WO2019216532A1

WO2019216532A1 - 배터리 제어 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

Info

Publication number: WO2019216532A1
Application number: PCT/KR2019/001776
Authority: WO
Inventors: 박미소; 김창하
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2019-11-14
Also published as: EP3687027A4; JP2020532268A; EP3687027A1; US11381094B2; CN111133655A; KR20190128913A; AU2019265165B2; AU2019265165A1; JP7045570B2; KR102361334B1; CN111133655B; EP3687027B1; US20200244075A1

Abstract

배터리 제어 장치, 배터리 제어 방법 및 상기 배터리 제어 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제어 장치는, 제1 배터리팩; 제2 배터리팩; 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 상기 제1 배터리팩과 직렬 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 상기 제2 배터리팩과 직렬 연결되는 제2 스위치; 및 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 턴 오프되어 있는 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩 간의 전압 차이가 임계 전압 미만이면, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 모두 턴 온시키도록 구성된다.

Description

배터리 제어 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

본 발명은 복수의 배터리팩을 안전하게 병렬로 연결하기 위한 배터리 제어 장치, 배터리 제어 방법 및 상기 배터리 제어 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.

본 출원은 2018년 5월 9일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2018-0053253호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

배터리 제어 장치는, 단일의 배터리팩을 포함하기도 하지만, 충방전 용량을 확장하기 위한 목적으로 새로운 배터리팩이 추가되기도 한다. 배터리 제어 장치에 복수의 배터리팩이 포함되는 경우, 복수의 배터리팩은 서로 병렬 연결 가능하게 설치될 수 있다. 그런데, 배터리 제어 장치에 포함된 복수의 배터리팩을 병렬 연결 시, 복수의 배터리팩 간의 전압 차이로 인하여 돌입 전류가 흐를 수 있다. 돌입 전류는, 배터리팩의 수명을 저하시킬 뿐만 아니라, 배터리팩 및 주변 회로에 심각한 물리적 손상을 야기할 수 있다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수의 배터리팩을 병렬 연결 시에 돌입 전류로 인한 복수의 배터리팩 및 주변 회로를 물리적 손상으로부터 보호할 수 있는 배터리 제어 장치, 배터리 제어 방법 및 상기 배터리 제어 장치를 포함하는 에너지 저장 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 제어 장치는, 제1 단자와 제2 단자를 통해 전력 변환 시스템에 연결된다. 상기 배터리 제어 장치는, 제1 배터리팩; 제2 배터리팩; 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 상기 제1 배터리팩과 직렬 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 상기 제2 배터리팩과 직렬 연결되는 제2 스위치; 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 동작 가능하게 결합된 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 턴 오프되어 있는 제1 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩 간의 전압 차이가 임계 전압 미만인 경우, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 모두 턴 온시키도록 구성된다.

상기 제어부는, 상기 제1 시점에서의 상기 제2 배터리팩의 전압이 상기 제1 배터리팩의 전압보다 상기 임계 전압 이상 높으면, 상기 제1 스위치를 턴 온시키도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 시점 이후의 제2 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 임계 SOC 이상이면, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 제1 정전력이 공급되도록 상기 전력 변환 시스템에게 제1 명령을 전송하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제2 시점에서 또는 상기 제2 시점 이후의 제3 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 상기 임계 SOC 미만이면, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 제2 정전력이 공급되도록 상기 전력 변환 시스템에게 제2 명령을 전송하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 정전력은 상기 제1 정전력보다 작다.

상기 제어부는, 상기 제3 시점 이후의 제4 시점에서의 상기 제1 배터리팩의 전압이 상기 제2 배터리팩의 전압 이상이고 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 전압 차이가 상기 임계 전압보다 작으면, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제2 스위치를 턴 온시키도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제4 시점에서의 상기 제1 배터리팩의 전압이 상기 제2 배터리팩의 전압보다 낮으면, 상기 전력 변환 시스템에게 상기 제2 명령을 전송하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제4 시점에서의 상기 제1 배터리팩의 전압이 상기 제2 배터리팩의 전압보다 상기 임계 전압 이상 높으면, 상기 제2 정전력의 공급이 중단되도록 상기 전력 변환 시스템에게 제3 명령을 전송하도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 전력 변환 시스템이 상기 제3 명령에 응답하여 상기 제2 정전력의 공급을 중단한 시점으로부터 안정화 기간이 경과된 제5 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 전압 차이가 상기 임계 전압보다 작으면, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제2 스위치를 턴 온시키도록 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1 배터리팩의 전압 및 전류를 측정하도록 구성된 제1 슬레이브 컨트롤러; 상기 제2 배터리팩의 전압 및 전류를 측정하도록 구성된 제2 슬레이브 컨트롤러; 및 상기 제1 배터리팩 및 상기 제2 배터리팩 각각의 전압 및 전류를 기초로, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 각각을 제어하도록 구성된 마스터 컨트롤러를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 저장 시스템은, 상기 배터리 제어 장치; 및 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 통해 상기 배터리 제어 장치에 연결 가능한 전력 변환 시스템을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 제어 방법은, 전력 변환 시스템의 제1 단자와 제2 단자 사이에서 제1 스위치와 직렬 연결되는 제1 배터리팩 및 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 제2 스위치와 직렬 연결되는 제2 배터리팩을 병렬 연결하기 위한 것이다. 상기 배터리 제어 방법은, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 턴 오프되어 있는 제1 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩 간의 전압 차이가 임계 전압 미만인지 여부를 판정하는 단계; 상기 제1 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩 간의 전압 차이가 상기 임계 전압 미만인 경우, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 모두 턴 온시키는 단계; 상기 제1 시점에서의 상기 제2 배터리팩의 전압이 상기 제1 배터리팩의 전압보다 상기 임계 전압 이상 높으면, 상기 제1 스위치를 턴 온시키는 단계; 및 상기 제1 시점 이후의 제2 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 임계 SOC 이상이면, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 제1 정전력이 공급되도록 제1 명령을 상기 전력 변환 시스템에게 전송하는 단계를 포함한다.

상기 배터리 제어 방법은, 상기 제2 시점에서 또는 상기 제2 시점 이후의 제3 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 상기 임계 SOC 미만이면, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 제2 정전력이 공급되도록 제2 명령을 상기 전력 변환 시스템에게 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 정전력은 상기 제1 정전력보다 작다.

본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 배터리팩을 병렬 연결 시에 돌입 전류로 인한 복수의 배터리팩 및 주변 회로를 물리적 손상으로부터 보호할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 배터리팩을 병렬 연결하기 전에, 복수의 배터리팩 간의 전압 차이를 저감하기 위해 상대적으로 전압이 낮은 배터리팩을 충전함으로써, 상대적으로 전압이 높은 배터리팩을 방전시키는 방식에 비하여 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 충전 중인 배터리팩의 내부 저항(internal resistance)에 의한 전압 강하를 고려하여 다른 배터리팩을 병렬 연결함으로써, 복수의 배터리팩을 병렬 연결 시에 흐를 수 있는 돌입 전류의 크기를 줄일 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 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 에너지 저장 시스템의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4는 도 1의 제1 배터리팩과 제2 배터리팩을 병렬 연결하기 위하여 실행될 수 있는 동작들을 설명하는 데에 참조되는 도면들이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제1 배터리팩과 제2 배터리팩을 병렬 연결하는 방법을 보여주는 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 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 <제어 유닛>과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(30)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 에너지 저장 시스템(10)은, 배터리 제어 장치(20) 및 전력 변환 시스템(30)을 포함한다. 배터리 관리 장치(20)는, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-)를 통해 전력 변환 시스템(30)에 전기적으로 연결 가능하다. 배터리 제어 장치(20)는, 제1 배터리팩(110), 제2 배터리팩(120), 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 제어부(200)을 포함한다.

제1 배터리팩(110)은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함한다. 제2 배터리팩(120)은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함한다. 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)에 포함된 각 배터리 셀은, 예컨대 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 또는 니켈 아연 전지와 같이 재충전 가능한 배터리일 수 있다. 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)은, 서로 동일한 정격 전압, 정격 전류 및 설계 용량을 가지도록 제조된 것일 수 있다. 단, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)은 각각의 충방전 횟수 등에 따라 SOH(State Of Health) 등이 서로 달라질 수 있다.

제1 스위치(SW1)는, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에서 제1 배터리팩(110)과 직렬 연결된다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(SW1)의 일단은 제1 배터리팩(110)의 양극 단자에 연결되고 제1 스위치(SW1)의 타단은 제1 단자(P+)에 연결되며, 제1 배터리팩(110)의 음극 단자는 제2 단자(P-)에 연결된다. 제1 스위치(SW1)가 턴 온되면, 제1 배터리팩(110)은 제1 스위치(SW1)를 통해 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 전기적으로 연결된다. 제1 스위치(SW1)가 턴 오프되면, 제1 배터리팩(110)은 제1 단자(P+) 및 제2 단자(P-) 중 적어도 하나로부터 전기적으로 분리된다.

제2 스위치(SW2)는, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에서 제2 배터리팩(120)과 직렬 연결된다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 스위치(SW2)의 일단은 제2 배터리팩(120)의 양극 단자에 연결되고 제2 스위치(SW2)의 타단은 제1 단자(P+)에 연결되며, 제2 배터리팩(120)의 음극 단자는 제2 단자(P-)에 연결된다. 제2 스위치(SW2)가 턴 온되면, 제2 배터리팩(120)은 제2 스위치(SW2)를 통해 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 전기적으로 연결된다. 제2 스위치(SW2)가 턴 오프되면, 제2 배터리팩(120)은 제1 단자(P+) 및 제2 단자(P-) 중 적어도 하나로부터 전기적으로 분리된다.

제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2) 각각은, 예컨대 릴레이나 전계효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor) 등과 같은 공지의 스위칭 소자들 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합함으로써 구현될 수 있다.

제어부(200)는, 제1 배터리팩(110) 및 제2 배터리팩(120)의 상태를 개별적으로 모니터링하도록 구성된다. 제어부(200)는, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 개별적으로 제어하도록 구성된다. 제어부(200)는, 제1 슬레이브 컨트롤러(310), 제2 슬레이브 컨트롤러(320) 및 마스터 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다.

제1 슬레이브 컨트롤러(310)는, 제1 배터리팩(110)의 동작 상태를 주기적으로 모니러팅하도록 구성된 것으로서, 전압 센서, 전류 센서 및 프로세서를 포함한다. 제1 슬레이브 컨트롤러(310)의 전압 센서는, 제1 배터리팩(110)의 전압을 측정하도록 구성된다. 제1 슬레이브 컨트롤러(310)의 전류 센서는, 제1 배터리팩(110)을 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 제1 슬레이브 컨트롤러(310)는, 제1 배터리팩(110)의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 기초로, 제1 배터리팩(110)의 충전 상태(SOC: State Of Charge)를 산출하도록 구성된다. 제1 슬레이브 컨트롤러(310)는, 제1 배터리팩(110)의 전압 및 SOC 중 적어도 하나를 나타내는 제1 데이터를 주기적으로 마스터 컨트롤러(400)에게 전송하도록 구성된다.

제2 슬레이브 컨트롤러(320)는, 제2 배터리팩(120)의 동작 상태를 주기적으로 모니러팅하도록 구성된 것으로서, 전압 센서, 전류 센서 및 프로세서를 포함한다. 제2 슬레이브 컨트롤러(320)의 전압 센서는, 제2 배터리팩(120)의 전압을 측정하도록 구성된다. 제2 슬레이브 컨트롤러(320)의 전류 센서는, 제2 배터리팩(120)을 통해 흐르는 전류를 측정하도록 구성된다. 제2 슬레이브 컨트롤러(320)는, 제2 배터리팩(120)의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 기초로, 제2 배터리팩(120)의 SOC를 산출하도록 구성된다. 제2 슬레이브 컨트롤러(320)는, 제2 배터리팩(120)의 전압 및 SOC 중 적어도 하나를 나타내는 제2 데이터를 주기적으로 마스터 컨트롤러(400)에게 전송하도록 구성된다.

SOC를 산출하는 데에는 공지의 다양한 알고리즘이 활용될 수 있다. 예컨대, 전류 적산법(ampere counting), 등가 회로 모델(equivalent circuit model) 또는 칼만 필터 등을 활용하여, 각 배터리팩의 전압 및 전류를 기초로 SOC가 산출될 수 있다.

전압 센서와 전류 센서는 공지된 부품으로 구현될 수 있다. 전압센서는 배터리 팩의 양극과 음극에 연결되어 전압차에 해당하는 전기 신호를 프로세서로 출력한다. 전류센서는 배터리 팩의 충전 전류 또는 방전 전류의 크기에 해당하는 전기 신호를 프로세서로 출력한다. 전압센서는 차동 증폭 회로를 포함하고, 전류 센서는 센스 저항 또는 홀 센서를 포함한다.

마스터 컨트롤러(400)는, 제1 슬레이브 컨트롤러(310), 제2 슬레이브 컨트롤러(320), 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2) 및 전력 변환 시스템(30)에 동작 가능하게 결합된다. 마스터 컨트롤러(400)는, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이 및 SOC 차이를 산출하도록 구성된다. 또한, 마스터 컨트롤러(400)는, 제1 배터리팩(110) 및 제2 배터리팩(120) 간의 병렬 연결을 위하여 미리 저장된 소프트웨어를 실행하여, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 개별적으로 턴 온 또는 턴 오프시킬 수 있다. 또한, 마스터 컨트롤러(400)는, 제1 배터리팩(110) 및 제2 배터리팩(120) 중 적어도 하나를 충전하기 위해, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 제1 정전력 및 제2 정전력 중 어느 하나를 공급하거나 공급을 중단할 것을 전력 변환 시스템(30)에게 명령할 수 있다.

제1 슬레이브 컨트롤러(310), 제2 슬레이브 컨트롤러(320) 및 마스터 컨트롤러(400) 각각은, 하드웨어적으로 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 포함하도록 구현될 수 있다.

제1 슬레이브 컨트롤러(310), 제2 슬레이브 컨트롤러(320) 및 마스터 컨트롤러(400) 중 적어도 하나의 프로세서에는 메모리 디바이스가 내장될 수 있으며, 메모리 디바이스로는 예컨대 RAM, ROM, 레지스터, 하드디스크, 광기록 매체 또는 자기기록 매체가 이용될 수 있다. 메모리 디바이스는, 제1 슬레이브 컨트롤러(310), 제2 슬레이브 컨트롤러(320) 및 마스터 컨트롤러(400) 중 적어도 하나에 의해 실행되는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 상기 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장, 갱신 및/또는 소거할 수 있다.

제1 슬레이브 컨트롤러(310), 제2 슬레이브 컨트롤러(320) 및 마스터 컨트롤러(400)는 통신 인터페이스를 구비한다. 통신 인터페이스는 CAN 통신을 지원하는 CAN 통신 모뎀일 수 있다. 마스터 컨트롤러(400)는 통신 인터페이스를 통해 제1 슬레이브 컨트롤러(310) 및 제2 슬레이브 컨트롤러(320)와 개별적으로 데이터를 주고 받는다.

전력 변환 시스템(30)은, 제어부(200)에 동작 가능하게 결합된다. 전력 변환 시스템(30)은, 계통 및 부하 중 적어도 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 변환 시스템(30)은, 계통 또는 배터리 제어 장치(20)로부터 공급되는 전력을 변환한 다음 부하에게 공급할 수 있다. 전력 변환 시스템(30)은, 제어부(200)로부터의 명령에 응답하여, 계통으로부터의 입력 전력을 이용하여 상기 명령에 대응하는 크기의 정전력을 생성하고, 생성된 정전력을 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 선택적으로 공급하도록 구성된다.

도 2 내지 도 4는 도 1의 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)을 병렬 연결하기 위하여 실행될 수 있는 동작들을 설명하는 데에 참조되는 도면들이다.

먼저, 도 2는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 모두 턴 오프되어 있는 시점에서의 모습을 보여준다. 도 2를 참조하면, 제1 스위치(SW1)가 턴 오프 시 제1 배터리팩(110)은 제1 단자(P+) 및 제2 단자(P-) 중 적어도 하나로부터 전기적으로 분리되고, 제2 스위치(SW2)가 턴 오프 시 제2 배터리팩(120) 역시 제1 단자(P+) 및 제2 단자(P-) 중 적어도 하나로부터 전기적으로 분리된다. 제어부(200)는, 제1 배터리팩(110)의 전압과 제2 배터리팩(120)의 전압을 각각 측정하고, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이를 산출한다. 그 다음, 제어부(200)는, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이를 제1 임계 전압과 비교한다. 제1 임계 전압은, 예컨대 2.5V와 같이 미리 정해진 것일 수 있다. 또는, 제어부(200)는, 제1 배터리팩(110)의 SOH(State Of Health) 및 제2 배터리팩(120)의 SOH를 기초로, 제1 임계 전압을 산출할 수도 있다. 즉, 제1 임계 전압은, 미리 정해진 것이라기 보다는 제1 배터리팩(110)의 SOH 및 제2 배터리팩(120)의 SOH에 의존하여 변화하는 것일 수 있다. 제1 배터리팩(110)의 SOH 및 제2 배터리팩(120)의 SOH 중 적어도 하나에 따라 제1 임계 전압을 룩업할 수 있는 룩업 테이블이 마스터 컨트롤러(400)의 메모리 디바이스에 저장되어 마스터 컨트롤러(400)에 의해 참조될 수 있다.

SOH는 마스터 컨트롤러(400)가 제1 배터리 팩(110) 및 제2 배터리 팩(120)의 충방전 사이클 횟수를 카운팅하여 산출할 수 있다. 충방전 사이클 횟수는 제1 배터리 팩(110) 및 제2 배터리 팩(120)의 전압 변화로부터 계산될 수 있다. 즉, 배터리 팩의 전압이 특정한 전압 범위에서 충전 또는 방전되는 이벤트가 생기면 충방전 사이클 횟수를 1 증가시키고, 배터리 팩의 SOH 하한에 해당하는 기준 충방전 사이클 횟수와 현재의 충방전 사이클 횟수의 비율을 계산하여 SOH를 산출할 수 있다.

도 3은 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 모두 턴 온되어 있는 시점에서의 모습을 보여준다. 제어부(200)는, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 모두 턴 오프되어 있는 시점에서의 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제1 임계 전압 미만이면, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 모두 턴 온시킨다. 그 이유는, 제1 임계 전압 미만인 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이는, 배터리 제어 장치(20)에게 물리적인 손상을 끼칠만한 크기를 가지는 돌입 전류를 발생시키지 않기 때문이다.

도 4는 제1 스위치(SW1)는 턴 온되어 있고 제2 스위치(SW2)는 턴 오프되어 있는 시점에서의 모습을 보여준다. 제어부(200)는, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 모두 턴 오프되어 있는 시점에서의 제2 배터리팩(120)의 전압이 제1 배터리팩(110)의 전압보다 제1 임계 전압 이상 높으면, 제2 배터리팩(120)에 직렬 연결되는 제2 스위치(SW2)를 턴 오프시킨 채로 제1 배터리팩(110)에 직렬 연결되는 제1 스위치(SW1)는 턴 온시킨다. 이에 따라, 제1 배터리팩(110)은 턴 온된 제1 스위치(SW1)를 통해 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-)에 전기적으로 연결되고, 전력 변환 시스템(30)에 의해 공급되는 정전력으로 충전 가능하게 된다. 제어부(200)는, 제1 스위치(SW1)는 턴 온되어 있고 제2 스위치(SW2)는 턴 오프되어 있는 시점에서의 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)의 SOC 차이가 임계 SOC 이상인 경우, 제1 명령을 전력 변환 시스템(30)에게 전송한다. 반면, 제어부(200)는, 제1 스위치(SW1)는 턴 온되어 있고 제2 스위치(SW2)는 턴 오프되어 있는 시점에서의 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)의 SOC 차이가 임계 SOC 미만인 경우, 제2 명령을 전력 변환 시스템(30)에게 전송한다. 제1 명령은, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 제1 정전력을 공급할 것을 전력 변환 시스템(30)에게 요청하기 위한 것이다. 즉, 전력 변환 시스템(30)은, 제1 명령에 응답하여, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 제1 정전력을 공급할 수 있다. 제2 명령은, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 제1 정전력보다 작은 제2 정전력을 공급할 것을 전력 변환 시스템(30)에게 요청하기 위한 것이다. 즉, 전력 변환 시스템(30)은, 제2 명령에 응답하여, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 제2 정전력을 공급할 수 있다. 예컨대, 제1 배터리팩(110)의 SOC가 제2 배터리팩(120)의 SOC보다 임계 SOC 이상 작으면 제1 배터리팩(110)은 제1 정전력으로 충전되다가, 제1 배터리팩(110)의 SOC와 임계 SOC의 합이 제2 배터리팩(120)의 SOC와 동일해지는 시점부터 제1 배터리팩(110)은 제2 정전력으로 충전된다. 임계 SOC는, 미리 정해진 것일 수 있다. 또는, 제어부(200)는, 제1 배터리팩(110)의 SOH 및 제2 배터리팩(120)의 SOH를 기초로, 임계 SOC를 산출할 수도 있다. 즉, 임계 SOC는, 미리 정해진 것이라기 보다는 제1 배터리팩(110)의 SOH 및 제2 배터리팩(120)의 SOH에 의존하여 변화하는 것일 수 있다. 일 예로, 제어부(200)는 제1 배터리팩(110)의 SOH 및 제2 배터리팩(120)의 SOH에 대한 평균값, 최대값 또는 최소값에 따라 임계 SOC를 정의한 룩업 테이블을 참조하여 제1 배터리팩(110)의 SOH 및 제2 배터리팩(120)의 SOH 중 적어도 하나에 대응되는 임계 SOC를 결정할 수 있다. 제1 및 제2 배터리 팩(110, 120) 중 적어도 하나의 SOH로부터 임계 SOC를 결정하기 위해 제1 및 제2 배터리 팩(110, 120) 중 적어도 하나의 SOH에 의해 임계 SOC를 룩업할 수 있는 룩업 테이블이 마스터 컨트롤러(400)의 메모리 디바이스에 저장되어 마스터 컨트롤러(400)에 의해 참조될 수 있다.

제어부(200)는, 제1 배터리팩(110)이 제2 정전력으로 충전 중, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)의 전압 차이를 주기적으로 산출할 수 있다. 만약, 제1 배터리팩(110)이 제2 정전력으로 충전 중에 제1 배터리팩(110)의 전압이 제2 배터리팩(120)의 전압보다 작으면, 제어부(200)는 제1 스위치(SW1)를 계속 턴 온시키고 제2 스위치(SW2)는 계속 턴 오프시킬 수 있다.

만약, 제1 배터리팩(110)이 제2 정전력으로 충전 중에 제1 배터리팩(110)의 전압이 제2 배터리팩(120)의 전압 이상이고 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제2 임계 전압보다 작아지면, 제어부(200)는 도 3에 도시된 것처럼 제2 스위치(SW2)를 턴 온시킬 수 있다. 또는, 제1 배터리팩(110)이 제2 정전력으로 충전 중에 제1 배터리팩(110)의 전압이 제2 배터리팩(120)의 전압 이상이고 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제2 임계 전압과 동일해지면, 제어부(200)는 도 3에 도시된 것처럼 제2 스위치(SW2)를 턴 온시킬 수도 있다. 제2 임계 전압은, 각 배터리팩의 내부 저항 및 충전 전류에 의한 전압 강하(voltage drop)에 대응한다. 제2 임계 전압은, 제1 임계 전압과 같거나 높게 또는 낮게 미리 정해진 것일 수 있다. 또는, 제어부(400)는, 제2 정전력으로 충전 중인 어느 한 배터리팩(110 또는 120)의 SOH를 기초로, 제2 임계 전압을 결정할 수도 있다. 제2 정전력으로 충전 중인 어느 한 배터리팩의 SOH가 낮을수록 제어부(400)에 의해 결정되는 제2 임계 전압은 높을 수 있다. 예컨대, 제2 정전력으로 충전 중인 어느 한 배터리팩의 SOH가 98%이면 제2 임계 전압은 3V로 결정되고, SOH가 96%이면 제2 임계 전압은 3.3V로 결정될 수 있다. 제2 정전력으로 충전 중인 어느 한 배터리팩의 SOH에 따라 제2 임계 전압을 룩업할 수 있는 룩업 테이블이 마스터 컨트롤러(400)의 메모리 디바이스에 저장되어 마스터 컨트롤러(400)에 의해 참조될 수 있다.

만약, 제1 배터리팩(110)이 제2 정전력으로 충전 중에 제1 배터리팩(110)의 전압이 제2 배터리팩(120)의 전압보다 제2 임계 전압 이상 높아지면, 제어부(200)는 전력 변환 시스템(30)에게 제3 명령을 전송하거나 제2 명령의 전송을 중단할 수 있다. 즉, 제3 명령은, 제1 배터리팩(110) 및 제2 배터리팩(120) 중 어느 하나가 제2 정전력으로 충전 중에 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제2 임계 전압과 같거나 더 커지는 경우에 제어부(400)로부터 출력될 수 있다. 전력 변환 시스템(30)은, 제2 정전력을 공급하는 중에 제어부(200)로부터 제3 명령이 전송되거나 제2 명령의 전송이 중단되는 경우, 제2 정전력의 공급을 중단하도록 구성될 수 있다.

제어부(200)는, 전력 변환 시스템(30)이 제2 정전력의 공급을 중단한 시점으로부터 미리 정해진 안정화 기간이 경과된 시점에 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제1 임계 전압 미만인지 여부를 판정할 수 있다. 안정화 기간은, 각 배터리팩이 제2 정전력으로 충전되는 중에 발생하게 되는 분극을 제거하기 위한 기간이다. 만약, 안정화 기간이 경과된 시점에서의 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제1 임계 전압 미만이면, 제어부(200)는 제2 스위치(SW2)도 턴 온시킨다. 이에 따라, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)이 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에서 서로 병렬 연결된다. 반면, 안정화 기간이 경과된 시점에서의 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제1 임계 전압 이상이면, 제어부(200)는 제1 스위치(SW1)까지 턴 오프시킨다. 이에 따라, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)은 모두 제1 단자(P+) 및 제2 단자(P-) 중 적어도 하나로부터 전기적으로 분리된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)을 병렬 연결하는 방법을 보여주는 순서도이다. 도 5에 도시된 방법은, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 모두 턴 오프되어 있을 때에 개시된다. 설명의 편의를 위해, 도 5에 도시된 방법이 개시되는 시점에서 제1 배터리팩(110)의 전압이 제2 배터리팩(120)의 전압보다 낮은 것으로 가정한다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 단계 S500에서, 제어부(200)는 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제1 임계 전압 미만인지 여부를 판정한다. 일 예로, 제1 배터리팩(110)의 전압이 200V이고, 제2 배터리팩(120)의 전압이 202V이며, 제1 임계 전압이 2.5V인 경우, 단계 S500의 값은 "Yes"가 된다. 다른 예로, 제1 배터리팩(110)의 전압이 200V이고, 제2 배터리팩(120)의 전압이 205V이며, 제1 임계 전압이 2.5V인 경우, 단계 S500의 값은 "No"가 된다. 단계 S500의 값이 "Yes"이면 단계 S510이 진행된다. 단계 S500의 값이 "No"이면 단계 S520이 진행된다.

단계 S510에서, 제어부(200)는, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 모두 턴 온시킨다. 이는, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)을 서로 전기적으로 병렬 연결하기 위함이다.

단계 S520에서, 제어부(200)는, 제1 스위치(SW1)를 턴 온시킨다. 즉, 제2 배터리팩(120)의 전압이 제1 배터리팩(110)의 전압보다 임계 전압 이상 높으면, 제1 스위치(SW1)가 턴 온된다. 이때, 제2 스위치(SW2)는 턴 오프된 채로 유지된다. 이에 따라, 제1 배터리팩(110)은 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 공급되는 전력으로 충전 가능한 상태가 된다.

단계 S530에서, 제어부(200)는, 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 SOC 차이가 임계 SOC 미만인지 여부를 판정한다. 일 예로, 제1 배터리팩(110)의 SOC는 66%이고, 제2 배터리팩(120)의 SOC는 75%이며, 임계 SOC는 8%인 경우, SOC 차이는 9%이므로, 단계 S530의 값은 "No"가 된다. 다른 예로, 제1 배터리팩(110)의 SOC는 70%이고, 제2 배터리팩(120)의 SOC는 75%이며, 임계 SOC는 8%인 경우, SOC 차이는 5%이므로 단계 S530의 값은 "Yes"가 된다. 단계 S530의 값이 "No"이면 단계 S540이 진행된다. 단계 530의 값이 "Yes"이면 단계 S550이 진행된다.

단계 S540에서, 제어부(200)는, 전력 변환 시스템(30)에게 제1 명령을 전송한다. 전력 변환 시스템(30)은, 제1 명령에 응답하여, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 제1 정전력을 공급한다. 이에 따라, 제1 배터리팩(110)은 제1 정전력으로 충전될 수 있다. 제1 정전력은, 미리 정해진 최대 전력의 제1 비율에 대응할 수 있다. 제1 비율은, 0보다 크고 1보다 작을 수 있다. 예컨대, 최대 전력은 1000W이고 제1 비율이 0.5인 경우, 제1 정전력은 500W이다. 500W의 제1 정전력이 공급되는 어느 시점에서의 제1 배터리팩(110)의 전압이 300V인 경우, 5/3A의 충전 전류가 제1 배터리팩(110)으로 흘러들어감에 따라 제1 배터리팩(110)이 충전될 수 있다.

단계 S550에서, 제어부(200)는, 전력 변환 시스템(30)에게 제2 명령을 전송한다. 전력 변환 시스템(30)은, 제2 명령에 응답하여, 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에 제2 정전력을 공급한다. 이에 따라, 제1 배터리팩(110)은 제2 정전력으로 충전될 수 있다. 제2 정전력은, 미리 정해진 최대 전력의 제2 비율에 대응할 수 있다. 제2 비율은, 0보다 크고 1보다 작을 수 있다. 예컨대, 최대 전력은 1000W이고 제2 비율이 제1 비율보다 작은 0.1인 경우, 제2 정전력은 100W이다. 100W의 제2 정전력이 공급되는 어느 시점에서의 제1 배터리팩(110)의 전압이 300V인 경우, 1/3A의 충전 전류가 제1 배터리팩(110)으로 흘러들어감에 따라 제1 배터리팩(110)이 충전될 수 있다. 따라서, 당업자라면 제2 정전력이 공급되는 경우, 제1 정전력이 공급되는 경우보다 제1 배터리팩(110)이 상대적으로 느리게 충전될 것이며, 충전 전류에 의한 전한 강하는 줄어들게 된다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

단계 S560에서, 제어부(200)는 제1 배터리팩(110)의 전압이 제2 배터리팩(120)의 전압보다 낮은지 여부를 판정한다. 단계 S560의 값이 "Yes"이면 단계 S550이 진행된다. 단계 S560의 값이 "No"이면 단계 S570이 진행된다.

단계 S570에서, 제어부(200)는 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)의 전압 차이가 제2 임계 전압보다 큰지 여부를 판정한다. 단계 S570의 값이 "No"이면 단계 S580이 진행된다. 단계 S570의 값이 "Yes"이면 단계 S600이 진행된다.

단계 S580에서, 제어부(200)는 제2 스위치(SW2)를 턴 온시킨다. 제1 스위치(SW1)는 단계 S520에서부터 이미 턴 온되어 있으므로, 단계 S580에 의해 제2 스위치(SW2)까지 턴 온되는 시점부터 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120)은 제1 단자(P+)와 제2 단자(P-) 사이에서 서로 병렬 연결된다.

단계 S600에서, 제어부(200)는 전력 변환 시스템(30)에게 제3 명령을 전송한다. 전력 변환 시스템은, 제3 명령에 응답하여, 제2 정전력의 공급을 중단한다. 단계 S570의 값이 "Yes"이라는 것은, 제2 정전력이 공급된 기간에 비하여 제1 배터리팩(110)의 전압이 과도하게 빠르게 높아졌음을 나타낸다. 이는, 제1 배터리팩(110)의 전압이 실제로 급격히 높아졌거나 제1 배터리팩(110)의 전압이 잘못 측정되었을 가능성이 높은 상황이다. 따라서, 제어부(200)는, 제1 배터리팩(110)의 충전을 일시적으로 중단시키기 위해 제3 명령을 전송할 수 있다.

단계 S610에서, 제어부(200)는 제3 명령이 전송된 시점으로부터 안정화 기간이 경과되었는지 여부를 판정한다. 안정화 기간 동안, 제1 배터리팩(110)의 전압은 제1 배터리팩(110)의 SOC에 대응하는 개방 전압을 향하여 점차적으로 낮아지게 된다. 단계 S610의 값이 "Yes"이면 단계 S620이 진행된다.

단계 S620에서, 제어부(200)는 제1 배터리팩(110)과 제2 배터리팩(120) 간의 전압 차이가 제1 임계 전압 미만인지 여부를 판정한다. 단계 S620의 값이 "Yes"이면 단계 S580이 진행된다. 단계 S620의 값이 "No"이면 단계 S630이 진행된다.

단계 S630에서, 제어부(200)는 제1 스위치(SW1)를 턴 오프시킨다. 이에 따라, 제1 배터리팩(110) 역시 제1 단자(P+) 및 제2 단자(P-) 중 적어도 하나로부터 전기적으로 분리된다. 단계 S630이 실행된 시점 후에 단계 S500이 자동 재실행될 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 배터리 제어 장치(20)는, 복수의 배터리팩을 병렬 연결 시에 돌입 전류로 인한 복수의 배터리팩 및 주변 회로를 물리적 손상으로부터 보호할 수 있다. 또한, 배터리 제어 장치(20)는, 복수의 배터리팩을 병렬 연결하기 전에, 복수의 배터리팩 간의 전압 차이를 저감하기 위해 상대적으로 전압이 낮은 배터리팩을 충전함으로써, 상대적으로 전압이 높은 배터리팩을 방전시키는 방식에 비하여 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다. 또한, 배터리 제어 장치(20)는, 충전 중인 배터리팩의 내부 저항(internal resistance)에 의한 전압 강하를 고려하여 다른 배터리팩을 병렬 연결함으로써, 복수의 배터리팩을 병렬 연결 시에 흐를 수 있는 돌입 전류의 크기를 줄일 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

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.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.

<부호의 설명>

10: 에너지 저장 시스템

20: 배터리 제어 장치

30: 전력 변환 시스템

110: 제1 배터리팩

120: 제2 배터리팩

SW1: 제1 스위치

SW2: 제2 스위치

200: 제어부

310: 제1 슬레이브 컨트롤러

320: 제2 슬레이브 컨트롤러

400: 마스터 컨트롤러

Claims

제1 단자와 제2 단자를 통해 전력 변환 시스템에 연결 가능한 배터리 제어 장치에 있어서,

제1 배터리팩;

제2 배터리팩;

상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 상기 제1 배터리팩과 직렬 연결되는 제1 스위치;

상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 상기 제2 배터리팩과 직렬 연결되는 제2 스위치; 및

상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치에 동작 가능하게 결합된 제어부를 포함하되,

상기 제어부는,

상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 턴 오프되어 있는 제1 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩 간의 전압 차이가 임계 전압 미만인 경우, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 모두 턴 온시키도록 구성되는, 배터리 제어 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제1 시점에서의 상기 제2 배터리팩의 전압이 상기 제1 배터리팩의 전압보다 상기 임계 전압 이상 높으면, 상기 제1 스위치를 턴 온시키도록 구성되는, 배터리 제어 장치.
제2항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제1 시점 이후의 제2 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 임계 SOC 이상이면, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 제1 정전력이 공급되도록 상기 전력 변환 시스템에게 제1 명령을 전송하도록 구성되는, 배터리 제어 장치.
제3항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제2 시점에서 또는 상기 제2 시점 이후의 제3 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 상기 임계 SOC 미만이면, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 제2 정전력이 공급되도록 상기 전력 변환 시스템에게 제2 명령을 전송하도록 구성되고,

상기 제2 정전력은 상기 제1 정전력보다 작은, 배터리 제어 장치.
제4항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제3 시점 이후의 제4 시점에서의 상기 제1 배터리팩의 전압이 상기 제2 배터리팩의 전압 이상이고 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 전압 차이가 상기 임계 전압보다 작으면, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제2 스위치를 턴 온시키도록 구성되는, 배터리 제어 장치.
제5항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제4 시점에서의 상기 제1 배터리팩의 전압이 상기 제2 배터리팩의 전압보다 낮으면, 상기 전력 변환 시스템에게 상기 제2 명령을 전송하도록 구성되는, 배터리 제어 장치.
제5항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제4 시점에서의 상기 제1 배터리팩의 전압이 상기 제2 배터리팩의 전압보다 상기 임계 전압 이상 높으면, 상기 제2 정전력의 공급이 중단되도록 상기 전력 변환 시스템에게 제3 명령을 전송하도록 구성되는, 배터리 제어 장치.
제7항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 전력 변환 시스템이 상기 제3 명령에 응답하여 상기 제2 정전력의 공급을 중단한 시점으로부터 안정화 기간이 경과된 제5 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 전압 차이가 상기 임계 전압보다 작으면, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제2 스위치를 턴 온시키도록 구성되는, 배터리 제어 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는,

상기 제1 배터리팩의 전압 및 전류를 측정하도록 구성된 제1 슬레이브 컨트롤러;

상기 제2 배터리팩의 전압 및 전류를 측정하도록 구성된 제2 슬레이브 컨트롤러; 및

상기 제1 배터리팩 및 상기 제2 배터리팩 각각의 전압 및 전류를 기초로, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치 각각을 제어하도록 구성된 마스터 컨트롤러를 포함하는, 배터리 제어 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리 제어 장치; 및

상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 통해 상기 배터리 제어 장치에 연결되는 상기 전력 변환 시스템을 포함하는, 에너지 저장 시스템.
제1 단자와 제2 단자 사이에서 제1 스위치와 직렬 연결되는 제1 배터리팩 및 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에서 제2 스위치와 직렬 연결되는 제2 배터리팩을 병렬 연결하기 위한 배터리 제어 방법에 있어서,

상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 턴 오프되어 있는 제1 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩 간의 전압 차이가 임계 전압 미만인지 여부를 판정하는 단계;

상기 제1 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩 간의 전압 차이가 상기 임계 전압 미만인 경우, 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩이 서로 병렬 연결되도록 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 모두 턴 온시키는 단계;

상기 제1 시점에서의 상기 제2 배터리팩의 전압이 상기 제1 배터리팩의 전압보다 상기 임계 전압 이상 높으면, 상기 제1 스위치를 턴 온시키는 단계; 및

상기 제1 시점 이후의 제2 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 임계 SOC 이상이면, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 제1 정전력이 공급되도록 제1 명령을 전력 변환 시스템에게 전송하는 단계를 포함하는, 배터리 제어 방법.
제11항에 있어서,

상기 제2 시점에서 또는 상기 제2 시점 이후의 제3 시점에서의 상기 제1 배터리팩과 상기 제2 배터리팩의 SOC 차이가 상기 임계 SOC 미만이면, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자 사이에 제2 정전력이 공급되도록 제2 명령을 상기 전력 변환 시스템에게 전송하는 단계를 더 포함하되,

상기 제2 정전력은 상기 제1 정전력보다 작은, 배터리 제어 방법.