KR20150015970A - Battery management system preventing any problems that occur when a signal line is short to the high voltage or ground voltage and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호라인이 고전압 또는 접지 단락 시 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle), 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.Secondary batteries having high electrical characteristics such as high energy density and high ease of application according to the product group can be applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric driving sources, Storage devices (Energy Storage System) and so on. Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.
상기 전기 차량 등에 적용되는 배터리 팩은 고출력을 얻기 위해 복수의 단위 셀(cell)을 포함하는 다수의 셀 어셈블리를 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고, 상기 단위 셀은 양극 및 음극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액 등을 포함하여 구성 요소들 간의 전기 화학적 반응에 의하여 반복적인 충방전이 가능하다.The battery pack applied to the electric vehicle has a structure in which a plurality of cell assemblies including a plurality of unit cells are connected in series in order to obtain high output. The unit cell includes a positive electrode and a negative electrode current collector, a separator, an active material, an electrolyte, and the like, and can be repeatedly charged and discharged by an electrochemical reaction between the components.
이러한 기본적 구조에 더하여, 상기 배터리 팩은 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 이차전지의 상태를 모니터링하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 등이 추가적으로 포함되어 구성된다.In addition to such a basic structure, the battery pack may further include a power supply control for a driving load of a motor or the like, an electric characteristic value measurement such as a current or a voltage, a charging / discharging control, a voltage equalization control, And a BMS (Battery Management System) for monitoring and controlling the state of the secondary battery by applying an algorithm for estimation and the like.
한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 다수의 배터리가 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 집합시킨 멀티 모듈 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.In recent years, there has been a growing demand for a multi-module battery pack in which a plurality of battery modules are connected in series and / or in parallel with each other as a need for a large-capacity structure increases.
이러한 멀티 모듈 구조의 배터리 팩은 다수의 배터리 셀을 포함하고 있으므로 하나의 BMS를 사용하여 모든 배터리 셀의 충방전 상태를 제어하는 것은 한계가 있다. 따라서 최근에는 배터리 팩에 포함되어 있는 각각의 배터리 모듈마다 BMU(Battery Management Unit)를 장착하고 BMU들 중 어느 하나를 마스터 BMU로 지정하고, 나머지 BMU들을 슬레이브 BMU로 지정한 후, 마스터-슬레이브 방식에 의해 각 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 기술이 사용되고 있다. 이러한 슬레이브 BMU는 평상시에 슬립(sleep)상태에서 대기하다가, 마스터 BMU의 제어 신호에 의해 기동을 개시한다.Since the battery pack of such a multi-module structure includes a plurality of battery cells, there is a limitation in controlling the charging / discharging state of all the battery cells using one BMS. Therefore, recently, a battery management unit (BMU) is installed for each battery module included in the battery pack, one of the BMUs is designated as a master BMU, remaining BMUs are designated as a slave BMU, A technique for controlling charge and discharge of each battery module is used. Such a slave BMU normally waits in a sleep state, and starts its operation by the control signal of the master BMU.
이러한 마스터-슬레이브 방식에 관한 종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 10-2011-0013747에는 마스터 BMU와 슬레이브 BMU가 단순한 신호라인에 의해서 연결된 것을 확인할 수 있다. 그러나 종래기술과 같이 단순한 신호라인에 의해 마스터 BMU와 슬레이브 BMU가 연결된 경우, 내부 또는 외부 영향에 의해 발생하는 문제를 방지할 수 없다.As a conventional technique related to the master-slave method, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0013747 confirms that a master BMU and a slave BMU are connected by a simple signal line. However, when the master BMU and the slave BMU are connected by a simple signal line as in the prior art, problems caused by internal or external influences can not be prevented.
도 1은 종래 기술에 의해 마스터 BMU와 슬레이브 BMU가 단순한 신호라인에 의해서 연결된 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram schematically showing a configuration in which a master BMU and a slave BMU are connected by a simple signal line according to a related art.
도 1을 참고하면, 하나의 마스터 BMU(10)와 다수의 슬레이브 BMU(11)가 신호라인(12)에 의해서 연결된 것을 확인할 수 있다. 상기 마스터 BMU(10)는 상기 신호라인(12)을 통해서 상기 슬레이브 BMU(11)의 상태를 슬립(sleep) 또는 기동(wake-up)로 제어하는 신호를 출력한다. 일 예로, 상기 제어 신호가 높은 로직 레벨(high logic level) 신호를 출력하면, 상기 슬레이브 BMU(11)의 상태는 슬립(sleep)이 된다. 그리고 상기 제어 신호가 낮은 로직 레벨(low logic level) 신호를 출력하면, 상기 슬레이브 BMU(11)의 상태는 기동(wake-up)이 된다.Referring to FIG. 1, it can be seen that one
한편, 상기 신호라인(12)이 어떠한 원인에 의해 고전압에 단락 되거나(점선의 경우) 또는 접지 전압에 단락되는(일 점 쇄선의 경우) 문제가 발생하였다고 가정해 보겠다.On the other hand, it is assumed that the
도 2는 신호라인이 고전압 또는 접지 단락 시 발생할 수 있는 문제를 도시한 제어 신호의 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a control signal showing a problem that a signal line may be generated at a high voltage or a short-circuited ground.
도 2의 (a)는 상기 신호라인이 고전압에 단락 된 경우이다. 도 2의 (a)를 참고하면, 상기 신호라인에 고전압이 연속적으로 인가되어 상기 슬레이브 BMU는 원치 않게 슬립 상태로 변경된다. 나아가, 고전압에 의해 시스템의 일부 또는 전체가 파괴될 수도 있다.2 (a) shows a case where the signal line is short-circuited to a high voltage. Referring to FIG. 2 (a), a high voltage is continuously applied to the signal line, and the slave BMU is changed to a sleep state without being desired. Furthermore, some or all of the system may be destroyed by the high voltage.
도 2의 (b)는 상기 신호라인이 접지 전압에 단락 된 경우이다. 도 2의 (b)를 참고하면, 상기 신호라인에는 높은 로직 레벨의 전압을 인가할 수 없어 상기 슬레이브 BMU는 슬립 상태로 변경이 불가능하다.2 (b) shows a case where the signal line is short-circuited to the ground voltage. Referring to FIG. 2 (b), since a high logic level voltage can not be applied to the signal line, the slave BMU can not be changed to the sleep state.
따라서, 신호라인이 고전압 또는 접지 단락 시 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 제어 방법이 필요하다.Accordingly, there is a need for a battery management system and a control method thereof that can prevent a problem that a signal line may be generated when a high voltage or a short circuit occurs.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 신호라인이 고전압 또는 접지 단락 시 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery management system and a control method thereof that can prevent a problem that a signal line may be generated when a high voltage or a short circuit occurs.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은 기동신호를 출력하는 마스터 유닛; 상기 마스터 유닛의 기동신호에 의해 기동상태가 제어되는 슬레이브 유닛; 및 상기 마스터 유닛과 상기 슬레이브 유닛을 연결하며, 상기 마스터 유닛의 기동신호를 상기 슬레이브 유닛에게 전달하는 기동신호라인;를 포함하는 배터리 관리 시스템으로서, 상기 기동신호라인에 연결된 캐패시터;를 더 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery management system including a master unit for outputting a start signal; A slave unit whose start-up state is controlled by a start signal of the master unit; And a start signal line connecting the master unit and the slave unit and transmitting a start signal of the master unit to the slave unit, the system further comprising a capacitor connected to the start signal line.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 슬레이브 유닛은 미리 설정된 기동상태 유지시간 이상 변화 없이 기동상태를 지시하는 기동신호를 수신하면 기동상태를 변경한다.According to an embodiment of the present invention, when the slave unit receives the start signal indicating the start state without changing more than the predetermined start state holding time, the slave unit changes the start state.
본 발명에 따른 상기 마스터 유닛은 미리 설정된 발생 시간의 펄스를 가진 기동신호를 출력할 수 있다. 이때, 상기 펄스의 지속시간은 상기 캐패시터의 양단 전압이 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 전압에 도달하여 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 시간보다 짧다.The master unit according to the present invention can output a start signal having a pulse of a predetermined occurrence time. At this time, the duration of the pulse is shorter than the time when the voltage across the capacitor reaches a voltage capable of changing the starting state of the slave unit and can change the starting state of the slave unit.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 관리 시스템; 및 상기 마스터 유닛 또는 슬레이브 유닛에 연결된 다수의 배터리 셀;을 포함하는 배터리 팩의 일 구성요소가 될 수 있다.A battery management system according to the present invention includes: a battery management system; And a plurality of battery cells connected to the master unit or the slave unit.
본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 팩; 및 상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성 요소가 될 수 있다. 이때, 상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기가 될 수 있다.A battery pack according to the present invention includes: a battery pack; And a load that is supplied with electric power from the battery pack. At this time, the load may be an electric driving means or a portable device.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법은, 캐패시터가 연결된 기동신호라인을 통해 마스터 유닛이 슬레이브 유닛의 기동상태를 제어하는 기동신호를 출력하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법으로서, (a) 상기 마스터 유닛에 펄스의 발생 시간 및 펄스의 지속 시간을 설정 및 저장하는 단계; 및 (b) 상기 마스터 유닛이 상기 설정된 시간 및 지속 시간을 가진 펄스에 의해서 상기 슬레이브 유닛에게 기동 신호를 출력하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a battery management system, the method comprising: receiving a start signal for controlling a start state of a slave unit through a start signal line connected to a capacitor; (a) setting and storing a pulse generation time and a pulse duration time in the master unit; And (b) the master unit outputs a start signal to the slave unit by a pulse having the set time and duration.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 제어 방법은, (c) 상시 슬레이브 유닛이 미리 설정된 기동상태 유지시간 이상 변화 없이 기동상태를 지시하는 기동신호를 수신하면 기동상태를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.The control method of the battery management system according to the present invention may further include the step of: (c) changing the startup state when the always-on slave unit receives the startup signal indicating the startup state without change of the startup state holding time or more .
이 경우, 상기 펄스의 지속시간은 상기 캐패시터의 양단 전압이 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 전압에 도달하여 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 시간보다 짧다. 또한, 상기 펄스의 발생 시간은 상기 기동상태 유지시간보다 짧다.In this case, the duration of the pulse is shorter than the time at which the voltage across the capacitor reaches a voltage capable of changing the starting state of the slave unit and can change the starting state of the slave unit. In addition, the generation time of the pulse is shorter than the start-up state holding time.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기동신호라인이 고전압에 의해 단락 되었을 때 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다. 특히, 고전압에 의해 배터리 관리 시스템에 포함된 장치가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to prevent a problem that may occur when the startup signal line is short-circuited by a high voltage. Particularly, it is possible to prevent the device included in the battery management system from being destroyed by the high voltage.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기동신호라인이 접지 전압에 의해 단락 되었을 때 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다. 특히, 접지 전압에 의해 슬레이브 유닛의 기동상태가 변경되지 않는 것을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, it is possible to prevent a problem that may occur when the startup signal line is short-circuited by the ground voltage. In particular, it is possible to prevent the startup state of the slave unit from being changed by the ground voltage.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 의해 마스터 BMU와 슬레이브 BMU가 단순한 신호라인에 의해서 연결된 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 신호라인이 고전압 또는 접지 단락 시 발생할 수 있는 문제를 도시한 제어 신호의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 기동신호에 따른 슬레이브 유닛의 기동상태를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따라 펄스를 가진 기동신호와 그에 따른 슬레이브 유닛의 상태를 도시한 개념도이다.
도 6은 캐패시터에 의한 기동신호의 지연을 나타낸 개념도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
1 is a block diagram schematically showing a configuration in which a master BMU and a slave BMU are connected by a simple signal line according to a related art.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a control signal showing a problem that a signal line may be generated at a high voltage or a short-circuited ground.
3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a battery management system according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram showing the startup state of the slave unit according to the startup signal.
5 is a conceptual diagram showing a start signal having a pulse and a state of the slave unit according to the present invention.
6 is a conceptual diagram showing a delay of a start signal by a capacitor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.3 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 마스터 유닛(110), 슬레이브 유닛(111) 및 기동신호라인(112)을 포함한다.3, the
상기 마스터 유닛(110) 및 슬레이브 유닛(111)은 다수의 배터리 셀을 제어하기 위한 배터리 관리 유닛(Battery Management Unit)이다. 상기 마스터 유닛(110) 및 슬레이브 유닛(111)은 배터리 셀에 의한 모터 등의 구동부하에 대한 전력 공급 제어, 전류 또는 전압 등의 전기적 특성값 측정, 충방전 제어, 전압의 평활화(equalization) 제어, SOC(State Of Charge)의 추정 등을 위한 알고리즘이 적용되어 배터리 셀의 상태를 모니터링하고 제어하여 배터리 관리 시스템(Battery Management System)을 구성한다.The
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 마스터-슬레이브 방식에 의해 각 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 기술이 사용되고 있다. 따라서, 슬레이브 유닛(111)들은 평상시에 슬립(sleep)상태에서 대기하다가, 상기 마스터 유닛(110)의 제어 신호에 의해 기동을 개시한다. 도 3에는 슬레이브 유닛(111)에만 배터리 셀(120)들이 연결된 예시를 도시하였으나, 본 발명이 상기 예시에 한정되지 않는다.The
한편, 상기 배터리 셀(120)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 각 배터리 셀(120)은 재충전이 가능하고 충전 또는 방전 전압을 고려해야 하는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드늄 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 복수의 배터리 셀(120)들은 직렬 또는 병렬로 연결되어 배터리 팩(121)을 구성할 수 있다. 이때, 상기 배터리 팩(121)에 포함되는 배터리 셀(120)의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 그러나, 본 발명이 배터리 셀(120)의 종류, 출력전압, 충전용량 등에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 3에는 상기 배터리 셀(120)들이 모두 직렬로 연결된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 상기 배터리 셀(120)의 연결 방법에 따라 제한되지 않는다.The type of the
상기 기동신호라인(112)은 상기 마스터 유닛(110)과 상기 슬레이브 유닛(111)을 연결한다. 그리고, 상기 기동신호라인(112)은 상기 마스터 유닛(110)의 기동신호를 상기 슬레이브 유닛(111)에게 전달한다. 도 3에는 상기 마스터 유닛(110)과 1번 슬레이브 유닛(111)만 직접 연결된 실시예를 도시하였으나, 본 발명이 상기 예시에 한정되지 않는다. 모든 슬레이브 유닛(111)이 각각 마스터 유닛(110)과 연결되는 것도 가능하며, 소수의 슬레이브 유닛(111)이 그룹을 이루어 그룹 내 하나의 슬레이브 유닛(111)과 마스터 유닛(110)이 연결되는 것도 가능하다.The
또한, 상기 기동신호라인(112)은 본 명세서에서 기동신호를 전송하는 라인으로 설명될 것이지만, 상기 기동신호라인(112)이 기동신호뿐만 아니라, 상기 마스터 유닛(110)이 슬레이브 유닛(111)의 동작을 제어하는 다양한 제어 신호 또는 상기 슬레이브 유닛(111)이 자신이 관리하는 배터리 셀(120)들의 상태를 보고하는 다양한 데이터 신호 등을 전송하는 것도 가능하다.Although the
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 상기 기동신호라인(112)에 연결된 캐패시터(113, 114)를 포함하는 것이 특징이다. 본 명세서에서는 마스터 유닛(110) 및 가장 아래 위치한 슬레이브 유닛(111)에 포함된 캐패시터(113, 114)를 중심으로 설명하겠지만, 다른 슬레이브 유닛(유닛 2 내지 유닛 n)에도 동일한 캐패시터에 의해 동일한 역할을 하는 것은 자명하다.The
상기 캐패시터(113, 114)에 의해 상기 기동신호라인(112)이 고전압에 단락 되었을 때 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 앞서 도 2(a)의 경우같이, 상기 기동신호라인(112)이 고전압에 단락 된 상황을 가정해 보자. 이때, 상기 캐패시터(113, 114)가 충전될 것이고, 상기 캐패시터(113, 114)의 양단 전압은 상기 고전압과 동일해진다. 따라서, 더 이상 고전압의 전류가 흐르지 않게 되어 배터리 관리 시스템(100)에 포함된 장치들이 파괴되는 문제를 방지할 수 있다.It is possible to prevent a problem from occurring when the
한편, 본 발명에 따른 슬레이브 유닛(111)은 미리 설정된 시간 이상 동일하게 기동상태를 지시하는 제어신호를 수신하면 기동상태를 변경한다. 상기 캐패시터(113, 114)에 의해 연결된 기동신호라인(112)은 고전압 단락에 의한 문제를 방지할 수 있는 것은 자명하지만, 상기 기동신호라인(112)이 접지 전압에 단락 되었을 때 발생하는 문제를 방지할 수 없다. 따라서, 상기 슬레이브 유닛(111)은 미리 설정된 기동상태 유지시간 이상 변화 없이 기동상태를 유지하는 신호를 수신하면, 이를 고장으로 판단한다.On the other hand, the
이에 대해서 보다 자세히 설명하기 위해 다음 사항을 먼저 설명하겠다. 일 예시로, 상기 기동신호는 높은 로직 레벨(high logic level)의 신호와 낮은 로직 레벨(low logic level)의 신호를 가진다. 상기 높은 로직 레벨의 신호에 슬레이브 유닛(111)은 슬립 상태를 유지하고, 상기 낮은 로직 레벨의 신호에 상기 슬레이브 유닛(111)은 기동 상태로 변경된다. 상기 높은 로직 레벨 및 낮은 로직 레벨의 전압은 다양하게 설정될 수 있으며 예시로 높은 로직 레벨은 5V, 낮은 로직 레벨은 0V로 설정될 수 있다.To explain this in more detail, I will first explain the following points. In one example, the start signal has a high logic level signal and a low logic level signal. The
도 4는 기동신호에 따른 슬레이브 유닛(111)의 기동상태를 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing the startup state of the
도 4를 참조하면, 위에는 기동신호의 로직 레벨을 나타내고 아래에는 이에 따른 슬레이브 유닛(111)의 기동상태를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 먼저, 기동신호가 변화 없이 낮은 로직 레벨을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 상기 기동신호라인(112)이 접지 전압으로 단락 된 것일 수 있다. 따라서, 상기 슬레이브 유닛(111)은 미리 설정된 기동상태 유지시간(Th)동안 변화 없이 낮은 로직 레벨을 수신하면, 상기 기동신호라인(112)이 접지 전압으로 단락 된 것으로 판단한다. 따라서, 상기 슬레이브 유닛(111)은 기동신호와 무관하게 기동상태를 슬립상태로 변경한다. 상기 기동상태 유지시간(Th)는 다양하게 미리 설정될 수 있음은 자명하다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the logic level of the startup signal is shown above and the startup state of the
상기 기동신호라인(112)에 연결된 캐패시터(113, 114)와 상기 슬레이브 유닛(111)의 기동상태 유지시간(Th)에 의해서, 상기 기동신호라인(112)이 고전압 또는 접지 전압에 단락 되었을 때 발생할 수 있는 문제는 방지할 수 있다. 한편, 상기 마스터 유닛(110)은 원하는 시간 동안 상기 슬레이브 유닛(111)을 기동상태로 유지시키기 위한 제어 신호가 필요하다. 즉, 종래 기술과 같이, 단순히 낮은 로직 레벨의 신호를 연속적으로 유지하여서는 상기 슬레이브 유닛(111)을 원하는 시간 동안 기동상태로 유지시킬 수 없다.The
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 마스터 유닛(110)은 펄스를 가진 기동신호를 출력할 수 있다.To solve this problem, the
도 5는 본 발명에 따라 펄스를 가진 기동신호와 그에 따른 슬레이브 유닛(111)의 상태를 도시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing a start signal having a pulse and a state of the
도 5를 참조하면, 상기 기동신호는 펄스를 가지고 있다. 상기 펄스는 미리 설정된 발생 시간(Ta)와 미리 설정된 지속시간(Tb)을 가지고 있다.Referring to FIG. 5, the start signal has a pulse. The pulse has a preset generation time Ta and a predetermined duration Tb.
상기 발생 시간(Ta)는 상기 기동상태 유지시간(Th)보다 짧다. 상기 발생 시간(Ta)가 상기 기동상태 유지시간(Th)보다 짧은 이유는, 앞서 설명하였듯이, 상기 슬레이브 유닛(111)이 기동상태 유지시간(Th)이 지난 이후 기동상태를 슬립상태로 변경하는 것을 막기 위해서이다.The occurrence time Ta is shorter than the start state holding time Th. The reason why the generation time Ta is shorter than the startup state maintenance time Th is that the
상기 펄스의 지속시간(Tb)은 상기 캐패시터(113, 114)의 양단 전압이 상기 슬레이브 유닛(111)의 기동상태를 변경시킬 수 있는 전압에 도달하여 상기 슬레이브 유닛(111)의 기동상태를 변경시킬 수 있는 시간보다 짧다.The duration Tb of the pulse reaches a voltage at which the both ends of the
도 6은 캐패시터(113, 114)에 의한 기동신호의 지연을 나타낸 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing the delay of the start signal by the
도 6을 참조하면, 상기 기동신호의 낮은 로직 레벨에 의해 상기 슬레이브 유닛(111)이 기동상태에 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 기동신호가 낮은 로직 레벨에서 높은 로직 레벨로 변경되었으나, 곧 바로 상기 슬레이브 유닛(111)의 기동상태가 슬립으로 변경되지 않는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 슬립지연시간(Td)가 지난 후에 상기 슬레이브 유닛(111)의 기동상태가 슬립으로 변경된 것을 확인할 수 있다. 상기 슬립지연시간(Td)는 상기 기동신호라인(112)에 직렬 연결된 캐패시터(113, 114)에 의해서 발생되는 현상이다. 즉, 상기 캐패시터(113, 114)의 양단 전압이 상기 높은 로직 레벨의 전압이 될 때까지 충전되는데 소요되는 시간이다.Referring to FIG. 6, it can be confirmed that the
따라서, 다시 도 5를 참조하면, 상기 펄스의 지속시간(Tb)은 상기 슬립지연시간(Td)보자 짧아야지만, 상기 슬레이브 유닛(111)이 슬립상태로 변경되지 않고 기동상태를 유지할 수 있다.5, the duration Tb of the pulse is shorter than the sleep delay time Td, but the
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(100)은 상기 배터리 관리 시스템(100)과 상기 마스터 유닛(110) 또는 슬레이브 유닛(111)에 연결된 다수의 배터리 셀(120)을 포함하는 배터리 팩(121)의 일 구성 요소가 될 수 있다.The
본 발명에 따른 배터리 팩(121)은, 상기 배터리 팩(121)과 배터리 팩(121)으로부터 전력을 공급받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다.The
상기 배터리 구동 시스템의 일예로는 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자전거(E-Bike), 전동 공구(Power tool), 전력 저장 장치(Energy Storage System), 무정전 전원 장치(UPS), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 오디오 장치, 휴대용 비디오 장치 등이 될 수 있으며, 상기 부하의 일예로는 배터리 팩이 공급하는 전력에 의해 회전력을 제공하는 모터 또는 배터리 팩이 공급하는 전력을 각종 회로 부품이 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로일 수 있다.Examples of the battery driving system include an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), an electric bicycle (E-Bike), a power tool, an energy storage system, an uninterruptible power supply (UPS) A battery pack, a portable computer, a portable telephone, a portable audio device, a portable video device, and the like. An example of the load is a power supplied from a motor or a battery pack, And may be a power conversion circuit for converting the power into a required power.
본 발명에 따르면, 기동신호라인이 고전압에 의해 단락 되었을 때 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다. 특히, 고전압에 의해 배터리 관리 시스템에 포함된 장치가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기동신호라인이 접지 전압에 의해 단락 되었을 때 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다. 특히, 접지 전압에 의해 슬레이브 유닛의 기동상태가 변경되지 않는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent a problem that may occur when the startup signal line is short-circuited by a high voltage. Particularly, it is possible to prevent the device included in the battery management system from being destroyed by the high voltage. In addition, it is possible to prevent a problem that may occur when the startup signal line is short-circuited by the ground voltage. In particular, it is possible to prevent the startup state of the slave unit from being changed by the ground voltage.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 도 3에 도시된 본 발명에 대한 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.In the meantime, in describing the present invention, each component of the present invention shown in FIG. 3 should be understood as a logical component rather than a physically separated component.
즉, 각각의 구성은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위하여 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성이 수행하는 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 하며, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭 상의 일치성 여부와는 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.That is, since each configuration corresponds to a logical component for realizing the technical idea of the present invention, even if each component is integrated or separated, if the functions performed by the logical configuration of the present invention can be realized, And it is to be understood that any component that performs the same or similar function should be construed as being within the scope of the present invention irrespective of the consistency of the name.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
100 : 배터리 관리 시스템
110 : 마스터 유닛
111 : 슬레이브 유닛
112 : 기동신호라인
113, 114 :캐패시터
120 : 배터리 셀
121 : 배터리 팩100: Battery management system
110: Master unit
111: Slave unit
112: Start signal line
113 and 114: capacitors
120: Battery cell
121: Battery pack
Claims (12)
상기 마스터 유닛의 기동신호에 의해 기동상태가 제어되는 슬레이브 유닛; 및
상기 마스터 유닛과 상기 슬레이브 유닛을 연결하며, 상기 마스터 유닛의 기동신호를 상기 슬레이브 유닛에게 전달하는 기동신호라인;를 포함하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
상기 기동신호라인에 연결된 캐패시터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.A master unit for outputting a start signal;
A slave unit whose start-up state is controlled by a start signal of the master unit; And
And a start signal line for connecting the master unit and the slave unit and transmitting a start signal of the master unit to the slave unit,
And a capacitor connected to the start signal line.
상기 슬레이브 유닛은, 미리 설정된 기동상태 유지시간 이상 변화 없이 기동상태를 지시하는 기동신호를 수신하면 기동상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the slave unit changes the starting state upon receiving a start signal indicating a starting state without any change in the starting state holding time set in advance.
상기 마스터 유닛은, 미리 설정된 발생 시간의 펄스를 가진 기동신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein said master unit outputs a start signal having a pulse of a predetermined generation time.
상기 펄스의 지속시간은, 상기 캐패시터의 양단 전압이 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 전압에 도달하여 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 3,
Wherein the duration of the pulse is shorter than a time at which the voltage across the capacitor reaches a voltage capable of changing the starting state of the slave unit and can change the starting state of the slave unit.
상기 펄스의 발생 시간은, 상기 기동상태 유지시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.The method of claim 3,
Wherein the generation time of the pulse is shorter than the startup state maintenance time.
상기 마스터 유닛 또는 슬레이브 유닛에 연결된 다수의 배터리 셀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.A battery management system according to any one of claims 1 to 5, And
And a plurality of battery cells connected to the master unit or the slave unit.
상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.A battery pack according to claim 6. And
And a load supplied with power from the battery pack.
상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기임을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the load is an electric drive means or a portable device.
(a) 상기 마스터 유닛에 펄스의 발생 시간 및 펄스의 지속 시간을 설정 및 저장하는 단계; 및
(b) 상기 마스터 유닛이 상기 설정된 시간 및 지속 시간을 가진 펄스에 의해서 상기 슬레이브 유닛에게 기동 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.A control method of a battery management system in which a master unit outputs a start signal for controlling a start state of a slave unit through a start signal line connected to a capacitor,
(a) setting and storing the pulse generation time and pulse duration in the master unit; And
(b) the master unit outputs a start signal to the slave unit by a pulse having the set time and duration.
(c) 상시 슬레이브 유닛이 미리 설정된 기동상태 유지시간 이상 변화 없이 기동상태를 지시하는 기동신호를 수신하면 기동상태를 변경하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.10. The method of claim 9,
(c) when the always-on slave unit receives a start signal indicating a start-up state without any change in the start-up state holding time or more beforehand, changing the start-up state.
상기 펄스의 지속 시간은, 상기 캐패시터의 양단 전압이 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 전압에 도달하여 상기 슬레이브 유닛의 기동상태를 변경시킬 수 있는 시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the duration of the pulse is shorter than the time at which the voltage across the capacitor reaches a voltage that can change the starting state of the slave unit and can change the starting state of the slave unit. Control method.
상기 펄스의 발생 시간은, 상기 기동상태 유지시간보다 짧은 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템의 제어 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the generation time of the pulse is shorter than the startup state maintenance time.
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