WO2021221219A1 - 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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batteries
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voltage
high voltage
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PCT/KR2020/006000
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김민철
남상현
강정수
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에너테크인터내셔널 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for controlling a plurality of parallel-connected high-voltage batteries, and more particularly, when using a plurality of parallel-connected high-voltage lithium-ion batteries, for controlling the plurality of batteries to equalize the potentials of each battery A plurality of parallel-connected high voltage battery control devices and methods therefor.
  • Lithium-ion batteries used in such electric vehicles and energy storage systems are often connected in parallel to several batteries in order to meet the capacity required by users.
  • lithium-ion batteries pose a risk of explosion and fire if overcharged.
  • the capacity and lifespan of the battery may be shortened.
  • the simplest method is to discharge the battery with the highest potential (voltage) while charging and to match the cell voltage with the low potential.
  • the configuration is simple, but power is wasted through a resistor for balancing, so the efficiency is not good and the battery life is also shortened. Also, there is a disadvantage that the balancing time is long.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0008335 (2017.01.24.).
  • the prior art relates to a parallel individual charging safety charging technology for resolving voltage non-uniformity between battery cells that is likely to occur during charging in a series charging method. is to achieve the charging rate and uniform charging between cells by individually controlling for each cell.
  • the present invention has been derived to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to effectively control the operation of the batteries when charging and discharging a plurality of parallel-connected batteries, and the potential of a plurality of parallel-connected high-voltage batteries It is to provide a plurality of parallel-connected high voltage battery control apparatus and method for equalizing.
  • An object of the present invention is to provide a method for controlling a high voltage battery for
  • a battery control device for solving the above technical problem is a vehicle that transmits any one of a battery control command of a charging type operation command or a discharging type operation command to equalize potentials of a plurality of parallel-connected batteries
  • the control unit and the vehicle control unit receive a battery control command, monitor the voltage of each of a plurality of parallel-connected batteries, and sequentially operate from any one battery to control the potential of all batteries to be equalized. .
  • the battery pack may include a plurality of parallel-connected lithium-ion batteries and a BMS controlling the potentials of the batteries to be equalized.
  • the plurality of parallel-connected batteries includes a first contactor connected from a positive (+) connection terminal between both ends of one battery and another battery, and a second contactor connected from a negative (-) connection terminal. ) and a pre-charge circuit connected in parallel with the second contactor may be provided.
  • a precharge contactor and a precharge resistor for attenuating inrush current may be connected in series.
  • the plurality of parallel-connected batteries may further include a current sensing sensor connected at a positive (+) connection terminal between both ends of one battery and the other battery to sense a current value.
  • the BMS includes a CAN communication unit for receiving a battery control command transmitted from the vehicle control unit, a voltage monitoring unit for monitoring individual voltages of each of a plurality of parallel-connected batteries, and a current sensing sensor when sequentially operating the plurality of parallel-connected batteries.
  • An inrush current sensing unit for detecting a rush current generated from one battery to another by monitoring a current value by It may include a battery control unit for controlling the electric potential of all batteries to be equalized by operating the battery.
  • the battery control unit When the battery control command is a charging operation command, the battery control unit operates and charges the battery of the lowest voltage monitored by the voltage monitoring unit, and sequentially moves the battery potential of another high voltage to a battery of a low voltage. Thus, the potential of all batteries is equalized.
  • the battery control unit operates and discharges the battery of the highest voltage monitored by the voltage monitoring unit first, and sequentially converts the battery of the high voltage to the battery of the low voltage. It has the characteristic of equalizing the potential of all batteries by moving them.
  • the battery control unit is connected at the positive (+) connection terminal between both ends of the high voltage battery and the low voltage battery in order to move the potential from the high voltage battery to the low voltage battery according to any one battery control command.
  • the first contactor is turned ON, and when an inrush current is generated due to a voltage difference between the internal resistance of the high voltage battery and the low voltage battery, the precharge contactor of the precharge circuit is activated ( ON) to attenuate the inrush current caused by the precharge resistor, then the second contactor connected at the negative (-) connection terminal is turned ON, and the precharge contactor is deactivated (OFF). , it has a characteristic of controlling the potential of a high voltage battery to move to a low voltage battery.
  • any one of a charging-type operation command or a discharging-type operation command is controlled in order to equalize potentials of a plurality of parallel-connected batteries from the vehicle controller.
  • Receiving a command, monitoring the voltage of each of the plurality of parallel-connected batteries located in the battery pack, receiving any one battery control command received from the vehicle control unit and sequentially operating from any one monitored battery It is characterized by including a battery control step of controlling the potentials of all batteries to be equalized.
  • the battery control step when the battery control command is an operation command of the charging method, the monitored battery of the lowest voltage is first operated and charged, and the battery of the lowest voltage is sequentially operated from the battery of the next low voltage to the battery of the high voltage.
  • the potential of all batteries is equalized by moving the potential from the high-voltage battery to the low-voltage battery.
  • the battery control step when the battery control command is a discharging operation command, the monitored battery of the highest voltage is first operated and discharged, and the battery of the highest voltage is sequentially operated from the battery of the next high voltage to the battery of the low voltage. , the potential of all batteries is equalized by allowing the potential to move from the high-voltage battery to the low-voltage battery.
  • the BMS is connected at the positive (+) connection terminal between both ends of the high voltage battery and the other low voltage battery in order to move the potential from the high voltage battery to the low voltage battery according to any one battery control command.
  • the precharge contactor of the precharge circuit is turned on. After activating (ON) to attenuate the inrush current caused by the precharge resistor, the second contactor connected at the negative (-) connection terminal is turned on (ON), and the precharge contactor is deactivated (OFF) ) to control the potential of the high voltage battery to be moved to the low voltage battery.
  • the BMS is characterized in that, when the battery of high voltage is operated first and the battery of low voltage is sequentially operated, the battery of low voltage operates only when the battery of high voltage and the battery of high voltage are within a certain voltage difference.
  • the present invention according to the above-described apparatus for controlling a plurality of parallel-connected high-voltage batteries and a method thereof effectively controls the operation of a plurality of parallel-connected high-voltage batteries, thereby safely proceeding without waste of time and power when charging and discharging batteries, while maintaining battery life and efficiency has the effect of increasing
  • the present invention provides battery protection from inrush current while meeting the capacity required by the user and explosion and fire caused by overcharging of the battery. It has the effect of preventing the shortening of lifespan due to over-discharge.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram showing the configuration of a plurality of parallel-connected high voltage battery control devices according to the present invention
  • FIG. 2 is an exemplary diagram showing a parallel-connected circuit configuration of a battery having two different voltages according to the present invention
  • FIG. 3 is an exemplary diagram showing a block configuration of a BMS according to the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram showing a characteristic graph of the battery current according to the control of the inrush current according to the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for controlling a plurality of parallel-connected high voltage batteries according to the present invention
  • FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating an operation sequence in a discharging operation of batteries connected in parallel according to the present invention.
  • the battery with the next higher voltage is operated and discharge is made, and the battery with the higher voltage sequentially moves to the battery with the lower potential.
  • the potentials of all batteries may become equal at the end of discharge.
  • the high voltage battery is operated first, and then the low voltage battery is operated. make it work
  • FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a BMS control operation sequence in a discharging operation of parallel-connected batteries according to the present invention.
  • the system standby mode System Status Idle
  • the BMS battery control algorithm according to the discharging mode is operated.
  • the BMS battery control algorithm is first connected at the positive (+) connection terminal to the high voltage battery 302 within the monitored constant voltage range difference in order to move the potential from the high voltage battery to the low voltage battery. Operate the contactor (Positive Relay).
  • the contactor Negative Relay
  • the precharge contactor which has completed its mission, is deactivated (OFF)
  • connecting a plurality of batteries in parallel to achieve the purpose of increasing power and usage time can be used in all fields of electric vehicles, electric buses, electric trucks, and energy storage systems (ESS).
  • ESS energy storage systems

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Abstract

본 발명은 복수의 병렬 연결된 배터리의 전위 균등화를 위하여 충전 방식의 동작 명령 또는 방전 방식의 동작 명령 중의 어느 하나의 배터리 제어 명령을 송신하는 차량제어부 및 상기 차량제어부의 배터리 제어 명령을 수신하고 복수의 병렬 연결된 배터리 각각의 전압을 모니터링하여 어느 하나의 배터리부터 순차적으로 동작시켜 모든 배터리의 전위가 균등화되도록 제어하기 위한 배터리팩으로 이루어져, 고전압 리튬이온 배터리를 다수로 병렬 연결하여 사용할 때, 여러 개의 배터리를 제어하여 각 배터리의 전위를 균등하게 맞추기 위한 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 리튬이온 배터리를 다수로 병렬 연결하여 사용할 때, 여러 개의 배터리를 제어하여 각 배터리의 전위를 균등하게 맞추기 위한 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
환경규제 강화, 석유의 고갈 가능성, 고유가 지속 등으로 2차 전지를 이용한 전기자동차(EV, Electric Vehicle) 또는 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)의 수요가 늘어나고 있다.
이러한 전기자동차 및 에너지저장시스템에 사용되는 리튬 이온 배터리는 사용자가 요구하는 용량을 충족시키기 위하여 여러 개의 배터리를 병렬로 연결하는 경우가 많다.
하지만 리튬 이온 배터리는 니켈 카드뮴, 인산철, 납 축전지의 경우와 달리 과충전이 될 경우 폭발 및 화재의 위험이 존재한다. 또한 과충전과 더불어 과방전이 될 경우에는 배터리의 용량 및 수명이 단축되기도 한다.
종래에는 크게 두 가지 방식에 의해 병렬 연결된 배터리의 전위를 균등화시키려는 노력을 하였다.
가장 간단한 방법은 충전할 때 가장 높은 전위(전압)의 배터리를 방전시켜 가면서 낮은 전위의 셀 전압과 맞추어 나가는 것이다.
이것은 저항을 가장 높은 전압의 배터리에 연결시켜 방전을 시키는 것으로서 패시브 밸런싱(passive balancing) 방법이라고 한다.
다음으로 모든 배터리를 개별적으로 제어하며 각기 다른 전류로 충전을 진행하는 방식과 높은 전위의 배터리로 낮은 전위의 배터리를 충전하는 방식이 있으며 이 모든 것을 액티브 밸런싱(active balancing)이라고 한다
상기 패시브 밸런싱의 경우는 구성이 간단하지만, 밸런싱을 위해 저항을 통해 전력을 낭비하므로 효율이 좋지 않으며, 배터리 수명도 단축된다. 또한 밸런싱 시간이 길어지는 단점도 있다.
또한, 상기 액티브 밸런싱의 경우는 개별로 배터리를 충전하기 때문에 충전 시간 및 효율면에서는 좋지만, 구성이 복잡하고 많은 소자가 추가되어 비용도 상승하게 된다.
이에 따라 병렬로 연결된 배터리를 올바르게 제어하여 안전성 확보와 수명 단축을 방지할 수 있는 전위 균등화 방법이 요구된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0008335(2017.01.24.)에서 전기 자동차 배터리의 안전 균일 충전을 위한 병렬 개별 충전 기술이 공지되어 있다. 상기 종래의 기술은 직렬 충전 방식으로 충전하는 동안 발생하기 쉬운 배터리 셀 간의 전압 불균일을 해소하기 위한, 병렬 개별 충전식 안전 충전 기술에 관한 것으로서, 병렬 충전 구조를 채용하고 고속 안정적 충전 기술을 개발하여 충전 속도를 각 셀 별로 개별 제어함으로써 충전 속도 및 셀 간의 균일 충전을 달성하려는 것이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 병렬 연결된 다수의 배터리를 충, 방전할 때의 배터리의 동작을 효과적으로 제어하면서 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리의 전위를 균등하게 하기 위한 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 BMS 배터리 제어 알고리즘을 통하여 병렬 연결되는 배터리 간에 높은 전위의 배터리로부터 순간적으로 입력되는 돌입 전류(Inrush current)를 상쇄하여 배터리를 안전하게 보호하면서, 순차적으로 모든 배터리들의 전위를 균등하게 하기 위한 고전압 배터리 제어 방법을 제공하고자 하는 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 제어 장치는 복수의 병렬 연결된 배터리의 전위 균등화를 위하여 충전 방식의 동작 명령 또는 방전 방식의 동작 명령 중의 어느 하나의 배터리 제어 명령을 송신하는 차량제어부 및 상기 차량제어부의 배터리 제어 명령을 수신하고 복수의 병렬 연결된 배터리 각각의 전압을 모니터링하여 어느 하나의 배터리부터 순차적으로 동작시켜 모든 배터리의 전위가 균등화되도록 제어하는 배터리팩으로 이루어지는 특징으로 할 수 있다.
상기 배터리팩은 복수의 병렬 연결된 리튬이온 배터리와 상기 배터리들의 전위가 균등화되도록 제어하는 BMS를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 복수의 병렬 연결된 배터리는 어느 하나의 배터리와 다른 하나의 배터리 양단간에서 플러스(+) 연결단에서 연결되는 제1컨택터(Contactor), 마이너스(-) 연결단에서 연결되는 제2컨택터(Contactor) 및 상기 제2컨택터와 병렬로 연결되는 프리차지 회로(Pre-charge circuit)를 각각 구비할 수 있다.
상기 프리차지 회로는 프리차지 컨택터 및 돌입 전류를 감쇄를 위한 프리차지 저항이 직렬로 연결될 수 있다.
상기 복수의 병렬 연결된 배터리는 어느 하나의 배터리와 다른 하나의 배터리 양단간의 플러스(+) 연결단에서 연결되어 전류값을 센싱하는 전류감지센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 BMS는 차량제어부로부터 전송되는 배터리 제어 명령을 수신하는 CAN 통신부, 복수의 병렬 연결된 배터리 각각의 개별 전압을 모니터링하는 전압 모니터링부, 상기 복수의 병렬 연결된 배터리의 순차적 동작 시, 전류감지센서에 의한 전류값을 모니터링하여 어느 하나의 배터리에서 다른 하나의 배터리로 발생하는 돌입 전류를 감지하는 돌입 전류 감지부 및 상기 배터리 제어 명령에 따라 어느 하나의 배터리와 다른 하나의 배터리 양단간에 구비되는 하나 이상의 컨택터를 동작시켜 모든 배터리의 전위가 균등화되도록 제어하는 배터리 제어부를 포함할 수 있다.
상기 배터리 제어부는 배터리 제어 명령이 충전 방식의 동작 명령일 경우, 상기 전압 모니터링부에서 모니터링된 가장 낮은 전압의 배터리부터 동작시켜 충전하면서, 순차적으로 다른 높은 전압의 배터리 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동하게 하여 모든 배터리의 전위를 균등하게 하는 특징이 있다.
또한, 상기 배터리 제어부는 배터리 제어 명령이 방전 방식의 동작 명령일 경우, 상기 전압 모니터링부에서 모니터링된 가장 높은 전압의 배터리부터 먼저 동작시켜 방전하면서, 순차적으로 높은 전압의 배터리 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동하게 하여 모든 배터리의 전위를 균등하게 하는 특징이 있다.
또한, 상기 배터리 제어부는 어느 하나의 배터리 제어 명령에 따른 높은 전압의 배터리에서 낮은 전압의 배터리로 전위의 이동을 위하여, 높은 전압의 배터리와 낮은 전압의 배터리 양단간의 플러스(+) 연결단에서 연결되는 제1컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고, 상기 높은 전압의 배터리와 낮은 전압의 배터리의 내부 저항과 전압차에 의해 돌입 전류가 발생하면, 프리차지 회로의 프리차지 컨택터를 활성화(ON)하여 프리차지 저항에 의한 돌입 전류를 감쇄시킨 후에, 마이너스(-) 연결단에서 연결되는 제2컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고, 상기 프리차지 컨택터를 비활성화(OFF) 하여, 높은 전압의 배터리 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동될 수 있도록 제어하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 BMS에 의한 복수의 병렬 연결된 배터리 제어 방법은 차량제어부로부터 복수의 병렬 연결된 배터리의 전위 균등화를 위하여 충전 방식의 동작 명령 또는 방전 방식의 동작 명령 중의 어느 하나의 배터리 제어 명령을 수신하는 단계, 배터리팩 내에 위치하는 복수의 병렬 연결된 배터리 각각의 전압을 모니터링 하는 단계, 상기 차량제어부로 부터 수신된 어느 하나의 배터리 제어 명령을 수신하고 모니터링되어진 어느 하나의 배터리부터 순차적으로 동작시켜 모든 배터리의 전위가 균등화되도록 제어하는 배터리 제어 단계를 포함하는 특징이 있다.
또한, 상기 배터리 제어 단계는 상기 배터리 제어 명령이 충전 방식의 동작 명령일 경우, 모니터링된 가장 낮은 전압의 배터리를 먼저 동작시켜 충전하며, 순차적으로 그 다음 낮은 전압의 배터리에서 높은 전압의 배터리로 동작되어 가면서, 높은 전압의 배터리로부터 낮은 전압의 배터리로 전위가 이동하게 하여 모든 배터리의 전위가 균등하도록 하는 특징이 있다.
또한, 상기 배터리 제어 단계는 배터리 제어 명령이 방전 방식의 동작 명령일 경우, 모니터링된 가장 높은 전압의 배터리를 먼저 동작시켜 방전하며, 순차적으로 그 다음 높은 전압의 배터리에서 낮은 전압의 배터리로 동작되어 가면서, 높은 전압의 배터리로부터 낮은 전압의 배터리로 전위가 이동하게 하여 모든 배터리의 전위가 균등하도록 하는 특징이 있다.
또한, 상기 BMS는 어느 하나의 배터리 제어 명령에 따른 높은 전압의 배터리에서 낮은 전압의 배터리로 전위의 이동을 위하여, 상기 높은 전압의 배터리와 다른 낮은 전압의 배터리 양단간의 플러스(+) 연결단에서 연결되는 제1컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고, 상기 높은 전압의 배터리와 다른 낮은 전압의 배터리의 내부 저항과 전압차에 의해 돌입 전류가 발생하면, 프리차지 회로의 프리차지 컨택터를 활성화(ON)하여 프리차지 저항에 의한 돌입 전류를 감쇄시킨 후에, 마이너스(-) 연결단에서 연결되는 제2컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고, 상기 프리차지 컨택터를 비활성화(OFF) 하여, 상기 높은 전압의 배터리 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동될 수 있도록 제어하는 특징이 있다.
또한, 상기 BMS는 높은 전압의 배터리를 먼저 동작시키고 순차적으로 낮은 전압의 배터리를 동작할 시, 상기 낮은 전압의 배터리가 상기 높은 전압의 배터리와 일정 전압 차이 이내일 때만 동작하게 하는 특징이 있다.
전술한 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치 및 그 방법에 의한 본 발명은 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리의 동작을 효과적으로 제어함으로서 배터리를 충전, 방전할 때 시간 및 전력 낭비 없이 안전하게 진행하면서 배터리의 수명과 효율을 증가시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기 자동차 및 에너지 저장 장치에 사용되는 리튬 이온 배터리 여러 개를 병렬로 연결하는 경우, 돌입 전류로부터의 배터리 보호와 함께 사용자가 요구하는 용량을 충족시키면서 배터리의 과충전에 의한 폭발 및 화재를 예방하고 과방전에 의한 수명 단축을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치의 구성을 보여주는 예시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 서로 다른 두 개의 전압을 가진 배터리의 병렬 연결되는 회로 구성을 보여주는 예시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 BMS의 블록 구성을 보여주는 예시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 돌입 전류의 제어에 따른 배터리 전류의 특성 그래프를 보여주는 예시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 방법의 흐름도이며,
도 6은 본 발명에 따른 병렬 연결된 배터리의 방전 동작에서의 동작 시퀀스를 보여주는 예시도이다.
하고, 다른 배터리와 일정 범위차 이내로 전압이 도달하면 다음으로 전압이 높은 배터리가 동작되면서 방전이 이루어지게 되고, 순차적으로 높은 전압의 배터리 전위가 낮은 전위의 배터리로 이동하는 방전이 이루어지게 된다. 결국 방전 종료 시점에는 모든 배터리의 전위가 균등하게 될 수 있는 것이다.
이때, 방전 방식의 동작 명령에서는 우선 높은 전압의 배터리가 먼저 동작되고 난 이후에 낮은 전압의 배터리가 동작하게 되는데, 이때 낮은 전압의 배터리는 높은 전압의 배터리와 일정 전압 차이 이내의 범위가 될 때에만 동작하게 한다.
이는 상기 범위 값이 너무 높게 설정되면 너무 큰 돌입 전류가 낮은 전압의 배터리로 흐르게 되고, 너무 낮게 설정되면 한 개의 배터리에만 너무 큰 방전 전류가 흐르게 되어 서로 간의 배터리 수명(cycle life)의 발란스가 무너지게 되기 때문이다. 또한, 한 개의 배터리로의 동작 시간이 길어지게 되어 사용자가 원하는 배터리의 출력을 내지 못하는 것을 방지하기 위함이다.
도 6은 본 발명에 따른 병렬 연결된 배터리의 방전 동작에서의 BMS 제어 동작 시퀀스를 보여주는 예시도이다.
도 6에서와 같이 BMS는 초기 전원으로 일정 입력 전압(+V24)을 입력받고, EPO 신호(Signal) 및 Key-run 신호를 수신하게 되면, 시스템 대기 모드(System Status Idle)가 인에이블(Enable) 되고, 배터리 제어 명령에 따라 방전 방식의 동작 명령을 수신하게 되면 방전 모드에 의한 BMS 배터리 제어 알고리즘을 동작하게 된다.
이에 따라 상기 BMS 배터리 제어 알고리즘은 높은 전압의 배터리에서 낮은 전압의 배터리로 전위의 이동을 위하여, 모니터링된 일정 전압 범위차 이내에 있는 높은 전압의 배터리(302)에 대하여 우선 플러스(+) 연결단에서 연결되어 있는 컨택터(Positive Relay)를 동작시킨다.
다음으로 돌입 전류의 방지를 위하여 마이너스(-) 연결단에서 연결되는 프리차지 회로의 프리차지 컨택터를 활성화(ON) 시키면 배터리의 마이너스(-) 연결단이 활성화되게 된다.
이후 프리차지 회로의 동작에 의한 돌입 전류를 방지하고 나면 배터리의 마이너스(-) 연결단에서 연결되는 컨택터(Negative Relay)를 동작시키고, 본연의 임무를 다한 상기 프리차지 컨택터를 비활성화(OFF)하게 됨으로써, 배터리가 일정 전압 차이 이내로 균등화 되면서 동작될 수 있음을 알 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이 이렇게 병렬로 다수의 배터리를 연결하여 전력과 사용시간 증가 등의 목적을 달성하는 것은 전기 자동차, 전기 버스, 전기 트럭 및 에너지 저장 장치(ESS)의 모든 분야에서 이용할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 배터리 제어 장치에 있어서,
    복수의 병렬 연결된 배터리의 전위 균등화를 위하여 충전 방식의 동작 명령 또는 방전 방식의 동작 명령 중의 어느 하나의 배터리 제어 명령을 송신하는 차량제어부 및
    상기 차량제어부의 배터리 제어 명령을 수신하고 복수의 병렬 연결된 배터리 각각의 전압을 모니터링하여 어느 하나의 배터리부터 순차적으로 동작시켜 모든 배터리의 전위가 균등화되도록 제어하기 위한 배터리팩으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리팩은 복수의 병렬 연결된 리튬이온 배터리와 상기 배터리 들의 전위가 균등화되도록 제어하는 BMS를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 병렬 연결된 배터리는
    어느 하나의 배터리와 다른 하나의 배터리 양단간에서 플러스(+) 연결단에서 연결되는 제1컨택터(Contactor), 마이너스(-) 연결단에서 연결되는 제2컨택터(Contactor) 및 상기 제2컨택터와 병렬로 연결되는 프리차지 회로(Pre-charge circuit)를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 프리차지 회로는 프리차지 컨택터 및 돌입 전류를 감쇄를 위한 프리차지 저항이 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 병렬 연결된 배터리는
    어느 하나의 배터리와 다른 하나의 배터리 양단간의 플러스(+) 연결단에서 연결되어 전류값을 센싱하는 전류감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 BMS는
    차량제어부로부터 전송되는 배터리 제어 명령을 수신하는 CAN 통신부,
    복수의 병렬 연결된 배터리 각각의 개별 전압을 모니터링하는 전압 모니터링부,
    상기 복수의 병렬 연결된 배터리의 순차적 동작 시, 전류감지센서에 의한 전류값을 모니터링하여 어느 하나의 배터리에서 다른 하나의 배터리로 발생하는 돌입 전류를 감지하는 돌입 전류 감지부 및
    상기 배터리 제어 명령에 따라 어느 하나의 배터리와 다른 하나의 배터리 양단간에 구비되는 하나 이상의 컨택터를 동작시켜 모든 배터리의 전위가 균등화되도록 제어하는 배터리 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 배터리 제어부는 배터리 제어 명령이 충전 방식의 동작 명령일 경우, 상기 전압 모니터링부에서 모니터링된 가장 낮은 전압의 배터리부터 먼저 충전시키면서, 순차적으로 다른 높은 전압의 배터리의 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동하게 하여 모든 배터리의 전위를 균등하게 하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 배터리 제어부는 배터리 제어 명령이 방전 방식의 동작 명령일 경우, 상기 전압 모니터링부에서 모니터링된 가장 높은 전압의 배터리부터 먼저 방전시키면서, 순차적으로 높은 전압의 배터리의 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동하게 하여 모든 배터리의 전위를 균등하게 하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  9. 청구항 7 내지 8 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 제어부는 어느 하나의 배터리 제어 명령에 따른 높은 전압의 배터리에서 낮은 전압의 배터리로 전위의 이동을 위하여,
    상기 높은 전압의 배터리와 낮은 전압의 배터리 양단간의 플러스(+) 연결단에서 연결되는 제1컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고,
    상기 높은 전압의 배터리와 낮은 전압의 배터리의 내부 저항과 전압차에 의해 돌입 전류가 발생하면, 프리차지 회로의 프리차지 컨택터를 활성화(ON)하여 프리차지 저항에 의한 돌입 전류를 감쇄시킨 후에,
    마이너스(-) 연결단에서 연결되는 제2컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고, 상기 프리차지 컨택터를 비활성화(OFF) 하여, 높은 전압의 배터리 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 장치.
  10. BMS에 의한 복수의 병렬 연결된 배터리 제어 방법에 있어서,
    차량제어부로부터 복수의 병렬 연결된 배터리의 전위 균등화를 위하여 충전 방식의 동작 명령 또는 방전 방식의 동작 명령 중의 어느 하나의 배터리 제어 명령을 수신하는 단계,
    배터리팩 내에 위치하는 복수의 병렬 연결된 배터리 각각의 전압을 모니터링 하는 단계,
    상기 차량제어부로 부터 수신된 어느 하나의 배터리 제어 명령을 수신하고 모니터링되어진 어느 하나의 배터리부터 순차적으로 동작시켜 모든 배터리의 전위가 균등화되도록 제어하는 배터리 제어 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 배터리 제어 단계는 상기 배터리 제어 명령이 충전 방식의 동작 명령일 경우, 모니터링된 가장 낮은 전압의 배터리를 먼저 동작시켜 충전하며, 순차적으로 그 다음 낮은 전압의 배터리에서 높은 전압의 배터리로 동작되어 가면서, 높은 전압의 배터리로부터 낮은 전압의 배터리로 전위가 이동하게 하여 모든 배터리의 전위가 균등하도록 하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 배터리 제어 단계는 배터리 제어 명령이 방전 방식의 동작 명령일 경우, 모니터링된 가장 높은 전압의 배터리를 먼저 동작시켜 방전하며, 순차적으로 그 다음 높은 전압의 배터리에서 낮은 전압의 배터리로 동작되어 가면서, 높은 전압의 배터리로부터 낮은 전압의 배터리로 전위가 이동하게 하여 모든 배터리의 전위가 균등하도록 하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 방법.
  13. 청구항 11 내지 12 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 제어 단계는 어느 하나의 배터리 제어 명령에 따른 높은 전압의 배터리로부터 낮은 전압의 배터리로 전위의 이동을 위하여,
    상기 높은 전압의 배터리와 낮은 전압의 배터리 양단간의 플러스(+) 연결단에서 연결되는 제1컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고,
    상기 높은 전압의 배터리와 낮은 전압의 배터리의 내부 저항과 전압차에 의해 돌입 전류가 발생하면, 프리차지 회로의 프리차지 컨택터를 활성화(ON)하여 프리차지 저항에 의한 돌입 전류를 감쇄시킨 후에,
    마이너스(-) 연결단에서 연결되는 제2컨택터(Contactor)를 온(ON) 스위치하고, 상기 프리차지 컨택터를 비활성화(OFF) 하여, 상기 높은 전압의 배터리 전위가 낮은 전압의 배터리로 이동될 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 배터리 제어 단계는 높은 전압의 배터리를 먼저 동작시키고 순차적으로 그 다음 낮은 전압의 배터리를 동작할 시, 상기 낮은 전압의 배터리가 상기 높은 전압의 배터리와 일정 전압 차이 이내일 때만 동작하게 하는 것을 특징으로 하는 다수의 병렬 연결된 고전압 배터리 제어 방법.
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