KR101457923B1 - 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 배터리의 셀 전압 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀 전압을 측정하기 위해 생성되는 기준전압의 오차를 자동 보정하여 정밀하게 배터리의 셀 전압을 측정할 수 있는 자동 보정 기능을 가지는 셀 전압 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 배터리 셀 전압 측정 시 이용되는 기준전압을 측정하고, 측정된 기준전압의 오차를 고려하여 측정된 배터리 셀 전압을 보정하므로 보다 정확한 배터리 셀 전압을 측정할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치 및 그 방법{Battery cell voltage measuring apparatus with automatic correction function and method thereof}
본 발명은 전기자동차의 배터리의 셀 전압 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 셀 전압을 측정하기 위해 생성되는 기준전압의 오차를 자동 보정하여 정밀하게 배터리의 셀 전압을 측정할 수 있는 자동 보정 기능을 가지는 셀 전압 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, 자동차로 인한 환경오염 및 화석 연료의 부족으로 전기자동차의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 전기자동차의 핵심기술 중 하나가 배터리이다.
전기자동차의 배터리는 자동차의 특성상 가혹한 환경을 견디어낼 수 있도록 설계되어야 하고, 배터리의 정확한 용량 및 상태를 파악할 수 있도록 설계되어야 한다. 이는 배터리의 상태를 정확하게 판단하여 배터리 셀 또는 배터리 전체의 교체 여부를 용이하게 판단할 수 있도록 하여 배터리 고장으로 인한 전기자동차의 고장 및 사고를 방지하고, 배터리의 충전시점을 용이하게 알 수 있도록 하기 위한 것이다.
따라서 전기자동차의 배터리에는 배터리 셀 단위로 전압을 측정하는 배터리 셀 전압 측정 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)을 구비한다.
도 1은 일반적인 배터리 관리 시스템의 배터리 셀 전압 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 관리 시스템의 배터리 셀 전압 측정 장치는 기준전압을 발생하는 기준전압 생성부(10), 상기 기준전압 생성부(10)에서 생성된 기준전압과 각 배터리 셀들로부터 아날로그 신호 형태로 입력되는 배터리 셀 전압을 입력받아 디지털 형태의 배터리 셀 전압으로 변환하여 미리 결정된 비트수(n)의 배터리 셀 전압 데이터를 출력하는 아날로그/디지털(Analog to Digital Converter: AD) 변환부(20) 및 상기 배터리 셀 전압 데이터를 입력받고 배터리 셀들을 상태를 표시하거나, 배터리 셀들의 충방전 등을 제어하는 제어부(30)를 포함한다. 상기 기준전압 생성부(10) 및 AD 변환부(20)는 하나의 모니터링 IC로 구성될 수 있을 것이다. 그리고 상기 비트수(n: 또는 "정밀도"라 함)는 12비트 내지 16비트 중 하나일 수 있을 것이다. 상기 종래 배터리 셀 전압 측정 장치는 상기 비트수(n)에 따라 측정값의 분해능이 높아지므로 보다 정밀한 측정을 수행할 수 있을 것이다. 통상 배터리 셀 전압 측정 장치에는 25℃에서 3.015 ~ 3.115V의 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부(10)를 사용한다. 이때, AD 변환부(20)는 상기 기준전압을 2배 펌핑(Pumping)하여 AD변환 기준전압으로 사용하며, 상기 배터리 셀 전압 데이터를 1비트 당 1.5mV로 정의하여 변환을 수행한다.
그러나 종래 배터리 셀 전압 측정 장치의 기준전압 생성부(10)는 내부 회로, 소자 및 온도 등의 환경에 따라 오차가 발생한다.
예를 들어, 기준전압 생성부(10)에서 생성되는 기준전압이 3.015, 3.065, 3.115V이고, AD 변환부(20)가 샘플링 비트수가 12비트이고, 상기 기준전압을 2배 펌핑하여 AD 기준전압으로 적용하는 경우, 기준전압이 3.015V일 때, 비트 당 전압은 3.015*2/4096=1.47216796875mV이고, 3.065일 때, 비트 당 전압은 3.065*2/4096= 1.49658203125mV이며, 3.115V일 때, 비트 당 전압은 3.115*2/4096=1.52099609375mV로 하기 표 1과 같은 오차가 발생한다.
기준전압 비트 당 전압
(비트 당 1.5mV)		 비트
오차율		 2진 데이터가 1인 경우의 오차 2진 데이터가 2048인 경우의 오차 2진 데이터가 4096인 경우의 오차
3.015V 1.472168mV 1.86% -0.027832mV -56.9999936mV -113.999872mV
3.065V 1.496582mV 0.23% -0.003418mV -7.000064mV -14.000128mV
3.115V 1.520996mV 1.40% 0.020996mV 42.999808mV 85.999616mV
상술한 바와 같이 종래 배터리 셀 전압 측정 장치의 기준전압 발생부(10)의 회로 및 소자에 의한 오차 및 온도에 의한 오차 발생으로 비트 당 전압값에 오류가 발생되어 측정된 배터리 셀 전압을 정밀하게 측정할 수 없는 문제점이 발생한다.
특히, 상술한 기준전압의 오차 및 측정 오차는 배터리팩의 BMS 교체 시 크게 발생할 수 있다. 따라서 교체자가 BMS 교체 시 오차를 수정하기 위하여 매번 전압 보정을 위한 소프트웨어 업데이트를 수행해야 하므로 번거롭고 교체에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
등록특허 제10-1146404호
따라서 본 발명의 목적은 배터리 셀 전압을 측정하기 위해 생성되는 기준전압의 오차를 자동 보정하여 정밀하게 배터리의 셀 전압을 측정할 수 있는 자동 보정 기능을 가지는 셀 전압 측정 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치는: 기준전압 신호를 생성하여 출력하는 기준전압 생성부와, 적어도 하나 이상의 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 AD 변환부를 포함하는 셀 전압 측정부; 미소 기준전압 신호를 생성하여 출력하는 미소 기준전압 생성부와, 상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 AD 변환부를 포함하는 기준전압 측정부; 및 상기 기준전압 측정 데이터에 의한 보정치를 계산하고 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 저장하는 셀 전압 측정값 버퍼링부; 상기 기준전압 측정 데이터를 저장하는 기준전압 측정값 버퍼링부; 상기 기준전압 측정 데이터에 아날로그/디지털 변환 정밀도를 반영하여 보정치를 계산하는 보정치 계산부; 및 상기 계산된 보정치를 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터에 적용하여 보정하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는: 다수의 아날로그/디지털 변환 정밀도 각각에 대한 적어도 하나 이상의 기준전압 및 비트 당 전압 정보를 포함하는 비트수별 아날로그/디지털 변환 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 셀 전압 AD 변환부의 비트수를 획득하고, 획득된 비트수에 대응하는 아날로그/디지털 변환 정보를 로드한 후, 로드된 아날로그/디지털 변환 정보에 따른 보정치를 계산하여 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정치는 하기 수학식 1에 의해 계산됨을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
Vref_adc = Vref *2
Vbit = Vref_adc/2n
여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, Vbit는 보정치이다.
상기 보정된 배터리 셀 전압은 하기 수학식 2에 의해 계산됨을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Vreal = 배터리 셀 전압 측정 데이터(binary) * Vbit
Vreal은 보정된 배터리 셀 전압이다.
상기 비트 당 전압은 1mV인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 자동 보정에 의한 가지는 배터리 셀 전압 측정 방법은: 기준전압 신호를 생성하고, 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 측정 과정; 미소 기준전압 신호를 생성하고, 상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 측정 과정; 및 상기 기준전압 측정 데이터에 의한 보정치를 계산하고, 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하는 보정 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정 과정은, 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 셀 전압 측정 버퍼링부에 버퍼링하는 셀 전압 버퍼링 단계; 상기 기준전압 측정 데이터를 기준전압 측정값 버퍼링부에 버퍼링하는 기준전압 버퍼링 단계; 상기 기준전압 측정 데이터에 아날로그/디지털 변환 정밀도를 반영하여 보정치를 계산하는 보정치 계산 단계; 및 상기 계산된 보정치를 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터에 적용하여 보정하는 보정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정치는 하기 수학식 1에 의해 계산됨을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
Vref_adc = Vref *2
Vbit = Vref_adc/2n
여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, Vbit는 보정치이다.
상기 보정된 배터리 셀 전압은 하기 수학식 2에 의해 계산됨을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Vreal = 배터리 셀 전압 측정 데이터(binary) * Vbit
Vreal은 보정된 배터리 셀 전압이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 자동 보정에 의한 가지는 배터리 셀 전압 측정 방법은: 셀 전압 AD 변환부의 아날로그/디지털 변환 비트수를 획득하고, 상기 획득된 비트수에 대응하는 아날로그/디지털 변환 정보를 저장부로부터 로드하는 아날로그/디지털 변환 정보 획득 과정; 기준전압 신호를 생성하고, 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호와 상기 아날로그/디지털 변환 정보에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 측정 과정; 미소 기준전압 신호를 생성하고, 상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호 및 상기 아날로그/디지털 변환 정보에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 측정 과정; 및 상기 기준전압 측정 데이터 및 상기 아날로그/디지털 변환 정보에 의한 보정치를 계산하고, 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하는 보정 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 아날로그/디지털 변환 정보는, 아날로그/디지털 변환 비트수(n), 상기 비트수(n)에 적용되는 적어도 하나 이상의 기준전압의 전압, 가짓수(2n), 비트 당 전압을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정치는 하기 수학식 1에 의해 계산됨을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
Vref_adc = Vref *2
Vbit = Vref_adc/2n
여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, n은 비트수이고, 2n은 가짓수이며, Vbit는 보정치이다.
상기 보정된 배터리 셀 전압은 하기 수학식 2에 의해 계산됨을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Vreal = 배터리 셀 전압 측정 데이터(binary) * Vbit
Vreal은 보정된 배터리 셀 전압이다.
본 발명은 배터리 셀 전압 측정 시 이용되는 기준전압을 측정하고, 측정된 기준전압의 오차를 고려하여 측정된 배터리 셀 전압을 보정하므로 보다 정확한 배터리 셀 전압을 측정할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 온도 및 기준전압 발생부 회로 및 소자에 의해 발생되는 오차를 자동 검출하고, 검출된 오차에 대응하여 측정된 배터리 셀 전압을 보정하므로 BMS 교체 시 오차를 보정하기 위한 BMS 소프트웨어 업데이트 등을 수행하지 않아도 되는 효과를 갖는다. 이로 인해 작업자 측면에서 교체에 따른 번거로움 및 교체 소요 시간을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 기준전압 발생부에서 발생되는 기준전압에 따른 샘플링 비트수(정밀 비트수)의 연관성을 나타내는 아날로그/디지털 변환 정보들을 미리 저장하여 AD 변환부의 비트수 변경 시, 즉, 모니터링 IC 등의 교체 시 비트수, 또는 비트수 및 비트 당 전압 값만을 입력받아 간단하게 변경된 비트수 및 비트 당 전압에 따른 자동 보정을 수행하므로 배터리 셀 전압 측정 장치의 활용성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 기준전압을 아날로그/디지털 변환을 수행하여 얻은 기준전압 측정 데이터(Binary)에 비트 당 전압을 곱하여(Vref= 기준전압 측정 데이터*비트 당 전압) 기준전압을 보정하고, 보정된 기준전압에 의해 측정된 배터리 셀 전압 측정 데이터를 보정함으로써 보다 정밀하게 배터리 셀의 전압을 측정할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 배터리 관리 시스템의 배터리 셀 전압 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치의 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 셀 전압 측정 장치의 자동 보정에 의한 배터리 셀 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 셀 전압 측정 장치의 자동 보정에 의한 배터리 셀 측정 전압 자동 보정 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(BMS)의 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치의 구성 및 동작을 설명하고, 상기 장치에서의 자동 보정에 의한 배터리 셀 전압 측정 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치는 셀 전압 측정부(110), 기준전압 측정부(120), 제어부(130) 및 저장부(150)를 포함한다.
셀 전압 측정부(110)는 기준전압 신호를 생성하는 기준전압 생성부(111) 및 적어도 하나 이상의 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 AD 변환부(112)를 포함한다. 상기 셀 전압 측정부(110)는 LTC6803-2 등과 같은 모니터링 IC에 포함되어 구성될 수 있을 것이다.
기준전압 측정부(120)는 미소 기준전압 신호를 생성하여 출력하는 미소 기준전압 생성부(121), 및 상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 AD 변환부(122)를 포함한다. 상기 미소 기준전압 생성부(121)는 상기 기준전압 생성부(111)에서 생성되는 기준전압 신호보다 오차가 적고 더 정밀한 기준전압 신호(이하 "미소 기준전압 신호"라 함)를 생성하는 것을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
저장부(150)는 본 발명에 따른 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램 영역과, 상기 제어프로그램 수행 중 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시 영역 및 본 발명의 제2실시예에 따른 하기 표 2와 같이 다수의 아날로그/디지털 변환 정밀도 각각에 대한 적어도 하나 이상의 기준전압 및 비트 당 전압 정보를 포함하는 비트수별 아날로그/디지털 변환 정보를 저장하는 데이터 영역을 포함한다. 상기 저장부(150)는 제1실시예에 따라 하나의 비트에 대한 하기 정보를 저장하고, 제2실시예에 따라 하기 표 2와 같은 테이블을 저장할 것이다.
n-bit
ADC		 Vref_adc 가짓수(2n) 비트 당 전압
12 8.192V 4096 2mV
6.144V 4096 1.5mV
13 8.192V 8192 1mV
6.144V 8192 0.75mV
14 6.5536V 16384 0.4mV
15 6.5536V 32768 0.2mV
16 6.5536V 65536 0.1mV
제어부(130)는 본 발명의 제1실시예에 따라 상기 기준전압 측정 데이터에 의한 보정치를 계산하고 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하고, 제2실시예에 따라 상기 셀 전압 AD 변환부의 비트수를 획득하고, 획득된 비트수에 대응하는 아날로그/디지털 변환 정보를 로드한 후, 로드된 아날로그/디지털 변환 정보에 따른 보정치를 계산하여 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 보정하여 최종 배터리 셀 전압을 측정한다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치의 제어부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부는 본 발명의 제1실시예에 따라 셀 전압 측정값 버퍼링부(131), 기준전압 측정값 버퍼링부(132), 보정치 계산부(134) 및 보정부(135)를 포함하고, 제2실시예에 따라 AD 변환정보 로딩부(133)를 더 포함한다.
셀 전압 측정값 버퍼링부(131)는 셀 전압 측정부(110)로부터 출력된 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 입력받아 버퍼링한다.
기준전압 측정값 버퍼링부(132)는 기준전압 측정부(120)로부터 출력된 기준전압 측정 데이터를 입력받아 버퍼링한다.
보정치 계산부(134)는 상기 기준전압 측정 데이터에 아날로그/디지털 변환 정밀도를 반영하여 보정치를 계산한다. 상기 보정치 계산부(134)는 하기 수학식 1에 의해 보정치(Vbit)를 계산한다.
[수학식 1]
Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
Vref_adc = Vref *2
Vbit = Vref_adc/2n
여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, Vbit는 보정치이다.
보정부(135)는 상기 셀 전압 측정값 버퍼링부(131)로부터 입력받고, 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터에 상기 계산된 보정치를 적용하여 보정한다. 상기 보정부(135)는 하기 수학식 2에 의해 배터리 셀 전압 측정 데이터를 보정하여 최종 배터리 셀 전압을 측정한다.
[수학식 2]
Vreal = 배터리 셀 전압 측정 데이터(binary) * Vbit
Vreal은 보정된 배터리 셀 전압이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 AD 변환정보 로딩부(133)는 AD 정밀도(비트수) 정보를 입력받고, 저장부(150)에서 입력된 AD 정밀도에 대응하는 AD 변환 정보를 로딩하여 보정치 계산부(134) 및 보정부(135)로 제공한다. 그러면 보정치 계산부(134) 및 보정부(135)는 상기 AD 변환 정보에 포함된 정보를 상기 수학식 1 및 2에 적용하여 보정치 및 보정된 배터리 셀 전압을 계산한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 배터리 셀 전압 측정 장치의 자동 보정에 의한 배터리 셀 전압 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
우선, 도 4를 참조하면, 제어부(130)는 기준전압 측정부(120)를 통해 기준전압 생성부(111)로부터 생성되어 셀전압 AD변환부(112)로 제공되는 기준전압 신호의 기준전압을 미소 기준전압 생성부(121)에서 생성되는 미소 기준전압에 의해 측정한다(S411).
기준전압이 측정되면 제어부(130)는 측정된 기준전압을 기준전압 측정값 버퍼링부(132)에 버퍼링하고, 셀 전압 측정부(110)를 통해 배터리 셀 각각의 배터리의 셀 전압을 측정하고, 측정된 배터리 셀 전압을 셀 전압 측정값 버퍼링부(131)에 버퍼링한다(S413).
배터리 셀 전압 및 기준전압이 측정되면 보정치 계산부(134)는 미리 결정된 AD 변환 정보 및 측정된 기준전압을 상기 수학식 1에 적용하여 보정치를 계산한다(S415). 예를 들어, AD 변환정보가 기준전압(Vref)이 3.020V이고, Vref_adc=6.040V를 사용하고 있고, 비트수가 12비트이고, 비트 당 전압이 1.5mV로 미리 설정되어 있다면, 상기 AD 변환 정보의 Vref_adc 및 비트수에 의해 계산되는 비트 당 전압은 1.4746mV이므로 오차가 발생된다. 하지만, 비트수가 12비트인 미소 직류전압 생성부(121)에 의해 발생되는 미소 직류전압에 의해 상기 기준전압 생성부(111)에서 출력되는 직류전압 신호를 AD변환하면 바이너리(Binary) 데이터인 기준전압 측정 데이터, 1011111001100을 얻을 수 있으며, 이를 상기 수학식 1에 적용하여 보정치(Vbit)를 계산한다. 즉, 제어부(130)는 보정치 계산부(134)를 통해 셀 전압 측정부(110)에서 실제로 적용된 비트 당 전압이 1.4745mV임을 알 수 있다.
상기 보정치가 계산되면 제어부(130)의 보정부(135)는 상기 수학식 2와 같이 측정된 배터리 셀 전압 측정 데이터에 보정치를 적용하여 배터리 셀 전압을 측정한다(S417).
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 배터리 셀 전압 측정 장치의 자동 보정에 의한 배터리 셀 전압 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(130)는 기준전압 측정부(120)를 통해 기준전압 생성부(111)로부터 생성되어 셀 전압 AD변환부(112)로 제공되는 기준전압 신호의 기준전압을 미소 기준전압 생성부(121)에서 생성되는 미소 기준전압에 의해 측정한다(S511).
기준전압이 측정되면 제어부(130)는 측정된 기준전압을 기준전압 측정값 버퍼링부(132)에 버퍼링하고, 셀 전압 측정부(110)를 통해 배터리 셀 각각의 배터리의 셀 전압을 측정하고, 측정된 배터리 셀 전압을 셀 전압 측정값 버퍼링부(131)에 버퍼링한다(S513).
배터리 셀 전압 및 기준전압이 측정되면 AD 변환 정보 로딩부(133)는 AD정밀도, 즉 AD 변환 비트수(n)를 획득한다(S515). 상기 AD 변환 비트수는 입력수단(미도시)을 통해 측정자로부터 획득될 수도 있고, 셀 전압 측정부(110)의 셀 전압 AD 변환부(112)로부터 입력되는 배터리 셀 전압 측정 데이터의 비트수를 카운트하여 획득할 수도 있을 것이다.
상기 AD정밀도가 획득되면 AD변환정보 로딩부(133)는 획득된 AD 정밀도에 대응하는 AD 변환 정보를 상기 표 2와 같이 저장부(150)에 저장되어 있는 테이블로부터 로딩하여 보정치 계산부(134) 및 보정부(135)로 제공한다(S517).
보정치 계산부(134)는 상기 AD 변환정보 로딩부(133)로부터 입력된 AD 변환 정보 및 측정된 기준전압을 상기 수학식 1에 적용하여 보정치를 계산한다(S519).
상기 보정치가 계산되면 제어부(130)의 보정부(135)는 상기 수학식 2와 같이 측정된 배터리 셀 전압 측정 데이터에 보정치를 적용하여 배터리 셀 전압을 측정한다(S521).
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
110: 셀 전압 검출부 111: 기준전압 생성부
112: 셀 전압 AD 변환부 120: 기준전압 측정부
121: 미소 기준전압 생성부 122: 기준전압 AD 변환부
130: 제어부 131: 셀 전압 측정값 버퍼링부
132: 기준전압 측정값 버퍼링부 133: AD 정밀도 로딩부
134: 보정치 계산부 135: 보정부
150: 저장부

Claims (14)

  1. 기준전압 신호를 생성하여 출력하는 기준전압 생성부와,
    적어도 하나 이상의 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 AD 변환부를 포함하는 셀 전압 측정부;
    미소 기준전압 신호를 생성하여 출력하는 미소 기준전압 생성부와,
    상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 AD 변환부를 포함하는 기준전압 측정부; 및
    상기 기준전압 측정 데이터에 의한 보정치를 계산하고 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 저장하는 셀 전압 측정값 버퍼링부;
    상기 기준전압 측정 데이터를 저장하는 기준전압 측정값 버퍼링부;
    상기 기준전압 측정 데이터에 아날로그/디지털 변환 정밀도를 반영하여 보정치를 계산하는 보정치 계산부; 및
    상기 계산된 보정치를 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터에 적용하여 보정하는 보정부를 포함하고,
    상기 보정치는 하기 수학식 1에 의해 계산됨을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치.
    [수학식 1]
    Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
    Vref_adc = Vref *2
    Vbit = Vref_adc/2n
    여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, Vbit는 보정치이다.
  2. 삭제
  3. 기준전압 신호를 생성하여 출력하는 기준전압 생성부와,
    적어도 하나 이상의 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 AD 변환부를 포함하는 셀 전압 측정부;
    미소 기준전압 신호를 생성하여 출력하는 미소 기준전압 생성부와,
    상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 AD 변환부를 포함하는 기준전압 측정부; 및
    상기 기준전압 측정 데이터에 의한 보정치를 계산하고 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하는 제어부를 포함하되,
    다수의 아날로그/디지털 변환 정밀도 각각에 대한 적어도 하나 이상의 기준전압 및 비트 당 전압 정보를 포함하는 비트수별 아날로그/디지털 변환 정보를 저장하는 저장부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 셀 전압 AD 변환부의 비트수를 획득하고, 획득된 비트수에 대응하는 아날로그/디지털 변환 정보를 로드한 후, 로드된 아날로그/디지털 변환 정보에 따른 보정치를 계산하여 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 보정하되,
    상기 보정치는 하기 수학식 1에 의해 계산됨을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치.
    [수학식 1]
    Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
    Vref_adc = Vref *2
    Vbit = Vref_adc/2n
    여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, Vbit는 보정치이다.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 보정된 배터리 셀 전압은 하기 수학식 2에 의해 계산됨을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치.
    [수학식 2]
    Vreal = 배터리 셀 전압 측정 데이터(binary) * Vbit
    Vreal은 보정된 배터리 셀 전압이다.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 비트 당 전압은 1mV인 것을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 장치.
  7. 기준전압 신호를 생성하고, 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 측정 과정;
    미소 기준전압 신호를 생성하고, 상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 측정 과정; 및
    상기 기준전압 측정 데이터에 의한 보정치를 계산하고, 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하는 보정 과정을 포함하되,
    상기 보정 과정은,
    상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 셀 전압 측정 버퍼링부에 버퍼링하는 셀 전압 버퍼링 단계;
    상기 기준전압 측정 데이터를 기준전압 측정값 버퍼링부에 버퍼링하는 기준전압 버퍼링 단계;
    상기 기준전압 측정 데이터에 아날로그/디지털 변환 정밀도를 반영하여 보정치를 계산하는 보정치 계산 단계; 및
    상기 계산된 보정치를 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터에 적용하여 보정하는 보정 단계를 포함하고,
    상기 보정치는 하기 수학식 1에 의해 계산됨을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 방법.
    [수학식 1]
    Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
    Vref_adc = Vref *2
    Vbit = Vref_adc/2n
    여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, Vbit는 보정치이다.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보정된 배터리 셀 전압은 하기 수학식 2에 의해 계산됨을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 방법.
    [수학식 2]
    Vreal = 배터리 셀 전압 측정 데이터(binary) * Vbit
    Vreal은 보정된 배터리 셀 전압이다.
  11. 셀 전압 AD 변환부의 아날로그/디지털 변환 비트수를 획득하고, 상기 획득된 비트수에 대응하는 아날로그/디지털 변환 정보를 저장부로부터 로드하는 아날로그/디지털 변환 정보 획득 과정;
    기준전압 신호를 생성하고, 배터리 셀로부터 아날로그 형태의 배터리 셀 전압 신호를 입력받고, 상기 아날로그 배터리 셀 전압 신호를 상기 기준전압 신호와 상기 아날로그/디지털 변환 정보에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 디지털 형태의 배터리 셀 전압 측정 데이터를 출력하는 셀 전압 측정 과정;
    미소 기준전압 신호를 생성하고, 상기 기준전압 신호를 상기 미소 기준전압 신호 및 상기 아날로그/디지털 변환 정보에 의해 아날로그/디지털 변환을 수행하여 기준전압 측정 데이터를 출력하는 기준전압 측정 과정; 및
    상기 기준전압 측정 데이터 및 상기 아날로그/디지털 변환 정보에 의한 보정치를 계산하고, 상기 배터리 셀 전압 측정 데이터를 상기 보정치로 보정하여 배터리 셀 전압을 측정하는 보정 과정을 포함하되,
    상기 아날로그/디지털 변환 정보는, 아날로그/디지털 변환 비트수(n), 상기 비트수(n)에 적용되는 적어도 하나 이상의 기준전압의 전압, 가짓수(2n), 비트 당 전압을 포함하고,
    상기 보정치는 하기 수학식 1에 의해 계산됨을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 방법.
    [수학식 1]
    Vref = 기준전압 측정 데이터(binary) * 비트 당 전압
    Vref_adc = Vref *2
    Vbit = Vref_adc/2n
    여기서, Vref는 보정 기준전압 측정값이고, Vref_adc는 Vref를 두 배 펌핑한 값이며, n은 비트수이고, 2n은 가짓수이며, Vbit는 보정치이다.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 보정된 배터리 셀 전압은 하기 수학식 2에 의해 계산됨을 특징으로 하는 자동 보정 기능을 가지는 배터리 셀 전압 측정 방법.
    [수학식 2]
    Vreal = 배터리 셀 전압 측정 데이터(binary) * Vbit
    Vreal은 보정된 배터리 셀 전압이다.
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