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KR101660883B1 - System for Monitoring Battery Cell - Google Patents

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KR101660883B1
KR101660883B1 KR1020150165325A KR20150165325A KR101660883B1 KR 101660883 B1 KR101660883 B1 KR 101660883B1 KR 1020150165325 A KR1020150165325 A KR 1020150165325A KR 20150165325 A KR20150165325 A KR 20150165325A KR 101660883 B1 KR101660883 B1 KR 101660883B1
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KR
South Korea
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battery cell
voltage
battery
cell
balancing
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KR1020150165325A
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Korean (ko)
Inventor
박영례
김성준
Original Assignee
주식회사 삼풍전원테크
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Abstract

본 발명은 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀을 모니터링하는 배터리 셀 모니터링 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시스템은 복수 개의 배터리 셀로부터 전압 및 온도를 각각 수집하고, 인가되는 제어 신호에 따라 밸런싱 동작을 수행하는 복수 개의 셀 밸런싱 장치, 그리고 수집된 복수 개의 전압에 대한 평균 전압 및 복수 개의 온도를 이용하여 불량 배터리 셀을 추출하고, 추출된 불량 배터리 셀을 복수 개의 배터리 셀로부터 분리시키는 정보 수집 제어 장치를 포함한다. 본 발명에 의하면, 배터리를 이루고 있는 복수 개의 배터리 셀을 모니터링하여 복수 개의 배터리 셀 간에 효과적인 밸런싱 동작이 수행되도록 함으로써 배터리의 수명을 연장시키고 배터리를 효율적으로 관리할 수 있다.The present invention relates to a battery cell monitoring system for monitoring a plurality of battery cells connected in series, wherein the system collects a voltage and a temperature from a plurality of battery cells, performs a balancing operation according to an applied control signal, And an information collecting and controlling device for extracting a defective battery cell using an average voltage and a plurality of temperatures of the collected plurality of voltages and separating the extracted defective battery cells from the plurality of battery cells do. According to the present invention, an efficient balancing operation is performed between a plurality of battery cells by monitoring a plurality of battery cells constituting the battery, thereby extending the service life of the battery and efficiently managing the battery.

Figure R1020150165325
Figure R1020150165325

Description

배터리 셀 모니터링 시스템{System for Monitoring Battery Cell}System for Monitoring Battery Cell [0001]

본 발명은 배터리 셀 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 배터리를 이루고 있는 다수 개의 배터리 셀 간의 전압을 밸런싱할 수 있는 배터리 셀 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell monitoring system, and more particularly, to a battery cell monitoring system capable of balancing a voltage between a plurality of battery cells constituting a battery.

정보 통신 기기와 같은 각종 전자 제품, 전기 자동차나 하이브리드(Hybrid) 전기 자동차 등에서 안정적인 에너지의 공급은 중요한 요소가 되고 있으며, 이러한 기능은 배터리(Battery)에서 수행되고 있다. 특히, 배터리 중에서도 다수 개의 배터리 셀을 직렬 및/또는 병렬 구조로 연결하여 하나의 배터리 모듈로 구현하는 멀티 셀 배터리가 사용되고 있다.The supply of stable energy is becoming an important factor in various electronic products such as information and communication devices, electric vehicles and hybrid electric vehicles, and such functions are performed in batteries. In particular, a multi-cell battery is used in which a plurality of battery cells are connected in series and / or parallel structures to form a single battery module.

이러한 멀티 셀 배터리는 해당 각 배터리 셀이 지닌 화학적 차이, 물성적 차이, 노후된 정보나 제조 환경의 차이 등으로 인해 다수 개의 배터리 셀 간에 전압 차가 발생하게 된다. 각 배터리 셀들이 불균일하게 작동하게 되면 배터리 자체의 수명이 급격하게 감소할 뿐만 아니라 이것을 방치하고 그대로 배터리 셀을 사용하는 경우에는 시간이 지남에 따라 전압이 낮은 셀은 더욱 낮아지게 되어 배터리 셀이나 배터리 팩(Pack) 전체를 새것으로 교체해야 하는 문제점이 있었다.In such a multi-cell battery, a voltage difference occurs between a plurality of battery cells due to a chemical difference, a physical property difference, an aged information, and a manufacturing environment difference of each battery cell. When each battery cell operates nonuniformly, the lifetime of the battery itself is drastically reduced. In addition, when the battery cell is left unused, the voltage of the low-voltage cell is further lowered over time, There has been a problem in that the entire pack must be replaced with a new one.

그리고, 배터리를 교체할 경우, 많은 비용이 발생될 뿐만 아니라 배터리 셀이 복구할 수 없는 상태가 되면 정상적인 배터리 셀도 사용할 수 없게 되기 때문에 ESS(Energy Storage System) 또는 UPS(Uninterruptible Power Supply)와 같은 전원 장비가 정지되어 배터리에 연결된 기기가 고장나거나 오작동이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, when the battery is replaced, a considerable cost is incurred, and when the battery cell becomes unrecoverable, normal battery cells can not be used. Therefore, a power source such as an ESS (Energy Storage System) or an UPS (Uninterruptible Power Supply) There is a problem that the equipment is shut down and the equipment connected to the battery breaks down or malfunction occurs.

한국등록특허공보 제10-0265709호 (등록일 2000. 06. 16.)Korean Patent Registration No. 10-0265709 (registered on June 16, 2000)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리를 이루고 있는 복수 개의 배터리 셀을 모니터링하여 복수 개의 배터리 셀 간에 효과적인 밸런싱 동작이 수행되도록 함으로써 배터리의 수명을 연장시키고 배터리를 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 셀 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a battery management system and a method for monitoring a plurality of battery cells constituting the battery, thereby effectively balancing operation among a plurality of battery cells, System.

또한, 본 발명은 명시적으로 언급된 목적 이외에도, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 달성될 수 있는 다른 목적도 포함한다.Further, the present invention includes other objects that can be achieved from the construction of the present invention described later, in addition to the objects explicitly mentioned.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀을 모니터링하는 배터리 셀 모니터링 시스템은 상기 복수 개의 배터리 셀로부터 전압 및 온도를 각각 수집하고, 인가되는 제어 신호에 따라 밸런싱 동작을 수행하는 복수 개의 셀 밸런싱 장치, 그리고 상기 수집된 복수 개의 전압에 대한 평균 전압 및 상기 복수 개의 온도를 이용하여 불량 배터리 셀을 추출하고, 상기 추출된 불량 배터리 셀을 상기 복수 개의 배터리 셀로부터 분리시키는 정보 수집 제어 장치를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery cell monitoring system for monitoring a plurality of battery cells connected in series, the method comprising: collecting voltage and temperature from the plurality of battery cells; A plurality of cell balancing apparatuses for performing a balancing operation and extracting a defective battery cell using an average voltage of the plurality of collected voltages and the plurality of temperatures and outputting the extracted defective battery cell from the plurality of battery cells And an information collection control device for separating the information.

상기 정보 수집 제어 장치는 상기 수집된 배터리 셀의 전압이 상기 평균 전압보다 미리 설정된 제1 임계치 이상이고 제2 임계치 미만으로 낮은 저전압 상태면, 다른 배터리 셀에 공급된 전압으로 상기 배터리 셀의 전압이 충전되도록 상기 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱 장치로 상기 제어 신호를 전송할 수 있다.The information collection and control device may be configured such that if the collected battery cell voltage is lower than the first threshold value and lower than the second threshold value, The control signal may be transmitted to the cell balancing device corresponding to the battery cell.

상기 정보 수집 제어 장치는 상기 수집된 배터리 셀의 전압이 상기 평균 전압보다 미리 설정된 제1 임계치 이상이고 제2 임계치 미만으로 높은 과전압 상태면, 상기 배터리 셀의 전압이 다른 배터리 셀로 방전되도록 상기 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱 장치로 상기 제어 신호를 전송할 수 있다.The information collecting and controlling device may be configured such that the collected battery cell has an overvoltage state in which the voltage of the collected battery cell is higher than the average voltage by a predetermined first threshold value and lower than the second threshold value, And may transmit the control signal to the corresponding cell balancing device.

상기 정보 수집 제어 장치는 상기 수집된 배터리 셀의 전압이 상기 평균 전압보다 상기 제2 임계치 이상으로 낮거나 높은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 추출할 수 있다.The information collecting and controlling device can extract the battery cell having the collected battery cell voltage lower than the second threshold value or higher than the average voltage to the defective battery cell.

상기 셀 밸런싱 장치는 상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 전압 감지부, 상기 배터리 셀의 온도를 감지하는 온도 감지부, 상기 감지된 배터리 셀의 전압과 기준 전압의 차가 미리 설정된 제3 임계치 이상이면, 충전 신호 또는 방전 신호를 출력하는 제어부, 상기 출력된 충전 신호 또는 방전 신호에 따라 상기 배터리 셀의 전압을 충전시키거나 방전시키는 밸런싱부, 그리고 상기 감지된 배터리 셀의 전압 및 상기 배터리 셀의 온도를 다른 셀밸런싱 장치 또는 상기 정보 수집 제어 장치로 전송하거나 상기 제어 신호를 수신하여 상기 제어부로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.The cell balancing device includes a voltage sensing unit for sensing a voltage of the battery cell, a temperature sensing unit for sensing a temperature of the battery cell, and a charging / discharging unit for charging / discharging the battery cell when a difference between a voltage of the sensed battery cell and a reference voltage is equal to or greater than a third threshold A balancing unit for charging or discharging the voltage of the battery cell according to the output of the charging signal or the discharging signal, and a controller for controlling the voltage of the battery cell and the temperature of the battery cell to be different from each other The balancing device, or the information collection control device, or may receive the control signal and transmit the control signal to the control unit.

상기 밸런싱부는 상기 감지된 배터리 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 상기 제3 임계치 이상으로 낮으면, 인접한 배터리 셀의 전압을 상기 배터리 셀에 공급시켜 충전시킬 수 있다.The balancing unit may supply a voltage of an adjacent battery cell to the battery cell when the detected voltage of the battery cell is lower than the reference voltage by more than the third threshold value.

상기 밸런싱부는 상기 감지된 배터리 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 상기 제3 임계치 이상으로 높으면, 상기 배터리 셀의 전압을 인접한 배터리 셀의 전압으로 공급시켜 방전시킬 수 있다.The balancing unit may discharge the voltage of the battery cell by supplying the voltage of the adjacent battery cell when the detected voltage of the battery cell is higher than the reference voltage by more than the third threshold value.

상기 셀 밸런싱 장치는 상기 충전 신호 또는 방전 신호에 따라 상기 배터리 셀의 전단에 있는 전단 배터리 셀의 출력 단자를 상기 배터리 셀의 출력 단자에 선택적으로 연결시키는 스위칭부를 더 포함할 수 있다.The cell balancing apparatus may further include a switching unit selectively connecting the output terminal of the front-end battery cell located at the front end of the battery cell to the output terminal of the battery cell according to the charging signal or the discharging signal.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 시스템에 따르면, 배터리를 이루고 있는 복수 개의 배터리 셀을 모니터링하여 복수 개의 배터리 셀 간의 전압 차가 미리 설정된 전압 차 이내로 밸런싱될 수 있도록 함으로써 배터리의 수명을 연장시키고 배터리를 효율적으로 관리할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the battery cell monitoring system according to the embodiment of the present invention, by monitoring a plurality of battery cells constituting the battery, the voltage difference between the plurality of battery cells can be balanced within a predetermined voltage difference, It has the advantage of being able to manage the battery efficiently.

이에 따라, 배터리 셀 1개의 고장으로 인해 ESS(Energy Storage System) 또는 UPS(Uninterruptible Power Supply)와 같은 전원 장비가 정지되는 것을 방지하여 효율성이 높은 배터리 셀 모니터링 시스템을 구현할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent a power supply device such as an ESS (Energy Storage System) or a UPS (Uninterruptible Power Supply) from being shut down due to a failure of one battery cell, thereby realizing a battery cell monitoring system with high efficiency.

한편, 본 발명의 효과는 상술된 것에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 본 발명의 효과에 포함된다.On the other hand, the effects of the present invention are not limited to those described above, and other effects that can be derived from the constitution of the present invention described below are also included in the effects of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 셀 밸런싱 장치의 세부 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 밸런싱부의 회로도이다.1 is a schematic block diagram of a battery cell monitoring system according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of the cell balancing apparatus shown in FIG.
3 is a circuit diagram of the balancing unit shown in Fig.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀 모니터링 시스템의 개략적인 구성도 및 도 2는 도 1에 도시한 셀 밸런싱 장치의 세부 구성도를 나타낸다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a battery cell monitoring system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the cell balancing apparatus shown in FIG.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 배터리 셀 모니터링 시스템(1)은 복수 개의 셀 밸런싱 장치(100: 100a~100n), 정보 수집 제어 장치(200) 및 모니터링 컴퓨터(300)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the battery cell monitoring system 1 includes a plurality of cell balancing apparatuses 100 (100a to 100n), an information collection control apparatus 200, and a monitoring computer 300 .

복수 개의 셀 밸런싱 장치(100: 100a~100n)는 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀(50a~50n)로부터 전압 및 온도를 각각 수집하고, 인가되는 제어 신호에 따라 독립적으로 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 복수 개의 셀 밸런싱 장치(100: 100a~100n) 각각은 정보 수집 제어 장치(200)의 제어와 상관없이 해당되는 배터리 셀의 저전압, 과전압 또는 불량 상태를 판단하여 개별적으로 밸런싱 동작을 수행할 수 있다. 또한, 복수 개의 셀 밸런싱 장치(100: 100a~100n)는 정보 수집 제어 장치(200)의 제어에 따라 해당되는 배터리 셀에 대한 밸런싱 동작을 수행할 수도 있다.The plurality of cell balancing apparatuses 100 (100a to 100n) collect voltage and temperature from a plurality of battery cells 50a to 50n connected in series, respectively, and independently perform a balancing operation according to an applied control signal. Each of the plurality of cell balancing apparatuses 100 (100a to 100n) can independently perform a balancing operation by determining a low voltage, an overvoltage, or a bad state of the corresponding battery cell regardless of the control of the information collecting and controlling device 200. In addition, the plurality of cell balancing apparatuses 100: 100a to 100n may perform a balancing operation on the corresponding battery cells under the control of the information collection and control apparatus 200. [

배터리 셀(50a~50n) 각각은 입력 단자 및 출력 단자를 구비하며, 배터리 셀의 입력 단자에는 전단 배터리 셀의 출력 단자가 연결되고, 배터리 셀의 출력 단자에는 후단 배터리 셀의 입력 단자가 연결될 수 있다.Each of the battery cells 50a to 50n has an input terminal and an output terminal. The output terminal of the front-end battery cell is connected to the input terminal of the battery cell, and the input terminal of the rear- .

보다 자세하게는, 셀 밸런싱 장치(100)는 전압 감지부(110), 온도 감지부(120), 제어부(130), 스위칭부(140), 밸런싱부(150), 통신부(160) 및 전원부(170)를 포함할 수 있다.More specifically, the cell balancing apparatus 100 includes a voltage sensing unit 110, a temperature sensing unit 120, a control unit 130, a switching unit 140, a balancing unit 150, a communication unit 160, ).

전압 감지부(110)는 배터리 셀(50)의 전압을 감지할 수 있다. The voltage sensing unit 110 may sense the voltage of the battery cell 50. [

온도 감지부(120)는 배터리 셀(50)의 온도를 감지할 수 있다.The temperature sensing unit 120 may sense the temperature of the battery cell 50. [

제어부(130)는 감지된 배터리 셀(50)의 전압과 기준 전압의 차가 미리 설정된 제3 임계치 이상이면, 충전 신호 또는 방전 신호를 출력할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 배터리 셀(50)의 전압이 기준 전압보다 제3 임계치 이상으로 낮으면, 배터리 셀(50)의 상태를 저전압 상태로 판단하여 배터리 셀(50)의 전압을 충전시키기 위한 충전 신호를 출력할 수 있다. 제어부(130)는 배터리 셀(50)의 전압이 기준 전압보다 제3 임계치 이상으로 높으면, 배터리 셀(50)의 상태를 과전압 상태로 판단하여 배터리 셀(50)의 전압을 방전시키기 위한 방전 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 제3 임계치는 배터리 셀의 용량 및 성능에 따라 변경될 수 있다.The control unit 130 may output a charging signal or a discharging signal when the difference between the voltage of the battery cell 50 sensed and the reference voltage is equal to or greater than a third predetermined threshold value. That is, when the voltage of the battery cell 50 is lower than the reference voltage by a third threshold or more, the controller 130 determines that the battery cell 50 is in a low voltage state and charges the battery cell 50 The charging signal can be outputted. If the voltage of the battery cell 50 is higher than the reference voltage by a third threshold or more, the control unit 130 determines that the battery cell 50 is in an overvoltage state and outputs a discharge signal for discharging the voltage of the battery cell 50 Can be output. Here, the third threshold value may be changed according to the capacity and performance of the battery cell.

스위칭부(140)는 충전 신호 또는 방전 신호에 따라 배터리 셀(50)의 전단에 있는 전단 배터리 셀의 출력 단자를 배터리 셀의 출력 단자에 선택적으로 연결시킬 수 있다.The switching unit 140 may selectively connect the output terminal of the front-end battery cell at the front end of the battery cell 50 to the output terminal of the battery cell according to the charging signal or the discharging signal.

도 2를 참조하여 설명하면, 스위칭부(140)의 일단은 전단 배터리 셀인 제1 배터리 셀(50a)의 출력 단자(52a)에 연결되고, 스위칭부(140)의 타단은 제2 배터리 셀(50b)의 입력 단자(51b) 및 출력 단자(52b)에 각각 연결될 수 있다. 그리고, 스위칭부(140)의 제1 스위칭 동작에 따라 제1 배터리 셀(50a)의 출력 단자(52a)가 제2 배터리 셀(50b)의 입력 단자(51b)에 연결될 수 있거나 스위칭부(140)의 제2 스위칭 동작에 따라 제1 배터리 셀(50a)의 출력 단자(52a)가 제2 배터리 셀(50b)의 출력 단자(52b)에 연결될 수 있다. 즉, 스위칭부(140)는 정상 상태에서는 제1 배터리 셀(50a)의 출력 단자(52a)가 제2 배터리 셀(50b)의 입력 단자(51b)에 연결되도록 제1 스위칭 되어 있다가 충전 신호 또는 방전 신호가 인가되면, 제1 배터리 셀(50a)의 출력 단자(52a)가 제2 배터리 셀(50b)의 출력 단자(52b)에 연결되도록 제2 스위칭할 수 있다.2, one end of the switching unit 140 is connected to the output terminal 52a of the first battery cell 50a, which is a front end battery cell, and the other end of the switching unit 140 is connected to the second battery cell 50b To the input terminal 51b and the output terminal 52b, respectively. The output terminal 52a of the first battery cell 50a may be connected to the input terminal 51b of the second battery cell 50b or the switching unit 140 may be connected to the input terminal 51b of the second battery cell 50b according to the first switching operation of the switching unit 140. [ The output terminal 52a of the first battery cell 50a may be connected to the output terminal 52b of the second battery cell 50b in accordance with the second switching operation of the first battery cell 50a. That is, in the normal state, the switching unit 140 is first switched to connect the output terminal 52a of the first battery cell 50a to the input terminal 51b of the second battery cell 50b, When the discharging signal is applied, the second switching may be performed so that the output terminal 52a of the first battery cell 50a is connected to the output terminal 52b of the second battery cell 50b.

밸런싱부(150)는 제어부(130)에서 출력된 충전 신호 또는 방전 신호에 따라 배터리 셀(50)의 전압을 충전시키거나 방전시킬 수 있다.The balancing unit 150 may charge or discharge the voltage of the battery cell 50 according to the charging signal or the discharging signal output from the controller 130.

즉, 밸런싱부(150)는 감지된 배터리 셀의 전압이 기준 전압보다 제3 임계치 이상으로 낮으면, 인접한 배터리 셀의 전압을 배터리 셀에 공급시켜 충전시키고, 배터리 셀의 전압이 기준 전압보다 제3 임계치 이상으로 높으면, 배터리 셀의 전압을 인접한 배터리 셀의 전압으로 공급시켜 방전시킬 수 있다. That is, when the detected voltage of the battery cell is lower than the reference voltage by a third threshold or more, the balancing unit 150 supplies the voltage of the adjacent battery cell to the battery cell to charge the battery cell, If it is higher than the threshold value, the voltage of the battery cell can be supplied to the voltage of the adjacent battery cell and discharged.

도 3은 도 2에 도시한 밸런싱부의 회로도로서, 도 3을 참조하면, 제어부(130)로부터 P1 단자로 충전 신호가 인가되면, ① 동작 흐름과 같이, FET 1이 턴 온 동작하면서 A 단자를 통해 제1 배터리 셀(50a)의 전압이 B 단자를 통해 제2 배터리 셀(50b)로 공급되어 제2 배터리 셀(50b)을 충전할 수 있다.3, when a charging signal is applied to the terminal P1 from the control unit 130, the FET 1 is turned on and the terminal A is turned on The voltage of the first battery cell 50a may be supplied to the second battery cell 50b through the terminal B to charge the second battery cell 50b.

한편, 제어부(130)로부터 P2 단자로 방전 신호가 인가되면, ② 동작 흐름과 같이, FET 2가 턴 온 동작하면서 A 단자를 통해 제1 배터리 셀(50a)의 전압이 C 단자를 통해 제2 배터리 셀(50b)의 출력 단자(52b)로 공급되면서 제2 배터리 셀(50b)의 전압을 방전할 수 있다. On the other hand, when the discharge signal is applied from the control unit 130 to the P2 terminal, the voltage of the first battery cell 50a through the A terminal is turned on via the C terminal to the second battery The voltage of the second battery cell 50b can be discharged while being supplied to the output terminal 52b of the cell 50b.

통신부(160)는 감지된 배터리 셀의 전압 및 배터리 셀의 온도를 다른 셀밸런싱 장치(100) 또는 정보 수집 제어 장치(200)로 전송할 수 있다. 그리고, 통신부(160)는 정보 수집 제어 장치(200)로부터 제어 신호를 수신하여 제어부(130)로 전송할 수 있다.The communication unit 160 may transmit the sensed voltage of the battery cell and the temperature of the battery cell to the other cell balancing apparatus 100 or the information collecting control apparatus 200. The communication unit 160 may receive the control signal from the information collection control device 200 and transmit the control signal to the control unit 130.

전원부(170)는 안전적인 전압 공급을 위하여 DC/DC 컨버터를 내장시켜 각 구성요소에 정전압을 공급할 수 있다.The power supply unit 170 may include a DC / DC converter to supply a constant voltage to each component for supplying a safe voltage.

이와 같이, 각각의 셀 밸런싱 장치(100)는 해당되는 배터리 셀의 상태를 지속적으로 감지하여 밸런싱이 필요한 배터리 셀(50)을 충전시키거나 방전시키는 셀 밸런싱 동작을 자체적으로 긴급하게 수행할 수 있으며, 복수 개의 배터리 셀(50a~50n)을 전반적으로 관리하는 정보 수집 제어 장치(200)의 제어에 따라 밸런싱이 필요한 배터리 셀(50)을 충전시키거나 방전시키는 셀 밸런싱 동작을 수행할 수 있다.In this manner, each cell balancing apparatus 100 can continuously perform the cell balancing operation for charging or discharging the battery cell 50 requiring balancing by continuously sensing the state of the corresponding battery cell, The cell balancing operation for charging or discharging the battery cells 50 requiring balancing can be performed according to the control of the information collection control device 200 that manages the plurality of battery cells 50a to 50n as a whole.

정보 수집 제어 장치(200)는 수집된 복수 개의 배터리 셀의 전압을 이용하여 평균 전압을 산출하고, 수집된 전압이 평균 전압보다 미리 설정된 제1 임계치 이상이고 제2 임계치 미만으로 낮은 저전압 상태의 배터리 셀이 있으면, 다른 배터리 셀에 공급된 전압으로 배터리 셀의 전압이 충전되도록 해당되는 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱 장치(100)로 제어 신호를 전송할 수 있다.The information collecting and controlling device 200 calculates an average voltage using the collected voltages of the plurality of battery cells. The information collecting and controlling device 200 calculates the average voltage of the battery cells in the low voltage state, which is lower than the first threshold, The control signal can be transmitted to the cell balancing device 100 corresponding to the corresponding battery cell so that the voltage of the battery cell is charged with the voltage supplied to the other battery cells.

그리고, 정보 수집 제어 장치(200)는 수집된 전압이 평균 전압보다 미리 설정된 제1 임계치 이상이고 제2 임계치 미만으로 높은 과전압 상태의 배터리 셀이 있으면, 배터리 셀의 전압이 다른 배터리 셀로 방전되도록 해당되는 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱 장치(100)로 제어 신호를 전송할 수 있다. 즉, 정보 수집 제어 장치(200)는 셀 밸런싱 장치(100)와 통신하여 각 배터리 셀의 전압을 모니터링함으로써 배터리 셀이 최적 상태가 되도록 전압을 조절할 수 있다.If the collected voltage is a battery cell in an overvoltage state that is higher than the average voltage by a predetermined first threshold value and lower than the second threshold value, the information collection control device 200 determines that the voltage of the battery cell is discharged The control signal can be transmitted to the cell balancing device 100 corresponding to the battery cell. That is, the information collecting and controlling device 200 can control the voltages of the battery cells by monitoring the voltages of the respective battery cells by communicating with the cell balancing device 100.

정보 수집 제어 장치(200)는 수집된 전압이 평균 전압보다 제2 임계치 이상으로 낮거나 높은 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 추출하고, 추출된 불량 배터리 셀을 복수 개의 배터리 셀(50)로부터 분리시킬 수 있다.The information collection control device 200 can extract the battery cells having the collected voltages lower or higher than the second threshold value than the average voltage into the defective battery cells and separate the extracted defective battery cells from the plurality of battery cells 50 .

보다 자세하게는, 정보 수집 제어 장치(200)는 복수 개의 배터리 셀 중에서 불량 상태의 배터리 셀을 추출하고, 추출된 불량 배터리 셀을 직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀로부터 분리하여 불량 배터리 셀을 제외한 나머지 배터리 셀만 동작하도록 함으로써 불량 배터리 셀의 동작에 의해 고장나거나 오동작이 발생되는 것을 방지할 수 있다.More specifically, the information collection control device 200 extracts a defective battery cell from a plurality of battery cells, separates the extracted defective battery cell from a plurality of serially connected battery cells, and detects only the remaining battery cells except the defective battery cells It is possible to prevent a malfunction or a malfunction from occurring due to the operation of the defective battery cell.

이와 같이, 정보 수집 제어 장치(200)는 배터리 셀의 전압이 저전압이거나 과전압일 때 셀 밸런싱 장치(100)로 긴급 충전 명령이나 긴급 방전 명령을 전송하여 밸런싱 동작이 수행되도록 하고, 배터리 셀의 전압이 저전압 이하이거나 과전압 이상일 때 배터리 셀로 인가되는 전압을 차단하여 전체 전압에 문제가 발생하지 않도록 하고, 전체 배터리가 과방전 상태에서 전원 장치(400)로부터 인가되는 전체 배터리 전압을 차단하며, 개별 배터리 셀이 다른 배터리 셀보다 설정된 전압 이하로 낮아질 경우에는 개별 배터리 셀을 차단하여 배터리를 보호할 수 있다.As described above, when the voltage of the battery cell is the low voltage or the overvoltage, the information collecting and controlling apparatus 200 transmits the emergency charging command or the emergency discharging command to the cell balancing apparatus 100 to perform the balancing operation, The voltage applied to the battery cell is cut off when the voltage is less than the low voltage or the overvoltage, so that no problem occurs in the entire voltage, the entire battery voltage applied from the power supply device 400 is cut off in the entire battery, If the voltage drops below the set voltage of the other battery cells, the battery can be protected by cutting off the individual battery cells.

정보 수집 제어 장치(200)는 모니터링 컴퓨터(300)와 연결되어 수집된 복수 개의 배터리 셀의 전압을 모니터링 컴퓨터(300)에 전송할 수 있다.The information collection and control device 200 may be connected to the monitoring computer 300 and may transmit the collected voltages of the plurality of battery cells to the monitoring computer 300.

모니터링 컴퓨터(300)는 수집된 복수 개의 배터리 셀의 전압을 모니터링하여 배터리 셀의 상태가 저전압이거나 과전압 상태이면 경보를 출력할 수 있다.The monitoring computer 300 monitors the collected voltages of the plurality of battery cells to output an alarm when the battery cell is at a low voltage state or an overvoltage state.

전원 장치(400)는 직렬로 복수 개의 배터리 셀로 전원을 공급하는 ESS(Energy Storage System) 또는 UPS(Uninterruptible Power Supply)로 이루어질 수 있다.The power supply unit 400 may include an ESS (Energy Storage System) or an UPS (Uninterruptible Power Supply) that supplies power to a plurality of battery cells in series.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

1: 배터리 셀 모니터링 시스템
100a~100n: 셀 밸런싱 장치
200: 정보 수집 제어 장치
300: 모니터링 컴퓨터
400: 전원 장치1: Battery cell monitoring system
100a to 100n: cell balancing device
200: Information collecting control device
300: Monitoring computer
400: Power supply

Claims (8)

직렬로 연결된 복수 개의 배터리 셀을 모니터링하는 배터리 셀 모니터링 시스템에 있어서,
상기 복수 개의 배터리 셀로부터 전압 및 온도를 각각 수집하고, 인가되는 제어 신호에 따라 밸런싱 동작을 수행하는 복수 개의 셀 밸런싱 장치, 그리고
상기 수집된 복수 개의 전압에 대한 평균 전압 및 상기 복수 개의 온도를 이용하여 불량 배터리 셀을 추출하고, 상기 추출된 불량 배터리 셀을 상기 복수 개의 배터리 셀로부터 분리시키는 정보 수집 제어 장치
를 포함하고,
상기 정보 수집 제어 장치는,
상기 복수 개의 배터리 셀 중 제1 배터리로부터 수집된 배터리 셀의 전압과 상기 평균 전압의 차이가 미리 설정된 제1 임계치 이상이고 제2 임계치 미만이며, 상기 제1 배터리로부터 수집된 배터리 셀의 전압이 상기 평균 전압보다 낮은 저전압 상태면, 다른 배터리 셀에 공급된 전압으로 상기 제1 배터리 셀의 전압이 충전되도록 상기 제1 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱 장치로 상기 제어 신호를 전송하고, 상기 제1 배터리 셀의 전압과 상기 평균 전압의 차이가 미리 설정된 상기 제1 임계치 이상이고 상기 제2 임계치 미만이며, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 상기 평균 전압보다 높은 과전압 상태면, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 다른 배터리 셀로 방전되도록 상기 제1 배터리 셀에 대응하는 셀 밸런싱 장치로 상기 제어 신호를 전송하며, 상기 수집된 제1 배터리 셀의 전압과 상기 평균 전압의 차이가 상기 제2 임계치 이상이면, 상기 제1 배터리 셀을 불량 배터리 셀로 추출하고,
상기 셀 밸런싱 장치는,
상기 배터리 셀의 전압을 감지하는 전압 감지부, 상기 배터리 셀의 온도를 감지하는 온도 감지부, 상기 감지된 배터리 셀의 전압과 기준 전압의 차가 미리 설정된 제3 임계치 이상이면, 충전 신호 또는 방전 신호를 출력하는 제어부, 상기 출력된 충전 신호 또는 방전 신호에 따라 상기 배터리 셀의 전압을 충전시키거나 방전시키는 밸런싱부, 상기 감지된 배터리 셀의 전압 및 상기 배터리 셀의 온도를 다른 셀밸런싱 장치 또는 상기 정보 수집 제어 장치로 전송하거나 상기 제어 신호를 수신하여 상기 제어부로 전송하는 통신부, 그리고 상기 충전 신호 또는 방전 신호에 따라 상기 배터리 셀의 전단에 있는 전단 배터리 셀의 출력 단자를 상기 배터리 셀의 출력 단자에 선택적으로 연결시키는 스위칭부를 포함하는 배터리 셀 모니터링 시스템.A battery cell monitoring system for monitoring a plurality of battery cells connected in series,
A plurality of cell balancing devices collecting voltage and temperature from the plurality of battery cells, respectively, and performing a balancing operation according to an applied control signal,
An information collecting control device for extracting a defective battery cell by using an average voltage for the collected plurality of voltages and the plurality of temperatures and for separating the extracted defective battery cell from the plurality of battery cells,
Lt; / RTI >
The information collection control device includes:
Wherein a difference between a voltage of the battery cell collected from the first battery of the plurality of battery cells and the average voltage is equal to or greater than a predetermined first threshold value and less than a second threshold value, And transmits the control signal to the cell balancing device corresponding to the first battery cell so that the voltage of the first battery cell is charged to a voltage supplied to the other battery cell, Voltage state in which the difference between the voltage and the average voltage is equal to or higher than the first threshold value and lower than the second threshold value and the voltage of the first battery cell is higher than the average voltage, Transmits the control signal to the cell balancing device corresponding to the first battery cell to be discharged into the cell, If the difference between the voltage of the battery cell and the average voltage is greater than or equal to the second threshold value, extracting the first battery cell into a defective battery cell,
The cell balancing device includes:
A temperature sensing unit for sensing a temperature of the battery cell, and a charging / discharging signal generator for generating a charging signal or a discharging signal when the difference between the sensed voltage of the battery cell and the reference voltage is equal to or greater than a third threshold, A balancing unit for charging or discharging the voltage of the battery cell according to the output of the charging signal or the discharging signal, a controller for controlling the voltage of the battery cell and the temperature of the battery cell, And a controller for controlling the output terminal of the front-end battery cell at the front end of the battery cell according to the charging signal or the discharging signal to selectively output the output terminal of the front- The battery cell monitoring system comprising: 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에서,
상기 밸런싱부는,
상기 감지된 배터리 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 상기 제3 임계치 이상으로 낮으면, 인접한 배터리 셀의 전압을 상기 배터리 셀에 공급시켜 충전시키는 배터리 셀 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The balancing unit includes:
Wherein when the detected voltage of the battery cell is lower than the reference voltage by more than the third threshold value, the voltage of the adjacent battery cell is supplied to the battery cell to charge the battery cell. 제 1 항에서,
상기 밸런싱부는,
상기 감지된 배터리 셀의 전압이 상기 기준 전압보다 상기 제3 임계치 이상으로 높으면, 상기 배터리 셀의 전압을 인접한 배터리 셀의 전압으로 공급시켜 방전시키는 배터리 셀 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The balancing unit includes:
Wherein the voltage of the battery cell is supplied to a voltage of an adjacent battery cell to be discharged when the detected voltage of the battery cell is higher than the reference voltage by more than the third threshold value. 삭제delete
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