KR20160107166A - 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템 및 이러한 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리 시스템 - Google Patents

배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템 및 이러한 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템(1)에 관한 것이며, 상기 배터리 관리 시스템은 제어장치 유닛(2), 각각 적어도 하나의 배터리 셀에 할당될 다수의 셀 모니터링 유닛(3), 데이터의 송신 및/또는 수신을 위한 통신 시스템(5), 및 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 위한 분리 장치(4)를 포함하며, 상기 분리 장치(4)는 데이터를 수신하도록 형성된다. 분리 장치(4)는 또한 분리 장치(4)에 의해 수신된 데이터를 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 위한 요구 조건과 관련해서 평가하는 평가 유닛을 포함한다. 또한 본 발명은 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리와 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템(1)을 구비한 배터리 시스템에 관한 것이다.

Description

배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템 및 이러한 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리 시스템{BATTERY MANAGEMENT SYSTEM FOR MONITORING AND REGULATING THE OPERATION OF A BATTERY AND BATTERY SYSTEM HAVING SUCH A BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템에 관한 것이며, 상기 배터리 관리 시스템은 제어장치 유닛, 각각 적어도 하나의 배터리 셀에 할당될 다수의 셀 모니터링 유닛, 데이터의 송신 및/또는 수신을 위한 통신 시스템, 및 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 위한 분리 장치를 포함하고, 상기 분리 장치는 데이터를 수신하도록 형성된다.
또한 본 발명은 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리와 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리 시스템에 관한 것이다.
배터리 관리 시스템은 선행기술에 예를 들어 간행물 WO 2010/118039 A1호에 개시되어 있다. 전술한 배터리 관리 시스템은 이 경우 서로 전기 접속된 다수의 배터리 셀들, 특히 충전식 리튬 이온 셀들을 구비한 배터리를 포함하는 배터리 관리 시스템에서 특히 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위해 사용된다. 배터리 시스템의 배터리의 작동은 이 경우 특히 배터리의 방전 과정, 즉 특히 해당하는 전기 컨슈머에 의한 상기 배터리의 사용 및 배터리의 충전 과정, 즉 배터리의 재충전을 포함한다. 배터리 관리 시스템은 이 경우 일반적으로 배터리의 안전성, 출력 및/또는 수명에 대한 요구 사항을 고려하여 신뢰성 있는 작동을 보장한다.
지금까지 공개된 배터리 관리 시스템에서 특히 배터리 셀들의 셀 전압은 다수의 셀 모니터링 유닛, 소위 셀 감시 회로(CSC; Cell Supervising Circuits)에 의해 측정값으로서 검출되어 통신 버스를 통해 중앙 제어장치 유닛, 소위 배터리 컨트롤 유닛(BCU; Battery Control Unit)에 전송된다. 또한 전류 센서에 의해 측정된 전류는 다른 측정값으로서 제어장치 유닛에 전송될 수 있다. 측정값들의 평가에 의해 배터리 컨트롤 유닛은 배터리 특성, 특히 충전 상태(SOC; State of Charge)라고도 하는 개별 배터리 셀들의 충전 상태 및 건강 상태(SOH; State of Health)라고도 하는 개별 배터리 셀들의 노후화를 결정한다.
또한 이러한 배터리 관리 시스템은 일반적으로 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 위한 분리 장치로서 접촉기를 포함한다. 이러한 분리 장치는, 제어 신호를 데이터로서 수신하도록 형성되고, 이 경우 분리 장치의 제어는 제어장치 유닛에 의해 이루어진다. 특히, 검출된 측정값들이 배터리 셀들의 안전 임계적 상태를 지시하면, 분리 장치의 제어에 의해 개별 배터리 셀 또는 특히 개별 배터리 모듈과 같은 배터리 셀들의 그룹을 배터리의 극 단자로부터 전기적으로 분리하는 과제가 제어장치 유닛에 부여된다. 배터리 셀들의 이러한 분리는, 배터리 및 배터리로부터 전력을 공급받는 전기 컨슈머 장치 또는 배터리를 재충전하는 충전 장치의 더 심한 손상을 저지하기 위해 매우 중요하다.
특히 이러한 안전 관련 양상과 관련해서, 배터리 관리 시스템 및 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리 시스템을 더 개선하려는 지속적인 요구가 주어진다.
본 발명의 과제는, 바람직하게 배터리에 접속된 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 위한 요구 조건들의 존재 시 조기 분리와 관련해서 개선된, 배터리 시스템의 안전한 작동과 관련해서 개선된 배터리 관리 시스템을 제공하는 것이다. 또한 배터리 관리 시스템은 바람직하게 배터리 셀들의 안전 임계적 상태들의 확실한 검출과 관련해서 개선되어야 한다.
상기 과제의 해결을 위해 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템이 제안되고, 상기 배터리 관리 시스템은 제어장치 유닛, 적어도 하나의 각각의 배터리 셀에 할당될 다수의 셀 모니터링 유닛, 데이터의 송신 및/또는 수신을 위한 통신 시스템 및 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 위한 분리 장치를 포함하고, 상기 분리 장치는 데이터를 수신하도록 형성되며, 평가 유닛을 포함하고, 상기 평가 유닛은 분리 장치에 의해 수신된 데이터를 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 위한 요구 조건과 관련해서 평가한다. 평가 유닛에 의해 분리 장치에는 바람직하게 흡사 "인텔리전스"가 장착되고, 이로써 분리 장치의 기능이 바람직하게 확장되고 및/또는 확장 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 분리 장치는 바람직하게 확장된 기능 범위를 갖는 배터리 차단 유닛(BDU; Battery Disconnect Unit)이다.
배터리 관리 시스템의 분리 장치에 의해 수신된 데이터는 특히 아날로그 및/또는 디지털 측정 변수 및/또는 제어 신호이다. 특히 본 발명의 바람직한 실시예에서, 분리 장치의 평가 유닛은, 추가 안전성 검사를 실시할 수 있도록 그리고 이로써 본 발명에 따른 배터리 시스템을 구비한 배터리 시스템의 안전성을 더욱 개선하도록 형성된다. 특히 바람직한 실시예에 따른 평가 유닛은, 제어장치 유닛의 평가 결과를 검증하도록 형성되므로, 바람직하게는 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 위한 요구 조건의 존재가 검증된 경우에만 분리 장치는 배터리를 접속된 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 전기적으로 분리한다.
바람직하게 분리 장치는 수신된 데이터의 평가에 의해 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 트리거할 수 있고, 바람직하게는 해당하는 트리거 신호 및/또는 제어 신호가 제어장치 유닛으로부터 분리 장치에 송신되지 않는다. 바람직하게는 분리 장치는 또한 스위칭 부재, 바람직하게 접촉기를 포함하고, 상기 접촉기는 바람직하게 개방에 의해 배터리와 컨슈머 장치 사이 또는 배터리와 충전 장치 사이의 고전압 회로를 차단한다. 스위칭 부재의 개방은 이 경우 바람직하게 각각의 스위칭 부재로 송신된 제어 신호에 의해 트리거되고, 이 경우 분리 장치는 바람직하게, 제어 신호를 생성하도록 형성된다. 바람직하게는 이러한 바람직한 실시예에서 배터리 관리 시스템 내의 안전 임계적 경로가 단축되는데, 그 이유는 데이터가 직접 분리 장치에 전송될 수 있고, 제어장치 유닛을 통한 더 긴 신호 경로가 요구되지 않기 때문이다. 또한 제어장치 유닛은 바람직하게 비안전 임계적 기능만으로 구현될 수 있다. 이로써 바람직하게 제어장치 유닛에 대한 안전 요구 조건 및 이와 관련된 안전 공정이 감소하고, 이로써 바람직하게 비용이 절약될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 제어장치 유닛은 바람직하게 중앙 제어장치 유닛, 특히 소위 배터리 컨트롤 유닛(BCU; Battery Control Unit)이다. 특히 이 경우, 제어장치 유닛은 중앙 제어 과제를 실시하도록 형성된다. 특히, 제어장치 유닛은 데이터의 수신을 위해 통신 시스템을 통해 셀 모니터링 유닛에 연결되고, 셀 모니터링 유닛에 의해 검출된 작동 파라미터, 특히 배터리 셀 전압 및/또는 배터리 셀 온도를 수신한다. 수신된 데이터는 이 경우 제어장치 유닛에 의해 평가된다. 평가와 범주에서 특히 배터리 특성, 예를 들어 배터리 셀의 충전 상태(SOC; State of Charge) 및/또는 배터리 셀의 노후화 상태(SOH; State of Health)가 결정된다. 또한 제어장치 유닛은 바람직하게 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 통신 인터페이스를 통해 제어장치 유닛은 배터리 관리 시스템에 속하지 않는 다른 제어장치 유닛과 통신할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템이 하이브리드, 플러그 인 하이브리드 또는 전기 자동차에 사용된 배터리 시스템에 사용되기 때문에, 배터리 관리 시스템의 제어장치 유닛은 통신 인터페이스를 통해 바람직하게 차량 제어장치, 예를 들어 소위 차량 컨트롤 유닛(VCU; Vehicle Control Unit)과 통신할 수 있다. VCU는 이 경우 구동 모멘트의 조정, 충전 관리 및/또는 차량 상태, 예를 들어 "충전", "주행" 또는 "주차"에 대한 제어와 같은 기능들을 담당한다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 셀 모니터링 유닛은 바람직하게 특히 센서 기능의 담당을 위해, 특히 배터리 셀 전압 및/또는 배터리 셀 온도의 검출을 위해, 및/또는 배터리 셀들 사이의 충전 보상의 실시를 위해 형성된다. 특히, 셀 모니터링 유닛들은 소위 셀 감시 회로(CSC; Cell Supervision Circuits)이다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라 배터리 관리 시스템의 분리 장치는 제어장치를 포함하고, 상기 제어장치는 평가 유닛의 평가 결과에 따라서 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리를 분리시키도록 형성된다. 특히, 제어장치는, 스위칭 부재가 제어장치에 의해 생성된 제어 신호에 의해 개방되어 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리가 실시되는 방식으로, 분리 장치의 스위칭 부재, 특히 접촉기를 제어하도록 형성된다. 특히, 분리 장치의 평가 유닛은 임계적 작동 상태의 존재를 분리 장치의 제어장치에 신호화하고, 이 경우 임계적 작동 상태는 평가 장치에 의해 검출된다. 이를 위해 특히 분리 장치에 의해 수신된 측정값들은 비교기 유닛에 의해 미리 정해진 한계값과 비교될 수 있고, 이 경우 미리 정해진 한계값의 초과 및/또는 미달은 배터리의 임계적 작동 상태를 표시할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 특히 바람직한 다른 실시예에 따라 분리 장치는 통신 시스템을 통해 셀 모니터링 유닛에 연결되고, 특히 직접 셀 모니터링 유닛에 연결되고, 이 경우 분리 장치는, 셀 모니터링 유닛에 의해 검출된 작동 파라미터, 특히 검출된 배터리 셀 전압 및/또는 배터리 셀 온도를 데이터로서 수신하도록 형성된다. 셀 모니터링 유닛들과 분리 장치 사이, 즉 특히 셀 전압 측정 및/또는 온도 측정을 위한 소자들과 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 위한 스위칭 부재 사이의 이러한 바람직한 직접 통신에 의해 바람직하게는 짧은 안전 임계적 경로가 구현되는데, 그 이유는 특히 셀 모니터링 유닛에 의해 검출된 작동 파라미터가 배터리 관리 시스템의 제어장치 유닛을 통해 분리 장치에 전송되지 않기 때문이다.
바람직하게는 배터리 관리 시스템의 통신 시스템은 직렬 버스 시스템, 바람직하게 CAN-버스 시스템이다. 데이터는 이 경우 배터리 관리 시스템 내에서 바람직하게 CAN-프로토콜을 이용해서 전송된다. CAN-프로토콜을 이용한 전송은 바람직하게 특히 확실하며 거의 간섭에 취약하지 않다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 다른 바람직한 실시예에 따라 배터리 관리 시스템은 배터리의 전류를 측정하기 위한 적어도 하나의 전류 측정 장치를 포함하고, 이 경우 적어도 하나의 전류 측정 장치는 분리 장치에 연결되고, 분리 장치는, 적어도 하나의 전류 측정 장치에 의해 측정된 전류를 데이터로서 수신하도록 형성된다. 예를 들어 전류 측정은 션트(shunt)를 이용해서 구현될 수 있다. 분리 장치에 적어도 하나의 전류 측정 장치의 연결은 특히 소위 LIN-버스(LIN; Local Interconnect Network)를 통해 이루어질 수 있다. 지금까지 일반적인 것처럼 배터리 관리 시스템의 제어장치 유닛에 상응하는 전류 측정 장치의 연결은 배터리 관리 시스템의 이러한 본 발명에 따른 실시예에서는 바람직하게 생략될 수 있다. 분리 장치와 적어도 하나의 전류 측정 장치 사이의 직접 통신에 의해 바람직하게 짧은 안전 임계적 경로가 구현된다. 이로 인해, 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리의 작동 시 안전성은 바람직하게 더욱 높아진다.
바람직하게 분리 장치는 또한, 적어도 하나의 충돌 신호(Crash-Signal)를 데이터로서 수신하도록 형성된다. 이는 차량에 사용되는 배터리 시스템에 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 사용 시 특히 바람직하다. 이 경우 특히, 차량의 제어장치 유닛이 충돌 센서에 의해 검출된 측정 변수들의 평가에 의해 충돌 신호, 예를 들어 자동차 구속(restraint) 시스템의 트리거를 위해 사용되는 충돌 신호를 생성하고, 상기 신호는 분리 장치에 전송된다. 분리 장치는 이를 위해 바람직하게는 별도의 통신 인터페이스를 포함한다. 바람직하게 충돌 신호는 분리 장치의 평가 유닛에 의해 충돌 신호로서 검출되고, 이 경우 충돌 신호의 수신 시 바람직하게 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리는 바람직하게는 분리 장치의 접촉기의 제어에 의해 이루어진다.
본 발명의 특히 바람직한 다른 실시예에 따라 배터리 관리 시스템은 추가 통신 시스템을 포함하고, 이 경우 분리 장치는 추가 통신 시스템을 통해 셀 모니터링 유닛에 연결된다. 바람직하게 분리 장치는 또한 제 1 통신 시스템을 통해 셀 모니터링 유닛에 연결된다. 추가 통신 시스템은 바람직하게 안전 임계적 정보의 중복 전송을 위해, 특히 셀 모니터링 유닛에 의해 검출된 배터리 셀 전압 및/또는 배터리 셀 온도, 바람직하게는 임계적 배터리 셀 전압 및/또는 임계적 배터리 셀 온도의 전송을 위해 사용된다. 추가 통신 시스템에 의해 바람직하게 시스템 안전성은 더 높아진다. 바람직하게는 또한 ASIL-분해(ISO 26262 참조)가 가능해진다. 추가 통신 시스템은 바람직하게 직렬 버스 시스템으로 구현된다.
특히, 추가 통신 시스템은 셀 모니터링 유닛을 서로 연결하는 통신 라인이고, 이 경우 데이터는 셀 모니터링 유닛들로부터 통신 라인을 통해 데이지-체인(Daisy-Chain) 원리를 이용해서 분리 장치로 전송된다. 추가 통신 시스템은 이 경우 바람직하게 데이지-체인-알람 라인으로서 형성되고, 상기 라인을 통해 바람직하게 안전 임계적인 모든 정보가 셀 모니터링 유닛과 분리 장치 사이에서 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 다른 바람직한 실시예에 따라 분리 장치는 또한, 수신된 데이터를 이용해서 HV-인터록 신호(HV: High Voltage)를 생성하고 및/또는 모니터링 하도록 형성된다. 이로 인해 바람직하게 분리 장치의 스위칭 부재의 제어(접촉기 제어)는 직접 영향을 받을 수 있다. HV-인터록 신호는 바람직하게, 배터리와 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치 사이에서 고전압 회로의 분리를 위해 사용되는 신호이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 배터리 관리 시스템은 부분적으로 고전압 회로에 접속되고, 부분적으로는 저전압 회로에 접속되며, 이 경우 제어장치 유닛은 저전압 회로에만 접속된다. 이러한 실시예에서 제어장치 유닛은 저전압 전위(LV-Potential; LV: Low Voltage)로만 작동됨으로써, 바람직하게 제어장치 유닛의 더 저렴한 구현이 가능해진다. 이러한 바람직한 실시예는 안전성의 저하 없이 바람직하게는, 배터리 관리 시스템의 분리 장치의 제어를 위해 제어장치 유닛이 사용되지 않음으로써 구현된다. 배터리 관리 시스템의 분리 장치는 본 발명에 따라 평가 유닛에 의해 고유의 인텔리전스를 갖기 때문에, 분리 장치는 바람직하게, 수신된 데이터를 평가하도록 그리고 평가된 데이터를 바람직하게는 분리 장치의 제어장치에 의해 바람직하게 분리 장치의 접촉기를 제어하는데 사용하도록 형성된다.
전술한 과제의 해결을 위해 또한 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리와 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템을 구비한 배터리 시스템이 제안되고, 이 경우 배터리 시스템의 배터리 관리 시스템은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템이다.
본 발명의 다른 바람직한 세부사항, 특징들 및 세부적 형성들은 도면에 도시된 실시예들과 관련해서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 실시예를 간단히 도시한 블록 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 관리 시스템의 다른 실시예를 간단히 도시한 블록 회로도.
도 1 및 도 2에는 각각 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템(1)이 블록 회로도로 도시된다. 배터리 관리 시스템은 이 경우 제어장치 유닛(2), 다수의 셀 모니터링 유닛(3; 도 1 및 도 2에 각각 3개의 셀 모니터링 유닛(3)이 도시됨), 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 위한 분리 장치(4), 통신 시스템(5) 및 전류 측정 장치(6)를 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 배터리 관리 시스템(1)은 특히 전기 자동차에 사용되는 배터리 시스템에 사용된다.
도 1 및 도 2에 상이한 빗금에 의해 표시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(1)은 부분적으로 고전압 회로(좌측 하부로부터 우측 상부를 향한 빗금)에 접속되고, 부분적으로는 저전압 회로(좌측 상부로부터 우측 하부를 향한)에 접속된다. 제어장치 유닛(2)은 이 경우 각각 바람직하게 저전압 회로에만 접속된다.
도 1 및 도 2에 각각 도시된 배터리 관리 시스템(1)의 제어장치 유닛(2)은 바람직하게 배터리 컨트롤 유닛으로서 형성된다. 제어장치 유닛(2)은 데이터의 교환을 위해 CAN-버스(9)를 통해 차량 제어장치(10)에 연결된다. 이러한 차량 제어장치(10)는 특히 소위 차량 컨트롤 유닛(VCU)일 수 있고, 상기 유닛은 특히 구동 모멘트의 조정, 충전 관리 및/또는 차량 상태들, 예를 들어 충전, 주행, 주차 등에 대한 제어의 기능을 한다. 바람직하게 셀 모니터링 유닛(3)에 의해 제공된 데이터 또는 분리 장치(4)에 의해 제공된 데이터는 제어장치 유닛(2)에 의해 수신되고 상기 제어장치 유닛에 의해 처리될 수 있다. 특히 상기 데이터는 제어장치 유닛(2)으로부터 CAN-버스(9)를 통해 다른 차량 제어장치(10)로 전송될 수 있다.
배터리 관리 시스템(1)의 셀 모니터링 유닛들(3)은 바람직하게 셀 감시 회로(CSC; Cell Supervision Circuits)이고, 상기 회로들은 특히 배터리의 작동 파라미터, 특히 배터리 셀 전압 및/또는 배터리 셀 온도를 검출하도록 그리고 더 나아가 광범위한 기능, 특히 소위 셀 밸런싱을 실시하도록 형성된다.
배터리 관리 시스템(1)의 분리 장치(4)는 바람직하게 개선된 배터리 차단 유닛(BDU)이고, 상기 배터리 차단 유닛은 특히, 스위칭 부재, 바람직하게 접촉기에 의해 배터리와 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치 사이의 고전압 회로를 차단하도록 형성된다. 분리 장치(4)는 도시된 실시예에서 각각 평가 유닛(도면에 명백하게 도시되지 않음)을 포함하고, 상기 평가 유닛은 특히 마이크로컨트롤러 회로로서 형성될 수 있다. 또한 분리 장치(4)는 제어장치(도면에 명백하게 도시되지 않음), 특히 분리 장치(도면에 명백하게 도시되지 않음)의 스위칭 부재의 제어를 위해 형성된 제어부를 포함한다.
도 1 및 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 셀 모니터링 유닛(3)과 제어장치 유닛(2) 및 셀 모니터링 유닛(3)과 분리 장치(4)는 데이터의 송신 및/또는 수신을 위해 통신 시스템(5)을 통해 서로 연결된다. 통신 시스템(5)은 바람직하게 CAN-버스 시스템으로서 형성된다. 제어장치 유닛(2)과 분리 장치(4)는 각각 통신 시스템(5)을 통해 셀 모니터링 유닛(3)과 데이터를 교환할 수 있다. 특히 분리 장치(4)는, 통신 시스템(5)을 통해 셀 모니터링 유닛들로부터 데이터를 수신하도록, 특히 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해 검출된 작동 파라미터, 특히 배터리 셀 전압 및/또는 배터리 셀 온도를 수신하도록 형성된다.
바람직하게 션트로서 형성된 배터리 관리 시스템(1)의 전류 측정 장치(6)는 바람직하게 LIN-버스(11)를 통해 분리 장치(4)에 연결된다. 분리 장치(4)는 이 경우, 전류 측정 장치(6)에 의해 측정된 전류를 데이터로서 수신하도록 형성된다.
분리 장치(4)는 또한, 필요 시 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 트리거하기 위해, 신호 라인(7)을 통해 전송된 충돌 신호를 데이터로서 수신하여 평가하도록 형성된다. 또한 분리 장치(4)는 바람직하게, HV-인터록 신호를 모니터링하도록 형성되고, 상기 신호는 신호 라인(8)을 통해 분리 장치에 제공된다.
통신 시스템(5)을 통해, 신호 라인(7)을 통해, 신호 라인(8)을 통해 및/또는 전류 측정 장치(6)로부터 LIN-버스(11)를 통해 수신하는 데이터 전체는 바람직하게 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 위한 요구 조건과 관련해서 분리 장치(4)의 평가 유닛에 의해 평가된다. 특히 분리 장치(4)의 평가 유닛에 의해 임계적 작동 상태가 존재하는지의 여부와 관련해서 통신 시스템(5)을 통해 수신된 작동 파라미터, 예를 들어 수신된 배터리 셀 전압 및/또는 배터리 셀 온도의 평가가 이루어진다. 이를 위해, 작동 파라미터들이 미리 정해진 하한치 및/또는 상한치를 초과 또는 미달되는지 확인하기 위해, 수신된 작동 파라미터들이 특히 임계값과 비교될 수 있다. 또한 분리 장치(4)의 평가 유닛은 바람직하게, 전류 측정 장치(6)에 의해 측정된 전류를 임계값과 관련해서 평가하도록 형성된다. 또한 평가 유닛은 바람직하게, 신호 라인(7)을 통해 수신된 신호를, 차량-충돌로 인해 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리가 필요한지의 여부와 관련해서 평가하도록 형성된다.
분리 장치(4)의 제어장치는 바람직하게, 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 평가 유닛의 평가 결과에 따라서 실시하도록 형성된다. 제어장치는 이 경우 바람직하게, 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 위한 분리 장치의 스위칭 부재를, 상기 스위칭 부재를 개방하는 방식으로 제어하도록 형성된다. 고전압 회로는 스위칭 부재 또는 스위칭 부재들의 개방에 의해 바람직하게 차단된다. 특히 분리 장치(4)의 제어장치는 제어 신호를 생성하도록 형성되고, 이 경우 스위칭 부재는 제어 신호의 수신 시 개방된다.
도 2에 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예에 비해 추가 통신 시스템(12)만큼 확장된다. 추가 통신 시스템(12)은 이 경우 바람직하게 필드 버스(Field Bus)이다. 추가 통신 시스템(12)은 이 경우 셀 모니터링 유닛들(3)에 의해 검출된 데이터, 특히 안전 관련 정보를 분리 장치(4)에 중복 전송하기 위해 사용된다. 즉, 분리 장치(4)는 통신 시스템(5) 및 추가 통신 시스템(12)을 통해 셀 모니터링 유닛(3)으로부터 데이터를 수신한다. 셀 모니터링 유닛들(3)로부터 분리 장치(4)로 검출된 데이터의 전송은 도 2에 도시된 실시예에서 소위 데이지-체인 원리를 이용해서 이루어진다. 즉, 셀 모니터링 유닛들(3) 중 하나의 유닛(도 2에서 최하단 셀 모니터링 유닛)은 직접 분리 장치(4)에 연결되고, 다른 셀 모니터링 유닛들(3)은 각각 다른 셀 모니터링 유닛(3)에 (도 2에서 각각 상응하게 더 높게 배치된 셀 모니터링 유닛에) 연결된다. 데이터는 이 경우 각각 하나의 셀 모니터링 유닛(3)으로부터 다음 셀 모니터링 유닛(3)에 전송되고, 마지막 셀 모니터링 유닛(3)으로부터 최종적으로 분리 장치(4)에 전송된다.
도면에 도시되고 도면들과 관련해서 전술한 실시예들은 본 발명의 설명을 위해 사용되며, 본 발명을 제한하지 않는다.
1 배터리 관리 시스템
2 제어장치 유닛
3 셀 모니터링 유닛
4 분리 장치
5 통신 시스템

Claims (11)

  1. 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템(1)으로서, 상기 배터리 관리 시스템은 제어장치 유닛(2), 각각 적어도 하나의 각각의 배터리 셀에 할당될 다수의 셀 모니터링 유닛(3), 데이터의 송신 및/또는 수신을 위한 통신 시스템(5), 및 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 전기적 분리를 위한 분리 장치(4)를 포함하고, 상기 분리 장치(4)는 데이터를 수신하도록 형성되는, 상기 배터리 관리 시스템에 있어서,
    상기 분리 장치(4)는 평가 유닛을 포함하고, 상기 평가 유닛은 상기 분리 장치(4)에 의해 수신된 데이터를 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리를 위한 요구 조건을 고려해서 평가하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리 장치(4)는 제어장치를 포함하고, 상기 제어장치는, 평가 유닛의 평가 결과에 따라서 컨슈머 장치 및/또는 충전 장치로부터 배터리의 분리시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분리 장치(4)는 상기 통신 시스템(5)을 통해 상기 셀 모니터링 유닛(3)에 연결되고, 상기 분리 장치(4)는 상기 셀 모니터링 유닛(3)에 의해 검출된 작동 파라미터를 데이터로서 수신하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 시스템(5)은 직렬 버스 시스템인 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(1)은 배터리의 전류를 측정하기 위한 적어도 하나의 전류 측정 장치(6)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 전류 측정 장치(6)는 상기 분리 장치(4)에 연결되고, 상기 분리 장치(4)는, 상기 적어도 하나의 전류 측정 장치(6)에 의해 측정된 전류를 데이터로서 수신하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리 장치(4)는, 적어도 하나의 충돌 신호를 데이터로서 수신하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(1)은 추가 통신 시스템(12)을 포함하고, 상기 분리 장치(4)는 상기 추가 통신 시스템(12)을 통해 상기 셀 모니터링 유닛들(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 추가 통신 시스템은 상기 셀 모니터링 유닛들(3)을 서로 연결하는 통신 라인(12)이고, 데이터는 상기 셀 모니터링 유닛들(3)로부터 통신 라인(12)을 통해 데이지 체인 원리를 이용해서 상기 분리 장치(4)로 전송되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리 장치(4)는, 수신된 데이터를 이용해서 HV-인터록 신호를 생성하도록 및/또는 모니터링하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 관리 시스템(1)은 부분적으로 고전압 회로에 접속되며, 부분적으로 저전압 회로에 접속되고, 상기 제어장치 유닛(2)은 상기 저전압 회로에만 접속되는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템.
  11. 다수의 배터리 셀을 포함하는 충전식 배터리와 배터리의 작동을 모니터링하고 조절하기 위한 배터리 관리 시스템(1)을 구비한 배터리 시스템에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템(1)은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 관리 시스템인 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
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