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WO2021080358A1 - 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 방법 - Google Patents

병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 방법 Download PDF

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WO2021080358A1
WO2021080358A1 PCT/KR2020/014528 KR2020014528W WO2021080358A1 WO 2021080358 A1 WO2021080358 A1 WO 2021080358A1 KR 2020014528 W KR2020014528 W KR 2020014528W WO 2021080358 A1 WO2021080358 A1 WO 2021080358A1
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WO
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pack
battery
voltage
cell
balancing
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PCT/KR2020/014528
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English (en)
French (fr)
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강수원
김한솔
이범희
이상기
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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Publication date
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Priority to JP2021539574A priority patent/JP7107495B2/ja
Priority to EP20878410.8A priority patent/EP3982507B1/en
Priority to US17/435,326 priority patent/US12081048B2/en
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    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for balancing battery packs, and more particularly, to an apparatus and method for balancing a plurality of battery packs connected in parallel.
  • Batteries are rapidly spreading to fields such as mobile devices such as mobile phones, laptop computers, smart phones, and smart pads, as well as electric vehicles (EV, HEV, PHEV) and large-capacity power storage devices (ESS). have.
  • a battery system mounted on an electric vehicle includes a plurality of battery packs connected in parallel to secure a high energy capacity, and each battery pack includes a plurality of battery cells connected in series.
  • the battery cell may include one unit cell or a plurality of unit cells connected in parallel.
  • the unit cell includes a negative terminal and a positive terminal, and means one independent cell that can be physically separated.
  • one pouch-type lithium polymer cell may be regarded as a unit cell.
  • the plurality of battery cells included in the battery pack do not have the same electrochemical characteristics.
  • the deterioration rate of each battery cell is different, so that the performance deviation of the battery cells becomes larger.
  • the higher the degree of deterioration of the battery cell the higher the voltage change rate. Accordingly, while the plurality of battery cells are being charged or discharged, the voltages of the battery cells exhibit variations.
  • the pack voltage corresponds to a sum of voltages of battery cells connected in series included in the battery pack.
  • In-rush current flows from a high voltage battery pack to a low voltage battery pack.
  • the in-rush current damages electrical components included in the load device in which the battery system is installed, for example, a relay switch, and causes damage to the battery cells included in the battery pack through which the in-rush current flows.
  • the present invention is invented under the background of the prior art as described above, and in a battery system including battery packs connected in parallel, a parallel battery pack capable of effectively balancing voltages between battery packs or between battery cells included in each battery pack. It is an object of the present invention to provide a balancing apparatus and method of
  • a balancing device for a parallel battery pack according to the present invention for achieving the above technical problem is a device capable of complementarily performing pack balancing and cell balancing, and includes a plurality of battery cells connected in parallel and connected in series. The first to nth battery packs; A voltage measurement unit measuring voltages of a plurality of battery cells included in each battery pack; A plurality of discharge circuits connected in parallel to correspond to the plurality of battery cells; And a control unit operably connected to the voltage measuring unit and the plurality of discharge circuits.
  • the control unit measures voltages of all battery cells included in each battery pack through the voltage measurement unit at regular time intervals, and determines a pack voltage of each battery pack from the measured voltages of the battery cells. And, the pack voltage deviation and the cell voltage deviation of each battery pack are determined, and when the pack voltage deviation exceeds a first threshold value, a preset criterion among all cell voltages included in the first to n-th battery packs is determined. The resulting cell voltage is determined as a pack balancing target voltage, a battery cell with a voltage higher than the pack balancing target voltage among battery cells included in each battery pack is identified, and a discharge circuit connected to the identified battery cell is operated to determine the pack voltage deviation.
  • a battery pack whose cell voltage deviation exceeds the second threshold value is identified, and voltages of battery cells included in the identified battery pack
  • the cell voltage corresponding to the preset criterion is determined as a cell balancing target voltage for the identified battery pack, and a discharge circuit connected to a battery cell having a voltage higher than the cell balancing target voltage among battery cells included in the identified battery pack is operated.
  • it may be configured to reduce the cell voltage deviation below the second threshold value.
  • each discharge circuit may include a switch and a resistor.
  • control unit may be configured to stop pack balancing and cell balancing when the pack voltage deviation is less than or equal to the first threshold value and the cell voltage deviation of each battery pack is less than or equal to the second threshold value.
  • control unit may be configured to decrease the first threshold value and the second threshold value as the number of charge/discharge cycles of the battery packs connected in parallel increases.
  • the balancing apparatus further includes a current measuring unit for measuring an in-rush current flowing into each battery pack, the control unit using the current measuring unit to each battery pack. It may be configured to measure the incoming in-rush current to determine a maximum value of the in-rush current, and to decrease the first threshold value and the second threshold value according to the level of the maximum value of the in-rush current. .
  • control unit pack-balancing the lowest cell voltage or an average voltage of all cell voltages among all cell voltages included in the first to nth battery packs when the pack voltage deviation exceeds a first threshold value. It may be configured to determine the target voltage.
  • control unit identifies a battery pack in which the cell voltage deviation exceeds a second threshold value when the pack voltage deviation falls below a first threshold value, and the voltage of the battery cells included in the identified battery pack is the highest. It may be configured to determine a low cell voltage or an average cell voltage as a cell balancing target voltage for the identified battery pack.
  • the technical problem according to the present invention can be achieved by a battery management system or an electric driving device, including the above-described balancing device for battery packs connected in parallel.
  • a balancing method of a battery pack connected in parallel comprises the steps of: (a) measuring voltages of all battery cells included in a plurality of battery packs through a voltage measuring unit at regular time intervals; (b) determining a pack voltage of each battery pack from the measured voltages of the battery cells; (c) determining a difference between a pack voltage and a difference between a cell voltage of each battery pack; (d) If the pack voltage deviation exceeds the first threshold value, a cell voltage corresponding to a preset reference among all cell voltages included in the plurality of battery packs is determined as a pack balancing target voltage, and included in each battery pack.
  • the cell voltage is determined as a cell balancing target voltage for the identified battery pack, and the cell voltage deviation is reduced by operating a discharge circuit connected to a battery cell having a voltage higher than the cell balancing target voltage among battery cells included in the identified battery pack. It may include; reducing to less than 1 threshold.
  • the balancing method according to the present invention includes the steps of stopping pack balancing and cell balancing operations when the pack voltage deviation is less than or equal to a first threshold value and the cell voltage deviation of each battery pack is less than or equal to a second threshold value; It may contain more.
  • the balancing method according to the present invention may further include reducing the first threshold value and the second threshold value as the number of charge/discharge cycles of battery packs connected in parallel increases.
  • a balancing method includes: measuring an in-rush current flowing into each battery pack using a current measuring unit; And determining a maximum value of the in-rush current and reducing the first threshold value and the second threshold value according to a level of the maximum value of the in-rush current.
  • step (d) when the pack voltage deviation exceeds a first threshold, the lowest cell voltage or an average voltage of all cell voltages among all cell voltages included in the first to nth battery packs is determined. It can be determined by the pack balancing target voltage.
  • step (e) when the pack voltage deviation falls below the first threshold value, a battery pack whose cell voltage deviation exceeds the second threshold value is identified, and voltages of the battery cells included in the identified battery pack Among them, the lowest cell voltage or the average cell voltage may be determined as a cell balancing target voltage for the identified battery pack.
  • pack voltage variation can be kept to a minimum by complementary use of pack balancing between battery packs and cell balancing inside the battery pack.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a balancing apparatus for a battery pack connected in parallel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of balancing battery packs connected in parallel according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 6 are embodiments specifically showing a process in which pack balancing and cell balancing are complementary to each other when a balancing method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 7 is a block diagram of a battery system including a balancing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of an electric drive device including a balancing device according to an embodiment of the present invention.
  • the battery cell refers to a lithium secondary battery.
  • the lithium secondary battery collectively refers to a secondary battery in which lithium ions act as operating ions during charging and discharging to induce an electrochemical reaction at the positive electrode and the negative electrode.
  • lithium ions are used as operating ions. Any secondary battery that is used should be interpreted as being included in the category of the lithium secondary battery.
  • the present invention can also be applied to secondary batteries other than lithium secondary batteries. Therefore, even if the operating ions are not lithium ions, any secondary battery to which the technical idea of the present invention can be applied should be interpreted as being included in the scope of the present invention regardless of the type.
  • the battery cell may refer to one unit cell or a plurality of unit cells connected in parallel.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a balancing apparatus for a battery pack connected in parallel according to an embodiment of the present invention.
  • a balancing device 10 is coupled to first to nth battery packs P1, P2, ..., Pn connected in parallel, and is coupled to the first to nth battery packs ( It is a device that can complementaryly perform pack balancing and cell balancing for P1, P2,..., Pn).
  • Each of the first to nth battery packs P1, P2, ..., Pn includes a plurality of battery cells connected in series therein. That is, the first battery pack P1 includes first to p- th battery cells C 11 -C 1p connected in series. In addition, the second battery pack P2 includes first to p- th battery cells C 21 -C 2p connected in series. In addition, the n-th battery pack Pn includes first to p-th battery cells C n1 -C np connected in series. Although illustration of the n-1th battery pack from the third battery pack is omitted, p battery cells connected in series are included in the same manner as the illustrated battery pack.
  • pack balancing refers to balancing performed when a voltage deviation between the first to nth battery packs P1, P2, ..., Pn exceeds a first threshold value.
  • cell balancing refers to balancing performed when a voltage deviation between battery cells included in a battery pack exceeds a second threshold value.
  • balancing refers to consuming energy stored in a battery cell through discharging.
  • the balancing device 10 includes a voltage measuring unit 20 that measures voltages of a plurality of battery cells included in each battery pack.
  • the voltage measuring unit 20 includes a plurality of voltage measuring circuits installed inside the battery pack and measuring voltages of each battery cell. That is, the first battery pack P1 includes first to p- th voltage measurement circuits V 11 -V 1p.
  • the second battery pack P2 includes first to p- th voltage measurement circuits V 21 -V 2p.
  • the n-th battery pack Pn includes first to p-th voltage measurement circuits V n1 -V np .
  • the third battery pack to the n-1th battery pack include p number of voltage measurement circuits in the same manner as the illustrated battery pack.
  • the first to p-th voltage measurement circuits V 11 -V 1p included in the first battery pack P1 are electrically coupled to the control unit 40 so as to transmit and receive electrical signals.
  • the first to p- th voltage measurement circuits (V 11 -V 1p) are controlled by the control unit 40 at intervals of time and the first to p-th battery cells C 11 , C 12 , C 13 ,..., C
  • the voltage applied between the anode and the cathode of 1p) is measured, and a signal indicating the magnitude of the measured voltage is output to the control unit 40.
  • the control unit 40 determines the voltage of each battery cell (C 11 , C 12 , C 13 ,..., C 1p ) from the signal output from the first to p-th voltage measurement circuit (V 11 -V 1p) and determined The voltage value is stored in the storage unit 50.
  • the first to p- th voltage measurement circuits V 21 -V 2p included in the second battery pack P2 are electrically coupled with the control unit 40 to transmit and receive electrical signals.
  • the first to p- th voltage measurement circuits (V 21 -V 2p) are controlled by the control unit 40 at intervals of time and the first to p-th battery cells C 21 , C 22 , C 23 , ..., C The voltage applied between the anode and the cathode of 2p) is measured, and a signal indicating the magnitude of the measured voltage is output to the control unit 40.
  • the control unit 40 determines the voltage of each battery cell (C 21 , C 22 , C 23 ,..., C 2p ) from the signal output from the first to p-th voltage measurement circuit (V 21 -V 2p) and the determined The voltage value is stored in the storage unit 50.
  • the first to p-th voltage measurement circuits V n1 -V np included in the n-th battery pack Pn are electrically coupled to the control unit 40 so as to transmit and receive electrical signals.
  • the first to pth voltage measurement circuits V n1 -V np are controlled by the control unit 40 at intervals of time and the first to pth battery cells C n1 , C n2 , C n3 , ..., C The voltage applied between the anode and the cathode of np) is measured, and a signal representing the magnitude of the measured voltage is output to the control unit 40.
  • the control unit 40 determines the voltage of each battery cell (C n1 , C n2 , C n3 , ..., C np ) from the signal output from the first to p-th voltage measurement circuit (V n1 -V np ) and determined The voltage value is stored in the storage unit 50.
  • Each voltage measurement circuit constituting the voltage measurement unit 20 includes a voltage measurement circuit commonly used in the art, for example, a differential amplifier. Since the configuration of the voltage measurement circuit is obvious to those skilled in the art, detailed descriptions will be omitted.
  • the storage unit 50 is not particularly limited in its type as long as it is a storage medium capable of recording and erasing information.
  • the storage unit 50 may be RAM, ROM, EEPROM, register, or flash memory.
  • the storage unit 50 can also be electrically connected to the control unit 40 via a data bus, for example, so as to be accessible by the control unit 40.
  • the storage unit 50 also stores and/or updates and/or erases and/or transmits a program including various control logic performed by the control unit 40, and/or data generated when the control logic is executed.
  • the storage unit 50 can be logically divided into two or more, and is not limited to being included in the control unit 40.
  • the balancing device 10 includes a balancing unit 30 installed in the first to nth battery packs P1-Pn.
  • the balancing unit 30 includes a plurality of discharge circuits installed inside the battery pack and capable of discharging each battery cell in a process of performing pack balancing or cell balancing performed complementarily. That is, the first battery pack P1 includes first to p- th discharge circuits B 11 -B 1p.
  • the second battery pack P2 includes first to p- th discharge circuits B 21 -B 2p.
  • the n-th battery pack Pn includes first to p-th discharge circuits B n1 -B np .
  • the third battery pack to the n-1th battery pack include p discharge circuits in the same manner as the illustrated battery pack.
  • the first to p-th discharge circuits B 11 -B 1p included in the first battery pack P1 are electrically coupled to the control unit 40 to transmit and receive electrical signals.
  • each of the first to p- th discharge circuits B 11 -B 1p discharges a battery cell connected to itself under the control of the control unit 40.
  • each of the first to p- th discharge circuits B 11 -B 1p includes a resistor R and a switch S.
  • the control unit 40 applies a turn-on signal or a turn-off signal to the switch S. When a turn-on signal is applied to the switch S, the discharge circuit starts operation, and when a turn-off signal is applied to the switch S, the discharge circuit stops operation.
  • each of the first to p- th discharge circuits B 21 -B 2p included in the second battery pack P2 are electrically coupled to the control unit 40 so as to transmit and receive electrical signals.
  • each of the first to p- th discharge circuits B 21 -B 2p discharges a battery cell connected to itself under the control of the control unit 40.
  • each of the first to p- th discharge circuits B 21 -B 2p includes a resistor R and a switch S.
  • the control unit 40 applies a turn-on signal or a turn-off signal to the switch S. When a turn-on signal is applied to the switch S, the discharge circuit starts operation, and when a turn-off signal is applied to the switch S, the discharge circuit stops operation.
  • each of the first to p-th discharge circuits B n1 -B np included in the n-th battery pack Pn are electrically coupled to the control unit 40 so as to transmit and receive electrical signals.
  • each of the first to p- th discharge circuits B n1 -B np discharges a battery cell connected to itself under the control of the control unit 40.
  • each of the first to p- th discharge circuits B n1 -B np includes a resistor R and a switch S.
  • the control unit 40 applies a turn-on signal or a turn-off signal to the switch S. When a turn-on signal is applied to the switch S, the discharge circuit starts operation, and when a turn-off signal is applied to the switch S, the discharge circuit stops operation.
  • the balancing device 10 comprises a control unit 40.
  • the control unit 40 measures the first to p-th voltage measurement circuit V 11 -V 1p of the first battery pack P1 and the first to p-th voltage of the second battery pack P2 at regular time intervals.
  • Control the circuit (V 21 -V 2p ) and the first to p-th voltage measurement circuit (V n1 -V np ) of the n-th battery pack (Pn) to receive voltage measurement signals of battery cells from each voltage measurement circuit, and
  • the voltage values of the battery cells are recorded in the storage unit 50.
  • the operation of the control unit 40 may be equally applied to the third to n-1th battery packs.
  • the control unit 40 also determines the pack voltages of the first to nth battery packs P1-Pn from the measured voltages of the battery cells and writes them to the storage unit 50. That is, the control unit 40 determines the pack voltage of the first battery pack P1 by summing the voltage values of the first to p-th battery cells C 11 -C 1p included in the first battery pack P1. And record it in the storage unit 50. In addition, the control unit 40 determines the pack voltage of the second battery pack P2 by summing the voltage values of the first to p-th battery cells C 21 -C 2p included in the second battery pack P2. And record in the storage unit 50.
  • control unit 40 determines the pack voltage of the n-th battery pack Pn by summing the voltage values of the first to p-th battery cells C n1 -C np included in the n-th battery pack Pn. And record in the storage unit 50. The operation of the control unit 40 may be equally applied to the third to n-1th battery packs.
  • the control unit 40 also uses the voltage information of the battery cells recorded in the storage unit 50 to determine the pack voltage deviation and the cell voltage deviation of the first to nth battery packs P1-Pn, and the storage unit 50 ). That is, the control unit 40 determines the difference between the maximum value and the minimum value among the pack voltages of the first to nth battery packs P1-Pn recorded in the storage unit 50 as the pack voltage deviation, and the storage unit 50 ). In addition, the control unit 40 determines the difference between the maximum value and the minimum value among the voltages of the first to p-th battery cells C 11 -C 1p recorded in the storage unit 50. The voltage deviation is determined and recorded in the storage unit 50.
  • control unit 40 determines the difference between the maximum value and the minimum value among the voltages of the first to p-th battery cells C 21 -C 2p recorded in the storage unit 50 as a cell of the second battery pack P2. The voltage deviation is determined and recorded in the storage unit 50. In addition, the control unit 40 determines the difference between the maximum value and the minimum value among voltages of the first to p-th battery cells C n1 -C np recorded in the storage unit 50. The voltage deviation is determined and recorded in the storage unit 50. The operation of the control unit 40 may be equally applied to the third to n-1th battery packs.
  • the control unit 40 also includes all cell voltages included in the first to nth battery packs P1 to Pn when the pack voltage deviation of the first to nth battery packs P1 to Pn exceeds the first threshold value. Among them, a cell voltage corresponding to a preset reference is determined as a pack balancing target voltage.
  • the cell voltage corresponding to the preset reference may be the lowest cell voltage among all cell voltages or an average voltage of all cell voltages.
  • the first threshold value is set to a value optimized to achieve the object of the present invention and recorded in advance in the storage unit 50. In one example, the first threshold may have a value between 1.2V and 1.5V, but the present invention is not limited thereto.
  • the control unit 40 identifies battery cell(s) having a voltage higher than the pack balancing target voltage among battery cells included in the first to nth battery packs P1-Pn, and the identified battery cell(s) A pack balancing operation is started by applying a turn-on signal to the switch S included in the discharge circuit connected to and operating the corresponding discharge circuit.
  • the control unit 40 also uses the first to p-th voltage measurement circuits V 11 -V 1p of the first battery pack P1 at a time interval as described above after the pack balancing operation is started.
  • the voltage applied between the anode and the cathode of the p-th battery cells C 11 , C 12 , C 13 ,..., C 1p is measured and recorded in the storage unit 50.
  • the voltage measurement and storage operation of the control unit 40 is equally applied to the second to nth battery packs P2-Pn.
  • the control unit 40 also includes the first to nth battery packs P1-Pn based on voltage information of the battery cells recorded in the storage unit 50 whenever the voltages of the battery cells are measured while pack balancing is being performed. ) Is determined, the pack voltage deviation is determined based on the pack voltage information, and the magnitude of the pack voltage deviation is monitored.
  • the control unit 40 also identifies the discharge circuit to which the turn-on signal has been applied to stop the pack balancing when the pack voltage deviation being monitored falls below the first threshold value, and applies a turn-off signal to a switch included in the identified discharge circuit. Thus, the operation of the identified discharge circuit is stopped. This stops the pack balancing mode.
  • the control unit 40 also uses the first to p-th voltage measurement circuits V 11 -V 1p of the first battery pack P1 at a time interval as described above again after the pack balancing mode is stopped.
  • the voltage applied between the anode and the cathode of the first to pth battery cells C 11 , C 12 , C 13 ,..., C 1p is measured and recorded in the storage unit 50.
  • the operation of the control unit 40 is equally applied to the second to nth battery packs P2-Pn.
  • the control unit 40 also determines the difference between the maximum value and the minimum value among the voltages of the first to p-th battery cells C 11 -C 1p recorded in the storage unit 50 as the cell voltage of the first battery pack P1. Determine the deviation and record it in the storage unit 50. In addition, the control unit 40 determines the difference between the maximum value and the minimum value among the voltages of the first to p-th battery cells C 21 -C 2p recorded in the storage unit 50 as a cell of the second battery pack P2. The voltage deviation is determined and recorded in the storage unit 50. In addition, the control unit 40 determines the difference between the maximum value and the minimum value among voltages of the first to p-th battery cells C n1 -C np recorded in the storage unit 50. The voltage deviation is determined and recorded in the storage unit 50. The operation of the control unit 40 may be equally applied to the third to n-1th battery packs.
  • the control unit 40 also refers to the cell voltage deviation of the first to nth battery packs P1-Pn recorded in the storage unit 50 to identify the battery pack in which the cell voltage deviation exceeds the second threshold.
  • the number of the identified battery packs may be one or more, and the second threshold value is set to an optimized value and recorded in advance in the storage unit 50.
  • the second threshold value is smaller in size than the first threshold value, and may have a value between 0.1V and 0.5V, for example, but the present invention is not limited thereto.
  • the control unit 40 also determines a cell voltage corresponding to a preset reference among voltages of battery cells included in the identified battery pack as a cell balancing target voltage for the identified battery pack, and the battery included in the identified battery pack.
  • a cell balancing operation is initiated by operating a discharge circuit connected to a battery cell having a voltage higher than the cell balancing target voltage among the cells. It is preferable that the operation of the control unit 40 is independently applied for each battery pack identified as having a cell voltage deviation exceeding the second threshold value.
  • the cell voltage corresponding to the preset reference may be the lowest cell voltage or average cell voltage among voltages of battery cells included in the identified battery pack.
  • the control unit 40 After the cell balancing operation is started, the control unit 40 also uses the first to p- th voltage measurement circuits V 11 -V 1p of the first battery pack P1 at a time interval as described above, as described above.
  • the voltage applied between the anode and the cathode of the p-th battery cells C 11 , C 12 , C 13 ,..., C 1p is measured and recorded in the storage unit 50.
  • the voltage measurement and storage operation of the control unit 40 is equally applied to the second to nth battery packs P2-Pn.
  • the control unit 40 also applies to the battery pack for which cell balancing is performed based on the voltage information of the battery cells recorded in the storage unit 50 whenever the voltages of the battery cells are measured while cell balancing is being performed. Determine the cell voltage deviation and monitor its magnitude.
  • the control unit 40 also identifies the battery pack that satisfies the condition when the deviation of the cell voltage being monitored falls below the second threshold, and a turn-on signal among the discharge circuits included in the identified battery pack to stop the cell balancing.
  • the discharge circuit to which is applied is identified, and the operation of the identified discharge circuit is stopped by applying a turn-off signal to a switch included in the identified discharge circuit. Accordingly, the cell balancing mode for the battery pack in which the cell voltage deviation falls below the second threshold value is stopped.
  • the control unit 40 maintains the cell balancing mode for the battery pack in which the cell voltage deviation exceeds the second threshold value.
  • the control unit 40 monitors the cell voltage deviation and maintains or stops the cell balancing mode based on the result, while the battery pack in which the cell voltage deviation exceeds the second threshold value is identified. .
  • the control unit 40 can maintain the difference in pack voltage between the first to nth battery packs P1-Pn to be less than or equal to the first threshold value by complementarily performing the pack balancing and cell balancing as described above. An internal cell voltage deviation of each of the first to nth battery packs P1 to Pn may be maintained below the second threshold.
  • the control unit 40 may periodically execute a balancing mode including pack balancing and cell balancing. Also, the control unit 40 may stop charging or discharging the battery system including the first to nth battery packs P1-Pn while the balancing mode is in progress. In addition, the control unit 40 periodically measures voltages of all battery cells included in the first to nth battery packs P1-Pn while charging or discharging of the battery system is in progress. Each time you can stop charging or discharging the battery system, you can perform pack balancing and cell balancing. In addition, the control unit 40 may start charging or discharging the battery system again when the termination conditions for pack balancing and cell balancing are satisfied.
  • control unit 40 measures the voltages of all battery cells included in the first to nth battery packs P1-Pn after the no-load state has elapsed for a predetermined time when the battery system is in the no-load state and balances the pack. When the initiation condition is satisfied, pack balancing and cell balancing can be performed.
  • control unit 40 also stops pack balancing and cell balancing if the pack voltage deviation is less than or equal to the first threshold value and the cell voltage deviation of each battery pack is less than or equal to the second threshold value.
  • the control unit 40 counts the number of charge/discharge cycles of the battery system including the first to n-th battery packs P1-Pn connected in parallel and records them in the storage unit 50, and the charge/discharge cycles It may be configured to decrease the first threshold value and the second threshold value as the number increases.
  • the number of charge/discharge cycles increases, deterioration of the first to nth battery packs (P1-Pn) proceeds and the difference in performance between packs increases. Therefore, by reducing the first threshold and the second threshold, the pack balancing or cell balancing can be performed. It is desirable to relax the initiation conditions.
  • the number of charge/discharge cycles refers to a cumulative value of the number of times the battery system is charged above a preset charging state and then discharged again below a preset charging state.
  • the control unit 40 may monitor the pack voltage of the first to nth battery packs P1 -Pn to accumulate and calculate the number of charge/discharge cycles while the battery system is charging or discharging, and record it in the storage unit 50. .
  • the balancing device 10 further includes a current measuring unit 60 for measuring the magnitude of the in-rush current flowing into the first to nth battery packs P1-Pn.
  • I can.
  • the current measuring unit 60 includes a first current measuring circuit I 1 installed on the high potential side of the first battery pack P1 so as to measure the magnitude of the in-rush current flowing into the first battery pack P1,
  • the second current measuring circuit (I 2 ) and the n-th battery pack (Pn) installed on the high potential side of the second battery pack (P2) to measure the magnitude of the in-rush current flowing into the second battery pack (P2).
  • n-th current measuring circuit installed on the high potential side of the n-th battery pack (Pn) so as to measure the magnitude of the in-rush current flowing into it.
  • a current measuring circuit is provided so as to measure the in-rush current also on the high potential side of the third to n-1th battery packs.
  • control unit 40 measures the magnitude of the in-rush current flowing into the first to nth battery packs P1-Pn using the current measuring unit 60 and records it in the storage unit 50. And determining a maximum value of the in-rush current, and may be configured to decrease the first threshold value and the second threshold value according to the level of the maximum value of the in-rush current.
  • the storage unit 50 may pre-store a look-up table that can refer to the first threshold value and the second threshold value according to the maximum value of the in-rush current, and the control unit 40 With reference, the first threshold value and the second threshold value can be adjusted according to the maximum value of the in-rush current.
  • the first to nth current measuring circuits I 1 -I n may be Hall sensors that output a voltage signal corresponding to the magnitude of the current.
  • the first to nth current measuring circuits I 1 -I n may be a sense resistor circuit that outputs a signal corresponding to a sense resistor and a voltage applied across the sense resistor. The voltage applied across the sense resistor can be converted to the amount of current according to Ohm's law. Since the circuit for measuring the current is widely known in the art, further detailed description will be omitted.
  • control unit 40 includes a processor known in the art, an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, a register, a communication modem, a data processing device, etc. to execute the various control logics described above. Can optionally include.
  • control logic when the control logic is implemented in software, the control unit 40 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 through various well-known computer components.
  • the memory may be included in the storage unit 50 of the present invention.
  • the memory refers to a device in which information is stored regardless of the type of device, and does not refer to a specific memory device.
  • control logics of the control unit 40 may be combined, and the combined control logics may be written in a computer-readable code system and stored in a computer-readable recording medium.
  • the recording medium includes at least one selected from the group including ROM, RAM, register, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, and optical data recording device.
  • the code system can be distributed, stored and executed on computers connected via a network.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the combined control logic can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.
  • the balancing device 10 may be included in the battery management system 100 as shown in FIG. 7.
  • the battery management system 100 controls the overall operation related to charging and discharging a battery, and is a computing system called a Battery Management System in the art.
  • the balancing device 10 may be mounted on various types of electric driving devices 200 as shown in FIG. 8.
  • the electric drive device 200 may be a mobile computer device such as a mobile phone, a laptop computer, or a tablet computer, or a handheld multimedia device including a digital camera, a video camera, and an audio/video playback device.
  • a mobile computer device such as a mobile phone, a laptop computer, or a tablet computer
  • a handheld multimedia device including a digital camera, a video camera, and an audio/video playback device.
  • the electric drive device 200 is an electric power device that can be moved by electricity, such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, an electric bicycle, an electric motorcycle, an electric train, an electric ship, an electric plane, or an electric drill, an electric It may be a power tool including a motor such as a grinder.
  • FIG. 2 is a flow chart specifically illustrating a method of complementarily controlling pack balancing and cell balancing for battery packs connected in parallel by the control unit 40 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • step S10 the control unit 40 determines whether a predetermined time has elapsed when the battery system including the battery packs connected in parallel is being charged or discharged, or when the battery system is in a no-load state. do.
  • the predetermined time may be 1 second to several tens of seconds, but the present invention is not limited thereto.
  • step S10 If the determination result in step S10 is YES, the control unit 40 shifts the process to S20 and starts counting time. On the other hand, if the determination result in step S10 is NO, the control unit 40 suspends the process.
  • step S20 the control unit 40 uses the voltage measuring unit 20 included in the first to nth battery packs P1-Pn in step S30 to determine the voltage of the battery cells included in each battery pack. All are measured and recorded in the storage unit 50. After step S30, step S40 proceeds.
  • the control unit 40 determines the pack voltage for each of the first to nth battery packs P1-Pn by referring to the cell voltage information recorded in the storage unit 50 in step S40, and The pack voltage deviation of (P1-Pn) is determined and recorded in the storage unit 50.
  • the pack voltage of each battery pack is determined by summing the voltages of battery cells included in the corresponding battery pack.
  • the pack voltage deviation of the first to nth battery packs P1 -Pn is determined by calculating a difference between the maximum value and the minimum value of the pack voltage.
  • control unit 40 determines a cell voltage deviation for each of the first to nth battery packs P1-Pn by referring to the cell voltage information recorded in the storage unit 50 in step S40, and the storage unit 50 ).
  • the cell voltage deviation of each battery pack is determined by calculating a difference between a maximum value and a minimum value of the cell voltage by referring to voltages of battery cells included in the corresponding battery pack.
  • Step S50 proceeds after step S40.
  • the control unit 40 determines whether the pack voltage deviation exceeds the first threshold in step S50.
  • the first threshold has a value between 1.2V and 1.5V.
  • step S50 determines whether the determination result in step S50 is YES. If the determination result in step S50 is YES, the control unit 40 proceeds to step S60. That is, in step S60, the control unit 40 determines a cell voltage corresponding to a preset reference among all the cell voltages included in the first to nth battery packs P1-Pn as the pack balancing target voltage.
  • the cell voltage corresponding to the preset reference may be the lowest cell voltage among all cell voltages or an average cell voltage of all cell voltages.
  • Step S70 proceeds after step S60.
  • the control unit 40 identifies the battery cell(s) having a voltage higher than the pack balancing target voltage among battery cells included in the first to nth battery packs P1-Pn in step S70, and is connected to the identified battery cell.
  • the pack balancing operation is started by applying a turn-on signal to the switch S included in the discharge circuit to operate the corresponding discharge circuit.
  • the control unit 40 also uses the first to p-th voltage measurement circuits V 11 -V 1p included in the first battery pack P1 at a time interval after the pack balancing operation is started in step S70.
  • the voltage applied between the anode and the cathode of the first to pth battery cells C 11 , C 12 , C 13 ,..., C 1p is measured and recorded in the storage unit 50.
  • the control unit 40 measures the voltage for the battery cells included in the second to nth battery packs P2-Pn in the same manner and records the voltage in the storage unit 50.
  • the control unit 40 also includes the first to nth battery packs based on the voltage information of the battery cells recorded in the storage unit 50 whenever the voltages of the battery cells are measured while pack balancing is being performed in step S70.
  • the pack voltage for P1-Pn) is determined, the pack voltage deviation is updated based on the pack voltage information, and the magnitude of the pack voltage deviation is monitored.
  • the control unit 40 also identifies the discharge circuit to which the turn-on signal has been applied to stop the pack balancing when the pack voltage deviation being monitored in step S70 becomes less than or equal to the first threshold value, and the switch S included in the identified discharge circuit. A turn-off signal is applied to to stop the operation of the identified discharge circuit. This stops the pack balancing mode. After step S70, step S30 proceeds.
  • step S30 the control unit 40 measures the voltages of the battery cells included in each battery pack using the voltage measurement unit 20 included in the first to nth battery packs P1-Pn in step S30. All are measured and recorded in the storage unit 50. After step S30, step S40 proceeds.
  • the control unit 40 determines the pack voltage for each of the first to nth battery packs P1-Pn by referring to the cell voltage information recorded in the storage unit 50 in step S40, and The pack voltage deviation of (P1-Pn) is determined and recorded in the storage unit 50.
  • the pack voltage of each battery pack is determined by summing the voltages of battery cells included in the corresponding battery pack.
  • the pack voltage deviation of the first to nth battery packs P1 -Pn is determined by calculating a difference between the maximum value and the minimum value of the pack voltage.
  • control unit 40 determines a cell voltage deviation for each of the first to nth battery packs P1-Pn by referring to the cell voltage information recorded in the storage unit 50 in step S40, and the storage unit 50 ).
  • the cell voltage deviation of each battery pack is determined by calculating a difference between a maximum value and a minimum value of the cell voltage by referring to voltages of battery cells included in the corresponding battery pack.
  • Step S50 proceeds after step S40.
  • the control unit 40 determines whether the pack voltage deviation exceeds the first threshold in step S50.
  • the first threshold has a value between 1.2V and 1.5V. Since the pack balancing has been performed previously, the pack voltage deviation is less than or equal to the first threshold. Therefore, the determination result of step S50 becomes YES, and the process advances to step S80.
  • the control unit 40 refers to the cell voltage deviation of the first to nth battery packs Pn recorded in the storage unit 50 in step S80, and the battery pack(s) in which the cell voltage deviation exceeds the second threshold value.
  • the number of the identified battery packs may be one or more, and the second threshold value is set to an optimized value and recorded in advance in the storage unit 50.
  • the second threshold value is smaller in size than the first threshold value, and may have a value between 0.1V and 0.5V, for example, but the present invention is not limited thereto.
  • step S90 proceeds, whereas if the judgment result of step S80 is NO, the balancing procedure according to the present invention is terminated.
  • the control unit 40 determines a cell voltage corresponding to a preset reference among voltages of the battery cells included in the battery pack identified in step S90 as a cell balancing target voltage for the identified battery pack. do.
  • the cell balancing target voltage may be independently determined for each battery pack identified as having a cell voltage deviation exceeding the second threshold.
  • the cell voltage corresponding to the preset reference may be the lowest cell voltage or average cell voltage among voltages of battery cells included in the identified battery pack.
  • the control unit 40 also starts a cell balancing operation by operating a discharge circuit connected to a battery cell having a voltage higher than the cell balancing target voltage among battery cells included in the battery pack identified in step S100.
  • the operation of the control unit 40 may be independently applied for each battery pack identified as having a cell voltage deviation exceeding the second threshold value.
  • the control unit 40 also uses the first to p-th voltage measurement circuits V 11 -V 1p of the first battery pack P1 at a time interval as described above after the cell balancing operation is started in step S100.
  • the voltage applied between the anode and the cathode of the first to pth battery cells C 11 , C 12 , C 13 ,..., C 1p is measured and recorded in the storage unit 50.
  • the operation of the control unit 40 is equally applied to the second to nth battery packs P2-Pn.
  • the control unit 40 also performs cell balancing based on the voltage information of the battery cells recorded in the storage unit 50 whenever the voltage of the battery cells is measured while the cell balancing is being performed in step S100. Determine the cell voltage deviation for the pack and monitor its magnitude.
  • the control unit 40 also identifies the battery pack that satisfies the corresponding condition when the deviation of the cell voltage being monitored in step S100 is less than or equal to the second threshold value, and discharge circuits included in the identified battery pack to stop the cell balancing. Among them, a discharge circuit to which a turn-on signal has been applied is identified, and an operation of the identified discharge circuit is stopped by applying a turn-off signal to a switch included in the identified discharge circuit. Accordingly, the cell balancing mode for the battery pack in which the cell voltage deviation falls below the second threshold value is stopped. Of course, the control unit 40 continues to maintain the cell balancing mode for the battery pack in which the cell voltage deviation exceeds the second threshold value. In addition, the control unit 40 monitors the cell voltage deviation and maintains or stops the cell balancing mode based on the result, while the battery pack in which the cell voltage deviation exceeds the second threshold value is identified. .
  • step 80 When the determination result of step 80 is NO, that is, if the cell voltage deviation of the first to nth battery packs P1-Pn does not exceed the second threshold, the pack balancing or cell balancing is performed. Since there is no need, the balancing process according to the present invention is terminated.
  • the control unit 40 can maintain the difference in pack voltage between the first to nth battery packs P1-Pn to be less than or equal to the first threshold value by complementarily performing the pack balancing and cell balancing as described above. To the nth battery packs P1 -Pn, a voltage deviation of the internal cells of each of the n-th battery packs P1 -Pn may be maintained below the second threshold.
  • the control unit 40 may periodically repeat the above-described balancing process every time a predetermined time elapses. Accordingly, the control unit 40 determines whether a predetermined time has elapsed in step S10, and when the predetermined time elapses, the operation of the balancing process according to the present invention can be resumed.
  • the control unit 40 may also stop charging or discharging the battery system including the first to nth battery packs P1-Pn while the balancing mode is in progress. In addition, the control unit 40 periodically measures voltages of all battery cells included in the first to nth battery packs P1-Pn while charging or discharging of the battery system is in progress. Each time, the charging or discharging of the battery system can be stopped, and pack balancing and cell balancing can be performed complementarily.
  • the control unit 40 may also start charging or discharging the battery system again when the end conditions of pack balancing and cell balancing are met.
  • the control unit 40 measures the voltages of all battery cells included in the first to nth battery packs P1-Pn after the no-load state has elapsed for a predetermined time when the battery system is in the no-load state and balances the pack. When the initiation condition is satisfied, pack balancing and cell balancing can be performed.
  • the control unit 40 counts the number of charge/discharge cycles of the battery system including the first to nth battery packs P1-Pn connected in parallel and records them in the storage unit 50. And as the number of charge/discharge cycles increases, the step of decreasing the first threshold value and the second threshold value may be performed.
  • the pack balancing or cell balancing can be performed. It is desirable to relax the initiation conditions.
  • the number of charge/discharge cycles refers to the number of times the battery system is charged above a preset state of charge and then discharged below a preset state of charge.
  • the control unit 40 may monitor the pack voltages of the first to nth battery packs P1 to Pn to accumulate and calculate the number of charge/discharge cycles of the battery system and record them in the storage unit 50.
  • the control unit 40 measures the magnitude of the in-rush current flowing into the first to n-th battery packs P1-Pn using the current measuring unit 60 and stored in the storage unit 50. You can optionally proceed with the recording step. In addition, the control unit 40 determines the maximum value of the in-rush current by referring to the magnitude of the in-rush current recorded in the storage unit 50, and the first threshold value according to the maximum value level of the in-rush current. And reducing the second threshold.
  • the first threshold according to the magnitude of the in-rush current. It is desirable to reduce the value and the second threshold to alleviate the initiation condition of pack balancing or cell balancing.
  • the storage unit 50 may previously store a lookup table that can refer to the first threshold value and the second threshold value according to the maximum value of the in-rush current.
  • the control unit 40 may adaptively adjust the first threshold value and the second threshold value according to the maximum value of the in-rush current by referring to the lookup table.
  • 3 to 6 are tables specifically showing voltage changes of cells included in the first to nth battery packs P1-Pn when pack balancing and cell balancing are complementary to each other according to an embodiment of the present invention. .
  • the first threshold and the second threshold are set to 1.2V and 0.1V, respectively.
  • the pack balancing target voltage was set to the lowest cell voltage among cell voltages included in the entire pack.
  • the cell balancing target voltage was set to the lowest cell voltage among cell voltages included in the corresponding battery pack in which cell balancing is performed.
  • the pack voltage of the first battery pack is 18.37V
  • the pack voltage of the second battery pack is 19.1V
  • the pack voltage of the n-th battery pack is 17.4V. Since the pack voltage of the second battery pack is the highest and the pack voltage of the n-th battery pack is the lowest, the pack voltage deviation is 1.7V, which exceeds the first threshold.
  • the pack voltage balancing is initiated.
  • the pack balancing target voltage is set to the highest voltage among voltages of all cells. That is, the voltage of 3.4V of the p-th battery cell of the n-th battery pack is set as the pack balancing target voltage.
  • pack balancing for discharging battery cells having a voltage greater than 3.4V is started. Accordingly, the first battery pack, the second battery pack, and the n-th battery pack enter the pack balancing mode. Cells that are discharged when the pack balancing mode is in progress are marked with underlined voltage values.
  • the pack balancing mode proceeds, the pack voltages of the first battery pack, the second battery pack, and the n-th battery pack gradually decrease. As a result, the pack voltage deviation decreases to a level lower than the first threshold value as 0.7V. Accordingly, the pack balancing for the first battery pack, the second battery pack, and the n-th battery pack is stopped.
  • the first battery pack and the second battery pack have a cell voltage deviation of 0.18V and 0.3V, respectively, which exceeds the second threshold. Accordingly, the first battery pack and the second battery pack enter the cell balancing mode. Cells discharged in the cell balancing mode are indicated by underlined voltage values. Meanwhile, the n-th battery pack has a cell voltage deviation of 0.1V and does not exceed the second threshold. Therefore, the cell balancing mode is not performed for the n-th battery pack.
  • the cell voltage deviation of the first battery pack is reduced to 0.08V, and the cell voltage deviation of the second battery pack is 0.15V, which is still greater than the second threshold. Accordingly, the cell balancing mode is stopped for the first battery pack, and the cell balancing mode is continuously applied to the second battery pack. Cells discharged in the cell balancing mode are indicated by underlined voltage values.
  • the cell voltage deviations of the first battery pack, the second battery pack, and the n-th battery pack decrease to 0.08V, 0.07V, and 0.1V, respectively, so that the second threshold does not exceed. . Accordingly, the balancing process according to the present invention is terminated by stopping the cell balancing mode for the second battery pack.
  • pack balancing and cell balancing are performed complementarily, thereby reducing the voltage deviation of the battery pack, thereby damaging electrical components due to in-rush current or damage to the inside of the pack. Cell damage can be reduced.
  • each component may be selectively integrated with other components, or each component may be divided into sub-components for efficient execution of the control logic(s).
  • the constituent elements are integrated or divided, it is obvious to those skilled in the art that if the functional identity can be recognized, the consolidated or divided constituent elements should be interpreted as being within the scope of the present invention.

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Abstract

본 발명은, 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 제1 내지 제n배터리 팩의 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면, 전체 셀 전압 중에서 미리 설정된 기준에 따라 설정된 팩 밸런싱 목표 전압보다 전압이 높은 배터리 셀을 방전시켜 팩 밸런싱 동작을 각각의 배터리 팩 단위에서 진행한다. 또한, 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면, 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩에 포함된 셀들의 전압 중에서 미리 설정된 기준에 따라 설정된 셀 밸런싱 목표 전압보다 전압이 높은 배터리 셀을 방전시켜 셀 밸런싱 동작을 각각의 배터리 팩 단위에서 진행한다.

Description

병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 방법
본 발명은 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 병렬로 연결된 복수의 배터리 팩에 대한 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 10월 22일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2019-0131694호 및 2020년 10월 21일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2020-0136984호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
배터리는 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드 등의 모바일 디바이스뿐만 아니라 전기로 구동되는 자동차(EV, HEV, PHEV)나 대용량 전력 저장 장치(ESS) 등의 분야로까지 그 용도가 급속도로 확산되고 있다.
전기 자동차에 탑재되는 배터리 시스템은 높은 에너지 용량을 확보하기 위해 병렬 연결된 복수의 배터리 팩을 포함하며, 각 배터리 팩은 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함한다.
본 명세서에서, 배터리 셀은 단위 셀 하나 또는 병렬 연결된 복수의 단위 셀을 포함할 수 있다. 단위 셀은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 단위 셀로 간주될 수 있다.
배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀들은 전기화학적 특성이 동일하지 않다. 또한, 충방전 사이클 수가 증가하면 각 배터리 셀마다 퇴화 속도가 달라지므로 배터리 셀들의 성능 편차는 더 커진다.
통상적으로 배터리 셀의 퇴화 정도가 클수록 전압의 변화 속도가 상대적으로 크다. 따라서, 복수의 배터리 셀이 충전 또는 방전되는 동안 배터리 셀들의 전압은 편차를 나타낸다.
배터리 시스템이 충전 또는 방전될 때, 배터리 셀들 상호 간에 전압 편차가 발생하면, 배터리 팩들 상호 간에도 팩 전압 편차가 발생한다. 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압이 동일하지 않기 때문이다. 여기서, 팩 전압은 배터리 팩 내에 포함된 직렬 연결된 배터리 셀들의 전압을 합산한 값에 해당한다.
배터리 팩들 사이에 팩 전압 편차가 발생하면 배터리 시스템의 충전 또는 방전이 시작될 때 소정 시간 동안 배터리 팩들 사이에서 짧은 시간 동안 인-러쉬 전류(In-rush current)가 흐른다.
인-러쉬 전류는 전압이 높은 배터리 팩으로부터 전압이 낮은 배터리 팩으로 흐른다. 인-러쉬 전류는 배터리 시스템이 장착된 부하 장치에 포함되어 있는 전장 부품, 예를 들어 릴레이 스위치 등을 손상시키며, 인-러쉬 전류가 흐르는 배터리 팩에 포함된 배터리 셀의 손상을 일으킨다.
종래의 밸런싱 전략은 직렬 연결된 배터리 셀들의 전압 편차를 제거하는 것에 주안점을 두었다. 하지만, 병렬 연결된 배터리 팩을 포함하는 배터리 시스템에서는 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들만을 밸런싱 하면 팩 전압 편차가 증가하면서 인-러쉬 전류 문제가 더욱 심화된다.
따라서, 병렬 연결된 배터리 팩에 대해서는 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들에 대한 밸런싱 뿐만 아니라 적절한 시점에 배터리 팩들 상호간의 밸런싱도 함께 진행하여 인-러쉬 전류로부터 비롯될 수 있는 문제를 효과적으로 방지할 필요가 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 배경하에 창안된 것으로서, 병렬로 연결된 배터리 팩들을 포함하는 배터리 시스템에서 배터리 팩들 상호간 또는 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 상호간의 전압 밸런싱을 효과적으로 수행할 수 있는 병렬 배터리 팩의 밸런싱 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬 배터리 팩의 밸런싱 장치는, 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 실시할 수 있는 장치로서, 상호 병렬로 연결되고 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하고 있는 제1 내지 제n배터리 팩; 각 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀 전압을 측정하는 전압 측정 유닛; 복수의 배터리 셀들과 상호 대응하도록 병렬 연결된 복수의 방전 회로; 및 상기 전압 측정 유닛 및 상기 복수의 방전 회로와 동작 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함한다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 일정한 시간 간격을 두고 상기 전압 측정 유닛을 통해 각 배터리 팩에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 측정하고, 상기 측정된 배터리 셀들의 전압으로부터 각 배터리 팩의 팩 전압을 결정하고, 팩 전압 편차와 각 배터리 팩의 셀 전압 편차를 결정하고, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 제1 내지 제n배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 팩 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 팩 전압 편차를 상기 제1임계값 이하로 감소시키고, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 셀 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 셀 전압 편차를 상기 제2임계값 이하로 감소시키도록 구성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 각각의 방전 회로는 스위치와 저항을 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 제어 유닛은, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하이고 각 배터리 팩의 셀 전압 편차가 제2임계값 이하이면 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 중단하도록 구성될 수 있다.
또 따른 측면에 따르면, 상기 제어 유닛은, 병렬 연결된 배터리 팩의 충방전 사이클 수가 증가함에 따라서 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키도록 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 밸런싱 장치는, 각 배터리 팩으로 유입되는 인-러쉬 전류를 측정하는 전류 측정 유닛을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 전류 측정 유닛을 이용하여 각 배터리 팩으로 유입되는 인-러쉬 전류를 측정하여 인-러쉬 전류의 최대값을 결정하고, 인-러쉬 전류의 최대값의 레벨에 따라 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 제1 내지 제n배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 전체 셀 전압들의 평균 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제어 유닛은, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중 가장 낮은 셀 전압 또는 평균 셀 전압을 상기 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 기술적 과제는, 상술한 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치를 포함하는, 배터리 관리 시스템 또는 전기 구동 장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법은, (a) 일정한 시간 간격을 두고 전압 측정 유닛을 통해 복수의 배터리 팩에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 측정하는 단계; (b) 상기 측정된 배터리 셀들의 전압으로부터 각 배터리 팩의 팩 전압을 결정하는 단계; (c) 팩 전압 편차와 각 배터리 팩의 셀 전압 편차를 결정하는 단계; (d) 상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 복수의 배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 팩 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 팩 전압 편차를 상기 제1임계값 이하로 감소시키는 단계; 및 (e) 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하이면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 셀 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 셀 전압 편차를 상기 제1임계값 이하로 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 밸런싱 방법은, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하이고 각 배터리 팩의 셀 전압 편차가 제2임계값 이하이면 팩 밸런싱과 셀 밸런싱 동작을 중단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 밸런싱 방법은, 병렬 연결된 배터리 팩의 충방전 사이클 수가 증가함에 따라서 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 밸런싱 방법은, 전류 측정 유닛을 이용하여 각 배터리 팩으로 유입되는 인-러쉬 전류를 측정하는 단계; 및 인-러쉬 전류의 최대값을 결정하고, 인-러쉬 전류의 최대값의 레벨에 따라 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 (d) 단계에서, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 제1 내지 제n배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 전체 셀 전압들의 평균 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정할 수 있다.
바람직하게, 상기 (e) 단계에서, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중 가장 낮은 셀 전압 또는 평균 셀 전압을 상기 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 병렬 연결된 배터리 팩들을 포함하는 배터리 시스템에서 팩 간의 전압 차이를 줄임으로써 인-러쉬 전류로 인한 전장 부품(예를 들어, 릴레이 스위치)의 손상이나 배터리 셀의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리 팩 상호 간의 팩 밸런싱과 배터리 팩 내부의 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 사용함으로써 팩 전압 편차를 최소한으로 유지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치의 구성은 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법에 관한 순서도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸런싱 방법을 적용했을 때 팩 밸런싱과 셀 밸런싱이 상호 보완적으로 이루어지는 과정을 구체적으로 나타낸 실시예이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱 장치를 포함하는 배터리 시스템에 대한 블록 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱 장치를 포함하는 전기 구동 장치에 대한 블록 다이어그램이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 출원을 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하에서 설명되는 실시 예에 있어서, 배터리 셀은 리튬 이차 전지를 일컫는다. 여기서, 리튬 이차 전지라 함은 충전과 방전이 이루어지는 동안 리튬 이온이 작동 이온으로 작용하여 양극과 음극에서 전기화학적 반응을 유발하는 이차 전지를 총칭한다.
한편, 리튬 이차 전지에 사용된 전해질이나 분리막의 종류, 이차 전지를 포장하는데 사용된 포장재의 종류, 리튬 이차 전지의 내부 또는 외부의 구조 등에 따라 이차 전지의 명칭이 변경되더라도 리튬 이온이 작동 이온으로 사용되는 이차 전지라면 모두 상기 리튬 이차 전지의 범주에 포함되는 것으로 해석하여야 한다.
본 발명은 리튬 이차 전지 이외의 다른 이차 전지에도 적용이 가능하다. 따라서 작동 이온이 리튬 이온이 아니더라도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 이차 전지라면 그 종류에 상관 없이 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석하여야 한다.
또한, 배터리 셀은 하나의 단위 셀 또는 병렬 연결된 복수의 단위 셀을 지칭할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치의 구성을 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 밸런싱 장치(10)는, 병렬로 연결된 제1 내지 제n배터리 팩(P1, P2,…, Pn)에 결합되어 제1 내지 제n배터리 팩(P1, P2,…, Pn)에 대한 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 실시할 수 있는 장치이다.
제1 내지 제n배터리 팩(P1, P2,…, Pn) 각각은 내부에 직렬로 연결된 복수의 배터리 셀을 포함한다. 즉, 제1배터리 팩(P1)은 직렬 연결된 제1 내지 제p배터리 셀(C 11-C 1p)을 포함한다. 또한, 제2배터리 팩(P2)은 직렬 연결된 제1 내지 제p배터리 셀(C 21-C 2p)을 포함한다. 또한, 제n배터리 팩(Pn)은 직렬 연결된 제1 내지 제p배터리 셀(C n1-C np)을 포함한다. 제3배터리 팩부터 제n-1배터리 팩의 도시는 생략되었으나, 도시된 배터리 팩과 동일하게 직렬 연결된 p개의 배터리 셀들을 포함하고 있다.
본 발명에 있어서, 팩 밸런싱은 제1 내지 제n배터리 팩(P1, P2,…, Pn) 상호 간의 전압 편차가 제1임계값을 초과했을 때 실행되는 밸런싱을 지칭한다. 또한, 셀 밸런싱은 배터리 팩 내에 포함된 배터리 셀들 상호 간의 전압 편차가 제2임계값을 초과했을 때 실행되는 밸런싱을 지칭한다. 일 예에서, 밸런싱은 배터리 셀에 저장된 에너지를 방전을 통해 소모하는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 밸런싱 장치(10)는 각 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀 전압을 측정하는 전압 측정 유닛(20)을 포함한다. 전압 측정 유닛(20)은 배터리 팩 내부에 설치되어 각 배터리 셀의 전압을 측정하는 복수의 전압 측정 회로를 포함한다. 즉, 제1배터리 팩(P1)은 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)를 포함한다. 또한, 제2배터리 팩(P2)은 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 21-V 2p)를 포함한다. 또한, 제n배터리 팩(Pn)은 제1 내지 제p전압 측정 회로(V n1-V np)를 포함한다. 제3배터리 팩부터 제n-1배터리 팩의 도시는 생략되었으나, 제3배터리 팩부터 제n-1배터리 팩은 도시된 배터리 팩과 동일하게 p개의 전압 측정 회로를 포함하고 있다.
제1배터리 팩(P1)에 포함된 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어 유닛(40)과 전기적으로 결합된다. 또한, 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)는 제어 유닛(40)의 통제 하에 시간 간격을 두고 제1 내지 제p배터리 셀(C 11, C 12, C 13,…, C 1p)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 제어 유닛(40)으로 출력한다. 제어 유닛(40)은 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)로부터 출력되는 신호로부터 각 배터리 셀(C 11, C 12, C 13,…, C 1p)의 전압을 결정하고 결정된 전압 값을 저장 유닛(50)에 저장한다.
유사하게, 제2배터리 팩(P2)에 포함된 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 21-V 2p)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어 유닛(40)과 전기적으로 결합된다. 또한, 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 21-V 2p)는 제어 유닛(40)의 통제 하에 시간 간격을 두고 제1 내지 제p배터리 셀(C 21, C 22, C 23,…, C 2p)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 제어 유닛(40)으로 출력한다. 제어 유닛(40)은 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 21-V 2p)로부터 출력되는 신호로부터 각 배터리 셀(C 21, C 22, C 23,…, C 2p)의 전압을 결정하고 결정된 전압 값을 저장 유닛(50)에 저장한다.
유사하게, 제n배터리 팩(Pn)에 포함된 제1 내지 제p전압 측정 회로(V n1-V np)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어 유닛(40)과 전기적으로 결합된다. 또한, 제1 내지 제p전압 측정 회로(V n1-V np)는 제어 유닛(40)의 통제 하에 시간 간격을 두고 제1 내지 제p배터리 셀(C n1, C n2, C n3,…, C np)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하고 측정된 전압의 크기를 나타내는 신호를 제어 유닛(40)으로 출력한다. 제어 유닛(40)은 제1 내지 제p전압 측정 회로(V n1-V np)로부터 출력되는 신호로부터 각 배터리 셀(C n1, C n2, C n3,…, C np)의 전압을 결정하고 결정된 전압 값을 저장 유닛(50)에 저장한다.
전압 측정 유닛(20)을 구성하는 각각의 전압 측정 회로는 당업계에서 일반적으로 사용되는 전압 측정 회로, 예를 들어 차동증폭기(differential amplifier)를 포함한다. 전압 측정 회로의 구성은 당업자에게 자명하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
저장 유닛(50)은 정보를 기록하고 소거할 수 있는 저장 매체라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 저장 유닛(50)은 RAM, ROM, EEPROM, 레지스터 또는 플래쉬 메모리일 수 있다. 저장 유닛(50)은 또한 제어 유닛(40)에 의해 접근이 가능하도록 예컨대 데이터 버스 등을 통해 제어 유닛(40)과 전기적으로 연결될 수 있다.
저장 유닛(50)은 또한 제어 유닛(40)이 수행하는 각종 제어 로직을 포함하는 프로그램, 및/또는 제어 로직이 실행될 때 발생되는 데이터를 저장 및/또는 갱신 및/또는 소거 및/또는 전송한다. 저장 유닛(50)은 논리적으로 2개 이상으로 분할 가능하고, 제어 유닛(40) 내에 포함되는 것을 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 밸런싱 장치(10)는 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 내에 설치된 밸런싱 유닛(30)을 포함한다. 밸런싱 유닛(30)은 배터리 팩 내부에 설치되어 상호 보완적으로 실시되는 팩 밸런싱 또는 셀 밸런싱 과정에서 각 배터리 셀을 방전시킬 수 있는 복수의 방전 회로를 포함한다. 즉, 제1배터리 팩(P1)은 제1 내지 제p방전 회로(B 11-B 1p)를 포함한다. 또한, 제2배터리 팩(P2)은 제1 내지 제p방전 회로(B 21-B 2p)를 포함한다. 또한, 제n배터리 팩(Pn)은 제1 내지 제p방전 회로(B n1-B np)를 포함한다. 제3배터리 팩부터 제n-1배터리 팩의 도시는 생략되었으나, 제3배터리 팩부터 제n-1배터리 팩은 도시된 배터리 팩과 동일하게 p개의 방전 회로를 포함하고 있다.
제1배터리 팩(P1)에 포함된 제1 내지 제p방전 회로(B 11-B 1p)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어 유닛(40)과 전기적으로 결합된다. 또한, 제1 내지 제p방전 회로(B 11-B 1p)의 각각은 제어 유닛(40)의 통제 하에 자신과 연결된 배터리 셀을 방전시킨다. 이를 위해, 제1 내지 제p방전 회로(B 11-B 1p)의 각각은 저항(R)과 스위치(S)를 포함한다. 제어 유닛(40)는 스위치(S)에 턴온 신호 또는 턴오프 신호를 인가한다. 스위치(S)에 턴온 신호가 인가되면 방전 회로가 동작을 개시하고, 스위치(S)에 턴오프 신호가 인가되면 방전 회로가 동작을 중단한다.
유사하게, 제2배터리 팩(P2)에 포함된 제1 내지 제p방전 회로(B 21-B 2p)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어 유닛(40)과 전기적으로 결합된다. 또한, 제1 내지 제p방전 회로(B 21-B 2p)의 각각은 제어 유닛(40)의 통제 하에 자신과 연결된 배터리 셀을 방전시킨다. 이를 위해, 제1 내지 제p방전 회로(B 21-B 2p)의 각각은 저항(R)과 스위치(S)를 포함한다. 제어 유닛(40)는 스위치(S)에 턴온 신호 또는 턴오프 신호를 인가한다. 스위치(S)에 턴온 신호가 인가되면 방전 회로가 동작을 개시하고, 스위치(S)에 턴오프 신호가 인가되면 방전 회로가 동작을 중단한다.
유사하게, 제n배터리 팩(Pn)에 포함된 제1 내지 제p방전 회로(B n1-B np)는 전기적 신호를 주고 받을 수 있도록 제어 유닛(40)과 전기적으로 결합된다. 또한, 제1 내지 제p방전 회로(B n1-B np)의 각각은 제어 유닛(40)의 통제 하에 자신과 연결된 배터리 셀을 방전시킨다. 이를 위해, 제1 내지 제p방전 회로(B n1-B np)의 각각은 저항(R)과 스위치(S)를 포함한다. 제어 유닛(40)는 스위치(S)에 턴온 신호 또는 턴오프 신호를 인가한다. 스위치(S)에 턴온 신호가 인가되면 방전 회로가 동작을 개시하고, 스위치(S)에 턴오프 신호가 인가되면 방전 회로가 동작을 중단한다.
일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 밸런싱 장치(10)는 제어 유닛(40)을 포함한다. 제어 유닛(40)은 일정한 시간 간격을 두고 제1배터리 팩(P1)의 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p), 제2배터리 팩(P2)의 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 21-V 2p) 및 제n배터리 팩(Pn)의 제1 내지 제p전압 측정 회로(V n1-V np)를 제어하여 각 전압 측정 회로로부터 배터리 셀들의 전압 측정 신호를 수신하고 모든 배터리 셀들의 전압 값을 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 제3 내지 제n-1배터리 팩에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 측정된 배터리 셀들의 전압으로부터 제1 내지 제n 배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압을 결정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 즉, 제어 유닛(40)은 제1배터리 팩(P1)에 포함된 제1 내지 제p배터리 셀(C 11-C 1p)의 전압 값을 합산하여 제1배터리 팩(P1)의 팩 전압을 결정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 또한, 제어 유닛(40)은 제2배터리 팩(P2)에 포함된 제1 내지 제p배터리 셀(C 21-C 2p)의 전압 값을 합산하여 제2배터리 팩(P2)의 팩 전압을 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 또한, 제어 유닛(40)은 제n배터리 팩(Pn)에 포함된 제1 내지 제p배터리 셀(C n1-C np)의 전압 값을 합산하여 제n배터리 팩(Pn)의 팩 전압을 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 제3 내지 제n-1배터리 팩에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 저장 유닛(50)에 기록된 배터리 셀들의 전압 정보를 이용하여 팩 전압 편차와 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 셀 전압 편차를 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 즉, 제어 유닛(40)은 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 팩 전압 편차로 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 또한, 제어 유닛(40)은 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제p배터리 셀(C 11-C 1p)의 전압들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 제1배터리 팩(P1)의 셀 전압 편차로 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 또한, 제어 유닛(40)은 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제p배터리 셀(C 21-C 2p)의 전압들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 제2배터리 팩(P2)의 셀 전압 편차로 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 또한, 제어 유닛(40)은 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제p배터리 셀(C n1-C np)의 전압들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 제n배터리 팩(Pn)의 셀 전압 편차로 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 제3 내지 제n-1배터리 팩에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정한다.
비제한적인 예로서, 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압은 전체 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 전체 셀 전압들의 평균 전압일 수 있다. 제1임계값은 본 발명의 목적을 달성할 수 있도록 최적화된 값으로 설정되어 저장 유닛(50)에 미리 기록된다. 일 예에서, 제1임계값은 1.2V 내지 1.5V 사이의 값을 가질 수 있는데 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제어 유닛(40)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 배터리 셀들 중에서 팩 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀(들)을 식별하고, 식별된 배터리 셀(들)과 연결된 방전 회로에 포함된 스위치(S)에 턴온신호를 인가하여 해당 방전 회로를 동작시킴으로써 팩 밸런싱 동작을 개시한다.
제어 유닛(40)은 또한 팩 밸런싱 동작이 개시된 이후에는 앞서 설명한 바와 같이 시간 간격을 두고 제1배터리 팩(P1)의 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)를 이용하여 제1 내지 제p배터리 셀(C 11, C 12, C 13,…, C 1p)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 전압 측정 및 저장 동작은 제2내지 제n배터리 팩(P2-Pn)에 대해서도 동일하게 적용된다.
제어 유닛(40)은 또한 팩 밸런싱이 이루어지고 있는 동안 배터리 셀들의 전압이 측정될 때마다 저장 유닛(50)에 기록된 배터리 셀들의 전압 정보에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 대한 팩 전압을 결정하고, 팩 전압 정보에 기초하여 팩 전압 편차를 결정하고, 팩 전압 편차의 크기를 모니터한다.
제어 유닛(40)은 또한 모니터 중인 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 팩 밸런싱을 중단하기 위해 턴온 신호가 인가되었던 방전 회로를 식별하고 식별된 방전 회로에 포함된 스위치에 턴오프 신호를 인가하여 식별된 방전 회로의 동작을 중지시킨다. 이로써, 팩 밸런싱 모드가 중단된다.
제어 유닛(40)은 또한 팩 밸런싱 모드가 중단 이후에 다시 앞서 설명한 바와 같이 시간 간격을 두고 제1배터리 팩(P1)의 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)를 이용하여 제1 내지 제p배터리 셀(C 11, C 12, C 13,…, C 1p)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 제2내지 제n배터리 팩(P2-Pn)에 대해서도 동일하게 적용된다.
제어 유닛(40)은 또한 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제p배터리 셀(C 11-C 1p)의 전압들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 제1배터리 팩(P1)의 셀 전압 편차로 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 또한, 제어 유닛(40)은 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제p배터리 셀(C 21-C 2p)의 전압들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 제2배터리 팩(P2)의 셀 전압 편차로 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 또한, 제어 유닛(40)은 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제p배터리 셀(C n1-C np)의 전압들 중에서 최대값과 최소값의 차이를 제n배터리 팩(Pn)의 셀 전압 편차로 결정하고 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 제3 내지 제n-1배터리 팩에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 셀 전압 편차를 참조하여 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별한다. 식별된 배터리 팩의 수는 하나 또는 복수일 수 있고, 제2임계값은 최적화된 값으로 설정되어 저장 유닛(50)에 미리 기록된다. 제2임계값은 제1임계값보다는 그 크기가 작으며, 일 예로 0.1V 내지 0.5V 사이의 값을 가질 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제어 유닛(40)은 또한 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 셀 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시킴으로써 셀 밸런싱 동작을 개시한다. 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 것으로 식별된 배터리 팩 별로 독립적으로 적용되는 것이 바람직하다. 비제한적인 예시로서, 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압은 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 평균 셀 전압일 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 셀 밸런싱 동작이 개시된 이후에는 앞서 설명한 바와 같이 시간 간격을 두고 제1배터리 팩(P1)의 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)를 이용하여 제1 내지 제p배터리 셀(C 11, C 12, C 13,…, C 1p)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 전압 측정 및 저장 동작은 제2내지 제n배터리 팩(P2-Pn)에 대해서도 동일하게 적용된다.
제어 유닛(40)은 또한 셀 밸런싱이 이루어지고 있는 동안 배터리 셀들의 전압이 측정될 때마다 저장 유닛(50)에 기록된 배터리 셀들의 전압 정보에 기초하여 셀 밸런싱이 이루어지고 있는 해당 배터리 팩에 대한 셀 전압 편차를 결정하고 그 크기를 모니터한다.
제어 유닛(40)은 또한 모니터 중인 셀 전압 편차가 제2임계값 이하가 되면 해당 조건이 충족되는 배터리 팩을 식별하고, 셀 밸런싱을 중단하기 위해 식별된 배터리 팩에 포함된 방전 회로들 중에서 턴온 신호가 인가되었던 방전 회로를 식별하고 식별된 방전 회로에 포함된 스위치에 턴오프 신호를 인가하여 식별된 방전 회로의 동작을 중지시킨다. 이로써, 셀 전압 편차가 제2임계값 이하로 떨어진 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 모드가 중단된다. 물론, 제어 유닛(40)은 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩에 대해서는 셀 밸런싱 모드를 유지한다. 또한, 제어 유닛(40)은 셀 전압 편차의 모니터링과 그 결과를 토대로 한 셀 밸런싱 모드의 유지 또는 중단은 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩이 식별되는 동안 계속해서 반복할 수 있다.
제어 유닛(40)은 위와 같은 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 실시함으로써 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 상호 간의 팩 전압 편차를 제1임계값 이하로 유지할 수 있고, 동시에 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 각각의 내부 셀 전압 편차를 제2임계값 이하로 유지할 수 있다.
제어 유닛(40)은 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 포함하는 밸런싱 모드를 주기적으로 실행할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)은 밸런싱 모드가 진행되는 동안에는 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)을 포함하는 배터리 시스템의 충전 또는 방전을 중단할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)는 배터리 시스템의 충전 또는 방전이 진행되는 동안 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 주기적으로 측정하면서 팩 밸런싱 개시 조건이 충족될 때마다 배터리 시스템의 충전 또는 방전을 중단하고 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 실행할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)은 팩 밸런싱과 셀 밸런싱의 종료 조건이 충족되면, 다시 배터리 시스템의 충전 또는 방전을 개시할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)은 배터리 시스템이 무부하 상태에 있을 때 무부하 상태가 소정 시간 경과된 이후에 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 측정하고 팩 밸런싱 개시 조건이 충족되면 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 실행할 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 팩 전압 편차가 제1임계값 이하이고 각 배터리 팩의 셀 전압 편차가 제2임계값 이하이면 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 중단하는 것은 자명하다.
다른 측면에 따르면, 제어 유닛(40)은, 병렬 연결된 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)을 포함하는 배터리 시스템의 충방전 사이클 수를 카운트하여 저장 유닛(50)에 기록하고 충방전 사이클 수가 증가함에 따라서 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키도록 구성될 수 있다. 충방전 사이클 수가 증가하면 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 열화가 진행되어 팩 상호 간의 성능 차이가 커지게 되므로 제1임계값 및 제2임계값을 감소시킴으로써 팩 밸런싱 또는 셀 밸런싱의 개시 조건을 완화시키는 것이 바람직하다.
충방전 사이클 수는 배터리 시스템이 미리 설정된 충전 상태 이상으로 충전되었다가 다시 미리 설정된 충전 상태 이하로 방전되는 회수의 누적값을 의미한다. 제어 유닛(40)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압을 모니터하여 배터리 시스템이 충전 또는 방전되는 동안 충방전 사이클 수를 누적 계산하여 저장 유닛(50)에 기록할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 밸런싱 장치(10)는 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)으로 유입되는 인-러쉬 전류의 크기를 측정하는 전류 측정 유닛(60)을 더 포함할 수 있다. 전류 측정 유닛(60)은 제1배터리 팩(P1)에 유입되는 인-러쉬 전류의 크기를 측정할 수 있도록 제1배터리 팩(P1)의 고전위측에 설치된 제1전류 측정 회로(I 1), 제2배터리 팩(P2)에 유입되는 인-러쉬 전류의 크기를 측정할 수 있도록 제2배터리 팩(P2)의 고전위 측에 설치된 제2전류 측정 회로(I 2) 및 제n배터리 팩(Pn)에 유입되는 인-러쉬 전류의 크기를 측정할 수 있도록 제n배터리 팩(Pn)의 고전위측에 설치된 제n전류 측정 회로(I n)를 포함한다. 또한, 도시되어 있지는 않지만, 제3 내지 제n-1배터리 팩의 고전위측에도 인-러쉬 전류를 측정할 수 있도록 전류 측정 회로가 설치되는 것은 자명하다.
위와 같은 경우, 제어 유닛(40)은 전류 측정 유닛(60)을 이용하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)으로 유입되는 인-러쉬 전류의 크기를 측정하여 저장 유닛(50)에 기록하고 인-러쉬 전류의 최대값을 결정하고 인-러쉬 전류의 최대값의 레벨에 따라 제1임계값 및 제2임계값을 감소시키도록 구성될 수 있다.
인-러쉬 전류는 배터리 팩의 열화가 진행됨에 따라 증가하므로 인-러쉬 전류에 의한 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 손상을 방지하기 위해서는 제1임계값과 제2임계값을 감소시켜 팩 밸런싱 또는 셀 밸런싱의 개시 조건을 완화시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 저장 유닛(50)에는 인-러쉬 전류의 최대값에 따라서 제1임계값과 제2임계값을 참조할 수 있는 룩업 테이블이 미리 저장될 수 있고, 제어 유닛(40)은 룩업 테이블을 참조하여 인-러쉬 전류의 최대값에 따라서 제1임계값과 제2임계값을 조절할 수 있다.
본 발명에 있어서, 제1 내지 제n전류 측정 회로(I 1-I n)는 전류의 크기에 상응하는 전압 신호를 출력하는 홀센서일 수 있다. 대안적으로, 제1 내지 제n전류 측정 회로(I 1-I n)는 센스 저항과 센스 저항 양단에 인가되는 전압에 해당하는 신호를 출력하는 센스저항회로일 수 있다. 센스 저항 양단에 인가되는 전압은 옴의 법칙에 따라 전류의 크기로 변환 가능하다. 전류를 측정하는 회로는 당업계에 널리 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다
본 발명에 있어서, 제어 유닛(40)은 상술한 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 제어 유닛(40)은 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 컴퓨터 부품으로 프로세서와 연결될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 본 발명의 저장 유닛(50)에 포함될 수 있다. 또한, 상기 메모리는 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
또한, 제어 유닛(40)의 다양한 제어 로직들은 적어도 하나 이상이 조합되고, 조합된 제어 로직들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드 체계로 작성되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 수록될 수 있다. 상기 기록매체는 컴퓨터에 포함된 프로세서에 의해 접근이 가능한 것이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 상기 기록매체는 ROM, RAM, 레지스터, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피디스크 및 광 데이터 기록장치를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 코드 체계는 네트워크로 연결된 컴퓨터에 분산되어 저장되고 실행될 수 있다. 또한, 상기 조합된 제어 로직들을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명에 따른 밸런싱 장치(10)는 도 7에 도시된 바와 같이 배터리 관리 시스템(100)에 포함될 수 있다. 배터리 관리 시스템(100)은, 배터리의 충방전과 관련된 전반적인 동작을 제어하는 것으로서, 당업계에서 Battery Management System으로 불리는 컴퓨팅 시스템이다.
또한, 본 발명에 따른 밸런싱 장치(10)는 도 8에 도시된 바와 같이 다양한 종류의 전기 구동 장치(200)에 탑재될 수 있다.
일 측면에 따르면, 전기구동 장치(200)는, 휴대폰, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 모바일 컴퓨터 장치, 또는 디지털 카메라, 비디오 카메라, 오디오/비디오 재생 장치 등을 포함한 핸드 헬드 멀티미디어 장치일 수 있다.
다른 측면에 따르면, 전기 구동 장치(200)는, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 열차, 전기 배, 전기 비행기 등과 같이 전기에 의해 이동이 가능한 전기 동력 장치, 또는 전기 드릴, 전기 그라인더 등과 같이 모터가 포함된 파워 툴일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제어 유닛(40)이 병렬 연결된 배터리 팩에 대한 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 제어하는 방법을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 단계 S10에서, 제어 유닛(40)은, 병렬 연결된 배터리 팩을 포함하는 배터리 시스템이 충전 또는 방전 중일 때 또는 배터리 시스템이 무부하 상태에 있을 때, 소정 시간이 경과되었는지 판단한다. 소정 시간은 1초 내지 수십 초일 수 있는데 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
만약, 단계 S10에서의 판단 결과가 YES이면 제어 유닛(40)은 프로세스를 S20으로 이행하여 시간 카운트를 개시한다. 반면, 단계 S10에서의 판단 결과가 NO이면 제어 유닛(40)은 프로세스의 이행을 보류한다.
제어 유닛(40)은 단계 S20을 수행한 이후에 단계 S30에서 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 전압 측정 유닛(20)을 이용하여 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압을 모두 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 단계 S30 이후에 단계 S40이 진행된다.
제어 유닛(40)은 단계 S40에서 저장 유닛(50)에 기록된 셀 전압 정보를 참조하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 각각에 대한 팩 전압을 결정하고 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압 편차를 결정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 각 배터리 팩의 팩 전압은 해당 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압을 합산하는 것에 의해 결정된다. 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압 편차는 팩 전압의 최대값과 최소값의 차이를 산출하는 것에 의해 결정한다.
또한, 제어 유닛(40)은 단계 S40에서 저장 유닛(50)에 기록된 셀 전압 정보를 참조하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 각각에 대한 셀 전압 편차를 결정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 각 배터리 팩의 셀 전압 편차는 해당 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압을 참조하여 셀 전압의 최대값과 최소값의 차이를 산출하는 것에 의해 결정한다. 단계 S40 이후에 단계 S50이 진행된다.
제어 유닛(40)은 단계 S50에서 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하는지 판별한다. 일 예에서, 제1임계값은 1.2V 내지 1.5V 사이의 값을 가진다.
만약, 단계 S50에서의 판단 결과가 YES이면, 제어 유닛(40)은 단계 S60을 진행한다. 즉, 제어 유닛(40)은 단계 S60에서 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정한다. 비제한적인 예시로서, 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압은 전체 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 전체 셀 전압들의 평균 셀 전압일 수 있다.
단계 S60 이후에 단계 S70이 진행된다.
제어 유닛(40)은 단계 S70에서 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 배터리 셀들 중에서 팩 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀(들)을 식별하고, 식별된 배터리 셀과 연결된 방전 회로에 포함된 스위치(S)에 턴온신호를 인가하여 해당 방전 회로를 동작시킴으로써 팩 밸런싱 동작을 개시한다.
제어 유닛(40)은 또한 단계 S70에서 팩 밸런싱 동작이 개시된 이후에는 시간 간격을 두고 제1배터리 팩(P1)에 포함된 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)를 이용하여 제1 내지 제p배터리 셀(C 11, C 12, C 13,…, C 1p)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 제어 유닛(40)은 제2내지 제n배터리 팩(P2-Pn)에 포함된 배터리 셀에 대해서도 동일한 방법으로 전압을 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다.
제어 유닛(40)은 또한 단계 S70에서 팩 밸런싱이 이루어지고 있는 동안 배터리 셀들의 전압이 측정될 때마다 저장 유닛(50)에 기록된 배터리 셀들의 전압 정보에 기초하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 대한 팩 전압을 결정하고, 팩 전압 정보에 기초하여 팩 전압 편차를 갱신하고, 팩 전압 편차의 크기를 모니터한다.
제어 유닛(40)은 또한 단계 S70에서 모니터 중인 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 팩 밸런싱을 중단하기 위해 턴온 신호가 인가되었던 방전 회로를 식별하고 식별된 방전 회로에 포함된 스위치(S)에 턴오프 신호를 인가하여 식별된 방전 회로의 동작을 중지시킨다. 이로써, 팩 밸런싱 모드가 중단된다. 단계 S70 이후에 단계 S30이 진행된다.
제어 유닛(40)은 팩 밸런싱 모드가 종료되면 단계 S30에서 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 전압 측정 유닛(20)을 이용하여 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압을 모두 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 단계 S30 이후에 단계 S40이 진행된다.
제어 유닛(40)은 단계 S40에서 저장 유닛(50)에 기록된 셀 전압 정보를 참조하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 각각에 대한 팩 전압을 결정하고 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압 편차를 결정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 각 배터리 팩의 팩 전압은 해당 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압을 합산하는 것에 의해 결정된다. 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압 편차는 팩 전압의 최대값과 최소값의 차이를 산출하는 것에 의해 결정한다.
또한, 제어 유닛(40)은 단계 S40에서 저장 유닛(50)에 기록된 셀 전압 정보를 참조하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 각각에 대한 셀 전압 편차를 결정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 각 배터리 팩의 셀 전압 편차는 해당 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압을 참조하여 셀 전압의 최대값과 최소값의 차이를 산출하는 것에 의해 결정한다. 단계 S40 이후에 단계 S50이 진행된다.
제어 유닛(40)은 단계 S50에서 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하는지 판별한다. 일 예에서, 제1임계값은 1.2V 내지 1.5V 사이의 값을 가진다. 앞서 팩 밸런싱이 진행된 상태이므로, 팩 전압 편차는 제1임계값 이하이다. 따라서, 단계 S50의 판단 결과는 YES가 되므로 프로세스는 단계 S80으로 이행한다.
제어 유닛(40)은 단계 S80에서 저장 유닛(50)에 기록된 제1 내지 제n배터리 팩(Pn)의 셀 전압 편차를 참조하여 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩(들)을 식별한다. 식별된 배터리 팩의 수는 하나 또는 복수일 수 있고, 제2임계값은 최적화된 값으로 설정되어 저장 유닛(50)에 미리 기록된다. 제2임계값은 제1임계값보다는 그 크기가 작으며, 일 예로 0.1V 내지 0.5V 사이의 값을 가질 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
단계 S80의 판결 결과가 YES이면 단계 S90이 진행되는 반면, 단계 S80의 판결 결과가 NO이면 본 발명에 따른 밸런싱 절차가 종료된다.
제어 유닛(40)은 단계 S80의 판결 결과가 YES이면 단계 S90에서 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정한다. 바람직하게 셀 밸런싱 타겟 전압은 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 것으로 식별된 배터리 팩 별로 독립적으로 결정될 수 있다. 비제한적인 예시로서, 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압은 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 평균 셀 전압일 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 단계 S100에서 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 셀 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시킴으로써 셀 밸런싱 동작을 개시한다. 바람직하게, 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 것으로 식별된 배터리 팩 별로 독립적으로 적용될 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 단계 S100에서 셀 밸런싱 동작이 개시된 이후에는 앞서 설명한 바와 같이 시간 간격을 두고 제1배터리 팩(P1)의 제1 내지 제p전압 측정 회로(V 11-V 1p)를 이용하여 제1 내지 제p배터리 셀(C 11, C 12, C 13,…, C 1p)의 양극과 음극 사이에 인가되는 전압을 측정하여 저장 유닛(50)에 기록한다. 이러한 제어 유닛(40)의 동작은 제2내지 제n배터리 팩(P2-Pn)에 대해서도 동일하게 적용된다.
제어 유닛(40)은 또한 단계 S100에서 셀 밸런싱이 이루어지고 있는 동안 배터리 셀들의 전압이 측정될 때마다 저장 유닛(50)에 기록된 배터리 셀들의 전압 정보에 기초하여 셀 밸런싱이 이루어지고 있는 해당 배터리 팩에 대한 셀 전압 편차를 결정하고 그 크기를 모니터한다.
제어 유닛(40)은 또한 단계 S100에서 모니터 중인 셀 전압 편차가 제2임계값 이하가 되면 해당 조건이 충족되는 배터리 팩을 식별하고, 셀 밸런싱을 중단하기 위해 식별된 배터리 팩에 포함된 방전 회로들 중에서 턴온 신호가 인가되었던 방전 회로를 식별하고 식별된 방전 회로에 포함된 스위치에 턴오프 신호를 인가하여 식별된 방전 회로의 동작을 중지시킨다. 이로써, 셀 전압 편차가 제2임계값 이하로 떨어진 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 모드가 중단된다. 물론, 제어 유닛(40)은 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩에 대해서는 셀 밸런싱 모드를 계속 유지한다. 또한, 제어 유닛(40)은 셀 전압 편차의 모니터링과 그 결과를 토대로 한 셀 밸런싱 모드의 유지 또는 중단은 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩이 식별되는 동안 계속해서 반복할 수 있다.
제어 유닛(40)은 단계 80의 판단 결과가 NO인 경우, 즉 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하지 않으면, 팩 밸런싱 또는 셀 밸런싱을 진행할 필요가 없으므로 본 발명에 따른 밸런싱 프로세스를 종료한다.
제어 유닛(40)은 위와 같은 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 실시함으로써 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 상호 간의 팩 전압 편차를 제1임계값 이하로 유지할 수 있고, 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn) 각각의 내부 셀 전압 편차를 제2임계값 이하로 유지할 수 있다.
제어 유닛(40)은 상술한 밸런싱 프로세스를 일정한 시간이 경과될 때마다 주기적으로 반복할 수 있다. 따라서 제어 유닛(40)은 단계 S10에서 소정 시간이 경과되었는지 판별하고 소정 시간이 경과되면 본 발명에 따른 밸런싱 프로세스의 동작을 다시 재개할 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 밸런싱 모드가 진행되는 동안에는 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)을 포함하는 배터리 시스템의 충전 또는 방전을 중단할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)는 배터리 시스템의 충전 또는 방전이 진행되는 동안 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 주기적으로 측정하면서 팩 밸런싱 개시 조건이 충족될 때마다 배터리 시스템의 충전 또는 방전을 중단하고 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 실행할 수 있다.
제어 유닛(40)은 또한 팩 밸런싱과 셀 밸런싱의 종료 조건이 충족되면, 다시 배터리 시스템의 충전 또는 방전을 개시할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)은 배터리 시스템이 무부하 상태에 있을 때 무부하 상태가 소정 시간 경과된 이후에 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 측정하고 팩 밸런싱 개시 조건이 충족되면 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 실행할 수 있다.
본 발명에 따른 밸런싱 방법에 있어서, 제어 유닛(40)은, 병렬 연결된 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)을 포함하는 배터리 시스템의 충방전 사이클 수를 카운트하여 저장 유닛(50)에 기록하고 충방전 사이클 수가 증가함에 따라서 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키는 단계를 진행할 수 있다.
충방전 사이클 수가 증가하면 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 열화가 진행되어 팩 상호 간의 성능 차이가 커지게 되므로 제1임계값 및 제2임계값을 감소시킴으로써 팩 밸런싱 또는 셀 밸런싱의 개시 조건을 완화시키는 것이 바람직하다.
충방전 사이클 수는 배터리 시스템이 미리 설정된 충전 상태 이상으로 충전되었다가 미리 설정된 충전 상태 이하로 방전되는 회수를 의미한다. 제어 유닛(40)은 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 팩 전압을 모니터하여 배터리 시스템의 충방전 사이클 수를 누적 계산하여 저장 유닛(50)에 기록할 수 있다.
본 발명에 있어서, 제어 유닛(40)은 전류 측정 유닛(60)을 이용하여 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)으로 유입되는 인-러쉬 전류의 크기를 측정하여 저장 유닛(50)에 기록하는 단계를 선택적으로 진행할 수 있다. 또한, 제어 유닛(40)은 저장 유닛(50)에 기록된 인-러쉬 전류의 크기를 참조하여 인-러쉬 전류의 최대값을 결정하고 인-러쉬 전류의 최대값 레벨에 따라 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
인-러쉬 전류는 배터리 팩의 열화가 진행됨에 따라 증가하므로 인-러쉬 전류에 의한 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)의 손상을 방지하기 위해서는 인-러쉬 전류의 크기에 따라 제1임계값과 제2임계값을 감소시켜 팩 밸런싱 또는 셀 밸런싱의 개시 조건을 완화시키는 것이 바람직하다.
이를 위해, 저장 유닛(50)에는 인-러쉬 전류의 최대값에 따라서 제1임계값과 제2임계값을 참조할 수 있는 룩업 테이블이 미리 저장될 수 있다. 이러한 경우, 제어 유닛(40)은 룩업 테이블을 참조하여 인-러쉬 전류의 최대값에 따라서 제1임계값과 제2임계값을 적응적으로 조절할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 팩 밸런싱과 셀 밸런싱이 상호 보완적으로 진행될 때 제1 내지 제n배터리 팩(P1-Pn)에 포함된 셀들의 전압 변화를 구체적으로 나타낸 표이다.
이하에서 설명되는 실시예에 있어서, 제1임계값과 제2임계값은 각각 1.2V 및 0.1V로 설정되었다. 또한, 팩 밸런싱 타겟 전압은 전체 팩에 포함된 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압으로 설정하였다. 또한, 셀 밸런싱 타겟 전압은 셀 밸런싱이 이루어지는 해당 배터리 팩에 포함된 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압으로 설정하였다.
도 3을 참조하면, 제1배터리 팩의 팩 전압은 18.37V, 제2배터리 팩의 팩 전압은 19.1V이고, 제n배터리 팩의 팩 전압은 17.4V이다. 제2배터리 팩의 팩 전압이 가장 높고, 제n배터리 팩의 팩 전압이 가장 낮으므로, 팩 전압 편차는 1.7V로서 제1임계값을 초과한다. 따라서, 팩 전압 밸런싱이 개시된다. 팩 밸런싱 타겟 전압은 전체 셀들의 전압 중에서 가장 크기가 전압으로 설정된다. 즉, 제n배터리 팩의 제p배터리 셀의 전압 3.4V가 팩 밸런싱 타겟 전압으로 설정된다. 그리고, 3.4V보다 전압이 큰 배터리 셀들을 방전시키는 팩 밸런싱이 개시된다. 따라서, 제1배터리 팩, 제2배터리 팩 및 제n배터리 팩은 팩 밸런싱 모드로 진입한다. 팩 밸런싱 모드가 진행될 때 방전이 되는 셀은 전압 값에밑줄을 그어 표시하였다.
도 4를 참조하면, 팩 밸런싱 모드가 진행됨에 따라, 제1배터리 팩, 제2배터리 팩 및 제n배터리 팩의 팩 전압이 서서히 낮아진다. 그 결과, 팩 전압 편차는 0.7V로서 제1임계값보다 낮은 수준으로 감소한다. 따라서, 제1배터리 팩, 제2배터리 팩 및 제n배터리 팩에 대한 팩 밸런싱이 중단된다.
제1배터리 팩과 제2배터리 팩은 셀 전압 편차가 각각 0.18V 및 0.3V로서, 제2임계값을 초과한다. 따라서, 제1배터리 팩과 제2배터리 팩은 셀 밸런싱 모드로 진입한다. 셀 밸런싱 모드에서 방전되는 셀은 전압 값에 밑줄을 그어 표시하였다. 한편, 제n배터리 팩은 셀 전압 편차가 0.1V로서 제2임계값을 초과하지 않는다. 따라서 제n배터리 팩에 대해서는 셀 밸런싱 모드가 진행되지 않는다.
도 5를 참조하면, 셀 밸런싱이 진행됨에 따라 제1배터리 팩의 셀 전압 편차는 0.08V로 감소하였고, 제2배터리 팩은 셀 전압 편차가 0.15V로서 여전히 제2임계값 보다 크다. 따라서, 제1배터리 팩에 대해서는 셀 밸런싱 모드가 중단되고, 제2배터리 팩에 대해서는 셀 밸런싱 모드가 계속 적용된다. 셀 밸런싱 모드에서 방전되는 셀은 전압 값에 밑줄을 그어 표시하였다.
도 6을 참조하면 셀 밸런싱이 계속 진행됨에 따라서 제1배터리 팩, 제2배터리 팩 및 제n배터리 팩의 셀 전압 편차가 각각 0.08V, 0.07V 및 0.1V로 낮아져서 제2임계값을 초과하지 않는다. 따라서, 제2배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 모드까지 중단됨으로써 본 발명에 따른 밸런싱 프로세스가 종료된다.
본 발명에 따르면, 병렬로 연결된 배터리 팩을 포함하는 배터리 시스템에서 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 실시함으로써 배터리 팩의 전압 편차를 줄임으로써 인-러쉬 전류에 의한 전장 부품의 손상 또는 팩 내부의 셀 손상을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 양태를 설명함에 있어서, '~부' 또는 '~유닛'이라고 명명된 구성 요소들은 물리적으로 구분되는 요소들이라고 하기 보다 기능적으로 구분되는 요소들로 이해되어야 한다. 따라서 각각의 구성요소는 다른 구성요소와 선택적으로 통합되거나 각각의 구성요소가 제어 로직(들)의 효율적인 실행을 위해 서브 구성요소들로 분할될 수 있다. 하지만 구성요소들이 통합 또는 분할되더라도 기능의 동일성이 인정될 수 있다면 통합 또는 분할된 구성요소들도 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 당업자에게 자명하다.
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 (15)

  1. 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 상호 보완적으로 실시할 수 있는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치에 있어서,
    상호 병렬로 연결되고 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하고 있는 제1 내지 제n배터리 팩;
    각 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀 전압을 측정하는 전압 측정 유닛;
    복수의 배터리 셀들과 상호 대응하도록 병렬 연결된 복수의 방전 회로; 및
    상기 전압 측정 유닛 및 상기 복수의 방전 회로와 동작 가능하게 연결된 제어 유닛을 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    일정한 시간 간격을 두고 상기 전압 측정 유닛을 통해 각 배터리 팩에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 측정하고, 상기 측정된 배터리 셀들의 전압으로부터 각 배터리 팩의 팩 전압을 결정하고, 팩 전압 편차와 각 배터리 팩의 셀 전압 편차를 결정하고,
    상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 제1 내지 제n배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 팩 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 팩 전압 편차를 상기 제1임계값 이하로 감소시키고,
    상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 셀 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 셀 전압 편차를 상기 제2임계값 이하로 감소시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 방전 회로는 스위치와 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하이고 각 배터리 팩의 셀 전압 편차가 제2임계값 이하이면 팩 밸런싱과 셀 밸런싱을 중단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 병렬 연결된 배터리 팩의 충방전 사이클 수가 증가함에 따라서 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    각 배터리 팩으로 유입되는 인-러쉬 전류를 측정하는 전류 측정 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 전류 측정 유닛을 이용하여 각 배터리 팩으로 유입되는 인-러쉬 전류를 측정하여 인-러쉬 전류의 최대값을 결정하고, 인-러쉬 전류의 최대값의 레벨에 따라 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 제1 내지 제n배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 전체 셀 전압들의 평균 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정하도록 구성된 것을 특징을 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중 가장 낮은 셀 전압 또는 평균 셀 전압을 상기 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치.
  8. 제1항에 따른 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제1항에 따른 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 장치를 포함하는 전기 구동 장치.
  10. (a) 일정한 시간 간격을 두고 전압 측정 유닛을 통해 복수의 배터리 팩에 포함된 모든 배터리 셀들의 전압을 측정하는 단계;
    (b) 상기 측정된 배터리 셀들의 전압으로부터 각 배터리 팩의 팩 전압을 결정하는 단계;
    (c) 팩 전압 편차와 각 배터리 팩의 셀 전압 편차를 결정하는 단계;
    (d) 상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 복수의 배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 각 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 팩 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀을 식별하고, 식별된 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 팩 전압 편차를 상기 제1임계값 이하로 감소시키는 단계; 및
    (e) 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하이면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중에서 미리 설정된 기준에 대응되는 셀 전압을 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들 중에서 셀 밸런싱 타겟 전압보다 전압이 높은 배터리 셀과 연결된 방전 회로를 동작시켜 셀 전압 편차를 상기 제1임계값 이하로 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법.
  11. 제10에 있어서,
    상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하이고 각 배터리 팩의 셀 전압 편차가 제2임계값 이하이면 팩 밸런싱과 셀 밸런싱 동작을 중단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    병렬 연결된 배터리 팩의 충방전 사이클 수가 증가함에 따라서 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    전류 측정 유닛을 이용하여 각 배터리 팩으로 유입되는 인-러쉬 전류를 측정하는 단계; 및
    인-러쉬 전류의 최대값을 결정하고, 인-러쉬 전류의 최대값의 레벨에 따라 상기 제1임계값 및 상기 제2임계값을 감소시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값을 초과하면 상기 제1 내지 제n배터리 팩에 포함된 전체 셀 전압들 중에서 가장 낮은 셀 전압 또는 전체 셀 전압들의 평균 셀 전압을 팩 밸런싱 타겟 전압으로 결정하는 것을 특징을 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 팩 전압 편차가 제1임계값 이하가 되면 셀 전압 편차가 제2임계값을 초과하는 배터리 팩을 식별하고, 식별된 배터리 팩에 포함된 배터리 셀들의 전압 중 가장 낮은 셀 전압 또는 평균 셀 전압을 상기 식별된 배터리 팩에 대한 셀 밸런싱 타겟 전압으로 결정하는 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 배터리 팩의 밸런싱 방법.
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