KR20160069077A - 배터리 모니터링 방법 및 이를 실행하는 장치 - Google Patents

배터리 모니터링 방법 및 이를 실행하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모니터링 장치는 배터리의 단일 셀에 대한 전압을 이용하여 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 산출하는 합처리부, 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 다중 셀에 전압 중 적어도 하나의 전압을 모니터링하는 모니터링부 및 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 중 적어도 하나의 전압을 이용하여 상기 배터리의 정상 여부를 확인하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 이용하여 배터리를 모니터링 함으로써 배터리 제어가 불필요한 초기의 상태일 때에는 해당 셀에 대한 모니터링을 빠르게 종료시켜 배터리 관리 목적으로 전류소모가 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

배터리 모니터링 방법 및 이를 실행하는 장치{BATTERY MONITORING METHOD AND APPARATUS PERFORMING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 배터리 모니터링 방법 및 이를 실행하는 장치에 관한 것이다.
가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
전기 자동차는 배터리(battery)에서 출력되는 전기 에너지에 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.
이와 같이 전기 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 성능이 뛰어나야 할 뿐만 아니라 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류를 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 모니터링 시스템이 절실히 요구되는 실정이다.
배터리 모니터링 시스템은 배터리의 셀 각각의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위 내에 존재하도록 전압 불균형을 수정해야 한다.
예를 들어, 배터리 셀 중에서 과충전된 배터리 셀을 검색한 후 이러한 배터리에 대해서는 방전을 통하여 과충전을 해소하여 다른 배터리 셀과의 전압 불균형을 수정한다. 이러한 전압 불균형의 수정을 셀 밸런싱이라고 한다.
도 1을 참조하여 배터리 모니터링 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 배터리 모니터링 시스템은 배터리(10) 및 배터리 모니터링 장치(20)를 포함한다.
배터리(10)는 다수개의 배터리 셀로 구성된 서브팩을 포함한다. 예를 들어, 배터리(10)는 N 개의 배터리 셀로 구성된 서브팩을 포함할 수 있다.
배터리 모니터링 장치(20)는 배터리(10)의 셀 각각의 전압을 순차적으로 산출하고 배터리(10)의 셀 각각의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하여 해당 배터리(10)의 셀에 대한 정상 여부를 확인한다.
도 1에서와 같이, 배터리 모니터링 장치(20)는 배터리(10)의 셀 중 1번 셀(11)의 전압을 산출하고 1번 셀(11)의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하여 1번 셀(11)의 정상 여부를 확인한다.
그런 다음, 배터리 모니터링 장치(20)는 배터리(10)의 셀 중 2번 셀(12)의 전압을 산출하고 2번 셀(12)의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하여 2번 셀(12)의 정상 여부를 확인한다.
그 후, 배터리 모니터링 장치(20)는 배터리(10)의 셀 중 3번 셀(13)의 전압을 산출하고 3번 셀(13)의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하여 3번 셀(13)의 정상 여부를 확인한다.
상기와 같이, 배터리 모니터링 장치(20)는 배터리(10)의 N개의 셀 각각에 대해서 셀의 전압을 산출하고, 각각의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하여 해당 셀의 정상 여부를 확인한다.
배터리 모니터링 장치(20)는 배터리 셀의 총 개수인 N번 만큼 상기의 과정을 반복하여 수행하며, 정밀도 향상을 위해 반복적인 모니터링을 수행하는 경우 반복횟수 × N번 만큼 상기의 과정을 반복해서 수행해야 한다.
배터리 모니터링 장치(20)가 배터리(10)의 셀 각각의 전압을 산출하여 모니터링 하는 과정에서 전류소모가 발생하게 된다. 하지만, 배터리 모니터링은 배터리 셀의 고유 목적인 전기 자동차의 구동이 아니므로 배터리 모니터링에 의한 전류소모가 적을수록 이상적이라고 할 수 있다.
하지만, 도 1과 같이 배터리(10)의 셀 각각의 전압을 순차적으로 산출하여 모니터링 하면, 배터리 제어가 불필요한 초기의 상태일 때에도 배터리 관리 목적으로 전류소모가 발생되어 배터리 수명을 단축시키는 한계를 가지고 있다.
본 발명은 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 이용하여 배터리를 모니터링 함으로써 배터리 제어가 불필요한 초기의 상태일 때에는 해당 셀에 대한 모니터링을 빠르게 종료시켜 배터리 관리 목적으로 전류소모가 발생되는 것을 최소화시킬 수 있도록 하는 배터리 모니터링 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배터리의 상태에 따라 배터리의 다중 셀에 대한 전압 및 배터리의 단일 셀에 대한 전압 중 어느 하나의 전압을 선택하여 배터리를 모니터링 함으로써 효율적으로 배터리를 관리할 수 있도록 하는 배터리 모니터링 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예들 중에서, 배터리 모니터링 장치는 배터리의 단일 셀에 대한 전압을 이용하여 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 산출하는 합처리부, 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 다중 셀에 전압 중 적어도 하나의 전압을 모니터링하는 모니터링부 및 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 중 적어도 하나의 전압을 이용하여 상기 배터리의 정상 여부를 확인하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 중 어느 하나의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 상기 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 각각 산출하도록 상기 합처리부를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하면 해당 셀이 정상적으로 동작한다고 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 일부 셀이 단일 셀이 되면 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 않으면 해당 셀에 대한 밸런싱을 실행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링부는 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 다중 셀에 전압 중 적어도 하나의 전압을 수신하는 MUX 및 상기 MUX로부터 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 다중 셀에 전압 중 적어도 하나의 전압을 수신하면 디지털 전압으로 변환하여 상기 제어부에 제공하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 합처리부는 다중 셀의 상단 양극에 위치하여 배터리의 다중 셀에 대한 제1 전압을 산출하는 제1 MUX, 다중 셀의 하단 음극에 위치하여 배터리의 다중 셀에 대한 제2 전압을 산출하는 제2 MUX, 상기 제1 MUX에 의해 산출된 제1 전압을 조절하는 제1 저항 분배 모듈, 상기 제2 MUX에 의해 산출된 제2 전압을 조절하는 제2 저항 분배 모듈 및 상기 제1 저항 분배 모듈로부터 수신한 제1 전압 및 상기 제2 저항 분배 모듈로부터 수신한 제2 전압을 이용하여 다중 셀에 대한 전압을 출력하는 레벨 시프트 앰프를 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 배터리의 전압을 모니터링하는 배터리 모니터링 장치에서 실행되는 배터리 모니터링 방법은 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 산출하는 단계, 상기 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단 결과에 따라 상기 배터리의 정상 여부를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는 상기 다중 셀에 대한 전압이 상기 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 상기 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 산출하는 단계 및 상기 일부 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는 상기 다중 셀에 대한 전압이 상기 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하면 해당 셀이 정상적으로 동작한다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 산출하는 단계는 상기 일부 셀이 단일 셀이 되면 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 해당 셀에 대한 밸런싱을 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 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 구성요소를 지칭한다.
본 발명에 따르면, 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 이용하여 배터리를 모니터링 함으로써 배터리 제어가 불필요한 초기의 상태일 때에는 해당 셀에 대한 모니터링을 빠르게 종료시켜 배터리 관리 목적으로 전류소모가 발생되는 것을 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 배터리의 상태에 따라 배터리의 다중 셀에 대한 전압 및 배터리의 단일 셀에 대한 전압 중 어느 하나의 전압을 선택하여 배터리를 모니터링 함으로써 효율적으로 배터리를 관리할 수다는 장점이 있다.
도 1은 배터리 모니터링 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모니터링 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 합처리부의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모니터링 장치의 실행 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 모니터링 방법의 실행 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 모니터링 장치의 운용 방안을 설명하기 위한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모니터링 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 모니터링 시스템은 배터리(100) 및 배터리 모니터링 장치(200)를 포함한다.
배터리(100)는 다수개의 배터리 셀로 구성된 서브팩을 포함한다. 예를 들어, 배터리(100)는 N 개의 배터리 셀로 구성된 서브팩을 포함할 수 있다.
배터리 모니터링 장치(200)는 단일셀 MUX(210), 합처리부(220), 모니터링부(230), 밸런싱부(240) 및 제어부(250)를 포함한다.
단일셀 MUX(210)는 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압을 수신하여 모니터링부(230)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 단일 셀 MUX(210)는 배터리(100)의 1번 셀에 대한 전압을 수신하여 모니터링부(230)에 제공할 수 있다.
합처리부(220)는 제어부(250)의 제어에 따라 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압을 이용하여 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압을 산출하고, 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압을 모니터링부(230)에 제공한다.
일 실시예에서, 합처리부(220)는 제어부(250)의 제어에 따라 배터리(100)의 전체 셀에 대한 전압을 산출할 수 있다. 예를 들어, 배터리(100)가 8개의 셀을 포함하는 경우, 합처리부(220)는 1번 셀 내지 8번 셀 각각의 전압을 이용하여 8개의 셀에 대한 전압을 산출할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 합처리부(220)는 제어부(250)의 제어에 따라 배터리(100)의 일부 셀에 대한 전압을 산출할 수 있다. 예를 들어, 합처리부(220)는 8개의 셀 중 1번 셀 내지 4번 셀에 대한 전압을 산출할 수 있다.
모니터링부(230)는 제어부(250)의 제어에 따라 단일셀 MUX(210)로부터 수신한 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압 또는 합처리부(220)로부터 수신한 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압 중 어느 하나의 전압을 제어부(250)에 제공한다. 이러한 모니터링부(230)는 MUX(231) 및 A/D 컨버터(232)를 포함한다.
MUX(231)는 단일셀 MUX(210)로부터 수신한 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압 및 합처리부(220)로부터 수신한 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압 중 적어도 하나의 전압을 A/D 컨버터(232)에 제공한다.
A/D 컨버터(232)는 제어부(250)의 제어에 따라 MUX(231)로부터 수신된 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압 및 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압 중 적어도 하나의 전압을 디지털 전압으로 변환하여 제어부(250)에 제공한다.
밸런싱부(240)는 제어부(250)의 제어에 따라 배터리(100)의 셀에 대한 밸런싱을 실행한다.
제어부(250)는 모니터링부(230)로부터 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압을 수신하고, 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는 여부에 따라 배터리의 정상 여부를 확인한다.
일 실시예에서, 제어부(250)는 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하면 해당 셀에 대한 전압 산출이 정지되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 1번 셀 내지 4번 셀에 대한 전압이 23V이고 각각의 셀의 기준 전압 범위가 2V ~ 3V인 경우, 제어부(250)는 4개의 셀에 대한 전압이 기준 전압 범위인 16V ~ 24V에 존재하기 때문에 1번 셀 내지 4번 셀에 대한 전압 산출이 정지되도록 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제어부(250)는 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면, 배터리(100)의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 각각 산출하도록 합처리부(220)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 1번 셀 내지 8번 셀에 대한 전압이 26V이고 각각의 셀의 기준 전압 범위가 2V ~ 3V인 경우, 제어부(250)는 8개의 셀에 대한 전압이 기준 전압 범위인 16V ~ 24V에 존재하지 않기 때문에 8개의 셀 중 일부 셀인 1번 셀 내지 4번 셀 그리고 5번 셀 내지 8번 셀 각각에 대한 전압을 산출하도록 합처리부(220)를 제어할 수 있다.
이러한 실시예에서, 제어부(250)는 배터리(100)의 일부 셀이 단일 셀이면 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압을 제공하도록 모니터링부(230)를 제어한다.
그런 다음, 제어부(250)는 모니터링부(230)로부터 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압을 수신하고, 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는 여부에 따라 배터리의 정상 여부를 확인한다.
일 실시예에서, 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하면 해당 셀에 대한 전압 측정이 정지되도록 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 배터리(100)의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 해당 셀의 밸런싱이 실행되도록 밸런싱부(240)를 제어할 수 있다.
도 3은 도 2의 합처리부의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 합처리부(220)는 제1 MUX(221), 제2 MUX(222), 제1 저항 분배 모듈(223), 제2 저항 분배 모듈(224) 및 레벨 시프트 앰프(225)를 포함한다.
제1 MUX(221)는 단일 셀 전압 측정을 위한 단일 셀 양단입력에서 다중 셀의 양극 단자에 위치한다. 이러한 제1 MUX(221)는 제어 신호에 따라 배터리(100)의 다중 셀에 대한 전압(Vt)을 산출하여 제1 저항 분배 모듈(223)에 제공한다.
일 실시예에서, 제1 MUX(221)는 제어 신호에 따라 배터리(100)의 전체 셀 또는 일부 셀에 대한 전압을 산출하여 제1 저항 분배 모듈(223)에 제공할 수 있다.
제2 MUX(222)는 단일 셀 전압 측정을 위한 단일 셀 양단입력 중 다중 셀의 음극 단자에 위치한다. 이러한 제2 MUX(222)는 제어 신호에 따라 배터리(100)의 셀에 대한 전압(Vb)을 산출하여 제2 저항 분배 모듈(224)에 제공한다.
제1 저항 분배 모듈(223)은 제1 MUX(221)로부터 배터리(100)의 셀에 대한 전압(Vt)을 수신하면 전압(Vt)을 A/D 컨버터(도 2, 232)에 의한 측정 범위로의 전압으로 낮추어 전압(Vo)를 출력한다. 전압(Vo)는 아래의 [수학식 1]에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00001
Vo: 배터리의 다중 셀의 전압
Vt: 배터리의 다중 셀의 상단의 양극 단자를 기준으로 측정한 전압
Vb: 배터리의 다중 셀의 하단의 음극 단자를 기준으로 측정한 전압
R1: Vt를 조절하기 위한 저항 값
R2: Vb를 조절하기 위한 저항 값
상기의 [수학식 1]을 통해 산출된 전압(Vo)는 다중 셀의 하단의 음극 단자를 기준으로 산출된 값이다. 전압(Vo)는 A/D 컨버터(232)를 통한 디지털 전압으로의 변환을 위하여 하기의 [수학식 2]를 통해 조정된다. 레벨 시프트 앰프(225)는 하기의 [수학식 2]에 따라 다중 셀에 대한 전압을 산출한다.
Figure pat00002
Vout: 배터리의 다중 셀에 대한 전압
Vo: [수학식 1]에 의해 산출된 전압
Vb: 제2 저항 분배 모듈을 통과한 전압
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모니터링 장치의 실행 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 배터리 모니터링 장치(200)는 배터리(100)의 셀 각각에 대한 전압을 이용하여 배터리(100)의 전체 셀에 대한 전압을 산출한다. 도 4와 같이, 배터리 모니터링 장치(200)는 배터리(100)의 1번 셀 내지 배터리(100)의 N번 셀 각각의 전압을 이용하여 배터리(100)의 N개 셀에 대한 전압(SN)을 산출한다.
배터리 모니터링 장치(200)는 배터리(100)의 N개 셀에 대한 전압(SN)이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단한다. 배터리 모니터링 장치(200)는 배터리(100)의 N개 셀에 대한 전압(SN)이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 N개의 셀의 1/2에 해당하는 N/2개의 셀에 대한 전압(SN/2)을 산출하여 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
배터리 모니터링 장치(200)는 배터리(100)의 N/2개의 셀에 대한 전압(SN/2)이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 N/2개의 셀의 1/2에 해당하는 N/4개의 셀에 대한 전압(SN/4)을 산출하여 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기와 같이, 배터리 모니터링 장치(200)는 배터리(100)의 다중 셀 중 1/2에 해당하는 일부 셀의 전압을 산출하여 배터리의 상태를 모니터링 한다. 이와 같은 과정을 반복하여 실행하면 다중 셀 중 1/2에 해당하는 셀이 단일 셀이 되기 때문에 다중 셀의 전압 산출이 완료된 후에 단일 셀 각각에 대한 전압을 산출할 수 있다.
도 4의 일 실시예는 설명의 편의를 위해서 다중 셀 중 1/2에 해당하는 일부 셀의 전압을 산출하여 배터리를 모니터링하는 과정을 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 다른 방식으로 다중 셀을 분할할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에서는 다중 셀 중 1/3에 해당하는 일부 셀의 전압을 산출하거나 다중 셀 중 1/4에 해당하는 일부 셀의 전압을 산출할 수 있다.
또한, 도 4의 일 실시예는 설명의 편의를 위해서 다중 셀을 순차적으로 분할하여 일부 셀의 전압을 산출하는 과정을 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 다중 셀 중 랜덤하게 선택한 일부 셀의 전압을 산출할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에서는 다중 셀 중 홀수 번째 셀의 전압을 산출할 수 있고, 다중 셀 중 짝수 번째 셀의 전압을 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 모니터링 방법의 실행 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 배터리 모니터링 장치(도 2, 100)는 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 산출한다(단계 S510). 배터리 모니터링 장치(200)는 배터리의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단한다(단계 S520). 배터리 모니터링 장치(200)는 배터리의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면(단계 S530), 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 산출한다(단계 S540).
배터리 모니터링 장치(200)는 일부 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단한다(단계 S550). 배터리 모니터링 장치(200)는 일부 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면(단계 S560), 일부 셀이 단일 셀인지 여부를 확인한다(단계 S570). 배터리 모니터링 장치(200)는 일부 셀이 단일 셀이 아니면(단계 S570), 단계 S540으로 돌아가 상기의 과정을 반복하여 수행한다.
한편, 배터리 모니터링 장치(200)는 일부 셀이 단일 셀이면 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 확인한다(단계 S580). 배터리 모니터링 장치(200)는 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면(단계 S590), 셀 밸런싱을 실행한다(단계 S600).
도 6은 본 발명에 따른 배터리 모니터링 장치의 운용 방안을 설명하기 위한 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 참조번호(610)은 기존의 배터리 모니터링 방법을 나타낸다. 참조번호(610)와 같이, 배터리 모니터링 장치는 배터리의 셀 각각의 전압을 순차적으로 산출하여 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하고, 확인 결과 배터리의 셀 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 셀 밸런싱을 실행하고 진단을 실행한다.
예를 들어, 배터리 셀의 개수가 N개라면, 배터리 모니터링 장치는 배터리의 N개의 셀 중 1번 셀의 전압을 산출하고 1번 셀의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하고, 확인 결과에 따라 셀 밸런싱을 실행하고 진단을 실행한다.
그런 다음, 배터리 모니터링 장치는 배터리의 N개의 셀 중 2번 셀의 전압을 산출하고 2번 셀의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하고, 확인 결과에 따라 셀 밸런싱을 실행하고 진단을 실행한다.
상기와 같이, 배터리 모니터링 장치는 배터리의 N개의 셀 각각에 대해서 셀의 전압을 산출하고, 각각의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인하여 해당 셀의 정상 여부를 확인한다.
참조번호(620)은 본 발명에 따른 배터리 모니터링 방법을 나타낸다. 참조번호(620)와 같이, 배터리 모니터링 장치는 배터리의 다중 셀의 전압을 산출하여 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 확인한다.
배터리 모니터링 장치는 배터리의 다중 셀의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면, 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 산출하여 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 확인한다.
배터리 모니터링 장치는 일부 셀이 단일 셀이 되면 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 확인하며, 확인 결과에 따라 셀 밸런싱을 실행하고 진단을 실행한다.
참조번호(630)은 참조번호(610)의 기존의 배터리 모니터링 방법 및 참조번호(620)의 본 발명에 따른 배터리 모니터링 방법을 함께 사용한 배터리 모니터링 방법이다. 참조번호(630)과 같이 기존의 배터리 모니터링 방법 및 본 발명에 따른 배터리 모니터링 방법을 함께 사용하면 빠른 검출 및 정밀 검출이 동시에 가능해 효율적으로 배터리 모니터링을 수행할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 배터리
200: 배터리 모니터링 장치
210: 단일셀 MUX
220: 합처리부
221: 제1 MUX
222: 제2 MUX
223: 제1 저항 분배 모듈
224: 제2 저항 분배 모듈
225: 레벨 시프트 앰프
230: 모니터링부
240: 밸런싱부
250: 제어부

Claims (13)

  1. 배터리의 단일 셀에 대한 전압을 이용하여 상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 산출하는 합처리부;
    상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 다중 셀에 전압 중 적어도 하나의 전압을 모니터링하는 모니터링부; 및
    상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 중 적어도 하나의 전압을 이용하여 상기 배터리의 정상 여부를 확인하는 제어부를 포함하는
    배터리 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 중 어느 하나의 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 상기 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 각각 산출하도록 상기 합처리부를 제어하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하면 해당 셀이 정상적으로 동작한다고 판단하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 일부 셀이 단일 셀이 되면 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 않으면 해당 셀에 대한 밸런싱을 실행하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는
    상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 다중 셀에 전압 중 적어도 하나의 전압을 수신하는 MUX; 및
    상기 MUX로부터 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압 및 상기 배터리의 다중 셀에 전압 중 적어도 하나의 전압을 수신하면 디지털 전압으로 변환하여 상기 제어부에 제공하는 A/D 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 합처리부는
    다중 셀의 상단 양극에 위치하여 배터리의 다중 셀에 대한 제1 전압을 산출하는 제1 MUX;
    다중 셀의 하단 음극에 위치하여 배터리의 다중 셀에 대한 제2 전압을 산출하는 제2 MUX;
    상기 제1 MUX에 의해 산출된 제1 전압을 조절하는 제1 저항 분배 모듈;
    상기 제2 MUX에 의해 산출된 제2 전압을 조절하는 제2 저항 분배 모듈; 및
    상기 제1 저항 분배 모듈로부터 수신한 제1 전압 및 상기 제2 저항 분배 모듈로부터 수신한 제2 전압을 이용하여 다중 셀에 대한 전압을 출력하는 레벨 시프트 앰프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 장치.
  9. 배터리의 전압을 모니터링하는 배터리 모니터링 장치에서 실행되는 배터리 모니터링 방법에 있어서,
    상기 배터리의 다중 셀에 대한 전압을 산출하는 단계;
    상기 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 배터리의 정상 여부를 확인하는 단계를 포함하는
    배터리 모니터링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 다중 셀에 대한 전압이 상기 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 상기 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 산출하는 단계; 및
    상기 일부 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 다중 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 다중 셀에 대한 전압이 상기 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하면 해당 셀이 정상적으로 동작한다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 배터리의 다중 셀 중 일부 셀에 대한 전압을 산출하는 단계는
    상기 일부 셀이 단일 셀이 되면 상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하는지 여부를 판단하는 단계는
    상기 배터리의 단일 셀에 대한 전압이 기 설정된 기준 전압 범위에 존재하지 않으면 해당 셀에 대한 밸런싱을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    배터리 모니터링 방법.
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