KR20160076649A - Bms 시뮬레이션 장치 - Google Patents

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KR20160076649A
KR20160076649A KR1020140186928A KR20140186928A KR20160076649A KR 20160076649 A KR20160076649 A KR 20160076649A KR 1020140186928 A KR1020140186928 A KR 1020140186928A KR 20140186928 A KR20140186928 A KR 20140186928A KR 20160076649 A KR20160076649 A KR 20160076649A
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최용석
최일훈
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김철택
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 소정의 구동 전압을 생성하는 전압 생성부와, 복수의 가변 저항을 포함하여 상기 전압 생성부로부터 출력된 구동 전압에 따라 복수의 셀 전압을 생성하여 BMS에 공급하는 셀 전압 생성부를 포함하고, 전압 생성부와 셀 전압 생성부 사이에 마련되어 전압 생성부의 출력을 이용하여 정전류 전압을 생성하고 정전류 전압을 셀 전압 생성부에 공급하는 정전류 전압 생성부를 더 포함하는는 BMS 시뮬레이션 장치를 제시한다.

Description

BMS 시뮬레이션 장치{BMS simulation apparatus}
본 발명은 BMS 시뮬레이션 장치에 관한 것으로, 특히 셀 전압의 변경이 용이하고 휴대 가능한 BMS 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
가솔린이나 중유를 주연료로 사용하는 내연 엔진을 이용하는 자동차는 대기오염 등 공해 발생에 심각한 영향을 주고 있다. 따라서, 최근에는 공해 발생을 줄이기 위하여 배터리 시스템(Battery system)에서 출력되는 전기 에너지에 의해 동작하는 전기 자동차 또는 하이브리드(Hybrid) 자동차가 개발되고 있다.
전기 또는 하이브리드 자동차의 배터리 시스템은 복수의 셀이 직병렬 연결되어 에너지를 저장하고 제공하는 배터리를 포함할 수 있다. 그런데, 배터리 자체의 전기화학적 비선형성 및 불안정 특성으로 인해 배터리 과충방전이나 가혹한 운용 환경에서 배터리 셀의 손상으로 인한 폭발 위험성을 내재하고 있다. 따라서, 배터리의 관리 및 제어를 위한 알고리즘 수행을 담당하는 배터리 관리 장치(Battery Management System: 이하 BMS라 함)를 이용하여 최적 충방전량, 부하 특성 모니터링 및 열관리 등을 통해 배터리의 안정성을 확보하고 있다.
한편, BMS를 개발 및 생산한 후 신뢰성을 평가하기 위해 실제 배터리에 BMS를 장착 후 테스트를 실시해야 하는데, 이를 위한 BMS 시뮬레이션 장치가 필요하다. 즉, BMS 시뮬레이션 장치는 실제 배터리에서 발생할 수 있는 각종 상황에 대한 가상 환경을 만들어 BMS로 전송하고, 이에 따른 BMS의 동작 특성을 분석함으로서 BMS의 정상 동작 여부를 판단한다. 이러한 BMS 시뮬레이션 장치의 예가 한국공개특허 제10-2014-0115617호에 제시되어 있다.
그런데, BMS 시뮬레이션 장치의 설계와 동작은 주어진 규격과 기준에 따라야 하며, 수행에 주어진 모든 기능적, 비기능적 요건을 만족하여야 하기 때문에 HIL(Hardware In loop) 시스템으로 구현되어야 한다. 따라서, 컴퓨터와 통신을 위해 표준 통신 방식인 GPIB(General Purpose Input output Bus) 등을 이용해야 하는데, 이러한 통신 방식은 속도가 느린 단점이 있다. 또한, 장치 내에서 복수의 셀 전압을 각각 생성하기 위해 복수의 DC-DC 컨버터가 필요하게 되고, 그에 따라 장치의 사이즈가 크고 막대한 비용을 필요로 하는 단점이 있다. 실제 BMS에서는 동작 확인만을 위해 시뮬레이션 장치를 이용하는 경우가 많은데 고가의 시뮬레이션 장치는 사이즈가 크고 수도 모자라서 이용하기 불편하다.
본 발명은 사이즈가 작아 휴대 가능하며 적은 비용으로 제작 가능한 BMS 시뮬레이션 장치를 제공한다.
본 발명은 다양한 셀 전압을 용이하게 조절할 수 있는 BMS 시뮬레이션 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 BMS 시뮬레이션 장치는 소정의 구동 전압을 생성하는 전압 생성부; 및 상기 전압 생성부로부터 출력된 구동 전압에 따라 복수의 셀 전압을 생성하여 BMS에 공급하는 셀 전압 생성부를 포함할 수 있다.
상기 전압 생성부와 상기 셀 전압 생성부 사이에 마련되어 상기 전압 생성부의 출력을 이용하여 정전류 전압을 생성하고, 상기 정전류 전압을 상기 셀 전압 생성부에 공급하는 정전류 전압 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 셀 전압 생성부는 직렬 연결된 복수의 가변 저항을 포함할 수 있다.
상기 복수의 셀 전압은 상기 복수의 가변 저항 각각의 사이에서 상기 가변 저항의 저항값에 따라 전위가 조절되어 출력될 수 있다.
상기 복수의 가변 저항의 적어도 하나의 저항값을 조절하여 상기 셀 전압의 적어도 하나를 조절할 수 있다.
상기 복수의 가변 저항의 저항값을 조절하는 제어 신호를 출력하는 셀 전압 조절부; 및 배터리 셀의 특정 상태와 그에 따른 셀 전압 및 이를 위한 가변 저항의 저항값이 매칭되어 데이터가 저장된 데이터 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 셀 전압 조절부는 상기 데이터 저장부의 데이터를 참조하여 복수의 가변 저항의 적어도 하나의 저항값을 조절할 수 있다.
상기 전압 생성부는 상기 셀 전압의 수 및 상기 가변 저항의 저항값에 따라 소정의 직류 전압을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 BMS 시뮬레이션 장치는 복수의 가변 저항을 포함하는 셀 전압 생성부가 저항값에 따른 복수의 셀 전압을 생성하여 BMS로 출력한다. 따라서, 장치의 사이즈를 줄일 수 있어 휴대 가능하게 되며, 적은 비용으로 시뮬레이션 장치를 제작할 수 있다.
또한, 정전류 전압 생성부를 마련하여 정전류 전압을 셀 전압 생성부로 공급함으로써 복수의 가변 저항에 동일한 전류가 흐르도록 할 수 있다. 따라서, 복수의 가변 저항의 적어도 어느 하나의 저항값을 변화시키더라도 다른 셀 전압에는 영향을 미치지 않게 되고, 그에 따라 시뮬레이션 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 BMS 시뮬레이션 장치에 이용되는 정전류 발생부의 일 예에 따른 구성도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치의 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
1. BMS 시뮬레이션 장치의 제 1 실시 예
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치(100)는 외부의 전원부(10)로부터 공급되는 소정의 전원을 이용하여 소정의 구동 전압을 생성하는 전압 생성부(110)와, 전압 생성부(110)로부터 공급되는 소정의 구동 전압에 따라 복수의 셀 전압을 생성하는 셀 전압 생성부(120)를 포함할 수 있다.
1.1. 전압 생성부
전압 생성부(110)는 외부의 전원부(10)으로부터 공급되는 예를 들어 220V 교류 전압을 이용하여 복수의 셀 전압을 생성하기 위한 직류 전압을 생성하고, 이를 셀 전압 생성부(120)에 공급한다. 전압 생성부(110)는 셀 전압 생성부(120)로부터 생성되는 셀 전압의 수, 셀 전압의 전위, 그리고 셀 전압 생성부(120)를 이루는 가변 저항의 저항값 등에 따라 소정의 직류 전압을 생성할 수 있다. 이러한 전압 생성부(110)는 예를 들어 220V의 교류 전압을 이용하여 100V∼500V의 직류 전압을 생성할 수 있다. 예를 들어, 100개의 셀 전압을 생성하고, 각 셀 전압의 최대 전위를 5V로 한다면 전압 생성부(110)는 500V의 전압을 생성할 수 있다. 이를 위해 전압 생성부(110)는 교류 전압을 소정의 직류 전압으로 변환시키는 변환부(미도시)와, 변환부의 출력 전압을 증폭시키는 증폭부(미도시)를 포함할 수 있다. 변환부는 예를 들어 220V의 직류 전압을 12V의 직류 전압으로 변환시킬 수 있고, 증폭부는 12V의 직류 전압을 100V∼500V의 직류 전압으로 증폭시킬 수 있다. 또한, 전압 생성부(110)는 교류 전압의 변동, 온도 변화 등에 의존하지 않고 일정한 전압, 즉 정전압을 생성할 수 있다. 이렇게 본 발명은 하나의 전압 생성부(110)를 이용하여 구동 전압을 생성하므로 종래보다 장치 사이즈를 크게 줄일 수 있다.
1.2. 셀 전압 생성부
셀 전압 생성부(120)는 전압 생성부(110)로부터 출력되는 전압을 이용하여 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성한다. 셀 전압 생성부(120)로부터 생성된 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)은 BMS(20)에 입력된다. 이러한 셀 전압 생성부(120)는 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 포함할 수 있다. 즉, 셀 전압 생성부(120)는 전압 생성부(110)의 출력 단자와 접지 단자(Vss) 사이에 직렬 연결된 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 포함할 수 있다. 이때, 인접한 가변 저항(R1 내지 Rn) 사이의 출력이 일 셀 전압(V1 내지 Vn)이 된다. 예를 들어, 제 1 가변 저항(R1)과 제 2 가변 저항(R2) 사이에서 제 1 셀 전압(V1)이 출력되고, 제 2 가변 저항(R2)과 제 3 가변 저항(R3) 사이에서 제 2 셀 전압(V2)가 출력된다. 또한, 셀 전압 생성부(120)는 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)과 적어도 일 가변 저항의 전압 분배에 따라 소정의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 셀 전압(V1)은 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값의 합과 제 1 가변 저항(R1)의 저항값의 비에 의한 전압 분배에 의해 생성된다. 따라서, 원하는 셀 전압이 생성되도록 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 설정할 수 있다. 또한, 셀 전압 생성부(120)는 원하는 셀 전압의 출력 수에 따라 가변 저항(R1 내지 Rn)의 수를 조절할 수 있다. 예를 들어 100개의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 출력하기 위해 100개의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 직렬 연결할 수 있으며, 각각의 셀 전압(V1 내지 Vn)은 0V∼5V 사이의 직류 전압으로 생성될 수 있고, 예를 들어 1mV 단위로 전압 레벨을 조절할 수 있다. 또한, 적어도 어느 하나의 가변 저항(V1 내지 Vn)의 저항값을 조절함으로써 적어도 어느 하나의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 다르게 출력할 수 있다.
1.3. 제 1 실시 예의 효과
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치(100)는 전압 생성부(110)가 외부의 전원부(10)로부터 공급되는 교류 전원을 이용하여 소정의 직류 전압을 생성하고, 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)으로 이루어진 셀 전압 생성부(120)가 전압 생성부(110)의 출력 전압을 이용하여 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성하여 BMS(20)으로 출력하게 된다. 이러한 본 발명의 BMS 시뮬레이션 장치(100)는 하나의 전압 생성부(110)로부터 생성된 전압을 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)이 전압 분배에 의해 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성하므로 장치의 사이즈를 줄일 수 있고, 그에 따라 휴대 가능하게 된다. 즉, 종래에는 복수의 셀 전압을 생성하기 위해 셀 전압의 수에 대응하는 복수의 DC/DC 컨버터를 구비해야 하므로 장치의 사이즈가 커지는 반면, 본 발명은 복수의 셀 전압을 생성하기 위해 하나의 전압 생성부(110)를 필요로 하므로 장치의 사이즈를 줄일 수 있다. 또한, 상대적으로 비용이 저렴한 가변 저항(R1 내지 Rn)을 이용함으로써 종래보다 적은 비용으로 시뮬레이션 장치를 제작할 수 있다.
1.4. BMS 시뮬레이션 장치의 구동 예
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 제 1 전압 생성부(110)의 출력 단자와 접지 단자 사이에 직렬 연결된 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 설정한다(S110). 여기서, 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값은 사용자에 의해 조절할 수 있다. 또한, 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)이 모두 동일한 저항값을 갖도록 설정할 수 있고, 적어도 하나의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값이 다르게 설정할 수도 있다.
복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값에 의해 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성한다(S120). 즉, 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값에 따른 전압 분배에 따라 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)이 출력될 수 있다. 여기서, 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)은 모두 동일하게 출력될 수 있다. 예를 들어, 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 모두 동일하게 조절하여 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)이 모두 동일하게 출력되도록 할 수 있다. 셀 전압 생성부(120)에서 생성된 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)은 BMS(20)에 공급되고, BMS(20)는 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 이용하여 셀 전압 시뮬레이션을 실시할 수 있다.
그런데, 셀 전압(V1 내지 Vn)의 적어도 어느 하나를 높이거나 낮춰 BMS(20)를 시뮬레이션할 수 있다. 특정 셀 전압을 높이거나 낮추는 시뮬레이션은 셀 전압의 이상을 감지하는 BMS(20)의 소프트웨어 진단을 위해 꼭 필요하다. 이렇게 적어도 하나의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 변화시키기 위해 본 발명은 적어도 하나의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 변화시킨다(S130). 즉, 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)중 적어도 어느 하나, 예를 들어 제 1 가변 저항(R1)의 저항값을 가변시킨다.
변화된 적어도 어느 하나의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값에 의해 적어도 하나의 셀 전압(V1 내지 Vn)이 상이한 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)이 출력된다(S140). 예를 들어, 제 1 가변 저항(R1)의 저항값을 변화시킨 경우 제 1 셀 전압(V1)이 다른 셀 전압(V2 내지 Vn)과는 다르게 출력된다. 셀 전압 생성부(120)에서 생성된 적어도 하나의 셀 전압(V1 내지 Vn)이 변화된 셀 전압(V1 내지 Vn)은 BMS(20)에 공급되고, BMS(20)는 이러한 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 이용하여 셀 전압 시뮬레이션을 실시할 수 있다.
이러한 셀 전압(V1 내지 Vn)은 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 변화시켜 다양하게 출력할 수 있고, 이를 이용하여 BMS(20)를 시뮬레이션할 수 있다. 이러한 셀 전압(V1 내지 Vn)의 가변 생성은 외부의 전원부(10)로부터 전원 공급이 중단되거나 사용자가 시뮬레이션을 중단할 때까지 계속될 수 있다.
2. BMS 시뮬레이션 장치의 제 2 실시 예
제 1 실시 예에서와 같이 BMS 시뮬레이션 장치를 이용하여 적어도 어느 하나의 셀 전압을 높이거나 낮춰 출력하여 BMS를 시뮬레이션할 수 있고, 적어도 하나의 셀 전압을 변화시키기 위해 본 발명은 적어도 하나의 가변 저항의 저항값을 변화시킨다. 그런데, 본 발명의 제 1 실시 예는 전압 생성부(110)가 정전압을 생성하기 때문에 적어도 하나의 가변 저항의 저항값을 변화시키면 원치않는 나머지 셀 전압이 변화하게 된다. 따라서, 복수의 가변 저항의 저항값을 모두 다시 설정해야 하는 번거로움이 있고 시뮬레이션 시간도 길어지게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치가 도 3에 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치는 외부의 전원부(10)로부터 공급되는 전압을 이용하여 소정의 구동 전압을 생성하는 전압 생성부(110)와, 전압 생성부(110)으로부터 출력된 전압을 정전류 전압으로 변화시키는 정전류 전압 생성부(130)와, 정전류 전압 생성부(130)로부터 공급되는 정전류 전압에 따라 복수의 셀 전압을 생성하는 셀 전압 생성부(120)를 포함할 수 있다.
2.1. 전압 생성부
전압 생성부(110)는 외부의 전원부(10)으로부터 공급되는 예를 들어 220V 교류 전압을 이용하여 복수의 셀 전압을 생성하기 위한 예를 들어 100V∼500V의 직류 전압을 생성하고, 이를 셀 전압 생성부(120)에 공급한다. 전압 생성부(110)는 셀 전압 생성부(120)로부터 생성되는 셀 전압의 수, 셀 전압의 전위, 그리고 셀 전압 생성부(120)를 이루는 가변 저항의 저항값 등에 따라 소정의 직류 전압을 생성할 수 있다.
2.1. 셀 전압 생성부
셀 전압 생성부(120)는 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 포함할 수 있고, 전압 생성부(110)로부터 출력되는 전압을 이용하여 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성한다. 즉, 셀 전압 생성부(120)는 전압 생성부(110)의 출력 단자와 접지 단자(Vss) 사이에 직렬 연결된 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 포함할 수 있고, 인접한 가변 저항(R1 내지 Rn) 사이의 출력이 일 셀 전압(V1 내지 Vn)이 된다.
2.3. 정전류 전압 생성부
정전류 전압 생성부(130)는 전압 생성부(110)의 출력 전압을 일정한 전류의 전압으로 변화시킨다. 즉, 전압 생성부(110)의 출력 전압의 변화 등의 어떠한 변화에 관계없이 일정한 전류의 전압, 즉 정전류 전압을 생성한다. 이러한 정전류 전압 생성부(130)는 정전류 전압을 생성하여 셀 전압 생성부(120)의 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)에 동일한 전류가 흐르도록 한다. 따라서, 적어도 하나의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 변화시키기 위해 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 적어도 어느 하나의 저항값을 변화시키더라도 다른 셀 전압(V1 내지 Vn)이 변화되지 않는다. 그에 따라 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값이 다시 조절하지 않아도 된다. 이러한 정전류 전압 발생부(130)는 전계효과 트랜지스터(FET) 또는 트랜지스터(TR)와 보조 소자의 조합으로 구현하거나, 연산 증폭기(operational amplifier) 또는 레귤레이터 등 집적회로를 이용하여 구현할 수 있다. 이러한 정전류 전압 생성부(130)의 예가 도 4에 도시되어 있다. 또한, 정전류 전압 생성부(130)는 전압 생성부(110)에서 출력된 전압과 동일 전압을 유지할 수 있다.
2.4. 정전류 전압 생성부의 예
도 4는 본 발명의 BMS 시뮬레이션 장치에 이용되는 정전류 전압 생성부의 일 예에 따른 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 정전류 전압 생성부(130)는 병렬 접속된 복수의 연산 증폭기(operational amplifier)를 포함할 수 있다. 즉, 전압 생성부(110)의 출력을 입력하는 제 1 연산 증폭기(131)와, 제 1 연산 증폭기(131)의 출력을 각각 입력하며 병렬 접속된 제 2 내지 제 4 연산 증폭기(132, 133, 134)를 포함할 수 있다. 여기서, 정전류 전압 생성부(130)의 출력 용량에 따라 병렬 접속된 연산 증폭기(132, 133, 134)의 갯수를 조절할 수 있다. 제 1 연산 증폭기(131)은 전압 생성부(110)의 출력을 비반전 단자(+)로 입력하고 셀 전압 생성부(120)를 통한 피드백 전압(VRS)을 반전 단자(-)로 입력한다. 그리고, 병렬 연결된 제 2 내지 제 4 연산 증폭기(132, 133, 134)는 제 1 연산 증폭기(131)의 출력을 비반전 단자(+)로 입력하고 제 2 내지 제 4 연산 증폭기(132, 133, 134)의 각각의 출력을 반전 단자(-)로 입력한다.
이러한 정전류 전압 생성부(130)는 제 2 내지 제 4 연산 증폭기(132, 133, 134)의 출력 전류(I1, I2, I3)가 더해져 셀 전압 생성부(120)를 흐르는 전류(IL)이 된다. 즉, 셀 전압 생성부(120)를 흐르는 전류(IL)는 제 2 내지 제 4 연산 증폭기(132, 133, 134)의 출력 전류(I1, I2, I3)의 합으로 나타내어 진다. 그리고, 제 1 연산 증폭기(131)는 셀 전압 생성부(120)를 통해서 전류(IL)을 피드백 받는다. 입력 전압(Vin) 셀 전압 생성부(120)를 통한 피드백 전압(VRS)가 같아지기 위한 제 1 연산 증폭기(131)의 전압(Va)이 출력되고, Vin=VRS인 관계에 의해 셀 전압 생성부(120)에 일정한 전류(IL)가 흐르게 된다.
2.5. 제 2 실시 예의 효과
상기한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시 예는 정전류 전압 생성부(130)를 포함하여 전압 생성부(110)로부터 생성된 정전압을 정전류 전압으로 변경할 수 있고, 그에 따라 셀 전압 생성부(120)의 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)에 동일한 전류가 흐르도록 할 수 있다. 따라서, 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 적어도 어느 하나의 저항값을 변화시키더라도 다른 셀 전압(V1 내지 Vn)에는 영향을 미치지 않게 되고, 그에 따라 다른 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 다시 조절할 필요가 없으므로 본 발명의 제 1 실시 예에 비해 시뮬레이션 시간을 단축시킬 수 있다.
3. BMS 시뮬레이션 장치의 제 3 실시 예
한편, 셀 전압 생성부(120)의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값은 BMS 시뮬레이션에 따라 사용자에 의해 다양하게 조절되고 그에 따라 다양한 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성할 수 있다. 그런데, 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 사용자가 일일이 조절하는 것이 번거로울 수 있다. 따라서, 가변 저항(R1 내지 Rn)을 소정의 디지털 신호에 따라 구동 가능한 예를 들어 IC 형태로 구현된 소자를 이용하고 제어 신호에 따라 저항값을 조절할 수 있다. 이러한 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 조절하여 셀 전압을 조절하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 셀 전압 조절부(140)를 더 마련할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 BMS 시뮬레이션 장치의 구성도로서, 외부의 전원부(10)로부터 공급되는 전압을 이용하여 소정의 구동 전압을 생성하는 전압 생성부(110)와, 전압 생성부(110)으로부터 출력된 전압을 정전류 전압으로 변화시키는 정전류 전압 생성부(130)와, 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 포함하여 정전류 전압 생성부(130)로부터 공급되는 정전류 전압에 따라 복수의 셀 전압을 생성하는 셀 전압 생성부(120)와, 셀 전압 생성부(120)로부터 출력되는 셀 전압(V1 내지 Vn)을 조절하는 셀 전압 조절부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 외부의 전원부(10)로부터 공급되는 전압을 이용하여 소정의 전압을 생성하는 제 2 전압 생성부(150)와, 제 2 전압 생성부(150)로부터 생성된 전압에 따라 구동되며 시뮬레이션 장치의 데이터를 저장하는 데이터 저장부(160)를 더 포함할 수 있다.
3.1. 전압 생성부
전압 생성부(110)는 외부의 전원부(10)으로부터 공급되는 예를 들어 220V 교류 전압을 이용하여 복수의 셀 전압을 생성하기 위한 예를 들어 100V∼500V의 직류 전압을 생성하고, 이를 셀 전압 생성부(120)에 공급한다. 전압 생성부(110)는 셀 전압 생성부(120)로부터 생성되는 셀 전압의 수, 셀 전압의 전위, 그리고 셀 전압 생성부(120)를 이루는 가변 저항의 저항값 등에 따라 소정의 직류 전압을 생성할 수 있다.
3.2. 셀 전압 생성부
셀 전압 생성부(120)는 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 포함할 수 있고, 전압 생성부(110)로부터 출력되는 전압을 이용하여 복수의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성한다. 즉, 셀 전압 생성부(120)는 전압 생성부(110)의 출력 단자와 접지 단자(Vss) 사이에 직렬 연결된 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)을 포함할 수 있고, 인접한 가변 저항(R1 내지 Rn) 사이의 출력이 일 셀 전압(V1 내지 Vn)이 된다.
3.3. 정전류 전압 생성부
정전류 전압 생성부(130)는 전압 생성부(110)의 출력 전압을 일정한 전류의 전압으로 변화시킨다. 즉, 전압 생성부(110)의 출력 전압의 변화 등의 어떠한 변화에 관계없이 일정한 전류의 전압, 즉 정전류 전압을 생성하여 셀 전압 생성부(120)의 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)에 동일한 전류가 흐르도록 한다. 따라서, 적어도 하나의 셀 전압(V1 내지 Vn)을 변화시키기 위해 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 적어도 어느 하나의 저항값을 변화시키더라도 다른 셀 전압(V1 내지 Vn)이 변화되지 않는다. 그에 따라 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값이 다시 조절하지 않아도 된다.
3.4. 셀 전압 조절부
셀 전압 조절부(140)는 셀 전압(V1 내지 Vn)을 조절하는 제어 신호를 생성하여 셀 전압 생성부(120)에 공급한다. 즉, 셀 전압 조절부(140)는 셀 전압 생성부(120)의 복수의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 조절하는 제어 신호를 가변 저항(R1 내지 Rn)에 인가할 수 있다. 이때, 셀 전압 조절부(140)는 저항값에 따라 제어 신호의 전압 레벨을 조절하여 공급할 수 있다. 예를 들어, 저항값을 높이기 위해 제어 신호의 전압 레벨을 높여 공급하고, 저항값을 낮추기 위해 제어 신호의 전압 레벨을 낮춰 공급할 수 있다. 또한, 셀 전압 조절부(140)는 제어 신호를 생성하기 위해 데이터 저장부(160)에 저장된 데이터를 이용할 수 있다. 즉, 셀 전압 조절부(140)는 데이터 저장부(160)에 저장된 배터리의 다양한 상태를 가정한 셀 전압 및 그에 따른 저항값의 데이터를 이용하여 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 조절하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
3.5. 제 2 전압 생성부
제 2 전압 생성부(150)는 외부의 전원부(10)로부터 공급되는 교류 전원을 이용하여 데이터 저장부(160)의 구동에 필요한 직류 전원을 생성한다. 이러한 제 2 전압 생성부(150)는 예를 들어 220V의 교류 전원을 5V의 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 전압 생성부(150)는 전압 생성부(110)로부터 생성된 전압을 변화시켜 직류 전원을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전압 생성부(150)는 전압 생성부(110)에서 생성된 12V의 직류 전원을 이용하여 5V의 직류 전원을 생성할 수 있다. 즉, 제 2 전압 생성부(150)는 전압 생성부(110)에서 생성된 제 1 직류 전원을 제 2 직류 전원으로 변환시킬 수 있다.
3.6. 데이터 저장부
데이터 저장부(160)는 배터리 셀을 대신하는 가상의 시뮬레이션 전압이 저장될 수 있다. 예를 들어, 데이터 저장부(160)에는 배터리 셀에 대한 충방전 상태, SOC/SOP/SOH 상태, 과전압/저전압 상태 등을 나타내는 전압이 각각 저장될 수 있다. 또한, 이러한 각각의 전압에 따른 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값이 저장될 수 있다. 즉, 데이터 저장부(160)에는 배터리 셀의 특정 상태와 그에 따른 셀 전압, 그리고 이를 위한 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값이 매칭되어 저장될 수 있다. 이러한 데이터 저장부(160)에 저장된 전압 및 그에 따른 저항값을 이용하여 셀 전압 조절부(140)가 제어 신호를 생성하여 셀 전압 생성부(120)의 가변 저항(R1 내지 Rn)의 저항값을 변화시키고 그에 따라 다양한 셀 전압(V1 내지 Vn)을 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 전압 생성부 120 : 셀 전압 생성부
130 : 정전류 전압 생성부 140 : 셀 전압 조절부
150 : 제 2 전압 생성부 160 : 데이터 저장부

Claims (8)

  1. 소정의 전압을 생성하는 전압 생성부; 및
    상기 전압 생성부로부터 출력된 전압에 따라 복수의 셀 전압을 생성하여 BMS에 공급하는 셀 전압 생성부를 포함하는 BMS 시뮬레이션 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전압 생성부와 상기 셀 전압 생성부 사이에 마련되어 상기 전압 생성부의 출력을 이용하여 정전류 전압을 생성하고, 상기 정전류 전압을 상기 셀 전압 생성부에 공급하는 정전류 전압 생성부를 더 포함하는 BMS 시뮬레이션 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 셀 전압 생성부는 직렬 연결된 복수의 가변 저항을 포함하는 BMS 시뮬레이션 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 복수의 셀 전압은 상기 복수의 가변 저항 각각의 사이에서 상기 가변 저항의 저항값에 따라 전위가 조절되어 출력되는 BMS 시뮬레이션 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 복수의 가변 저항의 적어도 하나의 저항값을 조절하여 상기 셀 전압의 적어도 하나를 조절하는 BMS 시뮬레이션 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 가변 저항의 저항값을 조절하는 제어 신호를 출력하는 셀 전압 조절부; 및
    배터리 셀의 특정 상태와 그에 따른 셀 전압 및 이를 위한 가변 저항의 저항값이 매칭되어 데이터가 저장된 데이터 저장부를 더 포함하는 BMS 시뮬레이션 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 셀 전압 조절부는 상기 데이터 저장부의 데이터를 참조하여 복수의 가변 저항의 적어도 하나의 저항값을 조절하는 BMS 시뮬레이션 장치.
  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 전압 생성부는 상기 셀 전압의 수 및 상기 가변 저항의 저항값에 따라 소정의 전압을 생성하는 BMS 시뮬레이션 장치.
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