KR101326802B1 - Voltage balancing circuit for vehicle battery - Google Patents

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Abstract

본 발명의 배터리 관리 시스템은 모든 셀 전지의 셀 전압을 측정하기 위한 고성능의 ADC의 설계가 요구되지 않으며, 모듈 단위의 전압만 측정하므로, 모든 셀 전지의 셀 전압을 개별적으로 측정하고 이를 개별적으로 평균전압과 비교하는 기존 방식에 비해 전자 제어 유닛을 구성하는 CPU의 사용 점유율을 줄일 수 있다. 더불어, 해당 셀 전지의 밸런싱을 수행하는 과정에서 CPU의 제어 명령에 따라 밸런싱을 수행하는 기존과는 달리 자체 설계된 비교기를 통해 해당 셀 전지의 셀 전압과 평균전압을 비교하고, 이 비교한 결과에 의해 스위칭 소자가 턴온되는 간단한 회로 구성으로 해당 셀 전지의 밸런싱을 수행할 수 있게 된다.The battery management system of the present invention does not require the design of a high-performance ADC for measuring the cell voltage of all cell cells, and measures only the voltage of a module unit, so that the cell voltages of all cell cells are measured individually and averaged individually. Compared to the conventional method of comparing voltage, the CPU occupying the electronic control unit can be reduced. In addition, the cell voltage and the average voltage of the corresponding cell battery are compared by using a self-designed comparator, unlike the conventional balancing that is performed according to the CPU control command in the process of balancing the corresponding cell battery. A simple circuit configuration in which the switching element is turned on enables balancing of the cell battery.

Description

차량 배터리의 전압 밸런싱 회로{VOLTAGE BALANCING CIRCUIT FOR VEHICLE BATTERY}Voltage Balancing Circuit for Vehicle Battery {VOLTAGE BALANCING CIRCUIT FOR VEHICLE BATTERY}

본 발명은 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 배터리를 구성하는 각 셀(cell)의 전압 편차를 줄이는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로에 관한 것이다.
The present invention relates to a voltage balancing circuit of a vehicle battery, and more particularly, to a voltage balancing circuit of a vehicle battery for reducing the voltage deviation of each cell constituting the vehicle battery.

차량에서 사용하는 고성능 Li 계열의 배터리는 폭발의 위험성 때문에 각 셀간 전압 편차를 줄여야 한다. 이를 위해 밸런싱 회로를 구성하고, 이 밸런싱 회로를 이용하여 셀간 전압 편차를 최소화한다.High-performance Li-based batteries used in vehicles need to reduce voltage variations between cells due to the risk of explosion. To do this, a balancing circuit is configured, and the balancing circuit is used to minimize voltage variations between cells.

종래의 셀간 전압 편차를 최소화하는 방법은 다음과 같다.The conventional method for minimizing voltage variation between cells is as follows.

먼저, Li 계열의 배터리를 구성하는 모든 셀들의 전압을 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter: ADC)를 이용해 각각 측정한다. 또한 각 측정한 전압값을 모두 합하여 이를 총 셀의 개수로 나누어 각 셀의 평균 전압을 실시간으로 측정한다. 이후, 마이컴이 ADC를 이용하여 측정한 각 셀들의 전압값과 사전에 계산한 각 셀들의 평균전압과 비교하여, 평균전압보다 높은 전압의 셀을 방전시키는 밸런싱을 작업을 통해 셀간의 전압 편차를 최소화한다.First, the voltages of all cells of the Li-based battery are measured using an analog-to-digital converter (ADC). In addition, the sum of the measured voltage values is divided by the total number of cells and the average voltage of each cell is measured in real time. Subsequently, comparing the voltage values of the cells measured by the microcomputer with the ADC with the average voltage of the cells previously calculated, minimizing the voltage deviation between the cells by balancing the discharge of the cells with a voltage higher than the average voltage. do.

그런데, 종래의 셀간 전압 편차를 최소화하는 방법에서는 모든 셀들의 각 셀 전압을 개별적으로 측정하는 ADC, 밸런싱 회로 등을 구현하는데 많은 설계 비용이 요구된다. 이는 고성능 Li 계열의 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템용 ECU의 원가 상승 및 사용 점유율을 높이는 문제점이 있다. 결과적으로 하이브리드 차량의 원가 상승의 주요한 원인이 된다.
However, in the conventional method of minimizing the voltage variation between cells, a large design cost is required to implement an ADC, a balancing circuit, and the like, which measure each cell voltage of all cells individually. This has a problem of increasing the cost and use of the ECU for the battery management system that manages high-performance Li-based battery. As a result, the cost of the hybrid vehicle is a major factor.

따라서, 본 발명의 목적은 배터리 관리 시스템용 ECU의 원가 상승 및 사용 점유율을 줄이는 차량 배터리의 밸런싱 회로를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a balancing circuit for a vehicle battery which reduces the cost increase and the occupancy rate of the ECU for the battery management system.

본 발명의 다른 목적은 상기 밸런싱 회로를 갖는 차량 배터리 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a vehicle battery management system having the balancing circuit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 차량 배터리의 밸런싱 회로는, 다수의 셀 노드를 통해 직렬연결된 다수의 셀 전지로 구성된 셀 전지 모듈을 포함하는 차량 배터리에서, 상기 셀 전지 모듈을 구성하는 각 셀 전지 간의 전압 편차를 줄이는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로에 있어, 다수의 저항 노드를 통해 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하고, 상기 셀 전지 모듈에 병렬 연결되어 상기 다수의 저항 노드를 통해 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 출력하는 평균전압 측정회로 및 상기 각 셀 전지에 병렬 연결된 다수의 비교부를 포함하고, 상기 다수의 비교부 각각은 상기 다수의 셀 노드 중 해당 셀 노드를 통해 입력받은 해당 셀 전지의 셀 전압과 상기 다수의 저항 노드 중 해당 저항 노드를 통해 입력받은 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 비교한 비교 결과에 따라 상기 해당 셀 전지를 밸런싱하는 밸런싱 회로를 포함한다.A balancing circuit for a vehicle battery according to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the vehicle battery comprising a cell battery module consisting of a plurality of cell cells connected in series through a plurality of cell nodes, In the voltage balancing circuit of a vehicle battery for reducing the voltage deviation between each of the battery cells, comprising a plurality of resistors connected in series through a plurality of resistor nodes, and connected in parallel to the cell battery module through the plurality of resistor nodes; An average voltage measuring circuit for outputting an average voltage of a cell battery module and a plurality of comparison units connected in parallel to each of the cell batteries, each of the plurality of comparison units receiving a corresponding cell input through a corresponding cell node among the plurality of cell nodes; The cell voltage of the battery and the flatness of the cell battery module received through the corresponding resistance node of the plurality of resistance nodes. According to the comparison result of comparing the voltage comprises a balancing circuit for balancing the corresponding cell battery.

본 발명에 의하면, 간단한 회로 설계를 통해 기존의 방식보다 저렴함 비용으로 전압편차가 발생한 셀 전지 간의 전압 밸런싱을 수행할 수 있다. According to the present invention, it is possible to perform voltage balancing between cell batteries in which voltage deviation occurs at a lower cost than the conventional method through a simple circuit design.

또한 CPU의 점유율을 낮추어 고성능 CPU의 설계를 배제할 수 있다. In addition, the CPU occupancy can be reduced to exclude the design of high performance CPUs.

더불어 마스터-슬레이브(Master-Slave)로 구성되는 BMS ECU에서는 마스터와 슬레이브 간 모든 셀 전지의 셀 전압을 전송하지 않아도 되므로, 통신 라인의 로드를 줄일 수 있다.
In addition, in a BMS ECU configured as a master-slave, it is not necessary to transfer the cell voltages of all cell batteries between the master and the slave, thereby reducing the load on the communication line.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 배터리 관리 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전압 밸런싱 회로를 더욱 상세히 보여주는 회로도이다.1 is a block diagram showing the internal configuration of a vehicle battery management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the voltage balancing circuit shown in FIG. 1 in more detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 배터리 관리 시스템의 내부 구성을 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing the internal configuration of a vehicle battery management system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량 배터리 관리 시스템은 모든 셀 전지의 전압을 측정하기 위해, 기존과 같이 고성능의 ADC의 설계가 요구되지 않으며, 모듈 단위의 전압만 측정하므로 모든 셀의 전압을 측정하고 각 셀 전지의 평균전압을 비교하는 기존 방식에 비해 ECU의 사용점유율을 줄일 수 있다. 더불어 밸런싱 수행과정에서, ECU에 의한 제어 명령에 따라 해당 셀 전지의 밸런싱이 이루어지는 것이 아니라 비교기를 통해 해당 셀 전지의 셀 전압과 상기 해당 셀 전지 모듈의 평균전압을 비교하여 해당 셀 전지의 밸런싱이 이루어진다. 즉, 아래에서 제시되는 비교기, 스위칭 소자 및 밸런싱 저항으로 구성된 밸런싱 회로가 상기 ECU의 제어 명령 없이 자체적으로 해당 셀 전지의 밸런싱을 수행한다. 결국, ECU의 사용점유율을 줄일 수 있다.Referring to FIG. 1, the vehicle battery management system according to an exemplary embodiment of the present invention does not require the design of a high-performance ADC to measure the voltages of all the cell cells, and measures only the voltage of the module unit. Compared to the conventional method of measuring the voltage of a cell and comparing the average voltage of each cell battery, it is possible to reduce the occupancy of the ECU. In addition, the balancing of the cell battery is performed by comparing the cell voltage of the cell battery with the average voltage of the cell battery module through a comparator, rather than balancing the cell battery according to a control command by the ECU. . That is, a balancing circuit composed of a comparator, a switching element, and a balancing resistor, which will be presented below, performs balancing of the corresponding cell battery itself without a control command of the ECU. As a result, the occupancy rate of the ECU can be reduced.

이를 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 차량 배터리 관리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 배터리(100), 전압 밸런싱 회로(200), 모듈전압 측정회로(300) 및 전자 제어 유닛(400)를 포함한다.To this end, the vehicle battery management system according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the vehicle battery 100, voltage balancing circuit 200, module voltage measurement circuit 300 and the electronic control unit 400 ).

차량 배터리(100)는 팩(pack) 단위로 구성된 다수의 셀 전지 모듈을 포함한다. 각 셀 전지 모듈(100')은 직렬 연결된 다수의 셀 전지들을 포함하며, 각 셀 전지로서, Li 계열을 셀 전지로 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 차량 배터리(100)의 단위는 셀(cell) < 모듈(module) < 팩(pack)와 같은 단위로 구성할 수 있다. 예컨대, 하나의 셀 전지 모듈은 6 내지 12 셀로 구성될 수 있으며, 하나의 팩은 6 내지 16 모듈로 구성할 수 있다. 본 발명에서는, 각 셀 전지의 전압을 ADC를 이용하여 모두 개별적으로 측정하고, 이 측정된 모든 전압들을 합하여 모듈전압을 계산하고, 또한 계산된 모든 모듈전압을 합하여 전체 팩 전압을 계산하는 기존과는 달리 각 셀 전지의 전압 측정없이 모듈전압만을 측정하여 전체 팩 전압을 계산한다. 이때, 모듈전압을 구하기 위한 방법으로서, 일례로, 플라잉-캡(flying-cap) 방식이 이용될 수 있다.The vehicle battery 100 includes a plurality of cell battery modules configured in packs. Each cell battery module 100 ′ includes a plurality of cell batteries connected in series, and each cell battery may include a Li-based cell battery. In the present embodiment, the unit of the vehicle battery 100 may be configured as a unit such as a cell <module <pack. For example, one cell battery module may be composed of 6 to 12 cells, and one pack may be composed of 6 to 16 modules. In the present invention, the voltage of each cell battery is individually measured using an ADC, and all the measured voltages are summed to calculate the module voltage, and the sum of all the calculated module voltages to calculate the total pack voltage. Otherwise, the total pack voltage is calculated by measuring only the module voltage without measuring the voltage of each cell battery. At this time, as a method for obtaining the module voltage, a flying-cap method may be used.

전압 밸런싱 회로(200)는 상기 다수의 셀 전지 각각의 셀 전압을 측정하고, 상기 셀 전지 모듈에 병렬로 연결된 저항 스트링을 이용하여 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 측정한다. 또한 전압 밸런싱 회로(200)는 ECU의 제어 명령없이 자체적으로 상기 각각의 셀 전압과 상기 평균 전압을 비교하여, 이 비교 결과에 따라 해당 셀 전지를 밸러싱한다. 즉, 전압 밸런싱 회로(200)는 전자 제어 유닛의 제어 명령 없이 셀 단위의 밸런싱을 자체적으로 수행한다. 상기 전압 밸런싱 회로(200)에 대한 구체적인 설명은 아래의 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. The voltage balancing circuit 200 measures the cell voltage of each of the plurality of cell batteries, and measures the average voltage of the cell battery module using a resistance string connected in parallel to the cell battery module. In addition, the voltage balancing circuit 200 compares the respective cell voltages and the average voltages by itself without a control command of the ECU, and balances the corresponding cell batteries according to the comparison result. That is, the voltage balancing circuit 200 performs self-balancing on a cell basis without a control command of the electronic control unit. A detailed description of the voltage balancing circuit 200 will be described in detail with reference to FIG. 2 below.

모듈전압 측정회로(300)는 상기 다수의 셀 전지 모듈 각각에 병렬로 연결되어, 각 셀 전지 모듈의 모듈 전압을 측정한다. The module voltage measuring circuit 300 is connected to each of the plurality of cell battery modules in parallel to measure the module voltage of each cell battery module.

전자 제어 유닛(400)은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 배터리 관리 시스템의 전반적인 동작을 제어하며, 상기 모듈 전압 측정회로(300)로부터 각 셀 전지 모듈의 모듈 전압을 입력받아서, 각 셀 전지 모듈 간에 발생하는 전압 편차를 제어한다. 즉, 전자 제어 유닛(400)은 각 셀 전지 모듈의 모듈 전압들을 분석하여 전압 편차가 존재하는 해당 셀 전지 모듈을 파악하고, 해당 셀 전지 모듈에 대응하는 모듈전압 측정회로를 통해 해당 셀 전지 모듈에서 발생한 전압 편차를 제어한다. 이를 위해, 해당 모듈전압 측정회로의 내부에는 해당 셀 전지 모듈의 전압을 밸런싱하는 모듈단위의 밸런스 저항(도시되지 않음)이 구비될 수 있으며, 이 모듈단위의 밸런스 저항을 통해 모듈 단위의 밸런싱을 수행할 수 있다. The electronic control unit 400 controls the overall operation of the vehicle battery management system according to an embodiment of the present invention, receives the module voltage of each cell battery module from the module voltage measurement circuit 300, and each cell battery module Control the voltage deviation that occurs between the liver. That is, the electronic control unit 400 analyzes the module voltages of each cell battery module to identify the corresponding cell battery module in which the voltage deviation exists, and then determines the corresponding cell battery module through the module voltage measurement circuit corresponding to the corresponding cell battery module. Control the voltage deviation that occurred. To this end, a balance resistor (not shown) of a module unit for balancing the voltage of the cell battery module may be provided inside the module voltage measuring circuit, and the module unit balances through the balance resistor of the module unit. can do.

결과적으로, 본 발명에서는 전자 제어 유닛이 셀 단위의 전압편차와 모듈 단위의 전압편차를 제어하는 기존과는 달리 모듈 단위의 전압편차만 전자 제어 유닛에 의해 제어되고, 셀 단위의 전압편차는 전자 제어 유닛(400)의 제어 명령 없이 셀 단위의 밸런싱을 자체적으로 수행한다. 따라서, 전자 제어 유닛(400)에 구비된 CPU의 사용 점유율이 높아지는 문제점을 해결할 수 있다.As a result, in the present invention, unlike the conventional control in which the electronic control unit controls the voltage deviation in the cell unit and the voltage deviation in the module unit, only the voltage deviation in the module unit is controlled by the electronic control unit, and the voltage deviation in the cell unit is controlled electronically. Cell-based balancing is performed by itself without a control command of the unit 400. Therefore, the problem that the occupancy rate of the CPU provided in the electronic control unit 400 becomes high can be solved.

이하, 도 2를 참조하여 도 1에 도시된 차량 배터리 관리 시스템에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the vehicle battery management system illustrated in FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1에 도시된 전압 밸런싱 회로를 더욱 상세히 보여주는 회로도이다. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the voltage balancing circuit shown in FIG. 1 in more detail.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전압 밸런싱 회로(200)는 밸런싱 회로(210) 및 평균전압 측정회로(220)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the voltage balancing circuit 200 according to an embodiment of the present invention includes a balancing circuit 210 and an average voltage measuring circuit 220.

밸런싱 회로(210)는 다수의 셀 전지(C1 ~ C8)가 다수의 셀 노드를 통해 직렬 연결된 다수의 셀 전지로 구성된 셀 전지 모듈(100')과 연결된다. 구체적으로, 밸런싱 회로(210)는 다수의 비교부를 포함하고, 각 비교부는 각 셀 전지(C1 ~ C8)와 병렬로 연결되어, 다른 셀 전지와 전압 편차가 발생한 해당 셀 전지의 밸런싱을 수행한다. 여기서, 각 비교부는 동일한 구성 및 기능을 수행하므로, 다수의 셀 전지(C1 ~ C8) 중 맨 아래쪽에 위치한 셀 전지(C1)의 밸런싱을 수행하는 비교부에 대한 설명으로 나머지 비교부들(CMP2 ~ CMP8)에 대한 설명을 대신한다. 상기 비교부는 도시된 바와 같이, 비교기(CMP1), 스위칭 소자(T1), 및 밸런싱 저항(RB1)을 포함한다. 비교기(CMP1)는 상기 셀 전지(C1)의 셀 노드(N1)를 통해 상기 셀 전지(C1)의 셀 전압을 입력받는다. 또한 비교기(CMP1)는 상기 평균전압 측정회로(220)에 구비된 해당 저항 노드(N1)를 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 입력받는다. 비교기(CMP1)의 출력은 상기 스위칭 소자(T1)의 제어 단자에 연결되어, 해당 셀 전지(C1)의 전압이 상기 셀 전지 모듈의 평균전압보다 큰 경우, 상기 스위칭 소자(T1)를 턴-온시킨다. 상기 스위칭 소자(T1)는 상기 해당 셀 노드를 통해 해당 셀 전지(C1)의 한쪽 단자와 연결되는 입력단자 및 밸런싱 저항(RB1)을 통해 상기 해당 셀 전지(C1)의 다른 쪽 단자와 연결된다. 따라서, 상기 해당 셀 전지(C1)의 셀 전압이 상기 셀 전지 모듈의 평균전압보다 큰 경우, 상기 스위칭 소자(T1)를 턴온시켜, 상기 밸런싱 저항(RB1)을 통해 상기 해당 셀 전지의 셀 전압을 밸런싱하게 된다.The balancing circuit 210 is connected to a cell battery module 100 ′ composed of a plurality of cell batteries in which a plurality of cell batteries C1 to C8 are connected in series through a plurality of cell nodes. Specifically, the balancing circuit 210 includes a plurality of comparators, and each comparator is connected in parallel with each of the cell batteries C1 to C8 to perform balancing of the corresponding cell battery in which a voltage deviation occurs from another cell battery. Here, since each comparator performs the same configuration and function, a description of the comparator for balancing the cell C1 located at the bottom of the plurality of cell batteries C1 to C8 will be described. Instead of the description for). As illustrated, the comparator includes a comparator CMP1, a switching element T1, and a balancing resistor RB1. The comparator CMP1 receives the cell voltage of the cell battery C1 through the cell node N1 of the cell battery C1. In addition, the comparator CMP1 receives an average voltage of the cell battery module from the corresponding resistance node N1 provided in the average voltage measuring circuit 220. The output of the comparator CMP1 is connected to the control terminal of the switching element T1, and when the voltage of the corresponding cell battery C1 is greater than the average voltage of the cell battery module, the switching element T1 is turned on. Let's do it. The switching element T1 is connected to the other terminal of the corresponding cell battery C1 through an input terminal connected to one terminal of the corresponding cell battery C1 through the corresponding cell node and a balancing resistor RB1. Therefore, when the cell voltage of the corresponding cell battery C1 is greater than the average voltage of the cell battery module, the switching element T1 is turned on to adjust the cell voltage of the corresponding cell battery through the balancing resistor RB1. Will be balanced.

한편, 평균전압 측정회로(220)는 다수의 저항 노드를 통해 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하며, 각 저항은 동일한 저항값을 갖는다. 이러한 동일한 저항값을 갖는 복수의 저항을 통해 상기 셀 전지 모듈(100')의 전체 모듈전압은 균등하게 분배된다. 균등하게 분배된 모듈전압은 각 저항 노드를 통해 해당 비교부를 구성하는 비교기(CMP1 내지 CMP8 중 어느 하나)의 일단자로 입력되어, 상기 해당 비교부와 병렬 연결된 해당 셀 전지의 셀 전압과 비교되는 평균전압으로서 역할하게 된다. Meanwhile, the average voltage measuring circuit 220 includes a plurality of resistors connected in series through a plurality of resistor nodes, and each resistor has the same resistance value. Through the plurality of resistors having the same resistance value, the entire module voltage of the cell battery module 100 'is evenly distributed. The evenly distributed module voltage is input to one terminal of the comparator (any one of CMP1 to CMP8) constituting the corresponding comparator through each resistance node, and is compared with the cell voltage of the corresponding cell battery connected in parallel with the comparator. Will serve as.

이와 같이, 본 발명의 배터리 관리 시스템은 모든 셀 전지의 셀 전압을 측정하기 위한 고성능의 ADC의 설계가 요구되지 않으며, 모듈 단위의 전압만 측정하므로, 모든 셀 전지의 셀 전압을 개별적으로 측정하고 이를 개별적으로 평균전압과 비교하는 기존 방식에 비해 전자 제어 유닛을 구성하는 CPU의 사용 점유율(또는 연산부담)을 줄일 수 있다. 더불어, 해당 셀 전지의 밸런싱을 수행하는 과정에서 CPU의 제어 명령에 따라 밸런싱을 수행하는 기존과는 달리 자체 설계된 비교기(CMP1 ~ CMP8)를 통해 해당 셀 전지의 셀 전압과 평균전압을 비교하고, 이 비교한 결과에 의해 스위칭 소자가 턴온되는 간단한 회로 구성으로 해당 셀 전지의 밸런싱을 수행할 수 있게 된다. As such, the battery management system of the present invention does not require the design of a high-performance ADC for measuring the cell voltage of all the cell batteries, and measures only the voltage of the module unit, so that the cell voltages of all the cell batteries are measured individually and Compared to the conventional method of individually comparing the average voltage, the CPU occupying the electronic control unit can be reduced (or computing burden). In addition, the cell voltage and the average voltage of the corresponding cell battery are compared using a self-designed comparator (CMP1 to CMP8), which performs the balancing according to the CPU control command in the process of balancing the corresponding cell battery. As a result of the comparison, the cell battery can be balanced by a simple circuit configuration in which the switching element is turned on.

결과적으로 간단한 회로 설계를 통해 기존의 방식보다 저렴함 비용으로 동일한 밸런싱을 수행할 수 있고, CPU의 점유율을 낮추어 고성능 CPU의 설계를 배제할 수 있다. 더불어 마스터-슬레이브(Master-Slave)로 구성되는 BMS ECU에서는 마스터와 슬레이브 간 모든 셀 전지의 셀 전압을 전송하지 않아도 되므로, 통신 라인의 로드를 줄일 수 있는 기술적 효과를 제공할 수 있다.
As a result, a simple circuit design can achieve the same balancing at a lower cost than conventional methods, and can reduce the CPU occupancy to eliminate the design of a high performance CPU. In addition, the BMS ECU configured as a master-slave does not have to transmit the cell voltages of all cell batteries between the master and the slaves, thereby providing a technical effect of reducing the load on the communication line.

Claims (7)

다수의 셀 노드를 통해 직렬연결된 다수의 셀 전지로 구성된 셀 전지 모듈을 포함하는 차량 배터리에서, 상기 셀 전지 모듈을 구성하는 각 셀 전지 간의 전압 편차를 줄이는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로에 있어서,
다수의 저항 노드를 통해 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하고, 상기 셀 전지 모듈에 병렬 연결되어 상기 다수의 저항 노드를 통해 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 출력하는 평균전압 측정회로; 및
상기 각 셀 전지에 병렬 연결된 다수의 비교부를 포함하고, 상기 다수의 비교부 각각은 상기 다수의 셀 노드 중 해당 셀 노드를 통해 입력받은 해당 셀 전지의 셀 전압과 상기 다수의 저항 노드 중 해당 저항 노드를 통해 입력받은 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 비교한 비교 결과에 따라 상기 해당 셀 전지를 밸런싱하는 밸런싱 회로를 포함하고,
상기 다수의 비교부 각각은,
상기 해당 셀 노드를 통해 상기 셀 전압과 상기 해당 저항 노드를 통해 상기 셀 전지 모듈의 평균전압을 비교한 하나의 비교 결과를 출력하는 비교기; 및
상기 하나의 비교 결과를 직접 입력받아서 턴-온하며, 상기 해당 셀 노드를 통해 해당 셀 전지의 한쪽 단자와 연결되는 입력단자 및 밸런싱 저항을 통해 상기 해당 셀 전지의 다른쪽 단자와 연결되는 스위칭 소자를 포함하는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로.
In a vehicle battery comprising a cell battery module consisting of a plurality of cell cells connected in series through a plurality of cell nodes, the voltage balancing circuit of the vehicle battery for reducing the voltage deviation between each cell battery constituting the cell battery module,
An average voltage measuring circuit including a plurality of resistors connected in series through a plurality of resistor nodes, the average voltage measuring circuit being connected in parallel to the cell battery module and outputting an average voltage of the cell battery module through the plurality of resistor nodes; And
A plurality of comparison units connected in parallel to each of the cell batteries, wherein each of the plurality of comparison units includes a cell voltage of a corresponding cell battery received through a corresponding cell node among the plurality of cell nodes and a corresponding resistance node among the plurality of resistance nodes. A balancing circuit for balancing the corresponding cell battery according to a comparison result of comparing the average voltage of the cell battery modules received through
Each of the plurality of comparison units,
A comparator for outputting a comparison result of comparing the cell voltage through the corresponding cell node with an average voltage of the cell battery module through the corresponding resistance node; And
A switching element connected to the other terminal of the corresponding cell battery through an input terminal and a balancing resistor connected to one terminal of the cell battery through the corresponding cell node, and being turned on by directly receiving the comparison result; Voltage balancing circuit of a vehicle battery comprising.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 비교기는,
상기 해당 셀 전지의 셀 전압이 상기 셀 전지 모듈의 평균전압보다 큰 경우, 상기 스위칭 소자를 턴온시켜, 상기 밸런싱 저항을 통해 상기 평균전압보다 큰 상기 해당 셀 전지의 셀 전압을 밸런싱하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로.
The apparatus of claim 1,
When the cell voltage of the cell battery is greater than the average voltage of the cell battery module, the switching element is turned on to balance the cell voltage of the cell battery greater than the average voltage through the balancing resistor. Voltage balancing circuit of the vehicle battery.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 셀 전지 모듈 내에 구비된 각 셀 전지들 간에 발생하는 전압 편차는,
상기 비교기, 상기 스위칭 소자 및 상기 밸런싱 저항으로 구성된 각 비교부에 의해 외부의 전자 제어 유닛의 제어 명령 없이 자체적으로 해당 셀 전지의 밸런싱을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 전압 밸런싱 회로.The method of claim 1, wherein the voltage deviation occurring between each of the cell batteries provided in the cell battery module,
Wherein each comparator comprising the comparator, the switching element and the balancing resistor performs self balancing of the corresponding cell battery without a control command of an external electronic control unit.
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