KR101125149B1 - Current saving circuit in battery management system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수 개의 배터리셀의 전압을 검출하여 밸런싱을 유지하도록 관리하는 배터리 관리 시스템에서, 메인 제어 장치(MCU)가 대기모드에서 셧다운되었을 때, 배터리셀의 전압 검출과 밸런싱을 제어하는 검출 제어부에서 메인 제어 장치로 전류가 흐르는 것을 버퍼 회로를 사용하여 방지할 수 있도록 된, BMS에서의 전류 세이빙 회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로는, 전원을 공급하는 배터리가 안착되어 연결되는 배터리셀; 상기 배터리셀의 전압을 검출하는 동작을 제어하거나, 상기 배터리셀의 전압 밸런싱을 제어하는 검출 제어부; 상기 검출된 배터리셀의 전압에 기초하여 배터리의 충전상태(state of charging), 양호상태(state of health)를 추정하여, 상기 배터리셀에 있는 상기 배터리의 충전과 방전을 제어하는 메인 제어부; 및 상기 검출 제어부와 상기 메인 제어부 사이에 연결되어, 상기 메인 제어부가 셧다운(Shut down) 되었을 때 상기 검출 제어부 측의 전류가 상기 메인 제어부 측으로 흐르지 않도록 하이레벨 상태를 유지하는 버퍼링부를 포함한다.The present invention provides a battery management system that detects voltages of a plurality of battery cells and manages them to maintain balancing. The present invention relates to a current saving circuit in a BMS that can prevent the flow of current to the main control device using a buffer circuit.
The current saving circuit in the battery management system according to the present invention includes a battery cell to which a battery for supplying power is mounted and connected; A detection controller for controlling an operation of detecting a voltage of the battery cell or controlling voltage balancing of the battery cell; A main controller configured to estimate a state of charging and a state of health of the battery based on the detected voltage of the battery cell and to control charging and discharging of the battery in the battery cell; And a buffering unit connected between the detection control unit and the main control unit to maintain a high level state so that a current of the detection control unit does not flow to the main control unit when the main control unit is shut down.

Description

배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로{Current saving circuit in battery management system}Current saving circuit in battery management system

본 발명은 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 다수 개의 배터리셀의 전압을 검출하여 밸런싱을 유지하도록 관리하는 배터리 관리 시스템에서 메인 제어 장치(Main Control Unit)가 대기모드(Idle mode)에서 셧다운(Shut down)되었을 때, 배터리셀의 전압 검출과 밸런싱을 제어하는 검출 제어부에서 메인 제어 장치로 전류가 흐르는 것을 버퍼 회로를 사용하여 방지할 수 있도록 된, BMS에서의 전류 세이빙 회로에 관한 것이다.
The present invention relates to a battery management system (BMS), and more particularly, a main control unit (Main Control Unit) is standby in the battery management system that manages to maintain the balance by detecting the voltage of a plurality of battery cells When shut down in Idle mode, the current in the BMS is able to prevent the flow of current from the detection control unit that controls voltage detection and balancing of the battery cells to the main control unit using a buffer circuit. It relates to a saving circuit.

일반적으로 전기 자동차 등은 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용한다. 이러한 전기 자동차 등은 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.In general, an electric vehicle or the like uses a battery engine operated by electric energy output from a battery. Such an electric vehicle uses a battery formed of a pack in which a plurality of secondary cells capable of charging and discharging is used as a main power source, so there is no exhaust gas and noise is very small.

이와 같이 배터리 엔진을 이용하는 전기 자동차는 동력원 향상을 위해 2차 전지(cell)의 수가 점차 증가되고 있으며, 연결된 다수의 셀을 효율적으로 관리할 수 있는 셀 밸런싱 제어방법이 배터리 관리 시스템(BMS)에 필요하다.As such, electric vehicles using battery engines are gradually increasing in number of secondary cells to improve power sources, and a battery management system (BMS) needs a cell balancing control method for efficiently managing a plurality of connected cells. Do.

특히 배터리의 전압을 측정하기 위해서 배터리 셀의 전압이 캐패시터에 인가되는 시간적인 한계로 인해 셀의 전압이 충분히 캐패시터에 충전되지 않아서 발생된 오차에 의해 배터리 전압 검출의 정확성이 떨어진다. In particular, due to a time limit in which the voltage of the battery cell is applied to the capacitor in order to measure the voltage of the battery, the accuracy of the battery voltage detection is reduced due to an error caused by the voltage of the cell not being sufficiently charged in the capacitor.

또한, 배터리 관리 시스템에서 메인 제어 장치(MCU)가 대기모드(Idle Mode)에서 셧다운(Shut Down) 되었을 때, 배터리셀의 전압 검출과 밸런싱을 제어하는 검출 제어부 측에서 메인 제어 장치(MCU) 측으로 전류가 흐르게 되어 모든 전류를 소모하게 된다.In addition, when the main control unit (MCU) is shut down in the idle mode in the battery management system, the current flows from the detection control unit that controls the voltage detection and balancing of the battery cells to the main control unit (MCU). Will flow, consuming all of the current.

따라서, 종래에는 이러한 전류의 흐름을 방지하기 위해 아이솔레이터(Isolator)를 사용하였으나, 아이솔레이터가 고가이므로 그 갯수가 늘어나는 각 배터리셀마다 아이솔레이터를 연결하여 사용하는데 상당히 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
Therefore, in the related art, an isolator is used to prevent the flow of current, but since the isolator is expensive, there is a problem in that the isolator is connected to each battery cell in which the number thereof is increased.

전술한 사정을 감안한 본 발명의 목적은, 다수 개의 배터리셀의 전압을 검출하여 밸런싱을 유지하도록 관리하는 배터리 관리 시스템에서 메인 제어 장치(MCU)가 대기모드에서 셧다운되었을 때, 배터리셀의 전압 검출과 밸런싱을 제어하는 검출 제어부에서 메인 제어 장치로 전류가 흐르는 것을 버퍼 회로를 사용하여 방지할 수 있도록 된, BMS에서의 전류 세이빙 회로를 제공함에 있다.
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to detect the voltage of a battery cell when the main control unit (MCU) is shut down in the standby mode in a battery management system that detects voltages of a plurality of battery cells and maintains balancing. An object of the present invention is to provide a current saving circuit in a BMS, which can prevent a current from flowing from a detection controller that controls balancing to a main controller using a buffer circuit.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로는, 전원을 공급하는 배터리가 안착되어 연결되는 배터리셀; 상기 배터리셀의 전압을 검출하는 동작을 제어하거나, 상기 배터리셀의 전압 밸런싱을 제어하는 검출 제어부; 상기 검출된 배터리셀의 전압에 기초하여 배터리의 충전상태(state of charging), 양호상태(state of health)를 추정하여, 상기 배터리셀에 있는 상기 배터리의 충전과 방전을 제어하는 메인 제어부; 및 상기 검출 제어부와 상기 메인 제어부 사이에 연결되어, 상기 메인 제어부가 셧다운(Shut down) 되었을 때 상기 검출 제어부 측의 전류가 상기 메인 제어부 측으로 흐르지 않도록 하이레벨 상태를 유지하는 버퍼링부를 포함한다.A current saving circuit in the battery management system according to the present invention for achieving the above object, the battery cell to which the battery for supplying power is mounted and connected; A detection controller for controlling an operation of detecting a voltage of the battery cell or controlling voltage balancing of the battery cell; A main controller configured to estimate a state of charging and a state of health of the battery based on the detected voltage of the battery cell and to control charging and discharging of the battery in the battery cell; And a buffering unit connected between the detection control unit and the main control unit to maintain a high level state so that a current of the detection control unit does not flow to the main control unit when the main control unit is shut down.

또한, 상기 버퍼링부는, 전원전압(5V)과 접지 사이에 버퍼가 연결되고 입력단이 상기 메인 제어부에 연결되며 출력단이 상기 검출 제어부에 연결된 구성이 하나 이상일 수 있다.The buffering unit may include at least one configuration in which a buffer is connected between the power supply voltage 5V and ground, an input terminal is connected to the main controller, and an output terminal is connected to the detection controller.

또한, 상기 전원전압(5V)과 상기 버퍼의 연결에 대해 병렬로 상기 전원전압(5V)에 캐패시터(C)가 연결되어 접지된다.In addition, a capacitor C is connected and grounded to the power supply voltage 5V in parallel with respect to the connection of the power supply voltage 5V and the buffer.

그리고, 상기 버퍼링부는, 상기 메인 제어부가 셧다운(Shut down) 되었을 때 입력단이 하이레벨 상태에서 로우레벨 상태가 되지만, 전원전압(5V)으로부터 상기 입력단으로 전류가 인가되어 하이레벨 상태가 되므로, 상기 메인 제어부 측이 하이레벨 상태가 됨에 따라 상기 검출 제어부 측으로부터 상기 메인 제어부 측으로 전류가 흐르지 않게 된다.
When the main controller shuts down, the buffering unit is configured to change from the high level state to the low level state. However, since the current is applied from the power supply voltage 5V to the input end state, the buffering unit becomes a high level state. As the controller side becomes a high level state, no current flows from the detection controller side to the main controller side.

본 발명에 의하면, 배터리 관리 시스템(BMS)에서 메인 제어 장치(MCU)가 대기모드에서 셧다운되었을 때, 검출 제어부에서 메인 제어 장치로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 따라서, BMS에서 MCU가 셧다운되었을 때 전류를 세이빙 할 수 있다.
According to the present invention, when the main control unit MCU is shut down in the standby mode in the battery management system BMS, it is possible to prevent the current from flowing from the detection control unit to the main control unit. This allows the current to be saved when the MCU is shut down in the BMS.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a current saving circuit in a battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a current saving circuit in a battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로(100)는, 전원을 공급하는 배터리가 안착되어 연결되는 배터리셀(110); 배터리셀(110)의 전압을 검출하는 동작을 제어하거나, 배터리셀(110)의 전압 밸런싱을 제어하는 검출 제어부(120); 검출된 배터리셀(110)의 전압에 기초하여 배터리의 충전상태(state of charging), 양호상태(state of health)를 추정하여, 배터리셀(110)에 있는 배터리의 충전과 방전을 제어하는 메인 제어부(Main Control Uint)(130); 및 검출 제어부(120)와 메인 제어부(130) 사이에 연결되어, 메인 제어부(130)가 셧다운(Shut down) 되었을 때 검출 제어부(120) 측의 전류가 메인 제어부(130) 측으로 흐르지 않도록 하이레벨 상태를 유지하는 버퍼링부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the current saving circuit 100 in the battery management system according to the present invention includes a battery cell 110 in which a battery for supplying power is mounted and connected; A detection controller 120 that controls an operation of detecting a voltage of the battery cell 110 or controls voltage balancing of the battery cell 110; A main controller for controlling the charging and discharging of the battery in the battery cell 110 by estimating a state of charging and a state of health of the battery based on the detected voltage of the battery cell 110. Main Control Uint 130; And a high level state connected between the detection control unit 120 and the main control unit 130 so that the current of the detection control unit 120 does not flow to the main control unit 130 when the main control unit 130 is shut down. It includes a buffering unit 140 for maintaining.

또한, 검출 제어부(120)는 예컨대, LTC 6802-1 등과 같은 IC 칩으로 구현할 수 있다.In addition, the detection controller 120 may be implemented with an IC chip such as, for example, LTC 6802-1.

또한, 버퍼링부(140)는, 전원전압(5V)과 접지 사이에 버퍼(BF)가 연결되고 입력단(IN)이 메인 제어부(130)에 연결되며 출력단(OUT)이 검출 제어부(120)에 연결된 구성이 하나 이상일 수 있다.In addition, the buffering unit 140 has a buffer BF connected between the power supply voltage 5V and the ground, an input terminal IN is connected to the main controller 130, and an output terminal OUT is connected to the detection controller 120. There may be more than one configuration.

또한, 버퍼링부(140)는, 전원전압(5V)과 버퍼(BF)의 연결에 대해 병렬로 전원전압(5V)에 캐패시터(C)가 연결되어 접지된다.In addition, the buffering unit 140 is connected to the power supply voltage 5V in parallel with the connection of the power supply voltage 5V and the buffer BF, and the capacitor C is grounded.

그리고, 버퍼링부(140)는, 메인 제어부(130)가 셧다운(Shut down) 되었을 때 입력단(IN)이 하이레벨 상태에서 로우레벨 상태가 되지만, 전원전압(5V)으로부터 입력단(IN)으로 전류가 인가되어 하이레벨 상태가 되므로, 메인 제어부(130) 측이 하이레벨 상태가 됨에 따라 검출 제어부(120) 측으로부터 메인 제어부(130) 측으로 전류가 흐르지 않게 된다.When the main control unit 130 shuts down, the buffering unit 140 enters the low level state from the high level state to the low level state, but the current flows from the power supply voltage 5V to the input end IN. Since the high level state is applied to the main control unit 130, the current does not flow from the detection control unit 120 side to the main control unit 130 as the main control unit 130 becomes a high level state.

한편, 도 1에 도시하지는 않았지만, 배터리셀(110)과 검출 제어부(120) 사이에 전류 센서부가 위치할 수 있다. 전류 센서부는 배터리의 출력전류 량을 측정하여 검출 제어부(120)로 인가한다. 구체적으로 전류 센서부는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고, 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 Hall Current Transformer일 수 있다. 또한, 배터리셀(110)과 검출 제어부(120) 사이에 전압 센싱부가 위치할 수 있다. 따라서, 전압 센싱부는 각 배터리셀(110)에 안착된 각 배터리의 셀 전압을 검출하여 검출 제어부(120)로 전달할 수 있다.Although not shown in FIG. 1, the current sensor unit may be located between the battery cell 110 and the detection controller 120. The current sensor unit measures the output current amount of the battery and applies it to the detection controller 120. In more detail, the current sensor unit may be a Hall Current Transformer that measures current using a Hall element and outputs an analog current signal corresponding to the measured current. In addition, the voltage sensing unit may be positioned between the battery cell 110 and the detection controller 120. Therefore, the voltage sensing unit may detect the cell voltage of each battery seated in each battery cell 110 and transmit the detected voltage to the detection controller 120.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다수 개의 배터리셀의 전압을 검출하여 밸런싱을 유지하도록 관리하는 배터리 관리 시스템에서 메인 제어 장치(MCU)가 대기모드에서 셧다운되었을 때, 배터리셀의 전압 검출과 밸런싱을 제어하는 검출 제어부에서 메인 제어 장치로 전류가 흐르는 것을 버퍼 회로를 사용하여 방지할 수 있도록 된, BMS에서의 전류 세이빙 회로를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the main control unit (MCU) is shut down in the standby mode in the battery management system that detects the voltages of the plurality of battery cells and maintains the balancing, the voltage detection and balancing of the battery cells is performed. The current saving circuit in the BMS can be realized by using a buffer circuit to prevent current from flowing from the detection control unit to be controlled to the main control unit.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above are intended to be illustrative in all respects and should not be considered as limiting. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

본 발명은 다수 개의 배터리셀을 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS)에 적용할 수 있으며, BMS에서 MCU가 셧다운되었을 때 전류를 세이빙하는 회로에 적용할 수 있다.
The present invention can be applied to a battery management system (BMS) that manages a plurality of battery cells, and can be applied to a circuit for saving current when the MCU is shut down in the BMS.

100 : 전류 세이빙 회로 110 : 배터리셀
120 : 검출 제어부 130 : 메인 제어부
140 : 버퍼링부 BF : 버퍼
C : 캐패시터100: current saving circuit 110: battery cell
120: detection control unit 130: main control unit
140: buffering portion BF: buffer
C: Capacitor

Claims (4)

전원을 공급하는 배터리가 안착되어 연결되는 배터리셀;
상기 배터리셀의 전압을 검출하는 동작을 제어하거나, 상기 배터리셀의 전압 밸런싱을 제어하는 검출 제어부;
상기 검출된 배터리셀의 전압에 기초하여 배터리의 충전상태(state of charging), 양호상태(state of health)를 추정하여, 상기 배터리셀에 있는 상기 배터리의 충전과 방전을 제어하는 메인 제어부; 및
상기 검출 제어부와 상기 메인 제어부 사이에 연결되어, 상기 메인 제어부가 셧다운(Shut down) 되었을 때 상기 검출 제어부 측의 전류가 상기 메인 제어부 측으로 흐르지 않도록 하이레벨 상태를 유지하는 버퍼링부;
를 포함하는 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로.
A battery cell to which a battery for supplying power is seated and connected;
A detection controller for controlling an operation of detecting a voltage of the battery cell or controlling voltage balancing of the battery cell;
A main controller configured to estimate a state of charging and a state of health of the battery based on the detected voltage of the battery cell and to control charging and discharging of the battery in the battery cell; And
A buffering unit connected between the detection control unit and the main control unit to maintain a high level state so that a current of the detection control unit does not flow to the main control unit when the main control unit is shut down;
Current saving circuit in a battery management system comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 버퍼링부는, 전원전압(5V)과 접지 사이에 버퍼가 연결되고 입력단이 상기 메인 제어부에 연결되며 출력단이 상기 검출 제어부에 연결된 구성이 하나 이상인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로.
The method of claim 1,
The buffering unit, the current saving circuit in the battery management system, characterized in that the buffer is connected between the power supply voltage (5V) and ground, the input terminal is connected to the main control unit, the output terminal is connected to the detection control unit.
제 2 항에 있어서,
상기 전원전압(5V)과 상기 버퍼의 연결에 대해 병렬로 상기 전원전압(5V)에 캐패시터(C)가 연결되어 접지된 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로.
The method of claim 2,
And a capacitor (C) connected to the power supply voltage (5V) and grounded in parallel to the connection of the power supply voltage (5V) and the buffer.
제 1 항에 있어서,
상기 버퍼링부는, 상기 메인 제어부가 셧다운(Shut down) 되었을 때 입력단이 하이레벨 상태에서 로우레벨 상태가 되지만, 전원전압(5V)으로부터 상기 입력단으로 전류가 인가되어 하이레벨 상태가 되므로, 상기 메인 제어부 측이 하이레벨 상태가 됨에 따라 상기 검출 제어부 측으로부터 상기 메인 제어부 측으로 전류가 흐르지 않게 되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템에서의 전류 세이빙 회로.
The method of claim 1,
When the main control unit is shut down, the buffering unit is changed from the high level state to the low level state. However, since the current is applied to the input end from the power supply voltage 5V, the buffering unit becomes a high level state. The current saving circuit in the battery management system, characterized in that no current flows from the detection control unit side to the main control unit as the high level state becomes.
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