[go: up one dir, main page]

KR101592200B1 - 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법 - Google Patents

랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101592200B1
KR101592200B1 KR1020130102565A KR20130102565A KR101592200B1 KR 101592200 B1 KR101592200 B1 KR 101592200B1 KR 1020130102565 A KR1020130102565 A KR 1020130102565A KR 20130102565 A KR20130102565 A KR 20130102565A KR 101592200 B1 KR101592200 B1 KR 101592200B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
rack
value
charging
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020130102565A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150025215A (ko
Inventor
이종국
이현철
박정민
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130102565A priority Critical patent/KR101592200B1/ko
Priority to US14/910,311 priority patent/US9641013B2/en
Priority to EP14839876.1A priority patent/EP3018792B1/en
Priority to JP2016533257A priority patent/JP6181873B2/ja
Priority to PCT/KR2014/007476 priority patent/WO2015030392A1/ko
Priority to CN201480044662.7A priority patent/CN105453382B/zh
Publication of KR20150025215A publication Critical patent/KR20150025215A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101592200B1 publication Critical patent/KR101592200B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

다수의 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 각각의 랙들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지팩에서 각 랙들의 충전 전압을 밸런싱 하는 방법으로서, (a) 상기 랙들의 전압을 측정하는 전압 측정 단계;(b) 상기 랙들의 전압 값에 따라 오름차순으로 정렬하는 정렬 단계;(c) 상기 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압 보다 큰지 여부를 비교하는 비교 단계; (d) 상기 랙들의 전압 값과 기준전압을 비교하여 충전 또는 방전 카운터를 더하는 충/방전 카운트 단계; (e) 상기 충/방전 카운트에 따라 각 랙들을 충전 또는 방전 시키는 충/방전 단계; 를 포함하며, 상기 단계 (c)에서 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압보다 작은 경우, (d) 및 (e) 단계 없이 최대값으로 충전을 수행하고, 설정전압보다 큰 경우, (d) 및 (e) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법을 제공한다.

Description

랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법 {Method of Rack Voltage Balancing for Battery Pack Having Rack}
본 발명은 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다수의 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 각각의 랙들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지팩에서 각 랙들의 충전 전압을 밸런싱 하는 방법으로서, 상기 랙들의 전압을 측정하는 전압 측정 단계, 상기 랙들의 전압 값에 따라 오름차순으로 정렬하는 정렬 단계, 상기 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압 보다 큰지 여부를 비교하는 비교 단계, 상기 랙들의 전압 값과 기준전압을 비교하여 충전 또는 방전 카운터를 더하는 충/방전 카운트 단계 및 상기 충/방전 카운트에 따라 각 랙들을 충전 또는 방전 시키는 충/방전 단계를 포함하며, 상기 비교 단계에서 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압보다 작은 경우, 충/방전 카운트 단계 없이 최대값으로 충전을 수행하고, 설정전압보다 큰 경우, 충/방전 카운트 단계 및 충/방전 단계를 수행하는 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
이러한 이차전지는 고출력이 요구되는 각종 이동성 장치에 사용되는 것으로, 이를 위해 상기와 같은, 전기자동차나 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 전지는 다수의 전지셀들이 직렬로 연결된 전지팩으로부터 출력되는 전기를 전원으로 이용하고 있다
이와 같이 다수의 전지셀(단위전지)들을 포함하고 있는 중대형 이차전지모듈은 특히 고출력의 제공을 위해 구성 전지셀들 전체 또는 적어도 일부가 직렬로 연결되어 있으며, 동일한 용량 및 전압 규격의 전지들로 구성된다.
또한, 전기자동차 등에는 다수의 전지셀들로 구성되는 전지팩이 차량 사양에 따라 다수 개 장착되며, 별도의 장치와 전지 관리 시스템(Battery Management System)이 구비되어 전지팩의 각 전지셀들을 충전 또는 방전하면서 각 전지셀의 전압을 적정한 레벨로 유지시킨다.
그러나, 이러한 동일 규격에도 불구하고, 다양한 요소들에 기인한 제조공정 상의 한계로 인해 실제로 전지셀들은 전압차를 나타내는 것이 일반적이며, 전지모듈을 구성하는 전지셀들이 이와 같이 전압차를 가지는 경우 전지모듈의 성능은 저하된다.
또한, 이러한 충전 장치나 전지 관리 시스템은 각 전지셀들의 특성 차이에 관계없이 일괄적으로 충전 전류를 공급하여 충전이 이루어지도록 설계되어 있으므로, 이와 같은 일괄 충전 방식에서는 전지셀간의 용량 차이나 내부 저항 차이 등에 대한 고려 없이 일괄적으로 충전이 이루어지기 때문에, 과충전되는 전지셀이 발생하거나 완전히 충전되지 않은 상태에서 충전이 중단되는 전지셀이 존재하게 되는 등의 문제점을 내포한다. 이를 해결하기 위한 방안으로 대한민국 공개특허 제2014-0060169호가 제시되어 있지만, 상기 문제점을 근본적으로 해결하고 있지는 못하다.
더욱이, 다수의 전지셀을 직렬 연결하여 구성한 전지팩을 장기간 사용하는 경우, 충방전 사이클이 증가하게 되면 각각의 전지셀이 가지는 특성 인자가 서로 동일하지 못하게 되고 이에 따라 전지셀의 충전 전압이 불균형한 상태가 되며, 각 전지셀들의 상호간 전압 편차가 심화되는 경우에는 폭발과 같은 위험한 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있도록 셀들을 안정적으로 초기화 시키고 제어할 수 있는 전지팩의 밸런싱(Balancing) 방법에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 다수의 랙들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지팩에서, 각 랙들의 전압을 측정하여 충전 또는 방전할 랙을 판별하고, 판별 결과에 따라 자동으로 랙 밸런싱을 수행함으로써, 일반적인 랙 밸런싱 작업시 추가적인 장비, 인력 및 시간의 소비 없이 간편하고 안정적으로 전지셀들의 충전 불균형을 해결하여 전지의 성능, 용량 및 수명을 향상시킬 수 있는 랙 전압 밸런싱 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 랙 전압 밸런싱 방법은,
다수의 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 각각의 랙들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지팩에서 각 랙들의 충전 전압을 밸런싱 하는 방법으로서,
(a) 상기 랙들의 전압을 측정하는 전압 측정 단계;
(b) 상기 랙들의 전압 값에 따라 오름차순으로 정렬하는 정렬 단계;
(c) 상기 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압 보다 큰지 여부를 비교하는 비교 단계;
(d) 상기 랙들의 전압 값과 기준전압을 비교하여 충전 또는 방전 카운터를 더하는 충/방전 카운트 단계;
(e) 상기 충/방전 카운트에 따라 각 랙들을 충전 또는 방전 시키는 충/방전 단계;
를 포함하며,
상기 단계 (c)에서 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압보다 작은 경우, (d) 및 (e) 단계 없이 최대값으로 충전을 수행하고, 설정전압보다 큰 경우, (d) 및 (e) 단계를 수행하는 구조로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 랙 전압 밸런싱 방법은, 다수의 랙들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지팩에서, 각 랙들의 전압을 측정하여 충전 또는 방전할 랙을 판별하고, 판별 결과에 따라 자동으로 랙 밸런싱을 수행함으로써, 일반적인 랙 밸런싱 작업시 추가적인 장비, 인력 및 시간의 소비 없이 간편하고 안정적으로 전지셀들의 충전 불균형을 해결하여 전지의 성능, 용량 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단계 (b)의 전압 값에 따른 정렬은 선택정렬, 퀵 정렬(quick sort) 등 다양한 정렬 알고리즘들 중 선택된 한가지 일 수 있으며, 구체적으로, 최소값의 랙 (i = 0)부터 최대값의 랙 (i = 총 랙의 개수 - 1) 까지 오름차순으로 정렬하는 형태일 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 다수의 전지셀을 직렬 연결하여 구성한 전지팩을 장기간 사용하는 경우, 충방전 사이클이 증가하게 되면 각각의 전지셀이 가지는 특성 인자가 서로 동일하지 못하게 되고 이에 따라 전지셀의 충전 전압이 불균형한 상태가 되며, 이로 인해 과충전되는 전지셀이 발생하거나 완전히 충전되지 않은 상태에서 충전이 중단되는 전지셀이 존재하게 되는 등의 문제점이 발생할 수 있고, 각 전지셀들의 상호간 전압 편차가 심화되는 경우, 예를 들어 전압 편차가 20V 이상인 경우에는 폭발과 같은 위험한 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 단계 (c)에서 셀 성능 저하 및 폭발 등의 위험이 있는 전압 편차를 판별하기 위하여 일정 전압을 설정할 필요가 있으며, 이러한 설정 전압값은 전지의 종류, 용량 등에 따라 다양하게 설정하는 것이 가능하고, 예를 들어 SOC(State of Charge) 10% 내지 30 % 범위일 수 있으며, 구체적으로는 SOC 20 %인 것이 바람직하다.
또한, 단계 (d)에서 기준전압으로서, 각 랙들의 평균 전압을 설정할 수 있으며, 상기 기준전압은, 구체적으로, 전압 범위값/2 + 전압 최소값으로 표현할 수 있고, 상기 전압 범위값은 전압 최대값 - 전압 최소값으로 표현할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단계 (d)의 각 랙들의 전압 값이 기준전압 보다 작은 경우, 방전 카운터를 더하는 과정을 수행하고, 각 랙들의 전압 값이 기준전압 보다 큰 경우, 충전 카운터를 더하는 과정을 수행 할 수 있다.
이러한 충전 또는 방전 카운트 단계는, 전압 값에 따라 정렬된 i 값에 의해, i = 0부터 i = 총 랙의 개수 - 1 까지 순차적으로 카운트 하는 과정을 거치며, 최대값의 전압을 갖는 랙까지 카운트한 후 충전 또는 방전 카운트에 따라 상기 단계 (e)에서 처럼 각 랙들을 충전할지 또는 방전할지 결정할 수 있다.
구체적으로, 상기 단계 (e)의 방전 카운터가 충전 카운터 보다 높고 전압 최소값이 설정전압보다 높은 경우, 전압 최대값의 랙부터 전압 최소값의 랙까지 순차적으로 방전시켜 랙 전압 밸런싱을 수행할 수 있으며, 예외적으로 방전 카운터가 충전 카운터 보다 높은 경우라도, 전압 최소값이 설정전압 보다 낮은 경우, 방전시키는 과정을 거치는 대신 충전하는 과정을 거칠 수 있다.
또한, 상기 단계 (e)의 충전 카운터가 방전 카운터 보다 높은 경우, 전압 최소값의 랙부터 전압 최대값의 랙까지 순차적으로 충전시키는 과정을 거칠 수 있으며, 상기 단계 (e)의 충전 카운터 및 방전 카운터가 동일한 경우, 그리드(grid)에서 받아오는 에너지를 최소화 하기 위하여 전압 최대값의 랙부터 전압 최소값의 랙까지 순차적으로 방전시키는 과정을 거칠 수 있고, 이러한 충/방전 단계를 거침으로써, 각 랙들의 전압 편차를 줄여 전지팩을 안정적으로 초기화 할 수 있다.
또 하나의 구체적인 예에서, 상기 단계 (e)의 충전 또는 방전 단계에서, 각 랙들을 충전하는 경우, 상기 충전과정에서 현재 충전하는 랙보다 높은 전압을 가진 랙과 동일한 전압에 도달 했을 시, 병렬로 연결하여 동시에 충전 시키는 과정을 수행할 수 있으며, 구체적으로, 최초 충전을 수행하는 전압 최소값의 랙의 전압이 두 번째 낮은 값의 랙의 전압에 도달했을 시, 최소값의 랙 및 두 번째 낮은 값의 랙을 병렬 연결하여 동시에 충전을 수행하고 계속해서 같은 방식으로 전압 최대값의 랙까지 충전을 수행하는 구조로 구성될 수 있다.
반대로, 상기 단계 (e) 에서, 각 랙들을 방전하는 경우, 상기 방전과정에서 현재 방전하는 랙보다 낮은 전압을 가진 랙과 동일한 전압에 도달 했을 시, 병렬로 연결하여 동시에 방전 시키는 과정을 수행할 수 있으며, 구체적으로, 최초 방전을 수행하는 전압 최대값의 랙의 전압이 두 번째 높은 값의 랙의 전압에 도달했을 시, 전압 최대값의 랙 및 두 번째 높은 값의 랙을 병렬 연결하여 동시에 방전을 수행하고 계속해서 같은 방식으로 전압 최소값의 랙까지 방전을 수행하는 구조로 구성될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기의 랙 전압 밸런싱 방법으로 전압 밸런싱된 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
또한, 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 예를 들어, 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle: HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; E-bike; E-scooter; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 및 전력저장 장치로 바람직하게 사용될 수 있지만, 적용 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 랙 전압 밸런싱 방법은 다수의 랙들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지팩에서, 각 랙들의 전압을 측정하여 충전 또는 방전이 필요한 랙을 판별하고, 판별 결과에 따라 자동으로 랙 전압 밸런싱을 수행함으로써, 일반적인 랙 전압 밸런싱 작업시 추가적인 장비, 인력 및 시간의 소비 없이 간편하고 안정적으로 전지셀들의 충전 불균형을 해결하여 전지의 성능, 용량 및 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 하나의 실시예에 따른 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 흐름도이다;
도 2는 도 1의 S 4 단계에 따른 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 흐름도이다;
도 3은 도 1의 S 5 단계에 따른 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 흐름도 이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명이 하나의 실시예에 따른 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 흐름도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 랙 전압 밸런싱 방법은, 각 랙들의 전압을 측정하는 전압 측정 단계(S1 단계)를 거치게 되고, 전압 측정 단계(S 1 단계)에서 측정된 전압 값에 따라 각 랙들을 오름차순으로 정렬하는 정렬 단계(S 2 단계)를 거치게 된다. 즉, 최소값의 랙 (i = 0)부터 최대값의 랙 (i = 총 랙의 개수 - 1)까지 오름차순으로 정렬하는 단계를 거치게 된다.
다음으로, 각각의 랙에서 측정된 전압들을 바탕으로 전압 최대값과 전압 최소값의 차이를 미리 설정된 설정 전압값과 비교하는 비교 단계(S 3 단계)를 거치게 되고, 구체적으로 SOC 20 % 범위의 전압값과 비교하여 전압 밸런싱을 수행할지 여부를 결정하게 되며, 전압 최대값과 전압 최소값이 차이가 설정 전압값 보다 작은 경우, 각 랙들의 전압 편차가 전지셀들에 영향을 크게 미치지 않는 범위로 판단하여 전압 최대값으로 충전하는 과정을 거치게 된다.
반면에, 전압 최대값과 전압 최소값이 차이가 설정 전압값 보다 큰 경우, 각 랙들의 전압 편차가 전지셀들에 영향을 미치는 범위로 판단하여 랙 밸런싱을 위한 다음 단계들을 수행하게 된다.
다음으로, 각 랙의 전압 값과 기준전압을 비교하여 각각의 랙에 대해 충전 또는 방전 카운터를 더하는 충/방전 카운트 단계(S 4 단계)를 거치게 되며, 충/방전 카운트 단계에서의 카운트를 바탕으로 랙들에 대해 충전을 수행할지 또는 방전을 수행할지 결정하여 충/방전 단계(S 5 단계)를 수행함으로써 각 랙들의 밸런싱을 이루게 된다.
이하에서는 단계 충/방전 카운트 단계(S 4 단계) 및 충/방전 단계(S 5 단계)에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2에는 도 1의 S 4 단계에 따른 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 흐름도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, S 1 단계에서 측정 전압 값을 바탕으로 기준전압을 설정하게 되며, 구체적으로, 기준 전압 A는 전압 범위값 B/2 + 전압 최소값으로 표현하고, 전압 범위값 B는 전압 최대값 - 전압 최소값으로 표현한다.
S 1 단계에서 얻어진 기준 전압값을 바탕으로 각 랙의 전압값과 비교하여 충/방전 카운트를 더하는 과정을 수행하게 되며, 구체적으로, 전압 최소값의 랙 i = 0 부터 전압 최대값의 랙 i = 총 랙의 개수 - 1까지 정렬된 랙들을 i = 0 부터 기준 전압과 비교하여, 기준전압 - i 번째 랙의 값이 0 보다 큰 경우, 방전 카운터를 하나 더하게 되고, 반대로, 기준전압 - i 번째 랙의 값이 0 보다 작은 경우, 충전 카운터를 더하는 방식으로 총 랙의 개수 만큼 반복하여 충 또는 방전 카운터를 측정하여 S 5 단계를 수행한다.
도 3에는 도 1의 S 5 단계에 따른 랙 전압 밸런싱 방법에 관한 흐름도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 도 1 및 2와 함께 참조하면, S 4 단계에서 방전 카운터가 충전 카운터보다 같거나 많은 경우, 전압 최소값이 미리 설정해둔 설정 전압 SOC 20 % 범위 보다 큰지 비교하고, 설정전압보다 큰 경우, 방전을 수행하기 위한 방전 단계를 진행하며, 반대로 설정전압 보다 작은 경우, 충전을 수행하기 위한 충전 단계를 진행한다. 또한, S 4 단계에서 충전 카운터가 방전 카운터보다 많은 경우, 충전을 수행하기 위한 충전 단계로 진행된다.
먼저, 방전 단계는 전압 최대값의 랙 (i = 총 랙의개수 - 1) 부터 전압 최소값의 랙 (i = 0) 까지 순차적으로 반복하여 방전을 수행하게 되며, 현재 방전을 수행하고 있는 i 번째 랙의 전압이 다음으로 작은 전압값을 가지는 i - 1 번째 랙의 전압에 도달할 때 까지 방전을 진행하고, 이상의 값에 도달할 경우, 랙 카운트를 추가적으로 수행하는 과정을 통해 동시에 방전되는 랙의 개수를 파악하고 병렬로 연결하여 상기의 과정을 반복 수행하게 되며, 최종적으로 각 랙들의 전압이 전압 최소값의 랙 전압에 도달 했을 시, 랙 전압 밸런싱이 종료된다.
한편, 충전 단계는 전압 최소값의 랙 (i = 0) 부터 전압 최대값의 랙 (i = 총 랙의개수 - 1) 까지 순차적으로 반복하여 충전을 수행하게 되며, 현재 충전을 수행하고 있는 i 번째 랙의 전압이 다음으로 높은 전압값을 가지는 i + 1 번째 랙의 전압에 도달할 때 까지 충전을 진행하고, 이상의 값에 도달할 경우, 랙 카운트를 추가적으로 수행하는 과정을 통해 동시에 충전되는 랙의 개수를 파악하고 병렬로 연결하여 상기의 과정을 반복 수행하게 되며, 최종적으로 각 랙들의 전압이 전압 최대값의 랙 전압에 도달 했을 시, 랙 전압 밸런싱이 종료된다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 다수의 단위모듈들이 직렬로 연결되어 있는 각각의 랙들이 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 전지팩에서 각 랙들의 충전 전압을 밸런싱 하는 방법으로서,
    (a) 상기 랙들의 전압을 측정하는 전압 측정 단계;
    (b) 상기 랙들의 전압 값에 따라 오름차순으로 정렬하는 정렬 단계;
    (c) 상기 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압 보다 큰지 여부를 비교하는 비교 단계;
    (d) 상기 랙들의 전압 값과 기준전압을 비교하여 상기 전압 값이 기준전압보다 큰 경우 충전 카운터를 더하고, 상기 전압 값이 기준전압보다 작은 경우 방전 카운터를 더하는 충/방전 카운트 단계;
    (e) 상기 충/방전 카운트에 따라 각 랙들을 충전 또는 방전 시키는 충/방전 단계;
    를 포함하며,
    상기 단계 (c)에서 전압 값의 최대값 및 최소값의 차이가 설정전압보다 작은 경우, (d) 및 (e) 단계 없이 최대값으로 충전을 수행하고, 설정전압보다 큰 경우, (d) 및 (e) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)의 전압 값에 따른 정렬은 최소값의 랙 (i = 0) 부터 최대값의 랙 (i = 총 랙의 개수 - 1) 까지 정렬하는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (d)의 기준전압은 A(전압 범위값/2 + 전압 최소값)로 표현되며, 상기 전압 범위값은 B(전압 최대값 - 전압 최소값) 로 표현되는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (d)의 충/방전 카운트 단계는 i = 0 부터 i = 총 랙의 개수 - 1 까지 순차적으로 카운트 하는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (e)의 방전 카운터가 충전 카운터 보다 높고 전압 최소값이 설정전압 보다 높은 경우, 전압 최대값의 랙부터 전압 최소값의 랙까지 순차적으로 방전시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 방전에서 현재 방전하는 랙보다 작은 전압을 가진 랙과 동일한 전압에 도달 했을 시, 병렬로 연결하여 동시에 방전 시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (e)의 방전 카운터가 충전 카운터 보다 높고 전압 최소값이 설정전압 보다 낮은 경우, 전압 최소값의 랙부터 전압 최대값의 랙까지 순차적으로 충전시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 충전에서 현재 충전하는 랙보다 높은 전압을 가진 랩과 동일한 전압에 도달 했을 시, 병렬로 연결하여 동시에 충전 시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (e)의 충전 카운터가 방전 카운터 보다 높은 경우, 전압 최소값의 랙부터 전압 최대값의 랙까지 순차적으로 충전시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 충전에서 현재 충전하는 랙보다 높은 전압을 가진 랙과 동일한 전압에 도달 했을 시, 병렬로 연결하여 동시에 충전 시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (e)의 충전 카운터 및 방전 카운터가 동일한 경우, 전압 최대값의 랙부터 전압 최소값의 랙까지 순차적으로 방전시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 방전에서 현재 방전하는 랙보다 작은 전압을 가진 랙과 동일한 전압에 도달 했을 시, 병렬로 연결하여 동시에 방전 시키는 것을 특징으로 하는 랙 전압 밸런싱 방법.
  16. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 따른 방법으로 전압 밸런싱 된 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 16 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle: HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV)로 이루어진 군에서 선택된 전기차; E-bike; E-scooter; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020130102565A 2013-08-28 2013-08-28 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법 Active KR101592200B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130102565A KR101592200B1 (ko) 2013-08-28 2013-08-28 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법
US14/910,311 US9641013B2 (en) 2013-08-28 2014-08-12 Method of balancing rack voltages of battery pack including racks
EP14839876.1A EP3018792B1 (en) 2013-08-28 2014-08-12 Method for balancing rack voltage of battery pack including rack
JP2016533257A JP6181873B2 (ja) 2013-08-28 2014-08-12 ラックを含む電池パックのラック電圧バランシング方法
PCT/KR2014/007476 WO2015030392A1 (ko) 2013-08-28 2014-08-12 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법
CN201480044662.7A CN105453382B (zh) 2013-08-28 2014-08-12 平衡包含架单元的电池组的架单元电压的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130102565A KR101592200B1 (ko) 2013-08-28 2013-08-28 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150025215A KR20150025215A (ko) 2015-03-10
KR101592200B1 true KR101592200B1 (ko) 2016-02-05

Family

ID=52586881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130102565A Active KR101592200B1 (ko) 2013-08-28 2013-08-28 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9641013B2 (ko)
EP (1) EP3018792B1 (ko)
JP (1) JP6181873B2 (ko)
KR (1) KR101592200B1 (ko)
CN (1) CN105453382B (ko)
WO (1) WO2015030392A1 (ko)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107210609B (zh) * 2015-12-23 2020-02-28 株式会社Lg 化学 平衡在电池架之间的电压的设备和方法
US10377262B2 (en) * 2016-12-06 2019-08-13 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Range extending apparatus for electric vehicle and control method thereof
DE102017208770B4 (de) * 2017-05-23 2019-03-28 Audi Ag Verfahren zur Prüfung eines Batteriezustands und Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Batteriezustands
CN113016117B (zh) * 2018-11-22 2024-07-05 日立安斯泰莫株式会社 单电池控制器、蓄电池控制器、电池管理系统和电池系统
CN112172588B (zh) * 2019-07-05 2022-06-28 深圳市瑞能实业股份有限公司 一种电动车充电方法、电动车充电装置及充电桩系统
US11349314B2 (en) * 2019-11-06 2022-05-31 GM Global Technology Operations LLC Distributed battery power estimation with weaker cell monitoring
CN110867920B (zh) * 2019-11-22 2021-06-04 苏州精控能源科技有限公司 电池系统的充电控制方法、装置、电子设备及电池系统
CN112864480A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 比亚迪股份有限公司 一种电池组并联保护的方法
EP4158718A4 (en) 2020-06-02 2024-03-13 Inventus Power, Inc. LARGE FORMAT BATTERY MANAGEMENT SYSTEM
US12301031B1 (en) 2020-06-02 2025-05-13 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11476677B2 (en) 2020-06-02 2022-10-18 Inventus Power, Inc. Battery pack charge cell balancing
US11404885B1 (en) 2021-02-24 2022-08-02 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11588334B2 (en) 2020-06-02 2023-02-21 Inventus Power, Inc. Broadcast of discharge current based on state-of-health imbalance between battery packs
US11411407B1 (en) 2021-02-24 2022-08-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11594892B2 (en) 2020-06-02 2023-02-28 Inventus Power, Inc. Battery pack with series or parallel identification signal
US12224603B2 (en) 2020-06-02 2025-02-11 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communication bus of a battery management system
US11245268B1 (en) 2020-07-24 2022-02-08 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communiction bus of a battery management system
US11509144B2 (en) 2020-06-02 2022-11-22 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system with in-rush current protection for master-slave battery packs
US11489343B2 (en) 2020-06-02 2022-11-01 Inventus Power, Inc. Hardware short circuit protection in a large battery pack
US11552479B2 (en) 2020-06-02 2023-01-10 Inventus Power, Inc. Battery charge balancing circuit for series connections
CN111942220A (zh) * 2020-08-06 2020-11-17 广州小鹏汽车科技有限公司 电池电压分布的预警方法、预警装置和车辆
CN113054698A (zh) * 2020-12-29 2021-06-29 潍柴动力股份有限公司 电池充电方法、装置、控制单元及存储介质
CN116111662A (zh) * 2021-11-10 2023-05-12 台达电子企业管理（上海）有限公司 电池管理方法及电源系统
CN114243848B (zh) * 2021-12-23 2023-09-22 珠海格力电器股份有限公司 电池系统主动均衡的充电控制方法、放电控制方法和系统
US12308674B1 (en) * 2024-01-19 2025-05-20 Moment Energy Inc. Active energy balancing for energy storage systems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004524793A (ja) 2001-03-30 2004-08-12 デザインライン・リミテッド バッテリー管理ユニット、システム、および方法
KR100969589B1 (ko) 2009-03-03 2010-07-12 대호전자(주) 급속 충전용 배터리 모듈 관리 시스템

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001218376A (ja) * 2000-02-03 2001-08-10 Toyota Motor Corp 組電池を構成する単電池の充電状態を制御する装置、方法、該装置を用いた電池モジュールおよび電動車両
US7525285B2 (en) * 2004-11-11 2009-04-28 Lg Chem, Ltd. Method and system for cell equalization using state of charge
JP2006166615A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電デバイスの電圧均等化制御システム
JP4767558B2 (ja) * 2005-03-07 2011-09-07 日立ビークルエナジー株式会社 電源装置用状態検知装置，電源装置及び電源装置に用いられる初期特性抽出装置
JP4195026B2 (ja) * 2005-08-24 2008-12-10 矢崎総業株式会社 組電池の充電状態調整装置
JP5248764B2 (ja) * 2006-11-02 2013-07-31 パナソニック株式会社 蓄電素子の異常検出装置、蓄電素子の異常検出方法及びその異常検出プログラム
US20090079391A1 (en) * 2007-09-25 2009-03-26 O2Micro Inc. Systems and methods for cell balancing
KR101107999B1 (ko) * 2007-10-16 2012-01-25 한국과학기술원 전압 센서와 전하 균일 장치가 결합된 배터리 운용 시스템
JP4594979B2 (ja) * 2007-12-25 2010-12-08 本田技研工業株式会社 充放電回路の制御システム
JP2009165206A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Honda Motor Co Ltd 充放電装置
JP2010029050A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Toshiba Corp 電池システム
JP5366194B2 (ja) * 2009-01-16 2013-12-11 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 二次電池パック
JP2011072153A (ja) * 2009-09-28 2011-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 車両用電源装置及びこれを備える車両並びに車両用電源装置の容量均等化方法
US8339100B2 (en) * 2009-09-29 2012-12-25 O2Micro Inc Systems and methods for cell balancing
CN102110997B (zh) * 2009-12-28 2013-07-10 光宝电子(广州)有限公司 电池组平衡方法
CN101882699B (zh) * 2010-06-28 2012-12-05 惠州市亿能电子有限公司 动力电池组充放电均衡控制方法
JP5678650B2 (ja) * 2010-12-24 2015-03-04 株式会社日本自動車部品総合研究所 組電池の出力均等化システム
KR101293635B1 (ko) * 2010-12-29 2013-08-05 주식회사 엘지화학 이차전지 셀의 퇴화 정도를 반영한 배터리 팩의 관리 장치와 방법 및 이를 구비한 배터리 팩
JP5562894B2 (ja) * 2011-04-19 2014-07-30 株式会社日本自動車部品総合研究所 組電池の容量調節回路
US9118191B2 (en) * 2011-08-29 2015-08-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Cell balancing method, cell balancing device, and energy storage system including the cell balancing device
US9774193B2 (en) * 2011-10-26 2017-09-26 Eetrex, Inc. Battery cell charge balancing
FR2983364B1 (fr) 2011-11-29 2014-01-24 Accumulateurs Fixes Procede d'equilibrage des tensions d'elements electrochimiques disposes dans plusieurs branches en parallele
KR102176586B1 (ko) * 2013-02-27 2020-11-09 삼성전자주식회사 배터리에 포함된 셀들의 밸런싱을 수행하는 밸런싱 장치 및 배터리 모듈
JP2014171369A (ja) * 2013-03-05 2014-09-18 Denso Corp 電力供給システム
US9368979B2 (en) * 2013-03-15 2016-06-14 O2Micro Inc System and methods for battery balancing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004524793A (ja) 2001-03-30 2004-08-12 デザインライン・リミテッド バッテリー管理ユニット、システム、および方法
KR100969589B1 (ko) 2009-03-03 2010-07-12 대호전자(주) 급속 충전용 배터리 모듈 관리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP3018792A4 (en) 2016-07-27
JP2016527868A (ja) 2016-09-08
JP6181873B2 (ja) 2017-08-16
EP3018792A1 (en) 2016-05-11
US9641013B2 (en) 2017-05-02
CN105453382B (zh) 2018-10-12
WO2015030392A1 (ko) 2015-03-05
US20160172875A1 (en) 2016-06-16
KR20150025215A (ko) 2015-03-10
CN105453382A (zh) 2016-03-30
EP3018792B1 (en) 2019-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101592200B1 (ko) 랙을 포함하는 전지팩의 랙 전압 밸런싱 방법
CN102590754B (zh) 锂离子可再充电电池的电池容量检测装置
US9252464B2 (en) Method for balancing states of charge of a battery having a plurality of battery cells as well as a corresponding battery management system and a battery
CN1237653C (zh) 二次电池的更换方法
US9209496B2 (en) Sorting machine of battery cell and sorting method thereof
US9831689B2 (en) Battery cell balancing method
US10073145B2 (en) Method and system for estimating state of charge of battery
US20130293006A1 (en) Battery balancing system and battery balancing method using the same
US10181733B2 (en) Apparatus and method of balancing voltages between battery racks
US9519028B2 (en) Method and system for characterizing battery cells for use in battery packs
CN104977537A (zh) 电池soc的确定方法及使用该方法的电池管理系统
CN104332666A (zh) 一种退役动力锂电池可用性评价方法
CN1421955A (zh) 用于便携设备中电源的电池组
US9379416B2 (en) Method for performing cell balancing of a battery system based on cell capacity values
KR101544601B1 (ko) 충방전 테스트를 위한 제어 알고리즘을 포함하는 전력저장시스템
CN110085898B (zh) 一种软包动力电池配组方法
CN102097657A (zh) 一种动力锂离子二次电池配组方法
CN106450551A (zh) 用于储能电站的退役镍氢电池模块筛选重组系统及方法
US8918299B2 (en) System and method for maximizing a battery pack total energy metric
KR20250053834A (ko) 탈거된 배터리의 성능향상 방법
Karthik et al. Analysis of cell balancing of Li-ion batteries with dissipative and non-dissipative systems for electric vehicle applications
KR102020044B1 (ko) 배터리 충전 시스템 및 이를 이용한 배터리 모듈의 최대용량 충전 제어방법
KR101741303B1 (ko) 배터리 랙 간 전압 밸런싱 장치 및 방법
KR101472886B1 (ko) 전지팩의 전압 밸런싱 장치 및 방법
CN105978107B (zh) 一种电动汽车用多电池组自动充电及维护均衡诊断系统

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20130828

A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20140821

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20130828

Comment text: Patent Application

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20150528

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20151124

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20150528

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20151124

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20150703

Comment text: Amendment to Specification, etc.

PX0701 Decision of registration after re-examination

Patent event date: 20160115

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PX07013S01D

Patent event date: 20151211

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20151124

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20150703

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20160201

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20160202

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190116

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190116

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200116

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200116

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210201

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20211220

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20221226

Start annual number: 8

End annual number: 8