包括多种电池的电池组系统的制作方法

本发明涉及一种电池组，更详细地，涉及一种包括各种规格电池的电池组。

背景技术：

在使用现有的电池组时，在因故障而需要将部分电池模块更换为相同电池的新部件的情况下，由于新电池和现有电池之间的寿命差而不可避免地出现容量差，在持续使用时，可能会引起寿命缩短加速和出现各种故障诊断代码等问题。因此，现有的电池组存在当部分结构发生缺陷时需要以电池组整体为单位进行更换的问题。另外，在如上所述的情况下，当组成电池组的电池已经停产时，由于无法提供用于更换的模块，可能需要更换为由替代电池组成的电池组。

为了解决上述问题，公开了韩国授权专利10-1889206“电池管理装置”(以下称为现有技术)。参照图1，对现有技术进行简要说明，现有技术包括通过电池组管理单元102来管理的多个可更换的电池模块130，可更换的电池模块130包括：单元电池包125；以及电池管理单元101，管理所述单元电池包。在现有技术中，可以通过在电池管理单元101设置可测量每个单元电池包125的装置来单独地掌握并控制每个单元电池包125的状态。但是，现有技术只适用于电池组内的电池全部具有相同的性能和形态的情况，因此存在应用例受限制的问题。

另外，如现有技术搭载具有相同性能和形态的电池的电池组具有易于控制的优点，但是由于电池的形态相同，在组成电池组时存在空间利用性降低的缺点。为了克服所述缺点而设置了不同结构的电池模块，但是由于每个单元电池具有固定的形态，因此存在明显的局限性。

现有技术文献

(专利文献)韩国授权专利第10-1889206号，“电池管理装置”

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种包括多种电池的电池组系统，其能够以电池组的下位单位，即电池模块为单位易于进行更换。

另外，提供一种包括多种电池的电池组系统，其包括具有各种形态和性能的电池模块，从而能够设置电池模块以提高电池组的空间效率。

另外，提供一种包括多种电池的电池组系统，其包括具有各种形态和性能的电池模块，从而可以提高电池组的能量密度。

另外，提供一种包括多种电池的电池组系统，其估计具有各种性能和输出的电池模块的剩余容量(soc％)，并且根据控制单元的容量基准来变换容量，从而可以使各电池模块以均匀的比率保持剩余容量。

(二)技术方案

本发明的包括多种电池的电池组系统，其特征在于，包括：多个单元电池；多个电池模块，包括多个所述单元电池；以及控制单元，从多个所述电池模块获取信息，以平衡多个电池模块。

另外，本发明的特征在于，在多个所述电池模块中的一部分电池模块的容量、形态及寿命中的至少一种彼此不同。

另外，本发明的特征在于，包括：多个模块控制单元，以一对一的方式对应于所述电池模块，并且从每个所述电池模块获取信息以而进行控制；以及中央控制单元，从每个所述模块控制单元接收信息以进行控制。

另外，本发明的特征在于，所述模块控制单元存储有应用在对应的所述电池模块的所述单元电池的容量信息。

另外，本发明的特征在于，所述中央控制单元将每个所述电池模块的容量值中的最小容量设定为代表容量。

另外，本发明的特征在于，每个所述模块控制单元估计对应电池模块的剩余容量而不是被设定为所述代表容量的电池模块的剩余容量，并且推导所述电池模块和设定为代表容量的所述电池模块之间的容量差，以估计容量比x，从而以所述代表容量为基准对每个所述电池模块的剩余容量进行容量比率的变换，并且将变换的剩余容量发送至所述中央控制单元。

另外，本发明的特征在于，所述中央控制单元平衡每个所述电池模块，以使每个所述电池模块的所述变换的剩余容量保持相同。

另外，本发明的特征在于，每个所述模块控制单元估计对应的所述电池模块的可用输出，并将所述可用输出发送至所述中央控制单元，所述中央控制单元将所发送的可用输出值中的最小值设定为代表输出。

另外，本发明的特征在于，所述包括多种电池的电池组系统被设计为用户可根据用途易于改变每个所述电池模块的配置。

(三)有益效果

通过如上结构，本发明的包括多种电池的电池组系统能够以电池组的下位单位，即电池模块为单位易于进行更换。

另外，包括具有各种形态和性能的电池模块，从而能够设置电池模块以提高电池组的空间效率。

另外，包括具有各种形态和性能的电池模块，从而提高电池组的能量密度。

另外，估计具有各种性能和输出的电池模块的剩余容量(soc％)，并且根据控制单元的容量基准来变换容量，从而可以使各电池模块以均匀的比率保持剩余容量。

附图说明

图1是示出现有技术的电池组系统的示意图。

图2是示出本发明的电池模块与控制单元之间的关系的示意图。

图3是说明本发明的控制单元的结构和其操作的示意图。

图4是示出本发明的容量变换方式的概念图。

图5是示出本发明的控制形态的第一实施例的示意图。

图6是示出本发明的控制形态的第二实施例的示意图。

附图标记说明

100：电池模块

200：控制单元

210：模块控制单元

220：中央控制单元

具体实施方式

下面，通过附图对本发明的技术思想进行更详细的说明。在此，在本说明书和权利要求书中使用的术语或单词不应被解释为限定于一般或辞典中的含义，而应立足于发明人为了通过最佳的方法来说明自己的发明而可以适当地定义术语的概念的原则，将其解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。

因此，在本说明书中记载的实施例和附图示出的结构仅仅是本发明的最优选的一个实施例，并不能完全代表本发明的技术思想，因此，应理解本申请可以包括代替所述实施例的各种变形例。

下面，通过附图对本发明的技术思想进行更详细的说明。附图仅仅是为了更详细地说明本发明的技术思想而示出的一个例子，因此本发明的技术思想并不限定于附图的形态。

下面，参照图2，对包括多种电池的电池组系统的示意性结构进行说明。

本发明的包括多种电池的电池组系统可以包括：多个单元电池；以及多个电池模块100，包括所述多个单元电池。多个电池模块100可以在电池组内分别被单独地管理。另外，本发明的包括多种电池的电池组系统可以包括控制单元200，所述控制单元200从多个电池模块100获取信息以平衡多个电池模块。优选地，控制单元200存储有多个电池模块100的基本规格信息，并且可以基于所述规格信息来估计多个电池模块100的充电和放电状态。

另外，本发明的包括多种电池的电池组系统的多个电池模块100中的一部分电池模块的容量、形态及寿命中的至少一种可能会彼此不同。另外，优选地，将包括多种电池的电池组系统设计为使用户可根据用途易于改变每个电池模块100的配置。因此，本发明的包括多种电池的电池组系统包括具有各种规格的多个电池模块100，从而可以提高能量密度，并且可以提高电池组内部的空间效率性。

下面，参照图3，对本发明的控制单元200的结构和各结构的作用进行说明。

控制单元200可以包括多个模块控制单元210和中央控制单元220，模块控制单元210可以以一对一的方式分别对应于电池模块100，并且可从每个电池模块100获取信息以进行控制。另外，中央控制单元220可以从模块控制单元210接收信息以进行控制。

更详细地，在模块控制单元210或中央控制单元220中，优选存储有应用在与其对应的电池模块100的所述单元电池的容量信息，中央控制单元220优选将各电池模块100的容量值中的最小容量设定为代表容量。基于所述设定的代表容量，中央控制单元220可将没有被设定为代表容量的其他电池模块100的剩余容量值以代表容量为基准进行变换(在电池模块100之间的连接方式为串联的情况)。

下面，参照图4，对控制单元200的控制方式进行更详细的说明。下述的控制方式中假设电池模块100之间的连接方式为串联。

各模块控制单元210可以估计其他电池模块100的剩余容量而不是被设定为代表容量的电池模块100的剩余容量，并且通过推导电池模块和被设定为代表容量的所述电池模块之间的容量差来估计容量比x。因此，所述模块控制单元210可以以所述代表容量为基准对每个电池模块100的剩余容量进行容量比率的变换(re-scale)，并将变换的剩余容量发送到中央控制单元220。如图4所示，在所述电池模块的充电和放电时，电池模块的soc可以被变换为其上限值和下限值以50％为中心对称(symmetry)。在串联的状态下，当一个电池可充电至100％，另一电池可充电至80％时，将可充电至80％的电池的比例调整为使其在soc的10％～90％的区间进行充电和放电。但是除此之外，也可以根据目的将基准变更为其他soc值，为了进一步防止过充电，可以通过将中心改变为小于soc的50％的值来变换容量。

另外，中央控制单元220可以平衡每个电池模块100，以使每个电池模块100的变换后的剩余容量保持相同。作为平衡方式，可以采用通过开关连接电阻来对过充电的电池进行放电的方式。

下面，除了如上所述的电池模块100之间的连接为串联的情况之外，本发明还对电池模块100之间的连接为并联时的包括多种电池的电池组的内部控制方式进行说明。当电池模块100之间的连接为并联时，在每个电池模块100的前面可以设置有dc/dc转换器。dc/dc转换器可以以一对一的方式对应于每个电池模块100，并且可以设置在多个电池模块100中的几个之前。如上所述，通过设置dc/dc转换器，可以将分别具有不同输出的不同规格的电池模块100标准化，从而灵活地操作包括多种电池的电池组系统。

另外，在本发明的包括多种电池的电池组系统中，可以通过上述方法，模块控制单元210从保持预定容量的多个电池模块100中估计每个电池模块100的剩余容量的变化量，从而根据下述数学式来诊断每个电池模块100的寿命指数soh。

数学式1：soh＝△a/△a’(soh：健康状态(stateofhealth)，△a：soh计算周期内的累积电流量，△a’：在100％的soh中表示的soh计算周期内的累积电流量)

计算soh的周期可以是在soc值变化量为一定值以上时的周期。

另外，在本发明的包括多种电池的电池组系统中，可以通过上述方法，每个模块控制单元210从保持预定容量的多个电池模块100中估计每个电池模块100的剩余容量的变化量，从而每个模块控制单元210估计对应的电池模块100的可用输出，并将其发送至中央控制单元220，中央控制单元220可以将所发送的输出值中的最小值设定为代表输出。可以以上述设定的代表输出值为基准，估计出电池组的最大可用输出，从而可减少在特定电池模块100中发生过载的现象。

下面，参照图5至图6，提出对包括多种电池的电池组系统的控制形态的实施例。

图5示出的包括多种电池的电池组系统为控制单元200以集成型连接的本发明的第一实施例，图6示出的包括多种电池的电池组系统为控制单元200以分散型连接的本发明的第二实施例。可根据用户的便利，在上述的第一实施例和第二实施例中选择方便的控制方式。

如上所述，在本发明中，通过具体的组件等特定内容以及限定的实施例和附图进行了说明，但这仅仅是为了帮助在整体上进一步理解本发明而提出的，本发明并不限定于所述的一个实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可以通过所述记载来进行各种修改和变形。

因此，本发明的技术思想并不限定于说明的实施例，权利要求书的范围和与所述权利要求书的范围等同或等价的变形均属于本发明的技术思想范围内。