KR101683603B1 - apparatus for balancing cell of battery pack and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩과, 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 센서부와, 슬립 모드로 진입하면 상기 센서부를 통해 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀을 타겟 셀로 선정하고 상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정하며 결정된 타겟 전압에 맞춰 상기 복수의 셀 중 상기 타겟 셀을 제외한 나머지 셀들을 방전시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 장치와 이에 따른 방법을 제공한다. The present invention relates to a device for cell balancing of a battery pack and a method for the same, and a battery pack having a plurality of cells, a sensor unit for measuring a voltage of each of the plurality of cells, The voltage of each of the plurality of cells is measured through the sensor unit, a cell having the lowest voltage among the plurality of cells is selected as a target cell, a voltage of the target cell is measured a plurality of times, And a controller for determining an intermediate value as a target voltage and discharging the remaining cells of the plurality of cells except for the target cell according to the determined target voltage, and a method therefor.
Description
본 발명은 배터리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to battery technology, and more particularly, to an apparatus and method for cell balancing of a battery pack.
최근, 각종 구동 장치용 동력, 상시 전원 공급 장치, 독립 운영 장치, 스마트폰과 같은 기기 등과 같은 다양한 장치에서 배터리의 이용이 급격히 증가하고 있다. 이러한 장치들에 이용되는 배터리들은 납축전지(또는 연축전지), 니켈카드뮴(Ni_Cd) 전지, 니켈수소 전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-Ion), 리튬 이온 폴리머 전지와 같은 다양한 종류의 전지들이 상용화되어 이용되고 있다. 또한, 이러한 전지들 외에도 연료전지와 같은 기존의 전지와 다른 종류의 전지들이 개발되어 이용되거나, 상용화에 근접하고 있다. 이와 같은 전지들은 충방전, 연료의 재투입과 같은 방법에 의해 반복적으로 사용 가능한 이차전지 또는 이차전지에 준하는 전지들이다. 이러한 배터리들은 다양한 배터리의 종류와 각 장치의 사용 목적에 따라 다른 사용 환경, 사용특성을 가진다. 예를 들면, 배터리들은 지속적인 충전이 이루어지고, 일시적으로 전력을 출력하도록 하는가 하면, 반복적으로 충전 및 방전을 수행하도록 하는 경우도 있을 수 있다. 또한, 배터리들은 사용 환경에 따라 저온환경, 고온 환경, 물리적인 충격이 빈번한 환경과 같이 다양한 환경에서 사용되고 있다. BACKGROUND ART [0002] In recent years, the use of batteries has been rapidly increasing in various devices such as motive power for various driving devices, constant power supply devices, independent operating devices, and devices such as smart phones. The batteries used in these devices include various types of batteries such as lead-acid batteries (or lead-acid batteries), NiCd batteries, NiMH batteries, Li-Ion batteries, And it has been used commercially. In addition to these batteries, other types of batteries other than conventional batteries such as fuel cells have been developed and are being used or are being commercialized. Such batteries are similar to rechargeable batteries or secondary batteries that can be used repeatedly by such methods as charging and discharging, re-charging of fuel, and the like. These batteries have different usage environments and usage characteristics depending on the types of batteries and purpose of each device. For example, there is a case where the batteries are continuously charged, temporarily output power, and may be repeatedly charged and discharged. Also, the batteries are used in various environments such as a low temperature environment, a high temperature environment, and an environment where physical impact is frequent depending on the usage environment.
본 발명의 목적은 배터리 팩의 셀의 밸런싱을 수행할 수 있는 장치 및 이를 위한 방법을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for performing balancing of cells of a battery pack.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 셀 밸런싱을 위한 장치는 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩과, 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 센서부와, 슬립 모드로 진입하면, 상기 센서부를 통해 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀을 타겟 셀로 선정하고, 상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정하며, 결정된 타겟 전압에 맞춰 상기 복수의 셀 중 상기 타겟 셀을 제외한 나머지 셀들을 방전시키는 제어부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cell balancing, including: a battery pack including a plurality of cells; a sensor unit for measuring a voltage of each of the plurality of cells; The voltage of each of the plurality of cells is measured through the sensor unit to select a cell having the lowest voltage among the plurality of cells as a target cell, measuring a voltage of the target cell a plurality of times, And a controller for discharging the remaining cells of the plurality of cells except for the target cell in accordance with the determined target voltage.
상기 제어부는 슬립 모드로 진입하면, 상기 센서부를 통해 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀 및 상기 최저 전압을 가지는 셀과 기 설정된 임계치 미만의 전압 차이를 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 선정하는 것을 특징으로 한다. Wherein the control unit measures a voltage of each of the plurality of cells through the sensor unit to determine whether the cell having the lowest voltage among the plurality of cells and the cell having the lowest voltage have a voltage difference of less than a predetermined threshold value And at least one cell is selected as a target cell.
상기 제어부는 상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 도출하고, 도출된 중간값에 미리 산정된 보정치를 합한 값을 상기 타겟 전압으로 결정하는 것을 특징으로 한다. Wherein the control unit measures a voltage of the target cell a plurality of times to derive an intermediate value among the voltages of the plurality of measured cells and determines a sum of the derived intermediate values and the calculated correction values as the target voltage .
상기 제어부는 상기 복수의 셀의 충방전 횟수에 따라 상기 복수의 셀의 충방전 횟수가 증가할수록 상기 보정치를 증가시키는 것을 특징으로 한다. And the control unit increases the correction value as the number of charge / discharge cycles of the plurality of cells increases according to the number of charge / discharge cycles of the plurality of cells.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 방법은 슬립 모드로 진입하면, 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀을 타겟 셀로 선정하는 단계와, 상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 설정하는 단계와, 상기 복수의 셀 중 상기 타겟 셀을 제외한 나머지 셀들을 상기 타겟 전압에 맞춰 방전시키는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of balancing cells in a battery pack including a plurality of cells, the method comprising: Measuring a voltage of the target cell a plurality of times and setting an intermediate value among the voltages of the plurality of measured cells to a target voltage; and setting remaining cells of the plurality of cells, excluding the target cell, And discharging in accordance with the voltage.
상기 타겟 셀로 선정하는 단계는 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀 및 상기 최저 전압을 가지는 셀과 기 설정된 임계치 미만의 전압 차이를 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 선정하는 것을 특징으로 한다. Wherein the step of selecting the target cell comprises: measuring a voltage of each of the plurality of cells to determine at least one cell having a lowest voltage among the plurality of cells and at least one cell having a voltage difference of less than a predetermined threshold, Cell is selected.
상기 타겟 전압으로 설정하는 단계는 상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 도출하고, 도출된 중간값에 미리 산정된 보정치를 합한 값을 상기 타겟 전압으로 설정하는 것을 특징으로 한다. Wherein the step of setting the target voltage comprises the step of measuring a voltage of the target cell a plurality of times to derive an intermediate value among the voltages of the cells measured a plurality of times and setting a value obtained by adding the calculated correction values to the derived intermediate value as the target voltage .
상기 보정치는 상기 복수의 셀의 충방전 횟수가 증가할수록 증가하는 것을 특징으로 한다. And the correction value increases as the number of charge / discharge cycles of the plurality of cells increases.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 단순히 최저 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행하는 것이 아니라, 타겟 전압을 구하고, 타겟 전압에 맞춰 셀 밸런싱을 수행하기 때문에 측정 오류, 부하의 영향 등으로 인해 지속적인 방전이 일어나는 문제를 해결할 수 있다. 특히, 배터리 사용에 따른 셀 특성을 고려하여 타겟 전압에 보정치를 가변하여 적용하기 때문에 충방전 횟수가 많아 배터리 셀의 특성이 변경되어도 안정적으로 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. As described above, according to the present invention, not only cell balancing is performed according to the lowest voltage but cell balancing is performed in accordance with a target voltage, so that a continuous discharge occurs due to a measurement error, I can solve the problem. In particular, since the correction value is varied and applied to the target voltage in consideration of the cell characteristics depending on the use of the battery, cell balancing can be performed stably even when the characteristics of the battery cell are changed due to a large number of charge / discharge cycles.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 배터리 팩의 어느 하나의 셀의 전압의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 4는 최저 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행하는 경우의 문제를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 배터리의 충방전 횟수에 따른 셀 용량을 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보정치를 설명하기 위한 그래프이다. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for cell balancing of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in voltage of any one cell of the battery pack.
4 is a graph for explaining a problem in performing cell balancing according to the lowest voltage.
5 is a graph showing the cell capacity according to the number of charge / discharge cycles of the battery.
6 is a graph for explaining correction values according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 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 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or preliminary meaning, and the inventor may designate his own invention in the best way It should be construed in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be appropriately defined as a concept of a term to describe it. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. Further, the detailed description of known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some of the elements in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown, and the size of each element does not entirely reflect the actual size.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. First, a configuration of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a cell balancing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 셀 밸런싱 장치(100)는 제어부(110), 센서부(120), 및 배터리 팩(130)을 포함한다. 배터리 팩(130)은 기본적으로, 부하(200)에 전원을 공급하기 위한 것이다. 배터리 팩(130)은 복수의 셀(셀1 내지 셀n)을 포함하며, 복수의 셀 각각은 부하(200)에 전원을 공급한다. 여기서, 부하(200)는 스마트폰, 디지털카메라, 태블릿, 패블릿, 노트북 등의 휴대용 기기가 될 수 있다. 또한, 부하(200)는 차량용 블랙박스, 전등, 기타 다양한 전자기기가 될 수 있다. 복수의 셀은 상호 직렬, 병렬 또는 직/병렬 연결되어 구성될 수 있다. 또한, 배터리 팩(130)은 부하(200)에 전원을 공급하기 위한 주변 회로, 충전, 방전 등을 위한 주변 회로를 더 포함한다. 여기서, 복수의 셀 각각은 바람직하게 리튬계 이차전지가 될 수 있다. 1, the
센서부(120)는 배터리 팩(130)의 각 셀의 전압, 전류, 온도 등을 측정하기 위한 각 종 센서를 포함한다. 센서부(120)는 배터리 팩(130)의 각 셀의 전압, 전류, 온도 등을 측정하고, 측정값을 제어부(110)로 전달한다. The
제어부(110)는 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 장치의 전반적인 동작을 제어하고, 내부 블록들(120, 130) 간의 신호 흐름을 제어한다. 제어부(110)는 센서부(120)를 통해 각 셀의 전류, 전압, 온도 등을 확인하고, 이에 따라, 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(200)는 마이크로제어유닛(MCU: Micro Controller Unit), 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 디지털신호처리장치(DSP: Digital Signal Processor) 등으로 구현될 수 있다. 제어부(110)의 동작은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. The
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 방법을 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩의 셀 밸런싱을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 도 3은 배터리 팩의 어느 하나의 셀의 전압의 변화를 도시하는 그래프이다. 그리고 도 4는 최저 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행하는 경우의 문제를 설명하기 위한 그래프이다. 도 5는 배터리의 충방전 횟수에 따른 셀 용량을 도시하는 그래프이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보정치를 설명하기 위한 그래프이다. Next, a method for cell balancing of a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described. 2 is a flowchart illustrating a method for cell balancing of a battery pack according to an embodiment of the present invention. 3 is a graph showing a change in voltage of any one cell of the battery pack. And FIG. 4 is a graph for explaining a problem of performing cell balancing according to the lowest voltage. FIG. 5 is a graph showing the cell capacity according to the number of charge / discharge cycles of the battery, and FIG. 6 is a graph for explaining the correction value according to the embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 제어부(110)는 배터리 팩(130)의 복수의 셀을 제어하여 부하(200)에 전원을 공급할 수 있다. 제어부(110)는 부하(200)에 전원을 공급하는 중 S110 단계에서 슬립 모드로 진입한다. 슬립 모드는 부하(200)에 전원을 공급을 종료한 상태이며, 이러한 슬립 모드에서 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱이 시작된다. 슬립 모드로 진입한 후, 제어부(110)는 선택적으로 기 설정된 대기 시간 동안 대기할 수 있다. 도 3은 배터리 팩(130)의 어느 하나의 셀의 전압의 변화를 보인다. 도 3에 보인 바와 같이, 부하에 전압을 공급한 후 슬립 모드로 진입하면, 셀의 전압은 일정치 이상으로 떨어졌다가 다시 소정치로 회복하는 양상을 보인다. 이에 따라, 제어부(110)는 셀의 전압이 안정될 때까지 소정 시간 동안 대기할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
일반적으로 셀 밸런싱은 복수의 셀의 전압을 복수의 셀 중 전압이 가장 낮은 셀의 전압과 동일하게 되도록 전압이 가장 낮은 셀 이외의 다른 셀을 방전시킨다. 이를 위하여, 전압이 가장 낮은 셀의 전압, 즉, 최저 전압을 구하고, 이에 맞춰 다른 셀을 방전시킨다. 이러한 경우 복수의 셀들과 연결된 부하(200)의 영향으로 인한 임피던스의 변동, 비정상 열응력, 셀 간 온도의 차이 등으로 인해 처음 측정된 최저 전압 보다 해당 셀의 전압이 올라간다. 그러면, 해당 셀은 최저 전압 보다 높은 전압을 가지기 때문에 셀 밸런싱을 위해 다시 최저 전압을 구하고, 최저 전압에 맞춰 방전을 수행한다. 결국, 셀 밸런싱을 위한 최저 전압은 도 4에 보인 바와 같이 지속적으로 낮아지며, 잦은 방전으로 인해 배터리의 수명이 줄어드는 문제가 있다. 따라서 본 발명은 셀 밸런싱을 위한 타겟 전압을 결정하고, 타겟 전압에 따라 셀 밸런싱을 수행한다. 보다 상세히 설명하면, 다음과 같다. Generally, cell balancing discharges cells other than the lowest voltage cell so that the voltage of a plurality of cells becomes equal to the voltage of the lowest voltage among the plurality of cells. To this end, the voltage of the cell having the lowest voltage, that is, the lowest voltage is obtained, and the other cells are discharged accordingly. In this case, the voltage of the corresponding cell is higher than the lowest voltage initially measured due to the impedance variation due to the influence of the
제어부(110)는 S120 단계에서 배터리 팩(130)의 복수의 셀 중 타겟 셀을 선정한다. 여기서, 타겟 셀은 적어도 하나 선정된다. The
일 실시예에 따르면, 제어부(110)는 센서부(120)를 통해 복수의 셀의 전압을 측정하고, 복수의 셀 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀을 타겟 셀로 정한다. 다음의 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 셀을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다. According to one embodiment, the
표 1에 보인 바와 같이, 배터리 팩(130)은 5개의 셀, 즉, 셀 1 내지 셀 5를 가진다고 가정한다. 슬립 모드로 진입한 상태에서, 제어부(110)는 셀 1 내지 셀 5 각각의 전압을 측정할 수 있다. 이때, 셀 1 내지 셀 5 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀은 셀 1이기 때문에 제어부(110)는 셀 1을 타겟 셀로 결정한다. As shown in Table 1, it is assumed that the
다른 실시예에 따르면, 제어부(110)는 센서부(120)를 통해 복수의 셀의 전압을 측정한다. 그리고 복수의 셀의 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀과 가장 낮은 전압을 가지는 셀의 전압과 기 설정된 임계치 미만의 차이를 가지는 전압을 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 정할 수 있다. 다음의 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 셀을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다. According to another embodiment, the
표 2에 보인 바와 같이, 배터리 팩(130)은 5개의 셀, 즉, 셀 1 내지 셀 5를 가진다고 가정한다. 슬립 모드로 진입한 상태에서, 제어부(110)는 셀 1 내지 셀 5 각각의 전압을 측정할 수 있다. 이때, 셀 1 내지 셀 5 중 가장 낮은 전압을 가지는 셀은 셀 1이기 때문에 제어부(110)는 우선 셀 1을 타겟 셀로 결정한다. 여기서, 미리 설정된 임계치는 0.05V라고 가정한다. 이에 따라, 셀 1의 전압과 임계치 미만의 차이를 가지는 전압을 가지는 셀은 셀 3과 셀 4이다. 이에 따라, 제어부(110)는 셀 1과 더불어 셀 3과 셀 4를 타겟 셀로 결정할 수 있다. As shown in Table 2, it is assumed that the
타겟 셀이 결정도면, 제어부(110)는 S130 단계에서 타겟 셀의 전압에 따라 타겟 전압을 결정한다. The target cell is determined, and the
일 실시예에 따르면, 제어부(110)는 타겟 셀이 하나일 때, 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하고, 복수 번 측정된 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정할 수 있다. 다음의 표 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 전압을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다. According to one embodiment, when the target cell is one, the
예컨대, 셀 1이 타겟 셀로 결정되었으며, 이에 따라, 제어부(110)는 셀 1의 전압을 복수 번 측정할 수 있다. 이러한 측정값이 표 3과 같다고 가정한다. 그러면, 제어부(110)는 복수 번 측정된 타겟 셀의 전압은 전압의 크기순으로 3.32V, 3.33V, 3.35V, 3.36V, 4.40V이며, 그 중 중간값은 3.35V이다. 이에 따라, 제어부(110)는 3.35V를 타겟 전압으로 결정할 수 있다. For example, cell 1 is determined as a target cell, and accordingly, the
다른 실시예에 따르면, 제어부(110)는 타겟 셀이 복수개일 때, 복수개의 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하고, 복수 번 측정된 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정할 수 있다. According to another embodiment, when a plurality of target cells exist, the
다음의 표 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타겟 전압을 결정하기 위한 방법을 설명하기 위한 것이다. The following Table 4 is intended to illustrate a method for determining a target voltage according to another embodiment of the present invention.
예컨대, 셀 1, 셀 3 및 셀 4가 타겟 셀로 결정되었으며, 이에 따라, 제어부(110)는 셀 1, 셀 3 및 셀 4의 전압을 복수 번 측정할 수 있다. 이러한 측정값이 표 4와 같다고 가정한다. 그러면, 제어부(110)는 복수 번 측정된 타겟 셀의 전압 중 중간값인 3.35V를 타겟 전압으로 결정할 수 있다. For example, the cell 1, the cell 3, and the cell 4 are determined as the target cell, and accordingly, the
한편, 중간값인 타겟 전압에 맞춰 셀을 방전하는 경우, 실제 방전 시 의도한 중간값인 타겟 전압 보다 방전 후 셀의 전압이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 중값값에 보정치를 합한 값을 타겟 전압으로 설정할 수 있다. 즉, 제어부(110)는 타겟 셀이 하나이거나, 타겟 셀이 복수 개일 때, 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하고, 복수 번 측정된 전압 중 중간값을 도출한 후, 중간값에 보정치를 합한 전압을 타겟 전압으로 결정할 수 있다. 일례로, 보정치가 0.05V라고 가정하고, 표 3과 같이 타겟 셀이 하나이고 타겟 셀의 전압을 측정했을 때, 중값값이 3.35V라고 가정하면, 제어부(130)는 중간값 3.35V에 보정치 0.05V를 합한 전압 3.40V를 타겟 전압으로 결정한다. 다른 예로, 보정치가 0.02V라고 가정하고, 표 4와 같이 타겟 셀이 복수개이고 복수개의 타겟 셀의 전압을 측정했을 때, 그 중값값이 3.35V라면, 제어부(130)는 중간값 3.35V에 보정치 0.02V를 합한 전압 3.37V를 타겟 전압으로 결정한다. On the other hand, when the cell is discharged in accordance with the target voltage which is an intermediate value, the voltage of the cell after discharge may be lower than the target voltage, which is an intermediate value intended for actual discharge. Accordingly, according to another embodiment of the present invention, a value obtained by adding a correction value to a middle value can be set as a target voltage. That is, when the target cell is one or a plurality of target cells, the
한편, 배터리 팩의 셀은 사용에 따라 그 특성이 변할 수 있다. 도 5에 보인 바와 같이, 리튬계열 배터리의 경우 완전 충전 후 완전 방전을 1회 기준으로 통상 800 내지 1000회 가량 실시하면 최초 셀 용량 대비 80%로 줄어들 수 있다. 이에 따라, 충방전 횟수가 많아질수록 방전 속도가 빨라진다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 제어부(110)는 배터리 팩 사용 기간이 늘어날수록, 즉, 도 6에 보인 바와 같이, 셀의 충방전 횟수가 증가할수록 보정치를 증가시킨다. 이를 위하여, 제어부(110)는 모든 셀의 충방전 횟수를 누적 저장하고, 저장된 충방전 횟수에 따라 보정치를 산정한다. 그리고 제어부(110)는 타겟 전압을 결정할 때, 기 저장된 충방전 횟수에 따라 산출된 보정치를 적용한다. On the other hand, the characteristics of the cell of the battery pack may vary depending on usage. As shown in FIG. 5, in the case of a lithium-based battery, when the battery is fully charged and discharged for about 800 to 1000 times per charge, it can be reduced to 80% of the initial cell capacity. As a result, the discharge speed becomes faster as the number of charge / discharge cycles increases. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the
전술한 다양한 실시예 중 어느 하나의 실시예에 따라 타겟 셀 및 타겟 전압이 선정되면, 제어부(110)는 S140 단계에서 배터리 팩(130)의 복수의 셀 중 타겟 셀을 제외한 나머지 셀을 타겟 전압에 맞춰 방전시킨다. 이에 따라, 셀 밸런싱이 이루어진다. When the target cell and the target voltage are selected according to any one of the above-described various embodiments, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱을 위한 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. Meanwhile, the method for cell balancing according to an exemplary embodiment of the present invention may be implemented in a form of a program readable by various computer means and recorded in a computer-readable recording medium. Here, the recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination. Program instructions to be recorded on a recording medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. For example, the recording medium may be a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, an optical medium such as a CD-ROM or a DVD, a magneto-optical medium such as a floppy disk magneto-optical media, and hardware devices that are specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include machine language wires such as those produced by a compiler, as well as high-level language wires that may be executed by a computer using an interpreter or the like. Such a hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다. While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.
100: 셀 밸런싱 장치
110: 제어부
120: 센서부
130: 배터리 팩
200: 부하 100: cell balancing device
110:
120:
130: Battery pack
200: Load
Claims (8)
복수의 셀을 포함하는 배터리 팩;
상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하는 센서부; 및
슬립 모드로 진입하면, 상기 센서부를 통해 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀 및 상기 최저 전압을 가지는 셀과 기 설정된 임계치 미만의 전압 차이를 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 선정하고,
상기 복수의 타겟 셀 각각의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 결정하며,
결정된 타겟 전압에 맞춰 상기 복수의 셀 중 상기 복수의 타겟 셀을 제외한 나머지 셀들을 방전시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 장치. An apparatus for cell balancing,
A battery pack comprising a plurality of cells;
A sensor unit for measuring a voltage of each of the plurality of cells; And
The cell having the lowest voltage among the plurality of cells and the cell having the lowest voltage and the cell having the lowest voltage among the plurality of cells by measuring the voltage of each of the plurality of cells through the sensor unit, Cell is selected as a target cell,
A voltage of each of the plurality of target cells is measured a plurality of times to determine an intermediate value among the voltages of the plurality of measured cells as a target voltage,
And a controller for discharging remaining cells of the plurality of cells other than the plurality of target cells in accordance with the determined target voltage.
상기 제어부는
상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 도출하고, 도출된 중간값에 미리 산정된 보정치를 합한 값을 상기 타겟 전압으로 결정하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 장치. The method according to claim 1,
The control unit
Wherein the voltage of the target cell is measured a plurality of times to derive an intermediate value among the voltages of the cells measured a plurality of times, and a value obtained by summing the calculated intermediate values and the previously calculated correction values is determined as the target voltage. .
상기 제어부는
상기 복수의 셀의 충방전 횟수에 따라 상기 복수의 셀의 충방전 횟수가 증가할수록 상기 보정치를 증가시키는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 장치. The method of claim 3,
The control unit
Wherein the correction value is increased as the number of charging / discharging of the plurality of cells increases according to the number of charging / discharging of the plurality of cells.
슬립 모드로 진입하면, 상기 복수의 셀 각각의 전압을 측정하여 상기 복수의 셀 중 최저 전압을 가지는 셀 및 상기 최저 전압을 가지는 셀과 기 설정된 임계치 미만의 전압 차이를 가지는 적어도 하나의 셀을 타겟 셀로 선정하는 단계;
상기 복수의 타겟 셀 각각의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 타겟 전압으로 설정하는 단계; 및
상기 복수의 셀 중 상기 복수의 타겟 셀을 제외한 나머지 셀들을 상기 타겟 전압에 맞춰 방전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 방법. A method for cell balancing of a battery pack comprising a plurality of cells,
The cell having the lowest voltage among the plurality of cells and at least one cell having the voltage difference of less than a predetermined threshold value are connected to the target cell by measuring the voltage of each of the plurality of cells, Selecting step;
Measuring a voltage of each of the plurality of target cells a plurality of times and setting an intermediate value of the voltages of the plurality of measured cells to a target voltage; And
And discharging the remaining cells of the plurality of cells except for the plurality of target cells to the target voltage.
상기 타겟 전압으로 설정하는 단계는
상기 타겟 셀의 전압을 복수 번 측정하여 복수 번 측정된 셀의 전압 중 중간값을 도출하고, 도출된 중간값에 미리 산정된 보정치를 합한 값을 상기 타겟 전압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 방법. 6. The method of claim 5,
The step of setting to the target voltage
Wherein the voltage of the target cell is measured a plurality of times to derive an intermediate value among the voltages of the cells measured a plurality of times, and a value obtained by summing the calculated intermediate values and the previously calculated correction values is set as the target voltage. Way.
상기 보정치는
상기 복수의 셀의 충방전 횟수가 증가할수록 증가하는 것을 특징으로 하는 셀 밸런싱을 위한 방법. 8. The method of claim 7,
The correction value
And increasing as the number of charging and discharging of the plurality of cells increases.
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