KR20120127802A - Circuit and method for sensing voltage of battery pack - Google Patents

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KR20120127802A KR1020110045522A KR20110045522A KR20120127802A KR 20120127802 A KR20120127802 A KR 20120127802A KR 1020110045522 A KR1020110045522 A KR 1020110045522A KR 20110045522 A KR20110045522 A KR 20110045522A KR 20120127802 A KR20120127802 A KR 20120127802A
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현대모비스 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A voltage sensing circuit of a battery pack and a method thereof are provided to measure a voltage of the battery pack without a discharge of a capacitor by using a voltage distribution property of the capacitor, thereby removing an error according to voltage sensing time. CONSTITUTION: A plurality of capacitors(305,307) is connected to a battery pack. A plurality of capacitors stores electric energy by the connected battery pack. A microcomputer(311) is connected to any one of a plurality of capacitors. The microcomputer measures a voltage value of the connected capacitors. The microcomputer calculates a voltage of the battery pack by using each of capacitance values of a plurality of capacitors and the measured voltage value.

Description

배터리 팩의 전압 센싱 회로 및 방법{CIRCUIT AND METHOD FOR SENSING VOLTAGE OF BATTERY PACK}Voltage sensing circuit and method of battery pack {CIRCUIT AND METHOD FOR SENSING VOLTAGE OF BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩의 전압 센싱 회로 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 커패시터의 전압분배 성질을 이용하여 배터리 팩의 전압을 측정하는 배터리 팩의 전압 센싱 회로 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage sensing circuit and method of a battery pack. More specifically, the present invention relates to a voltage sensing circuit and method of a battery pack for measuring the voltage of the battery pack using the voltage distribution properties of the capacitor.

하이브리드 자동차(Hybrid Vehicle), 전기자동차(Electric Vehicle) 등과 같이 배터리에 저장된 전지에너지를 에너지원(Energy Source)으로 사용하는 경우, 시스템의 특성을 확보하기 위해 고전압 배터리가 필요하다.When using battery energy stored in a battery such as a hybrid vehicle or an electric vehicle as an energy source, a high voltage battery is required to secure the characteristics of the system.

이와 같은 고전압 배터리를 구성하기 위해, 리튬이온 배터리(Lithium-ion Battery) 등과 같은 배터리 셀(Battery Cell)를 직렬로 연결하여 배터리 팩(Battery Pack)을 구성할 수 있고, 배터리 셀로 구성된 배터리 팩은 자동차의 주행환경에서 충전/방전을 지속적으로 수행한다.In order to configure such a high voltage battery, a battery pack such as a lithium-ion battery, etc. may be connected in series to configure a battery pack. Charge / discharge continuously in the driving environment.

이때, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀의 내부 특성 및 내부 저항이 다르기 때문에, 고전압 배터리에 대한 충전/방전을 지속적으로 수행함에 따라 배터리 셀간의 전압 편차가 발생할 수 있고, 배터리 셀간의 전압 편차가 누적되면 배터리 셀이 과충전 또는 과방전되어 고전압 배터리에 치명적인 손상을 입힐 수 있다.At this time, since the internal characteristics and internal resistance of the battery cells constituting the battery pack are different, voltage deviation between battery cells may occur as the charging / discharging of the high voltage battery is continuously performed. The battery cells may be overcharged or overdischarged, resulting in catastrophic damage to high voltage batteries.

이와 같이, 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀의 수명이 줄어들거나 성능이 저하되면 배터리 팩의 성능이 저하되기 때문에, 배터리 팩의 성능을 감시하기 위해서 배터리 팩의 성능을 결정하는 배터리 팩의 전압 등을 정확히 측정할 필요가 있다.As such, when the life of the battery cells constituting the battery pack decreases or the performance thereof decreases, the performance of the battery pack decreases. Therefore, in order to monitor the performance of the battery pack, the voltage of the battery pack that determines the performance of the battery pack, It needs to be measured.

본 발명의 목적은, 배터리 팩의 전압을 정확하게 측정하기 위한 배터리 팩의 전압 센싱 회로 및 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a voltage sensing circuit and method of a battery pack for accurately measuring the voltage of the battery pack.

본 발명의 특징에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 회로는 복수 개의 커패시터들 및 마이컴을 포함한다. 복수 개의 커패시터들은 배터리 팩과 연결되면 배터리 팩에 의해 충전되어 전기에너지를 저장한다. 마이컴은 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나와 연결되면 연결된 커패시터의 전압값을 측정하고, 복수 개의 커패시터들 각각의 커패시턴스 값 및 측정된 전압값을 이용하여 배터리 팩의 전압을 계산한다.A voltage sensing circuit of a battery pack according to a feature of the present invention includes a plurality of capacitors and a microcomputer. When the plurality of capacitors are connected to the battery pack, they are charged by the battery pack to store electrical energy. When the microcomputer is connected to any one of the plurality of capacitors, the microcomputer measures the voltage value of the connected capacitor and calculates the voltage of the battery pack using the capacitance value and the measured voltage value of each of the plurality of capacitors.

이때, 배터리 팩의 전압 센싱 회로의 마이컴은 전압분배법칙을 이용하여 배터리 팩의 전압을 계산한다.At this time, the microcomputer of the voltage sensing circuit of the battery pack calculates the voltage of the battery pack using the voltage division law.

또한, 배터리 팩의 전압 센싱 회로는 배터리 팩을 복수 개의 커패시터들과 연결하거나 분리하는 제1 스위치, 및 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나를 마이컴과 연결하거나 분리하는 제2 스위치를 더 포함한다.In addition, the voltage sensing circuit of the battery pack further includes a first switch connecting or disconnecting the battery pack with the plurality of capacitors, and a second switch connecting or disconnecting any one of the plurality of capacitors with the microcomputer.

또한, 배터리 팩의 전압 센싱 회로의 복수 개의 커패시터들은 제1 스위치가 턴온(turn on)되고 제2 스위치가 턴오프(turn off)되면 배터리 팩에 의해 충전된다.In addition, the plurality of capacitors of the voltage sensing circuit of the battery pack are charged by the battery pack when the first switch is turned on and the second switch is turned off.

또한, 배터리 팩의 전압 센싱 회로의 마이컴은 제1 스위치가 턴오프(turn off)되고 제2 스위치가 턴온(turn on)되면 연결된 커패시터의 전압값을 측정한다.In addition, the microcomputer of the voltage sensing circuit of the battery pack measures the voltage value of the connected capacitor when the first switch is turned off and the second switch is turned on.

본 발명의 특징에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 방법은 배터리 팩에 저장된 전기에너지를 이용하여 전압분배를 통해 복수 개의 커패시터들을 충전하는 단계, 복수 개의 커패시터들에 대한 충전이 완료되면 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나에 대한 전압값을 측정하는 단계, 그리고 전압분배법칙을 이용하여 측정된 전압값으로부터 배터리 팩의 전압을 계산하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a method of sensing voltage of a battery pack includes charging a plurality of capacitors through voltage distribution using electrical energy stored in a battery pack. Measuring a voltage value for one, and calculating the voltage of the battery pack from the measured voltage value using the voltage division law.

이때, 배터리 팩의 전압 센싱 방법의 배터리 팩의 전압을 계산하는 단계는 복수 개의 커패시터들 각각의 커패시턴스 값을 획득하는 단계, 그리고 복수 개의 커패시터들 각각의 커패시턴스 값 및 측정된 전압값을 이용하여 배터리 팩의 전압을 계산하는 단계를 포함한다.In this case, the calculating of the voltage of the battery pack in the method of sensing the voltage of the battery pack may include obtaining a capacitance value of each of the plurality of capacitors, and using the capacitance value and the measured voltage value of each of the plurality of capacitors. Calculating the voltage.

본 발명의 특징에 따르면, 커패시터의 전압분배 특성을 이용하여 커패시터를 방전시키지 않고 배터리 팩의 전압을 측정할 수 있고, 커패시터를 방전시키지 않으므로 전압 센싱 시간에 따른 오차를 제거할 수 있는 효과가 있다.According to a feature of the present invention, the voltage of the battery pack can be measured without discharging the capacitor by using the voltage distribution characteristic of the capacitor, and since the capacitor is not discharged, there is an effect of eliminating an error due to the voltage sensing time.

또한, 본 발명의 특징에 따르면, 종래의 전압 센싱 회로에 비해 저항과 연산증폭기를 제거할 수 있기 때문에, 생산원가를 절감할 수 있는 부수적인 효과가 있다.In addition, according to the features of the present invention, since the resistance and the operational amplifier can be removed compared to the conventional voltage sensing circuit, there is a side effect that can reduce the production cost.

도 1은 종래에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 회로를 도시한 도면이다.
도 2는 종래에 따른 커패시터의 전압 변화량을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 센싱 회로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 센싱 방법을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a voltage sensing circuit of a battery pack according to the related art.
2 is a diagram illustrating a voltage change amount of a capacitor according to the related art.
3 is a diagram illustrating a voltage sensing circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a voltage sensing method according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 고지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 해당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the repeated description, the notification function that may unnecessarily obscure the gist of the present invention, and the detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

이제, 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 회로 및 방법에 대해 설명한다.
Now, a voltage sensing circuit and a method of a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

먼저 도 1을 참고하여 종래에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 회로에 대해 설명한다.First, a voltage sensing circuit of a battery pack according to the related art will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 종래에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 회로를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a voltage sensing circuit of a battery pack according to the related art.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 전압 센싱 회로(100)는 고전압 배터리(High Voltage Battery, 이하에서는 'HV BAT'라고도 함)(101), 제1 스위치(103), 커패시터(C)(105), 제2 스위치(107), 제1 저항(Ra)(109), 제2 저항(Rb)(111), 연산증폭기(Operational Amplifier, 이하에서는 'OpAmp'라고도 함)(113) 및 마이컴(Microcomputer, 이하에서는 'MiCOM'이라고도 함)(115)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the voltage sensing circuit 100 according to the related art includes a high voltage battery (hereinafter referred to as an HV BAT) 101, a first switch 103, and a capacitor C ( 105, the second switch 107, the first resistor (R a ) 109, the second resistor (R b ) 111, the operational amplifier (hereinafter referred to as 'OpAmp') 113 and Microcomputer (hereinafter referred to as 'MiCOM') 115 is included.

고전압 배터리(101)는 배터리 셀로 구성된 배터리 팩으로, 고전압 배터리(101)에 저장된 전기에너지를 이용하여 커패시터(C)(105)를 충전시킨다. 여기서, 고전압 배터리(101)는 제1 스위치(103)가 턴온(turn on)되어 고전압 배터리(101)와 커패시터(C)(105)를 포함하는 폐회로가 구성되면 커패시터(C)(105)를 충전할 수 있다.The high voltage battery 101 is a battery pack composed of battery cells, and charges the capacitor C 105 by using electric energy stored in the high voltage battery 101. Here, the high voltage battery 101 charges the capacitor (C) 105 when the first switch 103 is turned on to form a closed circuit including the high voltage battery 101 and the capacitor (C) 105. can do.

제1 스위치(103)는 두 개의 접점을 가지는 광 릴레이(Optical Relay)로, 턴온(turn on)되어 고전압 배터리(101)를 커패시터(C)(105)와 전기적으로 연결하거나, 턴오프(turn off)되어 고전압 배터리(101)를 커패시터(C)(105)와 전기적으로 분리한다.The first switch 103 is an optical relay having two contacts. The first switch 103 is turned on to electrically connect the high voltage battery 101 to the capacitor C 105 or to turn off. ) To electrically separate the high voltage battery 101 from the capacitor (C) 105.

커패시터(C)(105)는 고전압 배터리(101)에 의해 충전되어 전기에너지를 저장하고, 제1 저항(Ra)(109) 및 제2 저항(Rb)(111)에 의해 방전되어 전기에너지를 방출한다. 여기서, 커패시터(C)(105)는 제1 스위치(103)가 턴온(turn on)되어 고전압 배터리(101) 및 커패시터(C)(105)를 포함하는 폐회로가 구성되면 전기에너지를 저장하고, 제2 스위치(107)가 턴온(turn on)되어 커패시터(C)(105), 제1 저항(Ra)(109) 및 제2 저항(Rb)(111)를 포함하는 폐회로가 구성되면 전기에너지를 방출한다. 이때, 커패시터(C)(105)는 충전이 완료되면 고전압 배터리(101)와 동일한 전압을 가진다.The capacitor (C) 105 is charged by the high voltage battery 101 to store electrical energy, and is discharged by the first resistor Ra a 109 and the second resistor R b 111 to be electrical energy. Emits. Here, the capacitor (C) 105 stores the electrical energy when the first switch 103 is turned on to form a closed circuit including the high voltage battery 101 and the capacitor (C) 105. When the switch 107 is turned on to form a closed circuit including a capacitor (C) 105, a first resistor (R a ) 109, and a second resistor (R b ) 111, electrical energy is generated. Emits. At this time, the capacitor (C) 105 has the same voltage as the high voltage battery 101 when the charge is completed.

제2 스위치(107)는 두 개의 접점을 가지는 광 릴레이(Optical Relay)로, 턴온(turn on)되어 커패시터(C)(105)를 제1 저항(Ra)(109) 및 제2 저항(Rb)(111)과 전기적으로 연결하거나, 턴오프(turn off)되어 커패시터(C)(105)를 제1 저항(Ra)(109) 및 제2 저항(Rb)(111)과 전기적으로 분리한다.The second switch 107 is an optical relay having two contacts. The second switch 107 is turned on to turn the capacitor C 105 into a first resistor Ra a 109 and a second resistor R. b ) or electrically connected to (111) or turned off to electrically connect the capacitor (C) 105 with the first resistor (R a ) 109 and the second resistor (R b ) 111. Separate.

연산증폭기(113)는 제1 저항(Ra)(109) 및 제2 저항(Rb)(111)에 의해 커패시터(C)(105)에서 방전된 전기 신호를 증폭한다.The operational amplifier 113 amplifies the electrical signal discharges from the capacitor (C) (105) by a first resistance (R a) (109) and a second resistance (R b) (111).

마이컴(115)은 연산증폭기(113)에서 증폭된 전기 신호를 이용하여 커패시터(C)(105)의 전압을 측정하고, 커패시터(C)(105)의 전압 측정값을 고전압 배터리(101)의 전압으로 추정한다.
The microcomputer 115 measures the voltage of the capacitor (C) 105 using the electric signal amplified by the operational amplifier 113, and measures the voltage of the capacitor (C) 105 by the voltage of the high voltage battery 101. Estimate as

다음은 도 2를 참고하여 종래에 따른 커패시터의 전압 변화량에 대해 설명한다.Next, a description will be given of the voltage variation of the conventional capacitor with reference to FIG.

도 2는 종래에 따른 커패시터의 전압 변화량을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a voltage change amount of a capacitor according to the related art.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 커패시터(C)(105)는 충전이 완료된 상태에서 제1 전압값(v1)을 가진다.As shown in FIG. 2, first, the capacitor (C) 105 has a first voltage value v 1 in a state where charging is completed.

다음, 제1 시각(t1)에 제2 스위치(107)가 턴온(turn on)되어 커패시터(C)(105), 제1 저항(Ra)(109) 및 제2 저항(Rb)(111)를 포함하는 폐회로가 구성되면, 커패시터(C)(105)는 제1 저항(Ra)(109) 및 제2 저항(Rb)(111)에 의해 방전되어 전압강하가 시작된다.Next, at a first time t 1 , the second switch 107 is turned on so that the capacitor C 105, the first resistor Ra a 109, and the second resistor R b ( When the closed circuit including the 111 is configured, the capacitor C 105 is discharged by the first resistor R a 109 and the second resistor R b 111 to start the voltage drop.

이후, 마이컴(115)은 제2 시각(t2)에 커패시터(C)(105)의 전압을 측정하여 커패시터(C)(105)의 전압 측정값을 제2 전압값(v2)으로 결정한다.Thereafter, the microcomputer 115 measures the voltage of the capacitor C 105 at the second time t 2 to determine the voltage measurement value of the capacitor C 105 as the second voltage value v 2 . .

이와 같이, 커패시터(C)(105)가 방전을 시작하는 제1 시각(t1)과 마이컴(115)이 커패시터(C)(105)의 전압을 측정하는 제2 시각(t2) 사이의 시간 간격에 의해 전압 측정 오차(vsense_error)가 발생하기 때문에, 마이컴(115)이 전압 측정 오차(vsense_error)를 포함하는 커패시터(C)(105)의 전압을 고전압 배터리(101)의 전압으로 추정하는 문제점이 있다.
Thus, the time between the capacitor (C) a first time (t 1) and the microcomputer 115 is the second time (t 2) to measure the voltage of the capacitor (C) 105 to 105 starts to discharge Since the voltage measurement error (v sense_error ) occurs due to the interval, the microcomputer 115 estimates the voltage of the capacitor (C) 105 including the voltage measurement error (v sense_error ) as the voltage of the high voltage battery 101. There is a problem.

다음은 도 3을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 회로에 대해 설명한다.Next, a voltage sensing circuit of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전압 센싱 회로를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a voltage sensing circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 센싱 회로(300)는 고전압 배터리(High Voltage Battery, 이하에서는 'HV BAT'라고도 함)(301), 제1 스위치(303), 제1 커패시터(C1)(305), 제2 커패시터(C2)(307), 제2 스위치(309) 및 마이컴(Microcomputer, 이하에서는 'MiCOM'이라고도 함)(311)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the voltage sensing circuit 300 according to an embodiment of the present invention includes a high voltage battery (hereinafter, also referred to as 'HV BAT') 301, a first switch 303, and a first switch 303. One capacitor (C 1 ) 305, a second capacitor (C 2 ) 307, a second switch 309, and a microcomputer (hereinafter referred to as 'MiCOM') 311.

고전압 배터리(301)는 배터리 셀로 구성된 배터리 팩으로, 고전압 배터리(301)에 저장된 전기에너지를 이용하여 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)를 충전시킨다. 여기서, 고전압 배터리(301)는 제1 스위치(303)가 턴온(turn on)되어 고전압 배터리(301), 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)를 포함하는 폐회로가 구성되면 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)를 충전할 수 있다.The high voltage battery 301 is a battery pack composed of battery cells, and charges the first capacitor C 1 305 and the second capacitor C 2 307 using electrical energy stored in the high voltage battery 301. Here, the high voltage battery 301 includes a high voltage battery 301, a first capacitor C 1 305, and a second capacitor C 2 307 with the first switch 303 turned on. When the closed circuit is configured, the first capacitor C 1 305 and the second capacitor C 2 307 may be charged.

제1 스위치(303)는 두 개의 접점을 가지는 광 릴레이(Optical Relay)로, 턴온(turn on)되어 고전압 배터리(301)를 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)와 전기적으로 연결하거나, 턴오프(turn off)되어 고전압 배터리(301)를 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)와 전기적으로 분리한다.The first switch 303 is an optical relay having two contacts. The first switch 303 is turned on to turn the high voltage battery 301 on the first capacitor C 1 305 and the second capacitor C 2 . The high voltage battery 301 is electrically connected to or turned off from the first capacitor C 1 305 and the second capacitor C 2 307.

제1 커패시터(C1)(305)는 제1 커패시턴스 값을 가지며, 고전압 배터리(301)에 의해 충전되어 전기에너지를 저장한다. 여기서, 제1 커패시터(C1)(305)는 제1 스위치(303)가 턴온(turn on)되어 고전압 배터리(301), 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)를 포함하는 폐회로가 구성되면 전압분배 특성에 따라 전기에너지를 저장한다.The first capacitor C 1 305 has a first capacitance value and is charged by the high voltage battery 301 to store electrical energy. Here, the first capacitor (C 1 ) 305 is the first switch 303 is turned on (on), the high voltage battery 301, the first capacitor (C 1 ) 305 and the second capacitor (C 2 ). When a closed circuit including the 307 is configured, electric energy is stored according to voltage distribution characteristics.

제2 커패시터(C2)(307)는 제2 커패시턴스 값을 가지며, 고전압 배터리(301)에 의해 충전되어 전기에너지를 저장한다. 여기서, 제2 커패시터(C2)(307)는 제1 스위치(303)가 턴온(turn on)되어 고전압 배터리(301), 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)를 포함하는 폐회로가 구성되면 전압분배 특성에 따라 전기에너지를 저장한다.The second capacitor C 2 307 has a second capacitance value and is charged by the high voltage battery 301 to store electrical energy. Here, the second capacitor (C 2 ) 307 is the first switch 303 is turned on (on), the high voltage battery 301, the first capacitor (C 1 ) 305 and the second capacitor (C 2 ). When a closed circuit including the 307 is configured, electric energy is stored according to voltage distribution characteristics.

이때, 전압분배 특성에 따라 충전된 제1 커패시터(C1)(305)의 전압은 수학식 1을 따른다.At this time, the voltage of the first capacitor (C 1 ) 305 charged according to the voltage distribution characteristics is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서, 'V1'은 제1 커패시터(C1)(305)의 전압을 나타내고, 'C1'은 제1 커패시턴스 값을 나타내고, 'C2'는 제2 커패시턴스 값을 나타내며, 'VB'는 고전압 배터리(310)의 전압을 나타낸다.In Equation 1, 'V 1 ' represents the voltage of the first capacitor (C 1 ) 305, 'C1' represents the first capacitance value, 'C2' represents the second capacitance value, 'V B 'Represents the voltage of the high voltage battery 310.

또한, 전압분배 특성에 따라 충전된 제2 커패시터(C2)(307)의 전압은 수학식 2를 따른다.In addition, the voltage of the second capacitor (C 2 ) 307 charged according to the voltage distribution characteristics is as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 2에서, 'V2'는 제2 커패시터(C2)(307)의 전압을 나타내고, 'C1'은 제1 커패시턴스 값을 나타내고, 'C2'는 제2 커패시턴스 값을 나타내며, 'VB'는 고전압 배터리(310)의 전압을 나타낸다.In Equation 2, 'V 2 ' represents the voltage of the second capacitor (C 2 ) 307, 'C1' represents the first capacitance value, 'C2' represents the second capacitance value, 'V B 'Represents the voltage of the high voltage battery 310.

제2 스위치(309)는 두 개의 접점을 가지는 광 릴레이(Optical Relay)로, 턴온(turn on)되어 제2 커패시터(C2)(307)를 마이컴(311)과 전기적으로 연결하거나, 턴오프(turn off)되어 제2 커패시터(C2)(307)를 마이컴(311)과 전기적으로 분리한다.The second switch 309 is an optical relay having two contacts. The second switch 309 is turned on to electrically connect the second capacitor C 2 307 to the microcomputer 311 or to turn off the optical relay. turn off) to electrically separate the second capacitor C 2 307 from the microcomputer 311.

마이컴(311)은 제2 커패시터(C2)(307)의 전압을 측정하여 제2 커패시터(C2)(307)의 전압 측정값으로부터 고전압 배터리(310)의 전압을 추정한다.Microcomputer 311 estimates the voltage of the second capacitor (C 2), the second capacitor to measure the voltage at the (307) (C 2) (307) the high-voltage battery 310 from the voltage measurement value.

이상과 같이, 도 3에서는 마이컴(311)이 제2 커패시터(C2)(307)의 전압을 측정하여 고전압 배터리(310)의 전압을 추정하였지만, 제1 커패시터(C1)(305)의 전압을 측정하여 고전압 배터리(310)의 전압을 추정할 수도 있다.
As described above, in FIG. 3, the microcomputer 311 estimates the voltage of the high voltage battery 310 by measuring the voltage of the second capacitor C 2 307, but the voltage of the first capacitor C 1 305. The voltage of the high voltage battery 310 may be estimated by measuring.

다음은 도 4를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 전압 센싱 회로를 이용하여 배터리 팩의 전압을 센싱하는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of sensing a voltage of a battery pack using a voltage sensing circuit according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩의 전압 센싱 방법을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a voltage sensing method of a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 제1 스위치(303)와 제2 스위치(309)가 모두 턴오프(turn off)된 상태에서 제1 스위치(303)가 턴온(turn on)되는 경우, 고전압 배터리(301)는 전압분배 특성에 따라 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)를 충전한다(S100).As shown in FIG. 4, first, when the first switch 303 is turned on while both the first switch 303 and the second switch 309 are turned off, the high voltage is high. The battery 301 charges the first capacitor C 1 305 and the second capacitor C 2 307 according to the voltage distribution characteristic (S100).

다음, 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307)에 대한 충전이 완료되어 제1 스위치(303)가 턴오프(turn off)되고 제2 스위치(309)가 턴온(turn on)되는 경우, 마이컴(311)은 제1 커패시터(C1)(305) 또는 제2 커패시터(C2)(307)에 대한 전압을 측정한다(S110).Next, charging of the first capacitor C 1 305 and the second capacitor C 2 307 is completed so that the first switch 303 is turned off and the second switch 309 is turned off. When turned on, the microcomputer 311 measures a voltage with respect to the first capacitor C 1 305 or the second capacitor C 2 307 (S110).

이후, 마이컴(311)은 제1 커패시터(C1)(305) 및 제2 커패시터(C2)(307) 각각의 커패시턴스 값을 획득한다(S120).Thereafter, the microcomputer 311 acquires capacitance values of each of the first capacitor C 1 305 and the second capacitor C 2 307 (S120).

다음, 마이컴(311)은 측정된 전압값, 제1 커패시터(C1)(305)의 커패시턴스 값 및 제2 커패시터(C2)(307)의 커패시턴스 값을 이용하여 고전압 배터리(301)의 전압을 계산한다(S130). 마이컴(311)은 전압분배법칙을 이용하여 제1 커패시터(C1)(305)의 전압 또는 제2 커패시터(C2)(307)의 전압으로부터 고전압 배터리(301)의 전압을 계산할 수 있다.Next, the microcomputer 311 measures the voltage of the high voltage battery 301 by using the measured voltage value, the capacitance value of the first capacitor C 1 305, and the capacitance value of the second capacitor C 2 307. Calculate (S130). The microcomputer 311 may calculate the voltage of the high voltage battery 301 from the voltage of the first capacitor C 1 305 or the voltage of the second capacitor C 2 307 using the voltage division law.

여기서, 마이컴(311)이 제1 커패시터(C1)(305)의 전압을 측정한 경우, 마이컴(311)은 수학식 3에 따라 고전압 배터리(301)의 전압을 계산할 수 있다.Here, when the microcomputer 311 measures the voltage of the first capacitor C 1 305, the microcomputer 311 may calculate the voltage of the high voltage battery 301 according to Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 3에서, 'VB'는 고전압 배터리(301)의 전압을 나타내고, 'C1'은 제1 커패시터(C1)(305)의 커패시턴스 값을 나타내고, 'C2'는 제2 커패시터(C2)(307)의 커패시턴스 값을 나타내며, 'Vm'은 마이컴(311)에서 측정된 전압값을 나타낸다.In Equation 3, 'V B ' represents the voltage of the high voltage battery 301, 'C1' represents the capacitance value of the first capacitor (C 1 ) 305, 'C2' represents the second capacitor (C 2) 307 represents a capacitance value, and 'V m ' represents a voltage value measured by the microcomputer 311.

또한, 마이컴(311)이 제2 커패시터(C2)(307)의 전압을 측정한 경우, 마이컴(311)은 수학식 4에 따라 고전압 배터리(301)의 전압을 계산할 수 있다.In addition, when the microcomputer 311 measures the voltage of the second capacitor (C 2 ) 307, the microcomputer 311 may calculate the voltage of the high voltage battery 301 according to Equation (4).

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 3에서, 'VB'는 고전압 배터리(301)의 전압을 나타내고, 'C1'은 제1 커패시터(C1)(305)의 커패시턴스 값을 나타내고, 'C2'는 제2 커패시터(C2)(307)의 커패시턴스 값을 나타내며, 'Vm'은 마이컴(311)에서 측정된 전압값을 나타낸다.In Equation 3, 'V B ' represents the voltage of the high voltage battery 301, 'C1' represents the capacitance value of the first capacitor (C 1 ) 305, 'C2' represents the second capacitor (C 2) 307 represents a capacitance value, and 'V m ' represents a voltage value measured by the microcomputer 311.

이상과 같이, 도 4에 도시된 전압 센싱 방법에 따르면, 커패시터의 전력을 소모하지 않으면서도 충전이 끝나면 전압을 유지하는 성질을 이용하기 때문에, 커패시터를 방전시켜 배터리의 전압을 측정하는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.
As described above, according to the voltage sensing method illustrated in FIG. 4, the conventional method of measuring the voltage of a battery by discharging the capacitor is used because the voltage is maintained without charging power of the capacitor. I can solve it.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 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 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 종래의 전압 센싱 회로 101: 고전압 배터리
103: 제1 스위치 105: 커패시터
107: 제2 스위치 109: 제1 저항
111: 제2 저항 113: 연산증폭기
115: 마이컴
300: 본 발명의 전압 센싱 회로 301: 고전압 배터리
303: 제1 스위치 305: 제1 커패시터
307: 제2 커패시터 309: 제2 스위치
311: 마이컴100: conventional voltage sensing circuit 101: high voltage battery
103: first switch 105: capacitor
107: second switch 109: first resistor
111: second resistor 113: operational amplifier
115: Micom
300: voltage sensing circuit 301 of the present invention: high voltage battery
303: first switch 305: first capacitor
307: second capacitor 309: second switch
311: micom

Claims (7)

배터리 팩과 연결되면 상기 배터리 팩에 의해 충전되어 전기에너지를 저장하는 복수 개의 커패시터들; 및
상기 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나와 연결되면 연결된 커패시터의 전압값을 측정하고, 상기 복수 개의 커패시터들 각각의 커패시턴스 값 및 측정된 전압값을 이용하여 상기 배터리 팩의 전압을 계산하는 마이컴을 포함하는 배터리 팩의 전압 센싱 회로.A plurality of capacitors charged with the battery pack and connected to the battery pack to store electrical energy; And
A battery including a microcomputer that measures a voltage value of the connected capacitor when connected to any one of the plurality of capacitors, and calculates a voltage of the battery pack by using capacitance values and measured voltage values of each of the plurality of capacitors Pack's voltage sensing circuit. 청구항 1에 있어서,
상기 마이컴은
전압분배법칙을 이용하여 상기 배터리 팩의 전압을 계산하는 배터리 팩의 전압 센싱 회로.The method according to claim 1,
The microcomputer
Voltage sensing circuit of the battery pack to calculate the voltage of the battery pack using the voltage division law. 청구항 2에 있어서,
상기 배터리 팩을 상기 복수 개의 커패시터들과 연결하거나 분리하는 제1 스위치; 및
상기 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나를 상기 마이컴과 연결하거나 분리하는 제2 스위치를 더 포함하는 배터리 팩의 전압 센싱 회로.The method according to claim 2,
A first switch connecting or separating the battery pack from the plurality of capacitors; And
And a second switch for connecting or disconnecting any one of the plurality of capacitors from the microcomputer. 청구항 3에 있어서,
상기 복수 개의 커패시터들은
상기 제1 스위치가 턴온(turn on)되고 상기 제2 스위치가 턴오프(turn off)되면 상기 배터리 팩에 의해 충전되는 배터리 팩의 전압 센싱 회로.The method according to claim 3,
The plurality of capacitors
The voltage sensing circuit of a battery pack charged by the battery pack when the first switch is turned on and the second switch is turned off. 청구항 3에 있어서,
상기 마이컴은
상기 제1 스위치가 턴오프(turn off)되고 상기 제2 스위치가 턴온(turn on)되면 상기 연결된 커패시터의 전압값을 측정하는 배터리 팩의 전압 센싱 회로.The method according to claim 3,
The microcomputer
And a voltage sensing circuit of the battery pack measuring the voltage value of the connected capacitor when the first switch is turned off and the second switch is turned on. 배터리 팩에 저장된 전기에너지를 이용하여 전압분배를 통해 복수 개의 커패시터들을 충전하는 단계;
상기 복수 개의 커패시터들에 대한 충전이 완료되면 상기 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나에 대한 전압값을 측정하는 단계; 및
전압분배법칙을 이용하여 측정된 전압값으로부터 상기 배터리 팩의 전압을 계산하는 단계를 포함하는 배터리 팩의 전압 센싱 방법.Charging a plurality of capacitors through voltage distribution using electrical energy stored in a battery pack;
Measuring a voltage value of any one of the plurality of capacitors when charging of the plurality of capacitors is completed; And
Calculating a voltage of the battery pack from a voltage value measured using a voltage division law. 청구항 6에 있어서,
상기 배터리 팩의 전압을 계산하는 단계는
상기 복수 개의 커패시터들 각각의 커패시턴스 값을 획득하는 단계; 및
상기 복수 개의 커패시터들 각각의 커패시턴스 값 및 상기 측정된 전압값을 이용하여 상기 배터리 팩의 전압을 계산하는 단계를 포함하는 배터리 팩의 전압 센싱 방법.The method of claim 6,
Calculating the voltage of the battery pack
Obtaining a capacitance value of each of the plurality of capacitors; And
And calculating a voltage of the battery pack using a capacitance value of each of the plurality of capacitors and the measured voltage value.
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