KR102511551B1 - Battery management sytem and battery pack incuding the same - Google Patents

Battery management sytem and battery pack incuding the same Download PDF

Info

Publication number
KR102511551B1
KR102511551B1 KR1020170183155A KR20170183155A KR102511551B1 KR 102511551 B1 KR102511551 B1 KR 102511551B1 KR 1020170183155 A KR1020170183155 A KR 1020170183155A KR 20170183155 A KR20170183155 A KR 20170183155A KR 102511551 B1 KR102511551 B1 KR 102511551B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
control signal
cell voltage
battery module
alarm signal
Prior art date
Application number
KR1020170183155A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190080604A (en
Inventor
태용준
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
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 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020170183155A priority Critical patent/KR102511551B1/en
Priority to PCT/KR2018/014002 priority patent/WO2019132245A1/en
Publication of KR20190080604A publication Critical patent/KR20190080604A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102511551B1 publication Critical patent/KR102511551B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • 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]
    • 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]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
    • 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]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/10—Driver interactions by alarm
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈을 구성하는 복수의 셀에 대해 셀 전압값을 검출하며, 상기 셀 전압값에 기초하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 가리키는 알람 신호를 생성하는 집적회로, 상기 집적회로로부터 상기 셀 전압값을 수신하며, 상기 셀 전압값에 기반하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 판정하고, 상기 판정의 결과에 대응하여 제1제어 신호를 출력하는 배터리 제어기, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호로부터, 제2제어 신호를 출력하는 논리회로, 상기 집적회로로부터 입력되는 상기 알람 신호를 소정 시간 지연시켜 상기 논리회로로 전달하는 지연회로, 및 상기 제2제어 신호에 따라서, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 구동부를 포함할 수 있다. A battery management system detects cell voltage values of a plurality of cells constituting a battery module, and generates an alarm signal indicating whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage values, the integrated circuit A battery controller that receives the cell voltage value from a circuit, determines whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage value, and outputs a first control signal in response to the determination result. According to a logic circuit that outputs a second control signal from the control signal and the alarm signal, a delay circuit that delays the alarm signal input from the integrated circuit for a predetermined time and transmits the alarm signal to the logic circuit, and the second control signal, A driving unit controlling charging and discharging of the battery module may be included.

Figure R1020170183155
Figure R1020170183155

Description

배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩{BATTERY MANAGEMENT SYTEM AND BATTERY PACK INCUDING THE SAME}Battery management system and battery pack including the same

실시 예는 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것이다. The embodiment relates to a battery management system and a battery pack including the same.

최근 커넥티드 카(connected car), 자율주행차(self-driving car) 등의 개발로, 차량에서 전기전자(Electrical/Electronic, E/E) 시스템의 비중이 증가하고, 외부에서 접근할 수 있는 차량의 통신 포인트가 증가하여, 해킹에 의한 악의적인 테러 가능성이 우려되고 있다. With the recent development of connected cars and self-driving cars, the proportion of electrical/electronic (E/E) systems in vehicles is increasing, and vehicles accessible from the outside As the number of communication points increases, there is a concern about the possibility of malicious terrorism by hacking.

예를 들어, 차고, 공용 주차장 등에 설치된 충전 시스템으로 차량에 탑재된 배터리팩을 충전하는 과정에서, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이나 차량 내 충전 시스템에 대한 해커의 악의적인 조작으로 배터리 팩이 과충전되어 폭발이 발생할 수도 있다.For example, in the process of charging a battery pack mounted in a vehicle with a charging system installed in a garage, public parking lot, etc., a hacker's malicious manipulation of the Battery Management System (BMS) or the in-vehicle charging system causes the battery pack to It may overcharge and cause an explosion.

실시 예를 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부 해킹 등으로부터 배터리팩을 보호하기 위한 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다. A technical problem to be solved through embodiments is to provide a battery management system for protecting a battery pack from external hacking.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈을 구성하는 복수의 셀에 대해 셀 전압값을 검출하며, 상기 셀 전압값에 기초하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 가리키는 알람 신호를 생성하는 집적회로, 상기 집적회로로부터 상기 셀 전압값을 수신하며, 상기 셀 전압값에 기반하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 판정하고, 상기 판정의 결과에 대응하여 제1제어 신호를 출력하는 배터리 제어기, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호로부터, 제2제어 신호를 출력하는 논리회로, 상기 집적회로로부터 입력되는 상기 알람 신호를 소정 시간 지연시켜 상기 논리회로로 전달하는 지연회로, 및 상기 제2제어 신호에 따라서, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 구동부를 포함할 수 있다. A battery management system according to an embodiment for solving the above problems detects cell voltage values for a plurality of cells constituting a battery module, and determines whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage values An integrated circuit generating an alarm signal indicating an integrated circuit, receiving the cell voltage value from the integrated circuit, determining whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage value, and corresponding to the result of the determination, a first A battery controller outputting a control signal, a logic circuit outputting a second control signal from the first control signal and the alarm signal, and a delay delaying the alarm signal input from the integrated circuit for a predetermined time and transferring the alarm signal to the logic circuit. A circuit and a driving unit controlling charging and discharging of the battery module according to the second control signal may be included.

상기 배터리 관리 시스템에서, 상기 집적회로는, 상기 셀 전압값이 제1임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 제2임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정하며, 상기 배터리 제어기는, 상기 셀 전압값이 제3임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 제4임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정하며, 상기 제1임계치는 상기 제3임계치보다 높고, 상기 제2임계치는 상기 제4임계치보다 낮을 수 있다. In the battery management system, the integrated circuit determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is greater than or equal to a first threshold value, and determines the battery module in an overdischarged state when the cell voltage value is less than or equal to a second threshold value. wherein the battery controller determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is equal to or greater than a third threshold, and determines that the battery module is in an overdischarged state when the cell voltage value is equal to or less than a fourth threshold, and The first threshold may be higher than the third threshold, and the second threshold may be lower than the fourth threshold.

상기 배터리 관리 시스템에서, 상기 배터리 제어기는, 상기 집적회로로부터 상기 알람 신호를 수신하며, 상기 집적회로는 상기 셀 전압값 및 상기 알람 신호를 서로 다른 통신 경로를 통해 상기 배터리 제어기로 전달할 수 있다. In the battery management system, the battery controller may receive the alarm signal from the integrated circuit, and the integrated circuit may transmit the cell voltage value and the alarm signal to the battery controller through different communication paths.

상기 배터리 관리 시스템에서, 상기 구동부는, 상기 배터리 모듈이 포함된 배터리 팩의 팩 단자와 상기 배터리 모듈 사이에 연결되는 스위치를 개폐하여 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어할 수 있다. In the battery management system, the driving unit may control charging and discharging of the battery module by opening and closing a switch connected between a pack terminal of a battery pack including the battery module and the battery module.

상기 배터리 관리 시스템에서, 상기 논리회로는, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호 중 적어도 하나의 신호가 과충전 또는 과방전 상태를 가리키면, 상기 스위치의 오픈을 지시하도록 상기 제2제어 신호를 출력할 수 있다. In the battery management system, the logic circuit may output the second control signal to instruct opening of the switch when at least one of the first control signal and the alarm signal indicates an overcharge or overdischarge state. there is.

상기 배터리 관리 시스템에서, 상기 논리회로는, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호를 입력받고, 상기 제2제어 신호를 출력하는 논리합 회로일 수 있다. In the battery management system, the logic circuit may be an OR circuit that receives the first control signal and the alarm signal and outputs the second control signal.

또한, 실시 예에 따른 배터리 팩은, 복수의 팩 단자, 복수의 셀을 포함하는 배터리 모듈, 상기 복수의 팩 단자 중 어느 하나와 상기 배터리 모듈 사이에 연결되는 스위치, 상기 복수의 셀의 셀 전압값을 검출하고, 상기 셀 전압값에 기초하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 가리키는 알람 신호를 생성하는 집적회로, 상기 스위치를 제어하기 위한 제1제어 신호를 출력하는 배터리 제어기, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호로부터, 제2제어 신호를 출력하는 논리회로, 상기 집적회로로부터 입력되는 상기 알람 신호를 소정 시간 지연시켜 상기 논리회로로 전달하는 지연회로, 및 상기 제2제어 신호에 따라 상기 스위치를 개폐하는 드라이버를 포함할 수 있다. In addition, the battery pack according to the embodiment includes a plurality of pack terminals, a battery module including a plurality of cells, a switch connected between any one of the plurality of pack terminals and the battery module, and cell voltage values of the plurality of cells. An integrated circuit that detects and generates an alarm signal indicating whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage value, a battery controller that outputs a first control signal for controlling the switch, the first control A logic circuit outputting a second control signal from the signal and the alarm signal, a delay circuit delaying the alarm signal input from the integrated circuit for a predetermined time and transmitting the delay circuit to the logic circuit, and the switch according to the second control signal. It may include a driver that opens and closes.

상기 배터리 팩에서, 상기 집적회로는, 상기 셀 전압값이 제1임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 제2임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정할 수 있다. In the battery pack, the integrated circuit determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is greater than or equal to a first threshold value, and determines the battery module in an overdischarged state when the cell voltage value is less than or equal to a second threshold value. can

상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 제어기는, 상기 집적회로로부터 상기 셀 전압값을 수신하며, 상기 셀 전압값이 상기 제1임계치다 낮은 제3임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 상기 제2임계치보다 높은 제4임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정하며, 상기 과충전 또는 상기 과방전 판정 결과에 기초하여 상기 제1제어 신호를 출력할 수 있다. In the battery pack, the battery controller receives the cell voltage value from the integrated circuit, determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is greater than or equal to a third threshold value lower than the first threshold value, and When the voltage value is less than or equal to a fourth threshold higher than the second threshold, the battery module may be determined to be in an over-discharge state, and the first control signal may be output based on a result of the over-charge or over-discharge determination.

상기 배터리 팩에서, 상기 배터리 제어기는, 상기 셀 전압값과는 다른 통신 경로를 통해 상기 집적회로로부터 상기 알람 신호를 수신하며, 상기 알람 신호에 기초하여 상기 제1제어 신호를 출력할 수 있다. In the battery pack, the battery controller may receive the alarm signal from the integrated circuit through a communication path different from the cell voltage value, and output the first control signal based on the alarm signal.

상기 배터리 팩에서, 상기 논리회로는, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호 중 적어도 하나의 신호가 과충전 또는 과방전 상태를 가리키면, 상기 스위치의 오픈을 지시하도록 상기 제2제어 신호를 출력할 수 있다. In the battery pack, the logic circuit may output the second control signal to instruct opening of the switch when at least one of the first control signal and the alarm signal indicates an overcharge or overdischarge state. .

상기 배터리 팩에서, 상기 논리회로는, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호를 입력받고, 상기 제2제어 신호를 출력하는 논리합 회로일 수 있다. In the battery pack, the logic circuit may be an OR circuit receiving the first control signal and the alarm signal and outputting the second control signal.

실시 예에 따르면, 배터리 팩을 외부의 불법적인 접근으로부터 이중으로 보호할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to double protect the battery pack from illegal access from the outside.

도 1은 배터리 팩의 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 것이다. 1 illustrates an example of a battery pack.
2 schematically illustrates a battery pack according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 여러 실시 예들에 대하여 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement them. Embodiments may be implemented in many different forms and are not limited to the embodiments described herein.

실시 예들을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이도록 한다. 따라서 이전 도면에 사용된 구성요소의 참조 번호를 다음 도면에서 사용할 수 있다.In order to clearly describe the embodiments, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification. Accordingly, reference numbers of components used in previous figures may be used in the following figures.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 실시 예들은 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께 및 영역을 과장하여 나타낼 수 있다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, embodiments are not necessarily limited to those shown. In order to clearly express various layers and regions in the drawing, thicknesses and regions may be exaggerated.

2개의 구성요소를 전기적으로 연결한다는 것은 2개의 구성요소를 직접(directly) 연결할 경우뿐만 아니라, 2개의 구성요소 사이에 다른 구성요소를 거쳐서 연결하는 경우도 포함한다. 다른 구성요소는 스위치, 저항, 커패시터 등을 포함할 수 있다. 실시 예들을 설명함에 있어서 연결한다는 표현은, 직접 연결한다는 표현이 없는 경우에는, 전기적으로 연결한다는 것을 의미한다.Electrically connecting two components includes not only directly connecting the two components, but also connecting the two components via another component. Other components may include switches, resistors, capacitors, and the like. In describing the embodiments, the expression of connection means electrical connection if there is no expression of direct connection.

도 1은 배터리 팩의 일 예를 도시한 것이다. 1 illustrates an example of a battery pack.

도 1을 참조하면, 배터리 팩을 구성하는 각 배터리 모듈(10)에는 아날로그 프론트 엔드 집적회로(Analog Front End IC, AFE IC)가 탑재된 슬레이브 보드(slave board)(20)가 결합된다. Referring to FIG. 1 , a slave board 20 on which an analog front end IC (AFE IC) is mounted is coupled to each battery module 10 constituting a battery pack.

통상적으로, AFE IC(21)는 셀 전압값 등 대응하는 배터리 모듈(10)의 상태 정보를 검출하며, 이를 마스터 보드(master board)(30) 내 배터리 제어기(31)로 전달하는 기능을 수행한다. AFE IC(21)는 과충전/과방전 판정 회로를 자체적으로 탑재하는 경우, 대응하는 배터리 모듈(10)의 과충전/과방전 상태를 검출하여 이에 대응하는 알람 신호를 배터리 제어기(31)로 전달하기도 한다. Typically, the AFE IC 21 performs a function of detecting state information of the corresponding battery module 10, such as a cell voltage value, and transmitting it to the battery controller 31 in the master board 30. . When the AFE IC 21 is self-mounted with an overcharge/overdischarge determination circuit, it detects the overcharge/overdischarge state of the corresponding battery module 10 and transmits an alarm signal corresponding thereto to the battery controller 31. .

배터리 제어기(31)는 각 AFE IC(21)로부터 대응하는 배터리 모듈(10)의 상태정보 또는 알람 신호를 수신하면, 이를 토대로 배터리 모듈(10)들의 과충전/과방전 상태를 판정한다. 그리고, 판정 결과에 따라서, 충방전 스위치부(40)를 제어하기 위한 제어 신호를 스위치 구동부(33)로 출력한다. When the battery controller 31 receives state information or an alarm signal of the corresponding battery module 10 from each AFE IC 21, it determines the overcharge/overdischarge state of the battery modules 10 based on this. Then, a control signal for controlling the charge/discharge switch unit 40 is output to the switch driver 33 according to the determination result.

전술한 배터리 팩 구조에서는, 차량 네트워크와 연결되는 CAN(Controller Area Network) 통신 등을 통해 배터리 제어기(31)가 해킹되어 통제권이 외부로 넘어가는 경우, 배터리 제어기(31)에서 과충전/과방전을 검출하기 위한 임계치들이나, 충방전 스위치부(40)의 제어와 관련하여 악의적인 조작이 가능해진다. In the battery pack structure described above, when the battery controller 31 is hacked through CAN (Controller Area Network) communication connected to the vehicle network and control is transferred to the outside, the battery controller 31 detects overcharge/overdischarge Malicious manipulation is possible in relation to the threshold values for doing so or the control of the charge/discharge switch unit 40 .

최근에는 이러한 악의적인 조작을 방지하기 위해, 차량 시스템에 사이버 시큐리티(cyber civurity)를 도입하여 통신 암호화 기능 등을 추가하였다. 그러나, 이는 소프트웨어적인 처리로 해킹에 의해 무력화될 수 있는 바, 배터리 팩을 외부의 악의적인 조작으로부터 보호하기 위한 하드웨어적인 보안 방안이 요구된다. Recently, in order to prevent such malicious manipulation, a communication encryption function has been added by introducing cyber security into a vehicle system. However, since this is a software process and can be neutralized by hacking, a hardware security method is required to protect the battery pack from malicious manipulation from the outside.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 해킹으로 배터리 제어기가 오동작을 일으키는 경우에도 배터리 팩을 과충전/과방전으로부터 보호할 수 있는 배터리 관리 시스템을 제공한다. Accordingly, an embodiment of the present invention provides a battery management system capable of protecting a battery pack from overcharging/overdischarging even when a battery controller malfunctions due to hacking.

이하, 도 2를 참조하여 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템 및 이를 포함하는 배터리 팩에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a battery management system according to an embodiment and a battery pack including the same will be described in detail with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 도시한 것이다. 2 schematically illustrates a battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 모듈(100), 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS), 충방전 스위치부(400), 및 팩 단자들(P+, P-)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a battery pack according to an embodiment of the present invention includes at least one battery module 100, a battery management system (BMS), a charge/discharge switch unit 400, and pack terminals ( P+, P-) may be included.

차량에 탑재되는 배터리 팩은 차량 시스템으로 고전압의 전기 에너지를 공급해야 한다. 이를 위해, 각 배터리 모듈(100)은 서로 직렬 또는 병렬 연결되는 복수의 셀을 포함할 수 있다. A battery pack mounted in a vehicle must supply high-voltage electrical energy to a vehicle system. To this end, each battery module 100 may include a plurality of cells connected in series or parallel to each other.

배터리 관리 시스템은, 배터리 모듈(100)에 각각 결합되어 배터리 모듈(100)에 대한 상태 모니터링 및 밸런싱을 수행하는 적어도 하나의 슬레이브 보드(200)와, 차량 네트워크와 통신하며 배터리 팩의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마스터 보드(300)를 포함할 수 있다. The battery management system includes at least one slave board 200 that is coupled to the battery module 100 and performs state monitoring and balancing of the battery module 100, communicates with the vehicle network, and controls the overall battery pack operation. It may include a master board 300 that performs.

슬레이브 보드(200)에는 대응하는 배터리 모듈(100)의 셀 상태(셀 전압, 셀 전류, 온도 등)를 모니터링하기 위한 AFE IC(210)와, 대응하는 배터리 모듈(100)을 구성하는 셀들 간의 밸런싱 기능을 수행하는 밸런싱 회로(미도시)가 탑재될 수 있다. The slave board 200 includes an AFE IC 210 for monitoring the cell state (cell voltage, cell current, temperature, etc.) of the corresponding battery module 100 and balancing between the cells constituting the corresponding battery module 100 A balancing circuit (not shown) performing the function may be mounted.

AFE IC(210)는 대응하는 배터리 모듈(100)의 셀 전압값 등 셀 상태 정보을 검출할 수 있다. AFE IC(210)에 의해 검출된 셀 전압값들은 팩 내부 통신을 통해 배터리 제어기(310)로 전달한다. 셀 전압값의 전달을 위한 AFE IC(210)와 배터리 제어기(310) 사이의 통신은, 데이지 체인(daisy chain) 방식으로 이루어지며, SPI(Serial Programming Interface), I2C, CAN, UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 등 다양한 통신 기술이 사용될 수 있다. The AFE IC 210 may detect cell state information such as a cell voltage value of the corresponding battery module 100 . The cell voltage values detected by the AFE IC 210 are transferred to the battery controller 310 through pack internal communication. Communication between the AFE IC 210 and the battery controller 310 for transferring the cell voltage value is performed in a daisy chain method, and SPI (Serial Programming Interface), I2C, CAN, UART (Universal Asynchronous Receiver) /Transmitter) may be used.

AFE IC(210)는 대응하는 배터리 모듈(100)의 과충전/과방전 상태를 판정하기 위한 판정 회로(미도시)를 구비하며, 이를 이용하여 배터리 모듈(100)의 과충전/과방전을 자체적으로 검출할 수도 있다. 예를 들어, AFE IC(210)는 판정 회로를 통해 제1임계치 이상의 셀 전압값이 검출되면, 대응하는 배터리 모듈(100)을 과충전 상태로 판정할 수 있다. 또한, 예를 들어, AFE IC(210)는 판정 회로를 통해 제2임계치 이하의 셀 전압값이 검출되면, 대응하는 배터리 모듈(100)을 과방전 상태로 판정할 수 있다. The AFE IC 210 includes a determination circuit (not shown) for determining the overcharge/overdischarge state of the corresponding battery module 100, and uses this to detect overcharge/overdischarge of the battery module 100 by itself You may. For example, the AFE IC 210 may determine that the corresponding battery module 100 is in an overcharged state when a cell voltage value equal to or greater than a first threshold value is detected through the determination circuit. Also, for example, the AFE IC 210 may determine that the corresponding battery module 100 is in an over-discharge state when a cell voltage value below the second threshold is detected through the determination circuit.

AFE IC(210)는 자체적으로 구비한 판정 회로를 통해 대응하는 배터리 모듈(100)의 과충전/과방전 상태가 검출되면, 이를 통지하기 위한 알람 신호를 배터리 제어기(310)로 출력한다. AFE IC(210)에서 발생하는 알람 신호는 배터리 제어기(310)에서 과충전/과방전에 대한 중복(redundancy) 체크를 위해 사용될 수 있다. When an overcharge/overdischarge state of the corresponding battery module 100 is detected through its own decision circuit, the AFE IC 210 outputs an alarm signal to the battery controller 310 to notify it. The alarm signal generated by the AFE IC 210 may be used by the battery controller 310 to check redundancy for overcharge/overdischarge.

AFE IC(210)와 배터리 제어기(310) 사이의 알람 신호 전달을 위한 통신은 데이지 체인 방식으로 이루어지며, 셀 전압값을 전달하기 위한 통신 경로와는 별도의 통신 경로를 통해 이루어질 수 있다. 즉, AFE IC(210)에서 송신된 셀 전압값들과, 알람 신호는 서로 다른 통신 경로를 통해 배터리 제어기(310)로 전달될 수 있다.Communication for transmitting an alarm signal between the AFE IC 210 and the battery controller 310 is performed in a daisy chain manner, and may be performed through a communication path separate from a communication path for transferring cell voltage values. That is, the cell voltage values transmitted from the AFE IC 210 and the alarm signal may be transferred to the battery controller 310 through different communication paths.

마스터 보드(300)에는 배터리 제어기(310), CAN 트랜시버(320), 스위치 구동부(330), 지연부(340), 신호 조합부(350) 등이 탑재될 수 있다. A battery controller 310, a CAN transceiver 320, a switch driver 330, a delay unit 340, a signal combination unit 350, and the like may be mounted on the master board 300.

배터리 제어기(310)는 차량 네트워크와 통신하여, 배터리 팩의 상태 정보를 차량 네트워크로 전달하거나, 차량 네트워크로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 이를 위해, CAN 트랜시버(320)는 배터리 제어기(310)와 차량 네트워크 사이의 CAN 통신 인터페이스를 제공할 수 있다. The battery controller 310 may communicate with the vehicle network, transfer state information of the battery pack to the vehicle network, or receive a control signal from the vehicle network. To this end, the CAN transceiver 320 may provide a CAN communication interface between the battery controller 310 and the vehicle network.

또한, 배터리 제어기(310)는 각 AFE IC(210)로부터 대응하는 배터리 모듈(10)의 셀 전압값들을 수신하고, 이를 이용하여 각 배터리 모듈(10)의 과충전/과방전을 판정할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어기(310)는 제3임계치 이상의 셀 전압값이 검출되면, 대응하는 배터리 모듈(100)을 과충전 상태로 판정할 수 있다. 또한, 예를 들어, 배터리 제어기(310)는 제4임계치 이하의 셀 전압값이 검출되면, 대응하는 배터리 모듈(100)을 과방전 상태로 판정할 수도 있다. 여기서, 배터리 제어기(310)에서 과충전을 판정하기 위해 사용하는 제3임계치는, AFE IC(210)에서 과충전 판정에 사용하는 제1임계치보다 낮게 설정될 수 있다. 또한, 배터리 제어기(310)에서 과방전을 판정하기 위해 사용하는 제4임계치는, AFE IC(210)에서 과방전 판정에 사용하는 제2임계치보다 높게 설정될 수 있다. 이는, 배터리 제어기(310)가 정상 동작 시에는 충방전 스위치부(400)에 대한 제어 우선권이 배터리 제어기(310)에 있고, 배터리 제어기(310)가 오작동하여 과충전/과방전 상태에 적절히 대응하지 못할 경우에는, 충방전 스위치부(400)에 대한 제어 권한이 AFE IC(210)로 넘어갈 수 있도록 하기 위한 것이다. In addition, the battery controller 310 may receive cell voltage values of corresponding battery modules 10 from each AFE IC 210 and determine overcharge/overdischarge of each battery module 10 using the received cell voltage values. For example, the battery controller 310 may determine that the corresponding battery module 100 is in an overcharged state when a cell voltage value equal to or greater than the third threshold is detected. Also, for example, the battery controller 310 may determine that the corresponding battery module 100 is in an over-discharge state when a cell voltage value equal to or less than the fourth threshold is detected. Here, the third threshold used by the battery controller 310 to determine overcharge may be set lower than the first threshold used by the AFE IC 210 to determine overcharge. Also, the fourth threshold used by the battery controller 310 to determine overdischarge may be set higher than the second threshold used by the AFE IC 210 to determine overdischarge. This means that when the battery controller 310 is in normal operation, the control priority for the charge/discharge switch unit 400 is given to the battery controller 310, and the battery controller 310 malfunctions and cannot properly respond to an overcharge/overdischarge state. In this case, the control authority for the charge/discharge switch unit 400 is transferred to the AFE IC 210.

배터리 제어기(310)는 각 AFE IC(210)로부터 수신되는 알람 신호를 모니터링하여, 배터리 모듈(100)들의 과충전/과방전 상태를 검출할 수도 있다. The battery controller 310 may monitor an alarm signal received from each AFE IC 210 to detect an overcharge/overdischarge state of the battery modules 100 .

배터리 제어기(310)는 전술한 방식으로 과충전 또는 과방전 상태의 배터리 모듈(100)이 검출되면, 충방전 스위치부(400)의 스위칭을 제어하기 위한 제어 신호를 스위치 구동부(330)로 출력한다. When the battery module 100 in an overcharged or overdischarged state is detected in the above-described manner, the battery controller 310 outputs a control signal for controlling switching of the charge/discharge switch 400 to the switch driver 330 .

지연부(340)는 적어도 하나의 지연회로(341)를 포함하며, 각 지연회로(341)를 통해 AFE IC(210)들로부터 수신되는 알람 신호를 소정 시간 지연시켜 출력할 수 있다. 이는 배터리 제어기(310)가 악의적인 조작이 아닌 순간적인 이상에 의해 오동작하는 경우, 충방전 스위치부(400)에 대한 제어 권한을 AFE IC(210)로 넘기기 전에 오동작에서 회복되기까지의 시간을 허용하기 위한 것이다. 지연부(340)에 의해 지연되는 시간 지연값은, AFE IC(210)에서의 자체적인 과충전/과방전 검출로 발생한 알람 신호가, 실제 충방전 스위치부(400)로 전달되어 충방전 스위치부(400)를 스위칭시키기까지의 시간 인터벌(time intervel) 즉, FTTI(Fault Tolerant Time Interval)가 안전 상태(safe state)에 문제를 일으키지 않을 정도의 시간으로 설정될수 있다. The delay unit 340 includes at least one delay circuit 341, and may delay and output alarm signals received from the AFE ICs 210 through each delay circuit 341 for a predetermined time. When the battery controller 310 malfunctions due to instantaneous abnormality rather than malicious manipulation, this allows time for recovery from malfunction before transferring the control authority for the charge/discharge switch unit 400 to the AFE IC 210. It is to do. The time delay value delayed by the delay unit 340 is such that the alarm signal generated by the overcharge/overdischarge detection in the AFE IC 210 is transferred to the actual charge/discharge switch unit 400 to charge and discharge the switch unit ( 400), that is, a fault tolerant time interval (FTTI) may be set to a time that does not cause a problem in a safe state.

신호 조합부(350)는 적어도 하나의 논리회로(351)를 포함하며, 각 논리회로(351)를 통해 배터리 제어기(310)와 지연부(340)로부터 수신되는 제어 신호 및 알람 신호로부터 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있다. 즉, 각 논리회로(351)는 배터리 제어기(310)로부터 입력되는 제어 신호와, 대응하는 지연회로(341)로부터 입력되는 알람 신호를 조합하여 스위칭 제어 신호를 생성하고, 이를 스위치 구동부(330)로 출력할 수 있다. The signal combination unit 350 includes at least one logic circuit 351, and the switching control signal is received from the control signal and the alarm signal received from the battery controller 310 and the delay unit 340 through each logic circuit 351. can create That is, each logic circuit 351 generates a switching control signal by combining a control signal input from the battery controller 310 and an alarm signal input from the corresponding delay circuit 341, and transmits the control signal to the switch driver 330. can be printed out.

각 논리회로(351)는 입력되는 제어 신호와 알람 신호 중 어느 하나라도, 과충전 또는 과방전 상태를 가리키는 경우, 스위치 오픈(open)을 지시하는 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한, 각 논리회로(351)는 입력되는 제어 신호 및 알람 신호가 모두 정상 상태를 가리키는 경우, 스위치 닫힘(close)을 지시하는 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 이를 위해, 각 논리회로(351)는 논리 합(OR) 회로로 구성될 수 있다. Each logic circuit 351 may output a switching control signal instructing to open a switch when any one of the input control signal and the alarm signal indicates an overcharge or overdischarge state. In addition, each logic circuit 351 may output a switching control signal instructing to close the switch when both the input control signal and the alarm signal indicate a normal state. To this end, each logic circuit 351 may be configured as a logical sum (OR) circuit.

스위치 구동부(330)는 적어도 하나의 드라이버(331)를 포함하며, 각 드라이버(331)를 통해 대응하는 충방전 스위치부(400)의 스위칭을 제어할 수 있다. 즉, 각 드라이버(331)는 입력되는 스위칭 제어 신호가 스위치 오픈을 가리키면, 대응하는 스위치(410)를 오픈 상태로 제어하고, 입력되는 스위칭 제어 신호가 스위치 닫힘을 가리키면, 대응하는 스위치(410)를 닫힘 상태로 제어할 수 있다.The switch driving unit 330 includes at least one driver 331 and can control switching of the corresponding charge/discharge switch unit 400 through each driver 331 . That is, each driver 331 controls the corresponding switch 410 to be open when the input switching control signal indicates switch open, and controls the corresponding switch 410 when the input switching control signal indicates switch close. It can be controlled in the closed state.

충방전 스위치부(400)는 배터리 모듈(100)들과 팩 단자(P+, P-)들 사이에 직렬 연결되는 적어도 하나의 스위치(410)를 포함할 수 있다. The charge/discharge switch unit 400 may include at least one switch 410 connected in series between the battery modules 100 and the pack terminals P+ and P-.

각 스위치(410)는 배터리 모듈(100)들과 어느 하나의 팩 단자(P+, P-) 사이에 직렬 연결되며, 스위칭을 통해 배터리 모듈(100)들에 대한 충방전을 제어할 수 있다. 즉, 각 스위치(410)는 팩 단자(P+, P-)를 통해 연결되는 부하/충전장치(미도시)와 배터리 모듈(100) 사이의 전류 흐름을 개폐할 수 있다. Each switch 410 is serially connected between the battery modules 100 and one of the pack terminals P+ and P-, and can control charging and discharging of the battery modules 100 through switching. That is, each switch 410 can open and close the flow of current between the battery module 100 and a load/charger (not shown) connected through the pack terminals P+ and P-.

각 스위치(410)는 충방전 스위치부(400)에 포함되는 스위치(410)는, 릴레이(relay), 접촉기(contactor) 등, 고전압, 고전류 환경에 강인한 소자가 사용될 수 있다.Each switch 410 includes a switch 410 included in the charge/discharge switch unit 400, a relay, a contactor, or the like, an element that is robust to a high voltage and high current environment can be used.

스위치(410)가 릴레이인 경우, 각 드라이버(331)는 입력되는 스위칭 제어 신호에 따라서 각 릴레이의 코일로 전류를 인가하거나 차단하여, 각 릴레이를 개폐할 수 있다. 또한, 스위치(410)가 접촉기(contactor)인 경우, 각 드라이버(331)는 입력되는 스위칭 제어 신호에 따라서 접촉기의 전자석으로 전류를 인가하거나 차단하여, 각 접촉기를 개폐할 수도 있다. When the switch 410 is a relay, each driver 331 may apply or block current to a coil of each relay according to an input switching control signal to open or close each relay. In addition, when the switch 410 is a contactor, each driver 331 may apply or block current to the electromagnet of the contactor according to an input switching control signal to open and close each contactor.

전술한 실시 예에 따르면, 배터리 관리 시스템은 배터리 제어기(310)에 의한 소프트웨어적인 보호 기능과 함께, 물리적인(하드웨어적인) 보호 기능을 탑재함으로써, 배터리 팩을 외부의 불법적인 접근으로부터 이중으로 보호할 수 있다. 특히, 해킹에 의해 배터리 제어기(310)의 제어권이 외부로 넘어가더라도, 물리적인 보호 장치를 통해 배터리 팩을 과충전/과방전 등의 위험 상황으로부터 보호할 수 있다. According to the above-described embodiment, the battery management system is equipped with a software protection function by the battery controller 310 and a physical (hardware) protection function to double protect the battery pack from illegal access from the outside. can In particular, even if the control right of the battery controller 310 is transferred to the outside by hacking, the battery pack can be protected from dangerous situations such as overcharge/overdischarge through a physical protection device.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and detailed description of the present invention referred to so far are only examples of the present invention, which are only used for the purpose of explaining the present invention, and are used to limit the scope of the present invention described in the meaning or claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 배터리 모듈 200: 슬레이브 보드
210: AFE IC 300: 마스터 보드
310: 배터리 제어기 320: CAN 트랜시버
330: 스위치 구동부 331: 드라이버
340: 지연부 341: 지연회로
350: 신호 조합부 351: 논리회로
400: 충방전 스위치부 410: 스위치
P+, P-: 팩 단자100: battery module 200: slave board
210: AFE IC 300: Master board
310: battery controller 320: CAN transceiver
330: switch driving unit 331: driver
340: delay unit 341: delay circuit
350: signal combination unit 351: logic circuit
400: charge/discharge switch unit 410: switch
P+, P-: Pack terminal

Claims (12)

배터리 모듈을 구성하는 복수의 셀에 대해 셀 전압값을 검출하며, 상기 셀 전압값에 기초하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 가리키는 알람 신호를 생성하는 집적회로,
상기 집적회로로부터 상기 셀 전압값을 수신하며, 상기 셀 전압값에 기반하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 판정하고, 상기 판정의 결과에 대응하여 제1제어 신호를 출력하는 배터리 제어기,
상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호로부터, 제2제어 신호를 출력하는 논리회로,
상기 집적회로로부터 입력되는 상기 알람 신호를 소정 시간 지연시켜 상기 논리회로로 전달하는 지연회로, 및
상기 제2제어 신호에 따라서, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 구동부를 포함하고,
상기 논리회로는, 상기 지연회로에 의해 소정 시간 지연된 후 입력된 상기 알람 신호와 상기 배터리 제어기로부터 수신한 상기 제1 제어 신호 중 적어도 하나의 신호가 과충전 또는 과방전 상태를 가리키면, 상기 배터리 모듈이 포함된 배터리 팩의 팩 단자와 상기 배터리 모듈 사이에 연결되는 스위치의 오픈을 지시하도록 상기 제2제어 신호를 출력하는,
배터리 관리 시스템.An integrated circuit for detecting cell voltage values of a plurality of cells constituting the battery module and generating an alarm signal indicating whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage values;
a battery controller receiving the cell voltage value from the integrated circuit, determining whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage value, and outputting a first control signal in response to the determination result;
a logic circuit outputting a second control signal from the first control signal and the alarm signal;
a delay circuit delaying the alarm signal input from the integrated circuit for a predetermined time and transmitting the alarm signal to the logic circuit; and
A driving unit controlling charging and discharging of the battery module according to the second control signal;
The logic circuit includes the battery module when at least one of the alarm signal input after a predetermined time delay by the delay circuit and the first control signal received from the battery controller indicates an overcharge or overdischarge state. Outputting the second control signal to instruct opening of a switch connected between a pack terminal of the battery pack and the battery module,
battery management system. 제1항에 있어서,
상기 집적회로는, 상기 셀 전압값이 제1임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 제2임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정하며,
상기 배터리 제어기는, 상기 셀 전압값이 제3임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 제4임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정하며,
상기 제1임계치는 상기 제3임계치보다 높고, 상기 제2임계치는 상기 제4임계치보다 낮은 배터리 관리 시스템. According to claim 1,
The integrated circuit determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is greater than or equal to a first threshold, and determines that the battery module is in an overdischarged state when the cell voltage value is less than or equal to a second threshold,
The battery controller determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is equal to or greater than a third threshold, and determines that the battery module is in an overdischarged state when the cell voltage value is equal to or less than a fourth threshold,
The first threshold is higher than the third threshold, and the second threshold is lower than the fourth threshold. 제1항에 있어서,
상기 배터리 제어기는, 상기 집적회로로부터 상기 알람 신호를 수신하며,
상기 집적회로는 상기 셀 전압값 및 상기 알람 신호를 서로 다른 통신 경로를 통해 상기 배터리 제어기로 전달하는 배터리 관리 시스템. According to claim 1,
The battery controller receives the alarm signal from the integrated circuit,
The integrated circuit transfers the cell voltage value and the alarm signal to the battery controller through different communication paths. 제1항에 있어서,
상기 구동부는, 상기 스위치를 개폐하여 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하는 배터리 관리 시스템. According to claim 1,
The battery management system of claim 1 , wherein the driving unit controls charging and discharging of the battery module by opening and closing the switch. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 논리회로는, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호를 입력받고, 상기 제2제어 신호를 출력하는 논리합 회로인 배터리 관리 시스템.According to claim 1,
The logic circuit is a logical sum circuit that receives the first control signal and the alarm signal and outputs the second control signal. 복수의 팩 단자,
복수의 셀을 포함하는 배터리 모듈,
상기 복수의 팩 단자 중 어느 하나와 상기 배터리 모듈 사이에 연결되는 스위치,
상기 복수의 셀의 셀 전압값을 검출하고, 상기 셀 전압값에 기초하여 상기 배터리 모듈의 과충전 또는 과방전 여부를 가리키는 알람 신호를 생성하는 집적회로,
상기 스위치를 제어하기 위한 제1제어 신호를 출력하는 배터리 제어기,
상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호로부터, 제2제어 신호를 출력하는 논리회로,
상기 집적회로로부터 입력되는 상기 알람 신호를 소정 시간 지연시켜 상기 논리회로로 전달하는 지연회로, 및
상기 제2제어 신호에 따라 상기 스위치를 개폐하는 드라이버를 포함하며,
상기 논리회로는, 상기 지연회로에 의해 소정 시간 지연된 후 입력된 상기 알람 신호와 상기 배터리 제어기로부터 수신한 상기 제1 제어 신호 중 적어도 하나의 신호가 과충전 또는 과방전 상태를 가리키면, 상기 스위치의 오픈을 지시하도록 상기 제2제어 신호를 출력하는,
배터리 팩. a plurality of pack terminals;
A battery module including a plurality of cells,
A switch connected between one of the plurality of pack terminals and the battery module;
an integrated circuit that detects cell voltage values of the plurality of cells and generates an alarm signal indicating whether the battery module is overcharged or overdischarged based on the cell voltage values;
A battery controller outputting a first control signal for controlling the switch;
a logic circuit outputting a second control signal from the first control signal and the alarm signal;
a delay circuit delaying the alarm signal input from the integrated circuit for a predetermined time and transmitting the alarm signal to the logic circuit; and
And a driver for opening and closing the switch according to the second control signal,
The logic circuit opens the switch when at least one of the alarm signal input after a predetermined time delay by the delay circuit and the first control signal received from the battery controller indicates an overcharge or overdischarge state. Outputting the second control signal to instruct,
battery pack. 제7항에 있어서,
상기 집적회로는, 상기 셀 전압값이 제1임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 제2임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정하는 배터리 팩. According to claim 7,
wherein the integrated circuit determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is greater than or equal to a first threshold value, and determines that the battery module is in an overdischarged state when the cell voltage value is less than or equal to a second threshold value. 제8항에 있어서,
상기 배터리 제어기는, 상기 집적회로로부터 상기 셀 전압값을 수신하며, 상기 셀 전압값이 상기 제1임계치보다 낮은 제3임계치 이상이면 상기 배터리 모듈을 과충전 상태로 판정하고, 상기 셀 전압값이 상기 제2임계치보다 높은 제4임계치 이하이면 상기 배터리 모듈을 과방전 상태로 판정하며,
상기 과충전 또는 상기 과방전 판정 결과에 기초하여 상기 제1제어 신호를 출력하는 배터리 팩.According to claim 8,
The battery controller receives the cell voltage value from the integrated circuit, determines that the battery module is in an overcharged state when the cell voltage value is equal to or greater than a third threshold value lower than the first threshold value, and determines that the cell voltage value is the third threshold value. If it is less than or equal to a fourth threshold higher than the second threshold, the battery module is determined to be in an over-discharged state;
The battery pack outputs the first control signal based on a result of the overcharge or overdischarge determination. 제9항에 있어서,
상기 배터리 제어기는, 상기 셀 전압값과는 다른 통신 경로를 통해 상기 집적회로로부터 상기 알람 신호를 수신하며,
상기 알람 신호에 기초하여 상기 제1제어 신호를 출력하는 배터리 팩.According to claim 9,
The battery controller receives the alarm signal from the integrated circuit through a communication path different from the cell voltage value;
A battery pack outputting the first control signal based on the alarm signal. 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 논리회로는, 상기 제1제어 신호 및 상기 알람 신호를 입력받고, 상기 제2제어 신호를 출력하는 논리합 회로인 배터리 팩.According to claim 7,
The logic circuit is a logical sum circuit that receives the first control signal and the alarm signal and outputs the second control signal.
KR1020170183155A 2017-12-28 2017-12-28 Battery management sytem and battery pack incuding the same KR102511551B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170183155A KR102511551B1 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Battery management sytem and battery pack incuding the same
PCT/KR2018/014002 WO2019132245A1 (en) 2017-12-28 2018-11-15 Battery management system and battery pack including same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170183155A KR102511551B1 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Battery management sytem and battery pack incuding the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190080604A KR20190080604A (en) 2019-07-08
KR102511551B1 true KR102511551B1 (en) 2023-03-16

Family

ID=67067768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170183155A KR102511551B1 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Battery management sytem and battery pack incuding the same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102511551B1 (en)
WO (1) WO2019132245A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112622791B (en) * 2019-09-24 2022-10-18 比亚迪股份有限公司 High-voltage control system and vehicle
CN114407724A (en) * 2022-02-07 2022-04-29 凯斯达科技有限公司 Battery management system of new energy automobile

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011061927A (en) 2009-09-08 2011-03-24 Hitachi Ltd Battery controller and electric power unit
JP2012210139A (en) * 2011-03-11 2012-10-25 Ricoh Co Ltd Semiconductor device for voltage monitor, battery pack, and electronic equipment
JP2012222865A (en) * 2011-04-04 2012-11-12 Mitsumi Electric Co Ltd Battery protection circuit and battery protection device, and battery pack

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5533175B2 (en) * 2009-05-20 2014-06-25 日産自動車株式会社 Battery monitoring device
KR101892964B1 (en) * 2012-11-21 2018-08-29 미쓰미덴기가부시기가이샤 Semiconductor integrated circuit, protection circuit and battery pack
DE102014200096A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-09 Robert Bosch Gmbh A battery management system for monitoring and controlling the operation of a battery and battery system having such a battery management system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011061927A (en) 2009-09-08 2011-03-24 Hitachi Ltd Battery controller and electric power unit
JP2012210139A (en) * 2011-03-11 2012-10-25 Ricoh Co Ltd Semiconductor device for voltage monitor, battery pack, and electronic equipment
JP2012222865A (en) * 2011-04-04 2012-11-12 Mitsumi Electric Co Ltd Battery protection circuit and battery protection device, and battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190080604A (en) 2019-07-08
WO2019132245A1 (en) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7249129B2 (en) Communication method between master controller and slave controller, slave controller therefor, and battery management system using same
KR102329913B1 (en) Battery management system for monitoring and regulating the operation of a battery and battery system having such a battery management system
US9728993B2 (en) Battery management system and battery system
CN107275692B (en) Secondary battery and authentication method
US9806545B2 (en) Battery management system, motor vehicle and battery module
US20150325886A1 (en) Battery Management System and Battery System
US9306403B2 (en) Battery module, battery management system, system for supplying a drive of a machine suitable for generating torque with electrical energy, and a motor vehicle
CN104520129B (en) For forbidding and allow the method and system of electric motor vehicle control module
KR102511551B1 (en) Battery management sytem and battery pack incuding the same
JP6581706B2 (en) Battery management device
CN113492679A (en) Pyrotechnic igniter circuit and test method
US9682670B2 (en) Method for transferring batteries to a discharged state, battery management system, inverter, system for generating an AC voltage, charging current source and motor vehicle
CN111600343B (en) Method for controlling cell balance and battery management system
CN110235298B (en) Battery pack with communication terminal isolation function
CN111868538A (en) Switch control apparatus and method
US20150086815A1 (en) Method for checking a sleep mode of a cell supervision circuit and lithium-ion rechargeable battery
EP3200309B1 (en) Vehicle-use storage battery system
US20130342945A1 (en) Method for monitoring a disconnection device, in particular a service plug or a service socket, in a battery system, and corresponding monitoring device
CN110994561B (en) Battery safety protection system and processing method
KR20160109529A (en) Recharging device for vehicle
US20220247187A1 (en) Battery pack power cutting off apparatus
CN115967143A (en) Device for protecting battery pack
CN113777512A (en) Current measuring device, battery system comprising same, method of battery system and electric vehicle
KR20180112484A (en) Battery management apparatus and method having added redundant battery

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
GRNT Written decision to grant