KR102409296B1 - 더 신뢰할 만한 전압 측정을 가진 축전지 배터리들의 시스템 - Google Patents

더 신뢰할 만한 전압 측정을 가진 축전지 배터리들의 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102409296B1
KR102409296B1 KR1020177001763A KR20177001763A KR102409296B1 KR 102409296 B1 KR102409296 B1 KR 102409296B1 KR 1020177001763 A KR1020177001763 A KR 1020177001763A KR 20177001763 A KR20177001763 A KR 20177001763A KR 102409296 B1 KR102409296 B1 KR 102409296B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control device
stage
potential difference
terminals
potential
Prior art date
Application number
KR1020177001763A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170023997A (ko
Inventor
미카엘 빨미에리
마르끄 베랑제
세바스띠앙 까르꾸에
리오넬 꼬르데스
알렉시스 데르베
미셸 멩스러
크리스토프 당-반-낭
Original Assignee
르노 에스.아.에스.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 르노 에스.아.에스. filed Critical 르노 에스.아.에스.
Publication of KR20170023997A publication Critical patent/KR20170023997A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102409296B1 publication Critical patent/KR102409296B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Abstract

본 발명은 축전지 배터리들의 시스템(1)에 관한 것으로, 직렬로 연결되는 제1 및 제2 전기화학 축전지 단(41, 42); 제1 단의 적어도 하나의 축전지의 단자들에 걸친 전위를 통해 공급받고, 제1 단의 축전지의 단자들 사이의 전위차를 측정하며, 출력 인터페이스(312)를 포함하고, 상기 축전지의 단자들 사이에 측정되는 전위차를 코딩하는 아날로그/디지털 컨버터를 포함하며, 코딩된 전위차에 대응하는 제1 디지털 시퀀스를 전달하되, 로직 레벨은 제1 단의 축전지들의 단자들에 걸친 적어도 2개의 전위에 의해 정의되는, 제어 장치(31); 제1 디지털 시퀀스의 2개의 전위를 제2 제어 장치의 공급 전위들 사이에 놓인 2개의 전위로 변환하는 전위 레벨 컨버터(34)를 포함한다.

Description

더 신뢰할 만한 전압 측정을 가진 축전지 배터리들의 시스템{SYSTEM OF ACCUMULATOR BATTERIES WITH MORE RELIABLE VOLTAGE MEASUREMENT}
본 발명은 전기화학 축전지 배터리에 관한 것이다. 전기화학 축전지 배터리는 예컨대 전기 및 하이브리드 운송 또는 내장형 시스템의 분야에 사용될 수 있다.
전기화학 축전지는 대개 다음과 같은 차수의 공칭 전압을 가진다:
NiMH 타입 배터리를 위한 1.2 V,
철-인산염계 리튬-이온(LiFePO4) 기술을 위한 3.3 V,
코발트-산화물계 리튬-이온 타입 기술을 위한 3.7 V.
이러한 공칭 전압은 전력을 공급받을 대부분의 시스템들의 요건에 비해 너무 낮다. 여러 개의 축전지가 적절한 전압 레벨을 얻기 위해 직렬로 배치된다. 여러 개의 축전지 그룹이 높은 전력 및 용량을 얻기 위해 직렬로 배치된다. 단(stage)의 개수 및 각각의 단의 병렬 축전지들의 개수는 배터리의 원하는 전압, 전류, 및 용량에 따라 달라진다. 여러 개의 축전지의 결합은 축전지 배터리로 지칭된다.
축전지의 충전은 단자들에 걸친 전압의 증가를 초래한다. 각각의 축전지 기술은, 예컨대 주어진 충전 전류에 대한 시간의 경과에 따른 축전지의 전압의 변경에 의해 정의되는, 독자적인 뚜렷한 충전 프로파일을 가진다.
축전지는 예컨대, 주어진 전류 하에서, 전기화학 공정에 의해 정의되는 공칭 전압 레벨에 도달할 때 충전된 것으로 간주된다. 이 전압에 도달하기 전에 충전이 중단되면, 축전지는 완전히 충전되지 않는다. 축전지는 충전이 기결정된 기간 동안 지속될 때, 또는 축전지가 일정한 전압으로 유지되는 동안 충전 전류가 최소 임계값에 도달할 때 역시 충전된 것으로 간주된다.
제조상의 변동으로 인해, 축전지들은 실제로 상이한 특성을 가진다. 배터리가 새 것일 때 상대적으로 작은 이러한 차이는 배터리의 축전지들의 이종 마모에 따라 두드러진다. 동일한 제조 배치(batch)로부터의 축전지들이 하나의 배터리 내에 결합될 때에도 변동이 여전히 남아있다.
코발트-산화물계 리튬-이온 타입 축전지의 작동 범위는 통상적으로 2.7 V 내지 4.2 V이다. 이 범위 밖의 사용은 배터리의 축전지들의 돌이킬 수 없는 악화로 이어질 수 있다. 작동 범위 미만의 전압은 전지를 악화시킨다. 과충전은 충전지의 파괴, 마모 가속, 또는 열폭주 현상에 의한 폭발로 이어질 수 있다.
그로 인해, 각각의 제어 장치는 각각의 단의 전압 레벨을 감시한다. 이러한 제어 장치는 각각 하나의 단에 부착되며, 일반적으로 이 단에 의해 전력을 공급받는다. 각각의 제어 장치는 중앙 유닛에 각각의 단에 대한 측정된 전압 레벨을 제공하기 위해 중앙 유닛과 통신한다. 중앙 유닛은 수신되는 전압 레벨에 따라 각각의 단에 대한 충전 또는 방전 중단 명령을 발생시킨다.
예컨대, 가장 많이 충전된 단이 작동 범위의 상한에 도달할 때, 모든 단의 충전을 중단한다. 그에 따라, 가장 적게 충전된 단의 전압은 상한 미만의 전압에 상응한다.
중앙 유닛은 또한 가장 적게 충전된 단이 작동 범위의 하한에 도달할 때 배터리의 방전 중단을 제어한다.
측정 및 중단 결정이 원격으로 수행됨에 따라, 배터리의 무결성을 보장하기 위해서는, 제어 장치들과 중앙 유닛 사이의 통신이 필수적이다.
문헌 US 2008/180106호는 데이지-체인 제어 모듈들을 포함하는 고전압 배터리 관리 시스템을 기재한다.
문헌 DE 10 2011 005603호는 복수의 전지에 공통되는 배터리 관리 시스템을 기재한다. 각각의 전지는 전지의 단자들에 걸쳐 중복 전압 측정을 수행하는 각각의 회로를 구비한다.
종래 기술에 공지된 첫 번째 통신 해결방안에 따르면, 중앙 유닛은 데이터 버스에 연결된다. 이 데이터 버스는 각각의 제어 장치에 인가되는 다양한 전압 레벨로 인해 갈바닉 절연에 의해 각각의 제어 장치에 연결된다.
종래 기술에 공지된 두 번째 통신 해결방안에 따르면, 제어 장치들은 와이어 연결을 통해 단계적으로 통신한다. 중앙 유닛은 갈바닉 절연 장치들을 통해 배터리의 양 단부에서 2개의 제어 장치에 연결된다.
이러한 두 번째 해결방안의 비용을 절감하기 위해, 문헌 US 6411912호는 전압 레벨 변환을 통한 제어 장치들 사이의 단계적 통신을 기재한다. 이와 같은 구조는 특히 갈바닉 절연기의 생략을 가능하게 하여 배터리의 전체 비용을 절감한다.
그러나, 제어 장치들에 의해 수행되는 전압 측정의 신뢰성이 부족함에 따라, 이와 같은 구조는 소정의 안전 요건에 부합하기에는 부족하다. 이러한 요건에 부합하기 위해, 각각의 단의 제어 장치들을 두 배로 하는 것이 알려져 있는데, 이는 상당한 비용 초과를 야기한다.
본 발명은 이러한 단점을 해결하는 것을 목표로 한다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 축전지 배터리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면을 참조하여 비제한적 예를 통해 주어진 후술하는 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 축전지 배터리 시스템의 제1 예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 축전지 배터리 시스템의 제2 예의 개략도이다.
도 3은 제어 장치 결합의 제1 예를 나타낸다.
도 4는 제어 장치의 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 제어 장치 결합의 제2 예를 나타낸다.
도 6은 배터리의 일 단부의 제어 장치와 결합되는 추가 제어 장치를 나타낸다.
도 7은 도 3의 제어 장치 결합의 예의 변형을 나타낸다.
도 8은 도 5의 제어 장치 결합의 예의 변형을 나타낸다.
도 9 및 도 10은 단을 충전하도록 의도된 제어 장치의 변형을 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 축전지 배터리 시스템의 제3 예의 개략도이다.
도 12는 수신되는 신호들에 기초하여 구현되는 다양한 임계점들을 도시한 그래프이다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 축전지 배터리 시스템(1)을 개략적으로 도시한다. 도 2는 본 발명의 제2 구현예에 따른 축전지 배터리 시스템(1)을 개략적으로 도시한다.
이 구현예들에 따른 시스템(1)은 예컨대 전기 모터를 구동하기 위해 구현될 수 있다. 시스템(1)은 직렬로 연결되는 전기화학 축전지 단들(4)을 포함하는 배터리(2)를 포함한다. 배터리(2)는, 예컨대, 사용되는 축전지 타입 및 요구되는 전압에 따라 직렬로 연결되는 20개 내지 100개의 축전지를 통상적으로 포함하는 다수의 단(4)을 포함한다. 단들(4)은 전력 전기 연결부들(71)에 의해 직렬로 연결된다. 각각의 단(4)에는 제어 장치가 부착되어 있다. 각각의 제어 장치는 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 구비한다. 제어 장치들은 이들이 부착되는 단의 단자들에 걸쳐 전위차를 측정하도록 구성된다. 제어 장치들(3)은 또한 특히 측정된 전위차값을 전달하기 위해 단계적으로 통신하도록 구성된다.
도 1의 구현예에서, 제어 장치들(3)은 예컨대 입력 인터페이스(301) 및 출력 인터페이스(302)를 포함하는 슬레이브 제어 장치들이다. 제어 장치(35)는 입력 인터페이스(351) 및 출력 인터페이스(352)를 포함하는 마스터 제어 장치이다. 슬레이브 제어 장치들(3)과 마스터 제어 장치(35) 사이의 갈바닉 절연을 생략함으로써, 이와 같은 구조는 예컨대 제어 장치(35)가 제어 장치들(3)에 명령을 전달할 수 있게 한다.
도 2의 구현예에서, 제어 장치들(3)은 모두 입력 인터페이스(301) 및 출력 인터페이스(302)를 포함하는 슬레이브 제어 장치들이다. 원격 중앙 유닛(5)이 갈바닉 절연 장치들(51, 52)을 통해 제어 장치들(3)에 의해 형성되는 통신 데이지 체인의 양 단부에 연결된다. 중앙 유닛(5)은 통상적으로 제어 장치들(3)에 의해 측정되는 전위차값을 검색하며, 이 제어 장치들(3)에 명령을 제공한다.
도 3은 직렬로 연결되는 2개의 단(41, 42)에서의 제어 장치 결합의 제1 예를 나타낸다. 배터리(2)의 음단자와 양단자 사이의 직렬 연결에서, 단(41)은 예컨대 인덱스 N이며, 다음으로 단(42)은 인덱스 N+1이다. 단(41)의 음단자에서의 전위는 Vn-1로 표시되고; 단(41)의 양단자에서의 전위는 Vn으로 표시되며 단(42)의 음단자에서의 전위에 상응하고; 단(42)의 양단자에서의 전위는 Vn+1로 표시될 것이다. 단들의 단자들에 걸친 평균 전위차가 Vcel에 상응한다고 가정할 때(각각의 단의 공칭 전압은 동일하다고 가정함), 전위(Vn-1)는 (N-1)*Vcel에 대략적으로 상응한다.
제1 제어 장치(31)가 단(41)에 부착되며 전기적으로 연결된다. 제1 제어 장치(31)는 전위(Vn, Vn-1)에 의해 전력을 공급받는다. 제2 제어 장치(32)가 단(42)에 부착되며 전기적으로 연결된다. 제2 제어 장치(32)는 전위(Vn+1, Vn)에 의해 전력을 공급받는다.
도 3에 도시된 예에서, 제어 장치(32)로부터 제어 장치(31)로 통신이 발생한다. 제어 장치(31)는 입력 인터페이스(311) 및 출력 인터페이스(312)를 구비한다. 제어 장치(32)는 입력 인터페이스(321) 및 출력 인터페이스(322)를 구비한다. 출력 인터페이스(322)는 전위 레벨 컨버터(33)를 통해 입력 인터페이스(311)에 연결된다. 입력 인터페이스(321)는 인덱스 N+2의 단의 제어 장치의 출력 인터페이스에 연결된다. 출력 인터페이스(312)는 인덱스 N-1의 단의 제어 장치의 입력 인터페이스에 연결된다.
제어 장치(32)는 단(42)의 단자들에 걸쳐 전위차를 측정하며, (선택적으로, 임계점과의 비교에 의한 단일-비트 인코딩으로) 이 전위차를 디지털화하고, 예컨대 출력부에서 전위(Vn+1, Vn)를 인가하는 스위치에 의해, 각각 Vn+1 및 Vn에 상응하는 적어도 2개의 로직 레벨을 포함하는 디지털 시퀀스의 형태로 출력부(322)에 디지털화된 전위차(Mn+1로 나타냄)를 인가한다. 디지털 시퀀스는 전위 레벨 컨버터(33)의 입력부에 인가된다. 컨버터(33)의 출력부는 입력 인터페이스(311)에 연결된다. 컨버터(33)의 기준 단자는 전위(Vn-1)에 연결된다. 컨버터(33)는 입력부에 인가되는 디지털 시퀀스의 로직 레벨을 제어 장치(31)의 공급 전위들 사이의 로직 레벨로 변환하도록 구성된다. 컨버터(33)의 입력부 상의 디지털 시퀀스는 각각 Vn+1 및 Vn에 상응하는 2개의 로직 레벨을 가지되, 컨버터(33)는 입력부(311)에 Vn과 Vn-1 사이의 2개의 로직 레벨을 가진 디지털 시퀀스를 인가한다.
여기서, 컨버터(33)는 기준 단자와 입력부 사이에 전압 분배기를 형성한다. 컨버터(33)는, 예컨대, 출력부(322)와 입력부(311) 사이에 연결되는 저항(331), 및 이 컨버터(33)의 기준 단자와 입력부(311) 사이에 연결되는 저항(332)을 구비한다. 예컨대, 저항들(331, 332)이 동일한 저항값을 가지면, 입력부(311)에 인가되는 디지털 시퀀스는 각각 (Vn-1 + (Vn+1 - Vn-1)/2) 및 (Vn-1 + (Vn - Vn-1)/2에 상응하는 2개의 로직 레벨을 가진다. 예컨대, 저항(331)의 저항값이 저항(332)의 저항값의 2배인, 다른 전압 분배비를 사용할 수 있음은 물론이다.
제어 장치(31)는 단(41)의 단자들에 걸쳐 전위차를 측정하며, 이 전위차(Mn으로 나타냄)를 (선택적으로, 임계점과의 비교에 의한 단일-비트 인코딩으로) 디지털화한다. 게다가, 제어 장치(31)는 단(42)의 전위차(Mn+1)를 판독하기 위해 입력부(311)에 수신되는 디지털 시퀀스를 디코딩한다. 또한, 제어 장치(31)는 입력부(311)에 수신되는 디지털 시퀀스의 로직 레벨을 측정한다. 입력부(311)에 수신되는 디지털 시퀀스 상에서 측정되는 로직 레벨들에 기초하여, 제어 장치(31)는 특히 컨버터(33)의 컨버전 규칙의 지식을 통해 단(42)의 단자들에 걸쳐 전위차를 외삽한다. 외삽된 전위차는 En+1로 표시된다. 제어 장치(31)가 2개의 로직 레벨(NL1n+1, NL2n+1)을 측정하는 경우, 컨버터(33)가 동일한 저항들(331, 332)을 가진 전압 분배기를 형성하면, En+1은 하기 관계식에 의해 얻어진다:
En+1 = |NL1n+1 - NL2n+1| *　2
그에 따라, 전위차(En+1)의 외삽은 단(42)의 단자들에 걸친 전위의 측정 중복성(measurement redundancy)을 보장한다. 이러한 중복성은 중앙 유닛 또는 마스터 제어 장치에 데이지-체인 방식으로 값들(Mn+1, En+1)을 전송하거나, (이진값이든 편차값이든) 신뢰성 지표를 가진 값(Mn+1)을 전송하기 위해 사용될 수 있다.
제어 장치(31)는 출력부(312)에 디지털화된 전위차(Mn), 또는 디코딩된 전위차(Mn+1), 또는 외삽된 전위차(En+1), 또는 측정된 전위차(Mn+1)의 신뢰성 지표를 선택적으로 인가한다.
도 4는 제어 장치(31 또는 32)로 사용될 수 있는 제어 장치(30)의 일례의 개략도이다. 제어 장치(30)는 측정 회로(303)를 통해 단의 단자들에 걸쳐 인가되는 전위들(V1, V0) 사이의 차를 측정한다. 제어 장치(30)는 아날로그/디지털 컨버터(304)를 구비한다. 측정 회로(303)는 아날로그/디지털 컨버터(304)의 입력부에 측정되는 전위차를 인가한다. 아날로그/디지털 컨버터(304)는 처리 유닛(306)의 입력부에 측정되는 전위차를 인가한다. 제어 장치(30)는 이 전위들(V1, V0)에 의해 전력을 공급받는다.
제어 장치(30)는 입력 인터페이스(301) 및 출력 인터페이스(302)를 구비한다. 인터페이스(301)는, 인접한 제어 장치에 의해 측정되거나 다른 제어 장치로부터 기인하여 인접한 제어 장치에 의해 반영되는, 전위 측정을 포함하는 디지털 시퀀스를 수신한다. 제어 장치(30)는 디코더(305)를 포함한다. 입력 인터페이스(301)는 디지털 시퀀스를 수신하며 이를 디코더(305)의 입력부에 인가한다. 디코더(305)는 디지털 시퀀스를 디코딩하며, 처리 유닛(306)에 전위차 측정을 인가한다.
게다가, 입력 인터페이스(301)는 아날로그/디지털 컨버터(304)의 입력부에 수신되는 디지털 시퀀스의 로직 레벨들의 전위들을 인가한다. 아날로그/디지털 컨버터(304)는 디지털 시퀀스의 이러한 로직 레벨들의 디지털값들을 공급한다. 처리 유닛(306)은, 제어 장치(31)를 참조하여 앞서 상세히 설명된 바와 같이, 이러한 로직 레벨들 사이의 차에 기초하여, 디지털 시퀀스를 발행한 단의 전위차를 외삽한다. 처리 유닛(306)은 또한, 외삽된 전위차와 비교함으로써, 값들 사이의 편차가 임계점 미만인지 확인함으로써, 또는 간단히 이 값들 사이의 편차를 연산함으로써, 디코딩된 전위차 측정의 신뢰성을 판단할 수 있다.
처리 유닛(306)은 출력 인터페이스(302)를 통해 전송되어야 하는 정보, 예컨대, 회로(303)에 의해 측정되어 컨버터(304)에 의해 디지털화되는 전위차, 입력 인터페이스(301)에 인가되는 로직 레벨들에 기초하여 처리 유닛(306)에 의해 외삽되는 전위차, 디코더(305)에 의해 디코딩되는 전위차, 디코딩된 전위차의 신뢰성 지표, 또는 디코딩된 전위차와 외삽된 전위차 사이의 편차값을 제어한다.
출력 인터페이스(302)는 각각 Vn 및 Vn-1, 즉 이 제어 장치(30)의 공급 전위들에 상응하는 적어도 2개의 로직 레벨을 포함하는 디지털 시퀀스의 형태로 선택되는 정보를 전송한다.
이와 같은 제어 장치들(30)에 기초한 시스템(1)은 다른 제어 장치에 의한 측정된 전위차 레벨의 증명과 함께, 그리고 상이한 제어 장치들 사이의 갈바닉 절연 문제 없이, 측정된 전위차 레벨의 단계적 통신을 허용한다.
제어 장치들(30)은 예컨대 마이크로컨트롤러의 형태로 구현될 수 있다.
도 5는 (각각 인덱스 N 및 N+1로 식별된) 직렬로 연결되는 2개의 단(41, 42)에서의 제어 장치들의 결합의 제2 예를 나타낸다. 전위들은 도 3과 동일한 참조 번호로 식별된다. 제1 제어 장치(31)가 단(41)에 부착되며 전기적으로 연결된다. 제1 제어 장치(31)는 전위(Vn, Vn-1)에 의해 전력을 공급받는다. 제2 제어 장치(32)가 단(42)에 부착되며 전기적으로 연결된다. 제2 제어 장치(32)는 전위(Vn+1, Vn)에 의해 전력을 공급받는다.
도 5에 도시된 예에서, 제어 장치(31)로부터 제어 장치(32)로 통신이 발생한다. 제어 장치(31)는 입력 인터페이스(311) 및 출력 인터페이스(312)를 구비한다. 제어 장치(32)는 입력 인터페이스(321) 및 출력 인터페이스(322)를 구비한다. 출력 인터페이스(312)는 전위 레벨 컨버터(34)를 통해 입력 인터페이스(321)에 연결된다. 입력 인터페이스(311)는 인덱스 N-1의 단의 제어 장치의 출력 인터페이스에 연결된다. 출력 인터페이스(322)는 인덱스 N+2의 단의 제어 장치의 입력 인터페이스에 연결된다.
제어 장치(31)는 단(41)의 단자들에 걸친 전위차를 측정하며, (선택적으로, 임계점과의 비교에 의한 단일-비트 인코딩으로) 이 전위차를 디지털화하고, 예컨대 출력부에서 전위(Vn+1, Vn)를 인가하는 스위치에 의해, 각각 Vn 및 Vn-1에 상응하는 적어도 2개의 로직 레벨을 포함하는 디지털 시퀀스의 형태로 출력부(312)에 디지털화된 전위차(Mn으로 나타냄)를 인가한다. 디지털 시퀀스는 전위 레벨 컨버터(34)의 입력부에 인가된다. 컨버터(34)의 출력부는 입력 인터페이스(321)에 연결된다. 컨버터(34)의 기준 단자는 전위(Vn+1)에 연결된다. 컨버터(34)는 입력부에 인가되는 디지털 시퀀스의 로직 레벨을 제어 장치(32)의 공급 전위들 사이의 로직 레벨로 변환하도록 구성된다. 컨버터(34)의 입력부 상의 디지털 시퀀스는 각각 Vn 및 Vn-1에 상응하는 2개의 로직 레벨을 가지되, 컨버터(34)는 입력부(321)에 Vn과 Vn+1 사이의 2개의 로직 레벨을 가진 디지털 시퀀스를 인가한다.
여기서, 컨버터(34)는 기준 단자와 입력부 사이에 전압 분배기를 형성한다. 컨버터(34)는, 예컨대, 이 컨버터(34)의 기준 단자와 입력부(321) 사이에 연결되는 저항(341), 및 입력부(321)와 출력부(312) 사이에 연결되는 저항(342)을 구비한다. 예컨대, 저항들(341, 342)이 동일한 저항값을 가지면, 입력부(321)에 인가되는 디지털 시퀀스는 각각 (Vn+1 - (Vn+1 - Vn-1)/2) 및 (Vn-1 - (Vn+1 - Vn)/2)에 상응하는 2개의 로직 레벨을 가진다. 예컨대, 저항(342)의 저항값이 저항(341)의 저항값의 2배인, 다른 전압 분배비를 사용할 수 있음은 물론이다.
제어 장치(32)는 단(42)의 단자들에 걸친 전위차를 측정하며, 이 전위차(Mn+1로 나타냄)를 (선택적으로, 임계점과의 비교에 의한 단일-비트 인코딩으로) 디지털화한다. 게다가, 제어 장치(32)는 단(41)의 전위차(Mn)를 판독하기 위해 입력부(321)에 수신되는 디지털 시퀀스를 디코딩한다. 또한, 제어 장치(32)는 입력부(321)에 수신되는 디지털 시퀀스의 로직 레벨을 측정한다. 입력부(321)에 수신되는 디지털 시퀀스 상에서 측정되는 로직 레벨들에 기초하여, 제어 장치(32)는 특히 컨버터(34)의 컨버전 규칙의 지식을 통해 단(41)의 단자들에 걸쳐 전위차를 외삽한다. 외삽된 전위차는 En으로 표시된다. 제어 장치(32)가 2개의 로직 레벨(NL1n, NL2n)을 측정하는 경우, 컨버터(34)가 동일한 저항들(341, 342)을 가진 전압 분배기를 형성하면, En은 하기 관계식에 의해 얻어진다:
En = |NL1n - NL2n|　*　2
그에 따라, 전위차(En)의 외삽은 단(41)의 단자들에 걸쳐 전위의 측정 중복성을 보장한다. 이러한 중복성은 중앙 유닛 또는 마스터 제어 장치에 데이지-체인 방식으로 값들(Mn, En)을 전송하거나, (이진값이든 편차값이든) 신뢰성 지표를 가진 값(Mn)을 전송하기 위해 사용될 수 있다.
제어 장치(32)는 출력부(322)에 디지털화된 전위차(Mn+1), 또는 디코딩된 전위차(Mn), 또는 외삽된 전위차(En), 또는 측정된 전위차(Mn)의 신뢰성 지표를 선택적으로 인가한다.
도 5의 제어 장치들(31, 32)은 도 4를 참조하여 상세히 설명된 제어 장치(30)의 구조를 가질 수 있다.
사용되는 제어 장치들은 또한 제어 장치들 사이의 상향 통신 및 제어 장치들 사이의 하향 통신 모두를 구현할 수 있다. 이러한 목적으로, 각각의 제어 장치는 2개의 입력 인터페이스(더 높은 인덱스의 제어 장치의 출력 인터페이스와 통신하도록 의도된 제1 인터페이스, 더 낮은 인덱스의 제어 장치의 출력 인터페이스와 통신하도록 의도된 제2 인터페이스) 및 2개의 출력 인터페이스(더 높은 인덱스의 제어 장치의 입력 인터페이스와 통신하도록 의도된 제1 인터페이스, 더 낮은 인덱스의 제어 장치의 입력 인터페이스와 통신하도록 의도된 제2 인터페이스)를 포함할 수 있다.
제어 장치(30)의 공급 전위와 그에 의해 전송되는 디지털 시퀀스의 로직 레벨 사이의 왜곡을 방지하기 위해, 저항들(331, 332; 341, 342)은 이를 통과하는 전류를 제한하기 위해 예컨대 10 kΩ 내지 1 MΩ의 상대적으로 높은 저항값을 유리하게 가진다. 그에 따라, 로직 레벨들로부터 외삽되는 전위차는 매우 정확하게 유지된다. 비교적 높은 값은 외삽된 전위차의 정확도를 증진하고, 상대적으로 낮은 값은 열잡음 내성을 증진하며 입력 필터를 포함할 필요성을 제한한다.
직렬 연결의 양 단부에 배치되는 제어 장치들에 대해, 단에서의 전위차 측정의 중복성은 선택적으로 추가 제어 장치에 의해 얻어질 수 있다. 이와 같은 구성의 예가 도 6에 도시되어 있다. 제어 장치(30)는 배터리(2)의 양단자에 연결되는 단(4)의 단자들에 연결된다. 추가 제어 장치(36)는 기준으로서 배터리(2)의 양단자의 전위를 가진 DC/DC 컨버터(37)에 의해 전력을 공급받는다. 컨버터(37)는 제어 장치(36)에 다른 공급 전위를 인가한다. 제어 장치(36)는 앞서 상세히 설명된 바와 같이 컨버터(34)를 통해 제어 장치(30)의 출력 인터페이스(302)에 연결되는 입력 인터페이스(361)를 구비한다. 이와 같은 구성은 동일한 구조가 제어 장치(36) 및 제어 장치들(30)을 위해 사용될 수 있게 한다.
제어 장치(30)의 디코더(305)는 수신되는 전위 레벨을 임계점과 비교함으로써 수신되는 디지털 시퀀스 내의 2개의 로직 레벨을 구별한다. 수신되는 신호가 이 임계점 초과의 레벨을 가지면, 디코더(305)는 제1 디지털값, 예컨대 1을 이에 할당한다. 수신되는 신호가 이 임계점 미만의 레벨을 가지면, 디코더(305)는 제2 디지털값, 예컨대 0을 이에 할당한다. 디코딩 에러의 위험을 제한하기 위해, 임계점은 입력 인터페이스 상의 예상 전위들 사이의 중간값으로 유리하게 설정된다.
제어 장치(30)가 이에 연결되는 단에 의해 전력을 공급받음에 따라, 이 제어 장치(30)의 공급 전위는 충전, 노화, 또는 이 단의 내부 저항에 따라, 또는 이 단에 의해 전달되는 전류에 따라 달라진다. 결과적으로, 발생되어 다른 제어 장치(30)에 인가되는 디지털 신호의 전위 레벨이 달라진다. 유리하게, 각각의 제어 장치(30)는 디코더(305)의 임계점을 순응시킨다. 임계점은, 이를 수신되는 디지털 시퀀스의 전위 레벨들 사이의 중간값으로 설정함으로써, 제어 장치(30)가 다른 제어 장치(30)로부터 디지털 시퀀스를 수신하는 초기화 단계 중에 순응될 수 있다. 임계점은 또한 소정 개수의 샘플들의 이러한 전위 레벨들 사이의 평균으로 조절될 수 있다.
더 양호한 간섭 내성을 보장하기 위해, 수신되는 신호는 상한 임계점 및 하한 임계점과 비교될 수 있는데, 상한 임계점을 초과하는 경우에만 제1 디지털값이 수신되는 신호에 할당되고, 하한 임계점 미만인 경우에만 제2 디지털값이 수신되는 신호에 할당된다. 상한 임계점의 값 및 하한 임계점의 값은 또한 예컨대 초기화 시퀀스 중에 수신되는 디지털 신호의 전위에 따라 순응될 수 있다.
도 7은 도 3의 제어 장치들의 결합의 변형을 도시한다. 이 예에서, 컨버터(33)는 대역폭을 제어 장치들 사이의 통신을 위해 사용되는 주파수로 제한하는 필터를 포함한다. 여기서, 필터는 커패시터(333)가 저항(332)과 병렬로 연결되는 RC 타입이다.
도 8은 도 5의 제어 장치들의 결합의 변형을 도시한다. 이 예에서, 컨버터(34)는 대역폭을 제어 장치들 사이의 통신을 위해 사용되는 주파수로 제한하는 필터를 포함한다. 여기서, 필터는 커패시터(343)가 입력부(321)와 전위(Vn) 사이에 연결되는 RC 타입이다.
앞서 상세히 설명된 바와 같은 전위 컨버터(33)에 대해, 디지털 시퀀스들의 로직 레벨들의 불확실성을 제한하도록 규칙을 설정할 수 있다. 저항(331)의 값이 R331로 정의되고 저항(332)의 값이 R332로 정의되면, 즉, a=R331/R332이다.
예컨대, 도 3의 제어 장치(31)에 의해 제어 장치(32)로 전송되는 디지털 신호의 전위들이 제어 장치(32)의 공급 전위들 사이에 있도록, 하기 관계식이 증명되어야 한다:
0 ≤ (Vn+1 - Vn-1)/(1+a)≤( Vn - Vn-1)
k가 한편으론 충전된 단의 최대 전위차와 다른 한편으론 방전된 단의 최소 전위차 사이의 비인 상태에서, k < a이면 이전 부등식이 증명된다는 것을 주목한다.
비(a)가 설정되면, 저항들(R331, R332)의 차수가 결정되도록 남아있다. 이 값들은 예컨대 아날로그/디지털 컨버터(304)의 입력 임피던스에 따라 및/또는 컨버터(33)를 위한 원하는 대역폭에 따라 설정될 수 있다.
앞서 상세히 설명된 바와 같은 전위 컨버터(34)에 대해, 디지털 시퀀스들의 로직 레벨들의 불확실성을 제한하도록 규칙을 역시 설정할 수 있다. 저항(341)의 값이 R341에 의해 정의되고 저항(342)의 값이 R342에 의해 정의되면, 즉, b=R342/R341이다.
예컨대, 도 5의 제어 장치(32)에 의해 제어 장치(31)로 전송되는 디지털 신호의 전위들이 제어 장치(31)의 공급 전위들 사이에 있도록, 하기 관계식이 증명되어야 한다:
0 ≤ (Vn+1 - Vn) * R342/(R341 + R342) - (Vn - Vn-1)*R341/(R341 + R342) ≤ (Vn+1 - Vn)
k가 한편으론 충전된 단의 최대 전위차와 다른 한편으론 방전된 단의 최소 전위차 사이의 비인 상태에서, k < b이면 이전 부등식이 증명된다는 것을 주목한다.
비(a 또는 b)가 설정되면, 저항들(R341, R342)의 차수가 결정되도록 남아있다. 이 값들은 예컨대 아날로그/디지털 컨버터(304)의 입력 임피던스에 따라 및/또는 컨버터(33)를 위한 원하는 대역폭에 따라 설정될 수 있다.
각각의 제어 장치는 예컨대 단의 단자들에 걸쳐 방전 전류를 인가하기 위해 중앙 유닛 또는 마스터 제어 장치로부터 수신되는 명령을 실시할 수 있다. 이와 같은 방전 전류는 예컨대 단들의 충전 균형을 수행하기 위해 구현될 수 있다.
도 9는 단의 균형 방전을 수행하도록 구성되는 제어 장치(30)의 제1 변형을 도시한다. 제어 장치(30)는 처리 유닛(306)으로부터의 명령에 따라 선택적으로 전력을 공급받는 저항(307)을 포함한다. 여기서, 저항(307)은 제어 장치(30)에 연결되는 단의 방전을 수행하기 위해 전위(V0)에 연결된다.
도 10은 제어 장치(30)의 제2 변형을 도시한다. 제어 장치(30)는 한편으로 마이크로컨트롤러, 마이크로컨트롤러의 처리 유닛(306)에 의해 제어되는 트랜지스터(308), 및 전위들(V0, V1) 사이에서 트랜지스터(308)와 직렬로 연결되는 저항(307)을 포함한다. 여기서, 트랜지스터(308)는 2상태 모드로 제어되는 nMOS 타입이다. 이와 같은 제어 장치(30)는 상대적으로 높은 방전 전류가 인가될 수 있게 한다.
일 변형에 따르면, 제어 장치들(30)은 제1 및 제2 로직 레벨을 위한 공급 전위, 및 제3 로직 레벨을 위한 고독립 상태를 인가하도록 구성될 수 있다. 도 3의 예에서, 출력부(322)가 고임피던스 상태일 때, 전위(Vn-1)가 입력부(311)에 인가된다. 이후, 입력부(311)에 인가되는 전위는 단들(41, 42)의 전위차와 무관하다. 제어 장치(30)의 제1 및 제2 공급 전위는 예컨대 1을 인코딩할 수 있고, 고임피던스 상태는 0을 인코딩할 수 있다. 제1 및 제2 공급 전위는 전위차를 외삽하여 이를 디지털 시퀀스에 인코딩되는 전위차와 비교하기 위해 다른 제어 장치에 의해 사용될 수 있다.
도 4의 예에서, 출력부(312)가 고임피던스 상태일 때, 전위(Vn+1)가 입력부(321)에 인가된다. 그에 따라, 입력부(321)에 인가되는 전위는 안정적이며, 제어 장치(30)의 아날로그/디지털 컨버터의 전체 범위가 사용될 수 있게 한다. 제어 장치(30)의 제1 및 제2 공급 전위는 예컨대 0을 인코딩할 수 있고, 고임피던스 상태는 1을 인코딩할 수 있다. 제1 및 제2 공급 전위는 전위차를 외삽하여 이를 디지털 시퀀스에 인코딩되는 전위차와 비교하기 위해 다른 제어 장치에 의해 사용될 수 있다.
따라서, 통신 및 중복성 정보는 상호 연관되지 않을 수 있다.
도 11은 축전지 배터리 시스템의 다른 예의 개략도이다. 여기서, 이 예는 하향 통신에 대응하지만, 유사한 방식으로 상향 통신으로 구현될 수 있다. 시스템(1)의 비용을 절감하기 위해, 각각의 제어 장치는 직렬로 여러 개의 단을 포함하는 동일한 모듈을 위해 공유되는 한편, 각각의 단의 단자들에 걸쳐 전위차를 측정하는 능력을 유지하는데, 이는 안전의 측면에서 중요하다. 도시된 바와 같이, 시스템(1)은 직렬로 연결되는 2개의 모듈(61, 62)을 포함한다. 모듈들(61, 62)은 또한 도시되지 않은 다른 모듈들과 직렬로 연결된다. 모듈(61)은 직렬로 연결되는 복수의 축전지(611)를 포함한다. 모듈(62)은 직렬로 연결되는 복수의 축전지(621)를 포함한다. 도시된 모듈들(61, 62)의 각각의 단은 단일 축전지를 포함하지만, 각각의 단이 병렬로 연결되는 복수의 축전지를 포함할 수 있음은 물론이다. 간략함을 위해, 모듈들(61, 62)은 직렬로 연결되는 동일한 개수(m)의 축전지를 포함한다.
제1 제어 장치(31)가 모듈(61)에 부착되며 이에 전기적으로 연결된다. 다양한 전위들(VN~VN+m)이 제어 장치(31)의 측정 입력부에 인가된다. 다양한 전위들(VN~VN+m)은 또한 아날로그 레벨 멀티플렉서(314)의 입력부에 인가된다. 전위(VN)는 또한 멀티플렉서(314)의 기준 단자에 인가된다. 제2 제어 장치(32)가 모듈(62)에 부착되며 이에 전기적으로 연결된다. 다양한 전위들(VN+m~VN+2m)이 제어 장치(32)의 측정 입력부에 인가된다. 다양한 전위들(VN+m+1~VN+2m)이 또한 아날로그 레벨 멀티플렉서(324)의 입력부에 인가된다. 전위(VN+m)는 또한 멀티플렉서(324)의 기준 단자에 인가된다. 제어 단자에 인가되는 신호에 따라, 아날로그 멀티플렉서들은 입력부 또는 기준 단자 상에 수신되는 전위들 중 하나를 출력부에 선택적으로 인가한다.
전압 제어 장치와 호환 가능한 레벨과 함께, 그리고 하나의 모듈 내에 직렬로 놓인 다양한 충전지들을 위한 동일한 소비와 함께, 안정된 공급 전압을 갖기 위해, 제어 장치들은 전체 모듈의 단자들에 연결되는 전압 조절 회로들에 의해 유리하게 전력을 공급받는다. 이 예에서, 제어 장치(31)는 전압 조절 회로(313)를 구비하고, 제어 장치(32)는 전압 조절 회로(323)를 구비한다. 여기서, 전압 조절 회로들(313, 323)은 입력부가 각각의 모듈의 단자들에 걸친 전압차에 의해 전력을 공급받는 스텝-다운 전압 컨버터들이다. (모든 단에 대해 실질적으로 동일한 것으로 가정되는) 전위차가 Vm으로 정의되면, 전압 조절 회로들(313, 323)은 이러한 전위차(Vm)로 각각의 제어 장치에 유리하게 전력을 공급한다.
도 11에 도시된 예에서, 제어 장치(32)로부터 제어 장치(31)로 통신이 발생한다. 제어 장치(31)는 입력 인터페이스(311) 및 출력 인터페이스(312)를 구비한다. 출력 인터페이스(312)는 멀티플렉서(314)의 제어 입력부에 연결된다. 제어 장치(32)는 입력 인터페이스(321) 및 출력 인터페이스(322)를 구비한다. 출력 인터페이스(322)는 멀티플렉서(324)의 제어 단자에 연결된다. 멀티플렉서(324)의 출력부는 전위 레벨 컨버터(33)를 통해 입력 인터페이스(311)에 연결된다. 여기서, 컨버터(33)는 앞선 예에 상세히 설명된 바와 같이 기준 단자와 입력부 사이에 전압 분배기를 형성한다. 여기서, 컨버터(33)는 멀티플렉서(324)와 입력부(311) 사이에 연결되는 저항(331), 및 제어 장치(31)의 기준 전위(VN)와 입력부(311) 사이에 연결되는 저항(332)을 구비한다.
제어 장치(32)는 인덱스 k(k는 1 내지 m)의 축전지의 상부 단자의 전위 또는 모듈(62)의 이러한 축전지의 단자들에 걸친 전위차를 측정한다. 측정은 디지털화되며, 디지털 시퀀스가 출력부(322)에 인가되어, 높은 로직 레벨을 제공할 멀티플렉서(324)의 입력부, 또는 낮은 로직 레벨을 제공할 기준 단자를 선택한다. 멀티플렉서(324)는 m+1개의 상이한 입력 전위를 가진다.
유리하게, 소정의 전위들(예컨대, 전위들(VN+m 내지 VN+m/2))이 낮은 로직 레벨을 인코딩하는 데에 사용되고, 다른 전위들(예컨대, 전위들(VN+m/2+1 내지 VN+2m))이 높은 로직 레벨을 인코딩하는 데에 사용된다. 디지털 임계점(Sn)이 VN+m/2와 VN+2m+1 사이의 값으로 설정된다. 멀티플렉서(324)를 통해 발생되는 디지털 시퀀스는 높은 상태를 위해 상이한 전위들을 사용할 수 있다. 마찬가지로, 멀티플렉서(314)를 통해 발생되는 디지털 시퀀스는 높은 상태를 위해 상이한 전위들을 사용할 수 있다. 그에 따라, 제어 장치(31)는 축전지들(621)의 각각의 단자에서 전위들을 중복하여 가질 수 있다.
도 12는 3개의 축전지가 모듈(62) 내에 직렬로 놓인 단순화된 사례에서 디지털 시퀀스의 발생 중에 멀티플렉서(324)의 출력부에 인가되는 전위의 일례를 도시한 그래프이다. 전위들(VN+m, VN+m+1)은 0을 인코딩하는 반면, 전위들(VN+m+2, VN+2m)은 1을 인코딩한다. 낮은 아날로그 임계점(Sba)은 0을 인코딩한 전위들이 식별될 수 있게 하고, 높은 아날로그 임계점(Sha)은 1을 인코딩한 전위들이 식별될 수 있게 한다. 적절한 아날로그 임계점들에 의해, 제어 장치(31)는 전위가 디지털 시퀀스의 주어진 비트에 사용된 축전지(621)를 식별할 수 있다.
다양한 임계점들이 제어 장치(31)에 의해 수신되는 전위들의 진화에 따라 시간에 걸쳐 순응될 수 있다.
멀티플렉서(324)에 의한 전송은 각각의 컨버터들에 인가되는 2개의 출력을 통해 수행될 수도 있다. 제1 로직 레벨을 전송하기 위해, 멀티플렉서(324)의 제1 출력부는 예컨대 전위(VN+m+k)를 인가할 수 있고, 제2 출력부는 전위(VN+m+k-1)를 인가할 수 있다. 제2 로직 레벨을 전송하기 위해, 멀티플렉서(324)의 제1 및 제2 출력부는 전위(VN+m)를 인가할 수 있다.

Claims (12)

  1. - 직렬로 연결되는 제1 및 제2 전기화학 축전지 단(41, 42);
    - 상기 제1 단의 적어도 하나의 축전지의 단자들에 걸친 전위를 통해 전력을 공급받고, 상기 제1 단의 축전지의 단자들 사이의 전위차를 측정하도록 구성되며, 제1 출력 인터페이스(312)를 포함하고, 상기 제1 단의 상기 축전지의 상기 단자들 사이에 측정되는 상기 전위차를 인코딩하도록 구성되는 제1 아날로그/디지털 컨버터를 포함하되, 상기 제1 출력 인터페이스는 상기 인코딩된 전위차에 대응하는 제1 디지털 시퀀스로서, 상기 제1 단의 상기 축전지 단자들에 걸친 적어도 2개의 전위로 정의되는 로직 레벨을 갖는 상기 제1 디지털 시퀀스를 전달하도록 구성되고, 로직 레벨은 상기 제1 단의 상기 축전지 단자들에 걸친 적어도 2개의 전위에 의해 정의되는, 제1 제어 장치(31);
    - 상기 제2 단의 적어도 하나의 축전지의 단자들에 걸친 전위를 통해 전력을 공급받고, 상기 제2 단의 축전지의 단자들 사이의 전위차를 측정하도록 구성되며, 상기 제1 제어 장치의 상기 제1 출력 인터페이스(312)와 연결된 입력 인터페이스(321)를 포함하고, 제2 출력 인터페이스(322)를 포함하며, 상기 입력 인터페이스 상에 수신되는 상기 제1 디지털 시퀀스로부터 상기 제1 제어 장치에 의해 측정되는 전위차를 디코딩하도록 구성되는 디코더를 포함하고,
    - 상기 제2 단의 상기 축전지의 상기 단자들 사이에 측정되는 전위차; 또는
    - 상기 입력 인터페이스 상에 수신되는 상기 제1 디지털 시퀀스의 2개의 전위;
    를 선택적으로 인코딩하도록 구성되는 제2 아날로그/디지털 컨버터를 포함하는 제2 제어 장치(32)로서,
    상기 제2 제어 장치는 수신되는 상기 제1 디지털 시퀀스의 2개의 전위에 기초하여 상기 제1 단의 상기 축전지의 상기 단자들에 걸친 상기 전위차를 외삽하도록 구성되는 처리 장치를 포함하되, 상기 제2 출력 인터페이스는 상기 인코딩된 전위차, 상기 디코딩된 전위차, 또는 상기 처리 장치에 의해 외삽되는 상기 전위차를 나타내는 정보에 선택적으로 대응하는 제2 디지털 시퀀스를 전달하도록 구성되는, 제2 제어 장치(32);
    - 상기 제1 출력 인터페이스에 의해 인가되는 상기 제1 디지털 시퀀스의 2개의 전위를 상기 제2 제어 장치의 공급 전위들 사이의 2개의 전위로 변환하도록 구성되며, 상기 제2 제어 장치의 상기 입력 인터페이스에 상기 변환된 제1 디지털 시퀀스를 인가하도록 구성되는 전위 레벨 컨버터(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전지 배터리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전위 레벨 컨버터(34)는:
    상기 제1 제어 장치(31)의 상기 제1 출력 인터페이스(312)와 상기 제2 제어 장치(32)의 상기 입력 인터페이스(321) 사이에 연결되는 제1 전기 부하(342);
    상기 제2 제어 장치(32)의 상기 입력 인터페이스(321)와 상기 제2 제어 장치의 상기 공급 전위들 중 하나 사이에 연결되는 제2 전기 부하(341)를 포함하는 전압 분배기를 구비하는, 축전지 배터리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 단은 단자들에서의 최대 작동 전위차(Vmax) 및 단자들에서의 최소 작동 전위차(Vmin)를 가지고, 상기 제1 전기 부하는 임피던스(R1)를 가지며, 상기 제2 전기 부하는 임피던스(R2)를 가지되, 상기 임피던스들(R1, R2)은 R1/R2 > Vmax/Vmin이 되게 하는 것인, 축전지 배터리 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 디지털 시퀀스는 각각 상기 제1 단의 상기 단자들에 걸친 상기 전위들에 의해 정의되는 2개의 로직 레벨을 포함하는, 축전지 배터리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전기화학 축전지 단(41, 42)은 각각 직렬로 연결되는 여러 개의 전기화학 축전지(611, 621)를 포함하되, 상기 제1 제어 장치는 상기 제1 단의 각각의 축전지의 단자들 사이의 전위차를 측정하도록 구성되며, 상기 제2 제어 장치는 상기 제2 단의 각각의 축전지의 단자들 사이의 전위차를 측정하도록 구성되고, 상기 제1 디지털 시퀀스의 상기 로직 레벨들 중 적어도 하나는 상기 제1 단의 상기 축전지들 중 하나의 축전지의 하나의 단자에서의 전위에 의해 정의되는, 축전지 배터리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 제어 장치(31)는 상기 축전지들의 제1 단의 상기 단자들 사이의 상기 전위차를 입력부에서 수신하는 전압 스텝-다운 컨버터(313)를 통해 전력을 공급받는, 축전지 배터리 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전위 레벨 컨버터(34)는 갈바닉 절연이 없는, 축전지 배터리 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 제어 장치는 입력 인터페이스를 포함하고, 상기 제1 및 제2 제어 장치는 각각 상기 제1 및 제2 단에 방전 전류를 선택적으로 인가하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 제어 장치는 처리 장치를 구비하되, 상기 제1 및 제2 제어 장치의 상기 처리 장치는 각각의 입력 인터페이스 상에 수신되는 디지털 시퀀스에 기초하여 각각의 단에 대한 방전 전류의 인가 또는 중단을 선택적으로 제어하도록 구성되는, 축전지 배터리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    갈바닉 절연 회로(51, 52)에 의해 상기 제1 제어 장치 또는 상기 제2 제어 장치의 출력 인터페이스에 연결되고, 상기 제1 또는 제2 제어 장치로부터 수신되며 전위차값을 포함하는 디지털 시퀀스를 디코딩하도록 구성되는 제어 회로(5)를 추가로 포함하는, 축전지 배터리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 회로(5)는 갈바닉 절연 회로에 의해 어느 한 제어 장치의 입력 인터페이스에 연결되고, 상기 제어 회로는 이 제어 장치가 자신의 단에 대한 방전 전류의 인가 또는 중단을 제어하는 디지털 시퀀스를 발생시키도록 구성되는, 축전지 배터리 시스템.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 제어 장치(31)의 상기 제1 출력 인터페이스 상에 전달되는 상기 제1 디지털 시퀀스의 로직 레벨은 이러한 제1 출력 인터페이스 상에 고임피던스 상태를 인가함으로써 정의되는, 축전지 배터리 시스템.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 제어 장치(32)의 상기 디코더는 상기 입력 인터페이스(321) 상에 수신되는 상기 제1 디지털 시퀀스를 적어도 하나의 전위 임계점과 비교함으로써 상기 제1 제어 장치에 의해 측정되는 상기 전위차를 디코딩하도록 구성되되, 상기 제2 제어 장치는 상기 입력 인터페이스 상에 수신되는 디지털 시퀀스의 적어도 하나의 전위에 따라 상기 전위 임계점의 값을 변경하도록 구성되는, 축전지 배터리 시스템.
KR1020177001763A 2014-06-26 2015-06-25 더 신뢰할 만한 전압 측정을 가진 축전지 배터리들의 시스템 KR102409296B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1456009 2014-06-26
FR1456009A FR3023006B1 (fr) 2014-06-26 2014-06-26 Systeme de batteries d'accumulateurs a mesure de tension fiabilisee
PCT/FR2015/051712 WO2015197982A1 (fr) 2014-06-26 2015-06-25 Systeme de batteries d'accumulateurs a mesure de tension fiabilisee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170023997A KR20170023997A (ko) 2017-03-06
KR102409296B1 true KR102409296B1 (ko) 2022-06-15

Family

ID=51298878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177001763A KR102409296B1 (ko) 2014-06-26 2015-06-25 더 신뢰할 만한 전압 측정을 가진 축전지 배터리들의 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10027000B2 (ko)
EP (1) EP3161498B1 (ko)
JP (1) JP6574793B2 (ko)
KR (1) KR102409296B1 (ko)
CN (1) CN106662619B (ko)
FR (1) FR3023006B1 (ko)
WO (1) WO2015197982A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108459275B (zh) * 2018-04-04 2023-12-22 骆驼集团武汉光谷研发中心有限公司 一种电池组电芯电压采样电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006029895A (ja) 2004-07-14 2006-02-02 Renesas Technology Corp 電池電圧監視用集積回路および電池電圧監視システム
US20080180106A1 (en) 2007-01-31 2008-07-31 Analog Devices, Inc. Battery montoring apparatus and daisy chain interface suitable for use in a battery monitoring apparatus
WO2010074290A1 (ja) 2008-12-28 2010-07-01 株式会社ソリトンシステムズ 集積回路及びそれを用いた電池監視装置
JP2011004585A (ja) 2009-05-20 2011-01-06 Nissan Motor Co Ltd 組電池監視装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2740264B1 (fr) * 1995-10-24 1997-12-05 Em Microelectronic Marin Sa Dispositif de gestion de batteries electriques
JP4146548B2 (ja) * 1998-09-11 2008-09-10 松下電器産業株式会社 電池電圧の検出装置
US6411912B1 (en) 1999-07-09 2002-06-25 Alcatel Voltage level bus translator and safety interlock system for battery modules
JP2002350476A (ja) * 2001-05-23 2002-12-04 Nagano Japan Radio Co 電圧検出回路
JP2006053120A (ja) * 2004-07-12 2006-02-23 Denso Corp 組電池電圧検出装置
JP4762241B2 (ja) * 2005-07-07 2011-08-31 株式会社東芝 電池モジュール
EP1806592B1 (en) * 2005-12-29 2017-01-18 Semiconductor Components Industries, LLC Method and system for monitoring battery stacks
CN2890947Y (zh) * 2006-04-30 2007-04-18 重庆长安汽车股份有限公司 一种混合动力汽车用动力电池组的管理系统
EP2104858A4 (en) * 2007-01-07 2014-01-08 Enerdel Inc SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING VOLTAGES IN SERIES-MOUNTED CELLS AND VERIFYING ACCURACY OF MEASUREMENTS
JP5467597B2 (ja) * 2010-03-01 2014-04-09 株式会社ピューズ 組電池
CN101865979A (zh) * 2010-06-28 2010-10-20 惠州市亿能电子有限公司 一种多节电池电压检测电路
DE102011005603A1 (de) * 2011-03-16 2012-09-20 Continental Automotive Gmbh Elektrische Batterie und Verfahren zur Messung der Zellspannungen in einer elektrischen Batterie
JP2012202935A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Sanyo Electric Co Ltd 電圧検出装置、それを備えたバッテリモジュール、バッテリシステム、電動車両、移動体、電力貯蔵装置および電源装置
FR2976738B1 (fr) * 2011-06-14 2013-07-19 Commissariat Energie Atomique Systeme de batteries d'accumulateurs a supervision simplifiee
DE102012222720A1 (de) 2012-12-11 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem und Batteriesystem
JP6193573B2 (ja) * 2013-01-10 2017-09-06 ラピスセミコンダクタ株式会社 電池監視システム、電池監視装置、及び電池監視システムの起動方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006029895A (ja) 2004-07-14 2006-02-02 Renesas Technology Corp 電池電圧監視用集積回路および電池電圧監視システム
US20080180106A1 (en) 2007-01-31 2008-07-31 Analog Devices, Inc. Battery montoring apparatus and daisy chain interface suitable for use in a battery monitoring apparatus
WO2010074290A1 (ja) 2008-12-28 2010-07-01 株式会社ソリトンシステムズ 集積回路及びそれを用いた電池監視装置
JP2011004585A (ja) 2009-05-20 2011-01-06 Nissan Motor Co Ltd 組電池監視装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20170133728A1 (en) 2017-05-11
KR20170023997A (ko) 2017-03-06
JP6574793B2 (ja) 2019-09-11
FR3023006B1 (fr) 2016-06-24
JP2017526903A (ja) 2017-09-14
EP3161498A1 (fr) 2017-05-03
CN106662619B (zh) 2019-06-28
US10027000B2 (en) 2018-07-17
FR3023006A1 (fr) 2016-01-01
WO2015197982A1 (fr) 2015-12-30
CN106662619A (zh) 2017-05-10
EP3161498B1 (fr) 2018-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7638979B2 (en) Method and system for monitoring battery stacks comprising a controller for calculating a correction factor used to correct battery voltage measurements
US9647463B2 (en) Cell balancing module and method in voltage balancing device for a stack of batteries which compares the cell voltages to a coded reference voltage derived from at least two reference voltages
KR102323035B1 (ko) 배터리 모니터링 시스템 및 방법
CN110462916B (zh) 蓄电元件管理装置以及蓄电元件管理方法
US10236542B2 (en) Method for the switching of a number of battery cells in a battery and battery system with a battery comprising a number of battery cell units, each comprised of a battery cell and a battery cell monitoring module associated with said battery cell
US20130141048A1 (en) Battery management system
US20130141047A1 (en) Battery management system and method thereof
JP2011069782A (ja) 電圧監視回路、及び電池電源装置
KR102409296B1 (ko) 더 신뢰할 만한 전압 측정을 가진 축전지 배터리들의 시스템
US11018513B2 (en) Battery cell management system
CN107210614A (zh) 电化学电池的充电管理方法
JP2008054409A (ja) 蓄電装置
US20150285868A1 (en) Powerline communication for monitoring of a high number of battery cells
CN111527664B (zh) 电池组
KR102000993B1 (ko) 배터리 상태 정보를 획득하기 위한 시스템
KR101365160B1 (ko) 지능형 배터리 충전장치
TWI822428B (zh) 電池分散式管理系統及其電池履歷裝置
US11056724B2 (en) Power storage system
EP4346054A1 (en) Active battery balancing device
US11808816B2 (en) System for obtaining battery state information
JP6449585B2 (ja) 電池監視システム
KR20210053104A (ko) 배터리 전압 측정 장치 및 방법
KR20210051450A (ko) 배터리 모듈의 충전라인 모니터링 방법 및 이를 이용한 배터리 관리 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right