량을 밸런싱하는 장치를 제어하는 신호이다.
본 발명에 따른 상기 제어부는 상기 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 정보에 대응되는지 여부를 상기 지리적 위치 정보를 기준으로 미리 설정된 반경 내에 지리적 위치 데이터가 해당하지 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 미리 설정된 지리적 위치 정보는 상기 배터리 팩의 사용자가 사용자 인터페이스를 통해 입력한 정보일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 미리 설정된 지리적 위치 정보는 상기 배터리 팩이 충전되는 장소와 연계된 위치 정보이다.
상기 미리 설정된 지리적 위치 정보가 상기 배터리 팩이 충전되는 장소와 연계된 위치 정보인 경우, 상기 제어부는 상기 배터리 팩이 충전이 될 때 상기 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전횟수를 산출하며, 상기 산출된 충전횟수 중 미리 설정된 횟수를 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 배터리 팩이 충전이 될 때 상기 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출하며, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 비율을 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정할 수도 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 배터리 팩이 충전이 될 때 상기 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출하며, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 개수의 상위 비율에 해당하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 BMS가 슬립모드로 전환되기 전에 출력한 충전량 밸런싱 요구 신호를 수신한 경우에 상기 GPS 모듈로부터 수신한 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터가 미리 설정된 적어도 하나 이상의 지리적 위치 정보에 대응되는지 여부 또는 상기 BMS의 슬립모드 지속시간을 산출한다.
본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치는, 상기 지리적 위치 데이터, 미리 설정된 지리적 위치 정보 및 미리 설정된 기준시간을 저장하는 메모리부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치는, 배터리 관리 시스템의 일 구성 요소가 될 수 있다. 또한, 상기 배터리 관리 시스템; 및 적어도 2이상의 이차 전지 셀;을 포함하는 배터리 팩의 일 구성 요소가 될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 충전량 밸런싱 제어 방법은, 배터리 팩에 포함된 적어도 2이상의 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱을 제어하는 방법으로서, (a) GPS 모듈로부터 수신한 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터가 미리 설정된 적어도 하나 이상의 지리적 위치 정보 중 어느 하나에 대응되는지 판단하는 단계; (b) 상기 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 정보에 대응하는 경우, 상기 배터리 팩을 관리 및 제어하는 BMS가 슬립모드인지 판단하는 단계; (c) 상기 BMS가 슬리모드인 경우, 상기 BMS의 슬립모드 지속시간을 산출하고, 산출된 BMS의 슬립모드 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 판단하는 단계; 및 (d) 상기 BMS의 슬립모드 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 경우, 상기 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호를 출력하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 충전량 밸런싱 작업을 수행하기 적합한 환경 조건을 고려하여 충전량 밸런싱 작업을 개시하므로, 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다. 따라서, 밸런싱 작업이 중간에 중단되는 가능성을 낮출 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 수행할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있어 효율적인 밸런싱 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 이차 전지 셀 사이의 충전량 편차를 더욱 더 줄일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 4 및 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 6 및 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 8 및 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 제어 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치(100)는 배터리 팩(110)에 포함된 적어도 2이상의 이차 전지 셀(111)의 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 장치이다. 상기 배터리 팩(110)은 하나 이상의 이차 전지 셀(111)을 포함하는 것으로 이차 전지 셀(111)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 각각의 이차 전지 셀(111)은 재충전이 가능하고 충전 또는 방전 전압을 고려해야 하는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩(110)에 포함되는 이차 전지 셀(111)의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이차 전지 셀(111)의 종류, 출력전압, 충전용량 등에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1에는 상기 이차 전지 셀(111)들이 모두 직렬로 연결된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 상기 이차 전지 셀(111)의 연결 방법에 따라 제한되지 않는다.
상기 배터리 팩(110)의 고전위 단자(+)와 저전위 단자(-) 사이에는 상기 배터리 팩(110)에서 출력된 전력을 공급받는 부하(도면 미도시)가 연결될 수 있다. 상기 부하는 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 구동 모터, DC to DC 컨버터 등으로 구성될 수 있으며, 상기 부하의 종류에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
이러한 기본적 구조에 더하여, 상기 배터리 팩(110)에는 모터 등의 구동 부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 이차 전지 셀(111)의 상태를 모니터링하고 제어하는 배터리 관리 시스템(120, 이하 'BMS', Battery Management System) 등이 추가적으로 포함되어 구성된다. 도 1에는 상기 배터리 팩(110)의 고전위 단자(+)에 연결된 스위치 소자(112)를 통해서 상기 BMS(120)가 부하에 공급되는 전력을 제어하는 실시예를 도시하였으나, 이는 예시에 불과하다는 것을 이해해야 한다.
상기 BMS(120)는 상기 배터리 팩(110)을 제어하거나 전기적 특성값 등을 측정할 필요가 없는 경우 슬립(sleep) 상태에서 대기하다가, 상기 BMS(120)를 제어하는 중앙제어시스템(도면 미도시) 또는 상기 BMS(120)를 제어하는 상위 BMS(도면 미도시)의 제어 신호에 의해 기동을 개시한다. 이를 위해 상기 BMS(120)는 중앙제어시스템 또는 상위 BMS와 제어 신호의 송수신 및 이차 전지 셀(111)의 상태와 관련된 데이터 통신을 위해 공지의 통신 규약에 따른 통신망을 통해 서로 연결될 수 있다. 다만, 도면의 간소화를 위해 BMS(120)의 구체적인 구성, 상기 BMS(120)를 제어하는 중앙제어시스템 및 통신망은 도시하지 않았다. 이외, 상기 BMS(120), 중앙제어시스템 및 통신망의 구성, 기능 및 역할에 대해서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는바, 더 이상 자세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기 각 이차 전지 셀(111)에는 충전량을 조절할 수 있도록 밸런싱 장치(130)가 연결되어 있다. 상기 밸런싱 장치(130)는 충전 회로(BOOST CIRCUIT) 또는 방전 회로(BUCK CIRCUIT)가 될 수 있다. 충전 회로(BOOST CIRCUIT) 또는 방전 회로(BUCK CIRCUIT)에 대해서는 당업자에게 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 도 1에는 도면의 간소화 및 이해의 편의를 위해 상기 밸런싱 장치(130)는 저항 소자(R) 및 상기 저항 소자(R)를 각 이차 전지 셀(111)의 양단에 연결하는 스위치 소자(S)로 구성된 간단한 방전 회로로 도시하였다. 그러나, 본 발명이 상기 밸런싱 장치(130)의 종류, 구성, 개수 등에 의해서 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치(100)는 GPS 모듈(140), 실시간 클럭(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
상기 GPS 모듈(140)은 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 배터리 팩(110)의 현재 지리적 위치에 대한 데이터를 출력한다. 이하에서 상기 GPS 모듈(140)이 출력하는 데이터를 '지리적 위치 데이터'라고 명명하겠다. GPS에 의한 위치 측정은 GPS 위성의 궤도 거리, 위성으로부터 발사되는 전파의 지연시간을 계산 및 측정하여 현재의 지리적 위치를 구하는 방법이다. 상기 GPS 모듈(140)은 상기 배터리 팩(110)의 지리적 위치를 위도와 경도로 표현한 데이터를 출력할 수 있으며, 상기 '지리적 위치 데이터'를 실시간, 주기적 또는 요구되는 시점에 출력할 수 있다. GPS 기술에 대해서는 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.
상기 실시간 클럭(150)은 현재 시간을 저장한다. 일 예로, 상기 실시간 클럭(150)은 RTC(Real-Time Clock) 소자가 될 수 있다. RTC는 전기 에너지에 의해 동작하는 시계로서, 일반적으로 시간을 측정하는 장치로 널리 사용된다. RTC는 메모리를 포함하고 있는데, 상기 메모리에 저장되는 값은 년, 월, 요일, 시, 분 및 초로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 제어부(160)는 상기 RTC에 저장된 메모리로부터 현재 시간을 읽어 올 수 있다.
상기 제어부(160)는 특정 조건을 만족하는 경우, 이차 전지 셀(111)의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호를 출력한다. 상술하였듯이, 이차 전지 셀(111)의 충전량을 밸런싱하기 위해서는 다소의 시간적 여유가 필요하며, 밸런싱 작업이 이루어진 동안 상기 배터리 팩(110)의 사용이 다소 제한된다. 따라서, 이차 전지 셀(111)의 충전량 밸런싱 작업을 위한 적합한 환경이 갖추어 졌을 때, 상기 제어부(160)는 충전량 밸런싱 작업을 개시할 수 있도록 제어 신호를 출력한다.
한편, 본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치(100)는 메모리부(160)를 포함할 수 있다. 상기 메모리부(160)는 RAM, ROM, EEPROM 등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다. 상기 메모리부(160)의 역할은 이하에서 보다 자세히 설명하겠다.
상기 제어부(160)의 제어 알고리즘을 설명함에 있어서 이해의 편의를 돕기 위해 상기 배터리 팩(110)은 전기 차량에 탑재된 전력 공급 장치이며, 상기 전기 차량은 출퇴근용으로 상황을 가정하고 설명하도록 하겠다. 이 경우, 상기 이차 전지 셀(111)의 충전량 밸런싱 작업을 하기 위한 시간적 여유가 있을 때는, 출근 후 회사 주차장에 주차되었을 때 또는 퇴근 후 집 근처에 주차되었을 때이다. 이하에서는, 이러한 가정 상황을 중심으로 상기 제어부(160)의 제어 알고리즘을 설명하도록 하겠다.
상기 제어부(160)는 상기 GPS 모듈(140)로부터 상기 배터리 팩(110)의 지리적 위치 데이터를 수신한다. 그리고 상기 제어부(160)는 상기 지리적 위치 데이터를 미리 설정된 지리적 위치 정보와 비교한다. 본 명세서에서 '지리적 위치 정보'란, 상기 제어부(160)가 밸런싱 작업을 제어는 신호를 출력하기 위한 특정 위치 값으로서, 상기 메모리부(170)에 저장될 수 있다. 상기 지리적 위치 정보는 적어도 하나 이상으로서 복수의 지리적 위치가 설정 및 저장될 수 있다.
이때, 상기 지리적 위치 정보는 사용자가 사용자 인터페이스를 통해 입력한 정보일 수 있다. 즉, 사용자가 직접 회사 또는 집의 위치를 충전량 밸런싱 작업을 하기에 좋은 조건이라 판단하고 직접 입력할 수 있다. 이를 위해, 상기 제어부(160)는 상기 사용자 인터페이스로부터 지리적 위치 정보를 설정 및 저장할 수 있도록 입출력 단자(Tx, Rx)를 더 포함할 수 있다. 상기 가정 상황에 대입하면, 상기 제어부(160)는 상기 GPS 모듈(140)로부터 수신한 지리적 위치 데이터가 미리 입력된 사용자의 집의 위치에 해당하는지 비교한다.
상기 제어부(160)는 상기 미리 설정된 지리적 위치 정보와 상기 GPS 모듈(140)로부터 수신한 지리적 위치 데이터와 비교할 때, 반드시 동일성 여부만을 판단하지 않는다. 현재 GPS 기술은 1m의 오차 범위 내에서 지리적 위치를 구별할 수 있다. 따라서, 지리적 위치의 동일성만을 판단할 경우, 상기 전기 차량이 미리 설정된 지리적 위치 정보에 대응하는 장소(예: 회사 또는 집)에 도달하였음에도, 지리적 위치 조건을 만족하지 못 한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(160)는 상기 지리적 위치 정보를 기준으로 미리 설정된 반경 내에 지리적 위치 데이터가 해당하지 판단할 수 있다. 이때, 상기 미리 설정된 반경은 상기 배터리 팩(110)이 사용되는 장치의 특성, 주변환경 등을 고려하여 다양하게 설정되어 상기 메모리부(170)에 저장될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(160)는 상기 BMS(120)가 슬립모드인지 확인한다. 이차 전지 셀(111)의 충전량 밸런싱 작업을 진행하기 위한 적합한 환경 중 하나는, 배터리 팩(110)을 관리 및 제어하는 BMS(120)가 슬립모드가 되었을 때이다. 상기 BMS(120)가 슬립모드가 되었다는 것은, 현재 배터리 팩(110)을 충전하거나 방전하지 않는 상황 즉, 배터리 팩(110)이 사용되지 않는 상황을 의미한다. 상기 가정 상황에 대입하면, 사용자는 집에 도착하면, 전기 차량의 시동을 완전히 턴오프(turn off)할 것이다. 이 경우, 전기 차량의 중앙제어장치는 상기 배터리 팩(110)을 관리하는 BMS(120)에게 전기 차량의 운행이 종료되었으니 슬립모드로 전환되도록 제어 신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 BMS(120)는 상기 제어부(160)에게 슬립모드로 전환되었음을 알릴 수 있다. 반대로, 상기 제어부(160)가 상기 BMS(120)의 상태를 지속적으로 모니터링하여, 상기 BMS(120)가 슬립모드로 전환되었음을 알 수도 있다. 또한, 상기 제어부(160)는 상기 BMS(120)의 상태를 모니터링하는 중앙제어장치로부터 상기 BMS(120)의 슬립모드 여부에 관한 정보를 수신할 수도 있다.
그리고, 상기 제어부(160)는 배터리 팩(110)을 관리하는 BMS(120)가 슬립모드로 전환되었을 때, 상기 실시간 클럭(150)으로부터 현재 시간을 읽어와서 상기 메모리부(160)에 저장한다. 이때, 상기 제어부(160)는 상기 실시간 클럭(150)으로부터 읽어온 현재 시간을 'BMS가 슬립모드로 전환된 시간'으로 상기 메모리부(160)에 저장할 수 있다. 그리고, 지속적으로 상기 실시간 클럭(150)으로부터 현재 시간을 읽어오고, 읽어온 현재 시간을 상기 'BMS가 슬립모드로 전환된 시간'과 비교를 통해, 상기 BMS의 슬립모드가 지속되는 시간인 '슬립모드 지속시간'을 산출한다.
그리고, 상기 제어부(160)는 산출된 BMS(120)의 슬립모드 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 경우, 이차 전지 셀(111)의 충전량 밸런싱 작업을 개시하는 제어 신호를 출력한다. 상기 기준시간은 배터리 팩(110)과 연결된 부하의 사용 환경 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 일 예로, 상기 가정 상황으로 제시된 전기 차량이 저녁에 주행을 마치고, 집 앞에 주차된 후, 다음 날 아침에 다시 시동이 켜질 수 있다. 이 경우, 전기 차량이 주차된 시간 동안 즉, 주행을 하지 않는 시간 동안에 밸런싱 작업이 이루어지도록 상기 기준시간을 설정할 수 있다. 이때, 상기 기준시간은 상기 메모리부(160)에 저장될 수 있다.
상기 위치 조건과 시간 조건을 만족할 경우, 상기 제어부(160)가 출력하는 제어 신호는 상기 BMS(120)를 기동 시키는 신호가 될 수 있다. 상기 기동 신호는 슬립모드로 전환된 BMS(120)를 다시 작동(wake-up)하도록 제어하는 신호이다. 상기 제어부(160)에 의해 다시 기동을 개시한 BMS(120)는 미리 설정된 밸런싱 알고리즘에 따라 상기 이차 전지 셀(111)들의 충전량 밸런싱 작업을 진행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제어부(160)는 상기 배터리 팩(110)이 충전되는 장소와 연계된 데이터에 근거하여 상기 지리적 위치 정보를 설정할 수 있다. 이차 전지 셀(111)들의 충전량 밸런싱 작업은 배터리 팩(110)의 충전 및 방전 중에도, 충전 및 방전 종료 후에도 가능하다. 그러나, 상술할 것과 같이, 상기 이차 전지 셀(111)의 충전량 밸런싱 작업을 진행하기 위한 시간적 여유는 충전이 완료된 이후에 생길 가능성이 높다. 따라서, 상기 배터리 팩(110)의 충전이 이루어지는 장소를 상기 지리적 위치 정보를 설정할 경우 상기 이차 전지 셀(111)의 충전량을 밸런싱하기 위한 시간적 여유를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(160)는 상기 배터리 팩(110)이 충전이 될 때 상기 GPS 모듈(140)로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 '충전위치데이터'로 상기 메모리부(170)에 저장한다. 상기 배터리 팩(110)의 충전 횟수가 증가할 수록, 상기 메모리부(170)에 저장되는 충전위치데이터 역시 증가할 것이다. 그러면, 상기 제어부(160)는 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전횟수를 산출한다. 이때, 동일 지역이란, 상기 저장된 충전위치데이터 중 어느 하나의 충전위치데이터를 중심으로 미리 설정된 반경에 포함되는 충전위치데이터를 동일한 지역으로 산출할 수 있다. 그리고, 상기 산출된 충전횟수 중 미리 설정된 횟수를 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정할 수 있다. 상기 미리 설정된 횟수는 상기 배터리 팩(110)의 사용 환경, 충전 주기 등을 고려하여 다양하게 설정되어, 상기 메모리부(170)에 저장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(160)는 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출한다. 그리고, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 비율을 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정할 수 있다. 상기 미리 설정된 비율은 상기 배터리 팩(110)의 사용 환경, 충전 주기 등을 고려하여 다양하게 설정되어, 상기 메모리부(170)에 저장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(160)는 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출한다. 그리고, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 개수의 상위 비율에 해당하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정할 수 있다. 상기 미리 설정된 개수는 적어도 1개 이상으로, 상기 배터리 팩(110)의 사용 환경, 충전 주기 등을 고려하여 다양하게 설정되어, 상기 메모리부(170)에 저장될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(160)는 상기 BMS(120)가 슬립모드로 전환되기 전에 출력한 '충전량 밸런싱 요구 신호'를 수신한 경우에 상술한 상기 제어부(160)의 알고리즘을 실행한다. 본 명세서에서는 상기 BMS(120)가 이차 전지 셀(111)들의 충전량 밸런싱 작업이 필요하다는 판단이 내려진 경우, 상기 제어부(160)에게 출력하는 신호를 '충전량 밸런싱 요구 신호'라고 명명하겠다. 상기 BMS(120)에 미리 설정된 충전량 밸런싱 알고리즘은 상기 이차 전지 셀(111)들의 충전량을 산출하고, 산출된 충전량에 따라 충전량 밸런싱 작업의 필요 여부를 판단할 수 있다. 상기 BMS(120)는 충전량 밸런싱 작업의 필요 여부를 판단하는 알고리즘을 상기 제어부(160)의해 슬립모드에서 다시 기동된 이후에 진행할 수도 있지만, 슬립모드로 전환되기 이전에도 충전량 밸런싱 작업의 필요 여부를 판단하는 알고리즘을 진행할 수 있다. 따라서, 상기 BMS(120)는 이차 전지 셀(111)들의 충전량 밸런싱 작업이 필요한 경우에만, 상기 제어부(160)가 상술한 제어 알고리즘을 실행하도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 BMS(120)는 상기 '충전량 밸런싱 요구 신호'를 수신한 경우에만, 상기 GPS 모듈(140)로부터 수신한 상기 배터리 팩(110)의 현재 지리적 위치 데이터가 미리 설정된 적어도 하나 이상의 지리적 위치 정보에 대응되는지 여부 또는 상기 BMS(120)의 슬립모드 지속시간을 산출할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(160)가 불필요하게 상기 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호를 출력하기 위한 알고리즘을 실행하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부(160)가 출력하는 상기 제어 신호는 상기 밸런싱 장치(130)를 직접 제어하는 신호가 될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2를 참고하면, 각 구성은 도 1에 도시된 실시예와 거의 동일하지만, 상기 제어부(160)가 상기 밸런싱 장치(130)에게 직접 제어 신호를 출력하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 상기 슬립상태의 BMS(120)를 다시 기동시키지 않고, 상기 제어부(160)가 밸런싱 작업을 제어하는 것이다. 이를 위해, 상기 제어부(160)에는 이차 전지 셀(111)의 충전량을 밸런싱하는 알고리즘을 더 포함할 수 있으며, 상기 각 이차 전지 셀(111)의 충전량을 측정할 수 있도록 전압 센서, 전류 센서 등이 추가적으로 구비되어 상기 제어부(160)와 연결될 수 있다. 다만, 도면의 간소화를 위해 상기 이차 전지 셀(111)의 충전량을 측정할 수 있도록 전압 센서, 전류 센서 등은 도시하지 않았다.
본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 BMS(120)와 구분되는 별도의 장치로 구성될 수 있지만, 상기 BMS(120)에 포함되는 장치가 될 수도 있다. 후자의 경우, 상기 제어부(160)는 상기 배터리 팩(110)의 관리 및 제어를 담당하는 마이크로프로세서 또는 ASIC(application-specific integrated circuit)의 일부로 포함될 수 있으며, 알고리즘으로 구현되어 상기 마이크로프로세서 또는 ASIC에 포함될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치(100)는 BMS(120) 및 적어도 2이상의 이차 전지 셀(111)을 포함하는 배터리 팩(110)의 일 구성요소가 될 수 있다.
상기 제어부(160)는 앞서 설명된 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(160)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 여기서, 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 메모리는 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
이하에서는 상술한 장치의 동작 메커니즘에 해당하는 밸런싱 제어 방법을 개시한다. 다만, 앞서 설명된 밸런싱 제어 장치(100)에 포함된 구성 요소가 다시 언급되는 경우 해당 구성 요소의 기능 등에 대한 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
먼저, 단계 S300에서 상기 제어부(160)는 상기 메모리부(170)에 지리적 위치 정보 및 기준시간을 저장한다. 상기 지리적 위치 정보 및 기준시간에 대해서는 상술하였으므로, 반복되는 설명은 생략하도록 한다. 또한, 상기 지리적 위치 정보는 사용자가 사용자 인터페이스를 이용하여 직접 입력한 실시예로 가정하겠다.
다음, 단계 S310에서 상기 제어부(160)는 상기 GPS 모듈(140)로부터 지리적 위치 데이터를 수신하다. 상기 지리적 위치 데이터는 실시간, 주기적 또는 요구되는 시점에 상기 제어부(160)에 수신되도록 설정할 수 있다. 그리고, 수신된 지리적 위치 데이터는 상기 메모리부(170)에 저장될 수 있다. 상술하였듯이, 상기 제어부(160)는 상기 미리 설정된 지리적 위치 정보와 상기 GPS 모듈(140)로부터 수신한 지리적 위치 데이터와 비교할 때, 반드시 동일성 여부만을 판단하지 않는다. 상기 제어부(160)는 상기 지리적 위치 정보를 기준으로 미리 설정된 반경 내에 지리적 위치 데이터가 해당하지 판단할 수 있다. 이때, 상기 반경 역시 상기 메모리부(170)에 미리 설정되어 저장될 수 있다.
다음, 단계 S320에서 상기 제어부(160)는 상기 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 정보에 대응하는지 판단한다.
상기 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 정보에 대응하지 않을 경우(S320의 NO), 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S310으로 되돌아가 새로운 지리적 위치 데이터를 수신한다. 반면, 상기 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 정보에 대응할 경우(S320의 YES), 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S330으로 이행한다.
단계 S330에서 상기 제어부(160)는 상기 BMS(120)가 슬립모드로 전환되었는지 판단한다. 상기 BMS(120)가 슬립모드로 전환되지 않았다면(S330의 NO), 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S310으로 되돌아가 새로운 지리적 위치 데이터를 수신한다. 반면, 상기 BMS(120)가 슬립모드로 전환되었다면(S310의 YES), 충전량 밸런싱 작업을 수행하기 위한 환경이 이루어진 것으로 판단하고 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S340으로 이행한다.
단계 S340에서, 상기 제어부(160)는 상기 실시간 클럭(150)에 저장된 현재 시간을 읽어온다. 이때, 상기 제어부(160)는 상기 실시간 클럭(150)으로부터 읽어온 현재 시간을 'BMS가 슬립모드로 전환된 시간'으로 상기 메모리부(160)에 저장할 수 있다. 그리고, 지속적으로 상기 실시간 클럭(150)으로부터 현재 시간을 읽어오고, 읽어온 현재 시간을 상기 'BMS가 슬립모드로 전환된 시간'과 비교를 통해, 상기 BMS(120)의 슬립모드 지속시간을 계산한다.
다음 단계 S350에서, 상기 제어부(160)는 산출된 BMS의 슬립모드 지속시간과 상기 미리 설정된 기준시간을 비교한다. BMS의 슬립모드 지속시간이 기준시간보다 작다면(S350의 NO), 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S330으로 되돌아 간다. 그리고, 상기 BMS(120)의 슬립모드가 지속되는 것을 확인하고, 다시 BMS의 슬립모드 지속시간을 산출한다. 이러한 반복되는 과정 중에서, 상기 BMS(120)의 슬립모드 해제된다면, 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S310으로 이행하게 될 것이다.
반면, BMS의 슬립모드 지속시간이 기준시간보다 크다면(S350의 YES), 충전량 밸런싱 작업을 수행하기 위한 조건을 만족한 것으로 판단하고, 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S360으로 이행한다.
단계 S360에서 상기 제어부(160)는 충전량 밸런싱 작업을 제어하는 신호를 출력한다. 이때, 출력되는 제어 신호는, 상술하였듯이, 상기 BMS(120)를 기동 시키는 신호가 될 수 있으며, 상기 밸런싱 장치(130)를 직접 제어하는 신호가 될 수도 있다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 4 내지 도 9에 도시된 실시예는 상기 지리적 위치 정보가 상기 배터리 팩(110)이 충전되는 장소와 연계되어 설정된 실시예이다. 따라서, 도 3과 비교할 때 단계 S300이 단계 S301 내지 단계 S307로 대체되었으며, 이후 단계 S310 내지 단계 S360은 동일한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 4 내지 도 9에 도시된 실시예에서 도 3에 도시된 실시예와 비교할 때, 변경된 부분을 중심으로 설명하도록 하겠다.
도 4 및 5를 참조하면, 먼저 단계 S301에서 상기 제어부(160)는 상기 메모리부(170)에 기준시간을 저장한다. 도 3에 도시된 실시예와 비교할 때, 상기 지리적 위치 정보가 단계 S301에서 설정 및 저장되지 않는 점이 특징이다.
다음으로, 단계 S302에서 상기 제어부(160)는 상기 배터리 팩(110)이 충전이 될 때, 상기 GPS 모듈(140)로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 상기 메모리부(170)에 저장한다. 그리고, 단계 S303에서 상기 메모리부(170)에 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전횟수를 산출한다. 상술하였듯이, 동일 지역이란 상기 저장된 충전위치데이터 중 어느 하나의 충전위치데이터를 중심으로 미리 설정된 반경에 포함되는 충전위치데이터를 의미할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(160)는 단계 S304에서 상기 산출된 충전횟수 중 미리 설정된 횟수를 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정한다. 상기 미리 설정된 횟수는 상기 배터리 팩(110)의 사용 환경, 충전 주기 등을 고려하여 다양하게 설정되어, 상기 메모리부(170)에 저장될 수 있다.
상기 제어부(160)는 단계 S304의 프로세서를 마치고, 단계 S310으로 이행한다. 단계 S310 이후의 프로세서는 도 3에 도시된 실시예와 동일하다.
도 6 및 7을 참조하면, 도 5에 도시된 실시예는 도 4 및 5에 도시된 실시예와 비교할 때 단계 S301 및 단계 S302가 동일하며, 도 4 및 5에 도시된 단계 S303 및 단계 S304 대신 단계 S305 및 단계 S306으로 대체된 것을 확인할 수 있다. 상기 제어부(160)는 단계 S305에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출한다. 앞서 도 3에 도시된 실시예의 단계 S303에서는 충전횟수를 산출하는 것과 차이점이 있다. 그리고, 상기 제어부(160)는 단계 S306에서 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 비율을 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정 및 저장한다.
상기 제어부(160)는 단계 S306의 프로세서를 마치고, 단계 S310으로 이행한다. 단계 S310 이후의 프로세서는 도 3에 도시된 실시예와 동일하다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 도 8 및 도 9에 도시된 실시예는 도 6 및 도 7에 도시된 실시예와 비교할 때 단계 S301, 단계 S302, 단계 S305가 동일하며, 도 4 및 도 5에 도시된 단계 S306 대신 단계 S307로 대체된 것을 확인할 수 있다. 상기 제어부(160)는 단계 S307에서 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 개수의 상위 비율에 해당하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정 및 저장한다.
상기 제어부(160)는 단계 S307의 프로세서를 마치고, 단계 S310으로 이행한다. 단계 S310 이후의 프로세서는 도 3에 도시된 실시예와 동일하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸런싱 제어 방법의 흐름을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 도 10에 도시된 실시예는 앞서 설명한 도 3에 도시된 실시예와 비교할 때, 단계 S308이 단계 S300과 단계 S310 사이에 추가된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 추가된 단계 S308에 대해서 설명하고 나머지 동일한 단계에 대해서는 중복되는 설명이므로 생략하도록 하겠다.
단계 S308에서, 상기 제어부(160)는 상기 BMS(120)가 슬립모드로 전환되기 전에 출력한 충전량 밸런싱 요구 신호를 수신하였는지 판단한다. 상기 충전량 밸런싱 요구 신호는, 상술하였듯이, 상기 BMS(120)가 이차 전지 셀(111)들의 충전량 밸런싱 작업이 필요하다는 판단이 내려진 경우, 상기 제어부(160)에게 출력하는 신호이다. 따라서, 충전량 밸런싱 요구 신호를 수신하지 않은 경우(단계 S308의 NO), 충전량 밸런싱 작업을 진행할 필요가 없으므로 프로세스를 종료한다. 반면, 충전량 밸런싱 요구 신호를 수신한 경우(단계 S308의 YES), 상기 제어부(160)는 프로세스를 단계 S310으로 이행한다. 단계 S310 이후의 프로세서는 도 3에 도시된 실시예와 동일하다.
본 발명에 따르면, 충전량 밸런싱 작업을 수행하기 적합한 환경 조건을 고려하여 충전량 밸런싱 작업을 개시하므로, 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다. 따라서, 밸런싱 작업이 중간에 중단되는 가능성을 낮출 수 있다. 또한, 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 수행할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있어 효율적인 밸런싱 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 이차 전지 셀 사이의 충전량 편차를 더욱 더 줄일 수 있다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 밸런싱 제어 장치에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (24)

  1. 배터리 팩에 포함된 적어도 2이상의 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱을 제어하는 장치에 있어서,
    GPS 위성으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터를 출력하는 GPS 모듈;
    현재 시간을 저장하는 실시간 클럭; 및
    상기 GPS 모듈로부터 수신한 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터가 미리 설정된 적어도 하나 이상의 지리적 위치 정보 중 어느 하나에 대응되고 상기 배터리 팩을 관리 및 제어하는 BMS가 슬립모드인 경우, 상기 실시간 클럭을 이용하여 상기 BMS의 슬립모드 지속시간을 산출하고, 상기 산출된 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 경우, 상기 배터리 팩에 포함된 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에서 출력된 제어 신호는, 상기 BMS를 슬립모드에서 기동모드로 전환시키는 신호인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에서 출력된 제어 신호는, 상기 이차 전지 셀의 충전량을 밸런싱하는 장치를 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 정보에 대응되는지 여부를 상기 지리적 위치 정보를 기준으로 미리 설정된 반경 내에 지리적 위치 데이터가 해당하지 판단하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    미리 설정된 지리적 위치 정보는, 상기 배터리 팩의 사용자가 사용자 인터페이스를 통해 입력한 정보인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    미리 설정된 지리적 위치 정보는, 상기 배터리 팩이 충전되는 장소와 연계된 위치 정보인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩이 충전이 될 때 상기 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전횟수를 산출하며, 상기 산출된 충전횟수 중 미리 설정된 횟수를 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩이 충전이 될 때 상기 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출하며, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 비율을 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 배터리 팩이 충전이 될 때 상기 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출하며, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 개수의 상위 비율에 해당하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 BMS가 슬립모드로 전환되기 전에 출력한 충전량 밸런싱 요구 신호를 수신한 경우에 상기 GPS 모듈로부터 수신한 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터가 미리 설정된 적어도 하나 이상의 지리적 위치 정보에 대응되는지 여부 또는 상기 BMS의 슬립모드 지속시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지리적 위치 데이터, 미리 설정된 지리적 위치 정보 및 미리 설정된 기준시간을 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 밸런싱 제어 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  13. 제12항에 따른 배터리 관리 시스템; 및
    적어도 2이상의 이차 전지 셀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 배터리 팩에 포함된 적어도 2이상의 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱을 제어하는 방법에 있어서,
    (a) GPS 모듈로부터 수신한 상기 배터리 팩의 현재 지리적 위치 데이터가 미리 설정된 적어도 하나 이상의 지리적 위치 정보 중 어느 하나에 대응되는지 판단하는 단계;
    (b) 상기 지리적 위치 데이터가 상기 지리적 위치 정보에 대응하는 경우, 상기 배터리 팩을 관리 및 제어하는 BMS가 슬립모드인지 판단하는 단계;
    (c) 상기 BMS가 슬리모드인 경우, 상기 BMS의 슬립모드 지속시간을 산출하고, 산출된 BMS의 슬립모드 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 BMS의 슬립모드 지속시간이 미리 설정된 기준시간 이상인 경우, 상기 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호는, 상기 BMS를 슬립모드에서 기동모드로 전환시키는 신호인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 이차 전지 셀의 충전량 밸런싱 작업을 위한 제어 신호는, 상기 이차 전지 셀의 충전량을 밸런싱하는 장치를 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 (a) 단계는, 상기 지리적 위치 정보를 기준으로 미리 설정된 반경 내에 지리적 위치 데이터가 해당하지 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    미리 설정된 지리적 위치 정보는, 상기 배터리 팩의 사용자가 사용자 인터페이스를 통해 입력한 정보인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    미리 설정된 지리적 위치 정보는, 상기 배터리 팩이 충전되는 장소와 연계된 위치 정보인 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 배터리 팩이 충전이 될 때 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전횟수를 산출하며, 상기 산출된 충전횟수 중 미리 설정된 횟수를 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 배터리 팩이 충전이 될 때 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출하며, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 비율을 초과하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 배터리 팩이 충전이 될 때 GPS 모듈로부터 수신한 지리적 위치 데이터를 충전위치데이터로 저장하고, 상기 저장된 충전위치데이터에서 동일 지역에 대한 충전비율을 산출하며, 상기 산출된 충전비율 중 미리 설정된 개수의 상위 비율에 해당하는 충전위치데이터를 상기 지리적 위치 정보로 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 BMS가 슬립모드로 전환되기 전에 출력한 충전량 밸런싱 요구 신호를 수신 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 충전량 밸런싱 요구 신호를 수신한 경우에, 상기 (a)단계 또는 상기 (b)단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 지리적 위치 데이터, 미리 설정된 지리적 위치 정보 및 미리 설정된 기준시간을 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 제어 방법.
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