KR101205782B1 - Device for monitoring voltage of cell and method for monitoring voltage of cell using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A voltage monitoring system of a unit battery in a battery stack and a unit battery voltage monitoring method are provided to check three unit batteries by using two operational amplifiers, thereby reducing a voltage measuring circuit. CONSTITUTION: A voltage measuring unit(200) comprises a first operational amplifier and a second operational amplifier. The first operational amplifier connects a negative terminal to an input port of a first unit battery and connects a positive terminal to an output port of a second unit battery. The second operational amplifier connects the negative terminal to the input port of the second unit battery and connects the positive terminal to the output port of a third unit battery. A controlling unit(300) compares output values of the first operational amplifier and the second operational amplifier with a rating cell voltage of three unit batteries and determines a fault of the unit batteries. [Reference numerals] (101) Unit battery 1; (102) Unit battery 2; (103) Unit battery 3; (104) Unit battery 4; (105) Unit battery 5; (106) Unit battery 6; (301) Data conversion unit; (302) Calculation processing unit

Description

전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템 및 이를 이용한 단위전지 전압 감시 방법{DEVICE FOR MONITORING VOLTAGE OF CELL AND METHOD FOR MONITORING VOLTAGE OF CELL USING THE SAME}Voltage monitoring system of unit cell in battery stack and method of monitoring unit cell voltage using same {DEVICE FOR MONITORING VOLTAGE OF CELL AND METHOD FOR MONITORING VOLTAGE OF CELL USING THE SAME}

본 발명은 전지의 전압을 감시하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 전지 스택 내 직렬 연결된 단위전지별 전압을 측정하여 오작동 여부를 감시하기 위한, 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템 및 이를 이용한 단위전지 전압 감시 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a system and method for monitoring the voltage of a battery, and in particular, to monitor the malfunction by measuring the voltage of each unit cell connected in series in the battery stack, the voltage monitoring system of the unit cell in the battery stack and the unit using the same It relates to a battery voltage monitoring method.

일반적으로 연료전지 또는 2차 전지는 단위전지의 작동 전압이 매우 낮기 때문에, 원하는 크기의 전압을 얻기 위해 다수의 단위전지를 직렬 연결하여 사용하게 된다. 이때 단위전지를 셀(Cell)이라고도 표현하며, 직렬 연결된 단위전지의 묶음을 보통 스택(Stack)이라고 한다.In general, since the operating voltage of a fuel cell or a secondary cell is very low, a plurality of unit cells are connected in series to obtain a voltage having a desired size. In this case, the unit cell is also referred to as a cell, and a bundle of unit cells connected in series is usually called a stack.

따라서, 스택 내에서 특정 단위전지에 불량이 발생한 경우, 해당 스택이 오작동될 뿐만 아니라, 전체 전지의 성능에 문제가 발생하게 된다.Therefore, when a failure occurs in a specific unit cell in the stack, not only the stack malfunctions but also a problem in the performance of the entire battery.

특히, 연료전지의 경우, 실링(Sealing) 또는 전해막에 충격이 가해지거나, 물리적 특성 저하 등으로 인해 일부 단위전지에서 연료가 이온화되지 않고 전극을 통과하게 되면, 전체적으로 정상적인 발전이 이루어지지 않는 일시적 또는 영구적 고장이 발생하기 쉽다.In particular, in the case of a fuel cell, when a fuel is not ionized in some unit cells due to an impact on a sealing or an electrolyte membrane, or due to deterioration of physical properties, the fuel cell is not temporarily ionized. Permanent failure is likely to occur.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 각 단위전지(10)마다 개별적인 연산 증폭기(20)를 연결하여 전압을 측정하고, 데이터 변환부(30)를 통해 측정된 아날로그값을 디지털화하며, 연산 처리부(40)에서 불량 여부를 판단함으로써, 단위전지(10)들의 작동 상태를 지속적으로 감시하고, 불량이 발생한 단위전지에 대한 점검, 수리, 교체 등의 후처리 작업을 실시하고 있다.In order to solve such a problem, conventionally, as shown in FIG. 1, an individual operational amplifier 20 is connected to each unit cell 10 to measure a voltage, and the analog value measured through the data converter 30 is measured. By digitizing, the operation processor 40 determines whether the unit is defective, and continuously monitors the operating states of the unit cells 10, and performs post-processing operations such as inspection, repair, and replacement of the unit cell in which the defect occurs. .

이와 같은 종래의 방법은 단위전지(10)별로 각각의 측정 회로가 마련되어야 하기 때문에, 단위전지(10)의 수가 많을수록 이에 대응하여 회로 구성이 매우 복잡해질 수밖에 없을 뿐만 아니라, 측정값에 대한 아날로그-디지털 변환과 연산 처리에도 장시간이 소요되어, 실질적으로 실시간 감시가 어려운 한계가 존재한다.In this conventional method, since each measurement circuit must be provided for each unit cell 10, as the number of unit cells 10 increases, the circuit configuration becomes very complicated correspondingly, and the analog- It takes a long time for digital conversion and arithmetic processing, and there is a limit that it is difficult to monitor in real time.

이러한 한계를 극복하기 위한 방안으로, 스택 내에서 단위전지들을 단순히 2개 이상씩 묶어 그 전압을 측정하고, 이를 서로 비교하거나 기준 전압과 비교함으로써, 불량이 발생한 단위전지를 검출하는 방법이 제시된 바 있다.In order to overcome this limitation, a method of detecting a unit cell in which a defect has occurred has been proposed by simply binding two or more unit cells in a stack and measuring the voltage, and comparing them with each other or a reference voltage. .

하지만, 이 방법의 경우, 회로 구성이 단순화되고 연산 처리 시간이 단축되는 장점은 있으나, 복수개 단위전지의 전압을 한꺼번에 측정하기 때문에 개별 단위전지의 정확한 전압 측정이 어렵고, 특히 측정되는 단위전지 묶음 내에 양(+)의 편차 불량을 가지는 단위전지와 음(-)의 편차 불량을 가지는 단위전지가 동시에 존재하는 경우, 불량 오차가 상쇄되어 정확한 불량 진단이 불가능한 문제가 있다.
However, this method has the advantage of simplifying the circuit configuration and shortening the computational processing time, but it is difficult to accurately measure the voltage of individual unit cells because the voltage of a plurality of unit cells is measured at the same time. When a unit cell having a positive deviation defect and a unit cell having a negative deviation defect exist simultaneously, a defect error is canceled out and a problem of accurate defect diagnosis is impossible.

따라서, 본 발명의 목적은 회로 구성이 간단하면서도 불량이 발생한 단위전지를 정확하게 검출할 수 있는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템 및 이를 이용한 단위전지 전압 감시 방법을 제공함에 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack and a unit cell voltage monitoring method using the same, in which a circuit configuration is simple and accurate detection of a defective unit cell is possible.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템은 직렬 연결된 제1, 제2, 및 제3 단위전지를 포함하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템에 있어서, 상기 제1 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제2 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제1 연산 증폭기, 및 상기 제2 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제3 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제2 연산 증폭기를 포함하는 전압 측정부; 및 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값과 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 정격 셀 전압을 비교하여, 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 불량을 판단하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, the voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack according to an embodiment of the present invention is a voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack including the first, second, and third unit cells connected in series A first operational amplifier having a negative terminal connected to an input terminal of the first unit cell, and a positive terminal connected to an output terminal of the second unit cell, and a negative terminal connected to an input terminal of the second unit cell. A voltage measuring unit including a second operational amplifier connected to a terminal and having a positive terminal connected to an output terminal of the third unit battery; And a controller comparing the output values of the first and second operational amplifiers with the rated cell voltages of the first, second, and third unit cells to determine whether the first, second, and third unit cells are defective. It includes.

상기 제어부는 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값과 상기 정격 셀 전압을 비교하여 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값 중 적어도 어느 하나에 오차가 발생하는 경우, 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지에 불량이 발생한 것으로 판단한다.The controller may compare the output values of the first and second operational amplifiers with the rated cell voltage and, when an error occurs in at least one of the output values of the first and second operational amplifiers, the first, second, and It is determined that a defect occurs in the third unit cell.

상기 제어부는 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값을 디지털 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및 변환된 상기 디지털 데이터를 통해 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 불량을 판단하는 연산 처리부를 포함한다.The controller may include a data converter configured to convert output values of the first and second operational amplifiers into digital data; And an arithmetic processing unit for determining a failure of the first, second, and third unit cells through the converted digital data.

본 발명의 실시 예에 따른 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템을 이용한 단위전지 전압 감시 방법은 직렬 연결된 제1, 제2, 및 제3 단위전지를 포함하는 전지 스택 내 단위전지의 전압을 감시하기 위하여, 상기 제1 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제2 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제1 연산 증폭기, 및 상기 제2 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제3 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제2 연산 증폭기를 포함하여, 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값을 통해 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 불량을 판단하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템을 이용한 단위전지 전압 감시 방법에 있어서, 상기 제1 연산 증폭기에서 상기 제1 및 제2 단위전지의 측정 셀 전압의 합을 연산하여 출력하는 단계; 상기 제2 연산 증폭기에서 상기 제2 및 제3 단위전지의 측정 셀 전압의 합을 연산하여 출력하는 단계; 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값과 상기 제1, 제2, 제3 단위전지의 정격 셀 전압을 비교하는 비교 단계; 및 상기 비교 단게에서, 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값 중 적어도 어느 하나에 오차가 발생하는 경우, 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지에 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함한다.The unit cell voltage monitoring method using the voltage monitoring system of the unit cell in the battery stack according to an embodiment of the present invention to monitor the voltage of the unit cell in the battery stack including the first, second, and third unit cells connected in series To this end, a first operational amplifier is connected to an input terminal of the first unit cell, and a first operational amplifier is connected to an output terminal of the second unit cell, and a negative terminal is connected to the input terminal of the second unit cell. And a second operational amplifier connected to a terminal and having a positive terminal connected to an output terminal of the third unit cell, through the output values of the first and second operational amplifiers. A unit cell voltage monitoring method using a voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack for determining a failure of a unit cell, wherein the first operational amplifier calculates and outputs a sum of measured cell voltages of the first and second unit cells. Making; Calculating and outputting a sum of the measured cell voltages of the second and third unit cells by the second operational amplifier; A comparison step of comparing output values of the first and second operational amplifiers with rated cell voltages of the first, second and third unit cells; And in the comparing step, when an error occurs in at least one of output values of the first and second operational amplifiers, determining that the first, second, and third unit cells are defective. .

상기 비교 단계 전에, 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값을 디지털 데이터로 변환하는 단계를 더 포함한다.
Prior to the comparing step, the method further includes converting output values of the first and second operational amplifiers into digital data.

본 발명에 따르면, 3개의 단위전지를 2개의 연산 증폭기로 교차 체크함으로써 전압 측정 회로를 3분의 2로 줄여 회로 구성이 매우 간단하면서도, 불량이 발생한 단위전지를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, by cross-checking three unit cells with two operational amplifiers, the voltage measuring circuit is reduced to two thirds, and the circuit configuration is very simple, and there is an effect of accurately detecting the defective unit cell.

도 1은 종래의 단위전지 전압 측정 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템을 나타내는 도면, 및
도 3 내지 도 6은 단위전지의 불량 체크 예를 나타내는 도면.1 is a view showing a conventional unit cell voltage measurement system,
2 is a view showing a voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack according to an embodiment of the present invention; and
3 to 6 are diagrams showing examples of a defect check of a unit cell.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.

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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 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.
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 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템과 이를 이용한 단위전지 전압 감시 방법에 대해 설명하도록 한다.2, a voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack and a unit cell voltage monitoring method using the same will be described with reference to FIG. 2.

본 발명의 실시 예에 따른 단위전지의 전압 감시 시스템은 전압 측정부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.Voltage monitoring system of a unit cell according to an embodiment of the present invention includes a voltage measuring unit 200 and the control unit 300.

전압 측정부(200)는 단위전지(101 내지 106)에 연결된 복수개의 연산 증폭기(OP-Amp)(201 내지 204)를 포함하여 구성된다. 여기서, 연산 증폭기(201 내지 204)는 차동 연산 증폭기(Differential OP-Amp)일 수 있다.The voltage measuring unit 200 includes a plurality of operational amplifiers (OP-Amps) 201 to 204 connected to the unit cells 101 to 106. Here, the operational amplifiers 201 to 204 may be differential operational amplifiers (Differential OP-Amp).

구체적으로, 전지 스택 내 단위전지들(101 내지 106)은 직렬 연결되고, 3개의 단위전지가 그룹핑(Grouping)되어 그룹 단위로 불량 여부가 판단되며, 하나의 단위전지 그룹에 2개의 연산 증폭기가 연결된다.Specifically, the unit cells 101 to 106 in the battery stack are connected in series, and three unit cells are grouped to determine whether they are defective in group units, and two operational amplifiers are connected to one unit cell group. do.

도 2에서는 설명의 편의를 위해 전지 스택 내 6개의 단위전지를 도시하였고, 3개의 단위전지씩 제1 및 제2 단위전지 그룹(100a, 100b)으로 그룹핑하였다.In FIG. 2, six unit cells in the battery stack are illustrated for convenience of description, and three unit cells are grouped into first and second unit cell groups 100a and 100b.

먼저, 전압 측정부(200) 내 제1 연산 증폭기(201)의 (-)단자는 제1 단위전지 그룹(100a) 내 제1 단위전지(101)의 입력단에 접속되고, (+)단자는 제2 단위전지(102)의 출력단에 접속된다.First, the negative terminal of the first operational amplifier 201 in the voltage measuring unit 200 is connected to the input terminal of the first unit battery 101 in the first unit cell group 100a, and the positive terminal is It is connected to the output terminal of the two unit cell 102.

한편, 제2 연산 증폭기(202)의 (-)단자는 제2 단위전지(102)의 입력단에 접속되고, (+)단자는 제3 단위전지(103)의 출력단에 접속된다.Meanwhile, the negative terminal of the second operational amplifier 202 is connected to the input terminal of the second unit cell 102, and the positive terminal is connected to the output terminal of the third unit battery 103.

즉, 제1 연산 증폭기(201)의 출력(V12)은 제1 단위전지(101)의 측정 셀 전압(V1)과 제2 단위전지(102)의 측정 셀 전압(V2)을 합한 값이 되며, 제2 연산 증폭기(202)의 출력(V23)은 제2 단위전지(102)의 측정 셀 전압(V2)과 제3 단위전지(103)의 측정 셀 전압(V3)을 합한 값이 된다.That is, the output (V 12) of the first operational amplifier 201 is the sum of the measured cell voltage (V 2) of the first unit cell 101 measures the cell voltage (V 1) and the second unit cell 102 of this is the second calculation output (V 23) of the amplifier 202 is the sum of the measured cell voltage (V 3) of the second unit cell 102 measures the cell voltage (V 2) and the third unit cell 103 of Value.

따라서, 제1 연산 증폭기(201)의 출력값을 통해 제1 및 제2 단위전지(101, 102)의 불량을 파악할 수 있고, 제2 연산 증폭기(202)의 출력값을 통해 제2 및 제3 단위전지(102, 103)의 불량을 파악할 수 있다.Therefore, the defects of the first and second unit cells 101 and 102 may be identified through the output value of the first operational amplifier 201, and the second and third unit cells may be identified through the output values of the second operational amplifier 202. The defects of (102, 103) can be grasped.

마찬가지로, 제3 연산 증폭기(203)의 (-)단자는 제2 단위전지 그룹(100b) 내 제4 단위전지(104)의 입력단에 접속되고, (+)단자는 제5 단위전지(105)의 출력단에 접속되며, 제4 연산 증폭기(204)의 (-)단자와 (+)단자는 각각 제5 단위전지(105)의 입력단, 제6 단위전지(106)의 출력단에 접속된다.Similarly, the negative terminal of the third operational amplifier 203 is connected to the input terminal of the fourth unit battery 104 in the second unit cell group 100b, and the positive terminal of the third operational amplifier 203 The negative terminal and the positive terminal of the fourth operational amplifier 204 are connected to an input terminal of the fifth unit cell 105 and an output terminal of the sixth unit cell 106, respectively.

이에 따라, 제4 및 제5 단위전지(104, 105)의 측정 셀 전압(V4, V5)을 합한 값인 제3 연산 증폭기(203)의 출력값(V45)을 통해 제4 및 제5 단위전지(104, 105)의 불량을 파악하고, 제5 및 제6 단위전지(105, 106)의 측정 셀 전압(V5, V6)을 합한 값인 제4 연산 증폭기(204)의 출력값(V56)을 통해 제5 및 제6 단위전지(104, 105)의 불량을 파악할 수 있게 된다.Accordingly, the fourth and fifth units are output through the output value V 45 of the third operational amplifier 203, which is the sum of the measured cell voltages V 4 and V 5 of the fourth and fifth unit cells 104 and 105. identifying the failure of the battery (104, 105), and fifth and sixth unit cell output value (V 56 of the value of the fourth operational amplifier 204 is the sum of the measured cell voltage (V 5, V 6) of 105, 106 Through) it is possible to determine the failure of the fifth and sixth unit cells (104, 105).

제어부(300)는 전압 측정부(200)의 출력값, 즉 연산 증폭기(201 내지 204)의 출력값과 각 단위전지의 정격 셀 전압의 비교를 통해 단위전지의 불량 여부를 판단하게 된다.The controller 300 determines whether the unit battery is defective by comparing the output value of the voltage measuring unit 200, that is, the output values of the operational amplifiers 201 to 204 with the rated cell voltage of each unit battery.

일 실시 예에서, 제어부(300)는 데이터 변환부(301) 및 연산 처리부(302)를 포함하여 구성될 수 있다.In an embodiment, the controller 300 may include a data converter 301 and an operation processor 302.

구체적으로 데이터 변환부(301)는 전압 측정부(200)로부터의 아날로그 출력값들을 디지털 데이터로 변환함으로써, 연산 처리 속도가 향상될 수 있도록 하고, 연산 처리부(302)는 변환된 디지털 데이터를 통해 단위전지의 불량을 체크한다.In detail, the data converter 301 converts the analog output values from the voltage measuring unit 200 into digital data so that the calculation processing speed may be improved, and the calculation processor 302 may convert the unit cell through the converted digital data. Check for defects.

연산 처리부(302)는 연산 증폭기(201 내지 204)로부터의 출력값을 단위전지의 정격 셀 전압과 비교하여 소정 오차가 발생할 때 해당 연산 증폭기에 연결된 단위전지들에 불량이 발생한 것으로 판단한다.The operation processor 302 compares the output value from the operational amplifiers 201 to 204 with the rated cell voltage of the unit cell, and determines that a failure occurs in the unit cells connected to the corresponding operational amplifier when a predetermined error occurs.

일 실시 예에서, 연산 처리부(302)로는 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서 등이 사용될 수 있다.
In one embodiment, a microcontroller or a microprocessor may be used as the operation processor 302.

도 3 내지 도 6은 도 2에 도시된 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템과 이를 이용한 단위전지 전압 감시 방법을 통해 셀 전압을 측정하고, 단위전지의 불량을 체크하는 실시 예들을 나타내는 도면이다.3 to 6 are diagrams illustrating embodiments of measuring a cell voltage and checking a defect of a unit cell through a voltage monitoring system of a unit cell in the battery stack shown in FIG. 2 and a unit cell voltage monitoring method using the same.

먼저, 도 3의 실시 예는 단위전지들(101 내지 106)의 정격 셀 전압이 1.0V이나 제3 단위전지(103)의 셀 전압이 0.4V로, 불량이 발생한 경우이다.First, the embodiment of FIG. 3 is a case where the rated cell voltage of the unit cells 101 to 106 is 1.0V or the cell voltage of the third unit cell 103 is 0.4V, so that a failure occurs.

이때, 제1 연산 증폭기(201)의 출력값(V12)은 2.0V이고, 제2 연산 증폭기(202)의 출력값(V23)은 1.4V, 제3 연산 증폭기(203)의 출력값(V45)은 2.0V, 제4 연산 증폭기(204)의 출력값(V56)은 2.0V로 측정된다.In this case, the output value V 12 of the first operational amplifier 201 is 2.0 V, the output value V 23 of the second operational amplifier 202 is 1.4 V, and the output value V 45 of the third operational amplifier 203. is 2.0V, a fourth output (V 56) of the operational amplifier 204 is determined by 2.0V.

여기서, 제2 단위전지 그룹(100b)과 연결된 제3 및 제4 연산 증폭기(203, 204)의 출력값(V45, V56)이 정상이므로, 제2 단위전지 그룹(100b) 내 제4 내지 제6 단위전지(104 내지 106)는 제어부(300)에 의해 정상 작동 중인 것으로 판단된다.Herein, since the output values V 45 and V 56 of the third and fourth operational amplifiers 203 and 204 connected to the second unit cell group 100b are normal, the fourth through the fourth unit cells in the second unit cell group 100b are included. The six unit cells 104 to 106 are determined to be in normal operation by the controller 300.

반면, 제1 단위전지 그룹(100a)과 연결된 제1 연산 증폭기(201)의 출력값(V12)은 정상인 것에 반해, 제2 연산 증폭기(202)의 출력값(V23)은 불량인 것으로 측정되면, 제2 연산 증폭기(202)와 연결된 제2 단위전지(102) 및 제3 단위전지(103) 중 적어도 어느 하나에 불량이 발생한 것으로 판단된다.On the contrary, if the output value V 12 of the first operational amplifier 201 connected to the first unit cell group 100a is normal, the output value V 23 of the second operational amplifier 202 is determined to be defective. It is determined that at least one of the second unit cell 102 and the third unit cell 103 connected to the second operational amplifier 202 has failed.

이는, 제2 단위전지(102)에 불량이 발생했을 가능성을 내포하는 판단이므로, 제1 연산 증폭기(201)의 출력값(V12), 즉 제1 단위전지(101)와 제2 단위전지(102)의 측정 셀 전압 합이 정상으로 측정되었다 하더라도, 제2 단위전지(102)의 오차 불량을 상쇄시킬 정도의 불량이 제1 단위전지(101)에 발생하였을 가능성을 배제할 수 없다.Since the determination implies that a defect has occurred in the second unit cell 102, the output value V12 of the first operational amplifier 201, that is, the first unit cell 101 and the second unit cell 102 are described. Although the sum of the measured cell voltages is measured to be normal, the possibility that a defect that is enough to offset the error failure of the second unit cell 102 may occur in the first unit cell 101 cannot be excluded.

따라서, 제어부(300)는 제1 단위전지 그룹(100a) 내 전체 단위전지(101 내지 103)를 불량으로 판단함으로써, 이에 대한 후속 조치가 시행되도록 한다.
Therefore, the controller 300 determines that all of the unit cells 101 to 103 in the first unit cell group 100a are defective, so that subsequent measures are performed.

다음으로, 도 4의 실시 예는 단위전지들(101 내지 106)의 정격 셀 전압이 1.0V이나 제2 단위전지(102)의 셀 전압이 0.4V로, 불량이 발생한 경우이다.Next, the embodiment of FIG. 4 is a case where the rated cell voltage of the unit cells 101 to 106 is 1.0V or the cell voltage of the second unit cell 102 is 0.4V, so that a failure occurs.

이때, 제1 연산 증폭기(201)의 출력값(V12)은 1.4V, 제2 연산 증폭기(202)의 출력값(V23) 또한 1.4V, 제3 연산 증폭기(203)의 출력값(V45)은 2.0V, 제4 연산 증폭기(204)의 출력값(V56)은 2.0V로 측정된다.In this case, the output value V 12 of the first operational amplifier 201 is 1.4 V, the output value V 23 of the second operational amplifier 202 is also 1.4 V, and the output value V 45 of the third operational amplifier 203 is 2.0V, the fourth output (V 56) of the operational amplifier 204 is determined by 2.0V.

여기서, 제2 단위전지 그룹(100b)과 연결된 제3 및 제4 연산 증폭기(203, 204)의 출력값(V45, V56)이 정상이므로, 제2 단위전지 그룹(100b) 내 제4 내지 제6 단위전지(104 내지 106)는 제어부(300)에 의해 정상 작동 중인 것으로 판단된다.Herein, since the output values V 45 and V 56 of the third and fourth operational amplifiers 203 and 204 connected to the second unit cell group 100b are normal, the fourth through the fourth unit cells in the second unit cell group 100b are included. The six unit cells 104 to 106 are determined to be in normal operation by the controller 300.

반면, 제1 단위전지 그룹(100a)과 연결된 제1 연산 증폭기(201)의 출력값(V12)과 제2 연산 증폭기(202)의 출력값(V23)이 불량인 것으로 측정되면, 제1 연산 증폭기(201) 및 제2 연산 증폭기(202)에 공통으로 연결된 제2 단위전지(102) 뿐만 아니라, 제1 및 제3 단위전지(101, 103)에도 불량이 발생했을 가능성이 있으므로, 제어부(300)는 제1 단위전지 그룹(100a)에 속한 제1 내지 제3 단위전지(101 내지 103) 모두를 불량으로 판단한다.
On the other hand, if the output value V 12 of the first operational amplifier 201 connected to the first unit cell group 100a and the output value V 23 of the second operational amplifier 202 are determined to be inferior, the first operational amplifier Since not only the second unit cell 102 commonly connected to the 201 and the second operational amplifier 202 but also the first and third unit cells 101 and 103 may be defective, the control unit 300 Determines all of the first to third unit cells 101 to 103 belonging to the first unit cell group 100a as defective.

도 5의 실시 예는 단위전지들(101 내지 106)의 정격 셀 전압이 1.0V이고, 제1 단위전지(101) 및 제3 단위전지(103)의 셀 전압이 0.4V로, 불량이 발생한 경우이다.In the embodiment of FIG. 5, when the rated cell voltages of the unit cells 101 to 106 are 1.0 V and the cell voltages of the first unit cell 101 and the third unit cell 103 are 0.4 V, a failure occurs. to be.

이때, 제1 및 제2 연산 증폭기(201, 202)의 출력값(V12, V23)은 1.4V, 제3 연산 증폭기(203)의 출력값(V45)은 2.0V, 제4 연산 증폭기(204)의 출력값(V56)은 2.0V로 각각 측정된다.In this case, the output values V 12 and V 23 of the first and second operational amplifiers 201 and 202 are 1.4 V, the output value V 45 of the third operational amplifier 203 is 2.0 V, and the fourth operational amplifier 204. ), The output value (V 56 ) is measured at 2.0V respectively.

따라서, 제2 단위전지 그룹(100b)은 도 3 및 도 4의 실시 예에서와 마찬가지로 제어부(300)에 의해 정상 작동 중인 것으로 판단된다.Therefore, the second unit cell group 100b is determined to be normally operated by the controller 300 as in the embodiments of FIGS. 3 and 4.

하지만, 제1 단위전지 그룹(100a)과 연결된 제1 및 제2 연산 증폭기(201, 202)의 출력값(V12, V23)이 모두 불량이므로, 제어부(300)는 제1 단위전지 그룹(100a) 내 모든 단위전지들(101 내지 103)을 불량으로 판단하게 된다.
However, since the output values V 12 and V 23 of the first and second operational amplifiers 201 and 202 connected to the first unit cell group 100a are both defective, the controller 300 controls the first unit cell group 100a. ) All of the unit cells 101 to 103 are determined to be defective.

도 6의 실시 예는 단위전지들(101 내지 106)의 정격 셀 전압이 0.6V이나, 제2 단위전지(102)와 제3 단위전지(103)의 셀 전압이 각각 0.2V, 1.0V로서 불량이 발생한 경우이다.6, the cell voltages of the unit cells 101 to 106 are 0.6V, but the cell voltages of the second unit cell 102 and the third unit cell 103 are 0.2V and 1.0V, respectively. This is the case.

이때, 제2 단위전지 그룹(100b)은 상술한 바와 같은 과정을 통해 정상 작동 중인 것으로 판단된다.At this time, it is determined that the second unit cell group 100b is operating normally through the above-described process.

한편, 제1 연산 증폭기(201)의 출력값(V12)은 0.8V, 제2 연산 증폭기(202)의 출력값(V23)은 1.2V로서, 제1 연산 증폭기(201)의 출력값(V12)은 그 자체만으로도 불량을 의미하는 것에 반해, 제2 연산 증폭기(202)의 출력값(V23)만을 보았을 때는 값 자체는 정상으로 간주될 수 있다.Meanwhile, the output value V 12 of the first operational amplifier 201 is 0.8 V, and the output value V 23 of the second operational amplifier 202 is 1.2 V. The output value V 12 of the first operational amplifier 201 is 1.2 V. FIG. The value itself may indicate a failure, whereas the value itself may be regarded as normal when only the output value V 23 of the second operational amplifier 202 is viewed.

하지만, 본 발명의 시스템은 연산 증폭기를 통해 한 개의 단위전지 그룹, 즉 3개의 단위전지가 교차 체크되는 방식이기 때문에, 제1 연산 증폭기(201)의 출력 불량으로 제1 단위전지 그룹(100a) 내 모든 단위전지들(101 내지 103)의 불량을 의심해볼 수 있다.However, since the system of the present invention is a method in which one unit cell group, that is, three unit cells are cross-checked through the operational amplifier, the output of the first operational amplifier 201 is poor. The failure of all the unit cells 101 to 103 can be suspected.

따라서, 제어부(300)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 단위전지(101 내지 103)에 대해 불량 판단을 내리고, 후속 조치가 취해질 수 있도록 한다.
Therefore, as shown in FIG. 6, the controller 300 makes a bad decision on the first to third unit cells 101 to 103 and allows subsequent actions to be taken.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10, 101~106 : 단위전지 20, 201~204 : 연산 증폭기
30, 301 : 데이터 변환부 40, 302 : 연산 처리부
200 : 전압 측정부 300 : 제어부10, 101 ~ 106: unit cell 20, 201 ~ 204: operational amplifier
30, 301: data conversion unit 40, 302: arithmetic processing unit
200: voltage measuring unit 300: control unit

Claims (5)

삭제delete 직렬 연결된 제1, 제2, 및 제3 단위전지를 포함하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템에 있어서,
상기 제1 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제2 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제1 연산 증폭기, 및 상기 제2 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제3 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제2 연산 증폭기를 포함하는 전압 측정부; 및
상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값과 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 정격 셀 전압을 비교하여, 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 불량을 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값과 상기 정격 셀 전압을 비교하여 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값 중 적어도 어느 하나에 오차가 발생하는 경우, 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지에 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템.
In the voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack including the first, second, and third unit cells connected in series,
A first operational amplifier having a negative terminal connected to an input terminal of the first unit battery, a positive terminal connected to an output terminal of the second unit battery, and a negative terminal connected to an input terminal of the second unit battery A voltage measuring unit connected to the second operational amplifier having a positive terminal connected to an output terminal of the third unit cell; And
A control unit for comparing the output values of the first and second operational amplifiers with the rated cell voltages of the first, second, and third unit cells, and determining whether the first, second, and third unit cells are defective. Including,
The control unit,
The first, second, and third units when an error occurs in at least one of the output values of the first and second operational amplifiers by comparing the output values of the first and second operational amplifiers with the rated cell voltage. A voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack, characterized in that it is determined that a defect occurs in the battery.
직렬 연결된 제1, 제2, 및 제3 단위전지를 포함하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템에 있어서,
상기 제1 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제2 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제1 연산 증폭기, 및 상기 제2 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제3 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제2 연산 증폭기를 포함하는 전압 측정부; 및
상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값과 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 정격 셀 전압을 비교하여, 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 불량을 판단하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값을 디지털 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및
변환된 상기 디지털 데이터를 통해 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 불량을 판단하는 연산 처리부
를 포함하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템.
In the voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack including the first, second, and third unit cells connected in series,
A first operational amplifier having a negative terminal connected to an input terminal of the first unit battery, a positive terminal connected to an output terminal of the second unit battery, and a negative terminal connected to an input terminal of the second unit battery A voltage measuring unit connected to the second operational amplifier having a positive terminal connected to an output terminal of the third unit cell; And
A control unit for comparing the output values of the first and second operational amplifiers with the rated cell voltages of the first, second, and third unit cells, and determining whether the first, second, and third unit cells are defective. Including,
The control unit,
A data converter converting output values of the first and second operational amplifiers into digital data; And
An operation processor that determines a failure of the first, second, and third unit cells through the converted digital data.
Voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack comprising a.
삭제delete 직렬 연결된 제1, 제2, 및 제3 단위전지를 포함하는 전지 스택 내 단위전지의 전압을 감시하기 위하여, 상기 제1 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제2 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제1 연산 증폭기, 및 상기 제2 단위전지의 입력단에 (-)단자가 접속되고, 상기 제3 단위전지의 출력단에 (+)단자가 접속된 제2 연산 증폭기를 포함하여, 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값을 통해 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지의 불량을 판단하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템을 이용한 단위전지 전압 감시 방법에 있어서,
상기 제1 연산 증폭기에서 상기 제1 및 제2 단위전지의 측정 셀 전압의 합을 연산하여 출력하는 단계;
상기 제2 연산 증폭기에서 상기 제2 및 제3 단위전지의 측정 셀 전압의 합을 연산하여 출력하는 단계;
상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값을 디지털 데이터로 변환하는 단계;
상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값과 상기 제1, 제2, 제3 단위전지의 정격 셀 전압을 비교하는 비교 단계; 및
상기 비교 단게에서, 상기 제1 및 제2 연산 증폭기의 출력값 중 적어도 어느 하나에 오차가 발생하는 경우, 상기 제1, 제2, 및 제3 단위전지에 불량이 발생한 것으로 판단하는 단계
를 포함하는 전지 스택 내 단위전지의 전압 감시 시스템을 이용한 단위전지 전압 감시 방법.In order to monitor the voltage of the unit cell in the battery stack including the first, second, and third unit cells connected in series, a negative terminal is connected to an input terminal of the first unit cell, and A first operational amplifier having a positive terminal connected to an output terminal, and a second operational amplifier having a negative terminal connected to an input terminal of the second unit battery and a positive terminal connected to an output terminal of the third unit battery. In the unit cell voltage monitoring method using a voltage monitoring system of the unit cell in the battery stack to determine the failure of the first, second and third unit cells through the output values of the first and second operational amplifier In
Calculating and outputting a sum of the measured cell voltages of the first and second unit cells by the first operational amplifier;
Calculating and outputting a sum of the measured cell voltages of the second and third unit cells by the second operational amplifier;
Converting output values of the first and second operational amplifiers into digital data;
A comparison step of comparing output values of the first and second operational amplifiers with rated cell voltages of the first, second and third unit cells; And
In the comparing step, if an error occurs in at least one of the output value of the first and second operational amplifier, determining that the failure in the first, second and third unit cells
Unit cell voltage monitoring method using a voltage monitoring system of a unit cell in a battery stack comprising a.
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