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KR20160008106A - 배터리 셀 전압 액티브 밸런싱 장치 - Google Patents

배터리 셀 전압 액티브 밸런싱 장치 Download PDF

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KR20160008106A
KR20160008106A KR1020150090533A KR20150090533A KR20160008106A KR 20160008106 A KR20160008106 A KR 20160008106A KR 1020150090533 A KR1020150090533 A KR 1020150090533A KR 20150090533 A KR20150090533 A KR 20150090533A KR 20160008106 A KR20160008106 A KR 20160008106A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
active balancing
battery module
voltage
battery modules
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020150090533A
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English (en)
Inventor
김선태
홍인관
Original Assignee
주식회사 코캄일렉트로닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 코캄일렉트로닉스 filed Critical 주식회사 코캄일렉트로닉스
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Abstract

본 발명은 다수의 배터리 팩을 연결하여 개별 셀 전압을 균일하게 해주는 트랜스포머를 사용한 에너지 재생 방식의 액티브 밸런싱 장치를 개시한다.

Description

배터리 셀 전압 액티브 밸런싱 장치{Active balancing apparatus for balancing battery cell voltage}
본 발명은 배터리 셀 전압을 밸런싱하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 팩과 개별 배터리 셀을 연결하여 개별 배터리 셀 간의 전압을 균일하게 해주는 트랜스포머를 사용한 에너지 재생 방식의 액티브 밸런싱 장치에 관한 것이다.
리튬 충전용 이차 배터리 팩은 과충전, 과방전, 고온, 저온 등으로부터 배터리를 안전하게 보호하기 위해 BMS(Battery Management System)라는 배터리 관리 장치를 이용한다. 이러한 BMS는, 배터리 팩을 구성하는 각각의 배터리 셀의 전압, 온도 및 배터리 팩의 충전 전류, 방전 전류에 관한 데이터를 읽어 들여 배터리 팩의 상태를 감지하고, 이를 통해 배터리를 안전하게 보호한다.
한편, 개별 배터리 셀 여러 개를 직렬, 병렬 또는 직병렬로 묶어 배터리 팩을 제작한 후 충방전을 반복하다 보면 각각의 배터리 셀의 특성 차이로 인한 불균형 현상이 발생할 수 있다.
이러한 특성 차이는, 사용과정에서 발생할 수도 있고, 제조시점부터 이미 존재할 수도 있다. 즉, 각각의 배터리 셀은 제조시 양극, 음극, 분리막 및 전해액 등과 같이 배터리 셀을 구성하는 구성요소들이 모두 동일하게 제조될 수 없다. 따라서, 배터리 셀의 면적, 두께, 무게, 조성물의 양 등의 차이가 발생하며 이러한 차이로 인해 배터리 셀의 불균형 현상이 생기게 된다.
이러한 불균형 현상을 방치한 상태에서 배터리 팩을 사용하면 배터리 셀의 전압 차이로 인해 충전 용량(State Of Charge: SOC)가 줄어들게 되며, 이는 전체 배터리 팩의 용량 저하를 야기할 수 있다. 뿐만 아니라, 배터리 셀 간의 불균형이 발생한 상태에서 충전 또는 방전이 수행되면 상태가 나쁜 셀은 과충전이나 과방전 현상이 생길 수 있고, 이로 인해 과충전이나 과방전된 셀의 수명이 단축될 수 있다.
이와 같은 배터리 셀의 불균형 현상에 의한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 패시브 밸런싱 방식이 주로 사용되어 왔다. 도 1은, 종래기술에 따른 패시브 밸런싱 방식을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 패시브 밸런싱 회로(30)가 적용된 배터리 팩(10)이 도시되어 있다.
패시브 밸런싱 방식은, 저항과 같은 수동 소자 등을 통해 배터리 셀을 방전시켜 다른 배터리 셀의 전압과 균등하게 되도록 하는 방식이다. 도 1의 예시에서 패시브 밸런싱은, BMS(20)가 스위치(32)를 제어함으로써 수행된다. 즉, BMS(20)는, 스위치(32)를 제어하여 전압이 높은 배터리 셀(11)에 연결된 저항(31)에 전류가 흐를 수 있도록 하고, 이를 통해 전압이 높은 배터리 셀(11)을 방전시킨다.
그러나 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 셀들 중 어느 하나의 배터리 셀의 전압이 다른 배터리 셀들의 전압보다 매우 낮은 경우에 패시브 밸런싱 방식을 사용하게 되면 시간적으로 또는 비용적으로 많은 손실이 발생하게 된다.
즉, 밸런싱을 위해서는 전압이 낮은 배터리 셀을 제외한 나머지 모든 배터리 셀을 방전하여야 하기 때문에, 열이 많이 발생할 뿐만 아니라, 방전에 많은 시간이 소요된다. 또한, 배터리 셀의 불균형을 맞추기 위해 방전량을 증가시킴으로써, 실제 저장된 전력을 필요한 부분에 사용하지 못하고 불필요하게 방전시키게 되어 전력 손실이 매우 커지게 된다. 뿐만 아니라, 장시간의 방전이 필요하므로 제대로 배터리 셀을 밸런싱하지 못하게 될 수도 있다. 따라서, 배터리 셀이 제대로 밸런싱되지 않은 채 배터리가 사용되어 추가적인 문제가 발생할 수 있다.
또한, 비상전원공급용도로 사용되는 무정전 전원공급장치(Uninterruptible Power System: UPS)등과 같이 사용 빈도가 높지 않은 배터리 팩의 경우, 장기간 사용되지 않기 때문에, 자연방전으로 인한 배터리 셀의 불균형이 생기기가 쉽다. 이와 같은 장기간의 미사용으로 배터리 셀의 불균형이 생길 경우, 종래의 패시브 밸런싱 방식에 의하면 배터리 셀 중 전압이 높은 배터리 셀을 반복해서 방전하게 된다. 즉, 배터리 셀 간의 균일한 사용이 이루어지지 않게 된다. 따라서, 특정 배터리 셀에 대한 급격한 수명 단축이 이루어지고, 이로 인해 전체 배터리 팩의 수명이 단축되는 결과를 초래한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리 셀의 불균형이 발생할 경우, 전압이 높은 배터리 셀의 충전 에너지를 열로 방출하여 소모시키는 대신, 전압이 낮은 배터리 셀로 전달하여 전압이 낮은 배터리 셀을 충전하는 액티브 밸런싱 장치 및 방법을 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 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 액티브 밸런싱 장치는, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압을 밸런싱하는 장치로서, 상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 모듈 마다 적어도 하나씩 구비되어 상기 배터리 팩의 양단과 상기 각 배터리 모듈의 양단 사이에 전기적으로 연결된 액티브 밸런싱 유닛; 및 상기 복수의 배터리 모듈 중에 적어도 하나의 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시켜 상기 복수의 배터리 모듈 간의 전압을 밸런싱하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압을 이용하여 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치를 설정하고, 상기 복수의 배터리 모듈 중에 적어도 하나의 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시켜 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치까지 상기 복수의 배터리 모듈을 충전하여 상기 복수의 배터리 모듈 간의 전압을 밸런싱할 수 있다.
상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치는 각 배터리 모듈 마다 동일하게 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 배터리 모듈의 전압의 크기가 상기 충전 목표치보다 낮은 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는, 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛에 연결된 배터리 모듈의 전압이 상기 충전 목표치를 초과하면, 상기 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛에 대한 구동을 중단시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 충전 목표치보다 낮은 크기의 전압을 갖는 배터리 모듈 을 전압의 크기에 따라 오름차순으로 순차적으로 충전이 수행될 수 있도록 액티브 밸런싱 유닛을 순차적으로 구동시키되, 선순위 액티브 밸런싱 유닛에 연결된 배터리 모듈에 대한 충전이 완료되면 상기 선순위 액티브 밸런싱 유닛에 대한 구동을 중단시킨 다음, 후순위 액티브 밸런싱 유닛을 구동시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 충전 목표치보다 낮은 크기의 전압을 갖는 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 동시다발적으로 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압의 크기 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준전압 이하인 경우, 상기 액티브 밸런싱 유닛을 이용한 1차 밸런싱을 종료할 수 있다.
상기 액티브 밸런싱 장치는, 상기 복수의 배터리 모듈을 구성하는 각 배터리 모듈마다 적어도 하나씩 구비된 패시브 미세조정 회로를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 1차 밸런싱이 종료된 후, 상기 복수의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 모듈 중 전압의 크기가 가장 낮은 전압보다 큰 전압을 갖는 배터리 모듈에 구비된 패시브 미세조정 회로를 구동할 수 있다.
상기 패시브 미세조정 회로는, 상기 각 배터리 모듈의 양단에 연결된 미세조정 선로; 상기 미세조정 선로에 설치된 미세조정 스위치; 및 상기 미세조정 선로에 설치된 저항;을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 미세조정 스위치를 턴 온시켜 상기 패시브 미세조정 회로를 구동할 수 있다.
상기 액티브 밸런싱 장치는, 상기 배터리 팩의 양단과 상기 액티브 밸런싱 유닛 사이를 연결하는 선로 상에 설치된 팩 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 액티브 밸런싱 유닛은, 스위치 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply)로 구현될 수 있다.
상기 복수의 배터리 모듈은 서로 직렬 연결되어 구성될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 단위 배터리 셀로 구성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 액티브 밸런싱 장치는, 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압을 밸런싱하는 장치로서, 상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 모듈 마다 적어도 하나씩 구비되어 상기 배터리 팩이 2 이상 전기적으로 연결되어 구성된 배터리 랙의 양단과 상기 각 배터리 모듈의 양단 사이에 전기적으로 연결된 액티브 밸런싱 유닛; 및 상기 복수의 배터리 모듈 중에 적어도 하나의 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시켜 상기 복수의 배터리 모듈 간의 전압을 밸런싱하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압을 이용하여 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치를 설정하고, 상기 복수의 배터리 모듈 중에 적어도 하나의 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시켜 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치까지 상기 복수의 배터리 모듈을 충전하여 상기 복수의 배터리 모듈 간의 전압을 밸런싱할 수 있다.
상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치는 각 배터리 모듈 마다 동일하게 설정될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 배터리 모듈의 전압의 크기가 상기 충전 목표치보다 낮은 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는, 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛에 연결된 배터리 모듈의 전압이 상기 충전 목표치를 초과하면, 상기 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛에 대한 구동을 중단시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 충전 목표치보다 낮은 크기의 전압을 갖는 배터리 모듈 을 전압의 크기에 따라 오름차순으로 순차적으로 충전이 수행될 수 있도록 액티브 밸런싱 유닛을 순차적으로 구동시키되, 선순위 액티브 밸런싱 유닛에 연결된 배터리 모듈에 대한 충전이 완료되면 상기 선순위 액티브 밸런싱 유닛에 대한 구동을 중단시킨 다음, 후순위 액티브 밸런싱 유닛을 구동시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 충전 목표치보다 낮은 크기의 전압을 갖는 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 동시다발적으로 구동시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압의 크기 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준전압 이하인 경우, 상기 액티브 밸런싱 유닛을 이용한 1차 밸런싱을 종료할 수 있다.
상기 액티브 밸런싱 장치는, 상기 복수의 배터리 모듈을 구성하는 각 배터리 모듈마다 적어도 하나씩 구비된 패시브 미세조정 회로를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 1차 밸런싱이 종료된 후, 상기 복수의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 모듈 중 전압의 크기가 가장 낮은 전압보다 큰 전압을 갖는 배터리 모듈에 구비된 패시브 미세조정 회로를 구동할 수 있다.
상기 패시브 미세조정 회로는, 상기 각 배터리 모듈의 양단에 연결된 미세조정 선로; 상기 미세조정 선로에 설치된 미세조정 스위치; 및 상기 미세조정 선로에 설치된 저항;을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 미세조정 스위치를 턴 온시켜 상기 패시브 미세조정 회로를 구동할 수 있다.
상기 액티브 밸런싱 장치는, 상기 배터리 랙의 양단과 상기 액티브 밸런싱 유닛 사이를 연결하는 선로 상에 설치된 랙 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 액티브 밸런싱 유닛은, 스위치 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply)로 구현될 수 있다.
상기 복수의 배터리 모듈은 서로 직렬 연결되어 구성될 수 있다.
상기 배터리 랙은, 전기적으로 직렬 연결된 2 이상의 배터리 팩으로 구성될 수 있다.
상기 배터리 모듈은, 단위 배터리 셀로 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 팩에 저장된 에너지를 상대적으로 전압이 낮은 배터리 모듈로 공급함으로써, 패시브 밸런싱이 갖는 문제점을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩 전체 전압을 이용하여 변환된 전압을 배터리 모듈에 공급하기 때문에, 배터리 팩에 비해 상대적으로 전압이 낮은 배터리 모듈에 대한 충전이 자연스럽게 수행되며, 의도하지 않은 충전현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 배터리 모듈 마다 액티브 밸런싱 유닛이 구비되어 있기 때문에, 배터리 모듈에 대한 충전이 동시다발적으로 수행될 수 있다. 따라서, 신속하게 밸런싱이 완료될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 배터리 팩에 저장된 에너지를 분산하는 방식을 통해 1차적인 밸런싱을 수행한 다음, 미세한 전압 차이에 대해서는 패시브 밸런싱을 수행하는 방법을 통해, 패시브 밸런싱이 갖는 문제점을 최소화하면서도, 최종적인 밸런싱이 신속하게 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 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, 종래기술에 따른 패시브 밸런싱 방식을 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치가 적용된 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런싱 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치가 적용된 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치가 적용된 배터리 팩을 나타낸 도면이다.
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.
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 "...부" 등의 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.
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.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)가 적용된 배터리 팩(100)을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 모듈(110)을 포함하고 있다. 상기 배터리 모듈(110)은 전기적으로 연결되어 배터리 팩(100)을 구성한다. 본 명세서에서, 배터리 모듈(110)은, 단위 배터리 셀 또는 배터리 셀의 집합체를 의미하는 용어로 사용된다. 즉, 배터리 모듈(110)은 단위 배터리 셀일 수도 있고, 배터리 셀이 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결된 배터리 셀의 집합체일 수도 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 5개의 배터리 모듈(110)은 서로 직렬 연결되어 있고, 5개의 배터리 모듈(110)은 모두 단위 배터리 셀(C)로 구성되어 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)는, 액티브 밸런싱 유닛(210) 및 제어부(220)를 포함한다.
상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 배터리 팩(100)에 포함된 각 배터리 모듈(110) 마다 적어도 하나씩 구비될 수 있다. 도 2의 실시예에서 액티브 밸런싱 유닛(210)은 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110)의 개수만큼 구비되어 있다. 즉, 도 2의 실시예에서 배터리 팩(100)은 5개의 배터리 모듈(110)로 구성되며, 액티브 밸런싱 유닛(210) 또한 배터리 모듈(110)의 개수에 대응하여 5개 구비된다.
상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 배터리 팩(100)의 양단 노드(Npp, Npn)와 배터리 모듈(110)의 양단 노드(Nmp, Nmn) 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 배터리 팩(100)의 양단과 배터리 모듈(110)의 양단 사이에 연결되어, 배터리 팩(100)에 저장된 에너지가 배터리 모듈(110)로 자연스럽게 공급될 수 있도록 한다. 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110) 중 일부 또는 전부가 직렬 연결을 구성할 경우, 배터리 팩(100)의 양단 전압은 배터리 모듈(110)의 양단 전압보다는 고전압을 갖는다. 따라서, 액티브 밸런싱 유닛(210)이 배터리 팩(100)의 양단 노드(Npp, Npn)와 배터리 모듈(110)의 양단 노드(Nmp, Nmn) 사이에 전기적으로 연결되면, 배터리 팩(100)에 저장된 에너지가 배터리 모듈(110)로 자연스럽게 공급될 수 있고 이와 반대방향의 전력 공급은 수행되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 절연 변압기(insulating transformer)를 구비하여 전력 공급원과 전력 수급원 사이를 절연시킨 상태에서 전력 수급원으로 전력을 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 스위치 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply: SMPS)로 구현될 수 있다.
상기 제어부(220)는 액티브 밸런싱 유닛(210)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 제어부(220)는, 액티브 밸런싱 유닛(210)을 구동시켜 액티브 밸런싱 유닛(210)과 연결된 배터리 모듈(110)을 충전하는 방식으로 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110) 간의 전압을 밸런싱할 수 있다.
상기 제어부(220)는, 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)을 제어하기 위해, 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)과 통신 연결될 수 있다. 또한, 상기 제어부(220)는, 밸런싱을 수행하기 위해 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110)의 전압을 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(220)는, BMS 등으로부터 배터리 모듈(110)의 전압을 수신할 수 있다.
상기 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압을 이용하여 복수의 배터리 모듈(110)의 충전 목표치를 설정할 수 있다. 여기서, 충전 목표치는, 충전을 통해 배터리 모듈(110)이 도달하고자 하는 전압값일 수 있다. 상기 충전 목표치는, 각 배터리 모듈(110) 별로 다르게 설정될 수도 있고, 동일하게 설정될 수도 있다. 또한, 상기 충전 목표치는, 밸런싱이 최종적으로 완료될 때까지 변화하지 않는 고정된 값일 수도 있고, 밸런싱 과정에서 변경될 수 있는 가변적인 값일 수도 있다.
상기 제어부(220)는, 충전 목표치를 설정하는 방법으로서 다양한 방법을 이용할 수 있다. 일 예로, 상기 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압의 평균값을 충전 목표치로 설정할 수 있다.
상기 제어부(220)는, 충전 목표치가 설정되면, 충전 목표치를 각 배터리 모듈(110)의 전압과 비교하여, 배터리 모듈(110) 중에서 전압의 크기가 충전 목표치보다 낮은 배터리 모듈(110)을 추출해낼 수 있다. 상기 제어부(220)는, 전압의 크기가 충전 목표치보다 낮은 값을 갖는 배터리 모듈(110)에 대한 충전이 수행되도록 할 수 있다. 상기 제어부(220)는, 전압의 크기가 충전 목표치보다 낮은 배터리 모듈(110)에 연결된 액티브 밸런싱 유닛(210)을 구동시켜 배터리 팩(100)에 저장된 에너지가 배터리 모듈(110)로 공급되도록 제어할 수 있다. 상기 제어부(220)는, 충전 목표치보다 낮은 전압을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치까지 도달할 수 있도록 액티브 밸런싱 유닛(210)을 제어할 수 있다. 상기 제어부(220)는, 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치를 과도하게 초과하지 않도록 하기 위해, 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛(210)에 연결된 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치를 초과하면 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛(210)에 대한 구동을 중단시킬 수 있다. 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 내부에 스위치 소자 등을 구비하여 제어부(220)의 제어에 따라 구동되거나 구동이 중단될 수 있다.
이와 같은 과정을 통해, 배터리 팩(100)의 에너지를 배터리 모듈(110)에 공급하여 배터리 모듈(110)간의 밸런싱이 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(110)간 밸런싱은, 배터리 팩(100)에 저장된 에너지를 상기 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110)로 전달하는 방식을 취하기 때문에 배터리 팩(100)에 포함된 고전압 배터리 모듈(110)의 전압을 자연스럽게 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈간 밸런싱은, 배터리 팩(100)에 저장된 에너지를 전달하는 과정에서 고전압 배터리 모듈(110)의 전압이 자연스럽게 감소하기 때문에 밸런싱에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
한편, 에너지를 공급받아 충전되는 배터리 모듈(110)은 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110)이기 때문에, 다른 배터리 모듈(110)을 충전하는 과정에서 에너지의 일부를 소모하여 전압이 감소하는 현상이 발생할 수 있으나, 이러한 현상은 배터리 모듈(110)에 대한 충전을 반복 수행함으로써 해결할 수 있다.
이하, 구체적인 밸런싱 과정을 예를 들어 설명하도록 한다.
<순차적인 밸런싱>
일 실시예에 따르면, 밸런싱은 순차적으로 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 각 배터리 모듈(110)에 대한 충전은 순차적으로 수행되되, 선순위 배터리 모듈(110)에 대한 충전이 완료된 다음, 후순위 배터리 모듈(110)에 대한 충전이 수행되는 방식으로 밸런싱이 수행될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 과정은 다음과 같은 순서에 따라 수행된다. 먼저, 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압을 이용하여 충전 목표치를 설정한다(S310). 일 예로, 상기 충전 목표치는 복수의 배터리 모듈(110)의 전압의 산술평균값으로서, 모든 배터리 모듈(110)에 동일하게 적용될 수 있다. 이어서, 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110) 중 전압의 크기가 최소인 배터리 모듈(110)을 추출하여, 전압의 크기가 최소인 배터리 모듈(110)을 충전하도록 제어한다. 구체적으로 제어부(220)는, 최저 전압 배터리 모듈(110)에 연결된 액티브 밸런싱 유닛(210)을 구동시킨다(S320). 제어부(220)는, 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치를 초과하는지 모니터링 한다(S330). 제어부(220)는, 최저 전압 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치에 도달할 때까지 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)에 대한 구동을 지속한다(S330의 NO). 상기 최저 전압 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치를 초과하면(S330의 YES) 현재 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛(210)에 대한 구동을 중단한다(S340). 이러한 과정을 통해 하나의 배터리 모듈(110)에 대한 충전이 완료된다. 즉, 선순위 배터리 모듈(110)에 대한 충전이 완료된다. 이어서 제어부(220)는, 후순위 배터리 모듈(110)에 대한 충전을 수행한다. 선순위 배터리 모듈(110)에 대한 충전이 완료되었으므로, 선순위 배터리 모듈(110)은, 더 이상 최전 전압 배터리 모듈(110)이 아니다. 따라서, 다음으로 낮은 전압을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압이 최저 전압이 될 것이다. 제어부(220)는, 최저 전압 배터리 모듈(110)에 연결된 액티브 밸런싱 유닛(210)을 구동시켜서, 후순위 배터리 모듈(110)에 대한 충전을 수행한다.
제어부(220)는, 상술한 동작을 반복하여 배터리 모듈(110)간 전압 밸런싱을 수행한다. 한편, 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압을 모니터링하여, 최대값을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압과 최소값을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압의 차이를 계산한다(S350). 상기 제어부(220)는, 최대 전압값과 최소 전압값의 차이가 기준전압을 초과할 경우(S350의 YES), 상술한 동작을 반복한다. 상기 제어부(220)는, 최대 전압값과 최소 전압값의 차이가 기준전압 이하인 경우(S350의 NO), 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용한 밸런싱을 종료한다(S360).
<동시다발적인 밸런싱>
다른 실시예에 따르면, 밸런싱은 동시다발적으로 수행될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런싱 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸런싱 과정은 다음과 같은 순서에 따라 수행된다. 먼저, 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압을 이용하여 충전 목표치를 설정한다(S410). 일 예로, 상기 충전 목표치는 복수의 배터리 모듈(110)의 전압의 산술평균값으로서, 모든 배터리 모듈(110)에 동일하게 적용될 수 있다. 이어서, 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110) 중 전압의 크기가 충전 목표치보다 낮은 배터리 모듈(110)을 모두 추출한다. 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110) 중 전압의 크기가 충전 목표치보다 낮은 배터리 모듈(110)에 연결된 액티브 밸런싱 유닛(210)을 모두 구동시킨다(S420). 즉, 제어부(220)는, 충전 목표치보다 낮은 크기의 전압을 갖는 배터리 모듈(110)에 연결된 액티브 밸런싱 유닛(210)을 동시다발적으로 구동시킨다. 다음으로, 제어부(220)는, 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛(210)에 연결된 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치를 초과하는지 모니터링한다. 제어부(220)는, 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치에 도달할 때까지 액티브 밸런싱 유닛(210)에 대한 구동을 지속한다. 제어부(220)는, 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛(210)에 연결된 배터리 모듈(110)의 전압이 충전 목표치를 초과하면 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛(210)에 대한 구동을 중단한다(S430). 제어부(220)는, 배터리 모듈(110)의 전압을 실시간으로 또는 주기적으로 모니터링하여 배터리 모듈(110) 중에서 충전 목표치보다 낮은 전압을 갖는 배터리 모듈(110)이 있는지 확인한다(S440). 제어부(220)는, 충전 목표치보다 낮은 전압을 갖는 배터리 모듈(110)에 연결된 액티브 밸런싱 유닛(210)을 구동시켜 충전 목표치보다 낮은 전압을 갖는 배터리 모듈(110)이 충전 목표치에 도달할 수 있도록 한다. 제어부(220)는, 상술한 바와 같이 액티브 밸런싱 유닛(210)을 동시다발적으로 구동시켜 배터리 모듈(110) 간 전압 밸런싱이 이루어질 수 있도록 한다. 한편, 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압을 모니터링하여, 최대값을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압과 최소값을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압의 차이를 계산한다(S450). 상기 제어부(220)는, 최대 전압값과 최소 전압값의 차이가 기준전압을 초과할 경우(S450의 YES), 상술한 동작을 반복한다. 상기 제어부(220)는, 최대 전압값과 최소 전압값의 차이가 기준전압 이하인 경우(S450의 NO), 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용한 밸런싱을 종료한다(S460).
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)가 적용된 배터리 팩(100)을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 모듈(110)을 포함하고 있다. 상기 배터리 모듈(110)은 전기적으로 연결되어 배터리 팩(100)을 구성한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 5개의 배터리 모듈(110)은 서로 직렬 연결되어 있고, 5개의 배터리 모듈(110)은 모두 단위 배터리 셀(C)로 구성되어 있다.
한편, 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)는, 도 2에 도시된 액티브 밸런싱 장치(200)와 마찬가지로 액티브 밸런싱 유닛(210) 및 제어부(220)를 포함한다. 그리고, 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)는, 팩 스위치(230)를 더 포함한다. 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)는, 팩 스위치(230)를 더 포함하는 것 외에는 도 2에 도시된 실시예와 실질적으로 차이가 없으므로, 팩 스위치(230)를 제외한 나머지 구성에 대한 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 팩 스위치(230)는, 배터리 팩(100)의 양단과 액티브 밸런싱 유닛(210) 사이를 연결하는 선로 상에 설치될 수 있다. 상기 팩 스위치(230)는, 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되는 스위칭 소자로서, 알려진 다양한 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 팩 스위치(230)는, 릴레이, 포토커플러 등과 같은 스위칭 소자로 구현될 수 있다.
상기 팩 스위치(230)는, 선택적으로 턴 온되거나 턴 오프되어 팩 스위치(230)가 설치된 선로 상으로 흐르는 전류를 도통시키거나 차단시킬 수 있다. 상기 팩 스위치(230)는, 전술한 제어부(220)와 통신 연결되어 제어부(220)의 명령에 따라 턴 온되거나 턴 오프되도록 구성될 수 있다.
상기 팩 스위치(230)는, 도 5에 도시된 바와 같이 액티브 밸런싱 유닛(210)마다 적어도 하나씩 구비되어 액티브 밸런싱 유닛(210)을 구동시키기 위한 전원 공급여부를 조절할 수 있다. 즉, 상기 팩 스위치(230)가 턴 온되었을 경우, 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은 배터리 팩(100)으로부터 전원을 공급받아 동작가능한 상태로 유지되고, 상기 팩 스위치(230)가 턴 오프되었을 경우, 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은 배터리 팩(100)으로부터 전원을 공급받지 못하므로 대기 상태로 유지된다. 상기 제어부(220)는, 팩 스위치(230)를 밸런싱이 불필요한 대기 상태에는 팩 스위치(230)를 모두 턴 오프시켜 불필요하게 배터리 팩(100)의 전원이 액티브 밸런싱 장치(200)로 공급되지 않도록 제어할 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)가 적용된 배터리 팩(100)을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 배터리 팩(100)은 복수의 배터리 모듈(110)을 포함하고 있다. 상기 배터리 모듈(110)은 전기적으로 연결되어 배터리 팩(100)을 구성한다. 도 6에 도시된 실시예에서, 5개의 배터리 모듈(110)은 서로 직렬 연결되어 있고, 5개의 배터리 모듈(110)은 모두 단위 배터리 셀(C)로 구성되어 있다.
한편, 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)는, 도 2에 도시된 액티브 밸런싱 장치(200)와 마찬가지로 액티브 밸런싱 유닛(210) 및 제어부(220)를 포함한다. 그리고, 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)는, 패시브 미세조정 회로(240)를 더 포함한다. 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액티브 밸런싱 장치(200)는, 패시브 미세조정 회로(240)를 더 포함하는 것 외에는 도 2에 도시된 실시예와 실질적으로 차이가 없으므로, 패시브 미세조정 회로(240)를 제외한 나머지 구성에 대한 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 패시브 미세조정 회로(240)는, 상기 복수의 배터리 모듈(110)의 각 배터리 모듈(110)마다 적어도 하나씩 구비될 수 있다. 도 6의 실시예에서, 상기 패시브 미세조정 회로(240)는, 배터리 모듈(110)의 개수인 5개가 구비되어 각 배터리 모듈(110)에 전기적으로 연결된다. 상기 패시브 미세조정 회로(240)는, 패시브 미세조정 회로(240)가 연결된 배터리 모듈(110)의 에너지를 소모하여 배터리 모듈(110)의 전압을 감소시키는 역할을 하는 구성요소이다. 상기 패시브 미세조정 회로(240)는, 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용하여 수행된 밸런싱이 종료된 후, 미세한 전압 밸런싱을 수행하는데 사용된다. 즉, 제어부(220)는, 전술한 바와 같이, 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용하여 각 배터리 모듈(110)에 대한 충전을 반복적으로 수행하여 각 배터리 모듈(110)간의 전압차를 감소시킨다. 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용한 충전을 통해 배터리 모듈(110)간의 전압차를 감소시키는 밸런싱은 1차 밸런싱이라 명명될 수 있다. 상기 제어부(220)는, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압을 모니터링하여, 최대값을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압과 최소값을 갖는 배터리 모듈(110)의 전압의 차이를 계산할 수 있다. 상기 제어부(220)는, 최대 전압값과 최소 전압값의 차이가 기준전압 이하인 경우, 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용한 1차 밸런싱을 종료할 수 있다.
즉, 상기 제어부(220)는, 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용하여 배터리 모듈(110)에 대한 충전을 수행하여, 배터리 모듈(110)간 전압이 충분하게 밸런싱된 경우, 액티브 밸런싱 유닛(210)을 이용한 1차 밸런싱을 종료하고 패시브 미세조정 회로(240)를 이용한 2차 밸런싱을 수행하도록 할 수 있다. 여기서, 배터리 모듈(110)간 전압이 충분하게 밸런싱되었는지에 대한 기준은 기준전압에 의해 결정될 수 있다. 기준전압의 크기가 크게 설정될 경우, 1차 밸런싱은 러프하게 수행될 것이고, 이에 따라 1차 밸런싱에서의 충전 반복횟수는 감소될 것이다. 이와 달리, 기준전압의 크기가 작게 설정될 경우, 1차 밸런싱은 정밀하게 수행될 것이고, 이에 따라 1차 밸런싱에서의 충전 반복횟수는 증가할 것이다. 또한, 기준전압의 크기가 크게 설정될 경우, 패시브 미세조정 회로(240)를 이용한 2차 밸런싱은 상대적으로 많이 수행되어 에너지 손실이 증가하게 될 것이다. 이와 달리, 기준전압의 크기가 작게 설정될 경우, 패시브 미세조정 회로(240)를 이용한 2차 밸런싱은 상대적으로 적게 수행되어 에너지 손실은 감소하게 될 것이다. 통상의 기술자는, 1차 밸런싱에 소요되는 시간과 2차 밸런싱에서 발생하는 에너지 손실을 비교하여 호적의 기준전압을 설정하여 이에 따라 1차 밸런싱 및 2차 밸런싱이 효과적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부(220)는, 1차 밸런싱이 종료된 후, 배터리 팩(100)에 포함된 배터리 모듈(110) 중 최저 전압을 갖는 배터리 모듈(110)을 제외한 나머지 배터리 모듈(110)에 구비된 패시브 미세조정 회로(240)를 구동하여 2차 밸런싱을 수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 제어부(220)는, 1차 밸런싱이 종료된 후, 배터리 모듈(110) 중 전압의 크기가 가장 낮은 전압보다 큰 전압을 갖는 배터리 모듈(110)에 구비된 패시브 미세조정 회로(240)를 구동할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 패시브 미세조정 회로(240)는, 미세조정 선로(241), 미세조정 스위치(242) 및 저항(243)을 포함할 수 있다. 다시 도 6을 참조하면, 패시브 미세조정 회로(240)는, 미세조정 선로(241), 미세조정 스위치(242) 및 저항(243)을 포함한다. 상기 미세조정 선로(241)는, 배터리 모듈(110)의 양단에 연결된 전기 선로이다. 상기 미세조정 스위치(242)는, 상기 미세조정 선로(241)에 설치된 스위치이다. 그리고, 상기 저항(243)은, 상기 미세조정 선로(241)에 설치된다. 상기 제어부(220)는, 미세조정 스위치(242)를 턴 온시켜 패시브 미세조정 회로(240)를 구동할 수 있다. 미세조정 스위치(242)가 턴 온되면, 배터리 모듈(110)에 저장된 에너지가 저항(243)을 통해 소모된다. 이와 반대로, 상기 제어부(220)는, 미세조정 스위치(242)를 턴 오프시켜 패시브 미세조정 회로(240)의 구동을 중단할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제어부(220)는, 1차 밸런싱이 수행된 후, 복수의 배터리 모듈(110)의 전압 중 최저 전압값을 목표값을 설정하여 배터리 모듈(110)이 상기 목표값에 도달할 때까지 패시브 미세조정 회로(240)가 구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 전술한 설명에서 사용된 배터리 팩(100) 및 액티브 밸런싱 장치(200)는, 하나의 예시에 불과하다. 따라서, 본 발명은, 전술한 설명에서 사용된 배터리 모듈(110)의 개수, 배터리 모듈(110)의 전기적인 연결 관계, 액티브 밸런싱 유닛(210)의 개수 등에 한정되지 않는다.
또한, 전술한 설명에서 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 하나의 배터리 팩(100)과 다수의 배터리 모듈(110)과의 연결관계에 한정하여 기술되었으나, 상기 액티브 밸런싱 유닛(210)은, 배터리 랙의 양단과 배터리 모듈(110)의 양단 사이에 구비될 수 있다. 여기서, 배터리 랙은, 배터리 팩(100)이 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결되어 구성된 집합체를 의미한다.
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.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
100: 배터리 팩(100) 110: 배터리 모듈(110)
C: 배터리 셀(C) 200: 액티브 밸런싱 장치(200)
210: 액티브 밸런싱 유닛(210) 220: 제어부(220)
230: 팩 스위치(230) 240: 패시브 미세조정 회로(240)
241: 미세조정 선로(241) 242: 미세조정 스위치(242)
243: 저항(243)
Npp: 배터리 팩 고전위 노드 Npn: 배터리 팩 저전위 노드
Nmp: 배터리 모듈 고전위 노드 Nmn: 배터리 모듈 저전위 노드
L1, L2, L3: 통신 라인

Claims (15)

  1. 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압을 밸런싱하는 장치로서,
    상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 모듈 마다 적어도 하나씩 구비되어 상기 배터리 팩의 양단과 상기 각 배터리 모듈의 양단 사이에 전기적으로 연결된 액티브 밸런싱 유닛; 및
    상기 복수의 배터리 모듈 중에 적어도 하나의 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시켜 상기 복수의 배터리 모듈 간의 전압을 밸런싱하는 제어부;를 포함하는 액티브 밸런싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압을 이용하여 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치를 설정하고, 상기 복수의 배터리 모듈 중에 적어도 하나의 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시켜 상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치까지 상기 복수의 배터리 모듈을 충전하여 상기 복수의 배터리 모듈 간의 전압을 밸런싱하는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 모듈의 충전 목표치는 각 배터리 모듈 마다 동일한 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈 중에서 배터리 모듈의 전압의 크기가 상기 충전 목표치보다 낮은 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시키는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛에 연결된 배터리 모듈의 전압이 상기 충전 목표치를 초과하면, 상기 구동 중인 액티브 밸런싱 유닛에 대한 구동을 중단시키는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 목표치보다 낮은 크기의 전압을 갖는 배터리 모듈 을 전압의 크기에 따라 오름차순으로 순차적으로 충전이 수행될 수 있도록 액티브 밸런싱 유닛을 순차적으로 구동시키되, 선순위 액티브 밸런싱 유닛에 연결된 배터리 모듈에 대한 충전이 완료되면 상기 선순위 액티브 밸런싱 유닛에 대한 구동을 중단시킨 다음, 후순위 액티브 밸런싱 유닛을 구동시키는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 목표치보다 낮은 크기의 전압을 갖는 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 동시다발적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압의 크기 중에서 최대값과 최소값의 차이가 기준전압 이하인 경우, 상기 액티브 밸런싱 유닛을 이용한 1차 밸런싱을 종료하는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액티브 밸런싱 장치는,
    상기 복수의 배터리 모듈을 구성하는 각 배터리 모듈마다 적어도 하나씩 구비된 패시브 미세조정 회로를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 1차 밸런싱이 종료된 후, 상기 복수의 배터리 모듈을 구성하는 배터리 모듈 중 전압의 크기가 가장 낮은 전압보다 큰 전압을 갖는 배터리 모듈에 구비된 패시브 미세조정 회로를 구동하는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 패시브 미세조정 회로는,
    상기 각 배터리 모듈의 양단에 연결된 미세조정 선로;
    상기 미세조정 선로에 설치된 미세조정 스위치; 및
    상기 미세조정 선로에 설치된 저항;을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 미세조정 스위치를 턴 온시켜 상기 패시브 미세조정 회로를 구동하는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 밸런싱 장치는, 상기 배터리 팩의 양단과 상기 액티브 밸런싱 유닛 사이를 연결하는 선로 상에 설치된 팩 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 밸런싱 유닛은, 스위치 모드 파워 서플라이(Switched Mode Power Supply)인 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 모듈은 서로 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 단위 배터리 셀인 것을 특징으로 하는 액티브 밸런싱 장치.
  15. 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압을 밸런싱하는 장치로서,
    상기 배터리 팩에 포함된 각 배터리 모듈 마다 적어도 하나씩 구비되어 상기 배터리 팩이 2 이상 전기적으로 연결되어 구성된 배터리 랙의 양단과 상기 각 배터리 모듈의 양단 사이에 전기적으로 연결된 액티브 밸런싱 유닛; 및
    상기 복수의 배터리 모듈 중에 적어도 하나의 배터리 모듈에 연결된 액티브 밸런싱 유닛을 구동시켜 상기 복수의 배터리 모듈 간의 전압을 밸런싱하는 제어부;를 포함하는 액티브 밸런싱 장치.
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