WO2022075712A1 - 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법 - Google Patents

배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2022075712A1
WO2022075712A1 PCT/KR2021/013638 KR2021013638W WO2022075712A1 WO 2022075712 A1 WO2022075712 A1 WO 2022075712A1 KR 2021013638 W KR2021013638 W KR 2021013638W WO 2022075712 A1 WO2022075712 A1 WO 2022075712A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
capacitance
load
unit
identification information
communication unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2021/013638
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박미소
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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 LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Priority to JP2022567856A priority Critical patent/JP7422898B2/ja
Priority to EP21877963.5A priority patent/EP4156445A4/en
Priority to CN202180030483.8A priority patent/CN115428293A/zh
Priority to US17/919,702 priority patent/US12451719B2/en
Publication of WO2022075712A1 publication Critical patent/WO2022075712A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4264—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing with capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/40—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the exchange of charge or discharge related data
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/62—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements against overcurrent
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/663—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/685—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements using connection detecting circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/855—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Details of circuit arrangements for charging or discharging batteries or supplying loads from batteries
    • H02J2207/50—Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/40—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the exchange of charge or discharge related data
    • H02J7/44—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the exchange of charge or discharge related data between battery management systems and power sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/90—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/933—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack, a battery system, and a precharging method, and more particularly, to a battery pack, a battery system, and a precharging method capable of performing precharging more accurately by acquiring the capacitance of a load-side capacitor in advance will be.
  • the precharge circuit is configured in parallel inside the battery pack, and before the battery and the capacitor of the load are connected to the main relay, the voltage is charged to the capacitor side through the precharge circuit, and then the main relay is connected to the difference in voltage.
  • the arc was prevented by preventing excessive current by
  • the capacitance of the capacitor can be known in advance.
  • the capacitance may be checked on the battery pack side by directly measuring the capacitance of the capacitor on the load or the battery pack side.
  • An object of the present invention is to provide a battery pack, a battery system, and a precharge method.
  • a battery pack includes one or more battery cells, a main relay provided in a charge/discharge path of the battery cell, and a precharge relay and a precharge resistor connected in parallel to the main relay in the charge/discharge path
  • a battery pack comprising: a connector unit configured to be connected to a load including a capacitor; a communication unit configured to receive the capacitance of the capacitor from the load through the connector unit when the load is connected to the connector unit; and a control unit configured to obtain the capacitance from the communication unit, calculate a duty ratio corresponding to the capacitance, and precharge the capacitor by controlling an operating state of the precharge relay according to the calculated duty ratio.
  • the battery pack according to another aspect of the present invention may further include a storage unit configured to map and store the identification information of the load and the capacitance.
  • the communication unit may be configured to further receive the identification information together with the capacitance from the load.
  • the control unit may be configured to obtain the identification information and the capacitance received by the communication unit, compare the obtained identification information with the identification information stored in the storage unit, and determine whether to store the identification information and the obtained capacitance there is.
  • the controller may be configured to, when the obtained identification information is not stored in the storage unit, map the obtained identification information and the obtained capacitance and store the mapping in the storage unit.
  • the control unit when the obtained identification information is stored in the storage unit, but the obtained capacitance and the capacitance stored in the storage unit are different, the stored capacitance to correspond to the stored identification information to be configured to update the obtained capacitance can
  • the main relay may be configured such that one end is connected to one end of the battery cell and the other end is connected to the connector unit.
  • the precharge relay may be configured such that one end is connected between one end of the battery cell and one end of the main relay in the charge/discharge path, and the other end is connected to one end of the precharge resistor.
  • the precharge resistor may be configured such that one end is connected to the other end of the precharge relay, and the other end is connected between the other end of the main relay and the connector unit in the charge/discharge path.
  • a battery system includes a battery pack according to an aspect of the present invention. and the load.
  • the load may include: a capacitor having one end connected to the positive terminal of the battery pack and the other end connected to the negative terminal of the battery pack; a communication unit configured to be communicatively connected to the communication unit; and a control unit configured to control the communication unit to output the capacitance of the capacitor and identification information of the load to the communication unit.
  • the battery pack according to another aspect of the present invention may further include a connection detection unit configured to detect a connection between the load and the connector unit, and output a connection detection signal when the connection between the load and the connector unit is detected.
  • the control unit may be configured to, upon receiving the connection detection signal from the connection detection unit, output a request signal for requesting identification information of the capacitance of the capacitor and the load to the communication unit through the communication unit.
  • control unit receives the request signal through the communication unit, generates a response signal including the identification information and the capacitance in response to the request signal, and outputs the response signal to the communication unit; can be configured to control
  • the load may be configured to further include a connection detection unit configured to detect a connection to the connector part and output a connection signal to the control unit when the connection to the connector part is detected.
  • a connection detection unit configured to detect a connection to the connector part and output a connection signal to the control unit when the connection to the connector part is detected.
  • the control unit may be configured to control the communication unit to output the capacitance and the identification information to the communication unit when receiving the connection signal from the connection detection unit.
  • a precharge method In a precharge method according to another aspect of the present invention, one or more battery cells, a main relay provided in a charge/discharge path of the battery cell, and a precharge relay and a precharge resistor connected in parallel to the main relay in the charge/discharge path
  • a method of precharging a battery pack configured to be connectable to a load including a capacitor comprising: receiving a capacitance of the capacitor from the load when the battery pack and the load are connected; a duty ratio calculating step of calculating a duty ratio corresponding to the capacitance; and precharging the capacitor by controlling the operating state of the precharge relay according to the calculated duty ratio.
  • capacitance information of a capacitor is received and obtained from a load in advance before precharging is performed, and then precharge can be performed based on the obtained capacitance.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an exemplary configuration of a battery pack and a load according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a battery system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a precharging method according to another embodiment of the present invention.
  • a term such as a control unit described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • 1 is a diagram schematically illustrating a battery pack 100 according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a diagram schematically illustrating an exemplary configuration of a battery pack 100 and a load 200 according to an embodiment of the present invention.
  • a battery pack 100 includes a battery cell 110 , a main relay 120 , a precharge relay 130 , a precharge resistor 140 , and a connector unit 150 . ), a communication unit 160 and a control unit 170 may be included.
  • the battery cell 110 is provided with a negative terminal and a positive terminal, and means one physically separable independent cell.
  • one pouch-type lithium polymer cell may be regarded as the battery cell 110 .
  • the battery pack 100 includes one or more battery cells 110 , the main relay 120 provided in the charge/discharge path L of the battery cell 110 , and the main relay in the charge/discharge path L of the battery cell 110 .
  • a precharge relay 130 and a precharge resistor 140 connected in parallel to 120 may be included.
  • the main relay 120 may be configured such that one end is connected to one end of the battery cell 110 and the other end is connected to the connector unit 150 .
  • the main relay 120 may be provided in the charge/discharge path (L).
  • the charge/discharge path L is a current path provided inside the battery pack 100 , and includes a positive terminal P+ of the battery pack 100 , a battery cell 110 , and a negative terminal P of the battery pack 100 . It may be a high current path connecting -).
  • One end of the main relay 120 may be connected to the positive electrode of the battery cell 110 , and the other end of the main relay 120 may be connected to the positive terminal P+ of the battery pack 100 .
  • the second main relay 121 may be provided between the negative electrode of the battery cell 110 and the negative terminal P- of the battery pack 100 . That is, the main relay 120 may be provided on the positive side of the battery cell 110 , and the second main relay 121 may be provided on the negative side of the battery cell 110 .
  • the precharge relay 130 has one end connected between one end of the battery cell 110 and one end of the main relay 120 in the charging/discharging path L, and the other end of the precharge resistor 140 . It may be configured to be connected to one end of the
  • the precharge resistor 140 has one end connected to the other end of the precharge relay 130 and the other end between the other end of the main relay 120 and the connector unit 150 in the charge/discharge path L. It may be configured to be connected to
  • the precharge relay 130 and the precharge resistor 140 may be connected in series with each other and may be connected in parallel with the main relay 120 in the charge/discharge path L.
  • the connector unit 150 may be configured such that the load 200 including the capacitor 210 may be connected thereto.
  • the connector unit 150 may include a positive terminal P+ of the battery pack 100 and a negative terminal P- of the battery pack 100 .
  • the positive terminal P+ and the negative terminal P- of the battery pack 100 may be included in the connector unit 150 .
  • the load 200 is connected to the connector unit 150 , so that the battery pack 100 and the load 200 may be connected to each other.
  • the communication unit 160 may be configured to receive the capacitance of the capacitor 210 from the load 200 through the connector unit 150 when the load 200 is connected to the connector unit 150 .
  • the communication unit 160 may communicate with the load 200 by wire and/or wirelessly.
  • the embodiment of FIG. 2 may be an embodiment in which the communication unit 160 communicates with the load 200 through a wired line. That is, in the embodiment of FIG. 2 , the communication unit 160 may be connected to the connector unit 150 , and may be connected to the load 200 by wire through the connector unit 150 . Through such a wired line, the communication unit 160 may receive the capacitance from the load 200 .
  • the control unit 170 may be configured to obtain the capacitance from the communication unit 160 .
  • control unit 170 and the communication unit 160 may be connected to enable communication with each other.
  • the control unit 170 may acquire the capacitance from the communication unit 160 .
  • controller 170 may be configured to calculate a duty ratio corresponding to the capacitance.
  • controller 170 may be configured to precharge the capacitor 210 by controlling the operating state of the precharge relay 130 according to the calculated duty ratio.
  • the duty ratio may be an ON/OFF ratio for controlling the operating state of the precharge relay 130 .
  • the control unit 170 may alternately control the operation state of the precharge relay 130 into a turn-on state or a turn-off state according to the calculated duty ratio. As the capacitor 210 included in the load 200 is charged through this process, precharge may be completed.
  • the operation state of the main relay 120 may be a turn-off state, and the operation state of the second main relay 121 may be a turn-on state.
  • the operating state of the precharge relay 130 may be controlled according to the duty ratio calculated by the controller 170 .
  • the capacitance of the capacitor 210 included in the load 200 may be known in advance or may be confirmed by directly measuring the capacitance. That is, since the capacitance of the capacitor 210 of the load 200 must be checked to charge the capacitor 210 by a voltage corresponding to the capacitance, in order to accurately perform the precharging, it is necessary to check the capacitance before performing the precharging. Above all, it is important.
  • various products may be connected to the battery pack 100 .
  • these various products may include capacitors 210 having different capacitances according to specifications.
  • a situation may occur in which the capacitance of some of the various products is not preset in the controller 170 , and the controller 170 may perform precharge by setting an incorrect duty ratio. If the pre-charging is insufficient, a ripple current may be generated to damage an element included in the battery pack 100 and/or an internal element of the load 200 .
  • the battery pack 100 receives and acquires capacitance information of the capacitor 210 from the load 200 before precharging, and then precharges it based on the acquired capacitance.
  • the battery pack 100 since the battery pack 100 according to an embodiment of the present invention can accurately precharge to correspond to the capacity of the capacitor 210 after receiving and acquiring the capacitance from the load 200 in advance, the battery pack It has excellent versatility and compatibility for various products that can be charged with (100).
  • the controller 170 provided in the battery pack 100 includes a processor, an application-specific integrated circuit (ASIC), It may optionally include other chipsets, logic circuits, registers, communication modems, data processing devices, and the like. Also, when the control logic is implemented in software, the controller 170 may be implemented as a set of program modules. In this case, the program module may be stored in the memory and executed by the controller 170 . The memory may be inside or outside the control unit 170 , and may be connected to the control unit 170 by various well-known means.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the battery pack 100 may further include a storage unit 180 .
  • the storage unit 180 may be configured to map and store identification information of the load 200 and the capacitance.
  • the identification information of the load 200 and the capacitance of the load 200 may be mapped and stored.
  • the capacitance of the load 200 may be checked through identification information of the load 200 stored in the storage unit 180 .
  • the communication unit 160 may be configured to further receive the identification information together with the capacitance from the load 200 . That is, the identification information of the load 200 stored in the storage unit 180 may be received by the communication unit 160 from the load 200 .
  • the storage unit 180 may map and store the identification information and capacitance received by the communication unit 160 .
  • the storage unit 180 may store programs and data necessary for the control unit 170 . That is, the storage unit 180 may store data necessary for each component of the battery pack 100 to perform operations and functions, programs or data generated while the operations and functions are performed.
  • the storage unit 180 is not particularly limited in its type as long as it is a known information storage means capable of writing, erasing, updating, and reading data.
  • the information storage means may include RAM, flash memory, ROM, EEPROM, registers, and the like.
  • the storage unit 180 may store program codes in which processes executable by the control unit 170 are defined.
  • control unit 170 may be configured to control the output power according to the battery cell 110 based on the capacitance received by the communication unit 160 .
  • a power profile indicating a correspondence between the capacitance of the capacitor 210 included in the load 200 and the output power of the battery pack 100 may be preset.
  • This power profile is configured to be used to determine the optimal output power corresponding to the capacitance of the capacitor 210 included in the load, and may be stored in advance in the storage unit 180 .
  • the optimal output power for the load 200 may not be determined. That is, since the capacitance of the capacitor 210 included in the load 200 is not accurately recognized, the optimal output power for the load 200 may not be determined even if the power profile is considered. In this case, since the output power of the battery pack 100 is not controlled to the optimal output power, when the load 200 is charged by the battery pack 100 , a ripple current is applied or a reverse voltage is applied. can be
  • charging by the battery pack 100 is unstable because optimal output power is not determined even if a power profile is considered for a product whose capacitance is not set in advance. can do.
  • the battery pack 100 not only performs precharging based on the capacitance directly received from the load 200, but also provides power optimized to the load 200 based on the capacitance. It has the advantage of being able to print. That is, according to the battery pack 100 according to an embodiment of the present invention, there is an advantage that the charging of the load 200 can proceed stably.
  • the control unit 170 may be configured to obtain the identification information and the capacitance received by the communication unit 160 .
  • control unit 170 may obtain both the identification information and the capacitance received by the communication unit 160 from the load 200 .
  • controller 170 may be configured to compare the obtained identification information with the identification information stored in the storage unit 180 to determine whether to store the identification information and the acquired capacitance.
  • control unit 170 maps the obtained identification information and the obtained capacitance to store in the storage unit 180 . can be configured.
  • the communication unit 160 may receive identification information of the first load and the capacitance of the capacitor 210 included in the first load from the first load.
  • the control unit 170 may store the first identification information and the first capacitance of the first load received by the communication unit 160 by mapping the first capacitance to the storage unit 180 . Thereafter, the controller 170 may set a first duty ratio corresponding to the first load based on the first capacitance of the first load. In addition, the controller 170 may perform precharging on the capacitor 210 included in the first load by controlling the operating state of the precharge relay 130 according to the set first duty ratio.
  • the controller 170 stores the stored identification information to correspond to the stored identification information. and update the capacitance with the obtained capacitance.
  • the capacitor 210 may be changed as the second load is repaired or changed.
  • a second load with a changed capacitor 210 may be connected to the battery pack 100 even though it is a product of the same kind as a product having a history of being connected to the battery pack 100 .
  • the storage unit 180 may store identification information and capacitance of products that have already been connected. That is, the second identification information of the second load received by the communication unit 160 from the second load is the same as the identification information already stored in the storage unit 180 , but the second capacitance of the second load received by the communication unit 160 is the same. may be different from the capacitance already stored in the storage unit 180 . Accordingly, the control unit 170 obtains the second identification information and the second capacitance of the second load from the communication unit 160 , and newly acquires a capacitance corresponding to the identification information of the second load stored in the storage unit 180 . 2 Capacitance can be updated.
  • the controller 170 may set a second duty ratio corresponding to the second load based on the updated second capacitance of the second load.
  • the controller 170 may perform precharging on the capacitor 210 included in the second load by controlling the operating state of the precharge relay 130 according to the set second duty ratio.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a battery system 10 according to another embodiment of the present invention.
  • a battery system 10 may include a battery pack 100 and a load 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the load 200 may include a capacitor 210 , a communication unit 220 , and a control unit 230 .
  • the capacitor 210 may be configured such that one end is connected to the positive terminal (P+) of the battery pack 100 and the other end is connected to the negative terminal (P ⁇ ) of the battery pack 100 .
  • one end of the capacitor 210 may be connected to the positive terminal P+ of the battery pack 100 by being connected to the connector 150 .
  • the other end of the capacitor 210 may be connected to the negative terminal P ⁇ of the battery pack 100 by being connected to the connector 150 . Accordingly, when the capacitor 210 is connected from the connector to the connector, the positive terminal P+ of the battery pack 100, the battery cell 110, the negative terminal P- of the battery pack 100, and the capacitor 210 are connected. A closed circuit may be formed.
  • the communication unit 220 may be configured to be communicatively connected to the communication unit 160 .
  • the communication unit 220 may be configured to communicate with the communication unit 160 by wire and/or wirelessly.
  • the communication unit 220 may be connected to the communication unit 160 to communicate with each other through a wired line.
  • the communication unit 220 may be connected to the connector unit 150 , and may be connected to the communication unit 160 by wire through the connector unit 150 .
  • the control unit 230 may be configured to control the communication unit 220 to output the capacitance of the capacitor 210 and the identification information of the load 200 to the communication unit 160 .
  • the battery pack 100 may further include a connection detection unit 190 .
  • connection detection unit 190 is configured to detect a connection between the load 200 and the connector unit 150, and output a connection detection signal when the connection between the load 200 and the connector unit 150 is detected.
  • connection detecting unit 190 may detect whether the positive terminal P+ and the negative terminal P- of the battery pack 100 are connected to the capacitor 210 .
  • connection detection signal output by the connection detection unit 190 may be output to the control unit 170 .
  • the control unit 170 When the control unit 170 receives the connection detection signal from the connection detection unit 190 , the capacitance of the capacitor 210 and the load 200 are transmitted to the communication unit 220 through the communication unit 160 .
  • the control unit 170 may determine that the battery pack 100 and the load 200 are connected. Also, when the battery pack 100 and the load 200 are connected, the communication unit 160 of the battery pack 100 and the communication unit 220 of the load 200 may be connected to communicate with each other. Accordingly, the control unit 170 may control the communication unit 160 to output a request signal for requesting identification information and capacitance to the communication unit 220 .
  • the controller 170 outputs a request signal to the load 200 before precharging (when the battery pack 100 and the load 200 are connected), thereby reducing the capacitance. can be obtained
  • the controller 170 may set a duty ratio corresponding to the acquired capacitance, and perform precharge according to the set duty ratio.
  • the battery system 10 first acquires capacitance information and then performs precharging to correspond to the acquired capacitance, so unexpected unexpected that may occur due to incompletely performed precharging. It has the advantage of being able to prevent problems in advance.
  • the control unit 230 may be configured to receive the request signal through the communication unit 220 .
  • control unit 170 of the battery pack 100 when the control unit 170 of the battery pack 100 receives the connection detection signal from the connection detection unit 190 , it may output a request signal for requesting identification information and capacitance of the load 200 . .
  • control unit 230 of the load 200 may receive the request signal through the communication unit 220 .
  • the control unit 230 generates a response signal including the identification information and the capacitance in response to the request signal, and controls the communication unit 220 to output the response signal to the communication unit 160 .
  • control unit 230 may generate a response signal including identification information of the load 200 and the capacitance of the capacitor 210 included in the load 200 . That is, the response signal generated by the control unit 230 may correspond to the request signal generated by the control unit 170 .
  • the control unit 230 may output the generated response signal through the communication unit 220 .
  • the response signal output through the communication unit 220 may be received by the control unit 170 through the communication unit 160 .
  • the load 200 may further include a connection detection unit 240 .
  • the connection detection unit 240 may be configured to detect a connection to the connector unit 150 , and to output a connection signal to the control unit 230 when the connection to the connector unit 150 is detected.
  • connection detection unit 240 provided in the load 200 may have a configuration corresponding to the connection detection unit 190 provided in the battery pack 100 .
  • the control unit 230 may be configured to control the communication unit 220 to output the capacitance and the identification information to the communication unit 160 when receiving the connection signal from the connection detection unit 240 .
  • control unit 230 may output capacitance and identification information not only when the response signal is received through the communication unit 220 but also when the connection signal is received from the connection detection unit 240 .
  • the load 200 further includes a connection detection unit 240 to determine whether the battery pack 100 and the load 200 are connected, and the control unit 230 receives capacitance and identification information based on the connection signal. It may output through the communication unit 220 .
  • the control unit 230 may receive the connection signal and output capacitance and identification information through the communication unit 220 after a predetermined time elapses. That is, after receiving the connection signal, the control unit 230 may wait for a time (a predetermined time) for receiving the request signal if the state of the connection detecting unit 190 is normal. And, if the request signal is not received for a predetermined time, the control unit 230 may output capacitance and identification information through the communication unit 220 .
  • At least some of the components of the battery pack 100 may be implemented by supplementing or adding functions of components included in the conventional BMS.
  • the communication unit 160 , the control unit 170 , the storage unit 180 , and the connection detection unit 190 of the battery pack 100 may be implemented as components of the BMS. And, such a BMS may be provided in the battery pack 100 .
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a precharging method according to another embodiment of the present invention.
  • the precharge method may be applied to the battery pack 100 or the battery system 10 according to an embodiment of the present invention. Preferably, each step of the precharge method may be performed by the battery pack 100 .
  • the precharge method may include a receiving step S100 , a duty ratio calculating step S200 , and a precharging step S300 .
  • the receiving step ( S100 ) is a step of receiving the capacitance of the capacitor 210 from the load 200 when the battery pack 100 and the load 200 are connected, and may be performed by the communication unit 160 . there is.
  • the communication unit 160 may receive identification information of the load 200 together with a capacitance from the load 200 .
  • the duty ratio calculation step S200 is a step of calculating a duty ratio corresponding to the capacitance, and may be performed by the controller 170 .
  • the control unit 170 may obtain the capacitance of the capacitor 210 provided in the load 200 through the communication unit 160 , and calculate a duty ratio corresponding to the obtained capacitance. That is, the controller 170 directly calculates the duty ratio optimized for the load 200 before performing the precharge, thereby improving the accuracy of the precharge.
  • the precharging step ( S300 ) is a step of precharging the capacitor 210 by controlling the operating state of the precharge relay 130 according to the calculated duty ratio, and may be performed by the controller 170 .
  • the controller 170 may control the operating state of the precharge relay 130 according to the calculated duty ratio. Through this, the capacitor 210 may be precharged.
  • the embodiment of the present invention described above is not implemented only through the apparatus and method, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded.
  • the implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments.
  • connection detection unit 190 connection detection unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 하나 이상의 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 충방전 경로에 구비된 메인 릴레이 및 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하는 배터리 팩으로, 커패시터를 포함하는 부하가 연결될 수 있도록 구성된 커넥터부; 상기 부하가 상기 커넥터부에 연결된 경우, 상기 커넥터부를 통해 상기 부하로부터 상기 커패시터의 커패시턴스를 수신하도록 구성된 통신부; 및 상기 통신부로부터 상기 커패시턴스를 획득하고, 상기 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출하며, 산출된 듀티비에 따라 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 상기 커패시터를 프리차지시키도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법
본 출원은 2020년 10월 06일 자로 출원된 한국 특허 출원번호 제10-2020-0128999호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 부하 측 커패시터의 커패시턴스를 미리 획득하여 보다 정확하게 프리차지를 수행할 수 있는 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 배터리로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 배터리 등이 있는데, 이 중에서 리튬 배터리는 니켈 계열의 배터리에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
종래에는 배터리 팩의 내부에 프리차지 회로를 병렬로 구성하여, 배터리와 부하의 커패시터가 메인릴레이로 연결되기 이전에 프리차지 회로를 통해 커패시터 측에 전압을 충전하고 이후에 메인릴레이를 연결하여 전압 차이에 의한 과도 전류 방지를 통해 아크를 방지하였다.
다만, 이러한 프리자치를 수행하기 위해서는, 커패시터의 커패시턴스를 획득하는 것이 요구된다. 종래에는 배터리 팩에 연결될 수 있는 부하의 사양을 미리 설정해두었기에, 커패시터의 커패시턴스를 미리 알 수 있었다. 또는, 종래에는 부하 또는 배터리 팩 측에서 커패시터의 커패시턴스를 직접 측정함으로써, 배터리 팩 측에서 커패시턴스를 확인할 수 있다.
즉, 종래에는 커패시턴스를 미리 알고 있는 부하에 대해서만 호환이 가능하다는 문제가 있고, 커패시턴스를 직접 측정하기 위한 측정 모듈을 구비해야 하는 문제가 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 프리차지를 수행하기 전에 부하로부터 커패시터의 커패시턴스를 수신하여 획득하고, 획득된 커패시턴스에 기반하여 산출된 듀티비에 따라 프리차지를 수행하는 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩은 하나 이상의 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 충방전 경로에 구비된 메인 릴레이 및 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하는 배터리 팩으로, 커패시터를 포함하는 부하가 연결될 수 있도록 구성된 커넥터부; 상기 부하가 상기 커넥터부에 연결된 경우, 상기 커넥터부를 통해 상기 부하로부터 상기 커패시터의 커패시턴스를 수신하도록 구성된 통신부; 및 상기 통신부로부터 상기 커패시턴스를 획득하고, 상기 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출하며, 산출된 듀티비에 따라 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 상기 커패시터를 프리차지시키도록 구성된 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 팩은 상기 부하의 식별 정보와 상기 커패시턴스를 맵핑하여 저장하도록 구성된 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부는, 상기 부하로부터 상기 커패시턴스와 함께 상기 식별 정보를 더 수신하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 통신부가 수신한 상기 식별 정보 및 상기 커패시턴스를 획득하고, 획득된 식별 정보를 상기 저장부에 저장된 식별 정보와 비교하여 상기 식별 정보 및 획득된 커패시턴스의 저장 여부를 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 획득된 식별 정보가 상기 저장부에 저장되지 않은 경우, 상기 획득된 식별 정보와 상기 획득된 커패시턴스를 맵핑하여 상기 저장부에 저장하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 획득된 식별 정보가 상기 저장부에 저장되었으나 상기 획득된 커패시턴스와 상기 저장부에 저장된 커패시턴스가 상이한 경우, 상기 저장된 식별 정보에 대응되도록 저장된 커패시턴스를 상기 획득된 커패시턴스로 갱신하도록 구성될 수 있다.
상기 메인 릴레이는, 일단이 상기 배터리 셀의 일단에 연결되고, 타단이 상기 커넥터부에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 프리차지 릴레이는, 일단이 상기 충방전 경로에서 상기 배터리 셀의 일단과 상기 메인 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 프리차지 저항의 일단에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 프리차지 저항은, 일단이 상기 프리차지 릴레이의 타단에 연결되고, 타단이 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이의 타단과 상기 커넥터부 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 시스템은 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 팩; 및 상기 부하를 포함할 수 있다.
상기 부하는, 일단이 상기 배터리 팩의 양극 단자에 연결되고, 타단이 상기 배터리 팩의 음극 단자에 연결될 수 있도록 구성된 커패시터; 상기 통신부와 통신 가능하게 연결되도록 구성된 통신 유닛; 및 상기 커패시터의 커패시턴스 및 상기 부하의 식별 정보를 상기 통신부로 출력하도록 상기 통신 유닛을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 팩은 상기 부하와 상기 커넥터부 간의 연결을 감지하고, 상기 부하와 상기 커넥터부 간의 연결이 감지되면 연결 감지 신호를 출력하도록 구성된 연결 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 연결 감지부로부터 상기 연결 감지 신호를 수신하면, 상기 통신부를 통해서 상기 통신 유닛으로 상기 커패시터의 커패시턴스 및 상기 부하의 식별 정보를 요청하는 요청 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 유닛은, 상기 통신 유닛을 통해 상기 요청 신호를 수신하고, 상기 요청 신호에 대응하여 상기 식별 정보 및 상기 커패시턴스를 포함하는 응답 신호를 생성하며, 상기 통신부로 상기 응답 신호를 출력하도록 상기 통신 유닛을 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 부하는, 상기 커넥터부와의 연결을 감지하고, 상기 커넥터부와의 연결이 감지되면 상기 제어 유닛으로 연결 신호를 출력하도록 구성된 연결 감지 유닛을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 제어 유닛은, 상기 연결 감지 유닛으로부터 상기 연결 신호를 수신한 경우, 상기 커패시턴스 및 상기 식별 정보를 상기 통신부로 출력하도록 상기 통신 유닛을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 프리차지 방법은 하나 이상의 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 충방전 경로에 구비된 메인 릴레이 및 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하고, 커패시터가 포함된 부하와 연결 가능하도록 구성된 배터리 팩의 프리차지 방법으로, 상기 배터리 팩과 상기 부하가 연결된 경우, 상기 부하로부터 상기 커패시터의 커패시턴스를 수신하는 커패시턴스 수신 단계; 상기 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출하는 듀티비 산출 단계; 및 산출된 듀티비에 따라 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 상기 커패시터를 프리차지시키는 프리차지 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프리차지를 수행하기 전에 부하로부터 커패시터의 커패시턴스 정보를 미리 수신하여 획득한 후, 획득된 커패시턴스에 기반하여 프리차지를 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩과 부하의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프리차지 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은, 다양한 구성요소들 중 어느 하나를 나머지와 구별하는 목적으로 사용되는 것이고, 그러한 용어들에 의해 구성요소들을 한정하기 위해 사용되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 제어부와 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)과 부하(200)의 예시적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리 셀(110), 메인 릴레이(120), 프리차지 릴레이(130), 프리차지 저항(140), 커넥터부(150), 통신부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
여기서, 배터리 셀(110)은, 음극 단자와 양극 단자를 구비하며, 물리적으로 분리 가능한 하나의 독립된 셀을 의미한다. 일 예로, 파우치형 리튬 폴리머 셀 하나가 배터리 셀(110)로 간주될 수 있다.
구체적으로, 배터리 팩(100)은 하나 이상의 배터리 셀(110), 상기 배터리 셀(110)의 충방전 경로(L)에 구비된 메인 릴레이(120) 및 상기 충방전 경로(L)에서 상기 메인 릴레이(120)에 병렬로 연결된 프리차지 릴레이(130) 및 프리차지 저항(140)을 포함할 수 있다.
상기 메인 릴레이(120)는, 일단이 상기 배터리 셀(110)의 일단에 연결되고, 타단이 상기 커넥터부(150)에 연결되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 메인 릴레이(120)는 충방전 경로(L)에 구비될 수 있다. 여기서, 충방전 경로(L)란 배터리 팩(100) 내부에 구비된 전류 경로로서, 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+), 배터리 셀(110) 및 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-)를 연결하는 대전류 경로일 수 있다. 메인 릴레이(120)의 일단은 배터리 셀(110)의 양극에 연결되고, 메인 릴레이(120)의 타단은 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+)에 연결될 수 있다.
또한, 도 2의 실시예에서, 배터리 셀(110)의 음극과 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-) 사이에는 제2 메인 릴레이(121)가 구비될 수도 있다. 즉, 배터리 셀(110)의 양극 측에 메인 릴레이(120)가 구비되고, 배터리 셀(110)의 음극 측에 제2 메인 릴레이(121)가 구비될 수 있다.
상기 프리차지 릴레이(130)는, 일단이 상기 충방전 경로(L)에서 상기 배터리 셀(110)의 일단과 상기 메인 릴레이(120)의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 프리차지 저항(140)의 일단에 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 프리차지 저항(140)은, 일단이 상기 프리차지 릴레이(130)의 타단에 연결되고, 타단이 상기 충방전 경로(L)에서 상기 메인 릴레이(120)의 타단과 상기 커넥터부(150) 사이에 연결되도록 구성될 수 있다.
즉, 프리차지 릴레이(130)와 프리차지 저항(140)은 서로 직렬로 연결되고, 충방전 경로(L)에서 메인 릴레이(120)와 병렬로 연결될 수 있다.
커넥터부(150)는 커패시터(210)를 포함하는 부하(200)가 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 커넥터부(150)는 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+) 및 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+)와 음극 단자(P-)는 커넥터부(150)에 포함될 수 있다. 그리고, 부하(200)가 커넥터부(150)에 연결됨으로써, 배터리 팩(100)과 부하(200)가 서로 연결될 수 있다.
통신부(160)는 상기 부하(200)가 상기 커넥터부(150)에 연결된 경우, 상기 커넥터부(150)를 통해 상기 부하(200)로부터 상기 커패시터(210)의 커패시턴스를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 통신부(160)는 부하(200)와 유선 및/또는 무선으로 통신할 수 있다. 도 2의 실시예는 통신부(160)가 부하(200)와 유선 라인을 통해 통신하는 실시예일 수 있다. 즉, 도 2의 실시예에서, 통신부(160)는 커넥터부(150)와 연결되고, 커넥터부(150)를 통해 부하(200)와 유선으로 연결될 수 있다. 이러한 유선 라인을 통해서 통신부(160)는 부하(200)로부터 커패시턴스를 수신할 수 있다.
제어부(170)는 상기 통신부(160)로부터 상기 커패시턴스를 획득하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어부(170)와 통신부(160)는 서로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 통신부(160)가 부하(200)로부터 커패시턴스를 수신하면, 제어부(170)는 통신부(160)로부터 상기 커패시턴스를 획득할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 상기 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 산출된 듀티비에 따라 상기 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태를 제어함으로써 상기 커패시터(210)를 프리차지시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 듀티비란 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태를 제어하기 위한 ON/OFF 비율일 수 있다. 구체적으로, 제어부(170)는 산출된 듀티비에 따라 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태를 턴-온 상태 또는 턴-오프 상태로 번갈아가며 제어할 수 있다. 이러한 과정을 통해서 부하(200)에 포함된 커패시터(210)가 충전됨으로써, 프리차지가 완료될 수 있다.
한편, 도 2의 실시예에서, 프리차지가 진행되는 동안 메인 릴레이(120)의 동작 상태는 턴-오프 상태이고, 제2 메인 릴레이(121)의 동작 상태는 턴-온 상태일 수 있다. 그리고, 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태는 제어부(170)에 의해 산출된 듀티비에 따라 제어될 수 있다.
일반적으로는, 프리차지를 위하여, 부하(200)에 포함된 커패시터(210)의 커패시턴스를 미리 알고 있거나, 커패시턴스를 직접 측정하여 확인할 수 있다. 즉, 부하(200)의 커패시터(210)의 커패시턴스가 확인되어야 커패시턴스에 대응되는 전압만큼 커패시터(210)를 충전시킬 수 있으므로, 프리차지를 정확하게 수행하기 위해서는 프리차지를 수행하기 전에 커패시턴스를 확인하는 것이 무엇보다 중요하다.
다만, 배터리 팩(100)에 연결될 수 있는 다양한 종류의 부하(200)에 대해 커패시턴스를 미리 알고 있는 것은 현실적으로 불가능하다. 또한, 프리차지를 위해서 매번 부하(200)의 커패시턴스를 측정하는 것은, 커패시턴스 측정 모듈이 강제되는 점에서 비효율적이라고 할 수 있다.
예컨대, 배터리 팩(100)이 가정용으로 사용되는 경우, 배터리 팩(100)에는 다양한 제품이 연결될 수 있다. 그리고, 이러한 다양한 제품은 사양에 따라 서로 상이한 커패시턴스를 갖는 커패시터(210)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(170)에 다양한 제품 중 일부의 커패시턴스가 미리 설정되지 않은 상황이 발생될 수 있고, 제어부(170)는 잘못된 듀티비를 설정하여 프리차지를 수행할 수 있다. 만약, 프리차지가 부족하게 진행된 경우, 리플 전류(Ripple current)가 발생되어 배터리 팩(100)에 구비된 소자 및/또는 부하(200)의 내부 소자를 파손시키는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 프리차지를 수행하기 전에 부하(200)로부터 커패시터(210)의 커패시턴스 정보를 미리 수신하여 획득한 후, 획득된 커패시턴스에 기반하여 프리차지를 수행할 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 부하(200)로부터 커패시턴스를 미리 수신하여 획득한 후 커패시터(210)의 용량에 대응되도록 정확한 프리차지를 수행할 수 있기 때문에, 배터리 팩(100)으로 충전이 가능한 다양한 제품에 대한 범용성 및 호환성 뛰어난 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)에 구비된 제어부(170)는 본 발명에서 수행되는 다양한 제어 로직들을 실행하기 위해 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(170)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이때, 프로그램 모듈은 메모리에 저장되고, 제어부(170)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리는 제어부(170) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 제어부(170)와 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 저장부(180)를 더 포함할 수 있다.
저장부(180)는 상기 부하(200)의 식별 정보와 상기 커패시턴스를 맵핑하여 저장하도록 구성될 수 있다.
즉, 저장부(180)에는 부하(200)의 식별 정보와 부하(200)의 커패시턴스가 맵핑되어 저장될 수 있다. 예컨대, 저장부(180)에 저장된 부하(200)의 식별 정보를 통해서 부하(200)의 커패시턴스를 확인할 수 있다.
상기 통신부(160)는, 상기 부하(200)로부터 상기 커패시턴스와 함께 상기 식별 정보를 더 수신하도록 구성될 수 있다. 즉, 저장부(180)에 저장되는 부하(200)의 식별 정보는 통신부(160)가 부하(200)로부터 수신할 수 있다.
예컨대, 통신부(160)가 부하(200)로부터 식별 정보 및 커패시턴스를 수신하면, 저장부(180)는 통신부(160)가 수신한 식별 정보 및 커패시턴스를 맵핑하여 저장할 수 있다.
또한, 저장부(180)는 제어부(170)에 필요한 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 즉, 저장부(180)는 배터리 팩(100)의 각 구성요소가 동작 및 기능을 수행하는데 필요한 데이터나 프로그램 또는 동작 및 기능이 수행되는 과정에서 생성되는 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장부(180)는 데이터를 기록, 소거, 갱신 및 독출할 수 있다고 알려진 공지의 정보 저장 수단이라면 그 종류에 특별한 제한이 없다. 일 예시로서, 정보 저장 수단에는 RAM, 플래쉬 메모리, ROM, EEPROM, 레지스터 등이 포함될 수 있다. 또한, 저장부(180)는 제어부(170)에 의해 실행 가능한 프로세스들이 정의된 프로그램 코드들을 저장할 수 있다.
한편, 제어부(170)는 커패시터(210)의 프리차지가 완료된 후, 통신부(160)가 수신한 커패시턴스에 기반하여 배터리 셀(110)에 따른 출력 파워를 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 부하(200)에 포함될 수 있는 커패시터(210)의 커패시턴스와 배터리 팩(100)의 출력 파워 간의 대응 관계를 나타내는 파워 프로파일이 미리 설정될 수 있다. 이러한 파워 프로파일은 부하에 포함된 커패시터(210)의 커패시턴스에 대응되는 최적의 출력 파워를 결정하는데 이용되도록 구성되며, 저장부(180)에 미리 저장될 수 있다.
만약, 제어부(170)에 부하(200)에 포함된 커패시터(210)의 커패시턴스가 미리 설정되지 않은 경우, 해당 부하(200)에 대해 최적의 출력 파워가 결정되지 않을 수 있다. 즉, 부하(200)에 포함된 커패시터(210)의 커패시턴스를 정확하게 인지하지 못하였기 때문에, 파워 프로파일을 고려하더라도, 부하(200)에 대한 최적의 출력 파워가 결정되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 배터리 팩(100)의 출력 파워가 최적의 출력 파워로 제어되지 않기 때문에, 배터리 팩(100)에 의해 부하(200)가 충전되는 경우, 리플(Ripple) 전류가 인가되거나 역전압이 인가될 수 있다.
예컨대, 배터리 팩(100)에 다양한 제품이 연결될 수 있는 경우, 커패시턴스가 미리 설정되지 않은 제품에 대해서는 파워 프로파일을 고려한다고 하더라도 최적의 출력 파워가 결정되지 않기 때문에 배터리 팩(100)에 의한 충전이 불안정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 부하(200)로부터 직접 수신한 커패시턴스에 기반하여 프리차지를 수행함은 물론이고, 상기 커패시턴스에 기반하여 부하(200)에 최적화된 파워를 출력할 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)에 따르면 부하(200)의 충전이 안정적(Stable)으로 진행될 수 있는 장점이 있다.
상기 제어부(170)는, 상기 통신부(160)가 수신한 상기 식별 정보 및 상기 커패시턴스를 획득하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제어부(170)는 통신부(160)가 부하(200)로부터 수신한 식별 정보와 커패시턴스를 모두 획득할 수 있다.
그리고, 제어부(170)는 획득된 식별 정보를 상기 저장부(180)에 저장된 식별 정보와 비교하여 상기 식별 정보 및 획득된 커패시턴스의 저장 여부를 결정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(170)는, 상기 획득된 식별 정보가 상기 저장부(180)에 저장되지 않은 경우, 상기 획득된 식별 정보와 상기 획득된 커패시턴스를 맵핑하여 상기 저장부(180)에 저장하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 배터리 팩(100)에 새로운 제품(이하, 제1 부하)이 연결된 경우, 저장부(180)에는 제1 부하에 대한 식별 정보 및 커패시턴스가 저장되지 않을 수 있다. 통신부(160)는 제1 부하로부터 제1 부하의 식별 정보 및 제1 부하에 포함된 커패시터(210)의 커패시턴스를 수신할 수 있다. 제어부(170)는 통신부(160)가 수신한 제1 부하의 제1 식별 정보 및 제1 커패시턴스를 저장부(180)에 맵핑하여 저장할 수 있다. 이후, 제어부(170)는 제1 부하의 제1 커패시턴스에 기반하여 제1 부하에 대응되는 제1 듀티비를 설정할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 설정된 제1 듀티비에 따라 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태를 제어함으로써, 제1 부하에 포함된 커패시터(210)에 대한 프리차지를 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부(170)는, 상기 획득된 식별 정보가 상기 저장부(180)에 저장되었으나 상기 획득된 커패시턴스와 상기 저장부(180)에 저장된 커패시턴스가 상이한 경우, 상기 저장된 식별 정보에 대응되도록 저장된 커패시턴스를 상기 획득된 커패시턴스로 갱신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 배터리 팩(100)에 이미 연결된 이력이 있는 제품과 동일한 제품(이하, 제2 부하)이 다시 연결되었으나, 제2 부하가 수리 또는 변경되어 커패시터(210)가 변경될 수 있다. 또는, 배터리 팩(100)에 이미 연결된 이력이 있는 제품과 동종의 제품이지만, 제조 사양이 변경되어 커패시터(210)가 변경된 제2 부하가 배터리 팩(100)에 연결될 수도 있다.
이러한 경우, 저장부(180)에는 이미 연결된 이력이 있는 제품에 대한 식별 정보 및 커패시턴스가 저장되어 있을 수 있다. 즉, 통신부(160)가 제2 부하로부터 수신한 제2 부하의 제2 식별 정보는 저장부(180)에 이미 저장된 식별 정보와 동일하지만, 통신부(160)가 수신한 제2 부하의 제2 커패시턴스는 저장부(180)에 이미 저장된 커패시턴스와 상이할 수 있다. 따라서, 제어부(170)는 통신부(160)로부터 제2 부하의 제2 식별 정보 및 제2 커패시턴스를 획득하고, 저장부(180)에 저장된 제2 부하의 식별 정보에 대응되는 커패시턴스를 새로 획득한 제2 커패시턴스로 갱신할 수 있다. 이후, 제어부(170)는 제2 부하의 갱신된 제2 커패시턴스에 기반하여 제2 부하에 대응되는 제2 듀티비를 설정할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 설정된 제2 듀티비에 따라 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태를 제어함으로써, 제2 부하에 포함된 커패시터(210)에 대한 프리차지를 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템(10)은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100) 및 부하(200)를 포함할 수 있다.
또한, 부하(200)는 커패시터(210), 통신 유닛(220) 및 제어 유닛(230)을 포함할 수 있다.
커패시터(210)는 일단이 상기 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+)에 연결되고, 타단이 상기 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-)에 연결될 수 있도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 커패시터(210)의 일단은 커넥터부(150)에 연결됨으로써 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+)에 연결될 수 있다. 또한 커패시터(210)의 타단은 커넥터부(150)에 연결됨으로써 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-)에 연결될 수 있다. 따라서, 커패시터(210)가 커넥부터에 연결된 경우, 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+), 배터리 셀(110), 배터리 팩(100)의 음극 단자(P-) 및 커패시터(210)를 연결하는 폐회로가 형성될 수 있다.
통신 유닛(220)은 상기 통신부(160)와 통신 가능하게 연결되도록 구성될 수 있다.
통신 유닛(220)은 통신부(160)와 유선 및/또는 무선으로 통신 가능하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 통신 유닛(220)은 통신부(160)와 유선 라인을 통해 서로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 통신 유닛(220)은 커넥터부(150)에 연결되고, 커넥터부(150)를 통해 통신부(160)와 유선으로 연결될 수 있다.
제어 유닛(230)은 상기 커패시터(210)의 커패시턴스 및 상기 부하(200)의 식별 정보를 상기 통신부(160)로 출력하도록 상기 통신 유닛(220)을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 팩(100)은 연결 감지부(190)를 더 포함할 수 있다.
연결 감지부(190)는 상기 부하(200)와 상기 커넥터부(150) 간의 연결을 감지하고, 상기 부하(200)와 상기 커넥터부(150) 간의 연결이 감지되면 연결 감지 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 연결 감지부(190)는 배터리 팩(100)의 양극 단자(P+) 및 음극 단자(P-)와 커패시터(210) 간의 연결 여부를 감지할 수 있다. 그리고, 연결 감지부(190)가 출력한 연결 감지 신호는 제어부(170)로 출력될 수 있다.
상기 제어부(170)는, 상기 연결 감지부(190)로부터 상기 연결 감지 신호를 수신하면, 상기 통신부(160)를 통해서 상기 통신 유닛(220)으로 상기 커패시터(210)의 커패시턴스 및 상기 부하(200)의 식별 정보를 요청하는 요청 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는 연결 감지부(190)로부터 연결 감지 신호를 수신하면, 배터리 팩(100)과 부하(200)가 연결된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 배터리 팩(100)과 부하(200)가 연결되면, 배터리 팩(100)의 통신부(160)와 부하(200)의 통신 유닛(220)이 서로 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 따라서, 제어부(170)는 통신부(160)를 제어하여 통신 유닛(220)으로 식별 정보 및 커패시턴스를 요청하는 요청 신호를 출력할 수 있다.
즉, 제어부(170)는 정확한 프리차지를 수행하기 위하여, 프리차지를 수행하기 전(배터리 팩(100)과 부하(200)가 연결된 시점)에 부하(200)로 요청 신호를 출력함으로써, 커패시턴스를 획득할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는 획득한 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 설정하고, 설정한 듀티비에 따라 프리차지를 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 시스템(10)은 커패시턴스 정보를 먼저 획득한 후, 획득된 커패시턴스에 대응되도록 프리차지를 수행함으로써, 불완전하게 수행된 프리차지로 인해 발생될 수 있는 예상치 못한 문제들을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 제어 유닛(230)은, 상기 통신 유닛(220)을 통해 상기 요청 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 앞선 실시예에서, 배터리 팩(100)의 제어부(170)는 연결 감지부(190)로부터 연결 감지 신호를 수신하면 부하(200)의 식별 정보 및 커패시턴스를 요청하는 요청 신호를 출력할 수 있다. 그리고, 부하(200)의 제어 유닛(230)은 통신 유닛(220)을 통해 요청 신호를 수신할 수 있다.
제어 유닛(230)은, 상기 요청 신호에 대응하여 상기 식별 정보 및 상기 커패시턴스를 포함하는 응답 신호를 생성하며, 상기 통신부(160)로 상기 응답 신호를 출력하도록 상기 통신 유닛(220)을 제어하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어 유닛(230)은 부하(200)의 식별 정보와 부하(200)에 포함된 커패시터(210)의 커패시턴스를 포함하는 응답 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어 유닛(230)에 의해 생성된 응답 신호는 제어부(170)에 의해 생성된 요청 신호에 대응될 수 있다. 제어 유닛(230)은 생성한 응답 신호를 통신 유닛(220)을 통해 출력할 수 있다. 통신 유닛(220)을 통해 출력된 응답 신호는 통신부(160)를 통해 제어부(170)가 수신할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 부하(200)는 연결 감지 유닛(240)을 더 포함할 수 있다.
연결 감지 유닛(240)은 상기 커넥터부(150)와의 연결을 감지하고, 상기 커넥터부(150)와의 연결이 감지되면 상기 제어 유닛(230)으로 연결 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
즉, 부하(200)에 구비된 연결 감지 유닛(240)은 배터리 팩(100)에 구비된 연결 감지부(190)에 대응되는 구성일 수 있다.
상기 제어 유닛(230)은, 상기 연결 감지 유닛(240)으로부터 상기 연결 신호를 수신한 경우, 상기 커패시턴스 및 상기 식별 정보를 상기 통신부(160)로 출력하도록 상기 통신 유닛(220)을 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 제어 유닛(230)은 통신 유닛(220)을 통해 응답 신호를 수신한 경우뿐만 아니라, 연결 감지 유닛(240)으로부터 연결 신호를 수신한 경우에도 커패시턴스와 식별 정보를 출력할 수 있다.
예컨대, 배터리 팩(100)에 구비된 연결 감지부(190)에 결함이 발생되어 연결 감지부(190)가 배터리 팩(100)과 부하(200) 간의 연결 여부를 판단할 수 없는 문제가 발생될 수 있다. 이 경우, 제어 유닛(230)이 요청 신호를 수신한 경우에만 응답 신호를 출력할 수 있다면, 프리 차지가 진행되지 않거나, 부정확하게 진행될 수 있다. 따라서, 부하(200)는 연결 감지 유닛(240)을 더 포함하여 배터리 팩(100)과 부하(200) 간의 연결 여부를 판단하고, 제어 유닛(230)은 연결 신호에 기반하여 커패시턴스 및 식별 정보를 통신 유닛(220)을 통해 출력할 수 있다.
바람직하게, 연결 감지부(190) 및 연결 감지 유닛(240)이 모두 정상적으로 동작하는 경우, 통신부(160)에 의해 출력되는 요청 신호와 통신 유닛(220)에 의해 출력되는 신호 간의 간섭을 방지하기 위하여, 제어 유닛(230)은 연결 신호를 수신하고 소정의 시간이 경과된 후에 커패시턴스 및 식별 정보를 통신 유닛(220)을 통해 출력할 수 있다. 즉, 제어 유닛(230)은 연결 신호를 수신한 후, 연결 감지부(190)의 상태가 정상이라면 요청 신호가 수신될 시간(소정의 시간) 동안 대기할 수 있다. 그리고, 제어 유닛(230)은 소정의 시간 동안 요청 신호가 수신되지 않으면 커패시턴스와 식별 정보를 통신 유닛(220)을 통해 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)의 구성요소 중 적어도 일부는, 종래 BMS에 포함된 구성의 기능을 보완하거나 추가함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩(100)의 통신부(160), 제어부(170), 저장부(180) 및 연결 감지부(190)는 BMS의 구성요소로서 구현될 수 있다. 그리고, 이러한 BMS가 배터리 팩(100)에 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프리차지 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
프리차지 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100) 또는 배터리 시스템(10)에 적용될 수 있다. 바람직하게, 프리차지 방법의 각 단계는 배터리 팩(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 프리차지 방법은 수신 단계(S100), 듀티비 산출 단계(S200) 및 프리차지 단계(S300)를 포함할 수 있다.
수신 단계(S100)는 상기 배터리 팩(100)과 상기 부하(200)가 연결된 경우, 상기 부하(200)로부터 상기 커패시터(210)의 커패시턴스를 수신하는 단계로서, 통신부(160)에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게, 배터리 팩(100)과 부하(200)가 연결된 경우, 통신부(160)는 부하(200)로부터 커패시턴스와 함께 부하(200)의 식별 정보를 수신할 수 있다.
듀티비 산출 단계(S200)는 상기 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출하는 단계로서, 제어부(170)에 의해 수행될 수 있다.
제어부(170)는 통신부(160)를 통해 부하(200)에 구비된 커패시터(210)의 커패시턴스를 획득하고, 획득된 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출할 수 있다. 즉, 제어부(170)는 프리차지를 수행하기 전에 부하(200)에 최적화된 듀티비를 직접 산출함으로써, 프리차지의 정확도를 향상시킬 수 있다.
프리차지 단계(S300)는 산출된 듀티비에 따라 상기 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태를 제어함으로써 상기 커패시터(210)를 프리차지시키는 단계로서, 제어부(170)에 의해 수행될 수 있다.
예컨대, 도 2의 실시예에서, 제어부(170)는 산출된 듀티비에 따라 프리차지 릴레이(130)의 동작 상태를 제어할 수 있다. 이를 통해 커패시터(210)가 프리차지될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
또한, 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 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
(부호의 설명)
10: 배터리 시스템
100: 배터리 팩
110: 배터리 셀
120: 메인 릴레이
121: 제2 메인 릴레이
130: 프리차지 릴레이
140: 프리차지 저항
150: 커넥터부
160: 통신부
170: 제어부
180: 저장부
190: 연결 감지부
200: 부하
210: 커패시터
220: 통신 유닛
230: 제어 유닛
240: 연결 감지 유닛

Claims (10)

  1. 하나 이상의 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 충방전 경로에 구비된 메인 릴레이 및 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하는 배터리 팩에 있어서,
    커패시터를 포함하는 부하가 연결될 수 있도록 구성된 커넥터부;
    상기 부하가 상기 커넥터부에 연결된 경우, 상기 커넥터부를 통해 상기 부하로부터 상기 커패시터의 커패시턴스를 수신하도록 구성된 통신부; 및
    상기 통신부로부터 상기 커패시턴스를 획득하고, 상기 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출하며, 산출된 듀티비에 따라 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 상기 커패시터를 프리차지시키도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하의 식별 정보와 상기 커패시턴스를 맵핑하여 저장하도록 구성된 저장부를 더 포함하고,
    상기 통신부는,
    상기 부하로부터 상기 커패시턴스와 함께 상기 식별 정보를 더 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통신부가 수신한 상기 식별 정보 및 상기 커패시턴스를 획득하고, 획득된 식별 정보를 상기 저장부에 저장된 식별 정보와 비교하여 상기 식별 정보 및 획득된 커패시턴스의 저장 여부를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 획득된 식별 정보가 상기 저장부에 저장되지 않은 경우, 상기 획득된 식별 정보와 상기 획득된 커패시턴스를 맵핑하여 상기 저장부에 저장하고,
    상기 획득된 식별 정보가 상기 저장부에 저장되었으나 상기 획득된 커패시턴스와 상기 저장부에 저장된 커패시턴스가 상이한 경우, 상기 저장된 식별 정보에 대응되도록 저장된 커패시턴스를 상기 획득된 커패시턴스로 갱신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 릴레이는,
    일단이 상기 배터리 셀의 일단에 연결되고, 타단이 상기 커넥터부에 연결되도록 구성되고,
    상기 프리차지 릴레이는,
    일단이 상기 충방전 경로에서 상기 배터리 셀의 일단과 상기 메인 릴레이의 일단 사이에 연결되고, 타단이 상기 프리차지 저항의 일단에 연결되도록 구성되며,
    상기 프리차지 저항은,
    일단이 상기 프리차지 릴레이의 타단에 연결되고, 타단이 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이의 타단과 상기 커넥터부 사이에 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩; 및 상기 부하를 포함하는 배터리 시스템에 있어서,
    상기 부하는,
    일단이 상기 배터리 팩의 양극 단자에 연결되고, 타단이 상기 배터리 팩의 음극 단자에 연결될 수 있도록 구성된 커패시터;
    상기 통신부와 통신 가능하게 연결되도록 구성된 통신 유닛; 및
    상기 커패시터의 커패시턴스 및 상기 부하의 식별 정보를 상기 통신부로 출력하도록 상기 통신 유닛을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    상기 부하와 상기 커넥터부 간의 연결을 감지하고, 상기 부하와 상기 커넥터부 간의 연결이 감지되면 연결 감지 신호를 출력하도록 구성된 연결 감지부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 연결 감지부로부터 상기 연결 감지 신호를 수신하면, 상기 통신부를 통해서 상기 통신 유닛으로 상기 커패시터의 커패시턴스 및 상기 부하의 식별 정보를 요청하는 요청 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 통신 유닛을 통해 상기 요청 신호를 수신하고, 상기 요청 신호에 대응하여 상기 식별 정보 및 상기 커패시턴스를 포함하는 응답 신호를 생성하며, 상기 통신부로 상기 응답 신호를 출력하도록 상기 통신 유닛을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 부하는,
    상기 커넥터부와의 연결을 감지하고, 상기 커넥터부와의 연결이 감지되면 상기 제어 유닛으로 연결 신호를 출력하도록 구성된 연결 감지 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 연결 감지 유닛으로부터 상기 연결 신호를 수신한 경우, 상기 커패시턴스 및 상기 식별 정보를 상기 통신부로 출력하도록 상기 통신 유닛을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
  10. 하나 이상의 배터리 셀, 상기 배터리 셀의 충방전 경로에 구비된 메인 릴레이 및 상기 충방전 경로에서 상기 메인 릴레이에 병렬로 연결된 프리차지 릴레이 및 프리차지 저항을 포함하고, 커패시터가 포함된 부하와 연결 가능하도록 구성된 배터리 팩의 프리차지 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩과 상기 부하가 연결된 경우, 상기 부하로부터 상기 커패시터의 커패시턴스를 수신하는 커패시턴스 수신 단계;
    상기 커패시턴스에 대응되는 듀티비를 산출하는 듀티비 산출 단계; 및
    산출된 듀티비에 따라 상기 프리차지 릴레이의 동작 상태를 제어함으로써 상기 커패시터를 프리차지시키는 프리차지 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리차지 방법.
PCT/KR2021/013638 2020-10-06 2021-10-05 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법 Ceased WO2022075712A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022567856A JP7422898B2 (ja) 2020-10-06 2021-10-05 バッテリーパック、バッテリーシステム及びプリチャージ方法
EP21877963.5A EP4156445A4 (en) 2020-10-06 2021-10-05 Battery pack, battery system, and pre-charge method
CN202180030483.8A CN115428293A (zh) 2020-10-06 2021-10-05 电池组、电池系统和预充电方法
US17/919,702 US12451719B2 (en) 2020-10-06 2021-10-05 Battery pack, battery system and precharge method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0128999 2020-10-06
KR1020200128999A KR102722929B1 (ko) 2020-10-06 2020-10-06 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022075712A1 true WO2022075712A1 (ko) 2022-04-14

Family

ID=81126994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/013638 Ceased WO2022075712A1 (ko) 2020-10-06 2021-10-05 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12451719B2 (ko)
EP (1) EP4156445A4 (ko)
JP (1) JP7422898B2 (ko)
KR (1) KR102722929B1 (ko)
CN (1) CN115428293A (ko)
WO (1) WO2022075712A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4372958A1 (en) * 2022-11-18 2024-05-22 3M Innovative Properties Company Device, battery pack, and article of personal protective equipment

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023011739A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 Experience Knowledge Strategy, S.L. A dc solid state circuit breaker and dc circuit breaker system
US12136840B2 (en) * 2021-12-24 2024-11-05 Motorola Solutions, Inc. Device, battery and system to control battery power
TWI854663B (zh) * 2023-05-22 2024-09-01 群光電能科技股份有限公司 供電管理電路及使用供電管理電路的電源供應器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005295697A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP2013179760A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Toyota Auto Body Co Ltd 電源装置
US20140028088A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Method for Controlling a Battery System, a Battery System, and Motor Vehicle
KR20180113856A (ko) * 2017-04-07 2018-10-17 삼성에스디아이 주식회사 차량 구동용 전력 공급 시스템
KR20190073925A (ko) * 2017-12-19 2019-06-27 주식회사 엘지화학 프리차지 장치 및 방법
KR20200128999A (ko) 2019-05-07 2020-11-17 엘지전자 주식회사 세탁물 처리 기기

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050201032A1 (en) 2004-03-09 2005-09-15 Devine James M. Protection against surges of electric current
JP4910369B2 (ja) * 2005-11-15 2012-04-04 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置
KR100739942B1 (ko) 2006-01-31 2007-07-16 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 충전 방법 및 이차전지용 보호회로 장치
JP2007244124A (ja) 2006-03-09 2007-09-20 Toyota Motor Corp 車両駆動用電源システム
US7929323B2 (en) 2008-09-26 2011-04-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for pre-charging power converters and diagnosing pre-charge faults
JP5263952B2 (ja) 2008-11-12 2013-08-14 エヌイーシーコンピュータテクノ株式会社 電源起動時間制御装置、情報処理装置、電源起動時間制御方法及び電源起動時間制御プログラム
KR101146378B1 (ko) * 2010-06-09 2012-05-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리팩의 충전 시스템
JP5669465B2 (ja) 2010-07-08 2015-02-12 キヤノン株式会社 電源回路
KR101164757B1 (ko) 2010-11-29 2012-07-12 주식회사 케피코 전자제어장치의 캐패시터 불량 판독 시스템 및 이의 사용방법
WO2012173408A2 (ko) 2011-06-17 2012-12-20 주식회사 유라코퍼레이션 파워 릴레이 어셈블리 구동 장치 및 그 구동 방법
CN104303388B (zh) 2013-03-29 2018-01-05 松下知识产权经营株式会社 蓄电池组、电气设备、通信控制方法
KR20140131174A (ko) * 2013-05-03 2014-11-12 주식회사 엘지화학 펄스 폭 변조를 이용하는 프리 차지 기능의 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 방법
KR101718114B1 (ko) * 2013-09-27 2017-03-20 주식회사 엘지화학 프리차지 저항의 저항값 측정 장치 및 방법
EP3034351B1 (en) 2014-12-01 2024-04-24 Marelli Europe S.p.A. Electronic device for controlling the electric charge of a load electrically supplied by a battery pack and system for moving an electric or hybrid traction vehicle using the device
KR102296132B1 (ko) * 2015-02-16 2021-08-31 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그의 구동방법
KR101605990B1 (ko) 2015-03-25 2016-03-23 영남대학교 산학협력단 인버터 벡터 구동 시스템 및 그것을 이용한 커패시터 용량 추정 방법
KR101780396B1 (ko) 2015-06-29 2017-09-20 주식회사 코캄일렉트로닉스 배터리 보호 장치 및 방법
KR20170012794A (ko) 2015-07-24 2017-02-03 엘에스산전 주식회사 직류 링크 커패시터의 초기 충전을 위한 컨버터 제어 시스템
KR102528423B1 (ko) * 2015-12-09 2023-05-03 현대모비스 주식회사 소음 저감을 위한 차량용 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법
KR102237376B1 (ko) 2016-09-08 2021-04-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102082380B1 (ko) * 2016-11-02 2020-02-28 주식회사 엘지화학 부하 구동전류 제어방법 및 시스템
KR102256101B1 (ko) 2018-01-30 2021-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 프리차지 저항 보호 장치
KR102394826B1 (ko) 2018-02-14 2022-05-04 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리와 평활 커패시터 간의 에너지 전달을 위한 전원 회로 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템
KR102134825B1 (ko) 2018-05-08 2020-07-16 주식회사 경신 파워 릴레이 어셈블리 제어 장치 및 방법
KR102361334B1 (ko) * 2018-05-09 2022-02-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 제어 장치 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
JP2020043737A (ja) 2018-09-13 2020-03-19 トヨタ自動車株式会社 電力供給装置
CN109818393B (zh) 2019-01-23 2020-05-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种高压电池组的预充电路和预充方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005295697A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP2013179760A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Toyota Auto Body Co Ltd 電源装置
US20140028088A1 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Method for Controlling a Battery System, a Battery System, and Motor Vehicle
KR20180113856A (ko) * 2017-04-07 2018-10-17 삼성에스디아이 주식회사 차량 구동용 전력 공급 시스템
KR20190073925A (ko) * 2017-12-19 2019-06-27 주식회사 엘지화학 프리차지 장치 및 방법
KR20200128999A (ko) 2019-05-07 2020-11-17 엘지전자 주식회사 세탁물 처리 기기

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4156445A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4372958A1 (en) * 2022-11-18 2024-05-22 3M Innovative Properties Company Device, battery pack, and article of personal protective equipment

Also Published As

Publication number Publication date
EP4156445A1 (en) 2023-03-29
US20230144351A1 (en) 2023-05-11
KR20220045849A (ko) 2022-04-13
JP2023524847A (ja) 2023-06-13
KR102722929B1 (ko) 2024-10-25
EP4156445A4 (en) 2023-11-29
US12451719B2 (en) 2025-10-21
CN115428293A (zh) 2022-12-02
JP7422898B2 (ja) 2024-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022075712A1 (ko) 배터리 팩, 배터리 시스템 및 프리차지 방법
WO2022158948A2 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2022035032A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2022103213A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2022124773A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2022098096A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2019017596A1 (ko) 무선 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리팩
WO2022108344A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2022145822A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2021085893A1 (ko) 누전 검출 장치, 누전 검출 방법 및 전기 차량
WO2022215962A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2017222186A1 (ko) 전기 자동차용 구동 회로 및 그 제어 방법
WO2019098576A1 (ko) 배터리 여유 용량 추정 장치
WO2019107976A1 (ko) 배터리 팩
WO2020076126A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2022114826A1 (ko) 배터리 관리 장치 및 방법
WO2019107982A1 (ko) 배터리 팩
WO2022145998A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2022080746A1 (ko) 배터리 상태 진단 장치 및 방법
WO2022203322A1 (ko) 배터리 분류 장치 및 방법
WO2022250390A1 (ko) 배터리 모니터링 장치 및 방법
WO2022080837A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2019107978A1 (ko) 배터리 팩
WO2024063577A1 (ko) 배터리 진단 장치 및 방법
WO2019107979A1 (ko) 배터리 팩

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21877963

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022567856

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021877963

Country of ref document: EP

Effective date: 20221220

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 17919702

Country of ref document: US