KR102569646B1 - 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법이 제공된다. 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템은, 직렬 연결된 복수의 연료 전지 배터리 셀, 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단에 연결되어 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 역전압 발생 여부를 검출하는 복수의 역전압 검출기, 상기 복수의 역전압 검출기 각각의 출력을 제공받는 멀티플렉서, 및 상기 멀티플렉서의 출력을 제공받아 상기 복수의 배터리 셀 각각의 역전압 발생 여부를 감지하는 센싱 IC를 포함하고, 상기 복수의 역전압 검출기 각각은, 상기 연료 전지 배터리 셀의 정방향 전류를 차단하는 다이오드, 상기 다이오드와 직렬로 연결된 저항, 및 상기 저항 사이의 전압 발생을 감지하여 상기 멀티플렉서로 출력하는 전압 측정기를 포함한다.

Description

연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR DETECTING REVERSE VOLTAGE GENERATED IN A FUEL CELL BATTERY AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 연료 전지 스택(stack)을 구성하는 각각의 배터리 셀에서 발생할 수 있는 역전압을 간단한 회로 구성을 통해 감지할 수 있는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
연료 전지(Fuel Cell)은 수소 등의 연료를 산화제와 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치로, 에너지 생성에 배출가스를 발생시키지 않아 친환경 차량 등에 폭넓게 사용되고 있다.
이러한 연료 전지는 에너지 출력 요구량을 충족시키기 위해, 단위 배터리 셀을 층층이 쌓아 조립한 스택 형태로 완성되어 차량에 탑재된다. 하나의 배터리 셀은 화학 반응을 일으켜 전기에너지를 생산하는 전극막, 수소와 산소를 전극막 표면을 전달하는 기체 확산층, 수소와 산소가 섞이지 않고 각 전극으로 균일하게 공급되도록 경로를 만들어주는 금속분리판 등의 부품으로 구성될 수 있다.
연료 전지의 배터리 셀 내부에서, 국소적으로 수소의 공급 및 분배가 원활하지 않으면 배터리 셀의 출력 전압이 급락하거나 역전압이 발생될 수 있으며, 이로 인해 탄소 등의 촉매의 부식을 가속화시켜 연료 전지 스택의 성능 및 내구성에 치명적인 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 연료 전지의 배터리 제어 시스템에 있어서 각각의 배터리 셀의 역전압 검출 기능은 필수적으로 요구된다.
한편, 각각의 배터리 셀은 출력 전압을 측정할 수 있는 센싱 IC에 연결되고, 센싱 IC에 의한 전압 측정을 통해 정전압 및 역전압을 검출할 수 있다. 그런데 배터리 셀의 역전압을 검출할 수 있는 센싱 IC는 종류가 제한될뿐더러 가격이 높게 형성됨으로써, 연료 전지 배터리 제어 시스템의 전체 시스템 구성의 비용 상승 등을 초래하는 하나의 요인이 되고 있다.
따라서, 위와 같이 연료 전지 스택을 구성하는 각각의 배터리 셀의 역전압 발생 여부를 직접 측정할 수 있는 고가의 센싱 IC 대신에, 정전압 발생 여부를 측정하되 별도의 회로 구조를 통해 배터리 셀의 역전압 발생 여부를 검출할 수 있는 센싱 IC 및 이를 이용한 배터리 제어 시스템의 도입이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 연료 전지 스택을 구성하는 배터리 셀 각각과 직접 연결되어 정전압의 출력 전압을 검출하고, 별도의 역전압 검출기 회로의 출력을 통해 역전압의 출력 전압을 검출할 수 있는 센싱 IC를 포함하는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템은, 직렬 연결된 복수의 연료 전지 배터리 셀, 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단에 연결되어 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 역전압 발생 여부를 검출하는 복수의 역전압 검출기, 상기 복수의 역전압 검출기 각각의 출력을 제공받는 멀티플렉서, 및 상기 멀티플렉서의 출력을 제공받아 상기 복수의 배터리 셀 각각의 역전압 발생 여부를 감지하는 센싱 IC를 포함하고, 상기 복수의 역전압 검출기 각각은, 상기 연료 전지 배터리 셀의 정방향 전류를 차단하는 다이오드, 상기 다이오드와 직렬로 연결된 저항, 및 상기 저항 사이의 전압 발생을 감지하여 상기 멀티플렉서로 출력하는 전압 측정기를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 센싱 IC는 상기 멀티플렉서의 출력과 연결된 GPIO(General Purpose Input/Output) 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 멀티플렉서는 상기 복수의 역전압 검출기 각각의 출력을 순차적으로 상기 센싱 IC의 입력단으로 연결시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 전압 측정기는 상기 저항 사이의 차동 전압을 반전시킨 출력을 상기 멀티플렉서로 출력할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 전압 측정기는 상기 연료 전지 배터리 셀이 정전압을 발생시키는 경우 상기 멀티플렉서로 0V의 출력 전압을 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 센싱 IC는 상기 복수의 배터리 셀 각각의 양단과 연결되어 정전압을 측정할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법은, 직렬 연결된 복수의 연료 전지 배터리 셀을 제어하는 배터리 제어 시스템을 기동하는 단계, 및 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각에 연결된 복수의 역전압 검출기가 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단 전압을 측정하는 단계, 및 멀티플렉서가 복수의 역전압 검출기가 측정한 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단 전압을 제공받고, 제공된 복수의 양단 전압을 순차적으로 센싱 IC에 제공하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 역전압 검출기 각각은, 상기 연료 전지 배터리 셀의 정방향 전류를 차단하는 다이오드, 상기 다이오드와 직렬로 연결된 저항, 및 상기 저항 사이의 전압 발생을 감지하여 상기 멀티플렉서로 출력하는 전압 측정기를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템 및 그 동작 방법에 따르면, 역전압 발생을 감지할 수 있는 고비용의 센싱 IC 대신에, 기존의 배터리 셀의 정전압을 측정하며, GPIO 단자를 통해 전압값을 입력받을 수 있는 센싱 IC를 이용함으로써 추가적인 부품의 필요 없이 시스템 구성을 단순화시킬 수 있으며, 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템(100)은 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114), 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각과 연결된 복수의 역전압 검출기(121~124), 복수의 역전압 검출기(121~124) 각각의 출력을 제공받는 멀티플렉서(140) 및 멀티플렉서(140)의 출력을 제공받는 센싱 IC(150)를 포함할 수 있다.
도 1 등에 도시된 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템(100)은 친환경 차량에 설치되어 동작할 수 있다.
복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)은 서로 직렬로 연결되어 연료 전지 스택을 구성할 수 있다. 도 1 등에서 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)은 4개의 배터리 셀로 구성되는 것으로 도시되었지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 배터리 제어 시스템(100)은 요구되는 출력 전압 및 에너지에 대응한 개수의 배터리 셀로 구성된 연료 전지 스택을 포함할 수 있음은 물론이다.
복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114) 각각의 양단에는 배터리 셀 각각의 역전압 발생 여부를 검출하는 복수의 역전압 검출기(121~124)가 각각 연결될 수 있다. 도시된 것과 같이, 하나의 연료 전지 배터리 셀과 하나의 역전압 검출기는 1:1 대응 관계로 연결된다.
역전압 검출기(123)는 역전압에 의해 발생한 역전류를 유도하는 다이오드(D2), 다이오드(D2)와 직렬로 연결되어 역전류가 흐르는 저항(R2) 및 저항(R2)에 흐르는 역전류에 의해 발생하는 전압을 감지하여 멀티플렉서(140)로 출력하는 전압측정기(131)를 포함하도록 구성될 수 있다. 전압 측정기(131)는 예를 들어 저항(R2)의 양단에 두 개의 입력 단자가 연결되고, 출력 단자가 멀티플렉서(140)와 연결되는 OPAMP를 포함할 수 있다.
도 1 등에 도시된 것과 같이, 역전압 검출기(123)뿐만 아니라 다른 역전압 검출기(121, 122, 124) 들도 역전압 검출기(123)와 동일한 회로 구성 요소를 포함할 수 있다.
복수의 역전압 검출기(121~124)는 각각 연결된 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)에 역전압이 발생하는 경우에만 멀티플렉서(140)로 출력 전압을 제공할 수 있다. 복수의 역전압 검출기(121~124)의 동작과 관련하여 도 2 등을 이용하여 더욱 자세하게 기술한다.
멀티플렉서(140)는 복수의 역전압 검출기(121~124)에 포함된 전압측정기(131)에서 출력된 전압을 제공받고, 이를 센싱 IC(150)에 제공할 수 있다. 더욱 구체적으로, 멀티플렉서(140)는 정해진 순서 및 주기에 따라 복수의 역전압 검출기(121~124) 중 어느 하나의 출력 전압을 선택하여 센싱 IC(150)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 멀티플렉서(140)가 4개의 역전압 검출기(121~124)에 대하여, 주기 T 동안 4개의 역전압 검출기(121~124)로부터 제공되는 출력 전압 중 하나를 선택하여 센싱 IC(150)에 제공하는 것을 가정한다. 이 때 멀티플렉서(140)는 시간 0~1/4*T 동안에는 제1 역전압 검출기(121)의 출력 전압을 센싱 IC(150)에 제공하고, 시간 1/4T~1/2*T 동안에는 제2 역전압 검출기(122)의 출력 전압을 센싱 IC(150)에 제공하고, 1/2~3/4*T 동안에는 제3 역전압 검출기(123)의 출력 전압을 센싱 IC(150)에 제공하고, 3/4T~T 동안에는 제4 역전압 검출기(124)의 출력 전압을 센싱 IC(150)에 제공하도록 시분할되어 동작할 수 있다. 물론 하나의 주기가 완료된 이후에 멀티플렉서(140)는 4개의 역전압 검출기(121~124)로부터 제공되는 출력 전압 중 하나를 선택하여 센싱 IC(150)에 제공하는 동작을 반복한다.
멀티플렉서(140)의 출력단은 센싱 IC(150)의 GPIO(General Purpose Input/Output) 단자에 연결될 수 있다. 이를 통해 센싱 IC(150)는 멀티플렉서(140)로부터 제공되는 출력 전압을 GPIO 단자를 통해 입력받는 한편, 상기 GPIO 단자를 통해 멀티플렉서(140)의 제어 신호를 제공할 수도 있다.
센싱 IC(150)는 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)의 전압을 측정할 수 있다. 센싱 IC(150)는 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)과 연결되는 제1 내지 제5 단자(C0~C4)와 멀티플렉서(140)와 연결되는 GPIO 단자를 포함할 수 있다. 센싱 IC(150)에 구비되는 제1 내지 제5 단자(C0~C4)는 각각 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)의 양단과 연결됨으로써 통상적인 연료 전지 배터리 셀의 전압, 즉 정전압 상태의 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)의 양단 전압을 측정할 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 센싱 IC(150)는 정전압 측정치, 역전압 측정치 및 발생 여부 등을 상위 단계 시스템에 알리기 위한 통신 회로 등을 더 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 배터리 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114) 중 하나의 연료 전지 배터리 셀(113)에 역전압이 발생한 경우의 배터리 제어 시스템(100)의 동작을 예를 들어 설명한다.
복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)에 역전압이 발생하지 않은 경우, 즉 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)의 양극과 음극 사이에 정전압이 발생한 경우에는 다이오드(D1~D4)에 의하여 정방향(도 2의 시계 방향)의 전류 흐름이 차단되므로 역전압 검출기(121~124)에는 전류가 흐르지 않는다.
반면에, 연료 전지 배터리 셀(113)과 같이 양극과 음극 사이, 즉 노드(N3)와 노드(N4)에 역전압이 발생한 경우에는 저항(R2) 및 다이오드(D2)에 역방향(도 2의 시계 반대 방향)의 전류가 흐르게 된다. 이와 같은 연료 전지 배터리 셀(113)의 역전압은 배터리 셀(113)이 설치된 연료 전지 스택의 성능 및 내구성에 치명적인 영향을 미칠수 있다.
전압측정기(131)는 역전류로 인해 저항(R2) 양단의 전압차를 두 개의 입력 단자로 제공받고, 이를 반전시켜 멀티플렉서(140)로 출력할 수 있다. 멀티플렉서(140)는 복수의 역전압 검출기(121~124)로부터 제공된 출력 중 어느 하나를 센싱 IC(150)의 GPIO 단자로 제공하도록 시분할되어 동작할 수 있다.
센싱 IC(150)는 GPIO 단자로 제공된 멀티플렉서(140)의 출력의 크기를 측정함으로써 연료 전지 배터리 셀(123)에 발생한 역전압의 크기를 측정할 수 있다. 즉, 전압 측정기(131)는 저항(R2) 양단 사이의 역전압을 반전시켜 멀티플렉서(140)로 출력하므로, 센싱 IC(150)는 멀티플렉서(140)의 출력을 이용하여 정확하게 역전압의 크기를 측정할 수 있다.
역전압 검출기(123)의 출력으로부터 역전압 발생을 감지한 센싱 IC(150)는 차량의 상위 시스템의 마이컴 등에 역전압 발생 정보를 전송할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발셍을 감지하는 배터리 제어 시스템(100)은 역전압 발생을 감지할 수 있는 고비용의 센싱 IC 대신에, 기존의 배터리 셀의 정전압을 측정하며, GPIO 단자를 통해 전압값을 입력받을 수 있는 센싱 IC를 이용함으로써 추가적인 부품의 필요 없이 시스템 구성을 단순화시킬 수 있으며, 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)과 연결된 전압 측정기(121~124)는 고전압 회로에 위치하는 반면, 센싱 IC로부터 역전압의 크기를 제공받는 상위 시스템의 마이컴은 저전압 회로에 위치한다. 이에 따라, 센싱 IC가 마이컴으로 역전압 정보를 전송하는 경우, 기존에 존재하는 절연 통신망을 이용할 수 있으므로 통신망 구성에 있어 추가적인 소자가 불필요하고, 비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법은, 차량을 시동하는 단계(S101), 배터리 제어 시스템을 기동하는 단계(S102), 연료 전지 배터리 셀 전압의 측정을 시작하는 단계(S103)를 포함할 수 있다.
연료 전지 배터리 셀 전압의 측정은 상술한 것과 같이 두 가지의 전압 측정 방식으로 나누어질 수 있다. 우선, 센싱 IC(150)이 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)과 직접 연결된 단자들(C0~C4)을 이용하여 복수의 연료 전지 배터리 셀(111~114)의 정전압을 측정하는 단계(S104)가 수행될 수 있다. 센싱 IC(150)는 정전압 측정 결과에 기초하여, 상위 시스템의 마이컴 등에 정전압 정보 측정 결과를 보고할 수 있다(S105).
다른 한편으로, 복수의 역전압 검출기(121~124)에 의해 역전압이 측정 단계(S106)가 수행될 수 있다. 역전압 검출기(121~124)는 역전압이 발생한 배터리 셀과 연결된 전압 측정기(예를 들어 131)의 출력을 멀티플렉서(140)에 제공하고, 센싱 IC(150)는 멀티플렉서(140)에 역전압 검출기(121~124)가 각 채널별로 제공하는 연료 전지 배터리 셀의 양단의 역전압 크기를 제공받을 수 있다(S107).
이 때, 연료 전지 배터리 셀(111~114)에 역전압이 발생하지 않는 경우, 즉, 정전압이 발생되고 있는 경우에는 배터리 셀과 역전압 검출기 사이에 전류 경로가 생성되지 않으며, 멀티플렉서(140)로 제공되는 전압 출력의 크기 또한 0V로 나타난다. 반면에, 역전압이 발생한 경우, 멀티플렉서(140)로 제공되는 전압 출력의 크기는 역전압의 반전 전압으로 나타난다(S108). 멀티플렉서(140)는 복수의 역전압 검출기(121~1224)의 전압 출력을 순차적으로 센싱 IC(150)에 제공하도록 시분할되어 동작할 수 있다(S109).
센싱 IC(150)는 멀티플렉서(140)의 출력을 이용하여 연료 전지 배터리 셀(111~114)의 역전압 발생 여부를 판단하고, 발생이 감지된 경우 상위 시스템의 마이컴에 보고하는 단계(S111)를 수행할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 배터리 제어 시스템 111~114: 연료 전지 배터리 셀
121~124: 역전압 검출기 131: 전압 측정기
140: 멀티플렉서 150: 센싱 IC

Claims (11)

  1. 연료 전지 스택의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템에 있어서,
    직렬 연결된 복수의 연료 전지 배터리 셀;
    상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단에 연결되어 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 역전압 발생 여부를 검출하는 복수의 역전압 검출기;
    상기 복수의 역전압 검출기 각각의 출력을 제공받는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서의 출력을 제공받아 상기 복수의 배터리 셀 각각의 역전압 발생 여부를 감지하는 센싱 IC를 포함하고,
    상기 복수의 역전압 검출기 각각은,
    상기 연료 전지 배터리 셀의 정방향 전류를 차단하는 다이오드,
    상기 다이오드와 직렬로 연결된 저항, 및
    상기 저항 사이의 전압 발생을 감지하여 상기 멀티플렉서로 출력하는 전압 측정기를 포함하며,
    상기 센싱 IC는 상기 멀티플렉서의 출력과 연결된 GPIO(General Purpose Input/Output) 단자를 포함하고,
    상기 멀티플렉서는 상기 복수의 역전압 검출기 각각의 출력을 순차적으로 상기 센싱 IC의 입력단으로 연결시키며,
    상기 전압 측정기는 상기 저항 사이의 차동 전압을 반전시킨 출력을 상기 멀티플렉서로 출력하는
    연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전압 측정기는 상기 저항의 양단에 두 개의 입력 단자가 연결되고, 출력 단자가 멀티플렉서와 연결되는 OPAMP인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전압 측정기는 상기 연료 전지 배터리 셀이 정전압을 발생시키는 경우 상기 멀티플렉서로 0V의 출력 전압을 제공하는,
    연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱 IC는 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단과 연결되어 정전압을 측정하는,
    연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템.
  7. 연료 전지 스택의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법에 있어서,
    직렬 연결된 복수의 연료 전지 배터리 셀을 제어하는 배터리 제어 시스템을 기동하는 단계;
    상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각에 연결된 복수의 역전압 검출기가 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단 전압을 측정하는 단계; 및
    멀티플렉서가 복수의 역전압 검출기에 의해 측정된 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단 전압을 제공받고, 제공된 복수의 양단 전압을 순차적으로 센싱 IC에 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 복수의 역전압 검출기 각각은,
    상기 연료 전지 배터리 셀의 정방향 전류를 차단하는 다이오드,
    상기 다이오드와 직렬로 연결된 저항, 및
    상기 저항 사이의 전압 발생을 감지하여 상기 멀티플렉서로 출력하는 전압 측정기를 포함하고,
    상기 센싱 IC는 상기 멀티플렉서의 출력과 연결된 GPIO(General Purpose Input/Output) 단자를 포함하며,
    상기 전압 측정기는 상기 저항 사이의 차동 전압을 반전시킨 출력을 상기 멀티플렉서로 출력하는,
    연료 전지 스택의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 전압 측정기는 상기 저항의 양단에 두 개의 입력 단자가 연결되고, 출력 단자가 멀티플렉서와 연결되는 OPAMP인 것을 특징으로 하는,
    연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 전압 측정기는 상기 연료 전지 배터리 셀이 정전압을 발생시키는 경우 상기 멀티플렉서로 0V의 출력 전압을 제공하는,
    연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 센싱 IC는 상기 복수의 연료 전지 배터리 셀 각각의 양단과 연결되어 정전압을 측정하는,
    연료 전지 배터리 셀의 역전압 발생을 감지하는 배터리 제어 시스템의 동작 방법.
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