KR102008358B1 - 전압 측정 장치 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예는 전압 검출 장치 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다. 상기 전압 검출 장치는, 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀에 연결되어 있고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정한다. 상기 전압 검출 장치는, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양극 전압들을 샘플/홀드하여 제1 출력 전압 및 제2 출력 전압을 생성하는 샘플/홀드 증폭기, 양입력단의 입력과 음입력단의 입력 간의 전압차에 따라 배터리 셀전압을 생성하는 전압차 변환부, 및 상기 양입력단의 입력과 상기 음입력단의 입력 간의 전압차 극성이 일정하도록, 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압과 상기 양입력단 및 상기 음입력단간의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다. 상기 샘플/홀드 증폭기는 상기 복수의 배터리 셀과 상기 스위칭부를 전기적으로 절연시킨다.

Description

전압 측정 장치 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템{VOLTAGE MEASURING APPARATUS AND BATTERY MANAGEMENT SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명의 실시 예는 전압 측정 장치 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템에 관한 것이다.
종래 복수의 배터리 셀 전압을 측정하기 위한 전압 측정 장치는 배터리 셀로부터 전달된 전압의 극성을 변경하기 위한 스위칭부를 포함한다. 전압 측정 장치는 복수의 배터리 셀로부터 전달되는 전압을 저장하는 커패시터를 포함한다.
복수의 배터리 셀이 순차적으로 커패시터에 연결된 때, 커패시터에 저장되는 전압의 극성은 교대로 바뀌게 된다. 커패시터에 저장된 전압의 극성을 바꿔주기 위한 스위칭부는 복수의 배터리 셀 각각에 순차적으로 직접 연결된다.
그런데 복수의 배터리 셀 중에는 양단의 전압이 고전압인 배터리 셀이 다수 존재한다. 앞서 언급한 바와 같이, 스위칭부는 배터리 셀에 직접적으로 연결되므로 고전압 스위칭 소자들로 구성되어야 한다.
고전압 스위칭 소자들은 다른 스위칭 소자들에 비해 그 사이즈가 크고 단가가 비싸다. 따라서 전압 측정 장치의 사이즈 및 단가가 증가하는 문제가 있다.
본 발명의 실시 예를 통해 전압 측정 장치의 사이즈 및 단가를 감소시키고, 이를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 한 특징에 따른 전압 측정 장치는, 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀에 연결되어 있고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정한다.
상기 전압 측정 장치는, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양극 및 음극 전압들을 샘플/홀드하여 제1 출력 전압 및 제2 출력 전압을 생성하는 샘플/홀드 증폭기, 양입력단의 입력과 음입력단의 입력 간의 전압차에 따라 배터리 셀전압을 생성하는 전압차 변환부, 및 상기 양입력단의 입력과 상기 음입력단의 입력 간의 전압차 극성이 일정하도록, 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압과 상기 양입력단 및 상기 음입력단간의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다. 상기 샘플/홀드 증폭기는 상기 복수의 배터리 셀과 상기 스위칭부를 전기적으로 절연시킨다.
상기 샘플/홀드 증폭기는, 제1 입력단의 입력을 제1 출력 노드에 홀딩하여 상기 제1 출력 전압을 생성하고, 제2 입력단의 입력을 제2 출력 노드에 홀딩하여 상기 제2 출력 전압을 생성하며, 상기 제1 입력단의 입력은 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극및 음극 중 어느 하나의 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 입력단의 입력은 상기 제1 배터리 셀의 양극 및 음극 중 다른 하나의 전압이 샘플링된 전압이다.
상기 스위칭부는, 상기 제1 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압일 때, 상기 양입력단과 상기 제1 출력노드를 연결하고, 상기 음입력단과 상기 제2 출력노드를 연결한다.
상기 스위칭부는, 상기 제1 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압일 때, 상기 양입력단과 상기 제2 출력노드를 연결하고, 상기 음입력단과 상기 제1 출력노드를 연결한다.
상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되어 있는 제1 스위치를 포함하는 제1 다중화부, 및 상기 제2 배터리 셀의 음극에 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하는 제2 다중화부를 더 포함한다.
상기 제1 스위치는, 상기 복수의 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀의 양극에 인접한 제2 배터리 셀의 음극에 연결되어 있다.
상기 제2 스위치는, 상기 복수의 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀의 음극에 인접한 제3 배터리 셀의 양극에 연결되어 있다.
상기 샘플/홀드 증폭부는, 제1 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제1 샘플링 커패시터, 제2 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제2 샘플링 커패시터, 상기 제1 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제1 입력단, 상기 제2 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제2 입력단, 상기 제1 출력 전압이 인가되는 제1 출력노드, 및 상기 제2 출력 전압이 인가되는 제2 출력 노드를 포함하는 연산 증폭기, 상기 제1 입력단과 상기 제1 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제1 홀딩 커패시터 및 제1 샘플/홀드 스위치, 상기 제2 입력단과 상기 제2 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제2 홀딩 커패시터 및 제2 샘플/홀드 스위치, 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있는 제3 샘플/홀드 스위치를 포함한다.
상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극 중 대응하는 어느 하나에 연결된다.
상기 연산 증폭기가 전압 팔로워로 동작하는 제1 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터 및 상기 제2 샘플링 커패시터 각각에 전압이 샘플링되고, 제1 기간 후에 상기 연산 증폭기는 입력되는 입력 전압간의 차이를 증폭한다.
상기 제1 노드가 상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 음극에 연결되어 있을 때, 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘필링한다. 그리고 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩된다.
또는, 상기 제1 노드가 상기 제1 배터리 셀의 음극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되어 있을 때, 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘필링한다. 그리고 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩된다.
상기 샘플/홀드 증폭부는, 상기 제1 샘플링 커패시터 및 상기 제2 샘플링 커패시터에 의해 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링 되는 기간 동안, 상기 제3 샘플/홀드 스위치는 오프 상태이다.
상기 스위칭부는, 상기 제1 출력 전압과 상기 양입력단 사이에 연결되어 있는 제1 연결 스위치, 상기 제1 출력 전압과 상기 음입력단 사이에 연결되어 있는 제2 연결 스위치, 상기 제2 출력 전압과 상기 양입력단 사이에 연결되어 있는 제3 연결 스위치, 및 상기 제2 출력 전압과 상기 음입력단 사이에 연결되어 있는 제4 연결 스위치를 포함한다.
상기 제1 출력 전압이 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 출력 전압이 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압일 때, 상기 제1 연결 스위치 및 상기 제4 연결 스위치가 턴 온 되고, 상기 제2 연결 스위치 및 상기 제3 연결 스위치가 턴 오프 된다.
또는, 상기 제1 출력 전압이 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 출력 전압이 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압일 때, 상기 제1 연결 스위치 및 상기 제4 연결 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제2 연결 스위치 및 상기 제3 연결 스위치가 턴 온 된다.
본 발명의 다른 특징에 따른 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 관리하는 시스템은, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양극 및 음극 중 어느 하나에 연결되는 제1 노드, 및 상기 양극 및 음극 중 다른 하나에 연결되는 제2 노드를 포함하고, 상기 제1 노드의 전압 및 상기 제2 노드의 전압 각각을 샘플링하고 샘플링된 전압들간의 전압차에 따라 배터리 셀전압을 측정하는 전압 측정 장치, 및 상기 전압 측정 장치로부터 배터리 셀전압을 입력받고, 상기 배터리 팩의 충방전을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 배터리 관리 시스템에서 상기 전압 측정 장치는, 상기 제1 노드의 전압을 샘플/홀드하여 제1 출력 전압을 생성하고, 상기 제2 노드의 전압을 샘플/홀드하여 제2 출력 전압을 생성하는 샘플/홀드 증폭기, 및 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 연결된 배터리 셀의 극성에 따라, 제3 노드 및 제4 노드와 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압간의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다. 상기 샘플/홀드 증폭기는 상기 복수의 배터리 셀과 상기 스위칭부를 전기적으로 절연시킨다.
상기 전압 측정 장치는, 상기 제3 노드에 연결되어 있는 양입력단 및 상기 제4 노드에 연결되어 있는 음입력단을 포함하고, 상기 양입력단의 입력과 상기 음입력단의 입력 간의 전압차에 따라 상기 배터리 셀전압을 생성하는 전압차 변환부를 더 포함한다.
상기 샘플/홀드 증폭부는, 상기 제1 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제1 샘플링 커패시터, 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제2 샘플링 커패시터, 상기 제1 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제1 입력단, 상기 제2 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제2 입력단, 상기 제1 출력 전압이 인가되는 제1 출력노드, 및 상기 제2 출력 전압이 인가되는 제2 출력 노드를 포함하는 연산 증폭기, 상기 제1 입력단과 상기 제1 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제1 홀딩 커패시터 및 제1 샘플/홀드 스위치, 상기 제2 입력단과 상기 제2 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제2 홀딩 커패시터 및 제2 샘플/홀드 스위치, 및 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있는 제3 샘플/홀드 스위치를 포함한다.
상기 배터리 관리 시스템에서, 상기 제1 노드가 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 음극에 연결되어 있을 때, 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘필링한다.
그리고 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩된다.
상기 배터리 관리 시스템에서, 상기 제1 노드가 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 음극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되어 있을 때, 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘필링한다.
그리고 상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안, 상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩된다.
본 발명의 실시 예를 통해 전압 측정 장치의 사이즈 및 단가를 감소시키고, 이를 포함하는 배터리 관리 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 다중화 제어신호, 복수의 샘플/홀딩 제어신호, 및 복수의 연결신호를 나타낸 파형도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 측정 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템으 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전압 검출 장치 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전압 검출 장치(100)는 배터리 팩(10)에 연결되어 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5) 각각의 셀 전압을 측정한다.
전압 검출 장치(100)는 제1 다중화기(multiplexer)(20), 제2 다중화기(30), 샘플/홀드 증폭기(40), 스위칭부(50), 전압차변환부(differential voltage converter)(60), 및 스위치 제어부(70)를 포함한다.
제1 다중화기(20) 및 제2 다중화기(30)는 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5) 중 전압 측정 대상을 샘플/홀드 증폭기(40)에 연결한다.
제1 다중화기(20)는 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5) 중 대응하는 배터리 셀의 양극 또는 음극과 샘플/홀드 증폭기(40)의 입력단인 노드(N1)사이에 연결되어 있는 세 개의 스위치(21-23)를 포함한다.
스위치(21)는 다중화 제어신호(SM1)에 따라 스위칭 동작하고, 배터리 셀(CELL1)의 양극에 연결되어 있는 일단 및 노드(N1)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
스위치(22)는 다중화 제어신호(SM2)에 따라 스위칭 동작하고, 배터리 셀(CELL3)의 양극과 배터리 셀(CELL4)의 음극에 연결되어 있는 일단 및 노드(N1)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
스위치(23)는 다중화 제어신호(SM3)에 따라 스위칭 동작하고, 배터리 셀(CELL5)의 양극에 연결되어 있는 일단 및 노드(N1)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
제2 다중화기(30)는 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5) 중 대응하는 배터리 셀의 음극 또는 양극과 샘플/홀드 증폭기(40)의 입력단인 노드(N2)사이에 연결되어 있는 세 개의 스위치(31-33)를 포함한다.
스위치(31)는 다중화 제어 신호(SM4)에 따라 스위칭 동작하고, 배터리 셀(CELL1)의 음극에 연결되어 있는 일단 및 노드(N2)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
스위치(32)는 다중화 제어 신호(SM5)에 따라 스위칭 동작하고, 배터리 셀(CELL3)의 음극과 배터리 셀(CELL2)의 양극에 연결되어 있는 일단 및 노드(N2)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
스위치(33)는 다중화 제어 신호(SM5)에 따라 스위칭 동작하고, 배터리 셀(CELL4)의 양극과 배터리 셀(CELL5)의 음극에 연결되어 있는 일단 및 노드(N2)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
예를 들어, 다중화 제어신호(SM1-SM6)의 인에이블 레벨은 하이 레벨이고, 디스에이블 레벨은 로우 레벨일 수 있다.
배터리 셀(CELL1)의 전압을 측정할 때, 다중화 제어신호(SM1, SM4)가 하이 레벨이고, 제1 다중화기(20)의 스위치(21)와 제2 다중화기(30)의 스위치(31)가 턴 온 된다. 그러면, 배터리 셀(CELL1)의 양극은 노드(N1)에 연결되고, 배터리 셀(CELL1)의 음극은 노드(N2)에 연결된다.
배터리 셀(CELL2)의 전압을 측정할 때, 다중화 제어신호(SM1, SM5)가 하이 레벨이고, 제1 다중화기(20)의 스위치(21)와 제2 다중화기(30)의 스위치(32)가 턴 온 된다. 그러면, 배터리 셀(CELL2)의 음극은 노드(N1)에 연결되고, 배터리 셀(CELL2)의 양극은 노드(N2)에 연결된다.
배터리 셀(CELL3)의 전압을 측정할 때, 다중화 제어신호(SM2, SM5)가 하이 레벨이고, 제1 다중화기(20)의 스위치(22)와 제2 다중화기(30)의 스위치(32)가 턴 온 된다. 그러면, 배터리 셀(CELL3)의 양극은 노드(N1)에 연결되고, 배터리 셀(CELL3)의 음극은 노드(N2)에 연결된다.
배터리 셀(CELL4)의 전압을 측정할 때, 다중화 제어신호(SM2, SM6)가 하이 레벨이고, 제1 다중화기(20)의 스위치(22)과 제2 다중화기(30)의 스위치(33)가 턴 온 된다. 그러면, 배터리 셀(CELL4)의 양극은 노드(N2)에 연결되고, 배터리 셀(CELL4)의 음극은 노드(N1)에 연결된다.
배터리 셀(CELL5)의 전압을 측정할 때, 다중화 제어신호(SM3, SM6)가 하이 레벨이고, 제1 다중화기(20)의 스위치(23)과 제2 다중화기(30)의 스위치(33)가 턴 온 된다. 그러면, 배터리 셀(CELL5)의 양극은 노드(N1)에 연결되고, 배터리 셀(CELL5)의 음극은 노드(N2)에 연결된다.
이와 같이, 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5) 중 배터리 셀들(CELL1, CELL3, CELL5) 각각의 양극은 노드(N1)에 연결되고, 음극은 노드(N2)에 연결된다. 나머지 배터리 셀(CELL2, CELL4) 각각의 양극은 노드(N2)에 연결되고, 음극은 노드(N1)에 연결된다.
배터리 셀들(CELL1, CELL3, CELL5)의 배터리 셀 전압을 측정할 때 샘플/홀드 증폭기(40)의 노드(N1)과 노드(N2) 사이에 공급되는 전압 극성을 양극성이라 하고, 배터리 셀들(CELL2, CELL4)의 배터리 셀 전압을 측정할 때 노드(N1)과 노드(N2) 사이에 공급되는 전압 극성을 음극성이라 한다.
샘플/홀드 증폭부(40)는 제1 샘플링 커패시터(41), 제2 샘플링 커패시터(43), 제1 샘플/홀드 스위치(44), 제1 홀딩 커패시터(45), 연산증폭기(operational amplifier)(46), 제2 홀딩 커패시터(47), 제2 샘플/홀드 스위치(44), 및 제3 샘플/홀드 스위치(42)를 포함한다.
샘플/홀드 증폭부(40)는 배터리 팩(10)과 스위칭부(50)를 전기적으로 절연시키고, 배터리 셀들(CELL1-CELL5) 중 연결된 배터리 셀의 양극 전압 및 음극 전압을 샘플링 및 홀딩하여 다음 단(stage)에 전달한다. 샘플/홀드 증폭부(40)에 홀딩된 전압은 낮은 전압이다.
샘플/홀드 증폭부(40)의 다음 단에는 스위칭부(50)가 연결되어 있으므로, 스위칭부(50)의 스위치들은 고전압 스위치일 필요가 없다.
제1 샘플링 커패시터(41)는 노드(N1)에 연결되어 있는 일전극과 노드(N3)에 연결되어 있는 타전극을 포함한다. 제1 홀딩 커패시터(45)는 노드(N3)에 연결되어 있는 일전극과 출력노드(N5)에 연결되어 있는 타전극을 포함한다. 제1 샘플/홀드 스위치(44)는 제1 샘플/홀딩 제어신호(SH1)에 따라 스위칭 되고, 노드(N3)에 연결되어 있는 일단 및 출력 노드(N5)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
제2 샘플링 커패시터(43)는 노드(N2)에 연결되어 있는 일전극과 노드(N4)에 연결되어 있는 타전극을 포함한다. 제2 홀딩 커패시터(47)는 노드(N4)에 연결되어 있는 일전극과 출력노드(N6)에 연결되어 있는 타전극을 포함한다. 제2 샘플/홀드 스위치(48)는 제1 샘플/홀딩 제어신호(SH1)에 따라 스위칭 되고, 노드(N5)에 연결되어 있는 일단 및 출력 노드(N6)에 연결되어 있는 타단을 포함한다.
제3 샘플/홀드 스위치(42)는 제2 샘플/홀딩 제어신호(SH2)에 따라 스위칭 되고, 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 연결되어 있다. 제3 샘플/홀드 스위치(42)가 턴 온 될 때, 제1 샘플링 커패시터(41)에 충전된 전압이 제1 홀딩 커패시터(45)에 전달되고, 제2 샘플링 커패시터(42)에 충전된 전압은 제2 홀딩 커패시터(47)에 전달된다.
연산증폭기(46)는 노드(N3)에 연결된 제1 입력단(+) 및 노드(N4)에 연결된 제2 입력단(-)을 포함하고, 제1 샘플/홀드 스위치(44) 및 제2 샘플/홀드 스위치(48)가 턴 오프 되고, 제3 샘플/홀드 스위치(42)가 턴 온 될 때, 제1 입력단(+)의 입력과 제2 입력단(-)의 입력 각각을 출력 노드(N5) 및 출력 노드(N6)로 출력한다.
출력 노드(N5)의 전압과 출력 노드(N6)의 전압 각각을 제1 출력 전압(VO1) 및 제2 출력 전압(VO2)이라 한다. 제1 출력 전압(VO1)은 제1 홀딩 커패시터(45)에 의해 홀딩되고, 제2 출력 전압(VO2)은 제2 홀딩 커패시터(47)에 의해 홀딩된다.
스위칭부(50)는 제1 출력 전압(VO1)과 제2 출력 전압(VO2)을 입력받고, 제1 출력 전압(VO1)과 제2 출력 전압(VO2)간의 전압차 극성에 따라 제1 출력 전압(VO1) 및 제2 출력 전압(VO2) 각각의 전달 경로를 제어한다. 스위칭부(50)는 제1 내지 제4 연결 스위치(51-54)를 포함한다.
제1 연결 스위치(51) 및 제4 연결 스위치(54)는 제1 연결신호(SS1)에 따라 스위칭 동작하고, 제2 연결 스위치(52) 및 제3 연결 스위치(53)는 제2 연결신호(SS2)에 따라 스위칭 동작한다.
예를 들어, 제1 출력 전압(VO1)이 제2 출력 전압(VO2)보다 높을 때 전압차 극성은 양극성이고, 제1 및 제4 연결 스위치(51, 54)가 턴 온 되고, 제2 및 제3 연결 스위치(52, 53)가 턴 오프 된다. 그러면 제1 출력 전압(VO1)은 노드(N7)에 연결되고, 제2 출력 전압(VO2)은 노드(N8)에 연결된다.
반대로, 제1 출력 전압(VO1)이 제2 출력 전압(VO2)보다 낮을 때 전압차 극성은 음극성이고, 제2 및 제3 연결 스위치(52, 53)가 턴 온 되고, 제1 및 제4 연결 스위치(51, 54)가 턴 오프 된다. 그러면 제1 출력 전압(VO1)은 노드(N8)에 연결되고, 제2 출력 전압(VO2)은 노드(N7)에 연결된다.
전압차 변환부(60)는 노드(N7) 및 노드(N8) 각각의 전압을 입력받고, 노드(N7)의 입력 전압에서 노드(N8)의 전압을 뺀 전압에 따라 배터리 셀전압(VBAT)을 생성한다. 예를 들어, 전압차 변환부(60)의 양입력단(positive input terminal)(INP)은 노드(N7)에 연결되어 있고, 전압차 변환부(60)의 음입력단(negative input terminal)(INN)은 노드(N8)에 연결되어 있다. 전압차 변환부(60)는 양입력단(INP)의 전압에서 음입력단(INN)의 전압을 차감한 전압을 소정의 게인으로 증폭하여 배터리 셀전압(VBAT)을 생성한다.
스위칭 제어부(70)는 외부로부터 스위칭 제어 신호들(SMC, SHC, SSC)를 입력받고, 복수의 다중화 제어신호(SM1-SM6), 제1 및 제2 샘플/홀딩 제어신호(SH1, SH2), 및 제1 및 제2 연결신호(SS1, SS2)를 생성한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전압 측정 장치의 동작을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 다중화 제어신호, 복수의 샘플/홀딩 제어신호, 및 복수의 연결신호를 나타낸 파형도이다.
이하, 다중화 제어신호, 샘플/홀딩 제어신호, 및 연결 신호의 인에이블 레벨은 하이 레벨이고, 디스에이블 레벨은 로우 레벨인 것으로 설정한다. 즉, 다중화 제어신호, 샘플/홀딩 제어신호, 및 연결 신호가 하이 레벨일 때, 대응하는 스위치가 턴 온 되고, 다중화 제어신호, 샘플/홀딩 제어신호, 및 연결 신호가 로우 레벨일 때 대응하는 스위치가 턴 오프 된다.
아울러, 도 2에 도시된 파형도는 전압 측정 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 일 예로서, 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저 배터리 셀(CELL1)의 전압 측정을 설명한다.
시점 T1에 다중화 제어 신호(SM1) 및 다중화 제어 신호(SM4)가 하이 레벨로 상승한다. 그러면 스위치(21) 및 스위치(31)가 턴 온 되고, 배터리 셀(CELL1)의 양극은 노드(N1)에 연결되고, 배터리 셀(CELL1)의 음극은 노드(N2)에 연결된다. 이 때, 제1 샘플/홀딩 제어신호(SH1)도 시점 T1에 하이 레벨이고, 제1 샘플/홀드 스위치(44) 및 제2 샘플/홀드 스위치(48)는 턴 온 상태이다.
그러면, 배터리 셀(CELL1)의 양극 전압에 의해 제1 샘플링 커패시터(41)가 충전되고, 배터리 셀(CELL1)의 음극 전압에 의해 제2 샘플링 커패시터(43)가 충전된다.
시점 T2에, 다중화 제어 신호(SM1) 및 다중화 제어 신호(SM4)가 로우 레벨로 하강한다. 그러면 스위치(21) 및 스위치(31)가 턴 오프 되고, 배터리 셀(CELL1)과 노드(N1) 및 노드(N2) 간의 연결이 차단된다. 그리고 시점 T2에 동기되어 제1 샘플/홀딩 제어신호(SH1)가 로우 레벨로 하강하고, 제1 샘플/홀드 스위치(44) 및 제2 샘플/홀드 스위치(48)는 턴 오프 된다.
기간 T1-T2 동안, 제1 샘플링 커패시터(41)는 배터리 셀(CELL1)의 양극 전압에 의해 충전되고, 제2 샘플링 커패시터(43)는 배터리 셀(CELL1)의 음극 전압에 의해 충전되며, 제1 샘플링 커패시터(41)에 샘플링된 전압 및 제2 샘플링 커패시터(43)에 샘플링된 전압은 배터리 셀(CELL1)의 실제 전압에 비해 매우 낮다. 이때, 연산 증폭기(46)는 전압 팔로워(voltage follower)와 같이 동작한다.
시점 T3에 제2 샘플/홀드 제어신호(SH2) 및 제1 연결신호(SS1)가 하이 레벨로 상승하고, 제3 샘플/홀드 스위치(42), 제1 연결 스위치(51) 및 제4 연결 스위치(54)가 턴 온 된다.
시점 T3 이후에, 연산 증폭기(46)의 제1 입력단(+)과 출력 노드(N5) 사이에 제1 홀딩 커패시터(45)가 연결되어 있고, 제2 입력단(-)과 출력 노드(N6) 사이에 제2 홀딩 커패시터(47)가 연결되어 있다. 그러면, 시점 T3 이후 연산 증폭기(46)는 입력전압의 차이를 증폭한다.
연산 증폭기(46)의 제1 입력단(+)에는 제1 샘플링 커패시터(41)에 의해 샘플링된 전압이 입력되고, 제2 입력단(-)에는 제2 샘플링 커패시터(43)에 의해 샘플링된 전압이 입력된다. 따라서, 연산 증폭기(46)는 제1 입력단(+)의 입력 전압을 출력 노드(N5)로 출력하고, 제1 출력 전압(VO1)은 제1 홀딩 커패시터(45)에 의해 홀딩된다. 연산 증폭기(46)는 제2 입력단(-)의 입력 전압을 출력 노드(N6)로 출력하고, 제2 출력 전압(VO2)은 제2 홀딩 커패시터(47)에 의해 홀딩된다.
시점 T4에 제1 연결신호(SS1)가 로우 레벨로 하강하여, 제1 연결 스위치(51) 및 제4 연결 스위치(54)가 턴 오프 된다.
기간 T3-T4 동안 노드(N7)는 출력 노드(N5)에 연결되고, 노드(N8)은 출력 노드(N6)에 연결된다. 따라서 전압차 변환부(60)는 배터리 셀(CELL1)의 양극 전압이 샘플링된 전압에서 음극 전압이 샘플링된 전압 간의 차에 따라 배터리 셀전압(VBAT)을 생성한다.
다음으로 배터리 셀(CELL2)의 전압 측정을 설명한다.
시점 T5에 다중화 제어 신호(SM1) 및 다중화 제어 신호(SM5)가 하이 레벨로 상승한다. 그러면 스위치(21) 및 스위치(32)가 턴 온 되고, 배터리 셀(CELL2)의 양극은 노드(N2)에 연결되고, 배터리 셀(CELL2)의 음극은 노드(N1)에 연결된다. 이 때, 제1 샘플/홀딩 제어신호(SH1)도 시점 T5에 하이 레벨이고, 제1 샘플/홀드 스위치(44) 및 제2 샘플/홀드 스위치(48)는 턴 온 상태이다.
그러면, 배터리 셀(CELL2)의 양극 전압에 의해 제2 샘플링 커패시터(43)가 충전되고, 배터리 셀(CELL2)의 음극 전압에 의해 제1 샘플링 커패시터(41)가 충전된다.
시점 T6에, 다중화 제어 신호(SM1) 및 다중화 제어 신호(SM5)가 로우 레벨로 하강한다. 그러면 스위치(21) 및 스위치(32)가 턴 오프 되고, 배터리 셀(CELL2)과 노드(N1) 및 노드(N2) 간의 연결이 차단된다. 그리고 시점 T6에 동기되어 제1 샘플/홀딩 제어신호(SH1)가 로우 레벨로 하강하고, 제1 샘플/홀드 스위치(44) 및 제2 샘플/홀드 스위치(48)는 턴 오프 된다.
기간 T5-T6 동안, 제1 샘플링 커패시터(41)는 배터리 셀(CELL2)의 음극 전압에 의해 충전되고, 제2 샘플링 커패시터(43)은 배터리 셀(CELL2)의 양극 전압에 의해 충전되며, 제1 샘플링 커패시터(41)에 샘플링된 전압 및 제2 샘플링 커패시터(43)에 샘플링된 전압은 배터리 셀(CELL2)의 실제 전압에 비해 매우 낮다. 이때, 연산 증폭기(46)는 전압 팔로워(voltage follower)와 같이 동작한다.
시점 T7에 제2 샘플/홀드 제어신호(SH2) 및 제2 연결신호(SS2)가 하이 레벨로 상승하고, 제3 샘플/홀드 스위치(42), 제2 연결 스위치(52) 및 제3 연결 스위치(53)가 턴 온 된다.
시점 T7 이후에, 연산 증폭기(46)는 입력전압의 차이를 증폭한다. 연산 증폭기(46)의 제1 입력단(+)에는 제1 샘플링 커패시터(41)에 의해 샘플링된 전압이 입력되고, 제2 입력단(-)에는 제2 샘플링 커패시터(43)에 의해 샘플링된 전압이 입력된다. 따라서, 연산 증폭기(46)는 제1 입력단(+)의 입력 전압을 출력 노드(N5)로 출력하고, 제2 입력단(-)의 입력 전압을 출력 노드(N6)로 출력한다.
시점 T8에 제2 연결신호(SS2)가 로우 레벨로 하강하여, 제2 연결 스위치(52) 및 제3 연결 스위치(53)가 턴 오프 된다.
기간 T7-T8 동안 노드(N7)는 출력 노드(N6)에 연결되고, 노드(N8)는 출력 노드(N5)에 연결된다. 따라서 전압차 변환부(60)는 배터리 셀(CELL2)의 양극 전압이 샘플링된 전압에서 음극 전압이 샘플링된 전압 간의 차에 따라 배터리 셀전압(VBAT)을 생성한다.
이와 같은 동작이 반복되면서, 배터리 셀(CELL1-CELL5)의 셀 전압들이 순차적으로 측정되고, 배터리 셀전압(VBAT)이 순차적으로 발생한다. 스위칭부(50)의 동작에 의해 양입력단(INP)의 전압은 음입력단(INN)의 전압보다 항상 크게 제어된다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 측정 장치를 포함하는 배터리 관리 시스템으 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(200)은 10개의 배터리 셀(CELL1-CELL10)에 연결되어 있다. 도 3에서는 배터리 팩(300)이 10개의 배터리 셀을 포함하고 있으나, 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐, 배터리 셀의 개수는 이에 한정되지 않는다.
배터리 팩(300)의 일단은 양극(+)에 연결되어 있고, 배터리 팩(300)의 타단은 그라운드와 음극(-)에 연결되어 있다. 그라운드와 음극(-) 사이에는 방전 스위치(80) 및 충전 스위치(90)가 직렬 연결되어 있다. 방전 스위치(80)는 방전 제어신호(DSG)에 따라 스위칭 동작하고, 충전 스위치(90)는 충전 제어신호(CHG)에 따라 스위칭 동작한다. 방전 스위치(80)의 드레인과 소스 사이에는 바디 다이오드(BD1)가 형성되어 있고, 충전 스위치(90)의 드레인과 소스 사이에는 바디 다이이도(BD2)가 형성되어 있다.
양극(+)과 음극(-) 사이에는 충전기(도시하지 않음) 또는 부하(도시하지 않음)가 연결될 수 있다.
배터리 관리 시스템(200)은 배터리 셀(CELL1-CELL5)의 셀 전압을 측정하는 제1 전압 검출 장치(100_1) 및 제2 전압 검출 장치(100_2)를 포함한다. 그러나, 도 3에 도시된 내용은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예로서, 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 하나의 전압 검출 장치가 10개의 배터리 셀을 모두 측정할 수 있도록 설계될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 제1 다중화기(20) 및 제2 다중화기(30) 각각의 스위치들이 11개이면 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(CELL1-CELL5)들은 제1 전압 검출 장치(100_1)에 연결되어 있고, 배터리 셀(CELL6-CELL10)들은 제2 전압 검출 장치(100_2)에 연결되어 있다.
먼저, 배터리 관리 시스템(200)의 일 구성인 제어부(210)는 스위칭 제어 신호들(SMC1, SMC2, SHC1, SHC2, SSC1, SSC2)를 생성하여 제1 전압 검출 장치(100_1) 및 제2 전압 검출 장치(100_2)로 전달한다.
제1 전압 검출 장치(100_1)는 스위칭 제어 신호들(SMC1, SHC1, SSC1)에 따라 복수의 배터리 셀(CELL1-CELL5) 각각의 전압을 측정하여 제1 배터리 셀전압(VBAT1)을 생성한다. 배터리 셀전압(VBAT1)은 제어부(210)로 전송된다.
제2 전압 검출 장치(100_2)는 스위칭 제어 신호들(SMC2, SHC2, SSC2)에 따라 복수의 배터리 셀(CELL6-CELL10) 각각의 전압을 측정하여 제2 배터리 셀전압(VBAT2)을 생성한다. 배터리 셀전압(VBAT2)은 제어부(210)로 전송된다.
제1 전압 검출 장치(100_1) 및 제2 전압 검출 장치(100_2)의 구성 및 동작은 도 1 및 도 2를 참조한 앞선 설명과 동일한 바, 그 상세한 설명은 생략한다.
제어부(210)는 제1 및 제2 배터리 셀전압(VBAT1, VBAT2)에 따라 배티리 셀들(CELL1-CELL10)의 상태를 감지하여 충방전 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(210)는 충방전 동작을 제어하는 게이트 제어 신호(VGC)를 생성한다.
배터리 관리 시스템(200)의 일 구성인 게이트 구동 회로(220)는 게이트 제어신호(VGC)에 따라 방전 제어신호(DSG) 및 충전 제어신호(CHG)를 생성한다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 측정 장치 및 이를 포함하는 배터리 관리 시스템은 고전압 스위치를 사용하지 않고, 배터리 셀 전압을 측정하여, 배터리 팩의 충방전을 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
전압 검출 장치(100), 제1 다중화기(20)
제2 다중화기(30), 샘플/홀드 증폭기(40)
스위칭부(50), 전압차변환부(60), 스위치 제어부(70)
제1 샘플링 커패시터(41), 제3 샘플/홀드 스위치(42)
제2 샘플링 커패시터(43), 제1 샘플/홀드 스위치(44)
제1 홀딩 커패시터(45), 연산증폭기(46),
제2 홀딩 커패시터(47), 제2 샘플/홀드 스위치(44)
스위치(21-23, 31-33), 제1 내지 제4 연결 스위치(51-54)
배터리 관리 시스템(200), 제어부(210)
게이트 구동 회로(220), 방전 스위치(80), 충전 스위치(90)

Claims (20)

  1. 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀에 연결되어 있고, 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 측정하는 장치에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 각각의 양극 및 음극 전압들을 샘플/홀드하여 제1 출력 전압 및 제2 출력 전압을 생성하는 샘플/홀드 증폭기,
    양입력단과 음입력단을 통해 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압을 수신하고, 상기 양입력단 및 상기 음입력단 간의 전압차에 따라 배터리 셀전압을 생성하는 전압차 변환부, 및
    상기 양입력단의 입력과 상기 음입력단의 입력 간의 전압차 극성이 일정하도록, 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압과 상기 양입력단 및 상기 음입력단간의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함하고,
    상기 샘플/홀드 증폭기는 상기 복수의 배터리 셀과 상기 스위칭부를 전기적으로 절연시키는 전압 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샘플/홀드 증폭기는,
    제1 입력단의 입력을 제1 출력 노드에 홀딩하여 상기 제1 출력 전압을 생성하고, 제2 입력단의 입력을 제2 출력 노드에 홀딩하여 상기 제2 출력 전압을 생성하며,
    상기 제1 입력단의 입력은 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극및 음극 중 어느 하나의 전압이 샘플링된 전압이고,
    상기 제2 입력단의 입력은 상기 제1 배터리 셀의 양극 및 음극 중 다른 하나의 전압이 샘플링된 전압인 전압 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제1 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압일 때,
    상기 양입력단과 상기 제1 출력노드를 연결하고, 상기 음입력단과 상기 제2 출력노드를 연결하는 전압 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제1 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 입력단의 입력이 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압일 때,
    상기 양입력단과 상기 제2 출력노드를 연결하고, 상기 음입력단과 상기 제1 출력노드를 연결하는 전압 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되어 있는 제1 스위치를 포함하는 제1 다중화부, 및
    상기 제1 배터리 셀의 음극에 연결되어 있는 제2 스위치를 포함하는 제2 다중화부를 더 포함하는 전압 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스위치는,
    상기 복수의 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀의 양극에 인접한 제2 배터리 셀의 음극에 연결되어 있는 전압 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 스위치는,
    상기 복수의 배터리 셀 중 상기 제1 배터리 셀의 음극에 인접한 제3 배터리 셀의 양극에 연결되어 있는 전압 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샘플/홀드 증폭기는,
    제1 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제1 샘플링 커패시터,
    제2 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제2 샘플링 커패시터,
    상기 제1 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제1 입력단, 상기 제2 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제2 입력단, 상기 제1 출력 전압이 인가되는 제1 출력노드, 및 상기 제2 출력 전압이 인가되는 제2 출력 노드를 포함하는 연산 증폭기,
    상기 제1 입력단과 상기 제1 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제1 홀딩 커패시터 및 제1 샘플/홀드 스위치,
    상기 제2 입력단과 상기 제2 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제2 홀딩 커패시터 및 제2 샘플/홀드 스위치, 및
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있는 제3 샘플/홀드 스위치를 포함하고,
    상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극 중 대응하는 어느 하나에 연결되는 전압 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연산 증폭기가 전압 팔로워로 동작하는 제1 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터 및 상기 제2 샘플링 커패시터 각각에 전압이 샘플링되고,
    제1 기간 후에 상기 연산 증폭기는 입력되는 입력 전압간의 차이를 증폭하는 전압 측정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 노드가 상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 음극에 연결되어 있을 때,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘필링하며,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩되는 전압 측정 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 노드가 상기 제1 배터리 셀의 음극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되어 있을 때,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘필링하며,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩되는 전압 측정 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 샘플/홀드 증폭기는,
    상기 제1 샘플링 커패시터 및 상기 제2 샘플링 커패시터에 의해 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링 되는 기간 동안, 상기 제3 샘플/홀드 스위치는 오프 상태인 전압 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제1 출력 전압과 상기 양입력단 사이에 연결되어 있는 제1 연결 스위치,
    상기 제1 출력 전압과 상기 음입력단 사이에 연결되어 있는 제2 연결 스위치,
    상기 제2 출력 전압과 상기 양입력단 사이에 연결되어 있는 제3 연결 스위치, 및
    상기 제2 출력 전압과 상기 음입력단 사이에 연결되어 있는 제4 연결 스위치를 포함하는 전압 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 출력 전압이 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 출력 전압이 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압일 때,
    상기 제1 연결 스위치 및 상기 제4 연결 스위치가 턴 온 되고, 상기 제2 연결 스위치 및 상기 제3 연결 스위치가 턴 오프 되는 전압 측정 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 출력 전압이 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 음극 전압이 샘플링된 전압이고, 상기 제2 출력 전압이 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압이 샘플링된 전압일 때,
    상기 제1 연결 스위치 및 상기 제4 연결 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제2 연결 스위치 및 상기 제3 연결 스위치가 턴 온 되는 전압 측정 장치.
  16. 직렬 연결되어 있는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 관리하는 시스템에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀 각각의 양극 및 음극 중 어느 하나에 연결되는 제1 노드, 및 상기 양극 및 음극 중 다른 하나에 연결되는 제2 노드를 포함하고, 상기 제1 노드의 전압 및 상기 제2 노드의 전압 각각을 샘플링하고 샘플링된 전압들간의 전압차에 따라 배터리 셀전압을 측정하는 전압 측정 장치, 및
    상기 전압 측정 장치로부터 배터리 셀전압을 입력받고, 상기 배터리 팩의 충방전을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 전압 측정 장치는,
    상기 제1 노드의 전압을 샘플/홀드하여 제1 출력 전압을 생성하고, 상기 제2 노드의 전압을 샘플/홀드하여 제2 출력 전압을 생성하는 샘플/홀드 증폭기,
    상기 제1 노드 및 상기 제2 노드가 연결된 배터리 셀의 극성에 따라, 제3 노드 및 제4 노드와 상기 제1 출력 전압 및 상기 제2 출력 전압간의 연결을 제어하는 스위칭부, 및
    상기 제3 노드에 연결되어 있는 양입력단 및 상기 제4 노드에 연결되어 있는 음입력단을 포함하고, 상기 양입력단의 입력과 상기 음입력단의 입력 간의 전압차에 따라 상기 배터리 셀전압을 생성하는 전압차 변환부를 포함하고,
    상기 샘플/홀드 증폭기는 상기 복수의 배터리 셀과 상기 스위칭부를 전기적으로 절연시키는 배터리 관리 시스템.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 샘플/홀드 증폭기는,
    상기 제1 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제1 샘플링 커패시터,
    상기 제2 노드에 연결되어 있는 일전극을 포함하는 제2 샘플링 커패시터,
    상기 제1 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제1 입력단, 상기 제2 샘플링 커패시터의 타전극에 연결되어 있는 제2 입력단, 상기 제1 출력 전압이 인가되는 제1 출력노드, 및 상기 제2 출력 전압이 인가되는 제2 출력 노드를 포함하는 연산 증폭기,
    상기 제1 입력단과 상기 제1 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제1 홀딩 커패시터 및 제1 샘플/홀드 스위치,
    상기 제2 입력단과 상기 제2 출력 노드 사이에 연결되어 있는 제2 홀딩 커패시터 및 제2 샘플/홀드 스위치, 및
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되어 있는 제3 샘플/홀드 스위치를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 노드가 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 양극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 음극에 연결되어 있을 때,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘필링하며,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩되는 배터리 관리 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 노드가 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀의 음극에 연결되고, 상기 제2 노드가 상기 제1 배터리 셀의 양극에 연결되어 있을 때,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 음극 전압을 샘플링하고, 상기 제2 샘플링 커패시터는 상기 제1 배터리 셀의 양극 전압을 샘필링하며,
    상기 제1 샘플/홀드 스위치 및 상기 제2 샘플/홀드 스위치가 턴 오프 되고, 상기 제3 샘플/홀드 스위치의 온 기간 동안,
    상기 제1 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제1 홀딩 커패시터에 의해 상기 제1 출력 전압으로 홀딩되고, 상기 제2 샘플링 커패시터에 샘플링된 전압은 상기 제2 홀딩 커패시터에 의해 상기 제2 출력 전압으로 홀딩되는 배터리 관리 시스템.

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