KR20080080864A - 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차에 동력을 공급하고, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법에 관한 것이다.
배터리 관리 시스템 및 그 구동방법은 복수의 셀 각각의 셀 전압을 측정하고, 측정된 복수의 셀 전압에 따라 셀밸런싱이 필요한 적어도 하나의 제1 셀을 검출한다. 그리고 자동차의 운행 모드에 따라 상기 적어도 하나의 제1 셀의 셀밸런싱을 수행한다.
과충전, 과방전, 셀밸런싱, 하이브리드

Description

배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM AND THE DRIVING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 센싱부(10), 셀밸런싱부(40), 및 MCU(20)를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 운행 모드에 따라 셀밸런싱을 수행하는 배터리 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 복수의 셀 중 셀밸런싱이 필요한 셀, 제1 릴레이(R1), 및 제1 셀밸런싱 구동부(430)가 연결되어 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방전제어신호를 나타낸 도면이다.
도 6은 셀밸런싱 구동부(440)로 과충전셀의 에너지가 전달되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은 셀밸런싱 구동부(440)가 과방전셀로 에너지를 전달하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명은 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것으로, 특히, 전기 에너지를 이용하는 자동차에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기에너지에 의해 동작하는 배터리 엔진을 이용하는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 충방전이 가능한 다수의 2차 전지(cell)가 하나의 팩(pack)으로 형성된 배터리를 주동력원으로 이용하기 때문에 배기가스가 전혀 없으며 소음이 아주 작은 장점이 있다.
한편, 하이브리드 자동차라 함은 내연 엔진을 이용하는 자동차와 전기 자동차의 중간 단계의 자동차로서, 두 가지 이상의 동력원, 예컨대 내연 엔진 및 배터리로부터 에너지를 받아 구동되는 모터를 사용하는 자동차이다.
이와 같이 배터리를 동력원으로 이용하는 자동차는 출력 전력 향상을 위해 2차 전지(CELL)의 수가 점차 증가되고 있으며, 연결된 다수의 셀을 효율적으로 관리 할 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)에 필요하 다.
특히, 다수의 셀이 직렬 연결되어 있는 경우, 셀 상호간의 밸런싱이 중요하다. 셀 상호간의 밸런싱이란, 배터리를 구성하는 복수의 셀의 전압 각각의 전압간에 차이가 허용범위 내에 있도록 유지되는 것을 의미한다. 셀 상호간의 밸런싱은 이하 '셀밸런싱'이라고 지칭한다. 셀밸런싱은 배터리의 수명 및 출력 전력과 밀접한 관련이 있다. 셀밸런싱이 되지 않은 셀은 열화되고, 결국 배터리의 수명을 단축시키고, 출력 전력을 감소시킨다.
또한, 종래 셀밸런싱 방법은 메인 컨트롤러(Main Controller)의 제어에 따라 형성된 방전 경로를 이용한다. 이 때, 방전 경로는 저항을 포함한다. 이 때, 메인 컨트롤러는 각 셀 전압을 비교기를 사용하여 소정의 전압과 비교한 결과를 이용하여, 셀밸런싱 여부를 판단한다. 그러면 셀밸런싱에 많은 시간이 소요된다. (이를 해결하기 위해 메인 컨트롤러와 셀밸런싱부를 1칩으로 구성한다는 내용을 쓸 것)그리고 배터리를 구성하는 복수의 셀의 개수가 증가함에 따라 셀밸런싱에 필요한 회로의 구성이 증가하고, 이를 제어하기 위한 메인 컨트롤러와 이들 사이의 정보 교환을 위해 별도의 배선등이 필요하다. 또한, 셀의 개수가 증가하면, 새로운 메인 콘트롤러가 필요한 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배터리의 셀밸런싱을 효율적이고,정확하게 수행할 수 있으며, 셀 개수가 변경되더라도 셀밸런싱을 수행할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 배터리 관리 시스템은 자동차에 동력을 공급하고, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하며, 상기 복수의 셀 각각의 셀 전압을 측정하는 센싱부, 상기 측정된 복수의 셀 전압에 따라 셀밸런싱이 필요한 적어도 하나의 제1 셀을 검출하고, 상기 자동차의 운행 모드에 따라 상기 적어도 하나의 제1 셀의 셀밸런싱을 수행한다. 상기 측정된 복수의 셀 전압 각각을 정상 범위와 비교하여, 상기 복수의 셀 중 상기 제1 셀을 검출하는 셀밸런싱 판단부, 상기 자동차의 운행 모드가 일시 정차 또는 주행 모드인 경우 상기 제1 셀의 전압을 방전시키도록 제어하는 셀밸런싱 제어부, 및 상기 셀밸런싱 제어부의 제어에 따라 상기 제1 셀의 전압을 방전시키는 셀밸런싱부를 포함한다. 상기 자동차 운행 모드가 정차인 경우, 상기 셀밸런싱 판단부는 상기 복수의 셀 중 과충전 셀 또는 과방전 셀을 검출하고, 상기 셀밸런싱부는, 상기 과충전 셀로부터 에너지를 전달받아, 상기 과방전 셀로 상기 과충전 셀로부터 전달받은 에너지를 전달한다. 상기 셀밸런싱부는, 상기 복수의 셀 각각에 제1 단이 연결되어 있고, 제1 출력단에 제2 단이 연결된 복수의 제1 셀밸런싱 스위치, 상기 복수의 셀 각각에 제1 단이 연결되어 있고, 제2 출력단에 제2 단이 연결된 복수의 제2 셀밸런싱 스위치, 상기 자동차 운행 모드가 일시 정차 또는 운행중인 경우, 상기 제1 셀을 방전시키는 제1 셀밸런싱 구동부, 상기 자동차 운행 모드가 정차인 경우, 상기 과충전 셀로부터 전달받은 에너지를 상기 과방전 셀로 전달하는 제2 셀밸런싱 구동부, 상기 제1 셀밸런싱 구동부와 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단을 연결하는 제1 릴레이, 및 상기 제2 셀밸런싱 구동부와 상기 제1 출력단 및 제2 출력단을 연결하는 제2 릴레이를 포함한다. 상기 셀밸런싱 제어부는, 상기 자동차 운행 모드가 일시 정차 또는 운행중인 경우, 상기 제1 릴레이를 턴온시키고, 상기 복수의 셀밸런싱 스위치 중 상기 제1 셀에 대응하는 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴온시킨다. 제1 셀밸런싱 구동부는, 상기 제1 릴레이의 일단에 일단이 연결된 제1 저항, 상기 제1 릴레이의 일단 및 상기 제1 저항의 일단에 일단이 연결된 제2 저항, 상기 제2 저항의 타단에 제1 전극이 연결되고, 상기 제1 릴레이의 타단에 제2 전극이 연결되어 있는 제1 트랜지스터, 상기 제1 저항의 타단에 제1 전극이 연결된 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 제어전극과 제2 전극 사이에 연결되고, 상기제2 트랜지스터의 제2 전극에 연결되어 있는 제3 저항, 상기 제2 트랜지스터와 포토커플러를 구성하는 포토 다이오드, 상기 포토 다이오드의 애노드 전극에 연결되어 있는 제1 전원, 상기 포토다이오드의 캐소드 전극에 일단이 연결되어 있는 제4저항, 상기 제4저항의 일단 및 상기 포토다이오드의 캐소드 전극에 일단이 연결되어 있는 제5 저항을 포함한다. 상기 셀밸런싱 제어부는, 상기 제4 저항의 타단에 방전 제어신호를 전달하고, 상기 방전제어신호에 의해 상기 포토다이오드에 구동전류가 흐른다. 상기 구동전류에 응답하여 상기 제2 트랜지스터에 바이어스 전류가 흐르고, 상기 바이어스 전류와 상기 제3 저항에 의해 상기 제1 트랜지스터의 제어 전그과 제2 전극에 인가되는 바이어스 전압에 의해 상기 제1 트랜지스터가 턴온된다. 상기 제1 트랜지스터가 턴온되면, 상기 제2 저항과 상기 제1 트랜지스터를 포함하는 방전 경로에 의해 상기 제1 셀의 전하가 방전되어, 상기 제1 셀의 전압이 감소한다.
그리고, 상기 셀밸런싱 제어부는, 상기 자동차 운행 모드가 정차인 경우, 상기 제2 릴레이를 턴온시키고, 상기 복수의 셀밸런싱 스위치 중 상기 과충전 셀에 대응하는 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴온시키고, 상기 과충전 셀이 정상 범위에 도달하면, 상기 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴오프시킨다. 상기 셀밸런싱 제어부는, 상기 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴오프된 후, 상기 복수의 제1 셀밸런싱 스위치 중 상기 과방전 셀에 대응하는 제3 셀밸런싱 스위치 및 상기 복수의 제2 셀밸런싱 스위치 중 상기 과방전 셀에 대응하는 제4 셀밸런싱 스위치를 턴온시킨다. 상기 셀밸런싱 제어부는, 상기 과방전 셀리 정상 범위에 도달하면, 상기 제3 및 제4 셀밸런싱 스위치를 턴오프시킨다. 상기 제2 셀밸런싱 구동부는, 상기 제2 릴레이의 일단에 일단이 연결되고, 상기 제2 릴레이의 타단에 타단이 연결되어 있는 인덕터를 포함하고, 상기 인덕터는 턴온된 상기 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치, 및 턴온된상기 제2 릴레이를 통해 전달되는 에너지를 저장한다. 상기 인덕터에 저장된 에너지는, 턴온된 상기 제3 및 제4 셀밸런싱 스위치, 및 턴온된 상기 제2 릴레이를 통해 상기 과방전 셀로 전달된다. 상기 제2 셀밸런싱 구동부는, 상기 인덕터에 전기적으로 병렬 연결되어 있는 커패시터를 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 방법은 자동차에 동력을 공급하고, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법으로서, a) 상기 자동차의 운행 모드를 판단하는 단계 b) 상기 복수의 셀 각각의 전압을 센싱하는 단계 c) 상기 복수의 셀 중 셀밸런싱이 필요한 셀을 판단하는 단계 및 d) 상기 자동차의 운행 모드에 따라 셀밸런싱을 수행하는 단계를 포 함한다. 상기 a)단계에서, 상기 자동차의 운행 모드가 정차인 경우, 상기 c)단계에서, 상기 복수의 셀 중 과충전 및 과방전 셀을 검출하고, 상기 d)단계에서, 상기 과충전 셀의 에너지를 상기 과방전 셀로 전달하여, 상기 과충전 셀 및 과방전 셀의 셀밸런싱을 수행한다. 또한, 상기 a)단계에서, 상기 자동차의 운행 모드가 일시 정차 및 주행인 경우, 상기 c)단계에서, 상기 복수의 셀 중 과충전 셀을 검출하고, 상기 d)단계에서, 상기 과충전 셀을 방전시켜, 셀밸런싱을 수행한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리, BMS 및 BMS의 주변장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 BMS는 하나의 칩으로 구성되어 있다.
먼저, 배터리(2)는 복수의 전지 셀이 서로 직렬로 연결된 복수의 서브팩(2a ~ 2h), 출력단자(2_OUT1), 출력단자(2_OUT2) 및 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 안전스위치(2_SW)를 포함한다. 여기서 서브팩(2a ~ 2h)은 예시적으로 8개로 표시되고 서브팩은 복수의 전지 셀을 하나의 그룹으로 표시한 것에 불과한 것이고, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 안전 스위치(2_SW)는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 마련되는 스위치로서 배터리를 교체하거나 배터리에 대한 작업을 수행할 때 작업자의 안전을 위하여 수동적으로 온 오프할 수 있는 스위치이다. 본 실시예에서는 서브팩(2d)과 서브팩(2e) 사이에 안전 스위치(2_SW)가 마련되나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 출력단자(2_OUT1) 및 출력단자(2_OUT2)는 인버터(8)와 연결된다.
전류센서(3)는 배터리(2)의 출력전류 량을 측정하여 BMS(1)의 센싱부(10)로 출력한다. 구체적으로 전류센서(3)는 홀(Hall) 소자를 이용하여 전류를 측정하고 측정된 전류에 대응되는 아날로그 전류 신호로 출력하는 Hall CT(Hall current transformer)일 수 있다.전류센서(3)는 BMS(1)로 측정된 배터리 전류에 관한 정보를 전달한다.
냉각팬(4)은 BMS(1)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)의 충방전에 의해 발생할 수 있는 열을 냉각하여 온도 상승으로 인한 배터리(2)의 열화 및 충방전 효율의 저하를 방지한다.
퓨즈(5)는 배터리(2)의 단선 또는 단락에 의해 과전류가 배터리(2)에 전달되는 것을 방지한다. 즉 과전류가 발생하면 퓨즈(5)는 단선되어 과전류가 배터리(2) 에 전달되는 것을 차단한다.
메인 스위치(6)는 과전압, 과전류, 고온 등 이상 현상이 발생하면BMS(1)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)를 온오프 한다.
BMS(1)는 센싱부(10), MCU(Micro control unit, 20), 내부전원 공급부(30), 셀밸런싱부(40), 저장부(50), 통신부(60), 보호회로부(70), 파워온 리셋부(80) 및 외부인터페이스(90)를 포함한다. 그리고 연결 포트부(15)를 통해 복수의 셀 각각에 전기적으로 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 연결 포트부(15)는 셀의 개수 이상의 연결단자를 포함하고 있다. 이하, 복수의 연결단자 중 셀에 연결된 복수의 연결단자를 셀 연결 단자로 지칭한다.
센싱부(10)는 배터리를 구성하는 복수의 셀 각각에 복수의 셀 연결단자를 통해 전기적으로 연결되어 있으며, 각 전지 셀전압 및 배터리 단자 전압을 측정하고, 홀 센서(3)로부터 전달되는 전기적 신호를 이용하여 배터리 전류를 측정한다. 또한, 셀의 온도 및 배터리의 온도를 측정한다. 센싱부(10)는 셀전압, 배터리 단자 전압, 배터리 전류, 및 셀의 온도등을 MCU(20)로 전달한다. 배터리 단자 전압이란, 출력단자(2_OUR1)와 출력단자(2_OUT2)사이의 전압이고, 배터리 전류는 배터리에 흐르는 전류를 의미한다.
MCU(20)는 센싱부(10)로부터 전달받은 배터리 전류, 배터리 단자 전압, 각 전지 셀전압, 셀온도 및 주변온도에 기초하여 배터리(2)의 충전상태(state of charging, 이하 SOC), 건강상태(state of health, 이하 SOH) 등을 추정하여 배터리(2)의 상태를 알려주는 정보를 생성하고 자동차의 MTCU(7)에 전달한다. 그러면 자동차의 MTCU는 MCU(20)로부터 전달된 SOC 및 SOH에 기초하여 배터리(2)의 충전 또는 방전을 제어한다. 본 발명의 실시예에 따른 MCU(20)는 연결 포트부(15)의 셀 연결단자와 셀 각각이 연결되면, 셀의 개수를 인식할 수 있다. 이렇게 인식된 셀 개수에 맞춰서 셀밸런싱부(40)를 제어하기 위한 신호를 생성한다. 셀밸런싱부(40)의 구체적인 구성 및 동작은 후술한다.
내부전원 공급부(30)는 일반적으로 보조 배터리를 이용하여 BMS(1)가 동작하는데 필요한 바이어스 전압등을 전달하기 위한 전원을 공급하는 장치이다.
셀밸런싱부(40)는 각 셀의 충전상태의 균형을 맞춘다. 즉, 충전상태가 정상 범위를 벗어난 셀을 충전 및 방전시켜, 기준 범위에 속하도록 제어한다. 여기서 정상 범위란, 배터리 단자 전압, SOC, SOH, 및 온도등을 고려하여 설정되는 범위일 수 있다. 또한, 복수의 셀 전압의 평균값을 기준으로 소정의 범위를 갖는 범위를 기준 범위로 설정할 수 있다. 그리고 셀밸런싱부(40)는 각 셀의 전압에 관한 정보를 전달받은 MCU(20)의 제어 신호에 동작하거나, 셀밸런싱부(40)가 센싱부(10)로부터 셀 전압에 관한 정보를 직접 전달받아, 각 셀의 셀밸런싱 여부를 판단하고, 셀밸런싱을 제어할 수 있다. 셀밸런싱부(40)는 각 셀에 복수의 셀 연결단자를 통해 전기적으로 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 셀밸런싱부(40)는 자동차의 운행 모드에 따라 셀밸런싱 방법을 달리한다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 5를 참조하여 후술한다.
저장부(50)는 BMS(1)의 전원이 오프될 때, 현재의SOC, SOH 등의 데이터들을 저장한다. 여기서 저장부(50)는 전기적으로 쓰고 지울 수 있는 비휘발성 저장장치로서 EEPROM일 수 있다.
통신부(60)는 자동차의MTCU(7)와 통신을 수행한다. 보호회로부(70)는 펌웨어(firm ware)를 이용하여 외부의 충격, 과전류, 과전압, 및 저전압 등으로부터 배터리(2)를 보호하기 위한 회로이다.
파워온 리셋부(80)는 BMS(1)의 전원이 켜지면 전체 시스템을 리셋한다. 외부 인터페이스(90)는 냉각팬(4), 메인 스위치(6) 등 BMS의 보조장치들을 MCU(20)에 연결하기 위한 장치이다. 본 실시에에서는 냉각팬(4) 및 메인 스위치(6)만이 도시되었지만 이에 한정되는 것은 아니다.
MTCU(7)는 차량의 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 차량 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 즉 MTCU(7)는 인버터(8)의 스위칭을 제어하여 모터제너레이터(9)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다. 또한 MTCU(7)는 BMS(1)의 통신부(60)를 통하여 MCU(20)로부터 전달되는 배터리(2)의 SOC를 전달받아 배터리(2)의 SOC가 목표값(예컨대 55%)이 되도록 제어한다. 예를 들면 MCU(20)로부터 전달된 SOC가 55% 이하이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 배터리(10) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 충전시키고 이때 배터리 전류는 '+'값이다. 한편, SOC가 55% 이상이면 인버터(8)의 스위치를 제어하여 전력이 모터제너레이터(9) 방향으로 출력되도록 하여 배터리(2)를 방전시키고 이때 배터리 전류는 '-'값이다.
인버터(8)는 MTCU(7)의 제어신호에 기초하여 배터리(2)가 충전 또는 방전되 도록 한다.
모터 제너레이터(9)는 배터리(2)의 전기에너지를 이용하여 MTCU(7)로부터 전달되는 토크 정보에 기초하여 자동차를 구동한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은MTCU(7)로 배터리에 관한 정보 및 충방전을 제어하기 위한 신호를 전달하고, MTCU(7)는 충방전을 수행한다. 또한, BMS(1)에서, 각 셀의 셀밸런싱은 센싱부(10), 셀밸런싱부(40) 및 MCU(20)등을 이용하여 이루어진다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 셀밸런싱을 수행하기 위한, 구성 및 동작에 대해서 설명한다. 이하, BMS와 복수의 셀이 셀연결단자를 통해 전기적으로 연결한 것으로 설명한다. 도 2 및 도 3에서 도시의 편의를 위해 연결 포트부(15)는 생략한다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 BMS(1)에서 셀밸런싱에 직접적으로 관여하는 구성요소인, 센싱부(10), 셀밸런싱부(40), 및 MCU(20)를 나타낸 도면이다. 복수의 셀의 양단에 연결된 도선은 센싱부(10) 및 셀밸런싱부(40)에 연결되어 있으며, 센싱부(10)는 MCU(20)에 연결되어 있어, 측정된 셀 전압을 전달한다. 그리고 셀밸런싱부(40)는 MCU(20)에 연결되어 있다. MCU(20)는 MTCU(7)로부터 자동차 운행 모드에 따른 정보를 전달받는다. 본 발명의 실시예에서는 MCU(20)가 센싱부(10)로부터 셀 전압에 관한 정보를 전달받고, 셀밸런싱의 필요성을 판단하여 셀밸런싱을 제어하는 것으로 설명한다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 셀밸런싱부(40)는 독자적으로 마이크로 콘트롤 유닛(micro control unit)을 별도로 포함하고, 센싱부(10)로 부터 전달되는 셀전압에 관한 정보 및 MTCU(7)로부터 자동차 운행 모드에 대한 정보를 전달받아, 셀밸런싱 필요 여부를 판단하고 자동차 운행 모드에 따라 셀밸런싱을 제어 및 수행할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 MCU(20)의 셀밸런싱 판단부(210) 및 셀밸런싱 제어부(220)는 셀밸런싱부(40)에 직접 포함될 수 있다.
구체적으로, 센싱부(10)는 각 셀의 전압을 측정하여 생성한 셀전압 신호(SCV)를 셀밸런싱 판단부(210)로 전달한다. 셀밸런싱 판단부(210)는 셀전압신호(SCV)의 전압을 정상 범위와 비교한다. 셀밸런싱 판단부(210)는 비교 결과, 셀전압신호(SCV)의 전압이 정상 범위를 벗어나면, 셀 밸런싱이 필요한 것으로 판단한다. 셀전압신호(SCV)가 정상 범위를 벗어나 작은 값을 갖는 경우, 해당 셀을 방전 대상 셀로 판단하고, 셀전압신호(SCV)가 정상 범위를 벗어나 큰 값을 갖는 경우, 해당 셀을 충전 대상셀로 판단한다. 셀밸런싱 제어부(220)는 셀밸런싱 판단부(210)로부터 셀밸런싱이 필요한 셀에 관한 정보를 전달받고, 셀밸런싱부(40)로 셀밸런싱 제어신호(CBS)를 전달한다. 셀밸런싱 제어부(220)는 MTCU(7)로부터 전달되는 자동차 운행 모드에 관한 정보 및 셀밸런싱이 필요한 셀에 관한 정보에 따라 셀밸런싱 제어신호(CSD)를 생성하여, 셀밸런싱부(40)로 전달한다. 본 발명의 실시예에따른 자동차 운행 모드는, 정차, 주행, 및 일시정차로 구분할 수 있다. 자동차 운행 모드가 정차인 경우는 일반적으로 주차를 한 후, 자동차의 동작이 정지된 상태이고, 일시 정차란, 운행 중 일시 정지한 단계를 의미한다. 본 발명의 실시예에 따른 BMS는 자동차 운행 모드가 정차 및 일시정차인 경우에, 셀밸런싱이 필요한 셀을 검출하고, 셀밸런싱을 수행한다. 그리고 자동차 운행 모드에 따라 셀밸런싱 방법을 달 리하며, 그에 따른 제어신호(CSD)가 달라지는데, 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술한다. 그 밖에 셀밸런싱 제어부(220)는 셀밸런싱이 필요하다고 판단된 셀과 셀밸런싱부의 연결을 제어하는 연결제어신호(CSS)를 생성하여 셀밸런싱부(40)로 전달하고, 셀밸런싱을 위한 셀의 방전을 제어하기 위한 방전 제어신호(CB)를 생성하여 셀밸런싱부(40)로 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 운행 모드에 따라 셀밸런싱을 수행하는배터리 관리 시스템을 나타낸 도면이다. 배터리(2)는 40개의 복수의 셀(CELL1~CELL40)을 포함하고, 5개의 셀을 단위로 하나의 팩을 구성한다. 따라서 배터리(2)는 8개의 팩(2a~2h)으로 구성되어 있다.
셀밸런싱부(40)는 복수의 셀밸런싱 다중화부(410), 셀밸런싱 연결부(420), 제1 셀밸런싱 구동부(430), 및 제2 셀밸런싱 구동부(440)를 포함한다.
셀밸런싱 다중화부(410)는 복수의 셀밸런싱 스위치(SH1~SH40, SL1~SL40)를 포함하며, 복수의 셀밸런싱 스위치(SH1~SH40, SL1~SL40)는 연결제어신호(CSS)에 따라 온/오프된다. 셀밸런싱 스위치(SH1)의 일단은 셀(CELL1)의 일단에 연결되어 있고, 셀밸런싱 스위치(SH1)의 타단은 제1 출력단(H)에 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 셀밸런싱 스위치(SL1)의 일단은 셀(CELL1)의 타단에 연결되어 있고, 셀밸런싱 스위치(SL1)의 타단은 제2 출력단(L)에 전기적으로 연결되어 있다. 동일한 방식으로 복수의 셀밸런싱 스위치(SH1~SH40) 각각은 대응하는셀의 일단에 전기적으로 연결되어 있고, 타단은 제1 출력단(H)에 전기적으로 연결되어 있다. 마찬가지로, 복수의 셀밸런싱 스위치(SL1~SL40) 각각은 대응하는 셀의 일단에 연결되어 있고, 타단은 제2 출력단(L)에 전기적으로 연결되어 있다. 복수의 셀밸런싱 스위치(SH1~SH40, SL1~SL40)는 셀밸런싱 제어부(220)로부터 전달된 연결제어신호(CSS)에 응답하여 온/오프된다. 본 발명의 실시예에 따른 연결제어신호(CSS)는 복수의 셀밸런싱 스위치(SH1~SH40, SL1~SL40) 각각에 대응되는 복수의 신호를 지칭한다. 구체적으로, 셀밸런싱 판단부(210)가 셀(CELL3)이 셀밸런싱이 필요하다고 판단하면, 셀밸런싱 제어부(220)는 셀밸런싱 스위치(SH3, SL3)을 턴온시키는 연결제어신호(CSS)를 셀밸런싱 스위치(SH3, SL3)으로 전달한다. 그러면, 셀밸런싱 스위치(SH3, SL3)가 턴온도어, 제1 출력단(H)와 제2 출력단(L)은 셀(CELL3)의 양단에 각각 연결된다.
셀밸런싱 연결부(420)는 셀밸런싱 다중화부(410)의 제1 및 제2 출력단(H, L), 제1 셀밸런싱 구동부(430), 및 제2 셀밸런싱 구동부(440)에 연결되어 있다. 셀밸런싱 연결부(420)는 제1 및 제2 릴레이(R1, R2)를 포함하며, 제1 및 제2의 릴레이(R1, R2)의 입력단(H1, H2)은 제1 출력단(H)에 연결되어 있고, 제1 및 제2 릴레이의 입력단(L1, L2)은 제2 출력단(L)에 연결되어 있다. 제1 및 제2 릴레이(R1, R2)는 셀밸런싱 제어신호(CSD)에 따라 동작한다. 구체적으로, 셀밸런싱 제어신호(CSD)는 자동차 운행 모드가 일시 정차인 경우에는 제1 릴레이를 턴온시켜, 제1 셀밸런싱 구동부와 셀밸런싱이 필요한 셀을 전기적으로 연결한다. 제1 셀밸런싱 구동부(430)는 셀과 연결되면, 저항을 이용한 방전 경로를 형성하여, 셀의 전압을 감소시켜, 정상 범위에 속하도록 한다. 이 때, 셀밸런싱이 필요한 셀의 방전의 시작과 끝을 제어하는 방전제어신호(CB)가 제1 셀밸런싱 구동부(430)로 전달된다. 그리 고 자동차 운행 모드가 정차인 경우에는 셀밸런싱 제어신호(CSD)는 제2 릴레이를 턴온시켜, 제2 셀밸런싱 구동부(440)와 셀밸런싱이 필요한 셀을 전기적으로 연결한다. 제2 셀밸런싱 구동부(440)는 자동차 운행 모드가 정차중 일 때, 셀밸런싱이 필요한 셀 중 높은 전압의 셀의 에너지를 전달받아, 셀밸런싱이 필요한 셀 중 낮은 전압의 셀로 에너지를 전달한다. 그러면, 높은 전압의 셀의 전압은 감소하고, 낮은 전압의 셀의 전압은 상승하여, 복수의 셀 각각이 정상 범위를 만족한다.
이하, 도 4를 참조하여 제1 셀밸런싱 구동부(430)를 구체적으로 설명한다. 도 4는 복수의 셀 중 셀(CELLi)이 셀밸런싱이 필요한 경우, 제1 릴레이(R1)를 통해, 셀(CELLi)과 제1 셀밸런싱 구동부(430)가 연결되어 있는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 셀밸런싱 구동부(430)는 복수의 저항(R1-R5), 포토커플러(photocoupler)를 구성하는 제2 트랜지스터 및 포토다이오드(photodiode), 제1 트랜지스터를 포함한다. 제1 셀밸런싱 구동부(430)는 방전제어신호(CB)에 의해 제어된다.
구체적으로, 셀밸런싱 판단부(210)가 셀(CELLi)의 셀밸런싱이 필요하다고 판단되어, 셀밸런싱 제어부(220)로 셀(CELLi)에 관한 정보를 전달한다. 셀(CELLi)에 관한 정보란, 셀(CELLi)의 위치에 따른 식별 정보를 포함한다. 그러면, 셀밸런싱 제어부(220)는 셀(CELLi)의 위치에 따른 식별 정보에 따라 연결제어신호(CSS)를 생성한다. 연결제어신호(CSS)에 따라 셀밸런싱 다중화부(410)의 셀밸런싱 스위치(Shi) 및 셀밸런싱 스위치(SLi)가 턴온된다. 그리고 셀밸런싱 제어부(220)는 MTCU(7)로부터 전달되는 자동차 운행 모드에 따라 제1 셀밸런싱 구동부(430)와 제2 셀밸런싱 구동부(440) 중 하나를 선택하기 위한 셀밸런싱 제어신호(CSD)를 생성하여, 셀밸런싱 연결부(420)로 전달한다. 현재 자동차 운행 모드가 일시정차인 경우, 제1 셀밸런싱 구동부(430)를 동작시키기 위해, 셀밸런싱 제어신호(CSS)는 제1 릴레이(R1)를 턴온시킨다. 그러면, 도 4에 간략히 도시된 것과 같이, 셀(CELLi)과 제1 셀밸런싱 구동부(430)는 전기적으로 연결된다.
이 때, 방전제어신호(CB)는 셀밸런싱 제어부(220)에서 생성되며, 셀(CELLi)의 전압이 정상범위에 도달할 때까지, 셀(CELLi)을 방전시키도록 제어한다. 셀밸런싱 판단부(210)는 센싱부(10)로부터 전달되는 셀(CELLi)의 전압을 실시간으로 정상범위와 비교하여, 정상범위에 속하면, 셀밸런싱 제어부(220)로 셀(CELLi)의 셀밸런싱 완료를 알린다. 그러면, 셀밸런싱 제어부(220)는 셀밸런싱이 완료되면, 방전제어신호(CB)를 조절하여, 셀(CELLi)의 방전을 멈추도록 제어한다. 본 발명의 실시예에 따른 방전제어신호(CB)는 방전개시시 로우 레벨인 제1 레벨로 변경되고, 방전이 유지되는 동안 방전제어신호는 제1 레벨을 유지한다. 셀밸런싱이 완료되면, 제1 레벨에서 높은 레벨인 제2 레벨로 변경한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방전제어신호(CB)를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방전개시시점(T1)에서 제1 레벨(VL)의 방전제어신호(CB)가 제1 셀밸런싱 구동부(430)로 전달되면, 전원(VDD)의 전압과 제1 레벨(VL)의 전압 사이의 전압(VA)이 저항(R4)과 저항(R5)이 만나는 접점(A)에 인가된다. 전압(VA)는 저항(R4) 및 저항(R5)사이의 저항비에 따라 결정된다. 본 발명의 실시예에 따른 전 압(VA)는 포토다이오드(PD)에 구동전류를 흐르게 할 수 있는 레벨로 설정한다. 따라서, 제1 레벨의 방전제어신호(CB)가 인가되면, 전원(VDD)의 전압과 전압(VA)의 전압차에 의해 포토다이오드(PD)에 구동전류(Ir)가 발생한다. 포토다이오드(PD)를 포토커플러를 형성하고 있는 제2 트랜지스터(Q2)는 포토다이오드(PD)에 흐르는 구동전류(Ir)에 대응하여 턴온되고, 바이어스 전류(Iv)가 발생한다. 바이어스 전류(Iv)가 흐르면, 저항(R3)에 바이어스 전압(Vr)이 인가되어, 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온된다. 턴온된 제1 트랜지스터(Q1)을 통해 방전 전류(Id)가 흐른다. 그러면, 턴온된 제1 릴레이(R1), 저항(R2)를 통해 셀(CELLi)의 일단(C1)으로부터 타단(C2)로 이어지는 방전 경로가 형성되고, 방전 전류(Id)를 통해 셀(CELLi)의 전압은 빠르게 감소한다. 이렇게 방전을 통해 셀(CELLi)의 전압이 감소하여 정상 범위에 이르면, 방전제어신호(CB)는 시점(T2)에서 제2 레벨(VH)이 되고, 방전 전류(Id)는 발생한지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 트랜지스터는 콜렉터 전극 및 에미터 전극을 두 전극으로 갖고, 베이스 전극을 제어 전극으로 갖는 바이폴라 정션 트랜지스터(bipolar junction transistor)로, 제1 및 제2 트랜지스터는 n-채널 타입의 트랜지스터이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 동일한 동작을 수행하는 다른 트랜지스터를 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은 자동차 운행 모드가 일시 정차의 경우에는 강제 방전을 이용하여 셀(CELLi)의 전압을 정상 범위에 속하도록 제어하여, 셀밸런싱을 수행한다.
이하, 도 6및 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스 템 및 구동방법을 이용하여 자동차 운행 모드가 정차인 경우, 셀밸런싱을 설명한다.
자동차 운행 모드가 정차중인 경우에는 일시 정차 및 운행과 달리 강제방전을 시킬 필요가 없다. 즉, 셀밸런싱을 빠른 시간내에 완료해야 할 필요가 없다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법은 높은 전압의 셀의 에너지를 낮은 전압의 셀로 이동시켜, 복수의 셀 전압을 정상 범위에 속하도록 하는 셀밸런싱 방법을 사용한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 셀밸런싱부(40)의 제2 셀밸런싱 구동부(440)의 동작을 나타낸 도면이다. 이하, 셀의 전압이 복수의 셀의 전압을 평균내어 산출한 평균 전압보다 높은 전압을 갖는 셀을 과충전 셀이라하고, 셀의 전압이 평균 전압보다 낮은 전압을 갖는 셀을 과방전 셀이라고 지칭한다. 정상 범위는 평균 전압을 기준으로 오차를 고려한 소정의 범위를 갖는 범위이거나, 평균 전압일 수 있다.
도 6은 셀밸런싱 구동부(440)로 과충전셀(CELLj)의 에너지가 전달되는 경우를 나타낸 도면이다. 도 7은 셀밸런싱 구동부(440)가 과방전셀(CELLk)로 에너지를 전달하는 경우를 나타낸 도면이다.
셀밸런싱 판단부(210)는 복수의 셀 중 셀밸런싱이 필요한 셀을 검출하여, 이를 셀밸런싱 제어부(220)로 전달하는데, 셀밸런싱 제어부(220)는 셀밸런싱이 필요한 셀 중 정상 범위보다 높은 전압을 갖는 과충전 셀(CELLj)과 정상범위보다 낮은 전압을 갖는 과방전 셀(CELLk)을 구분한다. 그리고, 셀밸런싱 제어부(220)는 연결 제어신호(CSS)를 셀밸런싱 다중화부(410)로 전달하여, 셀밸런싱 스위치(SHj, SLj)를 턴온시키고, 셀밸런싱제어신호(CSD)를 제2 릴레이(R2)로 전달하여 제2 릴레이(R2)를 턴온시킨다. 그러면 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 셀밸런싱 구동부(440)의 인덕터(L)의 양단과 과충전 셀(CELLj)이 연결되고, 전류(ic)가 인덕터(L)로 흐르며, 전압(VL)은 상승하며, 과충전 셀(CELLj)의 전압은 감소한다. 이렇게 과충전 셀(CELLj)의 전압이 감소하여 정상범위에 도달하면, 셀밸런싱 판단부(210)는 이를 셀밸런싱 제어부(220)로 알린다. 셀밸런싱 제어부(220)는 연결제어신호(CSS) 및 셀밸런싱 제어신호(CSD)를 이용하여 셀밸런싱 스위치(SHj, SLj) 및 제2 릴레이(R2)를 턴오프시켜 셀(CELLj)과 인덕터(L)의 연결을 차단한다.
그리고, 셀밸런싱 제어부(220)는 연결제어신호(CSS) 및 셀밸런싱 제어신호(CSD)를 이용하여, 셀밸런싱 스위치(SHk, SLk) 및 제2 릴레이(R2)를 턴온시켜, 과방전 셀(CELLk)과 인덕터(L)를 전기적으로 연결시킨다. 그러면, 인덕터(L)의 전압이 과방전 셀(CELLk)의 전압보다 높아, 전류(id)가 셀(CELLk)로 흐른다. 그러면, 인덕터(L)에 저장된 에너지가 셀(CELLk)로 전달되고, 셀(CELLk)의 전압은 상승한다. 셀밸런싱 판단부(210)는 셀(CELLk)의 전압이 정상범위에 도달하면, 이를 셀밸런싱 제어부(220)로 알린다. 셀밸런싱 제어부(220)는 연결제어신호(CSS) 및 셀밸런싱 제어신호(CSD)를 이용하여 셀밸런싱 스위치(SHk, SLk) 및 제2 릴레이(R2)를 턴오프시켜 셀(CELLk)과 인덕터(L)의 연결을 차단한다.
본 발명의 실시예에 따른 제2 셀밸런싱 구동부(440)는 인덕터(L)만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 인덕터(L)의 전압을 일정하게 유 지하기 위한 커패시터를 터 포함할 수 있다.
이와 같이, 인덕터를 포함하는 제2 셀밸런싱 구동부를 이용하여, 복수의 셀 전압을 평균 전압과 동일한 값으로 밸런싱할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 방법을 도 8을 참조하여 간략히 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, BMS(1)는 자동차의 운행 모드를 판단한다(S100). S100단계에서 판단한 결과, BMS(1)는 자동차 운행 모드가 정차 중인 경우, 복수의 셀 각각의 전압을 센싱한다(S110). BMS(1)는 센싱 결과를 바탕으로, 평균 전압을 기준으로 셀밸런싱이 필요한 셀을 검출한다(S120). BMS(1)는 검출된 셀 중 과충전 셀과 과방전 셀을 구분한다(S130). BMS(1)는 먼저 과충전 셀로부터 셀밸런싱부(40)가 에너지를 전달받도록 한다(S140). 그리고 BMS(1)는 과충전 셀이 정상 범위에 도달한지 판단한다(S150). S150단계에서 판단결과 과충전 셀이 정상 범위에 도달하며, BMS(1)는 과충전 셀과 셀밸런싱부(40)의 연결을 차단한다(S160). S150단계에서 판단결과 과충전 셀이 정상 범위에 도달하지 못했으면, 과충전 셀로부터 셀밸런싱부(40)로 에너지가 전달되도록 한다. 그리고, S160단계 이후에, BMS(1)는 셀밸런싱부(40)와 과방전 셀을 연결하고, 셀밸런싱부(40)는 전달받은 에너지를 과방전 셀로 전달한다(S170). BMS(1)는 과방전 셀의 전압이 정상 범위에 도달한지 판단한다(S180). S180단계에서 판단결과 과방전 셀이 정상 범위에 도달하며, BMS(1)는 과 방전 셀과 셀밸런싱부(40)의 연결을 차단한다(S190). S180단계에서 판단결과 과방전 셀이 정상 범위에 도달하지 못했으면, 셀밸런싱부(40)로부터 과방전 셀로 에너지가 전달되도록 한다.
S100단계에서 판단한 결과, BMS(1)는 자동차 운행 모드가 일시 정차 또는 주행 중인 경우, 복수의 셀 각각의 전압을 센싱한다(S210). BMS(1)는 센싱 결과를 바탕으로, 셀밸런싱이 필요한 과충전 셀을 검출한다(S220). BMS(1)는 검출된 과충전 셀을 셀밸런싱부(40)와 연결한다(S230). 그러면, 과충전 셀의 전압은 방전으로 감소된다. BMS(1)는 과충전 셀의 전압 감소로 과충전 셀의 전압이 정상 범위에 도달한지 이를 판단한다(S240). S250단계에서 판단결과, 정상범위에 도달하면, 과충전 셀과 셀밸런싱부(40)의 연결을 차단한다(S250).
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법은 자동차 운행 모드에 따라 셀밸런싱을 수행한다. 그러면, 셀간의 균등화 및 셀밸런싱을 효율적으로 할 수 있다. 또한, 하나의 칩으로 구성된 배터리 관리 시스템을 이용하여 셀의 개수가 변경되더라도, 불필요한 배선의 증가 및 메인 콘트롤러의 교체없이 배터리 관리 시스템을 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법은 자동차 운행 모드에 따라 셀밸런싱을 수행한다. 그러면, 셀간의 균등화 및 셀밸런싱을 효율적으로 할 수 있다.
또한, 배터리 관리 시스템을 1칩으로 구성하여, 셀의 개수가 증가하더라도, 교체가 필요 없이 사용할 수 있는 배터리 관리 시스템을 제공한다.

Claims (20)

  1. 자동차에 동력을 공급하고, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템에 있어서,
    상기 복수의 셀 각각의 셀 전압을 측정하는 센싱부,
    상기 측정된 복수의 셀 전압에 따라 셀밸런싱이 필요한 적어도 하나의 제1 셀을 검출하고, 상기 자동차의 운행 모드에 따라 다른 방법으로 상기 적어도 하나의 제1 셀의 셀밸런싱을 수행하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정된 복수의 셀 전압 각각을 정상 범위와 비교하여, 상기 복수의 셀 중 상기 제1 셀을 검출하는 셀밸런싱 판단부,
    상기 자동차의 운행 모드가 일시 정차 또는 주행 모드인 경우 상기 제1 셀의 전압을 방전시키도록 제어하는 셀밸런싱 제어부, 및
    상기 셀밸런싱 제어부의 제어에 따라 상기 제1 셀의 전압을 방전시키는 셀밸런싱부를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자동차 운행 모드가 정차인 경우, 상기 셀밸런싱 판단부는 상기 복수의 셀 중 과충전 셀 또는 과방전 셀을 검출하고,
    상기 셀밸런싱부는,
    상기 과충전 셀로부터 에너지를 전달받아, 상기 과방전 셀로 상기 과충전 셀로부터 전달받은 에너지를 전달하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 셀밸런싱부는,
    상기 복수의 셀 각각에 제1 단이 연결되어 있고, 제1 출력단에 제2 단이 연결된 복수의 제1 셀밸런싱 스위치,
    상기 복수의 셀 각각에 제1 단이 연결되어 있고, 제2 출력단에 제2 단이 연결된 복수의 제2 셀밸런싱 스위치,
    상기 자동차 운행 모드가 일시 정차 또는 운행중인 경우, 상기 제1 셀을 방전시키는 제1 셀밸런싱 구동부,
    상기 자동차 운행 모드가 정차인 경우, 상기 과충전 셀로부터 전달받은 에너지를 상기 과방전 셀로 전달하는 제2 셀밸런싱 구동부,
    상기 제1 셀밸런싱 구동부와 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단을 연결하는 제1 릴레이, 및
    상기 제2 셀밸런싱 구동부와 상기 제1 출력단 및 제2 출력단을 연결하는 제2 릴레이
    를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 셀밸런싱 제어부는,
    상기 자동차 운행 모드가 일시 정차 또는 운행중인 경우, 상기 제1 릴레이를 턴온시키고, 상기 복수의 셀밸런싱 스위치 중 상기 제1 셀에 대응하는 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴온시키는 배터리 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 셀밸런싱 구동부는,
    상기 제1 릴레이의 일단에 일단이 연결된 제1 저항,
    상기 제1 릴레이의 일단 및 상기 제1 저항의 일단에 일단이 연결된 제2 저항,
    상기 제2 저항의 타단에 제1 전극이 연결되고, 상기 제1 릴레이의 타단에 제2 전극이 연결되어 있는 제1 트랜지스터,
    상기 제1 저항의 타단에 제1 전극이 연결된 제2 트랜지스터,
    상기 제1 트랜지스터의 제어전극과 제2 전극 사이에 연결되고, 상기제2 트랜지스터의 제2 전극에 연결되어 있는 제3 저항,
    상기 제2 트랜지스터와 포토커플러를 구성하는 포토 다이오드,
    상기 포토 다이오드의 애노드 전극에 연결되어 있는 제1 전원,
    상기 포토다이오드의 캐소드 전극에 일단이 연결되어 있는 제4저항,
    상기 제4저항의 일단 및 상기 포토다이오드의 캐소드 전극에 일단이연결되어 있는 제5 저항을 포함하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 셀밸런싱 제어부는,
    상기 제4 저항의 타단에 방전 제어신호를 전달하고, 상기 방전제어신호에 의해 상기 포토다이오드에 구동전류가 흐르는 배터리 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동전류에 응답하여 상기 제2 트랜지스터에 바이어스 전류가 흐르고, 상기 바이어스 전류와 상기 제3 저항에 의해 상기 제1 트랜지스터의 제어 전그과 제2 전극에 인가되는 바이어스 전압에 의해 상기 제1 트랜지스터가 턴온되는 배터리 관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터가 턴온되면, 상기 제2 저항과 상기 제1 트랜지스터를 포함하는 방전 경로에 의해 상기 제1 셀의 전하가 방전되어, 상기 제1 셀의 전압이 감소하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 셀밸런싱 제어부는,
    상기 자동차 운행 모드가 정차인 경우, 상기 제2 릴레이를 턴온시키고, 상기 복수의 셀밸런싱 스위치 중 상기 과충전 셀에 대응하는 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴온시키고, 상기 과충전 셀이 정상 범위에 도달하면, 상기 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴오프시키는 배터리 관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 셀밸런싱 제어부는,
    상기 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치를 턴오프된 후,
    상기 복수의 제1 셀밸런싱 스위치 중 상기 과방전 셀에 대응하는 제3 셀밸런싱 스위치 및 상기 복수의 제2 셀밸런싱 스위치 중 상기 과방전 셀에 대응하는 제4 셀밸런싱 스위치를 턴온시키는 배터리 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 셀밸런싱 제어부는,
    상기 과방전 셀리 정상 범위에 도달하면, 상기 제3 및 제4 셀밸런싱 스위치를 턴오프시키는 배터리 관리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 셀밸런싱 구동부는,
    상기 제2 릴레이의 일단에 일단이 연결되고, 상기 제2 릴레이의 타단에 타단 이 연결되어 있는 인덕터를 포함하고,
    상기 인덕터는 턴온된 상기 제1 및 제2 셀밸런싱 스위치, 및 턴온된상기 제2 릴레이를 통해 전달되는 에너지를 저장하는 배터리 관리 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 인덕터에 저장된 에너지는, 턴온된 상기 제3 및 제4 셀밸런싱 스위치, 및 턴온된 상기 제2 릴레이를 통해 상기 과방전 셀로 전달되는 배터리 관리 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 셀밸런싱 구동부는,
    상기 인덕터에 전기적으로 병렬 연결되어 있는 커패시터를 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 셀 각각에 연결되고, 상기 배터리 관리 시스템과 상기 복수의 셀 각각을 연결하는 연결포트부를 더 포함하는 배터리 관리 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 하나의 칩으로 구성되어 있는 배터리 관리 시스 템.
  18. 자동차에 동력을 공급하고, 복수의 셀을 포함하는 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법에 있어서,
    a) 상기 자동차의 운행 모드를 판단하는 단계
    b) 상기 복수의 셀 각각의 전압을 센싱하는 단계
    c) 상기 복수의 셀 중 셀밸런싱이 필요한 셀을 판단하는 단계 및
    d) 상기 자동차의 운행 모드에 따라 다른 방법으로 상기 복수의 셀 중 셀밸런싱이 필요하다고 판단된 셀의 셀밸런싱을 수행하는 단계
    를 포함하는 배터리 관리 시스템의 구동 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 a)단계에서, 상기 자동차의 운행 모드가 정차인 경우,
    상기 c)단계는 상기 복수의 셀 중 과충전 및 과방전 셀을 검출하는 단계를 포함하고, 상기 d)단계는 상기 과충전 셀의 에너지를 상기 과방전 셀로 전달하여, 상기 과충전 셀 및 과방전 셀의 셀밸런싱을 수행하는 단계를 포함하는 배터리 관리 시스템의 구동방법.
  20. 제18항에 있어서
    상기 a)단계에서, 상기 자동차의 운행 모드가 일시 정차 및 주행인 경우,
    상기 c)단계는 상기 복수의 셀 중 과충전 셀을 검출하는 단계를 검출하고, 상기 d)단계는 상기 과충전 셀을 방전시켜, 셀밸런싱을 수행하는 단계를 포함하는 배터리 관리 시스템의 구동방법.
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