JP2020521963A - 電圧測定装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

電圧測定装置及び方法が提供される。本発明による電圧測定装置は、バッテリーモジュールに含まれた複数の二次電池それぞれの両端にかかった電圧を測定する装置である。バッテリーモジュールはバスバーをさらに含む。バスバーは複数の二次電池のうち一つの負極端子とバッテリーモジュールの負極端子との間に電気的に連結される。電圧測定装置は、複数の二次電池それぞれの両端と電気的に連結されて複数の二次電池それぞれの両端電圧を受信する複数の電圧入力端子を含む。複数の電圧入力端子のうち一つは、第1基準接地から電気的に分離される基準電圧入力端子である。基準電圧入力端子は、バスバーの一端と連結された第2基準接地と電気的に連結され、第2基準接地に印加された電圧を受信する。

Description

本発明は、電圧測定装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーモジュールに含まれた二次電池の電圧を測定するための装置及び方法に関する。
本出願は、2017年12月14日出願の韓国特許出願第10−2017−0172491号に基づく優先権を主張し、上記出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池及びリチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いというなどの長所から脚光を浴びている。
バッテリーパックは多様な分野で用いられるが、電気駆動車両またはスマートグリッドシステムのように大きい容量を要する場合が多い。バッテリーパックの容量を増加するためには、二次電池、すなわちバッテリーセル自体の容量を増加させる方法があり得るが、この場合、容量増大の効果が大きくなく、二次電池のサイズ拡張に物理的な制限があるという短所を有する。したがって、通常は多数のバッテリーモジュールを直列及び並列で連結したバッテリーパックが広く用いられる。
このようなバッテリーパックは、バッテリーモジュールを管理するバッテリー管理システム(BMS:Battery Management System)を含む場合が多い。さらに、BMSは、バッテリーモジュールの温度、電圧及び電流などをモニタリングし、モニタリングしたバッテリーモジュールの状態に基づいてバッテリーパックのバランシング動作、冷却動作、充電動作または放電動作などを制御する。例えば、複数の二次電池がバッテリーモジュールに備えられる場合、BMSは、複数の二次電池の電圧を測定し、測定された二次電池の電圧に基づいて各二次電池のDCIR(Direct Current Internal Resistance)、SOC(State of Charge)及びSOH(State of Health)を推定するようになる。
従来の電圧測定技術の場合、測定の便宜性のため、電圧測定の基準電位とBMS内の構成要素の動作電位とを同電位にして各二次電池の電圧を測定する技術が使われた。
しかし、従来の電圧測定装置の場合、バッテリーパックに備えられた充放電経路を流れる充放電電流が、充放電経路ではなく、BMS内部の構成要素に流れて二次電池の測定電圧値に誤差が発生し、DCIR、SOC及びSOHの推定値に誤差が発生する問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーモジュールに備えられた各二次電池の電圧を測定する過程で電圧測定の誤差を減らして、電圧測定の信頼性を向上させることができる装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明の一態様による電圧測定装置は、正極端子、負極端子、正極端子と負極端子との間に順次に直列で連結される複数の二次電池、及びバスバーを含むバッテリーモジュールと連結されて、複数の二次電池それぞれの電圧を測定するための装置である。電圧測定装置は、複数の二次電池それぞれの両端と電気的にそれぞれ連結されて複数の二次電池それぞれの両端電圧を受信する複数の電圧入力端子、及びバッテリーモジュールの負極端子と電気的に連結された第1基準接地と電気的に連結される第1接地端子を含む測定部と、測定部から複数の二次電池それぞれの両端電圧を受信し、第1基準接地と電気的に連結された第2接地端子を含む制御部とを含む。複数の電圧入力端子のうち一つは、バスバーの一端と連結された第2基準接地と電気的に連結され、第2基準接地に印加された電圧を受信する基準電圧入力端子である。基準電圧入力端子は、第1基準接地とは異なる基準電位を有するように、第1基準接地から電気的に分離される。
制御部は、複数の二次電池のうち少なくとも一つの両端電圧を用いて、複数の二次電池のうち少なくとも一つの直流内部抵抗を演算するように構成され得る。
基準電圧入力端子は、第1線路を通じて第2基準接地と電気的に連結される。第1基準接地は、第1線路とは電気的に分離された第2線路を通じて、バッテリーモジュールの負極端子と電気的に連結され得る。
基準電圧入力端子は、バスバーの一端と連結された第2基準接地に印加された電圧を基準電位として有し得る。第1基準接地は、バスバーの他端と連結されたバッテリーモジュールの負極端子に印加された電圧を基準電位として有し得る。
第1線路と第2線路とは、印刷回路基板上で相互電気的に分離され得る。
第1線路及び第2線路は、充放電電流が流れないように構成され得る。
本発明の他の態様による電圧測定装置は、正極端子、負極端子、正極端子と負極端子との間に順次に直列で連結される複数の二次電池、及びバスバーを含むバッテリーモジュールと連結されて、複数の二次電池それぞれの電圧を測定するための装置である。電圧測定装置は、複数の二次電池それぞれの両端と電気的にそれぞれ連結されて複数の二次電池それぞれの両端電圧を受信する複数の電圧入力端子、及びバッテリーモジュールと連結された電流センサの両端とそれぞれ連結されて電流センサの両端電圧を受信する複数の電流測定端子を含む測定部と、測定部から同じ測定時刻で測定された複数の二次電池それぞれの両端電圧及び電流センサの両端電圧を受信して、複数の二次電池それぞれの両端電圧に基づいて複数の二次電池それぞれの電圧値を算出し、電流センサの両端電圧を用いて電流値を算出するように構成される制御部とを含む。複数の電圧入力端子のうち一つは、第1基準接地と異なる基準電位を有するように、第1基準接地から電気的に分離される基準電圧入力端子である。基準電圧入力端子は、バスバーの一端と連結された第2基準接地と電気的に連結されて第2基準接地に印加された電圧を受信する。
本発明のさらに他の態様によるバッテリーパックは、電圧測定装置を含む。
本発明のさらに他の態様による方法は、正極端子、負極端子、正極端子と負極端子との間に順次に直列で連結される複数の二次電池、及びバスバーを含むバッテリーモジュールと連結される電圧測定装置を用いて、複数の二次電池それぞれの電圧を測定するための方法である。方法は、バッテリーモジュールの負極端子と電気的に連結されて第1基準電位を有する第1基準接地とは電気的に分離された第2基準接地に連結される基準電圧入力端子に印加される電圧を第2基準電位にして、複数の二次電池それぞれの両端電圧を受信する段階と、複数の二次電池それぞれの両端電圧のうち少なくとも一つを用いて、複数の二次電池のうち少なくとも一つの直流内部抵抗を演算する段階とを含む。
本発明の態様によれば、電圧測定のための基準電位と電圧測定装置の動作のための基準電位とが電気的に分離されて相異なる電位を有するようになる。また、電圧測定が行われる過程で充放電経路を通じて流れる充放電電流が電圧測定装置内に流れなくなる。したがって、電圧測定過程で電圧測定の信頼性を向上させることができる。
外にも本発明は他の多様な効果を有し、このような本発明の他の効果は下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明確に理解されるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例による電圧測定装置とバッテリーパックの一部構成要素との間の連結構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施例による電圧測定装置を含む印刷回路基板とバッテリーパックの充放電経路との間の連結構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施例による電圧測定装置が二次電池の内部抵抗を演算する動作を説明するための参照テーブルである。 本発明の比較例による電圧測定装置とバッテリーパックの一部構成要素との間の連結構成を概略的に示した図である。 本発明の比較例による電圧測定装置によって形成される電流経路を説明するために参照図である。 本発明の比較例による電圧測定装置が二次電池の内部抵抗を演算する動作を説明するための参照テーブルである。 本発明の一実施例による電圧測定方法を概略的に示したフロー図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「制御部」のような用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結」されるとするとき、これは「直接的な連結」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結」も含む。
本明細書において、二次電池は一つの単位セルまたは並列で連結された複数の単位セルを含み得る。単位セルは、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例として、一つのパウチ型リチウムポリマーセルを単位セルとして見なし得る。
図1は、本発明の一実施例による電圧測定装置とバッテリーパック1の一部構成要素との間の連結構成を概略的に示した図である。
図1を参照すれば、バッテリーパック1は、バッテリーモジュールBM、第1電源端子Pack+、第2電源端子Pack−、電圧測定装置2及び電流センサ70を含む。特に、バッテリーモジュールBM及び電流センサ70は、バッテリーパック1の第1電源端子Pack+とバッテリーパック1の第2電源端子Pack−との間を電気的に連結する充放電経路上で直列で連結される。例えば、図1に示されたように、バッテリーパック1の第1電源端子Pack+はバッテリーモジュールBMの正極端子と連結され、バッテリーモジュールBMの負極端子MV−は電流センサ70の一端と連結され得る。また、電流センサ70の他端はバッテリーパック1の第2電源端子Pack−と連結され得る。電流センサ70は、シャント抵抗であり得る。以下、説明の便宜上、バッテリーモジュールBMが6個の二次電池10を含むと仮定する。勿論、バッテリーモジュールBMに含まれる二次電池10の個数は6個より少なくても良く、多くても良い。
バッテリーモジュールBMは、複数の二次電池11、12、13、14、15、16及びバスバーBを含む。複数の二次電池11、12、13、14、15、16は、相互電気的に直列及び/または並列で連結され得る。例えば、図1に示されたように、複数の二次電池11、12、13、14、15、16は、バッテリーモジュールBMの正極端子及びバッテリーモジュールBMの負極端子MV−との間で相互電気的に直列に連結され得る。
図1に示されたように、バスバーBは、複数の二次電池11、12、13、14、15、16のうち少なくとも一つの一端(例えば、負極端子)とバッテリーモジュールBMの負極端子MV−との間を連結する。特に、バスバーBは、二次電池11の一端とバッテリーモジュールBMの負極端子MV−との間を電気的に直列で連結することができる。ここで、バスバーBは、電流の流れを妨害する抵抗成分である抵抗を有し得る。例えば、バスバーBは、二次電池11の一端とバッテリーモジュールBMの負極端子MV−との間に位置する。バスバーBは、伝導性のある金属材質のプレートであり得る。
図1に示されたように、電圧測定装置2は、測定部100及び制御部200を含む。測定部100は、複数の電圧入力端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6及び第1接地端子G1を含む。
複数の電圧入力端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6は、複数の二次電池11、12、13、14、15、16の両端と電気的にそれぞれ連結される。特に、複数の電圧入力端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6とそれぞれの二次電池11、12、13、14、15、16の両端との間には複数の電線抵抗R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6が位置する。電線抵抗は、バッテリーモジュールBMと電圧測定装置2との間を連結する電線の抵抗であり得る。電圧入力端子V0は、基準電圧入力端子とも称され、基準電線抵抗R0を有する電線を通じて二次電池11の負極端子、すなわち、二次電池11とバスバーBとの接続点であるノードN0に電気的に連結される。電圧入力端子V1は、第1電線抵抗R1を有する電線を通じて二次電池11の正極端子と二次電池12の負極端子との接続点であるノードN1に電気的に連結される。電圧入力端子V2は、第2電線抵抗R2を有する電線を通じて二次電池12の正極端子と二次電池13の負極端子との接続点であるノードN2に電気的に連結される。電圧入力端子V3は、第3電線抵抗R3を有する電線を通じて二次電池13の正極端子と二次電池14の負極端子との接続点であるノードN3に電気的に連結される。電圧入力端子V4は、第4電線抵抗R4を有する電線を通じて二次電池14の正極端子と二次電池15の負極端子との接続点であるノードN4に電気的に連結される。電圧入力端子V5は、第5電線抵抗R5を有する電線を通じて二次電池15の正極端子と二次電池16の負極端子との接続点であるノードN5に電気的に連結される。電圧入力端子V6は、第6電線抵抗R6を有する電線を通じて二次電池16の正極端子とプラス端子Pack+との接続点であるノードN6に電気的に連結される。ノードN0は、第2基準接地とも称される。
これによって、複数の電圧入力端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6は、複数の二次電池11、12、13、14、15、16の両端電圧を受信することができる。特に、複数の電圧入力端子V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6は、複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端から電圧をそれぞれ受信することができる。具体的に、図1に示されたように、基準電圧入力端子V0は、基準電線抵抗R0を有する電線を通じて第2基準接地N0に電気的に連結され、第2基準接地N0に印加された電圧を第2基準電位として受信する。同様に、第1電圧入力端子V1は、第1ノードN1から第1ノードN1に印加された電圧を受信する。同様に、第2電圧入力端子V2は、第2ノードN2から第2ノードN2に印加された電圧を受信する。同様に、第3電圧入力端子V3は、第3ノードN3から第3ノードN3に印加された電圧を受信する。同様に、第4電圧入力端子V4は、第4ノードN4から第4ノードN4に印加された電圧を受信する。同様に、第5電圧入力端子V5は、第5ノードN5から第5ノードN5に印加された電圧を受信する。同様に、第6電圧入力端子V6は、第6ノードN6から第6ノードN6に印加された電圧を受信する。
第1接地端子G1は、バッテリーモジュールBMの負極端子MV−と電気的に連結された基準接地BGと電気的に連結される。基準接地BGは、抵抗RGを有する電線を通じてバッテリーモジュールBMの負極端子MV−に電気的に連結される。特に、第1接地端子G1は、基準接地BGと直接連結され得る。このような構成によって、測定部100は、基準接地BGの電位を動作基準電位(「第2基準電位」とも称する)にして動作するようになる。
望ましくは、測定部100は、複数の電流測定端子K1、K2をさらに備えることができる。複数の電流測定端子K1、K2は、バッテリーモジュールBMと連結された電流センサ70の両端とそれぞれ連結されて、電流センサ70の両端電圧を受信する。すなわち、複数の電流測定端子K1、K2は、電流センサ70の両端と連結されて、電流センサ70の両端から電流センサ70の両端電圧を受信する。一実施例において、測定部100は、電流センサ70の両端電圧を用いて、電流センサ70に流れる電流の方向、大きさまたは量を測定することができる。例えば、測定部100は、予め保存された電流センサ70の抵抗及び電流センサ70の両端電圧をオームの法則に代入して電流センサ70に流れる電流を測定することができる。
制御部200は、測定部100から複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧を示す電圧信号を受信する。すなわち、制御部200は、測定部100に動作可能に結合され、測定部100から複数の二次電池11、12、13、14、15、16の両端電圧を示す電圧信号を受信する。特に、制御部200は、予め決められた周期毎に、測定部100から複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧を示す電圧信号を受信することができる。
望ましくは、制御部200は、測定部100から複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧及び電流センサ70の両端電圧を受信する。特に、制御部200は、測定部100から同じ測定時刻または同一測定周期で測定された複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧及び電流センサ70の両端電圧を受信する。特に、制御部200は、測定時刻または測定周期が同期化されて同一時点で測定された複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧及び電流センサ70の両端電圧を示す電圧信号を測定部100から受信することができる。
また、制御部200は、複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧に基づいて、複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの電圧値を算出する。例えば、制御部200は、二つの電圧入力端子(例えば、V2、V1)間の電圧差に基づいて二次電池12の電圧値を算出することができる。
また、制御部200は、電流センサ70の両端電圧を用いて電流値を算出する。例えば、制御部200は、予め保存された電流センサ70の抵抗及び電流センサ70の両端電圧をオームの法則に代入して電流値を算出することができる。
また、制御部200は、複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧を用いて、複数の二次電池11、12、13、14、15、16のうち少なくとも一つの直流内部抵抗(DCIR)を演算する。特に、制御部200は、充放電前後の二次電池10の両端電圧及び電流センサ70に流れる電流量を用いて、二次電池10の直流内部抵抗を演算する。例えば、制御部200は、下記の[数1]を用いて直流内部抵抗を演算することができる。
Figure 2020521963
ここで、DCIRは二次電池1iの直流内部抵抗、Iは電流センサ70に流れる電流の大きさ、CViは電流センサ70を通じて電流が流れない間に測定された二次電池1iの両端電圧、CViはIが電流センサ70を通じて流れる間に測定された二次電池1iの両端電圧をそれぞれ示す。
また、制御部200は、第2接地端子G2を含み得る。第2接地端子G2は、バッテリーモジュールBMの負極端子MV−と電気的に連結された基準接地BGと電気的に連結される。特に、第2接地端子G2は、基準接地BGと直接連結され得る。このような構成によって、制御部200は、基準接地BGの電位を動作基準電位にして動作するようになる。
また、基準電圧入力端子V0は、バスバーBの一端と連結された第2基準接地N0と電気的に連結される。特に、基準電圧入力端子V0は、バスバーBの一端と直接連結された第2基準接地N0と連結されて、第2基準接地N0に印加された電圧を受信することができる。
測定部100は、第2基準接地N0に印加された電圧を基準電位(「第1基準電位」とも称する)にして、複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端にかかった電圧を測定することができる。具体的に、測定部100は、第2基準接地N0に印加された電圧を基準電位にして、残りの電圧入力端子V1、V2、V3、V4、V5、V6それぞれに印加された電圧と基準電圧入力端子V0に印加された電圧との電位差を用いて、二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの電圧を測定することができる。このとき、バッテリーモジュールBMと複数の電圧入力端子V1、V2、V3、V4、V5、V6との間を連結する電線には電流が流れないため、複数の電線抵抗RG、R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6による電圧降下は発生しない。
例えば、第1二次電池11の電圧は、第2基準接地N0と第1ノードN1との電位差であるため、基準電圧入力端子V0と第1電圧入力端子V1との電位差を用いて測定される。同様に、第2二次電池12の電圧は、第1ノードN1と第2ノードN2との電位差であるため、第1電圧入力端子V1と第2電圧入力端子V2との電位差を用いて測定される。同様に、第3二次電池13の電圧は、第2ノードN2と第3ノードN3との電位差であるため、第2電圧入力端子V2と第3電圧入力端子V3との電位差を用いて測定される。同様に、第4二次電池14の電圧は、第3ノードN3と第4ノードN4との電位差であるため、第3電圧入力端子V3と第4電圧入力端子V4との電位差を用いて測定される。同様に、第5二次電池15の電圧は、第4ノードN4と第5ノードN5との電位差であるため、第4電圧入力端子V4と第5電圧入力端子V5との電位差を用いて測定される。同様に、第6二次電池16の電圧は、第5ノードN5と第6ノードN6との電位差であるため、第5電圧入力端子V5と第6電圧入力端子V6との電位差を用いて測定される。
特に、基準電圧入力端子V0は、電圧測定装置2内で基準接地BGと相互電気的に分離される。また、基準電圧入力端子V0は、基準接地BGと異なる基準電位を有するように構成される。これについては図2を参照して詳しく説明する。
一方、制御部200は、上述したような動作を実行するため、当業界に知られたプロセッサ、ASIC(Application−specific integrated circuit)、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム及び/またはデータ処理装置などを選択的に含む形態で具現され得る。
望ましくは、制御部200は、メモリ装置を含むことができる。メモリ装置は、情報を記録し、消去可能な記憶媒体であれば、その種類に特に制限がない。例えば、メモリ装置は、RAM、ROM、レジスタ、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体であり得る。メモリ装置は、また、制御部200によってアクセスできるように、例えばデータバスなどを通じて制御部200と電気的に連結される。メモリ装置は、また、制御部200が行う各種の制御ロジックを含むプログラム、及び/または制御ロジックが実行されるときに発生するデータを保存及び/または更新及び/または消去及び/または伝送する。メモリ装置は論理的に2個以上に分割され得る。
図2は、本発明の一実施例による電圧測定装置2とバッテリーパック1の充放電経路との間の連結構成を概略的に示した図である。以下、上述した実施例と異なる部分を中心に説明し、上述した実施例の説明が同一または類似に適用される部分については詳細な説明を省略する。
図1及び図2を参照すれば、本発明による電圧測定装置2は、印刷回路基板Pを含む。特に、印刷回路基板Pは、バッテリーパック1の充放電経路Lに電気的に連結され得る。例えば、図2に示されたように、第2基準接地N0は、充放電経路Lに位置するバスバーBの一端と第1線路L1とが共通に接続する接点であり得る。また、バッテリーモジュールBMの負極端子MV−は、充放電経路L上のバスバーBの他端と第2線路L2とが共通に接続する接点であり得る。ここで、第1線路L1は、印刷回路基板P上の基準電圧入力端子V0と第2基準接地N0とを電気的に連結する線路であり、第2線路L2は、印刷回路基板P上の基準接地BGとバッテリーモジュールの負極端子MV−とを電気的に連結する線路である。第1線路L1は抵抗R0を有し、第2線路L2は抵抗RGを有する。
望ましくは、基準電圧入力端子V0には、複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端にかかった電圧をセンシングするための基準電位が印加され得る。また、基準接地BGには、電圧測定装置2に含まれる構成要素(100、200)の動作のための基準電位が印加され得る。さらに、電圧測定装置2は、バッテリー管理システム(BMS)に含まれ得る。MCU(Micro Controller Unit)などのようなBMSの他の構成要素も基準接地BGから基準電位の印加を受けて動作し得る。特に、基準電圧入力端子V0は、バスバーBの一端と連結された第2基準接地N0に印加された電圧を基準電位として有し、基準接地BGは、バスバーBの他端と連結されたバッテリーモジュールの負極端子MV−に印加された電圧を基準電位として有するように構成され得る。
ここで、印刷回路基板PにはBMS内の構成要素がチップまたは回路の形態で取り付けられる。例えば、基準接地BGが回路上に半田付けられる形態で印刷回路基板Pに取り付けられ、基準電圧入力端子V0が印刷回路基板Pに接触し得る。例えば、印刷回路基板Pは、印刷回路基板(PCB:Printed Circuit Board)であり得る。
特に、第1線路L1と第2線路L2とは、印刷回路基板P上で電気的に分離される。すなわち、第1線路L1と第2線路L2とは、印刷回路基板P上で相互電気的に分離されるように構成され得る。
望ましくは、第1線路L1及び第2線路L2上に充放電電流が流れないように構成される。具体的に、第1線路L1及び第2線路L2は、印刷回路基板P上で電気的に絶縁して、第1線路L1と第2線路L2との間に電流が流れないように分離され得る。すなわち、基準電圧入力端子V0は、第1線路L1を通じて第2基準接地N0と電気的に連結され、基準接地BGは、第1線路L1とBMS内で電気的に分離された第2線路L2を通じてバッテリーモジュールの負極端子MV−と電気的に連結され得る。このような構成によって、本発明による電圧測定装置2は、従来充放電の際に充放電経路を通じてBMS内に流れる電流経路が生成されず、充放電経路とBMSとの間を電気的に絶縁させることができる。
例えば、図2に示されたように、本発明による電圧測定装置2は、第1線路L1と第2線路L2とが印刷回路基板P上で電気的に分離されて、充放電経路LからBMS内に電流が流れないように、充放電経路LとBMSとの間を電気的に絶縁させることができる。例えば、充放電経路L上で第2基準接地N0を通過した充放電電流は、第1線路L1に流れず、バスバーBに流れるようになる。そして、バスバーBを通った充放電電流は、第2線路L2に流れず、バッテリーモジュールの負極端子MV−を通って流れるようになる。
図3は、本発明の一実施例による電圧測定装置2が二次電池の内部抵抗を演算する動作を説明するための参照テーブルである。
図1及び図3を参照すれば、本発明による電圧測定装置2は、二次電池の内部抵抗を演算することができる。望ましくは、メモリ装置は、二次電池の内部抵抗を演算するために用いる例示的なテーブル300を含む。テーブル300は、複数のレコード302、304、306、308、310、312を含む。それぞれのレコードは、(i)充放電前後の二次電池の電圧、及び(ii)二次電池の電圧と関連する二次電池の直流内部抵抗を含む。例えば、図3のテーブルにおいて、1行目は放電電流が流れない間に測定された二次電池の電圧であり、2行目は放電電流が流れる間に測定された二次電池の電圧であり、3行目は放電前後の二次電池の電圧と関連する二次電池の直流内部抵抗である。例えば、第1レコード302は、第1二次電池11の直流内部抵抗に関するレコードである。また、第2レコード304は、第2二次電池12の直流内部抵抗に関するレコードである。同様に、第3〜第6レコード306、308、310、312は、順に第3〜第6二次電池13、14、15、16の直流内部抵抗に関するレコードである。
特に、複数のレコード302、304、306、308、310、312は、放電前に測定された二次電池の電圧(図3の1行目)、放電後に測定された二次電池の電圧(図3の2行目)、及び放電前後の二次電池の電圧と関連する二次電池の直流内部抵抗(図3の3行目)のバラツキが大きくない。
例えば、第1レコード302を参照すれば、放電前に測定された二次電池の電圧は2.330Vであって、第2〜第6レコード304、306、308、310、312との差が大きくない。また、放電後に測定された二次電池の電圧は2.171Vであって、第2〜第6レコード304、306、308、310、312との差が大きくない。また、放電前後の二次電池の電圧と関連する二次電池の直流内部抵抗は0.795Ωであって、第2〜第6レコード304、306、308、310、312との差が大きくない。
本発明による電圧測定装置2は、各二次電池に対して内部抵抗の誤差が発生しないように、正確な二次電池の内部抵抗を測定できるという長所がある。具体的に、本発明による電圧測定装置2は、二次電池を充放電するときにも二次電池の電圧を正確に測定することができる。これによって、BMSに含まれたMCUによって実行される二次電池のSOH及びSOCの推定信頼性を向上させることができる。
本発明による電圧測定装置2は、BMSに含まれ得る。このような構成において、本発明による電圧測定装置2の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来のBMSに含まれた構成の機能を補完するか又は追加することで具現され得る。例えば、本発明による電圧測定装置2の測定部及び制御部は、BMSの構成要素として具現され得る。
図4は、本発明の比較例による電圧測定装置2とバッテリーパック1の一部構成要素との間の連結構成を概略的に示した図である。図5は、本発明の比較例による電圧測定装置2によって形成される電流経路を説明するために参照図である。以下、図1を参照して上述した電圧測定装置2とバッテリーパック1の一部構成要素との間の連結構成の説明が同一または類似に適用される部分については詳細な説明を省略し、上述した実施例と異なる部分を中心に説明する。
図4及び図5を参照すれば、本発明の比較例による電圧測定装置2は、バッテリーパック1の充放電経路LとBMSとの間に電流が流れるように構成される。具体的に、本発明の比較例による電圧測定装置2は、充放電経路Lから伝達された電流が流れる電流経路が印刷回路基板P上に形成される。例えば、図4及び図5に示されたように、本発明の比較例による電圧測定装置2の場合、基準電圧入力端子V0と基準接地BGとが電気的に連結され得る。具体的に、基準電圧入力端子V0と基準接地BGとは、印刷回路基板P上で電気的に連結され得る。ここで、基準電圧入力端子V0と基準接地BGとの間にはパターン抵抗RPが存在する。すなわち、パターン抵抗RPは、印刷回路基板P上で基準電圧入力端子V0と基準接地BGとの間を連結するパターンまたは回路の抵抗であり得る。
また、本発明の比較例による電圧測定装置2は、充放電時に第1線路L1及び第2線路L2を通じて電流が流れるようになる。例えば、図5に示されたように、二つの電流経路が形成されて、第2基準接地N0からバッテリーモジュールの負極端子MV−に電流が流れる。具体的に、第1線路L1及び第2線路L2を通る第1経路I1、及びバスバーBを通る第2経路I2が形成される。
ここで、図1及び図4を参照すれば、図1の本発明の一実施例による電圧測定装置2の場合、基準電圧入力端子V0と第1電圧入力端子V1との電位差を通じて測定される第1二次電池11の電圧は下記の[数2]を用いて演算することができる。
Figure 2020521963
[数2]において、V1は第1電圧入力端子V1に印加される電圧であり、V0は基準電圧入力端子V0に印加される電圧であり、CV1は第1二次電池11の両端にかかった電圧である。すなわち、図1に示された本発明の一実施例による電圧測定装置2の場合は、電圧測定の誤差が発生しない。
図4の本発明の比較例による電圧測定装置2の場合、基準電圧入力端子V0と第1電圧入力端子V1との電位差を通じて測定される第1二次電池11の電圧は、下記の[数3]を用いて演算することができる。
Figure 2020521963
ここで、V1は第1電圧入力端子V1に印加される電圧であり、V0は基準電圧入力端子V0に印加される電圧であり、CV1は第1二次電池11の両端にかかった電圧であり、VはバスバーBの両端に印加される電圧である。図5を共に参照すれば、第1線路L1及び第2線路L2を流れる電流経路が形成されることによって、基準電圧入力端子V0に印加される電圧が抵抗R0による電圧降下の影響を受けるため、図4の本発明の比較例による電圧測定装置2の場合は電圧測定の誤差が発生する。
図6は、本発明の比較例による電圧測定装置2が二次電池の内部抵抗を演算する動作を説明するための参照テーブルである。
図6には、本発明の比較例による電圧測定装置2が二次電池の内部抵抗を演算するために用いる例示的なテーブル400が示されている。テーブル400は、複数のレコード402、404、406、408、410、412を含む。それぞれのレコードは、(i)充放電前後の二次電池の電圧、及び(ii)二次電池の電圧と関連する二次電池の直流内部抵抗を含む。例えば、図4及び図6を参照すれば、1行目は放電前に測定された二次電池の電圧であり、2行目は放電後に測定された二次電池の電圧であり、3行目は放電前後の二次電池10の電圧と関連する二次電池の直流内部抵抗である。例えば、第1レコード402は、第1二次電池11の直流内部抵抗に関するレコードである。また、第2レコード404は、第2二次電池12の直流内部抵抗に関するレコードである。同様に、第3〜第6レコード406、408、410、412は、第3〜第6二次電池13、14、15、16の直流内部抵抗に関するレコードである。
特に、複数のレコード402、404、406、408、410、412のうち第1レコード402は、残りの第2〜第6レコード404、406、408、410、412と比べて、放電前に測定された二次電池の電圧(図6の1行目)の場合は差が大きくないが、放電後に測定された二次電池の電圧(図6の2行目)及び放電前後の二次電池の電圧と関連する二次電池の直流内部抵抗(図6の3行目)の場合はバラツキが生じている。
例えば、第1レコード402を参照すれば、第1レコード402の場合、放電後に測定された二次電池の電圧は2.002Vであって、2.038V〜2.043Vの分布を見せた第2〜第6レコード404、406、408、410、412と比べて平均的に0.0385Vの差が発生する。また、第1レコード402の場合、直流内部抵抗は0.94Ωであって、0.74Ω〜0.765Ωの分布を見せた第2〜第6レコード404、406、408、410、412と比べて平均的に0.1875Ωの差が発生する。
したがって、本発明の比較例による電圧測定装置2の場合は、二次電池の電圧測定に誤差が生じ、二次電池の電圧に基づいて計算される内部抵抗の測定にも誤差が発生する問題がある。また、電圧測定に誤差が発生する場合、二次電池のSOH及びSOCの推定にも誤差が発生し得る。
図7は、本発明の一実施例による電圧測定方法を概略的に示したフロー図である。図7において、各段階の実行主体は、上述した本発明による電圧測定装置2の各構成要素である。
図7に示されたように、段階S100において、測定部100は、バッテリーモジュールBMの負極端子MV−と電気的に連結された第1基準接地BGから、電圧測定装置2内で電気的に分離された基準電圧入力端子V0に印加される電圧を基準電位にして、複数の二次電池11、12、13、14、15、16それぞれの両端電圧を受信する(S100)。基準接地BGから提供される基準電位は、基準電圧入力端子V0から提供される基準電位と相異なる。
制御部200は、段階S110において、受信された複数の二次電池11、12、13、14、15、16のうち少なくとも一つの両端電圧を用いて、複数の二次電池11、12、13、14、15、16のうち少なくとも一つの直流内部抵抗を演算する(S110)。
また、制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、制御部はプログラムモジュールの集合で具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリ装置に保存され、プロセッサによって実行され得る。
また、制御部の多様な制御ロジックは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジックはコンピュータ可読のコード体系で作成されてコンピュータ可読の記録媒体に書き込まれ得る。記録媒体はコンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであれば、その種類に特に制限がない。一例として、記録媒体はROM、RAM、レジスタ、CD−ROM、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも一つ以上を含む。また、コード体系は、ネットワークで連結されたコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジックを具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論できる。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
一方、本明細書に使用された「測定部」及び「制御部」などの「〜部」との用語は、論理的な構成単位を示すものであって、物理的に分離可能であるかそれとも物理的に分離されるべき構成要素を示す用語ではない。

Claims (9)

  1. 正極端子と、負極端子と、前記正極端子と前記負極端子との間に順次に直列で接続される複数の二次電池、及びバスバーを含むバッテリーモジュールと接続されて、前記複数の二次電池それぞれの電圧を測定するための電圧測定装置であって、
    前記複数の二次電池それぞれと電気的にそれぞれ接続されて前記複数の二次電池それぞれの電圧を受信する複数の電圧入力端子、及び前記バッテリーモジュールの負極端子と電気的に接続された第1基準接地と電気的に接続される第1接地端子を含む測定部と、
    前記測定部から前記複数の二次電池それぞれの電圧を受信し、前記第1基準接地と電気的に接続された第2接地端子を含む制御部と、を含み、
    前記複数の電圧入力端子のうち一つは、前記バスバーの一端と接続された第2基準接地と電気的に接続され、前記第2基準接地に印加された電圧を受信する基準電圧入力端子であり、
    前記基準電圧入力端子は、前記第1基準接地とは異なる基準電位を有するように、前記第1基準接地から電気的に分離される、電圧測定装置。
  2. 前記制御部は、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの電圧を用いて、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの直流内部抵抗を演算するように構成される、請求項1に記載の電圧測定装置。
  3. 前記基準電圧入力端子は、第1線路を通じて前記第2基準接地と電気的に接続され、
    前記第1基準接地は、前記第1線路とは電気的に分離された第2線路を通じて、前記バッテリーモジュールの負極端子と電気的に接続される、請求項1または2に記載の電圧測定装置。
  4. 前記基準電圧入力端子は、前記バスバーの一端と接続された前記第2基準接地に印加された電圧を基準電位として有し、
    前記第1基準接地は、前記バスバーの他端と接続された前記バッテリーモジュールの負極端子に印加された電圧を基準電位として有するように構成される、請求項3に記載の電圧測定装置。
  5. 前記第1線路と前記第2線路とは、印刷回路基板上で相互電気的に分離される、請求項3または4に記載の電圧測定装置。
  6. 前記第1線路及び前記第2線路は、充放電電流が流れないように構成された、請求項5に記載の電圧測定装置。
  7. 正極端子と、負極端子と、前記正極端子と前記負極端子との間に順次に直列で接続される複数の二次電池、及びバスバーを含むバッテリーモジュールと接続されて、前記複数の二次電池それぞれの電圧を測定する電圧測定装置であって、
    前記複数の二次電池それぞれと電気的にそれぞれ接続されて前記複数の二次電池それぞれの電圧を受信する複数の電圧入力端子、及び前記バッテリーモジュールと接続された電流センサとそれぞれ接続されて前記電流センサの電圧を受信する複数の電流測定端子を含む測定部と、
    前記測定部から同じ測定時刻で測定された前記複数の二次電池それぞれの電圧及び前記電流センサの電圧を受信して、前記複数の二次電池それぞれの電圧に基づいて前記複数の二次電池それぞれの電圧値を算出し、前記電流センサの電圧を用いて電流値を算出するように構成される制御部と、を含み、
    前記複数の電圧入力端子のうち一つは、第1基準接地とは異なる基準電位を有するように、前記第1基準接地から電気的に分離される基準電圧入力端子であり、
    前記基準電圧入力端子は、前記バスバーの一端と接続された第2基準接地と電気的に接続されて前記第2基準接地に印加された電圧を受信する、電圧測定装置。
  8. 請求項1から7のうちいずれか一項に記載の電圧測定装置を含む、バッテリーパック。
  9. 正極端子と、負極端子と、前記正極端子と前記負極端子との間に順次に直列で接続される複数の二次電池、及びバスバーを含むバッテリーモジュールと接続されて、前記複数の二次電池それぞれの電圧を測定する方法であって、
    前記バッテリーモジュールの負極端子と電気的に接続されて第1基準電位を有する第1基準接地とは電気的に分離された第2基準接地に接続される基準電圧入力端子に印加される電圧を第2基準電位にして、前記複数の二次電池それぞれの電圧を受信する段階と、
    前記複数の二次電池それぞれの電圧のうち少なくとも一つを用いて、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの直流内部抵抗を演算する段階と、を含む、方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107001287B (zh) 2014-09-26 2020-09-04 豪夫迈·罗氏有限公司 用于制备(环戊并[d]嘧啶-4-基)哌嗪化合物的方法
KR20180069628A (ko) * 2016-12-15 2018-06-25 현대자동차주식회사 배터리 시스템 및 그 제어 방법
KR20220049256A (ko) * 2020-10-14 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 장치
KR20230020281A (ko) * 2021-08-03 2023-02-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025925A (ja) * 2008-06-17 2010-02-04 Sanyo Electric Co Ltd 組電池の電圧検出装置及びこれを具えたバッテリシステム
WO2010113455A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 三洋電機株式会社 電池モジュール、バッテリシステムおよび電動車両
WO2012144373A1 (ja) * 2011-04-21 2012-10-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 スイッチ回路、選択回路、及び電圧測定装置
JP2012220344A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Fujitsu Ten Ltd セル電圧測定装置
KR20130053501A (ko) * 2011-11-14 2013-05-24 주식회사 엘지화학 배터리 관리 시스템과 이를 포함하는 배터리 팩 보호 장치
JP2014026752A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Denso Corp 電池温度算出装置
JP2014117068A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Denso Corp 電池システム
JP2014157717A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Denso Corp 電池システム
KR20160040887A (ko) * 2014-10-06 2016-04-15 주식회사 엘지화학 배터리 셀 내부 저항 측정 장치 및 방법

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51112473A (en) * 1975-03-28 1976-10-04 Nippon Aluminium Mfg Method of making compound structure of metals
US5744962A (en) * 1995-03-14 1998-04-28 Alber; Glenn Automated data storing battery tester and multimeter
KR200158902Y1 (ko) 1996-12-06 1999-10-15 유기범 개인통신용 단말기의 과충전 방지장치
US6313637B1 (en) 1997-11-20 2001-11-06 Denso Corporation Voltage detecting device for set battery
GB0410531D0 (en) * 2004-05-12 2004-06-16 Arbarr Electronics Ltd Voltage monitoring system
DE102005029096A1 (de) 2005-06-23 2007-01-04 Robert Bosch Gmbh Batteriezustandserkennung für Kfz-Akkumulatoren
JP4883956B2 (ja) * 2005-08-04 2012-02-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池セル電圧計測装置
JP5008863B2 (ja) * 2005-11-30 2012-08-22 プライムアースEvエナジー株式会社 二次電池用の制御装置、二次電池の温度推定方法を用いた二次電池の劣化判定方法
DE102007048164B4 (de) * 2007-10-08 2013-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur kontaktlosen Übertragung wenigstens eines differentiellen Signals zwischen einem Sender und einem Empfänger bei Vorliegen wenigstens eines Gleichtaktstörsignals sowie zugehörige Schaltungsanordnung
DE102007049528B4 (de) * 2007-10-15 2009-06-25 Panasonic Electronic Devices Europe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Zellenspannungen in einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Akkumulatorzellen
JP5065000B2 (ja) * 2007-12-28 2012-10-31 三洋電機株式会社 電圧測定装置及びこれを具えた組電池システム
US8330428B2 (en) * 2008-11-12 2012-12-11 Bruce Eric Zeier Lead acid battery de-sulfation
WO2010062141A2 (ko) 2008-11-27 2010-06-03 주식회사 엘지화학 배터리 셀 전압 측정 장치 및 방법
JP5390925B2 (ja) * 2009-04-24 2014-01-15 パナソニック株式会社 電池パック
KR101156342B1 (ko) * 2009-08-03 2012-06-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 id 설정 시스템 및 그 구동 방법
JP5634694B2 (ja) * 2009-09-24 2014-12-03 本田技研工業株式会社 電圧検出装置
KR101106353B1 (ko) 2009-11-23 2012-01-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그의 전압 감지 방법
JP5382138B2 (ja) * 2009-12-25 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常検出装置
JP5700756B2 (ja) * 2010-04-28 2015-04-15 矢崎総業株式会社 複数組電池の電圧測定装置
US8933702B2 (en) * 2010-05-14 2015-01-13 Liebert Corporation Battery monitor with correction for internal OHMIC measurements of battery cells in parallel connected battery strings
JP2012016174A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP5638311B2 (ja) 2010-08-18 2014-12-10 ラピスセミコンダクタ株式会社 組電池システム、電圧監視システム、電圧監視装置及び半導体装置
US8803477B2 (en) * 2010-09-21 2014-08-12 Electricab Corporation Battery module for high-current rapid charging
KR101182431B1 (ko) * 2010-10-12 2012-09-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩, 이의 제어방법 및 이를 포함하는 전력 저장 시스템
US9041359B2 (en) * 2011-03-10 2015-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack with integral non-contact discharging means and electronic device including the same
JP5333619B2 (ja) 2011-03-30 2013-11-06 株式会社デンソー 電圧検出装置および結合回路
FR2976675B1 (fr) 2011-06-16 2013-07-12 Nanotec Solution Circuit integre de mesure capacitive a pont flottant.
CN102393489B (zh) * 2011-09-30 2013-10-16 北京汽车新能源汽车有限公司 电车动力电池高压回路电阻的在线监测控制方法及装置
KR20130068986A (ko) * 2011-12-16 2013-06-26 (주)브이이엔에스 전기 자동차의 고 전압 측정장치
CN103293355B (zh) * 2012-02-24 2016-06-08 东莞钜威新能源有限公司 一种电压测量电路
KR101397026B1 (ko) * 2012-03-12 2014-05-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템
US9065296B2 (en) * 2012-04-03 2015-06-23 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack, method of measuring voltage of the battery pack, and energy storage system including the battery pack
US10180460B1 (en) * 2012-04-20 2019-01-15 Motiv Power Systems, Inc. Performing active interrogation of battery packs in situ to obtain precise SOC and SOH estimates
JP5991299B2 (ja) * 2012-12-26 2016-09-14 株式会社デンソー 組電池の電圧検出装置
KR20140086461A (ko) 2012-12-28 2014-07-08 엘지전자 주식회사 배터리 모듈 검사장치
KR20140095781A (ko) * 2013-01-25 2014-08-04 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 고 전압 측정장치
JP6376722B2 (ja) 2013-02-15 2018-08-22 エイブリック株式会社 電池電圧検出回路
JP5997081B2 (ja) 2013-03-21 2016-09-21 プライムアースEvエナジー株式会社 二次電池の状態推定装置及び二次電池の状態推定方法
EP2884662B1 (de) * 2013-12-13 2019-06-26 Power Integrations Switzerland GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Detektion eines Kurzschluss- oder Überstromzustands in einem Leistungshalbleiterschalter
JP6312508B2 (ja) 2014-04-11 2018-04-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池監視装置、電池システムおよび電動車両駆動装置
KR20160076649A (ko) * 2014-12-23 2016-07-01 주식회사 엘지화학 Bms 시뮬레이션 장치
FR3037148B1 (fr) 2015-06-08 2018-08-17 Stmicroelectronics (Rousset) Sas Mesure de variations d'une tension d'alimentation
KR20170022162A (ko) 2015-08-19 2017-03-02 주식회사 엘지화학 멀티 배터리 팩 장치 및 그 제어 방법
JP6628552B2 (ja) 2015-10-28 2020-01-08 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置およびセル電圧の測定方法
JP6679342B2 (ja) 2016-02-24 2020-04-15 Ntn株式会社 二次電池の劣化判定装置
JP6767769B2 (ja) * 2016-04-27 2020-10-14 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置、電池監視システム、及び検出方法
CN107187328A (zh) * 2017-05-17 2017-09-22 宁波普瑞均胜汽车电子有限公司 锂离子电池管理系统及电芯单体内阻在线测量诊断方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025925A (ja) * 2008-06-17 2010-02-04 Sanyo Electric Co Ltd 組電池の電圧検出装置及びこれを具えたバッテリシステム
WO2010113455A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 三洋電機株式会社 電池モジュール、バッテリシステムおよび電動車両
JP2012220344A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Fujitsu Ten Ltd セル電圧測定装置
WO2012144373A1 (ja) * 2011-04-21 2012-10-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 スイッチ回路、選択回路、及び電圧測定装置
KR20130053501A (ko) * 2011-11-14 2013-05-24 주식회사 엘지화학 배터리 관리 시스템과 이를 포함하는 배터리 팩 보호 장치
JP2014026752A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Denso Corp 電池温度算出装置
JP2014117068A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Denso Corp 電池システム
JP2014157717A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Denso Corp 電池システム
KR20160040887A (ko) * 2014-10-06 2016-04-15 주식회사 엘지화학 배터리 셀 내부 저항 측정 장치 및 방법

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