KR20130068986A - 전기 자동차의 고 전압 측정장치 - Google Patents

전기 자동차의 고 전압 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 고 전압 측정장치는 배터리 팩으로부터 출력되는 고 전압을 저 전압으로 변환하여 출력하고, 스위칭 제어를 통해 상기 배터리 팩의 고 전압 단자와 배터리 관리 시스템의 접지 사이의 연결을 분리하는 저 전압 생성부; 상기 저 전압 생성부로부터 출력된 저 전압 값을 측정하는 전압 측정부; 상기 전압 측정부에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터; 및 상기 A/D 컨버터로부터 출력된 저 전압 값과 상기 저 전압 생성부의 저항 소자들의 비를 기반으로 상기 배터리 팩의 고 전압 값을 산출하는 측정 제어부를 포함한다.

Description

전기 자동차의 고 전압 측정장치{AN APPARATUS FOR MEASURING A HIGH VOLTAGE OF ELECTRONIC VEHECLE}
본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로, 특히 배터리로부터 인가되는 고 전압을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.
전기자동차(Electric vehicle; EV)는 미래의 자동차 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 가장 가능성 큰 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 전기자동차는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서, 크게 배터리전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류된다. 상기 배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 전원이 다 소모되면 재충전하는 방식에 의해 구동하여 차를 움직이게 할 수 있고, 상기 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 통해 배터리에 충전을 하고 이 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 할 수 있다.
또한, 하이브리드 전기자동차는 직렬 방식과 병렬 방식으로 분류될 수 있으며, 직렬 방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지는 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌고 이 전기적 에너지가 배터리나 모터로 공급되어 차량은 항상 모터로 구동되는 자동차로 기존의 전기자동차에 주행거리의 증대를 위하여 엔진과 발전기를 추가시킨 개념이고, 병렬 방식은 배터리 전원으로도 차를 움직이게 할 수 있고 엔진(가솔린 또는 디젤)만으로도 차량을 구동시키는 두 가지 동력원을 사용하고 주행조건에 따라 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수도 있는 개념이다.
또한, 최근 모터/제어기술도 점점 발달하여 고출력, 소형이면서 효율이 높은 시스템이 개발되고 있다. DC모터를 AC모터로 변환함에 따라 출력과 EV의 동력성능(가속성능, 최고속도)이 크게 향상되어 가솔린차에 비하여 손색없는 수준에 도달하였다. 고 출력화를 추진하면서 고 회전함에 따라 모터가 경량/소형화되어 탑재 중량이나 용적도 많이 감소하였다.
이러한 전기자동차는 배터리 팩 및 배터리 관리 시스템(Battery Management System, 이하 "BMS"라 칭함)을 포함하며, 상기 배터리 팩은 고 전압의 전기에너지를 저장하는 역할을 수행하고, 상기 BMS는 배터리 팩의 잔여용량, 충전 필요성을 판단하고 배터리에 저장된 충전전류를 전기자동차의 각 부로 공급하는데 따른 관리를 수행한다. 이때, 상기 BMS는 전기자동차로 안정적인 전원 공급을 인가하기 위해 상기 배터리 팩 내부에 저장된 고 전압을 주기적으로 측정할 필요가 있다.
도 1은 종래 전기 자동차의 고 전압 측정회로를 간략히 도시한다.
도 1을 참조하면, 종래의 고 전압 측정회로는 배터리 팩의 고 전압을 R1과 R2의 저항 소자로 전압 분배하여 저 전압을 형성하고, 상기 형성된 저 전압을 측정한 신호에 아날로그/디지털 변환을 수행하거나, 또는 신호 처리를 한 후에 아날로그/디지털 변환을 수행하여 출력한다. 이후, 상기 고 전압 측정회로는 상기 측정된 디지털 전압 값을 R1과 R2의 비로 다시 환산하여 상기 배터리 팩의 고 전압을 측정한다.
그런데, 종래의 고 전압 측정회로는 배터리 팩의 고 전압 (-) 단자와 BMS의 접지(ground)가 공유되어 있어야 한다. 따라서, 상기 BMS는 상기 배터리 팩의 고 전압에 의한 영향을 받아 해당 시스템의 안정적인 동작이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리 팩의 고 전압 단자와 배터리 관리 시스템의 접지를 서로 분리하여 고 전압을 안정적으로 측정하는 방법을 제안한다.
본 발명은 배터리 팩으로부터 출력되는 고 전압을 저 전압으로 변환하여 출력하고, 스위칭 제어를 통해 상기 배터리 팩의 고 전압 단자와 배터리 관리 시스템의 접지 사이의 연결을 분리하는 저 전압 생성부; 상기 저 전압 생성부로부터 출력된 저 전압 값을 측정하는 전압 측정부; 상기 전압 측정부에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터; 및 상기 A/D 컨버터로부터 출력된 저 전압 값과 상기 저 전압 생성부의 저항 소자들의 비를 기반으로 상기 배터리 팩의 고 전압 값을 산출하는 측정 제어부를 포함하는 고 전압 측정장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 배터리 팩의 고 전압 단자와 배터리 관리 시스템의 접지를 서로 분리하여 전압을 측정함으로써, 상기 배터리 관리 시스템의 안정적인 동작에 악영향을 미치는 고 전압 효과를 효율적으로 제거할 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 종래 전기 자동차의 고 전압 측정회로의 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고 전압 측정회로의 구성도;
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고 전압 측정회로의 구성도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 실시 예는 배터리 팩의 고 전압 단자와 배터리 관리 시스템의 접지를 서로 분리하여 고 전압을 안정적으로 측정하는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기자동차는, 센서부(130), 인터페이스부(140), 모터 제어부(Motor Control Unit, MCU)(150), 전원부(160), PRA(170), BMS(180), 배터리 팩(190) 및 제어부(110)를 포함한다.
전기자동차는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 배터리 팩(190)을 구비하여 동작하며, 소정의 충전소 또는 차량 충전설비 또는 가정에서 외부로부터 전원을 공급받아 상기 배터리 팩(190)을 충전한다.
BMS (180)는 배터리 팩(190)의 잔여용량, 충전 필요성을 판단하고, 배터리에 저장된 충전전류를 전기자동차의 각 부로 공급하는데 따른 관리를 수행한다. 이때, BMS(180)는 배터리를 충전하고 사용할 때, 배터리 내의 셀 간의 전압 차를 고르게 유지하여, 배터리가 과충전되거나 과방전되지 않도록 제어함으로써 배터리의 수명을 연장한다. 또한, BMS(180)는 전류사용에 대한 관리를 통해 차량이 장시간 주행할 수 있도록 하고, 공급되는 전류에 대한 보호 회로를 포함한다.
배터리 팩(190)은 복수의 배터리로 구성되며, 고 전압의 전기에너지를 저장한다.
전원부(160)는 충전소와의 연결을 위한 연결단자 또는 연결회로를 포함하고, 외부 전원 연결 시 BMS(180)의 관리하에 충전전류를 배터리(190)에 인가하여 배터리가 충전되도록 한다. 또한, 전원부(160)는 배터리(190)에 충전된 동작 전원을 차량의 각 부에서 사용할 수 있는 전원으로 변경하여 공급할 수 있다.
센서부(130)는 차량 주행, 또는 소정 동작 중에 발생하는 신호를 감지하여 입력하고 이를 제어부(110)로 입력한다. 센서부(130)는 차량 내부 및 외부에 복수의 센서를 포함하여 다양한 감지신호를 입력한다. 이때 설치되는 위치에 따라 센서의 종류 또한 상이할 수 있다.
인터페이스부(140)는 운전자의 조작에 의해 소정의 신호를 입력하는 입력수단과, 전기 자동차의 현 상태 동작 중 정보를 출력하는 출력수단, 그리고 운전자에 의해 조작되어 차량을 제어하는 조작수단을 포함한다. 이때, 출력수단은 정보를 표시하는 디스플레이부, 음악, 효과음 및 경고음을 출력하는 스피커 그리고 각종 상태 등을 포함한다. 그리고, 입력수단은 차량 주행에 따름 방향 지시등, 테일 램프, 헤드램프, 브러시 등의 동작을 위한 복수의 스위치, 버튼 등을 포함한다.
또한, 인터페이스부(140)는 스티어링 휠, 엑셀레이터, 브레이크와 같은 운전을 위한 조작수단을 포함한다.
모터 제어부(MCU)(150)는 연결된 적어도 하나의 모터를 구동하기 위한 제어신호를 생성하는데 모터제어를 위한 소정의 신호를 생성하여 인가한다. 또한 고 전압의 전원이 모터 특성에 맞게 변경되어 공급되도록 한다.
PRA(Power Relay Assembly)(170)는 고 전압을 스위칭하기 위한 복수의 릴레이와 센서를 포함하여, 배터리 팩(190)으로부터 인가되는 고 전압의 동작 전원을 특정 위치로 인가하거나 차단한다. 특히 PRA(170)는 차량 시동 시, 고 전압의 동작 전원이 갑자기 공급되지 않도록 순차적으로 릴레이를 제어하여 차량에 안정적으로 전원이 공급되도록 한다.
제어부(110)는 인터페이스부(140) 및 센서부(130)의 입력에 대응하여 설정된 동작이 수행되도록 소정의 명령을 생성하여 인가하여 제어하고, 데이터의 입출력을 제어하여 전기자동차의 동작상태가 표시되도록 한다.
또한, 제어부(110)는 BMS(180)를 통해 배터리 팩(190)을 관리하고, PRA(170)로 스위칭 신호를 인가하여 차량의 시동제어를 수행하고, 특정 위치(부품)로의 전원 공급을 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고 전압 측정회로의 구성도이다. 상기 고 전압 측정회로는 도 1의 배터리 팩(190)과 연결되어 고 전압을 측정하며, BMS(180) 내부에 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 고 전압 측정회로(200)는 저 전압 생성부(210), A/D 컨버터(230), 전압 측정부(220) 및 측정 제어부(240)를 포함한다.
저 전압 생성부(210)는 배터리 팩(190)으로부터 인가되는 고 전압을 저 전압으로 변환하여 A/D 컨버터(220)로 제공한다. 이때, 상기 저 전압 생성부(210)는 적어도 3개의 저항 소자(R1, R2, R3), 적어도 6개의 스위치(SW1 ~ SW6) 및 적어도 하나의 콘덴서(C)를 포함한다.
저 전압 생성부(210)의 a 지점과 배터리 팩(190)의 고 전압 (+) 단자 사이에 제1 저항 소자(R1) 및 제1 스위치(SW1)가 직렬로 연결되고, 저 전압 생성부(210)의 b 지점과 배터리 팩(190)의 고 전압 (-) 단자 사이에 제3 저항 소자(R3) 및 제2 스위치(SW2)가 직렬로 연결된다.
저 전압 생성부(210)의 a 지점과 b 지점 사이에는 제2 저항 소자(R2)가 병렬로 연결된다. 그리고, 상기 저 전압 생성부(210)의 a 지점과 c 지점 사이에 제3 스위치(SW3)가 직렬로 연결되고, 상기 저 전압 생성부(210)의 b 지점과 d 지점 사이에 제 4 스위치(SW4)가 직렬로 연결된다.
또한, 저 전압 생성부(210)의 c 지점과 d 지점 사이에 콘덴서(C)가 병렬로 연결된다. 그리고, 상기 저 전압 생성부(210)의 c 지점과 상기 A/D 컨버터(220)의 입력 단자 사이에 제5 스위치(SW5)가 직렬로 연결되고, 상기 저 전압 생성부(210)의 d 지점과 BMS(180)의 접지(ground) 사이에 제6 스위치(SW6)가 직렬로 연결된다.
이러한 저 전압 생성부(210)의 제1 스위치 내지 제6 스위치는 측정 제어부(240)의 제어에 따라 동작한다.
즉, 제1 스위치 내지 제4 스위치가 '온' 상태일 때, 제5 스위치 및 제6 스위치는 '오프' 상태로 동작하고, 제1 스위치 내지 제4 스위치가 '오프' 상태일 때, 제5 스위치 및 제6 스위치는 '온' 상태로 동작한다.
먼저, 상기 측정 제어부(240)의 제어에 따라, 제1 스위치 내지 제4 스위치가 '온' 상태이고, 제5 스위치 및 제6 스위치가 '오프' 상태일 때, 상기 저 전압 생성부(210)는 제2 저항 소자(R2) 상에 분배된 전압을 콘덴서(C) 양단에 충전한다.
즉, 상기 저 전압 생성부(210)는 3개의 저항 소자(R1, R2, R3)를 이용하여 배터리 팩(190)으로부터 인가되는 고 전압을 저 전압으로 전압 분배한다. 이때, 상기 제2 저항 소자(R2)의 양단에 저 전압을 유도하기 위해, 상기 제2 저항 소자(R2)는 작은 저항 값을 갖는 소자를 사용하고, 제1 저항 소자(R1) 및 제3 저항 소자(R3)는 높은 저항 값을 갖는 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 저 전압 생성부(210)의 a 지점과 b 지점 사이에 분배되는 전압 값(Vab)은 아래 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00001
이와 동시에, 상기 제2 저항 소자(R2)와 병렬로 연결된 콘덴서(C)의 양단에 Vab의 전압이 충전되어, 상기 콘덴서 양단의 전압(VC)은 아래 수학식 2와 같이 표현된다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 콘덴서의 전압 충전이 완료되면, 측정 제어부(240)의 제어에 따라, 저 전압 생성부(210)의 제1 스위치 내지 제4 스위치가 동시에 '오프' 상태로 전환된다. 이때, 상기 콘덴서에는 어떠한 회로도 연결되어 있지 않기 때문에, 상기 콘덴서에 충전된 전압은 일정하게 유지된다.
이후, 상기 측정 제어부(240)의 제어에 따라, 저 전압 생성부(210)의 제5 스위치 및 제6 스위치가 '오프' 상태에서 '온' 상태로 전환된다. 이때, 상기 제5 스위치는 A/D 컨버터(220)의 입력 단자와 연결되고, 상기 제6 스위치는 BMS의 접지와 연결된다. 따라서, 상기 저 전압 생성부(210)는 배터리 팩(190)의 고 전압 단자와 분리된 상태에서 상기 콘덴서에 충전된 전압 값을 상기 A/D 컨버터(220)로 제공할 수 있다.
즉, 제1, 2, 3, 4 스위치와 제5, 6 스위치는 동시에 '온' 상태로 존재하지 않기 때문에, 배터리 팩(190)의 고 전압 단자와 BMS의 접지가 서로 연결되지 않은 상태에서 전압을 측정할 수 있게 된다.
전압 측정부(220)는 상기 저 전압 생성부(210)로부터 출력된 저 전압 값을 측정한다.
A/D 컨버터(230)는 전압 측정부(220)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 즉, 상기 A/D 컨버터(230)는 아날로그 전압 값을 디지털 전압 값으로 변환한다. 한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 상기 전압 측정부(220)와 A/D 컨버터(230) 사이에 신호 처리부(미도시)가 추가적으로 포함될 수 있다. 이때, 상기 신호 처리부는 상기 전압 측정부(220)로부터 출력된 아날로그 신호에 소정의 신호 처리를 수행한 후 상기 A/D 컨버터(230)로 제공할 수 있다.
측정 제어부(240)는 고 전압 측정회로(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 상기 측정 제어부(240)는 저 전압 생성부(210)의 제1 스위치 내지 제6 스위치를 제어하여, 배터리 팩(190)의 고 전압 단자와 BMS(180)의 접지가 서로 분리된 상태에서 상기 배터리 팩(190)의 고 전압이 측정되도록 한다.
또한, 측정 제어부(240)는 상기 A/D 컨버터(230)로부터 출력된 디지털 전압 값(VL)을 R1, R2, R3의 비로 다시 환산하여 배터리 팩(190)의 고 전압(VH)을 측정한다. 이때, 상기 배터리 팩(190)의 고 전압은 아래 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
상기 측정 제어부(240)는 상기 측정한 고 전압(VH) 값을 BMS(180)로 제공하게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고 전압 측정회로의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 고 전압 측정회로(300)는 저 전압 생성부(310), A/D 컨버터(230), 전압 측정부(220) 및 측정 제어부(240)를 포함한다. 본 실시 예에서, 상기 고 전압 측정회로(300)의 A/D 컨버터(230), 전압 측정부(220) 및 측정 제어부(240)는 도 3의 고 전압 측정회로(200)의 구성요소들과 동일하다. 따라서, 이하에서는, 도 3의 고 전압 측정회로(200)와 다른 부분을 중심으로 설명하도록 한다.
저 전압 생성부(310)는 배터리 팩(190)으로부터 인가되는 고 전압을 저 전압으로 변환하여 A/D 컨버터(220)로 제공한다. 이때, 상기 저 전압 생성부(310)는 7개의 저항 소자(R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7), 6개의 스위치(SW1 ~ SW6) 및 하나의 콘덴서(C)를 포함한다.
저 전압 생성부(310)의 a 지점과 배터리 팩(190)의 고 전압 (+) 단자 사이에 제1 저항 소자(R1), 제1 스위치(SW1) 및 제2 저항 소자(R1)가 직렬로 연결되고, 저 전압 생성부(310)의 b 지점과 배터리 팩(190)의 고 전압 (-) 단자 사이에 제4 저항 소자(R4), 제2 스위치(SW2) 및 제5 저항 소자(R5)가 직렬로 연결된다.
한편, 본 실시 예에서, 배터리 팩(190)의 고 전압 (+) 단자와 제1 스위치 사이, 상기 제1 스위치와 a 지점 사이, 고 전압 (-) 단자와 제2 스위치 사이, 상기 제2 스위치와 b 지점 사이에 한 개의 저항 소자가 연결되는 것을 예시하고 있으나, 이를 제한하지는 않으며, 각각 n개의 저항 소자들이 연결될 수 있다.
저 전압 생성부(310)의 a 지점과 b 지점 사이에는 제7 저항 소자(R7)가 병렬로 연결된다. 그리고, 상기 저 전압 생성부(310)의 a 지점과 c 지점 사이에 제3 저항 소자(R3) 및 제3 스위치(SW3)가 직렬로 연결되고, 상기 저 전압 생성부(310)의 b 지점과 d 지점 사이에 제6 저항 소자(R6) 및 제 4 스위치(SW4)가 직렬로 연결된다.
한편, 본 실시 예에서, 저 전압 생성부(310)의 a 지점과 b 지점 사이, 상기 a 지점과 제3 스위치 사이, 상기 b 지점과 제4 스위치 사이 에 한 개의 저항 소자가 연결되는 것을 예시하고 있으나, 이를 제한하지는 않으며, 각각 n개의 저항 소자들이 연결될 수 있다.
또한, 저 전압 생성부(310)의 c 지점과 d 지점 사이에 콘덴서(C)가 병렬로 연결된다. 그리고, 상기 저 전압 생성부(310)의 c 지점과 상기 A/D 컨버터(220)의 입력 단자 사이에 제5 스위치(SW5)가 직렬로 연결되고, 상기 저 전압 생성부(310)의 d 지점과 BMS(180)의 접지(ground) 사이에 제6 스위치(SW6)가 직렬로 연결된다.
이러한 저 전압 생성부(310)의 제1 스위치 내지 제6 스위치는 측정 제어부(240)의 제어에 따라 동작한다.
즉, 제1 스위치 내지 제4 스위치가 '온' 상태일 때, 제5 스위치 및 제6 스위치는 '오프' 상태로 동작하고, 제1 스위치 내지 제4 스위치가 '오프' 상태일 때, 제5 스위치 및 제6 스위치는 '온' 상태로 동작한다.
먼저, 상기 측정 제어부(240)의 제어에 따라, 제1 스위치 내지 제4 스위치가 '온' 상태이고, 제5 스위치 및 제6 스위치가 '오프' 상태일 때, 상기 저 전압 생성부(310)는 제7 저항 소자(R7) 상에 분배된 전압을 콘덴서(C) 양단에 충전한다.
즉, 상기 저 전압 생성부(310)는 7개의 저항 소자(R1 ~ R7)를 이용하여 배터리 팩(190)으로부터 인가되는 고 전압을 저 전압으로 전압 분배한다. 이때, 상기 제7 저항 소자(R7)의 양단에 저 전압을 유도하기 위해, 상기 제7 저항 소자(R7)는 작은 저항 값을 갖는 소자를 사용하고, 제1 내지 제6 저항 소자(R1 ~ R6)는 높은 저항 값을 갖는 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 저 전압 생성부(310)의 a 지점과 b 지점 사이에 분배되는 전압 값(Vab)은 아래 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure pat00004
이와 동시에, 상기 제7 저항 소자(R7)와 병렬로 연결된 콘덴서(C)의 양단에 Vab의 전압이 충전되어, 상기 콘덴서 양단의 전압(VC)은 아래 수학식 5와 같이 표현된다.
[수학식 5]
Figure pat00005
상기 콘덴서의 전압 충전이 완료되면, 측정 제어부(240)의 제어에 따라, 저 전압 생성부(310)의 제1 스위치 내지 제4 스위치가 동시에 '오프' 상태로 전환된다. 이때, 상기 콘덴서에는 어떠한 회로도 연결되어 있지 않기 때문에, 상기 콘덴서에 충전된 전압은 일정하게 유지된다.
이후, 상기 측정 제어부(240)의 제어에 따라, 저 전압 생성부(310)의 제5 스위치 및 제6 스위치가 '오프' 상태에서 '온' 상태로 전환된다. 이때, 상기 제5 스위치는 A/D 컨버터(220)의 입력 단자와 연결되고, 상기 제6 스위치는 BMS의 접지와 연결된다. 따라서, 상기 저 전압 생성부(210)는 배터리 팩(190)의 고 전압 단자와 분리된 상태에서 상기 콘덴서에 충전된 전압 값을 상기 A/D 컨버터(220)로 제공할 수 있다.
즉, 제1, 2, 3, 4 스위치와 제5, 6 스위치는 동시에 '온' 상태로 존재하지 않기 때문에, 배터리 팩(190)의 고 전압 단자와 BMS의 접지가 서로 연결되지 않은 상태에서 전압을 측정할 수 있게 된다.
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명은 배터리 팩의 고 전압 단자와 배터리 관리 시스템의 접지를 서로 분리하여 전압을 측정함으로써, 상기 배터리 관리 시스템의 안정적인 동작에 악영향을 미치는 고 전압 효과를 효율적으로 제거할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
180: BMS 190: 배터리 팩
200: 고 전압 측정회로 210: 저 전압 생성부
220: 전압 측정부 230: A/D 컨버터
240: 측정 제어부

Claims (6)

  1. 배터리 팩으로부터 출력되는 고 전압을 저 전압으로 변환하여 출력하고, 스위칭 제어를 통해 상기 배터리 팩의 고 전압 단자와 배터리 관리 시스템의 접지 사이의 연결을 분리하는 저 전압 생성부;
    상기 저 전압 생성부로부터 출력된 저 전압 값을 측정하는 전압 측정부;
    상기 전압 측정부에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터; 및
    상기 A/D 컨버터로부터 출력된 저 전압 값과 상기 저 전압 생성부의 저항 소자들의 비를 기반으로 상기 배터리 팩의 고 전압 값을 산출하는 측정 제어부를 포함하는 고 전압 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저 전압 생성부는,
    적어도 3개의 저항 소자, 6개의 스위치 및 하나의 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하는 고 전압 측정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 측정 제어부는,
    상기 6개의 스위치 중 4개의 스위치와 2개의 스위치가 서로 반대로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고 전압 측정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 저 전압 생성부는,
    상기 배터리 팩의 고 전압 (+) 단자와 연결되는 제1 선로 상에 적어도 하나의 저항 소자와, 3개의 스위치가 각각 직렬로 연결되고, 상기 배터리 팩의 고 전압 (-) 단자와 연결되는 제2 선로 상에 적어도 하나의 저항 소자와, 3개의 스위치가 각각 직렬로 연결되며,
    상기 제1 선로와 제2 선로 사이에, 저항 소자와 콘덴서가 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 고 전압 측정장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 선로 상의 마지막 스위치는 상기 A/D 컨버터의 입력 단자와 연결되고, 상기 제2 선로 상의 마지막 스위치는 상기 배터리 관리 시스템의 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 고 전압 측정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 선로와 제2 선로 사이에 배치된 저항 소자는 다른 저항 소자들보다 작은 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 고 전압 측정장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104656022A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 上海航天有线电厂 基于光耦继电器的串联锂电池组单体电池电压测量电路
KR20190071438A (ko) * 2017-12-14 2019-06-24 주식회사 엘지화학 전압 측정 장치 및 방법
WO2023080559A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 전압 측정 회로와 그의 동작 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008082731A (ja) * 2006-09-26 2008-04-10 Toyota Industries Corp 積層電圧検出装置
JP4894776B2 (ja) * 2008-02-13 2012-03-14 株式会社デンソー 組電池の監視装置
KR101040494B1 (ko) * 2008-09-18 2011-06-09 주식회사 엘지화학 배터리 팩의 셀 전압 측정 장치 및 방법
KR101081207B1 (ko) * 2009-03-03 2011-11-07 현대자동차주식회사 고전압배터리 시스템의 셀전압 측정 및 셀밸런싱 회로
KR101071939B1 (ko) * 2009-11-27 2011-10-10 주식회사 케피코 절연 캐패시터를 이용한 연료전지 스택의 고전압 측정장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104656022A (zh) * 2013-11-20 2015-05-27 上海航天有线电厂 基于光耦继电器的串联锂电池组单体电池电压测量电路
KR20190071438A (ko) * 2017-12-14 2019-06-24 주식회사 엘지화학 전압 측정 장치 및 방법
CN110832332A (zh) * 2017-12-14 2020-02-21 株式会社Lg化学 电压测量装置和方法
US11215669B2 (en) 2017-12-14 2022-01-04 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for measuring voltage
WO2023080559A1 (ko) * 2021-11-02 2023-05-11 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 전압 측정 회로와 그의 동작 방법

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