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KR20120026417A - System for control cell balance of battery pack using eq cell and method thereof - Google Patents

System for control cell balance of battery pack using eq cell and method thereof Download PDF

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KR20120026417A
KR20120026417A KR1020100088622A KR20100088622A KR20120026417A KR 20120026417 A KR20120026417 A KR 20120026417A KR 1020100088622 A KR1020100088622 A KR 1020100088622A KR 20100088622 A KR20100088622 A KR 20100088622A KR 20120026417 A KR20120026417 A KR 20120026417A
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cell
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battery
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(주)이미지스테크놀로지
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Abstract

본 발명은 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 별도의 EQ 셀(Equalization cell)을 이용하여 최고 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 흐르는 전류의 일부를 충전시키고 EQ 셀에 충전된 전류를 최저 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써 에너지 낭비를 최소화할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 의하면; 직렬로 연결되어 배터리팩을 이루는 다수의 배터리 셀에 각각 제1 충전용 FET와 제2 충전용 FET가 병렬적으로 연결되며 상기 다수의 배터리 셀의 (+) 단자에 상기 제1 충전용 FET의 드레인(drain)과 상기 제2 충전용 FET의 소스(source)가 연결되어 상기 배터리팩의 충전 또는 방전에 따라 어느 하나가 온 되는 FET부와; 상기 FET부와 충전기 사이에 배치되어 상기 FET부측으로 흐르는 전류의 일부를 충전하거나 충전된 전류를 상기 FET부측으로 방전하기 위한 EQ 셀과; 상기 다수의 배터리 셀의 전압값을 측정하고 측정된 상기 전압값을 근거로 상기 다수의 배터리 셀 간의 편차전압이 임계값 이상인지를 확인하며, 이 확인한 결과에 따라 상기 FET부와 상기 EQ 셀을 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cell balancing control system of a battery pack using an EQ cell and a control method thereof, and an object thereof is to charge a part of a current flowing to a battery cell having a highest voltage value by using a separate EQ cell. In order to minimize energy waste by repeatedly discharging the current charged in the EQ cell to the battery cell having the lowest voltage value.
According to the present invention for this purpose; A first charging FET and a second charging FET are connected in parallel to a plurality of battery cells connected in series to form a battery pack, and a drain of the first charging FET is connected to a positive terminal of the plurality of battery cells. a FET unit connected to a drain and a source of the second charging FET so that either one is turned on according to charging or discharging of the battery pack; An EQ cell disposed between the FET unit and a charger to charge a portion of the current flowing to the FET unit side or to discharge a charged current to the FET unit side; The voltage value of the plurality of battery cells is measured, and the deviation voltage between the plurality of battery cells is determined based on the measured voltage value, and the control result is controlled by the FET unit and the EQ cell. And a balance controller for repeatedly performing cell balancing.

Description

ＥＱ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템 및 그 제어방법{SYSTEM FOR CONTROL CELL BALANCE OF BATTERY PACK USING EQ CELL AND METHOD THEREOF}Cell balancing control system of battery pack using EV cell and its control method {SYSTEM FOR CONTROL CELL BALANCE OF BATTERY PACK USING EQ CELL AND METHOD THEREOF}

본 발명은 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 전류를 충전 또는 방전할 수 있는 별도의 EQ 셀(Equalization cell)을 이용하여 배터리팩 내의 다수의 배터리 셀들 간의 전압 밸런스를 유지 관리하기 위한 『EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템 및 그 제어방법』에 관한 것이다.The present invention relates to a cell balancing control system of a battery pack, and more particularly, a voltage balance between a plurality of battery cells in a battery pack using a separate EQ cell capable of charging or discharging a predetermined current. The present invention relates to a cell balancing control system of a battery pack using an EQ cell and its control method for maintenance.

최근 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차가 주목받고 있는데, 이러한 전기 자동차에는 필요 전력을 공급받기 위해 다수 개의 배터리 셀(battery cell)로 구성된 배터리 팩이 필수적으로 사용된다. 이 배터리 팩은 300V 또는 600V의 고전압을 구현하기 위해, 전압이 2.0 ~ 4.2 V의 배터리 셀이 100 내지 200 여개로 직렬 연결 구성된다.Recently, an electric vehicle or a hybrid electric vehicle has attracted attention, and a battery pack composed of a plurality of battery cells is essential to the electric vehicle. The battery pack is configured in series with 100 to 200 battery cells having a voltage of 2.0 to 4.2 V to realize a high voltage of 300V or 600V.

이와 같은 종래 배터리 팩에서는 각 배터리 셀별로 그 내부 저항의 차이가 발생하여 전압 차이가 발생하고, 이로 인하여 배터리 셀의 수명 단축, 및 고장 원인이 될 수 있다. 심한 경우, 충전 또는 방전 과정에서 배터리 셀 내부의 분리막이 파괴되거나 전극에 포함된 산소의 이탈로 발화되기도 한다.In such a conventional battery pack, a difference in internal resistance occurs for each battery cell, thereby causing a voltage difference, which may shorten the life of the battery cell and cause a failure. In severe cases, the separator inside the battery cell may be destroyed during the charging or discharging process, or may ignite due to the release of oxygen contained in the electrode.

따라서 배터리 셀들 간의 전압 밸런싱하기 위한 많은 방안들이 제안되고 있다. 그 하나의 방안으로서 배터리 팩 내의 배터리 셀 중 전압이 가장 높은 셀에 저항을 통해 전류를 흐르게 하여 전압 밸런싱을 맞추는 방법이 있다.Therefore, many methods for voltage balancing between battery cells have been proposed. One way is to balance voltage by allowing a current to flow through a resistor to a cell having the highest voltage among battery cells in the battery pack.

그러나 상기와 같은 방법은 비교적 간단하지만, 배터리 팩 내의 다수의 배터리 셀 중 전압이 가낭 낮은 셀에 전압 밸런스가 맞춰지기 때문에 전류 소비량이 많아지는 문제점이 있다. 또한, 고용량 또는 급속 충전 시에는 충분히 전류를 소비하지 못하고 불균형 상태로 사용하게 되어 사용상의 고장 요인을 내포하고 있다는 단점이 있다.However, the above method is relatively simple, but the current consumption is increased because the voltage balance is balanced among the cells having a low voltage among the plurality of battery cells in the battery pack. In addition, there is a drawback that in the case of high capacity or rapid charging, the current is not consumed sufficiently and is used in an unbalanced state, thereby including a failure factor in use.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 EQ 셀(Equalization cell)을 이용하여 최고 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 흐르는 전류의 일부를 충전시키고 EQ 셀에 충전된 전류를 최저 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써 에너지 낭비를 최소화할 수 있는 『EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템』을 제공하는 것이다.The present invention is to solve this problem, an object of the present invention by using a separate EQ cell (Equalization cell) to charge a portion of the current flowing to the battery cell having the highest voltage value and to minimize the current charged in the EQ cell It is to provide a "cell balancing control system of a battery pack using an EQ cell" that can minimize energy waste by repeatedly performing a discharge process to the battery cell side having a voltage value.

또한, 본 발명의 다른 목적은 별도의 EQ 셀(Equalization cell)을 이용하여 최고 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 흐르는 전류의 일부를 충전시키고 EQ 셀에 충전된 전류를 최저 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써 에너지 낭비를 최소화할 수 있는 『EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어방법』을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to charge a part of the current flowing to the battery cell having the highest voltage value by using a separate EQ cell (Equalization cell) and discharge the current charged in the EQ cell to the battery cell side having the lowest voltage value It is to provide a "cell balancing control method of a battery pack using an EQ cell" that can minimize energy waste by repeating the process.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템은; 다수의 배터리 셀이 직렬로 연결되어 이루어진 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템에 있어서;Cell balancing control system of the battery pack using the EQ cell according to the present invention for achieving this object; A battery balancing control system of a battery pack, in which a plurality of battery cells are connected in series;

상기 셀 밸런싱 제어시스템이; 상기 다수의 배터리 셀에 각각 제1 충전용 FET와 제2 충전용 FET가 병렬적으로 연결되며 상기 다수의 배터리 셀의 (+) 단자에 상기 제1 충전용 FET의 드레인(drain)과 상기 제2 충전용 FET의 소스(source)가 연결되어 상기 배터리팩의 충전 또는 방전에 따라 어느 하나가 온 되는 FET부와; 상기 FET부와 충전기 사이에 배치되어 상기 FET부측으로 흐르는 전류의 일부를 충전하거나 충전된 전류를 상기 FET부측으로 방전하기 위한 EQ 셀과; 상기 다수의 배터리 셀의 전압값을 측정하고 측정된 상기 전압값을 근거로 상기 다수의 배터리 셀 간의 편차전압이 미리 설정된 임계값 이상인지를 확인하며, 이 확인한 결과에 따라 상기 FET부와 상기 EQ 셀을 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The cell balancing control system; A first charging FET and a second charging FET are connected in parallel to the plurality of battery cells, respectively, and a drain and the second of the first charging FET are connected to a positive terminal of the plurality of battery cells. A FET unit connected to a source of a charging FET, the one being turned on according to the charge or discharge of the battery pack; An EQ cell disposed between the FET unit and a charger to charge a portion of the current flowing to the FET unit side or to discharge a charged current to the FET unit side; The voltage value of the plurality of battery cells is measured, and it is determined whether the deviation voltage between the plurality of battery cells is equal to or greater than a preset threshold value based on the measured voltage value. It characterized in that it comprises a balance control unit for controlling the cell balancing by repeating the control.

또한, 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템은; 상기 EQ 셀이 상기 FET부와 상기 충전기 사이에 연결되어 충전 시 과전류를 방지하기 위한 제1저항과; 상기 제1저항에 병렬적으로 연결되어 전류를 충전 또는 방전하는 FET와; 상기 FET에 직렬적으로 연결되어 방전 시 과전류를 방지하기 위한 제2저항을; 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cell balancing control system of the battery pack using the EQ cell according to the present invention; A first resistor connected to the EQ cell between the FET unit and the charger to prevent overcurrent during charging; A FET connected in parallel with the first resistor to charge or discharge a current; A second resistor connected in series with the FET to prevent overcurrent during discharge; It is characterized by including.

또한, 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템은; 상기 밸런스 제어부에서 상기 배터리팩의 충전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제1 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제1 충전용 FET 측으로 방전시키며; 상기 배터리팩의 방전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제2 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제2 충전용 FET 측으로 방전시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the cell balancing control system of the battery pack using the EQ cell according to the present invention; When the balance control unit charges the battery pack, when the voltage deviation between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value, the first charging FET connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. A portion of the current flowing to the first charging FET side is charged to the FET in the EQ cell, and the first charging FET connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. Discharging the current charged in the FET in the EQ cell to the first charging FET side; When the voltage difference between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value when the battery pack is discharged, the second charging FET connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. A portion of the current flowing to the charging FET side is charged to the FET in the EQ cell, the second charging FET connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on to thereby turn on the FET in the EQ cell. And discharges the current charged in the side to the second charging FET.

또한, 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어방법은; 직렬로 연결되어 배터리팩을 이루는 다수의 배터리 셀에 각각 제1 충전용 FET와 제2 충전용 FET가 병렬적으로 연결되며 상기 다수의 배터리 셀의 (+) 단자에 상기 제1 충전용 FET의 드레인(drain)과 상기 제2 충전용 FET의 소스(source)가 연결되어 상기 배터리팩의 충전 또는 방전에 따라 어느 하나가 온 되는 FET부와; 상기 FET부와 충전기 사이에 배치되어 상기 FET부측으로 흐르는 전류의 일부를 충전하거나 충전된 전류를 상기 FET부측으로 전류를 방전하는 EQ 셀과; 상기 다수의 배터리 셀의 전압값을 측정하고 측정된 상기 전압값을 근거로 상기 다수의 배터리 셀 간의 편차전압이 임계값 이상인지를 확인하며, 이 확인한 결과에 따라 상기 FET부와 상기 EQ 셀을 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부를 구비하는 셀 밸런싱 제어시스템을 통해 상기 배터리팩을 이루는 상기 다수의 배터리 셀의 밸런싱을 제어하는 방법에 있어서;In addition, the cell balancing control method of the battery pack using the EQ cell according to the present invention; A first charging FET and a second charging FET are connected in parallel to a plurality of battery cells connected in series to form a battery pack, and a drain of the first charging FET is connected to a positive terminal of the plurality of battery cells. a FET unit connected to a drain and a source of the second charging FET so that either one is turned on according to charging or discharging of the battery pack; An EQ cell disposed between the FET unit and the charger to charge a portion of the current flowing to the FET unit side or to discharge the charged current to the FET unit side; The voltage value of the plurality of battery cells is measured, and the deviation voltage between the plurality of battery cells is determined based on the measured voltage value, and the control result is controlled by the FET unit and the EQ cell. A method for controlling the balancing of a plurality of battery cells forming the battery pack through a cell balancing control system having a balance control unit for repeatedly performing cell balancing;

상기 다수의 배터리 셀 각각의 전압값을 측정하는 단계와; 상기 전압값 측단단계에서 측정된 상기 전압값을 근거로 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상인지를 확인하는 단계와; 상기 전압편차 확인단계에서 확인된 결과에 따라 상기 다수의 배터리 셀마다 연결된 상기 FET부와 상기 FET부에 흐르는 전류를 충전하거나 방전하기 위한 상기 EQ 셀을 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.Measuring a voltage value of each of the plurality of battery cells; Determining whether a voltage deviation between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value based on the voltage value measured in the voltage value measuring step; Repeating cell balancing by controlling the FET unit connected to each of the plurality of battery cells and the EQ cell for charging or discharging a current flowing in the FET unit according to the result confirmed in the voltage deviation checking step; It is characterized by including.

또한, 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어방법은; 상기 셀 밸런싱을 반복 수행하는 단계에서 상기 배터리팩의 충전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제1 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제1 충전용 FET 측으로 방전시키며; 상기 배터리팩의 방전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제2 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제2 충전용 FET 측으로 방전시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the cell balancing control method of the battery pack using the EQ cell according to the present invention; The first charging FET and the EQ connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit when the voltage deviation between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value when the battery pack is charged in the step of repeatedly performing the cell balancing. The FET in the cell is turned on to charge a portion of the current flowing to the first charging FET side to the FET in the EQ cell, and the first charging FET and the EQ cell connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit. Turning on the FET to discharge the current charged in the FET in the EQ cell to the first charging FET side; When the voltage difference between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value when the battery pack is discharged, the second charging FET connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. A portion of the current flowing to the charging FET side is charged to the FET in the EQ cell, the second charging FET connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on to thereby turn on the FET in the EQ cell. And discharges the current charged in the side to the second charging FET.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 의하면; 별도의 EQ 셀(Equalization cell)을 이용하여 최고 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 흐르는 전류의 일부를 충전시키고 EQ 셀에 충전된 전류를 최저 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써, 에너지 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention made of a configuration as described above; By using a separate EQ cell to charge a portion of the current flowing to the battery cell side having the highest voltage value and repeatedly discharge the current charged in the EQ cell to the battery cell side having the lowest voltage value, energy It has the effect of minimizing waste.

또한, 본 발명에 의하면; 별도의 EQ 셀(Equalization cell)을 이용하여 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 흐르는 전류의 일부를 충전시키고, EQ 셀에 충전된 전류를 최저 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써, 충전이나 방전 상태 등의 어떠한 경우에도 균등 전압을 유지할 수 있으며 안정적인 셀 밸런싱을 수행할 수 있는 작용효과가 있다.In addition, according to the present invention; By using a separate EQ cell to charge a portion of the current flowing in the battery cell having the highest voltage value, and repeatedly performing the process of discharging the current charged in the EQ cell to the battery cell side having the lowest voltage value, Equal voltage can be maintained in any case, such as a charge or discharge state, and there is an effect of performing stable cell balancing.

도 1은 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템을 개략적으로 보인 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템에서 배터리팩의 충전 동작과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템에서 충전과 방전 타이밍을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템에서 배터리팩의 방전 동작과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 배터리팩의 충전 시 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 제어과정을 순차적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 배터리팩의 방전 시 본 발명의 실시예에 따른 셀 밸런싱 제어과정을 순차적으로 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 1 schematically shows a cell balancing control system of a battery pack using an EQ cell according to the present invention.
2 is an exemplary diagram for describing a charging operation process of a battery pack in a cell balancing control system of a battery pack using an EQ cell according to the present invention.
3 is an exemplary view showing charge and discharge timing in a cell balancing control system of a battery pack using an EQ cell according to the present invention.
4 is an exemplary view for explaining a discharge operation process of a battery pack in the cell balancing control system of the battery pack using the EQ cell according to the present invention.
5 is a flowchart for sequentially explaining a cell balancing control process according to an embodiment of the present invention when charging a battery pack.
6 is a flowchart for sequentially explaining a cell balancing control process according to an embodiment of the present invention when the battery pack is discharged.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 별도의 EQ 셀(Equalization cell)을 이용하여 최고 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 흐르는 전류의 일부를 충전시키고, EQ 셀에 충전된 전류를 최저 전압값을 갖는 배터리 셀측으로 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써, 셀 간의 균등 전압을 유지하고자 한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. The present invention repeats a process of charging a part of the current flowing to the battery cell having the highest voltage value by using a separate EQ cell and discharging the current charged in the EQ cell to the battery cell having the lowest voltage value. By doing so, it is intended to maintain a uniform voltage between cells.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른『EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템』은 전기자동차 등에 적용되는 모터(160)를 구동시키기 위해 다수의 배터리 셀(111)이 직렬로 연결되어 이루어진 배터리팩(110)의 셀 밸런싱을 위한 것으로, 이를 위해 FET부(120), EQ 셀(130), 충전기(140) 및 밸런스 제어부(150)를 갖추고 있다.As shown in FIG. 1, in the "cell balancing control system of a battery pack using an EQ cell" according to the present invention, a plurality of battery cells 111 are connected in series to drive a motor 160 applied to an electric vehicle. For the cell balancing of the battery pack 110, the FET unit 120, the EQ cell 130, the charger 140 and the balance controller 150 is provided for this purpose.

배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)은 직렬적이고 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 다수의 배터리 셀(111)은 최초 제작시 모두 동일한 전압으로 충전되어 있는데, 충전과 방전이 거듭되면서 내부 저항의 차이로 전압 차이가 발생하게 된다.A plurality of battery cells 111 constituting the battery pack 110 is connected in series and electrically. The plurality of battery cells 111 are all charged with the same voltage at the time of initial manufacture. As the charging and discharging are repeated, a voltage difference occurs due to a difference in internal resistance.

FET부(120)는 다수의 배터리 셀들(111)마다 복수 개의 FET가 병렬적이고 전기적으로 연결되는데, 배터리 셀의 (+)단자에는 제1 충전용 FET(FET_c)의 드레인(drain)과 제2 충전용 FET(FET_d)의 소스(source)가 연결된다. 배터리 셀의 (+) 단자에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)는 충전 시에 온(on) 되어 각 배터리 셀(111)에 전류를 흐르게 하고, 제2 충전용 FET(FET_d)는 방전 시에 온 되어 각 배터리 셀(111)에 전류를 흐르게 한다.In the FET unit 120, a plurality of FETs are connected in parallel and electrically to each of the plurality of battery cells 111, and a drain and a second charge of the first charging FET FET_c are connected to a positive terminal of the battery cell. The source of the FET FET_d is connected. The first charging FET (FET_c) connected to the positive terminal of the battery cell is turned on during charging to flow current through each battery cell 111, and the second charging FET (FET_d) is discharged. On to allow current to flow through each battery cell 111.

이때, 충전 시 또는 방전 시에는 하나의 배터리 셀(111)에 연결된 FET 중 어느 하나 예컨대, 제1 충전용 FET(FET_c) 또는 제2 충전용 FET(FET_d)만 온(on) 되고 나머지 다른 제1 충전용 FET(FET_c) 또는 제2 충전용 FET(FET_d)는 모두 오프(off) 되게 된다.At this time, during charging or discharging, only one of the FETs connected to one battery cell 111, for example, the first charging FET FET_c or the second charging FET FET_d is turned on and the other first Both the charging FET FET_c or the second charging FET FET_d are turned off.

물론, FFT부(120) 내의 제1 충전용 FET(FET_c) 또는 제2 충전용 FET(FET_d)가 온 또는 오프 되는 경우에는 배터리 셀(111)의 (-)단자에 연결된 FET_BM도 함께 온 또는 오프 된다.Of course, when the first charging FET FET_c or the second charging FET FET_d in the FFT unit 120 is turned on or off, the FET_BM connected to the negative terminal of the battery cell 111 is also turned on or off. do.

EQ 셀(130)은 다수의 배터리 셀(111) 간의 밸런싱을 수행하기 위한 별도의 회로로서, 충전기(140)와 FET부(120) 사이에 전기적으로 연결된다. EQ 셀(130)은 최고 전압값을 갖는 배터리 셀(111)측으로 흐르는 전류의 일부를 충전하고 여기에 충전된 전류를 최저 전압값을 갖는 배터리 셀(111)측으로 방전하는 역할을 한다.The EQ cell 130 is a separate circuit for balancing the plurality of battery cells 111 and is electrically connected between the charger 140 and the FET unit 120. The EQ cell 130 charges a part of the current flowing toward the battery cell 111 having the highest voltage value and discharges the current charged therein to the battery cell 111 having the lowest voltage value.

이를 위하여, EQ 셀(130)은 FET(132), 저항 R1(134), 저항 R2(136) 등을 포함하여 구성되는데, 저항 R1(134)은 FET부(120)와 충전기(140) 사이에 연결되고, FET(132)는 저항 R1(134)에 병렬적으로 연결되며, 저항 R2(136)는 FET(132)에 직렬적으로 연결된다. 여기서, FET(132)는 전류를 충전하거나 방전하게 되고, 저항 R1(134)은 충전시 과전류를 방지하며, 저항 R2(136)은 방전시 과전류를 방지하는 역할을 하게 된다.To this end, the EQ cell 130 includes a FET 132, a resistor R1 134, a resistor R2 136, and the like, and the resistor R1 134 is disposed between the FET unit 120 and the charger 140. FET 132 is connected in parallel to resistor R1 134 and resistor R2 136 is connected in series to FET 132. Here, the FET 132 charges or discharges a current, the resistor R1 134 prevents overcurrent during charging, and the resistor R2 136 serves to prevent overcurrent during discharge.

밸런스 제어부(150)는 주기적으로 배터리 셀(110)의 정보 즉, 전압을 측정하고 그 측정한 전압을 기준으로 충전시 또는 방전시 EQ 셀(130)의 충전 또는 방전을 제어함으로써, 다수의 배터리 셀(111) 간의 밸런스를 관리 또는 제어하게 된다. 이때, 밸전스 제어부(150)는 모든 배터리 셀(111)의 전압이 소정 임계값 이하의 전압편차가 될 때까지 EQ 셀(130)의 충전 또는 방전을 제어하는 과정을 반복하게 된다. 여기서, 전압편차 임계값은 0.01V 이하로 설정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The balance controller 150 periodically measures the information of the battery cell 110, that is, the voltage, and controls the charging or discharging of the EQ cell 130 when charging or discharging based on the measured voltage, thereby controlling the plurality of battery cells. The balance between 111 is managed or controlled. At this time, the balance controller 150 repeats the process of controlling the charging or discharging of the EQ cell 130 until the voltages of all the battery cells 111 become the voltage deviation below a predetermined threshold. Here, the voltage deviation threshold may be set to 0.01V or less, but is not necessarily limited thereto.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 배터리팩을 충전 또는 방전하는 경우로 구분하여 설명하기로 한다.Hereinafter, referring to FIG. 2 to FIG. 4, the battery pack will be described separately by charging or discharging the battery pack.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩을 충전하는 동작원리를 설명하기 위한 예시도이다.2 is an exemplary view for explaining an operation principle of charging a battery pack according to an embodiment of the present invention.

먼저, 전기자동차 등에 장착된 배터리팩(110)을 충전하는 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이, 밸런스 제어부(150)에서는 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)의 전압값을 측정하게 된다.First, when charging the battery pack 110 mounted on an electric vehicle, as shown in FIG. 2, the balance controller 150 determines the voltage values of the plurality of battery cells 111 constituting the battery pack 110. Will be measured.

그리고 밸런스 제어부(150)는 측정된 전압값을 근거로 최고 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 제1 충전용 FET(FET_c)에 흐르는 전류의 일부를 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전시킨다(도 2에서 진한 실선 참조).The balance controller 150 turns on the first charging FET FET_c connected to the battery cell 111 having the highest voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 based on the measured voltage value. A part of the current flowing through the charging FET FET_c is charged to the FET 132 in the EQ cell 130 (see the solid solid line in FIG. 2).

계속하여, 밸런스 제어부(150)는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)과 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시키고 나서 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)의 전압값을 다시 측정하게 된다.Subsequently, the balance controller 150 turns off the first charging FET FET_c connected to the battery cell 111 and the FET 132 in the EQ cell 130 and then configures the plurality of batteries constituting the battery pack 110. The voltage value of the cell 111 is measured again.

이러한 밸런스 제어부(150)에서는 측정된 전압값을 근거로 최소 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전된 전류를 제1 충전용 FET(FET_c) 측으로 방전시킨다.The balance controller 150 turns on the EQ cell by turning on the FET 132 in the first charging FET FET_c and the EQ cell 130 connected to the battery cell 111 having the minimum voltage value based on the measured voltage value. The current charged in the FET 132 in the 130 is discharged to the first charging FET FET_c.

아울러, 밸런스 제어부(150)에서는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시킨다.In addition, the balance controller 150 turns off the first charging FET FET_c connected to the battery cell 111 and the FET 132 in the EQ cell 130.

이러한 충전 및 방전 과정이 계속해서 수행되다가 모터(160) 구동에 따른 배터리팩(110)에 대한 방전 신호가 들어오면 이러한 일련의 과정은 멈추게 된다.While the charging and discharging process is continuously performed, when a discharge signal is received for the battery pack 110 according to the driving of the motor 160, the series of processes is stopped.

또한, 본 발명에서는 펄스파(pulse wave)를 이용하여 충전 또는 방전을 하게 되는데, 이러한 펄스파는 배터리 셀(111)에 과전류로 인한 분리막 손상을 방지할 수 있는 잇점이 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전 또는 방전 타이밍을 나타내는 예시도이다.In addition, in the present invention, the charging or discharging is performed by using a pulse wave, and the pulse wave has an advantage of preventing damage to the separator due to overcurrent in the battery cell 111. 3 is an exemplary view showing a charging or discharging timing according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시키는 T1 구간에서는 전류를 충전하게 되고 T2 구간에서는 배터리 셀(111)의 전압값을 측정하게 된다. 그리고나서 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시키는 T3 구간에서는 전류를 방전하게 된다. 예컨대, 신호가 하이(1)인 경우에만 EQ 셀(130)을 통해 전류를 충전 또는 방전하게 되고, 신호가 로우(0)인 경우에는 배터리 셀(111)의 전압값을 측정하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3, a current is charged in a T1 section that turns on the FET 132 in the EQ cell 130, and a voltage value of the battery cell 111 is measured in a T2 section. Then, the current is discharged in the T3 section in which the FET 132 in the EQ cell 130 is turned on. For example, it can be seen that the current is charged or discharged through the EQ cell 130 only when the signal is high (1), and the voltage value of the battery cell 111 is measured when the signal is low (0). .

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩을 충전하는 동작원리를 설명하기 위한 예시도이다.4 is an exemplary view for explaining an operation principle of charging a battery pack according to an embodiment of the present invention.

반면에, 전기자동차 등에 장착된 모터(160)를 주행하여 배터리팩(110)을 방전하는 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이, 밸런스 제어부(150)에서는 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)의 전압값을 측정하게 된다.On the other hand, when the battery pack 110 is discharged by driving the motor 160 mounted on the electric vehicle, as shown in FIG. 4, the balance controller 150 includes a plurality of batteries constituting the battery pack 110. The voltage value of the cell 111 is measured.

그리고 밸런스 제어부(150)는 측정된 전압값을 근거로 최고 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 제2 충전용 FET(FET_d)에 흐르는 전류의 일부를 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전시킨다(도 4에서 진한 실선 참조).The balance controller 150 turns on the second charging FET FET_d connected to the battery cell 111 having the highest voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 based on the measured voltage value. A portion of the current flowing through the charging FET FET_d is charged to the FET 132 in the EQ cell 130 (see the solid solid line in FIG. 4).

계속하여, 밸런스 제어부(150)는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시키고 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)의 전압값을 측정하게 된다.Subsequently, the balance controller 150 turns off the second charging FET FET_d connected to the battery cell 111 and the FET 132 in the EQ cell 130 and configures the battery pack 110. The voltage value of 111 is measured.

밸런스 제어부(150)는 측정된 전압값을 근거로 최소 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전된 전류를 제2 충전용 FET(FET_d) 측으로 방전시킨다. 아울러, 밸런스 제어부(150)에서는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시킨다.The balance controller 150 turns on the FET 132 in the EQ cell 130 and the second charging FET FET_d connected to the battery cell 111 having the minimum voltage value based on the measured voltage value. The current charged in the FET 132 in 130 is discharged to the second charging FET (FET_d) side. In addition, the balance controller 150 turns off the second charging FET FET_d connected to the battery cell 111 and the FET 132 in the EQ cell 130.

이러한 충전 및 방전 과정이 계속해서 수행되다가 전기 자동차에 장착된 배터리팩에 대한 충전 신호가 들어오면 이러한 일련의 과정은 멈추게 된다.The charging and discharging process is continuously performed, and when the charging signal for the battery pack mounted in the electric vehicle comes in, the series of processes is stopped.

물론, 본 발명에 따른 시스템은 전기 자동차를 충전 중이거나 주행 중일 뿐 아니라 정지해 있는 경우에도 배터리 셀 간의 전압 밸런싱을 수행하게 된다.Of course, the system according to the present invention performs the voltage balancing between the battery cells even when the electric vehicle is not only charging or driving, but also stopped.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 충전중 배터리팩의 셀 밸런싱 제어과정을 순차적으로 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for sequentially explaining a cell balancing control process of a battery pack during charging according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면; 본 발명에 따른 배터리팩의 셀 밸런싱 제어방법은 먼저, 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)들의 전압값을 측정하고(S510), 측정된 전압값을 근거로 배터리 셀(111)들 간의 전압편차가 임계값 이상인지를 판단하게 된다(S520).Referring to FIG. 5; In the method for controlling cell balancing of a battery pack according to the present invention, first, voltage values of a plurality of battery cells 111 constituting the battery pack 110 are measured (S510), and the battery cell 111 is based on the measured voltage values. It is determined whether the voltage deviation between the two or more threshold value (S520).

그리고 S520의 편차 임계값 판단단계에서 배터리 셀(111)들 간의 편차가 임계값 이하이면 셀 밸런싱을 수행하지 않지만, 배터리 셀(111)들 간의 편차가 임계값 이상이면 셀 밸런싱을 수행하게 된다.If the deviation between the battery cells 111 is less than or equal to the threshold in step S520, the cell balancing is not performed. However, if the deviation between the battery cells 111 is greater than or equal to the threshold, cell balancing is performed.

즉, 최고 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 제1 충전용 FET(FET_c)에 흐르는 전류의 일부를 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전시킨다(S530). 그리고나서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시키고(S540), 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)의 전압값을 측정하게 된다(S550).That is, a part of the current flowing through the first charging FET FET_c by turning on the FET 132 in the first charging FET FET_c and the EQ cell 130 connected to the battery cell 111 having the highest voltage value. The FET 132 in the EQ cell 130 is charged (S530). Then, the first charging FET (FET_c) connected to the battery cell 111 having the highest voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 are turned off (S540), and a plurality of battery packs 110 are formed. The voltage value of the battery cell 111 is measured (S550).

최소 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전된 전류를 제1 충전용 FET(FET_c) 측에 방전시킨다(S560). 그리고나서 최소 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제1 충전용 FET(FET_c)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시킨다(S570).The first charging FET FET_c connected to the battery cell 111 having the minimum voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 are turned on to remove the current charged in the FET 132 in the EQ cell 130. 1 is discharged to the charging FET (FET_c) (S560). Then, the first charging FET FET_c connected to the battery cell 111 having the minimum voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 are turned off (S570).

이후, 다시 S510 단계부터 수행하여 동일한 셀 밸런싱을 계속해서 수행함으로써, 충전중 다수의 모든 배터리 셀(111) 간의 전압편차가 임계값 이하로 유지하게 된다.Afterwards, the same cell balancing is performed continuously from the step S510, so that the voltage deviation between all the battery cells 111 during charging is kept below the threshold.

도 6은 모터(160) 기동을 위한 배터리팩(110)의 방전 시 본 발명의 실시예에 따른 배터리팩의 셀 밸런싱 제어과정을 순차적으로 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart for sequentially explaining a cell balancing control process of a battery pack according to an embodiment of the present invention when the battery pack 110 is discharged for starting the motor 160.

도 6을 참조하면; 본 발명에 따른 배터리팩의 셀 밸런싱 제어방법은 먼저, 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)들의 전압값을 측정하고(S610), 측정된 전압값을 근거로 배터리 셀(111)들 간의 전압편차가 임계값 이상인지를 판단하게 된다(S620).6; In the method for controlling cell balancing of a battery pack according to the present invention, first, voltage values of a plurality of battery cells 111 constituting the battery pack 110 are measured (S610), and the battery cells 111 based on the measured voltage values. It is determined whether the voltage deviation between the two or more threshold value (S620).

그리고 S520의 편차 임계값 판단단계에서 배터리 셀(111)들 간의 편차가 임계값 이하이면 셀 밸런싱을 수행하지 않지만, 배터리 셀(111)들 간의 편차가 임계값 이상이면 셀 밸런싱을 수행하게 된다.If the deviation between the battery cells 111 is less than or equal to the threshold in step S520, the cell balancing is not performed. However, if the deviation between the battery cells 111 is greater than or equal to the threshold, cell balancing is performed.

즉, 최고 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 제2 충전용 FET(FET_d)에 흐르는 전류의 일부를 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전시킨다(S630). 그리고나서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시키고(S640), 배터리팩(110)을 구성하는 다수의 배터리 셀(111)의 전압값을 측정하게 된다(S650).That is, a part of the current flowing through the second charging FET FET_d by turning on the FET 132 in the second charging FET FET_d and the EQ cell 130 connected to the battery cell 111 having the highest voltage value. The FET 132 in the EQ cell 130 is charged (S630). Then, the second charging FET FET_d connected to the battery cell 111 having the highest voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 are turned off (S640), and a plurality of battery packs 110 are formed. The voltage value of the battery cell 111 is measured (S650).

최소 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 온 시켜 EQ 셀(130) 내의 FET(132)에 충전된 전류를 제2 충전용 FET(FET_d) 측에 방전시킨다(S660). 그리고나서 최소 전압값을 갖는 배터리 셀(111)에 연결된 제2 충전용 FET(FET_d)와 EQ 셀(130) 내의 FET(132)를 오프 시킨다(S670).The second charging FET FET_d connected to the battery cell 111 having the minimum voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 are turned on to remove the current charged in the FET 132 in the EQ cell 130. 2 is discharged to the charging FET (FET_d) (S660). Then, the second charging FET FET_d connected to the battery cell 111 having the minimum voltage value and the FET 132 in the EQ cell 130 are turned off (S670).

이후, 다시 S610 단계부터 수행하여 동일한 셀 밸런싱을 계속해서 수행함으로써, 주행중 다수의 모든 배터리 셀(111) 간의 전압편차가 임계값 이하로 유지하게 된다.Subsequently, the same cell balancing is performed continuously from the step S610, so that the voltage deviation between all the battery cells 111 during driving is maintained below a threshold value.

이와 같이, 본 발명은 별도의 EQ 셀(130)을 이용하여 최고 전압을 갖는 셀측으로 흐르는 전류의 일부를 충전시키고 이 충전 전류를 최저 전압을 갖는 셀측으로 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써, 에너지 낭비를 최소화하고, 충전이나 방전 상태 등의 어떠한 경우에도 균등 전압을 유지할 수 있다.As described above, the present invention uses a separate EQ cell 130 to charge a part of the current flowing to the cell side having the highest voltage and repeatedly discharges the charge current to the cell side having the lowest voltage, thereby reducing energy waste. It is possible to minimize and maintain a uniform voltage in any case, such as a state of charge or discharge.

또한, 본 발명은 별도의 EQ 셀을 이용하여 최고 전압을 갖는 셀에 흐르는 전류의 일부를 충전시켜 최저 전압을 갖는 셀에 방전시키는 과정을 반복 수행함으로써, 과전류에 따른 분리막 손상을 방지하여 안정적인 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.In addition, the present invention performs a process of repeatedly charging the part of the current flowing in the cell having the highest voltage by using a separate EQ cell and discharging it to the cell having the lowest voltage, thereby preventing the damage of the separator due to overcurrent, thereby ensuring stable cell balancing. Can be performed.

본 발명에 의한, EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템 및 이의 제어방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.The cell balancing control system of the battery pack using the EQ cell and the control method thereof according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention and are not limited to the above embodiments. In addition, the embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above is common knowledge in the technical field to which the present invention belongs As those skilled in the art can have various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention, it is not limited to the above embodiments and the accompanying drawings, of course, and not only the claims to be described below but also claims Judgment should be made including scope and equivalence.

110: 배터리 셀
120: FET부
130: EQ 셀
140: 충전기
150: 밸런스 제어부
160: 모터110: battery cell
120: FET
130: EQ cell
140: charger
150: balance control unit
160: motor

Claims (5)

다수의 배터리 셀이 직렬로 연결되어 이루어진 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템에 있어서;
상기 셀 밸런싱 제어시스템은;
상기 다수의 배터리 셀에 각각 제1 충전용 FET와 제2 충전용 FET가 병렬적으로 연결되며 상기 다수의 배터리 셀의 (+) 단자에 상기 제1 충전용 FET의 드레인(drain)과 상기 제2 충전용 FET의 소스(source)가 연결되어 상기 배터리팩의 충전 또는 방전에 따라 어느 하나가 온 되는 FET부와;
상기 FET부와 충전기 사이에 배치되어 상기 FET부측으로 흐르는 전류의 일부를 충전하거나 충전된 전류를 상기 FET부측으로 방전하기 위한 EQ 셀과;
상기 다수의 배터리 셀의 전압값을 측정하고 측정된 상기 전압값을 근거로 상기 다수의 배터리 셀 간의 편차전압이 미리 설정된 임계값 이상인지를 확인하며, 이 확인한 결과에 따라 상기 FET부와 상기 EQ 셀을 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템.A battery balancing control system of a battery pack, in which a plurality of battery cells are connected in series;
The cell balancing control system includes;
A first charging FET and a second charging FET are connected in parallel to the plurality of battery cells, respectively, and a drain and the second of the first charging FET are connected to a positive terminal of the plurality of battery cells. A FET unit connected to a source of a charging FET, the one being turned on according to the charge or discharge of the battery pack;
An EQ cell disposed between the FET unit and a charger to charge a portion of the current flowing to the FET unit side or to discharge a charged current to the FET unit side;
The voltage value of the plurality of battery cells is measured, and it is determined whether the deviation voltage between the plurality of battery cells is equal to or greater than a preset threshold value based on the measured voltage value. A balance control unit for controlling cell balancing by repeating the control; Cell balancing control system of the battery pack using an EQ cell characterized in that it comprises. 제 1항에 있어서,
상기 EQ 셀은;
상기 FET부와 상기 충전기 사이에 연결되어 충전 시 과전류를 방지하기 위한 제1저항과;
상기 제1저항에 병렬적으로 연결되어 전류를 충전 또는 방전하는 FET와;
상기 FET에 직렬적으로 연결되어 방전 시 과전류를 방지하기 위한 제2저항을; 포함하는 것을 특징으로 하는 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템. The method of claim 1,
The EQ cell;
A first resistor connected between the FET unit and the charger to prevent overcurrent during charging;
A FET connected in parallel with the first resistor to charge or discharge a current;
A second resistor connected in series with the FET to prevent overcurrent during discharge; Cell balancing control system of the battery pack using an EQ cell comprising a. 제 1항에 있어서,
상기 밸런스 제어부에서는;
상기 배터리팩의 충전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제1 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제1 충전용 FET 측으로 방전시키며;
상기 배터리팩의 방전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제2 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제2 충전용 FET 측으로 방전시키는 것을 특징으로 하는 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어시스템.The method of claim 1,
The balance control unit;
When the battery pack is charged, if the voltage deviation between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value, the first charging FET connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. A portion of the current flowing to the charging FET side is charged to the FET in the EQ cell, the first charging FET connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on to thereby turn on the FET in the EQ cell. Discharging the current charged to the side of the first charging FET;
When the voltage difference between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value when the battery pack is discharged, the second charging FET connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. A portion of the current flowing to the charging FET side is charged to the FET in the EQ cell, the second charging FET connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on to thereby turn on the FET in the EQ cell. Cell balancing control system of the battery pack using the EQ cell, characterized in that for discharging the current charged to the second charging FET side. 직렬로 연결되어 배터리팩을 이루는 다수의 배터리 셀에 각각 제1 충전용 FET와 제2 충전용 FET가 병렬적으로 연결되며 상기 다수의 배터리 셀의 (+) 단자에 상기 제1 충전용 FET의 드레인(drain)과 상기 제2 충전용 FET의 소스(source)가 연결되어 상기 배터리팩의 충전 또는 방전에 따라 어느 하나가 온 되는 FET부와; 상기 FET부와 충전기 사이에 배치되어 상기 FET부측으로 흐르는 전류의 일부를 충전하거나 충전된 전류를 상기 FET부측으로 방전하기 위한 EQ 셀과; 상기 다수의 배터리 셀의 전압값을 측정하고 측정된 상기 전압값을 근거로 상기 다수의 배터리 셀 간의 편차전압이 임계값 이상인지를 확인하며, 이 확인한 결과에 따라 상기 FET부와 상기 EQ 셀을 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 밸런스 제어부를 구비하는 셀 밸런싱 제어시스템을 통해 상기 배터리팩을 이루는 상기 다수의 배터리 셀의 밸런싱을 제어하는 방법에 있어서;
상기 다수의 배터리 셀 각각의 전압값을 측정하는 단계와;
상기 전압값 측단단계에서 측정된 상기 전압값을 근거로 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상인지를 확인하는 단계와;
상기 전압편차 확인단계에서 확인된 결과에 따라 상기 다수의 배터리 셀마다 연결된 상기 FET부와 상기 FET부에 흐르는 전류를 충전하거나 방전하기 위한 상기 EQ 셀을 제어하여 셀 밸런싱을 반복 수행하는 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어방법.A first charging FET and a second charging FET are connected in parallel to a plurality of battery cells connected in series to form a battery pack, and a drain of the first charging FET is connected to a positive terminal of the plurality of battery cells. a FET unit connected to a drain and a source of the second charging FET so that either one is turned on according to charging or discharging of the battery pack; An EQ cell disposed between the FET unit and a charger to charge a portion of the current flowing to the FET unit side or to discharge a charged current to the FET unit side; The voltage value of the plurality of battery cells is measured, and the deviation voltage between the plurality of battery cells is determined based on the measured voltage value, and the control result is controlled by the FET unit and the EQ cell. A method for controlling the balancing of a plurality of battery cells forming the battery pack through a cell balancing control system having a balance control unit for repeatedly performing cell balancing;
Measuring a voltage value of each of the plurality of battery cells;
Determining whether a voltage deviation between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value based on the voltage value measured in the voltage value measuring step;
Repeating cell balancing by controlling the FET unit connected to each of the plurality of battery cells and the EQ cell for charging or discharging a current flowing in the FET unit according to the result confirmed in the voltage deviation checking step; Cell balancing control method of a battery pack using an EQ cell comprising a. 제 4항에 있어서,
상기 셀 밸런싱을 반복 수행하는 단계에서는;
상기 배터리팩의 충전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제1 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제1 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제1 충전용 FET 측으로 방전시키며;
상기 배터리팩의 방전 시 상기 다수의 배터리 셀 간의 전압편차가 임계값 이상이면 상기 FET부 내에서 최고 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 제2 충전용 FET측으로 흐르는 전류의 일부를 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전시키고, 상기 FET부 내의 최저 전압값을 갖는 배터리 셀에 연결된 제2 충전용 FET와 상기 EQ 셀 내의 FET를 온 시켜 상기 EQ 셀 내의 FET에 충전된 전류를 상기 제2 충전용 FET 측으로 방전시키는 것을 특징으로 하는 EQ 셀을 이용한 배터리팩의 셀 밸런싱 제어방법.The method of claim 4, wherein
Repeating the cell balancing;
When the battery pack is charged, if the voltage deviation between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value, the first charging FET connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. A portion of the current flowing to the charging FET side is charged to the FET in the EQ cell, the first charging FET connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on to thereby turn on the FET in the EQ cell. Discharging the current charged to the side of the first charging FET;
When the voltage difference between the plurality of battery cells is greater than or equal to a threshold value when the battery pack is discharged, the second charging FET connected to the battery cell having the highest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on. A portion of the current flowing to the charging FET side is charged to the FET in the EQ cell, the second charging FET connected to the battery cell having the lowest voltage value in the FET unit and the FET in the EQ cell are turned on to thereby turn on the FET in the EQ cell. Cell balancing control method of a battery pack using an EQ cell, characterized in that for discharging the current charged to the second charging FET side.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9343918B2 (en) 2012-08-30 2016-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Balancing apparatus, balancing method, and battery module
KR20160143629A (en) 2016-12-05 2016-12-14 현대오트론 주식회사 Apparatus for blancing battery
WO2018074807A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 주식회사 엘지화학 Method and system for effective battery cell balancing through duty control
CN108964155A (en) * 2017-05-17 2018-12-07 宝沃汽车（中国）有限公司 Power battery equalization methods, device and vehicle

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101575186B1 (en) 2014-04-24 2015-12-07 (주)에스엔디파워닉스 Battery control system and control method therefor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100964316B1 (en) * 2007-04-30 2010-06-16 조현찬 Battery cell balancing system, method and recording medium recording the same
KR101091352B1 (en) * 2008-05-28 2011-12-07 주식회사 엘지화학 Battery pack balancing device with overdischarge protection

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9343918B2 (en) 2012-08-30 2016-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Balancing apparatus, balancing method, and battery module
WO2018074807A1 (en) * 2016-10-21 2018-04-26 주식회사 엘지화학 Method and system for effective battery cell balancing through duty control
US10840711B2 (en) 2016-10-21 2020-11-17 Lg Chem, Ltd. Method and system for effective battery cell balancing through duty control
KR20160143629A (en) 2016-12-05 2016-12-14 현대오트론 주식회사 Apparatus for blancing battery
CN108964155A (en) * 2017-05-17 2018-12-07 宝沃汽车（中国）有限公司 Power battery equalization methods, device and vehicle
CN108964155B (en) * 2017-05-17 2020-12-15 宝沃汽车（中国）有限公司 Power battery balancing method and device and vehicle

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