KR20160071929A - 배터리 관리 시스템 - Google Patents

배터리 관리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160071929A
KR20160071929A KR1020140179726A KR20140179726A KR20160071929A KR 20160071929 A KR20160071929 A KR 20160071929A KR 1020140179726 A KR1020140179726 A KR 1020140179726A KR 20140179726 A KR20140179726 A KR 20140179726A KR 20160071929 A KR20160071929 A KR 20160071929A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
relay
control signal
cell
battery
voltage
Prior art date
Application number
KR1020140179726A
Other languages
English (en)
Inventor
박재성
Original Assignee
현대오트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020140179726A priority Critical patent/KR20160071929A/ko
Publication of KR20160071929A publication Critical patent/KR20160071929A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 명세서는 배터리 관리 시스템의 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 명세서의 실시예에 따른 배터리 셀 밸런싱 방법은 전체 배터리 셀들의 전압을 측정하는 셀전압 측정 단계; 상기 측정된 전압 중에서 최대 전압값을 선택하는 단계; 상기 측정된 전압의 평균 전압값을 계산하는 단계; 상기 최대 전압값과 상기 평균 전압값의 차이값을 구하는 단계; 상기 차이값이 소정 범위내에 있는지 판단하는 단계; 상기 판단결과 상기 차이값이 소정 범위 내에 있는 경우 제1 모드로 배터리 셀 밸런싱을 수행하고, 상기 차이값이 소정 범위를 초과하는 경우 차량 운행 상태에 따른 제2 모드로 배터리 셀 밸런싱을 수행하는 셀 밸런싱 단계;를 포함한다.

Description

배터리 관리 시스템{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}
본 명세서는 전기 에너지를 이용하는 장치에 사용될 수 있는 배터리 관리 시스템(Battery Management System)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 명세서는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차에서 사용되는 고전압 배터리 관리 시스템에서 배터리 전압 측정 정밀도를 향상시키는 셀 전압 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 고전압의 배터리를 사용하는 산업기기, 가정기기 및 자동차 등 다양한 장치가 등장하고 있으며 특히 자동차 기술분야에서는 고전압 배터리 사용이 더욱 활발해지고 있다.
가솔린이나 중유 등의 화석연료를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서 최근에는 공해발생을 줄이기 위하여, 전기자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
전기자동차(EV; electric Vehicle)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말한다. 즉, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 가솔린 자동차보다 먼저 개발되었으나, 배터리의 무거운 중량, 배터리 용량의 한계 및 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 상용화되지 못하다가 최근 에너지 및 환경 문제가 심각해지면서 1990년대부터 실용화를 위한 연구가 본격화 되었다.
한편, 최근 배터리 기술이 비약적으로 발전하면서 전기자동차 및 화석연료와 전기에너지를 적응적으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)가 상용화되고 있다. HEV는 가솔린과 전기를 함께 동력원으로 사용하기 때문에 연비 개선 및 배기가스 저감 측면에서 긍정적인 평가를 받고 있으며, 완전한 전기 자동차로 진화하는 중간 역할을 할 것으로 기대되고 있다.
이러한 전기 에너지를 이용하는 HEV 및 EV 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 에너지를 이용하는 자동차는 배터리의 성능이 자동차의 성능에 직접적인 영향을 미치므로, 각 전지 셀의 전압, 전체 배터리의 전압 및 전류 등을 측정하여 각 전지 셀의 충방전을 효율적으로 관리할 뿐만 아니라, 각 전지 셀을 센싱하는 셀 센싱 IC의 상태를 모니터링하여 해당 셀의 안정적인 컨트롤이 가능한 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이 절실히 요구되는 실정이다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 배터리 관리 시스템(100)은 복수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 스택(10), 차량 전자 장치(20) 및 배터리 제어장치(30)를 포함한다.
배터리 스택(10)은 복수의 배터리 모듈(11, 12)을 포함하며, 배터리 모듈(11, 12)은 복수의 배터리 셀을 포함한다. 배터리 스택(10)은 충전된 고전압 직류 전력을 모터 등의 차량 전자 장치(20)에 공급한다.
배터리 제어장치(30)는 복수의 MCU(31, 32)와 상기 MCU를 제어하는 BCU(33)를 포함할 수 있다. 배터리 제어장치(30)는 배터리 스택과 연결되어 배터리 스택(10)의 충방전 상태를 모니터링하고, 배터리 스택(10)의 충방전 동작을 제어한다.
상기와 같이 복수의 배터리 셀을 결합한 배터리 관리 시스템에서는 구조적 차이에 기인한 배터리 셀 간의 전압 편차가 필연적으로 발생하게 된다. 이와 같은 전압편차는 배터리 전압의 균일성을 저해하게 되고, 결국에는 배터리 열화의 원인으로 작용하게 되어 배터리의 수명을 감소시킨다.
따라서, 배터리 전력을 이용한 시스템 운용 중이나 배터리 셀의 충방전시 각 셀의 전압을 균등하게 유지하는 배터리 셀 밸런싱 동작은 배터리 관리 시스템의 매우 중요한 요소가 된다.
배터리 관리 시스템에서 셀 밸런싱을 수행하기 위해서는 다수의 배터리 셀의 셀 전압을 정확하게 측정하고 진단하는 과정이 필수적이다. 통상적으로 다수의 배터리 셀들의 전압을 측정하기 위해서는 릴레이를 사용하여 배터리 셀들은 순차적으로 온/오프 제어하고, 각 배터리 셀들의 전압을 각각 측정하여야 한다. 그러나 배터리 셀들이 연속하여 다수개 연결된 회로에서 배터리 셀의 전압을 순차적으로 측정하는 경우 이전에 측정된 배터리 셀 전압의 영향으로 인해서 다음번 셀 전압이 정확하게 측정되지 못하는 문제점이 발생한다.
만약 배터리 셀의 전압이 이웃한 배터리 셀 전압의 영향으로 인해서 부정확하게 측정된다면 불필요한 배터리 셀 밸런싱을 야기시킬 수도 있으며, 전반적으로 배터리 관리 시스템의 성능이 저하될 수 있다.
본 명세서는 배터리 관리 시스템에서 배터리 셀 전압을 정확하게 측정할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 배터리 셀 전압 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템은 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 다수의 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈; 상기 제1 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이A 및 상기 제2 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이B를 포함하는, 상기 배터리 셀 각각에 연결된 다수의 셀릴레이; 상기 다수의 셀릴레이와 연결된 제1 릴레이; 상기 제1 릴레이와 연결된 제2 릴레이; 상기 제1 릴레이와 상기 제2 릴레이 사이에 배치되는 커패시터; 상기 커패시터에 병렬 연결된 제3 릴레이; 및 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이, 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 온/오프 스위치 제어하여 상기 다수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 CPU(CONTROL PROCESSING UNIT)를 포함한다.
상기 CPU는 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이를 온/오프 제어하며, 제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 온/오프 제어하며, 제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 온/오프 제어하며, 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CPU는 상기 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호를 통해서 상기 제1 배터리 셀의 전압을 상기 커패시터를 통해서 측정한 후, 상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어함으로써 상기 커패시터에 충전된 전하를 방전한 후, 상기 제2 배터리 셀의 전압을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 CPU는 상기 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이A를 온 시키고, 상기 제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 온 시키고, 상기 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이A를 오프 시키고, 상기 제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 오프 시키고, 상기 제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 온 시키서 상기 커패시터 양단에 걸린 전압을 측정하여 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압 값으로 저장하고, 상기 제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 오프 시키고, 상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어하여 상기 커패시터에 축적된 전하를 방전하고, 상기 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이B를 온 시킴으로써 순차적으로 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 다른 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템은 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 다수의 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈; 상기 배터리 셀 각각에 연결된 다수의 셀릴레이와, 상기 배터리 셀의 전압에 대응하는 전압을 저장하는 커패시터와, 상기 커패시터에 연결된 다수의 릴레이를 포함하는 전압 센싱부; 상기 전압 센싱부로부터 측정된 전압을 아날로그 디지털 변환하는 컨버터; 및 상기 셀릴레이 및 다수의 릴레이를 온/오프 제어하여 상기 커패시터의 양단에 걸린 전압을 측정하여 상기 배터리 셀의 전압을 측정하고 상기 배터리 셀의 셀 밸런싱을 위한 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.
상기 전압 센싱부는 상기 다수의 셀릴레이와 연결된 제1 릴레이; 상기 제1 릴레이와 연결된 제2 릴레이; 상기 제1 릴레이와 상기 제2 릴레이 사이에 배치되는 상기 커패시터; 및 상기 커패시터에 병렬 연결된 제3 릴레이를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이를 온/오프 제어하며, 제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 온/오프 제어하며, 제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 온/오프 제어하며, 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호를 통해서 상기 제1 배터리 셀의 전압을 상기 커패시터를 통해서 측정한 후, 상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어함으로써 상기 커패시터에 충전된 전하를 방전한 후, 상기 제2 배터리 셀의 전압을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 배터리 관리 시스템에서 배터리 셀 전압을 정확하게 측정할 수 있으므로 배터리 전압 측정의 정밀도가 향상되고, 시스템의 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 관리 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 도시한 회로도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 셀 전압 검출부의 구성을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 셀 전압 측정 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
이하, 도 2를 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템에 대해 설명한다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 구성을 도시한 회로도이다.
본 실시예에서는 설명의 편의상 4개의 배터리 셀들이 직렬 연결된 것으로 가정하였으나, 배터리 셀들은 4개 이상으로 구성될 수 있으며, 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈들이 복수개 연결된 배터리 팩으로 구성된 경우도 모두 포함될 수 있다.
배터리 관리 시스템(200)은 다수의 배터리 셀(#1, #2, #3, #4)을 포함하는 배터리 모듈과, 배터리 셀들의 전압을 센싱하는 센싱부(50)와, 센싱부(50)의 릴레이를 제어하여 다수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 CPU(CONTROL PROCESSING UNIT)(60)를 포함한다.
센싱부(50)는 배터리 셀의 전압을 센싱하는 전압 센싱부(110)와, 센싱된 배터리 셀의 전압 신호를 디지털로 변환하는 A/D 컨버터(210)를 포함한다.
전압 센싱부(110)는 배터리 셀 각각에 연결된 다수의 셀릴레이(111, 112, 113, 114)와 전압검출부(120)를 포함한다.
셀릴레이는 제1 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이1(111), 제2 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이2(112), 제3 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이3(113) 및 제4 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이4(114)를 포함한다.
전압검출부(120)는 다수의 셀릴레이(111 ~ 114)와 연결된 제1 릴레이(121), 제1 릴레이(121)와 연결된 제2 릴레이(122), 제1 릴레이(121)와 제2 릴레이(122) 사이에 배치되는 커패시터(C1), 커패시터(C1)에 병렬 연결된 제3 릴레이(123) 및 제2 릴레이(122)에 연결된 차동증폭기(124)를 포함한다.
CPU(60)는 제어신호를 통해서 셀릴레이(111 ~ 114), 제1 릴레이(121), 제2 릴레이(122) 및 제3 릴레이(123)를 온/오프 스위치 제어하여 다수의 배터리 셀의 전압을 측정한다.
즉, CPU(60)는 제1 제어신호를 통해서 셀릴레이(111 ~ 114)를 온/오프 제어하며, 제2 제어신호를 통해서 제1 릴레이(121)를 온/오프 제어하며, 제3 제어신호를 통해서 제2 릴레이(122)를 온/오프 제어하며, 제4 제어신호를 통해서 제3 릴레이(123)를 온/오프 제어한다.
CPU(60)는 셀릴레이(111 ~ 114) 및 다수의 릴레이(121, 122, 123)를 온/오프 제어하여 커패시터(C1)의 양단에 걸린 전압을 측정하여 배터리 셀 각각의 전압을 측정하고 셀 밸런싱이 필요하다고 판단되면, 배터리 셀의 셀 밸런싱을 위한 제어를 수행한다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 셀 전압 검출부의 구성을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 커패시터(C1)는 제1 릴레이(121) 및 제2 릴레이 사이에 형성되며, 제3 릴레이는 커패시터(C1)에 병렬 연결된다. 제3 릴레이는 커패시터(C1)에 축적된 전하를 방전(discharge)하기 위한 기능을 수행하며, 커패시터(C1) 양단에 각각 릴레이와 저항을 연결하고 종단은 접지(GND)된다.
CPU는 커패시터(C1)을 통해서 배터리셀 전압에 대응되는 전압을 측정하고, 다른 배터리셀 전압을 측정하기 전에 제3 릴레이(123)를 온/오프 제어하여 기 측정된 전압에 따른 잔류 전하를 커패시터(C1)에서 방전시킨다. 이를 통해서 연속된 배터리 셀의 순차적인 전압 측정시 커패시터의 잔류 전하 효과를 제거함으로써 보다 정밀한 배터리셀 전압 측정이 가능하다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템의 셀 전압 측정 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
우선 제1 배터리 셀 전압을 측정하기 위하여, CPU(60)는 제1 제어신호를 통해서 셀릴레이1(111)를 온 시킨다(S41).
그리고 제2 제어신호를 통해서 제1 릴레이(121)를 온 시키고(S43), 소정의 Delay 시간 (S45) 후에, 제1 제어신호를 통해서 셀릴레이1(111)를 오프 시킨다(S47)
이후, 제2 제어신호를 통해서 제1 릴레이(121)를 오프 시키고(S49), 제3 제어신호를 통해서 제2 릴레이를 온 시킨다(S51).
제2 릴레이를 온 상태(S51)가 됨으로써, 커패시터(C1)에는 제1 배터리 셀 전압에 대응되는 전압이 형성된다. CPU(60)는 커패시터(C1)에 형성된 전압(VC1)을 차동증폭기(124) 및 A/D 컨버터(210)를 통해서 획득한다(S53).
상기 커패시터 양단에 걸린 전압을 측정하여 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압 값으로 저장하고, 제3 제어신호를 통해서 제2 릴레이(122)를 오프 시키고, 제4 제어신호를 통해서 제3 릴레이(123)를 온(S57) 및 오프(S61) 제어하여 커패시터(C1)에 축적된 전하를 방전한다. 이때, CPU(60)는 제4 제어신호를 통해서 제3 릴레이를 온 시킨 후(S57), 소정의 Delay 시간 후(S59)에 제4 제어신호를 통해서 제3 릴레이(123)를 오프 시킴으로써 커패시터에 축적된 전하를 완전히 방전시킬 수 있다.
이와 같이, 제4 제어신호를 통해서 제1 배터리 셀의 전압을 측정하는 과정에서 발생된 커패시터(C1)의 잔류 전하를 방전시킴으로써 이후 배터리 셀들의 전압 측정시 발생될 수 있는 잔류 전하 효과를 방지할 수 있다.
이후, 제2 배터리 셀의 전압을 측정하기 위하여 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이2(112)를 온 시킴으로써 순차적으로 상기 배터리 셀의 전압을 측정한다. 이후의 과정은 S47 내지 S61 단계와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100, 200 : 배터리 관리 시스템(BMS) 10 : 배터리 스택
11, 12, 13 : 배터리 모듈 C1,C2,C3,C4 : 배터리 셀
20 : 차량 전자 장치 30 : 배터리 제어장치
31, 32 : MCU 33 : BCU
50 : 센싱부 60 : CPU
110 : 전압 센싱부 111: 셀릴레이#1
112: 셀릴레이#2 113: 셀릴레이#3
114: 셀릴레이#4 121: 제1 릴레이
122: 제2 릴레이 123: 제3 릴레이
124: 차동증폭기 210: A/D 컨버터

Claims (10)

  1. 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 다수의 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈;
    상기 제1 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이A 및 상기 제2 배터리 셀에 병렬 연결된 셀릴레이B를 포함하는, 상기 배터리 셀 각각에 연결된 다수의 셀릴레이;
    상기 다수의 셀릴레이와 연결된 제1 릴레이;
    상기 제1 릴레이와 연결된 제2 릴레이;
    상기 제1 릴레이와 상기 제2 릴레이 사이에 배치되는 커패시터;
    상기 커패시터에 병렬 연결된 제3 릴레이; 및
    제어신호를 통해서 상기 셀릴레이, 제1 릴레이, 제2 릴레이 및 제3 릴레이의 온/오프 스위치 제어하여 상기 다수의 배터리 셀의 전압을 측정하는 CPU(CONTROL PROCESSING UNIT)
    를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CPU는
    제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이를 온/오프 제어하며,
    제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 온/오프 제어하며,
    제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 온/오프 제어하며,
    제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 CPU는
    상기 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호를 통해서 상기 제1 배터리 셀의 전압을 상기 커패시터를 통해서 측정한 후,
    상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어함으로써 상기 커패시터에 충전된 전하를 방전한 후, 상기 제2 배터리 셀의 전압을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 CPU는
    상기 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이A를 온 시키고,
    상기 제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 온 시키고,
    상기 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이A를 오프 시키고,
    상기 제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 오프 시키고,
    상기 제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 온 시키서 상기 커패시터 양단에 걸린 전압을 측정하여 상기 제1 배터리 셀의 셀 전압 값으로 저장하고,
    상기 제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 오프 시키고,
    상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어하여 상기 커패시터에 축적된 전하를 방전하고,
    상기 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이B를 온 시킴으로써 순차적으로 상기 배터리 셀의 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 온 시킨 후, 소정의 시간 후에 상기 제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이A를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온 시킨 후, 소정의 시간 후에 상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하는 다수의 배터리 셀로 구성된 배터리 모듈;
    상기 배터리 셀 각각에 연결된 다수의 셀릴레이와, 상기 배터리 셀의 전압에 대응하는 전압을 저장하는 커패시터와, 상기 커패시터에 연결된 다수의 릴레이를 포함하는 전압 센싱부;
    상기 전압 센싱부로부터 측정된 전압을 아날로그 디지털 변환하는 컨버터; 및
    상기 셀릴레이 및 다수의 릴레이를 온/오프 제어하여 상기 커패시터의 양단에 걸린 전압을 측정하여 상기 배터리 셀의 전압을 측정하고 상기 배터리 셀의 셀 밸런싱을 위한 제어를 수행하는 제어부;
    를 포함하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전압 센싱부는,
    상기 다수의 셀릴레이와 연결된 제1 릴레이;
    상기 제1 릴레이와 연결된 제2 릴레이;
    상기 제1 릴레이와 상기 제2 릴레이 사이에 배치되는 상기 커패시터; 및
    상기 커패시터에 병렬 연결된 제3 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    제1 제어신호를 통해서 상기 셀릴레이를 온/오프 제어하며,
    제2 제어신호를 통해서 상기 제1 릴레이를 온/오프 제어하며,
    제3 제어신호를 통해서 상기 제2 릴레이를 온/오프 제어하며,
    제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호를 통해서 상기 제1 배터리 셀의 전압을 상기 커패시터를 통해서 측정한 후,
    상기 제4 제어신호를 통해서 상기 제3 릴레이를 온/오프 제어함으로써 상기 커패시터에 충전된 전하를 방전한 후, 상기 제2 배터리 셀의 전압을 순차적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
KR1020140179726A 2014-12-12 2014-12-12 배터리 관리 시스템 KR20160071929A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140179726A KR20160071929A (ko) 2014-12-12 2014-12-12 배터리 관리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140179726A KR20160071929A (ko) 2014-12-12 2014-12-12 배터리 관리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160071929A true KR20160071929A (ko) 2016-06-22

Family

ID=56365113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140179726A KR20160071929A (ko) 2014-12-12 2014-12-12 배터리 관리 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160071929A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019041816A1 (zh) * 2017-09-04 2019-03-07 北京迅力世达技术有限公司 适于锂离子电池储能系统的维护方法
CN112731189A (zh) * 2021-01-26 2021-04-30 清华大学 电池组模拟与bms精度检测系统
CN113771633A (zh) * 2021-10-27 2021-12-10 厦门金龙联合汽车工业有限公司 一种电动汽车换电系统的控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019041816A1 (zh) * 2017-09-04 2019-03-07 北京迅力世达技术有限公司 适于锂离子电池储能系统的维护方法
CN112731189A (zh) * 2021-01-26 2021-04-30 清华大学 电池组模拟与bms精度检测系统
CN113771633A (zh) * 2021-10-27 2021-12-10 厦门金龙联合汽车工业有限公司 一种电动汽车换电系统的控制方法
CN113771633B (zh) * 2021-10-27 2023-07-14 厦门金龙联合汽车工业有限公司 一种电动汽车换电系统的控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5868499B2 (ja) 電池制御装置
KR101628942B1 (ko) 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법
JP5621818B2 (ja) 蓄電システムおよび均等化方法
JP5719236B2 (ja) 二次電池の制御装置
KR101601721B1 (ko) 배터리 방전 장치 및 방법
US20120161709A1 (en) Secondary-battery control apparatus
KR101610906B1 (ko) 커패시터를 이용한 절연 저항 추정 장치 및 그 방법
KR101675191B1 (ko) 절연 저항 측정 장치 및 방법
KR101610921B1 (ko) 선택적 스위칭을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법
KR101619328B1 (ko) 절연 저항 측정 장치 및 그 방법
WO2015199178A1 (ja) バランス補正制御装置、バランス補正システム及び蓄電システム
JP2017173264A (ja) 劣化特定装置および劣化特定方法
KR101610927B1 (ko) 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법
KR101601717B1 (ko) 밸런싱 소요시간을 이용한 배터리 셀 밸런싱 장치 및 방법
JP6413763B2 (ja) 充電状態検出装置、充電状態検出方法、移動体
KR101856068B1 (ko) 배터리 팩 전압을 이용한 절연 저항 측정 장치 및 방법
KR20160071929A (ko) 배터리 관리 시스템
KR101610908B1 (ko) 배터리 전압 측정회로의 진단 장치 및 그 방법
KR101673249B1 (ko) 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법
JP5432034B2 (ja) 二次電池の電流電圧検出装置
KR101948102B1 (ko) 배터리 역전압 보호 장치
KR20160071207A (ko) 배터리 셀의 과충전 보호 장치 및 방법
KR101628847B1 (ko) 배터리 관리 시스템의 단선 진단 장치 및 방법
KR101856067B1 (ko) 배터리 관리 시스템의 센싱 정밀도 진단 장치 및 방법
KR101628858B1 (ko) 배터리 관리 시스템의 고장 진단 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application