KR100860712B1

KR100860712B1 - 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 전압 측정회로 및측정방법

Info

Publication number: KR100860712B1
Application number: KR1020060126206A
Authority: KR
Inventors: 강희선
Original assignee: 넥스콘 테크놀러지 주식회사
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-09-29
Also published as: KR20080054077A

Abstract

본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)용 배터리 팩 전압 측정회로 및 측정방법에 관한 것으로, 종래의 홀 효과(Hall Effect)를 이용한 방법이나 펄스 트랜스를 이용한 방법은 부피가 크고 회로가 복잡할 뿐 아니라 일정 전류가 계속 소모되어 에너지가 낭비되고, 가격이 비싼 단점이 있거나 회로가 복잡할 뿐 아니라 고주파 노이즈를 발생시키게 되는 등의 단점이 있었던 바,

1차측 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거할 수 있도록 하는 1차측 2차능동필터와 절연증폭기, 차동증폭기, 2차측 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거할 수 있도록 하는 2차측 2차능동필터로 이루어지는 배터리 팩 전압 측정회로를 통하여 BMS 보드에 측정 신호를 전달할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 보다 적은 수의 부품으로 간편하고도 저렴하게 구성할 수 있게 되어 회로의 간소화와 원가절감을 도모할 수 있게 되며, 오동작의 우려 없이 안정적으로 운용할 수 있게 됨은 물론 고주파 노이즈를 제거하여 BMS 보드로 전달함으로써 측정 전압값에 대한 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

하이브리드 전기자동차, 배터리 팩, 절연증폭기, 2차능동필터, 차동증폭기, BMS 보드

Description

하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 전압 측정회로 및 측정방법{a Pack Volt Sensing Circuit using Isolation Amplifier for a Hybrid Electric Vehicle and the sensing method thereof}

도 1은 본 발명의 한 실시예의 배터리팩 전압 측정 회로도

도 2는 본 발명의 한 실시예의 작동 흐름도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

10 : 배터리 팩 20 : 배터리 팩 전압 측정회로

21 : 1차측 2차능동필터 22 : 절연증폭기

23 : 차동증폭기 24 : 2차측 2차능동필터

30 : BMS 보드

본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사 용하는 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)용 배터리 팩 전압 측정회로 및 측정방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 절연증폭기(Isolation Amplifier) 및 2차능동필터 등을 이용하여 팩 전압을 측정할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 전기자동차(HEV)에서 배터리의 팩 전압(Pack Volt)을 측정할 때는 배터리 팩의 팩 전압 측(1차측)의 전압신호를 배터리 관리 시스템(BMS;Battery Management System)의 팩 전압 측정회로(2차측)와 절연(Isolation)시켜 차체의 GND와 분리함으로써 차량에서의 전기적 오동작과 안전사고를 방지할 수 있도록 하며, 팩 전압을 안전하게 측정하기 위해서는 절연회로를 필요로 한다.

종래에 있어서 하이브리드 전기 자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)에 사용되고 있는 배터리의 팩 전압 측정방법은 1차측에 전류를 흘려줌으로써 발생되는 자기장을 2차측에서 기전력으로 변환하여 발생되는 전압을 측정하는 홀 효과(Hall Effect)를 이용한 방법과; 1차측에 걸리는 전압을 주파수로 변환하여 2차측에 펄스 트랜스를 이용하여 전달하고, 전달된 주파수를 전압으로 변환하여 측정하는 펄스 트랜스를 이용한 방법이 주로 사용되고 있다.

그러나 종래에 있어서 상기 두 가지 방법을 구현한 회로는 다음과 같은 여러 가지 단점을 가지고 있으므로, 배터리 팩 전압 측정회로에 적용하는 데에 어려움이 많았다.

즉, 홀 효과(Hall Effect)를 이용한 배터리 팩 전압 측정회로는 부피가 크고 회로가 복잡할 뿐 아니라 일정 전류가 계속 소모되어 에너지가 낭비되고, 가격이 비싼 단점이 있다.

또한 펄스 트랜스를 이용한 배터리 팩 전압 측정회로는 회로가 복잡할 뿐 아니라 고주파 노이즈를 발생시키고, 가격이 비싼 단점이 있다.

본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 하이브리드 전기자동차 배터리 팩의 전압을 간편하게 측정할 수 있도록 하는 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 전압 측정회로 및 측정방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 1차측 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거할 수 있도록 하는 1차측 2차능동필터와 절연증폭기, 차동증폭기, 2차측 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거할 수 있도록 하는 2차측 2차능동필터로 이루어지는 배터리 팩 전압 측정회로를 통하여 BMS 보드에 측정 신호를 전달할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1에는 본 발명의 한 실시예의 배터리팩 전압 측정 회로도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 전압 측정회로(20)는

배터리 팩(10)에서 저항으로 전압분배된 팩 전압이 인가되면 고주파 노이즈를 제거하여 절연증폭기(22)에 전달하는 1차측 2차능동필터(21)와;

상기 1차측 2차능동필터(21)를 통해 인가된 팩 전압을 절연 증폭하여 2차측 차동증폭기(23)로 전달하는 절연증폭기(22)와;

상기 절연증폭기(22)에서 전달된 2차측 팩 전압 신호를 전압신호 복원하여 2차측 2차능동필터(24)로 전달하는 차동증폭기(23)와;

상기 차동증폭기(23)로부터 인가되는 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거하여 BMS 보드(30)로 전달하는 2차측 2차능동필터(24);를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 전압 측정회로(20)에 있어서 배터리 팩(10;HEV_Pack)에서 팩 전압을 저항으로 전압분배를 하여 절연 팩 전압 측정회로(20)의 1차측 2차능동필터(21)에 인가하여 주면 고주파 노이즈를 제거하여 절연증폭기(22)의 입력단에 입력되고, 1차측의 전압은 2차측으로 절연 증폭하여 전달된다.

상기 절연증폭기(22)에서 전달된 2차측 팩 전압 신호는 차동증폭기(23)를 통하여 2차측 2차능동필터(24)로 신호가 전달되고, 2차측 2차능동필터(24)를 거치면서 고주파 노이즈를 제거하여 BMS 보드(30)로 전달되며, BMS 보드(30)에서 A/D변환을 하여 배터리의 팩 전압을 측정할 수 있게 된다.

한편 도 2에는 본 발명의 한 실시예의 작동흐름도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 하이브리드 전기자동차용 배터리 팩 전압 측정방법은

배터리 팩(10)에서 저항으로 전압분배된 팩 전압의 고주파 노이즈를 제거하는 1차측 2차능동필터(21)와; 상기 1차측 2차능동필터(21)를 통해 인가된 팩 전압을 절연 증폭하는 절연증폭기(22)와; 상기 절연증폭기(22)에서 전달된 2차측 팩 전압 신호를 전압신호 복원하는 차동증폭기(23)와; 상기 차동증폭기(23)로부터 인가되는 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거하는 2차측 2차능동필터(24);를 구비하는 배터리 팩 전압 측정회로(20)를 구비하는 하이브리드 전기자동차용 배터리 팩 전압 측정방법을 구성함에 있어서,

배터리 팩(HEV_Pack) 전압을 저항으로 전압분배하는 단계와;

상기 배터리 팩 전압 측정회로(20)의 1차측 2차능동필터(21)를 이용하여 고주파 노이즈를 제거하는 단계와;

절연증폭기(22)를 이용하여 1차측 팩 전압신호를 2차측으로 전달하는 단계와;

2차측으로 전달된 팩 전압신호를 차동증폭기(23)로 전압신호 복원하는 단계와;

복원된 팩 전압신호를 2차능동필터(24)를 이용하여 고주파 노이즈를 제거하는 단계와;

BMS 보드(30)의 A/D변환부에서 팩 전압을 A/D 변환하는 단계와;

디지털로 변환된 팩 전압을 표시하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

이처럼 본 발명은 1차측인 배터리 팩(10)의 팩 전압 측(1차측)의 전압신호를 2차측인 배터리 관리 시스템(30)을 팩 전압 측정회로(20)로 절연(Isolation)시켜 차체의 GND와 분리함으로써 차량에서의 전기적 오동작과 안전사고를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 전압을 측정하는데 있어 1차측과 2차측을 절연할 수 있게 되는 것으로, 본 발명에 의하면 보다 적은 수의 부품으로 간편하고도 저렴하게 구성할 수 있게 되어 회로의 간소화와 원가절감을 도모할 수 있게 되며, 오동작의 우려 없이 안정적으로 운용할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

아울러 본 발명에 있어서는 1차측 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거하여 2차측에 전달하고, 2차측 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거하여 BMS 보드로 전달함으로써 측정 전압값에 대한 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

배터리 팩(10)에서 저항으로 전압분배된 팩 전압이 인가되면 고주파 노이즈를 제거하여 절연증폭기(22)에 전달하는 1차측 2차능동필터(21)와;

상기 1차측 2차능동필터(21)를 통해 인가된 팩 전압을 절연 증폭하여 2차측 차동증폭기(23)로 전달하는 절연증폭기(22)와;

상기 절연증폭기(22)에서 전달된 2차측 팩 전압 신호를 전압신호 복원하여 2차측 2차능동필터(24)로 전달하는 차동증폭기(23)와;

상기 차동증폭기(23)로부터 인가되는 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거하여 BMS 보드(30)로 전달하는 2차측 2차능동필터(24);를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 배터리 팩 전압 측정회로.
배터리 팩(10)에서 저항으로 전압분배된 팩 전압의 고주파 노이즈를 제거하는 1차측 2차능동필터(21)와; 상기 1차측 2차능동필터(21)를 통해 인가된 팩 전압을 절연 증폭하는 절연증폭기(22)와; 상기 절연증폭기(22)에서 전달된 2차측 팩 전압 신호를 전압신호 복원하는 차동증폭기(23)와; 상기 차동증폭기(23)로부터 인가되는 팩 전압 신호의 고주파 노이즈를 제거하는 2차측 2차능동필터(24);를 구비하는 배터리 팩 전압 측정회로(20)를 구비하는 하이브리드 전기자동차용 배터리 팩 전압 측정방법을 구성함에 있어서,

배터리 팩(10)의 전압을 저항으로 전압분배하는 단계와;

상기 배터리 팩 전압 측정회로(20)의 1차측 2차능동필터(21)를 이용하여 고주파 노이즈를 제거하는 단계와;

절연증폭기(22)를 이용하여 1차측 팩 전압신호를 2차측으로 전달하는 단계와;

2차측으로 전달된 팩 전압신호를 차동증폭기(23)로 전압신호 복원하는 단계와;

복원된 팩 전압신호를 2차능동필터(24)를 이용하여 고주파 노이즈를 제거하는 단계와;

BMS 보드(30)의 A/D변환부에서 팩 전압을 A/D 변환하는 단계와;

디지털로 변환된 팩 전압을 표시하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 배터리 팩 전압 측정방법.