KR100587526B1 - Cell voltage monitoring apparatus and method of a rechargeable battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정에 관한 것으로서, 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리의 셀 전압 측정 시 한쪽 또는 양쪽의 측정 점들이 종래의 차동증폭기에서 허용되는 전압 범위를 초과할 때 배터리 셀의 차동전압을 측정하며, 배터리의 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전된 전압도 측정할 수 있도록 함을 목적으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cell voltage measurement of rechargeable batteries, wherein when one or both measurement points exceed the voltage range allowed by conventional differential amplifiers in cell voltage measurement of a battery composed of a plurality of series-connected cells It measures the differential voltage of and aims to measure the voltage of which both ends of cell are reversed by over discharge of battery.
본 발명에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치는 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리(100), 셀 전압을 차동증폭기가 수용할 수 있는 전압으로 낮추기 위한 셀 전압 분압부(120), 분압 된 배터리 셀의 차동전압을 선택하기 위한 셀 전압 멀티플렉서(140), 상기 셀 전압 멀티플렉서를 제어하기 위한 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160), 상기 셀 전압 멀티플렉서 제어부로 입력되는 멀티플렉서 동기화 명령부(180), 상기 셀 전압 멀티플렉서로부터 입력되는 배터리 셀 차동 전압을 증폭하기 위한 차동 증폭기(200), 양단 전압이 역전된 셀 전압도 측정하기 위해 상기 차동 증폭기의 오프셋을 설정하는 오프셋부(240), 상기 오프셋부를 제어하기 위한 오프셋 어드레스 제어부(260), 상기 차동 증폭기로부터 출력되는 배터리 전압을 디지털 데이터로 변환하는 데이터 처리부(220)를 포함한다. 그리고 데이터 처리부는 샘플 앤드 홀드부(225) 및 아날로그 디지털 변환부(230)로 구성될 수 있다.The apparatus for measuring cell voltage of a rechargeable battery according to the present invention includes a battery 100 including a plurality of series-connected cells, a cell voltage divider 120 for reducing a cell voltage to a voltage that a differential amplifier can accommodate, A cell voltage multiplexer 140 for selecting a differential voltage of a battery cell, a cell voltage multiplexer controller 160 for controlling the cell voltage multiplexer, a multiplexer synchronization command unit 180 input to the cell voltage multiplexer controller, and the cell A differential amplifier 200 for amplifying a battery cell differential voltage input from a voltage multiplexer, an offset unit 240 for setting an offset of the differential amplifier to measure a cell voltage at which both voltages are reversed, and an offset unit for controlling the offset unit The offset address control unit 260 converts the battery voltage output from the differential amplifier into digital data. A data processing unit 220 to. The data processor may include a sample and hold unit 225 and an analog-digital converter 230.
셀 전압 측정, 재충전 가능한 배터리, 역전된 셀 전압 측정, 차동 증폭기, 오프셋 Cell Voltage Measurement, Rechargeable Battery, Inverted Cell Voltage Measurement, Differential Amplifier, Offset
Description
도 1은 종래 기술에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 구성을 보여주는 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a cell voltage measuring apparatus of a rechargeable battery according to the prior art.
도 2는 도 1의 기본적 원리를 설명하기 위해 이중 출력 멀티플렉서로 구성하여 도시한 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a dual output multiplexer for explaining the basic principle of FIG. 1.
도 3은 도 1의 32개 셀로 구성된 배터리에 대해 8 채널 이중 출력 멀티플렉서로 구성된 셀 전압 멀티플렉서, 셀 전압 멀티플렉서 제어부 및 멀티플렉서 동기화 명령부의 일 실시 예를 도시한 블록도.FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of a cell voltage multiplexer, a cell voltage multiplexer controller, and a multiplexer synchronization command unit configured with an 8-channel dual output multiplexer for the battery of 32 cells of FIG. 1; FIG.
도 4는 도 1의 32개 셀로 구성된 배터리에 대해 8 채널 단일 출력 멀티플렉서로 구성된 셀 전압 멀티플렉서, 셀 전압 멀티플렉서 제어부 및 멀티플렉서 동기화 명령부의 일 실시 예를 도시한 블록도.4 is a block diagram illustrating an embodiment of a cell voltage multiplexer, a cell voltage multiplexer control unit, and a multiplexer synchronization command unit configured with an 8-channel single output multiplexer for the battery of 32 cells of FIG. 1;
도 5는 본 발명에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 구성을 보여주는 블록도.5 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for measuring cell voltage of a rechargeable battery according to the present invention;
도 6은 도 5의 오프셋부의 세부 구성을 도시한 블록도.6 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an offset unit of FIG. 5.
도 7은 도 6의 기준전압 생성부, 기준전압 분압부 및 오프셋 전압 멀티플렉서 구성의 일 실시 예를 도시한 회로도.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example configuration of a reference voltage generator, a reference voltage divider, and an offset voltage multiplexer of FIG. 6.
도 8은 본 발명에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도.8 is a flowchart illustrating a process of performing a cell voltage measuring method of a rechargeable battery according to the present invention;
<도면의 주요부위에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
100: 배터리 120: 셀 전압 분압부100: battery 120: cell voltage divider
140: 셀 전압 멀티플렉서 160: 셀 전압 멀티플렉서 제어부140: cell voltage multiplexer 160: cell voltage multiplexer controller
165: 리플 카운터 170: 디코더165: ripple counter 170: decoder
180: 멀티플렉서 동기화 명령부 185: 부 동기화 명령180: multiplexer synchronization command unit 185: minor synchronization command
190: 주 동기화 명령 200: 차동 증폭기190: main synchronization command 200: differential amplifier
220: 데이터 처리부 225: 샘플 앤드 홀드부220: data processing unit 225: sample and hold unit
230: 아날로그 디지털 변환부 240: 오프셋부230: analog-to-digital conversion unit 240: offset unit
245: 기준 전압 생성부 250: 기준 전압 분압부245: reference voltage generator 250: reference voltage divider
255: 오프셋 전압 멀티플렉서 260: 오프셋 어드레스 제어부255: offset voltage multiplexer 260: offset address control unit
본 발명은 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리의 한쪽 또는 양쪽의 측정 점들이 종래의 차동증폭기에서 허용되는 전압 범위를 초과하며 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전되어도 셀의 전압을 측정할 수 있는 재충전 가 능한 배터리의 셀 전압 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring a cell voltage of a rechargeable battery, and more particularly, that the measuring points of one or both of the battery consisting of a plurality of series-connected cells exceeds the voltage range allowed in conventional differential amplifiers. The present invention relates to a cell voltage measuring device of a rechargeable battery capable of measuring the voltage of a cell even if the voltage across the cell is reversed by over discharge.
도 1은 종래 기술에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치는 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리(100), 셀 전압을 차동증폭기가 수용할 수 있는 전압으로 낮추기 위한 셀 전압 분압부(120), 분압 된 배터리 셀의 차동전압을 선택하기 위한 셀 전압 멀티플렉서(140), 상기 셀 전압 멀티플렉서를 제어하기 위한 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160), 상기 셀 전압 멀티플렉서 제어부로 입력되는 멀티플렉서 동기화 명령부(180), 상기 셀 전압 멀티플렉서로부터 입력되는 배터리 셀 차동 전압을 증폭하기 위한 차동 증폭기(200) 및 상기 차동 증폭기로부터 출력되는 배터리 전압을 디지털 데이터로 변환하는 데이터 처리부(220)를 구비하고 있다.1 is a block diagram showing the configuration of a cell voltage measuring apparatus of a rechargeable battery according to the prior art. As shown in FIG. 1, a cell voltage measuring apparatus of a conventional rechargeable battery includes a
도 2는 도 1의 기본적 원리를 설명하기 위해 이중 출력 멀티플렉서로 구성하여 도시한 회로도이다. 배터리(100)는 다수개의 직렬로 연결된 셀들(셀1, 셀2 셀3 및 셀4)로 구성된다. 상기 배터리의 가장 아래에 위치한 셀1의 음극(102)은 기준 전위(109)에 연결된다. 상기 각 셀들의 측정점 A, B, C 및 D는 셀 전압 분압기들(122, 124, 126 및 128)에 연결된다. 상기 셀 전압 분압기들은 정밀하게 매칭된 저항 R1 및 R2에 의해 동일한 분압비로 셀 전압을 차동증폭기(200)가 수용할 수 있는 전압으로 낮춘다. 상기 셀 전압 분압기들은 기준 전위(109)에 기준 된다. 상기 기준 전위 및 각 셀 전압 분압기들에 분압된 셀 전압들은 셀 전압 멀티플렉서(140)의 각 스위치들(S0, S1, S2, S3 및 S4)에 연결된다. 상기 셀 전압 멀티플렉서의 스위 치들은 이중 출력 특성을 갖는다. 상기 멀티플렉서 스위치들의 하위 단자들(142, 144, 146, 148 및 150)은 공통으로 연결되어 상기 차동 증폭기 반전 단자(202)로 연결되고 상위 단자들(152, 154, 156 및 158)은 공통으로 연결되어 상기 차동 증폭기 비반전 단자(204)로 연결된다. 상기 멀티플렉서의 스위치들의 순차적인 개방과 단락에 의해 선택된 셀 전압들은 차동증폭기(200)에 의해 증폭된다. 상기 차동증폭기는 기준 전위(109)에 기준 된다. 상기 차동증폭기(200)에서 출력되는 전압(Vout)은 하기 수학식 1과 같이 계산된다. 차동증폭기에서 출력되는 전압(Vout)은 차동증폭기의 이득(G)과 배터리 셀의 두 측정점 사이의 차동 전압(Vmp) 및 측정점들에 연결된 정밀하게 매칭된 셀 전압 분압기의 분압비(Ratio)와 관련된다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a dual output multiplexer for explaining the basic principle of FIG. 1. The
도 3은 도 1의 32개 셀로 구성된 배터리에 대해 8 채널 이중 출력 멀티플렉서로 구성된 셀 전압 멀티플렉서(140), 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160) 및 멀티플렉서 동기화 명령부(180)의 일 실시 예를 도시한 블록도이다. 셀 전압 분압기들에 의해 배터리 셀1에서 셀8까지 분압된 전압은 멀티플렉서 D1으로 입력되고, 배터리 셀9에서 셀16까지 분압된 전압은 멀티플렉서 D2로 입력되고, 배터리 셀17에서 셀24까지 분압된 전압은 멀티플렉서 D3으로 입력되고, 배터리 셀25에서 셀32까지 분압된 전압은 멀티플렉서 D4로 입력된다. 멀티플렉서 D1, D2, D3 및 D4는 1개의 기능동작("EN") 입력과 3개의 주소("ADD") 입력을 갖는다. 멀티플렉서 D1, D2, D3 및 D4의 출력은 D5로 입력된다. 멀티플렉서 D5는 항상 동작되어 출력은 차동증폭기 (200)로 입력되어 증폭된다. 상기 멀티플렉서 D1, D2, D3, D4 및 D5는 8개의 입력 채널을 가지며 이중 출력 특성을 갖는다. 상기 셀 전압 멀티플렉서(140)를 동작시키기 위해 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160)는 리플 카운터(165) 및 디코더(170)로 구성된다. 상기 리플 카운터의 5개의 출력 중에서 하위 3개의 출력은 멀티플렉서 D1, D2, D3 및 D4의 주소를 제어하고, 상위 2개의 출력은 멀티플렉서 D5의 주소를 제어하고 동시에 디코더(170)로 입력된다. 상기 디코더의 4개의 출력은 멀티플렉서 D1, D2, D3 및 D4의 기능동작을 제어한다. 멀티플렉서 동기화 명령부(180)는 부 동기화 명령(185) 및 주동기화 명령(190)으로 구성된다. 상기 부 동기화 명령은 연속적인 펄스로 제공되며 셀 전압을 순차적으로 측정하기 위해 리플 카운터(165)를 증가시킨다. 상기 주 동기화 명령은 32개의 부 동기화 명령마다 한번의 펄스가 제공되며 셀 전압 측정을 초기화 시킨다.3 is a block illustrating an embodiment of a
도 4는 도 1의 32개 셀로 구성된 배터리에 대해 8 채널 단일 출력 멀티플렉서로 구성된 셀 전압 멀티플렉서(140), 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160) 및 멀티플렉서 동기화 명령부(180)의 일 실시 예를 도시한 블록도이다. 셀 전압 분압기들에 의해 배터리 셀1에서 셀8까지 양극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S1으로 입력되고 음극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S5로 입력되고, 배터리 셀9에서 셀16까지 양극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S2로 입력되고 음극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S6으로 입력되고, 배터리 셀17에서 셀24까지 양극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S3로 입력되고 음극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S7로 입력되고, 배터리 셀25에서 셀32까지 양극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S4로 입력되고 음극에서 분압된 전압은 멀티플렉서 S8로 입력된다. 상기 멀티플렉서 S1, S2, S3 및 S4의 출력은 멀티플렉서 S9로 입력되고, 멀티플렉서 S5, S6, S7 및 S8의 출력은 멀티플렉서 S10으로 입력된다. 상기 멀티플렉서 S9의 출력은 차동 증폭기(200)의 비반전 단자로 입력되고, 멀티플렉서 S10의 출력은 차동 증폭기의 반전 단자로 입력된다. 상기 멀티플렉서 S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9 및 S10은 8개의 입력 채널을 가지며 단일 출력 특성을 갖는다. 상기 셀 전압 멀티플렉서(140)를 동작시키기 위해 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160) 및 멀티플렉서 동기화 명령부(180)는 상기 도 3과 동일한 특성으로 구성된다. 리플 카운터(165)의 5개의 출력 중에서 하위 3개의 출력은 멀티플렉서 S1 및 S5, S2 및 S6, S3 및 S7, S4 및 S8의 주소를 동시에 제어하고, 상위 2개의 출력은 멀티플렉서 S9 및 S10의 주소를 제어하고 동시에 디코더(170)로 입력된다. 상기 디코더의 4개의 출력은 멀티플렉서 S1 및 S5, S2 및 S6, S3 및 S7, S4 및 S8의 기능동작("EN")을 동시에 제어한다. 멀티플렉서 동기화 명령부(180)는 상기 도 3과 동일한 특성으로 구성되며 동작된다.FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of a
종래 기술에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치는 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리의 한쪽 또는 양쪽의 측정 점들이 종래의 차동증폭기(200)에서 수용할 수 없는 입력 전압 및 공통 모드 전압 범위를 갖는 배터리 셀 전압을 측정할 수 있다. 이때 차동증폭기(200)는 배터리(100)의 가장 아래에 위치한 셀의 음극(102)에 연결된 기준 전위(109)에 기준 되게 설계되어 배터리의 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전될 때 역전된 셀의 전압을 측정할 수 없는 문제점이 있다.The cell voltage measuring device of a rechargeable battery according to the prior art has a range of input voltages and common mode voltages in which one or both measuring points of a battery composed of a plurality of series-connected cells are unacceptable in the conventional
따라서, 이러한 종래 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 불합리한 점을 극복하고 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리의 한쪽 또는 양쪽의 측정 점들이 종래의 차동증폭기에서 허용되는 전압 범위를 초과하며 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전되어도 셀의 전압을 측정할 수 있는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치에 대한 요구가 높아지고 있다.Thus, overcoming the absurdity of the cell voltage measuring device of such a conventional rechargeable battery, the measuring points of one or both of the battery composed of a plurality of series-connected cells exceed the voltage range allowed by the conventional differential amplifier and are overcharged. There is an increasing demand for a cell voltage measuring device of a rechargeable battery capable of measuring the voltage of the cell even when the voltage across the cell is reversed.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리의 한쪽 또는 양쪽의 측정 점들이 종래의 차동증폭기에서 허용되는 전압 범위를 초과하며 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전되어도 셀의 역전 전압을 측정할 수 있는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is a voltage range in which one or both measurement points of a battery composed of a plurality of series-connected cells are allowed in a conventional differential amplifier. It is to provide a cell voltage measuring device of a rechargeable battery that exceeds and can measure the reverse voltage of the cell even if the voltage across the cell is reversed by over discharge.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제 2 목적은 상이한 오프셋 전압을 조절하는 기능을 제공하여 배터리 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전되는 정도에 따라 차동증폭기의 기준전압을 조절하여 배터리 셀 전압의 측정 범위를 넓게 함으로서 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치를 제공하는 것이다.A second object of the present invention for solving the above problems is to provide a function to adjust the different offset voltage to adjust the reference voltage of the differential amplifier according to the degree of the reverse voltage of the cell by the battery over-discharge battery cell voltage It is to provide a cell voltage measuring device of a rechargeable battery that can improve the measurement accuracy by widening the measurement range of.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따르면, 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치에 있어서, 차동증폭기의 기준 전압의 오프셋을 설정하기 위한 오프셋부, 오프셋부를 제어하기 위한 오프셋 어드레스 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치가 제공될 수 있다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, in the cell voltage measuring apparatus of a rechargeable battery, an offset unit for setting the offset of the reference voltage of the differential amplifier, an offset address control unit for controlling the offset unit An apparatus for measuring cell voltage of a rechargeable battery may be provided.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따르면, 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치에 있어서, 미리 설정된 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부, 생성된 기준전압에서 기준 전압을 분압 하는 기준전압 분압부, 분압된 기준 전압에서 하나의 차동 증폭기 오프셋 전압을 선정하기 위한 오프셋 전압 멀티플렉서, 오프셋 전압 멀티플렉서를 제어하기 위한 오프셋 어드레스 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치가 제공될 수 있다.According to a second aspect of the present invention for achieving the above object, in the cell voltage measuring apparatus of a rechargeable battery, a reference voltage generator for generating a predetermined reference voltage, dividing the reference voltage from the generated reference voltage An apparatus for measuring a cell voltage of a rechargeable battery, comprising: a reference voltage divider, an offset voltage multiplexer for selecting one differential amplifier offset voltage from a divided reference voltage, and an offset address controller for controlling an offset voltage multiplexer Can be provided.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치는 배터리(100), 셀 전압 분압부(120), 셀 전압 멀티플렉서(140), 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160), 멀티플렉서 동기화 명령부(180), 차동 증폭기(200), 차동 증폭기로부터 출력되는 배터리 전압을 디지털 데이터로 변환하는 데이터 처리부(220), 양단 전압이 역전된 셀 전압도 측정하기 위해 차동 증폭기 의 오프셋을 설정하는 오프셋부(240) 및 오프셋부를 제어하기 위한 오프셋 어드레스 제어부(260)를 포함하고 있다. 여기서, 배터리(100), 셀 전압 분압부(120), 셀 전압 멀티플렉서(140), 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160), 멀티플렉서 동기화 명령부(180), 차동 증폭기(200) 및 데이터 처리부(220)는 종래의 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 구성과 동일하다.5 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for measuring cell voltage of a rechargeable battery according to the present invention. As shown in FIG. 5, a cell voltage measuring apparatus of a rechargeable battery according to the present invention includes a
데이터 처리부(220)는 샘플 앤드 홀드부(225) 및 아날로그 디지털 변환부(230)로 구성되어 종래의 아날로그 디지털 데이터 처리의 구성과 동일하다.The
상기 차동증폭기(200)에서 출력되는 전압(Vout)은 하기 수학식 2와 같이 계산된다. 차동증폭기에서 출력되는 전압(Vout)은 차동증폭기의 이득(G)과 두 측정점 사이의 차동 전압(Vmp), 측정점들에 연결된 정밀하게 매칭된 셀 전압 분압기의 분압비(Ratio) 및 오프셋부에서 설정된 전압(Voffset)과 관련된다.The voltage Vout output from the
도 6은 본 발명에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 구성을 보여주는 블록도인 도 5의 오프셋부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an offset unit of FIG. 5, which is a block diagram showing a configuration of an apparatus for measuring a cell voltage of a rechargeable battery according to the present disclosure.
오프셋부(240)는 미리 설정된 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성부(245), 생성된 기준전압에서 기준 전압을 분압하는 기준전압 분압부(250) 및 분압된 기준 전압에서 하나의 차동 증폭기 오프셋 전압을 선정하기 위한 오프셋 전압 멀티플렉서(255)를 포함하고 있다.The offset
도 7은 도 6의 기준전압 생성부, 기준전압 분압부 및 오프셋 전압 멀티플렉 서 구성의 일 실시 예를 도시한 회로도이다. 도 7의 일 실시 예에서는 기준 전압 Vref를 8개로 분압하고, 8개의 입력 채널을 가지며 이중 출력 특성을 갖는 멀티플렉서로 구성하였다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example configuration of a reference voltage generator, a reference voltage divider, and an offset voltage multiplexer of FIG. 6. In the exemplary embodiment of FIG. 7, the reference voltage Vref is divided to eight, and the multiplexer has eight input channels and has a dual output characteristic.
기준전압 생성부(245)는 기준 전압(242)과 정밀 기준 전압기(244)를 포함하고 있다.The
정밀 기준 전압기(244)는 기준 전압 Vcc를 입력 받아 정밀 기준 전압 Vref를 생성한다.The
기준 전압 분압부(250)는 정밀하게 매칭된 저항들(R)로 정밀 기준 전압 Vref를 동일한 전압 차로 분압한다.The
오프셋 전압 멀티플렉서(255)는 상기 기준 전압 분압부에서 분압된 전압들을 스위칭 한다. 상기 멀티플렉서는 1개의 기능동작("EN") 입력과 3개의 주소("ADD") 입력을 갖는다. 상기 멀티플렉서는 항상 기능동작이 되게 설계한다.The offset
오프셋 어드레스 제어부(260)는 상기 멀티플렉서의 주소를 제어한다.The offset
도 8은 본 발명에 따른 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a process of measuring a cell voltage of a rechargeable battery according to the present invention.
도 8을 참조하면, 우선, 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160)에서 멀티플렉서 동기화 명령부(180)의 부 동기화 명령(190)에 따라 배터리 셀을 선택한다(S310). 상술한 바와 같이, 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160)의 리플 카운터(165) 및 디코더(170)의 출력 신호에 따라 셀 전압 멀티플렉서의 기능동작 단자("EN")와 주소 단자("ADD")의 제어신호에 상응하는 셀 전압 멀티플렉서 채널을 선택한다.Referring to FIG. 8, first, the cell
그 다음, 기준 전압에서 분압된 전압으로부터 어느 한 오프셋 초기치 전압을 선택한다(S320). 상술한 바와 같이, 오프셋 어드레스 제어부(260)가 오프셋 전압 멀티플렉서(255)의 어드레스에 상응하는 채널을 선택한다.Next, one offset initial value voltage is selected from the voltage divided by the reference voltage (S320). As described above, the offset
오프셋 신호 생성 단계는 세부적으로 기준전압 생성부(245)의 기준 전압(242)에서 정밀 기준 전압기(244)로 미리 설정된 정밀 기준 전압을 생성하는 단계, 기준 전압 분압부(250)의 정밀하게 매칭된 저항들로 정밀 기준 전압을 동일한 전압 차로 분압하는 단계 및 오프셋 어드레스 제어부(260)의 제어 신호에 따라 오프셋 전압 멀티플렉서(255)의 어드레스에 상응하는 채널을 선택하는 단계를 포함한다.The generating of the offset signal may include generating a precision reference voltage preset from the
그 다음, 셀 전압 멀티플렉서(140)에서 선택된 셀의 차동 전압은 차동 증폭기(140)에 의해 차동 증폭 처리된다(S330).Next, the differential voltage of the cell selected by the
그 다음, 차동 증폭된 배터리 셀 전압은 데이터 처리부(220)의 샘플 앤드 홀드부(225) 및 아날로그 디지털 변환부(230)를 통해 디지털 데이터로 변환된다(S340).Next, the differentially amplified battery cell voltage is converted into digital data through the sample and hold
그 다음, 데이터 처리부(220)를 통해 디지털 데이터로 변환된 값이 배터리 셀 전압 범위를 초과하는 지를 판단한다(S350).Next, it is determined whether the value converted into digital data by the
디지털 데이터로 변환된 값이 배터리 셀 전압 범위를 초과하면 오프셋 전압을 변경한다(S360).If the value converted into digital data exceeds the battery cell voltage range, the offset voltage is changed (S360).
디지털 데이터로 변환된 값이 배터리 셀 전압 범위를 초과하지 않으면, 멀티플렉서 동기화 명령부(180)의 부 동기화 명령(190)에 따라 선택되는 배터리 셀이 증가한다(S370). 상술한 바와 같이, 동기화 명령부(180)의 부 동기화 명령(190)에 따라 셀 전압 멀티플렉서 제어부(160)의 리플 카운터(165)가 증가되고 셀 전압 멀티플렉서의 기능동작 단자("EN")와 주소 단자("ADD")의 제어신호에 상응하는 셀 전압 멀티플렉서 채널이 선택된다.If the value converted into digital data does not exceed the battery cell voltage range, the battery cell selected according to the
비록 본 실시 예에서는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치의 세부 회로 구성을 예시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 세부 회로 구성에 국한되지 않고 각종 변형 또는 수정된 회로 구성이 가능함은 물론이다.Although the detailed circuit configuration of the cell voltage measuring apparatus of the rechargeable battery is illustrated and described in the present embodiment, the present invention is not limited to the detailed circuit configuration, and various modifications or modified circuit configurations are of course possible.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 차동 증폭기의 오프셋 기능을 제공하여 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 배터리의 한쪽 또는 양쪽의 측정 점들이 종래의 차동증폭기에서 허용되는 전압 범위를 초과하며 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전되어도 셀의 전압을 측정할 수 있는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, by providing the offset function of the differential amplifier, one or both measurement points of the battery consisting of a plurality of series-connected cells exceed the voltage range allowed by the conventional differential amplifier and It is possible to provide an apparatus for measuring cell voltage of a rechargeable battery that can measure the voltage of a cell even when the voltage at both ends is reversed.
또한, 기준 전압 분압과 오프셋 전압 멀티플렉서의 제어를 통해 상이한 오프셋 전압을 조절하는 기능을 제공하여 배터리 과방전에 의해 셀의 양단 전압이 역전되는 정도에 따라 차동증폭기의 기준전압을 조절하여 배터리 셀 전압의 측정 범위를 넓게 함으로서 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 재충전 가능한 배터리의 셀 전압 측정 장치를 제공할 수 있다.In addition, by providing the function of adjusting the different offset voltage through the control of the reference voltage divider and the offset voltage multiplexer to measure the battery cell voltage by adjusting the reference voltage of the differential amplifier according to the degree of reverse of the voltage across the cell by battery over-discharge By widening the range, it is possible to provide an apparatus for measuring cell voltage of a rechargeable battery that can improve measurement accuracy.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
Claims (6)
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2005
- 2005-06-30 KR KR1020050058245A patent/KR100587526B1/en not_active IP Right Cessation
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