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KR20170051069A - Apparatus and method for voltage balancing of battery modules - Google Patents

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KR20170051069A
KR20170051069A KR1020150153412A KR20150153412A KR20170051069A KR 20170051069 A KR20170051069 A KR 20170051069A KR 1020150153412 A KR1020150153412 A KR 1020150153412A KR 20150153412 A KR20150153412 A KR 20150153412A KR 20170051069 A KR20170051069 A KR 20170051069A
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Abstract

In an apparatus and a method for voltage balance of a plurality of battery modules in an independently-operated energy storage system, the method comprises the following steps: controlling initial operation of charging field-effect transistor (FET) devices of the battery modules consisting of the independently-operated energy storage system; starting charging from a state in which voltage is the lowest to increase voltage; comparing size and equivalence of average voltage of the battery modules being charged with voltages of batteries with charging FET being in an off state; converting the charging FET being in an off state and having an equal voltage value into an on condition; repeating the processes to charge the voltages of all battery modules until the voltages are under a completely charged state.

Description

배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VOLTAGE BALANCING OF BATTERY MODULES}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR VOLTAGE BALANCING OF BATTERY MODULES [0002]

본 발명은 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 독립 운용형 에너지 저장 시스템(Standalone Energy Storage System)내에 병렬로 연결된 복수 개의 배터리 모듈들의 각각의 서로 다른 전압들을 낮은 전압 값의 배터리 모듈들부터 순차적으로 완전 충전 상태까지 자동으로 충전하여 전압 값을 균일화 할 수 있는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for voltage equalization of battery modules, and more particularly, to a voltage equalizing apparatus and method for voltage equalizing a plurality of battery modules connected in parallel in a standalone energy storage system, And more particularly, to an apparatus and method for voltage equalizing of battery modules capable of automatically charging a battery module from a battery module to a fully charged state sequentially to equalize a voltage value.

최근 매년 반복되는 전력 수급의 부족 현상과 같은 문제를 해결하기 위한 적절한 대안으로서 에너지 저장 시스템에 관한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 에너지 저장 시스템이란 생산된 전력을 전력계통(grid)에 저장하였다가 전력이 필요한 시기에 공급함으로써 에너지 효율을 높이는 시스템이다. 배터리 방식의 에너지 저장 시스템 기술로는 리튬 이온 배터리가 고효율, 고성능 및 우수한 충방전 특성 등으로 가장 주목 받고 있다.R & D on energy storage systems is being actively pursued as an appropriate alternative to solve the problems such as the shortage of power supply and demand repeated every year. The energy storage system is a system that stores the generated power in the grid and increases the energy efficiency by supplying the power when necessary. As a battery-based energy storage system technology, lithium-ion batteries are attracting the most attention due to their high efficiency, high performance and excellent charge / discharge characteristics.

하지만, 종래의 에너지 저장 시스템에 사용되는 배터리 모듈들은 다음과 같은 문제점을 갖는다.However, battery modules used in conventional energy storage systems have the following problems.

에너지 저장 시스템의 전기적으로 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들에서 배터리 모듈 간의 전압 차이가 발생할 경우, 과충전, 과방전 등과 같은 이상 상태로 인하여 발생한 과전류가 배터리 모듈 내부로 인입 되거나, 배터리 모듈 내부에서 외부로 출력 될 수 있다. 이때 과전류의 영향을 받는 배터리 모듈의 배터리 셀은 안정성이 떨어지게 되어 배터리 모듈의 수명이 단축된다. 또한 과전류의 영향을 받는 배터리 모듈의 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)의 스위칭 소자인 FET가 과전류로 인해 파손되어 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀의 보호 동작을 수행할 수 없는 문제가 발생한다.When a voltage difference occurs between battery modules in a plurality of electrically paralleled battery modules of an energy storage system, an overcurrent generated due to an abnormal state such as overcharge, overdischarge, or the like is drawn into the battery module, . At this time, the battery cell of the battery module affected by the overcurrent degrades in stability and shortens the life of the battery module. In addition, a FET, which is a switching element of a battery management system (BMS) of a battery module affected by an overcurrent, is damaged due to an overcurrent, so that a protection operation of a battery cell constituting a battery pack can not be performed.

한편, 종래의 에너지 저장 시스템의 배터리 모듈에 관한 기술들은 상기의 문제점들을 해결하기 위한 방법으로서 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들 간에 전압 차이가 발생하면, 배터리 모듈들의 전압을 균일화 시키기 위해 각각의 모듈들의 전압들을 수동으로 균일화하였다.Meanwhile, the related art battery module battery technology is a method for solving the above problems. When a voltage difference occurs between a plurality of battery modules connected in parallel, the voltage of each of the modules Were manually homogenized.

하지만 종래의 수동으로 전압 값을 균일화하는 기술은 작업 단계가 추가되고, 소요되는 시간이 길어지는 문제점들이 있다.However, the conventional technique of manually equalizing the voltage values has a problem in that a work step is added and the time required is long.

따라서, 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들을 포함하는 에너지 저장 시스템에서 배터리 모듈간 전압 차이가 발생한 경우, 배터리 모듈들의 전압 값을 자동으로 균일화 할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.Therefore, it is required to develop a technology for automatically equalizing voltage values of battery modules when a voltage difference occurs between battery modules in an energy storage system including a plurality of battery modules connected in parallel.

KRKR 10-2012-004711410-2012-0047114 AA

본 발명은 에너지 저장 시스템 내의 병렬 연결된 복수 개의 배터리 모듈들의 전압들이 각기 다를 경우, 순차적으로 최저 전압 값을 가진 배터리 모듈들부터 최대 전압 값을 가진 배터리 모듈들까지 자동 충전을 수행하여 모든 배터리 모듈들을 완충 상태의 전압 값으로 균일화 할 수 있는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법을 제공한다.The present invention automatically charges all the battery modules from the battery modules having the lowest voltage value to the battery modules having the maximum voltage value when the voltages of the plurality of battery modules connected in parallel in the energy storage system are different, The present invention also provides an apparatus and method for voltage equalizing of battery modules that can be uniformized to a voltage value of a state.

독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 방법에 있어서, 주 배터리 관리 시스템은, 복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하는 충전 FET 초기 제어 단계; 상기 충전 FET 초기 제어 단계에서, 충전 FET의 상태가 온으로 초기 제어된 충전 중인 배터리 모듈의 평균 전압 값을 산출하는 평균 전압 값 산출 단계; 산출된 상기 평균 전압 값을 나타내는 평균 전압 정보를 생성하고, 생성된 상기 평균 전압 정보를 상기 충전 FET의 상태가 오프로 초기 제어된 배터리 모듈로 전송하는 평균 전압 정보 전송 단계; 를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다. A method for equalizing a voltage of a plurality of battery modules in an independent operating energy storage system, the main battery management system comprising: a charge FET, which initially controls the state of each charge FET included in a plurality of battery modules, An initial control step; An average voltage value calculating step of calculating an average voltage value of the battery module being charged, which is initially controlled to be on by the state of the charge FET, in the charge FET initial control step; An average voltage information transmission step of generating average voltage information indicating the calculated average voltage value and transmitting the generated average voltage information to a battery module which is initially controlled to be off in the state of the charging FET; And performing a voltage equalizing method for the battery modules.

상기 충전 FET 초기 제어 단계는, 상기 배터리 모듈들로부터 각 배터리 모듈의 전압 값 데이터를 수신 받아, 저장하는 단계; 상기 저장한 전압 값 데이터 중, 최소 전압 값을 인지하는 단계; 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리들이 있는지 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 따라, 배터리들의 전압 값이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정 명령하고, 큰 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 오프 상태로 설정 명령하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다.The charging FET initial control step includes receiving and storing voltage value data of each battery module from the battery modules; Recognizing a minimum voltage value among the stored voltage value data; Comparing the detected minimum voltage value with a predetermined voltage value to determine whether there is a battery having a voltage value that is less than or equal to the minimum voltage value; And if the voltage value of the battery is less than or equal to the minimum voltage value plus a predetermined voltage value, the charge FET of the corresponding battery module is instructed to be turned on, And setting the charge FET to an off state.

상기 평균 전압 값 산출 단계는, 상기 충전 FET의 상태가 온으로 되어 충전 중인 배터리 모듈로부터 해당 배터리 모듈의 전압 값을 수신 받는 전압 값 수신 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다.Wherein the average voltage value calculating step further includes a voltage value receiving step of receiving the voltage value of the battery module from the battery module being charged when the state of the charging FET is on, to be.

독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 방법에 있어서, 각각의 배터리 모듈들에 포함된 부 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈들의 전압을 측정하고, 측정된 상기 배터리 모듈들의 전압을 나타내는 전압 정보를 생성하여, 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 전압 정보 생성 및 전송 단계; 상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키는 충전 FET 초기 제어 단계; 상기 충전 FET 초기 제어 결과, 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈의 전압 값을 미리 설정된 주기 마다 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계; 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈인 경우, 주 배터리 관리 시스템으로부터 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 수신 받아, 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값이 동일한지 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 동일한 전압 값의 배터리 모듈들은 오프 상태의 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계; 및 모든 배터리 모듈의 충전 FET 상태가 온이 될 때까지, 상기 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계, 상기 비교 단계, 상기 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계를 반복하는 단계;를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법이다.A method for equalizing a voltage of a plurality of battery modules in an independently operated energy storage system, the method comprising: measuring a voltage of battery modules; measuring a voltage of the battery modules Generating and transmitting voltage information indicating the voltage information to be transmitted to the main battery management system; A charge FET initial control step of operating the state of the charge FET on or off according to the charge FET initial control information received from the main battery management system; Measuring a voltage value of a battery module in a charging FET on state at a predetermined cycle as a result of initial charging FET control and transmitting voltage value data to the main battery management system; Receiving the average voltage value of the battery modules in the charging FET on state from the main battery management system when the battery module is in the charging FET off state and comparing the average voltage value with the battery module voltage value in the charging FET off state ; Switching charge FETs in an OFF state to ON states in battery modules having the same voltage value according to the comparison result; And transmitting voltage value data to the main battery management system until the state of the charge FET of all the battery modules is turned on, repeating the step of comparing, and switching the charge FET to an on state And a voltage equalizing method for the battery modules.

독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 장치에 있어서, 주 배터리 관리 시스템은, 복수 개의 배터리 모듈들과 데이터를 송수신하는 통신부; 및 상기 복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하고, 충전 중인 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 충전 FET가 오프인 배터리 모듈로 전송하는 제어부;를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.1. An apparatus for equalizing a voltage of a plurality of battery modules in an independent operation type energy storage system, the main battery management system comprising: a communication unit for transmitting and receiving data with a plurality of battery modules; And a controller for initially controlling the state of each of the charge FETs included in the plurality of battery modules on or off and for transmitting an average voltage value of the battery modules being charged to a battery module whose charge FET is off, And a voltage smoothing unit for smoothing the voltage of the battery module.

제어부는, 상기 배터리 모듈들로부터 전압 값 데이터를 수신 받아, 저장하고 상기 저장한 전압 값 데이터 중, 최소 전압 값을 인지한 후, 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리 모듈들이 있는지 비교하여, 특정 배터리 모듈들의 전압이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정하고, 큰 경우, 해당 충전 FET는 오프 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.The control unit receives the voltage value data from the battery modules, stores the stored voltage value data, recognizes the minimum voltage value among the stored voltage value data, and then determines whether the minimum voltage value is smaller than a value obtained by adding the predetermined voltage value to the minimum voltage value The charging FET of the corresponding battery module is set to an ON state when the voltage of certain battery modules is less than or equal to the minimum voltage plus a predetermined voltage value, And the charge FET is set to an off state.

독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 장치에 있어서, 부 배터리 관리 시스템은, 주 배터리 관리 시스템과 데이터를 송수신하는 통신부; 및 배터리 모듈의 전압을 측정하고, 측정된 배터리 모듈의 전압을 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키며, 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하여 충전 FET를 온으로 제어하는 제어부;를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.An apparatus for equalizing a voltage of a plurality of battery modules in an independent operating energy storage system, the apparatus comprising: a communication unit for transmitting and receiving data to and from a main battery management system; And controlling the charging FET to be turned on or off according to the charging FET initial control information received from the main battery management system, And the average value data of the voltage value of the charging FET on state battery module is received from the main battery management system to measure the voltage value of the charging FET on state battery module And a control unit for controlling the charge FET to be turned on by comparing the battery module voltage value with a voltage value of the battery module.

제어부는, 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈의 전압 값이 서로 다른 경우, 상기 충전 FET의 상태를 오프로 유지하며, 상기 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 과정과 상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하는 과정을 모든 충전 FET가 온 상태로 전환 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치이다.The control unit maintains the state of the charge FET off when the average voltage value received from the main battery management system is different from the voltage value of the battery module in the charge FET off state, Measuring the voltage value of the module and transmitting it to the main battery management system; receiving average value data of the voltage value of the charging FET on-state battery module from the main battery management system and comparing the voltage value of the battery module in the off- Is repeated until all of the charge FETs are turned on.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리의 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법은 에너지 저장 시스템에 포함된 배터리 모듈들 간에 전압 차이가 발생시, 종래의 수동으로 배터리 모듈간의 서로 다른 각각의 전압을 균일화 하는 기술에 비해 추가 작업 단계와 균일화 작업에 따른 소요 시간을 단축시킬 수 있다.An apparatus and method for voltage equalizing of modules of a battery according to an embodiment of the present invention is advantageous in that when a voltage difference occurs between battery modules included in an energy storage system, It is possible to shorten the time required for the additional work step and the uniforming work.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 부 배터리 관리 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주 배터리 관리 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리들의 전압 균일화 방법의 전체 순서도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하는 충전 FET 초기 제어 단계 의 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치 및 방법의 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a voltage equalizing apparatus for battery modules according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a configuration diagram of a secondary battery management system according to an embodiment of the present invention;
3 is a configuration diagram of a main battery management system according to an embodiment of the present invention;
4 is an overall flowchart of a voltage equalizing method of batteries according to an embodiment of the present invention
5 is a flow diagram of a charge FET initial control step for initially controlling the state of a charge FET, either on or off, in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of an apparatus and method for voltage equalizing of battery modules according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, Is provided to fully inform the user.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 시스템의 일 예1. An example of a voltage equalizing system of battery modules according to an embodiment of the present invention

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리들의 전압 균일화 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a voltage equalization system for a battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리들의 전압 균일화 시스템(400)은 하나의 주 배터리 관리 시스템(100), 복수 개의 부 배터리 관리 시스템(200: 200a, 200b, 200c, …., 200n) 및 충전부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a voltage equalizing system 400 for a battery according to an exemplary embodiment of the present invention includes a main battery management system 100, a plurality of sub-battery management systems 200, 200a, 200b, 200c,. , 200n, and a charging unit 300. [

배터리 모듈들의 전압 균일화 시스템(400)은 복수 개의 부 배터리 관리 시스템들(200)을 구성하는 각각의 부 배터리 관리 시스템(200a, 200b, 200c,…., 200n)간에 전압 차이 발생 여부를 주 배터리 관리 시스템(100)이 판단할 수 있다.The voltage equalizing system 400 of the battery modules determines whether a voltage difference occurs between each of the sub-BMSs 200a, 200b, 200c, ..., 200n constituting the plurality of sub-BMSs 200, The system 100 can judge it.

상기 판단 결과, 배터리 모듈들 간의 전압 차이가 발생한 경우, 주 배터리 관리 시스템(100)은 최소 전압 값을 갖는 배터리 모듈들의 부 배터리 관리 시스템에 포함된 충전 FET부터 최대 전압 값을 갖는 배터리 모듈들의 부 배터리 관리 시스템의 충전 FET까지 순차적으로 제어하여 충전부(300)의 충전 전압이 배터리들로 순차적으로 흘러 들어가도록 부 배터리 관리 시스템들의 충전 FET 들의 온/오프 동작을 제어함으로써, 순차적으로 전압 자동 균일화 작업을 수행한다.As a result of the determination, when a voltage difference occurs between the battery modules, the main battery management system 100 determines whether or not the charge FETs included in the sub-BMSs of the battery modules having the minimum voltage value, And sequentially controls the charging FETs of the management system so that the charging voltage of the charging unit 300 sequentially flows into the batteries. By performing on / off operations of the charging FETs of the secondary battery management systems, do.

여기서 충전부(300)는 복수 개의 부 배터리 관리 시스템들(200)을 대상으로 충전 전원을 공급하여 충전을 진행할 수 있다.Here, the charging unit 300 may supply charging power to a plurality of the sub-BMSs 200 and proceed charging.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주 배터리 관리 시스템의 세부 구성도이다.2 is a detailed configuration diagram of a main battery management system according to an embodiment of the present invention.

주 배터리 관리 시스템(100)은 복수 개의 배터리 모듈들을 구성하는 각각의 부 배터리 관리 시스템들(200)이 측정한 전압 값들을 모니터링 하고, 최소 전압 값을 가지는 배터리 모듈을 선정한다.The main battery management system 100 monitors the voltage values measured by the respective sub-BMSs 200 constituting the plurality of battery modules, and selects a battery module having the minimum voltage value.

다음으로, 최소 전압을 가지는 배터리 모듈의 전압 값과 다른 배터리 모듈들의 전압 값의 차이를 계산하여, 그 결과에 따라 배터리 모듈들의 충전을 순차적으로 진행한다.Next, the difference between the voltage value of the battery module having the minimum voltage and the voltage value of the other battery modules is calculated, and the charging of the battery modules sequentially proceeds according to the result.

도 2를 참조하면, 주 배터리 관리 시스템(100)은 통신부(110), 저장부(120) 및 제어부(130)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the main battery management system 100 may include a communication unit 110, a storage unit 120, and a control unit 130.

또한 주 배터리 관리 시스템의 제어부는 인지부(131), 비교부(132), 판단부(133), 평균 산출부(134) 및 전송부(135)을 포함할 수 있다.The control unit of the main battery management system may include a recognition unit 131, a comparison unit 132, a determination unit 133, an average calculation unit 134, and a transmission unit 135.

다음은 본 발명의 실시 예에 따른 주 배터리 관리 시스템(100)의 세부 구성에 대하여 설명한다.Next, a detailed configuration of the main battery management system 100 according to the embodiment of the present invention will be described.

주 배터리 관리 시스템의 통신부(110)는 복수 개의 부 배터리 관리 시스템(200)과 필요한 정보 요청 신호를 주고 받을 수 있다.The communication unit 110 of the main battery management system can exchange necessary information request signals with the plurality of sub-battery management systems 200. [

저장부(120)는 부 배터리 관리 시스템(200)에서 받은 정보를 저장한다.The storage unit 120 stores information received from the secondary battery management system 200.

인지부(131)는 저장부(120)에 저장된 전압 정보 중에서 최소 전압 값을 인지한다.The recognition unit 131 recognizes the minimum voltage value among the voltage information stored in the storage unit 120. [

비교부(132)에서는 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값을 기준으로 다른 전압 값들과 비교한다.The comparator 132 compares the minimum voltage value and the predetermined voltage value and compares them with other voltage values.

비교한 결과, 판단부(133)에서는 각 배터리의 전압 값을 최소 전압을 가지는 배터리의 전압 값과 비교하여, 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값을 갖는 배터리들(충전 우선순위 배터리 모듈들) 및 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 큰 전압 값을 가지는 배터리들(충전 후순위 배터리 모듈들)을 선별한다.As a result of comparison, the determination unit 133 compares the voltage value of each battery with the voltage value of the battery having the minimum voltage, and determines whether the battery has a voltage value less than or equal to the minimum voltage value plus a predetermined voltage value Charging priority battery modules) and batteries having a voltage value larger than a value obtained by adding a predetermined voltage value to the minimum voltage value (charging subordinate battery modules).

판단부(133)의 선별 결과에 따라, 주 배터리 관리 시스템은 상기 충전 우선순위 배터리 모듈들의 충전 FET 를 온 상태로 설정하고, 상기 충전 후순위 배터리 들의 충전 FET 를 오프 상태로 설정하도록 하는 제어 명령을 해당 배터리들의 부 배터리 관리 시스템으로 제어 동작 명령을 한다.The main battery management system sets the charge FETs of the charge priority battery modules to the ON state and sets the charge FETs of the charge rearrangement batteries to the OFF state according to the selection result of the determination section 133, And gives a control operation command to the secondary battery management system of the batteries.

또한, 주 배터리 관리 시스템은 충전 FET가 온 상태인 배터리들의 전압 값을 읽어 들여 그 평균값을 구하는 평균값 산출부(134)를 구비한다. 주 배터리 관리 시스템의 전송부(135)는 평균값 산출부(134)에서 계산한 충전 FET가 온 상태인 배터리들의 평균 전압 값을 모든 부 배터리 관리 시스템들로 전송한다.Also, the main battery management system includes an average value calculation unit 134 that reads the voltage value of the batteries in which the charge FET is on, and obtains the average value thereof. The transmission unit 135 of the primary battery management system transmits the average voltage value of the batteries whose charging FETs are in an ON state calculated by the average value calculation unit 134 to all the secondary battery management systems.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부 배터리 관리 시스템의 세부 구성도이다.3 is a detailed configuration diagram of a secondary battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 부 배터리 관리 시스템들(200)은 통신부(210), 제어부(220) 및 충전 FET(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the secondary battery management systems 200 may include a communication unit 210, a control unit 220, and a charging FET 230.

또한 부 배터리 관리 시스템의 제어부(220)는 측정부(221), 비교부(222) 및 전송부(223) 를 포함할 수 있다.The control unit 220 of the secondary battery management system may include a measuring unit 221, a comparing unit 222, and a transmitting unit 223.

다음은 본 발명의 실시 예에 따른 부 배터리 관리 시스템들(200)의 세부 구성에 대하여 설명한다.The detailed configuration of the secondary battery management systems 200 according to the embodiment of the present invention will be described below.

부 배터리 관리 시스템의 통신부(210)는 주 배터리 모듈(100)과 필요한 정보를 송수신한다.The communication unit 210 of the secondary battery management system transmits and receives necessary information to and from the main battery module 100.

부 배터리 관리 시스템 측정부(221)는 각 배터리 모듈의 전압들을 측정한다.The secondary battery management system measurement unit 221 measures voltages of each battery module.

부 배터리 관리 시스템의 측정부(221)에서 측정한 배터리의 전압 값을 전송부(223)에서 주 배터리 관리 시스템(100)으로 전송한다.The voltage value of the battery measured by the measuring unit 221 of the secondary battery management system is transferred from the transfer unit 223 to the main battery management system 100. [

부 배터리 관리 시스템 비교부(222)에서는, 주 배터리 관리 시스템(100)의 평균값 산출부(135)가 산출한 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압 값 정보를 수신 받아, 상기 평균 전압 값과 측정부(221)에서 측정한 충전 FET가 오프 상태인 배터리 모듈들의 전압 값을 비교한다.The secondary battery management system comparison unit 222 receives the average voltage value information of the battery modules in the charging FET ON state calculated by the average value calculation unit 135 of the main battery management system 100, And compares the voltage values of the battery modules in which the charge FET measured by the unit 221 is off.

비교 결과, 해당 배터리 모듈의 측정 전압이 충전 FET가 온 상태인 다른 배터리 모듈들의 평균 전압과 같아지면, 해당 배터리 모듈의 충전 FET를 온 시킨다.If the measured voltage of the corresponding battery module becomes equal to the average voltage of the other battery modules in which the charging FET is on, the charging FET of the corresponding battery module is turned on.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법의 일 예2. An example of a voltage equalizing method of battery modules according to an embodiment of the present invention

도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈들의 전압들을 균일화 방법의 전체적인 순서도이다.4 is a general flowchart of a method of equalizing voltages of battery modules according to an embodiment of the present invention.

도 4을 참조하면, 충전 FET 소자의 초기 신호 제어 단계(S310)에서 모든 충전 FET들의 신호 상태를 온 또는 오프 상태로 설정하는 단계로 구성된다.Referring to FIG. 4, in the initial signal control step S310 of the charge FET device, it is configured to set the signal states of all the charge FETs on or off.

그 후, 충전 FET가 온 상태인 배터리 모듈들만 충전하는 단계(S320)를 수행할 수 있다.Thereafter, the step S320 of charging only the battery modules in which the charge FET is on can be performed.

충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들이 충전되면서 충전 중인 배터리 내 전압들은 증가할 것이고, 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압을 계산하여, 충전 FET 오프 상태인 배터리 모듈들 전압 값 중 동등한 전압 값이 있는지 비교하는 단계(S330)를 수행할 수 있다.As the battery modules in the charging FET ON state are charged, the voltages in the charging battery will increase. The average voltage of the battery modules in the charging FET ON state is calculated to determine whether there is an equivalent voltage value among the battery module voltage values A comparing step S330 may be performed.

비교 판단(S330) 이 후, 조건에 맞는 오프 상태의 배터리 모듈들의 충전 FET들은 온 상태로 전환되는 제어단계(S340)로 진행될 수 있다.After the comparison determination (S330), the charge FETs of the off-state battery modules meeting the condition can proceed to the control step S340 of switching to the on state.

상기의 단계들이 반복되어 모든 배터리들의 충전 FET가 순차적으로 온 상태로 전환되고, 계속 충전되면 모든 배터리들의 전압들이 완전 충전 단계(S350)로 진행할 수 있다.The above steps are repeated so that the charge FETs of all the batteries are sequentially turned on, and when all the batteries are continuously charged, the voltages of all the batteries can go to the full charge step S350.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 FET 소자의 초기 신호 제어 단계를 보다 상세하게 설명하는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating the initial signal control step of the charge FET device according to an embodiment of the present invention in more detail.

도 5를 참조하면, 각각의 부 배터리 관리 시스템(200)에서 각 전압을 측정 후, 주 배터리 관리 시스템(100)으로 각 전압의 정보를 전송하는 단계(S311)를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5, after each voltage is measured in each of the secondary battery management systems 200, information on each voltage may be transmitted to the main battery management system 100 (S311).

그 이후, 주 배터리 관리 시스템(100)은 전압 값들의 정보를 수집하고, 그 중에서 최소 전압 값을 인지하는 단계(S312)를 수행할 수 있다.Thereafter, the main battery management system 100 may collect the information of the voltage values and perform the step S312 of recognizing the minimum voltage value among them.

최소 전압을 인지 단계(S312) 이 후, 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 전압 값보다 작거나 같은 전압 값을 가지는 충전 FET 오프 상태인 배터리 모듈들이 있는지 비교하는 단계(S313)를 수행할 수 있다.After the step S312 of recognizing the minimum voltage, a step S313 of comparing the battery modules with the charge FET off state having a voltage value less than or equal to the voltage value obtained by adding the predetermined voltage value to the perceived minimum voltage value Can be performed.

비교하는 단계(S313)를 진행한 후, 상기 최소 전압과 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리 모듈들의 충전 FET를 온 상태로 설정하는 충전 FET 온 설정 단계(S314)을 진행하고, 상기 최소 전압과 소정의 전압 값을 더한 값보다 큰 전압 값을 가지는 배터리 모듈들은 충전 FET를 오프 상태로 설정하는 충전 FET 오프 설정 단계(S315)로 진행할 수 있다.After the comparing step S313, the charging FET ON setting step S314 for setting the charging FETs of the battery modules having the voltage value less than or equal to the value obtained by adding the minimum voltage and the predetermined voltage value to the ON state is performed And the battery modules having a voltage value larger than the sum of the minimum voltage and the predetermined voltage value may proceed to a charging FET off setting step S315 for setting the charging FET to an off state.

이 후, 모든 충전 FET들이 온 또는 오프 상태로 설정이 되면, 주 배터리 관리 시스템(100)이 각 부 배터리 관리 시스템들(200)로 각각 해당하는 설정 신호에 맞게 제어 명령하는 단계(S316)로 수행할 수 있다.Thereafter, when all the charge FETs are set to the ON or OFF state, the main battery management system 100 performs a control command to the sub-battery management systems 200 in accordance with the corresponding setting signal (step S316) can do.

100: 주 배터리 관리 시스템 110: 통신부
120: 저장부 130: 제어부
131: 인지부 132: 비교부
133: 판단부 134: 평균값 산출부
135: 전송부 200: 부 배터리 관리 시스템
210: 통신부 220: 제어부
221: 측정부 222: 비교부
223: 전송부 230: 충전 FET
300: 충전부 400: 배터리들의 전압 균일화 시스템100: main battery management system 110: communication unit
120: storage unit 130:
131: recognition unit 132: comparison unit
133: Determination unit 134: Average value calculation unit
135: Transmission unit 200: Sub battery management system
210: communication unit 220:
221: Measuring section 222:
223: Transmitter 230: Charge FET
300: charging unit 400: voltage equalizing system of batteries

Claims (8)

독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 방법에 있어서, 주 배터리 관리 시스템은,
복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하는 충전 FET 초기 제어 단계;
상기 충전 FET 초기 제어 단계에서, 충전 FET의 상태가 온으로 초기 제어된 충전 중인 배터리 모듈의 평균 전압 값을 산출하는 평균 전압 값 산출 단계;
산출된 상기 평균 전압 값을 나타내는 평균 전압 정보를 생성하고, 생성된 상기 평균 전압 정보를 상기 충전 FET의 상태가 오프로 초기 제어된 배터리 모듈로 전송하는 평균 전압 정보 전송 단계;
를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법.
A method for equalizing voltages of a plurality of battery modules in an independently operated energy storage system, the method comprising:
A charge FET initial control step of initially controlling the state of each charge FET included in the plurality of battery modules on or off;
An average voltage value calculating step of calculating an average voltage value of the battery module being charged, which is initially controlled to be on by the state of the charge FET, in the charge FET initial control step;
An average voltage information transmission step of generating average voltage information indicating the calculated average voltage value and transmitting the generated average voltage information to a battery module which is initially controlled to be off in the state of the charging FET;
The method of claim 1, further comprising the step of:
청구항 1에 있어서, 상기 충전 FET 초기 제어 단계는,
상기 배터리 모듈들로부터 각 배터리 모듈의 전압 값 데이터를 수신 받아, 저장하는 단계;
상기 저장한 전압 값 데이터 중, 최소 전압 값을 인지하는 단계;
상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리들이 있는지 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 따라, 배터리들의 전압 값이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정 명령하고, 큰 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 오프 상태로 설정 명령하는 단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법.
2. The method of claim 1,
Receiving and storing voltage value data of each battery module from the battery modules;
Recognizing a minimum voltage value among the stored voltage value data;
Comparing the detected minimum voltage value with a predetermined voltage value to determine whether there is a battery having a voltage value that is less than or equal to the minimum voltage value; And
If the voltage value of the batteries is less than or equal to the minimum voltage value plus a predetermined voltage value, the charging FET of the corresponding battery module is instructed to be turned on, Setting an FET to an off state;
Wherein the voltage of the battery module is equal to the voltage of the battery module.
청구항 1에 있어서, 상기 평균 전압 값 산출 단계는,
상기 충전 FET의 상태가 온으로 되어 충전 중인 배터리 모듈로부터 해당 배터리 모듈의 전압 값을 수신 받는 전압 값 수신 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법.
2. The method of claim 1,
A voltage value receiving step of receiving the voltage value of the battery module from the battery module being charged when the state of the charging FET is turned on;
Further comprising the steps of: (a)
독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 방법에 있어서, 각각의 배터리 모듈들에 포함된 부 배터리 관리 시스템은,
배터리 모듈들의 전압을 측정하고, 측정된 상기 배터리 모듈들의 전압을 나타내는 전압 정보를 생성하여, 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 전압 정보 생성 및 전송 단계;
상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키는 충전 FET 초기 제어 단계;
상기 충전 FET 초기 제어 결과, 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈의 전압 값을 미리 설정된 주기 마다 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계;
충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈인 경우, 주 배터리 관리 시스템으로부터 충전 FET 온 상태의 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 수신 받아, 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값이 동일한지 비교하는 단계;
상기 비교 결과에 따라 동일한 전압 값의 배터리 모듈들은 오프 상태의 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계; 및
모든 배터리 모듈의 충전 FET 상태가 온이 될 때까지, 상기 주 배터리 관리 시스템으로 전압 값 데이터를 전송하는 단계, 상기 비교 단계, 상기 충전 FET를 온 상태로 전환하는 단계를 반복하는 단계;
를 포함하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 방법.
A method for equalizing voltages of a plurality of battery modules in an independently operated energy storage system, the method comprising:
A voltage information generating and transmitting step of measuring voltage of the battery modules, generating voltage information indicating the measured voltage of the battery modules, and transmitting the voltage information to the main battery management system;
A charge FET initial control step of operating the state of the charge FET on or off according to the charge FET initial control information received from the main battery management system;
Measuring a voltage value of a battery module in a charging FET on state at a predetermined cycle as a result of initial charging FET control and transmitting voltage value data to the main battery management system;
Receiving the average voltage value of the battery modules in the charging FET on state from the main battery management system when the battery module is in the charging FET off state and comparing the average voltage value with the battery module voltage value in the charging FET off state ;
Switching charge FETs in an OFF state to ON states in battery modules having the same voltage value according to the comparison result; And
Repeating the steps of transmitting the voltage value data to the main battery management system until the charging FET state of all the battery modules is turned on, the comparing step, and switching the charging FET to the on state;
The method of claim 1, further comprising the step of:
독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 장치에 있어서, 주 배터리 관리 시스템은,
복수 개의 배터리 모듈들과 데이터를 송수신하는 통신부; 및
상기 복수 개의 배터리 모듈들에 포함된 각각의 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 초기 제어하고, 충전 중인 배터리 모듈들의 평균 전압 값을 충전 FET가 오프인 배터리 모듈로 전송하는 제어부;
를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치.
An apparatus for equalizing the voltages of a plurality of battery modules in an independently operated energy storage system, the main battery management system comprising:
A communication unit for transmitting and receiving data to and from a plurality of battery modules; And
A controller for initially controlling the state of each of the charge FETs included in the plurality of battery modules on or off and for transferring an average voltage value of the battery modules being charged to a battery module in which the charge FET is off;
Wherein the voltage equalizing unit comprises:
청구항 5에 있어서, 상기 제어부는,
상기 배터리 모듈들로부터 전압 값 데이터를 수신 받아, 저장하고 상기 저장한 전압 값 데이터 중, 최소 전압 값을 인지한 후, 상기 인지한 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다 작거나 같은 전압 값의 배터리 모듈들이 있는지 비교하여,
특정 배터리 모듈들의 전압이 최소 전압 값에 소정의 전압 값을 더한 값보다,
작거나 같은 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 온 상태로 설정하고;
큰 경우, 해당 배터리 모듈의 충전 FET는 오프 상태로 설정하는;
하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치.
6. The apparatus of claim 5,
And a controller for receiving and storing the voltage value data from the battery modules, recognizing a minimum voltage value among the stored voltage value data, and determining a voltage value that is less than or equal to a value obtained by adding a predetermined voltage value to the minimum voltage value Of the battery modules,
When a voltage of a specific battery module is higher than a value obtained by adding a predetermined voltage value to a minimum voltage value,
If it is smaller or equal, the charge FET of the corresponding battery module is set to the ON state;
The charging FET of the corresponding battery module is set to the off state;
And the voltage equalizing unit of the battery modules.
독립 운용형 에너지 저장 시스템 내의 복수 개의 배터리 모듈들의 전압을 균일화하는 장치에 있어서, 부 배터리 관리 시스템은,
주 배터리 관리 시스템과 데이터를 송수신하는 통신부; 및
배터리 모듈의 전압을 측정하고, 측정된 배터리 모듈의 전압을 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 충전 FET 초기 제어 정보에 따라 충전 FET의 상태를 온 또는 오프로 동작시키며, 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하고, 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하여 충전 FET를 온으로 제어하는 제어부;
를 포함하는 장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치.
An apparatus for equalizing the voltages of a plurality of battery modules in an independently operated energy storage system, the apparatus comprising:
A communication unit for transmitting and receiving data to and from the main battery management system; And
The battery control unit measures the voltage of the battery module, transmits the measured voltage of the battery module to the main battery management system, operates the state of the charge FET on or off according to the charge FET initial control information received from the main battery management system, And the average value data of the voltage value of the charging FET on state battery module is received from the main battery management system to measure the voltage value of the charging FET on state battery A control unit for controlling the charge FET to be turned on by comparing with a module voltage value;
Wherein the voltage equalizing unit comprises:
청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
주 배터리 관리 시스템으로부터 수신 받은 상기 평균 전압 값과 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈의 전압 값이 서로 다른 경우,
상기 충전 FET의 상태를 오프로 유지하며, 상기 일정 주기 마다 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값을 측정하여 주 배터리 관리 시스템으로 전송하는 과정과 상기 주 배터리 관리 시스템으로부터 상기 충전 FET 온 상태 배터리 모듈의 전압 값의 평균 값 데이터를 수신해 충전 FET 오프 상태의 배터리 모듈 전압 값과 비교하는 과정을 모든 충전 FET가 온 상태로 전환 될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈들의 전압 균일화 장치.8. The apparatus of claim 7,
When the average voltage value received from the main battery management system is different from the voltage value of the battery module in the charge FET off state,
The method comprising the steps of: maintaining the state of the charge FET off, measuring the voltage value of the charge FET on-state battery module during the predetermined period, and transmitting the voltage value to the main battery management system; And the average value data of the voltage values is received and compared with the battery module voltage value in the OFF state of the charging FET, until the charging FETs are all turned on.
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