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KR20210047750A - Battery management system and balancing method - Google Patents

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KR20210047750A
KR20210047750A KR1020190131706A KR20190131706A KR20210047750A KR 20210047750 A KR20210047750 A KR 20210047750A KR 1020190131706 A KR1020190131706 A KR 1020190131706A KR 20190131706 A KR20190131706 A KR 20190131706A KR 20210047750 A KR20210047750 A KR 20210047750A
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KR
South Korea
Prior art keywords
battery
mode
battery module
balancing
battery modules
Prior art date
Application number
KR1020190131706A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조수호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
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Abstract

Provided is a battery management system which is connected to a battery pack including a plurality of battery modules, and includes a plurality of battery cells in which each battery module is connected in series. The battery management system comprises a processor and a balancing circuit. The balancing circuit connects the plurality of battery modules in series under control of the processor in a first mode, and connects the plurality of battery modules in parallel under control of the processor in a second mode.

Description

배터리 관리 시스템 및 밸런싱 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BALANCING METHOD}Battery management system and balancing method {BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND BALANCING METHOD}

본 발명은 배터리 관리 시스템 및 밸린싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery management system and a balancing method.

배터리 팩 내부에서, 소정 개수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 배터리 모듈을 구성하고, 소정 개수의 배터리 모듈이 직렬 연결되어 원하는 전력을 공급할 수 있다. 이 경우, 배터리 셀 사이의 전압 편차는 배터리 셀의 과방전 또는 과충전을 초래하고, 배터리 팩의 수명 또한 감소시킬 수 있다. 이러한 전압 편차를 개선하기 위해서 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)에는 셀 밸런싱(cell balancing) 회로가 제공된다. 이러한 셀 밸런싱 회로는 저항을 사용하여서 저항의 발열로 배터리 셀의 에너지를 소모시켜서 배터리 셀 사이의 균형을 유지할 수 있다.Inside the battery pack, a predetermined number of battery cells are connected in series to form a battery module, and a predetermined number of battery modules are connected in series to supply desired power. In this case, voltage deviation between the battery cells may cause over-discharge or over-charge of the battery cells, and may also reduce the life of the battery pack. In order to improve such voltage deviation, a cell balancing circuit is provided in a battery management system (BMS). Such a cell balancing circuit can maintain a balance between the battery cells by consuming energy of the battery cells by heating of the resistance by using a resistor.

그런데 배터리 팩에서 배터리 모듈의 위치에 따라 온도 차이가 발생할 수 있으며, 누적되는 온도 차이로 인해서 배터리 모듈 간에 전압차가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 배터리 모듈 사이의 전압차를 방지하기 위해서 셀 밸런싱 보다는 배터리 모듈 사이의 전압 밸런싱이 효율적일 수 있다. However, a temperature difference may occur depending on the location of the battery module in the battery pack, and a voltage difference may occur between the battery modules due to the accumulated temperature difference. Therefore, in order to prevent the voltage difference between the battery modules, voltage balancing between battery modules may be more efficient than cell balancing.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 배터리 모듈 사이에서 밸런싱을 수행할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 밸린싱 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a battery management system and a balancing method capable of performing balancing between battery modules.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 연결되어 있으며, 각 배터리 모듈이 직렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 관리 시스템이 제공된다. 상기 배터리 관리 시스템은 프로세서와 밸런싱 회로를 포함한다. 상기 밸런싱 회로는 제1 모드에서 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 복수의 배터리 모듈을 직렬로 연결하고, 제2 모드에서 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 복수의 배터리 모듈을 병렬로 연결한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a battery management system including a plurality of battery cells connected to a battery pack including a plurality of battery modules and each battery module connected in series. The battery management system includes a processor and a balancing circuit. The balancing circuit connects the plurality of battery modules in series under control of the processor in a first mode, and connects the plurality of battery modules in parallel under control of the processor in a second mode.

상기 제1 모드는 상기 배터리 관리 시스템이 사용되는 이동 수단의 주행 모드를 포함하고, 상기 제2 모드는 상기 이동 수단의 주차 모드를 포함할 수 있다.The first mode may include a driving mode of a vehicle in which the battery management system is used, and the second mode may include a parking mode of the vehicle.

상기 복수의 배터리 모듈은 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 밸런싱 회로는, 상기 제1 모드에서 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 제1 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 배터리 팩의 양극 출력 단자를 연결하는 제1 스위치, 그리고 상기 제1 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 제1 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 배터리 팩의 음극 출력 단자를 연결하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.The plurality of battery modules may include a first battery module and a second battery module. In this case, the balancing circuit connects the positive terminal of the first battery module to the first node in the first mode, and the positive terminal of the first battery module and the positive output terminal of the battery pack in the second mode A first switch for connecting to, and a negative terminal of the second battery module and the first node in the first mode, and a negative terminal of the second battery module and a negative output of the battery pack in the second mode It may include a second switch connecting the terminals.

상기 복수의 배터리 모듈은 제3 배터리 모듈을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 밸런싱 회로는, 상기 제1 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 제2 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 배터리 팩의 양극 출력 단자를 연결하는 제3 스위치, 그리고 상기 제1 모드에서 상기 제3 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 제2 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제3 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 배터리 팩의 음극 출력 단자를 연결하는 제4 스위치를 더 포함할 수 있다.The plurality of battery modules may further include a third battery module. In this case, the balancing circuit connects the positive terminal of the second battery module to the second node in the first mode, and the positive terminal of the second battery module and the positive output terminal of the battery pack in the second mode A third switch for connecting to, and a negative terminal of the third battery module and the second node in the first mode, and a negative terminal of the third battery module and a negative output of the battery pack in the second mode It may further include a fourth switch connecting the terminal.

상기 프로세서는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘지 않는 경우, 상기 제2 모드로 진입할 수 있다.The processor may enter the second mode when a difference between a maximum voltage and a minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules does not exceed a threshold voltage.

상기 프로세서는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 진단이 필요하다는 알림을 출력할 수 있다.When a difference between a maximum voltage and a minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules exceeds a threshold voltage, the processor may output a notification that diagnosis is necessary.

상기 프로세서는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 상기 최대 전압을 가지는 배터리 모듈에서 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.When a difference between a maximum voltage and a minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules exceeds a threshold voltage, the processor may perform cell balancing in the battery module having the maximum voltage.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 연결되어 있으며, 각 배터리 모듈이 직렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 관리 시스템의 밸런싱 방법이 제공된다. 상기 배터리 관리 시스템은, 제1 모드에서 상기 복수의 배터리 모듈을 직렬로 연결하여 상기 배터리 팩에서 전력을 공급하고, 제2 모드에서 상기 복수의 배터리 모듈을 병렬로 연결하여 상기 복수의 배터리 모듈에서 밸런싱을 수행한다.According to another embodiment of the present invention, a method of balancing a battery management system including a plurality of battery cells connected to a battery pack including a plurality of battery modules and each battery module connected in series is provided. The battery management system provides power from the battery pack by connecting the plurality of battery modules in series in a first mode, and balancing in the plurality of battery modules by connecting the plurality of battery modules in parallel in a second mode. Perform.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 전원 모드에서 복수의 배터리 모듈을 직렬로 연결하여서 원하는 전력을 공급할 수 있고, 밸런싱 모드에서 복수의 배터리 모듈을 병렬로 연결하여서 밸런싱을 수행할 수 있으므로, 배터리 모듈 사이에서 전압차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a plurality of battery modules may be connected in series in a power mode to supply desired power, and a plurality of battery modules may be connected in parallel in a balancing mode to perform balancing. The voltage difference can be prevented from occurring.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 밸런싱 회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 밸런싱 회로의 전원 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 밸런싱 회로의 밸런싱 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 밸런싱 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 밸런싱 동작을 나타내는 흐름도이다.1 is a view showing a battery device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a balancing circuit of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an operation of the balancing circuit shown in FIG. 2 in a power supply mode.
4 is a diagram illustrating an operation of the balancing circuit shown in FIG. 2 in a balancing mode.
5 is a flowchart illustrating a balancing operation of a battery management system according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a balancing operation of a battery management system according to another embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that although it may be directly connected to the other component, another component may exist in the middle. On the other hand, when it is mentioned that a component is "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a battery device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 배터리 장치(100)는 외부 장치(10)에 전기적으로 연결될 수 있는 구조를 가진다. 외부 장치(10)가 부하인 경우, 배터리 장치(100)는 부하(10)로 전력을 공급하는 전원으로 동작하여 방전된다. 외부 장치(10)가 충전기인 경우, 배터리 장치(100)는 충전기(10)를 통해 외부 전력을 공급받아 충전된다.Referring to FIG. 1, the battery device 100 has a structure that can be electrically connected to an external device 10. When the external device 10 is a load, the battery device 100 operates as a power source that supplies power to the load 10 and is discharged. When the external device 10 is a charger, the battery device 100 is charged by receiving external power through the charger 10.

부하로 동작하는 외부 장치(10)는 예를 들면 전자 장치, 이동 수단 또는 에너지 저장 시스템(energy storage system, ESS)일 수 있으며, 이동 수단은 예를 들면 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 스마트 모빌리티(smart mobility)일 수 있다.The external device 10 operating as a load may be, for example, an electronic device, a transportation means, or an energy storage system (ESS), and the transportation means is, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a smart mobility. ) Can be.

배터리 장치(100)는 배터리 팩(110), 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)(120) 및 스위치(131, 132)를 포함한다.The battery device 100 includes a battery pack 110, a battery management system (BMS) 120, and switches 131 and 132.

배터리 팩(110)은 복수의 배터리 모듈(111)을 포함하며, 각 배터리 모듈(111)은 직렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀(도시하지 않음)을 포함한다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 2차 전지일 수 있다. 배터리 팩(110)에서 복수의 배터리 모듈이 직렬 연결되어 원하는 전력을 공급할 수 있다.The battery pack 110 includes a plurality of battery modules 111, and each battery module 111 includes a plurality of battery cells (not shown) connected in series. In some embodiments, the battery cell may be a rechargeable secondary cell. A plurality of battery modules are connected in series in the battery pack 110 to supply desired power.

배터리 팩(110)의 복수의 배터리 셀은 각각 배선을 통해 BMS(120)에 연결되어 있다. BMS(120)는 복수의 배터리 셀에 대한 정보를 포함한 배터리 셀에 관한 다양한 정보를 취합 및 분석하여 배터리 셀의 충전 및 방전, 셀 밸런싱, 보호 동작 등을 제어하고, 스위치(131, 132)의 동작을 제어할 수 있다.Each of the plurality of battery cells of the battery pack 110 is connected to the BMS 120 through wiring. The BMS 120 collects and analyzes various information on battery cells, including information on a plurality of battery cells, to control charging and discharging of the battery cells, cell balancing, and protection operations, and operations of the switches 131 and 132 Can be controlled.

BMS(120)는 밸런싱 회로(121) 및 프로세서(122)를 포함한다. 외부 장치(10)로 전력을 공급하는 전원으로 동작하는 모드(앞으로 "전원 모드"라 함)에서, 밸런싱 회로(121)는 프로세서(122)의 제어에 따라 복수의 배터리 모듈(111)을 직렬로 연결하여 원하는 전력을 외부 장치(10)로 공급한다. 외부 장치(10)로 전력을 공급이 필요하지 않는 모드(앞으로 "밸런싱 모드"라 함)에서, 밸런싱 회로(121)는 프로세서(122)의 제어에 따라 복수의 배터리 모듈(111)을 병렬로 연결하여 복수의 배터리 모듈(111) 사이에서 밸런싱을 수행한다.The BMS 120 includes a balancing circuit 121 and a processor 122. In a mode operating with a power source supplying power to the external device 10 (hereinafter referred to as "power mode"), the balancing circuit 121 connects a plurality of battery modules 111 in series under the control of the processor 122. Connected to supply the desired power to the external device (10). In a mode that does not require power supply to the external device 10 (hereinafter referred to as "balancing mode"), the balancing circuit 121 connects a plurality of battery modules 111 in parallel under the control of the processor 122 Thus, balancing is performed among the plurality of battery modules 111.

어떤 실시예에서, 외부 장치(10)가 이동 수단인 경우, 전원 모드는 이동 수단이 주행 중인 주행 모드를 포함할 수 있으며, 밸런싱 모드는 이동 수단이 주차 중인 주차 모드를 포함할 수 있다.In some embodiments, when the external device 10 is a moving means, the power mode may include a driving mode in which the moving means is running, and the balancing mode may include a parking mode in which the moving means is parked.

스위치(131, 132)는 배터리 팩(110)과 외부 장치(10) 사이에 직렬 연결되어 배터리 팩(110)과 외부 장치(10) 사이의 전기적 연결을 제어한다. 예를 들면, 스위치(131)는 배터리 팩(110)의 양극 전압이 출력되는 양극 출력 단자(B(+))와 외부 장치(10)에 연결되는 양극 연결 단자(DC(+)) 사이에 연결되고, 스위치(132)는 배터리 팩(110)의 음극 전압이 출력되는 음극 출력 단자(B(-))와 외부 장치(10)에 연결되는 음극 연결 단자(DC(-)) 사이에 연결될 수 있다. 스위치(131, 132)는 BMS(120)의 프로세서(122)로부터 공급되는 신호에 의해 동작한다. 스위치(131, 132)는 예를 들면 릴레이일 수 있다.The switches 131 and 132 are connected in series between the battery pack 110 and the external device 10 to control electrical connection between the battery pack 110 and the external device 10. For example, the switch 131 is connected between the positive output terminal (B(+)) from which the positive voltage of the battery pack 110 is output and the positive connection terminal (DC(+)) connected to the external device 10 And, the switch 132 may be connected between the negative output terminal (B(-)) through which the negative voltage of the battery pack 110 is output and the negative connection terminal (DC(-)) connected to the external device 10. . The switches 131 and 132 are operated by signals supplied from the processor 122 of the BMS 120. The switches 131 and 132 may be relays, for example.

아래에서는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 밸런싱 회로에 대해서 도 2를 참고로 하여 설명한다.Hereinafter, a balancing circuit of a battery management system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 밸런싱 회로를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시한 밸런싱 회로의 전원 모드에서의 동작을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 2에 도시한 밸런싱 회로의 밸런싱 모드에서의 동작을 나타내는 도면이다. 도 2 내지 도 4에서는 설명의 편의상 배터리 팩이 세 개의 배터리 모듈을 포함하는 예를 도시하였지만, 배터리 모듈의 개수는 이에 한정되지 않는다.FIG. 2 is a view showing a balancing circuit of the battery management system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a view showing an operation in a power mode of the balancing circuit shown in FIG. 2, and FIG. 4 is shown in FIG. It is a diagram showing an operation of a balancing circuit in a balancing mode. 2 to 4 illustrate an example in which the battery pack includes three battery modules for convenience of description, but the number of battery modules is not limited thereto.

도 2를 참고하면, 밸런싱 회로는 복수의 스위치(210, 220, 230, 240)를 포함하며, 복수의 배터리 모듈(21, 22, 23)에 연결되어 있다.Referring to FIG. 2, the balancing circuit includes a plurality of switches 210, 220, 230, and 240, and is connected to a plurality of battery modules 21, 22, and 23.

복수의 배터리 모듈(21, 22, 23)에서, 배터리 모듈(21)의 음극 단자는 배터리 팩의 음극 출력 단자(B(-))에 연결되어 있으며, 배터리 모듈(23)의 양극 단자는 배터리 팩의 양극 출력 단자(B(+))에 연결되어 있다. 스위치(210, 220, 230, 240)는 BMS(도 1의 120)의 프로세서(도 1의 122)로부터의 제어 신호에 따라 배터리 모듈(21)의 양극 단자와 배터리 모듈(22)의 음극 단자 사이의 연결 및 배터리 모듈(22)의 양극 단자와 배터리 모듈(23)의 음극 단자 사이의 연결을 제어한다.In the plurality of battery modules 21, 22, 23, the negative terminal of the battery module 21 is connected to the negative output terminal (B(-)) of the battery pack, and the positive terminal of the battery module 23 is the battery pack It is connected to the positive output terminal (B(+)). The switches 210, 220, 230, 240 are between the positive terminal of the battery module 21 and the negative terminal of the battery module 22 according to a control signal from the processor (122 of FIG. 1) of the BMS (120 in FIG. 1). Controls the connection of and the connection between the positive terminal of the battery module 22 and the negative terminal of the battery module 23.

구체적으로, 전원 모드에서, 스위치(210, 220)는 배터리 모듈(21)의 양극 단자와 배터리 모듈(22)의 음극 단자를 연결하고, 스위치(230, 240)는 배터리 모듈(22)의 양극 단자와 배터리 모듈(23)의 음극 단자를 연결한다. 이에 따라, 복수의 배터리 모듈(21, 22, 23)은 직렬로 연결되어 원하는 전력을 공급할 수 있다. 밸런싱 모드에서, 스위치(210, 220)는 배터리 모듈(21)의 양극 단자를 배터리 팩의 양극 출력 단자(B(+))에 연결하고 배터리 모듈(22)의 음극 단자를 배터리 팩의 음극 출력 단자(B(-))에 연결하며, 스위치(230, 240)는 배터리 모듈(22)의 양극 단자를 배터리 팩의 양극 출력 단자(B(+))에 연결하고 배터리 모듈(23)의 음극 단자를 배터리 팩의 음극 출력 단자(B(-))에 연결한다. 이에 따라, 복수의 배터리 모듈(21, 22, 23)이 병렬로 연결되어, 배터리 모듈(21, 22, 23) 사이에서 전압 밸런싱이 수행될 수 있다. 즉, 배터리 모듈(21, 22, 23)의 전압이 균등화될 수 있다.Specifically, in the power mode, the switches 210 and 220 connect the positive terminal of the battery module 21 and the negative terminal of the battery module 22, and the switches 230 and 240 are the positive terminals of the battery module 22. And the negative terminal of the battery module 23 are connected. Accordingly, the plurality of battery modules 21, 22, and 23 may be connected in series to supply desired power. In the balancing mode, the switches 210 and 220 connect the positive terminal of the battery module 21 to the positive output terminal (B(+)) of the battery pack and the negative terminal of the battery module 22 to the negative output terminal of the battery pack. (B(-)), and the switches 230 and 240 connect the positive terminal of the battery module 22 to the positive output terminal (B(+)) of the battery pack, and the negative terminal of the battery module 23. Connect to the negative output terminal (B(-)) of the battery pack. Accordingly, a plurality of battery modules 21, 22, and 23 are connected in parallel, so that voltage balancing may be performed between the battery modules 21, 22, and 23. That is, the voltages of the battery modules 21, 22, and 23 may be equalized.

어떤 실시예에서, 밸런싱 회로(220)의 이러한 동작을 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 스위치(210)는 제1 단자가 배터리 모듈(21)의 양극 단자에 연결되고 제2 단자가 제1 노드(N1)와 배터리 팩의 양극 출력 단자(B(+)) 사이에서 스위칭할 수 있다. 스위치(220)는 제1 단자가 배터리 모듈(22)의 음극 단자에 연결되고 제2 단자가 제1 노드(N1)와 배터리 팩의 음극 출력 단자(B(-)) 사이에서 스위칭할 수 있다. 스위치(230)는 제1 단자가 배터리 모듈(22)의 양극 단자에 연결되고 제2 단자가 제2 노드(N2)와 배터리 팩의 양극 출력 단자(B(+)) 사이에서 스위칭할 수 있다. 스위치(240)는 제1 단자가 배터리 모듈(23)의 음극 단자에 연결되고 제2 단자가 제2 노드(N2)와 배터리 팩의 음극 출력 단자(B(-)) 사이에서 스위칭할 수 있다.In some embodiments, for this operation of the balancing circuit 220, as shown in FIG. 2, the switch 210 has a first terminal connected to the positive terminal of the battery module 21 and a second terminal having a first terminal. It is possible to switch between the node N1 and the positive output terminal B(+) of the battery pack. The switch 220 may have a first terminal connected to the negative terminal of the battery module 22 and a second terminal to switch between the first node N1 and the negative output terminal B(-) of the battery pack. The switch 230 may have a first terminal connected to the positive terminal of the battery module 22 and a second terminal to switch between the second node N2 and the positive output terminal B(+) of the battery pack. The switch 240 may have a first terminal connected to the negative terminal of the battery module 23 and a second terminal to switch between the second node N2 and the negative output terminal B(-) of the battery pack.

다음, 도 2에 도시한 밸런싱 회로의 동작을 도 3 및 도 4를 참고로 하여 설명한다.Next, the operation of the balancing circuit shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3을 참고하면, 전원 모드에서, 프로세서로부터의 제어 신호에 응답하여 스위치(210)의 제2 단자와 스위치(220)의 제2 단자가 제1 노드(N1)에 연결되고, 스위치(230)의 제2 단자와 스위치(240)의 제2 단자가 제2 노드(N2)에 연결된다. 이에 따라, 복수의 배터리 모듈(21, 22, 23)은 직렬로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the power mode, the second terminal of the switch 210 and the second terminal of the switch 220 are connected to the first node N1 in response to a control signal from the processor, and the switch 230 The second terminal of and the second terminal of the switch 240 are connected to the second node N2. Accordingly, the plurality of battery modules 21, 22, and 23 may be connected in series.

도 4를 참고하면, 밸런싱 모드에서, 프로세서로부터의 제어 신호에 응답하여 스위치(210)의 제2 단자와 스위치(230)의 제2 단자가 배터리 팩의 양극 출력 단자(B(+))에 연결되고, 스위치(220)의 제2 단자와 스위치(240)의 제2 단자가 배터리 팩의 음극 출력 단자(B(-))에 연결된다. 이에 따라, 복수의 배터리 모듈(21, 22, 23)은 병렬로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the balancing mode, the second terminal of the switch 210 and the second terminal of the switch 230 are connected to the positive output terminal (B(+)) of the battery pack in response to a control signal from the processor. The second terminal of the switch 220 and the second terminal of the switch 240 are connected to the negative output terminal B(-) of the battery pack. Accordingly, the plurality of battery modules 21, 22, and 23 may be connected in parallel.

도 2 내지 도 4에서는 세 개의 배터리 모듈(21, 22, 23)을 예시하였지만, 두 개의 배터리 모듈(예를 들면, 21, 22)이 사용되는 경우, 스위치(230, 240)은 사용되지 않고, 배터리 모듈(22)의 양극 단자가 배터리 팩의 양극 출력 단자(B(+))에 연결되어 있다. 네 개 이상의 배터리 모듈이 사용되는 경우, 추가되는 배터리 모듈마다 두 개의 스위치(예를 들면, 210, 220) 쌍이 추가될 수 있다.2 to 4 illustrate three battery modules 21, 22, and 23, but when two battery modules (eg, 21, 22) are used, the switches 230 and 240 are not used, The positive terminal of the battery module 22 is connected to the positive output terminal (B(+)) of the battery pack. When four or more battery modules are used, two pairs of switches (eg, 210, 220) may be added for each additional battery module.

이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 전원 모드에서 복수의 배터리 모듈을 직렬로 연결하여서 원하는 전력을 공급할 수 있고, 밸런싱 모드에서 복수의 배터리 모듈을 병렬로 연결하여서 밸런싱을 수행할 수 있으므로, 배터리 모듈 사이에서 전압차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, a plurality of battery modules may be connected in series in a power mode to supply desired power, and a plurality of battery modules may be connected in parallel in a balancing mode to perform balancing. It is possible to prevent a voltage difference between the battery modules.

한편, 복수의 배터리 모듈(21, 22, 23)의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압의 차이가 큰 경우에 밸런싱이 수행되면, 최대 전압을 출력하는 배터리 모듈과 최소 전압을 출력하는 배터리 모듈 사이에서 순간적으로 큰 전류, 즉 과전류가 흐를 수 있다. 아래에서는 과전류를 방지할 수 있는 실시예에 대해서 도 5 및 도 6을 참고로 하여 설명한다.On the other hand, when balancing is performed when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage among the voltages of the plurality of battery modules 21, 22, and 23 is large, the battery module outputting the maximum voltage and the battery module outputting the minimum voltage are momentarily As a result, a large current, that is, an overcurrent may flow. Hereinafter, an embodiment capable of preventing overcurrent will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 밸런싱 동작을 나타내는 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 밸런싱 동작을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a balancing operation of a battery management system according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart illustrating a balancing operation of a battery management system according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 프로세서(도 1의 122)는 배터리 장치가 밸런싱 동작이 가능한 상태인지를 판단한다(S510). 어떤 실시예에서, 프로세서(122)는 배터리 장치에서 외부 장치로 전력 공급이 필요하지 않은 경우, 밸런싱 동작이 가능한 상태로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 5, the processor (122 of FIG. 1) determines whether the battery device is in a state in which the balancing operation is possible (S510). In some embodiments, when power supply is not required from the battery device to the external device, the processor 122 may determine that the balancing operation is possible.

밸런싱 동작이 가능한 상태인 경우, 프로세서(122)는 복수의 배터리 모듈(도 1의 111)의 전압 중에서 최대 전압(Vmax)과 최소 전압(Vmin)의 차이가 소정의 임계 전압(Vth)을 넘는지를 판단한다(S520). 최대 전압과 최소 전압의 차이가 임계 전압을 넘지 않는 경우, 프로세서(122)는 밸런싱 모드로 진입하여서 밸런싱 동작을 수행한다(S530).When the balancing operation is possible, the processor 122 determines whether the difference between the maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin among the voltages of the plurality of battery modules (111 in FIG. 1) exceeds a predetermined threshold voltage Vth. It is determined (S520). When the difference between the maximum voltage and the minimum voltage does not exceed the threshold voltage, the processor 122 enters the balancing mode and performs a balancing operation (S530).

최대 전압과 최소 전압의 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 프로세서(122)는 밸런싱 모드로 진입하지 않는다(S540). 이와 같이, 최대 전압과 최소 전압의 차이가 임계 전압을 넘는 경우에 밸런싱 동작을 수행하지 않음으로써, 최대 전압을 출력하는 배터리 모듈에서 최소 전압을 출력하는 배터리 모듈로 흐를 수 있는 과전류를 방지할 수 있다.When the difference between the maximum voltage and the minimum voltage exceeds the threshold voltage, the processor 122 does not enter the balancing mode (S540). In this way, when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage exceeds the threshold voltage, the balancing operation is not performed, thereby preventing overcurrent that may flow from the battery module outputting the maximum voltage to the battery module outputting the minimum voltage. .

도 6을 참고하면, 최대 전압과 최소 전압의 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 프로세서(122)는 밸런싱 모드로 진입하지 않고 보호 동작을 수행할 수 있다(S541).Referring to FIG. 6, when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage exceeds the threshold voltage, the processor 122 may perform a protection operation without entering the balancing mode (S541).

어떤 실시예에서, 최대 전압과 최소 전압의 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 프로세서(122)는 진단이 필요하다는 알림을 출력할 수 있다(S541).In some embodiments, when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage exceeds the threshold voltage, the processor 122 may output a notification that diagnosis is necessary (S541).

어떤 실시예에서, 최대 전압과 최소 전압의 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 프로세서(122)는 최대 전압을 출력하는 배터리 모듈의 각 배터리 셀에서 셀 밸런싱을 수행할 수 있다(S541). 예를 들면, 프로세서(122)는 각 배터리 셀에 연결된 셀 밸런싱 회로의 저항을 통해 배터리 셀의 전압을 방전시킬 수 있다.In some embodiments, when the difference between the maximum voltage and the minimum voltage exceeds the threshold voltage, the processor 122 may perform cell balancing in each battery cell of the battery module that outputs the maximum voltage (S541). For example, the processor 122 may discharge the voltage of the battery cells through the resistance of the cell balancing circuit connected to each battery cell.

이상에서 본 발명의 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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (11)

복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 연결되어 있으며, 각 배터리 모듈이 직렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 관리 시스템으로서,
프로세서, 그리고
제1 모드에서 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 복수의 배터리 모듈을 직렬로 연결하고, 제2 모드에서 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 복수의 배터리 모듈을 병렬로 연결하는 밸런싱 회로
를 포함하는 배터리 관리 시스템.As a battery management system including a plurality of battery cells connected to a battery pack including a plurality of battery modules, each battery module is connected in series,
Processor, and
A balancing circuit that connects the plurality of battery modules in series under control of the processor in a first mode, and connects the plurality of battery modules in parallel under control of the processor in a second mode
Battery management system comprising a. 제1항에서,
상기 제1 모드는 상기 배터리 관리 시스템이 사용되는 이동 수단의 주행 모드를 포함하고, 상기 제2 모드는 상기 이동 수단의 주차 모드를 포함하는 배터리 관리 시스템.In claim 1,
The first mode includes a driving mode of a vehicle in which the battery management system is used, and the second mode includes a parking mode of the vehicle. 제1항에서,
상기 복수의 배터리 모듈은 제1 배터리 모듈과 제2 배터리 모듈을 포함하며,
상기 밸런싱 회로는,
상기 제1 모드에서 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 제1 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제1 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 배터리 팩의 양극 출력 단자를 연결하는 제1 스위치, 그리고
상기 제1 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 제1 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 배터리 팩의 음극 출력 단자를 연결하는 제2 스위치
를 포함하는 배터리 관리 시스템.In claim 1,
The plurality of battery modules include a first battery module and a second battery module,
The balancing circuit,
A first switch connecting a positive terminal of the first battery module to a first node in the first mode, and connecting a positive terminal of the first battery module to a positive output terminal of the battery pack in the second mode, and
A second switch connecting the negative terminal of the second battery module and the first node in the first mode, and connecting the negative terminal of the second battery module and the negative output terminal of the battery pack in the second mode
Battery management system comprising a. 제3항에서,
상기 복수의 배터리 모듈은 제3 배터리 모듈을 더 포함하며,
상기 밸런싱 회로는,
상기 제1 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 제2 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제2 배터리 모듈의 양극 단자와 상기 배터리 팩의 양극 출력 단자를 연결하는 제3 스위치, 그리고
상기 제1 모드에서 상기 제3 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 제2 노드를 연결하며, 상기 제2 모드에서 상기 제3 배터리 모듈의 음극 단자와 상기 배터리 팩의 음극 출력 단자를 연결하는 제4 스위치
를 더 포함하는 배터리 관리 시스템.In paragraph 3,
The plurality of battery modules further include a third battery module,
The balancing circuit,
A third switch connecting the positive terminal of the second battery module to the second node in the first mode, and connecting the positive terminal of the second battery module to the positive output terminal of the battery pack in the second mode, and
A fourth switch connecting the negative terminal of the third battery module and the second node in the first mode, and connecting the negative terminal of the third battery module and the negative output terminal of the battery pack in the second mode
Battery management system further comprising a. 제1항에서,
상기 프로세서는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘지 않는 경우, 상기 제2 모드로 진입하는 배터리 관리 시스템.In claim 1,
The processor, when a difference between a maximum voltage and a minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules does not exceed a threshold voltage, enters the second mode. 제5항에서,
상기 프로세서는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 진단이 필요하다는 알림을 출력하는 배터리 관리 시스템.In clause 5,
The processor, when a difference between a maximum voltage and a minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules exceeds a threshold voltage, outputs a notification that diagnosis is necessary. 제5항에서,
상기 프로세서는, 상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 상기 최대 전압을 가지는 배터리 모듈에서 셀 밸런싱을 수행하는 배터리 관리 시스템.In clause 5,
The processor, when a difference between a maximum voltage and a minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules exceeds a threshold voltage, performs cell balancing in the battery module having the maximum voltage. 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩에 연결되어 있으며, 각 배터리 모듈이 직렬로 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 관리 시스템의 밸런싱 방법으로서,
제1 모드에서 상기 복수의 배터리 모듈을 직렬로 연결하여 상기 배터리 팩에서 전력을 공급하는 단계, 그리고
제2 모드에서 상기 복수의 배터리 모듈을 병렬로 연결하여 상기 복수의 배터리 모듈에서 밸런싱을 수행하는 단계
를 포함하는 밸런싱 방법.As a balancing method of a battery management system including a plurality of battery cells connected to a battery pack including a plurality of battery modules, each battery module is connected in series,
Supplying power from the battery pack by connecting the plurality of battery modules in series in a first mode, and
Performing balancing in the plurality of battery modules by connecting the plurality of battery modules in parallel in a second mode
Balancing method comprising a. 제8항에서,
상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘지 않는 경우, 상기 제2 모드로 진입하는 단계를 더 포함하는 밸런싱 방법.In clause 8,
When the difference between the maximum voltage and the minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules does not exceed a threshold voltage, entering the second mode. 제9항에서,
상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 진단이 필요하다는 알림을 출력하는 단계를 더 포함하는 밸런싱 방법.In claim 9,
And outputting a notification that diagnosis is necessary when a difference between a maximum voltage and a minimum voltage among voltages of the plurality of battery modules exceeds a threshold voltage. 제9항에서,
상기 복수의 배터리 모듈의 전압 중에서 최대 전압과 최소 전압이 차이가 임계 전압을 넘는 경우, 상기 최대 전압을 가지는 배터리 모듈에서 셀 밸런싱을 수행하는 단계를 더 포함하는 밸런싱 방법.In claim 9,
When the difference between the maximum voltage and the minimum voltage among the voltages of the plurality of battery modules exceeds a threshold voltage, performing cell balancing in the battery module having the maximum voltage.
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